JPS6339923B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6339923B2
JPS6339923B2 JP55012971A JP1297180A JPS6339923B2 JP S6339923 B2 JPS6339923 B2 JP S6339923B2 JP 55012971 A JP55012971 A JP 55012971A JP 1297180 A JP1297180 A JP 1297180A JP S6339923 B2 JPS6339923 B2 JP S6339923B2
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JP
Japan
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vehicle
steering
wheels
difference
path
Prior art date
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Application number
JP55012971A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS55112610A (en
Inventor
Fuugoo Nirusu Aaruhomu Suten
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Volvo AB
Original Assignee
Volvo AB
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Filing date
Publication date
Application filed by Volvo AB filed Critical Volvo AB
Publication of JPS55112610A publication Critical patent/JPS55112610A/en
Publication of JPS6339923B2 publication Critical patent/JPS6339923B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0272Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising means for registering the travel distance, e.g. revolutions of wheels
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B1/00Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values
    • G05B1/01Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric
    • G05B1/04Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric with sensing of the position of the pointer of a measuring instrument
    • G05B1/08Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric with sensing of the position of the pointer of a measuring instrument stepwise sensing
    • GPHYSICS
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    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/40Control within particular dimensions
    • G05D1/43Control of position or course in two dimensions
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2109/00Types of controlled vehicles
    • G05D2109/10Land vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Steering Controls (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、自己案内型車両に関し、特に固定さ
れた軌動(track)によつて拘束されていない所
定の径路に沿つてフオーク・リフト・トラツク及
び他の輸送手段を移動するのに適した自己案内型
車両に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to self-guided vehicles, and in particular to fork lift vehicles along a predetermined path that is not constrained by a fixed track. It concerns a self-guided vehicle suitable for moving trucks and other means of transport.

ここで、“軌道拘束性(track―boundedness)”
とは、例えば、床に溝を設け、その溝中に導電体
のワイヤーを配置し、次いで、床を平担にするた
め溝中にセメントを充填すること等により、敷設
したものを含む広義の軌道に沿つて車両が移動し
なければならないことを意味する。そして、適切
な直流電流が給電されている該導電体ワイヤーか
らの電磁場を感知し、車両の位置を算出し、導体
に従う車両は“軌道拘束である”ということにす
る。
Here, “track-boundedness”
In a broad sense, this includes, for example, those laid by creating a groove in the floor, placing a conductor wire in the groove, and then filling the groove with cement to level the floor. This means that the vehicle must move along the track. Then, it senses the electromagnetic field from the conductor wire, which is supplied with an appropriate direct current, calculates the vehicle's position, and determines that the vehicle following the conductor is "track-bound."

[従来の技術] “軌道”により拘束される車両は公知である。
軌道により拘束される車両の一般的なカテゴリー
中には、レールにより拘束される車両のみなら
ず、機械的に強制されて軌道に追従することな
く、例えば床上にマーク(目印)を設け、車両自
体が軌道を検知し、軌道に追従するように構成さ
れた車両も含まれる。最近工場の建物の中の床の
上に通常に設けられるようになつたマークの1つ
の型は、床中に敷設された電磁波を放射するルー
プである。車両の中に変換器があり、この変換器
によつて軌道に対する車両の位置を検知し、軌道
により定められる径路を用いて、その径路に追従
するように車両の運動を操作するものである。
[Prior Art] Vehicles restrained by "tracks" are known.
The general category of track-restrained vehicles includes not only rail-restrained vehicles, but also vehicles that are not mechanically forced to follow the track, for example by markings on the floor, or by the vehicle itself. It also includes vehicles that are configured to detect and follow a trajectory. One type of mark that has recently become commonplace on floors in factory buildings is an electromagnetic radiation radiating loop placed in the floor. There is a transducer inside the vehicle, which detects the position of the vehicle relative to the track, and uses the path defined by the track to manipulate the motion of the vehicle to follow that path.

“軌道拘束”車両における進歩の一例が、スウ
エーデン国特許公開公報 中に述べられている。同出願は特に曲線軌道へ
の追従の問題を取扱つている。この形式の車両は
通常4個の車輪を有しているので、曲線軌道への
最良の追従性を得るための車輪の最良の操舵法が
何であるかは直ちに明白とならない。上記出願の
明細書中に記載されている様に、問題は各対の2
つの車輪をそれぞれ計算された異なる速度で駆動
することにより解決される。原理がさらに簡単な
他の解決法では、軌道を検知する手段が、移動方
向に見て前方の車輪対の前方に設置されている。
この様な解決法は例えば米国特許明細書第
3757887号で論じられている。
An example of an advance in "track-bound" vehicles is described in the Swedish Patent Publication. The application specifically deals with the problem of following curved trajectories. Since vehicles of this type usually have four wheels, it is not immediately obvious what is the best way to steer the wheels in order to obtain the best following on curved tracks. As stated in the specification of the above application, the problem is
The solution is to drive the two wheels at different calculated speeds. In another solution, which is simpler in principle, the means for detecting the trajectory are installed in front of the front pair of wheels in the direction of travel.
Such a solution is described, for example, in U.S. Pat.
Discussed in issue 3757887.

自動的に積荷及び積下しができるフオーク・リ
フト・トラツクに関する他の構成がスウエーデン
国特許公開公報 に記載されて
いる。センサーは、この場合車両の下方の中央に
配置されている。フオーク・リフト・トラツクに
は車両が走行した距離を測る走行記録計が設けら
れることが記載されている。走行記録計は車両の
車輪のいずれかの車軸に固定された有歯輪と車両
が移動した際にセンサーの直前を通過した歯を検
知する(詳細は省略する)センサーとから構成さ
れており(例えば、多数のスリツトを有する回転
デイスクと光センサーよりなるロータリー・エン
コーダ)、走行距離はセンサーの前方を通過した
歯(またはスリツト)の数に比例する。
Other configurations for automatically loading and unloading fork lift trucks are described in the Swedish Patent Publication. The sensor is in this case centrally located below the vehicle. It is stated that the fork lift truck is equipped with a mileage recorder to measure the distance traveled by the vehicle. The driving recorder consists of a toothed wheel fixed to one of the axles of the vehicle's wheels and a sensor (details omitted) that detects the tooth that passes in front of the sensor when the vehicle is moving. For example, in a rotary encoder consisting of a rotating disk with a number of slits and an optical sensor), the distance traveled is proportional to the number of teeth (or slits) passed in front of the sensor.

電気的ループ型の軌道を追従するフオーク・リ
フト・トラツク及び種々の型式の車両を操作して
得られた実際の経験から、従来の“軌道拘束”車
両システムは、走行軌道等の柔軟性の要求が低い
場合には良好なシステムであることが判明した。
この軌道拘束車両システムは、時間及び労力をと
もに節約する洗練されたシステムを構築すること
が可能である。
Practical experience gained from operating fork lift trucks and various types of vehicles that follow electrically looped tracks shows that conventional "track-bound" vehicle systems do not meet the demands for flexibility in running tracks, etc. It turns out that the system is good when the is low.
This track restrained vehicle system allows for the construction of a sophisticated system that saves both time and effort.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、現在迄のところ、これらの系は
条件が明らかに有利な場所、即ち電線路の敷設が
容易でかつ操作条件がめつたに変らない場所でし
か元来使用されていない。この様な条件は常に存
在するとは限らない。多くの場合、軌道を決定す
るケーブルを設置することは困難であり、かつ経
費の掛るものである。また柔軟な系または多数の
車両について、異なるプログラムされた多くの運
動が必要である。このことは非常に広大なループ
系を必要とし、加えて、車両が床からの種々な信
号のうちから必要な信号による軌道を維持し、か
つ他の信号と混乱しない様にすることは困難であ
る。
[Problem to be solved by the invention] However, to date, these systems have only been developed in areas where the conditions are clearly advantageous, i.e. where it is easy to lay electrical lines and where operating conditions rarely change. not being used. Such conditions do not always exist. In many cases, installing the cables that determine the trajectory is difficult and expensive. Also, for flexible systems or multiple vehicles, many different programmed movements are required. This requires a very extensive loop system and, in addition, it is difficult for the vehicle to maintain the desired trajectory among the various signals from the floor and not be confused with other signals. be.

本発明の目的は、この様な不利が実質的に回避
される系を提供するにある。このことを念頭に置
き、この目的は最も広い意味に於ける“軌条拘束
性”を排除し、車両自体内に特定の型式の情報と
して存在する所定の径路に車両を追従させること
である。
The object of the invention is to provide a system in which such disadvantages are substantially avoided. With this in mind, the objective is to eliminate "track binding" in the broadest sense and force the vehicle to follow a predetermined path that exists as type-specific information within the vehicle itself.

[問題点を解決するための手段] 本発明の自己案内型車両は“推測航法(dead
reckoning)”によつて作動し、走行距離及び走
行方向のデーターの組合せを用いて制御される。
ここで、“推測航法dead reckoning)”とは、船
舶の航行技術から導入された技術用語である。航
海士は、航行した方向と測定した船舶の速度から
船舶の位置を算出し、これにより目的径路に沿つ
て航行する。これを“推測航法”という。本発明
に係る車両は、この“推測航法”の概念と関連す
る走行原理を用いている。即ち、車両の進行方向
と速度(または移動距離)を定期的に測定し、現
在の車両の位置を算出し、所定の径路に沿つて、
車両が運行するように制御するものである。
[Means for Solving the Problems] The self-guided vehicle of the present invention uses “dead navigation”.
The vehicle is controlled using a combination of distance and direction data.
Here, "dead reckoning" is a technical term introduced from ship navigation technology. The navigator calculates the position of the ship from the sailing direction and the measured speed of the ship, and uses this to navigate along the desired route. This is called “dead reckoning.” The vehicle according to the invention uses a driving principle related to this concept of "dead reckoning". That is, the direction and speed (or distance traveled) of the vehicle are periodically measured, the current position of the vehicle is calculated, and the vehicle is moved along a predetermined route.
It controls the operation of the vehicle.

“推測航法”で案内している場合には完全な精
度を期待することはできず、定期的に“固定”す
る必要がある。
If you are using "dead reckoning" to guide you, you cannot expect perfect accuracy, and you will need to "fix" it periodically.

ここで定期的な“固定”とは、“推測航法”に
よる走行の際、算出した位置について誤差が必然
的に生じるが、この誤差は時間の経過に伴ない累
積されるので、この誤差をなくすため、定期的に
実際の位置を測定することを意味する。
Here, periodic "fixing" means that when driving by "dead reckoning," an error inevitably occurs in the calculated position, but this error accumulates over time, so it is necessary to eliminate this error. Therefore, it means measuring the actual position on a regular basis.

径路中のある部分においては、車両は“軌道”
に追従し、他の部分においては、“推測航法”で
操作、走行させることも考えられる。
In some parts of the route, the vehicle is on a “track”
It is also conceivable that the vehicle could be operated and driven by "dead reckoning" in other areas.

本発明の利点及び目的は特許請求の範囲の第1
項に記載の特徴を有する自己案内型車両によつて
達せられる。
The advantages and objects of the invention are set out in the first claims.
This can be achieved by a self-guided vehicle having the characteristics described in Section 1.

ここで、特許請求の範囲第1項、第2項に、そ
れぞれ記載した走行手段とは、例えば駆動車輪を
意味し、舵取り手段とは車両の走行方向を変える
手段、例えば、舵取り車輪であるが、走行手段と
舵取り手段とは、別個に設けてもよいし、これら
を兼備するものとしてもよい。例えば、2個の駆
動車輪を差動させることによつて、走行と舵取り
を行なうことができる。これらの実施態様は、実
施例の欄で後述する。
Here, the traveling means described in claims 1 and 2 respectively means, for example, driving wheels, and the steering means means means for changing the traveling direction of the vehicle, such as steering wheels. The traveling means and the steering means may be provided separately or may be provided in combination. For example, driving and steering can be achieved by differentially driving two drive wheels. These embodiments are discussed below in the Examples section.

又、特許請求の範囲第1項、第2項に、それぞ
れ記載した計測装置とは、2個の測定輪、ロ
ーラ受け具中にボールを配置したもの、自由に
旋回可能な単一な測定輪のいずれでもよいが、こ
れら種々の実施態様についても、実施例の欄で後
述する。
In addition, the measuring devices described in claims 1 and 2 respectively include two measuring wheels, a ball arranged in a roller receiver, and a single measuring wheel that can freely rotate. Any of these may be used, but these various embodiments will also be described later in the Examples section.

又、特許請求の範囲第1項、第2項に、それぞ
れ記載した総和を計算する手段とは、例えば、後
述する式(3)に従つて、計算する手段であるが、通
常の電子計算機手段、マイクロ・プロセツサを用
いることができる。
Furthermore, the means for calculating the sum described in claims 1 and 2, respectively, is, for example, a means for calculating according to formula (3) described later, but it may not be possible to use ordinary electronic computer means. , a microprocessor can be used.

特許請求の範囲第2項に記載した重み付き係数
とは、例えば、後述する式(3)中の係数eをいう。
The weighted coefficient described in claim 2 refers to, for example, the coefficient e in equation (3) described later.

[作用] 車両の作動原理を以下簡単に述べるが本発明は
これに限定されるものではない。
[Operation] The operating principle of the vehicle will be briefly described below, but the present invention is not limited thereto.

走行手段及び舵取り手段を有する本発明に係る
車両に、例えば2個の自由に回転する測定輪を設
けている。該測定輪は床に沿つて回転し、好まし
くは、車軸と共軸的に枢支され、かつ車両の両側
にそれぞれ配置されている。
A vehicle according to the invention having running means and steering means is provided, for example, with two freely rotating measuring wheels. The measuring wheels rotate along the floor, are preferably pivoted coaxially with the axle and are arranged on each side of the vehicle.

荷重を担持する必要のない該測定輪には、それ
ぞれ測定輪の回転距離(すなわち、測定輪の円周
と回転数との積)を測定する装置が設けられてい
る。車両が真直に前方に走行する場合(最も簡単
な場合)、両側の測定輪についての測定距離は同
じである。しかし車両がカーブした径路に沿つて
走行する場合にはそれぞれ側の測定輪についての
測定値は異なつてくる。車両がカーブを走行する
時、カーブの中心側の測定輪は、カーブの外側の
測定輪よりも、少ない距離を移動するからであ
る。
The measuring wheels, which do not have to carry a load, are each provided with a device for measuring the rotational distance of the measuring wheel (ie the product of the circumference of the measuring wheel and the rotational speed). If the vehicle drives straight ahead (the simplest case), the measured distances for both measuring wheels are the same. However, if the vehicle travels along a curved path, the measured values for each side of the measuring wheel will be different. This is because when the vehicle travels around a curve, the measuring wheel on the center side of the curve moves a smaller distance than the measuring wheel on the outside of the curve.

もし両側定輪の回転距離データーが連続的に記
録されている場合には、これらのデーターから車
両の実際の位置を決定・算出することができる。
走行距離は充分に短い所定の時間間隔で測定され
るので、各時間間隔中の走行軌跡は円弧として正
確に近似計算できる。即ち、上記所定時間間隔内
における両側定輪の回転距離の差から、車両の回
転半径が求まる。そして、この時間間隔内には、
車両がこの半径の円弧上を走行したものと近似で
きる。
If the rotation distance data of both fixed wheels is continuously recorded, the actual position of the vehicle can be determined and calculated from this data.
Since the travel distance is measured at sufficiently short predetermined time intervals, the travel trajectory during each time interval can be accurately approximated as a circular arc. That is, the turning radius of the vehicle is determined from the difference in the rotational distances of the fixed wheels on both sides within the predetermined time interval. And within this time interval,
This can be approximated as a vehicle traveling on an arc with this radius.

したがつて、測定時間間隔ごとに、走行したと
近似する円弧の半径を算出できる。
Therefore, the radius of the circular arc that is approximated by the vehicle can be calculated for each measurement time interval.

この“推測航法”は原則的に曲率半径が異なる
弧の接続、加算によつて近似決定される走行軌跡
を画くものであり、各瞬間の車両の位置を算定す
るものである。2個の非ピボツト輪による以外の
方法で距離の測定を行なうことも可能であるが、
これに関しては後述することにして、先ず上記の
実施形態の作動を述べる。
This "dead reckoning" basically draws a travel trajectory that is approximately determined by connecting and adding arcs with different radii of curvature, and calculates the vehicle's position at each instant. Although it is possible to measure distances by means other than using two non-pivot wheels,
This will be described later, but first the operation of the above embodiment will be described.

円弧に沿う移動中に、車両の左側の測定輪が距
離ΔXvを回転し、右側の測定輪が距離ΔXhを回転
し、2つの測定輪間の距離をaとすると、初等幾
何の関係から、平均半径r及び円弧中心からの走
行角をα[ラジアン]とすると、走行した円弧の
長さは、 rα=ΔXh+ΔXv/2 ……(1) として表現され、曲率半径は等式 r=a/2・ΔXh+ΔXv/ΔXh−ΔXv ……(2) から求められる。
While moving along the arc, the left measuring wheel of the vehicle rotates a distance ΔX v , the right measuring wheel rotates a distance ΔX h , and the distance between the two measuring wheels is a, then from the relationship of elementary geometry , the average radius r and the travel angle from the center of the arc are α [radians], then the length of the traveled arc is expressed as rα=ΔX h +ΔX v /2...(1), and the radius of curvature is expressed by the equation r =a/2・ΔX h +ΔX v /ΔX h −ΔX v ...(2).

ある径路に沿つて車両を操作するいくつかの考
え得る方法がある。車両の位置座標は1つの座標
系により決定されるので、車両の位置及び方向
は、座標変換によつて、他の座標系により表わす
ことができる。車両自体の座標系との関係で求め
られる1点で、車両の運動方向の車両前部に位置
する1点に着目し、床面の2次元空間との関係で
決定された指令径路又は基準径路(記憶手段に記
憶されている所定の径路)に対する上記1点の偏
差を算定し、上記1点と指令径路または基準径路
との距離により舵取り手段の角位置(舵取り角
度)を決定して行なう、簡潔な舵取り方法を用い
るものである。この舵取り方法は、俗に軌道の親
指(the thumb in the track)と呼ばれ、ワイ
ヤーを床中に敷設した“軌道”手段を用いる場合
においても、公知である。舵取りのために必要な
方程式は、非常に簡単である。舵取り手段の舵取
り角度は、算出された、車両上に固定された1点
の位置と従うべき径路との算出された偏差に正比
例した値に定められる。
There are several possible ways to maneuver a vehicle along a path. Since the position coordinates of the vehicle are determined by one coordinate system, the position and orientation of the vehicle can be expressed by another coordinate system by coordinate transformation. A command route or reference route that is determined in relation to the two-dimensional space of the floor by focusing on a point located at the front of the vehicle in the direction of movement of the vehicle, which is determined in relation to the coordinate system of the vehicle itself. (a predetermined route stored in the storage means) by calculating the deviation of the one point, and determining the angular position (steering angle) of the steering means based on the distance between the one point and the commanded route or the reference route; It uses a simple steering method. This steering method, commonly referred to as the thumb in the track, is also known when using "track" means with wires laid in the floor. The equation required for steering is very simple. The steering angle of the steering means is set to a value directly proportional to the calculated deviation between the position of a point fixed on the vehicle and the route to be followed.

さらに、特に好ましい舵取り方法に於ては、2
つの測定輪から得られる測定値、特に指令径路又
は基準径路に対する車両の“角方位”又は“姿
勢”に関する情報をより良く利用している。
Furthermore, in a particularly preferred steering method, two
Better use is made of the measurements obtained from the two measuring wheels, in particular the information regarding the "angular bearing" or "attitude" of the vehicle with respect to the commanded or reference path.

ここで、車両の“角方位”(angular
orientation)”とは、“姿勢(attitude)”とも呼
ばれ、車両が向いている方向である。また、換言
すれば、車両の対称軸が向いている方向である。
Here, the “angular bearing” of the vehicle (angular
"orientation", also called "attitude", is the direction in which the vehicle is facing; in other words, the direction in which the axis of symmetry of the vehicle is facing.

車両の移動が円弧と近似できる短かい測定時間
間隔の開始時における車両の姿勢をφ1とし、終
了時における車両の姿勢をφ2とし、かつ指令径
路と上記の測定時間間隔の開始時における2つの
測定輪間の中点との距離をS1とし、終了時におけ
る該距離をS2とし、かつ指令径路の半径と、上記
の測定間隔の終了時における舵取り車輪の角度を
基本値δgとが一致すると仮定した場合、舵取り
手段の新たな適切な値δ(舵取り角)は次式によ
り与えられる。
Let φ 1 be the vehicle attitude at the beginning of a short measurement time interval in which the vehicle movement can be approximated as a circular arc, let φ 2 be the vehicle attitude at the end, and let φ 2 be the attitude of the vehicle at the end of the short measurement time interval in which the vehicle movement can be approximated as an arc, and the command path and 2 at the start of the above measurement time interval. The distance from the midpoint between the two measurement wheels is S 1 , the distance at the end is S 2 , and the radius of the command path and the angle of the steering wheel at the end of the above measurement interval are the basic value δg. Assuming that they match, the new appropriate value δ (steering angle) of the steering means is given by the following equation.

δ=a・φ2+b・φ2−φ1/Δt+c・S2 +d・S2−S1/Δt+e・φ2+f・(δg−δa)……(3
) ここで、S2とφ2とが同符号の場合、e=1、
その他の場合、e=0である。
δ=a・φ 2 +b・φ 2 −φ 1 /Δt+c・S 2 +d・S 2 −S 1 /Δt+e・φ 2 +f・(δg−δa)……(3
) Here, if S 2 and φ 2 have the same sign, e=1,
Otherwise, e=0.

なお、a,b,c,d,e,fは定数、Δtは
時間間隔、δaは舵取り輪の角度の実際の値であ
る。
Note that a, b, c, d, e, and f are constants, Δt is a time interval, and δa is the actual value of the angle of the steering wheel.

既述のように、式(3)のうち「+e・φ2」を除
いたものは、特許請求の範囲第1項及び第2項
に、それぞれ記載した総和を計算する手段におけ
る計算の内容を示すものである。この式からわか
るように、舵取り角度は偏差Sφのみならず、そ
の差S2−S1/Δt、φ2−φ1/Δtをも考慮している。(
俗に 軌道の親指と呼ばれる従来の方法では、偏差のみ
を考慮しているのとは対照的である。)その差を
も考慮した理由は、車両の横方向に大きな加速度
が発生するのを防止するためであるが、詳細は後
述する。
As mentioned above, formula (3) excluding "+e·φ 2 " is the content of the calculation in the means for calculating the sum described in the claims 1 and 2, respectively. It shows. As can be seen from this equation, the steering angle takes into account not only the deviation Sφ but also the differences S 2 −S 1 /Δt and φ 2 −φ 1 /Δt. (
This is in contrast to the conventional method, commonly referred to as trajectory thumb, which only considers deviations. ) The reason for taking this difference into consideration is to prevent large acceleration from occurring in the lateral direction of the vehicle, and the details will be described later.

既述のように、式(3)のうち「+e・φ2」の項
は、特許請求の範囲第2項に記載した重み付き係
数を増大、減少させる手段における動作の内容を
示すものである。ここで、該係数は、係数eに相
当する。車両が所定の径路に対して遠ざかつてい
る場合は、S2とφ2とが同符号の場合として自動
的に認識される。
As mentioned above, the term “+e·φ 2 ” in equation (3) indicates the content of the operation in the means for increasing or decreasing the weighting coefficient described in claim 2. . Here, the coefficient corresponds to the coefficient e. If the vehicle is moving away from the predetermined route, it is automatically recognized that S 2 and φ 2 have the same sign.

即ち、車両が所定の径路に対して右側にあり
(S2>0)、かつ、所定の径路上の所定の姿勢より
車両の実際の姿勢が時計回り方向にある(φ2
0)場合、又は、車両が所定の径路に対して左
側にあり(S2<0)、かつ、所定の径路上の所定
の姿勢より車両の実際の姿勢が反時計回り方向に
ある(φ2<0)場合には、車両は所定の径路に
対し、遠ざかつており、S2とφ2とが同符号であ
る。その他の場合には、車両は所定の径路に対
し、平行か、又は、近づいており、S2とφ2とが
異符号である。
That is, the vehicle is on the right side of the predetermined route (S 2 >0), and the actual attitude of the vehicle is in a clockwise direction from the predetermined attitude on the predetermined route (φ 2 >
0), or the vehicle is on the left with respect to the predetermined path (S 2 <0), and the actual attitude of the vehicle is counterclockwise from the predetermined attitude on the predetermined path (φ 2 <0), the vehicle is moving away from the predetermined path, and S 2 and φ 2 have the same sign. In other cases, the vehicle is parallel to or approaching the predetermined path, and S 2 and φ 2 have opposite signs.

上記のように重み付き係数を増減することによ
つて、車両が所定の径路から遠ざかつているとき
は、舵取り角度を大きく切つて、速やかに所定の
径路に復帰でき、一方、平行か近づいているとき
は、舵取り角度を徐々に切つて、いわゆるオバー
シユートを防止することができる。
By increasing/decreasing the weighting coefficient as described above, when the vehicle is moving away from a predetermined path, the steering angle can be greatly reduced to quickly return to the predetermined path, while when the vehicle is parallel or approaching In such cases, it is possible to gradually reduce the steering angle to prevent so-called overshoot.

上記の舵取り操作方程式(式(3))中の定数が適
切な値である場合、式(3)に基づく舵取り操作によ
つて、通常の軌道を安定に追従できる。
If the constant in the above steering operation equation (Equation (3)) is an appropriate value, the normal trajectory can be stably followed by the steering operation based on Equation (3).

通常、自己案内型車両が追従する指令径路また
は基準径路は、直線と円弧とからなる部分の連続
として構成されている。2個の測定輪によつて継
続的に得られる情報に基づいて、車両は所定の径
路に沿つて自己の車両を案内することができる。
もし径路が閉じている場合、径路の一部、好まし
くは直線部が、車両の位置座標を“固定”または
“更新”するために、公知の形式の如く、床中に
マークを設けることが適している。
Usually, a commanded route or a reference route followed by a self-guided vehicle is configured as a series of straight lines and circular arcs. Based on the information continuously obtained by the two measuring wheels, the vehicle can guide itself along a predetermined path.
If the path is closed, a part of the path, preferably a straight part, may be suitable for providing markings in the floor, in a known manner, in order to "fix" or "update" the position coordinates of the vehicle. ing.

径路を決定する時には、特に、比較的小さな曲
率半径のカーブにあつては、例えば直線部分か
ら、所定の曲率半径のカーブへ直接に変化するよ
うな径路としないことが望ましい。というのは、
上記のような直線部分から曲率半径の小さなカー
ブへ直接に変化すると、突然、横方向の加速度が
生じ、車両および積載物に対し、力が加わり、不
都合とあるからである。鉄道レールの設計者は上
記の問題に対応する問題に直面している。鉄道レ
ールの技術分野において見出された解決法は、軌
道のない車両へ十分に適用することができる。解
決法はいわゆる“遷移的カーブ(transition
curve)”を直線と曲線との間に用いるものであ
る。遷移的なカーブとは、カーブの曲率半径の変
化が一定である、即ち、曲率半径が直接的に変化
するカーブである。そして、この問題の解は、直
交デカルト座標系においては、3次の微分方程式
の解である。
When determining a route, especially for curves with a relatively small radius of curvature, it is desirable not to choose a route that directly changes from a straight line to a curve with a predetermined radius of curvature. I mean,
This is because if the straight line section as described above changes directly to a curve with a small radius of curvature, lateral acceleration will suddenly occur and force will be applied to the vehicle and the loaded object, which is disadvantageous. Railroad rail designers are faced with problems corresponding to those mentioned above. Solutions found in the technical field of railway rails can be fully applied to trackless vehicles. The solution is the so-called “transition curve”.
curve)” is used between a straight line and a curved line.A transitional curve is a curve in which the change in the radius of curvature of the curve is constant, that is, a curve in which the radius of curvature changes directly.And, The solution to this problem is a solution to a third-order differential equation in the orthogonal Cartesian coordinate system.

この解決法については、“総合技術辞典”
(Lexikon der gesamtem Technik)第2版、
1904年発行中の“鉄道の比例曲線”
(Krummungsverhaltnisse der Eisenbahnen)
に記載されている。
For this solution, please refer to “Comprehensive Technology Dictionary”
(Lexikon der gesamtem Technik) 2nd edition,
“Railway Proportional Curves” published in 1904
(Krummungsverhaltnisse der Eisenbahnen)
It is described in.

[実施例] 本発明に係る実施例においては、自己案内型車
両は、2個の測定輪および1個の舵取り輪からな
る手段を有するフオーク・リフト・トラツクであ
る。第3の、単一の舵取り輪として機能するが、
タイ・ロツド装置(tie rod device)により結合
された2個の車輪からなる。この2個の車輪はと
もに駆動輪であり、ステアリング・アレンジメン
トの手段によつて、旋回可能である。2個の舵取
り輪を実際には有しているので(第1図、第2
図、第4図には便宜的に1個の舵取り輪を示して
いるが)計算を行なう場合、2個の舵取り輪の実
際の舵取り角度の代りに、車両の同じ位置に配置
された仮想上の単一の舵取り輪の理想的な舵取り
角を用いるのが実用上有利である。上記の理論的
舵取り角は、実際に記録された舵取り角位置に対
応するので、単純な変数変換方法を確立すること
が好適である。本発明に係る実施例においては、
コントロール・コンピユータに既に読み込まれて
いる関数表の手段により、理論的舵取り角と実際
の舵取り角との変換を行つている。しかし単純な
機械工学で用いられるようなノモグラフまたは他
の類似した方法により変数変換を行うこともでき
る。
Embodiment In an embodiment of the invention, the self-guided vehicle is a fork lift truck with means consisting of two measuring wheels and a steering wheel. Acts as a third, single steering wheel,
It consists of two wheels connected by a tie rod device. Both wheels are drive wheels and are pivotable by means of a steering arrangement. Since it actually has two steering wheels (Figs. 1 and 2)
When performing calculations (although one steering wheel is shown in Fig. 4 for convenience), instead of the actual steering angles of the two steering wheels, virtual steering angles placed at the same position on the vehicle are used. It is practically advantageous to use an ideal steering angle of a single steering wheel. Since the above theoretical steering angle corresponds to the actually recorded steering angle position, it is preferable to establish a simple variable conversion method. In an embodiment according to the present invention,
The conversion between the theoretical steering angle and the actual steering angle takes place by means of a function table already loaded into the control computer. However, variable transformations can also be carried out by means of nomographs or other similar methods, such as those used in simple mechanical engineering.

本発明の構成要素である計測装置は、2個の
測定輪、ローラ受け具中にボールを配置したも
の、自由に旋回可能な単一の測定輪のいずれで
もよい。以下、それぞれについて述べる。
The measuring device which is a component of the present invention can be either two measuring wheels, a ball arranged in a roller receiver, or a single freely pivotable measuring wheel. Each will be described below.

測定輪は負荷を担持する車輪とする必要がない
ことを留意すべきである。測定輪は完全に独立の
自由な車輪とすることができる。また、2個の測
定輪は共軸的回転軸を有する必要はない。むし
ろ、これらの測定輪は、一次前進方向(the
primary forward direction)に対し、相互に互
い違いにすることができる。ここで、一次前進方
向とは、車両の前方進行方向を意味し、逆進方向
でないことを意味する。2個の測定輪の回転軸が
それぞれ車両に対し一定方向に固定され、旋回で
きない場合には、各測定輪は所定の方向にスリツ
プするものであつてもよい。もし、それぞれの測
定輪の軸に対し平行方向の移動により、測定輪が
回転することなく、スリツプする場合には、2個
の測定輪の軸は相互に平行である必要はない。即
ち、第1に、測定輪は横並び、または、共軸的回
転軸上の配置以外の配置方法とすることができ
る。例えば、車両の長手方向に互いにシフトし
て、測定輪の軸を配置することができる。第2
に、測定輪は、もし負荷を負担しないならば、そ
の回転方向にのみ回転するように設計されてい
る。そして、もし、リング角が生ずると、測定軸
はスリツプするように設計されている。そして、
上記のスリツプを容易にするためには、測定輪の
円周の所定の方向に整向した軸を有する、ローラ
ーまたはこれに近似のものを有する測定輪の外周
を設置するのが適している。所定の方向にスリツ
プし、一方、この方向に直交する方向に回転する
測定輪はプラニメーター(面積計)において公知
である。
It should be noted that the measuring wheel need not be a load-bearing wheel. The measuring wheel can be a completely independent free wheel. Also, the two measuring wheels do not need to have coaxial rotation axes. Rather, these measuring wheels are aligned in the primary forward direction (the
primary forward direction). Here, the primary forward direction means the forward direction of the vehicle and not the reverse direction. If the rotation axes of the two measuring wheels are each fixed in a fixed direction with respect to the vehicle and cannot turn, each measuring wheel may slip in a predetermined direction. The axes of the two measuring wheels need not be parallel to each other if the measuring wheels slip without rotating due to movement parallel to the axis of the respective measuring wheel. That is, firstly, the measuring wheels can be arranged in a manner other than side by side or on coaxial rotation axes. For example, the axes of the measuring wheels can be arranged shifted relative to each other in the longitudinal direction of the vehicle. Second
In addition, the measuring wheel is designed to rotate only in its direction of rotation if it is not loaded. And, if a ring angle occurs, the measuring axis is designed to slip. and,
In order to facilitate the above-mentioned slipping, it is suitable to provide the outer periphery of the measuring wheel with a roller or something similar, the axis of which is oriented in a predetermined direction of the circumference of the measuring wheel. Measuring wheels that slip in a predetermined direction while rotating in a direction perpendicular to this direction are known in planimeters.

2次元空間中の移動を測定する他の方法とし
て、ローラーを有する、ローラー受け具中にボー
ルを配置するものがある。あたかも、ボールペン
のボールとボール受け具と同様である。車両が移
動する時は、該ボールは、該ローラーに対しスリ
ツプすることなしに、回転する。ボールがボール
受け具に対しスリツプすることなく、ボール受け
具に対する、ボールの2つの大円に沿うすべての
運動を測定する測定輪が設けられている場合に
は、移動の値は2つの異なる方向について求める
ことができる。これら2つの大円が互いに直交す
る場合には、移動は相互に垂直なX座標及びY座
標に沿つて記録することができる。
Another method of measuring movement in two-dimensional space is to place the ball in a roller receiver with rollers. It is similar to the ball and ball holder of a ballpoint pen. When the vehicle moves, the ball rotates without slipping against the rollers. If a measuring wheel is provided that measures all the movements of the ball along two great circles relative to the ball receiver, without the ball slipping relative to the ball receiver, then the value of the displacement can be calculated in two different directions. can be asked about. If these two great circles are perpendicular to each other, movement can be recorded along mutually perpendicular X and Y coordinates.

車両を所定の径路に沿つて維持するさらに他の
方法は、2個の固定された測定輪の代りに、自由
に旋回可能な単一の測定輪を用い、この測定輪に
ついて、各瞬間における角位置とともに走行距離
を測定するものである。下記の説明により明らか
になるが、測定輪によつて得られる測定値はアナ
ログ的に処理される。
Yet another method of keeping the vehicle along a predetermined path is to use, instead of two fixed measuring wheels, a single measuring wheel that is freely swivelable, and for which the angle at each moment is determined. It measures distance traveled as well as location. As will become clear from the description below, the measured values obtained by the measuring wheel are processed analogously.

以下本発明を添付の実施例に関する図面につき
詳細に説明する。
The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.

第1図は本質的に従来の型式のフオーク・リフ
ト・トラツクを示し、従つてここにおいてはその
詳細を記載しない。舵取り輪1は実際には相互に
近接して設けられ、タイロツドで結合されている
(図には示されていない)2つの車輪より構成さ
れてはいるが、原則的には、車両は3輪の車両と
して作動する。厚いゴムタイヤを有する、2つに
平行な非駆動の測定車輪2,3によつて舵取り車
輪1と共に、車両が担持されている。
FIG. 1 shows a fork lift truck of essentially conventional type and therefore will not be described in detail here. Although the steering wheel 1 actually consists of two wheels placed close to each other and connected by tie rods (not shown), in principle the vehicle has three wheels. operates as a vehicle. The vehicle together with the steering wheel 1 is carried by two parallel non-driven measuring wheels 2, 3 with thick rubber tires.

測定車輪2及び3には歯を有するリムが設けら
れており、同リムはこの図面には示されていない
が、センサー4で検知される。更にギヤ5及び同
ギヤに作用するステアリングモーター6を有する
舵取り駆動手段を介して舵取り車輪1が操作され
ることが第1図に示されている。
The measuring wheels 2 and 3 are provided with toothed rims, which are not shown in this figure, but are sensed by a sensor 4. Furthermore, it is shown in FIG. 1 that the steering wheel 1 is actuated via a steering drive means having a gear 5 and a steering motor 6 acting on the gear.

舵取り駆動手段は第2図に更に明瞭に示されて
いる。測定車輪2及び3には歯を設けられたリム
20及び30を有し、同リムが上記の車輪と一体
に回転することが判る。歯が設けられたリムはそ
れぞれこの場合には磁気のセンサー4を有し、同
センサーは車両に設けられている。光学的センサ
ーも同様に用いられることは当然である。単位時
間当りにセンサーの前方を通過する歯の数および
歯の通過方向を検知することにより、測定車輪2
及び3のそれぞれの移動方向および移動距離を算
出できる。このような測定は、ロータリー・エン
コーダーを用いて広く利用されている。
The steering drive means are shown more clearly in FIG. It can be seen that the measuring wheels 2 and 3 have toothed rims 20 and 30, which rims rotate together with said wheels. Each toothed rim has a sensor 4, in this case magnetic, which is located on the vehicle. Naturally, optical sensors can be used as well. By detecting the number of teeth passing in front of the sensor per unit time and the direction in which the teeth pass, the measuring wheel 2
It is possible to calculate the moving direction and moving distance of each of the above and 3. Such measurements are widely used using rotary encoders.

移動の方向及び距離に対応するセンサーからの
信号はそれぞれ導体の対40及び41を介してそ
れぞれ右及び左舵取り輪の計数機構に伝達され
る。カウンターはセントラル・ユニツト8内に位
置し、9及び10の図中の番号が付されている。
演算ユニツト11は、上記の式(1),(2)及び(3)に基
づいて計算を行い、また、プログラムされている
径路を用いて、舵取り輪の角度をいかに調整すべ
きかを計算する。舵取り輪のとるべき角度につい
ての情報は、本実施例ではデジタル的に計算され
るが、D/Aコンバーター12により変換され、
導線80を介してDCサーボ14へ伝達され、舵
取り車輪1を適切な角位置へ回転させるステアリ
ング・モーター6に対し該DCサーボ14は駆動
電流を供給する。この実施例においては、ステア
リング・モーター及びDCサーボが舵取り操作手
段に該当する。舵取り車輪1はさらに(第2図に
は示されていないが)車両を推進するための駆動
力をも備えている。
Signals from the sensors corresponding to the direction and distance of travel are transmitted via conductor pairs 40 and 41, respectively, to the right and left steering wheel counting mechanisms, respectively. The counters are located within the central unit 8 and are numbered 9 and 10 in the diagram.
The calculation unit 11 performs calculations based on the above equations (1), (2) and (3), and also calculates how the angle of the steering wheel should be adjusted using the programmed path. Information regarding the angle to be taken by the steering wheel is calculated digitally in this embodiment, but is converted by the D/A converter 12.
The DC servo 14 provides a drive current to the steering motor 6 which is transmitted via conductor 80 to the DC servo 14 which rotates the steering wheel 1 to the appropriate angular position. In this embodiment, the steering motor and DC servo correspond to the steering operation means. The steering wheel 1 also has a driving force (not shown in FIG. 2) for propelling the vehicle.

舵取り輪の実際の角位置(舵取り角)はデジタ
ルセンサー7によつて検知され、同センサーは測
定輪に用いられる装置と同じ一般的な形式のも
の、例えば、ロータリー・エンコーダー等でよ
い。
The actual angular position of the steering wheel (steering angle) is detected by a digital sensor 7, which may be of the same general type as the device used for the measuring wheel, for example a rotary encoder.

第2図に示された装置の作用は以下の通りであ
る。
The operation of the device shown in FIG. 2 is as follows.

車両が移動すると前輪が回転する。各車輪はセ
ンサー4を有し、同センサーは移動の方向及び量
を示す一連のパルスを発生する。この一連のパル
スは8ビツト又は9ビツトのカウンター9に送ら
れ、同カウンターは前進運動に対してカウントア
ツプし、一方後退運動に対してカウントダウンす
る。
When the vehicle moves, the front wheels rotate. Each wheel has a sensor 4 which generates a series of pulses indicating the direction and amount of movement. This series of pulses is sent to an 8-bit or 9-bit counter 9 which counts up for forward movement and counts down for backward movement.

8ビツトのカウンターは0〜255(10進数)迄の
整数の領域をカバーする。従つて車両が前進して
計数値が255を超えるとオーバーフロー(桁あふ
れ)する。この際計数値は0に戻つて計数を始め
る。同様なシフトは後退運動についても生じる。
即ち計数値が0に達し、さらに運動が後退を続け
ると次の読取りは255となる。
The 8-bit counter covers the range of integers from 0 to 255 (decimal). Therefore, when the vehicle moves forward and the count value exceeds 255, an overflow occurs. At this time, the count value returns to 0 and counting begins. A similar shift occurs for backward movement.
That is, when the count reaches 0 and the movement continues to retreat, the next reading will be 255.

カウンターはカウンター当り8ビツト平行入力
又は他の適当な方法を介してコンピユーターに接
続されている。連続的な読取りによつて、コンピ
ユーターは車輪の運動を検知・決定する。
The counters are connected to the computer via 8-bit parallel inputs per counter or other suitable method. Through continuous readings, the computer detects and determines the movement of the wheels.

この系の弱点は、コンピユーターによつて、ど
の方向に車輪が回転しかたを確実にすることがで
きないことである。例えば、カウンターがある読
取りの際に値0であつたとする。次の読取りの値
が100であつたとする。この場合車輪は前進して
計数器は0,1,2……99,100を計数したので
あろうか又は後退して、0,255,254,……101,
100を計数したのであろうか。上記の可能な2つ
の場合からの選択を求められた時に、コンピユー
ターが常に正確な選択を行なうように、コンピユ
ーターによつて、読取りを頻繁に行うこと及びカ
ウンターの読取りの分解能を適切にすることによ
り、この問題は解決される。この場合に用いられ
た解決法は、非常に頻繁に読取りを行つて、読取
りと次回の読取りとの差がカウンターの整数領域
の1/2(8ビツトレジスターでは128)以上となら
ないように、移動速度を考慮して、測定時間間隔
を定めてある。すなわち、測定時間間隔における
移動距離を定めてある。
The weakness of this system is that the computer cannot ensure in which direction the wheels will rotate. For example, suppose the counter has a value of 0 during a certain reading. Suppose the value of the next reading is 100. In this case, the wheel moved forward and the counter counted 0, 1, 2...99, 100, or it moved backward and the counter counted 0, 255, 254,... 101, etc.
I guess he counted 100. By making frequent readings and appropriate resolution of the counter readings by the computer, the computer always makes the correct choice when asked to choose between the two possible cases mentioned above. , this problem is solved. The solution used in this case was to read very frequently and move the counter so that the difference between one read and the next read was no more than 1/2 of the integer area of the counter (128 for an 8-bit register). The measurement time interval is determined taking speed into consideration. That is, the moving distance in the measurement time interval is determined.

以下の計数方法を用いた。 The following counting method was used.

X1=読取り時における計数値 X2=読取り時における計数値 ΔX=車輪の移動(正は前進、負は後退を表わ
す。) X2−X1≧0で |X2−X1|≧128の場合 ΔX=X2−X1−256である。
X 1 = Count value at the time of reading X 2 = Count value at the time of reading ΔX = Wheel movement (positive indicates forward movement, negative indicates backward movement ) In the case of ΔX=X 2 −X 1 −256.

|X2−X1|<128の場合 ΔX=X2−X1である。When |X 2 −X 1 |<128, ΔX=X 2 −X 1 .

X2−X1<0で |X2−X1|≧128の場合 ΔX=+(X2−X1+256)である。 When X 2 −X 1 <0 and |X 2 −X 1 |≧128, ΔX=+(X 2 −X 1 +256).

|X2−X1|<128の場合 ΔX=X2−X1である。When |X 2 −X 1 |<128, ΔX=X 2 −X 1 .

……(4) 前輪の計数データから舵取り角度を計算する手
順は、第6図のフローチヤートに示すとおりであ
る。このフローチヤート中では次の変数が用いら
れている。
...(4) The procedure for calculating the steering angle from the front wheel count data is as shown in the flowchart in Figure 6. The following variables are used in this flowchart:

XH1…直前の読み取りにおける右の測定輪
の測定値 XV1…直前の読み取りにおける左の測定輪
の測定値 XH2…現時点の読み取りにおける右の測定
輪の測定値 XV2…現時点の読み取りにおける左の測定
輪の測定値 R…径路円弧のラジアス(もし直線運動
であればR=0) d…測定車輪と駆動輪との距離 a…測定輪間の距離 T1…直前の読み取りにおける時刻 T2…現時点の読み取りにおける時刻 KMIN…舵取り角度の新たな計算を行う以前
に測定輪間の中央点が移動しなければな
らない最小距離。
XH1...Measuring value of the right measuring wheel in the previous reading XV1...Measuring value of the left measuring wheel in the previous reading XH2...Measuring value of the right measuring wheel in the current reading XV2...Measuring value of the left measuring wheel in the current reading Measured value R... Radius of the path arc (if linear motion, R = 0) d... Distance between the measuring wheel and the driving wheel a... Distance between the measuring wheels T1... Time at the previous reading T2... Time at the current reading KMIN…minimum distance that the center point between the measuring wheels must move before a new calculation of the steering angle is performed.

上記計算プログラム(第6図)に加えて、適切
な信号をD/Aコンバーターを介して舵取り操作
手段へ出力するプログラムが必要である。このプ
ログラムは、第7図にフローチヤートとして示さ
れている。
In addition to the above calculation program (FIG. 6), a program is required to output appropriate signals to the steering operating means via the D/A converter. This program is shown as a flowchart in FIG.

このプログラム(第7図)は計算プログラム
(第6図)と並行して実行されるべきものであり、
一種のソフトウエア制御である。
This program (Figure 7) should be executed in parallel with the calculation program (Figure 6),
It is a kind of software control.

また、上記のカウンター9,10は、歯の移動
方向を明確に表示するものではない。しかし、カ
ウンター9,10がリム20及び30の歯の移動
数並びに測定輪が回転する方向を表示できること
が望ましい。この様な機能を備えたセンサーは知
られており、この中には2つのセンサー要素があ
り、各歯を位相変位を有して検知するので回転方
向が直ちに得られる。上記の実施例に於ては
Airpax 14―0002と称する市販のセンサーを用い
た。
Furthermore, the counters 9 and 10 described above do not clearly indicate the direction of tooth movement. However, it is desirable that the counters 9, 10 be able to display the number of tooth movements of the rims 20 and 30 as well as the direction in which the measuring wheels are rotated. Sensors with such a function are known, in which there are two sensor elements, which detect each tooth with a phase shift, so that the direction of rotation can be immediately obtained. In the above example
A commercially available sensor called Airpax 14-0002 was used.

第3図には更に他の実施例が示されており、こ
の場合、2つの非ピボツト支持輪及び1つの舵取
り輪を有する構造の代りに、駆動及び舵取り操作
が、2つのそれぞれ別個のモーター105及び1
06を有する車輪103及び104によつて同時
に行なわれる。これらの2つの車輪は同時に測定
輪の働きをし、歯が設けられたリムとセンサーを
前記の実施例と同様に有している。車両100の
両端には2つの車輪101と102が設けられ、
それらは単に自由に回転するピボツト輪である。
元来この実施例は、本発明が更に舵取り操作が共
線軸上の2つの車輪を差動的に駆動して行なわれ
る場合にも適用できることを示すためのもので、
多くの場合、駆動輪がスリツプして誤差が生じる
危険を考慮に入れて測定輪と駆動輪を別個に設け
ることが望ましい。
Still another embodiment is shown in FIG. 3, in which instead of a structure with two non-pivot support wheels and one steering wheel, the drive and steering operations are carried out by two separate motors 105. and 1
This is done simultaneously by wheels 103 and 104 with 06. These two wheels simultaneously serve as measuring wheels and have toothed rims and sensors as in the previous embodiment. Two wheels 101 and 102 are provided at both ends of the vehicle 100,
They are simply pivot wheels that rotate freely.
This embodiment was originally intended to show that the present invention is also applicable to the case where the steering operation is performed by differentially driving two wheels on collinear axes.
In many cases, it is desirable to provide separate measuring wheels and drive wheels, taking into account the risk of slippage of the drive wheels and errors.

第3図に示された実施例の計算機能は前述の実
施例と全く類似しており、ここに於ては“推測航
法”が演算ユニツト107の中のサンプリング・
カウンターによつて行なわれ、同カウンターは測
定輪と結合されている。第3図に示した実施例の
場合には、舵取り操作はモーター105及び10
6を差動的に制御して行なわれなければならず、
この制御にはモーター駆動ユニツト109及び1
10それぞれへ2つの出力信号を発生するデイフ
アレンシヤル・ユニツト108を必要とする。車
両の回転は2つのモーターへの異なる出力により
行なわれ、符号が逆で、同じ大きさの出力が与え
られた場合には、車両100は車輪103と10
4との中央点の周りを回転する。
The computational functionality of the embodiment shown in FIG.
This is done by means of a counter, which is connected to a measuring wheel. In the embodiment shown in FIG. 3, the steering operation is performed by motors 105 and 10.
It must be carried out by differentially controlling 6.
For this control, motor drive units 109 and 1
10, respectively. Rotation of the vehicle is caused by different outputs to the two motors, and if the outputs are of opposite signs and of the same magnitude, then the vehicle 100 will rotate between wheels 103 and 10.
Rotate around the center point with 4.

第4図には更に他の実施例が示されており、こ
こでは角測定手段30′が設けられたピボツト支
承輪2′が用いられている。前述の実施例と同様
に、測定輪は、歯が設けられたリム20′及び回
転距離を測定するためのセンサーが設けられてい
る。プロセツシング・ユニツト8′は角測定1
0′とホイールカウンター9′を有している。この
演算ユニツト11′の機能が幾分異なつているこ
とは当然で、以下第5図に基づき詳細に説明す
る。
FIG. 4 shows a further embodiment in which a pivot bearing ring 2' is provided with angle measuring means 30'. As in the previous embodiment, the measuring wheel is provided with a toothed rim 20' and a sensor for measuring the rotational distance. Processing unit 8' is for angle measurement 1
0' and a wheel counter 9'. It goes without saying that the functions of this arithmetic unit 11' are somewhat different, and will be explained in detail below with reference to FIG.

第5図はこの測定方法を模式的に示すものであ
る。コンピユータープログラムを示す前記の概略
から判るように、ΔXh及びΔXvの代りに値K、α
及びβを用いれば充分で、これらの値は測定輪
2′から得られる2つの測定値から計算される。
即ちΔtの時間間隔の回転距離ΔSM及び回転角γ
から計算される。
FIG. 5 schematically shows this measurement method. As can be seen from the above schematic showing the computer program, instead of ΔX h and ΔX v the values K, α
It is sufficient to use .beta. and .beta., which values are calculated from the two measured values obtained from the measuring wheel 2'.
That is, the rotation distance ΔS M and the rotation angle γ in the time interval Δt
Calculated from.

第5図より車輪2′は車輪の主軸と角度αをな
すことが判る。2輪測定法についての計算システ
ムと同じ計算システムを用いることができるため
には、座標の変換を行なつて、ΔSMおよびγの値
として記憶された、時間間隔Δtの間の車輪の変
位を、車両の前進方向変位に対する成分K、回転
の中心Oの周りの回転β及び両車輪間の中間点P
(車両に固定した点であるが)の周りの回転角α
によつて表現しなければならない。第5図より以
下の関係が成立することが判る。
It can be seen from FIG. 5 that the wheel 2' forms an angle α with the main axis of the wheel. In order to be able to use the same calculation system as for the two-wheel measurement method, a transformation of the coordinates is carried out to calculate the displacement of the wheel during the time interval Δt, stored as the values of ΔS M and γ. , component K for the forward displacement of the vehicle, rotation β around the center of rotation O, and midpoint P between both wheels.
rotation angle α around (which is a fixed point on the vehicle)
must be expressed by. It can be seen from FIG. 5 that the following relationship holds true.

KΔSMcosγ β=ΔSn/R′=SΔMsinγ/l l、bおよびvは定数であり、車輪2及び3に
対する車輪2′の位置に依存していること及び上
記の式がピボツト支承輪にしか適用できないこと
が判る。この技術分野を熟知している人ならば、
実際上車輪2′は、車軸と交差しない車両中のピ
ボツト軸を有さなければならないこと、即ち、さ
もなければ車輪2′が運動に追従しないこと、及
び車輪ピボツト軸と回転軸との間の間隔が考慮に
入れられなければならないため、上記の計算があ
る程度更に複雑なこと、が判るであろう。
KΔS M cosγ β=ΔS n /R′=SΔ M sinγ/l It can be seen that l, b and v are constants and depend on the position of wheel 2' relative to wheels 2 and 3, and that the above equations only apply to pivot bearing wheels. If you are familiar with this technical field,
In practice, the wheel 2' must have a pivot axis in the vehicle that does not intersect the axle, i.e., otherwise the wheel 2' will not follow the movement, and the It will be appreciated that the above calculations are somewhat more complicated because spacing has to be taken into account.

本発明の最も重要な特徴は、車両の位置及び姿
勢(車両の中心線と基準座標軸とのなす角度)が
実際にどのように変化したかを周期的に算定し、
この算定した値によつて、車両の舵取り操作がで
きることにある。即ち、図示された機構は本発明
を限定するものではない。即ち多くの異なる形式
の舵取り操作手段及び測定手段が本発明の原理に
基づき製造された車両に用いることができる。
The most important feature of the present invention is to periodically calculate how the position and orientation of the vehicle (the angle between the center line of the vehicle and the reference coordinate axis) has actually changed;
This calculated value allows the vehicle to be steered. That is, the illustrated features are not intended to limit the invention. That is, many different types of steering control means and measuring means may be used in vehicles constructed in accordance with the principles of the present invention.

第1の実施例においては、車輪2と3との間の
間隔は1.129mで一方において上記の輪を結合す
る線と他方において舵取り輪1との間の間隔は
1.435mであつた。舵取り角の方程式(3)の適当な
定数はアナログ・コンピユーターでシミユレーシ
ヨンに依つて決定され、この実施例の場合、a=
2.4、b=0.7、c=1.4、d=0.6、e=1.0、及び
f=0.6で単位はメートルであつた。
In the first embodiment, the distance between wheels 2 and 3 is 1.129 m and the distance between the line joining said wheels on the one hand and the steering wheel 1 on the other hand is
It was 1.435m. The appropriate constants for the steering angle equation (3) are determined by simulation on an analog computer, and for this example, a=
2.4, b=0.7, c=1.4, d=0.6, e=1.0, and f=0.6, and the units were meters.

実験によれば、本発明により実際上充分な舵取
り操作精度が得られることが判明した。全長約
100mのいくつかの曲線よりなる閉じた径路が用
いられた。目的の線が径路のある場所に引かれ、
コンピユーターを更新するために各一周毎に検知
された。“推測航法”で計算された車両の位置の
誤差は、全く理想的とはいえない工場の床にしか
れた経路の長さが大きかつたにもかかわらずせい
ぜい約30cmであつた。
Experiments have shown that the present invention provides practically sufficient steering accuracy. Total length approx.
A closed path consisting of several curves of 100 m was used. A target line is drawn at the location of the route,
Detected every round to update the computer. The error in the vehicle's position calculated by "dead reckoning" was at best about 30 cm, despite the large length of the path laid out on the factory floor, which was far from ideal.

本発明は車両の運動のみならずその姿勢をも考
慮に入れている事実により、レールの様な軌道を
走行する車両とは異なつている。
The present invention differs from vehicles running on tracks such as rails by the fact that it takes into account not only the motion of the vehicle, but also its attitude.

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

第1図は使用された型のフオークリフトトラツ
クを示す。第2図は、本発明の原理に基づいて作
動する、3つの車輪を有する自己案内型車両を、
部分的にフローシートの形式で示す。第3図は他
の実施例を示す。第4図は更に他の実施例を示
し、ここでは車両の移動が角測定手段が設けられ
たピボツト輪により測定される。第5図は第4図
のピボツト輪がいかに車両の移動曲線及び走行距
離を算出・決定するために、用いられるかを示す
図である。第6図は舵取り角度を計算する手順
(プログラム)を示すフローチヤート図である。
第7図は、適切な舵取り角度信号をD/Aコンバ
ーターを介して出力する手順(プログラム)を示
すフローチヤート図である。 1…舵取り車輪、2,3…測定車輪、4…セン
サー、5…ギヤ、6…ステアリング・モーター、
7…デジタルセンサー、8…セントラル・ユニツ
ト、9,10…カウンター、11…演算ユニツ
ト、12…D/Aコンバータ、14…DCサーボ、
20,30…リム、40,41…導体の対、10
0…車両、101,102,103,104…車
輪、105,106…モーター、107…演算ユ
ニツト、108…デイフアレンシヤル・ユニツ
ト、109,110…駆動ユニツト。
FIG. 1 shows the type of forklift truck used. FIG. 2 shows a three-wheeled self-guided vehicle operating in accordance with the principles of the present invention.
Partially shown in flow sheet format. FIG. 3 shows another embodiment. FIG. 4 shows a further embodiment in which the movement of the vehicle is measured by a pivot wheel provided with angle measuring means. FIG. 5 is a diagram showing how the pivot wheels of FIG. 4 are used to calculate and determine the travel curve and distance of the vehicle. FIG. 6 is a flowchart showing a procedure (program) for calculating the steering angle.
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure (program) for outputting an appropriate steering angle signal via a D/A converter. 1... Steering wheel, 2, 3... Measuring wheel, 4... Sensor, 5... Gear, 6... Steering motor,
7... Digital sensor, 8... Central unit, 9, 10... Counter, 11... Arithmetic unit, 12... D/A converter, 14... DC servo,
20, 30... Rim, 40, 41... Pair of conductors, 10
0... Vehicle, 101, 102, 103, 104... Wheels, 105, 106... Motor, 107... Arithmetic unit, 108... Differential unit, 109, 110... Drive unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 走行手段及び舵取り手段と、この舵取り手段
を下記に記憶手段に記憶されている所定の径路に
追従せしめる舵取り駆動手段と、地面に対して車
両が走行することによつて生ずる変位を2個の位
置座標の変化として同時に計測し、走行変位測定
値を得る計測装置とを有する自己案内型車両であ
つて、同車両は、同車両の所定の径路を記憶する
記憶手段と、連続する計測時刻での前記所定の径
路に対する車両の横方向偏差Si(i=0,1,2,
…)および前記径路に対する車両の姿勢偏差φi
(i=0,1,2,…)を前記走行変位測定値か
ら算定する手段と、2つの連続する計測時刻での
横方向偏差の差S2−S1/Δt、すなわち、横方向の移 動速度及び2つの連続する計測時刻での姿勢偏差
の差、φ2−φ1/Δt、すなわち、径路に対する旋回速 度とを算定する手段と、直前に算定した前記横方
向偏差S2、その差S2−S1/Δt、姿勢偏差φ2、その差 φ2−φ1/Δtを加算し、総和を計算する手段と、前記 計算した総和に従つて、前記所定の径路に前記舵
取り手段を追従するために、前記舵取り駆動手段
に対し舵取り角度信号を与え制御する制御手段と
を含むことを特徴とする自己案内型車両。 2 走行手段及び舵取り手段と、この舵取り手段
を下記の記憶手段に記憶されている所定の径路に
追従せしめる舵取り駆動手段と、地面に対して車
両が走行することによつて生ずる変位を2個の位
置座標の変化として同時に計測し、走行変位測定
値を得る計測装置とを有する自己案内型車両であ
つて、同車両は、同車両の所定の径路を記憶する
記憶手段と、連続する計測時刻での前記所定の径
路に対する車両の横方向偏差Si(i=0,1,2,
…)および前記径路に対する車両の姿勢偏差φi
(i=0,1,2,…)を前記走行変位測定値か
ら算定する手段と、2つの連続する計測時刻での
横方向偏差の差S2−S1/Δt、すなわち、横方向の移 動速度及び2つの連続する計測時刻での姿勢偏差
の差、φ2−φ1/Δt、すなわち、径路に対する旋回速 度とを算定する手段と、直前に算定した前記横方
向偏差S2、その差S2−S1/Δt、姿勢偏差φ2、その差 φ2−φ1/Δtを加算し、総和を計算する手段と、前記 計算した総和に従つて、前記所定の径路に前記舵
取り手段を追従するために、前記舵取り駆動手段
に対し舵取り角度信号を与え制御する制御手段
と、車両が所定の径路に対して遠ざかつている場
合には、前記算定した総和を計算するための前記
姿勢偏差φ2に乗ぜられる重み付き係数を増大さ
せ、一方、車両が所定の径路に対して平行もしく
は近づいている場合には、上記係数を減少させる
手段を含むことを特徴とする自己案内型車両。
[Scope of Claims] 1. A traveling means, a steering means, a steering drive means for causing the steering means to follow a predetermined route stored in a storage means as described below, A self-guided vehicle having a measuring device that simultaneously measures the resulting displacement as a change in two positional coordinates to obtain a travel displacement measurement value, the vehicle comprising: a storage means for storing a predetermined route of the vehicle; , the lateral deviation S i (i=0, 1, 2,
…) and the attitude deviation of the vehicle with respect to the path φ i
(i = 0, 1, 2, ...) from the travel displacement measurement values, and the difference in lateral deviation at two consecutive measurement times S 2 −S 1 /Δt, that is, the lateral movement Means for calculating the difference in speed and attitude deviation at two consecutive measurement times, φ 2 −φ 1 /Δt, that is, the turning speed with respect to the path, the lateral deviation S 2 calculated immediately before, and the difference S 2 −S 1 /Δt, attitude deviation φ 2 , and the difference φ 2 −φ 1 /Δt to calculate the total sum; and according to the calculated total sum, the steering means follows the predetermined path. A self-guided vehicle characterized by comprising: control means for controlling the steering drive means by applying a steering angle signal to the steering drive means. 2. A traveling means, a steering means, a steering drive means for causing the steering means to follow a predetermined route stored in the storage means described below, and a steering means for controlling the displacement caused by the vehicle traveling with respect to the ground. A self-guided vehicle having a measuring device that simultaneously measures changes in position coordinates and obtains travel displacement measurements, the vehicle having a storage means for storing a predetermined route of the vehicle, and a measuring device that simultaneously measures changes in position coordinates and obtains travel displacement measurements, The vehicle's lateral deviation S i (i=0, 1, 2,
…) and the attitude deviation of the vehicle with respect to the path φ i
(i = 0, 1, 2, ...) from the travel displacement measurement values, and the difference in lateral deviation at two consecutive measurement times S 2 −S 1 /Δt, that is, the lateral movement Means for calculating the difference in speed and attitude deviation at two consecutive measurement times, φ 2 −φ 1 /Δt, that is, the turning speed with respect to the path, the lateral deviation S 2 calculated immediately before, and the difference S 2 −S 1 /Δt, attitude deviation φ 2 , and the difference φ 2 −φ 1 /Δt to calculate the total sum; and according to the calculated total sum, the steering means follows the predetermined path. control means for controlling the steering drive means by giving it a steering angle signal, and the attitude deviation φ 2 for calculating the calculated sum when the vehicle is moving away from a predetermined route. A self-guided vehicle, characterized in that it includes means for increasing a weighting factor multiplied by the vehicle, while decreasing said factor when the vehicle is parallel to or approaching a predetermined path.
JP1297180A 1979-02-05 1980-02-05 Self guide type vehicle Granted JPS55112610A (en)

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SE7900993A SE419583B (en) 1979-02-05 1979-02-05 AUTOMATIC WAGON

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