JP7704430B2

Movatterモバイル変換

Info

Publication number: JP7704430B2
Application number: JP2022032334A
Authority: JP
Inventors: 慶太吉永; 隆行塚本
Original assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2022-03-03
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2025-07-08
Anticipated expiration: 2042-03-03
Also published as: JP2023128170A

Description

本発明は、左右に走行用のクローラ（無限軌道、履帯、トラックベルト、キャタピラ）を備えた装軌車両の自動旋回を行う旋回制御装置及び旋回制御方法に関する。The present invention relates to a turning control device and a turning control method for automatically turning a tracked vehicle equipped with crawlers (crawler tracks, tracks, track belts, caterpillars) for running on the left and right.

装軌車両は左右に走行用のクローラを有する。装軌車両は、不整地において高い走破性を獲得できる。例えば、特許文献１は、動力源として電動モータを使用した装軌車両を示す。Tracked vehicles have crawlers on the left and right for travel. Tracked vehicles can achieve high maneuverability on rough ground. For example, Patent Document 1 shows a tracked vehicle that uses an electric motor as a power source.

特開平１１－４６４０３号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-46403

装軌車両が超信地旋回又は信地旋回する場合に、クローラは旋回方向に土を寄せる。例えば、装軌車両が左方向に超信地旋回する場合、各々のクローラの前半体の左横とクローラの後半体の右横には土塊が形成される。装軌車両の旋回角度が大きくなると、土塊が大きくなり地面が荒れる。更に、装軌車両が大きな土塊を押しながら超信地旋回する場合に、動力源（電動モータ等）は大きなトルクを発生させる必要がある。すると、装軌車両におけるエネルギーの消費量が大きくなる。こうしたことから、装軌車両の旋回時にできるだけ畑を荒らさず、且つ、小さな出力で旋回できる旋回方法が望まれている。When a tracked vehicle makes a pivot turn or a yaw turn, the crawlers push soil in the direction of the turn. For example, when a tracked vehicle makes a pivot turn to the left, soil clods are formed on the left side of the front half of each crawler and on the right side of the rear half of each crawler. As the turning angle of the tracked vehicle increases, the soil clods become larger and the ground becomes rough. Furthermore, when a tracked vehicle makes a pivot turn while pushing a large soil clod, the power source (such as an electric motor) needs to generate a large torque. This increases the amount of energy consumed by the tracked vehicle. For these reasons, there is a need for a turning method that damages fields as little as possible when the tracked vehicle turns and allows it to turn with little power.

本発明は上述した課題を解決することを目的とする。The present invention aims to solve the above-mentioned problems.

本発明の第１の態様は、左右に走行用のクローラを備えた装軌車両の自動旋回を行う旋回制御装置であって、前記装軌車両の旋回角度が目標旋回角度になるまで、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を超信地旋回又は信地旋回させる旋回制御部と、前記装軌車両が所定の分割角度だけ旋回する度に前記旋回制御部による超信地旋回又は信地旋回を一時中断させて、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を所定距離だけ前進又は後退させる移動制御部とを備える。The first aspect of the present invention is a turning control device that automatically turns a tracked vehicle equipped with crawlers for travel on the left and right, and includes a turning control unit that controls the left and right crawlers to make the tracked vehicle make a pivot turn or a yaw turn until the turning angle of the tracked vehicle reaches a target turning angle, and a movement control unit that temporarily suspends the pivot turn or yaw turn by the turning control unit each time the tracked vehicle turns a predetermined division angle, and controls the left and right crawlers to move the tracked vehicle forward or backward a predetermined distance.

本発明の第２の態様は、左右に走行用のクローラを備えた装軌車両の自動旋回制御を、コンピュータを用いて行う旋回制御方法であって、前記装軌車両の旋回角度が目標旋回角度になるまで、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を超信地旋回又は信地旋回させる旋回工程と、前記装軌車両が所定の分割角度だけ旋回する度に前記旋回工程における超信地旋回又は信地旋回を一時中断させて、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を所定距離だけ前進又は後退させる移動工程とを行う。The second aspect of the present invention is a turning control method that uses a computer to automatically control the turning of a tracked vehicle equipped with crawlers for travel on the left and right, and includes a turning process that controls the left and right crawlers to make the tracked vehicle make a pivot turn or a yaw turn until the turning angle of the tracked vehicle reaches a target turning angle, and a moving process that temporarily suspends the pivot turn or yaw turn in the turning process each time the tracked vehicle turns a predetermined division angle, and controls the left and right crawlers to move the tracked vehicle forward or backward a predetermined distance.

本発明によれば、地面の荒れを少なくすることができ、また、エネルギーの消費量を小さくすることができる。The present invention can reduce damage to the ground and energy consumption.

図１は、第１実施形態に係る装軌車両を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a tracked vehicle according to a first embodiment.図２は、走行制御装置に備えられた演算装置が行う制御の流れを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a flow of control performed by a computing device provided in the driving control device.図３は、装軌車両の旋回動作の第１例を時系列に示す動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a first example of turning operation of a tracked vehicle in a time series manner.図４は、装軌車両の旋回動作の第２例を時系列に示す動作説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a second example of the turning operation of the tracked vehicle in a time series manner.

［１装軌車両１０の構成］
図１は、装軌車両１０を示すブロック図である。装軌車両１０は、車体の左右にクローラ１２Ｒ、１２Ｌを備える。装軌車両１０は、左右のクローラ１２Ｒ、１２Ｌを駆動させることによって、前進、後退及び旋回をすることが可能である。本実施形態の装軌車両１０は、旋回制御を自動で行う車両である。例えば、装軌車両１０は、走行制御及び旋回制御を自動で行う自律走行車両である。[1 Configuration of tracked vehicle 10]
FIG. 1 is a block diagram showing a trackedvehicle 10. The trackedvehicle 10 is equipped withcrawlers 12R, 12L on the left and right sides of the vehicle body. The trackedvehicle 10 can move forward, backward, and turn by driving the left andright crawlers 12R, 12L. The trackedvehicle 10 of this embodiment is a vehicle that automatically performs turning control. For example, the trackedvehicle 10 is an autonomous vehicle that automatically performs running control and turning control.

本実施形態の装軌車両１０は、動力源として電動モータ（走行用モータ５０Ｒ、５０Ｌ）を有するが、動力源としてエンジン、油圧モータ等を有してもよい。また、本実施形態の装軌車両１０は、左右のクローラ１２Ｒ、１２Ｌに個別に対応する一対の電動モータを有するが、１つの電動モータを有してもよい。１つの電動モータの出力は、左右のクローラ１２Ｒ、１２Ｌに分配して供給される。なお、本実施形態では、装軌車両１０として、先行する追従対象（例えば人）に追従して前進する小型運搬機を想定する。小型運搬機は、例えば、人が圃場で収穫した農作物を運搬する。The trackedvehicle 10 of this embodiment has electric motors (travel motors 50R, 50L) as a power source, but may also have an engine, hydraulic motor, etc. as a power source. The trackedvehicle 10 of this embodiment has a pair of electric motors that correspond individually to the left andright crawlers 12R, 12L, but may also have a single electric motor. The output of the single electric motor is distributed and supplied to the left andright crawlers 12R, 12L. Note that in this embodiment, the trackedvehicle 10 is assumed to be a small transport machine that moves forward by following a preceding object to be followed (e.g. a person). The small transport machine transports, for example, agricultural crops harvested by a person in a field.

装軌車両１０は、入力装置群１６と走行制御装置１８とバッテリ２０と２つのモータ制御回路２２Ｒ、２２Ｌと左右の駆動装置２４Ｒ、２４Ｌとを有する。入力装置群１６は、１以上のカメラ２６と慣性計測装置２８とを含む。１以上のカメラ２６は、追従対象の位置等の情報を取得するセンサである。追従対象の情報を取得するセンサとしては、ＬｉＤＡＲが使用されてもよい。また、装軌車両１０を追従対象に自動追従させるために、ビーコン等を使用した他の追従システムが使用されてもよい。また、慣性計測装置２８の代わりに、姿勢方位基準装置が使用されてもよい。駆動装置２４Ｒは、走行用モータ５０Ｒと動力伝達機構５２Ｒとクローラ１２Ｒとを含む。駆動装置２４Ｌは、走行用モータ５０Ｌと動力伝達機構５２Ｌとクローラ１２Ｌとを含む。走行用モータ５０Ｒ、５０Ｌは、装軌車両１０の動力源である。The trackedvehicle 10 has aninput device group 16, adriving control device 18, abattery 20, twomotor control circuits 22R, 22L, and left andright drive devices 24R, 24L. Theinput device group 16 includes one ormore cameras 26 and aninertial measurement device 28. The one ormore cameras 26 are sensors that acquire information such as the position of the target to be tracked. LiDAR may be used as a sensor that acquires information about the target to be tracked. In addition, other tracking systems using beacons or the like may be used to make the trackedvehicle 10 automatically track the target to be tracked. In addition, an attitude and orientation reference device may be used instead of theinertial measurement device 28. Thedrive device 24R includes a travelingmotor 50R, a power transmission mechanism 52R, and acrawler 12R. Thedrive device 24L includes a travelingmotor 50L, apower transmission mechanism 52L, and acrawler 12L. Thetraveling motors 50R, 50L are the power sources of the trackedvehicle 10.

以下では、モータ制御回路２２Ｒ、２２Ｌを、単にモータ制御回路２２ともいう。また、走行用モータ５０Ｒ、５０Ｌを、単に走行用モータ５０ともいう。また、動力伝達機構５２Ｒ、５２Ｌを、単に動力伝達機構５２ともいう。また、クローラ１２Ｒ、１２Ｌを、単にクローラ１２ともいう。In the following, themotor control circuits 22R, 22L are also simply referred to as themotor control circuits 22. Thetravel motors 50R, 50L are also simply referred to as thetravel motors 50. Thepower transmission mechanisms 52R, 52L are also simply referred to as thepower transmission mechanisms 52. Thecrawlers 12R, 12L are also simply referred to as thecrawlers 12.

カメラ２６は、装軌車両１０の周辺を撮像する。少なくとも１つのカメラ２６は、装軌車両１０の前方を撮像する。カメラ２６は、撮像によって取得した画像データを走行制御装置１８に出力する。慣性計測装置２８は、３軸のジャイロと３方向の加速度センサとを有する。慣性計測装置２８は、装軌車両１０の加速度と旋回角速度とを計測する。慣性計測装置２８は、計測データを走行制御装置１８に出力する。Thecameras 26 capture images of the area around the trackedvehicle 10. At least one of thecameras 26 captures images of the area in front of the trackedvehicle 10. Thecameras 26 output image data acquired by capturing images to thecruise control device 18. Theinertial measurement unit 28 has a three-axis gyro and three-directional acceleration sensors. Theinertial measurement unit 28 measures the acceleration and turning angular velocity of the trackedvehicle 10. Theinertial measurement unit 28 outputs the measurement data to thecruise control device 18.

走行制御装置１８は、装軌車両１０の走行（前進、後退、旋回等）に関わる制御を行う。つまり、走行制御装置１８は、旋回制御装置として機能する。走行制御装置１８は、演算装置３２と記憶装置３４とを有する。Thedriving control device 18 controls the driving (forward, backward, turning, etc.) of the trackedvehicle 10. In other words, thedriving control device 18 functions as a turning control device. Thedriving control device 18 has acalculation device 32 and astorage device 34.

演算装置３２は、コンピュータであって、処理回路を有する。処理回路は、ＣＰＵ等のプロセッサであってもよい。処理回路は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路であってもよい。プロセッサは、記憶装置３４に記憶されるプログラムを実行することによって各種の処理を実行可能である。演算装置３２は、取得部３６と目標認識部３８と位置認識部４０と動作決定部４２と走行制御部４４と旋回制御部４６と移動制御部４８として機能する。複数の処理のうちの少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって実行されてもよい。Thearithmetic device 32 is a computer and has a processing circuit. The processing circuit may be a processor such as a CPU. The processing circuit may be an integrated circuit such as an ASIC or an FPGA. The processor can execute various processes by executing programs stored in thestorage device 34. Thearithmetic device 32 functions as anacquisition unit 36, atarget recognition unit 38, aposition recognition unit 40, anoperation determination unit 42, atravel control unit 44, aturning control unit 46, and amovement control unit 48. At least some of the multiple processes may be executed by electronic circuits including discrete devices.

取得部３６は、入力装置群１６から各種データ（カメラ２６の画像データ、慣性計測装置２８の計測データ等）を取得する。目標認識部３８は、画像データを用いて画像認識を行い、追従対象（人）を認識する。位置認識部４０は、計測データに基づいて、圃場内での装軌車両１０の位置と装軌車両１０の向きとの各々を認識する。動作決定部４２は、目標認識部３８の認識結果と位置認識部４０の認識結果とに基づいて、装軌車両１０の動作、例えば走行方向（移動方向）、走行速度、旋回の要否、旋回すべき角度等を決定する。走行制御部４４は、動作決定部４２の決定結果に基づいて、装軌車両１０の走行制御を行う。旋回制御部４６は、動作決定部４２の決定結果に基づいて、装軌車両１０の旋回制御を行う。移動制御部４８は、動作決定部４２の決定結果に基づいて、装軌車両１０の移動制御を行う。Theacquisition unit 36 acquires various data (image data from thecamera 26, measurement data from theinertial measurement device 28, etc.) from theinput device group 16. Thetarget recognition unit 38 performs image recognition using the image data to recognize the target (person) to be followed. Theposition recognition unit 40 recognizes the position of the trackedvehicle 10 in the field and the orientation of the trackedvehicle 10 based on the measurement data. Theoperation determination unit 42 determines the operation of the trackedvehicle 10, such as the running direction (movement direction), running speed, whether or not turning is required, the angle to turn, etc., based on the recognition results of thetarget recognition unit 38 and the recognition results of theposition recognition unit 40. Thetraveling control unit 44 performs running control of the trackedvehicle 10 based on the determination results of theoperation determination unit 42. Theturning control unit 46 performs turning control of the trackedvehicle 10 based on the determination results of theoperation determination unit 42. Themovement control unit 48 performs movement control of the trackedvehicle 10 based on the determination results of theoperation determination unit 42.

記憶装置３４は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを有する。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。揮発性メモリは、プロセッサのワーキングメモリとして使用される。揮発性メモリは、処理又は演算に必要なデータ等を一時的に記憶する。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。不揮発性メモリは、保存用のメモリとして使用される。不揮発性メモリは、プログラム、テーブル、マップ等を記憶する。記憶装置３４の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられてもよい。Thestorage device 34 has a volatile memory and a non-volatile memory. Examples of the volatile memory include RAM. The volatile memory is used as a working memory for the processor. The volatile memory temporarily stores data and the like required for processing or calculation. Examples of the non-volatile memory include ROM and flash memory. The non-volatile memory is used as a storage memory. The non-volatile memory stores programs, tables, maps, and the like. At least a portion of thestorage device 34 may be provided in the processor, integrated circuit, and the like as described above.

記憶装置３４は、各種制御において使用される各種の所定値を記憶する。例えば、記憶装置３４は、所定値として、装軌車両１０を１つの旋回中心位置で旋回させる所定角度としての分割角度と、装軌車両１０が旋回中に前後に移動する所定距離とを記憶する。分割角度としては、例えば、（クローラ１２の幅Ｄに相当する旋回円弧の長さ）／（超信地旋回の旋回半径）なる演算の算出値が予め設定されている。この分割角度は、クローラ１２の前端及び後端を、クローラ１２の幅Ｄの程度だけ旋回方向に移動させる旋回角度である。より具体的には、この分割角度は、装軌車両１０が左旋回する場合に、クローラ１２Ｌの右前端が旋回前のクローラ１２Ｌの左側面の位置に到達するまでに旋回する角度である。また、この分割角度は、装軌車両１０が右旋回する場合に、クローラ１２Ｒの左前端が旋回前のクローラ１２Ｒの右側面の位置に到達するまでに旋回する角度である。Thestorage device 34 stores various predetermined values used in various controls. For example, thestorage device 34 stores, as the predetermined values, a division angle as a predetermined angle for turning the trackedvehicle 10 at one turning center position, and a predetermined distance that the trackedvehicle 10 moves forward and backward during turning. As the division angle, for example, a calculated value of (length of turning arc corresponding to width D of crawler 12)/(turning radius of pivot turning) is set in advance. This division angle is a turning angle that moves the front and rear ends of thecrawler 12 in the turning direction by about the width D of thecrawler 12. More specifically, this division angle is the angle at which the right front end of thecrawler 12L turns in the turning direction when the trackedvehicle 10 turns left until it reaches the position of the left side of thecrawler 12L before turning. Additionally, this division angle is the angle through which the left front end of thecrawler 12R turns when the trackedvehicle 10 turns right before it reaches the position of the right side of thecrawler 12R before turning.

モータ制御回路２２は、インバータ回路等を有する。インバータ回路のスイッチング素子は、演算装置３２が出力する制御信号に応じて切り替わる。モータ制御回路２２は、バッテリ２０の直流電流を交流電流に変換して走行用モータ５０に出力する。Themotor control circuit 22 has an inverter circuit and the like. The switching elements of the inverter circuit are switched in response to a control signal output by thecalculation device 32. Themotor control circuit 22 converts the direct current of thebattery 20 into alternating current and outputs it to the drivingmotor 50.

走行用モータ５０は、電動モータであり、例えば三相の交流モータである。走行用モータ５０は、モータ制御回路２２を介してバッテリ２０から供給される電力によって駆動する。走行用モータ５０の出力軸は、動力伝達機構５２を介して起動輪（不図示）に連結される。動力伝達機構５２は、例えば減速機等を有する。起動輪は、クローラ１２を回転させる。The travelingmotor 50 is an electric motor, for example a three-phase AC motor. The travelingmotor 50 is driven by power supplied from thebattery 20 via themotor control circuit 22. The output shaft of the travelingmotor 50 is connected to a drive wheel (not shown) via apower transmission mechanism 52. Thepower transmission mechanism 52 has, for example, a reducer. The drive wheel rotates thecrawler 12.

［２旋回制御と移動制御］
図２は、走行制御装置１８に備えられた演算装置３２が行う制御の流れを示すフローチャートである。装軌車両１０が追従対象に追従して走行する場合に、動作決定部４２は、装軌車両１０の向きと追従対象の方向とを一致させるように、各々の走行用モータ５０の回転方向及び回転速度を決定する。動作決定部４２は、装軌車両１０の向きと追従対象の方向との角度差が所定以上である場合に旋回が必要と判断する。本明細書では、この角度差を、旋回すべき角度、すなわち旋回の目標角度という。動作決定部４２は、目標角度を算出して記憶装置３４に記憶させる。記憶装置３４は、旋回が終了するまで目標角度を記憶する。走行制御装置１８は、装軌車両１０が旋回する場合に、図２で示される処理を行う。[2. Turning control and movement control]
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of control performed by thearithmetic unit 32 provided in thetravel control device 18. When the trackedvehicle 10 travels following a target, theoperation determination unit 42 determines the rotation direction and rotation speed of eachtravel motor 50 so that the orientation of the trackedvehicle 10 coincides with the direction of the target. Theoperation determination unit 42 determines that turning is necessary when the angle difference between the orientation of the trackedvehicle 10 and the direction of the target is equal to or greater than a predetermined value. In this specification, this angle difference is referred to as the angle at which the vehicle should turn, that is, the target angle of turning. Theoperation determination unit 42 calculates the target angle and stores it in thestorage device 34. Thestorage device 34 stores the target angle until the turning is completed. When the trackedvehicle 10 turns, thetravel control device 18 performs the process shown in FIG. 2.

ステップＳ１において、旋回制御部４６は、旋回制御を行う。ここでは、旋回制御部４６は、旋回制御として超信地旋回の制御を行う。なお、旋回制御部４６は、旋回制御として信地旋回の制御を行ってもよい。旋回制御部４６は、走行用モータ５０Ｒと走行用モータ５０Ｌの各々を互いに逆方向に回転させることによって、超信地旋回を行う。旋回制御部４６は、超信地旋回の際に、走行用モータ５０Ｒの回転速度と走行用モータ５０Ｌの回転速度とを互いに等しくしてもよいし、互いに異ならせてもよい。ステップＳ１が終了すると、処理はステップＳ２に移行する。In step S1, the turningcontrol unit 46 performs turning control. Here, the turningcontrol unit 46 performs control of a whirlpool turn as the turning control. Note that the turningcontrol unit 46 may also perform control of a whirlpool turn as the turning control. The turningcontrol unit 46 performs a whirlpool turn by rotating the drivingmotor 50R and the drivingmotor 50L in opposite directions. During a whirlpool turn, the turningcontrol unit 46 may make the rotation speed of the drivingmotor 50R and the rotation speed of the drivingmotor 50L equal to each other, or may make them different from each other. When step S1 ends, the process proceeds to step S2.

ステップＳ２において、取得部３６は、慣性計測装置２８の計測データを取得する。位置認識部４０は、計測データに基づいて第１旋回角度と第２旋回角度とを算出する。第１旋回角度とは、装軌車両１０が同一位置で連続して旋回した角度である。第１旋回角度の許容最大値は、分割角度である。一方、第２旋回角度とは、装軌車両１０が旋回を開始してから最新の旋回角度算出時点までに旋回した角度である。第２旋回角度の許容最大値は、目標角度である。ステップＳ２が終了すると、処理はステップＳ３に移行する。In step S2, theacquisition unit 36 acquires measurement data from theinertial measurement device 28. Theposition recognition unit 40 calculates a first turning angle and a second turning angle based on the measurement data. The first turning angle is the angle at which the trackedvehicle 10 turns continuously at the same position. The maximum allowable value of the first turning angle is the divided angle. On the other hand, the second turning angle is the angle at which the trackedvehicle 10 turns from when it starts turning to the time when the latest turning angle is calculated. The maximum allowable value of the second turning angle is the target angle. When step S2 ends, the process proceeds to step S3.

ステップＳ３において、旋回制御部４６は、第２旋回角度と目標角度とを比較する。第２旋回角度が目標角度未満である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、処理はステップＳ４に移行する。この段階で旋回は終了していない。このため、旋回制御部４６は、旋回制御を継続する。一方、第２旋回角度が目標角度以上である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、図２で示される一連の処理は終了する。この段階で、装軌車両１０は、追従対象に向いている。In step S3, the turningcontrol unit 46 compares the second turning angle with the target angle. If the second turning angle is less than the target angle (step S3: YES), the process proceeds to step S4. At this stage, turning has not ended. Therefore, the turningcontrol unit 46 continues turning control. On the other hand, if the second turning angle is equal to or greater than the target angle (step S3: NO), the series of processes shown in FIG. 2 ends. At this stage, the trackedvehicle 10 is heading toward the target to be followed.

ステップＳ３からステップＳ４に移行すると、旋回制御部４６は、第１旋回角度と分割角度とを比較する。第１旋回角度が分割角度以上である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、処理はステップＳ５に移行する。この段階で分割角度までの旋回は終了している。一方、第１旋回角度が分割角度未満である場合（ステップＳ４：ＮＯ）、処理はステップＳ１に戻る。この段階で分割角度までの旋回及び目標角度までの旋回は終了していない。このため、旋回制御部４６は、旋回制御を継続する。When moving from step S3 to step S4, the turningcontrol unit 46 compares the first turning angle with the division angle. If the first turning angle is equal to or greater than the division angle (step S4: YES), the process moves to step S5. At this stage, turning up to the division angle is complete. On the other hand, if the first turning angle is less than the division angle (step S4: NO), the process returns to step S1. At this stage, turning up to the division angle and turning up to the target angle are not complete. Therefore, the turningcontrol unit 46 continues turning control.

ステップＳ４からステップＳ５に移行すると、移動制御部４８は、旋回制御部４６が行う旋回制御を一時中断させる。ステップＳ５が終了すると、処理はステップＳ６に移行する。When the process moves from step S4 to step S5, themovement control unit 48 temporarily suspends the turning control performed by the turningcontrol unit 46. When step S5 ends, the process moves to step S6.

ステップＳ６において、移動制御部４８は、各々の走行用モータ５０を同方向に所定量だけ回転させることによって、装軌車両１０を所定距離だけ前進又は後退させる。移動制御部４８は、走行用モータ５０を同方向に所定量だけ回転させた後に、旋回制御の中断を解除する。ステップＳ６が終了すると、処理はステップＳ７に移行する。In step S6, themovement control unit 48 rotates each of the travel motors 50 a predetermined amount in the same direction, thereby moving the trackedvehicle 10 forward or backward a predetermined distance. After rotating each of the travel motors 50 a predetermined amount in the same direction, themovement control unit 48 releases the suspension of turning control. When step S6 ends, the process proceeds to step S7.

ステップＳ７において、位置認識部４０は、第１旋回角度をリセットする。ステップＳ７が終了すると、処理はステップＳ１に戻る。In step S7, theposition recognition unit 40 resets the first rotation angle. When step S7 ends, the process returns to step S1.

［３装軌車両１０の動作］
［３－１第１例］
図３は、装軌車両１０の旋回動作の第１例を時系列に示す動作説明図である。第１例は、移動制御（図２のステップＳ６）において、移動制御部４８が装軌車両１０を前進させる制御例である。[3 Operation of the Tracked Vehicle 10]
[3-1 First Example]
3 is an explanatory diagram showing a first example of a turning operation of the trackedvehicle 10 in a time series. The first example is a control example in which themovement control unit 48 moves the trackedvehicle 10 forward in the movement control (step S6 in FIG. 2).

時点ｔ０～時点ｔ１において、旋回制御部４６は、装軌車両１０を左回り（矢印Ａ）に超信地旋回させる（図２のステップＳ１）。装軌車両１０の旋回中に、クローラ１２の前半体の左横とクローラ１２の後半体の右横には土塊５６が形成される。図３において、ドットが付された範囲が土塊５６である。Between time t0 and time t1, the turningcontrol unit 46 makes the trackedvehicle 10 make a pivot turn counterclockwise (arrow A) (step S1 in Figure 2). While the trackedvehicle 10 is turning, clods ofsoil 56 are formed to the left of the front half of thecrawler 12 and to the right of the rear half of thecrawler 12. In Figure 3, the dotted area is the clods ofsoil 56.

時点ｔ１において、旋回制御部４６は、第１旋回角度が分割角度に達したと判定する（図２のステップＳ４：ＹＥＳ）。旋回制御部４６は、旋回制御を一時中断する（図２のステップＳ５）。At time t1, the turningcontrol unit 46 determines that the first turning angle has reached the division angle (step S4 in FIG. 2: YES). The turningcontrol unit 46 temporarily suspends turning control (step S5 in FIG. 2).

時点ｔ１～時点ｔ２において、移動制御部４８は、装軌車両１０を所定距離だけ前方（矢印Ｂ）に移動させる。（図２のステップＳ６）。装軌車両１０がクローラ長Ｌの半分Ｌ／２以上前進することによって、クローラ１２の前半体は、左横に土塊５６がない位置に移動することができ、クローラ１２の後半体は、右横に土塊５６がない位置に移動することができる。一方、装軌車両１０の移動距離が長すぎると、装軌車両１０の旋回角度が目標角度に達するまでに、装軌車両１０の旋回中心の位置ずれが大きくなる。旋回中心の位置ずれを小さくするために、所定距離は、できるだけ小さいことが好ましい。以上から、装軌車両１０が１回の旋回中断時に移動する所定距離は、クローラ長Ｌの半分Ｌ／２以上、且つ、クローラ長Ｌ以下の長さであることが好ましい。更にいえば、所定距離は、クローラ長Ｌの半分Ｌ／２であることが好ましい。なお、クローラ長Ｌというのは、クローラ１２の前端からクローラ１２の後端までの長さである。Between time t1 and time t2, themovement control unit 48 moves the trackedvehicle 10 forward (arrow B) a predetermined distance. (Step S6 in FIG. 2). By moving the trackedvehicle 10 forward by more than half L/2 of the crawler length L, the front half of thecrawler 12 can move to a position where there is nosoil mass 56 on the left side, and the rear half of thecrawler 12 can move to a position where there is nosoil mass 56 on the right side. On the other hand, if the moving distance of the trackedvehicle 10 is too long, the positional deviation of the turning center of the trackedvehicle 10 becomes large until the turning angle of the trackedvehicle 10 reaches the target angle. In order to reduce the positional deviation of the turning center, it is preferable that the predetermined distance is as small as possible. From the above, it is preferable that the predetermined distance that the trackedvehicle 10 moves during one turning interruption is more than half L/2 of the crawler length L and is less than the crawler length L. More specifically, it is preferable that the predetermined distance is half L/2 of the crawler length L. The crawler length L is the length from the front end of thecrawler 12 to the rear end of thecrawler 12.

時点ｔ２以降（時点ｔ２、時点ｔ３～）、旋回制御部４６は、時点ｔ０～時点ｔ２までの制御と同じ制御を、第２旋回角度が目標角度に達するまで行う。第２旋回角度が目標角度に達した場合、旋回制御部４６は旋回制御を終了する。この時点で、装軌車両１０は、追従対象に向いている。走行制御部４４は、装軌車両１０が追従対象に追従して走行するように、各々の走行用モータ５０を制御する。After time t2 (time t2, time t3, etc.), the turningcontrol unit 46 performs the same control as that performed from time t0 to time t2 until the second turning angle reaches the target angle. When the second turning angle reaches the target angle, the turningcontrol unit 46 ends the turning control. At this point, the trackedvehicle 10 is facing the target to be followed. The travelingcontrol unit 44 controls each travelingmotor 50 so that the trackedvehicle 10 travels following the target to be followed.

このように、第１例において、走行制御装置１８（旋回制御装置）は、装軌車両１０を目標角度だけ旋回させる場合に、旋回制御と移動制御とを交互に行う。言い換えると、装軌車両１０は、旋回位置（旋回中心位置）を移動させながら目標角度だけ旋回する。第１例によって形成される個々の土塊５６の大きさは、１箇所で目標角度だけ旋回することによって形成される土塊５６の大きさよりも小さくなる。このため、走行制御装置１８は、装軌車両１０の旋回時に形成される土塊５６の大きさを小さくすることができる。その結果として、装軌車両１０の旋回時に走行用モータ５０に必要なトルクは小さくなる。つまり、走行制御装置１８は、第１例の動作を行うことにより、地面の荒れを少なくすることができ、また、電力の消費量を小さくすることができる。In this way, in the first example, the travel control device 18 (turning control device) alternates between turning control and movement control when turning the trackedvehicle 10 by the target angle. In other words, the trackedvehicle 10 turns by the target angle while moving the turning position (turning center position). The size of eachearth lump 56 formed by the first example is smaller than the size of theearth lump 56 formed by turning by the target angle at one location. Therefore, thetravel control device 18 can reduce the size of theearth lump 56 formed when the trackedvehicle 10 turns. As a result, the torque required for thetravel motor 50 when the trackedvehicle 10 turns is reduced. In other words, thetravel control device 18 can reduce roughness of the ground and reduce power consumption by performing the operation of the first example.

［３－２第２例］
図４は、装軌車両１０の旋回動作の第２例を時系列に示す動作説明図である。第２例は、移動制御部４８が装軌車両１０を前進させる移動制御と装軌車両１０を後退させる移動制御とを交互に行う制御例である。[3-2 Second Example]
4 is an explanatory diagram showing a second example of the turning operation of the trackedvehicle 10 in a time series. The second example is a control example in which themovement control unit 48 alternates between moving the trackedvehicle 10 forward and moving the trackedvehicle 10 backward.

第２例での時点ｔ０～時点ｔ３までの動作は、第１例での時点ｔ０～時点ｔ３までの動作と同じである。第１例と第２例とは、時点ｔ３～時点ｔ４における装軌車両１０の移動方向、すなわち２回目の移動制御の移動方向が相違する。第１例では、時点ｔ３後において、移動制御部４８は、装軌車両１０を所定距離（クローラ長Ｌの半分の距離Ｌ／２）だけ前方（矢印Ｂ）に移動させる。一方、第２例では、時点ｔ３～時点ｔ４において、移動制御部４８は、装軌車両１０を所定距離（クローラ長Ｌの半分の距離Ｌ／２）だけ後方（矢印Ｃ）に移動させる。The operation from time t0 to time t3 in the second example is the same as the operation from time t0 to time t3 in the first example. The first and second examples differ in the movement direction of the trackedvehicle 10 from time t3 to time t4, i.e., the movement direction of the second movement control. In the first example, after time t3, themovement control unit 48 moves the trackedvehicle 10 forward (arrow B) a predetermined distance (distance L/2, half the crawler length L). On the other hand, in the second example, from time t3 to time t4, themovement control unit 48 moves the trackedvehicle 10 backward (arrow C) a predetermined distance (distance L/2, half the crawler length L).

このように、第２例では、移動制御部４８は、奇数回目の移動制御（図２のステップＳ６）において装軌車両１０を前進させ、偶数回目の移動制御（図２のステップＳ６）において装軌車両１０を後退させる。なお、移動制御部４８は、奇数回目の移動制御において装軌車両１０を後退させ、偶数回目の移動制御において装軌車両１０を前進させてもよい。要するに、移動制御部４８は、ｎ（ｎは２以上の自然数）回目の旋回中断時における装軌車両１０の移動方向を、ｎ－１回目の旋回中断時における装軌車両１０の移動方向と逆方向にする。In this way, in the second example, themovement control unit 48 moves the trackedvehicle 10 forward during odd-numbered movement controls (step S6 in FIG. 2) and moves the trackedvehicle 10 backward during even-numbered movement controls (step S6 in FIG. 2). Themovement control unit 48 may also move the trackedvehicle 10 backward during odd-numbered movement controls and move the trackedvehicle 10 forward during even-numbered movement controls. In short, themovement control unit 48 makes the movement direction of the trackedvehicle 10 at the nth (n is a natural number equal to or greater than 2) turning interruption the opposite direction to the movement direction of the trackedvehicle 10 at the n-1th turning interruption.

なお、移動制御部４８は、予め設定されて順番で、前進と後退とを行ってもよい。Themovement control unit 48 may also move forward and backward in a pre-set sequence.

走行制御装置１８は、第２例の動作を行うことにより、第１例と同じ効果を奏するだけでなく、更に旋回中心の位置ずれを小さくすることができる。また、走行制御装置１８が装軌車両１０の移動方向を交互に切り換えることにより、装軌車両１０は、ｎ回目の移動時に直前に形成された土塊５６の一部の上を移動する。すると、土塊５６は踏み固められる。つまり、走行制御装置１８は、第２例の動作を行うことにより、第１例よりも更に地面の荒れを少なくすることができる。更に、走行制御装置１８は、装軌車両１０をクローラ１２の幅Ｄに相当する角度だけ旋回させ、前回の旋回後の前後移動方向と逆方向に前後移動させることが可能である。これによって、装軌車両１０は、すでにクローラ１２が踏み固めた場所とは重ならないように移動することが可能となる。このように、走行制御装置１８は、効率よく地面の荒れを少なくすることができる。By performing the operation of the second example, thetravel control device 18 can not only achieve the same effect as the first example, but also further reduce the positional deviation of the turning center. In addition, thetravel control device 18 alternates the moving direction of the trackedvehicle 10, so that the trackedvehicle 10 moves over a part of thesoil mass 56 formed immediately before the nth movement. Then, thesoil mass 56 is compacted. In other words, by performing the operation of the second example, thetravel control device 18 can reduce roughness of the ground even more than the first example. Furthermore, thetravel control device 18 can turn the trackedvehicle 10 by an angle equivalent to the width D of thecrawler 12 and move it forward and backward in the opposite direction to the forward and backward movement direction after the previous turn. This allows the trackedvehicle 10 to move without overlapping with an area already compacted by thecrawler 12. In this way, thetravel control device 18 can efficiently reduce roughness of the ground.

［４その他の実施形態］
上述した実施形態の装軌車両１０は、追従対象（人）に追従して前進する。しかし、装軌車両１０は、予め設定された走行ルートに沿って前進してもよい。この場合、目標認識部３８は、走行ルートを認識する。動作決定部４２は、目標認識部３８が認識した走行ルートと、位置認識部４０が認識した装軌車両１０の位置及び向きとに基づいて、装軌車両１０が走行すべき方向、装軌車両１０が旋回すべき角度等を決定する。[4 Other embodiments]
The trackedvehicle 10 of the above-mentioned embodiment moves forward while following the target (person). However, the trackedvehicle 10 may move forward along a preset travel route. In this case, thetarget recognition unit 38 recognizes the travel route. Theoperation determination unit 42 determines the direction in which the trackedvehicle 10 should travel, the angle at which the trackedvehicle 10 should turn, etc., based on the travel route recognized by thetarget recognition unit 38 and the position and orientation of the trackedvehicle 10 recognized by theposition recognition unit 40.

これとは別に、装軌車両１０は、旋回制御以外の制御をユーザが行い、旋回制御のみを自動で行う有人車両であってもよい。また、装軌車両１０は、ユーザが遠隔地から操作する遠隔操作車両であってもよい。装軌車両１０が有人車両又は遠隔操作車両である場合、例えば、ユーザが旋回の指示（ボタン操作等）を行うことによって、旋回制御部４６及び移動制御部４８は、図２で示される自動制御を行う。Alternatively, the trackedvehicle 10 may be a manned vehicle in which the user controls everything other than turning, and only turning is performed automatically. The trackedvehicle 10 may also be a remote-operated vehicle operated by a user from a remote location. When the trackedvehicle 10 is a manned or remote-operated vehicle, for example, the user issues a turning instruction (such as a button operation), and the turningcontrol unit 46 and themovement control unit 48 perform the automatic control shown in FIG. 2.

位置認識部４０は、装軌車両１０の旋回角度を算出する場合に、慣性計測装置２８の計測データを使用しなくてもよい。例えば、位置認識部４０は、旋回時間、動力源の負荷（上記実施形態では走行用モータ５０の電流値）等に基づいて装軌車両１０の旋回角度を算出することも可能である。Theposition recognition unit 40 does not need to use the measurement data of theinertial measurement unit 28 when calculating the turning angle of the trackedvehicle 10. For example, theposition recognition unit 40 can calculate the turning angle of the trackedvehicle 10 based on the turning time, the load of the power source (the current value of the drivingmotor 50 in the above embodiment), etc.

分割角度は、可変地であってもよい。例えば、動作決定部４２は、目標角度を所定等分に分割することによって、分割角度を算出してもよい。The division angle may be variable. For example, theoperation determination unit 42 may calculate the division angle by dividing the target angle into predetermined equal parts.

分割角度は、装軌車両１０が作業を行う場所の土壌の状態に応じて設定されてもよい。例えば、柔らかい土壌においては、小さな分割角度が設定される。また、硬い土壌においては、大きな分割角度を設定することが可能である。The division angle may be set according to the soil conditions at the location where the trackedvehicle 10 is working. For example, a small division angle may be set for soft soil. Also, a large division angle may be set for hard soil.

［５実施形態から得られる発明］
上記実施形態から把握しうる発明について、以下に記載する。[5. Invention Obtained from the Embodiments]
The invention that can be understood from the above embodiment will be described below.

本発明の第１の態様は、左右に走行用のクローラ（１２）を備えた装軌車両（１０）の自動旋回を行う旋回制御装置（１８）であって、前記装軌車両の旋回角度が目標旋回角度になるまで、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を超信地旋回又は信地旋回させる旋回制御部（４６）と、前記装軌車両が所定の分割角度だけ旋回する度に前記旋回制御部による超信地旋回又は信地旋回を一時中断させて、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を所定距離だけ前進又は後退させる移動制御部（４８）とを備える。The first aspect of the present invention is a turning control device (18) that automatically turns a tracked vehicle (10) equipped with left and right crawlers (12) for travel, and includes a turning control unit (46) that controls the left and right crawlers to make the tracked vehicle make a pivot turn or a yaw turn until the turning angle of the tracked vehicle reaches a target turning angle, and a movement control unit (48) that temporarily suspends the pivot turn or yaw turn by the turning control unit each time the tracked vehicle turns a predetermined division angle, and controls the left and right crawlers to move the tracked vehicle forward or backward a predetermined distance.

第１の態様において、前記移動制御部は、前記クローラの前端から前記クローラの後端までの長さであるクローラ長（Ｌ）の半分以上、且つ、前記クローラ長以下の長さと等しい距離だけ前記装軌車両を前進又は後退させてもよい。In a first aspect, the movement control unit may move the tracked vehicle forward or backward a distance equal to or greater than half the crawler length (L), which is the length from the front end of the crawler to the rear end of the crawler, and equal to or less than the crawler length.

第１の態様において、前記移動制御部は、前記装軌車両を前記クローラ長の半分の長さと等しい距離だけ前進又は後退させてもよい。In a first aspect, the movement control unit may move the tracked vehicle forward or backward a distance equal to half the crawler length.

第１の態様において、前記移動制御部は、ｎ（ｎは２以上の自然数）回目の旋回中断時における前記装軌車両の移動方向を、ｎ－１回目の旋回中断時における前記装軌車両の移動方向と逆方向にしてもよい。In a first aspect, the movement control unit may set the movement direction of the tracked vehicle at the nth (n is a natural number equal to or greater than 2) turning interruption to be opposite to the movement direction of the tracked vehicle at the n-1th turning interruption.

第１の態様において、前記装軌車両の動力源は、電動機（５０）であってもよい。In a first embodiment, the power source of the tracked vehicle may be an electric motor (50).

第１の態様において、前記旋回制御部は、前記装軌車両を超信地旋回させる場合に、前記分割角度を、（前記クローラの幅（Ｄ）に相当する旋回円弧の長さ）／（超信地旋回の旋回半径）にしてもよい。In a first aspect, when the tracked vehicle is made to make a pivot turn, the turning control unit may set the division angle to (length of the turning arc equivalent to the width (D) of the crawler)/(turning radius of the pivot turn).

第１の態様において、前記分割角度は、前記装軌車両が作業を行う場所の土壌の状態に応じて設定されてもよい。In the first aspect, the division angle may be set according to the soil conditions at the location where the tracked vehicle is performing work.

１０…装軌車両１２…クローラ
１８…走行制御装置（旋回制御装置）４６…旋回制御部
４８…移動制御部５０…走行用モータ（電動機）10: Tracked vehicle 12: Crawler 18: Travel control device (turning control device) 46: Turning control unit 48: Movement control unit 50: Travel motor (electric motor)

Claims

Translated fromJapanese

左右に走行用のクローラを備えた装軌車両の自動旋回を行う旋回制御装置であって、
前記装軌車両の旋回角度が目標旋回角度になるまで、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を超信地旋回又は信地旋回させる旋回制御部と、
前記装軌車両が所定の分割角度だけ旋回する度に前記旋回制御部による超信地旋回又は信地旋回を一時中断させて、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を所定距離だけ前進又は後退させる移動制御部とを備える、旋回制御装置。 A turning control device for automatically turning a tracked vehicle having crawlers for traveling on the left and right sides,
a turning control unit that controls the left and right crawlers to make the tracked vehicle perform a pivot turn or a yaw turn until the turning angle of the tracked vehicle reaches a target turning angle;
A turning control device comprising: a movement control unit that temporarily suspends the pivot turning or swivel turning performed by the turning control unit each time the tracked vehicle turns by a predetermined divided angle, and controls the left and right crawlers to move the tracked vehicle forward or backward by a predetermined distance.

請求項１に記載の旋回制御装置であって、
前記移動制御部は、前記クローラの前端から前記クローラの後端までの長さであるクローラ長の半分以上、且つ、前記クローラ長以下の長さと等しい距離だけ前記装軌車両を前方又は後方に移動させる、旋回制御装置。 The turning control device according to claim 1,
The movement control unit is a turning control device that moves the tracked vehicle forward or backward a distance equal to or greater than half the crawler length, which is the length from the front end of the crawler to the rear end of the crawler, and less than or equal to the crawler length.

請求項２に記載の旋回制御装置であって、
前記移動制御部は、前記装軌車両を前記クローラ長の半分の長さと等しい距離だけ前方又は後方に移動させる、旋回制御装置。 The turning control device according to claim 2,
The movement control unit is a turning control device that moves the tracked vehicle forward or backward a distance equal to half the crawler length.

請求項１～３のいずれか１項に記載の旋回制御装置であって、
前記移動制御部は、ｎ（ｎは２以上の自然数）回目の旋回中断時における前記装軌車両の移動方向を、ｎ－１回目の旋回中断時における前記装軌車両の移動方向と逆方向にする、旋回制御装置。 The turning control device according to any one of claims 1 to 3,
The movement control unit is a turning control device that changes the movement direction of the tracked vehicle at the nth (n is a natural number greater than or equal to 2) turning interruption to the opposite direction to the movement direction of the tracked vehicle at the n-1th turning interruption.

請求項１～４のいずれか１項に記載の旋回制御装置であって、
前記装軌車両の動力源は、電動機である、旋回制御装置。 The turning control device according to any one of claims 1 to 4,
A turning control device in which the power source of the tracked vehicle is an electric motor.

請求項１～５のいずれか１項に記載の旋回制御装置であって、
前記旋回制御部は、前記装軌車両を超信地旋回させる場合に、前記分割角度を、（前記クローラの幅に相当する旋回円弧の長さ）／（超信地旋回の旋回半径）にする、旋回制御装置。 The turning control device according to any one of claims 1 to 5,
The turning control unit is a turning control device that sets the divided angle to (length of turning arc corresponding to width of the crawler) / (turning radius of the pivot turn) when the tracked vehicle is made to make a pivot turn.

請求項１～５のいずれか１項に記載の旋回制御装置であって、
前記分割角度は、前記装軌車両が作業を行う場所の土壌の状態に応じて設定される、旋回制御装置。 The turning control device according to any one of claims 1 to 5,
A turning control device in which the division angle is set according to the soil conditions at the location where the tracked vehicle is working.

左右に走行用のクローラを備えた装軌車両の自動旋回制御を、コンピュータを用いて行う旋回制御方法であって、
前記装軌車両の旋回角度が目標旋回角度になるまで、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を超信地旋回又は信地旋回させる旋回工程と、
前記装軌車両が所定の分割角度だけ旋回する度に前記旋回工程における超信地旋回又は信地旋回を一時中断させて、左右の前記クローラを制御して、前記装軌車両を所定距離だけ前進又は後退させる移動工程とを行う、旋回制御方法。 A method for automatically controlling the turning of a tracked vehicle having crawlers for traveling on the left and right sides, comprising the steps of:
a turning process for controlling the left and right crawlers to perform a pivot turn or a yaw turn of the tracked vehicle until the turning angle of the tracked vehicle reaches a target turning angle;
A turning control method comprising: a moving process in which the pivot turning or swivel turning in the turning process is temporarily interrupted each time the tracked vehicle turns by a predetermined divided angle, and the left and right crawlers are controlled to move the tracked vehicle forward or backward by a predetermined distance.