(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置面に設置された状態で前記設置面の広がった方向に等方性を有する形状の磁性体の設置位置を検出する位置検出装置であって、
前記設置面から同じ高さに配置される３個以上の磁石、及び各前記磁石が前記磁性体に作用する磁力を検出するロードセルを有したセンサーと、
このセンサーが検出した各前記磁力に基づいて前記磁性体の設置位置を特定する演算装置とを備えていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記磁石の前記磁性体に作用する磁力のプロファイルを記憶する記憶装置を備えており、
前記演算装置は、前記プロファイルと、前記センサーが検出した前記磁力とから特定される各前記磁石から前記磁性体の中心までの距離を重ね合わせ、前記設置位置に設置された前記磁性体の中心位置を特定することを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記演算装置は、各前記磁石に対して特定された前記磁性体の中心までの距離を半径とした３個以上の仮想円を想定し、これら円の中から２個ずつの円を選択して複数組にし、各組において２個の前記円の交点を結んだ仮想直線を想定し、各組で想定された前記仮想直線が交差する交点を前記設置位置に設置された前記磁性体の中心位置に特定す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】
移動経路に沿って移動面に複数個設置され、設置された状態で前記移動面の広がった方向に等方性を有する形状の磁性体を検出する請求項１乃至３のいずれか１項記載の位置検出装置と、
この位置検出装置が検出した各前記磁性体の設置位置と移動方向とのずれを補正する方向に移動指示する移動制御装置とを備えていることを特徴とする移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置検出装置及びそれを備えた移動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は従来の位置検出装置及びそれを備えた移動装置を開示している。この移動装置に備えられた位置検出装置は、マークリーダ、近接センサー、又は光センサーを採用している。位置検出装置にマークリーダを採用した場合、設置面に設置された磁気マーク板を検出することができる。また、位置検出装置に近接センサーを採用した場合、設置面に設置された鉄板を検出することができる。さらに、位置検出装置に光センサーを採用した場合、設置面に設置された反射板を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されたマークリーダを位置検出装置に採用した場合、磁気マーク板を所定間隔で設置面に多数配置する際に磁気マーク板間の距離を長くできず、磁気マーク板を設置面に設置するコストが高くなる。また、マークリーダは、磁力の閾値を用いて磁気マークを検出するため、磁気マークとの高さ方向の間隔が変動すると、正確に検出することができないおそれがある。このため、マークリーダを採用した位置検出装置を屋外のように凹凸がある移動面を移動する移動装置に適用することが困難である。
また、近接センサーを位置検出装置に採用した場合、渦電流を利用して鉄板を検出するため、設置面と近接センサーとの高さ方向の間隔を大きくすることができない。このため、近接センサーを採用した位置検出装置を屋外のように凹凸がある移動面を移動する移動装置に適用することが困難である。
さらに、光センサーを位置検出装置に採用した場合、反射板を屋外に設置すると、土、雨、及び雪等によって反射板が隠蔽され検出することができないおそれがある。このため、光センサーを採用した位置検出装置を屋外を移動する移動装置に適用することが困難である。
【０００５】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、天候や設置面の凹凸等の影響を受けずに位置を精度よく検出することができる位置検出装置及びそれを備えた移動装置を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の位置検出装置は、設置面に設置された状態で前記設置面の広がった方向に等方性を有する形状の磁性体の設置位置を検出する位置検出装置であって、
前記設置面から同じ高さに配置される３個以上の磁石、及び各前記磁石が前記磁性体に作用する磁力を検出するロードセルを有したセンサーと、
このセンサーが検出した各前記磁力に基づいて前記磁性体の設置位置を特定する演算装置とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
この位置検出装置は、３個以上の磁石を有したセンサーが各磁石の磁性体に作用する磁力を検出し、これら各磁力に基づいて演算装置が磁性体の設置位置を特定する。このように、この位置検出装置は、設置面に設置された磁性体の設置位置を磁石を利用して検出するため、土、雨、及び雪等による影響を受けない。また、この位置検出装置は、３個以上の各磁石の磁性体に作用する磁力に基づいて磁性体の設置位置を特定するため、磁性体と磁石との高さ方向の間隔が変動しても、磁性体の設置位置を精度よく検出することができる。
【０００８】
したがって、本発明の位置検出装置は天候や設置面の凹凸等の影響を受けず位置を精度よく検出することができる。
【０００９】
また、本発明の移動装置は、移動経路に沿って移動面に複数個設置され、設置された状態で前記移動面の広がった方向に等方性を有する形状の磁性体を検出する前記位置検出装置と、
この位置検出装置が検出した各前記磁性体の設置位置と移動位置とのずれを補正する方向に移動指示する移動制御装置とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
この移動装置は、位置検出装置が天候や移動面の凹凸等の影響を受けず位置を精度よく検出し、移動制御装置が磁性体の設置位置と移動位置とのずれを補正する方向に移動指示をするため、設定した移動経路に沿って移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の移動装置を示す概略図である。
【図２】実施例１の位置検出装置を示す概略図である。
【図３】（Ａ）磁力のプロファイルを示すグラフ、（Ｂ）磁石、仮想円、及び鉄板の関係を示す概略図である。
【図４】３個の磁石のそれぞれに対する仮想円、及び鉄板の中心位置を示す概略図である。
【図５】３個の磁石のそれぞれに対する仮想円、３本の仮想直線、及びと鉄板の中心位置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明における好ましい実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明の位置検出装置は、前記磁石の前記磁性体に作用する磁力のプロファイルを記憶する記憶装置を備えており、
前記演算装置は、前記基準プロファイルと、前記センサーが検出した前記磁力とから特定される各前記磁石から前記磁性体の中心までの距離を重ね合わせ、前記設置位置に設置された前記磁性体の中心位置を特定し得る。
【００１４】
この場合、位置検出装置は、磁石の磁性体に作用する磁力のプロファイルを利用して磁性体の中心位置を特定するため、磁性体と磁石との高さ方向の間隔が変動しても磁性体の中心位置を精度よく検出することができる。
【００１５】
本発明の位置検出装置において、前記演算装置は、各前記磁石に対して特定された前記磁性体の中心までの距離を半径とした３個以上の仮想円を想定し、これら円の中から２個ずつの円を選択して複数組にし、各組において２個の前記円の交点を結んだ仮想直線を想定し、各組で想定された前記仮想直線が交差する交点を前記設置位置に設置された前記磁性体の中心位置に特定し得る。
【００１６】
この場合、センサーの誤差や、磁性体と磁石との高さ方向の間隔が変動しても、磁性体の中心位置を精度よく検出することができる。
【００１７】
次に、本発明の位置検出装置３０を備えた移動装置１０を具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
＜実施例１＞
実施例１の位置検出装置３０を備えた移動装置１０は、屋内外を問わず、移動経路に沿って自動的に移動することができ、図１に示すように、本体１３、４個の車輪１５、駆動装置１７、移動制御装置１９、及び位置検出装置３０を備えている。
【００１９】
この移動装置１０が移動する移動面Ｒは、移動経路に沿って、適切な間隔で同一形状の円形平板状の鉄板５０（磁性体）が複数個設置されている。この鉄板５０は、移動面Ｒ（設置面）に設置された状態で移動面Ｒの拡がった方向に等方性を有するように、表裏面が移動面Ｒと平行になるように設置されている。
【００２０】
駆動装置１７は、移動制御装置１９から受信した移動指示信号に基づいて、各車輪１５を駆動する。移動制御装置１９は、位置検出装置３０から受信した鉄板５０の中心位置５０Ｃと移動装置１０の移動方向とのずれを補正するように車輪１５を駆動する移動指示信号を生成し、駆動装置１７に送信する。
【００２１】
位置検出装置３０は、図２に示すように、センサー３１と、中央処理装置３３を備えている。センサー３１は３個のセンサーユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３から構成されている。中央処理装置３３は、記憶装置３５、及び演算装置３７を有している。
【００２２】
各センサーユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３、支持棒４１、錘４３、軸受部４５、及びロードセル４７を有している。各永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は同じ磁気特性を有している。各支持棒４１は、一端に各永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をそれぞれ保持し、他端に錘４３を保持している。軸受部４５は支持棒４１の中間部を回動自在に軸支している。ロードセル４７は、永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が移動面Ｒに設置された鉄板５０に引き寄せられ、支持棒４１が軸受部４５を軸にして傾くと、ロードセル４７の検知部４７Ａに支持棒４１の一部が当接するように移動装置１０の本体１３の下面に取り付けられている。また、錘４３と軸受部４５との間隔を調整することができ、永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が鉄板５０に引き寄せられていない状態でロードセル４７の出力がゼロになるように調整されている。
【００２３】
センサー３１は、３個のセンサーユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３にそれぞれ組み込まれている３個の永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が三角形の頂点に位置するように（図１参照）、各センサーユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３を移動装置１０の本体１３の下面に取り付けている。各センサーユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３が移動装置１０の本体１３の下面に取り付けられた状態で、各センサーユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３の永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は移動面Ｒに対して同じ高さに配置される。つまり、移動装置１０の本体１３の下面に取り付けられた３個の永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は移動面Ｒに設置された鉄板５０に対して同じ高さ（鉄板５０との高さ方向の間隔が同じ）に配置される。このように構成されたセンサー３１は、３個の永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が移動面Ｒに設置された鉄板５０に作用する各磁力を検出することができる。
【００２４】
永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が移動面Ｒに設置された鉄板５０の上方を設定した高さで移動するときの磁力の変化（永久磁石の鉄板５０に作用する磁力のプロファイルＰ）は、図３（Ａ）に示すように、上に凸であり、鉄板５０の中心位置５０Ｃを頂点とする放物線状の曲線を描く。記憶装置３５は、このプロファイルＰを二次関数で近似したものを記憶している。また、このプロファイルＰは、同一形状の鉄板であれば、略同じ輪郭を示す。このため、記憶装置３５は、移動面Ｒに設置される複数の各鉄板５０毎のプロファイルを記憶する必要はなく、移動面Ｒに設置される鉄板５０を想定したプロファイルＰを一つ記憶しておけばよい。
【００２５】
位置検出装置３０のセンサー３１が検出した各永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の鉄板５０に作用する磁力ｆを記憶装置３５に記憶した磁力のプロファイルＰに当てはめると、永久磁石Ｍと鉄板５０の中心位置５０Ｃとの距離ｒを特定することができる。つまり、位置検出装置３０のセンサー３１が磁力ｆを検出したとすると、永久磁石Ｍから距離ｒを半径とした仮想円Ｃの円周上に鉄板５０の中心位置５０Ｃが存在することになる。
【００２６】
演算装置３７は、図４に示すように、記憶装置３５に記憶したプロファイルＰと、センサー３１が検出した３個の永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が鉄板５０に作用する磁力とから特定される各永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３から鉄板５０の中心位置５０Ｃまでの距離ｒ１、ｒ２、ｒ３を半径とした３個の仮想円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を想定する。センサー３１の誤差等がなければ、これら３個の仮想円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は１点で交わる。この交点Ｘが移動面Ｒに設置された鉄板５０の中心位置５０Ｃになる。このように、位置検出装置３０は、移動面Ｒに設置された鉄板５０の中心位置５０Ｃを特定することができる。
【００２７】
一方、移動面Ｒに凹凸があることによって、永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と鉄板５０との高さ方向の間隔が変動すると、磁力は距離の２乗に反比例するため、３個の仮想円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は１点で交わらない。また、センサー３１の誤差が生じても、３個の仮想円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は１点で交わらない。この場合、図５に示すように、３個の仮想円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の中から２個ずつの円を選択して３組にし、各組において２個の仮想円の交点を結んだ仮想直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を想定する。各組で想定された３本の仮想直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が１点で交差すれば、その交点Ｙが移動面Ｒに設置された鉄板５０の中心位置５０Ｃと特定する。また、図示しないが、３本の仮想直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が１点で交差せず、３点で交差する場合は、それら３点を頂点とする三角形の重心を移動面Ｒに設置された鉄板５０の中心位置５０Ｃと特定する。このように、この位置検出装置３０は、センサー３１の誤差や、鉄板５０と永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３との高さ方向の間隔が変動しても、鉄板５０の中心位置５０Ｃを精度よく検出することができる。
【００２８】
このような構成を有する位置検出装置３０は、移動面Ｒに設置された鉄板５０の設置位置を永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を利用して検出するため、土、雨、及び雪等による影響を受けない。また、この位置検出装置３０は、３個の各永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の鉄板５０に作用する磁力に基づいて鉄板５０の設置位置を特定するため、鉄板５０と各永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３との高さ方向の間隔が変動しても、鉄板５０の設置位置を精度よく検出することができる。
【００２９】
したがって、実施例１の位置検出装置３０は天候や移動面の凹凸等の影響を受けず位置を精度よく検出することができる。
【００３０】
特に、この位置検出装置３０は、永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の鉄板５０に作用する磁力のプロファイルＰを利用して鉄板５０の中心位置５０Ｃを特定するため、鉄板５０と永久磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３との高さ方向の間隔が変動しても鉄板５０の中心位置５０Ｃを精度よく検出することができる。
【００３１】
このような位置検出装置３０を備えた移動装置１０は、位置検出装置３０が天候や移動面Ｒの凹凸等の影響を受けず位置を精度よく検出し、移動制御装置１９が鉄板５０の設置位置と移動位置とのずれを補正する方向に移動指示をするため、設定した移動経路に沿って移動することができる。
【００３２】
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１では、位置検出装置のセンサーが３個の磁石を有していたが、４個以上の磁石を有していてもよい。この場合、より正確に鉄板の設置位置（中心位置）を特定することができる。
（２）実施例１では、移動面（設置面）に設置された磁性体が円形平板状の鉄板であったが、設置された状態で移動面（設置面）の拡がった方向に等方性を有する形状であれば、球状、半球状等であってもよい。また、磁性体であれば鉄板でなくてもよい。
（３）実施例１では、記憶装置に１個のプロファイルを記憶させたが、移動面に設置された各鉄板毎のプロファイルを記憶して、各鉄板の設置位置の特定に利用してもよい。
（４）実施例１では、永久磁石、支持棒、錘、軸受部、及びロードセルを有するセンサーユニットを３個用いてセンサーを構成したが、設置された鉄板に作用する磁力を測定することができれば、他の構成であってもよい。
（５）移動装置は屋外で使用される屋外搬送装置に好適である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…移動装置
１９…移動制御装置
３０…位置検出装置
３１…センサー
３５…記憶装置
３７…演算装置
４７…ロードセル
５０…鉄板（磁性体）
５０Ｃ…鉄板（磁性体）の中心位置
Ｒ…移動面（設置面）
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…永久磁石（磁石）
Ｐ…プロファイル
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…仮想円
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…仮想直線
Ｙ…（仮想直線が交差する）交点
【図１】
0006412739.tif 000002
【図２】
0006412739.tif 000003
【図３】
0006412739.tif 000004
【図４】
0006412739.tif 000005
【図５】
0006412739.tif 000006