JPS63265309A - 追従制御方式 - 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〉 本発明は移動体の制御方式に関し、任意に移動する目標
体との距離をほぼ一定に維持しつつ追尾を行う移動体の
追従制御方式に関するものである。

〈従来の技術〉 近年産業用ロボットの発展が目ざましく、屋内外で人や
先導車等の移動する目標体に対して自動的にほぼ一定間
隔を維持して追従し、各種物品の運搬等を行う移動ロボ
ットの必要性が増している。）従来のこの種の制御方式
を考えた場合、例えば速度制御としては、 目標体との距離が４０５ｍ未満であれば移動速度を０１
／訛に 目標体との距離が４０ｃＩＲ以上８０３未満であれば移
動速度を３０３／戟に 目標体との距離が８０−以上１２０＝ｌ＋未満であれば
移動速度を５　Ｑ　ｃＲ／　ａｘに目標体との距離が３
００．ｖ以上であれば移動速度を最高速に というように、目標体との距離区分を分割し、その区分
に応じた制御値を設定する方式がとられていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記従来のような制御方式において制御精度の向上を図
るためには、距離区分を細分化すること並びに検知・計
測部からの測定精度を向上するとと等が必要となり、各
種センサ類の高精度化、多数のセンサ設置が必要になっ
て高コスト化の原因になってい念。

一方、最近の移動ロボット等の社会的ニーズは屋内のみ
でなく屋外での使用が望まれ、これによりセンシング対
象物の不安定化、目標体の移動パターンの複雑化、走行
路の悪環境化等上記制御精度の向上を阻害する要因が著
しく増大される傾向にある。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、人間が
行う追従行動をファジィ規則化し、ファジィ推論により
制御指令を決定することによって、比較的低精度な測定
情報であっても人間が行う追従行動の如く高精度な制御
を可能とする追従制御方式である。

すなわち、目標体からの距離φ相対角度・自身の移動速
度等をファジィ量として評価するとともに、そのファジ
ィ量をメンバーシップ関数として定義し、人間が行う追
従行動規則に基づいて操舵量・加減速制御量をファジィ
推論により決定するものである。

〈実施例〉 第１図は移動体の制御装置の基本構成図である。

移動体の制御装置は、超音波センサやエンコーダ等のセ
ンシング媒体を通じて目標体との距離、相対角度、自身
の移動速度を計測する測定部１、該測定部１からの測定
データに基づき走行機構への制御量を推論するファジィ
制御部２、更に上記ファジィ制御部２で決定された制御
量に従ってモータ等を２動させる走行制御部３が設けら
れている。

ここで上記ファジィ制御部２はさらにファジィ推論を行
うための制御ルールとメンバーシップ関数を格納してお
くための知識ベース部２ａと７アジイ推論を実行するた
めのファジィ推論プロセッサ２ｂを備えて構成される。

移動体の追従制御動作において、本実施例で採用した加
減速制御のために以下のような制御則を設定する。すな
わち、 （１）　　目標体からの距離が接近しすぎているとき、
止まる（この領域を静止領域と呼ぶ）。

（２）　　目標体からの距離が適切なとき、現在の相対
位置を維持する（同、維持領域）。

（３）　　目標体からの距離がやや離れすぎているとき
、中速または高速で早く追いつぐ（同、加速領域）。

（４）　　目標体からの距離がかなり離れすぎていると
き、高速で大至急追いつぐ（同、急加速領域）。

更に上記制御則に基づいて移動体追従制御を実行するた
めに、上記領域情報と自身の移動速度を入力とし、加減
速制御量を出力とする下表のマトリックス図に示すより
な２０ルールの７アジイ制御則を設定する。

ファジィ制御則 ここで　ＢＳ：かなり減速　ＳＳ：やや減速ＫＥ：現状
維持　　ＳＦ：やや加速 ＢＦ：かなシ加速　　　　とする。

例えば、領域が急加速領域かつ自身の移動速度がやや速
いとするならば、加減速制御量はＳＦ（やや加速）とな
る。

また、本実施例で採用したファジィ変数のメンバーシッ
プ関数を第２図に示す。第２図（ａ）は各領域に関する
メンバーシップ関数であシ、元として目標体からの距離
をとる。第２図（ｂ）は、自身の移動速度に関するメン
バーシップ関数であり、元として速度をとる。第２図（
ｃ）は加減速制御量に関するメンバーシップ関数であり
、元として現スピードに対する加速度とする。たて軸は
いずれもメンバーシップ値を表す。

本実施例では、メンバーシップ関数を直線で定義したが
、目標体や移動体の追従特性等に応じて正弦カーブ等の
曲線で定義しても構わない。

次に、本実施例で採用したファジィ推論の手順を第３図
のフローチャートによシ説明する。

５ｔｅｐｌ　：入力情報を測定する。測定部１に設けら
れた超音波センサやエンコーダ等の センシング媒体を通じて目標体との距 離、移動体自身の移動速度を測定する０８ｔｅｐ２：各
制御則の条件部満足度を算出する０ファジィ制御部２は
入力された測定値 に基いて各制御則（１）〜（４）の条件部満足度を算出
する。

本ステップの詳細をα４図（ａ）、（ｂ）で示す。各制
御則について、５ｔｅＰ１で測定した目標体との距離（
ｌ！ｏ）と自身の移動速度（ｖｇ）のメンバーシップ値 声Ｌ（ｉ）（ｌ！。）９％Ｖ（ｉ）（ｖｏ　）を夫々算
出する。ここでｉは上記表のルールｉを 表し、本実施例では１から２０までの 整数値をとる。そして各制御則の条件 部満足度（ｗｉ）としては上記算出した゛メンバーシッ
プ値）ｔ　Ｌ（ｉ）、　（ｌ！６　）と、ｇＶ”（ｖ、
＋　）の小さい方の値をとる。

すなわち、 ルール１　　：ｗ　−ｍｉｎ（ｚＬ”〕（Ｉ！。）、　
ｆｉｙ”（ｖ５　）　）ルール２　　：ｗｚ−ｍｉｎ（
、ｕＬ（２）（１０）、／ｌ”（ｖｏ））ルール２０　
：　ｗｔａ　−ｍｉ　ｎ（７Ｌ”）（１゜）　、　）ｔ
Ｖ（２０）（ｖ。））第４図（ａ）、　（ｂ）中の距離
ｌ！。＋移動速度ＶＯではルールｉの条件部満足度ｗｔ はｗ　ｉ　＝ｆｉ　Ｖ（ｉ）（ｖｏ）　ト’ｌｋ　ル。

５ｔｅｐ３．各制御則の結論部のメンバーシップ関数を
補正する。第２図のファジィ 変数のメンバーシップ関数において、 第２図（ａ）及び（ｂ）は条件部であり、該条件部の情
報に基いて第２図（ｃ）の結論部が引き出される。

各制御則の結論部のメンバーシップ 関数）ｔＡ”　（ａ）に５ｔｅｐ２で求めた条件部満足
度（ｗｉ）を掛け、結論部メ ンバーシップ関数を補正する。

すなわち、 ルール１　　：　ｐ　Ａ（ｉ）”（ＪＬ）　−Ｗ　ｉ　
ｘ、ｇ　Ａ（ｉ）（ａ）（ｉコ１〜２０） Ｓ　ｔ　ｅ　ｐ　４　：論理和関数を算出する。

５ｔｅｐ３で求めた各制御則の結論部 メンバーシップ関数の論理和関数 声Ａ”（ａ）　　を算出する。

）Ｌ　Ａ　”（ａ）＝、ａ　Ａ（１）”（ａ）　Ｌｌ　
ｐ　Ａ（２）”（ａ）　ｕ−・・すｐ　Ａ　””（ａ）
Ｓ　ｔ　ｅ　ｐ　５　：制御量の決定 加減速制御量として、論理和関数の 重心をとる。

ａ”−ＪａすＡ”（ａ）ｄａ／Ｊ、ＩＺＡ”（ａ）ｄａ
上記算出した論理和関数の重心情報 を走行制御部３に入力し、追従動作 における移動体の加速・減速等を制 御する。

本実施例では、領域に関する４種類のファジィ変数と自
身の移動速度に関する５種類のファジィ変数とにより計
２０ルールのファジィ制御則にて制御を行っているが、
目標体の行動が比較的安定している場合には領域３種類
、自身の移動速度３種類の計９ルールのファジィ制御則
によっても高精度な制御が可能であり、ルール数は目標
体と移動体との関係等によシ設定することが望ましい。

〈発明の効果〉 以上述べた如く、本発明によれば人間が行う追従行動の
ように比較的低精度な測定情報から高精度でスムースな
追従制御が可能である・〕特に最近の移動ロボット等の
社会的ニーズが屋内よりもむしろ屋外での使用が期待さ
れ、こ九によるセンシング対象物の不安定化、目標体の
行動の複雑化、走行路の悪環境化等が見込まれる状況に
おいては顕著な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は移動体の制御装置の基本構成図、第２図はファ
ジィ制御則で使用！−たファジィ変数のメンバーシップ
関係を示す図、第３図はファジィ推論のフローチャート
図、第４図はファジィ制御則の条件部満足度の算出方法
を説明する図である。 第１図において、ｌ・・・測定部、　　２・・・ファジ
ュｂ ≠！≠・・・ファジィ推論プロセッサ、　　３・・・走
行制御部。 代理人　弁理士　杉　山　股　至（他１名）ｂ 第１　図ヤ勧外句蟇本礪代圓 第４　図Ｉｋ４予ｇＴＩ渦足勧郵目濱 ｎａ４Ｎ　（ｅｆｎ／、６１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　任意に移動する移動体との距離、相対角度等の相
   対的な位置および自身の移動速度等を計測する測定部と
   、該測定部からの測定情報に基づき走行機構に与える制
   御量を推論・決定する制御部から成る追従型移動体にお
   いて、 移動体の走行を制御するための操舵・加減速制御量を、
   前記測定部からの測定情報に基づくファジィ制御則とフ
   ァジィ推論から決定することを特徴とする追従制御方式
   。