JPH0434773B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、誘導体の設けられていないコース
を走行して目的とする地点に移動する無人車の誘
導制御装置に関する。 従来誘導体を設けずに移動できる無人車として
いくつかの方式が提案され試みられている。これ
らの無人車においては、経路に沿つて走行させる
ために車にとりつけた車輪の回転数を検出した
り、ジヤイロから角速度を検出する等をし、これ
らの情報をもとに設定した経路からのずれを演算
によつて求め、これを補正すべく操舵することに
よつて自動走行させるようになつている。 このような無人車の従来の誘導制御方式は、次
の２つに大別することができる。すなわち、それ
は、車輪の回転数やジヤイロ等から得た情報より
設定した経路からのずれを直接に算出し、これを
補正しようとする走行制御方式と、一度無人車の
位置・方位を算出し、これを設定した経路と比較
することによつて経路からのずれを算出しこれを
補正する走行制御方式とである。 設定した経路からのずれを直接算出する上記従
来方式は、無人車を自動走行させるための経路の
情報として走行距離に応じて無人車のとるべき操
舵角あるいは転向角速度といつた駆動手段に対す
る設定値を記憶手段に記憶させておき、車輪の回
転数から算出した走行距離に応じて記憶手段を参
照して、設定された操舵角や転向角速度を駆動手
段に設定して駆動させるとともに、検出した転向
角速度の情報と、設定した操舵角や転向角速度と
の差から設定した経路からのずれを算出し、この
ずれを補正する補正信号をあらかじめ定めた計算
式に従つて算出してこれを駆動手段への設定値に
重畳することによつて設定された経路からのずれ
を補正しつつ走行させるという方式である。 この方式によれば走向距離に応じた操舵角や転
向角速度等、いわば無人車の操縦量をあらかじめ
走行データとして記憶手段に記憶させ、これを無
人車に車載する必要があるが、現実の状況にみら
れるように、交差の多いコース網の中に多種の走
行コースが設定されている場合には、あらかじめ
すべての走行コースに対して、無人車を走行させ
るのに必要な操縦量についての情報を用意してこ
れを記憶しておく必要があり、冗長度の高い多量
のデータを記憶するという記憶装置の使い方のむ
だが多くなる欠点をもつていた。さらにこのよう
なデータを作成するのにかなりの手間を要する作
業となるため、この走行制御方式は比較的簡単な
走行コースからなるような場合に限定して適用で
きるものであつた。 また一度設定した走行コースを状況に応じて別
の走行コースに一部変更するといつた際には、走
行データに位置の情報が含まれていないから走行
コースを変更する地点にいたるまでの走行距離を
算出し、それ以後の走行距離に応じた操縦量を変
更した走行コースに沿つて走行できるようにすべ
て改めるといつた操作が必要となり、現実にはこ
のような多量の演算を短時間で行なうことが困難
なために、状況に応じて走行コースを変えるとい
つた柔難性のある無人車の運用ができなかつた。 このほか、この従来の走行制御方式において
は、設定した操舵角や転向角速度と、検出した転
向角速度から算出した経路からのずれについての
み補正が行なわれるものであり、これらによつて
算出できない走行開始時における無人車の位置の
ずれや、いちじるしい蛇行等によつて生じる目標
地点に到るまで走行距離の変化等を補正すること
ができないため、原理的に誘導に正確さを欠くと
いう欠点があつた。また径路からずれが生じる前
にこれを予測ししてあらかじめ補正することがで
きないために経路からのずれの補正に遅れが生
じ、安定な走行をさせることが困難であつた。 このように操縦量の情報にもとづいて走行制御
する方式のもつ欠点をかんがみて、提案されてい
る走行制御方式が、車輪の回転数の情報等から一
度無人車の位置・方位を算出し、この情報をもと
に走行制御するものである。このように走行制御
方式として提案されている方式には、無人車の走
行経路を設定するデータとして、路面に固定した
座標系で記述した点列を記憶しておきこれを参照
して得たこれらの点と点とをを結ぶ線によつて表
わされる走行コースと、算出した無人車の位置・
方位の情報とを比較し、無人車がコースの左側に
あれば右に、コース右側にあれば左にそれぞれ操
舵することによつて設定され経路に沿つて走行さ
せるものがある。この方式においては、走行開始
時からの経路のずれが補正できるばかりなく、走
行距離に応じて与えられるデータでなく、位置・
方位もとづいて制御されることから、蛇行を生じ
たとしても、目的とする地点へ誘導する正確さに
影響を与えないという長所がある。しかしなが
ら、曲線で与えられるような経路を正確に走行さ
せるためには、走行経路を指示するデータとして
与える点列を細かく与える必要があつて、やはり
多量のデータを記憶する手段を必要としていた。
また、この走行制御方式では、無人車の位置・方
位の情報の他に移動速度の情報を用いることによ
つて近未来における経路からのずれを予測するこ
とができるから、経路からのずれが実際に発生す
る前に予測された時点でこれを補正することがで
きるため、より安定で正確な制御が行なえる利点
がある。しかしながらこのような経路のずれを補
正する制御量を求めるのが難しく現在までのこの
走行制御方式では、駆動手段に設定する制御量の
算出法では、大きく経路からはずれていると、無
人車を右あるいは左に操舵したまま円軌道を描い
て経路に復帰できない場合があるなど、状況によ
つては無人車を正しく誘導できなくなるといつた
欠点をもつていた。また直角に折れまがつている
ような経路では、特殊な演算が必要となるばかり
でなく、移動速度とは、独立に走行制御されてい
たために大きくふくらんでしまつたりする欠点も
もつていた。またこの種の無人車の誘導を考える
場合には、ある地点での停止といつた動作が不可
欠であり、移動速度と独立に走行制御していたこ
れまでの方式では、このような状況への対応が困
難であることから、いまだ実用とはいい難い走行
制御方式であつた。 このように特に誘導体を設置しないで自動車走
行させる無人車における従来の技術では、複雑な
コース網を走行させるためには多量のデータを記
憶する装置を無人車に車載する必要があるために
高価なシステムになるとともに、走行の制御の性
能が充分でなく、正確に経路に沿つて移動して目
的とする地点に停止するといつた動作ができなか
つたため、充分実用に供するまでには到つていな
いという状態であつた。 本発明は従来の無人車のもつこれらの欠点をか
んがみてなされたもので、位置・・方位を計測し
これを設定した経路と比較することによつて走行
制御する方式を発展させたものであり、無人車の
位置・方位といつた走行状態を表わす状態量をも
とに、駆動装置に仮定的に設定する近未来の制御
量によつて所定時間後の走行状態がどうなるかを
あらかじめ予測し、この予測される近未来の走行
状態が走行データにより設定された無人車の動作
に対応したものになるような制御量を実際に設定
することによつて、従来の無人車の走行制御に比
較してより正確に設定された経路を走行させ、ま
たどのような状況でも無人車を設定された経路に
誘導できるように走行制御を信頼性が高く状況に
対する適応性をもつたものにすることが本発明の
第１の目的である。 予測した走行状態と走行データにより設定した
動作とから一意に定まる評価関数、例えば経路か
らのずれや、設定された速度とのずれを含めた走
行誤差を定義しておき、これを小さい値とする制
御量を求めてこれを駆動装置に実際に設定するこ
とによつて、走行データにより設定された動作を
行なわしめるように走行制御させて位置と速度と
の協調した制御を必要とする位置決め精度の高い
停止等の動作を実現させることが本発明の第２の
目的である。 また、制御量を変化させた場合に予測される評
価関数の変化率、たとえば走行誤差の補正効果を
知り、これにもとづいて制御量を実際に設定する
ことによつて、走行誤差として予測される量が小
さい値となる制御量を少ない計算で効率的に求め
ることによつて、車載することが可能な簡単な演
算装置によつてかかる走行制御の機能を実現する
ことが、第３の目的であり、これらの目的を満た
すことによつて無人車の実用化へ近づけることを
最終的な目的としている。 第１図は本発明による無人車誘導制御装置の基
本的構成を示すブロツク図である。 この装置は、無人車の動作を決定する走行デー
タを出力する走行指令装置１と、無人車の位置、
方位等に関する走行状態を検出して出力する位置
方位・計測装置２と、無人車の移動および転向を
実行する駆動装置３と、走行指令装置１から与え
られる走行データと位置・方位計測装置２から与
えられる位置・方位情報とから指令に従つた動作
を行なわせる制御量を駆動装置３へ出力する走行
制御装置とから成つている。そしてその走行制御
装置４は、位置方位計測装置２に接続され、駆動
装置３の機構から定まり駆動装置３に設定される
制御量と移動や転向等の駆動量との関、および駆
動量と所定時間の間の無人車の位置・方位の変化
との関係にもとづいて、位置・方位計測装置２か
ら出力される無人車の走行状態に関する情報か
ら、駆動装置３に仮定的にある近未来の制御量を
設定した場合の所定時間後の少なくとも走行位置
を含む無人車の仮定的に走行状態を表わす状態量
を演算する走走行状態予測手段５と、その走行状
態手段５および走行指令装置１に接続され、走行
データおよび予測した無人車の仮定的に走行状態
を表わす状態量にもとづき、駆動装置３に実際に
設定する制御量を演算する制御量演算手段６とを
備えている。 走行状態予測手段５について具体的な例に従つ
て更に説明すれば、例えば、位置・方位計測装置
２から得られる現在の無人車の走行状態に関する
情報より、駆動装置３に設定される制御量として
仮定された値に応じて近未来の即ち所定時間後の
移動速度、転向角速度といつた無人車の駆動量が
どうなるかを、駆動装置３の機構に応じて定まる
制御量と駆動量との関を用いて予測する駆動量予
測手段と、駆動装置３によつて駆動される無人車
の所定時間後の近未来の位置方位が制御量に応じ
てどうなるかを、予測された駆動量と現在の位
置・方位の変化との関係を用いて予測する位置・
方位予測手段とによつて構成される。 この走行状態の予測の原理は次のとおりであ
る。即ち、無人車の駆動装置は、無人車を経路に
沿つて走行させるためある定まつた方向への移動
と、移動できる方向を変える転向との２つの自由
度の動きを実現するように構成される。この２つ
の自由度の動きを表わす駆動量としてたとえば移
動速度と転向角速度をとることができる。無人車
は、この移動速度と転向角速度を制御することに
よつて設定された経路を走行させるため、駆動装
置に設定する制御量によつてこの移動速度と転向
角速度を変化させることとができるようになつて
おり、その関係は駆動装置の構造によつて決まつ
ている。したがつて駆動装置の構造に応じて決ま
る制御量に対する移動速度と転向角速度との関係
をあらかじめ調べておき、この関にもとづいて、
演算することによつて仮定した制御量に応じた、
移動速度と転向角速度といつた駆動量を予測する
ことができる。 また、ある時点における無人車の位置と方位が
与えられ、さらにその時点以後の無人車の移動速
度転向角速度が求められれば、そのの時点以後の
無人車の位置・方位は一意に定まるかこれらも演
算によつて求めることができる。本発明において
は、無人車の現在の位置・方位の情報は位置・方
位計測装置より得ることができ、これ以後の移動
速度と転向角速度は、前記のように仮定した制御
量に応じて求めることができるから、近未来（所
定時間後）の無人車の位置・方位も仮定した制御
量に応じた値として予測できる。すなわち第２図
に示すように、基準座標系としてxy座標系をと
り、無人車の位置をｘ，ｙ座標で表わし、無人車
の方位をｘ軸方向から時計回りにとつた角度で表
わすこととし、位置・方位計測装置において測定
した無人車の位置・方位を（x₀，y₀，θ₀）予測さ
れる移動速度をｖ(t)、転向角速度をω(t)として表
わすとき、〓秒後の無人車の位置・方位（ｘ
（τ），ｙ（τ），θ（τ））は次の関係で求められ
る。 θ（τ）＝θ₀＋∫〓₀ω(t)・dt ｘ（τ）＝x₀＋∫〓₀ｖ(t)・cosθ(t)・dt ｙ（τ）＝y₀＋∫〓₀ｖ(t)・sinθ(t)・dt ……(1) すなわち、この式に従つて演算することによ
り、仮定的な近未来の位置・方位を予測すること
ができるのである。 なお、制御量を算出する演算を容易にするため
に、これらの無人車の駆動量や位置・方位の予測
値より導かれるたとえばある方向への移動速度成
分といつた無人車の走行状態を表わす状態量を演
算する手段をこの走行状態予測の手段の構成要素
として付加することもできる。 以上のように構成された本発明による無人車の
誘導制御装置においては、走行制御装置が駆動装
置に仮定的に設定する近未来の制御量によつて、
所定時間後の無人車の走行状態がどうなるかその
結果をあらかじめ走行状態予測手段によつて予測
することができる。したたがつて実際に設定する
制御量によつて走行指令装置より指示された動作
をどの程度正確に行なわせることができるか、実
際に駆動装置に駆動させる以前に評価することが
できるので、適切な制御量の演算が可能となり、
どのような状況にも対応できる適応性のある走行
制御を可能とする。またこの走査状態の予測によ
つて、路面の凹凸等の外乱のために無人車の進行
方位が変化して設定した経路から位置がずれてい
くような場合でも、現在設定している制御量の値
に応じた所定時間後の予測走行状態を参照するこ
とによつて、このままの制御量の値を保持し続け
ると、所定時間後に経路からずれてくるといつた
ことがわかり、実際に位置ずれが生じる前から事
前に方位の補正を行わせることができる。 上述のごとく、さまざまな制御量に対する所定
時間の走行状態を予測して、これらのうちから指
示された動作を行なうのにふさわしい走行状態を
与える制御量を知り、これを設定することができ
るから、設定された経路からのずれ等の少ない正
確な誘導を実現することができる。 第３図は本発明の一実施態様を示すもので、第
１図に示す基本構成における走行制御装置４が評
価関数手段７を備えた構成のものである。この評
価関数演算手段７は、走行状態を表わす状態量と
動作を示すパラメータとから一意に評価値が定ま
るように予め設定した評価関数に従つて、走行指
令装置１から与えられる動作を示すパラメータ即
ち走行データと走行状態予測手段５から与えられ
る予測された走行状態量とから、評価関数値を演
算するよう構成されている。この構成によつて、
仮定制御量が走行指令装置１によつて指示された
動作を行なわせるのに適切であるかどうかを評価
関数にもとづき数値的に評化できるので、無人車
の誘導制御の精度を上げることができる。また走
行指令１から与える指令データはその評価に必要
なものでけでよいので、制御量演算手段４および
走行指令装置１の構成を簡単化することができ
る。なお、評価関数としては、例えば走行誤差走
行誤差の補正量、走行誤差の修正量、走行誤差と
所要エネルギーの和等を用いることができる。 本発明の他の実施態様によれば、第３図に示す
実施態様における評価関数演算手段が、走行誤差
演算手段として構成される。即ち、走行制御装置
が、予測された走行状態と指示された動作を行な
う走行状態とのちがいたとえば経路からのずれや
設定された移動速度とのちがいといつたものを総
合して定量的に表わす走行誤差が設定する制御量
に応じてどのような値になるかを、走行状態の予
測手段によつて予測した走行状態と、走行指令装
置の走行データとを比較して演算する走行誤差演
算手段を備えている。この走行誤差演算手段によ
つて算出される仮定した制御量に応じた走行誤差
の値の大小を知り、これを小さな値とするよう制
御量演算手段が制御量を定め、これを駆動装置に
設定することによつて走行誤差を小さくし、指示
された動作を行なわせるべく走行制御するもので
ある。ここで走行誤差として、たとえば設定され
た地点あるいは経路までの距離すなわち経路誤差
と設定した移動速度との誤差とを含むように定め
ておけば、移動速度とを位置とを協調して制御す
ることができるから、無人車を減速しつつ位置決
めをし、設定された地点で停止するといつた動作
を円滑に行なわせることが容易であり、設定地点
の手前で停止したり、行き過ぎたり、設定地点で
急停止したりするといつた動作を無くし、且つ位
置決めの精度を大きく向上させることができる。
また、このような走行誤差にもとづいて制御すれ
ば、走行指令装置から指令される無人車の動作に
ついての走行データは、かかる走行誤差を算出す
るのに必要なパラメータのみでよく、従来のよう
な冗長度の高い多量のデータを記憶する必要がな
くなるために、比較的少量のデータを記憶するだ
けで無人車を複雑な走行コースを走らせることが
でき記憶装置に対する制約をゆるめることができ
る。 第４図は本発明のさらに他の実施態様を示すも
ので、第３図に示す実施態様において制御量演算
手段６が、複数の仮定制御量を発生する仮定制御
量発生手段８と、各仮定制御量に関して予測され
た所定時間後の走行状態を表わす状態量に対する
評価値を比較する評価値比較手段１０と、評価値
比較手段の比較結果にもとづいて駆動装置３に設
定する制御量を決める制御量設定手段１１を備え
た構成としたものである。なお、上記複数の仮定
制御量は、例えば仮定制御量発生手段８に、出力
される値がある範囲に拘束された乱数発生器を用
いることにより発生させることができる。この実
施態様においては、いくつかの制御量を仮定して
走行状態を予測し、それらのうちで指示された動
作にもつともよく合致する結果が予測される制御
量を評価値比較手段１０で求めてこれを駆動装置
３に設定するので、無人車を指示された動作を行
なわせるように一層精度よく且つ円滑に制御する
ことができる。したがつて場合によつては設定さ
れた経路に復帰できないといつたことのないどの
ような状況においても最もよく合致する制御量を
設定するので、どのような状況にも対応できる適
応性のある走行制御を可能にする。 第５図は本発明のさらに他の実施態様を示すも
ので、第３図に示す実施態様において、走行制御
装置４に補正効果演算手段１２を設け、また制御
量演算手段６を複数の制御量を発生する仮定制御
量発生手段８と、駆動装置３へ制御量を設定する
制御量設定手段とを設けた構成としたものであ
る。 補正効果演算手段１２は仮定制御量発生手段８
の発生する複数の仮定制御量（これらはそれぞれ
線形独立であるという条件がある）と、これらに
対応する評価関数演算手段７により求められた評
価値との関係から、制御量の変化による評価値の
変化の大きさを演算する。この評価値の変化値の
大きさは仮定した制御量のもつ補正効果を示すの
で、これにもとづいて制御量設定手段１１は駆動
装置に制御量を設定する。この実施態様によれば
補正効果の大きな制御量の設定が可能となるので
走行誤差を効率的に小とする制御量を求める演算
が可能になる。従つてそのための演算装置を安価
に構成することが可能である。 第６図は本発明のさらに他の実施態様を示すも
ので、第１図に示す本発明の基本構成において、
走行制御装置４に走行状態変化率演算手段１３を
設け、その変化率の値と走行状態の予測結果にも
とづいて制御量演算手段６が駆動装置３に制御量
を設定するよう構成された態様のものである。そ
の走行状態変化率演算手段１３は、駆動装置の駆
動機構から定まる制御量と駆動量との関係、およ
び駆動量と位置・方位の変化との関係にもとづい
て、無人車の現在の走行状態についての情報よ
り、ある制御量を設定した場合の所定時間後の走
行状態を表わす状態量が、仮定した制御量を微小
変化させた場合にどれだけ変化するかを示す変化
率を演算する。その変化率により制御量演算手段
は適切な制御量の設定を容易に行なうことがで
き、演算精度を上げるとともに、演算時間を短縮
することができる。すなわち、仮定した制御量を
変化させることによる走行状態に及ぼす影響（効
果）を知ることができるから、望ましい走行状態
にする制御量を得るために仮定した制御量をどう
変化させれば良いのかの指針が得られるので、演
算の無駄を省き、演算の効率化を可能にするとと
もに、不必要な制御量を変えるという無駄を省く
ことができる。 第７図は第６図に示す実施態様において、制御
量演算手段６の前段に評価数変化率演算手段１４
を設けた構成の他の実施態様を示すものである。 その評価関数変化率演算手段１４は、走行状態
を表わす状態量と動作を示すパラメータとから一
意に定まる評価関数があらかじめ設定されてお
り、走行指令装置１から与えられる動作を示すパ
ラメータと、走行状態予測手段５によつて得られ
る走行状態の予測結果と、走行状態変化率演算手
段１３によつて得られる予測変化率とより、制御
量を変化させたときの評価関数の変化率を演算す
る。そして、この評価関数の変化率の値にもとづ
いて制御量演算手段６は駆動装置３に設定する制
御量を演算し設定する。 第８図は第７図の実施態様における評価関数と
して走行行誤差を用いるものである。即ち、この
実施態様は第７図の評価関数変化率演算手段１４
を走行誤差補正効果演算手段１５として構成した
ものである。 第７図あるいは第８図のように構成することに
より、はじめに仮定した制御量に対して予測され
る評価関数値（走行誤差）を補正する制御量を得
るために、制御量をどう変化させるかその方向と
その補正効果もわかるから、仮定した制御量の補
正効果の大きなものについて補正が行なわれる方
向に大きく変化させ、補正効果の小さなものにつ
いては小さく変化させて得られる制御量は、仮定
した制御量に比べて、予測される評価関数値（走
行誤差）をより小さくする制御量であるから、こ
の操作を行なうことによつて走行誤差を小さくす
る制御量を求めることができ、指示された動作を
行なわせるのに必要な駆動装置に設定する制御量
を容易に定めることができる。すなわち、このよ
うに構成することにより、いくつもの制御量の値
を仮定して、評価関数値（走行誤差）を演算しな
くても、評価関数値（走行誤差）を減少させる制
御量があらかじめ定めた手順に従つて演算するこ
とによつて効率よく少ない演算量で求めることが
できるから、簡単な演算装置で正確に経路に沿つ
た走行や位置決め精度の高い停止といつた動作を
行なわせることができることになる。 以上のように、この発明およびその実施態様に
よれば、誘導体を設置せずに走行する無人車にお
いて、複雑な走行コース網を走行する場合でも、
比較的小容量の記憶装置に記憶された走行データ
にもとづいて走行させることができ、コストが安
くなるばかりでなく、機器に対する制約という面
からもメリツトが生ずる、また、設定された経路
からのずれや、設定された停止点との位置ずれ
等、従来の誘導制御装置に比べて改善されること
により、従来の電磁ケーブル等の誘導体を用いて
誘導する無人車を誘導体のない無人車に置き換え
られるようになるから、電磁ケーブル等の誘導体
の設置の費用や保守の費用のかからない安価な無
人車を提供することができる。また、あらかじめ
走行コースを特定できず誘導体を設置することは
できないような、たとえば防災用ビークルといつ
た無人車へ本発明を適用することによつて、従来
実現が困難であつたこれらの無人車システムを実
現させることができる。 以下、本発明を実施例の誘導制御装置に基づき
詳細に説明する。 第９図はその構成を示すもので、前述の第８図
に示す実施態様を具体化したものである。無人車
の駆動装置３は駆動車輪回転数変換回路３１とサ
ーボアンプ３２と駆動モータ３３から成り、走行
制御装置４によつて設定される移動加速度と転向
角加速度の情報にもとづいて、無人車の左右に配
した駆動車輪を駆動モータ３３で独立に回転させ
ることにより移動と転向とを実現するとともに、
走行制御装置４および走行指令装置１に無人車の
現在の移動速度と転向角速度の情報を与える。 位置・方位計測装置２は、無人車の路面に対す
る動きを測定するための計測車輪の回転数を検出
する計測車輪回転数検出回路装置２１と、検出し
た回転数をもとに位置および方位を演算する位
置・方位演算回路２２とから成り、その位置およ
び方位の情報は走行制御装置４および走行指令装
置１に与えられる。 走行指令装置１は、走行データ記憶装置２５、
走行データ設定回路２６および走行状態比較回路
２７から成り、駆動装置より得た移動速度と転向
角速度の情報と位置・方位計測装置より得た位
置・方位情報にもとづき、無人車の走行経路の切
り換えや、停止，走行といつた動作の切り換えを
行なうためにそれぞれに対応する走行データを、
記憶装置ら選択して走行制御装置に設定すること
によつて走行制御装置をコントロールする。 第１０図は無人車の運行の一例を示すものであ
るが、この例により走行指令装置１から走行制御
装置４に与えるデータ内容について説明する。地
点p₁に位置していた無人車を経路l₁，l₂，l₃，l₄を
走行して地点p₂に誘導する場合、走行指令装置１
が走行制御装置４に対し、たとえば p₁よりp₂までl₁を走行 p₂よりp₃までl₂をl₂を走行 p₃よりp₆までl₃を走行 p₆において停止 p₆において180゜転回 p₆よりp₇までl₄を走行 p₇で停止 といつた指令を無人車の位置・方位といつた走行
状態に応じて設定し、走行行制御装置４がこれに
従つて無人車を走行制御することによつて目標地
点へ誘導するものである。なお、このような走行
の指令における経路や地点のデータは、基準にと
つた座標系で表わされており、たとえば直線路
l₁，l₂等はその始点と終点のｘ，ｙ座標の値で、
曲線路l₃等は、その曲率中心の位置と始点と終点
のxy座標の値で与えられる。また無人車のもつ
位置・方位計測装置の発生する位置・方位データ
も同じ座標系で表わされている。走行指令装置１
より、走行制御装置４に設定される走行データ
は、次の３つの動作すなわち直進路走行曲線
路走行停止のうちの１つの動作と、それぞれの
動作に対応するパラメータからなる。 本実施例においては位置・方位に関する情報は
第２図のようにxy直交座標系の座標値とｘ軸か
ら時計回りにとつた方位で表わしている。すなわ
ち、走行データにおける直進路走行の場合のパラ
メータは、経路の始点と終点との位置を基準座標
によつて表わした座標の値（x_s，y_s）と（x_e，
y_e）及び移動速度〓である。曲線路走行の場合の
パラメータは経路の始点と終点の座標値（x_s，
y_s）と（x_e，y_e）と経路の曲率を示す曲率半径Ｒ
と曲率中心の位置（x_c，y_c）と移動速度〓である。
停止の場合のパラメータは停止点の位置（x_e，
y_e）とその時の方位θ_eである。 走行制御装置４は、走行状態予測回路５０、走
行状態変化率演算回路１３０、制御量演算回路６
０および走行誤差補正効果演算回路１５０から成
つている。走行状態予測回路５０は、駆動装置３
より与えられる移動速度と転向角速度の情報と、
位置・方位計測装置２より与えられる基準座標系
で表わされた位置、方位情報とより、所定時間後
の走行状態を表わす予測状態量として、移動速度
υ^、転向角速度ω^、位置（x^，y^）、方位θ^、ｘ軸
方
向移動速度成分υ_x＾、およびｙ軸方向移動速度成
分υ_y等を演算するよう構成されている。なお、制
御量である移動加速度a〓と転向加速度a〓がそれぞ
れ０と仮定したときの 所定時間後の予測移動速度 υ^ 所定時間後の予測転向速度 ω^ 所定時間後の予測位置 （x^，y^ 所定時間後の予測方位 θ^ 所定時間後の予測Ｘ軸方向速度成分 υ^_x 所定時間後の予測Ｙ軸方向速度成分 υ^_y とそれぞれ表す。 また走行状態変化率演算回路は、上記の予測状
態量が制御量、即ち移動加速度a〓と転向角加速度
a〓の変化によつてどう変化するかを示す変化率、
すなわち、 dυ^／da〓，dω^／da〓，dθ^／da〓，dx^／da〓，d
y^／da〓，dυ_x＾／da〓， dυ_y＾／da〓，ddυ^／da〓，dω^／da〓，dθ^／da〓
，dx^／da〓，dy^／da〓，dυ^_y／da〓 を演算するよう構成されている。 これらの状態量及びその変化率の予測値は、駆
動装置から得られる現在の移動速度υ₀，転向角速
度ω₀J、及び位置計測装置から得られる位置x₀，
y₀，方位θ₀より演算するが、これらは、(1)式の移
動速度υ，転向角速度ωと、位置・方位ｘ，ｙ，
θとの関係と、次式(2)および(3)の設定した移動加
速度a〓と転向角加速度a〓と、駆動装置による駆動
量である移動速度υと転向角速度との関係から、
求められる。 υ(t)＝υ₀＋∫^t ₀a〓・dt ……(2) ω(t)＝ω₀＋∫^t ₀a〓ｔ ……(3) これらの関係を近似して得た、(4)式に従つて演算
することにより、状態量及び状態量の変化率の予
測値を求めることができる。 なお、(4)式に表されるように、予測移動速度υ^
および予測転向角速度ω^は、走行状態量〓₀、 ω₀そのものであり、 dυ^／da〓，dυ^／da〓，dω^／da〓，dω^／da〓，d
θ^／da〓，dθ^／da〓 は、現在の位置x₀，y₀、現在の方位θ₀、現在の移
動速度υ₀、現在の転向角速度ω₀等の走行状態量
を含まないから、あらかじめ計算して定数として
おくことができるので、演算する必要はない。

【表】 〈 〓
υ(a〓〓0、a〓〓0)〓υ_０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 設定されたコースの走行もしくは設定された
   地点における転回、停止等の動作を組み合わせる
   ことにより、目標とする位置に移動する無人車に
   おいて、 無人の動作を決定する走行データを出力する走
   行指令装置と、 無人車の位置、方位等に関する走行状態を検出
   して出力する位置・方位計測装置と、 無人車の移動および転向を実行する駆動装置
   と、 位置・方位計測装置に接続され、駆動装置の機
   構から定まり駆動装置に設定される制御量と移動
   や転向等の駆動量との関係、および駆動量と所定
   時間の間の無人車の位置・方位の変化の関係にも
   とづいて、位置・方位計測装置から出力される無
   人車の走行状態に関する情報から駆動装置に近未
   来の制御量として仮定的な制御量を設定した場合
   の所定時間後の少なくとも走行位置を含む無人車
   の仮定的な走行状態を表わす状態量を演算する走
   行状態予測手段と、 走行状態予測手段および走行指令装置に接続さ
   れ、走行指令装置からの走行データにもとづいて
   設定された無人車の動作に対応する近未来の走行
   状態を得るように、走行指令装置から与えられた
   走行データにもとづく走行状態と前記予測した状
   態量が表わす仮定的な走行状態との差にもとづき
   駆動装置に対して実際に設定する制御量を演算す
   る制御量演算手段と を有する走行制御装置と から成ることを特徴とする無人車の誘導制御装
   置。 ２ 走行制御装置が、 走行状態を表わす状態量と動作を示すパラメー
   タとから一意に定まる予め設定した評価関数に従
   つて、走行指令装置から与えられる動作を示すパ
   ラメータである走行データと走行状態予測手段か
   ら与えられる予測された走行状態量とから、評価
   関数値を演算する評価関数演算手段を備えてお
   り、走行状態予測手段によつて予測された走行状
   態が走行指令装置によつて指示された動作を行な
   わせるべき状態であるかを数値的に評価できるよ
   うに、したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の無人車の誘導制御装置。 ３ 評価関数演算手段に予め設定した評価関数
   が、走行状態を表わす状態量と動作を示すパラメ
   ータとから得られる設定経路からのずれの大きさ
   を含む走行誤差であることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の無人車の誘導制御装置。 ４ 制御量演算手段が、 複数の仮定制御量を発生する仮定制御量発生手
   段と、 各仮定制御量に関して予測された所定時間後の
   走行状態を表わす状態量に対する評価関数演算手
   段による評価関数値を比較する評価値比較手段
   と、 評価値比較手段の比較結果に基づいて駆動装置
   に設定する制御量を決定する制御量設定手段とを
   備えていることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項または第３項記載の無人車の誘導制御装置。 ５ 走行制御装置が、 複数の制御量を発生する仮定制御量発生手段
   と、 駆動装置に制御量を設定する制御量設定手段と
   を 有する制御量演算手段と、 仮定制御量発生手段の発生する複数の仮定制御
   量と、これらに対応する評価関数演算手段により
   求められた評価関数値との関係から、制御量の変
   化による評価関数値の変化の大きさを演算する補
   正効果演算手段とを備え、 制御量設定手段は補正効果演算手段により得ら
   れた評価関数値の変化の大きさにもとづいて駆動
   装置に制御量を設定することを特徴とする特許請
   求の範囲第２項または第３項記載の無人車の誘導
   制御装置。 ６ 駆動装置の機構から定まる制御量と駆動量と
   の関係、および駆動量と位置・方位の変化との関
   係にもとづいて、無人車の現在の走行状態につい
   ての情報より、仮定的な制御量を設定した場合の
   所定時間後の走行状態を表わす状態量が、仮定し
   た制御量を微小変化させた場合にどれだけ変化す
   るかを示す変化率を演算する走行状態変化率演算
   手段を有し、その変化率の値と走行状態の予測結
   果とにもとづいて駆動装置に制御量を設定するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の無人
   車の誘導制御装置。 ７ 走行状態を表わす状態量と動作を示すパラメ
   ータとから一意に定まる評価関数があらかじめ設
   定され、走行指令装置より与えられる動作を示す
   パラメータと、走行状態予測手段によつて得られ
   る走行状態の予測結果と、走行状態変化率演算手
   段によつて得られる予測変化率とより、制御量を
   変化させたときの評価関数の変化率を演算する評
   価関数変化率演算手段を備え、制御量演算手段は
   評価関数変化率演算手段により求めた評価関数の
   変化率の値にもとづいて駆動装置に設定する制御
   量を定め、駆動装置に設定することを特徴とする
   特許請求の範囲第６項記載の無人車の誘導制御装
   置。 ８ 走行状態を表わす状態量と動作を表わすパラ
   メータとから求められる設定経路からのずれの大
   きさを含む走行誤差を評評価関数として定め、か
   かる走行誤差の制御量の変化に対する変化率すな
   わち走行誤差補正効果を演算すべく評価関数変化
   率演算手段を構成し、制御量演算手段は評価関数
   変化率演算手段によつて求められた走行誤差補正
   効果の大きさにもとづいて駆動装置に制御量を設
   定することを特徴とする特許請求の範囲第７項記
   載の無人車の誘導制御装置。