JPH0522927B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0522927B2
JPH0522927B2 JP60032499A JP3249985A JPH0522927B2 JP H0522927 B2 JPH0522927 B2 JP H0522927B2 JP 60032499 A JP60032499 A JP 60032499A JP 3249985 A JP3249985 A JP 3249985A JP H0522927 B2 JPH0522927 B2 JP H0522927B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
course
traveling
steering angle
main
switching
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 - Lifetime
Application number
JP60032499A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61193211A (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 JP60032499A priority Critical patent/JPS61193211A/en
Publication of JPS61193211A publication Critical patent/JPS61193211A/en
Publication of JPH0522927B2 publication Critical patent/JPH0522927B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G05D1/0217Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory in accordance with energy consumption, time reduction or distance reduction criteria

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (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、走行予定コースを追従して自動走
行する走行体を、走行予定コース上へ自己誘導さ
せるための自動走行体のコース誘導方法に関す
る。
The present invention relates to a course guidance method for an automatic traveling body for automatically guiding a traveling body that automatically travels by following a scheduled traveling course onto the scheduled traveling course.

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

従来、予め設定されたコースに追従して自動走
行する走行体を自己誘導する操舵法として以下の
理論が知られている。 即ち、第4図をもとに説明するとコースのn番
目のセグメント(n番目の点C1(Xn,Yn)
と、n+1番目の点C2(Xn+1,Yn+1)を
結んだ直線の区間コース)に追従して走行体が走
行しているとすれば、走行体P(X,Y)からコ
ースに下した垂線の足をQ、コース上か又はその
延長線上に点Rをとる。 いま、PQ=l1、QR=l2して、 l1×l2=Coとなるような定数Coを決定す
る。 Coが一定ならば、l1とl2は反比例の関係
となることを利用して走行体Pは直線PRに平行
になるようにステアリングを切るようにする。 走行体Pがコースから離れる程、l2は短かく
なり操舵角φは0に近い値となる。 従つて、Coは操舵角を決定する制御定数であ
る。 そこで操舵角φは次式で表すことができる。 φ=角PRQ+(θi+θp) =tan-1(l12/Co)+(θi−θp) ここで、θi……n番目のセグメントの方位角 θp……走行体方位角 この操舵角の制御による操舵法を用いて、走行
体のコース誘導制御を行つた結果は第5図に示す
如く、一定の漸近線を描く軌跡となる。 この操舵法によると、走行体は理論上は決して
コース上を進行することはないので、走行体はコ
ースに近づくとコースと略平行に走行することと
なる。
Conventionally, the following theory is known as a steering method for self-guiding a traveling object that automatically travels by following a preset course. That is, to explain based on Fig. 4, the nth segment of the course (nth point C1 (Xn, Yn)
If the traveling object is traveling following a straight section course connecting the n+1st point C2 (Xn+1, Yn+1), then the perpendicular line drawn from the traveling object P (X, Y) to the course Place your foot Q and point R on the course or its extension. Now, let PQ=l1, QR=l2, and determine a constant Co such that l1×l2=Co. If Co is constant, l1 and l2 are inversely proportional, so that the vehicle P is steered so as to be parallel to the straight line PR. The farther the traveling body P is from the course, the shorter l2 becomes, and the steering angle φ takes a value closer to 0. Therefore, Co is a control constant that determines the steering angle. Therefore, the steering angle φ can be expressed by the following equation. φ = Angle PRQ + (θi + θp) = tan -1 (l1 2 /Co) + (θi - θp) Here, θi...Azimuth angle of the n-th segment θp...Azimuth angle of the vehicle Steering by controlling this steering angle As shown in FIG. 5, the result of controlling the course of the traveling object using the method is a trajectory that draws a constant asymptote. According to this steering method, the traveling object theoretically never travels on the course, so when the traveling object approaches the course, it runs substantially parallel to the course.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be solved by the invention]

この発明は、このような走行軌跡が漸近線を描
く場合に、走行体を短時間でコースに接近させる
と共に走行体を可及的に走行予定コースに接近さ
せることを課題とするものである。
An object of the present invention is to bring the traveling object closer to the course in a short time and to bring the traveling object as close to the planned course as possible when such a traveling trajectory draws an asymptote.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この発明は上記課題解決のため、 (A) 走行体の操舵角決定の要因となる走行予定コ
ースに、 (i) 走行体の進行を予定した主コースと、 (ii) 該主コースの左右方向の少なくとも一方に
該主コースと所定間隔を介して平行に設定さ
れた仮想コースと、 (iii) 該仮想コースに対し、主コースを介し対向
側で、より接近した間隔で主コースに平行に
設定された切換エリア又は切換ラインとを設
ける。 (B) 走行体が、切換エリア又は切換ラインの外側
(主コース離反側)を走行しているときは、仮
想コースに追従すべく操舵角を算出する。 (C) 走行体が、切換エリア又は切換ラインの内側
(主コース接近側)に進入したときは、主コー
スに追従すべく操舵角を算出する。 という技術手段を講じている。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention includes (A) a planned traveling course that is a factor in determining the steering angle of a traveling object, (i) a main course in which the traveling object is scheduled to travel, and (ii) a left-right direction of the main course. (iii) a virtual course set parallel to the main course at a predetermined interval on at least one side of the main course; and (iii) a virtual course set parallel to the main course at a closer interval on the opposite side of the virtual course across the main course. A designated switching area or switching line shall be provided. (B) When the vehicle is traveling outside the switching area or switching line (away from the main course), calculate the steering angle to follow the virtual course. (C) When the vehicle enters the inside of the switching area or switching line (main course approach side), calculate the steering angle to follow the main course. We are taking technical measures.

【作用】[Effect]

この発明の作用を、第1図を基に説明する。 ここでMCは走行体の進行予定を予め設定した
主コース、ICは、主コースMCと平行離間して設
定された仮想コース、SEは、切換エリア又は切
換ラインである。 今、走行体が切換エリア(又は切換ライン、以
下同じ)の外側の点P1に位置していると、走行
体と仮想コースICとのズレ量L1が算出され、
それに基づき操舵角が決定される。 この決定された操舵角に従つて、走行体を制御
して進行すると、走行体は切換エリアSE内に進
入する(P2)。 切換エリアSE内に入つた走行体は、今度は主
コースMCとのズレ量L1′が算出されそれに基
づき操舵角が決定される。 走行体はこの決定された操舵角に従つて進行す
ることによつて、主コースMCに可及的に近づく
ことができ、走行予定コースに正確に追従するこ
とがきる。 なお、仮想コースICと主コースMCとの切換を
用いた場合の軌跡を一点鎖線で、主コースMCの
みに基づいて、前記と同一の操舵角算出手段で走
行体の操舵角を算出し制御した場合の軌跡を点線
で示す。 これにより、本件発明のコース誘導制御方法に
よれば走行体が仮想コースICの追従するときは
ズレ量が大きくなりそれに伴い進入角が大きくな
る。切換エリア内に入れば主コースMCを追従す
るため従来の制御と同様となるので主コースMC
に迅速且正確に接近することができる。
The operation of this invention will be explained based on FIG. Here, MC is a main course in which the travel schedule of the traveling object is set in advance, IC is a virtual course that is set parallel to and spaced apart from the main course MC, and SE is a switching area or a switching line. If the traveling object is now located at a point P1 outside the switching area (or switching line, the same applies hereinafter), the amount of deviation L1 between the traveling object and the virtual course IC is calculated,
The steering angle is determined based on this. When the vehicle is controlled and moves according to the determined steering angle, the vehicle enters the switching area SE (P2). When the traveling object enters the switching area SE, the amount of deviation L1' from the main course MC is calculated, and the steering angle is determined based on the deviation amount L1'. By proceeding according to the determined steering angle, the traveling object can approach the main course MC as much as possible, and can accurately follow the planned course. The trajectory when switching between the virtual course IC and the main course MC is shown by the dashed line, and the steering angle of the traveling object was calculated and controlled using the same steering angle calculation means as described above based only on the main course MC. The trajectory in this case is shown by a dotted line. As a result, according to the course guidance control method of the present invention, when the traveling object follows the virtual course IC, the amount of deviation increases, and the angle of approach increases accordingly. Once inside the switching area, it follows the main course MC, so it is similar to conventional control, so the main course MC
can be approached quickly and accurately.

【実施例】【Example】

第3図は、この発明に係る走行体のコース誘導
方法を用いた自己誘導制御システムを示すブツク
図である。 この走行体のコース誘導制御システムは、本実
施例の場合、走行体に装備され或いは走行路に設
置された各種センサーから入力されたデータをも
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、このCPUの制御信号によ
つて自動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
ータや、走行体の位置その他の位置データを表示
するのに、走行路等の所定位置に仮想したX軸、
Y軸を基準にした点座標に変換処理して行つてい
る。 ここで、1は、CPUに設けられた走行予定コ
ース記憶部であつて、点座標で表された走行予定
コースのデータがストアされている。 この走行予定コースは走行体の走行目的等に応
じて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
際にマニ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は、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点座標として読
みとり走行予定コース記憶部1にストアするもの
である。 この走行予定コースのデータフアイルは、上記
の如くコース設定された本来の主コースMCに関
するデータと、この主コースMCに対して所定間
隔で平行離間して設定される仮想コースICに関
するデータと、仮想コースICよりも接近した間
隔で主コースMCと平行に設定された切換エリア
(又は切換ライン)SEに関するデータとから構成
されている。 ここで、本実施例の場合、主コースMCは連続
する点座標の集合からつており、前後する2点の
点座標から区間コースが決定される。 今、主コースの或る2点によつて成立する区間
コースがy=ax+bで表される場合に主コース
に対し+側に設定される仮想コースはy=ax+
b+Lで表される。これに対する切換エリアの境
界ライン又は切換ラインはy=ax+b−Sで表
される。(尚ここでL>S) このように、仮想コースは、主コースの点座標
を基に所定間隔を介して平行離間して設定され
る。 この主コースから離間させる所定間隔Lは、主
コースを基に後述の操舵角決定手段で操舵角を決
定し走行体を進行させた場合に生ずる漸近線状の
軌跡で所定距離を走行しても接近しない間隔をも
とに、走行体の機種や走行路面の条件等に応じて
適宜実験的に最適の数値を選択して決定すること
が好ましい。 尚、切換エリアは、主コースに対して平行帯状
に設定されるもので、主コースに対しての+S又
は−Sの所定幅のズレ量として設定されるもので
あつてもよい。 また切換エリア又は切換ラインの所定間隔S
は、仮想コースを基に操舵角を決定し追従してき
て、主コースに接近した走行体を、再度主コース
を基に操舵角を決定して可及的に主コースに接近
させるために必要な間隔であつて、上記と同様に
走行体の機種や走行路面の条件等に応じて適宜実
験的に最適の数値を選択して決定することが好ま
しい。 ここで、切換エリアの場合は、後述の相対位置
測定手段によつて走行体の現在位置と主コースと
のズレ量を測定した値が、切換エリアとして設定
された所定ズレ量の範囲内か否かで、走行体が切
換エリアの範囲内にいるか否かが判定される。 これに対し切換ラインの場合は、走行体の現在
位置を示す点座標が切換ラインの2つの点座標で
設定される直線(一次方程式)の+方向か−方向
かを判定し、次ぎにその方向に主コースが含まれ
る場合には更に主コースの対応する2点の点座標
で設定される直線(一次方程式)との間に走行体
の現在位置が存在するか否か判定し、存在する場
合に切換ライン内側と判定することになる。また
その方法に主コースが存在しなければ切換ライン
外側と判定する。 なお、切換エリア又は切換ラインではオンライ
ンの場合も範囲内と判定する。 次に、この仮想コース及び切換エリア又は切換
ラインのデータは、主コースのデータと別に算出
して走行予定コース記憶部1に入力するもので
も、或いは走行予定コース記憶部1に入力された
主コースのデータを基に、仮想コース及び切換エ
リア又は切換ライン設定に要する前記所定間隔を
入力して、マイクロコンピユータで演算して仮想
コースデータ及び切換エリア又は切換ラインデー
タを得、これを走行予定コース記憶部に記憶させ
るものであつてもよい。 この発明において、仮想コース及び切換エリア
又は切換ラインは、それぞれ主コースに対しいず
れか一方であつてもよいが、通常は走行体は主コ
ースに対して左右いづれにズレるか不明であるの
で、本実施例の如く左右両側に設定しておくこと
が好ましい。 このように仮想コース及び切換エリア又は切換
ラインを両側に設ける場合には、後述の如く走行
体が主コースに対して現在どちらの側にズレてい
るのかを判断し、追従すべき仮想コース及び切換
エリア又は切換ラインを選択する手段を設ける必
要がある。 このように設定された主コース、仮想コース、
切換ラインからなる走行予定コースのデータが連
続する複数の点座標(切換ラインに代えて切換エ
リアを設ける場合はズレ量)として設定され、走
行予定コース記憶部1に記憶されている。 またこの走行予定コース記憶部1には、前記点
座標で表された直線状の区間コースを走行する際
の区間コース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、各区間コースに対応し
てストアしておく。 2は、走行体の位置検出手段であつて、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
の位置にあるかを検出するもので、本実施例では
走行体に投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基点(スタート点)か
らの走行距離および走行体の方向(方位角)を算
出し、且つ地上に設けられた図示しないゲートポ
ール等の位置補正手段によつて走行位置データの
補正を行い、得ら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。 この位置検出手段2から出力された走行体位置
データP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点の点座標データC1とC2とが相対位置測
定手段3に入力される。 ここで入力されるコースデータは、第2図で示
すフローチヤートに従つて、主コースデータ又は
仮想コースデータのいづれかが選択される。 まづ、ステツプで位置検出手段によつて検出
された走行体の現在位置が、切換エリアSEの領
域内か否か(切換ラインの場合は内側か外側か)
を切換要否判定手段21で判定する。 領域外にあると判定された場合には、次ぎにス
テツプでそれが主コースMCに対して+方向に
ズレているのか−方向にズレているのかを追従コ
ース判定手段22で判定する。 この判定結果を追従コース選択手段23に入力
する。 +側にズレていると判定された場合には、ステ
ツプで主コースMCに対して−側に設定されて
いる仮想コースICの方位角を走行予定コース記
憶部1から呼び出して、相対位置測定手段3に入
力する。 −側にズレていると判定された場合には、ステ
ツプ′で主コースMCに対して+側に設定され
ている仮想コースICのデータを走行予定コース
記憶部1から呼び出して、相対位置測定手段3に
入力する。 このようにして入力された仮想コースICのデ
ータは、ステツプで相対位置測定手段3により
ズレ量が算出されこれに基づいて操舵角決定手段
4により演算されて操舵角が決定される。 このようにして、順次操舵角が決定されそれに
従つて走行体の操舵角が制御されて進行すると、
走行体は切換エリアSEの領域に入る。 ステツプで切換要否判定手段21によつて走
行体が切換エリアSEの領域内に入つたことが判
定され、その判定結果が追従コース選択手段23
に入力されると、ステツプで相対位置測定手段
3に入力される走行予定コースのデータは主コー
スのデータに切り換えられる。 そして、ステツプでこの主コースのデータに
基づいてズレ量が算出され、それを基に操舵角決
定手段4で操舵角が順次算出されていく。 尚、ステツプで走行体の制御装置に停止指示
信号が入力された場合には、コース選択は終了と
なるが、そうでない場合はステツプに戻り前記
手順を繰り返す。 このようにして相対位置測定手段3は、前記主
コース又は仮想コースのデータから選ばれた区画
コースを表す点座標データCD1(X1,Y1)及
びCD2(X2,Y2)により設定される直線と前
記走行体の位置データP(X,Y)とから走行予
定コースと走行体とのズレ量即ち走行体位置から
該走行体が追従している直線状の区間コースへ下
ろした垂線の長さL1(第4図のl1に相当)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2から得られた走行体方位角デー
タθp及び、走行予定コース記憶部1から呼び出
された追従中の区間コースを表すCD1,CD2の
点座標データ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、前述と同様の操舵角算
出式即ち、 P(φ)=tan-1 (L12/Co)+(θi−θp) (ここでCoは操舵角を決定する制御定数であ
り実験的に最適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、走行予定コース記憶部1から、走行予定
コースで現在追従している区間コースの設定走行
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最も少ない最適
な速度を実験的に求めて設定されている。 次に、前記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6および走行速度制御手段7に入力される。 このステアリング制御手段6はステアリング機
構部Sを制御するもので前記操舵角コマンド信号
に基づきアクチユエータを介してステアリングを
切り、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。 これと共に、走行速度制御手段7では前記走行
速度コマンド信号に基づき動力機構部Dを制御
し、アクチユエータを介して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際の走行速度を
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を走行
予定コースに正しく自己誘導することができる。 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、操舵角決定手段4によつて決定された
操舵角の切量が予め設定された急激増大基準値を
超えて増大すると判定された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
て減少すると判断された場合には操舵角を段階的
に減少させる操舵角調整手段8を操舵角決定手段
4に設けることが好ましい。 この操舵角調整手段8は、操舵角決定手段から
入力されたデータを基に前記判定を行い、所定間
隔(時間)で段階的に増大又は減少すべく調整さ
れた操舵角コマンド信号をステアリング機構部S
へ出力する。 この操舵角調整手段8による調整制御を用いれ
ば走行速度の減速が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きて好適であ
る。 次に、第6図にす如く、スタート点(1,0)
から出発し、Y軸にそつて追従走行する走行予定
コースを設定した場合に、走行体の走行軌跡を見
ると、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
傾向にあることがわかる。 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(進行方位とタ
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てない。 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、第4図
で示す角PRQ即ちtan-1(L12/Co)(ラデイア
ン)であるが、進入角度の制限をα(ラデイアン)
とし、進入角度制限手段9によつてコース進入角
度 角PRQ>αの場合には、操舵角V(φ)を V(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。 即ち、操舵角決定手段4で算出された操舵角か
ら該操舵角算出時に用いられたコース進入角度を
呼び出し、該コース進入角度が進入角度上限設定
値(α)を超えるか否かを判定する。 コース進入角度が上記設定値(α)を超えた場
合のみ操舵角決定手段4で操舵角算出に用いられ
た進入角度に替えて前記設値(α)を用いて改め
て操舵角V(φ)を算出し直し、この修正された
操舵角をもとに、操舵角コマンド信号をステアリ
ング機構部Sへ出力し、ステアリング制御を行
う。 この進入角度制限手段9を用いて、第6図と同
様に設定されたコース上を自己誘導させた場合を
第7図に示す。 これにより、予定コースからのズレを最小に抑
えることができたことがわかる。 また、上記実施例では走行予定コースとして、
連続する点座標を基に説明したが、この発明は、
誘導ケーブルその他の走行体を誘導制御する方法
に適用することができ汎用性に優れる。 また、仮想コース及び切換ラインは、誘導ケー
ブルその他公知の誘導制御用の構成であつてもよ
いこと勿論である。
FIG. 3 is a book diagram showing a self-guidance control system using the course guidance method for a traveling object according to the present invention. In this embodiment, the course guidance control system for the traveling object uses a microcomputer (hereinafter referred to as CPU) that performs calculation processing based on data input from various sensors equipped on the traveling object or installed on the traveling route. ) and a control means 15 that controls the steering mechanism section S and the power mechanism section D of the automatic traveling body in accordance with control signals from the CPU. In addition, in this invention, in order to display the course data of the planned running course, the position of the running object, and other position data, an
This is done by converting to point coordinates based on the Y axis. Here, reference numeral 1 denotes a planned driving course storage section provided in the CPU, in which data of the planned driving course expressed in point coordinates is stored. This scheduled running course is set in advance by an appropriate means depending on the running purpose of the traveling object, for example, by setting the scheduled course based on a map, or actually using manual or radio control. It is determined by an appropriate means, such as by setting a scheduled travel course based on travel locus data of a test vehicle. When using actual travel trajectory data, the course setting for this planned driving course is corrected to a planned driving course with consecutive straight courses, and each intersection point where the straight courses intersect is read as a continuous point coordinate to plan the driving. This is stored in the course storage unit 1. The data file for this planned course includes data regarding the original main course MC set as described above, data regarding the virtual course IC set parallel to the main course MC at predetermined intervals, and data regarding the virtual course IC. It consists of data regarding the switching area (or switching line) SE set parallel to the main course MC at intervals closer than the course IC. In this embodiment, the main course MC is made up of a set of continuous point coordinates, and the section course is determined from the point coordinates of two successive points. Now, if the section course established by two points on the main course is represented by y = ax + b, the virtual course set on the + side with respect to the main course is y = ax +
It is expressed as b+L. The boundary line or switching line of the switching area for this is represented by y=ax+b-S. (Here, L>S) In this way, the virtual courses are set parallel to each other at predetermined intervals based on the point coordinates of the main course. The predetermined distance L to be separated from the main course is such that even if the vehicle travels a predetermined distance on an asymptote-like trajectory that is generated when the steering angle is determined by a steering angle determining means (to be described later) based on the main course and the vehicle is advanced. It is preferable to appropriately select and determine the optimum numerical value experimentally based on the interval at which the distances do not approach each other, depending on the model of the traveling object, the conditions of the traveling road surface, and the like. The switching area may be set in the shape of a strip parallel to the main course, and may be set as a shift amount of a predetermined width of +S or -S with respect to the main course. Also, the predetermined interval S of the switching area or switching line
The steering angle is determined based on the virtual course, and the steering angle is determined based on the virtual course. As for the interval, it is preferable to appropriately select and determine the optimum numerical value experimentally depending on the model of the traveling object, the conditions of the traveling road surface, etc., as described above. Here, in the case of a switching area, whether or not the value of the amount of deviation between the current position of the traveling object and the main course measured by the relative position measuring means described later is within the predetermined deviation amount set as the switching area. Then, it is determined whether the traveling object is within the range of the switching area. On the other hand, in the case of a switching line, it is determined whether the point coordinates indicating the current position of the traveling object is the + direction or - direction of the straight line (linear equation) set by the two point coordinates of the switching line, and then the direction is determined. If the main course is included in the main course, it is further determined whether the current position of the traveling object exists between the straight line (linear equation) set by the point coordinates of the two corresponding points of the main course, and if it exists, It is determined that the switch is inside the switching line. Further, if there is no main course in that method, it is determined that the switching line is outside. Note that in the switching area or switching line, even when online, it is determined that the switching area or switching line is within the range. Next, the data of this virtual course and switching area or switching line may be calculated separately from the data of the main course and input into the planned driving course storage section 1, or the data of the main course input into the planned driving course storage section 1. Based on the data, the predetermined interval required for setting the virtual course and switching area or switching line is input, and a microcomputer calculates the virtual course data and switching area or switching line data, which is stored in the planned running course. It may also be something that is stored in the section. In this invention, the virtual course and the switching area or the switching line may each be located on either side of the main course, but since it is usually unclear whether the traveling object will deviate to the left or right with respect to the main course, this It is preferable to set them on both the left and right sides as in the embodiment. When a virtual course and switching areas or switching lines are provided on both sides in this way, it is necessary to determine which side the traveling object is currently deviating from with respect to the main course, as described later, and determine the virtual course to be followed and the switching line. It is necessary to provide means for selecting the area or switching line. The main course, virtual course, and
Data of a planned travel course consisting of switching lines is set as a plurality of consecutive point coordinates (or deviation amounts when a switching area is provided instead of a switching line) and is stored in the planned travel course storage unit 1. In addition, in this planned running course storage unit 1, the section course running speed and the section course minimum running speed when traveling on the linear section course represented by the point coordinates are set in advance, and the section course running speed and section course minimum running speed are set in advance to correspond to each section course. and store it. Reference numeral 2 denotes a position detecting means for the traveling body, which detects the current position of the traveling body following the planned travel course. The running distance from the base point (start point) and the direction (azimuth) of the running object are calculated using an encoder and gyroscope (not shown), and position correction means such as a gate pole (not shown) installed on the ground. The system corrects the traveling position data and continuously outputs the obtained traveling position data, that is, the traveling body position data and the traveling body azimuth data expressed in point coordinates. The traveling body position data P outputted from the position detecting means 2 and the point coordinate data C1 and C2 of two points called from the course data recording means 1 and representing the section course that the traveling body is following are relative to each other. It is input to the position measuring means 3. As the course data input here, either main course data or virtual course data is selected according to the flowchart shown in FIG. First, it is determined whether the current position of the traveling object detected by the position detection means in the step is within the switching area SE (inside or outside in the case of a switching line).
is determined by the switching necessity determining means 21. If it is determined that it is outside the area, then in the next step, the follow-up course determining means 22 determines whether it deviates in the + direction or in the - direction with respect to the main course MC. This determination result is input to the follow-up course selection means 23. If it is determined that the deviation is to the + side, in step the azimuth of the virtual course IC set to the - side with respect to the main course MC is called from the travel planned course storage unit 1, and the relative position measuring means Enter 3. If it is determined that the deviation is to the - side, in step ' the data of the virtual course IC set to the + side with respect to the main course MC is called from the travel planned course storage section 1, and the relative position measuring means Enter 3. In the data of the virtual course IC input in this way, the amount of deviation is calculated by the relative position measuring means 3 in a step, and based on this, the steering angle determining means 4 calculates the deviation amount to determine the steering angle. In this way, the steering angles are sequentially determined and the steering angle of the vehicle is controlled accordingly.
The traveling object enters the switching area SE. In step, the switching necessity determining means 21 determines that the traveling object has entered the switching area SE, and the determination result is transmitted to the following course selecting means 23.
, the data of the planned travel course inputted to the relative position measuring means 3 in step is switched to the data of the main course. Then, in step, the amount of deviation is calculated based on the data of this main course, and based on this, the steering angle is sequentially calculated by the steering angle determining means 4. It should be noted that if a stop instruction signal is input to the control device of the traveling object in step, the course selection ends, but if not, the process returns to step and repeats the above procedure. In this way, the relative position measuring means 3 detects the straight line and Based on the position data P (X, Y) of the traveling object, the amount of deviation between the planned traveling course and the traveling object, that is, the length L1 ( (corresponding to l1 in Figure 4), Calculated by The relative position L1 calculated in this way is based on the vehicle azimuth data θp obtained from the position detecting means 2 and CD1 and CD2 representing the section course being followed that was read from the planned travel course storage unit 1. It is input to the steering angle determining means 4 together with the course azimuth angle data θi calculated based on the point coordinate data. The steering angle determining means 4 uses the same steering angle calculation formula as described above, namely, P (φ) = tan -1 (L1 2 /Co) + (θi - θp) (where Co is a control constant that determines the steering angle. The steering angle P(φ) is calculated using the optimum value determined experimentally. Next, the steering angle P(φ) calculated in this way
is converted into a steering angle command CMD (φ) and input to the traveling speed determining means 5. Further, from the scheduled traveling course storage section 1, each data of the set traveling speed Vc and the minimum traveling speed Vmin of the section course currently being followed in the scheduled traveling course is called up and input into the traveling speed determining means 5. Here, the minimum running speed Vmin is set by experimentally determining the optimum speed at which the vehicle leaves the course at the maximum turning angle of the steering wheel. Next, based on the input data, the traveling speed determining means 5 determines the output traveling speed V(φ) according to the following formula. In other words, V(φ)=Vmin+(Vc-Vmin)×f(φ) f(φ)=1-(CMD(φ)/R) R...Maximum turning angle of steering From the above, the larger the steering angle, the faster the vehicle will travel. The speed decreases, and when the steering angle is 0, that is, when traveling in a straight line, it becomes the section set traveling speed Vc, when the steering angle is maximum, it becomes the minimum traveling speed Vmin, and from Vc to Vmin depending on the size of the steering angle. The running speed changes between. As described above, the steering angle and traveling speed obtained by the steering angle determining means 4 and the traveling speed determining means 5 are converted into a steering angle command signal and a traveling speed command signal, respectively, and are converted into a steering angle command signal and a traveling speed command signal, respectively, and are converted into a steering angle command signal and a traveling speed command signal, respectively. is input. This steering control means 6 controls the steering mechanism section S, turns the steering via an actuator based on the steering angle command signal, and displaces the steering to the steering angle determined by the steering angle determining means 4. At the same time, the traveling speed control means 7 controls the power mechanism section D based on the traveling speed command signal, and changes the traveling speed to the traveling speed determined by the traveling speed determining means 6 via the actuator, thereby adjusting the steering. Controls the traveling speed when controlled. As a result, the amount of steering, that is, the steering angle, and the traveling speed are controlled in a correlated manner, so that the traveling object can be correctly self-guided to the planned course. When controlling the speed of a traveling object in accordance with the steering angle in this way, the traveling speed becomes slower as the steering angle increases. Therefore, if the amount of steering wheel turning suddenly increases, the traveling speed may drop suddenly and a slip phenomenon may occur. Therefore, when it is determined that the steering angle turning amount determined by the steering angle determining means 4 increases beyond a preset rapid increase reference value, the steering angle is increased stepwise, and vice versa. The steering angle determining means 4 is provided with a steering angle adjustment means 8 that gradually decreases the steering angle when it is determined that the amount of steering angle is decreased by a sharp decrease reference value, such as when traveling in a straight line. It is preferable to provide one. The steering angle adjusting means 8 makes the above determination based on the data input from the steering angle determining means, and sends a steering angle command signal adjusted to increase or decrease stepwise at predetermined intervals (time) to the steering mechanism. S
Output to. If the adjustment control by the steering angle adjustment means 8 is used, the traveling speed can be smoothly decelerated, and the slip phenomenon can be avoided, which is preferable. Next, as shown in Figure 6, start point (1,0)
When you set a planned travel course that starts from 1 and follows along the Y-axis, if you look at the travel trajectory of the vehicle, if the travel speed is high and the approach angle is large, the actual travel trajectory will be on the outside (or inside). ). This is because near the point where the vehicle intersects the planned course, the steering is not turned (the direction of travel and the direction of the vehicle such as tires are the same), so the speed of the vehicle is determined by the steering angle (steering angle). ), but 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 the angle PRQ shown in Figure 4, that is, tan -1 (L1 2 /Co) (radian), but the limit of the approach angle is α (radian).
Then, if the course approach angle PRQ>α, the steering angle V(φ) is corrected to V(φ)=α+(θi+θp) by the approach angle limiting means 9, and based on this, the same procedure as above is performed. Take control. That is, the course approach angle used in calculating the steering angle is called from the steering angle calculated by the steering angle determining means 4, and it is determined whether the course approach angle exceeds the approach angle upper limit setting value (α). Only when the course approach angle exceeds the set value (α), the steering angle determining means 4 uses the set value (α) instead of the approach angle used to calculate the steering angle to determine the steering angle V (φ) again. Based on the revised steering angle, a steering angle command signal is output to the steering mechanism section S to perform steering control. FIG. 7 shows a case in which the approach angle limiting means 9 is used to self-guide the vehicle along a course set in the same manner as in FIG. 6. This shows that deviations from the planned course could be kept to a minimum. In addition, in the above example, the scheduled driving course is
Although the explanation was based on continuous point coordinates, this invention
It has excellent versatility and can be applied to methods for guiding and controlling guiding cables and other running objects. Further, it goes without saying that the virtual course and the switching line may be a guidance cable or other known guidance control structure.

【発明の効果】【Effect of the invention】

この発明は、自己誘導理論によつては走行予定
コースに漸近線状に接近するだけで走行予定コー
ス上に正確に追従することのない操舵角の制御を
仮想コース及び切換エリア又は切換ラインを用い
ることによつて可及的に近づけることができる。 この発明の仮想コース及び切換エリア又は切換
ラインは主コースの全部であると一部であるとを
問わず設けることができるので、例えば第8図で
示す如く、走行体がC1〜C7の所定走行予定コ
ースを繰り返し進行する場合に、ターミナル地点
側区間コースにこの発明のコース誘導方法を用い
れば常に略同一位置で走行を開始することがで
き、繰り返し走行によるズレ量の増大が生ぜず最
適な制御を遂行することができる。
This invention uses a virtual course and a switching area or a switching line to control the steering angle, which according to self-guidance theory, approaches the planned course asymptotically but does not accurately follow the planned course. By doing this, you can get as close as possible. The virtual course and switching area or switching line of the present invention can be provided regardless of whether it is all or a part of the main course, so for example, as shown in FIG. When traveling on a scheduled course repeatedly, if the course guidance method of the present invention is used for the terminal point side section course, traveling can always be started at approximately the same position, and the amount of deviation due to repeated traveling does not increase, resulting in optimal control. can be carried out.

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

第1図はこの発明のコース誘導方法を用いた場
合の説明図、第2図は主コースと仮想コースとの
選択を示すフローチヤート、第3図はこの発明の
機能ブロツク図、第4図はコース誘導制御理論の
説明図、第5図は従来理論のみの制御による場合
の走行軌跡を示す図、第6図は進入角度制限手段
を用いない場合の走行軌跡を示す図、第7図は進
入角度制限手段を用いた場合の走行軌跡を示す
図、第8図は主コースのターミナル部分に仮想コ
ースを設けた図である。 1……走行予定コース記憶部、2……位置検出
手段、3……相対位置測定手段、4……操舵角決
定手段、21……切換要否判定手段、22……追
従コース判定手段、23……追従コース選択手
段、MC……主コース、IC……仮想コース、SE
……切換エリア又は切換ライン。
Fig. 1 is an explanatory diagram when the course guidance method of the present invention is used, Fig. 2 is a flowchart showing selection between the main course and the virtual course, Fig. 3 is a functional block diagram of the invention, and Fig. 4 is An explanatory diagram of the course guidance control theory. Figure 5 is a diagram showing the traveling trajectory when using only conventional theory control. Figure 6 is a diagram showing the traveling trajectory when no approach angle limiting means is used. Figure 7 is a diagram showing the traveling trajectory when the approach angle limiter is not used. FIG. 8 is a diagram illustrating a travel trajectory when angle limiting means is used, and is a diagram in which a virtual course is provided at the terminal portion of the main course. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Travel planned course storage unit, 2...Position detecting means, 3...Relative position measuring means, 4...Steering angle determining means, 21...Switching necessity determining means, 22...Following course determining means, 23 ... Follow-up course selection means, MC ... Main course, IC ... Virtual course, SE
...Switching area or switching line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 走行体の操舵角決定の要因となる走行予定コ
ースに、 走行体の進行を予定した主コースと、 該主コースの左右方向の少なくとも一方に該主
コースと所定間隔を介して平行に設定された仮想
コースと、 該仮想コースに対し、主コースを介して対向側
で、より接近した間隔で主コースに平行に設定さ
れた切換エリア又は切換ラインとを設け、 走行体が、切換エリア又は切換ラインの外側
(主コース離反側)を走行しているときは、仮想
コースに追従すべく操舵角を算出し、 走行体が、切換エリア又は切換ラインの内側
(主コース接近側)に進入したときは、主コース
に追従すべく操舵角を算出することを特徴とした
自動走行体のコース誘導方法。
[Scope of Claims] 1. A planned traveling course that is a factor in determining the steering angle of the traveling body includes a main course in which the traveling body is scheduled to travel, and a predetermined interval from the main course in at least one of the left and right directions of the main course. a virtual course set parallel to the main course, and a switching area or a switching line set parallel to the main course at closer intervals on the opposite side of the virtual course via the main course; However, when the vehicle is traveling outside the switching area or switching line (away from the main course), the steering angle is calculated to follow the virtual course, and the vehicle is running inside the switching area or switching line (approaching the main course). A course guidance method for an automated traveling object, characterized by calculating a steering angle to follow a main course when the object enters a main course.
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