JP2019215783A - 走行装置、走行装置の走行制御方法、走行装置の走行制御プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

走行装置、走行装置の走行制御方法、走行装置の走行制御プログラムおよび記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】対向する他の走行装置に対して従来よりも効率的に衝突を回避する走行装置を提供する。【解決手段】筐体と、前記筐体の周囲の障害物の位置を検知する障害物検知部と、前記障害物の位置に基づき、前記筐体の走行経路を決定する走行経路決定部と、前記走行経路に基づき前記筐体を走行させる走行駆動部とを備え、前記走行経路決定部は、前記筐体の周囲の障害物の位置に基づき、前記筐体の進路の幅方向にコース取りのための重み付けの分布を設定し、前記障害物検知部が前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定することを特徴とする走行装置。【選択図】図8

Description

本願発明は、走行装置、走行装置の走行制御方法、走行装置の走行制御プログラムおよび記録媒体に関する。
走行装置において、移動する障害物に対して回避行動をとることは、静止した障害物に対して回避行動をとる場合と比べて、一般に難易度が高くなる。
特に、同じ道路上で2台の自律走行型の走行装置が対向する場合、その回避コースは各走行装置が独自に決定するため、衝突直前まで各走行装置が左右どちらの側に回避するのかが分からず、2台とも同じ側に回避した場合、衝突してしまう危険性もある。
このような対向する走行装置同士の衝突を回避するため、進路上に対向する他の走行装置を検知すると、一旦停止するように制御する走行装置もあるが、他の走行装置を検知する度に逐一走行装置を停止させるのは効率的とはいえない。
また、2台の走行装置同士が通信を行って、互いの進路を回避する走行制御方法も提案されているが、この場合、処理が複雑になるという問題がある。
さらに、走行装置の走行制御方法として、従来、走行領域を示すマップ中に走行可能エリアや走行禁止エリアを予め設定しておき、設定された走行コースに沿って走るように制御する走行装置の走行制御方法も知られている。
このような走行装置の走行制御方法としては、前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値として演算するフィードフォワード制御手段と、上記前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値として演算するフィードバック制御手段の少なくとも一方を有し、上記フィードフォワード出力値の演算における演算項の重み付けと上記フィードバック出力値の演算における演算項の重み付けを上記前方環境認識手段で認識した障害物に応じて可変設定する制御ゲイン設定手段を備えた車両の運転支援装置の発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2014−19262号公報
しかしながら、上記のような走行制御方法を備えた2台の走行装置同士が同一の走行コースで対向する場合も、その回避コースは各走行装置が独自に決定するため、衝突直前まで各走行装置が左右どちらの側に回避するのかが分からず、2台とも同じ側に回避した場合、衝突してしまう危険性があることに変わりはない。
本願発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、対向する他の走行装置に対して従来よりも効率的に衝突を回避する走行装置、走行装置の走行制御方法および走行装置の走行制御プログラムを提供することを目的とする。
(1)この発明の走行装置は、筐体と、前記筐体の周囲の障害物の位置を検知する障害物検知部と、前記障害物の位置に基づき、前記筐体の走行経路を決定する走行経路決定部と、前記走行経路に基づき前記筐体を走行させる走行駆動部とを備え、前記走行経路決定部は、前記筐体の周囲の障害物の位置に基づき、前記筐体の進路の幅方向にコース取りのための重み付けの分布を設定し、前記障害物検知部が前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定することを特徴とする。
また、この発明の走行装置の走行制御方法は、走行装置の走行制御方法であって、前記走行装置の周囲の障害物の位置を検知する障害物検知ステップと、前記障害物の位置に基づき、前記筐体の走行経路を決定する走行経路決定ステップと、前記走行経路に基づき前記筐体を走行させる走行ステップとを有し、前記走行経路決定ステップにおいて、前記筐体の周囲の障害物の位置に基づき、前記筐体の進路の幅方向にコース取りのための重み付けの分布を設定し、前記障害物検知ステップにおいて、前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定することを特徴とする。
また、この発明の走行装置の走行制御プログラムは、走行制御装置によって実行される走行装置の走行制御プログラムであって、前記走行制御装置のプロセッサに、前記走行装置の周囲の障害物の位置を検知する障害物検知ステップと、前記障害物の位置に基づき、前記筐体の走行経路を決定する走行経路決定ステップと、前記走行経路に基づき前記筐体を走行させる走行ステップとを実行させ、前記走行経路決定ステップにおいて、前記筐体の周囲の障害物の位置に基づき、前記筐体の進路の幅方向にコース取りのための重み付けの分布を設定し、前記障害物検知ステップにおいて、前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定することを特徴とする。
また、この発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記走行制御装置のプロセッサに、前記走行装置の周囲の障害物の位置を検知する障害物検知ステップと、前記障害物の位置に基づき、前記筐体の走行経路を決定する走行経路決定ステップと、前記走行経路に基づき前記筐体を走行させる走行ステップとを実行させる走行制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記走行経路決定ステップにおいて、前記筐体の周囲の障害物の位置に基づき、前記筐体の進路の幅方向にコース取りのための重み付けの分布を設定し、前記障害物検知ステップにおいて、前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定することを特徴とする。
「障害物」は、壁や車両・人などであり、移動するものも移動しないものも含まれる。
「前記筐体の進路上に障害物を検知した場合」は、筐体が進路上をそのまま進めば、衝突の可能性のある障害物である。
「前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定する」は、例えば、障害物を検知した場合、当該障害物の左側(または右側)をすり抜けて回避する回避ルートを取るよう前記重み付けの分布を設定することである。
「走行制御装置によって実行される走行装置の走行制御プログラム」は、走行装置に搭載された走行制御装置によって実行されるプログラムである。
また、当該走行制御プログラムは、走行装置の走行を制御するサーバー等の外部の走行制御装置によって実行されるプログラムであってもよい。
本願発明の「筐体」は、車台本体11によって実現され、また、本願発明の「走行駆動部」は、電動モータ41R,41L、モータ軸42R,42Lおよびギアボックス43R,43Lおよび制御ユニット100の協働によって実現され、また、本願発明の「障害物検知部」は、距離検出部12によって実現され、また、本願発明の「走行経路決定部」は、制御ユニット100によって実現される。
本願発明によれば、走行装置の進路上に障害物を検知したとき、当該障害物に対して予め定められた回避ルートで回避するように取り決めることで、対向する他の走行装置に対して従来よりも効率的に衝突を回避する走行装置、走行装置の走行制御方法、走行装置の走行制御プログラムおよび記録媒体が提供される。
また、本願発明の走行装置は、次のように構成されてもよく、それらが適宜組み合わされてもよい。
(2)前記走行経路決定部は、前記筐体の進路の幅に応じて、前記重み付けの分布の幅が変化するように設定するものであってもよい。
「前記筐体の進路の幅に応じて、前記重み付けの分布の幅が変化するように設定する」は、例えば、進路の幅が広いほど、重み付けの分布の幅が広くなるように設定する。
このように、筐体の進路の幅に応じて、重み付けの分布の幅が変化するように設定することで、障害物に対して従来よりも柔軟かつ効率的に衝突を回避する走行装置が提供される。
(3)前記走行経路決定部は、前記重み付けの分布の幅に応じて、予め定められた行動をとるよう前記筐体の走行を決定するものであってもよい。
「前記重み付けの分布の幅に応じて、予め定められた行動をとるよう前記筐体の走行を決定する」は、例えば、走行装置が通ることのできないほど幅の狭い進路の場合は、筐体を停止させ、走行装置が少なくとも1台通ることのできるほど幅の広い進路の場合は、進路内を走行させるなどである。
このように、前記重み付けの分布の幅の大きさに応じて行動を決定するため、障害物に対して従来よりも柔軟かつ効率的に衝突を回避する走行装置が提供される。
(4)前記走行経路決定部は、前記障害物の近傍領域の重みの大きさが前記障害物から離れた領域の重みの大きさよりも小さくなるように前記重み付けの分布を設定し、前記筐体が走行すべき走行領域が狭いほど、前記分布のピークが鋭くなるように前記重み付けの分布を設定するものであってもよい。
このようにすれば、障害物の位置および走行領域の広さに応じて、障害物に筐体が衝突しないように走行領域の重み付けをおこなうことにより、障害物に対して従来よりも効率的に衝突を回避する走行車両を実現することができる。
(5)前記走行経路決定部は、前記重み付けの分布の勾配の大きさに応じて、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定するか、または筐体を停止させるものであってもよい。
「前記重み付けの分布の勾配」は、進路の幅が狭いほど勾配が大きくなる。
例えば、走行経路決定部は、走行装置が通ることのできないほど幅の狭い進路の場合は、筐体を停止させ、走行装置が少なくとも1台通ることのできるほど幅の広い進路の場合は、進路内の障害物を回避する回避コースをとって筐体が走行するように重み付けの分布を設定する。
このようにすれば、前記重み付けの分布の勾配の大きさに応じて、前記障害物を回避すべきか、または停止すべきかを決定するため、障害物に対して従来よりも効率的に衝突を回避する走行車両を実現することができる。
(6)前記障害物検知部は、前記障害物の移動速度をさらに検知し、前記障害物検知部が前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記走行経路決定部は、前記障害物の移動速度に応じて予め定められたタイミングで前記筐体を回避させる走行経路を決定するものであってもよい。
このようにすれば、障害物の移動速度に応じた所定のタイミングで回避させることで、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避する走行装置が提供される。
(7)前記走行経路決定部は、前記障害物の移動速度に応じて前記重み付けのピーク位置のずれ量を変化させるものであってもよい。
「前記障害物の移動速度に応じて前記重み付けのピーク位置のずれ量を変化させる」とは、例えば、障害物の移動速度が速いほど、ピーク位置のずれ量を増やして筐体を急旋回させる。
このようにすれば、障害物の移動速度に応じた所定のずれ量で前記重み付けのピーク位置をずらすことで、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避する走行装置が提供される。
(8)前記走行経路決定部は、前記障害物の移動速度に応じて前記重み付けのピーク位置をずらすタイミングを変化させるものであってもよい。
このようにすれば、障害物の移動速度に応じた所定のタイミングで前記重み付けのピーク位置をずらすことで、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避する走行装置が提供される。
(9)前記筐体が複数の経路をとることができるほど広い領域内において、前記領域を予め定められた複数のコースに分け、前記走行経路決定部は、前記複数のコースのうち予め定められたコースのみを前記筐体が取るように前記重み付けの分布を設定するものであってもよい。
このようにすれば、複数の走行経路のとり方が選択できる幅広い道路内においては、道路を複数のコースに分けて、前記複数のコースのうち所定のコースのみを走行するように重み付けの設定を行うことで、複雑な重み付けの処理を行うことなく、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避する走行装置が提供される。
本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両を示す左側面図である。 図1の自律走行型車両の平面図である。 図1の自律走行型車両における電動車台部の概略構成を説明する右側面図である。 図3(A)のB−B線矢視断面図である。 従来の自律走行型車両が同じ道路上で対向した場合の走行制御方法の一例を示す説明図である。 本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両が同じ道路上で対向した場合の走行制御方法の一例を示す説明図である。 本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両の走行制御方法の流れを示すフローチャートである。 本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両の走行経路の決定方法の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両の走行経路の決定方法の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態2に係る自律走行型車両の走行制御方法の流れを示すフローチャートである。 本願発明の実施形態2に係る自律走行型車両の走行経路の決定方法の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態2に係る自律走行型車両の走行経路の決定方法の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態2に係る自律走行型車両の走行の具体例を示した説明図である。 本願発明の実施形態3に係る自律走行型車両の走行領域の重み付けの決定方法の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態3に係る自律走行型車両の走行領域の重み付けの決定方法の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態4に係る自律走行型車両の走行領域の重み付けの設定の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態4に係る自律走行型車両の走行領域の重み付けの設定の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態4に係る自律走行型車両の走行領域の重み付けの設定の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態4に係る自律走行型車両の走行領域の重み付けの設定の一例を示した説明図である。 本願発明の実施形態5に係る自律走行型車両の走行領域の重み付けの設定の一例を示した説明図である。
以下、図面を参照しながら、本願発明の走行装置の一例としての自律走行型車両1の実施形態について詳説する。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。
本願発明は、自律走行型の車両への適用に限定されず、自動による障害物回避機能を有するものであれば、人が運転する車両に適用するものであってもよい。
(実施形態1)
図1は、本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両1を示す左側面図であり、図2は、図1の自律走行型車両1の平面図である。また、図3(A)は、実施形態1に係る自律走行型車両1における電動車台部10の概略構成を説明する右側面図であり、図3(B)は、図3(A)のB−B線矢視断面図である。
本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両1は、主として、電動車台部10と、電動車台部10上に設けられた昇降機構部50と、昇降機構部50の先端部に設けられた撮像部としての監視カメラ60を備える。
さらに詳しくは、電動車台部10の前端部上には距離検出部12が設けられ、電動車台部10の後端部上にはWi‐Fiアンテナ71および警告灯72が設けられ、電動車台部10の左右側面および後端面にはCCDカメラ73が設けられ、昇降機構部50の監視カメラ60の後方位置にはGPSアンテナ74が設けられている。
距離検出部12は、移動する前方領域や路面の状態を確認する機能を有し、光を出射する発光部と、光を受光する受光部と、前記前方空間の所定の複数の測点SPに向けて前記光が出射されるように、光の出射方向を走査させる走査制御部とを備える。
距離検出部12としては、所定の距離測定領域内の2次元(2D)空間または3次元(3D)空間にレーザーを出射し、前記距離測定領域内の複数の測点SPにおける距離を測定するLIDAR(Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging:ライダー)を用いることができる。
制御ユニット100は、自律走行型車両1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、例えば制御部(走行制御部および安全制御部)、障害物検知部、人検知部、指示認識部、通信部、指示実行部、記憶部などから構成される。
制御ユニット100は、記憶部に記憶された自律走行型車両1の走行制御用の走行制御プログラムに基づき、自律走行型車両1の走行制御を実行する。
また、制御ユニット100は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された前記走行制御プログラムを読み取って実行するものであってもよい。
また、制御ユニット100は、通信部を介して、サーバー等の外部の走行制御装置から受信した走行制御指令に基づき、自律走行型車両1の走行を制御するものであってもよい。
この場合、外部の走行制御装置は、サーバー等の記憶部に記憶され、またはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された自律走行型車両1の走行制御プログラムを読み取って実行する。
自律走行型車両1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、監視カメラ60、距離検出部12およびGPS(Global Positioning System)から取得した情報を利用して、障害物を避けながら、所定の経路を走行するよう構成されている。
実施形態1において、距離検出部12は、2次元(2D)空間にレーザーを出射して測点SPまでの距離を測定するが、3次元(3D)空間にレーザーを出射するものであってもよい。
自律走行型車両1は、監視カメラ60や距離検出部12等を利用して、電動車台部10の進行方向前方の状態を確認しながら自走する。例えば、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する。
次に、図3(A)および(B)を参照しながら自律走行型車両1の走行に関係する構成を説明する。なお、図3(A)において右側の前輪21および後輪22を2点鎖線で示し、図3(B)において後述するスプロケット21b、22b、31b、32bを点線で示している。
<電動車台部10の説明>
電動車台部10は、車台本体11と、車台本体11の前後左右に設けられた4つの車輪と、4つの車輪のうち少なくとも前後一方側の左右一対の車輪を個別に回転駆動する2つの電動モータ41R、41Lと、2つの電動モータ41R、41Lに電力を供給するバッテリ40と、距離検出部12と、制御ユニット100とを備える。
実施形態1に係る場合、図3(A)(B)に示すように、電動車台部10は矢印A方向に前進するため、矢印A側の左右の車輪が前輪21、31であり、残りの左右の車輪が後輪22、32であり、左右の前輪21、31が2つの電動モータ41R、41Lにて個別に駆動制御される。
図3(B)において、前輪21、31および後輪22、32はそれぞれ、接地中心点G21、G31およびG22、G32を有する。
また、バッテリ40は、車台本体11の収容スペース16内に収納される。
なお、図3(A)(B)では、単に電動車台部10を構成する各構成部およびそれらの配置を説明するものであるため、図3(A)(B)で示された電動車台部10の各構成部の大きさや間隔等は図1および図2に示された電動車台部10と必ずしも一致するものではない。
車台本体11において、前面13と後面14には、バンパー17f、17rが取り付けられると共に、右側面12Rと左側面12Lには帯状のカバー18が設置され、車台本体11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。前輪21、31の車軸21a、31aは同一の第1軸心P上に配置されると共に、後輪22、32の車軸22a、32aは同一の第2軸心P上に配置されている。
なお、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。
右および左のそれぞれ一対の前輪21、31と後輪22、32は、動力伝達部材であるベルト23、33によって連動する。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21のスプロケット21bと後輪22のスプロケット22bとの間には、例えばスプロケット21b、22b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が設けられると共に、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31のスプロケット31bと後輪32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。
したがって、右と左の前輪と後輪(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。実施形態1では、前輪21、31を駆動する場合を例示している。一方の車輪21、31を駆動輪とした場合に、他方の車輪22、32は、動力伝達部材であるベルト23、33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。
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21b、31bとこのスプロケット21b、31bに歯合する突起を設けたベルト23、33を用いるほか、例えば、スプロケット21b、31bとこのスプロケット21b、31b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23、33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3(A)と(B)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。
車台本体11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は車台本体11の進行方向(矢印A方向)の中心線CL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。
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41R、41L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21a、31a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、一対の後輪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はそれぞれ車台本体11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。
以上の構成により、進行方向右側の前後輪21、22と、左側の前後輪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の回転によって前輪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を介して後方の車軸22a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。
<本願発明の実施形態1に係る走行制御処理の概要>
次に、図4〜図8に基づき、本願発明の実施形態1に係る走行制御処理の流れについて説明する。
図4は、従来の自律走行型車両2が同じ道路上で対向した場合の走行制御方法の一例を示す説明図である。また、図5は、本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両1が同じ道路上で対向した場合の走行制御方法の一例を示す説明図である。また、図6は、本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両1の走行制御方法の流れを示すフローチャートである。また、図7および図8は、本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両1の走行経路TRの決定方法の一例を示した説明図である。
<従来の自律走行型車両2の走行制御方法の概要>
図4に示すように、従来の自律走行制御機能を有する2台の自律走行型車両2同士が両側を壁WLに挟まれた道路上で対向した場合を想定する。
このとき、回避コースは、各車両が独自に決定するため、衝突直前まで、各車両が左右どちらの側に回避するのかが分からない。
それゆえ、図4の矢印に示すように、2台の車両とも同じ側に回避する動作を行った場合、衝突してしまう危険性がある。
<本願発明の実施形態1に係る自律走行型車両1の走行制御方法の概要>
そこで、本願発明の自律走行型車両1においては、図5に示すように、前方に対向車両を検知した際に予め定められた側(図5の例では、左側)に回避コースをとるように決めておく。
このように、前方に対向車両を検知した際に、どちらの側に回避すべきかを決めておくことで、道路上で対向する2台の車両が互いに衝突することを効率よく回避することができる。
走行制御方法の流れとしては、図6のステップS1に示すように、自律走行型車両1が走行を開始した後、障害物検知部が前方に対向車両を検知したか否かを判定する(ステップS1)。
障害物検知部が前方に対向車両を検知した場合(ステップS1の判定がYesの場合)、制御ユニット100は、当該対向車両に対して予め定められた方向に車両が回避するように走行領域TAの重み付けを設定する(ステップS2)。
走行領域TAの重み付けについては、図7および図8の説明において後述する。
続いて、ステップS3において、制御ユニット100は、ステップS2で設定した重み付けに従って車両を走行させる(ステップS3)。
次に、ステップS4において、制御ユニット100は、車両の走行を終了すべきか否かを判定する(ステップS4)。
例えば、車両の走行終了指示を受け付けた場合やバッテリ40の残量の減少により、所定のターミナルに帰還した場合などに、制御ユニット100は、車両の走行を終了すべきと判定する。
車両の走行を終了すべきと判定した場合(ステップS4の判定がYesの場合)、制御ユニット100は、車両の走行を終了させる。
一方、車両の走行を終了すべきでないと判定した場合(ステップS4の判定がNoの場合)、制御ユニット100は、ステップS1の判定を繰り返す(ステップS1)。
具体的な走行制御方法としては、図7に示すように、制御ユニット100は、車両の周囲の障害物の検知状況に基づき、車両が走行すべき経路の優先度に応じて重み付けされた走行領域TAを設定する。
図7(A)に示すように、両側を壁WLで挟まれた領域内を自律走行型車両1が走行する場合、図7(B)に示すような走行領域TAの重み付けが行われる。
ここで、図7(B)のグラフの横軸は、領域の幅方向xを示し、縦軸は重みの大きさを示す。図8(B)、図10(B)、図11(B)、図13(B)(C)および図14(B)(C)についても同様である。
制御ユニット100は、重みが大きな走行経路をなるべく優先して走行するように車両の走行を制御する。
図7(B)の例においては、道路の幅の中央部分に大きな重みがあるため、車両は道路の中央を優先して走行する。
なお、重み付けは、障害物に近づくほど重みが小さくなるように決定される。
図7(A)の例では、道路の左右両側に壁WLが存在するため、図7(B)に示すように、壁WLの近傍の重みが小さくなり、壁WLから離れた中央部分の重みが大きくなる。
また、図7(B)の重みの大きさを、図7(A)の走行領域TAの濃淡で表す。
すなわち、図7(A)において、重みの大きな領域ほど、走行領域TAの濃度が濃く描かれ、一方、重みの小さな領域ほど、走行領域TAの濃度が薄く描かれている。
それゆえ、制御ユニット100は、重みの大きな領域、すなわち、走行領域TAの濃度が濃く描かれた領域を優先して走行経路TRを決定し、車両を走行させる。
図7(A)の例では、自律走行型車両1は、道路の中央を前方に進む直線状の走行経路TRを走行する。
一方、図8(A)に示すように、両側を壁WLで挟まれた道路上で2台の車両1Aおよび1Bが対向する場合、図8(B)に示すような走行領域TAの重み付けが行われる。
図8(A)の例では、車両1Aの左右両側に壁WLが存在するだけでなく、前方に対向車両1Bが検知されたため、壁WLの近傍の重みが小さくなるだけでなく、対向車両1Bの近傍の重みも小さくなる。
その結果、図8(B)に示すように、道路の幅方向xの左寄りの部分の重みが大きくなる。
それゆえ、制御ユニット100は、重みの大きな領域、すなわち、走行領域TAの濃度が濃く描かれた領域を優先して走行経路TRを決定し、車両を走行させる。
図8(A)の例では、車両1Aは、対向車両1Bに対して、左側に回避する走行経路TRを走行する。
また、制御ユニット100は、前方に対向車両を検知した場合、予め定められた側(実施形態1では、左側)への走行経路TRの重みが大きくなるように、走行領域TAの重み付けを行う。
なお、図7および図8の例では、道路の両側に壁WLがある場合を想定したが、道路の両側が切り立った崖などの走行できない領域になっている場合も、当該領域の近傍の重みが小さくなるように、走行領域TAの重み付けを行うものとする。
このように、前方に対向車両を検知した場合に予め定められた側への走行経路TRの重みが大きくなるように走行領域TAの重み付けを行い、重みの大きな経路を優先して車両を走行させることにより、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避する自律走行型車両1を実現することができる。
(実施形態2)
次に、図9〜図12に基づき、本願発明の実施形態2に係る走行制御方法の一例について説明する。
図9は、本願発明の実施形態2に係る自律走行型車両1の走行制御方法の流れを示すフローチャートである。また、図10および図11は、本願発明の実施形態2に係る自律走行型車両1の走行経路TRの決定方法の一例を示した説明図である。また、図12は、本願発明の実施形態2に係る自律走行型車両1の走行の具体例を示した説明図である。
実施形態1においては、自律走行型車両1の障害物検知部が前方に対向車両を検知した場合、制御ユニット100は、走行領域TAの幅の広さによらず、予め定められた側への走行経路TRの重みが大きくなるように、走行領域TAの重み付けを行っていた。
しかしながら、1台の車両しか通ることのできない狭い道路上に対向車両1Bを検知した場合、同時に2台の車両が通ることのできる十分な幅がないため、制御ユニット100は、道路内を通る走行経路TR自体を回避してしまうおそれがある。
実施形態2では、このような問題を解決すべく、前方の道路に対向車両1Bを検知した場合、車両1Aの制御ユニット100は、図9に示すような走行制御を行うものとする。
図9のステップS11において、車両1Aが走行を開始した後、障害物検知部が前方の道路上に対向車両1Bを検知したか否かを検知する(ステップS11)。
障害物検知部が前方の道路上に対向車両1Bを検知した場合(ステップS11の判定がYesの場合)、制御ユニット100は、ステップS12において、障害物検知部の検知結果に基づき、走行領域TAの重みのピークが道路幅に応じた幅および高さになるように走行領域TAの重み付けを設定する(ステップS12)。
具体的には、図10に示すように、制御ユニット100は、車両1Aの前方の道路の壁WLの検知結果に基づき、重み付けされた走行経路TRを設定する。
図10(A)に示すように、1台の車両しか通ることができない狭い道路を検知した場合、図10(B)に示すように、道路の壁WLとの衝突を回避すべく、重みのピーク幅が小さくなるように走行領域TAの重み付けが行われる。
このように、重みのピーク幅が小さくなるように走行領域TAの重み付けを行うことにより、車両が壁WLから離れた道路の中央の走行経路TRのみを優先して通るようになるため、自律走行型車両1は狭い道路内も安全に走行することが可能になる。
一方、図11(A)に示すように、2台以上の車両が通ることのできる幅広い道路を検知した場合、図11(B)に示すように、重みのピーク幅が大きくなるように走行領域TAの重み付けが行われる。
このように、重みのピーク幅が大きくなるように走行領域TAの重み付けが行うことにより、車両が道路の中央付近の幅広い領域をなるべく走行しつつ、回避行動をとることが可能となるため、不測の事態に対処しやすくなる。
次に、ステップS13において、制御ユニット100は、2台の車両が同時に通れるほど道路幅が広いか否かを判定する(ステップS13)。
2台の車両が通れるほど道路幅が広い場合(ステップS13の判定がYesの場合)、制御ユニット100は、ステップS14において、対向車両1Bに対して予め定められた方向に車両1Aが回避するように走行領域TAの重み付けを設定する(ステップS14)。
その後、制御ユニット100は、ステップS17の処理を行う(ステップS17)。
一方、ステップS13において、2台の車両が通れるほど道路幅が広くない場合(ステップS13の判定がNoの場合)、制御ユニット100は、ステップS15において、道路の手前で車両1Aを一時停止させて待機させ、または、車両1Aが既に道路上にいる場合は、道路外へいったん後退させてから待機させる(ステップS15)。
具体的には、図12(A)に示すように、車両が1台分しか通れない狭い道路上に対向車両1Bを検知した場合、車両1Aは、道路の手前で一時停止する。
また、車両1Aがすでに道路上にいるときは、対向車両1Bの走行の邪魔にならないよう、車両1Aはいったん後退し、道路外に出てから待機する。
続いて、図9のステップS16において、制御ユニット100は、対向車両1Bが道路外に出たか否かを判定する(ステップS16)。
対向車両1Bが道路外に出た場合(ステップS16の判定がYesの場合)、制御ユニット100は、ステップS17の処理を行う(ステップS17)。
一方、対向車両1Bが道路外に出ていない場合(ステップS16の判定がNoの場合)、制御ユニット100は、ステップS16の判定を繰り返す(ステップS16)。
次に、ステップS17において、制御ユニット100は、設定した重みに従って車両1Aを走行させる(ステップS17)。
図12(B)に示すように、対向車両1Bが道路外に出たことを検知した場合、車両1Aは、道路幅に応じて設定した走行領域TAの重みに従って道路内を走行する。
次に、ステップS18において、制御ユニット100は、車両の走行を終了すべきか否かを判定する(ステップS18)。
車両の走行を終了すべきと判定した場合(ステップS18の判定がYesの場合)、制御ユニット100は、車両の走行を終了させる。
一方、車両の走行を終了すべきでないと判定した場合(ステップS18の判定がNoの場合)、制御ユニット100は、ステップS11の判定を繰り返す(ステップS11)。
このように、1台分の車両しか通ることのできない狭い道路上に対向車両1Bを検知した場合、道路外で車両1Aを一時待機させ、対向車両1Bが道路外に出た後に道路を通ることで、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避する自律走行型車両1を実現することができる。
(実施形態3)
次に、図13および図14に基づき、本願発明の実施形態3に係る走行制御方法の一例について説明する。
図13および図14は、本願発明の実施形態3に係る自律走行型車両1の走行領域TAの重み付けの決定方法の一例を示した説明図である。
実施形態1および2においては、車両1Aと対向車両1Bとの間の移動速度にかかわらず、車両1Aの前方に対向車両1Bを検知した場合、対向車両1Bや壁WLなどの障害物の位置のみから、走行領域TAの重み付けを決定していた。
一方、対向車両1Bが車両1Aに向かって高速で接近する場合、車両1Aを素早く旋回させなければ、車両1Aが対向車両1Bと衝突してしまう可能性が高くなる。
このような問題を解決するため、実施形態3においては、対向車両1Bの移動速度も考慮して、走行領域TAの重み付けを決定する。
図13(A)に示すように、対向車両1Bの移動速度が小さい場合を想定する。
対向車両1Bが車両1Aに接近する前、走行領域TAの重みは、図13(B)に示すように、左右対称の幅広いピーク幅を有する。
ここで、対向車両1Bが接近したとき、図13(C)に示すように、ピークの位置が左側にシフトする。
次に、図14(A)に示すように、対向車両1Bの移動速度が大きい場合を想定する。
対向車両1Bが車両1Aに接近する前、走行領域TAの重みは、図14(B)に示すように、左右対称の幅広いピーク幅を有する。
ここで、対向車両1Bが接近したとき、図14(C)に示すように、ピークの位置が左側にシフトするが、ピーク位置をずらすタイミングを図13(C)の場合よりも早くする。
また、このとき、ピーク幅を小さくして旋回の応答速度を早くしてもよい。
このように、対向車両1Bの移動速度を考慮し、当該移動速度が大きいほど、走行領域TAの中央からの重みのピーク位置のずれ量を増やして急旋回させることで、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避する自律走行型車両1を実現することができる。
(実施形態4)
次に、図15および図16に基づき、本願発明の実施形態4に係る走行制御方法の一例について説明する。
図15および図16は、本願発明の実施形態4に係る自律走行型車両1の走行領域TAの重み付けの設定の一例を示した説明図である。
実施形態1〜3において、前方に障害物を検知した場合に予め定められた側に重み付けをおこない、重みの大きな経路を優先して車両を走行させることにより、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避していた。
しかしながら、全ての領域において走行領域TAの重み付けの処理を行うと、処理すべき量が膨大になってしまう。
そこで、実施形態4において、複数の回避経路がとれるような幅広い道路内では、図15に示すように、車両ごとに異なる走行経路TRを優先して進むよう、予め走行領域TAの重み付けの設定を行っておく。
図15の例においては、対向する車両1Aおよび1Bがそれぞれ異なる2車線の走行経路TR1およびTR2のうち、左側の走行経路を走行するように走行領域TAの重み付けの設定をしている。
また、図16の例においては、車両1A〜1Cがそれぞれ3車線の走行経路TR1〜TR3を走行するように、走行領域TAの重み付けの設定をしている。
図15および図16の例では、自律走行型車両1が道路内を走行する場合を示したが、道路内に限らず、複数台の車両が通れるほど広い領域内であれば、任意の場所で走行領域TAの重み付けの設定をおこなうようにしてもよい。
このように、複数の走行経路TRのとり方が選択できる幅広い道路内において、車両ごとに異なる走行経路TRを走行するように走行領域TAの重み付けの設定をおこなうことで、複雑な重み付けの処理を行うことなく、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避する自律走行型車両1を実現することができる。
(実施形態5)
次に、図17〜図19に基づき、本願発明の実施形態5に係る走行制御方法の一例について説明する。
図17〜図19は、本願発明の実施形態5に係る自律走行型車両1の走行領域TAの重み付けの設定の一例を示した説明図である。
実施形態4では、車両ごとに異なる走行経路TRを優先して進むよう、予め走行領域TAの重み付けの設定を行っていた。
一方、実施形態5では、対向車両の数に応じて、車両ごとに異なる走行経路TRを優先して進むよう、予め走行領域TAの重み付けの設定を行っておく。
図17の例においては、対向車両が存在しない場合、車両1Aは、走行経路TR1を優先して進むよう、走行領域TAの重み付けの設定をしている。
一方、図18に示すように、1台の対向車両1Bを検知した場合、車両1Aおよび1Bがそれぞれ2車線の走行経路TR1およびTR2を走行するように、走行領域TAの重み付けの設定をしている。
さらに、図19に示すように、2台の対向車両1Bおよび1Cを検知した場合、車両1A〜1Cがそれぞれ3車線の走行経路TR1〜TR3を走行するように、走行領域TAの重み付けの設定をしている。
このように、複数の走行経路TRのとり方が選択できる幅広い道路内において、対向車両の数に応じて、車両ごとに異なる走行経路TRを走行するように走行領域TAの重み付けの設定をおこなうことで、複雑な重み付けの処理を行うことなく、対向車両に対して従来よりも効率的に衝突を回避する自律走行型車両1を実現することができる。
この発明の好ましい態様には、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含まれる。
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
1:自律走行型車両、 1A〜1C:車両、 2:従来の自律走行型車両、 10:電動車台部、 11:車台本体、 12:距離検出部、 12R:右側面、 12L:左側面、 13:前面、 14:後面、 15:底面、 16:収容スペース、 17f,17r:バンパー、 18:カバー、 21,31:前輪、 21a,22a,31a,32a:車軸、 21b,22b,31b,32b:スプロケット、 22,32:後輪、 23,33:ベルト、 31Wa,32Wa:車輪本体、 31Wb,32Wb:タイヤ、 40:バッテリ、 41R,41L:電動モータ、 42R,42L:モータ軸、 43R,43L:ギアボックス、 44R,44L:軸受、 50:昇降機構部、 52:ブーム、 53:平衡部、 60:監視カメラ、 71:Wi‐Fiアンテナ、 72:警告灯、 73:CCDカメラ、 74:GPSアンテナ、 100:制御ユニット、 A:矢印、 CL:中心線、 CP:中心点、 CR:円形、 G21,G31,G22,G32:接地中心点、 MP:中間点、 P:第1軸心、 P:第2軸心、 R:半径、 SA:検知エリア、 SL:停止ライン、 SP:測点、 TA:走行領域、 TR,TR1〜TR3:走行経路、 WL:壁、 x:幅方向

Claims (12)

  1. 筐体と、
    前記筐体の周囲の障害物の位置を検知する障害物検知部と、
    前記障害物の位置に基づき、前記筐体の走行経路を決定する走行経路決定部と、
    前記走行経路に基づき前記筐体を走行させる走行駆動部とを備え、
    前記走行経路決定部は、前記筐体の周囲の障害物の位置に基づき、前記筐体の進路の幅方向にコース取りのための重み付けの分布を設定し、前記障害物検知部が前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定することを特徴とする走行装置。
  2. 前記走行経路決定部は、前記筐体の進路の幅に応じて、前記重み付けの分布の幅が変化するように設定する請求項1に記載の走行装置。
  3. 前記走行経路決定部は、前記重み付けの分布の幅に応じて、予め定められた行動をとるよう前記筐体の走行を決定する請求項1または2に記載の走行装置。
  4. 前記走行経路決定部は、前記障害物の近傍領域の重みの大きさが前記障害物から離れた領域の重みの大きさよりも小さくなるように前記重み付けの分布を設定し、前記筐体が走行すべき走行領域が狭いほど、前記分布のピークが鋭くなるように前記重み付けの分布を設定する請求項1〜3のいずれか1つに記載の走行装置。
  5. 前記走行経路決定部は、前記重み付けの分布の勾配の大きさに応じて、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定するか、または筐体を停止させる請求項1〜4のいずれか1つに記載の走行装置。
  6. 前記障害物検知部は、前記障害物の移動速度をさらに検知し、
    前記障害物検知部が前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記走行経路決定部は、前記障害物の移動速度に応じて予め定められたタイミングで前記筐体を回避させる走行経路を決定する請求項1〜5のいずれか1つに記載の走行装置。
  7. 前記走行経路決定部は、前記障害物の移動速度に応じて前記重み付けのピーク位置のずれ量を変化させる請求項6に記載の走行装置。
  8. 前記走行経路決定部は、前記障害物の移動速度に応じて前記重み付けのピーク位置をずらすタイミングを変化させる請求項6または7に記載の走行装置。
  9. 前記筐体が複数の経路をとることができるほど広い領域内において、前記領域を予め定められた複数のコースに分け、
    前記走行経路決定部は、前記複数のコースのうち予め定められたコースのみを前記筐体が取るように前記重み付けの分布を設定する請求項1〜8のいずれか1つに記載の走行装置。
  10. 走行装置の走行制御方法であって、
    前記走行装置の周囲の障害物の位置を検知する障害物検知ステップと、
    前記障害物の位置に基づき、前記筐体の走行経路を決定する走行経路決定ステップと、
    前記走行経路に基づき前記筐体を走行させる走行ステップとを有し、
    前記走行経路決定ステップにおいて、前記筐体の周囲の障害物の位置に基づき、前記筐体の進路の幅方向にコース取りのための重み付けの分布を設定し、前記障害物検知ステップにおいて、前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定することを特徴とする走行装置の走行制御方法。
  11. 走行制御装置によって実行される走行装置の走行制御プログラムであって、
    前記走行制御装置のプロセッサに、
    前記走行装置の周囲の障害物の位置を検知する障害物検知ステップと、
    前記障害物の位置に基づき、前記筐体の走行経路を決定する走行経路決定ステップと、
    前記走行経路に基づき前記筐体を走行させる走行ステップとを実行させ、
    前記走行経路決定ステップにおいて、前記筐体の周囲の障害物の位置に基づき、前記筐体の進路の幅方向にコース取りのための重み付けの分布を設定し、前記障害物検知ステップにおいて、前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定することを特徴とする走行装置の走行制御プログラム。
  12. 前記走行制御装置のプロセッサに、
    前記走行装置の周囲の障害物の位置を検知する障害物検知ステップと、
    前記障害物の位置に基づき、前記筐体の走行経路を決定する走行経路決定ステップと、
    前記走行経路に基づき前記筐体を走行させる走行ステップとを実行させる走行制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記走行経路決定ステップにおいて、前記筐体の周囲の障害物の位置に基づき、前記筐体の進路の幅方向にコース取りのための重み付けの分布を設定し、前記障害物検知ステップにおいて、前記筐体の進路上に障害物を検知した場合、前記障害物に対して予め定められた方向の回避コースの重みが大きくなるように前記重み付けの分布を設定することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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