JP5920743B2 - 自律移動装置および自律移動システム - Google Patents

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Description

本発明は、地図と、経路とを基に、自律移動する自律移動装置および自律移動システムの技術に関する。
近年、自律移動装置を用いた新しい自律移動システムとして、搭乗者が呼び出した自律移動装置や、待機している自律移動装置に搭乗し、目的地を指定することで搭乗者を自律走行で目的地まで搬送する自律移動システムが考えられている。
このような自律移動システムは、自律移動装置が人間の生活環境を走行するため、周囲の安全を確保する必要がある。特に、坂道での停車時において車輪が回転できないように、電磁ブレーキなどを用いた車輪ロック装置が一般的に備えられている。
しかし、このような車輪ロック装置を用いると、容易に動かすことができないため、牽引して自律移動装置を回収したり、また、通行者の邪魔にならない場所へ移動したりすることが容易にはできない。
このような問題への対応の一例として、特許文献1には、無励磁作動の電磁ブレーキによって車両停止時にモータの回転がロックされるが、モータのトルクを車輪に伝達するボルトなどの係止部材を外すことで車輪がモータに対して回転フリーとなり、車輪を用いて車両を移動可能にする車輪モータが開示されている。また特許文献2に記載の技術はモータからウォームギアを介して駆動輪にトルクを伝達している。そして、特許文献2に記載の技術において、車両停止時には駆動輪がロックされた状態となるが、外部からの操作で駆動輪を接地面から浮かせ、代わりに回転可能な受動輪を接地させることで車両を移動可能にする管内走行車が開示されている。
特開2001−30772号公報 特開平05−131922号公報
特許文献1,2に記載の技術を用いて自律移動装置をロック状態から走行可能にする場合、一旦自律移動装置が走行可能になると車輪を制動する手段がない。そのため、自律移動装置の移動作業中に勾配にさしかかると、自律移動装置が加速したり、逆に移動を終了する時に自律移動装置を停止できなかったりするなどといったことが生じる。このようなことから、移動作業中に作業者が自律移動装置から離れた場合、不用意な走行が発生することになり好ましくない。
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、不用意な走行が発生しない構成を有する自律移動装置および自律移動システムを提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は、車輪をロックする車輪ロック部と、外部から操作可能な操作部と、この操作部が操作されると車輪のロックを解除する車輪ロック解除部を有し、前記車輪ロック解除部は、前記操作部に所定以上の力が加わったときに前記車輪のロックを解除し、前記操作部に加わる力が所定未満のときは、前記車輪のロックを維持し、前記操作部は、外部からの力によって引かれている間、前記車輪ロック解除部が前記車輪のロックを解除し、前記引かれるのがやめられると、前記引かれる前の状態に戻ることで、前記車輪ロック解除部が前記車輪のロックを維持する取手として構成されており、前記車輪のロックが解除されるときに前記取手にかかる力より、前記自律移動装置を移動させる力の方が大きいことを特徴とする。また、前記操作部は、外部からの力によって押されている間、前記車輪ロック解除部が前記車輪のロックを解除し、前記押されるのがやめられると、前記押される前の状態に戻ることで、前記車輪ロック解除部が前記車輪のロックを維持するボタンとして構成されており、前記車輪のロックが解除されるときに前記ボタンにかかる力より、前記自律移動装置を移動させる力の方が大きいことを特徴とする。
その他の解決手段は、実施形態において適宜記載する。
本発明によれば、不用意な走行が発生しない構成を有する自律移動装置および自律移動システムを提供することができる。
本実施形態に係る自律移動システムの構成例を示す図である。 本実施形態に係る自律移動装置の構成例を示す図である。 第1実施形態に係る自律移動装置の具体的な構成例を示す図である。 第1実施形態に係る管制装置の構成例を示す図である。 自律移動装置の停止時における動作手順を示すフローチャートである。 自律移動装置の故障箇所・停止位置・停止手段・回収方法の関係をまとめた表である。 自律移動装置の停車位置を示す図である。 自律移動装置が故障した場合における動作手順を示すフローチャートである。 回収車が故障車の回収作業を開始するまでの手順を示すフローチャートである。 回収作業の様子を示す図である。 第2実施形態に係る自律移動装置の具体的な構成例を示す図である。 第2実施形態に係る自律移動装置の移動の様子を示す図である。 第3実施形態に係るセキュリティ部分を示す図である。 第4実施形態に係る故障車の停止方法を示す図である。 第5実施形態に係る故障車が牽引回収される際の動作を説明する図である。
次に、本発明を実施するための形態(「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
なお、本実施形態では、自律移動装置を用いた自律移動システムの概要と、そのシステム内で自律移動装置が故障した場合の処理の例を説明する。
[自律移動システム]
図1は、本実施形態に係る自律移動システムの構成例を示す図である。
自律移動システム10は自律走行によって搭乗者を目的地まで搬送する自律移動装置1と、自律移動装置1が主に待機するスペースを有する主要施設2と、自律移動装置1の状態を把握し配車情報を指示する管制局31に設置されている管制装置3とを有する。なお、自律移動装置1は、例えば一人乗りである。
ここで自律移動装置1の状態は、自律移動装置1の位置や速度、バッテリ残量、部品の故障有無などである。また、配車情報は各自律移動装置1の待機位置や搭乗者の呼出し位置、故障した自律移動装置1(以降、故障車と称する)の回収位置などである。
自律移動装置1は、搭乗者が使用しない時には主要施設2など、管制装置3が指示した適切な待機場所で待機している。搭乗者が自律移動装置1を呼び出すと、管制装置3は自律移動装置1を搭乗者の元へ移動させる。搭乗者が自律移動装置1に乗車し、目的地を設定し、案内開始操作を実行すると、自律移動装置1は目的地へ向けて自律走行する。
主要施設2は、例えば病院や空港、商業施設、娯楽施設といった、自律移動システム10の需要がある程度見込まれる施設を想定しているが、コンビニエンスストアや街中の駐車場の一角などであってもよく、自律移動装置1の使われ方によって新規に待機場所を設置したり、変更したりすることができる。
管制装置3は自律移動装置1から自律移動装置1の状態に関する情報を受信し、各自律移動装置1の位置と現在の配車情報などに基づいて、各自律移動装置1の新たな配車情報を各自律移動装置1に送信する。
搭乗者が本自律移動システム10を利用開始する時、搭乗者は待機中の自律移動装置1に乗車するか、主要施設2に備えられた予約端末や搭乗者所有のスマートフォンなどの端末で自律移動装置1を呼び出し、呼び出した自律移動装置1に乗車する。搭乗者が自律移動装置1の車内に設けられたディスプレイなどで目的地を指定し、ディスプレイなどに表示されている案内開始ボタンを操作すると、自律移動装置1は自律走行で現在位置から指定された目的地までの移動を開始する。移動中、自律移動装置1は搭乗者に対し、現在地や目的地までの時間、目的地周辺の地域情報などを適宜ディスプレイ表示や音声などで案内する。目的地に到着し、搭乗者が降車したことを重量センサやカメラなどで確認すると、自律移動装置1は管制装置3から受信した次の配車位置まで自律走行する。
[自律移動装置]
図2は、本実施形態に係る自律移動装置の構成例を示す図である。なお、図2において、実線がソフトウェアによって具現化する部分と、情報の送受信を示している。また、破線が機械的機構と、力学的な力の作用を示している。
自律移動装置1は、無線通信部102、環境認識部104、経路生成部106、走行処理部(停車処理部)108、駆動部110、制動部112、車輪114、車輪ロック部116、車輪ロック解除部118、操作部119、探索処理部120、回収処理部122、故障検知部124および地図データベース150を有している。
無線通信部102は、管制装置3との通信を行う。
環境認識部104は、環境情報を基に、自車位置の検出や障害物の検出を行う。
経路生成部106は、管制装置3からの配車指示を受け、自車の位置と地図データベース150の情報とから自車が移動する経路を生成する。また、経路生成部106は、環境認識部104から取得された障害物検出などの情報や、無線通信部102を介して管制装置3から得られる配車位置などの情報から、自律移動装置1が走行すべき軌道を生成する。
走行処理部108は、生成された経路と検知した障害物などの位置から走行制御をする。走行処理部108は、モータ410(図3)や、図示しないステアリングを制御することで、経路生成部106で生成された経路に自律移動装置1を追従させる。また一方で、走行処理部108は、環境認識部104から取得された情報や、モータ410の回転量や、電磁クラッチ418(図3)の状態などを基に、自律移動装置1の位置や速度などといった自律移動装置1の状態情報を生成する。そして、走行処理部108は、無線通信部102を介して生成した状態情報を管制装置3に送信する。
駆動部110は、走行処理部108の指令によって車輪114を駆動する。
制動部112は、走行処理部108の指令によって車輪114を制動する。
車輪114は、自律移動装置1に取り付けられ、自律移動装置1を移動させる。なお、車輪114は。モータ410(図3)による駆動力が伝達される駆動輪と、駆動力が伝達されない従動輪とがある。なお、車輪114は、無限軌道(クローラ)などを含むものとする。
車輪ロック部116は、自律移動装置1が停止した場合に車輪114の回転をロックする。
操作部119は、自律移動装置1の外部から操作できる場所に設けられており、この操作部119が操作されると、車輪ロック解除部118が車輪114のロックを解除する。
探索処理部120は、通信部102を介して基地装置3からの指令などを受け、走行処理部108に指令することで故障した自律移動装置1を探索する。また、探索処理部120は、探索の結果を管制装置3へ送信し、さらに管制装置3からの指示を受信する。探索処理の詳細は後記する。
回収処理部122は、探索処理部120から故障車を発見した旨の通知を受けると、探索処理部120から通知された故障車の位置を基に、走行処理部106を介して、故障車を回収するための処理を行う。回収処理の詳細は後記する。
故障検知部124は、自車の故障を検知すると、その旨を管制装置3へ通知するとともに、故障箇所を管制装置3へ通知する。故障検知部124は、モータ410の回転量や、電磁クラッチ418(図3)の状態などを監視することで、自律移動装置1の故障を検知し、故障箇所を特定する。
地図データベース150は、自律移動システム10が運用される範囲の地図情報を保持している。
図3は、第1実施形態に係る自律移動装置の具体的な構成例を示す図である。
自律移動装置1は無線装置402、環境センサ404、メモリ406、CPU(Central Processing Unit)408、モータ410、電磁クラッチ418、取手428、取手428を初期位置へ戻すためのばね420、ワイヤ422a,422b、てこ機構424およびギヤ426を有している。
無線装置402は管制装置3と無線通信を行い、管制装置3から配車位置情報をメモリ406へ送ったり、環境センサ404で取得した環境情報を基に算出される自己位置の情報や、自律移動装置1の状態に関する情報を管制装置3へ送信したりする。なお、無線装置402は、図2の無線通信部102に該当する。
環境センサ404は、GPS(Global Positioning System)や、エンコーダや、レーザレンジファインダや、ミリ波レーダや、超音波センサや、カメラなどといったセンサ類を含んでいる。環境センサ404は、自車の位置検出や、自車の周囲にある障害物の検出や、作業者や別の自律移動装置1の認識を行う。
ROM(Read Only memory)などのメモリ406には、図2の無線通信部102、環境認識部104、経路生成部106、走行処理部108、探索処理部120、回収処理部122、故障検知部124などのプログラムが格納されており、これらのプログラムがCPU408によって実行されることによって無線通信部102、環境認識部104、経路生成部106、走行処理部108、探索処理部120、回収処理部122、故障検知部124などが具現化する。
モータ410は、ギヤ426を介して車輪114に接続されており、走行処理部108(図2)の指令に応じてトルクを発生し、車輪114に駆動力を発生させる。ここでギヤ426は、モータ410から車輪114へトルクを伝達できるものであれば何でもよく、例えばシャフトやベルトやチェーンなどでもよい。ここで、モータ410と、ギヤ426が図2の駆動部110に相当する。
電磁クラッチ418は非励磁作動の装置であって、通電時にはソレノイド(不図示)によってクラッチが解放され、非通電時にはばね420で部品が押しつけられクラッチが噛み合う。トルクを伝達するギヤ426(複数のギヤで構成されている)のうち、一つのギヤ426の軸に電磁クラッチ418の回転軸を接続している。このようにすることで、電磁クラッチ418本体が車体部材に固定され、軸に電磁クラッチ418が接続されたギヤ426は電磁クラッチ418の非通電時には回転できなくなる。すなわち、自律移動装置1をモータ410のトルクによって移動させたい場合、つまり、自律移動装置1が移動のために車輪114のロックを解除する場合、CPU408の指令によって電磁クラッチ418が通電されることにより車輪114のロックが解除される。また、自律移動装置1が停止している状態では、電磁クラッチ418に通電せず車輪114の回転がロックされる。つまり、電磁クラッチ418は、車輪114を回転させないようにする、図2の車輪ロック部116に該当する。車輪ロック部116は電磁クラッチ418に限らず、自律移動装置1の停止時に駆動部110(図2)から車輪114へのトルク伝達を妨げるとともに車輪114をロックし、自律移動装置1の走行時はそれを解放できるものであれば何でもよく、例えば自律移動装置1の停車中はギヤ426や図示しないベルトのトルク伝達系を挟み込んで固定する機構としてもよい。
ここで、電磁クラッチ418と、ギヤ426が図2の制動部112に相当する。
取手428は自律移動装置1の外部から操作できる位置に取り付けられており、ワイヤ422a,てこ機構424、ワイヤ422bを介して電磁クラッチ418のソレノイド(不図示)に接続されている。すなわち、車体外部から取手428が引っ張られることによって、ソレノイドの代わりにワイヤ422bによって、ソレノイドと同じ方向の力が電磁クラッチ418内に発生する。これにより、電磁クラッチ418が解放される。これにより、電磁クラッチ418が通電されなくても、車輪114のロックの解除が可能となる。また、取手428を引っ張ることがやめられると、電磁クラッチ418内のばね420の力によって再びクラッチが噛み合い、車輪114は回転不能にロックされる。つまり、取手428が操作中であるときには、車輪114のロックが解除され、取手428が非操作中のときには、車輪114がロックされる。この際、取手428もワイヤ422a,422bに引っ張られて元の位置に戻る。取手428は、例えば自律移動装置1の重心と同じ高さなど、自律移動装置1を牽引した時に移動し易いように、移動方向に力が作用し易い位置に取り付けられていることが望ましいが、これに限らない。
本実施形態では、取手428は自律移動装置1の前面下方に設置されているものとするが、後方などに設置されてもよい。
なお、てこ機構424は、取手428と電磁クラッチ418に接続されたワイヤ422a、ワイヤ422bの間にあり、力の方向を変化させる。
ここで、取手428が図2の操作部119に相当し、ワイヤ422a,422b、てこ機構424が、図2の車輪ロック解除部118に該当する。
図4は、第1実施形態に係る管制装置の構成例を示す図である。
管制装置3は、無線通信部302、配車位置管理部304、状態管理部306および配車情報データベース350を有する。
無線通信部302は、自律移動装置1との通信を行う。
配車位置管理部304は、自律移動装置1状態と、現在の配車情報に基づき各自律移動装置1の新たな配車位置を算出する。具体的には、配車位置管理部304は、状態管理部306と配車情報データベース350から情報を受け取り、この情報に含まれている各主要施設(図1)2における需要台数と各自律移動装置1の位置に基づき、配車情報を生成する。配車位置管理部304は、例えば自律移動システム10全体としてバッテリ消費量が最も少なくなるように各自律移動装置1の配車位置を最適化することによって、配車情報を生成する。そして、配車位置管理部304は、無線通信部302を介して自律移動装置1に生成した配車情報を指示する。
状態管理部306は、自律移動装置1の状態を記憶・管理する。なお、自律移動装置1は無線通信部102を介して、管制装置3の無線通信部402へ自車の位置や速度、バッテリ残量、自律移動装置1の故障情報などを送信している。さらに、状態管理部306は自律移動装置1の故障検知部124から故障した旨の通知をうけると、故障車の位置を特定、または、故障車の存在範囲を算出し、故障車を回収する自律移動装置1(以降、回収車と称する)に通知する。
配車情報データベース350は、状態管理部306において、日々の自律移動システム10の利用状況から統計的に算出された自律移動装置1の各主要施設2における需要情報を保持している。
なお、図示しないHD(Hard Disk)などにプログラムが格納されており、このプログラムがRAM(Random Access Memory)などのメモリ312に展開され、CPU314によって実行されることにより、配車位置管理部304および状態管理部306が具現化する。
[停車および回収方法]
次に、図1〜図4を参照しつつ、図5〜図10を用いて自律移動装置1の停車時における動作手順およびその回収方法について説明する。
図5は、自律移動装置の停止時における動作手順を示すフローチャートである。
ここでの「停止」とは、故障時を含むが、故障時だけでなく、障害物が道路をふさいでいる場合における緊急停止などの停止も含む。
まず自律移動装置1が停止する(S101)と、車輪ロック部116が前記した機構により車輪114をロックする(S102)。
車輪114がロックされた状態で、操作部119(取手428)が操作されると(S103→Yes)と、車輪ロック解除部118が車輪114のロックを解除する(S104)。
操作部119の操作がやめられると(S103→No)、再び車輪ロック部116が車輪114をロックする(S102)。つまり、車輪ロック解除部118は、車輪ロック部116による車輪114のロックを維持する。
次に、停止の具体例として、自律移動装置1に異常が発生し、街中で故障停止した状況での対応について説明する。ここで故障した自律移動装置1は故障箇所を修理しない限り自律で走行できないものとする。そのため故障車の回収作業を行う必要がある。回収先は自律移動装置1のベースステーションや、主要施設2のうちで修理手段を備えているものなどが挙げられる。
故障発生の判断は、環境センサ404やモータ410などから取得した信号が異常値を示すかどうかに基づき故障検知部124が判定する。例えば、故障検知部124がモータ410に流れる電流をモニタリングし、通常出力される電流値から大きく外れている場合(モータ410の目標電流値と、モータ410へ実際に供給される電流値とが大きくかけはなれているときなど)はモータ410が異常であると走行処理部108が判断する。
故障発生時の自律移動装置1の停止位置・停止手段・回収方法は故障箇所によって異なる。
図6は、自律移動装置の故障箇所・停止位置・停止手段・回収方法の関係をまとめた表である。
例えば、符号601に示すように、無線装置402が故障した場合、環境認識部104が障害物や路肩を検知することによって、自律走行することが可能である。そこで、走行処理部108は、図7(a)に示すように故障車(自律移動装置1)を道路701の路肩に移動させる(停止位置:路肩)。その後、走行処理部108は、制動部112および車輪ロック部116を用いて停止する(停止手段:制動部/車輪ロック部)。このように路肩に移動させることで、他の自律移動装置1や通行者の邪魔になりにくくすることができる。なお、回収方法については、後記して説明する。
符号602に示すように、環境センサ404や、図示しないバッテリが故障した場合、自律走行することが不可能である。そこで、走行処理部108は、図7(b)に示すように故障した自律移動装置1を、その場で制動部112および車輪ロック部116を用いて停止させる(停止位置:その場、停止手段:制動部/車輪ロック部)。
符号603に示すように、駆動部110が故障した場合、走行そのものが不可能であるので、走行処理部108は、その場で制動部112および車輪ロック部116を用いて、自律移動装置1を停止させる(停止位置:その場、停止手段:制動部/車輪ロック部)。
符号604に示すように、制動部112が故障した場合、そのまま走行すると下り坂などにかかってしまうおそれがあるので、走行処理部108は、その場で車輪ロック部118を用いて、自律移動装置1を停止させる(停止位置:その場、停止手段:車輪ロック部)。これは、制動部112が故障した場合、自律移動装置1が走行することは望ましくないため、走行処理部108は、その場で車輪ロック部116を用いて自律移動装置1を停止させる。
符号605に示すように、車輪ロック部116が故障した場合は以下の2通りが考えられる。(1)車輪ロック部116が車輪114をロックした状態で故障した場合、走行自体が不可能であるため、走行処理部108は、制動部112を用いて、その場で停止させる(停止位置:その場、停止手段:制動部)。(2)車輪114がロックされていない状態での故障の場合、自律走行が可能であるので、走行処理部108は、環境認識部104からの情報などを基に路肩に移動し、車輪114がロックされていないと車体が動き出してしまうような坂道などを避けて停止する(停止位置:路肩)。このとき、走行処理部108は、制動部112を用いて自律移動装置1を停止させる(停止手段:制動部)。坂道などを避けて停止させることは、環境認識部104からの情報などを基に行われる。
なお、故障箇所が複数あり、その場での停止と路肩に移動して停止の条件が重なった場合(例えば、無線装置402と、駆動部112とが同時に故障した場合)、その場での停止が優先される。また、走行処理部108は、路肩によせて停車させることができるようであれば、そのような措置をとる。
このように、自律移動装置1の故障箇所に応じて、停車位置を選択する、具体的には、その場で停車するか、路肩に移動して停車するかを判定することで、通行人などへの影響を最小限に抑えた停車を行うことができる。
次に、故障した自律移動装置1の回収方法について説明する。
故障した自律移動装置1の回収方法は故障箇所に応じて異なる。
符号601,602に示すように、無線装置402、あるいは環境センサ404やバッテリ(不図示)が故障した場合、牽引による回収が行われる(回収方法:牽引)。一方、符号603〜605に示すように、駆動部110、制動部112、車輪ロック部116が故障した場合は車輪114が正常に回らない可能性があり、牽引による回収は不可能であるため、トラックなどの荷台に積み込んで回収を行う(回収方法:積込)。ここで故障した自律移動装置1を牽引して回収を行う場合、自律移動システム10における別の自律移動装置1の自律走行により回収作業を行う。ただし、有人の自動車による牽引や、他の手段によって牽引を行うことが必要あるいは効率的である場合には、そのような処置をしてもよい。
図8は、自律移動装置が故障した場合における動作手順を示すフローチャートである。
図8は、図6のフローチャートにおいて、停止が故障による停止であった場合における具体的な動作手順を示すフローチャートである。
故障発生時には、図8に示すフローチャートに示すように、自律移動装置1が管制装置3に通知を行う。すなわち、故障検知部124が故障を検知すると(S201)、故障検知部124は、無線通信部102が使用可能か否かを判定する(S202)。
ステップS202の結果、無線通信部102が使用可能である場合(S202→Yes)、走行処理部108は、管制装置3に自車の故障待機場所を送信し(S203)、図6に示すように、故障箇所に応じて、その場で停止または路肩に移動して停止し、回収車を待機する(S204)。管制装置3への待機場所の送信は、待機場所に移動してから行ってもよい。
ステップS202の結果、無線通信部102が使用不可能である場合(S202→No)、走行処理部108は、そのままその場または路肩に自律移動装置1を移動させて待機する(S204)。管制装置3に待機場所を送信しない場合、以下の手法で管理装置3は故障車の位置を判定する。管制装置3の状態管理部306は、常に自律走行装置3の位置情報を記録している。そして、一定時間以上、自律移動装置1からの位置を受信できなければ、管制装置3の状態管理部306は、その自律移動装置1が送信してきた最後の位置情報と、位置情報を受信してからの経過時間、および故障した自律移動装置1に送信していた配車情報に基づいて故障した自律移動装置1の存在範囲を推定する。
このように、管制装置3は、故障車から送信される位置情報や、自律移動装置1からの通信履歴に基づく推定位置により、故障車の存在範囲を把握する。そして正常に機能している自律移動装置1のうち、作業者に対する配車の優先度が低いものを回収用の自律移動装置1(回収車)として故障車の元へ配車する。
図9は、回収車が故障車の回収作業を開始するまでの手順を示すフローチャートである。
まず、回収車として配車された自律移動装置1は管制装置3から与えられる故障車の存在範囲情報を基に故障車を探索する。
回収車(自律移動装置1)の探索処理部120は環境認識部104を用いて自律移動装置1を探索する(S301)。このとき、回収車は、まず、正常・故障の区別なく、自律移動装置1を探索する。自律移動装置1を探索する方法としては、例えば回収車の探索部120は、様々な方向からのカメラ画像やレーザ測定装置による形状を記憶する。そして、回収車の探索部120は、カメラやレーザレンジファインダによりマッチングを行う方法などを用いて、物体が自律移動装置1であるか否かを判定する。例えば、自律移動装置1(反射板は、外部から見えやすい位置、例えば、自律移動装置1の上部に所定のパターンを描いた反射板を設置されており、回収車が光を出し、反射板からの所定のパターンに従った反射光をカメラで取得し、判別することで探索する方法などが考えられる。このような手法を用いれば、探索される自律移動装置1の電源を必要としない。
次に、回収車の探索処理部120は、発見した自律移動装置1が故障車であるか否かを判定する(S302)。例えば、正常に運行中の自律移動装置1の前面に緑のランプを点灯し、故障車は赤のランプを点灯するようにし、回収車の探索処理部120がその色をカメラで認識するといった方法などがある。もし電気系統が故障している場合は赤のランプも消灯することになるが、ランプが消灯している場合、回収車の探索処理部120は、故障車と判断すればよい。また、このようなランプ以外にも、電光掲示板、ディスプレイなどで正常・故障が表示され、回収車の探索処理部120が、これらを基に正常・故障を認識する方法も考えられる。例えばディスプレイに「故障中」と表示される場合、回収車のみならず一般の通行者なども故障車が故障停止中であることを認識でき、故障車の傍を通行する際の安全性を向上させることができるといったメリットがある。
ステップS302の結果、故障車である場合(S302→Yes)、探索処理部120が回収処理部122へ故障車を発見した旨の通知と、故障車の位置を通知し、回収処理部122が故障車の回収作業を行う(S303)。
図10は、回収作業の様子を示す図である。
自律移動装置1には牽引装置(牽引部)430が取り付けられている。この牽引装置430は図3には図示していないが、図10に示すように自律移動装置1の後部に設置されている。牽引装置430は、故障車1b(自律移動装置1)を牽引できるよう、自律移動装置1の取手428に牽引装置430の先端が差し込まれると引っかかる構造になっている。牽引装置430により回収車1a(自律移動装置1)が故障車1bに自動的に接続するために、回収車1aの回収処理部122は、まず故障車1bの前面を図示しないカメラなどで検出する。その後、回収車1aの回収処理部122は、自車を故障車1bの前方で、故障車1bと同じ向きに並ばせる。そして、回収車1aの回収処理部122は、自車を故障車1bの前面に向って、後ろ向きに接近させ、牽引装置430を伸展させて、牽引装置430を故障車1bの取手428に接続する。その状態で回収車1aが前進して、故障車1bをゆっくりと牽引し始めると、取手428が引っ張られることによって、故障車1bの車輪114のロックが外れる。これにより、回収車1aは、故障車1bを牽引することができる。このような動作を実現するために、車輪114のロックが外れる力と、自律移動装置1(故障車1b)を移動するのに必要な力が、以下の式(1)の関係となるようにする。
取手428を引いて車輪114のロックが外れる力<自律移動装置1を移動させるのに必要な力 ・・・ (1)
ここで、右辺の「自律移動装置1を移動させるのに必要な力」は、自律移動装置1の転がり抵抗力や摩擦力によって決定される。このようにすることで、もし、回収車1aが停止したり、牽引装置430が誤って取手428から外れてしまったりした場合、前記した構造により、取手428は元の状態に戻り、車輪114のロックが再びかかって故障車1bは停止する。牽引装置430を接続する時、回収処理部122は、故障車5の前方にある程度の間隔を開けて自車を停車させ、モータ410などのアクチュエータを使用して牽引装置430を回収車1aの後方に伸展し、故障車1bの取手428に接続させる。
このような牽引装置430を有することで、人手を使用することなく、故障車1bの回収が可能となる。
図9の説明に戻る。
ステップS302の結果、故障車ではない場合(S302→No)、回収車は、故障車1bを発見できない旨の情報を管制装置3へ送信する。
故障車を発見できない旨の情報を受信した管制装置3は、すべての存在範囲で探索が終了したか否かを判定する(S304)。
すべての存在範囲で探索が終了していない場合(S304→No)、管制装置3の状態管理部316は、回収車から送信される回収車の位置情報を基に、探索が終了した範囲を認識し、探索を行っている間に故障車の存在範囲を次第に限定し(S305)、自律移動システム10は、ステップS301に処理を戻す。つまり、管制装置3の状態管理部316は、一度探索した範囲を除外した存在範囲情報を回収車に送り続ける。
すべての存在範囲で探索が終了した場合(S304→Yes)、つまり、すべての存在範囲で故障車を発見することができなかった場合、回収車が故障車に接近したにも関わらず認識できなかった可能性があるため、管制装置3は、再度最初の故障車の存在範囲に基づき回収車に再探索を指示する(S306)。あるいは、実際は最初の故障車の存在範囲の外に故障車がいる可能性も考えられるため、管制装置3の状態管理部316は、存在範囲を拡張して再探索を回収車に行わせもよい。
このように、回収車を配車し、回収車の探索処理部120が故障車を探索するようにすることで、自律移動装置1を回収車として利用することが可能となり、人手を使用することなく、故障車を回収することができる。
本実施形態によれば、車輪114をロックする車輪ロック部116と、操作部119(取手428)が操作されているとき、車輪114のロックを解除する車輪ロック解除部118を有することで、停車して車輪114がロックされている自律移動装置1の移動を容易にし、かつ、操作中以外では車輪114をロックすることで、安全性を向上させることができる。
さらに、操作部119に所定以上の力が加わったときに車輪114のロックを解除し、操作部119に加わっている力が所定未満のときは、車輪114のロックを解除しない(ロックを維持する)ことで、不用意に自律移動装置1が移動してしまうのを防止することができる。
また、操作部119に所定以上の力が加わったときに車輪114のロックを解除し、操作部119に加わっている力が所定未満のときは、車輪114のロックを解除しないことで、回収車がブレーキをかけたとき、車輪ロック部116にかかる力が緩むので、おのずと故障車の車輪114がロックされ、適切な牽引がなされる。
自律移動装置1は、単独で自律走行するため、故障で停止した際に、作業員が故障・停止場所へ向う必要があるなど、作業車の負担が大きい。
本実施形態によれば、他の自律移動装置1を利用した回収が可能となるため、作業員の負担が軽減されるという効果も有する。
[第2実施形態]
次に、図11、図12を参照して、本発明に係る第2実施形態を説明する。
第2実施形態では、自律移動装置1が故障停止した際、道の中央付近や、路肩でも建物の出入り口などで停止したため、すぐ移動が必要な場合に、人の手で簡単に故障車を移動することができる構成を有する。なお、自律走行装置の具体的な構成以外の自律移動システム10の構成および処理は、第1実施形態と同様であるので、図面および説明を省略する。
図11は、第2実施形態に係る自律移動装置の具体的な構成例を示す図である。
なお、図11において、図3と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
第2実施形態に係る自律移動装置1Aは、第1実施形態に係る自律移動装置1の構成に加え、操作部119(図2)として、自律移動装置1A後方のボタン432が設置されている。そして、ボタン432に関連した構成として、てこ機構424bと、ワイヤ422cがある。つまり、取手428が操作部119(図2)に相当し、ワイヤ422a,422b、てこ機構424が車輪ロック解除部118(図2)に相当するのに加えて、ボタン432が操作部119に相当し、てこ機構424b、ワイヤ422cが車輪ロック解除部118に相当している。
ボタン432は自律移動装置1A後方の外部から操作できる位置に設置されている。ボタン432は、てこ機構424bと、ワイヤ422cを介して電磁クラッチ418がソレノイド(不図示)によって動作する部品に接続されている。すなわち、自律移動装置1Aの外部からボタン432が押されることによって、電磁クラッチ418に通電しなくても、ソレノイドの代わりにワイヤ424cによってソレノイドと同じ方向の力を電磁クラッチ418に発生させクラッチを解放することができる。これにより、作業者がボタン432を押すことで、車輪114のロックを解除することが可能である。
また、作業者がボタン432を押すことをやめると、電磁クラッチ418内のばね(図図示)の力によって再びクラッチが噛み合い、車輪114は回転不能にロックされる。この際、ボタン432もワイヤ422cによって元の位置に戻る。ボタン432は、例えば自律移動装置1Aの重心と同じ高さなど、自律移動装置1Aの移動方向に力が作用し易い位置に取り付けられていることが望ましい。
このような構成の自律移動装置1Aに異常が発生し、故障停止した状況を考える。第1実施形態で記載したように、自律移動装置1Aは故障停止する際に自律走行可能な場合については路肩に移動してから停止し、不可能な場合はその場で停止する。この際、その場でも路肩でも、停止する位置によっては通行者や他の自律移動装置1Aの邪魔になる場合があり、自律移動装置1Aを押して数メートルだけでも移動したい場合がある。この時、車輪114にロックがかかった状態では移動できない。
このような場合、図12に示すように、作業者4がボタン432を押し、そのまま自律移動装置1Aを押すことによって、自律移動装置1Aの車輪114のロックを解除すると同時に自律移動装置1Aを移動することが可能になる。このような動作を実現するために、車輪114のロックが外れる力と、自律移動装置1Aを移動するのに必要な力が、以下の式(2)の関係となるようにする。
ボタン432を押して車輪114のロックが外れる力<自律移動装置1Aを移動させるのに必要な力 (2)
ここで、「自律移動装置1Aを移動させるのに必要な力」は、第1実施形態と同様に決定される。
自律移動装置1Aの移動を終了する際は、作業者4がボタン432を放すと、前記した構造により、車輪114のロックが再びかかる。このような構造にすることにより、自律移動装置1Aが作業者4の手を離れて不用意に走行してしまうことはない。また、下り坂に差し掛かるなどして自律移動装置1Aが作業者4の意思と無関係に加速してしまった場合などでも、作業者4の手がボタン432から離れた瞬間、車輪114のロックがかかり、自律移動装置1Aが停止するので安全性を向上させることができる。
なお、第2実施形態において、図11の取手428、ワイヤ422a、てこ機構424、ワイヤ422bが省略されてもよい。
第2実施形態によれば、道の中央付近や、路肩でも建物の出入り口などで自律移動装置1Aが停止したため、すぐ移動が必要な場合に、人の手で簡単に故障した自律移動装置1Aを移動することができる。
[第3実施形態]
次に、図13を参照して、本発明に係る第3実施形態を説明する。
自律移動装置1A後部のボタン432を押すことで、誰でも自律移動装置1Aの移動が簡単にできてしまうと、盗難などのおそれがある。そのため、第3実施形態ではボタン432の操作にセキュリティを設ける場合を考える。
図13は、第3実施形態に係るセキュリティ部分を示す図である。
図13(a)は第3実施形態に係る自律移動装置を後方から見た図である。図13(a)に示すように、ボタン432の横に、ダイヤルロック付扉440が設けられている。また、図13(b)は自律移動装置1Bの後部を上から見た透視図である。作業者がダイヤルロック付扉440を開くと、その中には手動で操作可能なスライドピン444が備えられている。スライドピン444はボタン432の一部に噛み合っており、ボタン432の移動を妨げる。
ダイヤルロック付扉440の外部に設けられているダイヤル446を回すことで、作業者は暗証番号を入力する。暗証番号が一致するとダイヤルロック付扉440のロックが解除される。ロックが解除された後、作業者がダイヤルロック付扉440を開け、スライドピン444をボタン432の動きを妨げない位置に移動することで、ボタン432が操作可能となる。
なお、ダイヤルロック付扉440、スライドピン444およびダイヤル446がセキュリティ部に相当する。
また、ダイヤルロック付扉440、スライドピン444およびダイヤル446以外の自律移動システム10の構成および処理は、第2実施形態と同様であるので、図面および説明を省略する。
このようにすることにより、ダイヤルロック付扉440に正しい暗証番号が入力され、スライドピン444が移動されない限り、ボタン432を操作することができない。従って、自律移動装置1Bを誰でも容易に移動することはできなくなる。つまり、セキュリティ性が向上する。ただし、暗証番号は例えば自律移動装置1Bに記されたコールセンタの電話番号に連絡をすることで比較的容易に教えてもらうことができる。この際、問い合わせた人の身分や連絡先などと引き換えに暗証番号が案内されることで、盗難を防ぐようにしてもよい。
なお、第3実施形態において、セキュリティ部がダイヤルロック付扉440、スライドピン444およびダイヤル446で構成されるとしたが、これに限らず、例えば、携帯電話や、スマートフォンなどをかざしたり、所定の電磁波を発する機器をかざしたりすることで、ボタン432が操作可能になる構成としてもよい。
[第4実施形態]
次に、図14を参照して、本発明に係る第4実施形態を説明する。
本実施形態では、第1〜第3実施形態の自律移動システム10において故障車の故障箇所が無線通信部402(図2)であった場合に、回収車による故障車の探索を容易にするための手法である。なお、第4実施形態において、自律移動システム10の構成および処理は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
図14は、第4実施形態に係る故障車の停止方法を示す図である。
自律移動装置1には、所定パターンの反射板(通知部)450が、例えば上部に取り付けられている。反射板450は通常走行時には前方を向いている。そして、故障検知部124(図2)が故障を検知し、路肩に移動を開始する際においても自律移動装置1の反射板450も前方を向いている。自律移動装置1が路肩へ移動すると、自律移動装置1の走行処理部108は故障を検知した位置の方向へ反射板450を向ける。または、自律移動装置1の走行処理部108は、最後に自車の位置を管制装置3に送信した地点の方向へ反射板450を向けるようにしてもよい。これに対し回収車の探索処理部120は発光部(不図示)から光を周囲に発光し、カメラ(不図示)で反射板450による反射パターンを探索する。このようにすることで、回収車は故障車を探索する。
第4実施形態によれば、故障車が無線通信部402の故障で管制装置3に故障待機位置を送信できなかった場合であり、かつ、回収車は管制装置3から与えられる故障車の最後の位置情報を基に探索を行った場合でも、故障車が回収車から認識され易い方向に目印として反射板450を向けているため、回収車が故障車を発見しやすくなる。
なお、本実施形態では反射板450を用いているが、これに限らず、例えば、電光掲示板のように、一定パターンで光を点滅させるようなものでもよい。
[第5実施形態]
次に、図15を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。
第5実施形態では、第1〜第4実施形態の自律移動システム10において故障車が牽引回収される場合に、周囲に衝突することを防止するための方法を説明する。
図15は、第5実施形態に係る故障車が牽引回収される際の動作を説明する図である。
まず、管制装置3は自律移動装置1の故障を検知すると、回収作業のために回収車1a(自律移動装置1)と安全確認車1c(自律移動装置1)の少なくとも2台を故障車1b(自律移動装置1)のところへ配車する。そして、回収車1aが故障車1bを発見すると、回収車1aは第1実施形態で記載した方法で故障車1bを接続し、牽引する。牽引中、安全確認車1cは故障車1bの後ろについて走行する。回収作業中、回収車1aはカメラなどの環境認識部104(図2)によって故障車1bの前方、および、側面前方における障害物との衝突を監視する。一方、安全確認車1cは故障車1bの後方、および、側面後方の障害物との衝突を監視する。
回収車1aにより故障車1bの衝突が予測された場合、回収車1の走行処理部108(図2)は停止するとともに安全確認車1cへ管制装置3を介して停止命令を送信する。同様に、安全確認車1cにより故障車1bの衝突が予測された場合、安全確認車1cの走行処理部108(図2)は管制装置3を介して回収車1aへ停止命令を送信するとともに安全確認車1cも停止する。
第5実施形態によれば、回収作業中における故障車1bの周囲への衝突を防止することができる。このようにすることで、回収作業中あるいは故障車1bの牽引中における安全性を向上させることができる。
なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した各構成、機能、経路生成部106、走行処理部108、探索処理部120、回収処理部122、地図データベース150、配車位置管理部304、状態管理部306、配車データベース350などは、それらの一部またはすべてを、例えば集積回路で設計することなどによりハードウェアで実現してもよい。また、図3、図4および図11で示すように、前記した各構成、機能などは、CPU408,314などのプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、図3、図4および図11に示すようにメモリ406,312に格納すること以外に、SSD(Solid State Drive)などの記録装置、または、IC(Integrated Circuit)カードや、SD(Secure Digital)カード、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
1 自律移動装置
2 主要施設
3 管制装置
10 自律移動システム
31 管制局
102 無線通信部(自律移動装置)
104 環境認識部
106 経路生成部
108 走行処理部(停車処理部)
110 駆動部
112 制動部
114 車輪
116 車輪ロック部
118 車輪ロック解除部
119 操作部
120 探索処理部
122 回収処理部
124 故障通知部
150 地図データベース
302 無線通信部(管制装置)
304 配車位置管理部
306 状態管理部
350 配車データベース
402 無線装置
404 環境センサ
406 メモリ(自律移動装置)
408 CPU(自律移動装置)
410 モータ
418 電磁クラッチ
420 ばね
422a,422b,422c ワイヤ(車輪ロック解除部)
426 ギヤ
428 取手(操作部)
424,424b てこ機構(車輪ロック解除部)
430 牽引装置(牽引部)
432 ボタン(操作部)
440 ダイヤルロック付扉(セキュリティ部)
444 スライドピン(セキュリティ部)
446 ダイヤル(セキュリティ部)
450 反射板(通知部)

Claims (11)

  1. 停車時に車輪をロックする車輪ロック部と、
    自律移動装置の本体の外部から操作できる場所に設けられている操作部と、
    外部からの力により前記操作部が操作されるときに前記車輪のロックを解除する車輪ロック解除部と、を有し、
    前記車輪ロック解除部は、前記操作部に所定以上の力が加わったときに前記車輪のロックを解除し、前記操作部に加わる力が所定未満のときは、前記車輪のロックを維持し、
    前記操作部は、外部からの力によって引かれている間、前記車輪ロック解除部が前記車輪のロックを解除し、前記引かれるのがやめられると、前記引かれる前の状態に戻ることで、前記車輪ロック解除部が前記車輪のロックを維持する取手として構成されており、
    前記車輪のロックが解除されるときに前記取手にかかる力より、前記自律移動装置を移動させる力の方が大きい
    ことを特徴とする自律移動装置。
  2. 他の自律移動装置における前記取手に取り付けられることで、当該他の自律移動装置を牽引可能な牽引部を有する
    ことを特徴とする請求項に記載の自律移動装置。
  3. 停車時に車輪をロックする車輪ロック部と、
    自律移動装置の本体の外部から操作できる場所に設けられている操作部と、
    外部からの力により前記操作部が操作されるときに前記車輪のロックを解除する車輪ロック解除部と、を有し、
    前記車輪ロック解除部は、前記操作部に所定以上の力が加わったときに前記車輪のロックを解除し、前記操作部に加わる力が所定未満のときは、前記車輪のロックを維持し、
    前記操作部は、外部からの力によって押されている間、前記車輪ロック解除部が前記車輪のロックを解除し、前記押されるのがやめられると、前記押される前の状態に戻ることで、前記車輪ロック解除部が前記車輪のロックを維持するボタンとして構成されており、
    前記車輪のロックが解除されるときに前記ボタンにかかる力より、前記自律移動装置を移動させる力の方が大きい
    ことを特徴とする自律移動装置。
  4. 所定の操作を行うことによって、前記ボタンを操作可能となるセキュリティ部を
    さらに有することを特徴とする請求項に記載の自律移動装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の自律移動装置と、
    前記自律移動装置の状態を監視し、前記自律移動装置に指示を送信する管制装置と、
    を有する自律移動システム。
  6. 前記自律移動装置は、
    前記自律移動装置自身における故障を検知したとき、前記故障箇所に応じて停車位置を選択する停車処理部を有する
    ことを特徴とする請求項に記載の自律移動システム。
  7. 前記自律移動装置は、
    周囲の環境情報を取得する環境認識部を有し、
    前記停車処理部が、前記停車位置の選択の結果、路肩へ移動して停車することを選択したとき、
    前記停車処理部は、
    前記環境認識部が取得した環境情報を基に、自律移動装置自身を路肩へ移動させて、停車させる
    ことを特徴とする請求項に記載の自律移動システム。
  8. 前記自律移動装置は、
    故障して停車している他の自律移動装置を探索する探索処理部を有し、
    前記管制装置は、
    前記故障して停車している自律移動装置から、故障して停車している旨の通知を受けると、
    前記故障して停車している自律移動装置の位置に関する情報を、前記探索処理部へ送信する
    ことを特徴とする請求項に記載の自律移動システム。
  9. 前記自律移動装置は、
    周囲に対して、自律移動装置自身が故障中であることを示す通知部を有し、
    前記探索処理部は、
    前記通知部からの通知を基に、前記故障して停車している他の自律移動装置を探索する
    ことを特徴とする請求項に記載の自律移動システム。
  10. 前記自律移動装置は、
    外部からの力によって引かれている間、前記車輪ロック解除部が前記車輪のロックを解除する取手を前記操作部として有しており、
    周囲の環境情報を取得する環境認識部と、
    他の自律移動装置における前記取手に取り付けられることで、当該他の自律移動装置を牽引可能な牽引部と、
    前記牽引部によって、前記他の自律移動装置を牽引しつつ走行しているとき、前記環境認識部によって、取得した前記環境情報を基に、障害物を検知する探索処理部と、
    を有することを特徴とする請求項に記載の自律移動システム。
  11. 前記自律移動装置は、
    周囲の環境情報を取得する環境認識部を有し、
    他の自律移動装置が、故障している自律移動装置を牽引しているとき、前記故障している自律移動装置の後方を、前記環境認識部によって、取得した前記環境情報を基に、障害物を検知しつつ走行する
    ことを特徴とする請求項10に記載の自律移動システム。
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