JP2017211758A - Autonomous travel device - Google Patents

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拓司 本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve low power consumption of an autonomous travel device, without generating a high output torque, in uphill travel.SOLUTION: An autonomous travel device comprises: a travel control unit for controlling a drive member; a distance detection unit for emitting light to a space in a travel direction, then receiving reflectance reflected by an object in the space and a road surface, for detecting distances to the object and the road surface; a position information acquisition unit for acquiring position information indicating a current position for every travel point, in travel; an inclination detection unit for, based on the detected distance to the road surface, acquiring inclination information including a height of an inclination surface and a distance of the inclination surface, on a travel path for every travel point; a target speed setting unit for setting target arrival speed for climbing up and down the inclination surface for every travel point, using the inclination information; a storage unit for storing in advance, the position information, inclination information and target arrival speed acquired on each travel point on the travel path, in association with each other; and a speed control unit for controlling travel speed on each travel point, on the basis of the target arrival speed stored in the storage unit.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

この発明は、自律走行装置に関し、特に、上り坂や下り坂を含む所定の走行経路を走行する場合に、高出力トルクの発生を必要としない速度制御をする機能を有する自律走行装置に関する。   The present invention relates to an autonomous traveling device, and more particularly to an autonomous traveling device having a function of speed control that does not require generation of a high output torque when traveling on a predetermined traveling route including an uphill and a downhill.

今日、荷物を搬送する搬送用ロボットや、建物内および建物周辺や所定の敷地内の状況
を監視する監視用ロボットなど、自律的に移動する自律走行装置が利用されている。
このような従来の自律走行装置は、走行すべき領域の地図情報と移動経路情報とを予め
記憶し、カメラ、距離画像センサ、GPS(Global Positioning System)から取得した
情報を利用して、所定の経路を走行する。
2. Description of the Related Art Today, autonomous traveling devices that move autonomously are used, such as a transport robot that transports luggage, and a monitoring robot that monitors the situation in and around buildings and in predetermined sites.
Such a conventional autonomous traveling device stores in advance map information and travel route information of an area to be traveled, and uses information acquired from a camera, a distance image sensor, and a GPS (Global Positioning System) to obtain a predetermined information. Drive the route.

また、自律走行装置には、充電池を備えて自律走行するものがあり、できるだけ長時間走行をするために、低消費電力化が要求される。そこで、走行時のエネルギー消費量を低減させる走行制御方法が提案されている。
たとえば、特許文献1では、予め設定された始点から終点までの単位走行制御区間を走行する場合に、走行開始時に予め設定された加速度と定速走行速度と走行距離とを利用して、始点からの加速度走行によって車両が獲得した運動エネルギーを、最大限の惰性走行と回生制動走行による終点までの減速走行エネルギーとして活用するようにした省エネルギー走行制御方法が提案されている。
Some autonomous traveling devices autonomously travel with a rechargeable battery, and low power consumption is required to travel as long as possible. Therefore, a travel control method for reducing energy consumption during travel has been proposed.
For example, in Patent Document 1, when traveling in a unit travel control section from a preset start point to an end point, using the acceleration, constant speed travel speed, and travel distance preset at the start of travel, There has been proposed an energy saving traveling control method in which the kinetic energy acquired by the vehicle by the acceleration traveling is utilized as the deceleration traveling energy to the end point by the maximum inertial traveling and regenerative braking traveling.

また、従来の自律走行装置では、経路が平地から上り坂に変化する場合、その上り坂を登りきるために、自重量を考慮して、車輪に膨大なトルクを発生させ、速度をできるだけ一定に保ちながら、登坂していた。また、下り坂を一定速度で降りるために、ブレーキを使用している。   In addition, in the conventional autonomous traveling device, when the route changes from a flat ground to an uphill, in order to climb the uphill, considering the own weight, a huge torque is generated on the wheel, and the speed is made as constant as possible. I was climbing while keeping. A brake is used to get downhill at a constant speed.

特開2014−122010号公報JP 2014-122010 A

一般に、平坦な経路を走行する場合に必要なトルク量と、上り坂を登るのに必要なトルク量には、大きな差があり、平坦な経路を走行する場合に必要なトルク量の方が小さい。
また、設計時に、自律走行装置が実際に走行する経路に存在する坂道がどの程度の傾斜なのかを予め予測するのは困難である。したがって、設計時に通常利用されるであろう上り坂を想定し、自重量を考慮して、想定される上り坂を登りきることができるように、車輪の駆動モータが選定される。すなわち、所定の速度で、想定された上り坂を登りきることのできる大きなトルクを発生させることが可能な駆動モータを搭載しておく必要があった。
In general, there is a large difference between the amount of torque required for traveling on a flat route and the amount of torque required for climbing uphill, and the amount of torque required for traveling on a flat route is smaller. .
Also, it is difficult to predict in advance how much the slope on the route on which the autonomous traveling device actually travels is at the time of design. Therefore, the driving motor for the wheel is selected so as to be able to climb the assumed uphill in consideration of its own weight, assuming an uphill that would normally be used at the time of design. That is, it is necessary to mount a drive motor capable of generating a large torque capable of climbing an assumed uphill at a predetermined speed.

しかし、大きなトルクを発生させることが可能な駆動モータは、自律走行装置の大型化と重量の増加をまねくので、上り坂の走行時に、駆動モータに与える負荷電流が大きくなり、コストも高くなり、低消費電力化の要求に反することになる。また、下り坂を降りる場合、ブレーキを頻繁に使用すると、ブレーキパッド等で大きな熱が発生し、駆動モータの部品やオイルの劣化が生じ、駆動モータの寿命が短くなる。
また、傾斜のほとんどない平坦な経路を常に巡回監視する自律走行装置では、大きなトルクを発生させる必要はなく、高トルク出力の駆動モータは、無駄が大きい。
さらに、従来のエネルギー消費量を低減させる走行制御方法の多くは、車両が獲得した運動エネルギーを利用して、下り坂勾配を走行する時の惰性走行等によるエネルギー消費量を低減させるものであった。
However, a drive motor capable of generating a large torque leads to an increase in the size and weight of the autonomous traveling device, so that when driving uphill, the load current applied to the drive motor increases and the cost also increases. This is against the demand for low power consumption. Further, when the downhill is used, if the brake is frequently used, a large amount of heat is generated in the brake pad and the like, and the parts and oil of the drive motor are deteriorated, and the life of the drive motor is shortened.
Further, in an autonomous traveling device that constantly monitors a flat route with almost no inclination, it is not necessary to generate a large torque, and a drive motor having a high torque output is wasteful.
Furthermore, many of the conventional driving control methods for reducing energy consumption use energy obtained by the vehicle to reduce energy consumption due to coasting when traveling downhill slopes. .

そこで、この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、上り坂と下り坂を含む走行経路であっても、大きなトルクの発生ができるだけ少なくなるように速度制御をすることによって、高出力トルクを発生する駆動モータを必要とせず、自律走行装置の低消費電力化を図ることを課題とする。   Therefore, the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and speed control is performed so that the generation of a large torque is reduced as much as possible even on a traveling route including an uphill and a downhill. Therefore, it is an object to reduce the power consumption of the autonomous traveling device without requiring a drive motor that generates high output torque.

この発明は、駆動部材を制御する走行制御部と、進行方向の前方空間を含む所定の空間に所定の光を出射した後、前記空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、前記物体および路面までの距離を検出する距離検出部と、走行中に走行地点ごとの現在位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、前記検出された路面までの距離に基づいて、走行地点ごとに走行経路上の傾斜面の高さと傾斜面の距離とを含む傾斜情報を取得する傾斜検出部と、前記取得した傾斜情報を利用して走行地点ごとに傾斜面を上昇および下降するための目標到達速度を設定する目標速度設定部と、所定の走行経路上の各走行地点において取得された位置情報と、傾斜情報と、目標到達速度とを対応づけて予め記憶した記憶部と、前記記憶部に記憶された目標到達速度に基づいて、各走行地点の走行速度を制御する速度制御部とを備え、前記走行経路上に存在する上り坂を登るときに取得する位置エネルギーを、平坦な路面または下り坂を走行中に取得するように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする自律走行装置を提供するものである。   The present invention receives a reflected light reflected by an object existing in the space and a road surface after emitting a predetermined light to a predetermined space including a traveling space that controls the driving member and a forward space in the traveling direction. A distance detection unit that detects a distance to the object and a road surface, a position information acquisition unit that acquires position information indicating a current position for each travel point during traveling, and a distance to the detected road surface , An inclination detecting unit that acquires inclination information including the height of the inclined surface on the driving route and the distance of the inclined surface for each traveling point, and ascending and descending the inclined surface for each traveling point using the acquired inclination information A target speed setting unit that sets a target arrival speed for performing, a storage unit that stores in advance the position information acquired at each travel point on a predetermined travel route, the inclination information, and the target arrival speed in association with each other; , The above A speed control unit that controls the travel speed of each travel point based on the target arrival speed stored in the unit, and the potential energy acquired when climbing an uphill existing on the travel route is a flat road surface Alternatively, the present invention provides an autonomous traveling device in which the speed control unit controls the traveling speed so as to be acquired while traveling on a downhill.

また、前記走行経路上に上り坂が存在する場合、前記上り坂を走行する前に、前記上り坂を登りきったときに取得する位置エネルギーと同等またはそれ以下の運動エネルギーを取得するように、前記上り坂よりも前に存在する平坦な路面または下り坂を走行中に、加速することを特徴とする。 Also, if there is an uphill on the travel route, before traveling on the uphill, so as to obtain a kinetic energy equal to or less than the potential energy obtained when climbing the uphill, The vehicle is accelerated while traveling on a flat road surface or downhill existing before the uphill.

また、前記走行経路上に、平坦な路面または下り坂と、前記平坦な路面または下り坂に続いて上り坂が存在する場合、前記上り坂の直前の走行地点までに、前記上り坂を登坂するのに必要な運動エネルギーを取得するように、前記目標速度設定部が、前記上り坂の直前の走行地点の目標到達速度を設定することを特徴とする。
これによれば、平坦な路面または下り坂を走行中に、すなわち上り坂を登る前に、上り坂を登りきったときに取得する位置エネルギーに相当する運動エネルギーを取得しているので、比較的大きなトルクを発生する必要ない平坦な路面または下り坂の走行段階で登坂に必要なエネルギーを獲得でき、高出力トルクを発生する駆動モータを必要とせず、駆動モータの小型化と、自律走行装置の低消費電力化を図ることができる。
Further, when there is a flat road surface or downhill on the travel route and an uphill following the flat road surface or downhill, the uphill is climbed up to the travel point immediately before the uphill. The target speed setting unit sets a target arrival speed at a travel point immediately before the uphill so as to acquire the kinetic energy necessary for this.
According to this, while traveling on a flat road surface or downhill, that is, before climbing uphill, because kinetic energy corresponding to the potential energy obtained when climbing uphill is acquired, Energy required for climbing can be acquired on a flat road surface that does not require large torque or on a downhill traveling stage, and a drive motor that generates high output torque is not required. Low power consumption can be achieved.

また、前記走行制御部が、前記駆動部材を回転させるトルクを発生させる駆動モータからなり、少なくとも、前記上り坂の直前の走行地点で前記設定された目標到達速度を達成するように、前記速度制御部が、前記平坦な路面または下り坂を走行中に、前記駆動モータに与えるモータ電流値を制御することを特徴とする。 The travel control unit includes a drive motor that generates torque for rotating the drive member, and the speed control is performed so that at least the set target arrival speed is achieved at a travel point immediately before the uphill. The unit controls a motor current value applied to the drive motor while traveling on the flat road surface or downhill.

また、前記平坦な路面または下り坂を走行中に発生させる前記トルクと、前記平坦な路面または下り坂に続く上り坂を走行中に発生させる前記トルクとが、同等となるように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする。
また、前記平坦な路面または下り坂を走行中に発生させる前記トルクは、前記平坦な路面または下り坂に続く上り坂を走行中に発生させる前記トルクに対して、同等以上となるように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする。
さらに、前記平坦な路面または下り坂を走行中に発生させる前記トルクが、前記平坦な路面または下り坂を走行中は、略一定となるように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする。
また、前記上り坂を走行中に発生させる前記トルクが、前記上り坂を走行中は、略一定となるように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする。
これによれば、トルクの変動を減らすことができ、駆動モータにかかる負荷を抑制することができる。
Further, the speed control is performed so that the torque generated during traveling on the flat road surface or downhill is equivalent to the torque generated during traveling on the uphill following the flat road surface or downhill. The section controls the traveling speed.
In addition, the torque generated during traveling on the flat road surface or downhill is equal to or greater than the torque generated during traveling on the flat road surface or downhill. The speed control unit controls the traveling speed.
Further, the speed control unit controls the traveling speed so that the torque generated while traveling on the flat road surface or downhill is substantially constant while traveling on the flat road surface or downhill. Features.
Further, the speed control unit controls the traveling speed so that the torque generated during traveling on the uphill is substantially constant while traveling on the uphill.
According to this, torque fluctuations can be reduced, and the load on the drive motor can be suppressed.

また、前記記憶部に、走行速度の上限値を予め記憶し、前記上り坂、平坦な路面および下り坂のいずれを走行している時も、前記走行速度の上限値を越えないように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする。
これによれば、走行速度の上限値を越えないように走行速度を制御するので、無駄なトルクを発生させることがなく、トルクの変動を減らすことができ、駆動モータにかかる負荷を抑制することができる。
Further, in the storage unit, the upper limit value of the traveling speed is stored in advance, and the upper limit value of the traveling speed is not exceeded when the vehicle travels on any of the uphill, the flat road surface, and the downhill. The speed control unit controls the traveling speed.
According to this, since the traveling speed is controlled so as not to exceed the upper limit value of the traveling speed, useless torque is not generated, torque fluctuations can be reduced, and the load on the drive motor can be suppressed. Can do.

また、この発明は、駆動部材を制御する走行制御部と、進行方向の前方空間を含む所定の空間に所定の光を出射した後、前記空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、前記物体および路面までの距離を検出する距離検出部と、走行中の位置情報を取得する位置情報取得部と、傾斜検出部と、目標速度設定部と、記憶部と、速度制御部とを備えた自律走行装置の速度制御方法であって、所定の走行経路を走行中において、前記位置情報取得部が、走行地点ごとの現在位置を示す位置情報を取得し、前記傾斜検出部が、前記距離検出部によって検出された路面までの距離に基づいて、走行地点ごとに走行経路上の傾斜面の高さと傾斜面の距離とを含む傾斜情報を取得し、前記目標速度設定部が前記取得した傾斜情報を利用して走行地点ごとに傾斜面を上昇および下降するための目標到達速度を設定し、前記走行経路上の各走行地点において取得された位置情報と、傾斜情報と、目標到達速度とを対応づけて記憶し、前記記憶部に記憶された目標到達速度に基づいて、前記走行経路上に存在する上り坂を登るときに取得する位置エネルギーを、平坦な路面または下り坂を走行中に取得するように、前記速度制御部が各走行地点の走行速度を制御することを特徴とする自律走行装置の速度制御方法を提供するものである。 The present invention also provides a traveling control unit that controls the driving member and a reflected light reflected by an object and a road surface existing in the space after emitting the predetermined light to a predetermined space including a forward space in the traveling direction. A distance detection unit that receives light and detects a distance to the object and the road surface, a position information acquisition unit that acquires position information during traveling, an inclination detection unit, a target speed setting unit, a storage unit, and a speed control A speed control method for an autonomous traveling device comprising a unit, wherein the position information acquisition unit acquires position information indicating a current position for each travel point while traveling on a predetermined travel route, and the inclination detection unit However, on the basis of the distance to the road surface detected by the distance detection unit, for each travel point, to acquire inclination information including the height of the inclined surface on the traveling route and the distance of the inclined surface, the target speed setting unit The obtained tilt information To set a target arrival speed for ascending and descending the inclined surface for each travel point, and associating the position information acquired at each travel point on the travel route with the tilt information and the target arrival speed. And storing the potential energy acquired when climbing uphill existing on the travel route based on the target arrival speed stored in the storage unit while traveling on a flat road surface or downhill Further, the present invention provides a speed control method for an autonomous traveling device, wherein the speed control unit controls the traveling speed of each traveling point.

さらに、この発明は、コンピュータに、駆動部材を制御する走行制御機能と、進行方向の前方空間を含む所定の空間に所定の光を出射した後、前記空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、前記物体および路面までの距離を検出する距離検出機能と、走行中に走行地点ごとの現在位置を示す位置情報を取得する位置情報取得機能と、前記検出された路面までの距離に基づいて、走行地点ごとに走行経路上の傾斜面の高さと傾斜面の距離とを含む傾斜情報を取得する傾斜検出機能と、前記取得した傾斜情報を利用して走行地点ごとに傾斜面を上昇および下降するための目標到達速度を設定する目標速度設定機能と、所定の走行経路上の各走行地点において取得された位置情報と、傾斜情報と、目標到達速度とを対応づけて予め記憶した記憶機能と、前記記憶された目標到達速度に基づいて、前記走行経路上に存在する上り坂を登るときに取得する位置エネルギーを、平坦な路面または下り坂を走行中に取得するように、各走行地点の走行速度を制御する速度制御機能とを実現させるための自律走行装置のプログラムを提供するものである。
また、この発明は、上記自律走行装置のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供するものである。
Further, according to the present invention, after a predetermined light is emitted to a predetermined space including a front space in the traveling direction and a traveling control function for controlling the driving member to the computer, the light is reflected by an object and a road surface existing in the space. A distance detection function that receives reflected light and detects the distance to the object and the road surface, a position information acquisition function that acquires position information indicating the current position for each travel point during travel, and the detected road surface And a slope detection function for obtaining slope information including the height of the slope on the travel route and the distance of the slope on the basis of the distance, and the slope for each travel point using the obtained slope information. Corresponds to the target speed setting function that sets the target arrival speed to ascend and descend the surface, the position information acquired at each travel point on the predetermined travel route, the inclination information, and the target arrival speed Based on the storage function stored in advance and the stored target arrival speed, the potential energy acquired when climbing uphill existing on the travel route is acquired while traveling on a flat road surface or downhill. Thus, a program for an autonomous traveling device for realizing a speed control function for controlling the traveling speed of each traveling point is provided.
Moreover, this invention provides the computer-readable storage medium which recorded the program of the said autonomous traveling apparatus.

この発明によれば、傾斜検出部によって、検出された路面までの距離に基づいて、走行地点ごとに走行経路上の傾斜面の高さと傾斜面の距離とを含む傾斜情報を取得し、傾斜情報を利用して走行地点ごとに傾斜面を上昇および下降するための目標到達速度を設定し、所定の走行経路上の各走行地点において取得された位置情報と、傾斜情報と、目標到達速度とを対応づけて予め記憶しておき、記憶された目標到達速度に基づいて、各走行地点の走行速度を制御するので、傾斜面を有する走行経路であっても、大きなトルクの発生ができるだけ少なくなるように速度制御をすることができ、高出力トルクを発生する駆動モータを必要とせず、自律走行装置の低消費電力化を図ることができる。   According to the present invention, the inclination detecting unit acquires inclination information including the height of the inclined surface on the traveling route and the distance of the inclined surface for each traveling point based on the detected distance to the road surface, and the inclination information Is used to set the target arrival speed for ascending and descending the inclined surface for each traveling point, and the position information acquired at each traveling point on the predetermined traveling route, the inclination information, and the target arrival speed In correspondence with each other, the travel speed of each travel point is controlled based on the stored target arrival speed, so that even if the travel route has an inclined surface, the generation of large torque is minimized. Therefore, it is possible to control the speed of the autonomous traveling apparatus without using a drive motor that generates high output torque.

この発明の自律走行装置の一実施例の外観図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an external view of one Example of the autonomous traveling apparatus of this invention. この発明の自律走行装置の走行に関係する構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure relevant to driving | running | working of the autonomous running apparatus of this invention. この発明の自律走行装置の一実施例の構成ブロック図である。It is a block diagram of a configuration of an embodiment of the autonomous mobile device of the present invention. この発明の距離検出部の一実施例の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of one Example of the distance detection part of this invention. この発明の距離検出部から出射されるレーザーの走査方向の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the scanning direction of the laser radiate | emitted from the distance detection part of this invention. この発明のレーザーの照射領域を、上方向および後方から見た概略説明図である。It is the schematic explanatory drawing which looked at the irradiation area of the laser of this invention from the upper direction and back. この発明の記憶部に記憶される情報の一実施例の説明図である。It is explanatory drawing of one Example of the information memorize | stored in the memory | storage part of this invention. この発明の上り坂走行前後の速度制御の一実施例の説明図である。It is explanatory drawing of one Example of speed control before and behind the uphill running of this invention. 従来技術において、一定速度で上り坂を走行する場合の一実施例の説明図である。In prior art, it is explanatory drawing of one Example in the case of drive | working uphill at a fixed speed. この発明の坂道を含む走行経路の一実施例の説明図である。It is explanatory drawing of one Example of the driving | running route containing the slope of this invention. この発明において、図10の坂道を含む走行経路を進行した場合の速度制御と位置エネルギーと運動エネルギーとの関係の説明図である。In this invention, it is explanatory drawing of the relationship between speed control, a positional energy, and a kinetic energy at the time of progressing the driving | running route containing the slope of FIG. この発明と従来技術において、図10で示す速度で走行経路を進行した場合に必要となるモータ電流値と積算電力の関係の比較説明図である。In this invention and prior art, it is a comparison explanatory drawing of the relationship between the motor electric current value required when traveling a driving | running route at the speed shown in FIG. 10, and integrated electric power. この発明の傾斜情報と目標速度情報の取得処理の一実施例のフローチャートである。It is a flowchart of one Example of the acquisition process of the inclination information and target speed information of this invention. この発明において、取得した目標速度情報等を用いて実際の走行をする場合の一実施例の実走行処理のフローチャートである。In this invention, it is a flowchart of the actual driving | running | working process of one Example in the case of actually driving | running | working using the acquired target speed information etc. この発明の上り坂走行前後の速度制御の他の実施例の説明図である。It is explanatory drawing of the other Example of the speed control before and behind the uphill running of this invention. 図10の坂道を含む走行経路を進行した場合の速度制御と位置エネルギーと運動エネルギーとの関係の他の実施例の説明図である。It is explanatory drawing of the other Example of the relationship between the speed control at the time of progressing the driving | running route containing the slope of FIG. 10, a positional energy, and a kinetic energy.

以下、図面を使用して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。
<自律走行装置の構成>
図1に、この発明の自律走行装置の一実施例の外観図を示す。
図1において、この発明の自律走行装置1は、所定の経路情報に基づいて、障害物を避けながら、自律的に移動する機能を有する車両である。
また、自律走行装置1は、移動機能に加えて、輸送機能、監視機能、掃除機能、誘導機能、通報機能などの種々の機能を備えてもよい。
以下の実施例では、主として、屋外の所定の監視領域や通路を自律走行し、監視領域等の監視や輸送を行うことのできる自律走行装置について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by description of the following examples.
<Configuration of autonomous traveling device>
In FIG. 1, the external view of one Example of the autonomous running apparatus of this invention is shown.
In FIG. 1, an autonomous traveling device 1 of the present invention is a vehicle having a function of autonomously moving while avoiding an obstacle based on predetermined route information.
In addition to the moving function, the autonomous mobile device 1 may include various functions such as a transport function, a monitoring function, a cleaning function, a guidance function, and a notification function.
In the following embodiments, an autonomous traveling apparatus capable of autonomously traveling in a predetermined outdoor monitoring area or passage and monitoring or transporting the monitoring area will be mainly described.

図1の外観図において、自律走行装置1(以下、車両とも呼ぶ)は、主として、車体10と、4つの車輪(21,22)と、監視ユニット2と、制御ユニット3とを備える。
監視ユニット2は、移動する領域や路面の状態を確認する機能や監視対象を監視する機能を有する部分であり、たとえば、移動する前方空間の状態を確認する距離検出部51、カメラ(撮像部)55、走行している現在位置の情報を取得する位置情報取得部58などから構成される。
制御ユニット3は、この発明の自律走行装置の有する走行機能や監視機能などを実行する部分であり、たとえば後述するような制御部50、走行制御部52、通信部54、画像認識部56、記憶部70などから構成される。
In the external view of FIG. 1, the autonomous traveling device 1 (hereinafter also referred to as a vehicle) mainly includes a vehicle body 10, four wheels (21, 22), a monitoring unit 2, and a control unit 3.
The monitoring unit 2 is a part having a function of confirming a moving region and a road surface state and a function of monitoring a monitoring target. 55, a position information acquisition unit 58 for acquiring information on the current position of traveling.
The control unit 3 is a part that executes a traveling function, a monitoring function, and the like of the autonomous traveling device of the present invention. The unit 70 is configured.

この発明の自律走行装置1は、カメラ55、距離検出部51および位置情報取得部58等を利用して、車体10の進行方向の前方の状態を確認しながら自走する。たとえば、前方に、障害物や段差等が存在することを検出した場合には、障害物に衝突することなどを防止するために、静止、回転、後退、前進等の動作を行って進路を変更し、画像認識により障害物を認識した場合や、接触を検出した場合には、車体の停止動作など、所定の機能を実行する。
ただし、狭い通路を走行する場合、あるいは障害物を検出したが障害物に衝突することなく走行が可能な場合は、減速せずに自律走行を継続させる。
The autonomous traveling device 1 of the present invention uses the camera 55, the distance detection unit 51, the position information acquisition unit 58, and the like to travel by itself while confirming the state in front of the traveling direction of the vehicle body 10. For example, when it is detected that there are obstacles, steps, etc. ahead, the course is changed by performing operations such as rest, rotation, backward movement, and forward movement in order to prevent collision with the obstacles. When an obstacle is recognized by image recognition or when contact is detected, a predetermined function such as a stop operation of the vehicle body is executed.
However, when traveling in a narrow passage, or when an obstacle is detected but traveling is possible without colliding with the obstacle, autonomous traveling is continued without deceleration.

図2に、この発明の自律走行装置の走行に関係する構成の説明図を示す。
図2(a)は、車両1の右側面図であり、右側の前輪21や後輪22を仮想線で示している。また、図2(b)は、図2(a)のB−B線矢視断面図を示し、後述するスプロケット21b,22b,31b,32bを仮想線で示している。車体10の前面13に前輪(21,31)を配置し、後面14に後輪(22,32)を配置する。
車体10の各側面12R,12Lには帯状のカバー18が設置され、車体10の前後方向に沿って延びている。カバー18の下側には、前輪21、31および後輪22、32をそれぞれ回転支持する車軸21a,31aおよび車軸22a、32aが設けられている。各車軸21a,31a,22a,32aは、動力伝達部材によって結合されない場合は、独立して回転可能となっている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration related to traveling of the autonomous traveling device of the present invention.
FIG. 2A is a right side view of the vehicle 1, and the right front wheel 21 and the rear wheel 22 are indicated by phantom lines. FIG. 2B shows a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A, and sprockets 21b, 22b, 31b, and 32b described later are indicated by phantom lines. Front wheels (21, 31) are arranged on the front surface 13 of the vehicle body 10, and rear wheels (22, 32) are arranged on the rear surface 14.
A belt-like cover 18 is installed on each side surface 12R, 12L of the vehicle body 10 and extends along the front-rear direction of the vehicle body 10. Below the cover 18 are provided axles 21a, 31a and axles 22a, 32a that rotatably support the front wheels 21, 31 and the rear wheels 22, 32, respectively. Each axle 21a, 31a, 22a, 32a is independently rotatable when not coupled by a power transmission member.

左右のそれぞれ一対の前輪(21,31)と後輪(22,32)とには、動力伝達部材であるベルト23,33が設けられている。具体的には、右側の前輪21の車軸21aにはスプロケット21bが設けられ、後輪22の車軸22aにはスプロケット22bが設けられる。また、前輪のスプロケット21bと後輪のスプロケット22bとの間には、例えばスプロケットと歯合する突起を内面側に設けたベルト23が巻架されている。同様に、左側の前輪31の車軸31aにはスプロケット31bが設けられるとともに、後輪32の車軸32aにはスプロケット32bが設けられており、前輪のスプロケット31bと後輪のスプロケット32bとの間には、ベルト23と同様の構造を持つベルト33が巻架されている。   A pair of front wheels (21, 31) and rear wheels (22, 32) on the left and right sides are provided with belts 23, 33 as power transmission members. Specifically, a sprocket 21 b is provided on the axle 21 a of the right front wheel 21, and a sprocket 22 b is provided on the axle 22 a of the rear wheel 22. Between the front wheel sprocket 21b and the rear wheel sprocket 22b, for example, a belt 23 provided with a protrusion that meshes with the sprocket is provided on the inner surface side. Similarly, a sprocket 31b is provided on the axle 31a of the left front wheel 31, and a sprocket 32b is provided on the axle 32a of the rear wheel 32. Between the sprocket 31b of the front wheel and the sprocket 32b of the rear wheel, A belt 33 having the same structure as the belt 23 is wound around.

したがって、左右のそれぞれ一対の前輪と後輪(21と22,31と32)は、ベルト(23,33)によって連結駆動されるので、一方の車輪を駆動すればよい。たとえば、前輪(21,31)を駆動すればよい。一方の車輪を駆動輪とした場合に、他方の車輪は、動力伝達部材であるベルトによってスリップすることなく駆動される従動輪として機能する。
左右それぞれ一対の前輪と後輪とを連結駆動する動力伝達部材としては、スプロケットとこのスプロケットに歯合する突起を設けたベルトを用いるほか、例えば、スプロケットとこのスプロケットに歯合するチェーンを用いてもよい。さらに、スリップが許容できる場合は、摩擦の大きなプーリーとベルトを動力伝達部材として用いてもよい。ただし、駆動輪と従動輪の回転数が同じとなるように動力伝達部材を構成する。
図2では、前輪(21,31)が駆動輪に相当し、後輪(22,32)が従動輪に相当する。
Accordingly, the pair of front wheels and rear wheels (21 and 22, 31 and 32) on the left and right sides are connected and driven by the belts (23 and 33), so that one of the wheels may be driven. For example, the front wheels (21, 31) may be driven. When one wheel is a driving wheel, the other wheel functions as a driven wheel that is driven without slipping by a belt that is a power transmission member.
As a power transmission member for connecting and driving a pair of left and right front wheels and rear wheels, in addition to using a sprocket and a belt provided with a projection that meshes with the sprocket, for example, using a sprocket and a chain that meshes with the sprocket. Also good. Furthermore, if slip is acceptable, a pulley and a belt having a large friction may be used as the power transmission member. However, the power transmission member is configured so that the rotational speeds of the driving wheel and the driven wheel are the same.
In FIG. 2, the front wheels (21, 31) correspond to drive wheels, and the rear wheels (22, 32) correspond to driven wheels.

車体10の底面15の前輪側には、右側の前後輪21,22を駆動するための電動モータ41Rと、左側の前後輪31,32を駆動するための電動モータ41Lの2つのモータが設けられている。右側の電動モータ41Rのモータ軸42Rと右側の前輪21の車軸21aとの間には、動力伝達機構としてギアボックス43Rが設けられている。同様に、左側の電動モータ41Lのモータ軸42Lと左側の前輪31の車軸31aとの間には、動力伝達機構としてギアボックス43Lが設けられている。ここでは、2つの電動モータ41R,41Lは車体の進行方向の中心線に対して左右対称となるように並列配置されており、ギアボックス43R,43Lもそれぞれ電動モータ41R,41Lの左右外側に配設されている。   Two motors, an electric motor 41R for driving the right front and rear wheels 21 and 22 and an electric motor 41L for driving the left front and rear wheels 31 and 32, are provided on the front wheel side of the bottom surface 15 of the vehicle body 10. ing. A gear box 43R is provided as a power transmission mechanism between the motor shaft 42R of the right electric motor 41R and the axle 21a of the right front wheel 21. Similarly, a gear box 43L is provided as a power transmission mechanism between the motor shaft 42L of the left electric motor 41L and the axle 31a of the left front wheel 31. Here, the two electric motors 41R and 41L are arranged in parallel so as to be symmetrical with respect to the center line in the traveling direction of the vehicle body, and the gear boxes 43R and 43L are also arranged on the left and right outer sides of the electric motors 41R and 41L, respectively. It is installed.

ギアボックス43R,43Lは、複数の歯車や軸などから構成され、電動モータからの動力をトルクや回転数、回転方向を変えて出力軸である車軸に伝達する組立部品であり、動力の伝達と遮断を切替えるクラッチを含んでいてもよい。なお、左右の後輪22,32はそれぞれ軸受44R,44Lによって軸支されており、軸受44R,44Lはそれぞれ車体10の底面15の右側面12R、左側面12Lに近接させて配設されている。   The gear boxes 43R and 43L are composed of a plurality of gears, shafts, and the like, and are assembly parts that transmit the power from the electric motor to the axle that is the output shaft by changing the torque, the rotation speed, and the rotation direction. A clutch for switching the shutoff may be included. The left and right rear wheels 22 and 32 are respectively supported by bearings 44R and 44L, and the bearings 44R and 44L are disposed close to the right side surface 12R and the left side surface 12L of the bottom surface 15 of the vehicle body 10, respectively. .

以上の構成により、進行方向右側の一対の前後輪21,22と、左側の一対の前後輪31,32とは、独立して駆動することが可能となる。すなわち、右側の電動モータ41Rの動力はモータ軸42Rを介してギアボックス43Rに伝わり、ギアボックス43Rによって回転数、トルクあるいは回転方向が変更されて車軸21aに伝達される。そして、車軸21aの回転によって車輪21が回転するとともに、車軸21aの回転は、スプロケット21b、ベルト23、および、スプロケット22bを介して後軸22bに伝わり、後輪22を回転させることになる。左側の電動モータ41Lからの前輪31および後輪32への動力の伝達については上記した右側の動作と同様である。   With the above configuration, the pair of front and rear wheels 21 and 22 on the right in the traveling direction and the pair of left and right front and rear wheels 31 and 32 can be driven independently. That is, the power of the right electric motor 41R is transmitted to the gear box 43R via the motor shaft 42R, and the rotational speed, torque, or rotational direction is changed by the gear box 43R and transmitted to the axle 21a. The wheel 21 is rotated by the rotation of the axle 21a, and the rotation of the axle 21a is transmitted to the rear shaft 22b via the sprocket 21b, the belt 23, and the sprocket 22b, and the rear wheel 22 is rotated. Transmission of power from the left electric motor 41L to the front wheels 31 and the rear wheels 32 is the same as the operation on the right side described above.

2つの電動モータ41R,41Lの回転数が同じである場合、各ギアボックス43R,43Lのギア比(減速比)を同じにすれば、自律走行装置1は前進あるいは後進を行うことになる。自律走行装置1の速度を変更する場合は、各ギアボックス43R,43Lのギア比を同じ値に維持しつつ変化させればよい。
また、進行方向を変える場合は、各ギアボックス43R,43Lのギア比を変更して、右側の前輪21および後輪22の回転数と左側の前輪31および後輪32の回転数とに、回転差を持たせればよい。さらに、各ギアボックス43R,43Lからの出力の回転方向を変えることにより、左右の車輪の回転方向を反対にすることで車体中央部を中心とした定置旋回が可能になる。
When the rotation speeds of the two electric motors 41R and 41L are the same, the autonomous traveling device 1 moves forward or backward if the gear ratios (reduction ratios) of the gear boxes 43R and 43L are the same. When changing the speed of the autonomous mobile device 1, the gear ratios of the gear boxes 43R and 43L may be changed while maintaining the same value.
When changing the traveling direction, the gear ratios of the gear boxes 43R and 43L are changed so that the rotation speeds of the right front wheel 21 and the rear wheel 22 and the left front wheel 31 and the rear wheel 32 are rotated. It only has to make a difference. Furthermore, by changing the rotation direction of the output from each gear box 43R, 43L, the turning direction of the left and right wheels can be reversed to enable stationary turning around the vehicle body center.

自律走行装置1を定置旋回させる場合は、前後の車輪の角度を可変にするステアリング機構が設けられていないため、前後の車輪の間隔(ホイールベース)が大きいほど、車輪にかかる抵抗が大きくなり、旋回のために大きな駆動トルクが必要となる。しかし、各ギアボックス43R,43L内のギア比は可変にしているので、旋回時の車輪の回転数を下げるだけで車輪に大きなトルクを与えることができる。   When the autonomous traveling device 1 is turned stationary, the steering mechanism for changing the angle of the front and rear wheels is not provided. Therefore, the larger the distance between the front and rear wheels (wheel base), the greater the resistance applied to the wheels. A large driving torque is required for turning. However, since the gear ratios in the gear boxes 43R and 43L are variable, a large torque can be applied to the wheels only by reducing the rotation speed of the wheels during turning.

例えば、ギアボックス43R内のギア比として、モータ軸42R側のギアの歯数を10、中間ギアの歯数を20、車軸21b側のギアの歯数を40とした場合、車軸21bの回転数はモータ軸42Rの1/4の回転数となるが、4倍のトルクが得られる。そして、更に回転数が小さくなるようなギア比を選択することによって、より大きなトルクを得ることができるため、不整地や砂地などの車輪に係る抵抗が大きな路面であっても旋回が可能となる。   For example, when the gear ratio in the gear box 43R is 10 for the number of gear teeth on the motor shaft 42R, 20 for the number of teeth on the intermediate gear, and 40 for the gear on the side of the axle 21b, the rotational speed of the axle 21b Is ¼ of the rotational speed of the motor shaft 42R, but four times the torque is obtained. And, by selecting a gear ratio that further reduces the rotation speed, a larger torque can be obtained, so that it is possible to turn even on road surfaces with large resistance related to wheels such as rough terrain and sand. .

また、モータ軸42R,42Lと車軸21a,31aとの間にギアボックス43R,43Lを設けているため、車輪21,31からの振動が直接モータ軸に伝わることがない。さらに、ギアボックス43R,43Lに動力の伝達と切り離し(遮断)を行うクラッチを設けておき、電動モータ41R,41Lの非通電時には、電動モータ41R,41L側と駆動軸となる車軸21a,31aとの間の動力伝達を遮断しておくことが望ましい。これにより、仮に停止時に車体10に力が加わり車輪が回転しても、電動モータ41R,41Lには回転が伝わらないため、電動モータ41R,41Lに逆起電力が発生することはなく、電動モータ41R,41Lの回路を損傷するおそれもない。   Further, since the gear boxes 43R and 43L are provided between the motor shafts 42R and 42L and the axles 21a and 31a, vibrations from the wheels 21 and 31 are not directly transmitted to the motor shaft. Further, clutches for transmitting and disconnecting power (disconnection) are provided in the gear boxes 43R and 43L, and when the electric motors 41R and 41L are not energized, the electric motors 41R and 41L side and the axles 21a and 31a serving as drive shafts are provided. It is desirable to block power transmission between the two. As a result, even if a force is applied to the vehicle body 10 when the vehicle stops and the wheels rotate, the rotation is not transmitted to the electric motors 41R and 41L. Therefore, no back electromotive force is generated in the electric motors 41R and 41L. There is no possibility of damaging the circuits of 41R and 41L.

このように、左右のそれぞれ前後一対の前輪と後輪を動力伝達部材で連結し、前輪側に配置した2つの電動モータで駆動可能するようにして4輪を駆動しているので、後輪専用の電動モータ、さらに、この電動モータと後輪との間に必要な後輪専用のギアボックスを設ける必要がなく、後輪専用の電動モータやギアボックスのための設置スペースを削減することができる。
上記したように、車体10の底面15の前輪21,31側には2つの電動モータ41R,41Lを進行方向左右に配置し、さらに各電動モータ41R,41Lのそれぞれの左右側方にギアボックス43R,43Lを配置しているが、底面15の後輪22、32側には軸受44R,44Lを配置しているだけであるため、車体10の底面15には、その中央位置から例えば車体の後端までにわたって、広い収容スペース16を確保できる。
In this way, the left and right pair of front and rear front wheels and rear wheels are connected by a power transmission member, and the four wheels are driven so as to be driven by two electric motors arranged on the front wheel side. In addition, it is not necessary to provide a dedicated rear wheel gear box between the electric motor and the rear wheel, and the installation space for the rear wheel dedicated electric motor and gear box can be reduced. .
As described above, the two electric motors 41R and 41L are arranged on the front wheels 21 and 31 side of the bottom surface 15 of the vehicle body 10 on the left and right in the traveling direction, and further the gear box 43R on the left and right sides of the electric motors 41R and 41L. 43L, but only the bearings 44R and 44L are arranged on the rear wheels 22 and 32 side of the bottom surface 15. Therefore, the bottom surface 15 of the vehicle body 10 is placed on the bottom surface 15 of the vehicle body, for example, from the center position. A wide accommodation space 16 can be secured up to the end.

各電動モータ41R,41Lは、例えばリチウムイオン電池などのバッテリ(充電池)40を動力源とし、バッテリ40を収容スペース16に設置する。具体的には、バッテリ40は、例えば直方体の外形をなし、図2(b)に示すように、底面15の略中央位置に載置することが可能である。また、車体10の後面14は例えば上面あるいは底面15に対して開閉可能に構成し、収容スペース16へのバッテリ40の出し入れを容易にすることが望ましい。これにより、長時間走行を実現させるための大容量のバッテリ40を車体10の収容スペース16に搭載可能になり、また、バッテリ40の交換、充電、点検などの作業は、後面14から容易に実施可能になる。さらに、バッテリ40を底面15に配置することができるため、車体10の重心が低く、安定した走行が可能な電動車両を得ることができる。   Each electric motor 41R, 41L uses a battery (rechargeable battery) 40 such as a lithium ion battery as a power source, and installs the battery 40 in the accommodation space 16. Specifically, the battery 40 has a rectangular parallelepiped shape, for example, and can be placed at a substantially central position of the bottom surface 15 as shown in FIG. In addition, the rear surface 14 of the vehicle body 10 is preferably configured to be openable and closable with respect to the upper surface or the bottom surface 15, for example, so that the battery 40 can be easily inserted into and removed from the accommodation space 16. As a result, a large-capacity battery 40 for realizing long-time running can be mounted in the housing space 16 of the vehicle body 10, and work such as replacement, charging, and inspection of the battery 40 can be easily performed from the rear surface 14. It becomes possible. Furthermore, since the battery 40 can be disposed on the bottom surface 15, an electric vehicle capable of running stably with a low center of gravity of the vehicle body 10 can be obtained.

図3に、この発明の自律走行装置の一実施例の構成ブロック図を示す。
図3において、この発明の自律走行装置1は、主として、制御部50,距離検出部51,走行制御部52,車輪53,通信部54,カメラ55,画像認識部56,傾斜検出部57,位置情報取得部58,充電池59,速度検出部60,エンコーダ61,速度制御部62,目標速度設定部63、記憶部70を備える。
また、自律走行装置1は、ネットワーク6を介して、管理サーバ5に接続され、管理サーバ5から送られる指示情報等に基づいて自律走行し、取得した監視情報などを管理サーバ5に送信する。
ネットワーク6としては、現在利用されているあらゆるネットワークを利用することができるが、自律走行装置1は、移動する装置であるので、無線通信が可能なネットワーク(たとえば、無線LAN)を利用することが好ましい。
FIG. 3 shows a block diagram of a configuration of an embodiment of the autonomous traveling device of the present invention.
3, the autonomous traveling device 1 of the present invention mainly includes a control unit 50, a distance detection unit 51, a travel control unit 52, a wheel 53, a communication unit 54, a camera 55, an image recognition unit 56, an inclination detection unit 57, a position. An information acquisition unit 58, a rechargeable battery 59, a speed detection unit 60, an encoder 61, a speed control unit 62, a target speed setting unit 63, and a storage unit 70 are provided.
The autonomous mobile device 1 is connected to the management server 5 via the network 6, autonomously travels based on instruction information and the like sent from the management server 5, and transmits the acquired monitoring information and the like to the management server 5.
As the network 6, any currently used network can be used. However, since the autonomous mobile device 1 is a moving device, it is possible to use a network capable of wireless communication (for example, a wireless LAN). preferable.

無線通信のネットワークとしては、公衆に開放されているインターネットなどを利用してもよく、あるいは、接続できる装置が限定される専用回線の無線ネットワークを利用してもよい。また、無線通信路での無線伝送方式としては、各種無線LAN(Local Area Network)(WiFi(登録商標)認証の有無は問わない)、ZigBee(登録商標)、Bluetooth(登録商標) LE(Low Energy)などの規格に準じた方式が挙げられ、無線到達距離や伝送帯域などを考慮して使用すればよいが、例えば携帯電話網などを利用してもよい。   As a wireless communication network, the Internet open to the public or the like may be used, or a dedicated line wireless network in which devices that can be connected are limited may be used. In addition, as a wireless transmission method in a wireless communication path, various wireless LANs (Local Area Network) (with or without WiFi (registered trademark) authentication), ZigBee (registered trademark), Bluetooth (registered trademark) LE (Low Energy) ) And the like, and may be used in consideration of a wireless reachable distance, a transmission band, or the like. For example, a mobile phone network may be used.

管理サーバ5は、主として、通信部91,監視制御部92,記憶部93を備える。
通信部91は、ネットワーク6を介して、自律走行装置1と通信する部分であり、無線による通信機能を有することが好ましい。
監視制御部92は、自律走行装置1に対する移動制御、自律走行装置1の情報収集機能および監視機能などを実行させる部分である。
記憶部93は、自律走行装置1に対して移動指示をするための情報、自律走行装置1から送られてきた監視情報(受信監視情報93a)や、監視制御のためのプログラムなどを記憶する部分である。
The management server 5 mainly includes a communication unit 91, a monitoring control unit 92, and a storage unit 93.
The communication unit 91 is a part that communicates with the autonomous mobile device 1 via the network 6 and preferably has a wireless communication function.
The monitoring control unit 92 is a part that executes movement control for the autonomous traveling device 1, information collection function and monitoring function of the autonomous traveling device 1, and the like.
The storage unit 93 stores information for instructing movement to the autonomous mobile device 1, monitoring information (reception monitoring information 93a) sent from the autonomous mobile device 1, a program for monitoring control, and the like. It is.

自律走行装置1の制御部50は、走行制御部52などの各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、CPU,ROM,RAM,I/Oコントローラ,タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
CPUは、ROM等に予め格納された制御プログラムに基づいて、各種ハードウェアを有機的に動作させて、この発明の走行機能、傾斜検出機能、速度制御機能などを実行する。
The control unit 50 of the autonomous traveling device 1 is a part that controls the operation of each component such as the traveling control unit 52, and is mainly realized by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I / O controller, a timer, and the like. The
The CPU organically operates various hardware based on a control program stored in advance in a ROM or the like, and executes the traveling function, the tilt detection function, the speed control function, and the like of the present invention.

距離検出部51は、車両の現在位置から、進行方向の前方空間を含む所定の空間内に存在する物体および路面までの距離を検出する部分である。距離検出部51は、車体の前面のほぼ中央付近に配置される。ここで、車両が屋外を走行する場合、物体とは、たとえば、建物、柱、壁、突起物、路面、傾斜面などを意味する。
距離検出部51は、進行方向の前方空間を含む空間に所定の光を出射した後、前方空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、物体および路面までの距離を検出する。具体的には、距離検出部51は、主として、進行方向の所定の前方空間を含む空間に光を出射する発光部51aと、物体によって反射された光を受光する受光部51bと、光の出射方向を、2次元的あるいは3次元的に変化させる走査制御部51cとから構成される。
The distance detection unit 51 is a part that detects a distance from the current position of the vehicle to an object and a road surface that exist in a predetermined space including a forward space in the traveling direction. The distance detection unit 51 is disposed near the center of the front surface of the vehicle body. Here, when the vehicle travels outdoors, the object means, for example, a building, a pillar, a wall, a protrusion, a road surface, an inclined surface, and the like.
The distance detection unit 51 emits predetermined light to a space including the front space in the traveling direction, and then receives the reflected light reflected by the object and the road surface existing in the front space, and detects the distance to the object and the road surface To do. Specifically, the distance detection unit 51 mainly includes a light emitting unit 51a that emits light to a space including a predetermined front space in the traveling direction, a light receiving unit 51b that receives light reflected by an object, and light emission. The scanning control unit 51c changes the direction two-dimensionally or three-dimensionally.

図4に、この発明の距離検出部51の一実施例の説明図を示す。
ここでは、発光部51aから出射されたレーザー51dが、物体100に反射して、受光距離L0だけ往復して戻ってきたレーザーの一部分が受光部51bに受光されることを示している。
FIG. 4 shows an explanatory diagram of an embodiment of the distance detector 51 of the present invention.
Here, the laser 51d emitted from the light emitting unit 51a is reflected by the object 100, and a part of the laser that has returned back and forth by the light receiving distance L0 is received by the light receiving unit 51b.

出射される光としては、レーザー、赤外線、可視光、超音波、電磁波などを用いることができるが、夜間でも測距が充分可能でなければならないため、レーザーを用いることが好ましい。
また、今日、距離検出用センサとして、LIDAR(Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging:ライダー)が用いられているが、これを距離検出部51として用いてもよい。
LIDARは、所定の空間内の2次元空間または3次元空間にレーザーを出射し、空間内の複数の測点における距離を測定する装置である。
また、LIDARは、発光部51aからレーザーを出射した後、物体によって反射された反射光を受光部51bで検出し、たとえば、出射時刻と受光時刻との時間差から、受光距離L0を算出する。この受光距離L0が、後述する測定距離情報72に相当する。
As the emitted light, laser, infrared light, visible light, ultrasonic wave, electromagnetic wave, or the like can be used. However, it is preferable to use a laser because distance measurement must be possible even at night.
Also, today, LIDAR (Light Detection and Ranging or Laser Imaging Detection and Ranging: rider) is used as a distance detection sensor, but this may be used as the distance detection unit 51.
The LIDAR is a device that emits a laser in a two-dimensional space or a three-dimensional space in a predetermined space and measures distances at a plurality of measurement points in the space.
The LIDAR detects the reflected light reflected by the object after the laser is emitted from the light emitting unit 51a, and calculates the light receiving distance L0 from the time difference between the emission time and the light receiving time, for example. This light receiving distance L0 corresponds to measurement distance information 72 described later.

発光部51aから出射されたレーザーが、距離L0だけ離れた動かない物体に当たったとすると、発光部51aの先端から物体表面までの距離L0の2倍に相当する距離(2L0)だけ進行して、受光部51bに受光される。
レーザーを出射した時刻と受光した時刻とは、レーザーが上記距離(2L0)を進行するのにかかる時間T0だけずれている。すなわち、時間差が生じている。この時間差T0と、光の速度とを利用することによって、上記受光距離L0を算出することができる。
また、この算出された受光距離L0から、物体(障害物)までの距離が検出される。
If the laser emitted from the light emitting unit 51a hits a non-moving object separated by a distance L0, the laser beam travels by a distance (2L0) corresponding to twice the distance L0 from the tip of the light emitting unit 51a to the object surface. Light is received by the light receiving portion 51b.
The time when the laser is emitted and the time when the laser is received are shifted by a time T0 required for the laser to travel the distance (2L0). That is, there is a time difference. By using the time difference T0 and the speed of light, the light receiving distance L0 can be calculated.
Further, the distance to the object (obstacle) is detected from the calculated light receiving distance L0.

図4には、距離検出部51を動かさない場合を示しており、発光部51aから出射されるレーザーは同じ光路を進行する場合を示している。
したがって、物体100の一点に当たって反射してきた反射光を受光した場合、発光部51aの先端と物体の一点との距離のみが算出される。
FIG. 4 shows a case where the distance detecting unit 51 is not moved, and shows a case where the laser emitted from the light emitting unit 51a travels on the same optical path.
Therefore, when the reflected light reflected by one point of the object 100 is received, only the distance between the tip of the light emitting unit 51a and one point of the object is calculated.

走査制御部51cは、進行方向の空間にある所定の複数の測点に向けて光が出射されるように、光の出射方向を走査させる部分であり、距離検出部51の向きを一定時間ごとに少しずつ変化させることによって、出射されるレーザーが進行する光路を少しずつ移動させる。
LIDAR51では、水平方向の所定の2次元空間の範囲内で、レーザーの出射方向を所定の走査ピッチずつ変化させて、物体までの距離を算出する(水平方向の2次元走査)。また、3次元的に距離を算出する場合は、垂直方向に、所定の走査ピッチだけレーザーの出射方向を変化させて、さらに上記の水平方向の2次元走査を行って距離を算出する。
The scanning control unit 51c is a part that scans the light emission direction so that the light is emitted toward a plurality of predetermined measurement points in the traveling direction space, and changes the direction of the distance detection unit 51 at regular intervals. By gradually changing, the optical path along which the emitted laser travels is moved little by little.
The LIDAR 51 calculates the distance to the object by changing the laser emission direction by a predetermined scanning pitch within a predetermined two-dimensional space in the horizontal direction (horizontal two-dimensional scanning). When calculating the distance three-dimensionally, the laser emission direction is changed by a predetermined scanning pitch in the vertical direction, and the above two-dimensional scanning in the horizontal direction is further performed to calculate the distance.

図5に、距離検出部(LIDAR)51から出射されるレーザーの走査方向の概略説明図を示す。
また、図6に、距離検出部(LIDAR)51から出射されたレーザーの照射領域を、上方から見た図(図6(a))と、後方から見た図(図6(b))を示す。
図5において、1つの点は、所定の距離だけ離れた位置の垂直方向の2次元平面(垂直平面)において、レーザーが当たった位置(以下、測点と呼ぶ)を示している。
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of the scanning direction of the laser emitted from the distance detection unit (LIDAR) 51.
FIG. 6 shows a view of the irradiation region of the laser emitted from the distance detection unit (LIDAR) 51 as viewed from above (FIG. 6A) and a view as viewed from the rear (FIG. 6B). Show.
In FIG. 5, one point indicates a position (hereinafter referred to as a measurement point) where the laser hits on a two-dimensional plane (vertical plane) in a vertical direction at a position separated by a predetermined distance.

たとえば、距離検出部51の発光部51aから出るレーザーの出射方向を、水平方向に所定の走査ピッチだけ右方向に移動するように、距離検出部51の向きを変化させると、レーザーは、水平方向の右方向に走査ピッチだけずれた隣の位置(測点)の垂直平面に当たる。
もし、この垂直平面の位置に物体が存在したとすると、各測点において反射されたレーザーの反射光の一部分が、受光部51bに受光される。
このように順次、水平方向に、所定の走査ピッチずつ、レーザーの照射方向をずらしていくと、所定数の測点に対してレーザーが照射される。レーザーが照射された複数の測点ごとに、反射光の受光の有無を確認して距離を算出する。
For example, when the direction of the distance detection unit 51 is changed so that the emission direction of the laser emitted from the light emitting unit 51a of the distance detection unit 51 is moved to the right by a predetermined scanning pitch in the horizontal direction, the laser is moved in the horizontal direction. It hits the vertical plane of the next position (measurement point) shifted to the right by the scanning pitch.
If an object exists at the position of the vertical plane, a part of the reflected light of the laser reflected at each measurement point is received by the light receiving unit 51b.
In this manner, when the laser irradiation direction is shifted sequentially by a predetermined scanning pitch in the horizontal direction, the laser is irradiated to a predetermined number of measurement points. The distance is calculated by confirming whether or not the reflected light is received at each of the plurality of measurement points irradiated with the laser.

図6(a)には、レーザーの照射方向を、水平方向に走査ピッチずつずらして、図の左右方向(すなわち水平方向)に、レーザーを走査する例の説明図を示している。
たとえば、図6(a)に示すように、最も右側方向に、レーザーが照射された場合、その方向に物体が存在すれば、物体からの反射光を受光することによって、受光距離L0が算出される。
FIG. 6A shows an explanatory diagram of an example in which the laser irradiation direction is shifted in the horizontal direction by the scanning pitch and the laser is scanned in the left-right direction (that is, the horizontal direction) in the figure.
For example, as shown in FIG. 6A, when the laser is irradiated in the rightmost direction, if there is an object in that direction, the light receiving distance L0 is calculated by receiving the reflected light from the object. The

また、図5に示すように、レーザーを走査する方向を垂直方向とした場合、たとえば、レーザーを出射する方向を、垂直方向の上方向に所定の走査ピッチだけずらした場合は、レーザーは、垂直方向の上方向に走査ピッチだけずれた隣の位置(測点)の垂直平面に当たる。
レーザーの出射方向を垂直方向の上方向に1走査ピッチだけずらした後、図6(a)に示すように、水平方向にレーザーの照射方向をずらせば、前回の測点よりも上方向に1走査ピッチだけずれた位置の測点に対して、レーザーが照射される。
このように、水平方向のレーザーの走査と、垂直方向のレーザーの走査を順次行うことによって、所定の3次元空間に対してレーザーが照射され、3次元の測定空間に物体や傾斜面が存在すれば、その物体や傾斜面までの距離が算出される。
Further, as shown in FIG. 5, when the laser scanning direction is the vertical direction, for example, when the laser emission direction is shifted upward by a predetermined scanning pitch in the vertical direction, the laser is vertical. It hits the vertical plane of the next position (measurement point) shifted in the upward direction by the scanning pitch.
After shifting the laser emission direction by one scanning pitch in the vertical upward direction, as shown in FIG. 6A, if the laser irradiation direction is shifted in the horizontal direction, the laser beam is shifted upward by 1 from the previous measurement point. A laser beam is irradiated to a measurement point at a position shifted by the scanning pitch.
As described above, by sequentially performing the horizontal laser scanning and the vertical laser scanning, the laser is irradiated to a predetermined three-dimensional space, and an object and an inclined surface exist in the three-dimensional measurement space. For example, the distance to the object or the inclined surface is calculated.

また、距離が算出された垂直方向の複数の測点について、それらの高さ関係と、距離差関係とから、進行方向に、上り坂または下り坂が存在することが判定される。
特に、走査制御部51cによって光の出射方向を垂直方向に走査することにより、複数の測点に向けて出射された光のうち、反射光が受光された複数の測点の高さとその測点までの距離とを測定することにより、傾斜面の存在を検出し、後述する傾斜検出部57が、走行経路上の傾斜面の傾斜情報を取得する。
Further, for a plurality of vertical measuring points whose distances are calculated, it is determined from the height relationship and the distance difference relationship that an uphill or downhill exists in the traveling direction.
In particular, by scanning the light emission direction in the vertical direction by the scanning control unit 51c, among the light emitted toward the plurality of measurement points, the heights of the plurality of measurement points where the reflected light is received and the measurement points. The presence of an inclined surface is detected by measuring the distance up to, and an inclination detector 57 described later acquires inclination information of the inclined surface on the travel route.

また、複数の測点に向けて出射された光(レーザー)が物体に反射された場合に、物体に反射された反射光が受光部に受光されたことが確認されると、距離が算出された測点の位置に物体の一部分が存在すると判定される。
さらに、物体の一部分が存在すると判定された複数の測点を含む領域内に、その物体が存在し、その複数の測点を含む領域の情報から、物体の形状あるいは人体の姿勢などを特徴づける検知情報を取得する。
検知情報は、何らかの物体を特徴づける情報であるが、距離検出部51によって取得してもよく、あるいは、カメラ55によって撮影された物体の画像データから取得してもよい。
In addition, when light (laser) emitted toward a plurality of measurement points is reflected by an object, if it is confirmed that the reflected light reflected by the object is received by the light receiving unit, the distance is calculated. It is determined that a part of the object exists at the position of the measured point.
Furthermore, the object exists in an area including a plurality of measurement points where it is determined that a part of the object exists, and the shape of the object or the posture of the human body is characterized from information on the area including the plurality of measurement points. Get detection information.
The detection information is information that characterizes some object, but may be acquired by the distance detection unit 51 or may be acquired from image data of an object photographed by the camera 55.

なお、2次元走査において、レーザーを走査する方向を、水平方向として説明したが、これに限るものではなく、垂直方向にレーザーを出射する方向を変化させてもよい。
3次元的な測定空間にレーザーを照射する場合は、垂直方向の2次元走査をした後、水平方向に所定の走査ピッチだけずらして、順次、同様の垂直方向の2次元走査を行えばよい。
In the two-dimensional scanning, the laser scanning direction is described as the horizontal direction, but the present invention is not limited to this, and the laser emitting direction may be changed in the vertical direction.
When irradiating a laser to a three-dimensional measurement space, after performing two-dimensional scanning in the vertical direction, the same two-dimensional scanning in the same vertical direction may be sequentially performed by shifting the scanning direction by a predetermined scanning pitch in the horizontal direction.

図6(b)には、レーザーを水平方向と垂直方向に走査した場合に、3次元空間に照射されるレーザーの測点の概略説明図を示している。
もし、レーザーが出射された1つの測点の方向に、物体が存在しなければ、レーザーはそのまま光路上を進行し、反射光は受光されず、距離は測定できない。
逆に、ある測点に出射されたレーザーに対して反射光が受光された場合は、距離が算出され、算出された距離だけ離れた位置に、物体が存在することが認識される。
図6(b)では、右下部分の6つの測点において、反射光が検出されたことを示しており、この6つの測点を含む領域に、何らかの物体(たとえば、人体、障害物など)が存在することが認識される。
FIG. 6B is a schematic explanatory diagram of laser measurement points irradiated on the three-dimensional space when the laser is scanned in the horizontal direction and the vertical direction.
If there is no object in the direction of one measuring point where the laser is emitted, the laser travels on the optical path as it is, the reflected light is not received, and the distance cannot be measured.
Conversely, when reflected light is received with respect to a laser emitted to a certain measurement point, a distance is calculated, and it is recognized that an object exists at a position separated by the calculated distance.
FIG. 6B shows that reflected light is detected at the six measurement points in the lower right part, and some object (for example, a human body, an obstacle, etc.) is present in the region including these six measurement points. Is recognized.

距離検出部51の受光部51bにレーザー51dが入射されると、そのレーザーの受光強度に対応した電気信号が出力される。
制御部50は、受光部51bから出力される電気信号を確認し、たとえば、所定のしきい値以上の強度を有する電気信号が検出された場合に、レーザーを受光したと判断する。
発光部51aには、従来から用いられているレーザー発光素子が用いられ、受光部51bには、レーザーを検出するレーザー受光素子が用いられる。
When the laser 51d is incident on the light receiving unit 51b of the distance detecting unit 51, an electrical signal corresponding to the received light intensity of the laser is output.
The control unit 50 confirms the electrical signal output from the light receiving unit 51b, and determines that the laser is received, for example, when an electrical signal having an intensity equal to or greater than a predetermined threshold is detected.
Conventionally used laser light emitting elements are used for the light emitting part 51a, and laser light receiving elements for detecting a laser are used for the light receiving part 51b.

また、制御部50は、発光部51aから出射されたレーザーの出射時刻と、受光部51bに反射光が受光されたことを確認された受光時刻との時間差T0を利用して、発光部51aと複数の測点との間の距離である受光距離L0を算出する。
制御部50が、たとえば、タイマーを利用して現在時刻を取得し、レーザーの出射時刻と、レーザーの受光が確認された受光時刻との時間差T0を算出し、この両時刻の時間差T0と、レーザーの速度とを利用して、受光距離L0を算出する。
In addition, the control unit 50 uses the time difference T0 between the emission time of the laser emitted from the light emitting unit 51a and the light reception time when it is confirmed that the reflected light is received by the light receiving unit 51b. A light receiving distance L0, which is a distance between a plurality of measurement points, is calculated.
The control unit 50 obtains the current time using, for example, a timer, calculates a time difference T0 between the laser emission time and the light reception time when laser reception is confirmed, and the time difference T0 between these two times and the laser The light receiving distance L0 is calculated by using the speed of.

走行制御部52は、車体を走行させる駆動部材を制御する部分であり、主として、駆動部材を回転させるトルクを発生させる駆動モータからなる。
駆動モータは、上記した電動モータ(41R、41L)に相当する。駆動部材には、車輪やキャタピラ(登録商標)などが含まれる。
たとえば、駆動部材に相当する車輪53の回転を制御して、直線走行および回転動作などをさせることによって、自動的に車両を走行させる。
主として、車体を加速させる場合には、駆動モータに所定の電流を与え、減速させる場合には、駆動モータに電流を流さないようにする。
The travel control unit 52 is a part that controls a drive member that travels the vehicle body, and mainly includes a drive motor that generates torque that rotates the drive member.
The drive motor corresponds to the electric motor (41R, 41L) described above. The driving member includes a wheel, a caterpillar (registered trademark), and the like.
For example, the vehicle is automatically caused to travel by controlling the rotation of the wheel 53 corresponding to the drive member to perform linear running and rotating operation.
Mainly, when the vehicle body is accelerated, a predetermined current is applied to the drive motor, and when the vehicle is decelerated, no current is supplied to the drive motor.

車輪53は、図1および図2に示したような4つの車輪(21,22,31,32)に相当する。通常の車両と同様に、4つの車輪には、それぞれタイヤが取り付けられている。タイヤは、同一形状および同一仕様のものであれば、特に限定するものではない。
また、上記したように、車輪のうち、左右の前輪(21,31)を駆動輪とし、左右の後輪(22,32)は回転制御をしない従動輪としてもよい。
また、後述するエンコーダ61を、駆動輪(21,31)の左輪と右輪にそれぞれ取付け、車輪の回転数や回転方向、回転位置、回転速度によって車両の移動距離等を計測し、走行を制御する。
The wheel 53 corresponds to four wheels (21, 22, 31, 32) as shown in FIGS. Similar to a normal vehicle, tires are attached to the four wheels, respectively. The tire is not particularly limited as long as it has the same shape and the same specification.
Further, as described above, of the wheels, the left and right front wheels (21, 31) may be drive wheels, and the left and right rear wheels (22, 32) may be driven wheels that are not rotationally controlled.
In addition, encoders 61, which will be described later, are attached to the left and right wheels of the drive wheels (21, 31), respectively, and the travel distance of the vehicle is measured based on the rotational speed, rotational direction, rotational position, and rotational speed of the wheels to control traveling. To do.

通信部54は、ネットワーク6を介して、管理サーバ5と、データの送受信を行う部分である。上記したように、無線通信によってネットワーク6に接続し、管理サーバ5と通信できる機能を有することが好ましい。
たとえば、異常状態が発生し通知処理を実行する場合、通信部54は、異常状態が発生したこと、異常状態の発生日時および発生位置を含む通知情報を、自律走行装置とは異なる位置に配置された管理サーバ5に送信する。
また、通知情報は、自律走行装置とは異なる位置にいる担当者の所持する端末に送信してもよく、管理サーバおよび端末の少なくともどちらか一方または両方に送信すればよい。
なお、送信先をどこにするかは、予め設定しておく必要があるが、車両の運用形態に対応させて、異常状態の内容などに基づいて、送信先を変更、追加できるようにしてもよい。
The communication unit 54 is a part that transmits / receives data to / from the management server 5 via the network 6. As described above, it is preferable to have a function of connecting to the network 6 by wireless communication and communicating with the management server 5.
For example, when an abnormal state occurs and the notification process is executed, the communication unit 54 arranges the notification information including the occurrence of the abnormal state, the occurrence date and time of the abnormal state, and the occurrence position at a position different from the autonomous traveling device. To the management server 5.
The notification information may be transmitted to a terminal owned by a person in charge at a position different from that of the autonomous mobile device, and may be transmitted to at least one or both of the management server and the terminal.
In addition, although it is necessary to set in advance where the transmission destination is, it may be possible to change or add the transmission destination based on the contents of the abnormal state in accordance with the operation mode of the vehicle. .

カメラ55は、主として、車両の走行方向の前方空間を含む所定の空間の画像を撮影する撮影部であり、撮影する画像は、静止画でも、動画でもよい。撮影された画像は、入力画像データ71として、記憶部70に記憶され、管理サーバ5からの要求に応じて、管理サーバ5に転送される。
また、カメラ55は、1台だけでなく、複数台備えてもよい。たとえば、車体の前方、左方、右方、後方をそれぞれ撮影するように、4台のカメラを固定設置してもよく、また各カメラの撮影方向を変更できるようにしてもよく、ズーム機能を備えてもよい。
また、車両が屋外を走行する場合において、天候がよく撮影領域が十分に明るい場合は、カメラで撮影した画像を分析することにより、人体、障害物、傾斜面、路面の状態等を検出してもよい。
The camera 55 is a photographing unit that mainly photographs an image of a predetermined space including a front space in the traveling direction of the vehicle, and the photographed image may be a still image or a moving image. The captured image is stored in the storage unit 70 as input image data 71 and transferred to the management server 5 in response to a request from the management server 5.
Moreover, you may provide not only one camera 55 but multiple units | sets. For example, four cameras may be fixedly installed to shoot the front, left, right, and rear of the vehicle body, and the shooting direction of each camera may be changed. You may prepare.
In addition, when the vehicle travels outdoors, if the weather is good and the shooting area is sufficiently bright, the state of the human body, obstacles, slopes, road surfaces, etc. can be detected by analyzing the images taken by the camera. Also good.

画像認識部56は、カメラ55によって撮影された画像データ(入力画像データ71)の中に含まれる物体や傾斜面を認識する部分である。たとえば、画像データに含まれる物体を抽出し、抽出された物体が、人体の所定の特徴を持つ物体である場合に、その物体を人体として認識する。さらに認識された人体の部分の画像データ(人体画像)と、記憶部70に予め記憶された人物登録情報とを比較して、人体画像が予め登録された人物に一致可能か否かを判断する。画像認識処理は、既存の画像認識技術を用いればよい。
認識する物体は、人体に限るものではなく、壁、柱、段差、動物、樹木、電柱、狭い通路のような障害物や、上り坂や下り坂の傾斜面を認識してもよい。カメラで撮影された画像データと、予め記憶された物体の特徴を示した画像とを比較することによって、物体が何であるかを認識すればよい。
The image recognition unit 56 is a part that recognizes an object or an inclined surface included in image data (input image data 71) captured by the camera 55. For example, an object included in image data is extracted, and when the extracted object is an object having a predetermined characteristic of the human body, the object is recognized as a human body. Further, the recognized human body image data (human body image) is compared with the person registration information stored in advance in the storage unit 70 to determine whether or not the human body image can match the person registered in advance. . The image recognition process may use existing image recognition technology.
The object to be recognized is not limited to the human body, but may be an obstacle such as a wall, a pillar, a step, an animal, a tree, a telephone pole, a narrow passage, or an uphill or downhill slope. What is necessary is just to recognize what an object is by comparing the image data image | photographed with the camera with the image which showed the characteristic of the object memorize | stored previously.

傾斜検出部57は、進行方向に存在する上り坂および下り坂を検出し、その傾斜面の角度(傾斜角)、高さ、距離などからなる傾斜情報を取得する部分である。
傾斜面の存在や位置は、上記した距離検出部(LIDAR)51、カメラ55、画像認識部56、位置情報取得部58によって、検出される。また、傾斜面の角度や高さなどの傾斜情報は、予め設定された走行経路を、一度テスト走行し、距離検出部51、カメラ55、速度検出部60などから得られる情報を利用して、算出する。
特に、距離検出部51によって検出された路面までの距離に基づいて、走行地点ごとに走行経路上の傾斜面の高さと傾斜面の距離とを含む傾斜情報を取得する。
傾斜情報は、後述する図7(a)に示すような情報であり、たとえば、走行経路の地点ごとに測定した走行距離、隣接する地点間の距離差、高低差、相対高さ、傾斜角などからなり、テスト走行後、記憶部70に記憶される。
The inclination detecting unit 57 is a part that detects an uphill and a downhill existing in the traveling direction and acquires inclination information including an angle (inclination angle), a height, a distance, and the like of the inclined surface.
The presence or position of the inclined surface is detected by the distance detection unit (LIDAR) 51, the camera 55, the image recognition unit 56, and the position information acquisition unit 58 described above. In addition, the inclination information such as the angle and height of the inclined surface is obtained by running a test route once set in advance and using information obtained from the distance detection unit 51, the camera 55, the speed detection unit 60, etc. calculate.
In particular, on the basis of the distance to the road surface detected by the distance detection unit 51, the inclination information including the height of the inclined surface on the traveling route and the distance of the inclined surface is acquired for each traveling point.
The inclination information is information as shown in FIG. 7A to be described later. For example, the travel distance measured for each point on the travel route, the distance difference between adjacent points, the height difference, the relative height, the inclination angle, and the like. And stored in the storage unit 70 after the test run.

また、目標速度設定部63は、記憶部70に記憶された傾斜情報を利用して、走行地点ごとに傾斜面を上昇および下降するための目標到達速度を設定する部分である。
特に、この発明では、傾斜面のうち上り坂を登りきることのできる位置エネルギーと、所定の距離を加速して得られる運動エネルギーとを考慮して、上り坂の直前の位置などでの目標到達速度を設定する。
たとえば、車両の走行経路上に、平坦な路面と、その平坦な路面に続いて上り坂が存在する場合、上り坂の直前の走行地点までに、上り坂を登坂するのに必要な運動エネルギーを取得するように、目標速度設定部63が、上り坂の直前の走行地点の目標到達速度を設定する。車両の走行経路上に、下り坂に続いて上り坂が存在する場合も、同様である。
この場合、上り坂の直前の位置で所有している運動エネルギーの一部が、上り坂を上りきったことで位置エネルギーに変換されて、その後の走行ができるように、上り坂の直前の位置の目標到達速度が設定される。
In addition, the target speed setting unit 63 is a part that uses the inclination information stored in the storage unit 70 to set a target arrival speed for ascending and descending the inclined surface for each traveling point.
In particular, in the present invention, the target at the position immediately before the uphill is taken into consideration in consideration of the potential energy that can climb the uphill of the inclined surface and the kinetic energy obtained by accelerating a predetermined distance. Set the speed.
For example, if there is a flat road surface and an uphill following the flat road surface on the travel route of the vehicle, the kinetic energy required to climb the uphill is obtained up to the travel point immediately before the uphill. The target speed setting unit 63 sets the target arrival speed at the travel point immediately before the uphill so as to obtain the target. The same applies when there is an uphill following the downhill on the travel route of the vehicle.
In this case, a part of the kinetic energy owned at the position just before the uphill is converted into potential energy by having gone up the uphill, so that the position just before the uphill can be run. Target speed is set.

目標到達速度は、原則として、位置エネルギーと運動エネルギーとがバランス良く交換され、駆動モータに高出力トルクを発生しなくても、走行経路全体を効率的に走行できるように設定される。 In principle, the target arrival speed is set so that the position energy and the kinetic energy are exchanged in a well-balanced manner, and the entire travel route can be efficiently traveled without generating a high output torque in the drive motor.

テスト走行をすることによって、所定の位置から数メートル先に傾斜角と上昇する距離の分かっている上り坂があることが検出された場合、車両が上り坂の上にいる時の位置エネルギーは計算で予め算出できるので、所定の位置から上り坂の直前の位置に来るまでに、平坦な路面や下り坂を走行中に十分に加速走行をして、上り坂の直前の位置に来たときに、少なくとも上り坂を登りきるのに必要な運動エネルギーを取得するように、上り坂の直前の位置の目標到達速度が設定される。また、上り坂を登りきった位置の目標到達速度も設定される。上り坂の直前の位置で取得すべき運動エネルギーは、算出された位置エネルギーよりも大きいことが必要とされる。 If a test run detects that there is an uphill with a known angle of inclination and rising distance a few meters from a given position, the potential energy when the vehicle is on the uphill is calculated. When you come to the position just before the uphill after driving sufficiently accelerated while driving on a flat road or downhill from the predetermined position to the position just before the uphill The target arrival speed at the position immediately before the uphill is set so as to acquire at least the kinetic energy necessary to climb the uphill. In addition, a target arrival speed at a position where the vehicle has climbed uphill is also set. The kinetic energy to be acquired at the position immediately before the uphill is required to be larger than the calculated potential energy.

また、上り坂の直前に取得した運動エネルギーを利用して上り坂を登った後に下り坂を降りる場合、上り坂を登りきった時に取得した位置エネルギーを利用して、その後の走行を続けられるように、下り坂を降りた直後の位置の目標到達速度が設定される。下り坂を降りた直後の位置では、位置エネルギーの一部が運動エネルギーに変換されて、設定された目標到達速度でその後の走行を続けることになる。 In addition, when climbing uphill after climbing uphill using kinetic energy acquired just before climbing uphill, you can use the potential energy acquired when climbing uphill and continue running after that. Next, the target arrival speed at the position immediately after descending the downhill is set. At the position immediately after going downhill, a part of the potential energy is converted into kinetic energy, and the subsequent driving is continued at the set target arrival speed.

目標到達速度を含む目標速度情報は、たとえば、後述する図7(b)に示すような情報として、テスト走行をした後、記憶部70に記憶される。
所定の走行経路を実際に走行する場合は、記憶部70に予め記憶された走行経路の各地点での目標到達速度を達成できるように、駆動モータに与える電流を制御して、車両の加速または減速を行う。
The target speed information including the target attainment speed is stored in the storage unit 70 after a test run, for example, as information shown in FIG.
When actually traveling along a predetermined travel route, the current applied to the drive motor is controlled so as to achieve the target arrival speed at each point of the travel route stored in advance in the storage unit 70, thereby accelerating the vehicle. Decelerate.

位置情報取得部58は、車両の走行中に、走行地点ごとの現在位置を示す位置情報(緯度、経度など)を取得する部分であり、たとえば、GPS(Global Position System)を利用して、現在位置情報73を取得してもよい。
取得された現在位置情報73と、記憶部70に予め記憶された経路情報74とを比較しながら、車両の進行すべき方向を決定し、車両を自律走行させる。
車両を自律走行させるためには、上記した距離検出部51、カメラ55、斜面検出部57、位置情報取得部58などのすべてから得た情報を用いることが好ましいが、あるいは少なくともいずれか1つから得た情報を利用して自律走行させてもよい。
The position information acquisition unit 58 is a part that acquires position information (latitude, longitude, etc.) indicating the current position for each travel point while the vehicle is traveling. For example, using the GPS (Global Position System), The position information 73 may be acquired.
While comparing the acquired current position information 73 and route information 74 stored in advance in the storage unit 70, the direction in which the vehicle should travel is determined, and the vehicle is allowed to travel autonomously.
In order to make the vehicle autonomously travel, it is preferable to use information obtained from all of the distance detection unit 51, the camera 55, the slope detection unit 57, the position information acquisition unit 58, etc., or from at least one of them. You may make it run autonomously using the obtained information.

また、位置情報取得部58としては、GPSと同様に、現在利用されている他の衛星測位システムを用いてもよい。たとえば、日本の準天頂衛星システム(Quasi-Zenith Satellite System:QZSS)、ロシアのGLONASS(Global Navigation Satellite System)、EUのガリレオ、中国の北斗、インドのIRNSS(Indian Regional Navigational Satellite System)などを利用してもよい。   Further, as the position information acquisition unit 58, other currently used satellite positioning systems may be used as in the case of GPS. For example, using Japan's Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), Russian GLONASS (Global Navigation Satellite System), EU Galileo, China Hokuto, India IRNSS (Indian Regional Navigational Satellite System) May be.

充電池59は、車両1の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、走行機能、距離検出機能、画像認識機能、速度検出機能、通信機能などを行うための電力を供給する部分である。
たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ni−Cd電池、鉛電池、各種燃料電池などの充電池が用いられる。
また、図示しない電池残量検出部を備え、充電池の残りの容量(電池残量)を検出し、検出された電池残量に基づいて、所定の充電設備の方へ帰還するべきか否かを判断し、電池残量が所定残量よりも少なくなった場合は、充電設備へ自動的に帰還するようにしてもよい。
The rechargeable battery 59 is a part that supplies power to each functional element of the vehicle 1, and mainly supplies power for performing a traveling function, a distance detection function, an image recognition function, a speed detection function, a communication function, and the like. Part.
For example, rechargeable batteries such as lithium ion batteries, nickel metal hydride batteries, Ni-Cd batteries, lead batteries, and various fuel cells are used.
In addition, a battery remaining amount detection unit (not shown) is provided to detect the remaining capacity (battery remaining amount) of the rechargeable battery, and whether or not to return to a predetermined charging facility based on the detected battery remaining amount. When the remaining battery level is less than the predetermined remaining level, the battery may be automatically returned to the charging facility.

速度検出部60は、車両1の走行中の速度を検出する部分であり、主として、車輪53に取り付けられたエンコーダ61から取得した情報(車輪の回転数)から、速度を算出する。速度制御部62が、速度検出部60から速度情報をリアルタイムで取得し、状況に応じて、走行制御部52を制御して、加速あるいは減速をする。
エンコーダ61は、左右の車輪に取付けられ、左右の車輪の回転数をそれぞれ測定する部分である。エンコーダ61は、左の車輪に取付けられた左エンコーダと、右の車輪に取付けられた右エンコーダとからなる。左右のエンコーダからは、車輪の回転数すなわちタイヤの回転数に相当する情報が出力される。
The speed detection unit 60 is a part that detects the speed during traveling of the vehicle 1, and calculates the speed mainly from information (the number of rotations of the wheel) acquired from the encoder 61 attached to the wheel 53. The speed control unit 62 acquires speed information from the speed detection unit 60 in real time, and controls the travel control unit 52 according to the situation to accelerate or decelerate.
The encoder 61 is a part that is attached to the left and right wheels and measures the rotational speeds of the left and right wheels, respectively. The encoder 61 includes a left encoder attached to the left wheel and a right encoder attached to the right wheel. From the left and right encoders, information corresponding to the rotational speed of the wheels, that is, the rotational speed of the tire is output.

速度制御部62は、後述する記憶部70に記憶された目標速度情報の目標到達速度に基づいて、車両の各走行地点の走行速度を制御する部分である。
たとえば、走行経路上に、平坦な路面または下り坂と、その平坦な路面または下り坂に続いて上り坂が存在する場合、走行経路上に存在する上り坂を登りきったときに取得する位置エネルギーを、平坦な路面または下り坂を走行中に取得するように、速度制御部62が、走行速度を制御する。また、上り坂を走行する前に、その上り坂を登りきったときに取得する位置エネルギーを取得するように、平坦な路面または下り坂を走行中に、自律走行装置を加速させる。
また、車両がこれから走行しようとする経路上の所定の位置での目標速度情報を読み出し、その位置を走行している時に、予め設定されていた目標速度情報の目標到達速度が出るように、走行制御部52である駆動モータに電流を与える。
たとえば、走行経路上に、平坦な路面または下り坂と、その平坦な路面または下り坂に続いて上り坂が存在する場合、少なくとも、上り坂の直前の走行地点で設定された目標到達速度を達成するように、上り坂の前の平坦な路面または下り坂を走行中に、駆動モータに与えるモータ電流値を制御する。
The speed control unit 62 is a part that controls the traveling speed of each traveling point of the vehicle based on the target arrival speed of the target speed information stored in the storage unit 70 described later.
For example, if there is a flat road surface or downhill on the travel route and an uphill following the flat road surface or downhill, the potential energy acquired when climbing the uphill existing on the travel route The speed control unit 62 controls the traveling speed so as to acquire the above while traveling on a flat road surface or downhill. In addition, before traveling on an uphill, the autonomous traveling device is accelerated while traveling on a flat road surface or on a downhill so as to acquire the potential energy acquired when climbing the uphill.
Also, the target speed information at a predetermined position on the route that the vehicle is going to travel is read out, and the target speed of the target speed information that is set in advance is obtained when the vehicle is traveling at that position. A current is applied to the drive motor which is the control unit 52.
For example, if there is a flat road surface or downhill on the travel route and an uphill following the flat road surface or downhill, at least the target arrival speed set at the travel point immediately before the uphill is achieved. In this way, the motor current value applied to the drive motor is controlled while traveling on a flat road surface before the uphill or downhill.

たとえば、平坦な路面で、現在位置での速度が3km/hで、20メートル先の位置での目標到達速度が5km/hであった場合、20メートル先の位置での速度が5km/hとなるように、駆動モータに電流を流し、加速動作をする。現在位置での速度と、目標到達速度と、現在位置から目標到達速度を達成すべき位置までの距離と、車両の摩擦トルクと、負荷の慣性モーメントと、モータのT-I特性とが分かれば、駆動モータにどれだけの電流を流せばよいかは、次式によって計算されるトルクによって決定できる。
T=(Tl + Ta)
ここで、Tl =は負荷トルクであり、Taは、次式で計算される加速トルクである。
Ta = (J0 * i^2 + Jl) * (w2-w1)
各変数パラメータは、以下の内容を意味する。
T = 総必要トルク[N.m]
Tl = 摩擦トルク[N.m]
Ta = 加速トルク[N.m]
J0 = モーターローターの慣性モーメント[kg.m^2]
i = 減速比
J1 = 全負荷慣性モーメント[kg.m^2]
w2 = 到達目標速度での角速度[rad/s]
w1 = 現時点での角速度[rad/s]
逆に、たとえば、現在位置での速度が4km/hで、10メートル先の位置での目標到達速度が2km/hであった場合、10メートル先の位置での速度が2km/hとなるように、駆動モータには電流を流さずに、ブレーキ等を使って減速動作をすればよい。
For example, on a flat road, if the speed at the current position is 3 km / h and the target speed at the position 20 meters away is 5 km / h, the speed at the position 20 meters ahead is 5 km / h. In order to achieve this, an electric current is passed through the drive motor to perform an acceleration operation. If you know the speed at the current position, the target arrival speed, the distance from the current position to the position where the target arrival speed should be achieved, the friction torque of the vehicle, the moment of inertia of the load, and the TI characteristics of the motor, drive The amount of current that can be supplied to the motor can be determined by the torque calculated by the following equation.
T = (Tl + Ta)
Here, Tl = is a load torque, and Ta is an acceleration torque calculated by the following equation.
Ta = (J0 * i ^ 2 + Jl) * (w2-w1)
Each variable parameter means the following contents.
T = Total required torque [Nm]
Tl = Friction torque [Nm]
Ta = Acceleration torque [Nm]
J0 = Motor rotor inertia moment [kg.m ^ 2]
i = reduction ratio
J1 = Full load moment of inertia [kg.m ^ 2]
w2 = Angular velocity at the target velocity [rad / s]
w1 = current angular velocity [rad / s]
Conversely, for example, if the speed at the current position is 4 km / h and the target arrival speed at the position 10 meters ahead is 2 km / h, the speed at the position 10 meters ahead will be 2 km / h. In addition, the drive motor may be decelerated using a brake or the like without passing an electric current.

上記した構成要素に加えて、種々の構成を備えてもよい。
たとえば、距離検出部51から取得した情報を利用して、物体(障害物)を検出する障害物検出部を備えてもよい。
また、所定の監視対象の情報を取得する監視情報取得部を備えてもよい。たとえば、車両が所定の領域を自律走行して収集した情報や車両の走行状態の情報を取得して、記憶部70に記憶する。監視情報取得部に相当するデバイスとして、たとえば、温度計、湿度計、マイク、ガス検知装置などを備えればよい。監視情報は、走行中および停止中に取得した種々の監視対象の情報であり、ネットワーク6を介して管理サーバ5に送信される情報である。この情報としては、たとえば、カメラ55によって撮影された入力画像データ71、走行距離、移動経路、環境データ(温度、湿度、放射線、ガス、雨量、音声、紫外線など)、地形データ、障害物データ、路面情報、警告情報などが含まれる。
In addition to the above-described components, various configurations may be provided.
For example, you may provide the obstruction detection part which detects an object (obstacle) using the information acquired from the distance detection part 51. FIG.
Moreover, you may provide the monitoring information acquisition part which acquires the information of a predetermined monitoring object. For example, information collected by the vehicle autonomously traveling in a predetermined area and information on the traveling state of the vehicle are acquired and stored in the storage unit 70. What is necessary is just to provide a thermometer, a hygrometer, a microphone, a gas detection apparatus etc. as a device corresponded to the monitoring information acquisition part, for example. The monitoring information is information of various monitoring targets acquired during traveling and stopping, and is information transmitted to the management server 5 via the network 6. This information includes, for example, input image data 71 photographed by the camera 55, travel distance, travel route, environmental data (temperature, humidity, radiation, gas, rainfall, sound, ultraviolet light, etc.), terrain data, obstacle data, Includes road surface information, warning information, and the like.

また、車両1が走行中に、障害物に衝突したこと、接触したこと、あるいは近づいたことを検出する衝突検出部を備えてもよい。たとえば、感圧スイッチ、マイクロスイッチ、超音波センサ、赤外線測距センサなどからなる接触センサや非接触センサが用いられ、たとえば、車体のバンパーに配置する。衝突検出部は、1つでもよいが、車体の前方、側面、後方からの衝突を検知するために、車体の前方、側面、後方の所定の位置に、それぞれ複数個設けることが好ましい。
走行制御部52が車両の減速処理を実行した後に、衝突検出部によって、障害物との衝突を検出した場合には、車体が破損しないようにするために、走行制御部52が、車体を停止させる処理を実行する。また、CPUが、衝突検出部から出力された信号に基づいて、障害物の存在する位置を認識してもよい。さらに、認識された障害物の位置情報に基づいて、CPUは、車体を停止させるか、あるいは、その障害物を避けて次に走行すべき方向を決定する。
Moreover, you may provide the collision detection part which detects that the vehicle 1 collided with the obstacle, drive | worked, or approached while driving | running | working. For example, a contact sensor or a non-contact sensor including a pressure sensitive switch, a micro switch, an ultrasonic sensor, an infrared distance measuring sensor, or the like is used. One collision detection unit may be provided, but a plurality of collision detection units are preferably provided at predetermined positions on the front, side, and rear of the vehicle body in order to detect collisions from the front, side, and rear of the vehicle body.
When the collision detection unit detects a collision with an obstacle after the traveling control unit 52 executes the vehicle deceleration process, the traveling control unit 52 stops the vehicle body so that the vehicle body is not damaged. Execute the process. Further, the CPU may recognize the position where the obstacle exists based on the signal output from the collision detection unit. Further, based on the recognized position information of the obstacle, the CPU stops the vehicle body or determines a direction to travel next while avoiding the obstacle.

記憶部70は、自律走行装置1の各機能を実行するために必要な情報やプログラムを記憶部する部分であり、ROM,RAM,フラッシュメモリなどの半導体記憶素子,HDD,SSDなどの記憶装置、その他の記憶媒体が用いられる。記憶部70には、たとえば、入力画像データ71,測定距離情報72,現在位置情報73,経路情報74,傾斜情報75,目標速度情報76などが記憶される。   The storage unit 70 is a part that stores information and programs necessary for executing each function of the autonomous mobile device 1, and includes a semiconductor storage element such as ROM, RAM, and flash memory, a storage device such as HDD, SSD, Other storage media are used. The storage unit 70 stores, for example, input image data 71, measurement distance information 72, current position information 73, route information 74, inclination information 75, target speed information 76, and the like.

入力画像データ71は、カメラ55によって撮影された画像データである。カメラが複数台ある場合は、カメラごとに記憶される。画像データとしては、静止画および動画のどちらでもよい。画像データは、不審者の検知、異常状態の検出、車両の進路決定などに利用され、送信監視情報の1つとして、管理サーバ5に送信される。   The input image data 71 is image data taken by the camera 55. When there are a plurality of cameras, it is stored for each camera. The image data may be either a still image or a moving image. The image data is used for detecting a suspicious person, detecting an abnormal state, determining a course of a vehicle, and the like, and is transmitted to the management server 5 as one piece of transmission monitoring information.

測定距離情報72は、上記のように距離検出部51から取得した情報によって算出された受光距離L0である。1つの受光距離L0は、所定の距離測定領域内の1つの測点において測定された距離を意味する。
また、この情報72は、所定の距離測定領域内に属する測点ごとに記憶され、各測点の位置情報と対応づけて記憶される。たとえば、測点が水平方向にm個あり、垂直方向にn個ある場合は、合計m×n個の測点にそれぞれ対応した受光距離L0が記憶される。
The measurement distance information 72 is the light reception distance L0 calculated by the information acquired from the distance detection unit 51 as described above. One light receiving distance L0 means a distance measured at one measuring point in a predetermined distance measuring region.
Further, this information 72 is stored for each measuring point belonging to the predetermined distance measuring area, and is stored in association with the position information of each measuring point. For example, when there are m measuring points in the horizontal direction and n measuring points in the vertical direction, the light receiving distances L0 corresponding to the total of m × n measuring points are stored.

また、各測点の方向に、レーザーを反射する物体(障害物、路面、柱など)が存在し、その物体からの反射光を受光できた場合は、その物体までの受光距離L0が記憶される。
ただし、測点方向に物体が存在しない場合は、反射光が受光されないので、測点距離情報72として、たとえば、受光距離L0の代わりに、測定できなかったことを示す情報を記憶してもよい。
In addition, if there is an object (obstacle, road surface, pillar, etc.) that reflects the laser in the direction of each measurement point and the reflected light from the object can be received, the light receiving distance L0 to that object is stored. The
However, since no reflected light is received when there is no object in the direction of the measurement point, information indicating that measurement could not be performed may be stored as the measurement point distance information 72, for example, instead of the light reception distance L0. .

現在位置情報73は、位置情報取得部58によって取得された車両の現在位置を示す情報である。たとえば、GPSを利用して取得された緯度と経度とからなる情報である。この情報は、たとえば、車両の進路を決定するのに用いられる。   The current position information 73 is information indicating the current position of the vehicle acquired by the position information acquisition unit 58. For example, it is information consisting of latitude and longitude acquired using GPS. This information is used, for example, to determine the course of the vehicle.

経路情報74は、車両が走行すべき経路の地図を予め記憶したものであり、たとえば、移動する経路や領域が予め固定的に決まっている場合は、当初から固定的な情報として記憶される。ただし、経路変更をする必要がある場合などでは、ネットワーク6を介して、管理サーバ5から送信される情報を、新たな経路情報74として記憶してもよい。   The route information 74 is stored in advance as a map of a route on which the vehicle should travel. For example, when the route and area to be moved are fixedly determined in advance, the route information 74 is stored as fixed information from the beginning. However, when it is necessary to change the route, information transmitted from the management server 5 via the network 6 may be stored as new route information 74.

傾斜情報75は、走行経路に存在する傾斜面の情報であり、傾斜面の角度(傾斜角)、高さ、距離などの情報が、テスト走行時に取得されて、予め記憶される。
図7(a)に、傾斜情報75の一実施例の説明図を示す。
ここでは、図10に示す走行経路をテスト走行した場合に得られた傾斜情報を示している。傾斜情報75は、たとえば、走行経路上の地点ごとに、位置座標、測定走行距離L、距離差、測定高低差、相対高さH、傾斜角Kを含むものとする。
The inclination information 75 is information on an inclined surface existing on the travel route, and information such as the angle (inclination angle), height, and distance of the inclined surface is acquired at the time of test traveling and stored in advance.
FIG. 7A shows an explanatory diagram of an embodiment of the inclination information 75.
Here, the inclination information obtained when the traveling route shown in FIG. 10 is tested is shown. The inclination information 75 includes, for example, a position coordinate, a measurement travel distance L, a distance difference, a measurement height difference, a relative height H, and an inclination angle K for each point on the travel route.

位置座標は、GPSなどの位置情報取得部58によって取得される。測定走行距離Lは、エンコーダ61から得られる情報や、GPSなどから取得される。距離差は、隣接する地点間の水平方向の距離であり、測定走行距離Lから計算される。測定高低差は、距離検出部51であるLIDARから得られる情報や、カメラ55によって撮影される画像データから取得される。相対高さHは、走行の基準地点(たとえば、地点P0)からの高さを意味し、測定高低差を利用して計算で求めることができる。傾斜角Kは、距離差と測定高低差とを利用して計算で求めることができる。 The position coordinates are acquired by a position information acquisition unit 58 such as GPS. The measured travel distance L is acquired from information obtained from the encoder 61, GPS, or the like. The distance difference is a horizontal distance between adjacent points, and is calculated from the measured travel distance L. The measured height difference is acquired from information obtained from LIDAR, which is the distance detection unit 51, or image data captured by the camera 55. The relative height H means the height from the reference point (for example, point P0) of travel, and can be obtained by calculation using the measured height difference. The inclination angle K can be obtained by calculation using the difference in distance and the difference in measurement height.

図10は、車両が紙面の右側から左側に向かって進行する直線経路を示している。
図10(a)は、走行する車両を上から見た平面図である。図10(b)は、走行する車両を左側から見た側面図であり、傾斜面の状態を図示している。
図10において、P0〜P8は、走行位置の地点を示す符号であり、車両は、地点P0からP8に向かって進行するものとする。地点P0を、走行の開始地点とし、この位置を、走行距離と高さを計算する基準位置とする。地点P0における測定走行距離L0を、ゼロとし(L0=0)、地点P0における高さH0を、ゼロとする(H0=0)。
図10に示す直線経路を、車両がテスト走行する間に、種々の情報を取得し、さらに計算をすることによって、図7(a)に示した傾斜情報75が、記憶される。
FIG. 10 shows a straight path along which the vehicle travels from the right side to the left side of the page.
FIG. 10A is a plan view of a traveling vehicle as viewed from above. FIG. 10B is a side view of the traveling vehicle as viewed from the left side, and illustrates the state of the inclined surface.
In FIG. 10, P0 to P8 are symbols indicating points of travel positions, and the vehicle travels from the point P0 toward P8. The point P0 is set as a starting point for driving, and this position is set as a reference position for calculating the driving distance and height. The measured travel distance L0 at the point P0 is set to zero (L0 = 0), and the height H0 at the point P0 is set to zero (H0 = 0).
While the vehicle travels along the straight path shown in FIG. 10, various information is acquired and further calculated, whereby the inclination information 75 shown in FIG. 7A is stored.

図10において、地点P1は、最初の傾斜面の開始位置であり、P1における測定走行距離L1は20mであり、P0からP1までの距離差が20mであったとする(L1=20)。以下同様に、各地点での測定走行距離Lが、テスト走行で測定され、たとえば地点P1からP2までの距離差が10m、地点P7からP8までの距離差が7mというように、設定される。また、開始地点P0から最も左側の地点P8までの測定走行距離L8が70mであったとする(L8=70)。 In FIG. 10, point P1 is the starting position of the first inclined surface, the measured travel distance L1 at P1 is 20 m, and the distance difference from P0 to P1 is 20 m (L1 = 20). Similarly, the measured travel distance L at each point is measured by the test travel, and is set such that the distance difference from the points P1 to P2 is 10 m and the distance difference from the points P7 to P8 is 7 m, for example. Further, it is assumed that the measured travel distance L8 from the start point P0 to the leftmost point P8 is 70 m (L8 = 70).

図10(b)において、地点P1からP2までの区間と、地点P4からP5までの区間には、上り坂があり、地点P3からP4までの区間と、地点P6からP7までの区間には、下り坂があるものとする。その他の区間は、平坦な経路とする。地点P1、P7およびP8の高さは、地点P0と同じでゼロメートルとする(H0、H1、H7、H8=0)。
地点P1からP2までの区間の上り坂について、地点P2の高さが0.875mであり(H2=0.875)、水平方向の距離が10mであったとすると、傾斜角Kは+5度となる。
地点P4からP5までの区間の上り坂について、地点P5の高さが1.3mであり(H5=1.3)、水平方向の距離が8mであったとすると、傾斜角Kは+8度となる。
In FIG. 10 (b), the section from point P1 to P2 and the section from point P4 to P5 have an uphill, the section from point P3 to P4, and the section from point P6 to P7, Suppose there is a downhill. The other sections are flat routes. The heights of the points P1, P7, and P8 are the same as the point P0 and are zero meters (H0, H1, H7, H8 = 0).
Assuming that the height of the point P2 is 0.875 m (H2 = 0.875) and the horizontal distance is 10 m, the inclination angle K is +5 degrees for the uphill in the section from the point P1 to the point P2.
Assuming that the height of the point P5 is 1.3 m (H5 = 1.3) and the horizontal distance is 8 m for the uphill in the section from the point P4 to the point P5, the inclination angle K is +8 degrees.

地点P3からP4までの区間の下り坂について、地点P3の高さが0.875mであり(H3=0.875)、地点P4の高さが0.175mであり(H4=0.175)、水平方向の距離が8mであったとすると、傾斜角Kは−5度となる。
地点P6からP7までの区間の下り坂について、地点P6の高さが1.3mであり(H6=1.3)、地点P7の高さが0mであり(H7=0)、水平方向の距離が8mであったとすると、傾斜角Kは−9.2度となる。
以上のように、図10の走行経路をテスト走行することにより、傾斜情報75が取得される。この情報は、目標速度情報の設定と、実際の走行に利用される。
For the downhill in the section from point P3 to P4, the height of point P3 is 0.875m (H3 = 0.875), the height of point P4 is 0.175m (H4 = 0.175), and the horizontal distance is 8m As a result, the inclination angle K is -5 degrees.
For the downhill in the section from P6 to P7, the height of point P6 is 1.3m (H6 = 1.3), the height of point P7 is 0m (H7 = 0), and the horizontal distance is 8m If there is, the inclination angle K is -9.2 degrees.
As described above, the tilt information 75 is acquired by performing the test travel on the travel route of FIG. This information is used for setting the target speed information and actual driving.

目標速度情報76は、各地点において、車両が達成しておくべき理想的な速度であり、高出力トルクを発生しなくても走行経路全体を効率的に走行できるように設定された目標到達速度Vを含む。
目標速度情報76は、取得された傾斜情報75を利用して、計算により予め設定され、目標到達速度Vとともに、各地点での位置エネルギーPEと運動エネルギーMEも計算される。
たとえば、傾斜情報75の相対高さHから、上り坂を登りきった地点に車両がいる時の位置エネルギーPEを算出し、その上り坂の直前の位置に車両が来た場合に、その位置エネルギーPEを得ることが可能な運動エネルギーMEを設定する。設定された運動エネルギーMEと、車両の重量とから、上り坂の直前の位置に車両が来た時に達成すべき速度が算出されるので、上り坂を登った後の継続走行も考慮して、その達成すべき速度よりも所定値以上大きな目標到達速度Vが設定される。
The target speed information 76 is an ideal speed that the vehicle should achieve at each point. The target speed information 76 is set so that the entire travel route can be efficiently traveled without generating high output torque. Including V.
The target speed information 76 is preset by calculation using the acquired inclination information 75, and the positional energy PE and kinetic energy ME at each point are calculated together with the target arrival speed V.
For example, from the relative height H of the inclination information 75, the potential energy PE when the vehicle is at a point that has climbed the uphill is calculated, and when the vehicle comes to the position immediately before the uphill, the potential energy Set kinetic energy ME that can get PE. From the set kinetic energy ME and the weight of the vehicle, the speed that should be achieved when the vehicle arrives at the position just before the uphill is calculated. A target arrival speed V that is a predetermined value or greater than the speed to be achieved is set.

図7(b)に、目標速度情報76の一実施例の説明図を示す。
ここでは、走行経路上の走行地点ごとに設定された目標到達速度Vと、位置エネルギーPEと、運動エネルギーMEとからなるものを示している。 図7(b)の目標速度情報は、図7(a)に示した傾斜情報75に基づいて設定した一つの実施例の数値であり、図10の走行経路に対応する情報である。
図7(b)において、各地点の測定走行距離L、相対高さHは、説明のために、図7(a)の傾斜情報75を示したものであり、目標速度情報76として記憶する必要はない。
所定の走行経路上の各走行地点において取得された位置情報と、傾斜情報と、設定された目標到達速度とを対応づけて、予め記憶しておけばよい。
車両の重量は、100kgとするが、これに限定するものではない。
FIG. 7B shows an explanatory diagram of one embodiment of the target speed information 76.
Here, what consists of target arrival speed V, potential energy PE, and kinetic energy ME set for each travel point on the travel route is shown. The target speed information of FIG. 7B is a numerical value of one embodiment set based on the inclination information 75 shown in FIG. 7A, and is information corresponding to the travel route of FIG.
In FIG. 7 (b), the measured travel distance L and relative height H at each point indicate the inclination information 75 of FIG. 7 (a) for explanation, and need to be stored as the target speed information 76. There is no.
The position information acquired at each travel point on the predetermined travel route, the inclination information, and the set target arrival speed may be associated with each other and stored in advance.
The weight of the vehicle is 100 kg, but is not limited to this.

図7(b)において、まず、相対高さH0=0の位置にある走行の開始地点P0では、車両は停止しているものとすると、目標到達速度Vはゼロであり、位置エネルギーPEも、運動エネルギーMEもゼロである。 In FIG. 7B, first, assuming that the vehicle is stopped at the travel start point P0 at the position of the relative height H0 = 0, the target arrival speed V is zero, and the potential energy PE is Kinetic energy ME is also zero.

次に、上り坂の直前の位置であって相対高さH1=0の位置にある地点P1では、位置エネルギーPEはゼロであるが、運動エネルギーMEを1800Jに設定し、目標到達速度Vを6km/hに設定している。これらの数値は、次に来る上り坂の高さや距離を考慮して設定され、登った後の継続走行が可能となるように、目標到達速度Vや運動エネルギーMEが設定される。
車両が実際に図10の経路を走行する場合、地点P1にきたときに、走行速度が6km/hとなるように、開始地点P0から地点P1の間で、加速すべきことを意味する。また、地点P1にきたとき、車両は1800Jの運動エネルギーMEを有しているので、この運動エネルギーMEを位置エネルギーPEに交換しながら、上り坂を登ることになる。
Next, at the point P1 immediately before the uphill and at the relative height H1 = 0, the potential energy PE is zero, but the kinetic energy ME is set to 1800J and the target arrival speed V is 6 km. It is set to / h. These numerical values are set in consideration of the height and distance of the next uphill, and the target speed V and the kinetic energy ME are set so that continuous travel after climbing is possible.
When the vehicle actually travels along the route shown in FIG. 10, it means that the vehicle should be accelerated between the start point P0 and the point P1 so that the travel speed becomes 6 km / h when the vehicle reaches the point P1. Further, when the vehicle reaches the point P1, the vehicle has a kinetic energy ME of 1800J, and therefore, the vehicle climbs uphill while exchanging the kinetic energy ME with the potential energy PE.

次に、相対高さH2=0.875の位置にある地点P2は、高さ0.875mの上り坂を登りきった位置であり、位置エネルギーPEは858Jとなり、運動エネルギーMEは942Jとなる。また、地点P1までの加速に使った駆動電力と同程度の駆動電力で上り坂を登るとすれば、地点P2にきた時には、目標到達速度Vは4.14km/hになると設定される。
すなわち、上り坂を登る直前の地点P1で所有していた1800Jの運動エネルギーMEを使って上り坂を登った場合、上り坂を登りきった地点P2では、運動エネルギーMEの一部が、858Jの位置エネルギーPEに変化し、残りの942Jの運動エネルギーMEを持った状態で、4.14km/hの速度Vで、さらに走行を継続することになる。
もし仮に、地点P1での速度6km/hを維持したまま、上り坂を登るとすれば、運動エネルギーMEを維持したまま位置エネルギーPEを獲得する必要があるので、高トルクを車輪に与えるためにより多くの電流を駆動モータに流す必要がある。しかし、多少速度が落ちても、地点P1で所有していた運動エネルギーMEの一部を位置エネルギーPEに交換しながら登るようにすれば、それほど高いトルクを車輪に与える必要はなく、駆動モータに流す電流値を少なくすることができる。すなわち、車輪に加えるトルクの平均化を図ることができる。
Next, the point P2 at the position of the relative height H2 = 0.875 is a position that has fully climbed an uphill with a height of 0.875 m, the potential energy PE is 858J, and the kinetic energy ME is 942J. Further, if the vehicle climbs uphill with a driving power similar to that used for the acceleration up to the point P1, when the vehicle reaches the point P2, the target arrival speed V is set to 4.14 km / h.
In other words, if you climb the uphill using the 1800J kinetic energy ME that you had at the point P1 just before climbing the uphill, at the point P2 where you climbed the uphill, a part of the kinetic energy ME is 858J With the remaining kinetic energy ME of 942J, it will continue to run at a speed V of 4.14km / h.
If climbing uphill while maintaining the speed of 6km / h at point P1, it is necessary to acquire the potential energy PE while maintaining the kinetic energy ME. A lot of current needs to flow through the drive motor. However, even if the speed drops somewhat, if you try to climb while exchanging part of the kinetic energy ME owned at point P1 for potential energy PE, it is not necessary to give the wheel so high torque, It is possible to reduce the value of current to flow. That is, the torque applied to the wheels can be averaged.

次に、相対高さH3=0.875の位置にある地点P3は、地点P2と同じ高さなので、位置エネルギーPEは858Jで同一であり、地点P2と地点P3の間は平坦な路面で速度損失がほとんどないと仮定すると、運動エネルギーMEは942Jで、目標到達速度Vは4.14km/hに設定される。 Next, since the point P3 at the position of the relative height H3 = 0.875 is the same height as the point P2, the potential energy PE is the same at 858J, and the speed loss occurs between the point P2 and the point P3 on a flat road surface. Assuming almost no kinetic energy ME is 942J and the target speed V is set to 4.14km / h.

次に、相対高さH4=0.175の位置にある地点P4は、地点P3よりも低いので、位置エネルギーPEは171.5Jに減少するが、地点P3から地点P4までは下り坂なので加速され、運動エネルギーMEは、減少した位置エネルギーの分だけ増加して1628.5Jとなり、目標到達速度Vは5.7km/hに設定される。また、この下り坂を自由落下で下るとすれば、駆動モータに電流を流す必要はない。 Next, the point P4 at the position of the relative height H4 = 0.175 is lower than the point P3, so the potential energy PE decreases to 171.5J, but it is accelerated from the point P3 to the point P4 because it is downhill, and the kinetic energy The ME increases by the amount of the reduced potential energy to 1628.5 J, and the target arrival speed V is set to 5.7 km / h. Further, if this downhill is descended by free fall, it is not necessary to pass a current through the drive motor.

次に、相対高さH5=1.3の位置にある地点P5は、地点P4よりも高いので、地点P4から地点P5までは上り坂となる。したがって、地点P5まで登った場合、位置エネルギーPEは増加して1274Jとなるが、運動エネルギーMEは、増加した位置エネルギーPEの分だけ減少して526Jとなる。上り坂の直前の地点P4での走行速度が5.7km/hであった場合、地点P4での運動エネルギーMEの一部を位置エネルギーPEに交換しながら登るようにしたとすると、地点P5まで登ったときの目標到達速度Vは3.24km/hに設定される。 Next, since the point P5 at the position of the relative height H5 = 1.3 is higher than the point P4, the point P4 to the point P5 is an uphill. Therefore, when climbing to the point P5, the potential energy PE increases to 1274J, but the kinetic energy ME decreases by the increased potential energy PE to 526J. If the traveling speed at the point P4 just before the uphill is 5.7km / h, if you try to climb while exchanging a part of the kinetic energy ME at the point P4 with the potential energy PE, you climb to the point P5. The target speed V is set to 3.24 km / h.

次に、相対高さH6=1.3の位置にある地点P6は、地点P5と同じ高さなので、位置エネルギーPEは1274Jで同一であり、地点P5と地点P6の間は平坦な路面で速度損失がほとんどないと仮定すると、運動エネルギーMEは526Jで、目標到達速度Vは3.24km/hに設定される。 Next, since the point P6 at the position of the relative height H6 = 1.3 is the same height as the point P5, the potential energy PE is the same at 1274J, and there is a speed loss between the point P5 and the point P6 on a flat road surface. Assuming that there is almost no kinetic energy ME, the target speed V is set to 3.24 km / h.

次に、相対高さH7=0の位置にある地点P7は、開始地点P0と同じ高さなので、地点P6から地点P7までは下り坂となる。地点P7は地点P6よりも低いので、地点P7での位置エネルギーPEは1274Jだけ減少しゼロになる。また、地点P6から地点P7までの下り坂によって加速されるので、運動エネルギーMEは、減少した位置エネルギーの分だけ増加して1800Jとなり、目標到達速度Vは、地点P1と同じ6km/hに設定される。また、この下り坂を自由落下で下るとすれば、駆動モータに電流を流す必要はない。 Next, since the point P7 at the position of the relative height H7 = 0 is the same height as the start point P0, the point P6 to the point P7 is a downhill. Since the point P7 is lower than the point P6, the potential energy PE at the point P7 decreases by 1274J and becomes zero. In addition, since it is accelerated by the downhill from point P6 to point P7, the kinetic energy ME increases by the amount of the reduced potential energy to 1800J, and the target speed V is set to 6km / h, the same as point P1. Is done. Further, if this downhill is descended by free fall, it is not necessary to pass a current through the drive motor.

最後に、相対高さH8=0の位置にある地点P8は、地点P7と同じ高さなので、地点P7と地点P8の間は平坦な路面である。したがって、位置エネルギーPEは0Jであり、速度損失がほとんどないと仮定すると、運動エネルギーMEは1800Jで、目標到達速度Vは6km/hに設定される。
また、地点P7において速度6km/hで走行していて、平坦な路面では速度損失がほとんどないと仮定すると、駆動モータに電流を流す必要はない。ただし、一般に平坦な路面でも凹凸はあり、実際には速度損失があるので、地点P8において速度6km/hを維持するためには、駆動モータに電流を流して、車輪にトルクを与える必要がある。
Finally, since the point P8 at the position of the relative height H8 = 0 is the same height as the point P7, the road surface between the point P7 and the point P8 is a flat road surface. Therefore, assuming that the potential energy PE is 0 J and there is almost no speed loss, the kinetic energy ME is 1800 J and the target arrival speed V is set to 6 km / h.
Further, assuming that the vehicle travels at a speed of 6 km / h at the point P7 and there is almost no speed loss on a flat road surface, it is not necessary to pass a current through the drive motor. However, in general, even on a flat road surface, there are irregularities and there is actually a speed loss, so in order to maintain a speed of 6 km / h at point P8, it is necessary to pass a current through the drive motor and give torque to the wheels .

<実施形態1:上り坂での速度制御の実施例>
図8に、この発明の上り坂走行前後の速度制御の一実施例の説明図を示す。
また、図9に、比較例として、従来技術において、一定速度で上り坂を走行する場合の速度制御の説明図を示す。
図8(a)と図9(a)には、走行経路を、進行方向に対し側面方向から見た距離と高さを示しており、同一の経路を示している。
図8(b)と図9(b)には、速度の変化例の概略グラフを示し、図8(c)と図9(c)には、駆動モータに与える電流値(モータ電流値)の変化の概略グラフを示す。
<Embodiment 1: Example of speed control on uphill>
FIG. 8 shows an explanatory diagram of an embodiment of speed control before and after traveling uphill according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of speed control when traveling uphill at a constant speed in the prior art as a comparative example.
FIG. 8A and FIG. 9A show the distance and height when the traveling route is viewed from the side direction with respect to the traveling direction, and the same route is shown.
8 (b) and 9 (b) show schematic graphs of examples of speed changes, and FIGS. 8 (c) and 9 (c) show the current value (motor current value) given to the drive motor. A schematic graph of the change is shown.

この発明では、テスト走行をすることによって、各地点で目標到達速度Vが設定されるものとし、地点P1で目標到達速度V1、地点P2で目標到達速度V2(V2>V1)、地点P3で目標到達速度V3(V3<V2)が設定されたとする。
従来技術では、地点P1を経過した後、地点P3まで、一定速度V1で等速走行するものとする。
図8(a) と図9(a)において、地点P0から地点P2までは平坦な路面とし、地点P2から地点P3までは、傾斜角K度の上り坂とする。地点P3の高さをH3とし、上り坂を登った後は平坦な路面とする。
In this invention, the target arrival speed V is set at each point by performing a test run, the target arrival speed V1 at the point P1, the target arrival speed V2 (V2> V1) at the point P2, and the target at the point P3. Assume that the arrival speed V3 (V3 <V2) is set.
In the prior art, after passing through the point P1, the vehicle travels at a constant speed V1 to the point P3.
8 (a) and 9 (a), a flat road surface from point P0 to point P2 and an uphill with an inclination angle of K degrees from point P2 to point P3. The height of point P3 is H3, and after climbing uphill, the road surface is flat.

まず、図8(a) と図9(a)において、同様に、地点P0から距離L1だけ離れた地点P1まで、加速し、地点P1において走行速度をV1にするものとする。ここまでは、この発明も従来技術も、図8(c)と図9(c)に示すように、同じモータ電流値(MI01、MI11)を、駆動モータに与えればよい。 First, in FIG. 8 (a) and FIG. 9 (a), similarly, it is assumed that the vehicle is accelerated to a point P1 separated from the point P0 by a distance L1, and the traveling speed is set to V1 at the point P1. Up to this point, both the present invention and the prior art have only to give the same motor current value (MI01, MI11) to the drive motor as shown in FIGS. 8 (c) and 9 (c).

図8(a) において、次の地点P2での目標到達速度V2を達成して上り坂を登るために、地点P1において、登坂用の加速を開始する。すなわち、地点P1からP2までの距離L2を進行する間に、登坂用の加速をすることによって、図8(b) に示すように、走行速度をV1からV2まで上げる。走行速度をV1からV2まで上げるために、図8(c) に示すように、モータ電流値MI01よりも大きいモータ電流値MI02を、駆動モータに与えるものとする。
ただし、このモータ電流値MI02の大きさは、登坂用の加速をする距離L2によって変化する。距離L2が十分に長ければ、モータ電流値MI02は、MI01と同じかあるいは小さくてもよい場合がある。
図8(a)の場合、地点P2では、走行速度V2で走行しているとすると、この走行速度V2に対応する運動エネルギーMEを獲得したことになる。
In FIG. 8 (a), in order to achieve the target arrival speed V2 at the next point P2 and climb the uphill, acceleration for uphill is started at the point P1. That is, while traveling the distance L2 from the point P1 to P2, the traveling speed is increased from V1 to V2, as shown in FIG. In order to increase the travel speed from V1 to V2, as shown in FIG. 8C, a motor current value MI02 larger than the motor current value MI01 is given to the drive motor.
However, the magnitude of the motor current value MI02 varies depending on the distance L2 for acceleration for climbing. If the distance L2 is sufficiently long, the motor current value MI02 may be the same as or smaller than MI01.
In the case of FIG. 8A, assuming that the vehicle is traveling at the traveling speed V2 at the point P2, the kinetic energy ME corresponding to the traveling speed V2 is acquired.

また、図8(a)では、従来技術と比較するために、図9(a)と同様に 、地点P1において一定速度V1となるように加速するものとしているが、開始地点P0から、より長い距離L1+L2を進行する間に、登坂用の加速をするようにしてもよい。この場合は、モータ電流値MI02は、より小さい値にすることができる。
さらに、少なくとも、地点P2に来たときに目標到達速度V2を達成すればよいが、地点P2よりも前の地点で目標到達速度V2を達成するように、モータ電流値を制御してもよく、目標到達速度V2を達成した後、地点P2に来るまでの間はモータ電流値を小さくてもよい。
また、図8(c)では、登坂用の加速をする地点P1と地点P2の間は、モータ電流値MI02を一定値としているが、これに限るものではなく、たとえばS字曲線にように、駆動モータに与えるモータ電流値に変化をつけてもよい。
Further, in FIG. 8 (a), for comparison with the prior art, as in FIG. 9 (a), acceleration is performed so as to reach a constant speed V1 at the point P1, but it is longer from the starting point P0. While traveling the distance L1 + L2, acceleration for climbing may be performed. In this case, the motor current value MI02 can be set to a smaller value.
Furthermore, it is only necessary to achieve the target arrival speed V2 at least when the point P2 is reached, but the motor current value may be controlled so as to achieve the target arrival speed V2 at a point before the point P2, The motor current value may be decreased until the point P2 is reached after the target arrival speed V2 is achieved.
Further, in FIG. 8 (c), the motor current value MI02 is a constant value between the point P1 and the point P2 for acceleration for uphill, but the present invention is not limited to this. For example, as in the S-shaped curve, A change may be made to the motor current value applied to the drive motor.

一方、図9(a) において、従来技術では、地点P1以後は、速度V1で等速走行するので、
平坦な路面である地点P1から地点P2までは、駆動モータに与えるモータ電流値MI12は、MI11よりも小さくしてもよい(MI12 <MI11)。
ただし、図9(a)の場合、地点P2では、走行速度V2よりも小さい速度V1で走行しているので、この走行速度V1に対応する運動エネルギーMEを獲得したことになるが、図8(a)の場合に獲得した地点P2での運動エネルギーMEよりも小さい運動エネルギーMEしか獲得していない。
On the other hand, in FIG. 9 (a), in the prior art, after the point P1, the vehicle travels at a constant speed at the speed V1, so
From the point P1 to the point P2, which is a flat road surface, the motor current value MI12 given to the drive motor may be smaller than MI11 (MI12 <MI11).
However, in the case of FIG. 9 (a), since the vehicle travels at a speed V1 smaller than the travel speed V2 at the point P2, the kinetic energy ME corresponding to the travel speed V1 is acquired. Only a kinetic energy ME smaller than the kinetic energy ME at the point P2 acquired in the case of a) is acquired.

次に、地点P2から地点P3まで、上り坂を登る。
図8(a)では、速度V1よりも大きい速度V2で、上り坂を登り始める。上り坂を登りきった地点P3の目標到達速度は、V2よりも小さいV3であったとすると、上り坂の直前の地点P2で獲得していた運動エネルギーMEを利用して、登ればよい。すなわち、上り坂の直前の地点P2で獲得していた運動エネルギーMEの一部を、位置エネルギーに変換しながら、上り坂を登り、上り坂を登りきった地点P3での速度が、V3となるようにすればよい。したがって、地点P3での速度V3は、上り坂の直前の速度V2よりも小さいので、加速する必要はなく、図8(c)に示すように、登坂中に駆動モータに流す電流値MI03は、MI02よりもかなり小さい値でよい(MI03<MI02)。
Next, climb uphill from point P2 to point P3.
In FIG. 8 (a), the vehicle starts to climb uphill at a speed V2 that is greater than the speed V1. Assuming that the target speed of the point P3 that has climbed the uphill is V3 smaller than V2, the kinetic energy ME acquired at the point P2 immediately before the uphill may be used to climb. In other words, while converting a part of the kinetic energy ME acquired at the point P2 immediately before the uphill to the potential energy, climbing the uphill and the speed at the point P3 up the uphill is V3. What should I do? Therefore, since the speed V3 at the point P3 is smaller than the speed V2 immediately before the uphill, there is no need to accelerate. As shown in FIG. 8 (c), the current value MI03 flowing through the drive motor during the uphill is A value considerably smaller than MI02 is acceptable (MI03 <MI02).

一方、図9(a) において、従来技術では、速度V2よりも小さい速度V1で、地点P2から上り坂を登り始める。上り坂の直前の地点P2で獲得していた運動エネルギーMEの一部を、位置エネルギーに変換しながら上り坂を登るにしても、上り坂を登りきった地点P3で地点P2と同じ速度V1を維持するためには、地点P3でも地点P2で獲得していた運動エネルギーMEをそのまま維持しなければならないので、図9(c)に示すように、登坂中に駆動モータに流す電流値MI13は、MI12よりもかなり大きな値とする必要がある(MI13>MI12)。 On the other hand, in FIG. 9A, in the prior art, the vehicle starts to climb uphill from the point P2 at a speed V1 that is smaller than the speed V2. Even if you climb the uphill while converting a part of the kinetic energy ME acquired at the point P2 just before the uphill to the potential energy, the same speed V1 as the point P2 at the point P3 where you climbed the uphill In order to maintain the kinetic energy ME acquired at the point P2 at the point P3 as it is, as shown in FIG. 9 (c), the current value MI13 passed through the drive motor during the uphill is It should be much larger than MI12 (MI13> MI12).

図8(a)では、上り坂でやや減速しながら登坂するのに対して、図9(a)では、上り坂直前の速度V1が図8(a)の速度V2よりも遅いものの、速度V1を維持したまま登坂しなければならないので、図9(a)の登坂中に駆動モータに流す電流値MI13は、図8(c)の登坂用加速時に駆動モータに流す電流値MI02や登坂中に駆動モータに流す電流値MI03よりも、かなり大きいことが必要である。
すなわち、図9の従来技術では、上り坂を等速で登坂するために、大きな電流値MI13を流して、大きなトルクを発生することのできる高出力の駆動モータを搭載しておく必要があるが、この発明では、同じ傾斜の上り坂を登坂する場合、等速で登坂する従来技術に比べて、より小さい電流値(図8(c)では、最大電流値MI02)を駆動モータに与えるだけでよいので、発生させるトルクの最大値を小さくして平均化を図ることができ、低出力トルクの駆動モータを搭載すればよく、駆動モータの小型化と、自律走行装置のコストを抑えることができる。
In FIG. 8 (a), the vehicle climbs while slightly decelerating on the uphill. In FIG. 9 (a), the speed V1 immediately before the uphill is slower than the speed V2 in FIG. 8 (a), but the speed V1. The current value MI13 that flows to the drive motor during the climbing of FIG. 9A is equal to the current value MI02 that flows to the drive motor during the climbing acceleration of FIG. It is necessary to be considerably larger than the current value MI03 flowing through the drive motor.
That is, in the prior art of FIG. 9, in order to climb uphill at a constant speed, it is necessary to mount a high output drive motor that can generate a large torque by flowing a large current value MI13. In the present invention, when climbing an uphill with the same slope, the drive motor is only given a smaller current value (maximum current value MI02 in FIG. 8 (c)) compared to the conventional technology that climbs at a constant speed. Since it is good, the maximum value of the torque to be generated can be reduced and averaged, and a drive motor with low output torque can be mounted, which can reduce the size of the drive motor and the cost of the autonomous traveling device. .

なお、上り坂を登った後は平坦な路面であるとすると、図8(c) と図9(c)に示すように、いずれも、等速走行に必要な少ないモータ電流値(MI04、MI12)を、駆動モータに与えればよい。   Assuming that the road surface is flat after climbing the uphill, as shown in FIGS. 8 (c) and 9 (c), both motor current values (MI04, MI12) required for constant speed travel are used. ) May be given to the drive motor.

図15に、この発明の上り坂走行前後の速度制御の他の実施例の説明図を示す。
ここでは、地点P0から地点P1までにおいて、定速走行している点が、図8と異なる。
地点P0の時点ですでに一定速度(たとえば、V1=5km/h)で走行しており、さらに、地点P1まで同じ速度で等速走行し、その後、図8と同様に、地点P1において、登坂用の加速を開始する。この場合も、発生させるトルクの最大値を小さくして平均化を図ることができる。
また、低出力トルクの駆動モータを搭載して、駆動モータの小型化を図るためには、図8の速度制御に加えて、平坦な路面や下り坂を走行中に発生させるトルクと、上り坂を走行中に発生させるトルクとが、できるだけ一定で変動が少なくなるように、平坦な路面や下り坂で加速するように、速度制御をすることが好ましい。
FIG. 15 shows an explanatory diagram of another embodiment of the speed control before and after traveling uphill according to the present invention.
Here, it is different from FIG. 8 in that the vehicle travels at a constant speed from the point P0 to the point P1.
The vehicle has already traveled at a constant speed (for example, V1 = 5km / h) at the time point P0, and further travels at the same speed to the point P1, and then climbs up at the point P1 as in FIG. Start accelerating for. In this case as well, averaging can be achieved by reducing the maximum value of the torque to be generated.
In order to reduce the size of the drive motor by installing a drive motor with low output torque, in addition to the speed control shown in FIG. 8, torque generated during traveling on a flat road surface or downhill, and uphill It is preferable to control the speed so as to accelerate on a flat road surface or downhill so that the torque generated during traveling is as constant as possible and less fluctuates.

<実施形態2:傾斜面(上り坂と下り坂)を有する走行経路の速度制御の実施例>
図11に、この発明において、図10の坂道を含む走行経路を進行した場合の速度制御と位置エネルギーと運動エネルギーとの関係の説明図を示す。
図12に、この発明と従来技術において、図11で示す速度で走行経路を進行した場合に必要となるモータ電流値と積算電力の関係の比較説明図を示す。
図11(a)と図12(a)は、走行経路の位置と高さの変化を示した図であり、図10(b)に示したものと同じ図である。
図11(b)は、目標到達速度の変化を示した図であり、図11(c)は、位置エネルギーの変化を示した図であり、図11(d)は、運動エネルギーの変化を示した図である。
図12(b)は、駆動モータに与えるモータ電流値MIの変化を示した図であり、実線が本発明のモータ電流値であり、破線が従来技術のモータ電流値である。
図12(c)は、走行開始地点P0から地点P8に至るまでの各地点において、消費した積算電力PWの変化を示しており、実線が本発明の積算電力であり、破線が従来技術の積算電力である。
<Embodiment 2: Example of speed control of traveling route having inclined surfaces (uphill and downhill)>
FIG. 11 shows an explanatory diagram of the relationship between speed control, potential energy, and kinetic energy when traveling on a traveling route including the slope of FIG. 10 in the present invention.
FIG. 12 is a comparative explanatory diagram of the relationship between the motor current value and the integrated power required when the vehicle travels at the speed shown in FIG. 11 in the present invention and the prior art.
11 (a) and 12 (a) are diagrams showing changes in the position and height of the travel route, and are the same as those shown in FIG. 10 (b).
FIG. 11 (b) is a diagram showing a change in the target arrival speed, FIG. 11 (c) is a diagram showing a change in potential energy, and FIG. 11 (d) is a diagram showing a change in kinetic energy. It is a figure.
FIG. 12B is a diagram showing a change in the motor current value MI given to the drive motor, where the solid line is the motor current value of the present invention and the broken line is the motor current value of the prior art.
FIG. 12 (c) shows changes in the accumulated power PW consumed at each point from the travel start point P0 to the point P8. The solid line is the accumulated power of the present invention, and the broken line is the accumulated value of the prior art. It is electric power.

図11(b)に示した目標到達速度Vは、図7(b)に示した各地点の目標到達速度Vに相当し、実走行時に、この目標到達速度Vが各地点で達成されるように、速度制御を行うものとする。走行開始地点P0において、V=0、PE=0、ME=0とする。
この場合、速度の変化に対応して、位置エネルギーPEと運動エネルギーMEは、それぞれ図11(c)と図11(d)に示すように変化する。位置エネルギーPEと運動エネルギーMEも、図7(b)に示した各地点の位置エネルギーPEと運動エネルギーMEに相当する。
The target arrival speed V shown in FIG. 11 (b) corresponds to the target arrival speed V at each point shown in FIG. 7 (b), and this target arrival speed V is achieved at each point during actual driving. In addition, speed control is performed. At the travel start point P0, V = 0, PE = 0, and ME = 0.
In this case, the potential energy PE and the kinetic energy ME change as shown in FIG. 11 (c) and FIG. 11 (d), corresponding to the change in speed. The potential energy PE and the kinetic energy ME also correspond to the potential energy PE and the kinetic energy ME at each point shown in FIG.

図11(b)に示したように、速度を制御するために、たとえば、図12(b)に示すようなモータ電流値MIを駆動モータに与える。
図11(b)および図12(b)では、傾斜角が+5度の上り坂の直前の地点P1において、速度V1=6km/hを達成するために、モータ電流値MI01の電流を駆動モータに流し、開始地点P0から加速を続ける。その後、モータ電流値MI01の電流を流したまま、地点P1で獲得した運動エネルギーME(1800J)の一部を利用して、傾斜角が+5度の上り坂を登る。上り坂を登りきった地点P2では、速度がV2=4.14km/hに減少するが、位置エネルギーPE2(852J)を獲得する。
As shown in FIG. 11 (b), in order to control the speed, for example, a motor current value MI as shown in FIG. 12 (b) is given to the drive motor.
In FIG. 11 (b) and FIG. 12 (b), the current of the motor current value MI01 is supplied to the drive motor in order to achieve the speed V1 = 6 km / h at the point P1 immediately before the uphill with the inclination angle of +5 degrees. Continue to accelerate from the starting point P0. After that, the motor current value MI01 is kept flowing, and a part of the kinetic energy ME (1800J) acquired at the point P1 is used to climb an uphill with an inclination angle of +5 degrees. At point P2, which has climbed uphill, the speed decreases to V2 = 4.14km / h, but gains potential energy PE2 (852J).

一方、従来技術において、一定速度V=5km/hを維持したまま上り坂を登るものとする。この場合、上り坂の上の地点P2にきたときも5km/hの走行速度を維持するため、たとえば図12(b)の破線で示すようなモータ電流値MIの電流を駆動モータに流す必要がある。地点P1までの等速走行では、モータ電流値MI01よりもやや低いモータ電流値MI22を与えればよいが、地点P1から地点P2までの上り坂では、モータ電流値MI01よりもかなり大きなモータ電流値MI23を与える必要がある。
また、平坦経路である地点P1までの積算電力PWは、実線と破線では大きな差はないが、上り坂では、この発明の速度制御をする場合に比べて、等速走行の方が大きな電流値を与える必要があるので、上り坂を登りきった地点P2での積算電力(PW02、PW22)は、実線と破線では大きな差ができ、この発明の速度制御をする方が、等速走行をするよりも、消費電力量を少なくすることができる。
On the other hand, in the prior art, it is assumed to climb an uphill while maintaining a constant speed V = 5 km / h. In this case, in order to maintain the traveling speed of 5 km / h even when the vehicle reaches the point P2 on the uphill, for example, it is necessary to flow a motor current value MI as shown by a broken line in FIG. is there. In constant speed traveling to the point P1, it is sufficient to give a motor current value MI22 slightly lower than the motor current value MI01. On the uphill from the point P1 to the point P2, the motor current value MI23 that is considerably larger than the motor current value MI01. Need to give.
In addition, the accumulated power PW up to the point P1, which is a flat route, is not significantly different between the solid line and the broken line, but on the uphill, the current value is larger in constant speed driving than in the case of speed control of the present invention. Therefore, the accumulated power (PW02, PW22) at the point P2 that has climbed the uphill can be greatly different between the solid line and the broken line. As a result, the power consumption can be reduced.

地点P2の後、地点P3までの平坦路と、地点P4までの下り坂を進行した後に、地点P4から始まる傾斜角が+8度の上り坂を登るものとする。
この発明では、地点P4では、地点P3で所有していた位置エネルギーPE3(852J)の一部を使って下ったことにより、速度V4が5.7 km/hとなり、運動エネルギーME4は、1628.5Jになっている。そこで、地点P4から始まる傾斜角+8度の上り坂では、運動エネルギーME4の一部を使って登るとすると、登坂中は、比較的少ないモータ電流値MI04を、駆動モータに与えればよい。
After the point P2, after traveling on a flat road to the point P3 and a downhill to the point P4, it is assumed that the slope starting from the point P4 climbs an uphill whose inclination angle is +8 degrees.
In the present invention, at the point P4, the speed V4 is 5.7 km / h because the part of the potential energy PE3 (852J) owned at the point P3 is used, and the kinetic energy ME4 is 1628.5J. ing. Therefore, when climbing using a part of the kinetic energy ME4 on an uphill with an inclination angle of +8 degrees starting from the point P4, a relatively small motor current value MI04 may be given to the drive motor during the uphill.

一方、一定速度V=5km/hを維持したまま等速で上り坂を登る場合は、傾斜角が最初の上り坂よりもきつい+8度なので、図12(b)の破線で示すように、モータ電流値MI04よりも大きく、さらにモータ電流値MI23よりも大きなモータ電流値MI25の電流を駆動モータに与える必要がある(MI25> MI23 >MI04)。
したがって、従来技術の等速で登坂をする場合は、図12(a)の傾斜角+8度の上り坂を登るために、少なくとも、かなり大きなモータ電流値MI25の電流を与えて高トルクを発生することのできる能力を持った駆動モータを搭載しておく必要があるが、この発明では、モータ電流値の最大値(MI04)を小さくすることができるので、駆動モータの小型化と、コストダウンを図ることができる。
On the other hand, when climbing an uphill at a constant speed while maintaining a constant speed V = 5 km / h, the inclination angle is tighter +8 degrees than the first uphill, and therefore, as shown by the broken line in FIG. It is necessary to provide the drive motor with a motor current value MI25 that is larger than the current value MI04 and larger than the motor current value MI23 (MI25>MI23> MI04).
Therefore, when climbing up at a constant speed according to the prior art, at least a considerably large motor current value MI25 is applied to generate high torque in order to climb uphill at an inclination angle of +8 degrees in FIG. It is necessary to install a drive motor that has the ability to handle this, but in the present invention, the maximum motor current value (MI04) can be reduced, so the drive motor can be reduced in size and cost. Can be planned.

また、従来技術の等速登坂とこの発明の速度制御とでは、傾斜角が+8度の上り坂の登坂中のモータ電流値(MI25、MI04)は、MI25>MI04であって大きく違うので、傾斜角+8度の上り坂を登りきった地点P5での積算電力(PW05、PW25)は、実線と破線ではより大きな差ができ、この発明の速度制御をする方が、等速走行をするよりも、消費電力量を少なくすることができる。
なお、地点P5から地点P8までの走行経路には、平坦路と下り坂とがあるが、平坦路では加速することなく、下り坂では自由落下するものとすると、大きなモータ電流値を与える必要はなく、あるいは、モータ電流値をゼロとしてもよい。
以上のように、この発明の速度制御をすれば、大きなトルクを発生する能力を持つ駆動モータを搭載する必要がなくなり、駆動モータの小型化と、装置のコストを少なくすることができる。
In addition, the motor current value (MI25, MI04) during climbing uphill with a tilt angle of +8 degrees differs greatly between MI25> MI04 and the slope speed of the conventional constant speed climbing and the speed control of the present invention. The accumulated power (PW05, PW25) at the point P5 that has climbed the uphill at an angle of +8 degrees can be greatly different between the solid line and the broken line, and the speed control of this invention is more efficient than the constant speed running , Power consumption can be reduced.
There are flat roads and downhills in the travel route from point P5 to point P8, but it is not necessary to give a large motor current value if the flat roads do not accelerate and fall freely on downhills. Or the motor current value may be zero.
As described above, if the speed control of the present invention is performed, it is not necessary to mount a drive motor capable of generating a large torque, and the drive motor can be reduced in size and the cost of the apparatus can be reduced.

図16に、図10の坂道を含む走行経路を進行した場合の速度制御と位置エネルギーと運動エネルギーとの関係の他の実施例の説明図を示す。
ここでは、地点P0から加速し、地点P1に来るまでの間において、定速走行をするようにしている点が、図11と異なる。すなわち、地点P1よりも前の地点ですでに一定速度(たとえば、V1=6km/h)で走行しており、さらに、地点P1まで同じ速度で等速走行するものとする。その後、図11と同様に、地点P1において、登坂用の加速を開始する。この場合も、発生させるトルクの最大値を小さくして平均化を図ることができ、大きなトルクを発生する能力を持つ駆動モータを搭載する必要がなくなり、駆動モータの小型化と、装置のコストを少なくすることができる。
FIG. 16 is an explanatory diagram of another example of the relationship between the speed control, the positional energy, and the kinetic energy when traveling on the traveling route including the slope of FIG.
Here, it is different from FIG. 11 in that the vehicle travels at a constant speed from the point P0 until it reaches the point P1. That is, it is assumed that the vehicle has already traveled at a constant speed (for example, V1 = 6 km / h) at a point before point P1, and further travels at the same speed to point P1 at the same speed. Thereafter, as in FIG. 11, acceleration for climbing is started at the point P1. In this case as well, the maximum value of the torque to be generated can be reduced and averaged, eliminating the need to mount a drive motor capable of generating large torque, reducing the size of the drive motor and reducing the cost of the device. Can be reduced.

<実施形態3:その他の速度制御の実施例>
傾斜面を有する走行経路の速度制御は、上記のような実施形態に示した速度制御に限るものではない。以下のように、無駄なトルクの発生を防止し、あるいは、駆動モータによって発生させるトルクの変動を減らし、できるだけ、駆動モータに負荷をかけないように、速度制御をしてもよい。
たとえば、走行経路上に上り坂が存在する場合、その上り坂を走行する前に、特に、上り坂の直前ではなく、上り坂よりも前に存在する平坦な路面または下り坂を走行中に、前記上り坂を登りきったときに取得する位置エネルギーと同等またはそれ以下の運動エネルギーを取得するように、平坦な路面または下り坂の位置で、十分に加速するようにする。
これによれば、上り坂での無駄なトルクの発生を防止することができ、駆動モータにかかる負荷を小さくすることができる。また、加速のタイミングが、一時に集中することがないので、加速中であっても、自律走行装置の本来の機能である監視機能や通報機能
に支障を及ぼすことを防止できる。
<Embodiment 3: Example of other speed control>
The speed control of the travel route having an inclined surface is not limited to the speed control shown in the above embodiment. As described below, speed control may be performed so as to prevent generation of useless torque or reduce fluctuations in torque generated by the drive motor so as not to load the drive motor as much as possible.
For example, if there is an uphill on the travel route, before traveling on that uphill, especially while driving on a flat road or downhill that exists before the uphill, not just before the uphill, Sufficient acceleration is performed on a flat road surface or a downhill position so as to obtain a kinetic energy equal to or less than the potential energy obtained when climbing the uphill.
According to this, generation of useless torque on the uphill can be prevented, and the load applied to the drive motor can be reduced. Further, since the acceleration timing is not concentrated at one time, it is possible to prevent the monitoring function and the reporting function, which are the original functions of the autonomous mobile device, from being disturbed even during acceleration.

また、平坦な路面または下り坂を走行中に発生させるトルクと、平坦な路面または下り坂に続く上り坂を走行中に発生させるトルクとが、同等となるように、走行速度を制御してもよい。たとえば、平坦な路面または下り坂を走行中に発生させるトルクと、平坦な路面または下り坂に続く上り坂を走行中に発生させるトルクとが、平均的に互いに±30%以内となるように走行することが好ましい。更に好ましくは、両トルクが、平均的に互いに±15%以内となるように走行することが好ましい。このトルクは、平坦加速路、上り坂のトルクの平均値、またはトルクのピークを意味する。
また、平坦な路面または下り坂を走行中に発生させるトルクは、平坦な路面または下り坂に続く上り坂を走行中に発生させるトルクに対して、同等以上となるように、走行速度を制御してもよい。
これによれば、平坦な路面、下り坂および上り坂を含む走行経路全体において、駆動モータによって発生させるトルクの変動を減らすことができ、駆動モータにかかる負荷を小さくすることができる。
In addition, even if the traveling speed is controlled so that the torque generated during traveling on a flat road surface or downhill is equal to the torque generated during traveling on an uphill following the flat road surface or downhill. Good. For example, the torque generated while traveling on a flat road surface or downhill and the torque generated while traveling on an uphill following a flat road surface or downhill are averaged within ± 30% of each other. It is preferable to do. More preferably, it is preferable to run such that both torques are within ± 15% of each other on average. This torque means a flat acceleration path, an average value of uphill torque, or a torque peak.
Also, the running speed is controlled so that the torque generated during traveling on a flat road surface or downhill is equal to or greater than the torque generated during traveling on a flat road surface or downhill. May be.
According to this, the fluctuation of the torque generated by the drive motor can be reduced over the entire travel route including the flat road surface, the downhill and the uphill, and the load on the drive motor can be reduced.

また、平坦な路面または下り坂を走行中に発生させるトルクが、平坦な路面または下り坂を走行中は、略一定となるように、走行速度を制御してもよい。
さらに、同様に、上り坂を走行中に発生させるトルクが、上り坂を走行中は、略一定となるように、走行速度を制御してもよい。
これによれば、平坦な路面または下り坂を走行中において、あるいは、上り坂を走行中において、駆動モータによって発生させるトルクの変動を減らすことができ、駆動モータにかかる負荷を小さくすることができる。
Further, the traveling speed may be controlled so that the torque generated while traveling on a flat road surface or downhill is substantially constant while traveling on a flat road surface or downhill.
Further, similarly, the traveling speed may be controlled so that the torque generated during traveling on the uphill is substantially constant while traveling on the uphill.
This makes it possible to reduce fluctuations in torque generated by the drive motor while traveling on a flat road surface or downhill, or while traveling uphill, and to reduce the load on the drive motor. .

また、記憶部に、走行速度の上限値を予め記憶しておき、上り坂、平坦な路面および下り坂のいずれを走行している時も、記憶部に記憶された走行速度の上限値を越えないように、走行速度を制御してもよい。
これによれば、無駄なトルクの発生を防止することができ、駆動モータにかかる負荷を小さくすることができる。また、走行速度が一定値以下に抑えられることにより、加速度の大きさが抑えられるので、加速中であっても、自律走行装置の本来の機能である監視機能や通報機能に支障を及ぼすことを防止できる。
Further, the upper limit value of the traveling speed is stored in advance in the storage unit, and the upper limit value of the traveling speed stored in the storage unit is exceeded when traveling on any of the uphill, flat road surface, and downhill. The traveling speed may be controlled so that there is no such thing.
According to this, generation | occurrence | production of useless torque can be prevented and the load concerning a drive motor can be made small. In addition, since the magnitude of acceleration can be suppressed by keeping the traveling speed below a certain value, the monitoring function and notification function, which are the original functions of the autonomous traveling device, may be hindered even during acceleration. Can be prevented.

<この発明の傾斜情報と目標速度情報の取得処理の実施例>
図13に、この発明の傾斜情報と目標速度情報の取得処理の一実施例の概略フローチャートを示す。
傾斜情報と目標速度情報は、自律走行装置が実際に走行する経路をテスト走行することによって、取得する。
また、テスト走行をする前に、自律走行装置は、テスト走行をさせる経路の所定の初期位置に、テスト走行させる方向に向かって進行するように、配置するものとする。
<Embodiment of acquisition processing of inclination information and target speed information of this invention>
FIG. 13 shows a schematic flowchart of an embodiment of the process for acquiring the tilt information and the target speed information according to the present invention.
The inclination information and the target speed information are acquired by performing a test travel on a route on which the autonomous traveling device actually travels.
Further, before the test traveling, the autonomous traveling device is arranged to advance toward the test traveling direction at a predetermined initial position on the route for the test traveling.

ステップS1において、記憶部70から、走行経路の経路情報74を読み出す。
ステップS2において、走行を開始する初期位置の情報を取得し、記憶する。たとえば、GPSなどの情報を利用して、現在位置の座標を取得する。また、傾斜情報75の初期値を設定する。たとえば、走行の開始地点P0に対応する傾斜情報75の測定走行距離L0、距離差、測定高低差、相対高さH、傾斜角Kに、ゼロを設定する。
In step S1, route information 74 of the travel route is read from the storage unit 70.
In step S2, information on the initial position at which traveling is started is acquired and stored. For example, the coordinates of the current position are acquired using information such as GPS. In addition, an initial value of the inclination information 75 is set. For example, zero is set to the measured travel distance L0, the distance difference, the measured height difference, the relative height H, and the tilt angle K of the tilt information 75 corresponding to the travel start point P0.

ステップS3において、自律走行装置の走行を開始させる。ここでは、通常走行と同様に、距離検出部51やカメラ55などのすべての機能を有効にして走行を開始する。
ステップS4において、距離検出部51,位置情報取得部58、速度検出部60,エンコーダ61などから得られる情報を利用して、所定の地点ごとに、現在位置と、走行距離を取得し、傾斜情報75の中の位置座標と測定走行距離Lとして記憶する。情報を取得する所定の地点の位置は、一定時間ごとの位置でもよく、一定距離を走行するごとの位置でもよい。
ステップS5において、距離検出部51やカメラ55などから得られる情報を利用して、傾斜検出部57が、走行経路の傾斜を測定し、測定高低差として記憶する。
In step S3, the autonomous traveling device starts to travel. Here, as in the normal traveling, all the functions such as the distance detection unit 51 and the camera 55 are enabled and the traveling is started.
In step S4, using the information obtained from the distance detection unit 51, the position information acquisition unit 58, the speed detection unit 60, the encoder 61, etc., the current position and the travel distance are acquired for each predetermined point, and the inclination information is obtained. 75 is stored as the position coordinates in 75 and the measured travel distance L. The position of the predetermined point from which information is acquired may be a position at a certain time or a position every time a certain distance is traveled.
In step S5, using the information obtained from the distance detector 51, the camera 55, etc., the inclination detector 57 measures the inclination of the travel route and stores it as the measured height difference.

ステップS6において、テスト走行を終了するか否かをチェックする。
たとえば、テスト走行をする経路が巡回経路の場合は、一周して開始地点P0に戻ってきたか否かをチェックすればよい。あるいは、テスト走行の終了地点を予め記憶しておき、現在位置がその終了地点の位置に一致するか否かをチェックしてもよい。
テスト走行を終了する場合は、ステップS7に進み、終了しない場合は、ステップS4に戻り、ステップS4とS5の測定を続ける。
In step S6, it is checked whether or not to end the test run.
For example, when the route on which the test travel is performed is a cyclic route, it is only necessary to check whether or not the route has returned to the starting point P0. Alternatively, the end point of the test travel may be stored in advance, and it may be checked whether or not the current position matches the position of the end point.
If the test run is to be ended, the process proceeds to step S7. If not, the process returns to step S4, and the measurements in steps S4 and S5 are continued.

ステップS7において、テスト走行を終了したので、記憶された傾斜情報75を利用して、地点ごとに、相対高さHと、傾斜角K、隣接する地点間の距離差を計算し、傾斜情報75に記憶する。
ステップS8において、目標速度情報76を計算し、記憶する。
ここでは、記憶された傾斜情報75の傾斜面の高低差や走行距離を利用して、経路の地点ごとに、目標到達速度Vを計算し、目標速度情報76に記憶する。このとき、地点ごとの相対高さと傾斜面の距離などから、位置エネルギーPEと、運動エネルギーMEも計算し記憶する。目標到達速度Vは、位置エネルギーPEと、運動エネルギーMEを考慮して設定される。
以上のように、傾斜情報75と目標速度情報76とを、記憶部70に予め記憶しておき、実際に自律走行装置を通常走行させるときに利用する。
In step S7, since the test drive is completed, the stored inclination information 75 is used to calculate the relative height H, the inclination angle K, and the distance difference between adjacent points for each point, and the inclination information 75 is obtained. To remember.
In step S8, target speed information 76 is calculated and stored.
Here, the target arrival speed V is calculated and stored in the target speed information 76 for each point on the route by using the height difference of the inclined surface and the travel distance of the stored inclination information 75. At this time, the potential energy PE and the kinetic energy ME are also calculated and stored from the relative height at each point and the distance between the inclined surfaces. The target arrival speed V is set in consideration of the potential energy PE and the kinetic energy ME.
As described above, the inclination information 75 and the target speed information 76 are stored in the storage unit 70 in advance, and are used when actually making the autonomous traveling device normally travel.

<この発明の実走行処理の実施例>
図14に、取得した目標速度情報を用いて実際の走行をする場合の実走行処理の一実施例の概略フローチャートを示す。
ステップS21において、ステップS1と同様に、記憶部70から、走行経路の経路情報74を読み出す。
ステップS22において、記憶部70から、傾斜情報75と、目標速度情報76を読み出す。
ステップS23において、ステップS3と同様に、自律走行装置の走行を開始させる。ここでは、距離検出部51やカメラ55などのすべての機能を有効にして走行を開始する。また、走行の各地点で、読み出した目標速度情報76の目標到達速度Vを達成するように、速度制御部62が、駆動モータに電流を与え、速度を制御する。
<Embodiment of actual running process of this invention>
FIG. 14 shows a schematic flowchart of an embodiment of the actual traveling process when actually traveling using the acquired target speed information.
In step S21, the route information 74 of the travel route is read from the storage unit 70 as in step S1.
In step S22, the inclination information 75 and the target speed information 76 are read from the storage unit 70.
In step S23, the traveling of the autonomous traveling device is started in the same manner as in step S3. Here, all functions such as the distance detection unit 51 and the camera 55 are enabled to start traveling. Further, the speed control unit 62 applies a current to the drive motor to control the speed so as to achieve the target arrival speed V of the read target speed information 76 at each point of travel.

ステップS24において、位置情報取得部58が、現在位置の位置座標を取得する。また、速度検出部60とエンコーダ61とを用いて、走行距離と現在速度を取得する。ここで、取得した現在位置の位置座標が、傾斜情報75に記憶されたどの地点の位置座標に一致するかを確認する。すなわち、現在位置が、経路上のどの地点かを確認する。 In step S24, the position information acquisition unit 58 acquires the position coordinates of the current position. Further, the travel distance and the current speed are acquired using the speed detection unit 60 and the encoder 61. Here, it is confirmed whether the position coordinates of the acquired current position match the position coordinates of the point stored in the tilt information 75. That is, it is confirmed which point on the route the current position is.

ステップS25において、次の地点で、読み出した目標速度情報76の目標到達速度Vを達成するように、速度を制御する。現在速度が、次地点の目標到達速度Vよりも小さい場合は、加速制御をする。現在速度が、次地点の目標到達速度Vよりも大きい場合は、減速制御をする。
加速制御や減速制御は、現在速度、目標到達速度Vの他に、次地点までの距離、傾斜面の傾斜角、傾斜面の距離、位置エネルギー、運動エネルギーなどを参照し、駆動モータに与える電流値を決めて行う。
たとえば、図8に示したように、自律走行装置が地点P1にいる場合、次の地点P2から上り坂を登るために、地点P2で、その目標到達速度V2を達成するように、やや大きなモータ電流値MI02を駆動モータに与え加速する。
In step S25, the speed is controlled to achieve the target arrival speed V of the read target speed information 76 at the next point. When the current speed is smaller than the target arrival speed V at the next point, acceleration control is performed. When the current speed is higher than the target arrival speed V at the next point, deceleration control is performed.
In acceleration control and deceleration control, in addition to the current speed and target arrival speed V, refer to the distance to the next point, the inclination angle of the inclined surface, the distance of the inclined surface, positional energy, kinetic energy, etc. Determine the value.
For example, as shown in FIG. 8, when the autonomous mobile device is at point P1, a slightly larger motor is used to achieve the target arrival speed V2 at point P2 in order to climb uphill from the next point P2. Current value MI02 is applied to the drive motor to accelerate.

ステップS26において、ステップS6と同様に、走行を終了するか否かをチェックする。
たとえば、巡回経路を走行する場合は、開始地点に戻ってきたか否かをチェックし、
開始地点に戻ってきた場合に、走行を終了する。
開始地点に戻ってきていない場合や、走行を終了すべきでない場合は、ステップS24に戻り、上記ステップS24とステップS25の処理を再度実行する。
In step S26, as in step S6, it is checked whether or not to end traveling.
For example, if you ’re traveling on a circuit, check to see if you ’ve returned to the starting point,
When the vehicle returns to the starting point, the traveling is finished.
If the vehicle has not returned to the starting point or if the running should not be terminated, the process returns to step S24, and the processes in steps S24 and S25 are executed again.

1 自律走行装置、 2 監視ユニット、 3 制御ユニット、 5 管理サーバ、 6 ネットワーク、 10 車体、 12R 右側面、 12L 左側面、 13 前面、 14 後面、 15 底面、 16 収容スペース、 18 カバー、 21 前輪、 21a 車軸、 21b スプロケット、 22 後輪、 22a 車軸、 22b スプロケット、 23 ベルト、 31 前輪、 31a 車輪、 31b スプロケット、 32 後輪、 32a 車輪、 32b スプロケット、 33 ベルト、 40 バッテリ、 41R 電動モータ、 41L 電動モータ、 42R モータ軸、 42L モータ軸、 43R ギアボックス、 43L ギアボックス、 44R 軸受、 44L 軸受、 47 前方バンパー、 47a 外面基材、 47b 弾性部材、 47c,47d,47e 取付基材、 48 後方バンパー、 49 感圧スイッチ、 50 制御部、 51 距離検出部(LIDAR)、 51a 発光部、 51b 受光部、 51c 走査制御部、 51d レーザー、 52 走行制御部、 53 車輪、 54 通信部、 55 カメラ、 56 画像認識部、 57 傾斜検出部、 58 位置情報取得部、 59 充電池、 60 速度検出部、 61 エンコーダ、 62 速度制御部、63 目標速度設定部、70 記憶部、 71 入力画像データ、 72 測定距離情報、 73 現在位置情報、 74 経路情報、 75 傾斜情報、 76 目標速度情報、 91 通信部、 92 監視制御部、 93 記憶部、 93a 受信監視情報、 100 物体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Autonomous traveling apparatus, 2 Monitoring unit, 3 Control unit, 5 Management server, 6 Network, 10 Car body, 12R Right side, 12L Left side, 13 Front, 14 Rear, 15 Bottom, 16 Storage space, 18 Cover, 21 Front wheel, 21a axle, 21b sprocket, 22 rear wheel, 22a axle, 22b sprocket, 23 belt, 31 front wheel, 31a wheel, 31b sprocket, 32 rear wheel, 32a wheel, 32b sprocket, 33 belt, 40 battery, 41R electric motor, 41L electric motor, 41L electric motor Motor, 42R motor shaft, 42L motor shaft, 43R gear box, 43L gear box, 44R bearing, 44L bearing, 47 front bumper, 47a outer base material, 47b elastic member, 47c, 47d, 47e mounting base material, 48 rear bumper, 49 pressure sensitive switch, 50 control unit, 51 distance detection unit (LIDAR), 51a light emitting unit, 51b light receiving unit, 51c scanning control unit, 51d laser, 52 travel control unit 53 wheel, 54 communication unit, 55 camera, 56 image recognition unit, 57 tilt detection unit, 58 position information acquisition unit, 59 rechargeable battery, 60 speed detection unit, 61 encoder, 62 speed control unit, 63 target speed setting unit, 70 storage unit, 71 input image data, 72 measurement distance information, 73 current position information, 74 route information, 75 tilt information, 76 target speed information, 91 communication unit, 92 monitoring control unit, 93 storage unit, 93a reception monitoring information, 100 objects

Claims (11)

駆動部材を制御する走行制御部と、
進行方向の前方空間を含む所定の空間に所定の光を出射した後、前記空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、前記物体および路面までの距離を検出する距離検出部と、
走行中に走行地点ごとの現在位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記検出された路面までの距離に基づいて、走行地点ごとに走行経路上の傾斜面の高さと傾斜面の距離とを含む傾斜情報を取得する傾斜検出部と、
前記取得した傾斜情報を利用して走行地点ごとに傾斜面を上昇および下降するための目標到達速度を設定する目標速度設定部と、
所定の走行経路上の各走行地点において取得された位置情報と、傾斜情報と、目標到達速度とを対応づけて予め記憶した記憶部と、
前記記憶部に記憶された目標到達速度に基づいて、各走行地点の走行速度を制御する速度制御部とを備え、
前記走行経路上に存在する上り坂を登るときに取得する位置エネルギーを、平坦な路面または下り坂を走行中に取得するように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする自律走行装置。
A travel control unit for controlling the drive member;
Distance detection for detecting a distance to the object and the road surface by emitting a predetermined light to a predetermined space including a forward space in the traveling direction and then receiving an object existing in the space and a reflected light reflected by the road surface And
A position information acquisition unit for acquiring position information indicating the current position for each travel point during travel;
Based on the detected distance to the road surface, an inclination detection unit that acquires inclination information including the height of the inclined surface on the traveling route and the distance of the inclined surface for each traveling point;
A target speed setting unit that sets a target arrival speed for ascending and descending the inclined surface for each traveling point using the acquired inclination information;
A storage unit that stores in advance the position information acquired at each travel point on the predetermined travel route, the tilt information, and the target arrival speed;
A speed control unit for controlling the traveling speed of each traveling point based on the target arrival speed stored in the storage unit;
The autonomy characterized in that the speed control unit controls the traveling speed so as to acquire the potential energy acquired when climbing uphill existing on the traveling route while traveling on a flat road surface or downhill. Traveling device.
前記走行経路上に上り坂が存在する場合、前記上り坂を走行する前に、前記上り坂を登りきったときに取得する位置エネルギーと同等またはそれ以下の運動エネルギーを取得するように、前記上り坂よりも前に存在する平坦な路面または下り坂を走行中に、加速することを特徴とする請求項1に記載の自律走行装置。
When there is an uphill on the travel route, before traveling on the uphill, the uphill is acquired so as to acquire a kinetic energy equal to or less than the potential energy acquired when the uphill is fully climbed. 2. The autonomous traveling device according to claim 1, wherein the autonomous traveling device accelerates while traveling on a flat road surface or downhill existing before the slope.
前記走行経路上に、平坦な路面または下り坂と、前記平坦な路面または下り坂に続いて上り坂が存在する場合、
前記上り坂の直前の走行地点までに、前記上り坂を登坂するのに必要な運動エネルギーを取得するように、前記目標速度設定部が、前記上り坂の直前の走行地点の目標到達速度を設定することを特徴とする請求項1または2に記載の自律走行装置。
When there is a flat road surface or downhill on the travel route, and an uphill following the flat road surface or downhill,
The target speed setting unit sets the target arrival speed of the traveling point immediately before the uphill so as to obtain the kinetic energy necessary to climb the uphill by the traveling point immediately before the uphill. The autonomous traveling device according to claim 1 or 2, wherein
前記走行制御部が、前記駆動部材を回転させるトルクを発生させる駆動モータからなり、
少なくとも、前記上り坂の直前の走行地点で前記設定された目標到達速度を達成するように、前記速度制御部が、前記平坦な路面または下り坂を走行中に、前記駆動モータに与えるモータ電流値を制御することを特徴とする請求項3に記載の自律走行装置。
The travel control unit comprises a drive motor that generates torque for rotating the drive member,
A motor current value that the speed control unit gives to the drive motor while traveling on the flat road surface or downhill so as to achieve the set target arrival speed at least at the travel point immediately before the uphill The autonomous traveling device according to claim 3, wherein the autonomous traveling device is controlled.
前記平坦な路面または下り坂を走行中に発生させる前記トルクと、前記平坦な路面または下り坂に続く上り坂を走行中に発生させる前記トルクとが、同等となるように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする請求項4に記載の自律走行装置。
The speed control unit is configured so that the torque generated during traveling on the flat road surface or downhill is equal to the torque generated during traveling on the uphill following the flat road surface or downhill. The autonomous traveling device according to claim 4, wherein the traveling speed is controlled.
前記平坦な路面または下り坂を走行中に発生させる前記トルクは、前記平坦な路面または下り坂に続く上り坂を走行中に発生させる前記トルクに対して、同等以上となるように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする請求項4に記載の自律走行装置。
The speed control is performed so that the torque generated during traveling on the flat road surface or downhill is equal to or greater than the torque generated during traveling on the flat road surface or downhill. The autonomous traveling device according to claim 4, wherein the unit controls the traveling speed.
前記平坦な路面または下り坂を走行中に発生させる前記トルクが、前記平坦な路面または下り坂を走行中は、略一定となるように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする請求項4に記載の自律走行装置。
The speed control unit controls the traveling speed so that the torque generated while traveling on the flat road surface or downhill is substantially constant while traveling on the flat road surface or downhill. The autonomous traveling device according to claim 4.
前記上り坂を走行中に発生させる前記トルクが、前記上り坂を走行中は、略一定となるように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする請求項4に記載の自律走行装置。
5. The autonomous system according to claim 4, wherein the speed control unit controls the traveling speed so that the torque generated during traveling on the uphill is substantially constant during traveling on the uphill. Traveling device.
前記記憶部に、走行速度の上限値を予め記憶し、
前記上り坂、平坦な路面および下り坂のいずれを走行している時も、前記走行速度の上限値を越えないように、前記速度制御部が走行速度を制御することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の自律走行装置。
In the storage unit, the upper limit value of the traveling speed is stored in advance,
The speed control unit controls the traveling speed so that the upper limit value of the traveling speed is not exceeded when the vehicle travels on any of the uphill, the flat road surface, and the downhill. The autonomous traveling apparatus in any one of 8-8.
駆動部材を制御する走行制御部と、
進行方向の前方空間を含む所定の空間に所定の光を出射した後、前記空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、前記物体および路面までの距離を検出する距離検出部と、
走行中の位置情報を取得する位置情報取得部と、傾斜検出部と、目標速度設定部と、記憶部と、速度制御部とを備えた自律走行装置の速度制御方法であって、
所定の走行経路を走行中において、
前記位置情報取得部が、走行地点ごとの現在位置を示す位置情報を取得し、
前記傾斜検出部が、前記距離検出部によって検出された路面までの距離に基づいて、走行地点ごとに走行経路上の傾斜面の高さと傾斜面の距離とを含む傾斜情報を取得し、
前記目標速度設定部が、前記取得した傾斜情報を利用して走行地点ごとに傾斜面を上昇および下降するための目標到達速度を設定し、
前記走行経路上の各走行地点において取得された位置情報と、傾斜情報と、目標到達速度とを対応づけて記憶し、
前記記憶部に記憶された目標到達速度に基づいて、前記走行経路上に存在する上り坂を登るときに取得する位置エネルギーを、平坦な路面または下り坂を走行中に取得するように、前記速度制御部が各走行地点の走行速度を制御することを特徴とする自律走行装置の速度制御方法。
A travel control unit for controlling the drive member;
Distance detection for detecting a distance to the object and the road surface by emitting a predetermined light to a predetermined space including a forward space in the traveling direction and then receiving an object existing in the space and a reflected light reflected by the road surface And
A position information acquisition unit that acquires position information during traveling, an inclination detection unit, a target speed setting unit, a storage unit, and a speed control method for an autonomous traveling device including a speed control unit,
While traveling on a predetermined route,
The position information acquisition unit acquires position information indicating a current position for each travel point,
Based on the distance to the road surface detected by the distance detection unit, the inclination detection unit acquires inclination information including the height of the inclined surface on the traveling route and the distance of the inclined surface for each traveling point,
The target speed setting unit sets a target arrival speed for ascending and descending the inclined surface for each traveling point using the acquired inclination information,
The positional information acquired at each travel point on the travel route, the tilt information, and the target arrival speed are stored in association with each other,
Based on the target arrival speed stored in the storage section, the speed is acquired so that the potential energy acquired when climbing an uphill existing on the travel route is acquired while traveling on a flat road surface or a downhill. A speed control method for an autonomous traveling device, wherein the control unit controls the traveling speed of each traveling point.
コンピュータに、
駆動部材を制御する走行制御機能と、
進行方向の前方空間を含む所定の空間に所定の光を出射した後、前記空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、前記物体および路面までの距離を検出する距離検出機能と、
走行中に走行地点ごとの現在位置を示す位置情報を取得する位置情報取得機能と、
前記検出された路面までの距離に基づいて、走行地点ごとに走行経路上の傾斜面の高さと傾斜面の距離とを含む傾斜情報を取得する傾斜検出機能と、
前記取得した傾斜情報を利用して走行地点ごとに傾斜面を上昇および下降するための目標到達速度を設定する目標速度設定機能と、
所定の走行経路上の各走行地点において取得された位置情報と、傾斜情報と、目標到達速度とを対応づけて予め記憶した記憶機能と、
前記記憶された目標到達速度に基づいて、前記走行経路上に存在する上り坂を登るときに取得する位置エネルギーを、平坦な路面または下り坂を走行中に取得するように、各走行地点の走行速度を制御する速度制御機能とを実現させるための自律走行装置のプログラム。
On the computer,
A travel control function for controlling the drive member;
Distance detection for detecting a distance to the object and the road surface by emitting a predetermined light to a predetermined space including a forward space in the traveling direction and then receiving an object existing in the space and a reflected light reflected by the road surface Function and
A location information acquisition function for acquiring location information indicating the current location for each travel point during travel,
An inclination detection function for acquiring inclination information including the height of the inclined surface on the traveling route and the distance of the inclined surface for each traveling point based on the detected distance to the road surface;
A target speed setting function for setting a target arrival speed for ascending and descending the inclined surface for each traveling point using the acquired inclination information;
A storage function in which position information acquired at each travel point on a predetermined travel route, inclination information, and target arrival speed are stored in advance in association with each other;
Based on the stored target arrival speed, traveling at each traveling point so as to acquire the potential energy acquired when climbing uphill existing on the traveling route while traveling on a flat road surface or downhill. A program for an autonomous traveling device for realizing a speed control function for controlling speed.
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