JP2021081970A - Automatic travel control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動走行制御システムに関する。 The present invention relates to an automatic driving control system.
従来、地上を走行する走行車を目的地まで自動で移動させる自動走行制御システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an automatic traveling control system for automatically moving a traveling vehicle traveling on the ground to a destination is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の走行車(移動体)は、複数の固定された物体の位置を示す物体情報を含む地図情報及び予定走行経路を記憶する記憶部と、進行方向前方の物体を認識する物体認識部とを備えている。物体情報には、衛星測位システムの測位機能をもつ飛行体で認識された物体の位置を示す飛行体取得情報が含まれる。飛行体は、走行車の上空をタンデム移動する。走行車は、物体情報と物体認識部での認識結果に基づいて物体に対する自身の現在の相対位置を算出し、地図情報の地図上において物体の位置を検索して推定し、相対位置が示す走行車の地図上での現在の推定位置を求める。そして、求めた推定位置と現在の測位位置に対し、推定の尤度に応じて重み付けした走行車の現在位置を確定する。これにより、衛星電波の受信状態が悪くても、精確に走行車の現在位置を求めることが可能となるとされている。 The traveling vehicle (moving body) described in Patent Document 1 is a storage unit that stores map information including object information indicating the positions of a plurality of fixed objects and a planned traveling route, and an object that recognizes an object ahead in the traveling direction. It has a recognition unit. The object information includes the flying object acquisition information indicating the position of the object recognized by the flying object having the positioning function of the satellite positioning system. The aircraft moves in tandem over the traveling vehicle. The traveling vehicle calculates its own current relative position with respect to the object based on the object information and the recognition result by the object recognition unit, searches for and estimates the position of the object on the map of the map information, and travels indicated by the relative position. Find the current estimated position on the map of the car. Then, the current position of the traveling vehicle weighted according to the estimated likelihood with respect to the obtained estimated position and the current positioning position is determined. As a result, even if the reception condition of the satellite radio wave is poor, it is possible to accurately obtain the current position of the traveling vehicle.
特許文献1に記載の自動走行制御システムでは、記憶部に記憶された予定走行経路に沿って走行車が目的地まで移動するので、予定走行経路に想定外の障害物が存在した場合には、その回避が困難となる。 In the automatic driving control system described in Patent Document 1, the traveling vehicle moves to the destination along the planned traveling route stored in the storage unit. Therefore, if an unexpected obstacle exists in the planned traveling route, the traveling vehicle moves to the destination. It becomes difficult to avoid it.
そこで、本発明では、障害物を回避して走行車を目的地まで移動させることができる自動走行制御システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an automatic traveling control system capable of moving a traveling vehicle to a destination while avoiding obstacles.
本発明は、上記の目的を達成するため、地上を走行する走行車を目的地まで自動走行させる自動走行制御システムであって、前記走行車の周囲を上空から撮影可能な撮影装置が取り付けられた飛行体と、前記飛行体の移動を制御する飛行体制御手段と、前記撮影装置によって撮影された画像に基づいて前記走行車の前記目的地までの経路を設定する経路設定手段と、前記経路設定手段によって設定された経路に沿って前記走行車を走行させる走行車制御手段と、を備えた自動走行制御システムを提供する。 The present invention is an automatic traveling control system for automatically traveling a traveling vehicle traveling on the ground to a destination in order to achieve the above object, and a photographing device capable of photographing the surroundings of the traveling vehicle from the sky is attached. An air vehicle, an air vehicle control means for controlling the movement of the air vehicle, a route setting means for setting a route to the destination of the traveling vehicle based on an image taken by the photographing device, and the route setting. Provided is an automatic traveling control system including a traveling vehicle control means for traveling the traveling vehicle along a route set by the means.
本発明に係る自動走行制御システムによれば、障害物を回避して走行車を目的地まで移動させることができる。 According to the automatic traveling control system according to the present invention, the traveling vehicle can be moved to the destination while avoiding obstacles.
[実施の形態]
本発明の実施の形態に係る自動走行制御システムについて、図1乃至図5を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
[Embodiment]
The automatic driving control system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. It should be noted that the embodiments described below are shown as suitable specific examples for carrying out the present invention, and there are some parts that specifically exemplify various technically preferable technical matters. , The technical scope of the present invention is not limited to this specific aspect.
図1は、本実施の形態に係る飛行体1及び走行車3の構成を示す説明図である。以下の説明では、走行車3が工場の敷地内を走行する自律走行型の車両である場合について説明するが、走行車3の使用場所としてはこれに限定されず、公共施設や店舗等の駐車場や倉庫などの敷地内、あるいは公道であってもよい。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an air vehicle 1 and a
図1に示すように、飛行体1は、自律制御により空中を飛行する無人の飛行物体であり、例えば所謂ドローンである。飛行体1は、走行車3との無線通信を行いながら、走行車3の周囲の上空を飛行可能である、なお、飛行体1としては、空中で静止可能なものが望ましく、小型ヘリコプタや気球等を用いてもよい。
As shown in FIG. 1, the flying object 1 is an unmanned flying object that flies in the air by autonomous control, for example, a so-called drone. The flying object 1 can fly over the surroundings of the
飛行体1は、後述する飛行体側制御部10が収容された本体11と、飛行を推進する飛行推進部としての複数のプロペラ12と、本体11から下方に延びる複数の脚部13と、走行車3側との無線通信のためのアンテナ14とを有している。複数のプロペラ12は、図略のモータ等の駆動源によって回転駆動される。また、飛行体1には、走行車3の周囲を上空から撮影可能な撮影装置としてのカメラ2が取り付けられている。カメラ2は、本体11における複数の脚部13の間に取り付けられており、鉛直方向下方を撮影可能である。
The vehicle body 1 includes a
走行車3は、後述する走行車側制御部30が収容された本体31と、複数の駆動輪321を有する走行装置32と、運搬対象である貨物6が載置される荷台33と、飛行体1が発着する発着台34と、飛行体1側との無線通信のためのアンテナ35とを有している。荷台33及び発着台34は、本体31の上部に設けられている。また、走行車3には、進行方向前方の物体を認識する物体認識装置4が取り付けられている。
The traveling
図2は、本実施の形態に係る自動走行制御システム100の全体構成を示すブロック図である。自動走行制御システム100は、走行車3を所定の目的地まで自動で走行させるシステムである。
FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of the automatic
自動走行制御システム100は、飛行体1、カメラ2、走行車3、及び物体認識装置4と、飛行体側制御部10及び走行車側制御部30からなる制御部5とを備えている。制御部5は、飛行体1の飛行を制御する飛行制御手段51と、カメラ2によって撮影された画像に基づいて走行車3の走行の障害となる障害物を検出する障害物検出手段52と、カメラ2によって撮影された画像に基づいて走行車3の目的地までの経路を設定する経路設定手段53と、経路設定手段53によって設定された経路に沿って走行車3が移動するように走行装置32を制御する走行制御手段54とを有している。
The automatic
本実施の形態では、飛行体側制御部10が飛行制御手段51、障害物検出手段52、及び経路設定手段53を有し、走行車側制御部30が走行制御手段54を有しているが、これに限らず、例えば走行車側制御部30が障害物検出手段52及び経路設定手段53の機能の一部又は全部を有していてもよい。これら各手段51〜54の機能は、例えばCPU(演算処理装置)が記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
In the present embodiment, the flight body
飛行制御手段51は、複数のプロペラ12の角度や回転速度を制御して飛行体1を飛行させ、飛行体1をカメラ2による撮影に適した位置に移動させる。カメラ2は、例えば可視光をカラー撮影することが可能なデジタルカメラであり、鉛直方向下方を含む広い範囲を撮影可能である。また、カメラ2は、可視光の他、赤外線を撮影可能なものであってもよく、LIDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)のように、光学的に対象物の大きさ及び距離を測定することが可能な装置や、電波レーダ、あるいは超音波センサを用いてもよい。また、飛行体1の本体11に、カメラ2の向きを可変とする撮影角度調節機構を設けてもよい。
The flight control means 51 controls the angles and rotation speeds of the plurality of
障害物検出手段52は、カメラ2によって空中から撮影された物体の色や大きさ及び形状によって障害物を検出する。この障害物の検出には、例えば画像処理の手法として広く用いられているパターン認識技術を用いることができる。障害物検出手段52が検出する障害物には、例えば駐車車両や仮置きされた資材、樹木やフェンス、建造物、及び段差などが含まれる。 The obstacle detecting means 52 detects an obstacle based on the color, size, and shape of the object photographed from the air by the camera 2. For the detection of this obstacle, for example, a pattern recognition technique widely used as an image processing method can be used. Obstacles detected by the obstacle detecting means 52 include, for example, parked vehicles, temporarily placed materials, trees and fences, buildings, and steps.
また、障害物検出手段52は、走行車3の周辺部については、物体認識装置4から得られる情報を加味して障害物を検出する。物体認識装置4は、走行車3の進行方向前方の障害物との衝突を避けるための装置であり、例えば可視光を撮影するカメラを用いてもよいが、これに限らず、例えばLIDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)のように光学的に対象物の大きさ及び距離を測定することが可能な装置や、電波レーダ、あるいは超音波センサを用いてもよい。
Further, the obstacle detecting means 52 detects an obstacle in the peripheral portion of the traveling
経路設定手段53は、障害物検出手段52によって検出された障害物を避けて走行車3が走行可能な経路を設定する。具体的には、走行車3の現在地から目的地に向かって近づくように、障害物を避けながら走行可能な経路を探索し、障害物により行き止まりになった場合には当該経路を不採用とする。また、経路設定手段53は、目的地から遠ざかることなく障害物を避けて目的地に到達する経路が存在しない場合には、障害物を避けるために一時的に目的地から遠ざかる遠回り経路を、走行車3を案内する経路として設定する。
The route setting means 53 sets a route on which the traveling
走行制御手段54は、カメラ2によって撮影された画像に基づいて、経路設定手段53によって設定された経路に沿って走行車3が移動するように走行装置32を制御する。具体的には、カメラ2によって撮影された画像の解析により、走行車1と障害物検出手段52によって検出された障害物との相対的な位置関係を認識し、走行装置32に対して方向転換などを指示する。
The travel control means 54 controls the
また、走行制御手段54は、走行車3が経路設定手段53によって設定された経路に沿って移動しているときに、例えば走行車両等の予期せぬ障害物が進行方向前方に現れた場合には、当該障害物との距離に応じて走行装置32を停止させる。このような障害物は、飛行体1に取り付けられたカメラ2の画像により検出することも可能であるが、物体認識装置4から得られる情報によっても検出することができる。また、走行制御手段54は、走行車3が目的地に到着したときにも走行装置32を停止させる。
Further, when the traveling
次に、図3(a)及び(b)を参照して、障害物検出手段52及び経路設定手段53の処理内容の具体例について説明する。図3(a)は、走行車3の上空から撮影した画像の一例である。図3(b)は、図3(a)に示す画像から検出された障害物8の分布を示す分布図である。なお、カメラ2によって得られる画像は実際にはカラー画像である。図3(b)では、検出された障害物8をグレーで示している。
Next, specific examples of the processing contents of the
障害物検出手段52は、前述のように、カメラ2で撮影された画像の解析によって障害物8を検出する。障害物検出手段52は、例えば撮影された影の長さによって物体の高さを認識することができ、白線や横断歩道等の平面的な道路標示と立体的な物体とを区別することも可能である。
As described above, the
経路設定手段53は、障害物8を避けると共に、隣り合う障害物8の間に隙間があっても、その隙間の幅が走行車3が安全に通過できる幅よりも狭ければ、当該隙間を避けて経路を探索する。例えば、図3(b)に示す第1乃至第5の経路案71〜75は、障害物8によって行き止まりとなるため、走行車3を移動させる経路とはされず、遠回りではあるものの、障害物8に阻まれることなく現在地7Aから目的地7Bまで走行車3を移動させることができる経路70が経路設定手段53により設定される。
The route setting means 53 avoids the
図3(b)では、経路70を6つの直線状の矢印701〜706で示している。走行制御手段54は、これらの矢印701〜706の接続部分に走行車3が到達したとき、経路70に沿うように走行車3が進行方向を変えるよう、走行装置32を制御する。
In FIG. 3B, the
また、走行車3の移動中に、進行方向前方に例えば車両が停車して経路70に沿った移動ができなくなった場合には、障害物検出手段52が当該車両を新たな障害物として検出し、経路設定手段53は、再度目的地7Bまで障害物を避けて到達可能な経路を探索して設定する。そして、走行制御手段54は、当該新たに設定された経路に沿って走行車3を移動させる。
Further, when the traveling
また、飛行制御手段51は、カメラ2により撮影された対象物が障害物か否かを障害物検出手段52が判別できないとき、当該対象物をカメラ2によって異なる角度から撮影可能な位置に飛行体1を移動させる。この場合の具体的な一例について、図4を参照して説明する。 Further, when the obstacle detecting means 52 cannot determine whether or not the object photographed by the camera 2 is an obstacle, the flight control means 51 moves the flying object to a position where the object can be photographed from different angles by the camera 2. Move 1 A specific example in this case will be described with reference to FIG.
図4は、飛行体1が上空の高い位置にあるときのカメラ2の画像では段差81の高さを明確に把握できず、段差81が走行車3に対する障害物となるか否かを判別できないときの飛行体1の移動を示す説明図である。図4では、飛行体1が高度を下げるように移動する場合について図示しており、移動前の飛行体1を仮想線(二点鎖線)で示し、移動後の飛行体1を実線で示している。また、高度を下げるのみならず、水平方向においても段差81に近づくように飛行体1を移動させてもよい。
In FIG. 4, the height of the
このように飛行体1を移動させることにより、障害物検出手段52は、画像解析により段差81の高さを認識することができる。そして、障害物検出手段52は、段差81の高さが走行車3によって乗り越え可能な高さ以下であれば障害物とせず、走行車3が乗り越え可能な高さを超えていれば障害物として検出する。また、障害物検出手段52は、このようにして障害物か否かを判定した対象物の判定結果をデータベースとして記憶し、次回以降の障害物の検出処理で参照する。これにより、次回以降の障害物の検出時間を短縮することが可能となる。
By moving the flying object 1 in this way, the obstacle detecting means 52 can recognize the height of the
次に、自動走行制御システム100の制御部5が実行する処理の手順について、図5を参照して説明する。図5は、制御部5が行う一連の制御処理の具体例を示すフローチャートである。
Next, the procedure of the process executed by the
制御部5はまず、飛行制御手段51によって発着台34から飛行体1を飛び立たせ、上空から走行車3の現在地及び目的地を含む範囲をカメラ2によって撮影する(ステップS1)。なお、目的地は、例えば上空から視認可能な標章によって指示してもよく、飛行体1がGPS(Global Positioning System)による測位機能を有している場合には、目的地の位置を緯度及び経度によって指示してもよい。
First, the
次に、制御部5は、障害物検出手段52により、カメラ2によって撮影された画像に基づいて障害物を検出する(ステップS2)。障害物検出手段52は、カメラ2による1回の撮影によって現在地から目的地に至る範囲の画像を得られる場合には、当該1回の撮影の画像に基づいて障害物を検出してもよく、複数回の撮影によって得られた複数の分割画像を結合して障害物の検出を行ってもよい。
Next, the
このステップS2の処理において、障害物検出手段52が障害物か否かを判別できない対象物がある場合(ステップS3:Yes)、飛行制御手段51は、当該対象物をカメラ2によって異なる角度から撮影可能な位置に飛行体1を移動させ(ステップS4)、障害物検出手段52は、飛行体1の移動後にカメラ2によって撮影された画像に基づいて障害物か否かの判定を行う(ステップS5)。
In the process of step S2, when there is an object whose obstacle detecting means 52 cannot determine whether or not it is an obstacle (step S3: Yes), the flight control means 51 photographs the object from different angles depending on the camera 2. The flying object 1 is moved to a possible position (step S4), and the
なお、ステップS3の判定処理では、例えば画像の鮮明度や撮影範囲に対する対象物の大きさに応じて算出される信頼度が所定の閾値よりも低い場合や、パターン認識における類似度が所定の閾値よりも低い場合に、撮影された対象物が障害物か否かを判別できないと判定する。また、障害物か否かを判定できない対象物が複数ある場合には、それぞれの対象物について、ステップS4及びS5の処理を行う。 In the determination process of step S3, for example, when the reliability calculated according to the sharpness of the image or the size of the object with respect to the shooting range is lower than a predetermined threshold value, or when the similarity in pattern recognition is a predetermined threshold value. If it is lower than, it is determined that it cannot be determined whether or not the photographed object is an obstacle. If there are a plurality of objects for which it cannot be determined whether or not they are obstacles, the processes of steps S4 and S5 are performed for each object.
次に、制御部5は、経路設定手段53によって目的地まで障害物を避けて走行車3を到達させることが可能な経路を設定し(ステップS6)、走行制御手段54によって走行車3が経路に沿って移動するように走行装置32を制御する(ステップS7)。走行車3の移動中、飛行制御手段51は、飛行体1が走行車3に追従するように、飛行体1を走行車3の上空でタンデム移動させる。
Next, the
また、走行車3の目的地への移動中、障害物検出手段52によって新たな障害物が検出された場合(ステップS8:Yes)には、経路設定手段53が、再度目的地までの経路を探索して設定する(ステップS6)。そして、走行車3が目的地に到達したとき(ステップS9:Yes)、走行制御手段54は、走行装置32を停止させる(ステップS10)。
Further, when a new obstacle is detected by the obstacle detecting means 52 (step S8: Yes) while the traveling
(実施の形態の効果)
以上説明した実施の形態によれば、予め走行車3を走行させる経路をユーザが設定して走行車3に記憶させておかなくても、飛行体1に搭載されたカメラ2によって撮影された画像に基づいて障害物を回避した経路を自動で設定し、走行車3を目的地まで安全に移動させることができる。
(Effect of embodiment)
According to the embodiment described above, the image taken by the camera 2 mounted on the vehicle 1 is taken even if the user does not set the route for traveling the traveling
(付記)
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
(Additional note)
Although the present invention has been described above based on the embodiment, the embodiment does not limit the invention according to the claims. It should also be noted that not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.
上記実施の形態では、飛行体1が単独である場合について説明したが、これに限定されず飛行体1が複数であってもよい。この場合には、例えば、各飛行体1のうち低空を飛行させる飛行体には小さな障害物を検出させ、高空を飛行させる飛行体には大きな障害物を検出させるように各飛行体に役割を分けることが可能である。 In the above embodiment, the case where the flying object 1 is single has been described, but the present invention is not limited to this, and the flying object 1 may be plural. In this case, for example, each of the flying objects 1 has a role to play a role so that the flying object flying at a low altitude detects a small obstacle and the flying object flying at a high altitude detects a large obstacle. It is possible to divide.
1…飛行体 100…自動走行制御システム
2…カメラ 3…走行車
32…走行装置 4…物体認識装置
5…制御部 51…飛行制御手段
52…障害物検出手段 53…経路設定手段
54…走行制御手段 6…貨物
70…経路 7A…現在地
7B…目的地 8…障害物
1 ...
Claims (4)
前記走行車の周囲の上空を飛行可能な飛行体と、
前記飛行体に取り付けられた撮影装置と、
前記飛行体の飛行を制御する飛行制御手段と、
前記撮影装置によって撮影された画像に基づいて前記走行車の前記目的地までの経路を設定する経路設定手段と、
前記経路設定手段によって設定された経路に沿って前記走行車が移動するように、前記走行車の走行装置を制御する走行制御手段と、
を備えた自動走行制御システム。 It is an automatic driving control system that automatically drives a traveling vehicle traveling on the ground to the destination.
An air vehicle that can fly over the surroundings of the traveling vehicle,
The imaging device attached to the flying object and
A flight control means for controlling the flight of the flying object and
A route setting means for setting a route to the destination of the traveling vehicle based on an image taken by the photographing device, and a route setting means.
A traveling control means that controls a traveling device of the traveling vehicle so that the traveling vehicle moves along a route set by the route setting means.
Automatic driving control system equipped with.
前記経路設定手段は、前記障害物を避けて前記経路を設定する、
請求項1に記載の自動走行制御システム。 An obstacle detecting means for detecting an obstacle that hinders the traveling of the traveling vehicle based on an image taken by the photographing device is further provided.
The route setting means sets the route while avoiding the obstacle.
The automatic driving control system according to claim 1.
前記障害物検出手段は、前記物体認識装置から得られる情報を加味して前記障害物を検出する、
請求項2に記載の自動走行制御システム。 An object recognition device attached to the traveling vehicle and recognizing an object in front of the traveling vehicle in the traveling direction is further provided.
The obstacle detecting means detects the obstacle by adding the information obtained from the object recognition device.
The automatic driving control system according to claim 2.
請求項2又は3に記載の自動走行制御システム。
When the obstacle detecting means cannot determine whether or not the object photographed by the photographing device is the obstacle, the flight control means is positioned at a position where the object can be photographed from a different angle by the photographing device. Move the flying object,
The automatic driving control system according to claim 2 or 3.
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