JPH01284906A - 全方向性制御器を用いた操縦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ジョイスティックのような全方向性制御器
を用いた操縦装置に関するものである。

〈従来の技術〉 例えば船舶や車両を制御する操縦装置において、ジョイ
スティックのような全方向性制御器を用いたものが知ら
れている。

例えば、特開昭６１−６７６９７号公報、同６２−５５
２９２号公報等には、２基のスラスタの前後進の推力を
ジョイスティックで制御することにより、前後進の速度
や旋回方向を制御するようにしたものが記載されており
、また特開昭５７−１４３０２０号公報には、旋回式作
業機において、走行レバーの操作方向と車両の走行方向
とを一致させるようにしたものが記載されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記前者の従来技術は、２基のスラスタが平行に固定し
て設置された船舶に関するもので複雑な制御手順を必要
とし、装置の構成も複雑化することになる。また後者の
従来技術は、オペレータの運転席が旋回部にあるという
旋回式作業機の特殊な問題点、すなわち、走行レバーの
操作方向と車両の走行方向とが旋回部が反転した状態で
は逆になることによる誤操作防止等を目的としたもので
、装置の構成や制御手順が複雑である。従って、操舵角
を任意の角度に制御できるようにした操舵機構を備えた
船舶や車両等において、この操舵機構による操舵角と推
進機構の出力とを全方向性制御器で同時に制御する装置
に適用するにはいずれの従来技術も不向きであった。

この発明は上述のような問題点に着目し、推進機構の出
力と操舵角を制御するのに適した簡単な構成の全方向性
制御器を用いた操縦装置を提供することを目的としてな
されたものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するために、この発明は、操舵角を任
意の角度に制御可能な操舵機構を備えており、スづスタ
や走行装置等の推進機構の出力と操舵角をジョイスティ
ックのような全方向性制御器で制御するようにした操縦
装置において、全方向性制御器の操作部の原点からの距
Ｍｒと、原点を通る基準線に対する操作部の振れ角θを
検出して、上記距離、ｒの大きさに対応した出力制御信
号と、上記振れ角θの大きさに対応した操舵角制御信号
とを演算し、推進機構の出力を上記出力制御信号に応じ
た大きさになるように制御するとともに、操舵角が上記
操舵角制御信号に応じた角度となるように制御している
。なお、全方向性制御器としてジョイスティックを用い
た場合には、上記の距ｆｌｔｒはジョイスティックの操
作レバーの中立位置からの倒れ角の大きさに比例し、振
れ角Ｏはその倒れ方向を示す信号としてそれぞれ得られ
るが、全方向性制御器としてはレバー式でなく平面的に
移動するような操作部を備えた制御器を用いることもで
き、この場合には、距離ｒは操作部の中立位置からの移
動量に比例し、振れ角θは中立位置からの方向を示す信
号としてそれぞれ得られる。

また、操舵角の検出値θ１と、演算により得られた操舵
角の設定値θ２との差が９０″以上の場合には、設定値
θ２を０２＋　１８０”に補正してこの補正後の設定値
θ２の操舵角となるように操舵機構を制御するとともに
、推進機構の出力方向を逆転させるようにしている。

〈作用〉 推進機構の出力は距離ｒが大きくなれば増大し、小さく
なれば減少し、また操舵角は振れ角θと同じ方向となる
。従って、出力の大小と操舵角は全方向性制御器の操作
と一致して誤操作が起きにくくフィーリングの良好なも
のとなり、操作の容易な全方向式操縦装置が得られる。

また、検出値θ１と設定値θ２との差が９０″以上の場
合に設定値θ２に１８０°を加える補正を行い、推進機
構の出力方向を逆転させることにより、操舵角が所定の
角度となるまでの所要時間が短縮される。

〈実施例〉 以下、図示の一実施例について説明する。なお、この実
施例は３軸式作業車両の前輪を操舵駆動軸としたもので
あるが、この発明は例えば前輪操舵、後輪駆動の車両、
あるいは操舵可能なスラスタやスラスタとは別に舵を備
えている船舶等の移動体にも適用できる。

第１図は概念系統図、第２図は車両の概略構成図、第３
図は制御回路の結線図である。図において、１は車両、
２は自由回転輪である１対の後輪、３は操舵駆動軸であ
る１個の前輪、４は制御装置、５はステアリングモータ
、６は絶対値型ロータリエンコーダを用いた操舵角セン
サ、７は走行モータ、８はロータリエンコーダ、９はバ
ッテリ、１０はジョイスティックを示す。なお、前輪３
は操舵角に制限がなく３６０°を超える範囲まで自由に
操舵できるようになっている。

制御装置４は、マイクロコンピュータ４１、Ａ１０変換
器４２、ドライバ４３ａ、サーボドライバ４３ｂ等を備
えており、マイクロコンピュータ４１は入力ボート４４
、出力ポート４５、制御演算及び入出力指示を与えるＣ
ＰＵ４６、制御プログラムや制御演算に必要な諸データ
を記憶しているＲＯＭ４７、制御演算に使用されるＲＡ
Ｍ４８等で構成されている。入力ボート４４には操舵角
センサ６、ジョイスティック１０の信号が入力されるほ
か、必要に応じて例えばリモコン制御用の受信器１１゜
移動量計数カウンタ１２、ジャイロ装置１３等の信号が
入力される。また出力ポート４５には、ドライバ４３ａ
、４３ｂを介してステアリングモータ５、走行モータ７
等がそれぞれ接続されている。

ドライバ４３ａは、第３図に示すように制御装置４の出
力にによって動作するリレーＲＹ１及びＲＹ２で構成さ
れており、その接点ＲＹ１−１及びＲＹ、−１の開閉に
応じてステアリングモータ５が駆動される。

次に、第４図及び第５図を参照しながら動作を説明する
。第４図はジョイスティックの中立位置からの倒れ角の
大きさに比例する距Ｍｒと、その倒れ方向を示す振れ角
Ｏの関係を説明する図、第５図は制御手順のフローチャ
ートである。

第４図において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＸ軸は互いに直交する
三次元座標軸であり、ジョイスティックの操作レバー１
０ａの直立方向が２軸、その左右方向がＸ軸、前後方向
がＹ軸となっている。原点Ｏから操作レバー１０ａの単
位長さまでの点Ｐの位置がジョイスティック１０による
設定位置であり、点ＰのＸ軸からの距離ｒと、Ｙ軸を基
準とするＸ軸回りの振れ角Ｏに応じて、出力制御信号と
操舵角制御信号が次のような手順で演算される。

周知のように、点ＰのＸ座標とＹ座標はこれらに対応す
るポテンショメータの抵抗値や電圧値として電気信号に
変換されるので、これから操作レバー１０ａのＸ軸に沿
う傾斜角θＸとＹ軸に沿う傾斜角θｙが検出できる。従
って、その倒れ角に対応する距離ｒは ｒ　＝Ｊ　ｓｉｎθｘ＋ｓｉｎθｙ で求められ、倒れ方向を示す振れ角θはで求められ（第
５図のステップＳｌ）、操舵角の設定値θ２は０２＝θ
に設定される。なおこれらの演算処理はその都度行って
もよいが、あらかじめ計算された値をマツプとして記憶
させておき、検出されたθＸとθｙに応じて読み出すよ
うにすることもできる。

次いで、操舵角センサ６による現在のステアリング角の
検出値θ１が読み込まれて、上記の演算で設定された設
定値θ２と比較される（ステップＳ２）。ここで両者が
等しくなければ、マイクロコンピュータ４１から操舵角
を０２とする信号が出力され、リレーＲＹ１及びＲＹ２
が駆動されてステアリングモータ５が作動する（ステッ
プＳ３）。そして前輪３のステアリング角（検出値θ、
）が設定値０２と一致するとステアリングモータ５は停
止する。

なお、最初から一致していればステアリングモータ５は
駆動されない（ステップＳ４）。

またマイクロコンピュータ４１からは、ステップＳ１で
演算された距離ｒに応じたパルス信号がサーボドライバ
４３ｂに出力される。これにより走行モータ７が距離ｒ
に対応した速度で駆動され（ステップＳ５）、車両１は
ジョイスティック１０で設定された走行速度と操舵角で
走行するのである。

ところで、ある操舵角で停止していて再スタートする場
合の進行方向がそれまでと違う時には。

新しい方向まで前輪３を向けるまでの時間遅れが生じ、
前輪３の回転方向が固定的であると最大１８０°の操舵
時間を要する。例えば、第６図の（ａ）のように操舵角
θ□で前＠３が停止しており、（ｂ）のように設定値θ
２が設定されたとすると、進行方向が矢印のようにＢ−
）Ａに固定されている場合には、操舵量θ、は０１と０
□の絶対値の和となり、１８０°に近い大きな操舵量と
なって時間遅れも大きくなる。

第２の実施例はこの時間遅れを短くするようにしたもの
であり、第７図にその手順（ステップＳ６）を示す。す
なわちこの実施例では、操舵角の検出値Ｏ□と、演算に
より得られた設定値θ２との開きが９０″′以上の場合
には、設定値０□を０２＋１８０°に補正してこの補正
後の設定値θ２を用いて操舵角を制御し、同時に走行モ
ータ７の回転方向を逆転させて、前輪３を前回の運転時
とは逆に回転させるのであり、この手順は、第５図に破
線で示すように例えばステップＳ２の次に実行される。

第６図の（ｃ）はこの手順による場合を示したもので、
設定値０２に１８０°を加えることにより目標位置が近
くなるので、前＠３を新しい方向に向けるために必要な
操舵量０３は小さくなり、操舵に要する時間遅れが短縮
されるのである。なおこの場合の進行方向は、矢印のよ
うにＡ−＋Ｂとなる。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、この発明の操縦装置は
、操舵角を任意の角度に制御できるようにした操舵機構
を備えた船舶や車両等において、ジョイスティックのよ
うな全方向性制御器の操作部の原点からの距離と、原点
を通る基市線に対する振れ角をそれぞれ推進機構の出力
と操舵角の大きさに対応させたものである。

従って、推進機構の出力と操舵角が全方向性制御器の操
作に対応したものとなり、例えば走行速度と進行方向が
操作レバーの動きと一致するので、操縦感覚は不自然さ
のない良好なものとなり、構成が比較的簡単でしかも操
舵角の大きな車両等を、１個の全方向性制御器で誤操作
なく容易に操縦できる操縦装置を得ることができるので
ある。

また、操舵角の検出値と設定値との差が９０゜以上の場
合に設定値に１８０°を加える補正を行い、推進機構の
出力方向を逆転させることによって、操舵角が所定の角
度となるまでの操舵量が小さくなり、操舵に要する時間
を短縮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概念系統図、第２図は同
実施例の車両の概略構成図、第３図は制御回路の結線図
、第４図はジョイスティックの倒れ角と振れ角の関係の
説明図、第５図は制御手順のフローチャート、第６図（
ａ）　（ｂ）及び（ｃ）は前輪の操舵量に関する説明図
、第７図は他の実施例の制御手順のフローチャートであ
る。 １・・・車両、３・・・前輪、４・・・制御装置、５・
・・ステアリングモータ、６・・・操舵角センサ、７・
・・走行モータ、１０・・・ジョイスティック、４１・
・・マイクロコンピュータ、４３ａ・・・ドライバ、４
３ｂ・・・サーボドライバ、４６・・・ＣＰＵ、　ＲＹ
工及びＲＹ、・・・リレー、ｒ・・・操作部の原点から
の距離、Ｏ・・・操作部の基準線に対する振れ角、θ１
・・・操舵角の検出値、θ２・・・操舵角の設定値。 特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代　理　人　
弁理士　　篠　　１）　　實Ｊ 第１図 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）操舵角を任意の角度に制御可能な操舵機構を備え
   、推進機構の出力と操舵角をジョイスティックのような
   全方向性制御器で制御するようにした操縦装置であって
   、 全方向性制御器の操作部の原点からの距離と、原点を通
   る基準線に対する上記操作部の振れ角を検出して、上記
   距離に対応した出力制御信号と上記振れ角に対応した操
   舵角制御信号とを演算する演算部と、 推進機構の出力が上記出力制御信号に応じた大きさにな
   るように制御する推進出力制御手段と、操舵角が上記操
   舵角制御信号に応じた角度となるように制御する操舵角
   制御手段、とを備えたことを特徴とする全方向性制御器
   を用いた操縦装置。
2. （２）操舵角の検出値θ＿１と、演算により得られた操
   舵角の設定値θ＿２との差が９０゜以上の場合には、設
   定値θ＿２をθ＿２＋１８０゜に補正して操舵角がこの
   補正後の設定値θ＿２となるように制御するとともに、
   推進機構の出力方向を逆転させるようにした請求項１記
   載の全方向性制御器を用いた操縦装置。