JP3906109B2 - 軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラム及び記録媒体 - Google Patents
軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラム及び記録媒体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3906109B2 JP3906109B2 JP2002148095A JP2002148095A JP3906109B2 JP 3906109 B2 JP3906109 B2 JP 3906109B2 JP 2002148095 A JP2002148095 A JP 2002148095A JP 2002148095 A JP2002148095 A JP 2002148095A JP 3906109 B2 JP3906109 B2 JP 3906109B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vehicle
- steering
- change pattern
- pattern
- trajectory
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵輪を有する牽引車と、操舵輪を有し前記牽引車に牽引される追従車とを含む連結車両が走行する際の旋回可否に関する情報を提供するための軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラム及び記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開平１１−２１１６２６号公報に開示されているように、コンピュータ上で、操舵輪のないセミトレーラ等を所定の条件の下でトラクタにより牽引走行させる際の走行軌跡を、クロソイド曲線等により取得しディスプレイ等に表示する軌跡出力装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、長大な物体を輸送すべく、操舵輪を一つ以上有する長尺な追従車をトラクタ等の牽引車が牽引する場合や、さらには、操舵輪を有する複数の追従車を牽引車が牽引する例が増えている。このような操舵輪付きの追従車を含む連結車両が旋回する際の走行軌跡は、牽引車の操舵だけでなく追従車の操舵によっても影響を受けて複雑なものとなり、実走行前の旋回可否の検討が欠かせないものとなる。しかしながら、上述のような軌跡出力装置では、操舵輪を有する追従車の旋回可否の検討は困難であった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、操舵輪を有する牽引車と、操舵輪を有し前記牽引車に牽引される追従車とを含む連結車両の旋回可否に関する情報の提供を可能とする軌跡出力装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る軌跡出力装置は、仮想領域内で、操舵輪を有する牽引車と操舵輪を有し牽引車に牽引される追従車とを含む仮想の連結車両を走行させる際の軌跡を取得し出力装置に出力する軌跡出力装置であって、走行の際に牽引車の操舵輪及び追従車の操舵輪は、各々に対して定められた操舵量の変化パターンに応じて各々操舵されるものとされ、牽引車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンが格納される牽引車操舵パターン格納手段と、牽引車操舵パターン格納手段に牽引車の操舵量の変化パターンを入力する牽引車操舵パターン入力手段と、追従車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンが格納される追従車操舵パターン格納手段と、追従車操舵パターン格納手段に追従車の操舵量の変化パターンを入力する追従車操舵パターン入力手段と、牽引車の操舵輪が牽引車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンに応じて操舵され、追従車の操舵輪が追従車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンに応じて操舵されて、連結車両が走行する際の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得手段と、軌跡を出力装置に出力させる出力手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る軌跡出力方法は、仮想領域内で、操舵輪を有する牽引車と操舵輪を有し牽引車に牽引される追従車とを含む仮想の連結車両を走行させる際の軌跡を取得し出力装置に出力する軌跡出力方法であって、走行の際に牽引車の操舵輪及び追従車の操舵輪は、各々に対して定められた操舵量の変化パターンに応じて各々操舵されるものとされ、牽引車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する牽引車操舵パターン入力ステップと、追従車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する追従車操舵パターン入力ステップと、牽引車の操舵輪が牽引車の操舵量の変化パターンに応じて操舵され、追従車の操舵輪が追従車の操舵量の変化パターンに応じて操舵されて、連結車両が走行する際の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得ステップと、軌跡を出力装置に出力させる軌跡出力ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る軌跡出力プログラムは、仮想領域内で、操舵輪を有する牽引車と操舵輪を有し牽引車に牽引される追従車とを含む仮想の連結車両を走行させる際の軌跡を取得し出力装置に出力する軌跡出力方法であって、走行の際に牽引車の操舵輪及び追従車の操舵輪は、各々に対して定められた操舵量の変化パターンに応じて各々操舵されるものとされ、コンピュータに、牽引車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する牽引車操舵パターン入力ステップと、追従車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する追従車操舵パターン入力ステップと、牽引車の操舵輪が牽引車の操舵量の変化パターンに応じて操舵され、追従車の操舵輪が追従車の操舵量の変化パターンに応じて操舵されて、連結車両が走行する際の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得ステップと、軌跡を出力装置に出力させる軌跡出力ステップと、を実行させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラムによれば、仮想領域内で、操舵輪を有する追従車を含む仮想の連結車両が、牽引車及び追従車の操舵輪が所定の操舵量の変化パターンで各々操舵されて走行する際の連結車両の軌跡が取得され出力される。これにより、ユーザ等が、操舵輪を有する追従車を含む実際の連結車両に対応する条件を入力することにより、実際の連結車両が走行する際の軌跡を取得でき、当該連結車両の旋回可否の判断等が好適に行える。
【０００９】
ここで、上記軌跡出力装置において、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する追従車操舵パターン修正要求入力手段と、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて追従車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正手段と、を備えることが好ましい。
【００１０】
ここで、上記軌跡出力方法において、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する追従車操舵パターン修正要求入力ステップと、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて追従車の操舵量の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正ステップと、を含むことが好ましい。
【００１１】
ここで、上記軌跡出力プログラムにおいて、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する追従車操舵パターン修正要求入力ステップと、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて追従車の操舵量の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正ステップと、をコンピュータに実行させることが好ましい。
【００１２】
これらによれば、軌跡の出力結果に応じて、ユーザが、追従車の操舵量の変化パターンの修正要求を入力すると、操舵させるべき操舵量の変化パターンが修正され、修正された追従車の操舵量の変化パターンに基づく連結車両の軌跡が再計算され出力される。これにより、追従車の操舵量の変化パターンを変化させたときの連結車両、特に、追従車の軌跡の変化が容易に確認され、連結車両の軌跡を所望の道路領域内に収めるために必要な、追従車の最適な操舵条件を容易に取得できる。
【００１３】
また、上記軌跡出力装置において、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の時間変化パターンであり、追従車操舵パターン修正手段は、修正要求に応じて、舵角が時間に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように時間変化パターンを修正することが好ましい。
【００１４】
また、上記軌跡出力装置において、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の走行距離に対する変化パターンであり、追従車操舵パターン修正手段は、修正要求に応じて、舵角が走行距離に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように変化パターンを修正してもよい。
【００１５】
また、上記軌跡出力方法において、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の時間変化パターンであり、追従車操舵パターン修正ステップは、修正要求に応じて、舵角が時間に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように時間変化パターンを修正することが好ましい。
【００１６】
また、上記軌跡出力方法において、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の走行距離に対する変化パターンであり、追従車操舵パターン修正ステップは、修正要求に応じて、舵角が走行距離に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように変化パターンを修正してもよい。
【００１７】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の時間変化パターンであり、追従車操舵パターン修正ステップは、修正要求に応じて、舵角が時間に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように時間変化パターンを修正することが好ましい。
【００１８】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の走行距離に対する変化パターンであり、追従車操舵パターン修正ステップは、修正要求に応じて、舵角が走行距離に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように変化パターンを修正してもよい。
【００１９】
これらによれば、追従車の舵角を時間又は走行距離に対して線形に変化させる区間を複数組み合わせた変化パターンで追従車を操舵した場合の連結車両の軌跡が取得される。実際の連結車両において追従車の舵角を変化させる場合には、舵角を時間や距離の線分等として変化させる場合が多い。上記構成によれば、時間や距離に対して複雑な関数となるように舵角を変化させる場合に比して、実際の追従車の舵角の操舵方法を定めるのに適したデータが得られる。
【００２０】
また、上記軌跡出力装置において、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する牽引車操舵パターン修正要求入力手段と、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて牽引車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンを修正する牽引車操舵パターン修正手段と、を備えることが好ましい。
【００２１】
また、上記軌跡出力方法において、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する牽引車操舵パターン修正要求入力ステップと、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて牽引車の操舵量の変化パターンを修正する牽引車操舵パターン修正ステップと、を含むことが好ましい。
【００２２】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する牽引車操舵パターン修正要求入力ステップと、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて牽引車の操舵量の変化パターンを修正する牽引車操舵パターン修正ステップと、をコンピュータに実行させることが好ましい。
【００２３】
これらによれば、軌跡の出力結果に応じて、ユーザが、牽引車の操舵量の変化パターンの修正要求を入力すると、牽引車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンが修正され、修正された牽引車の操舵量の変化パターンに基づく連結車両の軌跡が再計算され出力される。これにより、牽引車の操舵量の変化パターンを変化させたときの連結車両、特に、牽引車の軌跡の変化が容易に確認され、連結車両の軌跡を所望の道路領域内に収めるために必要な、牽引車の最適な操舵条件を容易に取得できる。
【００２４】
また、上記軌跡出力装置において、追従車操舵パターン入力手段は、追従車を牽引車に追従して走行させるために必要な暫定的な追従車の操舵量の変化パターンを生成し追従車操舵パターン格納手段に入力する基準追従車操舵パターン生成手段を備えることが好ましい。
【００２５】
また、上記軌跡出力方法において、追従車操舵パターン入力ステップにおいて、追従車を牽引車に追従して走行させるために必要な暫定的な追従車の操舵量の変化パターンを生成し追従車を操舵させるべき操舵量の変化パターンとする基準追従車操舵パターン生成ステップを含むことが好ましい。
【００２６】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、追従車操舵パターン入力ステップにおいて、追従車を牽引車に追従して走行させるために必要な暫定的な追従車の操舵量の変化パターンを生成し追従車を操舵させるべき操舵量の変化パターンとする基準追従車操舵パターン生成ステップを含むことが好ましい。
【００２７】
操舵輪を有する追従車は、車種等によっては操舵量の変化パターンを与えないと旋回しにくい場合がある。このような場合、連結車両の軌跡を取得するためには、少なくとも追従車に対して、牽引車に追従して走行するような操舵量の変化パターンを与える必要がある。ところが、上記構成によれば、追従車を牽引車に追従させるために必要な追従車の操舵量の変化パターンが取得されるので、追従車の操舵量の変化パターンをユーザ等が入力しなくても、牽引車に追従して追従車が走行する暫定的な連結車両の旋回軌跡を取得し入力することができる。これにより、ユーザ等が牽引車の操舵量の変化パターンに応じた追従車の操舵量の変化パターンを入力する手間が省かれる。また、取得された連結車両の軌跡に基づいて、ユーザ等が、このようにして得られた追従車の操舵量の変化パターンを修正すれば、所望の軌跡を走行させるための追従車の操舵量の変化パターンが容易に求められる。
【００２８】
また、上記軌跡出力装置において、軌跡取得手段は、コーナリングフォースを考慮した運動方程式に基づいて軌跡を取得することが好ましい。
【００２９】
また、上記軌跡出力方法において、軌跡取得ステップは、コーナリングフォースを考慮した運動方程式に基づいて軌跡を取得することが好ましい。
【００３０】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、軌跡取得方法は、コーナリングフォースを考慮した運動方程式に基づいて軌跡を取得することが好ましい。
【００３１】
これらにより、牽引車や追従車の重量の影響を考慮した軌跡を取得できるので、軌跡の精度が向上される。特に、追従車等が大重量の積載物を積載している場合に好適である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る軌跡出力装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
本実施形態の軌跡出力装置１は、コンピュータ上の仮想領域で、操舵輪を有するトラクタ（牽引車）と、操舵輪を有し前記牽引車に牽引される１もしくは複数の追従車を含む仮想の連結車両が走行する際の軌跡を取得しディスプレイ装置等に出力する軌跡出力装置であり、これらのトラクタや追従車は、走行の際に各々定められた操舵パターンに基づいて操舵されるものとされる。
【００３４】
本実施形態の軌跡出力装置１は、トラクタの舵角の変化パターンを入力するためのトラクタ操舵パターン入力手段２と、トラクタの舵角の変化パターンが格納されるトラクタ操舵パターン格納手段４と、追従車の舵角の変化パターンを入力するための追従車操舵パターン入力手段１０と、追従車の舵角の変化パターンが格納される追従車操舵パターン格納手段６と、トラクタ操舵パターン格納手段４の変化パターンと追従車操舵パターン格納手段６の変化パターンに応じて各々トラクタ及び追従車の舵角を制御した場合の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得手段１８と、取得される軌跡をディスプレイ等に対して出力する出力手段２０と、マウスやキーボード等を介してユーザ等から追従車の舵角の変化パターンを修正するための修正要求を入力させる追従車操舵パターン修正情報入力手段１３と、追従車に対する修正要求に基づいて追従車操舵パターン格納手段６の舵角の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正手段１２と、マウスやキーボード等を介してユーザ等からトラクタの舵角の変化パターンを修正するための修正要求を入力させるトラクタ操舵パターン修正情報入力手段５と、トラクタに対する修正要求に基づいてトラクタ操舵パターン格納手段４の舵角の変化パターンを修正するトラクタ操舵パターン修正手段３と、トラクタや追従車を含む連結車両や走行条件等の種々のデータを入力する連結車両データ入力手段１４と、走行可能領域を設定する走行可能領域設定手段３０と、同様の機能を有するコンピュータ装置である。
【００３５】
連結車両データ入力手段１４は、キーボードやマウス等を介して、トラクタや追従車に関する諸元や連結状況、走行条件等を入力させるためのものである。ここでは、トラクタ、追従車に関して、例えば、全長や全幅等の車枠の形状、連結部（キングピン等）の位置、軸間距離、操舵輪の位置・数、非操舵輪の位置・数、各輪軸のタイヤ数、重心の位置、車両重量等の車両の条件等の入力をさせる。このような情報は図示しない記憶領域に記憶されている。
【００３６】
なお、この連結車両データ入力手段１４においては、トラクタや追従車を各々設定し、設定された各々のトラクタや追従車等を任意に連結・切り離して連結車両を設定することが出来るようにされている。また、各々のトラクタや追従車の諸元に応じて、これら車両同士の連結可否の検討ができるようにされている。
【００３７】
トラクタ操舵パターン入力手段２は、マウスやキーボード等を介してユーザからトラクタの舵角の変化パターンを取得し、これをトラクタ操舵パターン格納手段４に入力する。なお、舵角とは、操舵輪が操舵輪の中立位置との間になす鋭角のことである。
【００３８】
ここでは、ユーザからの指示に応じて、以下の２種類の方法でトラクタの舵角の変化パターンを取得し入力する。第一の方法は、ユーザから、スタート位置からゴール位置までの計算区間の操舵輪の舵角の変化パターンを直接的に取得し、これをトラクタ操舵パターン格納手段４に入力する方法である。例えば、ユーザから走行時間や走行距離に対して舵角を定めたデータテーブルや、走行時間や走行距離の関数等として定められた舵角の関数を取得し、これに対応する情報をトラクタ操舵パターン格納手段４に入力する事ができる。この方法では、計算区間におけるスタート位置での舵角と、ゴール位置での舵角を所望の値に固定できる。
【００３９】
なお、実車では、所定の区間毎に、トラクタの操舵輪の舵角を時間に応じて線形に増加又は減少するように変化させて走行させることが多いので、トラクタ操舵パターン入力手段２は、舵角が走行時間に応じて微少な線分のつなぎ合わせで表されるような舵角の変化パターンをトラクタ操舵パターン格納手段４に入力可能であることが好ましい。
【００４０】
第二の方法では、ユーザからトラクタの姿勢角込みのスタート位置と、トラクタの姿勢角込みのゴール位置とを取得し、トラクタのみを、操舵輪の舵角が一定速度で変化するようにスタート位置からゴール位置まで旋回走行させた場合の軌跡をクロソイド曲線に基づいて取得し、このクロソイド曲線に対応する舵角の変化パターンをトラクタ操舵パターン格納手段４に入力する。このような計算には、例えば、特開平１１−２１１６２６号公報に記載された方法を用いることが好適である。なお、本方法によれば、トラクタの概略的な走行軌跡及びスタート位置、ゴール位置を把握した上でトラクタの舵角の変化パターンを規定できる。
【００４１】
トラクタ操舵パターン格納手段４は、上記のようにして得られた、走行の際のトラクタの操舵輪の舵角の変化パターンをメモリ上に格納する。図２に、格納された変化パターンの一例をグラフ化したものを示す（図中のトラクタ舵角変化パターンＡ参照）。
【００４２】
追従車操舵パターン入力手段１０は、トラクタ操舵パターン入力手段２と同様に、マウスやキーボード等を介してユーザから追従車の舵角の変化パターンを取得し、追従車操舵パターン格納手段６に入力可能である。
【００４３】
さらに、追従車操舵パターン入力手段１０は、ユーザからの指示に基づいて、追従車がトラクタに追従して走行するために必要な追従車の舵角の変化パターンを自動的に生成し追従車操舵パターン格納手段６に入力する基準追従車操舵パターン生成手段８を備えている。
【００４４】
このような基準となる追従車の舵角の変化パターンは、例えば、追従車の舵角を、いつもトラクタと追従車とがなす角に比例するように与えること等により、容易に取得できる。
【００４５】
ここで、このような舵角の変化パターンを自動生成する理由を説明する。操舵輪を有する追従車は、車種等によっては操舵量の変化パターンを与えないと旋回しにくい場合がある。このような場合、連結車両の軌跡を取得するためには、少なくとも追従車に対して、牽引車に追従して走行するような操舵量の変化パターンを与える必要がある。
【００４６】
そこで、基準追従車操舵パターン生成手段８によって、追従車を牽引車に追従させるために必要な追従車の操舵量の変化パターンを取得することにより、追従車の操舵量の変化パターンをユーザ等が入力しなくても、牽引車に追従して追従車が走行する暫定的な連結車両の旋回軌跡を取得し入力させることができる。これにより、ユーザ等が牽引車の操舵量の変化パターンに応じた追従車の操舵量の変化パターンを入力する手間が省かれる。また、取得された連結車両の軌跡に基づいて、ユーザ等が、このようにして得られた追従車の操舵量の変化パターンを修正すれば、所望の軌跡を走行させるための追従車の操舵量の変化パターンが容易に求められる。
【００４７】
追従車操舵パターン格納手段６は、上記のようにして得られる追従車の操舵輪の舵角の変化パターンを、メモリ上に格納する。
【００４８】
軌跡取得手段１８は、上記条件の下で、トラクタを所定の速度で所定時間走行させた場合の所定の区間のトラクタ及び追従車を含む連結車両の走行軌跡を取得する。
【００４９】
以下に、このような軌跡の取得の方法を説明する。
【００５０】
まず、第一の軌跡計算方法を説明する。ここでは、一例として、図３に示す、ポールトレーラのような連結車両５０を想定する。すなわち、この連結車両５０は、トラクタ７０と第一追従車（追従車）７１と第二追従車（追従車）７２とからなり、トラクタ７０の連結部８０と第一追従車７１の連結部８１とがジョイント連結され、また、第一追従車７１の連結部８２と第二追従車７２の連結部８３とがジョイント連結されている。さらに、第二追従車７２は、車体前方に延在し伸縮自在なドローバー８５を有し、このドローバー８５の先端部８６がトラクタ７０の連結部８７にジョイント連結されている。なお、図面上では煩雑になるのをさけるため、各接続部を互いに離して描いている。
【００５１】
トラクタ７０は、重心６０の前後に操舵輪９１ｆ，９１ｒを有し、第一追従車７１は重心６１の前後に操舵輪９３ｆ，９３ｒを有し、第二追従車７２は重心６２の前後に操舵輪９５ｆ，９５ｒを有している。
【００５２】
ここで、添字n = 1, 2, 3を車両の番号とし、順にトラクタ７０、第一追従車７１、第二追従車７２に対応させる。
【００５３】
また、ＸＹ座標平面を設定し、ψnを車両ｎの姿勢角（Ｘ座標と車両の軸とのなす角）、Ｆxij，Ｆyij、は各々の車両ｉと車両ｊとが互いに及ぼし合うＸ方向Ｙ方向の力、Ｆnfを車両ｎの前側車輪にかかるコーナリングフォース、Ｆnrを車両ｎの後側車輪にかかるコーナリングフォース、βnを車両ｎの滑り角（進行方向と車両の軸とのなす角）、δnfを車両ｎの前側操舵輪の舵角（操舵輪の中立位置からの角度）、δnrを車両ｎの後側操舵輪の舵角、βnfを車両ｎの前側操舵輪の操舵輪のスリップ角、βnrを車両ｎの後側操舵輪の操舵輪のスリップ角、θ12をトラクタ７０の軸と第一追従車７１の軸とのなす角、θ23を第二追従車７２の軸と第二追従車７２の軸とのなす角、θ13をトラクタ７０の軸と第二追従車７２の軸とのなす角、Ｌnfを車両ｎの重心から前側操舵輪までの距離、Ｌnrを車両ｎの重心から後側操舵輪までの距離、Ｌ1bをトラクタ７０の重心６０から連結部８０までの距離、Ｌ1dをトラクタ７０の重心６０から連結部８７までの距離、Ｌ2aを第一追従車７１の重心６１から連結部８１までの距離、Ｌ2bを第一追従車７１の重心６１から連結部８２までの距離、Ｌ3aを第二追従車７２の重心６２から連結部８３までの距離、Ｌ3cを第二追従車７２の重心６２からドローバーの連結部８６までの距離とする。
【００５４】
ここで、図４を参照して、コーナリングフォースを説明する。例えば、車両が横方向の運動やヨーイング運動を伴っている場合、タイヤにはスリップ角β1fが発生し、タイヤの進行方向に直角な方向にコーナリングフォースＦ1fが生ずる。ここで、スリップ角β1fが小さいと仮定すると、車両ｎの前側の操舵輪にかかるコーナリングフォースＦnfと、車両ｎの後側の操舵輪に係るコーナリングフォースＦnrとは、式（１）及び式（２）で表すことができる。ここで、Ｋnuf、Ｋnurは、各々車両ｎの前側操舵輪のタイヤ一輪あたりのコーナリングパワー、車両ｎの後側操舵輪のタイヤ一輪あたりのコーナリングパワーであり、ｎnf、ｎnrは、車両ｎの前側車輪のタイヤの数と後側車輪のタイヤの数である。
【００５５】
【数１】
【００５６】
そして、図３に戻って、トラクタ７０が一定の低速V1で走行し、第一追従車７１、第二追従車７２がトラクタ７０に牽引されて走行すると仮定し、さらに、車両間での牽引力や、タイヤの転がり抵抗がなく、車体のローリング等がないと仮定する。
【００５７】
すると、各々の車両に働く力の釣り合い、すなわち、連結する他の車両からの力Ｆx，ＦyとコーナリングフォースＦnf、Ｆnrとを考慮したトラクタ７０、第一追従車７１、第二追従車７２のＸ方向、Ｙ方向及び回転の運動方程式と、車両の各連結点での拘束条件の式とに基づいて、式（３）〜（１２）に示すように、各々の車両について、車両の滑り角βの一階時間微分の方程式及び車両の姿勢角ψの２階時間微分の方程式が得られる。ここで、ｍnは車両ｎの重量、Ｖnは車両ｎの速度、Ｉnは車両ｎの慣性モーメント、ｒnはψnの一階時間微分である。
【００５８】
【数２】
【００５９】
そして、このような式を微分方程式の初期値問題の数値近似解法であるルンゲクッタ法等で、時間０から微少な時間刻みτ毎に解いていくことにより、ψとβの時間変化が求められ、各々の時刻における各々の車両の速度、角度、位置が求められる。
【００６０】
なお、本式は例示であり、例えば、４両以上の連結車両の軌跡の方程式や、他の連結形態の場合の方程式も同様の考えに基づいて容易に得ることができる。また、一つの車両に、操舵輪をいくつ有していても計算が行える。
【００６１】
なお、この方法では、コーナリングフォースを考慮した運動方程式を各々の車両について解いているので、各々の車両の自重や積載物の重量の影響を考慮した精度の高い軌跡が得られる。
【００６２】
第二の軌跡計算方法としては、図５に示すように、外力を考えず、操舵輪９１ｒ、９１ｆ等や連結点８１、８３，８６等での速度を絶対座標のＸ軸の速度に各々置き換え、さらに各車両の姿勢角ψを含む式に各々変換することにより、運動方程式を求める、いわゆる、純幾何学的な方法がある。ここで、一例として、第一の軌跡計算方法で用いたのとほぼ同様な、第一のトラクタ７０、第一追従車７１、第二追従車７２とからなるポールトレーラのような連結車両を想定する。また、操舵輪９１fの速度をＶ1f、操舵輪９１ｒの速度をＶ1r、操舵輪９３ｒの速度をＶ2r、操舵輪９５ｒの速度をＶ3r、連結点８１の速度をＶ2a1b、連結点８３の速度をＶ3a2b、連結点８６の速度をＶ3c1d、重心６０の速度をＶ01、重心６１の速度をＶ02、重心６２の速度をＶ03、連結点８１の速度の方向と第一追従車７１の軸とがなす角をξ12、連結点８３の速度Ｖ3a2bと第二追従車７２の軸とのなす角をξ23、連結点８６の速度Ｖ3c1dと第二追従車７２の軸とがなす角をξ13とすると、運動方程式として、例えば、式（１３）〜（２０）のような式が得られる。ただし、Ｖ = Ｖ01 cosδ1とする。これらの式は、第一追従車７１の操舵輪がないものとして、取得したものであり、典型的なポールトレーラについてのものである。
【００６３】
【数３】
【００６４】
このような運動方程式も、上述と同様に、ルンゲクッタ法等を用いて微少な時間刻み毎に解いていけば、各々の車両の走行軌跡が取得できる。
【００６５】
なお、本式も例示であり、例えば、４両以上の連結車両の軌跡の方程式や、他の連結形態の場合の方程式も同様の考えに基づいて容易に得ることができる。また、一つの車両に、操舵輪をいくつ有していても計算が行える。
【００６６】
また、上述のような２つの運動方程式においては、速度の向きをマイナスにすることにより、前進だけでなくトラクタを後退させたときの連結車両の走行軌跡を取得することもできる。
【００６７】
出力手段２０は、取得した走行軌跡をディスプレイやプリンタ、外部記憶装置等に出力させる。
【００６８】
追従車操舵パターン修正情報入力手段（追従車操舵パターン修正要求入力手段）１３は、キーボードやマウス操作を介して、ユーザから追従車の舵角の変化パターンの修正要求を入力させるものである。また、トラクタ操舵パターン修正情報入力手段（トラクタ操舵パターン修正要求入力手段）５は、キーボードやマウス操作を介して、ユーザからトラクタの舵角の変化パターンの修正要求を入力させるものである。
【００６９】
追従車操舵パターン修正手段１２は、修正要求に応じて、追従車操舵パターン格納手段６に格納された追従車の操舵輪の変化パターンを修正する。また、トラクタ操舵パターン修正手段３は、修正要求に応じて、トラクタ操舵パターン格納手段４に格納されたトラクタの操舵輪の変化パターンを修正する。ここでは、修正要求に応じて、舵角が時間に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせた時間変化パターンとなるように各々修正することが好ましい。
【００７０】
このようにすると、追従車やトラクタの舵角を時間に対して線形に変化させる区間を複数組み合わせた変化パターンで追従車やトラクタを操舵した場合の連結車両の軌跡が取得される。実際の連結車両において追従車やトラクタの舵角を変化させる場合には、舵角を時間の線分として変化させる場合が多いので、時間に対して複雑な関数となるように舵角を変化させるように格納する場合に比して、実際の追従車やトラクタの舵角の操舵方法を定めるのに適したデータが得られる。
また、追従車操舵パターン修正手段１２は、変化パターンを直接的に修正するほか、修正要求に応じて、追従者操舵パターン入力手段１０の基準追従車操舵パターン生成手段８と同様にして自動生成される追従車の舵角変化パターンに基づいて、変化パターンを修正するようにしても良い。また、トラクタ操舵パターン修正手段３は、変化パターンを直接的に修正するほか、修正要求に応じて、トラクタ操舵パターン入力手段２と同様に、クロソイド曲線等に基づいて舵角変化パターンを生成し、これに基づいて変化パターンを修正するようにしても良い。
【００７１】
なお、本実施形態では操舵量の変化パターンとして、舵角の時間変化パターンを採用しているがこれに限られず、舵角の走行距離に対する変化パターン等としてもよい。
【００７２】
走行可能領域設定手段３０は、ユーザからの入力に基づいて、走行可能領域及び走行不可能領域を設定し、出力手段２０に出力しディスプレイ等に出力させる。
【００７３】
次に、本実施形態に係る軌跡出力装置１の動作について説明すると共に、合わせて本実施形態に係る軌跡出力方法について、図６を参照して説明する。
【００７４】
まず、ステップ１０１において、ユーザからトラクタ等の連結車両の諸元や連結条件、走行可能領域等の条件を入力する。
【００７５】
次に、ステップ１０３において、ユーザからの入力に応じて、トラクタの舵角の変化パターンを直接入力するか否かを決定し、トラクタの舵角の変化パターンを直接入力する場合は、ステップ１０５へ進み、スタート位置とゴール位置とからトラクタの舵角の変化パターンを間接的に求める場合は、ステップ１０７へ進む。
【００７６】
ステップ１０５においては、ユーザからの入力に応じて、舵角の変化パターンをトラクタ操舵パターン格納手段４に格納する。例えば、ユーザが、スタート地点での舵角と、ゴール地点での舵角とを入力すると共に、走行させる距離を入力することにより、トラクタ操舵パターン入力手段２が、トラクタの走行速度に基づいて、トラクタの舵角変化の時間変化パターンを計算し、図２のような、舵角の時間変化パターンをトラクタ操舵パターン格納手段４に格納する。この場合、スタート位置とゴール位置とでのトラクタの舵角を直接指定するので、このような軌跡の区間を複数つなげて複雑な軌跡を作成する際に、各々の軌跡の接続点においてトラクタの舵角を連続して表現できる。
【００７７】
一方、ステップ１０７においては、ユーザからの入力に応じて、スタート地点とゴール地点とを結ぶクロソイド曲線を設定し、トラクタがクロソイド曲線上等を旋回するためのトラクタの舵角の変化パターンを取得し、トラクタ操舵パターン格納手段４に格納させる。この場合のトラクタのゴール位置での操舵角は、後で取得する連結車両の軌跡のゴール位置におけるトラクタの操舵角とは必ずしも一致しないが、トラクタの大まかな走行軌跡を予め把握することができる。
【００７８】
次に、ステップ１０９において、ユーザからの入力に応じて、追従車の舵角の変化パターンを直接入力するか否かを決定し、追従車の舵角の変化パターンを直接入力する場合は、ステップ１１１へ進み、追従車の舵角の変化パターンを入力せず自動生成させる場合はステップ１１３へ進む。
【００７９】
ステップ１１１では、追従車の舵角変化パターンを直接入力する。ここでは、ステップ１０５と同様に、舵角の変化パターンの時間変化をデータテーブル等として入力できるほか、追従車の舵角の変化パターンを、トラクタとのなす角を利用したリンク機構等によりリンクさせて操舵させるのを模擬する数式等の入力も可能である。
【００８０】
一方、ステップ１１３では、トラクタに追従して追従車が走行するような追従車の舵角変化パターンを自動生成して、追従車操舵パターン格納手段に入力するように設定する。なお、例えば、トラクタと追従車とのなす角に比例して、追従車の舵角の変化パターンを与える場合は、軌跡の計算中に逐次舵角が入力されることとなる。
【００８１】
次に、ステップ１１５において、上記条件でトラクタと追従車の舵角を各々操舵させたときの連結車両の所定の区間の軌跡を取得する。
【００８２】
次に、ステップ１１７において、取得された区間の軌跡を走行可能領域等と重ね合わせて出力する。
【００８３】
そして、ステップ１１９において、ユーザからの指示により、追従車の軌跡が修正要とされた場合はステップ１２１に進む。ステップ１２１においては、ユーザからの指示に応じて、追従車操舵パターン格納手段６の追従車の舵角変化パターンを修正させる。そして、ステップ１１５に戻って、修正された舵角変化パターンに応じた軌跡を計算し、ステップ１１７で出力する。
【００８４】
一方、ステップ１１９において、ユーザからの指示により、追従車の軌跡の再修正が不要とされた場合は、ステップ１２３に進む。
【００８５】
ステップ１２３では、ユーザからトラクタの舵角の変化パターンを修正する又は再入力する旨の要求があるか否かを判定し、トラクタの舵角の変化パターンの再入力の要求があればステップ１０３に戻って一連の処理を行う。また、トラクタの舵角の変化パターンの修正の要求があれば、ステップ１２４へ進む。また、トラクタの舵角の修正や再入力の要求がなければ、ステップ１２５へ進む。
【００８６】
ステップ１２４では、ユーザからの指示に応じて、トラクタ操舵パターン格納手段４のトラクタの舵角変化パターンを修正する。そして、ステップ１１５に戻って、修正された舵角変化パターンに応じた軌跡を計算し、ステップ１１７で出力する。
【００８７】
ステップ１２５では、ユーザから、取得した軌跡区間に続くさらなる軌跡区間の取得の要求があるかどうかを判定し、次の軌跡区間を取得する場合はステップ１２７に進んで、各々の車両のゴール位置をスタート位置に置き換え、さらにステップ１０３に戻って一連の処理を行い、さらなる軌跡の取得を行う。一方、軌跡取得不要の要求があれば、処理を終了する。
【００８８】
ここで、本実施形態に係る軌跡出力装置１を用いて連結車両の旋回に関する検討を行う例を示す。
【００８９】
ここでは、図７に示すような、前輪のみ操舵可能なトラクタ１７０と、第一追従車としてのタイヤのない長物１７１と、第二追従車としての後輪のみ操舵可能な追従車１７２と、から構成される初期位置１２１にある連結車両１３０を想定する。ここで、トラクタ１７０と長物１７１とが垂直軸回りに回転可能な連結部１７５を介して連結され、長物１７１と追従車１７２とが垂直軸回りに回転可能な連結部１７６を介して連結されている。また、旋回させたい走行可能領域を道路形状１５０とする。
【００９０】
そして、ステップ１０１において、道路形状１５０と初期位置１２１を設定した後、ステップ１０５において、図２のトラクタ舵角パターンＡのような舵角の変化パターンを設定し、さらに、ステップ１１３においてトラクタ１７０に追従するような追従車１７２の舵角変化パターンを自動生成するようにすると、図７に示すような軌跡１２０が得られる。なお、このとき、追従車１７２の操舵は、自動生成された図２の非線形の追従車舵角変化パターンＢに基づいてなされている。また、連結部１７６を固定状態としている。図７より明らかなようにゴール地点１２２に到達する際に、長物１７１が道路形状１５０の境界と接触して不適な旋回条件である。
【００９１】
次に、ユーザが、ステップ１２１で、追従車１７２の舵角の変化パターンを線分としての追従車舵角変化パターンＣ（図８参照）に修正すると、図９のような軌跡１２４が得られる。ここでは、連結部１７６を回転可能としている。この場合はゴール地点１２５に到達した際に、長物１７１及び追従車１７２が道路形状１５０の境界と接触してより不適な旋回条件であることがわかる。
【００９２】
さらに、ユーザが、ステップ１２１で、追従車１７２の舵角の変化パターンを線分の組合せとしての追従車舵角変化パターンＤ（図８参照）に修正すると、図１０のような軌跡１２６が得られる。この場合はゴール地点１２７に到達した際に、トラクタ１７０，長物１７１及び追従車１７２が道路形状１５０の境界と接触せず、好適な旋回条件であることがわかる。
【００９３】
このようにして、ユーザ等が、操舵輪を有する追従車を含む実際の連結車両に対応する条件を軌跡出力装置１に入力することにより、実際の連結車両が走行する際の軌跡を軌跡出力装置上１で取得でき、当該連結車両の旋回可否の判断等が好適に行える。
【００９４】
さらに、軌跡の出力結果に応じて、ユーザが、追従車１７２の操舵量の変化パターンの修正要求を入力すると、追従車操舵パターン格納手段６に格納された操舵量の変化パターンが修正され、修正された追従車１７２の操舵量の変化パターンに基づく連結車両１３０の軌跡が再計算され出力される。これにより、追従車１７２の操舵量の変化パターンを変化させたときの連結車両、特に、追従車１７１，１７２の軌跡の変化が容易に確認され、連結車両１３０の軌跡を所望の道路領域内に収めるために必要な、追従車の最適な操舵条件を容易に取得できる。
【００９５】
また、舵角の変化パターンを非線形な変化パターンでなく線分の組合せとなるように修正すると、実際の追従車等の舵角の操舵方法を定めるのに適する。なお、追従車１７２の舵角の変化パターンＤを、さらに、この区間内で分割して点線２００で示すような線分の組合せの変化パターンにしたり、さらに、点線２０１で示すように、舵角を不連続に変化させ、停止時にステアリング操作を行う条件を入力することもできる。また、このような線形の区間を多数組み合わせることによって、非線形的な舵角の変化パターンを線分の組合せで模擬するようにしてもよい。
【００９６】
最後に、本発明の実施形態に係る軌跡出力プログラム、及び当該軌跡出力プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（以下、単に記録媒体という）について説明する。
【００９７】
ここで、記録媒体とは、コンピュータのハードウェア資源に備えられている読み取り装置に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こして、それに対応する信号の形式で、読み取り装置にプログラムの記述内容を伝達できるものである。かかる記録媒体として は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、コンピュータに内蔵されるメモリなどが該当する。
【００９８】
図１１は、本発明の実施形態に係る記録媒体の構成図である。記録媒体２１０は、図１１に示すように、プログラムを記録するプログラム領域２００ａを備えている。このプログラム領域２００ａには、軌跡出力プログラム２０２が記録されている。
【００９９】
この軌跡出力プログラム２０２は、上記の軌跡出力の処理を実行するプログラムであって、処理を統括するメインモジュール２０２ａと、トラクタの舵角の変化パターンを入力するためのトラクタ操舵パターン入力モジュール２０２ｃと、追従車の舵角の変化パターンを入力するための追従車操舵パターン入力モジュール２０２ｄと、トラクタの舵角の変化パターンと追従車の舵角の変化パターンに応じて各々トラクタ及び追従車の舵角を制御した場合の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得モジュール２０２ｅと、取得される軌跡をディスプレイ等に対して出力する出力モジュール２０２ｊと、マウスやキーボード等を介してユーザ等から追従車の舵角の変化パターンを修正するための修正要求を入力させる追従車操舵パターン修正情報入力モジュール２０２ｆと、追従車に対する修正要求に基づいて追従車の舵角の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正モジュール２０２ｇと、マウスやキーボード等を介してユーザ等からトラクタの舵角の変化パターンを修正するための修正要求を入力させるトラクタ操舵パターン修正情報入力モジュール２０２ｈと、トラクタに対する修正要求に基づいてトラクタの舵角の変化パターンを修正するトラクタ操舵パターン修正モジュール２０２ｉと、トラクタや追従車を含む連結車両や走行条件等の種々のデータを入力する連結車両データ入力モジュール２０２ｂと、走行可能領域を設定する走行可能領域設定モジュール２０２ｋと、を備えて構成される。
【０１００】
また、追従車操舵パターン入力モジュール２０２ｄは、ユーザからの指示に基づいて、追従車がトラクタに追従して走行するために必要な追従車の舵角の変化パターンを自動的に生成し入力する基準追従車操舵パターン生成モジュール２１２を備えている。ここで、トラクタ操舵パターン入力モジュール２０２ｃ、追従車操舵パターン入力モジュール２０２ｄ、軌跡取得モジュール２０２ｅ、出力モジュール２０２ｊ、追従車操舵パターン修正情報入力モジュール２０２ｆ、追従車操舵パターン修正モジュール２０２ｇ、トラクタ操舵パターン修正情報入力モジュール２０２ｈ、トラクタ操舵パターン修正モジュール２０２ｉ、連結車両データ入力モジュール２０２ｂ、走行可能領域設定モジュール２０２ｋ、基準追従車操舵パターン生成モジュール２１２をそれぞれを動作させることによって実現する機能は、上記軌跡出力装置１の、トラクタ操舵パターン入力手段２、追従車操舵パターン入力手段１０、軌跡取得手段１８、出力手段２０、追従車操舵パターン修正情報入力手段１３、追従車操舵パターン修正手段１２、トラクタ操舵パターン修正情報入力手段５、トラクタ操舵パターン修正手段３、連結車両データ入力手段１４、走行可能領域設定手段３０と、基準追従車操舵パターン生成手段８それぞれの機能と同様である。
【０１０１】
図１２は、記録媒体２１０に記録された軌跡出力プログラムを実行するためのコンピュータ（例えば図１の軌跡出力装置１に内蔵のコンピュータ）３１０Ｓのシステム構成図である。コンピュータ３１０Ｓは、軌跡出力プログラム２０２の実行等を制御するＣＰＵ３１７と、記録媒体２１０に記録された軌跡出力プログラム２０２を読み取り可能な読み取り装置３１９と、メモリ３１８と、ディスプレイ等より成る表示部３１２と、テンキーやマウス等より成る入力部３１１と、軌跡等を紙等に印字出力するプリンタ３１３と、軌跡データ等を外部に出力するためのＦＤＤ等の外部記憶装置３１５を備えている。ここで、記録媒体２１０が読み取り装置３１９に挿入されると、記録媒体２１０に記録された情報が読み取り装置３１９からアクセス可能となり、図１１に示す記録媒体２１０のプログラム領域２００ａに記録された軌跡出力プログラム２０２が、コンピュータ３１０Ｓによって実行可能となる。
【０１０２】
上記読み取り装置３１９としては、記録媒体２１０に対応して、フレキシブルディスクドライブ装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、あるいは磁気テープドライブ装置などが用いられる。
【０１０３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様を取ることが可能である。
【０１０４】
また、上記実施形態では、車両に付属するものや荷物等が形成する走行軌跡を取得していないが、連結車両データ入力手段１４において、トラクタ１７０等の外形形状として、さらに、バックミラー、クレーン等の形状を設定し、これらのトラクタ等の車枠からはみ出す部分も含めた走行軌跡を取得してもよい。これにより、バックミラー等の軌跡も考慮に入れた旋回可能性の検討ができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、路面に投影された二次元的な軌跡を取得しているが、三次元の軌跡等を取得してもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態では、３両編成の連結車両としているが、４両以上でも構わず、２両でも１両でも構わず、また、操舵輪を有していない追従車を含んでもよい。
【０１０７】
また、上記実施形態では、連結車両を一編成のみ取り扱っているが、複数の連結車両を取り扱うことも容易であり、これにより、例えば、連結車両同士がすれ違う場合の軌跡等を検討することが出来る。
【０１０８】
また、車両に関する種々のデータの設定が可能であり、例えば、積載重量に応じて車軸を上昇・下降させて車輪の接地・非接地が選択可能なリフトアクスル付きの車両に対応させる場合は、接地・非接地に応じて、軸間距離等を変更した上で軌跡を計算させればよい。
【０１０９】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、仮想領域内で、操舵輪を有する追従車を含む連結車両が、牽引車及び追従車の操舵輪が所定の操舵量の変化パターンで各々操舵されて走行する際の仮想の連結車両の軌跡が取得され出力される。これにより、ユーザ等が、操舵輪を有する追従車を含む実際の連結車両に対応する条件を入力することにより、実際の連結車両が走行する際の軌跡を取得でき、当該連結車両の旋回可否の判断等が好適に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る軌跡出力装置のブロック図である。
【図２】トラクタ操舵パターン格納手段や追従車操舵パターン格納手段に格納される舵角の変化パターンを示す図である。
【図３】第一の方法によって連結車両の軌跡を取得する方法を説明する図である。
【図４】コーナリングフォースを説明する図である。
【図５】第二の方法によって連結車両の軌跡を取得する方法を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る軌跡出力装置のフローを示す図である。
【図７】軌跡出力装置から出力される軌跡を示す第一の図である。
【図８】追従車操舵パターン格納手段に格納された修正された舵角の変化パターンを示す図である。
【図９】軌跡出力装置から出力される軌跡を示す第二の図である。
【図１０】軌跡出力装置から出力される軌跡を示す第三の図である。
【図１１】本実施形態に係る軌跡出力プログラムを示す図である。
【図１２】本実施形態に係るコンピュータを示す図である。
【符号の説明】
１…軌跡出力装置、２…トラクタ操舵パターン入力手段（牽引車操舵パターン入力手段）、３…トラクタ操舵パターン修正手段、４…トラクタ操舵パターン格納手段（牽引車操舵パターン格納手段）、５…トラクタ操舵パターン修正情報入力手段（トラクタ操舵パターン修正要求入力手段）、６…追従車操舵パターン格納手段、８…基準追従車操舵パターン生成手段、１０…追従車操舵パターン入力手段、１２…追従車操舵パターン修正手段、１３…追従車操舵パターン修正情報入力手段（追従車操舵パターン修正要求入力手段）、１８…軌跡取得手段、２０…出力手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵輪を有する牽引車と、操舵輪を有し前記牽引車に牽引される追従車とを含む連結車両が走行する際の旋回可否に関する情報を提供するための軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラム及び記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開平１１−２１１６２６号公報に開示されているように、コンピュータ上で、操舵輪のないセミトレーラ等を所定の条件の下でトラクタにより牽引走行させる際の走行軌跡を、クロソイド曲線等により取得しディスプレイ等に表示する軌跡出力装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、長大な物体を輸送すべく、操舵輪を一つ以上有する長尺な追従車をトラクタ等の牽引車が牽引する場合や、さらには、操舵輪を有する複数の追従車を牽引車が牽引する例が増えている。このような操舵輪付きの追従車を含む連結車両が旋回する際の走行軌跡は、牽引車の操舵だけでなく追従車の操舵によっても影響を受けて複雑なものとなり、実走行前の旋回可否の検討が欠かせないものとなる。しかしながら、上述のような軌跡出力装置では、操舵輪を有する追従車の旋回可否の検討は困難であった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、操舵輪を有する牽引車と、操舵輪を有し前記牽引車に牽引される追従車とを含む連結車両の旋回可否に関する情報の提供を可能とする軌跡出力装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る軌跡出力装置は、仮想領域内で、操舵輪を有する牽引車と操舵輪を有し牽引車に牽引される追従車とを含む仮想の連結車両を走行させる際の軌跡を取得し出力装置に出力する軌跡出力装置であって、走行の際に牽引車の操舵輪及び追従車の操舵輪は、各々に対して定められた操舵量の変化パターンに応じて各々操舵されるものとされ、牽引車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンが格納される牽引車操舵パターン格納手段と、牽引車操舵パターン格納手段に牽引車の操舵量の変化パターンを入力する牽引車操舵パターン入力手段と、追従車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンが格納される追従車操舵パターン格納手段と、追従車操舵パターン格納手段に追従車の操舵量の変化パターンを入力する追従車操舵パターン入力手段と、牽引車の操舵輪が牽引車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンに応じて操舵され、追従車の操舵輪が追従車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンに応じて操舵されて、連結車両が走行する際の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得手段と、軌跡を出力装置に出力させる出力手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る軌跡出力方法は、仮想領域内で、操舵輪を有する牽引車と操舵輪を有し牽引車に牽引される追従車とを含む仮想の連結車両を走行させる際の軌跡を取得し出力装置に出力する軌跡出力方法であって、走行の際に牽引車の操舵輪及び追従車の操舵輪は、各々に対して定められた操舵量の変化パターンに応じて各々操舵されるものとされ、牽引車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する牽引車操舵パターン入力ステップと、追従車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する追従車操舵パターン入力ステップと、牽引車の操舵輪が牽引車の操舵量の変化パターンに応じて操舵され、追従車の操舵輪が追従車の操舵量の変化パターンに応じて操舵されて、連結車両が走行する際の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得ステップと、軌跡を出力装置に出力させる軌跡出力ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る軌跡出力プログラムは、仮想領域内で、操舵輪を有する牽引車と操舵輪を有し牽引車に牽引される追従車とを含む仮想の連結車両を走行させる際の軌跡を取得し出力装置に出力する軌跡出力方法であって、走行の際に牽引車の操舵輪及び追従車の操舵輪は、各々に対して定められた操舵量の変化パターンに応じて各々操舵されるものとされ、コンピュータに、牽引車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する牽引車操舵パターン入力ステップと、追従車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する追従車操舵パターン入力ステップと、牽引車の操舵輪が牽引車の操舵量の変化パターンに応じて操舵され、追従車の操舵輪が追従車の操舵量の変化パターンに応じて操舵されて、連結車両が走行する際の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得ステップと、軌跡を出力装置に出力させる軌跡出力ステップと、を実行させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラムによれば、仮想領域内で、操舵輪を有する追従車を含む仮想の連結車両が、牽引車及び追従車の操舵輪が所定の操舵量の変化パターンで各々操舵されて走行する際の連結車両の軌跡が取得され出力される。これにより、ユーザ等が、操舵輪を有する追従車を含む実際の連結車両に対応する条件を入力することにより、実際の連結車両が走行する際の軌跡を取得でき、当該連結車両の旋回可否の判断等が好適に行える。
【０００９】
ここで、上記軌跡出力装置において、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する追従車操舵パターン修正要求入力手段と、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて追従車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正手段と、を備えることが好ましい。
【００１０】
ここで、上記軌跡出力方法において、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する追従車操舵パターン修正要求入力ステップと、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて追従車の操舵量の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正ステップと、を含むことが好ましい。
【００１１】
ここで、上記軌跡出力プログラムにおいて、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する追従車操舵パターン修正要求入力ステップと、追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて追従車の操舵量の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正ステップと、をコンピュータに実行させることが好ましい。
【００１２】
これらによれば、軌跡の出力結果に応じて、ユーザが、追従車の操舵量の変化パターンの修正要求を入力すると、操舵させるべき操舵量の変化パターンが修正され、修正された追従車の操舵量の変化パターンに基づく連結車両の軌跡が再計算され出力される。これにより、追従車の操舵量の変化パターンを変化させたときの連結車両、特に、追従車の軌跡の変化が容易に確認され、連結車両の軌跡を所望の道路領域内に収めるために必要な、追従車の最適な操舵条件を容易に取得できる。
【００１３】
また、上記軌跡出力装置において、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の時間変化パターンであり、追従車操舵パターン修正手段は、修正要求に応じて、舵角が時間に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように時間変化パターンを修正することが好ましい。
【００１４】
また、上記軌跡出力装置において、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の走行距離に対する変化パターンであり、追従車操舵パターン修正手段は、修正要求に応じて、舵角が走行距離に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように変化パターンを修正してもよい。
【００１５】
また、上記軌跡出力方法において、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の時間変化パターンであり、追従車操舵パターン修正ステップは、修正要求に応じて、舵角が時間に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように時間変化パターンを修正することが好ましい。
【００１６】
また、上記軌跡出力方法において、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の走行距離に対する変化パターンであり、追従車操舵パターン修正ステップは、修正要求に応じて、舵角が走行距離に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように変化パターンを修正してもよい。
【００１７】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の時間変化パターンであり、追従車操舵パターン修正ステップは、修正要求に応じて、舵角が時間に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように時間変化パターンを修正することが好ましい。
【００１８】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、追従車の操舵量の変化パターンは、追従車の操舵輪の舵角の走行距離に対する変化パターンであり、追従車操舵パターン修正ステップは、修正要求に応じて、舵角が走行距離に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように変化パターンを修正してもよい。
【００１９】
これらによれば、追従車の舵角を時間又は走行距離に対して線形に変化させる区間を複数組み合わせた変化パターンで追従車を操舵した場合の連結車両の軌跡が取得される。実際の連結車両において追従車の舵角を変化させる場合には、舵角を時間や距離の線分等として変化させる場合が多い。上記構成によれば、時間や距離に対して複雑な関数となるように舵角を変化させる場合に比して、実際の追従車の舵角の操舵方法を定めるのに適したデータが得られる。
【００２０】
また、上記軌跡出力装置において、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する牽引車操舵パターン修正要求入力手段と、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて牽引車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンを修正する牽引車操舵パターン修正手段と、を備えることが好ましい。
【００２１】
また、上記軌跡出力方法において、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する牽引車操舵パターン修正要求入力ステップと、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて牽引車の操舵量の変化パターンを修正する牽引車操舵パターン修正ステップと、を含むことが好ましい。
【００２２】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する牽引車操舵パターン修正要求入力ステップと、牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて牽引車の操舵量の変化パターンを修正する牽引車操舵パターン修正ステップと、をコンピュータに実行させることが好ましい。
【００２３】
これらによれば、軌跡の出力結果に応じて、ユーザが、牽引車の操舵量の変化パターンの修正要求を入力すると、牽引車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンが修正され、修正された牽引車の操舵量の変化パターンに基づく連結車両の軌跡が再計算され出力される。これにより、牽引車の操舵量の変化パターンを変化させたときの連結車両、特に、牽引車の軌跡の変化が容易に確認され、連結車両の軌跡を所望の道路領域内に収めるために必要な、牽引車の最適な操舵条件を容易に取得できる。
【００２４】
また、上記軌跡出力装置において、追従車操舵パターン入力手段は、追従車を牽引車に追従して走行させるために必要な暫定的な追従車の操舵量の変化パターンを生成し追従車操舵パターン格納手段に入力する基準追従車操舵パターン生成手段を備えることが好ましい。
【００２５】
また、上記軌跡出力方法において、追従車操舵パターン入力ステップにおいて、追従車を牽引車に追従して走行させるために必要な暫定的な追従車の操舵量の変化パターンを生成し追従車を操舵させるべき操舵量の変化パターンとする基準追従車操舵パターン生成ステップを含むことが好ましい。
【００２６】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、追従車操舵パターン入力ステップにおいて、追従車を牽引車に追従して走行させるために必要な暫定的な追従車の操舵量の変化パターンを生成し追従車を操舵させるべき操舵量の変化パターンとする基準追従車操舵パターン生成ステップを含むことが好ましい。
【００２７】
操舵輪を有する追従車は、車種等によっては操舵量の変化パターンを与えないと旋回しにくい場合がある。このような場合、連結車両の軌跡を取得するためには、少なくとも追従車に対して、牽引車に追従して走行するような操舵量の変化パターンを与える必要がある。ところが、上記構成によれば、追従車を牽引車に追従させるために必要な追従車の操舵量の変化パターンが取得されるので、追従車の操舵量の変化パターンをユーザ等が入力しなくても、牽引車に追従して追従車が走行する暫定的な連結車両の旋回軌跡を取得し入力することができる。これにより、ユーザ等が牽引車の操舵量の変化パターンに応じた追従車の操舵量の変化パターンを入力する手間が省かれる。また、取得された連結車両の軌跡に基づいて、ユーザ等が、このようにして得られた追従車の操舵量の変化パターンを修正すれば、所望の軌跡を走行させるための追従車の操舵量の変化パターンが容易に求められる。
【００２８】
また、上記軌跡出力装置において、軌跡取得手段は、コーナリングフォースを考慮した運動方程式に基づいて軌跡を取得することが好ましい。
【００２９】
また、上記軌跡出力方法において、軌跡取得ステップは、コーナリングフォースを考慮した運動方程式に基づいて軌跡を取得することが好ましい。
【００３０】
また、上記軌跡出力プログラムにおいて、軌跡取得方法は、コーナリングフォースを考慮した運動方程式に基づいて軌跡を取得することが好ましい。
【００３１】
これらにより、牽引車や追従車の重量の影響を考慮した軌跡を取得できるので、軌跡の精度が向上される。特に、追従車等が大重量の積載物を積載している場合に好適である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る軌跡出力装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
本実施形態の軌跡出力装置１は、コンピュータ上の仮想領域で、操舵輪を有するトラクタ（牽引車）と、操舵輪を有し前記牽引車に牽引される１もしくは複数の追従車を含む仮想の連結車両が走行する際の軌跡を取得しディスプレイ装置等に出力する軌跡出力装置であり、これらのトラクタや追従車は、走行の際に各々定められた操舵パターンに基づいて操舵されるものとされる。
【００３４】
本実施形態の軌跡出力装置１は、トラクタの舵角の変化パターンを入力するためのトラクタ操舵パターン入力手段２と、トラクタの舵角の変化パターンが格納されるトラクタ操舵パターン格納手段４と、追従車の舵角の変化パターンを入力するための追従車操舵パターン入力手段１０と、追従車の舵角の変化パターンが格納される追従車操舵パターン格納手段６と、トラクタ操舵パターン格納手段４の変化パターンと追従車操舵パターン格納手段６の変化パターンに応じて各々トラクタ及び追従車の舵角を制御した場合の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得手段１８と、取得される軌跡をディスプレイ等に対して出力する出力手段２０と、マウスやキーボード等を介してユーザ等から追従車の舵角の変化パターンを修正するための修正要求を入力させる追従車操舵パターン修正情報入力手段１３と、追従車に対する修正要求に基づいて追従車操舵パターン格納手段６の舵角の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正手段１２と、マウスやキーボード等を介してユーザ等からトラクタの舵角の変化パターンを修正するための修正要求を入力させるトラクタ操舵パターン修正情報入力手段５と、トラクタに対する修正要求に基づいてトラクタ操舵パターン格納手段４の舵角の変化パターンを修正するトラクタ操舵パターン修正手段３と、トラクタや追従車を含む連結車両や走行条件等の種々のデータを入力する連結車両データ入力手段１４と、走行可能領域を設定する走行可能領域設定手段３０と、同様の機能を有するコンピュータ装置である。
【００３５】
連結車両データ入力手段１４は、キーボードやマウス等を介して、トラクタや追従車に関する諸元や連結状況、走行条件等を入力させるためのものである。ここでは、トラクタ、追従車に関して、例えば、全長や全幅等の車枠の形状、連結部（キングピン等）の位置、軸間距離、操舵輪の位置・数、非操舵輪の位置・数、各輪軸のタイヤ数、重心の位置、車両重量等の車両の条件等の入力をさせる。このような情報は図示しない記憶領域に記憶されている。
【００３６】
なお、この連結車両データ入力手段１４においては、トラクタや追従車を各々設定し、設定された各々のトラクタや追従車等を任意に連結・切り離して連結車両を設定することが出来るようにされている。また、各々のトラクタや追従車の諸元に応じて、これら車両同士の連結可否の検討ができるようにされている。
【００３７】
トラクタ操舵パターン入力手段２は、マウスやキーボード等を介してユーザからトラクタの舵角の変化パターンを取得し、これをトラクタ操舵パターン格納手段４に入力する。なお、舵角とは、操舵輪が操舵輪の中立位置との間になす鋭角のことである。
【００３８】
ここでは、ユーザからの指示に応じて、以下の２種類の方法でトラクタの舵角の変化パターンを取得し入力する。第一の方法は、ユーザから、スタート位置からゴール位置までの計算区間の操舵輪の舵角の変化パターンを直接的に取得し、これをトラクタ操舵パターン格納手段４に入力する方法である。例えば、ユーザから走行時間や走行距離に対して舵角を定めたデータテーブルや、走行時間や走行距離の関数等として定められた舵角の関数を取得し、これに対応する情報をトラクタ操舵パターン格納手段４に入力する事ができる。この方法では、計算区間におけるスタート位置での舵角と、ゴール位置での舵角を所望の値に固定できる。
【００３９】
なお、実車では、所定の区間毎に、トラクタの操舵輪の舵角を時間に応じて線形に増加又は減少するように変化させて走行させることが多いので、トラクタ操舵パターン入力手段２は、舵角が走行時間に応じて微少な線分のつなぎ合わせで表されるような舵角の変化パターンをトラクタ操舵パターン格納手段４に入力可能であることが好ましい。
【００４０】
第二の方法では、ユーザからトラクタの姿勢角込みのスタート位置と、トラクタの姿勢角込みのゴール位置とを取得し、トラクタのみを、操舵輪の舵角が一定速度で変化するようにスタート位置からゴール位置まで旋回走行させた場合の軌跡をクロソイド曲線に基づいて取得し、このクロソイド曲線に対応する舵角の変化パターンをトラクタ操舵パターン格納手段４に入力する。このような計算には、例えば、特開平１１−２１１６２６号公報に記載された方法を用いることが好適である。なお、本方法によれば、トラクタの概略的な走行軌跡及びスタート位置、ゴール位置を把握した上でトラクタの舵角の変化パターンを規定できる。
【００４１】
トラクタ操舵パターン格納手段４は、上記のようにして得られた、走行の際のトラクタの操舵輪の舵角の変化パターンをメモリ上に格納する。図２に、格納された変化パターンの一例をグラフ化したものを示す（図中のトラクタ舵角変化パターンＡ参照）。
【００４２】
追従車操舵パターン入力手段１０は、トラクタ操舵パターン入力手段２と同様に、マウスやキーボード等を介してユーザから追従車の舵角の変化パターンを取得し、追従車操舵パターン格納手段６に入力可能である。
【００４３】
さらに、追従車操舵パターン入力手段１０は、ユーザからの指示に基づいて、追従車がトラクタに追従して走行するために必要な追従車の舵角の変化パターンを自動的に生成し追従車操舵パターン格納手段６に入力する基準追従車操舵パターン生成手段８を備えている。
【００４４】
このような基準となる追従車の舵角の変化パターンは、例えば、追従車の舵角を、いつもトラクタと追従車とがなす角に比例するように与えること等により、容易に取得できる。
【００４５】
ここで、このような舵角の変化パターンを自動生成する理由を説明する。操舵輪を有する追従車は、車種等によっては操舵量の変化パターンを与えないと旋回しにくい場合がある。このような場合、連結車両の軌跡を取得するためには、少なくとも追従車に対して、牽引車に追従して走行するような操舵量の変化パターンを与える必要がある。
【００４６】
そこで、基準追従車操舵パターン生成手段８によって、追従車を牽引車に追従させるために必要な追従車の操舵量の変化パターンを取得することにより、追従車の操舵量の変化パターンをユーザ等が入力しなくても、牽引車に追従して追従車が走行する暫定的な連結車両の旋回軌跡を取得し入力させることができる。これにより、ユーザ等が牽引車の操舵量の変化パターンに応じた追従車の操舵量の変化パターンを入力する手間が省かれる。また、取得された連結車両の軌跡に基づいて、ユーザ等が、このようにして得られた追従車の操舵量の変化パターンを修正すれば、所望の軌跡を走行させるための追従車の操舵量の変化パターンが容易に求められる。
【００４７】
追従車操舵パターン格納手段６は、上記のようにして得られる追従車の操舵輪の舵角の変化パターンを、メモリ上に格納する。
【００４８】
軌跡取得手段１８は、上記条件の下で、トラクタを所定の速度で所定時間走行させた場合の所定の区間のトラクタ及び追従車を含む連結車両の走行軌跡を取得する。
【００４９】
以下に、このような軌跡の取得の方法を説明する。
【００５０】
まず、第一の軌跡計算方法を説明する。ここでは、一例として、図３に示す、ポールトレーラのような連結車両５０を想定する。すなわち、この連結車両５０は、トラクタ７０と第一追従車（追従車）７１と第二追従車（追従車）７２とからなり、トラクタ７０の連結部８０と第一追従車７１の連結部８１とがジョイント連結され、また、第一追従車７１の連結部８２と第二追従車７２の連結部８３とがジョイント連結されている。さらに、第二追従車７２は、車体前方に延在し伸縮自在なドローバー８５を有し、このドローバー８５の先端部８６がトラクタ７０の連結部８７にジョイント連結されている。なお、図面上では煩雑になるのをさけるため、各接続部を互いに離して描いている。
【００５１】
トラクタ７０は、重心６０の前後に操舵輪９１ｆ，９１ｒを有し、第一追従車７１は重心６１の前後に操舵輪９３ｆ，９３ｒを有し、第二追従車７２は重心６２の前後に操舵輪９５ｆ，９５ｒを有している。
【００５２】
ここで、添字n = 1, 2, 3を車両の番号とし、順にトラクタ７０、第一追従車７１、第二追従車７２に対応させる。
【００５３】
また、ＸＹ座標平面を設定し、ψnを車両ｎの姿勢角（Ｘ座標と車両の軸とのなす角）、Ｆxij，Ｆyij、は各々の車両ｉと車両ｊとが互いに及ぼし合うＸ方向Ｙ方向の力、Ｆnfを車両ｎの前側車輪にかかるコーナリングフォース、Ｆnrを車両ｎの後側車輪にかかるコーナリングフォース、βnを車両ｎの滑り角（進行方向と車両の軸とのなす角）、δnfを車両ｎの前側操舵輪の舵角（操舵輪の中立位置からの角度）、δnrを車両ｎの後側操舵輪の舵角、βnfを車両ｎの前側操舵輪の操舵輪のスリップ角、βnrを車両ｎの後側操舵輪の操舵輪のスリップ角、θ12をトラクタ７０の軸と第一追従車７１の軸とのなす角、θ23を第二追従車７２の軸と第二追従車７２の軸とのなす角、θ13をトラクタ７０の軸と第二追従車７２の軸とのなす角、Ｌnfを車両ｎの重心から前側操舵輪までの距離、Ｌnrを車両ｎの重心から後側操舵輪までの距離、Ｌ1bをトラクタ７０の重心６０から連結部８０までの距離、Ｌ1dをトラクタ７０の重心６０から連結部８７までの距離、Ｌ2aを第一追従車７１の重心６１から連結部８１までの距離、Ｌ2bを第一追従車７１の重心６１から連結部８２までの距離、Ｌ3aを第二追従車７２の重心６２から連結部８３までの距離、Ｌ3cを第二追従車７２の重心６２からドローバーの連結部８６までの距離とする。
【００５４】
ここで、図４を参照して、コーナリングフォースを説明する。例えば、車両が横方向の運動やヨーイング運動を伴っている場合、タイヤにはスリップ角β1fが発生し、タイヤの進行方向に直角な方向にコーナリングフォースＦ1fが生ずる。ここで、スリップ角β1fが小さいと仮定すると、車両ｎの前側の操舵輪にかかるコーナリングフォースＦnfと、車両ｎの後側の操舵輪に係るコーナリングフォースＦnrとは、式（１）及び式（２）で表すことができる。ここで、Ｋnuf、Ｋnurは、各々車両ｎの前側操舵輪のタイヤ一輪あたりのコーナリングパワー、車両ｎの後側操舵輪のタイヤ一輪あたりのコーナリングパワーであり、ｎnf、ｎnrは、車両ｎの前側車輪のタイヤの数と後側車輪のタイヤの数である。
【００５５】
【数１】
そして、図３に戻って、トラクタ７０が一定の低速V1で走行し、第一追従車７１、第二追従車７２がトラクタ７０に牽引されて走行すると仮定し、さらに、車両間での牽引力や、タイヤの転がり抵抗がなく、車体のローリング等がないと仮定する。
【００５７】
すると、各々の車両に働く力の釣り合い、すなわち、連結する他の車両からの力Ｆx，ＦyとコーナリングフォースＦnf、Ｆnrとを考慮したトラクタ７０、第一追従車７１、第二追従車７２のＸ方向、Ｙ方向及び回転の運動方程式と、車両の各連結点での拘束条件の式とに基づいて、式（３）〜（１２）に示すように、各々の車両について、車両の滑り角βの一階時間微分の方程式及び車両の姿勢角ψの２階時間微分の方程式が得られる。ここで、ｍnは車両ｎの重量、Ｖnは車両ｎの速度、Ｉnは車両ｎの慣性モーメント、ｒnはψnの一階時間微分である。
【００５８】
【数２】
そして、このような式を微分方程式の初期値問題の数値近似解法であるルンゲクッタ法等で、時間０から微少な時間刻みτ毎に解いていくことにより、ψとβの時間変化が求められ、各々の時刻における各々の車両の速度、角度、位置が求められる。
【００６０】
なお、本式は例示であり、例えば、４両以上の連結車両の軌跡の方程式や、他の連結形態の場合の方程式も同様の考えに基づいて容易に得ることができる。また、一つの車両に、操舵輪をいくつ有していても計算が行える。
【００６１】
なお、この方法では、コーナリングフォースを考慮した運動方程式を各々の車両について解いているので、各々の車両の自重や積載物の重量の影響を考慮した精度の高い軌跡が得られる。
【００６２】
第二の軌跡計算方法としては、図５に示すように、外力を考えず、操舵輪９１ｒ、９１ｆ等や連結点８１、８３，８６等での速度を絶対座標のＸ軸の速度に各々置き換え、さらに各車両の姿勢角ψを含む式に各々変換することにより、運動方程式を求める、いわゆる、純幾何学的な方法がある。ここで、一例として、第一の軌跡計算方法で用いたのとほぼ同様な、第一のトラクタ７０、第一追従車７１、第二追従車７２とからなるポールトレーラのような連結車両を想定する。また、操舵輪９１fの速度をＶ1f、操舵輪９１ｒの速度をＶ1r、操舵輪９３ｒの速度をＶ2r、操舵輪９５ｒの速度をＶ3r、連結点８１の速度をＶ2a1b、連結点８３の速度をＶ3a2b、連結点８６の速度をＶ3c1d、重心６０の速度をＶ01、重心６１の速度をＶ02、重心６２の速度をＶ03、連結点８１の速度の方向と第一追従車７１の軸とがなす角をξ12、連結点８３の速度Ｖ3a2bと第二追従車７２の軸とのなす角をξ23、連結点８６の速度Ｖ3c1dと第二追従車７２の軸とがなす角をξ13とすると、運動方程式として、例えば、式（１３）〜（２０）のような式が得られる。ただし、Ｖ = Ｖ01 cosδ1とする。これらの式は、第一追従車７１の操舵輪がないものとして、取得したものであり、典型的なポールトレーラについてのものである。
【００６３】
【数３】
このような運動方程式も、上述と同様に、ルンゲクッタ法等を用いて微少な時間刻み毎に解いていけば、各々の車両の走行軌跡が取得できる。
【００６５】
なお、本式も例示であり、例えば、４両以上の連結車両の軌跡の方程式や、他の連結形態の場合の方程式も同様の考えに基づいて容易に得ることができる。また、一つの車両に、操舵輪をいくつ有していても計算が行える。
【００６６】
また、上述のような２つの運動方程式においては、速度の向きをマイナスにすることにより、前進だけでなくトラクタを後退させたときの連結車両の走行軌跡を取得することもできる。
【００６７】
出力手段２０は、取得した走行軌跡をディスプレイやプリンタ、外部記憶装置等に出力させる。
【００６８】
追従車操舵パターン修正情報入力手段（追従車操舵パターン修正要求入力手段）１３は、キーボードやマウス操作を介して、ユーザから追従車の舵角の変化パターンの修正要求を入力させるものである。また、トラクタ操舵パターン修正情報入力手段（トラクタ操舵パターン修正要求入力手段）５は、キーボードやマウス操作を介して、ユーザからトラクタの舵角の変化パターンの修正要求を入力させるものである。
【００６９】
追従車操舵パターン修正手段１２は、修正要求に応じて、追従車操舵パターン格納手段６に格納された追従車の操舵輪の変化パターンを修正する。また、トラクタ操舵パターン修正手段３は、修正要求に応じて、トラクタ操舵パターン格納手段４に格納されたトラクタの操舵輪の変化パターンを修正する。ここでは、修正要求に応じて、舵角が時間に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせた時間変化パターンとなるように各々修正することが好ましい。
【００７０】
このようにすると、追従車やトラクタの舵角を時間に対して線形に変化させる区間を複数組み合わせた変化パターンで追従車やトラクタを操舵した場合の連結車両の軌跡が取得される。実際の連結車両において追従車やトラクタの舵角を変化させる場合には、舵角を時間の線分として変化させる場合が多いので、時間に対して複雑な関数となるように舵角を変化させるように格納する場合に比して、実際の追従車やトラクタの舵角の操舵方法を定めるのに適したデータが得られる。
また、追従車操舵パターン修正手段１２は、変化パターンを直接的に修正するほか、修正要求に応じて、追従者操舵パターン入力手段１０の基準追従車操舵パターン生成手段８と同様にして自動生成される追従車の舵角変化パターンに基づいて、変化パターンを修正するようにしても良い。また、トラクタ操舵パターン修正手段３は、変化パターンを直接的に修正するほか、修正要求に応じて、トラクタ操舵パターン入力手段２と同様に、クロソイド曲線等に基づいて舵角変化パターンを生成し、これに基づいて変化パターンを修正するようにしても良い。
【００７１】
なお、本実施形態では操舵量の変化パターンとして、舵角の時間変化パターンを採用しているがこれに限られず、舵角の走行距離に対する変化パターン等としてもよい。
【００７２】
走行可能領域設定手段３０は、ユーザからの入力に基づいて、走行可能領域及び走行不可能領域を設定し、出力手段２０に出力しディスプレイ等に出力させる。
【００７３】
次に、本実施形態に係る軌跡出力装置１の動作について説明すると共に、合わせて本実施形態に係る軌跡出力方法について、図６を参照して説明する。
【００７４】
まず、ステップ１０１において、ユーザからトラクタ等の連結車両の諸元や連結条件、走行可能領域等の条件を入力する。
【００７５】
次に、ステップ１０３において、ユーザからの入力に応じて、トラクタの舵角の変化パターンを直接入力するか否かを決定し、トラクタの舵角の変化パターンを直接入力する場合は、ステップ１０５へ進み、スタート位置とゴール位置とからトラクタの舵角の変化パターンを間接的に求める場合は、ステップ１０７へ進む。
【００７６】
ステップ１０５においては、ユーザからの入力に応じて、舵角の変化パターンをトラクタ操舵パターン格納手段４に格納する。例えば、ユーザが、スタート地点での舵角と、ゴール地点での舵角とを入力すると共に、走行させる距離を入力することにより、トラクタ操舵パターン入力手段２が、トラクタの走行速度に基づいて、トラクタの舵角変化の時間変化パターンを計算し、図２のような、舵角の時間変化パターンをトラクタ操舵パターン格納手段４に格納する。この場合、スタート位置とゴール位置とでのトラクタの舵角を直接指定するので、このような軌跡の区間を複数つなげて複雑な軌跡を作成する際に、各々の軌跡の接続点においてトラクタの舵角を連続して表現できる。
【００７７】
一方、ステップ１０７においては、ユーザからの入力に応じて、スタート地点とゴール地点とを結ぶクロソイド曲線を設定し、トラクタがクロソイド曲線上等を旋回するためのトラクタの舵角の変化パターンを取得し、トラクタ操舵パターン格納手段４に格納させる。この場合のトラクタのゴール位置での操舵角は、後で取得する連結車両の軌跡のゴール位置におけるトラクタの操舵角とは必ずしも一致しないが、トラクタの大まかな走行軌跡を予め把握することができる。
【００７８】
次に、ステップ１０９において、ユーザからの入力に応じて、追従車の舵角の変化パターンを直接入力するか否かを決定し、追従車の舵角の変化パターンを直接入力する場合は、ステップ１１１へ進み、追従車の舵角の変化パターンを入力せず自動生成させる場合はステップ１１３へ進む。
【００７９】
ステップ１１１では、追従車の舵角変化パターンを直接入力する。ここでは、ステップ１０５と同様に、舵角の変化パターンの時間変化をデータテーブル等として入力できるほか、追従車の舵角の変化パターンを、トラクタとのなす角を利用したリンク機構等によりリンクさせて操舵させるのを模擬する数式等の入力も可能である。
【００８０】
一方、ステップ１１３では、トラクタに追従して追従車が走行するような追従車の舵角変化パターンを自動生成して、追従車操舵パターン格納手段に入力するように設定する。なお、例えば、トラクタと追従車とのなす角に比例して、追従車の舵角の変化パターンを与える場合は、軌跡の計算中に逐次舵角が入力されることとなる。
【００８１】
次に、ステップ１１５において、上記条件でトラクタと追従車の舵角を各々操舵させたときの連結車両の所定の区間の軌跡を取得する。
【００８２】
次に、ステップ１１７において、取得された区間の軌跡を走行可能領域等と重ね合わせて出力する。
【００８３】
そして、ステップ１１９において、ユーザからの指示により、追従車の軌跡が修正要とされた場合はステップ１２１に進む。ステップ１２１においては、ユーザからの指示に応じて、追従車操舵パターン格納手段６の追従車の舵角変化パターンを修正させる。そして、ステップ１１５に戻って、修正された舵角変化パターンに応じた軌跡を計算し、ステップ１１７で出力する。
【００８４】
一方、ステップ１１９において、ユーザからの指示により、追従車の軌跡の再修正が不要とされた場合は、ステップ１２３に進む。
【００８５】
ステップ１２３では、ユーザからトラクタの舵角の変化パターンを修正する又は再入力する旨の要求があるか否かを判定し、トラクタの舵角の変化パターンの再入力の要求があればステップ１０３に戻って一連の処理を行う。また、トラクタの舵角の変化パターンの修正の要求があれば、ステップ１２４へ進む。また、トラクタの舵角の修正や再入力の要求がなければ、ステップ１２５へ進む。
【００８６】
ステップ１２４では、ユーザからの指示に応じて、トラクタ操舵パターン格納手段４のトラクタの舵角変化パターンを修正する。そして、ステップ１１５に戻って、修正された舵角変化パターンに応じた軌跡を計算し、ステップ１１７で出力する。
【００８７】
ステップ１２５では、ユーザから、取得した軌跡区間に続くさらなる軌跡区間の取得の要求があるかどうかを判定し、次の軌跡区間を取得する場合はステップ１２７に進んで、各々の車両のゴール位置をスタート位置に置き換え、さらにステップ１０３に戻って一連の処理を行い、さらなる軌跡の取得を行う。一方、軌跡取得不要の要求があれば、処理を終了する。
【００８８】
ここで、本実施形態に係る軌跡出力装置１を用いて連結車両の旋回に関する検討を行う例を示す。
【００８９】
ここでは、図７に示すような、前輪のみ操舵可能なトラクタ１７０と、第一追従車としてのタイヤのない長物１７１と、第二追従車としての後輪のみ操舵可能な追従車１７２と、から構成される初期位置１２１にある連結車両１３０を想定する。ここで、トラクタ１７０と長物１７１とが垂直軸回りに回転可能な連結部１７５を介して連結され、長物１７１と追従車１７２とが垂直軸回りに回転可能な連結部１７６を介して連結されている。また、旋回させたい走行可能領域を道路形状１５０とする。
【００９０】
そして、ステップ１０１において、道路形状１５０と初期位置１２１を設定した後、ステップ１０５において、図２のトラクタ舵角パターンＡのような舵角の変化パターンを設定し、さらに、ステップ１１３においてトラクタ１７０に追従するような追従車１７２の舵角変化パターンを自動生成するようにすると、図７に示すような軌跡１２０が得られる。なお、このとき、追従車１７２の操舵は、自動生成された図２の非線形の追従車舵角変化パターンＢに基づいてなされている。また、連結部１７６を固定状態としている。図７より明らかなようにゴール地点１２２に到達する際に、長物１７１が道路形状１５０の境界と接触して不適な旋回条件である。
【００９１】
次に、ユーザが、ステップ１２１で、追従車１７２の舵角の変化パターンを線分としての追従車舵角変化パターンＣ（図８参照）に修正すると、図９のような軌跡１２４が得られる。ここでは、連結部１７６を回転可能としている。この場合はゴール地点１２５に到達した際に、長物１７１及び追従車１７２が道路形状１５０の境界と接触してより不適な旋回条件であることがわかる。
【００９２】
さらに、ユーザが、ステップ１２１で、追従車１７２の舵角の変化パターンを線分の組合せとしての追従車舵角変化パターンＤ（図８参照）に修正すると、図１０のような軌跡１２６が得られる。この場合はゴール地点１２７に到達した際に、トラクタ１７０，長物１７１及び追従車１７２が道路形状１５０の境界と接触せず、好適な旋回条件であることがわかる。
【００９３】
このようにして、ユーザ等が、操舵輪を有する追従車を含む実際の連結車両に対応する条件を軌跡出力装置１に入力することにより、実際の連結車両が走行する際の軌跡を軌跡出力装置上１で取得でき、当該連結車両の旋回可否の判断等が好適に行える。
【００９４】
さらに、軌跡の出力結果に応じて、ユーザが、追従車１７２の操舵量の変化パターンの修正要求を入力すると、追従車操舵パターン格納手段６に格納された操舵量の変化パターンが修正され、修正された追従車１７２の操舵量の変化パターンに基づく連結車両１３０の軌跡が再計算され出力される。これにより、追従車１７２の操舵量の変化パターンを変化させたときの連結車両、特に、追従車１７１，１７２の軌跡の変化が容易に確認され、連結車両１３０の軌跡を所望の道路領域内に収めるために必要な、追従車の最適な操舵条件を容易に取得できる。
【００９５】
また、舵角の変化パターンを非線形な変化パターンでなく線分の組合せとなるように修正すると、実際の追従車等の舵角の操舵方法を定めるのに適する。なお、追従車１７２の舵角の変化パターンＤを、さらに、この区間内で分割して点線２００で示すような線分の組合せの変化パターンにしたり、さらに、点線２０１で示すように、舵角を不連続に変化させ、停止時にステアリング操作を行う条件を入力することもできる。また、このような線形の区間を多数組み合わせることによって、非線形的な舵角の変化パターンを線分の組合せで模擬するようにしてもよい。
【００９６】
最後に、本発明の実施形態に係る軌跡出力プログラム、及び当該軌跡出力プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（以下、単に記録媒体という）について説明する。
【００９７】
ここで、記録媒体とは、コンピュータのハードウェア資源に備えられている読み取り装置に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こして、それに対応する信号の形式で、読み取り装置にプログラムの記述内容を伝達できるものである。かかる記録媒体として は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、コンピュータに内蔵されるメモリなどが該当する。
【００９８】
図１１は、本発明の実施形態に係る記録媒体の構成図である。記録媒体２１０は、図１１に示すように、プログラムを記録するプログラム領域２００ａを備えている。このプログラム領域２００ａには、軌跡出力プログラム２０２が記録されている。
【００９９】
この軌跡出力プログラム２０２は、上記の軌跡出力の処理を実行するプログラムであって、処理を統括するメインモジュール２０２ａと、トラクタの舵角の変化パターンを入力するためのトラクタ操舵パターン入力モジュール２０２ｃと、追従車の舵角の変化パターンを入力するための追従車操舵パターン入力モジュール２０２ｄと、トラクタの舵角の変化パターンと追従車の舵角の変化パターンに応じて各々トラクタ及び追従車の舵角を制御した場合の連結車両の軌跡を取得する軌跡取得モジュール２０２ｅと、取得される軌跡をディスプレイ等に対して出力する出力モジュール２０２ｊと、マウスやキーボード等を介してユーザ等から追従車の舵角の変化パターンを修正するための修正要求を入力させる追従車操舵パターン修正情報入力モジュール２０２ｆと、追従車に対する修正要求に基づいて追従車の舵角の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正モジュール２０２ｇと、マウスやキーボード等を介してユーザ等からトラクタの舵角の変化パターンを修正するための修正要求を入力させるトラクタ操舵パターン修正情報入力モジュール２０２ｈと、トラクタに対する修正要求に基づいてトラクタの舵角の変化パターンを修正するトラクタ操舵パターン修正モジュール２０２ｉと、トラクタや追従車を含む連結車両や走行条件等の種々のデータを入力する連結車両データ入力モジュール２０２ｂと、走行可能領域を設定する走行可能領域設定モジュール２０２ｋと、を備えて構成される。
【０１００】
また、追従車操舵パターン入力モジュール２０２ｄは、ユーザからの指示に基づいて、追従車がトラクタに追従して走行するために必要な追従車の舵角の変化パターンを自動的に生成し入力する基準追従車操舵パターン生成モジュール２１２を備えている。ここで、トラクタ操舵パターン入力モジュール２０２ｃ、追従車操舵パターン入力モジュール２０２ｄ、軌跡取得モジュール２０２ｅ、出力モジュール２０２ｊ、追従車操舵パターン修正情報入力モジュール２０２ｆ、追従車操舵パターン修正モジュール２０２ｇ、トラクタ操舵パターン修正情報入力モジュール２０２ｈ、トラクタ操舵パターン修正モジュール２０２ｉ、連結車両データ入力モジュール２０２ｂ、走行可能領域設定モジュール２０２ｋ、基準追従車操舵パターン生成モジュール２１２をそれぞれを動作させることによって実現する機能は、上記軌跡出力装置１の、トラクタ操舵パターン入力手段２、追従車操舵パターン入力手段１０、軌跡取得手段１８、出力手段２０、追従車操舵パターン修正情報入力手段１３、追従車操舵パターン修正手段１２、トラクタ操舵パターン修正情報入力手段５、トラクタ操舵パターン修正手段３、連結車両データ入力手段１４、走行可能領域設定手段３０と、基準追従車操舵パターン生成手段８それぞれの機能と同様である。
【０１０１】
図１２は、記録媒体２１０に記録された軌跡出力プログラムを実行するためのコンピュータ（例えば図１の軌跡出力装置１に内蔵のコンピュータ）３１０Ｓのシステム構成図である。コンピュータ３１０Ｓは、軌跡出力プログラム２０２の実行等を制御するＣＰＵ３１７と、記録媒体２１０に記録された軌跡出力プログラム２０２を読み取り可能な読み取り装置３１９と、メモリ３１８と、ディスプレイ等より成る表示部３１２と、テンキーやマウス等より成る入力部３１１と、軌跡等を紙等に印字出力するプリンタ３１３と、軌跡データ等を外部に出力するためのＦＤＤ等の外部記憶装置３１５を備えている。ここで、記録媒体２１０が読み取り装置３１９に挿入されると、記録媒体２１０に記録された情報が読み取り装置３１９からアクセス可能となり、図１１に示す記録媒体２１０のプログラム領域２００ａに記録された軌跡出力プログラム２０２が、コンピュータ３１０Ｓによって実行可能となる。
【０１０２】
上記読み取り装置３１９としては、記録媒体２１０に対応して、フレキシブルディスクドライブ装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、あるいは磁気テープドライブ装置などが用いられる。
【０１０３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様を取ることが可能である。
【０１０４】
また、上記実施形態では、車両に付属するものや荷物等が形成する走行軌跡を取得していないが、連結車両データ入力手段１４において、トラクタ１７０等の外形形状として、さらに、バックミラー、クレーン等の形状を設定し、これらのトラクタ等の車枠からはみ出す部分も含めた走行軌跡を取得してもよい。これにより、バックミラー等の軌跡も考慮に入れた旋回可能性の検討ができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、路面に投影された二次元的な軌跡を取得しているが、三次元の軌跡等を取得してもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態では、３両編成の連結車両としているが、４両以上でも構わず、２両でも１両でも構わず、また、操舵輪を有していない追従車を含んでもよい。
【０１０７】
また、上記実施形態では、連結車両を一編成のみ取り扱っているが、複数の連結車両を取り扱うことも容易であり、これにより、例えば、連結車両同士がすれ違う場合の軌跡等を検討することが出来る。
【０１０８】
また、車両に関する種々のデータの設定が可能であり、例えば、積載重量に応じて車軸を上昇・下降させて車輪の接地・非接地が選択可能なリフトアクスル付きの車両に対応させる場合は、接地・非接地に応じて、軸間距離等を変更した上で軌跡を計算させればよい。
【０１０９】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、仮想領域内で、操舵輪を有する追従車を含む連結車両が、牽引車及び追従車の操舵輪が所定の操舵量の変化パターンで各々操舵されて走行する際の仮想の連結車両の軌跡が取得され出力される。これにより、ユーザ等が、操舵輪を有する追従車を含む実際の連結車両に対応する条件を入力することにより、実際の連結車両が走行する際の軌跡を取得でき、当該連結車両の旋回可否の判断等が好適に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る軌跡出力装置のブロック図である。
【図２】トラクタ操舵パターン格納手段や追従車操舵パターン格納手段に格納される舵角の変化パターンを示す図である。
【図３】第一の方法によって連結車両の軌跡を取得する方法を説明する図である。
【図４】コーナリングフォースを説明する図である。
【図５】第二の方法によって連結車両の軌跡を取得する方法を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る軌跡出力装置のフローを示す図である。
【図７】軌跡出力装置から出力される軌跡を示す第一の図である。
【図８】追従車操舵パターン格納手段に格納された修正された舵角の変化パターンを示す図である。
【図９】軌跡出力装置から出力される軌跡を示す第二の図である。
【図１０】軌跡出力装置から出力される軌跡を示す第三の図である。
【図１１】本実施形態に係る軌跡出力プログラムを示す図である。
【図１２】本実施形態に係るコンピュータを示す図である。
【符号の説明】
１…軌跡出力装置、２…トラクタ操舵パターン入力手段（牽引車操舵パターン入力手段）、３…トラクタ操舵パターン修正手段、４…トラクタ操舵パターン格納手段（牽引車操舵パターン格納手段）、５…トラクタ操舵パターン修正情報入力手段（トラクタ操舵パターン修正要求入力手段）、６…追従車操舵パターン格納手段、８…基準追従車操舵パターン生成手段、１０…追従車操舵パターン入力手段、１２…追従車操舵パターン修正手段、１３…追従車操舵パターン修正情報入力手段（追従車操舵パターン修正要求入力手段）、１８…軌跡取得手段、２０…出力手段。
Claims (10)
- 仮想領域内で、操舵輪を有する牽引車と操舵輪を有し前記牽引車に牽引される追従車とを含む仮想の連結車両を走行させる際の軌跡を取得し出力装置に出力する軌跡出力装置であって、前記走行の際に前記牽引車の操舵輪及び前記追従車の操舵輪は、各々に対して定められた操舵量の変化パターンに応じて各々操舵されるものとされ、
前記牽引車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンが格納される牽引車操舵パターン格納手段と、
前記牽引車操舵パターン格納手段に前記牽引車の操舵量の変化パターンを入力する牽引車操舵パターン入力手段と、
前記追従車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンが格納される追従車操舵パターン格納手段と、
前記追従車を前記牽引車に追従して走行させるために必要な暫定的な追従車の操舵量の変化パターンを生成し前記追従車操舵パターン格納手段に入力する基準追従車操舵パターン生成手段と、
前記牽引車の操舵輪が前記牽引車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンに応じて操舵され、前記追従車の操舵輪が前記追従車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンに応じて操舵されて、前記連結車両が走行する際の前記連結車両の軌跡を取得する軌跡取得手段と、
前記軌跡を前記出力装置に出力させる出力手段と、
前記追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する追従車操舵パターン修正要求入力手段と、
前記追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて前記追従車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正手段と、を備え、
前記追従車の操舵量の変化パターンは、前記追従車の操舵輪の舵角の時間又は走行距離に対する変化パターンであり、
前記追従車操舵パターン修正手段は、前記修正要求に応じて、前記舵角が時間又は走行距離に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように前記変化パターンを修正することを特徴とする、軌跡出力装置。 - 前記牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する牽引車操舵パターン修正要求入力手段と、前記牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて前記牽引車操舵パターン格納手段に格納された操舵量の変化パターンを修正する牽引車操舵パターン修正手段と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の軌跡出力装置。 - 前記軌跡取得手段は、コーナリングフォースを考慮した運動方程式に基づいて前記軌跡を取得することを特徴とする、請求項１又は２記載の軌跡出力装置。
- 仮想領域内で、操舵輪を有する牽引車と操舵輪を有し前記牽引車に牽引される追従車とを含む仮想の連結車両を走行させる際の軌跡を取得し出力装置に出力する軌跡出力方法であって、前記走行の際に前記牽引車の操舵輪及び前記追従車の操舵輪は、各々に対して定められた操舵量の変化パターンに応じて各々操舵されるものとされ、
前記牽引車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する牽引車操舵パターン入力ステップと、
前記追従車を前記牽引車に追従して走行させるために必要な暫定的な追従車の操舵量の変化パターンを生成し前記追従車を操舵させるべき操舵量の変化パターンとする基準追従車操舵パターン生成ステップと、
前記牽引車の操舵輪が前記牽引車の操舵量の変化パターンに応じて操舵され、前記追従車の操舵輪が前記追従車の操舵量の変化パターンに応じて操舵されて、前記連結車両が走行する際の前記連結車両の軌跡を取得する軌跡取得ステップと、
前記軌跡を前記出力装置に出力させる軌跡出力ステップと、
前記追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する追従車操舵パターン修正要求入力ステップと、
前記追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて前記追従車の操舵量の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正ステップと、
を備え、
前記追従車の操舵量の変化パターンは、前記追従車の操舵輪の舵角の時間又は走行距離に対する変化パターンであり、
前記追従車操舵パターン修正ステップは、前記修正要求に応じて、前記舵角が時間又は走行距離に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように前記変化パターンを修正することを特徴とする軌跡出力方法。 - 前記牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する牽引車操舵パターン修正要求入力ステップと、前記牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて前記牽引車の操舵量の変化パターンを修正する牽引車操舵パターン修正ステップと、
を含むことを特徴とする、請求項４に記載の軌跡出力方法。 - 前記軌跡取得ステップは、コーナリングフォースを考慮した運動方程式に基づいて前記軌跡を取得することを特徴とする、請求項４又は５に記載の軌跡出力方法。
- 仮想領域内で、操舵輪を有する牽引車と操舵輪を有し前記牽引車に牽引される追従車とを含む仮想の連結車両を走行させる際の軌跡を取得し出力装置に出力する軌跡出力プログラムであって、前記走行の際に前記牽引車の操舵輪及び前記追従車の操舵輪は、各々に対して定められた操舵量の変化パターンに応じて各々操舵されるものとされ、
コンピュータに、
前記牽引車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する牽引車操舵パターン入力ステップと、
前記追従車の操舵輪を操舵させるべき操舵量の変化パターンを入力する追従車操舵パターン入力ステップと、
前記追従車を前記牽引車に追従して走行させるために必要な暫定的な追従車の操舵量の変化パターンを生成し前記追従車を操舵させるべき操舵量の変化パターンとする基準追従車操舵パターン生成ステップと、
前記牽引車の操舵輪が前記牽引車の操舵量の変化パターンに応じて操舵され、前記追従車の操舵輪が前記追従車の操舵量の変化パターンに応じて操舵されて、前記連結車両が走行する際の前記連結車両の軌跡を取得する軌跡取得ステップと、
前記軌跡を前記出力装置に出力させる軌跡出力ステップと、
前記追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する追従車操舵パターン修正要求入力ステップと、
前記追従車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて前記追従車の操舵量の変化パターンを修正する追従車操舵パターン修正ステップと、
を実行させ、
前記追従車の操舵量の変化パターンは、前記追従車の操舵輪の舵角の時間又は走行距離に対する変化パターンであり、
前記追従車操舵パターン修正ステップは、前記修正要求に応じて、前記舵角が時間又は走行距離に応じて線形に変化する区間を複数組み合わせたように前記変化パターンを修正することを特徴とする、軌跡取得プログラム。 - 前記牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求を入力する牽引車操舵パターン修正要求入力ステップと、前記牽引車の操舵量の変化パターンに対する修正要求に応じて前記牽引車の操舵量の変化パターンを修正する牽引車操舵パターン修正ステップと、
を前記コンピュータにさらに実行させることを特徴とする、請求項７に記載の軌跡出力プログラム。 - 前記軌跡取得ステップは、コーナリングフォースを考慮した運動方程式に基づいて前記軌跡を取得することを特徴とする、請求項７又は８に記載の軌跡出力プログラム。
- 請求項７〜９の何れか１項に記載の軌跡出力プログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002148095A JP3906109B2 (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラム及び記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002148095A JP3906109B2 (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラム及び記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003344226A JP2003344226A (ja) | 2003-12-03 |
| JP3906109B2 true JP3906109B2 (ja) | 2007-04-18 |
Family
ID=29766816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002148095A Expired - Fee Related JP3906109B2 (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラム及び記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3906109B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2542876Y2 (ja) * | 1990-11-06 | 1997-07-30 | 日産ディーゼル工業株式会社 | 連結車の操向制御装置 |
| JP2932382B2 (ja) * | 1998-01-26 | 1999-08-09 | 東急車輛製造株式会社 | 自動車走行可能試験装置及び記録媒体 |
| JP2000329657A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Unisia Jecs Corp | シミュレーション装置および方法ならびにシミュレーション用制御プログラムを記録した記録媒体 |
| JP2001310651A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-11-06 | Toyota Motor Corp | 自動走行連結車両及びその進行方向切り替え方法 |
-
2002
- 2002-05-22 JP JP2002148095A patent/JP3906109B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003344226A (ja) | 2003-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2173599B1 (en) | Active steering controller | |
| EP2997429B1 (en) | Method for assisting the reversal of an articulated vehicle | |
| EP2928755B1 (en) | Method for determining a maximum speed limit for a reversing vehicle combination | |
| CN107685767B (zh) | 多轴轮毂电机驱动车辆后轮线控转向驱动装置及转向方法 | |
| WO2018072649A1 (zh) | 一种列车轨迹跟随控制方法、系统及列车 | |
| JPH09267762A (ja) | トレーラの車輪操舵制御方法及びその装置 | |
| JP2003034261A (ja) | 連結車両の後退制御装置及びその後退制御方法 | |
| CN107826164A (zh) | 一种基于电助力的多轮转向系统及控制方法 | |
| CN107738691A (zh) | 一种适时四驱复合转向系统及其多目标优化方法 | |
| CN107000741A (zh) | 用于提高车组的操纵性能的方法和设备 | |
| Choi et al. | The performance of independent wheels steering vehicle (4WS) applied Ackerman geometry | |
| CN108749919A (zh) | 一种线控四轮独立转向系统容错控制系统及其控制方法 | |
| KR100885892B1 (ko) | 굴절 차량용 전 차륜 조향 제어 방법 | |
| JP3906109B2 (ja) | 軌跡出力装置、軌跡出力方法、軌跡出力プログラム及び記録媒体 | |
| CN110077459B (zh) | 一种电动助力转向与分布式驱动一体化控制系统及方法 | |
| CN207631329U (zh) | 一种基于电助力的多轮转向系统 | |
| CN113928308B (zh) | 半挂卡车的倒车控制方法、装置及半挂卡车 | |
| Notsu et al. | Investigation into turning behavior of semi-trailer with additional trailer-wheel steering--a control method for trailer-wheel steering to minimize trailer rear-overhang swing in short turns | |
| CN114291117A (zh) | 一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法 | |
| JP2023003050A (ja) | 連結車両の後退制御装置および連結車両の後退制御プログラム | |
| JPH09286346A (ja) | 連結車の車輪操舵制御方法 | |
| KR100885893B1 (ko) | 굴절 차량용 전 차륜 조향 제어 방법 | |
| Miao et al. | Modeling multi-unit vehicle dynamics for low-speed path-following assessment off-highway | |
| JP3547806B2 (ja) | 車両操舵特性制御方法 | |
| Leng et al. | Path-following control strategy for gantry virtual track train based on distributed virtual driving model |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040617 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051215 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060509 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060706 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070109 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070115 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100119 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110119 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110119 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120119 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120119 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130119 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130119 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130119 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |