[发明专利]沿预定路径控制移动物体的方法和系统

说明书

本发明涉及一种控制移动物体使之沿预定的运动轨迹向前移动的方法和系统。

沿预定的移动轨迹移动从而完成一定工作的移动物体的例子有用于挖掘隧道、敷设上下水管道的挖掘机或者无人搬运车等等。

上面提到的挖掘机、无人搬运车等一般都包括一个本体和一个控制该本体的移动方向使之沿预定路径移动的驾驶装置。

当使用一台挖掘机在地下敷设各种管道时，挖掘机面临的泥土压力将由于土质的变化、地下水的存在与否而相差很大。由于这个原因，即使以恒定的功率驱动挖掘机，它也会偏向泥土压力小的方向，从而偏移预定路径。在这种场合下，驾驶员必须目测出挖掘机在地下的移动中产生的与预定路径的偏移量与偏移方向，并且根据这些偏移量和偏移方向控制驾驶装置，从而对挖掘机的方向作出需要的修正。

下面具体地描述一下挖掘机的驾驶装置。

举个实例来说，由本申请人开发的、在日本特开昭57-205698号公报中描述的那种挖掘机由一个尾部和一个装在该尾部前端的头部组成，上述的头部和尾部互相连接。上述尾部的固定位置上固定地装有一块刻度板。在上述的头部上装有一根指针，该指针正对着上述刻度板，能随着头部与尾部的偏向而相应地移动。上述的刻度板的图象由一台电视摄像机监视，并被显示在监视器显幕上。

此外，沿着挖掘方向或者敷管方向的预定路径设置具有激光等沿 直线传播线的可见光，把可视光投射到刻度板上，驾驶员先观察挖掘开始时可见光在刻度板上的第一位置，然后再目测挖掘开始时的可见光的上述第一位置与把挖掘机向前开动一段距离后可见光的第二位置之间的差异和挖掘机的方向变化，再根据这些差异驱动传动装置调整挖掘机的前进方向。

如上所述，挖掘机的操作很大程度上取决于驾驶员的经验与感觉。因此，驾驶员必须要求有高度的熟练技术。因此，人们希望能有一种容易操纵的挖掘机。

本发明的一个目的在于提供一种沿预定路径自动控制移动物体（如挖掘机）的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种沿预定路径自动控制移动物体（如挖掘机）的系统。

本发明的第一个目的通过一种沿预定路径控制装有本体和驾驶装置的移动物体的方法来实现。该方法包含如下步骤：

测量本体与预定路径的偏移距离和偏离方向，

把上面测量到的本体与预定路径之的距离作为观察值输入到一个前导运算部分中，该前导运算部分中预定有入了与本体和预定路径的距离相对应的成员函数（membership    function），根据上面测量到的本体与预定路径间的距离在执行一次标度（grade）运算，

把得到的标度输入到一个后续运算部分中，该后续运算部分中预先有贮了与操作量相对应的成员函数，根据从前序运算部分中输出的标度进行一次操作量运算，

把得到的操作量输出至驾驶装置中，根据这个操作量来控制驾驶装置。

根据本发明，当移动物体在前进时偏离预定的路径时，通过测量它与预定路径的偏离方向和偏离距离、根据测到的偏移量执行一次操作量运算再根据算出的操作量和偏移方向控制驾驶装置，使得移动物体沿预定的路径前进。

也就是说，在前导运算部分中根据观察值通过下面的步骤进行一次有效度运算：根据与移动物体与预定路径的偏移量相对应的数据和多个老驾驶员的驾驶技术决窍积累数据预先确定前导运算部分中的成员函数，根据移动物体与预定路径的偏离量以及与操作值对应的数据预先确定后续运算部分中的成员函数，测量出移动物体前进时与预定路径的偏离量，把测量到的移动物体与预定路径的偏移量作为观察值输入到前导运算部分中。接下来，通过把后续的成员函数降低到标度。把降低了的成员函数加以合并来根据观察值（亦即移动物体与预定路径的偏移量）进行操作值运算。上述的操作值表示根据许多驾驶员的技术决窍的数据，可以认为是最有效的操作值。因此，根据从上述的后续运算部分中输出的操作值输入驾驶装置的操作值来驱动驾驶装置就能把移动物体控制在预定路径上。

此外，本发明的第一个目的也可以通种另一种沿着预定路径控制具有一个本体和一个驾驶装置的移动物体的方法来实现。该方法包括如下步骤：

测量出本体与预定距离的距离和偏移方向以及驾驶装置相对于本体的错位量和错位方向，

把测量到的本体与预定路径的距离作为观察值输入至前导运算部分中，该前导运算部分中预先存贮有与本体和预定路径对应的成员函数，在该前导部分中执行标度运算，