JPS60262219A - 走行移動体の光誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、無人搬送車や移動ロボット等の走行移動体
を光ビームを用いて自動誘導及び位置決め停止するため
の光誘導装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来から、例えば日本自動制御協会において昭和５７年
１力２６日、２７日に開催さ九た「第５回ビークル・オ
ートメーション−シンポジウム」及び昭和５８年１月２
５日、２６日に開催さｎ７’（ｒ第６回ビークル・オー
トメーション・シンポジウム」で発表されているように
、無人搬送車會レーザビーム等の光ビームを用いて自動
誘導することは一般に知られている。

第１６　ｔａｂ）　、　（ｂ）Ｕ従来のこの種の装置を
そｎぞれ示し、また第１７図は第１６図（ｂ）　Ｋ示す
装置の詳細図、第１８図はその受光装置の詳細図であり
、図中（１）は無人搬送車、（２）は例えば第１８図に
示すように太陽電池等の光電センサ（２ａ）が多数個ア
レイ状に横方向に設けらｆした受光装置、（８）はＨｅ
−Ｎθ発撮管等のレーザ光源、（４）はビームスキャナ
（５）Ｉｃよって駆動される揺動ミラー、（６）はレー
ザ光源（８）から受光装置（２）に照射さｎる細い直進
ビームｓ　（６ａ）。

（６ｂ）は揺動ミラー（４）で扇形に角度αで掃引され
る光ビームの最大振れ幅、（γ）は無人搬送車（１）の
走行コースである。また（８）は受光装置（２）の中心
軸、（９）車体の中心軸である。

次に動作について説明する。第１６図（ａ）に示す従来
装置に２いては、レーザ光源（８）から出た光ビームは
、細い直進ビーム（６）として受光装置（２）Ｉｃ照射
される。また第１６図（ｂＪに示す従来装置に２いては
、レーザ光源（８）から出た光ビームは、ビームスキャ
ナ（６）の揺動ミラー（４）によって無人搬送車（１）
の走行予定コース（γ）ＶＣそい一定周期で扇形ＴＩｃ
掃引、１１．　され、受光装置（２）で受光さ几る。そ
していずｎの従米装［ＶｃＢいても、例えば第１８図に
示すように光ビームを受光した光電センサ（２ａ）の位
置［、Ｊ：す、受光装置（２）の走行予定コース（７）
に対する横ずｎ量Ｗを検知することができる。従って、
無人搬送車（１）は、投光ビームが中央部の光電センサ
（２ａ）で受光できるように横ずｆｌ量Ｗに応じた操舵
をすることで走行予定コース（γ）にそって走行するこ
とができる。

ところで、第１６図（ａＪに示す従来装置は、細い直進
ビームを用いているため、光強度が強く光信号のＳ／Ｎ
比がよく信号処理は容易であるが、無人車の走行路の凹
凸、車体の振動、荷重による車体の沈み等に対応できる
だけの受光面の高さ方向の寸法が必要であり、受光装置
のセンサや光学系が高価になる。また光強度が強いため
、人間の眼に対する危険性の問題も大きく、設置場所に
制限を受けるという問題もある。

こＡｆＣ対し第１６図（ｂ）　Ｋ示す従来装置は、光ビ
ームを垂直面内で扇形に掃引するため、受光面の高さ方
向の制限はなくなるが、投光装置からの距離が増大する
に従って掃引周期に対する受光時間の割合が減少してい
き、光信号のＳ／Ｎ比が著しく低下するという欠点があ
る。このため、受光センサＶｃ冒速応答のものが必要と
なる。

また、上配いず庇の従来装置Ｖｃｆｏ−いても、受光し
た光電センサの中心軸に対する横ずｎ量を検出するもの
であるため、例えは第１８図に示す姿勢角ψは、ある距
離ゲ直進走行した後でなけ几ば算出することができず、
迅速な軌道修正操舵はできなかった、また目標地点への
無人搬送車の位置決めのためには、磁気的、光学的、あ
るいは機械的等の他の手段葡必要とした。

〔発明の概要〕

このシも明はかかる欠点全解消する目的でなされたもの
で、元ビームの形状あるいは掃引方式ケ改良するととも
に、受光装置の構造を改良し、もってｌｎ　ｆ　ｔ’Ｌ
量２よび姿勢角を同時に検知して迅速に軌道修正操舵が
できるようにし、また上記光ビームヶ用いて走行移動体
の停止位置ｋｉｌｌ出する目標位置検出装置ｖ走行移動
体に設置し、もってＮ贋のよい位置決め停止が得られる
走行移動体の光誘導装置を提案するものである。

〔発明の実施例〕

以下、第１図〜第１５図によってこの発明の詳細な説明
する。

第１図はこの発明に係る光誘導装置の全体構成図であり
、図中（１）は無人搬送車、（８）はレーザ光源、（６
ｃ）、（６ａ）は縦長横細ビームの上端及び下端、攻は
無人搬送車（１）上に設置さｎ光ビームに対する走行移
動体の横偏移動量及び姿勢角を同時に検出する受光装置
と走行移動体の停止位置を検出する目標位置検出装置と
を備えた検出装置、閣は縦長横細の偏平平行な光ビーム
ヶ形成する光学系である。

しかして、縦長ビームとすることにより、先光面の高さ
方向の制限がなく、さらにレーザ光源（８）から遠距離
の地点でも受光時間は同一でろるため、光信号のＳ／Ｎ
比の低下は極めてわずかである。また光ビームを縦方向
に拡大しているため、人間の眼に入る光の強度も緩和さ
れて安全である。ｉた、偏平光ビームは横細断面形状で
あるため、無人搬送車（１）の横偏移量及び姿勢角の検
出に対しても、精度の低下が生じないという利点がある
。

第２図はこの発明に係る投光装置′の−実施例全示す。

図ｖＣ分いて叩１はビームエクスパンタ、し８）ハシリ
ントリカル凹レンズ、晦）はシリンドリカル凸レンズ、
囮は偏平光ビームの断面形状を表わしている。レンズ囮
はレンズ囮からの細い円形断面形状の平行ビームを垂直
面についてのみ扇形に拡大し、レンズに）はこの扇形の
光を垂直面についてのみ平行光ｍｖｃ戻丁働きをし、い
ずれも水平面については入射ビーム直径に等しい幅を維
持するものである。筐たビームエキスパンダ叩１は、レ
ーザ光諒（８）からのビームヶ所要の直径の円形平行ビ
ームに変換するものである。

上記光学系は偏平形状断面の全域ケ、はソ均等な光強度
とするもの″Ｃある。なお、他の手段として、偏平断面
領域全円形平行ビームで上下に掃引させても、はソ一様
の効果ケ得ることができる。

第６図（ａ）〜（ｄ）はそ几らの概略構成例であり、（
８）ノは多角形回転ミラー、凹）はコリメータレンズ、
聞ノはｗ１動ミラー、（４９ａ）　、　（４９ｂ　）は
１対として同一角度を揺動する平行ミラーまたは平行プ
リズム、（閣は垂直に上下するミラー、（６Ｄは光路断
面を表わし次に、受光装置の説明に先立ち、横偏移量と
姿勢角の検出原理について説明する。

第４図（ａ）　、　（ｂ）はリニャポジションセンサノ
原理？示すものであり１平板状の光導電素子にバイアス
電圧　ＶＢ？ｆ：印加し第４１１９　（ａ）に示すよう
ｌ演昇増幅器回路全付加することによって、光ビームが
照射される位置に比例する電圧侶゛号が第４図（′ｂ）
に示すように得らｎる。

第５図（ａ）は、この発嬰に係る受光装置の基本部分の
平面図であり、同図（ｂ）は同正面図である。図中ｓ　
（ｓ□）′Ｊ？よび（Ｓ２）はリニヤポジションセンサ
であり、既知間隔ｅで平行に設置さ庇ている。またこれ
らは第５図（１）ｌの如く、商さケ異ならせて設置され
て−Ｊ？！ｌ１％縦長・横細の光ビームヶ干渉なく同時
に受光することができるようになっている。

第５図（ａ）において、平行に設置さｔ′したリニヤポ
ジションセンサ（Ｓ□）　ｐ　（”２　）の中心軸に対
し、ある角度ψで光ビームが照射さ九ている時、各七ン
丈（Ｓ工）ｙ（８ｇ）に付加した演算増幅器出方からは
光ビームの位１ｉｆｄ工、ａ２に検知することができる
。ここで、各センサ（Ｓ工）、（６１２）の間隔ｅが既
知で、あるから、センサ中心０と光ビーム軸とのずｆＬ
ｎｙおよびセンサ中心軸と光ビーム軸との角度ψはｖ　
＝　（ａ、−ａ２）／　２　・・・（１）として容易１
ｃ’Ｘ出することかできる。

つぎにこの原理ケ用いた受光装置ｉ無人搬送車に搭載す
る場合について述べる。

第６図において（ｌｌｆｆｌは無人搬送車（１）に搭載
された受光装置、■）はＭｉＪ述した偏平ビーム全発生
する投光装置である。またＡニーＡ２は光ビーム軸、Ｂ
ニーＢ２及びＣ□−Ｃ２は無人搬送車（１）の車体中心
軸である。

第６図に２いては、受光装置（１０）は車体中心軸に一
致して搭載さ九ているため、車体の姿勢角ψおよび楕ず
れ量ｙは前記（１）式及び（２）式よりただちにめるこ
とができる。しかしｓ　１／　ｒψが大きくなル１／Ｃ
つ九で受光装置α０）及びリニヤポジションセンサ（Ｓ
よ）、（Ｅ１２）の寸法も大きくする必要がある。

第７図はこの点を改良した受光装置の一例ケ示すもので
あり１同一符号は同一構成要素を示す。

この場合、受光装置（ＩＣｉ）は車体中心軸Ｃよ−ｃ２
上で移動可能であり、さらに受光装置叫自体も旋回可能
なように載置されている。そして上記の移動２よび旋回
可能な機構は、光ビーム軸ＡニーＡ２が受光装置（至）
の中心軸と一致するように追従制御さｎるようになって
いる。

このような方式によｎば、ψ、１の増大に対しても小形
の受光装置およびリニヤポジションセンサで対応できる
。

第８図は無人搬送車に搭載さｆＬｆｃ上記受光装置によ
って姿勢角ψおよび横ず′ｎ童′ｊＩを算出するための
説明図である。第８図では説明勿藺羊にするため、受光
装置の旋（ロ）可能軸および光ヒーム軸がリニヤポジシ
ョンセンサ（Ｓ工）の中央と一致している場合について
示している。図に２いて０は車体中心、θは受光装置旋
回角度、Ｗは受光装置横移動量、ｄはリニヤポジション
センサ（Ｓ２）Ｉ／ｌ：、１：る偏移検出量であり、θ
・Ｗ・ｄはそれそｎ計測制飾装置により検出可能である
とする。この時、’ＩＩ　＝　ｗ　ｃｏｓ　ψ１１１１
＠　（４１として算出することができる。なお、受光装
置の旋回可能軸および光ビーム軸がリニヤポジションセ
ンサ（Ｓ工）の中央に一致しない場合についても、概略
同様の方式で計算できることは百うまでもない。

第９凶は受光装置主安部の構造概略ｒ示すもの′″′Ｃ
あＶ、同図ｔａｒは平面図、同図（ｂ）は正面図、同図
ｔｅｌは側■図である。図中、０１Ｊは暗箱、（１２１
は旋回紘（閾は外乱光ケ防御するフード、０４１は投光
ビーム波長を透過するフィルタである。

第１０図は受光装置を搬送車上で旋回・移動させる伽構
の概要を説明するためのものであり、（至）はセンサ＃
動軸Ｃ１刊、に沿って受光装置を偏移さ１′：　ぜると
共に基準軸からの偏移量Ｗも検知できる水平駆動機構、
　（１６ｉは水平駆動機構Ｃ１５）によって水平方向に
移動可能であり、車体基準方向に対する旋回角θも検知
できる受光装置旋回機構である。

次に、この発明による偏平光ビームケ用いて、無人搬送
車（１）を目標位置に位置決めするための、目標位置検
出装置について説明する。第１１図は、その原理説明図
であり、　１５ｏ；は移載設備などの目的ステーション
、団）は位置決め目標位置に取りつけら九た小形反射鏡
、（５匂は無人搬送車（１）に搭載される目標位置検出
装置に内蔵さｎた分岐ミラー、ｔ５８１はリニヤポジシ
ョンセンサなどの光電素子である。

図Ｖｃかいて無人搬送車（１）は、幹線走行路上の偏平
光ビームに酩導されて走行しながら、分岐ミラー＋５匂
により偏平光ビームの一部會幹巌走行路に直角な横方向
に投射している。目的ステーションの概略位置は走行距
離などによりあらがじめ知ることができるから、目的ス
テーション近くでは低速で走行しつつ、光［累子瞥から
の光信号に注目する。分岐ミラー瞥からの投射光がステ
ーションの小形反射鏡φｌｌＩＣ当たると、その反射光
を光電素子−が受光するので目標位置全正確に検知し、
位置決め停止することができる。

第１２図は目標位置検出装置の構造概略ケ示すものであ
り、前述の分岐ミラーＭ　ｊ、−Ｊ：びリニヤポジショ
ンセンサ等の光電素子（５３ａ）が装置筐体例の中に収
納さｎている。幹線の偏平光ビームは取込み窓９）１通
して入射し、分岐ミラー恒々によって分岐ビーム窓ｔｎ
ｉ通じて目標位置の小形反射鏡（５１ａ）に向って投射
される。（５１ａ）からの反射光は分岐ビーム窓に）内
に設けらｆした光電素子（Ｓ３ａ）により受光さｎ１光
電素子（５３ａ）上の受光位置によって、目標位置に対
する無人搬送車（１）の位置を正確に知ることができる
。

第１３図は、分岐ミラーＭ’ｋ（ロ）転可能とし、さら
に別のリニヤポジションセンサ等の光電素子（５３ｂ）
　ｉ光′亀素子（５３ａ　）と対象位ｔｉｌｔＶＣ設置
することに１’）ｓ幹線走行路の反対側の目標位置の小
形反射鏡（５１ｂ）も検出可能としたものである。さら
に分岐ミラーｆ５１１８０°Ｎ転させるか、或いは両面
ミラーとすることにより、無人搬送車の進行方向が反転
して偏平光ビームの方向が逆になった場合にも対応でき
ることを示している。

第１４図は目標位置検出装置の一具体例を示すものであ
り、同図（ａ）は平面図（一部所面図）、１旬図（ｂ）
は側面図、同図（０３は立面図である。図中、（靭はフ
ード、ａ（転）はフィルタ、ｒｊは分岐ミラーの回転駆
動機構である。

第１５図はこの発明に係る投光装置、受光装置、目標位
置検出装置ケ適用した光誘導方式による無人搬送システ
ムの一例を示すものであり、（１）は無人搬送車、（至
）は水平駆ｗ／ＩＩＪ機構、０６ンは受光装置旋回機構
、−）は第１０図にて説明したと同様の単体位置・姿勢
検出用の受光装置、呻）は第１４図で説明したと同様の
目標位置検出装置％　’６１）はステーション嘱などに
設けらＴ′した目標位置検出装置、囮は幹線通路上の偏
平光ビームの断面形状を表わしている。

なお上記実施例では構成を明らかにするため、受光装置
■）と目標位置検出装置１５９１−独立装置とし、−’
Ｈｎらを組合せた構造として示したが、受光装置（５８
）へ目標位置検出装！−に内蔵したと同様の分岐ミラー
１７１　ｋ付加することにより、上記２装置の磯能？併
せ持つ装置全実現できることは言うまでもない。また、
この発明に係る諸装置の無人搬送車（１）への搭載位置
２よび取付方向は、車体上部および幹線ビームに垂直方
向だけでなく、各種方式が可能である。

また受光装置内の２個の光電センサの配［は。

第５図では段差ケつけて設けるようにしたものについて
示したが、半透鏡（〕・−フミラー）やプリズムにより
分光して、互いのセンサが干渉せずに偏平光ビームヶ同
時ｆｃ受光できるように丁ｎは同様の効果が得ら几る。

きらに光電センサはリニヤポジションセンサだけＣ′な
く、集積化したフォトダイオ−°ドアレイやラインイメ
ージセンサなどのように受光位置が読みとれるものであ
れば同様に利用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、縦長横細の断面形状ケ
なす空間内に同時に又は平行体用して光ビーム？照射す
るようにしているので、走行移動体の上下動に対する許
容量が大きく、受光装置及び受光センサの上下視野が小
さくてもよく、さらに遠地点での受光時間の減少がない
Ｓ／Ｎ比の高い光信号を得ることができる。

′１′た、光ビームの照射方向に所定の間隔上層して光
ビームを互いに干渉なく同時に受光する複数のセンサに
より光ビームに対する走行移動体の横偏移量及び姿勢角
上同時ｖｃ検出するようにしているので、走行移動体の
操舵修正を迅速に行なって走行精度ヶ同上させることが
できる。

また、光ビームケ受光して少なくともその一部を走行移
動体の側方に反射し目標位置で反射した反射光ケ受光し
て走行移動体の停止位置を検出する目標位ｔｈｆ検出装
置を走行移動体に設置しているので、位置決め用として
別の光源？必要とぜず、しかも走行移動体の姿勢も含め
た精度の商い目標位置情報を迅速に知ることができる。

筐た目標位置は、目標位置検出装置からの光ビーム會反
射する機能を備えていればよく特別な位置決め手段ケ要
しないので、複数の目標位置全設置する場合にも安価な
システム’Ｉｔ−４１！ｌ成することができる。

また、受光装置及び目標位置検出装置を同一原理の光位
置検出七ンサ全用いて共用化すれば、両装置の機能を併
せ持つように構成でき、安価な検出手段が得らｎる。

また、こｎら両装置を移動、旋回可能な構成とし、光ビ
ームを常時追従できるように丁ｎば、両装置の視野及び
光電センサの寸法を小さくできる。

ま几その際、両装置の移動量及び旋回角？読み取ｎる工
うに丁れば、幹線通路での軌道修正のみならず、車体の
幅寄せや斜め走行等の複雑な操舵制御が必９な走行移動
体にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る光誘導装置［−示す全体徊成図
、第２図はこの発明に係る投光装置の一例を示す斜視図
、第３因（ａ）〜（司はこの発明に係る投光装置の他の
例會それぞれ示す峨略構成図、第４図斡）ハリニヤポジ
ションセンサの原理説明図、同図（ｂ）はその田力波形
図、第５図（ａ）はこの発明に係る受光装置の原理を示
す平面図、同図世）は同正面図、第６図は受光装置の走
行移動体への搭載の一例？示す平面図、第７図は受光装
置の走行移動体への搭載の他の例を示す平面図、第８図
は第７図に示す受光装置による走行移動体の横偏移量及
び姿勢角の算出方法を示す説明図、第９図ｆａＪは受光
装置の主要部の構成を示す平面図、同図（ｂｌは同正面
図、同図（Ｃ）は同側面図、第１０図は受光装置の移動
、旋回機構ケ示す斜視図、第１１図はこの発明に係る目
標位置検出装置の原理？示す平面図、第１２図は目標位
置検出装置の一例？示す斜視図、第１５図は目標位置検
出装置の他の例會示す斜視図、第１４図（ａ）は目標位
置検出装置の一具体例會示す平面図、同図（ｂＪは側面
図、同図ｔｃ＋は立面図、第１５凶はこの発明に係る投
光装置、受光装置。 目標位置検出装置？通用した光誘導方式の無人搬送シス
テムの一例を示す斜視図、第１６図（ａＪ　Ｔ　（１）
）は従来の光誘導装置をそれぞれ示す第１図相肖図、第
１７図は第１６図（ｂ）に示す従来装置の詳細図。 第１８商は第１７図に示す受光装置の詳細図である。 （１）：無人搬送車　（Ｓ）：レーザ光源（１，０）　
ｐ晩）：受光装置　０匈：水平駆動機構（１Ｏ）　：受
光装置旋回機構 閣：光学系 囮：偏平光ビームの断面形状 １５０、二目的ステーション ｔ５１１　、　（５１ａ）、（５１ｂ）　：小形反射鏡
ｉ５々：分岐ミラー １５８１　、　（５３ａ）、（５３ｂ）　：光電素子−
）二目標位置検出装置 （Ｓよ）、（Ｓ２）　：リニャボジショ／センサな２谷
図中、同一符号は同−又は相幽部分ケ示すもの′とする
。 代理人　大　岩　増　雄 １１″ 第１図 第１６図 第　２　図 第３図 第４図 第５図 第６図 第８図 ２７− 第９図 １ム 第１０図 第１１図 第１頁の続き ＠発明者　笹井　浩之　蹟市塚ロ、ｔｊＢＴｓ術研究所
内 下目１番１号　三菱電機株式会社生産技手続補正書（自
発） ｌ　事件の表示　特願昭　５９−１１８０２２号２、発
明の名称 走行移動体の光誘導装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ６、補正の内容 （１）明細書第６頁第７行の「横偏移動量」という記載
を「横偏移量」と補正する。 （２）明細書第６頁第１１行ないし第１２行の「光光面
」という記載を「受光面」と補正する。 （３）明細書第７頁第４行の「レンズ（４２）Ｊという
記載を［ビームエクスパンダ（４２）」と補正する。 （４）明細書第９頁第５行の ｒｙ＝（ｄｔ−ｄ２）／２　Ｊ　という記載を［Ｙ＝　
（ｄｔ　＋６２）／２　Ｊ　と補正する。 （５）明細書第１１頁第１０行の［同図（ｂ）は止面図
、」という記載を「同図（ｂ）は正面図（一部断面図）
１．１と補止する。 （６）明細書第１３頁第１４行の「対象位置」という記
載を「対称位僅」と補圧する。 （７）図面中温４図（ｂ）を別紙の通り補正する。 ７、添付書類の目録 図面　１　通 以　Ｌ 第４１ （ｂ） →Ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）地上側の固定点に設置され縦長横細の断面形状倉
   なす空間内に同時に又は平行掃引して光ビームを照射す
   る投光装置と、走行移動体に設置さｎ上配光ビームの照
   射方向に所定の間隔を有して光ビームを互いに干渉なく
   同時に受光する複数の受光センサにより光ビームに対す
   る走行移動体の横偏移量及び姿勢角を同時に嵌出する受
   光装置と、地上側の固定点に設置され走行移動体の側方
   に位置する走行移動体停止用の目標位置と、走行移動体
   に設置さｎ上記光ビームを受光して少なくともその一部
   ケ走行移動体の側方に反射し上記目標位置で反射した反
   射光を受光して走行移動体の停止位置？検出する目標位
   置検出装置とを具備することを特徴とする走行移動体の
   光誘導装置。
2. （２）受光装置および目標位置検出装置のうちの少なく
   ともいずれか一方を、水平移動及び水平面旋回可能とし
   たことｔ−特徴とする特許請求の範囲第１項記載の走行
   移動体の光誘導装置。