JP2019099141A - 無人フォークリフトの走行制御装置、無人フォークリフトの走行制御方法、無人牽引車の走行制御装置、無人牽引車の走行制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図13(a)、図14(a)及び図15(a)において、フォークリフト200は、機台201と、操舵輪及び駆動輪となる後輪202と、左右一対の前輪203を有する。
請求項3に記載のように、請求項1又は2に記載の無人フォークリフトの走行制御装置において、前記後輪は、進行方向における機台中心を通る直線に対し左右方向にずれた位置に設けられていてもよい。
請求項7に記載の発明では、機台と、前記機台の後ろ側に設けられ、走行モータにより駆動される左右一対の後輪と、前記機台の前側に設けられ、操舵可能な前輪と、前記前輪の操舵角を検出するポテンショメータと、を備えた無人牽引車において、直線走行した後において機台の姿勢角度の変位を求める工程と、直線走行した後において前記ポテンショメータにより計測された停止時の目標操舵角のずれ量を求める工程と、前記停止時の目標操舵角のずれ量から目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位を算出する工程と、前記目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位と前記姿勢角度の変位から前記ポテンショメータのオフセットによる姿勢角度変位を算出する工程と、前記オフセットによる姿勢角度変位から前記ポテンショメータのオフセット値を算出する工程と、前記オフセット値に基づいて、操舵角の補正を行う工程と、を有することを要旨とする。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。なお、無人フォークリフトは、リーチ式の無人フォークリフトを例として説明する。
図3に示すように、無人フォークリフト10は、マークセンサ30、後輪用ポテンショメータ31、後輪用エンコーダ32、ジャイロセンサ33、後輪操舵モータ34、走行モータ23を備える。コントローラ24には、マークセンサ30、後輪用ポテンショメータ31、後輪用エンコーダ32、ジャイロセンサ33、後輪操舵モータ34、走行モータ23が接続されている。操舵可能な後輪15は後輪操舵モータ34により操舵角を調整することができる。走行モータ23により駆動輪である後輪15が回転駆動される。
図5には、オフセット値を有するポテンショメータ31に対するコントローラ24が実行する直進性補正の走行制御の処理を示す。なお、この実施形態では、後輪用ポテンショメータ以外は直進性に及ぼす機械的な要因は存在していない場合とする。
ステップS100〜ステップS108の処理においては、図2に示すように、仮想的に駆動輪である後輪15が車両の中心となるよう各種の演算を行っている。そして、ステップS109において、図2において実線で示すように駆動輪である後輪15は車両の中心からずれた位置に設けられていることから、後輪15が車両の中心からずれていることの変換を行う。つまり、車両中心に後輪15がある場合の操舵角δcと、後輪15が車両中心からずれた位置にある場合の操舵角δdとの関係式は、上述した式(1)となるので、車両の中心に後輪15がある場合に対し車両の中心からずれた位置に後輪15がある場合へ変換することになる。
コントローラ24は、ステップS103において停止時の姿勢角度θfを取得する。姿勢角度θfはジャイロセンサ33により取得する。
そして、コントローラ24は、ステップS105において停止時の目標操舵角ずれδeを後輪用ポテンショメータ31より取得する。停止時の目標操舵角ずれδeは操舵指示を0度とした際の目標操舵角ずれである。
コントローラ24は、ステップS107において目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位θe及び車両の姿勢角度の変位θrから、次の式(5)を用いて、直進性に対する姿勢角度の変位θosを算出する。
コントローラ24は、ステップS108において直進性に対する姿勢角度の変位θos(=θr−θe)から、次の式(6)により、後輪用ポテンショメータ31のオフセット値δosを算出する。このようにして、目標操舵角ずれを除いたポテンショメータ31のオフセット値が算出される。
そして、コントローラ24は、ステップS109において後輪用ポテンショメータ31のオフセット値δosを用いて、前述の式(1)により、駆動輪である後輪15が車両中心からずれている分の補正を行う。このとき、式(1)のδc値として、式(6)で得たオフセット値δosを用いる(代入する)。
駆動輪である後輪15に搭載した後輪用エンコーダ32から取得した移動距離と、ジャイロセンサ33から取得した姿勢角度の2つの値を用いることで、目標操舵角ずれを除いた、後輪用ポテンショメータ31のオフセット値が算出できる。
ただし、vsは駆動輪である後輪15の速度、Lは前輪14と後輪15との間の長さ(ホイールベース)である。
ポテンショメータ31のオフセット値を取得するための手順について言及する。
第1ステップにおいては、車両を操舵指示値=0度の状態で一定距離走行させ、停止後の車両の姿勢角度の変位θrをジャイロセンサ33により取得する。即ち、図7(a),(b)に示すように操舵指示角=0で一定距離走行した後においては後輪用ポテンショメータ31のオフセット値と目標操舵角ずれにより車両の姿勢角度の変位θrが生じる。
第3ステップにおいては、第2ステップにて算出したオフセットによる変位θosを、式(9)においてθ=θosとして代入し、式(6)のように後輪用ポテンショメータ31のオフセット値δosを求める。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)無人フォークリフト10の構成として、機台11と、機台11の前側に設けられた左右一対の前輪14と、機台11の後ろ側に設けられ、走行モータ23により駆動されるとともに操舵可能な後輪15を備える。この無人フォークリフト10の走行制御装置の構成として、後輪15の操舵角を検出するポテンショメータ31と、フォークリフトの速度を検出する速度検出手段としての後輪15に設けられたエンコーダ32と、機台11の姿勢角度を検出する姿勢角度検出手段としてのジャイロセンサ33を備える。エンコーダ32は、フォークリフトの速度を検出する速度検出手段として機能する。直線走行前後におけるエンコーダ32から取得した機台11の移動距離、及び、直線走行前後におけるジャイロセンサ33から取得した機台11の姿勢角度の変位に基づいて、目標操舵角ずれを除いたポテンショメータ31のオフセット値を算出するオフセット値算出手段としてのコントローラ24を備える。さらに、操舵角補正手段としてのコントローラ24はオフセット値に基づいて、操舵角の補正を行う。よって、前輪14の車輪速度を検出することなく目標操舵角にずれがある場合でも後輪用ポテンショメータ31のオフセット値を算出することができる。詳しくは、後輪用エンコーダ(後輪操舵角検出用エンコーダ)32を用いて目標操舵角にずれがある場合であっても後輪用ポテンショメータ31のオフセット値を求めることができる。その結果、前輪の車輪速度を検出することなく無人フォークリフトの直進性を向上することができる。
(3)後輪15は、進行方向における機台中心を通る直線に対し左右方向にずれた位置に設けられている場合においても、後輪用ポテンショメータ31のオフセット値を算出することができる。
次に、第2の実施形態を図9〜図12(a)及び図12(b)に従って説明する。
第1の実施形態では後輪操舵の無人フォークリフトに具体化したが、本実施形態では、前輪操舵の無人牽引車に具体化している。無人牽引車は、荷を積載した台車を牽引する。
図11には、オフセット値を有するポテンショメータ53に対するコントローラ50が実行する直進性補正の走行制御の処理を示す。なお、この実施形態では、前輪用ポテンショメータ以外は直進性に及ぼす機械的な要因は存在していない場合とする。
コントローラ50は、ステップS203において停止時の姿勢角度θfを取得する。姿勢角度θfはジャイロセンサ55により取得する。
そして、コントローラ50は、ステップS205において停止時の目標操舵角ずれδeを前輪用ポテンショメータ53より取得する。停止時の目標操舵角ずれδeは操舵指示を0度とした際の目標操舵角ずれである。
コントローラ50は、ステップS207において目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位θe及び車両の姿勢角度の変位θrから、次の式(13)を用いて、直進性に対する姿勢角度の変位θosを算出する。
コントローラ50は、ステップS208において直進性に対する姿勢角度の変位θos(=θr−θe)から、次の式(14)により、前輪用ポテンショメータ53のオフセット値δosを算出する。このようにして、目標操舵角ずれを除いたポテンショメータ53のオフセット値が算出される。
この値が記憶部51に記憶されて補正に用いられることになる。つまり、図4において特性線L200では原点が合っていなかったがオフセット値δosを用いて原点を通る特性線L100を得て制御に反映する。
前輪用エンコーダ54から取得した移動距離と、ジャイロセンサ55から取得した姿勢角度の2つの値を用いることで、目標操舵角ずれを除いた、前輪用ポテンショメータ53のオフセット値が算出できる。
ただし、vsは前輪の速度、Lは前輪43と後輪42との間の長さ(ホイールベース)である。
ポテンショメータ53のオフセット値を取得するための手順について言及する。
第1ステップにおいては、車両を操舵指示値=0度の状態で一定距離走行させ、停止後の車両の姿勢角度の変位θrをジャイロセンサ55により取得する。即ち、図12(a),(b)に示すように操舵指示角=0で一定距離走行した後においては前輪用ポテンショメータ53のオフセット値と目標操舵角ずれにより車両の姿勢角度の変位θrが生じる。
第3ステップにおいては、第2ステップにて算出したオフセットによる変位θosを、式(17)においてθ=θosとして代入し、式(14)のように前輪用ポテンショメータ53のオフセット値δosを求める。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(5)無人牽引車40の構成として、機台41と、機台41の後ろ側に設けられ、走行モータ57により駆動される左右一対の後輪42と、機台41の前側に設けられ、操舵可能な前輪43を備える。この無人牽引車40の走行制御装置の構成として、前輪43の操舵角を検出するポテンショメータ53と、車両の速度を検出する速度検出手段としての前輪43に設けられたエンコーダ54と、機台41の姿勢角度を検出する姿勢角度検出手段としてのジャイロセンサ55を備える。エンコーダ54は、車両の速度を検出する速度検出手段として機能する。直線走行前後におけるエンコーダ54から取得した機台41の移動距離、及び、直線走行前後におけるジャイロセンサ55から取得した機台41の姿勢角度の変位に基づいて、目標操舵角ずれを除いたポテンショメータ53のオフセット値を算出するオフセット値算出手段としてのコントローラ50を備える。さらに、操舵角補正手段としてのコントローラ50はオフセット値に基づいて、操舵角の補正を行う。よって、車輪速度を検出することなく目標操舵角にずれがある場合でも前輪用ポテンショメータ53のオフセット値を算出することができる。詳しくは、前輪用エンコーダ54を用いて目標操舵角にずれがある場合であっても前輪用ポテンショメータ53のオフセット値を求めることができる。その結果、車輪速度を検出することなく無人牽引車の直進性を向上することができる。
(7)機台41と、機台41の後ろ側に設けられ、走行モータ57により駆動される左右一対の後輪42と、機台41の前側に設けられ、操舵可能な前輪43と、前輪43の操舵角を検出するポテンショメータ53と、を備えた無人牽引車40の走行制御方法として、次のようにする。直線走行した後において機台41の姿勢角度の変位を求める工程(図11のステップS204)を有する。直線走行した後においてポテンショメータ53により計測された停止時の目標操舵角のずれ量を求める工程(図11のステップS205)を有する。停止時の目標操舵角のずれ量から目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位を算出する工程(図11のステップS206)を有する。目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位と姿勢角度の変位からポテンショメータ53のオフセットによる姿勢角度変位を算出する工程(図11のステップS207)を有する。オフセットによる姿勢角度変位からポテンショメータ53のオフセット値を算出する工程(図11のステップS208)を有する。オフセット値に基づいて、操舵角の補正を行う工程(図11のステップS209)を有する。よって、車輪速度を検出することなく目標操舵角にずれがある場合でも前輪用ポテンショメータ53のオフセット値を算出することができる。その結果、車輪速度を検出することなく無人牽引車の直進性を向上することができる。
○ 第1の実施形態での図5を用いた説明においては、図13(a),(b)で説明したごとく、ポテンショメータの組み付け誤差のみある場合を想定している。図7(a)に示すように、操舵角指示値=0度で一定距離走行後の図7(b)に示すように後輪用ポテンショメータ31のオフセット値と目標操舵角ずれにより車両の姿勢角度の変位θrとしてポテンショメータの誤差が発生する場合に適用した。そして、図5のステップS104では車両の姿勢角度の変位θrはポテンショメータの誤差の結果である。ステップS107では目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位θe及び車両の姿勢角度の変位θrから直進性に対する姿勢角度の変位θosを算出し、ステップS108では直進性に対する姿勢角度の変位θosから後輪用ポテンショメータ31のオフセット値δosを算出した。
Claims (7)
- 機台と、
前記機台の前側に設けられた左右一対の前輪と、
前記機台の後ろ側に設けられ、走行モータにより駆動されるとともに操舵可能な後輪と、
を備えた無人フォークリフトの走行制御装置であって、
前記後輪の操舵角を検出するポテンショメータと、
フォークリフトの速度を検出する速度検出手段と、
前記機台の姿勢角度を検出する姿勢角度検出手段と、
直線走行前後における前記速度検出手段から取得した機台の移動距離、及び、前記直線走行前後における前記姿勢角度検出手段から取得した前記機台の姿勢角度の変位に基づいて、目標操舵角ずれを除いた前記ポテンショメータのオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、
前記オフセット値に基づいて、操舵角の補正を行う操舵角補正手段と、
を備えることを特徴とする無人フォークリフトの走行制御装置。 - 前記姿勢角度検出手段は、ジャイロセンサであることを特徴とする請求項1に記載の無人フォークリフトの走行制御装置。
- 前記後輪は、進行方向における機台中心を通る直線に対し左右方向にずれた位置に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の無人フォークリフトの走行制御装置。
- 機台と、
前記機台の前側に設けられた左右一対の前輪と、
前記機台の後ろ側に設けられ、走行モータにより駆動されるとともに操舵可能な後輪と、
前記後輪の操舵角を検出するポテンショメータと、
を備えた無人フォークリフトにおいて、
直線走行した後において機台の姿勢角度の変位を求める工程と、
直線走行した後において前記ポテンショメータにより計測された停止時の目標操舵角のずれ量を求める工程と、
前記停止時の目標操舵角のずれ量から目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位を算出する工程と、
前記目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位と前記姿勢角度の変位から前記ポテンショメータのオフセットによる姿勢角度変位を算出する工程と、
前記オフセットによる姿勢角度変位から前記ポテンショメータのオフセット値を算出する工程と、
前記オフセット値に基づいて、操舵角の補正を行う工程と、
を有することを特徴とする無人フォークリフトの走行制御方法。 - 機台と、
前記機台の後ろ側に設けられ、走行モータにより駆動される左右一対の後輪と、
前記機台の前側に設けられ、操舵可能な前輪と、
を備えた無人牽引車の走行制御装置であって、
前記前輪の操舵角を検出するポテンショメータと、
車両の速度を検出する速度検出手段と、
前記機台の姿勢角度を検出する姿勢角度検出手段と、
直線走行前後における前記速度検出手段から取得した機台の移動距離、及び、前記直線走行前後における前記姿勢角度検出手段から取得した前記機台の姿勢角度の変位に基づいて、目標操舵角ずれを除いた前記ポテンショメータのオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、
前記オフセット値に基づいて、操舵角の補正を行う操舵角補正手段と、
を備えることを特徴とする無人牽引車の走行制御装置。 - 前記姿勢角度検出手段は、ジャイロセンサであることを特徴とする請求項5に記載の無人牽引車の走行制御装置。
- 機台と、
前記機台の後ろ側に設けられ、走行モータにより駆動される左右一対の後輪と、
前記機台の前側に設けられ、操舵可能な前輪と、
前記前輪の操舵角を検出するポテンショメータと、
を備えた無人牽引車において、
直線走行した後において機台の姿勢角度の変位を求める工程と、
直線走行した後において前記ポテンショメータにより計測された停止時の目標操舵角のずれ量を求める工程と、
前記停止時の目標操舵角のずれ量から目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位を算出する工程と、
前記目標操舵角ずれによる姿勢角度の変位と前記姿勢角度の変位から前記ポテンショメータのオフセットによる姿勢角度変位を算出する工程と、
前記オフセットによる姿勢角度変位から前記ポテンショメータのオフセット値を算出する工程と、
前記オフセット値に基づいて、操舵角の補正を行う工程と、
を有することを特徴とする無人牽引車の走行制御方法。
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