JP2018018419A - Autonomous traveling device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自律走行装置に関し、特に、走行経路を補正する機能を有する自律走行装置に関する。 The present invention relates to an autonomous traveling device, and more particularly to an autonomous traveling device having a function of correcting a traveling route.
今日、荷物を搬送する搬送用ロボットや、建物内および建物周辺や所定の敷地内の状況を監視する監視用ロボットなど、自律的に移動する自律走行装置が利用されている。
このような従来の自律走行装置は、走行すべき領域の地図情報と移動経路情報とを予め記憶し、カメラ、距離画像センサ、GNSS(Global Navigation Satellite System)などから取得した情報を利用して、障害物を避けながら、所定の経路を走行する。
2. Description of the Related Art Today, autonomous traveling devices that move autonomously are used, such as a transport robot that transports luggage, and a monitoring robot that monitors the situation in and around buildings and in predetermined sites.
Such a conventional autonomous traveling device stores in advance map information and travel route information of an area to be traveled, and uses information acquired from a camera, a distance image sensor, a GNSS (Global Navigation Satellite System), etc. Drive along a predetermined route while avoiding obstacles.
また、従来の自律走行装置(以下、単に車両とも呼ぶ)では、自律走行する経路上に障害物を発見した場合、減速しながら走行するか、経路を変更するか、あるいは障害物に衝突する前に停止する処理が行われる。
障害物を検出するために、たとえば、カメラや、レーザーを出射して物体からの反射光を検出する距離センサが用いられる。
また、GNSSから取得した現在位置の緯度経度情報と、走行すべき移動経路情報とを比較して、本来走行すべき経路からずれている場合は、経路を補正して進行する。
In addition, in a conventional autonomous traveling device (hereinafter, also simply referred to as a vehicle), when an obstacle is found on the autonomous traveling route, the vehicle travels while decelerating, before changing the route, or before colliding with the obstacle. The process to stop is performed.
In order to detect an obstacle, for example, a camera or a distance sensor that detects reflected light from an object by emitting a laser is used.
Further, the latitude / longitude information of the current position acquired from GNSS is compared with the travel route information to be traveled.
しかし、GNSSから取得される位置情報は、測位する位置によっては無線電波の干渉や、建物等による受信障害が発生すると、精度誤差が生じ正確な位置を計測することができない。
そこで、GNSS衛星受信用のアンテナを複数搭載したり、複数の周波数帯(L1,L2,L5)の衛星を受信することで受信機側の精度を向上することも行われてきたが高価であった。
さらに、エンコーダやジャイロセンサなどの複数の測定装置を車両に搭載して、これらのセンサ等から得られる情報を利用し、所定の複雑な演算をして誤差を補正することが行われている。
However, the position information acquired from the GNSS causes an error in accuracy due to radio wave interference or a reception failure due to a building or the like depending on the position to be measured, and an accurate position cannot be measured.
Therefore, it has been attempted to improve the accuracy on the receiver side by installing multiple antennas for receiving GNSS satellites or receiving satellites in multiple frequency bands (L1, L2, and L5), but this is expensive. It was.
Furthermore, a plurality of measuring devices such as encoders and gyro sensors are mounted on a vehicle, and information obtained from these sensors is used to perform predetermined complex calculations to correct errors.
また、GNSS衛星からの電波を受信するために、車両にはGNSSアンテナが搭載されるが、GNSSアンテナが配置される位置が車両の回転中心と異なる場合、GNSSアンテナと車両の回転中心との間のレバーアームによって、車両がターンする毎に、機首方位誤差が発生し、正確な自律走行ができない場合がある。
特許文献1では、この機首方位誤差を推定し除去するために、車両に搭載されたレートジャイロやホイール速度センサのような機首方位レートセンサから情報を入力し、カルマンフィルタを利用した所定の誤差計算を行うことによって、レバーアームによって生じる機首方位誤差を認識し、その誤差を実質的に除去しようとする装置が提案されている。
In order to receive radio waves from GNSS satellites, the vehicle is equipped with a GNSS antenna, but if the position where the GNSS antenna is placed is different from the center of rotation of the vehicle, it is between the GNSS antenna and the center of rotation of the vehicle. Whenever the vehicle turns, a nose azimuth error occurs, and accurate autonomous traveling may not be possible.
In Patent Document 1, in order to estimate and remove the heading error, information is input from a heading rate sensor such as a rate gyro mounted on the vehicle or a wheel speed sensor, and a predetermined error using a Kalman filter is used. An apparatus has been proposed that performs calculations to recognize a heading error caused by the lever arm and to substantially eliminate the error.
しかし、従来から用いられているGNSSから取得した位置情報のみを利用して車両の位置制御をしようとすると、精度の高い位置の測位が難しいため、正確な自律走行を維持することは困難である。特に、旋回動作をする場合に、走行経路の誤差が生じやすい。
また、経路の誤差を補正するためには、ジャイロセンサやホイール速度センサのような測定装置を多数搭載する必要があり、車両重量が重くなり、車両のコストも高くなる。さらに、経路の誤差を推定し位置の補正量を算出するためにカルマンフィルタを利用した複雑な誤差計算をする必要があり、その計算にかなりの時間がかかり、迅速な経路補正ができない場合があった。
However, when trying to control the position of the vehicle using only the position information obtained from the GNSS used in the past, it is difficult to maintain accurate autonomous driving because it is difficult to measure the position with high accuracy. . In particular, when performing a turning operation, an error in the travel route is likely to occur.
Further, in order to correct the path error, it is necessary to mount a large number of measuring devices such as a gyro sensor and a wheel speed sensor, which increases the weight of the vehicle and the cost of the vehicle. Furthermore, in order to estimate the path error and calculate the position correction amount, it is necessary to perform a complex error calculation using the Kalman filter, which takes a considerable amount of time and may not allow quick path correction. .
そこで、この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、所望の旋回動作をできるだけ誤差なく正確に行わせ、GNSSから取得した位置に基づいた経路誤差を補正するために、経路補正のための特別な装置を設けることなく、また複雑な計算をすることなく、所定の経路に沿って正確な自律走行を維持することを可能とする自律走行装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above circumstances, in order to make the desired turning motion as accurate as possible without error, and to correct the path error based on the position acquired from GNSS, An object of the present invention is to provide an autonomous traveling device capable of maintaining accurate autonomous traveling along a predetermined route without providing a special device for route correction and without performing complicated calculation. To do.
この発明は、車体と、車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、記憶部とを備え、前記駆動部材は、車体の左右に取り付けられた駆動輪であり、前記記憶部に、所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む旋回補正情報を予め記憶し、車体の旋回動作をさせる場合に、前記旋回補正情報の左右の駆動輪の回転数を利用して、前記走行制御部が前記左右の駆動輪をそれぞれ制御することを特徴とする自律走行装置を提供するものである。 The present invention includes a vehicle body, a travel control unit that controls a drive member that travels the vehicle body, and a storage unit. The drive members are drive wheels that are attached to the left and right sides of the vehicle body. The turning correction information including the rotation speeds of the left and right drive wheels set corresponding to the turning operation of the vehicle is stored in advance, and the rotation speeds of the left and right drive wheels of the turning correction information are used when turning the vehicle body. Thus, an autonomous traveling device is provided in which the traveling control unit controls the left and right drive wheels, respectively.
また、前記走行制御部が、左駆動輪を回転させる電動モータと、右駆動輪を回転させる電動モータとを備え、前記旋回補正情報の左右の駆動輪の回転数は、左右の駆動輪をそれぞれ回転させる電動モータの回転数であることを特徴とする。
さらに、前記旋回補正情報は、旋回速度に関する情報と、旋回の移動パターンと、旋回の角度を示す蛇角と、旋回の曲率半径と、前記左右の駆動輪をそれぞれ回転させる電動モータの回転数とを含むことを特徴とする。
これによれば、車体の旋回動作をさせる場合に、記憶部に予め記憶された旋回補正情報の左右の電動モータの回転数を利用して、前記走行制御部が前記左右の駆動輪をそれぞれ制御するので、正確な旋回動作をさせるための複雑な計算をすることなく、所定の経路に従って、正確な自律走行を維持させることができる。
Further, the travel control unit includes an electric motor that rotates the left driving wheel and an electric motor that rotates the right driving wheel, and the number of rotations of the left and right driving wheels of the turning correction information is determined by the left and right driving wheels, respectively. It is the rotation speed of the electric motor to rotate.
Further, the turning correction information includes information on a turning speed, a turning movement pattern, a snake angle indicating a turning angle, a turning radius of curvature, and the number of rotations of the electric motor for rotating the left and right drive wheels, respectively. It is characterized by including.
According to this, when the vehicle body is turned, the traveling control unit controls the left and right drive wheels using the rotation speeds of the left and right electric motors stored in the storage unit in advance. Therefore, it is possible to maintain accurate autonomous traveling according to a predetermined route without performing complicated calculation for causing an accurate turning motion.
また、GNSS衛星から出射された電波を受信するGNSSアンテナと、前記GNSSアンテナが受信した電波からGNSSアンテナの位置を示すGNSS測定値を取得する位置情報取得部と、前記GNSSアンテナの実際の位置を求めるGNSS実位置計算部とをさらに備え、前記記憶部に、GNSS測定値を補正するためのGNSS差分情報を予め記憶し、前記GNSS実位置計算部が、前記位置情報取得部によって取得されたGNSS測定値と、前記記憶部に記憶されたGNSS差分情報とを利用して、前記GNSSアンテナの実際の位置を計算することを特徴とする。
これによれば、位置情報取得部によって取得されたGNSS測定値と、記憶部に予め記憶されたGNSS差分情報とを利用して、GNSSアンテナの実際の位置を計算するので、複雑な計算をすることなく、GNSSアンテナの実際の位置を、容易かつ迅速に求めることができる。
Further, a GNSS antenna that receives radio waves emitted from a GNSS satellite, a position information acquisition unit that acquires a GNSS measurement value indicating the position of the GNSS antenna from radio waves received by the GNSS antenna, and an actual position of the GNSS antenna. A GNSS actual position calculation unit to be obtained, GNSS difference information for correcting a GNSS measurement value is stored in advance in the storage unit, and the GNSS actual position calculation unit is acquired by the position information acquisition unit. The actual position of the GNSS antenna is calculated using the measured value and the GNSS difference information stored in the storage unit.
According to this, since the actual position of the GNSS antenna is calculated using the GNSS measurement value acquired by the position information acquisition unit and the GNSS difference information stored in advance in the storage unit, a complicated calculation is performed. The actual position of the GNSS antenna can be obtained easily and quickly.
また、前記GNSS差分情報は、GNSSアンテナの実際の位置と、時刻と、時刻ごとに取得されたGNSS測定値と、時刻ごとに取得された前記GNSS測定値と前記GNSSアンテナの実際の位置との差分とからなることを特徴とする。
また、前記記憶部に、前記車体が定置回転するときの支点となる車体中心と、GNSSアンテナが取り付けられた位置との距離を設定したGNSSアンテナ取付情報を予め記憶し、前記計算されたGNSSアンテナの実際の位置と、GNSSアンテナ取付情報とを利用して前記車体中心の位置を求めることを特徴とする。
これによれば、計算されたGNSSアンテナの実際の位置と、予め記憶部に記憶されたGNSSアンテナ取付情報とを利用して前記車体中心の位置を求めるので、車体中心の位置を容易かつ迅速に求めることができる。
Further, the GNSS difference information includes the actual position of the GNSS antenna, the time, the GNSS measurement value acquired at each time, the GNSS measurement value acquired at each time, and the actual position of the GNSS antenna. It is characterized by comprising a difference.
In addition, the storage unit stores in advance GNSS antenna mounting information in which a distance between a vehicle center that is a fulcrum when the vehicle body is stationary and a position where the GNSS antenna is mounted, and the calculated GNSS antenna The position of the vehicle body center is obtained using the actual position of the vehicle and the GNSS antenna mounting information.
According to this, since the position of the vehicle body center is obtained using the calculated actual position of the GNSS antenna and the GNSS antenna mounting information stored in the storage unit in advance, the position of the vehicle body center can be determined easily and quickly. Can be sought.
また、進行方向の前方空間を含む所定の障害物判定領域に所定の光を出射して、前記障害物判定領域内に存在する物体によって反射された反射光を受光して、前記物体までの距離を検出する距離検出部をさらに備え、前記距離検出部は、所定の障害物判定領域内の2次元空間または3次元空間にレーザーを出射し、前記障害物判定領域内の複数の測点における距離を測定するLIDARを用いることを特徴とする。 Further, a predetermined light is emitted to a predetermined obstacle determination area including a front space in the traveling direction, and the reflected light reflected by the object existing in the obstacle determination area is received, and the distance to the object The distance detection unit further emits a laser in a two-dimensional space or a three-dimensional space in a predetermined obstacle determination region, and distances at a plurality of measurement points in the obstacle determination region. It is characterized by using a LIDAR that measures the above.
また、この発明は、自律走行装置と、管理サーバとからなる走行制御システムであって、前記自律走行装置が、車体と、車体の左右に取り付けられた駆動輪を制御する走行制御部と、前記管理サーバと通信する通信部とを備え、前記管理サーバが、前記自律走行装置と通信する通信部と、前記車体の所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む旋回補正情報を予め記憶した記憶部とを備え、前記車体の旋回動作をさせる場合に、前記管理サーバの通信部が、前記記憶部に記憶された旋回補正情報を前記自律走行装置に送信し、前記自律走行装置が、受信した前記旋回補正情報の左右の駆動輪の回転数を利用して、前記走行制御部が前記左右の駆動輪をそれぞれ制御することを特徴とする走行制御システムを提供するものである。 The present invention is also a travel control system including an autonomous traveling device and a management server, wherein the autonomous traveling device controls a vehicle body and drive wheels attached to the left and right of the vehicle body, A communication unit that communicates with a management server, the management server including a communication unit that communicates with the autonomous traveling device, and rotation speeds of left and right drive wheels set in correspondence with a predetermined turning operation of the vehicle body A storage unit that stores turning correction information in advance, and when the turning operation of the vehicle body is performed, the communication unit of the management server transmits the turning correction information stored in the storage unit to the autonomous traveling device, Provided is a traveling control system in which the autonomous traveling device controls the left and right driving wheels using the rotational speeds of the left and right driving wheels of the received turn correction information. thing A.
また、この発明は、自律走行装置と、管理サーバとからなる走行制御システムの走行制御方法であって、前記自律走行装置が、車体と、車体の左右に取り付けられた駆動輪を制御する走行制御部と、前記管理サーバと通信する通信部とを備え、前記管理サーバが、前記自律走行装置と通信する通信部と、前記車体の所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む旋回補正情報を予め記憶した記憶部とを備え、前記車体の旋回動作をさせる場合に、前記管理サーバの通信部が、前記記憶部に記憶された旋回補正情報を前記自律走行装置に送信し、前記自律走行装置の通信部が受信した旋回補正情報の左右の駆動輪の回転数を利用して、前記走行制御部が前記左右の駆動輪をそれぞれ制御することを特徴とする走行制御方法を提供するものである。 The present invention is also a travel control method for a travel control system including an autonomous travel device and a management server, wherein the autonomous travel device controls a vehicle body and drive wheels attached to the left and right of the vehicle body. And a communication unit that communicates with the management server, wherein the management server communicates with the autonomous mobile device, and left and right drive wheels that are set in response to a predetermined turning operation of the vehicle body. And a storage unit that stores turning correction information including the number of revolutions in advance. When the vehicle body is turned, the communication unit of the management server stores the turning correction information stored in the storage unit in the autonomous traveling device. And the travel control unit controls the left and right drive wheels using the rotation speeds of the left and right drive wheels of the turning correction information received by the communication unit of the autonomous traveling device. Control method It is intended to provide.
この発明によれば、記憶部に、所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む旋回補正情報を予め記憶し、車体の旋回動作をさせる場合に、予め記憶された旋回補正情報の左右の駆動輪の回転数を利用して、走行制御部が左右の駆動輪をそれぞれ制御するので、正確な旋回動作をさせるための複雑な計算をすることなく、所定の経路に従って、正確な自律走行を維持させることができる。 According to the present invention, the turning correction information including the rotation speeds of the left and right drive wheels set corresponding to a predetermined turning operation is stored in advance in the storage unit, and stored in advance when the vehicle body is turned. The travel control unit controls the left and right drive wheels by using the rotation speeds of the left and right drive wheels in the turning correction information, so that a predetermined route can be obtained without performing complicated calculations for accurate turning operation. Accordingly, accurate autonomous traveling can be maintained.
以下、図面を使用して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。
<自律走行装置の構成>
図1に、この発明の自律走行装置の一実施例の外観図を示す。
図1において、この発明の自律走行装置1は、所定の経路情報に基づいて、障害物を避けながら、自律的に移動する機能を有する車両である。
また、自律走行装置1は、移動機能に加えて、輸送機能、監視機能、掃除機能、誘導機能、通報機能などの種々の機能を備えてもよい。
以下の実施例では、主として、屋外の所定の監視領域や通路を自律走行し、監視領域等の監視や輸送を行うことのできる自律走行装置について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by description of the following examples.
<Configuration of autonomous traveling device>
In FIG. 1, the external view of one Example of the autonomous running apparatus of this invention is shown.
In FIG. 1, an autonomous traveling device 1 of the present invention is a vehicle having a function of autonomously moving while avoiding an obstacle based on predetermined route information.
In addition to the moving function, the autonomous mobile device 1 may include various functions such as a transport function, a monitoring function, a cleaning function, a guidance function, and a notification function.
In the following embodiments, an autonomous traveling apparatus capable of autonomously traveling in a predetermined outdoor monitoring area or passage and monitoring or transporting the monitoring area will be mainly described.
図1の外観図において、自律走行装置1(以下、車両とも呼ぶ)は、主として、車体10と、4つの車輪(21,22)と、監視ユニット2と、制御ユニット3とを備える。
監視ユニット2は、移動する領域や路面の状態を確認する機能や監視対象を監視する機能を有する部分であり、たとえば、移動する前方空間の状態を確認する距離検出部51、カメラ(撮像部)55、走行している現在位置の情報を取得する位置情報取得部58などから構成される。
制御ユニット3は、この発明の自律走行装置の有する走行機能や監視機能などを実行する部分であり、たとえば後述するような制御部50、画像認識部56、障害物検出部57、通信部54、記憶部70などから構成される。
In the external view of FIG. 1, the autonomous traveling device 1 (hereinafter also referred to as a vehicle) mainly includes a vehicle body 10, four wheels (21, 22), a monitoring unit 2, and a control unit 3.
The monitoring unit 2 is a part having a function of confirming a moving region and a road surface state and a function of monitoring a monitoring target. 55, a position information acquisition unit 58 for acquiring information on the current position of traveling.
The control unit 3 is a part that executes a traveling function and a monitoring function of the autonomous traveling device of the present invention. For example, a control unit 50, an image recognition unit 56, an obstacle detection unit 57, a communication unit 54, which will be described later, The storage unit 70 and the like are included.
この発明の自律走行装置1は、カメラ55、距離検出部51および障害物検出部57等を利用して、車体10の進行方向の前方の状態を確認しながら自走する。たとえば、前方に、障害物や段差等が存在することを検出した場合には、障害物に衝突することなどを防止するために、静止、回転、後退、前進等の動作を行って進路を変更し、画像認識により障害物を認識した場合や、接触を検出した場合には、車体の停止動作など、所定の機能を実行する。 The autonomous traveling device 1 of the present invention uses the camera 55, the distance detection unit 51, the obstacle detection unit 57, and the like to travel on its own while confirming the state in front of the traveling direction of the vehicle body 10. For example, when it is detected that there are obstacles, steps, etc. ahead, the course is changed by performing operations such as rest, rotation, backward movement, and forward movement in order to prevent collision with the obstacles. When an obstacle is recognized by image recognition or when contact is detected, a predetermined function such as a stop operation of the vehicle body is executed.
図2に、この発明の自律走行装置の走行に関係する構成の説明図を示す。
図2(a)は、車両1の右側面図であり、右側の前輪21や後輪22を仮想線で示している。また、図2(b)は、図2(a)のB−B線矢視断面図を示し、後述するスプロケット21b,22b,31b,32bを仮想線で示している。車体10の前面13に前輪(21,31)を配置し、後面14に後輪(22,32)を配置する。
車体10の各側面12R,12Lには帯状のカバー18が設置され、車体10の前後方向に沿って延びている。カバー18の下側には、前輪21、31および後輪22、32をそれぞれ回転支持する車軸21a,31aおよび車軸22a、32aが設けられている。各車軸21a,31a,22a,32aは、動力伝達部材によって結合されない場合は、独立して回転可能となっている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration related to traveling of the autonomous traveling device of the present invention.
FIG. 2A is a right side view of the vehicle 1, and the right front wheel 21 and the rear wheel 22 are indicated by phantom lines. FIG. 2B shows a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A, and sprockets 21b, 22b, 31b, and 32b described later are indicated by phantom lines. Front wheels (21, 31) are arranged on the front surface 13 of the vehicle body 10, and rear wheels (22, 32) are arranged on the rear surface 14.
A belt-like cover 18 is installed on each side surface 12R, 12L of the vehicle body 10 and extends along the front-rear direction of the vehicle body 10. Below the cover 18 are provided axles 21a, 31a and axles 22a, 32a that rotatably support the front wheels 21, 31 and the rear wheels 22, 32, respectively. Each axle 21a, 31a, 22a, 32a is independently rotatable when not coupled by a power transmission member.
左右のそれぞれ一対の前輪(21,31)と後輪(22,32)とには、動力伝達部材であるベルト23,33が設けられている。具体的には、右側の前輪21の車軸21aにはスプロケット21bが設けられ、後輪22の車軸22aにはスプロケット22bが設けられる。また、前輪のスプロケット21bと後輪のスプロケット22bとの間には、例えばスプロケットと歯合する突起を内面側に設けたベルト23が巻架されている。同様に、左側の前輪31の車軸31aにはスプロケット31bが設けられるとともに、後輪32の車軸32aにはスプロケット32bが設けられており、前輪のスプロケット31bと後輪のスプロケット32bとの間には、ベルト23と同様の構造を持つベルト33が巻架されている。 A pair of front wheels (21, 31) and rear wheels (22, 32) on the left and right sides are provided with belts 23, 33 as power transmission members. Specifically, a sprocket 21 b is provided on the axle 21 a of the right front wheel 21, and a sprocket 22 b is provided on the axle 22 a of the rear wheel 22. Between the front wheel sprocket 21b and the rear wheel sprocket 22b, for example, a belt 23 provided with a protrusion that meshes with the sprocket is provided on the inner surface side. Similarly, a sprocket 31b is provided on the axle 31a of the left front wheel 31, and a sprocket 32b is provided on the axle 32a of the rear wheel 32. Between the sprocket 31b of the front wheel and the sprocket 32b of the rear wheel, A belt 33 having the same structure as the belt 23 is wound around.
したがって、左右のそれぞれ一対の前輪と後輪(21と22,31と32)は、ベルト(23,33)によって連結駆動されるので、一方の車輪を駆動すればよい。たとえば、前輪(21,31)を駆動すればよい。一方の車輪を駆動輪とした場合に、他方の車輪は、動力伝達部材であるベルトによってスリップすることなく駆動される従動輪として機能する。
左右それぞれ一対の前輪と後輪とを連結駆動する動力伝達部材としては、スプロケットとこのスプロケットに歯合する突起を設けたベルトを用いるほか、例えば、スプロケットとこのスプロケットに歯合するチェーンを用いてもよい。さらに、スリップが許容できる場合は、摩擦の大きなプーリーとベルトを動力伝達部材として用いてもよい。ただし、駆動輪と従動輪の回転数が同じとなるように動力伝達部材を構成する。
図2では、前輪(21,31)が駆動輪に相当し、後輪(22,32)が従動輪に相当する。
Accordingly, the pair of front wheels and rear wheels (21 and 22, 31 and 32) on the left and right sides are connected and driven by the belts (23 and 33), so that one of the wheels may be driven. For example, the front wheels (21, 31) may be driven. When one wheel is a driving wheel, the other wheel functions as a driven wheel that is driven without slipping by a belt that is a power transmission member.
As a power transmission member for connecting and driving a pair of left and right front wheels and rear wheels, in addition to using a sprocket and a belt provided with a projection that meshes with the sprocket, for example, using a sprocket and a chain that meshes with the sprocket. Also good. Furthermore, if slip is acceptable, a pulley and a belt having a large friction may be used as the power transmission member. However, the power transmission member is configured so that the rotational speeds of the driving wheel and the driven wheel are the same.
In FIG. 2, the front wheels (21, 31) correspond to drive wheels, and the rear wheels (22, 32) correspond to driven wheels.
車体10の底面15の前輪側には、右側の前後輪21,22を駆動するための電動モータ41Rと、左側の前後輪31,32を駆動するための電動モータ41Lの2つのモータが設けられている。右側の電動モータ41Rのモータ軸42Rと右側の前輪21の車軸21aとの間には、動力伝達機構としてギアボックス43Rが設けられている。同様に、左側の電動モータ41Lのモータ軸42Lと左側の前輪31の車軸31aとの間には、動力伝達機構としてギアボックス43Lが設けられている。ここでは、2つの電動モータ41R,41Lは車体の進行方向の中心線に対して左右対称となるように並列配置されており、ギアボックス43R,43Lもそれぞれ電動モータ41R,41Lの左右外側に配設されている。 Two motors, an electric motor 41R for driving the right front and rear wheels 21 and 22 and an electric motor 41L for driving the left front and rear wheels 31 and 32, are provided on the front wheel side of the bottom surface 15 of the vehicle body 10. ing. A gear box 43R is provided as a power transmission mechanism between the motor shaft 42R of the right electric motor 41R and the axle 21a of the right front wheel 21. Similarly, a gear box 43L is provided as a power transmission mechanism between the motor shaft 42L of the left electric motor 41L and the axle 31a of the left front wheel 31. Here, the two electric motors 41R and 41L are arranged in parallel so as to be symmetrical with respect to the center line in the traveling direction of the vehicle body, and the gear boxes 43R and 43L are also arranged on the left and right outer sides of the electric motors 41R and 41L, respectively. It is installed.
ギアボックス43R,43Lは、複数の歯車や軸などから構成され、電動モータからの動力をトルクや回転数、回転方向を変えて出力軸である車軸に伝達する組立部品であり、動力の伝達と遮断を切替えるクラッチを含んでいてもよい。なお、左右の後輪22,32はそれぞれ軸受44R,44Lによって軸支されており、軸受44R,44Lはそれぞれ車体10の底面15の右側面12R、左側面12Lに近接させて配設されている。 The gear boxes 43R and 43L are composed of a plurality of gears, shafts, and the like, and are assembly parts that transmit the power from the electric motor to the axle that is the output shaft by changing the torque, the rotation speed, and the rotation direction. A clutch for switching the shutoff may be included. The left and right rear wheels 22 and 32 are respectively supported by bearings 44R and 44L, and the bearings 44R and 44L are disposed close to the right side surface 12R and the left side surface 12L of the bottom surface 15 of the vehicle body 10, respectively. .
以上の構成により、進行方向右側の一対の前後輪21,22と、左側の一対の前後輪31,32とは、独立して駆動することが可能となる。すなわち、右側の電動モータ41Rの動力はモータ軸42Rを介してギアボックス43Rに伝わり、ギアボックス43Rによって回転数、トルクあるいは回転方向が変更されて車軸21aに伝達される。そして、車軸21aの回転によって車輪21が回転するとともに、車軸21aの回転は、スプロケット21b、ベルト23、および、スプロケット22bを介して後軸22bに伝わり、後輪22を回転させることになる。左側の電動モータ41Lからの前輪31および後輪32への動力の伝達については上記した右側の動作と同様である。 With the above configuration, the pair of front and rear wheels 21 and 22 on the right in the traveling direction and the pair of left and right front and rear wheels 31 and 32 can be driven independently. That is, the power of the right electric motor 41R is transmitted to the gear box 43R via the motor shaft 42R, and the rotational speed, torque, or rotational direction is changed by the gear box 43R and transmitted to the axle 21a. The wheel 21 is rotated by the rotation of the axle 21a, and the rotation of the axle 21a is transmitted to the rear shaft 22b via the sprocket 21b, the belt 23, and the sprocket 22b, and the rear wheel 22 is rotated. Transmission of power from the left electric motor 41L to the front wheels 31 and the rear wheels 32 is the same as the operation on the right side described above.
2つの電動モータ41R,41Lの回転数が同じである場合、各ギアボックス43R,43Lのギア比(減速比)を同じにすれば、自律走行装置1は前進あるいは後進を行うことになる。自律走行装置1の速度を変更する場合は、各ギアボックス43R,43Lのギア比を同じ値に維持しつつ変化させればよい。
また、進行方向を変える場合は、各ギアボックス43R,43Lのギア比を変更して、右側の前輪21および後輪22の回転数と左側の前輪31および後輪32の回転数とに、回転差を持たせればよい。さらに、各ギアボックス43R,43Lからの出力の回転方向を変えることにより、左右の車輪の回転方向を反対にすることで車体中央部を中心とした定置旋回が可能になる。
When the rotation speeds of the two electric motors 41R and 41L are the same, the autonomous traveling device 1 moves forward or backward if the gear ratios (reduction ratios) of the gear boxes 43R and 43L are the same. When changing the speed of the autonomous mobile device 1, the gear ratios of the gear boxes 43R and 43L may be changed while maintaining the same value.
When changing the traveling direction, the gear ratios of the gear boxes 43R and 43L are changed so that the rotation speeds of the right front wheel 21 and the rear wheel 22 and the left front wheel 31 and the rear wheel 32 are rotated. It only has to make a difference. Furthermore, by changing the rotation direction of the output from each gear box 43R, 43L, the turning direction of the left and right wheels can be reversed to enable stationary turning around the vehicle body center.
自律走行装置1を定置旋回させる場合は、前後の車輪の角度を可変にするステアリング機構が設けられていないため、前後の車輪の間隔(ホイールベース)が大きいほど、車輪にかかる抵抗が大きくなり、旋回のために大きな駆動トルクが必要となる。しかし、各ギアボックス43R,43L内のギア比は可変にしているので、旋回時の車輪の回転数を下げるだけで車輪に大きなトルクを与えることができる。 When the autonomous traveling device 1 is turned stationary, the steering mechanism for changing the angle of the front and rear wheels is not provided. Therefore, the larger the distance between the front and rear wheels (wheel base), the greater the resistance applied to the wheels. A large driving torque is required for turning. However, since the gear ratios in the gear boxes 43R and 43L are variable, a large torque can be applied to the wheels only by reducing the rotation speed of the wheels during turning.
例えば、ギアボックス43R内のギア比として、モータ軸42R側のギアの歯数を10、中間ギアの歯数を20、車軸21b側のギアの歯数を40とした場合、車軸21bの回転数はモータ軸42Rの1/4の回転数となるが、4倍のトルクが得られる。そして、更に回転数が小さくなるようなギア比を選択することによって、より大きなトルクを得ることができるため、不整地や砂地などの車輪に係る抵抗が大きな路面であっても旋回が可能となる。 For example, when the gear ratio in the gear box 43R is 10 for the number of gear teeth on the motor shaft 42R, 20 for the number of teeth on the intermediate gear, and 40 for the gear on the side of the axle 21b, the rotational speed of the axle 21b Is ¼ of the rotational speed of the motor shaft 42R, but four times the torque is obtained. And, by selecting a gear ratio that further reduces the rotation speed, a larger torque can be obtained, so that it is possible to turn even on road surfaces with large resistance related to wheels such as rough terrain and sand. .
また、モータ軸42R,42Lと車軸21a,31aとの間にギアボックス43R,43Lを設けているため、車輪21,31からの振動が直接モータ軸に伝わることがない。さらに、ギアボックス43R,43Lに動力の伝達と切り離し(遮断)を行うクラッチを設けておき、電動モータ41R,41Lの非通電時には、電動モータ41R,41L側と駆動軸となる車軸21a,31aとの間の動力伝達を遮断しておくことが望ましい。これにより、仮に停止時に車体10に力が加わり車輪が回転しても、電動モータ41R,41Lには回転が伝わらないため、電動モータ41R,41Lに逆起電力が発生することはなく、電動モータ41R,41Lの回路を損傷するおそれもない。 Further, since the gear boxes 43R and 43L are provided between the motor shafts 42R and 42L and the axles 21a and 31a, vibrations from the wheels 21 and 31 are not directly transmitted to the motor shaft. Further, clutches for transmitting and disconnecting power (disconnection) are provided in the gear boxes 43R and 43L, and when the electric motors 41R and 41L are not energized, the electric motors 41R and 41L side and the axles 21a and 31a serving as drive shafts are provided. It is desirable to block power transmission between the two. As a result, even if a force is applied to the vehicle body 10 when the vehicle stops and the wheels rotate, the rotation is not transmitted to the electric motors 41R and 41L. Therefore, no back electromotive force is generated in the electric motors 41R and 41L. There is no possibility of damaging the circuits of 41R and 41L.
このように、左右のそれぞれ前後一対の前輪と後輪を動力伝達部材で連結し、前輪側に配置した2つの電動モータで駆動可能するようにして4輪を駆動しているので、後輪専用の電動モータ、さらに、この電動モータと後輪との間に必要な後輪専用のギアボックスを設ける必要がなく、後輪専用の電動モータやギアボックスのための設置スペースを削減することができる。
上記したように、車体10の底面15の前輪21,31側には2つの電動モータ41R,41Lを進行方向左右に配置し、さらに各電動モータ41R,41Lのそれぞれの左右側方にギアボックス43R,43Lを配置しているが、底面15の後輪22、32側には軸受44R,44Lを配置しているだけであるため、車体10の底面15には、その中央位置から例えば車体の後端までにわたって、広い収容スペース16を確保できる。
In this way, the left and right pair of front and rear front wheels and rear wheels are connected by a power transmission member, and the four wheels are driven so as to be driven by two electric motors arranged on the front wheel side. In addition, it is not necessary to provide a dedicated rear wheel gear box between the electric motor and the rear wheel, and the installation space for the rear wheel dedicated electric motor and gear box can be reduced. .
As described above, the two electric motors 41R and 41L are arranged on the front wheels 21 and 31 side of the bottom surface 15 of the vehicle body 10 on the left and right in the traveling direction, and further the gear box 43R on the left and right sides of the electric motors 41R and 41L. 43L, but only the bearings 44R and 44L are arranged on the rear wheels 22 and 32 side of the bottom surface 15. Therefore, the bottom surface 15 of the vehicle body 10 is placed on the bottom surface 15 of the vehicle body, for example, from the center position. A wide accommodation space 16 can be secured up to the end.
各電動モータ41R,41Lは、例えばリチウムイオン電池などのバッテリ(充電池)40を動力源とし、バッテリ40を収容スペース16に設置する。具体的には、バッテリ40は、例えば直方体の外形をなし、図2(b)に示すように、底面15の略中央位置に載置することが可能である。また、車体10の後面14は例えば上面あるいは底面15に対して開閉可能に構成し、収容スペース16へのバッテリ40の出し入れを容易にすることが望ましい。これにより、長時間走行を実現させるための大容量のバッテリ40を車体10の収容スペース16に搭載可能になり、また、バッテリ40の交換、充電、点検などの作業は、後面14から容易に実施可能になる。さらに、バッテリ40を底面15に配置することができるため、車体10の重心が低く、安定した走行が可能な電動車両を得ることができる。 Each electric motor 41R, 41L uses a battery (rechargeable battery) 40 such as a lithium ion battery as a power source, and installs the battery 40 in the accommodation space 16. Specifically, the battery 40 has a rectangular parallelepiped shape, for example, and can be placed at a substantially central position of the bottom surface 15 as shown in FIG. In addition, the rear surface 14 of the vehicle body 10 is preferably configured to be openable and closable with respect to the upper surface or the bottom surface 15, for example, so that the battery 40 can be easily inserted into and removed from the accommodation space 16. As a result, a large-capacity battery 40 for realizing long-time running can be mounted in the housing space 16 of the vehicle body 10, and work such as replacement, charging, and inspection of the battery 40 can be easily performed from the rear surface 14. It becomes possible. Furthermore, since the battery 40 can be disposed on the bottom surface 15, an electric vehicle capable of running stably with a low center of gravity of the vehicle body 10 can be obtained.
図3に、この発明の自律走行装置の一実施例の構成ブロック図を示す。
図3において、この発明の自律走行装置1は、主として、制御部50,距離検出部51,走行制御部52,車輪53,通信部54,カメラ55,画像認識部56,障害物検出部57,位置情報取得部58,充電池59,入力部60,回転数計算部61,GNSS実位置計算部62,記憶部70を備える。
FIG. 3 shows a block diagram of a configuration of an embodiment of the autonomous traveling device of the present invention.
3, the autonomous traveling device 1 of the present invention mainly includes a control unit 50, a distance detection unit 51, a travel control unit 52, a wheel 53, a communication unit 54, a camera 55, an image recognition unit 56, an obstacle detection unit 57, A position information acquisition unit 58, a rechargeable battery 59, an input unit 60, a rotation speed calculation unit 61, a GNSS actual position calculation unit 62, and a storage unit 70 are provided.
また、自律走行装置1は、ネットワーク6を介して、管理サーバ5に接続され、管理サーバ5から送られる指示情報等に基づいて自律走行し、取得した監視情報などを管理サーバ5に送信する。
ネットワーク6としては、現在利用されているあらゆるネットワークを利用することができるが、自律走行装置1は、移動する装置であるので、無線通信が可能なネットワーク(たとえば、無線LAN)を利用することが好ましい。
The autonomous mobile device 1 is connected to the management server 5 via the network 6, autonomously travels based on instruction information and the like sent from the management server 5, and transmits the acquired monitoring information and the like to the management server 5.
As the network 6, any currently used network can be used. However, since the autonomous mobile device 1 is a moving device, it is possible to use a network capable of wireless communication (for example, a wireless LAN). preferable.
無線通信のネットワークとしては、公衆に開放されているインターネットなどを利用してもよく、あるいは、接続できる装置が限定される専用回線の無線ネットワークを利用してもよい。また、無線通信路での無線伝送方式としては、各種無線LAN(Local Area Network)(WiFi(登録商標)認証の有無は問わない)、ZigBee(登録商標)、Bluetooth(登録商標) LE(Low Energy)などの規格に準じた方式が挙げられ、無線到達距離や伝送帯域などを考慮して使用すればよいが、例えば携帯電話網などを利用してもよい。 As a wireless communication network, the Internet open to the public or the like may be used, or a dedicated line wireless network in which devices that can be connected are limited may be used. In addition, as a wireless transmission method in a wireless communication path, various wireless LANs (Local Area Network) (with or without WiFi (registered trademark) authentication), ZigBee (registered trademark), Bluetooth (registered trademark) LE (Low Energy) ) And the like, and may be used in consideration of a wireless reachable distance, a transmission band, or the like. For example, a mobile phone network may be used.
管理サーバ5は、主として、通信部91,監視制御部92,記憶部93を備える。
通信部91は、ネットワーク6を介して、自律走行装置1と通信する部分であり、無線による通信機能を有することが好ましい。
監視制御部92は、自律走行装置1に対する移動制御、自律走行装置1の情報収集機能および監視機能などを実行させる部分である。
The management server 5 mainly includes a communication unit 91, a monitoring control unit 92, and a storage unit 93.
The communication unit 91 is a part that communicates with the autonomous mobile device 1 via the network 6 and preferably has a wireless communication function.
The monitoring control unit 92 is a part that executes movement control for the autonomous traveling device 1, information collection function and monitoring function of the autonomous traveling device 1, and the like.
記憶部93は、自律走行装置1に対して移動指示をするための情報、自律走行装置1から送られてきた監視情報(受信監視情報93a)や、監視制御のためのプログラムなどを記憶する部分である。
また、記憶部93には、後述するような車体の所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む旋回補正情報を予め記憶してもよい。旋回補正情報を予め記憶している場合は、管理サーバ5の管理担当者が車体の所定の旋回動作をさせる操作をした場合に、管理サーバの通信部91が、記憶部93に記憶された旋回補正情報を自律走行装置1に送信し、自律走行装置1が、受信した旋回補正情報の左右の駆動輪の回転数を利用して、走行制御部52が前記左右の駆動輪をそれぞれ制御するようにすればよい。
The storage unit 93 stores information for instructing movement to the autonomous mobile device 1, monitoring information (reception monitoring information 93a) sent from the autonomous mobile device 1, a program for monitoring control, and the like. It is.
The storage unit 93 may store in advance turning correction information including the rotation speeds of the left and right drive wheels set in correspondence with a predetermined turning operation of the vehicle body as described later. When the turning correction information is stored in advance, the communication unit 91 of the management server stores the turning stored in the storage unit 93 when the manager in charge of the management server 5 performs an operation for causing the vehicle body to perform a predetermined turning operation. The correction information is transmitted to the autonomous traveling device 1, and the autonomous traveling device 1 uses the rotational speeds of the left and right drive wheels in the received turning correction information so that the traveling control unit 52 controls the left and right drive wheels, respectively. You can do it.
自律走行装置1の制御部50は、走行制御部52などの各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、CPU,ROM,RAM,I/Oコントローラ,タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
CPUは、ROM等に予め格納された制御プログラムに基づいて、各種ハードウェアを有機的に動作させて、この発明の走行機能、画像認識機能、障害物検出機能などを実行する。
The control unit 50 of the autonomous traveling device 1 is a part that controls the operation of each component such as the traveling control unit 52, and is mainly realized by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I / O controller, a timer, and the like. The
The CPU organically operates various hardware based on a control program stored in advance in a ROM or the like, and executes the running function, the image recognition function, the obstacle detection function, and the like of the present invention.
距離検出部51は、車両の現在位置から、進行方向の前方空間を含む所定の空間(たとえば、障害物判定領域)内に存在する物体および路面までの距離を検出する部分である。距離検出部51は、車体の前面のほぼ中央付近に配置される。ここで、車両が屋外を走行する場合、物体とは、たとえば、建物、柱、壁、突起物などを意味する。
距離検出部51は、進行方向の前方空間の障害物判定領域に所定の光を出射した後、前方空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、物体および路面までの距離を検出する。具体的には、距離検出部51は、主として、進行方向の所定の前方空間の障害物判定領域に光を出射する発光部51aと、物体によって反射された光を受光する受光部51bと、光の出射方向を、2次元的あるいは3次元的に変化させる走査制御部51cとから構成される。
The distance detection unit 51 is a part that detects the distance from the current position of the vehicle to an object and a road surface that exist in a predetermined space (for example, an obstacle determination region) including a forward space in the traveling direction. The distance detection unit 51 is disposed near the center of the front surface of the vehicle body. Here, when the vehicle travels outdoors, the object means, for example, a building, a pillar, a wall, a protrusion, or the like.
The distance detection unit 51 emits predetermined light to the obstacle determination area in the forward space in the traveling direction, and then receives the reflected light reflected by the object and the road surface existing in the front space, and the distance to the object and the road surface Is detected. Specifically, the distance detection unit 51 mainly includes a light emitting unit 51a that emits light to an obstacle determination region in a predetermined forward space in the traveling direction, a light receiving unit 51b that receives light reflected by an object, The scanning control unit 51c changes the emission direction of the two-dimensionally or two-dimensionally.
図4に、この発明の距離検出部51の一実施例の説明図を示す。
ここでは、発光部51aから出射されたレーザー51dが、物体100に反射して、受光距離L0だけ往復して戻ってきたレーザーの一部分が受光部51bに受光されることを示している。
FIG. 4 shows an explanatory diagram of an embodiment of the distance detector 51 of the present invention.
Here, the laser 51d emitted from the light emitting unit 51a is reflected by the object 100, and a part of the laser that has returned back and forth by the light receiving distance L0 is received by the light receiving unit 51b.
出射される光としては、レーザー、赤外線、可視光、超音波、電磁波などを用いることができるが、夜間でも測距が充分可能でなければならないため、レーザーを用いることが好ましい。
また、今日、距離検出用センサとして、LIDAR(Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging:ライダー)が用いられているが、これを距離検出部51として用いてもよい。
LIDARは、所定の障害物判定領域内の2次元空間または3次元空間にレーザーを出射し、障害物判定領域内の複数の測点における距離を測定する装置である。
また、LIDARは、発光部51aからレーザーを出射した後、物体によって反射された反射光を受光部51bで検出し、たとえば、出射時刻と受光時刻との時間差から、受光距離L0を算出する。この受光距離L0が、後述する測定距離情報72に相当する。
As the emitted light, laser, infrared light, visible light, ultrasonic wave, electromagnetic wave, or the like can be used. However, it is preferable to use a laser because distance measurement must be possible even at night.
Also, today, LIDAR (Light Detection and Ranging or Laser Imaging Detection and Ranging: rider) is used as a distance detection sensor, but this may be used as the distance detection unit 51.
The LIDAR is a device that emits a laser to a two-dimensional space or a three-dimensional space in a predetermined obstacle determination area and measures distances at a plurality of measurement points in the obstacle determination area.
The LIDAR detects the reflected light reflected by the object after the laser is emitted from the light emitting unit 51a, and calculates the light receiving distance L0 from the time difference between the emission time and the light receiving time, for example. This light receiving distance L0 corresponds to measurement distance information 72 described later.
発光部51aから出射されたレーザーが、距離L0だけ離れた動かない物体に当たったとすると、発光部51aの先端から物体表面までの距離L0の2倍に相当する距離(2L0)だけ進行して、受光部51bに受光される。
レーザーを出射した時刻と受光した時刻とは、レーザーが上記距離(2L0)を進行するのにかかる時間T0だけずれている。すなわち、時間差が生じている。この時間差T0と、光の速度とを利用することによって、上記受光距離L0を算出することができる。
また、この算出された受光距離L0から、物体(障害物)までの距離が検出される。
If the laser emitted from the light emitting unit 51a hits a non-moving object separated by a distance L0, the laser beam travels by a distance (2L0) corresponding to twice the distance L0 from the tip of the light emitting unit 51a to the object surface. Light is received by the light receiving portion 51b.
The time when the laser is emitted and the time when the laser is received are shifted by a time T0 required for the laser to travel the distance (2L0). That is, there is a time difference. By using the time difference T0 and the speed of light, the light receiving distance L0 can be calculated.
Further, the distance to the object (obstacle) is detected from the calculated light receiving distance L0.
図4には、距離検出部51を動かさない場合を示しており、発光部51aから出射されるレーザーは同じ光路を進行する場合を示している。
したがって、物体100の一点に当たって反射してきた反射光を受光した場合、発光部51aの先端と物体の一点との距離のみが算出される。
FIG. 4 shows a case where the distance detecting unit 51 is not moved, and shows a case where the laser emitted from the light emitting unit 51a travels on the same optical path.
Therefore, when the reflected light reflected by one point of the object 100 is received, only the distance between the tip of the light emitting unit 51a and one point of the object is calculated.
走査制御部51cは、進行方向の前方空間にある障害物判定領域の所定の複数の測点に向けて光が出射されるように、光の出射方向を走査させる部分であり、距離検出部51の向きを一定時間ごとに少しずつ変化させることによって、出射されるレーザーが進行する光路を少しずつ移動させる。
LIDAR51では、水平方向の所定の2次元空間の範囲内で、レーザーの出射方向を所定の走査ピッチずつ変化させて、物体までの距離を算出する(水平方向の2次元走査)。また、3次元的に距離を算出する場合は、垂直方向に、所定の走査ピッチだけレーザーの出射方向を変化させて、さらに上記の水平方向の2次元走査を行って距離を算出する。
The scanning control unit 51c is a part that scans the light emission direction so that the light is emitted toward a plurality of predetermined measurement points in the obstacle determination region in the forward space in the traveling direction. The distance detection unit 51 Is changed little by little at regular intervals, and the optical path traveled by the emitted laser is moved little by little.
The LIDAR 51 calculates the distance to the object by changing the laser emission direction by a predetermined scanning pitch within a predetermined two-dimensional space in the horizontal direction (horizontal two-dimensional scanning). When calculating the distance three-dimensionally, the laser emission direction is changed by a predetermined scanning pitch in the vertical direction, and the above two-dimensional scanning in the horizontal direction is further performed to calculate the distance.
図5に、距離検出部(LIDAR)51から出射されるレーザーの走査方向の概略説明図を示す。
また、図6に、距離検出部(LIDAR)51から出射されたレーザーの照射領域を、上方から見た図(図6(a))と、後方から見た図(図6(b))を示す。
図5において、1つの点は、所定の距離だけ離れた位置の垂直方向の2次元平面(垂直平面)において、レーザーが当たった位置(以下、測点と呼ぶ)を示している。
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of the scanning direction of the laser emitted from the distance detection unit (LIDAR) 51.
FIG. 6 shows a view of the irradiation region of the laser emitted from the distance detection unit (LIDAR) 51 as viewed from above (FIG. 6A) and a view as viewed from the rear (FIG. 6B). Show.
In FIG. 5, one point indicates a position (hereinafter referred to as a measurement point) where the laser hits on a two-dimensional plane (vertical plane) in a vertical direction at a position separated by a predetermined distance.
たとえば、距離検出部51の発光部51aから出るレーザーの出射方向を、水平方向に所定の走査ピッチだけ右方向に移動するように、距離検出部51の向きを変化させると、レーザーは、水平方向の右方向に走査ピッチだけずれた隣の位置(測点)の垂直平面に当たる。
もし、この垂直平面の位置に物体が存在したとすると、各測点において反射されたレーザーの反射光の一部分が、受光部51bに受光される。
このように順次、水平方向に、所定の走査ピッチずつ、レーザーの照射方向をずらしていくと、所定数の測点に対してレーザーが照射される。レーザーが照射された複数の測点ごとに、反射光の受光の有無を確認して距離を算出する。
For example, when the direction of the distance detection unit 51 is changed so that the emission direction of the laser emitted from the light emitting unit 51a of the distance detection unit 51 is moved to the right by a predetermined scanning pitch in the horizontal direction, the laser is moved in the horizontal direction. It hits the vertical plane of the next position (measurement point) shifted to the right by the scanning pitch.
If an object exists at the position of the vertical plane, a part of the reflected light of the laser reflected at each measurement point is received by the light receiving unit 51b.
In this manner, when the laser irradiation direction is shifted sequentially by a predetermined scanning pitch in the horizontal direction, the laser is irradiated to a predetermined number of measurement points. The distance is calculated by confirming whether or not the reflected light is received at each of the plurality of measurement points irradiated with the laser.
図6(a)には、レーザーの照射方向を、水平方向に走査ピッチずつずらして、図の左右方向(すなわち水平方向)に、レーザーを走査する例の説明図を示している。
たとえば、図6(a)に示すように、最も右側方向に、レーザーが照射された場合、その方向に物体が存在すれば、物体からの反射光を受光することによって、受光距離L0が算出される。
FIG. 6A shows an explanatory diagram of an example in which the laser irradiation direction is shifted in the horizontal direction by the scanning pitch and the laser is scanned in the left-right direction (that is, the horizontal direction) in the figure.
For example, as shown in FIG. 6A, when the laser is irradiated in the rightmost direction, if there is an object in that direction, the light receiving distance L0 is calculated by receiving the reflected light from the object. The
また、図5に示すように、レーザーを走査する方向を垂直方向とした場合、たとえば、レーザーを出射する方向を、垂直方向の上方向に所定の走査ピッチだけずらした場合は、レーザーは、垂直方向の上方向に走査ピッチだけずれた隣の位置(測点)の垂直平面に当たる。
レーザーの出射方向を垂直方向の上方向に1走査ピッチだけずらした後、図6(a)に示すように、水平方向にレーザーの照射方向をずらせば、前回の測点よりも上方向に1走査ピッチだけずれた位置の測点に対して、レーザーが照射される。
このように、水平方向のレーザーの走査と、垂直方向のレーザーの走査を順次行うことによって、所定の3次元空間に対してレーザーが照射され、3次元の測定空間に物体が存在すれば、その物体までの距離が算出される。
Further, as shown in FIG. 5, when the laser scanning direction is the vertical direction, for example, when the laser emission direction is shifted upward by a predetermined scanning pitch in the vertical direction, the laser is vertical. It hits the vertical plane of the next position (measurement point) shifted in the upward direction by the scanning pitch.
After shifting the laser emission direction by one scanning pitch in the vertical upward direction, as shown in FIG. 6A, if the laser irradiation direction is shifted in the horizontal direction, the laser beam is shifted upward by 1 from the previous measurement point. A laser beam is irradiated to a measurement point at a position shifted by the scanning pitch.
In this way, by sequentially performing a horizontal laser scan and a vertical laser scan, the laser is irradiated to a predetermined three-dimensional space, and if an object exists in the three-dimensional measurement space, The distance to the object is calculated.
また、複数の測点に向けて出射された光(レーザー)が物体に反射された場合に、物体に反射された反射光が受光部に受光されたことが確認されると、距離が算出された測点の位置に物体の一部分が存在すると判定される。
さらに、物体の一部分が存在すると判定された複数の測点を含む領域内に、その物体が存在し、その複数の測点を含む領域の情報から、物体の形状あるいは人体の姿勢などを特徴づける検知情報を取得する。
検知情報は、何らかの物体を特徴づける情報であるが、距離検出部51によって取得してもよく、あるいは、カメラ55によって撮影された物体の画像データから取得してもよい。
In addition, when light (laser) emitted toward a plurality of measurement points is reflected by an object, if it is confirmed that the reflected light reflected by the object is received by the light receiving unit, the distance is calculated. It is determined that a part of the object exists at the position of the measured point.
Furthermore, the object exists in an area including a plurality of measurement points where it is determined that a part of the object exists, and the shape of the object or the posture of the human body is characterized from information on the area including the plurality of measurement points. Get detection information.
The detection information is information that characterizes some object, but may be acquired by the distance detection unit 51 or may be acquired from image data of an object photographed by the camera 55.
なお、2次元走査において、レーザーを走査する方向を、水平方向として説明したが、これに限るものではなく、垂直方向にレーザーを出射する方向を変化させてもよい。
3次元的な測定空間にレーザーを照射する場合は、垂直方向の2次元走査をした後、水平方向に所定の走査ピッチだけずらして、順次、同様の垂直方向の2次元走査を行えばよい。
In the two-dimensional scanning, the laser scanning direction is described as the horizontal direction, but the present invention is not limited to this, and the laser emitting direction may be changed in the vertical direction.
When irradiating a laser to a three-dimensional measurement space, after performing two-dimensional scanning in the vertical direction, the same two-dimensional scanning in the same vertical direction may be sequentially performed by shifting the scanning direction by a predetermined scanning pitch in the horizontal direction.
図6(b)には、レーザーを水平方向と垂直方向に走査した場合に、3次元空間に照射されるレーザーの測点の概略説明図を示している。
もし、レーザーが出射された1つの測点の方向に、物体が存在しなければ、レーザーはそのまま光路上を進行し、反射光は受光されず、距離は測定できない。
逆に、ある測点に出射されたレーザーに対して反射光が受光された場合は、距離が算出され、算出された距離だけ離れた位置に、物体が存在することが認識される。
図6(b)では、右下部分の6つの測点において、反射光が検出されたことを示しており、この6つの測点を含む領域に、何らかの物体(たとえば、人体、障害物など)が存在することが認識される。
FIG. 6B is a schematic explanatory diagram of laser measurement points irradiated on the three-dimensional space when the laser is scanned in the horizontal direction and the vertical direction.
If there is no object in the direction of one measuring point where the laser is emitted, the laser travels on the optical path as it is, the reflected light is not received, and the distance cannot be measured.
Conversely, when reflected light is received with respect to a laser emitted to a certain measurement point, a distance is calculated, and it is recognized that an object exists at a position separated by the calculated distance.
FIG. 6B shows that reflected light is detected at the six measurement points in the lower right part, and some object (for example, a human body, an obstacle, etc.) is present in the region including these six measurement points. Is recognized.
また、複数の測点が含まれる物体の検出領域に対して、距離が測定された測点が所定数以上(たとえば、10点以上)検出された場合には、それらの測点のある領域内に物体が存在すると判断される。
ただし、距離が測定された測点が所定数よりも少ないか、あるいは、距離が測定された1つの測点の周囲にある測点では距離が測定できなかった場合などでは、その測点付近には物体が存在しない可能性が高く、測点における距離測定は誤検出であると判断される。
In addition, when a predetermined number or more (for example, 10 points or more) of points whose distances are measured are detected with respect to the detection region of an object including a plurality of points, within the region where those points are located It is determined that there is an object.
However, if the number of measuring points whose distance is measured is less than the predetermined number, or if the measuring point around one measuring point where the distance is measured cannot measure the distance, it will be near the measuring point. Is highly likely not to exist, and the distance measurement at the measuring point is determined to be a false detection.
また、距離が測定された測点の数を数える場合、原則として、1つの測点については、1つとカウントするものとし、たとえば、所定の検出領域内において、10個の測点で距離が検出された場合、その領域内の測点数は10とカウントする。 In addition, when counting the number of measuring points at which distances are measured, in principle, one measuring point is counted as one. For example, the distance is detected at ten measuring points in a predetermined detection area. If so, the number of stations in that area is counted as 10.
距離検出部51の受光部51bにレーザー51dが入射されると、そのレーザーの受光強度に対応した電気信号が出力される。
制御部50は、受光部51bから出力される電気信号を確認し、たとえば、所定のしきい値以上の強度を有する電気信号が検出された場合に、レーザーを受光したと判断する。
発光部51aには、従来から用いられているレーザー発光素子が用いられ、受光部51bには、レーザーを検出するレーザー受光素子が用いられる。
When the laser 51d is incident on the light receiving unit 51b of the distance detecting unit 51, an electrical signal corresponding to the received light intensity of the laser is output.
The control unit 50 confirms the electrical signal output from the light receiving unit 51b, and determines that the laser is received, for example, when an electrical signal having an intensity equal to or greater than a predetermined threshold is detected.
Conventionally used laser light emitting elements are used for the light emitting part 51a, and laser light receiving elements for detecting a laser are used for the light receiving part 51b.
また、制御部50は、発光部51aから出射されたレーザーの出射時刻と、受光部51bに反射光が受光されたことを確認された受光時刻との時間差T0を利用して、発光部51aと複数の測点との間の距離である受光距離L0を算出する。
制御部50が、たとえば、タイマーを利用して現在時刻を取得し、レーザーの出射時刻と、レーザーの受光が確認された受光時刻との時間差T0を算出し、この両時刻の時間差T0と、レーザーの速度とを利用して、受光距離L0を算出する。
In addition, the control unit 50 uses the time difference T0 between the emission time of the laser emitted from the light emitting unit 51a and the light reception time when it is confirmed that the reflected light is received by the light receiving unit 51b. A light receiving distance L0, which is a distance between a plurality of measurement points, is calculated.
The control unit 50 obtains the current time using, for example, a timer, calculates a time difference T0 between the laser emission time and the light reception time when laser reception is confirmed, and the time difference T0 between these two times and the laser The light receiving distance L0 is calculated by using the speed of.
走行制御部52は、車体を走行させる駆動部材を制御する部分である。主として、駆動部材に相当する車輪53の回転を制御して、直線走行および回転動作などをさせることによって、自動的に車両を走行させる。
駆動部材には、車輪やキャタピラ(登録商標)などが含まれ、たとえば、車体の左右に取り付けられた駆動輪が駆動部材に相当する。
走行制御部52は、上記した電動モータを備え、駆動部材が左右の駆動輪からなる場合、左駆動輪を回転させる電動モータと、右駆動輪を回転させる電動モータとを備える。
車輪53は、図1および図2に示したような4つの車輪(21,22,31,32)に相当する。
上記したように、車輪のうち、左右の前輪(21,31)を駆動輪とし、左右の後輪(22,32)は回転制御をしない従動輪としてもよい。
また、図示しないエンコーダを、駆動輪(21,31)の左輪と右輪にそれぞれ設け、車輪の回転数や回転方向、回転位置、回転速度によって車両の移動距離等を計測し、走行を制御してもよい。エンコーダは、速度検出部に相当する。
The travel control unit 52 is a part that controls a drive member that travels the vehicle body. Mainly, the vehicle is automatically driven by controlling the rotation of the wheel 53 corresponding to the driving member to perform linear running and rotating operation.
The drive member includes wheels, Caterpillar (registered trademark), and the like. For example, drive wheels attached to the left and right of the vehicle body correspond to the drive member.
The traveling control unit 52 includes the above-described electric motor, and includes an electric motor that rotates the left driving wheel and an electric motor that rotates the right driving wheel when the driving member includes left and right driving wheels.
The wheel 53 corresponds to four wheels (21, 22, 31, 32) as shown in FIGS.
As described above, of the wheels, the left and right front wheels (21, 31) may be drive wheels, and the left and right rear wheels (22, 32) may be driven wheels that are not rotationally controlled.
In addition, encoders (not shown) are provided on the left and right wheels of the drive wheels (21, 31), respectively, and the travel distance of the vehicle is measured by the rotation speed, rotation direction, rotation position, and rotation speed of the wheels to control traveling. May be. The encoder corresponds to a speed detection unit.
通信部54は、ネットワーク6を介して、管理サーバ5と、データの送受信を行う部分である。上記したように、無線通信によってネットワーク6に接続し、管理サーバ5と通信できる機能を有することが好ましい。
たとえば、異常状態が発生し通知処理を実行する場合、通信部54は、異常状態が発生したこと、異常状態の発生日時および発生位置を含む通知情報を、自律走行装置とは異なる位置に配置された管理サーバ5に送信する。
また、通知情報は、自律走行装置とは異なる位置にいる担当者の所持する端末に送信してもよく、管理サーバおよび端末の少なくともどちらか一方または両方に送信すればよい。
なお、送信先をどこにするかは、予め設定しておく必要があるが、車両の運用形態に対応させて、異常状態の内容などに基づいて、送信先を変更、追加できるようにしてもよい。
The communication unit 54 is a part that transmits / receives data to / from the management server 5 via the network 6. As described above, it is preferable to have a function of connecting to the network 6 by wireless communication and communicating with the management server 5.
For example, when an abnormal state occurs and the notification process is executed, the communication unit 54 arranges the notification information including the occurrence of the abnormal state, the occurrence date and time of the abnormal state, and the occurrence position at a position different from the autonomous traveling device. To the management server 5.
The notification information may be transmitted to a terminal owned by a person in charge at a position different from that of the autonomous mobile device, and may be transmitted to at least one or both of the management server and the terminal.
In addition, although it is necessary to set in advance where the transmission destination is, it may be possible to change or add the transmission destination based on the contents of the abnormal state in accordance with the operation mode of the vehicle. .
カメラ55は、主として、車両の走行方向の前方空間を含む所定の空間の画像を撮影する部分であり、撮影する画像は、静止画でも、動画でもよい。撮影された画像は、入力画像データ71として、記憶部70に記憶され、管理サーバ5からの要求に応じて、管理サーバ5に転送される。
また、カメラ55は、1台だけでなく、複数台備えてもよい。たとえば、車体の前方、左方、右方、後方をそれぞれ撮影するように、4台のカメラを固定設置してもよく、また各カメラの撮影方向を変更できるようにしてもよく、ズーム機能を備えてもよい。
また、車両が屋外を走行する場合、天候がよく撮影領域が十分に明るい場合は、カメラで撮影した画像を分析することにより、人体、障害物、路面の状態等を検出する。
The camera 55 is a part that mainly captures an image of a predetermined space including a front space in the traveling direction of the vehicle, and the image to be captured may be a still image or a moving image. The captured image is stored in the storage unit 70 as input image data 71 and transferred to the management server 5 in response to a request from the management server 5.
Moreover, you may provide not only one camera 55 but multiple units | sets. For example, four cameras may be fixedly installed to shoot the front, left, right, and rear of the vehicle body, and the shooting direction of each camera may be changed. You may prepare.
When the vehicle travels outdoors and the weather is good and the shooting area is sufficiently bright, the human body, obstacles, road conditions, etc. are detected by analyzing the images taken by the camera.
画像認識部56は、カメラ55によって撮影された画像データ(入力画像データ71)の中に含まれる物体を認識する部分である。たとえば、画像データに含まれる物体を抽出し、抽出された物体が、人体の所定の特徴を持つ物体である場合に、その物体を人体として認識する。さらに認識された人体の部分の画像データ(人体画像)と、記憶部70に予め記憶された人物登録情報とを比較して、人体画像が予め登録された人物に一致可能か否かを判断する。画像認識処理は、既存の画像認識技術を用いればよい。
認識する物体は、人体に限るものではなく、壁、柱、段差、動物、狭い通路のような障害物を認識してもよい。
The image recognition unit 56 is a part that recognizes an object included in the image data (input image data 71) captured by the camera 55. For example, an object included in image data is extracted, and when the extracted object is an object having a predetermined characteristic of the human body, the object is recognized as a human body. Further, the recognized human body image data (human body image) is compared with the person registration information stored in advance in the storage unit 70 to determine whether or not the human body image can match the person registered in advance. . The image recognition process may use existing image recognition technology.
An object to be recognized is not limited to a human body, and an obstacle such as a wall, a pillar, a step, an animal, or a narrow passage may be recognized.
障害物検出部57は、主に、距離検出部51から取得した情報を利用して、物体(障害物)を検出する部分である。特に、距離検出部51によって距離が検出された物体の障害物判定領域内での位置と、物体が存在する位置の進行方向に対する方向とが検出される。
たとえば、距離検出部51によって、反射光が受光され距離が算出された測点の位置には障害物が存在することが検出される。
また、上記したように、複数の測点までの距離が算出されるので、距離が算出された測点の位置情報から、障害物の大きさ、位置、形状、障害物までの距離が取得される。
The obstacle detection unit 57 is a part that detects an object (obstacle) mainly using information acquired from the distance detection unit 51. In particular, the position of the object whose distance is detected by the distance detection unit 51 in the obstacle determination area and the direction of the position where the object exists with respect to the traveling direction are detected.
For example, the distance detector 51 detects the presence of an obstacle at the position of the measuring point where the reflected light is received and the distance is calculated.
In addition, as described above, since the distances to a plurality of measurement points are calculated, the size, position, shape, and distance to the obstacles of the obstacles are acquired from the position information of the measurement points for which the distances have been calculated. The
さらに、図6(a)に示したレーザーの走査方向のうち、ほぼ中央のレーザーの走査方向を、車両の進行方向とすると、障害物を検出した測点の位置と、レーザーの走査方向との関係から、検出した障害物が、進行方向に対して右側方向にあるのか、左側方向にあるのか、あるいは、ちょうど進行方向上にあるのかを判断することができる。
また、障害物が存在する方向を決める基準として、車両の進行方向をゼロ度とし、障害物が存在する位置の角度を算出することもできる。すなわち、進行方向に対する障害物が存在する方向を検出することができる。
Furthermore, if the scanning direction of the laser at the center in the scanning direction of the laser shown in FIG. 6A is the traveling direction of the vehicle, the position of the station where the obstacle is detected and the scanning direction of the laser From the relationship, it can be determined whether the detected obstacle is in the right direction, the left direction, or just in the traveling direction with respect to the traveling direction.
In addition, as a reference for determining the direction in which the obstacle exists, the traveling direction of the vehicle can be set to zero degrees, and the angle of the position where the obstacle exists can be calculated. That is, it is possible to detect a direction in which an obstacle exists in the traveling direction.
位置情報取得部58は、車両の現在位置を示す情報(緯度、経度など)を取得する部分であり、たとえば、GNSSに含まれる GPS(Global Position System)を利用して、現在位置情報73を取得する。現在位置情報73は、原則として、車両に取り付けられたGNSSアンテナの位置である。
GNSS衛星から出射されたGNSS電波を受信するためのGNSSアンテナが、車両に取り付けられる。位置情報取得部58は、GNSSアンテナが受信したGNSS電波から、GNSSアンテナの位置を示すGNSSデータの測定値を取得する。
The position information acquisition unit 58 is a part for acquiring information (latitude, longitude, etc.) indicating the current position of the vehicle. For example, the current position information 73 is acquired using GPS (Global Position System) included in GNSS. To do. The current position information 73 is, in principle, the position of the GNSS antenna attached to the vehicle.
A GNSS antenna for receiving GNSS radio waves emitted from the GNSS satellite is attached to the vehicle. The position information acquisition unit 58 acquires a measurement value of GNSS data indicating the position of the GNSS antenna from the GNSS radio wave received by the GNSS antenna.
自律走行を維持するためにはGNSSデータの測定値(GNSS測定値とも呼ぶ)は、理想的にはGNSSアンテナの実際の位置を数センチメートルの精度で示すことが必要となるが、単独測位の場合は10メートルから50メートル程度の精度しかでない。また、測定時刻や測定位置によっても、電波干渉や受信障害により誤差を生む。そこで、リアルタイムキネマティック技術のような相対測位で高精度の座標を測位する方法が用いられてきているが、自律走行ではさらに後述するようなGNSSデータの補正を行うことが好ましい。 In order to maintain autonomous driving, measured values of GNSS data (also called GNSS measured values) ideally indicate the actual position of the GNSS antenna with an accuracy of several centimeters. In the case, the accuracy is only about 10 to 50 meters. Also, depending on the measurement time and the measurement position, an error is generated due to radio wave interference and reception disturbance. Therefore, a method of positioning coordinates with high accuracy by relative positioning such as real-time kinematic technology has been used, but it is preferable to perform correction of GNSS data as described later in autonomous driving.
GNSSアンテナが取り付けられる位置は特に限定するものではないが、旋回時などに生じる走行誤差を少なくするためには、できるだけ車体の回転中心の近くに、GNSSアンテナを取り付けることが好ましい。以下の実施例では、図7に示すように、自律走行装置の直進時の進行方向に対して、車体の左後方の位置に、GNSSアンテナを取り付けるものとして説明する。車体が定置旋回するときの支点となる車体の回転中心を、車体中心と呼ぶ。 The position where the GNSS antenna is attached is not particularly limited, but it is preferable to attach the GNSS antenna as close as possible to the center of rotation of the vehicle body in order to reduce running errors that occur during turning. In the following embodiment, as shown in FIG. 7, a description will be given assuming that a GNSS antenna is attached to the left rear position of the vehicle body with respect to the traveling direction when the autonomous traveling device travels straight. The center of rotation of the vehicle body, which becomes a fulcrum when the vehicle body turns stationary, is called the vehicle body center.
図7に、この発明の自律走行装置の車体中心と、GNSSアンテナの取り付け位置との関係の一実施例の説明図を示す。
図7(a)において、自律走行装置1は、4つのタイヤ(左タイヤLT1,LT2、右タイヤRT1,RT2)を備え、図面の上方向が、直進時の進行方向とする。また、車体中心Pは、車体が定置旋回するときの回転中心を意味する。定置旋回する場合、理想的には、この車体中心Pが移動せずに、左回転あるいは右回転をする。
また、図7(a)では、GNSSアンテナを取り付けた位置を車体中心Pとは異なる位置とし、GNSSアンテナの取付位置Gを、自律走行装置1の車体の左後方としている。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the center of the vehicle body of the autonomous traveling device of the present invention and the attachment position of the GNSS antenna.
In FIG. 7 (a), the autonomous traveling device 1 includes four tires (left tires LT1, LT2, right tires RT1, RT2), and the upward direction in the drawing is the traveling direction when traveling straight. The vehicle body center P means the rotation center when the vehicle body turns stationary. When making a stationary turn, ideally, the vehicle body center P does not move, but rotates left or right.
7A, the position where the GNSS antenna is attached is different from the vehicle body center P, and the attachment position G of the GNSS antenna is the left rear of the vehicle body of the autonomous mobile device 1.
車体中心Pの位置は、個々の車両によって固定されており、GNSSアンテナが固定設置されるものとすると、GNSSアンテナの位置も固定されているので、車体中心PとGNSSアンテナの間の距離(GNSS距離GL)も固定値である。
GNSSアンテナが電波を受信することによって取得するGNSS測定値は、厳密には、GNSSアンテナの取付位置を示しており、車体中心Pの位置ではない。そこで、車体中心Pの位置を求めるためには、車体中心PとGNSSアンテナの間の距離GLと車両の移動方向とを考慮して、GNSSアンテナの取付位置を示すGNSS測定値から、計算する必要がある。
The position of the vehicle center P is fixed by each vehicle, and if the GNSS antenna is fixedly installed, the position of the GNSS antenna is also fixed, so the distance between the vehicle center P and the GNSS antenna (GNSS The distance GL) is also a fixed value.
Strictly speaking, the GNSS measurement value obtained when the GNSS antenna receives radio waves indicates the mounting position of the GNSS antenna, not the position of the vehicle body center P. Therefore, in order to obtain the position of the vehicle body center P, it is necessary to calculate from the GNSS measurement value indicating the mounting position of the GNSS antenna in consideration of the distance GL between the vehicle body center P and the GNSS antenna and the moving direction of the vehicle. There is.
図7(b)において、車体中心Pの位置とGNSSアンテナの取付位置Gとの一実施例の説明図を示す。図7(b)では、図7(a)の直進時の進行方向をY軸とし、車体の右方向をX軸とする。また、GNSSアンテナの取付位置Gを、XY座標の原点(0,0)とした場合、車体中心Pの座標が、(+1,+1)で示されることを示している。
仮に、自律走行装置がY軸方向に直進していたとすると、GNSSアンテナの取付位置Gと車体中心Pとが図7(b)の位置関係を保ったまま直進するので、GNSSアンテナの取付位置座標から、車体中心Pの座標を求めることができる。たとえば、直進走行しているときに取得されたGNSS測定値から、GNSSアンテナの取付位置Gの座標が(Xa,Yb)であると測定された場合、車体中心Pの座標は、(Xa+1,Yb+1)として求めることができる。
FIG. 7B shows an explanatory diagram of one embodiment of the position of the vehicle body center P and the attachment position G of the GNSS antenna. In FIG. 7 (b), the traveling direction when going straight in FIG. 7 (a) is the Y axis, and the right direction of the vehicle body is the X axis. Further, when the attachment position G of the GNSS antenna is the origin (0, 0) of the XY coordinates, the coordinates of the vehicle body center P are indicated by (+1, +1).
Assuming that the autonomous traveling device goes straight in the Y-axis direction, the GNSS antenna mounting position G and the vehicle body center P go straight while maintaining the positional relationship shown in FIG. From this, the coordinates of the vehicle body center P can be obtained. For example, when the coordinates of the attachment position G of the GNSS antenna are measured as (Xa, Yb) from the GNSS measurement values acquired while traveling straight ahead, the coordinates of the vehicle body center P are (Xa + 1, Yb + 1) ).
図8に、この発明の自律走行装置を旋回させた場合における、自律走行装置の車体中心とGNSSアンテナの取り付け位置との関係の一実施例の説明図を示す。
図8(a)は、図7(b)と同一の図面を示しており、この状態を、旋回する前の初期位置とする。また、XY座標のY軸は、図8(a)の直進時の進行方向に固定し、X軸は図8(a)の場合の車体の右方向に固定する。
図8(a)の状態では、GNSSアンテナの取付位置Gは、車体中心Pの左下方向にあり、上記したように、GNSS測定値であるGNSSアンテナの取付位置Gの座標が(0,0)であるとした場合は、車体中心Pの座標は、(+1,+1)として求めることができる。
FIG. 8 shows an explanatory diagram of an embodiment of the relationship between the vehicle center of the autonomous traveling device and the attachment position of the GNSS antenna when the autonomous traveling device of the present invention is turned.
FIG. 8 (a) shows the same drawing as FIG. 7 (b), and this state is set as an initial position before turning. Further, the Y axis of the XY coordinates is fixed in the traveling direction during straight traveling in FIG. 8 (a), and the X axis is fixed in the right direction of the vehicle body in the case of FIG. 8 (a).
In the state of FIG. 8A, the GNSS antenna mounting position G is in the lower left direction of the vehicle body center P. As described above, the coordinates of the GNSS antenna mounting position G, which is the GNSS measurement value, are (0, 0). If it is, the coordinates of the vehicle body center P can be obtained as (+1, +1).
図8(b)は、図8(a)の初期位置に対して、90度だけ右方向に旋回した場合を示している。GNSSアンテナの取付位置Gと車体中心Pとの位置関係は変わらないが、車体は90度だけ右方向に回転したために、GNSSアンテナの取付位置Gは、車体中心Pの左上方向にくる。この場合、GNSS測定値であるGNSSアンテナの取付位置Gの座標が(0,0)であるとした場合は、車体中心Pの座標は、(+1,−1)として求めることができる。 FIG. 8B shows a case where the vehicle turns rightward by 90 degrees with respect to the initial position shown in FIG. The positional relationship between the attachment position G of the GNSS antenna and the vehicle body center P does not change, but the attachment position G of the GNSS antenna comes in the upper left direction of the vehicle body center P because the vehicle body is rotated rightward by 90 degrees. In this case, when the coordinates of the GNSS antenna mounting position G, which is a GNSS measurement value, are (0, 0), the coordinates of the vehicle body center P can be obtained as (+1, -1).
図8(c)は、図8(a)の初期位置に対して、180度だけ右方向に旋回した場合を示している。GNSSアンテナの取付位置Gと車体中心Pとの位置関係は変わらないが、車体は180度だけ右方向に回転したために、GNSSアンテナの取付位置Gは、車体中心Pの右上方向にくる。この場合、GNSS測定値であるGNSSアンテナの取付位置Gの座標が(0,0)であるとした場合は、車体中心Pの座標は、(−1,−1)として求めることができる。 FIG. 8 (c) shows a case where the vehicle turns to the right by 180 degrees with respect to the initial position of FIG. 8 (a). Although the positional relationship between the GNSS antenna mounting position G and the vehicle body center P does not change, the GNSS antenna mounting position G is located in the upper right direction of the vehicle body center P because the vehicle body has rotated 180 degrees to the right. In this case, when the coordinates of the GNSS antenna attachment position G, which is the GNSS measurement value, are (0, 0), the coordinates of the vehicle body center P can be obtained as (-1, -1).
図8(d)は、図8(a)の初期位置に対して、90度だけ左方向に旋回した場合を示している。GNSSアンテナの取付位置Gと車体中心Pとの位置関係は変わらないが、車体は90度だけ左方向に回転したために、GNSSアンテナの取付位置Gは、車体中心Pの右下方向にくる。この場合、GNSS測定値であるGNSSアンテナの取付位置Gの座標が(0,0)であるとした場合は、車体中心Pの座標は、(−1,+1)として求めることができる。 FIG. 8D shows a case where the vehicle turns left by 90 degrees with respect to the initial position shown in FIG. The positional relationship between the GNSS antenna mounting position G and the vehicle body center P does not change, but the GNSS antenna mounting position G is located in the lower right direction of the vehicle body center P because the vehicle body has rotated 90 degrees to the left. In this case, when the coordinates of the GNSS antenna mounting position G, which is a GNSS measurement value, are (0, 0), the coordinates of the vehicle body center P can be obtained as (−1, +1).
取得された現在位置情報73と、記憶部70に予め記憶された経路情報74とを比較しながら、車両の進行すべき方向を決定し、車両を自律走行させる。
車両を自律走行させるためには、上記した距離検出部51、カメラ55、障害物検出部57、位置情報取得部58のすべてから得た情報を用いることが好ましいが、あるいは少なくともいずれか1つから得た情報を利用して自律走行させてもよい。
While comparing the acquired current position information 73 and route information 74 stored in advance in the storage unit 70, the direction in which the vehicle should travel is determined, and the vehicle is allowed to travel autonomously.
In order to make the vehicle autonomously travel, it is preferable to use information obtained from all of the distance detection unit 51, the camera 55, the obstacle detection unit 57, and the position information acquisition unit 58, or from at least one of them. You may make it run autonomously using the obtained information.
また、位置情報取得部58としては、GPS衛星と同様に、現在利用されている他の衛星測位システムを用いてもよい。たとえば、日本の準天頂衛星システム(Quasi-Zenith Satellite System:QZSS)、ロシアのGLONASS(Global Navigation Satellite System)、EUのガリレオ、中国の北斗、インドのIRNSS(Indian Regional Navigational Satellite System)などを利用してもよい。 Further, as the position information acquisition unit 58, other currently used satellite positioning systems may be used similarly to the GPS satellites. For example, using Japan's Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), Russian GLONASS (Global Navigation Satellite System), EU Galileo, China Hokuto, India IRNSS (Indian Regional Navigational Satellite System) May be.
充電池59は、車両1の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、走行機能、距離検出機能、画像認識機能、通信機能などを行うための電力を供給する部分である。
たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ni−Cd電池、鉛電池、各種燃料電池などの充電池が用いられる。
また、図示しない電池残量検出部を備え、充電池の残りの容量(電池残量)を検出し、検出された電池残量に基づいて、所定の充電設備の方へ帰還するべきか否かを判断し、電池残量が所定残量よりも少なくなった場合は、充電設備へ自動的に帰還するようにしてもよい。
The rechargeable battery 59 is a part that supplies power to each functional element of the vehicle 1, and is a part that mainly supplies power for performing a travel function, a distance detection function, an image recognition function, a communication function, and the like.
For example, rechargeable batteries such as lithium ion batteries, nickel metal hydride batteries, Ni-Cd batteries, lead batteries, and various fuel cells are used.
In addition, a battery remaining amount detection unit (not shown) is provided to detect the remaining capacity (battery remaining amount) of the rechargeable battery, and whether or not to return to a predetermined charging facility based on the detected battery remaining amount. When the remaining battery level is less than the predetermined remaining level, the battery may be automatically returned to the charging facility.
入力部60は、作業者が、設定情報の入力や、機能の選択入力などを行う部分であり、たとえば、キーボード、スイッチ、タッチパネル、リモコンなどが用いられる。
またこの発明では、後述するように、入力部60は、作業者がこれから車両を走行させようとする場合に、旋回速度モードの選択入力や、車両の移動パターンと蛇角などを入力するのに用いられる。
なお、これらの入力情報は、管理サーバや作業者の所持している携帯端末から、無線通信によって自律走行装置に送信してもよい。
The input unit 60 is a part where an operator inputs setting information, a function selection input, and the like. For example, a keyboard, a switch, a touch panel, a remote controller, or the like is used.
In the present invention, as will be described later, the input unit 60 is used to input a selection of a turning speed mode, a vehicle movement pattern, a snake angle, and the like when an operator intends to drive the vehicle. Used.
In addition, you may transmit these input information to an autonomous running apparatus by radio | wireless communication from the management server or the portable terminal which an operator has.
回転数計算部61は、入力部60によって入力された情報と、記憶部70に予め記憶された旋回補正情報76の設定値を利用して、上記したような左右の駆動輪を駆動させる左右の電動モータの回転数(以下、モータ回転数と呼ぶ)を計算する部分である。
後述するように、旋回動作を行う場合、所定の計算式によって、左右の駆動輪ごとに、電動モータの回転数が計算される。また、入力情報と設定値とタイヤの円周長さとによって、電動モータの回転数が決まるので、各入力情報に対応するモータ回転数を予め計算しておき、記憶部70に、計算後のモータ回転数の数値を記憶してもよい。
The rotation speed calculation unit 61 uses the information input by the input unit 60 and the set value of the turning correction information 76 stored in advance in the storage unit 70 to drive the left and right drive wheels as described above. This is a part for calculating the rotational speed of the electric motor (hereinafter referred to as motor rotational speed).
As will be described later, when a turning operation is performed, the rotation speed of the electric motor is calculated for each of the left and right drive wheels by a predetermined calculation formula. Further, since the rotational speed of the electric motor is determined by the input information, the set value, and the circumferential length of the tire, the motor rotational speed corresponding to each input information is calculated in advance, and the calculated motor is stored in the storage unit 70. You may memorize | store the numerical value of rotation speed.
GNSS実位置計算部62は、GNSSアンテナの実際の位置を求める部分である。より詳しくは、後述するように、位置情報取得部58によって取得されたGNSS測定値と、記憶部70に記憶されたGNSS差分情報とを利用して、GNSSアンテナが取り付けられた実際の位置の正確な位置情報を計算する部分である。
上記したように、位置情報取得部58によって取得されるGNSSデータの測定値は、誤差を含む場合があるので、GNSSアンテナが取り付けられた位置の正確な位置を示していない場合がある。そこで、所定の計算によって求められたGNSS差分情報を予め記憶部に記憶しておき、測定されたGNSSデータの測定値と記憶されたGNSS差分情報とを利用して、GNSSアンテナの実際の位置を計算する。GNSSアンテナの実際の位置を計算する方法の実施例は、後述する。
The GNSS actual position calculation unit 62 is a part for obtaining the actual position of the GNSS antenna. More specifically, as will be described later, the GNSS measurement value acquired by the position information acquisition unit 58 and the GNSS difference information stored in the storage unit 70 are used to accurately determine the actual position where the GNSS antenna is attached. This is the part that calculates the position information.
As described above, since the measurement value of the GNSS data acquired by the position information acquisition unit 58 may include an error, it may not indicate the exact position where the GNSS antenna is attached. Therefore, the GNSS difference information obtained by a predetermined calculation is stored in a storage unit in advance, and the actual position of the GNSS antenna is determined using the measured value of the measured GNSS data and the stored GNSS difference information. calculate. An example of a method for calculating the actual position of the GNSS antenna will be described later.
また、上記した構成要素に加えて、車両の走行時における3次元空間に対する加速度および角速度を測定する慣性測定部を備えてもよい。
慣性測定部は、主として、車体の走行によって生じる変位を測定することによって、測定された加速度などの情報から、車両の位置、傾き、振動、車体の現在の進行方向などを検出する部分であり、たとえば、車両の上下方向、左右方向、前後方向の3つの軸に対する加速度と角速度を測定する。慣性測定部としては、たとえば、加速度を測定する加速度センサと、角速度を測定するジャイロセンサと、地磁気の大きさと方向を測定する磁気センサとのいずれか1つ以上のセンサを組み合わせて用いればよい。
測定された加速度と角速度の大きさと方向とを利用することにより、車両の進行方向を検出することができ、また、車両の走行時に進行方向とは異なる方向に横すべりした場合には、その横すべりした方向を検出することもできる。
Further, in addition to the above-described components, an inertia measuring unit that measures acceleration and angular velocity with respect to a three-dimensional space when the vehicle is traveling may be provided.
The inertia measurement unit is a part that detects the position, inclination, vibration, current traveling direction of the vehicle body, etc. from information such as measured acceleration by measuring the displacement caused by the travel of the vehicle body, For example, acceleration and angular velocity with respect to three axes of the vertical direction, the horizontal direction, and the front-back direction of the vehicle are measured. As the inertia measuring unit, for example, any one or more of an acceleration sensor that measures acceleration, a gyro sensor that measures angular velocity, and a magnetic sensor that measures the magnitude and direction of geomagnetism may be used in combination.
By using the measured acceleration and the magnitude and direction of the angular velocity, the traveling direction of the vehicle can be detected, and if the vehicle slips in a direction different from the traveling direction when the vehicle travels, the vehicle slips. The direction can also be detected.
また、車両1の走行中の速度を検出する速度検出部を備えてもよい。速度検出部は、車輪53に取り付けられたエンコーダに相当し、速度検出部から出力される速度情報を、CPUがリアルタイムで取得し、状況に応じて、走行制御部52を制御して、加速あるいは減速をする。
また、所定の監視対象の情報を取得する監視情報取得部を備えてもよい。たとえば、車両が所定の領域を自律走行して収集した情報や車両の走行状態の情報を取得して、記憶部70に、送信監視情報75として記憶する。監視情報取得部に相当するデバイスとして、たとえば、温度計、湿度計、マイク、ガス検知装置などを備えればよい。
Moreover, you may provide the speed detection part which detects the speed during the driving | running | working of the vehicle 1. FIG. The speed detection unit corresponds to an encoder attached to the wheel 53, and the CPU acquires speed information output from the speed detection unit in real time, and controls the travel control unit 52 according to the situation to accelerate or Slow down.
Moreover, you may provide the monitoring information acquisition part which acquires the information of a predetermined monitoring object. For example, information acquired by the vehicle autonomously traveling in a predetermined area and information on the traveling state of the vehicle are acquired and stored as transmission monitoring information 75 in the storage unit 70. What is necessary is just to provide a thermometer, a hygrometer, a microphone, a gas detection apparatus etc. as a device corresponded to the monitoring information acquisition part, for example.
さらに、車両1が走行中に、障害物に衝突したこと、接触したこと、あるいは近づいたことを検出する衝突検出部を備えてもよい。たとえば、感圧スイッチ、マイクロスイッチ、超音波センサ、赤外線測距センサなどからなる接触センサや非接触センサが用いられ、たとえば、車体のバンパーに配置する。
衝突検出部は、1つでもよいが、車体の前方、側面、後方からの衝突を検知するために、車体の前方、側面、後方の所定の位置に、それぞれ複数個設けることが好ましい。
Furthermore, you may provide the collision detection part which detects that the vehicle 1 collided with the obstacle, drive | worked, or approached while driving | running | working. For example, a contact sensor or a non-contact sensor including a pressure sensitive switch, a micro switch, an ultrasonic sensor, an infrared distance measuring sensor, or the like is used.
One collision detection unit may be provided, but a plurality of collision detection units are preferably provided at predetermined positions on the front, side, and rear of the vehicle body in order to detect collisions from the front, side, and rear of the vehicle body.
記憶部70は、自律走行装置1の各機能を実行するために必要な情報やプログラムを記憶する部分であり、ROM,RAM,フラッシュメモリなどの半導体記憶素子,HDD,SSDなどの記憶装置、その他の記憶媒体が用いられる。
記憶部70には、たとえば、入力画像データ71、測定距離情報72、現在位置情報73,経路情報74、送信監視情報75、旋回補正情報76、GNSS差分情報77、GNSSアンテナ取付情報78などが記憶される。
The storage unit 70 is a part that stores information and programs necessary for executing each function of the autonomous mobile device 1, and is a semiconductor storage element such as ROM, RAM, flash memory, a storage device such as HDD, SSD, and the like. These storage media are used.
The storage unit 70 stores, for example, input image data 71, measurement distance information 72, current position information 73, route information 74, transmission monitoring information 75, turning correction information 76, GNSS difference information 77, GNSS antenna mounting information 78, and the like. Is done.
入力画像データ71は、カメラ55によって撮影された画像データである。カメラが複数台ある場合は、カメラごとに記憶される。画像データとしては、静止画および動画のどちらでもよい。画像データは、不審者の検知、異常状態の検出、車両の進路決定などに利用され、送信監視情報75の1つとして、管理サーバ5に送信される。 The input image data 71 is image data taken by the camera 55. When there are a plurality of cameras, it is stored for each camera. The image data may be either a still image or a moving image. The image data is used for detecting a suspicious person, detecting an abnormal state, determining a course of the vehicle, and the like, and is transmitted to the management server 5 as one of the transmission monitoring information 75.
測定距離情報72は、上記のように距離検出部51から取得した情報によって算出された受光距離L0である。1つの受光距離L0は、所定の距離測定領域内の1つの測点において測定された距離を意味する。
また、この情報72は、所定の距離測定領域内に属する測点ごとに記憶され、各測点の位置情報と対応づけて記憶される。たとえば、測点が水平方向にm個あり、垂直方向にn個ある場合は、合計m×n個の測点にそれぞれ対応した受光距離L0が記憶される。
The measurement distance information 72 is the light reception distance L0 calculated by the information acquired from the distance detection unit 51 as described above. One light receiving distance L0 means a distance measured at one measuring point in a predetermined distance measuring region.
Further, this information 72 is stored for each measuring point belonging to the predetermined distance measuring area, and is stored in association with the position information of each measuring point. For example, when there are m measuring points in the horizontal direction and n measuring points in the vertical direction, the light receiving distances L0 corresponding to the total of m × n measuring points are stored.
また、各測点の方向に、レーザーを反射する物体(障害物、路面、柱など)が存在し、その物体からの反射光を受光できた場合は、その物体までの受光距離L0が記憶される。ただし、測点方向に物体が存在しない場合は、反射光が受光されないので、測点距離情報72として、たとえば、受光距離L0の代わりに、測定できなかったことを示す情報を記憶してもよい。 In addition, if there is an object (obstacle, road surface, pillar, etc.) that reflects the laser in the direction of each measurement point and the reflected light from the object can be received, the light receiving distance L0 to that object is stored. The However, since no reflected light is received when there is no object in the direction of the measurement point, information indicating that measurement could not be performed may be stored as the measurement point distance information 72, for example, instead of the light reception distance L0. .
現在位置情報73は、位置情報取得部58によって取得された車両の現在位置を示す情報である。たとえば、GNSSを利用して取得された緯度と経度とからなる情報である。この情報は、たとえば、車両の進路を決定するのに用いられる。 The current position information 73 is information indicating the current position of the vehicle acquired by the position information acquisition unit 58. For example, it is information consisting of latitude and longitude acquired using GNSS. This information is used, for example, to determine the course of the vehicle.
経路情報74は、車体の走行ルートを予め定めた情報であり、走行すべき経路の地図を予め記憶したものである。たとえば、移動する経路や領域が予め固定的に決まっている場合は、当初から固定的な情報として記憶される。ただし、経路変更をする必要がある場合などでは、ネットワーク6を介して、管理サーバ5から送信される情報を、新たな経路情報74として記憶してもよい。 The route information 74 is information that predetermines the travel route of the vehicle body, and stores a map of the route to travel in advance. For example, when a moving route or area is fixedly determined in advance, it is stored as fixed information from the beginning. However, when it is necessary to change the route, information transmitted from the management server 5 via the network 6 may be stored as new route information 74.
送信監視情報75は、走行中および停止中に取得された種々の監視対象の情報であり、ネットワーク6を介して管理サーバ5に送信される情報である。この情報としては、たとえば、カメラ55によって撮影された入力画像データ71,走行距離,移動経路,環境データ(温度,湿度,放射線,ガス,雨量,音声,紫外線など),地形データ,障害物データ,路面情報,警告情報などが含まれる。 The transmission monitoring information 75 is information on various monitoring targets acquired during traveling and stopping, and is information transmitted to the management server 5 via the network 6. This information includes, for example, input image data 71 photographed by the camera 55, travel distance, travel route, environment data (temperature, humidity, radiation, gas, rainfall, voice, ultraviolet light, etc.), terrain data, obstacle data, Includes road surface information and warning information.
旋回補正情報76は、旋回動作をする時に利用される情報であり、所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む情報を、予め記憶したものである。左右の駆動輪の回転数は、自律走行装置が左方向または右方向に旋回するときに、左右の駆動輪をそれぞれ回転させる電動モータの回転数に相当する。
左右の駆動輪の回転数を異ならせることによって、旋回や定置旋回を行うが、走行速度や旋回方向などの条件に基づいて設定した電動モータの回転数を、予め記憶部70に記憶しておく。
作業者によって要求された車体の旋回動作をさせる場合に、旋回補正情報76の左右の駆動輪の回転数を利用して、走行制御部52が、左右の駆動輪をそれぞれ制御する。旋回補正情報76の詳細は後述する。
The turning correction information 76 is information used when making a turning operation, and stores information including the rotation speeds of the left and right drive wheels set corresponding to a predetermined turning operation in advance. The rotation speeds of the left and right drive wheels correspond to the rotation speeds of the electric motors that respectively rotate the left and right drive wheels when the autonomous traveling device turns leftward or rightward.
Turning and stationary turning are performed by changing the rotation speeds of the left and right drive wheels. The rotation speed of the electric motor set based on conditions such as the traveling speed and the turning direction is stored in the storage unit 70 in advance. .
When the turning operation of the vehicle body requested by the worker is performed, the traveling control unit 52 controls the left and right drive wheels using the rotation speeds of the left and right drive wheels of the turn correction information 76. Details of the turning correction information 76 will be described later.
GNSS差分情報77は、GNSS測定値を補正するための情報であり、GNSSアンテナの実際の位置と、時刻と、所定の時刻ごとに取得されたGNSS測定値と、時刻ごとに取得されたGNSS測定値とGNSSアンテナの実際の位置との差分を、予め記憶したものである。GNSSデータの測定値(GNSS測定値)のみでは高い精度を求めることは難しいので、所定の時刻に測定されたGNSSデータの測定値から、GNSSアンテナの実際の位置を求めるのに、GNSS差分情報77を用いる。GNSS差分情報77の詳細は後述する。 The GNSS difference information 77 is information for correcting the GNSS measurement value. The actual position of the GNSS antenna, the time, the GNSS measurement value acquired at each predetermined time, and the GNSS measurement acquired at each time. The difference between the value and the actual position of the GNSS antenna is stored in advance. Since it is difficult to obtain high accuracy with only the measured value of GNSS data (GNSS measured value), the GNSS difference information 77 is used to determine the actual position of the GNSS antenna from the measured value of GNSS data measured at a predetermined time. Is used. Details of the GNSS difference information 77 will be described later.
GNSSアンテナ取付情報78は、自律走行装置に取り付けられたGNSSアンテナに関する情報であり、主として、車体が定置旋回するときの支点となる車体中心と、GNSSアンテナが取り付けられた位置との距離(GNSS距離GLと呼ぶ)を予め設定記憶した情報である。後述するように、計算されたGNSSアンテナの実際の位置と、このGNSSアンテナ取付情報78とを利用して、車体中心の位置を求める。 The GNSS antenna attachment information 78 is information related to the GNSS antenna attached to the autonomous mobile device, and is mainly the distance (GNSS distance) between the vehicle body center serving as a fulcrum when the vehicle body is stationary and the position where the GNSS antenna is attached. (Referred to as GL). As will be described later, the position of the center of the vehicle body is obtained using the calculated actual position of the GNSS antenna and the GNSS antenna mounting information 78.
<旋回補正情報の説明>
旋回補正情報76は、上記したように、所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む情報であるが、たとえば、後述する図10に示すように、旋回速度に関する情報と、旋回の移動パターンと、旋回の角度を示す蛇角と、旋回の曲率半径と、左右の駆動輪をそれぞれ回転させる電動モータの回転数とを含む。
<Explanation of turning correction information>
The turning correction information 76 is information including the rotation speeds of the left and right drive wheels set corresponding to a predetermined turning operation as described above. For example, as shown in FIG. Information, a turning movement pattern, a snake angle indicating a turning angle, a turning radius of curvature, and the number of rotations of the electric motor for rotating the left and right drive wheels, respectively.
自律走行装置を、円軌道を描いて所定の曲率半径の円周上を旋回させる場合、左側の車輪と右側の車輪との間には内輪差があるため、移動距離が異なり、左右の車輪を回転駆動させるそれぞれの電動モータの回転数が異なる。
左右の駆動輪をそれぞれ独立した電動モータで駆動する場合は、左右の電動モータの回転数が同じであれば、車両は直進し、旋回させることはできないので、旋回させるためには左右の電動モータの回転数を異ならせる必要がある。
たとえば、左方向への旋回の場合は、旋回の半径が小さい左側の車輪よりも、旋回の半径が大きい右側の車輪の移動距離が長いため、右側の車輪を回転駆動させる電動モータの回転数を、左側の車輪を回転駆動させる電動モータの回転数よりも大きくする必要がある。
When the autonomous traveling device is turned on a circle with a predetermined radius of curvature in a circular orbit, there is an inner ring difference between the left wheel and the right wheel. The number of rotations of each electric motor to be rotated is different.
When the left and right drive wheels are driven by independent electric motors, if the left and right electric motors have the same rotational speed, the vehicle cannot go straight and cannot turn. It is necessary to vary the number of rotations.
For example, in the case of a left turn, the movement distance of the right wheel having a large turning radius is longer than that of the left wheel having a small turning radius. It is necessary to make it larger than the rotational speed of the electric motor that rotates the left wheel.
自律走行装置が円軌道上を旋回する場合、左右の電動モータの回転数は、旋回の速度と、旋回の曲率半径と、旋回の角度(以下、蛇角と呼ぶ)とによって、ほぼ決定することができる。
旋回の速度は、作業者が旋回前に入力すればよい。ただし、自律走行装置が走行する走行経路が予め設定されている場合は、走行経路上の旋回位置がある場所や、その旋回位置での旋回角度は、事前に分かっているので、その旋回位置の速度を予め設定しておいてもよい。
また、速度の値を直接入力するのではなく、いくつかの旋回速度のモードを予め設定記憶しておき、実際の旋回をさせる前に、いずれかの旋回速度モードを入力するようにしてもよい。たとえば、高速モード(たとえば、時速10km)、中速モード(たとえば、時速5km)、低速モード(たとえば、時速1km)のような3つの旋回速度モードを予め設定しておき、作業者が、いずれかのモードを選択入力すればよい。
When the autonomous traveling device turns on a circular orbit, the number of rotations of the left and right electric motors is substantially determined by the turning speed, the turning radius of curvature, and the turning angle (hereinafter referred to as a snake angle). Can do.
The turning speed may be input by the operator before turning. However, if the travel route on which the autonomous traveling device travels is set in advance, the place where the turning position is located on the traveling route and the turning angle at that turning position are known in advance, so The speed may be set in advance.
Further, instead of directly inputting the value of the speed, it is also possible to set and store several turning speed modes in advance and input any turning speed mode before actually turning. . For example, three turning speed modes such as a high speed mode (for example, 10 km / h), a medium speed mode (for example, 5 km / h), and a low speed mode (for example, 1 km / h) are set in advance, and the operator The mode may be selected and input.
旋回の曲率半径は、旋回で走行する円軌道の中心(旋回中心)から左車輪(左タイヤ)までの距離、または旋回中心から右車輪(右タイヤ)までの距離に相当する。旋回時における左タイヤが移動する円軌道と、右タイヤが移動する円軌道とは異なるため、左タイヤの旋回の曲率半径と、右タイヤの旋回の曲率半径とは異なり、旋回する方向によっても異なる。
また、旋回の角速度は左右の旋回の曲率半径の差に比例するので、旋回速度モードに対応する旋回の曲率半径は、角速度と自律走行装置の車体条件に基づいて、ほぼ決定することができる。
たとえば、後述するように、旋回速度モードが高速モードの場合、車体中心の旋回の曲率半径を10メートルに設定したとすると、左旋回をする場合は、左タイヤの旋回の曲率半径を9.5メートルに設定し、右タイヤの旋回の曲率半径を10.5メートルに設定する。逆に、右旋回をする場合は、左タイヤの旋回の曲率半径を10.5メートルに設定し、右タイヤの旋回の曲率半径を9.5メートルに設定する。
The radius of curvature of the turn corresponds to the distance from the center of the circular orbit (turning center) to the left wheel (left tire) or the distance from the turning center to the right wheel (right tire). Since the circular trajectory on which the left tire moves during turning is different from the circular trajectory on which the right tire moves, the radius of curvature of the left tire and the radius of curvature of the right tire vary, and also vary depending on the direction of the turn. .
Further, since the angular velocity of the turn is proportional to the difference between the curvature radii of the left and right turns, the curvature radius of the turn corresponding to the turn speed mode can be almost determined based on the angular speed and the vehicle body condition of the autonomous traveling device.
For example, as will be described later, when the turning speed mode is the high speed mode, assuming that the radius of curvature of turning at the center of the vehicle body is set to 10 meters, when turning left, the radius of curvature of turning left tire is set to 9.5. Set to meters, and set the radius of curvature for turning the right tire to 10.5 meters. Conversely, when making a right turn, the radius of curvature of the turn of the left tire is set to 10.5 meters, and the radius of curvature of the turn of the right tire is set to 9.5 meters.
旋回の角度(蛇角)は、旋回の初期位置からの移動距離に相当し、移動する円軌道の中心(旋回中心)と、旋回の車両の初期位置とを結んだ線分の移動角度により特定できる。たとえば、蛇角が90度の場合、円軌道1周のうち、1/4だけ移動することを意味する。また、蛇角が60度の場合、1/6周だけ移動することを意味する。 The turning angle (snake angle) corresponds to the moving distance from the initial turning position, and is specified by the moving angle of the segment connecting the center of the moving circular orbit (turning center) and the initial position of the turning vehicle. it can. For example, when the snake angle is 90 degrees, it means that the circle moves by ¼ of one round orbit. In addition, when the snake angle is 60 degrees, it means to move by 1/6 round.
図9に、左旋回する場合の車体の位置と曲率半径との関係の一実施例の説明図を示す。
図9において、旋回中心を、旋回する円軌道の中心として、左方向に旋回する場合を示している。Aが旋回開始時の車体の位置を示し、Bが30度だけ旋回した車体の位置を示し、Cが60度だけ旋回した車体の位置を示し、Dが90度だけ旋回した車体の位置を示している。旋回中心を、XY座標の原点(0、0)とし、旋回開始時の車体の位置の方向をX軸方向とし、90度だけ旋回した車体の位置の方向をY軸方向とする。
また、左右のタイヤの位置が、車体中心Pから、それぞれ左右方向に0.5メートル離れた位置にあるものとする。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the position of the vehicle body and the radius of curvature when turning left.
FIG. 9 shows a case of turning leftward with the turning center as the center of a turning circular orbit. A shows the position of the vehicle body at the start of turning, B shows the position of the vehicle body turned by 30 degrees, C shows the position of the vehicle body turned by 60 degrees, and D shows the position of the vehicle body turned by 90 degrees ing. The turning center is the origin (0, 0) of the XY coordinates, the direction of the position of the vehicle body at the start of turning is the X-axis direction, and the direction of the position of the vehicle body turned 90 degrees is the Y-axis direction.
Further, the left and right tires are located at positions 0.5 meters away from the vehicle body center P in the left-right direction.
図9の車体の部分は説明のためにやや拡張して記載しているが、旋回中心から車体中心Pまでの距離を10メートルとし、旋回開始時の車体中心の位置座標をP(10,0)とし、GNSSアンテナの位置座標をG(9.6、−1)とする。
また、車体は、旋回中心(0、0)を中心とする円軌道上を左旋回するが、車体中心の曲率半径REは10メートルであり、90度だけ旋回した後の車体中心の位置座標は、P(0,10)となり、GNSSアンテナの位置座標は、G(1、9.6)となる。
図9に示すように、左旋回する場合は、左側タイヤの軌跡は、右側タイヤの軌跡よりも短く、左側タイヤの曲率半径は、右側タイヤの曲率半径よりも短くなる。
ここでは、車体中心Pから左右のタイヤの位置までの距離を、0.5メートルとすると、左側タイヤの曲率半径REは9.5メートルとなり、右側タイヤの曲率半径REは10.5メートルとなる。したがって、左旋回する場合は、左側タイヤの移動距離は右側タイヤの移動距離よりも短いので、左側タイヤを駆動する左側の電動モータの回転数を、右側タイヤを駆動する右側の電動モータの回転数よりも小さくする必要がある。
Although the vehicle body portion in FIG. 9 is shown slightly expanded for explanation, the distance from the turning center to the vehicle body center P is 10 meters, and the position coordinate of the vehicle body center at the start of turning is P (10,0 ), And the position coordinates of the GNSS antenna are G (9.6, −1).
The vehicle body turns left on a circular orbit centered on the turning center (0, 0), but the curvature radius RE of the vehicle body center is 10 meters, and the position coordinates of the vehicle body center after turning 90 degrees are , P (0,10), and the position coordinates of the GNSS antenna are G (1, 9.6).
As shown in FIG. 9, when making a left turn, the trajectory of the left tire is shorter than the trajectory of the right tire, and the curvature radius of the left tire is shorter than the curvature radius of the right tire.
Here, if the distance from the vehicle body center P to the left and right tire positions is 0.5 meters, the curvature radius RE of the left tire is 9.5 meters, and the curvature radius RE of the right tire is 10.5 meters. Therefore, when turning left, the movement distance of the left tire is shorter than the movement distance of the right tire, so the number of rotations of the left electric motor that drives the left tire is the number of rotations of the right electric motor that drives the right tire. It is necessary to make it smaller.
電動モータの回転数は、旋回の曲率半径と、タイヤの円周の長さと、蛇角(旋回する角度)とにより、次の計算式により求めることができる。
K=2πRE*LE/TL
ここで、電動モータの回転数をK、旋回時のタイヤの曲率半径をRE、蛇角に相当する移動量をLE、タイヤの円周の長さをTLとする。
また、移動量LEは、円周に対する蛇角の割合(蛇角/360度)とする。たとえば、30度だけ左旋回する場合は、蛇角が30度であり、移動量LEは、30/360=1/12となる。
旋回時のタイヤの曲率半径RE、蛇角に相当する移動量LE、タイヤの円周の長さTLのいずれも、予め設定記憶される情報である。電動モータの回転数は、上記した計算式により計算することができるが、曲率半径RE、移動量LE、および円周の長さTLは、予め設定記憶される数値なので、電動モータの回転数も、曲率半径RE、移動量LE、および円周の長さTLから一意に決まるため、記憶部70に、数値として予め記憶してもよい。
The number of revolutions of the electric motor can be obtained by the following calculation formula based on the radius of curvature of turning, the circumferential length of the tire, and the snake angle (turning angle).
K = 2πRE * LE / TL
Here, the rotation speed of the electric motor is K, the radius of curvature of the tire when turning is RE, the movement amount corresponding to the snake angle is LE, and the circumferential length of the tire is TL.
The movement amount LE is the ratio of the snake angle to the circumference (snake angle / 360 degrees). For example, when turning left by 30 degrees, the snake angle is 30 degrees and the movement amount LE is 30/360 = 1/12.
The radius of curvature RE of the tire at the time of turning, the movement amount LE corresponding to the snake angle, and the circumferential length TL of the tire are all information set and stored in advance. The rotation speed of the electric motor can be calculated by the above formula, but the curvature radius RE, the movement amount LE, and the circumferential length TL are numerical values that are set and stored in advance. Since it is uniquely determined from the curvature radius RE, the movement amount LE, and the circumferential length TL, it may be stored in advance in the storage unit 70 as a numerical value.
図10に、旋回補正情報の一実施例の説明図を示す。
図10において、旋回補正情報76は、旋回の移動パターンごとに記憶された複数個の補正値からなり、各補正値は、主として、入力情報と、設定値と、モータ回転数とからなる。図10には、高速モードにおける旋回補正情報76の実施例を示している。
入力情報は、作業者によって入力される情報であり、移動パターンと蛇角とからなる。作業者は、自律走行装置を旋回させようとする場合、旋回速度モードと移動パターンと蛇角とを入力する。
旋回速度モードとして、高速モードが入力された場合は、図10の高速モードにおける旋回補正情報76が読み出される。
移動パターンは、旋回の方向を意味し、「左旋回」または「右旋回」のいずれかである。蛇角は、旋回の角度を意味し、作業者は、旋回させようとする角度の値を入力する。図9と図10では、30度と、60度と、90度のみを示しているが、これに限るものではなく、たとえば、42度や158度というような任意の角度を入力してもよい。
FIG. 10 is an explanatory diagram of an embodiment of the turning correction information.
In FIG. 10, the turning correction information 76 includes a plurality of correction values stored for each turning movement pattern, and each correction value mainly includes input information, a set value, and a motor rotation speed. FIG. 10 shows an example of the turning correction information 76 in the high speed mode.
The input information is information input by an operator and includes a movement pattern and a snake angle. When the worker wants to turn the autonomous traveling device, the worker inputs a turning speed mode, a movement pattern, and a snake angle.
When the high speed mode is input as the turning speed mode, the turning correction information 76 in the high speed mode of FIG. 10 is read.
The movement pattern means the direction of turning and is either “left turning” or “right turning”. The snake angle means a turning angle, and the operator inputs a value of the angle to be turned. 9 and 10 show only 30 degrees, 60 degrees, and 90 degrees. However, the present invention is not limited to this. For example, an arbitrary angle such as 42 degrees or 158 degrees may be input. .
設定値は、曲率半径REと、蛇角に相当する移動量LEからなり、曲率半径REは、走行速度に対応させて予め設定される。
図10では、高速モードにおける曲率半径REと、蛇角に相当する移動量LEを示している。曲率半径REは、左右のタイヤで異なるので、異なる数値が設定される。
モータ回転数Kは、上記した計算式により求められ、予め記憶しておく。
また、図10では、蛇角の実施例として、3つの角度(30度、60度、90度)に対する設定値とモータ回転数しか記載していないが、この他の角度に対応した設定値とモータ回転数を予め設定して記憶してもよい。
The set value includes a curvature radius RE and a movement amount LE corresponding to a snake angle. The curvature radius RE is set in advance corresponding to the traveling speed.
FIG. 10 shows the curvature radius RE and the movement amount LE corresponding to the snake angle in the high speed mode. Since the radius of curvature RE differs between the left and right tires, different values are set.
The motor rotation speed K is obtained by the above formula and is stored in advance.
In FIG. 10, only set values and motor rotation speeds for three angles (30 degrees, 60 degrees, and 90 degrees) are shown as examples of snake angles, but set values corresponding to these other angles The motor speed may be set and stored in advance.
図10において、補正値H01の移動パターンが直進の場合は、旋回ではないので、曲率半径REと移動量LEは、設定する必要はなく、モータ回転数も左右で異なることはないので、設定記憶しなくてもよい。ただし、図示していないが、高速モードにおける直進の速度を予め設定記憶してもよい。 In FIG. 10, when the movement pattern of the correction value H01 is straight, it is not a turn, so it is not necessary to set the radius of curvature RE and the movement amount LE, and the motor rotation speed does not differ from left to right, so the setting memory You don't have to. However, although not shown, the straight speed in the high speed mode may be set and stored in advance.
また、たとえば、補正値H02では、移動パターンとして「左旋回」が入力され、蛇角として「30度」が入力された場合の設定値と、モータ回転数Kを示している。これは、図9のBの位置に相当し、左タイヤの曲率半径REは9.5メートルであり、右タイヤの曲率半径REは10.5メートルであり、移動量LEは、円周の1/12であると設定されている。この場合、タイヤの円周をTLで表したとすれば、左タイヤを駆動する電動モータの回転数Kは、次式で計算できる。
K=2πRE*LE/TL=2*3.14*9.5/(12*TL)
また、右タイヤを駆動する電動モータの回転数Kは、次式で計算できる。
K=2πRE*LE/TL=2*3.14*10.5/(12*TL)
タイヤの円周TLの値が予め設定されている場合は、そのTLの値を、上記計算式に代入することにより、モータ回転数Kが計算されるので、数値化されたモータ回転数Kを、旋回補正情報76として、予め記憶してもよい。
Further, for example, the correction value H02 indicates the set value and the motor rotational speed K when “left turn” is input as the movement pattern and “30 degrees” is input as the snake angle. This corresponds to the position B in FIG. 9, the radius of curvature RE of the left tire is 9.5 meters, the radius of curvature RE of the right tire is 10.5 meters, and the movement amount LE is 1/12 of the circumference. Is set. In this case, if the circumference of the tire is represented by TL, the rotational speed K of the electric motor that drives the left tire can be calculated by the following equation.
K = 2πRE * LE / TL = 2 * 3.14 * 9.5 / (12 * TL)
Further, the rotational speed K of the electric motor that drives the right tire can be calculated by the following equation.
K = 2πRE * LE / TL = 2 * 3.14 * 10.5 / (12 * TL)
If the tire circumference TL value is set in advance, the motor rotation speed K is calculated by substituting that TL value into the above formula. The turning correction information 76 may be stored in advance.
他の蛇角についても、同様に、設定値とモータ回転数Kを、旋回補正情報76として、予め記憶すればよい。
ただし、右旋回の場合は、車両の旋回方向が左旋回の車両の旋回方向と逆になるので、曲率半径の大きさは、左タイヤのほうが、右タイヤよりも大きくなる。
図10では、補正値H05から補正値H07の右旋回の場合は、左タイヤの曲率半径REは10.5メートルであり、右タイヤの曲率半径REは9.5メートルとする。
Similarly, the set values and the motor rotational speed K may be stored in advance as the turning correction information 76 for the other snake angles.
However, in the case of a right turn, the turning direction of the vehicle is opposite to the turning direction of the left turn vehicle, so the radius of curvature of the left tire is larger than that of the right tire.
In FIG. 10, in the case of a right turn from the correction value H05 to the correction value H07, the curvature radius RE of the left tire is 10.5 meters, and the curvature radius RE of the right tire is 9.5 meters.
図11に、中速モードの旋回補正情報の一実施例の説明図を示す。
補正値H12から補正値H14は、左旋回の場合を示し、補正値H15から補正値H17は、右旋回の場合を示している。
ここで、中速モードの場合は、高速モードの場合と異なり、小回りが可能なので、曲率半径REを、高速モードの曲率半径よりも小さく設定している。
図11では、左旋回の場合は、左タイヤの曲率半径REは6.5メートルであり、右タイヤの曲率半径REは7.5メートルとしている。右旋回の場合は、左タイヤの曲率半径REは7.5メートルであり、右タイヤの曲率半径REは6.5メートルとしている。
図示しないが、同様に低速モードの場合も、曲率半径REを設定し、設定値と、設定値から計算されたモータ回転数Kを、旋回補正情報76として、予め記憶すればよい。
FIG. 11 shows an explanatory diagram of an embodiment of turning correction information in the medium speed mode.
Correction values H12 to H14 indicate the case of a left turn, and correction values H15 to H17 indicate the case of a right turn.
Here, in the medium speed mode, unlike the high speed mode, a small turn is possible, so the curvature radius RE is set smaller than the curvature radius in the high speed mode.
In FIG. 11, in the case of a left turn, the curvature radius RE of the left tire is 6.5 meters, and the curvature radius RE of the right tire is 7.5 meters. In the case of right turn, the radius of curvature RE of the left tire is 7.5 meters, and the radius of curvature RE of the right tire is 6.5 meters.
Although not shown, similarly in the case of the low speed mode, the radius of curvature RE may be set, and the set value and the motor rotational speed K calculated from the set value may be stored in advance as the turning correction information 76.
図10や図11のような旋回補正情報76を予め設定し、記憶部70に記憶しておくことにより、自律走行装置に所定の旋回をさせる場合、作業者が、その旋回に対応する移動パターンと蛇角と速度モードとを入力するだけで、旋回のためのモータ回転数Kが記憶部70の旋回補正情報76から読み出され、読み出されたモータ回転数Kですぐに旋回動作に入ることができ、旋回時の位置補正のために、複雑な計算をすることなく、正確な自律走行を維持することができる。 When turning correction information 76 as shown in FIG. 10 or FIG. 11 is set in advance and stored in the storage unit 70, when the autonomous traveling device is caused to make a predetermined turn, the operator can change the movement pattern corresponding to the turn. The motor rotation speed K for turning is read from the turning correction information 76 in the storage unit 70, and the turning operation is immediately started at the read motor rotation speed K. Therefore, accurate autonomous traveling can be maintained without performing complicated calculations for position correction during turning.
また、図11では、定置旋回モードの旋回補正情報の一実施例の説明図も示している。
定置旋回モードの移動パターンは、右定置旋回と左定置旋回の2種類がある。
定置旋回モードでは、車体中心Pを回転の中心として、上下左右方向に移動せずに車両が回転するので、蛇角は入力する必要がない。
また、曲率半径REは、左右差がないので、たとえば、左タイヤの曲率半径REを0.5メートルとし、右タイヤの曲率半径REを0.5メートルと設定すればよい。
移動量LEも左右差がないので、たとえば、右定置旋回する場合は、左タイヤの移動量LEを1とし、右タイヤの移動量LEを−1と設定すればよい。ここで、移動量LEの−1は、逆方向に回転することを意味する。
FIG. 11 also shows an explanatory diagram of one embodiment of turning correction information in the stationary turning mode.
There are two types of movement patterns in the stationary turning mode: right stationary turning and left stationary turning.
In the stationary turning mode, the vehicle rotates without moving in the vertical and horizontal directions with the vehicle body center P as the center of rotation, so that the snake angle need not be input.
Further, since there is no left-right difference in the curvature radius RE, for example, the curvature radius RE of the left tire may be set to 0.5 meters, and the curvature radius RE of the right tire may be set to 0.5 meters.
Since there is no left-right difference in the movement amount LE, for example, when making a right stationary turn, the left tire movement amount LE may be set to 1, and the right tire movement amount LE may be set to -1. Here, -1 of the movement amount LE means that the movement is in the reverse direction.
また、左定置旋回する場合は、左タイヤの移動量LEを−1とし、右タイヤの移動量LEを1と設定すればよい。
モータ回転数Kは、設定値を利用して、図11に示すように同様の計算式により求めることができる。
車両を定置旋回させる場合は、作業者が、定置旋回モードの移動パターンを入力することにより、対応する旋回補正情報から、モータ回転数Kが読み出され、そのモータ回転数Kを利用して、定置旋回するように左右の車輪の制御が行われる。
定置旋回の場合も、位置補正のために複雑な計算をすることがなく、正確な定置旋回動作を維持することができる。
In the case of a left stationary turn, the left tire movement amount LE may be set to -1, and the right tire movement amount LE may be set to one.
The motor rotation speed K can be obtained by the same calculation formula as shown in FIG. 11 using the set value.
When the vehicle is turned stationary, the operator inputs the movement pattern of the stationary turning mode, and the motor rotation speed K is read from the corresponding turning correction information, and using the motor rotation speed K, The left and right wheels are controlled to make a fixed turn.
Even in the case of stationary turning, an accurate stationary turning operation can be maintained without performing complicated calculation for position correction.
<GNSSデータの補正>
図12に、GNSSアンテナによって取得されるGNSSデータの補正についての一実施例の説明図を示す。
図12(a)は、GNSSアンテナの実際の位置と、取得されたGNSSデータとの関係の説明図である。
図12(a)では、自律走行装置1の進行方向をY軸とし、右方向をX軸としている。
また、自律走行装置1を所定の位置で停止しているものとし、その停止状態での車体中心の位置をPとし、GNSSアンテナの位置をGBとする。
GNSSアンテナの位置GBの実際の位置座標を(Xb、Yb)とする。
<Correction of GNSS data>
FIG. 12 is an explanatory diagram of an embodiment regarding correction of GNSS data acquired by a GNSS antenna.
FIG. 12A is an explanatory diagram of the relationship between the actual position of the GNSS antenna and the acquired GNSS data.
In Fig.12 (a), the advancing direction of the autonomous traveling apparatus 1 is made into the Y-axis, and the right direction is made into the X-axis.
Further, it is assumed that the autonomous mobile device 1 is stopped at a predetermined position, the position of the vehicle body center in the stopped state is P, and the position of the GNSS antenna is GB.
Assume that the actual position coordinates of the position GB of the GNSS antenna are (Xb, Yb).
もし、GNSSアンテナが受信した電波により、正確なGNSSアンテナの位置のGNSSデータが測定されたとした場合、その測定座標は、GB(Xb、Yb)となる。
しかし、GNSSアンテナが同じ位置にあったとしても、測定をする時刻によって、測定に利用される衛星の位置関係は異なるので、いつも同一な(Xb、Yb)が測定されることはなく、GNSSアンテナの実際の位置GBを求めるには、GNSSデータの測定値から補正を行う必要がある。
図12(a)の閉ループ曲線は、24時間のあいだに、異なる時刻ごとに測定されたGNSSデータの測定値の位置座標の一実施例を示している。GNSSアンテナが同じ位置にあり、測定をする時刻も同一ならば、測定に利用される衛星の位置関係は同じなので、いつもほぼ同じGNSSデータの測定値が得られる。したがって、GNSSデータの測定値は、24時間のあいだに閉ループ曲線を1周する。
If the GNSS data of the exact position of the GNSS antenna is measured by the radio wave received by the GNSS antenna, the measurement coordinate is GB (Xb, Yb).
However, even if the GNSS antenna is at the same position, the positional relationship of the satellites used for measurement differs depending on the time of measurement, so the same (Xb, Yb) is not always measured, and the GNSS antenna In order to obtain the actual position GB of the GNSS, it is necessary to correct from the measured value of the GNSS data.
The closed loop curve of FIG. 12 (a) shows an example of position coordinates of measured values of GNSS data measured at different times during 24 hours. If the GNSS antenna is at the same position and the measurement time is the same, the positional relationship of the satellites used for the measurement is the same, so the measurement values of the same GNSS data are always obtained. Therefore, the measured value of GNSS data goes around the closed loop curve for 24 hours.
図12(a)において、GB0(Xb+20、Yb)は、ある時刻T0において、取得されたGNSSデータの測定値であるとする。この場合、理想的には、GNSSアンテナの実際の位置であるGB(Xb、Yb)が取得されるべきであったが、時刻T0では、Y軸方向には精度誤差はなく、X軸方向に、差分(Xs=20)だけ、精度誤差が発生していたことを示している。
自律走行装置を停止したまま、24時間が経過し、また同じ時刻T0に測定を行ったとすると、同様に、同じ測定誤差を含むGNSSデータの測定値が取得されると考えられる。すなわち、GNSSアンテナのある位置と、測定時刻とが同一ならば、同じ精度誤差(差分)が取得されるといえる。
In FIG. 12A, it is assumed that GB0 (Xb + 20, Yb) is a measured value of GNSS data acquired at a certain time T0. In this case, ideally, GB (Xb, Yb), which is the actual position of the GNSS antenna, should have been acquired, but at time T0, there is no accuracy error in the Y-axis direction, and in the X-axis direction. , The difference (Xs = 20) indicates that an accuracy error has occurred.
If 24 hours have passed while the autonomous mobile device is stopped and measurement is performed at the same time T0, it is considered that measurement values of GNSS data including the same measurement error are obtained. In other words, if the position where the GNSS antenna is located and the measurement time are the same, it can be said that the same accuracy error (difference) is acquired.
また、GNSSアンテナのある実際の位置GB(Xb、Yb)が同じで、別のある時刻TgにおけるGNSSデータの測定値が、GBg(Xg、Yg)であったとした場合、GNSSアンテナの実際の位置とGNSSデータの測定値との精度誤差(差分)をGs(Xs、Ys)で表したとすると、X軸方向の差分Xsは、Xs=Xg−Xbであり、Y軸方向の差分Ysは、Ys=Yg−Ybとなる。
ある時刻Tgごとに、GNSSアンテナの実際の位置と、GNSSデータの精度誤差(差分)とを対応づけて予め記憶しておくことにより、その時刻Tgに測定されたGNSSデータの測定値と、記憶されていた精度誤差とから、GNSSアンテナの実際の位置を特定することができる。
また、GNSSアンテナの実際の位置と車体中心との位置とが異なる場合は、GNSSアンテナの実際の位置と車体中心とは、図7や図8に示した関係にあるので、特定されたGNSSアンテナの実際の位置から、車体中心の位置を決定することができる。
Also, if the actual position GB (Xb, Yb) where the GNSS antenna is located is the same and the measured value of GNSS data at another time Tg is GBg (Xg, Yg), the actual position of the GNSS antenna If the accuracy error (difference) between the measured value of GNSS data and Gs is expressed as Gs (Xs, Ys), the X-axis direction difference Xs is Xs = Xg−Xb, and the Y-axis direction difference Ys is Ys = Yg−Yb.
By storing the actual position of the GNSS antenna in correspondence with the accuracy error (difference) of the GNSS data in advance at each time Tg, the measured value of the GNSS data measured at that time Tg is stored. The actual position of the GNSS antenna can be identified from the accuracy error that has been made.
If the actual position of the GNSS antenna is different from the position of the vehicle body center, the actual position of the GNSS antenna and the vehicle body center are in the relationship shown in FIG. 7 and FIG. The position of the center of the vehicle body can be determined from the actual position.
図12(b)に、GNSSアンテナの実際の位置と、GNSSデータの測定値と、差分との関係の一実施例の説明図を示す。
図12(b)では、図12(a)で説明した内容の座標データを示している。
GNSSアンテナの実際の位置をGB(Xb、Yb)とし、GNSSデータの測定値をGBg(Xg、Yg)とし、その差分をGs(Xs、Ys)とした場合、X軸方向差分は、Xs=Xg−Xbで計算され、Y軸方向差分は、Ys=Yg−Ybで計算されることを示している。また、その右側には、時刻T0において取得されたGNSSデータの測定値GB0(Xb+20、Yb)と、差分Gs0(20、0)について、X軸方向差分は、Xs=Xg−Xb=20となり、Y軸方向差分は、Ys=Yg−Yb=0となることを示している。
FIG. 12B is an explanatory diagram of an example of the relationship between the actual position of the GNSS antenna, the measured value of the GNSS data, and the difference.
FIG. 12B shows coordinate data having the contents described in FIG.
If the actual position of the GNSS antenna is GB (Xb, Yb), the measured value of GNSS data is GBg (Xg, Yg), and the difference is Gs (Xs, Ys), the X-axis direction difference is Xs = It is calculated by Xg−Xb, and the Y-axis direction difference is calculated by Ys = Yg−Yb. Further, on the right side, with respect to the measurement value GB0 (Xb + 20, Yb) of the GNSS data acquired at time T0 and the difference Gs0 (20, 0), the X-axis direction difference is Xs = Xg−Xb = 20 Thus, the Y-axis direction difference shows that Ys = Yg−Yb = 0.
図13に、GNSSアンテナの実際の位置とGNSSデータの測定値とから求める差分についての一実施例の説明図を示す。
上記したように、GNSSアンテナの実際の位置とGNSSデータの測定値との測定誤差が、差分であり、車両を特定の位置(B地点とする)に停止させた場合に、所定の時刻にGNSSデータの測定値を取得することによって、時刻ごとの差分が計算される。
図13(a)では、時刻ごとの差分の計算についての一実施例を示している。
図13(a)において、車両をB地点に停止させ、その状態でのGNSSアンテナの実際の位置座標が、GB(Xb、Yb)であったとする。
FIG. 13 shows an explanatory diagram of an embodiment regarding the difference obtained from the actual position of the GNSS antenna and the measured value of the GNSS data.
As mentioned above, the measurement error between the actual position of the GNSS antenna and the measured value of the GNSS data is a difference, and when the vehicle is stopped at a specific position (point B), the GNSS By obtaining the measured value of the data, the difference for each time is calculated.
FIG. 13A shows an example of the calculation of the difference for each time.
In FIG. 13A, it is assumed that the vehicle is stopped at a point B, and the actual position coordinates of the GNSS antenna in that state are GB (Xb, Yb).
また、24時間のうち、所定の時刻(T0,T1,………Tn)に、GNSSデータの測定値GBg(Xg、Yg)を取得する。GNSSデータの測定値は、一定時間ごとに、たとえば1分間隔、20分間隔というように、所定の時間間隔で、行えばよい。
測定されなかった時刻のGNSSデータの測定値は、その時刻の前後に取得されたGNSSデータの測定値の平均値を用いてもよく、あるいは、すべてのGNSSデータの測定値の平均値を用いてもよい。
図13(a)の時刻T0において、GNSSデータの測定値GBgが、(X0g、Y0g)であったとすると、時刻T0の差分GBs(X0s、Y0s)は、GBg−GBから計算される。すなわち、X0s=X0g−Xb、Y0s=Y0g−Ybにより、計算される。
同様に、他の時刻についても、GNSSアンテナの実際の位置とGNSSデータの測定値とから、差分GBs(Xns、Yns)が計算される(Xns=Xng−Xb、Yns=Yng−Yb)。
In addition, the measured value GBg (Xg, Yg) of the GNSS data is acquired at a predetermined time (T0, T1,... Tn) in 24 hours. The measured value of the GNSS data may be performed at predetermined time intervals, for example, at intervals of 1 minute or 20 minutes at regular intervals.
The measured value of the GNSS data at the time that was not measured may be the average value of the measured values of GNSS data acquired before or after that time, or the average value of the measured values of all GNSS data Also good.
If the measured value GBg of the GNSS data is (X0g, Y0g) at time T0 in FIG. 13A, the difference GBs (X0s, Y0s) at time T0 is calculated from GBg−GB. That is, X0s = X0g−Xb and Y0s = Y0g−Yb are calculated.
Similarly, at other times, the difference GBs (Xns, Yns) is calculated from the actual position of the GNSS antenna and the measured value of the GNSS data (Xns = Xng−Xb, Yns = Yng−Yb).
図13(a)は、車両を1つの特定の位置であるB地点に停止させて測定したGNSSデータの測定値と差分とを示したが、走行経路がすでに決まっている場合は、予めその走行経路を走行しながら、一定時間ごとにGNSSデータの測定値を取得し、実際の経路位置に対応するGNSSアンテナの実際の位置と、取得されたGNSSデータの測定値とを対応づけて、差分を計算し、記憶部70に記憶しておけばよい。 FIG. 13 (a) shows the measured value and the difference of the GNSS data measured by stopping the vehicle at one specific position, point B. If the travel route has already been determined, the travel is performed in advance. GNSS data measurement values are acquired at regular intervals while traveling along the route, and the actual position of the GNSS antenna corresponding to the actual route position is associated with the acquired measurement value of the GNSS data, and the difference is calculated. The calculation may be performed and stored in the storage unit 70.
図13(b)に、GNSSアンテナの実際の位置と時刻ごとに、計算した差分を記憶したGNSS差分情報の一実施例の説明図を示す。
GNSS差分情報77は、実際の走行をする前に、所定の走行経路をテスト走行することにより、予め記憶部70に記憶しておく。
1つのGNSS差分情報は、GNSSアンテナの実際の位置と、測定時刻(T0、T1、………、Tk)と、GNSSアンテナの実際の位置とGNSSデータの測定値との差分と、GNSSデータの測定値とからなる。
たとえば、GNSSアンテナの実際の位置(Gk)において、時刻T0において取得したGNSSデータの測定値が、Gkg(X0g、Y0g)であった場合、その時刻T0における差分は、Gks(X0s、Y0s)であることを示している。
FIG. 13B illustrates an example of GNSS difference information in which calculated differences are stored for each actual position and time of the GNSS antenna.
The GNSS difference information 77 is stored in advance in the storage unit 70 by performing a test drive on a predetermined travel route before actual travel.
One GNSS difference information includes the actual position of the GNSS antenna, the measurement time (T0, T1,..., Tk), the difference between the actual position of the GNSS antenna and the measured value of the GNSS data, and the GNSS data It consists of measured values.
For example, if the measured value of the GNSS data acquired at time T0 at the actual position (Gk) of the GNSS antenna is Gkg (X0g, Y0g), the difference at time T0 is Gks (X0s, Y0s). It shows that there is.
所定の走行経路を実際に走行している場合、ある時刻TにおいてGNSSデータの測定値を取得し、予め記憶されたGNSS差分情報77を利用して、取得したGNSSデータの測定値と、GNSSデータの測定値に対応するその時刻Tの差分とから、GNSSアンテナの実際の位置を求めることができる。
さらに、GNSSアンテナの実際の位置と車体中心とは、図7や図8に示した関係にあるので、特定されたGNSSアンテナの実際の位置から、車体中心の位置を決定することができる。
When actually traveling along a predetermined travel route, a measured value of GNSS data is acquired at a certain time T, and the acquired measured value of GNSS data and GNSS data are stored using GNSS difference information 77 stored in advance. The actual position of the GNSS antenna can be obtained from the difference in the time T corresponding to the measured value.
Further, since the actual position of the GNSS antenna and the vehicle body center are in the relationship shown in FIGS. 7 and 8, the position of the vehicle body center can be determined from the actual position of the identified GNSS antenna.
<実施の形態1>
旋回補正情報76を用いて、旋回動作を行わせる実施例について説明する。
作業者が、自律走行装置を旋回させようとする場合、その旋回に関する情報を入力することによって、旋回補正情報から入力情報に対応したモータ回転数を取得して、要求された旋回動作を行わせる。
ここでは、自律走行装置に取り付けるタイヤが異なる場合があるので、実際の走行前に、取り付けられたタイヤの円周を予め計測し、記憶部70に記憶するものとする。
<Embodiment 1>
An embodiment in which a turning operation is performed using the turning correction information 76 will be described.
When an operator tries to turn the autonomous traveling device, by inputting information related to the turn, the motor rotation number corresponding to the input information is acquired from the turn correction information, and the requested turning operation is performed. .
Here, since the tire attached to the autonomous traveling device may be different, the circumference of the attached tire is measured in advance and stored in the storage unit 70 before actual traveling.
図14に、旋回補正情報を用いた旋回動作の一実施例のフローチャートを示す。
図14のステップS1において、記憶部70に記憶しているタイヤの円周TLを取得する。
ステップS2において、旋回速度モードが入力されるのを待ち、作業者によって旋回速度モードが入力された場合、入力された旋回速度モードを一時記憶する。
たとえば、高速モード、中速モード、定置旋回などのモードの情報が入力される。
ステップS3において、移動パターンが入力されるのを待ち、作業者によって移動パターンが入力された場合、入力された移動パターンを一時記憶する。ここでは、左旋回、または右旋回のどちらかの情報が入力される。
ステップS4において、蛇角が入力されるのを待ち、作業者によって蛇角が入力された場合、入力された蛇角を一時記憶する。ここでは、旋回の角度が入力される。
FIG. 14 shows a flowchart of an embodiment of a turning operation using the turning correction information.
In step S1 of FIG. 14, the tire circumference TL stored in the storage unit 70 is acquired.
In step S2, it waits for the turning speed mode to be input, and when the turning speed mode is input by the operator, the input turning speed mode is temporarily stored.
For example, mode information such as a high speed mode, a medium speed mode, and a stationary turn is input.
In step S3, the process waits for the movement pattern to be input, and when the movement pattern is input by the operator, the input movement pattern is temporarily stored. Here, information on either left turn or right turn is input.
In step S4, the process waits for the snake angle to be input. If the worker inputs the snake angle, the input snake angle is temporarily stored. Here, the turning angle is input.
ステップS5において、記憶部70から、入力された旋回速度モードに対応する旋回補正情報76を読み出す。
ステップS6において、旋回補正情報76に基づいて、入力された旋回速度モード、移動パターン、および蛇角に対応する設定値(曲率半径RE、移動量LE)を取得する。
In step S5, turning correction information 76 corresponding to the inputted turning speed mode is read from the storage unit 70.
In step S6, based on the turning correction information 76, the set turning speed mode, movement pattern, and setting values (curvature radius RE, movement amount LE) corresponding to the snake angle are acquired.
ステップS7において、左タイヤの曲率半径REと、移動量LEと、タイヤの円周TLとを用いて、左タイヤのモータ回転数Kを、上記した計算式 K=2πRE*LE/TLで計算する。また、右タイヤの曲率半径REと、移動量LEと、タイヤの円周TLとを用いて、右タイヤのモータ回転数Kを、上記した計算式 K=2πRE*LE/TLで計算する。
ステップS8において、走行制御部52が、左タイヤのモータ回転数Kに基づいて、左車輪を駆動制御し、右タイヤのモータ回転数Kに基づいて、右車輪を駆動制御する。
これにより、作業者が要求した旋回動作が、予め設定されていた旋回補正情報76に基づいて、正確に実行される。
In step S7, using the radius of curvature RE of the left tire, the travel distance LE, and the tire circumference TL, the motor rotation speed K of the left tire is calculated by the above-described calculation formula K = 2πRE * LE / TL. . Further, using the radius of curvature RE of the right tire, the travel amount LE, and the circumference TL of the tire, the motor rotational speed K of the right tire is calculated by the above-described calculation formula K = 2πRE * LE / TL.
In step S8, the traveling control unit 52 controls driving of the left wheel based on the motor rotational speed K of the left tire, and controls driving of the right wheel based on the motor rotational speed K of the right tire.
Thereby, the turning operation requested by the operator is accurately executed based on the turning correction information 76 set in advance.
なお、使用するタイヤの円周TLが常に決まっており、変更されることがない場合は、
そのタイヤの円周TLを用いて、旋回補正情報76のモータ回転数Kを予め計算しておき、計算されたモータ回転数Kの数値を、旋回補正情報76に含めて記憶部70に記憶しておいてもよい。
この場合は、ステップS6とステップS7の処理を省略し、ステップS5で読み出した旋回補正情報76に含まれるモータ回転数Kの数値を用いて、左車輪と右車輪を駆動制御すればよい。
In addition, if the circumference TL of the tire to be used is always decided and will not be changed,
Using the circumference TL of the tire, the motor rotation speed K of the turning correction information 76 is calculated in advance, and the calculated value of the motor rotation speed K is included in the turning correction information 76 and stored in the storage unit 70. You may keep it.
In this case, the processing of steps S6 and S7 may be omitted, and the left wheel and the right wheel may be driven and controlled using the numerical value of the motor rotation speed K included in the turning correction information 76 read out in step S5.
<実施の形態2>
GNSS差分情報77を用いて、取得されたGNSSデータの測定値を補正し、GNSSアンテナの実際の位置と、車体中心の位置を求める実施例について説明する。
ここでは、現在時刻に対応して記憶された差分情報を利用して、GNSSアンテナの実際の位置を求め、GNSSアンテナの搭載位置と車体中心の位置との距離から、車体中心の位置を求める。
所定の走行経路をテスト走行することによって、GNSSデータの測定値を取得し、GNSSアンテナの実際の位置と所定の時刻に対応したGNSSデータの差分を計算によって求め、GNSS差分情報77として記憶部70に記憶しておくものとする。
<Embodiment 2>
An embodiment in which the measured value of the acquired GNSS data is corrected using the GNSS difference information 77 to determine the actual position of the GNSS antenna and the position of the vehicle body center will be described.
Here, the actual position of the GNSS antenna is obtained using the difference information stored corresponding to the current time, and the position of the vehicle body center is obtained from the distance between the mounting position of the GNSS antenna and the position of the vehicle body center.
A test value of the GNSS data is acquired by performing a test drive on a predetermined travel route, and a difference between the actual position of the GNSS antenna and the GNSS data corresponding to a predetermined time is obtained by calculation. It shall be remembered.
図15に、GNSS差分情報を用いた誤差補正処理の一実施例のフローチャートを示す。
ステップS21において、現在時刻Tkを取得する。
ステップS22において、GNSSアンテナに受信された電波から、GNSSデータの測定値Gkg( Xkg , Ykg )を取得する。
ステップS23において、記憶部70に記憶されたGNSS差分情報77を利用して、現在時刻TkとGNSSデータの測定値Gkgとに対応づけて記憶されている差分Gks( Xks , Yks )を読み出す。
FIG. 15 shows a flowchart of an embodiment of error correction processing using GNSS difference information.
In step S21, the current time Tk is acquired.
In step S22, a measured value Gkg (Xkg, Ykg) of GNSS data is acquired from the radio wave received by the GNSS antenna.
In step S23, the difference Gks (Xks, Yks) stored in association with the current time Tk and the measured value Gkg of the GNSS data is read using the GNSS difference information 77 stored in the storage unit 70.
ステップS24において、GNSSデータの測定値Gkgと差分Gksから、GNSSアンテナの実際の位置Gk( Xk , Yk )を計算する。Gk=Gkg−Gksにより、Xk と Ykを求める。
Xkは、Xk=Xkg−Xksにより求められ、Ykは、Yk=Ykg−Yksにより求められる。
これにより、現在時刻Tkにおいて、自律走行装置に搭載されたGNSSアンテナがある実際の位置が求められる。
In step S24, the actual position Gk (Xk, Yk) of the GNSS antenna is calculated from the measured value Gkg of the GNSS data and the difference Gks. Xk and Yk are obtained by Gk = Gkg−Gks.
Xk is obtained by Xk = Xkg−Xks, and Yk is obtained by Yk = Ykg−Yks.
Thereby, at the current time Tk, the actual position where the GNSS antenna mounted on the autonomous mobile device is found.
ステップS25において、記憶されているGNSSアンテナと車体中心との距離(GNSS距離GL)を利用して、計算で求められたGNSSアンテナの実際の位置Gkから、車体中心Pの位置を計算で求める。ここで、車体中心Pがある方向は、たとえば、車体情報と受信されたGNSSデータ、走行情報(旋回補正情報)により、求めることができる。
したがって、その方向に、GNSSアンテナの実際の位置GkからGNSS距離GLだけ離れた位置に、車体中心Pがある。
このように、GNSSアンテナによって取得されるGNSSデータの測定値に誤差があっても、記憶部70に予め記憶されているGNSS差分情報77を利用して、容易に迅速に、GNSSアンテナの実際の位置と、車体中心Pを求めることができる。
In step S25, using the stored distance between the GNSS antenna and the vehicle body center (GNSS distance GL), the position of the vehicle body center P is calculated from the actual position Gk of the GNSS antenna obtained by calculation. Here, the direction in which the vehicle body center P is located can be obtained from, for example, vehicle body information, received GNSS data, and travel information (turning correction information).
Therefore, the vehicle body center P is located in the direction away from the actual position Gk of the GNSS antenna by the GNSS distance GL.
As described above, even if there is an error in the measurement value of the GNSS data acquired by the GNSS antenna, the actual GNSS antenna can be easily and quickly stored using the GNSS difference information 77 stored in the storage unit 70 in advance. The position and the vehicle body center P can be obtained.
<実施の形態3>
実施の形態1では、速度モードに対応した所定の設定値から、計算でモータ回転数を求め、これらの設定値とモータ回転数などからなる旋回補正情報76を予め記憶していた。ただし、旋回補正情報76を設定方法はこれに限るものではない。
たとえば、所定の速度モードに対応した実際の旋回動作をテスト的に行わせて、実際に測定した設定値とモータ回転数を、旋回補正情報76として記憶してもよい。
テスト的な旋回動作を行う場合、一定時間ごとに、車両の速度と、車両の位置と、蛇角を計測し、さらに左右の車輪に取り付けたエンコーダから取得されるカウント値を、対応付けて記憶する。一定時間が経過する間に、エンコーダのカウント値が増加するが、このエンコーダのカウント値の増加分が、一定時間のモータ回転数に相当するので、このモータ回転数も対応付けて記憶する。また、テスト旋回の車両の軌跡から、曲率半径と、移動量を求めることができるので、これらの情報も対応付けて記憶する。
このようにして記憶した旋回補正情報76を利用することにより、所定の旋回動作を再現することができる。
<Embodiment 3>
In the first embodiment, the motor rotational speed is obtained by calculation from a predetermined set value corresponding to the speed mode, and turning correction information 76 including these set value and motor rotational speed is stored in advance. However, the method for setting the turning correction information 76 is not limited to this.
For example, an actual turning operation corresponding to a predetermined speed mode may be performed as a test, and the actually measured set value and motor rotation speed may be stored as turning correction information 76.
When performing a test turning operation, vehicle speed, vehicle position, and snake angle are measured at regular intervals, and count values acquired from encoders attached to the left and right wheels are stored in association with each other. To do. While the fixed time elapses, the count value of the encoder increases. Since the increment of the count value of the encoder corresponds to the motor rotation speed for a fixed time, the motor rotation speed is also stored in association with it. Further, since the radius of curvature and the amount of movement can be obtained from the trajectory of the test turning vehicle, these pieces of information are also stored in association with each other.
By using the turning correction information 76 stored in this way, a predetermined turning operation can be reproduced.
1 自律走行装置、 2 監視ユニット、 3 制御ユニット、 5 管理サーバ、
6 ネットワーク、 10 車体、 12R 右側面、 12L 左側面、
13 前面、14 後面、 15 底面、 16 収容スペース、 18 カバー、
21 前輪、21a 車軸、 21b スプロケット、 22 後輪、
22a 車軸、 22b スプロケット、 23 ベルト、 31 前輪、
31a 車軸、 31b スプロケット、 32 後輪、 32a 車軸、
32b スプロケット、 33 ベルト、 40バッテリ、 41R 電動モータ、
41L 電動モータ、 42R モータ軸、 42L モータ軸、
43R ギアボックス、 43L ギアボックス、 44R 軸受、44L 軸受、
50 制御部、 51 距離検出部(LIDAR)、 51a 発光部、
51b 受光部、 51c 走査制御部、 51d レーザー、 52 走行制御部、
53 車輪、 54 通信部、 55 カメラ、 56 画像認識部、
57 障害物検出部、 58 位置情報取得部、 59 充電池、
60 入力部、 61 回転数計算部、 62 GNSS実位置計算部、
70 記憶部、 71 入力画像データ、 72 測定距離情報、
73 現在位置情報、 74 経路情報、 75 送信監視情報、
76 旋回補正情報、 77 GNSS差分情報、 78 GNSSアンテナ取付情報、
91 通信部、 92 監視制御部、 93 記憶部、93a 受信監視情報、
100 物体
1 autonomous traveling device, 2 monitoring unit, 3 control unit, 5 management server,
6 network, 10 car body, 12R right side, 12L left side,
13 front surface, 14 rear surface, 15 bottom surface, 16 accommodation space, 18 cover,
21 front wheel, 21a axle, 21b sprocket, 22 rear wheel,
22a axle, 22b sprocket, 23 belt, 31 front wheel,
31a axle, 31b sprocket, 32 rear wheels, 32a axle,
32b sprocket, 33 belt, 40 battery, 41R electric motor,
41L electric motor, 42R motor shaft, 42L motor shaft,
43R gearbox, 43L gearbox, 44R bearing, 44L bearing,
50 control unit, 51 distance detection unit (LIDAR), 51a light emitting unit,
51b light receiving unit, 51c scanning control unit, 51d laser, 52 travel control unit,
53 wheels, 54 communication unit, 55 camera, 56 image recognition unit,
57 obstacle detection unit, 58 position information acquisition unit, 59 rechargeable battery,
60 input section, 61 rotation speed calculation section, 62 GNSS actual position calculation section,
70 storage unit, 71 input image data, 72 measuring distance information,
73 current position information, 74 route information, 75 transmission monitoring information,
76 Turning correction information, 77 GNSS difference information, 78 GNSS antenna mounting information,
91 communication unit, 92 monitoring control unit, 93 storage unit, 93a reception monitoring information,
100 objects
Claims (8)
車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、
記憶部とを備え、
前記駆動部材は、車体の左右に取り付けられた駆動輪であり、
前記記憶部に、所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む旋回補正情報を予め記憶し、
車体の旋回動作をさせる場合に、前記旋回補正情報の左右の駆動輪の回転数を利用して、前記走行制御部が前記左右の駆動輪をそれぞれ制御することを特徴とする自律走行装置。
The car body,
A travel control unit that controls a drive member that travels the vehicle body;
A storage unit,
The drive members are drive wheels attached to the left and right of the vehicle body,
The storage unit stores in advance turning correction information including the rotation speeds of the left and right drive wheels set corresponding to a predetermined turning operation,
An autonomous traveling device in which the traveling control unit controls the left and right driving wheels using the rotation speeds of the left and right driving wheels in the turning correction information when the vehicle body is turned.
The travel control unit includes an electric motor that rotates the left driving wheel and an electric motor that rotates the right driving wheel, and the number of rotations of the left and right driving wheels in the turning correction information rotates the left and right driving wheels, respectively. The autonomous traveling device according to claim 1, wherein the autonomous traveling device is a rotational speed of the electric motor.
The turning correction information includes information related to turning speed, a turning movement pattern, a snake angle indicating a turning angle, a turning radius of curvature, and the number of rotations of the electric motor that respectively rotates the left and right drive wheels. The autonomous traveling device according to claim 1.
前記GNSSアンテナが受信した電波からGNSSアンテナの位置を示すGNSS測定値を取得する位置情報取得部と、
前記GNSSアンテナの実際の位置を求めるGNSS実位置計算部とをさらに備え、
前記記憶部に、GNSS測定値を補正するためのGNSS差分情報を予め記憶し、
前記GNSS実位置計算部が、前記位置情報取得部によって取得されたGNSS測定値と、前記記憶部に記憶されたGNSS差分情報とを利用して、前記GNSSアンテナの実際の位置を計算することを特徴とする請求項1に記載の自律走行装置。
A GNSS antenna that receives radio waves emitted from GNSS satellites,
A position information acquisition unit for acquiring a GNSS measurement value indicating the position of the GNSS antenna from radio waves received by the GNSS antenna;
A GNSS actual position calculation unit for obtaining an actual position of the GNSS antenna,
In the storage unit, GNSS difference information for correcting the GNSS measurement value is stored in advance,
The GNSS actual position calculation unit calculates the actual position of the GNSS antenna using the GNSS measurement value acquired by the position information acquisition unit and the GNSS difference information stored in the storage unit. The autonomous traveling device according to claim 1, wherein
The GNSS difference information includes the actual position of the GNSS antenna, the time, the GNSS measurement value acquired at each time, and the difference between the GNSS measurement value acquired at each time and the actual position of the GNSS antenna. The autonomous traveling device according to claim 4, comprising:
前記計算されたGNSSアンテナの実際の位置と、GNSSアンテナ取付情報とを利用して
前記車体中心の位置を求めることを特徴とする請求項4に記載の自律走行装置。
The storage unit stores in advance GNSS antenna mounting information in which the distance between the vehicle body center serving as a fulcrum when the vehicle body rotates stationary and the position where the GNSS antenna is mounted is stored,
The autonomous traveling device according to claim 4, wherein the position of the vehicle body center is obtained using the calculated actual position of the GNSS antenna and GNSS antenna mounting information.
前記自律走行装置が、車体と、車体の左右に取り付けられた駆動輪を制御する走行制御部と、前記管理サーバと通信する通信部とを備え、
前記管理サーバが、前記自律走行装置と通信する通信部と、前記車体の所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む旋回補正情報を予め記憶した記憶部とを備え、
前記車体の旋回動作をさせる場合に、前記管理サーバの通信部が、前記記憶部に記憶された旋回補正情報を前記自律走行装置に送信し、
前記自律走行装置が、受信した前記旋回補正情報の左右の駆動輪の回転数を利用して、前記走行制御部が前記左右の駆動輪をそれぞれ制御することを特徴とする走行制御システム。
A travel control system comprising an autonomous travel device and a management server,
The autonomous traveling device includes a vehicle body, a traveling control unit that controls drive wheels attached to the left and right of the vehicle body, and a communication unit that communicates with the management server,
A communication unit that communicates with the autonomous traveling device; and a storage unit that stores in advance turning correction information including rotation speeds of left and right drive wheels set in correspondence with a predetermined turning operation of the vehicle body. Prepared,
When causing the vehicle body to turn, the communication unit of the management server transmits the turning correction information stored in the storage unit to the autonomous traveling device,
The traveling control system, wherein the autonomous traveling device controls the left and right driving wheels by using the rotational speeds of the left and right driving wheels of the received turning correction information.
前記自律走行装置が、車体と、車体の左右に取り付けられた駆動輪を制御する走行制御部と、前記管理サーバと通信する通信部とを備え、
前記管理サーバが、前記自律走行装置と通信する通信部と、前記車体の所定の旋回動作に対応して設定された左右の駆動輪の回転数を含む旋回補正情報を予め記憶した記憶部とを備え、
前記車体の旋回動作をさせる場合に、前記管理サーバの通信部が、前記記憶部に記憶された旋回補正情報を前記自律走行装置に送信し、
前記自律走行装置の通信部が受信した旋回補正情報の左右の駆動輪の回転数を利用して、前記走行制御部が前記左右の駆動輪をそれぞれ制御することを特徴とする走行制御方法。 A travel control method for a travel control system comprising an autonomous travel device and a management server,
The autonomous traveling device includes a vehicle body, a traveling control unit that controls drive wheels attached to the left and right of the vehicle body, and a communication unit that communicates with the management server,
A communication unit that communicates with the autonomous traveling device; and a storage unit that stores in advance turning correction information including rotation speeds of left and right drive wheels set in correspondence with a predetermined turning operation of the vehicle body. Prepared,
When causing the vehicle body to turn, the communication unit of the management server transmits the turning correction information stored in the storage unit to the autonomous traveling device,
The travel control method, wherein the travel control unit controls the left and right drive wheels using the rotation speeds of the left and right drive wheels of the turning correction information received by the communication unit of the autonomous travel device.
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