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JP7459710B2 - Lift/tilt control device for automated guided vehicles - Google Patents
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JP7459710B2 JP2020128816A JP2020128816A JP7459710B2 JP 7459710 B2 JP7459710 B2 JP 7459710B2 JP 2020128816 A JP2020128816 A JP 2020128816A JP 2020128816 A JP2020128816 A JP 2020128816A JP 7459710 B2 JP7459710 B2 JP 7459710B2
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Description

本発明は、無人搬送車(Automated Guided Vehicle;AGV)による荷物の持ち上げ、搬送に係り、特に荷物の昇降・傾斜の制御技術に関する。 The present invention relates to lifting and transporting luggage using an automated guided vehicle (AGV), and particularly relates to technology for controlling the elevation and inclination of luggage.

特許文献1をはじめとする無人搬送車では、駆動用のモータに加えて、荷物の昇降用のモータを搭載している。特許文献2の台部安定化装置では、サーボモータを用いた2つの昇降軸により天板(台部)の傾斜(横方向および進行方向)を制御する。 Automatic guided vehicles such as those disclosed in Patent Document 1 are equipped with a motor for lifting and lowering cargo in addition to a driving motor. In the platform stabilizing device disclosed in Patent Document 2, the inclination (lateral direction and traveling direction) of the top plate (base) is controlled by two elevating shafts using servo motors.

特許文献3では、多軸の直動アクチュエータによるステージの制御について、推力定数をテーブルにより補正する手法を扱っている。 Patent document 3 deals with a method for correcting the thrust constant using a table when controlling a stage using a multi-axis linear actuator.

また、本発明の制御に関連する研究として、非特許文献1にはモード空間に基づく制御について記載されている。 In addition, as a study related to the control of the present invention, Non-Patent Document 1 describes control based on mode space.

特開2019-204538号公報JP 2019-204538 A 特開2019-093981号公報JP2019-093981A 特開2005-150615号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-150615

矢島俊介、桂誠一郎、「異質量マスタ・スレーブシステムにおけるモード空間オブザーバに基づく非干渉バイラテラル制御」、電学論D、vol.133-2、pp.172-180、2013Shunsuke Yajima, Seiichiro Katsura, "Non-interfering bilateral control based on mode space observer in a different mass master-slave system", Electrical Engineering Theory D, vol. 133-2, pp. 172-180, 2013

非特許文献1に記載のように、モード空間に基づく制御の研究は遠隔操作デバイスの研究において行われているが、AGV(特にその昇降・傾斜装置)に応用された例は調べた限り確認されていない。 As described in Non-Patent Document 1, research into control based on mode space has been conducted in the study of remotely operated devices, but as far as we have investigated, there have been no confirmed examples of its application to AGVs (especially their lifting and tilting devices).

またアクチュエータによってAGVの荷物昇降用の台車等の昇降制御・横方向傾斜制御・進行方向傾斜制御に関して制御系を設計することは難しいものであった。 Furthermore, it is difficult to design a control system using actuators to control the elevation, lateral inclination, and forward direction inclination of an AGV's luggage lifting cart, etc.

本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、アクチュエータの出力軸と、荷物が搭載される台車・天板等の被制御体の接触時の衝撃を少なくし、被制御体の傾きを制御しながらスムーズに昇降制御が行える無人搬送車の昇降・傾斜制御装置を提供することにある。 The present invention aims to solve the above problems, and its purpose is to provide a lifting/tilting control device for an automated guided vehicle that reduces the impact when the actuator output shaft comes into contact with a controlled object such as a cart or tabletop on which cargo is loaded, and can smoothly control the lifting/tilting while controlling the tilt of the controlled object.

上記課題を解決するための請求項1に記載の無人搬送車の昇降・傾斜制御装置は、
移動可能な走行体に搭載された基台と、
前記基台上の四隅に各々設置されたアクチュエータであり、出力軸が、前記アクチュエータの基台に対する設置面に対して垂直方向に運動自在に構成された第1~第4のアクチュエータと、
前記第1~第4のアクチュエータの各出力軸の先端部に対向して配設された被制御体と、
前記被制御体の荷重に比べて十分小さい力により第1~第4のアクチュエータを伸長させ、前記各アクチュエータの出力軸の先端が被制御体に接触、停止した後、被制御体の傾きを制御しながら第1~第4のアクチュエータの各出力軸の位置を制御する位置制御部と、
を備え、
In order to solve the above problem, the lifting/tilting control device for an automated guided vehicle according to claim 1 comprises:
A base mounted on a movable traveling body;
First to fourth actuators are respectively installed at the four corners of the base, and the output shafts of the actuators are configured to be movable in a direction perpendicular to a surface on which the actuators are installed on the base ;
a controlled body disposed opposite to a tip end of each of the output shafts of the first to fourth actuators;
a position control unit that extends the first to fourth actuators by a force that is sufficiently smaller than the load of the controlled body, and controls the position of each of the output shafts of the first to fourth actuators while controlling the inclination of the controlled body after the tip of the output shaft of each actuator comes into contact with the controlled body and stops;
Equipped with

前記位置制御部は、
次の(1)式、(2)式、(3)式を用いて、前記被制御体の中心高さ指令および被制御体の傾斜指令からモードの位置指令に変換する指令値生成部と、
The position control unit is
a command value generating unit that converts the center height command of the controlled object and the tilt command of the controlled object into a mode position command using the following equations (1), (2), and (3);

Figure 0007459710000001
Figure 0007459710000001

Figure 0007459710000002
Figure 0007459710000002

Figure 0007459710000003
Figure 0007459710000003

(ただし、x1~x4は被制御体における第1~第4のアクチュエータの各出力軸の先端部の位置、X1は被制御体の昇降に対応するモード変数でありX1=(x1+x2+x3+x4)/4で定義され、X2は被制御体の横方向(x軸を回転軸とする回転方向)の傾斜に対応するモード変数でありX2=(x1-x2+x3-x4)/4で定義され、横方向の傾斜Sxと比例関係X2=(d12/2)Sx(d12は第1のアクチュエータの出力軸の先端部と第2のアクチュエータの出力軸の先端部の間の距離;アクチュエータ左右間隔)にあり、X3は被制御体の進行方向(y軸を回転軸とする回転方向)の傾斜に対応するモード変数でありX3=(x1+x2-x3-x4)/4で定義され、進行方向の傾斜Syと比例関係X3=(d13/2)Sy(d13は第1のアクチュエータの出力軸の先端部と第3のアクチュエータの出力軸の先端部の間の距離;アクチュエータ前後間隔)にあり、X4は被制御体の歪みに対応するモード変数であり、Hcmdは被制御体の中心高さ指令、Sx cmdは被制御体の横方向の(x軸に関する)傾斜指令、Sy cmdは被制御体の進行方向の(y軸に関する)傾斜指令、X1 cmd~X4 cmdはモードの位置指令値)、
前記指令値生成部により変換されたモードの位置指令と、第1~第4のアクチュエータに対して位置制御を行ったことによる各アクチュエータの出力軸の位置応答値を変数変換したモードの応答値とに基づいて、(4)式を用いてモードの力参照値を求める位置制御器と、
(However, x 1 to x 4 are the positions of the tips of the output shafts of the first to fourth actuators in the controlled object, X 1 is the mode variable corresponding to the elevation of the controlled object, and X 1 = (x 1 + x 2 + x 3 + x 2 + x 3 - x 4 )/4, and the proportional relationship with the lateral slope S x is X 2 = (d 12 / 2 ) S 2; the distance between the tips of the output shafts of the actuators; X3 is the mode variable corresponding to the inclination of the controlled object in the direction of movement (direction of rotation with the y-axis as the rotation axis). It is defined as The distance between the tip of the output shaft and the tip of the output shaft of the third actuator; S x cmd is the tilt command in the lateral direction (with respect to the x-axis) of the controlled object, S y cmd is the tilt command in the traveling direction (with respect to the y-axis) of the controlled object, X 1 cmd to X 4 cmd is the mode position command value),
The position command of the mode converted by the command value generation unit and the response value of the mode obtained by converting the position response value of the output shaft of each actuator into a variable by performing position control on the first to fourth actuators. a position controller that calculates a mode force reference value based on equation (4);

Figure 0007459710000004
Figure 0007459710000004

(ただしCPM1~CPM4は位置制御器の特性、X1 cmd~X4 cmdはモードの位置指令値、X1 res~X4 resはモードの応答値、F1 ref~F4 refはモード変数の力参照値)、
前記位置制御器により求められたモードの力参照値から、(5)式を用いて第1~第4のアクチュエータの出力軸の力参照値に変換する変数変換部と、
(However, C PM1 to C PM4 are the characteristics of the position controller, X 1 cmd to X 4 cmd are the mode position command values, X 1 res to X 4 res are the mode response values, and F 1 ref to F 4 ref are the mode variable force reference value),
a variable conversion unit that converts the mode force reference value determined by the position controller into the force reference value of the output shaft of the first to fourth actuators using equation (5);

Figure 0007459710000005
Figure 0007459710000005

(ただし、T-1は変換行列の逆行列)
を備えたことを特徴とする。
(where T -1 is the inverse matrix of the transformation matrix)
The present invention is characterized by comprising:

請求項2に記載の無人搬送車の昇降・傾斜制御装置は、請求項1において、
前記位置制御部は、
被制御体への搭載物が無い状態で第1~第4のアクチュエータに等しい力を与えて各出力軸を伸長し、前記各アクチュエータの出力軸の先端部が被制御体に接触して停止したときの、アクチュエータの出力軸長さの平均からの偏差分を記憶し、搭載物搬送時に前記偏差分を前記各アクチュエータの出力軸の位置応答値に加算することを特徴としている。
The lifting/tilting control device for an automatic guided vehicle according to claim 2 is the device according to claim 1,
The position control unit is
When there is no load on the controlled object, equal forces are applied to the first to fourth actuators to extend each output shaft, and when the tip of the output shaft of each actuator comes into contact with the controlled object and stops, the deviation of the actuator output shaft length from the average is stored, and when the load is transported, the deviation is added to the position response value of the output shaft of each actuator.

請求項3に記載の無人搬送車の昇降・傾斜制御装置は、請求項1又は2において、
前記位置制御部は、
前記第1~第4のアクチュエータの出力軸の先端部が被制御体に接触したときのアクチュエータの出力軸の位置Lを、(6)式を用いて算出し、
The lifting/tilting control device for an automatic guided vehicle according to claim 3 is the device according to claim 1 or 2 ,
The position control unit is
Calculating the position L of the output shaft of the first to fourth actuators when the tip ends of the output shafts of the actuators come into contact with the controlled object using equation (6);

Figure 0007459710000006
Figure 0007459710000006

(ただしf0 refは各アクチュエータに力が加わっていないときの出力軸の力参照値、kはアクチュエータの弾性係数、L0は各アクチュエータに力が加わっていない状態の自然長)
該算出された位置Lを前記(1)式のx1~x4に適用することを特徴としている。
(However, f 0 ref is the output shaft force reference value when no force is applied to each actuator, k is the elastic coefficient of the actuator, and L 0 is the natural length when no force is applied to each actuator.)
It is characterized in that the calculated position L is applied to x 1 to x 4 in equation (1).

請求項4に記載の無人搬送車の昇降・傾斜制御装置は、請求項1から3のいずれか1項において、
前記基台に設置された傾斜センサを備え、
前記位置制御部は、次の(7)式を演算することによって基台座標系での傾斜指令を求める座標変換部を備え、前記求められた基台座標系での傾斜指令を、前記指令値生成部における被制御体の傾斜指令とすることを特徴としている。
The elevation/inclination control device for an automatic guided vehicle according to claim 4 is any one of claims 1 to 3 , comprising:
comprising a tilt sensor installed on the base;
The position control unit includes a coordinate conversion unit that calculates a tilt command in the base coordinate system by calculating the following equation (7), and converts the determined tilt command in the base coordinate system into the command value. It is characterized in that it is a tilt command for the controlled object in the generation section.

Figure 0007459710000007
Figure 0007459710000007

(ただし、SBx cmdは基台座標系での被制御体の横方向の傾斜指令、SBy cmdは基台座標系での被制御体の進行方向の傾斜指令、SWx cmdは世界座標系での被制御体の横方向の傾斜指令、SWy cmdは世界座標系での被制御体の進行方向の傾斜指令、SWx Bは前記傾斜センサにより検出された世界座標系での被制御体の横方向の傾斜、SWy Bは前記傾斜センサにより検出された世界座標系での被制御体の進行方向の傾斜) (However, S Bx cmd is a horizontal tilt command of the controlled object in the base coordinate system, S By cmd is a tilt command in the advancing direction of the controlled object in the base coordinate system, and S Wx cmd is the world coordinate system. S W x B is the horizontal tilt command of the controlled object in the world coordinate system, S Wx B is the tilt command in the direction of movement of the controlled object in the world coordinate system, and S Wx B is the command for the controlled object in the world coordinate system detected by the tilt sensor. (S Wy B is the inclination in the direction of movement of the controlled object in the world coordinate system detected by the inclination sensor)

(1)請求項1~4に記載の発明によれば、第1~第4のアクチュエータと被制御体(台車・天板等)が接触した際の衝撃が少なく、被制御体の傾きを制御しながらスムーズに持ち上げることができる。また、被制御体の中心高さ、横方向傾斜、進行方向傾斜、歪に関する制御パラメータを独立に設計することが可能となり、制御ゲインの調整が容易となる。また、歪みを制御パラメータとしているため、各アクチュエータの出力軸と被制御体の接触面からの誤差を吸収することができる。
(2)請求項2に記載の発明によれば、被制御体の傾斜を精度良く計算することができる。
(3)請求項3に記載の発明によれば、各アクチュエータに加わる力の状態に関わらず、アクチュエータの出力軸の位置を正しく算出することができ、制御精度が向上する。
(4)請求項4に記載の発明によれば、走行体に搭載された基台が傾く場合であっても、被制御体の傾きの制御が可能となる。例えば斜面上の走行などで基台が傾く際にも被制御体の傾きを水平に保つことができる。
(1) According to the invention described in claims 1 to 4 , the impact when the first to fourth actuators come into contact with the controlled object (cart, tabletop, etc.) is small, and the controlled object can be lifted smoothly while controlling the inclination of the controlled object. In addition, it is possible to independently design the control parameters for the center height, lateral inclination, forward inclination, and distortion of the controlled object, making it easy to adjust the control gain. In addition, because distortion is used as a control parameter, it is possible to absorb errors from the contact surface between the output shaft of each actuator and the controlled object.
(2) According to the invention described in claim 2 , the inclination of the controlled object can be calculated with high accuracy.
(3) According to the invention described in claim 3 , the position of the output shaft of each actuator can be calculated correctly regardless of the state of the force applied to each actuator, thereby improving control accuracy.
(4) According to the invention described in claim 4 , even if the base mounted on the traveling body is tilted, the tilt of the controlled body can be controlled. For example, even if the base is tilted due to traveling on a slope, the tilt of the controlled body can be kept horizontal.

本発明の実施形態例による昇降・傾斜装置の概要図。FIG. 1 is a schematic diagram of a lifting/tilting device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例1のシステム全体の構成図。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1のコントローラの構成図。1 is a configuration diagram of a controller according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の制御系のブロック図。1 is a block diagram of a control system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施例1における無人搬送車(AGV)とアクチュエータの番号の対応を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the correspondence between numbers of automatic guided vehicles (AGV) and actuators in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2のシステム全体の構成図。FIG. 11 is a diagram showing the overall configuration of a system according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2のコントローラの構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of a controller according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2の制御性能を実験した結果を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing the results of an experiment on the control performance of the second embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiment.

図1に、実施例1による昇降・傾斜装置の概要を示す。図1において、無人搬送車(移動可能な走行体)10には基台20が搭載され、固定され、基台20上の四隅には第1~第4のアクチュエータ31~34の各固定子が固定されている。 Figure 1 shows an overview of the lifting/tilting device according to the first embodiment. In Figure 1, a base 20 is mounted and fixed to an automated guided vehicle (mobile running body) 10, and the stators of the first to fourth actuators 31 to 34 are fixed to the four corners of the base 20.

第1~第4のアクチュエータ31~34の各出力軸は、それぞれの垂直方向の運動の自由度を有しており、各出力軸の先端部に対向して、荷物搭載用の台車、天板、かご台車等の被制御体40が配設されている。 Each output shaft of the first to fourth actuators 31 to 34 has a degree of freedom of movement in the vertical direction, and a controlled object 40 such as a cargo cart, a top plate, or a cage cart is disposed opposite the tip of each output shaft.

前記アクチュエータ31~34の各出力軸の伸長により各出力軸の先端部が被制御体40に当接する部位には、各出力軸先端によって被制御体40を可動自在に支持する図示省略の接続機構が設けられている。 At the location where the tip of each output shaft of the actuators 31 to 34 comes into contact with the controlled object 40 due to the extension of the output shaft, a connection mechanism (not shown) is provided that movably supports the controlled object 40 via the tip of each output shaft.

この接続機構によって、被制御体40が傾く場合であってもアクチュエータの出力軸と被制御体40が接することができ、被制御体40の傾斜を許容できるように構成されている。 This connection mechanism allows the output shaft of the actuator to come into contact with the controlled object 40 even when the controlled object 40 is tilted, and is configured to allow the controlled object 40 to tilt.

尚、無人搬送車10は走行駆動用のモータ、被制御体の昇降・傾斜用のモータ(アクチュエータ31~34駆動用のモータ)等を備えているが、それらは図示省略している。また、本実施例のアクチュエータ31~34は、例えばボールねじ機構が採用される。 The automated guided vehicle 10 is equipped with a motor for driving the vehicle, a motor for raising and lowering and tilting the controlled object (motors for driving the actuators 31 to 34), etc., but these are not shown in the figure. In addition, the actuators 31 to 34 in this embodiment are, for example, ball screw mechanisms.

次に、本発明の位置制御部を含めた昇降・傾斜装置のシステムの全体の構成を図2に示す。図2の太線部分は機械的な接続を示している。図2において、61は位置制御部の機能を備えたコントローラである。コントローラ61はアクチュエータ31~34に推力を与え、推力の値はアクチュエータ長さの情報をフィードバックすることで定める。 Next, the overall system configuration of the lifting/tilting device, including the position control unit of the present invention, is shown in Figure 2. The thick lines in Figure 2 indicate mechanical connections. In Figure 2, 61 is a controller equipped with the function of a position control unit. Controller 61 applies thrust to actuators 31 to 34, and the thrust value is determined by feeding back information on the actuator length.

コントローラ61の構成を図3に示す。図3において62は指令値生成部であり、被制御体40の中心高さおよび傾斜の指令値を、幾何学的関係に基づいて変数変換し、モード(モード空間)の位置指令値Xcmdを算出する。 The configuration of the controller 61 is shown in Fig. 3. In Fig. 3, reference numeral 62 denotes a command value generating unit, which converts the command values of the center height and inclination of the controlled body 40 into variables based on geometric relationships, and calculates a position command value X cmd of the mode (modal space).

アクチュエータの出力軸の位置応答値xres(アクチュエータの伸展長の応答値)は、ダイレクトドライブのリニアモータの場合、位置センサで直接計測する。ダイレクトドライブではなくボールねじ等の伝動機構を用いる場合は、リード等の定数を用いてアクチュエータ長さを計算する。 The position response value xres of the actuator output shaft (response value of the actuator extension length) is measured directly by a position sensor in the case of a direct drive linear motor. When using a transmission mechanism such as a ball screw instead of a direct drive, the actuator length is calculated using a constant such as lead.

63は、アクチュエータの出力軸の位置応答値xresをモード空間の定義(後述の(3)式)に基づいて変数変換して、モードの応答値Xresを算出する変数変換部である。 Reference numeral 63 denotes a variable conversion unit that converts variables of the position response value xres of the output shaft of the actuator based on the definition of the modal space (Equation (3) described later) to calculate a modal response value Xres .

前記モードの位置指令値Xcmdとモードの応答値Xresを基に位置制御器64によって位置制御系を構築し、位置制御器64からモードの力参照値Frefを出力する。 A position control system is constructed by a position controller 64 based on the position command value X cmd of the mode and the response value X res of the mode, and the force reference value F ref of the mode is output from the position controller 64 .

65は、前記モードの力参照値Frefから、後述の(5)式を用いてアクチュエータの出力軸の力参照値frefに変換する変数変換部である。この出力軸の力参照値frefが第1~第4のアクチュエータ31~34への最終的な制御入力となる。 Reference numeral 65 denotes a variable conversion unit that converts the force reference value F ref of the mode into a force reference value f ref of the output shaft of the actuator using equation (5) described later. This output shaft force reference value f ref becomes the final control input to the first to fourth actuators 31 to 34.

実施例1の制御系のブロック図を図4に示す。図4において図3と同一部分は同一符号をもって示している。コントローラ61内の64aはモードの位置指令値Xcmdとモードの応答値Xresの偏差をとる減算器であり、Cp(s)はモードの位置制御器64の位置制御ゲインである。 A block diagram of the control system of the first embodiment is shown in FIG. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. 64a in the controller 61 is a subtracter that takes the deviation between the mode position command value X cmd and the mode response value X res , and C p (s) is the position control gain of the mode position controller 64.

70は各アクチュエータのモータドライバであり、fa refはアクチュエータの出力軸の推力を表している。前記推力fa refと、プラント(台車、天板などの被制御体40および被制御体上の荷物等)の外乱fextとの偏差が減算器71によってとられ、その偏差には係数付与部72の力-位置変換係数1/Ms2が付与されることで出力軸の位置応答値xresが出力される。 70 is a motor driver for each actuator, and f a ref represents the thrust of the output shaft of the actuator. A subtracter 71 calculates the deviation between the thrust force f a ref and the disturbance f ext of the plant (controlled objects 40 such as trolleys and top plates, loads on controlled objects, etc.), and a coefficient assigning section is applied to the deviation. By applying the force-position conversion coefficient 1/Ms 2 of 72, the position response value x res of the output shaft is output.

図5は被制御体40における各アクチュエータの位置関係を表し、図中のActuatur1~4は、第1~第4のアクチュエータ31~34の位置を示している。 Figure 5 shows the positional relationship of each actuator in the controlled object 40, with Actuators 1 to 4 in the figure indicating the positions of the first to fourth actuators 31 to 34.

次に、図3、図4のコントローラ61の動作を具体的に説明する。アクチュエータの位置と傾斜を変換する式は、各機能のモード変数X=[X1,X2,X3,X4]とアクチュエータの位置のベクトルx=[x1,x2,x3,x4]を用いて、(1)式、(2)式として表すことができる。 Next, the operation of the controller 61 in Figures 3 and 4 will be specifically described. The equations for converting the position and inclination of the actuator can be expressed as equations (1 ) and (2) using the mode variable X = [ X1 , X2 , X3 , X4 ] of each function and the actuator position vector x = [ x1 , x2 , x3, x4 ].

Figure 0007459710000008
Figure 0007459710000008

Figure 0007459710000009
Figure 0007459710000009

ただし、モード変数X1は昇降、X2は横方向(x軸を回転軸とする回転方向)の傾斜、X3は進行方向(y軸を回転軸とする回転方向)の傾斜、X4は歪に各々対応する。 Here, the mode variable X1 corresponds to elevation, X2 corresponds to inclination in the lateral direction (rotation direction about the x-axis), X3 corresponds to inclination in the advancement direction (rotation direction about the y-axis), and X4 corresponds to distortion.

また、図3、図4における指令値生成部62が実施する中心高さ・傾斜指令[Hcmd,Sx cmd,Sy cmd]からモードの指令Xcmd=[X1 cmd,X2 cmd,X3 cmd,X4 cmd]までの変数変換は(3)式として表すことができる。 Furthermore, the variable conversion from the center height/tilt command [H cmd , S x cmd , Sy cmd ] to the mode command X cmd = [X 1 cmd , X 2 cmd , X 3 cmd , X 4 cmd ] performed by the command value generation unit 62 in Figures 3 and 4 can be expressed as equation (3).

Figure 0007459710000010
Figure 0007459710000010

ただし、x1~x4は被制御体における第1~第4のアクチュエータの各出力軸の先端部の位置、X1は被制御体の昇降に対応するモード変数でありX1=(x1+x2+x3+x4)/4で定義される。 where x1 to x4 are the positions of the tips of the output shafts of the first to fourth actuators in the controlled body, and X1 is a mode variable corresponding to the elevation of the controlled body and is defined as X1 = ( x1 + x2 + x3 + x4 )/4.

2は被制御体の横方向(x軸を回転軸とする回転方向)の傾斜に対応するモード変数でありX2=(x1-x2+x3-x4)/4で定義され、横方向の傾斜Sxと比例関係X2=(d12/2)Sx(d12は第1のアクチュエータの出力軸の先端部と第2のアクチュエータの出力軸の先端部の間の距離;アクチュエータ左右間隔)にある。 X 2 is a mode variable corresponding to the inclination of the controlled object in the lateral direction (rotation direction with the x-axis as the rotation axis), and is defined as X 2 = (x 1 - x 2 + x 3 - x 4 )/4, The horizontal inclination S x and the proportional relationship X 2 = (d 12 /2) S x (d 12 is the distance between the tip of the output shaft of the first actuator and the tip of the output shaft of the second actuator; (actuator left and right spacing).

3は被制御体の進行方向(y軸を回転軸とする回転方向)の傾斜に対応するモード変数でありX3=(x1+x2-x3-x4)/4で定義され、進行方向の傾斜Syと比例関係X3=(d13/2)Sy(d13は第1のアクチュエータの出力軸の先端部と第3のアクチュエータの出力軸の先端部の間の距離;アクチュエータ前後間隔)にある。 X3 is a mode variable corresponding to the inclination of the controlled object's direction of travel (rotation direction about the y-axis as the rotation axis) and is defined as X3 = ( x1 + x2 - x3 - x4 )/4, and is proportional to the inclination S y in the direction of travel, X3 = ( d13 /2) S y ( d13 is the distance between the tip of the output shaft of the first actuator and the tip of the output shaft of the third actuator; actuator front-to-rear spacing).

4は被制御体の歪みに対応するモード変数であり、Hcmdは被制御体の中心高さ指令、Sx cmdは被制御体の横方向の(x軸に関する)傾斜指令、Sy cmdは被制御体の進行方向の(y軸に関する)傾斜指令、X1 cmd~X4 cmdはモードの位置指令値である。 X4 is a mode variable corresponding to the distortion of the controlled body, H cmd is a center height command of the controlled body, S x cmd is a lateral tilt command (relative to the x-axis) of the controlled body, S y cmd is a tilt command (relative to the y-axis) of the controlled body in the traveling direction, and X1 cmd to X4 cmd are position command values of the mode.

位置制御器64は、減算器64aから入力されるモードの位置指令値Xcmdとモードの応答値Xresの偏差分に基づいて(4)式を用いてモードの力参照値Frefを求める。 The position controller 64 determines the force reference value F ref of the mode using equation (4) based on the deviation between the mode position command value X cmd input from the subtractor 64 a and the mode response value X res .

Figure 0007459710000011
Figure 0007459710000011

ただし、CPM1~CPM4はコントローラ(PIDなど)の特性、X1 cmd~X4 cmdはモードの位置指令値、X1 res~X4 resはモードの応答値、F1 ref~F4 refはモード変数の力参照値である。 where C PM1 to C PM4 are the characteristics of the controller (such as PID), X 1 cmd to X 4 cmd are the position command values of the modes, X 1 res to X 4 res are the response values of the modes, and F 1 ref to F 4 ref are the force reference values of the mode variables.

本実施例では、位置制御器64に、(4)式のように各機能のモードの変数に対する制御器を直接組み込んでいるため、各機能の制御性能を直接設計することができる。 In this embodiment, the controller for the mode variables of each function is directly incorporated into the position controller 64, as shown in equation (4), so the control performance of each function can be directly designed.

すなわち、従来手法ではアクチュエータ各軸の制御ゲインを変えることはできるが、傾斜制御および高さ制御といった各機能に関する制御ゲインの比重を調整することは難しいものであった。 In other words, while conventional methods make it possible to change the control gain for each axis of the actuator, it is difficult to adjust the weighting of the control gain for each function, such as tilt control and height control.

これに対して本発明では、各機能のモードの変数に対して制御系を組むため、各機能に関する制御ゲインを直接設計することができる。 On the other hand, in the present invention, since a control system is constructed for the mode variables of each function, control gains regarding each function can be directly designed.

モード変数の力参照値Frefからアクチュエータ出力軸の力参照値frefへの変換については、変数変換部65において(5)式のように変換行列の逆行列T-1をFrefにかけることで実現することができる。 To convert the force reference value F ref of the mode variable to the force reference value f ref of the actuator output shaft, the variable converter 65 multiplies F ref by the inverse matrix T −1 of the conversion matrix as shown in equation (5). It can be realized with.

Figure 0007459710000012
Figure 0007459710000012

次に被制御体40への接触・幾何学的誤差の補正値について説明する。 Next, correction values for contact and geometric errors on the controlled object 40 will be explained.

被制御体40をアクチュエータ31~34により押し上げる場合、被制御体とアクチュエータ31~34の接触する点でのAGV10と被制御体40の距離は構造や製作上の誤差により必ずしも等しいとは限らない。このため、アクチュエータ31~34の伸展長から被制御体40の傾きを計算すると積荷の傾斜の算出に誤差がでる。 When the controlled object 40 is pushed up by the actuators 31 to 34, the distance between the AGV 10 and the controlled object 40 at the point of contact between the controlled object and the actuators 31 to 34 is not necessarily equal due to structural and manufacturing errors. Therefore, when the inclination of the controlled body 40 is calculated from the extension length of the actuators 31 to 34, an error occurs in calculating the inclination of the load.

そこで、無積載の状態で各アクチュエータに等しい力(被制御体40の重量に比べ十分小さい)を与えて伸長し、アクチュエータの出力軸が被制御体40の底部に接触して停止した状態のアクチュエータの長さの、平均からの差を補正値として記憶する。 Therefore, an equal force (sufficiently smaller than the weight of the controlled object 40) is applied to each actuator in an unloaded state to extend the actuator, and the actuator is stopped when the output shaft of the actuator contacts the bottom of the controlled object 40. The difference in length from the average is stored as a correction value.

そして、荷を積載して搬送するときにはアクチュエータ検出長に、前記記憶しておいた補正値を加えて被制御体40の位置・傾斜を計算する。 Then, when a load is being transported, the stored correction value is added to the actuator detection length to calculate the position and inclination of the controlled object 40.

また、昇降・傾斜制御を始める際、アクチュエータ31~34が被制御体40に接触していない状態から制御を開始すると、接触してアクチュエータが被制御体40を持ち上げている状態と比較して負荷が極端に軽く、持ち上げている状態で安定になる様に調整したコントローラでは不安定になり易い。 Furthermore, when starting the elevation/tilting control, if the actuators 31 to 34 start the control from a state where they are not in contact with the controlled object 40, the load will be lower than when the actuators are in contact with the controlled object 40 and the actuators are lifting the controlled object 40. is extremely light, and a controller that is adjusted to be stable while being lifted tends to become unstable.

このため、最初に各アクチュエータ31~34に等しい力(小さい)を与え、アクチュエータが停止するまで伸長させて被制御体40に接触させる。等しい力とするのはAGV10と被制御体40間の最も長い距離を検出するためであり、被制御体40の高さ指令はこの値にアクチュエータ取付高の和以上にする。また、小さい力を加えるのは、接触時の衝撃を小さくするためである。 For this purpose, an equal (small) force is first applied to each of the actuators 31 to 34, and the actuators are extended until they stop and come into contact with the controlled object 40. The reason why the forces are equal is to detect the longest distance between the AGV 10 and the controlled object 40, and the height command of the controlled object 40 is set to be equal to or greater than the sum of this value and the actuator mounting height. Further, the reason why a small force is applied is to reduce the impact upon contact.

次に、アクチュエータに弾性がある場合の長さ補正について説明する。 Next, we will explain how to correct the length when the actuator is elastic.

アクチェータが弾性を有する場合、入力側の変位と出力軸の位置の関係は力によって異なる。そこでフックの法則に基づき、アクチェータ位置を算出する。すなわち、被制御体40への接触時のアクチェータ出力軸の位置Lの算出は、フックの法則より(6)式で与えられる。 When the actuator has elasticity, the relationship between the displacement on the input side and the position of the output shaft varies depending on the force. Therefore, the actuator position is calculated based on Hooke's law. In other words, the position L of the actuator output shaft when it contacts the controlled body 40 is calculated using equation (6) from Hooke's law.

Figure 0007459710000013
Figure 0007459710000013

ただしf0 refは各アクチュエータに力が加わっていないときの出力軸の力参照値、kはアクチュエータの弾性係数、L0は各アクチュエータに力が加わっていない状態の自然長である。 where f 0 ref is the force reference value of the output shaft when no force is applied to each actuator, k is the elastic coefficient of the actuator, and L 0 is the natural length when no force is applied to each actuator.

そして前記(6)式で算出された位置Lを前記(1)式のx1~x4に適用することで、アクチュエータに弾性がある場合の長さ補正が行える。 Then, by applying the position L calculated by the above equation (6) to x 1 to x 4 of the above equation (1), the length can be corrected when the actuator has elasticity.

以上のように実施例1によれば、第1~第4のアクチュエータ31~34の出力軸と被制御体(台車・天板など)40が接触した際の衝撃が少なく、被制御体40の傾きを制御しながらスムーズに持ち上げることができる。 As described above, according to the first embodiment, when the output shafts of the first to fourth actuators 31 to 34 come into contact with the controlled object (such as a truck or a top plate) 40, the impact is small and the controlled object 40 is It can be lifted smoothly while controlling the tilt.

また図3、図4の構成により、中心高さ、横方向傾斜、進行方向傾斜、歪に関する制御パラメータを独立に設計することが可能となり、制御ゲインの調整が容易となる。 In addition, the configurations shown in Figures 3 and 4 make it possible to independently design control parameters related to center height, lateral tilt, travel direction tilt, and distortion, making it easy to adjust the control gain.

また、拘束条件の計算が不要となり計算が簡単になる。また、被制御体40の接触面の歪みの影響を低減できる。アクチュエータは4軸あり、制御したいのは3変数(高さ位置、傾斜[縦、横])である。したがって、アクチュエータ31~34の出力軸の先端位置が同一平面上にあるという拘束条件を付加して、アクチュエータの指令値を計算することが考えられる。しかしながら、アクチュエータが被制御体40に接触する位置は必ずしも完全な平面ではなく、また常に同じ位置で接触するとは限らない。そのため、同一平面からの誤差を歪みとして検出し、これを制御対象とすることにより、同一平面からの誤差を吸収する。歪みに対する制御は誤差を許容できるような柔らかい制御系にする。 Further, calculation of constraint conditions is not required, which simplifies the calculation. Furthermore, the influence of distortion on the contact surface of the controlled body 40 can be reduced. The actuator has four axes, and we want to control three variables (height position, tilt [vertical, horizontal]). Therefore, it is conceivable to calculate the command values of the actuators by adding a constraint condition that the tip positions of the output shafts of the actuators 31 to 34 are on the same plane. However, the position where the actuator contacts the controlled object 40 is not necessarily on a perfect plane, and the actuator does not always contact the controlled object 40 at the same position. Therefore, by detecting errors from the same plane as distortion and using this as a control target, the errors from the same plane are absorbed. The control system for distortion should be flexible enough to tolerate errors.

また、アクチェータ31~34は弾性体であり、加わる力によって長さが変化するので、力が加わっていない状態の長さによって被制御体40の位置・傾斜を計算すると誤差が生じる。このため(6)式を用いてアクチェータ位置を力によって補正することにより、精度の良い高さ・傾斜制御が行える。 In addition, the actuators 31 to 34 are elastic bodies whose length changes depending on the force applied to them, so if the position and inclination of the controlled body 40 are calculated based on the length when no force is applied, an error will occur. For this reason, accurate height and inclination control can be achieved by correcting the actuator position based on the force using equation (6).

実施例2では、AGV10が傾斜する場合でも被制御体40を水平に保つ等、AGV10の傾斜がある場合でも傾斜を制御する機能を付加した。実施例2では実施例1のシステムに加え、図6のように基台20に傾斜センサ90を設置し、傾斜の計測値をコントローラ61にフィードバックする。 In the second embodiment, a function is added to control the tilt even when the AGV 10 is tilted, such as keeping the controlled object 40 horizontal even when the AGV 10 is tilted. In the second embodiment, in addition to the system of the first embodiment, a tilt sensor 90 is installed on the base 20 as shown in FIG. 6, and the measured value of the tilt is fed back to the controller 61.

傾斜センサ90はAGV10の縦方向と進行方向の傾きを検出できるように2個取付ける。AGV10は路面状態(傾き、凹凸)や、機械的な誤差、車輪の歪み(被制御体40と積荷の重心位置により加わる力の不平衡による)などの影響により傾く。このため、AGV10に対する被制御体40の傾斜を指令値に制御しても被制御体40の傾斜は指令通りにはならない。 Two tilt sensors 90 are installed so that they can detect the inclination of the AGV 10 in the longitudinal direction and in the direction of travel. The AGV 10 tilts due to the influence of road surface conditions (inclination, unevenness), mechanical errors, wheel distortion (due to an imbalance in forces applied due to the center of gravity of the controlled object 40 and the cargo), etc. For this reason, even if the inclination of the controlled object 40 relative to the AGV 10 is controlled to a command value, the inclination of the controlled object 40 will not be as commanded.

実施例2におけるコントローラ61の構成を図7に示す図7において図3と同一部分は同一符号をもって示している。図7において、世界座標系とは水平地面上における直交座標系であり、基台座標系とは基台20のアクチェータ取り付け面から見た直交座標系(原点はアクチュエータ取り付け位置の中心)である。 The configuration of the controller 61 in the second embodiment is shown in FIG. 7. In FIG. 7, the same parts as in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 7, the world coordinate system is an orthogonal coordinate system on the horizontal ground, and the base coordinate system is an orthogonal coordinate system (the origin is the center of the actuator mounting position) as seen from the actuator mounting surface of the base 20.

実施例1のコントローラ61では水平面上の走行を想定しているため、基台座標系の傾斜と世界座標系の傾斜が等しいことを仮定している。実施例2ではこれらが異なる場合があるため、指令の計算において世界座標系と基台座標系の座標変換のブロックを加えている。基台20に設置した傾斜センサ90から世界座標系での基台の傾斜を計測することができ、座標変換の計算が可能となる。 In the controller 61 of the first embodiment, travel on a horizontal plane is assumed, so it is assumed that the inclination of the base coordinate system and the inclination of the world coordinate system are equal. In the second embodiment, these may differ, so a block for coordinate conversion between the world coordinate system and the base coordinate system is added to the command calculation. The inclination of the base in the world coordinate system can be measured from the inclination sensor 90 installed on the base 20, making it possible to calculate the coordinate conversion.

実施例2(図7)において実施例1(図3)と異なる点は、世界座標系の傾斜指令[SWx cmd,SWy cmd]から基台座標系の傾斜指令[SBx cmd,SBy cmd]へ変換する座標変換部80を追加したことにある。 The difference between the second embodiment (FIG. 7) and the first embodiment ( FIG . 3 ) is that the tilt commands of the base coordinate system [S Bx cmd , S By The reason is that a coordinate conversion unit 80 that converts to cmd ] has been added.

「(世界座標系での被制御体40の傾斜指令[SWx cmd,SWy cmd])=(世界座標系での基台の傾斜[SWx B,SWy B])+(基台座標系での被制御体40の傾斜指令[SBx cmd,SBy cmd])」が成り立つが、これを変形した「(基台座標系での被制御体40の傾斜指令[SBx cmd,SBy cmd])=(世界座標系での被制御体40の傾斜指令[SWx cmd,SWy cmd])-(世界座標系での基台の傾斜[SWx B,SWy B])という式を用いて「基台座標系での被制御体40の傾斜指令[SBx cmd,SBy cmd]」を算出する。傾斜は角度に変換してから差をとる必要があるため、具体的には "(Tilt command of the controlled object 40 in the world coordinate system [S Wx cmd , S Wy cmd ]) = (Inclination of the base in the world coordinate system [S Wx B , S Wy B ]) + (Base coordinates The tilt command for the controlled object 40 in the base coordinate system [S Bx cmd , S By cmd ]) holds true, but the tilt command for the controlled object 40 in the base coordinate system [S Bx cmd , S By cmd ]) is modified from this. By cmd ])=(Inclination command of the controlled object 40 in the world coordinate system [S Wx cmd , S Wy cmd ]) - (Inclination of the base in the world coordinate system [S Wx B , S Wy B ]) The "tilt command of the controlled object 40 in the base coordinate system [S Bx cmd , S By cmd ]" is calculated using the formula. Since the slope needs to be converted to an angle and then the difference is taken, specifically

Figure 0007459710000014
Figure 0007459710000014

として基台座標系での傾斜指令を求めることができる。 The tilt command in the base coordinate system can be calculated as follows.

ただし、(7)式において、SBx cmdは基台座標系での被制御体40の横方向の傾斜指令、SBy cmdは基台座標系での被制御体40の進行方向の傾斜指令、SWx cmdは世界座標系での被制御体40の横方向の傾斜指令、SWy cmdは世界座標系での被制御体40の進行方向の傾斜指令、SWx Bは前記傾斜センサ90により検出された世界座標系での被制御体40の横方向の傾斜、SWy Bは前記傾斜センサ90により検出された世界座標系での被制御体40の進行方向の傾斜である。 However, in equation (7), S Bx cmd is the lateral tilt command of the controlled body 40 in the base coordinate system, S By cmd is the tilt command in the traveling direction of the controlled body 40 in the base coordinate system, S Wx cmd is the lateral tilt command of the controlled body 40 in the world coordinate system, S Wy cmd is the tilt command in the traveling direction of the controlled body 40 in the world coordinate system, S Wx B is the lateral tilt of the controlled body 40 in the world coordinate system detected by the tilt sensor 90, and S Wy B is the tilt in the traveling direction of the controlled body 40 in the world coordinate system detected by the tilt sensor 90.

以上のように実施例2によれば、傾斜センサ90による傾きの情報を用いることで、走行体(10)に搭載された基台20が傾く場合であっても被制御体40の傾きの制御が可能となる。例えば斜面上の走行などで基台が傾く際にも被制御体40の傾きを水平に保つことができる。尚、傾斜はゼロ(水平)のみならず、カーブ時に被制御体40上の荷がずれないよう一定の傾きにすることも可能である。 As described above, according to the second embodiment, by using the tilt information from the tilt sensor 90, it is possible to control the tilt of the controlled object 40 even when the base 20 mounted on the running object (10) tilts. For example, the tilt of the controlled object 40 can be kept horizontal even when the base tilts due to running on a slope. Note that the tilt can be set not only to zero (horizontal), but also to a constant tilt so that the load on the controlled object 40 does not shift when turning.

図8に実施例2による動作シミュレーションの結果を示す。図8では、被制御体40として台車を用い、以下のような動作をシミュレーションしたときの台車の進行方向xの傾きと台車の横方向yの傾きを示している。 Figure 8 shows the results of an operation simulation of Example 2. In Figure 8, a cart is used as the controlled object 40, and the tilt of the cart in the traveling direction x and the tilt of the cart in the lateral direction y are shown when the following operation is simulated.

(1)アクチュエータトルク一定(小トルク)で出力軸を上方に伸長させ、アクチュエータ上部が台車に接触する(0-10s)。 (1) Extend the output shaft upward with a constant actuator torque (small torque), and the upper part of the actuator contacts the trolley (0-10 s).

(2)最大の回転角のアクチュエータ長を目標値として制御し、台車が水平になることを目指す(水平制御)(10s-20s)。 (2) The actuator length for the maximum rotation angle is controlled as the target value, aiming to keep the cart horizontal (horizontal control) (10s-20s).

(3)AGV10を1m/s2で1s加速、速度1m/s(20s-21s)。この加速により台車は進行方向xに傾く。 (3) AGV10 accelerates at 1 m/s2 for 1 s, with a speed of 1 m/s (20 s - 21 s). This acceleration causes the cart to tilt in the direction of travel x.

(4)ステアリングをπ/6radにする(AGV操舵)(25s-)。このステアリングの遠心力により台車は横方向yに傾く。 (4) Set the steering to π/6 rad (AGV steering) (25s-). The centrifugal force of this steering causes the cart to tilt sideways in the y direction.

実施例2の手法によりゲインの調整が容易になり、図8のような「持ち上げ→水平制御→加速→ステアリング」の動作を実現することができた。 The technique in Example 2 makes it easy to adjust the gain, and it is possible to achieve the operation of "lifting → horizontal control → acceleration → steering" as shown in Figure 8.

10…無人搬送車
20…基台
31~34…第1~第4のアクチュエータ
40…被制御体
61…コントローラ
62…指令値生成部
63,65…変数変換部
64…位置制御器
64a,71…減算器
70…モータドライバ
72…係数付与部
80…座標変換部
90…傾斜センサ
REFERENCE SIGNS LIST 10...automated guided vehicle 20...base 31-34...first to fourth actuators 40...controlled object 61...controller 62...command value generating section 63, 65...variable conversion section 64...position controller 64a, 71...subtractor 70...motor driver 72...coefficient assigning section 80...coordinate conversion section 90...tilt sensor

Claims (4)

移動可能な走行体に搭載された基台と、
前記基台上の四隅に各々設置されたアクチュエータであり、出力軸が、前記アクチュエータの基台に対する設置面に対して垂直方向に運動自在に構成された第1~第4のアクチュエータと、
前記第1~第4のアクチュエータの各出力軸の先端部に対向して配設された被制御体と、
前記被制御体の荷重に比べて十分小さい力により第1~第4のアクチュエータを伸長させ、前記各アクチュエータの出力軸の先端が被制御体に接触、停止した後、被制御体の傾きを制御しながら第1~第4のアクチュエータの各出力軸の位置を制御する位置制御部と、を備え、
前記位置制御部は、
次の(1)式、(2)式、(3)式を用いて、前記被制御体の中心高さ指令および被制御体の傾斜指令からモードの位置指令に変換する指令値生成部と、
Figure 0007459710000015

Figure 0007459710000016

Figure 0007459710000017

(ただし、x~xは被制御体における第1~第4のアクチュエータの各出力軸の先端部の位置、Xは被制御体の昇降に対応するモード変数でありX=(x+x+x+x)/4で定義され、Xは被制御体の横方向(x軸を回転軸とする回転方向)の傾斜に対応するモード変数でありX=(x-x+x-x)/4で定義され、横方向の傾斜Sと比例関係X=(d12/2)S(d12は第1のアクチュエータの出力軸の先端部と第2のアクチュエータの出力軸の先端部の間の距離;アクチュエータ左右間隔)にあり、Xは被制御体の進行方向(y軸を回転軸とする回転方向)の傾斜に対応するモード変数でありX=(x+x-x-x)/4で定義され、進行方向の傾斜Sと比例関係X=(d13/2)S(d13は第1のアクチュエータの出力軸の先端部と第3のアクチュエータの出力軸の先端部の間の距離;アクチュエータ前後間隔)にあり、Xは被制御体の歪みに対応するモード変数であり、Hcmdは被制御体の中心高さ指令、S cmdは被制御体の横方向の(x軸に関する)傾斜指令、S cmdは被制御体の進行方向の(y軸に関する)傾斜指令、X cmd~X cmdはモードの位置指令値)、
前記指令値生成部により変換されたモードの位置指令と、第1~第4のアクチュエータに対して位置制御を行ったことによる各アクチュエータの出力軸の位置応答値を変数変換したモードの応答値とに基づいて、(4)式を用いてモードの力参照値を求める位置制御器と、
Figure 0007459710000018

(ただしCPM1~CPM4は位置制御器の特性、X cmd~X cmdはモードの位置指令値、X res~X resはモードの応答値、F ref~F refはモード変数の力参照値)、
前記位置制御器により求められたモードの力参照値から、(5)式を用いて第1~第4のアクチュエータの出力軸の力参照値に変換する変数変換部と、
Figure 0007459710000019

(ただし、T-1は変換行列の逆行列)
を備えたことを特徴とする無人搬送車の昇降・傾斜制御装置。
A base mounted on a movable traveling body;
First to fourth actuators are respectively installed at the four corners of the base, and the output shafts of the actuators are configured to be movable in a direction perpendicular to a surface on which the actuators are installed on the base ;
a controlled body disposed opposite to a tip end of each of the output shafts of the first to fourth actuators;
a position control unit that extends the first to fourth actuators by a force sufficiently smaller than the load of the controlled body, and controls the position of each of the output shafts of the first to fourth actuators while controlling the inclination of the controlled body after the tip of the output shaft of each actuator comes into contact with the controlled body and stops;
The position control unit is
a command value generating unit that converts the center height command of the controlled object and the tilt command of the controlled object into a mode position command using the following equations (1), (2), and (3);
Figure 0007459710000015

Figure 0007459710000016

Figure 0007459710000017

(where x 1 to x 4 are the positions of the tips of the output shafts of the first to fourth actuators in the controlled body, X 1 is a mode variable corresponding to the elevation of the controlled body and is defined as X 1 = (x 1 + x 2 + x 3 + x 4 )/4, X 2 is a mode variable corresponding to the inclination of the controlled body in the lateral direction (the direction of rotation about the x-axis as the axis of rotation) and is defined as X 2 = (x 1 - x 2 + x 3 - x 4 )/4 and is proportional to the lateral inclination S x , X 2 = (d 12 /2) S x (d 12 is the distance between the tip of the output shaft of the first actuator and the tip of the output shaft of the second actuator; the left-right distance between the actuators), and X 3 is a mode variable corresponding to the inclination of the controlled body in the travel direction (the direction of rotation about the y-axis as the axis of rotation) and X 3 = (x 1 + x 2 - x 3 - x 4 )/4 and is proportional to the inclination S y in the traveling direction, X 3 = (d 13 /2) S y (d 13 is the distance between the tip of the output shaft of the first actuator and the tip of the output shaft of the third actuator; actuator front-to-rear distance), X 4 is a mode variable corresponding to the distortion of the controlled body, H cmd is a center height command of the controlled body, S x cmd is a lateral (relative to the x-axis) inclination command of the controlled body, S y cmd is a inclination command in the traveling direction (relative to the y-axis) of the controlled body, and X 1 cmd to X 4 cmd are position command values of the modes).
a position controller that uses equation (4) to determine a modal force reference value based on the modal position command converted by the command value generating unit and a modal response value obtained by variable-converting a position response value of an output shaft of each actuator resulting from performing position control on the first to fourth actuators;
Figure 0007459710000018

(where C PM1 to C PM4 are the characteristics of the position controller, X 1 cmd to X 4 cmd are the position command values of the modes, X 1 res to X 4 res are the response values of the modes, and F 1 ref to F 4 ref are the force reference values of the mode variables).
a variable conversion unit that converts the force reference value of the mode obtained by the position controller into force reference values of the output shafts of the first to fourth actuators using equation (5);
Figure 0007459710000019

(where T -1 is the inverse matrix of the transformation matrix)
A lifting/tilting control device for an automated guided vehicle comprising :
前記位置制御部は、
被制御体への搭載物が無い状態で第1~第4のアクチュエータに等しい力を与えて各出力軸を伸長し、前記各アクチュエータの出力軸の先端部が被制御体に接触して停止したときの、アクチュエータの出力軸長さの平均からの偏差分を記憶し、搭載物搬送時に前記偏差分を前記各アクチュエータの出力軸の位置応答値に加算することを特徴とする請求項1に記載の無人搬送車の昇降・傾斜制御装置。
The position control unit is
2. The lifting/tilt control device for an automated guided vehicle according to claim 1, characterized in that when there is no load on the controlled object, equal forces are applied to the first to fourth actuators to extend each output shaft, and when the tip of the output shaft of each actuator comes into contact with the controlled object and stops, a deviation from the average length of the output shaft of the actuators is stored, and when the load is transported, the deviation is added to the position response value of the output shaft of each actuator.
前記位置制御部は、
前記第1~第4のアクチュエータの出力軸の先端部が被制御体に接触したときのアクチュエータの出力軸の位置Lを、(6)式を用いて算出し、
Figure 0007459710000020

(ただしf refは各アクチュエータに力が加わっていないときの出力軸の力参照値、kはアクチュエータの弾性係数、Lは各アクチュエータに力が加わっていない状態の自然長)
該算出された位置Lを前記(1)式のx~xに適用することを特徴とする請求項1又は2に記載の無人搬送車の昇降・傾斜制御装置。
The position control section includes:
Calculating the position L of the output shaft of the actuator when the tip of the output shaft of the first to fourth actuators contacts the controlled object using equation (6),
Figure 0007459710000020

(However, f 0 ref is the output shaft force reference value when no force is applied to each actuator, k is the elastic coefficient of the actuator, and L 0 is the natural length when no force is applied to each actuator.)
3. The automatic guided vehicle elevation/inclination control device according to claim 1 or 2 , wherein the calculated position L is applied to x 1 to x 4 of the equation (1).
前記基台に設置された傾斜センサを備え、
前記位置制御部は、次の(7)式を演算することによって基台座標系での傾斜指令を求める座標変換部を備え、前記求められた基台座標系での傾斜指令を、前記指令値生成部における被制御体の傾斜指令とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の無人搬送用昇降・傾斜装置。
Figure 0007459710000021

(ただし、SBx cmdは基台座標系での被制御体の横方向の傾斜指令、SBy cmdは基台座標系での被制御体の進行方向の傾斜指令、SWx cmdは世界座標系での被制御体の横方向の傾斜指令、SWy cmdは世界座標系での被制御体の進行方向の傾斜指令、SWx は前記傾斜センサにより検出された世界座標系での被制御体の横方向の傾斜、SWy は前記傾斜センサにより検出された世界座標系での被制御体の進行方向の傾斜)
comprising a tilt sensor installed on the base;
The position control unit includes a coordinate conversion unit that calculates a tilt command in the base coordinate system by calculating the following equation (7), and converts the determined tilt command in the base coordinate system into the command value. The lifting/tilting device for unmanned transportation according to any one of claims 1 to 3 , wherein the generating unit generates a tilting command for the controlled object.
Figure 0007459710000021

(However, S Bx cmd is a command to tilt the controlled object in the horizontal direction in the base coordinate system, S By cmd is a tilt command in the direction of movement of the controlled object in the base coordinate system, and S Wx cmd is a command to tilt the controlled object in the direction of movement in the base coordinate system. S Wx B is the command to tilt the controlled object in the lateral direction in the world coordinate system, S Wx B is the command to tilt the controlled object in the direction of movement in the world coordinate system, and S Wx B is the command to tilt the controlled object in the world coordinate system in the world coordinate system. (S Wy B is the inclination in the traveling direction of the controlled object in the world coordinate system detected by the inclination sensor)
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