JPS6319011A - 地点追従方式による無人移動機械の誘導方法 - Google Patents

地点追従方式による無人移動機械の誘導方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地点追従方式による無人移動機械の誘導方法に
関する。
〔従来の技術〕
従来のこの種の誘導方法としては、第６図１こ示すよう
に予定走行経路を地点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅを教示するこ
とにより設定し、これらの各地点を結ぶ経路上において
、例えば経路ＡＢ上を走行する時には、地磁気センサを
用いて移動車の現在位置を算出したうえで、車輪の方向
が常に地点Ｂに向くように制御するようにしたものがあ
る（特開昭５３−２６０３２）。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記誘導方法は、操舵輪を目標とする地点に向
けて制御する方式であるため、後輪操舵車や前輪操舵車
を後進で運転する場合に直接適用することができない。
これに対し、前輪を目標地点に向けたときの操舵角を求
め、この操舵角の符号を反転した値を、後輪の操舵輪の
操舵指令値にすることが考えられるか、この場合、車体
が目標地点に向くまでの過渡応答特性が悪く、前輪を操
舵する場合と同等の制御特性が得られない。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、無人移動機
械の進行方向に対して後方の車輪が操舵輪となる場合に
、無人移動機械を目標地点に向ける際に好適な操舵角で
誘導制御することができる地点追従方式による無人移動
機械の誘導方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、無人移動機械の予定走行経路をその予
定走行経路上における各地点の点列として教示し、前記
無人移動機械の現在位置を計測しながら、該無人移動機
械が前記教示された各地点を順次追従するように該無人
移動機械を誘導する方法であって、無人移動機械の固定
輪と操舵輪のうち、無人移動機械の進行方向に対して後
方の車輪が操舵輪となる場合において、前記固定輪から
前記無人移動機械のホイールベースだけ前方の位　　　
・置に仮想の操舵輪を想定し、該操舵輪を前記点列とし
て教示した各地点のうちの現在の目標地点に向けたとき
の操舵角を求め、この操舵角の符号を反転した値を前記
無人移動機械の操舵輪の操舵指令値とするようにしたこ
とを特徴としている。
〔作用〕
上記のようにして操舵輪の操舵角を求め、この求めた操
舵角になるように後方の車輪が操舵輪となる無人移動機
械を操舵制御することにより、前方の固定輪の軸を中心
に線対称移動してなる前方の車輪が操舵輪となる仮想の
無人移動機械を操舵する場合と同等の制御、すなわちあ
る目標地点に対する無人移動機械の旋回半径および旋回
中心を前記仮想の無人移動機械と同一にする制御ができ
る。
〔実施例〕
以下、本発明を添付図面を診照して詳細に説明する。
談ず、無人移動機械として後輪操舵車両を想定し、第１
図に示すようにこの車両を等価二輪車で代表するという
一般ζこ広く利用される表現方法で記述し、この車両の
操舵輪の操舵角を求める方法について説明する。
本発明では、固定前輪１から車両のホイールベースの長
さだけ前方の位置に仮想の操舵輪２′を想定する。この
操舵輪２′の座標Ｔ’　（ｘ　ｔ’＋　ｙ　ｔ’　）は
、第１図に示すように固定前輪ｌの座標をＴ（Ｘｔ、Ｙ
ｔ　）、ホイールベースを長さをＬ、車両の方位角をψ
、とすると、次式、 と表わされる。
次に、仮想の操舵輪２′を車両の通過目標地点Ｐに向け
るための操舵角θ′を求める。
いま、目標地点の座標がｐ　（ｘ　ｐ　ｒ　ｙ　ｐ　）
とすると、Ｘ軸と線分ｐ’ｒ’６のなす角αは次式のよ
うになる。
したがって、車両の方位角（Ｘ軸と車両の長手方向との
なす角）をψ１とすると、前記仮想の操舵輪２′の操舵
角θ′は、 ９１＝α−ψ、　　　　　　　　　　　・・・（３）で
表わされる。
この操舵角θ′は、仮想の操舵輪２′の操舵角であり、
実際の操舵輪２の操舵角０は、上記第（３）式で求めた
操舵角θ′の符号を反転させた値、すなわち、次式、 θニー　＃　’　　　　　　　　　　　　　　−（４）
で表わされる。したがって、上記第（４）式に第（１）
弐〜第（３）式を代入して、最終的には、−・・（５） となる。
よって、車両の現在位置Ｔ　（ｘｔ、ｙｔ　）と車両の
方位角？’ｔを計測し、上記第（５）式に代入すること
により、目標地点Ｐ　（”ｐ＋Ｙｐ　）に追従するに必
要な操舵角０を求めることができる。
また、上記操舵角θとなるように操舵輪２が制御される
後輪操舵車両と、仮想の操舵輪２′が操舵角θ′となる
ように制御される前輪操舵車両とは、第１図からも明ら
かなように旋回中心Ｏおよび旋回半径が一致し、同一目
標地点に対する車両の過渡応答特性も近似したものとな
る。
なお、車両の方位角ψ、は、例えばジャイロコンパスに
よって計測することができる。また、車両の現在位＠Ｔ
（ｘｔ、ｙ、）は、走行距離計とジャイロコンパスによ
って推定するこ吉ができる。
すなわち、車両の現在位置Ｔ（Ｘｔ＋Ｙ１　　）は、ジ
ャイロコンパスによって計測される車両の方位角ψ、と
、走行距離計によって計測される１サンプリング時間当
りの走行距離△Ｓと、車両の出発点の位置（ｘｏｐＹｏ
）とから、次式、 により求めることができる。
才た、車両の方位角を計測する手段としては、上記ジャ
イロコンパスの他に、地磁気センサ、レートジャイロ、
２重種分ジャイロ、振動ジャイロ、レーザージャイロ又
は左右の車輪の回転数差で方向を知るもの等が考えられ
る。更にまた、車両の現在位置は電波測量法などで直接
計測してもよい。
次に、上記のようにして求めた操舵角θを使用して、後
輪操舵車両を、予め点列として教示した予定走行経路に
沿って誘導する場合の好ましい実施例について説明する
。
まず、第１に、目標地点に一定の範囲を与えて、この範
囲内に車両の仮想のが入ると、目標地点に到達したもの
とみなし、次の地点を新たな目標地点とする。具体的に
は、第２図に示すように目標地点Ｐを中心に半径Ｒの円
内を目標地点の範囲とし、目標地点Ｐと車両の仮想の現
在位置Ｔ′との距離ａを計算し、この距離ａが半径Ｒよ
りも小さいならば目標地点に到達したものとみなす。
第２に、車両の仮想の現在位置が上記目標地点に到達し
たものとみなす範囲に到達できずに通過してしまう場合
には、その目標地点通過時点から次の地点を新たな目標
地点とする。ここで、目標地点通過時点の判断は次のよ
うにする。
第３図に示すように車両の仮想の現在位置をＴ／０、単
位時間前の位置をＴ’ｔ−１として各車両の位置毎にお
ける目標地点Ｐまでの距離ａｔ、ａｔ−□を計算し、次
式の条件、 ａｔ＞ａｔｚ　　　　　　　　　　　　・・（７）の成
立時点を目標地点を通過した時点として判断する。
上記第１、第２の方法を用いて新たな目標地点を決定す
ることにより、例えば路面の凹凸によりハンドルが取ら
れたり、障害物のために所定経路を迂回して走行した後
も、予定走行経路に復帰することが可能である。
次に、上記方法を第４図に示すフローチャートを用いて
説明する。
まず、車両の現在位置Ｔｔおよび方位角ψｔを測定し仮
想の現在位置Ｔｌｔを計算する（第（０式）（ステップ
１０）。この計算した仮想の現在位置Ｔ′ｔ　と目標地
点Ｐとの距離ａｔを計算する（ステップ１１）。
次に、上記算出した距離ａｔが予め設定した所定の半径
Ｒよりも小さいか否かを判別する（ステップ１２）。ａ
　ｔ（Ｈのときには目標地点Ｐに到達したものとみなし
てステップ１３に移行し、ステップ１３では予定走行経
路として与えられた点列の次の地点を新たな目標地点に
してステップ１０に戻す。ａｔ≧Ｒのときには目標地点
Ｐに到達していないので、ステップ１４に移行する。
ステップ１４はａｉが単位時間前のａ　ｔ−１よりも大
きい力１否かを判別する。ａｔ＞ａｔ−ｓのときには車
両が目標地点Ｐから遠ざかるのでこの時点を目標地点Ｐ
を通過した時点として判断してステップ１３に移行する
。ａｚ≦ａｔ−１のときには車両は目標地点Ｐに近づき
つつあるのでステップ１５に移行する。
ステップ１５は前記第（５）式に基づいて舵角指令θを
計算し、ステップ１６は舵角指令を操舵装置に出力する
。
そして、ａｉをａｔ−１に書き換え（ステップ１７）、
単位時間△ｔの経過後、再びステップ１０に移行する。
なお、本実施例では後輪操舵車両について説明したが、
本発明は前輪操舵車両で後進する場合にも適用できるこ
とはいうまでもない。また、地点追従方式も本実施例に
限定されず、種々のものに適用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、無人移動機械の進
行方向に対して後方の車輪が操舵輪となる場合に、無人
移動機械を目標地点に向ける際に、前方の車輪が操舵輪
となる場合と同等の好適な操舵角で誘導制御することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る操舵角の求め方を説明するためｌ
こ用いた図、第２図および第３図はそれぞれ地点追従方
式の一例を示すために用いた図、第４図は本発明に係る
処理手順の一例を示すフローチャートである。 １・・固定前輪、２・・・操舵輪、２′・・・仮想の操
舵輪。 第１図 第２図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 無人移動機械の予定走行経路をその予定走行経路上にお
    ける各地点の点列として教示し、前記無人移動機械の現
    在位置を計測しながら、該無人移動機械が前記教示され
    た各地点を順次追従するように該無人移動機械を誘導す
    る方法であって、無人移動機械の固定輪と操舵輪のうち
    、無人移動機械の進行方向に対して後方の車輪が操舵輪
    となる場合において、 前記固定輪から前記無人移動機械のホイールベースだけ
    前方の位置に仮想の操舵輪を想定し、該操舵輪を前記点
    列として教示した各地点のうちの現在の目標地点に向け
    たときの操舵角を求め、この操舵角の符号を反転した値
    を前記無人移動機械の操舵輪の操舵指令値とするように
    したことを特徴とする地点追従方式による無人移動機械
    の誘導方法。
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