JPH07129243A - 無人車の操舵制御装置 - Google Patents
無人車の操舵制御装置Info
- Publication number
- JPH07129243A JPH07129243A JP5278647A JP27864793A JPH07129243A JP H07129243 A JPH07129243 A JP H07129243A JP 5278647 A JP5278647 A JP 5278647A JP 27864793 A JP27864793 A JP 27864793A JP H07129243 A JPH07129243 A JP H07129243A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- track
- unmanned vehicle
- angle
- distance
- angular velocity
- 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.)
- Pending
Links
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】スムースな方向変換をオンラインで行う無人車
の操舵制御装置を提供すること。 【構成】方向変換を含む軌道を走行する無人車の操舵制
御装置において、前記方向変換をキュービック・スパイ
ラル曲線からなる軌道で構成し、その軌道の軌道角度を
決定する軌道角度決定手段と、無人車の車体角度を測定
する車体角度測定手段と、前記無人車の走行距離を検出
する距離検出手段と、前記軌道角度と前記車体角度の偏
差を演算する偏差演算器と、前記偏差に基づいて無人車
の操舵装置を制御する制御手段とを具備し、前記軌道角
度決定手段は、軌道の前記曲線部の性質によって定まる
第1関数の関数テーブルと、前記走行距離と前記関数テ
ーブルのデータに基づいて前記軌道角度を演算する角度
演算手段を具備したことを特徴とする。
の操舵制御装置を提供すること。 【構成】方向変換を含む軌道を走行する無人車の操舵制
御装置において、前記方向変換をキュービック・スパイ
ラル曲線からなる軌道で構成し、その軌道の軌道角度を
決定する軌道角度決定手段と、無人車の車体角度を測定
する車体角度測定手段と、前記無人車の走行距離を検出
する距離検出手段と、前記軌道角度と前記車体角度の偏
差を演算する偏差演算器と、前記偏差に基づいて無人車
の操舵装置を制御する制御手段とを具備し、前記軌道角
度決定手段は、軌道の前記曲線部の性質によって定まる
第1関数の関数テーブルと、前記走行距離と前記関数テ
ーブルのデータに基づいて前記軌道角度を演算する角度
演算手段を具備したことを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無人車の操舵制御装置
に関する。
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、無人車の走行は直線部分は軌道線
を設けて、これに沿って走行させ、方向変換は円弧から
なる軌道を設けて、それに沿って走行させる制御方法が
採用されている。この円弧を用いた制御方法は、幾何学
的に単純でガイド線敷設工事が容易であるという特徴を
有する。また、クロソイド(clothoid)曲線を用いて方
向変換を行わせる旋回方式も知られている。これは、旋
回角速度を連続にした方式である。
を設けて、これに沿って走行させ、方向変換は円弧から
なる軌道を設けて、それに沿って走行させる制御方法が
採用されている。この円弧を用いた制御方法は、幾何学
的に単純でガイド線敷設工事が容易であるという特徴を
有する。また、クロソイド(clothoid)曲線を用いて方
向変換を行わせる旋回方式も知られている。これは、旋
回角速度を連続にした方式である。
【0003】さらに、キュービック・スパイラル(cubi
c・spiral)と呼ばれる曲線を用いた旋回方式も提案され
ている。これは旋回角加速度の2乗の軌道に沿う線積分
を最小化する方式である。図10は、180度の方向転
換する場合の前記3曲線の軌跡と曲率の変化を示した図
である。図10(A)において、曲線C1は、半径50
の円弧で、曲線C2はキュービック・スパイラル曲線
で、曲線C3はクロソイド曲線である。また、図10
(B)において、R1は円弧の曲率で、一定である。R
2はキュービック・スパイラル曲線の曲率で、曲率が連
続的に滑らかに変化していることが分かる。また、R3
はクロソイド曲線の曲率である。
c・spiral)と呼ばれる曲線を用いた旋回方式も提案され
ている。これは旋回角加速度の2乗の軌道に沿う線積分
を最小化する方式である。図10は、180度の方向転
換する場合の前記3曲線の軌跡と曲率の変化を示した図
である。図10(A)において、曲線C1は、半径50
の円弧で、曲線C2はキュービック・スパイラル曲線
で、曲線C3はクロソイド曲線である。また、図10
(B)において、R1は円弧の曲率で、一定である。R
2はキュービック・スパイラル曲線の曲率で、曲率が連
続的に滑らかに変化していることが分かる。また、R3
はクロソイド曲線の曲率である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円弧を
用いた旋回方式では、カーブの出入り口で曲率が急変化
するため、車体旋回角速度が不連続となり、速い車速で
旋回するとオフ・ルートを起こしたり、また、過大な旋
回角加速が必要になり、車体の制御性が悪くなり、円滑
な走行が困難であるという問題点がある。また、キュー
ビック・スパイラル曲線を用いた方式では、軌道角度ま
たは軌道角速度を求めるために複雑な計算が必要で、実
時間制御が困難であるという問題がある。本発明はかか
る問題点を解決するためになされたもので、前記計算を
容易に実行可能な手段を採用した無人車の操舵制御装置
を提供するものである。
用いた旋回方式では、カーブの出入り口で曲率が急変化
するため、車体旋回角速度が不連続となり、速い車速で
旋回するとオフ・ルートを起こしたり、また、過大な旋
回角加速が必要になり、車体の制御性が悪くなり、円滑
な走行が困難であるという問題点がある。また、キュー
ビック・スパイラル曲線を用いた方式では、軌道角度ま
たは軌道角速度を求めるために複雑な計算が必要で、実
時間制御が困難であるという問題がある。本発明はかか
る問題点を解決するためになされたもので、前記計算を
容易に実行可能な手段を採用した無人車の操舵制御装置
を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ため、請求項1に記載の発明にあっては、方向変換を含
む軌道を走行する無人車の操舵制御装置において、前記
方向変換をキュービック・スパイラル曲線からなる軌道
で構成し、その軌道の軌道角度を決定する軌道角度決定
手段と、無人車の車体角度を測定する車体角度測定手段
と、前記無人車の走行距離を検出する距離検出手段と、
前記軌道角度と前記車体角度の偏差を演算する偏差演算
器と、前記偏差に基づいて無人車の操舵装置を制御する
制御手段とを具備し、前記軌道角度決定手段は、軌道の
前記曲線部の性質によって定まる第1関数の関数テーブ
ルと、前記走行距離と前記関数テーブルのデータに基づ
いて前記軌道角度を演算する角度演算手段を具備したこ
とを特徴とする。
ため、請求項1に記載の発明にあっては、方向変換を含
む軌道を走行する無人車の操舵制御装置において、前記
方向変換をキュービック・スパイラル曲線からなる軌道
で構成し、その軌道の軌道角度を決定する軌道角度決定
手段と、無人車の車体角度を測定する車体角度測定手段
と、前記無人車の走行距離を検出する距離検出手段と、
前記軌道角度と前記車体角度の偏差を演算する偏差演算
器と、前記偏差に基づいて無人車の操舵装置を制御する
制御手段とを具備し、前記軌道角度決定手段は、軌道の
前記曲線部の性質によって定まる第1関数の関数テーブ
ルと、前記走行距離と前記関数テーブルのデータに基づ
いて前記軌道角度を演算する角度演算手段を具備したこ
とを特徴とする。
【0006】また、請求項2の発明にあっては、方向変
換を含む軌道を走行する無人車の操舵制御装置におい
て、前記方向変換をキュービック・スパイラル曲線から
なる軌道で構成し、その軌道の軌道角度を決定する軌道
角度決定手段と、無人車の車体角度を測定する車体角度
測定手段と、前記無人車の走行距離を検出する距離検出
手段と、前記軌道角度と前記車体角度の偏差を演算する
偏差演算器と、前記偏差に基づいて無人車の操舵装置を
制御する制御手段とを具備し、前記軌道角度決定手段
は、軌道の前記曲線部の性質によって定まる第2関数の
関数値を演算する関数演算器と、前記無人車の位置と前
記関数演算器の演算結果に基づいて前記軌道角度を演算
する角度演算手段を具備したことを特徴とする。
換を含む軌道を走行する無人車の操舵制御装置におい
て、前記方向変換をキュービック・スパイラル曲線から
なる軌道で構成し、その軌道の軌道角度を決定する軌道
角度決定手段と、無人車の車体角度を測定する車体角度
測定手段と、前記無人車の走行距離を検出する距離検出
手段と、前記軌道角度と前記車体角度の偏差を演算する
偏差演算器と、前記偏差に基づいて無人車の操舵装置を
制御する制御手段とを具備し、前記軌道角度決定手段
は、軌道の前記曲線部の性質によって定まる第2関数の
関数値を演算する関数演算器と、前記無人車の位置と前
記関数演算器の演算結果に基づいて前記軌道角度を演算
する角度演算手段を具備したことを特徴とする。
【0007】さらに、請求項3の発明にあっては、方向
変換を含む軌道を走行する無人車の操舵制御装置におい
て、前記方向変換をキュービック・スパイラル曲線から
なる軌道で構成し、その軌道の軌道角速度を決定する角
速度決定手段と、前記無人車の走行距離を検出する距離
検出手段と、前記軌道角速度に基づいて操舵装置を制御
する制御手段とを具備し、前記軌道角速度決定手段は、
軌道の前記曲線部の性質によって定まる第2関数の関数
値を演算する関数演算器と、前記無人車の位置と前記関
数演算器の演算結果に基づいて軌道角速度を演算する角
速度演算手段を具備したことを特徴とする。
変換を含む軌道を走行する無人車の操舵制御装置におい
て、前記方向変換をキュービック・スパイラル曲線から
なる軌道で構成し、その軌道の軌道角速度を決定する角
速度決定手段と、前記無人車の走行距離を検出する距離
検出手段と、前記軌道角速度に基づいて操舵装置を制御
する制御手段とを具備し、前記軌道角速度決定手段は、
軌道の前記曲線部の性質によって定まる第2関数の関数
値を演算する関数演算器と、前記無人車の位置と前記関
数演算器の演算結果に基づいて軌道角速度を演算する角
速度演算手段を具備したことを特徴とする。
【0008】さらに、請求項4の発明にあっては、方向
変換を含む軌道を走行する無人車の操舵制御装置におい
て、前記方向変換をキュービック・スパイラル曲線から
なる軌道で構成し、その軌道角速度を決定する角速度決
定手段と、前記無人車の走行距離を検出する距離検出手
段と、前記軌道角速度に基づいて操舵装置を制御する制
御手段とを具備し、前記軌道角速度決定手段は、軌道の
前記曲線部の性質によって定まる第1関数の関数テーブ
ルと、前記無人車の位置と前記関数テーブルのデータに
基づいて軌道角速度を演算する角速度演算手段を具備し
たことを特徴とする。
変換を含む軌道を走行する無人車の操舵制御装置におい
て、前記方向変換をキュービック・スパイラル曲線から
なる軌道で構成し、その軌道角速度を決定する角速度決
定手段と、前記無人車の走行距離を検出する距離検出手
段と、前記軌道角速度に基づいて操舵装置を制御する制
御手段とを具備し、前記軌道角速度決定手段は、軌道の
前記曲線部の性質によって定まる第1関数の関数テーブ
ルと、前記無人車の位置と前記関数テーブルのデータに
基づいて軌道角速度を演算する角速度演算手段を具備し
たことを特徴とする。
【0009】また、請求項5の発明にあっては、前記請
求項1〜4の発明に、さらに、無人車の進行方向と平行
な直線軌道との垂直距離を検出する垂直距離検出手段
と、前記直線軌道に移るまでの直線方向走行距離を決定
する距離決定手段と、前記直線方向走行距離及び前記垂
直距離に基づいてキュービック・スパイラル曲線からな
る平行移動軌道を構成する移動軌道構成手段を具備した
ことを特徴とする。
求項1〜4の発明に、さらに、無人車の進行方向と平行
な直線軌道との垂直距離を検出する垂直距離検出手段
と、前記直線軌道に移るまでの直線方向走行距離を決定
する距離決定手段と、前記直線方向走行距離及び前記垂
直距離に基づいてキュービック・スパイラル曲線からな
る平行移動軌道を構成する移動軌道構成手段を具備した
ことを特徴とする。
【0010】請求項6の発明は、前記移動軌道構成手段
を、平行移動開始点と平行移動終了点の中心点を中間点
とし、前記中間点を点対象とする2本のキュービック・
スパイラル曲線で構成したことを特徴とする。
を、平行移動開始点と平行移動終了点の中心点を中間点
とし、前記中間点を点対象とする2本のキュービック・
スパイラル曲線で構成したことを特徴とする。
【0011】
【作用】請求項1〜4の発明においては、方向変換する
軌道部分をキュービック・スパイラル曲線で構成し、そ
の軌道の軌道角度または軌道角速度を求めるために複雑
な計算を行う代わりに、関数テーブルまたは近似関数に
よる関数演算でオンラインで求め、これを用いて操舵装
置のオンライン制御を行う。
軌道部分をキュービック・スパイラル曲線で構成し、そ
の軌道の軌道角度または軌道角速度を求めるために複雑
な計算を行う代わりに、関数テーブルまたは近似関数に
よる関数演算でオンラインで求め、これを用いて操舵装
置のオンライン制御を行う。
【0012】また、請求項5および6の発明にあって
は、進行中の直線軌道から平行な他の直線軌道に乗り移
る場合には、平行直線の垂直距離と平行移動に必要な直
線方向距離を求め、移動軌道をキュービック・スパイラ
ル曲線で構成し、前記した制御方法で制御を行う。
は、進行中の直線軌道から平行な他の直線軌道に乗り移
る場合には、平行直線の垂直距離と平行移動に必要な直
線方向距離を求め、移動軌道をキュービック・スパイラ
ル曲線で構成し、前記した制御方法で制御を行う。
【0013】
【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。第1実施例 図2は無人車1の走行する軌道の曲線部の1例を示す。
図2は、直線軌道XAから直線軌道BYに方向変換する
場合の例を示した図である。直線軌道XA,BYには無
人車1を誘導するためのガイドラインが設けられてい
る。曲線21はキュービック・スパイラル曲線から構成
され、ガイドラインは設けてあっても、設けてなくとも
よい。点Aは車体3が旋回を開始する開始点で、点Bは
終了点である。無人車1は点Aから曲線部21に進入
し、点Bから退出して、直線BYを進行する。開始点A
にはマークMが設けられてある。
る。第1実施例 図2は無人車1の走行する軌道の曲線部の1例を示す。
図2は、直線軌道XAから直線軌道BYに方向変換する
場合の例を示した図である。直線軌道XA,BYには無
人車1を誘導するためのガイドラインが設けられてい
る。曲線21はキュービック・スパイラル曲線から構成
され、ガイドラインは設けてあっても、設けてなくとも
よい。点Aは車体3が旋回を開始する開始点で、点Bは
終了点である。無人車1は点Aから曲線部21に進入
し、点Bから退出して、直線BYを進行する。開始点A
にはマークMが設けられてある。
【0014】点Pは曲線21上の点で、曲線(AP)の
長さをsで表す。即ち、sは軌道21に沿って測定した
点Aからの距離である。点Aではs=0とし、点Bでは
s=Lとする。点Pは、s=sの点で、点Pにおける無
人車1の速度をvとし、速度vが進入方向XAとなす角
度θ(s)を車体角度と定義し、点Pにおける軌道21
が進入方向XAとなす角度Θ(s)を軌道角度と定義す
る。また、点Bにおける軌道角度Θ(L)と点Aにおけ
る軌道角度Θ(0)との角度差αを旋回角と定義し、点
Aと点Bの距離Hを旋回距離と定義する。
長さをsで表す。即ち、sは軌道21に沿って測定した
点Aからの距離である。点Aではs=0とし、点Bでは
s=Lとする。点Pは、s=sの点で、点Pにおける無
人車1の速度をvとし、速度vが進入方向XAとなす角
度θ(s)を車体角度と定義し、点Pにおける軌道21
が進入方向XAとなす角度Θ(s)を軌道角度と定義す
る。また、点Bにおける軌道角度Θ(L)と点Aにおけ
る軌道角度Θ(0)との角度差αを旋回角と定義し、点
Aと点Bの距離Hを旋回距離と定義する。
【0015】図1は第1実施例の構成を示す。図1にお
いて、無人車1は制御対象であって、車体3と車体3の
進行方向を制御するための操舵装置5を備えている。7
は角度センサであって、無人車1の車体角度θ(s)を
検出するセンサである。角度センサ7は、例えば、ジャ
イロ装置と積分器から構成することができ、車体3の角
速度ωを測定し、積分して車体角度θ(s)を出力す
る。また、角度センサ7は車体3の両輪にエンコーダを
設けて両輪の走行差から車体角度をθ(s)を演算して
もよいし、車体3の操舵輪に回転角を測定するセンサー
を設けて車体角θ(s)を求めてもよい。
いて、無人車1は制御対象であって、車体3と車体3の
進行方向を制御するための操舵装置5を備えている。7
は角度センサであって、無人車1の車体角度θ(s)を
検出するセンサである。角度センサ7は、例えば、ジャ
イロ装置と積分器から構成することができ、車体3の角
速度ωを測定し、積分して車体角度θ(s)を出力す
る。また、角度センサ7は車体3の両輪にエンコーダを
設けて両輪の走行差から車体角度をθ(s)を演算して
もよいし、車体3の操舵輪に回転角を測定するセンサー
を設けて車体角θ(s)を求めてもよい。
【0016】8は無人車の走行距離を検出する距離検出
装置であって、速度センサ9と積分器11から構成され
ている。速度センサ9は車体3の速度vを検出するセン
サで、積分器11は速度vを時間積分し、走行距離sを
出力する。積分器11は旋回開始点A(図2参照)にお
いてリセットされ、s=0となる。積分器11の出力は
点Pでs=sとなり、終了点Bではs=Lである。ま
た、距離検出装置8は車輪または駆動するモータにエン
コーダを設けて構成してもよいし、その他光学的装置あ
るいは超音波装置を用いて構成してもよい。
装置であって、速度センサ9と積分器11から構成され
ている。速度センサ9は車体3の速度vを検出するセン
サで、積分器11は速度vを時間積分し、走行距離sを
出力する。積分器11は旋回開始点A(図2参照)にお
いてリセットされ、s=0となる。積分器11の出力は
点Pでs=sとなり、終了点Bではs=Lである。ま
た、距離検出装置8は車輪または駆動するモータにエン
コーダを設けて構成してもよいし、その他光学的装置あ
るいは超音波装置を用いて構成してもよい。
【0017】13は無人車全体を管理、制御する管理制
御装置であって、CPU(中央演算処理装置),RA
M,ROM等のメモリを備えている。このROMには全
軌道のマップが格納されており、軌道の曲線部に進入す
るときに、その曲線部の旋回角α及び旋回距離Hを出力
する。管理制御装置13は曲線部進入時にマークM(図
2参照)を図示省略のマーク検出器で検出し、前記積分
器11をリセットする。
御装置であって、CPU(中央演算処理装置),RA
M,ROM等のメモリを備えている。このROMには全
軌道のマップが格納されており、軌道の曲線部に進入す
るときに、その曲線部の旋回角α及び旋回距離Hを出力
する。管理制御装置13は曲線部進入時にマークM(図
2参照)を図示省略のマーク検出器で検出し、前記積分
器11をリセットする。
【0018】14は軌道角度Θ(s)を演算する軌道角
度決定装置で、関数テーブル15と角度演算装置17か
ら構成されている。関数テーブル15は、第1関数を旋
回角αおよび旋回距離Hの必要な値について計算し、テ
ーブルとして図示していないROMに格納したものであ
る。ここで、第1関数{d(α)}は曲線部の旋回角α
によって定まる関数で、キュービック・スパイラル曲線
を求めるときに必要となる。第1関数は、以下のように
定積分で定義されている。d(α)=2∫cos{α
(3/2−2s2)s}dsで、積分区間は[0、1/
2]である。前記積分は解析的に求めることができな
い。従って、積分区間[0、1/2]を適当な微小区間
に分割して数値積分で求め、テーブルを作成する。な
お、第1関数として、{H/d(α)}と定義してもよ
い。ここで、図2に示すように、曲線(AB)の両端
A,Bにおける接線の角度が各々直線(XA)及び直線
(BY)角度に等しい場合は、{H/d(α)}は曲線
(AB)の長さLに等しいことが知られている。
度決定装置で、関数テーブル15と角度演算装置17か
ら構成されている。関数テーブル15は、第1関数を旋
回角αおよび旋回距離Hの必要な値について計算し、テ
ーブルとして図示していないROMに格納したものであ
る。ここで、第1関数{d(α)}は曲線部の旋回角α
によって定まる関数で、キュービック・スパイラル曲線
を求めるときに必要となる。第1関数は、以下のように
定積分で定義されている。d(α)=2∫cos{α
(3/2−2s2)s}dsで、積分区間は[0、1/
2]である。前記積分は解析的に求めることができな
い。従って、積分区間[0、1/2]を適当な微小区間
に分割して数値積分で求め、テーブルを作成する。な
お、第1関数として、{H/d(α)}と定義してもよ
い。ここで、図2に示すように、曲線(AB)の両端
A,Bにおける接線の角度が各々直線(XA)及び直線
(BY)角度に等しい場合は、{H/d(α)}は曲線
(AB)の長さLに等しいことが知られている。
【0019】角度演算装置17は、距離検出装置8によ
る距離sと関数テーブル15のテーブルデータを用いて
軌道角度Θ(s)を演算する。軌道角度Θ(s)は次の
定積分で定義される。L=H/d(α)とおき、軌道角
度は、Θ(s)=∫[{6α(L2/4−(s−L/
2)2}/L3]dsで、積分区間は[0、s]である。
なお、軌道角度Θ(s)は離散値積分で求める。無人車
の速度vが一定で、離散幅dt毎に制御する場合は、以
下のようにして計算される。旋回開始時をi=0とし、
i=kのときは、sk=Σ(v・dt)=k・v・dt
である。Θ(sk)=Σ[{6α(L2/4−(sk−L
/2)2}v・dt/L3]となる。図8は軌道角度Θ
(s)、軌道角速度Ω(s)、軌道角加速度の1例を示
した図である。
る距離sと関数テーブル15のテーブルデータを用いて
軌道角度Θ(s)を演算する。軌道角度Θ(s)は次の
定積分で定義される。L=H/d(α)とおき、軌道角
度は、Θ(s)=∫[{6α(L2/4−(s−L/
2)2}/L3]dsで、積分区間は[0、s]である。
なお、軌道角度Θ(s)は離散値積分で求める。無人車
の速度vが一定で、離散幅dt毎に制御する場合は、以
下のようにして計算される。旋回開始時をi=0とし、
i=kのときは、sk=Σ(v・dt)=k・v・dt
である。Θ(sk)=Σ[{6α(L2/4−(sk−L
/2)2}v・dt/L3]となる。図8は軌道角度Θ
(s)、軌道角速度Ω(s)、軌道角加速度の1例を示
した図である。
【0020】18は偏差演算器で偏差e=Θ(s)−θ
(s)を求めて出力する。19は制御演算器で偏差eに
基づいて制御uを出力する。制御演算器18は、PD,
P,PI,PIDまたはIPD制御等に基づくアルゴリ
ズムに従って制御uを演算し、出力する。
(s)を求めて出力する。19は制御演算器で偏差eに
基づいて制御uを出力する。制御演算器18は、PD,
P,PI,PIDまたはIPD制御等に基づくアルゴリ
ズムに従って制御uを演算し、出力する。
【0021】本実施例は、上記したように構成されてお
り、以下のように作用する。すなわち、無人車1が軌道
の曲線部にさしかかると、管理制御装置13が旋回角α
と旋回距離Hを角度演算装置14に出力し、また曲線部
に進入した瞬間に積分器11をリセットし、sを0とす
る。距離検出器8は旋回開始点からの走行距離sを検出
して、角度演算器17に入力する。角度演算装置17は
関数テーブル15のテーブルデータと走行距離sから軌
道角度Θ(s)を演算し、その値を出力する。一方、角
度センサ7は車体の角度θ(s)を検出し、偏差演算器
18に入力する。偏差演算器18は偏差eを求めて制御
演算器19に出力する。制御演算器19は制御アルゴリ
ズムにしたがって制御uを求め、操舵装置5を制御す
る。
り、以下のように作用する。すなわち、無人車1が軌道
の曲線部にさしかかると、管理制御装置13が旋回角α
と旋回距離Hを角度演算装置14に出力し、また曲線部
に進入した瞬間に積分器11をリセットし、sを0とす
る。距離検出器8は旋回開始点からの走行距離sを検出
して、角度演算器17に入力する。角度演算装置17は
関数テーブル15のテーブルデータと走行距離sから軌
道角度Θ(s)を演算し、その値を出力する。一方、角
度センサ7は車体の角度θ(s)を検出し、偏差演算器
18に入力する。偏差演算器18は偏差eを求めて制御
演算器19に出力する。制御演算器19は制御アルゴリ
ズムにしたがって制御uを求め、操舵装置5を制御す
る。
【0022】第2実施例 図3は第2実施例の構成を示す。図3において、第1実
施例(図1)で説明したと同じ構成要素については、同
一の番号を付して説明を省略する。軌道角度決定装置3
0は関数演算器31と角度演算装置17から構成され
る。角速度演算装置17は第1実施例で述べたものと同
じである。したがって、第2実施例は、第1実施例の関
数テーブル15の代わりに関数演算器31を用いた点が
異なる。関数演算器31は前記した第1関数d(α)の
値を初等関数で近似して演算するものである。図4に示
すように、cos(α/2)を横軸に取って第1関数d
(α)の値をプロットすると、1直線上に各値が乗る。
したがって、第2関数は第1関数の近似関数として、例
えば、D(α)=a・cos(α/2)+bを採用すれ
ば十分によい近似値が得られる。なお、第2関数はこれ
に限られるものではない。
施例(図1)で説明したと同じ構成要素については、同
一の番号を付して説明を省略する。軌道角度決定装置3
0は関数演算器31と角度演算装置17から構成され
る。角速度演算装置17は第1実施例で述べたものと同
じである。したがって、第2実施例は、第1実施例の関
数テーブル15の代わりに関数演算器31を用いた点が
異なる。関数演算器31は前記した第1関数d(α)の
値を初等関数で近似して演算するものである。図4に示
すように、cos(α/2)を横軸に取って第1関数d
(α)の値をプロットすると、1直線上に各値が乗る。
したがって、第2関数は第1関数の近似関数として、例
えば、D(α)=a・cos(α/2)+bを採用すれ
ば十分によい近似値が得られる。なお、第2関数はこれ
に限られるものではない。
【0023】関数演算器31は、まず旋回角αから、c
os(α/2)を求め、次に第2関数D(α)を求め
る。その他の構成は実施例1と同じであるから、作用の
説明は省略する。
os(α/2)を求め、次に第2関数D(α)を求め
る。その他の構成は実施例1と同じであるから、作用の
説明は省略する。
【0024】第3実施例 図5は第3実施例の構成を示す。本実施例は軌道の角速
度を求めてオープン制御で操舵制御する場合である。図
5において、第1実施例(図1)及び第2実施例(図
3)で説明したと同じ構成要素については、同一の番号
を付して説明を省略する。図5において、50は角速度
決定装置で、関数演算器31と角速度演算器から構成さ
れている。関数演算器31は第2実施例で述べたものと
同じである。なお、関数演算器31の代わりに第1実施
例で述べた関数テーブル15を用いてもよい。角速度演
算器51は、距離検出装置8による距離sと関数演算器
31の演算結果を用いて軌道角速度Ω(s)を演算す
る。軌道角速度Ω(s)は軌道角度Θ(s)の時間微分
で、次のように定義される。L=H/d(α)とおき、
Ω(s)=6α(L2/4−(s−L/2)2)v/L3
またはΩ(sk)=6α(L2/4−(sk−L/
2)2)v/L3 である。
度を求めてオープン制御で操舵制御する場合である。図
5において、第1実施例(図1)及び第2実施例(図
3)で説明したと同じ構成要素については、同一の番号
を付して説明を省略する。図5において、50は角速度
決定装置で、関数演算器31と角速度演算器から構成さ
れている。関数演算器31は第2実施例で述べたものと
同じである。なお、関数演算器31の代わりに第1実施
例で述べた関数テーブル15を用いてもよい。角速度演
算器51は、距離検出装置8による距離sと関数演算器
31の演算結果を用いて軌道角速度Ω(s)を演算す
る。軌道角速度Ω(s)は軌道角度Θ(s)の時間微分
で、次のように定義される。L=H/d(α)とおき、
Ω(s)=6α(L2/4−(s−L/2)2)v/L3
またはΩ(sk)=6α(L2/4−(sk−L/
2)2)v/L3 である。
【0025】制御演算器53は角速度Ω(s)から演算
により制御uを求める。即ち、u=U(Ω(s))を演
算してuを求める。関数U(Ω(s))は制御対象1の
動特性や採用する制御アルゴリズムにより異なり、例え
ば、P制御、またはPD制御としてもよい。
により制御uを求める。即ち、u=U(Ω(s))を演
算してuを求める。関数U(Ω(s))は制御対象1の
動特性や採用する制御アルゴリズムにより異なり、例え
ば、P制御、またはPD制御としてもよい。
【0026】第4実施例 第4実施例は、無人車の進行方向と平行な軌道に移る為
の移動軌道構成手段を備えた無人車の操舵装置の実施例
で、その構成を図6に示す。図7は平行移動する軌道の
1例を示した図で、直線軌道(X1、X2)から直線軌
道(Y1、Y2)に移る場合である。直線(X1、E)
は無人車1の進行している軌道で、曲線(EO)及び曲
線(OF)は直線軌道(Y1、Y2)に移る軌道であ
る。点Oは、点Eと点Fの中心点である。距離D1は直
線(X1、X2)と直線(Y1、Y2)の垂直距離で、
距離D2は平行移動開始から平行移動終了までの直線方
向走行距離である。曲線(EO)及び曲線(OF)はキ
ュービック・スパイラル曲線から構成される軌道であっ
て、点Oに関して点対象である。
の移動軌道構成手段を備えた無人車の操舵装置の実施例
で、その構成を図6に示す。図7は平行移動する軌道の
1例を示した図で、直線軌道(X1、X2)から直線軌
道(Y1、Y2)に移る場合である。直線(X1、E)
は無人車1の進行している軌道で、曲線(EO)及び曲
線(OF)は直線軌道(Y1、Y2)に移る軌道であ
る。点Oは、点Eと点Fの中心点である。距離D1は直
線(X1、X2)と直線(Y1、Y2)の垂直距離で、
距離D2は平行移動開始から平行移動終了までの直線方
向走行距離である。曲線(EO)及び曲線(OF)はキ
ュービック・スパイラル曲線から構成される軌道であっ
て、点Oに関して点対象である。
【0027】図6において、第1実施例(図1)、第2
実施例(図3)及び第3実施例(図5)で説明したと同
じ構成要素については、同一の番号を付して説明を省略
する。ズレ検出装置61は移動すべき垂直距離D1を検
出する装置である。ズレ検出装置61は直線部に設けら
れたガイドラインを構成する測定手段に対応して、磁気
センサ、光センサ、超音波センサ等から構成されてい
る。なお、前記垂直距離は無人車の誘導制御の誤差によ
る場合であってもよいし、また2本の平行軌道を乗り移
る場合であってもよい。
実施例(図3)及び第3実施例(図5)で説明したと同
じ構成要素については、同一の番号を付して説明を省略
する。ズレ検出装置61は移動すべき垂直距離D1を検
出する装置である。ズレ検出装置61は直線部に設けら
れたガイドラインを構成する測定手段に対応して、磁気
センサ、光センサ、超音波センサ等から構成されてい
る。なお、前記垂直距離は無人車の誘導制御の誤差によ
る場合であってもよいし、また2本の平行軌道を乗り移
る場合であってもよい。
【0028】距離決定装置63は直線軌道(X1、X
2)から直線軌道(Y1、Y2)に移るために必要な直
線方向の走行距離D2を決定するための装置である。こ
の直線方向走行距離D2は、垂直距離D1、無人車の走
行速度及びキュービック・スパイラル曲線の旋回角α及
び旋回距離H等の性質を考慮して決定する。例えば、垂
直距離の1〜4倍の距離を定めてもよい。
2)から直線軌道(Y1、Y2)に移るために必要な直
線方向の走行距離D2を決定するための装置である。こ
の直線方向走行距離D2は、垂直距離D1、無人車の走
行速度及びキュービック・スパイラル曲線の旋回角α及
び旋回距離H等の性質を考慮して決定する。例えば、垂
直距離の1〜4倍の距離を定めてもよい。
【0029】平行移動軌道決定装置65は、前記垂直距
離D1および直線方向移動距離D2に基づいて、乗り移
るための曲線軌道(EF)を決定する。この軌道は、例
えば、直線(EF)の中間点をO点とし、点Oに対して
点対象なキュービック・スパイラル曲線からなる曲線軌
道(EO)、(OF)により構成する。また、各曲線軌
道(EO)、(OF)の旋回角α、旋回距離Hは、α=
2・tan-1(D1/D2)で、H=√{(D1/2)
2+(D2/2)2}として決定する。
離D1および直線方向移動距離D2に基づいて、乗り移
るための曲線軌道(EF)を決定する。この軌道は、例
えば、直線(EF)の中間点をO点とし、点Oに対して
点対象なキュービック・スパイラル曲線からなる曲線軌
道(EO)、(OF)により構成する。また、各曲線軌
道(EO)、(OF)の旋回角α、旋回距離Hは、α=
2・tan-1(D1/D2)で、H=√{(D1/2)
2+(D2/2)2}として決定する。
【0030】本実施例は上記の如く構成されているの
で、平行な直線軌道に移る場合は、まず、垂直距離D1
をズレ検出装置61により検出し、ついで、距離決定装
置63で直線方向距離D2を決定する。平行移動軌道決
定装置65は前記距離D1,D2に基づいて曲線軌道
(EF)を決定し、旋回角α、旋回距離Hを出力する。
この旋回角α、旋回距離Hに基づいて、軌道角度決定装
置30が軌道角度Θ(s)を出力し、以下実施例2で述
べたと同様にして制御を行う。この場合の軌道角度Θ
(s)、軌道角速度Ω(s)、軌道角加速度の1例を図
10に示すす。
で、平行な直線軌道に移る場合は、まず、垂直距離D1
をズレ検出装置61により検出し、ついで、距離決定装
置63で直線方向距離D2を決定する。平行移動軌道決
定装置65は前記距離D1,D2に基づいて曲線軌道
(EF)を決定し、旋回角α、旋回距離Hを出力する。
この旋回角α、旋回距離Hに基づいて、軌道角度決定装
置30が軌道角度Θ(s)を出力し、以下実施例2で述
べたと同様にして制御を行う。この場合の軌道角度Θ
(s)、軌道角速度Ω(s)、軌道角加速度の1例を図
10に示すす。
【0031】なお、この発明は、上述の実施例に限定さ
れることなくこの発明の思想を逸脱しない範囲で適宜変
形して実施することができる。
れることなくこの発明の思想を逸脱しない範囲で適宜変
形して実施することができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スムースな方向変換及び平行移動をオンライン制御で容
易に行えるという効果が得られる。
スムースな方向変換及び平行移動をオンライン制御で容
易に行えるという効果が得られる。
【図1】本発明の第1実施例の構成を示す図である。
【図2】キュービック・スパイラル曲線による旋回を説
明した図である。
明した図である。
【図3】第2実施例の構成を示す図である。
【図4】第1関数と近似関数との値を比較したグラフで
ある。
ある。
【図5】第3実施例の構成を示した図である。
【図6】第4実施例の構成を示した図である。
【図7】直線軌道を他の直線軌道に乗り移る場合の軌道
を示した図である。
を示した図である。
【図8】軌道に沿う角度、角速度等を示した図である。
【図9】軌道に沿う角度、角速度等を示した図である。
【図10】(A)はキュービック・スパイラル曲線と他
の曲線の軌道を比較した図である。(B)はキュービッ
ク・スパイラル曲線と他の曲線の曲率を比較した図であ
る。
の曲線の軌道を比較した図である。(B)はキュービッ
ク・スパイラル曲線と他の曲線の曲率を比較した図であ
る。
1・・・無人車 3・・・無人車の
車体 5・・・操舵装置 7・・・角度セン
サ 8・・・距離検出装置 9・・・速度セン
サ 11・・・積分器 13・・・管理制
御装置 14・・・軌道角度決定装置 15・・・関数テ
ーブル 17、30・・・角度演算装置 19・・・制御演
算器 31・・・関数演算器 50・・・軌道角
速度決定装置 51・・・角速度演算器 61・・・ズレ検
出装置 63・・・距離決定装置 65・・・平行移
動軌道決定装置
車体 5・・・操舵装置 7・・・角度セン
サ 8・・・距離検出装置 9・・・速度セン
サ 11・・・積分器 13・・・管理制
御装置 14・・・軌道角度決定装置 15・・・関数テ
ーブル 17、30・・・角度演算装置 19・・・制御演
算器 31・・・関数演算器 50・・・軌道角
速度決定装置 51・・・角速度演算器 61・・・ズレ検
出装置 63・・・距離決定装置 65・・・平行移
動軌道決定装置
Claims (6)
- 【請求項1】 方向変換を含む軌道を走行する無人車の
操舵制御装置において、前記方向変換をキュービック・
スパイラル曲線からなる軌道で構成し、その軌道の軌道
角度を決定する軌道角度決定手段と、無人車の車体角度
を測定する車体角度測定手段と、前記無人車の走行距離
を検出する距離検出手段と、前記軌道角度と前記車体角
度の偏差を演算する偏差演算器と、前記偏差に基づいて
無人車の操舵装置を制御する制御手段とを具備し、前記
軌道角度決定手段は、軌道の前記曲線部の性質によって
定まる第1関数の関数テーブルと、前記走行距離と前記
関数テーブルのデータに基づいて前記軌道角度を演算す
る角度演算手段を具備したことを特徴とする無人車の操
舵制御装置。 - 【請求項2】 方向変換を含む軌道を走行する無人車
の操舵制御装置において、前記方向変換をキュービック
・スパイラル曲線からなる軌道で構成し、その軌道の軌
道角度を決定する軌道角度決定手段と、無人車の車体角
度を測定する車体角度測定手段と、前記無人車の走行距
離を検出する距離検出手段と、前記軌道角度と前記車体
角度の偏差を演算する偏差演算器と、前記偏差に基づい
て無人車の操舵装置を制御する制御手段とを具備し、前
記軌道角度決定手段は、軌道の前記曲線部の性質によっ
て定まる第2関数の関数値を演算する関数演算器と、前
記無人車の位置と前記関数演算器の演算結果に基づいて
前記軌道角度を演算する角度演算手段を具備したことを
特徴とする無人車の操舵制御装置。 - 【請求項3】 方向変換を含む軌道を走行する無人車の
操舵制御装置において、前記方向変換をキュービック・
スパイラル曲線からなる軌道で構成し、その軌道の軌道
角速度を決定する角速度決定手段と、前記無人車の走行
距離を検出する距離検出手段と、前記軌道角速度に基づ
いて操舵装置を制御する制御手段とを具備し、前記軌道
角速度決定手段は、軌道の前記曲線部の性質によって定
まる第2関数の関数値を演算する関数演算器と、前記無
人車の位置と前記関数演算器の演算結果に基づいて軌道
角速度を演算する角速度演算手段を具備したことを特徴
とする無人車の操舵制御装置。 - 【請求項4】 方向変換を含む軌道を走行する無人車の
操舵制御装置において、前記方向変換をキュービック・
スパイラル曲線からなる軌道で構成し、その軌道の軌道
角速度を決定する角速度決定手段と、前記無人車の走行
距離を検出する距離検出手段と、前記軌道角速度に基づ
いて操舵装置を制御する制御手段とを具備し、前記軌道
角速度決定手段は、軌道の前記曲線部の性質によって定
まる第1関数の関数テーブルと、前記無人車の位置と前
記関数テーブルのデータに基づいて軌道角速度を演算す
る角速度演算手段を具備したことを特徴とする無人車の
操舵制御装置。 - 【請求項5】 前記操舵制御装置は、さらに、無人車の
進行方向と平行な直線軌道との垂直距離を検出する垂直
距離検出手段と、前記直線軌道に移るまでの直線方向走
行距離を決定する距離決定手段と、前記直線方向走行距
離及び前記垂直距離に基づいてキュービック・スパイラ
ル曲線からなる平行移動軌道を構成する移動軌道構成手
段を具備したことを特徴とする請求項1〜4のいづれか
1の請求項の記載の無人車の操舵制御装置。 - 【請求項6】前記移動軌道構成手段は、平行移動開始点
と平行移動終了点の中心点を中間点とし、前記中間点を
点対象とする2本のキュービック・スパイラル曲線で構
成したことを特徴とする請求項5に記載の無人車の操舵
制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5278647A JPH07129243A (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 無人車の操舵制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5278647A JPH07129243A (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 無人車の操舵制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07129243A true JPH07129243A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17600199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5278647A Pending JPH07129243A (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 無人車の操舵制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07129243A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09146639A (ja) * | 1995-11-24 | 1997-06-06 | Nippon Yusoki Co Ltd | 自律式無人搬送車のステアリング制御方法 |
JP2010211827A (ja) * | 1998-02-13 | 2010-09-24 | Komatsu Ltd | 車両の誘導装置 |
US8033380B2 (en) | 2004-05-12 | 2011-10-11 | Hino Motors, Ltd. | Assembly stand, assembly method, and process display device for article |
JP2017010292A (ja) * | 2015-06-23 | 2017-01-12 | 株式会社明電舎 | Agv軌道計算装置及び方法 |
CN110262508A (zh) * | 2019-07-06 | 2019-09-20 | 深圳数翔科技有限公司 | 应用于封闭场地无人驾驶货运车辆上的自动引导系统及方法 |
JP2019164434A (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 株式会社豊田中央研究所 | 軌道生成装置 |
-
1993
- 1993-11-08 JP JP5278647A patent/JPH07129243A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09146639A (ja) * | 1995-11-24 | 1997-06-06 | Nippon Yusoki Co Ltd | 自律式無人搬送車のステアリング制御方法 |
JP2010211827A (ja) * | 1998-02-13 | 2010-09-24 | Komatsu Ltd | 車両の誘導装置 |
US8033380B2 (en) | 2004-05-12 | 2011-10-11 | Hino Motors, Ltd. | Assembly stand, assembly method, and process display device for article |
JP2017010292A (ja) * | 2015-06-23 | 2017-01-12 | 株式会社明電舎 | Agv軌道計算装置及び方法 |
JP2019164434A (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 株式会社豊田中央研究所 | 軌道生成装置 |
WO2019181351A1 (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 株式会社豊田自動織機 | 軌道生成装置 |
CN110262508A (zh) * | 2019-07-06 | 2019-09-20 | 深圳数翔科技有限公司 | 应用于封闭场地无人驾驶货运车辆上的自动引导系统及方法 |
CN110262508B (zh) * | 2019-07-06 | 2024-05-31 | 广州卡尔动力科技有限公司 | 应用于封闭场地无人驾驶货运车辆上的自动引导系统及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2878622B2 (ja) | ロボットの自動走行制御装置およびその方法 | |
JP2572968B2 (ja) | 自律走行車の誘導方法 | |
JPS6319011A (ja) | 地点追従方式による無人移動機械の誘導方法 | |
JP3266747B2 (ja) | 車両の誘導走行制御装置 | |
JP2579808B2 (ja) | 移動体の誘導方法及びその装置 | |
JPH07129243A (ja) | 無人車の操舵制御装置 | |
JP3025604B2 (ja) | 無人作業車の操舵制御方法 | |
JP2003276628A (ja) | 自動操舵装置 | |
JPS59111508A (ja) | 点追従方式による車両の自動誘導方法 | |
JP2748002B2 (ja) | 移動体の誘導走行装置 | |
JP3846829B2 (ja) | 移動体の操舵角制御装置 | |
JP3846828B2 (ja) | 移動体の操舵角制御装置 | |
JP2840943B2 (ja) | 移動ロボットの誘導装置 | |
JP3735897B2 (ja) | 無人車誘導装置 | |
JP2733924B2 (ja) | 移動体の走行制御装置 | |
JPH0410644B2 (ja) | ||
JPH08208179A (ja) | クレーン走行制御装置 | |
JP2002041147A (ja) | 搬送台車の制御方法及び制御装置 | |
JPS6339923B2 (ja) | ||
JPS6170617A (ja) | 自動走行体のコ−ス誘導制御システム | |
JPS61193211A (ja) | 自動走行体のコ−ス誘導方法 | |
JPH01258007A (ja) | 移動体の走行制御装置 | |
CN116124159A (zh) | 行车路径规划方法、装置、电子设备及可读存储介质 | |
CN115685981A (zh) | 一种应用于无人地面机动平台的路径跟随控制方法 | |
JPS6195413A (ja) | 移動車の走行制御方式 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010508 |