JPS60193019A - 移動体の位置補正装置 - Google Patents

移動体の位置補正装置

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Publication number
JPS60193019A
JPS60193019A JP59047010A JP4701084A JPS60193019A JP S60193019 A JPS60193019 A JP S60193019A JP 59047010 A JP59047010 A JP 59047010A JP 4701084 A JP4701084 A JP 4701084A JP S60193019 A JPS60193019 A JP S60193019A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moving body
sensor
moving
position correction
correction device
Prior art date
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Pending
Application number
JP59047010A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yamamoto
広志 山本
Taro Iwamoto
太郎 岩本
Kazuo Honma
本間 和男
Yuji Hosoda
祐司 細田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59047010A priority Critical patent/JPS60193019A/ja
Publication of JPS60193019A publication Critical patent/JPS60193019A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G05D1/0227Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using mechanical sensing means, e.g. for sensing treated area

Landscapes

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

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ステアリング機構を備える移動体に係り、特
に段差9階段等の対象物への乗り越えに際して、移動体
を対象物に対して相対角度を小さくするように位置決め
するに好適な位置補正装置に関する。
〔発明の背景〕
移動体が段差9階段等の対象物を踏破する場合、移動体
が対象物から逸脱することを防ぐために。
踏破開始前に、移動体を対象物に正しく位置決めする必
要がある。
従来、この移動体の位置補正はテレビカメラを見ながら
、手動で補正したり、テレビカメラを搭載して、このテ
レビカメラからのテレビ画像を画像処理回路等の手段を
用いて処理し、その結果から補正量を演算して補正する
方式等が考えられている。
しかし、手動補正の場合には操作者の介入が不可欠であ
り、移動能率が低下する。又テレビ画像の処理によるも
のでは複雑な画像処理システムを必要とし、処理速度も
遅く、コスト高の欠点がある。さらに、移動体上面に備
えたテレビカメラでは死角となる移動体下面で、FV書
物の位置を検出する必要もあり、移動体下面にはテレビ
カメラの取り付けが困難である。このため、簡便な手段
で移動体を袴書物に正しく位置決めする方策が要求され
ている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は対象物とこれに対向する移動体との相対
角度が小さくなるように移動体の位置を補正する位置補
正装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴とするところは、移動体の走行路上の呻書
物等に対して、乗り越え1乗り降りを容易にさせるため
に、移動体の前面又は下面に一定距離をおいて、複数の
痺書物検出用のセンサーを取り付け、このセンサーの出
力状態に応じて、移動体の方向を補正し、障害物等に対
して正しく対向させることにある。
(発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本発明の第一の実施例はステアリング機械としてクロー
ラ型、センサーとして0N−OFF出力型(リミットス
イッチ)を使用し、段差乗り上げを想定した場合であり
、この第一の実施例を第1図〜第3図を用いて以下に説
明する。
移動体1は第1図に示す左右の走行モータ13゜14に
よりクローラ15.16を正逆回転させることにより、
前後進、旋回を行う。すなわち、右側のクローラ15を
前進させ、かつ、左側のクローラ16を後進させると、
移動体1は、反時計方向へ旋回し、移動体1の方向を変
えることができる。
移動体1は段差等の対象物Wに対向する部分に、一対の
探索体17.18が装設されている。この一対の探索体
17.18は第2図に示すようにヒンジ19Aによって
、アーム保持体19に回転可能に取り付けられている。
アーム保持体19は保持体22に固定されている。探索
体17.18の他端と保持体22とはそれぞればね24
によって連結されている。これにより、探索体17.1
8の一端は移動体1の前方に張り出すように維持さ18
の他端の回動により操作されるリミットスイッチ21.
40が支持板23を介して固定されている。この第2図
において、探索体17およびリミットスイッチ40はそ
れぞれ探索体18およびリミットスイッチ21により見
えないものである。
保持体20は探索体17.18に過大な押付力が作用し
たときにこれを保護するために、平行リンク26によっ
て退避可能に移動体1に装設されている。28はその戻
しばねである。
次に前述した移動体重の方向を制御する原理を説明する
いま、移動体1の車幅をBとすると、回転半径Rsは以
下の式で表すことができる。
Rs =(B/2)(Va +Vh)/(Va Vb)
−■ここでVaは内側の、Vbは外側のクローラの走行
速度である。従って、例えば右側と左側のクローラの走
行速度をVa t vbとすると、Va=vbのときR
s=ooとなり直進し、VB=VbのときR8=0とな
り反時計方向にその場で旋回する。この走行用のDCモ
ータの回転数と回転方向は第3図に示す制御装置の一例
により制御される。この第3図において第1図および第
2図と同符号のものは同一部分である。制御装置はリミ
ットスイッチ21.40からの0N−OFF信号により
、左右のクローラ15.16の走行速度を切り換える判
断部41.左右のクローラ15.16への前進指令手段
42.43後進令手段44゜45、停止指令手段46.
47と各切換スイッチ52.53,54,55,56,
57によって構成されている。通常は上位レベルの制御
部[60からの指令にもとづいて速度指令48.49か
ら速度指令が与えられると、サーボアンプ50゜51に
よりモータ電流を制御し、走行モータの回転数と方向を
制御する。走行モータ13,14の回転数に比例した電
圧がサーボアンプ50.51の加算点へ速度フィードバ
ックされ、走行モータ13.14は指令速度で回転し、
移動体1は前後進及び旋回動作を行う。又上位レベルの
制御装置60には左右のクローラの走行距離を絶えず監
視し、所定の移動距離になると、速度指令を0にし、停
止させる位置決め制御機能を有している。
対象物Wに探索体が接触すると、切換スイッチ56.5
7を切り換え、制御作用を位置補正制御部に移す。切換
スイッチ52,53,54,55は第4図に示すフロー
チャートに従って、左右の走行モータの速度指令を前進
、後進、停止と切換え位置補正の制御を行う。
次に、上述した本発明の装置の一施例の動作を説明する
8 いま、移動体1が走行路を走行している場合に、第1図
に示すように左右のどちらか一方の探索体17.18が
対象物Wに接触した時、対象物Wと移動体1のなす角θ
とが大きい状態で対象物Wに乗り上げるとクローラが片
当りになるため不安定な状態となり、また、正規の走行
ルートを外れる結果になる。そのため左右のクローラの
変位量を制御してθを小さくし移動体1を対象物Wに対
して正対させる必要がある。そこで、車体の前面で左右
にLlだけ離れて取れ付けられた探索体17゜18に連
動するリミットスイッチ21.40の出力信号により、
第3図に示すアルゴリズムで正対補正を行う。
正対補正は早く収束させるために左右のクローラを動作
させて大きく姿勢を変更するモード(モード1)と片側
のみを動作させて少しずつ修正するモード(モード2)
の二つのモードにより行う6モード1:もしどちらかの
探索体が撹書物を検出したら、まず接触した側のクロー
ラを速度vb(c m / s )でリミットスイッチ
の信号がオフするまで後進させ、その後反対側のクロー
ラをXcmだけ速度Vf(cm/si)で前進させ、繰
り返して同一ルーチンを実行するため一旦左右のリミッ
トスイッチの信号がオフするまで後進する。このように
して、左右のクローラの後進と前進を繰り返して、最初
に接触した側を基準にして、姿勢を修正して行く。そし
て、概略の修正が終了したことを最初に接触した側と反
対側のリミットスイッチがオンしたことで判定し、モー
ド2へ移る。
モード2:接触した側のクローラだけをリミットスイッ
チがオフするまで後退させ、更に左右のリミットスイッ
チがオフするまで一旦後進させ、後産前進して正対補正
完了を判定する。正対補正完了の判定は前進したとき左
右のリミットスイッチが共にオンであることと、どちら
かのリミットスイッチがオンしてから、もう片方のリミ
ットスイッチがオンするまでの走行距離dと左右のリミ
ットスイッチ間の距1iL1から決まるβがそのしきい
値β0より小さいことの2種類で行うことができる。
また、第2図に示すストッパ25にもう1個の第2のリ
ミットスイッチを設け、第1のリミットスイッチ21が
ONL、てから、第2のリミットスイッチがONするま
での左右のクローラの走行距離により、対象物Wと移動
体1とのなす角θをめて制御することも可能である。
上述の例は探索体17.18の回動により、リミットス
イッチ21を作動させたが、第4図に示すような接触式
の連続出力型センサーを利用することも可能である。こ
の例は接触状況を探索体17.18の揺動角に応じて連
続的に検出し得るようにしたもので、探索体18に固定
したギヤ29ととのにかみ合うギヤ31とこのギヤ31
に連結したポテンションメータ30との構成によって連
続的に検出される。この場合のアルゴリズムは左右の揺
動角の差に応じたステアリング信号を左右のクローラへ
連続的に出力し、正対させるものである。
次に本発明の装置の第二の実施例を説明するにの第二の
実施例はステアリング機構として車輪を用い、センサー
として連続出力信号型(超音波センサー)を使用し段差
の乗り上げを想定した場合であり、本体の前面にセンサ
ーユニットを取り付けである。この第二の実施例の内容
を第6図〜第9図を用いて、以下に説明する。移動体1
には第6図に示すようにその前方に対象物Wまでの距離
に応じたアナログ信号を出力する超音波センサー2,3
が取り付けられている。超音波センサー2.3は発信部
2A、3Aと受信部2B、3Bから成り、発信部2A、
3Aからの発した超音波が受信部2B、3Bに戻ってく
るまでの時間により、対象物Wまでの距離を計測する。
その入出力関係を第6図に示す。移動体1は操舵装置4
により進行方向を変えることができる。いま、移動体1
が第6図の2点鎖線で示すように段差に対して傾斜した
まま前進をした時の超音波センサー2,3の出力信号は
第7図のaRpaLとなりagとaLの差の大小が段差
に対する本体の傾斜の大小を表わす。第5図において、
超音波センサー2,3間の距離をLとすれば相対角αは
幾何学的条件から(1)式でめることができる。
a =tan−’ ((LRLL ) / L) −(
1)そこで移動体1の操舵装置4へ相対角αを入力し、
移動体1の方向をα−〇になるように制御を行ない移動
体1を段差に対して正しく対向させる。
その制御装置の、−例の詳細を第8図に示す。この図に
おい第6図と同符号のものは同一部分である6制御装置
は左右の超音波センサー2,3、出力変換装置7,8、
演算処理送置9および操舵制御装置10で構成されてい
る。超音波センサーについては前述した通りであり、出
力変換装置7,8は超音波センサー2,3の出力を演算
処理装置9へ入力するための処理部である。演算処理装
置9は左右の超音波センサー2,3からの変換された信
号により演算9判断し、操舵制御装置10への指令信号
を出力する。操舵制御装置10は指令信号により、左右
の前輪11.12を制御し、移動体1の方向を制御する
前述した実施例は移動体が階段を昇る場合にこの階段の
入口部に移動体を正しく対向させることを述べたが1階
段差の段差から下降する場合の実施例を第10図および
第11図を用いて以下に説明する。この図において第1
図と同符号のものは同一部分である。センサーとしては
非接触の0N−OFF出力型(光電スイッチ)を使用し
ている。
段差34上の移動体1の下面にはセンサーから一定距離
にしやへい物がきた場合に0N−OFF動作する光電ス
イッチ32.33が取り付けられている。このスイッチ
32.33は段差の角部を検出する。第10図にその取
り付は状態と動作領域35を示す。移動体lの底面に取
り付は具36で光電スイッチ32は下方に動作面を向け
て取り付けられている。移動体1と段差34の相対位置
が実線で示た位置にある時、光電スイッチ32の動作領
域35にはしやへい板がないため、OFF状態である。
移動体1が後進し、破線で示した位置に段差34が来た
時、光電スイッチ32はON状態となり、段差34の角
部を検出することが可能となる。制御方法は第8図とほ
ぼ同様に制御し、段差からの下降に際しても、正しく対
向することが可能である。
この実施例では光電スイッチをセンサーとして用いた場
合を例示したが、同センサーは超音波センサーでも接触
センサーでも同一機能を実現できることは明らかである
。又、対象−狗を金属に限定すれば渦電流式センサーを
用いることも可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように1本発明によれば、移動体を傷害物2
段差等に対して正しく対向させることができ、自律移動
する際の外界に対する適応能力を向上させることができ
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置を備えた移動体の動作を示す平面
図、第2図は第1図に示す本発明の装置の一例の正面図
、第3図は本発明の装置の制御回路の一例を示す図、第
4図は第3図に示す制御回路による移動体の位置補正動
作を示すフローチャート図、第5図は本発明の装置を構
成する探索体部分の他の例を示す正面図、第6図は本発
明の装置の他の例を車軸形移動体に適用した例を示す平
面図、第7図は第6図に示す装置の入出力関係を示す特
性図、第8図は第6図に示す本発明の装置の他の例の制
御回路図、第9図はその補正動作フローチャート図、第
10図は本発明の装置のさらに他の例を備える移動体の
平面図、第11図は第1O図に示す本発明の装置のさら
に他の例に用いられるセンサ部の縦断面図である。 1・・・移動体、2,3・・・超音波センサー、17゜
18・・・探索体、21・・・リミットスイッチ、3o
・・・ポテンショメータ、32,33・・・光電スイッ
チ。 代理人 弁理士 高橋明夫 第1図 第 3 口 扁 5 ロー エE禽1 冗 9 口 第 to [21 箇 11 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、ステアリング機構を備えた移動体において、複数の
    センサーを対象物に相対するように移動体の幅方向に配
    置し、これらのセンサーの出力信号にもとづいて、移動
    体の移動方向を演算する演算処理装置と、この装置から
    の指令により移動体のステアリング機構を制御する制御
    装置とを備えたことを特徴とする移動体の位置補正装置
    。 2、センサーは移動体の前面に配置されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の移動体の位置補正
    装置。 3、センサーは移動体の下面に配置されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の移動体の位置補正
    装置。 4、センサーは複数の接触式探索体とリミットスイッチ
    とから構成されたものであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載または第2項記載の移動体の位置補正
    装置。 5、センサーは移動体から一定距離以内に対象物があっ
    た場合にON−〇FF信号を出力する光学式センサーで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2
    項記載の移動体の位置補正装置。 6、センサーは複数の超音波センサーであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の移動体
    の位置補正装置。 7、センサーは接触式探索体の変位置を検出するもので
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2
    項記載の移動体の位置補正装置。 8、センサーは光学式な測長センサーであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の移動体
    の位置補正装置。 9、センサーは対象物を金属に限定した場合、渦電流式
    センサーであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    または第2項記載の移動体の位置補正装置。
JP59047010A 1984-03-14 1984-03-14 移動体の位置補正装置 Pending JPS60193019A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59047010A JPS60193019A (ja) 1984-03-14 1984-03-14 移動体の位置補正装置

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JPS60193019A true JPS60193019A (ja) 1985-10-01

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JP (1) JPS60193019A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01125607A (ja) * 1987-06-17 1989-05-18 Shinku Seraa:Kk 薬剤の散布装置
JP2011136743A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Mieko Shishido 収納箱

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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