JPH11175149A

JPH11175149A - 自律走行車

Info

Publication number: JPH11175149A
Application number: JP9340210A
Authority: JP
Inventors: Nobukazu Kawagoe; 宣和川越; Takayuki Hamaguchi; 敬行浜口
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】進行方向に対して側方の壁面の凹み部の存在
にかかわらず直進することができる自律走行車を提供す
る。【解決手段】本自律走行車は、所定時間をおいて進行
方向に対して側方の壁面との距離を測定する超音波測距
センサを側方に対して３台ずつ有し、３台の超音波測距
センサによって測定された壁面との距離に基づいて壁面
に平行に自律して走行する。本自律走行車では、側方に
対する３台の超音波センサの各々による、ある時点の測
定で得られた測距値ｄｌ＿ａ〜ｄｌ＿ｃと、この時点よ
り所定時間前の時点での１回前の測定で得られた、前回
の測距値ｄｌ＿ａ＿ｏｌｄ〜ｄｌ＿ｃ＿ｏｌｄとの差Δ
ｄｌ＿ａ〜Δｄｌ＿ｃのうちの最小のものに対応して測
距値ｄｌが設定されて（Ｓ２０３〜Ｓ２０６）、測距値
ｄｌが用いられて倣い走行制御が行なわれる（Ｓ２０８
〜Ｓ２１４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、壁面に平行に自律
して走行する自律走行車に関し、特に、ワックス掛け、
清掃、芝刈りなどの作業を行ないつつ、壁面に平行に自
律して走行する自律走行車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ワックス掛けなどの作業を行
ないつつ、壁などの対象物に沿って自律的に走行するこ
とのできる自律走行車が知られている。このような自律
走行車に関する技術として、自律走行車を進行方向にほ
ぼ平行な壁に倣って直進させ、さらに、壁の有する急激
な段差（壁の凹み）に対してもその影響を受けることな
く直進させる技術がある。

【０００３】自律走行車の上述の直進を可能にするた
め、このような自律走行車では、凹みを含む壁に沿って
走行する際、壁面までの距離が急変したことを検出した
ときに、この急変が壁の凹みによることを判断して走行
の制御にフィードバックをかけずにそのまま直進するよ
う制御され、再び壁面までの距離が安定したときに、壁
に平行に走行するための制御（以下、倣い走行制御とす
ることがある）が再開される。

【０００４】図１３〜図１９を用いて上記のような従来
の自律走行車による倣い走行を説明する。

【０００５】図１３は側方に１台ずつ超音波測距センサ
を有する従来の自律走行車を示す図であり、図１４は超
音波測距センサの指向角を示す図であり、また、図１５
は対象物に対向する際の超音波測距センサによる測距値
を説明するための図である。

【０００６】図１３に示すように従来の自律走行車には
超音波測距センサ１＿ａ、１＿ｂが含まれ、超音波測距
センサ１＿ａは進行方向（矢印Ａの方向）に対して左方
への壁との距離を測定し、超音波測距センサ１＿ｂは進
行方向に対して右方への壁との距離を測定する。なお、
超音波測距センサは図１４に示すように広範囲の指向角
を有し、また、このような超音波測距センサによる距離
の測定では、図１５に示すように、一定の強度を持って
超音波が放射する範囲内であれば、測距の対象である壁
面と自律走行車とが有する相対的な角度にはかかわら
ず、壁面との最短距離が求められる。

【０００７】この自律走行車では、所定時間ごとに超音
波測距センサ１＿ａあるいは超音波測距センサ１＿ｂの
いずれか１台の超音波測距センサにより壁面との距離が
繰り返し測定されることに基づいて倣い走行制御が行な
われる。この倣い走行制御は、より詳しくは、次に図１
６に示すフローチャートに従って行なわれる。

【０００８】図１６は、従来の自律走行車での倣い走行
制御を説明するためのフローチャートである。ここで
は、測距は進行方向に対して左方の壁に対して行われる
ものとし、倣い走行を開始する際に超音波測距センサ１
＿ａ（図１３参照）により左方の壁までの距離が基準距
離Ｄとして測定されている。

【０００９】倣い走行制御では、まず、ステップ１０１
（以下、ステップをＳと略す）で、超音波測距センサ１
＿ａが用いられ左壁までの距離ｄｌが測定されて、Ｓ１
０２では、倣い走行を開始する際に求められた基準距離
Ｄと、Ｓ１０１で算出された距離ｄｌとの偏差Δｄｌが
求められる。続いて、Ｓ１０３では、Ｓ１０２で求めら
れた偏差Δｄｌの絶対値｜Δｄｌ｜が基準距離Ｄを変更
するために設定された所定の設定値ｄ１よりも大きいか
否かが判断される。

【００１０】偏差の絶対値｜Δｄｌ｜が設定値ｄ１より
も小さいときには、基準距離Ｄは変更されず、Ｓ１０４
で、偏差Δｄｌが走行の駆動制御を切り換えるための設
定値ｄ２（＞０）と比較される。Δｄｌが−ｄ２より小
さければ、Ｓ１０５で自律走行車本体が左にカーブする
よう駆動系が制御され、Δｄｌが−ｄ２からｄ２の間に
あれば、Ｓ１０６で自律走行車本体が直進するよう駆動
系が制御され、Δｄｌがｄ２より大きければ、Ｓ１０７
で自律走行車本体が右にカーブするよう駆動系が制御さ
れ、本ルーチンは終了する。

【００１１】また、偏差の絶対値｜Δｄｌ｜が設定値ｄ
１よりも大きいときには、Ｓ１０８で基準距離Ｄがｄｌ
に変更されて、Ｓ１０９で自律走行車本体が直進するよ
う駆動系が制御され、本ルーチンは終了する。

【００１２】これら図１６を用いて説明した一連の動作
は、自律走行車が倣い走行をしている間、所定時間ごと
に行なわれる。

【００１３】続いて、図１７〜図１９を用いて、このよ
うな従来の自律走行車が凹み部を有する左壁に平行に走
行する際の、上述のような倣い走行制御による走行を説
明する。なお、図１７〜図１９では、測距値の変化の軌
跡をわかりやすくするため、横方向の長さを強調してい
る。

【００１４】図１７は、自律走行車が壁面から基準距離
をおいて直進する際に、超音波測距センサを用いて等間
隔で左壁を測距した場合の、超音波測距センサ１＿ａ
（図１３参照）が検知する壁の形状を説明するための図
である。

【００１５】図１７に示すように、自律走行車がエリア
１を直進している際には、左壁までの距離は正確に測定
される。自律走行車がエリア２を直進している際には、
エリア１で検出されていた左壁が影響し、左壁の凹みに
よる急激な距離の変化は直ちには検出されず、自律走行
車のエリア２での直進に伴い左壁への測距値は徐々に左
壁の凹み面までの距離へと近づいていく。さらに、自律
走行車がエリア３に達すると、エリア１で検出されてい
た左壁までの距離は影響することなく、左壁の凹み面ま
での距離が正確に測定される。

【００１６】以上のように、従来の自律走行車では、左
壁の凹みのエッジ部の位置（エリア１とエリア２との境
界での壁面の急激な変化）を正確に認識することは困難
である。さらに、図１８、図１９を用いて、このような
超音波測距センサでの左壁の凹みのエッジ部の検出を伴
いつつ図１６を用いて示した倣い走行制御を行なった場
合の、自律走行車の倣い走行を説明する。

【００１７】図１８、図１９は、従来の自律走行車の凹
み部を有する壁面への倣い走行を説明するための図であ
る。Ｌ１〜Ｌ１０は、自律走行車の走行に伴う超音波測
距センサ１＿ａの位置を示している。

【００１８】図１８に示すように、自律走行車が位置Ｌ
１にあるときには、自律移動車は左壁への距離を測定し
て基準距離Ｄ１が求められている。位置Ｌ２でも左壁へ
の距離は正確に測定され、自律走行車は、位置Ｌ２に達
するまでは安定した直進制御により倣い走行を行なう。

【００１９】自律走行車が位置Ｌ２を越えて位置Ｌ３に
達すると、左壁の凹みの影響を受けた超音波測距センサ
１＿ａでの測距値は基準距離Ｄ１に比べて大きくなる
（Ｄ１＋α１）。超音波測距センサ１＿ａで測定される
測距値が徐々に基準距離Ｄ１に比べて大きくなっていく
と、これを打ち消すために、自律走行車では左壁との距
離を基準距離Ｄ１に保つように左カーブ制御が行なわれ
る（図１６のＳ１０３〜Ｓ１０５での制御に基づく）。

【００２０】さらに、自律走行車が位置Ｌ６に達する
と、左壁の凹み面への距離が正しく測定されるようにな
り測距値が急激に増大し、これに伴い測距値と基準距離
Ｄ１との偏差の絶対値が設定値（図１６のｄ１）を越え
て大きくなり、基準距離Ｄ１が図１８のＤ２に変更され
る（図１６のＳ１０３、Ｓ１０８での制御に基づく）。
その後、位置Ｌ６を越え位置Ｌ７から位置Ｌ１０まで
は、自律走行車は、左壁の凹み面と基準距離Ｄ２を保つ
ように倣い走行を行なう。

【００２１】これらのように、従来の自律走行車では左
壁の凹みの検出が遅れている間に壁の方に寄っていくよ
う制御され、従来の自律走行車はまっすぐに直進するこ
とができない。

【００２２】また、ここでの距離の測定は所定時間ごと
に離散的に行なわれているために、基準距離を変更する
際（図１６のＳ１０８）、凹み面に近い距離を測定する
以前に測距値と基準距離との偏差の絶対値が設定値より
も大きくなり、基準距離の変更が起こる場合がある。次
に示す図１９は、このような場合を示している。

【００２３】図１８に示す場合には、位置Ｌ６では超音
波測距センサにより凹み面は正確に測定されて、左壁の
凹み面からの基準距離Ｄ２が保たれながら自律走行が行
なわれている。

【００２４】これに対し、図１９に示す場合では、位置
Ｌ６で超音波測距センサによる測距値が大きく変化し
て、走行開始時に設定された基準距離Ｄ３から基準距離
Ｄ４への変更が行なわれ、この変更の後、位置Ｌ７で凹
み面までの距離がほぼ正確に測定されている。この場合
には、位置Ｌ６での測距値は基準距離Ｄ４よりも大きく
なり、自律走行車では自律走行車本体が基準距離Ｄ４よ
り右側を走行していることが判断され、凹み面に向かっ
て左カーブ制御が行なわれて、自律走行車は測距値が基
準距離Ｄ４となるように走行する。その後、位置Ｌ７を
越え位置Ｌ８から位置Ｌ１０までは、自律走行車は、左
壁の凹み面と基準距離Ｄ４を保つように倣い走行を行な
う。

【００２５】これらのように、従来の自律走行車が図１
９に示すように制御された場合には、従来の自律走行車
が図１８に示すように制御された場合に比べ、さらに目
標の直進経路からずれることになる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、超音波
測距センサを用いた従来の自律走行車では、超音波測距
センサが広範囲の指向角を有することにより、壁に倣い
走行をしている際壁に存在する凹みのエッジ部を高分解
能で認識することが困難であり、超音波測距センサが所
定の値を越える距離の急変を検出するまでは倣い走行を
続けるよう制御される。これによって、従来の自律走行
車は、壁面の凹みによる影響でわずかに蛇行して走行す
ることとなり、精度良く壁に沿って走行することができ
ない。そのため、自律走行車に、たとえば、ワックス掛
けのような作業を行なわせる場合には、作業領域内で完
全に作業を行なうことができず、ワックス塗りに隙間が
できたりすることがあった。

【００２７】本発明は、これらのような問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、進行方向に対し
て側方の壁面の凹み部の存在にかかわらず直進すること
ができる自律走行車を提供することである。

【００２８】また、本発明の他の目的は、側方の壁面の
凹み部の存在にかかわらず直進しつつ、進行方向に対し
て側方の壁面に対する傾きを簡便に正確に検出すること
ができる自律走行車を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、所定の時間間隔をおいて進行方向に対して側方への
壁面との距離を測定し、広範囲の指向角を有する距離測
定手段を側方に対して複数含み、複数の距離測定手段に
よって測定された壁面との距離に基づいて壁面に平行に
自律して走行する自律走行車である。

【００３０】本自律走行車は、複数の距離測定手段の各
々により第１の時点に測定された壁面との第１の距離と
第１の時点から上記の時間間隔をおいた第２の時点に測
定された壁面との第２の距離との差を算出し、算出され
た複数の距離測定手段の各々に対応する複数の差のうち
の最も小さいものに対応する第２の距離を用いて壁面に
平行に自律して走行することを特徴としている。

【００３１】請求項１に記載の発明によると、複数の距
離測定手段の各々により第１の時点に測定された壁面と
の第１の距離と第１の時点から時間間隔をおいた第２の
時点に測定された壁面との第２の距離との差が算出さ
れ、算出された複数の距離測定手段の各々に対応する複
数の差のうちの最も小さいものに対応する第２の距離が
用いられて、壁面に平行に自律した走行が行われる。こ
れにより、広範囲の指向角を有する距離測定手段を用い
ても進行方向に対して側方の壁面の凹み部の形状を誤っ
て検出することがなく、側方の壁面の凹み部の存在にか
かわらず直進する自律走行車を提供することができる。

【００３２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の自律走行車であり、複数の距離測定手段は、壁面に対
して互いに異なる方向に超音波を送波し、超音波の壁面
からの反射波を受波することに基づいて距離を測定す
る。

【００３３】請求項２に記載の発明によると、壁面に対
して互いに異なる方向に超音波を送波し超音波の壁面か
らの反射波を受波することに基づいて距離を測定する、
複数の距離測定手段の各々により、第１の時点に測定さ
れた壁面との第１の距離と、第１の時点から時間間隔を
おいた第２の時点に測定された壁面との第２の距離との
差が算出され、算出された複数の距離測定手段の各々に
対応する複数の差のうちの最も小さいものに対応する第
２の距離が用いられて、壁面に平行に自律した走行が行
なわれる。これにより、超音波を用いる広範囲の指向角
を有する距離測定手段を用いても進行方向に対して側方
の壁面の凹み部の形状を誤って検出することがなく、側
方の壁面の凹み部の存在にかかわらず直進する自律走行
車を提供することができる。

【００３４】ところで、複数の距離測定手段を進行方向
に十分な距離をおいて配置すれば、距離測定手段をいず
れも壁面に垂直な方向に向けたままで、壁面の凹み部を
検出することができる。しかし、自律走行車の長さは他
の制約から徒に長くすることはできない。そこで、距離
測定手段を異なる方向に向けることで広範囲の距離情報
を得るようにした。これにより、距離測定手段の間隔を
短くしたまま、壁面の凹み部を正確に検出することがで
きる。

【００３５】請求項３に記載の発明は、所定の時間間隔
をおいて進行方向に対して側方への壁面との距離を測定
することに基づいて壁面に平行に自律して走行する自律
走行車である。

【００３６】本自律走行車は、進行方向に対して側方へ
の壁面に対して超音波を送波する送波手段と、送波手段
によって送波され壁面から反射される超音波を受波する
ための、進行方向に対して側方に設けられた複数の受波
手段と、送波手段による超音波の送波と、複数の受波手
段の各々による壁面からの超音波の反射波の受波とに基
づく、第１の時点に測定された壁面との第１の距離と、
第１の時点から上記の時間間隔をおいた第２の時点に測
定された壁面との第２の距離との差を算出する算出手段
と、算出手段によって算出された複数の受波手段の各々
に対応する複数の差のうちの最も小さいものに対応する
第２の距離を用いて壁面に平行に自律して走行するよう
制御する制御手段を含んでいる。

【００３７】請求項３に記載の発明によると、送波手段
によって進行方向に対して側方への壁面に対して送波さ
れた超音波は、側方に設けられた複数の受波手段によっ
て受波され、超音波の送波と超音波の反射波の受波とに
基づく、第１の時点に測定された壁面との第１の距離と
第１の時点から時間間隔をおいた第２の時点に測定され
た壁面との第２の距離との差が算出され、複数の受波手
段の各々に対応する複数の差のうちの最も小さいものに
対応する第２の距離を用いて壁面に平行に自律した走行
が行なわれる。これにより、超音波を用いる広範囲の指
向角を有する距離測定手段を用いても進行方向に対して
側方の壁面の凹み部の形状を誤って検出することがな
く、側方の壁面の凹み部の存在にかかわらず直進する自
律走行車を提供することができる。

【００３８】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の自律走行車であり、上記の複数の差のうちの最も小さ
いものに対応する第２の距離を用いて壁面に平行に自律
して走行しつつ、複数の距離測定手段の各々により測定
された、複数の壁面との距離に基づいて壁面に対する傾
きを検出する。

【００３９】請求項４に記載の発明によると、上記の複
数の差のうちの最も小さいものに対応する第２の距離が
用いられて壁面に平行に自律した走行が行なわれつつ、
複数の距離測定手段の各々により測定された複数の壁面
との距離に基づいて壁面に対する傾きが検出される。こ
れにより、側方の壁面の凹み部の存在にかかわらず直進
しつつ、進行方向に対して側方の壁面に対する傾きを簡
便に正確に検出する自律走行車を提供することができ
る。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施の形態である自律走行車について説明する。

【００４１】図１、図３は本発明の第１の実施の形態で
ある自律走行車を説明するための図であり、図２は本自
律走行車に装着される超音波測距センサからの超音波の
放射強度を説明するための図である。

【００４２】図１に示すように、本自律走行車には６台
の超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｆが含まれ、超音波測
距センサ２＿ａ〜２＿ｃは進行方向（矢印Ａの方向）に
対して左方への壁との距離を測定し、超音波測距センサ
２＿ｄ〜２＿ｆは進行方向に対して右方への壁との距離
を測定する。超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｆは、通
常、従来の自律走行車に用いた超音波測距センサと同
様、図１４に示すような指向角特性を有し、図１５に示
すように壁面との最短距離を測定するが、本自律走行車
においては、図２に示すように、超音波測距センサ２＿
ａ〜２＿ｆの各々に対して筒部３＿ａ〜３＿ｆを設け、
超音波の放射を絞ることにより測距を行なう対象物の形
状認識の精度を向上させている。なお、超音波測距セン
サの送波／受波面は約２８×２８ｍｍのほぼ正方形であ
り、筒部の長さは９０ｍｍとした。

【００４３】さらに、図３に示すように、これらの超音
波測距センサ２＿ａ〜２＿ｆは、送波される超音波の指
向角がずれるように、進行方向と平行な壁面に対して互
いに角度が異なるように設置されている。ここでは、前
後に対して中央に設けられる超音波測距センサ２＿ｂ、
２＿ｅと、それぞれ前後に設けられる超音波測距センサ
２＿ａ、２＿ｃ、２＿ｄ、２＿ｆとのなす角度を５度と
し、前後に対して中央に設けられる超音波測距センサ２
＿ｂ、２＿ｅと、それぞれ前後に設けられる超音波測距
センサ２＿ａ、２＿ｃ、２＿ｄ、２＿ｆとの中心間の距
離を７５ｍｍとする。

【００４４】本自律走行車では、所定時間ごとに超音波
測距センサ２＿ａ〜２＿ｃあるいは超音波測距センサ２
＿ｄ〜２＿ｆのいずれか３台の超音波測距センサにより
壁面との距離が繰り返し測定される。壁面に対する３台
の超音波測距センサの各々について、ある時点の測定で
得られた測距値と、この時点より所定時間前の時点での
１回前の測定で得られた、前回の測距値との差が算出さ
れ、これらの３つの差のうち最も小さいものに対応す
る、上記のある時点での測距値が用いられて壁面との倣
い走行制御が行なわれる。この倣い走行制御は、より詳
しくは、次に図４に示すフローチャートに従って行なわ
れる。

【００４５】図４は、第１の実施の形態の自律走行車で
の倣い走行制御を説明するためのフローチャートであ
る。ここでは、測距は進行方向に対して左方の壁に対し
て行なわれるものとし、倣い走行を開始する際に超音波
測距センサ２＿ｂ（図１参照）により左方の壁までの距
離が基準距離Ｄとして測定されている。

【００４６】本自律走行車の倣い走行制御では、まず、
Ｓ２０１で、超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｃが用いら
れそれぞれ左壁までの距離ｄｌ＿ａ〜ｄｌ＿ｃがそれぞ
れ測定される。続いて、Ｓ２０２では、距離ｄｌ＿ａ〜
ｄｌ＿ｃと、１ルーチン前のＳ２０１で測距されＳ２１
５で記憶された前回の測距値ｄｌ＿ａ＿ｏｌｄ〜ｄｌ＿
ｃ＿ｏｌｄとの偏差Δｄｌ＿ａ〜Δｄｌ＿ｃがそれぞれ
求められる。Ｓ２０３では、偏差の絶対値｜Δｄｌ＿ａ
｜〜｜Δｄｌ＿ｃ｜が比較される。これらの偏差の絶対
値｜Δｄｌ＿ａ｜〜｜Δｄｌ＿ｃ｜のうち｜Δｄｌ＿ａ
｜が最小であれば、Ｓ２０４にて後に用いられる測距値
ｄｌはｄｌ＿ａの値とされ、｜Δｄｌ＿ｂ｜が最小であ
れば、Ｓ２０５にて測距値ｄｌはｄｌ＿ｂの値とされ、
｜Δｄｌ＿ｃ｜が最小であれば、Ｓ２０６にて測距値ｄ
ｌはｄｌ＿ｃの値とされる。

【００４７】次に、Ｓ２０７では、倣い走行を開始する
際に求められた基準距離Ｄと、Ｓ２０３〜Ｓ２０６で求
められた測距値ｄｌとの偏差Δｄｌが求められ、Ｓ２０
８では、Ｓ２０７で求められた偏差Δｄｌの絶対値｜Δ
ｄｌ｜が、基準距離Ｄを変更するか否かを判断するため
に設定された所定の設定値ｄ３よりも大きいか否かが判
断される。

【００４８】偏差の絶対値｜Δｄｌ｜が設定値ｄ３より
も小さいときには、基準距離Ｄは変更されず、Ｓ２０９
で、偏差Δｄｌが走行の駆動制御を切り換えるための設
定値ｄ４（＞０）と比較される。Δｄｌが−ｄ４より小
さければ、Ｓ２１０で自律走行車本体が左にカーブする
よう駆動系が制御され、Δｄｌが−ｄ４からｄ４の間に
あれば、Ｓ２１１で自律走行車本体が直進するよう駆動
系が制御され、Δｄｌがｄ４より大きければ、Ｓ２１２
で自律走行車本体が右にカーブするよう駆動系が制御さ
れる。

【００４９】また、偏差の絶対値｜Δｄｌ｜が設定値ｄ
３よりも大きいときには、Ｓ２１３で基準距離Ｄがｄｌ
に変更されて、Ｓ２１４で自律走行車本体が直進するよ
う駆動系が制御される。

【００５０】さらに、これらの処理の後、Ｓ２１５で
は、超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｃの測距値は所定の
測距値メモリにｄｌ＿ａ＿ｏｌｄ〜ｄｌ＿ｃ＿ｏｌｄと
して記憶される。

【００５１】これら図４を用いて説明した一連の動作
は、自律走行車が倣い走行をしている間、所定時間ごと
に行なわれる。

【００５２】続いて、図５、図６を用いて、本自律走行
車が凹み部を有する左壁に平行に走行する際の、上述の
ような倣い走行制御による走行を説明する。なお、図
５、図６では、測距値の変化の軌跡をわかりやすくする
ため、横方向の長さを強調している。

【００５３】図５は、本自律走行車が壁面から基準距離
をおいて直進する際に、超音波測距センサ２＿ａ〜２＿
ｃ（図３参照）を用いて等間隔で左壁を測距した場合
の、超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｃの各々が検知する
壁の形状を説明するための図である。

【００５４】図５に示すように、自律走行車がエリア１
を直進している際には、超音波測距センサ２＿ａ〜２＿
ｃの各々によって左壁までの距離は正確に測定される。
自律走行車がエリア２を直進している際には、エリア１
で検出されていた左壁が影響し、左壁の凹みによる急激
な距離の変更は直ちには検出されない。エリア２では、
自律走行車の直進に伴い超音波測距センサ２＿ａの左壁
への測距値は徐々に左壁の凹み面までの距離へと変化し
初め、また、エリア２では、超音波測距センサ２＿ｂ、
２＿ｃはエリア１の左壁までを測距し続け、これらの測
距値はエリア１の左壁までの距離のままである。

【００５５】自律走行車がエリア３を直進している際に
は、自律走行車の直進に伴い、超音波測距センサ２＿ａ
の測距値は左壁の凹み面までの距離へと近づいていき、
超音波測距センサ２＿ｂの左壁への測距値は徐々に左壁
の凹み面までの距離へと変化し初め、また、超音波測距
センサ２＿ｃはエリア１の左壁までを測距し続ける。

【００５６】自律走行車がエリア４を直進している際に
は、超音波測距センサ２＿ａは左壁の凹み面までの距離
を正しく測距し、自律走行車の直進に伴い、超音波測距
センサ２＿ｂの測距値は左壁の凹み面までの距離へと近
づいていき、また、超音波測距センサ２＿ｃの左壁への
測距値は徐々に左壁の凹み面までの距離へと変化し始め
る。

【００５７】エリア５では、超音波測距センサ２＿ａ、
２＿ｂは左壁の凹み面までの距離を正しく測距し、直進
に伴い、超音波測距センサ２＿ｃの測距値は左壁の凹み
面までの距離へと近づいていく。さらに、エリア６で
は、超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｃはいずれも左壁の
凹み面までの距離を正しく測距する。

【００５８】以上のように、図５によると、自律走行車
の前方に設けられた超音波測距センサ２＿ａから、後方
の超音波測距センサ２＿ｂ、超音波測距センサ２＿ｃへ
と順に、左壁の凹み部の認識がずれることが分かる。

【００５９】さらに、図６を用いて、このような超音波
測距センサでの左壁の凹み部を検出しつつ、図４を用い
て示した倣い走行制御を行なった場合の、自律走行車の
倣い走行を説明する。

【００６０】図６は、本自律走行車の凹み部を有する壁
面への倣い走行を説明するための図である。

【００６１】本自律走行車が倣い走行を開始する際には
超音波測距センサ２＿ｂにより左壁までの基準距離Ｄ１
が求められている。図６に示すように、エリア１では、
倣い走行開始直後、超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｃは
ほぼ同じ距離を測定し、３つの超音波測距センサ２＿ａ
〜２＿ｃのうち最も変化量が少ない超音波測距センサの
測距値をもとにして（図４のＳ２０４でｄｌ＝ｄｌ＿
ａ、Ｓ２０５でｄｌ＝ｄｌ＿ｂ、または、Ｓ２０６でｄ
ｌ＝ｄｌ＿ｃとされ）、倣い走行制御が行なわれる。

【００６２】本自律走行車がエリア２に入ると、超音波
測距センサ２＿ａは左壁の凹みの影響を受けて走行に伴
う測距値の変化が増大し、前回の測距値との偏差Δｄｌ
＿ａが大きくなるが超音波測距センサ２＿ｂ、２＿ｃは
エリア１での左壁を測距し続ける。エリア２では、超音
波測距センサ２＿ｂ、２＿ｃによる変化量の小さい偏差
Δｄｌ＿ｂ、Δｄｌ＿ｃのうち、より小さい変化量とな
る偏差に対応する超音波測距センサの測距値ｄｌ＿ｂま
たはｄｌ＿ｃがもとにされて、倣い走行制御が行なわれ
る。

【００６３】エリア３では、超音波測距センサ２＿ａ、
２＿ｂはいずれも左壁の凹みの影響を受けて走行に伴う
測距値の変化が増大し、前回の測距値との偏差Δｄｌ＿
ａ、Δｄｌ＿ｂは大きくなるが超音波測距センサ２＿ｃ
はエリア１での左壁を測距し続ける。このため、エリア
３では、偏差Δｄｌ＿ｃに対応する超音波測距センサ２
＿ｃの測距値ｄｌ＿ｃがもとにされて（図４のＳ２０５
でｄｌ＝ｄｌ＿ｃとされ）、倣い走行制御が行なわれ
る。

【００６４】本自律走行車がエリア４に入ると、超音波
測距センサ２＿ｂ、２＿ｃはいずれも左壁の影響を受け
て走行に伴う測距値の変化が増大し、前回の測距値との
偏差Δｄｌ＿ｂ、Δｄｌ＿ｃは大きくなるが、エリア４
では超音波測距センサ２＿ａの測距値の変化はほぼなく
なり、前回の測距値との偏差Δｄｌ＿ａは偏差Δｄｌ＿
ｂ、Δｄｌ＿ｃより小さくなる。このため、本自律走行
車がエリア４に入ると、偏差Δｄｌ＿ａに対応する超音
波測距センサ２＿ａの測距値ｄｌ＿ａがもとにされて倣
い走行制御が行なわれる。この制御は、図４のＳ２０４
でｄｌ＝ｄｌ＿ａとされ、Ｓ２０７で基準距離Ｄ１との
差Δｄｌが求められ、Ｓ２０８で設定値ｄ３と比較さ
れ、（ここでの｜Δｄｌ｜は設定値ｄ３より大きく）測
距値ｄｌ（ｄｌ＿ａ）が基準距離Ｄ２に設定され、Ｓ２
１４で直進制御が行なわれることに対応する。

【００６５】エリア５では、超音波測距センサ２＿ｃは
左壁の凹みの影響を受けて前回の測距値との偏差Δｄｌ
＿ｃが大きいが、超音波測距センサ２＿ａ、２＿ｂは左
壁の凹みをほぼ正確に測距する。本自律走行車は、超音
波測距センサ２＿ａ、２＿ｂのうち、より小さな変化量
となる偏差に対応する超音波測距センサの測距値ｄｌ＿
ａまたはｄｌ＿ｂをもとにして、倣い走行制御を行な
う。

【００６６】さらに、本自律走行車がエリア６に入る
と、超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｃはいずれも左壁の
凹み面までの距離を測定し（測距値はいずれもＤ２とな
り）、走行に伴う測距値の変化は減少し、前回の測距値
との偏差Δｄｌ＿ａ〜Δｄｌ＿ｃはいずれも小さくな
る。エリア６では、これらの偏差Δｄｌ＿ａ〜Δｄｌ＿
ｃのうち、最小値となる偏差に対応する超音波測距セン
サの測距値ｄｌ＿ａ、ｄｌ＿ｂ、または、ｄｌ＿ｃがも
とにされて、倣い走行制御が行なわれる。

【００６７】これらのような超音波測距センサでの測距
値の数値データ例を、次に、図７〜図１０に示す。

【００６８】図７〜図１０は、本自律走行車を、壁まで
の距離をそれぞれ０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍ、２ｍとし
て倣い走行させた際、奥行き２５ｃｍの凹みに対する３
台の超音波測距センサでの測距値のデータを示す図であ
る。

【００６９】ここで、自律走行車の走行距離は９０ｃｍ
であり、エリア１はすべての超音波測距センサが凹みの
手前の壁面を測定する自律走行車の走行領域を示し、エ
リア２は超音波測距センサ２＿ａの値が変化し始め超音
波測距センサ２＿ｂ、２＿ｃが凹みの手前の壁面を測定
する自律走行車の走行領域を示し、エリア３は超音波測
距センサ２＿ｂの値が変化し始め超音波測距センサ２＿
ｃが凹みの手前の壁面を測定する自律走行車の走行領域
を示し、エリア４は超音波測距センサ２＿ｃの値が変化
し始め超音波測距センサ２＿ａが凹み面を測定する自律
走行車の走行領域を示し、エリア５は超音波測距センサ
２＿ａ、２＿ｂが凹み面までの距離を測定する自律走行
車の走行領域を示し、エリア６は３台すべての超音波測
距センサが凹み面までの距離を測定する自律走行車の走
行領域を示している。

【００７０】図７〜図１０を参照して、壁までの距離の
変化に対する各超音波測距センサでの測距値は次の通り
である。壁までの距離が０．５ｍのとき（図７参照）：
エリア１は１５ｃｍ、エリア２は１０ｃｍ、エリア３は
５ｃｍ、エリア４は５ｃｍ、エリア５は５ｃｍ、エリア
６は５０ｃｍとなる。壁までの距離が１ｍのとき（図８
参照）：エリア１は１５ｃｍ、エリア２は１０ｃｍ、エ
リア３は１０ｃｍ、エリア４は５ｃｍ、エリア５は１０
ｃｍ、エリア６は４０ｃｍとなる。壁までの距離が１．
５ｍのとき（図９参照）：エリア１は１５ｃｍ、エリア
２は１０ｃｍ、エリア３は１０ｃｍ、エリア４は１０ｃ
ｍ、エリア５は１５ｃｍ、エリア６は３０ｃｍとなる。
壁までの距離が２．０ｍのとき（図１０参照）：エリア
１が１５ｃｍ、エリア２が１５ｃｍ、エリア３が１０ｃ
ｍ、エリア４が１５ｃｍ、エリア５が２５ｃｍ、エリア
６が１０ｃｍとなる。これらの結果より、自律走行車と
壁との距離が長くなるにつれて、各超音波測距センサの
指向性が広がるため、凹み面の影響を受けやすくなり、
エリア２〜５の範囲が広くなることがわかる。

【００７１】以上のように、自律走行車に複数の超音波
測距センサを設け、走行に伴う壁の凹み部の影響による
測距値の変化にずれを生じさせ、これらの走行に伴う測
距値の変化に基づいて制御を行なうことにより、広範囲
の指向角を有する超音波測距センサを用いても進行方向
に対して側方の壁面の凹み部の形状を誤って検出するこ
とがなく、側方の壁面の凹み部の存在にかかわらず自律
走行車本体を直進させるよう制御することができる。こ
れにより、自律走行車にワックス掛け等の作業を行なわ
せた場合にも、ワックスの塗り後に隙間ができるような
ことがなくなる。

【００７２】次に、本発明の第２の実施の形態である自
律走行車を説明する。図１１は、本発明の第２の実施の
形態である自律走行車を説明するための図である。第１
の実施の形態の自律走行車が側方に３台ずつ超音波測距
センサを有するのに対し、本自律走行車は側方に２台ず
つ超音波測距センサを有する。

【００７３】本自律走行車には４台の超音波測距センサ
４＿ａ〜４＿ｄが含まれ、超音波測距センサ４＿ａ、４
＿ｂは進行方向（矢印Ａの方向）に対して左方への壁と
の距離を測定し、超音波測距センサ４＿ｃ、４＿ｄは進
行方向に対して右方への壁との距離を測定する。超音波
測距センサ４＿ａ〜４＿ｄの指向角特性、壁との距離の
測定は、第１の実施の形態の自律走行車と同様である。

【００７４】図１１に示す本自律走行車では、側方の各
超音波測距センサは、送波される超音波の指向角がずれ
るように、進行方向と平行な壁面に対して互いに角度が
異なるように設置されているが、側方の２台の超音波測
距センサ間の距離を十分開けて設置することができる場
合には、進行方向と平行な壁面に対して角度が同じにな
るように設置することもできる。

【００７５】本自律走行車では、所定時間ごとに超音波
測距センサ４＿ａ、４＿ｂあるいは超音波測距センサ４
＿ｃ、４＿ｄのいずれか２台の超音波測距センサにより
壁面との距離が繰り返し測定される。壁面に対する２台
の超音波測距センサの各々について、ある時点の測定で
得られた測距値と、この時点より所定時間前の時点での
１回前の測定で得られた、前回の測距値との差が算出さ
れ、これらの２つの差のうちより小さいものに対応す
る、上記のある時点での測距値が用いられて壁面との倣
い走行制御が行なわれる。この倣い走行制御は、より詳
しくは、次に図１２に示すフローチャートに従って行な
われる。

【００７６】図１２は、第２の実施の形態の自律走行車
での倣い走行制御を説明するためのフローチャートであ
る。ここでは、測距は進行方向に対して左方の壁に対し
て行なわれるものとし、倣い走行を開始する際に超音波
測距センサ４＿ａにより左方の壁までの距離が基準距離
Ｄとして測定されている。

【００７７】本自律走行車の倣い走行制御では、まず、
Ｓ２５１で、超音波測距センサ４＿ａ、４＿ｂが用いら
れそれぞれ左壁までの距離ｄｌ＿ａ、ｄｌ＿ｂが測定さ
れる。続いて、Ｓ２５２では、距離ｄｌ＿ａ、ｄｌ＿ｂ
と、１ルーチン前のＳ２５１で測距されＳ２６４で記憶
された前回の測距値ｄｌ＿ａ＿ｏｌｄ、ｄｌ＿ｂ＿ｏｌ
ｄとの偏差Δｄｌ＿ａ、Δｄｌ＿ｂがそれぞれ求められ
る。Ｓ２５３では、偏差の絶対値｜Δｄｌ＿ａ｜、｜Δ
ｄｌ＿ｂ｜が比較される。これらの偏差の絶対値｜Δｄ
ｌ＿ａ｜が｜Δｄｌ＿ｂ｜より小さければ、Ｓ２５４に
て後に用いられる測距値ｄｌはｄｌ＿ａの値とされ、偏
差の絶対値｜Δｄｌ＿ｂ｜が｜Δｄｌ＿ａ｜より小さけ
れば、Ｓ２５５にて測距値ｄｌはｄｌ＿ｂの値とされ
る。

【００７８】次に、Ｓ２５６では、倣い走行を開始する
際に求められた基準距離Ｄと、Ｓ２５３〜Ｓ２５５で求
められた測距値ｄｌとの偏差Δｄｌが求められ、Ｓ２５
７では、Ｓ２５６で求められた偏差Δｄｌの絶対値｜Δ
ｄｌ｜が、基準距離Ｄを変更するか否かを判断するため
に設定された所定の設定値ｄ５よりも大きいか否かが判
断される。

【００７９】偏差の絶対値｜Δｄｌ｜が設定値ｄ５より
も小さいときには、基準距離Ｄは変更されず、Ｓ２５８
で、偏差Δｄｌが走行の駆動制御を切り換えるための設
定値ｄ６（＞０）と比較される。Δｄｌが−ｄ６より小
さければ、Ｓ２５９で自律走行車本体が左にカーブする
よう駆動系が制御され、Δｄｌが−ｄ６からｄ６の間に
あれば、Ｓ２６０で自律走行車本体が直進するよう駆動
系が制御され、Δｄｌがｄ６より大きければ、Ｓ２６１
で自律走行車本体が右にカーブするよう駆動系が制御さ
れる。

【００８０】また、偏差の絶対値｜Δｄｌ｜が設定値ｄ
５よりも大きいときには、Ｓ２６２で基準距離Ｄがｄｌ
に変更されて、Ｓ２６３で自律走行車本体が直進するよ
う駆動系が制御される。

【００８１】さらに、これらの処理の後、Ｓ２６４で
は、超音波測距センサ２ａ、２ｂの測距値は所定の測距
値メモリにｄｌ＿ａ＿ｏｌｄ、ｄｌ＿ｂ＿ｏｌｄとして
記憶される。

【００８２】これら図１２を用いて説明した一連の動作
は、自律走行車が倣い走行をしている間、所定時間ごと
に行なわれる。

【００８３】以上のような側方への２台の超音波測距セ
ンサの測距値に基づく制御が行なわれる第２の実施の形
態の自律走行車では、進行方向に対して側方の壁の凹み
の幅が十分大きければ、側方への３台の超音波測距セン
サの測距値に基づく制御が行なわれる第１の実施の形態
の自律走行車と同様、広範囲の指向角を有する超音波測
距センサを用いても進行方向に対して側方の壁面の凹み
部の形状を誤って検出することがなく、側方の壁面の凹
み部の存在にかかわらず自律走行車を直進させるよう制
御することができる。さらに、第２の実施の形態の自律
走行車によると、超音波測距センサを側方に３台ずつ有
する第１の実施の形態の自律走行車に比べ、生産コスト
を減少させることができる。

【００８４】さらに、倣い走行を開始する際に、側方の
複数の超音波測距センサを用いて側方にある壁までの距
離を測定し、これらの超音波測距センサの値から自律走
行車本体の壁に対する姿勢角（傾き）を求め、自律走行
車本体が壁に対して平行となるように複数の超音波測距
センサの値が所定範囲内となるよう駆動制御を行ない、
自律走行車本体が壁に平行となった際の、複数台の超音
波測距センサの内の１台の超音波測距センサの測距値を
基準距離として、以後所定時間ごとに倣い走行制御を行
なうことができる。

【００８５】上述の実施の形態では、自律走行車には複
数の超音波測距センサを設け、各々の超音波測距センサ
で超音波の送波と受波とを行なうことにより側方の壁と
の距離を測定することとしたが、側方に対して、指向角
の広い１台の超音波送波装置と複数台の超音波受波装置
とを設けることにより、上述と同様の効果を得て、さら
に、駆動制御をより迅速に行ない生産コストをより減少
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である自律走行車を
説明するための第１の図である。

【図２】本自律走行車に装着される超音波測距センサか
らの超音波の放射強度を説明するための図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態である自律走行車を
説明するための第２の図である。

【図４】第１の実施の形態の自律走行車での倣い走行制
御を説明するためのフローチャートである。

【図５】本自律走行車が壁面から基準距離をおいて直進
する際に、超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｃ（図３参
照）を用いて等間隔で左壁を測距した場合の、超音波測
距センサ２＿ａ〜２＿ｃの各々が検知する壁の形状を説
明するための図である。

【図６】本自律走行車の凹み部を有する壁面への倣い走
行を説明するための図である。

【図７】本自律走行車を、壁までの距離を０．５ｍとし
て倣い走行させた際、奥行き２５ｃｍの凹みに対する３
台の超音波測距センサでの測距値のデータを示す図であ
る。

【図８】本自律走行車を、壁までの距離を１ｍとして倣
い走行させた際、奥行き２５ｃｍの凹みに対する３台の
超音波測距センサでの測距値のデータを示す図である。

【図９】本自律走行車を、壁までの距離を１．５ｍとし
て倣い走行させた際、奥行き２５ｃｍの凹みに対する３
台の超音波測距センサでの測距値のデータを示す図であ
る。

【図１０】本自律走行車を、壁までの距離を２ｍとして
倣い走行させた際、奥行き２５ｃｍの凹みに対する３台
の超音波測距センサでの測距値のデータを示す図であ
る。

【図１１】本発明の第２の実施の形態である自律走行車
を説明するための図である。

【図１２】第２の実施の形態の自律走行車での倣い走行
制御を説明するためのフローチャートである。

【図１３】側方に１台ずつ超音波測距センサを有する従
来の自律走行車を示す図である。

【図１４】超音波測距センサの指向角を示す図である。

【図１５】対象物に対向する際の超音波測距センサによ
る測距値を説明するための図である。

【図１６】従来の自律走行車での倣い走行制御を説明す
るためのフローチャートである。

【図１７】自律走行車が壁面から基準距離をおいて直進
する際に、超音波測距センサを用いて等間隔で左壁を測
距した場合の、超音波測距センサ１＿ａ（図１３参照）
が検知する壁の形状を説明するための図である。

【図１８】従来の自律走行車の凹み部を有する壁面への
倣い走行を説明するための第１の図である。

【図１９】従来の自律走行車の凹み部を有する壁面への
倣い走行を説明するための第２の図である。

【符号の説明】

１＿ａ、１＿ｂ従来の自律走行車の超音波測距センサ２＿ａ〜２＿ｆ第１の実施の形態の自律走行車の超音
波測距センサ３＿ａ〜３＿ｆ超音波測距センサ２ａ〜２＿ｆととも
に各々設けられる筒部４＿ａ〜４＿ｄ第２の実施の形態の自律走行車の超音
波測距センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の時間間隔をおいて進行方向に対し
て側方への壁面との距離を測定し、広範囲の指向角を有
する距離測定手段を側方に対して複数含み、前記複数の
距離測定手段によって測定された壁面との距離に基づい
て壁面に平行に自律して走行する自律走行車であって、前記複数の距離測定手段の各々により第１の時点に測定
された壁面との第１の距離と前記第１の時点から前記時
間間隔をおいた第２の時点に測定された壁面との第２の
距離との差を算出し、前記算出された複数の距離測定手
段の各々に対応する複数の差のうちの最も小さいものに
対応する第２の距離を用いて壁面に平行に自律して走行
することを特徴とする自律走行車。
【請求項２】前記複数の距離測定手段は、壁面に対し
て互いに異なる方向に超音波を送波し、超音波の前記壁
面からの反射波を受波することに基づいて、距離を測定
する、請求項１に記載の自律走行車。
【請求項３】所定の時間間隔をおいて進行方向に対し
て側方への壁面との距離を測定することに基づいて壁面
に平行に自律して走行する自律走行車であって、前記進行方向に対して側方への壁面に対して超音波を送
波する送波手段と、前記送波手段によって送波され壁面から反射される超音
波を受波するための、前記進行方向に対して側方に設け
られた、複数の受波手段と、前記送波手段による超音波の送波と、前記複数の受波手
段の各々による壁面からの超音波の反射波の受波とに基
づく、第１の時点に測定された壁面との第１の距離と、
前記第１の時点から前記時間間隔をおいた第２の時点に
測定された壁面との第２の距離との差を算出する算出手
段と、前記算出手段によって算出された複数の受波手段の各々
に対応する複数の差のうちの最も小さいものに対応する
第２の距離を用いて壁面に平行に自律して走行するよう
制御する制御手段を含む、自律走行車。
【請求項４】前記複数の差のうちの最も小さいものに
対応する第２の距離を用いて壁面に平行に自律して走行
しつつ、前記複数の距離測定手段の各々により測定され
た、複数の壁面との距離に基づいて壁面に対する傾きを
検出する、請求項１に記載の自律走行車。