JP2728392B2 - Handle control device - Google Patents
Handle control deviceInfo
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- JP2728392B2 JP2728392B2 JP61133634A JP13363486A JP2728392B2 JP 2728392 B2 JP2728392 B2 JP 2728392B2 JP 61133634 A JP61133634 A JP 61133634A JP 13363486 A JP13363486 A JP 13363486A JP 2728392 B2 JP2728392 B2 JP 2728392B2
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- movement
- moving body
- rotation
- moving
- control device
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、3次元空間内を移動する移動体のハンドル
に係り、特に移動体の3次元内における重心の移動運動
に関する3自由度と、移動体の3次元内における回転に
関する3自由度を同時に独立して入力するのに好適な、
6自由度ハンドルの制御方法に関する。
また、本発明は移動体のステアハンドルに係り、特に
2次元面内における移動体の姿勢と、重心の進行方向
と、進行速度又は移動距離等とを独立して入力するのに
好適な、3自由度ステアハンドルの制御方法に関する。
さらに、本発明は、面に沿つて移動する移動体のハン
ドルに係り、特に移動体の重心の移動方向の自由度、姿
勢に関する3個の回転自由度(ヨー,ピツチ,ロール)
の中の2自由度を独立して入力するのに好適な、2自由
度ハンドルの制御方法に関する。
〔従来の技術〕
従来の3次元空間を移動する移動体(航空機、人工衛
星など)は3個の回転自由度(ヨー角,ロール角,ピツ
チ角)しか持つておらず、進行方向の偏向や上昇下降に
当つては、ヨー角,ロール角,ピツチ角を変更させる事
により間接的に行なつてきた。最近、制御主導型航空機
(CCV)が開発され、機体の姿勢(ヨー,ロール,ピツ
チ)と進行方向(x,y,z)とを独立に制御する事が可能
となつてきた。
そこで、移動体を3次元内の任意の方向へ任意の量移
動させる3個の自由度、そして移動体の姿勢に関する3
個の回転自由度(ヨー,ロール,ピツチ)の計6自由度
を同時に独立して入力するのに好適なハンドルの開発が
進められてきた。
また、従来のステアハンドルは普通の自動車のハンド
ルの様に1自由度(回転自由度)の運動が可能で、移動
体は、自動車の例で言うと操舵輪の角度を変え、移動体
自信が回転する事により進行方向を変えていた。すなわ
ち、方向変換においては回転運動と重心の移動運動が従
属していたため狭い場所での移動などが難しく、車庫入
れ,駐車,巾寄せなどには熟練した運転操作が必要であ
つた。そこで、2次元面内の任意の方向へ任意の姿勢で
移動する移動体(たとえば4輪操舵式車両)及び移動体
の姿勢と移動方向、進行速度又は移動距離等を独立に入
力可能にしたハンドルの開発が進められてきた。
さらに従来のハンドルは普通の自動車のハンドルの様
に、1自由度(回転自由度)の運転が可能で、移動体は
自動車の例で言うと、操舵輪の角度を変え、移動体自身
が回転(ヨー角の変化)する事により進行方向を変える
ステアハンドルであつた。また、加減速,旋回(等の運
転操作)や、路面の傾斜,路面の凹凸などといつた外乱
により、ピツチ,ロール等の姿勢は勝手に変化し、姿勢
の希望値を入力するための有効な手段は特になかつた。
そこで移動体の自由度として、直線運動、または回転運
動を考えた時に、移動体の重心の移動方向自由度、そし
て姿勢に関する3個の回転自由度(ヨー,ピツチ,ロー
ル)のうち任意の2自由度を独立して入力するのに好適
なハンドルの開発が進められてきた。
本発明の目的は、移動体を3次元内の任意の方向へ任
意の量移動させる3個の自由度、そして、移動体の姿勢
に関する3個の回転自由度(ヨー,ピツチ,ロール)の
計6自由度を独立して1つのハンドルで同時に入力でき
るハンドル制御装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、2次元面における移動体の姿勢
回転運動と、重心の移動運動の制御に必要な姿勢と、重
心の進行方向と、進行速度又は移動距離等の希望値とを
1つのハンドルで同時に入力する事を可能にするステア
ハンドル制御装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、移動体の重心の移動方向
自由度、そして姿勢に関する3個の回転自由度(ピツ
チ,ロール,ヨー)のうち任意の2自由度を独立して1
つのハンドルで同時に入力できるハンドル制御装置を提
供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために本願発明のハンドル制御
装置は、以下の構成を採用した。
移動体を制御するためのハンドル制御装置において、
運転者が入力したハンドルの動きに対応して移動体の運
動を変化させる運動機構と、運動機構により変化した、
移動体の移動位置、速度および加速度のうち少なくとも
1つを検出する移動検出機構と、運動機構により変化し
た、移動体の回転角度、回転速度および回転加速度のう
ち少なくとも1つを検出する回転検出機構と、移動検出
機構および回転検出機構検出された情報に基づいて、移
動体の移動位置、速度、加速度、および移動体の回転角
度、回転速度、回転加速度のうち少なくとも1つを変化
させるアクチュエータを制御するアクチュエータ4制御
装置とを備えた。なお、より具体的には、以下の通りで
ある。
従来の3次元空間内を移動する移動体のハンドルは、
3個の回転自由度(ヨー角,ロール角,ピツチ角の変
化)しかなく、進行方向の変更や上昇下降に当つては、
ヨー角,ロール角,ピツチ角を変更させる事により、間
接的に行ってきた。
上記の目的を達成するために本願発明のハンドル制御
装置は、以下の構成を採用した。
本発明は、移動体を制御するためのハンドル制御装置
において、運転者が入力したハンドルの動きに対応して
前記移動体の運動を変化させる運動機構と、前記運動機
構により変化した運動の物理的性質のうち、前記移動体
の移動位置、速度および加速度のうち少なくと1つを検
出する移動検出機構と、前記運動機構により変化した運
動の物理的性質のうち、前記移動体の回転角度、回転角
速度および回転角加速度のうち少なくとも1つを検出す
る回転検出機構と、前記移動検出機構および前記回転検
出機構で検出された情報に基づいて、前記移動体の移動
位置、速度、加速度のうち少なくとも1つおよび前記移
動体の回転角度、回転角速度回転角加速度のうち少なく
とも1つの少なくとも2つを独立に変化させるアクチュ
エータを制御するアクチュエータ制御装置とを備えたこ
とを特徴とするハンドル制御装置である。なお、より具
体的には、以下の通りである。
つまり、本発明ではハンドルの自由度を6個にし、移
動体の3次元内における重心の移動運動に関する3自由
度と、移動体の姿勢に関してヨー角,ロール角,ピツチ
角という3自由度の計6自由度に対応させて、ハンドル
を同時に独立して動かし、その動きの程度で、前記移動
体の6自由度に関する希望値を独立に入力する事を可能
にした。
また、本発明では、ハンドルの運動自由度として、従
来の回転自由度以外に2次元面内での移動の自由度を与
える事により、一つのハンドルで移動体の重心の移動方
向と進行速度又は移動距離等と姿勢とを、簡単に入力す
る事を可能とした。
さらに、従来の移動体のハンドルは、1個の回転自由
度(ヨー角の変化)しか持つておらず、外乱によつてピ
ツチ,ロール角等の姿勢は勝手に変化し、姿勢の希望値
を入力するための有効な手段は特になかつたのにたいし
て、本発明では第3図に示すように、ハンドルの回転自
由度をもう1個増やして2個にし、移動体の重心の移動
方向の自由度、そして移動体の姿勢に関してヨー角,ロ
ール角,ピツチ角に関する3個の回転自由度の中から2
つの自由度に対応させて、ハンドルを同時に独立して動
かし、その動きの程度で前記移動体の2自由度に関する
希望値を独立に入力する事を可能にした。そして第3図
(a)に示すハンドルの特徴は、ハンドルの2つの回転
の回転軸がほぼ平行である事であり、移動体の進行方向
とヨー角の希望値の入力を可能にしてある。また第3図
(b)に示すハンドルの特徴はハンドルの第2の回転軸
が第1の回転軸にほぼ直交しかつ一方の回転角が180゜
以内である事であり、ロール角とピツチ角の希望値の入
力を可能にしてある。また第3図(c)に示すハンドル
の特徴は双方とも回転角が180゜以内で、かつ双方の90
゜の方向をほぼ一致させた事であり、ロール角とピツチ
角の希望値の入力を可能にしてある。
〔作用〕
上記構成により、多自由度の入力が可能になる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。
第1図は本発明を適用する制御装置の概略説明図で、
制御装置は、ハンドル1、ハンドルのx軸方向への任意
量移動を可能にさせる機構2、ハンドルのy軸方向への
任意量移動を可能にさせる機構3、ハンドルのz軸方向
への任意量移動を可能にさせる機構4、ハンドルのヨー
角方向の回転を可能にさせる機構5、ハンドルのロール
角方向の回転を可能にさせる機構6、ハンドルのピツチ
角方向の回転を可能にさせる機構7、また、2,3,4,5,6,
7においてそれぞれ発生する自由度1の運動16,17,18,1
9,20,21に関する位置,速度,加速度のうち少なくとも
1種類を検出する機構8,9,10,11,12,13、移動体運動の
制御装置14,アクチユエータ15から構成される。
ハンドル1の操作により、移動体の移動に関する3種
類の(x軸方向,y軸方向,z軸方向)情報と、移動体の回
転に関する3種類の(ロール,ピツチ,ヨー)情報の計
6種類の情報を同時に独立して入力する(三次元空間内
で任意の方向に動かすと同時に任意の方向のひねりを加
える)と、機構2,3,4,5,6,7の内部に運動(物理的状態
の変化)が生じ、入力情報はその運動に変換されて伝達
される。2,3,4,5,6,7で発生する運動はそれぞれが自由
度1の運動16,17,18,19,20,21になる。運動16,17,18は
直線運動、運動19,20,21は回転運動である。運動16,17,
18,19,20,21はその1自由度運動に関する、位置,速
度,加速度のうち少なくとも1種類を検出する機構8,9,
10,11,12,13(たとえば、一般に市販の位置,速度,加
速度センサ)により検出される。8,9,10,11,12,13によ
る検出情報22,23,24,25,26,27は、移動体運動の制御装
置14へ入力され、14はそれらの情報を用いて、移動体の
x軸方向への移動に関する移動距離,速度,加速度のう
ち少なくとも1種類の操作量、又は、移動体のy軸方向
への移動に関する移動距離,速度,加速度のうち少なく
とも1種類の操作量、又は、移動体のz軸方向への移動
に関する移動距離,速度,加速度のうち少なくとも1種
類の操作量、又は、移動体のヨー角に関する回転角度,
回転角速度,回転角加速度のうち少なくとも1種類の操
作量、又は、移動体のロール角に関する回転角度,回転
角速度,回転角加速度のうち少なくとも1種類の操作
量、又は、移動体のピツチ角に関する回転角度,回転角
速度,回転角加速度のうち少なくとも1種類の操作量28
を決定し(たとえば検出情報に比例した値にアクセル量
(スロツトル角)や操舵角を求める)、アクチユエータ
15を用いて移動体を制御する。
以下、本発明の他の実施例を第2図により説明する。
第2図は本発明を適用する制御装置の概略説明図で、制
御装置は、ハンドル1、ハンドルの回転を可能にさせる
回転機構2、ハンドルを2次元面内で任意の量で任意の
方向に移動させる移動機構3、回転機構2において発生
する自由度1の運動11に関する位置,速度,加速度のう
ち少なくとも1種類を検出する検出機構4、移動機構3
において発生する自由度2の運動12に関して半径方向の
位置,速度,加速度のうち少なくとも1種類および円周
方向の位置,速度,加速度のうち少なくとも1種類を検
出する検出機構5、移動体運動の制御装置6、アクチユ
エータ7から構成される。
ハンドル1の操作により、移動体の回転(姿勢)と移
動体の2次元面内移動方向(重心の進行方向)および移
動距離又は進行速度等の希望値を、たとえばそれぞれハ
ンドルの回転角と2次元面内の移動方向および移動量に
対応させて同時に独立して入力するとハンドルの回転を
可能にさせる回転機構2と、移動体を2次元面内の任意
量だけ任意方向に移動させる移動機構3の内部に運動
(物理的状態の変化)が生じ、入力情報はその運動に変
換させて伝達される。回転機構2で発生する運動は自由
度1の運動11となり、移動機構3で発生する運動12は自
由度2の運動となる。一自由度運動11はその一自由度運
動に関する、位置,速度,加速度のうち、少なくとも1
種類を検出する検出機構4により検出され、二自由度運
動12はその二自由度運動に関する半径方向および円周方
向の位置,速度,加速度のうち、それぞれ少なくとも1
種類を検出する検出機構5により検出され、検出機構4
による検出情報13と、検出機構5による検出情報14は移
動体運動の制御装置6へ入力され、制御装置6ではそれ
らの情報を用いて、移動体の姿勢に関する回転角度,回
転角速度,回転角加速度のうち少なくとも1種類および
移動体の移動方向に関する角度,角速度,角加速度のう
ち少なくとも1種類、および移動距離,速度,加速度の
うち少なくとも1種類に関する操作量15を決定し、アク
チユエータ7を用いて移動体を制御する。
第2図における他の実施方式を以下に述べる。制御装
置は、ハンドル1、ハンドルの回転を可能にさせる回転
機構2、ハンドルを2次元面内で所定の原点又は原点か
ら所定の半径の円周上の任意の位置に移動させる移動機
構3、回転機構2において発生する自由度1の運動11に
関する位置,速度,加速度のうち少なくとも1種類を検
出する検出機構4、移動機構3において発生する自由度
2の運動12に関して半径方向の位置速度のうち少なくと
も1種類および円周方向の位置,速度,加速度のうち少
なくとも1種類を検出する検出機構5、移動体運動の制
御装置6、アクチユエータ7から構成される。
ハンドル1の操作により、移動体の回転(姿勢)と移
動体の2次元面内移動方向(重心の進行方向)の希望値
を、たとえばそれぞれハンドルの回転角と2次元面内の
移動方向に対応させて同時に独立して入力する(ハンド
ル1をつかんで任意方向に直線運動させるとともに回転
させる)とハンドルの回転を可能にさせる回転機構2
と、上記移動機構3の内部に運動(物理的状態の変化)
が生じ、入力情報はその運動に変換されて伝達される。
回転機構2で発生する運動は自由度1の運動11となり、
移動機構3で発生する運動12は自由度2の運動となる。
一自由度運動11はその1自由度運動に関する、位置,速
度,加速度のうち、少なくとも一種類を検出する検出機
構4により検出され、二自由度運動12はその二自由度運
動に関する半径方向の位置,速度のうち少なくとも1種
類および円周方向の位置,速度,加速度のうち、少なく
とも1種類を検出する検出機構5により検出され、検出
機構4による検出情報13と、検出機構5による検出情報
14は移動体運動の制御装置6へ入力され、制御装置6は
それらの情報を用いて、移動体の姿勢に関する回転角
度,回転角速度,回転角加速度のうち少なくとも1種
類、および移動体の移動方向に関する角度,角速度,角
加速度のうち少なくとも1種類に関する操作量15を決定
し、アクチユエータ7を用いて移動体を制御する。
最後に、本発明のさらに他の実施例を第4図により説
明する。第4図は本発明を適用する制御装置の概略説明
図で、制御装置は、ハンドル1、ハンドルの回転を可能
にさせる回転機構2と3、該機構2と3においてそれぞ
れ発生する自由度1の運動11と12に関する位置,速度,
加速度のうち少なくとも1種類を検出する検出機構4と
5、移動体運動の制御装置6、アクチユエータ7から構
成される。
ハンドル1の操作により、移動体の回転に関する2種
類の情報を同時に独立して入力する(ハンドルに任意の
ひねりを加える)と、ハンドルの回転を可能にさせる回
転機構2と3の内部に運動(物理的状態の変化)が生
じ、入力情報はその運動に変換されて伝達される。回転
機構2と3で発生する運動はそれぞれが自由度1の運動
11と12になる。運動11と12はその一自由度運動に関す
る、位置,速度,加速度のうち少なくとも1種類を検出
する検出機構4と5により検出される。検出機構4と5
による検出情報13と14は、移動体運動の制御装置6へ入
力され、制御装置6はそれらの情報を用いて、移動体の
姿勢に関する回転角度,回転角速度,回転角加速度のう
ち少なくとも1種類に関する操作量15を決定し、アクチ
ユエータ7を用いて移動体を制御する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、以下の効果がある。
(1)一つのハンドルで3次元内における移動体の重心
の移動運動に関する3個の自由度と、移動体の姿勢に関
する3回転自由度(ヨー,ロール,ピツチ)の計6自由
度に関する諸量を独立して同時に入力できるので、従来
のステアハンドルに比べると移動体の制御が非常に楽に
なり、たとえば、乱気流,乱海流などたとえば航空機や
潜水船が3次元空間内で、ある種の外乱を移動体が受け
たとしても、移動体を安定かつ正確に制御できる。
(2)ハンドルの運動自由度として、従来の回転自由度
以外に2次元面内での移動の自由度を与える事により、
一つのハンドルで移動体の重心移動方向と姿勢と移動距
離又は速度等とを簡単に入力できるので、ハンドルの角
度を変えて移動体自身が回転する事により進行方向を変
えていた従来の操作に比べ、移動体の制御が非常に楽に
なるとともに、移動距離ないしは移動速度等をアクセル
ペタルやブレーキペタルを併用することなく調整するこ
とが可能となり、とくに本ハンドルを移動体から取り外
し可能にし遠隔操作ハンドルとしたものでは、車庫入
り,幅寄せ等が非常に楽になる。
(3)一つのハンドルで移動体の重心の移動方向の自由
度や、移動体の姿勢に関する3個の回転自由度(ヨー,
ピツチ,ロール)の中の2自由度を独立して同時に入力
できるので、従来のステアハンドルに比べると移動体の
制御が非常に楽になり、たとえば、加減速,旋回(等の
運転操作)や、路面の傾斜,路面の凹凸などといつた外
乱を移動体が受けたとしても、移動体を安定かつ正確に
制御できる。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a handle of a moving body that moves in a three-dimensional space, and in particular, has three degrees of freedom related to the movement of the center of gravity of the moving body in three dimensions. Suitable for simultaneously and independently inputting three degrees of freedom regarding rotation of the moving body in three dimensions,
The present invention relates to a method of controlling a handle with six degrees of freedom. Further, the present invention relates to a steering handle of a moving object, and is particularly suitable for independently inputting a posture of the moving object in a two-dimensional plane, a traveling direction of a center of gravity, and a traveling speed or a moving distance. The present invention relates to a control method of a degree of freedom steering handle. Furthermore, the present invention relates to a handle of a moving body that moves along a surface, and more particularly, three rotational degrees of freedom (yaw, pitch, and roll) related to the movement direction and posture of the center of gravity of the moving body.
The present invention relates to a control method of a two-degree-of-freedom handle suitable for inputting two degrees of freedom independently from each other. [Prior art] A conventional moving body (aircraft, artificial satellite, etc.) moving in a three-dimensional space has only three rotational degrees of freedom (yaw angle, roll angle, pitch angle), and it is difficult to deflect the traveling direction. Up and down has been indirectly performed by changing the yaw angle, roll angle, and pitch angle. Recently, a control-driven aircraft (CCV) has been developed, and it has become possible to independently control the attitude (yaw, roll, pitch) and traveling direction (x, y, z) of the aircraft. Therefore, three degrees of freedom for moving the moving body in an arbitrary direction in a three-dimensional direction and three degrees of freedom relating to the posture of the moving body.
The development of a handle suitable for simultaneously and independently inputting a total of six degrees of freedom of the rotational degrees of freedom (yaw, roll, pitch) has been promoted. In addition, the conventional steering wheel can move in one degree of freedom (rotational freedom) like a steering wheel of an ordinary car, and the moving body changes the angle of the steered wheels in the case of a car, thereby increasing the self-confidence of the moving body. The direction of travel was changed by rotating. That is, in the direction change, since the rotation motion and the movement motion of the center of gravity are dependent on each other, it is difficult to move in a narrow place and the like, and a skilled driving operation is required for garage, parking, pulling and the like. Therefore, a moving body (for example, a four-wheel steering vehicle) that moves in an arbitrary direction in an arbitrary direction within a two-dimensional plane, and a handle that enables the attitude and the moving direction, the traveling speed or the moving distance of the moving body to be independently input. Has been developed. Furthermore, the conventional steering wheel can be operated in one degree of freedom (rotational freedom) like a steering wheel of an ordinary car. In the case of a moving body, for example, the moving body changes the angle of a steered wheel and the moving body itself rotates. (Change of the yaw angle) The steering wheel changes the traveling direction. In addition, due to disturbances such as acceleration / deceleration, turning (driving operation, etc.), road surface inclination, road surface unevenness, etc., the attitude of pitch, roll, etc. changes without permission, and it is effective to input a desired value of attitude. No special measures were taken.
Therefore, when linear motion or rotational motion is considered as the degree of freedom of the moving body, any two of the three degrees of freedom of rotation (yaw, pitch, and roll) relating to the posture and the rotational direction of the center of gravity of the moving body are considered. Handles suitable for independently inputting degrees of freedom have been developed. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to measure three degrees of freedom for moving a moving body in an arbitrary direction in a three-dimensional direction by an arbitrary amount, and three rotational degrees of freedom (yaw, pitch, and roll) related to the posture of the moving body. An object of the present invention is to provide a steering wheel control device capable of simultaneously inputting six degrees of freedom independently with one steering wheel. Another object of the present invention is to set the posture rotation of the moving body in the two-dimensional plane, the posture necessary for controlling the movement of the center of gravity, the traveling direction of the center of gravity, and the desired values such as the traveling speed or the moving distance by one. An object of the present invention is to provide a steering handle control device that enables simultaneous input with two handles. Still another object of the present invention is to independently set any two degrees of freedom among the three rotational degrees of freedom (pitch, roll, and yaw) related to the posture of the moving body in the moving direction of the center of gravity of the moving body.
It is an object of the present invention to provide a steering wheel control device that can input data simultaneously with one steering wheel. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the handle control device of the present invention employs the following configuration. In a steering wheel control device for controlling a moving body,
A movement mechanism that changes the movement of the moving body in response to the movement of the steering wheel input by the driver, and
A movement detection mechanism for detecting at least one of a movement position, a speed, and an acceleration of the moving body, and a rotation detection mechanism for detecting at least one of a rotation angle, a rotation speed, and a rotation acceleration of the moving body that have been changed by the movement mechanism And controlling an actuator that changes at least one of a moving position, a speed, and an acceleration of the moving object and a rotation angle, a rotating speed, and a rotational acceleration of the moving object based on the information detected by the movement detecting mechanism and the rotation detecting mechanism. And an actuator 4 control device. More specifically, it is as follows. The handle of a moving object that moves in a conventional three-dimensional space is
There are only three rotational degrees of freedom (changes in yaw angle, roll angle, and pitch angle).
This has been done indirectly by changing the yaw, roll, and pitch angles. To achieve the above object, the handle control device of the present invention employs the following configuration. The present invention relates to a steering wheel control device for controlling a moving body, wherein a movement mechanism that changes the movement of the moving body in response to a movement of a steering wheel input by a driver, and a physical mechanism of the movement changed by the movement mechanism. Among the properties, a movement detection mechanism for detecting at least one of a movement position, a velocity, and an acceleration of the moving body, and a rotation angle, a rotation, and a rotation of the moving body among physical properties of the movement changed by the movement mechanism. A rotation detection mechanism for detecting at least one of an angular velocity and a rotation angular acceleration, and at least one of a movement position, a velocity, and an acceleration of the moving body based on information detected by the movement detection mechanism and the rotation detection mechanism. And an actuator for controlling an actuator that independently changes at least two of at least one of a rotation angle and a rotation angular velocity of the moving body. A handle control device characterized by comprising a Chueta controller. More specifically, it is as follows. That is, in the present invention, the degree of freedom of the steering wheel is set to six, and the three degrees of freedom relating to the moving motion of the center of gravity in three dimensions of the moving body and the three degrees of freedom relating to the posture of the moving body, namely, the yaw angle, the roll angle, and the pitch angle are calculated. According to the six degrees of freedom, the steering wheel is simultaneously and independently moved, and a desired value relating to the six degrees of freedom of the moving body can be input independently according to the degree of the movement. Also, in the present invention, by providing the degree of freedom of movement of the handle as a degree of freedom of movement in the two-dimensional plane in addition to the conventional degree of freedom of rotation, the moving direction and the traveling speed of the center of gravity of the moving body can be controlled with one handle. It is possible to easily input the moving distance and the posture. Further, the handle of the conventional moving body has only one rotational degree of freedom (change of the yaw angle), and the posture such as the pitch and the roll angle changes arbitrarily due to disturbance, and the desired value of the posture is changed. Although there is no effective means for inputting, in the present invention, as shown in FIG. 3, the degree of freedom of rotation of the handle is increased by one more to two, as shown in FIG. And two of the three rotational degrees of freedom regarding the yaw angle, roll angle, and pitch angle with respect to the posture of the moving body.
The steering wheel is simultaneously and independently moved in correspondence with the two degrees of freedom, and it becomes possible to independently input desired values relating to the two degrees of freedom of the moving body depending on the degree of the movement. The feature of the handle shown in FIG. 3 (a) is that the rotation axes of the two rotations of the handle are substantially parallel, enabling input of desired values of the traveling direction of the moving body and the yaw angle. The characteristic of the handle shown in FIG. 3 (b) is that the second rotation axis of the handle is substantially orthogonal to the first rotation axis and one of the rotation angles is within 180 °, and the roll angle and the pitch angle are different. Of the desired value can be input. The characteristics of the handles shown in FIG. 3 (c) are that both of them have a rotation angle within 180 ° and both
Since the directions of ゜ are almost matched, it is possible to input desired values of the roll angle and the pitch angle. [Operation] With the above configuration, input with multiple degrees of freedom is possible. Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic explanatory view of a control device to which the present invention is applied.
The control device includes a handle 1, a mechanism 2 that allows the handle to move an arbitrary amount in the x-axis direction, a mechanism 3 that allows the handle to move an arbitrary amount in the y-axis direction, and an arbitrary amount of the handle in the z-axis direction. A mechanism 4 for enabling movement, a mechanism 5 for enabling rotation of the handle in the yaw angle direction, a mechanism 6 for enabling rotation of the handle in the roll angle direction, a mechanism 7 for enabling rotation of the handle in the pitch angle direction, Also, 2,3,4,5,6,
Motions with one degree of freedom generated at 7, 16, 17, 18, 1
It comprises a mechanism 8, 9, 10, 11, 12, 13 for detecting at least one of the positions, speeds, and accelerations relating to 9, 20, and 21, a control device 14 for moving body motion, and an actuator 15. By operating the handle 1, three types of (x-axis, y-axis, and z-axis) information relating to the movement of the moving body and three types of (roll, pitch, and yaw) information relating to the rotation of the moving body are provided, for a total of six types. Input simultaneously (in any direction in a three-dimensional space and at the same time add a twist in any direction), the motion (mechanism in the physical mechanism 2,3,4,5,6,7) Change of the target state), and the input information is converted into the motion and transmitted. The motions generated at 2,3,4,5,6,7 are the motions 16,17,18,19,20,21 each having one degree of freedom. The movements 16, 17, 18 are linear movements, and the movements 19, 20, 21 are rotation movements. Exercise 16,17,
18,19,20,21 are mechanisms for detecting at least one of position, velocity, and acceleration related to the one-degree-of-freedom movement.
These are detected by 10, 11, 12, and 13 (for example, generally commercially available position, speed, and acceleration sensors). Detection information 22,23,24,25,26,27 based on 8,9,10,11,12,13 is input to the control device 14 for the movement of the moving body, and 14 uses the information to At least one type of operation amount among movement distance, speed, and acceleration related to movement in the x-axis direction, or at least one type of operation amount among movement distance, speed, and acceleration related to movement of the moving body in the y-axis direction, or At least one type of operation amount among a moving distance, a speed, and an acceleration of the moving body in the z-axis direction, or a rotation angle of the moving body with respect to the yaw angle,
At least one type of operation amount among the rotation angular velocity and the rotation angular acceleration, or at least one type of operation amount among the rotation angle, the rotation angular velocity, and the rotation angular acceleration of the moving body, or the rotation about the pitch angle of the moving body. At least one type of operation amount among angle, rotation angular velocity, and rotation angular acceleration 28
Is determined (for example, the accelerator amount (slottle angle) and the steering angle are obtained from values proportional to the detection information), and the actuator is determined.
Use 15 to control the mobile. Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic explanatory view of a control device to which the present invention is applied. The control device includes a handle 1, a rotation mechanism 2 for enabling the rotation of the handle, and a handle in an arbitrary direction in an arbitrary amount in a two-dimensional plane. A moving mechanism 3 for moving, a detecting mechanism 4 for detecting at least one of a position, a velocity, and an acceleration relating to the motion 11 having one degree of freedom generated in the rotating mechanism 2;
Detection mechanism 5 for detecting at least one kind of position, velocity, and acceleration in the radial direction and at least one kind of position, velocity, and acceleration in the circumferential direction with respect to the movement 12 having two degrees of freedom generated in the vehicle, and controlling the movement of the moving body The device 6 includes an actuator 7. By operating the handle 1, desired values such as the rotation (posture) of the moving body, the moving direction of the moving body in the two-dimensional plane (the moving direction of the center of gravity), the moving distance or the moving speed, for example, are respectively set to the rotation angle of the handle and the two-dimensional A rotation mechanism 2 that enables rotation of the handle when input independently and simultaneously according to a moving direction and a moving amount in the plane, and a moving mechanism 3 that moves the moving body in an arbitrary direction by an arbitrary amount in a two-dimensional plane. A movement (change in physical state) occurs inside, and the input information is converted into the movement and transmitted. The motion generated by the rotation mechanism 2 is a motion 11 having one degree of freedom, and the motion 12 generated by the moving mechanism 3 is a motion having two degrees of freedom. The one-degree-of-freedom movement 11 includes at least one of position, velocity, and acceleration related to the one-degree-of-freedom movement.
The two-degree-of-freedom movement 12 is detected by the detection mechanism 4 for detecting the type, and the two-degree-of-freedom movement 12 is at least one of the radial, circumferential, position, velocity, and acceleration of the two-degree-of-freedom movement.
Detected by the detection mechanism 5 for detecting the type, the detection mechanism 4
And the detection information 14 by the detection mechanism 5 are input to the control device 6 for the movement of the moving body, and the control device 6 uses the information to obtain the rotation angle, the rotation angular velocity, and the rotation angular acceleration related to the posture of the moving body. And the operation amount 15 relating to at least one of the angles, angular velocities, and angular accelerations related to the moving direction of the moving object and at least one of the moving distance, speed, and acceleration, and moves using the actuator 7. Control the body. Another embodiment in FIG. 2 is described below. The control device includes a handle 1, a rotation mechanism 2 that enables rotation of the handle, a movement mechanism 3 that moves the handle to a predetermined origin or an arbitrary position on the circumference of a predetermined radius from the origin in a two-dimensional plane, A detection mechanism 4 for detecting at least one of a position, a velocity, and an acceleration relating to the motion 11 having one degree of freedom generated in the mechanism 2; It comprises a detection mechanism 5 for detecting at least one of one type and at least one of position, velocity and acceleration in the circumferential direction, a control device 6 for moving body motion, and an actuator 7. By operating the handle 1, desired values of the rotation (posture) of the moving body and the moving direction of the moving body in the two-dimensional plane (the direction of movement of the center of gravity) correspond to, for example, the rotation angle of the handle and the moving direction in the two-dimensional plane, respectively. And simultaneously and independently input (a handle 1 is linearly moved in an arbitrary direction and rotated), and a rotation mechanism 2 that enables rotation of the handle
And movement inside the moving mechanism 3 (change in physical state)
Occurs, and the input information is converted into the motion and transmitted.
The motion generated by the rotation mechanism 2 is the motion 11 with one degree of freedom,
The motion 12 generated by the moving mechanism 3 is a motion having two degrees of freedom.
The one-degree-of-freedom movement 11 is detected by the detection mechanism 4 for detecting at least one of position, velocity, and acceleration related to the one-degree-of-freedom movement, and the two-degree-of-freedom movement 12 is a radial position related to the two-degree-of-freedom movement. , Speed, and at least one of the position, velocity, and acceleration in the circumferential direction are detected by the detection mechanism 5, the detection information 13 by the detection mechanism 4, and the detection information by the detection mechanism 5
14 is input to the control device 6 for the movement of the moving object, and the control device 6 uses the information to perform at least one of the rotation angle, the rotation angular velocity, and the rotation angular acceleration related to the posture of the moving object, and the moving direction of the moving object. The operation amount 15 for at least one of the angles, angular velocities, and angular accelerations is determined, and the moving body is controlled using the actuator 7. Finally, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic explanatory view of a control device to which the present invention is applied. The control device includes a handle 1, rotation mechanisms 2 and 3 for enabling rotation of the handle, and a degree of freedom 1 generated in each of the mechanisms 2 and 3. Positions, velocities for movements 11 and 12,
It comprises detection mechanisms 4 and 5 for detecting at least one type of acceleration, a control device 6 for moving body motion, and an actuator 7. When two kinds of information relating to the rotation of the moving body are simultaneously and independently input by operating the handle 1 (arbitrary twist is applied to the handle), the movement (rotation mechanism) 2 and 3 inside the rotation mechanisms 2 and 3 that enable the rotation of the handle is performed. Physical state change), and the input information is converted into the movement and transmitted. Each of the motions generated by the rotation mechanisms 2 and 3 has one degree of freedom
11 and 12. The movements 11 and 12 are detected by detection mechanisms 4 and 5 for detecting at least one of position, velocity and acceleration relating to the one degree of freedom movement. Detection mechanisms 4 and 5
Are input to the control device 6 for the motion of the moving object, and the control device 6 uses the information to determine at least one of the rotation angle, the rotation angular velocity, and the rotation angular acceleration related to the posture of the moving object. The operation amount 15 is determined, and the moving body is controlled using the actuator 7. [Effects of the Invention] The present invention has the following effects. (1) Three degrees of freedom relating to the movement of the center of gravity of the moving body in three dimensions with one handle, and three degrees of freedom relating to the posture of the moving body (yaw, roll, pitch). Can be input independently and simultaneously, which makes it much easier to control moving objects than conventional steering wheels. For example, turbulence and turbulent currents, such as airplanes and submarines, can cause certain disturbances in three-dimensional space. Even if the moving object is received, the moving object can be controlled stably and accurately. (2) By giving the degree of freedom of movement of the handle in a two-dimensional plane in addition to the conventional rotational degree of freedom,
With one handle, you can easily input the moving direction of the center of gravity of the moving body, the posture, the moving distance or the speed, etc., so that the moving direction itself is changed by changing the steering wheel angle and rotating the moving body itself. The control of the moving body becomes much easier, and the moving distance or the moving speed can be adjusted without using the accelerator pedal and the brake petal. In this case, it is very easy to enter the garage and to adjust the width. (3) One handle has a degree of freedom in the moving direction of the center of gravity of the moving body, and three rotational degrees of freedom relating to the posture of the moving body (yaw,
(Pitch, Roll) can be input independently and simultaneously, making it much easier to control the moving body as compared with the conventional steering wheel. For example, acceleration and deceleration, turning (driving operation such as), Even if the moving object receives disturbance such as inclination of the road surface, unevenness of the road surface, etc., the moving object can be controlled stably and accurately.
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図,第4図は本発明を適用する制御装置の
概略説明図、第3図は本発明で制御可能なハンドルの例
を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1, 2, and 4 are schematic explanatory views of a control device to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a view showing an example of a handle that can be controlled by the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舩橋 誠寿 川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社 日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 大成 幹彦 川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社 日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 杉浦 登 勝田市大字高場2520番地 株式会社日立 製作所佐和工場内 (72)発明者 平山 善一 勝田市大字高場2520番地 株式会社日立 製作所佐和工場内 (56)参考文献 実開 昭61−9399(JP,U) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Masahisa Funabashi 1099 Ozenji, Aso-ku, Kawasaki Hitachi Systems Development Laboratory (72) Inventor Mikihiko Onari 1099 Ozenji, Aso-ku, Kawasaki Hitachi Systems Development Laboratory (72) Inventor Noboru Sugiura Katsuta 2520 Takaba, Hitachi, Ltd. Inside the Sawa Factory (72) Inventor Zenichi Hirayama Katsuta 2520 Takaba, Hitachi, Ltd. Inside the Sawa Factory (56) References Japanese Utility Model Showa 61-9399 (JP, U)
Claims (1)
て、 運転者が入力したハンドルの動きに対応して前記移動体
の運動を変化させる運動機構と、 前記運動機構により変化した運動の物理的性質のうち、
前記移動体の移動位置、速度および加速度のうち少なく
とも1つを検出する移動検出機構と、 前記運動機構により変化した運動の物理的性質のうち、
前記移動体の回転角度、回転角速度および回転角加速度
のうち少なくとも1つを検出する回転検出機構と、 前記移動検出機構および前記回転検出機構で検出された
情報に基づいて、前記移動体の移動位置、速度、加速度
のうち少なくとも1つおよび前記移動体の回転角度、回
転角速度、回転角加速度のうち少なくとも1つの少なく
とも2つを独立に変化させるアクチュエータを制御する
アクチュエータ制御装置とを備えたことを特徴とするハ
ンドル制御装置。 2.特許請求の範囲第1項に記載のハンドル制御装置に
おいて、 前記運動機構は、 前記運転者が入力したハンドルの動きに対応し、それぞ
れが互いに異なる方向に、前記移動体を移動させる複数
の移動機構と、 前記運転者が入力したハンドルの動きに対応し、それぞ
れが互いに異なる各方向に、前記移動体を回転させる複
数の回転機構とを有することを特徴とするハンドル制御
装置。 3.特許請求の範囲第2項に記載のハンドル制御装置に
おいて、 前記各移動機構は、前記移動体を3次元空間のx軸方
向、y軸方向およびz軸方向のうちいずれかへ移動さ
せ、 前記各回転機構は、前記移動体をヨー角方向、ロール角
方向およびピッチ角方向のうちいずれかへ回転させ、 前記移動検出機構は、3次元空間のx軸方向、y軸方向
およびz軸方向について、前記移動体の移動位置、速度
および加速度を検出し、 前記回転検出機構は、ヨー角方向、ロール角方向および
ピッチ角方向について、前記移動体の回転角度、回転速
度および回転加速度を検出し、 前記アクチュエータ制御装置は、前記移動体のx軸方
向、y軸方向、z軸方向それぞれの移動位置、移動速
度、移動加速度および移動体のヨー角方向、ロール角方
向、ピッチ角方向のうちいずれか1つを制御することを
特徴とするハンドル制御装置。(57) [Claims] In a steering wheel control device for controlling a moving body, a movement mechanism that changes the movement of the moving body in response to a movement of a steering wheel input by a driver; and a physical property of the movement changed by the movement mechanism,
A movement detection mechanism that detects at least one of a movement position, a velocity, and an acceleration of the moving body; and, among physical properties of the movement changed by the movement mechanism,
A rotation detection mechanism that detects at least one of a rotation angle, a rotation angular velocity, and a rotation angular acceleration of the moving body; and a movement position of the moving body based on information detected by the movement detection mechanism and the rotation detection mechanism. , Speed, and acceleration, and an actuator control device that controls an actuator that independently changes at least two of at least one of a rotation angle, a rotation angular velocity, and a rotation angular acceleration of the moving body. And handle control device. 2. The handle control device according to claim 1, wherein the movement mechanism corresponds to a movement of the steering wheel input by the driver, and the plurality of movement mechanisms move the moving body in directions different from each other. And a plurality of rotation mechanisms for rotating the moving body in directions different from each other in response to the movement of the steering wheel input by the driver. 3. 3. The handle control device according to claim 2, wherein each of the moving mechanisms moves the moving body in any one of an x-axis direction, a y-axis direction, and a z-axis direction of a three-dimensional space. The rotation mechanism rotates the moving body in any one of a yaw angle direction, a roll angle direction, and a pitch angle direction. Detecting a moving position, a velocity, and an acceleration of the moving body, the rotation detecting mechanism detects a rotation angle, a rotating speed, and a rotational acceleration of the moving body in a yaw angle direction, a roll angle direction, and a pitch angle direction; The actuator control device includes a moving position, a moving speed, a moving acceleration, a yaw angle direction, a roll angle direction, and a pitch angle direction of the moving body in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction. Handle control device and controls any one of.
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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|---|---|
| JPS62290912A JPS62290912A (en) | 1987-12-17 |
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ID=15109406
Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE2841284C2 (en) * | 1978-09-22 | 1982-04-15 | H.A. Schlatter AG, Schlieren, Zürich | Device for programming a handling device |
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| JPS619399U (en) * | 1984-06-22 | 1986-01-20 | 株式会社新潟鐵工所 | Z-type propulsion device control handle |
-
1986
- 1986-06-11 JP JP61133634A patent/JP2728392B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS62290912A (en) | 1987-12-17 |
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