JPS596403B2 - 移動機械の誘導方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、移動機械の誘導方法、更に詳しくは、移動機
械を路面に離散的に付設したランドマークに追従させて
自動走行させる方法に関するもので、特に盲導犬に代る
移動機械、工場や病院で機材を運搬する移動機械に適用
するのに好適なものである。

このように路面に離散的に付設したランドマークを利用
する移動機械の誘導に当つては、移動機械のランドマー
クに沿つた正確な走行が重要な問題となる。

本発明は、このような問題を解決し、所定のランドマー
クに追従することによつて正確に移動機、械を走行させ
ることができる誘導方法を提供するもので、ランドマー
ク上において、そのランドマークに対する移動機械の相
対位置を検出することにより、マーク間の走行により生
じた軌道の誤差を自動的に修正しながら走行し、しかも
そのラン）ドマークのコードと移動機械に記憶させたラ
ンドマークに関するマップとの照合により、そのランド
マーク上における移動機械の停止・非停止の別、指定さ
れた経路において次に目標とすべきランドマークのコー
ド、次のランドマークに向つて進行う するために必要
なステアリング角、次のマークまでのマーク間距離の情
報を得て、この情報に基づく操舵量によつて次のランド
マークに向つて走行するようにしたことをその特徴とす
るものである。

以下、本発明の方法を、盲導犬の代りに盲人を誘導する
移動機械に適用した場合について、図面を参照しながら
説明する。まず、第１図に示すように、移動機械１が走
行する通路の主要部分、例えば交差点等を主体として、
誘導のためのランドマーク２を走行予定経路に沿つて離
散的に付設する。

このランドマーク２は、例えば塗料やテープ等により一
定の幅と長さをもだせたものとして形成され、各ランド
マークにはそれを識別するための固有のコードが与えら
れる。いま、移動機械１が１つのランドマーク（コード
１０９）にさしかかると、移動機械１の前後に取付けた
ランドマークセンサ３が動作してランドマーク２を検出
し、そのランドマーク２の中心線と前方のセンサ３の中
心とのずれΔｙ、及びランドマークの中心線に対する機
械の姿勢角Δψが求められ、移動機械１の走行軌道は、
次式で与えられる操舵角θによりランドマークに正しく
追従するように修正される。

θ＝ｋ１Δｙ＋Ｋ２Δψ （Ｋｌ，ｋ２は定数）さらに
具体的に説明すると、上式の右辺は、パラメータＫｌ，
ｋ２を適当に選ぶことによつて決まるところの移動機械
の中心軸上で移動機械の前方にある点が、ランドマーク
で指定されるコース（例えばランドマークの中心軸）か
らずれる量を示している。

これは操舵角を０（直進）に保つておけば一定走行後生
じる誤差に相当するものである。従つて、このずれ量に
比例して、ずれを減らす方向、即ちずれと反対の方向に
操舵する操舵角を与えればよい。ランドマークを検出し
ながらその結果に基づいて逐次このように操舵角を与え
ることによつて、移動機械のコースからのずれを減少さ
せ、ランドマークに沿つて走行させることができる。上
記ランドマークセンサ３は、第２図に示すように、蛍光
灯４によつてランドマーク２を照明し、その反射光をラ
イトガイド６を通して指向性を上げたうえで一列に配置
した１６個のフオトトランジスタ５によつて受け、隣接
する２つのフオトトランジスタを一組としてそれらの差
動出力からマークエツジを検出する方式のもので、第３
図に示すように、上記差動出力を増幅することによりラ
ンドマークに当る光量の変化の影響をへらし、さらにコ
ンパレータの基準信号も光量に合わせて自動調節するも
のである。

上記センサ３の配置及び、Ｋｌ，ｋ２の値の決定のため
に行つたシミユレーシヨンの結果では、ｋ１＝３，ｋ２
＝２程度が適当であり、またセンサ数は多い程軌道制御
が滑らかであり、しかもその位置が機械の前方にある程
安定であるが、経済性や物理的制約等を考慮した場合に
は、フオトトランジスタ数が１６で、その位置は移動機
械の前方と後方の二個所で十分である。

このように移動機械１がランドマーク２上を走行する場
合には、そのランドマークを基準にして軌道の修正が行
われるが、同時にセンサ３においてランドマークのコー
ドが検出され、このコードが移動機械に記憶せしめられ
ているランドマークに関するマツプと照合されて、次の
ランドマークの追従に必要な情報が抽出される。

上記コードは、必らずしも第１図に示すような数字の表
示である必要はなく、そのコードの検出を容易にするた
めに、例えばコードに対応する図形を表示したり、ラン
ドマークの一部にコードに応じた切れ込みを設けてラン
ドマークセンサで検出するようにしたり、ランドマーク
の下に複数の磁石を埋設し、磁気センサでその配置をコ
ードとして検出できるようにしてもよい。

また、各ランドマークにコードを仮想的に与えておき、
マツプからの情報の読み出しにその仮想的なコードを利
用してもよい。上記マツプには、例えば第４図に示すよ
うに、コードが偶数か奇数かで決まる移動機械の停止・
非停止の別、次に検出されるランドマークコード、次の
ランドマークまでの走行に必要なステアリング角、マー
ク間距離、等の情報が適当な形で盛り込まれており、上
記コード「１０９］の場合には、それが奇数コードであ
るためそのランドマーク上では「非停止］、次に追従す
べきランドマークのコードは［１０６」、そこへの進行
方法は「直進ｊ１走行に必要なステアリング角「イ］、
ランドマーク間距離［／」なる情報がマツプから読み出
され、移動機械１は、これらの情報に基づく操舵量によ
りランドマーク間を次のランドマーク「１０６」を目指
して走行する。

而して、移動機械１が距離「／」に近いところまで走行
するとランドマークセンサ３が起動し、次のランドマー
クに追従して、ランドマーク間の走行により生じた軌道
の誤差を修正し、そのコード［１０６」を読み取つてそ
の位置に停止する。

これはそのコード「１０６」が偶数であるためで ・あ
る。ここで盲人からコマンドグリツプにより例えば「右
折］の命令が与えられると、移動機械はマツプ上のコー
ド「１０６］を探索し、 「右折」に対応する部分の情
報を引き出す。

その情報は、「右折」の方向にある次のランドマークの
コードが「１０１］、ステアリング角「ｍ″Ｕ１ランド
マーク間距離「ｎ〃」という内容であり、その情報に基
づく操舵量により、移動機械は交差点を命令された方向
に走行する。なお、移動機械は、先にランドマーク上を
通過したときに、指定された経路において次に検出され
るランドマークのコード及びそのマークまでの距離等を
マツプから抽出しているので、上記距離だけ走行したと
きに検出されるランドマークについては必ずしもそのコ
ードの読み取りを行う必要がなく、確認のためのコード
の読み取りを行うこともできるが、マツプから抽出した
コードを有するものとして、誘導走行を継続させること
ができる。

このような操作の繰り返しによつて任意の場所に自由に
移動することができるが、行き止まりや道路が十字路以
上の多岐にわたつている交差点等の走行時には、例えば
次のような手段をとればよい。

即ち、進行しようとする方向に道がない場合には、手前
のランドマークのコードを「Ｏ」としてそれを検出する
と共に、その旨を盲人に伝えて新たな指示を待つように
し、また道路が多岐にわたつて分岐している場合には、
その交差点の入口のランドマークのコードを負のコード
とし、そのコードの絶対値のコードを探索することによ
り真の行先のコードを得てその道をたどるようにする。

例えば、コード「１３４」のランドマークにおいて「左
折」が命令されると、マツプのコード「１３４」におけ
る「左折」に当る部分が「−５００Ｎ」であるので、移
動機械はこの交差点がＮ差路（図ではＮ＝６）であるこ
とを盲人に電気刺激等により知らせ、盲人からの命令を
待つと共ｊフ にコード「５００］の探索に移る。

盲人からの再命令は、進むべき道が左から数えて１番目
であれば「左折」、２番目であれば［直進」、３番目の
場合は「右折」という形でコマンドスイツチにより与え
られ、 「直進］という命令が与えられた場合であれば
、コード「５００」における「直進」に当るコード「１
３１のランドマークを目標として、ステアリング角「γ
］、ランドマーク間距離「δ」で進む。次に上述したラ
ンドマークによる移動機械の誘導原理を、第５図のプロ
ツク構成図により簡単に説明する。

誘導サブシステム内のランドマークセンサからのランド
マーク情報は、前置処理装置を通して中枢サブシステム
に入り、中枢サブシステム内の総合判断装置において誘
導情報処理装置内のマツプと照らし合わされてマツプ中
の必要な情報が取り出され、位置認識装置からの情報な
どと共に総合判断装置において走行に必要な総合的な判
断が下されて、操舵角と速度指令値が移動制御装置に送
られる。

移動方向制御サブシステム内の操舵制御装置及び速度制
御装置は、指令操舵角と指令速度を実現し、その結果移
動機械は、適切な操舵が与えられてランドマークに沿つ
た軌道上を正確に走行することになる。その場合、交差
点等における停止その他の移動機械からの情報は、中枢
サブシステムから通信サブシステムの通信装置を介して
盲人に伝えられ、逆に盲人からの命令は、命令処理装置
を介して総合判断装置及び移動制御装置に伝えられる。
このように、移動機械は、交差点などで停止するごとに
必要な命令を与えることにより予定経路に沿つて走行さ
せることができるが、道順をあらかじめ記憶させておく
ことにより、始点と終点のランドマークのコードを与え
るだけで、自動的にその経路を探索して走行させること
もできる。

以上詳述したように、本発明の方法によれば、移動機械
がランドマーク上を走行する際に、そのランドマークと
の相対位置を検出することにより、マーク間の走行によ
り生じた軌道誤差を自動的に修正しながら走行し、さら
に上記ランドマークを通過する時に、そのコードとラン
ドマークに関するマツプとの照合によつて必要な情報を
読み出し、この情報に基づく操舵量によつて次のランド
マ一クを目指して走行するようにしたので、移動機械の
走行路面には単に簡単なランドマークを離散的に付設す
るだけでよく、他の走行誘導に必要な情報はすべて移動
機械上にマツプとして保持させて、設備費を著しく軽減
でき、しかも移動機械が上記マツプを有していることか
ら必ずしも走行経路をシーケンスとして与える必要はな
く、例えば始点と終点のコードを与えるなどの簡単な操
作で所要経路に沿う走行を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法におけるランドマークによる誘導
の概念図、第２図はランドマークセンサの構成図、第３
図はランドマークの検出原理を説明するマーク検出回路
の構成図、第４図はマツプの一例を示す説明図、第５図
は情報処理の概念を説明するプロツク図である。 １・・・・・・移動機械、２・・・・・・ランドマ一久
３・・・・・・ランドマークセンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交差点を主体とする通路の主要部分に、固有のコー
   ドを与えると共に一定の幅と長さをもたせたランドマー
   クを、走行経路に沿つて離散的に付設し、移動機械がラ
   ンドマーク上を走行する際にセンサにより上記ランドマ
   ークに対する機械の相対位置を検出し、それに応じて操
   舵することによつて、自動的にその軌道をランドマーク
   に沿うようにしながら走行させると共に、そのランドマ
   ークのコードと移動機械に記憶させたランドマークに関
   するマップとの照合によつて、そのランドマーク上にお
   ける移動機械の停止・非停止の別、指定された経路にお
   いて次に目標とすべきランドマークのコード、次のラン
   ドマークに向つて進行するために必要なステアリング角
   、次のマークまでのマーク間距離の情報を上記マップか
   ら抽出させ、これらの情報に基づく操舵制御によつてラ
   ンドマーク間の走行を行わせることにより、移動機械を
   誘導走行させることを特徴とする移動機械の誘導方法。