KR102146311B1 - 자동 주행 차량 - Google Patents

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타카히로 이시이
타카시 아카사카
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야마하하쓰도키 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 고정밀도로 현재위치 및 그 전방의 주로를 인식할 수 있는, 미리 정해진 주로를 자동 주행하는 자동 주행 차량을 제공한다.
(해결 수단) 이 자동 주행 차량은 기정 주로를 자율 주행 가능하게 구성하고 있고, 사전에 기정 주로를 주행한 자동 주행 차량의 주행궤적에 관한 궤적 관련 정보, 및 기정 주로 상의 복수의 계측점에 있어서의 기정 주로의 기점으로부터의 주행거리에 관한 거리 관련 정보를 기억하는 기억부와, 기점으로부터 현재지점까지의 주행거리에 관한 정보를 계측하는 주행거리 계측부와, 계측된 주행거리에 관한 정보와 거리 관련 정보를 대조해서 현재지점의 위치를 파악함과 아울러, 궤적 관련 정보에 의거하여 현재지점으로부터 전방의 주행영역을 연산에 의해 추정하는 주행영역 추정부를 구비한다.

Description

자동 주행 차량{AUTOMATIC DRIVING VEHICLE}
본 발명은 미리 정해진 주로를 자동 주행 가능하게 구성된 자동 주행 차량에 관한 것이다.
종래, 주로에 매설된 전자 유도선을 센서에 의해 검출하고, 이 유도선을 따라서 자동 주행하는 자동 주행 차량이 개발되어 있다. 이러한 자동 주행 차량은, 예를 들면 골프장에 있어서 캐디백 등의 화물이나 플레이어를 태워서 주행하는 골프카에 이용되고 있다(예를 들면, 하기 특허문헌 1 참조). 또한, 골프카는 「골프카트」라고도 불린다.
또한, 전자 유도선을 사용한 차량으로서 과수원 등에서 사용되는 무인 작업차량이 제안되어 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 2에는 과수원의 입목의 열 사이의 주로를 따라서 땅속에 매설한 유도선 상을 자동 주행하는 무인 작업차량이 개시되어 있다. 이 차량은 그 앞면에 장해물 센서를 구비하고 있다. 그리고, 이 차량은 이 센서로 장해물을 검지하고, 그 검지된 장해물과의 거리가 일정 이하인 경우에 정지하는 기능을 탑재하고 있다.
일본 특허공개 2000-181540호 공보 일본 특허 제2944814호 공보
그런데, 골프카가 주행을 예정하고 있는 영역에는 플레이어나 골프 클럽 등의, 골프카의 입장에서 보면 장해물이 존재할 가능성이 있다. 그래서, 특허문헌 1에 개시된 골프장을 주행하는 골프카에, 특허문헌 2에 개시된 과수원 등에서 사용되는 무인 작업차량의 장해물 센서를 탑재하는 것이 고려된다.
그러나, 골프카는 골프장의 지형에 맞춰서 설정된 주로를 자동 주행한다. 그 때문에, 골프카는 수목이 자라고 있는 장소를 작은 회전 반경으로 선회하면서 주행하는 경우도 있을 수 있다. 예를 들면, 골프카는 주로의 작은 회전 반경에 의한 선회 부분의 앞쪽의 직선 부분을 주행 중에, 전방의 수목에 근접할 경우가 있다. 이러한 경우, 상기 특허문헌 2의 기술을 이용하여 장해물의 검출을 행하면 차량의 전방이며, 또한 차량에 근접한 위치에 존재하는 수목이 장해물로서 검출되어 버린다. 그 결과, 주행에는 지장이 없는 상황 하인 것임에도 불구하고 차량이 정지해 버릴 우려가 있다.
따라서, 특허문헌 1에 개시된 골프장을 주행하는 골프카에, 특허문헌 2에 개시된 과수원 등에서 사용되는 무인 작업차량의 장해물 센서를 탑재하는 것은 용이하지는 않다.
그래서, 본원 발명자는 장해물 센서를 탑재하기 위해서 필요한 것을 예의 연구했다. 상술한 바와 같이, 골프카와 같은 차량은 미리 정해진 주로를 주행할 때에 작은 회전 반경으로 선회한다. 그 때문에, 차량이 예정되어 있는 주로 상에 장해물이 존재하는지의 여부를 판별하는 기능을 탑재하고 있으면, 해당 주로 상에 장해물이 존재할 경우에만 정지 제어를 행할 수 있다. 이것에 의해, 주행에 지장이 없는 상황 하에서의 불필요한 자동 정지의 발동을 억제할 수 있다. 본원 발명자는 이것을 실현하기 위해서, 차량이 차량의 현재위치, 및 현재위치보다 전방의 주행영역을 파악해 두면 좋은 것을 찾아냈다. 또한, 차량이 차량의 현재위치, 및 현재위치보다 전방의 주행영역을 파악하고 있으면, 장해물 검출 뿐만 아니라 차량의 속도제어 등의 차량의 주행제어에도 그 정보를 사용할 수 있는 것을 알아차렸다.
본 발명은 고정밀도로 현재위치 및 그 전방의 주행영역을 인식할 수 있는, 미리 정해진 주로를 자동 주행하는 자동 주행 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기정 주로를 자동 주행 가능하게 구성된 자동 주행 차량으로서,
사전에 상기 기정 주로를 주행한 자동 주행 차량의 주행궤적에 관한 궤적 관련 정보, 및 상기 기정 주로 상의 복수의 계측점에 있어서의 상기 기정 주로의 기점으로부터의 주행거리에 관한 거리 관련 정보를 기억하는 기억부와,
상기 기점으로부터 현재지점까지의 주행거리에 관한 정보를 계측하는 주행거리 계측부와,
상기 주행거리 계측부에 의해 계측된 주행거리에 관한 정보와 상기 기억부에서 판독되고 상기 기정 주로 상의 복수의 계측점에 있어서의 상기 기정 주로의 기점으로부터의 주행거리에 관한 상기 거리 관련 정보를 대조해서 상기 현재지점의 위치를 검출함과 아울러, 상기 기억부에서 판독되고 사전에 상기 기정 주로를 주행한 자동 주행 차량의 주행궤적에 관한 상기 궤적 관련 정보에 의거하여 상기 현재지점으로부터 전방의 주행영역을 연산에 의해 추정하는 주행영역 추정부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 자동 주행 차량은 미리 정해진 기정 주로를 자동 주행하는 것이 상정되어 있다. 이 때문에, 사전에 자동 주행 차량이 이 기정 주로 상을 주행할 때에 얻어진 주행궤적에 관한 정보(궤적 관련 정보)는, 해당 차량이 주행할 때의 주행궤적과 거의 완전하게 일치한다. 마찬가지로, 사전에 자동 주행 차량이 이 기정 주로 상을 주행할 때에, 이 기정 주로 상의 복수의 계측점에 도달할 때까지 기점으로부터 주행한 거리에 관한 정보(거리 관련 정보)는, 해당 자동 주행 차량이 기점으로부터 각 계측점에 도달할 때까지 실제로 주행할 거리와 거의 완전하게 일치한다.
따라서, 상기 자동 주행 차량에 있어서 주행거리 계측부에 의해서 계측된 실제의 주행거리와, 기억부에서 판독된 거리 관련 정보에 기재된 주행거리를 대조함으로써 현재지점의 차량의 위치를 파악할 수 있다. 이 때문에, 기억부에서 판독된 궤적 관련 정보에 기재된 주행궤적에 의거하여 현재지점으로부터 해당 자동 주행 차량을 진행시켰을 경우에 통과할 주행영역을 추정할 수 있다.
여기에서, 궤적 관련 정보 및 거리 관련 정보를 얻기 위한 차량으로서는 주행영역을 추정하는 대상으로 되어 있는 자동 주행 차량과 동일한 차량이여도 관계없고, 형상이나 크기가 동일하면 다른 자동 주행 차량이여도 관계없다.
주행거리 계측부는, 예를 들면 차륜에 탑재된 회전각 센서를 포함해서 구성할 수 있다. 회전각 센서에 의해서 기점으로부터 계측점에 도달할 때까지 차륜이 회전한 각도를 계측하고, 차륜의 지름을 곱함으로서 주행거리를 계측하는 것이 가능하다. 또한, 필요에 따라서 상기 곱에 소정의 오차계수를 곱해도 관계없다. 또한, 주행거리가 아니라 회전각에 관한 정보가 거리 관련 정보에 기재되어 있는 것으로 해도 관계없다.
거리 관련 정보를 얻기 위한 기능을 탑재한 자동 주행 차량으로서는, 예를 들면 이하의 구성을 채용할 수 있다. 즉, 해당 차량이 상기 기정 주로를 주행 중에, 상기 복수의 계측점에서 상기 자동 주행 차량으로부터 보아서 소정의 방향을 촬상하는 촬상부와,
상 기촬상부에서 촬상된 복수의 촬상 데이터에 의거하여 비쥬얼 오도메트리(visual odometry)의 방법에 의해 주행궤적을 도출하는 궤적 도출부를 구비하고,
상기 궤적 관련 정보는 상기 궤적 도출부에서 도출된 주행궤적에 의거한 정보를 포함해서 구성되어 있는 것으로 할 수 있다.
비쥬얼 오도메트리의 방법에 의하면, 이동하면서 촬상된 연속된 복수의 화상정보로부터, 각 화상 상의 특징점의 좌표의 변위를 검지함으로써 이동체의 궤적을 도출할 수 있다. 따라서, 상기 구성을 갖는 자동 주행 차량이 사전에 기정 주로 상을 주행함으로써 해당 기정 주로 상의 주행궤적에 관한 궤적 관련 정보를 작성할 수 있다.
상기 자동 주행 차량은 상기 촬상 데이터로부터 시차화상을 작성하는 시차화상 작성부를 구비하고, 상기 주행영역 추정부는 도출한 주행궤적에 대응하는 상기 시차화상 상의 영역을 특정하는 기능을 포함하고,
상기 궤적 관련 정보는 상기 복수의 계측점 각각의 상기 시차화상 상에 있어서의 상기 주행궤적에 대응하는 영역에 관한 정보를 포함해서 구성되어 있는 것으로 해도 관계없다.
상기 구성에 의하면, 복수의 계측점 각각의 시차화상 상에 있어서 사전에 주행한 자동 주행 차량의 주행궤적에 대응하는 영역이 어디의 영역인가를 나타내는 정보가 궤적 관련 정보로서 기재된다. 이것에 의해, 자동 주행 차량이 기정 주로 상을 주행하면 통과할 것인 영역에 관한 정보를 적은 정보량으로 기재할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 궤적 관련 정보는 상기 복수의 계측점 각각의 상기시차화상 상에 있어서 상기 주행궤적에 대응하는 영역의 좌표의 범위를, 시차값별로 대응시킨 정보를 포함해서 구성되어 있는 것으로 해도 관계없다.
또한, 상기 자동 주행 차량은,
상기 자동 주행 차량의 전방에 존재하는 장해물을 검출하는 장해물 검출부와,
검출된 상기 장해물이 상기 주행영역 추정부에 의해 추정된 상기 주행영역내에 존재하는지의 여부를 판정하는 판정부를 구비할 수 있다.
상기 구성에 의하면, 자동 주행 차량은 주행영역 추정부에 의해 현재지점으로부터 전방의 주행영역을 추정할 수 있기 때문에, 판정부에 의해 장해물이 주행영역 상에 존재하는지의 여부를 판정할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 판정부에 의해서 장해물이 주행영역 상에 존재한다고 판정되었을 경우에만 자동 주행 차량을 정지 제어하는 제어부를 구비함으로써, 주행에 지장이 없는 상황 하에서의 불필요한 자동정지의 발동을 억제할 수 있다.
상기 자동 주행 차량은 상기 기정 주로에 매입된 전자 유도선 상을 자동 주행 가능한 구성으로 할 수 있다.
상기 복수의 계측점은 상기 기정 주로에 매입되고, 상기 자동 주행 차량에 탑재된 센서가 판독 가능한 정점 부재의 설치 위치를 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기의 자동 주행 차량은, 예를 들면 골프카로서 이용할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명의 미리 정해진 주로를 자동 주행하는 자동 주행 차량에 의하면, 고정밀도로 현재위치 및 그 전방의 주행영역을 인식할 수 있다.
도 1은 자동 주행 차량을 앞면으로부터 보았을 때의 모식도이다.
도 2는 자동 주행 차량의 제 1 실시형태의 구성을 기능적으로 나타내는 블럭도이다.
도 3은 자동 주행 차량이 주행하는 주로의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4는 궤적 관련 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 자동 주행 차량의 제 2 실시형태의 구성을 기능적으로 나타내는 블럭도이다.
도 6은 시차화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 자동 주행 차량의 제 3 실시형태의 구성을 기능적으로 나타내는 블럭도이다.
도 8은 주로 상에 장해물이 존재할 경우의 시차화상의 일례를 나타내는 도면이다.
[제 1 실시형태]
본 발명의 자동 주행 차량의 제 1 실시형태의 구성에 대해 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 이하의 도면에 있어서 실제의 치수비와 도면 상의 치수비는 반드시 일치하지는 않는다.
본 실시형태에서는 자동 주행 차량으로서 골프카를 예시해서 설명한다. 그러나, 자동 주행 차량으로서는 골프카에 한정되지 않고, 공장이나 과수원에서 주행하는 무인반송차도 포함된다. 또한, 본 발명에 있어서의 자동 주행 차량은 4륜차에 한정되지 않고, 삼륜차이어도 좋고, 모노레일형이라도 좋다. 후술하는 제 2 실시형태 이후에 있어서도 마찬가지이다.
(차량의 구성)
도 1은 본 실시형태에 있어서의 자동 주행 차량을 앞면으로부터 보았을 때의 모식도이다. 도 1에 나타내는 자동 주행 차량(1)은 골프장 내를 자동 주행하는 골프카이다. 또한, 도 2는 이 자동 주행 차량(1)의 구성을 기능적으로 나타내는 블럭도이다.
도 1에 나타내는 자동 주행 차량(1)은 앞면 중앙부에 촬상부(3)를 구비한다. 촬상부(3)는, 예를 들면 스테레오 카메라로 구성되고, 좌화상 센서(3a)와 우화상 센서(3b)를 갖는다. 이들 화상 센서(3a, 3b)는 CCD(Charge-Coupled Device)나 CMOS(Complementary MOS) 등의 일반적인 가시광 센서로 구성된다. 또한, 본 명세서 내에 있어서 「전후」 또는 「좌우」라고 하는 기재는, 자동 주행 차량(1)의 전진하는 방향을 기준으로 한 표현이다.
자동 주행 차량(1)은 핸들(4)과, 그 핸들(4)의 회전에 의해 조타되는 우전륜(5) 및 좌전륜(6)을 구비한다. 또한, 자동 주행 차량(1)은 차체의 하부에 판독부(7)를 구비하고 있다. 판독부(7)는 정점 센서(7a)와 유도선 센서(7b)를 포함한다(도 2 참조).
자동 주행 차량(1)의 우전륜(5)에는 우전륜(5)의 회전각을 검출하는 회전각 센서(9)가 구비되어 있다. 회전각 센서(9)는 차륜의 회전각을 검출하는 것이며, 예를 들면 로터리 엔코더로 구성된다. 또한, 이 회전각 센서(9)는 우전륜(5) 대신에, 또는 이것에 추가해서 좌전륜(6)이나 후륜에 구비되어도 관계없다.
도 2는 자동 주행 차량(1)의 구성을 나타내는 기능 블럭도이다. 자동 주행 차량(1)은 자동운전 제어부(11), 주행거리 계측부(13), 주행영역 추정부(15), 기억부(17), 궤적 도출부(19)를 구비한다. 주행거리 계측부(13), 주행영역 추정부(15), 궤적 도출부(19)는, 예를 들면 CPU 등의 연산 장치에 의해 구성된다. 또한, 기억부(17)는, 예를 들면 메모리나 하드디스크 등에 의해 구성된다.
자동운전 제어부(11)는 자동 주행 차량(1)에 대하여 기정의 주로 상에 설치된 전자 유도선을 따른 자동운전을 위한 제어를 행한다. 도 3은 자동 주행 차량(1)이 주행하는 것이 예정되어 있는 주로의 일례이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 주로(21) 상에는 전자 유도선(24)이 매입되어 있다. 유도선 센서(7b)는 전자 유도선(24)으로부터 발생하는 전자파를 수신하여 자동운전 제어부(11)에 대하여 검출 신호를 출력한다. 자동운전 제어부(11)는 이 검출 신호에 의거하여 도시하지 않은 조타기구를 제어한다. 이것에 의해, 자동 운전 차량(1)은 주로(21) 상을 자동 운전 한다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이 주로(21) 상에 있어서 기점(C0)을 포함하는 미리 정해진 복수의 위치에 정점 부재(23)이 매설되어 있다. 정점 부재(23)는 예를 들면 복수의 자석의 조합으로 구성되어 있다. 정점 센서(7a)는 이 정점 부재(23)로부터의 자장 정보의 판독이 가능한 구성이며, 예를 들면 자력 센서로 이루어진다. 이들 정점 부재(23)는, 예를 들면 주행, 정지, 감속 등을 지시하는 지시 신호를 발신한다. 자동 운전 차량(1)이 정점 부재(23) 상을 통과하면, 정점 센서(7a)는 그 통과한 정점 부재(23)로부터의 지시 신호를 수신하고, 그 지시 신호를 자동운전 제어부(11)에 대하여 출력한다. 자동운전 제어부(11)는 이 지시 신호 에 따라 자동 주행 차량(1)을 제어한다. 이것에 의해, 자동 주행 차량(1)은 정점 부재(23)에 의해 지정된 정보에 의거하여 자동적으로 주행, 정지, 감속 등의 제어가 행하여진다.
또한, 정점 센서(7a)는 자동 주행 차량(1)이 정점 부재(23)를 통과한 시점에서, 그 취지의 정보를 주행거리 계측부(13)에 출력한다. 주행거리 계측부(13)는 정점 센서(7a)로부터 정점 부재(23)를 통과한 시점을 기준으로, 회전각 센서(9)로부터 출력되는 차륜의 회전각에 관한 정보에 의거하여 정점 부재(23)를 통과하고나서 주행한 거리를 계측한다. 주행거리 계측부(13)는 미리 우전륜(5)의 지름에 관한 정보를 기억하고 있는 것으로 할 수 있다. 이것에 의해, 소정의 시점으로부터의 우전륜(5)의 회전각(회전수)과, 우전륜(5)의 지름에 의거하여 상기 소정의 시점으로부터의 자동 주행 차량(1)의 주행거리를 연산으로 산출할 수 있다.
따라서, 기점(C0)을 통과한 시점을 기준으로 함으로써 주행거리 계측부(13)는 기점(C0)으로부터 현재지점까지의 주행거리를 계측할 수 있다.
기억부(17)에는 후술하는 궤적 관련 정보 및 거리 관련 정보가 기억되어 있다. 이들 정보는 사전에 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행했을 때에 생성되어, 기억부(17)에 기억된 것이다. 주행영역 추정부(15)는 사전에 기억부(17)에 기억되어 있는 상기 정보, 및 주행거리 계측부(13)에 의해 계측된 기점(C0)으로부터 현재지점까지의 주행거리에 의거하여 연산에 의해 자동 주행 차량(1)의 현재지점의 위치를 검출하는 기능을 갖는다. 또한, 주행영역 추정부(15)는 해당 현재지점으로부터 전방의 주행영역을 추정하는 기능을 갖는다. 기억부(17)에 기억되어 있는 각종 정보, 및 주행영역 추정부(15)에 있어서의 구체적인 연산 내용에 대해서는 후술된다.
(기억부(17)에 기억되어 있는 각종 정보)
상술한 바와 같이, 기억부(17)에는 미리 궤적 관련 정보 및 거리 관련 정보가 기억되어 있다. 궤적 관련 정보는 사전에 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행함으로써 궤적 도출부(19)에 의해 작성된 정보이다.
궤적 관련 정보를 작성하는 것에 있어서는, 우선 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행하면서 촬상부(3)가 소정의 프레임 레이트로 연속적으로 자동 주행 차량(1)의 전방을 촬상한다. 이렇게 촬상부(3)에 의해 촬상된 복수의 지점(C0, C1, C2, …)이 「복수의 계측점」에 대응한다.
이어서, 궤적 도출부(19)는 이것들의 연속 화상에 의거하여 자동 주행 차량(1)의 위치와 차체의 방향을 특정한다. 도 4는 촬상부(3)에 의해 촬상된 연속한 4매의 사진, 및 각 사진이 촬상된 시점에 있어서의 촬상부(3)의 위치 및 방향을 모식적으로 나타낸 것이다. 또한, 이하에서는 도 4(a)의 위치가 도 3에 있어서의 기점(C0)인 것으로서 설명한다.
궤적 도출부(19)는 촬상부(3)에 의해서 소정의 프레임 레이트로 촬상된 촬상 데이터에 의거하여 자동 주행 차량(1)의 위치와 차체의 방향을 산정한다. 이 산정 방법으로서는, 예를 들면 비쥬얼 오도메트리의 방법을 사용할 수 있다. 구체적인 일례로서는, 궤적 도출부(19)가 촬상 데이터 상의 복수의 특징점을 추출함과 아울러, 각 특징점의 연속한 2매의 촬상 데이터 상에 있어서의 변위를 검출함으로써 행하여진다. 이것에 의해, 2매의 촬상 데이터 사이에서의 자동 주행 차량(1)의 위치의 변화량과 방향의 변화량이 산출된다.
그리고, 기점(C0)을 원점으로 해서 산출한 변화량을 기점(C0)으로부터 순차적으로 가산함으로써, 도 4에 나타내는 바와 같이 자동 주행 차량(1)의 위치와 방향의 합계 6성분으로 이루어지는 주행궤적(xi, yi, zi, θi, φi, ψi)이 취득된다. 궤적 도출부(19)는, 이와 같이 하여 주로(21)의 전반에 걸쳐서 자동 주행 차량(1)의 주행궤적을 작성하고, 기억부(17)에 기억시킨다. 이 정보가 「궤적 관련 정보」에 대응한다.
또한, 궤적 도출부(19)는 촬상부(3)에 의해서 자동 주행 차량(1)의 전방이 촬상된 시점에 있어서의 자동 주행 차량(1)의 6축의 좌표 정보와, 기점(C0)으로부터 각 지점까지의 자동 주행 차량(1)의 주행거리에 관한 정보를 관련지어 기억부(17)에 기억한다. 이 좌표와 주행거리가 관련지어진 정보가 「거리 관련 정보」에 대응한다. 또한, 이 거리 관련 정보는 기점(C0)으로부터의 자동 주행 차량(1)의 주행거리 그 자체의 정보여도 관계없고, 기정 C0로부터의 자동 주행 차량(1)의 우차륜(5)의 회전각에 관한 정보여도 관계없으며, 이것들의 값에 오차 등의 소정의 계수를 곱해서 얻어진 정보여도 관계없다.
(주행영역 추정부(15)의 처리 내용)
자동 주행 차량(1)의 기억부(17)에는, 상술한 바와 같이 미리 자동 운전 차량(1)이 주로(21) 상을 주행함으로써 얻어진 궤적 관련 정보 및 거리 관련 정보가 기억되어 있다. 주행영역 추정부(15)는 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행 중에 있어서 기점(C0)으로부터 현재지점까지의 주행거리에 관한 정보가 주행거리 계측부(13)로부터 주어진다. 주행영역 추정부(15)는 이 주행거리에 관한 정보와 기억부(17)로부터 판독된 거리 관련 정보를 대조하고, 자동 운전 차량(1)의 현재지점의 좌표를 검출한다. 또한, 주행영역 추정부(15)는 기억부(17)로부터 궤적 관련 정보를 판독하고, 조금 전에 검출된 현재지점으로부터 전방의, 자동 주행 차량(1)의 주행영역을 추정한다.
이것에 의해, 자동 주행 차량(1)은 주로(21) 상을 자동 주행 중에, 금후 어떤 경로 상을 주행하는 것이 예정되어 있을지를 인식할 수 있다. 따라서, 예를 들면 주행거리 추정부(15)에 의해 추정된 주행영역에 관한 정보를, 자동운전 제어부(11)에 출력함으로써 이 정보를 자동 주행 차량(1)의 속도제어나 주행제어에 이용할 수 있기 때문에, 자동운전의 안전성을 높이는 것에 이바지한다. 도 2에서는 주행영역 추정부(15)로부터 자동운전 제어부(11)에 대하여 정보가 출력되는 취지를 화살표 부착의 파선으로 나타내고 있다. 단, 본 실시형태에 있어서, 자동운전 제어부(11)가 주행거리 추정부(15)에 의해 추정된 주행영역에 관한 정보에 의거하여 자동운전 제어를 행하는 것에 대해서는 임의이며, 반드시 이 기능을 갖추고 있지 않아도 관계없다.
또한, 자동 주행 차량(1)이 장해물 검출 기능을 갖추고 있을 경우에는, 주행거리 추정부(15)에 의해 추정된 주행영역에 관한 정보를, 이 장해물 검출에 이용함으로써 주로(21)의 특성에 따른 정밀도가 높은 장해물 검출을 행할 수 있다. 이 내용은 제 3 실시형태에서 후술된다.
(제 1 실시형태의 다른 구성)
기억부(17)에는 기점(C0)으로부터 각 정점 부재(23)까지의 주로(21)를 따르는 거리에 관한 정보가 기억되어 있는 것으로 해도 관계없다. 주행거리 계측부(13)는 자동 주행 차량(1)이 정점 부재(23)를 통과한 것을 정점 센서(7a)가 검지하면, 이 시점에 있어서의 기점(C0)으로부터의 주행거리를 주행영역 추정부(15)에 출력한다. 주행영역 추정부(15)는 기억부(17)로부터, 기점(C0)으로부터 각 정점 부재(23)까지의 주행거리에 관한 정보를 판독하여 주행거리 계측부(13)로부터 출력된 주행거리에 관한 정보와 대조하고, 주행거리의 값이 가장 가까운 정점 부재(23)를 특정한다. 그리고, 주행영역 추정부(15)는 특정된 정점 부재(23)의 위치에 있어서의 궤적 관련 정보를 기억부(17)로부터 판독하고, 특정된 정점 부재(23)로부터 전방의, 자동 주행 차량(1)의 주행영역을 추정한다.
또한, 주행영역 추정부(15)는 기점(C0)으로부터, 특정된 정점 부재(23)를 통과할 때까지 자동 주행 차량(1)이 주행한 거리로서 주행거리 계측부(13)가 계측한 거리를, 기억부(17)로부터 판독된 거리로 치환한다. 도 2에서는 주행영역 추정부(15)로부터 주행거리 계측부(13)에 대하여 정보가 출력되는 취지를 화살표 부착의 파선으로 나타내고 있다. 이것에 의해, 주행거리 계측부(13)는 기점(C0)으로부터 해당 정점 부재(23)를 통과할 때까지의 계측 오차를 해소할 수 있다. 즉, 이 구성에 의하면, 정점 부재(23)를 통과할 때마다 주행거리 계측부(13)의 계측 오차를 해소할 수 있기 때문에, 주행거리 계측부(13)에 의한 주행거리의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다.
단, 본 실시형태에 있어서 정점 부재(23)를 통과할 때마다, 주행거리 계측부(13)에 의해서 계측된 주행거리의 값을 조정하는 것에 대해서는 임의이며, 반드시 이 기능을 갖추고 있지 않아도 관계없다.
[제 2 실시형태]
자동 주행 차량의 제 2 실시형태의 구성에 대해 설명한다. 또한, 이하의 각 실시형태에 있어서 제 1 실시형태와 공통의 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 첨부함과 아울러 설명을 적당하게 생략한다.
도 5는 본 실시형태에 있어서의 자동 주행 차량(1)의 구성을 기능적으로 나타내는 블럭도이다. 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)은 제 1 실시형태의 구성에 추가해서, 시차화상 작성부(31)를 구비하고 있는 점이 다르다.
본 실시형태에 있어서 촬상부(3)가 구비하는 화상 센서(3a, 3b)는 수평 방향으로 일정 거리를 유지하여 설치되어 있다. 즉, 좌화상 센서(3a) 및 우화상 센서(3b)는 각각 평행 스테레오의 위치 관계로 배치되어 있다. 좌화상 센서(3a), 우화상 센서(3b)는 각각 촬영된 화상의 각 행의 위치가 일치하도록, 즉 에피폴라선이 일치하도록 배치되어 있다.
또한, 이하에서는 좌화상 센서(3a)와 우화상 센서(3b)를 연결하는 방향, 즉 좌우 방향을 X축으로 하고, 주로(21)의 면에 대하여 직교하는 방향, 즉 상하 방향을 Y축으로 한다. 또한 자동 주행 차량(1)의 전후 방향을 Z축으로 한다.
제 1 실시형태에 있어서 상술한 바와 같이, 궤적 관련 정보를 작성함에 있어서는, 사전에 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행하면서 촬상부(3)가 소정의 프레임 레이트로 연속적으로 자동 주행 차량(1)의 전방을 촬상한다. 이 때 촬상된 각 화상, 보다 상세하게는 좌화상 센서(3a)와 우화상 센서(3b)의 각각에서 촬상된 각 화상이, 도시하지 않은 버퍼에 일시적으로 보관된다. 이 보관된 화상은 렌즈 변형, 촛점거리의 편차 등이 적당하게 보정되는 것으로 해도 관계없다.
시차화상 작성부(31)는 이 보관된 화상 데이터에 의거하여 시차화상을 작성한다. 시차화상을 작성하는 방법의 일례에 대하여 설명한다. 좌화상 센서(3a)로부터 얻어지는 화상 데이터를 기준 화상으로 하고, 우화상 센서(3b)로부터 얻어지는 화상 데이터를 참조 화상으로 한다. 그리고, 기준 화상의 하나의 화소를 주목 화소로 해서, 주목 화소에 대응하는 참조 화상 상의 화소(이하, 「대응 화소」라고 칭함)를 탐색한다.
이 탐색시에는 스테레오 매칭 등의 방법을 이용할 수 있다. 스테레오 매칭으로서는 영역 베이스 매칭이나 특징 베이스 매칭 등이 있다. 예를 들면, 영역 베이스 매칭의 경우, 주목 화소를 중심으로 하는 영역(이하, 「기준 영역」이라고 부른다.)을 설정한다. 기준 영역과 참조 화상을 비교하고, 기준 영역과 가장 유사한 참조 화상 상의 영역을 특정한다. 그리고, 특정된 참조 화상 상의 영역의 중심에 위치하는 화소를 대응 화소로서 결정한다.
대응 화소가 탐색되면, 기준 화상 상의 주목 화소와, 참조 화상 상의 대응 화소의 횡방향(X축 방향)의 어긋남량을 계산한다. 이 어긋남량이 주목 화소에 있어서의 시차에 상당한다.
하나의 화소에 대해서 시차를 구한 후, 계속해서 기준 화상 상의 다른 화소 에 대해서도 마찬가지로 주목 화소에 고쳐 설정하고, 같은 처리를 반복한다. 이것에 의해, 다른 화소에 대해서도 시차를 구한다. 구한 시차를 각 화소에 대응시킴으로써 시차화상을 작성할 수 있다. 작성된 시차화상은 기억부(17)에 기억된다. 시차화상의 일례를 도 6에 나타낸다.
도 6은 주로(21) 상의 어느 지점(Ci)에 있어서의 시차화상(50)을 나타낸다. 도 6에 나타내는 시차화상(50)은 7종류의 시차값(d1∼d7)을 나타내는 각 영역으로 구성되어 있다. 각 시차값(d1∼d7)의 관계는 d1>d2>d3>d4>d5>d6>d7이다.
제 1 실시형태에 있어서 상술한 바와 같이, 궤적 도출부(19)는 주로(21)의 전반에 걸치는 자동 주행 차량(1)의 주행궤적을 작성하고, 기억부(17)에 기억시키고 있다. 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 있어서, 주행영역 추정부(15)는 기억부(17)로부터 작성된 주행궤적에 관한 정보와 시차화상을 판독하고, 시차화상 상에서 있어서의 주로(21)의 영역을 구한다. 구체적으로는, 시차화상 상에 있어서의 주로의 X좌표와 시차값의 관련지름을 행한다. 예를 들면, 도 6에 나타내는 시차화상(50)의 경우, 주로(21)가 시차값(d1)에 있어서의 X좌표 영역(X1∼X10), 시차값(d2)에 있어서의 X좌표 영역(X2∼X9), 시차값(d3)에 있어서의 X좌표 영역(X3∼X8), 시차값(d4)에 있어서의 X좌표 영역(X4∼X7), 및 시차값(d5)에 있어서의 X좌표 영역(X5∼X6)인 것을 특정한다.
주행영역 추정부(15)는 기억부(17)에 기억되어 있던 각 지점의 시차화상에 대하여, 마찬가지로 시차화상 상의 주로(21)의 영역을 특정한다. 그리고, 주로(21) 상의 각 지점에 있어서의 시차화상 상의 주로(21)의 영역이 특정된 정보가 궤적 관련 정보에 추가되어서 기억부(17)에 기억된다.
본 실시형태의 구성에 의하면, 자동 주행 차량(1)이 주로(21)를 주행했을 때에 통과하는 궤적의 정보를 시차화상 상에 부가한 상태에서 기억부(17)에 기억시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 의하면 제 1 실시형태에서 상술한 기능에 추가해서, 예를 들면 주행 중에 시차화상 작성부(31)에서 작성된 시차화상과 기억부(17)에 기억된 궤적 관련 정보를 대조함으로써, 자동 주행 차량(1)이 주로(21)를 벗어난 것을 신속하게 검지하는 기능을 부가할 수 있다
[제 3 실시형태]
자동 주행 차량의 제 3 실시형태의 구성에 대해 도면을 참조해서 설명한다. 도 7은 본 실시형태에 있어서의 자동 주행 차량(1)의 구성을 기능적으로 나타내는 블럭도이다. 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)은 제 2 실시형태의 구성에 추가해서, 장해물 검출부(33) 및 판정부(35)를 구비하는 것이 다르다.
자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행 중, 촬상부(3)가 소정의 타이밍에 따라서 전방을 촬상하고, 시차화상 작성부(31)가 이 촬상 데이터에 의거하여 시차화상을 작성해서 장해물 검출부(33)에 출력한다. 장해물 검출부(33)는 보내져 오는 시차화상 상에 장해물이 존재하는지의 여부를 판단함과 아울러, 장해물이 존재할 경우에는 그 장해물의 시차화상 상의 영역을 추출한다. 일례로서, 장해물 검출부(33)는 시차화상에 있어서 X방향으로 다른 시차값과 접하고, 또한 같은 시차값의 영역이 미리 정해진 값 이상의 Y방향의 화소수를 갖는 영역, 바꿔 말하면 같은 시차값이며 미리 정해진 높이를 갖는 영역을 장해물로서 검출한다. 예를 들면, 도 6에 나타내는 시차화상(50)의 경우, 장해물 검출부(33)는 영역 51, 52, 및 53을 장해물로서 검출한다.
판정부(35)는 검출된 장해물이 주로(21) 상에 존재하는지의 여부를 판정한다. 일례로서, 판정부(35)는 기억부(17)로부터 궤적 관련 정보를 판독하고, 현재지점에 있어서의 시차화상 상의 주로(21)의 X좌표의 영역을 검출한다. 그리고, 판정부(35)는 장해물 검출부(33)로부터 출력된 장해물의 영역의 하단의 X좌표값의 범위가, 주로(21)의 각 시차의 X좌표의 범위 내에 포함되어 있으면 장해물이 주로(21) 상에 존재한다고 판정한다. 예를 들면, 도 6에 나타내는 시차화상(50)의 경우, 판정부(35)는 주로(21) 상에는 장해물이 존재하지 않는다고 판정한다.
한편, 시차화상 작성부(31)로부터 장해물 검출부(33)에 출력된 시차화상이 도 8에 나타내는 바와 같은 화상이었을 경우에 대해서 검토한다. 이 도 8에 나타내는 시차화상(50a)은, 도 6에 나타내는 시차화상(50)과 동일 지점에서 촬상된 데이터에 의거하여 작성된 것이지만, 시차화상(50a)이 작성된 시점에서는 자동 주행 차량(1)의 전방에 인물이 비쳐 넣어져 있었을 경우를 상정하고 있다.
장해물 검출부(33)는 상기와 같은 방법에 의해 시차화상(50a)의 정보로부터 영역 51, 52, 53, 및 54를 장해물로서 검출한다. 판정부(35)는 영역 54의 하단의 X좌표값의 범위가 X4 이상 X8 이하의 범위 내이며, 시차값(d3)을 나타내는 주로(21) 상의 영역인 것을 검지한다. 이 결과, 판정부(35)는 현시점에 있어서 주로(21) 상에는 장해물이 존재한다고 판정한다.
판정부(35)는 장해물이 주로(21) 상에 존재한다고 판정하면 자동운전 제어부(11)에 그 취지의 정보를 출력한다. 자동운전 제어부(11)는, 이것에 따라 자동 주행 차량(1)의 감속 또는 정지 제어를 행한다.
본 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 의하면, 미리 시차화상 상에 있어서의 주로(21)의 영역에 관한 정보가 기억부(17)에 기억되어 있기 때문에, 장해물이 검출되었을 경우에 있어서 그 장해물이 주로(21) 상에 존재하는지의 여부를 판정할 수 있다. 이것에 의해, 장해물이 검출되었을 경우에도 이 장해물이 주로(21) 상에 존재하지 않을 경우에는, 자동운전 제어부(11)가 감속이나 정지의 제어를 행하지 않는 구성으로 할 수 있다. 이 결과, 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 의하면, 주행에 지장이 없는 상황 하에서의 불필요한 자동정지의 발동을 억제할 수 있다.
또한, 판정부(35)는 장해물 검출부(33)에 의해 장해물이 존재하는 것이 검출된 후, 이 장해물의 영역을 둘러싸는 직사각형 영역이 주로(21)의 영역과 겹치는지를 판정한 후에, 주로(21)의 영역과 겹치는 직사각형 영역을 갖는 장해물에 대해서만 상술의 판정을 하는 것으로 해도 된다. 이 2단계 판정에 의해 보다 고속으로 장해물이 주로 상에 존재하는지의 여부를 판정할 수 있다. 또한, 판정부(35)는 직사각형의 하단의 Y좌표값(높이)이 미리 정해진 높이보다 클 경우에는, 주로(21)의 상공에 걸쳐지는 다리나 가지 등의 나무의 일부로서 장해물이 아니라고 판정함으로써 장해물 판정의 정확도를 향상시킬 수도 있다.
[다른 실시형태]
이하, 다른 실시형태에 대하여 설명한다.
<1> 상술한 각 실시형태에서는 사전에 기억부(17)에서 기억되어 있는 거리 관련 정보 및 궤적 관련 정보는, 해당 기억부(17)를 구비하고 있는 자동 주행 차량(1) 자체가 주로(21) 상을 주행함으로써 생성되는 것으로서 설명했다. 그러나, 기억부(17)에 기억되어 있는 상기 각 정보는 해당 기억부(17)를 구비하고 있는 자동 주행 차량(1)과는 다른, 거의 같은 형상이고 거의 같은 크기의 자동 주행 차량(1)이 사전에 주로(21) 상을 주행했던 것에 의해 생성된 것으로 해도 관계없다. 이 경우, 제 1 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 있어서는 촬상부(3) 및 궤적 도출부(19)는 반드시 필요한 것은 아니다. 마찬가지로, 제 2 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 있어서는 촬상부(3), 궤적 도출부(19), 및 시차화상 작성부(31)는 반드시 필요한 것은 아니다.
<2> 본원 발명 및 본 명세서의 자동 주행 차량(automatically driven vehicle)은 자동 주행 가능한 차량이다. 자동 주행 차량은 오퍼레이터에 의한 조타 없이 자동 주행 가능한 차량이다. 자동 주행 차량은 오퍼레이터에 의한 가속 및 감속 없이 자동 주행 가능한 차량이다. 또한, 자동 주행 차량은 적어도 하나의 센서를 탑재하고, 그 센서의 신호에 따라 자율적으로 주행 가능한 자율 주행 차량(autonomously driven vehicle)을 포함한다.
1 : 자동 주행 차량 3 : 촬상부
3a : 좌화상 센서 3b : 우화상 센서
4 : 핸들 5 : 우전륜
6 : 좌전륜 7 : 판독부
7a : 정점 센서 7b : 유도선 센서
9 : 회전각 센서 11 : 자동운전 제어부
13 : 주행거리 계측부 15 : 주행영역 추정부
17 : 기억부 19 : 궤적 도출부
21 : 주로 23 : 정점 부재
24 : 전자 유도선 31 : 시차화상 작성부
33 : 장해물 검출부 35 : 판정부
50, 50a : 시차화상 51∼54 : 시차화상 상의 장해물

Claims (8)

  1. 기정 주로를 자동 주행 가능하게 구성된 자동 주행 차량으로서,
    사전에 상기 기정 주로를 주행한 자동 주행 차량의 주행궤적에 관한 궤적 관련 정보, 및 상기 기정 주로 상의 복수의 계측점에 있어서의 상기 기정 주로의 기점으로부터의 주행거리에 관한 거리 관련 정보를 기억하는 기억부와,
    상기 기점으로부터 현재지점까지의 주행거리에 관한 정보를 계측하는 주행거리 계측부와,
    상기 주행거리 계측부에 의해 계측된 주행거리에 관한 정보와 상기 기억부에서 판독된 상기 거리 관련 정보를 대조해서 상기 현재지점의 위치를 파악함과 아울러, 상기 기억부에서 판독된 상기 궤적 관련 정보에 의거하여 상기 현재지점으로부터 전방의 주행영역을 연산에 의해서 추정하는 주행영역 추정부와,
    상기 기정 주로를 주행 중에, 상기 복수의 계측점에서 상기 자동 주행 차량으로부터 보아서 소정의 방향을 촬상하는 촬상부와,
    상기 촬상부에서 촬상된 복수의 촬상 데이터에 의거하여 비쥬얼 오도메트리의 방법에 의해 주행궤적을 도출하는 궤적 도출부를 구비하고,
    상기 궤적 관련 정보는 상기 궤적 도출부에서 도출된 주행궤적에 의거한 정보를 포함해서 구성되어 있고,
    상기 자동 주행 차량은 상기 기정 주로에 매입된 전자 유도선 상을 자동 주행 가능하고,
    상기 복수의 계측점은 상기 기정 주로에 매입되고, 상기 자동 주행 차량에 탑재된 센서가 판독 가능한 정점 부재의 설치 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 데이터로부터 시차화상을 작성하는 시차화상 작성부를 구비하고,
    상기 주행영역 추정부는 도출한 주행궤적에 대응하는 상기 시차화상 상의 영역을 특정하는 기능을 포함하고,
    상기 궤적 관련 정보는 상기 복수의 계측점 각각의 상기 시차화상 상에 있어서의, 상기 주행궤적에 대응하는 영역에 관한 정보를 포함해서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 궤적 관련 정보는 상기 복수의 계측점 각각의 상기 시차화상 상에 있어서 상기 주행궤적에 대응하는 영역의 좌표의 범위를 시차값별로 대응지은 정보를 포함해서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
  5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동 주행 차량의 전방에 존재하는 장해물을 검출하는 장해물 검출부와,
    검출된 상기 장해물이 상기 주행영역 추정부에 의해 추정된 상기 주행영역내에 존재하는지의 여부를 판정하는 판정부를 구비한 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동 주행 차량이 골프카인 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
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