JP2021047680A - 自律走行体および自律走行体の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既知障害物を考慮して最適な回避経路を探索する自律走行体および自律走行体の制御方法の提供にある。【解決手段】走行体１１と、走行体１１に搭載されたセンサ１８と、センサ１８の検出結果から走行体１１の進行する走行経路Ｒの方向に拡がる探索領域内に回避対象の障害物が存在するか否かを判定する障害物判定部と、障害物判定部により探索領域内に障害物が存在すると判定された場合、障害物から、水平方向のうち進行方向に交差する方向に、走行体を回避させることが可能な回避可能領域Ａｓが存在するか否かを探索する探索部と、を備える自律走行体１０において、予め存在が判明している既知障害物Ｈ１が探索領域に存在するとき、障害物判定部が既知障害物Ｈ１を回避対象の障害物として検出しないように探索領域を縮小して制限する領域制限部を備えた。【選択図】 図４

Description

この発明は、自律走行体および自律走行体の制御方法に関する。

従来では、自律走行体が出発点と最終到達点とを結ぶ走行経路を自律走行するが、走行経路に障害物が存在すると、自律走行体は回避経路を探索する。自律走行体は、回避経路を見つけると、回避経路に沿って走行する。自律走行体は、障害物を検出するセンサと、制御装置と、を備えている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平７−６４６３３号公報

特許文献１では、自律走行体が障害物を検出すると回避経路を探索し、この回避経路に沿って走行する。ところで、走行経路における障害物は、壁や棚等のように予め存在が判明している既知障害物と、人や台車のように予め存在が判明できない未知障害物と、に区別できる。特許文献１に開示された自律走行体は、障害物を検出すると、既知障害物、未知障害物を区別することなく、回避経路を探索する。人や移動体のような未知障害物の場合、自律走行体は、未知障害物を回避するために回避経路を走行しても回避経路から本来の走行経路への復帰はできる。しかしながら、既知障害物が壁や棚等のように長大である場合、回避経路から本来の走行経路に復帰できなくなるという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、既知障害物を考慮して最適な回避経路を探索する自律走行体および自律走行体の制御方法の提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、走行体と、前記走行体に搭載されたセンサと、前記センサの検出結果から前記走行体の進行する走行経路の方向に拡がる探索領域内に回避対象の障害物が存在するか否かを判定する障害物判定部と、前記障害物判定部により前記探索領域内に前記障害物が存在すると判定された場合、前記障害物から、水平方向のうち進行方向に交差する方向に、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する探索部と、を備える自律走行体において、予め存在が判明している既知障害物が前記探索領域に存在するとき、前記障害物判定部が前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように前記探索領域を縮小して制限する領域制限部を備えることを特徴とする。

本発明では、走行体が予め設定された走行経路を走行中に、探索領域内に既知障害物が存在するとき、障害物判定部が既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように、領域制限部は探索領域を縮小して制限する。一方、探索部は既知障害物を除く障害物に対しては回避経路を探索する。このため、既知障害物が探索領域内に存在しても、探索部は既知障害物に対する回避経路を探索することはない。その結果、走行体が既知障害物を回避することによって走行体が走行経路に復帰できなくなることはない。

また、上記の自律走行体において、前記探索領域内の前記既知障害物を前記走行体の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて認識する既知障害物認識部を備えている構成としてもよい。
この場合、既知障害物認識部は、センサの検出結果により推定される走行体の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて探索領域の制限前に探索領域内の障害物が既知障害物であることが認識できる。

また、上記の自律走行体において、前記探索領域内の前記既知障害物を前記センサの検出結果に基づいて認識する既知障害物認識部を備えている構成としてもよい。
この場合、センサの検出結果を予め記憶された環境地図と比較することにより探索領域の制限前に探索領域内の障害物が既知障害物であることが認識できる。

また、上記の自律走行体において、前記領域制限部は、前記走行経路の幅方向において前記探索領域を前記走行体から前記既知障害物の最も近い位置まで制限する構成としてもよい。
この場合、領域制限部が、走行経路の幅方向において探索領域を走行体から既知障害物の最も近い位置まで制限するので、既知障害物が制限された探索領域から外れ、障害物判定部は探索領域内に回避すべき既知障害物が存在すると判定することはない。

また、上記の自律走行体において、前記領域制限部は、前記探索領域内に設定され、前記探索領域よりも狭い領域である変更領域を前記探索領域の制限に対応して縮小して制限する構成としてもよい。
この場合、領域制限部は、探索領域を縮小して制限するとき、変更領域を探索領域の制限に対応して縮小する。このため、障害物の検出が必要な変更領域を狭くすることができ、障害物を検出するための負荷を低減することができる。

また、上記の自律走行体において、前記障害物判定部は、前記探索領域内に存在する前記障害物を未知障害物であると判定するとき、前記探索部は前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する構成としてもよい。
この場合、探索領域内に存在する障害物を未知障害物と判定するとき、探索部は走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する。回避可能領域が存在するとき、走行体は回避経路を走行して未知障害物を回避することができ、回避後に走行経路に復帰することができる。回避可能領域が存在しないとき走行体は停止することができる。

また、本発明は、走行体を走行させ、前記走行体に搭載されたセンサの検出結果により前記走行体の進行する経路の方向に拡がる探索領域内に障害物が存在するか否かを判定し、前記探索領域内に前記障害物が存在すると判定された場合、前記障害物から、水平方向のうち進行方向に交差する方向に、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する自律走行体の制御方法において、前記センサの検出結果に基づいて予め存在が判明している既知障害物が前記探索領域に存在するとき、前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように前記探索領域を縮小して制限することを特徴とする。

本発明では、既知障害物が探索領域内に存在しても、探索部は既知障害物に対する回避経路を探索することはない。その結果、走行体が既知障害物を回避することによって走行体が走行経路に復帰できなくなることはない。

本発明によれば、既知障害物を考慮して最適な回避経路を探索する自律走行体および自律走行体の制御方法を提供できる。

本発明の実施形態に係る自律走行体の平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行体のブロック構成図である。 自律走行体の制御の手順を示すフロー図である。 既知障害物の存在により制限された探索領域を示す平面図である。 未知障害物が存在する制限された探索領域を示す平面図である。 回避行動を行う走行体の動きを示す平面図である。 未知障害物が存在する制限されていない探索領域を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態に係る自律走行体について図面を参照して説明する。本実施形態は、全方向への移動を可能とする全方向移動車輪および荷台を備えた荷搬送用の自律走行体に適用した例である。

図１に示すように、自律走行体１０は、本体１２および複数の車輪１３を有する走行体１１を備えている。本体１２の上部には荷台（図示せず）が設けられている。車輪１３は全方向移動車輪である。全方向移動車輪とは、車軸（図示せず）と一体回転するほか、車軸の軸線方向への移動を可能とする車輪である。本実施形態では、本体１２に４つの車輪１３が設けられている。走行体１１は、車輪１３の回転数および回転方向が制御されることにより、本体１２の向きを維持した状態での全方向への移動が可能である。また、走行体１１は、本体１２の向きを変更しながらの移動が可能であるほか、移動しない状態での本体１２の向きの変更が可能である。なお、ここでいう「全方向」とは、走行体１１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、自律走行体１０は、車輪１３を駆動させる駆動機構１４を備える。駆動機構１４は、車輪１３を回転させるための駆動モータ１５と、駆動モータ１５を駆動させるモータドライバ１６と、を備えている。駆動モータ１５およびモータドライバ１６は、車輪１３毎に設けられる。このため、駆動モータ１５およびモータドライバ１６の数は車輪１３の数と同じである。モータドライバ１６は、制御装置１７からの指令に応じて駆動モータ１５の回転数を制御する。制御装置１７は、モータドライバ１６を介して駆動モータ１５の回転数を制御することで、本体１２の進行方向を制御可能である。

走行体１１の本体１２にはセンサ１８および制御装置１７が搭載されている。センサ１８としては、制御装置１７に障害物を検出させることが可能なものが用いられる。本実施形態のセンサ１８は、レーザーレンジファインダ（ＬＲＦ）である。レーザーレンジファインダは、レーザーを周辺に照射し、レーザーが当たった部分から反射された反射光を受信することで距離を測定する距離計である。本実施形態では、水平方向への照射角度を変更しながらレーザーを照射する二次元のレーザーレンジファインダが用いられている。

レーザーが当たった部分を照射点とすると、センサ１８は照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定する。即ち、センサ１８は、走行体１１と照射点との距離を示す相対座標を測定できる。本実施形態において、センサ１８の水平方向へのレーザーの照射可能角度は２７０°である。

図１に示すように、照射可能角度の中央を基準軸Ｇとすると、照射可能角度は基準軸Ｇ±１３５度の範囲である。センサ３１によって測定される相対座標は、基準軸Ｇの延びる方向をＹ軸、Ｙ軸に直交する方向をＸ軸とする直交座標系の座標である。

図２に示すように、制御装置１７は、ＣＰＵ２０と、ＲＡＭおよびＲＯＭ等からなる記憶部２１と、を備えている。制御装置１７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１７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２１には、走行体１１を制御するための種々のプログラムが記憶されているほか、走行体１１の移動を行なう移動空間に関する環境地図が記憶されている。環境地図は、走行体１１が移動空間を移動しながら作成する地図である。走行体１１の自己位置推定と環境地図の構築を同時に行なう技術は、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）と称される。

図１に示すように、走行体１１を走行させる際には、制御装置１７は、走行経路Ｒを生成する。走行経路Ｒは、走行体１１の出発点である現在位置から最終到達点までの経路である。なお、本体１２が直進している場合、走行経路Ｒと基準軸Ｇとは同一方向を向く。図１では、走行経路Ｒと基準軸Ｇとが重なり合っている。走行経路Ｒの生成方法としては、走行可能経路をグリッドマップ化して経路生成を行う方法や、ポテンシャル場を用いたポテンシャル法などを用いることができる。制御装置１７は、経路生成部として機能している。

制御装置１７は、走行体１１から所定距離離れた走行経路Ｒ上の位置を目標点Ｐ１とし、目標点Ｐ１に向けて走行するように駆動機構１４を制御する。制御装置１７は、センサ１８の基準軸Ｇが走行体１１の進行方向を向くように走行体１１を走行させる。制御装置１７は、走行体１１と障害物との接触を回避するため、走行体１１の走行中において探索領域Ａおよび変更領域Ｂを設定する。

図１に示すように、探索領域Ａは、長方形状の領域であり、Ｘ軸方向に延びる２つの長辺Ｓ１、Ｓ２と、Ｙ軸方向に延びる２つの短辺Ｓ３、Ｓ４と、により区画される。探索領域Ａは、走行体１１から走行体１１の進行する経路の方向に拡がる領域である。ここで、「走行体１１の進行する経路の方向」とは設定された走行経路Ｒにおける走行体１１の進行する方向を指す。

Ｘ軸方向に延びる２つの長辺Ｓ１、Ｓ２のうち一方の長辺Ｓ１が走行体１１の所定位置Ｐ２を通過し、他方の長辺Ｓ２が走行体１１よりも進行方向に位置する。探索領域ＡのＸ軸方向の寸法は、走行体１１の進行する経路の方向に交差する方向に対して障害物の探索をどこまで行うかにより定められている。探索領域ＡのＸ軸方向の寸法は、走行体１１が走行すると想定される場所によって異なり、部屋のレイアウトや、道路の幅等によって異なる。

所定位置Ｐ２は、走行体１１の任意の位置であり、予め定められた固定位置である。本実施形態では、本体１２のＹ軸方向の中心であり、かつ、車体のＸ軸方向の中心である位置を所定位置Ｐ２としている。探索領域Ａは、基準軸Ｇを軸として線対称となる領域である。

本実施形態では、所定位置Ｐ２から目標点Ｐ１までのＹ軸方向の距離を探索領域ＡのＹ軸方向の寸法、即ち、探索領域Ａの短辺Ｓ３、Ｓ４の寸法としている。探索領域ＡのＹ軸方向の寸法は、例えば、障害物の検出から障害物を回避可能な位置まで走行体１１を移動させるのに要する時間等に応じて設定される。なお、障害物の回避に関して目標点Ｐ１については必ずしも長辺Ｓ２上に設ける必要はなく、走行体１１の回避時の俊敏性と目標追従性を考慮して適宜位置をずらして設定させてもよい。

探索領域Ａ内の領域には変更領域Ｂが設定されている。変更領域Ｂは、長方形状の領域であり、Ｘ軸方向に延びる２つの長辺Ｓ５、Ｓ６と、Ｙ軸方向に延びる２つの短辺Ｓ７、Ｓ８と、により区画される。Ｘ軸方向に延びる２つの長辺Ｓ５、Ｓ６のうち一方の長辺Ｓ６が所定位置Ｐ２を通過し、他方の長辺Ｓ５が走行体１１よりも進行方向に位置する。変更領域Ｂは、走行体１１から走行体１１の進行する走行経路Ｒの方向に拡がる領域といえる。変更領域Ｂは、基準軸Ｇを軸として線対称となる領域である。

変更領域Ｂは探索領域Ａよりも狭い。なお、「狭い」とは、ＸＹ平面での変更領域Ｂの面積が探索領域Ａよりも小さいことを意味する。変更領域ＢのＹ軸方向の寸法は、探索領域ＡのＹ軸方向の寸法より短い。変更領域ＢのＸ軸方向の寸法は、探索領域ＡのＸ軸方向の寸法より短い。

変更領域ＢのＹ軸方向の寸法、即ち、変更領域Ｂの短辺Ｓ７、Ｓ８の寸法により、走行体１１が回避行動を開始する際の回避開始距離が定まる。制御装置１７は、走行体１１と障害物とのＹ軸方向の離間距離が変更領域ＢのＹ軸方向の寸法未満になったことを契機として回避行動を開始する。

変更領域ＢのＸ軸方向の寸法により、回避行動を行う際の回避距離が定まる。回避距離とは、走行体１１と障害物とのＸ軸方向の間隔である。変更領域ＢのＸ軸方向の寸法は、走行体１１のＸ軸方向の最長の寸法よりも長い寸法であり、走行体１１のＸ軸方向の寸法と変更領域ＢのＸ軸方向の寸法の差分から回避距離が定まる。

制御装置１７は、走行体１１と障害物とが接触しないように、走行体１１と障害物との距離を所定値以上に保つ障害物回避処理を行う。以下、制御装置１７が行う障害物回避処理について作用とともに説明する。障害物回避処理は、走行体１１が走行している間、繰り返し行われる。

図３、図４に示すように、制御装置１７は、まず、探索領域Ａ内に既知障害物Ｈ１が存在するか否かを判定する（ステップＳ０１を参照）。既知障害物Ｈ１とは、予め存在が判明している障害物であり、存在が予測不可能な未知の障害物と区別される障害物である。例えば、図４では、既知障害物Ｈ１が探索領域Ａに存在する例を示している。既知障害物Ｈ１は、例えば、通路を形成する壁や床面に設置された棚等である。

ステップＳ０１において、制御装置１７が探索領域Ａ内に既知障害物Ｈ１が存在すると判定したとき、制御装置１７は探索領域Ａを縮小して制限する。制御装置１７は、センサ１８の検出結果による走行体１１の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて既知障害物Ｈ１の存在を認識する。制御装置１７は、走行体１１の走行中にセンサ１８の検出結果および環境地図から自己推定位置を得ている。図４に示すように、走行体１１が走行して探索領域Ａに既知障害物Ｈ１が含まれたとき、制御装置１７は、得られた自己推定位置と環境地図に含まれる既知障害物Ｈ１の位置とを比較することにより既知障害物Ｈ１の存在を認識することができる。したがって、制御装置１７は既知障害物認識部に相当する。

制御装置１７は、既知障害物Ｈ１を認識すると、探索領域Ａに含まれる既知障害物Ｈ１に近い短辺を、既知障害物Ｈ１を含まない位置に設定することにより、探索領域Ａを縮小する（ステップＳ０２を参照）。図４に示す例では、短辺Ｓ４が既知障害物Ｈ１において走行体１１と最も近い位置（Ｘ軸方向におけるＸ１）に設定される。具体的には、Ｘ軸方向において既知障害物Ｈ１の走行経路Ｒに最も近い面に沿うように、制御装置１７は短辺Ｓ４の位置を変更する。このため、探索領域Ａが縮小された後の探索領域Ａｒに既知障害物Ｈ１が含まれなくなる。したがって、制御装置１７は領域制限部に相当する。本実施形態では、探索領域Ａの縮小による制限ともに、探索領域Ａ内の領域である変更領域Ｂが縮小されて制限され、縮小された後の変更領域Ｂｒとなる。

ステップＳ０１において制御装置１７が探索領域Ａ内に既知障害物Ｈ１が存在しないと判定したとき、制御装置１７はステップＳ０３へ進む。つまり、制御装置１７は、探索領域Ａおよび変更領域Ｂを縮小せず制限しない。なお、制御装置１７は、走行体１１の走行により既知障害物Ｈ１が探索領域Ａｒの長辺Ｓ１より後方に位置した時点で、縮小され制限された探索領域Ａｒおよび変更領域Ｂｒの制限を解除して、制限前の探索領域Ａおよび変更領域Ｂに戻す。制御装置１７は、自己推定位置と環境地図に含まれる既知障害物Ｈ１の位置に基づいて既知障害物Ｈ１が探索領域Ａｒの長辺Ｓ１より後方に位置したことを認識できる。

図３に示すように、ステップＳ０３において、制御装置１７は、探索領域Ａ（又はＡｒ）内に未知障害物Ｈ２が存在するか否かを判定する。まず、制御装置１７は、本体１２の進行方向に存在する未知障害物Ｈ２を検出する。未知障害物Ｈ２の検出は、センサ１８の検出結果から行われる。制御装置１７は、センサ１８の照射点のうちＸ座標とＹ座標が探索領域Ａ（Ａｒ）内に存在する場合は、その照射点を未知障害物Ｈ２と識別し、未知障害物Ｈ２が存在すると判断する。

ステップＳ０３において、制御装置１７は、探索領域Ａ（Ａｒ）内に未知障害物Ｈ２が存在しない場合、処理を終了する。一方で、制御装置１７は、探索領域Ａ（Ａｒ）内に未知障害物Ｈ２が存在する場合、ステップＳ０４の処理を行う。制御装置１７は、障害物判定部として機能している。したがって、制御装置１７は、障害物判定部に相当するほか、既知障害物認識部および未知障害物判定部として機能する。

ステップＳ０４において、制御装置１７は、探索領域Ａ（Ａｒ）内に回避可能領域Ａｓが存在するか否かを判定する。まず、制御装置１７は、探索領域Ａ（Ａｒ）内の回避可能領域Ａｓを探索する。回避可能領域Ａｓの探索は、例えば、図５に矢印Ｙ１で示すように基準軸Ｇを中心として、探索領域Ａｒ内を時計回りに探索した後に、矢印Ｙ２で示すように反時計回りに探索領域Ａｒ内を探索することで行われる。

回避可能領域Ａｓとは、走行体１１が未知障害物Ｈ２とＸ軸方向に並んだときに、未知障害物Ｈ２との距離を所定値以上に保った状態で、Ｙ軸方向に進行可能な空間を示す。即ち、未知障害物Ｈ２との距離を所定値以上に保った状態で未知障害物Ｈ２の横を通過することができる空間である。なお、所定値とは、センサ１８の検出精度や、未知障害物Ｈ２が移動体である可能性を考慮した上で、未知障害物Ｈ２と走行体１１との接触を抑止できるように設定されている。

制御装置１７は、探索領域Ａ（Ａｒ）内で、未知障害物Ｈ２からＸ軸方向への寸法が閾値以上の空間を回避可能領域Ａｓと判断する。なお、閾値とは、走行体１１と障害物との距離を所定値以上に保った状態で走行体１１が走行可能な寸法に基づき設定されている。図５に示す例では、探索領域Ａｒ内に１つの未知障害物Ｈ２が存在する。未知障害物Ｈ２と探索領域Ａｒの短辺Ｓ３との間の空間は、Ｘ軸方向への寸法が閾値以上である回避可能領域Ａｓとなる。未知障害物Ｈ２と探索領域Ａｒの短辺Ｓ４との間の空間は閾値以下であるため回避可能領域Ａｓではない。

図３に示すように、制御装置１７は、探索領域Ａ（Ａｒ）内に回避可能領域Ａｓが存在しない場合、ステップＳ０９の処理を行う。一方で、制御装置１７は、探索領域Ａ（Ａｒ）内に回避可能領域Ａｓが存在する場合、ステップＳ０５の処理を行う。制御装置１７は、未知障害物Ｈ２から、水平方向のうち進行方向（Ｙ軸方向）に交差する方向に、走行体１１を回避させることが可能な回避可能領域Ａｓが存在するか否かを探索する探索部として機能している。

図３、図５に示すように、ステップＳ０５において、制御装置１７は、回避行動を行う場合に用いる１つの回避可能領域Ａｓを選択する。以下、回避行動を行う場合に用いる回避可能領域Ａｓを回避領域Ａｔと称する。探索領域Ａ（Ａｒ）内に複数の回避可能領域Ａｓが存在する場合、制御装置１７は、センサ１８から回避可能領域ＡｓのＸ軸方向の中心までの距離を算出する。制御装置１７は、センサ１８から中央までの距離が最も短い回避可能領域Ａｓ、即ち、走行体１１から最も近い回避可能領域Ａｓを回避領域Ａｔとして選択する。

一方、図５に示すように、制御装置１７は、回避可能領域Ａｓが１つの場合、この回避可能領域Ａｓを回避領域Ａｔとして選択する。制御装置１７は、次にステップＳ０６の処理を行う。制御装置１７は、算出部として機能している。

ステップＳ０６において、制御装置１７は、変更領域Ｂ内に障害物が存在しているか否かを判断する。制御装置１７は、変更領域Ｂ内に障害物が存在している場合、ステップＳ０７の処理を行う。

図３に示すように、ステップＳ０７において、制御装置１７は、回避領域Ａｔに向けて移動するように走行体１１を制御する。変更領域Ｂ内に未知障害物Ｈ２が存在する場合、未知障害物Ｈ２を回避するように走行体１１は走行することになる。変更領域Ｂは、検出した未知障害物Ｈ２に対して、実際に回避行動を行うか否かの判定を行うための領域といえる。探索領域Ａ（Ａｒ）内に未知障害物Ｈ２が存在している場合であっても、変更領域Ｂ内に未知障害物Ｈ２が存在しない場合には回避行動は行われず、変更領域Ｂ内に未知障害物Ｈ２が存在している場合に回避行動が行われる。

変更領域ＢのＹ軸方向の寸法、即ち、変更領域Ｂの短辺Ｓ７、Ｓ８の寸法により、走行体１１が回避行動を開始する際の回避開始距離が定まる。制御装置１７は、走行体１１と未知障害物Ｈ２とのＹ軸方向の離間距離が変更領域ＢのＹ軸方向の寸法未満になったことを契機として回避行動を開始する。

変更領域ＢのＸ軸方向の寸法により、回避行動を行う際の回避距離が定まる。回避距離とは、走行体１１と障害物とのＸ軸方向の間隔である。変更領域ＢのＸ軸方向の寸法は、走行体１１のＸ軸方向の最長の寸法よりも長い寸法であり、走行体１１のＸ軸方向の寸法と変更領域ＢのＸ軸方向の寸法の差分から回避距離が定まる。

図６に示すように、回避行動は、走行経路Ｒ上から回避領域Ａｔに向けて、走行体１１を走行経路Ｒに対して斜めに走行させることで行われる。回避行動を行うと、走行体１１のＸ座標は、走行経路ＲのＸ座標から遠ざかっていくことになり、走行体１１は走行経路Ｒから外れることになる。走行経路Ｒは、回避行動を行わない場合に走行体１１が走行する経路といえる。

図３に示すように、制御装置１７は、ステップＳ０７の処理を終えると、ステップＳ０６の処理を行う。即ち、ステップＳ０６にて未知障害物Ｈ２が存在していると判定されている間は、ステップＳ０７にて回避行動が行われることになる。

図３に示すように、ステップＳ０６において、変更領域Ｂ内に未知障害物Ｈ２が存在していないと判定されると、制御装置１７は、ステップＳ０８の処理を行う。詳細にいえば、変更領域Ｂ内に未知障害物Ｈ２が存在している場合、ステップＳ０６にて継続して未知障害物Ｈ２が存在していると判定され、ステップＳ０７の回避行動が継続して行われる。回避行動を終えると、変更領域Ｂ内に未知障害物Ｈ２が存在しなくなり、ステップＳ０８の処理が行われることになる。

ステップＳ０８において、制御装置１７は、走行経路Ｒに走行体１１を戻し、処理を終了する。詳細にいえば、ステップＳ０７で回避行動が行われている場合には、制御装置１７は、走行経路Ｒ上に走行体１１が戻るように駆動機構１４を制御する。これにより、走行体１１のＸ座標は、走行経路ＲのＸ座標に近付いていき、走行体１１は走行経路Ｒに戻る。また、回避行動が行われていない場合には、走行体１１が走行経路Ｒ上を走行している状態を維持する。

一方、探索領域Ａ（Ａｒ）内に回避可能領域Ａｓが存在しない場合、ステップＳ０９において、制御装置１７は、変更領域Ｂ（又はＢｒ）内に未知障害物Ｈ２が存在するか否かを判定する。制御装置１７は、変更領域Ｂ（又はＢｒ）内に未知障害物Ｈ２が存在する場合、ステップＳ１０の処理を行う。一方で、制御装置１７は、変更領域Ｂ（又はＢｒ）内に未知障害物Ｈ２が存在しない場合、処理を終了する。制御装置１７は、ステップＳ１０において、走行体１１を停止させる。即ち、制御装置１７は、変更領域Ｂ内に未知障害物Ｈ２が存在し、かつ、回避可能領域Ａｓが探索領域Ａ（又はＡｒ）内に存在しない場合、走行体１１を停止させる。

なお、図７は、既知障害物Ｈ１が探索領域Ａに存在せず、未知障害物Ｈ２が探索領域Ａに存在する場合を示す。図７では、既知障害物Ｈ１が探索領域Ａに存在しないので、探索領域Ａは縮小されない。制御装置１７は、図３に示すステップＳ０３以降の一連のステップを経て未知障害物Ｈ２に対する回避処理を行う。このように、本実施形態における自律走行体１０および自律走行体１０の制御方法は、既知障害物Ｈ１を考慮して最適な回避経路を探索する。

本実施形態は、以下の作用効果を奏する。
（１）走行体１１が予め設定された走行経路Ｒを走行中に、探索領域Ａ内に既知障害物Ｈ１が存在するとき、既知障害物Ｈ１を回避対象の障害物として認識しないように、制御装置１７は探索領域Ａを縮小して制限する。一方、制御装置１７は、制限された探索領域Ａｒにおいて既知障害物Ｈ１を除く障害物である未知障害物Ｈ２に対しては回避経路を探索する。このため、既知障害物Ｈ１が探索領域Ａ内に存在しても、制御装置１７は既知障害物Ｈ１に対する回避経路を探索することはない。その結果、走行体１１が既知障害物Ｈ１を回避することによって走行体１１が走行経路Ｒに復帰できなくなることはない。

（２）既知障害物認識部としての制御装置１７は、センサ１８の検出結果により推定される走行体１１の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて探索領域Ａの制限前に探索領域Ａ内の障害物が既知障害物Ｈ１であることが認識できる。

（３）領域制限部としての制御装置１７は、走行経路Ｒの幅方向において探索領域Ａを走行体１１から既知障害物Ｈ１の最も近い位置まで制限する。このため、既知障害物Ｈ１が制限された探索領域Ａｒから外れ、制御装置１７は探索領域Ａｒ内に回避すべき既知障害物Ｈ１が存在すると判定することはない。

（４）領域制限部としての制御装置１７は、探索領域Ａ内に設定され、探索領域Ａよりも狭い領域である変更領域Ｂを探索領域Ａの制限に対応して縮小して制限する。このため、未知障害物Ｈ２の検出が必要な変更領域Ｂを狭くすることができ、未知障害物Ｈ２を検出するための負荷を低減することができる。

（５）障害物判定部としての制御装置１７が探索領域Ａ（又はＡｒ）内に存在する障害物を未知障害物Ｈ２である判定するとき、探索部としての制御装置１７は、走行体１１を回避させることが可能な回避可能領域Ａｓが存在するか否かを探索する。このため、回避可能領域Ａｓが存在するとき、走行体１１は回避経路を走行して未知障害物Ｈ２を回避することができ、回避後に走行経路Ｒに復帰することができる。回避可能領域Ａｓが存在しないとき走行体１１は停止することができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態では、既知障害物認識部は、走行体の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて探索領域の制限前に探索領域内の障害物が既知障害物であることを認識したが、この限りではない。例えば、既知障害物認識部は、センサの検出結果を予め記憶された環境地図と比較することにより探索領域の制限前に探索領域内の障害物が既知障害物であると認識してもよい。
○ 上記の実施形態では、センサは、レーザーレンジファインダ（ＬＲＦ）の例を示したが、これに限定されない。センサは、走行体１１と障害物との距離を示す相対座標を測定できる手段であればよく、例えば、ステレオカメラ等の手段であっても構わない。
○ 上記の実施形態では、制限された探索領域に一つの未知障害物が存在する場合について説明したが、この限りではない。制限された探索領域に複数の未知障害物が存在してもよい。例えば、制限された探索領域に第１障害物と第２障害物が存在する場合、Ｘ軸方向における回避可能領域の判定を行えばよい。複数の回避可能領域が存在するときには、いずれかの回避可能領域を選択すればよい。
○ 上記の実施形態では、図３のステップＳ０６において、制御装置１７は、変更領域Ｂ内に未知障害物Ｈ２が存在している場合、ステップＳ０６にて継続して未知障害物Ｈ２が存在していると判定され、ステップＳ０７の回避行動が継続して行われる例を示したが、これに限らない。例えば、ステップＳ０６にて継続して未知障害物Ｈ２が存在していると判定された後、ステップＳ０７の回避行動を行い、処理を終了してもよい。この場合、処理が終了した後には再びステップＳ０１から制御が実施される。
○ 上記の実施形態では、ステップＳ１０にて走行体１１を停止する処理としたが変更してもよい。変更領域Ｂ（Ｂｒ）内に障害物が存在し、かつ、回避可能領域Ａｓが探索領域Ａ（Ａｒ）内に存在しない場合、制御装置１７はステップＳ１０の処理を適宜変更してもよい。例えば、走行経路Ｒとは別の走行経路を生成し、この走行経路に沿って走行体１１を走行させてもよい。
○ 上記の実施形態では、全方向車輪を備えた走行体としたが、走行体はこれに限定されない。例えば、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走行体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。
○ 上記の実施形態では、荷台を備えた荷搬送用の自律走行体としたが、自律走行体は荷搬送用に限定されない。自律走行体は、自律的な走行が可能な走行体であればよく、例えば、自律掃除機であってもよい。

１０ 自律走行体
１１ 走行体
１７ 制御装置（障害物判定部、既知障害物判定部、領域制限部、探索部、進行方向変更部、算出部）
１８ センサ
Ａ 探索領域
Ａｒ 探索領域（縮小制限後）
Ａｓ 回避可能領域
Ａｔ 回避領域
Ｂ 変更領域
Ｂｒ 変更領域（縮小変更後）
Ｈ１ 既知障害物
Ｈ２ 未知障害物
Ｒ 走行経路

Claims (7)

1. 走行体と、
   前記走行体に搭載されたセンサと、
   前記センサの検出結果から前記走行体の進行する走行経路の方向に拡がる探索領域内に回避対象の障害物が存在するか否かを判定する障害物判定部と、
   前記障害物判定部により前記探索領域内に前記障害物が存在すると判定された場合、前記障害物から、水平方向のうち進行方向に交差する方向に、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する探索部と、を備える自律走行体において、
   予め存在が判明している既知障害物が前記探索領域に存在するとき、前記障害物判定部が前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように前記探索領域を縮小して制限する領域制限部を備えることを特徴とする自律走行体。
2. 前記探索領域内の前記既知障害物を前記走行体の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて認識する既知障害物認識部を備えていることを特徴とする請求項１記載の自律走行体。
3. 前記探索領域内の前記既知障害物を前記センサの検出結果に基づいて認識する既知障害物認識部を備えていることを特徴とする請求項１記載の自律走行体。
4. 前記領域制限部は、前記走行経路の幅方向において前記探索領域を前記走行体から前記既知障害物の最も近い位置まで制限することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の自律走行体。
5. 前記領域制限部は、前記探索領域内に設定され、前記探索領域よりも狭い領域である変更領域を前記探索領域の制限に対応して縮小して制限することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の自律走行体。
6. 前記障害物判定部は、前記探索領域内に存在する前記障害物を未知障害物であると判定するとき、前記探索部は前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の自律走行体。
7. 走行体を走行させ、
   前記走行体に搭載されたセンサの検出結果により前記走行体の進行する経路の方向に拡がる探索領域内に障害物が存在するか否かを判定し、
   前記探索領域内に前記障害物が存在すると判定された場合、前記障害物から、水平方向のうち進行方向に交差する方向に、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する自律走行体の制御方法において、
   前記センサの検出結果に基づいて予め存在が判明している既知障害物が前記探索領域に存在するとき、前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように前記探索領域を縮小して制限することを特徴とする自律走行体の制御方法。

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