JPH07248819A - 自動走行車両の軌道制御方法 - Google Patents

自動走行車両の軌道制御方法

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JPH07248819A
JPH07248819A JP6037157A JP3715794A JPH07248819A JP H07248819 A JPH07248819 A JP H07248819A JP 6037157 A JP6037157 A JP 6037157A JP 3715794 A JP3715794 A JP 3715794A JP H07248819 A JPH07248819 A JP H07248819A
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JP
Japan
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vehicle
point
target
target point
track
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JP6037157A
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English (en)
Inventor
Kyoko Morii
京子 森井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軌道制御を安定化し得ると共に、軌道の作成
が容易な自動走行車両の軌道制御方法を提供する。 【構成】 軌道2上における前目標点t1 と次に到達す
べき目標点t2 を結んだ線分を車両10の目標軌道20
とし、車両10から一定の距離の円21を描き、目標軌
道20との交点を仮の目標点taとする。仮の目標点が
2点存在する場合は、次に到達すべき目標点に近い方の
点を仮の目標点taとする。そして、仮の目標点ta及
び車両10の車両基準点15を結んだ直線16と車両基
準線13とのなす角θをステアリング駆動輪12のステ
アリング切り角θ′として車両10を走行させる。仮の
目標点taが次に到達すべき目標点t2 と一致した場合
は、それ以後は一致した点及びその次に到達すべき目標
点を結んだ線分を目標軌道20とする。以上の制御を車
両10が最終目標に到達するまで繰り返して実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステアリング機構によ
り、自動走行車両を目標軌道に追従させる自動走行車両
の軌道制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、倉庫等において、荷物の積み卸し
作業のために自動走行車両(AGV:Autonomous Guide
d Vehicle )が使用されている。この自動走行車両の誘
導方式としては、一般に電磁誘導方式、磁気誘導方式、
光学方式等が用いられている。しかし、これらの方式で
は、走行経路を変更する度に誘導線の敷設工事、または
誘導テープの貼付作業等が発生する等の問題があった。
【0003】このような問題を解決するため、最近では
レーザ光を用いたレーザ誘導装置を自動走行車両に搭載
し、このレーザ誘導装置により車両の位置を検出して該
車両の軌道を制御する方法が考えられている。この方法
は、例えば図6に示すように車両をステーション1aか
ら他のステーション1bに走行させる場合、走行させた
い軌道2、つまり、ステーション1a,1b間の経路を
全て座標点列で与え、その各マップ点(目標点)3に方
向・速度・動作情報を付加し、軌道情報(マップデー
タ)としている。これらのデータを例えば図7に示す自
動走行車両10に搭載されたメモリに予め登録してお
き、操作室から指令を受けると該当するマップデータの
内容を参照して走行制御を行なう。
【0004】図7は、本発明の対象となる自動走行車両
10の概略構成を示したものである。この自動走行車両
10は、前輪として二つの固定輪11a,11bを有
し、後輪として後部中央に1つのステアリング駆動輪
(操舵輪)12を有している。そして、ステアリング駆
動輪12の中心から車両10の中心部を通る線を車両基
準線13とし、この車両基準線13と固定輪11a,1
1bの中心軸線14との交点、つまり車両10の回転中
心を車両基準点15としている。この車両基準点15上
にレーザ誘導装置が搭載される。
【0005】上記のように構成された車両10は、ま
ず、図6に示した軌道2上において、最初に設定された
マップ点3を目標点として進み、その点を通過したと判
断すると、次に設定されている目標点を目指して走行す
る。
【0006】図8は、レーザ誘導装置による軌道制御を
説明するための座標系を示したものである。また、図9
は軌道制御のためのフローチャートを示したものであ
る。自動走行車両10は、まず、制御周期毎に車両基準
点15の座標(xv ,yv )を検出すると共に、傾き角
α即ち車両基準線13とx軸との成す角αを検出し(ス
テップS1 )、車両基準点15と目標点tとを結んだ直
線16の傾き角βを算出する(ステップS2 )。次に上
記車両基準線13と直線16との成す角、つまりαとβ
の偏差θを算出し(ステップS3 )、その角度θに比例
する角度分、目標点tの方向とは逆向きにステアリング
切り角θ′(基本はθ=θ′)を定める(ステップS4
)。そして、このステアリング切り角θ′を出力して
ステアリング駆動輪12を角度を調整する(ステップS
5 )。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の軌道制御方
法では、車両10と目標点tとの距離が車両10の進行
に従って変化するため、図10(a),(b)に示すよ
うに車両10と軌道2との距離が同じでも、車両10と
目標点tとの距離により、ステアリング切り角θ′が大
きく変化しする。即ち、図10(a)に示すように車両
10と目標点tが近い場合は、ステアリング切り角θ′
が大きく、図10(b)に示すように車両10と目標点
tが遠い場合は、ステアリング切り角θ′が小さくな
り、この結果、車両10を本来走行させたい軌道上に乗
せることは困難である。特に、目標点切換え時、即ち、
目標点通過時に車両10が目標軌道から少しでもずれて
いる場合は、その前後でステアリング切り角θ′が大き
く変動する。
【0008】上記のような理由により、目標軌道が直線
であっても設定する目標点の間隔により、車両10の走
行状態が変化してしまうため、少しでも走行状態が安定
するように軌道の目標点を設定する必要がある。このた
め軌道の各目標点の間隔が制御に重要な意味を持ち、軌
道の作成に際して多くの知識を必要とし、作成が非常に
面倒であると共に長期間を必要とする。
【0009】また、車両10の旋回中心に設定した車両
基準点15に基づいて軌道制御を行なっているので、図
11に示すように軌道2から離れていた車両10が軌道
2上に戻ってくるとき、車両10の姿勢合わせが間に合
わず、軌道2の反対側に一度はみ出してしまう。即ち、
図11(c)に示すように、車両10の車両基準点15
が目標点tに達したときにステアリング駆動輪12の角
度を調整して車両10を軌道2上に乗せようとするの
で、図11(e)に示すように車両10が軌道2の反対
側に距離dだけ、はみ出すことになる。
【0010】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、ステアリング切り角が自動走行車両と目標点との距
離の影響を受けず、車両と軌道との距離に比例させるこ
とができ、軌道制御を安定して行ない得ると共に、軌道
の作成が容易な自動走行車両の軌道制御方法を提供する
ことを目的とする。また、本発明は、車両の軌道追従性
を向上し得る自動走行車両の軌道制御方法を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る自動走行車
両の軌道制御方法は、(1) 複数の到達順位を持った
目標点の集合を設定するステップと、(2) 任意の時
点において、次に到達すべき目標点及び直前に到達した
目標点を結んだ線分を前記車両の目標軌道とするステッ
プと、(3) 車両から一定の距離の部分と前記目標軌
道との交点を仮の目標点とし、同仮の目標点を車両の動
きに伴って経時的に移動させるステップと、(4) 前
記仮の目標点が2点存在するときは、前記次に到達すべ
き目標点に近い方の点を仮の目標点とするステップと、
(5) 前記仮の目標点及び車両を結んだ直線並びにそ
のときの同車両の動きとのなす角を操舵輪の操舵角と
し、同車両を走行させるステップと、を具備し、車両が
最終目標点に到達するまで、前記(3)乃至(5)のス
テップを繰返して同車両の軌道制御を行なうことを特徴
とする。また、本発明は、車両上の車両基準点を車両の
進行方向に移動させて移動基準点とし、この移動基準点
に基づいて軌道制御を行なうことを特徴とする。
【0012】
【作用】軌道上における前目標点と次に到達すべき目標
点を結んだ線分を車両の目標軌道とし、車両基準点から
一定距離の部分と上記目標軌道との交点を仮の目標点と
し、この仮の目標点に対して車両の軌道を修正すること
により、車両と仮の目標点との距離が常に一定となり、
ステアリング切り角は車両と目標点との距離の影響を受
けなくなり、車両と目標軌道との距離のみに比例するよ
うになる。従って、ステアリング切り角は、車両と目標
軌道との距離が同じなら常に一定となり、軌道制御が安
定する。
【0013】更に、上記のようにステアリング切り角が
車両と目標点との距離の影響を受けなくなることによ
り、軌道上の目標点の間隔は軌道制御と全く無関係とな
り、この結果、目標点の間隔等に注意を払う必要がな
く、軌道を容易に且つ短期間で作成すること可能とな
る。
【0014】また、車両基準点を車両の進行方向に一定
距離移動させた移動基準点を使用して軌道制御を行なう
ことにより、軌道から離れていた車両が目標軌道上に戻
ってくるとき、車両より前方に設定された移動基準点が
目標軌道に到達したときにステアリング切り角が調整さ
れ、車両が目標軌道の反対側にはみ出すことなく軌道が
修正される。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。 (第1実施例)図1は、本発明の第1実施例に係る自動
走行車両の軌道制御方法を説明するための図である。自
動走行車両10は、図7で説明したものと同様の構成を
有し、前輪として二つの固定輪11a,11bを有し、
後輪として後部中央に1つのステアリング駆動輪(操舵
輪)12を有している。そして、ステアリング駆動輪1
2の中心から車両10の中心部を通る線を車両基準線1
3とし、この車両基準線13と固定輪11a,11bの
中心軸線14との交点、つまり車両10の回転中心を車
両基準点15としている。車両10は、車両基準点15
上に搭載されるレーザ誘導装置(図示せず)、このレー
ザ誘導装置からの信号を処理してステアリング駆動用モ
ータを制御するコンピュータ、操作室からの指令を受信
すると共に、車両状態信号を操作室に無線送信するため
の無線機等の走行制御装置を備えている。
【0016】そして、図6で説明したように例えば車両
10をステーション1aからステーション1bまで走行
させる軌道2を目標点の集合により設定し、上記走行制
御装置のメモリに予め記憶させておく。また、車両10
が走行するエリアには、その周辺部あるいは走行路に沿
って、レーザ光を反射する複数個のコーナキューブを
(図示せず)を配置する。例えば車両10が走行するエ
リアの四隅にコーナキューブを配置する。車両10は、
レーザ誘導装置によりレーザ光を水平面内で走査し、コ
ーナキューブに投射する。そして、最寄りの3箇所以上
のコーナキューブに反射して戻ってきたレーザ光をセン
サで受光することにより、三角測量の原理からコーナキ
ューブと車両10の相対位置、軌道2からのずれ等を演
算し、ずれを修正するように軌道制御する。
【0017】この自動走行車両10の軌道制御は、図2
に示すフローチャートに従って行なわれる。まず、任意
の時点において、図1に示すように、軌道2上における
前目標点(直前に到達した目標点)t1 と次に到達すべ
き目標点t2 を結んだ線分を想定して車両10の目標軌
道20とし(ステップA1 )、車両10から一定の距
離、つまり、車両基準点15を中心にある定められた半
径rの円21を描き、この円21と目標軌道20との交
点を仮の目標点taとする(ステップA2 )。この場
合、仮の目標点が2点存在する場合は、次に到達すべき
目標点に近い方の点を仮の目標点taとする(ステップ
A3 )。この仮の目標点taは、車両10の動きに伴っ
て経時的に移動させる。
【0018】そして、仮の目標点ta及び車両基準点1
5を結んだ直線16と車両基準線13とのなす角θをス
テアリング駆動輪(操舵輪)12のステアリング切り角
(操舵角)θ′として車両10を走行させる。このステ
アリング切り角θ′は、前記図8及び図9で示した手段
で求める。即ち、車両基準点15の座標(xv ,yv)
を検出すると共に、傾き角α即ち車両基準線13とx軸
との成す角αを検出し、車両基準点15と目標点tとを
結んだ直線16の傾き角βを算出する。そして、上記傾
き角αとβの偏差θを算出し、その角度θに比例する角
度分、目標点tの方向とは逆向きにステアリング切り角
θ′(基本はθ=θ′)を定める。
【0019】なお、図1において、上記仮の目標点ta
が次に到達すべき目標点t2 と一致した場合は、それ以
後は一致した点及びその次に到達すべき目標点を結んだ
線分を目標軌道20とする。そして、車両10が目的の
ステーションに到達したか否かを判断し(ステップA5
)、目的のステーションに到達していなければ、上記
ステップA2 に戻って上記した処理を繰り返して実行す
る。即ち、車両10が目的のステーションに到達するま
で、上記ステップA2 〜A5 の処理を繰り返して実行
し、ステップA5 で車両10がステーションに到達した
と判断されると、軌道制御処理を終了する。
【0020】上記のように車両基準点15から一定距離
の部分と目標軌道20との交点を仮の目標点taとし、
この仮の目標点taに対して車両10の軌道を修正する
ことにより、車両10と仮の目標点taとの距離が常に
一定となり、ステアリング切り角θ′は車両10と目標
点tとの距離の影響を受けなくなり、車両10と目標軌
道20との距離のみに比例するようになる。従って、ス
テアリング切り角θ′は、車両10と目標軌道20との
距離が同じなら常に一定となり、軌道制御が安定する。
また、目標点の切換え時にもステアリング切り角θ′の
大きな変動は生じない。
【0021】また、車両10を目標点tだけでなく、目
標軌道上に乗せる制御が可能となり、走行路が狭い場合
にも対応させることができる。更に、上記のようにステ
アリング切り角θ′が車両10と目標点tとの距離の影
響を受けなくなるので、軌道上の目標点の間隔は、軌道
制御と全く無関係となり、この結果、軌道の作成が容易
となり、その作成期間を短縮することができる。
【0022】(第2実施例)この第2実施例は、自動走
行車両10の回転中心等に設定されている車両基準点1
5を車両10の進行方向に移動させて軌道制御を行なう
ことにより、軌道追従性の向上を図ったものである。
【0023】即ち、上記第1実施例に対し、図3のフロ
ーチャートに示すように、ステップA1 の処理、つま
り、軌道2上における前目標点t1 と次に到達すべき目
標点t2 を結んだ線分を車両10の目標軌道20とした
後、図4に示すように車両基準点15を車両基準線13
に沿い、進行方向に一定距離移動させて移動基準点15
aを設定する。
【0024】その後は、図2に示したフローチャートと
同様にステップA2 〜A5 の処理を実行するが、その
際、車両基準点15の代りに移動基準点15aを使用し
て車両10の軌道制御を行なう。
【0025】即ち、ステップA2 では、移動基準点15
aを中心に半径rの円21を描き、この円21と目標軌
道20との交点を仮の目標点taとする。そして、ステ
ップA4 では、仮の目標点ta及び車両10の移動基準
点15aを結んだ直線16と車両基準線13とのなす角
θをステアリング駆動輪12のステアリング切り角θ′
として車両10を走行させる。
【0026】このように車両基準点15に代えて移動基
準点15aを使用することにより、図5(a)〜(e)
に示すように軌道2から離れていた車両10が目標軌道
20上に戻ってくるときの軌道追従性を向上することが
できる。即ち、図5(a)に示すように軌道2から離れ
ていた車両10が目標軌道20上に戻ってくるとき、図
5(b)に示すように車両10より前方に設定された移
動基準点15aが目標軌道20に到達すると、ステアリ
ング駆動輪12の角度調整が開始され、その後、図5
(c)〜(e)に示すように車両10の軌道が修正され
る。この場合、車両10が効率的に目標軌道20に戻れ
るように車両基準点15と移動基準点15aとの距離を
予め設定しておく。従って、車両10が目標軌道20の
反対側にはみ出すことなく軌道修正が行なわれ、車両1
0の軌道追従性を向上することができる。
【0027】なお、上記実施例では、自動走行車両10
の固定輪11a,11bを前にして走行させる場合につ
いて説明したが、ステアリング駆動輪12を前にして走
行させる場合においても、また、他の形式の車両を走行
させる場合においても、上記実施例と同様にして軌道制
御を行なうことができる。
【0028】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、軌
道上における前目標点と次に到達すべき目標点を結んだ
線分を自動走行車両の目標軌道とし、この目標軌道と車
両基準点から一定距離の部分との交点を仮の目標点と
し、この仮の目標点に対して車両の軌道を修正するよう
にしたので、ステアリング切り角は車両と目標点との距
離の影響を受けなくなり、車両と軌道との距離に比例す
るようになる。また、ステアリング切り角が車両と目標
点との距離の影響を受けなくなることにより、目標点の
間隔は軌道制御と全く無関係となり、軌道の作成が容易
となり、その作成期間を短縮することができる。
【0029】また、本発明は、車両基準点に代えて該車
両基準点を車両基準線に沿い進行方向に所定距離移動さ
せた移動基準点を使用して車両の軌道制御を行なうよう
にしたので、軌道から離れていた車両が目標軌道上に戻
ってくるときの軌道追従性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る自動走行車両の軌道
制御方法を説明するための図。
【図2】同実施例における軌道制御動作を示すフローチ
ャート。
【図3】本発明の第2実施例における軌道制御動作を示
すタイミングチャート。
【図4】同実施例における移動基準点の設定例を示す
図。
【図5】同実施例において、軌道から離れていた車両が
目標軌道上に戻ってくるときの動作を説明するための
図。
【図6】本発明の対象となる車両走行軌道の設定例を示
す図。
【図7】本発明の対象となる自動走行車両の構成例を示
す図。
【図8】図7における自動走行車両のステアリング切り
角の設定動作を説明するためのレーザ誘導装置による座
標系を示す図。
【図9】従来の自動走行車両の軌道制御方法を示すフロ
ーチャート。
【図10】従来の軌道制御方法における車両と目標点と
の距離によるステアリング切り角の違いを示す図。
【図11】従来の軌道制御方法において、軌道から離れ
ていた車両が目標軌道上に戻ってくるときの動作を説明
するための図。
【符号の説明】
1a,1b ステーション 2 自動走行車両の軌道 3 軌道上のマップ点 10 自動走行車両 11a,11b 固定輪 12 ステアリング駆動輪 13 車両基準線 14 固定輪の中心軸線 15 車両基準点 15a 移動基準点 16 車両基準点と目標点とを結ぶ直線 20 目標軌道 21 車両基準点を中心にある定められた半径の円

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1) 複数の到達順位を持った目標点の
    集合を設定するステップと、(2) 任意の時点におい
    て、次に到達すべき目標点及び直前に到達した目標点を
    結んだ線分を前記車両の目標軌道とするステップと、
    (3) 車両から一定の距離の部分と前記目標軌道との
    交点を仮の目標点とし、同仮の目標点を車両の動きに伴
    って経時的に移動させるステップと、(4) 前記仮の
    目標点が2点存在するときは、前記次に到達すべき目標
    点に近い方の点を仮の目標点とするステップと、(5)
    前記仮の目標点及び車両を結んだ直線並びにそのとき
    の同車両の動きとのなす角を操舵輪の操舵角とし、同車
    両を走行させるステップとを具備し、車両が最終目標点
    に到達するまで、前記(3)乃至(5)のステップを繰
    返して同車両の軌道制御を行なうことを特徴とする自動
    走行車両の軌道制御方法。
  2. 【請求項2】(1) 複数の到達順位を持った目標点の
    集合を設定するステップと、(2) 任意の時点におい
    て、次に到達すべき目標点及び直前に到達した目標点を
    結んだ線分を前記車両の目標軌道とするステップと、
    (3) 車両制御の基準となる車両基準点を車両進行方
    向に一定距離移動させて移動基準点を設定するステップ
    と、(4) 前記車両の移動基準点から一定の距離の部
    分と前記目標軌道との交点を仮の目標点とし、同仮の目
    標点を車両の動きに伴って経時的に移動させるステップ
    と、(5) 前記仮の目標点が2点存在するときは、前
    記次に到達すべき目標点に近い方の点を仮の目標点とす
    るステップと、(6) 前記仮の目標点及び車両の移動
    基準点を結んだ直線並びにそのときの同車両の動きとの
    なす角を操舵輪の操舵角とし、同車両を走行させるステ
    ップとを具備し、車両が最終目標点に到達するまで、前
    記(4)乃至(6)のステップを繰返して同車両の軌道
    制御を行なうことを特徴とする自動走行車両の軌道制御
    方法。
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