JP2010512592A - 自律性乗物システムの制御 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 システム(300)は、乗物の移動の制御権を自律性乗物システム(200)におよび/または自律性乗物システムから移動するように適合されている。コントロール・システムは、自律性乗物システム(200)が起動されることを示す起動信号(201)を受け取るように構成されている入力装置(302)を有する起動サブシステムを含んでいる。検査装置(301、304)は、入力装置によるきどう起動信号を受信すると、自律性乗物システムが起動されるための準備完了状態にあるかをチェックする。可能であるならば、起動装置(306)は自律性乗物システムを起動することができる。システム(300)は、さらに、自律性乗物システム(200)を乗物の移動の制御から(スイッチがオンされると）動作停止するように構成されている少なくとも１つの動作停止スイッチ(310)を含み得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は自律性乗物システムの制御に関する。

自律性の（あるいは無人）車両に、人間の介在を必要とせずに、車両の操縦を制御するシステムが取り付けられる。そのような車両の既存の例は「プレデター」および「グローバルホーク」を含んでいる。これらは無人航空機である。最近、人間のオペレータによっても運転／操縦されることが可能な乗物の移動を自動化するシステムを起動する選択肢を有することがさらに望ましくなってきた。そのような自律性乗物システムが厳格な安全対策を含んでいることが重要であることは明らかである。

本発明の第１の側面によれば、
乗物の移動の制御権を自律性乗物システムにおよび／または自律性乗物システム移動するように適合されているシステムであって、
自律性乗物システムの起動されることを示す起動信号を受け取るように構成されている入力装置と、
前記入力装置による前記起動信号の受信の際に、前記自律性乗物システムが起動されるための準備完了状態にあるかどうかチェックするように構成されている検査装置と、
前記自律性乗物システムが準備完了状態にあることを前記検査装置によって行なわれたチェックが示す場合のみ、前記自律性乗物システムを起動するように構成されている起動装置と、
を含む制御権移動システムと、および／または、
スイッチがオンされると前記自律性乗物システムを前記乗物の移動の制御から動作停止するように構成されている少なくとも１つの動作停止スイッチを含む動作停止サブシステムと、
を含むシステムが提供される。

前記起動装置は、さらなる起動信号を受け取るとともに前記さらなる起動信号の受信の際に前記自律性乗物システムを起動するように構成され得る。前記起動装置は、前記自律性乗物システムに接続されている少なくとも１つのリレー（の起動コイル）に電力を印加するように構成され得る。前記起動装置は、複数のリレーに電力を印加するために使用される共通の動作ラインを含み得る。

前記リレーは、前記乗物の運動制御および方向制御を制御するように構成され得る。前記運動制御は、アクセル制御および/またはブレーキ制御を含み得る。前記方向制はハンドル制御を含み得る。

前記検査装置は、電気信号が前記自律性乗物システムによって出力されているかどうかチェックするように構成されている要素を含み得る。

前記動作停止スイッチを起動することは、前記自律性乗物システムに代えて、人間によって操作される少なくとも１つのコントローラによって前記乗物が制御されることを可能にすることができる。前記動作停止スイッチは、乗物の運動コントローラ（例えばアクセルおよび／またはブレーキ制御）が使用されると動作停止スイッチがオンされるように、前記移動コントローラに接続されているように構成され得る。前記動作停止スイッチは、乗物の方向コントローラ（例えばハンドル制御）が使用されると動作停止スイッチがオンされるように、前記方向コントローラに接続されているように構成され得る。

本発明の別の側面によれば、
自律性乗物システムを制御するように適合されたシステムであって、
自律性乗物システムが起動されることを示す起動信号を受け取るように構成されている入力装置と、
前記入力装置による前記起動信号の受信の際に、前記自律性乗物システムが起動されるための準備完了状態にあるかを調べるように構成されている検査装置と、
前記自律性乗物システムが準備完了状態にあることを前記検査装置によって行なわれたチェックが示す場合のみ、前記自律性乗物システムを起動するように構成されている起動装置と、
を含むシステムが提供される。

本発明のさらに別の側面によれば、
自律性乗物システムを制御する方法であって、
自律性乗物システムが起動されることを示す起動信号を受け取り、
前記起動信号の受信の際に、前記自律性乗物システムが起動されるための準備完了状態にあるかを調べ、
前記自律性乗物システムが準備完了状態にあることを前記検査装置によって行なわれたチェックが示す場合のみ、前記自律性乗物システムを起動する、
ことを含み、および／または
スイッチがオンされると前記自律性乗物システムを前記乗物の操作から動作停止するように構成されている少なくとも１つの動作停止スイッチから信号を受け取ること、
を含む方法が提供される。

本発明の別の側面によれば、スイッチがオンされると前記自律性乗物システムを前記乗物の移動の制御から動作停止するように構成されている少なくとも１つの動作停止スイッチを含む、自律性乗物システムを制御するように適合されているシステムが提供される。

本発明の別の側面によれば、本明細書において実質的に記述されている制御システムを含んだ自律性乗物システムが提供される。本発明のさらに別の側面によれば、本明細書において実質的に記述されている、自律性乗物システムを含んだ乗物が提供される。

本発明は、上に記述されている一方、上記または以下の記述で述べられた特徴のあらゆる創造性のある組合せまで及ぶ。本発明の例示的な実施形態は添付図面を参照して本明細書において詳細に記述されているが、本発明がまさにその実施形態に制限されないことを理解されたい。そのため、多くの修正体および変形体が当業者に明白になるであろう。さらに、個別にまたは実施形態の一部として記述されているある具体的な特徴は、たとえ別の特徴がこの具体的な特徴に言及していなくても、個別に記述されているこの別の特徴と、または別の実施形態の一部と組み合わせることができることを理解されたい。したがって、本発明はまだ記述されないそのような特定の組合せまで及ぶ。

本発明は様々な方法で行なわれ得、次に、添付図面に言及しながらあくまで例としてその実施形態について記述する。

図１は、自律性乗物システムを制御するための自律性乗物システムおよびシステムを含む乗物の概略図である。 図２は、自律性乗物システムを起動するためにコントロール・システムによって行なわれるステップを概略的に示す。 図３は、自律性乗物システムを動作停止するためにコントロール・システムによって行なわれるステップを概略的に示す。

図１は、自律性乗物システム２００が取り付けられる車両１００のブロック図を示す。

この図が、単純化されており、乗物の全ての構成要素を示してはおらず、自律システム２００が関係のあるものに焦点を合わせていることが認識されるだろう。

本例における車両は地上用乗物であって、したがって牽引用１組の車輪（図示せず）のようなタイプの車両において一般に見られる構成要素を含んでいる。しかし、他のタイプの車両で本明細書において記述されているシステムが実行され得ることが理解されるだろう。

乗物１００は、乗物の移動を実行するための様々な構成要素を含んでいる。本例においては、これらは、（エンジンの回転を始動させる）エンジン制御装置（ＥＣＵ）１０２Ａ、（ブレーキディスクにブレーキパットをあてる）ブレーキ・キャリパー１０２Ｂ、および（車両の前輪を回転させる）ハンドル・コラムを１０２Ｃ含んでいる。これらの移動構成要素があくまで典型的なものであり、また、空中または水中を移動するように構成された車両に適するもの（例えばスラスタ、かじ）を含めて変形体が可能であることが認識されるだろう。

上記の移動構成要素を制御するための人間により操作されるコントローラは、車両が自律システム２００ではなくドライバーよって制御される際の使用のために設けられている。本例においては、アクセル・ペダル１０４Ａ、ブレーキ・ペダル１０４Ｂ、およびハンドル１０４Ｃは、ＥＣＵ１０２Ａ、ブレーキ・キャリパー１０２Ｂ、およびハンドル・コラムを１０２Ｃそれぞれ制御する。やはり、これらのコントローラがあくまで典型的なものであり、他のタイプ、例えばジョイスティックが設けられ得ることが認識されるだろう。

他の従来の地上用乗物でのように、ハンドル１０４Ｃは操縦コラム１０２Ｃによって前輪に機械的に接続されている。ハンドル１０４Ｃを回転することは、左または右に前輪を回転させる効果がある。アクセル要求は、人間のドライバーがアクセル・ペダル１０２Ａを押し下げることによって発行される。アクセスペダル１０２Ａは、アクセル位置を電子的値へと変換し、これをＥＣＵ１０２Ａへと渡す。次いで、ＥＣＵ１０２Ａは、（メーカーに特有な）適切なエンジン制御を実行してエンジン回転を増加させる。乗物のブレーキ動作は、ドライバーが、ブレーキ・ペダル１０２Ｂを押し下げ、ブレーキ・マスタ・シリンダ内に油圧（この油圧は油圧ホースによってブレーキ・キャリパー１０２Ｂに転送される）を生成し、ブレーキパットを押してブレーキディスクに接触させることよって達成される。

車両１００は、さらに人間が自律システム２００（人間による操作されるコントローラ１０４を使用して操縦される代わりに）に車両の移動の制御権が移管されることを示すことを可能にするための少なくとも１つのコントローラ１０６を含んでいる。移管コントローラ１０６は、乗物のダッシュボードに配置されたボタンまたはスイッチなどであり得るが、他の仕組み、例えば電子音声制御または遠隔操作が使用され得ることが理解されるだろう。

例示的な乗物は、さらに、さらなる移管コントローラまたは「アーム」スイッチ１０８を含んでいる。その狙いは、人間のオペレータがまず第１移管コントローラ１０６を使用し、第１移管コントローラ１０６が自律システム２００のためのコントロール・システム３００に接続されるということである。第１移管コントローラ１０６からの信号を受け取ると、コントロール・システム３００は、制御権を自律システム２００に移管することが安全かどうかを後述のようにチェックするように動作する。安全であるならば、オペレータは、さらなる移管コントローラ１０８を用いて自律システム２００を実際に制御／起動する。さらなる移管コントローラ１０８が随意的なものであり、また、適切であれば、第１移管コントローラ１０６だけを使用してコントロール・システム３００を起動し、次いでコントロール・システム３００が直接（このさらなる移管コントローラの使用なしで）自律システム２００を起動してもよいことが理解されるだろう。

自律システム２００に移ると、これはいくつかの構成要素を含んでいる。これは、乗物１００のアクセル、ハンドル、ブレーキ動作のパラメータを制御するように構成されるコンピュータを含んでいる。自律システムの既存の例は、イベントＤＡＲＰＡグランド・チャレンジに参加する乗物に取り付けられたものを含んでいる。ただし、これらの乗物は純粋に自律性なもので、人間のドライバーに切り替えるための設備は有していない。これらの自律システムのうちのいくつかは十分立証され、したがって、ここで詳細に記述される必要はない。自律システム２００は、乗物１００の移動構成要素１０２のための、移動構成要素１０２がコンピュータ・プロセッサ上で実行するコードによって制御されることを可能にするアクチュエータを含んでいる。コンピュータ・プロセッサはシステム２００の一部である。

システム２００は複数のモジュールを含み得る。それらの各々は、乗物のアクセル構成要素、ブレーキ構成要素、およびハンドル移動構成要素のうちの１つの制御を担う。しかしながら、システム要求は常にこのようになっているとは限らず、例えば、乗物の移動構成要素がブレーキの構成を含んでいない場合がそうであることが理解されるだろう。アクセル制御アクチュエータと接続しているコンピュータ・モジュール２０４Ａは、ＥＣＵ１０２Ａにアナログ電気的出力を接続し、コンピュータがソフトウェアによって規定されたパーセンテージをモジュール２０６Ａ内のアナログ変換ハードウェアによってＥＣＵにおいてアナログ値へと変換することによって、実現されることが可能である。ブレーキ動作制御モジュール２０４Ｂは、ブレーキ油圧機内に電気調水弁を設置し、ブレーキ・キャリパー１０２Ｂにおいてブレーキ動作コントロール・アクチュエータ２０６Ｂからのアナログ電気信号を油圧に変換することによって実行されることが可能である。このブレーキ動作コントローラは、前輪と後輪との間のブレーキ動作プロファイルを調整して乗物の牽引を管理し、ブレーキ動作コントローラがシステム・コンピュータから全体的なブレーキ動作パーセンテージを表わすアナログ値を受け取る。

ハンドル制御は、ハンドル１０４Ｃとハンドル・ラックの間でハンドル・コラム１０２のＣ上にサーボモータを設置することによって実行され得る。乗物の車輪の位置を表わすアナログ電気信号は、コンピュータ・モジュールから２０４Ｃ出力される。また、これらは、ハンドル制御アクチュエータ２０６Ｃによってハンドル・モータの位置へと解釈される。そして、ハンドル・モータは、ハンドル・コントローラからハンドル・モータ２０６Ｃに渡されたアナログ電気信号によって回転させられる。

自律システム２００の起動および動作停止を制御するためのシステム３００は、自律システム２００のアクチュエータ構成要素２０６Ａ〜２０６Ｃに接続されている。また、多くの電気的リレー３０８を使用して、移動コマンドが人間により操作されるコントローラ１０４および自律システム２００のコンピュータの両方から同時に送信されることが不能になるようにする。コントロール・システム３００は、乗物の移管コントローラ／スイッチ１０６および１０８と通信可能な入出力構成要素３０２を含んでいる。コントロール・システムは、さらにプロセッサ／メモリ３０４および自律システム２００から状態信号を受け取るための入力構成要素３０１を含んでいる。さらに、リレー３０８に接続されている共通の動作ライン３０６がコントロール・システムに含まれている。コントロール・システム３００は、人間によって操作される１組のコントローラ１０４Ａ〜１０４Ｃに接続されているスイッチ３１０Ａ〜３１０Ｃをさらに含んでいる。

図２を参照すると、人間のオペレータから自律システム２００へ乗物の移動の制御権を移管することに関与するステップが示されている。ステップ２０において、乗物１００は「自動車モード」である、つまり、人間のドライバーがコントローラ１０４を使用して乗物の移動を指揮する。ステップ２１において、（ドライバーかもしれないし、そうでないかもしれない）人間のオペレータは、自律システム２００が起動されるということを決定し（あるいは何らかの方法、例えばコンピュータ制御表示装置上のプロンプトによって通知されるかもしれない）、また自律システム２００への電力のスイッチを（まだオンでない場合）オンする。ステップ２２において、オペレータは、第１移管スイッチ１０６を引くことによって、自律システム２００を起動する要望があることをコントロール・システム３００に示す。ステップ２３において、オペレータは、さらなる（「アーム」）移管コントローラ１０８を押して、自分が、自律システム２００が乗物１００の移動の制御権を引き継ぐのに対する準備ができていることを示す。

コントロール・システム３００が第１スイッチ１０６およびさらなるスイッチ１０８が引かれたという信号を入力構成要素３０２を介して受け取ると、ステップ２４において、プロセッサ／メモリ３０４は、信号が入力構成要素３０１で受け取られているかをチェックするコードを実行する。この信号は、乗物の制御権を引き継ぐための準備完了状態にある表示として自律システム２００によって生成される。この信号はプロセッサによる命令で生成されるかもしれない。この信号は多くの形態を取り得る。例えば、この信号は、プロセッサに接続されたディジタル／アナログ変換ボードに渡される電気信号であり得る。そして、このボードは、「高電圧」状態としてのアナログ信号を出力することができる。そのような信号が使用されてリレーを起動することができる。あるいは、純粋にディジタル信号が使用されることが可能である。

信号が受け取られていない場合（あるいは、自律システム２００が起動される準備ができていないことを示す信号が３０１で受け取られている場合）、このことは、自律システム２００が乗物の制御権を引き継ぐ準備ができていないことを示す。この場合、コントロール・システムはステップ２３に戻り、この時点で、オペレータは自律システムを起動することを試みるために再びさらなる移管スイッチ１０８を引かなければならない。

したがって、オペレータが自律システム２００の準備ができる前にさらなるスイッチ１０８を押し下げることによって、自律システムを起動することはできないだろう。

他方、自律システム２００の準備ができていることを示す信号２０１がステップ２３で受け取られている場合、制御はステップ２５に進み、そこで、自律システムのモジュールは、移動構成要素１０２のリレー／アクチュエータ３０８に従事することが可能にされる。ドライバーに、信号が（例えば、アーム・ボタン１０８を点灯して）与えられて、乗物が自律モードにあることを示すことができる。この時点において、コントロール・システム３００はリレー３０８の起動コイルに電力を印加する。リレー３０８Ａは、この自律モードへの切り替えの際に（乗物が「自動車」モードである場合のアクセル・ペダル１０４Ａからの出力に代えて）コンピュータ・モジュール２０４Ａの出力から入力を受け取るようにＥＣＵ１０２Ａを切り替える。リレー３０８Ｂが使用されて自律モードへの乗物の切り替えの際にブレーキ動作制御アクチュエータ２０６Ｃに電力を印加する。したがって、乗物が自動車モードである場合、ブレーキ動作コントローラは全く電力を有さない。リレー３０８Ｃが使用されて、自律モードにある時、ハンドル・コラム１０２Ｃに付けられたハンドル制御アクチュエータ２０６Ｃに電力を印加する。したがって、乗物が自動車モードである場合、ハンドル・コントローラは全く電力を有さない。共通の動作ライン３０６を介してリレー３０８をすべて接続しているということは、全てのリレーが実質的に同時に起動することを意味する。

図３は、自律システム２００から人間のオペレータ（すなわち自律モードから自動車モードへ）への乗物の移動の制御権を移管することに関与するステップを示す。そのような動作停止サブシステムは、上記のような起動サブシステムを有する乗物に随意的に設置され得る。ステップ３０において、乗物は自律モードにある。また、自動車モードへの乗物の切り替えは、ステップ３２Ａ〜３２Ｃのうちのいずれかの出来事の１つ以上に起因し得る。例えば、ステップ３２Ａにおいて、ドライバーはブレーキ・ペダル１０４Ｂを押し下げる。このことは、スイッチ３１０Ｂの状態を変化させる。コントロール・システム３００は、この変更を示す信号を受け取る。そして、ステップ３４において、自律システム２００のアクチュエータが解放される（ステップ３６で乗物が再び自動車モードであることとして示されている）。すなわち、リレー３０８Ａは、アクセル・ペダル１０４Ａから入力を受け取るようにＥＣＵ１０２Ａを切り替える。リレー３０８Ｂはブレーキ動作制御権アクチュエータ２０６Ｂから電力を取り去る。また、リレー３０８Ｃはハンドル・コラム１０２Ｃに取り付けられたハンドル制御アクチュエータ２０６Ｃから電力を取り去る。やはり、共通の動作ライン３０６は、これらの全てのリレーを実質的に同時にオフさせる。同様のやり方で、これらの動作停止ステップは、ドライバーがアクセル・ペダル１０４Ａを押すこと（３１０Ａの状態を切り替えることにつながる）、またはドライバーがハンドル１０４Ｃを回転させること（３１０Ｃの状態を切り替わることにつながる）に起因し得る。代替的な実施形態では、動作停止スイッチは、スイッチ３１０に加えてあるいはこれに代えて、人間のオペレータによる直接制御のために乗物内に（例えば、ダッシュボードに取り付けられて）配置されることが可能である。

このように、コントロール・システム３００は、何らかのペダル／ハンドルを押すと人間のドライバーに乗物の制御権を返すように設計されている。ペダル／ハンドルの解放に際して、人間のオペレータが図２を参照して上に記述されるような自律システム２００に再び制御権を移管するまで、アクチュエータ・リレーは非動作状態のままである。

Claims (12)

1. 乗物の移動の制御権を自律性乗物システムにおよび／または自律性乗物システム移動するように適合されているシステムであって、
   （ａ）
   （ｉ）自律性乗物システムが起動されることを示す起動信号を受け取るように構成されている入力装置と、
   （ｉｉ）前記入力装置による前記起動信号の受信の際に、前記自律性乗物システムが起動されるための準備完了状態にあるかどうかチェックするように構成されている検査装置と、
   （ｉｉｉ）前記自律性乗物システムが準備完了状態にあることを前記検査装置によって行なわれたチェックが示す場合のみ、前記自律性乗物システムを起動するように構成されている起動装置と、
   を含む制御権移動システムと、
   および／または（ｂ）
   スイッチがオンされると前記自律性乗物システムを前記乗物の移動の制御から動作停止するように構成されている少なくとも１つの動作停止スイッチを含む動作停止サブシステムと、
   を含むシステム。
2. 前記起動装置が、さらなる入力装置がさらなる起動信号を受け取ることと、前記さらなる起動信号の受信の際に前記自律性乗物システムを起動することと、を可能にするように構成されている構成を含んでいる請求項１のシステム。
3. 前記起動装置が前記自律性乗物システムに接続されている少なくとも１つのリレー（の起動コイル）に電力を印加するように構成されている、請求項１または２のシステム。
4. 前記起動装置が、複数のリレーに電力を印加するために使用される共通の動作ラインを含んでいる請求項３のシステム。
5. 前記検査装置が、電気信号が前記自律性乗物システムによって出力されているかどうかチェックするように構成されている要素を含んでいる、先行する請求項のいずれか１項のシステム。
6. 前記動作停止スイッチを起動することが、前記自律性乗物システムに代えて、人間によって操作される少なくとも１つのコントローラによって前記乗物が制御されることを可能にする、先行する請求項のいずれか１項のシステム。
7. 前記動作停止スイッチが、乗物の運動コントローラ（例えばアクセルおよび／またはブレーキ制御）が使用されると動作停止スイッチがオンされるように、前記移動コントローラに接続されているように構成されている、先行する請求項のいずれか１項のシステム。
8. 前記動作停止スイッチが、乗物の方向コントローラ（例えばハンドル制御）が使用されると動作停止スイッチがオンされるように、前記方向コントローラに接続されているように構成されている、先行する請求項のいずれか１項のシステム。
9. 先行する請求項のいずれか１項による移管制御システムを含む自律性乗物システム。
10. 自律性乗物システムを制御する方法であって、
    自律性乗物システムが起動されることを示す起動信号を受け取り、
    前記起動信号の受信の際に、前記自律性乗物システムが起動されるための準備完了状態にあるかを調べ、
    前記自律性乗物システムが準備完了状態にあることを前記検査装置によって行なわれたチェックが示す場合のみ、前記自律性乗物システムを起動する、
    ことを含み、
    および／または
    スイッチがオンされると前記自律性乗物システムを前記乗物の操作から動作停止するように構成されている少なくとも１つの動作停止スイッチから信号を受け取ること、
    を含む方法。
11. 添付図面の図１乃至３のうちのいずれかを参照して本明細書において記述されている、乗物の移動の制御権を自律性乗物システムにおよび／または自律性乗物システムから移動するように適合されているシステム。
12. 添付図面の図１乃至３のいずれかを参照して本明細書において実質的に記述されている、自律性乗物システムを制御する方法。

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