JP2020192906A - Control method for moving body, control method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、移動体の制御装置、制御方法及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to mobile control devices, control methods and programs.
水中又は空中を自動で巡航して移動可能な移動体が知られている。このような移動体の運転制御は、水底や地上などの地形面に対する高度を適切に確保することで、巡航中の移動体が地形面に衝突することを回避する必要がある。 There are known mobiles that can automatically cruise underwater or in the air. In the operation control of such a moving body, it is necessary to prevent the moving body during cruising from colliding with the terrain surface by appropriately securing the altitude with respect to the terrain surface such as the bottom of the water or the ground.
移動体の地形面に対する高度は、移動体に搭載されたセンサによって検知される。例えば特許文献1には、水中を航走する航走体の運動制御装置であって、移動体に搭載された高度ソーナーによって水底までの距離を測定し、測定された距離に基づいて移動体の高度制御を行う一例が開示されている。この文献では特に、水底の異なる2点からの航走体までの2つの距離に基づいて航走体の水底からの高度制御を実施することで、水底の1点のみに対する距離に基づく場合に比べて、航走体の姿勢や高度偏差の変動を低減できるとされている。 The altitude of the moving object with respect to the terrain surface is detected by a sensor mounted on the moving object. For example, Patent Document 1 describes a motion control device for a navigation body that navigates underwater, in which a distance to the bottom of the water is measured by an altitude sonar mounted on the moving body, and the moving body is based on the measured distance. An example of performing advanced control is disclosed. In this document, in particular, by performing altitude control from the bottom of the navigator based on two distances from two different points on the bottom of the water to the navigator, compared to the case based on the distance to only one point on the bottom of the water. Therefore, it is said that fluctuations in the attitude and altitude deviation of the navigating body can be reduced.
上記特許文献1のような従来の移動体の高度制御は、移動体に搭載されたセンサによって検知された高度の実測値が目標高度になるように実施される。このような高度制御に用いられる目標高度は、典型的には、予め一定値として設定される。しかしながら、実際の地形面は様々な凹凸形状を含むため、地形面の形状によっては地形面に沿って巡航する移動体の姿勢が不安定になったり、逆に移動体の姿勢の安定性を確保しようとすると、地形面との距離が目標高度より近づき、地形面への衝突可能性が高くなってしまう場合がある。 The conventional altitude control of a moving body as in Patent Document 1 is carried out so that the measured altitude value detected by the sensor mounted on the moving body becomes the target altitude. The target altitude used for such altitude control is typically set in advance as a constant value. However, since the actual terrain surface includes various uneven shapes, the posture of the moving body cruising along the terrain surface becomes unstable depending on the shape of the terrain surface, and conversely, the stability of the posture of the moving body is ensured. If you try, the distance to the terrain surface may become closer than the target altitude, and the possibility of collision with the terrain surface may increase.
また衝突可能性を低く抑えるために目標高度に含まれるマージンを大きく設定することも考えられるが、地形面に対する移動体の高度が過大になってしまう。特に、移動体に地形探査等を目的とする測定装置を搭載することで地形面の探査を行う場合、移動体の高度が過大になると、測定装置と地形面との距離が離れてしまい、探査精度の低下を招いてしまう。 It is also conceivable to set a large margin included in the target altitude in order to reduce the possibility of collision, but the altitude of the moving object with respect to the terrain surface becomes excessive. In particular, when exploring a terrain surface by mounting a measuring device for the purpose of terrain exploration on a moving body, if the altitude of the moving body becomes excessive, the distance between the measuring device and the terrain surface becomes large, and the exploration It causes a decrease in accuracy.
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、姿勢の安定化を図りつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な移動体の制御装置、制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a control device, a control method, and a program for a moving body capable of reducing the possibility of collision with a terrain surface while stabilizing the posture. The purpose is to do.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る移動体の制御装置は上記課題を解決するために、
移動体の地形面に対する高度又は姿勢角の少なくとも一方を制御パラメータとする移動体の制御装置であって、
前記地形面の傾斜を推定する傾斜推定部と、
前記傾斜の状況に基づいて調整される目標バイアス値を算出する目標バイアス値算出部と、
前記制御パラメータの基本目標値に前記目標バイアス値を加算することにより補正目標値を算出する補正目標値算出部と、
前記制御パラメータが前記補正目標値になるように前記移動体を制御する制御部と、
を備える。
(1) The moving body control device according to at least one embodiment of the present invention is used to solve the above problems.
A control device for a moving body whose control parameter is at least one of the altitude or the attitude angle of the moving body with respect to the terrain surface.
An inclination estimation unit that estimates the inclination of the terrain surface and
A target bias value calculation unit that calculates a target bias value adjusted based on the inclination situation,
A correction target value calculation unit that calculates a correction target value by adding the target bias value to the basic target value of the control parameter, and a correction target value calculation unit.
A control unit that controls the moving body so that the control parameter becomes the correction target value,
To be equipped.
上記(1)の構成によれば、移動体の運動制御に関する制御パラメータの目標値として、基本目標値に対して目標バイアス値を加算して算出される補正目標値が用いられる。補正目標値は、地形面の傾斜の状況に基づいて調整される目標バイアス値を含むことで、地形面の形状に対応して可変に設定される。これにより、様々な地形面に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。 According to the configuration of (1) above, a correction target value calculated by adding a target bias value to a basic target value is used as a target value of a control parameter related to motion control of a moving body. The correction target value is variably set according to the shape of the terrain surface by including the target bias value adjusted based on the inclination of the terrain surface. This enables motion control that can reduce the possibility of collision with terrain surfaces while ensuring a stable posture with respect to various terrain surfaces.
(2)幾つかの実施形態では上記(1)の構成において、
前記制御パラメータは前記姿勢角であり、
前記姿勢角は前記高度に依存して制御される。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The control parameter is the attitude angle.
The attitude angle is controlled depending on the altitude.
上記(2)の構成によれば、移動体の姿勢角が高度に依存して変化する移動体(例えば、移動体本体の前方又は後方のいずれかのみに舵が存在することで、姿勢角を変化させるために高度を変化させる必要がある移動体)において、様々な地形面に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。 According to the configuration of (2) above, the posture angle is adjusted by the presence of the rudder only in the front or the rear of the moving body whose posture angle changes depending on the altitude (for example, in front of or behind the moving body body). In a moving body whose altitude needs to be changed in order to change it), it is possible to perform motion control capable of reducing the possibility of collision with the terrain surface while ensuring a stable posture with respect to various terrain surfaces.
(3)幾つかの実施形態では上記(2)の構成において、
前記移動体の前記高度を推定する高度推定部を更に備え、
前記目標バイアス値算出部は、前記高度推定部で推定された前記高度が前記基本目標高度より低い場合、前記目標バイアス値の符号を正に設定し、前記高度推定部で推定された前記高度が前記基本目標高度より高い場合、前記目標バイアス値の符号を負に設定する。
(3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
Further provided with an altitude estimation unit for estimating the altitude of the moving body,
When the altitude estimated by the altitude estimation unit is lower than the basic target altitude, the target bias value calculation unit sets the sign of the target bias value positively, and the altitude estimated by the altitude estimation unit becomes If it is higher than the basic target altitude, the sign of the target bias value is set to negative.
上記(3)の構成によれば、移動体の推定高度が基本目標高度より低い場合には目標バイアス値を正に設定することで、補正目標値を基本目標値に比べて大きくする。一方、移動体の推定高度が基本目標高度より高い場合には目標バイアス値を負に設定することで、補正目標値を基本目標値に比べて小さくする。このように推定高度に基づいて目標バイアス値の符号を設定することで、移動体の高度を補正目標高度に対して良好な応答性で追従させることができる。 According to the configuration of (3) above, when the estimated altitude of the moving object is lower than the basic target altitude, the correction target value is made larger than the basic target value by setting the target bias value positively. On the other hand, when the estimated altitude of the moving object is higher than the basic target altitude, the correction target value is made smaller than the basic target value by setting the target bias value to negative. By setting the sign of the target bias value based on the estimated altitude in this way, the altitude of the moving body can be made to follow the corrected target altitude with good responsiveness.
(4)幾つかの実施形態では上記(2)又は(3)の構成において、
前記目標バイアス値算出部は、前記目標バイアス値の絶対値と前記高度との関係を規定する特性関数に基づいて、前記高度推定部で推定された前記高度に対応する前記目標バイアス値を算出する。
(4) In some embodiments, in the configuration of (2) or (3) above,
The target bias value calculation unit calculates the target bias value corresponding to the altitude estimated by the altitude estimation unit based on a characteristic function that defines the relationship between the absolute value of the target bias value and the altitude. ..
上記(4)の構成によれば、目標バイアス値は移動体の高度に応じて可変に設定することで、移動体の地形面からの高度に応じて制御目標値(補正目標値)を調整し、移動体の地形面への衝突可能性の軽減と、姿勢の安定化とを良好に両立させることができる。 According to the configuration of (4) above, the target bias value is set variably according to the altitude of the moving body, so that the control target value (correction target value) is adjusted according to the altitude of the moving body from the terrain surface. It is possible to achieve a good balance between reducing the possibility of a moving object colliding with a terrain surface and stabilizing the posture.
(5)幾つかの実施形態では上記(4)の構成において、
前記特性関数は、前記高度が増加するに従って前記目標バイアス値の絶対値が減少するように規定される。
(5) In some embodiments, in the configuration of (4) above,
The characteristic function is defined so that the absolute value of the target bias value decreases as the altitude increases.
上記(5)の構成によれば、移動体の高度が大きくなるほど目標バイアス値の絶対値を小さくすることで、基本補正値に対する補正量を減少させる。これにより、移動体が地形面に近い場合には目標バイアス値による補正量を大きくすることで、地形面への衝突可能性を優先的に低減する一方で、移動体が地形面から遠い場合には衝突可能性が低いため、目標バイアス値による補正量を小さくすることで、安定性を優先した制御が可能となる。 According to the configuration of (5) above, the correction amount with respect to the basic correction value is reduced by reducing the absolute value of the target bias value as the altitude of the moving body increases. As a result, when the moving object is close to the terrain surface, the correction amount based on the target bias value is increased to preferentially reduce the possibility of collision with the terrain surface, while when the moving object is far from the terrain surface. Since the possibility of collision is low, it is possible to control with priority on stability by reducing the amount of correction by the target bias value.
(6)幾つかの実施形態では上記(4)又は(5)の構成において、
前記特性関数は、前記高度推定部で推定された前記高度が高度下限値以下である場合、前記目標バイアス値の絶対値が最大値になるように規定される。
(6) In some embodiments, in the configuration of (4) or (5) above,
The characteristic function is defined so that the absolute value of the target bias value becomes the maximum value when the altitude estimated by the altitude estimation unit is equal to or less than the lower limit of altitude.
上記(6)の構成によれば、移動体の高度が高度下限値を下回る程度に地形面に接近した場合、目標バイアス値の絶対値を最大値に設定することで、地形面への衝突回避を最優先することができる。 According to the configuration of (6) above, when the altitude of the moving object approaches the terrain surface to the extent that it is below the lower limit of altitude, the absolute value of the target bias value is set to the maximum value to avoid collision with the terrain surface. Can be given top priority.
(7)幾つかの実施形態では上記(4)から(6)のいずれか一構成において、
前記目標バイアス値算出部は、前記特性関数として、
前記目標バイアス値の絶対値と前記高度とが線形特性を示す第1特性関数と、
前記第1特性関数に比べて前記高度に対する前記目標バイアス値の絶対値が大きく設定される第2特性関数と、
前記第1特性関数に比べて前記高度に対する前記目標バイアス値の絶対値が小さく設定される第3特性関数と、
のうちいずれかを選択可能に構成される。
(7) In some embodiments, in any one of the above (4) to (6),
The target bias value calculation unit can be used as the characteristic function.
A first characteristic function in which the absolute value of the target bias value and the altitude show a linear characteristic,
A second characteristic function in which the absolute value of the target bias value with respect to the altitude is set larger than that of the first characteristic function.
A third characteristic function in which the absolute value of the target bias value with respect to the altitude is set smaller than that of the first characteristic function.
Any one of them can be selected.
上記(7)の構成によれば、互いに異なる特性を有する複数の特性関数を選択可能に構成することで、移動体の状況に応じてより柔軟な運転制御が可能となる。 According to the configuration of (7) above, by configuring a plurality of characteristic functions having different characteristics to be selectable, more flexible operation control can be performed according to the situation of the moving body.
(8)幾つかの実施形態では上記(7)の構成において、
前記目標バイアス値算出部は、
前記傾斜がゼロである場合、前記特性関数として前記第1特性関数を選択し、
前記傾斜がゼロより大きい場合、前記特性関数として前記第2特性関数を選択し、
前記傾斜がゼロより小さい場合、前記特性関数として前記第3特性関数を選択する。
(8) In some embodiments, in the configuration of (7) above,
The target bias value calculation unit
When the slope is zero, the first characteristic function is selected as the characteristic function.
If the slope is greater than zero, the second characteristic function is selected as the characteristic function.
If the slope is less than zero, the third characteristic function is selected as the characteristic function.
上記(8)の構成によれば、地形面の傾斜に応じて特性関数を選択することで、移動体の地形面への衝突可能性を低減しつつ、移動体の姿勢を安定化することができる。 According to the configuration of (8) above, by selecting the characteristic function according to the inclination of the terrain surface, it is possible to stabilize the posture of the moving body while reducing the possibility of the moving body colliding with the terrain surface. it can.
(9)幾つかの実施形態では上記(1)の構成において、
前記姿勢角及び前記高度は独立して制御可能である。
(9) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The attitude angle and the altitude can be controlled independently.
上記(9)の構成によれば、移動体の姿勢角と高度とが独立に制御可能な移動体(例えば、スラスタ等を備えることにより垂直上下方向に推力を発生可能な移動体)において、様々な地形面に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。 According to the configuration of (9) above, there are various types of moving bodies in which the posture angle and altitude of the moving body can be controlled independently (for example, a moving body capable of generating thrust in the vertical and vertical directions by providing a thruster or the like). It is possible to control the motion to reduce the possibility of collision with the terrain surface while ensuring a stable posture with respect to the terrain surface.
(10)幾つかの実施形態では上記(9)の構成において、
前記目標バイアス値算出部は、前記傾斜に基づいて前記高度に対応する目標高度バイアス値を算出する目標高度バイアス値算出部と、前記傾斜に基づいて前記姿勢角に対応する目標姿勢角バイアス値を算出する目標姿勢角バイアス値算出部と、を含み、
前記補正目標値算出部は、前記基本高度目標値に前記目標高度バイアス値を加算することにより補正目標高度値を算出する補正目標高度値算出部と、前記基本姿勢角目標値に前記目標姿勢角バイアス値を加算することにより補正目標姿勢角値を算出する補正目標姿勢角値算出部と、を含み、
前記制御部は、前記高度が前記補正目標高度値になるとともに前記姿勢角が前記補正目標姿勢角値になるように、前記移動体を制御する。
(10) In some embodiments, in the configuration of (9) above,
The target bias value calculation unit calculates a target altitude bias value corresponding to the altitude based on the inclination, and a target attitude angle bias value corresponding to the attitude angle based on the inclination. Including the target attitude angle bias value calculation unit to be calculated
The correction target value calculation unit includes a correction target altitude value calculation unit that calculates a correction target altitude value by adding the target altitude bias value to the basic altitude target value, and the target attitude angle to the basic attitude angle target value. Includes a correction target attitude angle value calculation unit that calculates a correction target attitude angle value by adding a bias value.
The control unit controls the moving body so that the altitude becomes the correction target altitude value and the posture angle becomes the correction target posture angle value.
上記(10)の構成によれば、移動体の高度及び姿勢角をそれぞれ補正目標高度値及び補正姿勢角目標値に制御することで、様々な地形面に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。 According to the configuration of (10) above, by controlling the altitude and posture angle of the moving body to the correction target altitude value and the correction posture angle target value, respectively, while ensuring a stable posture on various terrain surfaces. , Motion control that can reduce the possibility of collision with the terrain surface becomes possible.
(11)本発明の少なくとも一実施形態に係る移動体の制御方法は上記課題を解決するために、
移動体の地形面に対する高度又は姿勢角の少なくとも一方を制御パラメータとする移動体の制御方法であって、
前記地形面の傾斜を推定するステップと、
前記傾斜の状況に基づいて調整される目標バイアス値を算出するステップと、
前記制御パラメータの基本目標値に前記目標バイアス値を加算することにより補正目標値を算出するステップと、
前記制御パラメータが前記補正目標値になるように前記移動体を制御するステップと、
を備える。
(11) The method for controlling a moving body according to at least one embodiment of the present invention is to solve the above problems.
A method for controlling a moving body in which at least one of the altitude or the attitude angle with respect to the terrain surface of the moving body is used as a control parameter.
The step of estimating the slope of the terrain surface and
The step of calculating the target bias value adjusted based on the inclination situation, and
A step of calculating a correction target value by adding the target bias value to the basic target value of the control parameter, and
A step of controlling the moving body so that the control parameter becomes the correction target value, and
To be equipped.
上記(11)の方法によれば、移動体の運動制御に関する制御パラメータの目標値として、基本目標値に対して目標バイアス値を加算して算出される補正目標値が用いられる。補正目標値は、地形面の傾斜の状況に基づいて調整される目標バイアス値を含むことで、地形面の形状に対応して可変に設定される。これにより、様々な地形面に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。 According to the method (11) above, a correction target value calculated by adding a target bias value to a basic target value is used as a target value of a control parameter related to motion control of a moving body. The correction target value is variably set according to the shape of the terrain surface by including the target bias value adjusted based on the inclination of the terrain surface. This enables motion control that can reduce the possibility of collision with terrain surfaces while ensuring a stable posture with respect to various terrain surfaces.
(12)本発明の少なくとも一実施形態に係るプログラムは上記課題を解決するために、
移動体の地形面に対する高度又は姿勢角の少なくとも一方を制御パラメータとする移動体を制御するためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記地形面の傾斜を推定するステップと、
前記傾斜の状況に基づいて調整される目標バイアス値を算出するステップと、
前記制御パラメータの基本目標値に前記目標バイアス値を加算することにより補正目標値を算出するステップと、
前記制御パラメータが前記補正目標値になるように前記移動体を制御するステップと、
を実行させる。
(12) In order to solve the above problems, the program according to at least one embodiment of the present invention
A program for controlling a moving body whose control parameter is at least one of the altitude or the attitude angle of the moving body with respect to the terrain surface.
On the computer
The step of estimating the slope of the terrain surface and
The step of calculating the target bias value adjusted based on the inclination situation, and
A step of calculating a correction target value by adding the target bias value to the basic target value of the control parameter, and
A step of controlling the moving body so that the control parameter becomes the correction target value, and
To execute.
上記(12)のプログラムによれば、移動体の運動制御に関する制御パラメータの目標値として、基本目標値に対して目標バイアス値を加算して算出される補正目標値が用いられる。補正目標値は、地形面の傾斜の状況に基づいて調整される目標バイアス値を含むことで、地形面の形状に対応して可変に設定される。これにより、様々な地形面に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。 According to the program (12) above, a correction target value calculated by adding a target bias value to a basic target value is used as a target value of a control parameter related to motion control of a moving body. The correction target value is variably set according to the shape of the terrain surface by including the target bias value adjusted based on the inclination of the terrain surface. This enables motion control that can reduce the possibility of collision with terrain surfaces while ensuring a stable posture with respect to various terrain surfaces.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、姿勢の安定化を図りつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な移動体の制御装置、制御方法及びプログラムを提供できる。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a control device, a control method and a program for a moving body capable of reducing the possibility of collision with a terrain surface while stabilizing the posture.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. Absent.
(第1実施形態)
図1は第1実施形態に係る移動体1が移動する様子を示す模式図である。移動体1は、水中を自動で移動可能な水中移動体である。移動体1の移動制御は、後述の制御装置によって自動的に実施され、水底である地形面2に対して所定の高度及び姿勢角が維持される。尚、本実施形態では移動体1の一例として水中を移動で巡行する水中移動体について述べるが、地上にある空中を自動で移動可能な空中移動体(飛行体)についても、特段の記載がない限りにおいて同様である。また移動体1は有人であってもよいし、無人であってもよい。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing how the moving body 1 according to the first embodiment moves. The moving body 1 is an underwater moving body that can automatically move in water. The movement control of the moving body 1 is automatically performed by a control device described later, and a predetermined altitude and posture angle are maintained with respect to the
移動体1の用途は限定されないが、本実施形態の移動体1は地形探査を目的として、地形面2に関する測定を行うための測定装置4が搭載される。測定装置4は例えばソーナー装置であり、水中を移動する移動体1から地形面2に向けて音波を照射し、地形面2からの反射成分を受信することで地形面2に関する情報を測定可能に構成される。
The use of the moving body 1 is not limited, but the moving body 1 of the present embodiment is equipped with a measuring device 4 for measuring the
移動体1は、本体1aと、本体1aに設けられた推力発生装置1bとを備える。推力発生装置1bは例えばスクリューであり、移動体1が移動するための推力を発生させる。推力発生装置1bは、本体1a内に収容された制御装置10によって制御されることで、移動体1の移動制御が実現される。図1の移動体1では、推力発生装置1bは本体1aの後方に設けられているため、姿勢角αと地形面からの高度Hとは互いに依存する(すなわち姿勢角αを変更しようとする場合には高度Hも変化し、高度Hを変更しようとする場合には姿勢角αも変化する)。
The moving body 1 includes a
尚、姿勢角αは図1ではピッチ角が例示されているが、ロール角であってもよいし、ヨー角であってもよい。 Although the pitch angle is illustrated in FIG. 1, the posture angle α may be a roll angle or a yaw angle.
図2は、図1の制御装置10のハードウェア構成を示す概略構成図である。制御装置10は、図2に示すように、コンピュータで構成されていてもよい。具体的には、図2に示すように、制御装置10は、CPU11(Central Processing Unit)、RAM12(Random Access Memory)、ROM13(Read Only Memory)、HDD14(Hard Disk Drive)、入力I/F15、および出力I/F16を含み、これらがバス17を介して互いに接続されて構成される。
尚、制御装置10のハードウェア構成は上記に限定されず、制御回路と記憶装置との組み合わせにより構成されても良い。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a hardware configuration of the
The hardware configuration of the
またクラウドや記憶媒体に、制御装置10の機能を実現するためのプログラム(移動制御プログラム)を格納しておいてもよい。そして制御装置10は、例えば4G、5G回線通信器やWi−Fi(登録商標)等の無線LAN通信器のような外部通信器を備え、CPU11が外部通信器を介してクラウドからプログラムを読み込み、RAM12にロードして実行してもよい。また制御装置10は、記憶媒体のデータを読み取るためのドライバを備え、CPU11が記憶媒体からプログラムを読み込み、RAM12にロードして実行してもよい。記憶媒体の種類は問わず、例えばSDカード、USBメモリ、外付けHDD等、プログラムの容量に応じた様々な記憶媒体を用いることができる。
Further, a program (movement control program) for realizing the function of the
図3は図1の制御装置10の内部構成を機能的に示すブロック図である。制御装置10は、高度推定部20と、基本目標姿勢角算出部22と、傾斜推定部24と、目標姿勢角バイアス値算出部26(目標バイアス値算出部)と、補正目標姿勢角算出部28(補正目標値算出部)と、姿勢角制御部30(制御部)と、姿勢角検出部32と、を備える。
FIG. 3 is a block diagram functionally showing the internal configuration of the
高度推定部20は、移動体1に設けられた各種センサ(不図示)に基づいて、移動体1の地形面2に対する高度(高度推定値Hs)を推定する。本実施形態では、移動体1には地形探査を目的としてソーナー装置である測定装置4が搭載されているため、高度推定部20は測定装置4の測定結果を取得することにより、高度推定値Hsを求めてもよい。
The
基本目標姿勢角算出部22は、制御装置10の制御パラメータである姿勢角αの基本目標値である基本目標姿勢角αbtを算出する。前述したように図1の移動体1では高度H及び姿勢角αは互いに依存する関係にある。このような移動体1の特性に鑑み、基本目標姿勢角算出部22は、外部から入力される目標高度Ht(例えばオペレータによって入力される)と、高度推定部20によって推定された高度推定値Hsとの差分ΔHに基づいて、基本目標姿勢角αbtを算出する。差分ΔHと基本目標姿勢角αbtとの関係は、例えばマップ等として予め規定されており、基本目標姿勢角算出部22は、当該マップ等を参照することにより、入力される差分ΔHに対応する基本目標姿勢角αbtを出力する。
尚、差分ΔHと基本目標姿勢角αbtとの関係は、実験的又はシミュレーション的な手法によって予め求められ、不図示の記憶装置から適宜読み出し可能に構成されてもよい。
The basic target attitude
The relationship between the difference ΔH and the basic target posture angle αbt is obtained in advance by an experimental or simulation method, and may be configured to be appropriately readable from a storage device (not shown).
傾斜推定部24は、移動体1が通過する地形面2の傾斜(傾斜推定値Ls)を推定する。傾斜推定部24によって傾斜が推定される地形面2の位置は、例えば、移動体1の鉛直下方位置であってもよいし、移動体1からの最近位置であってもよい。本実施形態では、移動体1には地形探査を目的としてソーナー装置である測定装置4が搭載されているため、傾斜推定部24は測定装置4の測定結果を取得することにより、傾斜推定値Lsを求めてもよい。
The
目標姿勢角バイアス値算出部26(目標バイアス値算出部)は、基本目標姿勢角αbtに加算するための目標姿勢角バイアス値αb(目標バイアス値)を算出する。目標姿勢角バイアス値αbは、高度推定部20から入力される高度推定値Hs、及び、傾斜推定部24から入力される傾斜推定値Lsの状況に基づいて調整されることで、移動体1の高度H及び地形面2の傾斜に応じて姿勢角αの制御目標値が可変に設定可能となる。
The target attitude angle bias value calculation unit 26 (target bias value calculation unit) calculates the target attitude angle bias value αb (target bias value) to be added to the basic target attitude angle αbt. The target attitude angle bias value αb is adjusted based on the situation of the altitude estimation value Hs input from the
補正目標姿勢角算出部28(補正目標算出部)は、基本目標姿勢角算出部22で算出された基本目標姿勢角αbtを補正することにより、最終的な姿勢角αの目標値である補正目標姿勢角αt(補正目標値)を算出する。具体的には、基本目標姿勢角αbtに対して、傾斜推定部24で算出された傾斜推定値Ls、及び、目標姿勢角バイアス値算出部26で算出された目標姿勢角バイアス値αb(目標バイアス値)がそれぞれ加算されることにより、最終的な補正目標姿勢角αt(補正目標値)が算出される。
The correction target posture angle calculation unit 28 (correction target calculation unit) corrects the basic target posture angle αbt calculated by the basic target posture
姿勢角制御部30(制御部)は、補正目標姿勢角αt(補正目標値)と、姿勢角検出部32で検出された姿勢角実測値αdとの差分Δαに基づいて、姿勢角制御量Sαを出力することにより、移動体1(推力発生装置1b)を制御する。例えば、差分Δαと姿勢角制御量Sαとの関係は、マップ等として予め規定されており、姿勢角制御部30(制御部)は、当該マップ等を参照することにより、入力される差分Δαに対応する姿勢角制御量Sαを出力する。
尚、差分Δαと姿勢角制御量Sαとの関係は、実験的又はシミュレーション的な手法によって予め求められ、不図示の記憶装置から適宜読み出し可能に構成されてもよい。
The posture angle control unit 30 (control unit) has a posture angle control amount Sα based on the difference Δα between the correction target posture angle αt (correction target value) and the posture angle actual measurement value αd detected by the posture
The relationship between the difference Δα and the attitude angle control amount Sα is obtained in advance by an experimental or simulation method, and may be configured to be appropriately readable from a storage device (not shown).
このような制御装置10では、移動体1の運動制御に関する制御パラメータである姿勢角αの目標値として、基本目標姿勢角αbt(基本目標値)に対して目標姿勢角バイアス値αb(目標バイアス値)を加算して算出される補正目標姿勢角αt(補正目標値)が用いられる。補正目標姿勢角αt(補正目標値)は、地形面2の傾斜推定値Lsに基づいて算出される目標姿勢角バイアス値αb(目標バイアス値)を含むことで、地形面2の形状に対応して可変に設定される。これにより、様々な地形面2に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面2への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。
In such a
続いて目標姿勢角バイアス値αbの設定方法について詳しく説明する。まず図4を参照して、目標姿勢角バイアス値αbの符号の設定方法について説明する。図4は目標姿勢角バイアス値αbの符号設定方法の一例を示すフローチャートである。 Next, a method of setting the target posture angle bias value αb will be described in detail. First, a method of setting the sign of the target posture angle bias value αb will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a code setting method for the target attitude angle bias value αb.
高度推定部20は移動体1の高度推定値Hsを算出する(ステップS10)。そして目標姿勢角バイアス値算出部26は、ステップS10で算出された高度推定値Hsを基本目標高度Hbと比較する(ステップS11)。ここで基本目標高度Hbとは、地形面2に対する移動体1の高度の適正な標準値として予め設定される閾値であり、例えばオペレータからの入力に基づいて決定される。
The
高度推定値Hsが基本目標高度Hbより低い場合(Hs<Hb)、目標姿勢角バイアス値算出部26は目標姿勢角バイアス値αbの符号を正に設定する(ステップS12)。これにより、移動体1の高度が基本目標高度Hbに満たない状態、すなわち、地形面2に対して標準値より接近している状態にある場合には、正の符号を有する目標姿勢角バイアス値αbを基本目標姿勢角αbtに加算することで、基本目標姿勢角αbtより大きな補正目標姿勢角αtが得られる。このように得られた基本目標姿勢角αbtに従って移動制御を実施することで、地形面2に対して標準値より接近している移動体1の高度を、標準値に近づけるように修正を促すことができる。
When the altitude estimated value Hs is lower than the basic target altitude Hb (Hs <Hb), the target attitude angle bias
一方、高度推定値Hsが基本目標高度Hbより大きい場合(Hs>Hb)、目標姿勢角バイアス値算出部26は目標姿勢角バイアス値αbの符号を負に設定する(ステップS13)。これにより、移動体1の高度が基本目標高度Hbを超える状態、すなわち、地形面2に対して標準値より離れている状態にある場合には、負の符号を有する目標姿勢角バイアス値αbを基本目標姿勢角αbtに加算することで、基本目標姿勢角αbtより小さな補正目標姿勢角αtが得られる。このように得られた基本目標姿勢角αbtに従って移動制御を実施することで、地形面2に対して標準値を超えている移動体1の高度を、標準値に近づけるように修正を促すことができる。
On the other hand, when the altitude estimation value Hs is larger than the basic target altitude Hb (Hs> Hb), the target attitude angle bias
尚、高度推定値Hsが基本目標高度Hbと等しい場合(Hs=Hb)、目標姿勢角バイアス値算出部26は目標姿勢角バイアス値αbをゼロに設定してもよい(ステップS14)。これにより、移動体1の高度が基本目標高度Hbに一致している状態にある場合には、目標姿勢角バイアス値αbによる補正を行わないことで、移動体1の高度を適正に現状維持できる。
When the estimated altitude value Hs is equal to the basic target altitude Hb (Hs = Hb), the target attitude angle bias
このように本実施形態では、高度推定値Hsの大きさに基づいて基本目標姿勢角αbtに加算される目標姿勢角バイアス値αbの符号が設定される。これにより、様々な凹凸を有する地形面2に対して移動体1の高度を適切に修正することで衝突可能性を低減しつつ、移動体1の姿勢を安定化することができる。
As described above, in the present embodiment, the sign of the target posture angle bias value αb to be added to the basic target posture angle αbt is set based on the magnitude of the altitude estimated value Hs. As a result, the posture of the moving body 1 can be stabilized while reducing the possibility of collision by appropriately correcting the altitude of the moving body 1 with respect to the
続いて目標姿勢角バイアス値αbの絶対値の設定方法について説明する。目標姿勢角バイアス値算出部26は、目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|と高度Hとの関係を規定する特性関数に基づいて、高度推定部20で推定された高度推定値Hsに対応する目標バイアス値の絶対値|αb|を算出してもよい。これにより、目標姿勢角バイアス値αbは移動体1の高度Hに応じて可変に設定することができ、移動体1の地形面2からの高度に応じて制御目標値(補正姿勢角目標値αt)を調整し、移動体1の地形面2への衝突可能性の軽減と、姿勢の安定化とを良好に両立させることができる。
Next, a method of setting the absolute value of the target posture angle bias value αb will be described. The target attitude angle bias
ここで図5は目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|と高度Hとの関係を規定する特性関数の一例である。図5では、第1特性関数f1、第2特性関数f2及び第3特性関数f3が示されている。目標姿勢角バイアス値算出部26は、これらの特性関数から目標姿勢角バイアス値αbの算出に用いられる特性関数を適宜選択可能に構成されている。具体的には、第2特性関数f2は第1特性関数f1と比較しバイアス値を大きく算出する特性関数である。同様に、第3特性関数f3は第1特性関数f1と比較しバイアス値を小さく算出する特性関数である。なお、第1特性関数f1、第2特性関数f2及び第3特性関数f3は図5に示すような1種類の関数とは限らず、それぞれ複数用意しておいてもよい。例えば、前記の特徴の範囲内で、それぞれ複数の特性関数を用意し、移動体1の速度や制御モードなどに基づいて選択可能に構成してもよい。
Here, FIG. 5 is an example of a characteristic function that defines the relationship between the absolute value | αb | of the target attitude angle bias value and the altitude H. In FIG. 5, the first characteristic function f1, the second characteristic function f2, and the third characteristic function f3 are shown. The target posture angle bias
第1特性関数f1、第2特性関数f2及び第3特性関数f3は、高度Hが増加するに従って、目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|が減少するように規定される。すなわち、これらの特性関数は、移動体1の高度Hが大きくなるほど目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|を小さくすることで、基本目標姿勢角αbtに対する補正量を減少させる。これにより、移動体1が地形面2に近い場合には目標姿勢角バイアス値αbによる補正量を大きくすることで、地形面2への衝突可能性を優先的に低減する一方で、移動体1が地形面2から遠い場合には衝突可能性が低いため、目標姿勢角バイアス値αbによる補正量を小さくすることで、安定性を優先した制御が可能となる。
The first characteristic function f1, the second characteristic function f2, and the third characteristic function f3 are defined so that the absolute value | αb | of the target attitude angle bias value decreases as the altitude H increases. That is, these characteristic functions reduce the amount of correction for the basic target posture angle αbt by reducing the absolute value | αb | of the target posture angle bias value as the altitude H of the moving body 1 increases. As a result, when the moving body 1 is close to the
また第1特性関数f1、第2特性関数f2及び第3特性関数f3は、高度Hが高度下限値以下Hminである場合、目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|が最大値になるように規定される。これにより、移動体1の高度Hが下限値Hminを下回る程度に地形面2に接近した場合、目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|を最大値に設定することで、地形面2への衝突回避を最優先することができる。
Further, in the first characteristic function f1, the second characteristic function f2, and the third characteristic function f3, when the altitude H is Hmin below the altitude lower limit value, the absolute value | αb | of the target attitude angle bias value becomes the maximum value. Is regulated. As a result, when the altitude H of the moving body 1 approaches the
また第1特性関数f1、第2特性関数f2及び第3特性関数f3は、高度Hが高度上限値以上Hmaxである場合、目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|が最小値(ゼロ)になるように規定される。これにより、移動体1の高度Hが上限値Hmaxを上回る程度に地形面2から離隔した場合、目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|を最小値に設定することで、予定航路からの逸脱を抑制することができる。
Further, in the first characteristic function f1, the second characteristic function f2, and the third characteristic function f3, when the altitude H is equal to or higher than the altitude upper limit value, the absolute value | αb | of the target attitude angle bias value becomes the minimum value (zero). Is stipulated to be. As a result, when the altitude H of the moving body 1 is separated from the
第1特性関数f1は、目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|と高度Hとが線形特性を示すように規定される。第2特性関数f2は、第1特性関数f1に比べて高度Hに対する目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|が大きく設定される。第3特性関数f3は、第1特性関数f1に比べて高度Hに対する目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|が小さく設定される。このように互いに異なる特性を有する複数の特性関数を選択可能に構成することで、移動体1の状況に応じてより柔軟な運転制御が可能となる。 The first characteristic function f1 is defined so that the absolute value | αb | of the target attitude angle bias value and the altitude H exhibit linear characteristics. In the second characteristic function f2, the absolute value | αb | of the target attitude angle bias value with respect to the altitude H is set larger than that in the first characteristic function f1. The third characteristic function f3 is set so that the absolute value | αb | of the target attitude angle bias value with respect to the altitude H is smaller than that of the first characteristic function f1. By configuring a plurality of characteristic functions having different characteristics to be selectable in this way, more flexible operation control can be performed according to the situation of the moving body 1.
上述の第1特性関数f1、第2特性関数f2及び第3特性関数f3は、例えば、傾斜推定部24で算出される傾斜推定値Lsに基づいて選択される。図6は目標姿勢角バイアス値αbの絶対値設定方法の一例を示すフローチャートである。
The first characteristic function f1, the second characteristic function f2, and the third characteristic function f3 described above are selected based on, for example, the inclination estimation value Ls calculated by the
まず傾斜推定部24は移動体1の傾斜推定値Lsを算出する(ステップS20)。そして目標姿勢角バイアス値算出部26は、ステップS20で算出された傾斜推定値Lsの符号を判定する(ステップS21)。例えば傾斜推定値Lsがゼロである場合(Ls=0)、特性関数として第1特性関数f1を選択し(ステップS22)、当該第1特性関数f1を用いて目標姿勢角バイアス値αbの絶対値を算出する(ステップS23)。このように地形面2の傾斜が無い場合には、第2特性関数f2及び第3特性関数f3に比べて標準的な線形特性を有する特性関数f1を選択することで、安定的な高度制御が可能となる。
First, the
一方、傾斜推定値Lsがゼロより大きい場合(Ls>0)、特性関数として第2特性関数f2を選択し(ステップS24)、当該第2特性関数f2を用いて目標姿勢角バイアス値αbの絶対値を算出する(ステップS23)。第2特性関数f2は標準的な第1特性関数f1に比べて高度Hに対する目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|が大きく設定される。そのため、地形面2が上り勾配を有する場合には、第2特性関数f2を選択することで、姿勢角αを正方向に向けやすくできる。
On the other hand, when the tilt estimation value Ls is larger than zero (Ls> 0), the second characteristic function f2 is selected as the characteristic function (step S24), and the target attitude angle bias value αb is absolute using the second characteristic function f2. The value is calculated (step S23). The second characteristic function f2 is set to have a larger absolute value | αb | of the target attitude angle bias value with respect to the altitude H than the standard first characteristic function f1. Therefore, when the
また傾斜推定値Lsがゼロより小さい場合(Ls<0)、特性関数として第3特性関数f3を選択し(ステップS25)、当該第3特性関数f3を用いて目標姿勢角バイアス値αbの絶対値を算出する(ステップS23)。第3特性関数f3は標準的な第1特性関数f1に比べて高度Hに対する目標姿勢角バイアス値の絶対値|αb|が小さく設定される。そのため、地形面2が下り勾配を有する場合には、過剰に姿勢角αを下方に向けると地形面2に対する衝突可能性が増えてしまうため、第2特性関数f2を選択することで、このような衝突可能性を効果的に低減できる。
When the tilt estimation value Ls is smaller than zero (Ls <0), the third characteristic function f3 is selected as the characteristic function (step S25), and the absolute value of the target attitude angle bias value αb is used using the third characteristic function f3. Is calculated (step S23). The third characteristic function f3 is set so that the absolute value | αb | of the target attitude angle bias value with respect to the altitude H is smaller than that of the standard first characteristic function f1. Therefore, when the
このように高度推定値Hs及び傾斜推定値Lsに基づいて目標姿勢角バイアス値αbの符号及び絶対値を設定することにより、様々な地形面2に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面2への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。例えば図7に示すように、凹凸を含む地形面2に対する移動体1の軌跡は図1と比較して明らかなように、最低高度を確保可能な範囲で高度を確保しつつ、姿勢角の変化を抑えた安定した運転が実現される。
By setting the sign and absolute value of the target attitude angle bias value αb based on the altitude estimated value Hs and the inclination estimated value Ls in this way, the terrain can be secured while ensuring a stable attitude with respect to various terrain surfaces 2. Motion control that can reduce the possibility of collision with the
(第2実施形態)
続いて第2実施形態に係る移動体1について説明する。第2実施形態に係る移動体1は、前述の第1実施形態に係る移動体1と同様に本体1aと、推力発生装置1bとを備えるが、推力発生装置1bは例えば垂直上下方向に推力を発生可能なスラスタであり、姿勢角及び高度が独立して制御可能に構成される点で異なる。
(Second Embodiment)
Subsequently, the moving body 1 according to the second embodiment will be described. The moving body 1 according to the second embodiment includes a
図8は第2実施形態に係る移動体1の制御装置10の内部構成を示すブロック図である。制御装置10は、制御装置10は、高度推定部20と、傾斜推定部24と、目標高度バイアス値算出部40(目標バイアス値算出部)と、補正目標高度算出部42(補正目標値算出部)と、高度制御部44(制御部)と、目標姿勢角バイアス値算出部46(目標バイアス値算出部)と、補正目標姿勢角算出部48(補正目標値算出部)と、姿勢角推定部50と、姿勢角制御部52(制御部)と、を備える。
FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of the
目標高度バイアス値算出部40(目標バイアス値算出部)は、例えばオペレータによって入力される基本目標高度Hbtに加算するための目標高度バイアス値Hb(目標バイアス値)を算出する。目標高度バイアス値Hb(目標バイアス値)は、傾斜推定部24から入力される傾斜推定値Lsに基づいて算出される。これにより、地形面2の傾斜に応じて高度Hの制御目標値が可変に設定可能となる。
The target altitude bias value calculation unit 40 (target bias value calculation unit) calculates, for example, the target altitude bias value Hb (target bias value) to be added to the basic target altitude Hbt input by the operator. The target altitude bias value Hb (target bias value) is calculated based on the inclination estimation value Ls input from the
補正目標高度算出部42(補正目標値算出部)は、基本目標高度Hbtに対して、目標高度バイアス値算出部40(目標バイアス値算出部)で算出された目標高度バイアス値Hb(目標バイアス値)を加算することにより補正し、最終的な高度Hの目標値である補正目標高度Ht(補正目標値)を算出する。 The correction target altitude calculation unit 42 (correction target value calculation unit) has a target altitude bias value Hb (target bias value) calculated by the target altitude bias value calculation unit 40 (target bias value calculation unit) with respect to the basic target altitude Hbt. ) Is added to calculate the correction target altitude Ht (correction target value), which is the final target value of the altitude H.
高度制御部44(制御部)は、補正目標高度Ht(補正目標値)と、高度推定部20で推定された高度推定値Hsとの差分ΔHに基づいて、高度制御量SHを出力することにより、移動体1(推力発生装置1b)を制御する。例えば、差分ΔHと高度制御量SHとの関係は、マップ等として予め規定されており、高度制御部44(制御部)は、当該マップ等を参照することにより、入力される差分ΔHに対応する高度制御量SHを出力する。
尚、差分ΔHと高度制御量SHとの関係は、実験的又はシミュレーション的な手法によって予め求められ、不図示の記憶装置から適宜読み出し可能に構成されてもよい。
The altitude control unit 44 (control unit) outputs the altitude control amount SH based on the difference ΔH between the correction target altitude Ht (correction target value) and the altitude estimated value Hs estimated by the
The relationship between the difference ΔH and the altitude control amount SH may be obtained in advance by an experimental or simulation method, and may be configured to be appropriately readable from a storage device (not shown).
目標姿勢角バイアス値算出部46(目標バイアス値算出部)は、例えばオペレータによって入力される基本目標姿勢角αbtに加算するための目標姿勢角バイアス値αb(目標バイアス値)を算出する。目標姿勢角バイアス値αb(目標バイアス値)は、傾斜推定部24から入力される傾斜推定値Lsに基づいて算出される。これにより、地形面2の傾斜に応じて姿勢角αの制御目標値が可変に設定可能となる。
The target attitude angle bias value calculation unit 46 (target bias value calculation unit) calculates, for example, the target attitude angle bias value αb (target bias value) to be added to the basic target attitude angle αbt input by the operator. The target attitude angle bias value αb (target bias value) is calculated based on the tilt estimation value Ls input from the
補正目標姿勢角算出部48(補正目標値算出部)は、基本目標姿勢角αbtに対して、傾斜推定部24で算出された傾斜推定値Ls、及び、目標姿勢角バイアス値算出部46(目標バイアス値算出部)で算出された目標姿勢角バイアス値αb(目標バイアス値)を加算することにより補正し、最終的な姿勢角αの目標値である補正目標姿勢角αt(補正目標値)を算出する。
The correction target attitude angle calculation unit 48 (correction target value calculation unit) has the inclination estimation value Ls calculated by the
姿勢角推定部50は、移動体1に設けられた各種センサ(不図示)に基づいて、移動体1の地形面2に対する姿勢角(姿勢角推定値αs)を推定する。本実施形態では、移動体1には地形探査を目的としてソーナー装置である測定装置4が搭載されているため、姿勢角推定部50は測定装置4の測定結果を取得することにより、姿勢角推定値αsを求めてもよい。
The posture
姿勢角制御部52(制御部)は、補正目標姿勢角αt(補正目標値)と、姿勢角推定部50で推定された姿勢角推定値αsとの差分Δαに基づいて、姿勢角制御量Sαを出力することにより、移動体1(推力発生装置1b)を制御する。例えば、差分Δαと姿勢角制御量Sαとの関係は、マップ等として予め規定されており、姿勢角制御部52(制御部)は、当該マップ等を参照することにより、入力される差分Δαに対応する姿勢角制御量Sαを出力する。
尚、差分Δαと姿勢角制御量Sαとの関係は、実験的又はシミュレーション的な手法によって予め求められ、不図示の記憶装置から適宜読み出し可能に構成されてもよい。
The posture angle control unit 52 (control unit) has a posture angle control amount Sα based on the difference Δα between the correction target posture angle αt (correction target value) and the posture angle estimated value αs estimated by the posture
The relationship between the difference Δα and the attitude angle control amount Sα is obtained in advance by an experimental or simulation method, and may be configured to be appropriately readable from a storage device (not shown).
このように第2実施形態では、高度H及び姿勢角αの基本目標値をバイアス値でそれぞれ補正して求めた各補正目標値に従って制御が実施される。これにより、移動体1の姿勢角αと高度Hとが独立に制御可能な移動体1においても、前述の第1実施形態と同様に、様々な地形面に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。 As described above, in the second embodiment, the control is performed according to each correction target value obtained by correcting the basic target values of the altitude H and the posture angle α with the bias values. As a result, even in the moving body 1 in which the posture angle α and the altitude H of the moving body 1 can be controlled independently, a stable posture is secured for various terrain surfaces as in the first embodiment described above. At the same time, motion control that can reduce the possibility of collision with the terrain surface becomes possible.
また第2実施形態における目標高度バイアス値αH及び目標姿勢角バイアス値αbは、第1実施形態における目標姿勢角バイアス値αbと同様に、傾斜推定値Lsに基づいて符号及び絶対値を可変に設定することにより、様々な地形面2に対して安定的な姿勢を確保しつつ、地形面2への衝突可能性を低減可能な運動制御が可能となる。
Further, the target altitude bias value αH and the target attitude angle bias value αb in the second embodiment are variably set in sign and absolute value based on the tilt estimation value Ls, similarly to the target attitude angle bias value αb in the first embodiment. By doing so, it is possible to perform motion control capable of reducing the possibility of collision with the
以上説明したように上述の各実施形態によれば、姿勢の安定化を図りつつ、地形面への衝突可能性を低減可能な移動体の制御装置、制御方法及びプログラムを提供できる。 As described above, according to each of the above-described embodiments, it is possible to provide a control device, a control method, and a program for a moving body that can reduce the possibility of collision with a terrain surface while stabilizing the posture.
本発明の少なくとも一実施形態は、移動体の制御装置、制御方法及びプログラムに利用可能である。 At least one embodiment of the present invention is available for mobile control devices, control methods and programs.
1 移動体
1a 本体
1b 推力発生装置
2 地形面
4 測定装置
10 制御装置
20 高度推定部
22 基本目標姿勢角算出部
24 傾斜推定部
26 目標姿勢角バイアス値算出部
28 補正目標姿勢角算出部
30 姿勢角制御部
32 姿勢角検出部
40 目標高度バイアス値算出部
42 補正目標高度算出部
44 高度制御部
50 姿勢角推定部
1 Moving
Claims (12)
前記地形面の傾斜を推定する傾斜推定部と、
前記傾斜の状況に基づいて調整される目標バイアス値を算出する目標バイアス値算出部と、
前記制御パラメータの基本目標値に前記目標バイアス値を加算することにより補正目標値を算出する補正目標値算出部と、
前記制御パラメータが前記補正目標値になるように前記移動体を制御する制御部と、
を備える、移動体の制御装置。 A control device for a moving body whose control parameter is at least one of the altitude or the attitude angle of the moving body with respect to the terrain surface.
An inclination estimation unit that estimates the inclination of the terrain surface and
A target bias value calculation unit that calculates a target bias value adjusted based on the inclination situation,
A correction target value calculation unit that calculates a correction target value by adding the target bias value to the basic target value of the control parameter, and a correction target value calculation unit.
A control unit that controls the moving body so that the control parameter becomes the correction target value,
A moving body control device.
前記姿勢角は前記高度に依存して制御される、請求項1に記載の移動体の制御装置。 The control parameter is the attitude angle.
The moving body control device according to claim 1, wherein the posture angle is controlled depending on the altitude.
前記目標バイアス値算出部は、前記高度推定部で推定された前記高度が前記基本目標高度より低い場合、前記目標バイアス値の符号を正に設定し、前記高度推定部で推定された前記高度が前記基本目標高度より高い場合、前記目標バイアス値の符号を負に設定する、請求項2に記載の移動体の制御装置。 Further provided with an altitude estimation unit for estimating the altitude of the moving body,
When the altitude estimated by the altitude estimation unit is lower than the basic target altitude, the target bias value calculation unit sets the sign of the target bias value positively, and the altitude estimated by the altitude estimation unit is set to positive. The moving body control device according to claim 2, wherein the sign of the target bias value is set negative when the altitude is higher than the basic target altitude.
前記目標バイアス値の絶対値と前記高度とが線形特性を示す第1特性関数と、
前記第1特性関数に比べて前記高度に対する前記目標バイアス値の絶対値が大きく設定される第2特性関数と、
前記第1特性関数に比べて前記高度に対する前記目標バイアス値の絶対値が小さく設定される第3特性関数と、
のうちいずれかを選択可能に構成される、請求項4から6のいずれか一項に記載の移動体の制御装置。 The target bias value calculation unit can be used as the characteristic function.
A first characteristic function in which the absolute value of the target bias value and the altitude show a linear characteristic,
A second characteristic function in which the absolute value of the target bias value with respect to the altitude is set larger than that of the first characteristic function.
A third characteristic function in which the absolute value of the target bias value with respect to the altitude is set smaller than that of the first characteristic function.
The moving body control device according to any one of claims 4 to 6, wherein any one of the following can be selected.
前記傾斜がゼロである場合、前記特性関数として前記第1特性関数を選択し、
前記傾斜がゼロより大きい場合、前記特性関数として前記第2特性関数を選択し、
前記傾斜がゼロより小さい場合、前記特性関数として前記第3特性関数を選択する、請求項7に記載の移動体の制御装置。 The target bias value calculation unit
When the slope is zero, the first characteristic function is selected as the characteristic function.
If the slope is greater than zero, the second characteristic function is selected as the characteristic function.
The control device for a moving body according to claim 7, wherein when the inclination is smaller than zero, the third characteristic function is selected as the characteristic function.
前記補正目標値算出部は、前記基本高度目標値に前記目標高度バイアス値を加算することにより補正目標高度値を算出する補正目標高度値算出部と、前記基本姿勢角目標値に前記目標姿勢角バイアス値を加算することにより補正目標姿勢角値を算出する補正目標姿勢角値算出部と、を含み、
前記制御部は、前記高度が前記補正目標高度値になるとともに前記姿勢角が前記補正目標姿勢角値になるように、前記移動体を制御する、請求項9に記載の移動体の制御装置。 The target bias value calculation unit calculates a target altitude bias value corresponding to the altitude based on the inclination, and a target attitude angle bias value corresponding to the attitude angle based on the inclination. Including the target attitude angle bias value calculation unit to be calculated
The correction target value calculation unit includes a correction target altitude value calculation unit that calculates a correction target altitude value by adding the target altitude bias value to the basic altitude target value, and the target attitude angle to the basic attitude angle target value. Includes a correction target attitude angle value calculation unit that calculates a correction target attitude angle value by adding a bias value.
The control device for a moving body according to claim 9, wherein the control unit controls the moving body so that the altitude becomes the corrected target altitude value and the posture angle becomes the corrected target posture angle value.
前記地形面の傾斜を推定するステップと、
前記傾斜の状況に基づいて調整される目標バイアス値を算出するステップと、
前記制御パラメータの基本目標値に前記目標バイアス値を加算することにより補正目標値を算出するステップと、
前記制御パラメータが前記補正目標値になるように前記移動体を制御するステップと、
を備える、移動体の制御方法。 A method for controlling a moving body in which at least one of the altitude or the attitude angle with respect to the terrain surface of the moving body is used as a control parameter.
The step of estimating the slope of the terrain surface and
The step of calculating the target bias value adjusted based on the inclination situation, and
A step of calculating a correction target value by adding the target bias value to the basic target value of the control parameter, and
A step of controlling the moving body so that the control parameter becomes the correction target value, and
A method of controlling a moving body.
コンピュータに、
前記地形面の傾斜を推定するステップと、
前記傾斜の状況に基づいて調整される目標バイアス値を算出するステップと、
前記制御パラメータの基本目標値に前記目標バイアス値を加算することにより補正目標値を算出するステップと、
前記制御パラメータが前記補正目標値になるように前記移動体を制御するステップと、
を実行させる、プログラム。 A program for controlling a moving body whose control parameter is at least one of the altitude or the attitude angle of the moving body with respect to the terrain surface.
On the computer
The step of estimating the slope of the terrain surface and
The step of calculating the target bias value adjusted based on the inclination situation, and
A step of calculating a correction target value by adding the target bias value to the basic target value of the control parameter, and
A step of controlling the moving body so that the control parameter becomes the correction target value, and
A program that runs.
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- 2019-05-29 JP JP2019099994A patent/JP2020192906A/en not_active Ceased
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