JP2016212668A - Operation plan method for omnidirectional carriage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、全方位に移動自在な全方位台車の軌道を制御するための動作計画方法に関する。 The present invention relates to an operation planning method for controlling the trajectory of an omnidirectional carriage that is movable in all directions.
移動ロボットや運搬用台車を自動走行させるために各種の移動経路を計画する方法が提案されている。特許文献1には、無人車両のナビゲーション装置が記載されている。この無人車両には、一対の駆動輪と、車両の方向を変化させるための旋回用のキャスタと、キャスタの方向角度を検出する角度検出センサと、車両の位置に基づいて車両を制御するナビゲーション装置を有している。
There have been proposed methods for planning various movement paths in order to automatically move a mobile robot or a transport cart.
旋回用のキャスタで車両の方向を変化させる場合、キャスタの車両の進行方向に対する角度の条件により、車両が方向転換する際にキャスタの旋回抵抗を受け、車両が計画された走行軌跡からずれる場合がある。特許文献1に記載されたナビゲーション装置によると、旋回用のキャスタによる旋回抵抗の影響が考慮されておらず、旋回抵抗により車両の位置や姿勢にずれが生じる虞がある。
本発明は、旋回用のキャスタに起因する旋回抵抗を低減する軌道を計画し、位置ずれを防止することができる全方位台車の動作計画方法を提供することを目的とする。
When the direction of the vehicle is changed by a caster for turning, depending on the angle condition of the caster with respect to the traveling direction of the vehicle, the turning resistance of the caster may be received when the vehicle changes direction, and the vehicle may deviate from the planned traveling locus. is there. According to the navigation device described in
An object of the present invention is to provide an operation planning method for an omnidirectional cart that can plan a trajectory that reduces turning resistance caused by a caster for turning, and can prevent positional deviation.
本発明にかかる全方位台車の動作計画方法は、一対の駆動輪と、全方位台車の進行に伴って、キャスタ旋回軸を中心に従動旋回するキャスタと、前記キャスタの旋回角を検出するセンサとを備える全方位台車において、
前記全方位台車の初期の走行軌跡の計画を設定し、
検出された前記旋回角から前記進行によって前記キャスタの旋回が予定されるキャスタ旋回予定角を算出し、
前記キャスタ旋回予定角が予め定められたキャスタ制限角度以上となった場合は、前記キャスタ旋回予定角が前記キャスタ制限角度より小さくなるように前記走行軌跡の前記計画を変更し、
前記キャスタ旋回予定角が前記キャスタ制限角度より小さい場合は、前記走行軌跡の前記計画を維持するように前記駆動輪を制御する。
An omnidirectional cart motion planning method according to the present invention includes a pair of drive wheels, a caster that turns following a caster turning axis as the omnidirectional cart progresses, and a sensor that detects a turning angle of the caster. In an omnidirectional cart with
Set a plan for the initial trajectory of the omnidirectional cart,
From the detected turning angle, a caster turning scheduled angle at which the caster is scheduled to turn by the progress is calculated,
When the expected caster turning angle is equal to or greater than a predetermined caster limit angle, the plan of the travel locus is changed so that the expected caster turn angle is smaller than the caster limit angle,
If the caster turning expected angle is smaller than the caster limit angle, the drive wheels are controlled so as to maintain the plan of the travel locus.
本発明にかかる全方位台車の動作計画方法は、キャスタ旋回予定角が予め定められたキャスタ制限角度以上となった場合は、走行軌跡の計画を変更することで方向転換時のキャスタに生じる旋回抵抗を低減し、位置ずれを防止する。 The operation plan method for an omnidirectional cart according to the present invention is such that, when the planned caster turning angle is equal to or greater than a predetermined caster limit angle, the turning resistance generated in the caster at the time of turning is changed by changing the plan of the traveling locus. To prevent misalignment.
本発明にかかる全方位台車の動作計画方法によると、旋回用のキャスタに起因する旋回抵抗を低減する軌道を計画し、位置ずれを防止することができる。 According to the operation planning method for an omnidirectional cart according to the present invention, it is possible to plan a track that reduces the turning resistance caused by a turning caster, and to prevent positional deviation.
以下、図面を参照して本発明にかかる全方位台車の実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of an omnidirectional cart according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図2に示されるように、全方位台車30は、上面に物を載置するための天板1と、天板1を駆動して移動させる一対の右側の駆動輪3および左側の駆動輪4と、天板1の前方に設けられ、移動方向に従動旋回するキャスタ2とを有する。全方位台車30は、走行軌跡の動作計画を演算する演算部7の演算結果に基づいて制御部8によって駆動輪3,4を駆動するモータ3a,4aが制御され、自動走行を行う。全方位台車30は、例えばロボット本体(不図示)の移動用の台車として用いられる。
As shown in FIGS. 1 to 2, the
一対の駆動輪3,4は、モータ3a,4aによってそれぞれ独立に駆動される。モータ3a,4aには車軸線L周りの駆動輪3,4の回転12を検出する、エンコーダ等の回転検出センサ3b,4bが設けられている。制御部8は、回転検出センサ3b,4bの出力から回転角度、速度を取得し、その値に基づいて全方位台車30の中心位置と姿勢を制御する。
The pair of
駆動輪3,4の回転差により天板1の進行方向13が定まる。進行方向13に従動旋回してキャスタ2は、キャスタ旋回軸5周りに旋回する。キャスタ旋回軸5周りにおけるキャスタ2のキャスタ旋回角11=θ1は、キャスタ旋回軸5に設けられたエンコーダ(旋回検出センサ)6によって検出される。キャスタ2は、天板1の前方に1個設けられているが、より安定性を向上させるために前方に2個配置してもよい。キャスタ2は、進行方向13に従動旋回するため、キャスタ旋回角11に基づいて進行方向13への進行によってキャスタ2の旋回が予定されるキャスタ旋回予定角10(=θ)が定まる。
The traveling
エンコーダ6および回転検出センサ3b,4bの出力は、演算部7に入力される。演算部7は、回転検出センサ3b,4bの出力に基づいて全方位台車30の中心の現在位置を算出する。演算部7は、現在位置から到達点までの走行軌跡を計画する。演算部7は、走行軌跡から全方位台車30の進むべき進行方向を算出する。演算部7は、エンコーダ6の出力に基づいて検出されたキャスタ2のキャスタ旋回角11に基づいて進行によってキャスタ2の旋回が予定されるキャスタ旋回予定角10を算出する。制御部8は、モータ3a,4aを制御して駆動輪3,4を回転させ、全方位台車30が走行軌跡に従うよう制御する。
The outputs of the
キャスタ旋回予定角10が予め定められたキャスタ制限角度(リミット角度:θlim)14を超えるとキャスタ2に旋回抵抗が生じる。そのため、キャスタ旋回予定角10がリミット角度14を超えないように、演算部7は、現在位置から到達点までの走行軌跡を計画を変更する。即ち、演算部7は、キャスタ旋回予定角10とリミット角度14=θlimを比較し、キャスタ旋回予定角10がリミット角度14を超えた場合、キャスタ旋回予定角10がリミット角度14を超えないように走行軌跡の計画を変更する。リミット角度14は、実験により予め確認することにより設定される。
When the caster turning
演算部7は、変更された走行軌跡の計画に基づいて駆動輪3,4の目標回転速度(位置)を計算する。制御部8は、目標回転速度(位置)となるようにモータ3a,4aを制御し、変更された走行軌跡に沿って全方位台車30を走行させる。
The calculation unit 7 calculates the target rotational speed (position) of the
図3に示されるように、全方位台車30において、キャスタ2が基準線Mに対してキャスタ旋回角11=θ1をなしている。この状態から全方位台車30が進行方向13に進行しようとすると、キャスタ2は、進行によってキャスタ旋回軸5周りに旋回し、走行時にキャスタ旋回角11は、進行方向13と180度をなす角度に落ち着く。従って、全方位台車30において、次の走行軌跡が計画された場合、キャスタ2は、現在のキャスタ旋回角11=θ1の状態からθの角度量(キャスタ旋回予定角10)旋回することが予想される。キャスタ旋回予定角10が180度に近づくほどキャスタ2が旋回しにくくなる。
As shown in FIG. 3, in the
即ち、キャスタ旋回予定角10が180度に近い状態で全方位台車30が計画に基づいた進行方向に進行しようとした場合、台車速度が高くなればなるほどキャスタ2の旋回抵抗が大きくなる。そして、全方位台車30の位置および姿勢がずれる可能性が高くなる。その状態では、全方位台車30の上部にロボット本体等が載置されている場合、ロボット本体やロボットアームに振動が発生する。
In other words, when the
図4に示されるように、全方位台車30において、次の走行軌跡が計画される。そして、走行軌跡の進行方向13よってキャスタ旋回予定角10がθ=170度となった場合(A)、全方位台車30が進行方向13へ進行開始する。その際、キャスタ2は、進行方向13とのなす角が170度から0度に近づこうとして旋回する(B)。そして、全方位台車30の進行中にキャスタ2は、進行方向13とのなす角が180度になる(C)。この場合、キャスタ旋回予定角10が170度であり、180度に近い。そのため、この状態では全方位台車30が計画された進行方向に進行しようとした場合、キャスタ2の旋回抵抗が大きい。以下、キャスタ2の旋回抵抗を低減する全方位台車30の動作計画方法について説明する。
As shown in FIG. 4, the next travel locus is planned in the
図5に示されるように、全方位台車30の動作計画方法において、キャスタ旋回予定角10にリミット角度14(θlim=160度)を設定する。そして、全方位台車30の初期の走行軌跡16の計画を設定する(A)。初期の走行軌跡16の計画における進行方向13において、キャスタ旋回予定角10が170度となった場合、リミット角度14(θlim=160度)を超える。この時、演算部7(図2参照)は、キャスタ旋回予定角10とリミット角度14を比較した結果、キャスタ旋回予定角10がリミット角度14を超えているため、キャスタ旋回予定角10がリミット角度14を超えないように走行軌跡の計画を変更する。
As shown in FIG. 5, the limit angle 14 (θlim = 160 degrees) is set to the caster turning expected
演算部7は、例えば、キャスタ旋回予定角10がリミット角度14より小さい90度以下となるように変更後の走行軌跡17,18,19を設定する。変更後の走行軌跡17における進行方向15では、キャスタ旋回予定角10が90度以下となる。制御部8(図2参照)は、演算部7の演算に基づいて駆動輪3,4を駆動し、全方位台車30を進行方向15の走行軌跡17で走行させる(B)。同様にして、制御部8は、駆動輪3,4を駆動し、全方位台車30を走行軌跡18,19で走行させる(C),(D)。その結果、全方位台車30は、初期の走行軌跡16における終点20と同じ場所に到達する。
For example, the calculation unit 7 sets the
次に、全方位台車30の動作計画方法の処理の流れを説明する。
Next, the process flow of the operation planning method for the
図6に示されるように、演算部7は、全方位台車30の初期の走行軌跡の計画を設定する(S100)。演算部7は、現時点におけるキャスタ旋回角11をエンコーダ6から取得する(S101)。演算部7は、走行軌跡と取得したキャスタ旋回角11からキャスタ旋回予定角10を計算する(S102)。演算部7は、キャスタ旋回角11とリミット角度14とを比較する(S103)。キャスタ旋回予定角10がリミット角度14以上となった場合(S103:No)、演算部7は、キャスタ旋回予定角10がリミット角度14より小さくなるように走行軌跡の計画を変更する(S104)。
As shown in FIG. 6, the calculation unit 7 sets an initial travel locus plan for the omnidirectional cart 30 (S <b> 100). The computing unit 7 acquires the current
制御部8は、全方位台車30が変更後の計画された走行軌跡を走行するようモータ3a,4aを駆動する(S105)。キャスタ旋回予定角10がリミット角度14より小さい場合(S103:Yes)、演算部7は、走行軌跡の計画を維持するようにモータ3a,4aを制御する(S105)。
The
上述したように本発明にかかる全方位台車30によると、キャスタ旋回予定角10が予め定められたキャスタ制限角度14以上となった場合は、走行軌跡の計画を変更することでキャスタ2に生じる旋回抵抗を低減し、全方位台車30の位置ずれを防止することができる。
As described above, according to the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1…天板 2…キャスタ 3,4…駆動輪 3a,4a…モータ 3b,4b…回転検出センサ 5…キャスタ旋回軸 6…エンコーダ 7…演算部 8…制御部 10…キャスタ旋回予定角 11…キャスタ旋回角 12…回転 13…進行方向 14…リミット角度(キャスタ制限角度) 15…進行方向 16…走行軌跡 17…走行軌跡 17,18,19…走行軌跡 20…終点 30…全方位台車 L…車軸線 M…基準線
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記全方位台車の初期の走行軌跡の計画を設定し、
検出された前記旋回角から前記進行によって前記キャスタの旋回が予定されるキャスタ旋回予定角を算出し、
前記キャスタ旋回予定角が予め定められたキャスタ制限角度以上となった場合は、前記キャスタ旋回予定角が前記キャスタ制限角度より小さくなるように前記走行軌跡の前記計画を変更し、
前記キャスタ旋回予定角が前記キャスタ制限角度より小さい場合は、前記走行軌跡の前記計画を維持するように前記駆動輪を制御する、
全方位台車の動作計画方法。 In an omnidirectional carriage comprising a pair of drive wheels, a caster that turns following a caster turning axis as the omnidirectional carriage advances, and a sensor that detects a turning angle of the caster,
Set a plan for the initial trajectory of the omnidirectional cart,
From the detected turning angle, a caster turning scheduled angle at which the caster is scheduled to turn by the progress is calculated,
When the expected caster turning angle is equal to or greater than a predetermined caster limit angle, the plan of the travel locus is changed so that the expected caster turn angle is smaller than the caster limit angle,
If the caster turning expected angle is smaller than the caster limit angle, the drive wheel is controlled to maintain the plan of the travel locus;
Operation planning method for omnidirectional carts.
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EP3798783A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-03-31 | Husqvarna Ab | Propulsion control arrangement, robotic tool, method of propelling robotic tool and related devices |
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2015
- 2015-05-11 JP JP2015096456A patent/JP2016212668A/en active Pending
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