JP6630256B2 - 自律走行装置 - Google Patents

Description

本発明は、自律走行装置に関し、特に、モータ等を含む駆動部の動作の制御を行う駆動制御部に走行に係る指示を行う基本制御部を有する自律走行装置に関する。

従来から、人や物を運ぶための移動体は様々な種類が流通しており、この中には自律走行型の移動体、つまり自律走行装置も含まれる。自律走行装置の走行経路や走行速度等に係る情報である走行情報は、例えば中央管制する管制センタのサーバ装置により管理されて提供されるようになっている。自律走行装置は、サーバ装置からの走行情報に基づいて走行し、言い換えると、サーバ装置によりリモート制御されている。

リモート制御対象の機器が正常に動作しているか否かの確認のためにリモート制御装置から一定間隔毎にハートビートを制御対象の機器に送信し、リモート制御対象の機器が、ハートビートの受信が途切れた場合に、通信が切断され正常に動作できないものと判断し、当該機器の動作を自動的に停止するような機能安全のための仕組みは、多くのリモート制御機器で実装されている。

なお、特許文献１には、遠隔監視装置と監視対象であるシステム障害通報装置とからなるシステムにおいて、システム障害通報装置自身の電源が投入されると、該システム障害通報装置は、一定間隔でハートビートを送出し、遠隔監視装置は、ハートビートを監視しており、一定時間経過後通知がない場合、監視対象の故障とみなし、警告表示を行うことが開示されている。

特開昭６３−２６２７３０号公報

自律走行装置では、ハートビートが切断された場合等に危険回避として緊急停止を行うことで装置の衝突を防止しているが、単に安全のために自律走行装置を緊急停止させると、急激な停止により自律走行装置に負荷がかかったり、意図しない急停止が頻繁に発生したりする。

本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、緊急停止による負荷がかかることを抑制すると共に、意図しない急停止の発生を抑制することができる自律走行装置を提供することをその目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、自律走行装置であって、 走行のための駆動部の動作を制御する駆動制御部を有し、該駆動制御部に前記走行に係る指示を行う基本制御部と、該基本制御部に基づく動作の監視を行う監視部と、前記基本制御部及び前記監視部それぞれに所定の信号を出力する信号出力部と、を備え、前記基本制御部及び前記監視部がそれぞれ、前記信号出力部から入力された前記所定の信号に基づき、減速または停止すべきか否かの判定を行い、前記基本制御部が、減速または停止すべきと判定した場合、前記駆動制御部に減速停止処理を指示し、前記監視部が、減速または停止すべきと判定した場合、前記減速停止処理が適切に行われているか否か判定し、適切に行われていないときは、強制的に走行を停止させることを特徴としたものである。

本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記基本制御部と前記監視部とが別々のモジュールで構成されることを特徴としたものである。

本発明の第３の技術手段は、第１または２の技術手段において、前記監視部による減速停止方法が、前記駆動制御部による減速停止方法とは異なることを特徴としたものである。

本発明の第４の技術手段は、第１〜３のいずれか１の技術手段において、前記基本制御部が、前記駆動部を構成する第１の部材の駆動状態に基づき当該自律走行装置の走行速度を決定し、前記監視部が、前記駆動部を構成する第２の部材の駆動状態に基づき前記走行速度を決定することを特徴としたものである。

本発明の第５の技術手段は、第１〜４のいずれか１の技術手段において、前記信号出力部が、一定間隔毎に送信される前記所定の信号を外部機器から受信する無線通信部であり、受信した前記所定の信号を前記基本制御部及び前記監視部に出力することを特徴としたものである。

本発明の第６の技術手段は、第１〜４のいずれか１の技術手段において、前記信号出力部が、当該自律走行装置の監視者からの操作入力を受け付ける操作部であり、前記監視者からの操作入力に基づき前記所定の信号を出力することを特徴としたものである。

本発明の第７の技術手段は、第１〜４のいずれか１の技術手段において、前記信号出力部が、当該自律走行装置の周囲の障害物の有無を検知するセンサであり、前記障害物の有無の情報を前記所定の信号として出力することを特徴としたものである。

本発明の第８の技術手段は、第１〜４のいずれか１の技術手段において、前記信号出力部が、当該自律走行装置が存在する場所の傾斜または当該自律走行装置の走行時の加速度を検出する傾斜／加速度検出部であり、前記傾斜または前記加速度の情報を前記所定の信号として出力することを特徴としたものである。

本発明の第９の技術手段は、第１〜８のいずれか１の技術手段において、前記監視部が前記自律走行装置の走行を強制的に停止させた場合、該監視部は、前記自律走行装置の走行を強制的に停止させたことを前記基本制御部に通知し、該基本制御部は、前記駆動制御部に前記駆動部への制御を中止するように指示することを特徴としたものである。

本発明の第１０の技術手段は、第１〜８のいずれか１の技術手段において、前記監視部が前記駆動部の動作モードを自律走行モードとリモコン装置から走行を指示する手動モードとに切り替えるモード切替部を有し、該モード切替部によって前記駆動部の動作モードを切り替えた場合、前記監視部は、前記動作モードを切り替えたことを前記基本制御部に通知し、該基本制御部は、該通知に基づいて、前記駆動制御部に前記走行に係る指示を行うことを特徴としたものである。

本発明の自律走行装置によれば、緊急停止による負荷がかかることを抑制すると共に、意図しない急停止の発生を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。 図１の自律走行装置が受信する情報のデータ構造例を示す図である。 基本制御モジュールにおける処理例を説明するフローチャートである。 基本機能モジュールにおける割込み処理の一例を説明するフローチャートである。 機能安全モジュールにおける処理例を説明するフローチャートである。 機能安全モジュールにおける割込み処理の一例を説明するフローチャートである。 図６の減速監視・緊急停止処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の自律走行装置の好適な実施形態について説明する。なお、以下の発明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。図２は、図１の自律走行装置が受信する情報のデータ構造例を示す図である。
本実施形態のシステムは、図１で例示するように、無線コントローラ１と自律走行装置２とを備え、無線コントローラ１と自律走行装置２とが無線通信可能となっている。

無線コントローラ１は、自律走行装置２の走行形態を無線通信によりリモート制御するものであり、該リモート制御のために、走行速度などの走行に係る指示情報である走行情報を自律走行装置２に送信する。また、無線コントローラ１は、自律走行装置２が正常に動作しているかの確認のために該自律走行装置２が用いるハートビートを自律走行装置２に一定間隔毎に送信する。無線コントローラ１は、例えばサーバプログラムを組み込んだコンピュータ（つまりサーバコンピュータ）で構成される。

自律走行装置２は、無線通信部２１と、基本機能モジュール２２と、モータ２３と、ブレーキ２４と、エンコーダ２５と、機能安全モジュール２６と、緊急停止リレー２７と、を含む。
基本機能モジュール２２及び機能安全モジュール２６並びにこれらが有する各部は、不図示の記憶部に記憶されたプログラムをマイコンが実行すること等により構成され、無線通信部２１、モータ２３、ブレーキ２４、エンコーダ２５及び緊急停止リレー２７は、基本機能モジュール及び機能安全モジュールとは独立したデバイスである。

無線通信部２１は、無線コントローラ１との間で各種情報を無線通信により送受信するものである。無線通信部２１は、走行情報とハートビートを無線コントローラ１から受信し、これらの情報を基本機能モジュール２２と機能安全モジュール２６との両方に送信する。無線通信部２１は本発明の「信号出力部」に該当する。
この無線通信部２１における無線通信のネットワークとしては、公衆に開放されているインターネットなどを利用してもよく、或いは、接続できる装置が限定される専用回線の無線ネットワークを利用してもよい。無線通信路での無線伝送方式としては、各種無線ＬＡＮ（Local Area Network）（ＷｉＦｉ（登録商標）認証の有無は問わない）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） ＬＥ（Low Energy）などの規格に準じた方式が挙げられ、無線到達距離や伝送帯域などを考慮して使用すればよいが、例えば３Ｇ（3rd Generation）回線などの携帯電話網を利用してもよい。

無線通信部２１から送信する基本機能モジュール等に送信する情報が走行情報（走行コマンド）であれば、図２（Ａ）に参照符号Ｄ１で示すように、Ｔａｇ情報Ｄ１１とＳｐｅｅｄ情報Ｄ１２とＳｔｅｅｒｉｎｇ情報Ｄ１３とを含む。
Ｔａｇ情報Ｄ１１は、情報の種類を表すものであり、走行情報であれば０となる。Ｓｐｅｅｄ情報Ｄ１２は走行速度を表す情報であり、−１００〜１００の値で示される。Ｓｔｅｅｒｉｎｇ情報Ｄ１３は走行時の旋回角度を示す情報であり、−１００〜１００の値で示される。

無線通信部２１が送信する情報がハートビートであれば、図２（Ｂ）に参照符号Ｄ２で示すように、Ｔａｇ情報Ｄ２１と、Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｎｏ情報Ｄ２２と、Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ情報Ｄ２３と、ＣｈｅｃｋＳｕｍ情報Ｄ２４とを含む。
Ｔａｇ情報２１は、前述のように情報の種類を表すものであり、ハートビートであれば１となる。Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｎｏ情報Ｄ２２は、ハートビートの抜けの有無を判別するための情報であり、送信毎に１ずつ加算され、０〜２５５までの値で示される。Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｎｏ情報Ｄ２２は、２５５の次は０に戻る。Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ情報Ｄ２３は、ハートビートの送信時の時間を示す情報であり、サーバ内での時間で示される。ＣｈｅｃｋＳｕｍ情報Ｄ２４は、Ｔａｇ情報Ｄ２１からＴｉｍｅ Ｓｔａｍｐ情報Ｄ２３までのデータの整合性の確認のために用いられるものである。

基本機能モジュール２２は、走行装置としての基本機能のための制御を行うモジュールであって、少なくとも走行に係る制御を行うモジュールである。基本機能モジュール２２は、走行に係る制御のために、自律走行装置２の走行速度の情報を取得しており、該走行速度の情報はモータ２３の駆動状態すなわち回転速度に基づき決定される。モータ２３の回転速度はモータ２３に設けられた不図示のエンコーダからの入力に基づき算出できる。
基本機能モジュール２２は、本願発明の「基本制御部」に該当し、通信制御部２２ａと、走行制御部２２ｂとを有する。

通信制御部２２ａは、無線通信部２１から受信した走行情報に基づいて、走行制御部２２ｂに対して走行指示の情報を出力する。より具体的には、通信制御部２２ａは例えば走行情報のＳｐｅｅｄ情報Ｄ１２及びＳｔｅｅｒｉｎｇ情報Ｄ１３に基づいて走行指示の情報を出力する。また、通信制御部２２ａは、一定周期毎に受信するはずのハートビートが受信できない場合は、通信が切断され正常に動作できないものと判断し、走行制御部２２ｂに停止要求を出力する。

走行制御部２２ｂは、通信制御部２２ａからの走行指示の情報及び停止要求に基づいて、モータ制御信号をモータ２３に対して出力すると共に、ブレーキ制御信号をブレーキ２４に対して出力する。走行制御部２２ｂは、言い換えると、モータ２３やブレーキ２４を含む駆動部の動作の制御を行うものであり、本願発明の「駆動制御部」に相当する。なお、上記駆動部には不図示の車輪も含まれる。

モータ２３は、上述の車輪を駆動するためのものであり、ブレーキ２４は、自律走行装置２を制動するためのものである。
なお、走行のための駆動部は、動力が電気であるモータ２３を有するものに限られず、例えば熱エネルギーを利用するエンジンを有するものであってもよい。

エンコーダ２５は、車輪の回転速度すなわち自律走行装置２の走行速度を検出するためのものであり、車輪の回転軸に取り付けられ、一回転あたり所定のパルス数のパルス信号を出力する。また、エンコーダ２５は、車輪の回転速度だけでなく、車輪を駆動するモータのホール素子の回転速度も検出し、双方の値を比較することで、検出精度を高めてもよい。

機能安全モジュール２６は、自律走行装置２の動作を監視し、いかなる場合にも安全性を担保するためのモジュールものであり、本願発明の「監視部」に該当する。基本機能モジュール２２の制御による基本機能が正常に動作し設計や予期した通りに動作している場合には機能安全モジュール２６の機能は通常働かないが、異常動作を検知して危険と判断した場合、機能安全モジュール２６は、緊急停止等により危険を回避させる。本例において、機能安全モジュール２６はハートビートの受信が継続しているか否かに基づいて異常動作を検知する。また、機能安全モジュール２６は、故障検出もしており、エンコーダ２５と緊急停止リレー２７が正常に動作することは、上述の異常動作検知前に確認している。この機能安全モジュール２６は、基本機能モジュール２２とは別個に開発され、別々のモジュールで構成されるものであり、例えば基本機能モジュール２２とは異なるマイコン（マイクロコンピュータ）及び回路から構成される。このように機能安全モジュール２６と基本機能モジュール２２とを別々のモジュールで構成することにより、片方のモジュールのみを交換することができる。
機能安全モジュールは、基本機能モジュールに比べて、故障率が低いなど、信頼性の高い部品で構成することで、より安全性を高めることができる。

機能安全モジュール２６は、通信監視部２６ａと、減速監視部２６ｂと、速度取得部２６ｃと、緊急停止制御部２６ｄとを有する。

通信監視部２６ａは、無線通信部２１からハートビートを一定間隔毎に受信するかどうか監視し、ハートビートの受信が確認できない場合は、減速監視部２６ｂに監視を要求する。また、通信監視部２６ａでは、ハートビートだけでなく走行情報も受信はするが、該走行情報を無視する。

減速監視部２６ｂは、通信監視部２６ａから監視要求が入力されると、速度取得部２６ｃからの速度値の情報に基づいて規定時間以内に減速／停止が行われるか監視する。減速／停止を確認できない場合、減速監視部２６ｂは、緊急停止制御部２６ｄへ緊急停止を要求する。

速度取得部２６ｃは、エンコーダ２５から入力されるエンコーダパルスに基づいて自律走行装置２の速度を算出し取得する。

緊急停止制御部２６ｄは、緊急停止リレー２７に対しリレー制御信号を出力するものであり、減速監視部２６ｂから緊急停止の要求を受信すると、緊急停止リレー２７に対してＯＦＦ動作するよう指示するリレー制御信号の出力（リレーオフ出力）を行う。

緊急停止リレー２７は、モータ２３及びブレーキ２４への電源供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのものであり、緊急停止制御部２６ｄからリレーオフ出力があると、モータ２３及びブレーキ２４への電源供給を切断する。モータ２３及びブレーキ２４への電源供給が遮断されると、自律走行装置２は停止するようになっている。

上述のように、自律走行装置２は、モータ及びブレーキの動作の制御を行う走行制御部２２ｂを有し、該走行制御部２２ｂに走行に係る指示を行う基本機能モジュール２２と、安全に走行するための機能安全モジュール２６と、を備え、さらに、基本機能モジュール２２と機能安全モジュール２６にハートビートを出力する無線通信部２１を備える。そして、自律走行装置２は、基本機能モジュール２２と機能安全モジュール２６の両方で、ハートビートに基づき、減速または停止すべきか否かの判定を行う。例えば、ハートビートが所定時間観測されない場合、減速または停止すべき、と判定される。基本機能モジュール２２は、減速または停止すべきと判定した場合、走行制御部２２ｂに停止要求を出力し通常の減速停止処理を指示する。一方、機能安全モジュール２６は、減速または停止すべきと判定した場合、減速停止処理が正しく行われているか否かを減速監視部２６ｂにより判定し、正常に実行されているときは特段処理は行わず、正常に実行されていないときは、リレーオフ出力を行い、自律走行装置２の走行を強制的に停止させることで機能安全を担保する。

このように、自律走行装置２では、減速または停止すべきと判定された場合、原則、基本機能モジュール２２の制御により自律走行装置を減速／停止させるが、何らかの原因により基本機能モジュール２２の制御により減速／停止できないときがある。そのようなときは、機能安全モジュール２６からの制御により自律走行装置２を停止させる。言い換えると、自律走行装置２では、停止は基本機能モジュール２２で行い、機能安全の担保は機能安全モジュール２６で行っている。これにより、自律走行装置２では、緊急停止による負荷がかかることを抑制すると共に、意図しない急停止の発生を抑制することができる。

自律走行装置２では、基本機能モジュール２２に実装されている機能だけで、安全に係る機能も含め基本的な製品仕様を満たすが、安全性を完全に担保しているわけではなく、基本機能モジュール２２とは別のモジュールである機能安全モジュール２６で担保している。このことにより以下の効果がある。自律走行装置２は生活支援ロボットに含まれ、生活支援ロボットの国際安全規格ＩＳＯ１３４８２には機能安全について規定されているが、上記規格に係る機能安全のための仕組みとして自律走行装置に実装するには、機能安全開発の開発プロセスも上記規格を満たすものでなければならず、上記規格では機能安全開発プロセスについて綿密に規定されており、機能安全開発には時間がかかる。また、機能安全開発において、ある部分を修正した場合、その修正部分に係る全ての部分にわたって影響がないということを証拠として残さなければならない。そのような理由等から、機能安全開発に係る部分は最小限であることが好ましい。自律走行装置２では、機能安全担保のための機能安全モジュールを基本機能モジュールと別に設け、機能安全開発プロセスを準拠すべきモジュールを機能安全モジュールに限定しているため、機能安全開発が容易である。ＩＳＯ１３４８２等の自律走行装置の規格に係る機能安全のための仕組みであって機能安全開発が容易である仕組みは従来の自律走行装置には搭載されていない。

上述のように、自律走行装置２では、機能安全モジュール２６による強制的な走行停止（緊急停止）の手段は、基本機能モジュール２２による減速停止の手段とは異なっている。具体的には、基本機能モジュール２２では、モータ及びブレーキの動作を制御することにより減速停止を行うのに対し、機能安全モジュール２６では、緊急停止リレー２７により緊急停止を行っている。これにより、基本機能モジュール２２による減速停止の制御中でも、平行して基本機能モジュール２２による緊急停止ができる。

また、自律走行装置２では、上述のように、基本制御モジュール２２はモータ２３の回転速度に基づき自律走行装置２の走行速度を決定し、機能安全モジュール２６は車輪の回転速度に基づき走行速度を決定する。これにより、モータ２３のエンコーダからの入力が得られない場合においても、機能安全モジュール２６では、車輪のエンコーダからの入力に基づき自律走行装置２の走行速度を把握することができる。ただし、基本制御モジュール２２と機能安全モジュール２６の双方が、モータ２３の回転速度に基づき自律走行装置の決定を行ってもよいし、車輪の回転速度に基づき上記決定を行ってもよい。
なお、モータ２３は本発明の「第１の部材」に相当し、車輪は本発明の「第２の部材」に相当する。

図３は、基本機能モジュール２２における処理例を説明するフローチャートである。

基本機能モジュール２２は、無線通信部２１から情報（以下、コマンド）を受信すると（ステップＳ１）、該コマンドのＴａｇ情報に基づき、該コマンドがハートビートであるか否か判定する（ステップＳ２）。

ハートビートでない場合（ＮＯの場合）すなわち走行情報である場合、基本機能モジュール２２はハートビート切れフラグがＯＮになっているか否か判定する（ステップＳ３）。ハートビート切れフラグは、適切なハートビートの受信が切断されているか否かを決定するためのものである。
ＯＮになっている場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１に処理が戻されるが、一方、ＯＮになっていない場合（ＮＯの場合）、基本機能モジュール２２は、走行情報のＳｐｅｅｄ情報等を分析し（ステップＳ４）、走行制御部２２ｂに走行指示の情報を入力し（ステップＳ５）、ステップＳ１に処理を戻す。

ステップＳ２において、ハートビートである場合（ＹＥＳの場合）、基本機能モジュール２２は、ハートビートのＳｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｎｏ情報と、Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ情報と、ＣｈｅｃｋＳｕｍ情報とに基づいて、ハートビートをチェックし（ステップＳ６）、ハートビートが適切であるか否か判定する（ステップＳ７）。
適切である場合（ＹＥＳの場合）、基本機能モジュール２２は、ハートビート切れフラグをＯＦＦにし（ステップＳ８）、ハートビートタイマを初期化する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ７において、ハートビートが適切でないと判定された場合（ＮＯの場合）、基本機能モジュール２２は、ハートビート切れフラグやハートビートタイマについて処理を行わずに、処理をステップＳ１に戻す。

図４は、基本機能モジュール２２の割込み処理の一例を説明するフローチャートである。
基本機能モジュール２２では、ハートビートタイマのタイマ値が満了すると図３の処理を停止し図４の割込み処理を実行する。
割込み処理では、基本機能モジュール２２はまずハートビート切れフラグをＯＮにする（ステップＳ１１）。そして、走行制御部２２ｂに停止要求を行う（ステップＳ１２）。この停止要求に対し、走行制御部２２ｂは減速停止するようモータ及び／またはブレーキに制御信号を送信する。

図５は、機能安全モジュール２６における処理例を説明するフローチャートである。

機能安全モジュール２６は、無線通信部２１からコマンドを受信すると（ステップＳ２１）、該コマンドのＴａｇ情報に基づき、該コマンドがハートビートであるか否か判定する（ステップＳ２２）。

ハートビートでない場合（ＮＯの場合）すなわち走行情報である場合、ステップＳ２１に処理は戻されるが、一方、ハートビートである場合（ＹＥＳの場合）、機能安全モジュール２６は、ハートビートのＳｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｎｏ情報と、Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ情報と、ＣｈｅｃｋＳｕｍ情報とに基づいて、ハートビートをチェックし（ステップＳ２３）、ハートビートが適切であるか否か判定する（ステップＳ２４）。
適切である場合（ＹＥＳの場合）、機能安全モジュール２６は、ハートビート切れフラグをＯＦＦにし（ステップＳ２５）、ハートビートタイマを初期化する（ステップＳ２６）。一方、ステップＳ２４において、ハートビートが適切でないと判定された場合（ＮＯの場合）、機能安全モジュール２６は、ハートビート切れフラグやハートビートタイマについて処理を行わずに、処理をステップＳ２１に戻す。

図６は、機能安全モジュール２６の図５の処理に対する割込み処理の一例を説明するフローチャートである。
機能安全モジュール２６は、ハートビートタイマのタイマ値が満了すると図５の処理を停止し図６の割込み処理を実行する。
割込み処理では、機能安全モジュール２６は、ハートビート切れフラグをＯＮにし（ステップＳ３１）、減速監視・緊急停止処理を行う（ステップＳ３２）。

図７は、図６の減速監視・緊急停止処理の一例を説明するフローチャートである。
減速監視・緊急停止処理では、機能安全モジュール２６は、まず自律走行装置２の現在の速度値の情報すなわち監視開始時の速度値の情報を速度取得部２６ｃから取得する（ステップＳ４１）。そして、機能安全モジュール２６はハートビートタイマとは別のタイマを用いて監視開始から所定時間経過したか否か判定する（ステップＳ４２）

所定時間経過していない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ４２に処理は戻されるが、所定時間経過していた場合（ＹＥＳの場合）、機能安全モジュール２６はハートビート切れフラグがＯＮのままであるか否か判定する（ステップＳ４３）。

ＯＦＦになっていた場合（ＮＯの場合）、処理は終了し、一方、ＯＮのままである場合（ＹＥＳの場合）、機能安全モジュール２６は、現在の速度値すなわち監視開始から所定時間経過後の速度値の情報を取得する（ステップＳ４４）。そして、減速・停止が適切に行われているか否か判定する（ステップＳ４５）。例えば、所定速度以下になっていれば減速・停止が適切に行われているものと判定される。

減速・停止が適切に行われている場合（ＹＥＳの場合）、処理は終了するが、適切に行われていない場合（ＮＯの場合）、機能安全モジュール２６は緊急停止制御部２６ｄに緊急停止要求を行う（ステップＳ４６）。緊急停止制御部２６ｄは緊急停止要求を受け、緊急停止リレー２７にリレー制御信号を出力し、モータ及びブレーキへ電源供給を切断することにより自律走行装置２を緊急停止させる。

（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。
図１の自律走行装置２では、減速または停止すべきか否かの判定に用いる所定の信号としてハートビートを用い、また、基本機能モジュールと機能安全モジュールとの両方に所定の信号を出力する信号出力部として無線通信部を用いていた。
それに対し、図８の自律走行装置３は、上記信号出力部として、操作部である停止ボタン３１を用い、また、上記所定の信号として、自律走行装置３の監視者が停止ボタン３１を押下したことを示す押下情報を用いる。

自律走行装置３は、基本機能モジュール３２及び機能安全モジュール３３の両方が、押下情報が入力される停止ボタン検知部３２ｃ，３３ａを有する。なお、自律走行装置３は無線通信部２１´を有するが、この無線通信部２１´では走行情報を無線コントローラ１´から受信するが、ハートビートについては受信しなくてもよい。

基本機能モジュール３２では、通常、無線通信部２１´を介して受信した走行情報に従って通信制御部３２ａが走行指示の情報を走行制御部３２ｂに対し出力し、これにより自律走行装置３が走行する。
しかし、押下情報が停止ボタン検知部３２ｃに入力されると、基本機能モジュール３２では、減速または停止すべきと判定し、停止要求を走行制御部３２ｂに出力する。走行制御部３２ｂでは、停止要求に従って、モータ２３及び／またはブレーキ２４に制御信号を出力する。

一方、機能安全モジュール３３は、停止ボタン検知部３３ａに押下情報が入力されると、減速または停止すべきと判定し、減速監視部３３ｂに監視を要求する。減速監視部３３ｂにより減速／停止を確認できない場合、減速監視部３３ｂは緊急停止制御部２６ｄに緊急停止を要求する。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。
図９の自律走行装置４は、減速または停止すべきか否かの判定に用いる所定の信号として、自律走行装置４の周囲の障害物の有無に係る情報（以下、障害物情報）を用い、また、基本機能モジュール４２と機能安全モジュール４３との両方に所定の信号を出力する信号出力部として、障害物検知センサ４１を用いる。障害物検知センサ４１は例えばＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）により構成される。

自律走行装置４は、基本機能モジュール４２及び機能安全モジュール４３の両方が、障害物情報が入力される障害物検知部４２ｂ，４３ａを有する。

基本機能モジュール４２では、通常、無線通信部２１´を介して受信した走行情報に従って通信制御部３２ａが走行指示の情報を走行制御部４２ａに対し出力し、これにより自律走行装置４が走行する。
しかし、障害物情報に基づいて障害物検知部４２ｂが減速または停止すべきと判定した場合は、基本機能モジュール４２では停止要求を走行制御部４２ａに出力する。走行制御部４２ａでは、停止要求に従って、モータ２３及び／またはブレーキ２４に制御信号を出力する。

一方、機能安全モジュール４３は、障害物情報に基づいて障害物検知部４３ａが減速または停止すべきと判定した場合、減速監視部４３ｂに監視を要求する。減速監視部４３ｂにより減速／停止を確認できない場合、減速監視部４３ｂは緊急停止制御部２６ｄに緊急停止を要求する。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。
図１０の自律走行装置５は、減速または停止すべきか否かの判定に用いる所定の信号として、自律走行装置５が存在する場所の傾斜角度または自律走行装置５の現在の走行における加速度を示す情報（以下、傾斜／加速度情報）を用い、また、基本機能モジュール５２と機能安全モジュール５３との両方に所定の信号を出力する信号出力部として、傾斜／加速度センサ５１を用いる。

自律走行装置５は、基本機能モジュール５２及び機能安全モジュール５３の両方が、傾斜／加速度情報が入力される傾斜・加速度検知部５２ｂ，５３ａを有する。

基本機能モジュール５２では、通常、無線通信部２１´を介して受信した走行情報に従って通信制御部３２ａが走行指示の情報を走行制御部５２ａに対し出力し、これにより自律走行装置５が走行する。
しかし、傾斜／加速度情報に基づいて傾斜・加速度検知部５２ｂが減速または停止すべきと判定した場合は、基本機能モジュール５２では停止要求を走行制御部５２ａに出力する。例えば、傾斜／加速度情報が示す傾斜角度または加速度が所定値以上であれば減速または停止すべきと判定される。走行制御部５２ａでは、停止要求に従って、モータ２３及び／またはブレーキ２４に制御信号を出力する。

一方、機能安全モジュール５３は、傾斜／加速度情報に基づいて傾斜・加速度検知部５３ａが減速または停止すべきと判定した場合、減速監視部５３ｂに監視を要求する。減速監視部５３ｂにより減速／停止を確認できない場合、減速監視部５３ｂは緊急停止制御部２６ｄに緊急停止を要求する。

（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。
上記のように機能安全モジュールが作動して、緊急停止リレー２７がモータ２３やブレーキ２４への電源供給を切断すると、モータ２３やブレーキ２４等は動かない。しかし、基本機能モジュールは、この緊急停止リレー２７による電源供給の切断を認識していないため、モータ２３やブレーキ２４に制御信号を出力する。つまり、基本機能モジュールは、電源供給が既に切断されているモータ２３やブレーキ２４に制御信号を出力するので、モータ２３やブレーキ２４への制御が繰り返されることになり、基本機能モジュールによる自身の不用な制御が生じる。そこで、機能安全モジュールが、自律走行装置の走行を強制的に停止させたことを基本機能モジュールに通知してもよい。

詳しくは、図１１に示す自律走行装置６では、基本機能モジュール６２が、さらに送受信部６２ａ、指示制御部６２ｂを有し、機能安全モジュール６３は、さらに送受信部６３ａを有している。
そして、機能安全モジュール６３が作動し、緊急停止制御部２６ｄが緊急停止リレー２７にリレー制御信号を出力した場合には、緊急停止リレー２７に対してＯＦＦ動作するよう指示した情報が、緊急停止制御部２６ｄから送受信部６３ａを経て基本機能モジュール６２に通知される。この通知は送受信部６２ａを経て指示制御部６２ｂに送られ、指示制御部６２ｂは、走行制御部２２ｂにモータ２３、ブレーキ２４に対する制御を中止させる。

この実施形態によれば、基本機能モジュール６２は、機能安全モジュール６３から、緊急停止リレー２７によるモータ２３やブレーキ２４への電源供給を切断した旨の通知を受け取るので、モータ２３やブレーキ２４の電源供給が既に切断されていることを認識できる。よって、基本機能モジュール６２による自身の不用な制御を回避することができる。
なお、指示制御部６２ｂでは、緊急停止リレー２７がモータ２３やブレーキ２４への電源供給を切断したことを自律走行装置の周囲に速やかに知らせるために、自律走行装置の表示部（図示省略）に表示するように指示したり、自律走行装置のマーカーライト（図示省略）を点灯させるように指示してもよい。

（第６の実施形態）
図１２は、本発明の第６の実施形態に係る自律走行装置を含むシステムの構成例を示す図である。
自律走行装置には、ネットワーク経由でサーバ装置によりリモート制御される自律走行モードの他、リモコン装置によりリモート制御される手動モードで走行する場合がある。各動作モードによって走行の最高速度が異なることがある。切替えスイッチは、各動作モードに切替えることができ、自律走行装置の例えば側面のボックス内に設けられているが、回路としては機能安全モジュールに設けられている。機能安全性モジュールは、上記のように基本機能モジュールよりも信頼性の高い部品で構成されており、切替えスイッチを機能安全性モジュール側に配置することで、その信頼性を高めるためことができる。この場合、機能安全モジュールが、自律走行装置の動作モードを切り替えたことを基本機能モジュールに通知してもよい。

詳しくは、図１２に示す自律走行装置７では、基本機能モジュール７２が、さらに送受信部７２ａ、指示制御部７２ｂを有し、機能安全モジュール７３は、切替えスイッチ７３ａに加え、切替え制御部７３ｂ、送受信部７３ｃを有している。切替えスイッチが本発明の「モード切替部」に該当する。
そして、切替えスイッチ７３ａによって自律走行モードあるいは手動モードに切り替えられた場合には、この動作モードに切り替えた情報が、切替え制御部７３ｂから送受信部７３ｃを経て基本機能モジュール６２に通知される。この通知は送受信部７２ａを経て指示制御部７２ｂに送られ、さらに走行制御部２２ｂに送られる。走行制御部２２ｂは、切り替え後の動作モードにしたがって例えば最高速度を変更し、この変更された最高速度に基づいてモータ２３やブレーキ２４を制御する。

１…無線コントローラ、２，３，４，５，６，７…自律走行装置、２１，２１´…無線通信部、２２，３２，４２，５２，６２，７２…基本機能モジュール、２２ａ，３２ａ…通信制御部、２２ｂ，３２ｂ，４２ａ，５２ａ…走行制御部、２３…モータ、２４…ブレーキ、２５…エンコーダ、２６，３３，４３，５３，６３，７３…機能安全モジュール、２６ａ…通信監視部、２６ｂ，３３ｂ，４３ｂ，５３ｂ…減速監視部，２６ｃ…速度取得部，２６ｄ…緊急停止制御部，２７…緊急停止リレー，３１…停止ボタン、３２ｃ，３３ａ…停止ボタン検知部、４１…障害物検知センサ、４２ｂ，４３ａ…障害物検知部、５１…加速度センサ、５２ｂ，５３ａ…加速度検知部、６２ａ，６３ａ，７２ａ，７３ｃ…送受信部、６２ｂ，７２ｂ…指示制御部、７３ａ…切替えスイッチ、７３ｂ…切替え制御部。

Claims (10)

1. 走行のための駆動部の動作を制御する駆動制御部を有し、該駆動制御部に前記走行に係る指示を行う基本制御部と、
   該基本制御部に基づく動作の監視を行う監視部と、
   前記基本制御部及び前記監視部それぞれに所定の信号を出力する信号出力部と、を備え、
   前記基本制御部及び前記監視部はそれぞれ、前記信号出力部から入力された前記所定の信号に基づき、減速または停止すべきか否かの判定を行い、
   前記基本制御部は、減速または停止すべきと判定した場合、前記駆動制御部に減速停止処理を指示し、
   前記監視部は、減速または停止すべきと判定した場合、前記減速停止処理が適切に行われているか否か判定し、適切に行われていないときは、強制的に走行を停止させることを特徴とする自律走行装置。
2. 前記基本制御部と前記監視部とは別々のモジュールで構成されることを特徴とする請求項１に記載の自律走行装置。
3. 前記監視部による強制的な走行停止の手段は、前記駆動制御部による減速停止の手段とは異なることを特徴とする請求項１または２に記載の自律走行装置。
4. 前記基本制御部は、前記駆動部を構成する第１の部材の駆動状態に基づき当該自律走行装置の走行速度を決定し、前記監視部は、前記駆動部を構成する第２の部材の駆動状態に基づき前記走行速度を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自律走行装置。
5. 前記信号出力部は、一定間隔毎に送信される前記所定の信号を外部機器から受信する無線通信部であり、受信した前記所定の信号を前記基本制御部及び前記監視部に出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自律走行装置。
6. 前記信号出力部は、当該自律走行装置の監視者からの操作入力を受け付ける操作部であり、前記監視者からの操作入力に基づき前記所定の信号を出力することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の自律走行装置。
7. 前記信号出力部は、当該自律走行装置の周囲の障害物の有無を検知するセンサであり、前記障害物の有無の情報を前記所定の信号として出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自律走行装置。
8. 前記信号出力部は、当該自律走行装置が存在する場所の傾斜または当該自律走行装置の走行時の加速度を検出する傾斜／加速度検出部であり、前記傾斜または前記加速度の情報を前記所定の信号として出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自律走行装置。
9. 前記監視部が前記自律走行装置の走行を強制的に停止させた場合、該監視部は、前記自律走行装置の走行を強制的に停止させたことを前記基本制御部に通知し、
   該基本制御部は、前記駆動制御部に前記駆動部への制御を中止するように指示することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の自律走行装置。
10. 前記監視部が前記駆動部の動作モードを自律走行モードとリモコン装置から走行を指示する手動モードとに切り替えるモード切替部を有し、該モード切替部によって前記駆動部の動作モードを切り替えた場合、前記監視部は、前記動作モードを切り替えたことを前記基本制御部に通知し、
    該基本制御部は、該通知に基づいて、前記駆動制御部に前記走行に係る指示を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の自律走行装置。
    

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