JP2020187551A - 自律走行車 - Google Patents

Abstract

【課題】交差点の進入側で徐行及び停止することができる自律走行車を提供する。【解決手段】地図情報と自己位置に基づいて走行経路を走行する自律走行車１０は、始点と終点から生成された走行経路Ｒｔと、交差点エリアＥｉのうちの進入側の特定の境界線との交点Ｐｉを、走行経路を分断する目的地として設定し、目的地に近づくと減速するとともに目的地に到着すると停止する。【選択図】図９

Description

本発明は、自律走行車に関するものである。

特許文献１に開示の自動走行システムにおいては、撮像手段で誘導経路及び分岐タイルを撮像し、撮像した撮像情報から分岐タイルに設けられた誘導情報を抽出し、この誘導情報に基づいて自動走行車両の走行を制御する。こうすることにより、予め誘導経路及び分岐タイルを設けることで、自動走行車両に走行ルートに関する情報を持たせること無く、目的地に到達することが可能となる。

特開２０１７−１０２６０１号公報

ところで、自律走行車において、交差点の進入側での徐行及び一時停止が要求されるが、自動生成された経路に対して、交差点の情報を付与する方法がない。
本発明の目的は、交差点の進入側で徐行及び停止することができる自律走行車を提供することにある。

上記課題を解決するための自律走行車は、地図情報と自己位置に基づいて走行経路を走行する自律走行車であって、始点と終点から生成された走行経路と、交差点エリアのうちの進入側の特定の境界線との交点を、前記走行経路を分断する目的地として設定し、前記目的地に近づくと減速するとともに目的地に到着すると停止することを要旨とする。

これによれば、始点と終点から生成された走行経路と、交差点エリアのうちの進入側の特定の境界線との交点を、走行経路を分断する目的地として設定し、目的地に近づくと減速するとともに目的地に到着すると停止することにより、交差点の進入側で徐行及び停止することができる。

また、自律走行車において、前記停止後の再走行の際に、徐行するようにするとよい。

本発明によれば、交差点の進入側で徐行及び停止することができる。

自律走行車の平面図。 自律走行車のブロック図。 走行制御処理を示すフローチャート。 （ａ），（ｂ）は走行制御処理を説明するための図。 走行制御処理を説明するための図。 走行制御処理を説明するための図。 走行速度の推移を示す図。 交差点付近での走行制御処理を説明するための図。 交差点付近での走行制御処理を説明するための図。 別例の交差点での走行制御処理を説明するための図。 別例の交差点での走行制御処理を説明するための図。 別例の交差点での走行制御処理を説明するための図。 別例の交差点エリアを説明するための図。 別例の交差点エリアを説明するための図。 別例の交差点エリアを説明するための図。 比較例における交差点での走行制御処理を説明するための図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、自律走行車１０は、地図情報と自己位置に基づいて走行経路Ｒｔを走行する。

自律走行車１０は、車体２０と、車体２０に搭載された制御装置３０と、を備える。車体２０は、複数の車輪２１を備える。自律走行車１０は、例えば、荷を搬送する搬送台車である。

本実施形態の車輪２１は、全方向移動車輪である。全方向移動車輪とは、車軸と一体となって回転することに加えて、車軸の軸線方向への移動を許容する車輪である。車輪２１は４つ設けられている。車輪２１の回転数及び回転方向が制御されることで、車体２０の向きを維持した状態での全方向への移動、車体２０の向きを変更しながらの移動、移動しない状態での車体２０の向きの変更が可能である。なお、上記した「全方向」とは、自律走行車１０が走行する路面上や床面上での移動方向を示す。

図２に示すように、自律走行車１０は、車輪２１を駆動させる駆動機構４０を備える。駆動機構４０は、車輪２１を回転させるためのモータ４１と、モータ４１を駆動させるモータドライバ４２と、を備える。なお、図示は省略するが、モータ４１及びモータドライバ４２は、車輪２１の数と同数設けられる。モータドライバ４２は、制御装置３０からの指令に応じてモータ４１の回転数を制御する。制御装置３０は、モータドライバ４２を介してモータ４１の回転数を制御することで、車体２０の進行方向を制御可能である。

車両の自己位置は、ＧＰＳにより検出してもよいが、距離センサ等の車載センサを用いて車両周囲の物体を検出して地図情報と比較して自己位置を推定してもよい。
図２に示すように、制御装置３０は、ＣＰＵ３１と、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部３２と、を備える。記憶部３２には、車体２０を制御するための種々のプログラムが記憶されている。制御装置３０は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。制御装置３０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。

記憶部３２において、地図情報が記憶されているとともに、その地図情報において交差点エリアＥｉ（図９参照）が予め設定されている。地図情報を用いて走行経路Ｒｔ（図８参照）が設定されるとともに交差点エリアＥｉ（図９参照）が設定される。経路生成部及び交差点エリア設定部は車両に搭載してもよいが、車両の外部機器としてもよい。

図１に示すように、自律走行車１０を走行させる際には、制御装置３０は、走行経路Ｒｔを生成する。走行経路Ｒｔは、自律走行車１０の始点（例えば出発点である現在位置）Ｐｓから終点（例えば最終到達点）Ｐｅまでの経路である。なお、自律走行車１０が直進している場合、車両正面が走行経路Ｒｔを向く。走行経路Ｒｔの生成方法として、A-Star探索、ダイクストラ法などを使用して、始点（現在位置など）Ｐｓから走行経路Ｒｔを生成することができるようになっている。具体的には、地図情報を使って走行経路Ｒｔを生成し、始点Ｐｓと終点（目的地）Ｐｅを指定すれば最短経路を作ったり、他の行きたい所があれば経由点を通る経路を作ることができる。

制御装置３０は、自律走行車１０から所定距離離れた走行経路Ｒｔ上の位置を目的地とし、目的地に向けて走行するように駆動機構４０を制御する。目的地は、自律走行車１０を移動させる目標となる。制御装置３０は、自律走行車１０の移動に合わせて、目的地を変更させることができる。制御装置３０は、車両正面が自律走行車１０の進行方向を向くように走行させる。

次に、作用について説明する。
制御装置３０のＣＰＵ３１は、図３に示す走行制御処理を実行する。走行制御処理は、自律走行車１０が走行している間、繰り返し行われる。

図３を説明するにあたり、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５、図６、図７、図８、図９を用いる。
図４（ｂ）に示すように、ユーザが目的地を設定する。この際、目的地を複数設定可能である。始点Ｐｓと終点Ｐｅが複数組あり、終点が次の始点となる。例えば、始点が現在地であり、それに対する終点が目的地Ｄｅ１となり、始点となる目的地Ｄｅ１に対する終点が目的地Ｄｅ２となる。図４（ａ）は、走行経路の設定の際において、目的地が３つ、即ち、目的地Ｄｅ１，Ｄｅ２，Ｄｅ３の場合を示している。

３つ目的地Ｄｅ１，Ｄｅ２，Ｄｅ３の場合において、図５においては、走行経路の数は３つ、即ち、走行経路Ｒｔ１，Ｒｔ２，Ｒｔ３である。３つ走行経路Ｒｔ１，Ｒｔ２，Ｒｔ３を有する場合において、各走行径路で１回ずつ交差点が目的地として付与される場合（つまり、各走行経路Ｒｔ１，Ｒｔ２，Ｒｔ３に１つずつ交差点が存在する場合）を図６に示しており、図５の目的地Ｄｅ１，Ｄｅ２，Ｄｅ３の前後の走行経路で目的地が付与されることにより図６に示すように６つの走行経路Ｒｔ１，Ｒｔ２，Ｒｔ３，Ｒｔ４，Ｒｔ５，Ｒｔ６を有することになる。

図７は、横軸に時間をとっているとともに縦軸に走行速度をとっている。自律走行車１０は、直進走行等の通常走行では定速で走行する（図７での速度ｍａｘで走行する）。
図８、図９は、交差点５０に走行経路Ｒｔが設定されている状況を示す。図８に示す交差点５０の例では、交差点５０は真っ直ぐに延びる４つの走行路５１，５２，５３，５４が直角に交わっている。４つの走行路５１，５２，５３，５４は同一幅である。

交差点エリアの指定は座標で入力することにより行われる。例えば、図９においては交差する走行路におけるエッジＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の座標を指定することにより交差点エリアＥｉを設定することができる。

図９の四差路において、交差点エリアＥｉは図９に示すように外郭が４つの辺よりなる正方形として登録されている。
本実施形態においては、交差点エリアＥｉの外郭を構成する４つの辺が、交差点エリアＥｉのうちの進入側の特定の境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４となっている。そして、境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４と走行経路Ｒｔとが交わる点を検索していって進入側だけが目的地とされる（詳細は後述する）。

ＣＰＵ３１は、図３のステップＳ１００において、生成した走行経路Ｒｔ及び交差点エリアＥｉの取り込みを行う。走行経路Ｒｔの生成は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、地図上で目的地Ｄｅ１，Ｄｅ２，Ｄｅ３…を指定することにより、図５に示すように、経路生成アルゴリズム（A-Star探索、ダイクストラ法など）を使用して、始点（自律走行車１０の現在位置など）Ｐｓと終点Ｐｅから行われる。

ＣＰＵ３１は、図３のステップＳ１０１において、走行経路Ｒｔ１，Ｒｔ２，Ｒｔ３の途中に交差点があるか否か判定する。交差点エリアＥｉは、地図上に範囲（例えば四角形）を指定し、交差点５０の属性を付与したエリアである。

ＣＰＵ３１は、図３のステップＳ１０２において、図９に示すように、走行経路Ｒｔと、交差点エリアＥｉのうちの進入側の特定の境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４との交点Ｐｉを、走行経路Ｒｔを分断する目的地として設定する。目的地は、行きたい所、即ち、走行経路Ｒｔの終点Ｐｅであり、減速後、停止する位置である。

図８、図９において、走行経路Ｒｔは図の左側から交差点５０に向かって右側に延び、交差点５０を通過した後に下方向に抜けるように設定されている。図８での交差点５０において図９に示すように四角形の交差点エリアＥｉを有し、走行経路Ｒｔと、交差点エリアＥｉのうちの進入側の特定の境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４との交点Ｐｉを目的地として設定する。

ＣＰＵ３１は、図３のステップＳ１０３において、目的地に向かって走行する。図７で説明すると、ｔ１のタイミングまでは最大速度（ｍａｘ）で走行する。
ＣＰＵ３１は、図３のステップＳ１０４において、目的地に近づいたか否か判定する。具体例としては、目的地までの距離が、現在の移動速度に応じて停止可能な予め定められた所定の距離となったか否かで判断する。そして、ＣＰＵ３１は、図７のｔ１のタイミングにおいて目的地に近づくと、図３のステップＳ１０５において減速する。図７で説明すると、ｔ１〜ｔ２の期間において走行速度を徐々に低下させる。

ＣＰＵ３１は、図３のステップＳ１０６において、目的地に到着したか否か判定し、目的地に到着すると、ステップＳ１０７において、停止する。図７で説明すると、ｔ２のタイミングで走行速度を０にする。

ＣＰＵ３１は、図３のステップＳ１０８において、次の目的地に向かって走行開始して直ちに最大速度（ｍａｘ）で走行する（図７のｔ３のタイミング以降）。
このようにして、自律走行車１０の走行制御として、図６に示すように、走行経路Ｒｔ１〜Ｒｔ６、最終目的地Ｄｅ６を作り、走行経路Ｒｔ１を取得し、目的地Ｄｅ１まで走行する。目的地Ｄｅ１では、減速後、停止する。到着後、走行経路Ｒｔ２を取得し、目的地Ｄｅ２まで走行する。

図８、図９においては、走行経路Ｒｔは、Ｘ，Ｙ座標上の多数の点を用いている。走行経路Ｒｔは、座標上の点（データ）を繋ぐように形成され、走行経路Ｒｔは、線分の結合となる。

図８に示す交差点５０を走行経路Ｒｔに付与する方法として、図９に示すように、走行経路Ｒｔと交差点エリアＥｉのうちの進入側の特定の境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４とが交差する点Ｐｉで走行経路Ｒｔを分断し、目的地とする。これにより、目的地の手前で徐行及び停止することが可能となる。

つまり、交差点エリアの進入側において、走行経路Ｒｔを分断して目的地を設定することにより徐行及び停止し、交差点エリアの退出側においては、何もしない（停止しない）。交差点エリアＥｉは、地図上に全ての交差点エリアを予め指定しておく。地図上で最終的な目的地を指定したら、間の走行経路に含まれる全ての交差点エリアの進入側が自動で目的地に設定される。なお、目的地Ｄｅ１に着いたら次の目的地Ｄｅ２が都度生成されるようにしてもよく、要は、走行経路の生成は、先にすべてに対して行っても、都度行ってもよい。

先行文献１は、地図に交差点エリアを指定するものではなく、交差点の手前に先に交差点がある印（分岐タイル）を付与しておき、それを検出した場合に交差点の手前で停止する。これに対し、本実施形態では地図に交差点情報を付与し、交差点で徐行及び一時停止するものである。特許文献１のように印（分岐タイル）を付与する場合には、実際に何か印となる分岐タイルなどを貼る必要があり、検出するセンサも必要になる。本実施形態では、交差点を付与するために地図上に設定は必要であるが、実際にマークなどを設置する必要がない。

このようにして、交差点をエリアで指定して交差点で走行経路Ｒｔを分断し、目的地を設置することで、元々走行する経路の終点である目的地では減速後に停止するので、そのロジックで走行を制御することで、交差点エリアＥｉを意識することなく走行（徐行及び一時停止）できる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）地図情報と自己位置に基づいて走行経路Ｒｔを走行する自律走行車１０の構成として、始点Ｐｓと終点Ｐｅから生成された走行経路Ｒｔと、交差点エリアＥｉのうちの進入側の特定の境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４との交点Ｐｉを、走行経路Ｒｔを分断する目的地として設定し、目的地に近づくと減速するとともに目的地に到着すると停止する。よって、交差点５０の進入側で徐行及び停止することができる。

つまり、目的地情報として交差点５０を付与することにより交差点エリアＥｉを指定し、走行経路Ｒｔと交差点エリアのうちの進入側の特定の境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４と交わる点を目的地とする（交点を求める）。よって、走行制御を行う際には、交差点エリアＥｉを意識せず走行経路Ｒｔの追従のみで走行できる。即ち、生成した走行経路から走行するだけであり、交差点の有無を意識せずに走行することができる。

（２）特定の境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４は、交差点エリアＥｉの全周（外郭）であり、走行経路Ｒｔと、交差点エリアＥｉのうちの進入側の特定の境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４との交点Ｐｉを目的地として設定する。これにより、容易に交差点５０の進入側で徐行及び停止することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 図７において破線で示すように、ｔ２以降の停止後の再走行の際に、徐行するようにしてもよい。即ち、図７のｔ１０〜ｔ１１の期間において低速で走行させる。目的地の属性として、交差点５０を設定することで、次の走行開始時に徐行させる。速度を制限する徐行は、走行開始後の所定時間でも所定距離でもよい。

○ 図９では四角形の交差点エリアＥｉのうちの４辺が進入側の特定の境界線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４であり、４辺を指定して進入側の１辺と走行経路Ｒｔが交わる点を目的地とした。これに代わり、図１０に示すように、交差点エリアＥｉの外郭の４つの辺のうちの１つの辺１００を指定して任意の場所だけ交差点として扱うようにしてもよい。指定した辺１００が交差点エリアのうちの進入側の特定の境界線となり、図１０に示すように交差点エリアＥｉの外郭が四角形の場合、４辺のうち、走行経路Ｒｔを分断する辺１００を指定（設定）することで、交差点５０で徐行及び停止をさせる場所を選択できる。

詳しく説明する。
図１１に示すように指定していない辺を通る際には徐行及び停止しないようにでき、図１１の場合の走行経路Ｒｔ１２では徐行も停止もさせない。

図１２に示すように、走行経路Ｒｔ１１では徐行及び停止するが、走行経路Ｒｔ１２では一度エリアに入ったことが分かるので徐行及び停止をさせない。また、図１２に示すように広い走行路１２０から狭い走行路１２１に進入する場合（走行経路Ｒ１３の場合）には一度エリアに入ったことが分かるので徐行と停止を行わせないようにすることができる。つまり、用途例として、例えば図１２に示すように見通しの悪い狭い走行路１２１から広い走行路１２０に出る時、三差路などで使用すると有用である。

図１６は、比較例である。図１６に示すように、直線１１０を指定する場合（直線で属性を指定する場合）は、向きを指定しないと図１６の走行経路Ｒｔ１３のごとく交差点を通過する際に徐行と停止を行わないようにすることができない。図１６の場合に比べ図１２の場合は交差点エリアＥｉを四角形とすることにより進入側だけを決めることができ、四角形の交差点エリアＥｉにおける４つの辺のうちの１つの辺を指定して進入側だけを分断することができる。

○ 図９において直角に交わる走行路５１，５２，５３，５４で交差点を規定したが、これに限ることなく、図１３に示すように、交差点６０は走行路１３０，１３１，１３２，１３３のように直角に交わらなくてもよい。

他にも、図１４に示すように、交差点６１は走行路１４０，１４１，１４２，１４３，１４４が交わる五差路であってもよい。この場合を含めて、交差点エリアの指定は、四角形以外の多角形でも可能である。つまり、交差点エリアＥｉは多角形で指定できるため、図１３のように直角に交わらない交差点や図１４のように五差路に対応できる。

○ 図９においては交差点エリアＥｉを通路（走行路５１，５２，５３，５４）の交差エリアとしたがこれに限らない。例えば、交差点エリアＥｉは、図１５に示すように通路の交差エリアから通路（走行路５１，５２，５３，５４）側に若干はみ出して設定されていてもよい。つまり、図９においては交差する走行路におけるエッジＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の座標を指定することにより交差点エリアＥｉを設定したが、図１５に示すように、エッジＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４よりも外側の点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４の座標を指定することにより交差点エリアＥｉを設定してもよい。

○車輪２１は、全方向移動車輪以外の車輪、即ち、車輪２１の回転軸線方向への移動を許容しない車輪であってもよい。この場合、車輪を２つとし、２つの車輪の回転速度を異ならせることで操舵を行う二輪速度差制御により車体２０の進行方向を変更してもよい。あるいは、車輪毎に個別の操舵機構を設けて、車輪毎に個別の操舵を行うことで進行方向を変更可能としてもよい。

○自律走行車１０は、荷を搬送する搬送台車に限られず、自律掃除走行車などでもよい。
○走行車としては、車輪で走行する車両に限られず、例えば、多足歩行方式の走行車であってもよい。

１０…自律走行車、Ｒｔ…走行経路、Ｅｉ…交差点エリア、Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４…境界線、Ｐｉ…交点。

Claims (2)

1. 地図情報と自己位置に基づいて走行経路を走行する自律走行車であって、
   始点と終点から生成された走行経路と、交差点エリアのうちの進入側の特定の境界線との交点を、前記走行経路を分断する目的地として設定し、
   前記目的地に近づくと減速するとともに目的地に到着すると停止する
   ことを特徴とする自律走行車。
2. 前記停止後の再走行の際に、徐行するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自律走行車。