JP2018120526A - 走行制御装置、走行装置、走行制御方法及び走行制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】走行装置の走行による轍の発生を低減するとともに、轍による影響を低減して安定走行を確保できる走行制御装置、走行装置、走行制御方法及び走行制御プログラムを提供する。【解決手段】車体（３）の左右に設けられた車輪（５）の回転速度差で走行方向を制御する自走式車両（１００）であって、右側の車輪（５）を駆動する第１モータ（６１）と、左側の車輪（５）を駆動する第２モータ（６２）と、第１モータ（６１）と第２モータ（６２）とを制御する駆動制御部（７）とを備え、駆動制御部（７）は、右側の車輪（５）の回転速度と左側の車輪（５）の回転速度に基づく通常の駆動制御に加えて、予め設定されたタイミングで右側の車輪（５）と左側の車輪（５）とを交互に加減速させて、右側の車輪（５）と左側の車輪（５）の回転速度に速度差を生じさせて駆動する機能を備えることを特徴とするものである。【選択図】図２

Description

本発明は、走行制御装置、走行装置、走行制御方法及び走行制御プログラムに関する。

近年、車両等の移動体の進行方向の周辺情報（測距情報など）を取得し、この周辺情報に基づいて移動体の周囲に存在する障害物を検出して自律走行を可能にする走行装置の技術が知られている。

走行装置としての自走式車両１００においては、図２５に示すように、車体１０３の左右に車輪１０５を備え、左右の前側の車輪１０５の回転速度差により後側の車輪１０５を横滑りさせることで走行方向を制御するようにしたものが知られている。

例えば、図２５では、自走式車両１００において、左側の車輪１０５を高回転、右側の車輪１０５を低回転として、左右の後側の車輪１０５を左方向に横滑りさせて、車体１０３を右旋回するようにしている。

このような自走式車両が特定のエリアで巡回走行を行なう際に、走行経路内に非舗装地がある場合、自律走行車両が繰り返し走行することにより轍ができると、車輪が取られて横滑りができなくなり、走行方向の制御が困難になる場合があった。轍が浅い場合には脱出も容易であるが、巡回走行によって繰り返し同じ場所を走ることで轍が深くなると脱出が困難になるという問題があった。

そこで、従来技術として、例えば、自走式機器において、機器本体の移動をコントロールするコントロール手段を備えて、このコントロール手段により機器本体の移動する走行内容を自動的に切替えるようにしたものが提案されている（特許文献１を参照）。

このように構成することで、機器本体が移動する場合に、移動毎に移動する走行内容を自動的に切替えることで、繰り返し同じところを走行することを防ぎ、自走式機器の走行による轍の発生を低減することができる。これにより、安定した走行が実現できる。

特開２００９−１４６３２７号公報

しかしながら、上述した特許文献１の自走式機器では、走行内容が切り替わっても走行方向に沿って轍が形成されるため、同じ様な方向に繰り返し走行する場合は、轍による影響を受けやすくなるという問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、走行装置の走行による轍の発生を低減するとともに、轍による影響を低減して安定走行を確保できる走行制御装置、走行装置、走行制御方法及び走行制御プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る走行制御装置、走行装置、走行制御方法及び走行制御プログラムは、次の通りである。

本発明は、走行装置の走行を制御する走行制御装置であって、前記走行装置の進行方向を変更する方向転換（左右の車輪の駆動用モータ、操舵装置など）を含めた走行動作を制御する駆動制御部と、前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する走行経路情報検出部と、を備え、前記駆動制御部には、前記走行装置の通常の走行を行なう駆動制御に加えて、前記走行経路情報検出部の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する蛇行制御部を備えることを特徴とするものである。

前記走行装置が走行する路面の状態は、路面センサとしてカメラ等を用いることで路面を撮像したものを画像認識することで路面の種類の特定や轍の有無を検出するようにしてもよく、また、ＬＩＤＡＲセンサ等を用いて路面に照射したレーザの散乱光を測定することで路面状態や轍の有無を検出するようにしてもよい。また、走行装置の走行状態により路面の状態を特定するようにしてもよい。

また、前記蛇行制御部は、前記路面の状態が非舗装状態や路面に積雪した状態のように、轍が発生しやすい路面状態に応じて蛇行走行を制御するようにしてもよい。

また、本発明は、走行装置の走行を制御する走行制御装置を備えた走行装置において、前記走行制御装置の構成として、前記走行装置の進行方向を変更する方向転換（左右の駆動用モータ、操舵装置など）を含めた走行動作を制御する駆動制御部と、前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する走行経路情報検出部と、を備え、前記駆動制御部には、前記走行装置の通常の走行を行なう駆動制御に加えて、前記走行経路情報検出部の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する蛇行制御部を備える走行制御装置を用いることを特徴とするものである。

前記走行装置は、自律走行が可能な走行装置であってもよい。この場合は、前記走行制御装置は、前記走行装置に搭載される。

また、前記走行装置は、外部（例えば、外部サーバ）により走行制御可能な走行装置であってもよい。この場合は、外部サーバ側に前記走行装置を制御する駆動制御部を備えるようにしてもよい。

また、本発明は、走行装置の走行を制御する走行制御方法であって、前記走行装置の進行方向を変更する方向転換を含めた走行動作を制御する工程と、前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する工程と、前記走行経路の情報の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する工程と、を備えることを特徴とするものである。

前記蛇行走行させる工程において、前記路面の状態が非舗装状態や路面に積雪した状態のように、轍が発生しやすい路面状態に応じて蛇行走行を制御するようにしてもよい。

また、本発明は、走行装置の走行を制御する走行制御プログラムであって、コンピュータにより、前記走行装置の進行方向を変更する方向転換部を含めた走行動作を制御する駆動制御機能と、前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する走行経路情報検出機能と、前記走行経路の路面の状態の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する蛇行制御機能と、を実現することを特徴とするものである。

本発明の走行制御装置によれば、走行装置の走行を制御する走行制御装置であって、前記走行装置の進行方向を変更する方向転換（左右の車輪の駆動用モータ、操舵装置など）を含めた走行動作を制御する駆動制御部と、前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する走行経路情報検出部と、を備え、前記駆動制御部には、前記走行装置の通常の走行を行なう駆動制御に加えて、前記走行経路情報検出部の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する蛇行制御部を備えることで、走行装置を通常の運転走行に沿って蛇行走行を行なうことで、走行装置が非舗装路を走行することによる轍の発生を低減することができる。これにより、同一経路を繰り返し巡回する際に轍による影響を低減して安定走行を行うことができる。

また、本発明の走行装置によれば、走行装置の走行を制御する走行制御装置を備えた走行装置において、前記走行制御装置として、前記走行装置の進行方向を変更する方向転換（左右の駆動用モータ、操舵装置など）を含めた走行動作を制御する駆動制御部と、前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する走行経路情報検出部と、を備え、前記駆動制御部には、前記走行装置の通常の走行を行なう駆動制御に加えて、前記走行経路情報検出部の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する蛇行制御部を備える走行制御装置を用いることで、走行装置が通常の運転走行に沿って蛇行走行を行なうことで、走行装置が非舗装路を走行することによる轍の発生を低減することができる。これにより、同一経路を繰り返し巡回する際に轍による影響を低減して安定走行を行うことができる。

また、本発明の走行制御方法によれば、走行装置の走行を制御する走行制御方法であって、前記走行装置の進行方向を変更する方向転換を含めた走行動作を制御する工程と、前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する工程と、前記走行経路の情報の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する工程と、を備えることで、走行装置が通常の運転走行に沿って蛇行走行を行なうことで、走行装置が非舗装路や積雪した路面などの轍が発せいしやすい路面を走行することによる轍の発生を低減することができる。これにより、同一経路を繰り返し巡回する際に轍による影響を低減して安定走行を行うことができる。

また、本発明の走行制御プログラムによれば、走行装置の走行を制御する走行制御プログラムであって、コンピュータにより、前記走行装置の進行方向を変更する方向転換を含む走行動作を制御する駆動制御機能と、前記走行装置が通常の走行を行なうように制御するとともに、前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する走行経路情報検出機能と、前記走行経路の情報の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する蛇行制御機能と、を実現させることで、走行装置を通常の運転走行に沿って蛇行走行させることで、走行装置が非舗装路を走行することによる轍の発生を低減することができる。これにより、同一経路を繰り返し巡回する際に轍による影響を低減して安定走行を行うことができる。

第１実施形態に係る自走式車両の全体の構成を示す説明図である。 前記自走式車両の電気的構成を示すブロック図である。 前記自走式車両の舗装路／非舗装路における電流・回転速度特性を示す説明図である。 前記自走式車両の舗装路／非舗装路における電流・傾斜特性を示す説明図である。 前記自走式車両の舗装路／非舗装路における電流・回転速度・傾斜特性を３次元マップで示す説明図である。 前記自走式車両における走行コマンドの説明図である。 前記自走式車両におけるモータによる回転速度の算出を示す説明図である。 前記自走式車両における左右方向の「揺らぎ」の一例を示すグラフである。 前記自走式車両における左右方向の速度変化の一例を示すグラフである。 前記自走式車両における左右方向の速度変化に「揺らぎ」を加えた状態の一例を示すグラフである。 前記自走式車両において左右方向の速度変化に「揺らぎ」を加えて走行した状態の一例を示す説明図である。 前記自走式車両における蛇行走行制御テーブルの一例を示す説明図である。 前記自走式車両における蛇行走行制御の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る自走式車両における蛇行走行制御テーブルの一例を示す説明図である。 前記自走式車両における左右方向の「揺らぎ」を不規則にした一例を示すグラフである。 前記自走式車両における左右方向の速度変化に不規則な「揺らぎ」を加えた状態の一例を示すグラフである。 前記自走式車両における蛇行走行制御テーブルの変形例の一例を示す説明図である。 第３実施形態に係る自走式車両の走行する路面状態の一例を示す説明図である。 前記自走式車両における左右方向の「揺らぎ」を正方向にオフセットした状態を示すグラフである。 第４実施形態に係る自走式車両の電気的構成を示すブロック図である。 第５実施形態に係る自走式車両の電気的構成を示すブロック図である。 第６実施形態に係る自走式車両おける天候（降水量）に応じた蛇行走行制御テーブルの一例を示す説明図である。 第７実施形態に係る自走式車両おける駆動源となるバッテリの残量に応じた蛇行走行制御テーブルの一例を示す説明図である。 第８実施形態に係る自走式車両において左右方向の速度変化に「揺らぎ」を加えて複数回走行した状態の一例を示す説明図である。 従来の自走式車両の旋回動作を示す説明図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の走行装置を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、第１実施形態に係る自走式車両の全体の構成を示す説明図、図２は前記自走式車両の電気的構成を示すブロック図、図３は前記自走式車両の舗装路／非舗装路における電流・回転速度特性を示す説明図、図４は前記自走式車両の舗装路／非舗装路における電流・傾斜特性を示す説明図、図５は前記自走式車両の舗装路／非舗装路における電流・回転速度・傾斜特性を３次元マップで示す説明図である。

第１実施形態に係る自走式車両１００は、自律走行車両であって、図１に示すように、自走式車両の走行を制御する走行制御部（走行制御装置）１を備えた自走式車両１００において、本発明に係る特徴的な走行制御装置の構成を備えることで、自走式車両１００の走行する路面の状況に応じて蛇行走行を行なうことを特徴とするものである。

ここで、自律走行車両とは、人間の判断を介することなく、機械またはプログラムにより自律的に走行する装置であり、例えば、工場内で対象物を運ぶ自律型産業用運搬車両などが知られている。

自走式車両１００は、図１に示すように、車体３の左右側部にそれぞれ２個の車輪５を配置して、駆動手段として車体３の右側の車輪５を駆動する第１モータ（第１駆動部）６１と、車体３の左側の車輪５を駆動する第２モータ（第２駆動部）６２とを備え、さらに、自走式車両１００の走行を制御する走行制御部１を備えている。

走行制御部１は、図２に示すように、自走式車両１００の進行方向を変更する方向転換を含めた走行動作を制御する駆動制御部７を備えている。

駆動制御部７は、第１モータ６１と第２モータ６２とを制御することで当該自走式車両１００の走行を制御する。さらに、自走式車両１００が走行する走行経路の路面の状態を判定して、路面状態に応じて自走式車両１００を蛇行走行させる蛇行制御部７１を備えている。

第１実施形態では、駆動制御部７は、第１モータ６１と第２モータ６２とにより駆動する左右の車輪５の回転速度差により走行方向を変えるよう制御するようされている。すなわち、駆動手段としての第１モータ６１と第２モータ６２は、自走式車両１００の走行方向を変える方向転換部として機能するように構成されている。

また、第１実施形態では、駆動制御部７は、右側の車輪５の回転速度と左側の車輪５の回転速度に基づき自走式車両１００の通常の走行を行なう駆動制御に加えて、蛇行制御部７１において、自走式車両１００が走行する路面状態に応じて、予め設定されたタイミングで右側の車輪５と左側の車輪５とを交互に加減速させて、右側の車輪５の回転速度と左側の車輪５の回転速度とに速度差を生じさせて駆動することで自走式車両１００が蛇行走行を行なうように制御している。

次に、第１実施形態の自走式車両１００の電気的構成についてブロック図を参照して説明する。

自走式車両１００は、図２に示すように、電気的構成として、主に、走行制御部１、駆動制御部７、ナビゲーションユニット８、位置情報検出センサ８１、速度センサ１１、電流センサ１２、傾斜センサ１３、第１モータ６１、第２モータ６２、第１モータドライバ９１、第２モータドライバ９２、を備えている。

ナビゲーションユニット８は、GPS等の位置情報検出センサ８１より取得した情報を用いて走行経路を設定し、走行コマンドを駆動制御部７へ送信する。

駆動制御部７は、走行コマンドを第１モータ６１，第２モータ６２の回転数に変換し、第１モータドライバ９１、第２モータドライバ９２を制御する。

第１モータドライバ９１，第２モータドライバ９２は、第１モータ６１，第２モータ６２がそれぞれ所定回転数で回転するように電流制御を行う。

速度センサ１１は、モータ軸等に設置されて第１モータ６１，第２モータ６２の回転数を検出する。
電流センサ１２は、第１モータ６１，第２モータ６２に流れる電流を検出する。検出された電流により第１モータ６１，第２モータ６２の駆動トルクが算出される。

路面状態によって走行するための駆動トルクは変動するため、速度センサ１１と電流センサ１２が走行経路情報検出部として機能して、路面状態の変化や路面状態を判定する情報を得ることができる。

自走式車両１００は、舗装路と非舗装路（未舗装路）とでは走行状態が異なるため、速度センサ１１によって得られる回転速度と、電流センサ１２によって得られる電流（駆動トルク）によって、自走式車両１００が舗装路上にあるか非舗装路にあるかを判定することができる。

傾斜センサ１３は、自走式車両１００の車体３の前後左右の傾きを検出する。
傾斜センサ１３によって自走式車両１００が登坂しているか、降坂しているか、平地を走行しているかを判断することができる。すなわち、傾斜センサ１３は、走行経路情報検出部として機能している。

第１実施形態では、蛇行制御部７１は、速度センサ１１と電流センサ１２との検出結果に基づき、自走式車両１００が走行する路面状態を判定して、前記路面状態に応じて右側の車輪５の回転速度と左側の車輪５の回転速度との速度差を変化させるように第１モータ６１と第２モータ６２とを制御する。

ここで、自走式車両１００が舗装路上にあるか非舗装路にあるかの路面状態の判定について、図面を参照して説明する。

一般に、速度制御においては、加速するために駆動トルクを増やし、減速するために駆動トルクを減らす。非舗装路は舗装路に比べて駆動トルクが必要になる。
したがって、回転速度と電流（駆動トルク）との関係は、図３に示すように、舗装路の場合は僅かな電流増加で加速でき、非舗装路の場合は、路面負荷が大きいため電流を大きく増加しないと加速できない。

また、登坂時には傾斜が急になるほど駆動トルクが必要になる。
したがって、傾斜角と電流（駆動トルク）の関係は、図４に示すように、非舗装路の場合、傾斜がある場合は所定の駆動トルクＴ１に到達しないと登ることができない。

このように、傾斜角と回転速度と電流（駆動トルク）とは、相互に関連しあっている。
したがって、図５に示すように、傾斜角と回転速度と電流（駆動トルク）と３つのパラメータで３次元のテーブルを構成することで舗装路と非舗装路の判定マップを生成できる。

この判定マップにより、自走式車両１００の走行する路面状態が舗装路／非舗装路であるか否か、また、自走式車両１００の走行状態が上り傾斜／下り傾斜であるか否かを判定することができる。

次に、自走式車両１００における左右の車輪５の回転速度差による「揺らぎ」の動作を行なう蛇行走行制御について説明する。
図６は第１実施形態の自走式車両における走行コマンドの説明図、図７は前記自走式車両におけるモータによる回転速度の算出を示す説明図、図８は前記自走式車両における左右方向の「揺らぎ」の一例を示すグラフ、図９は前記自走式車両における左右方向の速度変化の一例を示すグラフ、図１０は前記自走式車両における左右方向の速度変化に「揺らぎ」を加えた状態の一例を示すグラフ、図１１は前記自走式車両において左右方向の速度変化に「揺らぎ」を加えて走行した状態の一例を示す説明図、図１２は前記自走式車両における蛇行走行制御テーブルの一例を示す説明図である。

ナビゲーションユニット８から送られる速度データとして、「Ｓｐｅｅｄ」、「Ｓｔｅｅｒ」という形式がある。図６に示すように、「Ｓｐｅｅｄ」は自走式車両１００の前後方向の回転速度、「Ｓｔｅｅｒ」は自走式車両１００の左右方向の回転速度を表す。「Ｓｐｅｅｄ」、「Ｓｔｅｅｒ」は、それぞれの回転速度の単位（ｒｐｍ）となる。

「Ｓｐｅｅｄ」、「Ｓｔｅｅｒ」の形式を左右のモータ回転速度に変換する方法として、以下の計算式が例として挙げられる。
図７に示すように、右側の第１モータ６１の回転速度Ｓｐｅｅｄ（Ｒ）は、
Ｓｐｅｅｄ（Ｒ）＝（Ｓｐｅｅｄ−Ｓｔｅｅｒ）
の式から算出され、
左側の第２モータ６２の回転速度Ｓｐｅｅｄ（Ｌ）は、
Ｓｐｅｅｄ（Ｌ）＝（Ｓｐｅｅｄ＋Ｓｔｅｅｒ）
の式から算出される。

駆動制御部７における蛇行走行制御は、自走式車両１００が非舗装路にあると判定した時に、「Ｓｔｅｅｒ」に「揺らぎ」を与えることで自走式車両１００をわずかに左右に蛇行させる駆動制御である。

「揺らぎ」は、例えば、図８に示すように、正弦波１周期単位で与える。これにより「Ｓｔｅｅｒ」の増減が正負方向に対称に与えられるため、全体的な進行方向は変化しない。

また、例えば、図９に示すように、「Ｓｔｅｅｒ」が変化して進行方向が変化した場合は、図１０に示すように、「Ｓｔｅｅｒ」の変化に沿って「Ｓｔｅｅｒ」の増減が正負方向に対称に与えられるため、揺らぎながら進行方向が変化する。

自走式車両１００が走行経路を「揺らぎ」を加えて走行する場合、図１１に示すように、例えば、自走式車両１００が右周りに走行するときには、進行方向に沿って右周りに揺らぎながら走行する。

このように、自走式車両１００の走行において、「Ｓｔｅｅｒ」に「揺らぎ」を加えることで自走式車両１００が蛇行走行を行なうことにより、非舗装路を走行する場合に左右の車輪５が左右に細かく揺れることで轍が広がり、深く掘り込まれることを抑制できる。また、すでに轍が存在する場合は、蛇行走行により轍を均すことができる。

なお、蛇行走行制御に係わる「Ｓｐｅｅｄ」と、「Ｓｔｅｅｒ」の「揺らぎ」（以下、「揺らぎ振幅」と称する。）と、「揺らぎ」の周期との関係を、例えば、図１２に示すように、蛇行走行制御テーブルとして予め設定して、この蛇行走行制御テーブルに基づいて、自走式車両１００の走行速度に応じた「揺らぎ」により蛇行走行を行なうようにしてもよい。

第１実施形態では、蛇行走行制御テーブルは、図１２に示すように、自走式車両１００の走行速度が５００（ｒｐｍ），１０００（ｒｐｍ），１５００（ｒｐｍ）・・・と速くなるに連れて、「揺らぎ振幅」（蛇行の振幅）は１００（ｒｐｍ），８０（ｒｐｍ），６０（ｒｐｍ）・・・と遅くなり、「揺らぎ」の周期（蛇行の周期）は１０２４（ｍｓ），５１２（ｍｓ），３４１（ｍｓ）・・・と小さくなるように設定されている。第１実施形態では、蛇行走行制御テーブルに基づき正弦波を生成するようにされている。

このように、自走式車両１００の走行速度が低速ほど「揺らぎ」の周期を長くすることで車輪跡の周期が一定となる。一方、走行速度が高速ほど「揺らぎ」の振幅を小さくすることで、走行時の車体の安定性が増す。

次に、第１実施形態の自走式車両１００における蛇行走行制御による揺らぎ走行について、フローチャートに沿って説明する。
図１３は第１実施形態の自走式車両における蛇行走行制御の一例を示すフローチャートである。

自走式車両１００の自走運転を行なう場合は、図１３に示すように、まず、駆動制御部７による駆動制御が開始される（ステップＳ１）。そして、電流センサ１２により駆動用のモータ（第１モータ６１，第２モータ６２）に流れる電流値が検出され（ステップＳ２）、速度センサ１１により駆動用のモータの回転速度が検出され（ステップＳ３）、さらに、傾斜センサ１３により自走式車両１００の傾斜状態が検出される（ステップＳ４）。

そして、自走式車両１００が傾斜しているが否かが判定される（ステップＳ５）。
自走式車両１００の傾斜状態が上り傾斜か下り傾斜により駆動トルクが大きく異なる。
すなわち、上り傾斜の場合は、大きな駆動トルクを必要として、下り傾斜の場合は、上り傾斜や平坦な状態と比較して小さな駆動トルクでよい。したがって、自走式車両１００の傾斜状態によって判定する走行路の状態を判定する駆動トルクの閾値が異なる。

ステップＳ５において、自走式車両１００が傾斜していないと判定された場合は、ステップＳ６に進み、図３の通常の舗装路／非舗装路における電流・回転速度特性のグラフに基づき、路面状態が舗装路か非舗装路かが判定される。そして、ステップＳ６において、路面状態が非舗装路であると判定された場合は、駆動制御部７において蛇行走行制御が開始される（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ５において、自走式車両１００が傾斜している（上り傾斜）と判定された場合は、ステップＳ７に進み、図４の傾斜状態の舗装路／非舗装路における電流・回転速度特性のグラフに基づき、路面状態が舗装路か非舗装路かが判定される。そして、ステップＳ７において、路面状態が非舗装路であると判定された場合は、駆動制御部７において蛇行走行制御が開始される（ステップＳ８）。

なお、ステップＳ５において、自走式車両１００が下り傾斜であると判定された場合は、駆動トルクに負荷が掛からないので、図３の通常の舗装路／非舗装路における電流・回転速度特性のグラフに基づき、路面状態が舗装路か非舗装路かが判定される。

そして、蛇行走行制御により蛇行走行が行なわれると、自走式車両１００が走行している路面が非舗装路であるか否かが判定される（ステップＳ９）。走行している路面が非舗装路ではないと判定された場合は、蛇行走行制御が終了して（ステップＳ１０）、通常の駆動制御に戻る（ステップＳ１１）。そして、引き続き自走式車両１００の電流値や回転速度を検出して路面状態を判定しながら走行が続行される。

以上のように構成したので、第１実施形態によれば、車体３の左右に設けられた車輪５の回転速度差で走行方向を制御する自走式車両１００において、右側の車輪５を駆動する第１モータ６１と、左側の車輪５を駆動する第２モータ６２と、第１モータ６１と第２モータ６２とを制御する駆動制御部７と、を備え、駆動制御部７の構成として、右側の車輪５の回転速度と左側の車輪５の回転速度に基づく通常の駆動制御に加えて、予め設定されたタイミングで右側の車輪５と左側の車輪５とを交互に加減速させて、右側の車輪５の回転速度と左側の車輪５の回転速度とに速度差を生じさせて駆動する蛇行走行制御を行なうようにしたので、通常の運転走行に沿って蛇行走行を行なうことができ、これにより、自走式車両１００が走行することによる轍の発生を低減するとともに、同一経路を繰り返し巡回する際に轍による影響を低減して安定走行を行うことができる。

また、第１実施形態によれば、速度センサ１１と、電流センサ１２と、を備え、速度センサ１１によって得られる回転速度と、電流センサ１２によって得られる駆動トルクによって、自走式車両１００が舗装路上にあるか非舗装路にあるかを容易に判定することができる。

このように、速度センサ１１と電流センサ１２の検出結果に応じて判定すれば、自動的により精度良く判定することができる。

なお、その他の路面状態を判定する手法として、カメラによる画像認識や予め舗装情報が記載された地図のマップ情報に基づいて路面状態を判定するようにしてもよい。

さらに、傾斜センサ１３を備えることで、自走式車両１００の傾斜状態を考慮して路面状態を正確に判定することができる。

なお、第１実施形態では、自走式車両１００が蛇行走行するときの「揺らぎ」を正弦波で与える例を説明したが、正弦波のような正負対称ではない波形の「揺らぎ」を付与するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図面を参照して説明する。
図１４は第２実施形態に係る自走式車両における蛇行走行制御テーブルの一例を示す説明図、図１５は前記自走式車両における左右方向の「揺らぎ」を不規則にした一例を示すグラフ、図１６は前記自走式車両における左右方向の速度変化に不規則な「揺らぎ」を加えた状態の一例を示すグラフである。

なお、第２実施形態における自走式車両について、第１実施形態の自走式車両の構成と同様な構成を備えるものとする。

第２実施形態は、自走式車両１００が蛇行走行するときの「揺らぎ」を、不規則なタイミングで行なうようにしたものである。

第２実施形態では、図１４に示すように、蛇行走行制御テーブルを、「揺らぎ振幅」の最大値を設定して、その範囲内で「揺らぎ振幅」を乱数で変化させることで「揺らぎ」を不規則に生成するようにしている。

また、第２実施形態では、第１実施形態と同様に蛇行走行制御テーブルに基づき正弦波を生成する。乱数の生成は正弦波の１周期毎に行なう。

「揺らぎ」は、図１５に示すように、正弦波１周期単位で不規則に与える。
これにより「Ｓｔｅｅｒ」の増減が正負方向に対称に与えられるため、全体的な進行方向は変化しない。

「Ｓｔｅｅｒ」が変化して進行方向が変化した場合は、図１６に示すように、「Ｓｔｅｅｒ」の変化に沿って「Ｓｔｅｅｒ」の増減が正負方向に対称に与えられるため、揺らぎながら進行方向が変化する。

以上のように構成したので、第２実施形態によれば、自走式車両１００が蛇行走行するときの「揺らぎ」を不規則なタイミングで行なうことで、蛇行が一定しないため、同じ場所を巡回するたびに走行軌跡がばらつく。これにより、轍が形成されることを軽減する効果が期待できる。

また、自走式車両１００の走行経路が傾斜している場合に、傾斜角に応じて「揺らぎ振幅」を小さくするようにしてもよい。このように構成することで、傾斜が大きくなると、前後方向に必要なトルクが大きくなるため、左右に車体３を振るためのトルク余裕が小さくなる。これにより、傾斜角が大きい時の「揺らぎ振幅」を小さくすることでトルクに余裕のある走行が可能になる。

なお、第２実施形態では、蛇行走行制御テーブルにおいて、「揺らぎ」を不規則に生成するために、「揺らぎ振幅」の最大値を設定して、その範囲内で「揺らぎ振幅」を乱数で変化させるようにしているが、「揺らぎ」の「周期」を変化するようにしてもよい。

（変形例）
以下に、第２実施形態の変形例について図面を参照して説明する。
図１７は第２実施形態に係る自走式車両における蛇行走行制御テーブルの変形例の一例を示す説明図である。

変形例は、図１７に示すように、蛇行走行制御テーブルにおいて、「周期」の最大値を設定して、その範囲内で「周期」を乱数で変化させることで「揺らぎ」を不規則に生成するようにしている。このように構成することで、「揺らぎ振幅」を乱数化したのと同じ効果を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図面を参照して説明する。
図１８は第３実施形態に係る自走式車両の走行する路面状態の一例を示す説明図、図１９は前記自走式車両における左右方向の「揺らぎ」を正方向にオフセットした状態を示すグラフである。

なお、第３実施形態における自走式車両について、第１実施形態の自走式車両の構成と同様な構成を備えるものとする。

第３実施形態は、図１８に示すように、自走式車両１００の走行状態が、車体幅方向の片側の車輪５が舗装路にあり、他方側の車輪５が非舗装路にある場合、蛇行走行しながら舗装路側に移動するようにしたことを特徴とするものである。

自走式車両１００において、駆動制御部７により第１モータ６１と第２モータ６２とをそれぞれモータ毎に回転速度と電流（駆動トルク）に基づいて路面状態の判定を行なうことで、片側の車輪５のみが舗装路にある場合を検出できる。

例えば、舗装路における車輪５の摩擦係数が０．０１、非舗装路における車輪５の摩擦係数が０．１〜０．４と想定すると、非舗装路を走行する車輪５に駆動トルクが大きくなるため、何れの車輪５が舗装路にあるかを検出できる。

自走式車両１００の片側の車輪５のみが舗装路にあると判定された場合は、図１９に示すように、「Ｓｔｅｅｒ」に対する「揺らぎ」に舗装路側に正方向のオフセットを付けることで、徐々に自走式車両１００を舗装路側に誘導することができる。

このように構成したので、第３実施形態によれば、自走式車両１００の走行状態が、車体幅方向の片側の車輪５が舗装路にあり、他方側の車輪５が非舗装路にある場合、舗装路側に正方向のオフセットした「揺らぎ」を付けることで、自走式車両１００が蛇行走行しながら徐々に舗装路側に移動していくので、舗装路・非舗装路の境界で車輪５が引っ掛かることを軽減することができる。

さらに、自走式車両１００の駆動制御部７に複数種類の加減速テーブルを用意して、駆動する車輪５が非舗装路にあると判断した場合には、路面状態に応じて、加減速が緩やかなテーブルを選択するようにしてもよい。このように構成することで、急な加減速を行うことで車輪５が地面を深く掘ってしまい、轍が深くなることを抑制することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図面を参照して説明する。
図２０は第４実施形態に係る自走式車両の電気的構成を示すブロック図である。

なお、第４実施形態における自走式車両について、第１実施形態の自走式車両の構成と同様な構成のものは同一の符号を付することで説明を省略する。

第４実施形態に係る自走式車両４００は、自律走行車両であって、図２０に示すように、車輪の回転速度差で走行方向を制御する自走式車両において、第１実施形態の自走式車両１００の構成に加えて、さらに、方位センサ１４を備えたことを特徴とするものである。

自走式車両４００は、図２０に示すように、電気的構成として、主に、ナビゲーションユニット８、位置情報検出センサ８１、駆動制御部７、速度センサ１１、電流センサ１２、傾斜センサ１３、第１モータ６１、第２モータ６２、第１モータドライバ９１、第２モータドライバ９２、を備え、さらに、方位センサ１４を備えている。

方位センサ１４は、自走式車両４００の向きを検出する。方位センサ１４として、例えば、地磁気を使ったセンサでもよく、また、ジャイロセンサを用いてもよい。

なお、方位センサ１４によらず、ナビゲーションユニット８からGPS等の位置情報検出センサ８１からの測位データを取得し、自走式車両４００の走行軌跡を求めることで自走式車両４００の向きを検出することも可能である。

駆動制御部７は、蛇行走行制御が実行されている状態で、加えられた「揺らぎ」に対して車体３の向きが正しく反応している場合は、蛇行走行が正常に行なわれていると判定する。一方、加えられた「揺らぎ」に対して車体３の向きに変化がない場合は、自走式車両４００は既に轍の影響により左右方向の旋回が正しくできていないと判定する。

このように構成したので、第４実施形態によれば、自走式車両４００において、方位センサ１４を備えることで、方位センサ１４が走行経路情報検出部として機能することで、路面状態によって蛇行走行制御により加えられ「揺らぎ」に対して車体３の向きがどのように変化したかを観測することができるので、自走式車両４００の走行が轍により影響を受けてするか否かを容易に確認することができる。

自走式車両４００の走行においては、通常、非舗装路上にいる場合は、車輪駆動の加減速を緩やかにすることが好ましいが、轍にはまって正常な旋回ができないような場合には、例えば、加減速テーブルを急なものに変更して、急加速によって轍からの脱出を試みる場合がある。このような動作後の車体３の向きの確認も容易に行うことができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について図面を参照して説明する。
図２１は第５実施形態に係る自走式車両の電気的構成を示すブロック図である。

なお、第５実施形態における自走式車両について、第１実施形態の自走式車両の構成と同様な構成のものは同一の符号を付することで説明を省略する。

第５実施形態に係る自走式車両５００は、自律走行車両であって、図２１に示すように、車輪の回転速度差で走行方向を制御する自走式車両において、第１実施形態の自走式車両１００と同様に、ナビゲーションユニット８、位置情報検出センサ８１、駆動制御部７、傾斜センサ１３、第１モータ６１、第２モータ６２、第１モータドライバ９１、第２モータドライバ９２を備えて、蛇行走行を行なうことを特徴とするものである。

第１モータドライバ、第２モータドライバは、トルク制御のため各々第１モータ６１と第２モータ６２の電流を測定している。また、回転数制御のため各々第１モータ６１と第２モータ６２の回転数を測定している。

第５実施形態では、第１実施形態の自走式車両１００を構成する速度センサ１１、電流センサ１２に代えて、第１モータドライバ９１、第２モータドライバ９２を走行経路情報検出部として機能させて、第１モータドライバ９１、第２モータドライバ９２から電流情報、モータの速度情報を取得する。

このように構成したので、第５実施形態によれば、自走式車両５００において、第１モータドライバ９１、第２モータドライバ９２から電流情報、モータの速度情報を取得することで、第１実施形態の自走式車両１００における速度センサ１１、電流センサ１２を削減できるので、部品点数を減らして簡単な構成にすることができる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について図面を参照して説明する。
図２２は第６実施形態に係る自走式車両おける天候（降水量）に応じた蛇行走行制御テーブルの一例を示す説明図である。

なお、第６実施形態における自走式車両について、第１実施形態の自走式車両の構成と同様な構成を備えるものとして、構成や作用効果については説明を省略する。

第６実施形態における自走式車両は、天候による周辺環境の状態に応じて、自走式車両の走行速度、揺らぎ振幅、揺らぎの周期を含む蛇行走行の条件を変更するように駆動制御することを特徴とするものである。

第６実施形態では、自走式車両には、図２２に示すように、天候による周辺環境の状態、例えば雨天時における「降水量」に応じて、自走式車両の走行速度、揺らぎ振幅、揺らぎの周期を含む蛇行走行の条件を設定する「天候（降水量）に応じたテーブル」が予め記憶されている。

具体的には、「天候（降水量）に応じたテーブル」は、図２２に示すように、降水量（ｍｌ）が（０≦Ｘ＜１０），（２０≦Ｘ＜３０），（５０≦Ｘ＜６０）・・・多くなるに連れて、自走式車両の走行速度が３０００（ｒｐｍ），２５００（ｒｐｍ），２０００（ｒｐｍ）・・・と遅くなり、「揺らぎ振幅」は０（ｒｐｍ），２０（ｒｐｍ），４０（ｒｐｍ）・・・と速くなり、「揺らぎ」の周期は０（ｍｓ），２０５（ｍｓ），２５６（ｍｓ）・・・と大きくなるように設定されている。

以上のように構成したので、第６実施形態によれば、自走式車両において、「天候（降水量）に応じたテーブル」を予め記憶して、雨天時には「天候（降水量）に応じたテーブル」に基づいて、降水量に応じて、走行速度、「揺らぎ振幅」、および「揺らぎ」の周期を設定して、自走式車両の運転制御を行なうことで、轍が発生することを抑制することができる。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態について図面を参照して説明する。
図２３は第７実施形態に係る自走式車両おける駆動源となるバッテリの残量に応じた蛇行走行制御テーブルの一例を示す説明図である。

なお、第７実施形態における自走式車両について、第１実施形態の自走式車両の構成と同様な構成を備えるものとして、構成や作用効果については説明を省略する。

第７実施形態における自走式車両は、駆動源となるバッテリ残量に応じて、自走式車両の走行速度、揺らぎ振幅、揺らぎの周期を含む蛇行走行の条件を変更するように駆動制御することを特徴とするものである。

第７実施形態では、自走式車両には、図２３に示すように、バッテリ残量（％）に応じて、自走式車両の走行速度、揺らぎ振幅、揺らぎの周期を含む蛇行走行の条件を設定する「バッテリ残量に応じたテーブル」が予め記憶されている。

具体的には、「バッテリ残量に応じたテーブル」は、図２３に示すように、バッテリ残量（％）が（６０＜Ｘ≦１００），（５０＜Ｘ≦６０），（４０＜Ｘ≦５０）・・・少なくなるに連れて、自走式車両の走行速度が３０００（ｒｐｍ），２５００（ｒｐｍ），２０００（ｒｐｍ）・・・と遅くなり、「揺らぎ振幅」は０（ｒｐｍ），２０（ｒｐｍ），４０（ｒｐｍ）・・・と速くなり、「揺らぎ」の周期は０（ｍｓ），２０５（ｍｓ），２５６（ｍｓ）・・・と大きくなるように設定されている。

以上のように構成したので、第７実施形態によれば、自走式車両において、「バッテリ残量に応じたテーブル」を予め記憶して、バッテリ残量に応じて、走行速度、「揺らぎ振幅」、および「揺らぎ」の周期を設定して、自走式車両の運転制御を行なうことで、バッテリ残量が少なくなってきた場合は、「揺らぎ走行」を穏やかに行なうようにして、バッテリの消耗を少なくすることができる。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態について図面を参照して説明する。
図２４は第８実施形態に係る自走式車両において左右方向の速度変化に「揺らぎ」を加えて複数回走行した状態の一例を示す説明図である。

なお、第８実施形態における自走式車両について、第１実施形態の自走式車両の構成と同様な構成を備えるものとして、構成や作用効果については説明を省略する。

第８実施形態における自走式車両１００は、同じ走行経路を周回する場合に、周回毎に蛇行走行の設定（走行速度、蛇行の振幅、蛇行の周期）の一部を換えて駆動制御することを特徴とするものである。

第８実施形態では、図２４に示すように、自走式車両１００の「蛇行の周期」を換えて、同じ走行経路を３回走行したものである。

走行ルートＲ１は、１回目の蛇行走行として基準の蛇行走行としている。走行ルートＲ２は２回目の蛇行走行であり、１回目の蛇行走行よりも「蛇行の周期」を短く設定したものである。走行ルートＲ３は３回目の蛇行走行であり、１回目の蛇行走行よりも「蛇行の周期」を長く設定したものである。

このように構成することで、同じ走行経路を複数回走行した場合であっても、蛇行走行の蛇行要件（走行速度、蛇行の振幅、蛇行の周期）を周回毎に換えることで、走行ルートが異なるため、周回走行による轍の形成を抑制することができる。

また、走行ルートを周回毎に左右に少しずつずらすように設定するようにしてもよい。

（第９実施形態）
次に、第９実施形態について説明する。
第９実施形態に係る自走式車両の基本構成は、第１実施形態の自走式車両１００の構成と同様な構成を備えるものであり、図２を参照して、構成や作用効果については説明を省略する。

第９実施形態に係る自走式車両は、蛇行走行において、位置情報検出センサ８１による検出結果に基づいて算出された蛇行量の値と理論値とに差が生じる場合は、駆動制御部７において蛇行走行の設定を修正することを特徴とするものである。

具体的には、例えば、走行路面が滑って理論値よりも実際の蛇行量が少ない場合は、蛇行の振幅を大きく修正して走行するようにしたり、轍に車輪が嵌って左右に動けない場合やぬかるみ過ぎて大きく揺らぐことが難しい場合は、蛇行走行を行なわずにまっすぐ走行するようにして走行ルートを修正するようにしても良い。

以上のように構成したので、第９実施形態によれば、自走式車両において、蛇行走行に、位置情報検出センサ８１による検出結果に基づいて算出された蛇行量の値と理論値とに差が生じる場合に、駆動制御部７において蛇行走行の設定を修正するようにしたので、自走式車両の走行状態に応じて適した蛇行走行を行なったり、走行ルートの変更を行なったりすることができる。

なお、上述した実施形態では、自走式車両が走行する路面状態を判定して、非舗装路のように轍が発生しやすい路面状態において蛇行走行を行なうようにしているが、例えば、カメラなどの検出手段により轍の有無を検出して、轍を検出した場合は、轍を跨ぐように蛇行して轍を均すように走行したり、轍を避けるように蛇行するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、自律走行が可能な自走式車両において、走行制御装置（走行制御部）を搭載して、路面状態を判定して蛇行走行を行なう例について説明したが、走行制御装置による蛇行走行を行なう制御は、例えば、外部サーバにより走行制御可能な走行装置を用いて行なうものであってもよい。この場合は、外部サーバ側に走行装置を制御するための駆動制御部を備えるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、走行装置を警備用巡回ロボットとして機能する自律走行する自走式車両に適用した場合を例にとって説明したが、他の走行装置に適用可能なことは勿論である。例えば、自動搬送装置や、無人巡回車両、無人宅配ロボット、無人運転農機といった装置に適用しても良い。

以上のように、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 走行制御部（走行制御装置）
３ 車体（装置本体）
５ 車輪
７ 駆動制御部
８ ナビゲーションユニット
１１ 速度センサ（走行経路情報検出部）
１２ 電流センサ（走行経路情報検出部）
１３ 傾斜センサ（走行経路情報検出部）
１４ 方位センサ（走行経路情報検出部）
６１ 第１モータ（第１駆動部）（駆動手段）
６２ 第２モータ（第２駆動部）（駆動手段）
７１ 蛇行制御部
８１ 位置情報検出センサ（位置情報検出手段）
９１ 第１モータドライバ（走行経路情報検出部）
９２ 第２モータドライバ（走行経路情報検出部）
１００，４００，５００ 自走式車両（走行装置）

Claims (17)

1. 走行装置の走行を制御する走行制御装置であって、
   前記走行装置の進行方向を変更する方向転換を含めた走行動作を制御する駆動制御部と、
   前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する走行経路情報検出部と、
   を備え、
   前記駆動制御部は、前記走行経路情報検出部の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する蛇行制御部を備えることを特徴とする走行制御装置。
2. 前記走行経路情報検出部は、前記走行装置の傾き状態を検出する傾斜センサとすることを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
3. 前記走行経路情報検出部は、前記走行装置の向いている方向を検出する方位センサとすることを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
4. 前記走行経路情報検出部は、前記走行経路の路面状態を検出する路面センサとすることを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
5. 前記走行経路情報検出部は、前記走行経路の路面状態を記憶するマップ情報記憶部から路面情報を取得するマップ情報取得部とすることを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
6. 前記蛇行制御部は、前記走行装置の走行速度に応じて、蛇行の振幅および蛇行の周期のうちの少なくとも一方の設定を変化させて蛇行制御することを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
7. 前記蛇行制御部は、更に天候情報を得る天候情報収集手段を備え、前記天候情報収集手段の収集結果に応じて、前記走行装置の蛇行の速度、振幅、蛇行の周期のうちの少なくとも１つの設定を変えて前記走行装置の蛇行制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
8. 前記走行装置の構成として、駆動源として蓄電池を備え、
   前記蛇行制御部は、前記蓄電池の残量に応じて、蛇行の速度、振幅、蛇行の周期のうちの少なくとも１つの設定を変化させて前記走行装置の蛇行制御を行なうことを特徴とする請求項１から７のうちの何れか一項に記載の走行制御装置。
9. 前記蛇行制御部は、前記走行装置の進行方向に対して左右の蛇行量が異なるように蛇行制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
10. 前記蛇行制御部は、蛇行の振幅および蛇行の周期のうちの少なくとも一方の設定を不規則なタイミングで変化させることを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
11. 前記走行装置の位置情報を検出する位置情報検出手段をさらに備え、
    前記蛇行制御部は、前記位置情報検出手段による検出結果に基づいて算出された蛇行量の値と理論値とに差が生じる場合は、蛇行走行の設定を修正する機能を備えることを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
12. 前記蛇行制御部は、前記走行装置が同じ走行経路を周回する場合は、周回毎に前記蛇行走行における蛇行の速度、振幅、蛇行の周期のうちの少なくとも１つの設定を変化させて蛇行制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
13. 前記走行装置は、駆動モータにより左右の車輪を回転させて走行動作を行なうものであって、
    前記走行経路情報検出部として、前記左右の車輪の回転速度を検出する速度センサと、前記左右の車輪をそれぞれ駆動する駆動モータに流れる電流を検出する電流センサと、を備え、
    前記駆動制御部は、前記速度センサと前記電流センサとの検出結果に基づき、当該走行装置が走行する路面状態を判定して、前記駆動モータを制御することを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
14. 前記走行経路情報検出部として、前記左右の車輪の回転速度を計測するとともに、前記駆動モータに流れる電流を計測するモータドライバを備え、
    前記駆動制御部は、前記モータドライバによる計測結果に基づき、当該走行装置が走行する路面状態を判定して、前記路面状態に応じて前記右側の車輪の回転速度と前記左側の車輪の回転速度との速度差を変化させるように前記駆動モータを制御することを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
15. 走行装置の走行を制御する走行制御装置を備えた走行装置において、
    前記走行制御装置として、請求項１から１４のうちの何れか一項に記載の走行制御装置を用いることを特徴とする走行装置。
16. 走行装置の走行を制御する走行制御方法であって、
    前記走行装置の進行方向を変更する方向転換を含めた走行動作を制御する工程と、
    前記走行装置が走行する走行経路の情報路面の状態を検出する工程と、
    前記走行経路の情報の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する工程と、
    を備えることを特徴とする走行制御方法。
17. 走行装置の走行を制御する走行制御プログラムであって、
    コンピュータにより、
    前記走行装置の進行方向を変更する方向転換を含めた走行動作を制御する駆動制御機能と、
    前記走行装置が走行する走行経路の情報を検出する走行経路情報検出機能と、
    前記走行経路の情報の検出結果に応じて前記走行装置を蛇行制御する蛇行制御機能と、
    を実現することを特徴とする走行制御プログラム。

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