JPH0981235A - Guidance and control system for automatic steering vehicle - Google Patents

Guidance and control system for automatic steering vehicle

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Publication number
JPH0981235A
JPH0981235A JP7233745A JP23374595A JPH0981235A JP H0981235 A JPH0981235 A JP H0981235A JP 7233745 A JP7233745 A JP 7233745A JP 23374595 A JP23374595 A JP 23374595A JP H0981235 A JPH0981235 A JP H0981235A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensors
vehicle
steering
distance
automatic steering
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
Application number
JP7233745A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kayako Oomura
佳也子 大村
Masaaki Oka
正晃 岡
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.)
Kobe Steel Ltd
Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Shinko Electric Co 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 Kobe Steel Ltd, Shinko Electric Co Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP7233745A priority Critical patent/JPH0981235A/en
Publication of JPH0981235A publication Critical patent/JPH0981235A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the steering accuracy of an unmanned vehicle by a simple device. SOLUTION: In order to control the steering of an automatic steering vehicle 1 while evading collision with an erected object 2, the vehicle 1 is provided with(n) (n>=2) directional noncontact sensors 4 of which steering directions are radially expanded, a combination of two optional sensors is selected out of the (n) non-contact sensors 4, processing for computing a distance between the vehicle 1 and an erected object 2 by the use of signals outputted from these sensors 4 is executed for all the combinationsn C2 of the sensors 4 and the steering of the vehicle 1 is controlled based upon the minimum distance out of obtained distances.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,無人車等の自動操
向車の誘導制御装置に係り,例えば壁や障害物等の立設
物を避けて走行したり,壁等に沿って自動操向車を誘導
するための誘導制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a guidance control device for an automatic steering vehicle such as an unmanned vehicle, for example, traveling while avoiding a standing object such as a wall or an obstacle, or automatically operating along a wall. The present invention relates to a guidance control device for guiding a oncoming vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】このような自動操向車の誘導制御装置と
して,従来特開平1−282616号公報に開示された
無人走行車の誘導制御装置が知られている。この装置
は,走行車に壁面との間の距離を非接触で検出する無指
向性の距離センサを走行方向に離間させて3個設け,こ
れらの距離センサで得られた各距離の差の組合せから,
上記壁面の形状と走行車の走行方向との関係を判定し,
無人車の向きを壁面に沿わせるように2個のセンサから
の検出距離が等しくなるような操向制御を行うもので,
上記各距離の差の多数の組合せに対応する「壁面形状−
走行方向」の多数の実績データである分類パターンを予
め用意しておき,得られた距離の差の組合せから,対応
する壁面形状−走行方向の分類パターンを選択し,その
分類パターンに応じて無人車を操向制御するものであ
る。
2. Description of the Related Art As such a guidance control device for an automatic steering vehicle, a guidance control device for an unmanned vehicle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-282616 is known. This device is provided with three non-directional distance sensors, which detect the distance from the wall surface of the traveling vehicle in a non-contact manner, spaced apart in the traveling direction, and combine the distance differences obtained by these distance sensors. From
Determine the relationship between the shape of the wall surface and the traveling direction of the traveling vehicle,
Steering control is performed so that the detection distances from the two sensors are equal so that the direction of the unmanned vehicle follows the wall surface.
"Wall shape-corresponding to a large number of combinations of the above distance differences
A large number of actual patterns of "traveling direction" are prepared in advance, the corresponding wall shape-traveling direction classification pattern is selected from the obtained combinations of distance differences, and unattended according to the classification pattern. It controls the steering of the car.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし上記したような
従来の無人車の誘導制御装置では,必ずしも壁面から無
人車までの正確な距離が求められているとは限らないの
で,例えば図21のように無人車の走行方向と壁面との
間に角度がある場合,dB=dCとなるように無人車の
走行方向を調整するのでは不十分で,無人車と壁面との
真の距離を与える最短距離dTに対応する制御を行わな
いと迅速な回避行動が出来ず,無人車と壁面との干渉と
いった問題が生じる。また上記従来技術では,無指向性
の距離センサを用いているため,壁面が突出している場
合等には,無人車と壁面との正確な距離が検出できず,
制御精度が低いという問題がある。またこのような問題
点を解決するために多数のセンサを無人車に搭載するこ
とも考えられるが,この場合,センサが増えると上記分
類パターンが増え,アルゴリズムの構成が複雑化する問
題があり,各分類パターン別に設計する制御方法の数も
増加するため,設計の手間,演算速度等の点で好ましい
方法とは言えないことになる。本発明は上記のような従
来技術の欠点を解消して簡便にして高速制御の可能な自
動操向車の誘導制御装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional guidance control device for an unmanned vehicle as described above, an accurate distance from the wall surface to the unmanned vehicle is not always required. For example, as shown in FIG. If there is an angle between the traveling direction of the unmanned vehicle and the wall surface, it is not sufficient to adjust the traveling direction of the unmanned vehicle so that dB = dC, and the shortest distance that gives the true distance between the unmanned vehicle and the wall surface. If the control corresponding to the distance dT is not performed, swift avoidance action cannot be performed, which causes a problem of interference between the unmanned vehicle and the wall surface. Further, in the above-mentioned conventional technique, since the omnidirectional distance sensor is used, the accurate distance between the unmanned vehicle and the wall surface cannot be detected when the wall surface is protruding, etc.
There is a problem that the control accuracy is low. It is also possible to install a large number of sensors in an unmanned vehicle in order to solve such a problem, but in this case, if the number of sensors increases, the above classification patterns increase and the algorithm configuration becomes complicated. Since the number of control methods to be designed for each classification pattern also increases, it cannot be said to be a preferable method in terms of design labor, calculation speed, and the like. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a guidance control device for an automatic steering vehicle that solves the above-mentioned drawbacks of the prior art and is simple and capable of high-speed control.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第1の発明は,自動操向車を立設物との衝突を回避し
つつ操向制御するための誘導制御装置において,上記自
動操向車に指向方向が放射状に広がるn(n≧2)個の
指向性非接触センサを設け,上記n個の非接触センサか
ら任意の2個の組合せを選択し,これらのセンサからの
信号を用い上記自動操向車と上記立設物との距離を演算
する処理を n2 の全てのセンサの組合せについて実行
し,その中の最小の距離に基づいて上記自動操向車の操
向制御を行うことを特徴とする自動操向車の誘導制御装
置として構成されている。第2の発明は,自動操向車を
立設物との衝突を回避しつつ操向制御するための誘導制
御装置において,上記自動操向車に指向方向が放射状に
広がるn(n≧2)個の指向性非接触センサを設け,上
記n個の非接触センサから最小の検出信号を出力する2
個のセンサを選択し,これらのセンサからの信号を用い
上記自動操向車と上記立設物との最短距離を演算し,こ
の最短距離に基づいて上記自動操向車の操向制御を行う
ことを特徴とする自動操向車の誘導制御装置として構成
されている。また第3の発明は,自動操向車を立設物と
の衝突を回避しつつ操向制御するための誘導制御装置に
おいて,上記自動操向車に指向方向が放射状に広がる2
個の指向性非接触センサを設け,これらのセンサからの
信号を用い上記自動操向車と上記立設物との最短距離を
演算し,この最短距離に基づいて上記自動操向車の操向
制御を行うことを特徴とする自動操向車の誘導制御装置
として構成されている。第1の発明においては,複数の
距離センサ(以下単にセンサと記す)から選択された2
個のセンサによる検出距離から操向車と立設物との距離
を演算し,これを全センサについて繰り返して得た検出
距離の中から最小の最短距離をリアルタイム演算するの
で,予め多数の実績データを用意しておく必要がなく大
きい記憶容量が不要であり,且つ高速処理が可能であ
る。また指向性センサを用いるので操向車と立設物との
正確な距離を把握することができ,制御精度が向上す
る。また第2の発明においては,複数のセンサからの検
出距離の中から最も短い2個の距離を選択し,その2個
の距離に基づいて操向車と立設物との最短距離を決定す
るので,上記第1の発明における場合よりさらに高速に
演算することができる。さらに第3の発明では,2個の
センサのみによって上記最短距離を演算するので,処理
速度はさらに高速化する。実際のシミュレーションによ
って,センサの個数は2個以上であれば制御精度に大き
い影響がないことが確認されている。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a guide control device for steering control of an automatic steering vehicle while avoiding a collision with a standing object. The steering vehicle is provided with n (n ≧ 2) directional non-contact sensors whose directional directions spread radially, and an arbitrary two combinations are selected from the above n non-contact sensors, and signals from these sensors are selected. The calculation of the distance between the above-mentioned automatic steering vehicle and the above-mentioned standing object is executed for all combinations of sensors of n C 2 , and the steering of the above-mentioned automatic steering vehicle is performed based on the minimum distance among them. It is configured as a guidance control device for an automatic steering vehicle characterized by performing control. A second aspect of the present invention is a guidance control device for steering control of an automatic steering vehicle while avoiding collision with a standing object, wherein the directional direction radially spreads to the automatic steering vehicle (n ≧ 2). 2 directivity non-contact sensors are provided, and the minimum detection signal is output from the n non-contact sensors 2
Select the number of sensors, calculate the shortest distance between the automatic steering vehicle and the standing object using the signals from these sensors, and perform steering control of the automatic steering vehicle based on this shortest distance. It is configured as a guidance control device for an automatic steering vehicle. A third aspect of the present invention is a guidance control device for steering control of an automatic steering vehicle while avoiding collision with a standing object, wherein the pointing direction spreads radially to the automatic steering vehicle.
The directional non-contact sensor is provided, and the signals from these sensors are used to calculate the shortest distance between the automatic steering vehicle and the standing object, and the steering of the automatic steering vehicle is calculated based on this shortest distance. It is configured as a guidance control device for an automatic steering vehicle characterized by performing control. In the first invention, 2 selected from a plurality of distance sensors (hereinafter simply referred to as sensors)
Since the distance between the steered vehicle and the standing object is calculated from the detection distances of the individual sensors, and the minimum shortest distance is calculated in real time from the detection distances obtained by repeating this for all sensors, a large number of actual data is recorded in advance. Is not required, a large storage capacity is not required, and high-speed processing is possible. Further, since the directional sensor is used, the accurate distance between the steered vehicle and the standing object can be grasped, and the control accuracy is improved. In the second invention, the shortest two distances are selected from the detection distances from the plurality of sensors, and the shortest distance between the steered vehicle and the standing object is determined based on the two distances. Therefore, the operation can be performed at a higher speed than in the case of the first invention. Furthermore, in the third invention, since the shortest distance is calculated by only two sensors, the processing speed is further increased. It has been confirmed by an actual simulation that control accuracy is not significantly affected if the number of sensors is two or more.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して,本発明
を具体化した実施例につき説明し,本発明の理解に供す
る。尚,以下の実施例は,本発明を具体化した一例であ
って,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここに,図1及び図2はそれぞれ本発明の原理を説
明するための概念を示す平面図,図3は実際のセンサの
配置状態を説明するための平面図,図4及び図5はそれ
ぞれ図3に示したセンサ配置での操向車と壁面との距離
の演算手法を説明するための概念を示す平面図,図6及
び図7はそれぞれ最短距離を演算するための処理手順を
示すフローチャート,図8は上記演算処理を実行するた
めのハードウエアの構成を示すブロック図,図9は反射
波による混信をさけるために計測時刻をずらす順番を示
す概念図,図10〜図15はそれぞれ具体的操向順序を
示す平面図,図16は一実施例における認識環境の一例
を示す平面図,図17〜図19はそれぞれ具体的操向順
序を示す平面図,図20はシミュレーションされた操向
軌跡を示す平面図である。本発明における最短距離の演
算原理を図1,図2により説明する。図中1は自動操向
車を示し,誘導の基準となる立設物の一例である壁面2
に沿って矢印3で示す方向に走行する。操向車1には指
向方向が放射状に広がるn個のセンサ4,4,…がその
側面に設けられている。上記センサ4は指向性を有する
非接触型の,例えば超音波センサであり,図には右側の
センサしか示していないが,左側にも設けられている。
各センサ4は同一水平面内で放射状に広がるように指向
させることにより2次元面内での距離を計測できる。セ
ンサ4の指向方向を3次元的に広げることにより,3次
元的に距離を計測できる。また操向車1の前方には前方
の測定を行う前方センサ5が設けられている。センサ4
の測定可能範囲が6で示されている。図2に示すように
操向車1の半径をr,2個のセンサ4の指向方向S1と
S2のなす角度をθとする。三角形OABの面積Sは, S=(OA)×(OB)×sin θ÷2 …(1) で求められる。また三角形OABの底辺ABは以下のよ
うに計算される。 AB2 =OA2 +OB2 −2OA・OB・cos θ …(2) 従って,三角形OABの高さh1は, h1=S÷AB×2 …(3) となり,上記指向方向S1とS2のセンサにより計測さ
れる操向車と壁面との距離Hは, H=h1−r …(4) として計算できる。上の説明では,簡略化の為に操向車
1を円形で考えたが,図3に示すように矩形体として考
えても差し支えない。この場合センサ4,4,…は図示
のように操向車1の側面に一列に並べて設置する。各セ
ンサに対してその放射状の指向方向の中心Oから各セン
サまでの距離は既知である。また任意の2つのセンサに
関するその指向方向のなす角度も既知である。この場合
の任意の2個のセンサからの信号を用いて得られる操向
車1と壁面との距離は次の原理に基づいて演算される。
即ち,図4に示した任意の2個のセンサAとBに関し
て,OAとOBの長さと,この2辺のなす角度は既知な
ので,前記円形の操向車の場合と同様の手法で操向車と
壁面との距離OHO が計算できる。また三角形HO A
Oと三角形HA A Aが相似なので,図5に示すように
センサAからの最近接位置HA までの距離AHA は AHA =OHO ×(PA A/PA O)=OHO ×dA ÷
(dA +OA) で計算できる。センサBについても同様に BHB =OHO ×dB ×(dB +OB) で計算できる。両者の短い方をセンサA,センサBから
決まる距離とすればよい。これにより矩形操向車の隅部
にセンサを設けておけば,円形操向車の時と同様,操向
車から壁面までの最短距離(図4の(b)の距離Lのよ
うに,操向車上の壁面に最も近い点から壁面に下ろした
垂線の長さ)が演算される。このように操向車の形状に
よらず最短距離は上記(1)〜(4)の式に基づいて演
算される。用いるセンサの個数及び上記(1)〜(4)
式を用いる時点に関して,操向車1と壁面2との最短距
離を演算する手法として,次の3つの方法が代表的手法
として考えられる。 〔第1の手法〕n(n≧2)個の非接触センサから任意
の2個の組合せを選択し,これらのセンサからの信号を
用い上記自動操向車と上記立設物との距離を上記(1)
〜(4)の式を使って演算する処理を n2 の全てのセ
ンサの組合せについて実行し,その中の最小の距離を最
短距離(推定値)として採用する手法。この場合の演算
は図8のブロック図に示すハードウエアを使って,図6
に示すフローチャートに基づいて実行される。上記フロ
ーチャート中のAGVは自動操向車を表す。このフロー
チャートでは上記最短距離が予め定めた設定値(指令
値)と等しくなるように操舵する例について述べている
が,これは一例であって,適当な不感帯の範囲に入るよ
うに操舵してもよく,また単に障害物を回避するための
操舵であれば,適宜の規則に従った操舵を行えばよい。
以下の第2及び第3の手法においても同様である。この
ようなセンサを用いて距離検出を行う場合,センサが超
音波センサであると,同時に検出信号を発振すると他の
センサからの信号を拾って演算誤差を生じる場合があ
る。このような場合には,例えば,図9に示す数字の順
番に従ってセンサの発信及び受信を行えば,上記のよう
なセンサ同志の干渉の問題は生じない。 〔第2の手法〕n(n≧2)個の非接触センサから最小
の検出信号を出力する2個のセンサを選択し,これらの
センサからの信号を用い上記自動操向車と上記立設物と
の最短距離を上記(1)〜(4)の式を使って演算する
手法。この場合の演算は図8のブロック図に示すハード
ウエアを使って,図7に示すフローチャートに基づいて
実行される。 〔第3の手法〕2個のセンサからの信号を用い上記自動
操向車と上記立設物との最短距離を上記(1)〜(4)
の式を用いて演算する手法。この場合は上記図7に示し
たフローチャートにおいてn=2とした場合でi=1,
j=2となる。使用するハードウエアは図8に示したも
のが使われる。以下上記手法毎に具体的に例を挙げて説
明する。この場合,分かりやすくするために第1及び第
2の手法におけるセンサ数nを3とする。 「壁面が直線の場合」図10(操向車が壁面に近づきつ
つある場合)と図11(操向車が壁面から離れつつある
場合)とを図示する。この場合第1の手法と第2の手法
における結果は同じになる。いま仮に操舵装置が推定値
と設定値(指令値)との誤差でP(比例)制御されると
すると,図10及び図11のようにAでは右方向へ,B
では直進方向へ,Cでは左方向へ操舵され,壁面から設
定値だけ離れて壁面に沿って走行する制御が実現され
る。第3の手法では,実質的に第2の手法と同じである
ので説明を省略する。 「壁面が操向車から離れる方向(イン方向)へ緩く屈曲
している場合(図12(a)」第1の手法に基づく制御
では図12(b)のような最短距離検出を行う。縦の斜
線部は第1の手法で想定される壁面である。この場合壁
面に近いと判断され,壁から遠ざかる方向へ操舵され
る。その後(c)のように十分遠ざかると,上記第1の
手法で想定された壁面からも遠いと判断され,壁に近づ
くように操舵される。これにより車体後部が内輪差で壁
と干渉しないような曲がり角度で大回りする制御が実現
される。また第2の手法では図13に示すように大回り
することなく,直ぐに壁に沿う制御が行われる。即ち,
図13(a)の状態では図13(b)に示すような壁面
を想定するので暫くの間は直進する。その後,車体側面
中央に設置されたセンサが屈曲した壁面を検出すると図
13(c)のように壁面を想定し,想定した壁面との距
離が設定値より遠くなった時点で壁面に近づくような操
舵が行われる。 「壁面が操向車に近づく方向(アウト方向)へ緩く屈曲
している場合(図14(a)」第1の手法に基づく制御
では図14(b)のような位置に壁面が想定される。こ
の場合壁面に近いと判断されると,壁から遠ざかる方向
へ操舵され,壁面との干渉が回避される。また第2の手
法でも図15に示すように壁面を想定するので第1の手
法と同様壁面から離れる方向に操舵され,壁面との干渉
が回避される。上記例ではセンサとして超音波センサの
ような非接触式センサを想定しているので,次に述べる
ように,壁面が操向車から離れる方向へ急激に曲がって
いる場合には,検出壁面の位置がセンサの検出可能範囲
から外れる場合が生じる。この場合には測定可能な距離
の最大値等(上記最大値に所定の倍率を掛けた距離等で
もよい)を検出距離として置き換えることが望ましい。
即ち図16(a)に示すように測定方向に壁面がない場
合には,図16(b)のように上記測定可能距離の最大
値の距離に壁面が存在すると認識して処理を行う。 「壁面が操向車から離れる方向(アウト方向)へ直角ま
たは鋭角に屈曲している場合(図17(a)」上記第1
の手法によれば,図17(a)ような場合,3個のセン
サの内の2個のセンサの組合せにより(b)にA,B,
Cで示すような3個の壁面を想定し,前記(1)〜
(4)の式を使って3個の壁面に対する距離を演算した
後,その演算された距離の内の最小のものを最短距離と
して認識する。ここでは図18(a)のように壁Bに対
する距離dが最短距離であるから,このdが設定値(指
令値)より大きいか否かで操舵方向が決定される。いま
dが設定値より小さい場合には壁から遠ざかる方向への
操舵が行われ,そのまま進行すると,やがて図18
(b)に示すようにその時点で検出(想定)した3個の
壁との距離が全て設定値より大きくなるので,壁に近づ
く方向の操舵が行われ壁の角部を回って行く。また第2
の手法による場合には,図19(a)のように後ろのセ
ンサと中央のセンサによる検出距離が他より小さいので
この2個のセンサによる検出値を前記(1)〜(4)の
式に代入して最短距離を演算し,その最短距離と設定値
とを比較して操舵する。いま上記最短距離が設定値と等
しい場合には直進状態が維持される。やがて(b)のよ
うに中央のセンサが壁面から外れると,前方のセンサに
よる検出距離と後方のセンサによる検出距離から壁Cが
想定され,その距離は設定値より大きいので壁に近づく
ように左旋回の操舵が行われ,操向車は壁の角部を回っ
て行く。 「壁面が操向車に近づく方向(イン方向)へ直角または
鋭角に屈曲している場合」この場合は操向車の側面に設
けた3個のセンサだけでは壁面に衝突する可能性が生じ
る。これを回避するために最初に述べた車体の前面に設
置した前方センサ5からの信号を参照して早めに衝突を
回避する方向に操舵する。この制御については本発明の
範囲から逸脱するので詳細な説明を省略する。上記実施
例装置の効果を確認するために図20に示すように1辺
の長さが190cmの正方形の障害物が壁際に存在するケ
ースについて第1〜第3の手法を用いてシュミレーショ
ンを行った。図20の(a)は第3の手法に従った場
合,(b)は第2の手法(センサは3個)に従った場
合,また(c)は第1の手法に従った場合(センサは1
1個)の操向車の走行軌跡を破線で示している。いずれ
の場合も,衝突が回避されていることが判る。この場
合,第2の手法と第3の手法では殆ど差がなく,第1の
手法(c)の場合に障害物の角部を大回りする操舵が行
われていることが判る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
The present invention will be described below with reference to an embodiment of the present invention.
You. In addition, the following embodiments are examples embodying the present invention.
Therefore, it is not intended to limit the technical scope of the present invention.
Yes. 1 and 2 explain the principle of the present invention.
3 is a plan view showing the concept for clarifying
A plan view for explaining the arrangement state, and FIGS. 4 and 5 are the same.
The distance between the steering wheel and the wall surface with the sensor arrangement shown in Fig. 3 respectively.
Plan view showing the concept for explaining the calculation method of FIG.
7 and FIG. 7 respectively show the processing procedure for calculating the shortest distance.
The flowchart shown in FIG. 8 is for executing the above-mentioned arithmetic processing.
Block diagram showing the hardware configuration for
Shows the order of shifting the measurement time to avoid interference due to waves
The conceptual diagram and Fig. 10 to 15 show the specific steering order, respectively.
The plan view shown in FIG. 16 is an example of the recognition environment in one embodiment.
Fig. 17 to Fig. 19 show the specific steering order.
Fig. 20 is a plan view showing the order, and Fig. 20 shows the simulated steering.
It is a top view showing a locus. Performance of the shortest distance in the present invention
The calculation principle will be described with reference to FIGS. 1 in the figure is automatic steering
Wall 2 that shows a car and is an example of a standing object that serves as a guide
Drive in the direction indicated by arrow 3. Finger on steerer 1
The n sensors 4, 4, ... Spread radially in the direction
It is provided on the side. The sensor 4 has directivity
It is a non-contact type ultrasonic sensor, for example,
Only the sensor is shown, but it is also provided on the left side.
Each sensor 4 is oriented so as to spread radially in the same horizontal plane
By doing so, the distance in the two-dimensional plane can be measured. C
By expanding the pointing direction of the sensor 4 in three dimensions,
The distance can be measured originally. The front of the steering wheel 1 is
A front sensor 5 is provided for making measurements. Sensor 4
The measurable range of is indicated by 6. As shown in FIG.
The radius of the steering vehicle 1 is r, and the pointing directions S1 of the two sensors 4 are
The angle formed by S2 is θ. The area S of the triangle OAB is obtained by S = (OA) × (OB) × sin θ / 2 (1) The base AB of the triangle OAB is
It is calculated as follows. AB2= OA2+ OB2-2OA · OB · cos θ (2) Therefore, the height h1 of the triangle OAB is h1 = S ÷ AB × 2 (3)
The distance H between the steered vehicle and the wall surface can be calculated as H = h1-r (4). In the above explanation, the steering wheel is
1 was considered as a circle, but as a rectangular body as shown in FIG.
It doesn't matter. In this case, the sensors 4, 4, ...
As shown in FIG. Each section
To the sensor from the center O in the radial direction.
The distance to Sa is known. Also, for any two sensors
The angle formed by the directing direction is also known. in this case
Steering obtained using signals from any two sensors in
The distance between the vehicle 1 and the wall surface is calculated based on the following principle.
That is, regarding the arbitrary two sensors A and B shown in FIG.
The length of OA and OB and the angle between these two sides are known.
Therefore, in the same way as in the case of the circular steering wheel,
Distance from wall OHOCan be calculated. Also the triangle HOPA
O and triangle HAP AAs A is similar, as shown in Figure 5,
Closest position H from sensor AADistance to AHAIs AHA= OHO× (PAA / PAO) = OHO× dA÷
(DA+ OA) can be calculated. Similarly for sensor B, BHB= OHO× dBX (dB+ OB) can be calculated. From sensor A and sensor B, whichever is shorter
The distance should be decided. This allows the corners of a rectangular steerer to
If a sensor is installed on the steering wheel, the steering
The shortest distance from the car to the wall (the distance L in Fig. 4 (b)
Sea urchin was dropped on the wall from the point closest to the wall on the steering wheel.
The length of the vertical line) is calculated. In this way the shape of the steering wheel
Therefore, the shortest distance is based on the formulas (1) to (4) above.
Calculated. Number of sensors used and (1) to (4) above
The shortest distance between the steered vehicle 1 and the wall surface 2 with respect to the time when the formula is used
The following three methods are typical methods for calculating the separation.
Considered as. [First method] Arbitrary from n (n ≧ 2) non-contact sensors
And select the signal from these sensors.
Use the distance between the automatic steering vehicle and the standing structure from the above (1)
~ The process of calculating using the formula (4)nC2All of the
Sensor combination, and set the smallest distance among them.
Method adopted as a short distance (estimated value). Calculation in this case
6 using the hardware shown in the block diagram of FIG.
It is executed based on the flowchart shown in. The above flow
-AGV in the chart represents an automatic steering vehicle. This flow
In the chart, the shortest distance is the preset value (command
Value)) and an example of steering to be equal to
However, this is an example, and it falls within the appropriate dead zone.
You may steer like
If it is steering, it may be performed according to an appropriate rule.
The same applies to the following second and third methods. this
When performing distance detection using such a sensor,
With a sound wave sensor, if a detection signal is oscillated at the same time,
Signals from the sensor may be picked up and calculation errors may occur.
You. In such a case, for example, in the order of the numbers shown in FIG.
If you send and receive the sensor according to the number,
The problem of interference between different sensors does not occur. [Second method] Minimum from n (n ≧ 2) non-contact sensors
Select two sensors that output the detection signal of
Using the signal from the sensor, the automatic steering vehicle and the standing object
Calculate the shortest distance of using the formulas (1) to (4) above
Technique. The operation in this case is performed by the hardware shown in the block diagram of FIG.
Using wear, based on the flowchart shown in Figure 7.
To be executed. [Third method] Using the signals from two sensors,
The shortest distance between the steered vehicle and the above-mentioned standing object is the above (1) to (4).
A method of calculating using the formula. This case is shown in Figure 7 above.
In the flowchart shown in FIG.
j = 2. The hardware used is as shown in Figure 8.
Is used. Below is a concrete example of each method.
I will tell. In this case, the first and second
The number of sensors n in the method of 2 is 3. "When the wall is straight" Figure 10 (Steering vehicle approaches the wall
11) and Fig. 11 (steering vehicle is leaving the wall)
The case) is illustrated. In this case, the first method and the second method
The result in is the same. Let's assume that the steering system is an estimated value.
If P (proportional) control is performed due to the error between the set value (command value) and
Then, as shown in FIGS. 10 and 11, in A, to the right, B
Is steered in the straight direction, and in C is steered to the left and installed from the wall.
The control to run along the wall with a fixed distance is realized.
You. The third method is substantially the same as the second method.
Therefore, the description is omitted. "The wall gently bends away from the steered car (inward direction)
In the case of (Fig. 12 (a)), the control based on the first method
Then, the shortest distance is detected as shown in FIG. Vertical slant
The line part is the wall surface assumed in the first method. Wall in this case
It is judged to be close to the surface and steered away from the wall.
You. After that, if you move away enough as in (c),
It was judged that the wall was far from the wall assumed by the method, and the wall approached.
Steered like This causes the rear part of the vehicle body to
Control that makes a large turn at a bending angle that does not interfere with
Is done. In the second method, as shown in FIG.
Without doing so, control along the wall is performed immediately. That is,
In the state of FIG. 13 (a), the wall surface as shown in FIG. 13 (b)
I will go straight for a while because I assume. After that, the side of the car body
If the sensor installed in the center detects a curved wall,
Assuming a wall surface as in 13 (c), the distance to the wall surface
The operation that approaches the wall surface when the distance becomes farther than the set value
The rudder is carried out. "The wall gently bends toward the steering wheel (outward direction)
(FIG. 14 (a) ”control based on the first method
Then, a wall surface is assumed at a position as shown in FIG. This
In the case of, when it is determined that the wall is close, the direction of moving away from the wall
The steering wheel is steered to avoid interference with the wall surface. Second hand
Since the method also assumes a wall surface as shown in FIG.
Similar to the law, the steering wheel is moved away from the wall surface, and it interferes with the wall surface.
Is avoided. In the above example, the ultrasonic sensor
Since such a non-contact type sensor is assumed, it will be described next.
The wall turns sharply away from the steered vehicle.
If there is, the position of the detection wall is within the detectable range of the sensor.
There is a case that comes off. In this case the measurable distance
Maximum value of (the maximum value multiplied by a predetermined magnification
May be replaced as the detection distance.
That is, as shown in FIG. 16 (a), when there is no wall in the measurement direction,
In case of the above, the maximum measurable distance is as shown in Fig. 16 (b).
The processing is performed by recognizing that the wall surface exists at the value distance. “The wall surface should be at a right angle in the direction away from the steered car (out direction).
Or when it is bent at an acute angle (Fig. 17 (a)).
According to the method of (3), in the case of FIG.
A, B, and
Assuming three wall surfaces as shown by C, (1) to
Calculated the distances to three wall surfaces using the equation (4)
After that, the smallest of the calculated distances is the shortest distance.
And recognize. Here, as shown in FIG.
Since the distance d to be set is the shortest distance, this d is the set value (finger
The steering direction is determined by whether it is larger than the command value. Now
When d is smaller than the set value, the direction away from the wall
When the steering is carried out and the vehicle proceeds as it is, eventually, FIG.
As shown in (b), the three (detected) three
Since the distance from the wall is larger than the set value, approach the wall.
The steering is carried out in the left direction and goes around the corner of the wall. Also the second
In the case of the above method, as shown in FIG.
Since the detection distance by the sensor and the central sensor is smaller than the others
The values detected by these two sensors are calculated as in (1) to (4) above.
Substitute into the formula to calculate the shortest distance, and then set the shortest distance and the set value.
Compare with and steer. Now the shortest distance is equal to the set value
If it is not, the straight traveling state is maintained. Eventually (b)
When the center sensor comes off the wall, the front sensor
The wall C is detected from the detection distance by
Assumed, the distance is larger than the set value, so it approaches the wall
The steering vehicle turns around the corner of the wall.
Go. "A right angle to the direction in which the wall surface approaches the steered vehicle (inward direction)
If it is bent at an acute angle. ”In this case, install it on the side of the steering wheel.
There is a possibility of collision with the wall surface with only three digits.
You. In order to avoid this
The signal from the front sensor 5 placed on
Steer in the direction to avoid. Regarding this control,
Since it deviates from the range, detailed description will be omitted. Implementation of the above
Example To confirm the effect of the device, one side as shown in FIG.
There is a square obstacle with a length of 190 cm near the wall.
Simulation using the first to third methods
Performed. FIG. 20 (a) shows the case where the third method is followed.
In case (b), the second method (3 sensors) is used.
And (c) follows the first method (sensor is 1
The running locus of one) steered vehicle is shown by a broken line. Either
In the case of, it can be seen that the collision is avoided. This place
If there is almost no difference between the second method and the third method,
In the case of method (c), steering around the corner of the obstacle
You can see that

【0006】[0006]

【実施例】上記実施の形態においては3個のセンサの場
合について述べたが,コストを考慮しなければそれ以上
のセンサを用いることは十分可能である。また上記例で
はと水平面内での壁面検出について述べたが,センサの
指向方向を立体的に放射方向とすれば立体的な壁面や障
害物の検出が可能である。
[Embodiment] Although the case of using three sensors has been described in the above embodiment, it is sufficiently possible to use more sensors if cost is not taken into consideration. In the above example, the detection of the wall surface in the horizontal plane has been described. However, if the direction of the sensor is three-dimensionally the radiation direction, the three-dimensional wall surface or the obstacle can be detected.

【0007】[0007]

【発明の効果】本発明に係わる自動走行車の誘導制御装
置の第1の発明は,上記したように構成されている。そ
のため,最短距離をリアルタイム演算するので,予め多
数の実績データを用意しておく必要がなく大きい記憶容
量が不要であり,且つ高速処理が可能である。また指向
性センサを用いるので操向車と立設物との正確な距離を
把握することができ,制御精度が向上する。また第2の
発明においては,複数のセンサからの検出距離の中から
最も短い2個の距離を選択し,その2個の距離に基づい
て操向車と立設物との最短距離を決定するので,上記第
1の発明における場合よりさらに高速に演算することが
できる。さらに第3の発明では,2個のセンサのみによ
って上記最短距離を演算するので,製造コストの面で有
利であり,且つ処理速度はさらに高速化する。実際のシ
ミュレーションによって,センサの個数は2個以上であ
れば制御精度に大きい影響がないことが確認されてい
る。
The first aspect of the guidance control device for an automatic vehicle according to the present invention is configured as described above. Therefore, since the shortest distance is calculated in real time, it is not necessary to prepare a large number of record data in advance, a large storage capacity is unnecessary, and high speed processing is possible. Further, since the directional sensor is used, the accurate distance between the steered vehicle and the standing object can be grasped, and the control accuracy is improved. In the second invention, the shortest two distances are selected from the detection distances from the plurality of sensors, and the shortest distance between the steered vehicle and the standing object is determined based on the two distances. Therefore, the operation can be performed at a higher speed than in the case of the first invention. Furthermore, in the third invention, the shortest distance is calculated by only two sensors, which is advantageous in terms of manufacturing cost, and the processing speed is further increased. It has been confirmed by an actual simulation that control accuracy is not significantly affected if the number of sensors is two or more.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の原理を説明するための概念を示す平
面図。
FIG. 1 is a plan view showing a concept for explaining the principle of the present invention.

【図2】 本発明の原理を説明するための概念を示す平
面図。
FIG. 2 is a plan view showing a concept for explaining the principle of the present invention.

【図3】 実際のセンサの配置状態を説明するための平
面図。
FIG. 3 is a plan view for explaining an actual arrangement state of sensors.

【図4】 図3に示したセンサ配置での操向車と壁面と
の距離の演算手法を説明するための概念を示す平面図。
FIG. 4 is a plan view showing a concept for explaining a method of calculating a distance between a steered vehicle and a wall surface in the sensor arrangement shown in FIG.

【図5】 図3に示したセンサ配置での操向車と壁面と
の距離の演算手法を説明するための概念を示す平面図。
5 is a plan view showing a concept for explaining a calculation method of a distance between a steered vehicle and a wall surface in the sensor arrangement shown in FIG.

【図6】 最短距離を演算するための処理手順を示すフ
ローチャート。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure for calculating the shortest distance.

【図7】 最短距離を演算するための処理手順を示すフ
ローチャート。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure for calculating the shortest distance.

【図8】 上記演算処理を実行するためのハードウエア
の構成を示すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing a hardware configuration for executing the arithmetic processing.

【図9】 反射波による混信をさけるために計測時刻を
ずらす順番を示す概念図。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing an order in which measurement times are shifted to avoid interference due to reflected waves.

【図10】具体的操向順序を示す平面図。FIG. 10 is a plan view showing a specific order of steering.

【図11】具体的操向順序を示す平面図。FIG. 11 is a plan view showing a specific steering order.

【図12】具体的操向順序を示す平面図。FIG. 12 is a plan view showing a specific order of steering.

【図13】具体的操向順序を示す平面図。FIG. 13 is a plan view showing a specific order of steering.

【図14】具体的操向順序を示す平面図。FIG. 14 is a plan view showing a specific order of steering.

【図15】具体的操向順序を示す平面図。FIG. 15 is a plan view showing a specific steering order.

【図16】一実施例における認識環境の一例を示す平面
図。
FIG. 16 is a plan view showing an example of a recognition environment according to an embodiment.

【図17】具体的操向順序を示す平面図。FIG. 17 is a plan view showing a specific steering order.

【図18】具体的操向順序を示す平面図。FIG. 18 is a plan view showing a specific steering order.

【図19】具体的操向順序を示す平面図。FIG. 19 is a plan view showing a specific order of steering.

【図20】シミュレーションされた操向軌跡を示す平面
図。
FIG. 20 is a plan view showing a simulated steering trajectory.

【図21】従来の自動走行制御装置における制御例を示
す平面図。
FIG. 21 is a plan view showing a control example in a conventional automatic travel control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…自動操向車 2…壁面 4…センサ 5…前方センサ 6…測定可能範囲 1 ... Automatic steering vehicle 2 ... Wall surface 4 ... Sensor 5 ... Front sensor 6 ... Measurable range

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自動操向車を立設物との衝突を回避しつ
つ操向制御するための誘導制御装置において,上記自動
操向車に指向方向が放射状に広がるn(n≧2)個の指
向性非接触センサを設け,上記n個の非接触センサから
任意の2個の組合せを選択し,これらのセンサからの信
号を用い上記自動操向車と上記立設物との距離を演算す
る処理を n2 の全てのセンサの組合せについて実行
し,その中の最小の距離に基づいて上記自動操向車の操
向制御を行うことを特徴とする自動操向車の誘導制御装
置。
1. A guidance control device for steering control of an automatic steering vehicle while avoiding collision with a standing object, wherein n (n ≧ 2) directional directions radially spread to the automatic steering vehicle. Directional non-contact sensor is installed, any two combinations are selected from the above n non-contact sensors, and signals from these sensors are used to calculate the distance between the automatic steering vehicle and the standing object. The guidance control device for an automatic steering vehicle, wherein the steering control of the automatic steering vehicle is performed on the basis of the minimum distance among all the combinations of n C 2 sensors.
【請求項2】 自動操向車を立設物との衝突を回避しつ
つ操向制御するための誘導制御装置において,上記自動
操向車に指向方向が放射状に広がるn(n≧2)個の指
向性非接触センサを設け,上記n個の非接触センサから
最小の検出信号を出力する2個のセンサを選択し,これ
らのセンサからの信号を用い上記自動操向車と上記立設
物との最短距離を演算し,この最短距離に基づいて上記
自動操向車の操向制御を行うことを特徴とする自動操向
車の誘導制御装置。
2. A guidance control device for steering control of an automatic steering vehicle while avoiding collision with a standing object, wherein n (n ≧ 2) directional directions radially spread to the automatic steering vehicle. Directional non-contact sensor is installed, two sensors that output the minimum detection signal are selected from the n non-contact sensors, and the signals from these sensors are used to select the automatic steering vehicle and the standing object. And a steering control device for the above-mentioned automatic steering vehicle based on this shortest distance.
【請求項3】 自動操向車を立設物との衝突を回避しつ
つ操向制御するための誘導制御装置において,上記自動
操向車に指向方向が放射状に広がる2個の指向性非接触
センサを設け,これらのセンサからの信号を用い上記自
動操向車と上記立設物との最短距離を演算し,この最短
距離に基づいて上記自動操向車の操向制御を行うことを
特徴とする自動操向車の誘導制御装置。
3. A directivity control device for steering control of an automatic steering vehicle while avoiding collision with a standing object, wherein two directivity non-contact directions are radially spread to the automatic steering vehicle. A sensor is provided, the shortest distance between the automatic steering vehicle and the standing object is calculated using signals from these sensors, and steering control of the automatic steering vehicle is performed based on the shortest distance. A guidance control device for an automatic steering vehicle.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006079157A (en) * 2004-09-07 2006-03-23 Figla Co Ltd Self-propelled working robot
JP2006293975A (en) * 2005-03-15 2006-10-26 Matsushita Electric Works Ltd Autonomous moving device
WO2019139172A1 (en) * 2018-01-15 2019-07-18 本郷飛行機株式会社 Information processing system

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