JPH0353643B2 - - Google Patents

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JPH0353643B2
JPH0353643B2 JP59222350A JP22235084A JPH0353643B2 JP H0353643 B2 JPH0353643 B2 JP H0353643B2 JP 59222350 A JP59222350 A JP 59222350A JP 22235084 A JP22235084 A JP 22235084A JP H0353643 B2 JPH0353643 B2 JP H0353643B2
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JP
Japan
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vehicle
sensor
turning
turn
sensors
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Application number
JP59222350A
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English (en)
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JPS61100812A (ja
Inventor
Hiroshi Oosawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
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Publication of JPH0353643B2 publication Critical patent/JPH0353643B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0259Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means
    • G05D1/0265Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means using buried wires

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は2輪差駆動型の無人車両の旋回制御方
法に関する。
〔従来の技術〕
一般に、2輪差駆動型の車両とは、第1図に示
すように2つの独立した駆動輪1,2の回転差に
より車両の操舵を行うものであり、2輪を同速で
互いに逆回転させることにより心地旋回を行うこ
とができる。
従来、この種の無人車両を走路Aに沿つて走行
させ、この走路Aに交差する走路Bに乗り移らせ
る際には、2つの駆動輪1,2を結ぶ線分の中心
点Cが、走路AとBの交差点Oと一致した時点で
車両を停止させ、左右の駆動輪1,2を等速で互
いに逆回転させることにより、その場旋回を行わ
せるようにしていた。
しかし、この方法は、車両の旋回中心Cと交差
点Oとが一致した時点で車両を正確に停止させな
ければならず、また、設定された旋回角度で正確
に旋回を停止させなければならないため、路面の
凹凸、車両のブレーキ精度等によつては常に安定
な旋回が行えるとは限らない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、安
定かつ精度の高い旋回を行うことができる無人車
両の旋回制御方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段および作用〕
この発明によれば、誘導磁界を発生する走路A
から該走路Aとある角度で交差する誘導磁界を発
生する走路Bに乗り換える際に、左右独立して正
逆転する駆動輪を互いに逆方向に回転して旋回す
る無人車両において、前記走路Bからの磁界を車
両の前後方向に指向性を持つて検出する第1およ
び第2のセンサを、前記2つの駆動輪を結ぶ線分
の中心点からそれぞれ車両の前方および後方に一
定の距離離間して配設し、走路Aの走行中に走路
Aから走路Bに乗り換える際に、前記第1のセン
サの出力を一方の駆動輪の正の速度指令とし、前
記第2のセンサの出力を他方の駆動輪の負の速度
指令として与えることにより、走路B上で正確に
心地旋回を完了させることができる。
〔実施例〕
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明
する。
第2図において、走路AはiA=IA・sinωAtな
る交流電流を流しており、走路BはiB=IB・sinωB
tなる交流電流を流しており、それぞれ誘導磁界
を発生している。また、走路Aと走路Bとはある
角度(ここでは90゜)で交差している。
無人車両は独立して正逆転する左右の駆動輪1
および2を有し、これらの駆動輪1および2を独
立して速度制御することにより走行操舵および旋
回を行う。
センサ10および11は、それぞれ走路からの
磁界を幅方向に指向性を持つて検出するもので、
センサ10と11の中央に走路(ここでは走路
A)が位置するように走行操舵指令を発生する。
なお、この種の操舵方法は一般的に行われている
ため、ここでは詳細な説明は省略する。
センサ12および13は、それぞれ走路Bから
の磁界を車両の前後方向に指向性を持つて検出す
るもので、センサ12は2つの駆動輪1と2を結
ぶ線分の中心点Cから前方に距離lだけ離間して
配設され、センサ13は中心点Cから後方に距離
lだけ離間して配設されている。センサ14およ
び15はセンサ13,12の信号を位相検波する
ためのもので、前記中心点Cから距離lの位置
で、センサ12を挟んでセンサ12とδ(0<δ
<90゜)の位置に配設されている。なお、第3図
はセンサ10〜15の位置関係を斜視的に表わし
た図である。
次に、無人車両がセンサ10および11を用い
て走路Aに沿つて走行し、走路AとBとの交差点
近傍で右に旋回して走路Bに乗り換える場合につ
いて説明する。
いま、第4図に示すように、無人車両が走路A
の走行中に、センサ12によつて走路Bとの交差
点近傍に達したことが走路Bからの磁界検出レベ
ルによつて検知されると、センサ10および11
による車両の走行操舵は禁止され、センサ12お
よび13による旋回制御が開始される。センサ1
2〜15は走路Bからの角速度ωBの磁界のみ検
出できるように、フイルタが設けられている。ま
た、前記旋回制御が開始される位置は、そのとき
の車両の中心点Cと交差点との距離が少なくとも
トレツドの2分の1の長さWよりも小さくなるよ
うに設定されている。
さて、車両が上記旋回制御開始位置に達する
と、センサ12および13の出力はセンサ14の
出力によつて位相検波され、この検波されたセン
サ12のアナログ信号は左の駆動輪1の正の速度
指令として利用され、センサ13のアナログ信号
は右の駆動輪2の負の速度指令として利用され
る。
この時点では、センサ12からの出力Vaとセ
ンサ13からの出力Vbは、Va>Vbの関係があ
り、また駆動輪1と2は互いに逆回転しているの
で、車両は車体中心点Cと駆動輪2とを結ぶ線分
上にある旋回中心を中心にして右旋回を行う。駆
動輪1が高速で、駆動輪2が低速で、かつ、互い
に逆回転することで車両は旋回し、センサ12は
走路Bから遠ざかり、センサ13は走路Bに近づ
く(第5図参照)。このため、駆動輪1と2の回
転速度差が徐々に少なくなり、車体の旋回中心
が、車体中心点Cに近づき、心地旋回に近づく。
車両の旋回中心が車体中心点Cと一致するの
は、センサ12,13が走路Bに対して等しい距
離になつた時であり、この時車体中心点Cは走路
B上に存在しなければならない。車体中心点Cが
走路B上に有り、かつセンサ12,13がともに
走路B上に来た時、走路Bからの磁界はセンサ1
2,13の向きと直交するため、センサ12,1
3からの出力は0になる。したがつて、この旋回
動作は、車両が走路B上に正しく乗り移ることに
より収束する(第6図参照)。
また、センサ14を用いてセンサ12,13の
出力を位相検波しているため、旋回の最終でセン
サ12,13が走路Bを通過してしまつた場合に
は、出力信号の正負が反転するため、旋回のしす
ぎを補正するように作用する。
なお、左旋回する場合には、センサ15を用い
てセンサ12,13の出力を位相検波し、センサ
12の出力を右の駆動輪2の正の速度指令とし、
センサ13の出力を左の駆動輪1の負の速度指令
とすればよい。
第7図は本発明方法を実現するための装置のブ
ロツク図である。同図において、入力端子20に
は、中央処理装置、外部メモリ等に予め記憶され
た走行経路に基づいて次の交差点において左旋回
するか右旋回するかを示す左右旋回切替信号Sが
加えられている。もち論、交差点で直進する場合
も含む。
この左右旋回切替信号Sは、それぞれ切替回路
21および22に加えられる。切替回路21は、
切替信号Sが右旋回を示すときにはセンサ14の
出力を選択し、これをセンサ12および13の出
力を位相検波するときの基準信号として位相検波
回路23および24に出力し、切替信号Sが左旋
回を示すときにはセンサ15の出力を選択し、こ
れを位相検波回路23および24に出力する。
位相検波回路23はセンサ12からの出力を、
位相検波回路24はセンサ13からの出力をそれ
ぞれ切替回路21からの基準信号によつて位相検
波してそれぞれ切替回路22に出力する。
切替回路22は、入力する切替信号Sが右旋回
を示すときには位相検波回路23から加わる信号
を正の速度指令としてモータ25に出力し、位相
検波回路24から加わる信号を負の速度指令とし
てモータ26に出力し、また、入力する切替信号
Sが左旋回を示すときには位相検波回路23から
加わる信号を正の速度指令としてモータ26に出
力し、位相検波回路24から加わる信号を負の速
度指令としてモータ25に出力する。
これにより、駆動輪1および2は、モータ25
および26により互いに逆回転するとともに、モ
ータ25および26に入力する速度指令の大きさ
に応じた速度で回転する。
次に、本発明方法の旋回制御による無人車両の
動特性について考察する。
走路Bの電流をI、この走路Bに対するセンサ
12の位置が第8図および第9図に示す位置にあ
る場合、走路Bの磁界を検出するセンサ12の出
力Vは、次式、 V∝hI/α2+h2 cos ……(1) で表わすことができる。今、車体が走路A,Bに
対して第10図に示す位置にあるとき、走路Bを
流れる電流の磁界をセンサ12,13で検出する
と、その出力Va,Vbは上記(1)式から、 Va=AIh/(lcos−y)2+h2cos ……(2) Vb=AIh/(lcos+y)2+h2cos ……(3) となる。ただし、Aは比例定数である。
本発明方法は上記第(2)、第(3)式で得られた出力
で、車体の左右の駆動モータを制御するものであ
る。右旋回の場合は、第(2)式で得られるVaが左
の駆動モータの速度となるように制御し、第(3)式
で得られるVbの負の値−Vbが右の駆動モータの
速度となるように制御する。
左モータ25の速度をva右モータ26の速度を
vbとすれば、 va=Va vb=−Vb ……(4) である。また、車両の中心点Cの速度vcは、 vc=va+vb/2 ……(5) である。第10図に示すように走路Bをx軸、走
路Aをy軸とすれば、 dy/dt=va+vb/2cos ……(6) dy/dt=va+vb/2sin ……(7) である。一方、旋回半径Rは、 Rcos=dy/d……(8) 更に、Rは車両のトレツド2wを速度VaとVb
内分した位置と中心点Cまでの長さに等しいの
で、 R=wva+vb/va−vb ……(9) で表わすことができる。上記第(6),(8),(9)式か
ら、 d=va−vb/2w dt ……(10) となり、第(2),(3),(4),(10)式から、 d/dt=AIh/2wcos〔1/lcos−y)2+h −1/(lcos+y)2+h2〕 ……(11) を得る。これをルンゲ・クツタ法を用いて解析す
れば、を求めることができ、同時に第(6),(7)式
からx,yが求められる。
第11図は上記解析結果を示すもので、旋回開
始時点からそれぞれ0秒,0.1秒,0.3秒、0.7秒、
2.0秒、5.0秒後の駆動輪1,2の位置を示してい
る。また、Lは車体中心点Cの軌跡を示す。な
お、解析に際してのデータは次の値を用いた。
〔AI=80,h=0.1m,w=1m,l=1m y=−0.5m =0度ただし、旋回開始時点〕 第11図からも明らかなように、旋回中心は駆
動輪2上から車体中心点Cへ移動し、車体中心点
Cが走路Bへ漸近するにつれて旋回角度が90゜
に近づく。
解析の結果、従来の心地旋回に求められる重要
な条件、すなわち地上旋回点と車体中心点Cが一
致した時点で正確に車両を停止させなければなら
ないという条件を満たす必要がないことがわか
る。解析では旋回開始時点において車体中心点C
が走路Bから0.5mずれているにもかかわらず、
旋回終了後には走路B上に正確に乗つている。
ただし、本発明方法は旋回終了に近づくにつれ
て駆動輪の速度が0に近づくため、旋回終了まで
に論理的には無限大の時間がかかる。したがつ
て、実用的には以下に示すような工夫が必要とな
る。
(1) 旋回終了付近で、センサ10および11によ
る通常の操舵信号を加算する。
(2) 旋回終了付近で系のゲインを上げる。例え
ば、前記第(11)式での比例定数AIをAI=A0×t
として時間関数にする。
(3) 旋回終了付近で駆動輪1,2の速度を一定に
する。
また、本発明方法は前後進に対して全く対称で
あるため、前進左右旋回、後進左右旋回は等価的
に実現できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、路面の凹
凸、車両の停止精度等によらず、常に安定かつ精
度の高い旋回を行うことができる。また、従来に
おける地上旋回点と車体中心点とが一致した時点
で正確に車両を停止させるというステツプを踏ま
ないため、旋回に要する時間の短縮化も期待でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は無人車両の従来の旋回方法を説明する
ために用いた図、第2図および第3図はそれぞれ
本発明方法の実施に用いられるセンサの配置態様
の一実施例を示す図、第4図,第5図および第6
図は本発明方法を説明するために用いた図で、そ
れぞれ旋回開始時、旋回途中および旋回終了近傍
の車両状態図、第7図は本発明方法を実現するた
めの装置の一実施例を示すブロツク図、第8図お
よび第9図はそれぞれ本発明に用いるセンサの出
力を説明するために用いた側面図および平面図、
第10図は本発明方法による車両の動特性を解析
するためのパラメータを示す図、第11図は旋回
開始時点からそれぞれ0秒,0.1秒,0.3秒,0.7
秒,2.0秒,5.0秒後の駆動輪の位置を示す図であ
る。 1,2…駆動輪、10〜15…センサ、21,
22…切替回路、23,24…位相検波回路、2
5,26…モータ、A,B…走路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 誘導磁界を発生する走路Aから該走路Aとあ
    る角度で交差する誘導磁界を発生する走路Bに乗
    り換える際に、左右独立して正逆転する駆動輪を
    互いに逆方向に回転して旋回する無人車両の旋回
    制御方法であつて、 前記走路Bからの磁界を車両の前後方向に指向
    性を持つて検出する第1および第2のセンサを、
    前記2つの駆動輪を結ぶ線分の中心点からそれぞ
    れ車両の前方および後方に一定の距離離間して配
    設し、走路Aの走行中に走路Aから走路Bに乗り
    換える際に、前記第1のセンサの出力を一方の駆
    動輪の正の速度指令とし、前記第2のセンサの出
    力を他方の駆動輪の負の速度指令として与えるこ
    とを特徴とする無人車両の旋回制御方法。
JP59222350A 1984-10-23 1984-10-23 無人車両の旋回制御方法 Granted JPS61100812A (ja)

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JPS61100812A JPS61100812A (ja) 1986-05-19
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