JPH02270006A - 自律走行車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は自律走行車両に関する。

（従来の技術） 近年、本発明者等は、車両に走行路を撮像するカメラを
備え、走行路上の白線など案内線に沿って車両を自律的
に走行させると共に、車両を円滑に動作させるため、そ
の動作制御にファジィ−制御を取り入れた自律走行車両
を提案した（例えば特願昭６３−５０３４４）。

この自律走行車両におけるファジィ−制御の概・念を示
すと、「大きい」　「中くらい」　「小さいｊなどと予
め分類された操舵に関するずれの大きさ区分に応じて所
定の操舵制御量を定める複数の制御ルールと、実際ずれ
の各区分に該当する確からしさをファジィ−集合で示す
メンバシップ関数とを用い、該関数で求めた実際ずれの
各大きさ区分に該当する確からしさを前記制御ルールに
対応させ、各制御ルールの総和で操舵制御量をけ決定す
るようにしたものである。

したがって、このファジィ−制御による自律走行車両に
よれば、地図データをもとに予め設定した目標点に対し
て自律走行させると共に前記カメラで撮像した路面状況
に応じ自動設定された目標点に対し、例えば一定距離Ｌ
ｍ先での予測値と自動設定された目標値とのずれ量（偏
差）Δを演算し、これを前記の制御ルールに適用するこ
とにより適切な操舵制御が為される。

より詳しくは、前記制御ルールに大きなずれ△に対して
は太き目の制御量を与え、小さなずれに対しては小さ目
の制御量を与えるよう複数区分毎に規約しておき、実際
ずれ量Δに応じて該当する制御ルールの重要度を高め、
全制御ルールの加重平均を取ることにより円滑な操舵制
御を行っている。

前記制御ルール及びメンバシップ関数は、直線路走行、
曲線路走行、障害物回避走行を始めとして、交差点での
旋回走行など、各種走行場面毎に走行シミュレーション
を繰り返して設定されるものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の如〈従来より提案されている自律
走行車両にあっては、障害物回避走行につき、次の様な
問題点があった。

すなわち、従来の障害物回避走行は、障害物に対して特
別の走行パターンを定め、障害物回避走行に際しては、
通常のファジィ−制御をこの走行パターンに切換えるよ
うな構成であった。

したがって、障害物回避走行にあっては、ファジィ−制
御を障害物回避のための走行パターンに切換え、操舵制
御に関していわゆる盲運転を行わせるため、障害物より
一定距離手前で急減速しなければならなかったり、切換
時点で急なステアリング制御が行われることがあり走行
安定性に欠けるという問題点があった。

そこで本発明は、障害物の回避走行に際し、走行安定性
が良好な自律走行車両を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決する本発明の自律走行車両は、その概要
を第１図に示すように、走行路面の案内線及び障害物な
ど路面状況を撮像する撮像手段１と、該手段１の撮像信
号に基いて前記路面の案内線を識別しこの案内線に沿っ
てファジィ−制御により車両を自律走行させる走行制御
手段２と、前記撮像信号に基いて前記路面の障害物を判
別する障害物判別手段３と、該手段３で判別された障害
物の回りに前記走行制御手段２が前記案内線に代え該案
内線に対して連続的に使用可能の仮想案内線を設定する
仮想案内線設定手段４を備えたことを特徴とする。

（作用） 本発明では、走行路面の案内線及び障害物など路面状況
を撮像する撮像手段１と、該手段１の撮像信号に基いて
前記路面の案内線を識別しこの案内線に沿ってファジィ
−制御によ′り車両を自律走行させる走行制御手段２を
設けている。

又、前記撮像信号に基いて前記路面の障害物を判別する
障害物判別手段３と、該手段３で判別された障害物の回
りに前記走行制御手段２が前記案内線に代え該案内線に
対して連続的に使用可能の仮想案内線を設定する仮想案
内線設定手段４を設けている。

したがって、前記走行制御手段２は、通常の走行路では
路肩や白線など案内線に沿ってファジィ−制御により自
律走行することができ、障害物回避走行では、通常の案
内線に対しこれと連続的に接続される障害物回避走行の
ための仮想案内線に沿ってファジィ−制御で連続的に自
律走行することができる。

ただし、ファジィ−制御のあいまいに関する性質上、通
常走行でのファジィ−制御の内容と障害物回避走行での
ファジィ−制御の内容は同一のものに限られる必要はな
い。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

第２図に示すように、本例の自律走行車両は、車両本体
５にカメラ６を備え、このカメラ６で撮像した路面７の
案内線８としての白線や路肩、障害物９など路面構造の
情報により、以下に示す画像処理を行いつつ自律的に走
行する。

第３図に示すように、制御装置は、前記カメラ６を含め
た撮像部１０と、画像処理装置１１と、地図情報記憶部
１２に接続された大局的走行制御部１３と、この制御部
１３及び前記画像処理装置１１と接続された操舵制御部
１４と、この制御部１４に接続された障害物処理部１５
と、前記操舵制御部１４から出力される舵角の変位指令
に基いてステアリングを駆動するステアリング駆動部１
６とで構成されている。

前記大局的走行制御部１３は、前記地図情報記憶部１２
中の地図情報を参照し、予め設定された複数通過点での
目標姿勢、案内線８に対する目標位置、目標速度などの
経路データに基いて操舵に関する制御量を設定するもの
である。

一方、前記操舵制御部１４は、前記画像処理装置１１の
画像データを入力し、前記大局的走行制御部１３で設定
された制御量にファジィ−制御により演算された制御量
を加えて前記ステアリング駆動部１６に総合的な舵角の
変位指令を出力するものである。

前記障害物処理部１５は前記画像処理装置１１より画像
データを入力し、車両５の前方側の障害物９を判別する
と共に前記操舵制御部１４に障害物回避走行に対しての
情報を提供するものである。

まず、第４図は一般的な操舵制御量の算出手順を示すフ
ローチャートである。

ステップ４０１では、大局的走行制御部１３に予め設定
された経路データにより第５図に示すように現在通過区
間の始点及び終点に相当する目標点Ａ、Ｂの姿勢データ
θ４．θ８をレジスタより入力する。１３Ｌ、１．３Ｒ
は左右の案内線を示す。

この姿勢データθ４．θ８は、各目標点Ａ、Ｂにおいて
在るべき車両姿勢を示すものである。つまり、その前の
目標点（図示せず）より始めの目標点Ａに侵入してきた
車両は進行方向をθ＾とすべきであり、次いで到達する
目標点Ｂでの姿勢はθ８で在るべきことが示されている
。

そこでステップ４０２では、次の目標点Ｂまでの残距離
ｒを図示しない距離カウンタより入力し、ステップ４０
３で経路データに関する舵角の変位指令ΔＳＴ°を次式
により演算する。

△Ｓ、　−ｄｒｌ　　・θＡ　＋　（１ｄｒｌ　）　　
・θＢ−θｄｔｌ　−ｍｉｎ　　（１，ｒ／ｒｏ　１こ
こに、θは現在舵角、ｄｒｆは残距離「が目標点Ｂに一
定距離ｒｏ　（例えば５ｍ）まで近ずくまでは「１」で
一定距離ｒＯより小さくなってからは残距離「が小さく
なるほど１からゼロ（０）に近づくよう定義した関数で
ある。

つまり、この変位指令△ＳＴは、目標点Ａでは目標姿勢
θ９、目標点Ｂでは目標姿勢θＢとなるよう目標点手前
側から次第に変更するよう指定した第５図に破線で示す
目標姿勢θ０に対するずれ量を示すものである。このよ
うにして求められた舵角の変位指令△ＳＴは操舵の基本
的な量であると言える。

次に、ステップ４０４ては、第６図に破線で示すように
、実線で示す車両５の現在状態に対し車速■に応じて設
定される距離ＬＩｌｌ先に中間目標点Ｃを自動設定し、
この目標点Ｃにおける目標位置ＸＣｓ目標姿勢θＣに対
し位置のずれ量△Ｘ及び舵角のずれ量△θを算出する。

Ｌ−ＬＱ　＋０．２５Ｖ ΔＸ−Ｘｃ−Ｘ △θ−θ。−〇 ただし、ＬＯは一定距離、又は舵角をそのままとした場
合の目標点Ｃでの予測位置である。

次いで、ステップ４０５ては、各ずれ量△Ｘ。

△θに対し第７図及び第８図に示すメンバシップ関数を
適用し、各ずれ量△Ｘ、△θに対し、ずれの大きさを示
す各区分子−ＢＪ　　ｒ−Ｍｌ　　ｒＳＪｒ＋ＭＪ　　
ｒ＋ＢＪに相当する確からしさのメンバシップ値μＸ１
μｍを求める・ 例えば、最大評価値Ｍａｘ△Ｘが例えば６偏であるとす
ると、位置のずれ量△Ｘが１ｍの場合、区分「Ｓ」に相
当するメンバシップ値は０．７で、区分「十Ｍ」に相当
するメンバシップ値は０．３で、他の区分のものは全て
ゼロ（０）であるが如くである。角度のずれ量△θにつ
いても同様にメンバシップ値μθが設定される。

次に、ステップ４０６では、第９図の表に示す２５の制
御ルールを用い、これに算出されたメンバシップ値を与
え、加重平均を取ることにより、ファジィ−制御の舵角
の変位指令△Ｓｇを算出する。

すなわち、第９図に示す制御ルールは、ｔｒΔＸｌ５Ｘ
ａｎｄ△θｉｓθｔｈｅｎΔＳ−Ａ　（Ｘ、　　θ）な
る式で与えられているので、次式により全ルールに対す
る加重平均をとることによりファジィ−制御の舵角の変
位指令△Ｓｇを求めることができる。

（この頁以下余白） すなわち、本例の加重平均は、各制御ルールで設定され
る変位指令Ａ　（Ｘ、　　θ）にずれ量の小さい方のメ
ンバシップ値を乗じこれら総和の加重平均をとる。ここ
で、小さい方のずれ量に重点を置いたのは、極大値によ
る急激なステアリング操作を避け、より安定な走行を可
能とするためである。

ステップ４０７では、ステップ４０３及びステップ４０
６で求めた舵角の変位指令△Ｓ□、△Ｓｇの和を求める
。

△Ｓ−ΔＳＴ＋△Ｓｇ 以上により演算された舵角の変位指令△Ｓは、第３図に
示すステアリング駆動部１６に出力され、現在舵角θに
変位ΔＳを与えるようステアリングが駆動される。

したがって、車両５は第５図に示すように、予め設定さ
れた経路データに従って例えば左側案内線８Ｌに沿って
自律走行すると共に、途中で指定の経路を外れ又は指定
の姿勢と異なる姿勢をとるときには、第４図のステップ
４０３で演算される変位指令６８丁によってステアリン
グを適正に制御することが可能である。と同時に、本例
ではカメラ６によって路面７が撮像され第６図に示すよ
うに、所定の制御周期毎にＬｆｆｌ先に中間目標点Ｃが
自動設定されこの目標点Ｃに定める目標値Ｘｃ。

θＣに対し、ファジィ−制御でステアリングの変位指令
△Ｓｇが与えられることになる。

次に第１０図は、障害物回避走行方式を示すフローチャ
ートである。

前記障害物処理部１５は、ステップ１００１で画像情報
を入力し、ステップ１００２を介してステップ１００３
で障害物９を発見すると、ステップ１００４で障害物回
避のための仮想案内線Ｅ。

を自動設定する。

この仮想案内線Ｅ、の設定方式の詳細を第１１図に示し
た。

すなわち、第１１図のステップ１１０１では、第１２図
に示すような障害物９に対し、条件設定する。

ここでの条件設定は障害物９の前後に障害物回避走行の
区間を定めるための支点Ｐ１及び終点Ｐ２を設定すると
共に現在走行線Ｌ１に対し左側案内線８Ｌに沿っての走
行である場合、右側案内線８Ｒとの間で通過可能の範囲
で障害物９の側近において通過すべき走行線Ｌ２を設定
するものである。右側走行の場合でも同様である。

本例での支点Ｐ１及び終点Ｐ２は、障害物９からｙｏｍ
離れた′距離で対称的に設定されるものとする。距離ｙ
ｏは障害物回避を円滑に行えるよう車速に応じて設定さ
れる距離である。

次に、ステップ１１０２では、第１３図に示すような現
在走行線Ｌ１の重要度を示すファジィ集合Ｆ１と障害物
回避走行線Ｌ２の重要度を示すファジィ−集合Ｆ２を定
め、各ファジィ−集合ＦＩ。

Ｆ２をそれぞれ距離ｙ軸に対しゼロ（０）点及びｙｏ点
に配置し、この位置での両集合の交わり度μαを求める
。この交わり度μαは０〜１のメンバシップ値で与えら
れ、初期においてはゼロ（０）となるよう各集合Ｆ、、
Ｆ２を定めている・そこで・ステップ１１０３．１１０
４では、車両５が障害物９に近づくにつれ、第１３図の
ファジィ−集合Ｆ２を第１４図に示すように初期の１０
位置からゼロ（０）点へ、そして−ｙｏ位置へ順次移動
させるよう所定の量△ｙづつ減算し、ステップ１１０２
で次式により第１２図に破線で示す仮想案内線Ｅ、を生
成すべく左側案内線８Ｌに対する位置ｌｘとして各ポイ
ント値を得る。

愛Ｘ−愛１　（１−μα）−髪２μα かくして得られた仮想案内線Ｅ、は、第１２図に示すよ
うに画定行線り、、Ｌ２に対し連続的に接続され、かつ
滑らかに接続された理想的な曲線となる。この曲線ＥＯ
はステップ１１０５で分散データ（第１６図参照）とさ
れ、ステップ１１０６で基本操舵角θ０　（距離ｙの変
数）が設定される。

そこで、第１０図に示すステップ１００５では、現在走
行線Ｌ１と仮想案内線Ｅｏを接続し、ステ・ツブ１００
６で第４図に示したファジィ−制御によって現在走行線
Ｌ１接続された障害物回避走行線Ｅｏ上に車両５をファ
ジィ−制御で案内する。

ステップ１００６でのファジィ−制御は第４図に示すも
のと同一、即ち基本操舵角θ０　（第５図参照）を設定
し、仮想案内線ＥＯに対する位置及び角度のずれ△Ｘ、
△θ（第６図参照）に対してファジィ−制御を実行する
ものである。

ステップ１００２で障害物通過が確認されるとステップ
１００３で次の障害物９が現われるまでステップ１００
６で通常の案内線８Ｌに沿ったファジィ−制御が行われ
る。

したがって、本例の障害物回避走行では、現在走行線Ｌ
１に対し仮想案内線ＥＯが連続的に円滑に接続され、全
区間を通じて走行安定性の良好なファジィ−制御が行わ
れる。

障害物回避走行中における視点距離りは通常の走行に対
し比較的短い距離としておくとよい。

又、車両Ｖが高い場合には障害物回走行線Ｌ２の重要度
を高めるべきであるので、第１５図に示すようにいずれ
か一方又は両方のファジィ−集合Ｆ、、Ｆ２に速度に比
例した量１ｒｃｊ　−Ｖｌだけ幅方向に拡大又は縮小し
変形するようにしてもよい。

さらに、第１６図に示すように第１３図に示すファジィ
−集合Ｆ、、Ｆ２を分散データで表現しておけば、第１
４図に示す交わり度合いμαの演算速度を高めることが
でき、又第１５図に示す車速Ｖに悪口た変形を容易に行
うことができる。

上記実施例では、現在走行線り、に対して仮想案内線Ｅ
Ｏを接続したが、この仮想案内線Ｅｏに所定のオフセッ
ト量愛０を与え案内線８Ｌに対して設定するようにして
もよい。

又、上記実施例では、第１０図のステップ１００６で、
障害物回避走行のファジィ−制御を第４図に示す通常の
ファジィ制御と同様に行ったが、障害物回避走行では、
基本操舵角θ０を設定せず、ずれ量ΔＸ、△θのみによ
り操舵制御をし、或いは他の制御ルールによってファジ
ィ−制御をすることも可能である。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、適宜の
設計的変更を行うことにより、この他適宜の態様で実施
し得るものである。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明は、特許請求の範囲に記載の通りの
自律走行車両であるので、障害物の回避に際し特別の減
速をさせる必要がなく、円滑に陣・書物を回避すること
ができ、走行安定性が良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示すブロック図、第２図以下は
本発明の実施例を示し、第２図は自律走行車両の外観を
示す説明図、第３図は制御装置のブロック図、第４図は
一般的な操舵制御量の演算方式を示すフローチャート、
第５図は経路データによる操舵方式を示す説明図、第６
図は一般的なファジィ制御方式を示す説明図、第７図及
び第８゛図はメンバシップ関数の説明図、第９図はファ
ジィ−制御の制御ルールを示す説明図、第１０図は障害
物回避走行方式を示すフローチャート、第１１図は仮想
案内線の自動設定方式を示すフローチヤード、第１２図
仮想案内線の設定方式の説明図・第１３図は現在走行線
及び障害物回避走行線の重要度を示すファジィ−集合の
説明図、第１４図はファジィ−集合の移動方式を示す説
明図、第１５図はファジィ−集合の変形例を示す説明図
、第１゜６図は分散データで表わしたファジィ−集合の
説明図である。 １・・・撮像手段　　　　２・・・走行制御手段３・・
・障害物判別手段　４・・・仮想案内線設定手段５・・
・車両本体　　　　６・・・カメラ７・・・走行路　　
　　　８・・−案内線９・・・障害物　　　　　１０・
・・撮像部１］−・・・画像処理装置　　１２・・・地
図情報記憶部１３・・・大局的走行制御部　１４・・・
操舵制御部１５・・・障害物処理部　１６・・・ステア
リング駆動部Ｅ、・・・仮想案内線 Ｆｌ・・・現在走行線の重要度を示すファジィ−集合Ｆ
２・・・障害物回避走行線の重要度を示すファジィ。 −集合 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 μａ 第１４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行路面の案内線及び障害物など路面状況を撮像
   する撮像手段と、該手段の撮像信号に基いて前記路面の
   案内線を識別しこの案内線に沿ってファジィー制御によ
   り車両を自律走行させる走行制御手段と、前記撮像信号
   に基いて前記路面の障害物を判別する障害物判別手段と
   、該手段で判別された障害物の回りに前記走行制御手段
   が前記案内線に代え該案内線に対して連続的に使用可能
   の仮想案内線を設定する仮想案内線設定手段を備えたこ
   とを特徴とする自律走行車両。
2. （２）請求項１に記載の自律走行車両において、前記仮
   想案内線は、現在走行線の重要度を示すファジィー集合
   と前記障害物の近傍に設定される障害物回避走行線の重
   要度を示すファジィー集合を前記車両と前記障害物との
   間の距離に応じて相対的に移動させ、両ファジィ集合の
   重なり具合いに応じて前記現在走行線から前記障害物回
   避走行線に近づき又は離れるよう両走行線の間に設定さ
   れることを特徴とする自律走行車両。