JPH0522924B2 - - Google Patents

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JPH0522924B2
JPH0522924B2 JP59191335A JP19133584A JPH0522924B2 JP H0522924 B2 JPH0522924 B2 JP H0522924B2 JP 59191335 A JP59191335 A JP 59191335A JP 19133584 A JP19133584 A JP 19133584A JP H0522924 B2 JPH0522924 B2 JP H0522924B2
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JP
Japan
Prior art keywords
course
traveling
running
section
speed
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59191335A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6170615A (en
Inventor
Tsuneo Hisatake
Hiroshi Komukai
Fumio Kawamura
Shinya Hirose
Tatsuya Furukawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Mitsubishi Ltd
Original Assignee
Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Mitsubishi Ltd filed Critical Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority to JP59191335A priority Critical patent/JPS6170615A/en
Publication of JPS6170615A publication Critical patent/JPS6170615A/en
Publication of JPH0522924B2 publication Critical patent/JPH0522924B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/24Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted
    • B62D1/28Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted non-mechanical, e.g. following a line or other known markers
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0223Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving speed control of the vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、複数の連続する直線状の区間コー
スからなる走行予定コースに追従して自動走行す
る走行体の自己誘導制御方法に関する。
The present invention relates to a self-guidance control method for a traveling object that automatically travels following a scheduled travel course consisting of a plurality of continuous linear section courses.

【従来技術およびその問題点】[Prior art and its problems]

外部誘導装置を用いる、予め設定された走行予
定コースに追従する方法で自己誘導制御を行う操
舵法やコース移行時の移行制御は知られている
が、走行体の走行路がフロアーやオンロードであ
るためオフロードにおける走行体への適用には未
だ十分でなく種々の問題を含んでいる。
Steering methods that use an external guidance device to perform self-guidance control by following a preset planned travel course and transition control when changing courses are known, but it is difficult to avoid this when the traveling path of the vehicle is on the floor or on the road. Therefore, it is not yet suitable for application to off-road vehicles and involves various problems.

【発明の目的】[Purpose of the invention]

この発明は上記事情に鑑み鋭意研究の結果創案
されたもので、その主たる目的はオンロードやオ
フロードの区別なく走行体の自己誘導を遂行しう
る自動走行する走行体の自己誘導制御方法を提供
するにある。
This invention was created as a result of intensive research in view of the above circumstances, and its main purpose is to provide a self-guidance control method for an automatically traveling vehicle that can perform self-guidance of the vehicle regardless of whether it is on-road or off-road. There is something to do.

【発明の構成】[Structure of the invention]

この発明は上記目的を達成するために第1図の
フローチヤートで示す如く、 ステツプで予め連続する複数の点座標で設定
された走行予定コースのコースデータと、制御に
必要なパラメータ(制御定数)とを記録体に記録
し、初期設定を行う。 次に、ステツプで、自己誘導制御手順をスタ
ートさせ、走行体の走行を開始し、追従する区間
コースに予め設定されている区間コース速度デー
タに従つて速度制御をする。 そして、ステツプで、走行体の走行位置測定
手段から得られた走行体の現在位置データから、
追従している区間コースと走行体とのズレ量を計
測する。 このズレ量を基にステツプでステアリングを
切る量(操舵角)と、その際の走行速度とを演算
処理して求める。 次に、ステツプによつてこの操舵角データと
走行速度データとを制御コマンドに変換して制御
装置へ出力し、制御装置はその制御コマンドに従
つて走行体を追従する区間コース上へ誘導する。 このようにして、区間コースに追従する走行体
の走行位置(現在位置)から走行予定コースの最
終目標点に到達したか否かの判定をステツプで
行う。 最終目標点に到達(即ち、走行体の現在位置が
示す座標が走行予定コースの最終点座標と一致)
した場合はステツプで走行体の走行を停止さ
せ、この自己誘導制御手順は終了となる。 走行体が最終目標点に到達していない場合はス
テツプで走行体の現在位置がコース移行のため
の旋回開始領域内に有るか否か判定する。 領域外と判定された場合はステツプへ戻り、
領域内と判定された場合はステツプで移行のた
めの旋回制御を行い、次の区間コースへ移行しス
テツプへ戻る。 これにより複数の連続する点座標として設定さ
れた走行予定コースに追従する走行体のコース誘
導及びコース移行を滑らかに遂行することができ
る。
In order to achieve the above object, the present invention, as shown in the flowchart of FIG. Record this on the recording medium and perform the initial settings. Next, in step, the self-guidance control procedure is started, the traveling body starts traveling, and the speed is controlled in accordance with section course speed data preset for the section course to be followed. Then, in step, from the current position data of the traveling body obtained from the traveling position measuring means of the traveling body,
Measures the amount of deviation between the section course being followed and the traveling object. Based on this amount of deviation, the amount by which the steering wheel is turned in steps (steering angle) and the traveling speed at that time are calculated and determined. Next, in a step, the steering angle data and traveling speed data are converted into control commands and outputted to the control device, and the control device guides the traveling object onto the section course to be followed in accordance with the control commands. In this way, it is determined in each step whether or not the traveling body following the section course has reached the final target point of the scheduled traveling course from the traveling position (current position). Reached the final target point (that is, the coordinates indicated by the current position of the traveling object match the coordinates of the final point of the planned course)
If this happens, the running of the traveling body is stopped in the step, and this self-guidance control procedure is completed. If the traveling object has not reached the final target point, it is determined in step whether the current position of the traveling object is within the turning start area for changing the course. If it is determined that it is outside the area, return to the step,
If it is determined that it is within the range, the step performs turning control for transition, moves to the next section course, and returns to the step. As a result, course guidance and course transition of the vehicle that follows a scheduled travel course set as a plurality of continuous point coordinates can be smoothly performed.

【実施例】【Example】

以下に、この発明の好適実施例を説明する。 この発明の自己誘導制御方法は、コース誘導シ
ステムと、コース移行誘導システムとからなる自
己誘導システムと、それを制御する自己誘導制御
プログラムとから構成されている。 自己誘導システムは、各種センサー群から入力
されたデータやインプツトされたデータをもとに
演算処理を行うマイクロコンピユータ((以下、
CPUとする)と、そのCPUの制御信号によつて
走行体のステアリング機構部S及び動力機構部D
を制御する制御手段15とからなつている。 なお、この発明では走行予定コースのコースデ
ータ((位置)や走行体の位置その他の位置デー
タは、走行路等の所望位置に想定されたX軸とY
軸を基準にして点座標(x,y)に変換処理して
行つている。 第2図は、この発明のシステムブロツク図を示
す。 1は、CPUの記憶部又は記憶体に走行予定コ
ースをインプツトした走行予定コース記憶部であ
つて、点座標で表された走行予定コースのコース
データがストアされている。 この走行予定コースは予め適宜手段で設定され
るものであつて、例えば地図をもとに予定コース
を設定し、或いは実際にマユアル又はラジオコン
トロール制御等によつてテスト走行した走行体の
走行軌跡データをもとに走行予定コースを設定し
たもの等適宜手段により定められる。 この走行予定コースのコース設定で、実際の走
行軌跡データを用いる場合は、直線コースが連続
する走行予定コースに修正し、その直線コース相
互が交叉する各交叉点を連続する複数の点座標
(x,y)として表し、走行予定コース記憶部1
にストアするものである。 走行軌跡を示す第4図をもとに説明すると、走
行予定コースPCは、スタート点PC1(5,0)→
PC2(0,0)→PC3(0,5)→PC4(4,7)
→PC6(4,2)→終点PC6(0,0)の連続する
複数の点座標で設定され、走行予定コース記憶部
1に入力され記憶されている。 またこの走行予定コース記憶部1には、連続す
る2点の点座標で表された直線状の区間コースに
おける区間コース設定走行速度および区間コース
最低走行速度を予め設定しておきストアしてお
く。 2は、走行体の走行位置(現在位置)測定手段
であつて、走行予定コースに追従して走行してい
る走行体が現在どの位置(コースデータの点座標
と同一基準の座標値で表される位置)にあるかを
測定するもので、本実施例では走行体に搭載され
た図示しないエンコーダおよびジヤイロスコープ
を用いて走行予定コースの基点(スタート点)か
らの走行距離および走行体の走行方向(方位角)
を算出し、且つ地上に設置されて走行体の位置を
絶対的に測定する図示しないゲートボール等の絶
対位置検出手段によつて前記相対的に算出された
走行データの補正を行い、得られれた走行位置デ
ータ即ち点座標で表す走行体位置データと走行体
方位角データとを連続的に出力するものである。 いま、前記初期設定用の各種パラメータが
CPUの記憶部に入力され、スイツチがオンされ
ると、記録体にストアされていた自己誘導制御プ
ログラムがスタートする。 これによつて、走行体は、区間コースデータで
予め設定されていた区間コースの走行速度及び方
位角に制御されて基点((出発点)から走行予定
コースの第1の区間コースに追従し走行を開始す
る。 これとともに、前記位置測定手段2が働き、こ
の位置測定手段2から出力された走行体位置デー
タ(以下、P(X,Y)とする)と、前記コース
データ記録手段1から呼出されて、走行体が追従
している区間コースを表す2点の点座標C1((X1,
Y1)とC2(X2,Y2)とが相対位置測定手段3に
入力される。 この相対位置測定手段3は、前記走行体の位置
データP(X,Y)と区画コースを表す点座標デ
ータC1(X1,Y1)及びC2(X2,Y2)とから走
行予定コースと走行体とのずれ即ち走行体位置か
ら該走行体が追従している直線状のコースへ下ろ
した垂線の長さl1を計測するものであり、 により算出される。 このようにして算出された相対位置l1は、前記
位置検出手段から得られた走行体方位角データ
θP及び、コースで記録手段1から呼び出された
走行中の区間コースを表す座標点データ(C1,
C2)を基に算出されたコース方位角データθiと共
に操舵角決定手段4へ入力される。 操舵角決定手段4では、操舵角算出式即ち、 P((φ)=tan-1(l12/Co)+(θi−θp) (Co……操舵角を決定する制御定数であり実
験的に最終の数値が求められる。) を用いて操舵角P(φ)を算出する。 次に、このようにして算出された操舵角P(φ)
は操舵角コマンドCMD(φ)に変換されて走行速
度決定手段5へ入力される。 また、コースデータ記録手段1から、走行予定
コースで現在追従している区間コースにおける設
定速度Vcと最低走行速度Vminの各データを呼び
出し走行速度決定手段5に入力する。 ここで最低走行速度Vminはステアリングの最
大切れ角時においてコース離脱が少ない最適な速
度を実験的に求めて設定されている。 次に、入力されたデータをもとに、走行速度決
定手段5は、下記の式に従つて、出力走行速度V
(φ)を決定する。 即ち、 V(φ)=Vmin+((Vc−Vmin)×f(φ) f((φ)=1−(CMD((φ)/R) R……ステアリングの最大切れ角 以上により、操舵角が大きい程走行速度は減少
し、操舵角が0のとき、即ち直線走行の場合は区
間設定走行速度Vcに、操舵角が最大の時には最
低走行速度Vminになり、操舵角の大きさに応じ
てVcからVminまでの間で走行速度が変化する。 以上により、操舵角決定手段4および走行速度
決定手段5により得られた操舵角と走行速度とは
それぞれ操舵角コマンド信号及び走行速度コマン
ド信号に変換されてそれぞれステアリング制御手
段5および走行速度制御手段6に入力される。 このステアリング制御手段5ではこの操舵角コ
マンド信号に基づきアクチユエーチタを介してス
テアリング機構部Sを動作させ、ステアリングを
前記操舵角決定手段4で決定された操舵角まで変
位させる。 これと同時に、走行速度制御手段6では前記走
行速度コマンド信号に基づきアクチユエータを介
して動力機構部Dを動作させ、走行速度を前記走
行速度決定手段6で決定された走行速度まで変動
させて、ステアリングが制御される直前の走行速
度を制御する。 これにより、ステアリングの切量即ち操舵角と
走行速度が相関的に制御されるので走行体は走行
予定コースに正しく追従することができる。 このように操舵角に対応して走行体の速度制御
を行う場合に、ステアリングの切量が大きくなる
と走行速度は遅くなる。 従つて、急にステアリングが切量が増大するよ
うな場合には走行速度が急激に低下してスリツプ
現象が生じることがある。 そこで操舵角の切量が急激増大基準値を超えて
増大する場合には操舵角を段階的に増加させ、逆
に旋回から直線走行になる場合のように操舵角の
切量が急激減少基準値を超えて減少する場合には
操舵角を段階的に減少させる操舵角制御手段8を
ステアリング制御手段6に設けてもよい。 この操舵角制御手段8によ制御を用いれば走行
速度のの減速は滑らかに行うことができるように
なるのでスリツプ現象を回避でできて好適であ
る。 このような速度制御により走行体は走行予定コ
ース上を追従することができるが、走行速度が大
きく進入角度も大きい場合には実際の走行軌跡が
外側(又は内側)にふくらむ傾向にある。 これは、走行体が走行予定コースと交叉する付
近はステアリングは切れていない(進行方向とタ
イヤ等の走行手段の向きが一致している)状態に
近いことから走行速度を操舵角(ステアリング切
角)の関数として速度制御しているにすぎない前
記速度制御では減速されない。 従つて、直接走行時と同様に減速していない設
定走行速度でそのまま走行するために進入延長方
向へズレるものと考えられる。 換言すれば蛇行の途中にあつて操舵角が0度に
なるとき上記速度制御では制御しきれない。 そこで区間コースに対する進入角度は角PRQ
即ちtan-1(l12/Co)ラデイアンスであるが実験
的に求められた進入角度制限をαラデイアンスと
し進入角度制限手段9によつてコース進入角度
が、角PRQ>αの場合には操舵角P((φ)を P(φ)=α+((θi−θp) に修正し、これに基づいて前記と同様の制御を行
う。 これにより区間コースからのズレを最小に抑え
ることができる。 このようにして、区間コースを離脱した走行体
を追従する区間コースに誘導して、走行体の位置
データが走行予定コースの最終点の点座標と一致
するとコース誘導は終了したと判断されて走行体
は停止し、自己誘導制御プログラムは終了する。 最終点と一致しない場合は、さらにプログラム
は進み走行体の位置データがコース移行のための
旋回開始領域内に有るか否かを判定する。 有ると判断された場合はコース移行誘導制御が
以下のように行われる。 即ち、10は最小旋回半径設定手段であつて、
走行速度検出センサ11より検出された走行速度
データを入力し、その走行速度データに対応する
最小旋回半径を設定するものであり、前記走行速
度データを基に実験的に或いは走行速度関数とし
て最適(最小)旋回半径r′(t)を求めるものであ
る。 また、12はアンダーステア補正値設定手段で
あつて、当該走行体のステアリング応答特性と走
行中の走行速度データとを基に実験的に或いは走
行速度の関数として補正値Cl(t)を求めるものであ
る。 以上の各手段によつて求められたデータ即ち、
最小旋回半径r′(t)データと、追従中の区間コース
の方位角θnデータ、移行する区間コースの方位
角θn+1データ、走行体方位角θpデータ、相対
位置(走行体と区間コースとのズレ量)ξデー
タ、アンダーステア補正値Cl(t)データが夫々コー
ス移行のための旋回開始領域を測定するコース移
行位置演算手段13に入力される。 このコース移行位置演算手段13では、下記の
式に従いコース移行開始距離a(t)を算出する。 a(t)=r′(t)×tan{(φn+1−θp)/2} +ξ×tan (θn+1−θp−π/2)+Cl(t) なお、コース作成上はθn+1とθnとは等しく
ならないが、θn+1=θpとなつた場合、及び移
行開始距離a(t)の値がコースnの全長より大きく
なつた場合は、a(t)はコースnの全長を最大値と
してとり、次のコースn+1へ移行することとす
る。 これにより、第1項で追従中の方位角θnの代
わりに走行体方位角θpをを用いているので走行
体が追従中のコースと平行でなく別の方位を向い
ているときでも誤差が生じない。 また、最小旋回半径r′(t)は移行旋回直前の走行
速度に対応して変化するので走行速度が速い場合
は、速度が遅い場合に比較して旋回半径が大きく
なつてしまうが、その場合にも上記速度で旋回可
能な最適の最小旋回半径が与えられて、走行速度
影響を抑えた。 次に第2項で追従中の区間コースからの離脱距
離ξによる影響を補正した。 また第3項では後述の速度制御によつて十分減
速しきれない場合を想定し、速度に対するアンダ
ーステア傾向の影響をオフセツトした。 このようにして算出されたコース移行開始距離
a(t)データは次に、コース移行判定手段14に入
力される。 このコース移行判定手段14では、走行中の走
行体の位置データから移行する区間コースn+1
との距離即ちC2の点座標との距離ηを測定し、
この距離がηがa(t)の範囲内か否か比較する。 範囲内であればコース移行制御信号が制御手段
15へ出力される。 制御手段15では、コース移行制御信号に基づ
きステアリング制御手段をを介してステアリング
を所定量切りコース移行旋回を行う。 ここで前述の如く速度制御によりステアリング
の切量に応じてVcからVminまでの間で走行速度
が変化する。 また、操舵角調整手段8によつて、操舵角の切
量が増大方向へ向かう場合には操舵角を段階的に
増加させ、逆に旋回から直線走行になる操舵角の
切量が減少方向へ向かう場合には操舵角を段階的
に減少させる。また、区間コースに対する進入角
度が、角PRQ>αの場合には進入角度制限手段
9によつて角PRQをαに置換して操舵角が算出
される。 このようなコース移行制御により走行体が次の
区間コースに移行すると自己誘導制御プログラム
は再び直線コースを追従する際のコース誘導手順
に戻り、走行体の位置データが走行予定コースの
終了点と一致するまで制御を続ける。 尚、この自己誘導制御システムには、障害物検
出手段20からの制御信号を他の誘導制御信号よ
りも優先して実行する緊急処理部21を設けるこ
とが好ましい。 即ち、障害物検出手段20によつて走行予定の
コース上に障害物があると判断された場合には、
障害物検出データが緊急処理部21に入力され
る。 すると、緊急処理部21では障害物までの距離
が設定値以内となつたか否かを判断し、設定値以
内となつた場合に緊急制御信号を緊急制御装置2
2に出力する。 この緊急制御信号は、例えば走行体の運行を停
止する制御信号であつても、或いは障害物をパタ
ーン認識して迂回するか停止するかを判断し、迂
回する場合には障害物を迂回てて走行予定のコー
スに戻る障害物迂回コースを学習し、その障害物
迂回コースを含んだ走行予定コースにそつて自己
誘導制御を行う制御方法等適宜制御方法を採るこ
とができる。 このように、自己誘導制御プログラムに障害物
検出手段の検出信号を入力た場合に他のいずれの
誘導制御信号よりも優先して緊急制御を行うステ
ツプを設けておけば安全性に優れ好適である。
Preferred embodiments of the invention will be described below. The self-guidance control method of the present invention includes a self-guidance system including a course guidance system and a course transition guidance system, and a self-guidance control program for controlling the self-guidance system. The self-guidance system uses a microcomputer (hereinafter referred to as
CPU), and the steering mechanism section S and the power mechanism section D of the traveling body according to the control signals of the CPU.
and a control means 15 for controlling. In addition, in this invention, the course data ((position)) of the planned course, the position of the traveling object, and other position data are based on the X-axis and Y-axis assumed at the desired position of the traveling route, etc.
This is done by converting into point coordinates (x, y) with the axis as a reference. FIG. 2 shows a system block diagram of the invention. Reference numeral 1 denotes a planned driving course storage unit in which the planned driving course is input into the storage unit of the CPU or the storage body, and stores course data of the planned driving course expressed in point coordinates. This planned running course is set in advance by an appropriate means, for example, by setting the planned course based on a map, or by using data on the running trajectory of the running object that has actually been tested by manual or radio control. It is determined by appropriate means such as setting a scheduled driving course based on. When using actual travel locus data to set the course for this planned driving course, the planned driving course should be modified to have consecutive straight courses, and each intersection point where the straight courses intersect with each other should be set to a plurality of continuous point coordinates (x , y), and the planned driving course storage unit 1
It is to be stored in . Explaining based on FIG. 4 showing the running trajectory, the planned running course PC starts from the starting point PC1 (5,0)→
PC2 (0,0) → PC3 (0,5) → PC4 (4,7)
→ PC6 (4, 2) → end point PC6 (0, 0) is set as a plurality of consecutive point coordinates, and is input and stored in the planned travel course storage unit 1. In addition, the scheduled travel course storage unit 1 stores preset travel speeds and minimum travel speeds for a linear section course represented by the coordinates of two consecutive points. 2 is a means for measuring the traveling position (current position) of the traveling object, which measures the current position of the traveling object following the planned course (represented by coordinate values of the same standard as the point coordinates of the course data). In this embodiment, an encoder and a gyroscope (not shown) mounted on the vehicle are used to measure the travel distance from the base point (start point) of the planned course and the travel distance of the vehicle. direction (azimuth)
and correct the relatively calculated travel data using an absolute position detection means such as a gateball (not shown) that is installed on the ground to absolutely measure the position of the traveling object. Position data, that is, vehicle position data expressed in point coordinates and vehicle azimuth data are continuously output. Now, the various parameters for the initial settings are
When the information is input to the CPU memory and the switch is turned on, the self-guidance control program stored in the recording medium starts. As a result, the traveling object is controlled by the traveling speed and azimuth of the section course that have been preset in the section course data, and travels from the base point ((starting point)) to follow the first section course of the scheduled course. At the same time, the position measuring means 2 operates, and the traveling body position data (hereinafter referred to as P(X, Y)) outputted from the position measuring means 2 and called from the course data recording means 1 are started. The point coordinates C1 ((X1,
Y1) and C2 (X2, Y2) are input to the relative position measuring means 3. This relative position measuring means 3 determines the planned traveling course and the traveling body from the position data P (X, Y) of the traveling body and the point coordinate data C1 (X1, Y1) and C2 (X2, Y2) representing the divided course. In other words, it measures the length l1 of a perpendicular line drawn from the position of the traveling body to the linear course that the traveling body is following, Calculated by The relative position l1 calculated in this way is based on the traveling body azimuth data θP obtained from the position detection means and the coordinate point data (C1,
C2) is input to the steering angle determining means 4 together with the course azimuth angle data θi calculated based on C2). The steering angle determining means 4 uses the steering angle calculation formula: P((φ)=tan -1 (l1 2 /Co) + (θi−θp) (Co...This is a control constant that determines the steering angle and has been experimentally determined. The final numerical value is obtained.) The steering angle P(φ) is calculated using the following.Next, the steering angle P(φ) calculated in this way is
is converted into a steering angle command CMD (φ) and input to the traveling speed determining means 5. Further, from the course data recording means 1, each data of the set speed Vc and the minimum running speed Vmin for the section course currently being followed in the planned running course is called up and input into the running speed determining means 5. Here, the minimum running speed Vmin is set by experimentally determining the optimum speed at which the vehicle is less likely to deviate from the course when the steering wheel is at its maximum turning angle. Next, based on the input data, the traveling speed determining means 5 determines the output traveling speed V according to the following formula.
(φ) is determined. That is, V(φ)=Vmin+((Vc-Vmin)×f(φ) f((φ)=1-(CMD((φ)/R) R...Maximum turning angle of the steering As a result of the above, the steering angle is The traveling speed decreases as the steering angle increases.When the steering angle is 0, that is, when traveling in a straight line, the travel speed becomes the section setting travel speed Vc, and when the steering angle is maximum, the travel speed becomes the minimum travel speed Vmin, and Vc changes depending on the size of the steering angle. The running speed changes between Vmin and Vmin. As described above, the steering angle and running speed obtained by the steering angle determining means 4 and the running speed determining means 5 are converted into a steering angle command signal and a running speed command signal, respectively. These signals are respectively input to the steering control means 5 and the traveling speed control means 6.The steering control means 5 operates the steering mechanism section S via the actuator based on the steering angle command signal, and controls the steering according to the steering angle determining means 4. At the same time, the traveling speed control means 6 operates the power mechanism section D via the actuator based on the traveling speed command signal, and the traveling speed is determined by the traveling speed determining means 6. The vehicle speed is controlled by varying the travel speed just before the steering is controlled.As a result, the steering angle, that is, the steering angle, and the travel speed are controlled in a correlated manner, so that the vehicle follows the planned course. The vehicle can be followed correctly. When controlling the speed of the vehicle in response to the steering angle in this way, as the steering angle increases, the traveling speed slows down. Therefore, the steering angle suddenly increases. In such cases, the traveling speed may suddenly decrease and a slip phenomenon may occur.Therefore, if the amount of steering angle turning increases beyond the rapid increase reference value, the steering angle is increased in stages. On the other hand, when the steering angle decreases by exceeding a sharp reduction reference value, such as when turning from a turn to straight running, the steering angle control means 6 is provided with a steering angle control means 8 that decreases the steering angle in stages. If the steering angle control means 8 is used for control, it is possible to smoothly reduce the traveling speed, thereby avoiding the slip phenomenon, which is preferable. The body can follow the planned course, but if the running speed is high and the approach angle is large, the actual trajectory tends to swell outward (or inward). Since the area where the vehicle intersects with the steering wheel is close to a state where the steering is not turned (the direction of travel and the direction of the vehicle such as tires are the same), the traveling speed is controlled as a function of the steering angle (steering angle). The speed control described above does not reduce the speed. Therefore, it is considered that the vehicle deviates in the approach extension direction because the vehicle continues to travel at the set travel speed without deceleration, similar to when the vehicle is directly traveling. In other words, when the steering angle reaches 0 degrees in the middle of meandering, the speed control described above cannot fully control the vehicle. Therefore, the approach angle for the section course is angle PRQ
That is, tan -1 (l1 2 /Co) radiance, but the approach angle limit determined experimentally is α radiance, and the course approach angle is determined by the approach angle limiting means 9, and if the angle PRQ>α, the steering angle is P((φ) is corrected to P(φ)=α+((θi−θp), and the same control as above is performed based on this. As a result, the deviation from the section course can be minimized. In this way, the traveling object that has left the section course is guided to the section course to be followed, and when the position data of the traveling object matches the point coordinates of the final point of the planned course, it is determined that the course guidance has ended, and the traveling object is guided to the following section course. stops, and the self-guidance control program ends. If it does not match the final point, the program proceeds further and determines whether or not the position data of the traveling object is within the turning start area for changing the course. If yes. If it is determined, the course transition guidance control is performed as follows. That is, 10 is the minimum turning radius setting means,
The travel speed data detected by the travel speed detection sensor 11 is input, and the minimum turning radius corresponding to the travel speed data is set. Based on the travel speed data, the optimum ( (minimum) turning radius r'(t). Reference numeral 12 denotes an understeer correction value setting means, which determines the correction value Cl(t) experimentally or as a function of the running speed based on the steering response characteristics of the vehicle and the running speed data during running. be. Data obtained by each of the above means, namely,
Minimum turning radius r'(t) data, azimuth angle θn data of the section course being followed, azimuth angle θn+1 data of the section course to be transferred, traveling object azimuth angle θp data, relative position (difference between the traveling object and the section course) The amount) ξ data and the understeer correction value Cl(t) data are each input to a course transition position calculating means 13 that measures a turning start area for a course transition. The course transition position calculation means 13 calculates the course transition start distance a(t) according to the following formula. a(t)=r′(t)×tan {(φn+1−θp)/2} +ξ×tan (θn+1−θp−π/2)+Cl(t) Note that θn+1 and θn are not equal when creating the course. If θn + 1 = θp, and if the value of transition start distance a(t) becomes larger than the total length of course n, a(t) takes the total length of course n as the maximum value, and the next course is Let's move on to n+1. As a result, since the azimuth angle θp of the vehicle is used in place of the azimuth angle θn of the vehicle being followed in the first term, an error may occur even when the vehicle is not parallel to the course it is following but faces in a different direction. do not have. In addition, the minimum turning radius r′(t) changes depending on the traveling speed immediately before the transition turn, so when the traveling speed is high, the turning radius becomes larger than when the speed is slow. The optimum minimum turning radius for turning at the above-mentioned speed was also given to suppress the influence of traveling speed. Next, in the second term, the influence of the departure distance ξ from the section course being followed is corrected. In addition, in the third section, the influence of understeer tendency on speed is offset, assuming a case where sufficient deceleration cannot be achieved by speed control, which will be described later. The course transition start distance a(t) data thus calculated is then input to the course transition determination means 14. This course transition determination means 14 determines the section course n+1 to be transitioned from the position data of the running vehicle.
Measure the distance η from the point coordinates of C2,
It is compared whether this distance is within the range of a(t). If it is within the range, a course transition control signal is output to the control means 15. The control means 15 turns the steering by a predetermined amount via the steering control means based on the course change control signal to perform a course change turn. Here, as described above, the traveling speed changes between Vc and Vmin according to the steering angle by speed control. Further, the steering angle adjusting means 8 increases the steering angle in stages when the amount of steering angle turning is increasing, and conversely, the amount of steering angle turning from turning to straight running is decreasing. If the vehicle is headed towards the target, the steering angle is gradually reduced. Further, when the approach angle to the section course is angle PRQ>α, the approach angle limiting means 9 replaces the angle PRQ with α to calculate the steering angle. When the traveling object moves to the next section course by such course transition control, the self-guidance control program returns to the course guidance procedure when following a straight course, and the position data of the traveling object matches the end point of the planned course. Continue controlling until It is preferable that this self-guidance control system is provided with an emergency processing section 21 that gives priority to the control signal from the obstacle detection means 20 over other guidance control signals. That is, when it is determined by the obstacle detection means 20 that there is an obstacle on the course to be traveled,
Obstacle detection data is input to the emergency processing section 21. Then, the emergency processing unit 21 determines whether the distance to the obstacle is within the set value, and if it is within the set value, sends an emergency control signal to the emergency control device 2.
Output to 2. This emergency control signal may be, for example, a control signal to stop the operation of a traveling object, or it may be a control signal that recognizes the pattern of an obstacle and determines whether to go around or stop, and if it is to go around the obstacle, it can be used to stop the vehicle. An appropriate control method can be adopted, such as a control method in which the vehicle learns an obstacle detour course that returns to the planned travel course, and performs self-guidance control along the planned travel course that includes the obstacle detour course. In this way, it is advantageous and safe to provide a step in which when the detection signal of the obstacle detection means is input to the self-guidance control program, the emergency control is performed with priority over any other guidance control signal. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の自己誘導制御方法の手順
を示すフローチヤート、第2図は自己誘導制御シ
ステムの機能ブロツク図、第3図aはコース誘導
を説明するための説明図、bはコース移行を説明
するための説明図、第4図はこの誘導制御方法に
よつて走行した場合の走行軌跡を示す図である。
Fig. 1 is a flowchart showing the procedure of the self-guidance control method of the present invention, Fig. 2 is a functional block diagram of the self-guidance control system, Fig. 3a is an explanatory diagram for explaining course guidance, and Fig. 3b is a course diagram. FIG. 4, which is an explanatory diagram for explaining the transition, is a diagram showing a traveling locus when traveling according to this guidance control method.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 走行体が進行する走行位置を測定し、走行体
の操舵角及び走行速度を制御して、連続する複数
個の直線状の区間コースからなり、各区間コース
は、その始点座標と終点座標を結ぶ直線として設
定される走行予定コースに追従して走行体を自己
誘導する、下記のステツプよりなることを特徴と
する自動走行体の自己誘導制御方法。 走行予定コースを設定し、その設定されたコ
ースデータと、制御定数を記憶部に記録してお
き、自己誘導制御手順をスタートさせる。 走行体の走行を開始し、追従する区間コース
に予め設定されている区間コース速度データに
従つて速度制御をする。 走行体の走行位置測定手段から得られた走行
体の現在位置データから、追従している区間コ
ースと走行体とのズレ量を計測する。 ステツプで計測されたズレ量をもとにステ
アリングを切る量(操舵角)と、その際の走行
速度とを演算処理して求める。 ステツプで求められた操舵角データと走行
速度データとを制御コマンドに変換し、制御装
置を介して操舵角を制御し追従する区間コース
上へ誘導する。 走行体の走行位置(現在位置)から走行予定
コースの最終目標点に到達したか否かの判定を
行う。 最終目標点に到達した場合は、走行体の走行
を停止させ、この自己誘導制御手順が終了とな
る。 走行体が追従する任意の区間コースから次の
区間コースへ移行するのに、所定の旋回半径で
走行体を旋回走行させる制御を行わせるため、
走行体が走行予定コースの途上である場合に、
走行体の現在位置が上記コース移行のための旋
回開始領域内に有るか否か判定し、領域内に無
い場合はステツプに戻る。 旋回開始領域内に走行体が進入している場合
は、移行のための上記旋回制御を行い、次の区
間コースへ移行しステツプへ戻る。 2 障害物検出手段により障害物が検出されると
自己誘導制御手順がいかなるステツプにあつても
緊急処理手段によつて、走行体の停止又は障害物
の迂回走行等の緊急制御が行われることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の自動走行車輌の
自己誘導制御方法。
[Scope of Claims] 1. The traveling position of the traveling body is measured, and the steering angle and running speed of the traveling body are controlled to form a plurality of consecutive straight section courses, each section course being A self-guidance control method for an automatic running object, characterized by comprising the following steps, for self-guiding the running object by following a planned travel course set as a straight line connecting starting point coordinates and ending point coordinates. A planned running course is set, the set course data and control constants are recorded in the storage section, and a self-guidance control procedure is started. The traveling body starts running, and its speed is controlled according to section course speed data preset for the section course to be followed. The amount of deviation between the following section course and the traveling body is measured from the current position data of the traveling body obtained from the running position measuring means of the traveling body. Based on the amount of deviation measured in the step, the amount by which the steering wheel is turned (steering angle) and the traveling speed at that time are calculated and determined. The steering angle data and traveling speed data obtained in the step are converted into control commands, and the steering angle is controlled via the control device to guide the vehicle along the section course to be followed. It is determined whether the running object has reached the final target point of the planned running course from the running position (current position). When the final target point is reached, the traveling object is stopped and this self-guidance control procedure is completed. In order to control the traveling body to turn at a predetermined turning radius when moving from an arbitrary section course that the traveling body follows to the next section course,
When the vehicle is on its planned course,
It is determined whether the current position of the traveling object is within the turning start area for changing the course, and if it is not within the area, the process returns to step. If the vehicle has entered the turning start area, the turning control described above for transition is performed, and the process moves to the next section course and returns to the step. 2. When an obstacle is detected by the obstacle detection means, no matter what step the self-guidance control procedure is at, the emergency processing means will perform emergency control such as stopping the vehicle or driving around the obstacle. A self-guidance control method for an autonomous vehicle as claimed in claim 1.
JP59191335A 1984-09-12 1984-09-12 Self-guidance control method of automatic running body Granted JPS6170615A (en)

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