JPS6316209A - Position recognizing device for moving body - Google Patents

Position recognizing device for moving body

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JPS6316209A
JPS6316209A JP61160469A JP16046986A JPS6316209A JP S6316209 A JPS6316209 A JP S6316209A JP 61160469 A JP61160469 A JP 61160469A JP 16046986 A JP16046986 A JP 16046986A JP S6316209 A JPS6316209 A JP S6316209A
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vehicle
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differential mechanism
steering angle
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Koji Hosoi
細井 幸治
Takayuki Murai
村井 孝之
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Yamaha Motor Co Ltd
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Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To detect the run distance and direction of an unmanned moving body by providing rotation detecting means corresponding to a couple of wheels for run driving which have a differential mechanism. CONSTITUTION:The encoders 20a and 20b for detecting the rotating speeds of rear wheels 5a and 5b as the wheels for run driving which have the differential mechanism are provided. Then, detection signals of the encoders 20a and 20b are counted by pulse counters 24a and 24b, whose outputs are inputted to a CPU 22 through the I/O interface circuit in a controller 25. Then, the CPU 22 calculates the run distance from the mean values of the rotating speeds of the right and left wheels counted by the pulse counters 24 and 24b and their tire sizes. Further, when the difference in rotating speed between the right and left wheels is smaller than a set value, rotating speed data on it is disregarded and the last normal rotating speed is regarded as the current rotating speed to compute the run distance and direction.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明は、移動体における位置認識技術に関し、特に
操縦者なしで移動可能な無人移動体の位置認識装置に利
用して効果的な技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to a technology for recognizing the position of a moving object, and particularly to a technology that is effective when used in a position recognition device for an unmanned moving object that can move without a pilot. .

[従来技術] 近年、自動車や搬送車などの移動体を無人で走らせるた
めの技術が種々研究されており、例えば所定のコースに
沿って移動体を走らせる誘導方式については既に幾つか
実用化されているものもある。
[Prior art] In recent years, various technologies have been researched to allow moving objects such as automobiles and guided vehicles to run unmanned. For example, some guidance methods for moving moving objects to run along a predetermined course have already been put into practical use. Some have been.

これに対し、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
、走行距離と共に方位(移動方向)に関する情報が必要
となる。
On the other hand, a method has been proposed in which the control system of an unmanned vehicle is given course information so that it can travel independently without requiring external guidance. In this type of non-guided unmanned moving object, the moving object itself must always be aware of its own position. For this purpose, information regarding the travel distance as well as the orientation (direction of movement) is required.

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、ジャイロまたはレーザ
や、超音波などの発射装置もしくはTVカメラなどを補
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。
The method of using an encoder has traditionally been put into practical use as a means of knowing the distance traveled, but since the encoder alone cannot accurately determine the direction, it is necessary to use a gyro, a laser, an ultrasonic emitting device, or a TV camera as an aid. A device has been proposed that is provided as a means to know the direction and recognize one's own position.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、ジャイロやレーザ等の発射装置、TVカ
メラ等は、エンコーダに比べて装置が複雑であるため、
位置認識装置が大がかりがっ高価になってしまうという
問題点がある。
[Problems to be solved by the invention] However, since emitting devices such as gyros and lasers, TV cameras, etc. are more complex than encoders,
There is a problem in that the position recognition device is large-scale and expensive.

そこで、本発明者らは差動機構を有する左右一対の駆動
軸に対してそれぞれエンコーダを設け、左右の車輪の回
転数を別個に検出して走行距離と共に回転数の差から走
行方向をも検出するという方式について検討した。
Therefore, the present inventors provided encoders for each pair of left and right drive shafts having a differential mechanism, and detected the rotational speed of the left and right wheels separately, and detected not only the travel distance but also the running direction from the difference in rotational speed. We considered a method of doing so.

しかるに、左右の車輪の回転数の差から方位を知る方式
にあっては、車輪の一方がスリップしたような場合に検
出方位に誤差が生じるという不都合があることが分かっ
た。
However, it has been found that the method of determining the bearing from the difference in the number of rotations of the left and right wheels has the disadvantage that an error occurs in the detected bearing when one of the wheels slips.

[発明の目的コ この発明の目的は、エンコーダのような簡便な手段を用
いて走行距離のみならず方位をも検出できるような無人
移動体の位置認識技術を提供することにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a position recognition technique for an unmanned moving object that can detect not only the traveling distance but also the direction using a simple means such as an encoder.

また、この発明の他の目的は、エンコーダのみを用いて
方位を検出する場合における誤差の修正方式を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a method for correcting errors when detecting orientation using only an encoder.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するためにこの発明は、差動機構を有す
る駆動軸の各々にエンコーダを取り付けて左右の駆動軸
の回転数を別々に検出し、その回転数の差から方位を知
るようにした。また、検出された回転数もしくは回転数
の差が設定値以上の場合には、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
数差として距離及び方位を計算するようにした。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention attaches an encoder to each of the drive shafts having a differential mechanism, detects the rotation speed of the left and right drive shafts separately, and detects the rotation speed of the left and right drive shafts. I learned the direction from the difference in numbers. Additionally, if the detected rotation speed or difference in rotation speed is greater than the set value, the detected value is discarded, and the previous normal detection value is used to calculate the distance and direction as the rotation speed and rotation speed difference at that point. I tried to calculate it.

[作用] 上記した手段によれば、ジャイロまたはレーザや超音波
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、エンコーダのみによって移動体の方位を知ること
ができるとともに、エンコーダ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、その異常計測データが
位置および方位の計算に悪影響を与えることがない。
[Operation] According to the above means, it is possible to know the direction of a moving object only with the encoder without using complicated and expensive equipment such as a gyro or a laser or ultrasonic emitting device, and also to monitor the direction with the encoder. Even if an abnormality such as slip occurs in the wheel being used, the abnormality measurement data will not adversely affect the calculation of position and orientation.

[実施例] 第1図には本発明に係る移動体の位置認識装置の一実施
例が示されている。
[Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment of a position recognition device for a moving body according to the present invention.

差動機構6を有する走行駆動用車輪としての後輪5a、
5bに対応して各々の回転数を検出するためのエンコー
ダ20a、20bが設けられ、このエンコーダ20a、
20bがらの検出信号(パルス)が、パルスカウンタ2
4a、24bによって計数され、コントローラ25内の
I10インタフェース回路を介してコンピュータ22に
入力さ才す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、タイヤサイズとから走
行距離を計算するとともに、回転数の差より方位すなや
わち車両の走行方向を計算し。
A rear wheel 5a as a running drive wheel having a differential mechanism 6;
Encoders 20a, 20b for detecting the respective rotational speeds are provided corresponding to the encoders 20a, 20b.
The detection signal (pulse) from 20b is sent to the pulse counter 2.
4a and 24b and input to the computer 22 via the I10 interface circuit in the controller 25. The computer 22 is
The average value of the rotation speeds of the left and right wheels counted by the pulse counters 24a and 24b is calculated, and the travel distance is calculated from the tire size.The azimuth, that is, the running direction of the vehicle is calculated from the difference in the rotation speeds. .

自己の位置を認識するようにされている。It is designed to recognize its own location.

ただし、車輪の回転数のみから車両の位置や方位を認識
する場合、車輪がスリップを起こすと位置認識のずれを
生ずるおそれがある。そこで、この実施例では、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計
算を行なうようにしている。
However, when recognizing the position and orientation of the vehicle only from the number of rotations of the wheels, if the wheels slip, there is a risk that position recognition will be incorrect. Therefore, in this embodiment, when the difference between the rotation speeds of the left and right wheels exceeds a preset value, that rotation speed data is discarded, and the most recently obtained rotation speed with high validity is regarded as the rotation speed at that point. The distance traveled and direction are calculated.

また、コンピュータ22は、エンコーダ20a。The computer 22 also includes an encoder 20a.

20bからの信号によって自己の位置を認識しながらI
Cカセットにような記憶装置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、所定のコースに沿って車両を走行で
きるようになっている。
While recognizing its own position by the signal from 20b, I
According to the course information read into the internal main memory from a storage device 26 such as a C cassette, the travel drive motor 7 as a rotation drive means and the steering motor 11 as a turning drive means are controlled to move along a predetermined course. The vehicle can now be driven.

さらに、この実施例では、回転数の許容範囲や走行コー
スや走行禁止域等のコース情報を入力したりするため、
キーボードのような入力操作装置27も設けられている
Furthermore, in this embodiment, course information such as the permissible range of rotation speed, driving course, and prohibited driving area is input.
An input operation device 27 such as a keyboard is also provided.

また、特に限定されるものではないが、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、例えば車間
の両側部にはレーザ投受光器23a、23bが設けであ
る。そして、これらのレーザ投受光器23aと23bは
各々の車両の中心線と直交する方向、すなわち車間の真
横に向かってレーザビームを発射し、かつ上下にスキャ
ンさせるようになっている。
Further, although not particularly limited, in order to check the position of a traveling vehicle under automatic control, laser projectors and receivers 23a and 23b are provided, for example, on both sides between the vehicles. These laser projector/receivers 23a and 23b emit a laser beam in a direction perpendicular to the center line of each vehicle, that is, directly to the side between the vehicles, and scan the laser beam vertically.

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.cc、を互いに対向させるように配設することによ
り、チェックポイントを構成しである。コーナキューブ
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
しているため、入射されたレーザビームは、これを発射
したレーザ投受光器23a、23bに向けて反射され検
出される。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。
On the other hand, as shown in FIG.
1. A checkpoint is constructed by arranging the cc and cc so as to face each other. Since the corner cube has a characteristic of reflecting incident light in the same direction as the incident direction, the incident laser beam is reflected toward the laser projector/receiver 23a, 23b that emitted it and is detected. Depending on the direction of this reflected light, the vehicle can correct its orientation.

すなわち、コーナキューブCC工およびCC2からの反
射光を入射した位置を、第2図(B)のごと< P t
 −P z、P、−P、間の距離を0とすると、Pl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Pz (Xzt yi) t Pi (Xzt y
a)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、キューブ間距離をLと設定しておくと、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 %式%) より計算することができる。
In other words, the incident position of the reflected light from the corner cube CC and CC2 is as shown in Fig. 2 (B) < P t
When the distance between -P z, P, and -P is set to 0, the coordinates of Pl and P2 are determined by self-position recognition based on the encoder output as Pz (Xzt yi) t Pi (Xzt y
It is recognized as a). Therefore, if the angle between the preset course line A and the line (cube line) B that connects the cubes is set to α, and the distance between the cubes is set to L, then the reflected light from the cube and the cube line B are The angle θ formed can be calculated using the following formula (% formula %).

これより、実際の車間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として求め
ることができる。
From this, if the angle between the actual inter-vehicle travel line and the set course line A is β, then β=θ+90″, so the deviation β-α in the direction with respect to the course can be determined as θ+90@-α.

さらに、上記一対の真横を向いたレーザ投受光器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受光器を設けることにより、一種の
三角測量法によってコース端のコーナキューブからの距
離を検出して位置の修正をも行なうようにすることがで
きる。
Further, the pair of laser projector/receivers 23a facing right sideways
, 23b, by installing a diagonally forward facing laser projector/receiver on either the left or right side of the car body, the distance from the corner cube at the end of the course can be detected by a type of triangulation method and the position can be corrected. You can also do this.

次に、上記のごとく構成された無人移動体における位置
認識方式について、第3図を用いて具体的に説明する。
Next, the position recognition method for the unmanned moving object configured as described above will be specifically explained using FIG. 3.

この発明は、具体的には左右のエンコーダ20a、20
bからの信号のみに基いて1周期的に演算を行なうこと
により自己の位置及び方位を認識するものである。第3
図に示すようなX−Y座標系において、車両の現在の位
置をIPで、また前サイクル時点での車両の位置をΦP
で示し、点IPからΦPまでの移動量をDLx、DLy
、方位変化量をΔθとおくと、 IPx=ΦPx+DLx 1py=ΦPy+DLy IPθ=ΦPθ+Δθ と表される。従って、D L x HD L y t 
Δθを求めれば現在の位置及び方位を知ることができる
Specifically, this invention includes left and right encoders 20a, 20
It recognizes its own position and orientation by performing calculations once periodically based only on the signal from b. Third
In the X-Y coordinate system shown in the figure, the current position of the vehicle is IP, and the position of the vehicle at the previous cycle is ΦP.
, and the amount of movement from point IP to ΦP is DLx, DLy
, the amount of change in direction is set as Δθ, it is expressed as follows: IPx=ΦPx+DLx 1py=ΦPy+DLy IPθ=ΦPθ+Δθ. Therefore, D L x HD L y t
By determining Δθ, the current position and orientation can be determined.

しかして、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IPを結ぶ円弧の長さ
は(L L L +LLR)/2で表される。
Therefore, the amount of movement of the left and right wheels per cycle is
It can be determined by calculation from each rotation speed obtained from the signal from the encoder and the diameter of the wheel. Further, if the moving amounts of the left and right wheels are LLL and LLR, the moving amount of the center of the vehicle, that is, the length of the arc connecting the points ΦP and IP is expressed as (LL L + LLR)/2.

ここで、1サイクル当たりの車間移動量は微小であるた
め、点ΦPとIPを結ぶ円弧の長さと直線の長さはほぼ
等しいとみなせる。そこで、点ΦPと12間の距離ΦP
・IPをLLとおくと、LL= (LLL+LL R)
/2となる。
Here, since the amount of inter-vehicle movement per cycle is minute, the length of the circular arc connecting points ΦP and IP can be considered to be approximately equal to the length of the straight line. Therefore, the distance ΦP between points ΦP and 12
・If the IP is set as LL, LL= (LLL+LL R)
/2.

また、車両のトレッドすなわち車輪5a、5bの距離を
Tとおくと、各車輪の移動量は、第3図において回転中
心0からの距離と回転角Δθとの積で表される。すなわ
ち り、LR: (o・(りP−T/2)XΔθLLし=(
0・IP+T/2)xΔθ である。これより、Δθ=(LLR−LLL)/Tとし
てΔθが求まる。
Further, if the distance between the tread of the vehicle, that is, the wheels 5a and 5b, is T, then the amount of movement of each wheel is represented by the product of the distance from the center of rotation 0 and the rotation angle Δθ in FIG. That is, LR: (o・(RIPT/2)XΔθLL=(
0・IP+T/2)xΔθ. From this, Δθ is found as Δθ=(LLR−LLL)/T.

ここで、点Q ’l、ΦP、IPを頂点とする三角形に
着目すると、この三角形は2等辺三角形であり、頂角の
外角が八〇であることがわかる。従って、ZO′・ΦP
・IP=Δθ/2となり、点ΦPとIPを結ぶ線ΦP・
IPがX軸となす角αは、α=ΦPθ−Δθ/2 として表される。
Now, if we focus on the triangle whose vertices are the points Q'l, ΦP, and IP, we can see that this triangle is an isosceles triangle, and the exterior angle of the apex angle is 80 degrees. Therefore, ZO′・ΦP
・IP=Δθ/2, and the line ΦP connecting point ΦP and IP
The angle α that IP makes with the X-axis is expressed as α=ΦPθ−Δθ/2.

故にDLx=LL−cosa、DLy=LL−sina
より、DLx、DLyが求まり、点IPの座標(IPx
、IPy)および方位IPθを知ることができる。
Therefore, DLx=LL-cosa, DLy=LL-sina
Therefore, DLx and DLy are found, and the coordinates of point IP (IPx
, IPy) and the orientation IPθ.

なお実際の走行制御において必要となるcosa。Note that cosa is required in actual driving control.

sin aやcosΔθ、 sinΔθさらにはcos
 (I Pθ)。
sin a, cosΔθ, sinΔθ and even cos
(I Pθ).

sin (I P O)の値の計算は、コンピュータに
よって逐次行なうと非常に時間を要する。しかるに、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
算した時点で、ついでにcos (Δθ/2)およびs
in (Δθ/2)の値を計算しておくことにより、以
後のsunおよびcosの計算が不要になることが分か
った。
Calculating the value of sin (I P O) takes a very long time if performed sequentially by a computer. However, at the time when the travel distances LLL and LLR of the left and right wheels are calculated as Δθ=(LLR-LLL)/T based on the signals from the left and right encoders, cos (Δθ/2) and s
It has been found that by calculating the value of in (Δθ/2), the subsequent calculation of sun and cos becomes unnecessary.

すなわち、C08(Δθ/2)およびsin (Δθ/
2)の値をそれぞれALc、ALsとする。また、前サ
イクルでの方位ΦPθに関するデータを、C05(Φp
O)=ΦPθL 、 5in(Φcos) =ΦPθS
として保持するようにする。これにより、cosa、 
sinaは、α=ΦPΦ−Δθ/2であるから、cos
 a =cos(ΦPθ)Xcosa−sin(ΦPθ
) X sin a=ΦPθc X A L c−ΦP
θs X A L 5sin a =sin(ΦP O
) X cos a +cos(ΦPO)Xsina=
ΦPθ5XALc−ΦPθcXALcなる積と和の式に
よって求められる。
That is, C08 (Δθ/2) and sin (Δθ/
Let the values of 2) be ALc and ALs, respectively. In addition, the data regarding the orientation ΦPθ in the previous cycle is changed to C05(Φp
O) = ΦPθL, 5in (Φcos) = ΦPθS
so that it is retained as As a result, cosa,
Since α=ΦPΦ−Δθ/2, sina is cos
a = cos(ΦPθ)Xcosa-sin(ΦPθ
) X sin a=ΦPθc X A L c−ΦP
θs X A L 5sin a = sin(ΦP O
) X cos a +cos(ΦPO)Xsina=
It is determined by the product and sum formula: ΦPθ5XALc−ΦPθcXALc.

また、cos (ΔθL 5in(Δθ)は、倍角定理
より、cos(Δ0)=2cos”(Δ0/2)−1=
2ALc2−1 sin (Δθ)=2sin(Δθ/ 2 ) X c
os(Δθ/2)=2ALsXALc なる積と和の式によって求められる。
Also, cos (ΔθL 5in(Δθ) is obtained from the double angle theorem, cos(Δ0)=2cos”(Δ0/2)−1=
2ALc2-1 sin (Δθ)=2sin(Δθ/2) X c
It is determined by the product and sum formula: os(Δθ/2)=2ALsXALc.

さらに、cos(IPθ)、 5in(I Pθ)は、
IPθ=ΦPθ+Δθであるから、上記cos (Δθ
)を各々A c 、 A sとおくことにより、cos
(IPθ)=cos(ΦPθ)xcos(Δθ)−si
n(ΦPθ)Xsin(Δθ) =ΦPθc X A c−ΦPθs X A 5sin
(I Pθ)=sin(ΦPθ)Xcos(Δθ)+c
os (ΦPθ) X5in (Δθ)=ΦPθs X
 A c+ΦPθcXAsなる積と和の式によって求め
られる。
Furthermore, cos(IPθ), 5in(IPθ) are
Since IPθ=ΦPθ+Δθ, the above cos (Δθ
) by setting A c and A s respectively, cos
(IPθ)=cos(ΦPθ)xcos(Δθ)−si
n(ΦPθ)Xsin(Δθ) =ΦPθc X A c−ΦPθs X A 5sin
(I Pθ)=sin(ΦPθ)Xcos(Δθ)+c
os (ΦPθ) X5in (Δθ)=ΦPθs X
It is determined by the product and sum formula A c + ΦPθcXAs.

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co
s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。
Therefore, sin and cos calculations may be repeated many times, and sin and cos calculations may be performed to omit such calculations.
There is no need to hold the value of s in a storage device as a data table. As a result, the calculation speed required for travel control can be increased or the storage capacity can be reduced.

さらに、この実施例では、車両が方向変換する場合、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式を採用している。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
の回転数を基に認識位置を行なう本発明方式においては
認識位置の誤差に大きな影響を与えるおそれが強いから
である。
Furthermore, this embodiment employs a travel control system that decelerates the vehicle in accordance with the steering angle when the vehicle changes direction, that is, travels along a curve. This is because when a vehicle changes direction, a centrifugal force proportional to the square of the vehicle speed acts, and if this centrifugal force exceeds the tire's grip force (frictional force with the road surface), the tire may slip. This is because the method of the present invention in which the recognized position is determined based on the number of revolutions is likely to have a large effect on the error in the recognized position.

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車両速度とが゛ら遠心力を計算し、
その遠心力がタイヤのグリップ力を越えないように車速
を決定し、車両旋回時に減速  −を行なわせるように
なっている。
Therefore, in this embodiment, the centrifugal force is calculated based on the desired turning radius, that is, the target steering angle, and the vehicle speed at that time.
The vehicle speed is determined so that the centrifugal force does not exceed the grip force of the tires, and the vehicle is decelerated when turning.

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。
However, the relationship between the steering angle and the limit vehicle speed at this time is not linear, but is as shown in FIG. 4.

従って、車両走行中にリア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。
Therefore, in order to obtain the vehicle speed in real time while the vehicle is running, it is necessary to perform complex calculations at high speed.

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。
Therefore, a table showing the relationship with the target steering angle as shown in FIG. 4 may be provided, and the vehicle speed may be determined by drawing the table without calculating the vehicle speed while the vehicle is running.

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もできる。
Furthermore, in the above case, if the number of steering angle control pulses for the steering pulse motor is large (for example, 500 pulses on one side), the table information will become enormous, so the table should be configured in two stages as follows. It is also possible to significantly compress table information.

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・
データの分解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ビツトとすると、操舵角を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
角イシニシャル数iを、また反時計回り方向の操舵角に
、9゜10.11・・・・15なる舵角イシニシャル数
iを与え、表1に示すような舵角車速テーブルを作る。
That is, first of all, the vehicle speed data given from the computer to the steering motor is binary data;
Discretize the steering angle according to the data resolution. for example,
If the steering angle data is 4 bits, the steering angle can be divided into 16 stages. Therefore, with "8" as the center of the steering angle, the steering angle initial number i is 7, 6, 5...1 for the clockwise steering angle, and 9° 10... Given a steering angle initial number i of 11...15, a steering angle vehicle speed table as shown in Table 1 is created.

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
いるあて、その範囲の操舵角には同じ車速がセットされ
ることを意味する。
In Table 1, j is the vehicle speed initial number for drawing the vehicle speed definition table, for example, the steering angle initial number 5.6 and 10.
.. 11 means that the same vehicle speed initial number "3" is given, and the same vehicle speed is set for the steering angle in that range.

表2には、上記車速イニシャルjと車速υとの対応を示
す車速定義テーブルが示されている。
Table 2 shows a vehicle speed definition table showing the correspondence between the vehicle speed initial j and the vehicle speed υ.

上記表11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 %式%) により舵角イニシャル数iを求める。上式において、A
P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ビツトの場合、Hは500X2÷
2’=62.5となる。
To determine the target steering angle using the data tables in Table 11 and Table 2 above, first, calculate the steering angle initial number i using the following formula. In the above formula, A
P is the number of steering angle pulses, and H is the steering angle resolution (number of pulses). For example, if the maximum number of steering angle pulses is 500, and the number of data bits is 4 bits as described above, H is 500 x 2 ÷
2'=62.5.

そして、上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
υを得る。これによって、概ね第4図に示すような傾向
に従った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じるのを防止すること
ができ亀。
Then, Table 1 shows the steering angle initial number i obtained from the above formula.
After obtaining the vehicle speed initial number j by drawing the table of Table 2, the vehicle speed υ is obtained by drawing the table of Table 2 using this vehicle speed initial number j. This makes it possible to control the vehicle speed in relation to the steering angle, roughly following the trend shown in Figure 4. As a result, when the vehicle changes direction, the grip force of the tires is overcome by the centrifugal force and slippage occurs. You can prevent turtles from occurring.

[発明の効果] 以上説明したごとくこの発明は、差動機構を有する駆動
軸の各々にエンコーダを取り付けて左右の駆動輪の回転
数を別々に検出し、その回転数の差から方位を知るよう
にしたので、ジャイロまたはレーザや超音波等の発射装
置のような複雑かつ高価な装置を用いることなく、エン
コーダのみによって移動体の方位を知ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention has an encoder attached to each of the drive shafts having a differential mechanism to detect the number of revolutions of the left and right drive wheels separately, and to determine the direction from the difference in the number of revolutions. Therefore, the orientation of the moving body can be determined using only the encoder without using complicated and expensive equipment such as a gyro or a laser or ultrasonic emitting device.

また、検出された回転数もしくは回転数差が設定値以上
の場合には、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して距離及
び方位を計算するようにしたので、エンコーダによって
監視される車輪がスリップ等の異常を生じても、その異
常計測データが位置および方位の計算に悪影響を与える
ことがないという作用により、車両の位置及び方位を正
確に知ることができるようになるという効果がある。
Also, if the detected rotation speed or rotation speed difference is greater than the set value, the detected value is discarded and the distance and direction are calculated using the previous normal detection value as the rotation speed and rotation speed difference at that point. Therefore, even if the wheels monitored by the encoder have an abnormality such as slipping, the abnormal measurement data will not have a negative effect on the calculation of the position and orientation, so the position and orientation of the vehicle can be accurately determined. This has the effect of making it possible to know the

また、無人移動体にレーザ投受光器を搭載し、かつ走行
コースの適当な箇所にコーナキューブを設け、走行中自
己の位置が所定のコースからずれていないかチェックす
ることができるようにした場合、上記のごとく左右の車
輪の回転数が設定値を越えたときそのデータを破棄する
ことによって、位置ずれを少なくすることができるため
、コーナキューブを用いたチェックポイントの設定間隔
を引き延ばすことができる。
In addition, when an unmanned moving object is equipped with a laser emitter/receiver and corner cubes are provided at appropriate locations on the driving course, it is possible to check whether the self's position has deviated from the predetermined course while driving. As mentioned above, by discarding the data when the rotation speed of the left and right wheels exceeds the set value, it is possible to reduce positional deviations, so it is possible to extend the setting interval of checkpoints using corner cubes. .

さらに、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
系とがはっきりと分かれていた。
Furthermore, in vehicles with conventional distance measuring means,
The measurement system and drive system were clearly separated from the viewpoint of preventing interference between the mechanisms.

しかるに、この発明では、駆動系に一対のエンコーダを
設けて計測をも行なうようにしているので、計測系と駆
動系を別々にする必要が無く、しかも距離と方位という
データをエンコーダという簡便な手段から同時に得るこ
とができる。
However, in this invention, a pair of encoders is provided in the drive system to perform measurements, so there is no need to separate the measurement system and drive system, and moreover, data such as distance and direction can be transmitted using a simple means called an encoder. can be obtained from both at the same time.

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

第1図は、本発明に係る移動体の位置認識装置およびそ
れを適用した走行制御システムの一実施例を示すブロッ
ク構成図、 第2図(A)、CB)は、走行コースの途中に設けられ
るチェックポイントの構成を示す概略平面図およびチェ
ックポイントにおける方位修正方式の説明図、 第3図は、エンコーダ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。 2・・・・前輪、5a、5b・・・・走行駆動用車輪(
後輪)、6・・・・差動機構、7・・・・回転駆動手段
(走行駆動モータ)、11・・・・旋回駆動手段(操舵
用モータ)、20a、20b・・・・回転検出手段(エ
ンコーダ)、22・・・・制御装置(コ第 2 図 第3 図 イ 箒4 図 ム
FIG. 1 is a block configuration diagram showing an embodiment of a moving body position recognition device according to the present invention and a travel control system to which the same is applied. A schematic plan view showing the configuration of the checkpoint and an explanatory diagram of the orientation correction method at the checkpoint. Figure 3 is an explanatory diagram to explain the method of calculating the position and orientation based on the encoder output. It is a graph showing the relationship between steering angle and ideal vehicle speed. 2...Front wheels, 5a, 5b...Traveling drive wheels (
Rear wheel), 6...Differential mechanism, 7...Rotation drive means (traveling drive motor), 11...Turning drive means (steering motor), 20a, 20b...Rotation detection Means (encoder), 22...control device (Figure 2, Figure 3, Figure 4, Figure 4)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)差動機構を有する一対の走行駆動用車輪およびそ
の回転駆動手段と、操舵軸に結合された車輪およびその
旋回駆動手段と、上記回転駆動手段および旋回駆動手段
の駆動制御を行なう制御装置とを備えた移動体であって
、上記差動機構を有する一対の走行駆動用車輪の各々に
対応して回転検出手段をそれぞれ設け、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る
ように構成されてなることを特徴とする移動体の位置認
識装置。
(1) A pair of travel drive wheels having a differential mechanism and their rotational drive means, a wheel coupled to a steering shaft and their turning drive means, and a control device that performs drive control of the rotational drive means and the turning drive means. A moving object is provided with a rotation detecting means corresponding to each of the pair of driving wheels having the differential mechanism, and the travel distance and the direction are determined based on the signals from these rotation detecting means. 1. A position recognition device for a moving object, characterized in that it is configured to determine the position of a mobile object.
(2)上記制御装置は外部から所望の値を設定可能な設
定手段を持ち、上記一対の回転検出手段からの検出信号
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、その計測値を破棄するように構成されてな
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。
(2) The control device has a setting means that can set a desired value from the outside, and when the rotation speed or the difference in rotation speed based on the detection signals from the pair of rotation detection means exceeds a preset value. 2. The position recognition device for a moving object according to claim 1, wherein the device is configured to discard the measured value when the measured value is discarded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002341939A (en) * 2001-05-17 2002-11-29 Tohoku Electric Power Co Inc Automatic travel system for vehicle
EP1777136A1 (en) * 2003-07-23 2007-04-25 Murata Kikai Kabushiki Kaisha Moving body system and moving body
US7426424B2 (en) 2004-03-12 2008-09-16 Murata Kikai Kabushiki Kaisha Moving body system

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