JPH0743296B2 - 自動車自動運転ロボットの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シャシダイナモメータ
の回転ドラム上に駆動輪を載せて自動車を走行させて、
自動車の動的な走行性能試験を室内で行う実車走行シミ
ュレート運転において、自動車を自動運転する自動車自
動運転ロボットの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車の動的な走行性能試験
のため、シャシダイナモメータによって実車走行シミュ
レート運転が行われており、近時、この実車走行シミュ
レート運転に、油圧や空気圧あるいはＤＣモータなどに
よって複数のアクチュエータを個々に駆動し、このアク
チュエータによってアクセルペダル，ブレーキペダル，
クラッチペダルなどの踏込み操作や、変速レバーの切換
えを行えるようにした自動車自動運転ロボット（以下、
運転ロボットと云う）が用いられるようになってきてい
る。

【０００３】ところで、自動車を運転する場合、アクセ
ルペダル，ブレーキペダルおよびクラッチペダルの踏込
み操作の他、変速時には変速レバーを切換え操作する必
要があるが、前記運転ロボットに変速レバーのシフト位
置を学習させるのに、従来は、変速レバーを駆動するた
めのアクチュエータをオペレータが手動で動かし、変速
レバーが入っている位置を目視によって確認して、運転
ロボットにその座標を記憶させることによって、シフト
位置を学習させるようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によれば、前記シフト位置の教え込みに熟練を要
し、手間がかかる他、教え方が拙いと変速が上手く行わ
れないことがあった。

【０００５】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、運転ロボットに対し
て変速レバーのシフト位置を、誰でも簡単に、しかも、
確実に教え込むことができるロボットの制御方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、モータによってそれぞれ駆動さ
れる２つのアクチュエータによってＸ軸方向およびＹ軸
方向にそれぞれ移動可能な変速レバーを備えた自動車自
動運転ロボットにおいて、前記モータへの電流を制御し
ながら前記変速レバーをＸ軸方向およびＹ軸方向にそれ
ぞれ移動してその可動範囲を確認してその操作位置を記
憶させることにより、変速レバーのシフト位置を自動的
に学習させるようにしている。

【０００７】

【作用】上記制御方法においては、運転ロボットに一定
の手順で変速レバーの操作位置を確認させて学習させる
ため、誰でも簡単に、しかも、確実に教え込むことがで
き、教え込みの失敗がない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【０００９】先ず、図３は本発明に係る運転ロボットの
制御方法が適用される運転ロボットの構成を示すブロッ
ク図で、この図において、１は走行性能試験に供される
自動車で、その駆動輪２をシャシダイナモメータ３のロ
ーラ４上に当接載置した状態で配置されている。

【００１０】５は自動車１の運転席６（図４参照）に人
間が座るときと同じようにして座席シートに適宜の手段
で固定される運転ロボット本体で、この運転ロボット本
体５には、図４（Ａ），（Ｂ）にも示すように、アクセ
ルペダル7A，ブレーキペダル7B，クラッチペダル7Cをそ
れぞれ踏込み操作するためのペダル用アクチュエータ部
8A, 8B, 8Cと、変速レバー９のシフトグリップ9aを把持
してそのシフト位置を切換え操作するための変速レバー
用アクチュエータ部10が設けられている。

【００１１】すなわち、前記ペダル用アクチュエータ8
A, 8B, 8Cは例えばＤＣサーボモータ11A, 11B, 11Cによ
ってそれぞれ個別に駆動されるように構成してあり、ま
た、図示してないが、各ペダル用アクチュエータ8A, 8
B, 8Cにはそれぞれ近接スイッチおよび位置検出のため
のエンコーダが設けてある。

【００１２】前記変速レバー用アクチュエータ部10は、
図２に示すように、シフトグリップ9Aを把持して変速レ
バー９をＸ軸方向（両矢印Ｘで示す方向）に移動させる
ためのＸ軸アクチュエータ部 10Xと、このＸ軸アクチュ
エータ部 10X全体をＸ軸方向と直交するＹ軸方向（両矢
印Ｙで示す方向）に移動させるためのＹ軸アクチュエー
タ部 10Yとからなる。そして、Ｘ軸アクチュエータ部 1
0Xは、エンコーダ 12Xを備えたＤＣサーボモータ 13X
と、ボールねじ 14Xとかみ合うと共にシフトグリップ9a
を把持するＸ軸アクチュエータ 15Xと、ＤＣサーボモー
タ 13Xとボールねじ 14Xとを機械的に接続するカップリ
ング 16Xとからなり、Ｙ軸アクチュエータ部 10Yは、エ
ンコーダ 12Yを備えたＤＣサーボモータ 13Yと、ボール
ねじ 14Yとかみ合うと共にＸ軸アクチュエータ部 10Xを
載置したベース部17と機械的に連結されたＹ軸アクチュ
エータ 15Yと、ＤＣサーボモータ 13Yとボールねじ 14Y
とを機械的に接続するカップリング16Yとからなる。な
お、18はガイド部材であり、また、図４（Ａ）におい
て、19はハンドルである。

【００１３】再び、図３において、20は前記シャシダイ
ナモメータ３,運転ロボット本体５を制御する制御部
で、制御用ＣＰＵとマンマシンインターフェイス用操作
ＣＰＵとからなるＣＰＵ部21と、サーボドライバ回路22
と、電源部23とからなる。そして、24はＣＲＴ＆入力キ
ーボード、25はリモコン、26はティーチング用ペンダン
トである。

【００１４】ところで、この種の運転ロボットにおける
変速レバー９のシフト位置変更は、Ｘ軸アクチュエータ
部１０ＸにおけるＤＣサーボモータ１３ＸおよびＹ軸ア
クチュエータ部１０ＹにおけるＤＣサーボモータ１３Ｙ
に対して所定の電流を流すことにより、アクチュエータ
１３Ｘ，１３Ｙの位置を各エンコーダ１２Ｘ，１２Ｙに
よって検出し、この検出出力信号を位置指令信号と突き
合わせ、検出出力と位置指令との偏差をＰ制御（Ｐｒｏ
ｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ）するようにして
いる。また、前記ＤＣサーボモータ１３Ｘ，１３Ｙに
は、既に説明しているように、それらの一端にエンコー
ダ１２Ｘ，１２Ｙがそれぞれ設けられているので、これ
によって、ＤＣサーボモータ１３Ｘ，１３Ｙの回転角度
がそれぞれ検出され、これらのＤＣサーボモータ１３
Ｘ，１３Ｙとそれぞれ連結されているボールねじ１４
Ｘ，１４Ｙの移動量がエンコーダ１２Ｘ，１２Ｙの回転
回数と角度から求めることができ、したがって、Ｘ軸ア
クチュエータ部１０ＸおよびＹ軸アクチュエータ部１０
Ｙの移動量が判り、変速レバー９のシフトグリップ９Ａ
の位置〔座標位置（Ｘ _ｉｊ ，Ｙ _ｉｊ ）〕が検出できる。
なお、この実施例では、シフトグリップ９ＡがＮ（ニュ
ートラル）位置にあるときを（Ｘ _ｏｏ ，Ｙ _ｏｏ ）として
いる。

【００１５】そこで、本発明に係る運転ロボットの制御
方法においては、ＤＣサーボモータ13X, 13Yへの電流を
制御しながら変速レバー９をＸ軸方向およびＹ軸方向に
それぞれ移動してその可動範囲を確認してその操作位置
を記憶させることにより、変速レバー９のシフト位置を
自動的に学習させるようにしており、そのため、変速レ
バー用アクチュエータ部10の制御系は例えば図１に示す
ように構成される。この図において、27はＰ制御系、28
は切換えスイッチ、29はサーボアンプ、30は制限電流指
令信号ａに基づいてＤＣサーボモータ13X, 13Yへの電流
を制限する電流制限器、31はエンコーダ12X, 12Yの出力
に基づいて検出位置信号ｂを出力する位置信号変換器、
32はＤＣサーボモータ13X, 13Yに設けられた速度センサ
からの出力に基づいて検出速度信号ｃを出力する速度信
号変換器、33は近接センサの出力ｄやシフトパターン
（後述する）ｅに基づいて速度指令信号ｆを発する移動
・速度指令発生器、34は位置指令信号ｇと検出位置信号
ｂとの突き合わせ点、35は速度指令信号ｆと検出速度信
号ｃとの突き合わせ点である。

【００１６】図５はマニュアルトランスミッション車に
おけるシフトパターンを示し、変速レバー９はこれらの
シフトパターンの溝にガイドされるようにして移動する
のである。そして、この図において、（Ａ）は３速、
（Ｂ）〜（Ｄ）は４速、（Ｅ）および（Ｆ）は５速、
（Ｇ）〜（Ｉ）は６速のそれぞれシフトパターンを示し
ている。

【００１７】さて、変速レバー９の位置を自動学習する
方法について、図６を参照しながら説明する。

【００１８】〔１〕シフトパターン（Ａ），（Ｆ），
（Ｈ），（Ｉ）の場合

【００１９】（０）図６（Ａ）において、変速レバー９
がＮ（ニュートラル）位置にあるとき、クラッチペダル
7Cを踏むと共に、シフトグリップ9aの位置（Ｘ
_00, Ｙ₀₀）を読み込む。

【００２０】（１）変速レバー用アクチュエータ部１０
のＸ軸アクチュエータ１５Ｘによってシフトグリップ９
ａを把持し、ＤＣサーボモータ１３Ｘに対する電流供給
量を少なくすることにより、ＤＣサーボモータ１３Ｘの
発生トルク（以下、単にトルクと云う）を低減してＸ軸
アクチエータ１５ＸをＮ位置から左方へ移動する。

【００２１】（1a）変速レバー９の移動が不可能となっ
た点のＸ座標Ｘ_0Iを記憶する。

【００２２】（２）Ｘ_0I−Δ₁ となる位置に変速レバー
９を移動する。つまり、変速レバー９を右方に若干移動
する。

【００２３】（３）前記ＤＣサーボモータ１３Ｘに対す
る電流供給量を少なくすることにより、ＤＣサーボモー
タ１３Ｘのトルクを低減して変速レバー９を前記（２）
における位置から後方（Ｙ軸を下方）へ移動する。

【００２４】（3a）変速レバー９のＹ軸方向の移動が不
可能となった点のＹ座標Ｙ_0Iを記憶する。

【００２５】（４）Ｙ_0I＋Δ₂ となる位置に変速レバー
９を移動する。

【００２６】（４ａ）ＤＣサーボモータ１３Ｙに対する
電流供給量を少なくすることにより、ＤＣサーボモータ
１３Ｙのトルクを低減して変速レバー９を左方に移動
し、停止した位置のＸ座標をＸ_Ｒとして記憶し、次い
で、同様にしてＤＣサーボモータ１３Ｙのトルクを低減
して変速レバー９を右方に移動し、停止した位置のＸ座
標をＸ_Ｌとして記憶する。

【００２７】（4b）Ｘ₁₁＝（Ｘ_L ＋Ｘ_R ）／２, Ｄ₁ ＝
（Ｘ_L −Ｘ_R ）でそれぞれ求められるＸ₁₁, Ｄ₁ を記憶
すると共に、変速レバー９をＸ₁₁の位置に移動する。

【００２８】（４ｃ）ＤＣサーボモータ１３Ｙに対する
電流供給量を少なくすることにより、ＤＣサーボモータ
１３Ｙのトルクを低減して変速レバー９をＹ軸後方に移
動し、変速レバー９のＹ軸方向の移動が不可能となった
点のＹ座標Ｙ_ｉｊを記憶する。

【００２９】（５）ＤＣサーボモータ１３Ｘ，１３Ｙに
対する電流供給量をそれぞれ少なくすることにより、Ｄ
Ｃサーボモータ１３Ｘ，１３Ｙのトルクを低減して変速
レバー９をＸ軸を右方に動かしながらＹ軸を前方に移動
する。

【００３０】（5a）Ｘ軸アクチュエータ 15Xが停止後、
急に移動を開始できる点の座標を（Ｘ₁₂，Ｙ₁₂）および
（Ｘ₁₀，Ｙ₁₀）として記憶する。

【００３１】（６）Ｙ軸アクチュエータ 15Yが停止して
もＸ軸アクチュエータ部10X およびＹ軸アクチュエータ
部 10Yに対する指令を続行する。

【００３２】（6a）Ｙ軸アクチュエータ 15Yが前方に移
動を開始したらＸ軸アクチュエータ部 10Xに対する速度
指令を 1/4にする。

【００３３】（6b）Ｙ軸アクチュエータ 15Yが急に加速
を開始したら、そのときの座標を（Ｘ₂₁，Ｙ₂₁）として
記憶し、Ｘ軸アクチュエータ部 10Xに対する速度指令を
もとに戻す。

【００３４】（７）変速レバー９のＸ座標がＸ₂₁−Δ₁
となったら、Ｘ軸アクチュエータ部10Xに対する速度指
令をゼロにする。

【００３５】（7a）Ｙ軸アクチュエータ 15Yが停止した
ら、そのＹ座標をＹ₀₂として記憶する。

【００３６】（８）Ｙ₀₂−Δ₂ となる位置に変速レバー
９を移動する。

【００３７】（８ａ）ＤＣサーボモータ１３Ｘに対する
電流供給量を少なくすることにより、ＤＣサーボモータ
１３Ｘのトルクを低減して変速レバー９をＸ軸を左方に
移動し、停止した位置をＸ_Ｌとして記憶し、次いで、同
様にしてＤＣサーボモータ１３Ｘのトルクを低減して変
速レバー９をＸ軸を右方に移動し、停止した位置をＸ_Ｒ
として記憶する。

【００３８】（8b）Ｘ₂₂＝（Ｘ_L ＋Ｘ_R ）／２, Ｄ₂ ＝
（Ｘ_L −Ｘ_R ）でそれぞれ求められるＸ₂₂, Ｄ₂ を記憶
すると共に、変速レバー９をＸ₁₁の位置に移動する。

【００３９】（8c）変速レバー９をＹ軸前方に移動し、
変速レバー９のＹ軸方向の移動が不可能となった点のＹ
座標Ｙ₂₂を記憶する。

【００４０】ここで、シフトパターン（Ａ）の場合に
は、（９）変速レバー９をＹ軸後方へ動かす。

【００４１】（9a）変速レバー９のＹ座標がＹ₀₂以下と
なったら、Ｘ座標がＸ₂₁＋Δとなるように変速レバー９
を移動する。

【００４２】また、シフトパターン（Ｆ），（Ｈ），
（Ｉ）の場合には、 （９）ＤＣサーボモータ１３Ｘ，１３Ｙに対する電流供
給量をそれぞれ少なくすることにより、ＤＣサーボモー
タ１３Ｘ，１３Ｙのトルクを低減して変速レバー９を右
方に動かしながらＹ軸を後方に移動させる。

【００４３】（9a）Ｘ軸アクチュエータ 15Xが停止後、
急に移動を開始できる点の座標を（Ｘ₂₄，Ｙ₂₄）として
記憶し、Ｘ軸アクチュエータ 15XをＸ₂₁＋Δに移動す
る。

【００４４】さらに、（10）Ｙ軸アクチュエータ 15Yが
停止したらＸ軸アクチュエータ 15Xを右方に移動する。

【００４５】（ 10a）Ｙ軸アクチュエータ 15Yが後方に
移動を開始したら、そのときの座標を（Ｘ₃₁，Ｙ₃₁）と
して記憶し、Ｘ軸アクチュエータ 15Xに対する速度指令
をもとに戻す。

【００４６】（11）Ｘ軸アクチュエータ 15Xの座標がＸ
₂₂になったら、Ｘ軸アクチュエータ15Xに対する速度指
令をゼロとする。

【００４７】（ 11a）Ｙ軸アクチュエータ 15Yが停止し
たら、そのＹ座標をＹ₀₃として記憶する。

【００４８】（12）Ｙ軸アクチュエータ 15YをＹ₀₃＋Δ
₃ となるように移動する。

【００４９】（１２ａ）ＤＣサーボモータ１３Ｘに対す
る電流供給量を少なくすることにより、ＤＣサーボモー
タ１３Ｘのトルクを低減してＸ軸アクチュエータ１５Ｘ
を左方に移動し、停止する座標をＸ_Ｌとして記憶し、次
いで、右方に移動し、停止する座標をＸ_Ｒとして記憶す
る。

【００５０】（ 12b）Ｘ₃₃＝（Ｘ_L ＋Ｘ_R ）／２, Ｄ₃
＝（Ｘ_L −Ｘ_R ）でそれぞれ求められるＸ₃₃, Ｄ₃ を記
憶すると共に、変速レバー９をＸ₃₃の位置に移動する。

【００５１】（ 12c）変速レバー９をＹ軸前方に移動
し、変速レバー９のＹ軸方向の移動が不可能となった点
のＹ座標Ｙ₃₃を記憶する。Ｘ₂₃＝Ｘ₃₂＝（Ｘ₂₂＋Ｘ₃₃）
／２，Ｙ₂₃＝Ｙ₃₂＝（Ｙ₂₂＋Ｙ₃₃）／２でそれぞれ求め
られるＸ₂₃，Ｘ₃₂，Ｙ₂₃，Ｙ₃₂を記憶する。

【００５２】（13）前記（５）〜（5a）と同様の手順
で、（Ｘ₃₄，Ｙ₃₄）_, （Ｘ₃₅，Ｙ₃₅）を得る。

【００５３】（14）前記（６）〜（6b）と同様の手順
で、（Ｘ₄₃，Ｙ₄₃）_, （Ｘ₄₂，Ｙ₄₂）のデータを得る。

【００５４】（15）前記（７）〜（7b）と同様の手順
で、Ｙ₀₄を決める。

【００５５】（16）前記（８）〜（8c）と同様の手順
で、Ｘ₄₄，Ｙ₄₄，Ｄ₄ を決める。

【００５６】（17）前記（９）〜（9a）と同様の手順
で、（Ｘ₄₆，Ｙ₄₆）のデータを決める。

【００５７】（18）前記（10）〜（ 10a）と同様の手順
で、（Ｘ₅₃，Ｙ₅₃）のデータを決める。

【００５８】（19）前記（11）〜（ 11a）と同様の手順
で、Ｙ₀₅を決める。

【００５９】（20）前記（12）〜（ 12c）と同様の手順
で、（Ｘ_55, Ｙ₅₅）_, Ｄ₅ を決め、（Ｘ₄₅，Ｙ₄₅）
_, （Ｘ₅₄，Ｙ₅₄）も決める。

【００６０】（21）前記（13）〜（20）と同様の手順
で、（Ｘ_56, Ｙ₅₆）_, （Ｘ_65, Ｙ₆₅）_, （Ｘ_66, Ｙ₆₆）
_, Ｄ_{6 ,} （Ｘ_57, Ｙ₅₇）_, （Ｘ_75, Ｙ₇₅）_, （Ｘ_77, Ｙ
₇₇）_, Ｄ_{7 ,} （Ｘ_67, Ｙ₆₇）_, （Ｘ_76, Ｙ₇₆）を決め
る。

【００６１】（22）トップの座標が決まったら、Ｘ，Ｙ
座標をトップとその前のシフト位置の中間点に移動す
る。

【００６２】（ 22a）次いで、Ｘ座標をトップと２段下
の値との間の1/2の位置Ｘ_TN｛＝（Ｘ_TT＋Ｘ_T-2,T-2 ）
／２｝に移動し、Ｙ座標を前後に移動し、前側停止座標
Ｙ_FT、後側停止座標Ｙ_RTを求める。

【００６３】（ 22b）さらに、Ｘ座標を１stと３rdの値
との間の 1/2の位置Ｘ_1N｛＝（Ｘ₁₁＋Ｘ₃₃）／２｝に移
動し、前側停止座標Ｙ_F1、後側停止座標Ｙ_R1を求める。

【００６４】（ 22c）Ｙ₀₀＝（Ｙ_FT＋Ｙ_RT＋Ｙ_F1＋
Ｙ_R1）／４，Ｄ₀ ＝｛（Ｙ_FT−Ｙ_RT）＋（Ｙ_F1−
Ｙ_R1）｝／２，Ｘ₀₀＝（Ｙ_1N＋Ｙ_TN）／２でＮ位置を決
定し、変速レバー９を（Ｘ₀₀，Ｙ₀₀）に移動する。

【００６５】（23）上記（１）〜（22）で得たデータを
（Ｘ₀₀，Ｙ₀₀）を原点とした座標系に変換し、シフト位
置の座標の読み取りも（０，０）に変換する。

【００６６】〔２〕シフトパターン（Ｂ），（Ｅ）の場
合

【００６７】（24）変速レバー９を左方に移動し、前記
（１），（1a）, （２）の手順で移動し、Ｘ₀₁を決め
る。

【００６８】（25）変速レバー９を前方に移動し、前記
（3a）の手順でＹ₀₁を決める。

【００６９】（26）Ｙ₀₁−Δ₂ となる位置に変速レバー
９を移動し、前記（4a）, （4b）の手順でＸ₁₁，Ｄ₁ を
決める｛（８）〜（8b）参照｝。

【００７０】（27）変速レバー９を前方に移動し、Ｙ₁₁
を決める｛（8c）参照｝。

【００７１】（28）その後、前記（９），（9a）以後の
手順で各座標を決める。

【００７２】〔３〕シフトパターン（Ｃ），（Ｄ），
（Ｇ）の場合

【００７３】（29）変速レバー９を左方に移動し、前記
（１），（1a）, （２）の手順で移動し、Ｘ₀₁を決め
る。

【００７４】ここで、シフトパターン（Ｃ）の場合に
は、（30）変速レバー９を前方に移動して、20cm以上移
動できることを確認し、移動できないときは、Ｙ軸アク
チュエータ 15Yを前方に移動する指令を続けると共に、
Ｘ軸アクチュエータ 15Xを右方に移動し、前記（６），
（6a）, （6b）の手順で（Ｘ₀₁, Ｙ₀₁）を決める。

【００７５】また、シフトパターン（Ｄ），（Ｇ）の場
合は、（30）変速レバー９を後方に移動して、20cm以上
移動できることを確認し、移動できないときは、Ｙ軸ア
クチュエータ 15Yを後方に移動する指令を続けると共
に、Ｘ軸アクチュエータ 15Xを右方に移動し、前記
（９），（9a）の手順で（Ｘ₀₁, Ｙ₀₁）を決める。

【００７６】（31）Ｘ₀₁−Δとなる位置に変速レバー９
を移動し、前記（ 25a）以後の手順で各座標を決める。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、運転ロボットに対して一定の手順で変速レバーのシ
フト位置を確認させながら学習させるため、熟練者でな
くても誰にでも確実に教え込ませることができる。そし
て、誰が操作しても同一の結果が得られるため、教え込
みの失敗がなく、従って、変速を確実に行うことがで
き、所望の走行性能試験を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る運転ロボットの制御方法において
用いる変速レバー用アクチュエータ部の制御系の構成を
示すブロック図である。

【図２】前記変速レバー用アクチュエータ部の機械的構
成を示す平面図である。

【図３】前記制御方法が適用される運転ロボットの構成
を示すブロック図である。

【図４】運転ロボット本体の概略的な構成を示し、図４
（Ａ）は側面図、図４（Ｂ）は平面図である。

【図５】マニュアルトランスミッション車におけるシフ
トパターンを示す図である。

【図６】動作説明図である。

【符号の説明】

９…変速レバー、13X, 13Y…モータ、15X, 15Y…アクチ
ュエータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによってそれぞれ駆動される２つ
   のアクチュエータによってＸ軸方向およびＹ軸方向にそ
   れぞれ移動可能な変速レバーを備えた自動車自動運転ロ
   ボットにおいて、前記モータへの電流を制御しながら前
   記変速レバーをＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動
   してその可動範囲を確認してその操作位置を記憶させる
   ことにより、変速レバーのシフト位置を自動的に学習さ
   せるようにしたことを特徴とする自動車自動運転ロボッ
   トの制御方法。