JP2024055422A - 移動体及び移動体の運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面状況を考慮した良好な移動経路の生成を可能とする移動体の運転支援装置、並びに、良好な移動を実現する移動体を提供する。【解決手段】移動体の運転支援装置は、路面状況を検知する検知器と、移動体の位置を推定する制御装置とを備える。そして、検知器は、移動体に搭載され、制御装置は、移動体が移動する領域上の複数の位置に、検知器が検知した路面状況を表わすスコア情報を対応づけた路面データベースを作成する。【選択図】図１

Description

本発明は、移動体及び移動体の運転支援装置に関する。

以前より、パスプランニングアルゴリズムを用いて移動体の最適な移動経路を生成することが行われている。また、特許文献１には、自律移動ロボットが走行する経路の探索プログラムが示されている。

特開２０１０－１９１５０２号公報

従来の移動経路の生成手法では、悪路を有する不整地等において路面状況を考慮して移動経路の生成を行うことは容易でない。

本発明は、路面状況を考慮した良好な移動経路の生成を可能とする移動体の運転支援装置、並びに、路面状況を考慮した良好な移動を実現できる移動体を提供することを目的とする。

本発明に係る移動体の運転支援装置は、
路面状況を検知する検知器と、
移動体の位置を推定する制御装置と、
を備え、
前記検知器は、前記移動体に搭載され、
前記制御装置は、前記移動体が移動する領域上の複数の位置に、前記検知器が検知した路面状況を表わすスコア情報を対応づけた路面データベースを作成する。

本発明に係る移動体は、
路面状況を表わすスコア情報に基づいて移動を行う。

本発明によれば、移動体の移動を利用して路面状況を検知することができ、かつ、複数の位置と路面状況とが対応づけられた路線データベースを作成できる。そして、当該路面データベースによって路面状況を考慮した良好な移動経路の生成が可能となる。さらに、移動体はスコア情報に基づいて良好な移動を実現できる。

本発明の実施形態に係る移動体とその運転支援装置とを示すブロック図である。 路面データベースの一例を示す図である。 コストマップの一例を示す図（Ａ）、並びに、その一部の拡大図（Ｂ）である。 コストマップを用いて制御装置が生成した良好経路の一例を示す図である。 移動体が第２条件に該当するときに作成されるコストマップ（Ａ）と第１条件に該当するときに作成されるコストマップ（Ｂ）とを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る移動体５０とその運転支援装置１００とを示すブロック図である。

本実施形態に係る移動体５０の運転支援装置１００は、移動体５０に搭載される路面状況の検知器１１１と、移動体５０に搭載される位置推定用の計測器１１３と、路面データベース１３０、コストマップ１４０、並びに、運転支援に用いる良好経路１５０を作成する制御装置１２０と、を備える。

移動体５０は、荷の搬送を行う荷役機であり、より具体的にはフォークリフトである。移動体５０は、運転者なしで移動可能な自律型の構成であってもよいし、運転者が支援情報を受けながら運転することで移動する構成であってもよい。

検知器１１１は、路面の凹凸、滑りやすさ、ぬかるみ度合など、通過の適否判断に利用できる路面状況を検知する。検知器１１１としては、慣性計測器（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）、路面を撮影する撮影器、路面をスキャンする測距器（Light Detection And Ranging等）、及び、車輪速センサの少なくとも１つを適用できる。慣性計測器は、移動体５０の上下左右方向の揺れを検知し、当該揺れから路面の凹凸等を検出できる。撮影器は、路面の撮影画像を取得し、撮影画像の解析或いは人工知能を用いた分析により路面状況を推定できる。測距器は、路面のスキャンデータにより路面の凹凸を計測できる。車輪速センサは、複数の車輪の車輪速の違いから車輪のスリップを判別することで、路面の滑りやすさを検知できる。なお、検知器１１１は、上記の例に限られず、路面状況を検知できれば、どのような構成が適用されてもよい。

計測器１１３は、周囲の映像を取得する撮影器、衛星電波又は基地局電波等を利用して位置を検出する測位システムの受信器、あるいは、車輪速のログを取得する車輪速ログセンサなどである。計測器１１３が撮影器である場合、計測器１１３により取得された周囲の映像から、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）に基づく移動体５０の位置の推定（事前の地図生成時に検出された周囲映像又は周囲形状と、現在検出されている周囲映像又は周囲形状との照合に基づく現在位置の推定等）を行うことができる。また、計測器１１３が上記受信器である場合、測位システムの測位結果から直接的に移動体５０の位置を推定できる。さらに、計測器１１３が車輪速ログセンサである場合、車輪速のログに基づく移動体５０の相対移動ベクトルの積算から移動体５０の位置を推定できる。なお、計測器１１３は、上記の例に限られず、移動体５０の位置を推定できればどのような構成が適用されてもよい。

移動体５０は、通信部５３を有し、通信部５３を介して検知器１１１の検知データ、並びに、計測器１１３の計測データを、制御装置１２０へ送ることができる。

制御装置１２０は、プログラムを実行するコンピュータであり、路面データベース１３０及びコストマップ１４０を格納する記憶装置１２３と、移動体５０との間でデータをやり取りする通信部１２５と、を備える。

通信部５３、１２５としては、例えば無線通信器を適用できる。

＜路面データベース１３０＞
図２は、路面データベース１３０の一例を示す図である。

制御装置１２０は、路面データベース１３０を作成するために、まず、制御装置１２０は、計測器１１３の計測データを逐次受け、前述した推定手法を用いて、移動体５０の位置を推定する。

さらに、制御装置１２０は、検知器１１１の検知データを逐次受け、検知データに基づいて路面状況を表わすスコア情報を作成する。スコア情報は、例えば、移動体５０が移動するのに良好であるか劣悪であるかを表わす値である。スコア情報は、例えば、路面の凹凸が大きい、路面の凹凸が急峻、あるいは、路面が滑りやすい場合に、劣悪度が大きいことを表わす大きな値となり、路面の凹凸が小さい、路面の凹凸が緩慢、あるいは、路面が滑りにくい場合に、劣悪度が小さいことを表わす小さな値となるように作成されればよい。スコア情報は、整数値１～１０など離散的な値であってもよいし、連続値であってもよい。また、スコア情報は、複数の観点から良否を表わすことのできる複数組の値（例えば振動の大小を示す第１スコア情報と、滑りやすさを示す第２スコア情報の組み合わせなど）であってもよい。以下では、スコア情報は、１つの値であり、路面の劣悪度が高いほど値が大きくなるものとする。

そして、制御装置１２０は、図２に示すように、日時、移動体５０の推定位置（Ｘ座標、Ｙ座標の位置）、及び、スコア情報を一組のレコードデータとして、路面データベース１３０に登録する。当該レコードデータの集合が路面データベース１３０である。路面データベース１３０が作成されると、当該データベースから、移動体５０が移動する領域上の複数の位置の路面状況をスコア情報により把握することが可能となる。

路面データベース１３０の一組のレコードデータには、移動体５０の姿勢データ（例えばヨー角：ｙａｗ角）が含まれてもよい。移動体５０にはＩＭＵ（慣性計測器）が搭載され、姿勢データはＩＭＵの計測データから計算されてもよい。あるいは、運転支援装置１００が、移動体５０の移動領域全体を俯瞰できる撮影装置を備え、当該撮影装置の映像から移動体５０の姿勢データが計算されてもよい。

姿勢データがあることで、制御装置１２０は、移動体５０がどの向きで移動しているかを計算することができ、したがって、検知器１１１が映像またはスキャンデータにより路面状況を検知する構成である場合に、制御装置１２０は、検知器１１１が検知した路面状況が、移動体５０のどの向きにある路面であるかを計算することができる。したがって、制御装置１２０は、検知器１１１が検知した路面状況の位置を正確に把握することができる。

また、姿勢データがあることで、制御装置１２０は、移動体５０が移動するときの車輪の軌跡を正確に計算することができる。したがって、検知器１１１が移動体５０の振動により路面状況を検知する構成である場合に、制御装置１２０は、検知器１１１がどの位置の路面状況を検知したのか、当該位置を正確に把握することができる。

制御装置１２０は、移動体５０の作業中、あるいは、作業以外で移動体５０が移動する際に、移動体５０から検知データ及び計測データを受けて、路面データベース１３０へのレコードデータの登録を継続的に行う。上記の作業中とは、移動体５０が荷役を行う構成である場合、移動体５０の荷役中（荷の搬送中、或いは、荷を受け取りに戻る移動中）を意味する。作業以外の移動とは、移動体５０が荷役を行う構成である場合、荷役以外の移動を意味し、路面データベース１３０を作成するための移動であってもよい。

なお、移動体５０が、同じ箇所を複数回移動すれば、路面データベース１３０には、ほぼ同じ位置のスコア情報が複数登録される。この場合、制御装置１２０は、最新のスコア情報を、当該位置のスコア情報として扱うように構成されてもよい。あるいは、ほぼ同一位置の複数のスコア情報のうち新しい方から所定個のスコア情報を抽出し、統計処理（例えば平均化や異常値除外など）を施したスコア情報を、当該位置のスコア情報として扱うように構成されてもよい。言い換えれば、制御装置１２０は、第１期間に検知された路面状況に基づいて第１位置に対応付けられたスコア情報を、第１期間よりも後の第２期間に検知された第１位置の路面状況に基づいて更新してもよい。

路面状況は、経時によって変化することがある。例えば、不整地の路面は、移動体５０の移動によって締固められたり、ぬかるみの水が乾いたりする。したがって、上記のように路面データベース１３０のスコア情報が逐次更新されていくことで、変化する路面状況に対応して、各時点の路面状況がより反映された路面データベース１３０を得ることができる。そして、当該路面データベース１３０を用いて後述する運転支援が行われることで、各時点の路面状況がより反映された運転支援を実現できる。

＜コストマップ＞
図３は、コストマップ１４０の一例を示す図（Ａ）、並びに、その一部の拡大図（Ｂ）である。

制御装置１２０は、路面データベース１３０に基づいて、コストマップ１４０を作成する。コストマップ１４０とは、領域Ａ上の各部の移動難易度を表わしたマップである。当該移動難易度のことを、以下では、「コスト値」と呼び、コスト値が高いほど移動の困難度が高いことを表わすものとする。領域Ａとは、移動体５０が作業する作業場などに相当し、移動体５０が荷役機であれば荷役場に相当する。コストマップ１４０は、図３（Ｂ）に示すように、領域Ａ上の各部を細かなグリッドｇｄにより表わし、当該グリッドｇｄごとにコスト値が示された構成であってもよい。

コストマップ１４０の各部のコスト値は、例えば整数１～１０などの離散値であってもよいし、連続値であってもよい。制御装置１２０は、各部のコスト値を、路面データベース１３０のスコア情報に基づいて決定する。具体的には、制御装置１２０は、路面データベース１３０に登録された地点のスコア情報が高い値であれば、当該地点のコスト値を上げ、スコア情報が低い値であれば、当該地点のコスト値をそのまま或いは下げる。

制御装置１２０は、スコア情報に加えて、領域Ａのレイアウト（領域Ａの境界、壁や柱のレイアウト等）に基づく各部の移動難易度、並びに、その他の種々の要因に基づく各部の移動難易度を総合して、コストマップ１４０のコスト値を決定してもよい。制御装置１２０は、路面データベース１３０に登録の無い地点については、レイアウト又はその他の要因に基づき決定されるコスト値を維持するようにしてもよいし、当該コスト値に所定の加算又は所定の減算を行ってもよい。

上記のようなコスト値の計算処理により、図３（Ａ）に示すように、路面状況が劣悪な範囲ａ１、ａ２のコスト値が上がったコストマップ１４０が作成される。

＜良好経路＞
図４は、コストマップ１４０を用いて制御装置１２０が生成した良好経路の一例を示す図である。

制御装置１２０は、コストマップ１４０と、パスプランニングアルゴリズムとを用いて、移動体５０の移動に適した良好経路１５０を作成する。パスプランニングアルゴリズムとしては、既知の種々のアルゴリズムを適用できる。パスプランニングアルゴリズムでは、始点Ｐ０から終点Ｐ１までを結んだ経路であって、経路上のコスト値の総和が小さくなるように良好経路１５０が抽出される。良好経路１５０は、大きなスコア情報を有する位置（路面状況が悪い箇所）が避けられ、かつ、移動距離がなるだけ短くされた経路となる。制御装置１２０は、作成した良好経路１５０の情報を移動体５０に送る。上記の始点及び終点は、移動体５０が荷役機である場合、荷の受け取り所及び荷の搬送先に相当する。

移動体５０は、通信部５３を介して、制御装置１２０から良好経路１５０の情報を含んだ運転支援情報を受ける。そして、移動体５０は、当該情報に基づいて移動を行う。すなわち、移動体５０が自律的に移動する自動運転システム５５を備える場合、自動運転システム５５は、良好経路１５０に沿って移動するように自動運転を行う。また、移動体５０が運転支援情報を出力する表示装置５６を備え、運転者が運転する構成である場合、移動体５０は、制御装置１２０に良好経路１５０の情報を出力し、運転者は、良好経路１５０の情報を頼りに、移動体５０を運転する。表示による運転支援の代わりに、あるいは、それに加えて、音声や運転アシスト機能による運転支援が行われてもよい。良好経路１５０を用いた運転支援により、領域Ａの路面状況に適した移動体５０の移動が実現される。

＜条件に応じたコストマップ１４０の作成＞
移動体５０が荷を積んでいる場合、移動体５０の移動時に、或る大きさ以上の振動が移動体５０に加わることは望ましくない。或る大きさ以上の振動が“スコア情報 ≧ 第１値”の位置で生じえる場合、上記の内容は、移動体５０が荷を積んでいるとき、第１値以上のスコア情報を有する位置の通過が適さないと言い換えることができる。

一方、移動体５０が荷を積んでいなければ、移動体５０の移動時に、或る程度の振動が加わることは問題でなく、より大きな振動が加わる場合に、望ましくない状況となりえる。より大きな振動が“スコア情報 ≧ 第２値”の位置で生じえる場合、上記の内容は、移動体５０が荷を積んでいないとき、第２値以上のスコア情報を有する位置の通過が適さないと言い換えることができる。

このように、路面データベース１３０のスコア情報とコストマップ１４０の移動難易度との関係は条件によって変化する。したがって、制御装置１２０は、条件に応じて路面データベース１３０のスコア情報とコストマップ１４０のコスト値との関係を変えることで、条件に応じたコストマップ１４０を作成することができる。

続いて、制御装置１２０が、条件に応じたコストマップ１４０ａ、１４０ｂを作成する処理について説明する。以下では、条件として、積荷有りを示す第１条件と、積荷無しを示す第２条件とを適用した例を示す。

図５は、移動体５０が第２条件に該当するときに作成されるコストマップ１４０ａと第１条件に該当するときに作成されるコストマップ１４０ｂとをそれぞれ示す。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）においては、網掛け及び実線によりコスト値が高い箇所を示している。

制御装置１２０は、条件に応じたコストマップ１４０を作成するために、条件の入力機能を更に備える。条件の入力機能は、通信部５３、１２５を介したデータ送信により条件を示す情報を移動体５０から制御装置１２０へ送る構成であってもよいし、その他、オペレータ又は運転手のマニュアル操作によって条件を示す情報を制御装置１２０へ入力する構成であってもよい。

制御装置１２０は、積荷有りという第１条件が入力された場合に、コスト値を決定するためのスコア情報の閾値を、前述した第１値など低い第１閾値に設定する。そして、制御装置１２０は、第１閾値よりも大きい値のスコア情報を有する位置のコスト値が高くなり、第１閾値よりも小さい値のスコア情報を有する位置のコスト値が低くなるように、コストマップ１４０ｂを作成する。このように作成されたコストマップ１４０ｂは、図５（Ｂ）に示すように、路面状況の悪さが中程度以上の位置のコスト値が上がったマップとなる。そして、当該コストマップ１４０ｂに基づいて作成された良好経路１５０ｂは、路面状況の悪さが中程度の箇所も避けられた移動経路となる。

一方、制御装置１２０は、積荷無しという第２条件が入力された場合に、コスト値を決定するためのスコア情報の閾値を、第１閾値よりも高い第２閾値に設定する。そして、制御装置１２０は、第２閾値よりも大きい値のスコア情報を有する位置のコスト値が高くなり、第２閾値よりも小さい値のスコア情報を有する位置のコスト値が低くなるように、コストマップ１４０ａを作成する。このように作成されたコストマップ１４０ａは、図５（Ａ）に示すように、路面状況が非常に悪い位置のコスト値が上がり、路面状況の悪さが中程度の位置のコスト値は低く抑えられたマップとなる。そして、当該コストマップ１４０ａに基づいて作成された良好経路１５０ａは、路面状況の悪さが中程度の箇所を通過しつつ全長が短い移動経路となる。

そして、制御装置１２０が作成した良好経路１５０ａ、１５０ｂに従って移動体５０の運転支援が行われることで、移動体５０の積荷の状態に適した運転支援が行われることになる。

なお、上記の例では、積荷の有無という条件を適用した例を示したが、上記の条件としては、例えば、積荷の量、積荷の高さ、積荷の配置の偏り具合などの、種々の積荷の条件が含まれてもよい。さらに、積荷以外でも、通行を避けるべき悪路の度合に関係する条件であれば、どのような条件が含まれていてもよい。

以上のように、本実施形態の移動体５０の運転支援装置１００によれば、路面状況を検知する検知器１１１と、移動体５０の位置を推定する制御装置１２０とを備える。そして、検知器１１１は移動体５０に搭載され、制御装置１２０は、領域Ａの複数の位置と、検知器が検知した路面状況を表わすスコア情報とを対応づけた路面データベース１３０を作成する。したがって、路面データベース１３０によって、制御装置１２０は、移動体５０が移動する領域Ａ上の複数の位置の路面状況を把握することができ、路面状況に応じた運転支援を行うことができる。

さらに、本実施形態の移動体５０の運転支援装置１００によれば、制御装置１２０は、路面データベース１３０に基づいて領域Ａ上の各部の移動難易度を示したコストマップ１４０を作成する。したがって、コストマップ１４０により、路面状況を考慮した良好経路１５０の作成が可能となり、路面状況に応じた運転支援を実現できる。

さらに、本実施形態の移動体５０の運転支援装置１００によれば、検知器１１１は、慣性計測器、路面を撮影する撮影器、路面をスキャンする測距器、移動体５０の車輪速センサ、の少なくとも１つを含む。当該構成により、移動体５０が移動する際に路面状況の検知も可能となる。

さらに、本実施形態の移動体５０の運転支援装置１００によれば、制御装置１２０は、路面データベース１３０に登録されたスコア情報が、その後に検知された路面状況に基づいて更新されるように路面データベース１３０を扱う。したがって、時間の経過に伴って路面状況が変化するような場合でも、路面データベース１３０に、変化後の路面状況を反映させることができる。そして、このような路面データベース１３０に基づいて運転支援が行われることで、路面状況の変化に対応した運転支援を実現できる。

さらに、本実施形態の移動体５０の運転支援装置１００によれば、制御装置１２０は、条件に基づいて、路面データベース１３０のスコア情報と、コストマップ１４０のコスト値（移動難易度）との関係を変化させてコストマップ１４０を作成する。路面状況が同一であっても、積荷の状態によっては、通過が困難となったり、問題なく通過できたりする場合がある。すなわち、条件によって路面状況と移動難易度との関係が変化する場合がある。上記構成によれば、このような場合に対応して、条件に適したコストマップ１４０を作成できる。

具体的には、制御装置１２０は、荷役機である移動体５０の良好経路１５０を計算し、上記の条件として、移動体５０が保持する荷の状況（例えば積荷有りか積荷無し）を入力し、コストマップ１４０を作成する。したがって、制御装置１２０は、荷の状況に適した運転支援を行うことができる。

さらに、本実施形態の移動体５０によれば、路面状況を表わすスコア情報に基づいて移動を行うので、路面状況に応じた好適な移動を実現できる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、移動体が荷役機である例を説明した。しかし、移動体は、様々なサービスを提供する移動ロボットなど、荷を搬送しない構成であってもよい。また、上記実施形態では、制御装置１２０が移動体５０から離れて位置する構成を示したが、制御装置１２０は移動体５０に搭載されていてもよい。あるいは、制御装置１２０は、移動体５０が移動する領域Ａから離れたクラウド上に設けられていてもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

５０ 移動体
５３ 通信部
５５ 自動運転システム
５６ 表示装置
１００ 運転支援装置
１１１ 検知器
１１３ 計測器
１２０ 制御装置
１２３ 記憶装置
１２５ 通信部
１３０ 路面データベース
１４０、１４０ａ、１４０ｂ コストマップ
１５０、１５０ａ、１５０ｂ 良好経路
Ａ 領域
ａ１、ａ２ 路面状況が劣悪な範囲
ｇｄ グリッド

Claims (7)

1. 路面状況を検知する検知器と、
   移動体の位置を推定する制御装置と、
   を備え、
   前記検知器は、前記移動体に搭載され、
   前記制御装置は、前記移動体が移動する領域上の複数の位置に、前記検知器が検知した路面状況を表わすスコア情報を対応づけた路面データベースを作成する、
   移動体の運転支援装置。
2. 前記制御装置は、前記路面データベースに基づいて前記領域上の各部の移動難易度を示したコストマップを作成する、
   請求項１記載の移動体の運転支援装置。
3. 前記検知器は、慣性計測器、路面を撮影する撮影器、路面をスキャンする測距器、前記移動体の車輪速センサ、の少なくとも１つを含む、
   請求項１記載の移動体の運転支援装置。
4. 前記制御装置は、第１期間に検知された路面状況に基づいて第１位置に対応付けられた前記スコア情報を、前記第１期間よりも後の第２期間に検知された前記第１位置の路面状況に基づいて更新する、
   請求項１記載の移動体の運転支援装置。
5. 前記制御装置は、条件に基づいて、前記路面データベースのスコア情報と、前記コストマップの移動難易度との関係を変化させる、
   請求項２記載の移動体の運転支援装置。
6. 前記制御装置は、前記コストマップに基づいて前記移動体の良好経路を計算し、
   前記移動体は、荷役機であり、
   前記条件は、前記移動体が保持する荷の状況である、
   請求項５記載の移動体の運転支援装置。
7. 路面状況を表わすスコア情報に基づいて移動を行う移動体。

Images