JP2904282B2 - 移動車の走行制御装置 - Google Patents

移動車の走行制御装置

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば自律走行モードと半自律走行モード
とを両方備えた車両等の移動車の走行制御装置に関し、
特に、自律制御とドライバ制御とによる走行制御への関
与の度合を変更可能にした移動車の走行制御装置に関す
る。
(従来の技術) 従来、工場等で部品搬送等に使われる無人車では外界
認識結果に基づいた完全自律走行制御が行なわれる。
一方、少なくともドライバが乗車する車両における完
全自律走行制御は、ドライバを運転の煩雑さから開放す
ると共に、ドライバによる運転ミスを除去する方向で開
発が進められてきている。
しかしながら、現時点では、ドライバによる操縦と外
界認識結果に基づいた操縦とが混在する半自律走行を行
なうのが普通である。これは、道路等では、外界の状況
が複雑であるために、その外界を総合的に判断すること
が機械では困難であり、逆に人間の方がそのような場合
にも総合的に判断して柔軟に対処できるからに他ならな
い。
(発明が解決しようとする課題) このような少なくともドライバの乗車を前提とした場
合には、現時点の完全自律走行制御では、危険な場合
は、完全停止またはやり直しというような動作がなされ
るような制御に前もつて設定しているのが普通である。
また、半自律走行制御では、ドライバによる運転を主と
し、外界認識による運転制御を従として、その危険を乗
り切ろうとしている。
ここで、車庫に後退で車両を入れたり、車庫からその
車両を出したりするような場合を考えてみる。これらの
場合において、例えば車庫の壁に対して1メートルの距
離から後退でその壁に近付く場合と、その距離から前進
で壁から離れようとする場合に、従来の完全自律走行制
御、半自律走行制御では、固定的な完全自律走行制御若
しくは半自律走行制御を行なつている。
しかしながら、注意深く観察してみると、壁(障害
物)に近付く場合と、壁から離れる場合とでは、ドライ
バの意識は異なつている。即ち、壁(障害物)に近付く
場合は、より危険に近付くのであるから、ドライバは運
転の主導権をより多く自分のものとしたいと願う。反対
に、壁(障害物)から離れる場合は危険から遠去かるの
であるから、ドライバは早く運転から開放されたいと願
う。従つて、従来の固定的な走行制御では、ドライバの
意識と実際の制御とが遊離してしまい、完全自律走行制
御では不安感を、半自律走行制御では不安感乃至は煩わ
しさをドライバに感じさせてしまう。
そこで、本発明は上述従来例の欠点を除去するために
提案されたもので、その目的は、ドライバの運転に対す
る意識や姿勢に合致した運転制御が自動的に行なわれる
ように、危険度に応じて制御が変化していくことが可能
な移動車の走行制御装置を提案するところにある。
(課題を達成するための手段及び作用) 上述の課題を達成するための本発明に係る移動車の走
行制御装置の構成は、第1図に示すように、外界を認識
するための認識手段と、前記認識手段による認識結果に
基づいて危険度を定量化する定量化手段と、この定量化
手段により定量化された危険度の高低に応じ、前記認識
手段による認識結果とドライバによる操作との少なくと
もいずれか一方に基づいて、移動車の走行を制御する走
行制御手段と、定量化された危険度の増減方向を判別す
る判別手段と、前記走行制御手段における制御に対する
前記認識結果とドライバによる操作との関与の度合を、
定量化された危険度が増加して第1の閾値よりも高くな
るときには前記認識結果に基づく制御への関与度合いを
より小さくし、危険度が低下して第2の閾値よりも低く
なるときにはドライバ操作に基づく制御への関与度合い
をより大きくするように変更する関与度変更手段とを備
え、前記第1の閾値は前記第2の閾値よりも小さな値に
設定されたことを特徴とする。
(実施例) 以下添付図面を参照して、本発明を、完全自律モード
と、半自動モードと、停止/手動モードとの3つの運転
モードを備えた乗用車の走行制御に適用した実施例を説
明する。
第2図はこの実施例の走行制御システムのブロツク図
である。図中、走行制御装置100は距離センサ10,カメラ
11,車速センサ12,アクセル開度センサ14そしてハンドル
切れ角センサ16等から種々の情報(障害物までの距離L,
画像,車速V,アクセル開度α,ハンドル切れ角θ)をも
らい、モード決定部101において、走行モードを決定
し、制御部102において、各走行モードに合致した走行
制御を行なう。
本実施例における、走行制御は、第3A図,第3B図に示
すように、アクセル開度の調節による車速調節と、ハン
ドルの操縦による操舵により行なわれる。即ち、第3A図
において、アクセルペダル20は、ドライバからの踏力若
しくは信号APを入力したアクチユエータ3(例えば、ス
テツピングモータ等からなる)により上下動する。ペダ
ルが上下動することにより変化したアクセル開度αはセ
ンサ14により検出され、制御装置100及びスロツトルコ
ントローラ21に送られる。このコントローラ21では、ア
クセル開度αに対応した電気信号が変換生成され、これ
が、例えばステツピングモータ等からなるスロツトルア
クチユエータ22に送られて、このモータ等がスロツトル
弁23を開閉駆動する。この開閉により、エンジン(不図
示)への吸気路24の有効断面積が変わり、エンジン出力
が調整されることにより、車速が調節される。
また、第3B図に示すように、ハンドル25は、ドライバ
による転舵力若しくは信号HPを入力したアクチユエータ
15(例えば、ステツピングモータ等からなる)により回
動する。ハンドル25が回動することにより変化したハン
ドル切れ角θはセンサ16により検出され、制御装置100
及び操舵装置27に送られる。この操舵装置27では周知の
油圧制御により車輪28を転舵する。
本実施例では前述したように、完全自律モードと、半
自動モードと、停止/手動モードと、3つの走行モード
が設定されている。そして、この実施例の走行制御の特
徴は、 :危険度Dという概念を導入して、これを定量化す
る。
:この定量化された危険度Dが低いときは、完全自律
走行モードとし、中間にあるときは半自律走行モードと
し、高いときは停止/手動走行モードとする。即ち、危
険度に応じて、走行モードが変わり、危険度が高いほ
ど、ドライバの関与する度合は大きくなる。
:過去の危険度を考慮することにより、危険度の変化
を調べる。もし危険度が低くなるような方向に運転がな
されているならば、早目々々にドライバの関与する度合
が減少する方向に運転モードが修正されていく。反対
に、もし危険度が高くなるような方向に運転がなされて
いるならば、早目々々にドライバの関与する度合が増加
する方向に運転モードが修正されていく。
先ず、本実施例で使われているの危険度Dの概念に
ついて説明する。車両においては、危険度Dは障害物ま
での距離Lに反比例する。何故なら、障害物までの距離
Lが大きいほど危険回避の余裕が多く残されているから
である。反対に、Lが小さければ、危険回避の余裕は減
るので、危険度は高いといえよう。即ち、 危険度D∝1/L とした。また、Lが大きくて危険度Dが小さい場合は、
前述したように、人間の関与する度合を少なくしても構
わないので、本実施例では、で説明したように、より
自動化度が高く設定されている。Lが小さい場合は、短
時間に多くの判断を必要とするので、機械よりも人間に
よる制御に、より適しているので、人間の関与する度合
を高くして、自動化度を低めている。
第4図は、上述の3つのモードが切り替わる時点を説
明するグラフ図である。同図中、縦軸は危険度D(以
下、危険度Dの逆数「安全度S」と呼ぶ)である。横軸
は障害物までの距離Lをとった。このように縦軸と横軸
をとると、危険度Dは距離Lの逆数(即ち、安全度Sは
距離Lに比例する)であるので、で説明したように、
3つの制御モード、即ち、「完全自律モード」,「半自
動モード」,「停止/手動モード」という順序は危険度
の低い順である。
第4図において、停止/手動モードをIで示し、半自
動モードをIIで示し、完全自律モードをIIIで示した。
さらに、本実施例では、モードの遷移領域(第4図にハ
ツチングで示した)を設け、この領域を挟んでのモード
変化にヒステリシスをもたせた。具体的には、モードの
遷移を判定する危険度(安全度)についての閾値d
(s)を設定し、危険度(安全度)が増える(減る)方
向でのモード変更のための閾値と危険度(安全度)が減
る(増える)方向でのモード変更のための閾値との値を
別々の値に設定した。即ち、危険度が減少する方向の走
行変化では、IIIまたはIIIIIへのモード遷移は、
夫々、閾値D=d1(=1/s1),d3(=1/s3)で行なわれ
る。また、危険度が増加する方向の走行変化では、III
IIまたはIIIへのモード遷移は、夫々、閾値D=d4
(=1/s4),d2(=1/s2)で行なわれる。ここで、 d1>d2,d3>d4 である。即ち、このような閾値を設定したために、もし
危険度が高くなる(安全度Sが小さくなる)ような方向
に運転がなされているならば、危険度Dが減少する場合
に比して、より早目にドライバの関与する度合が増加す
る方向に運転モードが修正されていく(即ち、モードII
IIIまたはモードIIIへの遷移)。また、もし危険
度が低くなる(安全度Sが大きくなる)ような方向に運
転がなされているならば危険度が増加する場合に比し
て、早目にドライバの関与する度合が減少する方向、即
ち、IIIまたはIIIIIへと運転モードが修正されて
いく。このようなヒステリシスをもたせた運転モードの
修正により、早目にドライバの意向が汲み取られて、そ
れに沿う方向に走行制御が変えられていく。
第5A図は、モード決定部101における制御手順を示し
たフローチヤートであるステツプS2で障害物までの距離
Lを超音波センサ等のセンサ10を使って調べる。ステツ
プS6では、危険度D(安全度Sの逆数)を計算する。ス
テツプS8では、この危険度D(安全度Sの逆数)が第4
図のハツチングを付した遷移領域にあるか、即ち、 d2≦D≦d1または、 d4≦D≦d3 にあるかを調べる。この遷移領域にない場合は、現在の
運転モードを変更する必要はない。もし、遷移領域にあ
る場合は、ステツプS10に進み、前回の危険度D(安全
度S)を調べる。そして、ステツプS12でDの変化の傾
向を調べる。もし、危険度D(安全度S)の変化が無い
のであれば、現在の運転モードを変更する必要はない。
ステツプS12で、Dの変化が減少方向(即ち、安全度
Sが増加する方向)にあると判断されれば、ステツプS1
4及びステツプS16またはステツプS18においてモードII
またはモードIIIへ修正される。ステツプS12で、Dの変
化が増加方向にあると判断されれば、ステツプS20及び
ステツプS22またはステツプS24において、危険度D(安
全度Sの逆数)の値に応じてモードIまたはモードIIへ
修正される。
第5B図は制御部102における制御手順を示すフローチ
ヤートである。ステツプS30では、制御モードが停止/
手動モードにあるかを調べる。制御モードが停止/手動
モードにあれば、メインルーチンにリターンするだけ
で、制御部102においては何も行なわない。換言すれ
ば、ドライバの操作に委ねられたハンドル25及びアクセ
ルペダル20により、操舵角度θ及び車速Vは決定され
る。
ステツプS30で、制御が完全自律モード或るいは半自
律モードにあると判断されたときは、ステツプS22で、
カメラ11から画像を取り込む。ステツプS24では、この
画像に基づいて障害物を認識し、ステツプS34では、認
識された障害物までの距離Lを新ためて検出する。ステ
ツプS38では自車の現在位置を認識し、ステツプS40で
は、障害物を迂回するための走行軌道を創成する。尚、
軌道生成のための距離LをステツプS2で検出したものを
使用するのであれば、このステツプS34は不用となる。
ステツプS42では、この創成された軌道に従つてハンド
ル25を切るために、ハンドルアクチユエータ15に対し信
号HP(HANDLE POSITION)を送出する。
ステツプS44では、制御モードが完全自律モードにあ
るかを調べる。このモードにないと判断されれば、メイ
ンルーチンにリターンする。即ち、ハンドル25は制御装
置100による制御に委ねられるが、アクセルペダル20は
ドライバに委ねられる。
ステツプS44で完全自律モードにあると判断されれ
ば、ステツプS46に進み、ステツプS40で創成された軌道
に従つた目標車速が決定される。ステツプS48では、現
在の車速Vが入力され、ステツプS50では、目標車速及
び現在車速に基づいて信号AP(ACCELERATOR POSITION)
が計算され、ステツプS52でこの信号APがアクチユエー
タ13に対し送られる。
以上の実施例によれば、 :危険度Dという概念を導入して、これを定量化する
ことが可能になつた。
:そして、この定量化された危険度Dが低いときは、
完全自律走行モードとし、中間にあるときは半自律走行
モードとし、高いときは停止/手動走行モードとする。
即ち、危険度に応じて、走行モードが変わり、危険度が
高いほど、ドライバの関与する度合は大きくなる。その
ために、安全を重視したいというドライバの意向と、運
転からなるべく開放されたいというドライバの意向とが
合致し、人間の意識に沿つた走行制御が実現される。
:また、危険度D(或るいは安全度S)の変化を調
べ、もし危険度が低くなるような方向に運転がなされて
いるならば、早目々々にドライバの関与する度合が減少
する方向に運転モードが修正され、反対に、もし危険度
が高くなるような方向に運転がなされているならば、早
目々々にドライバの関与する度合が増加する方向に運転
モードが修正されていく。このために、危険度が高まる
場合には、ドライバによる運転の関与が早目に高くなつ
て、危険に対して自分で対処したいという意向に合致し
たものとなる。また、逆に、危険度が低くなる場合はド
ライバによる運転の関与が早目に低くなつて、運転の煩
雑さから早目に開放されたいという意向とも合致する。
上記実施例では、アクセル及びハンドル操作が走行制
御のための制御対象であつたが、更に、例えばブレーキ
等の他の制御対象に変更したり、或るいは増やしたりす
るような変更にも本件発明を適用することは可能であ
る。
また、上記実施例では、半自律モードでは、アクセル
を手動とし、ハンドルは自律制御であつたが、これを逆
にしてもよい。またさらに、運転モードの数,種類は、
上述の3つの例に限られない。
危険度を定量化するために、上記実施例では、障害物
までの距離Lを用いていた。しかし、本件発明はこれに
限定されず、危険度を例えば、車速Vにより、或は、距
離Lと車速Vとの関数により定量化してもよい。
(発明の効果) 以上説明したように本発明の走行制御装置は、外界を
認識するための認識手段と、前記認識手段による認識結
果に基づいて危険度を定量化する定量化手段と、この定
量化手段により定量化された危険度の高低に応じ、前記
認識手段による認識結果とドライバによる操作との少な
くともいずれか一方に基づいて、移動車の走行を制御す
る走行制御手段と、定量化された危険度の増減方向を判
別する判別手段と、前記走行制御手段における制御に対
する前記認識結果とドライバによる操作との関与の度合
を、定量化された危険度が増加して第1の閾値よりも高
くなるときには前記認識結果に基づく制御への関与度合
いをより小さくし、危険度が低下して第2の閾値よりも
低くなるときにはドライバ操作に基づく制御への関与度
合いをより大きくするように変更する関与度変更手段と
を備え、前記第1の閾値は前記第2の閾値よりも小さな
値に設定されたことを特徴とする。
従って、危険度に最適なように、ドライバによる運転
への関与の度合が変更されるので、快適な運転と安全な
運転を併せて指向するドライバの意向に沿った走行制御
が実現される。また、第1の閾値と第2の閾値とを上記
のように設定したことにより、例えば、危険度が高まる
場合には、ドライバによる運転の関与が早目に高くなっ
て、危険に対して自分で対処したいという意向に合致し
たものとなり、逆に、危険度が低くなる場合はドライバ
による運転の関与が早目に低くなって、運転の煩雑さか
ら早目に開放されたいという意向とも合致する。即ち、
ドライバの運転に対する意向の変化の方向をも考慮した
モード変更がなされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示す図、 第2図と、第3A図,第3B図は本発明を適用した実施例シ
ステムの構成をブロツク的に示す図、 第4図は実施例システムにおいて、走行制御モードが遷
移する傾向を示すグラフ図、 第5A図,第5B図は実施例の制御手順を示したフローチヤ
ートである。 図中、 10…距離センサ、11…カメラ、12…車速センサ、13…ア
クセルアクチユエータ、14…アクセル開度センサ、15…
ハンドルアクチユエータ、16…切れ角センサ、20…アク
セルペダル、21…スロツトルコントローラ、22…スロツ
トルアクチユエータ、23…スロツトル弁、24…吸気路、
25…ハンドル、27…操舵装置、28…前輪、100…走行制
御装置、101…モード決定部、102…制御部である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G08G 1/16 G08G 1/16 A (56)参考文献 特開 昭64−66712(JP,A) 特開 昭63−315374(JP,A) 特開 昭61−263851(JP,A) 特開 昭63−151535(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60K 31/00 - 31/18 F02D 29/00 - 29/06 B60K 41/00 - 41/28 G05D 1/00 - 1/12 G08G 1/00 - 9/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外界を認識するための認識手段と、 前記認識手段による認識結果に基づいて危険度を定量化
    する定量化手段と、 この定量化手段により定量化された危険度の高低に応
    じ、前記認識手段による認識結果とドライバによる操作
    との少なくともいずれか一方に基づいて、移動車の走行
    を制御する走行制御手段と、 定量化された危険度の増減方向を判別する判別手段と、 前記走行制御手段における制御に対する前記認識結果と
    ドライバによる操作との関与の度合を、定量化された危
    険度が増加して第1の閾値よりも高くなるときには前記
    認識結果に基づく制御への関与度合いをより小さくし、
    危険度が低下して第2の閾値よりも低くなるときにはド
    ライバ操作に基づく制御への関与度合いをより大きくす
    るように変更する関与度変更手段とを備え、 前記第1の閾値は前記第2の閾値よりも小さな値に設定
    されたことを特徴とする移動車の走行制御装置。
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