JPH061249A - 位置センサおよび該センサを用いた電磁誘導式無人車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 前後進並びに横行に対応可能な電磁誘導セン
サ。 【構成】 互いに直交する偏角コイルにて構成される下
部偏角コイル対１２の上方に、互いに直交する偏角コイ
ルにて構成される上部偏角コイル対１４を配し、下部偏
角コイル対１２の周囲に、４個の偏倚コイル１６ａ、１
６ｂ、１８ａ、１８ｂを放射状に配置してセンシングブ
ロック１０を構成した。前後、左右に対称となるので、
前後、左右方向に対して１個のセンシングブロック１０
で対処できる。したがって、１個の電磁誘導センサ１
で、電磁誘導式無人車の前後進並びに横行に対応可能で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行路面に設置された
電磁誘導線が形成する磁界を検出して該電磁誘導線との
相対位置を検知する位置センサおよび該位置センサを電
磁誘導センサとして用いる電磁誘導式無人車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、走行路面に設置された電磁誘
導線に通電された交流電流が形成する同心円状の磁界を
検知する電磁センサを電磁誘導センサとして用い、電磁
誘導線が該センサの中央直下になるように操舵して走行
路面上を走行する電磁誘導式無人車が知られている。こ
の用途に使用される電磁センサとしては、電磁誘導線の
軸方向と直交する方向の共通の軸線を有する一対の偏倚
コイルと、電磁誘導線に追従して脱軌の有無を検出する
追従コイルとで構成される形式のものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】こうした従来の電磁誘
導センサは、通常、電磁誘導式無人車の端部に取り付け
て使用されている。このため、車両が前進または後進の
一方向へのみ移動する場合は１個の電磁誘導センサで対
応可能であるが、車両の前後進に対応するには複数の電
磁誘導センサを、例えば車両の前後端に備える必要があ
った。また、車両の前後進に加えて左右方向の横行に対
応するには、更に電磁誘導センサの取付け数を増加させ
ることになり、電磁誘導センサの取付作業が複雑で、そ
の出力処理が複雑になるなどの問題があった。

【０００４】一方、従来の電磁誘導センサは、電磁誘導
線の軸方向と直交する方向へのセンサの相対的なずれ、
即ち偏倚量は検出できるものの、電磁誘導線の軸方向に
対するセンサの軸線の角度、即ち偏角の検出には不十分
であった。このため、偏角とは無関係に、偏倚量のみの
センサ信号値に応じて操舵量が決定されるので、電磁誘
導式無人車の操舵が安定しないことがあり問題となって
いた。あるいは、電磁誘導式無人車の前後端に電磁誘導
センサを設置して、偏角を修正していた。

【０００５】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、１個のセンサで電磁誘導式無人車の前後進
並びに横行に対応可能で、しかも電磁誘導線からの偏倚
および電磁誘導線との偏角に相関する量の出力が可能な
位置センサおよび該センサを用いた電磁誘導式無人車を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段として次の構成を採用した。即ち、請求
項１記載の位置センサは、電磁誘導線が形成する磁界を
検出して該電磁誘導線との相対位置を検知する位置セン
サにおいて、略同一平面上にあり互いに交差する２本の
直線を軸線として、前記軸線の各々について前記軸線の
交点の両側にそれぞれ１個配置された偏倚コイルと、前
記平面とほぼ平行で、かつ、互いに非平行な軸線を有
し、前記交点にて前記平面と直交する垂直線上にコイル
中心を位置させて配置された一対の下部偏角コイルと、
前記平面とほぼ平行で、かつ、互いに非平行な軸線を有
し、前記垂直線上にコイル中心を位置させて、前記下部
偏角コイルと上方に間隔を保持して配置された一対の上
部偏角コイルとを備えたセンシングブロックと、前記偏
倚コイルおよび上部並びに下部偏角コイルの出力を得
て、該出力から前記電磁誘導線と前記センシングブロッ
クとの相対位置に相関する値を算出し出力する処理部と
を設けたことを特徴とする。

【０００７】また、請求項２記載の電磁誘導式無人車
は、請求項１記載の位置センサを電磁誘導センサとして
用いることを特徴とする。

【０００８】

【作用】 前記構成を有する位置センサは、センシング
ブロックが、二組の偏倚コイルの軸線の作る面を走行路
面とほぼ平行にして、電磁誘導線のほぼ直上にその軸線
の交点が位置するように設置される。センシングブロッ
クを構成する各コイルは、電磁誘導線が形成する磁界の
強さに応じた起電力により、自身に誘導電流を発生する
とともに、該起電力に応じた出力をする。該出力は、処
理部に入力される。

【０００９】電磁誘導線を流れる電流によって形成され
る磁界中のある点に置かれたコイルに生ずる電磁誘導に
よる起電力は、コイルと交差する磁束に比例する。その
点における磁界の強さは、電磁誘導線からの距離に反比
例し、またコイルと交差する磁束は、コイルと磁界との
交差角度の正弦に比例する。従って、コイルに生ずる起
電力は、コイルと電磁誘導線との距離およびコイルと磁
界との交差角度、すなわち各コイルと電磁誘導線との相
対位置に相関する。

【００１０】この各コイルの出力に比例する値を処理部
に入力し処理すると、センシングブロックと電磁誘導線
との偏倚量並びに偏角とに相関する値が算出される。処
理部は、算出された値を出力する。この位置センサを電
磁誘導センサとして用いることを特徴とする電磁誘導式
無人車においては、該無人車の適切な位置に取り付けら
れた位置センサからの出力に応じて、該無人車の進行方
向に沿った軸線が電磁誘導線に直上に位置するように操
舵される。

【００１１】この位置センサからの出力値は、偏倚量並
びに偏角に比例した値となるので、電磁誘導式無人車
は、偏倚量のみならず偏角にも応じて、車体運動特性に
適合して、操舵角を制御できる。したがって、電磁誘導
式無人車の進路の修正が滑らかになされ、電磁誘導式無
人車の電磁誘導線追従性が向上し、操舵の安定化が実現
される。

【００１２】しかも、偏角コイルをセンシングブロック
の中心部に配置し、偏倚コイルを該中心部にて交差する
２直線上に配置したので、電磁誘導式無人車の前後方向
および左右方向について偏りがない。このため、位置セ
ンサは電磁誘導式無人車の前進、後進、左進および右進
のいずれにも対応可能となる。よって、１個の位置セン
サで電磁誘導式無人車の前後進並びに横行に対応できる
ので、電磁誘導式無人車の進行方向に応じて複数のセン
サを備える必要はない。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。 （実施例１）位置センサ１は、電磁誘導式無人車（図示
省略）に設置されている。図１および図２に示すよう
に、位置センサ１のセンシングブロック１０の中心部に
は、互いに直交する偏角コイル１２ａ、１２ｂにて構成
される下部偏角コイル対１２が配されている。偏角コイ
ル１２ａ、１２ｂの軸線は直交していて、該交点は、偏
角コイル１２ａ、１２ｂのコイル中心と一致している。

【００１４】下部偏角コイル対１２の上方には、同様に
互いに直交する偏角コイル１４ａ、１４ｂにて構成され
る上部偏角コイル対１４が配されている。偏角コイル１
４ａ、１４ｂの軸線は直交していて、該交点は、偏角コ
イル１４ａ、１４ｂのコイル中心と一致している。さら
に、偏角コイル１２ａ、１２ｂのコイル中心と偏角コイ
ル１４ａ、１４ｂのコイル中心とを結ぶ直線は、各偏角
コイル１２ａ〜１４ｂの軸線と直交している。

【００１５】各偏角コイル１２ａ〜１４ｂは、１ターン
のリングコイルで、コイル内の磁束密度分布がほぼ一様
とみなせる程度に小さいものとして説明する。本実施例
においては、各偏角コイル１２ａ〜１４ｂとも外径約６
０ｍｍで、交差部にて一方の偏角コイル１２ａ、１４ａ
にわずかな凹部があるのみで、ほぼ同形とみなせる形状
である。

【００１６】下部偏角コイル対１２の周囲には、偏角コ
イル１２ａ、１２ｂの軸線と平行な平面（本実施例では
共通な平面）上に軸線を有する偏倚コイル１６ａ、１６
ｂ、１８ａ、１８ｂが配されている。偏倚コイル１６
ａ、１６ｂの軸線は共通であり、偏倚コイル１６ａ、１
６ｂにて第１偏倚コイル対１６を形成している。また、
偏倚コイル１８ａ、１８ｂの軸線も共通で、偏倚コイル
１８ａ、１８ｂにて第２偏倚コイル対１８を形成してい
る。

【００１７】偏倚コイル１６ａ、１６ｂの軸線と偏倚コ
イル１８ａ、１８ｂの軸線とは、互いに２α（ｒａｄ）
の角度で交差している。本実施例にては２α＝π／２
で、両軸線は直交している。その交点は偏角コイル１２
ａ、１２ｂの軸線の交点と一致している。この軸線の交
点から各偏倚コイル１６ａ〜１８ｂまでの距離はａ
（ｍ）で、相互誘導の影響を無視できる程度にとり、本
実施例ではａ＝０．１（ｍ）である。対になる偏倚コイ
ル１６ａ、１６ｂ間および偏倚コイル１８ａ、１８ｂ間
の距離２ａには特に制限はないが、この距離が大きくな
るとセンシングブロック１０すなわち位置センサ１が大
きくなるので、使用状況などに応じて適宜のものとする
のが好ましい。

【００１８】偏倚コイル１６ａ〜１８ｂは、１ターンの
リングコイルで、コイル内の磁束密度分布がほぼ一様と
みなせる程度に小さいものとして説明する。本実施例に
おいては、各偏倚コイル１６ａ〜１８ｂとも外径約３０
ｍｍで、同形とみなせる形状である。

【００１９】また図２に示すように、センシングブロッ
ク１０の図示下方には、走行路面２０下に電磁誘導線３
０が埋設されている。電磁誘導線３０には、図示省略し
た電源よりの交流電流が通電されており、該交流電流の
作用にて、電磁誘導線３０の軸を中心とする磁界が形成
されている。

【００２０】偏角コイル１２ａ〜１４ｂ並びに偏倚コイ
ル１６ａ〜１８ｂの軸線と走行路面２０とはほぼ平行に
なっている。図３に示すように、偏角並びに偏倚コイル
１２ａ〜１８ｂからの出力は、処理部４０へ入力される
ように構成されている。

【００２１】図４に示すように、処理部４０は、各偏角
コイル１２ａ〜１４ｂおよび偏倚コイル１６ａ〜１８ｂ
からの入力信号を増幅、整流する駆動回路４２、駆動回
路４２からの前記入力信号に応じた信号を受けアナログ
／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換回路４４、Ａ／Ｄ変換
回路４４にて変換されたディジタル信号を読み込んで演
算処理し、出力するマイクロコンピュータ４６から構成
されている。マイクロコンピュータ４６は、周知のＣＰ
Ｕ４６ａ、ＲＯＭ４６ｂ、ＲＡＭ４６ｃ、入力ポート４
６ｄおよび出力ポート４６ｅを双方向バス４６ｆで接続
した、算術論理演算回路として構成されている。ＲＯＭ
４６ｂには、所定の手順に従って各種の処理を行うため
のプログラムが、あらかじめ格納されている。

【００２２】次に、この処理部４０にての演算処理につ
いて説明する。図５はそのルーチンを示す。偏角コイル
１２ａ〜１４ｂおよび偏倚コイル１６ａ〜１８ｂの各出
力に比例するデータが、駆動回路４２、Ａ／Ｄ変換回路
４４および入力ポート４６ｄを経て入力され、ＣＰＵ４
６ａにて読み込まれる（ステップ１００）。続いて前記
各データに基づいて、センシングブロック１０の電磁誘
導線３０に対する相対位置に相関する値が算出され、出
力される（ステップ２００）。

【００２３】ステップ２００においては、次の演算がな
される。まず、位置センサ１を設置した電磁誘導式無人
車を、電磁誘導線３０に沿って図１において矢印Ｆ方向
へ移動させようとする場合について説明する。図１に例
示したように、位置センサ１のセンシングブロック１０
と電磁誘導線３０との相対位置は、センシングブロック
１０の電磁誘導線３０からの水平距離（以下、偏倚量と
いう）がｘ（ｍ）で、センシングブロック１０の前後方
向軸線と電磁誘導線３０とがθ（ｒａｄ）の角度をなし
ている（以下、偏角という）。

【００２４】説明の都合上、各物理量および定数を次の
ように表記する。なお、距離または間隔はすべて芯−芯
である。 ａ ：偏倚コイル対の間隔の１／２（ｍ） Ｂ ：電磁誘導線３０に通電されている電流による磁
束密度（Ｗｂ／ｍ² ） ｈ ：偏倚コイルおよび下部偏角コイルの電磁誘導線
３０からの高さ（ｍ） ｈ_c ：上部偏角コイルと下部偏角コイルとの間隔
（ｍ） Ｈ ：電磁誘導線３０に通電されている電流による磁
界の強さ（Ａ／ｍ） Ｈ_AL ：偏倚コイル１６ａの出力に比例する量 Ｈ_BL ：偏倚コイル１６ｂの出力に比例する量 Ｈ_AR ：偏倚コイル１８ａの出力に比例する量 Ｈ_BR ：偏倚コイル１８ｂの出力に比例する量 Ｈ_OF ：偏角コイル１２ａの出力に比例する量 Ｈ_OT ：偏角コイル１２ｂの出力に比例する量 Ｈ_CF ：偏角コイル１４ａの出力に比例する量 Ｈ_CT ：偏角コイル１４ｂの出力に比例する量 Ｉ ：電磁誘導線３０に通電されている電流（Ａ） ｒ ：電磁誘導線３０からの距離（ｍ） ｘ ：偏倚量（ｍ） α ：偏倚コイル対の軸線の交差角の１／２（ｒａ
ｄ） η ：ｒの水平面となす角（ｒａｄ） θ ：偏角（ｒａｄ） μ_o ：真空の透磁率（４πｘ１０^-7） 距離ｒの点における電磁誘導線３０の電流による磁界の
強さは

【００２５】

【数１】

【００２６】であり、磁束密度は

【００２７】

【数２】

【００２８】である。電磁誘導線３０を流れる電流によ
って形成される磁界中のある点に置かれたコイルに生ず
る電磁誘導による起電力は、コイルと交差する磁束に比
例する。その点における磁界の強さは、電磁誘導線から
の距離ｒに反比例する。またコイルと交差する磁束は、
コイルの軸が水平でｒとηの角度があると、ｓｉｎηに
比例する。従って、コイルに生ずる起電力は、ｓｉｎη
／ｒに比例する。

【００２９】電磁誘導線から水平方向にｘ、高さ方向に
ｈの点を考えると、

【００３０】

【数３】

【００３１】また、

【００３２】

【数４】

【００３３】となる。したがって、１／２πを比例定数
とみて、センシングブロック１０の偏角がθであると、
偏角コイル１２ａの出力に比例する量Ｈ_OFは

【００３４】

【数５】

【００３５】となり、偏角コイル１２ａと同じ向きで、
その上方に位置する偏角コイル１４ａの出力に比例する
量Ｈ_CFは、（５）式のｈにｈ＋ｈ_c を代入して

【００３６】

【数６】

【００３７】となる。同様に、偏角コイル１２ｂの出力
に比例する量Ｈ_OTおよび偏角コイル１４ｂの出力に比例
する量Ｈ_CTは、

【００３８】

【数７】

【００３９】

【数８】

【００４０】となる。さらに、（５）、（６）式から

【００４１】

【数９】

【００４２】が得られる。また、（５）、（７）式から

【００４３】

【数１０】

【００４４】ｔａｎθに相当する値が得られるので、こ
れより偏角θを算出できる。

【００４５】

【数１１】

【００４６】（１１）式でθが得られるので、これを
（９）式に代入して各偏角コイル１２ａ〜１４ｂの出力
値の演算にて、ｈを算出可能である。次に、各偏倚コイ
ル１６ａ〜１８ｂの出力に比例する量Ｈ_AL、Ｈ_BL、Ｈ_AR
およびＨ_BRについて説明する。

【００４７】図１において、Ｐ、Ｑはそれぞれ、

【００４８】

【数１２】

【００４９】

【数１３】

【００５０】である。したがってＨ_AL、Ｈ_BL、Ｈ_ARおよ
びＨ_BRは、

【００５１】

【数１４】

【００５２】

【数１５】

【００５３】

【数１６】

【００５４】

【数１７】

【００５５】なお、本実施例にてはα＝π／４であるの
で、上記（１４）〜（１７）式においては、

【００５６】

【数１８】

【００５７】となる。上記Ｈ_AL、Ｈ_BL、Ｈ_ARおよびＨ_BR
により偏倚量ｘに比例する値を算出し、（１１）式にて
得られる偏角θおよび（９）式にて得られるｈと組み合
わせれば、センシングブロック１０の電磁誘導線３０に
対する相対位置を示すことができる。

【００５８】上記（１４）〜（１７）式から偏倚量ｘに
正確に比例する値を算出するには演算が複雑になること
や、位置センサ１に要求される精度を考慮して、本実施
例では、偏倚量ｘに近似的に比例する比偏倚量として

【００５９】

【数１９】

【００６０】にて得られるＤを使用した。（１９）式に
よるシミュレーションの結果を図６に示したが、（１
９）式で得られる比偏倚量Ｄは、高さｈの影響を受ける
ことなく偏倚量ｘに比例しており、偏角が大きくなると
偏差は増大するも、充分実用的である。なお、採用可能
な近似式は（１９）式に限定されるものではなく、位置
センサ１の使用目的等によって要求される精度などを考
慮して適宜の近似式を用いてよい。もちろん、偏倚量ｘ
に正確に比例する値を算出して、これを出力することも
可能である。

【００６１】位置センサ１の出力としては、（１１）式
にて得られる偏角θ、（９）式にて得られるｈおよび
（１９）式による比偏倚量Ｄを個別に出力することや、
これらを合成して出力することも可能である。本実施例
では、センサ出力Ｓは、電磁誘導式無人車の電磁誘導線
３０との相対位置に対応する操舵角に比例した量で、

【００６２】

【数２０】

【００６３】の形態で出力される。ｋ₁、ｋ₂は比例定数
で、位置センサ１が設置された電磁誘導式無人車の運動
特性に応じて設定される。以上の様に、各コイル１２ａ
〜１８ｂの出力に比例する量Ｈ_OF、Ｈ_CF、Ｈ_OT、Ｈ_CT、
Ｈ_AL、Ｈ_BL、Ｈ_ARおよびＨ_BRをＣＰＵ４６ａに入力し
て、電磁誘導線３０に対するセンシングブロック１０の
相対位置に相関する値を算出し、出力させることができ
る。

【００６４】なお、偏角θ＝０のときはｓｉｎθ＝０と
なるので、（７）式におけるＨ_OT＝０となる。また、
（１０）式によるｔａｎθ＝０となる。したがって出力
Ｓ＝ｋ ₁Ｄ である。また、偏倚量ｘ＝０の場合は、Ｈ_AR
＝Ｈ_BR、Ｈ_AL＝Ｈ_BLとなるので、（１９）式でＤ＝０と
なる。したがって出力Ｓ＝ｋ₂θ である。

【００６５】次に本実施例の位置センサ１の作用を説明
する。電磁誘導線３０のほぼ直上になるような相対位置
に配置された位置センサ１の偏角および偏倚コイル１２
ａ〜１８ｂは、電磁誘導線３０に通電されている交流電
流によって形成された磁界内にある。電磁誘導線３０に
通電されている交流電流の位相変化に伴ってその形成す
る磁界の強さも変化するので、偏角および偏倚コイル１
２ａ〜１８ｂと鎖交する磁束密度が変化する。その結
果、偏角および偏倚コイル１２ａ〜１８ｂには誘導電圧
が生ずる。この誘導電圧に応じた電気信号が偏角および
偏倚コイル１２ａ〜１８ｂから処理部４０へ入力され
る。

【００６６】処理部４０にては、まず、偏角および偏倚
コイル１２ａ〜１８ｂからの電気信号は駆動回路４２に
て、増幅、ノイズ信号除去、整流等の処理がなされて、
Ａ／Ｄ変換回路４４へ送られる。Ａ／Ｄ変換回路４４に
入力された信号は、ここでディジタル信号に変換され
て、偏角および偏倚コイル１２ａ〜１８ｂの出力に比例
したデータとしてマイクロコンピュータ４６へ入力され
る。

【００６７】入力ポート４６ｄにデータの入力がなされ
ると、ＣＰＵ４６ａは、図５に示したルーチン処理を開
始する。すなわち、各コイル１２ａ〜１８ｂの出力に比
例するデータを読み込み（ステップ１００）、前記各デ
ータに基づいて、センシングブロック１０の電磁誘導線
３０に対する相対位置に対応する操舵角に比例する値が
算出され、出力される（ステップ２００）。この値は上
記（２０）式にて示した値である。

【００６８】処理部４０からの出力ＳにおけるＤは、偏
倚の向き、すなわち右偏倚あるいは左偏倚、に応じて正
または負となるように設定される。同様にθも、右また
は左の偏角に応じて正、負いずれかになるように設定さ
れる。また、（２０）式におけるｋ₁ およびｋ₂ の設定
値を調整することで、偏倚量要素あるいは偏角要素の出
力Ｓに占める割合を、電磁誘導式無人車の運動特性に応
じて調整することができる。

【００６９】電磁誘導式無人車を電磁誘導線３０に沿っ
て、図１において矢印Ｒ方向に移動させる場合、すなわ
ち位置センサ１が電磁誘導線３０に沿って、図１におい
て矢印Ｒ方向へ移動する場合は、偏倚コイル１６ａと偏
倚コイル１６ｂの出力を相互に入れ換え、偏倚コイル１
８ａと偏倚コイル１８ｂの出力を相互に入れ換えて処理
すれば、上記と同様の出力を得ることができる。

【００７０】また、電磁誘導線３０が図１に示した場合
から略９０度回転した位置にあり、電磁誘導式無人車、
すなわち位置センサ１を、これに沿って図示左方向に横
行させる場合は、偏角コイル１２ａと偏角コイル１２ｂ
の出力を相互に入れ換え、偏角コイル１４ａと偏角コイ
ル１４ｂの出力を相互に入れ換えるとともに、偏倚コイ
ル１６ａ→偏倚コイル１８ｂ→偏倚コイル１６ｂ→偏倚
コイル１８ａ→偏倚コイル１６ａのように出力を入れ換
えて処理すればよい。同様に図示右方向へ横行させる場
合は、左への横行の場合と逆回りにコイル出力を入れ換
えて処理すればよい。

【００７１】このような、電磁誘導式無人車、すなわち
位置センサ１の相対的な移動方向に応じてのコイル出力
の入れ換え処理は、予めＲＯＭ４６ｂにそのためのプロ
グラムを格納しておくことで実現可能である。なお、本
実施例の各コイル１２ａ〜１８ｂは、１ターンのリング
コイルとして説明したが、各コイルの形状はこれに限定
されない。ただし、コイル内の磁束密度分布がほぼ一様
とみなせる程度に小さいものであることが望ましい。上
部および下部偏角コイルの巻線を複数回交差させる場合
は、例えば交差部にて一方のコイルの巻線を他方のコイ
ルの内側および外側を交互に通過させる等により、内
側、外側を通過する巻線を全体としてバランスさせる
と、良好な出力特性が得られる。

【００７２】また、本実施例では、処理部４０における
演算処理をマイクロコンピュータ４６にておこなった
が、これに代えて加算回路、乗算回路を組み合わせたア
ナログ回路を用いることも可能である。この場合、Ａ／
Ｄ変換回路４４は不要となる。以上で実施例１について
の説明を終了し、次に実施例１に記載の位置センサを電
磁誘導センサとして使用する電磁誘導式無人車の一実施
例について説明する。 （実施例２）図７は電磁誘導式無人車の基本的構成を例
示するブロック図、図８は本実施例の電磁誘導式無人車
５０の装置構成を示す説明図である。

【００７３】まず、電磁誘導式無人車５０の構成につい
て説明する。図９および図１０は電磁誘導式無人車５０
を走行路面５２に載置した状態の説明図である。走行路
面５２下には導電ケーブルの電磁誘導線５４が埋設され
ており、電磁誘導線５４には、図示しない電源装置から
の交流電流が通電されている。電磁誘導式無人車５０は
走行路面５２上を、電磁誘導線５４の軸方向に沿って移
動可能になっている。

【００７４】電磁誘導式無人車５０は、長方形の台車５
６の４隅に配置された４個の動輪５８ａ、５８ｂ、５８
ｃ、５８ｄを備えている。動輪５８ａ〜５８ｄは、それ
ぞれに備えられているモータ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、
６０ｄによって駆動され、回転するようになっている。

【００７５】また、動輪５８ａ〜５８ｄはそれぞれ、支
持部材６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄを介して台車５
６に取り付けられている。これらの支持部材６２ａ〜６
２ｄは、台車５６の床面に垂直な軸を回転軸として３６
０度操舵可能となっている。この支持部材６２ａ〜６２
ｄの回転に応じて、動輪５８ａ〜５８ｄの回転面の相対
的方位は３６０度にわたって変化可能になっている。

【００７６】モータ６０ａ〜６０ｄには、マイクロコン
ピュータ６４および電力制御部６６を備えた、走行制御
装置６８が電気的に接続されている。電力制御部６６は
バッテリーを内蔵していて、マイクロコンピュータ６４
からの指示に応じて、バッテリーからの電流をモータ６
０ａ〜６０ｄに供給するとともに、モータ６０ａ〜６０
ｄの回転、停止などの作動状態を制御可能になってい
る。また、モータ６０ａ〜６０ｄとともに動輪５８ａ〜
５８ｄの回転面の方位を制御可能になっている。

【００７７】走行制御装置６８には、台車５６のほぼ中
央下部に設置された電磁誘導センサ７０が電気的に接続
されていて、電磁誘導センサ７０の出力信号が走行制御
装置６８に、正確にはマイクロコンピュータ６４に入力
可能になっている。電磁誘導センサ７０は、実施例１に
示した位置センサである。

【００７８】マイクロコンピュータ６４は、周知のＣＰ
Ｕ６４ａ、ＲＯＭ６４ｂ、ＲＡＭ６４ｃおよび入出力回
路６４ｄを双方向バス６４ｆで接続した、算術論理演算
回路として構成されている。また、ＲＯＭ６４ｂには、
所定の手順に従って各種の処理を行うためのプログラム
が、あらかじめ格納されている。

【００７９】マイクロコンピュータ６４は、図１１に示
す操舵量算出ルーチンにて、電磁誘導センサ７０からの
出力を読み込んで、該信号に基づいて操舵量を算出して
電力制御部６６に指示するとともに、別途設定されてい
るサブルーチンにより、走行速度、走行方向についても
指示する。

【００８０】操舵量算出ルーチンにては、マイクロコン
ピュータ６４は電磁誘導センサ７０から出力される値を
データとして読み込む（ステップ１０００）。続いてス
テップ１０００で読み込んだデータに基づいて、走行速
度に合わせて操舵量を算出する（ステップ２０００）。
次に、前記算出された操舵量を電力制御部６６に指示す
る（ステップ３０００）。

【００８１】なお、電磁誘導式無人車５０には、電磁誘
導線５４の分岐点などの進行方向切換地点を検知する方
向切換センサが装備されている。方向切換センサが進行
方向切換地点を検知すると、該データはマイクロコンピ
ュータ６４へ入力される。マイクロコンピュータ６４
は、別途設定されているサブルーチンにより、該入力に
応じて走行速度、走行方向について指示する。

【００８２】併せて、走行方向が切り換わる場合には、
該方向データがマイクロコンピュータ６４から電磁誘導
センサ７０に入力される。すると電磁誘導センサ７０の
処理部にては、走行方向に応じて、センシングブロック
を構成する各コイルからの出力の入れ換えがなされる。
これにより、電磁誘導センサ７０からの出力Ｓは電磁誘
導式無人車５０の走行方向に応じた適切な出力となる。

【００８３】次に、本実施例の電磁誘導式無人車５０の
作用について説明する。走行路面５２に載置された電磁
誘導式無人車５０に走行開始の指示がなされると、マイ
クロコンピュータ６４は、走行速度、走行方向について
の指示信号を出力する。走行制御装置６８は、マイクロ
コンピュータ６４の指示信号に応じた走行速度、走行方
向となるように、モータ６０ａ〜６０ｄに電力を供給す
る。

【００８４】モータ６０ａ〜６０ｄが稼働して動輪５８
ａ〜５８ｄを回転させると、電磁誘導式無人車５０は動
輪５８ａ〜５８ｄの回転方向に応じた向きに走行する。
走行中に電磁誘導線５４と電磁誘導式無人車５０の水平
方向の相対位置が変化すると偏角および／または偏倚を
生ずる。

【００８５】電磁誘導センサ７０の、電磁誘導式無人車
５０の走行方向にそった軸線が、電磁誘導線５４の軸線
の垂直延長面上から左右いずれかにヨーイングし、同時
に電磁誘導線５４からの偏倚があると、電磁誘導センサ
７０から該偏角および偏倚量に対応する操舵角に比例す
る信号が出力され、マイクロコンピュータ６４に入力さ
れる。

【００８６】例えば、図１３において矢印Ａ方向に進行
中の電磁誘導式無人車５０が、電磁誘導線５４に対して
θ（ｒａｄ）の偏角を生じ（偏角θ）、ｘ（ｍ）偏倚し
た（偏倚量ｘ）とすると、電磁誘導センサ７０からはＳ
＝ｋ₁Ｄ＋ｋ₂θ（ｋ₁、ｋ₂は比例定数）が出力される。

【００８７】マイクロコンピュータ６４は図１１に示し
たルーチンにしたがって、電磁誘導センサ７０の出力Ｓ
をデータとして読み込む（ステップ１０００）。次に、
読み込んだデータに基づいて走行速度に合った操舵量を
算出する（ステップ２０００）。続いて、前記算出され
た操舵量を出力する（ステップ３０００）。

【００８８】電力制御部６６は、マイクロコンピュータ
６４が算出し出力した操舵量に応じて動輪５８ａ〜５８
ｄを操舵する。この操舵は、進行方向前２輪、後２輪あ
るいは４輪の回転面の方位を変更することでなされる。
上記操舵に応じて電磁誘導式無人車５０は矢印Ｂ方向に
回頭して、偏倚および偏角は修正される。

【００８９】本実施例にては、電磁誘導式無人車５０の
操舵は偏倚量および偏角に応じた操舵がなされるため、
偏倚量のみに応じての操舵と比較して、滑らかな操舵と
なる。マイクロコンピュータ６４から入力された操舵量
に応じた操舵処理が終了すると、操舵は中立に戻されて
電磁誘導式無人車５０は直進状態となる。

【００９０】この直進状態の電磁誘導式無人車５０にお
いて、電磁誘導センサ７０が電磁誘導線５４からの偏角
および偏倚を検出すると、再度、上述したと同様の過程
をにて電磁誘導式無人車５０は直進状態となる。電磁誘
導線５４と電磁誘導式無人車５０の水平方向の相対位置
変化が偏角のみの場合、あるいは偏倚のみの場合にも、
マイクロコンピュータ６４は上述と同様に、電磁誘導セ
ンサ７０の出力をデータとして読み込み（ステップ１０
００）、読み込んだデータに基づいて操舵量を算出し
（ステップ２０００）、前記算出された操舵量を出力す
る（ステップ３０００）。

【００９１】続いて、上述と同様に、電力制御部６６
は、マイクロコンピュータ６４が算出し出力した操舵量
に応じて動輪５８ａ〜５８ｄを操舵し、電磁誘導式無人
車５０を直進状態とする。また、例えば図１４に示した
ように、電磁誘導線５４に沿って矢印Ｙ方向に走行して
きた電磁誘導式無人車５０が、分岐する電磁誘導線５４
ａに沿って矢印Ｘ方向に進行方向を切り換える場合があ
る。

【００９２】このような場合でも、前述のように電磁誘
導センサ７０のセンシングブロックを構成する各コイル
出力の処理部への入力を入れ換えることにより、センシ
ングブロックを９０度回転させたのと等値の状態とな
る。また、前進から後進へ、右行から左行などの進行方
向切換に際しても、同様にセンシングブロックの指向性
を切り換えることができる。したがって、１個の電磁誘
導センサ７０にて、電磁誘導式無人車５０の電磁誘導線
５４に沿っての前後進および電磁誘導線５４ａに沿って
の横行に対処できる。

【００９３】従来技術の位置センサを用いた場合、図１
４に示したような進行方向の切換が困難であった。この
ため、荷積み・荷下ろしや対向する電磁誘導式無人車５
０ａ同士のすれ違いなどに際しては、図１５に示したよ
うな側線方式が採用されていた。

【００９４】ところが、本実施例の電磁誘導式無人車５
０は、上述のように前後進、左右進のいずれにも対処可
能なので、荷積み・荷下ろしや待避などには自身の長さ
プラスアルファの区画のみで充分である。側線が不要と
なるので、作業エリアの縮小が可能となる。また、狭い
領域での作業が可能となる。

【００９５】さらに電磁誘導式無人車５０をエレベータ
などに載置する際にも、例えばエレベータの乗降口に平
行する走行用電磁誘導線から、エレベータ乗降口に向か
う枝誘導線を設けるだけで充分であり、特別な設備を必
要としない。したがって、電磁誘導式無人車５０の荷役
作業における応用範囲が広がる。

【００９６】電磁誘導式無人車５０は、上述のように電
磁誘導線５４との相対位置の変化と該変化に応じた操舵
とを繰り返しつつ電磁誘導線５４に沿って走行し、別途
設定された位置にて停止する。なお、本実施例では、電
磁誘導センサ７０の偏角成分と偏倚量成分とを合成して
出力する構成としたが、それぞれの成分を独立にマイク
ロコンピュータ６４に入力する構成としてもよい。

【００９７】また、走行制御装置６８に内蔵するバッテ
リーにてモータ６０ａ〜６０ｄを駆動する構成とした
が、バッテリーに代えて走行路面５２などに設置したト
ロリー線等から電力を供給する構成としてもよい。さら
に、電磁誘導式無人車の操舵方式は、例えば左右の動輪
の回転差による方式や動輪の方向を変える方式など、特
に限定されない。車輪の数や配置も特に限定はなく、前
２輪−後２輪、前１輪−後２輪などさまざまな数と配置
で実施可能である。

【００９８】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００９９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の位置センサ
は、１個のセンサで電磁誘導式無人車の前後進並びに横
行に対応可能である。このため側線などは不要となり、
通路領域が縮小されるので、例えば工場の敷地の有効利
用が可能となる。また、電磁誘導式無人車の利用範囲が
拡大される。

【０１００】しかも本発明の位置センサは、電磁誘導線
からの偏倚および電磁誘導線との偏角に相関する量の出
力が可能であるので、該センサを用いた電磁誘導式無人
車の操舵は滑らかなものとなり、電磁誘導線への追従性
に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の位置センサのセンシングブロック
の説明図である。

【図２】 実施例１の位置センサのセンシングブロック
の説明図である。

【図３】 実施例１の位置センサの構成を示すブロック
図である。

【図４】 実施例１の位置センサの処理部の構成を示す
ブロック図である。実施例１における偏角算出ルーチン
のフローチャートである。

【図５】 実施例１における電磁誘導線に対するセンシ
ングブロックの相対位置に相関する値算出ルーチンのフ
ローチャートである。

【図６】 （１９）式によるシミュレーションの結果を
表すグラフである。

【図７】 実施例２の電磁誘導式無人車のブロック図で
ある。

【図８】 実施例２の電磁誘導式無人車の装置構成を示
すブロック図である。

【図９】 実施例２の電磁誘導式無人車の正面図であ
る。

【図１０】 実施例２の電磁誘導式無人車の平面図であ
る。

【図１１】 実施例２における操舵量算出のフローチャ
ートである。

【図１２】 実施例２の走行制御装置のブロック図であ
る。

【図１３】 実施例２の電磁誘導式無人車と電磁誘導線
との相対位置の説明図である。

【図１４】 実施例２の電磁誘導式無人車における進行
方向切換の説明図である。

【図１５】 従来技術の電磁誘導式無人車における側線
の説明図である。

【符号の説明】

１・・・位置センサ、１０・・・センシングブロック、
１２・・・下部偏角コイル対、１２ａ、１２ｂ・・・偏
角コイル、１４・・・上部偏角コイル対、１４ａ、１４
ｂ・・・偏角コイル、１６・・・第１偏倚コイル対、１
６ａ、１６ｂ・・・偏倚コイル、１８・・・第２偏倚コ
イル対、１８ａ、１８ｂ・・・偏倚コイル、２０・・・
走行路面、３０・・・電磁誘導線、４０・・・処理部、
５０・・・電磁誘導式無人車、５２・・・走行路面、５
４、５４ａ・・・電磁誘導線、６８・・・走行制御装
置、７０・・・電磁誘導センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁誘導線が形成する磁界を検出して該
   電磁誘導線との相対位置を検知する位置センサにおい
   て、 略同一平面上にあり互いに交差する２本の直線を軸線と
   して、前記軸線の各々について前記軸線の交点の両側に
   それぞれ１個配置された偏倚コイルと、 前記平面とほぼ平行で、かつ、互いに非平行な軸線を有
   し、前記交点にて前記平面と直交する垂直線上にコイル
   中心を位置させて配置された一対の下部偏角コイルと、 前記平面とほぼ平行で、かつ、互いに非平行な軸線を有
   し、前記垂直線上にコイル中心を位置させて、前記下部
   偏角コイルと上方に間隔を保持して配置された一対の上
   部偏角コイルとを備えたセンシングブロックと、 前記偏倚コイルおよび上部並びに下部偏角コイルの出力
   を得て、該出力から前記電磁誘導線と前記センシングブ
   ロックとの相対位置に相関する値を算出し出力する処理
   部とを設けたことを特徴とする位置センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の位置センサを電磁誘導セ
   ンサとして用いることを特徴とする電磁誘導式無人車。