JPH10320051A - 無人車のステアリング制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 路面状況などに拘わらず最適なステアリング
を行いうる無人車のステアリング制御方法を提供する。 【解決手段】 走行経路に予め設定された通過ポイント
を無人車１が通過したときに、無人車１の位置情報を含
む走行情報Ｄｉ、Ｄｈ、Ｄｖ、Ｄｗを無線を介して地上
側のコンピュータＣに送信するとともに、地上側のコン
ピュータＣは、この走行情報に基づいて走行経路と無人
車１の車体位置との偏差を小さくするステアリング制御
情報を演算し、この演算されたステアリング制御情報
を、無線を介して無人車１に送信するとともに、該無人
車１は受信した前記ステアリング情報に基づいてステア
リングを行うことを特徴とする無人車のステアリング制
御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、路面状況などに拘
わらず最適なステアリングを行いうる無人車のステアリ
ング制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】無人車
のステアリングは、通常、ステアリングポイントに達す
ると、偏差に比例した一定のスピードにてステアリング
輪などを操舵するものが一般的である。ところが、この
ような方法では、無人車が走行する路面の状況や、無人
車の現在位置、さらには無人車が搬送車である場合には
荷の積載の有無、荷の重量の大小などの種々の走行状況
により、一定の走行経路からの偏差が大きくなる場合が
あり、ひどい場合には走行経路から無人車が逸脱してし
まうという問題がある。

【０００３】本発明は、以上のような問題点に鑑み案出
されたもので、その目的とするところは、無人車の走行
情報を無線を介して地上側に設置された例えば大型高速
コンピュータに送信し、この走行情報に基づいて無人車
の偏差を最小とするステアリング情報を高速に演算し、
この結果を再び無人車に送信してステアリングさせるこ
とにより、最適なステアリングを可能としうる無人車の
ステアリング制御方法を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１記
載の発明は、予め定められた走行経路に沿うよう無人車
をステアリングする無人車のステアリング制御方法であ
って、前記走行経路に予め設定された通過ポイントを無
人車が通過したときに、無人車の位置情報を含む走行情
報を無線を介して地上側のコンピュータに送信するとと
もに、地上側のコンピュータは、前記無人車の走行情報
に基づいて走行経路と無人車の車体位置との偏差を小さ
くするステアリング制御情報を演算し、この演算された
ステアリング制御情報を無線を介して無人車に送信する
とともに、該無人車は受信した前記ステアリング情報に
基づいてステアリングを行うことを特徴とする無人車の
ステアリング制御方法である。

【０００５】また、請求項２記載の発明では、前記無人
車は、ステアリングモータにより操舵されるステアリン
グ輪を有するとともに、前記ステアリング制御情報が、
前記偏差に対する無人車の前記ステアリングモータのス
ピードと回転の向きを決定しうるステアリングゲインで
あることを特徴とする請求項１記載の無人車のステアリ
ング制御方法である。

【０００６】また請求項３記載の発明は、前記無線が高
速無線であることを特徴とする請求項１又は２記載の無
人車のステアリング制御方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を、
図面に基づき説明する。本発明の無人車のステアリング
制御方法は、予め定められた走行経路に沿うよう無人車
をステアリングする方法である。

【０００８】本例では無人車は荷物を搬送しうる無人搬
送車を例示する。ただし、無人車は搬送車に限定され
ず、搬送以外の種々の作業を行う作業車などでも良い。
また無人車は、人間が搭乗せずに走行しうるものであれ
ば、如何なる形状、種類のものであっても良い。図１に
示すように、本例において無人車１は、車体の進行方向
一方側に設けられた左右一対の操舵不能な固定輪２Ｌ、
２Ｒと、車体の進行方向他方側に設けられたステアリン
グモータＭにより操舵される駆動輪を兼ねたステアリン
グ輪３とを具えるものが例示される。

【０００９】無人車１は、本例では予め定められた走行
経路Ａに沿って敷設された誘導帯４を検知しうる誘導帯
検知手段５を具える。誘導帯４は、例えば交流電流が流
れる電磁誘導線Ｙを採用するとともに、前記誘導線検知
手段５は、前記電磁誘導線Ｙが発する磁界を検知しうる
左右一対かつ車体の前後に配されたピックアップコイル
５Ｌ、５Ｒと、このピックアップコイル５Ｌ、５Ｒの誘
起電圧差を用い、走行経路Ａと無人車の車体位置との差
である偏差を演算する偏差演算部（図示せず）を含むも
のを例示する。なおこの偏差は、車体の任意位置に定め
た代表点を用い、車体巾方向のずれ量と、走行経路Ａに
対する姿勢のずれなどのパラメータを含ませることがで
きる。

【００１０】さらに、無人車１は、走行経路Ａに予め設
けられた通過ポイントＰｉを検知しうる通過ポイント検
知手段６を具える。通過ポイントＰｉは、本例では走行
経路Ａに間欠的に配された例えば非接触にてデータの読
み出しが可能なデータキャリヤからなるものを例示して
いる。このデータキャリヤは、本実施形態では通過ポイ
ントＰｉの位置を示すデータを予め記憶させている。

【００１１】前記通過ポイント検知手段６は、前記デー
タキャリヤに接近することにより、前記記憶されたデー
タを電磁波ないし光などを用いて非接触にアクセスして
読み出ししうるデータキャリヤセンサを用いることがで
きる。また前記通過ポイントＰｉは、好ましくは、また
本例では、無人車１が走行経路中のカーブ地点Ｂにさし
かかる直前に設けられたものを例示している。

【００１２】また、無人車１は、送信、受信可能な無線
端末機７を搭載している。本実施形態においては前記無
線端末機７が高速無線用のものであることを特徴の一つ
としている。前記高速無線は、例えば周波数が２．４Ｇ
Ｈｚ以上の電波を使用したＳＳ無線などであり、無人車
１の車速に比して十分に早い通信速度、本実施形態で
は、また好ましくは０．５ｍｓ以内で地上側コンピュー
タＣに接続された無線端末機１２との間でデータ伝送を
行うことができるものを採用している。

【００１３】なお本実施形態の無人車１には、荷の重量
を検知しうる荷重センサ１０、無人車の車速を検知しう
る車速センサ１１（ともに図２に示す）を具えるものが
例示される。

【００１４】そして本発明では、前記走行経路Ａに予め
設定された通過ポイントＰｉを無人車１が通過したとき
に、すなわち、走行経路中のカーブ部分Ｂが直前に迫っ
ているときに、無人車１の位置情報を含む走行情報を無
線を介して地上側のコンピュータＣに送信するものであ
る。

【００１５】ここで、無人車１の位置情報とは、本例で
は前記データキャリヤに記憶されている通過ポイントＰ
ｉの番地情報Ｄｉ、及びその時点における無人車１の車
体位置と走行経路との偏差情報Ｄｈとを少なくとも含
み、また本例では無人車１の車速情報Ｄｖと荷重情報Ｄ
ｗとを含むものが例示される。本例のように無人車１が
搬送車である場合、荷物の重量によって路面との摩擦抵
抗が変化し、ステアリングに影響を与える場合があるた
め、無人車１に荷物の重量を検知しうる荷重センサ１１
を設け、この荷重信号Ｄｗをも前記走行情報に含ませて
いるのである。

【００１６】本実施形態では、図２に示す如く、地上側
の設備として、前記無人車１から送信される走行情報を
受信でき、かつ無人車１に対して後述するステアリング
情報を送信しうる無線端末機１２と、この無線端末機１
２との間で情報を送受信しうる大型高速コンピュータＣ
とから構成されている。なお前記無線端末機１２は、分
配器１３などを介して、無人車１が走行する経路内のあ
らゆる位置から通信が可能な如く複数のアンテナ１４を
配置しているものを例示している。

【００１７】また、前記コンピュータＣは、その記憶装
置１５に、後述する演算手順や通過ポイントＰｉの位置
を含む走行経路Ａの地図情報などが予め記憶されてい
る。また、コンピュータＣは、前記無線端末機１２を介
して無人車１からの走行情報を受けとり、この走行情報
に基づいて走行経路Ａと無人車１の車体位置との偏差を
小さくするステアリング制御情報を導き出すことがで
き、これを再び無線を介して無人車１に送信しうるもの
である。

【００１８】本実施形態では、ステアリング情報は、走
行経路Ａと無人車１の車体位置との偏差に対する前記ス
テアリングモータＭの回転スピード指示と回転の向きを
決定しうるステアリングゲインであることを特徴の一つ
としている。

【００１９】ここで、前記ステアリングゲインは、図４
に示す如く、横軸に走行経路Ａと無人車の車体位置との
差である偏差を、また縦軸に前記ステアリングモータの
回転スピード、及びその回転の向きをとったグラフにお
いて、前記偏差とステアリングモータの回転スピード及
びその回転の向きの関係を表すものとして定義でき、本
例ではその関係が直線（例えばａ、ｂ、ｃなど）で特定
しうるものであるため、当該直線の傾きθＧとして表す
ことができる。

【００２０】従来では、このステアリングゲインθＧは
固定値が採用されていたものである。なお偏差の＋、−
の符号は右ずれ、左ずれを示し、またステアリングモー
タのスピード及び回転の向きの符号＋、ーはモータの回
転の向きを表している。

【００２１】以下図３に示すフローチャートに基づきス
テアリングゲインの最適値を演算する手段を説明する。
先ず、地上側のコンピュータＣは、前記無線端末機１２
を介して受信した無人車の位置情報のうち、通過ポイン
トＰｉの番地情報Ｄｉに基づいて次に走行にさしかかる
走行経路部分、本例ではカーブ部分Ｂの情報を前記記憶
手段１５の走行経路の地図情報から読み出して特定する
（ステップＳ１）。

【００２２】次に、ステアリングゲインθＧの初期値と
して、ミニマム値α（ｄｅｇ）に設定する（ステップＳ
２）。本実施形態では、ステアリングゲインθＧは、例
えばミニマム値αからマキシム値αｍａｘ（ｄｅｇ）ま
で、きざみ値Δαで順次変化させていくものを例示して
いる。

【００２３】次に、地上側のコンピュータＣでは、この
ステアリングゲインθＧを用いて、無人車１の走行シミ
ュレーションを行う（ステップＳ３）。この走行シミュ
レーションとは、本実施形態では無人車１の車速情報Ｄ
ｖ、荷重情報Ｄｗといったパラメータを考慮に入れつ
つ、前記設定されたステアリングゲインθＧに偏差情報
Ｄｈを適用してステアリングモータの回転スピード及び
回転の向きを決定し、その条件でステアリング輪を操舵
して無人車１を仮想的に走行させるものである。

【００２４】さらに、地上側のコンピュータＣでは、こ
の走行シミュレーション上での無人車１の仮想位置と、
前記ステップＳ１で読み出した走行経路部分との差であ
る仮想偏差ＳＶを演算し、この仮想偏差ＳＶを一時的に
前記記憶装置１５に記憶させる（ステップＳ４）。

【００２５】次に、地上側のコンピュータＣでは、ステ
アリングゲインθＧが予め定めたステアリングゲインの
マキシム値αmax か否かを判断し（ステップＳ５）、α
maxでない場合（ステップＳ５でＮ）には、ステアリン
グゲインθＧにきざみ値Δα（ｄｅｇ）を加算し（ステ
ップＳ６）、再度走行シミュレーションを行い仮想偏差
ＳＶを演算して記憶していく（ステップＳ３、４）。

【００２６】なお、ステアリングゲインθＧが該ゲイン
のマキシム値αｍａｘを超えれば（ステップＳ５で
Ｙ）、それまでの走行シミュレーションにて得られた無
人車１の仮想偏差ＳＶを最小とするステアリングゲイン
θＧを記憶装置１５から検索して取り出し（ステップＳ
７）、このステアリングゲインθＧを含むステアリング
情報を無線端末機１２に対して無人車１へ送信指示を行
う（ステップＳ８）。

【００２７】このような無人車１の走行シミュレーショ
ンは、無人車１に搭載可能な大きさのコンピュータで行
うには非常に時間がかかる。そこで、本例では地上側の
高速大型のコンピュータＣを用いることにより短時間で
処理し、また処理した結果のステアリングゲインθＧを
高速無線を介して無人車へと返送している。

【００２８】地上側コンピュータＣが送信したこのステ
アリングゲインθＧは、無人車１の無線端末機７にて受
信できる。無人車１では、モータコントローラ９が、受
信したステアリングゲインθＧに基づいた回転スピー
ド、及び回転の向きでステアリングモータＭを駆動しス
テアリング輪３を操舵するステアリング制御を行う。こ
れにより、無人車１は、偏差を最も小さくして走行する
ことができる。

【００２９】以上のような無人車のステアリング制御方
法によれば、路面に予測し得ない凹凸が生じ、或いは予
測し得ない重量物が積載されたことなどにより、無人車
１が大きな偏差をもって走行しているような場合におい
ても、地上側のコンピュータＣにて当該状況において偏
差を最小とするステアリングゲインθＧを見つけだすす
ことができるから、路面状況などに拘わらず最適なステ
アリング制御を行うことができる。

【００３０】前記地上側コンピュータＣでのステアリン
グゲインを導き出す解析手法としては、本実施形態では
ステアリングゲインをきざみ値Δα（ｄｅｇ）で連続的
に変化させてこれを無人車１に適用して走行シミュレー
ションし、仮想の偏差を最も小さくするものをステアリ
ングゲインの最適解として求めるものを例示したが、解
析手法はこれに限定されるものではない。例えば、無人
車の偏差を評価する評価関数を定義し、この評価関数を
最小とする最適解を導き出しさえできれば、如何なる論
理、アルゴリズムをも採用できる。

【００３１】特に大型高速コンピュータを用いているこ
とにより、例えば生物進化の着想を利用した遺伝的アル
ゴリズム（Genetic Algorithm 、「ＧＡ手法」などと称
される）や、乱流や生体システムにおけるリズムなど自
然界のいたるところに存在する決定論的方程式が生み出
す一見無秩序かつ予測不可能な擬似的信号を発生するカ
オス関数などを用いてランダムにステアリングゲインを
決定し、シミュレートすることもできる。

【００３２】以上説明したが、前記誘導帯４としては、
走行経路に直接に、或いは走行経路に沿う壁面などに設
けられる間欠的に配されたバーコード、２次元マーク、
３次元識別標識、発光体、振動体などであっても良い。
また上記実施形態では無人車は誘導帯に沿って走行しう
る搬送車を例示したが、これに限定されず、例えば、自
らの走行距離と位置を計測しつつ自らに記憶している走
行経路の地図情報に沿って走行しうるいわゆる自律誘導
方式の無人車、全方向移動車や、ステアリング輪を有さ
ず、左右の固定輪の回転数差で向き変えするいわゆるス
ピンターン方式の無人車、さらには無人フォークリフト
などにも適用可能であるのは言うまでもない。

【００３３】さらに、ステアリングゲインは、本例では
偏差とステアリングモータの回転スピード及びその回転
の向きの関係を表す直線の傾きとして用いたが、偏差と
ステアリングモータの回転スピードの関係が、非線形で
あってもよく、この場合にはステアリングゲインを関数
などを用いて特定するなど、本発明は、種々の態様に変
形しうる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１及び２の無
人車のステアリング制御方法によれば、路面に予測し得
ない凹凸が生じ、或いは予測し得ない重量物が積載され
たことなどにより、無人車が予測しえない大きな偏差を
もって走行しているような場合においても、地上側のコ
ンピュータにて当該状況において偏差を最小とするステ
アリング情報を導きだし、これに基づいて無人車を制御
しうる結果、路面状況などに拘わらず、最適なステアリ
ング制御を行うことができる。

【００３５】また、ステアリング情報を演算する制御回
路、制御装置を、無人車側に設けなくともよいため、無
人車の構造を小型化するのに役立たせ得る。

【００３６】また、請求項３の高速無線を用いることに
より、さらに高速化でのデータ処理が行え、無人車の制
御をさらに高速化しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】無人車を例示する平面図である。

【図２】本発明の全体ブロック図である

【図３】地上側コンピュータの演算手順の一例を示すフ
ローチャートである。

【図４】ステアリングゲインを説明するグラフである。

【符号の説明】

１ 無人車 ３ ステアリング輪 ４ 誘導帯 ５ 誘導帯検知手段 ６ 通過ポイント検知手段 ７、１２ 無線端末機 ９ モータコントローラ Ａ 走行経路 Ｃ 地上側のコンピュータ Ｍ ステアリングモータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め定められた走行経路に沿うよう無人車
   をステアリングする無人車のステアリング制御方法であ
   って、 前記走行経路に予め設定された通過ポイントを無人車が
   通過したときに、無人車の位置情報を含む走行情報を無
   線を介して地上側のコンピュータに送信するとともに、 地上側のコンピュータは、前記無人車の走行情報に基づ
   いて走行経路と無人車の車体位置との偏差を小さくする
   ステアリング制御情報を演算し、 この演算されたステアリング制御情報を、無線を介して
   無人車に送信するとともに、該無人車は受信した前記ス
   テアリング情報に基づいてステアリングを行うことを特
   徴とする無人車のステアリング制御方法。
2. 【請求項２】前記無人車は、ステアリングモータにより
   操舵されるステアリング輪を有するとともに、 前記ステアリング制御情報が、前記偏差に対する無人車
   の前記ステアリングモータのスピードと回転の向きを決
   定しうるステアリングゲインであることを特徴とする請
   求項１記載の無人車のステアリング制御方法。
3. 【請求項３】前記無線が高速無線であることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の無人車のステアリング制御方
   法。