JPH0833766B2 - 自走車の操向位置検出装置 - Google Patents
自走車の操向位置検出装置Info
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- JPH0833766B2 JPH0833766B2 JP2012424A JP1242490A JPH0833766B2 JP H0833766 B2 JPH0833766 B2 JP H0833766B2 JP 2012424 A JP2012424 A JP 2012424A JP 1242490 A JP1242490 A JP 1242490A JP H0833766 B2 JPH0833766 B2 JP H0833766B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自走車の操向位置検出装置に関し、特に、
自動車、工場内の無人移動搬送装置、農業および土木機
械等の自走車の操向位置検出装置に関する。
自動車、工場内の無人移動搬送装置、農業および土木機
械等の自走車の操向位置検出装置に関する。
(従来の技術) 従来、上記自走車のような移動体の現在位置を検知す
る装置として、移動体で発生された光ビームを、移動体
を中心として円周方向に走査する手段と、移動体とは離
れた少なくとも3カ所に固定され、入射方向に光を反射
する光反射手段と、該光反射手段からの反射光を受光す
る受光手段とを具備した装置が提案されている(特開昭
59-67476号公報)。
る装置として、移動体で発生された光ビームを、移動体
を中心として円周方向に走査する手段と、移動体とは離
れた少なくとも3カ所に固定され、入射方向に光を反射
する光反射手段と、該光反射手段からの反射光を受光す
る受光手段とを具備した装置が提案されている(特開昭
59-67476号公報)。
該装置は、移動体から見た前記3つの光反射手段相互
間の開き角を、前記受光手段の受光出力に基づいて検出
し、検出された開き角と、あらかじめ設定されている各
光反射手段の位置情報とに基づいて移動体位置を演算す
るように構成されている。
間の開き角を、前記受光手段の受光出力に基づいて検出
し、検出された開き角と、あらかじめ設定されている各
光反射手段の位置情報とに基づいて移動体位置を演算す
るように構成されている。
上記システムにおいては、自走車の傾斜や振動に起因
して光ビームを光反射手段に照射できなかったり、受光
手段で、前記光反射手段以外の物体からの反射光を受光
してしまう場合があった。予定の光反射手段からの反射
光が確実に受光されないと、自走車の位置が誤って算出
され、その結果、予定されたコースに沿って自走車を走
行させられなくなる。
して光ビームを光反射手段に照射できなかったり、受光
手段で、前記光反射手段以外の物体からの反射光を受光
してしまう場合があった。予定の光反射手段からの反射
光が確実に受光されないと、自走車の位置が誤って算出
され、その結果、予定されたコースに沿って自走車を走
行させられなくなる。
これに対し、例えば特開昭59-104503号公報において
は、光ビームのスキャン速度およびスキャン角度を変化
させて、光ビームを確実に光反射手段に照射できるよう
工夫された移動体の位置検出方法が提案されている。
は、光ビームのスキャン速度およびスキャン角度を変化
させて、光ビームを確実に光反射手段に照射できるよう
工夫された移動体の位置検出方法が提案されている。
また、特開昭59-211816号公報においては、移動体で
発生される照射光を断続的かつ周期的な光とすることに
よって、該照射光と他の光源からの光との区別ができる
ように工夫された移動体の位置検出装置が提案されてい
る。
発生される照射光を断続的かつ周期的な光とすることに
よって、該照射光と他の光源からの光との区別ができる
ように工夫された移動体の位置検出装置が提案されてい
る。
(発明が解決しようとする課題) 光ビームのスキャン速度および角度を変化させる前者
の方法では、オプティカルスキャナの駆動電流を頻繁に
変化させる必要があり、断続的かつ周期的な照射光を発
生させるようにした後者の装置では、該照射光を発生さ
せるための複雑な光源部を必要とする等、両者共にシス
テム構成が複雑になるという問題点があった。
の方法では、オプティカルスキャナの駆動電流を頻繁に
変化させる必要があり、断続的かつ周期的な照射光を発
生させるようにした後者の装置では、該照射光を発生さ
せるための複雑な光源部を必要とする等、両者共にシス
テム構成が複雑になるという問題点があった。
さらに、前記自走車の傾斜や振動に起因する障害の
他、光反射手段の反射面の汚れや、人または他の物体が
光反射手段の前を横切る等の突発的な遮蔽物の出現によ
って、確実に反射光を受光できないという問題点もあ
り、これらの問題点を前記従来技術では解決はできなか
った。
他、光反射手段の反射面の汚れや、人または他の物体が
光反射手段の前を横切る等の突発的な遮蔽物の出現によ
って、確実に反射光を受光できないという問題点もあ
り、これらの問題点を前記従来技術では解決はできなか
った。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、一
時的に位置検出の基準点となる反射手段を見失ったよう
な場合にも、自走車が誤った方向に走行しないように処
置できる自走車の操向位置検出装置を提供することにあ
る。
時的に位置検出の基準点となる反射手段を見失ったよう
な場合にも、自走車が誤った方向に走行しないように処
置できる自走車の操向位置検出装置を提供することにあ
る。
(課題を解決するための手段および作用) 前記の問題点を解決し、目的を達成するために、本発
明は、自走車を中心として円周方向に光ビームを走査
し、少なくとも3か所の基準点に配置された光反射手段
からの前記光ビームの反射光を受光して自走車の位置を
検出するように構成された自走車の操向位置検出装置に
おいて、自走車から見た各反射手段の方位角を前記反射
光の受光信号に基づいて検出する手段と、検出された前
記方位角に基づいて次回の走査で検出されるべき前記光
反射手段の方位角を予測する手段と、予測された前記方
位角から予定角度だけ光ビームの走査が進んだ方位毎に
おいて前記光反射手段の識別判断を行う手段と、各識別
判断方位間で検出された入射光のうち、予測された前記
方位角に最も近い角度からの入射光を検出する手段とを
具備し、検出された該入射光の受光信号を予定の反射手
段からのものであると判断し、該受光信号に基づいて算
出される反射手段の方位角を自走車の位置検出に利用す
るように構成した点に第1の特徴がある。
明は、自走車を中心として円周方向に光ビームを走査
し、少なくとも3か所の基準点に配置された光反射手段
からの前記光ビームの反射光を受光して自走車の位置を
検出するように構成された自走車の操向位置検出装置に
おいて、自走車から見た各反射手段の方位角を前記反射
光の受光信号に基づいて検出する手段と、検出された前
記方位角に基づいて次回の走査で検出されるべき前記光
反射手段の方位角を予測する手段と、予測された前記方
位角から予定角度だけ光ビームの走査が進んだ方位毎に
おいて前記光反射手段の識別判断を行う手段と、各識別
判断方位間で検出された入射光のうち、予測された前記
方位角に最も近い角度からの入射光を検出する手段とを
具備し、検出された該入射光の受光信号を予定の反射手
段からのものであると判断し、該受光信号に基づいて算
出される反射手段の方位角を自走車の位置検出に利用す
るように構成した点に第1の特徴がある。
また、本発明は、前記予測された方位角を基準とした
識別角度範囲を設け、前記予測された方位角に最も近い
角度からの入射光が該識別角度範囲内からのものである
時は該入射光の受光信号を予定の反射手段からのものと
判断し、該受光信号に基づいて算出される反射手段の方
位角を自走車の位置検出に利用するように構成した点に
第2の特徴がある。
識別角度範囲を設け、前記予測された方位角に最も近い
角度からの入射光が該識別角度範囲内からのものである
時は該入射光の受光信号を予定の反射手段からのものと
判断し、該受光信号に基づいて算出される反射手段の方
位角を自走車の位置検出に利用するように構成した点に
第2の特徴がある。
さらに、本発明は、前記第1または第2の特徴を有す
る構成において、予定の反射手段からの反射光であると
判断できる入射光が検出されなかった場合には、前記予
測された方位角を自走車の位置検出に利用するように構
成した点に第3の特徴がある。
る構成において、予定の反射手段からの反射光であると
判断できる入射光が検出されなかった場合には、前記予
測された方位角を自走車の位置検出に利用するように構
成した点に第3の特徴がある。
上記構成を有する本発明では、予測した方位角から大
きく外れた方向にあるノイズ源はもとより、予測した方
位角に近い方向にあるノイズ源からの入射光をも、予定
された光反射手段からの反射光とは区別できる。
きく外れた方向にあるノイズ源はもとより、予測した方
位角に近い方向にあるノイズ源からの入射光をも、予定
された光反射手段からの反射光とは区別できる。
(実施例) 以下に図面を参照して、本発明の一実施例を説明す
る。第9図は本発明の制御装置を搭載した自走車および
該自走車の走行領域に配設された光反射器の配置状態を
示す斜視図である。同図において、自走車1は例えば芝
刈り機等の農作業用自走車である。該自走車1の上部に
はモータ5によって駆動される回転テーブル4が設けら
れている。該回転テーブル4には光ビーム2Eを発生する
発光器2および該光ビームの反射光2Rを受ける受光器3
が搭載されている。
る。第9図は本発明の制御装置を搭載した自走車および
該自走車の走行領域に配設された光反射器の配置状態を
示す斜視図である。同図において、自走車1は例えば芝
刈り機等の農作業用自走車である。該自走車1の上部に
はモータ5によって駆動される回転テーブル4が設けら
れている。該回転テーブル4には光ビーム2Eを発生する
発光器2および該光ビームの反射光2Rを受ける受光器3
が搭載されている。
前記発光器2は光ビーム2Eを発生するための発光ダイ
オードを備え、受光器3は反射光2Rを受けてこれを電気
的信号に変換するフォトダイオードを備えている(共に
図示しない)。また、ロータリエンコーダ7は回転テー
ブル4の駆動軸と連動するように設けられていて、該ロ
ータリエンコーダ7から出力されるパルスを計数するこ
とによって、回転テーブル4の回転角度が検出できる。
オードを備え、受光器3は反射光2Rを受けてこれを電気
的信号に変換するフォトダイオードを備えている(共に
図示しない)。また、ロータリエンコーダ7は回転テー
ブル4の駆動軸と連動するように設けられていて、該ロ
ータリエンコーダ7から出力されるパルスを計数するこ
とによって、回転テーブル4の回転角度が検出できる。
自走車1の作業区域の周囲には反射器6a〜6cが配設さ
れている。該反射器6a〜6cは入射した光を、その入射方
向に反射する反射面を具備しており、いわゆるコーナキ
ューブプリズム等周知の光反射手段が使用できる。
れている。該反射器6a〜6cは入射した光を、その入射方
向に反射する反射面を具備しており、いわゆるコーナキ
ューブプリズム等周知の光反射手段が使用できる。
上記の構成により、反射器6a〜6cからの反射光を受光
器3で検出し、該検出信号に基づいて反射器6a〜6cに対
する自走車1の自己位置を検出して操向制御が行われ
る。
器3で検出し、該検出信号に基づいて反射器6a〜6cに対
する自走車1の自己位置を検出して操向制御が行われ
る。
ところで、自走車1の走行区域内あるいはその近辺に
前記反射器以外の反射物体または発光物体が存在してい
ない場合は、予定の反射器からの光のみが検出されるの
で問題はないが、受光器3では他の物体からの光を検出
することもあり得るし、予定の反射器からの反射光を検
出できないこともあり得る。
前記反射器以外の反射物体または発光物体が存在してい
ない場合は、予定の反射器からの光のみが検出されるの
で問題はないが、受光器3では他の物体からの光を検出
することもあり得るし、予定の反射器からの反射光を検
出できないこともあり得る。
したがって、本実施例では、検出された光が予定の反
射器からの光か否かを次のような処理によって識別する
ようにしている。
射器からの光か否かを次のような処理によって識別する
ようにしている。
第2図は基準点識別処理の説明図である。同図におい
て、作業区域22の周囲の基準点A〜Cには前記反射器6a
〜6cがそれぞれ配置される。矢印29は自走車1から発射
される光ビームの走査方向である。
て、作業区域22の周囲の基準点A〜Cには前記反射器6a
〜6cがそれぞれ配置される。矢印29は自走車1から発射
される光ビームの走査方向である。
図示のような配置において、自走車1では、受光器3
で受光した信号に基づいて該自走車1から見た各基準点
の方位角が算出され、さらに、現時点までに検出された
方位角に基づいて次回の走査で検出されるべき基準点の
方位角が予測される。予測された方位角(予測方位角)
は角度θpa〜θpcで示す。各予測方位角θpa〜θpcから
光ビーム走査方向に走査が角度θhだけ進んだ方位に基
準点識別方位pa〜pcが設定される。この基準点識別方位
pa〜pcに光ビームの走査が進む毎に、直前の基準点識別
方位から現方位までに検出された光のうち、予測方位角
に最も近い方向からの入射光を、予定の基準点に設置さ
れた反射器からの光であると判定する。
で受光した信号に基づいて該自走車1から見た各基準点
の方位角が算出され、さらに、現時点までに検出された
方位角に基づいて次回の走査で検出されるべき基準点の
方位角が予測される。予測された方位角(予測方位角)
は角度θpa〜θpcで示す。各予測方位角θpa〜θpcから
光ビーム走査方向に走査が角度θhだけ進んだ方位に基
準点識別方位pa〜pcが設定される。この基準点識別方位
pa〜pcに光ビームの走査が進む毎に、直前の基準点識別
方位から現方位までに検出された光のうち、予測方位角
に最も近い方向からの入射光を、予定の基準点に設置さ
れた反射器からの光であると判定する。
例えば、基準点識別方位paにおいて、直前の基準点識
別方位pcから現在までに、ノイズ源N1,N2および基準点
Aに設置された反射器6aからの光を検出した場合、これ
らの光の中から予測方位角θpaに基も近い方向からの
光、つまり基準点Aからの光を識別することができる。
別方位pcから現在までに、ノイズ源N1,N2および基準点
Aに設置された反射器6aからの光を検出した場合、これ
らの光の中から予測方位角θpaに基も近い方向からの
光、つまり基準点Aからの光を識別することができる。
また、基準点の識別精度を向上させるために次の処理
を付加することもできる。すなわち、予測方位角の前後
に予定の範囲(前記角度θhと同等またはそれより小さ
い角度)を設け、予測方位角に最も近い方向からの光で
あっても該範囲からはずれていた場合には予定の基準点
を見失ったと判定し、前記予測方位角を使用して当該処
理サイクルにおける自走車1の位置検出を行う。
を付加することもできる。すなわち、予測方位角の前後
に予定の範囲(前記角度θhと同等またはそれより小さ
い角度)を設け、予測方位角に最も近い方向からの光で
あっても該範囲からはずれていた場合には予定の基準点
を見失ったと判定し、前記予測方位角を使用して当該処
理サイクルにおける自走車1の位置検出を行う。
次に、第1図に示したブロック図に従って本実施例の
制御装置の機能構成を説明する。同図において、発光器
2からら射出された光ビーム2Eは、前記回転テーブル4
の回動方向に走査され、反射器6(6a〜6c)によって反
射される。該反射器6a〜6cの反射光2Rは受光器3で受光
される。
制御装置の機能構成を説明する。同図において、発光器
2からら射出された光ビーム2Eは、前記回転テーブル4
の回動方向に走査され、反射器6(6a〜6c)によって反
射される。該反射器6a〜6cの反射光2Rは受光器3で受光
される。
カウンタ9では、前記回転テーブル4の回転に伴って
ロータリエンコーダ7から出力されるパルスが計数され
る。該パルスの計数値は受光器3において光を検出する
毎に方位角検出部11に転送される。方位角検出部11で
は、供給されたれパルス数に基づいて反射器6a〜6cの方
位角が算出される。
ロータリエンコーダ7から出力されるパルスが計数され
る。該パルスの計数値は受光器3において光を検出する
毎に方位角検出部11に転送される。方位角検出部11で
は、供給されたれパルス数に基づいて反射器6a〜6cの方
位角が算出される。
方位角検出部11で検出された方位角は方位角記憶部12
に転送されて記憶され、該方位角記憶部12にそれまでに
蓄積されたデータは、識別タイミング発生部23から供給
される識別タイミング信号に応答して方位角識別部24に
転送される。前記識別タイミング信号は、方位角予測演
算部27で算出された予測方位角で示される方位を予定角
度θhだけ通過した方位まで走査が進んだ時点、すなわ
ち、前記基準点識別方位pa〜pcに光ビームの走査が進ん
だ時点で出力される。このために、識別タイミング発生
部23ではロータリエンコーダ7の出力パルスを、方位角
予測演算部27で算出された予測方位角に相当する予定数
だけ取込んだ時点で識別タイミング信号を出力する。
に転送されて記憶され、該方位角記憶部12にそれまでに
蓄積されたデータは、識別タイミング発生部23から供給
される識別タイミング信号に応答して方位角識別部24に
転送される。前記識別タイミング信号は、方位角予測演
算部27で算出された予測方位角で示される方位を予定角
度θhだけ通過した方位まで走査が進んだ時点、すなわ
ち、前記基準点識別方位pa〜pcに光ビームの走査が進ん
だ時点で出力される。このために、識別タイミング発生
部23ではロータリエンコーダ7の出力パルスを、方位角
予測演算部27で算出された予測方位角に相当する予定数
だけ取込んだ時点で識別タイミング信号を出力する。
方位角識別部24は、供給された方位角の中から方位角
予測演算部27で算出された予測方位角に最も近い方向で
検出された光を予定の基準点に配置された反射器からの
反射光であると判断する。この判断によって決定された
反射器の方位角データは、次回の走査で検出されるべき
反射器の方位角を方位角予測演算部27において予測する
際に利用される。すなわち、方位角識別部24で決定され
た方位角の、実験的に得られる予定の関数によって予測
方位角は求められる。予測方位角は予定の関数に基づい
て求める手法に限らず、方位角識別部24で得られた今回
および前回の方位角の差を今回の方位角に加算して求め
るようにしてもよい。
予測演算部27で算出された予測方位角に最も近い方向で
検出された光を予定の基準点に配置された反射器からの
反射光であると判断する。この判断によって決定された
反射器の方位角データは、次回の走査で検出されるべき
反射器の方位角を方位角予測演算部27において予測する
際に利用される。すなわち、方位角識別部24で決定され
た方位角の、実験的に得られる予定の関数によって予測
方位角は求められる。予測方位角は予定の関数に基づい
て求める手法に限らず、方位角識別部24で得られた今回
および前回の方位角の差を今回の方位角に加算して求め
るようにしてもよい。
方位角識別24で検出された方位角は開き角演算部10に
入力され、自走車1から見た反射器6a〜6c相互間の開き
角が演算される。
入力され、自走車1から見た反射器6a〜6c相互間の開き
角が演算される。
位置・進行方向演算部13では、開き角に基づいて自走
車1の現在の位置座標が演算されると共に、方位角に基
づいて自走車1の進行方向が演算される。この演算結果
は比較部25に入力される。比較部25では、走行コース設
定部16に設定されている走行コースを表すデータと、前
記位置・進行方向演算部13で得られた自走車1の座標お
よび進行方向とが比較される。
車1の現在の位置座標が演算されると共に、方位角に基
づいて自走車1の進行方向が演算される。この演算結果
は比較部25に入力される。比較部25では、走行コース設
定部16に設定されている走行コースを表すデータと、前
記位置・進行方向演算部13で得られた自走車1の座標お
よび進行方向とが比較される。
この比較結果は操舵部14に入力され、該比較結果に基
づいて自走車の前輪17に連結された操舵モータ28が駆動
される。操舵モータ28による前輪17の操舵角は、自走車
1の前輪に設けられた舵角センサ15で検出され、操舵部
14にフィードバックされる。駆動制御部18はエンジン19
の始動・停止、および該エンジン19の動力を後輪21に伝
達するクラッチ20の動作を制御する。
づいて自走車の前輪17に連結された操舵モータ28が駆動
される。操舵モータ28による前輪17の操舵角は、自走車
1の前輪に設けられた舵角センサ15で検出され、操舵部
14にフィードバックされる。駆動制御部18はエンジン19
の始動・停止、および該エンジン19の動力を後輪21に伝
達するクラッチ20の動作を制御する。
基準点の識別精度を向上させるためには次の機能が付
加される。すなわち、範囲判別部26では、前記方位角識
別部24で決定された方位角が予定の範囲内にあるか否か
が判別される。この判別結果に従い、前記方位角が予定
の範囲内にある場合は該方位角を使って開き角を演算
し、予定の範囲から外れている場合は、方位角予測演算
部27で算出された予測方位角を使って開き角を演算する
ようにする。
加される。すなわち、範囲判別部26では、前記方位角識
別部24で決定された方位角が予定の範囲内にあるか否か
が判別される。この判別結果に従い、前記方位角が予定
の範囲内にある場合は該方位角を使って開き角を演算
し、予定の範囲から外れている場合は、方位角予測演算
部27で算出された予測方位角を使って開き角を演算する
ようにする。
この範囲判別部26の判別結果に従って決定された方位
角を使って開き角を演算するか、方位角識別部24で決定
された方位角を使って開き角を演算するかは該自走車1
による作業形態とか種類によって必要とされる精度の程
度に応じて任意に選択すればよい。
角を使って開き角を演算するか、方位角識別部24で決定
された方位角を使って開き角を演算するかは該自走車1
による作業形態とか種類によって必要とされる精度の程
度に応じて任意に選択すればよい。
なお、第1図に示した構成要素のうち、鎖線で囲まれ
た部分はマイクロコンピュータによって構成することが
できる。
た部分はマイクロコンピュータによって構成することが
できる。
上記構成の本実施例において自走車1の位置および進
行方向を検出するための基本的原理を説明する。第7図
および第8図は、自走車1の作業範囲を指示するための
座標系における自走車1および反射器6の位置を示す。
行方向を検出するための基本的原理を説明する。第7図
および第8図は、自走車1の作業範囲を指示するための
座標系における自走車1および反射器6の位置を示す。
第7図および第8図において、反射器6a〜6cがそれぞ
れ配置された基準点A,B,C、および自走車1の位置は、
基準点Bを原点とし、基準点BおよびCを結ぶ直線をx
軸とするx−y座標系で表される。
れ配置された基準点A,B,C、および自走車1の位置は、
基準点Bを原点とし、基準点BおよびCを結ぶ直線をx
軸とするx−y座標系で表される。
同図からわかるように、自走車1の位置Tは、三角形
ATBの外接円上に存在すると同時に、三角形BTCの外接円
上に存在する。したがって、自走車1の位置は三角形AT
Bおよび三角形BTCのそれぞれの外接円QおよびPの2つ
の交点を算出することによって求められる。
ATBの外接円上に存在すると同時に、三角形BTCの外接円
上に存在する。したがって、自走車1の位置は三角形AT
Bおよび三角形BTCのそれぞれの外接円QおよびPの2つ
の交点を算出することによって求められる。
図示のように、外接円QおよびPの一方の交点である
基準点Bを原点とし、外接円QおよびPの他方の交点T
を以下の手順に従って算出すれば自走車1の位置は確定
できる。
基準点Bを原点とし、外接円QおよびPの他方の交点T
を以下の手順に従って算出すれば自走車1の位置は確定
できる。
該基本原理に従って自走車1の位置を確定する算出式
は、特願昭63-116689号および特願昭63-149619号に詳細
が示されているので省略する。
は、特願昭63-116689号および特願昭63-149619号に詳細
が示されているので省略する。
また、自走車1の進行方向は次の式を用いて算出され
る。第7図において、自走車1の進行方向とx軸とのな
す角度をθfとし、該進行方向を基準とした基準点A,B,
C,の方位角をθa,θb,θcとした場合、 θf=360°−tan-1{y/(xc−x)}−θc……(1) となる。
る。第7図において、自走車1の進行方向とx軸とのな
す角度をθfとし、該進行方向を基準とした基準点A,B,
C,の方位角をθa,θb,θcとした場合、 θf=360°−tan-1{y/(xc−x)}−θc……(1) となる。
該自走車1の位置および進行方向は、上述の算出式お
よび上記算出式(1)を用い、前記位置・進行方向演算
部13において算出される。
よび上記算出式(1)を用い、前記位置・進行方向演算
部13において算出される。
次に、上記手順によって算出された自走車1の位置情
報に基づき、自走車1の走行方向を制御する操向制御に
ついて説明する。第6図は自走車1の走行コースと基準
点との位置関係を示す図であり、第3図は操向制御のフ
ローチャートである。
報に基づき、自走車1の走行方向を制御する操向制御に
ついて説明する。第6図は自走車1の走行コースと基準
点との位置関係を示す図であり、第3図は操向制御のフ
ローチャートである。
第6図には、基準点Bを原点とし、基準点BおよびC
を通る直線をx軸とする座標系で、自走車1の位置およ
び該自走車1による作業区域22が示されている。
を通る直線をx軸とする座標系で、自走車1の位置およ
び該自走車1による作業区域22が示されている。
点R(Xret,Yret)は自走車1の戻り位置を示し、座
標(Xst,Yst)、(Xst,Ye)、(Xe,Yst)、(Xe,Ye)で
示される点で結ばれた領域が作業区域22である。ここで
は自走車1の位置Tは(Xp,Yp)で示す。
標(Xst,Yst)、(Xst,Ye)、(Xe,Yst)、(Xe,Ye)で
示される点で結ばれた領域が作業区域22である。ここで
は自走車1の位置Tは(Xp,Yp)で示す。
なお、第6図においては、説明を簡単にするため、作
業区域22の4辺をx軸またはy軸に平行にした例を示し
たが、作業区域22の周囲に基準点A,B,Cを配置してあれ
ば、作業区域22の形状および作業区域22の4辺の向きは
任意である。
業区域22の4辺をx軸またはy軸に平行にした例を示し
たが、作業区域22の周囲に基準点A,B,Cを配置してあれ
ば、作業区域22の形状および作業区域22の4辺の向きは
任意である。
第3図のフローチャートに従って制御手順を説明す
る。
る。
まず、ステップS1では、自走車1を点Rから作業開始
位置まで、無線操縦により移動させる。ステップS2で
は、走行コースのx座標XnとしてXstをセットし、走行
コースを決定する。
位置まで、無線操縦により移動させる。ステップS2で
は、走行コースのx座標XnとしてXstをセットし、走行
コースを決定する。
ステップS3では、自走車1の走行を開始させる。
ステップS4では、受光器3で基準点または他の光源か
らの光を受光したか否かの判断がなされる。光が検出さ
れるとステップS5に進んで後述の受光処理が行われ、光
が検出されない場合はステップS6に進む。
らの光を受光したか否かの判断がなされる。光が検出さ
れるとステップS5に進んで後述の受光処理が行われ、光
が検出されない場合はステップS6に進む。
ステップS6では、受光した入射光のうちどれが予定通
りの基準点からの光かを決定するための、基準点識別処
理を行なうタイミングに至ったか否かを判断する。該判
断は、方位角予測演算部27で演算された予測方位角から
予定の角度だけ走査が進んだか否かによって行われる。
りの基準点からの光かを決定するための、基準点識別処
理を行なうタイミングに至ったか否かを判断する。該判
断は、方位角予測演算部27で演算された予測方位角から
予定の角度だけ走査が進んだか否かによって行われる。
ステップS6の判断が肯定となるまでステップS4〜S6は
繰返され、該判断が肯定となるとステップS7に進み、後
述のサブルーチンで示される基準点識別処理が実行され
る。基準点識別処理によって予定の基準点の方位角が決
定されるとステップS8に進む。
繰返され、該判断が肯定となるとステップS7に進み、後
述のサブルーチンで示される基準点識別処理が実行され
る。基準点識別処理によって予定の基準点の方位角が決
定されるとステップS8に進む。
ステップS8では、自走車1の位置T(Xp,Yp)および
進行方向θfの演算が行われる。
進行方向θfの演算が行われる。
ステップS9では、走行コースからのずれ量(ΔX=Xp
−Xn、Δθf)が演算され、ステップS10では、算出さ
れたずれ量に応じ、前記操舵部14において操舵角制御が
行われる。
−Xn、Δθf)が演算され、ステップS10では、算出さ
れたずれ量に応じ、前記操舵部14において操舵角制御が
行われる。
ステップS11では、自走車1がy軸方向において、原
点から遠ざかる方向(行き方向)に走行しているか、原
点に近づく方向(戻り方向)に走行しているかが判断さ
れる。
点から遠ざかる方向(行き方向)に走行しているか、原
点に近づく方向(戻り方向)に走行しているかが判断さ
れる。
行き方向であれば、ステップS12において、一行程が
終了したか(Yp>Ye)否かが判断され、戻り方向であれ
ば、ステップS13において、一行程が終了(Yp<Yst)し
たか否かが判断される。ステップS12またはS13におい
て、一行程が終了していないと判断されればステップS4
〜S11の処理が行われる。
終了したか(Yp>Ye)否かが判断され、戻り方向であれ
ば、ステップS13において、一行程が終了(Yp<Yst)し
たか否かが判断される。ステップS12またはS13におい
て、一行程が終了していないと判断されればステップS4
〜S11の処理が行われる。
ステップS12またはS13において、一行程が終了したと
判断されれば、次はステップS14において全行程が終了
した(Xn>Xe−L)か否かの判断が行われる。
判断されれば、次はステップS14において全行程が終了
した(Xn>Xe−L)か否かの判断が行われる。
全行程が終了していなければ、ステップS14からステ
ップS15に移って自走車1のUターン制御が行われる。
Uターン制御は、前記位置・進行方向演算部13で演算さ
れた自走車1の位置情報を操舵部14にフィードバックす
るステップS8〜S10の処理によって行われる直進行程の
操向制御とは別の方式で行われる。
ップS15に移って自走車1のUターン制御が行われる。
Uターン制御は、前記位置・進行方向演算部13で演算さ
れた自走車1の位置情報を操舵部14にフィードバックす
るステップS8〜S10の処理によって行われる直進行程の
操向制御とは別の方式で行われる。
すなわち、旋回行程では自走車1の操舵角をあらかじ
め設定された角度に固定して走行させる。そして、自走
車1に対する各基準点A,B,Cの方位角の少なくとも1つ
が予定の角度範囲内に合致した時点で旋回を停止して、
ステップS8〜S10の処理によって行われる直進行程の操
向制御に戻るようにしている。
め設定された角度に固定して走行させる。そして、自走
車1に対する各基準点A,B,Cの方位角の少なくとも1つ
が予定の角度範囲内に合致した時点で旋回を停止して、
ステップS8〜S10の処理によって行われる直進行程の操
向制御に戻るようにしている。
ステップS16では、XnにXn+Lがセットされ、次の一
行程の走行コースが設定される。走行コースが設定され
ればステップS4に戻って、前記処理が繰返される。
行程の走行コースが設定される。走行コースが設定され
ればステップS4に戻って、前記処理が繰返される。
全行程が終了したならば戻り位置R(Xret,Yret)へ
戻って(ステップS17)、走行が停止される(ステップS
18)。
戻って(ステップS17)、走行が停止される(ステップS
18)。
次に、前記ステップS5およびS7の受光処理および基準
点識別処理について説明する。
点識別処理について説明する。
受光処理のフローチャートを第5図に示す。同図にお
いて、ステップS50では、光を検出したことを記憶する
ため、受光フラグに“1"をセットする。
いて、ステップS50では、光を検出したことを記憶する
ため、受光フラグに“1"をセットする。
ステップS51では、検出した光の発生源の方位角を方
位角記憶部12に記憶する。
位角記憶部12に記憶する。
基準点識別処理のフローチャートを第4図に示す。該
フローチャートでは前記範囲判断部26において検出結果
を更に絞り込んだ手順の例を示す。同図において、ステ
ップS70では、識別すべき基準点を区別するためのポー
ルカウンタの値(以下、単にポールカウンタという)n
をインクリメントする。該ポールカウンタは各基準点に
対応させてある。すなわち、ポールカウンタ“1"は基準
点Aに、ポールカウンタ“2"は基準点Bに、ポールカウ
ンタ“3"は基準点Cにそれぞれ対応している。
フローチャートでは前記範囲判断部26において検出結果
を更に絞り込んだ手順の例を示す。同図において、ステ
ップS70では、識別すべき基準点を区別するためのポー
ルカウンタの値(以下、単にポールカウンタという)n
をインクリメントする。該ポールカウンタは各基準点に
対応させてある。すなわち、ポールカウンタ“1"は基準
点Aに、ポールカウンタ“2"は基準点Bに、ポールカウ
ンタ“3"は基準点Cにそれぞれ対応している。
ポールカウンタの初期値が“0"であれば、ステップS7
0の処理によってポールカウンタは“1"になり、これに
対応する基準点はAということになる。本実施例では初
期値を“0"とする。
0の処理によってポールカウンタは“1"になり、これに
対応する基準点はAということになる。本実施例では初
期値を“0"とする。
ステップS71では、受光フラグの判別を行い、受光フ
ラグが“1"ならばステップS72に進み、受光フラグが
“0"ならばステップS79にジャンプする。
ラグが“1"ならばステップS72に進み、受光フラグが
“0"ならばステップS79にジャンプする。
ステップS72では、前記方位角記憶部12に記憶された
光の発生源の方位角の中で、予測方位角θpn(ポールカ
ウンタは“1"になっているので予測方位角θpa)に最も
近いものを、予定された基準点の方位角であると仮定
し、その値を角度θsとして記憶する。
光の発生源の方位角の中で、予測方位角θpn(ポールカ
ウンタは“1"になっているので予測方位角θpa)に最も
近いものを、予定された基準点の方位角であると仮定
し、その値を角度θsとして記憶する。
ステップS73では、受光数が“2"以上か、つまり方位
角記憶部12に複数の方位角が記憶されているか否かを判
断することによってノイズの有無を判断する。
角記憶部12に複数の方位角が記憶されているか否かを判
断することによってノイズの有無を判断する。
該ステップS73の判断が肯定ならば、ノイズを検出し
たとしてステップS74に移行し、ノイズ処理としてノイ
ズを検出したことを記憶する。この記憶データによって
後で作業環境の状況を知る手掛かりが得られ、ノイズ源
の除去などの対策を講じることが容易になる。
たとしてステップS74に移行し、ノイズ処理としてノイ
ズを検出したことを記憶する。この記憶データによって
後で作業環境の状況を知る手掛かりが得られ、ノイズ源
の除去などの対策を講じることが容易になる。
ステップS73の判断が否定ならば、ステップS75に進ん
で前記仮に決定された方位角θsと予測方位角θpn(予
測方位角θpa)との差が前記角度θhより小さいか否か
の判別を行う。該差が角度θhより大きい場合は、仮に
決定した方位角θsは予定された基準点の方位角ではな
く、ノイズ源の方位角であったと判断してステップS78
に進み、前記ステップS74と同様のノイズ処理を行う。
で前記仮に決定された方位角θsと予測方位角θpn(予
測方位角θpa)との差が前記角度θhより小さいか否か
の判別を行う。該差が角度θhより大きい場合は、仮に
決定した方位角θsは予定された基準点の方位角ではな
く、ノイズ源の方位角であったと判断してステップS78
に進み、前記ステップS74と同様のノイズ処理を行う。
該ノイズ処理の後は、ステップS79に進み、基準点見
失い処理として予測方位角θpn(予測方位角θpa)を予
定された基準点の方位角θn(θa)としてセットす
る。
失い処理として予測方位角θpn(予測方位角θpa)を予
定された基準点の方位角θn(θa)としてセットす
る。
一方、前記差が角度θhより小さい場合は、仮定した
方位角θsは予定された基準点の方位角を示すものとし
て決定し、ステップS76に進む。
方位角θsは予定された基準点の方位角を示すものとし
て決定し、ステップS76に進む。
ステップS76では、前回の処理で決定された方位角θ
nと今回の処理で決定された方位角θsとに基づいて次
回の処理時に同一の基準点が検出されるべき予測方位角
を算出式{θs+(θs−θn)}を用いて算出する。
nと今回の処理で決定された方位角θsとに基づいて次
回の処理時に同一の基準点が検出されるべき予測方位角
を算出式{θs+(θs−θn)}を用いて算出する。
ステップS77では、方位角θnを角度θsで更新す
る。
る。
ステップS80では、次の、基準点識別方位pn+1(す
なわち、基準点識別方位pb)として、前回の走査時に基
準点Bを検出した時に算出した予測方位角θpn+1に予
定角度θhを加算した角度をセットする。
なわち、基準点識別方位pb)として、前回の走査時に基
準点Bを検出した時に算出した予測方位角θpn+1に予
定角度θhを加算した角度をセットする。
ステップS81では、受光フラグをリセットする。
ステップS82では、方位角記憶部12の記憶データを消
去する。
去する。
ステップS83では、ポールカウンタが“3"か否かを判
別する。該値“3"は設置されている基準点の数であり、
基準点の設置数に応じて該値を設定しておく。
別する。該値“3"は設置されている基準点の数であり、
基準点の設置数に応じて該値を設定しておく。
設置されている基準点の数とポールカウンタとが一致
した場合は、ステップS84でポールカウンタに“0"をセ
ットしてメインルーチン(第3図の処理)に戻る。
した場合は、ステップS84でポールカウンタに“0"をセ
ットしてメインルーチン(第3図の処理)に戻る。
ポールカウンタが“1"の時、次回の処理では、ステッ
プS70によってポールカウンタはインクリメントされて
“2"になり、基準点Bの識別処理が行われる。
プS70によってポールカウンタはインクリメントされて
“2"になり、基準点Bの識別処理が行われる。
以下、同様にして基準点Cの識別処理も行われる。
以上の説明のように、本実施例では、受光器3によっ
て複数の光が検出されたような場合に、該複数の光のう
ち予測方位角に最も近い方向からの光であって、しかも
前記予測方位角から予定角度以上外れていない方向から
の光を、予定された基準点からの反射光であると判定す
るようにした。
て複数の光が検出されたような場合に、該複数の光のう
ち予測方位角に最も近い方向からの光であって、しかも
前記予測方位角から予定角度以上外れていない方向から
の光を、予定された基準点からの反射光であると判定す
るようにした。
また、予定の基準点を見失った場合は、前記予測方位
角を自走車1の位置検出を利用するようにした。
角を自走車1の位置検出を利用するようにした。
なお、本実施例では、各基準点識別方位間で検出され
た光のすべてを方位角記憶部に記憶させ、これらを対象
に基準点の識別を行うようにしたが、予測方位角の前後
に予定の対象角度範囲を設けてこの中で検出された光の
みの方位角データを記憶し、該記憶されたデータを対象
に基準点の識別を行うようにしてもよい。
た光のすべてを方位角記憶部に記憶させ、これらを対象
に基準点の識別を行うようにしたが、予測方位角の前後
に予定の対象角度範囲を設けてこの中で検出された光の
みの方位角データを記憶し、該記憶されたデータを対象
に基準点の識別を行うようにしてもよい。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。
のような効果を得ることができる。
(1) 基準点に配置された反射器から反射光と、それ
以外の光源からの光とを識別できるので、作業区域およ
びその周辺にある光反射物体や発光源による自走車の位
置検出制御に及ぼす悪影響を排除できる。
以外の光源からの光とを識別できるので、作業区域およ
びその周辺にある光反射物体や発光源による自走車の位
置検出制御に及ぼす悪影響を排除できる。
(2) 基準点を一時的に見失っても、予測方位角を利
用して自走車の位置を検出できるので自走車の走行を中
断することがない。したがって、自走車が多少ローリン
グするような区域または起伏の大きい区域でも作業が行
え、自走車による作業の適用範囲が拡大できる。
用して自走車の位置を検出できるので自走車の走行を中
断することがない。したがって、自走車が多少ローリン
グするような区域または起伏の大きい区域でも作業が行
え、自走車による作業の適用範囲が拡大できる。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
基準点識別処理の説明図、第3図は操向制御のフローチ
ャート、第4図は基準点識別処理のフローチャート、第
5図は受光処理のフローチャート、第6図は自走車の走
行コースと反射器の配置状態を示す図、第7図は自走車
の位置検出の原理説明図、第8図は自走車の進行方向検
出の原理説明図、第9図は自走車と反射器の配置状態を
示す斜視図である。 1……自走車、2……発光器、3……受光器、6,6a〜6c
……反射器、11……方位角検出部、12……方位角記憶
部、13……位置・進行方向演算部、14……操舵部、23…
…識別タイミンク発生部、24……方位角識別部、25……
比較部、26……範囲判別部、27……方位角予測演算部
基準点識別処理の説明図、第3図は操向制御のフローチ
ャート、第4図は基準点識別処理のフローチャート、第
5図は受光処理のフローチャート、第6図は自走車の走
行コースと反射器の配置状態を示す図、第7図は自走車
の位置検出の原理説明図、第8図は自走車の進行方向検
出の原理説明図、第9図は自走車と反射器の配置状態を
示す斜視図である。 1……自走車、2……発光器、3……受光器、6,6a〜6c
……反射器、11……方位角検出部、12……方位角記憶
部、13……位置・進行方向演算部、14……操舵部、23…
…識別タイミンク発生部、24……方位角識別部、25……
比較部、26……範囲判別部、27……方位角予測演算部
Claims (5)
- 【請求項1】自走車で発生した光ビームを、該自走車を
中心として円周方向に走査し、少なくとも3か所の基準
点に配置された光反射手段からの前記光ビームの反射光
を受光して自走車の位置を検出する自走車の操向位置検
出装置において、 反射光に基づいて、自走車から見た各光反射手段の方位
角を検出する手段と、 前記方位角検出手段で検出された方位角に基いて、次回
の走査で検出されるべき各光反射手段の方位角を予測す
る手段と、 前記予測された各光反射手段の方位角から予定角度だけ
光ビームの走査が進んだ方位毎に基準点識別方位を設定
し、該基準点識別方位において直前の基準点識別方位か
ら現方位までに検出した入射光のうち、予測された方位
角に最も近い角度からの入射光を予定の基準点に配置さ
れた反射手段からの反射光であると判断する手段とを具
備したことを特徴とする自走車の操向位置検出装置。 - 【請求項2】前記予測された方位角に最も近い角度から
の入射光が前記予測された方位角を基準として設けられ
た角度範囲からの光である場合は、該入射光を予定の基
準点に配置された光反射手段からの反射光であると判断
する手段を具備したことを特徴とする請求項1記載の自
走車の操向位置検出装置。 - 【請求項3】予定の基準点に配置された反射手段からの
反射光であると判断できる入射光が検出されなかった場
合は、前記予測された方位角に基づいて自走車の位置検
出を行うように構成したことを特徴とする請求項1また
は2記載の自走車の操向位置検出装置。 - 【請求項4】前記予測された方位角を基準として設けら
れた角度範囲内において検出した光の方位角のみを記憶
する手段を具備し、該記憶手段に格納された方位角を前
記基準点識別方位における識別対象として扱うことを特
徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の自走車の操向
位置検出装置。 - 【請求項5】次回の走査で検出されるべき各光反射手段
の方位角を予測する手段が、前回および最新の走査にお
いて検出された光反射手段の方位角の差に基づいて方位
角を予測する手段であることを特徴とする請求項1〜4
のいずれかに記載の自走車の操向位置検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012424A JPH0833766B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 自走車の操向位置検出装置 |
| US07/644,497 US5187662A (en) | 1990-01-24 | 1991-01-23 | Steering control system for moving vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012424A JPH0833766B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 自走車の操向位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03217909A JPH03217909A (ja) | 1991-09-25 |
| JPH0833766B2 true JPH0833766B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=11804896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012424A Expired - Lifetime JPH0833766B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 自走車の操向位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833766B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP2012424A patent/JPH0833766B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03217909A (ja) | 1991-09-25 |
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