JPH0943342A - 自律走行作業車の自己位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業領域周辺に設置する反射標識の数を最小
限に抑えつつ正確に自己位置を検出するとともに、反射
標識と障害物とを同時に検出する。 【解決手段】 一定周期のパルス光を投光して光走査を
行い、外部の物体で反射されたパルス光を受光して得ら
れる距離情報と光反射強度とから物体の反射率を算出す
ると、走査点座標（Ｈ）に対応するメモリに、距離情
報、光反射強度、及び、反射率の情報を書込み、１面の
走査が完了すると、メモリに記憶されたデータから反射
率が設定値以上の点を抽出してヒストグラム処理を行っ
て標識ＰＡ，ＰＢを認識し、現在の自車輌位置（Ｘ，
Ｙ）を算出した後、上記メモリ中から、反射率が設定値
以下、且つ、距離が設定値以下の点を抽出してヒストグ
ラム処理を行い、障害物を判断する。これにより、作業
領域周辺に設置する反射標識の数を最小限に抑えつつ正
確に自己位置を検出できるばかりでなく、反射標識と障
害物とを同時に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の作業領域周
辺に設置された複数の標識を認識して自己位置を検出
し、草刈、芝刈作業等における作業走行を行なう自律走
行作業車の自己位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無人で自律走行する自律走行車に
対しては、自律走行のための自己位置検出として、電線
を地下に埋設し、この電線が発する磁界を磁気センサで
検出する技術が提案されているが、ゴルフ場、河川敷堤
防、公園等の各種フィールドで草刈、芝刈等の作業を無
人で行なう自律走行作業車等のように、自律走行領域が
広大な場合、領域の地下全てに電線を埋設することは困
難であり、設置費用も大きなものとなる。

【０００３】このため、複数の標識を自律走行させる領
域の周辺に設置し、この標識を認識して自車輌位置を検
出する技術が開発されており、例えば、特開平３−１３
５６０６号公報には、電磁波の一例として光を用い、特
定区域内に立設した複数の再帰性反射ポール（光反射標
識）に投光し、反射光を光センサで受光して隣合う反射
ポールを臨む角度を検出し、検出した角度と標識の既知
の座標とから三点挟角法（三角測量法）により自己位置
を検出する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
先行技術においては、光反射標識で反射された光を光セ
ンサで受光することにより光反射標識を検出し、三角測
量により自己位置を検出するため、三角測量のために少
なくとも３個の光反射標識が必要となり、また、移動方
向が前後あるいは左右斜め方向と多様に渡る自律走行作
業においては、車輌と光反射標識との位置関係によって
は標識間の角度誤差が大きくなり、計測精度が悪化する
虞がある。

【０００５】さらに、自律走行作業車においては、作業
領域周辺に存在する障害物を考慮する必要があるが、従
来、この周辺障害物と光反射標識とを同時に検出するこ
とは困難であり、光反射標識を検出するための装置に加
え、障害物を検出するための装置を備えなければなら
ず、コスト上昇の要因となっている。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、作業領域周辺に設置する反射標識の数を最小限に抑
えつつ正確に自己位置を検出できるばかりでなく、反射
標識と障害物とを同時に検出することのできる自律走行
作業車の自己位置検出装置を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
作業領域周辺に設置した複数の反射標識を電磁波走査に
よって検出し、自己位置を測定する自律走行作業車の自
己位置検出装置において、図１の基本構成図に示すよう
に、走査手段を作動させて電磁波を外部に投射してから
外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に
基づく距離情報を得ると共に、検知した電磁波の反射強
度を計測する距離／電磁波反射強度計測手段と、上記距
離情報および電磁波反射強度に基づいて投射した電磁波
を反射した物体が上記反射標識あるいは周辺障害物かを
識別する識別手段と、上記反射標識を識別したときに
は、上記反射標識に対する距離情報と電磁波走査位置と
から自車輌に対する方角及び距離を算出し、少なくとも
２個の上記反射標識に係わる方角及び距離の情報と予め
記憶してある上記反射標識の位置情報とに基づいて自車
輌位置を算出する自車輌位置算出手段と、上記周辺障害
物を識別したときには、この周辺障害物に対する距離情
報と電磁波走査位置とから自車輌に対する周辺障害物の
方角及び距離を算出する周辺障害物情報算出手段とを備
えたことを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明では、上記識別手段
は、投射した電磁波を反射した物体が上記反射標識ある
いは周辺障害物であると識別する際、上記距離情報と上
記電磁波反射強度とから物体の反射率を算出し、この反
射率を識別の指標として用いることを特徴とする。

【０００９】すなわち、請求項１記載の発明では、電磁
波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波
を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した電
磁波の反射強度とに基づいて、投射した電磁波を反射し
た物体が反射標識あるいは周辺障害物かを識別する。そ
して、識別した物体が反射標識であるときには、反射標
識に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対
する方角及び距離を算出し、少なくとも２個の上記反射
標識に係わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上
記反射標識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出す
る。また、識別した物体が周辺障害物であるときには、
この周辺障害物に対する距離情報と電磁波走査位置とか
ら自車輌に対する周辺障害物の方角及び距離を算出す
る。

【００１０】この場合、請求項２記載の発明では、請求
項１記載の発明において、電磁波を外部に投射してから
外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に
基づく距離情報と、検知した電磁波の反射強度とから物
体の反射率を算出し、この反射率を指標として投射した
電磁波を反射した物体が反射標識であるか周辺障害物で
あるかを識別する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図２〜図７は本発明による第１の
実施の形態に係わり、図２は自己位置検出ルーチンのフ
ローチャート、図３は主制御ルーチンのフローチャー
ト、図４は芝刈作業車及び光反射標識を示す説明図、図
５は制御系のブロック図、図６は距離及び光反射強度計
測の説明図、図７は作業領域における自己位置検出の説
明図である。

【００１２】図４において、符号１は無人で自律走行が
可能な自律走行作業車を示し、本実施の形態においては
ゴルフ場等の草・芝刈り作業を行う芝刈作業車であり、
電磁波の一例として光を用い、光走査により自己位置を
検出する。この芝刈作業車１は、エンジン駆動で走行
し、前後輪の操舵角を独立して制御可能となっており、
車輌本体下部に、草・芝刈作業を行うためのモーア等の
刈刃機構部２を備えるとともに、走行履歴に基づいて現
在位置を測定するための推測航法用センサや、草・芝刈
作業領域の刈跡境界に沿った倣い走行を行うための倣い
走行用センサを備えている。

【００１３】上記推測航法用センサとしては、地磁気セ
ンサ３及び車輪エンコーダ４が採用され、また、上記倣
い走行用センサとしては、芝刈作業における既刈部と未
刈部との刈跡境界を検出する刈跡境界検出センサ５が採
用されている。尚、刈跡境界検出センサ５は、例えば、
草・芝丈に応じて上下するそり状の板と、このそり状の
板を支持する部材の回動角を検出するロータリエンコー
ダ等を組合わせて構成される。

【００１４】さらに、上記芝刈作業車１には、草・芝刈
作業領域の周辺に立設された複数の光反射標識２０を認
識して自己位置を検出するため、走査手段としてレーザ
レーダの走査部６が車体前部に設置されており、走行の
障害となる周辺障害物が存在する場合には、この周辺障
害物も上記光反射標識２０と同時に認識可能なようにな
っている。上記光反射標識２０は、光が常に入射方向に
反射される性質を持った再帰性反射標識であり、例え
ば、コーナキューブ型光反射シート等の再帰性反射板を
所定の長さに渡って貼りつけて構成される。

【００１５】上記レーザレーダ走査部６には、図５に示
すように、一定周期のパルスレーザ光を出射する投光器
７、この投光器７から出射されたレーザ光をビーム状に
収束させる収束レンズ８、この収束レンズ８からの光を
透過する一方、外部からの入射光を反射する半透過ミラ
ー（ハーフミラー）９、外部に投光する光を走査するた
めの走査ミラー１０、この走査ミラー１０を回転させる
高速の走査モータ１１、ハーフミラー９で反射された外
部からの入射光を収束させる収束レンズ１２、この収束
レンズ１２からの光を受光する受光器１３等が備えら
れ、走査モータ１１には、車体に対する走査ミラー１０
の角度を検出するための回転角センサ１４が取り付けら
れている。

【００１６】以上の各センサ３，４，５，１４、投光器
７、走査モータ１１、受光器１３は、制御装置３０に接
続され、この制御装置３０により、芝刈作業車１の自己
位置が検出され、自律走行が制御される。

【００１７】上記制御装置３０は、複数のマイクロコン
ピュータ等から構成され、上記投光器７及び上記走査モ
ータ１１を作動させるとともに上記受光器１３からの信
号が入力される距離／光反射強度計測部３１、上記回転
角センサ１４からの信号及び上記距離／光反射強度計測
部３１からの情報が入力される物体認識／位置検出部３
２、上記地磁気センサ３及び車輪エンコーダ４からの信
号が入力される推測航法位置検出部３３、上記刈跡境界
検出センサ５からの信号が入力される刈跡境界検出部３
４等が備えられ、さらに、各検出部３２，３３，３４か
らの信号に基づいて走行制御を行なうための走行制御部
３５、作業領域の地形データや光反射標識の位置データ
等の固定データを記憶するメモリ、上記物体認識／位置
検出部３２にて検出した物体の位置情報を書き込むメモ
リ、その他、処理途中のワークデータを記憶するメモリ
等からなる作業データ蓄積部３６、上記走行制御部３５
からの指示によって車輌制御を行う車輌制御部３７、こ
の車輌制御部３７からの出力に基づいて芝刈作業車１の
各機構部を駆動するための駆動制御部３８、操舵制御部
３９、刈刃制御部４０が備えられている。

【００１８】距離／電磁波反射強度計測手段として上記
距離／光反射強度計測部３１では、レーザレーダ走査部
６の投光器７を作動させるともに走査モータ１１を高速
で作動させて光走査を行い、光反射標識２０や周辺障害
物までの距離を計測するとともに光反射強度を計測す
る。

【００１９】すなわち、図６に示すように、例えば投光
器７をレーザダイオードから構成するとともに受光器１
３をフォトダイオードから構成し、投光器７より一定時
間間隔でパルス光を出射させ、外部の光反射標識２０あ
るいは周辺障害物で反射されるパルス光を、受光器１３
で受光する。そして、投光器７及び受光器１３の各電流
Ｉに基づいて投光から受光までの時間ｔｄを測定するこ
とにより、自車輌と光反射標識２０あるいは周辺障害物
との距離を算出し（例えば、距離は時間ｔｄに所定の定
数を乗算して得られる）、また、受光したパルス光の強
度を計測して物体の反射強度を得る。

【００２０】上記物体認識／位置検出部３２は、図１に
示すように、上記距離／光反射強度計測部３１からの距
離情報及び光反射強度に基づいて投光した光を反射した
物体が光反射標識２０あるいは周辺障害物かを識別する
識別手段３２ａ、上記光反射標識２０を識別したときに
は、該光反射標識２０に対する距離情報と光走査位置と
から自車輌に対する方角及び距離を算出し、少なくとも
２個の上記光反射標識２０に係わる方角及び距離の情報
と予め記憶してある上記光反射標識２０の位置情報とに
基づいて自車輌位置を算出する自車輌位置算出手段３２
ｂ、及び、上記周辺障害物を識別したときには、この周
辺障害物に対する距離情報と光走査位置とから自車輌に
対する周辺障害物の方角及び距離を算出する周辺障害物
情報算出手段３２ｃとしての機能を有し、上記距離／光
反射強度計測部３１からの距離情報及び光反射強度情報
を、上記回転角センサ１４からの信号に基づく走査位置
毎に上記作業データ蓄積部３６に記憶させ、記憶したデ
ータから物体の位置情報を抽出して光反射標識２０や図
示しない周辺障害物等を認識し、自車輌位置を算出す
る。

【００２１】上記推測航法位置検出部３３では、車輪エ
ンコーダ４によって検出される車速を積分して走行距離
を求め、この走行距離を上記地磁気センサ３により検出
した走行方向の変化に対応させて累積することにより、
基準地点からの走行履歴を算出して自車輌位置を測定す
る。

【００２２】一方、上記刈跡境界検出部３４は、上記刈
跡境界検出センサ５からの草・芝丈に応じた信号を処理
して草・芝の境界位置を検出する。上記刈跡境界検出セ
ンサ５が、前述したように、草・芝丈に応じて上下する
そり状の板と、このそり状の板を支持する部材の回動角
を検出するロータリエンコーダ等から構成される場合、
草・芝丈に応じたそり状の板の上下の変位が回動角に変
換されてロータリエンコーダからの検出信号が入力され
ると、上記刈跡境界検出部３４では、この検出信号から
草・芝刈作業済みの領域と未作業領域とを識別して刈跡
境界を検出し、その位置データを上記走行制御部３５に
出力する。

【００２３】上記走行制御部３５では、上記物体認識／
位置検出部３２、上記推測航法位置検出部３３、上記刈
跡境界検出部３４からの情報に基づいて、作業データ蓄
積部３６のマップ（作業内容及び草・芝刈り作業を行う
作業領域の地形データ等の走行用地図）を参照して自己
の現在位置と目標位置との誤差量を算出し、この誤差量
分を補正すべく走行経路指示や車輌制御指示を決定し、
上記車輌制御部３７に出力する。

【００２４】上記車輌制御部３７では、上記走行制御部
３５からの指示を具体的な制御指示量に変換し、この制
御指示量を上記駆動制御部３８、操舵制御部３９、刈刃
制御部４０に出力する。これにより、上記駆動制御部３
８で油圧モータ１５を駆動して芝刈作業車１の各機構部
を駆動するための油圧を発生させ、上記操舵制御部３９
で、それぞれ、前輪操舵用油圧制御弁１６、後輪操舵用
油圧制御弁１７を介して、図示しない前輪操舵機構、後
輪操舵機構をそれぞれサーボ制御し、また、上記刈刃制
御部４０で、刈刃制御用油圧制御弁１８を介して刈刃機
構部２をサーボ制御する。

【００２５】尚、上記刈跡境界検出センサを用いた刈跡
境界検出、前輪操舵機構及び後輪操舵機構に対するサー
ボ制御等については、本出願人による特開平７−１４７
８０４号公報に詳述されている。

【００２６】以下、図７に示すような作業領域５０に対
し、無人で草・芝刈作業を行なう場合について説明す
る。この場合、芝刈作業車１は、作業開始に当たって、
予め任意の準備位置から草・芝刈作業の開始点５１に有
人運転により移動させられているものとし、作業領域５
０における草・芝刈作業が図２及び図３のフローチャー
トに示すプログラムに従って自律的に行われる。そし
て、作業終了後、作業終了点５３から待機位置に再び有
人運転により移動させられる。

【００２７】尚、上記作業領域５０周辺には、２つの光
反射標識ＰＡ，ＰＢが同じ側に設置されており、これら
の光反射標識ＰＡ，ＰＢは、前述した光反射標識２０と
同様のもので、以下、単に標識ＰＡ，ＰＢと称する。

【００２８】まず、図３に示す主制御ルーチンでは、ス
テップS101で、後述する図２の自己位置検出ルーチンを
実行し、標識ＰＡ，ＰＢを認識して自己位置を計測し、
草・芝刈作業の開始点５１に芝刈作業車１が到達してい
ることを確認すると、ステップS102で、刈刃制御用油圧
制御弁１８を開弁して刈刃機構部２に油圧を供給し、刈
刃を作動させて草・芝刈り作業を開始する。

【００２９】次に、ステップS103へ進み、芝刈作業が１
回目であるか否かを調べ、作業一回目の第１の行程（第
１列）であればステップS104に進み、また２回目以後の
第２列以後であればステップS109へ分岐する。

【００３０】ここで作業一回目であり、ステップS103か
らステップS104へ進むと、再び自己位置検出ルーチンを
実行して標識認識により自車輌の位置を計測し、推測航
法による自車輌の位置及び進行方向を設定した後、続く
ステップS105で作業データ蓄積部３６を参照し、作業領
域における１回目（第１列）の終端点位置を目標位置と
して現在位置との誤差量を求める。

【００３１】次にステップS106へ進むと、上記ステップ
S105にて求められた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵
量を決定し、続くステップS107で、前輪操舵用油圧制御
弁１６、後輪操舵用油圧制御弁１７を介して前輪操舵機
構、後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよ
う制御する。尚、上記ステップS104における自己位置検
出ルーチンで周辺障害物が検出された場合には、この障
害物を回避するための舵角制御を行う。

【００３２】その後、ステップS108で、芝刈作業車１が
１回目（第１列）の終端点位置に達したか否かを調べ、
終端点位置に達していないときには前述のステップS104
へ戻って草・芝刈作業を続行し、終端点に達したとき、
ステップS116へ進んで、全作業を終了したか否かを調べ
る。この場合、作業１回目であるため、前述のステップ
S103へ戻って、再び作業業１回目か否かを調べ、作業２
回目以降になると、ステップS109へ分岐して刈跡境界に
沿った作業経路５２の倣い走行を行なう。

【００３３】すなわち、ステップS109で刈刃の幅分だけ
車体を横シフトさせて次作業位置へ移動すると、ステッ
プS110で刈跡境界検出センサ５によって前回作業による
刈跡境界を検出し、ステップS111で、この刈跡境界と車
輌位置とを比較して設定された芝刈りオーバラップ量を
実現するための誤差量を求める。

【００３４】続くステップS112では、上記ステップS111
で求めた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵量を決定
し、ステップS113において、前輪操舵用油圧制御弁１
６、後輪操舵用油圧制御弁１７を介して前輪操舵機構、
後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよう制
御する。

【００３５】その後、ステップS114で、後述する自己位
置検出ルーチンを実行して標識認識により自車輌の位置
を計測し、推測航法による自車輌の位置及び進行方向を
設定し、ステップS115で、芝刈作業車１が２回目以後
（第２列以後）の終端点位置に達したか否かを調べ、終
端点位置に達していないときには、前述のステップS110
へ戻って刈跡境界に沿った倣い走行を続け、２回目以後
（第２列以後）の終端点位置に達すると、ステップS115
からステップS116へ進み、作業領域５０の草・芝刈作業
が終了したか否かを判断する。

【００３６】そして、作業領域５０の草・芝刈作業が終
了していなければステップS116からステップS103に戻っ
て作業を継続し、作業領域５０の草・芝刈作業が終了し
たとき、この主制御ルーチンによる草・芝刈作業を終了
して車輌を停止させる。

【００３７】次に、図２の標識認識による自己位置検出
ルーチンについて説明する。

【００３８】この自己位置検出ルーチンでは、まず、ス
テップS201で、レーザレーダ走査部６の投光器７から一
定周期のパルス光を出射するとともに、走査モータ１１
を作動させ、この走査モータ１１に取り付けられている
回転角センサ１４からの角度信号を入力し、ステップS2
02で、この角度信号から平面上の走査点座標（Ｈ）を算
出する。

【００３９】次いで、ステップS203へ進み、外部の物体
で反射されたパルス光を受光器１３で受光して得られる
距離情報と光反射強度とを入力すると、ステップS204
で、計測された距離情報と光反射強度とから物体の反射
率を、標識ＰＡ，ＰＢと障害物とを識別する際の指標と
して算出し、ステップS205で、走査点座標（Ｈ）に対応
するメモリに、距離情報、光反射強度、及び、反射率の
情報を書込む。

【００４０】その後、ステップS206へ進み、回転角セン
サ１４からの角度信号が１周して走査モータ１１による
１回転の走査（１面の走査）が完了した否かを調べ、１
回転の走査が完了していないときには、上記ステップS2
01へ戻って走査を続け、１回転の走査が完了すると、ス
テップS207へ進む。

【００４１】ステップS207では、メモリに記憶されたデ
ータから反射率が設定値以上の点を抽出し、ステップS2
08で、走査点座標上の小領域毎に、反射率が設定値以上
の抽出点数を度数とするヒストグラム処理を行い、度数
が設定値以上の小領域を抽出して２箇所の標識ＰＡ，Ｐ
Ｂを識別・認識する。そして、ステップS209へ進んで、
各標識ＰＡ，ＰＢに対応する各小領域の中心を求めて自
車輌に対する方角とし、また、各小領域の平均距離を算
出し、各標識ＰＡ，ＰＢと自車輌との距離を算出する。

【００４２】すなわち、走査点座標上で反射率の高い点
が設定個数以上かたまっている場合、それを標識ＰＡ，
ＰＢによる情報と判断し、それらの点の中心を求めて自
車輌に対する標識の方角とし、また、かたまった点に書
かれた距離情報の平均値を求め、自車輌と標識との距離
とするのである。

【００４３】次に、ステップS210へ進み、メモリに予め
記憶してある各標識ＰＡ，ＰＢの位置と、上記ステップ
S209で算出した方角及び距離とから現在の自車輌位置
（Ｘ，Ｙ）を算出する。この場合、２個の標識ＰＡ，Ｐ
Ｂからの距離で決定される地点は、図６に示すように、
平面上では２箇所存在するが、標識ＰＡ，ＰＢは作業領
域５０の一方の側に片寄るように配置されていることか
ら、２個の標識ＰＡ，ＰＢに対応する走査線上の２個の
中心点の概略の角度関係から作業領域内では常に１箇所
の点として求めることができる。

【００４４】そして、自車輌の位置（Ｘ，Ｙ）を算出し
た後、ステップS211へ進み、距離情報、光反射強度、及
び、反射率の情報を走査点座標（Ｈ）に対応して書込ん
だメモリ中から、反射率が設定値以下、且つ、距離が設
定値以下の点を抽出し、ステップS212で、距離情報と走
査点座標とで形成される小領域毎に、抽出点のヒストグ
ラム処理を行う。そして、度数が設定値以上の小領域を
抽出して周辺障害物と判断し、自車輌に対する方角及び
距離を算出してメモリに書込み、ルーチンを抜ける。

【００４５】これにより、リアルタイムで自車輌の位置
と方角を検出することができ、且つ、各光反射標識間の
角度誤差に影響されずに精度良く自己位置を計測するこ
とができる。この場合、最低２個の光反射標識を用いれ
ば良く、しかも、光反射標識と障害物とを同時に検出す
ることができるため、トータルコストを低減することが
できる。

【００４６】図８〜図１０は本発明の第２の実施の形態
に係わり、図８は制御系のブロック図、図９は自己位置
検出ルーチンのフローチャート、図１０は上下角度及び
水平角度に対する光走査軌跡を示す説明図である。

【００４７】本実施の形態は、前述の第１の実施の形態
に対し、レーザレーダの走査機能を若干変更したもので
あり、走査ミラー１０の１軸回転による第１の実施の形
態の平面走査を、走査ミラー１０の２軸回転による立体
走査として走査領域を拡大するものである。

【００４８】このため、図８に示すように、本実施の形
態のレーザレーダ走査部６Ａにおいては、投光器７、受
光器１３、収束レンズ８，１２、ハーフミラー９、走査
ミラー１０は前述の第１の実施の形態と同様であるが、
走査ミラー１０を回転させる第１の走査モータ１１ａが
サブフレーム１９ａに取り付けられ、このサブフレーム
１９ａが信号の継手であるスリップリング１９ｂを介し
て第２の走査モータ１１ｂに連結されている。

【００４９】上記第１の走査モータ１１ａには、サブフ
レーム１９ａに対する走査ミラー１０の回転角度を検出
する第１の回転角センサ１４ａが取り付けられ、上記第
２の走査モータ１１ｂには、車輌に対する光走査面角度
を検出する第２の回転角センサ１４ｂが取り付けられて
いる。

【００５０】また、上記レーザレーダ走査部６Ａの機能
に対応して、本実施の形態の制御装置３０Ａには、前述
の第１の実施の形態の距離／光反射強度計測部３１、物
体認識／位置検出部３２を若干変更した距離／光反射強
度計測部３１Ａ、物体認識／位置検出部３２Ａが備えら
れ、距離／光反射強度計測部３１Ａによって投光器７及
び第１、第２の走査モータ１１ａ，１１ｂが作動させら
れるとともに受光器１３からの信号が処理され、また、
物体認識／位置検出部３２Ａにより、回転角センサ１４
ａ，１４ｂからの信号及び距離／光反射強度計測部３１
Ａからの情報が処理されるようになっている。他の機能
は、第１の実施の形態と同様である。

【００５１】そして、第２の走査モータ１４ｂを低速で
回転させて光走査の上下角を変化させながら、第１の走
査モータ１４ａを高速で回転させて光走査の水平角を変
化させることにより、例えば、図１０に示すように、上
下角＋３０〜−３０ｄｅｇ、水平角０〜３６０ｄｅｇの
範囲の走査が可能となっている。

【００５２】本実施の形態では、前述の第１の実施の形
態の主制御ルーチン（図３参照）に対し、図９の自己位
置検出ルーチンが実行されて光反射標識あるいは障害物
が認識される。

【００５３】図９の自己位置検出ルーチンでは、ステッ
プS301で、レーザレーダ走査部６Ａの投光器７から一定
周期のパルス光を出射するとともに、第１、第２の走査
モータ１１ａ，１１ｂを作動させ、各走査モータ１１
ａ，１１ｂに取り付けられている第１、第２の回転角セ
ンサ１４ａ，１４ｂからの角度信号θＡ，θＢを入力
し、ステップS302で、これらの角度信号θＡ，θＢか
ら、水平方向の座標Ｈと上下方向の座標Ｖとからなる走
査点座標（Ｈ，Ｖ）を算出する。

【００５４】次いで、ステップS303へ進み、外部の物体
で反射されたパルス光を受光器１３で受光して得られる
距離情報と光反射強度とを入力し、ステップS304で、計
測された距離情報と光反射強度とから物体の反射率を算
出すると、ステップS305で、走査点座標（Ｈ，Ｖ）に対
応するメモリに、距離情報、光反射強度、及び、反射率
の情報を書込む。

【００５５】その後、ステップS306へ進み、第２の回転
角センサ１４ｂからの角度信号θＢが１周して第２の走
査モータ１１ｂによる１回転の走査（１面の走査）が完
了した否かを調べ、１回転の走査が完了していないとき
には、上記ステップS301へ戻って走査を続け、１回転の
走査が完了すると、ステップS307へ進む。

【００５６】そして、前述の第１の実施の形態における
ステップS207〜S212と同様のステップS307〜S312で、メ
モリに記憶されたデータから反射率が設定値以上の点を
抽出してヒストグラム処理を行って標識ＰＡ，ＰＢを認
識し、現在の自車輌位置（Ｘ，Ｙ）を算出した後、上記
メモリ中から、反射率が設定値以下、且つ、距離が設定
値以下の点を抽出してヒストグラム処理を行い、障害物
を判断する。

【００５７】本実施の形態は、前述の第１の実施の形態
と同様の効果を有するばかりでなく、水平全周囲方向及
び上下方向を光走査するため、地面の凹凸等により車輌
が傾いた場合であっても、光反射標識を見失うことなく
自己位置を正確に計測することができるという利点を有
する。

【００５８】尚、各実施の形態では、自車輌位置および
周辺障害物情報を得るため、電磁波の一例として光を用
いた場合について説明したが、電磁波として電波を用い
ても良いことは勿論である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
磁波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁
波を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した
電磁波の反射強度とに基づいて、投射した電磁波を反射
した物体が反射標識あるいは周辺障害物であると識別
し、識別した物体が反射標識であるときには、反射標識
に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対す
る方角及び距離を算出し、少なくとも２個の上記反射標
識に係わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上記
反射標識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出する
一方、識別した物体が周辺障害物であるときには、この
周辺障害物に対する距離情報と電磁波走査位置とから自
車輌に対する周辺障害物の方角及び距離を算出するた
め、作業領域周辺に設置する反射標識の数を最小限に抑
えつつ正確に自己位置を検出できるとともに、反射標識
と障害物とを同時に検出することができ、障害物を検出
するための別の装置を備える必要がなく、トータルコス
トを低減することができる。

【００６０】また、投射した電磁波を反射した物体が反
射標識であるか周辺障害物であるかを識別する際、電磁
波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波
を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した電
磁波の反射強度とから物体の反射率を算出し、この反射
率を指標として用いるため、反射標識の誤認識を防止し
て正確に自己位置を検出することができる等優れた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図

【図２】本発明の第１の実施の形態に係わり、自己位置
検出ルーチンのフローチャート

【図３】同上、主制御ルーチンのフローチャート

【図４】同上、芝刈作業車及び光反射標識を示す説明図

【図５】同上、制御系のブロック図

【図６】同上、距離及び光反射強度計測の説明図

【図７】同上、作業領域における自己位置検出の説明図

【図８】本発明の第２の実施の形態に係わり、制御系の
ブロック図

【図９】同上、自己位置検出ルーチンのフローチャート

【図１０】同上、上下角度及び水平角度に対する光走査
軌跡を示す説明図

【符号の説明】

１ … 芝刈作業車（自律走行作業車） ６，６Ａ … レーザレーダ走査部（走査手
段） ２０，ＰＡ，ＰＢ … 光反射標識 ３０，３０Ａ … 制御装置 ３１，３１Ａ … 距離／光反射強度計測部（距離
／電磁波反射強度計測手段） ３２，３２Ａ …物体認識／位置検出部 ３２ａ …識別手段 ３２ｂ …自転輌位置算出手段 ３２ｃ …周辺障害物情報算出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業領域周辺に設置した複数の反射標識
   を電磁波走査によって検出し、自己位置を測定する自律
   走行作業車の自己位置検出装置において、 走査手段を作動させて電磁波を外部に投射してから外部
   の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に基づ
   く距離情報を得ると共に、検知した電磁波の反射強度を
   計測する距離／電磁波反射強度計測手段と、 上記距離情報および電磁波反射強度に基づいて投射した
   電磁波を反射した物体が上記反射標識あるいは周辺障害
   物かを識別する識別手段と、 上記反射標識を識別したときには、上記反射標識に対す
   る距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する方角
   及び距離を算出し、少なくとも２個の上記反射標識に係
   わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上記反射標
   識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出する自車輌
   位置算出手段と、 上記周辺障害物を識別したときには、この周辺障害物に
   対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する
   周辺障害物の方角及び距離を算出する周辺障害物情報算
   出手段とを備えたことを特徴とする自律走行作業車の自
   己位置検出装置。
2. 【請求項２】 上記識別手段は、投射した電磁波を反射
   した物体が上記反射標識あるいは周辺障害物であると識
   別する際、上記距離情報と上記電磁波反射強度とから物
   体の反射率を算出し、この反射率を識別の指標として用
   いることを特徴とする請求項１記載の自律走行作業車の
   自己位置検出装置。