JP2002041147A - 搬送台車の制御方法及び制御装置 - Google Patents
搬送台車の制御方法及び制御装置Info
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Landscapes
- Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動輪の数に関係なく、同一の手法で、操舵
輪や駆動輪に与える制御指令値を算出する制御装置を提
供する。 【解決手段】 台車に走行制御の基準となる制御点を設
定する。走行制御装置２０は、計測された現在位置と走
行路データに基づいて制御点から基準走行路に対して直
角方向の距離を位置偏差として算出する位置制御演算部
２０−１と、計測された姿勢角と走行路データに基づい
て制御点の現在の走行方向と基準走行路の方向との差を
姿勢角偏差として算出する姿勢制御演算部２０−２と、
位置偏差、姿勢角偏差、走行路データ及び走行速度目標
値より、台車に必要となる動きを作り出すベクトルフィ
ールドを生成するベクトルフィールド生成部（２０−３
〜２０−５）と、生成されたベクトルフィールド内で、
各車輪の位置している場所で発生しているベクトルの方
向及び大きさより各車輪のステアリング角指令値及び走
行速度指令値を算出する制御指令生成部２０−６とを含
む。
輪や駆動輪に与える制御指令値を算出する制御装置を提
供する。 【解決手段】 台車に走行制御の基準となる制御点を設
定する。走行制御装置２０は、計測された現在位置と走
行路データに基づいて制御点から基準走行路に対して直
角方向の距離を位置偏差として算出する位置制御演算部
２０−１と、計測された姿勢角と走行路データに基づい
て制御点の現在の走行方向と基準走行路の方向との差を
姿勢角偏差として算出する姿勢制御演算部２０−２と、
位置偏差、姿勢角偏差、走行路データ及び走行速度目標
値より、台車に必要となる動きを作り出すベクトルフィ
ールドを生成するベクトルフィールド生成部（２０−３
〜２０−５）と、生成されたベクトルフィールド内で、
各車輪の位置している場所で発生しているベクトルの方
向及び大きさより各車輪のステアリング角指令値及び走
行速度指令値を算出する制御指令生成部２０−６とを含
む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は無人搬送台車の制御
方法及び制御装置に関する。
方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡＧＶやＡＧＦ等の無人搬送制御システ
ムには、物理的な誘導体に沿って走行する誘導型と、あ
らかじめ走行路をデータとして持ち、搭載している各種
のセンサによって逐次現在位置を算出しながら走行路を
走る無誘導型とがある。
ムには、物理的な誘導体に沿って走行する誘導型と、あ
らかじめ走行路をデータとして持ち、搭載している各種
のセンサによって逐次現在位置を算出しながら走行路を
走る無誘導型とがある。
【０００３】誘導型における走行制御装置には、図７に
示すような構成を持つ装置がある。この装置では、操舵
輪（ステアリング輪）７０に長さＬのスイングアーム７
１を介してハード的に結合された、ガイド線検出器（誘
導線ピックアップ）７２を持つ。ガイド線検出器７２
は、走行路面上に配置された、あるいは走行路面下に埋
設された、ガイド線７３を探索する装置である。ガイド
線検出器７２には、ガイド線７３に流れる誘導電流を検
出し、ピックアップ中心からずれている距離（位置偏差
ｅp ）を電圧値として出力する機能がある。この電圧値
に従って、操舵輪７０を操作し、ガイド線検出器７２の
中心が常にガイド線７３の真上に来るようにする。
示すような構成を持つ装置がある。この装置では、操舵
輪（ステアリング輪）７０に長さＬのスイングアーム７
１を介してハード的に結合された、ガイド線検出器（誘
導線ピックアップ）７２を持つ。ガイド線検出器７２
は、走行路面上に配置された、あるいは走行路面下に埋
設された、ガイド線７３を探索する装置である。ガイド
線検出器７２には、ガイド線７３に流れる誘導電流を検
出し、ピックアップ中心からずれている距離（位置偏差
ｅp ）を電圧値として出力する機能がある。この電圧値
に従って、操舵輪７０を操作し、ガイド線検出器７２の
中心が常にガイド線７３の真上に来るようにする。
【０００４】この装置を採用すると、車体に関係なく操
舵輪７０毎に容易にステアリング角度指令値を求めるこ
とができる。すなわち、走行制御装置の構成を示す図８
を参照して、演算装置８１は操舵輪位置偏差ｅw に基づ
いて操舵輪目標値αr を算出する。次に、操舵輪目標値
αr と現在の操舵角である操舵角計測値αm との差を操
舵角偏差αe として算出する。続いて、演算装置８２は
図７中に示されるように、操舵角偏差αe をｅp ／Ｌと
おいて操舵角速度指令値Ｖαr （但し、Ｖはベクトル量
を意味する記号である）を算出する。
舵輪７０毎に容易にステアリング角度指令値を求めるこ
とができる。すなわち、走行制御装置の構成を示す図８
を参照して、演算装置８１は操舵輪位置偏差ｅw に基づ
いて操舵輪目標値αr を算出する。次に、操舵輪目標値
αr と現在の操舵角である操舵角計測値αm との差を操
舵角偏差αe として算出する。続いて、演算装置８２は
図７中に示されるように、操舵角偏差αe をｅp ／Ｌと
おいて操舵角速度指令値Ｖαr （但し、Ｖはベクトル量
を意味する記号である）を算出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この装置では
駆動輪の指令値を求めることはできない。このため、複
数の駆動輪がある場合は、一つを駆動輪とし、その他の
駆動輪をトルク制御により駆動するなど、全輪を駆動輪
として使用することができない。そのため、台車は、走
行中に大きく姿勢を変化させる様な動きは、実現するこ
とができない。
駆動輪の指令値を求めることはできない。このため、複
数の駆動輪がある場合は、一つを駆動輪とし、その他の
駆動輪をトルク制御により駆動するなど、全輪を駆動輪
として使用することができない。そのため、台車は、走
行中に大きく姿勢を変化させる様な動きは、実現するこ
とができない。
【０００６】一方、無誘導型における走行制御装置に
は、上記の誘導型の装置を計算機上で、仮想的に実現し
車両の制御を行うステアリング制御方式がある。
は、上記の誘導型の装置を計算機上で、仮想的に実現し
車両の制御を行うステアリング制御方式がある。
【０００７】また、車両の運動（位置及び姿勢の制御）
を任意に実現することのできる装置（オムニ駆動機構）
を車両に取り付け、その装置により車両の制御を行う制
御方式などがある（例えば、特開平１１−２６５２１１
号参照）。しかし、この制御方式では、車両の運動を制
御するための特別な機構が必要となり、特別な機構を持
たない車両においては、適用できないという問題点があ
る。
を任意に実現することのできる装置（オムニ駆動機構）
を車両に取り付け、その装置により車両の制御を行う制
御方式などがある（例えば、特開平１１−２６５２１１
号参照）。しかし、この制御方式では、車両の運動を制
御するための特別な機構が必要となり、特別な機構を持
たない車両においては、適用できないという問題点があ
る。
【０００８】そこで、本発明の課題は、ＡＧＶやＡＧＦ
といったある定められた走行路（但し、無軌道）を走行
する台車において、駆動輪の数に関係なく、同一の手法
で、操舵輪や駆動輪に与える制御指令値を算出する制御
方法及びこれを実現する制御装置を提供することにあ
る。
といったある定められた走行路（但し、無軌道）を走行
する台車において、駆動輪の数に関係なく、同一の手法
で、操舵輪や駆動輪に与える制御指令値を算出する制御
方法及びこれを実現する制御装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、台車に
走行制御の基準となる制御点を設定し、前記制御点から
基準走行路に対して直角方向の距離を位置偏差として算
出する第１のステップと、前記制御点の現在の走行方向
と前記基準走行路の方向との差を姿勢角偏差として算出
する第２のステップと、前記位置偏差、前記姿勢角偏
差、あらかじめ与えられる走行路データ及び走行速度目
標値より、台車に必要となる動きを作り出すベクトルフ
ィールドを生成し、生成されたベクトルフィールド内
で、各車輪の位置している場所で発生しているベクトル
の方向及び大きさより各車輪のステアリング角指令値及
び走行速度指令値を算出する第３のステップとを含むこ
とを特徴とする搬送台車の制御方法が提供される。
走行制御の基準となる制御点を設定し、前記制御点から
基準走行路に対して直角方向の距離を位置偏差として算
出する第１のステップと、前記制御点の現在の走行方向
と前記基準走行路の方向との差を姿勢角偏差として算出
する第２のステップと、前記位置偏差、前記姿勢角偏
差、あらかじめ与えられる走行路データ及び走行速度目
標値より、台車に必要となる動きを作り出すベクトルフ
ィールドを生成し、生成されたベクトルフィールド内
で、各車輪の位置している場所で発生しているベクトル
の方向及び大きさより各車輪のステアリング角指令値及
び走行速度指令値を算出する第３のステップとを含むこ
とを特徴とする搬送台車の制御方法が提供される。
【００１０】本制御方法においては、前記第３のステッ
プは、前記位置偏差をもとに、前記制御点が前記基準走
行路へ直角に接近する方向を持つベクトルを走行面全域
にわたり接近ベクトルフィールドとして仮想的に生成す
る第４のステップと、前記走行速度目標値をもとに、前
記基準走行路の方向と同じ方向を持つベクトルを走行面
全域にわたり走行ベクトルフィールドとして仮想的に生
成する第５のステップと、前記接近ベクトルフィールド
における接近ベクトルと前記走行ベクトルフィールドに
おける走行ベクトルとを合成して第１の合成ベクトルを
得る第６のステップと、前記姿勢角偏差をもとに、前記
制御点を中心とした該制御点を回転させるベクトル領域
を回転ベクトルフィールドとして仮想的に生成する第７
のステップと、前記第１の合成ベクトルと前記回転ベク
トルフィールドにおける回転ベクトルとを合成して第２
の合成ベクトルを得る第８のステップと、前記第２の合
成ベクトルの方向及び大きさより各車輪のステアリング
角指令値及び走行速度指令値を算出する第９のステップ
とを含む。
プは、前記位置偏差をもとに、前記制御点が前記基準走
行路へ直角に接近する方向を持つベクトルを走行面全域
にわたり接近ベクトルフィールドとして仮想的に生成す
る第４のステップと、前記走行速度目標値をもとに、前
記基準走行路の方向と同じ方向を持つベクトルを走行面
全域にわたり走行ベクトルフィールドとして仮想的に生
成する第５のステップと、前記接近ベクトルフィールド
における接近ベクトルと前記走行ベクトルフィールドに
おける走行ベクトルとを合成して第１の合成ベクトルを
得る第６のステップと、前記姿勢角偏差をもとに、前記
制御点を中心とした該制御点を回転させるベクトル領域
を回転ベクトルフィールドとして仮想的に生成する第７
のステップと、前記第１の合成ベクトルと前記回転ベク
トルフィールドにおける回転ベクトルとを合成して第２
の合成ベクトルを得る第８のステップと、前記第２の合
成ベクトルの方向及び大きさより各車輪のステアリング
角指令値及び走行速度指令値を算出する第９のステップ
とを含む。
【００１１】本制御方法においてはまた、前記第５のス
テップにおいては、前記基準走行路がカーブ軌道である
場合、カーブの曲率中心からの距離に従って走行ベクト
ルが大きくなるように考慮されることを特徴とする。
テップにおいては、前記基準走行路がカーブ軌道である
場合、カーブの曲率中心からの距離に従って走行ベクト
ルが大きくなるように考慮されることを特徴とする。
【００１２】本制御方法においては更に、前記第８のス
テップにおいては、前記回転ベクトルフィールドにおけ
る回転ベクトルを車輪におけるトルクに変換して合成を
行うことを特徴とする。
テップにおいては、前記回転ベクトルフィールドにおけ
る回転ベクトルを車輪におけるトルクに変換して合成を
行うことを特徴とする。
【００１３】本制御方法においては更に、前記車輪とし
て台車の走行を駆動するための駆動輪をｎ個備えている
場合、前記第９のステップでは、駆動輪の出し得る最高
速度をＶmax ｎとし、前記第８のステップで得られた第
２の合成ベクトルの大きさで決まる駆動輪速度をＶｎと
し、すべての駆動輪に対して、β＝Ｖmax ｎ／Ｖｎの計
算を行って最も小さい係数β（但し、０＜β≦１）を求
め、すべての駆動輪速度Ｖｎに対して前記最も小さい係
数βを乗算して等比圧縮を行って、この等比圧縮された
駆動輪速度を前記走行速度指令値とすることを特徴とす
る。
て台車の走行を駆動するための駆動輪をｎ個備えている
場合、前記第９のステップでは、駆動輪の出し得る最高
速度をＶmax ｎとし、前記第８のステップで得られた第
２の合成ベクトルの大きさで決まる駆動輪速度をＶｎと
し、すべての駆動輪に対して、β＝Ｖmax ｎ／Ｖｎの計
算を行って最も小さい係数β（但し、０＜β≦１）を求
め、すべての駆動輪速度Ｖｎに対して前記最も小さい係
数βを乗算して等比圧縮を行って、この等比圧縮された
駆動輪速度を前記走行速度指令値とすることを特徴とす
る。
【００１４】本発明によればまた、台車の現在位置を計
測する位置計測装置と、台車の姿勢角を計測する姿勢角
計測装置と、計測された現在位置、計測された姿勢角、
あらかじめ与えられる走行路データ及び走行速度目標値
より各車輪のステアリング角指令値及び走行速度指令値
を算出する走行制御装置とを備えた搬送台車の制御装置
であって、台車に走行制御の基準となる制御点を設定
し、前記走行制御装置は、前記計測された現在位置と前
記走行路データに基づいて前記制御点から基準走行路に
対して直角方向の距離を位置偏差として算出する位置制
御演算部と、前記計測された姿勢角と前記走行路データ
に基づいて前記制御点の現在の走行方向と前記基準走行
路の方向との差を姿勢角偏差として算出する姿勢制御演
算部と、前記位置偏差、前記姿勢角偏差、前記走行路デ
ータ及び前記走行速度目標値より、台車に必要となる動
きを作り出すベクトルフィールドを生成するベクトルフ
ィールド生成部と、生成されたベクトルフィールド内
で、各車輪の位置している場所で発生しているベクトル
の方向及び大きさより各車輪のステアリング角指令値及
び走行速度指令値を算出する制御指令生成部とを含むこ
とを特徴とする搬送台車の制御装置が提供される。
測する位置計測装置と、台車の姿勢角を計測する姿勢角
計測装置と、計測された現在位置、計測された姿勢角、
あらかじめ与えられる走行路データ及び走行速度目標値
より各車輪のステアリング角指令値及び走行速度指令値
を算出する走行制御装置とを備えた搬送台車の制御装置
であって、台車に走行制御の基準となる制御点を設定
し、前記走行制御装置は、前記計測された現在位置と前
記走行路データに基づいて前記制御点から基準走行路に
対して直角方向の距離を位置偏差として算出する位置制
御演算部と、前記計測された姿勢角と前記走行路データ
に基づいて前記制御点の現在の走行方向と前記基準走行
路の方向との差を姿勢角偏差として算出する姿勢制御演
算部と、前記位置偏差、前記姿勢角偏差、前記走行路デ
ータ及び前記走行速度目標値より、台車に必要となる動
きを作り出すベクトルフィールドを生成するベクトルフ
ィールド生成部と、生成されたベクトルフィールド内
で、各車輪の位置している場所で発生しているベクトル
の方向及び大きさより各車輪のステアリング角指令値及
び走行速度指令値を算出する制御指令生成部とを含むこ
とを特徴とする搬送台車の制御装置が提供される。
【００１５】本制御装置においては、前記ベクトルフィ
ールド生成部は、前記位置偏差をもとに、前記制御点が
前記基準走行路へ直角に接近する方向を持つベクトルを
走行面全域にわたり接近ベクトルフィールドとして仮想
的に生成すると共に、前記走行速度目標値をもとに、前
記基準走行路の方向と同じ方向を持つベクトルを走行面
全域にわたり走行ベクトルフィールドとして仮想的に生
成する並進ベクトルフィールド生成部と、前記姿勢角偏
差をもとに、前記制御点を中心とした該制御点を回転さ
せるベクトル領域を回転ベクトルフィールドとして仮想
的に生成する回転ベクトルフィールド生成部と、前記接
近ベクトルフィールドにおける接近ベクトルと前記走行
ベクトルフィールドにおける走行ベクトルとを合成して
第１の合成ベクトルを得ると共に、前記第１の合成ベク
トルと前記回転ベクトルフィールドにおける回転ベクト
ルとを合成して第２の合成ベクトルを得るベクトルフィ
ールド合成部とを含み、前記制御指令生成部は、前記第
２の合成ベクトルの方向及び大きさより各車輪のステア
リング角指令値及び走行速度指令値を算出することを特
徴とする。
ールド生成部は、前記位置偏差をもとに、前記制御点が
前記基準走行路へ直角に接近する方向を持つベクトルを
走行面全域にわたり接近ベクトルフィールドとして仮想
的に生成すると共に、前記走行速度目標値をもとに、前
記基準走行路の方向と同じ方向を持つベクトルを走行面
全域にわたり走行ベクトルフィールドとして仮想的に生
成する並進ベクトルフィールド生成部と、前記姿勢角偏
差をもとに、前記制御点を中心とした該制御点を回転さ
せるベクトル領域を回転ベクトルフィールドとして仮想
的に生成する回転ベクトルフィールド生成部と、前記接
近ベクトルフィールドにおける接近ベクトルと前記走行
ベクトルフィールドにおける走行ベクトルとを合成して
第１の合成ベクトルを得ると共に、前記第１の合成ベク
トルと前記回転ベクトルフィールドにおける回転ベクト
ルとを合成して第２の合成ベクトルを得るベクトルフィ
ールド合成部とを含み、前記制御指令生成部は、前記第
２の合成ベクトルの方向及び大きさより各車輪のステア
リング角指令値及び走行速度指令値を算出することを特
徴とする。
【００１６】本制御装置においてはまた、前記並進ベク
トルフィールド生成部においては、前記基準走行路がカ
ーブ軌道である場合、カーブの曲率中心からの距離に従
って走行ベクトルが大きくなるように考慮される。
トルフィールド生成部においては、前記基準走行路がカ
ーブ軌道である場合、カーブの曲率中心からの距離に従
って走行ベクトルが大きくなるように考慮される。
【００１７】本制御装置においては更に、前記ベクトル
フィールド合成部においては、前記回転ベクトルフィー
ルドにおける回転ベクトルを車輪におけるトルクに変換
して合成を行うことを特徴とする。
フィールド合成部においては、前記回転ベクトルフィー
ルドにおける回転ベクトルを車輪におけるトルクに変換
して合成を行うことを特徴とする。
【００１８】本制御装置においては更に、前記車輪とし
て台車の走行を駆動するための駆動輪をｎ個備えている
場合、前記制御指令生成部では、駆動輪の出し得る最高
速度をＶmax ｎとし、前記ベクトルフィールド合成部で
得られた第２の合成ベクトルの大きさで決まる駆動輪速
度をＶｎとし、すべての駆動輪に対して、β＝Ｖmaxｎ
／Ｖｎの計算を行って最も小さい係数β（但し、０＜β
≦１）を求め、すべての駆動輪速度Ｖｎに対して前記最
も小さい係数βを乗算して等比圧縮を行なって、この等
比圧縮された駆動輪速度を前記走行速度指令値とする。
て台車の走行を駆動するための駆動輪をｎ個備えている
場合、前記制御指令生成部では、駆動輪の出し得る最高
速度をＶmax ｎとし、前記ベクトルフィールド合成部で
得られた第２の合成ベクトルの大きさで決まる駆動輪速
度をＶｎとし、すべての駆動輪に対して、β＝Ｖmaxｎ
／Ｖｎの計算を行って最も小さい係数β（但し、０＜β
≦１）を求め、すべての駆動輪速度Ｖｎに対して前記最
も小さい係数βを乗算して等比圧縮を行なって、この等
比圧縮された駆動輪速度を前記走行速度指令値とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】前に述べたように、従来の制御装
置が台車の動きを制御するものであるのに対して、本発
明による制御装置は、車体を代表する点で発生すべき動
きを求め、その動きを実現するためのベクトルフィール
ドを作り出し、そのベクトルフィールド上での操舵輪、
駆動輪の位置より、操舵輪、駆動輪が出すべきステアリ
ング角度や走行速度を算出するものである。
置が台車の動きを制御するものであるのに対して、本発
明による制御装置は、車体を代表する点で発生すべき動
きを求め、その動きを実現するためのベクトルフィール
ドを作り出し、そのベクトルフィールド上での操舵輪、
駆動輪の位置より、操舵輪、駆動輪が出すべきステアリ
ング角度や走行速度を算出するものである。
【００２０】図１を参照して、本発明においては、台車
に走行制御装置２０、位置計測装置２１、姿勢角計測装
置２２が搭載される。各装置の機能は以下の通りであ
る。
に走行制御装置２０、位置計測装置２１、姿勢角計測装
置２２が搭載される。各装置の機能は以下の通りであ
る。
【００２１】位置計測装置２１：台車の位置計測の手法
には以下の第１、第２の方法が知られている。第１の方
法は、地上に配置されたマーカを計測して台車の位置を
計測する。図９を参照して簡単に説明すると、地上の各
所に配置された反射板（マーカ）Ｍ１〜Ｍ３を台車９０
に搭載したレーザセンサ９１等で計測し、あらかじめ与
えられている反射板配置情報と照合することで台車９０
の位置を計測する。
には以下の第１、第２の方法が知られている。第１の方
法は、地上に配置されたマーカを計測して台車の位置を
計測する。図９を参照して簡単に説明すると、地上の各
所に配置された反射板（マーカ）Ｍ１〜Ｍ３を台車９０
に搭載したレーザセンサ９１等で計測し、あらかじめ与
えられている反射板配置情報と照合することで台車９０
の位置を計測する。
【００２２】第２の方法は、台車に搭載した各種のセン
サを用いて台車の位置を計測する。センサとしては、例
えば走行距離センサと走行方向を計測するセンサ（代表
例：ジャイロスコープ）とを用いる。そして、これらの
計測結果と車体の形状データ（固定値）とを用いて、微
少時間に走行した距離と方向とを逐次積算して位置を計
測する。本発明では、上記の第１、第２の方法のどちら
でも採用できる。
サを用いて台車の位置を計測する。センサとしては、例
えば走行距離センサと走行方向を計測するセンサ（代表
例：ジャイロスコープ）とを用いる。そして、これらの
計測結果と車体の形状データ（固定値）とを用いて、微
少時間に走行した距離と方向とを逐次積算して位置を計
測する。本発明では、上記の第１、第２の方法のどちら
でも採用できる。
【００２３】姿勢角計測装置２２：台車に搭載している
ジャイロスコープ等の手段により、台車の姿勢を計測す
る。
ジャイロスコープ等の手段により、台車の姿勢を計測す
る。
【００２４】走行制御装置２０：位置制御演算部２０−
１、姿勢制御演算部２０−２、並進ベクトルフィールド
生成部２０−３、回転ベクトルフィールド生成部２０−
４、ベクトルフィールド合成部２０−５、制御指令生成
部２０−６を含み、各部の機能は以下の通りである。
１、姿勢制御演算部２０−２、並進ベクトルフィールド
生成部２０−３、回転ベクトルフィールド生成部２０−
４、ベクトルフィールド合成部２０−５、制御指令生成
部２０−６を含み、各部の機能は以下の通りである。
【００２５】位置制御演算部２０−１：あらかじめ与え
られる走行路データと、位置計測装置２１からの台車の
位置計測値とより、台車の位置偏差を求める。
られる走行路データと、位置計測装置２１からの台車の
位置計測値とより、台車の位置偏差を求める。
【００２６】姿勢制御演算部２０−２：走行路データと
してあらかじめ与えられている、あるいは生成された姿
勢角データと、姿勢角計測装置２２からの台車の姿勢角
計測値とより、姿勢角偏差を求める。なお、上記の生成
された姿勢角データというのは、姿勢制御演算部２０−
２内部で計算されたという意味である。これは、姿勢制
御演算部２０−２では、例えばカーブ走行を行っている
時には位置に応じて姿勢角はどの値にしなければならな
いかという演算を常に行なっているからである。
してあらかじめ与えられている、あるいは生成された姿
勢角データと、姿勢角計測装置２２からの台車の姿勢角
計測値とより、姿勢角偏差を求める。なお、上記の生成
された姿勢角データというのは、姿勢制御演算部２０−
２内部で計算されたという意味である。これは、姿勢制
御演算部２０−２では、例えばカーブ走行を行っている
時には位置に応じて姿勢角はどの値にしなければならな
いかという演算を常に行なっているからである。
【００２７】並進ベクトルフィールド生成部２０−３、
回転ベクトルフィールド生成部２０−４、ベクトルフィ
ールド合成部２０−５：台車走行条件、走行路データ、
求めた位置偏差、姿勢角偏差より、台車に必要な動きを
規定するべクトルフィールドを生成する。
回転ベクトルフィールド生成部２０−４、ベクトルフィ
ールド合成部２０−５：台車走行条件、走行路データ、
求めた位置偏差、姿勢角偏差より、台車に必要な動きを
規定するべクトルフィールドを生成する。
【００２８】制御指令生成部２０−６：生成されたベク
トルフィールド上で、計測している台車の走行状態デー
タ（特に、走行速度）と各車輪の位置データ（後述する
制御点との間の距離データであり、固定値である）を用
いて、駆動輪の走行速度指令値と操舵輪のステアリング
角度指令値を生成する。
トルフィールド上で、計測している台車の走行状態デー
タ（特に、走行速度）と各車輪の位置データ（後述する
制御点との間の距離データであり、固定値である）を用
いて、駆動輪の走行速度指令値と操舵輪のステアリング
角度指令値を生成する。
【００２９】上記の他に、台車走行条件として、例えば
走行速度目標値を設定したり、走行路データを設定する
ための条件設定部を持つ。
走行速度目標値を設定したり、走行路データを設定する
ための条件設定部を持つ。
【００３０】なお、本形態は無誘導型であるので走行路
データがあらかじめ与えられて基準走行路が定められて
いる。
データがあらかじめ与えられて基準走行路が定められて
いる。
【００３１】図２に示す台車モデルを例にしてステアリ
ング角度指令値及び走行速度指令値を算出する方法につ
いて説明する。ここで、制御しようとする台車１０はス
テアリング機能を持つ２つの駆動輪１１−１、１１−２
を備えるものとし、台車１０を代表する点（走行制御の
基準となる）を制御点Ｐｃと呼ぶことにする。
ング角度指令値及び走行速度指令値を算出する方法につ
いて説明する。ここで、制御しようとする台車１０はス
テアリング機能を持つ２つの駆動輪１１−１、１１−２
を備えるものとし、台車１０を代表する点（走行制御の
基準となる）を制御点Ｐｃと呼ぶことにする。
【００３２】まず、位置制御演算部２０−１により制御
点Ｐｃの基準走行線１２に対する横断方向の位置偏差ｙ
err を算出する。並進ベクトルフィールド生成部２０−
３は、位置偏差ｙerr をもとに、制御点Ｐｃが基準走行
線１２へ直角に接近する方向を持つベクトルを走行面全
域にわたり仮想的に作り出す（図３参照）。
点Ｐｃの基準走行線１２に対する横断方向の位置偏差ｙ
err を算出する。並進ベクトルフィールド生成部２０−
３は、位置偏差ｙerr をもとに、制御点Ｐｃが基準走行
線１２へ直角に接近する方向を持つベクトルを走行面全
域にわたり仮想的に作り出す（図３参照）。
【００３３】べクトルの大きさは、例えば下式のような
算出方法がある。このべクトル領域を接近べクトルフィ
ールドと名付ける。
算出方法がある。このべクトル領域を接近べクトルフィ
ールドと名付ける。
【００３４】接近ベクトル算出式 ａ＝Ｋｙ×ｙerr 、 但し、Ｋｙは定数でも、速度や位置によって変化する可
変の係数でも良い。
変の係数でも良い。
【００３５】次に、並進ベクトルフィールド生成部２０
−３は、条件設定部で設定された台車走行条件の中の走
行速度目標値より、基準走行線１２の向いているのと同
じ方向を持つベクトルを走行面全域にわたり仮想的に作
り出す（図４参照）。特に、基準走行線１２の持つ形状
的な特性による影響を考慮してべクトルフィールドを作
り出す。例えば、図５に示すように、カーブ軌道であれ
ばカーブの内側に入ってくれば、カーブの曲率中心から
の距離が小さくなるに従って、速度べクトルが小さくな
るように考慮する。このべクトル領域を走行べクトルフ
ィールドと名付ける。
−３は、条件設定部で設定された台車走行条件の中の走
行速度目標値より、基準走行線１２の向いているのと同
じ方向を持つベクトルを走行面全域にわたり仮想的に作
り出す（図４参照）。特に、基準走行線１２の持つ形状
的な特性による影響を考慮してべクトルフィールドを作
り出す。例えば、図５に示すように、カーブ軌道であれ
ばカーブの内側に入ってくれば、カーブの曲率中心から
の距離が小さくなるに従って、速度べクトルが小さくな
るように考慮する。このべクトル領域を走行べクトルフ
ィールドと名付ける。
【００３６】一方、姿勢制御演算部２０−２は、走行路
データにより走行路の各位置において定められている姿
勢角と、姿勢角計測装置２２からの現在の姿勢角計測値
とより姿勢角偏差θerr を算出する。回転ベクトルフィ
ールド生成部２０−４は、この姿勢角偏差θerr をもと
に、制御点Ｐｃを中心とした、制御点Ｐｃを回転させる
べクトル領域を仮想的に作り出す。このベクトル領域を
回転べクトルフィールドと名付ける。
データにより走行路の各位置において定められている姿
勢角と、姿勢角計測装置２２からの現在の姿勢角計測値
とより姿勢角偏差θerr を算出する。回転ベクトルフィ
ールド生成部２０−４は、この姿勢角偏差θerr をもと
に、制御点Ｐｃを中心とした、制御点Ｐｃを回転させる
べクトル領域を仮想的に作り出す。このベクトル領域を
回転べクトルフィールドと名付ける。
【００３７】回転べクトル算出式 ｒ＝Ｋθ×θerr 但し、Ｋθは定数でも、速度や位置によって変化する可
変の係数でも良い。
変の係数でも良い。
【００３８】図６に示すように、ベクトルフィールド合
成部２０−５は、上記の３つのべクトルフィールド上
に、台車を制御する各駆動輪１１−１、１１−２を当て
はめ、各駆動輪１１−１、１１−２の位置で作り出され
ている３つのべクトルを抜き出し、合成する。具体的に
は、はじめに上記の過程で算出した接近ベクトルと走行
ベクトルとを合成して第１の合成ベクトルを生成し、こ
の第１の合成ベクトルに回転ベクトルｒを合成して第２
の合成ベクトルを生成する。特に、回転ベクトルｒの合
成時には、回転べクトルｒについては駆動輪におけるト
ルクＴに変換し、加算を行う。回転べクトルｒをトルク
Ｔに変換するときの式は、下式を使用する。
成部２０−５は、上記の３つのべクトルフィールド上
に、台車を制御する各駆動輪１１−１、１１−２を当て
はめ、各駆動輪１１−１、１１−２の位置で作り出され
ている３つのべクトルを抜き出し、合成する。具体的に
は、はじめに上記の過程で算出した接近ベクトルと走行
ベクトルとを合成して第１の合成ベクトルを生成し、こ
の第１の合成ベクトルに回転ベクトルｒを合成して第２
の合成ベクトルを生成する。特に、回転ベクトルｒの合
成時には、回転べクトルｒについては駆動輪におけるト
ルクＴに変換し、加算を行う。回転べクトルｒをトルク
Ｔに変換するときの式は、下式を使用する。
【００３９】回転トルクＴの算出式 Ｔ１＝ｒ×Ｌ１、Ｔ２＝ｒ×Ｌ２ 但し、Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ、制御点Ｐｃから駆動輪１
１−１、１１−２までの距離である。
１−１、１１−２までの距離である。
【００４０】この第２の合成べクトルにおけるベクトル
の方向が駆動輪１１−１、１１−２の向くべき方向であ
り、べクトルの大きさが駆動輪の出すべき速度となる。
制御指令生成部２０−６は、ベクトルの方向からステア
リング角度指令値を算出して出力し、ベクトルの大きさ
から走行速度指令値を算出して出力する。但し、第２の
合成べクトルは駆動輪の性能を考慮していないため、以
下のようなハード的な性能を考慮した変換を行う。
の方向が駆動輪１１−１、１１−２の向くべき方向であ
り、べクトルの大きさが駆動輪の出すべき速度となる。
制御指令生成部２０−６は、ベクトルの方向からステア
リング角度指令値を算出して出力し、ベクトルの大きさ
から走行速度指令値を算出して出力する。但し、第２の
合成べクトルは駆動輪の性能を考慮していないため、以
下のようなハード的な性能を考慮した変換を行う。
【００４１】駆動輪の出し得る最高速度をＶmax ｎとす
る（ｎは１から駆動輪の数までの整数） ベクトル合成により求まった駆動輪速度をＶｎとする。
る（ｎは１から駆動輪の数までの整数） ベクトル合成により求まった駆動輪速度をＶｎとする。
【００４２】以下の式による計算をすべての駆動輪にお
いて行い、もっとも小さい係数βを求める。
いて行い、もっとも小さい係数βを求める。
【００４３】β＝Ｖmax ｎ／Ｖｎ 但し、０＜β≦１とする。
【００４４】すべての駆動輪速度Ｖｎに対して係数βを
乗算し、駆動輪速度Ｖｎを等比圧縮する。
乗算し、駆動輪速度Ｖｎを等比圧縮する。
【００４５】この等比圧縮された駆動輪速度Ｖｎ´を駆
動輪への走行速度指令値とする。
動輪への走行速度指令値とする。
【００４６】また、操舵輪の向くべき方向から、そのと
きの車体の向いている方向を差し引き、ステアリング角
度指令値を求める。
きの車体の向いている方向を差し引き、ステアリング角
度指令値を求める。
【００４７】なお、上記の説明では、台車１０がステア
リング機能を持つ２つの駆動輪を備える場合について説
明したが、本発明は、ステアリング用の操舵輪と駆動専
用の駆動輪とが別に備えられる場合についても適用可能
である。この場合、上記の方法によりベクトルの方向か
ら算出されたステアリング角度指令値が操舵輪に与えら
れ、ベクトルの大きさから算出された走行速度指令値が
駆動輪に与えられる。また、本発明は、自動走行する車
両の制御例えば、無人搬送車・無人フォークリフト・無
人トラクタ・無人運転自動車などに適用可能である。
リング機能を持つ２つの駆動輪を備える場合について説
明したが、本発明は、ステアリング用の操舵輪と駆動専
用の駆動輪とが別に備えられる場合についても適用可能
である。この場合、上記の方法によりベクトルの方向か
ら算出されたステアリング角度指令値が操舵輪に与えら
れ、ベクトルの大きさから算出された走行速度指令値が
駆動輪に与えられる。また、本発明は、自動走行する車
両の制御例えば、無人搬送車・無人フォークリフト・無
人トラクタ・無人運転自動車などに適用可能である。
【００４８】
【発明の効果】移動体の走行を制御する装置において、
操舵輪や駆動輪の位置や数に関係なく、同一の手法で各
車輪への指令値、すなわちステアリング角度指令値、走
行速度指令値を求めることができる。そして、これらの
指令値を求める場合でも、車体の状態を考慮した算出方
法をとらなくても良いため、算出が容易になる。
操舵輪や駆動輪の位置や数に関係なく、同一の手法で各
車輪への指令値、すなわちステアリング角度指令値、走
行速度指令値を求めることができる。そして、これらの
指令値を求める場合でも、車体の状態を考慮した算出方
法をとらなくても良いため、算出が容易になる。
【図１】本発明による制御装置のブロック線図である。
【図２】本発明によりステアリング角度指令値及び走行
速度指令値を算出する方法を説明するための台車モデル
を示した図である。
速度指令値を算出する方法を説明するための台車モデル
を示した図である。
【図３】本発明で生成される接近ベクトルフィールドを
説明するための図である。
説明するための図である。
【図４】本発明において生成される走行ベクトルフィー
ルド（直線走行の場合）を説明するための図である。
ルド（直線走行の場合）を説明するための図である。
【図５】本発明において生成される走行ベクトルフィー
ルド（カーブ走行の場合）を説明するための図である。
ルド（カーブ走行の場合）を説明するための図である。
【図６】本発明におけるベクトル合成を説明するための
図である。
図である。
【図７】誘導型による従来の走行制御を説明するための
図である。
図である。
【図８】図７の走行制御に適用される制御装置の概略構
成を示した図である。
成を示した図である。
【図９】本発明で使用される台車の位置計測の原理を説
明するための図である。
明するための図である。
１０、９０ 台車 １１−１、１１−２ 駆動輪 １２ 基準走行線 ７０ 操舵輪 ７１ スイングアーム ７２ ガイド線検出器 ７３ ガイド線 ９１ レーザセンサ
Claims (10)
- 【請求項１】 台車に走行制御の基準となる制御点を設
定し、 前記制御点から基準走行路に対して直角方向の距離を位
置偏差として算出する第１のステップと、 前記制御点の現在の走行方向と前記基準走行路の方向と
の差を姿勢角偏差として算出する第２のステップと、 前記位置偏差、前記姿勢角偏差、あらかじめ与えられる
走行路データ及び走行速度目標値より、台車に必要とな
る動きを作り出すベクトルフィールドを生成し、生成さ
れたベクトルフィールド内で、各車輪の位置している場
所で発生しているベクトルの方向及び大きさより各車輪
のステアリング角指令値及び走行速度指令値を算出する
第３のステップと、を含むことを特徴とする搬送台車の
制御方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の搬送台車の制御方法にお
いて、 前記第３のステップは、 前記位置偏差をもとに、前記制御点が前記基準走行路へ
直角に接近する方向を持つベクトルを走行面全域にわた
り接近ベクトルフィールドとして仮想的に生成する第４
のステップと、 前記走行速度目標値をもとに、前記基準走行路の方向と
同じ方向を持つベクトルを走行面全域にわたり走行ベク
トルフィールドとして仮想的に生成する第５のステップ
と、 前記接近ベクトルフィールドにおける接近ベクトルと前
記走行ベクトルフィールドにおける走行ベクトルとを合
成して第１の合成ベクトルを得る第６のステップと、 前記姿勢角偏差をもとに、前記制御点を中心とした該制
御点を回転させるベクトル領域を回転ベクトルフィール
ドとして仮想的に生成する第７のステップと、 前記第１の合成ベクトルと前記回転ベクトルフィールド
における回転ベクトルとを合成して第２の合成ベクトル
を得る第８のステップと、 前記第２の合成ベクトルの方向及び大きさより各車輪の
ステアリング角指令値及び走行速度指令値を算出する第
９のステップとを含むことを特徴とする搬送台車の制御
方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の搬送台車の制御方法にお
いて、 前記第５のステップにおいては、前記基準走行路がカー
ブ軌道である場合、カーブの曲率中心からの距離に従っ
て走行ベクトルが大きくなるように考慮されることを特
徴とする搬送台車の制御方法。 - 【請求項４】 請求項２あるいは３記載の搬送台車の制
御方法において、 前記第８のステップにおいては、前記回転ベクトルフィ
ールドにおける回転ベクトルを車輪におけるトルクに変
換して合成を行うことを特徴とする搬送台車の制御方
法。 - 【請求項５】 請求項４記載の搬送台車の制御方法にお
いて、 前記車輪として台車の走行を駆動するための駆動輪をｎ
個備えている場合、 前記第９のステップでは、駆動輪の出し得る最高速度を
Ｖmax ｎとし、前記第８のステップで得られた第２の合
成ベクトルの大きさで決まる駆動輪速度をＶｎとし、 すべての駆動輪に対して、β＝Ｖmax ｎ／Ｖｎの計算を
行って最も小さい係数β（但し、０＜β≦１）を求め、 すべての駆動輪速度Ｖｎに対して前記最も小さい係数β
を乗算して等比圧縮を行って、この等比圧縮された駆動
輪速度を前記走行速度指令値とすることを特徴とする搬
送台車の制御方法。 - 【請求項６】 台車の現在位置を計測する位置計測装置
と、台車の姿勢角を計測する姿勢角計測装置と、計測さ
れた現在位置、計測された姿勢角、あらかじめ与えられ
る走行路データ及び走行速度目標値より各車輪のステア
リング角指令値及び走行速度指令値を算出する走行制御
装置とを備えた搬送台車の制御装置であって、 台車に走行制御の基準となる制御点を設定し、 前記走行制御装置は、 前記計測された現在位置と前記走行路データに基づいて
前記制御点から基準走行路に対して直角方向の距離を位
置偏差として算出する位置制御演算部と、 前記計測された姿勢角と前記走行路データに基づいて前
記制御点の現在の走行方向と前記基準走行路の方向との
差を姿勢角偏差として算出する姿勢制御演算部と、 前記位置偏差、前記姿勢角偏差、前記走行路データ及び
前記走行速度目標値より、台車に必要となる動きを作り
出すベクトルフィールドを生成するベクトルフィールド
生成部と、 生成されたベクトルフィールド内で、各車輪の位置して
いる場所で発生しているベクトルの方向及び大きさより
各車輪のステアリング角指令値及び走行速度指令値を算
出する制御指令生成部と、を含むことを特徴とする搬送
台車の制御装置。 - 【請求項７】 請求項６記載の搬送台車の制御装置にお
いて、 前記ベクトルフィールド生成部は、 前記位置偏差をもとに、前記制御点が前記基準走行路へ
直角に接近する方向を持つベクトルを走行面全域にわた
り接近ベクトルフィールドとして仮想的に生成すると共
に、前記走行速度目標値をもとに、前記基準走行路の方
向と同じ方向を持つベクトルを走行面全域にわたり走行
ベクトルフィールドとして仮想的に生成する並進ベクト
ルフィールド生成部と、 前記姿勢角偏差をもとに、前記制御点を中心とした該制
御点を回転させるベクトル領域を回転ベクトルフィール
ドとして仮想的に生成する回転ベクトルフィールド生成
部と、 前記接近ベクトルフィールドにおける接近ベクトルと前
記走行ベクトルフィールドにおける走行ベクトルとを合
成して第１の合成ベクトルを得ると共に、前記第１の合
成ベクトルと前記回転ベクトルフィールドにおける回転
ベクトルとを合成して第２の合成ベクトルを得るベクト
ルフィールド合成部とを含み、 前記制御指令生成部は、前記第２の合成ベクトルの方向
及び大きさより各車輪のステアリング角指令値及び走行
速度指令値を算出することを特徴とする搬送台車の制御
装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の搬送台車の制御装置にお
いて、 前記並進ベクトルフィールド生成部においては、前記基
準走行路がカーブ軌道である場合、カーブの曲率中心か
らの距離に従って走行ベクトルが大きくなるように考慮
されることを特徴とする搬送台車の制御装置。 - 【請求項９】 請求項７あるいは８記載の搬送台車の制
御装置において、 前記ベクトルフィールド合成部においては、前記回転ベ
クトルフィールドにおける回転ベクトルを車輪における
トルクに変換して合成を行うことを特徴とする搬送台車
の制御装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の搬送台車の制御装置に
おいて、 前記車輪として台車の走行を駆動するための駆動輪をｎ
個備えている場合、 前記制御指令生成部では、駆動輪の出し得る最高速度を
Ｖmax ｎとし、前記ベクトルフィールド合成部で得られ
た第２の合成ベクトルの大きさで決まる駆動輪速度をＶ
ｎとし、 すべての駆動輪に対して、β＝Ｖmax ｎ／Ｖｎの計算を
行って最も小さい係数β（但し、０＜β≦１）を求め、 すべての駆動輪速度Ｖｎに対して前記最も小さい係数β
を乗算して等比圧縮を行って、この等比圧縮された駆動
輪速度を前記走行速度指令値とすることを特徴とする搬
送台車の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000221928A JP3813053B2 (ja) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | 搬送台車の制御方法及び制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000221928A JP3813053B2 (ja) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | 搬送台車の制御方法及び制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002041147A true JP2002041147A (ja) | 2002-02-08 |
| JP3813053B2 JP3813053B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=18716246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000221928A Expired - Fee Related JP3813053B2 (ja) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | 搬送台車の制御方法及び制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3813053B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106647752A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-10 | 西安航天精密机电研究所 | 差速驱动式agv控制系统及自动循迹方法 |
| CN110077462A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-02 | 江苏盛海智能科技有限公司 | 一种无人车行驶过程中的转向保护方法及终端 |
| CN110154787A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-23 | 浙江亿控自动化设备有限公司 | 一种双舵轮无人搬运车及其控制方法 |
-
2000
- 2000-07-24 JP JP2000221928A patent/JP3813053B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106647752A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-10 | 西安航天精密机电研究所 | 差速驱动式agv控制系统及自动循迹方法 |
| CN110077462A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-02 | 江苏盛海智能科技有限公司 | 一种无人车行驶过程中的转向保护方法及终端 |
| CN110154787A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-23 | 浙江亿控自动化设备有限公司 | 一种双舵轮无人搬运车及其控制方法 |
| CN110154787B (zh) * | 2019-06-27 | 2023-08-15 | 浙江亿控自动化设备有限公司 | 一种双舵轮无人搬运车及其控制方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3813053B2 (ja) | 2006-08-23 |
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