JP2017068439A - Autonomous traveling system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自律走行装置に関し、特に、障害物までの距離を測定する機能および障害物との衝突を検知する機能を有する自律走行装置に関する。 The present invention relates to an autonomous traveling device, and more particularly, to an autonomous traveling device having a function of measuring a distance to an obstacle and a function of detecting a collision with the obstacle.
今日、荷物を搬送する搬送用ロボットや、建物内および建物周辺や所定の敷地内の状況を監視する監視用ロボットなど、自律的に移動する自律走行装置が利用されている。
このような従来の自律走行装置は、走行すべき領域の地図情報と移動経路情報とを予め記憶し、カメラ、距離画像センサ、GPS(Global Positioning System)から取得した情報を利用して、障害物を避けながら、所定の経路を走行する。
また、通常の人間が運転する車両と同様に、自律走行装置も車体を保護するために、車体の前方や後方にバンパーを備え、障害物に衝突あるいは接触した場合の衝撃を吸収する。また、バンパーに、感圧スイッチなどを設け、障害物に接触したことを検出している。
2. Description of the Related Art Today, autonomous traveling devices that move autonomously are used, such as a transport robot that transports luggage, and a monitoring robot that monitors the situation in and around buildings and in predetermined sites.
Such a conventional autonomous traveling device stores in advance map information and travel route information of an area to be traveled, and uses information acquired from a camera, a distance image sensor, and a GPS (Global Positioning System) to obstruct an obstacle. Traveling on a predetermined route while avoiding
In addition, like an ordinary human-driven vehicle, the autonomous traveling device also includes a bumper in front of and behind the vehicle body to protect the vehicle body, and absorbs an impact when it collides with or comes in contact with an obstacle. In addition, a pressure-sensitive switch or the like is provided on the bumper to detect contact with an obstacle.
たとえば、特許文献1では、車体の外側面に取り付けた取付部材と、取付部材の長手方向に沿って複数に分割した弾性材との間に、感圧スイッチを配設し、障害物に接触した場合に、接触した部分の分割弾性材のみが押し込まれることによって感圧スイッチが押圧されて障害物との接触を確実に検知する車両用バンパー装置が提案されている。
また、特許文献2には、前面に設けられたバンパーが、自律走行装置本体に設けられたバンパー支持部によって前後方向に動作可能に支持され、バンパー支持部は、支持レールと、支持レールの溝部に前後動が可能なように取り付けられた回動軸とから構成され、バンパーが障害物に衝突した場合に、バンパーが支持レールに沿って後方向に動作し、かつ回動軸を中心として下方向に回動することによって、大きな衝撃を吸収できるようにした自律走行装置が提案されている。
For example, in
Further, in
さらに、特許文献3には、車体を構成するメインフレームの前部に、バンパーと、スライド機構と、バンパースイッチと、障害物センサを設け、障害物に衝突する前に、自動運転中に障害物センサにより障害物を検出した場合は、走行動作を一時停止し、バンパーに障害物が接触した場合は、バンパーが押されることによりスライド機構が後方にあるバンパースイッチの方向に移動して衝撃を吸収し、バンパースイッチの接触子を押圧してスイッチが入力されることによって、エンジンの停止処理を実行するようにした自動走行機械のバンパーが提案されている。
Further, in
従来の自律走行装置では、バンパーにスイッチ機構を設け、スイッチが作動したときに障害物に衝突したことを検知し、その後、装置の停止処理を行うようにしていた。しかし、スイッチや装置そのものが破損しないようにするためには、スイッチ機構を弾性材で覆ったとしても、軽微な衝突や接触によって直ちに停止できるような速度で走行する自律走行装置にしか適用することができなかった。 In the conventional autonomous traveling device, a switch mechanism is provided in the bumper, and when the switch is operated, it is detected that the vehicle has collided with an obstacle, and then the device is stopped. However, in order to prevent damage to the switch and the device itself, even if the switch mechanism is covered with an elastic material, it can be applied only to an autonomous traveling device that travels at a speed that can be stopped immediately by a slight collision or contact. I could not.
また、特許文献1では、複数の感圧スイッチを設けることにより、障害物が前方あるいは横方向に接触したときに、その接触と接触位置を検出することができるが、複数の分割弾性材と複数の感圧スイッチとを設ける必要があり、構造および配線が複雑となり、また、時速10km/h程度以上の速度で走行中に障害物に衝突したとすると、弾性材のみでは十分に衝撃を吸収できない場合があり、バンパー等が破損するという問題点がある。
また、特許文献2のように、バンパーを上下方向に回動させて大きな衝撃を吸収しようとするものでも、たとえば、時速10km/h程度以上の速度で自律走行している場合に、大きな障害物に衝突したとすると、その衝撃を十分に吸収できず、バンパーや装置そのものが破損する場合もある。
Further, in
Further, as disclosed in
さらに、特許文献3では、バンパースイッチと、スライド機構をバンパーに設けることによって、走行速度が6km/h〜8km/h程度で走行する自動走行機械の比較的大きな衝撃を吸収することができるが、スライド機構等の比較的大きな部材を設ける必要があるので、構造が複数かつ大型化し、コストも高くなり、軽微な衝突を検出することが必要な用途には適さない。また、障害物センサ(赤外線検知センサ)を備えているので、障害物を検出した場合には、障害物に衝突する前に、走行動作を一時停止することができるが、比較的高速で走行している場合には、赤外線検知センサによって障害物の存在を検出することができない場合、あるいは障害物の検出が遅れた場合には、スピードコントロールが十分にできないため、その高速のスピードで障害物に衝突してしまう場合もある。
したがって、障害物を確実に検出し、障害物を検出した場合は、衝突する前に十分に減速制御をすることが望ましい。
Furthermore, in
Therefore, when an obstacle is reliably detected and the obstacle is detected, it is desirable to sufficiently perform deceleration control before the collision.
そこで、この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、比較的高速で走行する場合であっても、障害物に衝突する前に減速し、あるいは障害物に衝突したとしても、バンパーや装置が破損しない程度の速度で衝突し停止することのできる自律走行装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and even when traveling at a relatively high speed, it is assumed that the vehicle decelerates before colliding with an obstacle or collides with an obstacle. It is another object of the present invention to provide an autonomous traveling device that can collide and stop at a speed that does not damage the bumper or the device.
この発明は、車体と、車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、走行方向の前方空間を含む所定の空間内に存在する物体までの距離を検出する距離検出部と、前記検出された距離を利用して、走行速度を制御するための制動情報を生成する制動情報生成部と、前記生成された制動情報に基づいて、走行制御部が、前記車体が前記物体までの距離を進行する間に、減速処理を実行することを特徴とする自律走行装置を提供するものである。 The present invention includes a vehicle body, a travel control unit that controls a drive member that travels the vehicle body, a distance detection unit that detects a distance to an object existing in a predetermined space including a front space in the travel direction, and the detection. A braking information generating unit that generates braking information for controlling the traveling speed using the determined distance, and a traveling control unit based on the generated braking information, the vehicle body advances the distance to the object. In the meantime, the present invention provides an autonomous traveling device characterized in that deceleration processing is executed.
また、前記距離検出部によって検出された物体までの距離が、所定の距離よりも短くなった場合に、前記走行制御部が、車体の減速処理を開始し、前記物体に衝突する前に前記車体を停止させることを特徴とする。
また、前記物体に衝突したことを検出する衝突検出部を備え、前記走行制御部が前記減速処理を実行した後、前記衝突検出部によって物体との衝突を検出した場合に、前記走行制御部が、前記車体を停止させる処理を実行することを特徴とする。
In addition, when the distance to the object detected by the distance detection unit becomes shorter than a predetermined distance, the travel control unit starts the deceleration process of the vehicle body and before the vehicle collides with the object, the vehicle body It is characterized by stopping.
In addition, a collision detection unit that detects a collision with the object is provided, and when the collision control unit detects a collision with the object after the traveling control unit executes the deceleration process, the traveling control unit A process for stopping the vehicle body is performed.
また、前記車体を保護するバンパーをさらに備え、前記バンパーは、最外面に設けた外面基材と、前記外面基材の内側に設けた弾性部材と、前記弾性部材と前記車体との間に取り付けられた前記衝突検出部とを含み、前記衝突検出部は、所定値以上の押圧力が与えられたときに、衝突があったことを検出する感圧スイッチであり、前記感圧スイッチによって前記物体との衝突を検出した場合に、前記走行制御部が、前記弾性部材が完全に収縮する前に、前記車体を停止させる処理を実行することを特徴とする。
また、前記衝突検出部は、前記バンパーを構成する弾性部材と前記車体との間に、互いに所定の距離だけ離して、複数個取り付けられ、前記バンパーは、前記車体の走行方向の前方部、前記車体の側面、および前記車体の走行方向の後方部の位置のうち、いずれか1つの位置あるいはすべての位置に設けられることを特徴とする。
The bumper further protects the vehicle body, and the bumper is attached between the outer surface base material provided on the outermost surface, the elastic member provided inside the outer surface base material, and the elastic member and the vehicle body. The collision detection unit is a pressure-sensitive switch that detects that a collision has occurred when a pressing force equal to or greater than a predetermined value is applied, and the object is detected by the pressure-sensitive switch. When the collision is detected, the travel control unit executes a process of stopping the vehicle body before the elastic member is completely contracted.
Further, a plurality of the collision detection units are attached between the elastic member constituting the bumper and the vehicle body at a predetermined distance from each other, and the bumper includes a front portion of the vehicle body in the traveling direction, It is provided at any one position or all positions among the side surface of the vehicle body and the position of the rear portion in the traveling direction of the vehicle body.
また、前記距離検出部は、走行方向の所定の前方空間に光を出射する発光部と、光を受光する受光部と、前記前方空間の所定の複数の測点に向けて前記光が照射されるように、光の出射方向を走査させる走査制御部とを備え、前記距離検出部が、前記発光部から光が出射された時刻と、前記物体によって反射された光が前記受光部に受光されたことを確認した時刻との時間差を利用して、前記発光部と前記複数の測点との間の距離を算出し、前記算出された距離から前記物体までの距離を検出することを特徴とする。 Further, the distance detection unit irradiates the light toward a light emitting unit that emits light to a predetermined front space in the traveling direction, a light receiving unit that receives light, and a plurality of predetermined measurement points in the front space. The distance detection unit receives the time when the light is emitted from the light emitting unit and the light reflected by the object is received by the light receiving unit. A distance between the light emitting unit and the plurality of measurement points is calculated using a time difference from the time when the fact is confirmed, and a distance from the calculated distance to the object is detected. To do.
この発明によれば、物体までの距離を検出して、この距離を利用して生成した制動情報に基づいて、車体の減速処理を実行するので、比較的高速で走行している場合でも、障害物である物体に衝突する前に、十分に減速することができ、物体に衝突する前に車体を停止させることができ、または、物体に衝突するときでも車体が破損しない程度の速度にまで減速することができる。 According to the present invention, since the distance to the object is detected and the deceleration process of the vehicle body is executed based on the braking information generated by using this distance, even if the vehicle is traveling at a relatively high speed, Before it collides with an object that is an object, it can sufficiently decelerate, the vehicle body can be stopped before it collides with the object, or it can be decelerated to a speed that does not damage the vehicle body even when it collides with an object can do.
以下、図面を使用して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。
<自律走行装置の構成>
図1に、この発明の自律走行装置の一実施例の外観図を示す。
図1において、この発明の自律走行装置1は、所定の経路情報に基づいて、障害物を避けながら、自律的に移動する機能を有する車両である。
また、自律走行装置1は、移動機能に加えて、輸送機能、監視機能、掃除機能、誘導機能、通報機能などの種々の機能を備えてもよい。
以下の実施例では、主として、屋外の所定の監視領域や通路を自律走行し、監視領域等の監視や輸送を行うことのできる自律走行装置について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by description of the following examples.
<Configuration of autonomous traveling device>
In FIG. 1, the external view of one Example of the autonomous running apparatus of this invention is shown.
In FIG. 1, an
In addition to the moving function, the autonomous
In the following embodiments, an autonomous traveling apparatus capable of autonomously traveling in a predetermined outdoor monitoring area or passage and monitoring or transporting the monitoring area will be mainly described.
図1の外観図において、自律走行装置1(以下、車両とも呼ぶ)は、主として、車体10と、4つの車輪(21,22)と、監視ユニット2と、制御ユニット3とを備える。
監視ユニット2は、移動する領域や路面の状態を確認する機能や監視対象を監視する機能を有する部分であり、たとえば、移動する前方空間の状態を確認する距離検出部51、カメラ(撮像部)55、走行している現在位置の情報を取得する位置情報取得部58などから構成される。
制御ユニット3は、この発明の自律走行装置の有する走行機能や監視機能などを実行する部分であり、たとえば後述するような制御部50、画像認識部56、通信部54、記憶部70などから構成される。
In the external view of FIG. 1, the autonomous traveling device 1 (hereinafter also referred to as a vehicle) mainly includes a
The
The
この発明の自律走行装置は、カメラ55、距離検出部51および衝突検出部57等を利用して、車体10の進行方向前方の状態を確認しながら自走する。たとえば、前方に、障害物や段差等が存在することを検出した場合には、障害物に衝突することなどを防止するために、静止、回転、後退、前進等の動作を行って進路を変更し、画像により障害物を認識した場合や、接触を検出した場合には、車体の停止動作など、所定の機能を実行する。
ただし、後述する図7に示すように、物体に衝突した場合に車体を保護するために、バンパーを、車体の周囲に設ける。
さらに、バンパーと物体とが衝突したときに、その衝突したことを検出するために、バンパーに、図3に示すように、衝突検出部57を設ける。
The autonomous traveling device of the present invention uses the
However, as shown in FIG. 7 to be described later, a bumper is provided around the vehicle body in order to protect the vehicle body when it collides with an object.
Further, when the bumper and the object collide, in order to detect the collision, the bumper is provided with a
図2に、この発明の自律走行装置の走行に関係する構成の説明図を示す。
図2(a)は、車両1の右側面図であり、右側の前輪21や後輪22を仮想線で示している。また、図2(b)は、図2(a)のB−B線矢視断面図を示し、後述するスプロケット21b,22b,31b,32bを仮想線で示している。車体10の前面13に前輪(21,31)を配置し、後面14に後輪(22,32)を配置する。
車体10の各側面12R,12Lには帯状のカバー18が設置され、車体10の前後方向に沿って延びている。カバー18の下側には、前輪21、31および後輪22、32をそれぞれ回転支持する車軸21a,31aおよび車軸22a、32aが設けられている。各車軸21a,31a,22a,32aは、動力伝達部材によって結合されない場合は、独立して回転可能となっている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration related to traveling of the autonomous traveling device of the present invention.
FIG. 2A is a right side view of the
A belt-
左右のそれぞれ一対の前輪(21,31)と後輪(22,32)とには、動力伝達部材であるベルト23,33が設けられている。具体的には、右側の前輪21の車軸21aにはスプロケット21bが設けられ、後輪22の車軸22aにはスプロケット22bが設けられる。また、前輪のスプロケット21bと後輪のスプロケット22bとの間には、例えばスプロケットと歯合する突起を内面側に設けたベルト23が巻架されている。同様に、左側の前輪31の車軸31aにはスプロケット31bが設けられるとともに、後輪32の車軸32aにはスプロケット32bが設けられており、前輪のスプロケット31bと後輪のスプロケット32bとの間には、ベルト23と同様の構造を持つベルト33が巻架されている。
A pair of front wheels (21, 31) and rear wheels (22, 32) on the left and right sides are provided with
したがって、左右のそれぞれ一対の前輪と後輪(21と22,31と32)は、ベルト(23,33)によって連結駆動されるので、一方の車輪を駆動すればよい。たとえば、前輪(21,31)を駆動すればよい。一方の車輪を駆動輪とした場合に、他方の車輪は、動力伝達部材であるベルトによってスリップすることなく駆動される従動輪として機能する。
左右それぞれ一対の前輪と後輪とを連結駆動する動力伝達部材としては、スプロケットとこのスプロケットに歯合する突起を設けたベルトを用いるほか、例えば、スプロケットとこのスプロケットに歯合するチェーンを用いてもよい。さらに、スリップが許容できる場合は、摩擦の大きなプーリーとベルトを動力伝達部材として用いてもよい。ただし、駆動輪と従動輪の回転数が同じとなるように動力伝達部材を構成する。
図2では、前輪(21,31)が駆動輪に相当し、後輪(22,32)が従動輪に相当する。
Accordingly, the pair of front and rear wheels (21 and 22, 31 and 32) on the left and right sides are connected and driven by the belts (23 and 33), so that one of the wheels may be driven. For example, the front wheels (21, 31) may be driven. When one wheel is a driving wheel, the other wheel functions as a driven wheel that is driven without slipping by a belt that is a power transmission member.
As a power transmission member for connecting and driving a pair of left and right front wheels and rear wheels, in addition to using a sprocket and a belt provided with a projection that meshes with the sprocket, for example, using a sprocket and a chain that meshes with the sprocket. Also good. Furthermore, if slip is acceptable, a pulley and a belt having a large friction may be used as the power transmission member. However, the power transmission member is configured so that the rotational speeds of the driving wheel and the driven wheel are the same.
In FIG. 2, the front wheels (21, 31) correspond to drive wheels, and the rear wheels (22, 32) correspond to driven wheels.
車体10の底面15の前輪側には、右側の前後輪21,22を駆動するための電動モータ41Rと、左側の前後輪31,32を駆動するための電動モータ41Lの2つのモータが設けられている。右側の電動モータ41Rのモータ軸42Rと右側の前輪21の車軸21aとの間には、動力伝達機構としてギアボックス43Rが設けられている。同様に、左側の電動モータ41Lのモータ軸42Lと左側の前輪31の車軸31aとの間には、動力伝達機構としてギアボックス43Lが設けられている。ここでは、2つの電動モータ41R,41Lは車体の進行方向の中心線に対して左右対称となるように並列配置されており、ギアボックス43R,43Lもそれぞれ電動モータ41R,41Lの左右外側に配設されている。
Two motors, an
ギアボックス43R,43Lは、複数の歯車や軸などから構成され、電動モータからの動力をトルクや回転数、回転方向を変えて出力軸である車軸に伝達する組立部品であり、動力の伝達と遮断を切替えるクラッチを含んでいてもよい。なお、左右の後輪22,32はそれぞれ軸受44R,44Lによって軸支されており、軸受44R,44Lはそれぞれ車体10の底面15の右側面12R、左側面12Lに近接させて配設されている。
The
以上の構成により、進行方向右側の一対の前後輪21,22と、左側の一対の前後輪31,32とは、独立して駆動することが可能となる。すなわち、右側の電動モータ41Rの動力はモータ軸42Rを介してギアボックス43Rに伝わり、ギアボックス43Rによって回転数、トルクあるいは回転方向が変更されて車軸21aに伝達される。そして、車軸21aの回転によって車輪21が回転するとともに、車軸21aの回転は、スプロケット21b、ベルト23、および、スプロケット22bを介して後軸22bに伝わり、後輪22を回転させることになる。左側の電動モータ41Lからの前輪31および後輪32への動力の伝達については上記した右側の動作と同様である。
With the above configuration, the pair of front and
2つの電動モータ41R,41Lの回転数が同じである場合、各ギアボックス43R,43Lのギア比(減速比)を同じにすれば、自律走行装置1は前進あるいは後進を行うことになる。自律走行装置1の速度を変更する場合は、各ギアボックス43R,43Lのギア比を同じ値に維持しつつ変化させればよい。
また、進行方向を変える場合は、各ギアボックス43R,43Lのギア比を変更して、右側の前輪21および後輪22の回転数と左側の前輪31および後輪32の回転数とに、回転差を持たせればよい。さらに、各ギアボックス43R,43Lからの出力の回転方向を変えることにより、左右の車輪の回転方向を反対にすることで車体中央部を中心とした定置旋回が可能になる。
When the rotation speeds of the two
When changing the traveling direction, the gear ratios of the
自律走行装置1を定置旋回させる場合は、前後の車輪の角度を可変にするステアリング機構が設けられていないため、前後の車輪の間隔(ホイールベース)が大きいほど、車輪にかかる抵抗が大きくなり、旋回のために大きな駆動トルクが必要となる。しかし、各ギアボックス43R,43L内のギア比は可変にしているので、旋回時の車輪の回転数を下げるだけで車輪に大きなトルクを与えることができる。
When the
例えば、ギアボックス43R内のギア比として、モータ軸42R側のギアの歯数を10、中間ギアの歯数を20、車軸21b側のギアの歯数を40とした場合、車軸21bの回転数はモータ軸42Rの1/4の回転数となるが、4倍のトルクが得られる。そして、更に回転数が小さくなるようなギア比を選択することによって、より大きなトルクを得ることができるため、不整地や砂地などの車輪に係る抵抗が大きな路面であっても旋回が可能となる。
For example, when the gear ratio in the
また、モータ軸42R,42Lと車軸21a,31aとの間にギアボックス43R,43Lを設けているため、車輪21,31からの振動が直接モータ軸に伝わることがない。さらに、ギアボックス43R,43Lに動力の伝達と切り離し(遮断)を行うクラッチを設けておき、電動モータ41R,41Lの非通電時には、電動モータ41R,41L側と駆動軸となる車軸21a,31aとの間の動力伝達を遮断しておくことが望ましい。これにより、仮に停止時に車体10に力が加わり車輪が回転しても、電動モータ41R,41Lには回転が伝わらないため、電動モータ41R,41Lに逆起電力が発生することはなく、電動モータ41R,41Lの回路を損傷するおそれもない。
Further, since the
このように、左右のそれぞれ前後一対の前輪と後輪を動力伝達部材で連結し、前輪側に配置した2つの電動モータで駆動可能するようにして4輪を駆動しているので、後輪専用の電動モータ、さらに、この電動モータと後輪との間に必要な後輪専用のギアボックスを設ける必要がなく、後輪専用の電動モータやギアボックスのための設置スペースを削減することができる。
上記したように、車体10の底面15の前輪21,31側には2つの電動モータ41R,41Lを進行方向左右に配置し、さらに各電動モータ41R,41Lのそれぞれの左右側方にギアボックス43R,43Lを配置しているが、底面15の後輪22、32側には軸受44R,44Lを配置しているだけであるため、車体10の底面15には、その中央位置から例えば車体の後端までにわたって、広い収容スペース16を確保できる。
In this way, the left and right pair of front and rear front wheels and rear wheels are connected by a power transmission member, and the four wheels are driven so as to be driven by two electric motors arranged on the front wheel side. In addition, it is not necessary to provide a dedicated rear wheel gear box between the electric motor and the rear wheel, and the installation space for the rear wheel dedicated electric motor and gear box can be reduced. .
As described above, the two
各電動モータ41R,41Lは、例えばリチウムイオン電池などのバッテリ(充電池)40を動力源とし、バッテリ40を収容スペース16に設置する。具体的には、バッテリ40は、例えば直方体の外形をなし、図2(b)に示すように、底面15の略中央位置に載置することが可能である。また、車体10の後面14は例えば上面あるいは底面15に対して開閉可能に構成し、収容スペース16へのバッテリ40の出し入れを容易にすることが望ましい。これにより、長時間走行を実現させるための大容量のバッテリ40を車体10の収容スペース16に搭載可能になり、また、バッテリ40の交換、充電、点検などの作業は、後面14から容易に実施可能になる。さらに、バッテリ40を底面15に配置することができるため、車体10の重心が低く、安定した走行が可能な電動車両を得ることができる。
Each
図3に、この発明の自律走行装置の一実施例の構成ブロック図を示す。
図3において、この発明の自律走行装置1は、主として、制御部50,距離検出部51,走行制御部52,車輪53,通信部54,カメラ55,画像認識部56,衝突検出部57,位置情報取得部58,充電池59,速度検出部60,制動情報生成部61,記憶部70を備える。
また、自律走行装置1は、ネットワーク6を介して、管理サーバ5に接続され、管理サーバ5から送られる指示情報等に基づいて自律走行し、取得した監視情報や退避情報などを管理サーバ5に送信する。
ネットワーク6としては、現在利用されているあらゆるネットワークを利用することができるが、自律走行装置1は、移動する装置であるので、無線通信が可能なネットワーク(たとえば、無線LAN)を利用することが好ましい。
FIG. 3 shows a block diagram of a configuration of an embodiment of the autonomous traveling device of the present invention.
3, the
Further, the autonomous
As the
無線通信のネットワークとしては、公衆に開放されているインターネットなどを利用してもよく、あるいは、接続できる装置が限定される専用回線の無線ネットワークを利用してもよい。また、無線通信路での無線伝送方式としては、各種無線LAN(Local Area Network)(WiFi(登録商標)認証の有無は問わない)、ZigBee(登録商標)、Bluetooth(登録商標) LE(Low Energy)などの規格に準じた方式が挙げられ、無線到達距離や伝送帯域などを考慮して使用すればよいが、例えば携帯電話網などを利用してもよい。 As a wireless communication network, the Internet open to the public or the like may be used, or a dedicated line wireless network in which devices that can be connected are limited may be used. In addition, as a wireless transmission method in a wireless communication path, various wireless LANs (Local Area Network) (with or without WiFi (registered trademark) authentication), ZigBee (registered trademark), Bluetooth (registered trademark) LE (Low Energy) ) And the like, and may be used in consideration of a wireless reachable distance, a transmission band, or the like. For example, a mobile phone network may be used.
管理サーバ5は、主として、通信部91,監視制御部92,記憶部93を備える。通信部91は、ネットワーク6を介して、自律走行装置1と通信する部分であり、無線による通信機能を有することが好ましい。
監視制御部92は、自律走行装置1に対する移動制御、自律走行装置1の情報収集機能および監視機能などを実行させる部分である。
記憶部93は、自律走行装置1に対して移動指示をするための情報、自律走行装置1から送られてきた監視情報(受信監視情報93a)や退避情報、監視制御のためのプログラムなどを記憶する部分である。
The
The
The storage unit 93 stores information for instructing movement to the
自律走行装置1の制御部50は、走行制御部52などの各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、CPU,ROM,RAM,I/Oコントローラ,タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
CPUは、ROM等に予め格納された制御プログラムに基づいて、各種ハードウェアを有機的に動作させて、この発明の走行機能、画像認識機能、衝突検出機能などを実行する。
The
The CPU organically operates various hardware based on a control program stored in advance in a ROM or the like, and executes the running function, the image recognition function, the collision detection function, and the like of the present invention.
距離検出部51は、車両の現在位置から、走行方向の前方空間を含む所定の空間内に存在する物体および路面までの距離を検出する部分である。ここで、車両が屋外を走行する場合、物体とは、たとえば、建物、柱、壁、突起物などを意味する。
距離検出部51は、走行方向の前方空間に所定の光を出射した後、前方空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、物体および路面までの距離を検出する。具体的には、距離検出部51は、主として、走行方向の所定の前方空間に光を出射する発光部51aと、物体によって反射された光を受光する受光部51bと、光の出射方向を、2次元的あるいは3次元的に変化させる走査制御部51cとから構成される。
The
The
図4に、この発明の距離検出部51の一実施例の説明図を示す。
ここでは、発光部51aから出射されたレーザー51dが、物体100に反射して、受光距離L0だけ往復して戻ってきたレーザーの一部分が受光部51bに受光されることを示している。
FIG. 4 shows an explanatory diagram of an embodiment of the
Here, the laser 51d emitted from the
出射される光としては、レーザー、赤外線、可視光、超音波、電磁波などを用いることができるが、夜間でも測距が充分可能でなければならないため、レーザーを用いることが好ましい。
また、今日、距離検出用センサとして、LIDAR(Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging:ライダー)が用いられているが、これを距離検出部51として用いてもよい。
LIDARは、所定の距離測定領域内の2次元空間または3次元空間にレーザーを出射し、距離測定領域内の複数の測点における距離を測定する装置である。
また、LIDARは、発光部51aからレーザーを出射した後、物体によって反射された反射光を受光部51bで検出し、たとえば、出射時刻と受光時刻との時間差から、受光距離L0を算出する。この受光距離L0が、後述する測定距離情報72に相当する。
As the emitted light, laser, infrared light, visible light, ultrasonic wave, electromagnetic wave, or the like can be used. However, it is preferable to use a laser because distance measurement must be possible even at night.
Also, today, LIDAR (Light Detection and Ranging or Laser Imaging Detection and Ranging: rider) is used as a distance detection sensor, but this may be used as the
The LIDAR is a device that emits a laser to a two-dimensional space or a three-dimensional space in a predetermined distance measurement region and measures distances at a plurality of measurement points in the distance measurement region.
The LIDAR detects the reflected light reflected by the object after the laser is emitted from the
発光部51aから出射されたレーザーが、距離L0だけ離れた動かない物体に当たったとすると、発光部51aの先端から物体表面までの距離L0の2倍に相当する距離(2L0)だけ進行して、受光部51bに受光される。
レーザーを出射した時刻と受光した時刻とは、レーザーが上記距離(2L0)を進行するのにかかる時間T0だけずれている。すなわち、時間差が生じている。この時間差T0と、光の速度とを利用することによって、上記受光距離L0を算出することができる。
また、この算出された受光距離L0から、物体(障害物)までの距離が検出される。
If the laser emitted from the
The time when the laser is emitted and the time when the laser is received are shifted by a time T0 required for the laser to travel the distance (2L0). That is, there is a time difference. By using the time difference T0 and the speed of light, the light receiving distance L0 can be calculated.
Further, the distance to the object (obstacle) is detected from the calculated light receiving distance L0.
図4には、距離検出部51を動かさない場合を示しており、発光部51aから出射されるレーザーは同じ光路を進行する場合を示している。
したがって、物体100の一点に当たって反射してきた反射光を受光した場合、発光部51aの先端と物体の一点との距離のみが算出される。
FIG. 4 shows a case where the
Therefore, when the reflected light reflected by one point of the
走査制御部51cは、走行方向の前方空間の所定の複数の測点に向けて光が出射されるように、光の出射方向を走査させる部分であり、距離検出部51の向きを一定時間ごとに少しずつ変化させることによって、出射されるレーザーが進行する光路を少しずつ移動させる。
LIDAR51では、水平方向の所定の2次元空間の範囲内で、レーザーの出射方向を所定の走査ピッチずつ変化させて、物体までの距離を算出する(水平方向の2次元走査)。また、3次元的に距離を算出する場合は、垂直方向に、所定の走査ピッチだけレーザーの出射方向を変化させて、さらに上記の水平方向の2次元走査を行って距離を算出する。
The
The
図5に、距離検出部(LIDAR)51から出射されるレーザーの走査方向の概略説明図を示す。
また、図6に、距離検出部(LIDAR)51から出射されたレーザーの照射領域を、上方から見た図(図6(a))と、後方から見た図(図6(b))を示す。
図5において、1つの点は、所定の距離だけ離れた位置の垂直方向の2次元平面(垂直平面)において、レーザーが当たった位置(以下、測点と呼ぶ)を示している。
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of the scanning direction of the laser emitted from the distance detection unit (LIDAR) 51.
FIG. 6 shows a view of the irradiation region of the laser emitted from the distance detector (LIDAR) 51 (FIG. 6A) and a view seen from the rear (FIG. 6B). Show.
In FIG. 5, one point indicates a position (hereinafter referred to as a measurement point) where the laser hits on a two-dimensional plane (vertical plane) in a vertical direction at a position separated by a predetermined distance.
たとえば、距離検出部51の発光部51aから出るレーザーの出射方向を、水平方向に所定の走査ピッチだけ右方向に移動するように、距離検出部51の向きを変化させると、レーザーは、水平方向の右方向に走査ピッチだけずれた隣の位置(測点)の垂直平面に当たる。
もし、この垂直平面の位置に物体が存在したとすると、各測点において反射されたレーザーの反射光の一部分が、受光部51bに受光される。
このように順次、水平方向に、所定の走査ピッチずつ、レーザーの照射方向をずらしていくと、所定数の測点に対してレーザーが照射される。レーザーが照射された複数の測点ごとに、反射光の受光の有無を確認して距離を算出する。
For example, when the direction of the
If an object exists at the position of the vertical plane, a part of the reflected light of the laser reflected at each measurement point is received by the
In this manner, when the laser irradiation direction is shifted sequentially by a predetermined scanning pitch in the horizontal direction, the laser is irradiated to a predetermined number of measurement points. The distance is calculated by confirming whether or not the reflected light is received at each of the plurality of measurement points irradiated with the laser.
図6(a)には、レーザーの照射方向を、水平方向に走査ピッチずつずらして、図の左右方向(すなわち水平方向)に、レーザーを走査する例の説明図を示している。
たとえば、図6(a)に示すように、最も右側方向に、レーザーが照射された場合、その方向に物体が存在すれば、物体からの反射光を受光することによって、受光距離L0が算出される。
FIG. 6A shows an explanatory diagram of an example in which the laser irradiation direction is shifted in the horizontal direction by the scanning pitch and the laser is scanned in the left-right direction (that is, the horizontal direction) in the figure.
For example, as shown in FIG. 6A, when the laser is irradiated in the rightmost direction, if there is an object in that direction, the light receiving distance L0 is calculated by receiving the reflected light from the object. The
また、図5に示すように、レーザーを走査する方向を垂直方向とした場合、たとえば、レーザーを出射する方向を、垂直方向の上方向に所定の走査ピッチだけずらした場合は、レーザーは、垂直方向の上方向に走査ピッチだけずれた隣の位置(測点)の垂直平面に当たる。
レーザーの出射方向を垂直方向の上方向に1走査ピッチだけずらした後、図6(a)に示すように、水平方向にレーザーの照射方向をずらせば、前回の測点よりも上方向に1走査ピッチだけずれた位置の測点に対して、レーザーが照射される。
このように、水平方向のレーザーの走査と、垂直方向のレーザーの走査を順次行うことによって、所定の3次元空間に対してレーザーが照射され、3次元の測定空間に物体が存在すれば、その物体までの距離が算出される。
Further, as shown in FIG. 5, when the laser scanning direction is the vertical direction, for example, when the laser emission direction is shifted upward by a predetermined scanning pitch in the vertical direction, the laser is vertical. It hits the vertical plane of the next position (measurement point) shifted in the upward direction by the scanning pitch.
After shifting the laser emission direction by one scanning pitch in the vertical upward direction, as shown in FIG. 6A, if the laser irradiation direction is shifted in the horizontal direction, the laser beam is shifted upward by 1 from the previous measurement point. A laser beam is irradiated to a measurement point at a position shifted by the scanning pitch.
In this way, by sequentially performing a horizontal laser scan and a vertical laser scan, the laser is irradiated to a predetermined three-dimensional space, and if an object exists in the three-dimensional measurement space, The distance to the object is calculated.
また、複数の測点に向けて出射された光(レーザー)が物体に反射された場合に、物体に反射された反射光が受光部に受光されたことが確認されると、距離が算出された測点の位置に物体の一部分が存在すると判定される。
さらに、物体の一部分が存在すると判定された複数の測点を含む領域内に、その物体が存在し、その複数の測点を含む領域の情報から、物体の形状あるいは人体の姿勢などを特徴づける検知情報を取得する。
検知情報は、何らかの物体を特徴づける情報であるが、距離検出部51によって取得してもよく、あるいは、カメラ55によって撮影された物体の画像データから取得してもよい。
In addition, when light (laser) emitted toward a plurality of measurement points is reflected by an object, if it is confirmed that the reflected light reflected by the object is received by the light receiving unit, the distance is calculated. It is determined that a part of the object exists at the position of the measured point.
Furthermore, the object exists in an area including a plurality of measurement points where it is determined that a part of the object exists, and the shape of the object or the posture of the human body is characterized from information on the area including the plurality of measurement points. Get detection information.
The detection information is information that characterizes some object, but may be acquired by the
なお、2次元走査において、レーザーを走査する方向を、水平方向として説明したが、これに限るものではなく、垂直方向にレーザーを出射する方向を変化させてもよい。
3次元的な測定空間にレーザーを照射する場合は、垂直方向の2次元走査をした後、水平方向に所定の走査ピッチだけずらして、順次、同様の垂直方向の2次元走査を行えばよい。
In the two-dimensional scanning, the laser scanning direction is described as the horizontal direction, but the present invention is not limited to this, and the laser emitting direction may be changed in the vertical direction.
When irradiating a laser to a three-dimensional measurement space, after performing two-dimensional scanning in the vertical direction, the same two-dimensional scanning in the same vertical direction may be sequentially performed by shifting the scanning direction by a predetermined scanning pitch in the horizontal direction.
図6(b)には、レーザーを水平方向と垂直方向に走査した場合に、3次元空間に照射されるレーザーの測点の概略説明図を示している。
もし、レーザーが出射された1つの測点の方向に、物体が存在しなければ、レーザーはそのまま光路上を進行し、反射光は受光されず、距離は測定できない。
逆に、ある測点に出射されたレーザーに対して反射光が受光された場合は、距離が算出され、算出された距離だけ離れた位置に、物体が存在することが認識される。
図6(b)では、右下部分の6つの測点において、反射光が検出されたことを示しており、この6つの測点を含む領域に、何らかの物体(たとえば、人体、障害物など)が存在することが認識される。
FIG. 6B is a schematic explanatory diagram of laser measurement points irradiated on the three-dimensional space when the laser is scanned in the horizontal direction and the vertical direction.
If there is no object in the direction of one measuring point where the laser is emitted, the laser travels on the optical path as it is, the reflected light is not received, and the distance cannot be measured.
Conversely, when reflected light is received with respect to a laser emitted to a certain measurement point, a distance is calculated, and it is recognized that an object exists at a position separated by the calculated distance.
FIG. 6B shows that reflected light is detected at the six measurement points in the lower right part, and some object (for example, a human body, an obstacle, etc.) is present in the region including these six measurement points. Is recognized.
距離検出部51の受光部51bにレーザー51dが入射されると、そのレーザーの受光強度に対応した電気信号が出力される。
制御部50は、受光部51bから出力される電気信号を確認し、たとえば、所定のしきい値以上の強度を有する電気信号が検出された場合に、レーザーを受光したと判断する。
発光部51aには、従来から用いられているレーザー発光素子が用いられ、受光部51bには、レーザーを検出するレーザー受光素子が用いられる。
When the laser 51d is incident on the
The
Conventionally used laser light emitting elements are used for the
また、制御部50は、発光部51aから出射されたレーザーの出射時刻と、受光部51bに反射光が受光されたことを確認された受光時刻との時間差T0を利用して、発光部51aと複数の測点との間の距離である受光距離L0を算出する。
制御部50が、たとえば、タイマーを利用して現在時刻を取得し、レーザーの出射時刻と、レーザーの受光が確認された受光時刻との時間差T0を算出し、この両時刻の時間差T0と、レーザーの速度とを利用して、受光距離L0を算出する。
In addition, the
The
走行制御部52は、車体を走行させる駆動部材を制御する部分であり、主として、駆動部材に相当する車輪53の回転を制御して、直線走行および回転動作などをさせることによって、自動的に車両を走行させる。駆動部材には、車輪やキャタピラ(登録商標)などが含まれる。
車輪53は、図1および図2に示したような4つの車輪(21,22,31,32)に相当する。
また、上記したように、車輪のうち、左右の前輪(21,31)を駆動輪とし、左右の後輪(22,32)は回転制御をしない従動輪としてもよい。
また、図示しないエンコーダを、駆動輪(21,31)の左輪と右輪にそれぞれ設け、車輪の回転数や回転方向、回転位置、回転速度によって車両の移動距離等を計測し、走行を制御してもよい。エンコーダは、後述する速度検出部60に相当する。
The
The
Further, as described above, of the wheels, the left and right front wheels (21, 31) may be drive wheels, and the left and right rear wheels (22, 32) may be driven wheels that are not rotationally controlled.
In addition, encoders (not shown) are provided on the left and right wheels of the drive wheels (21, 31), respectively, and the travel distance of the vehicle is measured by the rotation speed, rotation direction, rotation position, and rotation speed of the wheels to control traveling. May be. The encoder corresponds to a
通信部54は、ネットワーク6を介して、管理サーバ5と、データの送受信を行う部分である。上記したように、無線通信によってネットワーク6に接続し、管理サーバ5と通信できる機能を有することが好ましい。
たとえば、異常状態が発生し通知処理を実行する場合、通信部54は、異常状態が発生したこと、異常状態の発生日時および発生位置を含む通知情報を、自律走行装置とは異なる位置に配置された管理サーバ5に送信する。
また、通知情報は、自律走行装置とは異なる位置にいる担当者の所持する端末に送信してもよく、管理サーバおよび端末の少なくともどちらか一方または両方に送信すればよい。
なお、送信先をどこにするかは、予め設定しておく必要があるが、車両の運用形態に対応させて、異常状態の内容などに基づいて、送信先を変更、追加できるようにしてもよい。
The
For example, when an abnormal state occurs and the notification process is executed, the
The notification information may be transmitted to a terminal owned by a person in charge at a position different from that of the autonomous mobile device, and may be transmitted to at least one or both of the management server and the terminal.
In addition, although it is necessary to set in advance where the transmission destination is, it may be possible to change or add the transmission destination based on the contents of the abnormal state in accordance with the operation mode of the vehicle. .
カメラ55は、主として、車両の走行方向の前方空間を含む所定の空間の画像を撮影する部分であり、撮影する画像は、静止画でも、動画でもよい。撮影された画像は、入力画像データ71として、記憶部70に記憶され、管理サーバ5からの要求に応じて、管理サーバ5に転送される。
また、カメラ55は、1台だけでなく、複数台備えてもよい。たとえば、車体の前方、左方、右方、後方をそれぞれ撮影するように、4台のカメラを固定設置してもよく、また各カメラの撮影方向を変更できるようにしてもよく、ズーム機能を備えてもよい。
また、車両が屋外を走行する場合、天候がよく撮影領域が十分に明るい場合は、カメラで撮影した画像を分析することにより、人体、障害物、路面の状態等を検出する。
The
Moreover, you may provide not only one
When the vehicle travels outdoors and the weather is good and the shooting area is sufficiently bright, the human body, obstacles, road conditions, etc. are detected by analyzing the images taken by the camera.
画像認識部56は、カメラ55によって撮影された画像データ(入力画像データ71)の中に含まれる物体を認識する部分である。たとえば、画像データに含まれる物体を抽出し、抽出された物体が、人体の所定の特徴を持つ物体である場合に、その物体を人体として認識する。さらに認識された人体の部分の画像データ(人体画像)と、記憶部70に予め記憶された人物登録情報とを比較して、人体画像が予め登録された人物に一致可能か否かを判断する。画像認識処理は、既存の画像認識技術を用いればよい。
認識する物体は、人体に限るものではなく、壁、柱、段差、動物、狭い通路のような障害物を認識してもよい。
The
An object to be recognized is not limited to a human body, and an obstacle such as a wall, a pillar, a step, an animal, or a narrow passage may be recognized.
衝突検出部57は、車両1が走行中に、障害物に衝突したこと、接触したこと、あるいは近づいたことを検出する部分であり、たとえば、感圧スイッチ、マイクロスイッチ、超音波センサ、赤外線測距センサなどからなる接触センサや非接触センサが用いられ、たとえば、後述するように車体のバンパーに配置される。
衝突検出部57は、1つでもよいが、車体の前方、側面、後方からの衝突を検知するために、車体の前方、側面、後方の所定の位置に、それぞれ複数個設けることが好ましい。
たとえば、衝突検出部57は、後述する図7に示すように、バンパーに取り付けることが好ましく、複数個の衝突検出部57を、バンパーを構成する弾性部材と車体との間に、互いに所定の距離だけ離して取り付けることが好ましい。
走行制御部52が車体の減速処理を実行した後に、衝突検出部57によって、障害物との衝突を検出した場合には、車体が破損しないようにするために、走行制御部52が、車体を停止させる処理を実行する。
また、CPUが、衝突検出部57から出力された信号に基づいて、障害物の存在する位置を認識する。さらに、認識された障害物の位置情報に基づいて、CPUは、車体を停止させるか、あるいは、その障害物を避けて次に走行すべき方向を決定する。
The
The number of
For example, as shown in FIG. 7 to be described later, the
When the
Further, the CPU recognizes the position where the obstacle exists based on the signal output from the
位置情報取得部58は、車両の現在位置を示す情報(緯度、経度など)を取得する部分であり、たとえば、GPS(Global Position System)を利用して、現在位置情報75を取得してもよい。
取得された現在位置情報75と、記憶部70に予め記憶された経路情報76とを比較しながら、車両の進行すべき方向を決定し、車両を自律走行させる。
車両を自律走行させるためには、上記した距離検出部51、カメラ55、衝突検出部57、位置情報取得部58のすべてから得た情報を用いることが好ましいが、あるいは少なくともいずれか1つから得た情報を利用して自律走行させてもよい。
The position
While comparing the acquired
In order to make the vehicle autonomously travel, it is preferable to use information obtained from all of the
また、位置情報取得部58としては、GPSと同様に、現在利用されている他の衛星測位システムを用いてもよい。たとえば、日本の準天頂衛星システム(Quasi-Zenith Satellite System:QZSS)、ロシアのGLONASS(Global Navigation Satellite System
)、EUのガリレオ、中国の北斗、インドのIRNSS(Indian Regional Navigational
Satellite System)などを利用してもよい。
Further, as the position
), Galileo in the EU, North Star in China, IRNSS in India (Indian Regional Navigational
Satellite System) may be used.
充電池59は、車両1の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、走行機能、距離検出機能、画像認識機能、衝突検出機能、通信機能を行うための電力を供給する部分である。
たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ni−Cd電池、鉛電池、各種燃料電池などの充電池が用いられる。
また、図示しない電池残量検出部を備え、充電池の残りの容量(電池残量)を検出し、検出された電池残量に基づいて、所定の充電設備の方へ帰還するべきか否かを判断し、電池残量が所定残量よりも少なくなった場合は、充電設備へ自動的に帰還するようにしてもよい。
The
For example, rechargeable batteries such as lithium ion batteries, nickel metal hydride batteries, Ni-Cd batteries, lead batteries, and various fuel cells are used.
In addition, a battery remaining amount detection unit (not shown) is provided to detect the remaining capacity (battery remaining amount) of the rechargeable battery, and whether or not to return to a predetermined charging facility based on the detected battery remaining amount. When the remaining battery level is less than the predetermined remaining level, the battery may be automatically returned to the charging facility.
速度検出部60は、車両1の走行中の速度を検出する部分であり、主として、車輪に取り付けられたエンコーダに相当する。CPUは、速度検出部60から速度情報をリアルタイムで取得し、状況に応じて、走行制御部52を制御して、加速あるいは減速をする。
制動情報生成部61は、車両1の走行速度を制御(加速、減速)するための情報を生成する部分であり、主として、距離検出部51によって検出された距離を利用して、走行速度を制御するための制御情報73を生成する。また、速度検出部60から取得した現在の走行速度と、次の目標地点までに実際に走行する目標距離とから、車輪の回転に関する制動情報73を生成してもよい。
The
The braking
また、距離検出部51,カメラ55,および衝突検出部57から取得された情報を利用して、障害物を検出した場合や障害物に接触したと判断された場合において、停止する必要がある場合は、制動情報生成部61は、速度検出部60から取得した現在の走行速度と、停止するまでの所定の走行距離(たとえば、障害物までの距離)とから、車輪の回転を減少させるような制動情報73を生成し、記憶部70に記憶する。
このように生成された制動情報73を利用して、CPUが、走行制御部52に対して、車輪53の回転を制御する指示信号を出力すると、走行制御部52は、この指示信号に従って、車輪53の回転を制御する。たとえば、生成された制動情報73に基づいて、走行制御部52が、車体10が障害物である物体までの距離を進行する間に、車輪の回転を減少させて、減速処理を実行する。
In addition, when it is necessary to stop when an obstacle is detected or when it is determined that an obstacle has been touched using information acquired from the
When the CPU outputs an instruction signal for controlling the rotation of the
記憶部70は、自律走行装置1の各機能を実行するために必要な情報やプログラムを記憶部する部分であり、ROM,RAM,フラッシュメモリなどの半導体記憶素子,HDD,SSDなどの記憶装置、その他の記憶媒体が用いられる。記憶部70には、たとえば、入力画像データ71,測定距離情報72,制動情報73,障害物情報74,現在位置情報75,経路情報76,送信監視情報77などが記憶される。
The storage unit 70 is a part that stores information and programs necessary for executing each function of the autonomous
入力画像データ71は、カメラ55によって撮影された画像データである。カメラが複数台ある場合は、カメラごとに記憶される。画像データとしては、静止画および動画のどちらでもよい。画像データは、不審者の検知、異常状態の検出、車両の進路決定などに利用され、送信監視情報77の1つとして、管理サーバ5に送信される。
The
測定距離情報72は、上記のように距離検出部51から取得した情報によって算出された受光距離L0である。1つの受光距離L0は、所定の距離測定領域内の1つの測点において測定された距離を意味する。
また、この情報73は、所定の距離測定領域内に属する測点ごとに記憶され、各測点の位置情報と対応づけて記憶される。たとえば、測点が水平方向にm個あり、垂直方向にn個ある場合は、合計m×n個の測点にそれぞれ対応した受光距離L0が記憶される。
The
Further, this
また、各測点の方向に、レーザーを反射する物体(障害物、路面、柱など)が存在し、その物体からの反射光を受光できた場合は、その物体までの受光距離L0が記憶される。ただし、測点方向に物体が存在しない場合は、反射光が受光されないので、測点距離情報72として、たとえば、受光距離L0の代わりに、測定できなかったことを示す情報を記憶してもよい。
In addition, if there is an object (obstacle, road surface, pillar, etc.) that reflects the laser in the direction of each measurement point and the reflected light from the object can be received, the light receiving distance L0 to that object is stored. The However, since no reflected light is received when there is no object in the direction of the measurement point, information indicating that measurement could not be performed may be stored as the measurement
現在位置情報75は、位置情報取得部58によって取得された車両の現在位置を示す情報である。たとえば、GPSを利用して取得された緯度と経度とからなる情報である。この情報は、たとえば、車両の進路を決定するのに用いられる。
The
経路情報76は、車両が走行すべき経路の地図を予め記憶したものであり、たとえば、移動する経路や領域が予め固定的に決まっている場合は、当初から固定的な情報として記憶される。ただし、経路変更をする必要がある場合などでは、ネットワーク6を介して、管理サーバ5から送信される情報を、新たな経路情報76として記憶してもよい。
The
制動情報73は、上記したように、車輪の回転を制御するための情報であり、制動情報生成部61によって生成される情報である。
障害物情報74は、検出された障害物に関する情報であり、その障害物の形状、位置、大きさ、色、現在位置から障害物までの距離、高低差、傾斜角度などからなる情報である。たとえば、距離検出部51によって、障害物の形状、大きさ、障害物までの距離が取得され、障害物情報74の一部分として記憶される。また、カメラ55、画像認識部56によっても、障害物を特定するような情報が取得される。
The braking
The
送信監視情報77は、走行中および停止中に取得した種々の監視対象の情報であり、ネットワーク6を介して管理サーバ5に送信される情報である。この情報としては、たとえば、カメラ55によって撮影された入力画像データ71,走行距離,移動経路,環境データ(温度,湿度,放射線,ガス,雨量,音声,紫外線など),地形データ,障害物データ,路面情報,警告情報などが含まれる。
このような監視情報を取得するために、たとえば、温度計,湿度計,マイク,ガス検知装置などを備えることが好ましい。
The
In order to acquire such monitoring information, for example, it is preferable to include a thermometer, a hygrometer, a microphone, a gas detection device, and the like.
<バンパーの説明>
以下に、自律走行装置1の車体の周囲にバンパーを備え、このバンパーに衝突検出部57を配置した実施例について説明する。
図7に、この発明の自律走行装置において、バンパーの取付例と構成例の概略説明図を示す。
図7(a)に、バンパーの取付例を示す。
図7(a)において、自律走行装置1の車体10の前方部分と後方部分に、それぞれ、前方バンパー47と後方バンパー48を設けている。
前方バンパー47は、図2の車体10の前方部分13と、車輪(21,31)の外側を覆うように、コの字形に配置される。
後方バンパー48は、図2の車体10の後方部分14と、車輪(22,32)の外側を覆うように、コの字形に配置される。
ただし、バンパーの配置は、図7に示すものに限るものではない。すなわち、車体の走行方向の前方部、車体の側面、および車体の走行方向の後方部の位置のうち、いずれか1つの位置、あるいは、すべての位置に、バンパーを設けてもよい。また、車体の前方部、後方部、および側面全体も覆うように、車体を一周するリング形状の1つのバンパーでもよい。
<Description of bumper>
Hereinafter, an embodiment in which a bumper is provided around the vehicle body of the
In FIG. 7, the schematic explanatory drawing of the example of attachment of a bumper and a structural example in the autonomous running apparatus of this invention is shown.
FIG. 7A shows an example of mounting a bumper.
In FIG. 7A, a
The
The
However, the arrangement of the bumpers is not limited to that shown in FIG. That is, the bumper may be provided at any one position or all positions among the positions of the front portion in the traveling direction of the vehicle body, the side surface of the vehicle body, and the rear portion in the traveling direction of the vehicle body. Further, it may be a ring-shaped bumper that goes around the vehicle body so as to cover the front part, the rear part, and the entire side surface of the vehicle body.
図7(b)に、バンパーの構成例を示す。
ここでは、前方バンパー47の構成を示しているが、後方バンパー48も、同様の構成を有する。
前方バンパー47は、主として、外面基材47a、弾性部材47b、取付基材(47c,47d,47e)、感圧スイッチ49を備える。
外面基材47aは、自律走行装置1の最外面に設けられる部材であり、図7(b)では、車体10の前方部分と、車輪(21,31)の側面部分の外側に、コの字形状に配置される基材である。外面基材47aは、たとえば、ポリカーボネート、HIPS、ABS,PSなどの材料で成形された剛性を有するものである。
障害物に衝突した場合は、この外面部材47aが障害物に最初に接触することになる。
FIG. 7B shows a configuration example of the bumper.
Here, the configuration of the
The
The outer
When colliding with an obstacle, the
弾性部材47bは、外面基材47aの内側に設けられ、外面基材47aに接触し、車体10と外面基材47aとの間に配置される部材であり、弾性を有するものである。
たとえば、図7(b)に示すように、外面基材47aの車体10側の内面に貼り付けられる。
また、外面基材47aに障害物が衝突した場合、車体側方向に外面基材47aが押されると、押された部分の弾性部材47bが収縮する。
弾性部材47bとしては、弾性を有する材料で形成されるものであればよく、たとえば、ウレタン、シリコーン、NBR、EPDMのような材料が用いられる。
弾性部材47bは、衝突したときの衝撃を吸収するために、所定の厚さを有するが、その厚さ(W)は、衝突したときにどの程度の押圧力を吸収して、どの程度収縮したときに車体を停止させるのかを予め設定することによって、適切な数値が決定される。
たとえば、弾性部材47bの厚さ(W)を15cmに設定した場合、重量が150kgの自律走行装置が、時速5kmで走行中に、障害物に衝突した場合、弾性部材47bが衝撃を吸収して、弾性部材47bの厚さ(W)がほぼゼロになる直前に、自律走行装置1を停止させることができる。
The
For example, as shown in FIG.7 (b), it affixes on the inner surface by the side of the
Further, when an obstacle collides with the outer
The
The
For example, when the thickness (W) of the
取付基材(47c〜47e)は、バンパーを車体10に固着させる部材であり、たとえば、図7(b)に示すように、いくつかの部材(47c,47d,47e)で構成される。
ただし、外面基材47a、弾性部材47b、感圧スイッチ49からなる構成を、車体10に固定するものであればよく、図7(b)に図示した配置に限定するものではない。
また、取付基材(47c〜47e)は、剛性を有し、たとえば、ステンレス、鉄、SUS、アルミのような材料で成形したものを用いることが好ましい。
The attachment base material (47c to 47e) is a member for fixing the bumper to the
However, the configuration including the
Moreover, it is preferable to use what was shape | molded by materials, such as stainless steel, iron, SUS, and aluminum, for attachment base materials (47c-47e), for example.
感圧スイッチ49は、上記した衝突検出部57に相当し、弾性部材47bと車体10との間に取り付けられる。また、弾性部材47bが収縮を開始し、感圧スイッチ49に所定値以上の押圧力が与えられたときに、衝突があったことを検出し、感圧スイッチ49から所定の感圧信号(衝突検出信号)を出力する。
この感圧信号は、制御部50に伝達され、この感圧信号を利用して、たとえば、車体の走行速度の減速処理が行われる。
また、感圧スイッチ49によって物体との衝突が検出された場合、弾性部材47bが完全に収縮する前に、走行制御部52によって、車体を停止させる処理を実行する。
感圧スイッチ49は、弾性部材47bに接触するように、取付基材47cに取り付けられ、図7(b)に示すように、外面基材47aのどの部位に衝突されてもその衝突を検出できるように、複数個の感圧スイッチ49を、互いに一定距離をあけて配置することが好ましい。
なお、後方バンパー48も、前方バンパーと同様に、外面基材47a、弾性部材47b、取付基材(47c〜47e)、複数個の感圧スイッチ49から構成される。
The pressure-
This pressure-sensitive signal is transmitted to the
Further, when a collision with an object is detected by the pressure-
The pressure-
As with the front bumper, the
<実施例1:衝突検出時の動作>
以下に、自律走行装置1が自律走行中に、走行経路上に存在した障害物に衝突した場合の動作について説明する。
ここでは、バンパーに備えられた衝突検出部57によって、障害物に衝突(あるいは接触)したことを検出した後、所定の時間内に、走行を停止させる場合について示す。
図8に、この発明の自律走行装置の衝突検出時の一実施例の動作説明図を示す。
図8には、自律走行装置1のバンパーの一部分と、障害物を示し、自律走行装置1が障害物の方向に向かって走行しているものとする。
図8の各図においては、説明のために、バンパーの一部分のみを拡大表示しており、各部材の実際の大小関係を示すものではない。
<Example 1: Operation at the time of collision detection>
Hereinafter, an operation when the autonomous
Here, a case will be described in which the traveling is stopped within a predetermined time after the
FIG. 8 shows an operation explanatory diagram of one embodiment when a collision of the autonomous traveling device of the present invention is detected.
FIG. 8 shows a part of the bumper of the
In each figure of FIG. 8, for the sake of explanation, only a part of the bumper is enlarged and does not indicate the actual magnitude relationship of each member.
図8(a)には、自律走行装置1が、通常どおり、所定の速度で走行している場合(通常走行時)を示している。
ここでは、自律走行装置1の側面から見た断面図を示しており、バンパーのうち、1つの感圧スイッチ49と、これに接触する弾性部材47bと、さらに外側に配置された外面基材47aを示している。
通常走行時において、弾性部材47bの厚さをW0とする。
図8(a)のような走行状態において、自律走行装置1が、障害物の方向に向かって走行しつづけたとすると、図8(b)のような状態となる。
図8(b)は、バンパーの外面基材47aと、障害物の表面とが接触した衝突開始時を示している。このとき、弾性部材47bがまだ収縮していないものとすると、感圧スイッチ49は、右方向からの押圧力をまだ受けていないので、感圧信号を出力しない。
したがって、制御部50は、まだ衝突したことを検出しておらず、自律走行装置1は、図8(a)と同様に所定の速度で同一方向に走行しようとする。
FIG. 8A shows a case where the
Here, a cross-sectional view as seen from the side of the autonomous
During normal running, the thickness of the
If the
FIG. 8B shows a collision start time when the outer
Therefore, the
さらに、自律走行装置1が右方向に走行すると、図8(c)のような状態となる。
図8(c)では、弾性部材47bが収縮し、厚さがW0からW1(<W0)となった状態を示している。
このとき、感圧スイッチ49が、右方向から所定値以上の押圧力を受けたとすると、衝突したことを示す感圧信号を出力する。
制御部50が、この感圧信号を検出すると、衝突が開始したものと判断し、自律走行装置1の走行速度を遅くする減速処理を行う。
図8(c)は、減速走行時の状態を示しているが、走行速度が遅くなっているものの、まだ右方向へ進行しているので、弾性部材47bはより収縮されて、その厚さ(W1)はより小さくなる(W1<W0)。
感圧スイッチ49から感圧信号を出力するためには、所定の押圧力が感圧スイッチにかけられる必要があるので、図8(b)の衝突開始時と、図8(c)のような減速走行が実際に行われるまでの間には、時間差がある。
減速処理では、弾性部材47bが、完全に収縮し、これ以上圧縮することができなくなる前に、完全停止(速度がゼロになる)するように、速度制御が行われる。
すなわち、所定の減速処理が行われると、所定の時間が経過した後、弾性部材47bが圧縮された状態で、自律走行装置1は停止する。
Furthermore, when the
FIG. 8C shows a state where the
At this time, if the pressure-
When the
FIG. 8 (c) shows a state at the time of decelerating traveling. Although the traveling speed is slow, the
In order to output a pressure-sensitive signal from the pressure-
In the deceleration process, the speed control is performed so that the
That is, when the predetermined deceleration process is performed, the autonomous
図8(d)は、自律走行装置1が停止した状態を示している。このとき、弾性部材47bは、厚さがW2(<W1)となった状態で停止したとする。
このような停止時において、障害物に衝突したことにより、押圧力はすべて弾性部材47bの収縮によって吸収されたとすると、感圧スイッチ49や、外面基材47aおよび取付基材(47c〜47e)には、破損するような圧力がかからないようにすることができる。
したがって、弾性部材47bの厚み(W)の範囲内で、衝突時の押圧力が吸収され、弾性部材47bが完全に圧縮されてしまう前に、車体が停止するように、減速処理を行うことが必要となる。
すなわち、車体が衝突してから、弾性部材47bの厚み(W)に相当する距離を進行する間に、衝突前の走行速度から減速し、速度がゼロとなるように、減速処理を行う。
FIG.8 (d) has shown the state which the
When all the pressing force is absorbed by the contraction of the
Therefore, within the thickness (W) range of the
That is, the deceleration process is performed so that the vehicle travels a distance corresponding to the thickness (W) of the
このような減速処理は、主として、衝突開始時の走行速度と、自律走行装置1の重量と、路面傾斜と、弾性部材の厚さとによって決定される。
図9に、自律走行装置が障害物に衝突した場合に、衝突を開始してからの時間と、走行速度との関係のグラフの一実施例を示す。
このグラフの横軸は、図8(b)のように衝突を開始したときの時間をゼロとし、その後の時間(msec)を示している。
また、グラフの縦軸は、自律走行装置1の走行速度(時速:km/h)を示している。
ここでは、図8(a)および図8(b)の衝突開始前において、自律走行装置1は、5(km/n)で走行していたとする。
また、車体10の重量を150kgとし、弾性部材47bの厚さ(W)を15cmとする。
さらに、弾性部材47bの収縮が開始され、感圧センサ49から感圧信号が出力されたことによって衝突が検出された時間が、衝突開始から9.6(msec)後であったとする。
Such deceleration processing is mainly determined by the traveling speed at the start of the collision, the weight of the
FIG. 9 shows an example of a graph of the relationship between the time from the start of the collision and the traveling speed when the autonomous traveling device collides with an obstacle.
The horizontal axis of this graph shows the time (msec) after the time when the collision is started as shown in FIG. 8B.
Moreover, the vertical axis | shaft of a graph has shown the traveling speed (speed: km / h) of the
Here, it is assumed that the autonomous
Further, the weight of the
Furthermore, it is assumed that the time when the collision is detected by the start of contraction of the
ここで、感圧スイッチ49が衝突を検出し感圧信号を出力するためには、2N以上の押圧力がかかる必要があるものとする。重量150kgの車体が5(km/h)で障害物に衝突した場合には、運動量が750kg×km/hとなるので、力積が208.3Nsとなる。
したがって、感圧スイッチ49の表面に、2Nの押圧力がかかり感圧信号が出力されるまでには、9.6msecの時間がかかることになる。
すなわち、衝突が始まってから、9.6msec後に、減速処理を開始することになる。
Here, in order for the pressure-
Therefore, it takes 9.6 msec until a pressure of 2N is applied to the surface of the pressure-
That is, the deceleration process is started 9.6 msec after the collision starts.
よって、この9.6msec後から、弾性部材47bの厚さに相当する15cmの距離を進行する間に、速度を5km/hからゼロとする減速処理をする。
図9に示す減速処理では、速度を5km/hからゼロにするまでに、約108msecかかることを示している。
すなわち、15cmの距離を進む間に、速度をゼロとするために、約108秒かけて減速している。
Therefore, after 9.6 msec, deceleration processing is performed to reduce the speed from 5 km / h to zero while traveling a distance of 15 cm corresponding to the thickness of the
The deceleration process shown in FIG. 9 indicates that it takes about 108 msec until the speed is reduced from 5 km / h to zero.
That is, while traveling a distance of 15 cm, the vehicle decelerates over about 108 seconds in order to make the speed zero.
図9に示すこの減速処理における時間と走行速度との関係の計算値は、たとえば次のとおりである。
時間0から9.6msecまで:走行速度=5(km/h)
時間10msecのとき:走行速度=4.979675(km/h)
時間20msecのとき:走行速度=4.471545(km/h)
時間30msecのとき:走行速度=3.963415(km/h)
時間40msecのとき:走行速度=3.455285(km/h)
時間50msecのとき:走行速度=2.947154(km/h)
時間60msecのとき:走行速度=2.439024(km/h)
時間70msecのとき:走行速度=1.930894(km/h)
時間80msecのとき:走行速度=1.422764(km/h)
時間90msecのとき:走行速度=0.914634(km/h)
時間100msecのとき:走行速度=0.406504(km/h)
時間108msecのとき:走行速度=0(km/h)
The calculated value of the relationship between time and travel speed in this deceleration process shown in FIG. 9 is, for example, as follows.
From time 0 to 9.6 msec: traveling speed = 5 (km / h)
When the time is 10 msec: Traveling speed = 4.997675 (km / h)
When the time is 20 msec: Traveling speed = 4.4471545 (km / h)
When the time is 30 msec: Traveling speed = 3.963415 (km / h)
When the time is 40 msec: Traveling speed = 3.455285 (km / h)
When the time is 50 msec: Traveling speed = 2.947154 (km / h)
When the time is 60 msec: Traveling speed = 2.439024 (km / h)
When the time is 70 msec: Traveling speed = 1.930894 (km / h)
When the time is 80 msec: Travel speed = 1.422764 (km / h)
When the time is 90 msec: Traveling speed = 0.914634 (km / h)
When the time is 100 msec: Traveling speed = 0.406504 (km / h)
When the time is 108 msec: Traveling speed = 0 (km / h)
ただし、現実的には、弾性部材47bの厚さが15cmしかないとすると、弾性部材47bの厚さをゼロにすることはできないので、弾性部材47bの厚さがゼロとなる前に、図9のグラフよりも短い時間で走行速度がゼロとなるように、減速処理をする必要がある。
以上のように、感圧スイッチ49によって実際に衝突を検出した場合は、弾性部材47bが完全に圧縮されてしまう前に、所定の減速処理を行うことにより、バンパーや自律走行装置の車体が破損しないようにすることができる。
However, in reality, if the thickness of the
As described above, when a collision is actually detected by the pressure-
<実施例2:障害物検出時の動作>
以下に、自律走行装置が走行中に、走行経路上の所定の距離内に障害物を検出した場合の動作について説明する。
ここでは、距離検出部51によって障害物までの距離を検出し、障害物に衝突するまでに、まだ相当の距離がある場合に、障害物に衝突しないように、所定の減速処理あるいは停止処理を実行する。
<Example 2: Operation at the time of obstacle detection>
The operation when an obstacle is detected within a predetermined distance on the travel route while the autonomous traveling device is traveling will be described below.
Here, when the distance to the obstacle is detected by the
上記したように、距離検出部51であるLIDARによって、走行方向に存在する障害物までの距離Lがほぼリアルタイムで検出される。また、速度検出部60によって、現在の走行速度Vが取得される。
減速処理を開始するための所定の判定距離L0を予め設定し、記憶部70に記憶しておくものとする。
たとえば、距離検出部51によって検出された障害物までの距離Lが、所定の判定距離L0よりも短くなった場合に(L<L0)、車体の減速処理を開始させる。また、減速した後、障害物に衝突する前に、車体を停止させる。
障害物に衝突しないことを前提条件とすると、車体10が距離Lだけ進行する前に、停止するような減速処理を実行する。
あるいは、障害物までの距離Lが、所定の距離Laまで接近したときの走行速度の目標値Vaを予め設定しておき、L=Laとなった場合に、実際の走行速度VがVaとなるような減速処理を実行する。
As described above, the distance L to the obstacle existing in the traveling direction is detected almost in real time by the LIDAR that is the
A predetermined determination distance L0 for starting the deceleration process is set in advance and stored in the storage unit 70.
For example, when the distance L to the obstacle detected by the
Assuming that the vehicle does not collide with an obstacle, a deceleration process is performed such that the
Alternatively, a target value Va of the traveling speed when the distance L to the obstacle approaches the predetermined distance La is set in advance, and when L = La, the actual traveling speed V becomes Va. Such deceleration processing is executed.
このような減速処理は、距離検出部51によって検出された障害物までの距離LがL0になったときの走行速度V0と、所定の判定距離L0と、予め設定されている障害物までの距離Laになったときの走行速度の目標値Vaを用い、減速を開始してからの時間をtとすると、次の演算処理によって求められる減速速度Vsに従って実行することができる。但し、L0>La、V0>Va、0≦t≦2×(L0−La)/(V0−Va)とする。
Vs=−(V0−Va)^2/(2×(L0−La))×t+V0
たとえば、車体10が、7(km/h)で走行しているときに、距離検出部51によって、走行方向に、距離L=5mだけ離れた位置に、障害物を検出したとする。
また、上記した判定距離がL0=5mに設定されていたとすると、このまま走行を続けると、L<L0となるので、減速処理を開始させる。
さらに、障害物までの距離Lが1mとなったときに、走行速度の目標値として予め1km/hとするべきことが予め設定されていたとする。この場合、距離Lが、5mから1mとなる間に、走行速度が、7(km/h)から、1(km/h)になるように、走行制御部52が車輪53の回転を制御して、減速処理をする。
Such deceleration processing includes the traveling speed V0 when the distance L to the obstacle detected by the
Vs = − (V0−Va) ^ 2 / (2 × (L0−La)) × t + V0
For example, when the
Further, if the above-described determination distance is set to L0 = 5 m, if the vehicle continues to run as it is, L <L0, and therefore deceleration processing is started.
Furthermore, it is assumed that when the distance L to the obstacle is 1 m, it should be set in advance as 1 km / h as the target value of the traveling speed. In this case, the traveling
その後、障害物までの距離Lが0.5mとなったときに、走行速度をゼロにすること、すなわち車体を停止させることが目標値として予め設定されていたとすると、距離Lが、1mから0.5mとなる間に、走行速度が1(km/h)から、ゼロになるように、減速処理を実行する。
上記のように、車体の走行中に、障害物までの距離を検出することにより、障害物に衝突する前に、車体を安全に停止させることができる。
Thereafter, when the distance L to the obstacle is 0.5 m, assuming that the travel speed is set to zero, that is, that the vehicle body is stopped is set in advance as the target value, the distance L is changed from 1 m to 0. The deceleration process is executed so that the traveling speed becomes 1 (km / h) to zero while the distance becomes 0.5 m.
As described above, the vehicle body can be safely stopped before the vehicle collides with the obstacle by detecting the distance to the obstacle while the vehicle body is traveling.
ただし、実際に自律走行装置1が走行する路面は、アスファルトのような比較的なめらかな抵抗力の少ない舗装した路面もあれば、砂利道のように舗装されていない路面もあるので、同じ減速処理をしても進行する距離は異なる。
また、同じ路面でも、乾燥した状態の路面と、雨などのためにぬれた状態ですべりやすくなった路面では、減速によって進行する距離が異なる場合がある。
したがって、同じ減速処理をしても、路面状態によっては想定された距離以上の距離を進行する場合もあり、障害物に衝突する前に車体が停止するとは限らない。
上記のように、障害物の存在を検出したとき、障害物に衝突する前に車体が停止するように減速処理を実行するが、走行している路面がすべりやすい路面であったために、障害物に衝突してしまった場合は、上記したように衝突検出時の動作を実行すれば、バンパーや車体の破損を防止できる。
However, since the road surface on which the
Also, even on the same road surface, the distance traveled by deceleration may be different between a dry road surface and a road surface that has become wet due to rain or the like.
Therefore, even if the same deceleration process is performed, the vehicle may travel a distance greater than the assumed distance depending on the road surface condition, and the vehicle body does not always stop before colliding with an obstacle.
As described above, when the presence of an obstacle is detected, deceleration processing is executed so that the vehicle body stops before colliding with the obstacle, but since the road surface on which the vehicle is running is slippery, If the vehicle has collided with the vehicle, it is possible to prevent the bumper or the vehicle body from being damaged by performing the operation at the time of collision detection as described above.
<実施例3:減速処理>
なお、走行制御部52の制動能力は予め設計時にわかっているので、自律走行装置1の車体の重量Mと、現在の走行速度Vとがわかれば、車体を安全に停止させるまでに実際に走行する最小距離Lbを、所定の演算式により、算出することもできる。この場合、重量Mと、走行速度Vと、算出された距離Lbとを予め対応づけて、記憶部70に記憶しておき、このデータを減速処理に利用してもよい。
すなわち、車体の現在の走行速度Vと、検出された障害物までの距離Lとを取得することによって、上記距離Lが、最小距離Lbよりも短くなる前に減速処理を開始するようにしてもよい。
<Example 3: Deceleration processing>
Since the braking ability of the traveling
That is, by acquiring the current travel speed V of the vehicle body and the detected distance L to the obstacle, the deceleration process may be started before the distance L becomes shorter than the minimum distance Lb. Good.
1 自律走行装置、 2 監視ユニット、 3 制御ユニット、 5 管理サーバ、 6 ネットワーク、 10 車体、 12R 右側面、 12L 左側面、 13 前面、 14 後面、 15 底面、 16 収容スペース、 18 カバー、 21 前輪、 21a 車軸、 21b スプロケット、 22 後輪、 22a 車軸、 22b スプロケット、 23 ベルト、 31 前輪、 31a 車輪、 31b スプロケット、 32 後輪、 32a 車輪、 32b スプロケット、 33 ベルト、 40 バッテリ、 41R 電動モータ、 41L 電動モータ、 42R モータ軸、 42L モータ軸、 43R ギアボックス、 43L ギアボックス、 44R 軸受、 44L 軸受、 47 前方バンパー、 47a 外面基材、 47b 弾性部材、 47c,47d,47e 取付基材、 48 後方バンパー、 49 感圧スイッチ、 50 制御部、 51 距離検出部(LIDAR)、 51a 発光部、 51b 受光部、 51c 走査制御部、 51d レーザー、 52 走行制御部、 53 車輪、 54 通信部、 55 カメラ、 56 画像認識部、 57 衝突検出部、 58 位置情報取得部、 59 充電池、 60 速度検出部、 61 制動情報生成部、 70 記憶部、 71 入力画像データ、 72 測定距離情報、 73 制動情報、 74 障害物情報、 75 現在位置情報、 76 経路情報、 77 送信監視情報、 91 通信部、 92 監視制御部、 93 記憶部、 93a 受信監視情報、 100 物体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Autonomous traveling apparatus, 2 Monitoring unit, 3 Control unit, 5 Management server, 6 Network, 10 Car body, 12R Right side, 12L Left side, 13 Front, 14 Rear, 15 Bottom, 16 Storage space, 18 Cover, 21 Front wheel, 21a axle, 21b sprocket, 22 rear wheel, 22a axle, 22b sprocket, 23 belt, 31 front wheel, 31a wheel, 31b sprocket, 32 rear wheel, 32a wheel, 32b sprocket, 33 belt, 40 battery, 41R electric motor, 41L electric motor, 41L electric motor Motor, 42R motor shaft, 42L motor shaft, 43R gear box, 43L gear box, 44R bearing, 44L bearing, 47 front bumper, 47a outer base material, 47b elastic member, 47c, 47d, 47e mounting base material, 48 rear bumper, 49 pressure sensitive switch, 50 control unit, 51 distance detection unit (LIDAR), 51a light emitting unit, 51b light receiving unit, 51c scanning control unit, 51d laser, 52 travel control unit , 53 wheels, 54 communication unit, 55 camera, 56 image recognition unit, 57 collision detection unit, 58 position information acquisition unit, 59 rechargeable battery, 60 speed detection unit, 61 braking information generation unit, 70 storage unit, 71 input image data 72 measurement distance information, 73 braking information, 74 obstacle information, 75 current position information, 76 route information, 77 transmission monitoring information, 91 communication unit, 92 monitoring control unit, 93 storage unit, 93a reception monitoring information, 100 object
Claims (6)
車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、
走行方向の前方空間を含む所定の空間内に存在する物体までの距離を検出する距離検出部と、
前記検出された距離を利用して、走行速度を制御するための制動情報を生成する制動情報生成部と、
前記生成された制動情報に基づいて、前記走行制御部が、前記車体が前記物体までの距離を進行する間に、減速処理を実行することを特徴とする自律走行装置。 The car body,
A travel control unit that controls a drive member that travels the vehicle body;
A distance detection unit for detecting a distance to an object existing in a predetermined space including a front space in the traveling direction;
A braking information generation unit that generates braking information for controlling the traveling speed using the detected distance;
An autonomous traveling apparatus, wherein the traveling control unit executes a deceleration process based on the generated braking information while the vehicle body travels a distance to the object.
前記走行制御部が前記減速処理を実行した後、前記衝突検出部によって物体との衝突を検出した場合に、前記走行制御部が、前記車体を停止させる処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の自律走行装置。 A collision detection unit for detecting that the object has collided,
The travel control unit executes a process of stopping the vehicle body when the collision control unit detects a collision with an object after the travel control unit executes the deceleration process. 1. The autonomous traveling device according to 1.
前記バンパーは、最外面に設けた外面基材と、前記外面基材の内側に設けた弾性部材と、前記弾性部材と前記車体との間に取り付けられた前記衝突検出部とを含み、
前記衝突検出部は、所定値以上の押圧力が与えられたときに、衝突があったことを検出する感圧スイッチであり、
前記感圧スイッチによって前記物体との衝突を検出した場合に、前記走行制御部が、前記弾性部材が完全に収縮する前に、前記車体を停止させる処理を実行することを特徴とする請求項3に記載の自律走行装置。 A bumper for protecting the vehicle body;
The bumper includes an outer surface base provided on the outermost surface, an elastic member provided on the inner side of the outer surface base, and the collision detection unit attached between the elastic member and the vehicle body,
The collision detection unit is a pressure-sensitive switch that detects that a collision has occurred when a pressing force equal to or greater than a predetermined value is applied;
4. When the collision with the object is detected by the pressure sensitive switch, the traveling control unit executes a process of stopping the vehicle body before the elastic member is completely contracted. The autonomous traveling device described in 1.
前記バンパーは、前記車体の走行方向の前方部、前記車体の側面、および前記車体の走行方向の後方部の位置のうち、いずれか1つの位置あるいはすべての位置に設けられることを特徴とする請求項4に記載の自律走行装置。 A plurality of the collision detectors are attached between the elastic member constituting the bumper and the vehicle body, apart from each other by a predetermined distance,
The bumper is provided at any one position or all positions among a front portion of the vehicle body in a traveling direction, a side surface of the vehicle body, and a rear portion of the vehicle body in a traveling direction. Item 5. The autonomous traveling device according to item 4.
前記距離検出部が、前記発光部から光が出射された時刻と、前記物体によって反射された光が前記受光部に受光されたことを確認した時刻との時間差を利用して、前記発光部と前記複数の測点との間の距離を算出し、前記算出された距離から前記物体までの距離を検出することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の自律走行装置。 The distance detecting unit emits the light toward a predetermined plurality of measuring points in the front space, a light emitting unit that emits light to a predetermined front space in the traveling direction, a light receiving unit that receives the light. And a scanning control unit that scans the light emission direction,
The distance detection unit utilizes the time difference between the time when the light is emitted from the light emitting unit and the time when the light reflected by the object is received by the light receiving unit, and the light emitting unit The autonomous traveling device according to claim 1, wherein distances between the plurality of measurement points are calculated, and a distance to the object is detected from the calculated distances.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108227710A (en) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 商汤集团有限公司 | Automatic Pilot control method and device, electronic equipment, program and medium |
CN109436132A (en) * | 2018-12-25 | 2019-03-08 | 浙江大学昆山创新中心 | Intelligent delivery wagon |
CN109828574A (en) * | 2019-02-22 | 2019-05-31 | 深兰科技(上海)有限公司 | A kind of barrier-avoiding method and electronic equipment |
KR102396740B1 (en) * | 2021-11-15 | 2022-05-12 | 주식회사 아이들 | Emergency stop device for autonomous robots |
JP7552134B2 (en) | 2020-08-11 | 2024-09-18 | トヨタ自動車株式会社 | Autonomous Vehicles |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63311513A (en) * | 1987-06-15 | 1988-12-20 | Sanyo Electric Co Ltd | Mobile working vehicle |
JPH0627375U (en) * | 1992-09-16 | 1994-04-12 | 株式会社豊田自動織機製作所 | Bumper device for vehicle |
JPH0651904U (en) * | 1992-12-18 | 1994-07-15 | 株式会社小松製作所 | Collision prevention device for traveling vehicle |
JP2003250943A (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Golf cart |
JP2008009928A (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Secom Co Ltd | Mobile robot |
-
2015
- 2015-09-29 JP JP2015191366A patent/JP2017068439A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63311513A (en) * | 1987-06-15 | 1988-12-20 | Sanyo Electric Co Ltd | Mobile working vehicle |
JPH0627375U (en) * | 1992-09-16 | 1994-04-12 | 株式会社豊田自動織機製作所 | Bumper device for vehicle |
JPH0651904U (en) * | 1992-12-18 | 1994-07-15 | 株式会社小松製作所 | Collision prevention device for traveling vehicle |
JP2003250943A (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Golf cart |
JP2008009928A (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Secom Co Ltd | Mobile robot |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108227710A (en) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 商汤集团有限公司 | Automatic Pilot control method and device, electronic equipment, program and medium |
CN109436132A (en) * | 2018-12-25 | 2019-03-08 | 浙江大学昆山创新中心 | Intelligent delivery wagon |
CN109828574A (en) * | 2019-02-22 | 2019-05-31 | 深兰科技(上海)有限公司 | A kind of barrier-avoiding method and electronic equipment |
CN109828574B (en) * | 2019-02-22 | 2022-05-03 | 深兰机器人(上海)有限公司 | Obstacle avoidance method and electronic equipment |
JP7552134B2 (en) | 2020-08-11 | 2024-09-18 | トヨタ自動車株式会社 | Autonomous Vehicles |
KR102396740B1 (en) * | 2021-11-15 | 2022-05-12 | 주식회사 아이들 | Emergency stop device for autonomous robots |
KR102495119B1 (en) * | 2021-11-15 | 2023-02-06 | 주식회사 아이들 | Emergency stop device for autonomous robots |
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