JPWO2014091611A1 - 自律走行装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ルートに従い目的地まで自律走行する自律走行装置において、走行中に周囲環境をセンシングしその結果に応じて走行経路を自律的に決める際に、スムーズな走行を行いつつ、利用者の意思を反映可能とする。障害物を検出する障害物検出部（６）と、障害物を回避する１つ以上の回避経路を計画し、その中から予め定めたルールに従い１つの回避経路を選択する回避経路計画部（７）と、選択した回避経路に従って走行するよう走行機構を制御する走行制御部（１０）と、計画した１つ以上の回避経路を利用者に提示する表示部（２）と、提示した回避経路の中から任意の経路を利用者が選択する回避方法操作部（９）とを備え、表示部（２）が回避経路を提示開始後、選択期間内に利用者が回避経路を選択した場合は、回避経路計画部（７）は選択回避経路を利用者が選択した回避経路に変更し、走行制御部（１０）は変更された選択回避経路に従って走行するように走行機構（１１）を制御する。

Description

本発明は、目的地まで自律走行する自律走行装置に関し、特に、周囲環境をセンシングしその結果に応じて走行経路を自律的に決める際に、利用者の意思を反映可能な自律走行装置に関する。

近年、走行レールやガイドなどのインフラが設置されていない一般公道を、衛星測位システムや測域センサなどのセンサによって自己位置を推定しながら目的地まで自律走行する自律走行装置が開発されている。人を乗せて走る自律走行装置には、車道を走行する自動車タイプや、歩道を走行可能なパーソナルモビリティタイプなどがある。自律走行装置は、随時、周囲の人や物をセンサで検出し、それらと衝突や接触をしないように回避走行する経路を求めながら走行する。特に、歩道やレーンの無い広い場所では、人や自転車や他の乗り物が縦横に移動する。また、立ち話をする人がいたり、看板や装飾が置かれていたり、草が生えていたりなどして、走行の障害となる物がいろいろな場所に存在する。障害物との衝突を避けながら走行する経路は、障害物を右から避けるか左から避けるか、障害物との間隔をどの程度取るかなどにより、幾通りもある。その中から走行する経路を選ぶために、従来は、目標位置まで到達する時間が最短なもの、道のりが最短であるものなどの評価により選択していた。また、選択に操作者の意思を反映させる方法も開示されていた。

例えば、特許文献１では、走行の障害となる障害物を検出し、各障害物の左または右を通過する経由点を算出し、各障害物の経由点を繋いだ回避経路を求める。そして、（１）最短経路、（２）到達時間最短、（３）角度変化最小、（４）速度変化最小、（５）移動障害物の後方を通過すること、（６）回避経路の幅の広さのうちの少なくとも一つを評価して、優先順位を設定し、回避経路を選択する。

また、特許文献２では、障害物を検出すると一旦走行を停止し、各障害物の左右を避ける複数の回避経路を求め、全回避経路を遠隔操縦者に提示して、遠隔操縦者が回避経路を選択する方法が開示されている。

特開２００８−６５７５５号公報 特開２００７−３１０６９８号公報

人が移動中に周りの人や物を避ける場合、右から避けるか、左から避けるか、避ける距離、避けるときの速度などは、人によって判断が異なる。そのため、自律走行装置に乗ったときに自律走行装置が各人の判断と異なる回避方法を行うと、乗っている人に違和感を与える可能性がある。例えば、乗っている人が確保したいと考える距離よりも、障害物の近くを通ったり、周囲の状況から見て、右から避けたほうが適切であると考えている場合に左から避けたりすると、違和感を与えることになる。逆に、乗っている人が適切と考える距離よりも障害物から離れてゆっくり回避走行すると、じれったく感じさせることになる。特許文献１では、回避経路を選択する際にこの点についての配慮が十分でなかった。

一方、特許文献２では、回避経路選択に操作者の意思を反映させることが可能である。しかしながら、操作者に経路を選択させるために走行を一旦停止するため、歩道のような障害物の多い環境では頻繁に一旦停止することとなり、スムーズな走行の妨げとなる場合がある。

本発明は、このような問題に鑑み、搭乗者に対する違和感などの心理的影響を緩和し快適性を向上するために、スムーズな走行を行いつつ、経路選択に搭乗者の意思を反映可能な自律走行装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するため、下記手段を備える。

走行の障害となる物を検出する障害物検出手段と、検出した障害物を回避する１つ以上の回避経路を計画し、その中から予め定めたルールに従い１つの回避経路を選択する回避経路計画手段と、選択した回避経路に従って走行するよう走行機構を制御する走行制御手段とを有する自律走行装置において、計画した１つ以上の回避経路を利用者に提示する表示部と、提示した回避経路の中から任意の経路を利用者が選択する回避方法操作手段とを備え、回避経路提示手段が回避経路を提示開始後、選択期間内に利用者が回避方法操作手段を操作して回避経路を選択した場合は、回避経路計画手段は選択回避経路を利用者が選択した回避経路に変更し、走行制御手段は変更された選択回避経路に従って走行するように走行機構を制御する。

本発明の自律走行装置によれば、スムーズな走行を行いつつ、搭乗者の障害物回避判断を反映しながら障害物回避走行をすることができるので、搭乗者の違和感を抑え快適性を向上することが可能である。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施例に係る自律走行装置の構成例を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の障害物特性判定と回避方法の例を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の回避経路計画の例を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の回避経路提示の例を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の回避方法操作装置の例を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の障害物検出と回避経路計画と回避方法提示と回避方法操作受付のタイミングの概念を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の回避経路選択の例を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の回避経路選択の他の例を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の回避経路の位置変更の例を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の回避経路の他の例を示す図である。 一実施例に係る自律走行装置の自律走行動作の流れの例を示すフローチャートである。 一実施例に係る自律走行装置の回避方法操作とそれに対する回避方法変更に関する動作の流れの例を示すフローチャートである。 一実施例に係る自律走行装置の自律走行動作の流れの他の例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施例について、図面を用いて説明する。

本実施例では、ルートに従い目的地まで自律走行する自律走行装置の例を説明する。
図１は、本実施例の自律走行装置の構成例を示す図である。

１は自律走行自動車や自律走行パーソナルモビリティなどのような自律走行装置である。自律走行装置１には、計算機２９が搭載されている。計算機２９は、中央処理装置１００、主記憶装置２００、補助記憶装置３００で構成され、入力インタフェース２２を介して外部装置やセンサから入力される信号を受け、出力インタフェース２３を介して外部装置に信号を出力する。主記憶装置２００には各種プログラムが記憶されており、プログラムの実行に必要なデータを記憶する記憶領域が主記憶装置２００、補助記憶装置３００に確保されており、中央処理装置１００がプログラムに従い演算を行って以下に述べる各種実行手段を実現する。

２は、自律走行装置１内に設けられた液晶ディスプレイなどの表示装置であり、自律走行装置１の搭乗利用者に情報を提示する。

３は、表示装置２と組み合わされたタッチパネルなどの入力装置であり、自律走行装置１の利用者が情報を入力する。

４は、自律走行装置１の現在の位置と向きとを求めるための自己位置推定部であり、自己位置推定部４のプログラム４ｐは衛星測位システム２４の出力や、測域センサ２５で測定した周囲形状データや、走行機構の車輪の回転数をカウントする車輪回転数カウンタ２６のデータなどを用いて、自己位置、向きを推測するプログラムである。自己位置、向きを推定する方式には具体的には、
（１）衛星測位システム２４の出力データを自己位置として使用する方法、
（２）測域センサ２５のデータを環境形状地図とマッチングさせて位置、向きを推定する方法、
（３）車輪の回転数を蓄積して位置、向きを推定する方法、
（４）（１）〜（３）の各方法の結果を融合してより精度の高い自己位置、向きを推測する方法、
などがある。

５は、ルート計画部であり、ルート計画部５のプログラム５ｐは利用者が入力した目的地に従いルートを計画するプログラムである。具体的には、例えば、補助記憶装置３００に設けられている地図情報記憶部１３の記憶する地図を表示装置２に表示させる。利用者がその中から目的地を選んで入力装置３で目的地を入力すると、地図の道路情報を元に現在位置から目的地まで到達する道を繋いだルートを計画する。一般的にルートは地図座標上で線分を繋げた形式とする。自律走行装置１は線分を順に辿る方法で走行制御を行い自律走行する。
６は、障害物検出部であり、障害物検出部６のプログラム６ｐは測域センサ２５やカメラ、ステレオカメラなどの環境情報取得センサ２７で測定された周囲形状データを基に、自律走行装置１の近くにある物体の位置や形状を検出するプログラムである。周囲の歩行者や自転車などの位置や速度は時々刻々と変化するため、障害物検出は周期的に繰り返す。一般的に検出周期は自律走行装置１の走行速度や環境情報取得センサ２７を構成するセンサの測定可能距離に応じて、数ｍｓ〜数１０ｍｓ程度が適切である。

７は、回避経路計画部であり、回避経路計画部７のプログラム７ｐは障害物検出部６が検出した物の位置や形状を基に、ルート計画部５が計画したルートに従って走行するときに避けるべきものがあるかないかを判断し、避けるべきものがあった場合は、回避経路を計画するプログラムである。以下、便宜上、避けるべきものがなく、ルートにそのまま従って走行する場合も、その走行経路を回避経路と呼ぶことにする。

回避経路計画方法にはいろいろな方法があり、代表的なものとしては下記３つの方法がある。
（ａ）自律走行装置に障害物からは仮想的な斥力が、目的地方向には仮想的な引力が働くとし、その合力を進行方向とするポテンシャル法。
（ｂ）特許文献１に示すように、障害物の左右に経由点を設け、目的地方向に各障害物の経由点を接続していく経由点方式。
（ｃ）障害物の左右の空き空間を検出し、空き空間に経路を設定する空き空間探索法。

このうちポテンシャル法は、現在位置からの進行方向しか求めることができないため、回避経路を求めるには、現在位置からの進行方向を求めてその方向に仮想的に一定時間進み、その位置で再度合力を求めて進行方向を決めるというステップを数ステップ繰り返して回避経路とする。回避経路を計画するときには一般的に、車輪モータへの制御遅れや追従遅れなどを考慮して、自律走行装置１の現在位置より一定距離進行方向側の位置を始点として回避経路を計画する。

また、上記３つの方法のうち、（ｂ）と（ｃ）の方法は複数の回避経路が計画可能であるが、ポテンシャル法は１つの回避経路しか求めることができない。本発明では、利用者が他の回避経路を選べるように複数の回避経路を求める必要がある。そのため、ポテンシャル法では、例えば、左または右に一定に仮想力を加えて合力を求めるなどの方法を行うことにより、他の回避経路を計画する。

回避経路を計画する際は、障害物からの避け幅（障害物との間に取る距離）や障害物とのすれ違い速度を障害物の特性に応じて調整することが望ましい。静止物を避ける場合は避け幅は狭く速度も通常速度でよいが、人間を避ける場合は、人間の動きが急に変化したときに備えて避け幅を大きく、速度もゆっくりとした方が安全である。また、草が１、２本生えている場合などは、またいで走行しても差し支えない。障害物特性を慎重度によって表し、慎重度によって避け幅や速度を設定する例を図２に示す。慎重度を、複数の段階、例えば、普通、高い、非常に高いの３段階に分ける。静止物は第１段階の普通、人間は第２段階の高い、自転車や子どもなどのように急な動きの変化がある可能性のあるものは第３段階の非常に高いという特性に判定する。第２段階は第１段階よりも高い慎重度（注意）を必要とし、第３段階は第２段階よりも高い慎重度を必要とする。静止物、人間、自転車、子どもなどの判別は、形状や、前回の障害物検出情報からの位置や形状の変化、カメラ画像の色などで判別する。そして、例えば、慎重度が普通の場合は、すれ違い時の速度も普通、避け幅も普通とし、草などと認識した場合はまたいでよいとする。慎重度が高い場合は、すれ違い速度は低速に、避け幅は大きくし、どの障害物もまたがずに避けることとする。慎重度が非常に高い場合は、すれ違い速度は非常に遅く、避け幅は非常に大きくし、どの障害物もまたがずに避けることとする。

移動物の場合は移動方向も加味して、移動方向を横切らないように回避経路を計画することが望ましい。

回避経路計画部７は、複数の回避経路を計画後、予め定めた選択ルールに従い、１つを選択する。選択した回避経路を、以下、選択回避経路と呼ぶ。選択ルールとしては、例えば、目的地までの道のり、目的地までの時間などで評価値を決め、最大評価となる経路を選択する。

障害物の位置や速度が変化すると回避可能な経路も変わる。このとき、障害物検出部６が障害物検出処理を行うたびに回避経路計画部７が回避経路を計画してもよいが、頻繁に経路が変わると一般的に走行がぎくしゃくする。そのため、障害物検出よりも長い周期で再計画をするとよい。例えば、歩道走行の場合、歩行者の歩行周期は約５００ｍｓと言われているため、走行がぎくしゃくせず、かつ、歩行者の移動方向の変化に即時に対応できるように、回避経路計画周期は５００ｍｓ程度が適切である。周期的に実行するためには中央処理装置のクロック数をカウントして計時を行うクロックカウンタ２１の値を参照して、前回計画時から一定時間経過した場合のみに次回計算を行うようにプログラムする。以下、周期実行に関する動作は同様な方法で実現する。

また、自転車の飛び出しや周囲の物の急激な速度変化などに対応するため、回避経路計画とは別に、至近距離に物を検出した場合に緊急停止する処理も行う。この処理は障害物検出周期毎に行うことが望ましい。

回避経路計画部７が計画した回避経路は、表示装置２に表示する。

歩道走行時の障害物の例を図３（ａ）に示す。５０は自律走行装置である。この障害物配置時に回避経路計画部７が計画する回避経路の例を（ｂ）に示す。太線で示す部分が、自律走行装置５０の障害物検出部６で検出される部分である。５２は静止物である路面に駐車された車である。５３は５４の矢印で示す速度で移動中の歩行者である。５５は路面に生えた草である。４１〜４３はこれらの障害物に対して回避経路計画部７が計画した回避経路である。４１は回避経路計画部７が選択ルールに従い選択した回避経路である。これらを、利用者に提示するための表示装置２の表示画面の例を図４に示す。利用者に対しては、搭乗席から見える景色と計画された回避経路との対応付けをしやすくすることが望ましい。そのために、搭乗席前方にカメラを設け、前方景色を撮影し、その撮影画像に回避経路を重ね合わせて表示することが望ましい。走行とともに表示される景色は移動するため、重ね合わせる位置も景色に合わせて移動させる。選択回避経路は他の回避経路と線の太さや色を変えて表示するなどして、利用者が選択回避経路を識別しやすいようにする。経路の線の長さは、各障害物の右側を通るか左側を通るかがわかりやすいように、少なくとも各障害物の側方まで伸びる長さとすることが好ましい。また、回避経路の計画に影響のある障害物特性も一緒に表示すると、利用者が回避経路を選択する際の判断材料となり望ましい。７１は、歩行者５３の特性を慎重度が高いと判定したことを表すもので、例えば、背景に色を塗る。７２は、またいでよいものであると判定したことを示すもので、例えば、背景を異なる色に塗る。

８は、回避経路リスト記憶部であり、回避経路計画部７が計画した回避経路を記憶するための記憶領域である。回避経路計画部７が計画した全経路、もしくは、選択回避経路及び表示装置２に表示した回避経路を書き込んで記憶させる。記憶した回避経路は一定時間、または、一定回数分のみ記憶する。回避経路計画部７は、回避経路が書き込まれた後一定時間経過した場合、または、回避経路が一定回数分以上書きこまれた場合は、最も古い回避経路を消去する。

９は、回避方法操作装置である。利用者が操作して回避方法を指示する。図５に回避方法操作装置９の一例を示す。手に収まるサイズのきのこ型のバーで搭乗席脇に設けられ、手で前後左右下方に押すことが可能である。そして、例えば、左に短く押すと回避経路位置を左に変更する、左に長く押すと現在の選択回避経路よりも１つ左にある回避経路を選択する、右に短く押すと回避経路位置を右に変更する、右に長く押すと現在の選択回避経路よりも１つ右にある回避経路を選択する、前に押すと、慎重度を１段階上げる、後ろに押すと、慎重度を１段階下げる、下に押すと停止、という操作ルールを割り振つける。回避方法操作装置９の他の実施例としては、座面に利用者の重心位置を検出するセンサを設け、重心位置の移動方向に操作ルールを割り付ける方法がある。また、利用者を撮影するカメラを設け、利用者のジェスチャに対して操作ルールを割り付ける方法もある。他に、利用者が操作可能な方法であればなんでもよい。手動モードで走行するときの手動操作器具と兼ねてもよい。慎重度の変更は、押している時間の長さで変更する段階量を変えてもよい。

回避経路計画は、前述したように例えば５００ｍｓ周期で計画を行うが、人間は、回避経路が表示されてから操作判断を行うまでに、もっと長い時間が必要である。そこで、回避経路表示更新周期は、より長い周期とする。例えば、２秒程度が適切である。また、回避方法操作装置９で操作した瞬間に回避経路表示が更新される可能性があるため、表示更新時刻より遅くまで操作を受付ける。障害物検出と回避経路計画と回避経路提示と回避方法操作の受付タイミングの概念を図６に示す。

回避方法操作装置９で操作がなされた場合は、操作に応じて、回避経路計画部７が選択回避経路を変更する。回避方法操作装置９の操作に対する回避方法変更例を以下示す。例えば、回避方法操作装置９が選択回避経路を１つ左に変更するよう操作された場合は、回避経路リスト記憶部８から、回避方法操作装置９の操作タイミングに対応する提示回避経路を検索する。図６の操作タイミング例１の場合は、まだ新たな回避経路計画を行っていないために、図７に例示するように、現在の選択経路の１つ左側の回避経路４２を選択回避経路とする。新たな選択回避経路４２には他の回避経路と線の太さや色を変えて表示するなどして、利用者が選択回避経路を識別しやすいようにする。

図６の操作タイミング例２の場合は、新たな回避経路計画を行っているために、まず、回避経路リスト記憶部８から、回避方法操作装置９の操作タイミングに対応する提示回避経路を検索し、そのうちの選択回避経路４１に対して１つ左側の回避経路４２を選択し、次に、最新回避経路群の中から、回避経路４２に近い回避経路を選択して、選択回避経路とする。その例を図８に示す。操作タイミング例２の場合は、自律走行装置５０が前進しており、新たに６１から６３に示す回避経路が計画されている。その中から回避経路４２に位置が近い回避経路６２を選択する。新たな選択回避経路６２には他の回避経路と線の太さや色を変えて表示するなどして、利用者が選択回避経路を識別しやすいようにする。

もし、一定距離以上近い回避経路が無い場合は、選択回避経路変更操作を無効とする。回避方法操作装置９が選択回避経路を１つ右に変更するよう操作された場合も同様である。

上記では予め定めた複数の回避経路の中から指示方向にある回避経路を選択する方法としたが、選択ルールの評価値を指示方向側に重みづけをする方法でもよいし、指示方向側に仮想的に力を加える方法でもよい。回避経路計画手法に応じて最適な方法とする。

また、例えば、回避方法操作装置９が選択回避経路の位置を左に変更するように操作された場合は、回避経路リスト記憶手段８から、回避方法操作装置９の操作タイミングに対応する選択回避経路を検索し、その選択回避経路の位置を一定距離左に移動させる。その例を図９に示す。４４が回避経路４１を移動させた新たな回避経路である。操作タイミング例２の場合は、回避方法操作装置９操作タイミングに対応する選択回避経路を検索し、その回避経路に近い回避経路を最新回避経路群の中から選択してから、位置を左に移動させる。移動方法は、例えばポテンシャル法の場合は、仮想の力を加えて合力を計算する、経由点方式の場合は、経由点を左に寄せる、空き空間探索法の場合は、左側の障害物との間隔を狭くする、などの方法がある。回避方法操作装置９が選択回避経路の位置を右に変更するよう操作された場合も同様である。

また、例えば、回避方法操作装置９が慎重度を１段階上げるように操作された場合は、操作タイミングに対応する全提示障害物の慎重度を１段階上げ、最新の障害物検出情報の中から同じ物体を抽出して、それらを同じ慎重度特性とし、回避経路を再計画する。慎重度を１段階下げるように操作された場合も同様である。

また、例えば、回避方法操作装置９が停止するように操作された場合は、後述する走行制御部１０が走行を停止させる。また、回避経路計画部７が前方に走行可能な経路がないと判断した場合も走行制御部１０が走行を停止させる。このとき、回避経路計画部７が、回避経路リスト記憶部８に記憶されている一定時間過去の回避経路を検索し、選択可能な回避経路として、表示装置２に表示する。そして、前方に走行可能な経路が無い場合、または、利用者が選択して、過去の回避経路が選択回避経路となった場合、走行停止時に使用していた選択回避経路に従って後退し、上記過去の選択回避経路に合流した地点で、過去の選択回避経路に切り替えて走行を再開する。その例を図１０に示す。６１は停止時に従っていた回避経路であり、過去の回避経路６２が選択された場合、回避経路６１の停止位置から回避経路６２の合流点までの部分７１を後退し、その後、回避経路６２に従い走行する。こうすることで、前方に回避経路がなかった場合、後退またはＵターンしながら回避経路を再計画するよりも、スムーズに走行が可能となる。

上記では、搭乗利用者に対して回避経路を表示して回避方法操作をさせたが、遠隔操作者に対して表示して回避方法操作をさせてもよい。例えば、自律走行装置１に受信装置１５と送信装置１６からなる通信装置を設け、自律走行装置１のサポートセンターに通信装置と表示装置と回避方法操作装置とを設ける。サポートセンターのサポート員に回避経路を提示してサポート員に回避方法操作をさせる。お年寄りや子供、初心者が搭乗利用中に、特に有効である。搭乗者とサポート員が音声や画像を双方向送受信できるコミュニケーション装置により通信を行う。サポート員が搭乗者の感想を聞き、例えば、搭乗者が違和感を感じているようであれば、サポート員が回避方法操作装置を操作して慎重度や選択回避経路の変更を行う。これにより、搭乗者が違和感を感じにくい選択回避経路を設定することができ、搭乗者の不安を取り除くことができる。

回避方法操作装置９の操作内容は、操作対象となる障害物の種類、配置、特性や選択された回避経路の特徴、場所、時刻などの操作状況情報と関連付けて、操作内容記憶部１４に記憶、蓄積し、次回以降の回避経路計画部７の回避経路計画処理や、回避経路選択ルールに反映させてもよい。これにより、回避経路計画部７が計画する回避経路が徐々に利用者の意思に沿うものとなり、利用者の操作量を減らしつつ、利用者のできるだけ意思と合った走行をすることが可能となる。自律走行装置１を複数の利用者が利用する場合は、上記操作内容は利用者毎に記憶し、同じ利用者に適用する。

また、利用者毎の操作内容を、利用者の年齢、性別などの利用者特性と共に収集し、別の利用者が利用した時に、類似する利用者特性の操作内容を適用させてもよい。すると、初めて利用する利用者や、回避方法操作をしない利用者に対しても、その利用者の意思に沿った走行を行う可能性が高まる。この場合、通信装置によって操作内容情報を自律走行装置１の管理センターに送信して収集し、他の自律走行装置１に対して同操作内容情報を配信するようにすればよい。これにより、利用者が異なる自律走行装置１を利用した場合にも、操作内容情報を適用することが可能となる。また、場所毎に操作内容情報を分類し、同じ場所を通る自律走行装置１に対して、もっとも多い操作内容、または、近い時刻の操作内容を適用すると、初めて同地点を走行する利用者にとっても、利用者の意思に沿った走行を行う可能性が高まる。

１０は、走行制御部であり、走行制御部１０のプログラム１０ｐは、自己位置推定部４で求めた現在位置及び向きと、回避経路計画部７から出力されたすれ違い速度、選択回避経路及び緊急停止情報と、回避方法操作装置９からの停止信号とを基に、後述する走行機構１１の各車輪やステアのモータの回転速度を求めるプログラムである。具体的には、現在位置、向きと選択回避経路座標とを比較し、選択回避経路に沿ってすれ違い速度で走行するように自律走行装置１の走行方向と走行速度を決定し、モータの回転速度を求め、また、緊急停止情報や停止信号入力があった場合は、自律走行装置１が停止するようにモータの回転速度を求める。

走行機構１１は、車輪やステアとそれらを駆動するモータとからなる。自律走行装置１の走行方式により、車輪のみの場合と、車輪とステアとからなる場合がある。例えば、差動二輪走行方式の場合は前者であり、操舵付きの場合は後者となる。他に、無限軌道走行方式や、脚型走行方式なども存在する。走行方式は自律走行装置１の使用目的や設計方針によって定める。走行制御装置１２は、走行機構１１のモータが走行制御部１０から出力された回転速度となるように電流やパルス数を制御する装置である。

２０は、上記各部を統合制御する自律走行装置制御部であり、自律走行装置制御部２０のプログラム２０ｐは、入力装置３からの入力を基に上記各部のプログラムが順序良く実行されるように制御するプログラムである。

上述の実施例においては、自律走行制御部２０のプログラム２０ｐとこのプログラム２０ｐを実行する中央処理装置１００とで自律走行制御部２０が構成される。また、自己位置推定部４のプログラム４ｐとこのプログラム４ｐを実行する中央処理装置１００とで自己位置推定部４が構成される。また、ルート計画部５のプログラム５ｐとこのプログラム５ｐを実行する中央処理装置１００とでルート計画部５が構成される。また、障害物検出部６のプログラム６ｐとこのプログラム６ｐを実行する中央処理装置１００とで障害物検出部６が構成される。また、回避経路計画部７のプログラム７ｐとこのプログラム７ｐを実行する中央処理装置１００とで回避経路計画部７が構成される。また、走行制御部１０のプログラム１０ｐとこのプログラム１０ｐを実行する中央処理装置１００とで走行制御部１０が構成される。

次に図１１の自律走行装置の自律走行動作の流れの例を説明する。

まず、利用者が、表示装置２に表示された情報を元に、入力装置３を用いて目的地を設定する（Ｓ１０１）。その後、ルート計画部５が、入力された目的地と、道路情報を元に現在位置から目的地までのルートを計画する（Ｓ１０２）。そして、利用者が、表示装置２に表示された情報を元に、入力装置３を用いて走行開始を指示する（Ｓ１０３）。例えば、表示装置２が開始ボタンを表示し、利用者が該当ボタン位置をタッチ入力することで、走行開始信号が自律走行装置制御部２０に送られ、自律走行装置制御部２０が以下のフローを実行するように、各手段を制御する。

障害物検出部６が自律走行装置１の周囲の走行の障害となる物体を検出し（Ｓ１０４）、表示装置２が、進行方向の景色と、回避経路計画部７が判定した障害物特性を重ね合わせて表示する（Ｓ１０５）。

回避経路計画部７は、障害物検出部６の障害物検出情報を基に緊急停止が必要であるかどうかを判断し（Ｓ１０６）、緊急停止が必要な場合は走行制御部１０に緊急停止情報を送り、走行制御部１０が自律走行装置１の走行を停止させる（Ｓ１０７）。そして、Ｓ１０４の障害物検出から繰り返す。Ｓ１０６で緊急停止が不要な場合は、回避経路計画部７は障害物検出部６の障害物検出情報を基に回避経路を計画する（Ｓ１０８）。そして、回避経路リスト記憶部８が回避経路を記憶する（Ｓ１０９）。予め定めた回避経路表示更新周期が到来していた場合は（Ｓ１１０）、表示装置２の回避経路表示を更新する（Ｓ１１１）。利用者が表示装置２に表示された回避経路を見て、回避方法を操作したいと考えた場合は、回避方法操作装置９を操作する。そして、回避方法操作装置９が操作されたかどうかを判定する。前回の本判定ステップから今回までに操作されたかどうかを判定する（Ｓ１１２）。もし、操作されていた場合は、回避経路計画部７は操作に応じて回避方法を変更する（Ｓ１１３）。回避方法の変更動作の流れの例を図１２に示す。回避経路選択変更操作があった場合は（Ｓ１３１）、選択回避経路を現在の選択回避経路よりも指定方向側にある回避経路に変更する（Ｓ１３２）。回避経路位置変更操作があった場合は（Ｓ１３３）、選択回避経路の位置を指定方向に変更する（Ｓ１３４）。慎重度変更操作があった場合は（Ｓ１３５）、現在検出されている障害物の慎重度を変更し、新たな慎重度に応じて避け幅を変えて回避経路を計画し、すれ違い速度を変更する（Ｓ１３６）。そして、障害物特性表示や回避経路表示を更新する（Ｓ１１４）。

その後、選択回避経路に従って走行制御部１０が経路追従走行制御を行う（Ｓ１１５）。現在位置が目的地に達するまで（Ｓ１１６）、Ｓ１０４障害物検出から繰り返す。目的地に達したら、走行制御部１０が走行機構を停止させ、走行を終了する（Ｓ１１７）。

慎重度変更は、操作タイミングに対応する提示障害物全てに対して反映する。その後、障害物検出を行う度に、物体の連続性から同じ物体かどうかを判別し、同物体が検出されなくなった時点で、もしくは、同物体とのすれ違いを終了したと判定した時点で、既定のルールに従った障害物特性判定に戻してもよい。もしくは、一定時間経過後や一定距離、一定道のり走行後に戻してもよい。もしくは、次に操作が行われるまで、全障害物に対して慎重度を維持してもよい。

次に図１３の自律走行装置の自律走行動作の流れの他の例を説明する。図１１の流れに対して、Ｓ１２1からＳ１２３が追加されたものである。以下、図１１の流れと異なる追加された部分について説明する。回避経路表示更新周期を判定（Ｓ１１０）する前に、利用者に回避経路選択肢を提示する条件に適合しているかどうかを判定する（Ｓ１２１）。条件に適合していた場合はＳ１１０からＳ１１４までの処理を行う。適合していない場合は、現在選択されている回避経路のみを表示し（Ｓ１２２）、他の回避経路は表示しない（Ｓ１２３）。この動作の流れにより、利用者が上記適合条件を任意に設定して、情報提示量と利用者の介入度を自由に変更することが可能である。適合条件としては、例えば、計画した回避経路の数が複数である、回避経路選択評価値の回避経路選択肢間の差が一定以下である、全く表示しない、常時提示する、などがある。以上の動作で、利用者に応じた情報提示、操作介入度の設定が可能となる。

上記実施形態について、構成とその作用効果を整理すると、例えば次のようなものがある。

走行の障害となる物を検出する障害物検出手段６と、検出した障害物を回避する１つ以上の回避経路を計画し、その中から予め定めたルールに従い１つの回避経路を選択する回避経路計画手段７と、選択した回避経路に従って走行するよう走行機構１１を制御する走行制御手段１０とを有する自律走行装置１において、計画した１つ以上の回避経路を利用者に提示する回避経路提示手段（表示装置）２と、提示した回避経路の中から任意の経路を利用者が選択可能な回避方法操作手段９とを備え、回避経路提示手段２が回避経路を提示開始後、一定時間以内或いは選択期間内に利用者が回避方法操作手段９を操作して回避経路を選択した場合は、回避経路計画手段７は選択回避経路を利用者が選択した回避経路に変更し、走行制御手段１０は変更した選択回避経路に従って走行するように走行機構１１を制御する。これにより、利用者は走行中に任意に回避経路を選択することができる。

また、回避経路提示手段２は提示する回避経路を回避経路計画手段７が計画した最新の回避経路に定期的に更新する。これにより、利用者は走行中に随時、回避経路を選択することができる。

また、回避経路提示手段２が回避経路を提示開始後、利用者が回避方法操作手段９を操作して回避経路を選択するまでに、回避経路計画手段７が新たな回避経路を計画した場合は、回避経路計画手段７は新たな回避経路のうち、利用者が選択した回避経路に近い回避経路を選択回避経路とし、走行制御手段１０は選択回避経路に従って走行するように走行機構１１を制御する。これにより、提示時間を利用者が回避経路状況を十分判断できる程長くし、その間に周囲の障害物配置が変化しても、周囲の障害物配置変化にリアルタイムに対応して回避走行を行うので、利用者の意思を汲みつつ、安全に走行することが可能である。

また、回避経路提示手段２は回避経路計画手段７が計画した回避経路が一定の条件になった場合のみ回避経路を提示する。これにより、例えば条件を、回避経路計画手段７が計画した回避経路が複数の場合のみ提示する、と設定すると、周囲に障害物が無い場合、障害物回避可能な経路が１つしかない場合は提示しない。これにより、利用者に提示する情報が煩雑にならない。また、条件を、全く提示しないと設定すると、完全自動で経路を設定して走行するため、初心者や、自律走行装置１に全て任せてリラックスして乗りたい利用者などに便利である。逆に、条件を常時提示と設定すると、できる限り自分の意思通りに移動したいと思う利用者にとって便利である。このように、利用者に応じて乗り方を変更することが可能となる。

また、障害物検出手段６は障害物の少なくとも位置及び形状を検出し、回避経路計画手段７は障害物検出手段６の検出情報から回避経路計画に影響を与える障害物特性を判定し、回避経路提示手段２は障害物特性も提示する。これにより、例えば、子どもなど、距離をとってゆっくり慎重に避けるべきもの、静止物体など障害物の近くを通常速度で通ってよいものなどの特性に分類して表示することができ、利用者が回避経路の選択判断を行う場合の材料として利用することができる。

また、回避方法操作手段９は、経路選択のほかに、利用者が経路位置を一定距離移動させる指示を回避経路計画手段７に与えることを可能とし、回避経路計画手段７は指示に従い、選択回避経路の位置を移動させた回避経路を計画して新たな選択回避経路とし、走行制御手段１０は新たな選択回避経路に従って走行するように走行機構１１を制御する。これにより、利用者の意思に従い走行位置の微調整が可能となる。

また、回避方法操作手段９は、経路選択のほかに、利用者が障害物特性の変更指示を回避経路計画手段７に与えることを可能とし、回避経路計画手段７は指示に従い、検出中の障害物に対する障害物特性を変更して選択回避経路を計画し、走行制御手段１０は選択回避経路に従って走行するように走行機構１１を制御する。これにより、利用者の意思に従い、障害物との距離やすれ違い速度などの変更が可能となる。

また、回避方法操作手段９の操作内容を、操作対象である障害物の種類、配置、特性、回避経路の特徴、操作場所、操作時刻のうち１つ以上の操作状況情報と対応づけて記憶する操作内容記憶手段１４を設け、回避経路計画手段７が回避経路を計画するときに、操作内容記憶手段１４に記憶されている操作内容の内、操作状況の類似する操作内容を読み取り、この操作内容を回避経路計画に反映する。これにより、回避経路計画手段７が利用者の意思と合った回避経路を計画する可能性が高まり、利用者の操作負担を減らしつつ、できるだけ利用者の意思と合った走行が可能となる。

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…自律走行装置、２…表示装置、３…入力装置、６…障害物検出部、７…回避経路計画部、８…回避経路リスト記憶部、９…回避方法操作部、１０…走行制御部、１１…走行機構、１４…操作内容記憶部。

Claims (8)

1. 走行の障害となる物を検出する障害物検出部と、
   検出した障害物を回避する１つ以上の回避経路を計画し、その中から予め定めたルールに従い１つの回避経路を選択する回避経路計画部と、
   選択した回避経路に従って走行するよう走行機構を制御する走行制御部と、
   計画した１つ以上の回避経路を利用者に提示する表示部と、
   提示した回避経路の中から任意の経路を利用者が選択する回避方法操作部とを備え、
   前記表示部が回避経路を提示開始後、選択期間内に利用者が前記回避方法操作部を操作して回避経路を選択した場合は、前記回避経路計画部は選択回避経路を利用者が選択した回避経路に変更し、前記走行制御部は変更された選択回避経路に従って走行するように走行機構を制御する自律走行装置。
2. 請求項１に記載の自律走行装置において、
   前記表示部は、提示する回避経路を、前記回避経路計画部が計画した最新の回避経路に定期的に更新する自律走行装置。
3. 請求項２に記載の自律走行装置において、
   前記回避経路計画部は、前記表示部が回避経路の表示を開始した後、利用者が前記回避方法操作部を操作して回避経路を選択するまでの間に、前記回避経路計画部が新たな回避経路を計画した場合に、新たな回避経路のうち、利用者が選択した回避経路に近い回避経路を選択回避経路とし、
   前記走行制御手段は、前記選択回避経路に従って走行するように走行機構を制御する自律走行装置。
4. 請求項３に記載の自律走行装置において、
   前記障害物検出部は障害物の少なくとも位置及び形状を検出し、前記回避経路計画部は前記障害物検出部の検出情報から回避経路計画に影響を与える障害物特性を判定し、前記表示部は前記障害物特性を提示する自律走行装置。
5. 請求項４に記載の自律走行装置において、
   前記回避方法操作部は、経路選択のほかに、利用者が障害物特性の変更指示を前記回避経路計画部に与えることを可能とし、前記回避経路計画部は前記指示に従い、検出中の障害物に対する障害物特性を変更して回避経路を計画して選択回避経路を決定し、前記走行制御部は前記選択回避経路に従って走行するように走行機構を制御する自律走行装置。
6. 請求項５に記載の自律走行装置において、
   前記回避方法操作部は、経路選択のほかに、利用者が経路位置を一定距離移動させる指示を前記回避経路計画部に与えることを可能とし、前記回避経路計画部は前記指示に従って選択回避経路の位置を移動させた回避経路を計画して選択回避経路を決定し、前記走行制御手段は前記選択回避経路に従って走行するように走行機構を制御する自律走行装置。
7. 請求項２乃至６のいずれか１項に記載の自律走行装置において、
   前記回避経路提示部は、前記回避経路計画部が計画した回避経路が一定の条件になった場合のみ回避経路を提示する自律走行装置。
8. 請求項２乃至６のいずれか１項に記載の自律走行装置において、
   前記回避方法操作部の操作内容を、操作対象である障害物の種類、配置、特性、回避経路の特徴、操作場所、操作時刻のうち１つ以上の操作状況情報と対応づけて記憶する操作内容記憶部を設け、前記回避経路計画部が回避経路を計画するときに、前記操作内容記憶部に記憶されている操作内容の内、操作状況の類似する操作内容を読み取り、前記操作内容を回避経路計画に反映する自律走行装置。

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