JPH0981239A - 自律走行車の位置制御方法及び自律走行車 - Google Patents
自律走行車の位置制御方法及び自律走行車Info
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- JPH0981239A JPH0981239A JP7237155A JP23715595A JPH0981239A JP H0981239 A JPH0981239 A JP H0981239A JP 7237155 A JP7237155 A JP 7237155A JP 23715595 A JP23715595 A JP 23715595A JP H0981239 A JPH0981239 A JP H0981239A
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- Measurement Of Distances Traversed On The Ground (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 車輪の直径の動的変化による位置の累積誤差
を高精度に補正でき、位置決めを高精度に行える自律走
行車の位置制御方法の提供。 【解決手段】 車輪を駆動するモータの回転数から計算
した位置データθm に基づき位置制御を行う自律走行車
の走行路の所定の位置に1又は複数のマーカを設け、そ
のマーカの位置データYi を記憶しておき、自律走行車
に搭載したセンサが、マーカを検知してオフからオンに
及びオンからオフに切り替わって検知動作を行った時
に、位置データθm をマーカの位置データYi で置き換
えて、車輪の動的変化による位置の累積誤差errを解
消する自律走行車の位置制御方法。累積誤差errを解
消するに際して、マーカを検知した時からマーカの位置
データYi で置き換えるまでの経過時間T1 に起因する
誤差T1 ×dθm と、センサが前記各検知動作を行う時
のセンサとマーカとの各相対位置の差による作動特性に
起因する位置の誤差f(dθm )とを補正する(S1
3)ようになっている。
を高精度に補正でき、位置決めを高精度に行える自律走
行車の位置制御方法の提供。 【解決手段】 車輪を駆動するモータの回転数から計算
した位置データθm に基づき位置制御を行う自律走行車
の走行路の所定の位置に1又は複数のマーカを設け、そ
のマーカの位置データYi を記憶しておき、自律走行車
に搭載したセンサが、マーカを検知してオフからオンに
及びオンからオフに切り替わって検知動作を行った時
に、位置データθm をマーカの位置データYi で置き換
えて、車輪の動的変化による位置の累積誤差errを解
消する自律走行車の位置制御方法。累積誤差errを解
消するに際して、マーカを検知した時からマーカの位置
データYi で置き換えるまでの経過時間T1 に起因する
誤差T1 ×dθm と、センサが前記各検知動作を行う時
のセンサとマーカとの各相対位置の差による作動特性に
起因する位置の誤差f(dθm )とを補正する(S1
3)ようになっている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車輪により走行す
る自律走行車及び自律走行車の位置制御方法の改良に関
するものである。
る自律走行車及び自律走行車の位置制御方法の改良に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の自律走行車の駆動装置は、ラック
アンドピニオン方式とフリクションドライブ方式とに大
別される。この内、ラックアンドピニオン方式は、ラッ
ク上を歯車が噛み合いながら回転して駆動するので、位
置精度は良いが、移動距離を長くするには、高コストの
ラックを延長しなければならず、製造コストが高くな
る。また、歯が噛み合うことにより振動が発生する。
アンドピニオン方式とフリクションドライブ方式とに大
別される。この内、ラックアンドピニオン方式は、ラッ
ク上を歯車が噛み合いながら回転して駆動するので、位
置精度は良いが、移動距離を長くするには、高コストの
ラックを延長しなければならず、製造コストが高くな
る。また、歯が噛み合うことにより振動が発生する。
【0003】車輪を駆動するモータの回転数から計算し
た位置データに基づき位置制御を行って走行路上を走行
するフリクションドライブ方式は、高コストのラックが
不要なので、製造コストが低く、また、歯が噛み合うこ
とによる振動も発生しないが、車輪の回転に伴う車輪と
走行路との摩擦力により駆動するので、例えば車輪にタ
イヤを装着して、車輪と走行路とが滑らないようにして
いる。そのため、自律走行車が走行するときは、車輪の
直径が動的に変化するので、車輪を所定の減速比で回転
駆動するモータの回転数と車輪の直径とから算出して求
める位置データは、実際の位置に対して、累積的な誤差
を発生する。この誤差が発生しないようにするには、実
際の位置データを連続的に直接フィードバックするため
の高分解能リニアエンコーダ及びレーザ測長器等高価な
外部センサが必要である。
た位置データに基づき位置制御を行って走行路上を走行
するフリクションドライブ方式は、高コストのラックが
不要なので、製造コストが低く、また、歯が噛み合うこ
とによる振動も発生しないが、車輪の回転に伴う車輪と
走行路との摩擦力により駆動するので、例えば車輪にタ
イヤを装着して、車輪と走行路とが滑らないようにして
いる。そのため、自律走行車が走行するときは、車輪の
直径が動的に変化するので、車輪を所定の減速比で回転
駆動するモータの回転数と車輪の直径とから算出して求
める位置データは、実際の位置に対して、累積的な誤差
を発生する。この誤差が発生しないようにするには、実
際の位置データを連続的に直接フィードバックするため
の高分解能リニアエンコーダ及びレーザ測長器等高価な
外部センサが必要である。
【0004】一方、走行範囲の複数の所定位置にそれぞ
れ設けた無線送信局から識別可能な電波を受信し、それ
らの無線送信局との相対位置を求めることにより、移動
物体の実際の位置と移動方向とを認識し、この認識した
位置により、上述の累積的な誤差を非連続的に補正する
方法が特開昭51−53870号公報に開示されてい
る。
れ設けた無線送信局から識別可能な電波を受信し、それ
らの無線送信局との相対位置を求めることにより、移動
物体の実際の位置と移動方向とを認識し、この認識した
位置により、上述の累積的な誤差を非連続的に補正する
方法が特開昭51−53870号公報に開示されてい
る。
【0005】また、走行経路の複数の所定位置にそれぞ
れ設けたマークを、自律走行車に搭載したセンサが検知
する都度、そのマークの位置により、上述の累積的な誤
差を補正する方法が特開昭63−20508号公報に開
示されている。例えば、走行路の複数の所定位置にそれ
ぞれ設けたマーカを、自律走行車に搭載した光電センサ
が検知する都度、上述のモータの回転数と車輪の直径と
から算出して求めた位置データをマーカの位置データで
置き換えれば、上述の累積的な誤差を非連続的に補正で
き、自律走行車の安価な位置制御方法が実現できる。
れ設けたマークを、自律走行車に搭載したセンサが検知
する都度、そのマークの位置により、上述の累積的な誤
差を補正する方法が特開昭63−20508号公報に開
示されている。例えば、走行路の複数の所定位置にそれ
ぞれ設けたマーカを、自律走行車に搭載した光電センサ
が検知する都度、上述のモータの回転数と車輪の直径と
から算出して求めた位置データをマーカの位置データで
置き換えれば、上述の累積的な誤差を非連続的に補正で
き、自律走行車の安価な位置制御方法が実現できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この位置制
御方法では、マーカが検知された時から位置データがマ
ーカの位置データで置き換えられるまでの時間遅れが生
じるため、この時間遅れに起因する位置の誤差が発生
し、位置制御の精度を低下させていた。また、光電セン
サは、オフからオンへ切り替わる時及びオンからオフへ
切り替わる時に検知動作を行うが、オフからオンへ切り
替わる時とオンからオフへ切り替わる時とでは、光電セ
ンサとマーカとの相対位置に差が有り、この光電センサ
の作動特性に起因する位置の誤差が発生し、これによっ
ても位置制御の精度を低下させていた。
御方法では、マーカが検知された時から位置データがマ
ーカの位置データで置き換えられるまでの時間遅れが生
じるため、この時間遅れに起因する位置の誤差が発生
し、位置制御の精度を低下させていた。また、光電セン
サは、オフからオンへ切り替わる時及びオンからオフへ
切り替わる時に検知動作を行うが、オフからオンへ切り
替わる時とオンからオフへ切り替わる時とでは、光電セ
ンサとマーカとの相対位置に差が有り、この光電センサ
の作動特性に起因する位置の誤差が発生し、これによっ
ても位置制御の精度を低下させていた。
【0007】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
のであり、第1発明では、累積誤差を解消するに際し
て、マーカを検知した時から、車輪を駆動するモータの
回転数から計算した位置データをマーカの位置データで
置き換えるまでの経過時間による応答遅れに起因する位
置の誤差と、センサがオフからオンに切り替わって検知
動作を行う時及びオンからオフに切り替わって検知動作
を行う時のセンサとマーカとのそれぞれの相対位置の差
によるセンサの作動特性に起因する位置の誤差とを補正
することにより、車輪の直径の動的変化による位置の累
積誤差を高精度に補正でき、位置決めを高精度に行える
自律走行車の位置制御方法を提供することを目的とす
る。
のであり、第1発明では、累積誤差を解消するに際し
て、マーカを検知した時から、車輪を駆動するモータの
回転数から計算した位置データをマーカの位置データで
置き換えるまでの経過時間による応答遅れに起因する位
置の誤差と、センサがオフからオンに切り替わって検知
動作を行う時及びオンからオフに切り替わって検知動作
を行う時のセンサとマーカとのそれぞれの相対位置の差
によるセンサの作動特性に起因する位置の誤差とを補正
することにより、車輪の直径の動的変化による位置の累
積誤差を高精度に補正でき、位置決めを高精度に行える
自律走行車の位置制御方法を提供することを目的とす
る。
【0008】第2発明では、応答遅れに起因する位置の
誤差を、自律走行車の位置制御を行う制御装置及びセン
サで定まる応答遅れの経過時間と、車輪を駆動するモー
タの回転数から計算された位置データを微分して求めた
自律走行車の速度との積によって求めることにより、車
輪の直径の動的変化による位置の累積誤差を高精度に補
正でき、位置決めを高精度に行える自律走行車の位置制
御方法を提供することを目的とする。
誤差を、自律走行車の位置制御を行う制御装置及びセン
サで定まる応答遅れの経過時間と、車輪を駆動するモー
タの回転数から計算された位置データを微分して求めた
自律走行車の速度との積によって求めることにより、車
輪の直径の動的変化による位置の累積誤差を高精度に補
正でき、位置決めを高精度に行える自律走行車の位置制
御方法を提供することを目的とする。
【0009】第3発明では、センサの作動特性に起因す
る位置の誤差を、自律走行車がマーカの位置データを記
憶した時の走行方向へ自律走行車が走行している場合は
0に、その逆方向へ走行している場合は所定値にそれぞ
れ設定しておき、自律走行車の走行方向を判定し、判定
した方向の前記誤差を選択して求めることにより、車輪
の直径の動的変化による位置の累積誤差を高精度に補正
でき、位置決めを高精度に行える自律走行車の位置制御
方法を提供することを目的とする。
る位置の誤差を、自律走行車がマーカの位置データを記
憶した時の走行方向へ自律走行車が走行している場合は
0に、その逆方向へ走行している場合は所定値にそれぞ
れ設定しておき、自律走行車の走行方向を判定し、判定
した方向の前記誤差を選択して求めることにより、車輪
の直径の動的変化による位置の累積誤差を高精度に補正
でき、位置決めを高精度に行える自律走行車の位置制御
方法を提供することを目的とする。
【0010】第4発明では、センサがマーカを検知した
時に、応答遅れに起因する位置の誤差を求める手段と、
センサがマーカを検知した時に、センサがオフからオン
に切り替わって検知動作を行う時及びオンからオフに切
り替わって検知動作を行う時のセンサとマーカとのそれ
ぞれの相対位置の差によるセンサの作動特性に起因する
位置の誤差を求める手段とを設けることにより、車輪の
直径の動的変化による位置の累積誤差を高精度に補正で
き、位置決めを高精度に行える自律走行車を提供するこ
とを目的とする。
時に、応答遅れに起因する位置の誤差を求める手段と、
センサがマーカを検知した時に、センサがオフからオン
に切り替わって検知動作を行う時及びオンからオフに切
り替わって検知動作を行う時のセンサとマーカとのそれ
ぞれの相対位置の差によるセンサの作動特性に起因する
位置の誤差を求める手段とを設けることにより、車輪の
直径の動的変化による位置の累積誤差を高精度に補正で
き、位置決めを高精度に行える自律走行車を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第1発明に係る
自律走行車の位置制御方法は、車輪を駆動するモータの
回転数から計算した位置データに基づき位置制御を行っ
て走行する自律走行車の走行路の所定の位置に1又は複
数のマーカを設け、該マーカの位置データを記憶してお
き、前記自律走行車に搭載したセンサが、前記マーカを
検知してオフからオンに切り替わり検知動作を行った時
及びオンからオフに切り替わり検知動作を行った時に、
前記計算した位置データを前記マーカの位置データで置
き換えることにより、前記車輪の動的変化により発生す
る位置の累積誤差を解消する自律走行車の位置制御方法
において、前記累積誤差を解消するに際して、前記マー
カを検知した時から前記計算した位置データを前記マー
カの位置データで置き換えるまでの経過時間による応答
遅れに起因する位置の誤差と、前記センサが前記各検知
動作を行う時の前記センサと前記マーカとのそれぞれの
相対位置の差による前記センサの作動特性に起因する位
置の誤差とを補正することを特徴とする。
自律走行車の位置制御方法は、車輪を駆動するモータの
回転数から計算した位置データに基づき位置制御を行っ
て走行する自律走行車の走行路の所定の位置に1又は複
数のマーカを設け、該マーカの位置データを記憶してお
き、前記自律走行車に搭載したセンサが、前記マーカを
検知してオフからオンに切り替わり検知動作を行った時
及びオンからオフに切り替わり検知動作を行った時に、
前記計算した位置データを前記マーカの位置データで置
き換えることにより、前記車輪の動的変化により発生す
る位置の累積誤差を解消する自律走行車の位置制御方法
において、前記累積誤差を解消するに際して、前記マー
カを検知した時から前記計算した位置データを前記マー
カの位置データで置き換えるまでの経過時間による応答
遅れに起因する位置の誤差と、前記センサが前記各検知
動作を行う時の前記センサと前記マーカとのそれぞれの
相対位置の差による前記センサの作動特性に起因する位
置の誤差とを補正することを特徴とする。
【0012】この自律走行車の位置制御方法では、車輪
の直径の動的変化により発生する位置の累積誤差を解消
するに際して、マーカを検知した時から、車輪を所定の
減速比で回転駆動するモータの回転数(回転角度)から
計算した位置データをマーカの位置データで置き換える
までの経過時間による応答遅れに起因する位置の誤差を
求めて補正する。また、センサがオフからオンに切り替
わって検知動作を行う時と、オンからオフに切り替わっ
て検知動作を行う時とのセンサとマーカとのそれぞれの
相対位置の差によるセンサの作動特性に起因する位置の
誤差を補正する。
の直径の動的変化により発生する位置の累積誤差を解消
するに際して、マーカを検知した時から、車輪を所定の
減速比で回転駆動するモータの回転数(回転角度)から
計算した位置データをマーカの位置データで置き換える
までの経過時間による応答遅れに起因する位置の誤差を
求めて補正する。また、センサがオフからオンに切り替
わって検知動作を行う時と、オンからオフに切り替わっ
て検知動作を行う時とのセンサとマーカとのそれぞれの
相対位置の差によるセンサの作動特性に起因する位置の
誤差を補正する。
【0013】第2発明に係る自律走行車の位置制御方法
は、前記応答遅れに起因する位置の誤差を、前記自律走
行車の位置制御を行う制御装置及び前記センサで定まる
前記経過時間と、前記回転数から計算された位置データ
を微分して求めた前記自律走行車の速度との積により求
めることを特徴とする。
は、前記応答遅れに起因する位置の誤差を、前記自律走
行車の位置制御を行う制御装置及び前記センサで定まる
前記経過時間と、前記回転数から計算された位置データ
を微分して求めた前記自律走行車の速度との積により求
めることを特徴とする。
【0014】この自律走行車の位置制御方法では、マー
カが検知された時から、上述の位置データθm がマーカ
の位置データYi で置き換えられるまでの経過時間T1
は、使用されるセンサ及び位置制御を行う制御装置によ
り決まるので、この経過時間T1 と、マーカが検知され
た時に位置データθm を微分して求めた自律走行車の速
度dθm との積T1 ×dθm が、この経過時間T1 によ
る応答遅れに起因する位置の誤差となる。
カが検知された時から、上述の位置データθm がマーカ
の位置データYi で置き換えられるまでの経過時間T1
は、使用されるセンサ及び位置制御を行う制御装置によ
り決まるので、この経過時間T1 と、マーカが検知され
た時に位置データθm を微分して求めた自律走行車の速
度dθm との積T1 ×dθm が、この経過時間T1 によ
る応答遅れに起因する位置の誤差となる。
【0015】第3発明に係る自律走行車の位置制御方法
は、前記センサの作動特性に起因する位置の誤差を、前
記自律走行車が前記マーカの位置データを記憶した時の
走行方向へ該自律走行車が走行している場合は0に、そ
の逆方向へ走行している場合は所定値にそれぞれ設定し
ておき、前記自律走行車の走行方向を判定し、判定した
方向の前記誤差を選択することにより求めることを特徴
とする。
は、前記センサの作動特性に起因する位置の誤差を、前
記自律走行車が前記マーカの位置データを記憶した時の
走行方向へ該自律走行車が走行している場合は0に、そ
の逆方向へ走行している場合は所定値にそれぞれ設定し
ておき、前記自律走行車の走行方向を判定し、判定した
方向の前記誤差を選択することにより求めることを特徴
とする。
【0016】この自律走行車の位置制御方法では、自律
走行車は走行路の一端を基準位置として全走行範囲を低
速で走行してマーカを検知し、その時に車輪を駆動する
モータの回転数から計算した位置データをそのマーカの
正しい位置データとして記憶しておく。従って、例え
ば、上述の自律走行車がマーカの正しい位置データを記
憶した時の走行方向を正方向、その逆方向を負方向とす
れば、センサの作動特性に起因する位置の誤差f(dθ
m )は、自律走行車の速度dθm が正のとき、f(dθ
m )=0(dθm ≧0)、自律走行車の速度dθm が負
のとき、f(dθ m )=const.(dθm <0)と
することができる。
走行車は走行路の一端を基準位置として全走行範囲を低
速で走行してマーカを検知し、その時に車輪を駆動する
モータの回転数から計算した位置データをそのマーカの
正しい位置データとして記憶しておく。従って、例え
ば、上述の自律走行車がマーカの正しい位置データを記
憶した時の走行方向を正方向、その逆方向を負方向とす
れば、センサの作動特性に起因する位置の誤差f(dθ
m )は、自律走行車の速度dθm が正のとき、f(dθ
m )=0(dθm ≧0)、自律走行車の速度dθm が負
のとき、f(dθ m )=const.(dθm <0)と
することができる。
【0017】よって、第1〜3発明に係る自律走行車の
位置制御方法をまとめると、車輪の動的変化により発生
する位置の累積誤差を解消するに際して補正されるべき
誤差errは、err=θm −T1 ×dθm −Yi +f
(dθm )となり、補正後の位置データθmmは、θmm=
θm −err=T1 ×dθm +Yi −f(dθm )によ
り求めることができる。従って、この自律走行車の位置
フィードバックを行う位置制御要素の伝達関数をGp 、
目標位置のデータをuとすると、位置制御要素の出力u
1 は、u1 =G p ×(u−θmm)=Gp ×(u−T1 ×
dθm −Yi +f(dθm ))により求めることができ
る。この求めた位置制御要素の出力u1 が、車輪を駆動
するモータの駆動回路へ与えられることにより、自律走
行車の位置制御が行われる。
位置制御方法をまとめると、車輪の動的変化により発生
する位置の累積誤差を解消するに際して補正されるべき
誤差errは、err=θm −T1 ×dθm −Yi +f
(dθm )となり、補正後の位置データθmmは、θmm=
θm −err=T1 ×dθm +Yi −f(dθm )によ
り求めることができる。従って、この自律走行車の位置
フィードバックを行う位置制御要素の伝達関数をGp 、
目標位置のデータをuとすると、位置制御要素の出力u
1 は、u1 =G p ×(u−θmm)=Gp ×(u−T1 ×
dθm −Yi +f(dθm ))により求めることができ
る。この求めた位置制御要素の出力u1 が、車輪を駆動
するモータの駆動回路へ与えられることにより、自律走
行車の位置制御が行われる。
【0018】第4発明に係る自律走行車は、車輪を駆動
するモータの回転数から計算した位置データに基づき位
置制御を行って走行する自律走行車の走行路の所定の位
置に1又は複数のマーカを設け、該マーカの位置データ
を記憶しておき、前記自律走行車に搭載したセンサが、
前記マーカを検知してオフからオンに切り替わり検知動
作を行った時及びオンからオフに切り替わり検知動作を
行った時に、前記計算した位置データを前記マーカの位
置データで置き換えることにより、前記車輪の動的変化
により発生する位置の累積誤差を解消する自律走行車に
おいて、前記センサが前記マーカを検知した時に、前記
マーカを検知した時から前記計算した位置データを前記
マーカの位置データで置き換えるまでの経過時間による
応答遅れに起因する位置の誤差を求める手段と、前記セ
ンサが前記マーカを検知した時に、前記センサが前記各
検知動作を行う時の前記センサと前記マーカとのそれぞ
れの相対位置の差による前記センサの作動特性に起因す
る位置の誤差を求める手段とを備え、前記累積誤差を解
消するに際し、前記2つの手段が求めたそれぞれの誤差
を補正すべくなしてあることを特徴とする。
するモータの回転数から計算した位置データに基づき位
置制御を行って走行する自律走行車の走行路の所定の位
置に1又は複数のマーカを設け、該マーカの位置データ
を記憶しておき、前記自律走行車に搭載したセンサが、
前記マーカを検知してオフからオンに切り替わり検知動
作を行った時及びオンからオフに切り替わり検知動作を
行った時に、前記計算した位置データを前記マーカの位
置データで置き換えることにより、前記車輪の動的変化
により発生する位置の累積誤差を解消する自律走行車に
おいて、前記センサが前記マーカを検知した時に、前記
マーカを検知した時から前記計算した位置データを前記
マーカの位置データで置き換えるまでの経過時間による
応答遅れに起因する位置の誤差を求める手段と、前記セ
ンサが前記マーカを検知した時に、前記センサが前記各
検知動作を行う時の前記センサと前記マーカとのそれぞ
れの相対位置の差による前記センサの作動特性に起因す
る位置の誤差を求める手段とを備え、前記累積誤差を解
消するに際し、前記2つの手段が求めたそれぞれの誤差
を補正すべくなしてあることを特徴とする。
【0019】この自律走行車では、センサがマーカを検
知した時に、応答遅れに起因する位置の誤差を求める手
段が、マーカが検知された時から、計算された位置デー
タθ m がマーカの位置データYi で置き換えられるまで
の経過時間T1 と、位置データθm を微分して求めた自
律走行車の速度dθm との積T1 ×dθm により、応答
遅れに起因する位置の誤差を求める。
知した時に、応答遅れに起因する位置の誤差を求める手
段が、マーカが検知された時から、計算された位置デー
タθ m がマーカの位置データYi で置き換えられるまで
の経過時間T1 と、位置データθm を微分して求めた自
律走行車の速度dθm との積T1 ×dθm により、応答
遅れに起因する位置の誤差を求める。
【0020】ところで、この自律走行車は、走行路の一
端を基準位置として全走行範囲を低速で走行してマーカ
を検知し、その時に車輪を駆動するモータの回転数から
計算した位置データをそのマーカの正しい位置データと
して記憶しておく。従って、例えば、上述の自律走行車
がマーカの正しい位置データを記憶した時の走行方向を
正方向、その逆方向を負方向とすれば、センサがマーカ
を検知した時に、センサの作動特性に起因する位置の誤
差を求める手段は、その誤差f(dθm )を、自律走行
車の速度dθm が正のときf(dθm )=0、速度dθ
m が負のときf(dθm )=const.として求める
ことができる。
端を基準位置として全走行範囲を低速で走行してマーカ
を検知し、その時に車輪を駆動するモータの回転数から
計算した位置データをそのマーカの正しい位置データと
して記憶しておく。従って、例えば、上述の自律走行車
がマーカの正しい位置データを記憶した時の走行方向を
正方向、その逆方向を負方向とすれば、センサがマーカ
を検知した時に、センサの作動特性に起因する位置の誤
差を求める手段は、その誤差f(dθm )を、自律走行
車の速度dθm が正のときf(dθm )=0、速度dθ
m が負のときf(dθm )=const.として求める
ことができる。
【0021】これにより、車輪の動的変化により発生す
る位置の累積誤差を解消するに際して補正されるべき誤
差errは、err=θm −T1 ×dθm −Yi +f
(dθ m )となり、補正後の位置データθmmは、θmm=
θm −err=T1 ×dθm +Yi −f(dθm )で求
めることができる。従って、この自律走行車の位置フィ
ードバックを行う位置制御要素の伝達関数をGp 、目標
位置のデータをuとすると、位置制御要素の出力u
1 は、u1 =G p ×(u−θmm)=Gp ×(u−T1 ×
dθm −Yi +f(dθm ))により求めることができ
る。この求めた位置制御要素の出力u1 が、車輪を駆動
するモータの駆動回路へ与えられることにより、自律走
行車の位置制御が行われる。
る位置の累積誤差を解消するに際して補正されるべき誤
差errは、err=θm −T1 ×dθm −Yi +f
(dθ m )となり、補正後の位置データθmmは、θmm=
θm −err=T1 ×dθm +Yi −f(dθm )で求
めることができる。従って、この自律走行車の位置フィ
ードバックを行う位置制御要素の伝達関数をGp 、目標
位置のデータをuとすると、位置制御要素の出力u
1 は、u1 =G p ×(u−θmm)=Gp ×(u−T1 ×
dθm −Yi +f(dθm ))により求めることができ
る。この求めた位置制御要素の出力u1 が、車輪を駆動
するモータの駆動回路へ与えられることにより、自律走
行車の位置制御が行われる。
【0022】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1〜3発明に
係る自律走行車の位置制御方法及び第4発明に係る自律
走行車の実施の形態の位置制御装置及び駆動装置の要部
構成例を示すブロック図である。この自律走行車の位置
制御装置及び駆動装置は、光電センサ2からのマーカ検
知信号がコントローラ1へ与えられ、コントローラ1か
らの制御信号がドライバ3へ与えられる。ドライバ3
は、与えられた制御信号に基づいて、モータ4へ速度制
御のための印加電圧を出力し、モータ4はこれにより回
転する。この回転は、減速機7で所定の減速比により減
速されて、車輪8へ伝えられる。
係る自律走行車の位置制御方法及び第4発明に係る自律
走行車の実施の形態の位置制御装置及び駆動装置の要部
構成例を示すブロック図である。この自律走行車の位置
制御装置及び駆動装置は、光電センサ2からのマーカ検
知信号がコントローラ1へ与えられ、コントローラ1か
らの制御信号がドライバ3へ与えられる。ドライバ3
は、与えられた制御信号に基づいて、モータ4へ速度制
御のための印加電圧を出力し、モータ4はこれにより回
転する。この回転は、減速機7で所定の減速比により減
速されて、車輪8へ伝えられる。
【0023】一方、モータ4の回転は、モータ軸に取り
付けられたエンコーダ5により、1回転当たり所定のパ
ルス数に変換され、このパルス列信号は、コントローラ
1へ与えられる。また、このパルス列信号は、微分手段
6により微分されて速度信号となり、ドライバ3とコン
トローラ1とへ与えられる。ドライバ3は、この速度信
号により上述の速度制御を行い、コントローラ1は、こ
の速度信号を使用して位置制御の誤差補正を行う。
付けられたエンコーダ5により、1回転当たり所定のパ
ルス数に変換され、このパルス列信号は、コントローラ
1へ与えられる。また、このパルス列信号は、微分手段
6により微分されて速度信号となり、ドライバ3とコン
トローラ1とへ与えられる。ドライバ3は、この速度信
号により上述の速度制御を行い、コントローラ1は、こ
の速度信号を使用して位置制御の誤差補正を行う。
【0024】図2は、上述の自律走行車の要部構成例を
示す斜視図である。この自律走行車は、箱形の台車10
の下部に取りつけられた複数対の車輪8が、2本の平行
に敷設された走行路9上を回転駆動することにより移動
するようになっている。台車10の下部には透過型の光
電センサ2が取り付けられ、走行路9の側面に取り付け
られたマーカ11を検知するようになっている。
示す斜視図である。この自律走行車は、箱形の台車10
の下部に取りつけられた複数対の車輪8が、2本の平行
に敷設された走行路9上を回転駆動することにより移動
するようになっている。台車10の下部には透過型の光
電センサ2が取り付けられ、走行路9の側面に取り付け
られたマーカ11を検知するようになっている。
【0025】図3は、マーカ11の配置例を示した配置
図である。図3においては、4個のマーカ11が、自律
走行車の移動範囲に離散的に設置され、走行路9上の位
置X 1 X2 ,X3 X4 ,X5 X6 ,X7 X8 でそれぞれ
の幅が表示されている。透過型の光電センサ2内にマー
カ11が進入しかけた時と光電センサ2からマーカ11
が外れかけた時とに、光電センサ2の出力信号が切り替
わり、光電センサ2はその時に検知動作を行う。光電セ
ンサ2内にマーカ11が進入しかけて光電センサ2の出
力信号が切り替わる時と、光電センサ2からマーカ11
が外れかけて光電センサ2の出力信号が切り替わる時と
では、光電センサ2とマーカ11との相対位置に差が有
り、この光電センサ2の作動特性に起因して位置誤差が
生じる。
図である。図3においては、4個のマーカ11が、自律
走行車の移動範囲に離散的に設置され、走行路9上の位
置X 1 X2 ,X3 X4 ,X5 X6 ,X7 X8 でそれぞれ
の幅が表示されている。透過型の光電センサ2内にマー
カ11が進入しかけた時と光電センサ2からマーカ11
が外れかけた時とに、光電センサ2の出力信号が切り替
わり、光電センサ2はその時に検知動作を行う。光電セ
ンサ2内にマーカ11が進入しかけて光電センサ2の出
力信号が切り替わる時と、光電センサ2からマーカ11
が外れかけて光電センサ2の出力信号が切り替わる時と
では、光電センサ2とマーカ11との相対位置に差が有
り、この光電センサ2の作動特性に起因して位置誤差が
生じる。
【0026】位置X1 X2 間、位置X3 X4 間、位置X
5 X6 間及び位置X7 X8 間は、例えば、光電センサ2
の出力信号がオンで、その他の区間はオフとする。自律
走行車は、走行路9の一端を基準位置として全走行範囲
を低速で走行してマーカ11を検知し、その時に車輪8
を駆動するモータ4の回転数から計算した位置データを
そのマーカ11の正しい位置データXi として記憶して
おく。マーカ11の正しい位置データXi は、(1)式
からエンコーダ5のパルス換算値Yi として、コントロ
ーラ1を構成するマイクロコンピュータのメモリに記憶
しておく。
5 X6 間及び位置X7 X8 間は、例えば、光電センサ2
の出力信号がオンで、その他の区間はオフとする。自律
走行車は、走行路9の一端を基準位置として全走行範囲
を低速で走行してマーカ11を検知し、その時に車輪8
を駆動するモータ4の回転数から計算した位置データを
そのマーカ11の正しい位置データXi として記憶して
おく。マーカ11の正しい位置データXi は、(1)式
からエンコーダ5のパルス換算値Yi として、コントロ
ーラ1を構成するマイクロコンピュータのメモリに記憶
しておく。
【0027】 Yi =Xi ×N×E/(π×D) (1) i=1,2……8 Yi ;パルス数 N;減速機の減速比 E;モータ1回転当たりのエンコーダパルス数 D;車輪の直径
【0028】図4は、本発明に係る自律走行車の位置制
御方法の1例を示すブロック線図である。このブロック
線図は、車輪8を駆動するモータ4(制御対象17)の
パルス換算された回転角速度を積分要素18で積分し
て、現在の位置データθm として出力する。この現在の
位置データθm と光電センサ2が検知したマーカの位置
Xi のパルス換算値Yi とが補正要素19へ与えられ、
補正要素19では、位置データθm とマーカの位置Xi
のパルス換算値Yi とを使用して、位置データθ m の補
正を行い、補正後の位置データθmmを差引点13へ出力
する。差引点13では、目標位置のパルス換算データu
から補正後の位置データθmmを差し引いて、その差を位
置制御要素14へ出力する。位置制御要素14は、入力
された差に伝達関数Gp を掛け合わせて、パルス換算さ
れた目標速度u1 として差引点15へ出力する。
御方法の1例を示すブロック線図である。このブロック
線図は、車輪8を駆動するモータ4(制御対象17)の
パルス換算された回転角速度を積分要素18で積分し
て、現在の位置データθm として出力する。この現在の
位置データθm と光電センサ2が検知したマーカの位置
Xi のパルス換算値Yi とが補正要素19へ与えられ、
補正要素19では、位置データθm とマーカの位置Xi
のパルス換算値Yi とを使用して、位置データθ m の補
正を行い、補正後の位置データθmmを差引点13へ出力
する。差引点13では、目標位置のパルス換算データu
から補正後の位置データθmmを差し引いて、その差を位
置制御要素14へ出力する。位置制御要素14は、入力
された差に伝達関数Gp を掛け合わせて、パルス換算さ
れた目標速度u1 として差引点15へ出力する。
【0029】差引点15では、目標速度u1 から制御対
象17(モータ4)の速度を差し引いて、その差を速度
制御要素16へ出力する。速度制御要素16は、入力さ
れた差に伝達関数Gv を掛け合わせて、操作量(印加電
圧)として制御対象17へ出力する。制御対象17は、
その操作量に従って回転し、その回転角速度は、操作量
と慣性モーメントJm を含む伝達関数1/(Jm s)と
の積により表され、パルス換算された速度として差引点
15と積分要素18とへ出力される。積分要素18で
は、次に光電センサ2がマーカを検知する迄、入力され
た速度を積分し、次の位置データθm として出力する。
象17(モータ4)の速度を差し引いて、その差を速度
制御要素16へ出力する。速度制御要素16は、入力さ
れた差に伝達関数Gv を掛け合わせて、操作量(印加電
圧)として制御対象17へ出力する。制御対象17は、
その操作量に従って回転し、その回転角速度は、操作量
と慣性モーメントJm を含む伝達関数1/(Jm s)と
の積により表され、パルス換算された速度として差引点
15と積分要素18とへ出力される。積分要素18で
は、次に光電センサ2がマーカを検知する迄、入力され
た速度を積分し、次の位置データθm として出力する。
【0030】以下に、このような構成の自律走行車の位
置制御方法を、それを示す図5のフローチャートを参照
しながら説明する。コントローラ1は、光電センサ2が
マーカ11を検知して出力信号が切り替わると(S
1)、エンコーダ5でパルス換算されたモータ4の回転
角速度を積分して求めた現在の位置データθm を読み込
む(S3)。次に、光電センサ2が検知したマーカ11
の位置Xi の、メモリに記憶してあるパルス換算値Yi
を読み込む(S5)。このとき、パルス換算値Yi は、
例えば、位置データθm に最も近いものを選択すること
により、光電センサ2が検知したマーカ11に対応した
ものを選ぶことができる。
置制御方法を、それを示す図5のフローチャートを参照
しながら説明する。コントローラ1は、光電センサ2が
マーカ11を検知して出力信号が切り替わると(S
1)、エンコーダ5でパルス換算されたモータ4の回転
角速度を積分して求めた現在の位置データθm を読み込
む(S3)。次に、光電センサ2が検知したマーカ11
の位置Xi の、メモリに記憶してあるパルス換算値Yi
を読み込む(S5)。このとき、パルス換算値Yi は、
例えば、位置データθm に最も近いものを選択すること
により、光電センサ2が検知したマーカ11に対応した
ものを選ぶことができる。
【0031】次に、コントローラ1は、微分手段6が位
置データθm を微分して得た速度dθm を読み込み(S
7)、速度dθm の方向を判定する(S9)。コントロ
ーラ1は、この判定結果により、光電センサ2の作動特
性に起因する位置の誤差f(dθm )を確定する(S1
1)。例えば、自律走行車がマーカ11の正しい位置デ
ータYi を記憶した時の走行方向を正方向、その逆方向
を負方向とすれば、センサの作動特性に起因する位置の
誤差f(dθm )は、自律走行車の速度dθmが正のと
き、f(dθm )=0、速度dθm が負のとき、f(d
θm )=const.として求めることができる。
置データθm を微分して得た速度dθm を読み込み(S
7)、速度dθm の方向を判定する(S9)。コントロ
ーラ1は、この判定結果により、光電センサ2の作動特
性に起因する位置の誤差f(dθm )を確定する(S1
1)。例えば、自律走行車がマーカ11の正しい位置デ
ータYi を記憶した時の走行方向を正方向、その逆方向
を負方向とすれば、センサの作動特性に起因する位置の
誤差f(dθm )は、自律走行車の速度dθmが正のと
き、f(dθm )=0、速度dθm が負のとき、f(d
θm )=const.として求めることができる。
【0032】次に、コントローラ1は、車輪の動的変化
により発生する位置の累積誤差を解消するに際して補正
されるべき誤差 err=θm −T1 ×dθm −Yi +f(dθm ) を演算する(S13)。ここで、マーカ11が検知され
た時から、現在の位置データθm がマーカ11の位置デ
ータYi で置き換えられるまでの経過時間T1 は、光電
センサ2及びコントローラ1により決まるので、この経
過時間T1 と、マーカ11が検知された時の自律走行車
の速度dθm との積T1 ×dθm が、この経過時間T1
による応答遅れに起因する位置の誤差となる。
により発生する位置の累積誤差を解消するに際して補正
されるべき誤差 err=θm −T1 ×dθm −Yi +f(dθm ) を演算する(S13)。ここで、マーカ11が検知され
た時から、現在の位置データθm がマーカ11の位置デ
ータYi で置き換えられるまでの経過時間T1 は、光電
センサ2及びコントローラ1により決まるので、この経
過時間T1 と、マーカ11が検知された時の自律走行車
の速度dθm との積T1 ×dθm が、この経過時間T1
による応答遅れに起因する位置の誤差となる。
【0033】次に、コントローラ1は、補正後の位置デ
ータ θmm=θm −err=T1 ×dθm +Yi −f(d
θm ) を演算する(S15)。次に、コントローラ1は、この
自律走行車の位置フィードバックを行う位置制御手段
(差引点13、位置制御要素14)の出力 u1 =Gp ×(u−θmm) =Gp ×(u−T1 ×dθm −Yi +f(dθm )) を演算し(S17)、ドライバ3(差引点15、速度制
御要素16)へ出力する(S19)。ここに、Gp は位
置制御手段の伝達関数、uは目標位置のデータである。
ータ θmm=θm −err=T1 ×dθm +Yi −f(d
θm ) を演算する(S15)。次に、コントローラ1は、この
自律走行車の位置フィードバックを行う位置制御手段
(差引点13、位置制御要素14)の出力 u1 =Gp ×(u−θmm) =Gp ×(u−T1 ×dθm −Yi +f(dθm )) を演算し(S17)、ドライバ3(差引点15、速度制
御要素16)へ出力する(S19)。ここに、Gp は位
置制御手段の伝達関数、uは目標位置のデータである。
【0034】
【発明の効果】本発明の第1〜3発明に係る自律走行車
の位置制御方法によれば、車輪の直径の動的変化による
位置の累積誤差を精度良く補正でき、位置決めを高精度
に行える。また、高精度の外部センサを必要としないの
で、低コストで高精度の位置決めが可能である。また、
例えば、タイヤを装着したような、車輪の直径の動的変
化が大きい車輪を使用できるので、車輪及び走行路間の
スリップの発生を抑制できる。また、応答遅れによる位
置誤差を補正できるので、作動速度の遅い低価格のマイ
クロコンピュータ及び応答の遅い低価格のセンサを使用
でき、安価な自律走行車を実現することができる。
の位置制御方法によれば、車輪の直径の動的変化による
位置の累積誤差を精度良く補正でき、位置決めを高精度
に行える。また、高精度の外部センサを必要としないの
で、低コストで高精度の位置決めが可能である。また、
例えば、タイヤを装着したような、車輪の直径の動的変
化が大きい車輪を使用できるので、車輪及び走行路間の
スリップの発生を抑制できる。また、応答遅れによる位
置誤差を補正できるので、作動速度の遅い低価格のマイ
クロコンピュータ及び応答の遅い低価格のセンサを使用
でき、安価な自律走行車を実現することができる。
【0035】第4発明に係る自律走行車によれば、車輪
の直径の動的変化による位置の累積誤差を精度良く補正
でき、位置決めを高精度に行える。また、高精度の外部
センサを必要としないので、低コストで高精度の位置決
めが可能である。また、例えば、タイヤを装着したよう
な、車輪の直径の動的変化が大きい車輪を使用できるの
で、車輪及び走行路間のスリップの発生を抑制できる。
また、応答遅れによる位置誤差を補正できるので、作動
速度の遅い低価格のマイクロコンピュータ及び応答の遅
い低価格のセンサを使用でき、安価な自律走行車を実現
することができる。
の直径の動的変化による位置の累積誤差を精度良く補正
でき、位置決めを高精度に行える。また、高精度の外部
センサを必要としないので、低コストで高精度の位置決
めが可能である。また、例えば、タイヤを装着したよう
な、車輪の直径の動的変化が大きい車輪を使用できるの
で、車輪及び走行路間のスリップの発生を抑制できる。
また、応答遅れによる位置誤差を補正できるので、作動
速度の遅い低価格のマイクロコンピュータ及び応答の遅
い低価格のセンサを使用でき、安価な自律走行車を実現
することができる。
【図1】第1〜3発明に係る自律走行車の位置制御方法
及び第4発明に係る自律走行車の実施の形態の位置制御
装置及び駆動装置の要部構成例を示すブロック図であ
る。
及び第4発明に係る自律走行車の実施の形態の位置制御
装置及び駆動装置の要部構成例を示すブロック図であ
る。
【図2】第1〜3発明に係る自律走行車の位置制御方法
及び第4発明に係る自律走行車の実施の形態の要部構成
例を示す斜視図である。
及び第4発明に係る自律走行車の実施の形態の要部構成
例を示す斜視図である。
【図3】マーカの配置例を示した配置図である。
【図4】本発明に係る自律走行車の位置制御方法を示す
ブロック線図である。
ブロック線図である。
【図5】本発明に係る自律走行車の位置制御方法を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
1 コントローラ 2 光電センサ 3 ドライバ 4 モータ 5 エンコーダ 6 微分手段 8 車輪 9 走行路 10 台車 11 マーカ 13,15 差引点 14 位置制御要素 16 速度制御要素 19 補正要素
Claims (4)
- 【請求項1】 車輪を駆動するモータの回転数から計算
した位置データに基づき位置制御を行って走行する自律
走行車の走行路の所定の位置に1又は複数のマーカを設
け、該マーカの位置データを記憶しておき、前記自律走
行車に搭載したセンサが、前記マーカを検知してオフか
らオンに切り替わり検知動作を行った時及びオンからオ
フに切り替わり検知動作を行った時に、前記計算した位
置データを前記マーカの位置データで置き換えることに
より、前記車輪の動的変化により発生する位置の累積誤
差を解消する自律走行車の位置制御方法において、 前記累積誤差を解消するに際して、前記マーカを検知し
た時から前記計算した位置データを前記マーカの位置デ
ータで置き換えるまでの経過時間による応答遅れに起因
する位置の誤差と、前記センサが前記各検知動作を行う
時の前記センサと前記マーカとのそれぞれの相対位置の
差による前記センサの作動特性に起因する位置の誤差と
を補正することを特徴とする自律走行車の位置制御方
法。 - 【請求項2】 前記応答遅れに起因する位置の誤差を、
前記自律走行車の位置制御を行う制御装置及び前記セン
サで定まる前記経過時間と、前記回転数から計算した位
置データを微分して求めた前記自律走行車の速度との積
により求める請求項1記載の自律走行車の位置制御方
法。 - 【請求項3】 前記センサの作動特性に起因する位置の
誤差を、前記自律走行車が前記マーカの位置データを記
憶した時の走行方向へ前記自律走行車が走行している場
合は0に、その逆方向へ走行している場合は所定値にそ
れぞれ設定しておき、前記自律走行車の走行方向を判定
して、判定した方向の前記誤差を選択することにより求
める請求項1又は2記載の自律走行車の位置制御方法。 - 【請求項4】 車輪を駆動するモータの回転数から計算
した位置データに基づき位置制御を行って走行する自律
走行車の走行路の所定の位置に1又は複数のマーカを設
け、該マーカの位置データを記憶しておき、前記自律走
行車に搭載したセンサが、前記マーカを検知してオフか
らオンに切り替わり検知動作を行った時及びオンからオ
フに切り替わり検知動作を行った時に、前記計算した位
置データを前記マーカの位置データで置き換えることに
より、前記車輪の動的変化により発生する位置の累積誤
差を解消する自律走行車において、 前記センサが前記マーカを検知した時に、前記マーカを
検知した時から前記計算した位置データを前記マーカの
位置データで置き換えるまでの経過時間による応答遅れ
に起因する位置の誤差を求める手段と、前記センサが前
記マーカを検知した時に、前記センサが前記各検知動作
を行う時の前記センサと前記マーカとのそれぞれの相対
位置の差による前記センサの作動特性に起因する位置の
誤差を求める手段とを備え、前記累積誤差を解消するに
際し、前記2つの手段が求めたそれぞれの誤差を補正す
べくなしてあることを特徴とする自律走行車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7237155A JP2928876B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 自律走行車の位置制御方法及び自律走行車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7237155A JP2928876B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 自律走行車の位置制御方法及び自律走行車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0981239A true JPH0981239A (ja) | 1997-03-28 |
| JP2928876B2 JP2928876B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=17011223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7237155A Expired - Fee Related JP2928876B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 自律走行車の位置制御方法及び自律走行車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2928876B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103569164A (zh) * | 2012-07-26 | 2014-02-12 | 上海工程技术大学 | 一种用于城市轨道交通工务检测车定位的容错检测方法 |
| CN111591896A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-28 | 上海工程技术大学 | 一种基于磁钉的自动化轨道吊大车定位控制系统和方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7260385B2 (ja) | 2019-04-24 | 2023-04-18 | トヨタ自動車株式会社 | 車両走行制御装置 |
-
1995
- 1995-09-14 JP JP7237155A patent/JP2928876B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103569164A (zh) * | 2012-07-26 | 2014-02-12 | 上海工程技术大学 | 一种用于城市轨道交通工务检测车定位的容错检测方法 |
| CN111591896A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-28 | 上海工程技术大学 | 一种基于磁钉的自动化轨道吊大车定位控制系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2928876B2 (ja) | 1999-08-03 |
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