JP7509073B2 - Autonomous Vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、自律移動体に関する。 The present invention relates to an autonomous moving body.
従来、自律移動体の直進時の制御結果の精度を向上する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known technology for improving the accuracy of control results when an autonomous mobile body moves straight ahead (see, for example, Patent Document 1).
従来の技術では、自律移動体における操舵輪及び駆動輪の組付けによっては、自律移動体の旋回時の制御結果の精度が低くなる。 In conventional technology, the assembly of the steering wheels and drive wheels in an autonomous vehicle can reduce the accuracy of the control results when the autonomous vehicle turns.
上記目的を達成する自律移動体は、前輪及び後輪のいずれか一方が操舵可能な車輪を有する機台と、前記操舵可能な車輪を駆動させる駆動部と、前記機台の旋回角速度を検出する旋回角速度検出部と、前記機台が目標経路を走行する場合の理想旋回角速度と、前記旋回角速度検出部により検出された旋回角速度とに基づいて、補正値を算出する算出部と、前記補正値に基づいて、前記操舵可能な車輪の誘導角速度を決定する決定部と、前記決定部により決定された前記誘導角速度に基づいて、前記駆動部を制御する駆動制御部と、を備える、ことを特徴とする。 The autonomous mobile body that achieves the above-mentioned objective is characterized by comprising a machine base having either a front wheel or a rear wheel that is steerable, a drive unit that drives the steerable wheels, a turning angular velocity detection unit that detects the turning angular velocity of the machine base, a calculation unit that calculates a correction value based on an ideal turning angular velocity when the machine base travels along a target route and the turning angular velocity detected by the turning angular velocity detection unit, a determination unit that determines an induced angular velocity of the steerable wheels based on the correction value, and a drive control unit that controls the drive unit based on the induced angular velocity determined by the determination unit.
かかる構成によれば、自律移動体は、旋回中に検出された旋回角速度に基づいて、補正値を算出し、その算出した補正値に基づいて誘導角速度を決定する。このため、決定された誘導角速度に基づいて旋回することで、自律移動体の旋回時の制御結果の精度を向上させることができる。 According to this configuration, the autonomous moving body calculates a correction value based on the rotation angular velocity detected during rotation, and determines an induced angular velocity based on the calculated correction value. Therefore, by rotating based on the determined induced angular velocity, it is possible to improve the accuracy of the control results when the autonomous moving body is rotating.
上記自律移動体において、前記算出部は、前記旋回角速度と、前記理想旋回角速度との比を前記補正値として算出してもよい。
かかる構成によれば、決定部は、補正値を用いることで、旋回角速度と理想旋回角速度とが一致するように誘導角速度を決定することができる。
In the autonomous moving body, the calculation unit may calculate a ratio between the turning angular velocity and the ideal turning angular velocity as the correction value.
According to this configuration, the determination unit can determine the induced angular velocity such that the turning angular velocity matches the ideal turning angular velocity by using the correction value.
上記自律移動体において、前記算出部は、前記旋回角速度と、前記理想旋回角速度との差を前記補正値として算出してもよい。
かかる構成によれば、決定部は、補正値を用いることで、旋回角速度と理想旋回角速度との差がなくなるように誘導角速度を決定することができる。
In the autonomous moving body, the calculation unit may calculate a difference between the turning angular velocity and the ideal turning angular velocity as the correction value.
According to this configuration, the determination unit can determine the induced angular velocity such that the difference between the turning angular velocity and the ideal turning angular velocity is eliminated by using the correction value.
上記自律移動体において、前記機台の移動速度を検出する速度検出部を更に備え、前記算出部は、前記速度検出部により検出された前記機台の移動速度を、前輪軸から後輪軸までの距離であるホイールベースの寸法で除した値に、操舵角の正接を乗じた値を、前記理想旋回角速度として更に算出し、算出した前記理想旋回角速度に基づいて、前記補正値を算出してもよい。 The above-mentioned autonomous moving body may further include a speed detection unit that detects the moving speed of the vehicle, and the calculation unit may further calculate, as the ideal turning angular velocity, a value obtained by dividing the moving speed of the vehicle detected by the speed detection unit by the dimension of the wheelbase, which is the distance from the front wheel set to the rear wheel set, and multiplying the result by the tangent of the steering angle, and may calculate the correction value based on the calculated ideal turning angular velocity.
かかる構成によれば、算出部は、簡便な処理によって補正値を算出することができる。
上記自律移動体において、前記決定部は、前記機台のフィードフォワード制御に係る第1旋回角速度に前記補正値を乗じた値と、前記機台のフィードバック制御に係る第2旋回角速度との和を、前記誘導角速度として決定してもよい。
According to this configuration, the calculation unit can calculate the correction value by simple processing.
In the above autonomous moving body, the determination unit may determine, as the induced angular velocity, the sum of a value obtained by multiplying a first rotation angular velocity related to feedforward control of the base by the correction value and a second rotation angular velocity related to feedback control of the base.
かかる構成によれば、自律移動体は、旋回中におけるフィードフォワード制御の精度が向上し、旋回時の制御結果の精度を向上することができる。
上記自律移動体において、前記決定部は、前記機台のフィードフォワード制御に係る第1旋回角速度と、前記機台のフィードバック制御に係る第2旋回角速度との和に前記補正値を乗じた値を、前記誘導角速度として決定してもよい。
According to this configuration, the accuracy of the feedforward control during turning of the autonomous moving body is improved, and the accuracy of the control results during turning can be improved.
In the above autonomous moving body, the determination unit may determine, as the induced angular velocity, a value obtained by multiplying the sum of a first rotation angular velocity associated with feedforward control of the base and a second rotation angular velocity associated with feedback control of the base by the correction value.
かかる構成によれば、旋回中におけるフィードフォワード制御及びフィードバック制御の精度を向上させることができる。これにより、自律移動体は、旋回時の制御結果の精度を向上させることができる。 This configuration can improve the accuracy of feedforward control and feedback control during turning. This allows the autonomous moving body to improve the accuracy of the control results when turning.
上記自律移動体において、前記補正値には、前記機台を左旋回させる際に用いられる左補正値と、前記機台を右旋回させる際に用いられる右補正値とが含まれ、前記算出部は、前記機台が左旋回している際に前記旋回角速度検出部により検出された前記旋回角速度に基づいて、前記左補正値を算出し、前記機台が右旋回している際に前記旋回角速度検出部により検出された前記旋回角速度に基づいて、前記右補正値を算出し、前記決定部は、前記目標経路の走行に際して前記機台が左旋回する場合には、前記左補正値に基づいて、前記誘導角速度を決定し、前記目標経路の走行に際して前記機台が右旋回する場合には、前記右補正値に基づいて、前記誘導角速度を決定してもよい。 In the above autonomous mobile body, the correction values include a left correction value used when turning the machine base to the left and a right correction value used when turning the machine base to the right, and the calculation unit calculates the left correction value based on the turning angular velocity detected by the turning angular velocity detection unit when the machine base is turning to the left, and calculates the right correction value based on the turning angular velocity detected by the turning angular velocity detection unit when the machine base is turning to the right, and the determination unit may determine the induced angular velocity based on the left correction value when the machine base turns to the left while traveling along the target path, and determine the induced angular velocity based on the right correction value when the machine base turns to the right while traveling along the target path.
かかる構成によれば、自律移動体の左旋回時と、右旋回時との両方において、自律移動体の旋回時の制御結果の精度を向上させることができる。
上記自律移動体において、前記駆動制御部は、前記誘導角速度に基づいて前記操舵可能な車輪の誘導操舵角を算出し、前記操舵可能な車輪の操舵角が前記誘導操舵角になるように前記駆動部を制御してもよい。
According to this configuration, it is possible to improve the accuracy of the control results when the autonomous moving body turns both left and right.
In the above autonomous moving body, the drive control unit may calculate an induced steering angle of the steerable wheels based on the induced angular velocity, and control the drive unit so that the steering angle of the steerable wheels becomes the induced steering angle.
かかる構成によれば、駆動制御部が駆動部の制御に用いられる誘導操舵角を算出することにより、別途、誘導操舵角の算出処理を行う構成を備えることなく、駆動部を制御することができる。 With this configuration, the drive control unit calculates the induced steering angle used to control the drive unit, so that the drive unit can be controlled without having a separate configuration for performing calculation processing of the induced steering angle.
本発明によれば、旋回時の制御結果の精度を向上させることができる。 The present invention can improve the accuracy of control results when turning.
[実施形態]
<自律移動体10の構成について>
以下、自律移動体を具体化した一実施形態を、図面を用いて説明する。図1に示すように、自律移動体10は、例えば、「無人搬送車」(AGV:Automatic Guided Vehicle)である。自律移動体10は、例えば、本体に人手または自動で荷物を積み込み、指示された場所まで自律的に走行し、人手または自動で荷降ろしをする無軌道車両を意味する。自律移動体10には、例えば、無人牽引車および無人フォークリフトが含まれる。以下、自律移動体10が、無人牽引車である場合について説明する。
[Embodiment]
<Configuration of the Autonomous Moving Body 10>
An embodiment of an autonomous mobile body will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the autonomous mobile body 10 is, for example, an "automatic guided vehicle" (AGV). The autonomous mobile body 10 means, for example, a trackless vehicle that loads luggage manually or automatically onto the main body, autonomously travels to a specified location, and manually or automatically unloads the luggage. The autonomous mobile body 10 includes, for example, an unmanned towing vehicle and an unmanned forklift. A case where the autonomous mobile body 10 is an unmanned towing vehicle will be described below.
なお、自律移動体10の「自律」とは、車両の操舵に人を必要としないことを意味しており、自律移動体10が「人(たとえば荷降ろしを行う者)」を搬送することは除外しない。 Note that the "autonomous" aspect of the autonomous mobile body 10 means that no human is required to steer the vehicle, and does not exclude the autonomous mobile body 10 transporting "people (e.g., people unloading cargo)."
図1に示すように、自律移動体10は、機台11と、左右一対の前輪14と、左右一対の後輪15とを備える。本実施形態では、前輪14が、操舵輪及び駆動輪となるものとする。前輪14は、操舵可能な車輪の一例である。 As shown in FIG. 1, the autonomous moving body 10 includes a base 11, a pair of left and right front wheels 14, and a pair of left and right rear wheels 15. In this embodiment, the front wheels 14 serve as steering wheels and drive wheels. The front wheels 14 are an example of steerable wheels.
自律移動体10は、前輪14の操舵角δを調整する操舵モータ22と、前輪14を駆動させる走行モータ23と、制御装置24とを備える。自律移動体10は、制御装置24の制御に基づいて、走行動作を行う。 The autonomous mobile body 10 includes a steering motor 22 that adjusts the steering angle δ of the front wheels 14, a driving motor 23 that drives the front wheels 14, and a control device 24. The autonomous mobile body 10 performs driving operations based on the control of the control device 24.
[制御装置24の構成について]
図2に示すように、自律移動体10は、前輪用ポテンショメータ31と、前輪用エンコーダ32と、ジャイロセンサ33とを備える。制御装置24には、前輪用ポテンショメータ31と、前輪用エンコーダ32と、ジャイロセンサ33と、操舵モータ22と、走行モータ23とが接続されている。
[Configuration of control device 24]
2, the autonomous moving body 10 includes a front wheel potentiometer 31, a front wheel encoder 32, and a gyro sensor 33. The front wheel potentiometer 31, the front wheel encoder 32, the gyro sensor 33, the steering motor 22, and the traveling motor 23 are connected to the control device 24.
前輪用ポテンショメータ31は、前輪14の操舵角δを検出し、検出した操舵角δを示す情報を制御装置24に出力する。前輪用エンコーダ32は、前輪14に設けられており、前輪14の回転速度を検出する。前輪用エンコーダ32は、前輪14の回転速度を機台11の移動速度vに変換し、変換した移動速度vを示す情報を制御装置24に出力する。前輪用エンコーダ32は、機台11の移動速度vを検出する速度検出部の一例である。 The front wheel potentiometer 31 detects the steering angle δ of the front wheel 14 and outputs information indicating the detected steering angle δ to the control device 24. The front wheel encoder 32 is provided on the front wheel 14 and detects the rotation speed of the front wheel 14. The front wheel encoder 32 converts the rotation speed of the front wheel 14 into the moving speed v of the machine base 11 and outputs information indicating the converted moving speed v to the control device 24. The front wheel encoder 32 is an example of a speed detection unit that detects the moving speed v of the machine base 11.
ジャイロセンサ33は、旋回中における機台11の旋回角速度ωmを検出し、検出した旋回角速度ωmを示す情報を制御装置24に出力する。また、ジャイロセンサ33は、機台11の傾きを示す姿勢角度θを検出し、検出した姿勢角度θを示す情報を制御装置24に出力する。ジャイロセンサ33は、旋回角速度ωmを検出する処理において、機台11の旋回角速度ωmを検出する旋回角速度検出部の一例である。 The gyro sensor 33 detects the turning angular velocity ωm of the machine base 11 during turning, and outputs information indicating the detected turning angular velocity ωm to the control device 24. The gyro sensor 33 also detects an attitude angle θ indicating the inclination of the machine base 11, and outputs information indicating the detected attitude angle θ to the control device 24. The gyro sensor 33 is an example of a turning angular velocity detection unit that detects the turning angular velocity ωm of the machine base 11 in the process of detecting the turning angular velocity ωm.
制御装置24は、操舵モータ22と、走行モータ23とを制御する。詳しくは、制御装置24は、操舵モータ22を駆動して操舵輪である前輪14の向きを制御する。制御装置24は、走行モータ23を制御することで駆動輪である前輪14の回転を制御する。操舵モータ22と、走行モータ23とは、駆動部の一例である。 The control device 24 controls the steering motor 22 and the travel motor 23. In detail, the control device 24 drives the steering motor 22 to control the direction of the front wheels 14, which are steered wheels. The control device 24 controls the rotation of the front wheels 14, which are drive wheels, by controlling the travel motor 23. The steering motor 22 and the travel motor 23 are examples of a drive unit.
制御装置24は、例えば、制御部100と、記憶部200とを備える。制御部100は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。 The control device 24 includes, for example, a control unit 100 and a storage unit 200. The control unit 100 is realized by, for example, a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program (software). In addition, some or all of these components may be realized by hardware (including circuitry) such as an LSI (Large Scale Integration), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a GPU (Graphics Processing Unit), or may be realized by a combination of software and hardware.
記憶部200は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)や、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体により実現される。記憶部200には、例えば、制御部100を実現するプログラムの他、機台11の左旋回時の補正に用いられる左補正値CVLを示す左補正値情報202と、機台11の右旋回時の補正に用いられる右補正値CVRを示す右補正値情報204とが記憶される。以降の説明において、左補正値CVLと、右補正値CVRとを区別しない場合には、単に補正値CVと記載する。 The storage unit 200 is realized, for example, by a storage device (a storage device with a non-transient storage medium) such as an HDD (Hard Disk Drive) or a flash memory, or a removable storage medium such as a DVD or a CD-ROM. In addition to a program that realizes the control unit 100, the storage unit 200 stores, for example, left correction value information 202 indicating a left correction value CVL used for correction when the machine base 11 turns left, and right correction value information 204 indicating a right correction value CVR used for correction when the machine base 11 turns right. In the following description, when there is no need to distinguish between the left correction value CVL and the right correction value CVR, they will simply be referred to as correction value CV.
制御部100は、算出部101と、決定部102と、駆動制御部103とを備える。算出部101は、機台11(つまり、前輪14)が目標経路を走行する場合の理想旋回角速度ωtと、ジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmとに基づいて、補正値CVを算出する。算出部101が補正値CVを算出する処理の詳細については、後述する。 The control unit 100 includes a calculation unit 101, a determination unit 102, and a drive control unit 103. The calculation unit 101 calculates a correction value CV based on an ideal turning angular velocity ωt when the machine base 11 (i.e., the front wheels 14) travels along a target route, and a turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33. Details of the process by which the calculation unit 101 calculates the correction value CV will be described later.
決定部102は、算出部101により算出された補正値CVに基づいて、理想旋回角速度ωtを補正し、機台11の誘導角速度ωdを決定する。決定部102が誘導角速度ωdを決定する処理の詳細については、後述する。 The determination unit 102 corrects the ideal turning angular velocity ωt based on the correction value CV calculated by the calculation unit 101, and determines the induced angular velocity ωd of the machine base 11. Details of the process by which the determination unit 102 determines the induced angular velocity ωd will be described later.
駆動制御部103は、決定部102により決定された誘導角速度ωdに基づいて、操舵モータ22及び走行モータ23を駆動制御する。詳しくは、駆動制御部103は、決定部102により決定された誘導角速度ωdに基づいて前輪14の誘導操舵角θdを算出し、前輪14の操舵角δが誘導操舵角θdとなるように操舵モータ22を駆動制御する。 The drive control unit 103 drives and controls the steering motor 22 and the travel motor 23 based on the induced angular velocity ωd determined by the determination unit 102. In detail, the drive control unit 103 calculates the induced steering angle θd of the front wheels 14 based on the induced angular velocity ωd determined by the determination unit 102, and drives and controls the steering motor 22 so that the steering angle δ of the front wheels 14 becomes the induced steering angle θd.
[補正値CVの算出処理について]
図1に戻り、補正値CVの算出処理の詳細について説明する。図1の平面図で示すように、自律移動体10は駆動輪である前輪14が、中心線CLによって示される機台11の左右方向の中心ではなく、図1において実線で示すように機台11の中心線CLからずれた位置に設けられている。つまり、前輪14は、機台11の中心を通る中心線CLに対し左右方向にずれた位置に設けられている。
[Calculation process of correction value CV]
Returning to Fig. 1, the calculation process of the correction value CV will be described in detail. As shown in the plan view of Fig. 1, the front wheels 14, which are drive wheels, of the autonomous mobile body 10 are not provided at the center of the machine base 11 in the left-right direction indicated by the center line CL, but are provided at a position offset from the center line CL of the machine base 11 as indicated by a solid line in Fig. 1. In other words, the front wheels 14 are provided at a position offset in the left-right direction from the center line CL passing through the center of the machine base 11.
以下、自律移動体10の操舵機構が、アッカーマン機構により実現されるものとする。この場合、操舵により傾けられる左右一対の前輪14の角度は、いずれも一致する。以下、説明の便宜上、機台11の操舵角δは、左右一対の前輪14の中心、且つ機台11の中心線CL上に存在する仮想前輪14aの中心線CLhと、機台11の中心線CLとのなす角度である場合について説明する。操舵により傾けられる前輪14の角度と、仮想前輪14aの角度とは、いずれも操舵角δである。 In the following, it is assumed that the steering mechanism of the autonomous mobile body 10 is realized by an Ackermann mechanism. In this case, the angles of the pair of left and right front wheels 14 tilted by steering are the same. For ease of explanation, the steering angle δ of the machine base 11 will be described as the angle between the center line CLh of the imaginary front wheel 14a that is located at the center of the pair of left and right front wheels 14 and on the center line CL of the machine base 11, and the center line CL of the machine base 11. The angle of the front wheels 14 tilted by steering and the angle of the imaginary front wheel 14a are both steering angles δ.
以降の説明において、左右一対の前輪14を連通する前輪軸AX1から、左右一対の後輪15を連通する後輪軸AX2までの距離であるホイールベースの寸法を、ホイールベースLとも記載する。また、以降の説明において、旋回時における旋回中心CPから機台11までの距離を旋回半径Rとも記載する。 In the following description, the dimension of the wheelbase, which is the distance from the front wheel axle AX1 that connects the pair of left and right front wheels 14 to the rear wheel axle AX2 that connects the pair of left and right rear wheels 15, is also referred to as the wheelbase L. In the following description, the distance from the turning center CP to the machine base 11 during turning is also referred to as the turning radius R.
自律移動体10は、例えば、その動作が開始される際に、キャリブレーション走行を行う。キャリブレーション走行では、自律移動体10は、制御装置24により、定常円旋回するように制御される。キャリブレーション走行により自律移動体10が定常円旋回される間、操舵角δと、移動速度vとは、一定の値を保持する。 The autonomous moving body 10 performs a calibration run, for example, when the autonomous moving body 10 starts its operation. In the calibration run, the autonomous moving body 10 is controlled by the control device 24 to perform a steady circular turn. While the autonomous moving body 10 performs a steady circular turn by the calibration run, the steering angle δ and the moving speed v are maintained at constant values.
まず、算出部101は、補正値CVの算出に先立って、理想旋回角速度ωtを算出する。算出部101は、自律移動体10が定常円旋回される際に、前輪用エンコーダ32により検出された移動速度vと、ジャイロセンサ33により検出された操舵角δとに基づいて、理想旋回角速度ωtを算出する。理想旋回角速度ωtは、幾何学的に、次の式(1)によって表すことができる。 First, the calculation unit 101 calculates the ideal turning angular velocity ωt prior to calculating the correction value CV. When the autonomous mobile body 10 makes a steady circular turn, the calculation unit 101 calculates the ideal turning angular velocity ωt based on the moving velocity v detected by the front wheel encoder 32 and the steering angle δ detected by the gyro sensor 33. The ideal turning angular velocity ωt can be geometrically expressed by the following formula (1).
ωt=v/R=v/L×tanδ…(1)
ωt:理想旋回角速度
v:移動速度
R:旋回半径
L:ホイールベース
δ:操舵角
式(1)に示す通り、算出部101は、移動速度vを、ホイールベースLで除した値に、操舵角δの正接を乗じた値を、理想旋回角速度ωtとして算出する。
ωt = v / R = v / L × tan δ ... (1)
ωt: ideal turning angular velocity v: moving velocity R: turning radius L: wheelbase δ: steering angle As shown in equation (1), the calculation unit 101 calculates the ideal turning angular velocity ωt by dividing the moving velocity v by the wheelbase L and multiplying the result by the tangent of the steering angle δ.
次に、算出部101は、ジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmと、算出した理想旋回角速度ωtとの比を補正値CVとして算出する。詳しくは、算出部101は、次の式(2)に示すように、理想旋回角速度ωtを旋回角速度ωmによって除した値を、補正値CVとして算出する。 Next, the calculation unit 101 calculates the ratio between the turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33 and the calculated ideal turning angular velocity ωt as the correction value CV. In detail, the calculation unit 101 calculates the value obtained by dividing the ideal turning angular velocity ωt by the turning angular velocity ωm as the correction value CV, as shown in the following formula (2).
CV=ωt/ωm…(2)
CV:補正値
ωt:理想旋回角速度
ωm:旋回角速度
式(2)に示すように、本実施形態では、補正値CVは、理想旋回角速度ωtと、旋回角速度ωmとが一致している場合に1となる。また、補正値CVは、理想旋回角速度ωtに比して旋回角速度ωmが大きい場合に1より小さく、且つ0より大きい値となり、理想旋回角速度ωtに比して旋回角速度ωmが小さい場合に1より大きい値となる。
CV = ωt / ωm (2)
CV: correction value ωt: ideal turning angular velocity ωm: turning angular velocity As shown in formula (2), in this embodiment, when the ideal turning angular velocity ωt and the turning angular velocity ωm are the same, the correction value CV is 1. Furthermore, when the turning angular velocity ωm is larger than the ideal turning angular velocity ωt, the correction value CV is a value smaller than 1 and larger than 0, and when the turning angular velocity ωm is smaller than the ideal turning angular velocity ωt, the correction value CV is a value larger than 1.
算出部101は、機台11が左旋回されている際にジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmに基づいて、左補正値CVLを算出し、算出した左補正値CVLを左補正値情報202として記憶部200に記憶させる。また、算出部101は、機台11が右旋回されている際にジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmに基づいて、右補正値CVRを算出し、算出した右補正値CVRを右補正値情報204として記憶部200に記憶させる。 The calculation unit 101 calculates a left correction value CVL based on the turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33 when the machine base 11 is turning left, and stores the calculated left correction value CVL in the storage unit 200 as left correction value information 202. The calculation unit 101 also calculates a right correction value CVR based on the turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33 when the machine base 11 is turning right, and stores the calculated right correction value CVR in the storage unit 200 as right correction value information 204.
決定部102は、第1旋回角速度ωfと、第2旋回角速度ωbと、補正値CVとに基づいて、誘導角速度ωdを決定する。ここで、第1旋回角速度ωfは、目標経路を走行する場合の、機台11のフィードフォワード制御に係る旋回角速度である。第2旋回角速度ωbは、目標経路を走行する場合の、機台11のフィードバック制御に係る旋回角速度である。制御部100は、目標経路を走行するように、通常のフィードフォワード制御、及びフィードバック制御を行い、第1旋回角速度ωfと、第2旋回角速度ωbとを導出する。決定部102は、次の式(3)示すように、第1旋回角速度ωfに補正値CVを乗じた値と、第2旋回角速度ωbとの和を、誘導角速度ωdとして決定する。 The determination unit 102 determines the induced angular velocity ωd based on the first turning angular velocity ωf, the second turning angular velocity ωb, and the correction value CV. Here, the first turning angular velocity ωf is the turning angular velocity related to the feedforward control of the machine base 11 when traveling along the target route. The second turning angular velocity ωb is the turning angular velocity related to the feedback control of the machine base 11 when traveling along the target route. The control unit 100 performs normal feedforward control and feedback control to travel along the target route, and derives the first turning angular velocity ωf and the second turning angular velocity ωb. The determination unit 102 determines the sum of the first turning angular velocity ωf multiplied by the correction value CV and the second turning angular velocity ωb as the induced angular velocity ωd, as shown in the following formula (3).
ωd=CV×ωf+ωb…(3)
ωd:誘導角速度
CV:補正値
ωf:第1旋回角速度
ωb:第2旋回角速度
式(3)に示すように、決定部102は、第1旋回角速度ωfに補正値CVを乗じることにより、理想旋回角速度ωtと、旋回角速度ωmとが一致している場合には、第1旋回角速度ωfを変更しない。また、決定部102は、理想旋回角速度ωtに比して旋回角速度ωmが大きい場合には、第1旋回角速度ωfに、1より小さく、且つ0より大きい値の補正値CVを乗じることにより、第1旋回角速度ωfを小さくするような補正を行う。また、決定部102は、理想旋回角速度ωtに比して旋回角速度ωmが小さい場合には、第1旋回角速度ωfに、1より大きい値の補正値CVを乗じることにより、第1旋回角速度ωfを大きくするような補正を行う。
ωd = CV × ωf + ωb ... (3)
ωd: induced angular velocity CV: correction value ωf: first turning angular velocity ωb: second turning angular velocity As shown in formula (3), the determination unit 102 does not change the first turning angular velocity ωf by multiplying the first turning angular velocity ωf by the correction value CV when the ideal turning angular velocity ωt and the turning angular velocity ωm are the same. Also, when the turning angular velocity ωm is larger than the ideal turning angular velocity ωt, the determination unit 102 performs a correction to reduce the first turning angular velocity ωf by multiplying the first turning angular velocity ωf by a correction value CV that is smaller than 1 and larger than 0. Also, when the turning angular velocity ωm is smaller than the ideal turning angular velocity ωt, the determination unit 102 performs a correction to increase the first turning angular velocity ωf by multiplying the first turning angular velocity ωf by a correction value CV that is larger than 1.
図3を参照し、第2旋回角速度ωbの詳細について説明する。制御装置24は、フィードバック制御を行い、自律移動体10の中心Mから目標経路TRまでの離隔距離LZが0になるように、且つ目標経路TRと中心線CLとのなす角度である姿勢角度θが0になるように、第2旋回角速度ωbを決定する。この場合、自律移動体10は、自己位置を特定可能な手段と、目標経路TRの位置を示す情報とを有しており、離隔距離LZを特定する。また、この場合、自律移動体10は、目標経路TRを走行している場合の自己の基準姿勢を示す情報を更に有しており、ジャイロセンサ33は、基準姿勢からの傾きを姿勢角度θとして特定する。自律移動体10が目標経路TRを走行している場合、第2旋回角速度ωbは、0となる。 The second turning angular velocity ωb will be described in detail with reference to FIG. 3. The control device 24 performs feedback control to determine the second turning angular velocity ωb so that the separation distance LZ from the center M of the autonomous mobile body 10 to the target route TR is 0, and the attitude angle θ, which is the angle between the target route TR and the center line CL, is 0. In this case, the autonomous mobile body 10 has a means capable of identifying its own position and information indicating the position of the target route TR, and identifies the separation distance LZ. In this case, the autonomous mobile body 10 further has information indicating its own reference attitude when traveling on the target route TR, and the gyro sensor 33 identifies the inclination from the reference attitude as the attitude angle θ. When the autonomous mobile body 10 is traveling on the target route TR, the second turning angular velocity ωb is 0.
決定部102は、目標経路TRの走行に際して機台11が左旋回する場合には、記憶部200から左補正値情報202を読み出し、左補正値CVLに基づいて、誘導角速度ωdを決定する。また、決定部102は、目標経路TRの走行に際して機台11が右旋回する場合には、記憶部200から右補正値情報204を読み出し、右補正値CVRに基づいて、誘導角速度ωdを決定する、
[動作フロー]
図4に示すフローチャートは、例えば、自律移動体10の動作開始時や、自律移動体10に対するキャリブレーション走行の指示が行われた際に実行される。まず、駆動制御部103は、キャリブレーション走行を開始させ、自律移動体10が定常円旋回するように、操舵モータ22及び走行モータ23を制御する(ステップS100)。次に、算出部101は、定常円旋回時においてジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmを示す情報を取得する(ステップS102)。次に、算出部101は、取得した旋回角速度ωmと、算出した理想旋回角速度ωtとに基づいて、補正値CVを算出する(ステップS104)。算出部101は、例えば、定常円旋回時において、前輪用エンコーダ32により検出された移動速度vを取得し、前輪用ポテンショメータ31から操舵角δを取得して、理想旋回角速度ωtを算出する。
When the machine base 11 turns left while traveling along the target route TR, the determination unit 102 reads out left correction value information 202 from the storage unit 200 and determines the induced angular velocity ωd based on the left correction value CVL. When the machine base 11 turns right while traveling along the target route TR, the determination unit 102 reads out right correction value information 204 from the storage unit 200 and determines the induced angular velocity ωd based on the right correction value CVR.
[Operation flow]
The flowchart shown in FIG. 4 is executed, for example, when the autonomous moving body 10 starts to operate or when an instruction for calibration travel is given to the autonomous moving body 10. First, the drive control unit 103 starts the calibration travel and controls the steering motor 22 and the traveling motor 23 so that the autonomous moving body 10 turns in a steady circle (step S100). Next, the calculation unit 101 acquires information indicating the turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33 during steady circular turning (step S102). Next, the calculation unit 101 calculates the correction value CV based on the acquired turning angular velocity ωm and the calculated ideal turning angular velocity ωt (step S104). For example, during steady circular turning, the calculation unit 101 acquires the moving velocity v detected by the front wheel encoder 32, acquires the steering angle δ from the front wheel potentiometer 31, and calculates the ideal turning angular velocity ωt.
図5に示すフローチャートは、例えば、目標経路TRの走行において、自律移動体10が旋回する際に実行される。まず、制御部100は、フィードフォワード制御を行い、第1旋回角速度ωfを導出する(ステップS200)。次に、制御部100は、フィードバック制御を行い、第2旋回角速度ωbを導出する(ステップS202)。 The flowchart shown in FIG. 5 is executed, for example, when the autonomous mobile body 10 turns while traveling along the target route TR. First, the control unit 100 performs feedforward control to derive the first turning angular velocity ωf (step S200). Next, the control unit 100 performs feedback control to derive the second turning angular velocity ωb (step S202).
次に、決定部102は、記憶部200に記憶される補正値CVと、第1旋回角速度ωfと、第2旋回角速度ωbとに基づいて、誘導角速度ωdを決定する(ステップS204)。本実施形態では、決定部102は、第1旋回角速度ωfに補正値CVを乗じた値と、第2旋回角速度ωbとの和を、誘導角速度ωdとして決定する。ステップS204において、決定部102は、自律移動体10が左旋回される場合、記憶部200から左補正値情報202を読み出し、第1旋回角速度ωfに左補正値CVLを乗じた値と、第2旋回角速度ωbとの和を、誘導角速度ωdとして決定する。また、ステップS204において、決定部102は、自律移動体10が右旋回される場合、記憶部200から右補正値情報204を読み出し、第1旋回角速度ωfに右補正値CVRを乗じた値と、第2旋回角速度ωbとの和を、誘導角速度ωdとして決定する。 Next, the determination unit 102 determines the induced angular velocity ωd based on the correction value CV stored in the memory unit 200, the first turning angular velocity ωf, and the second turning angular velocity ωb (step S204). In this embodiment, the determination unit 102 determines the sum of the first turning angular velocity ωf multiplied by the correction value CV and the second turning angular velocity ωb as the induced angular velocity ωd. In step S204, when the autonomous mobile body 10 turns left, the determination unit 102 reads the left correction value information 202 from the memory unit 200 and determines the sum of the first turning angular velocity ωf multiplied by the left correction value CVL and the second turning angular velocity ωb as the induced angular velocity ωd. Furthermore, in step S204, when the autonomous mobile body 10 is turned to the right, the determination unit 102 reads the right correction value information 204 from the storage unit 200, and determines the sum of the first turning angular velocity ωf multiplied by the right correction value CVR and the second turning angular velocity ωb as the induced angular velocity ωd.
次に、駆動制御部103は、決定部102により決定された誘導角速度ωdに基づいて、前輪14の操舵角δを算出する(ステップS206)。次に、駆動制御部103は、前輪14の操舵角δが、算出した誘導操舵角θdとなるように操舵モータ22を駆動制御する(ステップS208)。 Next, the drive control unit 103 calculates the steering angle δ of the front wheels 14 based on the induced angular velocity ωd determined by the determination unit 102 (step S206). Next, the drive control unit 103 controls the drive of the steering motor 22 so that the steering angle δ of the front wheels 14 becomes the calculated induced steering angle θd (step S208).
[本実施形態の自律移動体10にかかる効果について]
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)算出部101は、機台11が目標経路TRを走行する場合の理想旋回角速度ωtと、ジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmとに基づいて、補正値CVを算出する。決定部102は、補正値CVに基づいて、前輪14の誘導角速度ωdを決定する。駆動制御部103は、決定部102により決定された誘導角速度ωdに基づいて、操舵モータ22及び走行モータ23を制御する。
[Effects of the autonomous moving body 10 according to the present embodiment]
According to the present embodiment described above in detail, the following effects are achieved.
(1) The calculation unit 101 calculates a correction value CV based on an ideal turning angular velocity ωt when the machine 11 travels along the target route TR and the turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33. The determination unit 102 determines an induced angular velocity ωd of the front wheels 14 based on the correction value CV. The drive control unit 103 controls the steering motor 22 and the traveling motor 23 based on the induced angular velocity ωd determined by the determination unit 102.
かかる構成によれば、自律移動体10は、旋回することで検出された旋回角速度ωmに基づいて、補正値CVを算出し、その算出した補正値CVに基づいて、誘導角速度ωdを決定する。このため、自律移動体10は、決定された誘導角速度ωdに基づいて旋回することで、旋回時の制御結果の精度を向上させることができる。 According to this configuration, the autonomous mobile body 10 calculates the correction value CV based on the rotation angular velocity ωm detected by turning, and determines the induced angular velocity ωd based on the calculated correction value CV. Therefore, the autonomous mobile body 10 can improve the accuracy of the control results during turning by turning based on the determined induced angular velocity ωd.
(2)算出部101は、旋回角速度ωmと、誘導角速度ωdとの比を補正値CVとして算出する。
かかる構成によれば、決定部102は、補正値CVを用いることで旋回角速度ωmと理想旋回角速度ωtとが一致するように誘導角速度ωdを決定することができる。
(2) The calculation unit 101 calculates the ratio between the turning angular velocity ωm and the induced angular velocity ωd as the correction value CV.
According to this configuration, the determination unit 102 can determine the induced angular velocity ωd by using the correction value CV so that the turning angular velocity ωm coincides with the ideal turning angular velocity ωt.
(3)自律移動体10は、機台11の移動速度vを検出する前輪用エンコーダ32を更に備える。算出部101は、前輪用エンコーダ32により検出された機台11の移動速度vを、ホイールベースLで除した値に、操舵角δの正接を乗じた値を、理想旋回角速度ωtとして更に算出する。算出部101は、算出した理想旋回角速度ωtに基づいて、補正値CVを算出する。 (3) The autonomous mobile body 10 further includes a front wheel encoder 32 that detects the moving speed v of the platform 11. The calculation unit 101 further calculates, as the ideal turning angular velocity ωt, a value obtained by dividing the moving speed v of the platform 11 detected by the front wheel encoder 32 by the wheelbase L and multiplying the result by the tangent of the steering angle δ. The calculation unit 101 calculates the correction value CV based on the calculated ideal turning angular velocity ωt.
かかる構成によれば、算出部101は、移動速度vと、ホイールベースLと、操舵角δとに基づく簡便な処理によって補正値CVを算出することができる。
(4)決定部102は、機台11のフィードフォワード制御に係る第1旋回角速度ωfに補正値CVを乗じた値と、機台11のフィードバック制御に係る第2旋回角速度ωbとの和を、誘導角速度ωdとして決定する。
According to this configuration, the calculation unit 101 can calculate the correction value CV by simple processing based on the travel speed v, the wheel base L, and the steering angle δ.
(4) The determination unit 102 determines the sum of the first rotation angular velocity ωf related to the feedforward control of the machine base 11 multiplied by the correction value CV and the second rotation angular velocity ωb related to the feedback control of the machine base 11 as the induced angular velocity ωd.
かかる構成によれば、決定部102は、フィードフォワード制御に係る第1旋回角速度ωfを補正する。これにより、旋回中におけるフィードフォワード制御の精度を向上し、自律移動体10の旋回時の制御結果の精度を向上することができる。 With this configuration, the determination unit 102 corrects the first turning angular velocity ωf related to the feedforward control. This improves the accuracy of the feedforward control during turning, and improves the accuracy of the control results when the autonomous mobile body 10 turns.
(5)補正値CVには、機台11を左旋回させる際に用いられる左補正値CVLと、機台11を右旋回させる際に用いられる右補正値CVRとが含まれる。算出部101は、機台11が左旋回している際にジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmに基づいて、左補正値CVLを算出する。また、算出部101は、機台11が右旋回している際にジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmに基づいて、右補正値CVRを算出する。決定部102は、目標経路TRの走行に際して機台11が左旋回する場合には、左補正値CVLに基づいて、誘導角速度ωdを決定し、目標経路TRの走行に際して機台11が右旋回する場合には、右補正値CVRに基づいて、誘導角速度ωdを決定する。 (5) The correction value CV includes a left correction value CVL used when turning the machine base 11 left and a right correction value CVR used when turning the machine base 11 right. The calculation unit 101 calculates the left correction value CVL based on the turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33 when the machine base 11 is turning left. The calculation unit 101 also calculates the right correction value CVR based on the turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33 when the machine base 11 is turning right. The determination unit 102 determines the induced angular velocity ωd based on the left correction value CVL when the machine base 11 turns left while traveling along the target route TR, and determines the induced angular velocity ωd based on the right correction value CVR when the machine base 11 turns right while traveling along the target route TR.
かかる構成によれば、決定部102は、自律移動体10の左旋回時と、右旋回時との両方において、自律移動体10の制御結果の精度を向上させることができる。
(6)駆動制御部103は、誘導角速度ωdに基づいて前輪14の誘導操舵角θdを算出し、前輪14の操舵角δが算出した誘導操舵角θdになるように操舵モータ22及び走行モータ23を制御する。
According to this configuration, the determination unit 102 can improve the accuracy of the control results of the autonomous moving body 10 both when the autonomous moving body 10 turns left and when the autonomous moving body 10 turns right.
(6) The drive control unit 103 calculates the induced steering angle θd of the front wheels 14 based on the induced angular velocity ωd, and controls the steering motor 22 and the traveling motor 23 so that the steering angle δ of the front wheels 14 becomes the calculated induced steering angle θd.
ここで、操舵モータ22は、その種類によっては、制御情報として操舵角を与える必要がある場合がある。かかる構成によれば、自律移動体10は、駆動制御部103が操舵モータ22の制御に用いられる誘導操舵角θdを算出することにより、別途、誘導操舵角θdの算出処理を行うドライバ等を備えることなく、操舵モータ22を制御することができる。 Here, depending on the type of steering motor 22, it may be necessary to provide a steering angle as control information. With this configuration, the autonomous mobile body 10 can control the steering motor 22 without having a separate driver or the like that performs the calculation process of the induced steering angle θd, by the drive control unit 103 calculating the induced steering angle θd used to control the steering motor 22.
[補正値CVが1つである場合]
なお、上述では、算出部101が、自律移動体10の左旋回時と、右旋回時とにおいて、それぞれ用いられる左補正値CVLや右補正値CVRを算出する場合について説明したが、これに限られない。左補正値CVLは、例えば、右旋回時に用いられてもよく、右補正値CVRは、例えば、左旋回時に用いられてもよい。また、左旋回時と、右旋回時とにおいて、同一の補正値CVが用いられる場合、記憶部200には、左補正値情報202、及び右補正値情報204の両方が記憶される構成に代えて、左補正値情報202、又は右補正値情報204の一方が記憶されてもよい。また、左補正値情報202、及び右補正値情報204の両方が記憶される構成に代えて、或いは加えて、両旋回時に用いられる補正値CVを示す補正値情報が記憶されてもよい。
[When there is one correction value CV]
In the above description, the calculation unit 101 calculates the left correction value CVL and the right correction value CVR used when the autonomous mobile body 10 turns left and turns right, respectively, but this is not limited to the above. The left correction value CVL may be used, for example, when turning right, and the right correction value CVR may be used, for example, when turning left. In addition, when the same correction value CV is used when turning left and when turning right, the storage unit 200 may store either the left correction value information 202 or the right correction value information 204 instead of the configuration in which both the left correction value information 202 and the right correction value information 204 are stored. In addition, instead of or in addition to the configuration in which both the left correction value information 202 and the right correction value information 204 are stored, correction value information indicating the correction value CV used when turning both may be stored.
[誘導角速度ωdの決定処理の別例]
また、上述では、決定部102が、第1旋回角速度ωfに補正値CVを乗じた値と、第2旋回角速度ωbとの和を、誘導角速度ωdとして決定する場合について説明したが、これに限られない。決定部102は、次の式(4)示すように、第1旋回角速度ωfと、第2旋回角速度ωbとの和に補正値CVを乗じた値を、誘導角速度ωdとして決定してもよい。
[Another Example of Determination Process of Induced Angular Velocity ωd]
In the above description, the determination unit 102 determines the sum of the first turning angular velocity ωf multiplied by the correction value CV and the second turning angular velocity ωb as the induced angular velocity ωd, but this is not limiting. The determination unit 102 may determine the sum of the first turning angular velocity ωf and the second turning angular velocity ωb multiplied by the correction value CV as the induced angular velocity ωd, as shown in the following formula (4).
ωd=CV(ωf+ωb)…(4)
ωd:誘導角速度
CV:補正値
ωf:第1旋回角速度
ωb:第2旋回角速度
式(4)に示すように、決定部102は、第1旋回角速度ωfと第2旋回角速度ωbとの和に補正値CVを乗じることにより、理想旋回角速度ωtと、旋回角速度ωmとが一致している場合には、第1旋回角速度ωfと第2旋回角速度ωbとの和を変更しない。また、決定部102は、理想旋回角速度ωtに比して旋回角速度ωmが大きい場合には、第1旋回角速度ωfと第2旋回角速度ωbとの和に、1より小さく、且つ0より大きい値の補正値CVを乗じることにより、誘導角速度ωdを小さくするような補正を行う。また、決定部102は、理想旋回角速度ωtに比して旋回角速度ωmが小さい場合には、第1旋回角速度ωfと第2旋回角速度ωbとの和に、1より大きい値の補正値CVを乗じることにより、誘導角速度ωdを大きくするような補正を行う。
ωd = CV(ωf + ωb) ... (4)
ωd: induced angular velocity CV: correction value ωf: first turning angular velocity ωb: second turning angular velocity As shown in formula (4), the determination unit 102 multiplies the sum of the first turning angular velocity ωf and the second turning angular velocity ωb by the correction value CV, and when the ideal turning angular velocity ωt and the turning angular velocity ωm are equal, the determination unit 102 does not change the sum of the first turning angular velocity ωf and the second turning angular velocity ωb. Also, when the turning angular velocity ωm is larger than the ideal turning angular velocity ωt, the determination unit 102 performs a correction to reduce the induced angular velocity ωd by multiplying the sum of the first turning angular velocity ωf and the second turning angular velocity ωb by the correction value CV that is smaller than 1 and larger than 0. In addition, when the turning angular velocity ωm is smaller than the ideal turning angular velocity ωt, the determination unit 102 performs a correction to increase the induced angular velocity ωd by multiplying the sum of the first turning angular velocity ωf and the second turning angular velocity ωb by a correction value CV greater than 1.
かかる構成によれば、決定部102は、フィードフォワード制御に係る第1旋回角速度ωfと、フィードバック制御に係る第2旋回角速度ωbとの和(つまり、補正前の誘導角速度ωd)を補正する。これにより、旋回中におけるフィードフォワード制御、及びフィードバック制御の精度を向上させることができる。これにより、自律移動体10は、旋回時の制御結果の精度を向上することができる。 According to this configuration, the determination unit 102 corrects the sum of the first turning angular velocity ωf related to the feedforward control and the second turning angular velocity ωb related to the feedback control (i.e., the induced angular velocity ωd before correction). This makes it possible to improve the accuracy of the feedforward control and the feedback control during turning. This allows the autonomous mobile body 10 to improve the accuracy of the control results during turning.
[補正値CVの算出処理の別例]
上述では、算出部101が、ジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmと、算出した理想旋回角速度ωtとの比を補正値CVとして算出する場合について説明したが、これに限られない。算出部101は、ジャイロセンサ33により検出された旋回角速度ωmと、算出した理想旋回角速度ωtとの差を補正値CVとして算出してもよい。詳しくは、算出部101は、次の式(5)に示すように、理想旋回角速度ωtから旋回角速度ωmを差し引いた値を、補正値CVとして算出する。
[Another Example of Calculation Process of Correction Value CV]
In the above description, the calculation unit 101 calculates the ratio between the turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33 and the calculated ideal turning angular velocity ωt as the correction value CV, but this is not limiting. The calculation unit 101 may calculate the difference between the turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33 and the calculated ideal turning angular velocity ωt as the correction value CV. In more detail, the calculation unit 101 calculates the value obtained by subtracting the turning angular velocity ωm from the ideal turning angular velocity ωt as the correction value CV, as shown in the following formula (5).
CV=ωt-ωm…(5)
CV:補正値
ωt:理想旋回角速度
ωm:旋回角速度
式(5)に示すように、本実施形態では、補正値CVは、理想旋回角速度ωtと、旋回角速度ωmとが一致している場合に0となる。また、補正値CVは、理想旋回角速度ωtに比して旋回角速度ωmが小さい場合に0より大きい値となり、理想旋回角速度ωtに比して旋回角速度ωmが大きい場合に0より小さい値となる。
CV = ωt - ωm ... (5)
CV: correction value ωt: ideal turning angular velocity ωm: turning angular velocity As shown in formula (5), in this embodiment, when the ideal turning angular velocity ωt and the turning angular velocity ωm are the same, the correction value CV is 0. Furthermore, when the turning angular velocity ωm is smaller than the ideal turning angular velocity ωt, the correction value CV is a value greater than 0, and when the turning angular velocity ωm is larger than the ideal turning angular velocity ωt, the correction value CV is a value less than 0.
この場合、決定部102は、式(3)に代えて、式(6)に示すように、第1旋回角速度ωfから補正値CVを差し引いた差と、第2旋回角速度ωbとの和を、誘導角速度ωdとして算出する。 In this case, instead of using equation (3), the determination unit 102 calculates the sum of the difference obtained by subtracting the correction value CV from the first turning angular velocity ωf and the second turning angular velocity ωb as the induced angular velocity ωd, as shown in equation (6).
ωd=ωf-CV+ωb…(6)
ωd:誘導角速度
ωf:第1旋回角速度
CV:補正値
ωb:第2旋回角速度
かかる構成によれば、決定部102は、ジャイロセンサ33に検出された実際の旋回角速度ωmと、目標経路TRを走行する際に取り得る理想旋回角速度ωtとの差を補正値CVとして用いる。これにより、決定部102は、旋回角速度ωmと理想旋回角速度ωtとの差がなくなるように誘導角速度ωdを決定することができる。
ωd = ωf - CV + ωb ... (6)
ωd: induced angular velocity ωf: first turning angular velocity CV: correction value ωb: second turning angular velocity With this configuration, the determination unit 102 uses the difference between the actual turning angular velocity ωm detected by the gyro sensor 33 and the ideal turning angular velocity ωt that can be taken when traveling along the target route TR as the correction value CV. This allows the determination unit 102 to determine the induced angular velocity ωd so that there is no difference between the turning angular velocity ωm and the ideal turning angular velocity ωt.
上記各実施形態は以下のように変更してもよい。なお、上記実施形態及び以下の各別例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせてもよい。
○操舵角δは、前輪用ポテンショメータ31に限ることなくアブソリュートエンコーダなど他のセンサにより検出されてもよい。
The above-described embodiments may be modified as follows: The above-described embodiments and the following examples may be combined with each other as long as they are not technically inconsistent.
The steering angle δ is not limited to being detected by the front wheel potentiometer 31, and may be detected by another sensor such as an absolute encoder.
○速度検出部は、前輪用エンコーダ32に限ることなく他のセンサを用いてもよい。例えば、ジャイロセンサ33において、走行方向に平行な加速度成分を積分して速度を検出してもよい。 The speed detection unit is not limited to the front wheel encoder 32, and other sensors may be used. For example, the gyro sensor 33 may detect the speed by integrating the acceleration component parallel to the traveling direction.
○実施形態では、自律移動体10が、無人牽引車である場合について説明したが、これに限られない。自律移動体10は、リーチ式の無人フォークリフト、リーチ機能を有しないカウンターバランスタイプの無人フォークリフト等であってもよい。 In the embodiment, the autonomous moving body 10 is described as an unmanned towing vehicle, but this is not limited to this. The autonomous moving body 10 may be a reach-type unmanned forklift, a counterbalance-type unmanned forklift that does not have a reach function, etc.
○実施形態では、自律移動体10が二つの前輪14を備える場合について説明したが、これに限られない。自律移動体10は、前輪14を一つ、後輪15を二つ備えるものであってもよい。 In the embodiment, the autonomous moving body 10 is described as having two front wheels 14, but this is not limited to the above. The autonomous moving body 10 may also have one front wheel 14 and two rear wheels 15.
○また、自律移動体10は、前輪14を二つ、後輪15を一つ備えるものであってもよい。
〇また、自律移動体10は、操舵輪及び駆動輪が後輪15であってもよく、前輪14と、後輪15とのうち、一方が操舵輪であり、他方が駆動輪であってもよい。
The autonomous moving body 10 may also have two front wheels 14 and one rear wheel 15.
Furthermore, the autonomous moving body 10 may have rear wheels 15 as steering wheels and drive wheels, or one of the front wheels 14 and the rear wheels 15 may be a steering wheel and the other may be a drive wheel.
10…自律移動体、11…機台、14…前輪、15…後輪、22…駆動部としての操舵モータ、23…駆動部としての走行モータ、32…速度検出部としての前輪用エンコーダ、33…旋回角速度検出部としてのジャイロセンサ、101…算出部、102…決定部、103…駆動制御部、AX1…前輪軸、AX2…後輪軸、CV…補正値、CVR…右補正値、CVL…左補正値、L…ホイールベース、TR…目標経路、v…移動速度、δ…操舵角、θd…誘導操舵角、ωf…第1旋回角速度、ωb…第2旋回角速度、ωd…誘導角速度、ωm…旋回角速度、ωt…理想旋回角速度。 10...autonomous moving body, 11...machine base, 14...front wheel, 15...rear wheel, 22...steering motor as drive unit, 23...travel motor as drive unit, 32...front wheel encoder as speed detector, 33...gyro sensor as turning angular velocity detector, 101...calculation unit, 102...determination unit, 103...drive control unit, AX1...front wheel axle, AX2...rear wheel axle, CV...correction value, CVR...right correction value, CVL...left correction value, L...wheelbase, TR...target route, v...travel speed, δ...steering angle, θd...induced steering angle, ωf...first turning angular velocity, ωb...second turning angular velocity, ωd...induced angular velocity, ωm...turning angular velocity, ωt...ideal turning angular velocity.
Claims (4)
前記操舵可能な車輪を駆動させる駆動部と、
前記機台の旋回角速度を検出する旋回角速度検出部と、
前記機台が目標経路を走行する場合の理想旋回角速度と、前記旋回角速度検出部により検出された旋回角速度とに基づいて、補正値を算出する算出部と、
前記補正値に基づいて、前記操舵可能な車輪の誘導角速度を決定する決定部と、
前記決定部により決定された前記誘導角速度に基づいて、前記駆動部を制御する駆動制御部と、を備え、
前記算出部は、前記旋回角速度と、前記理想旋回角速度との比を前記補正値として算出し、
前記決定部は、前記機台のフィードフォワード制御に係る第1旋回角速度に前記補正値を乗じた値と、前記機台のフィードバック制御に係る第2旋回角速度との和を、前記誘導角速度として決定する、
ことを特徴とする自律移動体。 A machine base having either one of the front wheels or the rear wheels steerable;
A drive unit that drives the steerable wheels;
a rotation angular velocity detection unit for detecting a rotation angular velocity of the machine base;
a calculation unit that calculates a correction value based on an ideal turning angular velocity when the machine travels along a target path and the turning angular velocity detected by the turning angular velocity detection unit;
a determination unit for determining an induced angular velocity of the steerable wheels based on the correction value;
a drive control unit that controls the drive unit based on the induced angular velocity determined by the determination unit ,
The calculation unit calculates a ratio between the turning angular velocity and the ideal turning angular velocity as the correction value,
the determination unit determines, as the induced angular velocity, a sum of a first rotation angular velocity related to a feedforward control of the machine base multiplied by the correction value and a second rotation angular velocity related to a feedback control of the machine base.
An autonomous moving body characterized by:
前記算出部は、前記速度検出部により検出された前記機台の移動速度を、前輪軸から後輪軸までの距離であるホイールベースの寸法で除した値に、操舵角の正接を乗じた値を、前記理想旋回角速度として更に算出し、算出した前記理想旋回角速度に基づいて、前記補正値を算出する、
請求項1に記載の自律移動体。 A speed detection unit that detects a moving speed of the machine base is further provided,
the calculation unit further calculates, as the ideal turning angular velocity, a value obtained by dividing the moving speed of the machine base detected by the speed detection unit by a dimension of a wheelbase, which is a distance from a front wheel axle to a rear wheel axle, and multiplying the result by a tangent of a steering angle, and calculates the correction value based on the calculated ideal turning angular velocity.
The autonomous moving body according to claim 1 .
前記算出部は、前記機台が左旋回している際に前記旋回角速度検出部により検出された前記旋回角速度に基づいて、前記左補正値を算出し、前記機台が右旋回している際に前記旋回角速度検出部により検出された前記旋回角速度に基づいて、前記右補正値を算出し、
前記決定部は、前記目標経路の走行に際して前記機台が左旋回する場合には、前記左補正値に基づいて、前記誘導角速度を決定し、前記目標経路の走行に際して前記機台が右旋回する場合には、前記右補正値に基づいて、前記誘導角速度を決定する、
請求項1、又は2に記載の自律移動体。 The correction values include a left correction value used when turning the machine base left and a right correction value used when turning the machine base right,
the calculation unit calculates the left correction value based on the turning angular velocity detected by the turning angular velocity detection unit when the machine base is turning left, and calculates the right correction value based on the turning angular velocity detected by the turning angular velocity detection unit when the machine base is turning right,
the determination unit determines the induced angular velocity based on the left correction value when the machine base turns left while traveling along the target route, and determines the induced angular velocity based on the right correction value when the machine base turns right while traveling along the target route.
The autonomous moving body according to claim 1 or 2 .
請求項1から3のうちいずれか一項に記載の自律移動体。 The drive control unit calculates an induced steering angle of the steerable wheels based on the induced angular velocity, and controls the drive unit so that the steering angle of the steerable wheels becomes the induced steering angle.
The autonomous moving body according to claim 1 .
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