JPH09319430A - 自動誘導車両の航行操舵制御システム - Google Patents

自動誘導車両の航行操舵制御システム

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JPH09319430A
JPH09319430A JP9034353A JP3435397A JPH09319430A JP H09319430 A JPH09319430 A JP H09319430A JP 9034353 A JP9034353 A JP 9034353A JP 3435397 A JP3435397 A JP 3435397A JP H09319430 A JPH09319430 A JP H09319430A
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wheel
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ジェローム・ジェイ・ジェイクウェイ
A Medly James
ジェイムズ・エイ・メドリー
G Mickly Joseph
ジョゼフ・ジー・ミックリー
W Zaitoraa David
デイヴィッド・ダブリュー・ザイトラー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動誘導車両（ＡＧＶ）の実際の走行路をよ
り正確に決定する。車両のスリップに対応し、スリップ
による誤差と基本航法システムでは検出されない誤差を
補正する。 【解決手段】 自動誘導車両（１０）の方位または方位
の変化率を検出する手段の基本航法システム（６８）
と、車両（１０）の実際の速度ベクトルを測定するため
に車両（１０）がスリップした床面に対する自動誘導車
両（１０）の相対的運動を連続的に検出する手段のグラ
ウンド・トラック・センサと、前記基本航行検出システ
ム（６８）に応答する航行制御コンピュータと、自動誘
導車両（１０）の実際の走行路を測定するため、また車
両（１０）の運動を制御するために、前記実際の走行路
を計画した走行路と比較するための手段である前記グラ
ウンド・トラック・センサとからなる自動誘導車両の航
行と操舵制御システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動誘導車両、と
くに、システム誘導路に沿って走行する自動誘導車両
（automatic guided vehicle: ＡＧＶ）を誘導するため
の航法制御システムに関する。本発明は、とくに、推測
航法(dead-reckoning navigation) における使用に適し
ているが、ＡＧＶが、誘導路に沿って床に埋設された誘
導ワイヤに従って走行するシステムとも利用可能であ
る。本発明は、オンロードおよびオフロード車両ばかり
でなく、工場内での材料運搬にも応用可能である。
【０００２】
【従来の技術】自動誘導車両（ＡＧＶ）は、工場内の工
程間の材料運搬に極めて効果的なものとなっている。多
数のＡＧＶのそれぞれが、１つのシステム・コントロー
ラの管理のもとに、システム誘導路に沿って積荷地点か
ら荷降し地点まで自動的に荷を運搬している。ＡＧＶ
は、システムに誘導路に沿って移動するが、各分岐点に
おける分路の選択も行うと同時に、一方では種々の制御
技術を使用している他のＡＧＶとの衝突も回避する。Ａ
ＧＶの典型的な航法は、誘導路に沿って床内に位置決め
して設置された誘導ワイヤのような固定ガイドを規準と
して行うもの、または推測航法によるものがある。推測
航法システムは、ＡＧＶ内のセンサを利用して、車首方
向、車首方向の変化率、および誘導路に一致するよう制
御される前後軸に沿ったＡＧＶの走行距離を監視する。
推測航法は、全誘導路に沿って床内に設置する誘導ワイ
ヤの多大な設置費用が不要となるので有利である。さら
に、このような推測航法では、誘導路の変更は、制御器
内のプログラムの変更で行うことができ、誘導ワイヤを
剥がして再配置する必要がないという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】推測航法は、車両の方
向変換率の積分値と走行距離に依存して車両の位置情報
を維持している。このような計測は、時間とともにドリ
フトする傾向があるので、システム誘導路に沿って正確
に設置したマーカーのような位置検証システムで推測航
法を補足することが知られている。ＡＧＶは、誘導路に
沿って移動しながら検証し、必要な場合には、自身の位
置を補正する手段としてこれらのセンサを検知する。
【０００４】ＡＧＶの属性の一つは、各車両に運転者が
いなくても膨大な荷物を運搬可能なことである。ある場
合には、全貨物をＡＧＶ自身が担い、またある場合に
は、ＡＧＶが、荷を運搬する１台または複数のトレーラ
を牽引する。荷を積んだ車両が誘導路に沿って移動する
場合、とくに曲り角を回る場合の傾向として、積荷の慣
性によって車両が誘導路から外れてしまうことがある。
さらに、その荷物の属性によって車両が牽引効果をこう
むる。これらの影響は、１台またはそれ以上のトレーラ
を牽引するＡＧＶにとって、このようなＡＧＶに限定さ
れるものではないが、とくに厄介なものである。この問
題がとくに深刻になるのは、ＡＧＶが、平坦ではなく、
コンクリートから油の付いた木の上、さらにエキスパン
ション・ジョイント上の鉄板等へと常に変化する部分の
ある床面上を通り抜ける場合である。床面が、機械の作
動油や石鹸水等の摩擦を減らす膜で覆われている場合
は、さらに問題は悪くなる。ＡＧＶのスリップは、車両
の基本的な航法システムでは検出されない可能性があ
る。その基本航法システムが推測航法の場合には、車両
のスリップは、方向変化率検出機構では十分に検出され
ない可能性がある。位置検証マーカの設置は、誘導路に
沿ってそう多くはないことと、このようなスリップの結
果から生じる車両位置の変化は突然であるために、位置
検証システムは車両のスリップを適切に修正できない可
能性がある。基本航法システムが、床面内の誘導ワイヤ
検知方式の場合には、スリップの原因となる液体の溜り
も、誘導ワイヤの正しい検出に妨げとなる場合がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＡＧＶの実際
の走行路をより正確に決定する手段として、ＡＧＶの航
法・制御コンピュータに入力を施すことにより、ＡＧＶ
の基本航法システムを補足するものである。このような
補足は、車両のスリップに対応し、この補足によって、
このようなスリップによる誤差と基本航法システムでは
検出されない誤差を補正するものである。本発明によれ
ば、これは、車両が横切る床面に対するＡＧＶの相対的
な移動量を検出するグラウンド・トラック・センサを設
けることにより達成される。本発明は、スリップの第１
原因は車両の横すべりにあり、それが基本航法システ
ム、とくに推測航法形では正しく検出されないという認
識に基づいている。
【０００６】本発明の１つの態様によれば、自動誘導車
両航法制御システムは、自動誘導車両の車首方向または
車首方向の変化率、車両が横切る床面に対する自動誘導
車両の相対的な移動を検出するグラウンド・トラック・
センサ、それに航法・制御コンピュータを含む。航法・
制御コンピュータは、基本航法検出システムおよび自動
誘導車両の実際の移動路を決定するためのグラウンド・
トラック・センサに応答する。航行制御コンピュータは
また、車両の移動を制御する手段として、実際の移動路
と計画した移動路とを比較する。
【０００７】本発明のもう１つの態様によれば、ＡＧＶ
と床面との相対的運動を検出する手段として、車両が横
切る床面に物理的に接触するグラウンド・トラック・セ
ンサが設けられる。このグラウンド・トラック・センサ
には、車両の重量がまったくかからない無負荷のホイー
ルが含まれうる。このホイールは、自動誘導車両を基本
的に操舵したり推進しない受動的ホイールである方が望
ましい。このような床面検出ホイールは、垂直軸のまわ
りを回転可能なように車両に取付けられ、さらに車両の
進行方向に対するそのホイールの角度を監視する２台の
精密エンコーダを含む。このホイールは、スイベル・ヨ
ークを軸としてアームでＡＧＶに取付けられるのが好ま
しい。こうすることにより、取付けアームに下方向に力
が加わり、床面が不規則でも関係なく、このホイールと
床面との接触を確実にすることができる。
【０００８】グラウンド・トラック・センサは、床面に
対するＡＧＶの動きを監視し、その角度と移動距離から
誘導路からの横方向のスリップを正確に計測することが
できる。この情報は、基本航法システムから得られる航
行情報を増補する手段として、航行制御コンピュータで
利用される。本発明のさらにもう一つの態様によれば、
基本的航法制御システムには操舵ホイールの測距離シス
テムがあり、これによって１つまたは複数の操舵ホイー
ルの角度と移動距離を計測している。航行制御コンピュ
ータは、グラウンド・トラック・センサと操舵ホイール
の測距離システムとからの出力を混合し、ホイールが床
上の残骸物などに遭遇するような場合、グラウンド・ト
ラック・センサの作動が瞬間的に中断してしまうのを補
正する。さらに、操舵ホイール測距離システムは、車両
が逆方向に移動した場合、グラウンド・トラック・セン
サに代ることができる。グラウンド・トラック・センサ
の取付位置は車両またはアウトリガーの下側のどこでも
よい。車両の主要回転中心からの距離が大きいほどより
大きな分解能が得られる。しかし、十分な分解能が得ら
れるなら、センサの取付位置は車両の回転中心でもよ
い。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のこれらおよび他の目的、
利点、特徴は、図面を参照して、明細書を考察して明ら
かになるであろう。
【００１０】この出願において使用される用語の意味は
次の通りである。
【００１１】推測航法とは、ＡＧＶの移動方向と移動距
離の検出に基づいた航法をいう。たとえば、車両の方向
変化率と移動距離を計測する車首方位規準の検出、また
は同軸上に間隔をおいて配置された距離測定エンコーダ
の回転差と移動距離を測定する差動走行距離計、または
１個または複数個の操縦ホイールによる移動距離と角度
を測定する操舵ホイール走行距離計、あるいはこれらの
組合せがある。
【００１２】車首方位規準センサとは、慣性センサで航
行用コンピュータにＡＧＶの旋回率の測定値を供給する
ものをいう。
【００１３】基本航法とは、コンピュータによるシステ
ムで、各種の誘導センサからの入力に基づいてＡＧＶの
現在位置を連続的に計算するものである。
【００１４】システム誘導路とは、床に設置された仮想
路をいう。これは、ＡＧＶの計画走行路で種々の分岐が
あり得る。
【００１５】操舵システムとは、操舵モータによって回
転する１台または複数台の荷重を支えるスイベルホイー
ル組立をいう。このモータは、航行コンピュータから受
信したコマンドに関する操舵／監視回路によってサーボ
駆動される。操舵角エンコーダは、操舵コマンドに対す
る航法コンピュータの応答にフィードバック信号を与え
る。
【００１６】位置検証システムとは、ＡＧＶによって検
され、必要な場合には、自身の位置を補正する手段とし
て、システム誘導路に沿って正確な位置に配置されたマ
ーカー。これには、永久磁石、プラーク（金属板）、ト
ランスポンダ、コードキャリヤ等がある。
【００１７】グラウンド・トラック・センサとは、床に
対するＡＧＶの実際の横方向移動を連続的に検出す１２
２１１２車両の横方向移動距離、前後方向移動距離、お
よび／または回転を測定する。
【００１８】ここで図面とそこに画かれた例示のための
実施例を参照すると、複数台のトレーラ１２（図１２）
を牽引している自動誘導車両（ＡＧＶ）１０が図示され
ている。各トレーラ１２には、一般に、原材料または加
工済部品などの材が積載される。本発明は、このような
牽引車としてのＡＧＶが図示されているが、その原理は
ＡＧＶ自身が荷物を運搬するＡＧＶについても応用可能
である。
【００１９】ＡＧＶ１０は、１個または複数個の後輪駆
動ホイール１６と、１個または複数個の前方操舵ホイー
ル１８（図２〜６）によって重量を支持している車体１
４を有する。本発明は、駆動および操舵ホイールの他の
組合せにも適用可能であるが、図示した実施例では、２
個の駆動ホイール１６と１個の前方操舵ホイールが使用
されている。ＡＧＶ１０は、手動運転も可能で、さらに
ＡＧＶシステムの始動ができるようにローカル・オペレ
ータ・コンソル２０を有する。しかし、ＡＧＶは、一般
に、完全に中央制御２１の制御下にあり、これによって
各ＡＧＶが他のＡＧＶとの衝突が避けられるように、当
該ＡＧＶに所定の行先だけでなく、他のＡＧＶの位置と
行先についての指示が与えれる。ＡＧＶ１０は、さらに
自車の誘導路内の物体との衝撃を検出するための前方バ
ンパ２２と、トレーラ１２を牽引するためのヒッチ２４
とを有する。
【００２０】各ＡＧＶ１０は、コンパートメント２３に
置かれた１連のバッテリから電源供給され、モータ制御
器２７を経て各駆動ホイール１６に対応するＤＣモータ
２６に電源供給される。ＡＧＶ１０は、さらに一般的に
３０で示しているグラウンド・トラック・センサを有
し、これにより車両が誘導路に沿って走行した場合の誘
導路方向の車体１４の動きと回転を連続的に検出してい
るが、これについてはより詳細に下記に説明する。図示
した実施例では、グラウンド・トラック・センサ３０
は、車体１４の加重を受けない１つのホイール３２を有
する。
【００２１】グラウンド・トラック・センサ３０は、さ
らに、ピン４０を通して伸びている垂直軸に関する回転
運動用のヨーク３８を結びつける自在接手３６を含むホ
イール３２のサポート３４を有し、ピン４０は、ヨーク
３８の回転運動をプーリ４４に伝達している。スイベル
３６は、機械加工されたボールブレースである支持板を
有する。一対のサポートアーム４８は、厚いスチール板
でできており、ホイール３２のアクスル５０を支持して
いる。サポートアーム４８は、ヨークアクスル５０でヨ
ーク３８にピボット式に取付けられている。ヨークアク
スル５２によって、ホイール３２は車体１４に対して相
対的な垂直運動が可能になる。バネ５４はホイールと床
面との接触を一定に保つためにホイール３２に下方向の
バイアスを与える。これはホイール３２が床上の膨張割
れ目や物体上を通過した場合、ホイール３２と床面との
接触を一定に保つようにするのに特に有効である。ホイ
ール３２は、耐久性のあるウレタン材でできており、磨
耗を最小限にすると同時にホイール面と床との摩擦を適
切にしている。
【００２２】距離測定エンコーダ（distance-measuring
encoder: ＤＭＥ）５６は、サポートアーム４８に取付
けられておりホイール３２とはチェーン（図示されず）
によって互いに接続されている。エンコーダ５６は、ケ
ーブル６０により航行制御コンピュータと電気的に接続
されている。静止ストッパ６２ａと可動フィンガ６２ｂ
は、ケーブル６０を保護するためヨーク３８を、１回転
以上しないよう規制している。図示した実施例では、エ
ンコーダ５６は、直角位相を持つ２つのチャンネルで１
回転当り５０パルスの精度を有し、車両の前後進両方向
の動きを測定することができる。図の実施例ではエンコ
ーダは、車両の前進方向だけに使われているので、１回
転当り１００パルスの精度がある。別の方法として、航
行制御コンピュータユニットの内蔵クロックを、前後進
両方向に１回転当り１００パルスの補間パルスを得るの
に利用することができる。距離は、エンコーダの代り
に、他の距離計測装置によっても計測することができ
る。ヨーク３８の回転運動は、プーリ４４とベルト４６
を経由して静止した精密エンコーダ４２へ伝達される。
ベルト４６は、プーリ４４とエンコーダ４２との間の位
置調整の狂いを避けるため、歯形タイミング・ベルトに
なっている。エンコーダ４２は、中心からプラスマイナ
ス０．５度以内に機械的にも電気的にもゼロ調整され
る。エンコーダ４２は、ベルト４６に張力を持たせるよ
う調節式に取付けられたブラケット６４によって取付け
られている。
【００２３】ＡＧＶ１０は、車両航法・操舵制御システ
ム６６（図６および７）を有する。システム６６は、推
測航法検出システムである基本航行システム６８を有す
る。基本航行システム６８は、車首方位規準センサ（he
ading reference sensor: ＨＲＳ）７０を利用するが、
これは慣性センサで、ＡＧＶ１０の旋回速度の測定値を
供給する。図示の実施例では、車首方位規準センサ７０
は、回転式慣性ジャイロスコープで、Smith Industries
Aerospace & Defense Systems, Inc.社から形式番号９
１９０で販売されているものである。しかし、ファイバ
・オプチック・センサ、チューニング・フォーク・セン
サ等の他の慣性センサも利用することができる。また、
車両の方位を検出するマグネットメータ・センサのよう
な他の推測航法検出システムも利用可能である。基本航
行システム６８は、さらに位置検証システムである磁気
センサ７２を有している。磁気センサ７２は、システム
誘導路に沿って正確な位置に配置された磁気マーカを検
出し、これによって航行制御コンピュータに記憶される
ＡＧＶの位置を更新する。基本航法システムは、さらに
操舵ホイール組立７６の距離測定エンコーダ（ＤＭＥ）
７４を含めることができる。操舵ホイール組立７６は、
さらに角度エンコーダ７８を有する。ＤＭＥ７４は、出
力８０を発生し操舵ホイール１８の走行距離を表す航法
コンピュータへ供給される。角度エンコーダ７８は、操
舵ホイール１８の角度を指示する操舵制御８４へ出力８
２を発生する。グラウンド・トラック・センサ３０は、
車両の旋回角度とともに対地走行距離を定める。あるい
は、距離は、測定された車両速度を積分しても計測可能
である。
【００２４】航行制御コンピュータ５８は、入力７１、
８０、８３、８６を処理し、操舵制御８４への出力８８
を生成する。この出力は、車両の方位の修正を表し、航
行制御コンピュータ５８で計算される車両の実際の位置
を所望の方位に合わせるためのものである。所望の方位
は、赤外線、高周波等の無線通信回線を利用した中央制
御２１からの命令を受信する車両コンピュータによって
達成される。コンピュータ９０は、出力９２を生成する
が、それは、たとえば推進モータ２６の速度を制御す
る。図示の実施例では、モータ２６は、モータ制御２７
により３つの速度のいずれかに制御される。この３つの
速度のうち、最低速度は停止状態となる。
【００２５】ＡＧＶ１０のずれ量が最小な場合には、方
位角速度センサ７０、ＤＭＥ７４からの走行距離、およ
び角度エンコーダ７８からの旋回角を有する基本航法シ
ステム６８で、標準の推測航法技術を用いて航行は可能
である。方位角速度センサ７０の出力は、次のように積
分して車首方位を求める。
【数１】 ψ＝∫△Ψdt （１） ここでΨは車両の方位で、△は車両方位の変化率であ
る。
【００２６】ＤＭＥ７４（ｄs ）の出力と角度エンコー
ダ７４（θ）の出力により、車両は固定回転点を持つと
仮定して、床に対する車両の航行点の位置が更新され
る。方程式（２）と（３）は、図８における点（０、
０）での車両本体１４の距離の増分で、その点は仮定し
た車両速度ベクトルである。方程式（４）と（５）は、
走行距離を車体ベースの要素から床ベースの座標系に同
時に回転することにより、これらの要素を現在位置
（Ｘ，Ｙ）について積分する。
【数２】 ｄsx＝ｄs ｃｏｓ （２）
【数３】 ｄsy＝ｄs ｓｉｎθ−△ΨＬ3 （３）
【数４】 ｘ＝ｘ＋ｄsxｃｏｓΨ−ｄsyｓｉｎΨ （４）
【数５】 ｙ＝ｙ＋ｄsxｓｉｎΨ＋ｄsyｃｏｓΨ （５）
【００２７】本発明は、スリップずれの大きさは極めて
小さいと仮定するのは必ずしも正しくないとの認識に基
づいている。このような応用に限らず、このようなスリ
ップは、ヒッチ２４に荷重がかかっているときに動きが
急激に変るようなタグには、特に問題となるものであ
る。木煉瓦、鉄板、セメント敷きの床、また修理の貧弱
な床、または油、グリース、スクラップ材等の残骸のあ
る床等、工場のさまざまな床条件すべてがスリップの問
題に加わる。とくに被駆動ホイール１６と操舵ホイール
１８のように荷重のかかるホイールは、極めてスリップ
の影響を受けやすい。車両のこのような箇所に設置され
たセンサは、航行の誤差信号を捉えるためのものであ
る。スリップは、車両の一定点で回転するという仮定条
件を無効にしてしまう。事実、実際の回転は車両の外側
の点のついて生じ、回転よりはむしろ横方向移動を生じ
る場合がしばしばある。
【００２８】この問題は、本発明に従い、グラウンド・
トラック・センサ３０を追加することで矯正される。グ
ラウンド・トラック・センサ３０は、図示した実施例で
は、無負荷で、フリーピボット式ホイールで、そのホイ
ールの走行距離と車両のフレームに対するそのホイール
の移動角度を測定する。ホイール３２には、操舵や荷重
による力はかからないので、これらによる誤差源は、セ
ンサによる測定では、実質的に消去される。さらに、そ
のフリーピボット動作によって、車両の回転、走行軸に
沿った運動および横方向移動の同時計測が可能となる。
この情報が基本航法システム６８の出力と組合された場
合、車両の走行軸に沿った動きと横方向移動が解決さ
れ、車両の床上の位置として適用することができる。
【００２９】この補正は図８を参照することで理解でき
る。グラウンド・トラック・センサ３０によって計測さ
れた距離は、グラウンド・トラック・センサ３０の位置
（Ｌ1y，Ｌ1x）とホイール３０のピボット点４０からの
距離Ｌ2 を用いて、点（０、０）における車体ベースの
距離に変換される。この時、車首方位規準センサ７０で
測定される車両の回転の影響は、次に示す方程式（６）
と（７）を用いて消去される。
【００３０】
【数６】 ｄx ＝ｄi ｃｏｓφ＋ΔΨＬ1y−（ΔΨ＋Δφ）Ｌ2 ｓｉｎφ （６）
【数７】 ｄy ＝ｄi ｓｉｎφ−ΔΨＬ1x＋（ΔΨ＋Δφ）Ｌ2 ｃｏｓφ （７）
【００３１】つぎにこれらの距離は床座標に変換され、
方程式（８）（９）にしたがって現在の工場ベースの位
置（Ｘ，Ｙ）に加えられ、操舵ホイールのスリップ、お
よび／または牽引ホイールのスリップがあるにもかかわ
らず、実際の車両速度ベクトルに到達する。
【００３２】
【数８】 Ｘ＝ｘ＋ｄx ｃｏｓΨ − ｄy ｓｉｎΨ （８）
【数９】 Ｙ＝ｙ＋ｄx ｓｉｎΨ ＋ ｄy ｃｏｓΨ （９）
【００３３】方程式（６）〜（９）を見ると、ＡＧＶの
床規準の位置（Ｘ，Ｙ）の見直しは、車両の方位、グラ
ウンド・トラック・センサの角度、およびグラウンド・
トラック・センサの回転の関数であることが判る。した
がって、距離測定エンコーダ７４と操舵ホイール組立の
角度エンコーダ７８は冗長なものである。本発明の実施
例では、操舵ホイール組立からの入力は、ＡＧＶ１０の
誘導制御には利用されない。ＡＧＶ１０の誘導は、車首
方位規準センサ７０とグラウンド・トラック・センサ３
０の測定値だけの関数である。ＡＧＶ１０が前方のみに
進むばあいの本発明の例では、そのような誘導制御で十
分である。この実施態様によって、グラウンド・トラッ
ク・センサ３０がストップ６２ａ、６２ｂと使用できる
ようになり、さらにＤＭＥ５６への接続をケーブルを使
用することにより、グラウンド・トラック・センサ３０
の構造が簡単になっている。
【００３４】しかし、ＡＧＶ１０が時折逆方向に運転さ
れる場合には、距離測定エンコーダ７４と操舵ホイール
組立７６の出力距離測定用エンコーダ７４と操舵ホイー
ル組立７６の角度エンコーダ７８の出力は、車両の逆方
向駆動時には、グラウンド・トラック・センサ３０の出
力の代りとなる。これによって、前述のように、ＤＭＥ
５６の分解能を上げて一方向で使用することができる。
操舵ホイール１８は、荷重のかかった操舵ホイールであ
るが、車両後部でのその性能は、車両が逆進中は、グラ
ウンド・トラック・センサ３０のそれよりも優れてい
る。この逆進の実施例では、グラウンド・トラック・セ
ンサ３０は、ヨーク３８を３６０度全範囲で旋回可能に
した上でＤＭＥデータを得るために、スリップリング組
立、誘導式ピックアップ、または光学式データリンク等
によって補足することができる。
【００３５】これに代る本発明の実施例として、グラウ
ンド・トラック・センサ３０のエンコーダ４２および５
６、距離測定エンコーダ７４、および操舵ホイール組立
７６の角度エンコーダ７８からの信号は、車両１０が、
前方向へ操縦されている場合でも、混合される。この混
合された信号により、航行・操舵制御システムは、ホイ
ール３２が横切る床上のごみ等のために読みが無効にな
る場合、グラウンド・トラック・センサ３０からの読み
を選択的に無視することができる。グラウンド・トラッ
ク・センサ３０と操舵ホイール組立７６から受信した信
号は、カルマン・フィルタで結合されるが、その方法
は、当業者には容易で明らかであろう。
【００３６】図示の実施例では、ＡＧＶ１０の位置更新
は、１００Ｈｚのアップデートレートで計算される。方
程式（６）〜（９）は、Intel Corporation または Cyr
ix Corporationから販売されている数値演算コプロセッ
サ、形式８０３８７の支援により計算される。本発明
は、完全に実施化されており、Rapistan Demag Corpora
tion, Grand Rapids, Michiganから形式ＤＴ−６０およ
びＤＴ−１４０で販売されているＡＧＶにおいて商品化
される。
【００３７】本発明は、材料運搬用について図示してあ
るが、より広い応用範囲があり、オフロード車両の制御
システム同様、業務用車両、自家用車等のオンロード車
両の制御にも応用できる。
【００３８】本発明は、対地接触形グラウンド・トラッ
ク・センサを使用したものとして図示されているが、非
接触形でも実施可能である。適当な非接触形センサに
は、超音波センサ、とくに作動ドップラーシフト・セン
サ、赤外線センサ、視覚相関式センサ（vision correla
tion sensor)、レーザセンサ等を利用したものがある。
【００３９】図９、１０は、推測基本航法システムと組
合わせた操舵ホイール符号化システムから引出された位
置表示Ａと、基本航法システムと組合わせてグラウンド
・トラック・センサで測定された位置表示Ｂとの比較を
図示したものである。これらのグラフには、これら２つ
の計測値の間に、しばしば顕著な変化があることが図示
されている。実験が示すところでは、グラウンド・トラ
ック・センサによる車両位置の計測は、実際の車両位置
に一層より近くなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数台のトレーラを牽引する本発明による自動
誘導車両（ＡＧＶ）の側面図である。
【図２】図１で示すＡＧＶの側面図である。
【図３】図２で示すラインＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面
図である。
【図４】図３でＩＶ−ＩＶと指示した方向に見た側面図
である。
【図５】本発明で有用な角度エンコーダの透視図であ
る。
【図６】ＡＧＶの平面図で、その航法制御システムのレ
イアウトと相互接続を示したものである。
【図７】ＡＧＶの航法制御システムのブロック図であ
る。
【図８】航法制御システムで使用されるパラメータを図
示したものである。
【図９】基本航法システムによって計測される車両位置
とグラウンド・トラック・センサによって計測される車
両位置との比較を示すグラフである。
【図１０】基本航法システムによって計測される車両位
置とグラウンド・トラック・センサによって計測される
車両位置との比較を示すもう１つのグラフである。
【符号の説明】
１０ 自動誘導車両（ＡＧＶ） １２ トレーラ １４ 車体 １６ 被駆動ホイール １８ 操舵ホイール ２０ オペレータ・コンソル ２１ 中央制御 ２２ 前部バンパ ２３ コンパートメント ２４ ヒッチ（牽引用） ２６ ＤＣモータ ２７ モータ制御 ３０ グラウンド・トラック・センサ ３２ ホイール ３４ サポート ３６ 自在接手 ３８ ヨーク ４０ ピン ４２ 角度デコーダ ４４ プーリ ４６ ベルト ４８ サポート・アーム ５０ アクスル ５２ ヨーク・アクスル ５４ スプリング（ばね） ５６ 距離測定エンコーダ（ＤＭＥ） ５８ 航法制御コンユータ ６０ ケーブル ６２ａ 静止ストップ ６２ｂ 可動指 ６４ ブラケット／取付台 ６６ 制御システム ６８ 基本航法システム ７０ 車首方位規準センサ（ＨＲＳ） ７１ 入力 ７２ 磁気センサ ７４ 距離測定エンコーダ ７６ ホイール組立 ７８ 角度センサ ８０ 入力／出力 ８２ 出力 ８３ 入力 ８４ 操舵制御 ８６ 入力／出力 ９０ 車両コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・エイ・メドリー アメリカ合衆国、49345 ミシガン、スパ ータ、カミングズ・コート 451 (72)発明者 ジョゼフ・ジー・ミックリー アメリカ合衆国、49508 ミシガン、ケン トウッド、インウッド・ドライヴ，サウ ス・イースト 2174 (72)発明者 デイヴィッド・ダブリュー・ザイトラー アメリカ合衆国、49315 ミシガン、バイ ロン・センター、シックスティーフォー ス・ストリート，サウス・ウェスト 1164

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動誘導車両（１０）の方位または方位
    の変化率を検出する基本航法システム（６８）と、該自
    動誘導車両（１０）の実際の速度ベクトルを測定するた
    めに車両（１０）が走行する床面に対する車両（１０）
    の相対的運動を連続的に検出するグラウンド・トラック
    ・センサと、該自動誘導車両（１０）の走行を制御する
    ために、車両（１０）の実際の走行路を測定し、前記実
    際の走行路と計画した走行路とを比較するための、前記
    基本航行検出システム（６８）と前記グラウンド・トラ
    ック・センサ（３０）とに応答する航行制御コンピュー
    タ（５８）とを含んでなる自動誘導車両の航行操舵制御
    システム。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のシステムにおいて、前
    記グラウンド・トラック・センサ（３０）が、前記相対
    的運動を検出する目的で物理的に前記床面に接触してい
    るシステム。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のシステムにおいて、前
    記グラウンド・トラック・センサ（３０）が、前記床面
    と物理的に接触していて実質的に車両重量を負わず、そ
    れが自動誘導車両（１０）を操舵も推進もしない受動的
    ホイール（３２）を含むシステム。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のシステムにおいて、ホ
    イール（３２）が対地バイアスを与えられているシステ
    ム。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のシステムにおいて、前
    記対地バイアスが、前記ホイール（３２）を回転可能に
    取付けたアーム（４８）、該アーム（４８）用の水平ピ
    ボット、および前記アーム（４８）に下方向の力を加え
    る機械的バイアス（スプリング５４）を含むシステム。
  6. 【請求項６】 請求項２〜５のいずれかに記載のシステ
    ムにおいて、グラウンド・トラック・センサ（３０）
    が、垂直軸（ピン４０）を中心に回転できるように取付
    けられたヨーク（３８）と、前記垂直軸に関する前記ヨ
    ーク（３８）の半径方向の位置を測定する角度エンコー
    ダ（４２）と、水平軸を中心に回転するよう取付けられ
    た前記ホイール（３２）を含む前記ヨーク（３８）に取
    付けられたホイール組立と、前記水平軸（５０）の回り
    の前記ホイール（３２）の回転を計測する距離エンコー
    ダ（５６）とを含むシステム。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のシステムにおいて、グラ
    ウンド・トラック・センサ（３０）が、前記垂直軸（４
    ０）を中心に前記ヨーク（３８）が３６０度以上回転し
    ないようその回転を制限するストップ（６２ａ）を少な
    くとも１つ含むシステム。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載のシステ
    ムであって、前記自動誘導車両が、車体（１４）を床面
    上推進させる少なくとも１つの被駆動ホイールおよび床
    面に対して前記車体（１４）の方向付けをする少なくと
    も１つの操舵ホイール（１８）を備えた車体（１４）
    と、前記車体の縦方向行距離を測定する距離測定装置
    （５６）と、前記ホイール（１６、１８）とは独立で、
    かつ床に対する少なくとも車体（１４）の横方向の動き
    を連続的に監視する前記グラウンド・トラック・センサ
    （３０）と、前記距離測定装置（５６）にも応答する航
    行制御コンピュータ（５８）とを含んで構成されるシス
    テム。
  9. 【請求項９】 請求項８記載のシステムにおいて、前記
    操舵ホイール（１８）が、当該ホイール（１８）の操舵
    角と回転を検出する操舵ホイール監視システムを含むシ
    ステム。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載のシステムにおいて、前
    記航行制御コンピュータ（５８）が、車両（１０）が逆
    方向に動いている場合、自動誘導車両（１０）の動きの
    実際の経路を計測する手段である前記操舵ホイール監視
    システム対しても応答するシステム。
  11. 【請求項１１】 請求項９記載のシステムにおいて、前
    記航行制御コンピュータ（５８）が、床面上を走行して
    いる車両のこの床面に対する相対的な動きの監視を行
    い、その監視結果がグラウンド・トラック・センサ（３
    ０）による監視結果と混合されるよう、前記操舵ホイー
    ル監視システム対しても応答するシステム。
  12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載のシ
    ステムにおいて、前記基本航法システム（６８）が、推
    測航法システムであるシステム。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載のシステムにおいて、
    前記基本航法システム（６８）が、慣性航法システム、
    微分測距離システム、および被操舵ホイール測距離シス
    テムの内の１つであるシステム。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載のシステムにおいて、
    前記基本航法システム（６８）が、慣性航法システムで
    あるシステム。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載のシステムにおいて、
    自動誘導車両（１０）が、前記車体の車首方位の変化率
    を検出する慣性航法センサと、当該慣性航法センサにも
    応答する前記航行制御コンピュータ（５８）とから構成
    されるシステム。
  16. 【請求項１６】 請求項１４または１５記載のシステム
    において、前記車体に設置された慣性航法システムによ
    り、車両（１０）のスリップに関係なく少なくとも３自
    由度で車体（１２）の実際の動きが検出されるシステ
    ム。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載のシステムにおいて、
    前記少なくとも３自由度に、車両の前後方向速度、車両
    の横方向速度、および車両の車首方位が含まれるシステ
    ム。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載のシステムにおいて、
    前記慣性航法システムに、ジャイロスコープが含まれる
    システム。
  19. 【請求項１９】 請求項１８記載のシステムにおいて、
    前記ジャイロスコープが、回転質量ジャイロスコープ、
    ファイバ・オプティックジャイロスコープ、および音響
    ジャイロスコープの内のいずれかであるシステム。
JP9034353A 1996-02-01 1997-02-03 自動誘導車両の航行操舵制御システム Pending JPH09319430A (ja)

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