JP5160311B2 - 自律移動装置及び自律移動装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置を搭載し制御装置によって制御されて自律移動を行う自律移動装置及びこのような自律移動装置の制御方法に関する。

従来、制御装置を搭載し、この制御装置によって制御されて自律移動を行う自律移動装置が提案されている。この自律移動装置は、予め地図情報に対応されて指定された移動ルート上を移動し、または、移動ルートを指定する遠隔操作信号に基づいて、指定された移動ルート上を移動する。

このような自律移動装置における制御装置は、自律移動装置を目的地に到達させるために、外界の障害物の有無をセンサにより計測し、移動の可否を判断して、移動ルートを修正する。すなわち、制御装置は、指定された移動ルートを辿りつつも、移動ルート上に障害物が存在する場合には、この障害物を回避するために一旦は指定された移動ルートを外れ、障害物を回避した後に、指定された移動ルートに戻るという制御を行う。

このような自律移動装置において、移動ルート上の障害物の有無を計測するには、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）やステレオカメラなどのセンサを用い、これらセンサから得られる情報から形状情報を得て、障害物の有無を判定している。これにより、障害物を回避しながらの自律移動が可能となる。

ところで、乗用車など人が運転する装置においては、見通しの悪い交差点などを通過するときには、運転者は、まず、見通しの悪い箇所があることを認識し、次に、一旦停止をするなどして見通しを確保し、他の装置などの移動障害物がないことを確認してから、移動を再開するようにしている。また、そのような道路においては、一般的に、信号や一旦停止などの標識が存在し、運転者は、これらに従って運転することにより安全を確保している。

自律移動装置においては、センサの計測範囲内に移動障害物が存在する場合には、自動的に移動障害物を追跡し、移動障害物の移動経路を先読みして、未然に衝突を回避している。しかし、自律移動装置は、交差点など見通しの悪い場所においては、見通しの悪い箇所があることを認識することができないので、一旦停止をするなど見通しを確保する動作をとることができず、移動障害物の有無を十分に確認することができない。また、自律移動装置は、信号や一旦停止などの標識を認識することができない。

このような交差点などにおける衝突回避動作を実現するための技術として、例えば、特許文献１には、ＧＰＳ情報と地図情報とに基づき、また、ウインカの動作や横断歩道の有無などを検出して、自動的に交差点及び移動障害物の存在可能性を推定する技術が記載されている。

また、特許文献２には、歩行者等移動障害物に予め発信機を取り付けておき、この発信機が発する信号を自律移動装置において検出することにより、見通しの悪い領域での安全を確保する技術が記載されている。

特許３６１７３０７号公報 特開平１１−２３２５６９号公報

従来の自律移動装置における移動障害物回避方法は、全ての移動障害物がセンサの計測範囲内に存在している必要がある。したがって、従来の自律移動装置は、死角から飛び出す移動障害物には対処することができなかった。

そして、交差点などにおける衝突回避動作を実現するための従来の技術を自律移動装置に適用する場合には、以下の問題点が考えられる。

すなわち、信号や標識などを認識できるようにするため、これら信号等を自動的に検出するには、画像処理などを行うための専用の検出装置が必要となり、装置構成が複雑化、大型化してしまう。

また、信号や標識などが認識できても、信号や標識が設置されていない道路や環境においては、衝突の危険を回避することができない。

また、特許文献１に記載されているように、ＧＰＳ情報及び地図情報を用いる技術においては、路上に駐車された車輌の陰など、既知情報にはない見通しの悪い箇所に存在する移動障害物については、衝突の危険を回避することができない。また、横断歩道などを検出することにより交差点を検出するようにしても、横断歩道などが設けられていない道路においては、衝突の危険を回避することができない。

さらに、特許文献２に記載されているように、移動障害物に発信機を取り付ける技術においては、全ての移動障害物に発信機を取り付ける必要があり、任意の環境において実行できるものではない。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであり、自律移動装置及び自律移動装置の制御方法であって、壁などによる未計測領域（死角）が存在し不用意に未知の移動障害物が飛び出し得る領域を移動する場合において、装置構成を複雑化、大型化することなく、信号や標識、横断歩道などの設置の有無に拘わらず、出会い頭の衝突を自律的に回避することができる自律移動装置及び自律移動装置の制御方法を提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明は、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
本発明に係る自律移動装置は、移動可能となされた無人移動装置と、無人移動装置に搭載されこの無人移動装置の周囲の固定障害物及び移動障害物の有無を計測するセンサと、無人移動装置に搭載されセンサによる計測結果に基づいて固定障害物のない移動可能領域を検出してこの移動可能領域内において無人移動装置の移動予定路を決定し無人移動装置を制御して移動予定路上を移動させるとともにセンサによる計測結果に基づいて移動障害物を検出してこの移動障害物の移動経路を予測して該移動障害物との衝突を回避させる制御手段とを備え、制御手段は、移動予定経路上の任意の点から直角方向に、固定障害物、または、移動障害物による未計測領域と移動可能領域とが接する境界が発見された場合には、任意の点から境界までの距離が未計測領域から移動障害物が飛び出した後に衝突回避動作ができる余裕のある距離である場合を除いて、その探索の開始位置を飛び出し可能性区間とし、無人移動装置からみて飛び出し可能性区間が始まる位置までに、減速、または、停止できるように制動を行い、移動障害物を検出した場合には、停止状態を続け、移動障害物が存在しない場合には、当初の速度に復帰して、移動予定経路に沿った移動を再開することを特徴とするものである。

〔構成２〕
本発明に係る自律移動装置の制御方法は、移動可能な無人移動装置に搭載され周囲の固定障害物及び移動障害物の有無を計測するセンサによる計測結果に基づいて無人移動装置の移動を制御する自律移動装置の制御方法であって、センサによる計測結果に基づいて固定障害物のない移動可能領域を検出しこの移動可能領域内において無人移動装置の移動予定路を決定し、センサによる計測結果に基づいて移動障害物を検出してこの移動障害物の移動経路を予測し、無人移動装置を制御して移動障害物との衝突を回避させつつ移動予定路上を移動させ、移動予定経路上の任意の点から直角方向に、固定障害物、または、移動障害物による未計測領域と移動可能領域とが接する境界が発見された場合には、任意の点から境界までの距離が未計測領域から移動障害物が飛び出した後に衝突回避動作ができる余裕のある距離である場合を除いて、その探索の開始位置を飛び出し可能性区間とし、無人移動装置からみて飛び出し可能性区間が始まる位置までに、減速、または、停止できるように制動を行い、移動障害物を検出した場合には、停止状態を続け、移動障害物が存在しない場合には、当初の速度に復帰して、移動予定経路に沿った移動を再開することを特徴とするものである。

構成１を有する本発明に係る自律移動装置においては、制御手段は、移動予定経路上の任意の点から直角方向に、固定障害物、または、移動障害物による未計測領域と移動可能領域とが接する境界が発見された場合には、任意の点から境界までの距離が未計測領域から移動障害物が飛び出した後に衝突回避動作ができる余裕のある距離である場合を除いて、その探索の開始位置を飛び出し可能性区間とし、無人移動装置からみて飛び出し可能性区間が始まる位置までに、減速、または、停止できるように制動を行い、移動障害物を検出した場合には、停止状態を続け、移動障害物が存在しない場合には、当初の速度に復帰して、移動予定経路に沿った移動を再開するので、未計測領域（死角）が存在し、不用意に移動障害物の飛び出しが発生するような領域を移動する場合においても、出会い頭の衝突を自律的に回避することが可能である。

したがって、この自律移動装置は、移動障害物の飛び出しの可能性の無い領域においては高速で移動し、飛び出しの可能性のある領域においては、減速することにより、確実に衝突を回避することが可能である。

構成２を有する本発明に係る自律移動装置の制御方法においては、移動予定経路上の任意の点から直角方向に、固定障害物、または、移動障害物による未計測領域と移動可能領域とが接する境界が発見された場合には、任意の点から境界までの距離が未計測領域から移動障害物が飛び出した後に衝突回避動作ができる余裕のある距離である場合を除いて、その探索の開始位置を飛び出し可能性区間とし、無人移動装置からみて飛び出し可能性区間が始まる位置までに、減速、または、停止できるように制動を行い、移動障害物を検出した場合には、停止状態を続け、移動障害物が存在しない場合には、当初の速度に復帰して、移動予定経路に沿った移動を再開するので、未計測領域（死角）が存在し、不用意に移動障害物の飛び出しが発生するような領域を移動させる場合においても、出会い頭の衝突を自律的に回避させることが可能である。

したがって、この自律移動装置の制御方法によれば、移動障害物の飛び出しの可能性の無い領域においては高速で移動させ、飛び出しの可能性のある領域においては、減速させることにより、確実に衝突を回避させることが可能である。

すなわち、本発明は、自律移動装置及び自律移動装置の制御方法であって、壁などによる未計測領域（死角）が存在し不用意に未知の移動障害物が飛び出し得る領域を移動する場合において、装置構成を複雑化、大型化することなく、信号や標識、横断歩道などの設置の有無に拘わらず、出会い頭の衝突を自律的に回避することができる自律移動装置及び自律移動装置の制御方法を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

〔自律移動装置の構成〕
図１は、本発明に係る自律移動装置の外観構成を示す側面図である。

この自律移動装置は、図１に示すように、移動可能となされた無人車（ＵＧＶ）１と、この無人車１に搭載された制御手段（自律制御用コンピュ−タ）２とを備えている。無人車１は、制御手段２によって制御される。この制御手段２は、地図情報に基づいて、無人車１の自律移動を可能とする。

無人車１には、周囲の固定障害物及び移動障害物を計測するセンサ３、自己位置計測のためのＧＰＳ受信装置４、オドメータ、姿勢計測のためのバーチカルジャイロ等が搭載されている。センサ３としては、例えば、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）や、測距センサとなるステレオカメラなどを用いることができる。

図２は、本発明に係る自律移動装置における制御ハードウェア構成を示すブロック図である。

この自律移動装置の制御手段２は、センサデータ入力コンピュータ２ａ、移動可否領域判定／地図生成コンピュータ２ｂ及び機体制御処理コンピュータ２ｃからなる。各コンピュータ２ａ，２ｂ，２ｃは、ＬＡＮ１０で接続されており、それぞれの処理結果の通信を行う。

この制御手段２のセンサデータ入力コンピュータ２ａには、外界計測デバイス５及び自己位置計測デバイス６からのデータが、Ｉ／Ｏバス（データバス）８を通じて入力される。移動可否領域判定／地図生成コンピュータ２ｂは、センサデータ入力コンピュータ２ａに入力されたデータ及び地図情報に基づき、予め設定された移動ルートの移動が可能か否かを判定する。機体制御処理コンピュータ２ｃは、Ｉ／Ｏバス９を通じて、モータドライバやＤ／Ａコンバータに接続され、ハンドルアクチュエータ及びブレーキ・アクセル・バイワイヤ等からなる車体制御デバイス７を制御して、無人車１の移動の制御を行う。

図３は、本発明に係る自律移動装置における制御ソフトウェア構成を示すブロック図である。

この自律移動装置の制御手段２における制御ソフトウェア構成においては、複数のセンサデータＩ／Ｏモジュール、すなわち、ＬＲＦデータＩ／Ｏモジュール１１、自己位置データＩ／Ｏモジュール１２及び機体制御Ｉ／Ｏモジュール１３を有している。これらセンサデータＩ／Ｏモジュールにおいては、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）については座標変換、自己位置についてはデータ統合などの前処理を行う。自己位置情報生成モジュール１４は、無人車１の自己位置の情報を生成する。障害物検出モジュール１９は、ＬＲＦデータＩ／Ｏモジュール１１からのセンサデータに基づいて、周囲の固定障害物及び移動障害物の有無を計測し、障害物／移動可能領域情報を生成して、地図生成モジュール１５に送る。

そして、地図生成モジュール１５は、移動しながら得られたレーザレンジファインダ（ＬＲＦ）からのデータに基づく移動可否情報を、一枚の格子状の地図上にマッピングし、障害物／移動可能領域／未計測領域を示す地図を生成する。

移動経路生成モジュール１７は、作成した地図に基づいて、移動予定経路１０６を生成する。飛び出し領域検出モジュール１８は、移動可能領域と未計測領域との境界、すなわち、「飛び出し領域」を検出し、この「飛び出し領域」と移動予定経路１０６との距離を検出する。また、機体制御モジュール１６は、決定された移動予定経路１０６に沿った移動を行うため、各アクチュエータの動作量を決定し、ハンドル角度／車速を機体制御Ｉ／Ｏモジュール１３に指示する。

〔自律移動装置の動作〕
図４は、本発明に係る自律移動装置の移動障害物が存在する場合の移動状態を示す平面図である。

図４に示すように、本発明に係る自律移動装置に設けられたセンサ３は、ＬＲＦやステレオカメラ等、測距が可能なセンサであって、所定の計測範囲（角度範囲及び距離により特定される領域）内の固定障害物及び移動障害物の有無を検出する。

この自律移動装置は、センサ計測範囲に移動障害物１０１が入ると、この移動障害物１０１の位置及び移動方向を検出し、この検出結果に基づいて、移動障害物１０１との衝突を回避するための旋回／制動制御を行うようになっている。

図５は、壁に囲まれた道における交差点のような、見通しの悪い状況を示す平面図である。

図５に示すように、壁１０２に囲まれた道における交差点のような見通しの悪い状況においては、本来ならばセンサ計測範囲内（所定の角度範囲内及び所定の距離内）となる位置に移動障害物１０１が存在しても、固定障害物（壁など）１０２など見通しを遮る物体が存在することにより、センサ３に死角が発生し、移動障害物１０１の検出が不可能となる。

図６は、見通しの悪い状況におけるセンサによる計測状態を示す平面図である。

図６に示すように、壁１０２などは、固定障害物として検出可能であり、自律移動装置は、これら固定障害物を避けながら移動可能領域を移動する。交差点内は、移動可能領域１０３として検出されているため、従来の自律移動装置は、旋回や制動を行うことなく交差点内に進入する。このとき、交差点内において、移動障害物１０１と衝突する虞がある。

図７は、見通しの悪い状況における自律制御の移動制御に使用する地図の例を示す平面図である。

すなわち、従来の自律移動装置は、図７に示すように、センサ計測結果を逐次判断し、移動可能領域１０３と固定障害物１０２との区別を行い、移動可能領域を連続的に繋ぐ移動予定経路１０６を自動的に生成し、この経路上を移動する。

図８は、飛び出しの可能性のある領域の検出原理を示す平面図である。

センサ計測結果から作成される地図上においては、図８に示すように、移動可能領域１０３と未計測領域１０４とが接する境界１０５が存在する。これは、見通しを遮る固定障害物１０２が存在することにより発生する。これら境界１０５においては、未計測領域１０４の方向に、移動可能領域１０３が広がっている可能性がある。移動可能領域１０３は、移動障害物１０１にとっても移動可能な領域であるため、これら未計測領域１０４を移動する移動障害物１０１が存在する可能性がある。

しかし、自律移動装置のセンサ３からは、固定障害物１０２に遮られた移動可能領域１０３に存在する移動障害物１０１を計測することができない。

したがって、移動可能領域１０３と未計測領域１０４とが接する境界１０５を検出することにより、飛び出しの可能性がある領域を自動的に検出することが可能となる。

図９中の（ａ）は、飛び出しの可能性がある領域の検出手法を示す平面図であり、図９中の（ｂ）は、実際に検出された地図を示す平面図である。

この自律移動装置においては、図９中の（ａ）に示すように、地図上において移動予定経路１０６上の任意の点（ｐ０，ｐ１，・・・ｐｉ）から直角方向に、地図上の属性を評価する。このとき、移動可能領域１０３から未計測領域１０４に変化する箇所（境界１０５）が発見された場合には、その探索の開始位置（ｐ０，ｐ１，・・・ｐｉ）を記憶する。

このとき、道幅が広い場合など、探索開始位置から境界１０５までの距離が十分に大きい場合がある。この場合には、その距離と移動障害物１０１の一般的な移動速度を考慮して、移動障害物１０１が未計測領域１０４から飛び出した後に通常の衝突回避動作ができる余裕のある距離と判断されれば、以下に述べる衝突回避処理は行わない。

このような検索の終了後、記憶された移動予定経路１０６上の探索開始位置が、飛び出し可能性のある飛び出し可能性区間１０６ａとなる。

なお、センサ３の水平方向の計測角度範囲が１８０°より少ない場合には、自律移動装置の近傍の領域においては、固定障害物１０２が存在しなくとも、移動可能領域１０３と未計測領域１０４とが接する境界１０５が発生する。このような境界１０５を無視するため、自律移動装置からの距離が所定の距離以下である近傍領域においては、境界１０５の検出処理を行わない。このような近傍領域の範囲は、センサ３の計測角度範囲や道幅、移動障害物１０１の想定される速度等に基づいて決定する。

また、移動予定経路１０６が曲線状であっても、前述したように、移動予定経路１０６から直角方向への探索が可能である。ただし、円弧の外側は検索密度が疎になるため、この場合には、適宜遠方になるにつれ探索幅を広げるなどの処理を行うとよい。

実際のセンサを用いる場合には、図９中の（ａ）に示すような密な地図が得られない場合がある。この場合には、障害物領域を保持しながら、メディアンフィルタやモルフォロジー処理により、島状の未計測領域やノイズを除去することが可能であり、図９中の（ｂ）に示すように、実用上問題のない地図が得られる。なお、図９中の（ｂ）においては、黒色部分が障害物領域（路肩）、白色部分が移動可能領域１０３を示している。

図１０は、飛び出し発生区間を検出した後の本発明に係る自律移動装置の制御を示す平面図である。

この自律移動装置は、図１０に示すように、移動予定経路１０６上に、飛び出し可能性のある飛び出し可能性区間１０６ａが発生した場合には、車体からみて飛び出し可能性区間１０６ａが始まる位置までに、減速、または、停止できるように制動を行う。

図１１は、本発明に係る自律移動装置が飛び出し可能性区間に近づいたときの様子を示す平面図である。

本発明に係る自律移動装置は、図１１に示すように、飛び出し可能性区間１０６ａに近づくと、減速、または、停止するため、他の移動障害物１０１に自ら衝突することはない。飛び出し可能性区間１０６ａに近づくにつれ、死角は少なくなり、より広い領域を計測することができるようになる。

なお、センサ３の計測角度範囲が１８０°より狭い場合には、センサ３のパン制御などにより、くまなく計測を行うようにしてもよい。このとき、自律移動装置は、減速、または、停止しているので、計測に時間がかかっても問題とならない。

移動障害物１０１を検出した場合には、停止状態を続ける。移動障害物１０１が存在しない場合には、当初の速度に復帰して、移動予定経路１０６に沿った移動を再開する。

図１２は、本発明に係る自律移動装置がブラインドコーナー（曲がった隧道など）を通過する状態を示す平面図である。

本発明に係る自律移動装置がブラインドコーナー（曲がった隧道など）を通過する場合には、図１２に示すように、交差点などに比較して、飛び出し可能性区間１０６ａは進行方向について奥まった部分となる。また、カーブにおいては、自律移動装置の進行につれて、逐次死角が減少していくため、飛び出し可能性区間１０６ａを目標に制動制御を開始することにより、おのずと衝突回避が可能となる。

図１３は、飛び出し可能性区間を探索する動作を示すフローチャートである。

この自律移動装置の制御手段２は、図１３に示すように、ステップｓｔ１において動作を開始し、ステップｓｔ２に進むと、図９中の（ａ）に示したように、移動予定経路１０６上の探索開始位置（ｐ０，ｐ１，・・・ｐｉ）を定義する。このとき、ｐ０は、自律移動装置の前方の直近位置とする。これは、自律移動装置が飛び出し可能性区間１０６ａに接近して減速、または、停止したときに、センサ３の計測範囲を１８０°とし、高速移動時には、過去に計測して保持されたデータに基づく地図を利用するためである。すなわち、過去に計測したデータを保持しておけば、センサ３の計測範囲が１８０°以下であっても、図９中の（ｂ）に示したように、自律移動装置の近傍位置まで計測結果が存在するからである。図９中の（ｂ）の右側に示した図は、実際に取得されたデータに基づいて作成された障害物地図であり、過去に遠方からデータを取得した地点に自律移動装置が移動するため、センサ３の計測範囲が１８０°でなくとも、自律移動装置の直近の位置についても地図上に計測結果が存在している。

次に、ステップｓｔ３に進み、移動予定経路１０６の左右方向に独立して、移動可能領域１０３と未計測領域１０４との境界１０５を探索する。左右方向に独立して検索を行うので、左右いずれか片側のみに壁などの固定障害物１０２がある場合にも対応可能である。

ステップｓｔ４に進み、境界１０５が検出されたか否かを判別し、境界１０５が検出されたならばステップｓｔ５に進み、境界１０５が検出されないならばステップｓｔ６に進む。

ステップｓｔ５では、探索開始位置から、移動可能領域１０３と未計測領域１０４との境界１０５までの長さＬ及び境界１０５が左右いずれの側にあったかを記録し、ステップｓｔ６に進む。この長さＬは、後述する処理において、自律移動装置が移動する道が十分に広いか否かの判断に用いる。

ステップｓｔ６では、ｐｉが検索の終了点になったかを判別し、終了点でなければステップｓｔ７に進み、終了点であればステップｓｔ８に進む。検索の終了点とは、移動予定経路１０６上におけるセンサ３の計測レンジの限界点（最遠点）のことである。

ステップｓｔ７では、ｐｉを１つ進め（加算し）、ステップｓｔ３に戻る。すなわち、検索は、探索開始位置を逐次前方に進めながら行う。進める間隔は、想定される移動障害物１０１の幅をＡとしたとき、その半分以下とする。移動障害物１０１の幅は、例えば、人なら０．５ｍ、車輌なら１．５ｍ程度である。

ステップｓｔ８以降は、飛び出し可能性区間１０６ａが狭い場合及び広い場合に対応するための処理である。ステップｓｔ８では、境界１０５の連続性のチェックを開始するため、ステップｓｔ９に進む。

ステップｓｔ９では、移動予定経路１０６の側方に境界１０５が検索されているかを判別し、境界１０５が検索されていればステップｓｔ１０に進み、境界１０５が検索されていなければステップｓｔ１３に進む。

ステップｓｔ１０では、境界１０５が検出された場所の近傍について、境界１０５の連続性を調べ、ステップｓｔ１１に進む。

ステップｓｔ１１においては、探索開始位置ｐｉにおいて、移動予定経路１０６上に記録された移動可能領域１０３と未計測領域１０４との境界１０５の連続性について、移動障害物１０１の幅Ａ以上の連続性（道幅）を持つか否かを判別する。境界１０５の連続性が移動障害物１０１の幅Ａ以上である場合は、ステップｓｔ１２に進み、移動障害物１０１の幅Ａ以上でない場合は、移動障害物１０１は出てこられないと判断されるため、飛び出し可能性区間１０６ａではないと判断して、ステップｓｔ１３に進む。

ステップｓｔ１２では、飛び出し可能性区間１０６ａを記録し、ステップｓｔ１３に進む。

ステップｓｔ１３では、ｐｉが境界１０５の連続性チェックの終了点になったかを判別し、終了点でなければステップｓｔ１４に進み、終了点であればステップｓｔ１５に進んで処理を終了する。

ステップｓｔ１４では、ｐｉを１つ進め（加算し）、ステップｓｔ９に戻る。

図１４は、飛び出し可能性区間の検出モジュールの動作を示すフローチャートである。

図１４に示す処理は、前記図３に示した飛び出し領域検出モジュール１８における処理の詳細である。この制御方法は、自律移動装置の前方に存在する移動障害物１０１に、自らが衝突することを避けることを目的とする処理である。自律移動装置の後方から自律移動装置より速い速度で追突されるような状況は考慮していない。

図１４に示すように、ステップｓｔ１６において処理を開始すると、ステップｓｔ１７に進み、地図及び移動予定経路１０６のデータを取得し、ステップｓｔ１８に進む。ステップｓｔ１８では、前述したように、飛び出し可能性区間１０６ａを検索し、ステップｓｔ１９に進む。

ステップｓｔ１９では、移動予定経路１０６上に飛び出し可能性区間１０６ａが存在するか否かを判別し、飛び出し可能性区間１０６ａが存在すればステップｓｔ２０に進み、飛び出し可能性区間１０６ａが存在しなければステップｓｔ２２に進む。

ステップｓｔ２０においては、図１３のステップｓｔ５において記録された移動予定経路１０６から移動可能領域１０３と未計測領域１０４との境界１０５までの長さＬに基づいて、自律移動装置の目標速度Ｖｄを決定し、ステップｓｔ２１に進む。目標速度Ｖｄは、所定の地点に到達するまでに減速し、その速度となるように制御するための目標値である。

距離Ｌに基づく目標速度Ｖｄの決定は、以下のようにして行う。すなわち、距離Ｌが十分に大きい場合には、移動予定経路１０６が飛び出し発生の可能性がある境界１０５から十分に離れており、飛び出しが発生した場合にも、移動障害物１０１が移動予定経路１０６に交錯するまでの時間が長い。この場合には、移動障害物１０１が検出された後に、旋回などにより衝突を回避することが可能であるため、速度Ｖｄは、当初の目標速度から変化させない。これらは、自律移動装置の制御応答速度及び旋回性能、移動障害物１０１の速度をパラメータとして導出することが可能である。例えば、移動障害物１０１として５０ｋｍ／ｈ（１４ｍ／sec）で移動する装置を想定すると、距離Ｌが３０ｍ程度あれば、飛び出しが発生しても移動予定経路１０６に交錯するまでの時間が約２秒あるため、その間に旋回による回避動作が可能である。

距離Ｌが比較的短い場合、目標速度Ｖｄは、減速もしくは徐行となる。すなわち、目標速度Ｖｄは、移動障害物１０１の急な飛び出しがあった場合に、これが移動予定経路１０６に交錯するまでに自律移動装置が停止できる速度とする。これらは、自律移動装置の制御応答時間及びブレーキ性能、移動障害物１０１の速度をパラメータとして導出することが可能である。例えば、移動障害物１０１として５０ｋｍ／ｈ（１４ｍ／sec）で移動する車輌を想定すると、距離Ｌが１０ｍ程度であれば、飛び出しが発生した場合に１秒以内に移動予定経路１０６に交錯する可能性があるため、それまでに自律移動装置が停車可能な速度、例えば、５ｋｍ／ｈ程度に減速する。

距離Ｌが極めて短い場合、目標速度Ｖｄを０とし、一旦停止とする。これは、自律移動装置の制御応答時間が有限であるため、移動障害物１０１を検出してから制動を行っても衝突する虞がある場合である。例えば、移動障害物１０１として５０ｋｍ／ｈ（１４ｍ／sec）で移動する車輌を想定すると、距離Ｌが２ｍ程度の場合は、およそ０．１５秒で移動予定経路１０６と交錯する。このような時間においては、移動障害物１０１の発見後においては、制動制御の遅延などにより自律移動装置を停止させることができないため、あらかじめ停止しておく必要がある。

これら目標速度Ｖｄは、ステップｓｔ５で記録された距離Ｌに基づいて左右方向のそれぞれについて独立に決定されるが、安全を確保するためには、目標速度Ｖｄが小さい方の値を採用する。

図１５は、目標速度決定の関数の一例を示すグラフである。

目標速度Ｖｄは、図１５に示すように、距離Ｌが所定の下限値以下であるときは０、距離Ｌが所定の上限値以上であるときは減速なしと設定され、下限値と上限値との間は、距離Ｌに対して単調増加する関数（例えば、一次関数）として設定される。なお、これら目標速度Ｖｄと距離Ｌとの関係は、自律移動装置の移動速度や制動性能、旋回性能、制御応答時間等に依存するため、必ずしもこのような一次関数で表現される関係とは限らない。

ステップｓｔ２１においては、ステップｓｔ２０で決定された目標速度Ｖｄに基づいて、制動速度計画を決定し、ステップｓｔ２２に進む。これは、遠方までに減速すればよい場合は緩やかな制動を行い、近傍にて停止する必要がある場合には急制動を行う等を決定する処理である。

ステップｓｔ２２乃至ステップｓｔ２４は、センサ３の計測範囲が１８０°以下の場合を想定した処理である。すなわち、ステップｓｔ２２では、徐行（３ｋｍ／ｈ）程度の速度閾値Ｖｌをあらかじめ設定しておき、現在の自律移動装置の移動速度が速度閾値Ｖｌ以下であるかを判別する。移動速度が速度閾値Ｖｌ以下であればステップｓｔ２４に進み、移動速度が速度閾値Ｖｌ以下でなければステップｓｔ２３に進む。

ステップｓｔ２３では、センサ３のパン動作を行わず、通常動作のまま、ステップｓｔ２５に進む。

ステップｓｔ２４では、自律移動装置の移動速度が速度閾値Ｖｌ以下であるので、センサ３のパン動作などを行い、１８０°以上の計測範囲を確保して検出を行い、ステップｓｔ２５に進む。自律移動装置の移動速度が速度閾値Ｖｌ以下であれば、必ずこのシーケンスが行われ、センサ３の計測範囲が１８０°以上となされることにより、自律移動装置の出発時や、飛び出しを想定した一旦停止時など、全ての場合において、センサ３により、１８０°以上の計測範囲に亘る検出が行われる。したがって、図１３のステップｓｔ２に示したように、探索開始位置ｐ０を自律移動装置の前方の直近位置としても、飛び出し可能性区間１０６ａの検出を問題なく行うことができ、また、一旦停止後の再スタート時においても、飛び出し可能性区間１０６ａの検出を行うことができる。

ステップｓｔ２５においては、移動予定経路１０６及び速度計画の情報を機体制御Ｉ／Ｏモジュール１３に送り、ステップｓｔ１７に戻る。

なお、本発明に係る自律移動装置においては、画像処理の認識アルゴリズムが十分に高度なものであれば、カメラにより取得された画像に基づいて、前述したと同様に、飛び出し可能性区間１０６ａを検出することが可能である。

なお、前述した実施の形態においては、自律移動装置が車輌タイプの無人移動機構である場合を示しているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明における自律移動装置は、例えば、歩行タイプの無人移動機構であってもよい。

また、前述した飛び出し可能性区間を探索する手法については、自律移動装置のみならず、操縦者により操縦される有人の車両に搭載することにより、操縦者に警告を発する装置として構成することも可能である。

本発明に係る自律移動装置の外観構成を示す側面図である。 本発明に係る自律移動装置における制御ハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明に係る自律移動装置における制御ソフトウェア構成を示すブロック図である。 本発明に係る自律移動装置の移動障害物が存在する場合の移動状態を示す平面図である。 壁に囲まれた道における交差点のような、見通しの悪い状況を示す平面図である。 見通しの悪い状況におけるセンサによる計測状態を示す平面図である。 見通しの悪い状況における自律制御の移動制御に使用する地図の例を示す平面図である。 飛び出しの可能性のある領域の検出原理を示す平面図である。 （ａ）は、飛び出しの可能性がある領域の検出手法を示す平面図であり、（ｂ）は、実際に検出された地図を示す平面図である。 飛び出し発生区間を検出した後の本発明に係る自律移動装置の制御を示す平面図である。 本発明に係る自律移動装置が飛び出し可能性区間に近づいたときの様子を示す平面図である。 本発明に係る自律移動装置がブラインドコーナー（曲がった隧道など）を通過する状態を示す平面図である。 飛び出し可能性区間を探索する動作を示すフローチャートである。 飛び出し可能性区間の検出モジュールの動作を示すフローチャートである。 目標速度決定の関数の一例を示すグラフである。

符号の説明

１ 無人車
２ 制御手段
３ センサ
４ ＧＰＳ受信装置
１０１ 移動障害物
１０２ 固定障害物
１０３ 移動可能領域
１０４ 未計測領域
１０５ 境界
１０６ 移動予定経路
１０６ａ飛び出し可能性区間

Claims (2)

1. 移動可能となされた無人移動装置と、
   前記無人移動装置に搭載され、この無人移動装置の周囲の固定障害物及び移動障害物の有無を計測するセンサと、
   前記無人移動装置に搭載され、前記センサによる計測結果に基づいて前記固定障害物のない移動可能領域を検出して、この移動可能領域内において前記無人移動装置の移動予定路を決定し、前記無人移動装置を制御して前記移動予定路上を移動させるとともに、前記センサによる計測結果に基づいて前記移動障害物を検出して、この移動障害物の移動経路を予測して該移動障害物との衝突を回避させる制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、移動予定経路上の任意の点から直角方向に、前記固定障害物、または、前記移動障害物による未計測領域と前記移動可能領域とが接する境界が発見された場合には、前記任意の点から前記境界までの距離が、前記未計測領域から移動障害物が飛び出した後に衝突回避動作ができる余裕のある距離である場合を除いて、その探索の開始位置を飛び出し可能性区間とし、無人移動装置からみて飛び出し可能性区間が始まる位置までに、減速、または、停止できるように制動を行い、移動障害物を検出した場合には、停止状態を続け、移動障害物が存在しない場合には、当初の速度に復帰して、移動予定経路に沿った移動を再開する
   ことを特徴とする自律移動装置。
2. 移動可能な無人移動装置に搭載され周囲の固定障害物及び移動障害物の有無を計測するセンサによる計測結果に基づいて、前記無人移動装置の移動を制御する自律移動装置の制御方法であって、
   前記センサによる計測結果に基づいて前記固定障害物のない移動可能領域を検出し、この移動可能領域内において前記無人移動装置の移動予定路を決定し、
   前記センサによる計測結果に基づいて前記移動障害物を検出して、この移動障害物の移動経路を予測し、
   前記無人移動装置を制御して、前記移動障害物との衝突を回避させつつ、前記移動予定路上を移動させ、
   移動予定経路上の任意の点から直角方向に、前記固定障害物、または、前記移動障害物による未計測領域と前記移動可能領域とが接する境界が発見された場合には、前記任意の点から前記境界までの距離が、前記未計測領域から移動障害物が飛び出した後に衝突回避動作ができる余裕のある距離である場合を除いて、その探索の開始位置を飛び出し可能性区間とし、無人移動装置からみて飛び出し可能性区間が始まる位置までに、減速、または、停止できるように制動を行い、移動障害物を検出した場合には、停止状態を続け、移動障害物が存在しない場合には、当初の速度に復帰して、移動予定経路に沿った移動を再開する
   ことを特徴とする自律移動装置の制御方法。

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