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公開番号2024022942
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-21
出願番号2022126401
出願日2022-08-08
発明の名称制御装置
出願人川崎重工業株式会社
代理人個人
主分類G05B 11/36 20060101AFI20240214BHJP(制御;調整)
要約【課題】瞬時に障害に対応して、障害を回避する。
【解決手段】移動体1を移動させるためのアクチュエータ12の操作量を演算する制御装置100は、移動体1を目標位置へ移動させるための指令値を設定する設定器22と、障害を回避するための指令値の制約条件を設定する制限器25と、指令値が制約条件によって定められる制限範囲外である場合に、指令値を制限範囲内へ補正する補正器26と、指令値に基づいて操作量を演算する操作量演算器28とを備える。
【選択図】図5

特許請求の範囲【請求項１】
移動体を移動させるためのアクチュエータの操作量を演算する制御装置であって、
前記移動体を目標位置へ移動させるための指令値を設定する設定器と、
障害を回避するための前記指令値の制約条件を設定する制限器と、
前記指令値が前記制約条件によって定められる制限範囲外である場合に、前記指令値を前記制限範囲内へ補正する補正器と、
前記指令値に基づいて前記操作量を演算する操作量演算器とを備える制御装置。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制限器は、前記制約条件を逐次演算して、前記制約条件を更新する制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の制御装置において、
前記指令値としての前記移動体の指令速度に基づいてサーボ制御を実行するサーボ制御器をさらに備え、
前記補正器は、前記指令速度を前記制限範囲内へ補正して最終的な指令速度を前記サーボ制御器へ出力し、
前記サーボ制御器は、前記最終的な指令速度に基づいて指令力を出力し、
前記操作量演算器は、前記指令力に基づいて前記操作量を演算する制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の制御装置において、
前記制限器は、障害の回避に加え、前記サーボ制御器の制御特性に関する制約条件を設定する制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載の制御装置において、
前記制限器は、障害の回避に加え、前記アクチュエータに関する制約条件を設定する制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制限器は、前記移動体と障害との間に所定の距離が確保されるように前記制約条件を設定する制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制限器は、前記移動体のうち複数の保護部位が障害を回避するように、前記複数の保護部位に対応する複数の前記制約条件を設定する制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制限器は、前記制約条件を調節可能に設定する制御装置。
【請求項９】
請求項１に記載の制御装置において、
補正後の前記指令値が所定の閾値未満となる場合に、
前記制限器は、前記制約条件を変更して、
前記補正器は、変更された前記制限範囲内へ前記指令値を補正する制御装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の制御装置において、
補正後の前記指令値が所定の閾値未満となる場合に、前記補正器は、前記指令値を予備補正して、予備補正された前記指令値を前記制限範囲内へ補正する制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、制御装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、移動体の経路を生成する技術に関し、移動体と障害との衝突を回避するように経路を生成して自動運転を行う技術が知られている。例えば、特許文献１には、複数のノードを直線で連結した経路を想定し、障害を回避するようにノードを移動させることによって最適な経路を演算する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第１１１６１５０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述のように障害を回避する自動運転においては、障害に衝突しない将来の目標位置及び最適な時系列操作量が逐次演算される。そのような演算は複雑であり、演算負荷が大きい。そのため、瞬時の演算が難しく、急に出現した障害又は動きが急峻な障害等に瞬時に対応することが困難である。
【０００５】
ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、瞬時に障害に対応して、障害を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の技術は、移動体を移動させるためのアクチュエータの操作量を演算する制御装置が対象である。制御装置は、前記移動体を目標位置へ移動させるための指令値を設定する設定器と、障害を回避するための前記指令値の制約条件を設定する制限器と、前記指令値が前記制約条件によって定められる制限範囲外である場合に、前記指令値を前記制限範囲内へ補正する補正器と、前記指令値に基づいて前記操作量を演算する操作量演算器とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
前記制御装置によれば、瞬時に障害に対応して、障害を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、運転支援システムの概要図である。
図２は、移動体の概略的なハードウェア構成を示す図である。
図３は、制御装置のハードウェア構成を示す図である。
図４は、制御器の機能ブロック図である。
図５は、制御演算器の詳細な機能ブロック図である。
図６は、補正器による指令値の補正の一例を示すイメージ図である。
図７は、出力特性上の制約条件を考慮しない、補正器による操作量の補正の一例を示すイメージ図である。
図８は、出力特性上の制約条件を考慮した、補正器による操作量の補正の一例を示すイメージ図である。
図９は、固定の制約条件と可変の制約条件とを含む場合の補正器による指令値の補正の一例を示すイメージ図である。
図１０は、デッドロック発生時に制約条件を変更する場合の補正器による指令値の補正の一例を示すイメージ図である。
図１１は、デッドロック発生時に予備補正を行う場合の補正器による指令値の補正の一例を示すイメージ図である。
図１２は、指令値の制限処理のフローチャートである。
図１３は、船舶のモデルを示す説明図である。
図１４は、車両のモデルを示す説明図である。
図１５は、その他の実施形態に係る制御演算器の詳細な機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、運転支援システム１０００の概要図である。制御装置１００は、移動体１に搭載され、移動体１の自動運転を実行する。移動体１は、運転支援システム１０００に含まれる。運転支援システム１０００は、複数の移動体１を含んでいてもよい。運転支援システム１０００は、移動体１の他に、自動運転を支援する支援装置２００を備える。支援装置２００は、移動体１と通信可能に接続されている。支援装置２００は、移動体１の運転を支援するための地図情報を移動体１へ送信する。制御装置１００は、地図情報に基づいて経路を生成し、自動運転を実行する。支援装置２００と移動体１との通信は、中継装置１２１を介して行われる。中継装置１２１は、例えば、管制塔１２０に設置されている。支援装置２００と中継装置１２１とは、インターネット等の通信ネットワークＮを介して接続されている。中継装置１２１と移動体１とは、無線通信を行う。
【００１０】
地図情報には、地理的情報が含まれる。地理的情報は、道路、通路、航路及び地物（建物、樹木及び岩石など、自然及び人工に関わらず地上又は海上にある物）の少なくとも１つを含む。地理的情報は、道路図、施設図、航路図等の一般的な地図に関する情報であり得る。地図情報は、地理的情報の他に、障害に関する情報を含んでいてもよい。障害に関する情報は、障害の位置、速度及び種別の少なくとも１つを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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