JP2712157B2 - 自立型無人車システムにおける衝突回避方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、複数の自立型無人車が、自ら現在位置を
認識しつつ、内蔵した地図情報を頼りに、中央局によっ
て指定された作業点に移動する自立型無人車システムに
おいて、自立型無人車同士の衝突を未然に回避すること
ができる衝突回避方法に関する。 ［従来の技術］ 現在、自立型無人車の開発が盛んに行なわれている
が、この種の無人車システムとしては、第７図に示すよ
うに複数の無人車A,B,…と、これらの無人車A,B,…を統
括制御する１つの中央局Ｃとからなるものが代表的であ
る。そして、各無人車A,B,…は中央局Ｃの指示に従い、
各ノード（通過点）N1〜N9を経由して、作業要求が発生
した作業点まで走行し、所要の作業を行う。中央局Ｃは
無人車A,B,…の移動領域の地図情報を管理するととも
に、すべての無人車A,B,…の現在位置や作業中か否かな
どの状態を監視し、無線などの通信手段により各無人車
A,B,…と交信しながら作業指示を行う。 例えば、第７図に示すように、ノードN9に位置する作
業点において作業要求が発生すると、中央局Ｃは現在作
業を行っていない無人車の中から、ノードN9に行くのに
最適な無人車を探す。ここで、無人車ＡがノードN1とN2
の間で待機中であった場合、この無人車Ａに対して、ノ
ードN9へ向かうように指令を与える。すると、無人車Ａ
は、自ら内蔵した地図情報に基づいてノードN9までの経
路を探索し、例えば、ノードN2→N5→N6→N9の経路を決
定する。そして、この経路に沿って、自ら現在位置を認
識しつつ、内蔵した地図情報を頼りに、ノードN9まで走
行する。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述した自立型無人車システムにおいて
は、中央局Ｃは各無人車A,B,…に対して、向かうべきノ
ードを指定するだけであり、走行経路に関しては、各無
人車A,B,…が独自に決定する。その理由は、現在作業を
していない全部の無人車A,B,…について、向かうべきノ
ードまでの経路を中央局Ｃが探索していたのでは、中央
局Ｃが統括する無人車A,B,…の台数に比例して探索時間
が長引いてしまい、迅速な処理ができなくなるからであ
る。しかしながら、各無人車A,B,…の走行経路を中央局
Ｃが管理せず、各無人車A,B,…が独自に決定する方式で
は、何等かの方法で、無人車同士の衝突を未然に回避さ
せなければならない。例えば、第７図に示すように、ノ
ードN5→N2→N3の経路で走行中の無人車Ｂが存在してい
る場合に、無人車ＡがノードN2→N5→N6→N9の経路で走
行を開始すると、両者は、ノードN2とN5の間で衝突して
しまうことになる。 この発明は、このような背景の下になされたもので、
上述した自立型無人車同士の衝突を未然に回避すること
ができる、自立型無人車システムにおける衝突回避方法
を提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためにこの発明は、中央局と、
自ら現在位置を認識しつつ、内蔵した地図情報を頼り
に、前記中央局によって指定された作業点に移動して所
要の作業を行う複数の無人車と、該複数の無人車の、無
人車同士の衝突を回避するための動作を決定する回避動
作決定手段とからなり、前記複数の無人車の各々に、前
記中央局と情報を交換する通信手段と、その他の無人車
が接近してきたことを検出する検出手段とを設けた自立
型無人車システムにおける衝突回避方法であって、前記
複数の無人車の各々は、前記検出手段によってその他の
無人車の接近を検出した場合、その検出結果と、自車の
現在位置と、自車の移動方向に関する情報とを前記通信
手段を介して前記中央局に報告し、前記中央局は、前記
複数の無人車から報告された前記検出結果、現在位置、
および、移動方向に関する情報を認識し、前記回避動作
決定手段は、前記中央局に認識された無人車の現在位置
および移動方向に基づいて、接近する各無人車の衝突回
避動作を決定し、前記複数の無人車は、各々、前記回避
動作決定手段によって決定された衝突回避動作に従って
衝突を回避するための動作を実行することを特徴とす
る。 ［作用］ 上記構成によれば、無人車同士の衝突が発生する恐れ
が生じた時点で、無人車がその旨と共に自車の現在位置
および移動方向に関する情報を中央局に報告し、一方、
回避動作決定手段は、中央局に報告された各無人車の現
在位置および移動方向に関する情報に基づいて、上述し
た衝突の恐れがある無人車の衝突回避動作を決定し、こ
れにより、衝突の恐れがある無人車が衝突を回避する動
作を行う。この場合、衝突の発生する危険性が無い場合
においては、中央局はその他の処理を実行することがで
き、したがって、中央局の処理能力が低下することもな
い。 ［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。 第１図はこの発明の第１実施例の構成を示すブロック
図である。なお、この実施例においては、説明を簡略化
するために、２台の無人車1Aおよび1B（以下、Ａ車およ
びＢ車と略称する）と、中央局２とからなる自立型無人
車システムを例にして説明する。 第１図において、中央局２は、CPU（中央処理装
置）、メモリ、および通信装置などから構成されてお
り、Ａ車およびＢ車の現在位置や作業中か否かなどの状
態を常時把握している。また、各作業点と結ばれ、作業
点からの作業要求を受け入れ、この情報をＡ車およびＢ
車に対して無線により伝送するようになっている。 Ａ車およびＢ車は、通信装置３と、指令部４と、走行
部５と、地図メモリ６と、他車検出器7A（7B）とから構
成されている。また、走行部５は、走行制御部８と、左
右駆動輪9L,9Rと、左右駆動輪9L,9Rを各々回転駆動する
モータ10L,10Rと、左右駆動輪9L,9Rの回転数を各々検出
するパルスエンコーダ11L,11Rと、左右に向かって超音
波を発射するとともに左右の側壁で反射してきた超音波
を受信する送受信器12L,12Rと、超音波伝播時間に基づ
いて左右の側壁までの距離を測定する超音波測距部13
と、軌道修正部14とから構成されている。 上記地図メモリ６には、各ノードの座標や、各ノード
を結ぶ走行経路上から左右の側壁までの距離等に関する
地図データが予め記憶されている。また、軌道修正部14
は、超音波測距部13から得られた測距データと、地図メ
モリ６から読み出された地図データとを逐一比較し、こ
の比較結果に基づいて修正データを走行制御部８へ供給
するようになっている。 走行制御部８は、通常、指令部４から指示された走行
コマンド（進行距離、速度、回転角度、走行後到達する
ノード番号などからなる）に基づき、自らの走行装置の
形態に適した走行パターン（直進やカーブなどの軌跡パ
ターンおよび速度パターン）を作成し、この走行パター
ンと修正データとに基づいて、左右駆動輪9L,9Rの回転
を各々制御する。また、走行制御部８は、後述する衝突
回避動作時において、指令部４から直接走行制御コマン
ドが供給された場合、このコマンドを優先的に実行す
る。この場合、走行制御部８は通常とは異なり、指令部
４から指示された通りに駆動輪9L,9Rの回転を制御し、
これにより、指令部４が、直接的に走行を制御すること
になる。 Ａ車およびＢ車に各々搭載された他車検出器7Aおよび
7Bは、所定周波数（例えば、100kHz程度）の無指向性の
識別電波を発射する送信器と、第２図に示す半径raおよ
びrbの範囲内に存在する相手側の送信器から発射された
識別電波を受信する受信器と、第３図に示すように、送
信器と受信器を交互に動作させるとともに、受信器が識
別電波を検出した場合に、検出信号が出力する検出回路
とから構成されている。この場合、他車検出器7A側の送
信器が動作する送信期間TAと受信器が動作する受信期間
RAは、他車検出器7B側の送信器が動作する送信期間TBと
受信器が動作する受信期間RBと互いに異なるように適宜
設定されている。これにより、第２図に示すように、Ａ
車とＢ車が、半径raまたはrbの検出範囲内に接近した場
合、他車検出器7Aと7Bは互いに相手側が発射した識別電
波を検出し、検出信号を指令部４へ供給するようになっ
ている。そして、上記半径raとrbの検出範囲は、各送信
器の出力や各受信器の感度の調整具合等によって若干異
なるが、約3m程度に設定されている。 一方、指令部４は通信装置３を介し、無線により中央
局２と接続され、ポーリング／セレクティング方式によ
り、中央局２と各種情報の交換を行う。そして、指令部
４は、中央局２から作業要求が発生した作業点のノード
が指示されると、地図メモリ６に記憶された地図データ
を参照して最適な走行経路を探索し、目的のノードに向
かう際に通過するノードを決定する。さらに、決定した
各ノードを結ぶ走行経路に沿って移動するように、走行
コマンドを順次作成して走行部５へ与える。また、指令
部４は、他車検出器7A（7B）から検出信号が供給された
場合、後述する衝突回避動作を開始し、直接走行制御コ
マンドを走行部５へ与えて、駆動輪9L,9Rの回転を直接
制御する。 次に、上述した第１実施例において、第５図に示すよ
うに、Ａ車とＢ車がノードN2とN5の間で、互いに向かい
あった状態で接近した場合の動作について説明する。 ここでまず、第３図に示す時刻T₁において、Ａ車の他
車検出器7Aの方が先に、他車（この場合、２台のシステ
ムなので他車は必然的にＢ車となるが、３台以上の場合
は、不特定の車となる）の識別電波を検出し、検出信号
を指令部４へ出力したとする。すると、Ａ車の指令部４
は、衝突回避動作を開始する。 以下、第４図に示すフローチャートを参照して、Ａ車
の衝突回避動作を、Ｂ車の衝突回避動作と中央局の動作
と関連づけて説明する。 まず、Ａ車が他車の接近を検出すると、ステップSA1
からステップSA2へ進み、Ａ車の指令部４は走行部５に
対して停止する旨の直接走行制御コマンドを与え、これ
によりＡ車が一旦停止する。次いで、他車を検出した旨
を、自車の識別コード（車両番号）と現在位置と次に到
着するノード番号とともに通信装置３を介して中央局２
へ報告する（ステップSA3）。 この報告を受けた中央局２は、Ａ車以外の車から他車
を検出した旨の報告が有るか否かを判別し（ステップSC
1）、報告があった場合はステップSC2へ、報告がなかっ
た場合はステップSC3へ進む。このステップSC3において
は、中央局２が全ての車に対して、現在位置と次に到着
するノード番号とを報告するように要請する。次いで、
全ての車からこの報告に基づいて、Ａ車の付近に他の車
が存在するか否かを判別し（ステップSC4）、存在する
場合は衝突の発生する危険性有りと見なしてステップSC
5へ進み、存在しない場合は衝突の発生する危険性無し
と見なしてステップSC6へ進む。ステップSC5において
は、Ａ車と衝突の危険性のあるＢ車に対して一旦停止を
指令する。 この指令を受けたＢ車は一旦停止（ステップSB1）し
た後、自車の識別コードと現在位置と次に到着するノー
ド番号とを再度中央局２へ報告する（ステップSB2）。 一方、中央局２は、ステップSC5からステップSC2に進
み、このステップSC2において、Ａ車とＢ車の報告と、
通路の状況に基づいて、Ａ車とＢ車の衝突を回避するた
めの動作を決定し、この衝突回避動作をＡ車とＢ車に各
々指示する。この場合、中央局２は、第５図に示すよう
に、Ａ車とＢ車が向かい合っている場合においては、互
いに右側に避けてすれ違う動作を衝突回避動作として決
定する。また、例えば、Ａ車とＢ車が同じ方向に向かっ
ている場合においては、追い越し動作を衝突回避動作と
して決定する。その後、ステップSC7においてＡ車とし
てＢ車に対して再発進を指示する。 さて、Ａ車は、ステップSA2で停止した後、前述した
ステップSA3の処理を実行し、その後ステップSA4へ進
み、このステップSA4において、中央局２から再発進許
可の指示が有ったか否かを判別し、指示が有った場合は
ステップSA8へ進み、指示が無かった場合はステップSA5
へ進む。ステップSA5においては、中央局２から衝突回
避動作の指示が有ったか否かが判別され、指示が有った
場合、次のステップSA6へ進み、中央局２によって指示
された通りに、衝突回避動作を実行する。次のステップ
SA7においては、中央局２から再発進の指示が有ったか
否かが判別され、指示があった場合、ステップSA8へ進
み再発進する。 上述したＡ車の動作と平行して、Ｂ車は、ステップSB
1で停止した後、前述したステップSB2の処理を実行し、
その後ステップSB3へ進み、このステップSB3において、
中央局２から衝突回避動作の指示が有ったか否かが判別
され、指示が有った場合、次のステップSB4へ進み、中
央局２によって指示された通りに、衝突回避動作を実行
する。次のステップSB5においては、中央局２から再発
進の指示が有ったか否かが判別し、指示があった場合、
ステップSB6へ進み再発進する。 以上により、第５図に示すように、Ａ車とＢ車が互い
に右側に避けてすれ違い、その後、再発進して、再び元
の走行経路上に復帰し、衝突回避動作が完了する。 ここで、例えば、第５図の２点鎖線の枠内に示すよう
に、Ａ車がノードN5に向って走行し、Ｂ車がノードN5か
ら遠ざかるようにしてノードN6に向って走行している場
合において、Ａ車がＢ車の接近を検出した場合、中央局
２はステップSC4において衝突の危険性無しと判断して
ステップSC6に進み、Ａ車へ再発進を許可する旨を指示
する。これにより、Ａ車は、ステップSA4からステップS
A8へ進み、再発進する。 次に、この発明の第２実施例の動作について第６図に
示すフローチャートを参照して説明する。なお、この図
において、第１実施例と共通の処理部分については同じ
符号を付しその説明は省略する。 この第２実施例において、中央局２は、ステップSC1
において、他車からの報告有りと判断した場合、または
ステップSC5の処理を実行した場合、ステップSC10へ進
む。 このステップSC10においては、Ａ車から受けた情報、
すなわちＡ車の識別コードと、現在位置と、次に到着す
るノード番号をＢ車へ転送し、逆にＢ車から受けた情
報、すなわちＢ車の識別コードと、現在位置と、次に到
着するノード番号をＡ車へ転送する。 次いで、ステップSC11において、Ｂ車から受けた衝突
回避動作に関する指示をＡ車へ転送する。 一方、Ｂ車は、中央局２からＡ車の識別コードと、現
在位置と、次に到着するノード番号の情報を受け取った
時点で、受け取った（Ａ車の識別コード）＜（自車の識
別コード）であることから、自車がマスター側であるこ
とを認識する。そして、自車とＡ車の双方の衝突回避動
作を決定し、Ａ車の衝突回避動作を中央局２を介してＡ
車に指示する（ステップSB10）。 その後、ステップSB11において、自ら決定した衝突回
避動作を実行し、再発進する（ステップSB6）。 他方、Ａ車は、中央局２からＢ車の識別コードと、現
在位置と、次に到着するノード番号の情報を受け取った
時点で、受け取った（Ｂ車の識別コード）＞（自車の識
別コード）であることから、相手のＢ車がマスター側、
自車がスレーブ側であることを認識する。そして、Ｂ車
から中央局２を介して指示される衝突回避動作を実行し
（ステップSA10）、その後再発進する（ステップSA
8）。 このように、第２実施例においては、Ａ車とＢ車が互
いに接近し、衝突の危険性が発生した場合、常に識別コ
ードの大きい方がマスター側となり、マスター側とスレ
ーブ側双方の衝突回避動作を決定するようになってい
る。したがって、前述した第１実施例と比較して、中央
局２の処理分担は少なくて済む。 なお、上述した実施例においては、他車検出器7A,7B
として互いに識別電波を発して検出する構成のものを用
いたが、例えば、測距用の超音波と周波数の異なる超音
波を用いて他車を検出するように構成しても構わない。
また、中央局２とＡ車およびＢ車との間の通信方式とし
てはポーリング／セレクティング方式を用いたが、例え
ば、トークン・パッシング方式等を用いても勿論構わな
い。 ［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、中央局と、
自ら現在位置を認識しつつ、内蔵した地図情報を頼り
に、前記中央局によって指定された作業点に移動して所
要の作業を行う複数の無人車と、該複数の無人車の、無
人車同士の衝突を回避するための動作を決定する回避動
作決定手段とからなり、前記複数の無人車の各々に、前
記中央局と情報を交換する通信手段と、その他の無人車
が接近してきたことを検出する検出手段とを設けた自立
型無人車システムにおける衝突回避方法であって、前記
複数の無人車の各々は、前記検出手段によってその他の
無人車の接近を検出した場合、その検出結果と、自車の
現在位置と、自車の移動方向に関する情報とを前記通信
手段を介して前記中央局に報告し、前記中央局は、前記
複数の無人車から報告された前記検出結果、現在位置、
および、移動方向に関する情報を認識し、前記回避動作
決定手段は、前記中央局に認識された無人車の現在位置
および移動方向に基づいて、接近する各無人車の衝突回
避動作を決定し、前記複数の無人車は、各々、前記回避
動作決定手段によって決定された衝突回避動作に従って
衝突を回避するための動作を実行するようにしたので、
自立型無人車同士の衝突を未然に回避することができ
る。また、無人車同士の衝突が発生する危険性が生じた
時点において、その衝突の危険性がある無人車が、その
旨と、自車の現在位置および移動方向に関する情報とを
中央局に報告し、回避動作決定手段が、この中央局に報
告された情報に基づいて当該無人車の衝突回避動作を決
定するので、中央局において全無人車の走行経路を管理
する必要がなく、したがって、中央局の処理能力が低下
することがない。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の第１実施例による自立型無人車シス
テムの電気的構成を示すブロック図、第２図は同実施例
における無人車の概略の外観構成を示す平面図、第３図
は同実施例における無人車に設けられた他車検出器の動
作を説明するためのタイミングチャート、第４図は同実
施例の動作を説明するためのフローチャート、第５図は
同実施例による衝突回避動作を説明するための平面図、
第６図はこの発明の第２実施例の動作を説明するための
フローチャート、第７図は従来の自立型無人車システム
の動作を説明するための平面図である。 1A,1B……無人車（Ａ車,B車）、２……中央局、３……
通信装置、４……指令部、５……走行部、６……地図メ
モリ、7A,7B……他車検出器。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．中央局と、自ら現在位置を認識しつつ、内蔵した地
   図情報を頼りに、前記中央局によって指定された作業点
   に移動して所要の作業を行う複数の無人車と、該複数の
   無人車の、無人車同士の衝突を回避するための動作を決
   定する回避動作決定手段とからなり、前記複数の無人車
   の各々に、前記中央局と情報を交換する通信手段と、そ
   の他の無人車が接近してきたことを検出する検出手段と
   を設けた自立型無人車システムにおける衝突回避方法で
   あって、 前記複数の無人車の各々は、前記検出手段によってその
   他の無人車の接近を検出した場合、その検出結果と、自
   車の現在位置と、自車の移動方向に関する情報とを前記
   通信手段を介して前記中央局に報告し、 前記中央局は、前記複数の無人車から報告された前記検
   出結果、現在位置、および、移動方向に関する情報を認
   識し、 前記回避動作決定手段は、前記中央局に認識された無人
   車の現在位置および移動方向に基づいて、接近する各無
   人車の衝突回避動作を決定し、 前記複数の無人車は、各々、前記回避動作決定手段によ
   って決定された衝突回避動作に従って衝突を回避するた
   めの動作を実行する ことを特徴とする自立型無人車システムにおける衝突回
   避方法。 ２．前記中央局は、前記回避動作決定手段を有してな
   り、前記複数の無人車のうち１台の無人車のみから前記
   報告があった場合、該１台の無人車に接近する無人車の
   現在位置および移動方向を認識し、 前記回避動作決定手段は、前記中央局に認識された前記
   １台の無人車、および、該１台の無人車に接近する無人
   車の各現在位置および移動方向に基づいて、それら各無
   人車の衝突回避動作を決定し、 前記中央局は、前記回避動作決定手段が決定した衝突回
   避動作を、前記１台の無人車、および、該１台の無人車
   に接近した無人車に各々送信する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自立型無
   人車システムにおける衝突回避方法。 ３．前記複数の無人車は、各々、前記回避動作決定手段
   を有してなり、 前記中央局は、前記複数の無人車のうち１台の無人車の
   みから前記報告があった場合、該１台の無人車に接近す
   る無人車の現在位置および移動方向を認識し、該１台の
   無人車および該１台の無人車に接近する無人車の各々
   に、その無人車以外の無人車の、現在位置および移動方
   向を送信し、 前記１台の無人車および前記１台の無人車に接近する無
   人車は、前記１台の無人車および前記１台の無人車に接
   近する無人車のうちいずれか１台の無人車が具備する回
   避動作決定手段によって決定された衝突回避動作に従っ
   て、それぞれ衝突を回避するための動作を実行する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自立型無
   人車システムにおける衝突回避方法。