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【発明の名称】 位置検出装置および作業用車輌
【発明者】 【氏名】熊澤 正▲郷▼

【氏名】高橋 睦

【氏名】大屋 二郎

【氏名】越智 達之

【氏名】村野 寿
【要約】 【課題】障害物との干渉を減少させる。

【解決手段】作業用車輌１０の車体１１に装着可能な支持部材２０と、この部材２０に取着された複数の変位計３１〜３３と、その出力に基づいて横方向の相対変位を算出する演算手段４０とを備えた位置検出装置において、変位計のうち２個以上（３２，３３）が車体１１の横斜め下方を向くようにする。これにより、道路１に沿って延びた縁石２等の基準物よりも車体１１寄りの内側から位置検出が行われる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】車体に装着可能な支持部材と、この部材に取着された複数の変位計と、その出力に基づいて横方向の相対変位を算出する演算手段とを備えた位置検出装置において、前記変位計のうち２個以上が前記支持部材の前記車体への装着時に前記車体の横斜め下方を向く状態で前記支持部材に取着されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】車体に装着可能な支持部材と、この部材に取着された変位計と、その出力に基づいて横方向の相対変位を算出する演算手段とを備えた位置検出装置において、前記変位計が３個以上設けられ、そのうち２個以上が前記支持部材の前記車体への装着時に前記車体の横斜め下方を向く状態で前記支持部材に取着されているとともに、その横斜め下方向きの変位計の出力に基づいて前記演算手段が相対変位の算出を行うものであり、且つ、前記変位計の出力に基づいて得られた縦方向の変位に基づき前記演算手段での算出による相対変位についての適否判定を行う判定手段が設けられていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】前記の横斜め下方向きの変位計は、互いの傾き具合が異なっていて計測範囲が重なるものであることを特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
【請求項４】車体に装着可能な支持部材と、この部材に取着された複数の変位計と、その出力に基づいて横方向の相対変位を算出する演算手段と、前記変位計の保持位置を可変する駆動機構とを備えた位置検出装置において、前記変位計のうち２個以上が前記支持部材の前記車体への装着時に前記車体の横斜め下方を向く状態で前記支持部材に取着されているとともに、これらの変位計の出力に基づいて前記演算手段が相対変位の算出を行うものであり、且つ、前記変位計のうち２個以上のものが前記支持部材の前記車体への装着時に前後方向および横方向へずれたところを向く状態で前記支持部材に取着されているとともに、これらの変位計の出力に基づいて前記駆動機構の制御を行う計測位置制御手段が設けられていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項５】前記計測位置制御手段が、前記の横方向の相対変位に基づく追従制御に加えて、その追従対象を捕捉する捕捉制御も行うものであることを特徴とする請求項４記載の位置検出装置。
【請求項６】前記の横斜め下方向きの変位計は、互いの計測範囲が広狭異なり且つ離れていることを特徴とする請求項４記載の位置検出装置。
【請求項７】車体に装着可能な支持部材と、この部材に取着された複数の変位計と、その出力に基づいて横方向の相対変位を算出する演算手段と、前記変位計の保持位置を可変する駆動機構とを備えた位置検出装置において、前記変位計のうち２個以上が、前記支持部材の前記車体への装着時に前記車体の横斜め下方を向く状態で前記支持部材に取着されており、且つ、前記駆動機構が、前記車体寄りのところを中心として前記支持部材のうちの前記変位計取着部分を所定範囲内で双方向回転させるものであることを特徴とする位置検出装置。
【請求項８】前記の横斜め下方向きの複数の変位計に代えて、前記車体の横斜め下方を中心に所定範囲を走査する変位計が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載された位置検出装置。
【請求項９】車体に装着された作業装置と、この作業装置に対する制御を行う作業制御手段および前記車体の操舵制御を行う操舵制御手段のうち何れか一方または双方を具備した作業用車輌において、請求項１乃至請求項８の何れかに記載された位置検出装置を備え、その出力に基づいて前記作業制御手段および前記操舵制御手段の何れか一方または双方が自動制御を行うことを特徴とする作業用車輌。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、位置検出装置およびこれを搭載した作業用車輌に関し、詳しくは、移動しながら対象物との相対変位を検出するのに好適な位置検出技術や、それを利用して作業用車輌の自動化を図る技術に関する。
【０００２】作業用車輌の典型例には、道路等の路面の舗装・補修等に用いられるアスファルトフィニッシャや，リペーバ・リミキサ，モータグレーダ等が挙げられる。位置検出の対象物は、作業用車輌を自動走行等させる際に基準となりうる物体であって、施工しようとしている路面の基層・上層路盤等より高くなっていて段差を形成している連続的な構造物が適しており、その典型例としては、施工用の木枠，型枠，枠体や、路面側方に存在している縁石、既存・残存している表層アスファルト等が挙げられる。
【０００３】
【従来の技術】位置検出装置を搭載した作業用車輌の例として図１４にアスファルトフィニッシャ１０を示した。なお、同図で、（ａ）は車輌等の背面図、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は主要機構部の背面図である。このアスファルトフィニッシャ１０は、車輪やクローラ等の走行手段を持ったボディ１１（車体）の後方に、スクリード１２（作業装置）が装備されていて、道路１（路面）上を走行しながら道路１に対する所定の施工を行えるようになっている（実開平５−４７０１０号公報、特開平７−３４４１１号公報、特開平８−１０８８５４号公報、特開平８−１６１０４２号公報）。
【０００４】また、このアスファルトフィニッシャ１０には、超音波センサ（変位計）を利用した位置検出装置も搭載されている。そして、そのセンサの探触部等を支持するアームユニット２０は、横方向に突き出すようにしてボディ１１に装着されている。すなわち、道路１に沿って延びる縁石２と道路１上を走行するアスファルトフィニッシャ１０との相対変位を検出するために、アームユニット２０は、ボディ１１に取着されたアームベース２１からムーブアーム２２を適宜進退させてその先端のセンサブロック２３が縁石２の角２ａの上方まで届くようになっている。
【０００５】そのセンサブロック２３には、超音波センサの探触部３１が一個だけ設けられている（図１４（ｃ）、特開平８−１６１０４２号公報を参照）。あるいは一対の探触部３１，３２が設けられている（図１４（ｄ）、実開平５−４７０１０号公報、特開平７−３４４１１号公報、特開平８−１０８８５４号公報を参照）。いずれにしても、センサは、鉛直下方を向き、所定の計測範囲に超音波を照射するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の位置検出装置および作業用車輌では、変位計の向きを水平方向から鉛直方向に変えたことで、既に存在している縁石や型枠などを位置ずれ検出の基準物として利用することが可能となり、水糸等の専用案内部材を走行毎に敷設・撤去するという煩わしい作業から解放されて、作業の自動化率向上が図られている。
【０００７】しかしながら、縁石等の近くには電柱や街路樹等が設けられていることが多く、その一部が縁石等の上方まで延びていたり、それ以外の設置物が固定されていたりすることも有る。このため、障害物回避の必要から、しばしば自動処理が中断されてしまうばかりか、障害物に接触したような場合には、作業の遅延等に加えて物的損害までも生じてしまうこととなる。そこで、位置検出装置の構造等に工夫を凝らして、縁石等よりも車体寄りの内側から位置検出を行えるようにすることが、技術的な課題となる。
【０００８】また、その際に、変位計の配置や向き等を改めることも考えられるが、その場合、検出確度・検出精度の維持等が難しいので、必要な信頼性を確保する等の観点から、誤検出等を如何にして防止するかが、更なる課題となる。
【０００９】さらに、概括的に見れば連続的に設置されている型枠等であっても、個別具体的・微視的に見れば、特に隣接部等では、横に鋭くずれていたり、隙間が開いて離れていたりすることもに多い。このため、基準物を見失うことがしばしばあり、一旦そのような事態に至ると運転者や作業者の適切な操作無しに位置検出を再開するのは絶望的であった。しかも、運転者や作業者がその事態に気付くのは、走行位置や作業範囲のずれが目立つほどに拡がった後で、手遅れになりがちであった。そこで、或る程度の不連続性があっても的確に基準物を捉え続けて位置検出を継続しうるように工夫することも、重要な課題となる。
【００１０】この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、障害物との干渉が少ない位置検出装置および作業用車輌を実現することを目的とする。また、本発明は、それに止まらず、信頼性を損なうこと無く障害物との干渉を減少させることも目的とする。さらに、本発明は、障害物との干渉が少なく而も基準物を的確に捉え続ける位置検出装置および作業用車輌を実現することをも目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決するために発明された第１乃至第８の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【００１２】［第１の解決手段］第１の解決手段の位置検出装置は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、（搭載対象である作業用車輌等の）車体に装着可能な支持部材と、この部材に取着された複数の変位計と、その出力に基づいて横方向（すなわち水平方向・幅方向）の相対変位を算出する演算手段とを備えた位置検出装置において、前記変位計のうち２個以上が前記支持部材の前記車体への装着時に前記車体の横斜め下方を向く状態で前記支持部材に取着されている、というものである。
【００１３】このような第１の解決手段の位置検出装置にあっては、作業用車輌等の車体に支持部材が装着され、その車輌が基準物の脇を走行すると、各変位計によってそれぞれのところから基準物までの距離等が計測されるとともに、これらの計測結果に基づき演算手段によって横方向の相対変位が算出される。そして、この横方向の相対変位は、適宜の自動処理、例えば作業用車輌の作業制御や操舵制御に利用される。
【００１４】しかも、この場合、位置検出に必要な２個以上の変位計が車体の横斜め下方を向くようになっているので、総ての変位計が基準物より車体の近くに位置していても、基準物までの各距離が計れて、基準物との相対変位も得られる。これにより、縁石等の基準物よりも車体寄りの内側から位置検出が行われるので、基準物の上方等に障害物が存在していたとしても、その障害物と位置検出装置とが接触するようなことは、ほとんど発生しなくなる。したがって、この発明によれば、障害物との干渉が少ないものを実現することができる。
【００１５】［第２の解決手段］第２の解決手段の位置検出装置は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、（搭載対象である作業用車輌等の）車体に装着可能な支持部材と、この部材に取着された変位計と、その出力に基づいて横方向（すなわち水平方向・幅方向）の相対変位を算出する演算手段とを備えた位置検出装置において、前記変位計が３個以上設けられ、そのうち２個以上が前記支持部材の前記車体への装着時に前記車体の横斜め下方を向く状態で前記支持部材に取着されているとともに、その横斜め下方向きの変位計の出力に基づいて前記演算手段が相対変位の算出を行うものであり、且つ、前記変位計（のうち残りのもの又は少なくとも残りのものを含む複数個のもの）の出力に基づいて（直接的に又は適宜の演算を施して）得られた縦方向（すなわち鉛直方向・高さ方向）の変位に基づき前記演算手段での算出による相対変位についての適否判定を行う判定手段が（前記演算手段の一部として又は別個に）設けられている、というものである。
【００１６】このような第２の解決手段の位置検出装置にあっては、上記の第１解決手段と同様にして基準物よりも車体寄りの内側から位置検出が行われるのに加えて、追加された残りの変位計も利用して縦方向の変位という付加的情報が得られるとともに、それらの情報に基づき判定手段によって横方向の相対変位についてその適否が判定される。
【００１７】この場合、横方向の相対変位を求める際に付随的に得られる縦方向の相対変位に加え、それとは異質な縦方向の相対変位も得られているので、それらの冗長性に基づいて適否判定が従来より的確になされる。これにより、位置検出に必須な変位計での計測値に大きな誤差が含まれているときには、そのことが忽ち判明するので、そのような信頼性に欠ける計測に基づく不所望な処理は適切に回避されることとなる。したがって、この発明によれば、信頼性を損なうこと無く障害物との干渉を減少させることができる。
【００１８】［第３の解決手段］第３の解決手段の位置検出装置は（、出願当初の請求項３に記載の如く）、上記の第２の解決手段の位置検出装置であって、前記の横斜め下方向きの変位計に関し互いの傾き具合が異なっていて計測範囲が重なる、というものである。
【００１９】このような第３の解決手段の位置検出装置にあっては、位置検出に必要な変位計が斜め下方を向いていても、それらの計測範囲が重なっていることから、その計測範囲に基準物の角部等が入っていれば、明瞭な反射が得られるので、いずれの変位計による計測も正確になされる。しかも、傾斜の異なる複数の経路で同じところまでの距離が計測されるので、三角測量と同様の演算によって縦横何れの方向の相対変位も正確に求められることとなる。
【００２０】これにより、的確な適否判定と相俟って、障害物回避のために車体寄りの内側から位置検出が行われるように変位計等の設置位置が改変されていても、計測結果等の信頼性は、損なわれないで済むばかりか、むしろ状況によっては向上すら期待される。したがって、この発明によれば、信頼性を損なうこと無く寧ろ信頼性を向上させつつ障害物との干渉を減少させることができる。
【００２１】［第４の解決手段］第４の解決手段の位置検出装置は（、出願当初の請求項４に記載の如く）、車体に装着可能な支持部材と、この部材に取着された複数の変位計と、その出力に基づいて横方向（すなわち水平方向・幅方向）の相対変位を算出する演算手段と、（前記車体と前記支持部材とに介在して設けられ又は前記支持部材の一部として設けられ）前記変位計の保持位置を（少なくとも横方向に望ましくは縦方向にも）可変する駆動機構とを備えた位置検出装置において、前記変位計のうち２個以上が前記支持部材の前記車体への装着時に前記車体の横斜め下方を向く状態で前記支持部材に取着されているとともに、これらの（即ちその横斜め下方向きの）変位計の出力に基づいて前記演算手段が相対変位の算出を行うものであり、且つ、前記変位計のうち（前記の２個以上のもの又は他の）２個以上のものが前記支持部材の前記車体への装着時に前後方向（すなわち前記車体の走行方向）および横方向（すなわちその走行方向に直交する方向）へずれたところを向く状態で前記支持部材に取着されているとともに、これらの変位計（すなわち互いの計測範囲が走行方向に対して斜めにずれている変位計）の出力に基づいて前記駆動機構の制御を行う計測位置制御手段が（前記演算手段の一部として又は別個に）設けられている、というものである。
【００２２】このような第４の解決手段の位置検出装置にあっては、上記の第１解決手段と同様にして基準物よりも車体寄りの内側から位置検出が行われるのに加えて、向きをずらして設置した複数の変位計によって斜めにずれたところが計測されるとともに、それらの計測結果に基づき計測位置制御手段および駆動機構によって変位計の位置そして計測位置が変更される。
【００２３】これにより、なにかと制御し難いうえに制御結果が走行状態や作業内容に大きく影響する作業用車輌の応答を待たなくても、迅速かつ緻密に計測位置が調節されるので、変位計を斜めにした等のために個々の変位計にとっての計測条件が厳しくなったとしても、基準物を的確に捉えて相対距離を計測することが可能となる。しかも、その際、斜めにずれたところが計測されることから、基準物に関して横方向の情報に加えて前後方向の情報も得られるので、より確実に基準物を捉え続けることが可能となる。また、計測範囲が固定式の場合と異なり格段に増加させることができる。したがって、この発明によれば、障害物との干渉が少なく而も基準物を的確に捉え続けるものを実現することができる。
【００２４】［第５の解決手段］第５の解決手段の位置検出装置は（、出願当初の請求項５に記載の如く）、上記の第４の解決手段の位置検出装置であって、前記計測位置制御手段が、前記の横方向の相対変位に基づく追従制御に加えて、その追従対象を捕捉する捕捉制御も（並行して又は選択的に）行うようになっている、というものである。
【００２５】このような第５の解決手段の位置検出装置にあっては、基準物を捉えている間は追従制御によって木目細かく計測位置が調節されるので基準物の形状が或る程度変化しても的確に捉え続ける。また、基準物の形状変化が急峻すぎて見失ってしまったようなときでも、斜めにずれたところの計測にて得られた基準物の横方向および前後方向の情報などに基づき、確度の高い予測等を伴った捕捉制御が行われるので、その予測を超えるような場合は別として、大抵の場合、速やかに基準物は再び捉えられる。
【００２６】これにより、基準物に或る程度の不連続性があったとしても、人手の介入を待つまでも無く、基準物を捉え続けて或いは速やかに捉え直して、位置検出が継続されることとなる。したがって、この発明によれば、障害物との干渉が少なく而も基準物を長期に亘って的確に捉え続けるものを実現することができる。
【００２７】［第６の解決手段］第６の解決手段の位置検出装置は（、出願当初の請求項６に記載の如く）、上記の第４の解決手段の位置検出装置であって、前記の横斜め下方向きの変位計に関し互いの計測範囲が広狭異なり且つ離れている、というものである。
【００２８】このような第６の解決手段の位置検出装置にあっては、基準物の部位によって反射特性や測定精度等が異なるような場合でも、それぞれの部位ごとに変位計の計測範囲を適合させることが可能となる。これにより、変位計を斜めにした等のために個々の変位計にとって計測条件が厳しくなっていても、それを補うほど或いはそれを上回るほどに測定精度・検出精度が向上する。したがって、この発明によれば、障害物との干渉が少なく而も基準物を的確に捉え続けながら正確に計れるものを実現することができる。
【００２９】［第７の解決手段］第７の解決手段の位置検出装置は（、出願当初の請求項７に記載の如く）、車体に装着可能な支持部材と、この部材に取着された複数の変位計と、その出力に基づいて横方向（すなわち水平方向・幅方向）の相対変位を算出する演算手段と、（前記車体と前記支持部材とに介在して設けられ又は前記支持部材の一部として設けられ）前記変位計の保持位置を（少なくとも横方向に望ましくは縦方向にも）可変する駆動機構とを備えた位置検出装置において、前記変位計のうち２個以上が、前記支持部材の前記車体への装着時に前記車体の横斜め下方を向く状態で前記支持部材に取着されており、且つ、前記駆動機構が、前記車体寄りのところを中心として前記支持部材のうちの前記変位計取着部分を所定範囲内で双方向回転させるようになっている、というものである。
【００３０】このような第７の解決手段の位置検出装置にあっては、上記の第１解決手段と同様にして基準物よりも車体寄りの内側から位置検出が行われるのに加えて、計測の開始前や終了後あるいは計測中などに変位計の位置を変える際には、変位計が車体寄りのところを中心として所定範囲内で双方向に回転する。これにより、支持部材や，変位計の機構部分，駆動機構など、位置検出装置のうちの機械的な部分を、車体の横等に装着・添設したとしても、使用時には横方向に十分なだけ突き出すとともに、そうでない時には車体の側面等に貼り付いたようにして収納等されることとなる。
【００３１】そこで、新たに製造される作業用車輌はもちろん既存の作業用車輌に対しても、車体の内部をほとんど改造することなく簡単に、邪魔にならない状態で位置検出装置を搭載させることが可能となる。したがって、この発明によれば、障害物との干渉が少なく而も追加搭載も容易なものを実現することができる。
【００３２】［第８の解決手段］第８の解決手段の位置検出装置は（、出願当初の請求項８に記載の如く）、前記の横斜め下方向きの複数の変位計に代えて、前記車体の横斜め下方を中心に所定範囲を走査する変位計が設けられている、というものである。
【００３３】このような第８の解決手段の位置検出装置にあっては、作業用車輌等の車体に支持部材が装着され、その車輌が基準物の脇を走行すると、変位計によってそこから基準物までの距離等が走査範囲に亘って計測されるとともに、これらの計測結果に基づき演算手段によって横方向の相対変位が算出される。そして、この横方向の相対変位は、適宜の自動処理、例えば作業用車輌の作業制御や操舵制御に利用される。
【００３４】しかも、この場合、位置検出に必要な変位計が車体の横斜め下方を向くようになっているので、その変位計が基準物より車体の近くに位置していても、基準物との一連の距離が計れて、基準物との相対変位も得られる。これにより、縁石等の基準物よりも車体寄りの内側から位置検出が行われるので、基準物の上方等に障害物が存在していたとしても、その障害物と位置検出装置とが接触するようなことは、ほとんど発生しなくなる。したがって、この発明によれば、障害物との干渉が少ないものを実現することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された本発明の位置検出装置は（、出願当初の請求項９に記載の如く）、作業装置に加えて作業制御装置や操舵制御装置の装着された作業用車輌に対して搭載されるのが通例である。すなわち、この場合の作業用車輌は、車体に装着される作業装置と、この作業装置に対する制御を行う作業制御手段および前記車体の操舵制御を行う操舵制御手段のうち何れか一方または双方を具備した作業用車輌において、上記第１〜第８の解決手段のうち何れかの位置検出装置を備え、その出力に基づいて前記作業制御手段および前記操舵制御手段の何れか一方または双方が自動制御を行う、というものである。
【００３６】このような作業用車輌にあっては、作業制御手段を備えたものでは作業の自動化が達成され、操舵制御手段を備えたものでは作業の前提となる走行の自動化が達成され、両手段を備えたものでは作業および走行の自動化が共に達成される。しかも、障害物との干渉が少ないので、自動処理の比率が従来よりも高まることとなる。
【００３７】以下、本発明の位置検出装置を搭載した作業用車輌についての具体的な実施形態を、第１〜第６実施例および変形例等により詳述する。図１及び図２に示した第１実施例は、上述した第１，第２，第３の解決手段を具現化したものであり、図３のものはその変形例である。また、図４及び図５に示した第２実施例は、上述した第１，第２，第４，第５，第６の解決手段を具現化したものであり、図６，図７のものはその変形例である。さらに、図８に示した第３実施例は、上述した第１，第２，第３，第４，第５の解決手段を具現化したものである。また、図９に示した第４実施例は、上述した第７の解決手段を具現化したものである。これらの実施例では変位計として超音波センサが用いられているのに対し、図１０に示した第５実施例は、変位計にレーダ方式を採用したものである。また、図１１及び図１２に示した第６実施例は、変位計にレーザ方式を採用するとともに、上述した第８の解決手段を具現化したものとなっている。
【００３８】
【第１実施例】本発明の位置検出装置を搭載した作業用車輌の第１実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が主要機構部の背面図であり、（ｂ）がその平面図であり、（ｃ）が信号処理系等のブロック図である。また、図２は、それに用いられている変位計のブロック図である。なお、これらの図示に際し、変位計の取付部等は、構造の明瞭化等のため、大きめに示されている。
【００３９】このアスファルトフィニッシャ１０（作業用車輌）は、従来と同様に、走行しながら道路１に対する所定の施工を行えるよう、ボディ１１（車体）の後方にスクリード１２（作業装置）が装着されている。また、自動化のために、後述する位置検出装置（２０＋３０＋４０）に加えて、ボディ１１の操舵制御を行う操舵制御部５３（操舵制御手段）や、スクリード１２に対する制御を行うスクリード制御部５２（作業制御手段）、視覚や聴覚を通じて運転者や作業者に警報を発したり注意を促したりするためのアラームユニット５１も搭載されている。
【００４０】操舵制御部５３およびその制御に従う図示しない操舵機構は、実開平５−４７０１０号公報に記載された自動ステアリング装置や、特開平８−１６１０４２号公報に記載された自動ステアリング装置などと同様のものでも良いので、詳細な説明は割愛するが、要するに、位置検出装置（２０＋３０＋４０）で検出した角横変位Ｃ（横方向の相対変位）を入力してそれが所定の目標値になるようアスファルトフィニッシャ１０の走行状態を制御するようになっている。ただし、この操舵制御部５３は、同じ位置検出装置（２０＋３０＋４０）から判定結果Ｄも受け取り、その適否判定が肯定的なものであれば通常通り自動制御を行うが、その適否判定が否定的なときには、自動制御を一時停止して操舵状態を固定させるか、あるいは自動制御を継続するにしても応答性を低下させるようになっている。
【００４１】スクリード制御部５２およびその制御に従う図示しないスクリード１２の横幅拡縮機構は、実開平５−４７０１０号公報に記載された舗装幅拡縮装置や、特開平７−３４４１１号公報に記載されたスクリード制御装置などと同様のものでも良いので、詳細な説明は割愛するが、要するに、位置検出装置（２０＋３０＋４０）で検出した角横変位Ｃ（横方向の相対変位）を入力してスクリード１２の端部と基準物との距離が所定の目標値になるようスクリード１２の横方向拡縮状態を制御するようになっている。ただし、このスクリード制御部５２も、やはり判定結果Ｄを受け取り、その適否判定が肯定的なものであれば通常通り自動制御を行うが、その適否判定が否定的なときには、自動制御を一時停止してスクリードの横幅を固定させるか、あるいは自動制御を継続するにしても応答性を低下させたり幅縮小だけに限定して行うよう、部分的に改造されている。
【００４２】これにより、このアスファルトフィニッシャ１０は、位置検出装置（２０＋３０＋４０）の出力に基づいて作業制御手段５２および操舵制御手段５３の双方が自動制御を行うものとなっている。また、アラームユニット５１についても、具体的な発報部材やその駆動回路は、新たに追加しても良いが、作業用車輌であれば通常装備されている既存のブザーや赤色灯などが共用可能なので、一般的な警報条件に加えて判定結果Ｄが否定的なときにも所定の警報を発するよう、部分的に改造するのも良い。
【００４３】位置検出装置（２０＋３０＋４０）は、機械的なアームユニット２０（支持部材）と、非接触で基準物を検出するための超音波センサ３０（変位計）と、信号処理系・データ処理系としてのマイクロプロセッサシステム４０（演算手段，判定手段）とに大別され、そのうち、アームユニット２０はボディ１１の右横等に装着され、マイクロプロセッサシステム４０はボディ１１の内部等に格納される。超音波センサ３０については、少なくとも探触部３１〜３３はアームユニット２０に取り付けられるが、他の部分はアームユニット２０やボディ１１等の適宜箇所に取り付けられる。そして、これら同士や上述のアラームユニット５１，スクリード制御部５２，操舵制御部５３は、適宜のケーブル等を介して信号やデータの送受が可能なように接続されるとともに、やはりボディ１１に搭載されている図示しない電源装置から必要な電力が供給されるようになっている。
【００４４】アームユニット２０は、ボディ１１側のアームベース２１と、そこから進退自在に横方向へ突き出でたムーブアーム２２と、その先端に設けられ超音波センサ３０の探触部３１〜３３が取り付けられるセンサブロック２３とを備えたものである。ボディ１１への装着を可能とするために、ボディ１１には適宜のネジ穴等が加工されるとともに、アームベース２１には、そのネジ穴等に適合するボルト等の締結具と係合するフランジ等の適宜な基部が形成されている。また、ムーブアーム２２を進退させるために、アームベース２１及びムーブアーム２２は、適宜の油圧シリンダやエアシリンダとロッドの組み合わせや、あるいはボールネジ機構などからなり、図示しないモータ等にて駆動されるが、ここでは、従来同様に手動でのスイッチ操作等に応じて横方向へセンサブロック２３そして探触部３１〜３３を移動させるようになっている。
【００４５】超音波センサ３０は、複数設けられ、各々は従来例のもの（実開平５−４７０１０号公報、特開平７−３４４１１号公報、特開平８−１０８８５４号公報、特開平８−１６１０４２号公報）と同様のもので足りるが、この場合、従来より多い３個が設置されている。何れも（図２参照）、超音波を送信・受信するためにセンサブロック２３に取り付けられる探触部３１（又は３２，３３）と、その駆動を行うとともに適宜な温度補償等も加味して超音波送受信状態を計測距離Ｌ１（又はＬ２，Ｌ３）に変換して出力する変換部３９とを具えていて、各超音波センサ３０が、それぞれの探触部３１，３２，３３からそれぞれに該当する反射物までの最短距離をそれぞれ計測距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３としてマイクロプロセッサシステム４０に信号送出するようになっている。
【００４６】これらの超音波センサ３０の装着に際し、特に探触部３１〜３３をセンサブロック２３に取り付ける際には、総ての探触部３１〜３３が仮想の鉛直線に乗った状態で縦一列に列設され、一番下の探触部３１は超音波射出の中心線を真下にして鉛直に固定され、中間の探触部３２は超音波射出の中心線を真下と横外側の水平線との間にして斜めに固定され、一番上の探触部３３も超音波射出の中心線を真下と横外側の水平線との間にして斜めに固定される。
【００４７】ただし、探触部３２，３３の傾きに関しては、互いの超音波射出の中心線が探触部３１より下方で且つ道路１よりは上方で交叉するよう、例えば縁石２の角２ａのところで一致するように、上側の探触部３３の方が、それより下の探触部３２よりも、鉛直線からの傾斜が小さくされる。アームベース２１をボディ１１に取り付けたときに探触部３１〜３３の向きがそうなるように、予めアームユニット２０の形状等が定められるとともに、それへの探触部３１〜３３の取着がなされている。そこで、このような探触部３２，３３を持った２個の超音波センサ３０は、支持部材２０の車体１１への装着時に車体１１の横斜め下方を向く状態で支持部材２０に取着されており、しかも、互いの傾き具合が相違するものとなっている。
【００４８】また、各超音波センサ３０の指向性はほぼ同じで、探触部３１の超音波照射円３１ａ（計測範囲），探触部３２の超音波照射円３２ａ（計測範囲），探触部３３の超音波照射円３３ａ（計測範囲）も同じような円形となるが、上述の取付状態に基づいて、超音波照射円３１ａは単独で道路１上に来るのに対し、超音波照射円３２ａと超音波照射円３３ａは、交叉するところ即ち例えば縁石２の角２ａのところで一致する。このような探触部３２，３３を持った２個の超音波センサ３０は、互いの計測範囲が重なるものと言える。
【００４９】マイクロプロセッサシステム４０は、プログラムを実行するプロセッサに加えて、適宜のプログラム用ＲＯＭや、データ用ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェイス等も具備したものであり、各超音波センサ３０から計測距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を入力するとともに、プログラム処理にて生成した角横変位Ｃや判定結果Ｄを上述したアラームユニット５１や，スクリード制御部５２，操舵制御部５３に送出するようになっている。このマイクロプロセッサシステム４０には、変位算出ルーチン４１〜４３及び判定ルーチン４４がインストールされている。
【００５０】変位算出ルーチン４１は、随時、計測距離Ｌ１を入力し、適宜の倍率を掛けたり、探触部３１のセンサブロック２３への取付高さ等に対応した定数を加減するといった演算を行って道路１の路面変位Ａ（縦方向の相対変位）を算出するようになっている。
【００５１】また、変位算出ルーチン４２は、随時、計測距離Ｌ２と計測距離Ｌ３とを入力し、適宜の倍率を掛けたり、探触部３２と探触部３３とが何れも縁石２の角２ａからの反射を捉えているという前提で探触部３２及び探触部３３のセンサブロック２３への取付高さの相違等に基づく三角測量的手法を取り入れた演算を行って縁石２の角２ａの角縦変位Ｂ（縦方向の相対変位）を算出するようになっている。
【００５２】さらに、変位算出ルーチン４３も、随時、計測距離Ｌ２と計測距離Ｌ３とを入力し、適宜の倍率を掛けたり、探触部３２と探触部３３とが何れも縁石２の角２ａからの反射を捉えているという前提で探触部３２及び探触部３３のセンサブロック２３への取付高さの相違等に基づく三角測量的手法を取り入れた演算を行うが、こちらは、縁石２の角２ａの角横変位Ｃ（横方向の相対変位）を算出する。このような変位算出ルーチン４３は、横斜め下方向きの変位計３２，３３の出力Ｌ２，Ｌ３に基づいて横方向の相対変位を算出する演算手段となっている。
【００５３】判定ルーチン４４は、変位算出ルーチン４１，４２が演算を済ませるとその度に、それらから路面変位Ａ及び角縦変位Ｂを受け取ってその差を算出するとともに、その算出値と縁石２の高さ・段差の上限値および下限値との比較も行う。そして、その算出値が上下限値の間に入っていれば、判定結果Ｄを肯定的なものにする一方、入っていないときには、判定結果Ｄを否定的なものにする。このような判定ルーチン４４は、総ての変位計３１，３２，３３の出力Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に基づいて得られた縦方向の変位Ａ，Ｂに基づき演算手段４２での算出による横方向の相対変位Ｃについての適否判定を行う判定手段となっている。
【００５４】このようなマイクロプロセッサシステム４０の演算によって求められた角横変位Ｃは、縁石２の段差を基準としたときのアスファルトフィニッシャ１０の横方向位置ずれに対応した信号として、マイクロプロセッサシステム４０から上述の操舵制御部５３及びスクリード制御部５２に送出される。また、判定結果Ｄも上述したように、角横変位Ｃの適否を示すものとして、操舵制御部５３，スクリード制御部５２，及びアラームユニット５１に送出されるようになっている。
【００５５】この第１実施例の位置検出装置および作業用車輌について、その使用態様及び動作を説明する。作業を開始する前にアスファルトフィニッシャ１０を縁石２の段差から適切な距離のところに位置させるとともに手動操作にてアームユニット２０を横に突き出させるのは従来同様である。もっとも、超音波照射円３２ａ，３３ａが縁石２の角２ａ上に来るところまでアームユニット２０を伸ばせば足りるので、センサブロック２３及び探触部３１〜３３は、縁石２より内側で道路１の上方に止まり、縁石２の上には至らない。この点、従来と異なる。
【００５６】そして、アスファルトフィニッシャ１０の走行および作業が開始され、位置検出装置（２０＋３０＋４０）による計測が行われると、超音波照射円３２ａ，３３ａが縁石２の角２ａを捉えている限り、どの向きから照射された超音波でも逆向きに帰る明瞭な反射成分を生じる角２ａから超音波探触部３２，３３によって的確に超音波エコーが検出され、それらの計測距離Ｌ２，Ｌ３からマイクロプロセッサシステム４０によって角横変位Ｃが算出され、これに応じて操舵制御部５３による自動走行が行われる。そして、アスファルトフィニッシャ１０と縁石２の段差との位置ずれが所定範囲内に収められると、縁石２の角２ａも超音波照射円３２ａ，３３ａの中に収まり続けるので、従来と概ね同様に、縁石２を基準としてこれに沿って移動する自動走行状態が継続する。また、それに伴って、角横変位Ｃに応じたスクリード制御部５２による施工範囲の自動拡縮も行われる。
【００５７】そして、それと並行して、同じ計測距離Ｌ２，Ｌ３から角縦変位Ｂが算出されるとともに、それとは異なる計測距離Ｌ１から路面変位Ａが求められ、その差すなわち縁石２の段差・高さが適正範囲に収まっているか否かが判定されるが、上述のように超音波照射円３２ａ，３３ａが縁石２の角２ａを捉えている限り、角横変位Ｃだけでなく角縦変位Ｂも正確に求まるので、また探触部３１が道路１に垂直で計測距離Ｌ１及び路面変位Ａも正確に求まるので、判定結果Ｄは肯定的なものとなり、その結果、アラームユニット５１から警報が出されることは無く、スクリード制御部５２及び操舵制御部５３による自動制御も継続される。
【００５８】これに対し、縁石２の上方に何らかの障害物が有るような場合、従来では探触部３１等が接触して計測不能になったり計測は継続したとしても障害物を縁石２と取り違えて計測結果が不正確になっていたが、この位置検出装置（２０＋３０＋４０）では、従来と異なり、障害物が道路１の上方まで大きくはみ出て来ない限り探触部３１〜３３がその障害物に接触することは無い。しかも、縁石２の上方であっても超音波照射円３２ａ，３３ａと探触部３２，３３とを結ぶ斜めの領域から障害物が外れてさえいれば、超音波照射円３２ａ，３３ａは縁石２の角２ａを捉えるので、そのような場合でも、正確な計測距離Ｌ２，Ｌ３が得られる。
【００５９】また、運悪く障害物がその領域に入ってしまったような場合には、従来と同様に角横変位Ｃが不正確なものとなってしまうが、そのときには角縦変位Ｂも異常に変化する。その一方、障害物に影響されない路面変位Ａは変化しない。そして、従来と異なり、そのような路面変位Ａ及び角縦変位Ｂに応じて、判定結果Ｄが否定的なものとなるので、操舵制御部５３及びスクリード制御部５２は角横変位Ｃに基づく追従を停止する。あるいは抑制する。しかも、アラームユニット５１からは警報が発せられ、運転者や作業者が注意深くなるので、適切な対処が早めになされる。こうして、アスファルトフィニッシャ１０が縁石２から大きく逸れてしまうのを未然に防ぐことができる。そして、障害物のところを通過後は、速やかに自動走行等が再開される。
【００６０】さらに、走行中にアスファルトフィニッシャ１０のボディ１１が大きく揺れて、探触部３１〜３３が上下動してしまったために、角縦変位Ｂだけで縁石２の高さを判定したのでは異常な高さと誤判定してしまいそうな場合でも、角縦変位Ｂと共に路面変位Ａが揃って変化するので、ボディ１１等の上下動に起因する両者の変動が差の演算によって相殺され、その結果、そのような場合でも、適切な判定結果Ｄが得られる。この点も、従来と相違する。
【００６１】
【第１実施例の変形例】図３は上述の図１（ａ），（ｂ）に対応した変形図であるが、そこに図示した作業用車輌および位置検出装置は、次の点で、上述した第１実施例のものと相違している。すなわち、この図３の位置検出装置（２０＋３０＋４０）では、探触部３２と探触部３３との距離を広げるために探触部３２が最も下に来るとともに、その探触部３２に鉛直下方の計測を妨げられないように探触部３１が前後にずれている。
【００６２】この場合、三角測量の基準となる２点（３２，３３）間の距離が大きくなり而も２辺（Ｌ２，Ｌ３）のなす頂角（２ａ）が広がって鋭角状態が緩和されるので、変位算出ルーチン４２，４３で生じる演算誤差が抑制される。
【００６３】
【第２実施例】本発明の位置検出装置を搭載した作業用車輌の第２実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図４は、（ａ）が主要機構部の背面図であり、（ｂ）がその平面図であり、（ｃ）が信号処理系等のブロック図である。これは上述した第１実施例の図１に対応しており同一の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する説明は割愛して、以下、相違点を中心に述べる。
【００６４】この図４の位置検出装置（２０＋３０＋４０）が図１のものと相違するのは、探触部３３に代えて探触部３４が導入されたことと、これに対応して変位算出ルーチン４２，４３が変位算出ルーチン６１，６２になったことと、マイクロプロセッサシステム４０に新たな追従制御ルーチン７１と捕捉制御ルーチン７２と選択切換ルーチン７３とが追加インストールされたことと、その出力を受ける進退駆動部７４も設けられていることである。
【００６５】進退駆動部７４は、上述したようにムーブアーム２２を進退させるためアームユニット２０に導入されたシリンダやモータ等からなる機構（駆動機構）に対し、その一部として又は別体の協働物として付加されたものであり、モータを駆動する電気回路やムーブアーム２２の進退位置を検出する適宜のセンサ等からなり、マイクロプロセッサシステム４０から受けた制御信号に従ってムーブアーム２２を進退させるようになっている。これにより、アームユニット２０は、変位計３１，３２，３４の保持位置を手動操作だけでなく自動制御によっても可変する駆動機構を具えたものとなっている。
【００６６】探触部３４は、センサブロック２３への取り付けに際し、縁石２の上面であって角２ａより外側に当たるところに超音波照射円３４ａが来るように、探触部３３よりも外向きの傾斜で固定される。また、傾斜だけでなく前後方向の設置位置についても変更されており、探触部３４は、探触部３２より少し前方に設置される。探触部３１も前後方向にずらされ少し後方に設置されている。これにより、この位置検出装置（２０＋３０＋４０）は、３個総ての変位計３１，３２，３４が支持部材２０の車体１１への装着時に前後方向および横方向へずれたところを向く状態で支持部材２０に取着されたものとなっている。
【００６７】さらに、この探触部３４には、超音波照射円３４ａを絞るために超音波周波数の調整等を行って指向性を高めたものが採用されていて、これにより、探触部３４と探触部３２は、互いの計測範囲３４ａ，３２ａが広狭異なり且つ離れているようなものとなる。探触部３４による計測距離Ｌ４は、探触部３４と縁石２の相対距離を計ったものであるが、超音波エコーの得られる範囲内にある何れかの点との最短距離に対応しており、しかも探触部３４が縁石２の上面に対しても傾いていることから、反射が弱くなりやすいうえ、超音波射出の中心線上の反射でなく超音波照射円３４ａの円弧上の点からの反射が用いられるので、精度が低下しがちなところ、この場合は超音波照射円を絞ることで計測距離Ｌ４も必要な精度が確保されるようになっている。なお、超音波照射円３４ａを絞ってもそれより縁石２の上面が広いので、超音波照射円３４ａが縁石２から外れる可能性は小さい。
【００６８】変位算出ルーチン６１は、随時、計測距離Ｌ４を入力し、探触部３４の傾きが予め判っているので例えば鉛直線からの傾斜をθ４とすれば、式［ＢＢ＝Ｌ４×ｃｏｓ（θ４）］
等の演算を行って、縁石２の上面変位ＢＢ（縦方向の相対変位）を算出する。この上面変位ＢＢは、角縦変位Ｂに代えて判定ルーチン４４に引き渡されるようになっている。
【００６９】変位算出ルーチン６２は、随時、計測距離Ｌ２と計測距離Ｌ４とを入力し、これらに基づいて縁石２の角２ａの角横変位ＣＣ（横方向の相対変位）を算出するのであるが、角２ａを対象にした計測では傾斜が一定しないため上記の式が利用できないので、探触部３２と探触部３４との距離をＥとすれば、平方根を求める関数ＲＯＯＴ｛｝も利用して、式［ＣＣ＝ＲＯＯＴ｛（Ｌ２×Ｌ２）−（ＢＢ−Ｅ）×（ＢＢ−Ｅ）｝］
等の演算を行う。このような変位算出ルーチン６２も、横斜め下方向きの変位計３２，３４の出力Ｌ２，Ｌ４に基づいて横方向の相対変位を算出する演算手段となっている。
【００７０】追従制御ルーチン７１は、随時、角横変位ＣＣに加えて進退駆動部７４によるムーブアーム２２の進退位置のデータも受け取り、ＰＩＤ制御等の手法によって、センサブロック２３と縁石２との距離を一定にするような制御信号を生成ようになっている。この点、ボディ１１と縁石２と距離を一定にするような制御を行う操舵制御部５３と相違する。また、追従制御ルーチン７１の応答性が操舵制御部５３のそれよりも可成り高くなっている点でも相違するものとなっている。
【００７１】捕捉制御ルーチン７２は、随時、計測距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４を入力し、これらの値が急変した順序に基づいて、縁石２が左右いずれの方向に変化しているかを予測して、その方向へセンサブロック２３を移動させるような制御信号を生成するようになっている。なお、その具体的な予測手法は、動作説明の際に例示する。
【００７２】選択切換ルーチン７３は、判定結果Ｄに応じて、肯定的な判定のときには追従制御ルーチン７１の制御信号を選択し、否定的な判定のときには捕捉制御ルーチン７２の制御信号を選択して、それを進退駆動部７４に出力するようになっている。そして、このような追従制御ルーチン７１，捕捉制御ルーチン７２，選択切換ルーチン７３のインストールされたマイクロプロセッサシステム４０は、変位計３１，３２，３４の出力に基づいて支持部材２０の駆動機構を制御する計測位置制御手段であって、横方向の相対変位ＣＣに基づく追従制御に加えて、その追従対象２，２ａを捕捉する捕捉制御も行うものとなっている。
【００７３】この第２実施例の位置検出装置および作業用車輌について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図５は、捕捉制御を伴う計測状態を時系列で示した図である。
【００７４】上記の第１実施例の動作説明にて述べた、正常時の動作や、障害物に遭遇したときの動作は、超音波照射円３４ａの位置や角横変位ＣＣ等の算出式が異なるものの、この第２実施例の動作等についても概ね当てはまるので、重複する説明は割愛し、以下、縁石２が左右に細かく変化している場合と、縁石２が左右に大きく変化している場合との特徴的な動作について述べる。
【００７５】先ず、縁石２が左右に細かく変化している場合、例えば超音波照射円３２ａの直径を少し上回る程度の振れ幅で頻繁に変化しているような場合、操舵制御部５３による自動操舵だけでは、アスファルトフィニッシャ１０の大きなボディ１１が追従しきれないので、超音波照射円３２ａが角２ａから外れてしまって、基準物を見失い、適切な自動走行を継続できなくなるが、この位置検出装置（２０＋３０＋４０）ではそのような場合でも適切な自動走行が継続される。
【００７６】すなわち、一旦角２ａが超音波照射円３２ａ内に捕捉されると、判定結果Ｄが肯定的となって、追従制御ルーチン７１と進退駆動部７４との協働によるセンサブロック２３の追従制御が行われるので、超音波照射円３２ａが角２ａの変化に速やかに応じて左右に移動し、多少の変化では角２ａは超音波照射円３２ａから逃れることができなくなる。もちろん、これに伴って、超音波照射円３４ａは縁石２の上面を捉え、超音波照射円３１ａは道路１の路面を捉え続ける。こうして、この場合も、アスファルトフィニッシャ１０による自動走行等が、縁石２を基準として、緩やかではあるが確実に行われる。
【００７７】次に、縁石２が左右に大きく変化している場合、例えば超音波照射円３２ａ，３４ａの範囲を越えるような振れ幅で急峻に右へ変化しているような場合（図５参照）、従来では手動操作による再設定が必須であったが、この位置検出装置（２０＋３０＋４０）ではそのような場合でも自動走行が継続される可能性がある。
【００７８】角２ａが超音波照射円３２ａ内に収まるとともに超音波照射円３４ａが縁石２上面に来ていて適正に自動走行が行われているときに（図５（ａ）参照）、超音波照射円３４ａが縁石２から外れると（図５（ｂ）参照）、判定結果Ｄが否定的になって、操舵制御部５３の制御が中断・抑制されてボディ１１の過剰反応が防止される。それと同時に、センサブロック２３の進退駆動に関しても、追従制御ルーチン７１による追従制御が中断され、代わりに捕捉制御ルーチン７２と進退駆動部７４との協働によるセンサブロック２３の捕捉制御が行われる。
【００７９】この捕捉制御にあっては、過剰応答を回避する等のために超音波照射円３２ａも縁石２から外れるのを待ち（図５（ｃ）参照）、それから、右側の超音波照射円３４ａが先に基準物を見失ったことに対応して右方へセンサブロック２３が穏やかに移動する（図５（ｄ）参照）。その際、超音波照射円３１ａが先に縁石２に当たったときには超音波照射円３１ａが縁石２から外れるまで移動を中断して外れるのを待って右方への移動を再開するという確認処理も行う（図５（ｅ）参照）。
【００８０】そして、超音波照射円３４ａが縁石２の上面を捉えるとともに、超音波照射円３２ａが角２ａを捉えると（図５（ｆ）参照）、判定結果Ｄが肯定的なものに戻って、追従制御ルーチン７１等による追従制御が再開されるとともに、操舵制御部５３等による自動走行も適正に行われる。こうして、縁石２が大きく変化した場合でも、縁石２を基準としたアスファルトフィニッシャ１０の自動走行等が、自動で再開され、長距離に亘って継続される。
【００８１】また、縁石２が大きく左へ変化したような場合には、計測距離Ｌ２の短小化に続けて突然に超音波照射円３１ａが道路１を見失ったり、さらには超音波照射円３１ａも縁石２を見失ったりすることとなるので、そのような状況が検知されたときには、左方への移動が試みられる。
【００８２】また、上述したように、超音波照射円３４ａに加えて超音波照射円３２ａも縁石２から外れるのを待って移動するようにしたり、超音波照射円３１ａが縁石２から外れるまで移動を中断するようにもしたことにより、過剰に移動してしまうのが未然に防止されるので、縁石２が途中で切れていて前後方向に可成りの隙間が開いているような場合でも、再捕捉が高い率で達成されるのである。
【００８３】
【第２実施例の変形例】図６は上述の図４（ａ），（ｂ）に対応した変形図であるが、そこに図示した作業用車輌および位置検出装置は、次の点で、上述した第２実施例のものと相違している。すなわち、この図６の位置検出装置（２０＋３０＋４０）では、センサブロック２３が縦長でなく寧ろ横長に形成されていて、探触部３１，３２，３４は、ほぼ同じ高さのところで前後方向一列に列ぶ状態でセンサブロック２３に取り付けられている。
【００８４】図７も上述の図４（ａ），（ｂ）に対応した変形図であるが、そこに図示した作業用車輌および位置検出装置は、次の点で、上述した第２実施例のものと相違している。すなわち、この図７の位置検出装置（２０＋３０＋４０）では、変位計の前後方向の位置に関して、探触部３１，３４が少し前で探触部３２だけが後ろに来ている。
【００８５】この場合、横方向に関して左右端に位置する超音波照射円３１ａ，超音波照射円３４ａが、共に、中央の超音波照射円３２ａより前方に来るので、捕捉制御ルーチン７２による予測処理について左右対称の手法が利用できることとなる。
【００８６】
【第３実施例】本発明の位置検出装置を搭載した作業用車輌の第３実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図８は、（ａ）が主要機構部の背面図であり、（ｂ）がその平面図であり、（ｃ）が信号処理系等のブロック図であり、上述した第１実施例の図１および第２実施例の図４に対応している。
【００８７】この図８の位置検出装置（２０＋３０＋４０）は、図１，図４のものが合体して両者の長所を兼備するようになったものであり、センサブロック２３には探触部３１，３２，３３，３４を持った４個の超音波センサ３０が設けられ、マイクロプロセッサシステム４０には変位算出ルーチン４１，４２，４３，６１及び制御ルーチン等７１〜７３がインストールされるとともに判定ルーチン４４が改造されて判定ルーチン８１になっている。
【００８８】この場合、探触部３４の計測距離Ｌ４は上面変位ＢＢに算出に用いられるだけなので、超音波照射円３４ａは角横変位ＣＣの算出にも用いられるときほど絞られない。むしろ、捕捉制御ルーチン７２等による捕捉能力を向上させるために、どちらかといえば広めになっている。
【００８９】また、判定ルーチン８１は、路面変位Ａと角縦変位Ｂとに加えて上面変位ＢＢという３種の縦方向相対変位を受け取って適否判定を行うようになっているので、変位Ａ，Ｂだけ或いは変位Ａ，ＢＢだけの場合より、判定の信頼性が向上している。
【００９０】そして、追従制御ルーチン７１と進退駆動部７４との協働による追従制御と、探触部３２，３３による共に縁石２の角２ａを対象とした計測との結合により、超音波照射円３２ａ，３３ａを或る程度まで絞りこんで超音波エコーの強化を図っても、角２ａが確実に捉えられるので、測定精度を更に向上させることができる。
【００９１】
【第４実施例】本発明の位置検出装置を搭載した作業用車輌の第４実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図９は、主要機構部の平面図であり、（ａ）は位置検出装置の支持部材を横方向に展開した状態を示し、（ｂ）は車体側に収めた状態である。この位置検出装置（２０＋３０＋４０）では、アームユニット２０のうちムーブアーム２２の部分およびこれに直接関係する部分が、一対のセンサアーム９１によって置換されている。
【００９２】センサアーム９１には、両端が回転可能な平行リンク等が採用されるとともに、それらを水平面内で双方向に回転させる図示しないモータ等も連結されていて、センサブロック２３をアームベース２１やボディ１１側面との平行状態を保ったままで円弧状軌跡上を移動させるようになっている。すなわち、手動操作や進退駆動部７４の指示に応じてモータ等の駆動機構が作動すると、車体１１寄りのところを中心として支持部材２０のうちの変位計取着部分２３が所定範囲内で双方向回転するようになっている。
【００９３】この場合、アームベース２１はボディ１１の外側面等に添えるようにして取り付けられるので、運転者の前方視野を妨げること無く簡便に追加装着することが可能となる。そして、センサブロック２３をボディ１１側へ回転させるとボディ１１の横にぴったりと収まる一方、センサブロック２３を縁石２側へ回転させると、センサブロック２３は縁石２側を向いた状態のままで移動するので、横移動に加えて前後方向の移動も生じるが、変位計３１等による相対距離の計測は適切に行われる。当然、進退駆動部７４（図８（ｃ）参照）によりセンサブロック２３を追従させることも可能である。また、上記の実施例すべてについて（図１〜図８参照）、センサブロック２３の追従制御を行わせることができる。
【００９４】
【第５実施例】本発明の位置検出装置を搭載した作業用車輌の第５実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１０は、それに用いられている変位計のブロック図である。これが上述した第１実施例のものと相違するのは、超音波センサ３０（図２）がそれぞれマイクロ波距離計３００になったことである。
【００９５】マイクロ波距離計３００は（図１０参照）、探触部３１に代わるアンテナユニット３３１に一対の送信アンテナ及び受信アンテナが設けられていて両アンテナが探触部３１と同じ方向を向くようになっている。また、変換部３９に代わる変換部３３９は、距離測定に適した例えばＦＭ−ＣＷレーダ方式の回路等が採用されて、三角波ＦＭ変調を施した送信波を送信アンテナにて発射させ、受信アンテナにて捉えたそのエコーからデジタルシグナルプロセッサ等の適宜な演算にて計測距離Ｌ１を得るようになっている。同様に、探触部３２付きの超音波センサ３０のところにはアンテナユニット３３２付きのマイクロ波距離計３００が置換設置され、探触部３３付きの超音波センサ３０のところにはアンテナユニット３３３付きのマイクロ波距離計３００が置換設置され、これらのアンテナユニット３３２，３３３は、探触部３２，３３同様、横斜め下方に向けられる。
【００９６】この場合、マイクロ波は超音波と同様の又は類似の広がりを伴って放射・照射されることから、第１実施例にて既述したのとほぼ同様にして、路面変位Ａや，角縦変位Ｂ，角横変位Ｃと等価な測定結果が得られるので、位置検出装置や作業用車輌の動作等についてもほぼ同様の結果となる。ここで、電波は、マイクロ波に限らず、ＶＨＦや，ＵＨＦ，ミリ波など適宜の周波数帯のものを使用することができる。また、ＦＭ−ＣＷレーダ方式に限らず、周波数の近接したＣＷの２波を同時に送信して反射波エコーのドップラー成分から距離を求める２周波ＣＷ方式など他の方式であっても良い。また、送受信アンテナはサーキュレータ（素子）を使用することにより、１個にまとめることも可能である。電波は、超音波と異なり風や気温の影響が少ないので、変動の激しい使用環境の下でも安定した結果が得られる。なお、基準物が木枠など反射強度の小さいものであるときには、高誘電率塗料を塗布したり、高誘電率材料である水分をしみこませたりもすることで、さらに確実にすることができる。また、第１実施例と同様のものに限らず、第２〜第４実施例等と同様にしても良い。
【００９７】
【第６実施例】本発明の位置検出装置を搭載した作業用車輌の第６実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１１は、それに用いられている変位計のブロック図である。また、図１２（ａ）は、変位計の走査範囲等を示すための部分背面図である。さらに、図１２（ｂ）は、その走査にて得られる典型的なデータのグラフであり、横軸に走査角度θを採り縦軸に距離を採っている。なお、その縦軸位置は、走査角度θがゼロでレーザビームが鉛直下方を向くところに来ている。
【００９８】これが上述した第１実施例のものと相違するのは、各超音波センサ３０（図２）が一つのレーザスキャン距離計４００によって置き換えられたことである。上述した第５実施例の如くそれぞれの超音波センサ３０ごとにレーザスキャン距離計４００を導入して同様の演算を行うようにしても良いが、この第６実施例では走査式の利点を活用して変位計が少なくても同等かそれ以上の結果が得られるよう更なる工夫が施され、そのため、レーザスキャン距離計４００は、横斜め下方向きの複数の変位計に代えて設けられ、車体１１の横斜め下方を中心に所定範囲を走査する変位計となっている。
【００９９】レーザスキャン距離計４００は（図１１参照）、探触部３１〜３３に代わるレーザスキャナ４３１と、変換部３９に代わる変換部４３９とを具えたものである。レーザスキャナ４３１は、細く絞ったレーザビームを発するレーザ投光器と、そのレーザビームを高速で走査させるためのガルバノミラー等の走査手段と、反射光を集光するとともに反射位置に対応した像を結ばせるための結像レンズと、結像を電気信号に変換するラインＣＣＤとを具えており、センサブロック２３に装着されて（図１２（ａ）参照）、鉛直下方（一点鎖線を参照）より少しボディ１１寄り（図では左側）のところから、鉛直下方より大きく外側（図では右側）までの範囲を走査するようになっている。また、変換部４３９は、走査角度θと結像位置とからデジタルシグナルプロセッサ等の適宜な演算にて各走査角度θごとの計測距離Ｌ（θ）を算出するようになっている。
【０１００】この場合、レーザスキャン距離計４００が所定範囲を走査する度に一連の走査角度θ及び計測距離Ｌ（θ）が得られる（図１２（ｂ）の太線グラフを参照）。また、その計測距離Ｌ（θ）にｃｏｓ（θ）を乗じて鉛直方向成分（Ｌ×ｃｏｓ（θ）、図１２（ｂ）の細線グラフを参照）が求まり、計測距離Ｌ（θ）にｓｉｎ（θ）を乗じて水平方向成分（Ｌ×ｓｉｎ（θ）、図１２（ｂ）の破線グラフを参照）が求まる。そして、鉛直方向成分のグラフにおける平坦部分として路面変位Ａおよび上面変位ＢＢに相当するものが現出するとともに、水平方向成分のグラフにおける平坦部分として角横変位Ｃに相当するものが現出する。
【０１０１】そこで、それぞれの平坦部分について平均化処理等を施したうえで必要な縦方向の相対変位や横方向の相対変位を求めることで、変極点の値だけから相対変位を決するよりも、かなり安定した測定結果が得られることとなる。こうして、光学式および走査方式の組み合わせとその測定データの特質を活かした演算とにより、少ない変位計でも、より確実な結果を得ることができる。
【０１０２】ここで、光学系は、レーザに限らず、十分な光量とビームの絞り込みとが可能であれば、発光ダイオード等を用いたものであっても良い。光も電波と同様に風や気温の影響をあまり受けないので、変動の激しい使用環境の下でも安定した結果が得られる。また、この場合も、第１実施例と同様のものに限らず、第２〜第４実施例等と同様にしても良い。さらに、レーザスキャン距離計４００は、一個に限定されるもので無く、適宜、複数個・多数個を設置しても良い。なお、ガルバノミラーを用いないで、探触部４３１を直接回動させる構造とし、走査角度θを検出する方式でも良い。レーザ式変位計を超音波式で行うことも可能である。図４（又は図９）のものにおいて、探触部３２と探触部３４（又はアーム９１）とを左右に揺動させて、探触部３２と探触部３４との波形相関をとって角部を検出することもできる。
【０１０３】
【他の変形例】上述した各実施例に共通する変形例について、図１３を引用して説明する。同図（ａ）は上記の図４（ａ）に対応した変形図であり、同図（ｂ）は道路１と縁石２とによって形成される隅２ｂやその周りでの超音波や電波の反射状態に関する説明図である。
【０１０４】この位置検出装置が上述した第２実施例のと相違するのは、探触部３２が角２ａでなく隅（内角）２ｂに向けられている点（図１３（ａ）参照）と、それで得られた反射信号に基づいて計測距離Ｌ２を求める際に反射信号の始端でなく反射信号の強度が最大・極大のところを検知するようになった点と、それに伴い変位算出ルーチン６２での演算式も修正されている点である。すなわち、この場合、第２実施例に示した角横変位ＣＣは、探触部３１と探触部３４との距離をＦとすれば次の式となる。
ＣＣ＝ＲＯＯＴ｛（Ｌ２×Ｌ２）−（Ｌ１＋Ｆ−Ｅ）×（Ｌ１＋Ｆ−Ｅ）｝
【０１０５】また（図１３（ｂ）参照）、隅２ｂに当たった超音波等は散乱することなく而も一回の反射で戻って来るので（同図の実線矢印を参照）強い反射が得られるのに対し、そこから外れた超音波等は戻って来ないか戻って来ても複数回反射してからなので（同図の長破線矢印を参照）それほど強い反射は得られない。超音波照射円３２ａ等が或る程度の径（ビーム径）を持っていても、道路１（底面）等からの反射があるので、反射強度は隅２ｂで最大となる。さらに、角２ａに当たった超音波等についてみると、戻るものは一回の反射で戻って来るが、散乱するものも多い（同図の短破線矢印を参照）。そのため、反射信号の強度が最大・極大のところを検知することで、隅２ｂまでの計測距離Ｌ２が正確に得られる。そして、それらに基づいて得られる角横変位ＣＣ等も、正確なものとなる。
【０１０６】こうして、最短距離である角２ａに対応する反射信号の始端を検出する代わりに、隅２ｂを標的にすると共にそこに対応して反射信号の強度が最大になるところを検出するようにしても、適切に、位置検出や作業遂行がなされる。しかも、このような距離測定手法等は、第２実施例のものに限らず、他の実施例のものにも、適用可能である。また、角２ａからの反射信号は、通常用いられているゲート等を利用するといった程度のことで、容易に無視することができる。
【０１０７】
【その他】なお、上記の実施例では、位置検出装置が車輌の右側だけに設けられていたが、位置検出装置は、左側に設けても良く、片側に限らず両側に設けても良い。また、変位計３１，３２等は、前後上下に限らず、横方向にも、或る程度までなら、ずらして設置しても良い。さらに、上記の実施例では、演算手段や判定手段をマイクロプロセッサのプログラム処理にて具現化したが、汎用のマイクロプロセッサに限らず、デジタルシグナルプロセッサや、ワイヤードロジックなどで具現化しても良い。
【０１０８】また、上記の第２実施例等では、追従制御や捕捉制御による計測位置制御が、横方向についてのみ行われるようになっていたが、これに限らず、縦方向について行うようにしても良く、できれば横方向および縦方向の何れについても行うと一層良い。また、判定ルーチン４４，８１は、縦方向の相対変位Ａ，Ｂ，ＢＢのみに基づいて処理するようにしたが、これに限らず、縦方向の相対変位Ａ，Ｂ，ＢＢに横方向の相対変位Ｃ，ＣＣも加えて多様な処理を行い、総合的に判定するようにしても良い。
【０１０９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段の位置検出装置およびこれを搭載した作業用車輌にあっては、縁石等の基準物よりも車体寄りの内側から位置検出が行われるようにしたことにより、障害物との干渉を減少させることができたという有利な効果が有る。
【０１１０】また、本発明の第２の解決手段の位置検出装置およびこれを搭載した作業用車輌にあっては、車体寄りの内側から位置検出が行われるとともに、異質な縦方向相対変位に基づいて横方向相対変位の適否判定が的確になされるようにしたことにより、信頼性を損なうこと無く障害物との干渉を減少させることができたという有利な効果を奏する。
【０１１１】さらに、本発明の第３の解決手段の位置検出装置およびこれを搭載した作業用車輌にあっては、基準物の同じ角から複数の変位計に明瞭な反射が得られるようにもしたことにより、信頼性を損なうこと無く寧ろ信頼性を向上させつつ障害物との干渉を減少させることができたという有利な効果が有る。
【０１１２】また、本発明の第４の解決手段の位置検出装置およびこれを搭載した作業用車輌にあっては、車体寄りの内側から位置検出が行われるとともに、斜めにずれたところの計測結果に基づいて計測位置が変更されるようにしたことにより、障害物との干渉が少なく而も基準物を的確に捉え続けるものを実現することができたという有利な効果を奏する。
【０１１３】また、本発明の第５の解決手段の位置検出装置およびこれを搭載した作業用車輌にあっては、斜めにずれたところの計測にて得られた基準物の情報に基づいて捕捉制御等が行われるようにもしたことにより、障害物との干渉が少なく而も基準物を長期に亘って的確に捉え続けるものを実現することができたという有利な効果が有る。
【０１１４】また、本発明の第６の解決手段の位置検出装置およびこれを搭載した作業用車輌にあっては、基準物の部位ごとに変位計の計測範囲を適合させるようにもしたことにより、障害物との干渉が少なく而も基準物を的確に捉え続けながら正確に計れるものを実現することができたという有利な効果を奏する。
【０１１５】また、本発明の第７の解決手段の位置検出装置およびこれを搭載した作業用車輌にあっては、車体寄りの内側から位置検出が行われるとともに、位置検出装置の機械的な部分が車体内部の大幅改造無しで車体の横等に装着されるようにしたことにより、障害物との干渉が少なく而も追加搭載も容易なものを実現することができたという有利な効果が有る。
【０１１６】また、本発明の第８の解決手段の位置検出装置およびこれを搭載した作業用車輌にあっては、縁石等の基準物よりも車体寄りの内側から位置検出が行われるようにしたことにより、障害物との干渉を減少させることができたという有利な効果を奏する。
【出願人】 【識別番号】５９８１２６７４８
【氏名又は名称】株式会社トキメック自動建機
【識別番号】５９９０５９６７８
【氏名又は名称】相光株式会社
【出願日】 平成１２年１月２６日（２０００．１．２６）
【代理人】 【識別番号】１００１０６３４５
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 香
【公開番号】 特開２００１−１２９３６（Ｐ２００１−１２９３６Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】 特願２０００−１６９９１（Ｐ２０００−１６９９１）