JPH07113538B2 - 移動体の位置認識装置 - Google Patents
移動体の位置認識装置Info
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- JPH07113538B2 JPH07113538B2 JP61160469A JP16046986A JPH07113538B2 JP H07113538 B2 JPH07113538 B2 JP H07113538B2 JP 61160469 A JP61160469 A JP 61160469A JP 16046986 A JP16046986 A JP 16046986A JP H07113538 B2 JPH07113538 B2 JP H07113538B2
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 9
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- Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
この発明は、移動体における位置認識装置、特に操縦者
なしで移動可能な無人移動体の位置認識に使う位置認識
装置に関する。
なしで移動可能な無人移動体の位置認識に使う位置認識
装置に関する。
近年、自動車、搬送車等の移動体を無人で走行させるた
めの技術が種々研究されている。例えば、所要のコース
に従って移動体を走らせる誘導方式のものは既に幾つか
実用化されている。 無人移動体の制御系にコース情報を与えることにより、
外部からの誘導を必要としないで自立で走行できるよう
にした方式も提案されている。この種の非誘導方式の無
人移動体においては、移動体自身が常に自己の位置を認
識していなければならない。そのためには、走行距離と
方位（移動方向）に関する情報が必要となる。 走行距離を知る手段として従来からエンコーダを用いる
方法が実用化されているが、エンコーダのみでは正確に
方位を知ることができないため、ジャイロ、又はレー
ザ、超音波等の発射装置もしくはTVカメラ等を補助手段
として設けて方位を知り、自己の位置を認識できるよう
にしたものが提案されている。
めの技術が種々研究されている。例えば、所要のコース
に従って移動体を走らせる誘導方式のものは既に幾つか
実用化されている。 無人移動体の制御系にコース情報を与えることにより、
外部からの誘導を必要としないで自立で走行できるよう
にした方式も提案されている。この種の非誘導方式の無
人移動体においては、移動体自身が常に自己の位置を認
識していなければならない。そのためには、走行距離と
方位（移動方向）に関する情報が必要となる。 走行距離を知る手段として従来からエンコーダを用いる
方法が実用化されているが、エンコーダのみでは正確に
方位を知ることができないため、ジャイロ、又はレー
ザ、超音波等の発射装置もしくはTVカメラ等を補助手段
として設けて方位を知り、自己の位置を認識できるよう
にしたものが提案されている。
しかしながら、ジャイロ、レーザ等の発射装置、TVカメ
ラ等を使うものは、エンコーダに比べて装置が複雑であ
るため、位置の認識のための装置が大がかりなものにな
り且つ高価になってしまうという欠点がある。 この発明の解決しようとする課題は、上記のような従来
技術が具有する欠点を有しない無人移動体の位置認識装
置を提供すること、換言すると、装置の構成が簡単で、
誤差の修正が可能で、比較的に廉価で供給できる無人移
動体の位置認識装置を提供することにある。
ラ等を使うものは、エンコーダに比べて装置が複雑であ
るため、位置の認識のための装置が大がかりなものにな
り且つ高価になってしまうという欠点がある。 この発明の解決しようとする課題は、上記のような従来
技術が具有する欠点を有しない無人移動体の位置認識装
置を提供すること、換言すると、装置の構成が簡単で、
誤差の修正が可能で、比較的に廉価で供給できる無人移
動体の位置認識装置を提供することにある。
この発明は上記課題を解決するための手段として次の発
明の構成を採用するものである。 この発明の構成は、差動機構を介して連結された一対の
走行駆動用車輪及びその回転駆動手段と、操舵軸により
操舵される車輪及び操舵軸の旋回駆動手段と、上記回転
駆動手段及び旋回駆動手段の駆動制御を行なう制御装置
とを備えた移動体において、上記差動機構を介して連結
された一対の走行駆動用車輪の各々に対応させて回転検
出手段を設け、これらの回転検出手段からの信号に基づ
いて走行距離及び方位を求め得るように構成されている
ことを特徴とする移動体の位置認識装置にある。 上記回転検出手段として、実施例でエンコーダを使う
が、走行駆動用車輪の回転を検出することができるもの
ならどのようなものでもよい。 本発明を走行駆動用車輪がスリップするおそれのある条
件で実施する際には、上記一対の回転検出手段からの検
知信号に基づく回転数又は回転数の差が予め設定された
値を越えた場合に、その計測値を破棄し、直前の正常な
検出値をもってその時点での回転数及び回転数差として
距離及び方位を求めるようにする。 好ましい実施形態においては、外部から所望の値を設定
できる設定手段を制御装置に設ける。
明の構成を採用するものである。 この発明の構成は、差動機構を介して連結された一対の
走行駆動用車輪及びその回転駆動手段と、操舵軸により
操舵される車輪及び操舵軸の旋回駆動手段と、上記回転
駆動手段及び旋回駆動手段の駆動制御を行なう制御装置
とを備えた移動体において、上記差動機構を介して連結
された一対の走行駆動用車輪の各々に対応させて回転検
出手段を設け、これらの回転検出手段からの信号に基づ
いて走行距離及び方位を求め得るように構成されている
ことを特徴とする移動体の位置認識装置にある。 上記回転検出手段として、実施例でエンコーダを使う
が、走行駆動用車輪の回転を検出することができるもの
ならどのようなものでもよい。 本発明を走行駆動用車輪がスリップするおそれのある条
件で実施する際には、上記一対の回転検出手段からの検
知信号に基づく回転数又は回転数の差が予め設定された
値を越えた場合に、その計測値を破棄し、直前の正常な
検出値をもってその時点での回転数及び回転数差として
距離及び方位を求めるようにする。 好ましい実施形態においては、外部から所望の値を設定
できる設定手段を制御装置に設ける。
この発明の移動体の位置認識装置は、ジャイロ又はレー
ザ、超音波等の発射装置のような複雑かつ高価な装置を
用いることなく、回転検出手段のみによって移動体の走
行距離及び方位を知ることができる。なお、一対の回転
検出手段からの検知信号に基づく回転数又は回転数の差
が予め設定された値を越えた場合に、その計測値を破棄
し、直前の正常な検出値をもってその時点での回転数及
び回転数差とするようにすると、回転検出手段によって
監視される車輪がスリップ等の異常を生じても、その異
常計数データが位置及び方位の計算に悪影響を与えるこ
とがない。
ザ、超音波等の発射装置のような複雑かつ高価な装置を
用いることなく、回転検出手段のみによって移動体の走
行距離及び方位を知ることができる。なお、一対の回転
検出手段からの検知信号に基づく回転数又は回転数の差
が予め設定された値を越えた場合に、その計測値を破棄
し、直前の正常な検出値をもってその時点での回転数及
び回転数差とするようにすると、回転検出手段によって
監視される車輪がスリップ等の異常を生じても、その異
常計数データが位置及び方位の計算に悪影響を与えるこ
とがない。
本発明に係る移動体の位置認識装置の一実施例が第１図
に示されている。 車両の対の後軸は差動機構６を介して連結され、各後軸
に走行駆動用車輪となる後輪5a、5bが取り付けられ、各
後軸に対応してその回転数を検出する回転検出手段とな
るエンコーダ20a、20bが設けられ、このエンコーダ20
a、20bからの検出信号（パルス）が、パルスカウンタ24
a、24bによって計数され、コントローラ25内のI/Oイン
タフェース回路を介してコンピュータ（CPU）22に入力
されるようになっている。コンピュータ22は、パルスカ
ウンタ24a、24bにより計数された左右の車輪の回転数の
平均値をとって走行距離を検知し、回転数の差により方
位、すなわち、車両の進行方向を検知し、前記走行距離
の単位時間の値から車両の速度を検知することができる
ようになっている。 ただし、後輪5a、5bの回転数のみから車両の位置や方位
を認識すると、車輪がスリップを起こすと位置認識にず
れを生ずるおそれがある。そのため、実施例では、左右
の車輪の回転数の差が予め設定された値を越えるとき、
その回転数データを破棄し、直前に得た妥当性の高い回
転数をもってその時点の回転数とみなして走行距離や方
位の認識を行なうようにする。 また、コンピュータ22は、エンコーダ20a、20bからの信
号によって自己の位置を認識しながらICカセットのよう
な記憶装置26から内部の主メモリに読み込まれたコース
情報に従って、回転駆動手段としての走行駆動モータ７
や旋回駆動手段としての操舵用モータ11を制御して、所
定コースに沿って車両を走行させるようになっている。 実施例では、回転数の許容範囲、走行コース、走行禁止
域等のコース情報を入力するため、キーボードのような
入力操作装置27を設ける。 また、自動制御によって走行する車両の位置をチェック
するため、例えば、車両の両側部にはレーザ投受光器23
a、23bを設ける。そして、これらのレーザ投受光器23
a、23bは各々の車両の中心線と直交する方向、すなわ
ち、車両の真横に向かってレーザビームを発射し、かつ
上下にスキャンするようになっている。 一方、車両の走行コースの両側には、第２図（Ａ）に示
すように、適当な間隔をおいて一対のコーナキューブCC
1、CC2を互いに対向させて配設し、チェックポイントを
構成している。コースキューブは入射した光を入射方向
と同じ方向に反射する特性を有するものである。換言す
ると、コーナキューブに入射したレーザビームをレーザ
投受光器23a、23bに向けて反射し、それをレーザ投受光
器で検出させるものである。この反射光の方向によっ
て、車両は自己の方位を修正することができる。 第２図（Ｂ）のように、コーナキューブCC1、CC2からの
反射光を入射した位置をP1、P2とし、P1とP2との間の距
離を１とすると、P1とP2の座標は、エンコーダ出力に基
づく自己位置認識によってP1（x1,y1）、P2（x2,y2）と
して認識されている。従って、予め設定されたコース線
Ａとキューブ間を結ぶ線（キューブ線）Ｂとのなす角を
α、キューブ間の距離をＬとすると、キューブからの反
射光とキューブ線Ｂとのなす角θは、次式 より計算することができる。 これより、実際の車両進行線と設定コース線Ａとのなす
角をβとすると、β＝θ＋90゜であるから、コースに対
する方位のずれβ−αは、θ＋90゜−αして求めること
ができる。 さらに、一対の真横を向いたレーザ投光受器23a、23bと
は別個に、車体の左側又は右側の一方に、斜め前向きの
レーザ投光受器を設けることにより、一種の三角法測量
によってコース端のコーナキューブからの距離を検出
し、位置の修正を行うこともできる。 次に、上記のように構成された無人移動体における位置
認識方法について、第３図を用いてより具体的に説明す
る。 実施例は、左右のエンコーダ20a、20bからの信号のみに
基づいて、周期的に演算を行うことにより、自己の位置
及び方位を認識するものである。第３図に示すように、
Ｘ−Ｙ座標系において、車両の現在の位置を1Pで、また
前サイクル時点での車両の位置をΦＰで示し、点1Pから
ΦＰまでの移動量をDLx,DLy、方位変化量をΔθとする
と、 1Px＝ΦPx＋DLx 1Py＝ΦPy＋DLy 1Pθ＝ΦＰθ＋Δθ と表わされる。従って、DLx、DLy、Δθを求めれば現在
の位置及び方位を知ることができる。 そして、１サイクル当たりの左右の車輪の移動量は、エ
ンコーダからの信号によって得られる各々の回転数と、
車輪の径とから計算によって求めることができる。 また、左右の車輪の移動量をLLL、LLRとすると、車両中
心の移動量、すなわち、点ΦＰと点1Pを結ぶ円弧の長さ
は（LLL＋LLR）/2で表わされる。 ここで、１サイクル当たりの車両の移動量は微小である
ため、点ΦＰと点1Pを結ぶ円弧の長さと直線の長さは略
等しいと見做すことができる。 そこで、点ΦＰと点1Pの間の距離 をLLとすると、 LL＝（LLL＋LLR）/2 となる。 また、車両のトレッド、すなわち、車輪5a、5b間の距離
をＴとすると、各車輪の移動量は、第３図において回転
中心Ｏからの距離と回転角Δθとの積で表わされる。す
なわち、 である。 これより、Δθ＝（LLR−LLL）/TとしてΔθが求まる。 ここで、点Ｏ′、ΦＰ、1Pを頂点とする三角形に着目す
ると、この三角形は２等辺三角形で、頂角の外角がΔθ
であることがわかる。従って、∠Ｏ′・ΦＰ・1P＝Δθ
/2となり、点ΦＰと点1Pを結ぶ線 がｘ軸となす角αは、 α＝ΦＰθ−Δθ/2 として表わされる。 故に、DLx＝LL・cosα、DLy＝LL・sinαより、DLx、DLy
が求まり、点1Pの座標（1Px、1Py）及び方位1Pθを知る
ことができる。 実際の走行制御において必要であるcosα、sinα、cos
Δθ、sinΔθ、cos（1Pθ）及びsin（1Pθ）の値の計
算は、コンピータによって逐次行なうと非常に時間を要
する。 そのため、左右のエンコーダからの信号によって左右の
車輪の移動量LLL、LLRをΔθ＝（LLR−LLL）/Tを計算す
る時点で、ついでにcos（Δθ/2）及びsin（Δθ/2）の
値を計算しておくこと、以後のsin及びcosの計算が不要
になることが分かった。 すなわち、cos（Δθ/2）及びsin（Δθ/2）の値をそれ
ぞれALc、ALsとし、前サイクルでの方位ΦＰθに関する
データを、cos（ΦＰθ）＝ΦＰθｃ、sin（ΦＰθ）＝
ΦＰθｓとして保持するようにする。このことにより、
cosα、sinαは、α＝ΦＰθ−Δθ/2であるから、 cosα＝cos（ΦＰθ）×cosα−sin（ΦＰθ）×sinα ＝θＰθｃ×ALc−ΦＰθｓ×ALs sinα＝sin（ΦＰθ）×cosα＋cos（ΦＰθ）×sinα ＝ΦＰθｓ×ALc−ΦＰθｃ×ALc なる積と和の式によつて求められる。 また、cos（Δθ）、sin（Δθ）は、倍角定理より、 cos（Δθ）＝2sin2（Δθ/2）−１ ＝2ALc2−１ sin（Δθ）＝2sin（Δθ/2）×cos（Δθ/2） ＝2ALs×ALc なる積と和の式によつて求められる。 さらに、cos（1Pθ）、sin（1Pθ）は、1Pθ＝ΦＰθ＋
Δθであるから、cos（Δθ）、sin（Δθ）を各々Ac、
Asとすることにより、 cos（1Pθ）＝cos（ΦＰθ）×cos（Δθ）−sin（ΦＰ
θ）×sin（Δθ） ＝ΦＰθｃ×Ac−ΦＰθｓ×As sin（1Pθ）＝sin（ΦＰθ）×cos（Δθ）＋cos（ΦＰ
θ）×sin（Δθ） ＝ΦＰθｓ×Ac＋ΦＰθｃ×As なる積と和の式によつて求められる。 そのため、sinやcosの計算を何度も繰り返して行なった
り、そのような計算を省略するためsinやcosの値をデー
タテーブルとして記憶装置内に持つ必要がない。その結
果、走行制御に必要な計算の速度が速くなり、あるいは
記憶容量を減らすことができる。 さらに、この実施例では、車両が方向転換する場合、す
なわち、曲線に沿って走行する際に操舵角に応じて減速
させるような走行制御方法を採用している。これは、車
両が方向変換する場合、車速の２乗に比例する遠心力が
働き、この遠心力がタイヤのグリップ力（路面との摩擦
力）を上回るとタイヤがスリップしたりするので、タイ
ヤの回転数を基に位置認識を行なう本発明の装置におい
ては、認識位置の誤差に大きな影響を与えるおそれがあ
る。 そこで、この実施例では、所望の回転半径、すなわち、
目標操舵角とそのときのタイヤのグリップ力を越えない
ように車速を決定し、車両の旋回時に減速を行なわせる
ようになっている。 ただし、このときの操舵角と限界車速との関係はリニア
でなく、第４図に示すような関係になる。従って、車両
の走行中にリヤルタイムで車速を得るには複雑な計算を
高速で行なう必要がある。 そこで、第４図に示すような目標操舵角との関係をテー
ブルとして持ち、走行中に車速の計算を行なわずにテー
ブルを引いて車速を決定するようにしてもよい。 さらに、上記の場合、操舵用パルスモータに対する操舵
角の制御パルス数が大きい（例えば、片側に500パル
ス）と、テーブル情報が膨大になってしまうので、次の
ようにテーブルを２段階に構成することによりテーブル
情報を大幅に圧縮させることができる。 すなわち、先ずコンピュータから操舵用モータに与える
車速データはバイナリ・データであり、そのバイナリ・
データの分離能に応じて操舵角を離散化する。例えば、
操舵角データを４ビットとすると、操舵角は16段階に分
割することができる。そこで、「８」を舵角の中心とし
て時計回りの操舵角に、７、６、５、…１なる舵角イニ
シャル数ｉを、また、反時計回り方向の操舵角に、９、
10、11、…15なる舵角イニシャル数ｉを与え、表１に示
すような舵角車速テーブルを作る。表１において、ｊは
車速定義テーブルを引くための車速イニシャル数で、例
えば、舵角イニシャル数５、６と10、11には、同じ車速
イニシャル数「３」が与えられているので、その範囲の
操舵角には同じ速度がセットされることを意味する。 表２には、上記車速イニシャル数ｊと車速ｖとの対応を
示す車速定義テーブルが示されている。 表１、表２のデータ・テーブルを用いて目標操舵角を決
定するには、先ず次式 ｉ＝INT（Ap/H）＋８ により舵角イニシャル数ｉを求める。上式において、Ap
は舵角パルス数、Ｈは舵角分解能（パルス数）で、例え
ば、最大舵角パルス数を500とすると、データビット数
が前述したように４ビットの場合、Ｈは500×２÷24＝6
2.5となる。 そして、前記式より求めた舵角イニシャル数ｉにより表
１のテーブルを引いて車速イニシャル数ｊを得た後、こ
の車速イニシャル数ｊにより表２のテーブルを引いて車
速ｖを得る。これによって、概ね第４図に示す傾向に従
って操舵角に関連した車速制御を行なうことができ、そ
の結果、車両が方向変換する際にタイヤのグリップ力が
遠心力に負けてスリップを生ずるのを防止できる。 実施例では操舵軸によって操舵される前輪が一つで操舵
されない後輪が二つの三輪型の移動体について説明した
が、操舵軸によって操舵される前輪が二つで操舵されな
い後輪が二つの四輪型であってもよい。
に示されている。 車両の対の後軸は差動機構６を介して連結され、各後軸
に走行駆動用車輪となる後輪5a、5bが取り付けられ、各
後軸に対応してその回転数を検出する回転検出手段とな
るエンコーダ20a、20bが設けられ、このエンコーダ20
a、20bからの検出信号（パルス）が、パルスカウンタ24
a、24bによって計数され、コントローラ25内のI/Oイン
タフェース回路を介してコンピュータ（CPU）22に入力
されるようになっている。コンピュータ22は、パルスカ
ウンタ24a、24bにより計数された左右の車輪の回転数の
平均値をとって走行距離を検知し、回転数の差により方
位、すなわち、車両の進行方向を検知し、前記走行距離
の単位時間の値から車両の速度を検知することができる
ようになっている。 ただし、後輪5a、5bの回転数のみから車両の位置や方位
を認識すると、車輪がスリップを起こすと位置認識にず
れを生ずるおそれがある。そのため、実施例では、左右
の車輪の回転数の差が予め設定された値を越えるとき、
その回転数データを破棄し、直前に得た妥当性の高い回
転数をもってその時点の回転数とみなして走行距離や方
位の認識を行なうようにする。 また、コンピュータ22は、エンコーダ20a、20bからの信
号によって自己の位置を認識しながらICカセットのよう
な記憶装置26から内部の主メモリに読み込まれたコース
情報に従って、回転駆動手段としての走行駆動モータ７
や旋回駆動手段としての操舵用モータ11を制御して、所
定コースに沿って車両を走行させるようになっている。 実施例では、回転数の許容範囲、走行コース、走行禁止
域等のコース情報を入力するため、キーボードのような
入力操作装置27を設ける。 また、自動制御によって走行する車両の位置をチェック
するため、例えば、車両の両側部にはレーザ投受光器23
a、23bを設ける。そして、これらのレーザ投受光器23
a、23bは各々の車両の中心線と直交する方向、すなわ
ち、車両の真横に向かってレーザビームを発射し、かつ
上下にスキャンするようになっている。 一方、車両の走行コースの両側には、第２図（Ａ）に示
すように、適当な間隔をおいて一対のコーナキューブCC
1、CC2を互いに対向させて配設し、チェックポイントを
構成している。コースキューブは入射した光を入射方向
と同じ方向に反射する特性を有するものである。換言す
ると、コーナキューブに入射したレーザビームをレーザ
投受光器23a、23bに向けて反射し、それをレーザ投受光
器で検出させるものである。この反射光の方向によっ
て、車両は自己の方位を修正することができる。 第２図（Ｂ）のように、コーナキューブCC1、CC2からの
反射光を入射した位置をP1、P2とし、P1とP2との間の距
離を１とすると、P1とP2の座標は、エンコーダ出力に基
づく自己位置認識によってP1（x1,y1）、P2（x2,y2）と
して認識されている。従って、予め設定されたコース線
Ａとキューブ間を結ぶ線（キューブ線）Ｂとのなす角を
α、キューブ間の距離をＬとすると、キューブからの反
射光とキューブ線Ｂとのなす角θは、次式 より計算することができる。 これより、実際の車両進行線と設定コース線Ａとのなす
角をβとすると、β＝θ＋90゜であるから、コースに対
する方位のずれβ−αは、θ＋90゜−αして求めること
ができる。 さらに、一対の真横を向いたレーザ投光受器23a、23bと
は別個に、車体の左側又は右側の一方に、斜め前向きの
レーザ投光受器を設けることにより、一種の三角法測量
によってコース端のコーナキューブからの距離を検出
し、位置の修正を行うこともできる。 次に、上記のように構成された無人移動体における位置
認識方法について、第３図を用いてより具体的に説明す
る。 実施例は、左右のエンコーダ20a、20bからの信号のみに
基づいて、周期的に演算を行うことにより、自己の位置
及び方位を認識するものである。第３図に示すように、
Ｘ−Ｙ座標系において、車両の現在の位置を1Pで、また
前サイクル時点での車両の位置をΦＰで示し、点1Pから
ΦＰまでの移動量をDLx,DLy、方位変化量をΔθとする
と、 1Px＝ΦPx＋DLx 1Py＝ΦPy＋DLy 1Pθ＝ΦＰθ＋Δθ と表わされる。従って、DLx、DLy、Δθを求めれば現在
の位置及び方位を知ることができる。 そして、１サイクル当たりの左右の車輪の移動量は、エ
ンコーダからの信号によって得られる各々の回転数と、
車輪の径とから計算によって求めることができる。 また、左右の車輪の移動量をLLL、LLRとすると、車両中
心の移動量、すなわち、点ΦＰと点1Pを結ぶ円弧の長さ
は（LLL＋LLR）/2で表わされる。 ここで、１サイクル当たりの車両の移動量は微小である
ため、点ΦＰと点1Pを結ぶ円弧の長さと直線の長さは略
等しいと見做すことができる。 そこで、点ΦＰと点1Pの間の距離 をLLとすると、 LL＝（LLL＋LLR）/2 となる。 また、車両のトレッド、すなわち、車輪5a、5b間の距離
をＴとすると、各車輪の移動量は、第３図において回転
中心Ｏからの距離と回転角Δθとの積で表わされる。す
なわち、 である。 これより、Δθ＝（LLR−LLL）/TとしてΔθが求まる。 ここで、点Ｏ′、ΦＰ、1Pを頂点とする三角形に着目す
ると、この三角形は２等辺三角形で、頂角の外角がΔθ
であることがわかる。従って、∠Ｏ′・ΦＰ・1P＝Δθ
/2となり、点ΦＰと点1Pを結ぶ線 がｘ軸となす角αは、 α＝ΦＰθ−Δθ/2 として表わされる。 故に、DLx＝LL・cosα、DLy＝LL・sinαより、DLx、DLy
が求まり、点1Pの座標（1Px、1Py）及び方位1Pθを知る
ことができる。 実際の走行制御において必要であるcosα、sinα、cos
Δθ、sinΔθ、cos（1Pθ）及びsin（1Pθ）の値の計
算は、コンピータによって逐次行なうと非常に時間を要
する。 そのため、左右のエンコーダからの信号によって左右の
車輪の移動量LLL、LLRをΔθ＝（LLR−LLL）/Tを計算す
る時点で、ついでにcos（Δθ/2）及びsin（Δθ/2）の
値を計算しておくこと、以後のsin及びcosの計算が不要
になることが分かった。 すなわち、cos（Δθ/2）及びsin（Δθ/2）の値をそれ
ぞれALc、ALsとし、前サイクルでの方位ΦＰθに関する
データを、cos（ΦＰθ）＝ΦＰθｃ、sin（ΦＰθ）＝
ΦＰθｓとして保持するようにする。このことにより、
cosα、sinαは、α＝ΦＰθ−Δθ/2であるから、 cosα＝cos（ΦＰθ）×cosα−sin（ΦＰθ）×sinα ＝θＰθｃ×ALc−ΦＰθｓ×ALs sinα＝sin（ΦＰθ）×cosα＋cos（ΦＰθ）×sinα ＝ΦＰθｓ×ALc−ΦＰθｃ×ALc なる積と和の式によつて求められる。 また、cos（Δθ）、sin（Δθ）は、倍角定理より、 cos（Δθ）＝2sin2（Δθ/2）−１ ＝2ALc2−１ sin（Δθ）＝2sin（Δθ/2）×cos（Δθ/2） ＝2ALs×ALc なる積と和の式によつて求められる。 さらに、cos（1Pθ）、sin（1Pθ）は、1Pθ＝ΦＰθ＋
Δθであるから、cos（Δθ）、sin（Δθ）を各々Ac、
Asとすることにより、 cos（1Pθ）＝cos（ΦＰθ）×cos（Δθ）−sin（ΦＰ
θ）×sin（Δθ） ＝ΦＰθｃ×Ac−ΦＰθｓ×As sin（1Pθ）＝sin（ΦＰθ）×cos（Δθ）＋cos（ΦＰ
θ）×sin（Δθ） ＝ΦＰθｓ×Ac＋ΦＰθｃ×As なる積と和の式によつて求められる。 そのため、sinやcosの計算を何度も繰り返して行なった
り、そのような計算を省略するためsinやcosの値をデー
タテーブルとして記憶装置内に持つ必要がない。その結
果、走行制御に必要な計算の速度が速くなり、あるいは
記憶容量を減らすことができる。 さらに、この実施例では、車両が方向転換する場合、す
なわち、曲線に沿って走行する際に操舵角に応じて減速
させるような走行制御方法を採用している。これは、車
両が方向変換する場合、車速の２乗に比例する遠心力が
働き、この遠心力がタイヤのグリップ力（路面との摩擦
力）を上回るとタイヤがスリップしたりするので、タイ
ヤの回転数を基に位置認識を行なう本発明の装置におい
ては、認識位置の誤差に大きな影響を与えるおそれがあ
る。 そこで、この実施例では、所望の回転半径、すなわち、
目標操舵角とそのときのタイヤのグリップ力を越えない
ように車速を決定し、車両の旋回時に減速を行なわせる
ようになっている。 ただし、このときの操舵角と限界車速との関係はリニア
でなく、第４図に示すような関係になる。従って、車両
の走行中にリヤルタイムで車速を得るには複雑な計算を
高速で行なう必要がある。 そこで、第４図に示すような目標操舵角との関係をテー
ブルとして持ち、走行中に車速の計算を行なわずにテー
ブルを引いて車速を決定するようにしてもよい。 さらに、上記の場合、操舵用パルスモータに対する操舵
角の制御パルス数が大きい（例えば、片側に500パル
ス）と、テーブル情報が膨大になってしまうので、次の
ようにテーブルを２段階に構成することによりテーブル
情報を大幅に圧縮させることができる。 すなわち、先ずコンピュータから操舵用モータに与える
車速データはバイナリ・データであり、そのバイナリ・
データの分離能に応じて操舵角を離散化する。例えば、
操舵角データを４ビットとすると、操舵角は16段階に分
割することができる。そこで、「８」を舵角の中心とし
て時計回りの操舵角に、７、６、５、…１なる舵角イニ
シャル数ｉを、また、反時計回り方向の操舵角に、９、
10、11、…15なる舵角イニシャル数ｉを与え、表１に示
すような舵角車速テーブルを作る。表１において、ｊは
車速定義テーブルを引くための車速イニシャル数で、例
えば、舵角イニシャル数５、６と10、11には、同じ車速
イニシャル数「３」が与えられているので、その範囲の
操舵角には同じ速度がセットされることを意味する。 表２には、上記車速イニシャル数ｊと車速ｖとの対応を
示す車速定義テーブルが示されている。 表１、表２のデータ・テーブルを用いて目標操舵角を決
定するには、先ず次式 ｉ＝INT（Ap/H）＋８ により舵角イニシャル数ｉを求める。上式において、Ap
は舵角パルス数、Ｈは舵角分解能（パルス数）で、例え
ば、最大舵角パルス数を500とすると、データビット数
が前述したように４ビットの場合、Ｈは500×２÷24＝6
2.5となる。 そして、前記式より求めた舵角イニシャル数ｉにより表
１のテーブルを引いて車速イニシャル数ｊを得た後、こ
の車速イニシャル数ｊにより表２のテーブルを引いて車
速ｖを得る。これによって、概ね第４図に示す傾向に従
って操舵角に関連した車速制御を行なうことができ、そ
の結果、車両が方向変換する際にタイヤのグリップ力が
遠心力に負けてスリップを生ずるのを防止できる。 実施例では操舵軸によって操舵される前輪が一つで操舵
されない後輪が二つの三輪型の移動体について説明した
が、操舵軸によって操舵される前輪が二つで操舵されな
い後輪が二つの四輪型であってもよい。
この発明の移動体の位置認識装置は、差動機構を介して
連結された一対の走行駆動用車輪及びその回転駆動手段
と、操舵軸により操舵される車輪及び操舵軸の旋回駆動
手段と、上記回転駆動手段及び旋回駆動手段の駆動制御
を行なう制御装置とを備えた移動体において、上記差動
機構を介して連結された一対の走行駆動用車輪の各々に
対応させて回転検出手段を設け、これらの回転検出手段
からの信号に基づいて走行距離及び方位を求め得るよう
に構成されているから、ジャイロ又はレーザ、超音波等
の発射装置を使うもののような複雑かつ高価な装置を用
いることなく、回転検出手段のみによって移動体の走行
距離及び方位を認識することができるという効果があ
る。 また、検出された回転数又は回転数差が設定値以上にな
る場合には、その検出値を破棄し、直前の正常な検出値
をもってその時点での回転数及び回転数差とするように
すると、回転検出手段によって監視される車輪がスリッ
プ等の異常を生じても、その異常計数データが走行距離
及び方位の計算に悪影響を与えることがないから、車両
の位置及び方位を正確に認識できるという効果がある。 従来の距離測定手段を有する車両においては、機構同士
の干渉を防止するという観点から計測系と駆動系をはっ
きりと分けていたが、この発明では、駆動系に一対の回
転検出手段を設けて車輪の回転数の計数を行なうように
したので、計測系と駆動系を別々にする必要が無く、し
かも走行距離及び方位というデータを回転検出手段とい
う簡単な構成のものから同時に得ることができ、装置が
簡単な構成になり、廉価で供給できるという効果があ
る。
連結された一対の走行駆動用車輪及びその回転駆動手段
と、操舵軸により操舵される車輪及び操舵軸の旋回駆動
手段と、上記回転駆動手段及び旋回駆動手段の駆動制御
を行なう制御装置とを備えた移動体において、上記差動
機構を介して連結された一対の走行駆動用車輪の各々に
対応させて回転検出手段を設け、これらの回転検出手段
からの信号に基づいて走行距離及び方位を求め得るよう
に構成されているから、ジャイロ又はレーザ、超音波等
の発射装置を使うもののような複雑かつ高価な装置を用
いることなく、回転検出手段のみによって移動体の走行
距離及び方位を認識することができるという効果があ
る。 また、検出された回転数又は回転数差が設定値以上にな
る場合には、その検出値を破棄し、直前の正常な検出値
をもってその時点での回転数及び回転数差とするように
すると、回転検出手段によって監視される車輪がスリッ
プ等の異常を生じても、その異常計数データが走行距離
及び方位の計算に悪影響を与えることがないから、車両
の位置及び方位を正確に認識できるという効果がある。 従来の距離測定手段を有する車両においては、機構同士
の干渉を防止するという観点から計測系と駆動系をはっ
きりと分けていたが、この発明では、駆動系に一対の回
転検出手段を設けて車輪の回転数の計数を行なうように
したので、計測系と駆動系を別々にする必要が無く、し
かも走行距離及び方位というデータを回転検出手段とい
う簡単な構成のものから同時に得ることができ、装置が
簡単な構成になり、廉価で供給できるという効果があ
る。
図面はこの発明の一実施例を示す。第１図は移動体の位
置認識装置及び走行制御システムのブロック図、第２図
（Ａ）は走行コースの途中に設けるチェックポイントの
構成を示す概略的な平面図、第２図（Ｂ）はチェックポ
イントにおける方向修正方法の説明図、第３図はエンコ
ーダの出力に基づく位置及び方位の計算方法を説明する
ための説明図、第４図は目標操舵角と理想的な車速との
関係を示すグラフである。 図中、２は前輪、5a、5bは後輪（走行駆動用車輪）、６
は差動機構、７は走行駆動モータ（回転駆動手段）、11
は操舵用モータ（旋回駆動手段）、20a及び20bはエンコ
ーダ（回転検出手段）、22はコンピュータ（制御装
置）、26は記憶装置である。
置認識装置及び走行制御システムのブロック図、第２図
（Ａ）は走行コースの途中に設けるチェックポイントの
構成を示す概略的な平面図、第２図（Ｂ）はチェックポ
イントにおける方向修正方法の説明図、第３図はエンコ
ーダの出力に基づく位置及び方位の計算方法を説明する
ための説明図、第４図は目標操舵角と理想的な車速との
関係を示すグラフである。 図中、２は前輪、5a、5bは後輪（走行駆動用車輪）、６
は差動機構、７は走行駆動モータ（回転駆動手段）、11
は操舵用モータ（旋回駆動手段）、20a及び20bはエンコ
ーダ（回転検出手段）、22はコンピュータ（制御装
置）、26は記憶装置である。
Claims (2)
- 【請求項１】差動機構を介して連結された一対の走行駆
動用車輪及びその回転駆動手段と、操舵軸により操舵さ
れる車輪及び操舵軸の旋回駆動手段と、上記回転駆動手
段及び旋回駆動手段の駆動制御を行なう制御装置とを備
えた移動体において、上記差動機構を介して連結された
一対の走行駆動用車輪の各々に対応させて回転検出手段
を設け、これらの回転検出手段からの信号に基づいて走
行距離及び方位を求め得るように構成されていることを
特徴とする移動体の位置認識装置。 - 【請求項２】上記制御装置は一対の回転検出手段からの
検知信号に基づく回転数又は回転数の差が予め設定され
た値を越えた場合に、その計測値を破棄して、直前の正
常な検出値をもってその時点での回転数及び回転数差と
するように構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の移動体の位置認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61160469A JPH07113538B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 移動体の位置認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61160469A JPH07113538B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 移動体の位置認識装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316209A JPS6316209A (ja) | 1988-01-23 |
| JPH07113538B2 true JPH07113538B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=15715621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61160469A Expired - Fee Related JPH07113538B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 移動体の位置認識装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113538B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4575620B2 (ja) * | 2001-05-17 | 2010-11-04 | 東北電力株式会社 | 車両自動搬送システム |
| TWI282047B (en) * | 2003-07-23 | 2007-06-01 | Murata Machinery Ltd | Carrying vehicle system and carrying vehicle |
| TWI290272B (en) | 2004-03-12 | 2007-11-21 | Murata Machinery Ltd | Moving body system |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP61160469A patent/JPH07113538B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6316209A (ja) | 1988-01-23 |
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|---|---|---|---|
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