JP2023080414A - 車両用センサー取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高さを変更でき、かつセンサーの位置再現性が高い車両用センサー取付構造を提供する。
【解決手段】車両用センサー取付構造１は、上部に検出部４３を有するセンサー３と、車両４の接地面に対して零度より大きい角度をなして上方に延びる案内部１６を有して車両４の上に配置される取付部６と、センサー３を支持して案内部１６に沿って移動可能な台部７と、台部７を案内部１６に沿って移動させる移動装置８と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用センサー取付構造に関する。

車両の自動運転システムは、車両の周囲を認識するセンサーを必要とする。車両の周囲認識のためのセンサーの一例にＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）がある。ＬｉＤＡＲは、例えば水平面の全方位にレーザーを照射して車両の周囲にある物体からの反射光を受光して車両の周囲を認識するためのデータを取得する。ＬｉＤＡＲは、取得したデータから周囲の環境の三次元マップを生成する。この三次元マップを用いて、自動運転システムは車両の自動運転を制御する。

特開２０１９－０５００３５号公報

ＬｉＤＡＲは、レーザーを照射して反射光を受光する検出部を有する。また、ＬｉＤＡＲは、検出部と交わり水平面に平行な面である基準面から正負それぞれの所定角度の範囲にレーザーを照射して受光する垂直視野を有する。ＬｉＤＡＲは、車両の上方、例えばルーフから所定の高さに設置される。これにより、ＬｉＤＡＲは、垂直視野、特に基準面より下方の視野が車体によって遮られる範囲を低減し、三次元マップの欠損、つまり死角を低減する。

しかしながら、車両のルーフ上に設置されるセンサーは、立体駐車場や道路等の設備の高さ制限を超える高さに設置される可能性がある。センサーが立体駐車場や道路等の設備の高さ制限を超えている場合には、センサーが設備に当たって破損するおそれがある。

そこで、本発明は、高さを変更でき、かつセンサーの位置再現性が高い車両用センサー取付構造を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため本発明に係る車両用センサー取付構造は、上部に検出部を有するセンサーと、車両の接地面に対して零度より大きい角度をなして上方に延びる案内部を有して車両の上に配置される取付部と、前記センサーを支持して前記案内部に沿って移動可能な台部と、前記台部を前記案内部に沿って移動させる移動装置と、を備える。

本発明によれば、高さを変更でき、かつセンサーの位置再現性が高い車両用センサー取付構造を提供できる。

本発明の実施形態に係る燃料電池装置を示す構成図。本発明の実施形態に係る車両用センサー取付構造を示す側面図。 本発明の実施形態に係る燃料電池装置を示す構成図。本発明の実施形態に係る車両用センサー取付構造を示す側面図。 本発明の実施形態における上側対向面、案内部、および最下端に位置する台部を示す拡大平面図。 本発明の実施形態における鏡面部、案内部、および最下端に位置する台部を示す拡大側面図。 本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの始動動作を示すフローチャート。 本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの異常終了動作を示すフローチャート。 本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの異物検査を示すフローチャート。 本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの異物除去動作を示すフローチャート。 本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの待避動作を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

本発明に係る車両用センサー取付構造の実施形態について図１から図９を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号がふされている。

図１および図２は、本発明の実施形態に係る車両用センサー取付構造を示す側面図である。具体的には、図１は、センサー３が下側に位置するセンサー取付構造１を示し、図２は、センサー３が上側に位置するセンサー取付構造１を示す。

センサー取付構造１は、車両の周囲を認識するセンサーモジュール２に含まれるセンサー３を車両４に取り付けている。センサー取付構造１は、センサー３と、センサー３を車両４の上方、具体的には車両４のルーフ５に取り付ける取付部６と、センサー３を支持して取付部６を移動可能な台部７と、台部７を移動させる移動装置８と、台部７が所定箇所に位置することを検出する近接センサー９とを備えている。以後、「上」とは、車両４の接地面（以後、接地面という）に対して上方を上といい、その逆を「下」というが、重力の方向と完全に一致するとは限らない。また、「前」とはセンサー３が上方に移動する方向をいい、その逆を「後」というが、特記する場合はこれに限らない。車両４のルーフ５の上面は、例えば接地面に平行である。以後、「高さ」とは、接地面に対する鉛直上向き方向の長さである。

取付部６は、車両４のルーフ５の上面に固定されている下端部１１と、下端部１１より上方に配置される上端部１２と、下端部１１と上端部１２の間の中間部１３とを有する。取付部６の下端部１１は、例えば上端部１２より車両４の後方に配置されている。取付部６は、例えば下端部１１から車両４の前方に向かって斜め上方に延びている。取付部６の下面は、ルーフ５を臨み、取付部６の上面は、ルーフ５同様に車両４の上方を仰ぐ。

取付部６の中間部１３の上面とルーフ５の上面との間の角度、つまり、取付部６の中間部１３の上面と接地面との間の角度Ａ１は、０度より大きく９０度以下であり、好ましくはセンサー３の垂直視野角α、例えば１５度である。詳細には、角度Ａ１は、センサー３の負の垂直視野角α１と同じであることが好ましい。このように、取付部６は、接地面に対して角度Ａ１で延びている。また、取付部６、特に中間部１３および上端部１２は、例えば伸縮や変位などの変形をしない。取付部６は、取付部６に設けられた案内部１６と、案内部１６に隣接する上側位置決め部１７および下側位置決め部１８とを有する。

案内部１６は、取付部６の例えば上面に設けられている。案内部１６の上面１９は、取付部６の上面の一部である。案内部１６は、例えば、中間部１３の下面から上面に向かう方向に突出したレール形状、例えばリニアガイドを含む。また、案内部１６は、中間部１３の上面から下面に向かう方向に凹んだ溝状を含んでもよく、平坦な面であってもよい。案内部１６は、取付部６の下端部１１から上端部１２に渡って設けられ、取付部６の下端部１１から上端部１２に向かって延びている。案内部１６は、最下端２１から最上端２２に向かって例えば直線状に延びている。案内部１６の最下端２１は、例えば最上端２２より後方に配置されている。案内部１６は、例えば最下端２１から車両４の前方に向かって斜め上方に延びている。

案内部１６の最上端２２から最下端２１までの距離は、例えば６０ｃｍである。案内部１６の上面１９と接地面との間の角度Ａ２は、０度より大きく９０度以下であり、好ましくは、センサー３の垂直視野角α、例えば１５度である。詳細には、角度Ａ２は、センサー３の負の垂直視野角α１と同じであることが好ましい。このように、案内部１６は、接地面に対して角度Ａ２で延びている。また、角度Ａ２は、角度Ａ１と同じであるが、異なっていてもよい。

上側位置決め部１７は、案内部１６の最上端２２に隣接して配置されている。具体的には、上側位置決め部１７は、案内部１６の上方の延長線上において案内部１６の最上端２２に隣接する。上側位置決め部１７は、案内部１６より上方に突出し、案内部１６の最上端２２より上方に位置している。図２に示すように、上側位置決め部１７は、上方に移動する台部７に接することで、台部７の更なる上方変位を妨げている。このように、案内部１６の最上端２２を含む部分の直上域に台部７を配置させる。以後、案内部１６の最上端２２を含む部分の直上域に位置することを、「案内部１６の最上端２２に位置する」という。また、案内部１６の最下端２１を含む部分の直上域に位置することを、「案内部１６の最下端２１に位置する」という。図１に示すように、上側位置決め部１７は、案内部１６の最下端２１を向いた上側対向面２４を含む。上側対向面２４には、上側位置決め面２５および鏡面部２６が設けられている。

図３は、本発明の実施形態における上側対向面、案内部、および最下端に位置する台部を示す拡大平面図である。

図２および図３に示すように、上側位置決め面２５は、案内部１６の最上端２２に位置する台部７に接触する。上側位置決め面２５は、案内部１６の上方の延長線上において案内部１６の最上端２２に隣接する。上側位置決め面２５は、上方から見て案内部１６の最上端２２の端縁に略平行である。上側位置決め面２５は、案内部１６の最上端２２に交差、例えば直交している。上側位置決め面２５の下端は、案内部１６の最上端２２に接している。上側位置決め面２５は、案内部１６の中心軸Ｃ１上に配置され、例えば上方から見て案内部１６の中心軸Ｃ１に対して線対称な面である。

鏡面部２６は、案内部１６の中心軸Ｃ１から離隔して配置されている。鏡面部２６は、上側位置決め面２５に隣接し、詳細には、案内部１６の中心軸Ｃ１から離隔する方向で上側位置決め面２５に隣接している。

図４は、本発明の実施形態における鏡面部、案内部、および最下端に位置する台部を示す拡大側面図である。

図３および図４に示すように、鏡面部２６は、最下端２１に位置する台部７およびセンサー３に向かって傾斜して配置されている。また、鏡面部２６は、下方および案内部１６中心軸Ｃ１側に僅かに傾斜している。具体的には、鏡面部２６の表面は、接地面の鉛直方向に対して例えば９度下方に傾斜し、上側位置決め面２５に対して例えば６度中心軸Ｃ１側に傾斜している。

図１に示すように、下側位置決め部１８は、案内部１６の最下端２１に隣接して配置されている。具体的には、下側位置決め部１８は、案内部１６の下方の延長線上において案内部１６の最下端２１に隣接する。下側位置決め部１８は、案内部１６より上方に突出し、案内部１６の最下端２１より上方に位置している。下側位置決め部１８は、案内部１６の最下端２１に台部７を配置させる。下側位置決め部１８は、案内部１６の最上端２２を向いた下側対向面２７を含む。

台部７は、例えば絶縁性樹脂を含む。台部７の下面は、案内部１６の上面１９が対向し、例えば案内部１６の上面１９に接する。台部７の下面は、案内部１６の中心軸Ｃ１に沿って下面から上面に向かう方向に凹んだ溝形状を含む。また、台部７の下面は、案内部１６の形状に合わせて上面から下面に向かう方向に突出した凸形状を含んでもよく、平坦な面でもよい。台部７は、下面が案内部１６に接する状態で案内部１６に沿って移動する。台部７の上面には、センサー３が配置されている。台部７の上面は、接地面に平行であり、センサー３の下面に接している。台部７の上面と下面との間の角度は、例えば１５度である。

台部７は、上面と下面との間に前面３１および後面３２を有する。台部７の前面３１は上側位置決め部１７を向き、後面３２は下側位置決め部１８を向いている。台部７の前面３１には、台側位置決め面３４が設けられている。台側位置決め面３４は、台部７の下面に交差、例えば直交している。台側位置決め面３４は、上側位置決め面２５に対向し、かつ上側位置決め面２５と平行である。図２に示すように、最上端２２に位置する台部７の台側位置決め面３４は、例えば上側位置決め部１７の上側位置決め面２５に接する。仮に、台部７の前面３１と上側対向面２４との間、特に、台側位置決め面３４と上側位置決め面２５との間に異物が挟まれている場合、台側位置決め面３４と上側位置決め面２５とは接触できず、台部７およびセンサー３は最上端２２から最下端２１側にずれて配置されるおそれがある。

台部７の後面３２は、下側位置決め部１８の下側対向面２７に対向し、かつ下側対向面２７と平行である。最下端２１に位置する台部７の後面３２は、例えば下側対向面２７に隣接して対向、具体的には接触する。台部７の前面３１側の高さは、上側位置決め部１７の高さより高い。最上端２２に位置する台部７の上面とルーフ５との距離は、上側位置決め部１７の上面とルーフ５との距離より長い。

最下端２１に位置する台部７の前面３１と上側位置決め部１７の上側対向面２４との間の案内部１６上の空間は、台部７の移動を許容する変位空間３７である。図１および図３に示すように、台部７の移動距離は、変位空間３７の中心軸Ｃ２方向の長さである。変位空間３７は、中心軸Ｃ２方向の長さが例えば５０ｃｍであり、上方から見た中心軸Ｃ２方向の長さ、つまり前後方向の長さが例えば４８ｃｍである。変位空間３７は、接地面に対して例えば１５度の傾きで前方に延びている。変位空間３７の中心軸Ｃ２は、上方から見て案内部１６の中心軸Ｃ１に重なっている。

移動装置８は、台部７を案内部１６に沿って移動させ、台部７を案内部１６の所定位置に留める。移動装置８は、例えば自動運転システムの制御装置を電源として稼働する。移動装置８は、例えば、モーター（図示せず）と、モーターの回転運動を直線運動に変換して台部７を直線運動させる直動機構（図示せず）と、制動装置（図示せず）とを有する。台部７に接続された直動機構は、トルクに上限があるモーターの回転運動を直線運動に変換して台部７を案内部１６に沿って移動させる。移動装置８は、正または負の電圧をモーターに印可し、モーターおよび直動機構の回転方向を変えて台部７を上方または下方に移動させる。制動装置は、例えば、電圧を印可されないオフ状態にモーターの回転を抑止して案内部１６の所定位置で台部７の停止状態を保ち、電圧を印加されるオン状態にモーターの回転を許容する。

近接センサー９は、例えば金属などの検出物体の接近を検出する近接センサーである。近接センサー９は、例えば、案内部１６内に設けられ、案内部１６の上面に臨んでいる。近接センサー９は、台部７が案内部１６の最上端２２に位置することを検出する上側近接センサー３８と、台部７が案内部１６の最下端２１に位置することを検出する下側近接センサー３９とを有する。上側近接センサー３８は、例えば案内部１６の最上端２２の近傍に設けられ、下側近接センサー３９は、例えば最下端２１の近傍に設けられている。上側近接センサー３８は、台部７の例えば下部に設けられた検出物体を検出することにより、台部７が最上端２２に位置することを検出し、上側検出信号ｄ１を生成する。下側近接センサー３９は、検出物体を検出することにより、台部７が最下端２１に位置することを検出し、下側検出信号ｄ２を生成する。

センサーモジュール２は、例えばＬｉＤＡＲ方式のセンサーモジュールであり、水平面の全方位および垂直視野角αの視野範囲を測定し、設置された車両４の周囲環境の三次元マッピングを行う。センサーモジュール２は、測定を行うセンサー３の他に三次元マッピングを行う制御部（図示せず）を含む。

センサー３の下面は、接地面に平行に配置されている。センサー３の上部には、検出部４３が設けられている。検出部４３は、センサー３の下面、つまり接地面に平行に配置され、センサー３の側面の全周囲、つまり全方位に渡って設けられている。同様に、検出部４３の略中央に位置する光学中心４４は、車両接地面に平行に配置され、センサー３の側面の全周囲に渡って設けられている。図１および図２に示すように、検出部４３は、光学中心４４を通る基準面の全方位および垂直視野角αの範囲である視野範囲に渡って例えばパルス状に発光するレーザーＬ１を照射し、レーザーＬ１の反射光である散乱光を受光して測定情報を生成する。なお、図１および図２は、複数のレーザーＬ１のうち視野範囲の上端と下端を通過するレーザーＬ１のみを示している。

案内部１６の最上端２２に位置する台部７に配置されたセンサー３の頂部は、上側位置決め部１７の頂部より上方に位置している。「頂部」とは、車両設置面から最も離隔した部分、つまり最も上方に位置する部分をいう。また、案内部１６の最上端２２に位置するセンサー３の光学中心４４は、上側位置決め部１７の頂部より上方に位置している。案内部１６の最下端２１に位置する台部７に配置されたセンサー３の頂部は、上側位置決め部１７の頂部より下方に位置している。また、案内部１６の最下端２１に位置するセンサー３の光学中心４４は、取付部６の上側位置決め部１７の頂部より下方に位置している。

最下端２１に位置するセンサー３の光学中心４４のルーフ５からの距離と、台側位置決め面３４の中心部のルーフ５からの距離との差は、例えば１５ｃｍである。センサー３の下面と光学中心４４との距離は、例えば３８ｍｍであり、センサー３の高さは、例えば７３ｍｍである。最上端２２に位置するセンサー３の頂部のルーフ５からの距離と、最下端２１に位置するセンサー３の頂部のルーフ５からの距離との差は、例えば１３ｃｍである。車両４の全高は、センサー３が最上端２２に位置する場合、接地面とセンサー３の頂部との距離になり、センサー３が最下端２１に位置する場合、例えば接地面と上側位置決め部１７の頂部との距離になる。センサー３は、案内部１６の最上端２２で測定し、最下端２１で待避または測定する。

センサー３の測定動作で、検出部４３は、視野範囲にレーザーＬ１を照射して散乱光を受光する。センサー３が最上端２２に位置する場合、検出部４３の全方位および垂直視野角αの視野範囲には、車両４の周囲環境が入る。また、この場合、検出部４３の前側方位および垂直視野角αの視野範囲には、例えば取付部６の頂部が入らず、かつ車両４による死角は最小限に抑えられている。検出部４３の後側方位および垂直視野角αの視野範囲には、上面が接地面に対して角度Ａ１で延びる取付部６と角度Ａ２で延びる案内部１６とは侵入し難く、かつ車両４による死角は最小限に抑えられている。したがって、最上端２２に位置するセンサー３は、自動運転システムに用いられる車両４の周囲の測定動作を精度良く行い、制御部は、精度の高い三次元マッピングを行うことができる。

センサー３が最下端２１に位置する場合、検出部４３の前側方位および垂直視野角αの視野範囲には、例えば、取付部６の中間部１３および上端部１２の上面側と、案内部１６と、変位空間３７とが侵入する。このため、検出部４３は、これらを測定できるが、車両４の周囲環境を測定し難い。また、検出部４３の前側方位および垂直視野角αの視野範囲に鏡面部２６が侵入する。図３および図４に示すように、鏡面部２６に入射するレーザーＬ１は反射され、変位空間３７を通過して台部７の前面３１に照射され、これによって生じる散乱光が変位空間３７を通過して鏡面部２６に反射されて検出部４３に入射する。なお、図３および図４は、検出部４３から基準面に沿って照射され、かつ鏡面部２６の中心に入射するレーザーＬ１の光路のみを示している。

鏡面部２６に反射されるレーザーＬ１の光路、つまり、検出部４３から照射されたレーザーＬ１が鏡面部２６に反射されて台部７の前面に到達するまでのレーザーＬ１の光路の長さは、変位空間３７の中心軸Ｃ１方向の長さの約二倍である。この変位空間３７の中心軸Ｃ１方向の長さの二倍の値は、検出部４３が測定できる下限距離を定める最短測定距離より大きいことが好ましい。この場合、変位空間３７に異物がなければ、検出部４３は、台部７の前面３１、特に台側位置決め面３４を鏡面部２６の鏡像で測定する。検出部４３から最短測定距離より短い範囲のレーザーＬ１の光路に異物がある場合、検出部４３は、異物によって遮断された光路について測定できず、欠損を含む測定情報を生成する。また、検出部４３から最短測定距離以上の範囲のレーザーＬ１の光路に異物がある場合、検出部４３は、異物の測定情報を含む測定情報を生成する。このように、欠損または異物の測定情報を含む測定情報を得ることによって、センサーモジュール２の制御部は変位空間３７内の異物を検出できる。また、欠損または異物の測定情報を含まず、かつ台部７の前面３１の測定情報を含む測定情報を得ることによって、センサーモジュール２の制御部は変位空間３７の異物の不検出を判断できる。

検出部４３が生成する測定情報は、例えば、視野範囲の散乱光を受光した点群の個数および座標値とレーザーＬ１の照射から散乱光を受光するまでの時間とを含む。制御部は、この測定情報を用いて情報処理を行い、車両４の周囲の三次元マッピングと変位空間３７の異物検査Ｐ１とを行う。

異物検査Ｐ１では、台部７およびセンサー３を精度良く最上端２２に配置するために、制御部が検出部４３の測定情報を用いて変位空間３７の異物の有無を確認する。異物検査Ｐ１は、最下端２１に位置するセンサー３が予め測定した正常状態の変位空間３７の測定情報（以後、基準情報ということもある）を用いて情報処理Ｐ２を行う。正常状態の変位空間３７とは、例えば異物が無い変位空間３７である。基準情報は、例えば欠損または異物の測定情報を含まず、台部７の前面３１の測定情報を含んでいる。正常状態の変位空間では、台部７が正常に移動でき、かつ台部７およびセンサー３が最上端２２に的確に配置される。

情報処理Ｐ２は、基準情報と、異物検査Ｐ１で最下端２１に位置するセンサー３が測定した変位空間３７の測定情報との間で対応する点を紐付けし、これらの紐付けされた対応点の間の例えば座標値などの差を算出する。紐付けされた対応点の差が許容範囲内である場合は、変位空間３７は正常状態である。紐付けされた対応点の差が許容範囲を超える場合は、変位空間３７には台部７の最上端２２への配置を妨げる異物が存在する可能性がある。

センサーモジュール２の制御部は、例えば車両４の自動運転システムの制御装置（図示せず）にインストールされたアプリケーションである。自動運転システムの制御装置は、センサー３、近接センサー９、および移動装置８などに、例えばケーブル等を介して電気的に接続されている。自動運転システムの制御装置の記憶部（メモリ）には、センサーモジュール２の動作で用いられるプログラム、基準情報、台部７が移動装置８によって最下端２１から最上端２２に充分到達できる最上端移動時間、および台部７が移動装置８によって最上端２２から最下端２１に充分到達できる最下端移動時間ｔ１が記憶されている。

制御部は、自動運転システムの制御装置の記憶部に記憶されたプログラムを読み取って実行することにより、センサー３、近接センサー９、移動装置８、および自動運転システムの制御装置を制御する。制御部は、センサー３に車両４の周囲を測定させ、測定情報を制御部に送信させる。具体的には、制御部は、測定命令ｒ１を送信し、センサー３から測定情報を受信する。制御部は、測定情報を用いて行う三次元マッピングで生成した車両４の周囲環境の三次元情報を自動運転システムの制御装置に送信する。

制御部は、近接センサー９に台部７が近接しているか検出させ、近接センサー９が生成した検出信号を制御部に送信させる。具体的には、制御部は、上側近接センサー３８に検出命令を送信し、上側近接センサー３８が検出動作により台部７を検出した場合に上側近接センサー３８から上側検出信号ｄ１を受信する。また、制御部は、下側近接センサー３９に検出命令を送信し、下側近接センサー３９が検出動作により台部７を検出した場合に下側近接センサー３９から下側検出信号ｄ２を受信する。制御部は、移動装置８に台部７を移動または停止させる。具体的には、制御部は、移動装置８に上方移動命令ｒ４、下方移動命令ｒ５、および停止命令ｒ６を送信する。また、センサーモジュール２の制御部は、センサー取付構造１の異常を検出した場合に自動運転システムの制御装置に異常信号ｒ９を送信し、変位空間３７の異物を検出した場合に、異物除去信号ｒ１１を送信する。

以下、本発明の実施形態におけるセンサーモジュール２の動作について説明する。

センサーモジュール２の制御部は、自動運転システム始動時の始動動作と、例えば自動運転中に三次元マッピングを行う計測動作と、センサー３を案内部１６の最下端２１側で待避させる待避動作を行う。

図５は、本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの始動動作を示すフローチャートである。

先ず、始動動作では、操作者によるエンジン始動などの操作により自動運転システムが起動し、自動運転システムがセンサーモジュール２の制御部を起動する。センサーモジュール２の制御部は、センサー３、近接センサー９、および移動装置８などを通電状態もしくは通電可能な状態にする。制御部は、下側近接センサー３９に検出命令を送信し、下側近接センサー３９は、検出動作を行う。

下側近接センサー３９は、台部７の検出物体を検出する場合、つまり台部７が最下端２１に位置する場合に下側検出信号ｄ２を制御部に送信し、台部７の検出物体を検出しない場合、つまり台部７が最下端２１に位置しない場合には下側検出信号ｄ２を制御部に送信しない。制御部は、下側近接センサー３９から下側検出信号ｄ２を受信するかどうか判断する（ステップＳ１）。制御部は、下側検出信号ｄ２を受信する場合、異物検査Ｐ１を行う（ステップＳ２）。制御部は、下側検出信号ｄ２を受信しない場合、上側近接センサー３８に検出命令を送信して検出動作をさせ、上側近接センサー３８から上側検出信号ｄ１を受信するかどうか判断する（ステップＳ３）。

制御部が上側検出信号ｄ１を受信する場合、制御部は台部７およびセンサー３が既に最上端２２に位置していることを確認する。この場合、センサー３は計測位置である最上端２２で精度の高い測定を行うことができる。このため、制御部は、始動動作を終了して計測動作に移行する。制御部が上側検出信号ｄ１を受信しない場合、台部７およびセンサー３が最上端２２および最下端２１のいずれにも位置しない可能性がある。この場合、移動装置８または近接センサー９などに不具合がある可能性がある。このため、制御部は、異常終了動作Ｐ３へ移行する。

図６は、本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの異常終了動作を示すフローチャートである。

異常終了動作Ｐ３では、制御部は自動運転システムの制御装置に異常信号ｒ９を送信する（ステップＳ４）。自動運転システムの制御装置は、操作者にセンサー取付構造１の異常を通知して、操作者は、センサー取付構造１の異常を自ら確認し、またはサポートセンターに連絡して、異常終了に対処できる。制御部は、始動動作を終了する。

図７は、本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの異物検査を示すフローチャートである。

一方、異物検査Ｐ１では、先ず制御部が測定命令ｒ１をセンサー３に送信する（ステップＳ２１）。制御部は、情報処理Ｐ２を行う（ステップＳ２２）。制御部は、紐付けされた対応点間の差が許容範囲内かどうかを判断する（ステップＳ２３）。制御部は、対応点間の差が許容範囲内であると判断した場合、異物検査Ｐ１が完了して終了する。制御部は、対応点間の差が許容範囲を超えていると判断した場合、異物除去動作Ｐ４を行う。

図８は、本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの異物除去動作を示すフローチャートである。

異物除去動作Ｐ４では、制御部は、異物除去信号ｒ１１を自動運転システムの制御装置に送信し（ステップＳ５）、制御装置は、操作者に異物の除去が必要であることを通知する。操作者が異物除去を行って再始動操作を行うと、制御装置が生成したリスタート信号ｄ５を制御部が受信する（ステップＳ６）。制御部は、再び、始動動作を初めから行い（ステップＳ１）、変位空間３７の異物検査Ｐ１を行う（ステップＳ２）。

図５に示すように、異物検査Ｐ１が完了して終了すると、制御部は、移動装置８に上方移動命令ｒ４を送信する（ステップＳ７）。上方移動命令ｒ４を受信した移動装置８は、モーターに正電圧をかけ、制動装置をオン状態にする。台部７は、最下端２１から最上端２２に移動し始め、台部７の台側位置決め面３４が上側位置決め部１７の上側位置決め面２５に接すると、台部７およびセンサー３が案内部１６の最上端２２に位置するこのとき、台部７の更なる上方移動は、上側位置決め部１７に妨げられ、かつトルク上限を超えたモーターの回転が停止する。このため、台部７が上側位置決め面２５に接し続け、台部７およびセンサー３は最上端２２に位置し続ける。

制御部は、上方移動命令ｒ４の送信から最上端移動時間が経過すると、停止命令ｒ６を移動装置８に送信する（ステップＳ８）。停止命令ｒ６を受信した移動装置８は、モーターへの電圧印加を停止し、制動装置をオフ状態にする。台部７は、案内部１６の現在の位置に固定される。台部７は問題なく案内部１６の最上端２２に移動している場合は、最上端２２に固定される。

次に、制御部は、上側近接センサー３８に検出命令を送信する。上側近接センサー３８は、検出内容に基づいて上側検出信号ｄ１を送信する。制御部は、上側近接センサー３８から上側検出信号ｄ１を受信するかどうか判断する（ステップＳ９）。制御部が上側検出信号ｄ１を受信しない場合、正常状態と推定される変位空間３７を通過した台部７およびセンサー３が最上端移動時間をかけて移動しても最上端２２に位置していない可能性があり、移動装置８や近接センサー９などに不具合がある可能性がある。このため、制御部は、異常終了動作Ｐ３へ移行する。制御部が上側検出信号ｄ１を受信する場合、制御部は、台部７およびセンサー３が的確に最上端２２に位置することを確認したため、始動動作を終了して計測動作に移行する。

計測動作では、最上端２２に位置するセンサー３が車両４の周囲を連続的に測定して測定情報を送信し、測定情報を受信する制御部が連続的に三次元マッピングを行って三次元情報を生成し続ける。自動運転システムの制御装置は、三次元情報を連続的に受信して、常に最新の三次元情報に基づいて車両４の運転を自ら制御する。

図９は、本発明の実施形態におけるセンサーモジュールの待避動作を示すフローチャートである。

待避動作では、例えば自動運転システムの制御装置が車両４の運転を自ら制御していない場合に、操作者がセンサー３の待避を操作すると、制御部が上側近接センサー３８に検出命令を送信する。上側近接センサー３８は、検出内容に基づいて上側検出信号ｄ１を送信する。制御部は、上側近接センサー３８から上側検出信号ｄ１を受信するかどうか判断する（ステップＳ１１）。制御部が上側検出信号ｄ１を受信しない場合、下側近接センサー３９に検出命令を送信して検出動作をさせ、下側近接センサー３９から下側検出信号ｄ２を受信するかどうか判断する（ステップＳ１２）。

制御部が下側検出信号ｄ２の受信を判断しない場合、台部７およびセンサー３が最上端２２および最下端２１のいずれにも位置していない可能性が高いため、制御部は、異常終了動作Ｐ３へ移行する。制御部が下側検出信号ｄ２の受信を判断する場合、制御部は、台部７およびセンサー３が最下端２１に既に位置しているため、待避動作を終了する。

一方、制御部が上側検出信号ｄ１の受信を判断した場合（ステップＳ１１）、制御部は、センサー３および台部７が最上端２２に位置することを確認して、移動装置８に下方移動命令ｒ５を送信する（ステップＳ１３）。下方移動命令ｒ５を受信した移動装置８は、モーターに負電圧をかけ、制動装置をオン状態にする。台部７は、最上端２２から最下端２１に移動し始める。次に、制御部は、下側近接センサー３９に検出命令を送信し、下側近接センサー３９から下側検出信号ｄ２を受信するかどうか判断する（ステップＳ１４）。

制御部が下側検出信号ｄ２の受信を判断する場合、制御部は、台部７およびセンサー３が最下端２１に位置していることを確認し、停止命令ｒ６を送信する（ステップＳ１５）。停止命令ｒ６を受信した移動装置８は、モーターへの電圧印加をやめて制動装置をオフ状態にし、台部７およびセンサー３を案内部１６の最下端２１上に固定する。これにより、センサー３の待避が完了し、制御部は待避動作を終了する。このとき、車両４の全高は、センサー３が最上端２２に位置するときの車両４の全高より例えばセンサー３の高さ分小さくなる。このような待避動作により、センサー取付構造１は、車両４の全高を小さくして車高制限のある設備を利用可能にし、センサー３が設備にぶつかって破壊されることを抑止する。

一方、制御部が下側検出信号ｄ２を受信していないと判断した場合（ステップＳ１４）、制御部は、下方移動命令ｒ５の送信から最下端移動時間ｔ１が経過したかどうかを判断する（ステップＳ１６）。制御部が最下端移動時間ｔ１の経過を判断した場合、移動装置８および近接センサーなどに不具合がある可能性があるため、制御部は、異常終了動作Ｐ３へ移行する。制御部が最下端移動時間ｔ１を経過していないと判断した場合、制御部は、再び下側近接センサー３９に検出命令を送信して下側検出信号ｄ２を受信するかどうか判断し（ステップＳ１４）、待避動作が完了して終了するか、異常終了動作Ｐ３に移行するまでこれらを繰り返す。

本実施形態に係る車両用センサー取付構造１は、上部に検出部４３を有するセンサー３と、接地面に対して零度より大きい角度Ａ２をなして上方に延びる案内部１６を有して車両４の上に配置される取付部６と、センサー３を支持して案内部１６に沿って移動可能な台部７と、台部７を案内部１６に沿って移動させる移動装置８と、を備えている。このため、センサー取付構造１は、台部７およびセンサー３を移動装置８で案内部１６に沿って適宜上下に移動させる。したがって、車両４が例えば車高制限がある設備を利用する場合、センサー３を一時的に下方に待避させて車両４の全高を一時的に低くでき、センサー３が設備にぶつかって破壊されることを抑制できる。

また、センサー取付構造１は、例えば伸縮、変位などの変形をしない取付部６の案内部１６に沿ってセンサー３を適宜上下に移動させる。このため、センサー取付構造１は、案内部１６上で変位できる台部７およびセンサー３を、例えば上方の計測位置および例えば下方の待避位置へ再現性良く配置する。つまり、センサー取付構造１は、センサー３の位置再現性を良好にできる。さらに、センサー取付構造１は、例えば案内部１６の上側の計測位置にあるセンサー３の視野範囲に車両４の周囲環境が入り易く、測定精度を向上できる。さらにまた、移動装置が台部７およびセンサー３の位置を変えるため、操作者が車外に出て手動でセンサー３の位置を変える手間を削減できる。

また、本実施形態に係る車両用センサー取付構造１は、台部７が案内部１６の最上端２２に位置する場合に、センサー３の頂部を取付部６の頂部より上方に位置させている。センサー取付構造１は、台部７およびセンサー３を案内部１６の端部である最上端２２に配置するため、センサー３の最上端２２への位置再現性が良好である。また、センサー取付構造１は、計測位置である最上端２２に位置するセンサー３を取付部６より高く配置する。このため、センサー取付構造１は、最上端２２に位置するセンサー３の視野範囲に取付部６が入って死角が生じることを抑制し、測定精度を向上できる。また、センサー取付構造１は、センサー３を案内部１６の最上端２２より低い位置に移動させてセンサー３を低く配置できるため、車両４の全高を低減できる。

さらに、本実施形態に係る車両用センサー取付構造１は、台部７が案内部１６の最下端２１に位置する場合に、センサー３の頂部を取付部６の頂部より下方に位置させている。センサー取付構造１は、台部７およびセンサー３を案内部１６の端部である最下端２１に配置するため、センサー３の最下端２１への位置再現性が良好である。また、センサー取付構造１は、例えば待避位置である最下端２１に位置するセンサー３の頂部を取付部６の頂部より低く配置するため、センサー３を取付部６から突出させずに車両４の全高を低減できる。

さらにまた、本実施形態における取付部６は、案内部１６の最上端２２で台部７の位置を決める上側位置決め部１７を有する。このため、センサー取付構造１は、上側位置決め部１７によって最上端２２に台部７およびセンサー３を精度良く配置して、センサー３の位置再現性を向上できる。

さらにまた、本実施形態における上側位置決め部１７は、案内部１６の最下端２１を向く上側位置決め面２５を有して、案内部１６の最上端２２に隣接して設けられている。このため、センサー取付構造１は、上側位置決め部１７の上側位置決め面２５を最上端２２に位置する台部７の前面３１に接触させる。センサー取付構造１は、このような確実かつ簡易な構造によって台部７およびセンサー３を的確に最上端２２に配置できる。

さらにまた、本実施形態における上側位置決め部１７は、案内部１６の最下端２１を向く鏡面部２６を有する。このセンサー取付構造１は、案内部１６の例えば下方の位置でセンサー３の視野範囲に例えば案内部１６上の変位空間３７と鏡面部２６とが入る。したがって、センサー取付構造１は、センサー３が鏡面部２６を介して変位空間３７を測定できる。

さらにまた、本実施形態におけるセンサー３は、台部７が案内部１６の最下端２１に位置する場合に、鏡面部２６を介して案内部１６上の異物検査Ｐ１をする。このため、台部７が案内部１６の最下端２１に位置する場合、センサー３は、最大限に広げた案内部１６上の変位空間３７を視野範囲に効率的に入れる。したがって、センサーモジュール２は、異物検査Ｐ１を精度良く行うことができる。また、センサー３は、変位空間３７を鏡面部２６を介して測定するため、異物検査Ｐ１を精度良く行うことができる。さらに、操作者は、車内でセンサー取付構造１の変位空間３７の異物検査Ｐ１を行うため、車外に出て自ら異物検査をする手間を削減できる。

さらにまた、本実施形態におけるセンサー３は、台部７が案内部１６の最下端２１に位置する場合に、案内部１６上の異物検査Ｐ１をする。このため、台部７が案内部１６の最下端２１に位置する場合、センサー３は、最大限に広げた案内部１６上の変位空間３７を視野範囲に効率的に入れる。したがって、センサーモジュール２は、異物検査Ｐ１を精度良く行うことができる。また、操作者は、車内でセンサー取付構造１の変位空間３７の異物検査Ｐ１を行うため、車外に出て自ら異物検査をする手間を削減できる。

さらにまた、本実施形態における案内部１６は、検出部４３の垂直視野角αと同じ角度で接地面に対して傾斜している。このため、案内部１６上側の計測位置にあるセンサー３は、視野範囲への取付部６の侵入が抑制され、車両４の周囲環境の測定精度が向上する。案内部１６下側の待避位置にあるセンサー３は、視野範囲に案内部１６上の変位空間３７が入り易いため、変位空間３７の測定精度が向上する。

したがって、本実施形態に係る車両用センサー取付構造１によれば、高さを変更でき、かつセンサーの位置再現性を高くできる。

１…車両用センサー取付構造、２…センサーモジュール、３…センサー、４…車両、５…ルーフ、６…取付部、７…台部、８…移動装置、９…近接センサー、１１…下端部、１２…上端部、１３…中間部、１６…案内部、１７…上側位置決め部、１８…下側位置決め部、１９…上面、２１…最下端、２２…最上端、２４…上側対向面、２５…上側位置決め面、２６…鏡面部、２７…下側対向面、３１…前面、３２…後面、３４…台側位置決め面、３７…変位空間、３８…上側近接センサー、３９…下側近接センサー、４３…検出部、４４…光学中心、Ａ１…角度、Ａ２…角度、Ｃ１、Ｃ２…中心軸、ｄ１…上側検出信号、ｄ２…下側検出信号、ｄ５…リスタート信号、Ｌ１…レーザー、Ｐ１…異物検査、Ｐ２…情報処理、Ｐ３…異常終了動作、Ｐ４…異物除去動作、ｒ１…測定命令、ｒ４…上方移動命令、ｒ５…下方移動命令、ｒ６…停止命令、ｒ９…異常信号、ｒ１１…異物除去信号、Ｓ１～Ｓ９…ステップ、Ｓ１１～Ｓ１６…ステップ、Ｓ２１～Ｓ２３…ステップ、ｔ１…最下端移動時間、α、α１…垂直視野角

Claims (9)

1. 上部に検出部を有するセンサーと、
   車両の接地面に対して零度より大きい角度をなして上方に延びる案内部を有して車両の上に配置される取付部と、
   前記センサーを支持して前記案内部に沿って移動可能な台部と、
   前記台部を前記案内部に沿って移動させる移動装置と、を備える車両用センサー取付構造。
2. 前記台部が前記案内部の最上端に位置する場合には、前記センサーの頂部は、前記取付部の頂部より上方に位置する請求項１に記載のセンサー取付構造。
3. 前記台部が前記案内部の最下端に位置する場合には、前記センサーの頂部は、前記取付部の頂部より下方に位置する請求項１または２に記載のセンサー取付構造。
4. 前記取付部は、前記案内部の最上端で前記台部の位置を決める位置決め部を有する請求項１～３のいずれか一つに記載のセンサー取付構造。
5. 前記位置決め部は、前記案内部の最下端を向く位置決め面を有して、前記案内部の最上端に隣接して設けられる請求項４に記載のセンサー取付構造。
6. 前記位置決め部は、前記案内部の最下端を向く鏡面部を有する請求項４または５に記載のセンサー取付構造。
7. 前記センサーは、前記台部が前記案内部の最下端に位置する場合には、前記鏡面部を介して前記案内部上の異物検査をする請求項６に記載のセンサー取付構造。
8. 前記センサーは、前記台部が前記案内部の最下端に位置する場合には、前記案内部上の異物検査をする請求項１～６のいずれか一つに記載のセンサー取付構造。
9. 前記案内部は、前記検出部の垂直視野角と同じ角度で前記車両の接地面に対して傾斜する請求項１～８のいずれか一つに記載のセンサー取付構造。
   

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