JP3238496B2

JP3238496B2 - 車両用衝突防止装置

Info

Publication number: JP3238496B2
Application number: JP29739792A
Authority: JP
Inventors: 武朗本郷; 有造山本; 幸一丹下; 和利吉川
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1992-11-06
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 2001-12-17
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JPH06149374A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用衝突防止装置に係
り、より詳しくは、工場内の搬送車両や自動車等におけ
る、縦列駐車、車庫入れ等の低速走行時の障害物との衝
突を防止する車両用衝突防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の円滑な走行を阻止する障害
物を検出し、警報あるいは減速・停止させる装置が知ら
れている。しかし、その多くは、車両の走行経路に関係
なく、障害物を検知した情報のみに依存して、警報ある
いは減速・停止を行うものである。その結果、工場にお
ける無人搬送車では、カーブ路でのコース横の壁や固定
設備と障害物とを区別することができず、カーブ路で警
報あるいは減速・停止が頻発するため、衝突防止の機能
を停止させたまま走行させる場合が多々みられ、充分利
用されていないのが現状である。また、自動車のバック
ソナーなどの警報装置においても、ハンドルの操舵角が
大きいときには、後方正面のやや離れた物体については
衝突の危険がないにも拘らず、この物体を検知すると警
報が発せられ、ドライバーの判断を迷わせたり、不快感
を与えたりしていた。

【０００３】また、特開昭５９−１９５１７５号公報に
は、走行平面上でハンドルの操舵角などから走行を継続
した場合の自動車が占有する占有領域を求め、この占有
領域と障害物が占有している領域あるいは位置とを照合
して走行経路上の障害物に対してのみ、警報を与える技
術が開示されている。この技術によれば、不要な警報あ
るいは減速・停止を避けることができるものの、精度よ
くコースと障害物との干渉を判定しようとすると、領域
を細かく求める必要があって、多大な演算量を要するた
め、高価な処理装置が必要になるという欠点があり、実
用性に欠けるという問題がある。

【０００４】一方、特開昭６２−２７７５８６号公報に
は、単に操舵角と障害物の位置とから干渉の有無を判断
する簡便な技術が開示されているが、車両が障害物の手
前の地点で停止しようとしている場合においても警報が
発せられるという問題点がある。また、特に無人運転で
曲がったコースを走行させる場合、障害物センサの検出
範囲が走行軌跡の全てをカバーすることができず、障害
物センサが検出できない範囲（死角）に障害物が存在し
た場合に衝突が避けられないという問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するために成されたもので、車両の予想される走行
軌跡と障害物センサで検出された情報とを比較して車両
と障害物との干渉の有無を簡便な方法で判断し、この判
定に基づいて車両の走行可能な距離の情報を安価な処理
装置で得ることにより、適正な警報あるいは減速・停止
動作を行い、安全な走行を行うことができる車両用衝突
防止装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の本発明は、図１に示すように、車両周辺の障害
物の位置を検出する障害物センサＡと、車両の現在の走
行軌跡の曲率を出力する曲率出力手段Ｂと、障害物セン
サＡからの信号を入力し、位置が検出された障害物と車
両の走行軌跡とが干渉する曲率範囲を出力する曲率範囲
出力手段Ｃと、障害物センサＡからの信号を入力し、位
置が検出された障害物までの最短距離を出力する障害物
距離出力手段Ｄと、曲率出力手段Ｂが出力する曲率と曲
率範囲出力手段Ｃが出力する曲率範囲とを入力し、現在
の走行軌跡の曲率と障害物と干渉する曲率範囲とを比較
して、干渉の有無を出力する曲率比較手段Ｅと、曲率比
較手段Ｅの出力する干渉の有無の情報と障害物距離出力
手段Ｄが出力する最短距離とを入力し、干渉の有る障害
物までの最短距離を出力する可動距離出力手段Ｆと、を
含んで構成したものである。

【０００７】

【その他の発明の説明】次にその他の発明について説明
する。これらの発明は、安価な処理装置で、検出した障
害物が走行軌跡と干渉するか否かを判断し、干渉する障
害物までの距離と車速とから衝突の危険性を判断する
か、あるいは、障害物検出センサの検出領域外の安全未
確認領域に障害物が存在する可能性を考慮して、運転者
の速度制御ミスに対する適切な警報（アラーム）あるい
は指示を与えるか、自動ブレーキなどの速度制御によっ
て適正速度への減速を行って安全な走行を実現すること
を目的として成されたものである。

【０００８】第２の発明は、図２に示すように、第１の
発明の可動距離出力手段Ｆを、曲率出力手段Ｂからの曲
率を入力し、入力した曲率で走行を継続したとき車両の
占有領域が障害物センサＡの検出範囲から外れるまでの
走行距離（死角到達距離）を出力する死角到達距離出力
手段Ｆ１と、曲率比較手段Ｅが出力する干渉の有無の情
報、障害物距離出力手段Ｄが出力する最短距離及び死角
到達距離出力手段Ｆ１が出力する死角到達距離を入力
し、干渉のある障害物までの最短距離を車両の可動距離
として出力する最短距離出力手段Ｆ２とで構成したもの
である。

【０００９】また、第３の発明は、図３に示すように、
上記第１、第２の発明に、可動距離検出手段Ｆの出力す
る可動距離を入力し、この可動距離内で円滑に停止でき
る許容車速を算出する許容車速算出手段Ｇと、車速を検
出して出力する車速出力手段Ｈと、許容車速算出手段Ｇ
が出力する許容車速の上限値と車速出力手段Ｈが出力す
る車速とを比較して、車速が大きいときにアラーム信号
を出力する比較手段Ｉと、を設けたものである。

【００１０】そして、第４の発明は、図４に示すよう
に、第３の発明の比較手段Ｉに、アラーム信号出力時に
車速が許容車速以下となるよう駆動機構を制御する速度
制御手段Ｊを付加したものである。

【００１１】

【作用】以下第１の発明の作用を説明する。障害物セン
サＡは、車両周辺の障害物の位置を検出し、曲率出力手
段Ｂは、車両の現在の走行軌跡の曲率を出力する。曲率
範囲出力手段Ｃは、障害物センサＡからの信号を入力
し、位置が検出された障害物と車両の走行軌跡とが干渉
する曲率範囲を出力し、障害物距離出力手段Ｄは、障害
物センサＡからの信号を入力し、位置が検出された障害
物までの最短距離を出力する。この障害物までの最短距
離は、障害物自体までの最短距離を使用することができ
るが、車両周辺の領域を多数の領域に分割して各領域毎
に障害物の位置を検出し、障害物の位置が検出された領
域までの最短距離を障害物までの最短距離としてもよ
い。曲率比較手段Ｅは、曲率出力手段Ｂが出力する曲率
と曲率範囲出力手段Ｃが出力する曲率範囲とを入力し、
現在の走行軌跡の曲率と障害物と干渉する曲率範囲とを
比較して、干渉の有無を出力する。可動距離出力手段Ｆ
は、曲率比較手段Ｅの出力する干渉の有無の情報と、障
害物距離出力手段Ｄが出力する最短距離とを入力し、干
渉のある障害物までの最短距離を出力する。

【００１２】上記のように、障害物センサの出力を車両
の走行軌跡と干渉のある曲率範囲と障害物までの最短距
離との情報に変換し、実際の車両の走行軌跡の曲率と比
較することで干渉のある障害物に関する情報のみを容易
に抽出できる。従って、走行軌跡外の物体を障害物とし
て誤認することなく正確な車両の可動距離情報を出力す
ることができるから、衝突防止の警報や、速度制御を的
確に行わせることができる。

【００１３】なお、干渉のある障害物までの最短距離、
すなわち車両の可動距離情報に基づいて、障害物との接
触（衝突）を未然に防止するための車速を的確に運転者
に警報するようにすれば、安全な走行が可能となる。

【００１４】さらに、許容車速を越えないような速度制
御装置を設けた車両においては、運転者の操作ミスなど
によって誤って加速することを未然に防止することがで
きるからより安全な走行が可能となる。

【００１５】また、障害物センサの検出範囲を考慮すれ
ば、安全が確認されていない領域へ高速で進入していく
ようなことがなくなるから、見えない障害物に対する安
全性も高められるという利点が生じる。

【００１６】また、無人で走行する車両に対して本発明
を適用することにより、予め設定された走行速度で走行
すると走行軌跡上の障害物に衝突する状況下において
も、衝突を未然に防止するように減速・停止させること
ができるとともに、障害物センサの観測が安定しない遠
方でたまたま障害物の誤認が生じても、一時的に減速さ
れるものの、近づいて安全が確認されれば減速が解除さ
れることになり、不要な停止を生じさせずに、より安全
な走行が可能になる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳
しく説明する。図５は、本発明の第１実施例に係わる車
両用衝突防止装置が適用された無人搬送車の構成を示す
ブロック図である。この無人搬送車は、設定されたコー
ス・速度で無人搬送車を走行させるために、左右の駆動
車輪５０、５１の回転速度を演算する演算装置２０を備
えている。演算装置２０はサーボモータ４１、４５の回
転速度を制御するモータドライバ３０に接続されてい
る。このサーボモータ４１、４５の駆動により駆動車輪
５０、５１が回転され、設定されたコース・速度で無人
搬送車が走行される。なお、この無人搬送車には、自由
に回転可能な従動輪６０、６１が取り付けられている。

【００１８】また、演算装置２０には、光ビームを投光
する投光器１００、光に対して感度を有する受光器１０
１及び投光器１００と受光器１０１とを駆動するセンサ
ドライバ１０２で構成された障害物センサ１０が接続さ
れている。障害物センサ１０の投光器１００及び受光器
１０１は、無人搬送車の走行方向前方の部位に車両幅方
向に所定間隔隔てて取り付けられており、演算装置２０
はこの障害物センサ１０の出力を基準に無人搬送車の速
度を制御することで障害物との衝突を回避する。

【００１９】図６及び図８は、障害物センサ１０及び障
害物センサ１０の検出領域の詳細を示すものである。障
害物センサ１０の投光器１００は、図８に示すように、
２１個のアレイ状の発光素子Ｅ１〜Ｅ２１で構成され、
受光器１０１は２４個のアレイ状の受光素子Ｒ１〜Ｒ２
４で構成されている。走行方向前方の検出領域は、２１
の投光方向と２４の受光方向とが交差する５０４の交差
領域（Ａ_1,1〜Ａ_24, ₂₁の５０４領域）に分割し、セン
サドライバ１０２によって投光器１００の光の投光方向
と受光器１０１の受光領域との切り換えを制御して、交
差領域の全てについて障害物の有無を検出するように構
成している。すなわち、センサドライバ１０２によっ
て、発光素子Ｅ₁〜Ｅ₂₁のいずれか１つの発光素子から
光ビームを投光し、受光素子Ｒ₁〜Ｒ₂₄で反射光が受光
されたか否か判断することを発光素子の全てについて行
うことによって、全ての交差領域に障害物が存在するか
否かを判断している。

【００２０】図７は、障害物センサの測定原理を示した
もので、投光器１００の発光素子が投光した光ビームと
受光器１０１の受光素子の受光領域とが交差する交差領
域（斜線で示す領域でＡ_1,1〜Ａ_{24, 21}のいずれか１つ
の領域）に障害物が存在すると、投光器１００の発光素
子が投光した光ビームが障害物で反射され、その反射光
が受光器１０１の受光素子で観測される。これに対し、
障害物が存在しないときには、受光器１０１の受光素子
には投光器１００の発光素子が投光した光ビームは観測
されない。従って、この反射光が観測されたか否かを判
断することにより交差領域内の障害物の有無を検出でき
る。本実施例における障害物センサ１０は、この原理に
基づいて障害物を検出し、投光器１００の発光素子から
投光された光ビームが障害物で反射して受光器１０１の
受光素子で検出されたとき、センサドライバ１０２から
障害物が検出された交差領域の領域番号を示すデジタル
信号を演算装置２０に出力する。この領域番号は、１〜
５０４の数値や（１，１）〜（２４，２１）の番号を利
用することができる。なお、発光素子及び受光素子の個
数は上記の個数に限定されるものではなく、必要に応じ
て増減することができる。

【００２１】演算装置２０は、無人搬送車の走行制御と
して、与えられたコース・速度で走行するように、モー
タドライバ３０へ左右の駆動車輪５０、５１の回転速度
を指令値として出力するとともに、障害物センサ１０の
信号を取り込み、衝突を防止する機能を備えている。図
９は、演算装置２０の機能の詳細を示したブロック図で
ある。

【００２２】障害物センサ１０から出力されたデジタル
信号は、曲率範囲出力手段２０２と最短距離出力手段２
０３とに、投光ビームと受光領域の交差領域とを特定す
る領域番号として入力される。曲率範囲出力手段２０２
は、入力された領域番号に基づいて無人搬送車の走行軌
跡が重なる交差領域における無人搬送車の走行軌跡の曲
率範囲の最大値ρｍａｘと最小値ρｍｉｎとを出力す
る。実施例においては、各交差領域Ａ_1,1〜Ａ_{24, 21}は
各々４つの直線で囲まれた四角形で与えられ車体に対し
て位置が決まっているから、図１０に示すように、各交
差領域の車体の中心を原点とする位置座標（ｘ，ｙ）を
予め測定しておき、この位置座標（ｘ，ｙ）と車体形状
（車体幅及び車体長）とをパラメータとして予め各交差
領域に対し、走行軌跡の重なりが生ずる曲率の範囲を計
算しておき、交差領域の領域番号をインデックスとして
曲率範囲の最大値ρｍａｘ及び最小値ρｍｉｎを曲率範
囲出力手段２０２にテーブルで記憶しておく。

【００２３】検出領域内の位置座標が（ｘ，ｙ）の交差
領域が無人搬送車の走行軌跡に重なる曲率（ρ＝１／
Ｒ：Ｒは旋回半径）の範囲は、下記の式で与えられる。
各交差領域の境界上の点についての曲率範囲の最大値ρ
ｍａｘ〜最小値ρｍｉｎの範囲がその交差領域が無人搬
送車と重なると予測される曲率の範囲を示す。

【００２４】ｙ＞＋ｗ／２の場合

【００２５】

【数１】

【００２６】｜ｙ｜＜ｗ／２の場合

【００２７】

【数２】

【００２８】ｙ＜−ｗ／２の場合

【００２９】

【数３】

【００３０】ただし、ｗは、車体幅Ｌは、車体長曲率範囲出力手段２０２は上記テーブルを参照して、入
力された障害物の存在する領域番号に対応する曲率の範
囲を示す最大値Ｒｍａｘと最小値Ｒｍｉｎとを曲率比較
手段２０４に出力する。

【００３１】最短距離出力手段２０３は、入力された領
域番号に対する無人搬送車の最前部からの最短距離を出
力する。この最短距離を出力する場合にも、上記と同様
に各交差領域について車体の中心を原点とする上記の位
置座標（ｘ，ｙ）を予め測定して無人搬送車の最前部か
らの最短距離を演算しておき、各交差領域の領域番号を
インデックスとする最短距離のテーブルを予め用意し、
入力された領域番号に応じてテーブルを参照して最短距
離を出力すればよい。

【００３２】曲率演算手段２０１は、予め測定しておい
た車体パラメータ（車輪間の距離Ｗ及び車輪径）と、走
行制御手段２００が出力する左右両輪の回転速度の指令
値とから、無人搬送車の走行軌跡が描く曲率を算出して
出力する。走行制御手段が指令した左右両輪の回転速度
と車輪径とから定まる左右両輪それぞれの移動速度を図
１３に示すようにＶ１、Ｖｒとすると、曲率（１／Ｒ）
は、

【００３３】

【数４】

【００３４】として算出することができる。すなわち、
曲率演算手段２０１は、走行制御手段２００からその時
点での左右両輪の回転速度指令値を入力し、予め記憶さ
れている車体パラメータ（車輪間の距離、車輪径）を用
いて上式に従って計算した結果を曲率比較手段２０４に
出力する。

【００３５】曲率比較手段２０４は、曲率演算手段２０
１が出力した無人搬送車の走行軌跡の曲率と、曲率範囲
出力手段２０２が出力した障害物が検出された交差領域
が無人搬送車の走行軌跡と干渉するときの走行軌跡の曲
率の範囲とを比較し、無人搬送車の走行軌跡の曲率が障
害物と干渉するときの走行軌跡の曲率の範囲に含まれる
か否かを判断し、その結果を可動距離出力手段２０５に
出力する。

【００３６】可動距離出力手段２０５は、無人搬送車が
現在の曲率を維持したまま走行したときの最も近い障害
物（あるいは安全が確認されていない領域）までの距離
を出力する。本実施例では、無人搬送車が現在の曲率を
維持したまま走行したとき、障害物センサの検出範囲外
の領域（死角）に達するまでの最短距離も考慮して出力
している。図１１及び図１２は、その原理を示した図で
あり、可動距離出力手段２０５は、走行軌跡上で障害物
が検出された交差領域までの最小距離ｄ２と、無人搬送
車が破線で示す検出範囲外に出るまでの距離Ｄｓとの短
い方の距離Ｄを出力する。図１２に示すように、本実施
例では、簡単のため検出範囲として、無人搬送車の幅ｗ
にＳｗを加えた幅で、奥行き距離ＤＬの長方形の領域を
障害物センサの検出範囲として仮定している。

【００３７】この時、無人搬送車が障害物センサの検出
範囲から外れるまでの距離Ｄｓは次式に従って演算で求
めることができる。

【００３８】Ｄｓ＝ｍｉｎ（ｄ，ＤＬ）ただし、ｍｉｎ（，）は（）内の最小値を表し、
ｄは以下の式で表される。

【００３９】

【数５】

【００４０】ただし、ｗは車体幅、 Lは車体長である。
可動距離出力手段２０５は、曲率演算手段２０１の出力
する無人搬送車の走行軌跡の曲率と、予め設定した検出
範囲および車体の形状のパラメータとの値を基に上式に
従って距離Ｄｓを算出し、この値を初期値として記憶す
る。さらに、曲率比較手段２０４が出力する判断結果が
障害物検出領域が現在の無人搬送車の曲率を維持したま
ま走行した場合には走行軌跡と重なると判断された場合
に、最短距離出力手段２０３が出力する交差領域までの
最短距離と記憶値とを比較して、記憶値より小さい値が
最短距離出力手段２０３から出力されている場合に記憶
値をその最短距離とする処理を行う。可動距離出力手段
２０５は障害物センサ１０の１回の測定が完了したとき
に、記憶した値を出力することによって必要な距離Ｄを
許容車速手段２０６に出力する。

【００４１】許容車速演算手段２０６は、可動距離出力
手段２０５が出力した、障害物と衝突することなく走行
できる距離Ｄ（Ｄｓは検出範囲外に出るまでの距離と定
義、Ｄはｍｉｎ（Ｄｓ，ｄ２））の範囲内で停止するた
めに必要な車速の上限値Ｖを算出する。本実施例では、
車両前方の直近に障害物センサの死角があることを考慮
して、車速上限値Ｖとして、減速度Amaxで減速停止した
ときに障害物センサ直近の死角に障害物が入る前に無人
搬送車が停止できる値とした。すなわち、車速上限値Ｖ
での制動距離が、可動距離Ｄから障害物センサ直近の死
角までの距離の最大値Ｄdmaxを減じた値と一致する値と
なる次式を満たす値とした。

【００４２】Ｄ−Ｄdmax＝Ｖ²／（２・Amax）ただし、Ｄ＜Ｄdmaxの場合、車速上限値Ｖは、無人搬送
車が障害物に衝突しても安全な微速あるいは零（停止）
とする。

【００４３】なお、検出時点から、車速設定までの時間
遅れを考慮し、下記の式より求めることにより適切な結
果を得ることができる。

【００４４】Ｄ−Ｄdmax＝Ｖ²／（２・Amax）＋Ｖ・Ｔcal ただし、Ｔcal は車速設定までの遅れ時間である。

【００４５】すなわち、許容車速演算手段２０６は、予
め定めた減速度Amaxと、障害物センサの検出範囲から定
まる死角までの最大値Ｄdmaxとを用いて、可動距離出力
手段２０５が出力した可動距離Ｄに対する車速上限値Ｖ
を上式に従って演算し許容車速Ｖとして出力する。

【００４６】車速制限手段２０７は、許容車速演算手段
２０６が出力する許容車速Ｖと、走行制御手段２００が
出力する左右両輪の回転速度（車輪の移動速度Ｖ１、Ｖ
ｒ）とを比較し、モータドライバ３０へ出力する指令値
が、許容車速Ｖを超えないように左右両輪の回転速度の
指令値を制限する。すなわち、車速制限手段２０７は、
まず、走行制御手段２００が出力した左右両輪の回転速
度を用いて次式に従って移動速度Ｖｄを算出する。

【００４７】Ｖｄ＝（Ｖ１＋Ｖｒ）／２次に、算出された移動速度Ｖｄと許容車速Ｖとを比較し
て、以下のＶｌｄ，Ｖｒｄをモータドライバ３０への回
転速度指令値として出力する。

【００４８】Ｖｄ＞ＶならばＶｌｄ＝Ｖｌ・｜Ｖ／Ｖｄ｜Ｖｒｄ＝Ｖｒ・｜Ｖ／Ｖｄ｜Ｖｄ≦ＶならばＶｌｄ＝ＶｌＶｒｄ＝Ｖｒすなわち、車速制限手段２０７は走行制御手段２００か
らの左右両輪の回転速度と、許容車速演算手段２０６か
らの許容車速とを取り込み、左右両輪の回転速度指令値
を上式に従って演算することによりモータドライバ３０
への左右両輪の回転速度指令値を演算しこの回転速度指
令値を出力する。

【００４９】モータドライバ３０は、車速制限手段２０
７の出力する左右両輪の回転速度指令値でサーボモータ
４１、４５を駆動するように機能するもので、いわゆる
２軸の速度サーボコントローラで構成されている。

【００５０】本実施例では、曲率演算手段２０１、曲率
範囲出力手段２０２、最短距離出力手段２０３、曲率比
較手段２０４、可動距離出力手段２０５、及び許容車速
演算手段２０６の各手段の動作は、障害物センサ１０の
出力開始信号で動作をスタートし、出力終了信号で動作
を終了して出力を保持するように構成する。車速制限手
段２０７は、走行制御手段２００の出力の更新に同期し
て動作を開始し、演算完了後その出力を保持するように
構成する。走行制御と障害物センサ１０の出力信号の処
理とは全く非同期で行われるが、これはマイクロプロセ
サ等で構成した演算処理装置２０のリアルタイムオペレ
ーティングシステムの機能を利用して実現される。

【００５１】以上の構成により、無人搬送車は、単に走
行制御手段２００から与えられた速度・コースを走行す
るよう制御されるだけでなく、障害物センサ１０の障害
物検出信号と予想される走行軌跡との関係に基づいて、
常に安全が確認された範囲内で停止できる車速で走行す
るように制御されることになるから、次のような効果が
得られる。

【００５２】（１）障害物センサで障害物が検出された
場合でも、走行軌跡上に障害物が存在しない場合には不
要に停止されることがない。

【００５３】（２）走行軌跡上に障害物が検出されれ
ば、その手前で停止できる速度を上限値として走行制御
されるから、設定した減速度で除々に減速し障害物がそ
の場に存在し続ければ停止することになる。

【００５４】（３）障害物センサの測定範囲が限定され
ていて、その死角に障害物が存在していても、死角を安
全が確認されていない領域として認知し、死角の手前で
停止できる速度で無人搬送車を走行させるから、突然至
近に障害物センサの出力が現れてもその手前で十分停止
できるよう安全な速度で走行させることが可能となる。

【００５５】以上の実施例では、障害物センサ１０の検
出範囲が限定されている場合を想定したが、無人搬送車
前方の広い領域をカバーする障害物センサを用いれば、
可動距離出力手段２０５で用いた、無人搬送車が障害物
センサの検出範囲から外れるまでの距離Ｄｓは不要にな
ることはいうまでもない。

【００５６】また、システムのコストを考慮して、障害
物センサ１０の出力を時系列的に処理する構成を示した
が、障害物センサ１０、曲率範囲出力手段２０２、最短
距離出力手段２０３を並列に並べて、処理速度を向上さ
せる構成をとることも可能である。

【００５７】次に、自動車の車庫入れ等の後退走行時の
衝突防止へ本発明を適用した第２実施例の詳細を説明す
る。

【００５８】図１４は、第２実施例の構成のブロック図
である。本実施例では説明を簡単にするため、第１実施
例の障害物センサ１０と同じ構成の障害物センサを使用
している。なお、本実施例では、この障害物センサに限
定されるものではなく、例えば、スキャン型のレーザレ
ーダや、超音波ソナーなどを用いてもよい。本実施例
は、第１実施例と同様に、曲率範囲出力手段２０２、最
短距離出力手段２０３、曲率比較手段２０４、可動距離
出力手段２０５及び許容車速演算手段２０６を備えてい
る。

【００５９】無人搬送車へ適用した第１実施例と異る構
成要素としては、操舵角センサ８０、車速センサ８１、
アラーム発生装置８２、曲率演算手段２１１及び比較手
段２１７がある。

【００６０】自動車では、操舵輪を用いることから曲率
演算手段２１１を次のように構成する。すなわち、図１
５で示されるように、自動車が低速で走行しているとき
には、走行軌跡の曲率は、いわゆる２輪車のモデルによ
って幾何学的な関係からハンドル角（あるいは舵角
δ）、曲率（１／Ｒ）及び前輪と後輪との距離W-BASEを
用いて次の式で表すことが可能である。

【００６１】

【数６】

【００６２】本実施例では、予め測定しておいた前輪と
後輪との距離W-BASEをパラメータとして、操舵輪に取り
付けられた操舵角センサ８０で検出した舵角δを基に上
式に基づいて走行軌跡の曲率を演算している。

【００６３】一方、比較手段２１７は、車軸の回転数を
検出する車速センサ８１の出力と、許容車速演算手段２
０６の出力する許容車速とを比較し、許容車速を超える
車速センサ８１の出力が観測された場合にアラーム発生
指令を出力する。

【００６４】アラーム発生装置８２は、比較手段２１７
の出力するアラーム発生指令に基づき、アラーム音等の
アラームを発生させる。

【００６５】以上の構成により、自動車は、ドライバが
操作した速度指令（アクセルペダルの踏込み量等のアク
セルの操作量）・操舵角で走行した場合に、障害物セン
サ１０の障害物検出信号と予想される走行軌跡との関係
に基づいて、常に安全が確認された範囲内で停止できな
い車速で走行していると判断された場合にアラームが発
生されるから、次の効果が得られる。

【００６６】（１）障害物センサの出力があっても、走
行軌跡上に障害物がない場合には不要にアラームが発生
されることがない。

【００６７】（２）走行軌跡上に障害物があっても、そ
の手前で停止できる速度で走行していればアラームは発
生されないから、壁などに接近させて停車させようとす
る場合でも、ドライバにより速度が適切にコントロール
されていればアラームが発生されることはない。

【００６８】（３）逆に、ドライバによるハンドル操作
のミス、あるいは、速度制御のミス（オーバースピー
ド）により、障害物との衝突（あるいは安全の確認され
ていない領域への進入）が予測されるとアラームが発生
される。

【００６９】以上のように、本実施例では、従来の衝突
防止装置と比較して適正なアラームが出力される。

【００７０】図１６は、本発明の第３実施例におけるブ
ロック図を示したものである。本実施例では、第２実施
例の構成における比較手段２１７の代わりに、車速制限
手段２２７を設け、この出力をスロットルドライバ８３
へ入力するように構成したことを特徴とする。

【００７１】車速制限手段２２７は、車軸の回転数を検
出する車速センサ８１の出力と、許容車速演算手段２０
６が出力する許容車速とを比較し、許容車速を超える車
速センサ８１の出力が観測された場合にスロットルドラ
イバ８３への制御信号を出力してスロットル開度を抑制
する。

【００７２】スロットルドライバ８３は、アクセルの操
作量を検出するポテンショメータ８４と、車速制限手段
２２７の出力とを比較して、車速制限手段２２７の出力
から車速制限の信号が与えられている場合には、スロッ
トル開度を広げる信号がポテンショメータ８４より与え
られても、スロットル８５の開度を維持するように機能
する。

【００７３】以上の構成により、自動車は、ドライバが
操作した速度指令（アクセルの操作量）・ハンドル角度
で走行した場合に、障害物センサの障害物検出信号と予
測される走行軌跡との関係に基づいて、常に安全が確認
された範囲内で停止できない車速で走行していると判断
される場合には、ドライバが加速させようとアクセルを
操作してもエンジン回転が上昇しないから、次の効果が
得られる。

【００７４】（１）ドライバによるハンドル操作のミ
ス、あるいは、速度制御のミス（オーバースピード）に
より、障害物との衝突（あるいは安全の確認されていな
い領域への進入）が予測されると自動車を加速すること
ができなくなり、より安全になる。

【００７５】（２）また、障害物センサで障害物が検出
されても、走行軌跡上に障害物が存在しない場合には不
要に加速を抑制することがない。

【００７６】（３）さらに、車速制限手段の出力をブレ
ーキの駆動手段に接続し、許容車速を超えた場合に自動
的に減速するように構成することにより、走行軌跡上に
障害物があれば、ドライバのアクセル操作によらず、そ
の手前で停止できる速度で走行するように制御されるか
ら、壁などに接近させて停止させようとする場合に、ア
クセル操作から開放され、ハンドルワークに集中できる
ことになる。

【００７７】以上のように、本実施例では従来の衝突防
止装置と比較して適正に速度制御される。

【００７８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、障害物セ
ンサの出力を車両の走行軌跡に対して干渉が生じる曲率
範囲と障害物までの距離との情報に変換し、実際の車両
の曲率と比較することにより干渉が生じる障害物情報の
みを容易に抽出できるので、走行軌跡外の物体を障害物
と誤認することなく正確な車両の可動距離情報を出力す
ることができるから、衝突防止のアラームや、速度制御
を的確に行わせることができる。

【００７９】また、車両の可動距離情報に基づいて、障
害物との接触（衝突）を未然に防ぐよう車速が大きくな
らないように的確に運転者にアラームすることができる
から安全な走行が可能となる。

【００８０】さらに、許容車速を超えないような速度制
御装置を設けた車両においては、運転者の操作ミス等に
よって誤って加速する事を未然に防止することができる
からより安全な走行が可能となる。

【００８１】また、障害物センサの検出範囲を考慮して
いるので、安全が確認されていない領域へ高速で走行し
ていくようなことがなくなるから、視認できなかった障
害物が突然出現して対応できないとうことがなく安全性
が更に高くなる、という利点が生じる。また、無人で走
行する車両に対して本発明を適用することにより、予め
設定された走行速度で走行すると走行路上の障害物に衝
突する状況においてもこれを未然に防止するように減速
・停止させることができると共に、障害物センサの観測
が安定しない遠方でたまたま誤認が生じても、一時的に
減速されるものの、近づいて安全が確認されれば減速が
自動的に解除されることになり、不要な停止を生じさせ
ずに、より安全な走行を可能にするというメリットも生
ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は第１の発明を示すブロック図である。

【図２】図２は第２の発明を示すブロック図である。

【図３】図３は第３の発明を示すブロック図である。

【図４】図４は第４の発明を示すブロック図である。

【図５】図５は第１実施例のブロック図である。

【図６】図６は障害物センサの概略図である。

【図７】図７は障害物検出原理を説明するための説明図
である。

【図８】図８は障害物センサと検出範囲とを示す線図で
ある。

【図９】図９は第２実施例のブロック図である。

【図１０】図１０は無人搬送車の曲率半径の最大値、最
小値及び検出範囲を示す線図である。

【図１１】図１１は可動距離を説明する線図である。

【図１２】図１２は可動距離を説明する線図である。

【図１３】図１３は図１２の詳細を説明する線図であ
る。

【図１４】図１４は第３実施例のブロック図である。

【図１５】図１５は第３実施例の無人搬送車の曲率半
径、操舵角δを示す線図である。

【図１６】図１６は第４実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１０障害物センサ２０演算処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹下幸一愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者吉川和利愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭59−195175（ＪＰ，Ａ) 特開平４−245600（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−212915（ＪＰ，Ａ) 特開平３−86005（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 1/00 - 1/12 G08G 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両周辺の障害物の位置を検出する障害物
センサと、車両の現在の走行軌跡の曲率を出力する曲率出力手段
と、障害物センサからの信号を入力し、位置が検出された障
害物と車両の走行軌跡とが干渉する曲率範囲を出力する
曲率範囲出力手段と、障害物センサからの信号を入力し、位置が検出された障
害物までの最短距離を出力する障害物距離出力手段と、曲率出力手段が出力する曲率と曲率範囲出力手段が出力
する曲率範囲とを入力し、現在の走行軌跡の曲率と障害
物と干渉する曲率範囲とを比較して、干渉の有無を出力
する曲率比較手段と、前記曲率出力手段からの曲率を入力し、入力した曲率で
走行を継続したときの車両の占有領域が障害物センサの
検出範囲から外れるまでの走行距離である死角到達距離
を出力する死角到達距離出力手段と、前記曲率比較手段が出力する干渉の有無の情報、前記障
害物距離出力手段が出力する最短距離及び前記死角到達
距離出力手段が出力する死角到達距離を入力し、干渉の
ある障害物までの最短距離を車両の可動距離として出力
する可動距離出力手段と、を含む車両用衝突防止装置。
【請求項２】前記可動距離出力手段が出力する可動距離
を入力し、この可動距離内で円滑に停止できる許容車速
を算出する許容車速算出手段と、車速を検出して出力する車速出力手段と、前記許容車速算出手段が出力する許容車速の上限値と前
記車速出力手段が出力する車速とを比較して、車速が大
きいときにアラーム信号を出力する比較手段と、を更に含む請求項１に記載の車両用衝突防止装置。
【請求項３】前記比較手段が前記アラーム信号出力時
に、車速が許容車速以下となるよう駆動機構を制御する
速度制御手段を更に有する請求項２に記載の車両用衝突
防止装置。