JPH0850512A - 車両の自動走行システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易且つ確実に車両を自動走行させることが
できる車両の自動走行システムを提供する。 【構成】 車両の走行経路に沿って所定の認識物体を順
次設け、前記車両には前記認識物体を検知可能な監視装
置を搭載し、前記監視装置により前記車両の進行方向先
方に位置する前記認識物体を検知し、前記検知結果に基
づいて前記車両の進行方向を制御して、前記車両を前記
走行経路に沿って誘導するようになす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の自動走行システム
に関し、特に、走行経路に沿って配置した認識物体を用
いて車両を誘導して自動走行するようにしたシステムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、活火山の火口付近のように環境
条件などの理由で人間の立ち入ることができない場所に
おいて建設機械などの車両を進入させる必要がある場合
には、これらの車両の操作は無人で行うしかなく、よっ
て上記の車両としては無人車両が用いられる。このよう
な無人車両を操作する場合、従来は、無人車両が自己の
位置を計測器により算出し、この算出値に基づいて速度
や向きなどの操作量を決定する方法、つまり現在の自己
位置に基づいてこれら操作量をフィードバック制御する
方法が採られており、これにより無人車両を自動走行さ
せるシステムを構成していた。

【０００３】上記のような自己の位置を算出する方法と
して、従来は、ジャイロコンパス（またはジャイロコン
パスと加速時計）を位置算出センサとして用いる方法、
あるいはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎ
ｇ Ｓｙｓｔｅｍ・汎地球測位システム）を用いた方法
などが知られている。ここで、ジャイロコンパスを用い
た方法の場合、機械式ジャイロであると振動に弱いとい
う欠点があるため、衝撃に強いレートジャイロが一般的
に使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように自己の位置の算出して車両をフィードバック制御
して自動走行するシステムの場合、次のような問題があ
る。まず、レートジャイロを用いて自己の位置を算出す
るシステムの場合、レートジャイロがその構造上の問題
から頻繁にオフセットを行う必要がある。よって、オフ
セットなしで長時間使用した場合にはレートジャイロの
誤差により精度が低下してしまい、長時間継続して使用
することが困難である。

【０００５】またＧＰＳを用いて自己の位置を算出する
システムの場合は、走行している位置だけを計測するこ
としかできない。そして進行方向に関しては、傾斜計な
どのセンサを別途用いたり、あるいは過去の位置データ
を継ぎ合わせて予想するしかがなく、このため、進行方
向を正確に検知することが困難である。

【０００６】そして、以上のように、車両が自己位置を
計測器などで算出し操作量を決定する自動走行システム
では、位置センサの誤差により精度低下、あるいは進行
方向を正確に検知することができず、このため、走行速
度を遅くするなどして安全走行を確保する必要があった
という課題を有している。

【０００７】そこで本発明は上記課題を解決すべくなさ
れたもので、容易且つ確実に車両を自動走行させること
ができる、車両の自動走行システムを提供することを目
的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は、前述課題
を解決するために、車両の走行経路に沿って所定の認識
物体を順次設け、前記車両には前記認識物体を検知可能
な監視装置を搭載し、前記監視装置により前記車両の進
行方向先方に位置する前記認識物体を検知し、前記検知
結果に基づいて前記車両の進行方向を制御して、前記車
両を前記走行経路に沿って誘導するようになした技術的
手段を講じたものである。

【０００９】また、車両の走行経路の両側にそれぞれ沿
わせて所定の間隔で所定の認識物体を順次設け、前記車
両には前記認識物体を検知可能な監視装置を搭載し、前
記監視装置により前記車両の進行方向先方の前記走行経
路の両側に位置する一対の前記認識物体を検知し、前記
検知結果に基き、前記車両が前記一対の認識物体の間を
通過するように前記車両の進行方向を制御するようにな
した技術的手段を講じたものである。

【００１０】更に、車両の走行経路の両側にそれぞれ沿
わせて所定の間隔で設けられた認識物体と、前記車両に
搭載されて所定の監視範囲内における前記認識物体の有
無を検知するラダーを備えた監視装置とを有し、前記監
視範囲内における前記ラダーの前記認識物体の検知位置
に応じて前記車両の進行方向や速度を制御し、前記車両
を前記走行経路の両側に位置する一対の前記認識物体の
間を通過するように誘導するようになした技術的手段を
講じたものである。なお、ラダー（ラダーシステム）と
は、レーザにより長い距離を非接触で走査（スキャニン
グ）計測を行うシステムである。

【００１１】また車両の走行経路の両側にそれぞれ沿わ
せて所定の間隔で設けられた認識物体と、前記車両に搭
載されて所定の監視範囲内における前記認識物体の有無
を検知するラダーを備えた監視装置とを有し、前記監視
範囲を複数の計測ゾーンに分割し、前記ラダーによる前
記認識物体の検知位置が含まれる前記計測ゾーンに応じ
て前記車両の進行方向や速度を制御し、前記車両を前記
走行経路の両側に位置する一対の前記認識物体の間を通
過するように誘導するようになした技術的手段を講じた
ものである。

【００１２】更に、車両の走行経路の両側にそれぞれ沿
わせて所定の間隔で設けられた認識物体と、前記車両に
搭載されて前記認識物体を測量する監視装置とを有し、
前記車両の進行方向先方の左右両側の一対の前記認識物
体までの距離を測定し、前記測定値の差によって前記車
両の進行方向を制御し、前記車両を前記走行経路の両側
に位置する一対の前記認識物体の間を通過するように誘
導するようになした技術的手段を講じたものである。

【００１３】

【作用】それ故、本発明の車両の自動走行システムで
は、従来のような現在の自己位置に基づいてフィードバ
ック制御するという採ることなく、車両の走行経路に沿
って設けた所定の認識物体を車両が検知し、この検知し
た認識物体に接触しないように、つまり認識物体との衝
突を避けるように車両の進行方向、あるいは更に速度を
制御し、車両を走行経路に沿って誘導することで、車両
の自動走行をするものである。また走行経路の両側に認
識物体を設けた場合には車両をこれら一対の認識物体の
間を通過するように誘導して自動走行させるものであ
る。

【００１４】また認識物体の検知のためにラダーを用い
た場合においては、ラダーがレーザを発しながら車両が
走行する。そして、ラダーが車両の進路上の認識物体を
検知し、そのラダー情報を受けて車両の走行制御装置が
車両を進路変更するように制御する。これにより、車両
を所定の経路に沿って誘導させることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明すれば以下の通りである。

【００１６】図１は、本発明のシステムにより無人車両
などの車両１を走行経路Ｒに沿って誘導して自動走行さ
せる概要を示したものである。この走行経路Ｒの両側に
はそれぞれ、走行経路Ｒの方向に所定の間隔で、認識物
体２が順次設けられている。なお、走行経路Ｒの左右に
位置する認識物体２の間隔は、車両１の幅より適宜広く
とってある。

【００１７】上記の認識物体２は、後述するラダー（ラ
ダーシステム）が障害物として判別できる認識用の物体
からなるもので、車両１の自動走行に先だって走行経路
Ｒに据え付けられるものである。このような据え付け
は、作業員が進入できる場所では作業員が認識物体を設
置することで行えば良い。また人間の進入が許されない
場所においては、遠隔操作による認識物体２の建て込み
が行われる。そして認識物体２の据え付けが完了すれ
ば、車両１を、この認識物体２の間を走行させるように
誘導することができる。

【００１８】上記のような建て込みの具体的な方法とし
ては、認識物体２を保持した建て込み車にＧＰＳを搭載
して建て込み車の位置計測を行いながら建て込み位置を
確認しつつ認識物体２の建て込みを行う方法、同様な建
て込み車の位置を所定の場所に固定した自動追尾式総合
測量装置で追尾して建て込み位置を計測し確認しながら
認識物体２の建て込みを行う方法、認識物体２に反射板
（レフシート）を張り付け、この反射板を上記の自動追
尾式総合測量装置で追尾しながら建て込み位置を計測し
確認しながら認識物体２の建て込みを行う方法等があ
る。

【００１９】そして、上記の車両１は、監視装置１１を
搭載している。図２に、この監視装置１１の構成を示し
た。監視装置１１は、車両側制御ユニット１２、ラダー
１３、後述する計測ゾーンの範囲を適宜設定ないし変更
するためのコンピュータ１７、などを備えている。車両
側制御ユニット１２は、ラダー１３に計測指令を発し、
そのラダー１３の計測結果を受けて、この計測結果に対
応して車両１の進行方向や速度（加減速）、あるいは停
止などを適宜制御するものである。

【００２０】ここで、車両１の進行方向の制御は、車両
１が前部ないし後部に設けた操舵輪を左右に操作して進
行方向を変更する形式である場合には、当該操舵輪の操
舵方向および操舵角度を適宜変更することで行われる。
また、車両１が左右の駆動輪の相対速度を変更して進行
方向を変更する形式であれば、当該相対速度を適宜変更
することにより行われる。また車両１の速度の制御は、
車両の駆動輪の回転速度を適宜変更することで行われ
る。更に、車両１の停止は、車両１の駆動輪の駆動停止
やブレーキ装置の作動などにより行われる。

【００２１】ラダー１３は、コントローラ１４、コント
ローラ１４により制御されるスキャナ１５を備えてい
る。スキャナ１５の車両進行方向前部には、スキャナヘ
ッド１６が設けられている。スキャナヘッド１６から
は、レーザが例えば図示した点線の監視範囲１９におい
て水平に照射され、これによりこの監視範囲１９におけ
る認識物体２の有無が走査されて、認識物体２が検知な
いし感知される。

【００２２】スキャナヘッド１６は、「図３」ないし
「図４」に示すように、レーザを発するレーザ発生部１
６ａ、レーザ発生部１６ａの上部に設けられた反射板１
６ｂとを備えている。反射板１６ｂは、レーザ発生部１
６ａが発生するレーザＬを「図４」に示したように水平
に反射させるように傾いており、またレーザＬが走査す
るように水平に回転往復動する。この回転往復動は、駆
動源１８によって回動する垂直駆動軸１８ａによって行
われる。

【００２３】ここで、ラダーは、アイセーフ・クラスの
レーザビームを使用し、二次元（平面プロファイル）計
測を行い、経路上に認識物体を感知し、制動などの対処
に十分な猶予時間が得られる。従って、走行速度を上げ
ることができる作用を呈するものである。また図示した
例では、反射板１６ｂの回動範囲は、車両１の経路を中
心線とする中心角２７０°である。更に、レーザＬは、
スキャナヘッド１６から数十ｍ〜数百ｍまで到達可能で
ある。そしてレーザＬは、スキャナ１５のスキャナヘッ
ド１６により毎秒８回転の速度で回転往復動し、毎秒３
６００回検知動作するものである。従って、１．２５パ
ルス／ｄｅｇの密度で走査するように機能する。

【００２４】以上の実施例のシステムにおいて、車両１
の進行方向の制御は、一例としては次のようにして行わ
れる。まず、上記の監視範囲１９を、例えば、図６に示
したように車両１の進行方向に２段階に、また車両１の
回動方向に４段階に、それぞれ分割して、合計８つの計
測ゾーンＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４に分割する。ここで、
車両１の現在の進行方向は、監視範囲１９の中心線Ｃで
示される。

【００２５】上記のような計測ゾーン設定をしたなら
ば、車両１は、その監視装置１１において車両側制御ユ
ニット１２がラダー１３のコントローラ１４に制御指令
を送り、これを受けたコントローラ１４がスキャナ１５
を作動させてレーザＬを走査する。そしてラダー１３が
上記の監視範囲１９内に認識物体２を検知した場合に
は、その検知位置が計測ゾーンＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４
のいずれかにあるかが、車両側制御ユニット１２に出力
される。その際、車両側制御ユニット１２は、計測ゾー
ンＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４に応じて車両１の進行方向を
上記のように制御するものである。

【００２６】具体的には、図１を参照して、ラダー１３
の監視範囲１９の計測ゾーンＡ１に走行経路Ｒの左側の
認識物体２を検知し、また計測ゾーンＡ２に同じく右側
の認識物体２を検知した場合には、監視装置１１は、車
両１の予定進路が計測ゾーンＡ１とＡ２間にあると判断
し、またこの予定進路が現在の車両１の進行方向Ｃの左
側にあるので、車両１を左側に進路変更するように、車
両側制御ユニット１２を介して車両１に制御指令を与え
る。同様に、計測ゾーンＡ３に走行経路Ｒの左側の認識
物体２を検知し、また計測ゾーンＡ４に同じく右側の認
識物体２を検知した場合には、車両１を右側に進路変更
するように、車両側制御ユニット１２を介して車両１に
制御指令を与える。

【００２７】一方、ラダー１３の監視範囲１９の計測ゾ
ーンＢ１に走行経路Ｒの左側の認識物体２が、計測ゾー
ンＢ２に同じく右側の認識物体２がそれぞれ検知された
場合にも、同様にして、監視装置１１によって車両１を
左側に進路変更するように制御されるが、この場合に
は、計測ゾーンＢ１、Ｂ２が計測ゾーンＡ１、Ａ２に比
べて車両１により近いことから、上記の場合と比べて、
大きな角度で左側に進路変更するような制御指令が与え
られる。そしてこのようにして、走行経路Ｒの両側に位
置する一対の認識物体２の間を通過するように、車両１
は誘導される。

【００２８】次に、車両１の速度の制御の一例はは、次
のようにして行われる。まず、上記の監視範囲１９を、
例えば図７に示したように、車両１の進行方向前後にお
いて計測ゾーンＸ〜Ｚの３段階に分割する。なお、この
ような監視範囲１９内における計測ゾーンＸ〜Ｚの設定
は、上記の計測ゾーンＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４と同時に
行うことができる。つまり、ラダー１３自体は認識物体
２までの距離を計測するものであり、この計測値が上記
の進行方向の制御用の計測ゾーンＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ
４のどこに分類されるか、または速度の制御用の計測ゾ
ーンＸ〜Ｚのどこに分類されるのかをそれぞれ判断し、
判断結果に基づいて進行方向の制御や速度の制御を行う
ものである。またこれら計測ゾーンＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜
Ｂ４、あるいはＸ〜Ｚの範囲は、適宜変更できるもので
ある。

【００２９】そして、この計測ゾーンの設定をしたなら
ば、車両１を上記同様にレーザ走査させる。ラダー１３
が監視範囲１９内に認識物体２を検知した場合には、上
記同様に、その検知位置が３つの計測ゾーンＸ〜Ｚのど
こに位置するかについての情報を車両側制御ユニット１
２に出力される。その際、車両側制御ユニット１２は、
計測ゾーンＡ，Ｂ，Ｃに応じて車両を夫々加減速、ない
し停止させる。

【００３０】つまり、最も遠い計測ゾーンＡの場合に
は、車両１の速度を加速ないし維持する。また検知位置
が計測ゾーンＢに位置する場合には、車両１の速度を減
速させる。更に、最も近い計測ゾーンＣにある場合に
は、車両１を停止させる。この場合、レーザＬは遠方ま
で届くので、認識物体２を早期に感知することができ、
制動などの対処までに十分な猶予時間が得られる。

【００３１】なお、以上は認識物体の検知位置を予め設
定した計測ゾーンに分類して車両の進行方向や速度を制
御する場合の例であるが、その他、同様な監視装置によ
って走行経路の左右に位置する一対の認識物体までの距
離を測量して測定し、各認識物体の測定値の差に基づい
て車両が上記一対の認識物体の間を通過するように車両
の進行方向の制御を行い、あるいはこれら認識物体に接
近ないし衝突しないように速度の制御を行うことで、車
両を誘導して自動走行させる構成とすることもできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、車両の走行経路に沿って設け
た所定の認識物体を車両が検知し、この検知した認識物
体に接触しないように車両の進行方向、あるいは更に速
度を制御し、車両を走行経路に沿って誘導して車両を自
動走行させるように構成したので、容易且つ確実に車両
を自動走行できる自動走行システムを提供することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動走行システムの実施例の概要の説
明図である。

【図２】実施例のシステムに用いる車両に搭載される監
視装置の一例を示した説明図である。

【図３】監視装置のラダーを構成するスキャナヘッドの
正面断面図である。

【図４】監視装置のラダーを構成するスキャナヘッドの
側面断面図である。

【図５】「図３」におけるＤ−Ｄ線断面図である。

【図６】ラダーの監視領域の複数の計測ゾーンに分割す
る例の説明図である。

【図７】ラダーの監視領域の複数の計測ゾーンに分割す
る他例の説明図である。

【符号の説明】

１ 車両 ２ 認識物体 １１ 監視装置 １２ 車両側制御ユニット １３ ラダー １５ スキャナ １６ スキャナヘッド １９ 監視範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 克巳 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行経路に沿って所定の認識物体
   を順次設け、前記車両には前記認識物体を検知可能な監
   視装置を搭載し、前記監視装置により前記車両の進行方
   向先方に位置する前記認識物体を検知し、前記検知結果
   に基づいて前記車両の進行方向を制御して、前記車両を
   前記走行経路に沿って誘導するようになした車両の自動
   走行システム。
2. 【請求項２】 車両の走行経路の両側にそれぞれ沿わせ
   て所定の間隔で所定の認識物体を順次設け、前記車両に
   は前記認識物体を検知可能な監視装置を搭載し、前記監
   視装置により前記車両の進行方向先方の前記走行経路の
   両側に位置する一対の前記認識物体を検知し、前記検知
   結果に基き、前記車両が前記一対の認識物体の間を通過
   するように前記車両の進行方向を制御するようになした
   車両の自動走行システム。
3. 【請求項３】 車両の走行経路の両側にそれぞれ沿わせ
   て所定の間隔で設けられた認識物体と、前記車両に搭載
   されて所定の監視範囲内における前記認識物体の有無を
   検知するラダーを備えた監視装置とを有し、前記監視範
   囲内における前記ラダーの前記認識物体の検知位置に応
   じて前記車両の進行方向や速度を制御し、前記車両を前
   記走行経路の両側に位置する一対の前記認識物体の間を
   通過するように誘導するようになした車両の自動走行シ
   ステム。
4. 【請求項４】 車両の走行経路の両側にそれぞれ沿わせ
   て所定の間隔で設けられた認識物体と、前記車両に搭載
   されて所定の監視範囲内における前記認識物体の有無を
   検知するラダーを備えた監視装置とを有し、前記監視範
   囲を複数の計測ゾーンに分割し、前記ラダーによる前記
   認識物体の検知位置が含まれる前記計測ゾーンに応じて
   前記車両の進行方向や速度を制御し、前記車両を前記走
   行経路の両側に位置する一対の前記認識物体の間を通過
   するように誘導するようになした車両の自動走行システ
   ム。
5. 【請求項５】 車両の走行経路の両側にそれぞれ沿わせ
   て所定の間隔で設けられた認識物体と、前記車両に搭載
   されて前記認識物体を測量する監視装置とを有し、前記
   車両の進行方向先方の左右両側の一対の前記認識物体ま
   での距離を測定し、前記測定値の差によって前記車両の
   進行方向を制御し、前記車両を前記走行経路の両側に位
   置する一対の前記認識物体の間を通過するように誘導す
   るようになした車両の自動走行システム。