WO2023053602A1 - 自律走行装置および自律走行装置の制御方法 - Google Patents

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WO2023053602A1
WO2023053602A1 PCT/JP2022/024259 JP2022024259W WO2023053602A1 WO 2023053602 A1 WO2023053602 A1 WO 2023053602A1 JP 2022024259 W JP2022024259 W JP 2022024259W WO 2023053602 A1 WO2023053602 A1 WO 2023053602A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mobile device
obstacle
autonomous mobile
virtual
information
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/024259
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
淳 西山
翔平 今田
知樹 芳川
Original Assignee
日本電産株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電産株式会社 filed Critical 日本電産株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B29/00—Maps; Plans; Charts; Diagrams, e.g. route diagram

Definitions

  • the present invention relates to an autonomous mobile device and an autonomous mobile device control method.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-159837 filed in Japan on September 29, 2021, the content of which is incorporated herein.
  • an autonomous mobile device that autonomously travels by searching for a route to a destination based on map information or the like.
  • the map information includes information on obstacles and the like, and the autonomous mobile device searches and determines a travel route within a range that the autonomous mobile device can pass through.
  • a virtual obstacle setting means sets virtual obstacles on both sides of a travel location of the own vehicle based on the traveling direction of the own vehicle acquired as travel information, and virtual obstacle setting is performed.
  • a proposal for a technology for generating a travel route passing between virtual obstacles set on both sides of a travel location by a means is provided.
  • Autonomous mobile devices such as AMR are capable of rotating on the spot as a function, so when searching for a travel route, regardless of the direction of the self-propelled device, the travel route in the direction that shortens the route length is determined.
  • AMR Autonomous mobile devices
  • autonomous mobile devices that have a function to rotate on the spot, but there are many autonomous mobile devices whose outer shape is not circular, such as a rectangle. If a backward travel route is determined at a location where an obstacle exists, the vehicle may not be able to move toward the determined travel route, resulting in a state called "stuck," in which autonomous travel is impossible. Therefore, the object of the present invention is to avoid getting stuck on a narrow road or near an obstacle.
  • the position information of the virtual obstacles in the map information passes through the rear side of the mobile device with respect to the starting point of the traveling route to both the left and right front sides of the mobile device.
  • one aspect of the method for controlling an autonomous mobile device is to use position information of virtual obstacles in map information, and to move both left and right sides of the mobile device through the rear side of the mobile device with respect to the starting point of the travel route. and a route search process of searching for a travel route based on the map information to which the position information of the virtual obstacle is added. pass.
  • FIG. 1 is a side view showing the appearance of the autonomous mobile device of this embodiment.
  • FIG. 2 is a front view showing the appearance of the autonomous mobile device of this embodiment.
  • FIG. 3 is a top view showing the appearance of the autonomous mobile device of this embodiment.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the functional configuration of the autonomous mobile device of this embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of map information.
  • FIG. 6 is a diagram showing details of map information.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of costs given to unitary domains other than obstacles.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a travel route.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining details of travel control in the autonomous mobile device.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state in which the autonomous mobile device travels through a narrow road.
  • FIG. 11 is a diagram showing a state in which the autonomous mobile device runs in the vicinity of an obstacle with the obstacle viewed to the left.
  • FIG. 12 is a diagram showing a state in which the autonomous mobile device runs in the vicinity of an obstacle with the obstacle viewed to the right.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a travel route searched while traveling on a narrow road.
  • FIG. 14 is a flowchart showing control processing in traveling of the autonomous mobile device.
  • FIG. 15 is a diagram showing contents of correction of map information by the fault handling unit.
  • FIG. 16 is a diagram showing the result of route search in a bottleneck.
  • FIG. 17 is a diagram showing the result of route search when the autonomous mobile device is located near the obstacle when viewed from the left.
  • FIG. 18 is a diagram showing the result of route search when the autonomous mobile device is positioned near an obstacle as viewed to the right.
  • FIG. 19 is a diagram showing an exceptional situation in virtual obstacle addition processing.
  • FIG. 20 is a diagram showing exception processing in adding a virtual obstacle.
  • FIG. 21 is a diagram showing another example of exception handling in adding a virtual obstacle.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams showing the appearance of the autonomous mobile device of this embodiment. 1 shows a side view, FIG. 2 shows a front view, and FIG. 3 shows a top view.
  • the autonomous mobile device 100 of this embodiment is a device called an AMR (Autonomous Mobile Robot) that transports materials and the like in factories and public places, for example.
  • the autonomous mobile device 100 includes a main body 101, a loading platform 102, wheels 103, casters 104, a front sensor 105, and a rear sensor 106.
  • the main unit 101 incorporates a computer for control, a power supply for driving, and the like.
  • the main body 101 has a rectangular shape when viewed from above. "Rectangular shape" includes a rectangle, a rectangular shape with chamfered corners, and a rectangular shape with rounded corners.
  • the position of the front sensor 105 may be illustrated as a mark for the front and rear of the autonomous mobile device 100 .
  • Loads such as materials are loaded on the carrier 102 .
  • the size of the load may exceed the size of the loading platform 102 or the main body 101, for convenience of explanation, unless otherwise specified, the case where the load fits within the size of the loading platform 102 will be exemplified below.
  • the wheels 103 are provided on the left and right sides of the main body 101 and are driven to rotate by a motor inside the main body 101 .
  • the left and right wheels 103 can be driven independently, and by driving the left and right wheels 103, the autonomous mobile device 100 can move forward, backward, turn on the spot, and turn (a so-called curve-drawing movement).
  • the casters 104 are provided at each of the four corners of the main body 101 and support the main body 101 so that it does not tilt.
  • the caster 104 does not have a driving force, rolls according to the movement of the main body 101 , and changes its direction according to the movement of the main body 101 .
  • the front sensor 105 detects obstacles and the like in a wide range in front, left and right of the main body 101 .
  • a 2D-LiDER for example, is used as the front sensor 105 .
  • a rear sensor 106 detects an obstacle or the like behind the main body 101 .
  • an infrared sensor or the like is used as the rear sensor 106 .
  • the rear sensor 106 may have a plurality of sensor elements, and detection is performed by, for example, a plurality of sensor elements installed along the rear outer surface of the main body 101 .
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the functional configuration of the autonomous mobile device 100 of this embodiment.
  • the autonomous mobile device 100 includes a control section 110 , a storage section 120 , a drive section 130 and a measurement section 140 .
  • the control unit 110 is a function performed by a computer built into the main unit 101, and controls the autonomous mobile device 100 as a whole.
  • the storage unit 120 stores the map information of the area where the autonomous mobile device 100 travels and the route to travel on that area.
  • the drive unit 130 is a function performed by the power source and motor built in the main body unit 101 and the wheel 103 .
  • the autonomous mobile device 100 travels by driving the drive unit 130 according to the control by the control unit 110 .
  • the measurement unit 140 is a function performed by the front sensor 105 and the rear sensor 106, and measures obstacles and the like.
  • the control unit 110 includes a route searching unit 111, a route running unit 112, and a failure handling unit 113.
  • the route search unit 111 searches for and determines a route to the destination based on the map information stored in the storage unit 120, and causes the storage unit 120 to store the determined route.
  • the route search unit 111 searches for routes that can reach the destination while avoiding obstacles and the like shown in the map information, and determines the shortest route to reach the destination.
  • the route running unit 112 controls the driving unit 130 so that the autonomous mobile device 100 runs along the route stored in the storage unit 120 .
  • the route running unit 112 also performs control for avoiding obstacles measured by the measuring unit 140 .
  • the obstacle handling unit 113 corrects the map information stored in the storage unit 120 to avoid being stuck when the obstacle measured by the measurement unit 140 is located at a predetermined short distance. Details of correction of map information by the failure handling unit 113 will be described later.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of map information
  • FIG. 6 is a diagram showing details of the map information.
  • the map information 121 indicates information on the wall 122 and the shelf 123 .
  • the walls 122 and the shelves 123 are obstacles to the traveling of the autonomous mobile device 100, and hereinafter, the walls 122 and the shelves 123 are collectively referred to as obstacles 200.
  • the map information 121 represents a map as a set of unit blocks 124 in which the travel area of the autonomous mobile device 100 is partitioned in a grid pattern.
  • a cost of "100" is given to the unitary domain 124 of the obstacle 200 as information indicating that it is the obstacle 200, and a cost of less than 100 is given to each unitary domain 124 other than that.
  • a cost for each unitary domain 124 is given according to the distance from the obstacle 200, for example.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of costs given to unitary divisions 124 other than obstacles 200.
  • FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 7 indicates the distance from the unitary domain 124 to the nearest obstacle 200, and the vertical axis indicates the given cost.
  • each unitary domain 124 is represented, for example, by a graph line L that slopes downward to the right and protrudes downward. Also, the graph line L becomes a straight line parallel to the horizontal axis where the distance to the obstacle 200 is short. That is, the maximum cost is given to the unitary domain 124 whose distance is shorter than the predetermined distance.
  • the unitary domains 124 assigned the highest cost are distributed around the obstacle 200 as shown in FIG.
  • a unit area 124 that is far from the obstacle 200 and given a cost lower than the maximum cost is a drivable area 220 that can be part of the drivable route.
  • the width of the travel prohibited area 210 (that is, the length of the straight line portion parallel to the horizontal axis on the graph line L) is arbitrarily determined based on the vehicle body size of the autonomous mobile device 100 and the like.
  • the width of the travel-prohibited area 210 may be determined based on the lateral width of the autonomous mobile device 100, for example.
  • the route search unit 111 described above searches for a travel route within the travelable area 220 and determines a travel route with a short travel length.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a travel route.
  • the route search unit 111 uses the unitary section 124 where the vehicle body center 100a of the autonomous mobile device 100 is located on the map information 121 as the starting point 127, and the travel route 126 to the given destination 125 (for example, the destination of materials etc.). , the trajectory along which the vehicle body center 100a moves is searched within the travelable area 220. As shown in FIG. Further, the route search unit 111 searches and determines the travel route 126 so that the total cost given to each unitary section 124 on the travel route 126 is small. In other words, the route search unit 111 searches for a route with a smaller total cost as the travel route 126 .
  • a travel route 126 with a short travel distance is searched and determined.
  • the travel route 126 avoids the travel prohibited area 210, and the autonomous mobile device 100 travels while keeping the vehicle body center 100a from the obstacle 200 by a predetermined distance or more. do.
  • the route search unit 111 in this embodiment searches for and determines a new travel route 126 even while the autonomous mobile device 100 is traveling along the travel route 126, and travels while continuing to update the travel route 126.
  • FIG. 9 is a diagram explaining the details of travel control in the autonomous mobile device 100.
  • the autonomous mobile device 100 has a stop area 310 around itself in order to avoid contact with the obstacle 200 during autonomous travel. stops running. When the autonomous mobile device 100 stops traveling, the autonomous mobile device 100 moves away from the obstacle 200 and performs recovery for restarting autonomous traveling. If the autonomous mobile device 100 cannot sufficiently move away from the obstacle 200 even after the recovery is executed, the autonomous mobile device 100 will be stuck and unable to travel autonomously.
  • the autonomous mobile device 100 can move forward, backward, turn on the spot, and turn. In-place rotation by the autonomous mobile device 100 is performed when the direction of the determined travel route 126 is far from the direction of the autonomous mobile device 100 . More specifically, when the travel route 126 goes in a direction that crosses one of the limit lines L1 and L2 that are left and right with respect to the center line L0 of the autonomous mobile device 100, the autonomous mobile device 100 moves toward that direction. Perform a field turn to face the travel path 126 . Conversely, if the direction of the travel route 126 is within the prohibited range 330 sandwiched between the left and right limit lines L1 and L2, the autonomous mobile device 100 is prohibited from rotating in place. If the direction of the travel route 126 is within the prohibited range 330 and is different from the center line L0, the autonomous mobile device 100 turns toward the travel route 126. FIG.
  • the autonomous mobile device 100 of the present embodiment is required to travel even in the vicinity of narrow roads and obstacles 200 to the extent that 360-degree on-the-spot rotation is impossible. In the vicinity of such a bottleneck or obstacle 200, if the autonomous mobile device 100 executes a spot turn, the stop area 310 will overlap the obstacle 200 and the autonomous mobile device 100 will stop.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state in which the autonomous mobile device 100 travels through a bottleneck.
  • FIG. 10 shows a bottleneck sandwiched by obstacles 200 .
  • the obstacle 200 across the bottleneck is located at a short distance on the free rotation circle 320 required for the autonomous mobile device 100 to turn 360 degrees in place.
  • the stop area 310 is caught by the obstacle 200 and stops.
  • the autonomous mobile device 100 can travel through a narrow road without getting stuck by traveling straight along the straight path 410 .
  • FIG. 11 is a diagram showing a state in which the autonomous mobile device 100 runs near the obstacle 200 with the obstacle 200 viewed to the left.
  • FIG. 11 shows the vicinity of an obstacle 200 , which is located to the left of the autonomous mobile device 100 at a short distance on the free rotation circle 320 .
  • the autonomous mobile device 100 can travel in the vicinity of the obstacle 200 without getting stuck by traveling straight along the straight path 410 or by turning along the right front turning path 420 .
  • FIG. 12 is a diagram showing a state in which the autonomous mobile device 100 runs near the obstacle 200 with the obstacle 200 viewed to the right.
  • FIG. 12 shows the vicinity of an obstacle 200 , which is located to the right of the autonomous mobile device 100 at a short distance on the free rotation circle 320 .
  • the autonomous mobile device 100 can travel in the vicinity of the obstacle 200 without getting stuck by traveling straight along the straight path 410 or by turning along the left front turning path 430 .
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a travel route searched while traveling on a narrow road.
  • FIG. 13 shows a bottleneck of width d sandwiched by obstacles 200 .
  • the width d of the bottleneck is slightly larger than the width of the stop area 310 of the autonomous mobile device 100 .
  • the travel prohibited area 210 is distributed around the obstacle 200 .
  • a middle cost area 215 is distributed in which a cost lower than the maximum cost assigned to the travel prohibited area 210 but higher than the other portions of the travelable area 220 is assigned. .
  • the width of the prohibited travel area 210 distributed around the obstacle 200 is, for example, less than half the width of the stop area 310, so the autonomous mobile device 100 in which the prohibited travel area 210 does not reach the center of the bottleneck. remains a medium cost area 215 in which the can run. Therefore, in the route search by the route search unit 111, the travel routes 126_1 and 126_2 passing through the bottleneck are also searched.
  • the travel route 126_1 that goes through the bottleneck to the left and reaches the destination 125 is the one that goes through the bottleneck to the right. It is shorter than the travel route 126_2 that reaches the destination 125 with a lower total cost. For this reason, if the map information is not corrected by the failure handling unit 113, the traveling route 126_1 to the left is preferentially determined, and the autonomous mobile device 100 starts to turn on the spot to head left. As a result, the stop area 310 overlaps the obstacle 200 and the autonomous mobile device 100 stops.
  • the failure handling unit 113 corrects the map information as described below in order to exclude from the route search the travel route 126_1 that reaches the destination 125 on the left side of the bottleneck shown in FIG.
  • FIG. 14 is a flow chart showing the control processing in running of the autonomous mobile device 100.
  • step S101 the autonomous mobile device 100 measures the obstacle 200 by controlling the measuring unit 140 using the route running unit 112.
  • the route running unit 112 corresponds to an example of the confirming unit according to the present invention, and confirms whether or not there is an obstacle 200 at a short distance where spot rotation is impossible.
  • the autonomous mobile device 100 corrects the map information 121 by the obstacle handling unit 113 in step S102.
  • Step S102 corresponds to an example of the information adding process according to the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing the content of correction of the map information 121 by the failure handling unit 113.
  • FIG. 15 is a diagram showing the content of correction of the map information 121 by the failure handling unit 113.
  • the obstacle handling unit 113 corrects the map information 121 by adding an arcuate virtual obstacle 205 . That is, in this embodiment, the virtual obstacle 205 extends in an arc shape. A shape other than an arc may be used as the shape of the virtual obstacle referred to in the present invention. However, if the virtual obstacle 205 is arc-shaped, the virtual obstacle 205 reliably blocks the travel route directly behind the autonomous mobile device 100 regardless of the direction of the obstacle 200 around the autonomous mobile device 100. It is preferable because it can In addition, it is easy to calculate the position of the arc-shaped virtual obstacle 205 . The addition of the virtual obstacle 205 to the map information 121 is realized by giving the position of the virtual obstacle 205 the maximum cost explained in FIG.
  • the virtual obstacle 205 extends along the free rotation circle 320 so as to surround the starting point 127, which is the vehicle center 100a.
  • the virtual obstacle 205 continuously passes through the rear side of the autonomous mobile device 100 , passes through the left and right sides of the autonomous mobile device 100 , and reaches the front side of the autonomous mobile device 100 .
  • the obstacle handling unit 113 corresponds to an example of the information addition unit according to the present invention, and the location information of the virtual obstacle 205 is added to the map information 121, and the position information of the virtual obstacle 205 is added to the starting point 127 of the travel route 126. position information of virtual obstacles 205 that continuously extend forward on both the left and right sides of the aircraft.
  • the virtual obstacle 205 opens only within the prohibited range 330 on the front side of the autonomous mobile device 100 .
  • the virtual obstacle 205 may open narrower than the prohibited range 330 . That is, both open ends 205a of the virtual obstacle 205 reach within the prohibited range 330 between the left and right limit lines L1 and L2. In other words, both ends 205a extending forward of the virtual obstacle 205 are positioned within a predetermined distance (within the prohibited range 330) from the forward direction (the direction of the center line L0) of the player's own aircraft.
  • the open end 205a reaches the prohibited range 330, the travel route in the direction of the spot turn is reliably excluded from the search. Conversely, there is a degree of freedom in searching for a travel route within a range in which spot turns can be avoided.
  • the autonomous mobile device 100 that has corrected the map information 121 by adding the virtual obstacle 205 in step S102 of FIG. .
  • the route search unit 111 searches for the travel route 126 based on the map information 121 to which the position information of the virtual obstacle 205 is added.
  • Step S103 corresponds to an example of the route search process referred to in the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing the result of route search in a bottleneck.
  • the virtual obstacles 205 added to the map information 121 overlap the obstacles 200 on the left and right sides of the autonomous mobile device 100, so a travel route toward the rear side of the autonomous mobile device 100 is searched. excluded from In addition, due to the travel-prohibited area 210 distributed around the obstacle 200, the travel route along which the autonomous mobile device 100 turns left and right is also excluded from the search.
  • the travel route 126 that goes straight ahead of the autonomous mobile device 100 and passes through the bottleneck is searched and determined as the travel route 126. It will be.
  • step S101 to step S104 in FIG. 14 is repeatedly executed until the autonomous mobile device 100 reaches the destination 125 (step S105: NO).
  • a new travel route 126 is searched based on the map information 121 .
  • the search for the travel route 126 is redone in accordance with changes in the circumstances around the autonomous mobile device 100, and a better travel route 126 is determined.
  • step S105: YES the processing procedure of FIG. 14 ends.
  • the virtual obstacle 205 added to the map information 121 in step S102 is temporarily deleted after the route search in step S103.
  • a virtual obstacle 205 updated with reference to the position and orientation of the device 100 is repeatedly added to the map information 121 in step S102. That is, the position and orientation of the virtual obstacle 205 also change as the autonomous mobile device 100 moves.
  • step S101: NO route search is performed without the virtual obstacle 205. and autonomous travel is performed (steps S103 and S104).
  • the obstacle handling unit 113 adds the position information of the virtual obstacle 205 to the map information 121 when the obstacle 200 exists, and adds the position information of the virtual obstacle 205 to the map information when the obstacle 200 does not exist. Excluded from 121. As a result, when the autonomous mobile device 100 reaches a position where spot rotation is possible, the virtual obstacle 205 is removed and the degree of freedom of the travel route 126 increases.
  • FIG. 17 is a diagram showing the route search results when the autonomous mobile device 100 is positioned near the obstacle 200 when viewed on the left.
  • step S101 of FIG. 14 it is determined in step S101 of FIG. 14 that the obstacle 200 exists in the vicinity of the autonomous mobile device 100, and the virtual obstacle 205 is added to the map information 121 in step S102.
  • the virtual obstacle 205 added to the map information 121 overlaps with the obstacle 200 located to the left of the autonomous mobile device 100, so a travel route toward the rear side of the autonomous mobile device 100 is searched. excluded from In addition, due to the travel-prohibited area 210 distributed around the obstacle 200, the traveling route in which the autonomous mobile device 100 turns to the left is also excluded from the search.
  • the traveling route 126 is the traveling route 126 that goes around the right opening end 205a of the virtual obstacle 205 from the front side of the autonomous mobile device 100. It will be searched and determined. Since the direction of the travel route 126 shown in FIG. 17 is within the range of the opening angle of the virtual obstacle 205, the autonomous mobile device 100 is prohibited from turning in place. In other words, since the autonomous mobile device 100 turns to the right front and leaves the obstacle 200, it can travel so that the stop area 310 does not overlap with the obstacle 200, thereby avoiding getting stuck.
  • FIG. 18 is a diagram showing the result of route search when the autonomous mobile device 100 is positioned near the obstacle 200 when the obstacle 200 is viewed to the right.
  • step S101 of FIG. 14 it is determined in step S101 of FIG. 14 that the obstacle 200 exists in the vicinity of the autonomous mobile device 100, and the virtual obstacle 205 is added to the map information 121 in step S102.
  • the virtual obstacle 205 added to the map information 121 overlaps the obstacle 200 located on the right side of the autonomous mobile device 100, so a travel route toward the rear side of the autonomous mobile device 100 is searched. excluded from In addition, due to the travel-prohibited area 210 distributed around the obstacle 200, the travel route in which the autonomous mobile device 100 turns to the right is also excluded from the search.
  • the traveling route 126 that goes around the left open end 205a of the virtual obstacle 205 from the front side of the autonomous mobile device 100 is selected as the travel route 126. It will be searched and determined. Since the direction of the travel route 126 shown in FIG. 18 is also within the range of the opening angle of the virtual obstacle 205, the autonomous mobile device 100 is prohibited from turning in place. That is, since the autonomous mobile device 100 turns to the front left and leaves the obstacle 200, it can travel so that the stop area 310 does not overlap the obstacle 200, thereby avoiding getting stuck.
  • FIG. 19 is a diagram showing an exceptional situation in the virtual obstacle 205 addition process.
  • FIG. 19 shows a destination 125a away from the autonomous mobile device 100 and a destination 125b near the autonomous mobile device 100.
  • FIG. In the case of the destination 125a away from the autonomous mobile device 100, a travel route 126a leading to the front side of the autonomous mobile device 100 is searched and determined.
  • a travel route 126b toward the rear side of the autonomous mobile device 100 from the starting point 127 to the destination 125b is There is a possibility that the autonomous mobile device 100 will rotate on the spot as it becomes a search target. Therefore, in step S102 shown in FIG. 14, when the destination 125b exists in the vicinity of the autonomous mobile device 100, exception processing described below is executed.
  • FIG. 20 is a diagram showing exception processing in addition of the virtual obstacle 205.
  • the obstacle handling unit 113 adds a small arc-shaped virtual obstacle 206 inside the virtual obstacle 205 .
  • the radius of the small virtual obstacle 206 is smaller than the distance from the starting point 127 to the destination 125b. That is, when the destination 125b exists inside the virtual obstacle 205 extending in an arc, the obstacle handling unit 113 creates an additional virtual obstacle 205 extending in an arc with a radius shorter than the distance from the starting point 127 to the destination 125b.
  • the location information of the obstacle 206 is added to the map information 121.
  • an opening is provided in the larger virtual obstacle 205 for the portion on the line L3 from the starting point 127 to the destination 125b. Due to such double arc-shaped virtual obstacles 205 and 206, the traveling route toward the rear of the autonomous mobile device 100 is excluded from the search, and as shown in FIG. A travel route 126 to is searched and determined.
  • FIG. 21 is a diagram showing another example of exception handling in addition of the virtual obstacle 205.
  • the large virtual obstacle 205 may be deformed into an elliptical shape as shown in FIG. The position of the open end 205a is fixed during deformation, and the wall of the virtual obstacle 205 positioned behind the starting point 127 is deformed until it comes between the destination 125b and the starting point 127.
  • AMR is mentioned as an application example of the autonomous mobile device and the control method of the autonomous mobile device of the present invention, but the application of the autonomous mobile device and the control method of the autonomous mobile device of the present invention is not limited to the above.
  • AGVs Automatic Guided Vehicles
  • self-driving cars are examples of the autonomous mobile device and the control method of the autonomous mobile device of the present invention.
  • 100 autonomous mobile device, 100a: vehicle body center, 101: main body, 102: loading platform, 103: wheels, 104: casters, 105: front sensor, 106: rear sensor, 110: control unit, 111: route search unit, 112

Abstract

自律走行装置の一態様は、地図情報に仮想障害物の位置情報として、走行経路の出発点に対して自機の後方側を通って当該自機の左右両方の前方側へと連続的に延びる仮想障害物の位置情報を付加する情報付加部と、上記仮想障害物の位置情報が付加された地図情報に基づいて走行経路を探索する経路探索部と、を備える。

Description

自律走行装置および自律走行装置の制御方法
本発明は、自律走行装置および自律走行装置の制御方法に関する。本願は、２０２１年９月２９日に日本に出願された特願２０２１－１５９８３７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、地図情報などに基づいて目的地までの経路を探索して自律的に走行する自律走行装置が知られる。地図情報には障害物の情報などが含まれ、自律走行装置は、自機が通れる範囲で走行経路を探索して決定する。　
例えば特許文献１には、自動運転車両において、仮想障害物設定手段が走行情報として取得する自車両の進行方向に基づいて自車両の走行箇所の両側に仮想障害物を設定し、仮想障害物設定手段が走行箇所の両側に設定した仮想障害物の間を通る走行経路を生成する技術の提案が在る。
特開２０１５－５７６８８号公報
自律走行装置のうちＡＭＲなどでは機能としてその場回転する動作が可能であるため、走行経路の探索時には、自機の向きにかかわらず、経路長が短くなる方向への走行経路が決定される。しかし、その場回転する機能を備えている自律走行装置であっても、外形が長方形など円形でない自律走行装置も多く、その場回転が困難な幅の隘路上やその場回転が困難な距離に障害物が存在する場所で後方へ向かう走行経路が決定されると、決定された走行経路の方向へと向かうことができず、スタックと称される自律走行不能な状態に陥る場合がある。　そこで、本発明は、隘路上や障害物近傍でのスタックを回避することを目的とする。
本発明に係る自律走行装置の一態様は、地図情報に仮想障害物の位置情報として、走行経路の出発点に対して自機の後方側を通って当該自機の左右両方の前方側へと連続的に延びる仮想障害物の位置情報を付加する情報付加部と、上記仮想障害物の位置情報が付加された地図情報に基づいて走行経路を探索する経路探索部と、を備える。　
また、本発明に係る自律走行装置の制御方法の一態様は、地図情報に仮想障害物の位置情報として、走行経路の出発点に対して自機の後方側を通って当該自機の左右両方の前方側へと連続的に延びる仮想障害物の位置情報を付加する情報付加過程と、上記仮想障害物の位置情報が付加された地図情報に基づいて走行経路を探索する経路探索過程と、を経る。
本発明によれば、隘路上や障害物近傍でのスタックを回避することができる。
図１は、本実施形態の自律走行装置の外観を示す側面図である。 図２は、本実施形態の自律走行装置の外観を示す正面図である。 図３は、本実施形態の自律走行装置の外観を示す上面図である。 図４は、本実施形態の自律走行装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 図５は、地図情報の一例を示す図である。 図６は、地図情報の詳細を示す図である。 図７は、障害物以外の単位区画に対して付与されるコストの例を表すグラフである。 図８は、走行経路の一例を示す図である。 図９は、自律走行装置における走行制御の詳細を説明する図である。 図１０は、自律走行装置が隘路を走行する状態を示す図である。 図１１は、自律走行装置が障害物を左に見て障害物の近傍を走行する状態を示す図である。 図１２は、自律走行装置が障害物を右に見て障害物の近傍を走行する状態を示す図である。 図１３は、隘路の走行中に探索される走行経路の例を示す図である。 図１４は、自律走行装置の走行における制御処理を示すフローチャートである。 図１５は、障害対応部による地図情報の修正内容を示す図である。 図１６は、隘路における経路探索の結果を示す図である。 図１７は、自律走行装置が障害物を左に見て障害物の近傍に位置する場合における経路探索の結果を示す図である。 図１８は、自律走行装置が障害物を右に見て障害物の近傍に位置する場合における経路探索の結果を示す図である。 図１９は、仮想障害物の追加処理における例外的な状況を示す図である。 図２０は、仮想障害物の追加における例外処理を示す図である。 図２１は、仮想障害物の追加における例外処理の別例を示す図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の自律走行装置および自律走行装置の制御方法の実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。　図１～図３は、本実施形態の自律走行装置の外観を示す図である。図１には側面図が示され、図２には正面図が示され、図３には上面図が示される。　
本実施形態の自律走行装置１００は、例えば工場や公共の場などで資材などを運搬するＡＭＲ（Autonomous Mobile Robot）と称される装置である。　自律走行装置１００は、本体部１０１と荷台１０２とホイール１０３とキャスタ１０４と前方センサ１０５と後方センサ１０６とを備える。　
本体部１０１は、制御用のコンピュータや駆動の電源などを内蔵する。上下方向から見た本体部１０１の形状は長方形的な形状である。「長方形的な形状」とは、長方形、長方形の角が面取りされた形状、および長方形の角が丸められた形状を含む。以下、自律走行装置１００の前後の目印として前方センサ１０５の位置が図示される場合がある。　
荷台１０２には資材などの積載物が積載される。積載物のサイズは荷台１０２や本体部１０１のサイズを超える場合があるが、以下では説明の便宜上、特に断らない限り、積載物が荷台１０２のサイズ内に収まっている場合を例とする。　
ホイール１０３は、一例として本体部１０１の左右２箇所に設けられ、本体部１０１内のモータによって回転駆動される。左右のホイール１０３は独立に駆動可能であり、自律走行装置１００は、左右のホイール１０３の駆動により、前進、後進、その場回転、および旋回（いわゆるカーブを描く動き）が可能である。　
キャスタ１０４は、一例として本体部１０１の四隅それぞれに設けられ、本体部１０１が傾かないように支持する。キャスタ１０４は駆動力を持たず、本体部１０１の動きに従って転がり、方向も本体部１０１の動きに従って変わる。　前方センサ１０５は、本体部１０１の前方と左右の広い範囲について障害物などを検知する。前方センサ１０５としては例えば２Ｄ－ＬｉＤＥＲが用いられる。　
後方センサ１０６は、本体部１０１の後方の障害物などを検知する。後方センサ１０６としては例えば赤外線センサなどが用いられる。後方センサ１０６は複数のセンサ素子を有してもよく、例えば本体部１０１の後方外面に沿って設置された複数のセンサ素子による検知が行われる。　図４は、本実施形態の自律走行装置１００の機能構成を示す機能ブロック図である。　自律走行装置１００は、制御部１１０と記憶部１２０と駆動部１３０と計測部１４０を備える。　制御部１１０は、本体部１０１に内蔵されたコンピュータによって担われる機能であり、自律走行装置１００全体を制御する。　記憶部１２０は、自律走行装置１００が走行する領域の地図情報と、その領域上で走行する経路を記憶する。　駆動部１３０は、本体部１０１に内蔵された電源やモータと上記ホイール１０３によって担われる機能である。制御部１１０による制御に従って駆動部１３０が駆動することで自律走行装置１００が走行する。　
計測部１４０は、上記前方センサ１０５および後方センサ１０６によって担われる機能であり、障害物などを計測する。　制御部１１０は、経路探索部１１１と経路走行部１１２と障害対応部１１３とを備える。　
経路探索部１１１は、記憶部１２０に記憶された地図情報に基づいて目的地までの経路を探索して決定し、決定した経路を記憶部１２０に記憶させる。本実施形態では、経路探索部１１１は経路として、地図情報に示された障害物などを避けながら目的地に到達可能な経路を探索し、最短で目的地に到達する経路を決定する。　
経路走行部１１２は、記憶部１２０に記憶された経路を辿って自律走行装置１００が走行するように駆動部１３０を制御する。本実施形態では、経路走行部１１２は、計測部１４０によって計測された障害物を避けるための制御も行う。　
障害対応部１１３は、計測部１４０によって計測された障害物が所定の近距離に位置する場合に、記憶部１２０に記憶された地図情報を修正してスタックを回避する。障害対応部１１３による地図情報の修正の詳細については後述する。　図５は、地図情報の一例を示す図であり、図６は、地図情報の詳細を示す図である。　
地図情報１２１には、壁１２２や棚１２３の情報が示される。壁１２２や棚１２３は自律走行装置１００の走行にとって障害となる物体であり、以下では壁１２２や棚１２３を含めて障害物２００と総称する。　
図６に示すように、地図情報１２１は、自律走行装置１００の走行領域が格子状に区切られた単位区画１２４の集合として地図を表す。障害物２００の単位区画１２４には障害物２００であることを示す情報として例えばコスト「１００」が付与され、それ以外の各単位区画１２４には１００未満のコストが付与される。各単位区画１２４に対するコストは、例えば障害物２００からの距離に応じて付与される。　図７は、障害物２００以外の単位区画１２４に対して付与されるコストの例を表すグラフである。　図７のグラフの横軸は、単位区画１２４から最近傍の障害物２００までの距離を示し、縦軸は付与されるコストを示す。　
各単位区画１２４に付与されるコストは、例えば右下がりで下に凸のグラフラインＬで表される。また、グラフラインＬは、障害物２００までの距離が短い所では横軸と平行の直線になる。つまり、距離が所定距離よりも短い単位区画１２４については最高コストが付与される。最高コストが付与された単位区画１２４は図６に示すように障害物２００の周辺に分布することになり、コストが高すぎることで経路探索から除外される走行禁止領域２１０となる。障害物２００までの距離が遠くて最高コストよりも低いコストが付与された単位区画１２４は、走行経路の一部となり得る走行可能領域２２０である。　
走行禁止領域２１０の幅（即ちグラフラインＬにおける横軸と平行な直線部分の長さ）は、自律走行装置１００の車体サイズなどに基づいて任意に決定される。走行禁止領域２１０の幅は例えば自律走行装置１００の横幅に基づいて決定されてもよい。　上述した経路探索部１１１は、走行可能領域２２０内で走行経路を探索し、走行長が短い走行経路を決定する。　図８は、走行経路の一例を示す図である。　
経路探索部１１１は、地図情報１２１上で自律走行装置１００の車体中心１００ａが位置する単位区画１２４を出発点１２７とし、与えられた目的地１２５（例えば資材などの運搬先）までの走行経路１２６として車体中心１００ａが移動する軌跡を走行可能領域２２０内で探索する。また、経路探索部１１１は、走行経路１２６上の各単位区画１２４に付与されたコストの総計が小さくなるように走行経路１２６を探索して決定する。言い換えると経路探索部１１１は、走行経路１２６として、コストの合計が小さくなる経路を探索する。　
この結果、走行距離が短い走行経路１２６が探索
されて決定される。また、障害物２００の周辺に走行禁止領域２１０が設けられることにより、走行経路１２６は走行禁止領域２１０を避けて通り、自律走行装置１００は車体中心１００ａを障害物２００から所定距離以上保って走行する。　
本実施形態における経路探索部１１１は、自律走行装置１００が走行経路１２６を辿って走行する最中にも、新たな走行経路１２６の探索と決定を行い、走行経路１２６の更新を続けながら走行する。　図９は、自律走行装置１００における走行制御の詳細を説明する図である。　
自律走行装置１００は、自律走行に際して障害物２００との接触を避けるため、自機の周辺に停止領域３１０を有し、停止領域３１０中で障害物２００が検知された場合には自律走行装置１００が走行を停止する。自律走行装置１００が走行を停止した場合に自律走行装置１００は、障害物２００から離れて自律走行を再開するためのリカバリを実行する。リカバリが実行されても自律走行装置１００が障害物２００から十分に離れることができない場合には、自律走行が不可能なスタックに至る。　
自律走行装置１００の動作としては、上述したように、前進、後進、その場回転、および旋回が可能であるが、本実施形態では、その場回転が実行される状況に制限が設けられる。自律走行装置１００によるその場回転は、決定された走行経路１２６の方向が自律走行装置１００の方向から大きく離れていた場合に実行される。より詳細には、自律走行装置１００の中心線Ｌ０に対し、左右に所定角度開いた各限界線Ｌ１，Ｌ２の一方を超えた方向に走行経路１２６が向かう場合には、自律走行装置１００がその場回転を実行して走行経路１２６の方向を向く。逆に、走行経路１２６の方向が、左右の限界線Ｌ１，Ｌ２に挟まれた禁止範囲３３０内の方向である場合は自律走行装置１００のその場回転が禁止される。走行経路１２６の方向が禁止範囲３３０内であって中心線Ｌ０とは異なる方向である場合は、自律走行装置１００は旋回動作によって走行経路１２６の方向へと向かう。　
つまり、自律走行装置１００は、自機の方向（中心線Ｌ０の方向）と走行経路１２６の方向とが所定程度を超えて（例えば限界線Ｌ１，Ｌ２の方向を超えて）離れている場合にだけその場回転を行う。　
本実施形態の自律走行装置１００は、３６０度のその場回転が不可能な程度に狭い隘路や障害物２００の近傍も含めて走行が求められる。このような隘路や障害物２００の近傍では、自律走行装置１００が仮にその場回転を実行してしまうと停止領域３１０が障害物２００に掛かって自律走行装置１００が停止する。　図１０は、自律走行装置１００が隘路を走行する状態を示す図である。　
図１０には、障害物２００で挟まれた隘路が示される。隘路を挟んだ障害物２００は、自律走行装置１００が３６０度のその場回転に必要な自由回転円３２０に掛かる近距離に位置する。自律走行装置１００は、隘路内でその場回転や旋回を行うと、停止領域３１０が障害物２００に掛かって停止する。自律走行装置１００は、直進経路４１０に沿って直進することにより、スタックすることなく隘路を走行することができる。　図１１は、自律走行装置１００が障害物２００を左に見て障害物２００の近傍を走行する状態を示す図である。　
図１１には、障害物２００の近傍が示され、障害物２００は、自由回転円３２０に掛かる近距離で自律走行装置１００の左方に位置する。自律走行装置１００は、図１１に示す障害物２００の近傍でその場回転を行うと、停止領域３１０が障害物２００に掛かって停止する。自律走行装置１００は、直進経路４１０に沿って直進するか、右前方への旋回経路４２０に沿って旋回することにより、スタックすることなく障害物２００の近傍を走行することができる。　図１２は、自律走行装置１００が障害物２００を右に見て障害物２００の近傍を走行する状態を示す図である。　
図１２には、障害物２００の近傍が示され、障害物２００は、自由回転円３２０に掛かる近距離で自律走行装置１００の右方に位置する。自律走行装置１００は、図１２に示す障害物２００の近傍でその場回転を行うと、停止領域３１０が障害物２００に掛かって停止する。自律走行装置１００は、直進経路４１０に沿って直進するか、左前方への旋回経路４３０に沿って旋回することにより、スタックすることなく障害物２００の近傍を走行することができる。　図１３は、隘路の走行中に探索される走行経路の例を示す図である。　
図１３には、障害物２００で挟まれた幅ｄの隘路が示される。隘路の幅ｄは、自律走行装置１００の停止領域３１０の幅を少し上回る程度である。上述したように、障害物２００の周囲には走行禁止領域２１０が分布する。また、走行禁止領域２１０の周囲には、走行禁止領域２１０に付与された最高コストよりも低いが、走行可能領域２２０の他の部分よりも高めのコストが付与された中コスト領域２１５が分布する。　
障害物２００の周囲に分布した走行禁止領域２１０の幅は、一例として停止領域３１０の幅の半分未満となっているため、隘路の中心には、走行禁止領域２１０が届かない、自律走行装置１００が走行可能な中コスト領域２１５が残る。このため、経路探索部１１１による経路探索では、隘路を通り抜ける走行経路１２６＿１，１２６＿２も探索対象となる。　
ここで、自律走行装置１００が図の右方向を向き、目的地１２５が図の左側に位置する場合、隘路を左側に向かって目的地１２５に達する走行経路１２６＿１の方が、隘路を右側に向かって目的地１２５に達する走行経路１２６＿２よりも短くて総コストが少ない。このため、障害対応部１１３による地図情報の修正が行われないと、左方への走行経路１２６＿１が優先されて決定され、自律走行装置１００は左方へと向かうためにその場回転を始める。その結果、停止領域３１０が障害物２００に掛かって自律走行装置１００は停止する。　
障害対応部１１３は、図１３に示される、隘路を左側に向かって目的地１２５に達する走行経路１２６＿１を経路探索から除外するために、以下説明するように地図情報を修正する。　図１４は、自律走行装置１００の走行における制御処理を示すフローチャートである。　
自律走行装置１００は、まずステップＳ１０１で、経路走行部１１２により計測部１４０を制御して障害物２００の計測を行う。本実施形態では、経路走行部１１２が本発明にいう確認部の一例に相当し、その場回転不能な近距離に障害物２００が在るか否かを確認する。自律走行装置１００は、自由回転円３２０に掛かる近距離に障害物２００が存在する場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０２で、障害対応部１１３により地図情報１２１を修正する。ステップＳ１０２は本発明にいう情報付加過程の一例に相当する。　　図１５は、障害対応部１１３による地図情報１２１の修正内容を示す図である。　
障害対応部１１３は、地図情報１２１に対して円弧状の仮想障害物２０５を追加する修正を行う。つまり、本実施形態では、仮想障害物２０５が円弧状に延びる。本発明にいう仮想障害物の形状としては円弧以外の形状が用いられてよい。但し、仮想障害物２０５が円弧状であると、自律走行装置１００の周囲のどの方向に障害物２００があっても仮想障害物２０５が、自律走行装置１００の真後ろに向かう走行経路を確実に塞ぐことができるので好ましい。また、円弧状の仮想障害物２０５は位置の算出も容易である。　仮想障害物２０５の地図情報１２１への追加は、仮想障害物２０５の位置に、図７で説明した最高コストが付与されることで実現される。　
仮想障害物２０５は、車体中心１００ａである出発点１２７を取り囲むように、自由回転円３２０に沿って延びる。仮想障害物２０５は自律走行装置１００の後方側を連続して通り、自律走行装置１００の左右を通って自律走行装置１００の前方側へと至る。　
つまり、障害対応部１１３は本発明にいう情報付加部の一例に相当し、地図情報１２１に仮想障害物２０５の位置情報として、走行経路１２６の出発点１２７に対して自機の後方側を通って当該自機の左右両方の前方側へと連続的に延びる仮想障害物２０５の位置情報を付加する。　
更に詳細には、仮想障害物２０５は、自律走行装置１００の前方側で禁止範囲３３０内だけ開口する。仮想障害物２０５は禁止範囲３３０よりも狭く開口してもよい。つまり、仮想障害物２０５の両方の開口端２０５ａは、左右の限界線Ｌ１，Ｌ２で挟まれた禁止範囲３３０内に達する。言い換えると、仮想障害物２０５の前方側に延びた両端２０５ａそれぞれは、自機の前方方向（中心線Ｌ０の方向）から所定程度内（禁止範囲３３０内）で離れた方向に位置する。開口端２０５ａが禁止範囲３３０内に達することで、その場回転する方向の走行経路が探索から確実に除外される。逆に、その場回転が避けられる範囲内では走行経路の探索に自由度がある。　
図１４のステップＳ１０２で仮想障害物２０５を追加して地図情報１２１を修正した自律走行装置１００は、ステップＳ１０３で、修正した地図情報１２１に基づいて、経路探索部１１１による走行経路の探索を行う。言い換えると、経路探索部１１１は、仮想障害物２０５の位置情報が付加された地図情報１２１に基づいて走行経路１２６を探索する。ステップＳ１０３は、本発明にいう経路探索過程の一例に相当する。　図１６は、隘路における経路探索の結果を示す図である。　
障害物２００に挟まれた隘路では、地図情報１２１に追加された仮想障害物２０５が自律走行装置１００の左右の障害物２００に掛かるので、自律走行装置１００の後方側へと向かう走行経路が探索から除外される。また、障害物２００の周囲に分布した走行禁止領域２１０により、自律走行装置１００が左右に旋回する走行経路も探索から除外される。　
この結果、目的地１２５が自律走行装置１００の後方側に位置する場合でも、走行経路１２６としては、自律走行装置１００の前方側に直進して隘路を抜ける走行経路１２６が探索されて決定されることになる。　
図１６に示すような走行経路１２６が図１４のステップＳ１０３で探索されて決定されると、自律走行装置１００はステップＳ１０４で、経路走行部１１２により駆動部１３０を制御して、決定された走行経路１２６を辿る自律走行を行う。自律走行装置１００は、図１６に示す走行経路１２６を辿ることで、停止領域３１０が左右の障害物２００に掛からないように直進して隘路を通り抜けることができ、スタックが回避される。　
図１４のステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理は、自律走行装置１００が目的地１２５に到達するまで（ステップＳ１０５：ＮＯ）繰り返し実行され、経路探索部１１１は、走行経路１２６を辿る走行中に、地図情報１２１に基づいた新たな走行経路１２６の探索を行う。これにより、自律走行装置１００周辺の状況変化に応じて走行経路１２６の探索がやり直され、よりよい走行経路１２６が決定される。自律走行装置１００が目的地１２５に到達する（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）と図１４の処理手順が終了する。　
ステップＳ１０２で地図情報１２１に追加された仮想障害物２０５は、ステップＳ１０３の経路探索後に一端消去され、障害物２００が自律走行装置１００の近傍に位置する間（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）は、自律走行装置１００の位置および向きを基準として更新された仮想障害物２０５がステップＳ１０２で繰り返し地図情報１２１に追加される。つまり、自律走行装置１００の移動に伴って仮想障害物２０５の位置および向きも変化する。　
自律走行装置１００が隘路を抜け、障害物２００が自由回転円３２０（即ち仮想障害物２０５を延長した円）に掛からない位置まで到達すると（ステップＳ１０１：ＮＯ）、仮想障害物２０５無しで経路探索と自律走行が行われる（ステップＳ１０３，ステップＳ１０４）。　
つまり、障害対応部１１３は、障害物２００が在る場合に仮想障害物２０５の位置情報を地図情報１２１に付加し、障害物２００が無い場合に当該仮想障害物２０５の位置情報を当該地図情報１２１から除く。この結果、自律走行装置１００は、その場回転が可能な位置に到達したら仮想障害物２０５が外れて走行経路１２６の自由度が上がる。　
図１６に示す例では、隘路を出た自律走行装置１００は、中コスト領域２１５に沿った低コストの走行経路１２６で障害物２００を回り込み目的地１２５へと向かう。　図１７は、自律走行装置１００が障害物２００を左に見て障害物２００の近傍に位置する場合における経路探索の結果を示す図である。　
図１７に示す状況でも、図１４のステップＳ１０１で、自律走行装置１００の近傍に障害物２００が存在すると判定され、ステップＳ１０２で仮想障害物２０５が地図情報１２１に追加される。図１７に示す状況では、地図情報１２１に追加された仮想障害物２０５が自律走行装置１００の左方に位置する障害物２００に掛かるので、自律走行装置１００の後方側へと向かう走行経路が探索から除外される。また、障害物２００の周囲に分布した走行禁止領域２１０により、自律走行装置１００が左方に旋回する走行経路も探索から除外される。　
この結果、目的地１２５が自律走行装置１００の後方側に位置する場合、走行経路１２６としては、自律走行装置１００の前方側から仮想障害物２０５の右方の開口端２０５ａを回り込む走行経路１２６が探索されて決定されることになる。図１７に示す走行経路１２６の方向は、仮想障害物２０５の開口角度の範囲内であるため、自律走行装置１００のその場回転は禁止される。つまり、自律走行装置１００は右前方へと旋回して障害物２００から離れるので、停止領域３１０が障害物２００に掛からないように走行することができ、スタックが回避される。　図１８は、自律走行装置１００が障害物２００を右に見て障害物２００の近傍に位置する場合における経路探索の結果を示す図である。　
図１８に示す状況でも、図１４のステップＳ１０１で、自律走行装置１００の近傍に障害物２００が存在すると判定され、ステップＳ１０２で仮想障害物２０５が地図情報１２１に追加される。図１８に示す状況では、地図情報１２１に追加された仮想障害物２０５が自律走行装置１００の右方に位置する障害物２００に掛かるので、自律走行装置１００の後方側へと向かう走行経路が探索から除外される。また、障害物２００の周囲に分布した走行禁止領域２１０により、自律走行装置１００が右方に旋回する走行経路も探索から除外される。　
この結果、目的地１２５が自律走行装置１００の後方側に位置する場合、走行経路１２６としては、自律走行装置１００の前方側から仮想障害物２０５の左方の開口端２０５ａを回り込む走行経路１２６が探索されて決定されることになる。図１８に示す走行経路１２６の方向も、仮想障害物２０５の開口角度の範囲内であるため、自律走行装置１００のその場回転は禁止される。つまり、自律走行装置１００は左前方へと旋回して障害物２００から離れるので、停止領域３１０が障害物２００に掛からないように走行することができ、スタックが回避される。　図１９は、仮想障害物２０５の追加処理における例外的な状況を示す図である。　
図１９には、自律走行装置１００から離れた目的地１２５ａと、自律走行装置１００の近傍の目的地１２５ｂが示される。自律走行装置１００から離れた目的地１２５ａの場合には、自律走行装置１００の前方側へと向かう走行経路１２６ａが探索されて決定される。これに対し、自律走行装置１００の近傍の目的地１２５ｂは、仮想障害物２０５の内側に位置するため、出発点１２７から目的地１２５ｂへと、自律走行装置１００の後方側に向かう走行経路１２６ｂが探索対象となり、自律走行装置１００がその場回転する虞がある。　このため、図１４に示すステップＳ１０２では、自律走行装置１００の近傍に目的地１２５ｂが存在する場合に、以下説明する例外処理が実行される。　図２０は、仮想障害物２０５の追加における例外処理を示す図である。　
自律走行装置１００の近傍に目的地１２５ｂが存在する場合に、障害対応部１１３は、仮想障害物２０５の内側に、小さい円弧状の仮想障害物２０６を追加する。小さい仮想障害物２０６の半径は、出発点１２７から目的地１２５ｂまでの距離よりも小さい。つまり、障害対応部１１３は、円弧状に延びる仮想障害物２０５の内側に目的地１２５ｂが存在する場合に、出発点１２７から目的地１２５ｂまでの距離よりも短い半径で円弧状に延びる追加の仮想障害物２０６の位置情報を地図情報１２１に付加する。　
また、出発点１２７から目的地１２５ｂに向かう線Ｌ３上の部分については大きい方の仮想障害物２０５に開口を設ける。このような２重の円弧状の仮想障害物２０５，２０６により、自律走行装置１００の後方へと向かう走行経路が探索から除外され、図２０に示すように障害物２００を迂回して目的地１２５ｂに向かう走行経路１２６が探索されて決定される。　
図２１は、仮想障害物２０５の追加における例外処理の別例を示す図である。　仮想障害物２０５の追加における例外処理では、２重の円弧状の仮想障害物２０５，２０６に替えて、図２１に示すように、大きい仮想障害物２０５が楕円状に変形されてもよい。変形時に開口端２０５ａの位置は固定され、出発点１２７の後方側に位置する仮想障害物２０５の壁が目的地１２５ｂと出発点１２７との間に来るまで変形される。このような楕円状の仮想障害物２０５であっても、障害物２００を迂回して目的地１２５ｂに向かう走行経路１２６が探索されて決定される。　
なお、ここでは、本発明の自律走行装置および自律走行装置の制御方法の適用例としてＡＭＲが挙げられるが、本発明の自律走行装置および自律走行装置の制御方法の適用としては上記に限定されず、ＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）や自動運転車など広範囲に使用可能である。　
上述した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１００：自律走行装置、１００ａ：車体中心、１０１：本体部、１０２：荷台、１０３：ホイール、１０４：キャスタ、１０５：前方センサ、１０６：後方センサ、１１０：制御部、１１１：経路探索部、１１２：経路走行部、１１３：障害対応部、１２０：記憶部、１３０：駆動部、１４０：計測部、１２１：地図情報、１２２：壁、１２３：棚、１２４：単位区画、１２５：目的地、１２６，１２６＿１，１２６＿２，１２６ａ，１２６ｂ：走行経路、１２７：出発点、２００：障害物、２０５：円弧状の仮想障害物、２０５ａ：開口端、２０６：内側の仮想障害物、２１０：走行禁止領域、２１５：中コスト領域、２２０：走行可能領域、３１０：停止領域、３２０：自由回転円、３３０：禁止範囲、４１０：直進経路、４２０，４３０：旋回経路

Claims (7)

  1. 地図情報に仮想障害物の位置情報として、走行経路の出発点に対して自機の後方側を通って当該自機の左右両方の前方側へと連続的に延びる仮想障害物の位置情報を付加する情報付加部と、



    　前記仮想障害物の位置情報が付加された地図情報に基づいて走行経路を探索する経路探索部と、を備える自律走行装置。
  2. 前記仮想障害物が円弧状に延びる請求項１に記載の自律走行装置。
  3. 前記情報付加部は、円弧状に延びる前記仮想障害物の内側に目的地が存在する場合に、出発点から目的地までの距離よりも短い半径で円弧状に延びる追加の仮想障害物の位置情報を前記地図情報に付加する請求項２に記載の自律走行装置。
  4. 前記自律走行装置は、自機の方向と前記走行経路の方向とが所定程度を超えて離れている場合にだけその場回転を行い、



    　前記仮想障害物の前方側に延びた両端それぞれは、自機の前方方向から前記所定程度内で離れた方向に位置する請求項１から３のいずれか１項に記載の自律走行装置。
  5. その場回転不能な近距離に障害物が在るか否かを確認する確認部を備え、

    　前記情報付加部は、前記障害物が在る場合に前記仮想障害物の位置情報を前記地図情報に付加し、

    　前記障害物が無い場合に当該仮想障害物の位置情報を当該地図情報から除く請求項１から４のいずれか１項に記載の自律走行装置。
  6. 前記経路探索部は、前記走行経路を辿る走行中に、前記地図情報に基づいた新たな走行経路の探索を行う請求項１から５のいずれか１項に記載の自律走行装置。
  7. 地図情報に仮想障害物の位置情報として、走行経路の出発点に対して自機の後方側を通って当該自機の左右両方の前方側へと連続的に延びる仮想障害物の位置情報を付加する情報付加過程と、

    　前記仮想障害物の位置情報が付加された地図情報に基づいて走行経路を探索する経路探索過程と、を経る自律走行装置の制御方法。
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