JP2538344B2

JP2538344B2 - 自走車の操向制御装置

Info

Publication number: JP2538344B2
Application number: JP1190920A
Authority: JP
Inventors: 健二上村; 貞親都築
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1996-09-25
Anticipated expiration: 2011-09-25
Also published as: JPH0354601A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自走車の操向制御装置に関し、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
の自走車を、あらかじめ設定された走行コースに従って
走行させるための自走車の操向制御装置に関する。

（従来の技術）上記自走車を予定のコースに沿って走行させる操向制
御では、該自走車の現在位置を示す位置情報と予定の走
行コースとの偏差に基づいて操向制御用の基準操舵量を
決定するようにしている。

そして、この自走車の現在位置を検出するための従来
技術としては、例えば該自走車等の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か所に固定され、
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）。

該従来装置では、前記受光手段の受光出力に基づいて
移動体を中心とする３つの光反射手段間の開き角を検出
し、その検出した開き角と、あらかじめ設定されている
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
るようにしている。

前記自走車の操向制御には、直線コース走行中におけ
る操向制御と、該直線コースから次の直線コースに移行
するための旋回コース走行中における操向制御とがあ
る。

直線コース走行中の自走車の操舵量（操舵角）φは次
式（１）によって算出される。

φ＝kx・Δｘ＋ka・Δθ ……（１）同式における符号Δx,Δθは第６図の自走車および走
行コースのずれと操舵角との説明図に示したとおりであ
る。同図において、予め設定された走行コースCLと自走
車１の現在位置との差はΔｘで示し、前記走行コースと
自走車の進行方向との角度差はΔθで示す。また、自走
車の走行速度などを考慮して決定されるフィードバック
制御用の利得（ゲイン）は式（１）では符号kxおよびka
で示す。

式（１）に示したように、直線コース走行中の自走車
の操舵角φは、該自走車の現在位置および進行方向と設
定された走行コースとの偏差、ならびにこの偏差に与え
られるフィードバックゲインに基づいて決定される。

一方、旋回中の操向制御においては、例えばフィード
バック制御は行わず、該制御を簡単にするために操舵量
を固定して制御することがある。この制御方式は、自走
車が直線走行コース部分においてのみ高い精度で予定の
コースに沿って走行できればその使用目的を達せられる
という場合に多く用いられる。

（発明が解決しようとする課題）前記直線コースと旋回コースとが組合わされた予定の
コースに沿い、上記操向制御を行いながら自走車を走行
させた場合の予定のコースおよび実際に自走車が走行し
た軌跡の一例を第７図（ａ）に示す。第７図（ｂ）は第
７図（ａ）の要部拡大図である。

第７図（ａ）において、予定の走行コースは実線CLで
示し、実際の走行軌跡は点線TLで示す。走行コースCLが
設定された領域Ｓの周囲３カ所の基準点A,B,Cには前記
光反射手段がそれぞれ配置される。自走車１は前記フィ
ードバック制御によって走行コースCLの直線部を走行し
た後、固定された操舵角に従って旋回部分を走行する。

第７図（ａ），（ｂ）に示したように、旋回部分の走
行（旋回行程）では操舵角が一定値に固定されて走行す
るので、旋回行程が終了した時点で自走車の位置は設定
コースに対してずれΔd0が生じる。

一方、この旋回行程から直線部分の走行（直線走行行
程）への移行部分ＹおよびＺにおいては、旋回行程から
直線走行行程に移行するための操舵に伴ってハンチング
が生じ、予定の走行コースCLと自走車の位置とが一致す
るまで時間がかかるという現象がある。

このような、ハンチング現象が発生する要因の１つと
しては、例えば旋回行程から直線走行行程に移行する際
には前記ずれΔd0が大きいため、これに応じたフィード
バックゲインに従い操舵角を大きくとって素早く予定の
直線コースに戻すべく制御される点がある。この対策と
しては、緩やかに直線走行行程に移行するように前記フ
ィードバックゲインを小さく設定して制御すればハンチ
ングが減少すると考えられる。しかし、前記移行部分Ｙ
に合せてフィードバックゲインを小さく設定した場合、
この移行部分Ｙではハンチングの程度が減少するが、他
方の移行部分Ｚではハンチングの程度が必ずしも減少し
ないという問題点があった。

これは、前記ハンチング発生要因に加えて前記基準点
Ａ〜Ｃと自走車１との相対位置関係、つまり自走車１か
ら基準点までの距離および方位により、自走車１の位置
検出の誤差が大きい場所と小さい場所とがあるという点
等に起因すると考えられる。

すなわち、このような自走車１の位置検出誤差の大小
によって、旋回行程から直線走行行程に移行を開始する
時点が、実際は点ｈにあるような場合でも、点ｐと見な
されたり点ｍと見なされたりすることがある。そうする
と、この場合のずれ量はΔd0より大きい値Δd1であった
り、小さい値Δd2であると見なされることになる。すな
わち、（Δd0と−Δd1）および（Δd0−Δd2）が自走車
１の位置検出誤差である。したがって、これらのずれ量
Δd1またはΔd2に見合うフィードバックゲインによって
操向制御が行われる結果、上記のようにハンチングが減
少しないという現象が生ずるのである。

さらに、自走車１の現在位置検出誤差を、設定された
直線走行コース方向に沿う方向の誤差とこの走行コース
に直交する方向の誤差とに分け、それぞれの方向での誤
差とハンチングの大きさとの関連に着目すると、予定の
走行コースと直交する方向の誤差が大きい部分において
旋回行程から直線走行行程への移行時のハンチングが大
きい。

このことは、第10図に示したシミュレーションの結果
によっても裏付けられる。

第10図では、基準点ＢおよびＣを結ぶ直線をｘ軸と
し、基準点ＡおよびＢを結ぶ直線をｙ軸とする座標系に
おいて、ｙ軸に平行な直線走行コースおよびこれらをつ
なぐ旋回コースを設定した。そして、このコース上の各
サンプル地点において操舵角10°で自走車１を操舵した
場合に、従来の制御装置によって認識される自走車の位
置を図中に記した。

同図からわかるようにｘ軸の近く（同図では下方位
置）においてサンプル地点と認識された自走車の位置と
のずれつまり位置検出誤差、特にｘ方向の誤差が大き
い。

この直線走行コースと直交する方向の位置検出誤差が
大きい部分は、自走車１の走行速度、光ビーム発生手段
の回転方向と回転速度、ならびに前記基準点と自走車１
との相対位置関係等の要因によって決定される。

通常、旋回行程に移行する前の直線行程では、操舵角
を大きくとって急激な操向制御を行うことはほとんどな
いため実際の走行上は問題とならないが、旋回行程から
直線行程に移行する場合には、大きく操舵角をとって直
線行程に移るので、上述のような大きなハンチングが発
生する。

なお、シミュレーションの結果を明確にするため同図
には位置検出誤差の大きさを２倍に拡大して表わしてい
る。

上述のように、直線走行行程においては前記旋回行程
と異なり、予定の走行コースに対する高い追従性が要求
されるので、このようなハンチング現象は精度の高い操
向制御を行う上で問題である。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、旋
回行程から直線走行行程への移行がスムーズに行えるよ
うな自走車の操向制御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、自走車による作業に関する区域を、あらかじめ前
記それぞれの基準点との関係において前記自走車の位置
検出誤差が大きいと予想される領域および小さいと予想
される領域の複数の領域に分け、この領域のうちのどこ
に自走車が位置しているかによって、自走車の位置検出
誤差が大きいと予想される領域ではフィードバックゲイ
ンを小さく設定し、前記位置検出誤差が小さいと予想さ
れる領域ではフィードバックゲインを大きく設定し、こ
の設定されたゲインに従って予定の走行コースに対する
自走車の現在位置および進行方向のずれを補正するため
の操舵角を決定するようにした点に特徴がある。

また、本発明は、自走車が旋回部分から直線部分に移
行する時のフィードバックゲインを、自走車が位置する
領域に応じて前記位置検出誤差が大きいと予想される領
域では小さく設定し、前記位置検出誤差が小さいと予想
される領域では大きく設定する点に第２の特徴がある。

さらに、本発明は、旋回部分の走行に続く直線部分の
走行が、左右いずれの方向の旋回に続く直線部分の走行
であるかを判別する手段を具備するとともに、自走車が
旋回終了後予定の時間経過するまでおよび予定の距離走
行するまでのいずれかの間は、左旋回後の直線部分の走
行か右旋回後の直線部分の走行かに応じて前記自走車の
位置検出誤差が大きいと予想される前記直線部分の走行
ではフィードバックゲインを小さく設定し、前記位置検
出誤差が小さいと予想される前記直線部分の走行ではフ
ィードバックゲインを大きく設定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、フィードバックゲイン
を各領域毎に異なる値に変更できるので、自走車の位置
検出誤差が大きいために、ハンチングの程度が大きいと
予想される領域では操向制御用の基準操舵角の変更度合
を緩やかにでき、自走車の位置検出誤差が小さくてハン
チングの程度が小さいと予想される領域では操舵角の変
更度合を比較的大きめに設定して制御できる。その結
果、ハンチングの程度を前記領域ＹおよびＺにおいて同
等で、しかも小さめにすることができる。その結果、旋
回行程から直線走行行程へ自走車をスムーズに移行させ
ることができる。

（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５図は本発明の制御装置を搭載した自走車、およ
び該自走車の走行区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。そし
て、該回転テーブル４には光ビームを発生する発光器２
および該光ビームの反射光を受ける受光器３が搭載され
ている。前記受光器２は光を発生する発光ダイオードを
備え、受光器３は入射された光を受けて電気的信号に変
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の作業区域の周囲の基準点には反射器６が配
設されている。該反射器６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、従来より市販され
ている、いわゆるコーナキューブプリズム等が使用でき
る。

次に、本実施例の制御装置の構成を第１図に示したブ
ロック図に従って説明する。第１図において、受光器２
から射出される光ビームは、回転テーブル４の回動方向
に走査され、反射器６によって反射される。反射器６に
よって反射された該光ビームは受光器３に入射され、車
体の進行方向に対する反射器６の方位角を表す情報とし
て検出される。

カウンタ９では、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数が計数され
る。そして、該パルスの計数値は受光器３において反射
光を受光する毎に角度検出部10に転送される。角度検出
器10では反射光の受光毎に転送される前記パルスの計数
値（＝方位角）に基づいて、自走車１の進行方向に対す
る各反射器６間の開き角が算出される。

位置・進行方向演算部13では、検出された各反射器、
つまり各反射器が配置された各基準点間の開き角に基づ
き、前記基準点のうちの２つの基準点を結ぶ直線をｘ軸
とする後述のx-y座標系における自走車１の座標および
進行方向が演算される。座標および進行方向の算出式は
後述する。前記x-y座標系は予め公知の手段によって各
基準点の位置を測定し、その位置情報に基づいて設定す
る。

位置・進行方向演算部13での演算結果は比較部25およ
び領域判定部23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、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、
前記走行コースに対する自走車１の位置差Δｘおよび進
行方向の角度差Δθが検出される。

また、領域判定部23では、走行コースに対する直角方
向の自走車１の位置検出誤差が大きい領域およびそれ以
外の領域をそれぞれ示す位置データと、自走車の位置・
進行方向演算部13から供給される自走車１の位置情報に
基づいて自走車１が前記いずれの領域に位置しているか
が判定される。この判定結果に応答し、第１ゲイン設定
部24または第２ゲイン設定部26から、それぞれに設定さ
れているフィードバックゲインが操舵部14に供給され
る。

前記比較部25で検出された位置差Δｘおよび進行方向
の角度差Δθと、自走車１が位置する領域によって予定
の値に設定されたフィードバックゲインとによって操舵
部14で自走車１の前輪17の操舵角が決定される。

決定された操舵角に基づいて自走車の前輪17に連結さ
れた操舵モータ（図示せず）が駆動される。該操舵モー
タによる前輪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。

なお、第１図に示された構成要素のうち、鎖線で示さ
れた範囲内の部分は、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よって自走車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８図
および第９図は、自走車１による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の配置位置
を示す。

第８図および第９図において、該自走車１の作業範囲
の基準点A,B,Cには光反射器６が配置される。各光反射
器６の位置は、基準点Ｂを原点とし、基準点ＢおよびＣ
を結ぶ線をｘ軸とするx-y座標系で表される。自走車１
の位置は点Ｔ（x,y）で示している。

同図からわかるように自走車１の位置Ｔは、三角形AT
B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、三角形ATB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
とによって自走車１の位置が確定できる。ここで基準点
Ｂは原点になっているので、外接円ＰおよびＱ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
は求められる。

まず、三角形BTCの外接円Ｐについて、その中心をＰ
とすると、Ｐは線分BCの垂直２等分線上にあり、中心角
と円周角との関係から ∠BPW′＝βとなる。

但し、Ｗ′は線分BCの垂直２等分線上の点であり、直
線BCに対し、点Ｔの反対側の十分遠くにあるものとす
る。

ここで三角形BPW（Ｗは線分BCの中点）に着目する
と、円Ｐの中心の座標は｛xc/2,（xc/2）cotβ｝半径は|xc/（2sinβ）｜となり、外接円Ｐは次式で表
される。

（ｘ−xc/2）²＋｛ｙ−（xc/2）cotβ）²＝｛xc/（2sin
β）² さらに、該式を整理すると次式が得られる。

x₂−xc・ｘ＋y₂−xc・ｙ・cotβ＝０ ……（１）また、三角形ATBの外接円Ｑについて、その中心をＱ
とすると、Ｑは線分ABの垂直２等分線上にあり、∠CQ
V′＝αとなる。

但し、Ｖ′は線分ABの垂直２等分線上の点であり、直
線ABに対し、点Ｔの反対側の十分遠くにあるものとす
る。

ここで三角形BQV（Ｖは線分ABの中点）に着目する
と、円Ｑの中心の座標は｛xa/2＋（ya/2）cotα,ya/2−（xa/2）cotα｝半径はとなり、外接円Ｑは次式で表される。

x²−ｘ（xa＋ya・cotα）＋y²−ｙ（ya−xa・cotα）＝
０ ……（２）上記（１），（２）式から自走車の位置Ｔの座標（x,
y）は次式で算出される。

ｘ＝xc｛（１＋ｋ・cotβ）／（１＋k²）｝ ……（３）
ｙ＝kx ……………………（４）但しｋ＝（xc−xa−ya・cotα）／（ya−xa・cotα−xc
・cotβ） ……（５）であり直線BTの傾きを表している。

また、自走車１の進行方向は次のようにして算出され
る。第９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までのそれぞれの回転角度をθa,θb,θｃとした場
合、前記線分BTの傾きはｋであるので、 θｆ＝180°−（θｂ−tan^-1ｋ） …（６）上記、手順の説明では、作業区域の周囲に配置された
３カ所の基準点の位置に基づいて自走車１の位置および
進行方向を検出するようにした例を示した。これ以外
に、４カ所以上に配置した基準点のうち、自走車の現在
位置に応じてその位置および進行方向を正確に検出でき
ると予想される３カ所の基準点を選択し、その基準点の
位置に基づいて自走車１の位置および進行方向を検出す
るような場合もある。

次に、前記フィードバックゲインを切換える判断基準
となる作業区域内の領域設定について説明する。

第４図（ａ）は、作業区域の３カ所に設けられた基準
点Ａ〜Ｃの位置に基づいて自走車１の位置および進行方
向を検出する場合のフィードバックゲイン決定用領域設
定の説明図である。また、第４図（ｂ）は作業区域の４
カ所に設けられた基準点Ａ〜Ｄのうち、自走車１の現在
位置に応じて３カ所の基準点を選択し、その基準点の位
置に基づいて自走車１の位置および進行方向を検出する
場合のフィードバックゲイン決定用領域設定の説明図で
ある。

第４図（ａ）において、例えば領域t1は走行コースCL
の直線部に対する直角方向の自走車１の位置検出誤差が
大きいと実験的に確認された領域であり、この領域t1を
フィードバックゲインを小さくする領域として設定し、
ここでは急激な方向転換を伴うような極端な操舵を行わ
ないようにする。これに対して領域t2は自走車１の位置
検出誤差が小さいと予想される領域であり、ここでは前
記領域t1よりは大きいフィードバックゲインによって操
向制御を行うようにする。

第４図（ｂ）において、４つの基準点のうち基準点A,
B,Cに囲まれた作業区域では自走車１の位置および進行
方向はこれらの基準点Ａ〜Ｃの位置に基づいて検出し、
基準点A,C,Dに囲まれた作業区域では自走車１の位置お
よび進行方向はこれらの基準点A,C,Dの位置に基づいて
検出する。

このように、基準点を自走車の現在位置に応じて任意
に選択する場合においては、基準点の切換えと共にフィ
ードバックゲイン決定用の領域指定も切換えるようにす
る。

つまり、基準点A,B,Cを使用して自走車１の位置およ
び進行方向を検出する場合には、領域t3をフィードバッ
クゲインを小さくする領域として設定し、基準点A,C,D
を使用して自走車１の位置および進行方向を検出する場
合には、領域t4をフィードバックゲインを小さくする領
域として設定する。領域t5では前記領域t3,t4よりもフ
ィードバックゲインを大きくする。

第４図（ａ）および（ｂ）のいずれの場合にも、自走
車１の位置および進行方向の検出に使用する各基準点を
結ぶ直線のうち、走行コースCLの直線部またはこの直線
部の延長線とほぼ直交する直線、つまり線分BCおよび線
分ADに近い領域近傍においてフィードバックゲインを小
さくする領域とした。なお、前記領域の幅Ｈは実験値に
基づいて設定する。

次に、前記手順によって算出された自走車１の位置情
報に基づく、自走車１の操向制御について説明する。第
２図は操向制御のフローチャートであり、第３図は自走
車１の走行コースと反射器６の配置状態を示す図であ
る。

第３図において、A,B,C点は反射器６の配置位置を示
しており、点Ｂを原点とし、点Ｂおよび点Ｃを通る線を
ｘ軸とする座標系で自走車１の位置および作業区域22を
表している。（Xret,Yret）は自走車１の戻り位置を示
し、作業区域22は座標（Xst,Yst）、（Xst,Ye）、（Xe,
Yst）、（Xe,Ye）で示される点を結ぶ領域である。ここ
では自走車１の位置Ｔは（Xp,Yp）で示す。

なお、第３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の周囲に反射器６を設けるようにさえ
してあれば、作業区域22の各辺の向きおよび作業区域22
の形状は任意である。

第２図のフローチャートに従って制御手順を説明す
る。このフローチャートに示した手順では、３カ所に配
置した基準点をもとに第４図（ａ）に示したような領域
区分に従った場合の例を示す。

まず、ステップS1において、前記位置・進行方向演算
部13で演算された自走車１の現在位置（Xret,Yret）
と、前記走行コース設定部16に設定された作業開始位置
の座標（Xst,Yst）とに基づいて、作業開始位置への移
動コースを設定する。

ステップS2では、駆動部18によってエンジンを始動
し、クラッチをつないで自走車１を操向させ、前記移動
コースに沿って作業開始位置へ移動させる。

ステップS3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S4で、作業開始のために自走車１の走行を開
始させると、自走車１は自己位置（Xp,Yp）および進行
方向θｆの演算を行う（ステップS5）。

ステップS6では、走行コースからのずれ量（ΔX,Δθ
ｆ）を演算する。

ステップS7では、自走車１の自己位置（Xp,Yp）およ
び進行方向θｆに基づいて自走車１が前記領域t1または
t2のいずれに位置しているかが判断される。自走車１が
領域t1に存在していればステップS8に進む。

ステップS8では、フィードバックゲインとしてkx1お
よびka1を読込み、このフィードバックゲインkx1および
ka1と、前記ずれ量ΔX,Δθｆとによって基準操舵角φ
を決定する。

ステップS9ではこの基準操舵角φに基づいて操舵制御
を行う。

また、自走車１が領域t2に存在していればステップS1
0に進む。ステップS10では、フィードバックゲインとし
て前記ゲインkx1およびka1よりは大きいゲインkx2,ka2
を読込み、このフィードバックゲインkx2,ka2と、前記
ずれ量ΔX,Δθｆとによって基準操舵角φを決定し、ス
テップS11ではこの基準操舵角φに基づいて操舵角制御
を行う。

ステップS12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。

行き方向であれば、ステップS13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S14において、一行程終了（Yp＜Yst）した
か否かが判断される。ステップS13またはS14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S5に戻
る。

ステップS13またはS14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S15において全行程が終了
した（Xp＞Xe）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S16に移って
自走車の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S5〜S11
の処理によって行われる直線走行行程の操向制御とは別
の方式で行われる。

Ｕターン制御としては、例えば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、角度検出部10で検出される開き角に基づく、自走車
１から見た各基準点A,B,Cの方位角のうち、少なくとも
１つが予定の角度範囲内に合致した時点で、ステップS5
〜S11の処理によって行われる直線走行行程の操向制御
に戻るようにすればよい（特願昭63-149619号参照）。

ステップS17では、XnにXn＋Ｌがセットされ、次の走
行コースが設定される。次の走行コースが設定されれば
ステップS5に戻って、前記処理が行われる。

全行程が終了したならば、戻り位置（Xret,Yret）へ
戻って（ステップS18）、走行が停止される（ステップS
19）。

上記フローチャートにおいては基準点を３カ所に配置
した場合の例を説明したが、４カ所に配置された基準点
のうち３カ所の基準点を選択して使用する場合にも同様
に処理できる。すなわち、選択された３カ所の基準点の
位置情報に基づき、自走車１の現在位置が前記領域のt3
〜t5のうちのどの領域にあるかをステップS7にて判断
し、この判断結果により、自走車１が前記領域のt3,t4
に位置していれば小さいゲインkx1,ka1に従って基準操
舵角φを決定すればよいし、自走車１が前記領域のt5に
位置していれば大きいゲインkx2,ka2に従って基準操舵
角φを決定すればよい。

なお、この４カ所に配置された基準点のうち３カ所を
選択して使用する制御方法については、例えば特願昭63
-262191号に詳述している。

本実施例では、各基準点を結ぶ直線のうち、走行コー
スの直線部分およびこの延長線とほぼ直交する直線に近
い領域でフィードバックゲインを小さくしたが、フィー
ドバックゲインの大きさは、このような設定基準に限定
されない。

走行コースの直線部分と直交する方向の位置検出誤差
は、発光器２および受光器３の回動方向および自走車１
の走行速度とも関連して生じるので、要は、自走車１の
走行コースの直線部分と直交する方向の前記位置検出誤
差が大きくでる領域を実験的に求めておき、その領域で
は小さく設定されたフィードバックゲインを選択するよ
うにすればよい。

以上の説明のように、本実施例では、作業区域内にお
いて、基準点との位置関係により自走車１の位置情報の
誤差が大きいと予想される領域と、該誤差が小さいと予
想される領域とで操舵角決定用のフィードバックゲイン
を異なる値に切換えるようにした。

したがって、旋回行程から直線走行行程へ移行する時
の、前記自走車１の位置情報の誤差に起因するハンチン
グを小さくできる。

また、本発明は、大きいフィードバックゲインを設定
するか小さいフィードバックゲインを設定するかを、分
けられた複数の領域のいずれに自走車１が位置している
かのみで判断するのではなく、自走車１の位置する領域
の判断および自走車１が旋回行程を終了して直線走行行
程へ移行していることの判断を合わせてフィードバック
ゲインの切換え基準とすることもできる。すなわち、自
走車１が旋回部分から直線部分に移行する時のフィード
バックゲインを、自走車１が位置する領域に応じて位置
検出誤差が大きいと予想される領域では小さくし、位置
検出誤差が小さいと予想される領域では大きくするよう
に切換え基準を設定できる。

さらに、フィードバックゲインの切換えは、あらかじ
め設定されている領域に応じて行うのではなく、旋回行
程から直線走行行程に移行するタイミングの判断のみに
応じて行ってもよい。つまり、特にフィードバックゲイ
ンの切換えを必要とするのは旋回行程から直線走行行程
への移行後しばらくの時間経過するまでが主体であるの
で、走行コースの直線部分と直交する方向の位置検出誤
差が大きいと予想される領域側における旋回行程から直
線走行行程への移行時およびその後予定時間経過するま
で、または予定距離を走行するまでは小さいフィードバ
ックゲインによって操向制御を行うようにしてもよい。

第４図に示したように、位置検出誤差が大きいと予想
される領域と該誤差が小さいと予想される領域とでは、
自走車の旋回方向が相反する。すなわち、第４図（ａ）
では、前記誤差が大きいと予想される領域t1では自走車
１は左旋回であり、誤差が小さいと予想される領域t2で
は自走車１は左旋回である。また、第４図（ｂ）に示す
ように基準点A,B,Cを用いた位置検出の場合と、基準点
A,B,Cを用いた位置検出の場合とでは旋回方向と誤差の
大小関係が逆転している。すなわち、使用する基準点が
決定されれば、自走車１の旋回方向と前記誤差の大小関
係は一義的に決定される。

したがって、フィードバックゲインの切換えを複数の
領域のいずれに自走車１が位置するかの判断の代わり
に、自走車１の旋回方向に続く直線走行が、左旋回後の
ものか右旋回後のものかの判断を使用することができ
る。

このような切換えのための判断基準することにより、
ハンチングが最も大きくなると予想される旋回行程から
直線走行行程への移行過程において、ハンチングを小さ
く抑える効果が大となる。

なお、前記座標系は本実施例のように各基準点間の位
置関係をあらかじめ測定して設定するようにしてもよい
が、自走車１に搭載した前記発光器２から射出され回動
方向に走査された光ビームの位相と、受光器３に戻って
くる各基準点の反射光の位相との差に基づいて自走車１
および反射器６間の距離を測定し、この距離情報と各基
準点間の開き角から基準点の位置を検出し、座標系を設
定することもできる（特願昭63-116689号参照）。

また、旋回行程においては、操舵角を固定して自走車
１を走行させるようにした本実施例に限らず、直線走行
行程と同様にフィードバック制御にて操向制御を行うよ
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、自
走車の操向制御を行うための基準となる操舵角を算出す
る場合のフィードバックゲインを複数の予定領域に対応
させてそれぞれ異なる値を選択して切換えられる。その
結果、旋回行程から直線走行行程に移行する際のハンチ
ングを小さくでき、予定の直線走行コースへ短時間で正
確に移行できる。

自走車が左旋回または右旋回から直線走行に移行する
２つの異なった移行状態において、ハンチングの大きさ
の差を小さくできるので、当該自走車によって作業を行
わせた場合に作業のむらがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
操向制御のフローチャート、第３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４図はフィードバッ
クゲイン決定用領域設定の説明図、第５図は自走車と反
射器とを示す斜視図、第６図は自走車の位置および走行
コースの関係図、第７図は自走車の走行軌跡および走行
コースの関係図、第８図は自走車の位置検出の原理図、
第９図は自走車の進行方向検出の原理説明図、第10図は
従来技術の問題点を説明するためのシミュレーション結
果を示す図である。１……自走車、２……発光器、３……受光器、４……回
転テーブル、６……反射器、７……ロータリエンコー
ダ、９……カウンタ、10……角度検出部、13……位置・
進行方向演算部、14……操舵部、23……領域判定部、24
……第１ゲイン設定部、25……比較部、26……第２ゲイ
ン設定部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】作業に関する区域周辺の少なくとも３カ所
に設置された基準点に対する自走車の現在位置および進
行方向を検出する手段と、直線部分および旋回部分が組
合わされた複合的な予定の走行コースに沿って自走車を
走行させるべく、前記検出手段の検出情報および前記走
行コースの情報に基づいて自走車の操舵角をフィードバ
ック制御する操向制御手段とを有する自走車の操向制御
装置において、前記作業に関する区域を、あらかじめ前記それぞれの基
準点との関係において前記自走車の位置検出誤差が大き
いと予想される領域および小さいと予想される領域の複
数に分けて設定する手段と、走行中の自走車が前記複数の領域のうちのどの領域に位
置しているかを判断する手段と、前記判断手段の出力に応じて前記位置検出誤差が大きい
と予想される領域ではフィードバックゲインを小さく設
定し、前記位置検出誤差が小さいと予想される領域では
フィードバックゲインを大きく設定する手段とを具備し
たことを特徴とする自走車の操向制御装置。
【請求項２】作業に関する区域周辺の少なくとも３カ所
に設置された基準点に対する自走車の現在位置および進
行方向を検出する手段と、直線部分および旋回部分が組
合わされた複合的な予定の走行コースに沿って自走車を
走行させるべく、前記検出手段の検出情報および前記走
行コースの情報に基づいて自走車の操舵角をフィードバ
ック制御する操向制御手段とを有する自走車の操向制御
装置において、前記作業に関する区域を、あらかじめ前記それぞれの基
準点との関係において前記自走車の位置検出誤差が大き
いと予想される領域および小さいと予想される領域の複
数の領域に分けて設定する手段と、走行中の自走車が前記複数の領域のうちのどの領域に位
置しているかを判断する手段と、自走車が旋回部分から直線部分に移行する時のフィード
バックゲインを、自走車が位置する領域に応じて前記位
置検出誤差が大きいと予想される領域では小さく設定
し、前記位置検出誤差が小さいと予想される領域では大
きく設定する手段とを具備したことを特徴とする自走車
の操向制御装置。
【請求項３】前記作業に関する区域が、前記それぞれの
基準点との関係において予想される前記走行コースの直
線部分に対する直角方向の自走車位置検出誤差の大きさ
に基づいて分けられている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制御装置。
【請求項４】作業に関する区域周辺の少なくとも３カ所
に設置された基準点に対する自走車の現在位置および進
行方向を検出する手段と、直線部分および旋回部分が組
合わされた複合的な予定の走行コースに沿って自走車を
走行させるべく、前記検出手段の検出情報および前記走
行コースの情報に基づいて自走車の操舵角をフィードバ
ック制御する操向制御手段とを有する自走車の操向制御
装置において、旋回部分の走行に続く直線部分の走行が、左右いずれの
方向の旋回に続く直線部分の走行であるかを判別する手
段と、自走車が旋回終了後予定の時間経過するまでおよび予定
の距離走行するまでのいずれかの間は、左旋回後の直線
部分の走行か右旋回後の直線部分の走行かに応じて前記
自走車の位置検出誤差が大きいと予想される前記直線部
分の走行ではフィードバックゲインを小さく設定し、前
記位置検出誤差が小さいと予想される前記直線部分の走
行ではフィードバックゲインを大きく設定する手段とを
具備したことを特徴とする自走車の操向制御装置。
【請求項５】前記操向制御手段が、自走車に設けられた
光ビーム発生手段と、該光発生手段を前記自走車を中心
として回動方向に走査する光ビーム走査手段と、前記自
走車に設けられ、該自走車から離れた少なくとも３カ所
に配置され入射方向に光を反射する光反射手段からの反
射光を受光する受光手段と、前記自走車から見た前記光
反射手段間の開き角検出手段と、該開き角検出手段によ
って検出された開き角および前記光反射手段の位置情報
に基づいて前記自走車の位置を算出する位置演算手段を
具備したことを特徴とする請求項1,2,3,4のいずれかに
記載の自走車の操向制御装置。
【請求項６】前記旋回部分の走行はフィードバック制御
によらず、固定の操舵角に従って操向制御されることを
特徴とする請求項1,2,3,4,5のいずれかに記載の自走車
の操向制御装置。