JPS6316309A - 自動走行する車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、移動体の走行制御方式に関し、特に操縦者
なしで移動可能な無人移動体の走行制御方式に利用して
効果的な技術に関する。

［従来技術］ 近年、自動車や搬送車などの移動体を無人で走らせるた
めの技術が種々研究されており、例えば所定のコースに
従って移動体を走らせる誘導方式あるいは電波等による
遠隔操縦方式については、既に幾つか実用化されている
ものもある。

これに対し、無人移動体の制御系にコース情報を与え、
自己の位置を認識しながら自立で走行できるようにした
方式も提案されている。

上記のような非誘導方式の無人移動体においては、走行
コースの途中に障害物がある場合、走行を中止するか、
障害物を回避する動作が必要となる。そこで、従来は無
人移動体に超音波センサ等を搭載し、車両進行方向前方
の障害物の有無を検出するようにしたものもある。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の超音波センサ等を搭載した無人移動体にあっては
、障害物の存在のみ検出するようになっていたため、例
えば進行方向のかなり前方を物体が横切るような場合で
あって、本来衝突のおそれがないような状況においても
これを障害物とみなして停止したりしていた。

また、障害物を回避する場合にも有効な回避方法を有し
ていなかったため、無駄な回避動作を伴うことが多いと
いう問題点があった。

［発明の目的］ この発明の目的は、衝突する可能性のある障害物か衝突
の可能性のない物体かを確実に識別して必要なときにの
み回避し、しかもその場合最短の距離で障害物を回避で
きるような無人移動体の走行制御方式を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 超音波のような指向性のある信号を発射する装置を２個
以上を設けて進行方向へ向けて発射させ、その反射波を
検出して進行方向の前方の物体を検知し、かつその物体
までの距離を測定し、車両の走行速度との関係で障害物
となるか否か判定するとともに、障害物を認識した場合
にはその認識範囲の移動軌跡の包絡線が障害物の外形に
接するように回避動作を行なうようにするものである。

［作用コ 上記手段によると、車両の走行速度が速いときほど障害
物の認識範囲が広くなり、走行速度が遅いときほど認識
範囲が狭くなると共に、回避の際に余分な動作を伴わな
いようになる。

［実施例］ 第１図には本発明に係る移動体の走行制御方式を適用す
る走行制御システムの一実施例が示されている。

差動機構６を有する走行駆動用車輪としての後輪５ａ、
５ｂの各々に対応してその回転数を検出するためのエン
コーダ２０ａ、２０ｂが設けられ、このエンコーダ２０
ａ、２０ｂからの検出信号（パルス）が、パルスカウン
タ２４ａ、２４ｂによって計数され、コントローラ２５
内のＩ１０インタフェース回路を介してコンピュータ（
ＣＰＵ）２２に入力されるようになっている。コンピュ
ータ２２は、パルスカウンタ２４ａ、２４ｂにより計数
された左右の車輪の回転数の平均値をとって走行距離を
知るとともに、回転数の差より方位すなわち車両の進行
方向を知るようにされている。

また、コンピュータ２２は、パルスカウンタ２４ａ、２
４ｂからの信号によって自己の位置を認識しながらＩＣ
カセットにような記憶装置２６から内部の主メモリに読
み込まれたコース情報に従って、回転駆動手段としての
走行駆動モータ７や旋回駆動手段としての操舵用モータ
１１を制御して、所定コースに沿って車両を走行させる
ようになっている。

しかも、この実施例では、走行中特に進行方向に存在す
る障害物を検出するため、超音波などの指向性の高い信
号を発射する送信器と、その反射波を検出する受信器と
からなる障害物検知手段３０を設け、この検知器からの
検出信号に基づいてコンピュータにより障害物となるか
否かの判定を行なうとともに、障害物とみなした場合、
適当な手順に従って回避動作を行なうようになっている
。

特に限定されるものではないが、この実施例では障害物
検知手段３０を３個用意して車両の左右および中央の３
箇所に取り付け、第４図に示すように検知手段３０ａで
車両の進行方向中央を、また検知手段３０ｂと３０ｃで
左斜め前方と右斜め前方をそれぞれ分担し、全体として
車両が進行すると予想される範囲の障害物の検出を行な
うようになっている。

第２図には、上記障害物検知手段３０の制御回路の構成
例を示す。

送信器３１を駆動するドライバ２８は、コンピュータ２
２から供給される基準クロックＡに基づいて、例えば１
秒間隔で駆動信号を送信器３１に供給して送信波Ｂを発
射させる（第３図参照）とともに、カウンタ２９にスタ
ート信号を送って計数動作を開始させる。そして、発射
された送信波Ｂが車両の進行方向前方の物体に当って反
射した反射波Ｃが受信器３２により検出されると、その
反射波検出時点でカウンタ２９の計数動作を停止させる
ようになっている（ドライバ２８およびカウンタ２９は
、第１図の回路ではコントローラ２５内に設けられてい
る）。

このとき、カウンタ２９が動作している時間は、車両か
らその進行方向前方の物体までの距離に比例することに
なる。そこで、コンピュータ２２は送信波Ｂが発射され
てから反射波Ｃが検出されるまでの間にカウンタ２９が
計数した値を読み取って車両と進行方向上の物体との距
離を演算する。

そして、そのときの車両の速度との関係で、予め設定さ
れた距離と比較して、その物体が障害物となるか否かの
判定を行ない、障害物と判定した場合には所定の回避動
作を行なうようになっている。

すなわち、送信器３１による送信周期を１秒以下にとる
と、１秒間に車両の進む方位は、車体の中心線から左右
微小範囲と考えて差支えない。一方、１周期内に車両が
進むと予想される距離は、車速が速いときと遅いときと
で異なり、速いほど遠くまで進むので、障害物と認識す
べき範囲も広くする必要がある。

そこで、この実施例では、車速に応じて障害物の認識範
囲を変え、車速か速いときは第４図（Ａ）のように障害
物認識範囲（斜線りで示す）を広くし、車速が遅いとき
は第４図（Ｂ）のように狭くしている。つまり、車両予
想進行域よりも障害物認識筒ＢＤの方がわずかに大きく
なるようにしである。これによって、同じ進行方向上の
物体であっても、第４図（Ｂ）に符号Ｅで示すような位
置にある物体は、車速が速いときには障害物とされるが
、車速が遅いときには障害物とされないので、それが移
動する物体であったり、車両が方向変換している場合に
おいて車両の障害物認識範囲りに入る前に進行方向から
はずれてしまうと、障害物として認識されることがない
。

従来の障害物検知手段を備えた無人移動体では上記のよ
うな場合にも障害物とみなして停止したり、回避動作す
るようになっていたが、この実施例においては車速が遅
いときと速いときとで障害物認定基準が異なるので、不
要な停止や回避動作が行なわれなくなる。

なお、この実施例の無人移動体には、車速に応じた認識
距離を外部から設定できるようにするため、キーボード
のような入力操作装置２７が設けられている（第１図参
照）。

次に、上記のごとく障害物の認定を行なった後のコンピ
ュータ２２による障害物の回避動作の手順の一例を説明
する。

この実施例の無人移動体では、先ず、上述のように障害
物検知手段３０ａ〜３０ｃからの検出信号に基づいて障
害物か否かの判定を行ない、障害物と認定したならば一
旦停止する。それから障害物検知手段３０ａ〜３０ｃか
らの検出信号に基づいて障害物が車両中心線の左右いず
れの側にあるか判定する。この種の判定は、上記実施例
のごとく障害物検知手段が２個以上あれば容易に行なう
ことができる。

次に、障害物を認識した側と逆の方向に車両の方位を変
更するように操舵装置を作動させてから走行駆動装置を
作動させる。このときの回避最大操舵角は予めキーボー
ド等を使って設定しておけばよい。

それから、障害物の認識がなくなった時点で、本来のコ
ースへ復帰するように、つまり回避方向とは逆の向きに
操舵装置を作動させる。そして、再び障害物が認識され
たならば回避方向へ方位を修正する。

上記動作を繰り返すことにより、第５図に示すごとく、
無人移動体の移動に伴う障害物認識範囲Ｆｉの移動軌跡
の包絡線が、障害物Ｅの外形に接するように車両が回避
動作を行なう。このとき、実際の車両は常に障害物認識
範囲の包絡線の外側を移動することになるので、車両と
障害物の接触が確実に回避される。しかも、余分な回避
動作を伴わないので、最短距離で本来の走行コースへ復
帰することができる。

なお、上記実施例では、障害物が車両中心線の左右いず
れの側にあるのか判定し、反対側に操舵すると説明した
が、障害物が車両中心線状に存在してそのような判定が
行なえない場合には、左又は右のいずれか一方に回避す
るように予め設定しておけばよい。

また、上記実施例では、指向性の高い信号として、超音
波を用いているが、赤外線を用いたり、指向性を有する
アンテナによって電波を発射してその反射波を検出する
ことにより、障害物を検知するようにしてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したごとくこの発明は、超音波のような指向性
のある信号を発射する装置を２個以上を設けて進行方向
へ向けて発射させ、その反射波を検出して車両進行方向
の前方の物体を検知し、かつその物体までの距離を測定
し、車両の走行速度との関係で障害物となるか否か判定
するようにしたので、車両の走行速度が速いときほど障
害物の認識範囲が広くなり、走行速度が遅いときほど認
Ｒａ　８囲が狭くなるという作用により、衝突する可能
性のある障害物か衝突の可能性のない物体かを確実に識
別して必要なときにのみ回避することができる。また、
障害物を認識した場合にはその認識範囲の移動軌跡の包
絡線が障害物の外形に接するように回避動作を行なうよ
うにしたので、余分な回避動作を伴わないという作用に
より、最短の距離で障害物を回避することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に係る移動体の走行制御方式を適用す
る走行制御システムの一実施例を示すブロック構成図、 第２図は、障害物検出回路の構成例を示すブロック図、 第３図は、障害物検出回路の動作タイミングを示す説明
図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）は、障害物までの距離の相違によ
る認識範囲の違いを示す平面説明図、第５図は、障害物
の回避動作の手法を示す説明図である。 ２・・・・前輪、５ａ、５ｂ・・・・走行駆動用車輪（
後輪）、７・・・・回転駆動手段（走行駆動モータ）、
１１・・・・旋回駆動手段（操舵用モータ）、２２・・
・・制御装置（コンピュータ）、３０・・・・障害物検
知手段、３１・・・・超音波送信器、３２・・・・受信
器。 第２図 第３図 ≠　　　に） 耐朕　　　　　　　　　計（ス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行駆動用車輪およびその回転駆動手段と、操舵
   軸に結合された車輪およびその旋回駆動手段と、上記回
   転駆動手段および旋回駆動手段の駆動制御を行なう制御
   装置とを備え、自立移動可能に構成された無人移動体で
   あって、指向性媒体を送信してその反射波を検出して障
   害物を検知する障害物検知手段を設け、この障害物検知
   手段からの検知信号に基づいて障害物までの距離を計算
   して、そのときの車速に応じて障害物となるか否かの判
   定を行なうとともに、障害物と認識した場合には障害物
   認識範囲の移動軌跡の包絡線が障害物の外形に接するよ
   うに回避動作を行なうようにしたことを特徴とする無人
   移動体の走行制御方式。