JP2907876B2 - 車両の自動操縦走行装置 - Google Patents

車両の自動操縦走行装置

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JP2907876B2 JP1194483A JP19448389A JP2907876B2 JP 2907876 B2 JP2907876 B2 JP 2907876B2 JP 1194483 A JP1194483 A JP 1194483A JP 19448389 A JP19448389 A JP 19448389A JP 2907876 B2 JP2907876 B2 JP 2907876B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車庫付近の路面に敷設した誘導ラインに
沿って、車両を無人状態にて自動走行させるようにする
車両の自動操縦走行装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第7図は例えば特開昭51−139030号公報に示された従
来の車両の自動操縦走行装置を示す説明図であり、図に
おいて、21は車両通行道路の路面付近に埋設した誘導ラ
イン、22,23は車両の前車輪、24,25は後車輪、26,27車
両前部に配置されたコイルからなる第1の調査装置、2
8,29は車両後部に配置されたコイルからなる第2の調査
装置、30,31は誘導ライン21の曲率半径を検知するコイ
ルからなる第3の調査装置である。
次に動作について説明する。
まず、誘導ライン21には交流電流を流して、同心的な
磁場を作る。このため、この誘導ライン21上を走行する
車両は、各調査装置26〜31に交流電圧を誘導(検知)
し、図示しない操舵部へ出力する。このため、この操舵
部は、第1の調査装置26,27により、代表軸としての車
両中心軸20に対する偏倚yVを、第2の調査装置28,29に
より偏倚yHを、第3の調査装置30,31により偏倚yHから
誘導ラインの曲率半径ρをそれぞれ検知し、車両中心軸
20に対するかじ取角βを第1の調査装置26,27の偏倚が
最小になるようにする。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の車両の自動操縦走行装置は以上のように構成さ
れているので、通常の車両通行道路における車両の誘導
走行には適用可能であるが、車両を車庫入れする場合の
ように動きが遅くて小さく、しかも小半径で走行するよ
うな場合の細かい走行制御には、速動性などの点から、
実用上使用が不可能であるなどの課題があった。
これに対して、特開昭55−119708号公報には低速で走
行する車両を誘導路に沿ってガイドする自動操縦走行装
置が提案されている。これは車両の方向を示す代表軸上
の1点で、誘導路からの偏倚を小さく操舵するものであ
るが、短い移動距離の走行で誘導路からの偏倚を所定の
範囲内におさめるためには、偏倚量の目標値からのずれ
に対して比例させる操舵量の比例ゲインをかなり大きく
設定しなければならず、そうすると偏倚目標値を中心と
して振動しやすくなり、誘導路に沿わせるための収束性
と、操舵の安定性を両立させるためには、車庫入れ動作
のような走行モードに対しては実用上適用できないなど
の課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、自動車の車庫入れ動作などのように、比較的
狭小な走行領域内の誘導路上で、車両を微妙かつ自動的
に操縦走行させることができる車両の自動操縦走行装置
を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る車両の自動操縦走行装置は、偏倚検出
器の出力にもとづき、操舵輪の目標舵角及び目標車速を
時系列上で逐次演算すると共に、車両の駆動輪の前進/
後退指令を出力する演算部と、該演算部からの目標舵角
の出力信号を受けて、操舵輪の舵角を目標舵角に一致す
るように追従制御する舵角追従制御部と、舵角追従制御
部による操舵駆動機構の動作中に、目標車速の所定範囲
内に車両速度を制御する車速制御部と、演算部からの前
進/後退指令信号を受けて、駆動輪を前進側または後退
側に駆動する前進/後退駆動部とを備え、上記演算部
は、偏倚検出器の出力が第1の設定値に達した場合にそ
れまで出力していた目標舵角及び前進/後退指令の方向
とは逆方向の目標舵角及び前進/後退指令を出力し、偏
倚検出器の出力が第1の設定値よりも小さい第2の設定
値に達した場合に元の方向の目標舵角及び前進/後退指
令を出力するものである。
〔作 用〕
この発明における車両の自動操縦走行装置は、車体の
方位を示す代表軸上の少なくとも2点以上の所で誘導ラ
インからの偏倚量を検出し、この偏倚量から時間軸上で
逐次目標とする舵角と車両速度を演算決定し、目標とす
る舵角になるように操舵輪を追従制御するとともに、車
両速度を目標車両速度の所定範囲内になるように速度制
御する。
また、偏倚検出器の出力が第1の設定値に達した場合
に、第2の設定値に達するまで車両を逆方向の目標舵角
及び前進/後退指令で走行させ、第2の設定値に達した
ら、元の方向の目標舵角及び前進/後退指令で走行させ
る。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図において、3,4は車両前後に設けた偏倚検出器、8
は偏倚検出器3,4からの偏倚信号e1,e2を受けて時間軸上
で、目標舵角rや目標車速Vrを演算出力する演算部、
9は目標舵角rと舵角に応じた信号を受けて、その
舵角が目標舵角に一致するように追従制御させるための
制御信号を出力する舵角追従制御部、10は上記制御信号
を受けて操舵輪を動作させる操舵駆動部、11は操舵輪の
舵角に応ずる信号を出力する舵角検出器である。12は車
速検出器15からの車速信号Vと、上記演算部8からの目
標車速信号Vrとを比較して、その差に応じてアクセルま
たはブレーキを動作させる信号を出力する車速制御部で
ある。
第2図は第1図に示す自動操縦走行装置を備えた車両
を示し、図において、1は車両、2は車庫付近の小領域
の路面に敷設した誘導ラインで、例えば実効値が3〜5
アンペア、50または60ヘルツの交流電流を流す絶縁被覆
銅線(以下、誘導ラインという)、3a,3b,4a,4bは車体
の前後端下面に設けた2対の磁気センサで、これらの各
対が誘導ライン2からの発生磁界を検出し、これらは車
両1の前後端での車両の方向を示す代表軸5と誘導ライ
ン2との間の距離を検出する上記偏倚検出器3,4を構成
している。6は車両の前輪としての操舵輪、7は後輪と
しての駆動輪である。
第3図は車庫付近の誘導ライン2を示す路面図であ
り、図において、2は誘導ラインで、実線で示した部分
が、実際に誘導走行させるための部分で、破線は誘導ラ
イン2に電流を流すための回路を構成するために付随す
る部分である。実線部分は道路面上または道路面から比
較的浅い所に敷設され、破線部分は道路面から比較的深
い所に敷設することにより、上記磁気センサ3a,3b,4a,4
bには実線部の誘導ラインから発生する磁界だけが検出
され、誘導ラインとしての役目を果たしている。17は誘
導ライン2に交流電流を通ずる交流電源である。20は車
庫入れスペースで、図に示すような位置に車両1が置か
れた状態から、自動操縦走行状態となり、矢印の方向に
バック走行して車庫入れスペース20に誘導走行制御され
るものである。
次に動作について、第4図に示す回路各部の信号のタ
イムチャートに従って説明する。まず、時刻t=t1で、
第3図のような位置で車両1が停まり、自動操縦が始ま
る。t=t1以後、車両1が誘導ライン2に沿って後進
し、t=t2で第3図の車庫入れスペース20中の破線で示
す位置で停止する。この間の、偏倚検出器3及び4の検
出出力e1及びe2の時間波形が第4図(a)である。ま
た、第4図(b)はこのe1及びe2の出力変化に対して上
記演算部8において、下記の式に従って操舵輪6a及び6b
の目標舵角r演算した結果を示している。
r=k1・e2+k2・(e1−e2) ……(1) (k1,k2は比例ゲイン定数) (1)式の第1項は後輪側の偏倚量に比例して舵角操
作する量で、主に車両1の後端部の中心が、誘導ライン
2の上に沿って走行させるための操作成分である。した
がって、前進走行する場合は、e2の代わりにe1が与えら
れる。なお、e1,e2の符号は、第4図(a)の縦軸に記
してあるように、車両1の方位を示す代表軸が誘導ライ
ンと一致しているときが零で、右側にずれているときが
+、左側にずれているときが−とする。また、舵角r
についても直進走行できる中立の状態を零とし、右側に
ハンドルを回したときの舵角を+、逆方向を−としてい
る。したがって、e2が−のときはk1e2も−で、(1)式
の第1項は左側にハンドルを回す方向で、大きさ|k1e2|
の舵角操作を示している。また、(1)式の第2項は車
両1の姿勢、つまり車両1の方位を示す代表軸5を、誘
導ライン2に並行させるための操作舵角量で、この場合
もe1,e2の符号を含めて演算する。第4図(c)は第4
図(a)に対応して演算出力される目標車速Vrの時間波
形の結果である。この目標車速Vrはe2の値もしくはr
の値に応じて設定する。即ち、e2,rの絶対値がある
値以上になったときは、その値に応じて小さく設定し、
以下のときは、後進速度として適当な車速4km/h程度が
設定される。なお、本実施例では誘導ライン2の曲率半
径を、車両の最小回転半径よりも大きくなるように敷設
してある。上記のようなrとVrの時間軸上での設定目
標値に対して、第2図に示す各制御部9,12、各駆動部1
0,13,14が追従動作し、車両1が誘導ライン2に沿って
自動走行することになる。すなわち、舵角追従制御部9
では目標舵角rに対して、舵角検出器11からの現在の
舵角が一致するような追従制御信号を操舵駆動部10に
入力し、車速制御部12では目標車速Vrに対して、現在、
車速検出器15から得られる車速Vが一致するような追従
制御信号を、アクセル駆動部13およびブレーキ駆動部14
に入力する。これにより、車両1は誘導ライン2に沿っ
て最適の速度で、高精度に自動走行制御されることにな
る。
第5図はこの発明の自動操縦走行装置の他の実施例を
示し、これが第1図に示すものと異なるところは、演算
部8で作った停止指令信号BRをブレーキ駆動部14に入力
し、さらにシフトレバー駆動部(前進/後退駆動部)16
を設けて、これに前進/後退指令信号としてのシフト指
令信号D/Rを入力し、また、このシフトレバー駆動部16
から演算部8に対し、シフト完了信号d/rを返すように
したものである。なお、このほかの第1図に示したもの
と同一の構成部分には同一符号を付して、その重複する
説明を省略する。
次に動作について第6図に示す回路各部の信号のタイ
ムチャートに従って説明する。まず、時刻t=t1で、第
3図に示されるような位置で車両1が停まっているとこ
ろから自動操縦走行が始まる。t=t1以後、車両1が誘
導ライン2に沿って後進し、t=t7で第3図の車庫入れ
スペース20の中の破線で示す位置で停止して終了する。
この間の偏倚検出器3および4の検出出力e1及びe2の時
間波形は第6図(a)に示してある。第6図(b),
(c),(d),(e)は、e1,e2にもとづいて演算部
8で演算され、それぞれ舵角追従制御部9へ送出される
目標舵角信号r、車速制御部12へ送出される目標車速
信号Vr、ブレーキ駆動部14に送出される停止指令信号B
R、シフトレバー駆動部16に送出されるシフト指令信号D
/R(前進/後退)の時間波形である。そして時刻t3から
t5の間を除いて、目標舵角rは上記(1)式による演
算結果から出力される。また、時刻t=t3では、車両後
端部の偏倚量e2が第1の設定値E1に達したため、停止指
令信号BRが出力されて車両1が停止する。同時に、目標
操舵角rは第6図(b)に示す如く、t3以前とは逆方
向に操舵可能な最大角より少し小さい操舵角度に設定さ
れる。この間に、シフト指令信号D/Rは後進から前進に
変化して、この指令により、図示しないギヤシフトレバ
ーがシフトレバー駆動部16の出力に従って前進側に移動
する。演算部8では、以上の動作指令による実際の動作
が完了するのに要する時間をみこして、停止指令信号BR
をt3以後t4までの間保持する。この間に、シフト完了信
号(d/r)が送り返されていれば、停止指令信号BRをオ
フする。したがって、t4以後再び車両は走行し始め、偏
倚量e2が第1の設定値E1より小さい設定値E2に一致する
時刻t5まで前進走行する。時刻t5からt6の間で再び停止
指令信号BRが出力され、この間は車両1が停止させられ
る。同時に、目標操舵角rは(1)式の演算結果から
の出力に切換えられ、シフトレバー位置も前進から後進
側に切換えられる。この間の動作は、前回のt3〜t4間の
動作とは指令の内容が異なるだけで、基本的に同じよう
になされる。時刻t6以後は、偏倚量e2の大きさが第1の
設定値E1を越えることなく走行し、操舵角は第6図
(b)にしたがって、車速は第6図(c)の如く指示さ
れる目標車速Vrの所定範囲内になるように制御動作がな
され、時刻t2まで進んで停止し、自動操縦走行が完了す
る。なお、上記の動作は、偏倚量e2の大きさが第1の設
定値E1に達したのが1回の場合についてのものである
が、第3図中の誘導ライン2の曲線部の曲率半径が、車
両1のもつ最小回転半径の性能値に比較してその差が大
きければ、上記の時刻t3から時刻t6までにおけるいわゆ
る切り返し走行が2回以上行われることもあり得るが、
そのときも上記同様にして走行制御される。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、車両の方位を示す
代表軸上の少なくとも2点での誘導ラインからの偏倚量
に応じて、逐次、目標とする目標舵角及び目標車速を設
定し、舵角については目標舵角値に追従制御させ、車速
についてはある範囲の目標車速で追従制御させるように
構成したので、車庫入れ動作のような比較的狭い所で
の、誘導ラインに沿った自動操縦走行が安定して実施で
きるとともに、誘導ラインに対して、車両の方位も含め
て所望の自動走行が実現できるものが得られる効果があ
る。また、必要に応じ操舵輪から最も離れた場所での代
表軸を誘導ラインとの偏倚量が第1の設定値に達したと
き、そのときの操舵方向とは逆方向に所定舵角になるま
で転舵した後、この偏倚量が第2の設定値になるまで以
前と逆方向に走行後、さらに、元の操舵方向で元の方向
に走行することにより、誘導ラインの曲率半径が、車両
の最小回転半径よりも小さくなるような狭小かつ曲折度
の強い走行動作も、高精度に自動制御できるものが得ら
れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による車両の自動操縦走行
装置を示すブロック接続図、第2図は自動操縦される車
両の説明図、第3図は車庫付近の誘導ラインを示す路面
図、第4図は第1図のブロック各部の信号を示すタイム
チャート、第5図はこの発明の他の実施例を示す車両の
自動操縦走行装置のブロック接続図、第6図は第5図の
ブロック各部の信号を示すタイムチャート、第7図は従
来の車両の自動操縦走行装置を示す説明図である。 1は車両、2は誘導ライン、3,4は偏倚検出器、5は代
表軸、6は操舵輪、8は演算部、9は舵角追従制御部、
11は舵角検出器、12は車速制御部。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 1/02 B62D 6/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両の走行をガイドするように路面に敷設
    した誘導ラインと、上記車両の方位を表す代表軸上の少
    なくとも2点以上の位置で、上記誘導ラインからの偏倚
    量に応じた信号を出力する偏倚検出器と、上記車両の操
    舵輪の舵角に応じた信号を出力する舵角検出器と、上記
    偏倚検出器の出力にもとづき、上記操舵輪の目標舵角及
    び目標車速を時系列上で逐次演算すると共に、上記車両
    の駆動輪の前進/後退指令を出力する演算部と、該演算
    部からの目標舵角の出力信号を受けて、上記操舵輪の舵
    角を上記目標舵角に一致するように追従制御する舵角追
    従制御部と、上記舵角追従制御部による操舵駆動機構の
    動作中に、上記目標車速の所定範囲内に車両速度を制御
    する車速制御部と、上記演算部からの前進/後退指令信
    号を受けて、上記駆動輪を前進側または後退側に駆動す
    る前進/後退駆動部とを備え、上記演算部は、上記偏倚
    検出器の出力が第1の設定値に達した場合にそれまで出
    力していた目標舵角及び前進/後退指令の方向とは逆方
    向の目標舵角及び前進/後退指令を出力し、上記偏倚検
    出器の出力が第1の設定値よりも小さい第2の設定値に
    達した場合に元の方向の目標舵角及び前進/後退指令を
    出力することを特徴とする車両の自動操縦走行装置。
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