JP2022136756A - 自律走行システム - Google Patents

Abstract

【課題】より確実に目的地に自律走行体を到達させること。【解決手段】出発地から目的地までの目標経路Ｂを設定する目標経路設定部５２と、前記目標経路Ｂ上の地点ごとに、当該目標経路Ｂに沿って自律走行する自律走行体が走行姿勢を変更するために旋回可能か否かを示す旋回可否情報ＥＡを予め記憶する情報記憶部と、前記地点の間を結ぶ走行区間ごとに前記自律走行体の走行姿勢を決定し、決定された走行姿勢を各走行区間でとるために旋回を行う旋回実行地点を、前記旋回可否情報ＥＡに基づいて前記地点の中から決定する走行計画部５４と、を備え、前記自律走行体は、前記旋回実行地点に至るごとに旋回し、決定された走行姿勢で各走行区間を進行する制御を実行する走行制御実行部５６を備える自律走行システムを構成した。【選択図】図４

Description

本発明は、自律走行システムに関する。

注文商品を商品自動集積所から集積して指定された配送先に無人配送車両によって配送する配送システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－１６９０８２号公報

しかしながら、配送先までの走行路によっては、無人配送車両が進行できずに配送先に到達できない場合がある。

本発明は、より確実に目的地に自律走行体を到達させることができる自律走行システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、出発地から目的地までの目標経路を設定する目標経路設定部と、前記目標経路上の地点ごとに、当該目標経路に沿って自律走行する自律走行体が走行姿勢を変更するために旋回可能か否かを示す旋回可否情報を予め記憶する情報記憶部と、前記地点の間を結ぶ走行区間ごとに前記自律走行体の走行姿勢を決定し、決定された走行姿勢を各走行区間でとるために旋回を行う旋回実行地点を、前記旋回可否情報に基づいて前記地点の中から決定する走行計画部と、を備え、前記自律走行体は、前記旋回実行地点に至るごとに旋回し、決定された走行姿勢で各走行区間を進行する制御を実行する走行制御実行部を備えることを特徴とする自律走行システムである。

本発明の他の態様は、上記自律走行システムにおいて、前記走行計画部は、前記走行区間ごとに前記自律走行体が進行可能な前記走行姿勢を特定する、ことを特徴とする。

本発明の他の態様は、上記自律走行システムにおいて、前記走行計画部は、前記走行区間の路幅、および、前記自律走行体のボディ部の寸法に基づいて前記走行姿勢を決定することを特徴とする。

本発明の他の態様は、上記自律走行システムにおいて、前記自律走行体のボディ部は長手方向を有し、前記走行計画部は、前記自律走行体が転倒する可能性がある走行区間について、前記自律走行体の転倒方向に前記長手方向を向けた走行姿勢を特定する、ことを特徴とする。

本発明の他の態様は、上記自律走行システムにおいて、前記走行計画部は、前記自律走行体が進行中の走行区間で転倒する可能性が生じた場合、当該走行区間での走行姿勢を、転倒を防ぐ走行姿勢に再決定し、当該走行区間で再決定された走行姿勢をとるための各走行区間での走行姿勢と旋回を行う旋回実行地点とを再決定することを特徴とする。

本発明の他の態様は、上記自律走行システムにおいて、前記走行計画部は、前記目的地に到達可能な各走行区間での走行姿勢と前記旋回実行地点との組み合わせが無い場合、前記目的地に最も近く、かつ到達可能な地点に目的地を変更する、ことを特徴とする。

本発明の他の態様は、上記自律走行システムにおいて、前記走行計画部は、前記目的地に到達可能な各走行区間での走行姿勢と前記旋回実行地点との組み合わせが無い場合、現在値から前記目的地までの距離が第１所定値以下のときは現在地を前記目的地に変更することを特徴とする。

本発明の他の態様は、上記自律走行システムにおいて、前記自律走行体は、前記目的地に到達したことを通知する制御を実行する制御部を備え、前記制御部は、変更前の前記目的地と変更後の前記目的地の距離が第２所定値以上である場合、当該変更後の目的地の位置を前記通知に含めることを特徴とする。

本発明によれば、より確実に目的地に自律走行体を到達させることができる。

本発明の実施形態に係る運搬車の構成を示す斜視図である。 運搬車の構成を示す側面図である。 走行部の構成を示す図である。 運搬車の機能的構成を示すブロック図である。 圧力センサの設置態様を示す図である。 地図データの説明図である。 荷物の重量と、圧力センサの面圧と、荷物の重心高さとの関係の一例を示す図である。 車輪の横滑り角と、当該車輪に加わる垂直荷重との関係の一例を示す図である。 目標経路の例を示す図である。 運搬車の自律走行の開始から目的地に到達するまでの動作を示す図である。 目的地に到達不能な場合の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本実施形態では、本発明に係る自律走行体の一例として運搬車を説明する。
図１は本実施形態に係る運搬車１の構成を示す斜視図であり、図２は運搬車１の側面図である。
運搬車１は、荷物Ａを配送先へ無人で運搬する車両であり、車体に相当するボディ部２と、当該ボディ部２を移動させる機械要素および電気要素を有した走行部４と、を備えている。ボディ部２は長手方向Ｄａを有する略直方形状を成し、配送対象物である荷物Ａを載せる荷物室６が内設されている。走行部４は配送先に至る目標経路Ｂ（図９）に沿って自律走行する機能を備えている。かかる走行部４は、機械要素の１つである、一対の前輪８Ａおよび一対の後輪８Ｂを有しており、以下、前輪８Ａおよび後輪８Ｂのそれぞれを区別する必要がないときは単に「車輪」と称することにする。

本実施形態の走行部４において、それぞれの車輪８にはタイヤが装着されており、また舵角を操舵可能に構成されている。全ての車輪８が操舵可能に構成されることで、運搬車１は、ボディ部２の長手方向Ｄａへ進行する他に、図２に示すように、当該長手方向Ｄａに対して傾斜した方向Ｄｂへ斜行する、いわゆるカニ走り走行も可能となっている。
以下では、長手方向Ｄａに進行しているときの運搬車１の姿勢を「通常姿勢」と称し、運搬車１が斜行しているときの走行姿勢を「斜行姿勢」と称する。また、上方から運搬車１を視た平面視において、走行部４の走行によってボディ部２が移動する方向を「進行方向」と定義する。かかる定義を用いると、通常姿勢は、平面視で、ボディ部２の長手方向Ｄａを進行方向へ向けた姿勢となり、斜行姿勢は、平面視で、ボディ部２の長手方向Ｄａを進行方向に対して傾けた姿勢となる。

図３は、走行部４の構成を示す図である。
走行部４は、前輪８Ａを駆動する前輪駆動部１０Ａと、後輪８Ｂを駆動する後輪駆動部１０Ｂと、前輪８Ａの舵角を変更する前輪舵角変更部１２Ａと、後輪８Ｂの舵角を変更する後輪舵角変更部１２Ｂと、を備え、これらが後述する制御部３０によって制御される。

本実施形態の運搬車１は、電気をエネルギー源とする電気自動車であり、走行部４は、電力源であるバッテリ１４と、当該バッテリ１４の電力を制御部３０の指示に基づいて変換するＤＣＤＣコンバータ１６と、を備えている。
さらに、前輪駆動部１０Ａおよび後輪駆動部１０Ｂのそれぞれは、動力源である駆動モータ１８と、当該駆動モータ１８を駆動するインバータ２０とを、車輪ごとに備え、各車輪が互いに独立して回転駆動可能に構成されている。
また、前輪舵角変更部１２Ａおよび後輪舵角変更部１２Ｂのそれぞれは、車輪ごとにサーボモータ２２を備え、各サーボモータ２２が制御部３０の指示に基づいて、対応する車輪の舵角を可変する。上記斜行姿勢では、長手方向Ｄａが進行方向に対して傾いた姿勢のまま当該進行方向にボディ部２が進行するように各車輪の舵角がサーボモータ２２によって可変される。

また、本実施形態の運搬車１は、各車輪の回転駆動及び舵角制御により、走行（前進または後進）を伴わずに、その場でボディ部２をヨー軸周りに回転させて超信地旋回（以下、単に「旋回」という）することで、通常姿勢、及び斜行姿勢の間で走行姿勢を変更可能になっている。

図４は、運搬車１の機能的構成を示すブロック図である。
運搬車１は、各部を制御する制御部３０と、通信部３２と、センサ部３４と、を備えている。

通信部３２は、適宜の無線通信網を通じて外部機器と通信する送受信装置を含み、荷物Ａの配送に係る各種の通信を行う。かかる通信には、例えば、対ユーザ通信や、対サーバ通信などがある。対ユーザ通信は、例えば、運搬車１が配送先に到達したとことを当該配送先のユーザに通知するための通信である。対サーバ通信は、例えば、配送を管理する管理サーバとの間で、配送動作に係る各種情報を送受するための通信である。

センサ部３４は、自律走行に要するセンサ群を備え、本実施形態では、この他に、圧力センサ４０を備えている。自律走行に要するセンサ群は、少なくとも自己位置および走行状態（進行方向や加速度、速度など）、姿勢を検出する可能にする各種のセンサを有し、かかるセンサには、例えばＬｉｄａｒ（Light detection and ranging）や加速度センサ、ジャイロセンサ、ＧＮＳＳセンサ、撮像素子（例えばＣＣＤセンサ）などが用いられる。

圧力センサ４０は、荷物室６に載せられた荷物Ａの重量ｍ_ｗを検出するためのセンサであり、図５に示すように、荷物室６の床面６Ａにマトリクス状に敷き詰められている。具体的には、床面６Ａには、Ｘ軸方向にｉ個の圧力センサ４０が配置され、Ｙ軸方向にｊ個の圧力センサ４０が配置されている。そして、床面６Ａに荷物Ａが置かれた場合に、Ｘ軸方向のＮ個の圧力センサ４０が信号を出力し、Ｙ軸方向のＭ個の圧力センサ４０が信号を出力したときには、荷物室６の荷物Ａの重量ｍ_ｗは、次式（１）によって求められる。

ただし、Ｓは圧力センサ４０の面積であり、Ｐ_ｉｊは圧力センサ４０の出力値を面圧に変換した値である。また重量ｍ_ｗは、荷物室６に置かれている全ての荷物Ａの総重量である。
また、Ｘ軸方向は運搬車１の全長Ｌの方向（長手方向Ｄａ）であり、Ｙ軸方向は運搬車１の車幅Ｗの方向（短手方向）である。

かかる荷物Ａの重量ｍ_ｗは、運搬車１の重心Ｇ（図２）の重心高さｈｍを求めるために用いられ、また当該重心高さｈｍは各車輪に作用する地面からの反力を求めるために用いられる。すなわち、本実施形態の運搬車１は、圧力センサ４０から各車輪の反力が求められる構成となっている。反力の算出手法については後述する。

制御部３０は、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサと、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリデバイスと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージ装置と、センサ類や周辺機器などを接続するためのインターフェース回路と、を備えたコンピュータを有する。そして、プロセッサがメモリデバイス又はストレージ装置に記憶されているコンピュータプログラムを実行することで図４に示す機能的構成を実現している。

すなわち、図４に示すように、制御部３０は、かかる機能的構成として、地図情報記憶部５０と、目標経路設定部５２と、走行計画部５４と、走行制御実行部５６と、慣性計測部５８と、転倒判定部６０と、を備えている。そして、運搬車１と、当該運搬車１の制御部３０が備える各機能と、によって、運搬車１が目標経路Ｂに沿って自律走行する自律走行システムが構成されている。

なお、運搬車１が複数のコンピュータを備え、それぞれのコンピュータによって図２に示す制御部３０の各機能部が実現されてもよい。
また、自律走行システムは、運搬車１と、当該運搬車１と電気通信回線（インターネットなど）を介して通信するサーバーコンピュータを、備え、本実施形態の制御部３０が備える適宜の機能部（例えば、地図情報記憶部５０や、目標経路設定部５２、走行計画部５４など）を、当該サーバーコンピュータが備える構成であってもよい。

地図情報記憶部５０は、目標経路の設定に用いる地図データ７０を記憶するメモリデバイスまたはストレージ装置を備えている。
地図データ７０は、運搬車１が走行可能な走行路を網羅した走行路ネットワークＣを示すデータである。走行路ネットワークＣは、図６に示すように、走行路の交差点や分岐点、曲り角、行き止まりといった、走行路の特徴点のそれぞれに設定されたノード７２Ａと、各ノード７２Ａの間を結ぶ直線状のリンク７２Ｂとによって表現される。そして地図データ７０は、これらノード７２Ａおよびリンク７２Ｂの情報が含まれている。

ノード７２Ａの情報には、各ノード７２ＡのＩＤや地図上の位置が含まれており、本実施形態では更に旋回可否情報ＥＡ（図４）が含まれている。旋回可否情報ＥＡは、そのノード７２Ａに対応する地点で運搬車１が旋回可能か否かを示す情報である。例えば、ノード７２Ａが示す地点に、運搬車１が旋回するための十分なスペースがない場合、当該ノード７２Ａの旋回可否情報ＥＡには「旋回不可能」を示す情報が格納される。

リンク７２Ｂの情報には、各リンク７２ＢのＩＤや始点及び終点の位置が含まれており、本実施形態では更に、当該リンク７２Ｂに対応する走行区間の路幅を示す路幅情報ＥＢ（図４）が含まれている。路幅情報ＥＢは、運搬車１が上記通常姿勢および斜行姿勢で進行可能か否かを特定するために用いられる情報である。すなわち、路幅が運搬車１の全長Ｌよりも狭い場合、斜行姿勢で走行区間を進行することが不可能であることが特定され、また、路幅が運搬車１の全長Ｌよりも広い場合、上記通常姿勢および斜行姿勢のいずれの走行姿勢でも走行区間を進行可能であることが特定される。

目標経路設定部５２は、現在地（出発地）から目的地（配送先）に至る目標経路Ｂを地図データ７０に基づいて設定する。目標経路Ｂの設定手法には、周知または公知の適宜の手法を用いることができ、例えば、経路長や曲り角の数などの各種パラメータをコストに設定したコスト計算に基づく経路設定手法を用いることができる。目標経路設定部５２が現在地および目的地を取得する手法は適宜であり、かかる手法には、ユーザの手動入力を用いる手法、外部機器からの入力を用いる手法などが挙げられる。

走行計画部５４は、目標経路Ｂにおける各リンク７２Ｂでの走行姿勢、および、当該走行姿勢をとるために運搬車１が旋回を行うノード７２Ａを決定する。かかる決定の詳細については後述する。

走行制御実行部５６は、走行部４を主に制御するものであり、走行計画部５４によって決定された走行姿勢で各リンク７２Ｂを自律走行し、かつ、当該走行計画部５４によって決定されたノード７２Ａで旋回するための走行制御を実行する。かかる走行制御において、自律走行に係る制御については、公知または周知の技術を用いることができる。

慣性計測部５８は、慣性計測装置（ＩＭＵ：inertial measurement unit）に相当する機能を有し、運搬車１の自律走行時の加速度や角速度をセンサ部３４の検出信号に基づいて計測する。

転倒判定部６０は、自律走行の間、運搬車１が転倒し得る状態か否かを継続的に判定する。運搬車１が転倒し得ると転倒判定部６０によって判定された場合には、走行制御実行部５６が停車制御を速やかに実行することで運搬車１を直ちに停車させ、転倒を未然に防止する。

ここで、本実施形態の転倒判定部６０は、坂道などの傾斜面を走行する等によって車輪８のいずれかが路面から浮き上がる可能性が高くなった場合に、運搬車１が転倒し得ると判定する。転倒判定部６０は、各車輪８の浮き上がり、すなわち転倒し得る状態を、各車輪８が路面から受ける反力に基づいて判定しており、反力が所定閾値を下回った場合に、運搬車１が転倒し得ると判定している。また、転倒判定部６０は、各車輪８の反力を、上記慣性計測部５８の測定結果（並進方向の加速度および重心周りの角速度）と、荷物Ａを含めた運搬車１の重心高さｈ_ｍとに基づいて求めている。

詳述すると、荷物Ａを含めた運搬車１の重心高さｈ_ｍは、次式（２）によって求められる。

ただし、ｍ_ｒは、荷物室６が空の状態の運搬車１の重量であり、ｈ_ｒは、この状態の運搬車１の地面からの重心高さであり、ｈ_ｗは、荷物Ａの地面からの重心高さである。

荷物室６における荷物Ａの重量ｍ_ｗと、圧力センサ４０の面圧と、荷物室６における荷物Ａの重心高さと、の関係を示す、例えば図７に示すようなデータが制御部３０に予め記憶されており、転倒判定部６０は、上記式（１）に基づいて圧力センサ４０の検出から荷物Ａの重量ｍ_ｗを求め、当該データに基づいて重心高さｈ_ｗを求めている。

次いで、運搬車１の並進方向の運動方程式は次の式（３）から式（５）によって表され、また重心周りの回転方向の運動方程式は次の式（６）から式（８）によって表される。

ただし、ｍは荷物Ａを積んだ状態の運搬車１の重量（＝ｍ_ｒ＋ｍ_ｗ）である。Ｑ_ｉは、地面から車輪に加わる反力である。添字のｉは、車輪８を識別するための番号であり、添字ｉと車輪８の対応は図３に示す通りである。角度α及び角度βは路面の傾斜角度（図１）である。ωは重心周りの角速度であり、Ｉは慣性モーメントである。Ｆ_ｘはｘ軸方向の力であり、Ｆ_ｙはｙ軸方向の力である。Ｙ_ｉは各車輪８に働くコーナリングフォースである。コーナリングフォースは、例えば図８に示すような車輪８（タイヤ）の横滑り角と、当該車輪８に加わる垂直荷重との関係を予め規定したデータを用いて求められる。また、式（８）におけるｌ_ｆ、ｌ_ｒはそれぞれ、図２に示すように、ｌ_ｆが前輪８Ａの前輪軸と重心Ｇとの距離であり、ｌ_ｒが後輪８Ｂの後輪軸と重心Ｇとの距離である。

転倒判定部６０は、自律走行の間、これら式（５）から式（８）により、各車輪８の反力Ｑ_１、Ｑ_２、Ｑ_３、Ｑ_４を逐次に求めている。

また転倒判定部６０は、各車輪８の反力Ｑ_ｉ（ｉ＝１から４）の比較し、例えば、最小反力の車輪８と最大反力の車輪８のそれぞれの位置を特定することで、運搬車１が転倒し得る方向（以下、単に転倒方向という）を特定する。そして、運搬車１は、ある走行区間の自律走行中に転倒が発生し得ると判定された場合、通常姿勢、及び斜行姿勢のうち、長手方向Ｄａが転倒方向を向く走行姿勢で、その走行区間を自律走行することで、転倒を防止して安定して、その走行区間を自律走行できるようになっている。

上述の通り、各リンク７２Ｂでの走行姿勢、および、走行姿勢を変更するために旋回を行うノード７２Ａについては、走行計画部５４によって、自律走行の開始時点で決定されている。また、転倒が発生し得ると転倒判定部６０によって判定された場合にも、走行計画部５４は、転倒が発生し得る走行区間でとるべき走行姿勢に基づいて、各リンク７２Ｂでの走行姿勢、および、走行姿勢を変更するための旋回を行うノード７２Ａを再決定する。

かかる走行姿勢、及び、旋回を行うノード７２Ａの決定について説明する。
以下では、旋回可否情報ＥＡが「旋回可能」を示すノード７２Ａ、旋回可否情報ＥＡが「旋回不可能」を示すノード７２Ａ、および、運搬車１が旋回を行う地点のノード７２Ａのそれぞれを、旋回可能ノード７２Ａａ、旋回不可能ノード７２Ａｂ、および、旋回実行ノード７２Ａｃと言う。
また、路幅が運搬車１の全長Ｌよりも広く、運搬車１が斜行姿勢で進行できる走行区間のリンク７２Ｂを斜行可能リンク７２Ｂａと言い、路幅が運搬車１の全長Ｌよりも狭く斜行姿勢で進行できない走行区間のリンク７２Ｂを斜行不可能リンク７２Ｂｂと言う。

図９は、目標経路Ｂの例を示す図である。
例１に係る目標経路Ｂは、旋回不可能ノード７２Ａｂを含み、なおかつ、この旋回不可能ノード７２Ａｂから始まるリンク７２Ｂが斜行不可能リンク７２Ｂｂとなっている。
この場合、運搬車１が斜行不可能リンク７２Ｂｂを進行するためには、当該斜行不可能リンク７２Ｂｂへ通常姿勢で進入する必要がある。しかしながら、運搬車１は旋回不可能ノード７２Ａｂでは旋回できないため、この旋回不可能ノード７２Ａｂよりも前の斜行可能リンク７２Ｂａを斜行姿勢で進行することで、当該旋回不可能ノード７２Ａｂに進入する必要がある。このためには、斜行可能リンク７２Ｂａの始点となる旋回可能ノード７２Ａａにおいて、運搬車１は、斜行可能リンク７２Ｂａを斜行姿勢で進行するために旋回する必要がある。
したがって、例１の目標経路Ｂにいついては、走行計画部５４は、旋回不可能ノード７２Ａｂから始まる斜行不可能リンク７２Ｂｂの走行姿勢を通常姿勢に決定し、この旋回不可能ノード７２Ａｂを終点とする斜行可能リンク７２Ｂａの走行姿勢を斜行姿勢に決定し、この旋回不可能ノード７２Ａｂの手前の旋回可能ノード７２Ａａを旋回実行ノード７２Ａｃに決定することになる。

例２の目標経路Ｂは、例１と同様に、旋回不可能ノード７２Ａｂを含むものの、この旋回不可能ノード７２Ａｂから始まるリンク７２Ｂは、例１と異なり、斜行可能リンク７２Ｂａとなっている。
この場合、運搬車１は、旋回不可能ノード７２Ａｂで旋回しなくとも、そのまま斜行可能リンク７２Ｂａを斜行姿勢で進行することができる。
したがって、第２例の目標経路Ｂにいついては、走行計画部５４は、旋回不可能ノード７２Ａｂから始まる斜行可能リンク７２Ｂａの走行姿勢を斜行姿勢に決定し、旋回不可能ノード７２Ａｂの手前の旋回可能ノード７２Ａａでの旋回は不要と決定する。

すなわち、本実施形態において、走行姿勢が通常姿勢と斜行姿勢の２種類だけであるため、走行計画部５４は、斜行不可能リンク７２Ｂｂの走行姿勢を常に通常姿勢に決定する。
また、走行計画部５４は、目標経路Ｂが旋回不可能ノード７２Ａｂを含む場合、この旋回不可能ノード７２Ａｂを始点としたリンク７２Ｂが斜行可能リンク７２Ｂａおよび斜行不可能リンク７２Ｂｂのどちらに該当するかに応じて、旋回不可能ノード７２Ａｂよりも手前の斜行可能リンク７２Ｂａの走行姿勢を決定し、また、この走行姿勢をとるために旋回が必要な場合は、当該旋回を実行する旋回実行ノード７２Ａｃを、旋回不可能ノード７２Ａｂよりも手前にあるノード７２Ａの中から決定することとなる。

次いで、本実施形態の動作について説明する。
図１０は、運搬車１の自律走行の開始から目的地に到達するまでの動作を示す図である。
運搬車１によって荷物Ａを運搬する際には、先ず、目標経路設定部５２が出発地から配送先までの目標経路Ｂを設定する（ステップＳＴ１）。次いで、走行計画部５４が各リンク７２Ｂでの走行姿勢、および、旋回実行ノード７２Ａｃを、各リンク７２Ｂの路幅情報ＥＢ、および、各ノード７２Ａの旋回可否情報ＥＡに基づいて決定する（ステップＳＴ２）。そして、走行制御実行部５６が走行部４を制御して自律走行を開始し、決められた走行姿勢で最初のリンク７２Ｂを進行する（ステップＳＴ３）。

その後、走行制御実行部５６は、自己位置の検出結果に基づいて、自車がノード７２Ａに到達したことを検出すると（ステップＳＴ４）、そのノード７２Ａが目的地であるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。ノード７２Ａが目的地である場合（ステップＳＴ５：ＹＥＳ）、配送先に到達したため、走行制御実行部５６は自律走行に係る処理を終了する。そして、制御部３０は、配送先に自車が到達したことを配送先のユーザへ通信部３２を通じて通知する（ステップＳＴ６）。ユーザは、この通知を受け、運搬車１へ荷物Ａを取りに行くことになる。

ノード７２Ａが目的地でない場合（ステップＳＴ５：ＮＯ）、走行制御実行部５６は、そのノード７２Ａが旋回実行ノード７２Ａｃであるか否かを判定する（ステップＳＴ７）。
ノード７２Ａが旋回実行ノード７２Ａｃである場合（ステップＳＴ７：ＹＥＳ）、走行制御実行部５６は、走行部４を制御して、当該ノード７２Ａで停車させ自車を旋回させた後（ステップＳＴ８）、自律走行を開始して、旋回後の走行姿勢で次のリンク７２Ｂを進行する（ステップＳＴ９）。
ノード７２Ａが旋回実行ノード７２Ａｃでなかった場合（ステップＳＴ７：ＮＯ）、走行制御実行部５６は、そのノード７２Ａで停車することなく自律走行を継続して、次のリンク７２Ｂを進行する（ステップＳＴ９）。

そして運搬車１がリンク７２Ｂを進行している間、転倒判定部６０は、転倒が発生し得るか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。転倒が発生し得ない場合（ステップＳＴ１０：ＮＯ）、処理手順がステップＳＴ４に戻り、当該ステップＳＴ４からの処理が繰り返し実行される。

一方、転倒が発生し得る場合には（ステップＳＴ１０：ＹＥＳ）、走行制御実行部５６は、走行部４を制御して速やかに運搬車１を停車（進行停止）させる（ステップＳＴ１１）。
次いで、走行計画部５４は、転倒判定部６０によって特定された転倒方向に基づいて、長手方向Ｄａが当該転倒方向を向く走行姿勢を、通常姿勢および斜行姿勢の中から特定し、特定された走行姿勢を現在のリンク７２Ｂでの走行姿勢として再決定する（ステップＳＴ１２）。そして、走行計画部５４は、ステップＳＴ２と同様にして、現在のリンク７２Ｂで再決定された走行姿勢をとるための各リンク７２Ｂでの走行姿勢と旋回を行う旋回実行ノード７２Ａｃとを再決定する（ステップＳＴ１３）。走行制御実行部５６は、この再決定された走行姿勢、及び旋回実行ノード７２Ａｃによって、運搬車１が目的地に到達可能である場合（ステプＳＴ１４：ＹＥＳ）、現在のリンク７２Ｂでの走行姿勢を旋回によって変えるために、走行部４を制御して、旋回実行ノード７２Ａｃに向けて後退する（ステップＳＴ１５）。
その後、制御部３０は、処理手順をステップＳＴ４に戻し、旋回実行ノード７２Ａｃに運搬車１が到達したときに（ステップＳＴ７：ＹＥＳ）、走行制御実行部５６が旋回のための制御を実行する（ステップＳＴ８）。そして、走行制御実行部５６の制御によって運搬車１が前進によって進行を開始することで（ステップＳＴ９）、転倒が発生し得ると判定あれた走行区間のリンク７２Ｂを、再決定された走行姿勢で進行し、転倒を防止しながら、走行区間を安定的に進行できることとなる。

一方、運搬車１が目的地に到達できない場合（ステプＳＴ１４：ＮＯ）、走行計画部５４は、目的地を変更することになる。
例えば図１１に示すように、目標経路Ｂが旋回不可能ノード７２Ａｂを含み、この旋回不可能ノード７２Ａｂを始点としたリンク７２Ｂが斜行不可能リンク７２Ｂｂである場合、図９の例１を参照して説明した通り、この旋回不可能ノード７２Ａｂを終点とする斜行可能リンク７２Ｂａの走行姿勢は斜行姿勢に決定される。
この場合において、斜行可能リンク７２Ｂａに対応する走行区間の地点Ｆが、例えば、公道や私道から配送先の玄関に至る間の急勾配のスロープなどであると、この走行区間の途中の地点Ｆで転倒が発生し得ると判定されことがある。
この場合、運搬車１は、斜行可能リンク７２Ｂａでの走行姿勢を通常姿勢に変更することで、この走行区間を転倒せずに進行できるものの、そうすると、旋回不可能ノード７２Ａｂの先の斜行不可能リンク７２Ｂｂを進行することはできず、配送先である目的地に到達できない。

このように、運搬車１が目的地に到達できない場合、走行計画部５４は、転倒が発生し得る地点Ｆから目的地までの距離が第１所定値以下であるときには（ステップＳＴ１６：ＹＥＳ）、現在地（地点Ｆ）を目的地に変更する（ステップＳＴ１７）。第１所定値には、例えば、配送先のユーザを現在地まで荷物Ａを受け取りに来させるのに妥当な距離が設定される。このように、現在地が目的地に変更された場合には、運搬車１は、転倒が発生し得る地点Ｆを通過する必要が無くなる。そして、この場合、それ以上の進行が無いため、制御部３０は、配送先に自車が到達したことを配送先のユーザへ通信部３２を通じて通知する（ステップＳＴ１８）。

一方、転倒が発生し得る地点Ｆから目的地までの距離が第１所定値より長い場合（ステップＳＴ１６：ＮＯ）、走行計画部５４は、目的地に最も近く到達可能なノード７２Ａへ目的地を変更する（ステップＳＴ１９）。これにより、目的地へ到達不能になった場合でも、当該目的地に最も近い地点まで運搬車１を移動させることができる。
その後、運搬車１が変更後の目的地に到達し、制御部３０が通知を行う場合（ステップＳＴ６）、変更前の目的地と変更後の目的地との距離が第２所定値以上であるときには、自車の位置（変更後の目的地の位置）もユーザへ通知する。この通知により、運搬車１が所定の目的地（例えば玄関先などのユーザ指定位置）に到達できない場合でも、ユーザは運搬車１の位置を把握し、運搬車１を簡単に見つけることができる。

本実施形態によれば、次の効果を奏する。

本実施形態の運搬車１は、目標経路Ｂのノード７２Ａごとに、走行姿勢を変更するために旋回可能か否かを示す旋回可否情報ＥＡを予め記憶する地図情報記憶部５０と、リンク７２Ｂごとに走行姿勢を決定し、決定された走行姿勢を各リンク７２Ｂでとるために旋回を行う旋回実行ノード７２Ａｃを、旋回可否情報ＥＡに基づいてノード７２Ａの中から決定する走行計画部５４と、を備える。そして、運搬車１の走行制御実行部５６は、旋回実行ノード７２Ａｃに至るごとに旋回し、決定された走行姿勢で各リンク７２Ｂを進行する制御を実行する。
この構成によれば、走行姿勢が限られる走行区間（例えば、斜行不可能な走行区間）が、走行姿勢を変更するための旋回を行うことができない地点（旋回不可能ノード７２Ａｂ）から始まっている場合でも、その走行区間を進行可能な走行姿勢となるように、目標経路Ｂ内の各リンク７２Ｂでの走行姿勢、および、旋回実行ノード７２Ａｃが走行計画部５４によって予め決定される。
これにより、目標経路Ｂの途中で、旋回不能を理由にそれ以上、運搬車１が進行できないといった事態を回避でき、より確実に目的地に到達することができる。

本実施形態において、上記走行計画部５４は、走行区間のリンク７２Ｂごとに、運搬車１が、その走行区間を進行可能な走行姿勢を特定する。
これにより、運搬車１が各走行区間を確実に通過できるようになる。

本実施形態において、上記走行計画部５４は、走行区間の路幅、および、運搬車１のボディ部２の寸法（全長Ｌおよび車幅Ｗ）に基づいて走行姿勢を決定する。
これにより、路幅が狭くて斜行不可能な走行区間（斜行不可能リンク７２Ｂｂ）が目標経路Ｂに含まれている場合でも、その走行区間を確実に通過できるようになる。

本実施形態において、運搬車１のボディ部２が長手方向Ｄａを有し、走行計画部５４は、運搬車１が転倒する可能性がある走行区間について、運搬車１の転倒方向に長手方向Ｄａを向けた走行姿勢を特定する。
これにより、運搬車１は、転倒する可能性がある走行区間を、転倒を防止する安定な走行姿勢で通過することができ、転倒によって進行不能になったり、荷物Ａが破損する、といった事態を防止できる。

本実施形態において、上記走行計画部５４は、運搬車１が進行中のリンク７２Ｂで転倒する可能性が生じた場合、当該リンク７２Ｂでの走行姿勢を、転倒を防ぐ走行姿勢に再決定し、当該走行区間で再決定された走行姿勢をとるための各リンク７２Ｂでの走行姿勢と旋回を行う旋回実行ノード７２Ａｃとを再決定する。
これにより、転倒する可能性がある走行区間での走行姿勢の変更に合わせて、目標経路Ｂの各リンク７２Ｂでの走行姿勢と旋回を行う旋回実行ノード７２Ａｃとが適切に再決定される。

本実施形態において、上記走行計画部５４は、目的地に到達可能な各リンク７２Ｂでの走行姿勢と旋回実行ノード７２Ａｃとの組み合わせが無い場合、目的地に最も近く、かつ到達可能な地点に目的地を変更する。
これにより、転倒する可能性がある走行区間での走行姿勢の変更によって目的地に到達不能になった場合でも、当該目的地に最も近い地点まで運搬車１を確実に移動させることができる。

本実施形態において、上記走行計画部５４は、目的地に到達可能な各リンク７２Ｂでの走行姿勢と旋回実行ノード７２Ａｃとの組み合わせが無い場合、現在値から目的地までの距離が第１所定値以下のときは現在地を目的地に変更する。
これにより、運搬車１が目的地から第１所定値以下の距離まで既に近付いているときには、転倒する可能性がある地点Ｆを運搬車１に通過させることなく配送を完了させることができる。

本実施形態において、上記制御部３０は、変更前の前記目的地と変更後の目的地の距離が第２所定値以上である場合、当該変更後の目的地の位置を通知に含める。
これにより、運搬車１が所定の目的地（例えばユーザ指定位置）まで到達できない場合でも、ユーザは運搬車１の位置を把握し、運搬車１を簡単に見つけることができる。

本実施形態の運搬車１は、長手方向Ｄａを有するボディ部２と、自律走行する走行部４であって、走行によって転倒する可能性があるか否かを判定する転倒判定部６０と、転倒する可能性があると転倒判定部６０によって判定された場合、進行方向に対する長手方向Ｄａの向きを変えるように走行部４を制御する走行制御実行部５６と、を備える。
この構成により、運搬車１は、転倒し得る地点Ｆを通過する際に、転倒を防止する走行姿勢で、その地点を通過できる。

本実施形態において、上記走行制御実行部５６は、転倒する方向へ長手方向Ｄａが向くように制御するため、運搬車１は、地点Ｆの通過時に、転倒し難く、安定した走行姿勢をとることができる。

本実施形態において、上記走行制御実行部５６は、所定の目標経路Ｂに沿って走行している間に、転倒する可能性があると転倒判定部６０によって判定された場合、旋回によって長手方向Ｄａの向きを変える制御を実行する。
これにより、運搬車１が目標経路Ｂに沿った走行時に、当該運搬車１が転倒する可能性が生じたとしても、旋回によって安定した走行姿勢がとられるため、運搬車１は転倒せずに走行を継続することができ、目標経路Ｂの目的地に到達することができる。

本実施形態において、上記走行制御実行部５６は、停車した状態で旋回（すなわち、超信地旋回）する制御を実行するため、運搬車１が転倒し得る地点Ｆを通過する前に、確実に、安定した走行姿勢をとることができる。

本実施形態において、上記走行制御実行部５６は、旋回を行う場合、旋回が可能な旋回可能ノード７２Ａａまで目標経路Ｂに沿って後退する制御を実行するため、旋回を確実に行うことができる。

本実施形態において、運搬車１は、目標経路Ｂにおける旋回が可能なノード７２Ａを示す旋回可否情報ＥＡを記憶する地図情報記憶部５０を備えているため、旋回可能な地点を確実に特定できる。

本実施形態において、転倒判定部６０は、走行部４が備える車輪が路面から受けている反力に基づいて、走行による転倒の可能性を判定するため、車輪が浮き上がって運搬車１が転倒し得る可能性を、正確に判定できる。
また、転倒判定部６０は、運搬車１の重心高さｈ_ｍと、走行状態（並進方向および重心周りの回転方向の運動方程式）と、基づいて、かかる反力を求めている。これにより、荷物Ａの重量ｍ_ｗによって運搬車１の重心高さｈ_ｍが変わった場合でも、正確に反力を求めることができる。
さらに、係る運搬車１の重心高さｈ_ｍは、荷物Ａが載置される荷物室６の床面６Ａに敷設された圧力センサ４０を用いて測定されているため、ストロークセンサがサスペンションに設置されていなくとても反力が求められる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって任意に変形及び応用が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態において、自律走行体の一例として運搬車１を例示したが、自律走行は運搬を目的とする車両に限らない。

（変形例２）
上述した実施形態において、運搬車１のボディ部２が長手方向Ｄａを有する直方形状である場合を例示したが、ボディ部２の立体形状は、平面視において長手方向Ｄａを有する形状であれば任意である。

（変形例３）
上述した実施形態において、走行部４の車輪の総数は、斜行、及び旋回が可能であれば適宜であり、例えば三つ（すなわち三輪車両）でもよい。また、運搬車１は、１または複数の補助輪（動力源によって駆動されない車輪）を備えても良い。

（変形例４）
上述した実施形態において、転倒判定部６０は、走行部４が備える車輪が路面から受けている反力に基づいて、走行による転倒の可能性を判定した。しかしながら、転倒判定部６０は、運搬車１の走行状態を撮影するカメラの撮影情報（例えば、進行方向に映っている路面の傾斜や段差など）に基づいて、転倒の可能性を判定してもよい。

（変形例５）
上述した実施形態において、地図データ７０が、各リンク７２Ｂの走行区間の傾斜を示す情報（勾配や傾斜方向）を示す情報を予め含み、この情報と、路幅情報ＥＢとに基づいて、走行計画部５４が、各リンク７２Ｂでの走行姿勢を決定してもよい。

（その他の変形例）
図４に示す機能ブロックは、本願発明を理解容易にするために、運搬車１の機能的構成部を主な処理や機能の内容に応じて分類して示した概略図であり、運搬車１の機能的構成部は、処理や機能の内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの機能的構成部がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。

１ 運搬車（自律走行体）
２ ボディ部
４ 走行部
６ 荷物室
６Ａ 床面
８ 車輪
３０ 制御部
３２ 通信部
４０ 圧力センサ
５０ 地図情報記憶部（記憶部）
５２ 目標経路設定部
５４ 走行計画部
５６ 走行制御実行部
５８ 慣性計測部
６０ 転倒判定部
７０ 地図データ
７２Ａ ノード（地点）
７２Ａａ 旋回可能ノード
７２Ａｂ 旋回不可能ノード
７２Ａｃ 旋回実行ノード（旋回実行地点）
７２Ｂ リンク（走行区間）
７２Ｂａ 斜行可能リンク
７２Ｂa 斜行可能リンク
７２Ｂｂ 斜行不可能リンク
Ａ 荷物
Ｂ 目標経路
Ｄａ 長手方向
ＥＡ 旋回可否情報
ＥＢ 路幅情報

Claims (8)

1. 出発地から目的地までの目標経路を設定する目標経路設定部と、
   前記目標経路上の地点ごとに、当該目標経路に沿って自律走行する自律走行体が走行姿勢を変更するために旋回可能か否かを示す旋回可否情報を予め記憶する情報記憶部と、
   前記地点の間を結ぶ走行区間ごとに前記自律走行体の走行姿勢を決定し、決定された走行姿勢を各走行区間でとるために旋回を行う旋回実行地点を、前記旋回可否情報に基づいて前記地点の中から決定する走行計画部と、
   を備え、
   前記自律走行体は、
   前記旋回実行地点に至るごとに旋回し、決定された走行姿勢で各走行区間を進行する制御を実行する走行制御実行部を備える
   ことを特徴とする自律走行システム。
2. 前記走行計画部は、
   前記走行区間ごとに前記自律走行体が進行可能な前記走行姿勢を特定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の自律走行システム。
3. 前記走行計画部は、
   前記走行区間の路幅、および、前記自律走行体のボディ部の寸法に基づいて前記走行姿勢を決定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の自律走行システム。
4. 前記自律走行体のボディ部は長手方向を有し、
   前記走行計画部は、
   前記自律走行体が転倒する可能性がある走行区間について、前記自律走行体の転倒方向に前記長手方向を向けた走行姿勢を特定する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自律走行システム。
5. 前記走行計画部は、
   前記自律走行体が進行中の走行区間で転倒する可能性が生じた場合、当該走行区間での走行姿勢を、転倒を防ぐ走行姿勢に再決定し、当該走行区間で再決定された走行姿勢をとるための各走行区間での走行姿勢と旋回を行う旋回実行地点とを再決定する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の自律走行システム。
6. 前記走行計画部は、
   前記目的地に到達可能な各走行区間での走行姿勢と前記旋回実行地点との組み合わせが無い場合、前記目的地に最も近く、かつ到達可能な地点に目的地を変更する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の自律走行システム。
7. 前記走行計画部は、
   前記目的地に到達可能な各走行区間での走行姿勢と前記旋回実行地点との組み合わせが無い場合、現在値から前記目的地までの距離が第１所定値以下のときは現在地を前記目的地に変更する
   ことを特徴とする請求項５に記載の自律走行システム。
8. 前記自律走行体は、
   前記目的地に到達したことを通知する制御を実行する制御部を備え、
   前記制御部は、
   変更前の前記目的地と変更後の前記目的地の距離が第２所定値以上である場合、当該変更後の目的地の位置を前記通知に含める
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の自律走行システム。

Images