JP2000029522A

JP2000029522A - 自律走行方法及び自律走行車

Info

Publication number: JP2000029522A
Application number: JP10211816A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Kubota; 陽介窪田
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】自律走行の開始地点以外の場所で誤って自律走
行の開始が指示された場合、自律走行の開始を禁止する
ことにより、事故等の不測の事態の発生を未然に防止す
ること【解決手段】複数の目標地点が予め設定されていて、自
律走行車の現在地点を示す測位データを衛星からの電波
に基づいて求め、この測位データを目標地点と比較しな
がら自律走行を行う自律走行方法において、位置的に既
知の領域であって、自律走行の開始を許可する領域を許
可データとして予め規定するステップと、自律走行の開
始が指示された時点における測位データを求めるステッ
プと、この求められた測位データを許可データと比較す
ることにより、自律走行の開始が指示された時点におけ
る自律走行車の位置が、自律走行を開始できる場所であ
るか否かを判断するステップと、自律走行を開始できる
場所でないと判断した場合、自律走行の開始を禁止する
ステップとを有する自律走行方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星からの測位情
報に基づいて、自己の位置を確認しながら走行を行う自
律走行方法及び自律走行車に係り、特に、自律走行の開
始が指示された位置がその開始位置として妥当でない場
合、自律走行の開始を禁止する制御機能に関する。

【０００２】

【従来の技術】自律走行技術を用いて、所定のプログラ
ムされた作業を無人で行う自律走行車が、様々な分野で
実用化されつつある。このような自律走行車が行い得る
作業の典型的な例としては、ゴルフ場、グランド、また
は公園といった各種フィールドにおける芝刈りや草刈
り、田畑の耕耘、農薬や肥料の散布、または土木作業等
が挙げられる。

【０００３】この自律走行は、全地球測位システム(Glo
bal Positioning System。以下、ＧＰＳという）及び推
測航法と呼ばれる２つの技術を併用して行われる。ＧＰ
Ｓは、測位衛星から送信される電波を受信して自己位置
を測定する技術である。このＧＰＳの測位誤差は数十ｍ
程度あるといわれており、より高精度の測位技術として
ディファレンシャルＧＰＳ（Ｄ−ＧＰＳ）と呼ばれる技
術も実用化されている。なお、本明細書では、ＧＰＳ及
びＤ−ＧＰＳ等を総称してＧＰＳと呼ぶ。一方、推測航
法は、地磁気方位センサ等により測定された走行車の進
行方向と、車輪エンコーダ等により測定された走行距離
から、走行車を目標地点に向かって走行させる技術であ
る。

【０００４】自律走行を用いて走行車を自動運転させる
場合、予め設定された自動運転の開始地点上に作業車を
位置させた状態で、オペレータが開始を指示する必要が
ある。もし、この開始地点以外の誤った地点で、オペレ
ータが作業の開始が指示してしまった場合、走行車はこ
の地点から本来の開始地点に向けて自律走行を開始して
しまう。この距離が長くなるほど、想定していない経路
を走行車が走行してしまう可能性が高くなり、事故が発
生する蓋然性も高くなる。同様のことは、オペレータの
操作ミスによって自動運転の開始を指示してしまう場合
もおいても該当する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来技術で
は、自律走行の開始点以外の点でこの開始を指示した場
合、予測できない経路で自律走行が行われて、不測の事
態が生じる危険性があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、誤って自律走行
が開始されてしまうのを防止することにより、不測の事
態の発生を未然に防ぐことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明の第１の形態は、複数の目標地点が予め設
定されていて、自律走行車の現在地点を示す測位データ
を衛星からの電波に基づいて求め、この測位データを目
標地点と比較しながら自律走行を行う自律走行方法にお
いて、位置的に既知の領域であって、自律走行の開始を
許可する領域を許可データとして予め規定するステップ
と、自律走行の開始が指示された時点における測位デー
タを求めるステップと、この求められた測位データを許
可データと比較することにより、自律走行の開始が指示
された時点における自律走行車の位置が、自律走行を開
始できる場所であるか否かを判断するステップと、自律
走行を開始できる場所でないと判断した場合、自律走行
の開始を禁止するステップとを有する自律走行方法を提
供する。

【０００８】ここで、自律走行を開始できる場所である
と判断した場合、自律走行の開始を許可するステップを
さらに有することが好ましい。

【０００９】また、上記判断するステップは、測位デー
タと許可データとの差分を求めるステップと、差分が許
容範囲を超えている場合、自律走行を開始できる場所で
はないと判断するステップとをさらに有していてもよ
い。

【００１０】上記の第１の形態における許可データは、
自律走行の開始を許可する車輌方位も規定しており、か
つ、測位データは、自律走行の開始が指示された時点に
おける自律走行車の車輌方位を示すデータを含んでいて
もよい。

【００１１】また、予め設置された誘導路に沿って自律
走行車を走行させるステップをさらに有し、自律走行車
をこの誘導路に沿って走行させた後に、自律走行の開始
が指示されるようにしてもよい。

【００１２】本発明の第２の形態は、複数の目標地点が
予め設定されていて、現在地点を示す測位データを衛星
からの電波に基づいて求め、この測位データを目標地点
と比較しながら自律走行を行う自律走行車において、位
置的に既知の領域であって、かつ自律走行の開始を許可
する領域を許可データとして記憶する記憶手段と、衛星
からの電波に基づいて、自律走行車の位置を示す測位デ
ータを求める測位手段と、測位手段により求められた測
位データを許可データと比較することにより、自律走行
の開始が指示された時点における自律走行車の位置が、
自律走行の開始が許可された場所であるか否かを判断す
る判断手段と、判断手段により、自律走行を開始できる
場所でないと判断された場合、自律走行の開始を禁止す
る制御手段とを有する自律走行車を提供する。

【００１３】この第２の形態において、自律走行車の車
輌方位を検出する検出手段をさらに有し、記憶手段に
は、許可データとして、自律走行の開始を許可する車輌
方位も記憶されており、かつ、判断手段は、検出手段に
より検出された前記車輌方位を記憶手段中に記憶された
許可データと比較するようにすることが好ましい。

【００１４】

【作用】このような構成において、自律走行の開始指定
時における走行車の位置が、その開始が許可された領域
外である場合には、自律走行は行われない。従って、走
行車が想定していない経路を走行することもない。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本実施例における芝刈り
作業車を模式的に示した側面図である。この作業車は、
ゴルフ場やグランドといった各種フィールドを自律的に
走行し、フィールド上の芝を自動で刈り取ることができ
る（自動運転モード）。作業車は、ＧＰＳ及び推測航法
と呼ばれる２つの技術を併用して自動運転を行う。

【００１６】芝刈り作業車は、車体部１、車体部１のフ
ロントに付けられた芝刈り用作業機２、及び車輪３ａ、
３ｂを有している。車体部１には、ＧＰＳ用の受信アン
テナ４、無線通信用の受信アンテナ５及び地磁気センサ
６が装着されている。作業機２は、複数のカッターユニ
ットを有しており、車体部１に対して回動可能な状態で
取り付けられることにより、昇降動作が可能である。

【００１７】車体部１には、ＧＰＳ装置や推測航法装置
を含む制御装置が装着されている。また車輪エンコーダ
７が車輪３ａの軸部に装着されている。車輪エンコーダ
７は、車輪の回転を検出するセンサであり、この回転数
から走行車の走行距離を測定することができる。

【００１８】図２は、芝刈り作業車の制御装置のブロッ
ク図である。推測航法位置検出部１１及びＤ−ＧＰＳ位
置検出部１２によって芝刈り作業車の走行位置を認識す
ることができる。推測航法位置検出部１１において、あ
る基準となる地点からの走行履歴を算出することによ
り、作業車の現在位置が測定される。この走行履歴は、
車輪エンコーダ７により測定された走行距離を、地磁気
方位センサ６により測定された走行方向の変化に応じて
累積したものである。

【００１９】Ｄ−ＧＰＳ位置検出部１２において、ＧＰ
Ｓ衛星から発せられた電波及び固定局から得られたディ
ファレンシャル情報に基づいて、現在の走行位置が測定
される。ＧＰＳ衛星からの電波は、ＧＰＳ用の受信アン
テナ４を介して受信される。一方、固定局からの電波
は、受信アンテナ５を介して受信される。周知のよう
に、ＧＰＳ衛星から発せられた電波のみを用いた自己位
置の測定は誤差が大きい。そこで、この測定値における
同位相成分の誤差を除去するために、既知の地点に設置
された固定局において、この地点の位置観測を行う。そ
して、この位置観測に基づいて得られた補正情報を自律
走行車にフィードバックする。例えば、ポジション法を
用いた場合、作業車側の受信機と固定局側の受信機の双
方が捕捉するＧＰＳ衛星が同一となるように同期をと
り、双方から得られた絶対位置に関する情報を引き算す
る。このようなＤ−ＧＰＳ測位を行うことで、走行車の
自己位置を精度よく測定することができる。

【００２０】自動運転時において、制御部１３は、Ｄ−
ＧＰＳ位置検出部１２及び推測航法位置検出部１１から
の検出信号に基づいて、目標地点に向けて走行するよう
に、駆動制御部１４及び操舵制御部１５を制御する。駆
動制御部１４は、制御部１３からの制御信号を、それに
対応した制御量に変換することにより、図示していない
油圧モータを回転させる。この油圧モータの回転により
走行車の駆動力が発生される。また、操舵制御部１５
は、制御部１３からの制御信号を、それに対応した制御
量に変換することにより、図示していない操舵機構を動
作させる。

【００２１】データ記憶部１６には、作業データ及び許
可データが記憶されている。作業データは、自律走行時
の走行経路上の多数の目標地点について、それぞれの位
置データ（すなわち、緯度と経度（必要ならば高度））
である。これらの目標地点は、離散的な位置関係にあ
り、自律走行経路の順序と対応づけて記憶されている。
また、その他にも自律走行時の作業イベント等も作業デ
ータとして記憶されている。一方、許可データは、自律
走行の開始を許可するための条件を規定したデータであ
る。すなわち、自律走行の開始地点の緯度Ｘ、経度Ｙ、
（必要ならば高度を含めてもよい）からなる位置データ
が、自律走行の開始を許可する条件として記憶されてい
る。

【００２２】判断部１７は、オペレータにより自動運転
の開始スイッチが押された場合、その開始時点における
作業車の位置が、自動運転の開始条件に適合しているか
否かを判断する。そして、適合していない場合には、自
動運転の開始指示を無視し、その実行を禁止する。具体
的には、Ｄ−ＧＰＳ位置検出部１２から得られたＤ−Ｇ
ＰＳ測位データを、ある評価関数に基づいて、データ記
憶部１６中に記憶された許可データである位置データと
比較する。そして、その評価結果により、運転の開始の
妥当性を判断する。

【００２３】図３は、本実施例における自律走行を用い
た自動運転の許可に関する手順を示すフローチャートで
ある。以下各ステップについて説明する。

【００２４】（ステップ１０１）許可データの設定まず、ユーザーは自動走行を開始するための位置的な条
件を設定し、データ記憶部１６中に記憶する。すなわ
ち、実際の作業環境における自動運転を開始する地点を
基準点として特定し、その基準点の位置（緯度Ｘ、経度
Ｙ）を設定する。なお、必要に応じて、高度もパラメー
タとして加えてもよい。

【００２５】（ステップ１０２）自動運転開始スイッチ
による開始指示自動運転の開始はオペレータがスイッチを押すことによ
り、その開始がシステムに対して指示される。

【００２６】（ステップ１０３）自動運転開始時のＤ−
ＧＰＳ測位データの計算この開始スイッチが押された時点での作業車の現在位置
をＤ−ＧＰＳ位置検出部１２により計算する。これによ
り、作業車の現在の位置を示す測位データ（ｘ、ｙ）が
得られる。

【００２７】（ステップ１０４）Ｄ−ＧＰＳ測位データ
と許可データと差分の計算２次元の差分データ（ａ、ｂ）は、（測位緯度ｘ−許可
データ緯度Ｘ、測位経度ｙ−許可データ経度Ｙ）として
求めることができる。

【００２８】（ステップ１０５）差分がしきい値を超え
ているか否かの判断２次元の差分データを演算処理して、予め設定されたし
きい値Ｔと比較する。このしきい値は、自動運転開始の
指定位置の妥当性を判断する基準、すなわち誤差の許容
範囲を示すもので、適切に値が設定されている。２次元
差分データを、例えば以下の計算により一次元化して値
Ｅを求め、この値をしきい値Ｔと比較する。

【数１】Ｅ＝√（ａ² ＋ｂ² ）＝√｛（ｘ−Ｘ）² ＋（ｙ−Ｙ）² ｝

【００２９】この値Ｅがしきい値Ｔ以下であるならば、
自動運転の開始が指示された位置は正規の指示位置であ
ると判断し、ステップ１０６に進む。一方、しきい値Ｔ
を越えた場合には、この位置は、正規の位置でない、す
なわち誤って開始スイッチが押されたものと判断して、
ステップ１０７に進む。

【００３０】また、しきい値Ｔの代わりに、許容誤差範
囲Ｐ（Ｒ、Ｓ）を設定しておき、差分データ（｜ａ｜、
｜ｂ｜）と比較することにより判断してもよい。この場
合、差分データがこの許容誤差範囲Ｐ内にあれば、正規
の指示位置であると判断し、この範囲を超えていれば、
正規の位置ではないと判断する。

【００３１】（ステップ１０６）（ステップ１０７）自
動運転の開始または禁止値Ｅがしきい値Ｔ以下である場
合、運転開始スイッチによる指示通り、自動運転を開始
する。一方、しきい値Ｔを越えた場合は、このスイッチ
の指示を無視して、自動運転の実行を禁止する。

【００３２】上記の説明からわかるように、自動運転開
始スイッチが押された位置を、本来の開始されるべき位
置と比較する。そして、その位置が本来の位置に対し
て、しきい値以上に離れている場合には、それが誤操作
であると判断して、自動運転の実行が禁止される。従っ
て、作業車が予期しない経路で自動運転を行うことを有
効に防止できるため、事故の発生を未然に防ぐことがで
きる。

【００３３】（変形例）上記の実施例では、許可データ
として位置データを例に説明した。しかしながら、必要
に応じて、車輌の方位も条件として、許可データに加え
てもよい。この場合、自動運転開始スイッチが押された
際に、作業車の現在の位置のみならず、作業車の車輌方
位を地磁気センサ６により測定する。そして、この測定
値を、許可データである方位と比較することにより、開
始位置が妥当性であるか否かを判断することも可能であ
る。判断条件を位置だけに限定した場合、作業車が同位
置にあっても向いている方位に応じて、走行経路が異な
ってくる。そこで、位置だけでなく車輌方位も許可デー
タのパラメータにすることにより、事故の発生をより効
果的に防止できよう。

【００３４】また、別の変形例として、磁気誘導路等を
予め地面に設定しておき、作業車が誘導路の終端に到達
したら、オペレータが自動走行開始スイッチを押すよう
にしてもよい。作業車を終端位置で正確に停止させるこ
とができ、かつ車輌の方位も所定の方向に正確に向かせ
ることができるからである。

【００３５】

【発明の効果】このように本発明では、自律走行の開始
指定時における走行車の位置が、その開始が許可された
領域外である場合には、自律走行は行われない。従っ
て、走行車が想定していない経路を走行することもな
い。従って、アクシデントの発生を未然に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例における芝刈り作業車を模式的に示
した側面図

【図２】芝刈り作業車の制御装置のブロック図

【図３】、本実施例における自律走行を用いた自動運転
の許可に関する手順を示すフローチャート

【符号の説明】

１車体部、２芝刈り用作業機、３ａ，ｂ車輪、４
ＧＰＳ用の受信アンテナ、５無線通信用の受信アン
テナ、６地磁気センサ、７車輪エンコーダ、１１
推測航法位置検出部、１２Ｄ−ＧＰＳ位置検出部、１
３制御部、１４駆動制御部、１５操舵制御部、１
６データ記憶部、１７判断部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の目標地点が予め設定されていて、自
律走行車の現在地点を示す測位データを衛星からの電波
に基づいて求め、当該測位データを前記目標地点と比較
しながら自律走行を行う自律走行方法において、位置的に既知の領域であって、前記自律走行の開始を許
可する領域を許可データとして予め規定するステップ
と、前記自律走行の開始が指示された時点における測位デー
タを求めるステップと、当該求められた測位データを前記許可データと比較する
ことにより、前記自律走行の開始が指示された時点にお
ける前記自律走行車の位置が、前記自律走行を開始でき
る場所であるか否かを判断するステップと、前記自律走行を開始できる場所でないと判断した場合、
前記自律走行の開始を禁止するステップとを有すること
を特徴とする自律走行方法。
【請求項２】前記自律走行を開始できる場所であると判
断した場合、前記自律走行の開始を許可するステップを
さらに有することを特徴とする請求項１に記載された自
律走行方法。
【請求項３】上記判断するステップは、前記測位データと前記許可データとの差分を求めるステ
ップと、前記差分が許容範囲を超えている場合、前記自律走行を
開始できる場所ではないと判断するステップとをさらに
有することを特徴とする請求項１または２に記載された
自律走行方法。
【請求項４】前記許可データは、前記自律走行の開始を
許可する車輌方位も規定しており、かつ、前記測位データは、前記自律走行の開始が指示された時
点における前記自律走行車の車輌方位を示すデータを含
んでいることを特徴とする請求項１に記載された自律走
行方法。
【請求項５】予め設置された誘導路に沿って前記自律走
行車を走行させるステップをさらに有し、前記自律走行
車を前記誘導路に沿って走行させた後に、前記自律走行
の開始が指示されることを特徴とする請求項１に記載さ
れた自律走行方法。
【請求項６】複数の目標地点が予め設定されていて、現
在地点を示す測位データを衛星からの電波に基づいて求
め、当該測位データを前記目標地点と比較しながら自律
走行を行う自律走行車において、位置的に既知の領域であって、かつ前記自律走行の開始
を許可する領域を許可データとして記憶する記憶手段
と、衛星からの電波に基づいて、前記自律走行車の位置を示
す測位データを求める測位手段と、前記測位手段により求められた前記測位データを前記許
可データと比較することにより、前記自律走行の開始が
指示された時点における前記自律走行車の位置が、前記
自律走行の開始が許可された場所であるか否かを判断す
る判断手段と、前記判断手段により、前記自律走行を開始できる場所で
ないと判断された場合、前記自律走行の開始を禁止する
制御手段とを有することを特徴とする自律走行車。
【請求項７】前記自律走行車の車輌方位を検出する検出
手段をさらに有し、前記記憶手段には、前記許可データとして、前記自律走
行の開始を許可する車輌方位も記憶されており、かつ、前記判断手段は、前記検出手段により検出された前記車
輌方位を前記記憶手段中に記憶された前記許可データと
比較することを特徴とする請求項６に記載された自律走
行方法。