JP7375711B2 - 自動走行カート - Google Patents

Description

本発明は、人、荷物、或いはその両方を運搬の対象に含む自動走行カートに関する。

特許文献１には、車室内事故を防止する車内事故防止システムに関する発明が記載されている。この車内事故防止システムは、車室内に設置された全方位カメラの撮影内容に基づいて設定された観察領域における危険性を判断し、その判断結果に応じて警報を通知するものである。このように、車内事故に対する安全策については、かねてより様々な提案がなされている。

特開２０１６－１０７８１７号公報

ところで、本出願に係る出願人は、自動運転技術を利用した自動走行カートについての開発を進めている。この自動走行カートは、人、荷物、或いはその両方を運搬の対象に含み、目的地までの運転は全て自動で行われる。自動走行カートの利便性を高める上では、運搬対象が載るデッキへのアクセス性を確保することが大事である。つまり、運搬対象が人であるなら、人がデッキ上に簡単に乗ることができ、且つ、デッキから簡単に降りられるようにしたい。また、運搬対象が荷物であるなら、荷物をデッキに簡単に載せることができ、且つ、荷物をデッキから簡単に降ろせるようにしたい。ただし、アクセス性を良くすれば、その分、乗員や荷物に対するガードが緩くなるおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、デッキへの運搬対象のアクセス性が良く、且つ、アクセス性を良くしたことで生じるマイナス面への対策もとられている自動走行カートを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る自動走行カートは、人、荷物、或いはその両方を運搬の対象に含み、それら運搬対象を載せるデッキと、デッキからの運搬対象の消失を検知する検知装置とを備える。デッキは、デッキへの運搬対象のアクセス性を良くするため、周囲の少なくとも一部が開放されている。また、本発明に係る自動走行カートは、検知装置によって運搬対象の消失が検知された場合、運搬対象の運搬のための走行制御を停止する制御装置を備える。

上記の構成によれば、デッキの周囲の少なくとも一部を開放することで、デッキへの運搬対象のアクセス性を良くすることができる。また、デッキの周囲の少なくとも一部を開放したため、走行中に運搬対象が消失するおそれがあるが、運搬対象の消失が検知された場合には運搬対象の運搬のための走行制御が停止される。つまり、本発明に係る自動走行カートでは、アクセス性を良くしたことで生じるマイナス面への対策はしっかりととられている。

運搬対象の消失を検知する検知装置は、デッキの荷重を計測する荷重センサを含んでもよい。その場合、検知装置は、荷重の変化或いは荷重の単位時間当たりの変化に基づいて運搬対象の消失を検知することができる。

運搬対象の消失を検知する検知装置は、デッキ上を監視するカメラを含んでもよい。その場合、検知装置は、カメラで得られる運搬対象の監視画像に基づいて運搬対象の消失を検知することができる。

運搬対象の消失を検知する検知装置は、デッキの荷重を計測する荷重センサと、デッキ上を監視するカメラとを含んでもよい。その場合、検知装置は、荷重の変化或いは荷重の単位時間当たりの変化と、カメラで得られる運搬対象の監視画像とに基づいて運搬対象の消失を検知することができる。

本発明に係る自動走行カートは、警報装置をさらに備えてもよい。この警報装置は、運搬対象の消失が検知された場合、自車が走行したルートの付近に位置する他車両に対して警報するように構成される。これによれば、自車から消失した運搬対象に他車両が接触する事態を回避することができる。

以上述べたように、本発明に係る自動走行カートには、デッキへの運搬対象のアクセス性が良く、且つ、アクセス性を良くしたことで生じるマイナス面への対策もとられているという利点がある。

本発明の第１実施形態に係る自動走行カートの概略構造を示すである。 本発明の第１実施形態に係る自動走行カートの車体及び車台の概略構造を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る自動走行カートの制御系の構成を示す図である。 デッキに人が乗ったとき、及び、デッキから人が降りたときの荷重の変化を示すグラフである。 デッキに人が乗ったとき、及び、デッキから人が降りたときの荷重の単位時間あたり変化量の変化を示すグラフである。 本発明の第１実施形態に係る自動走行カートの走行制御の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る自動走行カートの車両間連携について説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る自動走行カートの概略構造を示すである。 本発明の第２実施形態に係る自動走行カートにおいて運搬対象の消失を検知する方法を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、以下に示す実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．第１実施形態
１－１．自動走行パレットの概略構造
図１は、本発明の第１実施形態に係る自動走行パレットの概略構造を示す図である。本実施の形態に係る自動走行カート２は、パレット型の車体２０を有する自動走行カートである。ゆえに、以下の説明では、本実施の形態に係る自動走行カート２を自動走行パレットと称する。自動走行パレット２は、人、荷物、或いはその両方を運搬の対象とする。

自動走行パレット２は、車体２０のデッキ２１の高さが地面から３０ｃｍ程度の低床車両である。車体２０の下には、前輪１１、中輪１２、及び後輪１３がそれぞれ左右に設けられている。これらの車輪１１，１２，１３は、自動走行パレット２を、図１において左方向と右方向のどちらの方向にも走行させることができる。ただし、ここでは、図中に矢印で示すように左方向を自動走行パレット２の基本的な進行方向とする。そして、進行方向を自動走行パレット２の前方、その反対方向を自動走行パレット２の後方と定義する。

デッキ２１には、前方と後方の左右それぞれに支柱２２が立てられている。前方の左右の支柱２２，２２の間には梁２３が掛け渡されている。同様に、後方の左右の支柱２２，２２の間にも梁２３が掛け渡されている。梁２３は、デッキ２１に乗った乗員５０Ａ，５０Ｂが腰掛として使用できるようになっている。デッキ２１の中央には、一本の足２４で支えられた小型のテーブル２５が設けられている。

前後の支柱２２，２２の間は開放されている。自動走行パレット２を人流に使用する場合、乗員５０Ａ，５０Ｂはそこからデッキ２１へ自由に乗ることができ、また、デッキ２１から自由に降りることができる。自動走行パレット２を物流に使用する場合、自動走行パレット２のデッキ２１に荷物を載せるときは、前後の支柱２２，２２の間から自由に荷物を載せることができる。デッキ２１から荷物を降ろすときも、前後の支柱２２，２２の間から自由に荷物を降ろすことができる。このようにデッキ２１の左右両側が開放されていることで、自動走行パレット２は、デッキ２１への運搬対象のアクセス性に優れている。

自動走行パレット２は、自動走行のための外部センサを備えている。第１の外部センサは、ライダー（ＬＩＤＡＲ: Laser Imaging Detection and Ranging）３１である。ライダー３１は、自動走行パレット２の前方と後方をそれぞれセンシングするように自動走行パレット２の前面上部と後面上部とに設けられている。図１においては、前面上部のライダー３１のみが見えている。第２の外部センサは、カメラ３２である。カメラ３２は、自動走行パレット２の右前方、左前方、右後方、及び左後方を撮影するように各支柱２２に設けられている。図１においては、左前方と左後方のカメラ３２が見えている。

次に、図２を用いて自動走行パレット２の車体２０及び車台１０の概略構造について説明する。前輪１１、中輪１２、及び後輪１３は、車台１０に取り付けられている。各輪１１，１２，１３はそれぞれが独立したモータ（図示略）によって駆動され、互いに独立した速度及び方向に回転することができる。詳しくは、中輪１２は通常輪であるが、前輪１１と後輪１３はオムニホイールである。自動走行パレット２を停止させる機能は通常輪である中輪１２のみが有する。

車台１０は、ボギー１４とロッカー１５とからなる。前輪１１と中輪１２はボギー１４によって支持されている。詳しくは、前輪１１を駆動するモータと、中輪１２を駆動するモータとがボギー１４に搭載されている。ボギー１４は、ロッカー１５に対して揺動自在に支持されている。ロッカー１５には、後輪１３を駆動するモータが搭載されている。また、図示は省略するが、ロッカー１５にはリチウムイオン電池のような体積エネルギー密度の高い小型のバッテリが搭載されている。

ロッカー１５の上には、スプリング１６とダンパー１７を介して車体２０が搭載されている。車体２０は、スプリング１６とダンパー１７の上に載る底板２６と、底板２６の上に荷重センサ３３を介して載る床板２８とを有する。底板２６には上下方向に延びるガイド２７が固定されている。床板２８は、このガイド２７によって底板２６に対して水平方向の移動を規制されている。床板２８の上面がデッキ２１であり、支柱２２は床板２８に取り付けられている。また、デッキ２１にはマット２１ａが敷かれている。荷重センサ３３は、自動走行パレット２が運搬する運搬対象からデッキ２１に加わる荷重の変化量を計測するために用いられる。

１－２．自動走行パレットの制御系の構成
次に、図３を用いて本実施形態に係る自動走行パレット２の制御系の構成について説明する。自動走行パレット２には、２種類のＥＣＵ（Electronic Control Unit）、すなわち、自律走行ＥＣＵ４１と走行制御ＥＣＵ４２とが搭載されている。各ＥＣＵは、少なくとも１つのプログラムを含むメモリと、メモリと結合されたプロセッサとを備える。メモリとプロセッサの数はそれぞれ複数であってもよい。

自律走行ＥＣＵ４１は、自動走行パレット２の自律走行を司るＥＣＵである。自律走行ＥＣＵ４１には、ライダー３１、カメラ３２、荷重センサ３３、ＩＭＵ３４、及び無線通信機３５が接続されている。ライダー３１は、自動走行パレット２の周囲に存在する物体の検知と測距に用いられる。カメラ３２は、自動走行パレット２の周囲に存在する物体の認識に用いられる。ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）３４は、３軸の角速度と加速度の計測に用いられる。無線通信機３５は、９２０ＭＨｚ帯を利用した車車間通信と路車間通信に用いられる。自律走行ＥＣＵ４１にはロッカー１５に搭載されたバッテリ４０から電源が供給される。ライダー３１、カメラ３２、荷重センサ３３、ＩＭＵ３４、及び無線通信機３５に対する電源の供給は自律走行ＥＣＵ４１から行われる。

また、自律走行ＥＣＵ４１は、４Ｇや５Ｇ等の移動体通信によって図示しない管制サーバと通信する機能を有している。自動走行パレット２の利用者は、スマートフォンやタブレットＰＣ等のユーザ端末を用いて管制サーバと通信し、希望する出発地と目的地を管制サーバに送信する。管制サーバは、利用可能な複数の自動走行パレット２の中から適当な自動走行パレット２を選択し、選択した自動走行パレット２に対して出発地と目的地を送信する。自律走行ＥＣＵ４１は、管制サーバ６から受信した出発地と目的地とに基づいて走行計画を作成する。

自律走行ＥＣＵ４１は、走行計画をから計算した目標軌道を走行制御ＥＣＵ４２に入力する。走行制御ＥＣＵ４２は、目標軌道に沿って自動走行パレット２を走行させるためのモータ指令値を生成する。前輪１１と後輪１３はオムニホイールであるので、左右のモータの回転速度の差を制御することによって目標軌道に沿うように進行方向を制御することができる。走行制御ＥＣＵ４２が生成したモータ指令値はモータコントローラ４３に入力される。また、モータコントローラ４３には、バッテリ４０から直接電源が供給されている。モータコントローラ４３は、モータ指令値に従って左右各輪１１，１２，１３のモータ４４に対する電力供給を制御する。

なお、自動走行パレット２は、図示しない照明装置を備えている。照明装置としてはＬＥＤが用いられている。ＬＥＤを点灯させるＬＥＤ回路４５には、走行制御ＥＣＵ４２から電源が供給されている。走行制御ＥＣＵ４２にはバッテリ４０から電源が供給される。ＬＥＤ回路４５は、ＬＥＤを常時点灯させてもよいし、周囲の照度に応じてＬＥＤを点灯させてもよい。

１－３．自動走行パレットの制御
自動走行中の自動走行パレット２の動作は制御装置としての自律走行ＥＣＵ４１によって制御される。自律走行ＥＣＵ４１は、荷重センサ３３から取得される荷重データに基づいて運搬対象の消失を検知する機能を有する。運搬対象が人の場合、運搬対象の消失とは、例えば、自動走行パレット２の走行中のように降車すべきでないタイミングで乗員が降車したことを意味する。この場合の乗員の降車には、意図的な降車と意図しない偶発的な降車の両方が含まれる。運搬対象が物の場合、運搬対象の消失とは、例えば、デッキ２１から物が落下したことや、取り出されるべきでないタイミングで物が取り出されたことを意味する。

荷重データに基づいた運搬対象の消失の検知の方法としては、荷重データに基づく方法と、荷重データの変化量に基づく方法とがある。荷重データの変化量とは、荷重データの単位時間あたりの変化量を意味する。どちらの方法も採用可能であるが、より好ましいのは、後者の方法である。以下、それぞれの方法について図４及び図５を用いて説明する。

図４は、デッキ２１に人が乗ったとき、及び、デッキ２１から人が降りたときの荷重の変化の例を示すグラフである。このグラフに示すように、デッキ２１に人が乗るたびに荷重Ｍ［ｋｇ］はステップ的に増大する。このステップ的な荷重の増大を検知することにより、デッキ２１に人が乗った時間と、デッキ２１に何人乗ったのかを判別することができる。一方、デッキ２１から人が降りたときは、その降車が意図的なものか意図しない偶発的なものかによらず、荷重はステップ的に減少する。しかし、デッキ２１上で人が柱に寄り掛かったり、動いたりすることでも荷重の減少は生じる。荷重の減少量に閾値を設けることで、人が降車したのか、単にデッキ２１上で動いただけなのか判定することは可能である。しかし、体重には個人差があるので、荷重データの変化に基づく方法では、十分な判定精度を得られないおそれがある。

図５は、デッキ２１に人が乗ったとき、及び、デッキ２１から人が降りたときの荷重の変化量の変化の例を示すグラフである。このグラフに示すように、デッキ２１に人が乗るたびに荷重の変化量δＭ／δｔ［ｋｇ／ｓ］はパルス的に増大する。このパルス的な荷重の変化量の増大を検知することにより、デッキ２１に人が乗った時間と、デッキ２１に何人乗ったのかを判別することができる。一方、デッキ２１に人が降りたときは、その降車が意図的なものか意図しない偶発的なものかによらず、荷重の変化量はパルス的に減少する。そして、人が降りたときの荷重の変化は急激であるので、デッキ２１上で人が柱に寄り掛かったり、動いたりした場合に生じる荷重の変化量に比較して、人が降りたときの荷重の変化量は明確に大きい。ゆえに、荷重が減少方向に変化するときの変化量に閾値を設けることで、荷重の変化量が閾値よりも減少したとき、デッキ２１から人が降りたと判定することができる。

本実施形態では、自律走行ＥＣＵ４１は、荷重データの変化量に基づく方法で運搬対象の消失を検知し、その検知結果に基づいて自動走行パレット２の動作を制御する。図６は、自律走行ＥＣＵ４１による自動走行パレット２の走行制御の制御フローを示すフローチャートである。

自律走行ＥＣＵ４１は、運搬対象である人や物の運搬のための走行制御を自動で開始する。走行制御の開始時、自律走行ＥＣＵ４１は、荷重センサ３３から取得されるデータの初期設定を行う。具体的には、荷重センサ３３から取得される荷重データＭ（ｔ）を初期値ｍ０にリセットする（以上、ステップＳ１０１）。

自律走行ＥＣＵ４１は、ＧＰＳによる位置情報と地図情報とを用いて、自動走行パレット２の現在位置が走行計画で定められた停車場所かどうか判定する（以上、ステップＳ１０２）。自動走行パレット２が停車場所に止まっている間は、自律走行ＥＣＵ４１は、荷重データＭ（ｔ）を初期値ｍ０に維持する。

自動走行パレット２の停車場所からの移動の開始と同時に、自律走行ＥＣＵ４１は、荷重センサ３３からの荷重データの取得を開始する。荷重データの取得は一定の周期で行われる（以上、ステップＳ１０３）。自律走行ＥＣＵ４１は、取得した荷重データから荷重の単位時間当たりの変化量である荷重変化量を演算する（ステップＳ１０４）。

自律走行ＥＣＵ４１は、ステップＳ１０４で演算された荷重変化量が閾値よりも減少したかどうか判定する（ステップＳ１０５）。荷重変化量が閾値以上である間は、自律走行ＥＣＵ４１は、人や物の運搬のための走行制御を続行し、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０４の処理を繰り返す。そして、荷重変化量が閾値よりも減少したとき、自律走行ＥＣＵ４１は、人や物の運搬のための走行制御を停止し、自動走行パレット２を緊急停止させる（ステップＳ１０６）。

自動走行パレット２の緊急停止後、自律走行ＥＣＵ４１は、例えば、カメラ３２で自動走行パレット２の周囲を撮影し、撮影した画像データを管制サーバに送信する。管制サーバが設置された管制センターでは、オペレータが自動走行パレット２から送信された画像データに基づいて状況の確認を行い、状況に応じて必要な措置を取る。必要な措置には、例えば、自動走行パレット２を遠隔操作すること、警報を鳴らすこと、関係各所に連絡すること等が含まれる。

また、自動走行パレット２の緊急停止後、自律走行ＥＣＵ４１は、無線通信機３５による車車間通信を用いた車両間連携を実施する。図７は、自律走行ＥＣＵ４１による自動走行カート２の車両間連携について説明する図である。自律走行ＥＣＵ４１は、目標軌道に沿って自動走行パレット２を走行させているので、緊急停止までに自動走行パレット２が走行したルートＴＲを把握している。自動走行パレット２のデッキ２１から運搬対象６０が消失した場合、運搬対象６０は自動走行パレット２が走行したルートＴＲ上またはその周辺に存在している確率が高い。そこで、自律走行ＥＣＵ４１は、自動走行パレット２が走行したルートＴＲの付近に位置する他車両３，５との間で車車間通信を行い、他車両３，５に対して警報する。この場合、自律走行ＥＣＵ４１と無線通信機３５は、他車両３，５に対して警報する警報装置として機能する。

自律走行ＥＣＵ４１が警報を送信する他車両は、具体的には、現時点において自動走行パレット２のルートＴＲに沿って走行している他車両５と、ルートＴＲに近づいている他車両３である。ルートＴＲの付近に存在している他車両であっても、ルートＴＲから遠ざかっている他車両４に対しては警報の送信は行われない。警報を受けた他車両３，５は、その辺に存在している可能性のある運搬対象６０との接触を回避するため、その場に緊急停止する。緊急停止した他車両３，５は、例えば、カメラで周囲を撮影し、撮影した画像データを管制サーバに送信するか、或いは、自動走行パレット２に送信してもよい。

２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図８は、本実施形態に係る自動走行カートの概略構造を示すである。図８において、第１実施形態と共通する部位や部品には、同一の符号が付されている。

本実施形態は、デッキ２１からの運送対象の消失を検知する検知装置の構成において第１実施形態と相違する。本実施形態では、自動走行カート２は、４つの支柱２２のそれぞれにインサイドカメラ３６を備える。カメラ３２（図１参照）が外側を撮影するのに対し、インサイドカメラ３６は自動走行カート２の内側のデッキ２１の上方の空間を監視する。４つのインサイドカメラ３６の監視領域ＭＡは、デッキ２１の上方の空間をカバーしているので、デッキ２１に乗員５０Ａ，５０Ｂが乗っている場合、４つのインサイドカメラ３６の少なくも１つには必ず映るようになっている。

本実施形態では、インサイドカメラ３６がデッキ２１からの運送対象の消失を検知する検知装置として機能する。図９は、本実施形態において運搬対象の消失を検知する方法を説明する図である。自動走行カート２の図示しない自律走行ＥＣＵは、一定の周期でインサイドカメラ３６から監視画像を取得する。例えば、走行開始時に二人の乗員５０Ａ，５０Ｂがデッキ２１に乗っていたとする。そして、あるタイミングで一人の乗員５０Ｂがインサイドカメラ３６の全ての監視領域ＭＡから消えた場合、自律走行ＥＣＵは、その乗員５０Ｂがデッキ２１から消失したと判定する。この場合、自律走行ＥＣＵは、自動走行カート２を緊急停止させる。

なお、本実施形態では、インサイドカメラ３６にて撮影されているデッキ２１上での運送対象の動きから、運送対象がデッキ２１の外に出そうかどうかを判定することもできる。自動走行カート２の走行中に運送対象がデッキ２１の外に出そうになった場合、自律走行ＥＣＵは、自動走行カート２を緊急停止させる。これにより、運送対象のデッキ２１からの消失を未然に防ぐことができる。

３．他の実施形態
最後に、本発明の他の実施形態をいくつか説明する。

デッキ２１からの運送対象の消失を検知する検知装置として、デッキ２１の荷重を計測する荷重センサ３３と、デッキ２１上を監視するインサイドカメラ３６の両方を備えてもよい。前述の通り、荷重の単位時間当たりの変化によれば、荷重の変化よりも正確にデッキ２１からの運送対象の消失を検知できる。しかし、例えば、乗員が飛び上がることで荷重が急減した場合には、閾値の設定によっては誤検知の可能性が有る。一方、インサイドカメラ３６のみによる検知では、多人数が乗車している場合、小柄な人や座り込んだ人が他の人の陰に隠れてしまうことで誤検知が起こる可能性がある。そこで、荷重の変化或いは荷重の単位時間当たりの変化による検知結果と、インサイドカメラ３６による検知結果とを組み合わせることにより、より精度の高い検知を可能にする。

デッキ２１からの運送対象の消失を検知する検知装置として、外側のカメラ３２を用いることもできる。例えば、自動走行カート２の走行中に右前方のカメラ３２に映っていなかった人が右後方のカメラ３２に映った場合、その人は意図的に或いは意図せずにデッキ２１から降りた人であると推測される。外側のカメラ３２と荷重センサ３３とを組み合わせることや、外側のカメラ３２とインサイドカメラ３６とを組み合わせることももちろん可能である。

また、荷重センサ３３は、自動走行カート２の定員オーバーや過積載の検知にも使用することができる。

２ 自動走行パレット（自動走行カート）
２０ 車体
２１ デッキ
２２ 支柱
３１ ライダー
３２ カメラ
３３ 荷重センサ
３５ 無線通信機
３６ インサイドカメラ
４１ 自律走行ＥＣＵ
４２ 走行制御ＥＣＵ

Claims (3)

1. 人及び荷物を運搬の対象に含む自動走行カートにおいて、
   前記対象を載せるデッキであって、４隅に支柱を有し、前方の左右の支柱と後方の左右の支柱の間にそれぞれ腰掛として使用可能な梁が掛け渡され、左右両側の前後の支柱の間は常時開放されているデッキと、
   前記デッキからの前記対象の消失を検知する検知装置と、
   前記対象の消失が検知された場合、前記対象の運搬のための走行制御を停止する制御装置と、を備え、
   前記検知装置は、前記４隅の支柱のそれぞれに設けられて前記デッキ上を監視する４つのカメラを含み、前記４つのカメラで得られる前記対象の監視画像に基づいて前記対象の消失を検知する
   ことを特徴とする自動走行カート。
2. 前記検知装置は、前記デッキの荷重を計測する荷重センサを含み、前記荷重の変化或いは前記荷重の単位時間当たりの変化と、前記４つのカメラで得られる前記対象の監視画像とに基づいて前記対象の消失を検知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動走行カート。
3. 前記対象の消失が検知された場合、自車が走行したルートの付近に位置する他車両に対して警報する警報装置、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動走行カート。

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