JPH0522924B2 - - Google Patents
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- JPH0522924B2 JPH0522924B2 JP59191335A JP19133584A JPH0522924B2 JP H0522924 B2 JPH0522924 B2 JP H0522924B2 JP 59191335 A JP59191335 A JP 59191335A JP 19133584 A JP19133584 A JP 19133584A JP H0522924 B2 JPH0522924 B2 JP H0522924B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- course
- traveling
- running
- section
- speed
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- Expired - Lifetime
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
- B62D1/24—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted
- B62D1/28—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted non-mechanical, e.g. following a line or other known markers
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0223—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving speed control of the vehicle
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
この発明は、複数の連続する直線状の区間コー
スからなる走行予定コースに追従して自動走行す
る走行体の自己誘導制御方法に関する。
スからなる走行予定コースに追従して自動走行す
る走行体の自己誘導制御方法に関する。
外部誘導装置を用いる、予め設定された走行予
定コースに追従する方法で自己誘導制御を行う操
舵法やコース移行時の移行制御は知られている
が、走行体の走行路がフロアーやオンロードであ
るためオフロードにおける走行体への適用には未
だ十分でなく種々の問題を含んでいる。
定コースに追従する方法で自己誘導制御を行う操
舵法やコース移行時の移行制御は知られている
が、走行体の走行路がフロアーやオンロードであ
るためオフロードにおける走行体への適用には未
だ十分でなく種々の問題を含んでいる。
この発明は上記事情に鑑み鋭意研究の結果創案
されたもので、その主たる目的はオンロードやオ
フロードの区別なく走行体の自己誘導を遂行しう
る自動走行する走行体の自己誘導制御方法を提供
するにある。
されたもので、その主たる目的はオンロードやオ
フロードの区別なく走行体の自己誘導を遂行しう
る自動走行する走行体の自己誘導制御方法を提供
するにある。
この発明は上記目的を達成するために第１図の
フローチヤートで示す如く、 ステツプで予め連続する複数の点座標で設定
された走行予定コースのコースデータと、制御に
必要なパラメータ（制御定数）とを記録体に記録
し、初期設定を行う。 次に、ステツプで、自己誘導制御手順をスタ
ートさせ、走行体の走行を開始し、追従する区間
コースに予め設定されている区間コース速度デー
タに従つて速度制御をする。 そして、ステツプで、走行体の走行位置測定
手段から得られた走行体の現在位置データから、
追従している区間コースと走行体とのズレ量を計
測する。 このズレ量を基にステツプでステアリングを
切る量（操舵角）と、その際の走行速度とを演算
処理して求める。 次に、ステツプによつてこの操舵角データと
走行速度データとを制御コマンドに変換して制御
装置へ出力し、制御装置はその制御コマンドに従
つて走行体を追従する区間コース上へ誘導する。 このようにして、区間コースに追従する走行体
の走行位置（現在位置）から走行予定コースの最
終目標点に到達したか否かの判定をステツプで
行う。 最終目標点に到達（即ち、走行体の現在位置が
示す座標が走行予定コースの最終点座標と一致）
した場合はステツプで走行体の走行を停止さ
せ、この自己誘導制御手順は終了となる。 走行体が最終目標点に到達していない場合はス
テツプで走行体の現在位置がコース移行のため
の旋回開始領域内に有るか否か判定する。 領域外と判定された場合はステツプへ戻り、
領域内と判定された場合はステツプで移行のた
めの旋回制御を行い、次の区間コースへ移行しス
テツプへ戻る。 これにより複数の連続する点座標として設定さ
れた走行予定コースに追従する走行体のコース誘
導及びコース移行を滑らかに遂行することができ
る。
フローチヤートで示す如く、 ステツプで予め連続する複数の点座標で設定
された走行予定コースのコースデータと、制御に
必要なパラメータ（制御定数）とを記録体に記録
し、初期設定を行う。 次に、ステツプで、自己誘導制御手順をスタ
ートさせ、走行体の走行を開始し、追従する区間
コースに予め設定されている区間コース速度デー
タに従つて速度制御をする。 そして、ステツプで、走行体の走行位置測定
手段から得られた走行体の現在位置データから、
追従している区間コースと走行体とのズレ量を計
測する。 このズレ量を基にステツプでステアリングを
切る量（操舵角）と、その際の走行速度とを演算
処理して求める。 次に、ステツプによつてこの操舵角データと
走行速度データとを制御コマンドに変換して制御
装置へ出力し、制御装置はその制御コマンドに従
つて走行体を追従する区間コース上へ誘導する。 このようにして、区間コースに追従する走行体
の走行位置（現在位置）から走行予定コースの最
終目標点に到達したか否かの判定をステツプで
行う。 最終目標点に到達（即ち、走行体の現在位置が
示す座標が走行予定コースの最終点座標と一致）
した場合はステツプで走行体の走行を停止さ
せ、この自己誘導制御手順は終了となる。 走行体が最終目標点に到達していない場合はス
テツプで走行体の現在位置がコース移行のため
の旋回開始領域内に有るか否か判定する。 領域外と判定された場合はステツプへ戻り、
領域内と判定された場合はステツプで移行のた
めの旋回制御を行い、次の区間コースへ移行しス
テツプへ戻る。 これにより複数の連続する点座標として設定さ
れた走行予定コースに追従する走行体のコース誘
導及びコース移行を滑らかに遂行することができ
る。
以下に、この発明の好適実施例を説明する。
この発明の自己誘導制御方法は、コース誘導シ
ステムと、コース移行誘導システムとからなる自
己誘導システムと、それを制御する自己誘導制御
プログラムとから構成されている。 自己誘導システムは、各種センサー群から入力
されたデータやインプツトされたデータをもとに
演算処理を行うマイクロコンピユータ（（以下、
CPUとする）と、そのCPUの制御信号によつて
走行体のステアリング機構部Ｓ及び動力機構部Ｄ
を制御する制御手段１５とからなつている。 なお、この発明では走行予定コースのコースデ
ータ（（位置）や走行体の位置その他の位置デー
タは、走行路等の所望位置に想定されたＸ軸とＹ
軸を基準にして点座標（ｘ，ｙ）に変換処理して
行つている。 第２図は、この発明のシステムブロツク図を示
す。 １は、CPUの記憶部又は記憶体に走行予定コ
ースをインプツトした走行予定コース記憶部であ
つて、点座標で表された走行予定コースのコース
データがストアされている。 この走行予定コースは予め適宜手段で設定され
るものであつて、例えば地図をもとに予定コース
を設定し、或いは実際にマユアル又はラジオコン
トロール制御等によつてテスト走行した走行体の
走行軌跡データをもとに走行予定コースを設定し
たもの等適宜手段により定められる。 この走行予定コースのコース設定で、実際の走
行軌跡データを用いる場合は、直線コースが連続
する走行予定コースに修正し、その直線コース相
互が交叉する各交叉点を連続する複数の点座標
（ｘ，ｙ）として表し、走行予定コース記憶部１
にストアするものである。 走行軌跡を示す第４図をもとに説明すると、走
行予定コースPCは、スタート点PC1（５，０）→
PC2（０，０）→PC3（０，５）→PC4（４，７）
→PC6（４，２）→終点PC6（０，０）の連続する
複数の点座標で設定され、走行予定コース記憶部
１に入力され記憶されている。 またこの走行予定コース記憶部１には、連続す
る２点の点座標で表された直線状の区間コースに
おける区間コース設定走行速度および区間コース
最低走行速度を予め設定しておきストアしてお
く。 ２は、走行体の走行位置（現在位置）測定手段
であつて、走行予定コースに追従して走行してい
る走行体が現在どの位置（コースデータの点座標
と同一基準の座標値で表される位置）にあるかを
測定するもので、本実施例では走行体に搭載され
た図示しないエンコーダおよびジヤイロスコープ
を用いて走行予定コースの基点（スタート点）か
らの走行距離および走行体の走行方向（方位角）
を算出し、且つ地上に設置されて走行体の位置を
絶対的に測定する図示しないゲートボール等の絶
対位置検出手段によつて前記相対的に算出された
走行データの補正を行い、得られれた走行位置デ
ータ即ち点座標で表す走行体位置データと走行体
方位角データとを連続的に出力するものである。 いま、前記初期設定用の各種パラメータが
CPUの記憶部に入力され、スイツチがオンされ
ると、記録体にストアされていた自己誘導制御プ
ログラムがスタートする。 これによつて、走行体は、区間コースデータで
予め設定されていた区間コースの走行速度及び方
位角に制御されて基点（（出発点）から走行予定
コースの第１の区間コースに追従し走行を開始す
る。 これとともに、前記位置測定手段２が働き、こ
の位置測定手段２から出力された走行体位置デー
タ（以下、Ｐ（Ｘ，Ｙ）とする）と、前記コース
データ記録手段１から呼出されて、走行体が追従
している区間コースを表す２点の点座標C1（（X1，
Y1）とC2（X2，Y2）とが相対位置測定手段３に
入力される。 この相対位置測定手段３は、前記走行体の位置
データＰ（Ｘ，Ｙ）と区画コースを表す点座標デ
ータC1（X1，Y1）及びＣ２（X2，Y2）とから走
行予定コースと走行体とのずれ即ち走行体位置か
ら該走行体が追従している直線状のコースへ下ろ
した垂線の長さl1を計測するものであり、 により算出される。 このようにして算出された相対位置l1は、前記
位置検出手段から得られた走行体方位角データ
θP及び、コースで記録手段１から呼び出された
走行中の区間コースを表す座標点データ（C1，
C2）を基に算出されたコース方位角データθiと共
に操舵角決定手段４へ入力される。 操舵角決定手段４では、操舵角算出式即ち、 Ｐ（（φ）＝tan-1（l12／Co）＋（θi−θp） （Co……操舵角を決定する制御定数であり実
験的に最終の数値が求められる。） を用いて操舵角Ｐ（φ）を算出する。 次に、このようにして算出された操舵角Ｐ（φ）
は操舵角コマンドCMD（φ）に変換されて走行速
度決定手段５へ入力される。 また、コースデータ記録手段１から、走行予定
コースで現在追従している区間コースにおける設
定速度Vcと最低走行速度Vminの各データを呼び
出し走行速度決定手段５に入力する。 ここで最低走行速度Vminはステアリングの最
大切れ角時においてコース離脱が少ない最適な速
度を実験的に求めて設定されている。 次に、入力されたデータをもとに、走行速度決
定手段５は、下記の式に従つて、出力走行速度Ｖ
（φ）を決定する。 即ち、 Ｖ（φ）＝Vmin＋（（Vc−Vmin）×ｆ（φ） ｆ（（φ）＝１−（CMD（（φ）／Ｒ） Ｒ……ステアリングの最大切れ角 以上により、操舵角が大きい程走行速度は減少
し、操舵角が０のとき、即ち直線走行の場合は区
間設定走行速度Vcに、操舵角が最大の時には最
低走行速度Vminになり、操舵角の大きさに応じ
てVcからVminまでの間で走行速度が変化する。 以上により、操舵角決定手段４および走行速度
決定手段５により得られた操舵角と走行速度とは
それぞれ操舵角コマンド信号及び走行速度コマン
ド信号に変換されてそれぞれステアリング制御手
段５および走行速度制御手段６に入力される。 このステアリング制御手段５ではこの操舵角コ
マンド信号に基づきアクチユエーチタを介してス
テアリング機構部Ｓを動作させ、ステアリングを
前記操舵角決定手段４で決定された操舵角まで変
位させる。 これと同時に、走行速度制御手段６では前記走
行速度コマンド信号に基づきアクチユエータを介
して動力機構部Ｄを動作させ、走行速度を前記走
行速度決定手段６で決定された走行速度まで変動
させて、ステアリングが制御される直前の走行速
度を制御する。 これにより、ステアリングの切量即ち操舵角と
走行速度が相関的に制御されるので走行体は走行
予定コースに正しく追従することができる。 このように操舵角に対応して走行体の速度制御
を行う場合に、ステアリングの切量が大きくなる
と走行速度は遅くなる。 従つて、急にステアリングが切量が増大するよ
うな場合には走行速度が急激に低下してスリツプ
現象が生じることがある。 そこで操舵角の切量が急激増大基準値を超えて
増大する場合には操舵角を段階的に増加させ、逆
に旋回から直線走行になる場合のように操舵角の
切量が急激減少基準値を超えて減少する場合には
操舵角を段階的に減少させる操舵角制御手段８を
ステアリング制御手段６に設けてもよい。 この操舵角制御手段８によ制御を用いれば走行
速度のの減速は滑らかに行うことができるように
なるのでスリツプ現象を回避でできて好適であ
る。 このような速度制御により走行体は走行予定コ
ース上を追従することができるが、走行速度が大
きく進入角度も大きい場合には実際の走行軌跡が
外側（又は内側）にふくらむ傾向にある。 これは、走行体が走行予定コースと交叉する付
近はステアリングは切れていない（進行方向とタ
イヤ等の走行手段の向きが一致している）状態に
近いことから走行速度を操舵角（ステアリング切
角）の関数として速度制御しているにすぎない前
記速度制御では減速されない。 従つて、直接走行時と同様に減速していない設
定走行速度でそのまま走行するために進入延長方
向へズレるものと考えられる。 換言すれば蛇行の途中にあつて操舵角が０度に
なるとき上記速度制御では制御しきれない。 そこで区間コースに対する進入角度は角PRQ
即ちtan-1（l12／Co）ラデイアンスであるが実験
的に求められた進入角度制限をαラデイアンスと
し進入角度制限手段９によつてコース進入角度
が、角PRQ＞αの場合には操舵角Ｐ（（φ）を Ｐ（φ）＝α＋（（θi−θp） に修正し、これに基づいて前記と同様の制御を行
う。 これにより区間コースからのズレを最小に抑え
ることができる。 このようにして、区間コースを離脱した走行体
を追従する区間コースに誘導して、走行体の位置
データが走行予定コースの最終点の点座標と一致
するとコース誘導は終了したと判断されて走行体
は停止し、自己誘導制御プログラムは終了する。 最終点と一致しない場合は、さらにプログラム
は進み走行体の位置データがコース移行のための
旋回開始領域内に有るか否かを判定する。 有ると判断された場合はコース移行誘導制御が
以下のように行われる。 即ち、１０は最小旋回半径設定手段であつて、
走行速度検出センサ１１より検出された走行速度
データを入力し、その走行速度データに対応する
最小旋回半径を設定するものであり、前記走行速
度データを基に実験的に或いは走行速度関数とし
て最適（最小）旋回半径r′(t)を求めるものであ
る。 また、１２はアンダーステア補正値設定手段で
あつて、当該走行体のステアリング応答特性と走
行中の走行速度データとを基に実験的に或いは走
行速度の関数として補正値Cl(t)を求めるものであ
る。 以上の各手段によつて求められたデータ即ち、
最小旋回半径r′(t)データと、追従中の区間コース
の方位角θnデータ、移行する区間コースの方位
角θn＋１データ、走行体方位角θpデータ、相対
位置（走行体と区間コースとのズレ量）ξデー
タ、アンダーステア補正値Cl(t)データが夫々コー
ス移行のための旋回開始領域を測定するコース移
行位置演算手段１３に入力される。 このコース移行位置演算手段１３では、下記の
式に従いコース移行開始距離ａ(t)を算出する。 ａ(t)＝r′(t)×tan｛（φn＋１−θp）／２｝ ＋ξ×tan （θn＋１−θp−π／２）＋Cl(t) なお、コース作成上はθn＋１とθnとは等しく
ならないが、θn＋１＝θpとなつた場合、及び移
行開始距離ａ(t)の値がコースｎの全長より大きく
なつた場合は、ａ(t)はコースｎの全長を最大値と
してとり、次のコースｎ＋１へ移行することとす
る。 これにより、第１項で追従中の方位角θnの代
わりに走行体方位角θpをを用いているので走行
体が追従中のコースと平行でなく別の方位を向い
ているときでも誤差が生じない。 また、最小旋回半径r′(t)は移行旋回直前の走行
速度に対応して変化するので走行速度が速い場合
は、速度が遅い場合に比較して旋回半径が大きく
なつてしまうが、その場合にも上記速度で旋回可
能な最適の最小旋回半径が与えられて、走行速度
影響を抑えた。 次に第２項で追従中の区間コースからの離脱距
離ξによる影響を補正した。 また第３項では後述の速度制御によつて十分減
速しきれない場合を想定し、速度に対するアンダ
ーステア傾向の影響をオフセツトした。 このようにして算出されたコース移行開始距離
ａ(t)データは次に、コース移行判定手段１４に入
力される。 このコース移行判定手段１４では、走行中の走
行体の位置データから移行する区間コースｎ＋１
との距離即ちC2の点座標との距離ηを測定し、
この距離がηがａ(t)の範囲内か否か比較する。 範囲内であればコース移行制御信号が制御手段
１５へ出力される。 制御手段１５では、コース移行制御信号に基づ
きステアリング制御手段をを介してステアリング
を所定量切りコース移行旋回を行う。 ここで前述の如く速度制御によりステアリング
の切量に応じてVcからVminまでの間で走行速度
が変化する。 また、操舵角調整手段８によつて、操舵角の切
量が増大方向へ向かう場合には操舵角を段階的に
増加させ、逆に旋回から直線走行になる操舵角の
切量が減少方向へ向かう場合には操舵角を段階的
に減少させる。また、区間コースに対する進入角
度が、角PRQ＞αの場合には進入角度制限手段
９によつて角PRQをαに置換して操舵角が算出
される。 このようなコース移行制御により走行体が次の
区間コースに移行すると自己誘導制御プログラム
は再び直線コースを追従する際のコース誘導手順
に戻り、走行体の位置データが走行予定コースの
終了点と一致するまで制御を続ける。 尚、この自己誘導制御システムには、障害物検
出手段２０からの制御信号を他の誘導制御信号よ
りも優先して実行する緊急処理部２１を設けるこ
とが好ましい。 即ち、障害物検出手段２０によつて走行予定の
コース上に障害物があると判断された場合には、
障害物検出データが緊急処理部２１に入力され
る。 すると、緊急処理部２１では障害物までの距離
が設定値以内となつたか否かを判断し、設定値以
内となつた場合に緊急制御信号を緊急制御装置２
２に出力する。 この緊急制御信号は、例えば走行体の運行を停
止する制御信号であつても、或いは障害物をパタ
ーン認識して迂回するか停止するかを判断し、迂
回する場合には障害物を迂回てて走行予定のコー
スに戻る障害物迂回コースを学習し、その障害物
迂回コースを含んだ走行予定コースにそつて自己
誘導制御を行う制御方法等適宜制御方法を採るこ
とができる。 このように、自己誘導制御プログラムに障害物
検出手段の検出信号を入力た場合に他のいずれの
誘導制御信号よりも優先して緊急制御を行うステ
ツプを設けておけば安全性に優れ好適である。
ステムと、コース移行誘導システムとからなる自
己誘導システムと、それを制御する自己誘導制御
プログラムとから構成されている。 自己誘導システムは、各種センサー群から入力
されたデータやインプツトされたデータをもとに
演算処理を行うマイクロコンピユータ（（以下、
CPUとする）と、そのCPUの制御信号によつて
走行体のステアリング機構部Ｓ及び動力機構部Ｄ
を制御する制御手段１５とからなつている。 なお、この発明では走行予定コースのコースデ
ータ（（位置）や走行体の位置その他の位置デー
タは、走行路等の所望位置に想定されたＸ軸とＹ
軸を基準にして点座標（ｘ，ｙ）に変換処理して
行つている。 第２図は、この発明のシステムブロツク図を示
す。 １は、CPUの記憶部又は記憶体に走行予定コ
ースをインプツトした走行予定コース記憶部であ
つて、点座標で表された走行予定コースのコース
データがストアされている。 この走行予定コースは予め適宜手段で設定され
るものであつて、例えば地図をもとに予定コース
を設定し、或いは実際にマユアル又はラジオコン
トロール制御等によつてテスト走行した走行体の
走行軌跡データをもとに走行予定コースを設定し
たもの等適宜手段により定められる。 この走行予定コースのコース設定で、実際の走
行軌跡データを用いる場合は、直線コースが連続
する走行予定コースに修正し、その直線コース相
互が交叉する各交叉点を連続する複数の点座標
（ｘ，ｙ）として表し、走行予定コース記憶部１
にストアするものである。 走行軌跡を示す第４図をもとに説明すると、走
行予定コースPCは、スタート点PC1（５，０）→
PC2（０，０）→PC3（０，５）→PC4（４，７）
→PC6（４，２）→終点PC6（０，０）の連続する
複数の点座標で設定され、走行予定コース記憶部
１に入力され記憶されている。 またこの走行予定コース記憶部１には、連続す
る２点の点座標で表された直線状の区間コースに
おける区間コース設定走行速度および区間コース
最低走行速度を予め設定しておきストアしてお
く。 ２は、走行体の走行位置（現在位置）測定手段
であつて、走行予定コースに追従して走行してい
る走行体が現在どの位置（コースデータの点座標
と同一基準の座標値で表される位置）にあるかを
測定するもので、本実施例では走行体に搭載され
た図示しないエンコーダおよびジヤイロスコープ
を用いて走行予定コースの基点（スタート点）か
らの走行距離および走行体の走行方向（方位角）
を算出し、且つ地上に設置されて走行体の位置を
絶対的に測定する図示しないゲートボール等の絶
対位置検出手段によつて前記相対的に算出された
走行データの補正を行い、得られれた走行位置デ
ータ即ち点座標で表す走行体位置データと走行体
方位角データとを連続的に出力するものである。 いま、前記初期設定用の各種パラメータが
CPUの記憶部に入力され、スイツチがオンされ
ると、記録体にストアされていた自己誘導制御プ
ログラムがスタートする。 これによつて、走行体は、区間コースデータで
予め設定されていた区間コースの走行速度及び方
位角に制御されて基点（（出発点）から走行予定
コースの第１の区間コースに追従し走行を開始す
る。 これとともに、前記位置測定手段２が働き、こ
の位置測定手段２から出力された走行体位置デー
タ（以下、Ｐ（Ｘ，Ｙ）とする）と、前記コース
データ記録手段１から呼出されて、走行体が追従
している区間コースを表す２点の点座標C1（（X1，
Y1）とC2（X2，Y2）とが相対位置測定手段３に
入力される。 この相対位置測定手段３は、前記走行体の位置
データＰ（Ｘ，Ｙ）と区画コースを表す点座標デ
ータC1（X1，Y1）及びＣ２（X2，Y2）とから走
行予定コースと走行体とのずれ即ち走行体位置か
ら該走行体が追従している直線状のコースへ下ろ
した垂線の長さl1を計測するものであり、 により算出される。 このようにして算出された相対位置l1は、前記
位置検出手段から得られた走行体方位角データ
θP及び、コースで記録手段１から呼び出された
走行中の区間コースを表す座標点データ（C1，
C2）を基に算出されたコース方位角データθiと共
に操舵角決定手段４へ入力される。 操舵角決定手段４では、操舵角算出式即ち、 Ｐ（（φ）＝tan-1（l12／Co）＋（θi−θp） （Co……操舵角を決定する制御定数であり実
験的に最終の数値が求められる。） を用いて操舵角Ｐ（φ）を算出する。 次に、このようにして算出された操舵角Ｐ（φ）
は操舵角コマンドCMD（φ）に変換されて走行速
度決定手段５へ入力される。 また、コースデータ記録手段１から、走行予定
コースで現在追従している区間コースにおける設
定速度Vcと最低走行速度Vminの各データを呼び
出し走行速度決定手段５に入力する。 ここで最低走行速度Vminはステアリングの最
大切れ角時においてコース離脱が少ない最適な速
度を実験的に求めて設定されている。 次に、入力されたデータをもとに、走行速度決
定手段５は、下記の式に従つて、出力走行速度Ｖ
（φ）を決定する。 即ち、 Ｖ（φ）＝Vmin＋（（Vc−Vmin）×ｆ（φ） ｆ（（φ）＝１−（CMD（（φ）／Ｒ） Ｒ……ステアリングの最大切れ角 以上により、操舵角が大きい程走行速度は減少
し、操舵角が０のとき、即ち直線走行の場合は区
間設定走行速度Vcに、操舵角が最大の時には最
低走行速度Vminになり、操舵角の大きさに応じ
てVcからVminまでの間で走行速度が変化する。 以上により、操舵角決定手段４および走行速度
決定手段５により得られた操舵角と走行速度とは
それぞれ操舵角コマンド信号及び走行速度コマン
ド信号に変換されてそれぞれステアリング制御手
段５および走行速度制御手段６に入力される。 このステアリング制御手段５ではこの操舵角コ
マンド信号に基づきアクチユエーチタを介してス
テアリング機構部Ｓを動作させ、ステアリングを
前記操舵角決定手段４で決定された操舵角まで変
位させる。 これと同時に、走行速度制御手段６では前記走
行速度コマンド信号に基づきアクチユエータを介
して動力機構部Ｄを動作させ、走行速度を前記走
行速度決定手段６で決定された走行速度まで変動
させて、ステアリングが制御される直前の走行速
度を制御する。 これにより、ステアリングの切量即ち操舵角と
走行速度が相関的に制御されるので走行体は走行
予定コースに正しく追従することができる。 このように操舵角に対応して走行体の速度制御
を行う場合に、ステアリングの切量が大きくなる
と走行速度は遅くなる。 従つて、急にステアリングが切量が増大するよ
うな場合には走行速度が急激に低下してスリツプ
現象が生じることがある。 そこで操舵角の切量が急激増大基準値を超えて
増大する場合には操舵角を段階的に増加させ、逆
に旋回から直線走行になる場合のように操舵角の
切量が急激減少基準値を超えて減少する場合には
操舵角を段階的に減少させる操舵角制御手段８を
ステアリング制御手段６に設けてもよい。 この操舵角制御手段８によ制御を用いれば走行
速度のの減速は滑らかに行うことができるように
なるのでスリツプ現象を回避でできて好適であ
る。 このような速度制御により走行体は走行予定コ
ース上を追従することができるが、走行速度が大
きく進入角度も大きい場合には実際の走行軌跡が
外側（又は内側）にふくらむ傾向にある。 これは、走行体が走行予定コースと交叉する付
近はステアリングは切れていない（進行方向とタ
イヤ等の走行手段の向きが一致している）状態に
近いことから走行速度を操舵角（ステアリング切
角）の関数として速度制御しているにすぎない前
記速度制御では減速されない。 従つて、直接走行時と同様に減速していない設
定走行速度でそのまま走行するために進入延長方
向へズレるものと考えられる。 換言すれば蛇行の途中にあつて操舵角が０度に
なるとき上記速度制御では制御しきれない。 そこで区間コースに対する進入角度は角PRQ
即ちtan-1（l12／Co）ラデイアンスであるが実験
的に求められた進入角度制限をαラデイアンスと
し進入角度制限手段９によつてコース進入角度
が、角PRQ＞αの場合には操舵角Ｐ（（φ）を Ｐ（φ）＝α＋（（θi−θp） に修正し、これに基づいて前記と同様の制御を行
う。 これにより区間コースからのズレを最小に抑え
ることができる。 このようにして、区間コースを離脱した走行体
を追従する区間コースに誘導して、走行体の位置
データが走行予定コースの最終点の点座標と一致
するとコース誘導は終了したと判断されて走行体
は停止し、自己誘導制御プログラムは終了する。 最終点と一致しない場合は、さらにプログラム
は進み走行体の位置データがコース移行のための
旋回開始領域内に有るか否かを判定する。 有ると判断された場合はコース移行誘導制御が
以下のように行われる。 即ち、１０は最小旋回半径設定手段であつて、
走行速度検出センサ１１より検出された走行速度
データを入力し、その走行速度データに対応する
最小旋回半径を設定するものであり、前記走行速
度データを基に実験的に或いは走行速度関数とし
て最適（最小）旋回半径r′(t)を求めるものであ
る。 また、１２はアンダーステア補正値設定手段で
あつて、当該走行体のステアリング応答特性と走
行中の走行速度データとを基に実験的に或いは走
行速度の関数として補正値Cl(t)を求めるものであ
る。 以上の各手段によつて求められたデータ即ち、
最小旋回半径r′(t)データと、追従中の区間コース
の方位角θnデータ、移行する区間コースの方位
角θn＋１データ、走行体方位角θpデータ、相対
位置（走行体と区間コースとのズレ量）ξデー
タ、アンダーステア補正値Cl(t)データが夫々コー
ス移行のための旋回開始領域を測定するコース移
行位置演算手段１３に入力される。 このコース移行位置演算手段１３では、下記の
式に従いコース移行開始距離ａ(t)を算出する。 ａ(t)＝r′(t)×tan｛（φn＋１−θp）／２｝ ＋ξ×tan （θn＋１−θp−π／２）＋Cl(t) なお、コース作成上はθn＋１とθnとは等しく
ならないが、θn＋１＝θpとなつた場合、及び移
行開始距離ａ(t)の値がコースｎの全長より大きく
なつた場合は、ａ(t)はコースｎの全長を最大値と
してとり、次のコースｎ＋１へ移行することとす
る。 これにより、第１項で追従中の方位角θnの代
わりに走行体方位角θpをを用いているので走行
体が追従中のコースと平行でなく別の方位を向い
ているときでも誤差が生じない。 また、最小旋回半径r′(t)は移行旋回直前の走行
速度に対応して変化するので走行速度が速い場合
は、速度が遅い場合に比較して旋回半径が大きく
なつてしまうが、その場合にも上記速度で旋回可
能な最適の最小旋回半径が与えられて、走行速度
影響を抑えた。 次に第２項で追従中の区間コースからの離脱距
離ξによる影響を補正した。 また第３項では後述の速度制御によつて十分減
速しきれない場合を想定し、速度に対するアンダ
ーステア傾向の影響をオフセツトした。 このようにして算出されたコース移行開始距離
ａ(t)データは次に、コース移行判定手段１４に入
力される。 このコース移行判定手段１４では、走行中の走
行体の位置データから移行する区間コースｎ＋１
との距離即ちC2の点座標との距離ηを測定し、
この距離がηがａ(t)の範囲内か否か比較する。 範囲内であればコース移行制御信号が制御手段
１５へ出力される。 制御手段１５では、コース移行制御信号に基づ
きステアリング制御手段をを介してステアリング
を所定量切りコース移行旋回を行う。 ここで前述の如く速度制御によりステアリング
の切量に応じてVcからVminまでの間で走行速度
が変化する。 また、操舵角調整手段８によつて、操舵角の切
量が増大方向へ向かう場合には操舵角を段階的に
増加させ、逆に旋回から直線走行になる操舵角の
切量が減少方向へ向かう場合には操舵角を段階的
に減少させる。また、区間コースに対する進入角
度が、角PRQ＞αの場合には進入角度制限手段
９によつて角PRQをαに置換して操舵角が算出
される。 このようなコース移行制御により走行体が次の
区間コースに移行すると自己誘導制御プログラム
は再び直線コースを追従する際のコース誘導手順
に戻り、走行体の位置データが走行予定コースの
終了点と一致するまで制御を続ける。 尚、この自己誘導制御システムには、障害物検
出手段２０からの制御信号を他の誘導制御信号よ
りも優先して実行する緊急処理部２１を設けるこ
とが好ましい。 即ち、障害物検出手段２０によつて走行予定の
コース上に障害物があると判断された場合には、
障害物検出データが緊急処理部２１に入力され
る。 すると、緊急処理部２１では障害物までの距離
が設定値以内となつたか否かを判断し、設定値以
内となつた場合に緊急制御信号を緊急制御装置２
２に出力する。 この緊急制御信号は、例えば走行体の運行を停
止する制御信号であつても、或いは障害物をパタ
ーン認識して迂回するか停止するかを判断し、迂
回する場合には障害物を迂回てて走行予定のコー
スに戻る障害物迂回コースを学習し、その障害物
迂回コースを含んだ走行予定コースにそつて自己
誘導制御を行う制御方法等適宜制御方法を採るこ
とができる。 このように、自己誘導制御プログラムに障害物
検出手段の検出信号を入力た場合に他のいずれの
誘導制御信号よりも優先して緊急制御を行うステ
ツプを設けておけば安全性に優れ好適である。
第１図は、この発明の自己誘導制御方法の手順
を示すフローチヤート、第２図は自己誘導制御シ
ステムの機能ブロツク図、第３図ａはコース誘導
を説明するための説明図、ｂはコース移行を説明
するための説明図、第４図はこの誘導制御方法に
よつて走行した場合の走行軌跡を示す図である。
を示すフローチヤート、第２図は自己誘導制御シ
ステムの機能ブロツク図、第３図ａはコース誘導
を説明するための説明図、ｂはコース移行を説明
するための説明図、第４図はこの誘導制御方法に
よつて走行した場合の走行軌跡を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 走行体が進行する走行位置を測定し、走行体
の操舵角及び走行速度を制御して、連続する複数
個の直線状の区間コースからなり、各区間コース
は、その始点座標と終点座標を結ぶ直線として設
定される走行予定コースに追従して走行体を自己
誘導する、下記のステツプよりなることを特徴と
する自動走行体の自己誘導制御方法。 走行予定コースを設定し、その設定されたコ
ースデータと、制御定数を記憶部に記録してお
き、自己誘導制御手順をスタートさせる。 走行体の走行を開始し、追従する区間コース
に予め設定されている区間コース速度データに
従つて速度制御をする。 走行体の走行位置測定手段から得られた走行
体の現在位置データから、追従している区間コ
ースと走行体とのズレ量を計測する。 ステツプで計測されたズレ量をもとにステ
アリングを切る量（操舵角）と、その際の走行
速度とを演算処理して求める。 ステツプで求められた操舵角データと走行
速度データとを制御コマンドに変換し、制御装
置を介して操舵角を制御し追従する区間コース
上へ誘導する。 走行体の走行位置（現在位置）から走行予定
コースの最終目標点に到達したか否かの判定を
行う。 最終目標点に到達した場合は、走行体の走行
を停止させ、この自己誘導制御手順が終了とな
る。 走行体が追従する任意の区間コースから次の
区間コースへ移行するのに、所定の旋回半径で
走行体を旋回走行させる制御を行わせるため、
走行体が走行予定コースの途上である場合に、
走行体の現在位置が上記コース移行のための旋
回開始領域内に有るか否か判定し、領域内に無
い場合はステツプに戻る。 旋回開始領域内に走行体が進入している場合
は、移行のための上記旋回制御を行い、次の区
間コースへ移行しステツプへ戻る。 ２ 障害物検出手段により障害物が検出されると
自己誘導制御手順がいかなるステツプにあつても
緊急処理手段によつて、走行体の停止又は障害物
の迂回走行等の緊急制御が行われることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の自動走行車輌の
自己誘導制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191335A JPS6170615A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 自動走行体の自己誘導制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191335A JPS6170615A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 自動走行体の自己誘導制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170615A JPS6170615A (ja) | 1986-04-11 |
| JPH0522924B2 true JPH0522924B2 (ja) | 1993-03-31 |
Family
ID=16272844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59191335A Granted JPS6170615A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 自動走行体の自己誘導制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6170615A (ja) |
-
1984
- 1984-09-12 JP JP59191335A patent/JPS6170615A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6170615A (ja) | 1986-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |