JP2016066208A - 自動走行車両 - Google Patents

Abstract

【課題】自動で走行可能な自動走行車両を提供する。
【解決手段】自動走行車両１は、予め設定された範囲に存在する物体を検出する物体検出部１１と、検出された物体の位置に基づいて、少なくとも２つの物体を目標物として設定する目標物設定部１２と、当該少なくとも２つの目標物を通り、走行時の基準となる基準線を設定する基準線設定部１３と、基準線から車体までの距離を演算する距離演算部１４と、距離を予め設定された範囲内に維持しつつ、基準線に沿って走行させる走行制御部１６と、新たに検出された物体が基準線から予め設定された距離より離れている場合、新たに検出された物体を迂回する迂回走行経路を設定する迂回走行経路設定部２０とを備え、走行制御部１６は迂回走行経路が設定された場合、基準線に対する車両の平行状態を維持しつつ、迂回走行経路に沿って走行させて新たに検出された物体を迂回する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動で走行する自動走行車両に関する。

従来、車両の位置を検出する際に、ＧＰＳ（Global Positioning System）が用いられてきた。このようなＧＰＳでは所定の誤差が含まれていることから、例えば自動で車両を走行させる場合には、ＧＰＳは利用し難いものであった。そこで、車両を自動で走行させる際に利用する技術が検討されてきた（例えば特許文献１及び２）。

特許文献１に記載の移動体の位置計測装置は、所定の座標軸上における移動体の位置及び走行方向を推定演算する推定演算手段と、移動体の予定走行路に沿って間欠的に配設された基準点に対する移動体の相対位置を検出する相対位置検出手段とを有して構成される。

また、特許文献２に記載の移動体の位置計測装置は、移動経路の周囲に配置された設置位置が既知の２個以上の反射手段を備え、移動体から反射手段に対して光等を投射して、その反射光等により移動体の進行方向と反射光等の入射角度との間の相対角度を計測する。また、移動体には当該移動体の進行方向に沿った走行距離を計測する計測手段と、移動体の進行方向を向きとして計測する計測手段とが備えられ、反射手段の設置位置、移動体から見た反射手段に対する現在及びそれより一定時間前の相対角度、一定時間前から現在に至るまでの移動体の位置の変位量と向きの変位量から、移動体の絶対位置及び向きを演算する。

特開平７−１５９１８７号公報 特開平１１−２７１０４３号公報

特許文献１に記載の技術では、予定走行路に沿って、予め光反射手段を設置しておく必要がある。また、特許文献２に記載の技術では、複数の反射板を予め設置しておき、当該設置位置を登録しておかなければならない。このため、特許文献１及び２に記載の技術では、移動体は予め光反射手段や反射板が設置されている場所でしか自動で走行することができない。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、予め光反射手段や反射板が設置されていない場所であっても、自動で走行可能な自動走行車両を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る自動走行車両の特徴構成は、予め設定された範囲に向けて検出信号を送信し、前記検出信号に対する反射信号を取得して、前記予め設定された範囲に存在する物体を検出する物体検出部と、前記物体検出部により検出された物体のうち、少なくとも２つの物体の位置に基づいて、当該少なくとも２つの物体を目標物として設定する目標物設定部と、前記目標物設定部により設定された少なくとも２つの目標物を通り、走行時の基準となる基準線を設定する基準線設定部と、前記基準線から車体までの距離を演算する距離演算部と、前記距離を予め設定された範囲内に維持しつつ、予め設定された区画内において前記基準線に沿って走行させる走行制御部と、前記物体検出部により新たに検出された物体が前記基準線から予め設定された距離より離れているか否かを判定する距離判定部と、を備え、前記走行制御部は、前記距離判定部の判定結果に基づいて、前記車体の車長方向の一端側の第１車輪、及び前記車長方向の他端側の第２車輪を同方向にステアリング操作する同位相のステアリング操作、又は前記第１車輪のみのステアリング操作と、前記第２車輪のみのステアリング操作と、前記第１車輪及び前記第２車輪の双方を逆方向にステアリング操作する逆位相のステアリング操作とのうちのいずれか１つのステアリング操作に切り替えて走行させると好適である。

このような特徴構成とすれば、物体検出部が物体を検出し、その検出結果に基づき目標物設定部が目標物を設定することができるので、自動走行車両を走行させる区画において、予め光反射手段や反射板等を設置しておかなくても自動走行することが可能となる。また、物体検出部により新たに検出された物体が次の目標物であるか、或いは回避走行すべき障害物であるかを距離判定部が判定することができ、その判定結果に基づきその後の走行に係るステアリング操作を決定することができる。したがって、自動走行車両を蛇行させることなく、スムーズに走行させることが可能となる。

また、前記走行制御部は、前記距離判定部により前記新たに検出された物体が前記基準線から予め設定された距離よりも離れていると判定された場合、前記同位相のステアリング操作により、前記基準線に対する前記車体の平行状態を維持しつつ、前記新たに検出された物体を迂回すると好適である。

このような構成とすれば、基準線から予め設定された距離よりも離れている新たに検出された物体を迂回する際に、自動走行車両の車体を基準線に対して平行状態に維持できるので、迂回後、速やかに基準線に沿って走行することができる。したがって、障害物があった場合でも、自動走行車両をスムーズな動きで自動走行させることが可能となる。

また、前記走行制御部は、前記距離判定部により前記新たに検出された物体が前記基準線から予め設定された距離以下の位置にあると判定された場合、前記第１車輪のみのステアリング操作と、前記第２車輪のみのステアリング操作と、前記逆位相のステアリング操作とのうちのいずれか１つのステアリング操作により、前記基準線に対して前記車体の平行状態を維持せずに、前記新たに検出された物体を迂回すると好適である。

このような構成とすれば、基準線から予め設定された距離以下の位置にある物体を次の目標物として設定し、当該目標物に基づき設定された新たな基準線に沿って走行する際に、自動走行車両の車体を新たな基準線に対して迅速に平行にすることができるので、速やかに基準線に沿って走行することができる。したがって、目標物が直線状に並んでいない場合であっても、自動走行車両をスムーズな動きで自動走行させることが可能となる。

また、前記基準線設定部により新たに設定された基準線が現在の基準線に対して平行に設定されているか否かを判定する基準線判定部を備え、前記走行制御部は、前記基準線設定部により新たに設定された基準線が現在の基準線に対して平行に設定された場合には、前記同位相のステアリング操作で前記基準線に対する前記車体の位置を調整しながら走行させ、前記基準線設定部により新たに設定された基準線が現在の基準線に対して非平行に設定された場合には、前記第１車輪のみのステアリング操作と、前記第２車輪のみのステアリング操作と、前記逆位相のステアリング操作とのうちのいずれか１つのステアリング操作で前記基準線に対する前記車体の位置を調整しながら走行させると好適である。

このような構成とすれば、現在の基準線と新たに設定された基準線との位置関係に応じてステアリング操作を決定することができるので、夫々の基準線が互いに平行であれば、夫々の基準線に対して車体を平行に維持することができる。一方、夫々の基準線が互いに非平行であれば、新たな基準線に対して車体を速やかに平行にすることができる。したがって、自動走行車両をスムーズな動きで自動走行させることが可能となる。

自動走行車両が走行する領域を示す図である。 自動走行車両を模式的に示した側面図である。 自動走行車両の自動走行に係る機能部を模式的に示したブロック図である。 物体検出部の検出範囲を示す図である。 新たに設定された基準線に応じた自動走行車両の走行形態を示す模式図である。 迂回走行経路の走行形態を示す模式図である。 自動走行車両の処理を示すフローチャートである。

本発明に係る自動走行車両は、予め設定された区画内において目標物を設定し、当該目標物に基づいて自動で走行可能に構成される。以下、本実施形態の自動走行車両１について説明する。本実施形態では、自動走行車両１は、図１に示されるような果樹園Ｐに植えられている複数の樹木Ｋの間に生えている草を刈り取りながら自動走行するよう構成されている。この際、自動走行車両１は、果樹園Ｐの中央部では図１において一点鎖線Ａで示されるように樹木Ｋに沿って走行し、果樹園Ｐの進行方向の両端部では破線Ｂで示されるように前後進を繰り返して、自動走行車両１の位置を側方にずらすようにスイッチバックを行う。したがって、自動走行車両１は、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部に向って走行する場合と、果樹園Ｐの他方の端部から一方の端部に向って走行する場合とで進行方向を向く側が異なることになる。

図２には本実施形態の自動走行車両１の側面図が示される。図２に示されるように、自動走行車両１は、車輪２と走行機体３とを備えて構成される。車輪２は、車体の車長方向の一端側の第１車輪２Ａ、及び車長方向の他端側の第２車輪２Ｂから構成される。走行機体３には、自動走行車両１の動力源であるエンジン４、エンジン４に供給する燃料が備蓄されている燃料タンク５、エンジン４により駆動される発電機６、発電機６により発電された電力を蓄電し、自動走行車両１が有する電気機器に電力供給するバッテリ７、自動走行車両１の自動走行を制御する自動走行制御装置１０、バッテリ７から供給される電力に基づき第１車輪２Ａの操向操作を行う第１車輪操向操作機構５１、バッテリ７から供給される電力に基づき第２車輪２Ｂの操向操作を行う第２車輪操向操作機構５２、エンジン４の回転力が入力され、草刈りに使用する刈り刃５４を有する草刈装置５３、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの少なくとも一方と草刈装置５３とへのエンジン４の回転力の断接を行う動力伝達機構５５を備えている。

図３には、自動走行車両１の自動走行に係る機能部を示すブロック図が示される。自動走行車両１は、自動走行制御装置１０、第１車輪操向操作機構５１、第２車輪操向操作機構５２、動力伝達機構５５の各機能部を備えて構成される。自動走行制御装置１０は、物体検出部１１、目標物設定部１２、基準線設定部１３、距離演算部１４、走行範囲設定部１５、走行制御部１６、物体数設定部１７、物体計数部１８、判定部１９、迂回走行経路設定部２０、距離判定部２１、基準線判定部２２の各機能部を備えて構成され、各機能部は、自動走行車両１の自動走行に係る種々の処理を行うためにＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。

物体検出部１１は、予め設定された範囲に向けて検出信号を送信し、当該検出信号に対する反射信号を取得して、当該予め設定された範囲に存在する物体を検出する。予め設定された範囲とは物体検出部１１の検出可能な範囲であり、本実施形態では図４に示されるような自動走行車両１を中心とする約２７０度の範囲Ｒである。検出信号とはレーザーや光や超音波等のように空中伝搬する信号である。このような検出信号は、物体に衝突すると反射される。物体検出部１１は、検出信号を予め設定された範囲に送信し、衝突によって生じる反射信号を取得する。物体検出部１１は、検出信号の送信方向に基づいて物体検出部１１を基準とした物体が存在する方向を示す情報と、検出信号を送信してから反射信号を取得するまでの時間に基づいて演算した物体検出部１１から物体までの距離を示す情報とを取得する。本実施形態では、物体検出部１１は水平方向に、且つ、上述した範囲Ｒに対して例えば０．５度ピッチで検出信号を送信する。

上述したように本実施形態では、物体検出部１１が検出する範囲Ｒは自動走行車両１を中心とした全周囲のうち約２７０度の範囲である。そこで、自動走行車両１は図４に示されるように、自動走行車両１が紙面上側の方向に向って走行する場合には進行方向を見て左側を検出し、自動走行車両１が紙面下側の方向に向って走行する場合には進行方向を見て右側を検出するよう構成されている。このように物体検出部１１は、自動走行車両１の片側に存在する物体を検出する。自動走行車両１の片側とは、本実施形態では、図４において車長延長線Ｓよりも左側をいう。もちろん、自動走行車両１が紙面上側の方向に向って走行する場合には進行方向を見て右側を検出し、自動走行車両１が紙面下側の方向に向って走行する場合には進行方向を見て左側を検出するよう構成することも可能であるし、自動走行車両１の両側に存在する物体を検出するよう構成することも可能である。また、必要に応じて物体検出部１１を回転し、範囲Ｒが車長延長線Ｓに対して反転するように構成することも可能である。

目標物設定部１２は、物体検出部１１により検出された物体のうち、少なくとも２つの物体の位置に基づいて、当該少なくとも２つの物体を目標物Ｏとして設定する。物体検出部１１は、図４に示されるように所定の範囲内に検出信号を送信し、範囲Ｒ内に存在する物体を検出する。ここで、本実施形態では自動走行車両１は樹木Ｋが植えられている果樹園Ｐを自動走行する。このため、果樹園Ｐ内の樹木Ｋや樹木Ｋを支持する支柱等から目標物Ｏが設定される。また、本実施形態では、自動走行車両１は少なくとも２つの物体を検出できれば目標物Ｏを設定することができる。本実施形態では、目標物設定部１２は範囲Ｒ内において物体検出部１１により検出された物体から２つの物体を用いて目標物Ｏとして設定するとして説明する。

２つの目標物Ｏのうちの一方は、自動走行車両１から左側方を見て最も近い位置にある物体が選択される。図４の例では、符号Ｏ１を付したものが相当し、この目標物Ｏ１は進行方向手前側の目標物Ｏに相当する。２つの目標物Ｏのうちの他方は、物体検出部１１により検出された物体のうち、進行方向に沿って並んだ物体を用いて設定される。進行方向に沿って並んだ物体とは、先に設定された目標物Ｏ１から見て自動走行車両１の進行方向奥側に位置する物体である。ここで、進行方向奥側には、図１に示されるように複数並んでおり、物体検出部１１により複数検出されることもある。そこで、目標物設定部１２は、現在、設定されている目標物Ｏから車長方向に沿って予め設定された距離内において新たな目標物Ｏを設定する。これにより、現在、設定されている目標物Ｏに近い位置にある物体を目標物Ｏとして設定することができるので、物体が配置されている形態に応じて自動走行車両１を走行させることが可能となる。また、予め設定された範囲内をフィルタリングして目標物Ｏを設定するので、目標物Ｏの設定に係る演算処理を軽減できる。このようなフィルタリングする範囲として、例えば基準線ＳＬを中心とした幅１８０ｃｍであって、進行方向奥側の目標物Ｏ２の前方１５０ｃｍ以上先とすると良い。更には、果樹園Ｐにおいては予め設定された距離毎に樹木Ｋを植えているので、所定距離毎に目標物Ｏが設定されない場合には、物体検出部１１が異常であるか否かを判定することもできる。上述した予め設定された距離とは、例えば目標物設定部１２が検出可能であり、死角とならない範囲とすることも可能である。

本実施形態では、目標物設定部１２により、先に設定された目標物Ｏ１から見て自動走行車両１の進行方向において最も近い物体が選択される。図４の例では、符号Ｏ２を付したものが相当し、この目標物Ｏ２は進行方向奥側の目標物Ｏに相当する。目標物Ｏ１と目標物Ｏ２との間の距離は、目標物Ｏ１に係る物体検出部１１の検出結果と目標物Ｏ２に係る物体検出部１１の検出結果とに基づき、公知の三角測量法を用いて演算することができる。

ここで、自動走行車両１は、進行方向がどの方向かを自ら認識することができないので、自動走行車両１に対して予めユーザが進行方向を設定しておくと好適である。もちろん、自動走行車両１の車長方向両端のうち、最初に進行する側の端部を設定しておき、当該端部が向いている側を進行方向として設定しても良い。

基準線設定部１３は、目標物設定部１２により設定された少なくとも２つの目標物Ｏを通り、走行時の基準となる基準線ＳＬを設定する。目標物設定部１２により設定された少なくとも２つの目標物Ｏとは、本実施形態では上述した目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２である。基準線設定部１３は、自動走行制御装置１０内で用いる座標系において、この目標物Ｏ１と目標物Ｏ２とを直線で繋いで基準線ＳＬを設定する。基準線ＳＬは、物体検出部１１により一つの物体として検出された検出結果のうち、夫々の中央部分を通るように直線で繋いでも良いし、夫々の検出結果の一方の端部を通るように直線で繋いでも良い。或いは、夫々の検出結果のうち、物体検出部１１に最も近い部分を通るように直線で繋いでも良い。もちろん、他の所定の条件の下、夫々の検出結果を直線で繋ぐことも可能である。このような基準線ＳＬは後述するように自動走行車両１が自動走行する際に基準として利用される。

距離演算部１４は、基準線ＳＬから車体までの距離を演算する。基準線ＳＬから車体までの距離とは、上記座標系において基準線ＳＬと車体とを最短で繋いだ距離である。このため、基準線ＳＬから車体を通るように引いた垂線上での距離にあたる。

走行範囲設定部１５は、自動走行車両１が自動走行する走行経路に対して許容される走行範囲を設定する。本実施形態では自動走行車両１は自動走行しながら草を刈り取る。このため、自動走行車両１が自動走行する走行経路は、草を刈り取る経路に相当する。詳細は省略するが、刈り刃５４は自動走行車両１の走行機体３の中央部の底面に車幅方向に亘って設けられる。自動走行車両１は果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで自動走行する際、刈り漏れを防止するために先に走行した経路に対して刈り取る領域の一部（例えば２０〜３０ｃｍ）を重複させて自動走行する。上述した許容される走行範囲は、このような重複する幅の１／２〜１／３（例えば１０〜１５ｃｍ）程度に設定すると好適である。

走行制御部１６は、基準線ＳＬから車体までの距離を予め設定された範囲内に維持しつつ、予め設定された区画内において基準線ＳＬに沿って走行させる。基準線ＳＬから車体までの距離は、上述した距離演算部１４により演算され、順次、リアルタイムで走行制御部１６に伝達される。予め設定された区画とは、自動走行車両１が自動走行を行う区画であり、本実施形態では草の刈り取り対象となる果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで列毎に樹木Ｋにより仕切られる区画である。自動走行車両１は、このような区画内を往復走行しながら、草刈りを行う。

上述したように、自動走行車両１はエンジン４を動力源として走行する。また、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂは、夫々操向操作可能に構成され、夫々第１車輪操向操作機構５１及び第２車輪操向操作機構５２により操向操作が行われる。また、エンジン４により発生された回転力は、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの少なくとも一方に動力伝達機構５５を介して伝達される。第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂに対する動力の伝達は、双方に行って自動走行車両１を４輪駆動としても良いし、一方に行って２輪駆動としても良い。また、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの夫々は、左右一対で構成されても良いし、少なくとも一方が１輪で構成されていても良い。走行制御部１６は、基準線ＳＬから自動走行車両１までの距離が予め設定された範囲内に収まるように、第１車輪操向操作機構５１、第２車輪操向操作機構５２、及び動力伝達機構５５を制御して、基準線ＳＬに沿って走行させる。

自動走行車両１は、基準線ＳＬに沿って走行しながら次の目標物Ｏとなる物体を検出する。現在の基準線ＳＬの設定に係る進行方向前側の目標物Ｏ２近傍に達すると、当該目標物Ｏ２を進行方向手前側の目標物Ｏ１とし、新たに設定した目標物Ｏを進行方向奥側の目標物Ｏ２として設定する。これらの目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２により基準線ＳＬを設定し直して、当該基準線ＳＬに沿って果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで走行する。

このように自動走行車両１は、目標物設定部１２が目標物Ｏを更新しながら、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで走行するが、走行制御部１６が自動走行を行わせる前に、基準線判定部２２が基準線設定部１３により新たに設定された基準線ＳＬが現在の基準線ＳＬに対して平行に設定されたか否かを判定する。新たに設定された基準線ＳＬが現在の基準線ＳＬに対して平行に設定されているとは、これまでの自動走行に用いられた基準線ＳＬと新たに設定された基準線ＳＬとが平行な状態で設定されていることを意味する。このため、基準線判定部２２には、基準線設定部１３から、現在の基準線ＳＬを規定する座標、及び新たに設定された基準線ＳＬを規定する座標が伝達される。基準線判定部２２は、これらの座標を用いて、現在の基準線ＳＬと新たに設定された基準線ＳＬとが平行か否かを判定する。基準線判定部２２による判定結果は、走行制御部１６に伝達される。

走行制御部１６は、基準線設定部１３により新たに設定された基準線ＳＬが現在の基準線ＳＬに対して平行に設定された場合には、同位相の４輪ステアリング操作で新たに設定された基準線ＳＬに対する車体の位置を調整しながら走行させる。基準線設定部１３により新たに設定された基準線ＳＬが現在の基準線ＳＬに対して平行に設定されたか否かは、上述の基準線判定部２２からの判定結果で特定される。同位相の４輪ステアリング操作とは、第１車輪２Ａと第２車輪２Ｂとを同方向に、且つ、同じ舵角でステアリング操作することである。このため、同位相の４輪ステアリング操作が行われた場合には、図５の（Ａ）で示されるように、自動走行車両１の車体は２点鎖線で示された現在の基準線ＳＬ及び実線で示された新たに設定された基準線ＳＬに対して平行状態を維持して走行することになる。

一方、走行制御部１６は、基準線設定部１３により新たに設定された基準線ＳＬが現在の基準線ＳＬに対して非平行に設定された場合には、第１車輪２Ａのみのステアリング操作と、第２車輪２Ｂのみのステアリング操作と、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの双方を逆方向にステアリング操作する逆位相のステアリング操作とのうちのいずれか１つのステアリング操作で基準線ＳＬに対する車体の位置を調整しながら走行させる。新たに設定された基準線ＳＬが現在の基準線ＳＬに対して非平行に設定されているとは、図５の（Ｂ）で示されるように、２点鎖線で示されたこれまでの自動走行に用いられた基準線ＳＬと、実線で示された新たに設定された基準線ＳＬとが所定の目標物Ｏの基準に折れ曲がった状態で設定されていることを意味する。基準線設定部１３により新たに設定された基準線ＳＬが現在の基準線ＳＬに対して非平行に設定されたか否かは、上述の基準線判定部２２からの判定結果で特定される。

第１車輪２Ａのみのステアリング操作と、第２車輪２Ｂのみのステアリング操作と、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの双方を逆方向にステアリング操作する逆位相のステアリング操作とは、夫々上述した同位相の４輪ステアリング操作とは異なるステアリング操作であり、第１車輪２Ａの舵角と第２車輪２Ｂの舵角とが、少なくとも異なるように操作するステアリング操作である。このため、これらのステアリング操作のいずれかが行われた場合には、自動走行車両１の車体は現在の基準線ＳＬに対して平行な状態でなくなり、新たに設定された基準線ＳＬに対して平行な状態となるよう走行することになる。

このように自動走行車両１は、目標物設定部１２が目標物Ｏを更新しながら、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで走行するが、本実施形態では、目標物設定部１２は目標物Ｏを更新するにあたり、物体検出部１１により新たに検出された物体が目標物Ｏとして設定しても良いか否かの判定を行っている。

具体的には、目標物設定部１２は、物体検出部１１により新たに検出された物体が基準線ＳＬから予め設定された距離内に位置する場合、この新たに検出された物体を新たな目標物Ｏ２として設定する。予め設定された距離とは、例えば数十ｃｍ程度とすると好適である。このような現在の基準線ＳＬからわずかにずれた位置にある物体は新たな目標物Ｏ２として設定することで、自動走行車両１の走行経路を大きく蛇行させることがないので、果樹園Ｐの草刈りを効率良く行うことが可能となる。

また、走行制御部１６は自動走行する前に、距離判定部２１が物体検出部１１により新たに検出された物体が基準線ＳＬから予め設定された距離より離れているか否かを判定する。走行制御部１６は距離判定部２１の判定結果に基づいて、同位相のステアリング操作、又は第１車輪２Ａのみのステアリング操作と、第２車輪２Ｂのみのステアリング操作と、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの双方を逆方向にステアリング操作する逆位相のステアリング操作のうちにいずれか１つのステアリング操作に切り替えて走行する。

具体的には、距離判定部２１により物体検出部１１により新たに検出された物体が基準線ＳＬから予め設定された距離より離れていると判定された場合、迂回走行経路設定部２０が当該新たに検出された物体を迂回する迂回走行経路を設定する。迂回走行経路とは、基準線ＳＬから自動走行車両１までの距離に拘らず、現在の自動走行車両１の位置から新たに検出された物体を迂回し、更に基準線ＳＬから所定の距離に自動走行車両１を走行させる経路である。このような迂回走行経路は、物体検出部１１による検出結果に基づき、迂回走行経路設定部２０が設定する。迂回走行経路設定部２０は、迂回走行経路を設定するにあたり、目標物設定部１２から前記情報が伝達された時点で迂回走行経路の全区間を設定しても良いし、自動走行しながら迂回すべき物体の位置を目標物設定部１２で検出しながらリアルタイムで迂回走行経路を設定しても良い。

このような迂回走行経路が設定された場合、走行制御部１６は同位相のステアリング操作により、基準線ＳＬに対する車体の平行状態を維持しつつ、迂回走行経路に沿って走行させて新たに検出された物体を迂回するように走行させる。したがって、自動走行車両１を基準線ＳＬに沿って走行させることができるので、果樹園Ｐの草刈りを効率良く行うことが可能となる。この場合、走行制御部１６は第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの双方の舵角が常に同じ舵角となるように操舵して、基準線ＳＬに対して自動走行車両１の車体の長さ方向が常に平行になるように走行させる。

このような形態が図６に示される。自動走行車両１は基準線ＳＬに沿って走行している時に、ステップ＃１０１に示されるように、前方の物体「▲（黒塗り三角）」で示された物体）が基準線ＳＬからから予め設定された範囲（図６の＃１０１における「ｎ」）内になければ、当該前方の物体を迂回する迂回走行経路が設定される。走行制御部１６は、図６の＃１０２〜＃１０４に示されるように、設定された迂回走行経路に沿って同位相のステアリング操作で自動走行させる。これにより、物体の迂回前から迂回後に亘って、基準線ＳＬに対して車体を平行な状態に維持することができる。したがって、自動走行車両１が物体を迂回後、車体を基準線ＳＬに対して平行にするステアリング操作が不要となるので、スムーズに基準線ＳＬに沿って自動走行車両１を走行させることが可能となる。

一方、距離判定部２１が物体検出部１１により新たに検出された物体が基準線ＳＬから予め設定された距離以下の位置にあると判定された場合、走行制御部１６は、第１車輪２Ａのみのステアリング操作と、第２車輪２Ｂのみのステアリング操作と、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの双方を逆方向にステアリング操作する逆位相のステアリング操作のうちにいずれか１つのステアリング操作により、基準線ＳＬに対する車体の平行状態を維持せずに、新たに検出された物体を迂回するように走行させる。したがって、物体を迅速に迂回し、その後、自動走行車両１を基準線ＳＬに沿って走行させることができるので、果樹園Ｐの草刈りを効率良く行うことが可能となる。

自動走行車両１は、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで基準線ＳＬに沿って走行し、端部においてはスイッチバックをして、そこで設定された基準線ＳＬに沿って走行する。スイッチバックとは、自車が区画の端部に達した際に前後進を繰り返して、自動走行車両１の位置を当該端部の位置から側方にずらすように移動する走行形態である。本実施形態では、自動走行車両１は自車が果樹園Ｐの端部に達した否かを物体の数によって認識するよう構成されている。すなわち、物体数設定部１７が区画内において物体検出部１１が検出する物体の数を予め設定しておく。区画内において物体検出部１１が検出する物体の数とは、自動走行車両１は、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで走行する際に目標物Ｏとして設定する物体の数である。物体数設定部１７は、このような物体の数を予め設定し、記憶しておく。

この物体の数は、ユーザが自動走行車両１を自動走行させる前に、予め手動で入力して物体数設定部１７に設定しておいても良いし、区画内に存在する物体の数を示すマップを物体数設定部１７に読み込ませて自動で物体の数を設定しても良い。例えば、マップを用いて物体の数を設定する場合には、区画内に存在する物体の列数、及び夫々の列毎の物体の個数を記載しておくと良い。更には、自動走行車両１は基準線ＳＬに沿って草を刈り取りながら走行する前に例えばラジコン操作によりティーチング走行を行い、当該ティーチング走行時に物体数設定部１７が区画内の物体の数を計数し、当該計数した物体の数を基準線ＳＬに沿って走行する際に目標物Ｏとして設定される物体検出部１１が検出する物体の数として設定することも可能である。これにより、物体数設定部１７は物体検出部１１が検出する物体の数を容易に設定することが可能となる。

物体計数部１８は、区画の一方の端部から他方の端部に向って走行する際に、基準線ＳＬの設定に用いた物体の数を計数する。物体計数部１８は目標物設定部１２が目標物Ｏを新たに設定した場合には、その旨を示す情報を取得し、当該新たに設定した目標物Ｏを用いて実際に基準線ＳＬを設定に用いた物体の数を計数する。ここで、元々、進行方向奥側の目標物Ｏ２として設定していたものを、自動走行車両１の走行に応じて進行方向手前側の目標物Ｏ１として設定した場合には、双方を計数すると、同一の物体に係る目標物Ｏであることから重複して計数することになる。このような重複して計数することを避けるために、物体計数部１８は、自動走行車両１が区画の一方の端部から他方の端部に向って走行する際に、予め決定された進行方向手前側に設定された目標物Ｏ１に係る物体及び進行方向奥側に設定された目標物Ｏ２に係る物体の何れか一方のみを計数し、当該計数結果に１を加えておくことで、区画の一方の端部から他方の端部に至るまで基準線ＳＬの設定に係る物体を計数することが可能となる。

判定部１９は、物体計数部１８の係数結果が、物体数設定部１７により設定された物体の数に達した場合に、自動走行車両１が区画の他方の端部に達したと判定する。これにより、走行制御部１６はその位置で自動走行車両１を一旦、停車させ、当該停車した位置から自動走行車両１をスイッチバックさせて次に草を刈り取る分だけ位置をずらし、その位置から再度、目標物Ｏに基づき基準線ＳＬを設定して自動走行しながら草を刈り取る。このようにして自動走行車両１は、自車で自動走行する際に基準となる基準線ＳＬを設定し、自動走行することが可能となる。

次に、自動走行車両１が自動走行を行う際の処理について図７のフローチャートを用いて説明する。自動走行車両１が、任意の位置に配置される（ステップ＃１）。この際、自動走行車両１は、自動走行車両１における最初に進行させる側の端部を自動走行させたい方向に向けておくと良い。

物体検出部１１は、所定の範囲について物体の検出を開始する（ステップ＃２）。以後、物体検出部１１は、自動走行車両１が自動走行を終了するまで継続して物体の検出を行う。検出された物体が、目標物Ｏとしての所定の条件を満たす場合には（ステップ＃３：Ｙｅｓ）、当該物体を目標物Ｏとして設定する（ステップ＃４）。この目標物Ｏの検出は、少なくとも２つの目標物Ｏが設定されるまで行われる（ステップ＃５：Ｙｅｓ）。

ここで、自動走行制御装置１０内では、物体検出部１１により取得された当該物体検出部１１を基準とした物体が存在する方向を示す情報と、物体検出部１１から物体までの距離を示す情報とに基づき、自動走行車両１を基準とした座標系において目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２の座標が演算される。係る場合、自動走行車両１の座標が（０，０）として設定され、目標物Ｏ１の座標が（Ｘ１，Ｙ１）、目標物Ｏ２の座標が（Ｘ２，Ｙ２）として演算される。

次に、基準線設定部１３は、２つの目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２を基準に基準線ＳＬを設定する（ステップ＃６）。この基準線ＳＬは、物体検出部１１により検出された目標物Ｏ１と目標物Ｏ２との夫々の外縁部を繋いだ線で設定される。

次に、自動走行車両１が走行する基準線ＳＬを基準とした走行経路を設定する。この設定は、基準線ＳＬから走行経路までの距離に応じて設定される（ステップ＃７）。この場合、当該距離の演算処理及び以降の処理を行い易くするために、自動走行制御装置１０では、自動走行車両１を基準とした座標系から基準線ＳＬをｙ軸とする座標系に座標変換が行われる。これにより、目標物Ｏ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）、及び目標物Ｏ２の座標（Ｘ２）が座標変換され、目標物Ｏ１の座標（０，ｙ１）、及び目標物Ｏ２の座標（０，ｙ２）となる。このような座標変換後の座標系において、基準線ＳＬから走行経路までの距離がｍとして設定される。この場合、自動走行車両１の座標は（ｘ１，０）に変換される。また、この距離に対する許容範囲±ａが設定される（ステップ＃８）。

この時、現在、自動走行に用いている基準線ＳＬよりも先に設定されている基準線ＳＬがない場合には（ステップ＃９：Ｙｅｓ）、走行制御部１６は、基準線ＳＬから自動走行車両１までの距離が、設定された「ｍ±ａ」に収まるように自動走行車両１を走行させる（ステップ＃１０）。基準線ＳＬから自動走行車両１までの距離が、設定された「ｍ±ａ」に収まらない場合には（ステップ＃１１：Ｙｅｓ）、走行制御部１６は許容範囲内に収まるようにステアリングを操作する（ステップ＃１２）。この時のステアリングの操作は、同位相の４輪ステアリング操作であっても、その他のステアリング操作であっても良い。ステップ＃１１において、基準線ＳＬから自動走行車両１までの距離が、設定された「ｍ±ａ」に収まる場合には（ステップ＃１１：Ｎｏ）、走行制御部１６はそのままの舵角で走行させる。なお、この場合、自動走行車両１の位置によって物体検出部１１により検出される物体の検出結果が異なるので、都度、目標物Ｏ１，Ｏ２の座標変換を行いつつ、基準線ＳＬを更新しながら自動走行が行われる。

自動走行車両１が進行方向奥側の目標物Ｏ２に達し（ステップ＃１３：Ｙｅｓ）、且つ、当該目標物Ｏ２が区画の端部の目標物Ｏでなければ（ステップ＃１７：Ｙｅｓ）、目標物設定部１２はこれまでの進行方向奥側の目標物Ｏ２を進行方向手前側の目標物Ｏ１に設定する（ステップ＃１８）。

進行方向奥側に新たに検出された物体が、これまでに自動走行してきた際に用いた基準線ＳＬから予め設定された範囲内にあれば（ステップ＃１９：Ｙｅｓ）、目標物設定部１２は当該新たに検出された物体を目標物Ｏに設定し（ステップ＃２０）、ステップ＃６から処理が継続される。

ステップ＃９において、現在、自動走行に用いている基準線ＳＬよりも先に設定されている基準線ＳＬがあり（ステップ＃９：Ｎｏ）、先に設定されている基準線ＳＬと現在用いている基準線ＳＬとが平行である場合には（ステップ＃１４：Ｙｅｓ）、走行制御部１６は同位相の４輪ステアリング操作で自動走行車両１を走行させ（ステップ＃１５）、処理を継続する（ステップ＃１１）。一方、先に設定されている基準線ＳＬと現在用いている基準線ＳＬとが平行でない場合には（ステップ＃１４：Ｎｏ）、走行制御部１６は同位相の４輪ステアリング操作以外で自動走行車両１を走行させ（ステップ＃１６）、処理を継続する（ステップ＃１１）。

ステップ＃１９において、進行方向奥側に新たに検出された物体が、これまでに自動走行してきた際に用いた基準線ＳＬから予め設定された範囲内になければ（ステップ＃１９：Ｎｏ）、迂回走行経路設定部２０が当該新たに検出された物体を迂回して走行する迂回走行経路を設定する（ステップ＃２１）。走行制御部１６は、この迂回走行経路に沿って自動走行させ、迂回走行経路を完走後（ステップ＃２２：Ｙｅｓ）、ステップ＃１９から処理が継続される。

ステップ＃１７において、目標物Ｏ２が区画の端部の目標物Ｏであれば（ステップ＃１７：Ｎｏ）、走行制御部１６は自動走行車両１を停車させ（ステップ＃２３）、その位置からスイッチバックにより自動走行車両１の位置が変更される（ステップ＃２４）。スイッチバックについては、基準線ＳＬからの距離に拘らず一定の動作で行われることから予めプログラミングしておくと良い。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、迂回走行経路設定部２０は、物体検出部１１により新たに検出された物体が基準線ＳＬから予め設定された距離より離れている場合、新たに検出された物体を迂回する迂回走行経路を設定するとして説明したが、迂回走行経路設定部２０は自動走行車両１と迂回すると判断された物体との位置関係に基づいて、当該物体の右側を走行する右ルート、及び左側を走行する左ルートの一方を選択すると良い。具体的には、自動走行車両１から物体を見て、物体が少なくとも車体の右側にあれば左側ルートを選択し、物体が少なくとも車体の左側にあれば右側ルートを選択すると好適である。

上記実施形態では、物体検出部１１により新たに検出された物体が基準線ＳＬから予め設定された距離より離れている場合に、迂回走行経路設定部２０が迂回走行経路を設定するとして説明したが、例えば自動走行車両１に物体検出部１１が検出できない低背の物体を検出可能な接触センサ等を設け、当該接触センサが物体を検出した場合に迂回走行経路を設定する構成とすることが可能である。また、例えば物体検出部１１に物体の配置を規定したマップを予め読み込ませ、マップに規定された物体に対して所定距離まで接近した場合に当該マップに基づき迂回走行経路を設定するよう構成することも可能である。もちろん、このようなマップには、物体検出部１１が検出した物体を適宜、追加して更新するよう構成することも可能である。

上記実施形態では、自動走行制御装置１０において、自動走行車両１を基準とした座標系から目標物Ｏを基準とした座標系に座標変換を行って、自動走行に係る演算処理を行うとして説明したが、座標変換を行わずに自動走行に係る演算処理を行うことも可能である。

本発明は、自動で走行する自動走行車両に利用することが可能である。

１：自動走行車両
２Ａ：第１車輪
２Ｂ：第２車輪
１１：物体検出部
１２：目標物設定部
１３：基準線設定部
１４：距離演算部
１６：走行制御部
２０：迂回走行経路設定部
Ｏ：目標物
Ｒ：範囲
ＳＬ：基準線

Claims (4)

1. 予め設定された範囲に向けて検出信号を送信し、前記検出信号に対する反射信号を取得して、前記予め設定された範囲に存在する物体を検出する物体検出部と、
   前記物体検出部により検出された物体のうち、少なくとも２つの物体の位置に基づいて、当該少なくとも２つの物体を目標物として設定する目標物設定部と、
   前記目標物設定部により設定された少なくとも２つの目標物を通り、走行時の基準となる基準線を設定する基準線設定部と、
   前記基準線から車体までの距離を演算する距離演算部と、
   前記距離を予め設定された範囲内に維持しつつ、予め設定された区画内において前記基準線に沿って走行させる走行制御部と、
   前記物体検出部により新たに検出された物体が前記基準線から予め設定された距離より離れているか否かを判定する距離判定部と、
   を備え、
   前記走行制御部は、前記距離判定部の判定結果に基づいて、前記車体の車長方向の一端側の第１車輪、及び前記車長方向の他端側の第２車輪を同方向にステアリング操作する同位相のステアリング操作、又は前記第１車輪のみのステアリング操作と、前記第２車輪のみのステアリング操作と、前記第１車輪及び前記第２車輪の双方を逆方向にステアリング操作する逆位相のステアリング操作とのうちのいずれか１つのステアリング操作に切り替えて走行させる自動走行車両。
2. 前記走行制御部は、前記距離判定部により前記新たに検出された物体が前記基準線から予め設定された距離よりも離れていると判定された場合、前記同位相のステアリング操作により、前記基準線に対する前記車体の平行状態を維持しつつ、前記新たに検出された物体を迂回する請求項１に記載の自動走行車両。
3. 前記走行制御部は、前記距離判定部により前記新たに検出された物体が前記基準線から予め設定された距離以下の位置にあると判定された場合、前記第１車輪のみのステアリング操作と、前記第２車輪のみのステアリング操作と、前記逆位相のステアリング操作とのうちのいずれか１つのステアリング操作により、前記基準線に対して前記車体の平行状態を維持せずに、前記新たに検出された物体を迂回する請求項１又は２に記載の自動走行車両。
4. 前記基準線設定部により新たに設定された基準線が現在の基準線に対して平行に設定されているか否かを判定する基準線判定部を備え、
   前記走行制御部は、前記基準線設定部により新たに設定された基準線が現在の基準線に対して平行に設定された場合には、前記同位相のステアリング操作で前記基準線に対する前記車体の位置を調整しながら走行させ、前記基準線設定部により新たに設定された基準線が現在の基準線に対して非平行に設定された場合には、前記第１車輪のみのステアリング操作と、前記第２車輪のみのステアリング操作と、前記逆位相のステアリング操作とのうちのいずれか１つのステアリング操作で前記基準線に対する前記車体の位置を調整しながら走行させる請求項１から３のいずれか一項に記載の自動走行車両。

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