JP6717697B2 - 自律走行装置 - Google Patents
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Description
このような従来の自律走行装置は、走行すべき領域の地図情報と移動経路情報とを予め記憶し、カメラ、距離画像センサ、GPS(Global Positioning System)から取得した情報を利用して、障害物を避けながら、所定の経路を走行する。
障害物を検出するために、たとえば、カメラや、レーザーを出射して物体からの反射光を検出する距離センサが用いられる。
また、自律走行装置が停止した場合に、遠隔地にいる担当者が、遠隔地にいたまま車両の周囲の状況をカメラ等で確認した後に、遠隔操作により再起動信号を送信し、自動的に再起動させるものがある。
したがって、自律走行装置が停止した場合、車両が危険な状況に陥っている場合もあるので、作業するユーザ自身による車両の安全確認と、ユーザ自身による再起動操作をすることが好ましい。
また、特許文献1のように、作業者が農業用作業車の機体側に設けた再起動スイッチを操作した場合においては、すぐに障害物検出を開始し自律走行を再開したとすると、再起動スイッチを入力した直後は、作業者はまだ農業用作業車の機体のすぐ近くにいるので、再起動スイッチの操作を行った作業者を、障害物として検出してしまい、再度停止してしまう場合があった。
再起動スイッチを入力する操作をしたユーザがまだいる可能性の高い再起動スイッチが設置された位置の近傍の領域を障害物検出の対象から除くことにより、再起動スイッチを入力する操作をしたユーザが自律走行装置から離れる時間を確保し、ユーザを障害物として検出してしまうことを防止し、さらに、ユーザがいる可能性の低い障害物検知領域では再起動スイッチを入力した直後から即座に障害物検出を再開させることにより、再起動後に安全に自律走行を再開することができる。
また、前記ユーザ不在検知領域は、前記再起動スイッチが設置された位置の近傍の領域のみに設定されることを特徴とする。
これによれば、障害物検知領域内に存在する物体を障害物として検出する障害物検出を再開させた後に、障害物検知領域内に障害物が検出された場合、その検出された障害物に衝突しないようにして、再度停止することなく、安全に自律走行を再開することができる。
また、前記距離検出部が検出することのできる物体までの検出最大距離に対応させて、前記復帰待ち時間を設定することを特徴とする。
これによれば、LIDAR、撮像部および複数の超音波センサのいずれかを用いて、
検知領域設定部が設定した障害物検知領域内に存在する物体を、確実に検出することができる。
また、上記プログラムは、種々の形態で提供され、たとえば、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶された形態で提供され、あるいは、インターネット等のネットワークを介して外部のサーバ等からダウンロードし、書き替え可能な不揮発性の記憶媒体に格納する形態でも提供される。
<自律走行装置の構成>
図1に、この発明の自律走行装置の一実施例の外観図を示す。
図1において、この発明の自律走行装置1は、所定の経路情報に基づいて、障害物を避けながら、自律的に移動する機能を有する車両である。
また、自律走行装置1は、移動機能に加えて、輸送機能、監視機能、掃除機能、誘導機能、通報機能などの種々の機能を備えてもよい。
以下の実施例では、主として、屋外の所定の監視領域や通路を自律走行し、監視領域等の監視や輸送を行うことのできる自律走行装置について説明する。
監視ユニット2は、移動する領域や路面の状態を確認する機能や監視対象を監視する機能を有する部分であり、たとえば、移動する前方空間の状態を確認する距離検出部51、カメラ(撮像部)55、走行している現在位置の情報を取得する位置情報取得部58などから構成される。
制御ユニット3は、この発明の自律走行装置の有する走行機能や監視機能などを実行する部分であり、たとえば後述するような制御部50、画像認識部56、障害物検出部57、通信部54、記憶部70などから構成される。
図2(a)は、車両1の右側面図であり、右側の前輪21や後輪22を仮想線で示している。また、図2(b)は、図2(a)のB−B線矢視断面図を示し、後述するスプロケット21b,22b,31b,32bを仮想線で示している。車体10の前面13に前輪(21,31)を配置し、後面14に後輪(22,32)を配置する。
車体10の各側面12R,12Lには帯状のカバー18が設置され、車体10の前後方向に沿って延びている。カバー18の下側には、前輪21、31および後輪22、32をそれぞれ回転支持する車軸21a,31aおよび車軸22a、32aが設けられている。各車軸21a,31a,22a,32aは、動力伝達部材によって結合されない場合は、独立して回転可能となっている。
左右それぞれ一対の前輪と後輪とを連結駆動する動力伝達部材としては、スプロケットとこのスプロケットに歯合する突起を設けたベルトを用いるほか、例えば、スプロケットとこのスプロケットに歯合するチェーンを用いてもよい。さらに、スリップが許容できる場合は、摩擦の大きなプーリーとベルトを動力伝達部材として用いてもよい。ただし、駆動輪と従動輪の回転数が同じとなるように動力伝達部材を構成する。
図2では、前輪(21,31)が駆動輪に相当し、後輪(22,32)が従動輪に相当する。
また、進行方向を変える場合は、各ギアボックス43R,43Lのギア比を変更して、右側の前輪21および後輪22の回転数と左側の前輪31および後輪32の回転数とに、回転差を持たせればよい。さらに、各ギアボックス43R,43Lからの出力の回転方向を変えることにより、左右の車輪の回転方向を反対にすることで車体中央部を中心とした定置旋回が可能になる。
上記したように、車体10の底面15の前輪21,31側には2つの電動モータ41R,41Lを進行方向左右に配置し、さらに各電動モータ41R,41Lのそれぞれの左右側方にギアボックス43R,43Lを配置しているが、底面15の後輪22、32側には軸受44R,44Lを配置しているだけであるため、車体10の底面15には、その中央位置から例えば車体の後端までにわたって、広い収容スペース16を確保できる。
図3において、この発明の自律走行装置1は、主として、制御部50,距離検出部51,走行制御部52,車輪53,通信部54,カメラ55,画像認識部56,障害物検出部57,位置情報取得部58,充電池59,再起動スイッチ60,再起動制御部61,検知領域設定部62,記憶部70を備える。
また、自律走行装置1は、ネットワーク6を介して、管理サーバ5に接続され、管理サーバ5から送られる指示情報等に基づいて自律走行し、取得した監視情報などを管理サーバ5に送信する。
ネットワーク6としては、現在利用されているあらゆるネットワークを利用することができるが、自律走行装置1は、移動する装置であるので、無線通信が可能なネットワーク(たとえば、無線LAN)を利用することが好ましい。
通信部91は、ネットワーク6を介して、自律走行装置1と通信する部分であり、無線による通信機能を有することが好ましい。
監視制御部92は、自律走行装置1に対する移動制御、自律走行装置1の情報収集機能および監視機能などを実行させる部分である。
記憶部93は、自律走行装置1に対して移動指示をするための情報、自律走行装置1から送られてきた監視情報(受信監視情報93a)や、監視制御のためのプログラムなどを記憶する部分である。
CPUは、ROM等に予め格納された制御プログラムに基づいて、各種ハードウェアを有機的に動作させて、この発明の走行機能、画像認識機能、障害物検出機能などを実行する。
距離検出部51は、たとえば、障害物検知領域に所定の光を出射した後、障害物検知領域内に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、物体および路面までの距離を検出する。
具体的には、距離検出部51は、主として、進行方向の所定の領域に光を出射する発光部51aと、物体によって反射された光を受光する受光部51bと、光の出射方向を、2次元的あるいは3次元的に変化させる走査制御部51cとから構成される。
ここでは、発光部51aから出射されたレーザー51dが、物体100に反射して、受光距離L0だけ往復して戻ってきたレーザーの一部分が受光部51bに受光されることを示している。
また、今日、距離検出用センサとして、LIDAR(Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging:ライダー)が用いられているが、これを距離検出部51として用いてもよい。
LIDARは、所定の障害物検知領域内の2次元空間または3次元空間にレーザーを出射し、障害物検知領域内の複数の測点における距離を測定する装置である。
水平方向の2次元空間の測点における距離を測定する場合を、2D LIDARと呼び、水平方向に垂直方向も加えた3次元空間の測点における距離を測定する場合を、3D LIDARと呼ぶ。
また、LIDARは、発光部51aからレーザーを出射した後、物体によって反射された反射光を受光部51bで検出し、たとえば、出射時刻と受光時刻との時間差から、受光距離L0を算出する。この受光距離L0が、後述する測定距離情報72に相当する。
レーザーを出射した時刻と受光した時刻とは、レーザーが上記距離(2L0)を進行するのにかかる時間T0だけずれている。すなわち、時間差が生じている。この時間差T0と、光の速度とを利用することによって、上記受光距離L0を算出することができる。
また、この算出された受光距離L0から、物体(障害物)までの距離が検出される。
したがって、物体100の一点に当たって反射してきた反射光を受光した場合、発光部51aの先端と物体の一点との距離のみが算出される。
LIDAR51のうち、2D LIDARでは、水平方向の所定の2次元空間の範囲内で、レーザーの出射方向を所定の走査ピッチずつ変化させて、物体までの距離を算出する(水平方向の2次元走査)。また、3D LIDARによって3次元的に距離を算出する場合は、垂直方向に、所定の走査ピッチだけレーザーの出射方向を変化させて、さらに上記の水平方向の2次元走査を行って距離を算出する。
また、図6に、距離検出部(LIDAR)51から出射されたレーザーの照射領域を、上方から見た図(図6(a))と、後方から見た図(図6(b))を示す。
図5において、1つの点は、所定の距離だけ離れた位置の垂直方向の2次元平面(垂直平面)において、レーザーが当たった位置(以下、測点と呼ぶ)を示している。
もし、この垂直平面の位置に物体が存在したとすると、各測点において反射されたレーザーの反射光の一部分が、受光部51bに受光される。
このように順次、水平方向に、所定の走査ピッチずつ、レーザーの照射方向をずらしていくと、所定数の測点に対してレーザーが照射される。レーザーが照射された複数の測点ごとに、反射光の受光の有無を確認して距離を算出する。
たとえば、図6(a)に示すように、最も右側方向に、レーザーが照射された場合、その方向に物体が存在すれば、物体からの反射光を受光することによって、受光距離L0が算出される。
レーザーの出射方向を垂直方向の上方向に1走査ピッチだけずらした後、図6(a)に示すように、水平方向にレーザーの照射方向をずらせば、前回の測点よりも上方向に1走査ピッチだけずれた位置の測点に対して、レーザーが照射される。
このように、水平方向のレーザーの走査と、垂直方向のレーザーの走査を順次行うことによって、所定の3次元空間に対してレーザーが照射され、3次元の測定空間に物体が存在すれば、その物体までの距離が算出される。
さらに、物体の一部分が存在すると判定された複数の測点を含む領域内に、その物体が存在し、その複数の測点を含む領域の情報から、物体の形状あるいは人体の姿勢などを特徴づける検知情報を取得する。
検知情報は、何らかの物体を特徴づける情報であるが、距離検出部51によって取得してもよく、あるいは、カメラ55によって撮影された物体の画像データから取得してもよい。
3次元的な測定空間にレーザーを照射する場合は、垂直方向の2次元走査をした後、水平方向に所定の走査ピッチだけずらして、順次、同様の垂直方向の2次元走査を行えばよい。
もし、レーザーが出射された1つの測点の方向に、物体が存在しなければ、レーザーはそのまま光路上を進行し、反射光は受光されず、距離は測定できない。
逆に、ある測点に出射されたレーザーに対して反射光が受光された場合は、距離が算出され、算出された距離だけ離れた位置に、物体が存在することが認識される。
図6(b)では、右下部分の6つの測点において、反射光が検出されたことを示しており、この6つの測点を含む領域に、何らかの物体(たとえば、人体、障害物など)が存在することが認識される。
ただし、距離が測定された測点が所定数よりも少ないか、あるいは、距離が測定された1つの測点の周囲にある測点では距離が測定できなかった場合などでは、その測点付近には物体が存在しない可能性が高く、測点における距離測定は誤検出であると判断される。
制御部50は、受光部51bから出力される電気信号を確認し、たとえば、所定のしきい値以上の強度を有する電気信号が検出された場合に、レーザーを受光したと判断する。
発光部51aには、従来から用いられているレーザー発光素子が用いられ、受光部51bには、レーザーを検出するレーザー受光素子が用いられる。
制御部50が、たとえば、タイマーを利用して現在時刻を取得し、レーザーの出射時刻と、レーザーの受光が確認された受光時刻との時間差T0を算出し、この両時刻の時間差T0と、レーザーの速度とを利用して、受光距離L0を算出する。
車輪53は、図1および図2に示したような4つの車輪(21,22,31,32)に相当する。
また、上記したように、車輪のうち、左右の前輪(21,31)を駆動輪とし、左右の後輪(22,32)は回転制御をしない従動輪としてもよい。
また、図示しないエンコーダを、駆動輪(21,31)の左輪と右輪にそれぞれ設け、車輪の回転数や回転方向、回転位置、回転速度によって車両の移動距離等を計測し、走行を制御してもよい。エンコーダは、速度検出部に相当する。
たとえば、異常状態が発生し通知処理を実行する場合、通信部54は、異常状態が発生したこと、異常状態の発生日時および発生位置を含む通知情報を、自律走行装置とは異なる位置に配置された管理サーバ5に送信する。
また、通知情報は、自律走行装置とは異なる位置にいる担当者の所持する端末に送信してもよく、管理サーバおよび端末の少なくともどちらか一方または両方に送信すればよい。
なお、送信先をどこにするかは、予め設定しておく必要があるが、車両の運用形態に対応させて、異常状態の内容などに基づいて、送信先を変更、追加できるようにしてもよい。
また、カメラ55は、1台だけでなく、複数台備えてもよい。たとえば、車体の前方、左方、右方、後方をそれぞれ撮影するように、4台のカメラを固定設置してもよく、また各カメラの撮影方向を変更できるようにしてもよく、ズーム機能を備えてもよい。
また、車両が屋外を走行する場合、天候がよく撮影領域が十分に明るい場合は、カメラで撮影した画像を分析することにより、人体、障害物、路面の状態等を検出する。
認識する物体は、人体に限るものではなく、壁、柱、段差、動物、狭い通路のような障害物を認識してもよい。
たとえば、距離検出部51によって、反射光が受光され距離が算出された測点の位置には障害物が存在することが検出される。
また、上記したように、複数の測点までの距離が算出されるので、距離が算出された測点の位置情報から、障害物の大きさ、位置、形状、障害物までの距離が取得される。
また、障害物が存在する方向を決める基準として、車両の進行方向をゼロ度とし、障害物が存在する位置の角度を算出することもできる。すなわち、進行方向に対する障害物が存在する方向を検出することができる。
障害物検出部57としては、距離検出部51に相当する2D LIDARと3D LIDARのほかに、カメラ55や、バンパー等に取り付けられた超音波センサも利用される。
取得された現在位置情報73と、記憶部70に予め記憶された経路情報74とを比較しながら、車両の進行すべき方向を決定し、車両を自律走行させる。
車両を自律走行させるためには、上記した距離検出部51、カメラ55、障害物検出部57、位置情報取得部58のすべてから得た情報を用いることが好ましいが、あるいは少なくともいずれか1つから得た情報を利用して自律走行させてもよい。
たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ni−Cd電池、鉛電池、各種燃料電池などの充電池が用いられる。
また、図示しない電池残量検出部を備え、充電池の残りの容量(電池残量)を検出し、検出された電池残量に基づいて、所定の充電設備の方へ帰還するべきか否かを判断し、電池残量が所定残量よりも少なくなった場合は、充電設備へ自動的に帰還するようにしてもよい。
再起動スイッチ60としては、1つの入力部材を設ければよい。ただし、車体の異なる位置に、複数個の入力部材を設置してもよい。
特に、再起動制御部61は、ユーザによって再起動スイッチ60を入力する操作がされた場合に、再起動スイッチを入力する操作をしたユーザが障害物検知領域の外に移動するまで、障害物検出部57がユーザを障害物として検出しないように、障害物検出と車体の走行を再開させる。
具体的には、後述するように、障害物検知領域の設定、ユーザ不在検出処理、復帰待ち時間の経過の確認、再起動後の走行方向の決定などを行う。
また、再起動制御部61は、主として、障害物検出機能を制限して起動させるものであるが、再起動スイッチ60を操作したユーザが、障害物検知領域の外に移動した後は、通常どおりの自律走行と障害物検出処理を行えばよい。
たとえば、再起動スイッチ60を入力する操作がされた場合、再起動スイッチが設置された位置の近傍の領域を除いた領域を、障害物検知領域に設定する。すなわち、後述する図8に示すように、再起動スイッチ60が取り付けられている位置を含む所定の周辺領域を、障害物検知領域から除き、それ以外の領域を障害物検知領域に設定する。
この後、再起動制御部61が、障害物検出部57によって障害物検知領域内に存在する物体を障害物として検出する障害物検出を再開させる。
この場合は、再起動スイッチ60がユーザによって操作された後、すぐに、設定された障害物検知領域内において障害物検出処理を再開してもよい。
この場合は、設定されたユーザ不在検知領域において、障害物検出処理を開始し、障害物検出部57によって設定されたユーザ不在検知領域内にユーザが存在しなくなったことを検出した場合に、ユーザが自律走行装置から離れたと判断する。
その後、検知領域設定部62が、障害物を検出する障害物検知領域を再設定し、再起動制御部61が、障害物検出部57によって再設定された障害物検知領域内に存在する物体を障害物として検出する障害物検出を再開させ、通常どおりの自律走行と障害物検出処理を実行する。
また、後述する図13(b)に示すように、ユーザ不在検知領域は、再起動スイッチが設置された位置の近傍の領域のみに設定されるようにしてもよい。
図7(a)は、再起動スイッチ60を1つ備えた場合を示し、図7(b)は、再起動スイッチ60を2つ備えた場合を示している。
図7において、図面の上方向を、自律走行装置1の進行方向とした場合、図7(a)では、自律走行装置1の左側側面に、1つの再起動スイッチSW1を備えた場合を示している。また、1つの再起動スイッチSW1は、右側側面に取り付けてもよい。
図7(b)では、自律走行装置1の左側側面と右側側面に、それぞれ、再起動スイッチ(SW1、SW2)を備えた場合を示している。
ただし、再起動スイッチ60を取り付ける位置は、図7に示した場所に限るものではなく、自律走行装置1の進行方向に向かって、前面部分や、後面部分に取り付けてもよい。
また、3つ以上の再起動スイッチ60を取り付けてもよい。
図8に、ユーザが左側側面に取り付けられた再起動スイッチSW1を押し下げた後、左側方向に移動する場合の説明図を示す。
再起動スイッチSW1が押された場合、自律走行装置1は、所定の機能ブロックを起動させ、自律走行を開始しようとする。しかし、再起動スイッチSW1が押された直後は、ユーザがまだ左側側面の近くにいるので、すぐに障害物検出機能を開始すると、ユーザを障害物と検出してしまい、再度停止してしまう場合がある。
たとえば、図8では、再起動スイッチSW1が押し下げられた後、ユーザがまだいるであろうと思われる自律走行装置の左側側面付近を、障害物検知領域から除き、左側側面付近以外の領域について、障害物検出機能を開始させる。
ユーザが、障害物検知領域の外に移動するために、たとえば、再起動スイッチSW1を押してから数秒から十数秒程度かかるとすれば、再起動スイッチSW1が押された後、10秒から20秒程度の間は、自律走行装置の左側側面付近を障害物検知領域から除き、左側側面付近以外の領域について障害物検出機能を実行すればよい。その後、上記時間が経過した後は、ユーザが障害物検知領域の外に移動したと見なして、自律走行装置の左側側面付近も含めて、通常どおりの障害物検知領域を設定して、自律走行を開始すればよい。上記処理は、後述する実施形態1に相当する。
たとえば、感圧スイッチ、マイクロスイッチ、超音波センサ、赤外線測距センサなどからなる接触センサや非接触センサが用いられ、たとえば、車体のバンパーに設置する。
衝突検出部は、1つでもよいが、車体の前方、側面、後方からの衝突を検出するために、車体の前方、側面、後方の所定の位置に、それぞれ複数個設けることが好ましい。
たとえば、複数の超音波センサを、バンパーを構成する弾性部材と車体との間に、互いに所定の距離だけ離して設置し、車体の近傍にある物体までの距離を測定してもよい。
また、この情報72は、所定の距離測定領域内に属する測点ごとに記憶され、各測点の位置情報と対応づけて記憶される。たとえば、測点が水平方向にm個あり、垂直方向にn個ある場合は、合計m×n個の測点にそれぞれ対応した受光距離L0が記憶される。
具体的には、ユーザが再起動スイッチSW60を押した時に、復帰待ち時間77のカウントが開始され、その復帰待ち時間が経過した後に、障害物検出機能を再開させる。
ユーザが再起動スイッチSWを押した時に、復帰待ち時間WTのタイマーを起動させ、設定された復帰待ち時間WTが経過した後に、障害物検出機能を開始させることによって、再起動スイッチSWを押したユーザが障害物として検出されないようにすることができる。
たとえば、図7(a)のような位置に、再起動スイッチSW1が設置されている場合は、左後方の車輪の近傍であって車両の左側面に取り付けられていることを示す情報(「左後方の車輪の近傍」)が記憶される。また、図7(b)のような位置に、2つの再起動スイッチSW1、SW2が設置されている場合は、「左後方の車輪の近傍」と、「右後方の車輪の近傍」に取り付けられていることを示す情報が記憶される。
たとえば、図9(a)に示すように、2つの再起動スイッチのうち、「左後方の車輪の近傍」にある再起動スイッチSW1をユーザが押し下げた場合、「左後方の車輪の近傍」を障害物検知領域から除外し、その他の領域を障害物検知領域として設定する。
また、図9(b)に示すように、2つの再起動スイッチのうち、「右後方の車輪の近傍」にある再起動スイッチSW2をユーザが押し下げた場合、「右後方の車輪の近傍」を障害物検知領域から除外し、その他の領域を障害物検知領域として設定する。
また、3つ以上の再起動スイッチを設けた場合も同様に、ユーザが押し下げた再起動スイッチSWがある位置の近傍の領域を障害物検知領域から除けばよい。
ただし、複数の再起動スイッチSWがある位置の近傍の領域のすべてを、障害物検知領域から除外するようにしてもよい。
以下に、再起動スイッチ60が押された後の再起動処理のいくつかの実施例について説明する。
以下に示す実施例では、主として、1つの再起動スイッチSW1を、左後方の車輪の近傍であって車両の左側面に設置しているものとする。上記したように、再起動スイッチは、他の位置に設置してもよく、また、2つ以上の再起動スイッチを取り付けてもよい。
ここでは、再起動スイッチが入力された後、復帰待ち時間の経過後に、障害物検出機能を開始し、走行を開始する実施例について説明する。すなわち、車体の停止状態において、ユーザによって再起動スイッチを入力する操作がされた場合、再起動制御部61が、復帰待ち時間が経過した後に、障害物検出部57によって障害物検知領域内に存在する物体を障害物として検出する障害物検出を再開させ、自律走行を開始させる。
図10(a)は、自律走行装置1が通常走行をしている状態を示している。ここでは、車両の進行方向のみならず、車両の周囲の360度全体について、円形の障害物検知領域が設定され、所定の半径内にある障害物が検出可能な状態である。
図10(b)は、図10(a)のように通常走行をしていた時に、進行方向前方に、障害物を検出して、停止した状態を示している。ここでは、障害物検出機能も停止する。
停止状態では、走行機能や障害物検出機能は停止するが、再起動スイッチ60の入力(押下)有無の確認機能は有効としておく。
この停止状態において、ユーザが自律走行装置のところまで来て、停止原因を調査し、必要ならば、障害物を取り除き、走行を再開しても支障のない状態にする。
その後、ユーザは、自律走行装置の走行を再開するために、再起動スイッチSW1を押し下げる。図10(c)の場合は、ユーザが再起動スイッチSW1のある左後方の車輪の近傍に近づき、再起動スイッチSW1を押し下げる。
図10(d)は、ユーザが再起動スイッチSW1を押し下げた直後で、ユーザが自律走行装置から離れようとする状態を示している。再起動スイッチSW1を押し下げた直後は、まだ停止状態である。
図11(a)は、図10(d)と同一の停止状態を示している。
図11(b)は、停止状態において、復帰待ち時間77が経過するのを待っている状態を示している。上記したように、ユーザが再起動スイッチを押した時、予め設定された復帰待ち時間77のタイマーが起動され、復帰待ち時間77が経過するのを待つ。
この復帰待ち時間77が経過する間は、ユーザを障害物として検出しないようにするために、障害物検出機能を停止しておく。
ユーザは、復帰待ち時間77が経過する間に、自律走行装置1からできるだけ遠くに移動する。
ここでは、図10(a)と同様に、円形の障害物検知領域が設定され、所定の半径内にある障害物が検出可能な状態である。
障害物検知領域に、障害物がなくユーザもいない場合は、通常どおりの走行に戻る。
なお、上記実施例では、円形の障害物検知領域の全体についての障害物検出機能の実行を、復帰待ち時間77が経過するまで、遅らせるようにした。ただし、障害物検出機能の実行を遅らせる領域を、再起動スイッチSW1が設置された位置の近傍の領域に限定してもよい。
ここでは、再起動スイッチが入力された後、所定の時間が経過する間に、ユーザがいなくなったことを検出し、ユーザの不在を検出した後に、走行を開始する実施例について説明する。
図12に、ユーザが再起動スイッチを押し下げた後、ユーザが自律走行装置から離れ、自律走行装置が走行を開始するまでの実施形態2の概略説明図を示す。
図12(a)は、図10(d)と同一の停止状態を示している。
図12(b)は、停止状態において、ユーザが再起動スイッチを押した直後に、ユーザの不在検出機能を開始した状態を示している。ユーザが再起動スイッチを押した直後は、ユーザがまだ近くにいる可能性が高いが、すぐに障害物検出機能を開始させ、所定のユーザ不在検知領域を設定して、そのユーザ不在検知領域の中に、まだユーザがいることを検出し、その後所定の時間内に、そのユーザがいなくなることを検出する。
ユーザがいなくなったことを検出した場合は、ユーザ以外の障害物を検出する障害物検出機能に切り替えて、走行を再開する。
障害物検知領域に、障害物がなくユーザもいない場合は、通常どおりの走行に戻る。
このように、ユーザが、自律走行装置に取り付けられた再起動スイッチSW1を実際に押し下げる操作をした後、すぐに障害物検出機能を開始させ、再起動スイッチを押したユーザがいなくなったことを検出した場合に、走行を再開しているので、再起動スイッチSW1の操作をしたユーザを障害物として検出することを確実に防止し、復帰待ち時間77が経過するのを待つこともなく、再起動後の走行の安全性を確保することができる。
なお、再起動スイッチを押したユーザがいなくなったことを検出する方法として、LIDARのほかに、カメラ55を利用し、カメラ55を再起動スイッチのある方向に向けてユーザの画像を撮影することで、ユーザの存在と不在を検出してもよい。
ここでは、実施形態2と同様に、再起動スイッチが入力された後、所定の時間が経過する間に、ユーザがいなくなったことを検出するが、ユーザの不在を検出する領域を限定する実施例について説明する。
図13に、ユーザが再起動スイッチを押し下げた後、ユーザが自律走行装置から離れ、自律走行装置が走行を開始するまでの実施形態3の概略説明図を示す。
図13(a)は、図10(d)と同一の停止状態を示している。
ここでも、実施形態2と同様に、ユーザが再起動スイッチを押した直後に、すぐに障害物検出機能を開始させるが、図12(b)と異なり、ユーザ不在検知領域を、再起動スイッチのある位置の近傍に限定して設定する。図13(b)では、再起動スイッチSW1が、左後方の車輪の近傍に設置されているので、自律走行装置の左側の領域部分を、ユーザ不在検知領域として設定する。この制限されたユーザ不在検知領域の中に、まだユーザがいることを検出し、その後所定の時間内に、そのユーザがいなくなることを検出する。
ユーザがいなくなったことを検出した場合は、実施形態2と同様に、ユーザ以外の障害物を検出する障害物検出機能に切り替えて、走行を再開する。
このように、再起動スイッチSW1を実際に押し下げる操作をしたユーザは、再起動スイッチSW1のある位置から遠ざかる方向に移動することが多いと考えられるので、ユーザ不在検知領域を再起動スイッチのある位置の近傍に限定して設定しても、ユーザを障害物として検出することを確実に防止し、再起動後の走行の安全性を確保することができる。
ここでは、再起動スイッチが入力された後、ユーザが障害物検知領域の外に移動するまでの所定の時間が経過する間は、障害物を検出する領域を限定する実施例について説明する。
図14に、ユーザが再起動スイッチを押し下げた後、ユーザが自律走行装置から離れ、自律走行装置が走行を開始するまでの実施形態4の概略説明図を示す。
図14(a)は、図10(d)と同一の停止状態を示している。
ここでは、実施形態2などと同様に、ユーザが再起動スイッチを押した直後に、すぐに障害物検出機能を開始させるが、図13(b)と異なり、図13(b)のユーザ不在検知領域を除く領域を、障害物検出機能を実行する障害物検知領域に設定する。
すなわち、ユーザがまだいる可能性の高い再起動スイッチのある位置の近傍は、障害物の検出を行わないようにする。
ただし、ユーザがいる可能性の低い図14(b)の障害物検知領域では、再起動スイッチを押した直後から、障害物検出機能を開始する。
図14(c)は、走行を再開した状態を示しており、図12(c)と同様に、円形の障害物検知領域が設定され、所定の半径内に存在する障害物が検出可能な状態である。
また、復帰待ち時間が経過した後に、障害物検知領域を、図14(b)の状態から、図14(c)の状態にいきなり広げるのではなく、時間の経過とともに、図14(b)の障害物検知領域の状態から、再起動スイッチがある近傍の領域部分の大きさを徐々に広げていき、復帰待ち時間が経過した後に、図14(c)の円形の障害物検知領域の大きさになるようにしてもよい。
ここでは、再起動スイッチが入力された後、障害物検出機能を再開した場合に、障害物検出に利用する手段を限定する実施例について説明する。
すなわち、検知領域設定部62が設定した障害物検知領域内に存在する物体を検出できるように、再起動制御部61が、LIDAR51、カメラ55および複数の超音波センサのうち少なくともいずれか1つ以上を起動させる。
ただし、この実施形態では、障害物検出に利用する手段として、LIDAR、カメラおよび超音波センサを備えるものとするが、障害物検出に利用する手段を、LIDAR、カメラおよび超音波センサに限定するものではない。
ここでは、障害物検出に利用する手段として、超音波センサ(A1)と、2D LIDER(A2)と、3D LIDER(A3)と、カメラ(A4)の4つを利用する場合を示している。
超音波センサとしては、車両の進行方向に対する前面に2箇所、左側側面に1箇所、右側側面に1箇所、後面に2箇所配置した場合を示している。また、領域A1は、それぞれの超音波センサの障害物検知領域の一実施例を示している。
LIDERは、上記したように、車両の進行方向に対する前面に配置されているが、領域A2は、2D LIDERの障害物検知領域を示し、領域A3は、3D LIDERの障害物検知領域を示している。領域A4は、車両の進行方向に対する前面に配置されたカメラの障害物検知領域を示している。
だだし、再起動スイッチが入力された後、障害物検出機能を再開する場合、たとえば、図8のように、障害物検知領域を、再起動スイッチのある位置の近傍を除く領域に設定する場合は、起動させる4つの手段の範囲を、次のように制限する。
超音波センサについては、左側側面に設置した超音波センサは停止し、その他の超音波センサは、起動させる。
2D LIDERについては、再起動スイッチのある位置の近傍の領域は除き、その他の領域で起動させる。3D LIDERの障害物検知領域は、車両の進行方向に対する前面方向のみであるので、通常どおり起動させる。
カメラについては、再起動スイッチのある位置の近傍の領域は除き、その他の領域で起動させる。
このように、障害物検知領域を制限する場合は、設定された障害物検知領域の位置と方向に基づいて、障害物検出に利用する手段の起動状態を、設定すればよい。
ここでは、再起動スイッチが入力された後、障害物検出機能を再開した場合に、障害物がまだ残っていることを検出した場合に障害物を回避する実施例について説明する。
具体的には、再起動制御部61が、障害物検出部57によって障害物検知領域内に存在する物体を障害物として検出する障害物検出を再開させた後に、障害物検知領域内に、障害物が検出された場合、検出された障害物に衝突しない方向に、走行制御部が、車体を走行させるようにする。
図16(a)は、通常走行時に、進行方向に障害物を検出して停止した状態を示している。
停止状態において、ユーザが再起動スイッチを入力したが、図16(a)で検出された障害物が、そのまま残っていたとする。
この状態で、障害物検出機能を再開した場合、その障害物が障害物検知領域にあれば、その障害物を障害物として検出し、再度停止してしまう。そこで、図16(a)のように、障害物を検出して停止した場合、障害物が存在している位置や方向などの情報を記憶しておく。
ただし、再起動後の自律走行装置の進行方向が、記憶した障害物が存在する方向でない場合は、障害物に衝突することがないので、障害物検知領域内に障害物を検出していても、自律走行を再開するようにする。
図16(b)に、障害物が存在する場合に、再起動後の走行可能方向の実施例を示す。
図16(b)に示すような位置に障害物が存在する場合、たとえば、図16(b)の7つの矢印で示す方向が、走行可能方向である。ただし、走行可能方向は7つの矢印で示す方向に限ることはなく、障害物に衝突しない方向であればよい。
また、進行方向を変更した後、障害物検知領域に障害物が検出されなくなった場合は、360度あらゆる方向に走行できるようにすればよい。
ここでは、再起動スイッチが入力された後、距離検出部51が検出することのできる物体までの検出最大距離に対応させて、復帰待ち時間の長さを設定する実施例について説明する。
図17に、障害物検出機能を再開した後に、障害物を検出することのできる距離が異なる場合に、異なる復帰待ち時間を設定する実施例の概略説明図を示す。
たとえば、LIDAR51を利用して障害物を検出する場合、LIDAR51が検出することのできる物体までの検出最大距離(以下、検出可能距離とも呼ぶ)は、LIDARの距離検出機能の性能によって制限される。LIDARの性能によって、障害物を検出できる検出最大距離が比較的長い場合もあれば、短い場合もある。
そこで、検出最大距離が比較的長い場合は、復帰待ち時間の長さを予め長く設定する。また、検出最大距離が比較的短い場合は、復帰待ち時間の長さを予め短く設定する。
図17(a)の検出可能距離R1は、図17(b)の検出可能距離R2よりも短いとする(R1<R2)。
この場合、図17(a)の停止状態において、検出可能距離R1が比較的短い場合は、ユーザが再起動スイッチを入力した後、比較的短い復帰待ち時間T1の経過後に、障害物検出機能が再開される。
一方、図17(b)の停止状態において、検出可能距離R2が比較的長い場合は、ユーザが再起動スイッチを入力した後、比較的長い復帰待ち時間T2の経過後に、障害物検出機能が再開される。復帰待ち時間T2は、復帰待ち時間T1よりも長い時間が設定されるものとする(T2>T1)。
また、検出可能距離が比較的短い場合は、ユーザは比較的早く障害物検知領域の外に移動することができると考えられるので、障害物検出機能を再開するまでの時間を短く設定してもよい。したがって、障害物検出機能を再開するまでの時間を短くすることにより、できるだけ早く、安全な自律走行を再開することができる。
上記した実施形態2と3において、ユーザの不在検出をする場合、カメラで、再起動スイッチを入力したユーザを撮影し、人物認識をしてもよい。
人物認識をするために、再起動スイッチの入力操作をすることができる特定の人物の画像データを、記憶部70に、予め記憶しておく。
カメラで撮影した人物の画像が、記憶部70に予め記憶されていた特定の人物の画像データに一致する場合は、実施形態2や3のように、ユーザの不在検知領域を設定し、ユーザが、ユーザ不在検知領域の外に出るのを待ってから、通常どおり、障害物検出機能を再開すればよい。
これによれば、信頼できる特定のユーザを障害物として検出することを確実に防止し、再起動後の走行の安全性を確保することができる。
これによれば、信頼できない不審者が再起動スイッチを入力した可能性があるので、障害物検出機能を迅速に再開することによって、不審者を障害物として検出して、警報などのセキュリティ機能を起動させることにより、再起動後の走行の安全性を確保することができる。
6 ネットワーク、 10 車体、 12R 右側面、 12L 左側面、
13 前面、14 後面、 15 底面、 16 収容スペース、 18 カバー、
21 前輪、21a 車軸、 21b スプロケット、 22 後輪、
22a 車軸、 22b スプロケット、 23 ベルト、 31 前輪、
31a 車軸、 31b スプロケット、 32 後輪、 32a 車軸、
32b スプロケット、 33 ベルト、 40バッテリ、 41R 電動モータ、
41L 電動モータ、 42R モータ軸、 42L モータ軸、
43R ギアボックス、 43L ギアボックス、 44R 軸受、44L 軸受、
50 制御部、 51 距離検出部(LIDAR)、 51a 発光部、
51b 受光部、 51c 走査制御部、 51d レーザー、
52 走行制御部、 53 車輪、 54 通信部、 55 カメラ、
56 画像認識部、 57 障害物検出部、 58 位置情報取得部、
59 充電池、 60 再起動スイッチ、 61 再起動制御部、
62 検知領域設定部、 70 記憶部、 71 入力画像データ、
72 測定距離情報、 73 現在位置情報、 74 経路情報、
75 送信監視情報、 76 障害物情報、 77 復帰待ち時間、
78 スイッチ位置情報、 91 通信部、 92 監視制御部、
93 記憶部、93a 受信監視情報、 100 物体
Claims (12)
- 車体と、
車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、
所定の障害物検知領域内に存在する物体を検出する障害物検出部と、
前記車体に設置され、停止状態から車体の走行を再開させるための再起動スイッチと、
ユーザによって前記再起動スイッチを入力する操作がされた場合に、前記再起動スイッチを入力する操作をしたユーザが前記障害物検知領域の外に移動するまでは、車体の走行再開前に、前記障害物検出部が前記ユーザを障害物として検出しないように、前記障害物検知領域の全体である全体領域から所定の除外領域を除外した領域である部分領域において前記障害物検出部による障害物検出を行い、前記ユーザが前記障害物検知領域の外に移動した後は、前記全体領域における前記障害物検出部による障害物検出と車体の走行を再開させる再起動制御部とを備えたことを特徴とする自律走行装置。 - 前記再起動スイッチを入力する操作がされてから前記全体領域における前記障害物検出を再開させるまでの復帰待ち時間を記憶した記憶部をさらに備え、
前記車体の停止状態において前記再起動スイッチを入力する操作がされた場合、前記再起動制御部が、前記復帰待ち時間が経過した後に、前記障害物検出部によって前記全体領域に存在する物体を障害物として検出する障害物検出を再開させることを特徴とする請求項1に記載の自律走行装置。 - 前記除外領域は、前記再起動スイッチが設置された位置の近傍領域である、請求項1または2に記載の自律走行装置。
- 前記再起動スイッチを入力する操作がされた場合、前記障害物検出部は、ユーザ不在検知領域内にユーザが存在しなくなったか否かの検出を行い、前記障害物検出部によって前記ユーザ不在検知領域内にユーザが存在しなくなったことを検出した場合に、前記障害物検出部によって前記全体領域に存在する物体を障害物として検出する障害物検出を再開させることを特徴とする請求項1に記載の自律走行装置。
- 前記ユーザ不在検知領域は、前記再起動スイッチが設置された位置の近傍の領域のみに設定されることを特徴とする請求項4に記載の自律走行装置。
- 前記再起動スイッチは、1つの入力部材、または、前記車体の異なる位置に設置される複数個の入力部材であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の自律走行装置。
- 前記再起動制御部が、前記障害物検出部によって前記全体領域内に存在する物体を障害物として検出する障害物検出を再開させた後に、前記全体領域内に、障害物が検出された場合、前記検出された障害物に衝突しない方向に、前記走行制御部が、車体を走行させることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の自律走行装置。
- 前記障害物検知領域に所定の光を出射して、前記障害物検知領域内に存在する物体によって反射された反射光を受光して、前記物体までの距離を検出する距離検出部をさら備え、
前記障害物検出部が、前記距離検出部によって距離が検出された物体の位置を検出することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の自律走行装置。 - 車体と、
車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、
所定の障害物検知領域内に存在する物体を検出する障害物検出部と、
前記車体に設置され、停止状態から車体の走行を再開させるための再起動スイッチと、
ユーザによって前記再起動スイッチを入力する操作がされた場合に、前記再起動スイッチを入力する操作をしたユーザが前記障害物検知領域の外に移動するまでは、車体の走行再開前に、前記障害物検出部が前記ユーザを障害物として検出しないように、前記障害物検知領域の全体である全体領域から所定の除外領域を除外した領域である部分領域において前記障害物検出部による障害物検出を行い、前記ユーザが前記障害物検知領域の外に移動した後は、前記全体領域における前記障害物検出部による障害物検出と車体の走行を再開させる再起動制御部と、
前記再起動スイッチを入力する操作がされてから前記全体領域における前記障害物検出を再開させるまでの復帰待ち時間を記憶した記憶部と、
前記障害物検知領域に所定の光を出射して、前記障害物検知領域内に存在する物体によって反射された反射光を受光して、前記物体までの距離を検出する距離検出部を備え、
前記車体の停止状態において前記再起動スイッチを入力する操作がされた場合、前記再起動制御部が、前記復帰待ち時間が経過した後に、前記障害物検出部によって前記全体領域に存在する物体を障害物として検出する障害物検出を再開させ、
前記障害物検出部が、前記距離検出部によって距離が検出された物体の位置を検出し、
前記距離検出部が検出することのできる物体までの検出最大距離に対応させて、前記復帰待ち時間を設定することを特徴とする自律走行装置。 - 前記距離検出部は、所定の障害物検知領域内の2次元空間または3次元空間にレーザーを出射し、前記障害物検知領域内の複数の測点における距離を測定するLIDARを用い、
走行方向を含む所定の空間を撮影する撮像部と、前記車体の所定の位置に設置され車体の近傍にある物体までの距離を測定する複数の超音波センサとをさらに備え、
前記障害物検知領域内に存在する物体を検出できるように、前記再起動制御部が、前記LIDAR、前記撮像部および前記複数の超音波センサのうち少なくともいずれか1つ以上を起動させることを特徴とする請求項8に記載の自律走行装置。 - 車体と、車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、所定の障害物検知領域内に存在する物体を検出する障害物検出部と、前記車体に設置され、停止状態から車体の走行を再開させるための再起動スイッチと、再起動制御部とを備えた自律走行装置の再起動方法であって、
前記再起動制御部が、ユーザによって前記再起動スイッチを入力する操作がされたか否かを検出し、
前記再起動スイッチの入力操作を検出した場合、前記再起動スイッチを入力する操作をしたユーザが前記障害物検知領域の外に移動するまでは、車体の走行再開前に、前記障害物検出部が前記ユーザを障害物として検出しないように、前記障害物検知領域の全体である全体領域から所定の除外領域を除外した領域である部分領域において前記障害物検出部による障害物検出を行い、前記ユーザが前記障害物検知領域の外に移動した後は、前記全体領域における前記障害物検出部による障害物検出と、前記走行制御部による車体の走行とを再開させることを特徴とする自律走行装置の再起動方法。 - 駆動部材を制御して車体を走行させる走行制御機能と、
所定の障害物検知領域内に存在する物体を検出する障害物検出機能と、
前記車体に設置され停止状態から車体の走行を再開させるための再起動スイッチの入力を検出する機能と、
ユーザによって前記再起動スイッチを入力する操作がされたことを検出した場合に、前記再起動スイッチを入力する操作をしたユーザが前記障害物検知領域の外に移動するまでは、車体の走行再開前に、前記ユーザを障害物として検出しないように、前記障害物検知領域の全体である全体領域から所定の除外領域を除外した領域である部分領域において障害物検出を行い、前記ユーザが前記障害物検知領域の外に移動した後は、前記全体領域における障害物検出と車体の走行を再開させる再起動制御機能とを、コンピュータに実現させるためのプログラム。
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