JPH0358104A - 車両の自動操縦走行装置 - 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、車庫付近の路面に敷設した誘導ラインに沿
って、車両を無人状態にて自動走行させるようにする車
両の自動操縦走行装置に関するものである． 〔従来の技術〕 第７図は例えば特開昭５１−１３９０３０号公報に示さ
れた従来の車両の自動操縦走行装置を示す説明図であり
、図において、２１は車両通行道路の路面付近に埋設し
た誘導ライン、２２．２３は車両の前車輪、２４．２５
は後車輪、２６．２７車両前部に配置されたコイルから
なる第ｌの調査装置、２８．２９は車両後部に配置され
たコイルからなる第２の調査装置、３０．３１は誘導ラ
イン２１の曲率半径を検知するコイルからなる第３の調
査装置である． 次に動作について説明する。

まず、誘導ライン２１には交流電流を流して、同心的な
磁場を作る。このため、この誘導ライン２１上を走行す
る車両は、各調査装置２６〜３１に交流電圧を誘導（検
知）し、図示しない操舵部へ出力する。このため、この
操舵部は、第１の調査装置２６．２７により、代表軸と
しての車両中心軸２０に対する偏倚ｙｖを、第２の調査
装置２８．２９により偏倚ｙＭを、第３の調査装置３０
．３１により偏倚ｙ．４から誘導ラインの曲率半径ρを
それぞれ検知し、車両中心軸２０に対するかじ取角βを
第１の調査装置２６．２７の偏倚が最小になるようにす
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の車両の自動操縦走行装置は以上のように構或され
ているので、通常の車両通行道路における車両の誘導走
行には適用可能であるが、車両を車庫入れする場合のよ
うに動きが遅くて小さく、しかも小半径で走行するよう
な場合の細かい走行制御には、連動性などの点から、実
用上使用が不可能であるなどの課題があった。

これに対して、特開昭５５−１１９７０８号公報には低
速で走行する車両を誘導路に沿ってガイドする自動操縦
走行装置が提案されている．これは車両の方向を示す代
表軸上の１点で、誘導路からの偏倚を小さく操舵するも
のであるが、短い移動距離の走行で誘導路からの偏倚を
所定の範囲内におさめるためには、偏倚量の目標値から
のずれに対して比例させる操舵量の比例ゲインをかなり
大きく設定しなければならず、そうすると偏倚目標値を
中心として振動しゃすくなり、誘導路に沿わせるための
収束性と、操舵の安定性を両立させるためには、車庫入
れ動作のような走行モードに対しては実用上適用できな
いなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、自動車の車庫入れ動作などのように、比較的狭
小な走行領域内の誘導路上で、車両を微妙かつ自動的に
操縦走行させることができる車両の自動操縦走行装置を
得ることを目的とする。

（Ｌ！Ｕ！を解決するための手段］ この発明に係る車両の自動操縦走行装置は、車体走行を
ガイドする誘導ラインを路面に敷設し、上記車体の方位
を表す代表軸上の少なくとも２点以上の位置で、上記誘
導ラインからの偏倚量に応じた信号を偏倚検出器より出
力させ、さらに車体の操舵輪の舵角に応じた信号を舵角
検出器から出力させ、上記偏倚検出器の出力にもとづき
、上記操舵輪の目標舵角及び目標車両速度を時系列上で
演算部により逐次演算し、上記舵角検出器の出力信号を
受けて、上記操舵輪の舵角が上記目標舵角となるように
、舵角追従制御部により追従制御を行い、上記舵角追従
制御部による操舵駆動機構の動作中に、車速制御部によ
って目標車両速度の所定範囲内に車両速度を制御するよ
うにしたものである。

〔作　用〕

この発明における車両の自動操縦走行装置は、車体の方
位を示す代表軸上の少なくとも２点以上の所で誘導ライ
ンからの偏倚量を検出し、この偏倚量から時間軸上で逐
次目標とする舵角と車両速度を演算決定し、目標とする
舵角になるように操舵輪を追従制御するとともに、車両
速度を目標車両速度の所定範囲内になるように速度制御
する．〔発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、３．４は車両前後に設けた偏倚検出器、８
は偏倚検出器３，４からの偏倚信号ｅｌ＋　　ｅ２を受
けて時間軸上で、目標蛇角ψｒや目標車速Ｖｒを演算出
力する演算部、９は目標舵角Ｉ／ｒと舵角に応じた信号
ψを受けて、その舵角が目標舵角に一致するように追従
制御させるための制御信号を出力する舵角追従制御部、
１０は上記制御信号を受けて操舵輪を動作させる操舵駆
動部、１１は操舵輪の舵角に応ずる信号を出力する舵角
検出器である。１２は車速検出器ｌ５からの車速信号■
と、上記演算部８からの目標車速信号Ｖｒとを比較して
、その差に応してアクセルまたはブレーキを動作させる
信号を出力する車速制御部である。

第２図は第１図に示す自動操縦走行装置を備えた車両を
示し、図において、１は車両、２は車庫付近の小領域の
路面に敷設した誘導ラインで、例えば実効値が３〜５ア
ンペア、５０または６０ヘルツの交流電流を流す絶縁被
覆銅線（以下、誘導ラインという）、３ａ，３ｂ，４ａ
，４ｂは車体の前後端下面に設けた２対の磁気センサで
、これらの各対が誘導ライン２からの発生磁界を検出し
、これらは車両１の前後端での車両の方向を示す代表軸
５と誘導ライン２との間の距離を検出する上記偏倚検出
器３，４を構威している。６は車両の前輪としての操舵
輪、７は後輪としての駆動輪である。

第３図は車庫付近の誘導ライン２を示す路面図であり、
図において、２は誘導ラインで、実線で示した部分が、
実際に誘導走行させるための部分で、破線は誘導ライン
２に電流を流すための回路を構戒するために付随する部
分である。実線部分は道路面上または道路面から比較的
浅い所に敷設され、破線部分は道路面から比較的深い所
に敷設することにより、上記磁気センサ３　ａ＋３　ｂ
＋４　ａ，４ｂには実線部の誘導ラインから発生する磁
界だけが検出され、誘導ラインとしての役目を果たして
いる。１７は誘導ライン２に交流電流を通ずる交流電源
である。２０は車庫入れスペースで、クに示すような位
置に車両１が置かれた状態から、自動操縦走行状態とな
り、矢印の方向にバック走行して車庫入れスペース２０
に誘導走行制御されるものである。

次に動作について、第４図に示す各路各部の信号のタイ
ムチャートに従って説明する。まず、時刻１−１＋で、
第３図のような位置で車両１が停まり、自動操縦が始ま
る。１＝１．以後、車両１が誘導ライン２に沿って後進
し、１＝１，で第３図の車庫入れノ，ベース２０中の破
線で示す位置で停止する。この間の、偏倚検出器３及び
４の検出出力ｅ１及びｅ，の時間波形が第４図（ａ）で
ある。

また、第４図（ｂ）はこのｅ，及びｅ２の出力変化に対
して上記演算部８において、下記の式に従って操舵輪６
ａ及び６ｂの目標舵角ψｒ演算した結果を示している． ψｒ　−ｋ１ｅ！ｔ＋ｋｚ・（ｅ＋　　ｅｘ）　　・・
・・・・（１）（ｋ＋　，ｋｔは比例ゲイン定数） （１）式の第１項は後輪側の偏倚量に比例して舵角操作
する量で、主に車両１の後端部の中心が、誘導ライン２
の上に沿って走行させるための操作或分である。したが
って、前進走行する場合は、ｅ．の代わりにｅ１が与え
られる。なお、ｅｌ＋　　ｅ！の符号は、第４図（ａ）
の縦軸に記してあるように、車両１の方位を示す代表軸
が誘導ラインと一致しているときが零で、右側にずれて
いるときが＋、左側にずれているときが一とする。また
、舵角ψｒについても直進走行できる中立の状態を零と
し、右側にハンドルを回したときの舵角を＋、逆方向を
一としている。したがって、ｅｔがーのときはｋ１　　
ｅｘも一で、（１）式の第ｌ項は左側にノ＼ンドルを回
す方向で、大きさｌｋ＋ｅｚｌの舵角操作を示している
。また、（１）式の第２項は車両１の姿勢、つまり車両
１の方位を示す代表軸５を、誘導ライン２に並行させる
ための操作舵角量で、この場合もｅ　Ｈ　＋　　ｅ　ｚ
の符号を含めて演算する．第４図（ｃ）は第４図（ａ）
に対応して演算出力される目標車速Ｖｒの時間波形の結
果である。この目標車速Ｖｒはｅ２の値もしくはψｒの
値に応じて設定する。即ち、ｅ２＋　　ψｒの絶対値が
ある値以上になったときは、その値に応じて小さく設定
し、以下のときは、後進速度として適当な車速４ｋｍ／
ｈ程度が設定される。なお、本実施例では誘導ライン２
０曲率半径を、車両の最小回転半径よりも大きくなるよ
うに敷設してある。上記のようなψｒとＶｒの時間軸上
での設定目標値に対して、第２図に示す各制御部９．１
２、各駆動部１０，１３．１４が追従動作し、車両１が
誘導ライン２に沿って自動走行することになる。すなわ
ち、舵角追従制御部９では目標舵角ψｒに対して、舵角
検出器ｌ１からの現在の舵角ψが一致するような追従制
御信号を操舵駆動部１０に入力し、車速制御部ｌ２では
目標車速Ｖｒに対して、現在、車速検出器１５から得ら
れる車速Ｖが一致するような追従制御信号を、アクセル
駆動部１３およびブレーキ駆動部１４に入力する。これ
により、車両ｌは誘導ライン２に沿って最適の速度で、
高精度に自動走行制御されることになる。

第５図はこの発明の自動操縦走行装置の他の実施例を示
し、これが第１図に示すものと異なるところは、演算部
８で作った停止指令信号ＢＲをブレーキ駆動部１４に入
力し、さらにシフトレバー駆動部１６を設けて、これに
前進／後退指令信号としてのシフト指令信号Ｄ／Ｒを入
力し、また、このシフトレバー駆動部ｌ６から演算部８
に対し、シフト完了信号ｄ　／　ｒを返すようにしたも
のである。なお、このほかの第１図に示したものと同一
の構威部分には同一符号を付して、その重複する説明を
省略する。

次に動作について第６図に示す回路各部の信号のタイム
チャートに従って説明する．まず、時刻１−１，で、第
３図に示されるような位置で車両ｌが停まっているとこ
ろから自動操縦走行が始まる。ｔｘｔ＋以後、車両１が
誘導ライン２に沿って後進し、Ｌ　＝　ｆ．　？で第３
図の車庫入れスペース２０の中の破線で示す位置で停止
して終了する．この間の偏倚検出器３および４の検出出
力ｅ．及びｅ２の時間波形は第６図（ａ）に示してある
。第６図（ｂ）　，　（ｃ）　．　（ｄ）　，　（ｅ）
は、ｅｌ＋ｅ！にもとづいて演算部８で演算され、それ
ぞれ舵角追従制御部９へ送出される目標舵角信号ψｒ、
車速制御部１２へ送出される目標車速信号ｖｒ、ブレー
キ駆動部１４に送出される停止指令信号ＢＲ、シフトレ
バー駆動部１６に送出されるシフト指令信号Ｄ／Ｒ　（
前進／後進）の時間波形である。そして時刻ｔ３からｔ
，の間を除いて、目標舵角ＩＰｒは上記（１）式による
演算結果から出力される。また、時刻１−１３では、車
両後端部の偏倚量ｅ２が第１の設定値Ｅ，に達したため
、停止指令信号ＢＲが出力されて車両１が停止する。同
時に、目標操舵角（Ｊａｒは第６図（ｂ）に示す如く、
ｔ３以前とは逆方向に操舵可能な最大角より少し小さい
操舵角度に設定される。この間に、シフト指令信号Ｄ／
Ｒは後進から前進に変化して、この指令により、図示し
ないギヤシフトレバーがシフトレバー駆動部１６の出力
に従って前進側に移動する。演算部８では、以上の動作
指令による実際の動作が完了するのに要する時間をみこ
して、停止指令信号ＢＲをｔ，以後ｔ４までの間保持す
る。この間に、シフト完了信号（ｄ／ｒ）が送り返され
ていれば、停止指令信号ＢＲをオフする。したがって、
ｔ４以後再び車両は走行し始め、偏倚量ｅ８が第１の設
定値Ｅ，より小さい設定値Ｅ！に一致する時刻ｔ，まで
前進走行する．時刻ｔｓからｔ，の間で再び停止指令信
号ＢＲが出力され、この間は車両１が停止させられる．
同時に、目標操舵角ψｒは（１）式の演算結果からの出
力に切換えられ、シフトレバー位置も前進から後進側に
切換えられる．この間の動作は、前回のｔ，〜ｔ４間の
動作とは指令の内容が異なるだけで、基本的に同じよう
になされる。時刻Ｌ，以後は、偏倚Ｉｅ！の大きさが第
１の設定値Ｅ，を越えることなく走行し、操舵角は第６
図（ｂ）にしたがって、車速は第６図（ｃ）の如く指示
される目標車速Ｖｒの所定範囲内になるように制御動作
がなされ、時刻ｔ２まで進んで停止し、自動操縦走行が
完了する．なお、上記の動作は、偏倚量ｅ２の大きさが
第１の設定値Ｅ１に達したのが１回の場合についてのも
のであるが、第３図中の誘導ライン２の曲線部の曲率半
径が、車両ｌのもつ最小回転半径の性能値に比較してそ
の差が大きければ、上記の時刻ｔ３から時刻ｔ６までに
おけるいわゆる切り返し走行が２回以上行われることも
あり得るが、そのときも上記同様にして走行制御される
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、車両の方位を示す代
表軸上の少なくとも２点での誘導ラインからの偏倚量に
応じて、逐次、目標とする目標蛇角及び目標車速を設定
し、舵角については目標蛇角値に追従制御させ、車速に
ついてはある範囲の目標車速で追従制御させるように構
威したので、車庫入れ動作のような比較的狭い所での、
誘導ラインに沿った自動操縦走行が安定して実施できる
とともに、誘導ラインに対して、車両の方位も含めて所
望の自動走行が実現できるものが得られる効果がある．
また、必要に応じ操舵輪から最も離れた場所での代表軸
を誘導ラインとの偏倚量が第１の設定値に達したとき車
両を停止させ、そのときの操舵方向とは逆方向に所定舵
角になるまで転舵した後、この偏倚量が第２の設定値に
なるまで以前と逆方向に走行後停止させるようにするこ
とにより、誘導ラインの曲率半径が、車両の最小回転半
径よりも小さくなるような狭小かつ曲折度の強い走行動
作も、高精度に自動制御できるものが得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による車両の自動操縦走行
装置を示すブロック接続図、第２図は自動操縦される車
両の説明図、第３図は車庫付近の誘導ラインを示す路面
図、第４図は第１図のブロック各部の信号を示すタイム
チャート、第５図はこの発明の他の実施例を示す車両の
自動操縦走行装置のブロック接続図、第６図は第５図の
ブロック各部の信号を示すタイムチャート、第７図は従
来の車両の自動操縦走行装置を示す説明図である。 １は車両、２は誘導ライン、３，４は偏倚検出器、５は
代表軸、６は操舵輪、８は演算部、９は舵角追従Ｉ１１
１　？１１部、ｌ１は舵角検出器、１２は車速制御部． なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両の走行をガイドするように路面に敷設した誘導ライ
   ンと、上記車両の方位を表す代表軸上の少なくとも２点
   以上の位置で、上記誘導ラインからの偏倚量に応じた信
   号を出力する偏倚検出器と、上記車両の操舵輪の舵角に
   応じた信号を出力する舵角検出器と、上記偏倚検出器の
   出力にもとづき、上記操舵輪の目標舵角及び目標車速を
   時系列上で逐次演算する演算部と、該演算部からの目標
   舵角の出力信号を受けて、上記操舵輪の舵角を上記目標
   舵角に一致するように追従制御する舵角追従制御部と、
   上記舵角追従制御部による操舵駆動機構の動作中に、上
   記目標車速の所定範囲内に車両速度を制御する車速制御
   部とを備えた車両の自動操縦走行装置。