JPS63316107A - 無人走行車両の保安装置 - 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） 本発明は建屋内外で監視、清掃、搬送等の作業を行なう
無人走行車両の保安装置の改良に関する。

（従来の技術） 近年、建屋内外を監視したり、清掃したり、荷物を搬送
したりすることを人手を介さずに行なわせるものとして
、電動機を備えた走行機ｔ１４により駆動されて所定の
走行路を走行する無人走行車両が用いられてきている。

この無人走行車両は、その、上行路上に障害物があると
走行の妨げになるので、走行路上には障害物がないよう
に配慮されている。しかし、予期しない事情で無人走行
車両の走行路上に障害物が出現して、無人走行車両が当
該障害物に衝突するのを回避するため、走行路上の障害
物を検出するセンサを装備する必要がある。そして、こ
のような障害物を検出するためのセンサとしては、超音
波センサ、光センサ、赤外線センサ等の各種のものがあ
るか、その中でも対象物に対する適用範囲の広さ、取扱
いの容易さ、低価格等の理由により、超音波センサが最
も一般的に使用されてきている。

第５図は、無人走行車両と、この無人走行車両に装備さ
れた超音波センサによる障害物検出との関係を示したも
のである。なお第５図では、無人走行車両を例えばビル
体面を走行させた場合について示している。

第５図において、１は床に設定された走行路を走行する
無人走行車両、２ａ、２ｂはこの無人走行車両１の進行
方向前面の車幅方向両端側に装備され１超音波を発信す
ると共に障害物からの反射波を受信することにより走行
路上の障害物を検出する障害物センサとしての超音波セ
ンサ、３ａ。

３ｂは超音波センサ２ａ、２ｂの障害物検出範囲、４は
無人走行車両１の車幅、５は超音波センサ２ａ、２ｂが
誤動作することなく走行するのに必要な走行路幅、６は
走行路に沿った側壁の凸部等の固定障害物を示している
。

以上のようにして第５図では、無人走行車両１に装備さ
れた超音波センサ２ａ、２ｂの働きにより、超音波セン
サ２ａ、　　２ｂの検出範囲３ａ。

３ｂの障害物を検出した場合には、障害物との衝突を避
けるために無人走行車両１の走行速度を減速させたり、
停止させたりするようにしている。

ところか、このような第５図のものでは次のような不具
合かある。すなわち、無人走行車両１が、壁のない箇所
や均一な側壁に沿って走行する場合には、前述の如く定
走行路上にある障害物を超音波センサ２ａ、２ｂて検出
し、無人走行車両１を減速あるいは停止させて障害物と
の衝突を回避することができる。しかるに、超音波セン
サ２ａ。

２ｂはその物理的特性のため、対象物の材質・形状等に
よってその検出範囲が変動する。例えば、第５図のよう
に壁に固定障害物（凸部）６があると、超音波センサ２
Ｂ、２ｂの感度が変化し、その検出碇囲が３ａ、３ｂで
示したように広がってしまう。その結果、無人走行車両
１を狭細なエリアで走行させようとした場合には、無人
走行車両１の走行に支障のない側壁の凸部６を、障害物
として誤って検出してしまう。

そこで、このような超音波センサ２ａ、２ｂの感度変化
による無人走行車両１の保安装置としての革具＆を防止
するために、第５図の如く走行路幅を無人走行車両１の
車幅４よりも大きくとることか行なわれている。しかし
、この方法は走行路幅を必要以上に大きくとらなければ
ならないことから無駄か多いばかりでなく、無人走行車
両］の走行エリアも制限されることになる。一方、予め
超音波センサ２ａ、２ｂの検出範囲を狭く設定しておき
、側壁の凸部６で超音波センサ２ａ、２ｂの感度か上が
っても、過剰反応しないようにすることが行なわれてい
る。しかし、この方法は超音波センサ２ａ、２ｂ全体の
感度を低下させることになり、無人走行車両１の走行速
度が大きくなった場合、必要な時に十分な停止距離を確
保することができない。また、超音波センサ２ａ、２ｂ
による検出を一時的にロックすることも考えられるが、
この方法では無人走行車両１の本来の保安機能か低下す
る°ことになる。さらに、超音波センサ２ａ、２ｂの誤
検出を防止するために、走行路の特異点を知らせるため
の信号装置を設け、超音波センサ２ａ、２ｂの検出感度
を切替える方法も考えられるが、この方法では追加の装
置か必要となり、システム全体の構成か複雑になる。な
お、上述のような不具合は、光センサ、赤外線センサ等
を障害物センサとして用いた場合にも同様に生じるもの
である。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、従来の無人走行車両の保安装置は、無人
走行車両の走行に支障のある障害物を検出するばかりで
なく、走行に支障のない物にも過剰反応し障害物として
検出してしまうという問題があった。

本発明の目的は、走行路幅を必要以上に大きく確保する
ことなく、感度を低下させることなく。

かｐ本来の保安機能を低下することなく、シかも１：？
ｉ成を１夏雑にすることなく障害物センサの過剰反応を
抑え、無人走行車両の走行に支障のない物は検出せず走
行に支障のある障害物のみを確実に検出することが可能
な無人走行車両の保安装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、電動機を崗え
た走行機構により駆動され所定の走行路を走行する無人
走行車両の保安装置を、無人走行車両に装備され、レー
ザ光を発光すると共に障害物からの反射光を受光するこ
とにより走行路上の障害物と無人走行車両との距離を測
定するレーザセンサと、このレーザセンサを無人走行車
両の車幅方向へ反復移動させる反復移動機構と、走行機
構の電動機の回転速度に応じて得られる走行パルスを入
力とし、当該走行パルス数より無人走行車両の走行速度
を演算する走行速度演算手段、走行パルスを入力とし、
当該走行パルス数より無人走行車両の走行距離を演算す
る走行速度演算手段、レーザセンサからの測距データ、
レーザセンサの車両上の位置データ、走行速度演算手段
および走行距離演算手段からの走行速度および走行距離
を入力とし、これらを基に一定時間毎に進行方向前方の
障害物までの測距データを正規化する測定距離補正手段
、この測定距離補正手段からの一定時間毎の正規化され
た測距データを入力とし、これらの測距データに基づい
て障害物が静体または動体のいずれであるかを判定する
ΔＩＩＩ定距離履歴判定手段、およびこの測定距離履歴
判定手段での判定結果に基づいて、無人走行車両の走行
速度、走行方向を制御するための保安制御指令を走行機
構に与える走行パターン決定手段からなる制御装置とを
備えて構成したことを特徴とする。

（作用） 上述の無人走行車両の保安装置においては、無人走行車
両が走行路を走行するに伴い、反復移動機構で無人走行
車両の車幅方向へ反復移動させながら、レーザセンサに
て走行路上の障害物と無人走行車両との距離が測定され
る。一方、走行機構の電動機の回転速度に応じて得られ
る走行パルス数より、制御装置内の走行速度演算手段お
よび走行距離演算手段にて無人走行車両の走行速度およ
び走行距離が演算される。そして、これらレーザセンサ
からのａｐ＋距データ、レーザセンサの車両上の位置デ
ータ、走行速度演算手段および走行距離演算手段からの
走行速度および走行距離を基に、７１１１１定距離補正
手段にて一定時間毎に進行方向前方の障害物までの測距
データが正規化される。この一定時間毎の正規化された
測距データは測定距離履歴判定手段に入力され、これら
の測距データに基づいて障害物か静体または動体のいず
れであるかの判定が行なイつれる。そして、この判定結
果に基づいて進行パターン決定手段から、無人走行車両
の走行速度、走行方向を制御するための保安制御指令が
走行機−横に与えられることにより、無人走行車両の走
行に支障のある障害物のみを検出して動作することが可
能となる。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す一実泡例を参照して説明する
。

第１図および第２図は本発明による無人走行車両の保安
装置の構成例を示すもので、第１図は無人走行車両への
センサの装備状態を示す平面図、第２図は保安装置の制
御構成例を示す機能ブロック図である。なお、第５図と
同一要素名には同一符号を付して示している。

まず第１図において、無人走行車両１の進行方向前方側
、後方側位置には、無人走行車両１の車幅方向（無人走
行車両１の進行方向と直交方向）へ反復移動可能な反復
移動機構１０ａ、１０ｂを装備し、さらにこの反復移動
機構１０ａ、１０ｂ上には、レーザ光を発光すると共に
障害物からの反射光を受光することにより走行路上の障
害物と無人走行車両１との距離を測定する４Ｉ１１距セ
ンサとしてレーザセンサｌｌａ、ｌｌｂを設置している
。

ここで、反復移動機構ＩＱａ、１０ｂとしては、例えば
リニアパルスモークにより構成する。

一方、第２図において制御装置２０は、走行機構の一部
である無人走行車両１の走行車輪に取付けた図示しない
パルスエンコーダから、後述する進行モータの回転速度
に応じて得られる走行パルス１２を入力とし、当該走行
パルス数より無人走行車両１の走行速度を演算して出力
する走行速度演算手段としてのパルス／走行速度変換手
段２１と、上記走行パルス１２を入力とし、当該走行パ
ルス数より無人走行車両１の走行距離を演算して出力す
る走行速度演算手段としてのパルス／走行距離変換手段
２２と、レーザセンサＩｌａまたは１１ｂからの／ｌｌ
１１距データＡ、レーザセンサｌｌａまたはｌｌｂの無
人走行車両１上の位置データＢ。

パルス／走行速度変換手段２１およびパルス／走行距離
変換手段２２からの走行速度りおよび走行距離Ｃを入力
とし、これらを基に一定時間毎に無人走行車両１の進行
方向前方の障害物までの測距データを正規化する測定距
離補正手段２３と、この測定距離補正手段２３からの一
定時間毎の正規化された測距データＥを入力とし、これ
らの測距データＩｆｆ　Ｅに基づいて障害物の移動の有
無、すなわち障害物が静体であるか動体であるかを判定
する７ＩＰ１定距離履歴判定手段２４と、この４Ｐｊ定
距離履歴判定手段２４での判定結果Ｇ（静体か動体か。

障害物までの距離）に基づいて、一時停止にするか１回
避動作すべきか、オペレータの介入を要求するかを判定
し、これにより無人走行車両１の走行速度、走行方向を
制御するための保安制御指令に、Ｌを、走行モータドラ
イバ２５．操舵モータドライバ２６を介して走行機構で
ある走行モータ２８、操舵モータ２９に与える走行パタ
ーン決定手段２５とから構成している。

次に、以上のように構成した無人走行車両の保安装置の
作用について、第３図（ａ）〜（ｄ）および第４図（ａ
）（ｂ）を用いて説明する。

第１図および第５図において、無人走行車両１か走行路
を図示右方向へ走行するに伴い、反復移動機構１０ａで
無人走行車両１の車幅方向へ反復移動させながら、レー
ザセンサ１１ａにて走行路上の障害物６と無人走行車両
１との距離が測定される。一方、走行機構の一部である
無人走行車両１の走行車輪に取付けたパルスエンコーダ
から、回転速度に応じて得られる走行パルス１２の数よ
り、制御装置２０内のパルス／走行速度変換手段２１お
よびパルス／走行距離変換手段２２にて、無人走行車両
１の走行速度りおよび走行距離Ｃが演算される。

次に、制御装置２０の測定距離補正手段２３では、レー
ザセンサ１１ａからの測距データＡ、レーザセンサｌｌ
ａの無人走行車両１上の位置データＢ、パルス／走行速
度変換手段２１およびパルス／走行距離変換手段２２か
らの走行速度りおよび走行距離Ｃを基に、一定時間毎に
無人走行車両１の進行方向前方の障害物６までのＡｌｌ
＋距デー少データ化される。この場合、障害物６までの
測距データの正規化は、例えば第３図（ａ）〜（ｄ）に
示すようにして行なわれる。なお、第３図（ａ）は無人
走行車両１と障害物６が近づく場合を示したもので、レ
ーザセンサｌｌａも反復運動を繰返している状態をＰ、
、Ｐ、、Ｐ、で代表点を示し、車速についてはＶ、、Ｖ
Ｉｌ、Ｖ、で示している。

また、この状態での時間／測距データの関係例を第３図
（ｂ）に示し、さらに同時点での時間／車速データの関
係例を第３図（ｃ）に示している。

すなわち、第３図（ｂ）、第３図（ｃ）に示した関係例
を、例えば上記レーザセンサーｌａの位置Ｐ１の時の距
離データとして位置Ｐ　＋　、　　Ｐ　ｗＯ点でのデー
タを取扱うために、次の演算を行なう。

−Ｐ、移動時間 Ｌ′。−り、−（ΣＶＭ・Ｔａ　）：　ＴａはＰ１−Ｐ
、移動時間 以上の演算を各サンプリング時間毎に行なうことにより
、ある位置を基準として無人走行車両１の進行方向前方
エリアの距離データが得られる。

第３図（ｄ）は、この状態を示すものである。このよう
にしてｆｌｌｌ＋定距離補正手段２３では、レーザセン
サーｌａからの測距データが一定の位置で正規化される
。

次に、一定時間毎の正規化された測距データＥは測定距
離履歴判定手段２４に入力され、これらの測距データに
基づいて障害物が静体または動体のいずれであるかの判
定か行なわれる。この場合、障害物が静体か動体かの判
定は、例えば第４図（ａ）（ｂ）に示すようにして行な
われる。なお、第４図（ａ）は無人走行車両１が障害物
６に近づいている場合に、例えば人等の移動障害物が無
人走行車両１の進行方向前方エリアに新たに生じたこと
を示している。この時、第４図（ａ）のレーザセンサ１
１ａの位置て測距データを正規化しているとし、第４図
（ｂ）に測定距離補正手段２３の３フレ一ム分を示す。

第４図（ｂ）より、例えば人等の移動する障害物は、各
フレーム上に凹凸が左右に移動することでとらえること
ができる。

また静止した障害物は、各フレーム上に固定した凹凸と
してとらえることができる。このようにして測定化＃Ｌ
履歴判定手段２４では、凹凸の状態により障害物が静体
か動体かが判定される。

次に、走行パターン決定手段２５では、測定距離履歴判
定手段２４での判定結果Ｇに基づいて、すなわち障害物
が動体か静体か、また動体の場合には凹凸の移動方向か
らその移動方向に応じて、一時停止にするか１回避動作
すべきか、オペレータの介入を要求するかを障害物の反
応を把握しながら判定し、これにより無人走行車両１の
走行速度、走行方向を制御するための保安制御指令Ｋ。

Ｌ（速度加減速指令に、操舵角度指令し）が、走行モー
タドライバ２５．操舵モータドライバ２６を介して走行
モータ２８．操舵モータ２９に与えられることにより、
無人走行車両１の走行に支障のある障害物のみを検出し
て動作することが可能となる。

なお、無人走行車両１が走行路を図示左方向へ走行する
場合には、反復移動機構１０ｂで無人走行車両１の車幅
方向へ反復移動させながら、レーザセンサ１１ｂによっ
て走行路上の障害物と無人走行車両１との距離が測定さ
れ、同様の処理内容により保安動作が行なわれることに
なる。

上述したように、本実施例による無人走行車両の保安装
置は、測距センサであるレーザセンサ１１ａ、ｌｌｂを
無人走行車両１の進行方向に対して直交方向に反復移動
させて、その各々の位置での測距データを、無人走行車
両１の走行速度を加味して無人走行車両１と障害物との
相対距離を検出し、一時停止／回避動作／オペレータ介
入を適切に行なうようにしたものである。

従って、無人走行車両１の車幅前方の距離データのみを
検出できるため、車両の走行に必要な走行路幅のみを確
保するのみでよいことになり、走行エリアを拡大するこ
とが可能となる。また、簡単なレーザセンサによって障
害物の動体／静体を判定てきるため、無人走行車両１の
最適な動作を確保することが可能となる。かくして、無
人走行車両１が回避あるいは停止する必要のある（走行
に支障のある）障害物に対しては反応するが、無人走行
車両１の走行には支障のないレーザセンサの過剰反応に
は応答しない、無人走行車両の保安装置を実現する°こ
とができる。また、従来のように予めセンサの検出範囲
を狭く設定したり、あるいは走行路の特異点を知らせる
ための信号装置を設けたりすることが一切不要であり、
センサ全体の感度を低下させたり、システムの構成を複
雑にしたりすることなく、センサの過剰反応を抑えるこ
とができる。

尚、本発明は上述した各実施例に限定されるものではな
く、次のようにしても実施することができるものである
。

上記実施例では、無人走行車両１の走行に支障のないも
のの例として、第５図に示したような側壁の凸部６に対
する場合を述べたが、これに限らず本発明の保安装置は
、ノイズ等の何らかの望ましくない原因によるセンサの
過剰反応、さらに無人走行車両１の走行に支障のない一
瞬通過性の物体に対する過剰反応の防止に対しても有効
である。

また上記実施例で、測定距離履歴判定手段２４における
障害物の動体／静体の判定精度を向上させるためにジャ
イロケータ等を設置して、無人走行車両１の姿勢保持精
度を高めることも可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、走行路幅を必要以
上に大きく確保することなく、感度を低ドさせることな
く、かつ本来の保安機？ｊヒを低下することなく、シか
も構成を複雑にすることなく障害物センサの過剰反応を
抑え、無人走行車両の走行に支障のない物は検出せず走
行に支障のある障害物のみを確実に検出することが可能
な無人走行車両の保安装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による無人走行車両の保安
装置の一実施例を示す図で、第１図は無人走行車両への
センサの装備状態を示す平面図、第２図は保安装置の制
御構成例を示す機能ブロフク図、第３図（ａ）〜（ｄ）
および第４図（ａ）（ｂ）は同実施例における作用を夫
々説明するための図、第５図は無人走行車両と超音波セ
ンサによる障害物検出との関係を示す概要図である。 １・・・無人走行車両、２ａ、２ｂ・・・超音波センサ
、３ａ、３ｂ・・・超音波センサの検出範囲、４・・・
車幅、５・・・必要走行路幅、６・・・固定障害物（側
壁の凸部）　、１０ａ、１０ｂ・・・反復移動機構、１
１ａ。 １、１　ｂ・・・レーザセンサ、１２・・・走行パルス
、２０・・・制御装置、２１・・・パルス／走行速度変
換手段、２２・・・パルス／走行距離変換手段、２３・
・・測定距離補正手段、２４・・・測定距離履歴判定手
段、２５・・・走行パターン決定手段、２６・・・走行
モータドライバ、２７・・・操舵モータドライバ、２８
・・・走行モータ、２９・・・操舵モータ。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第１　図 第５　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機を備えた走行機構により駆動され所定の走
   行路を走行する無人走行車両の保安装置において、前記
   無人走行車両に装備され、レーザ光を発光すると共に障
   害物からの反射光を受光することにより前記走行路上の
   障害物と無人走行車両との距離を測定するレーザセンサ
   と、このレーザセンサを前記無人走行車両の車幅方向へ
   反復移動させる反復移動機構と、以下の（ａ）〜（ｅ）
   の各手段からなる制御装置とを備えて構成したことを特
   徴とする無人走行車両の保安装置。 （ａ）前記走行機構の電動機の回転速度に応じて得られ
   る走行パルスを入力とし、当該走行パルス数より前記無
   人走行車両の走行速度を演算する走行速度演算手段。 （ｂ）前記走行パルスを入力とし、当該走行パルス数よ
   り前記無人走行車両の走行距離を演算する走行速度演算
   手段。 （ｃ）前記レーザセンサからの測距データ、レーザセン
   サの車両上の位置データ、前記走行速度演算手段および
   走行距離演算手段からの走行速度および走行距離を入力
   とし、これらを基に一定時間毎に進行方向前方の障害物
   までの測距データを正規化する測定距離補正手段。 （ｄ）前記測定距離補正手段からの一定時間毎の正規化
   された測距データを入力とし、これらの測距データに基
   づいて前記障害物が静体または動体のいずれであるかを
   判定する測定距離履歴判定手段。 （ｅ）前記測定距離履歴判定手段での判定結果に基づい
   て、前記無人走行車両の走行速度、走行方向を制御する
   ための保安制御指令を前記走行機構に与える走行パター
   ン決定手段。
2. （２）走行パターン決定手段は、障害物が静体の場合に
   は無人走行車両を回避動作させるべく保安制御指令を、
   また障害物が動体の場合には無人走行車両を停止動作さ
   せるべく保安制御指令を与えるようにしたものである特
   許請求の範囲第（１）項記載の無人走行車両の保安装置
   。