JP7799647B2 - 自律走行車、自律走行方法、および自律走行プログラム - Google Patents

Description

本開示は、自律走行車、自律走行方法、および自律走行プログラムに関する。

通常の自律走行ロボットでは、レーザおよびカメラを搭載し、障害物との衝突を予見すると衝突を回避するあるいは停止するといった機能が備わっている。よって、自律走行ロボットが障害物に囲まれると、自律走行ロボットは停止してしまい動作できなくなる。

近年、ビニールハウスあるいは山間部などで作業する農業向け自律走行ロボットが開発されつつある。農業向け自律走行ロボットにおいても、障害物との衝突を予見した際の機能は上述した自律走行ロボットと同様である。

一方、米国など平野部の広域農業で使用される大型の自律農業機械は、植物などの成長に伴い生じる枝葉との衝突を許容する前提で動作している。そのため、一般的に衝突を回避するために必要なレーザおよびカメラは搭載していない。

特許文献１には、カメラで撮影した画像から作物株を認識し、作物株を回避して株間の雑草を掃討する移動プラットフォームが開示されている。

特開２０２２－０５２９４８号公報

農業向け自律走行ロボットは、例えば、散水あるいは作物の運搬といった主機能を実現するために、決められた走行ルートを走行する。
一般的にビニールハウスあるいは山間部といった場所の植物は、作物、樹木、および雑草も含めて成長が早く、自律走行ロボットの進行の障害となるおそれがある。実際には葉、小枝、雑草、あるいはビニールに切れ端のような障害物であれば、自律走行ロボットは障害物を押し通って走行しても構わない。しかし、現在の自律走行ロボットでは、単に「障害物あり」としか検知しないため、些細な障害物であっても回避あるいは停止してしまい、自律走行ロボットの主機能の遂行を妨げてしまうという課題があった。
また、特許文献１の技術では、カメラで撮影した画像から作物株を認識し、作物株であれば回避し、雑草であれば掃討している。特許文献１の技術であっても、作物株であれば回避し、その他の葉、小枝、あるいはビニールに切れ端のような障害物であれば回避あるいは停止してしまい、やはり自律走行ロボットの主機能の遂行を妨げてしまう。

本開示では、自律走行車において、進行方向に障害物があったとしても進行可能であれば進行することで、自律走行車が必要以上に回避あるいは停止してしまうのを防ぐことを目的とする。

本開示に係る自律走行車は、自律走行する自律走行車において、
進行方向に存在する障害物を検知する障害物センサと、自律走行車の状態を検知する状態検知センサと、障害物センサが障害物を検知すると、予め定められた閾値速度以下で自律走行をするよう制御する自律走行制御部と、自律走行制御部による閾値速度以下での自律走行制御中、障害物センサが検知した障害物を押したときに、状態検知センサが検知した自律走行車の状態に基づいて、障害物センサが検知した障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定する押しのけ判定部と、を備える。

本開示に係る自律走行車は、進行方向に障害物の存在が検知されると、その障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定する押しのけ判定部を備える。よって、本開示に係る自律走行車によれば、進行方向に障害物があったとしても進行可能であれば進行することができ、自律走行車が必要以上に回避あるいは停止してしまうのを防ぐことができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る自律走行車の構成例を示す図。 通常の自律走行ロボットの運用例を示す図。 実施の形態１に係る自律走行車の運用例を示す図。 実施の形態１に係る自律走行車の動作例を示すフロー図。 実施の形態１に係る自律走行車の模式図。 実施の形態１の変形例に係る自律走行車の構成例を示す図。 実施の形態２に係る自律走行車の動作例を示すフロー図。 実施の形態２に係る障害物の種類と障害情報の例とを示す図。 実施の形態２に係る障害物の種類と障害情報の別例とを示す図。 実施の形態２の変形例に係る自律走行車の例を示す図である。 実施の形態２の変形例に係る押しのけてはいけない障害物の例を示す図。 実施の形態２の変形例に係る自律走行車の運用例を示す図。

以下、本実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。また、以下の図では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、上、下、左、右、前、後、表、裏といった向きあるいは位置が示されている場合がある。これらの表記は、説明の便宜上の記載であり、装置、器具、あるいは部品の配置、方向および向きを限定するものではない。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態に係る自律走行車１００の構成例を示す図である。
自律走行車１００は、自律走行する移動体である。また、自律走行車１００は、自律走行するとともに主機能を実現する自律走行ロボットである。自律走行車１００は、無人で作業を行うＡＭＲであってもよい。あるいは、人を乗せて作業を行うＰＭＶであってもよい。ＡＭＲは、Ａａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒｏｂｏｔの略語である。ＰＭＶは、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅの略語である。

自律走行車１００は、コンピュータを装備した移動体である。具体的には、自律走行車１００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、有線通信あるいは無線通信を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
また、自律走行車１００は、状態検知センサ１１、障害物センサ１２、スピーカ１３、主機能装置１４、および走行装置１５を備える。状態検知センサ１１は、具体的には推進力センサ１１１と圧力センサ１１２である。障害物センサ１２は、具体的にはカメラ１２１とレーザスキャナ１２２である。これらのハードウェアも有線通信あるいは無線通信を介して他のハードウェアと接続されている。

自律走行車１００は、機能要素として、自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０と記憶部１５０を備える。
自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０との機能は、ソフトウェアにより実現される。記憶部１５０には、閾値速度５１と閾値推進力５２と閾値圧力５３が記憶されている。記憶部１５０は、メモリ９２１に備えられる。なお、記憶部１５０は、補助記憶装置９２２に備えられていてもよいし、メモリ９２１と補助記憶装置９２２に分散して備えられていてもよい。

プロセッサ９１０は、自律走行プログラムを実行する装置である。自律走行プログラムは、自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０の機能を実現するプログラムである。
プロセッサ９１０は、演算処理を行うＩＣである。プロセッサ９１０の具体例は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＧＰＵである。ＩＣは、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略語である。ＤＳＰは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒの略語である。ＧＰＵは、Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略語である。

メモリ９２１は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ９２１の具体例は、ＳＲＡＭ、あるいはＤＲＡＭである。ＳＲＡＭは、Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略語である。ＤＲＡＭは、Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略語である。
補助記憶装置９２２は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置９２２の具体例は、ＨＤＤである。また、補助記憶装置９２２は、ＳＤ（登録商標）メモリカード、ＣＦ、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤといった可搬の記憶媒体であってもよい。なお、ＨＤＤは、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略語である。ＳＤ（登録商標）は、Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌの略語である。ＣＦは、ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ（登録商標）の略語である。ＤＶＤは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋの略語である。

入力インタフェース９３０は、マウス、キーボード、あるいはタッチパネルといった入力装置と接続されるポートである。入力インタフェース９３０は、具体的には、ＵＳＢ端子である。なお、入力インタフェース９３０は、ＬＡＮと接続されるポートであってもよい。ＵＳＢは、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓの略語である。ＬＡＮは、Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋの略語である。

出力インタフェース９４０は、ディスプレイといった出力機器のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース９４０は、具体的には、ＵＳＢ端子またはＨＤＭＩ（登録商標）端子である。ディスプレイは、具体的には、ＬＣＤである。出力インタフェース９４０は、表示器インタフェースともいう。ＨＤＭＩ（登録商標）は、Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅの略語である。ＬＣＤは、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙの略語である。

通信装置９５０は、レシーバとトランスミッタを有する。通信装置９５０は、ＬＡＮ、インターネット、ＷｉＦｉ（登録商標）、あるいは電話回線といった通信網に接続している。通信装置９５０は、具体的には、通信チップまたはＮＩＣである。ＮＩＣは、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄの略語である。

自律走行プログラムは、自律走行車１００において実行される。自律走行プログラムは、プロセッサ９１０に読み込まれ、プロセッサ９１０によって実行される。メモリ９２１には、自律走行プログラムだけでなく、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。プロセッサ９１０は、ＯＳを実行しながら、自律走行プログラムを実行する。自律走行プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置９２２に記憶されていてもよい。補助記憶装置９２２に記憶されている自律走行プログラムおよびＯＳは、メモリ９２１にロードされ、プロセッサ９１０によって実行される。なお、自律走行プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

自律走行車１００は、プロセッサ９１０を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、自律走行プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ９１０と同じように、自律走行プログラムを実行する装置である。

自律走行プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、または、プロセッサ９１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。

自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０の各部の「部」を「回路」、「工程」、「手順」、「処理」、「装置」、あるいは「サーキットリー」に読み替えてもよい。自律走行プログラムは、自律走行制御処理と障害物検知処理と押しのけ判定処理と障害物表示処理の各処理をコンピュータに実行させる。自律走行制御処理と障害物検知処理と押しのけ判定処理と障害物表示処理の「処理」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」、「プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体」、または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体」に読み替えてもよい。また、自律走行方法は、自律走行車１００が自律走行プログラムを実行することにより行われる方法である。
自律走行プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよい。また、自律走行プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

主機能装置１４は、自律走行機能の他に、自律走行車１００が実現すべき主機能を行う装置である。自律走行車１００は、自律走行ロボットとも称される。
例えば、自律走行車１００が散水車であれば散水を行う散水装置である。自律走行車１００が噴霧車であれば肥料を噴霧する肥料噴霧装置である。自律走行車１００が運搬車であれば荷物を保持する装置である。
また、本実施の形態では、自律走行車１００として、農業用自律走行ロボットを例に説明しているが、農業用でなくても本実施の形態を適用することは可能である。農業以外の他分野での適用例については後述する。

走行装置１５は、自律走行制御部１１０が生成する自律走行制御情報に基づいて自律走行車１００を自律走行させる装置である。自律走行制御情報には、走行ルート、姿勢、および速度といった情報が含まれる。

図２は、通常の自律走行ロボットの運用例を示す図である。
図２では、主機能として散水機能を有する自律走行ロボットの例を示している。自律走行ロボットは、ビニールハウス内を予め決められた走行ルートにしたがって、散水を実施しながら自律走行する。
図２に示すように、自律走行ロボットの走行が、成長して通路部分に飛び出した葉などにより妨げられないように、通路部分をビニールで覆ったりする場合がある。しかし、ビニールハウス内では植物の成長も早いため、通路部分に葉などが飛び出し、自律走行ロボットの走行が妨げられる場合がある。

本実施の形態では、通路部分に飛び出した葉などの障害物を押しのけて進行できるかどうかを判定する機能を有する自律走行車１００について説明する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
次に、本実施の形態に係る自律走行車１００の動作について説明する。自律走行車１００の動作手順は、自律走行処理および自律走行方法に相当する。また、自律走行車１００の動作を実現するプログラムは、自律走行プログラムに相当する。

図３は、本実施の形態に係る自律走行車１００の運用例を示す図である。
図３の例では、自律走行車１００は、主機能装置１４として散水を行う散水装置を備えている。
自律走行車１００は、散水をしながらビニールハウス内の走行ルートを自律走行する。
進行方向に障害物８０の存在が検知されると、押しのけ判定部１３０は、障害物８０を押しのけて進行することが可能か否かを判定する。
障害物８０を押しのけて進行可能であると判定されると、自律走行制御部１１０は、そのまま自律走行を継続する。

具体的には、以下の通りである。

図４は、本実施の形態に係る自律走行車１００の動作例を示すフロー図である。
自律走行車１００において、自律走行制御部１１０は、自律走行制御情報を走行装置１５に送信する。走行装置１５は、自律走行制御情報にしたがって走行ルートを自律走行させる。

ステップＳ１０１において、障害物検知部１２０は、障害物センサ１２を用いて自律走行車１００の進行方向に障害物８０があるか否かを検知する。
障害物センサ１２は、レーザスキャナ１２２およびカメラ１２１といった機器である。障害物検知部１２０は、レーザスキャナ１２２とカメラ１２１の各々からセンサデータを受信し、センサデータに基づいて進行方向に障害物８０があるか否かを検知する。なお、障害物検知部１２０は、レーザスキャナ１２２とカメラ１２１のいずれかのセンサデータを用いて障害物８０を検知してもよい。
進行方向に障害物８０の存在が検知されると、ステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２において、障害物８０の存在が検知されると、自律走行制御部１１０は、自律走行車１００の速度を予め定められた閾値速度５１以下に制御する。なお、自律走行車１００の速度が常に閾値速度５１以下に制御されていれば、この処理は必要ない。

次に、押しのけ判定部１３０は、障害物８０を押したときに状態検知センサ１１により検知される自律走行車の状態に基づいて、進行可能か否かを判定する。状態検知センサ１１は、自律走行車１００の状態を検知するセンサである。状態検知センサ１１は、推進力センサ１１１と圧力センサ１１２である。

図５は、本実施の形態に係る自律走行車１００の模式図である。
推進力センサ１１１は、走行中の自律走行車１００の推進力を自律走行車１００の状態として検知する。
圧力センサ１１２は、自律走行車１００の前方にかかる圧力を自律走行車１００の状態として検知する。圧力センサ１１２は、例えば、自律走行車１００の前方に設置される。
具体的には以下の通りである。

ステップＳ１０３において、押しのけ判定部１３０は、障害物８０を押したときに状態検知センサ１１により検知される自律走行車の状態を取得する。
例えば、押しのけ判定部１３０は、障害物８０を押したときに推進力センサ１１１により検知される推進力を自律走行車１００の状態として取得する。
あるいは、押しのけ判定部１３０は、障害物８０を押したときに圧力センサ１１２により検知される圧力を自律走行車１００の状態として取得する。

ステップＳ１０４において、押しのけ判定部１３０は、障害物８０を押したときに状態検知センサ１１により検知される自律走行車の状態に基づいて、障害物８０を押しのけて進行することが可能か否かを判定する。
例えば、押しのけ判定部１３０は、障害物８０を押したときに推進力センサ１１１により検知される推進力に基づいて、予め定められた閾値推進力５２で障害物８０を押しても通れない場合に、障害物８０を押しのけて進行することは不可と判定する。
あるいは、押しのけ判定部１３０は、障害物８０を押したときに圧力センサ１１２により検知される圧力に基づいて、予め定められた閾値圧力５３で障害物８０を押しても通れない場合に、障害物８０を押しのけて進行することは不可と判定する。

言い換えると、押しのけ判定部１３０は、閾値推進力５２以下で障害物８０を押しのけて進行することができれば進行可能であると判定する。
また、押しのけ判定部１３０は、閾値圧力５３以下で障害物８０を押しのけて進行することができれば進行可能であると判定する。

なお、押しのけ判定部１３０は、自律走行車１００の状態として、推進力と圧力の両方を用いて進行の可否を判定してもよい。あるいは、押しのけ判定部１３０は、自律走行車１００の状態として、推進力と圧力のいずれか一方を用いて進行の可否を判定してもよい。
また、自律走行車１００は、障害物８０を押してみる前に、障害物８０が硬くて動かない物なのか、押したら簡単に動くものなのかを、「風」あるいは「ロボットアーム」を使って動かしてみるという機能を有していてもよい。障害物８０の動きを見るための「風」は自然発生のものでもよいし、自律走行車１００が送風機を備えていてもよい。また、自律走行車１００がロボットアームを装備していてもよい。

進行可能と判定されると、自律走行制御部１１０は自律走行を継続する。
進行不可と判定されると、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、押しのけ判定部１３０は、進行不可と判定した障害物８０の位置を記憶部１５０に記憶する。
例えば、障害物表示部１４０は、障害物により進行できなかった旨のメッセージとともにその障害物の位置を表示機器９４１に表示する。あるいは、障害物表示部１４０は、障害物により進行できなかった旨のメッセージとともにその障害物の位置を、通信装置９５０を介して、利用者のスマートフォンなどに送信してもよい。

図３の例では、自律走行車１００が散水をしながら自律走行している。障害物検知部１２０は、進行方向に飛び出している葉っぱを障害物８０として検知する。
押しのけ判定部１３０は、閾値速度以下の速度でそのまま自律走行し、障害物８０である葉っぱをゆっくりと押してみる。押しのけ判定部１３０は、障害物８０が移動するかどうか、すなわち進行の障害になるかどうかを試してみる。
上述したように、押しのけ判定部１３０は、障害物８０である葉っぱを押してみたときにおける、自律走行車１００にかかる推進力あるいは印加圧力の大きさに基づいて、進行の可否を判定する。あるいは、押しのけ判定部１３０は、障害物８０である葉っぱを押してみたときにおける、自律走行車１００にかかる推進力あるいは印加圧力の大きさに比した移動量により進行可否を判定してもよい。

図３の例では、障害物８０が葉っぱであるため、自律走行車１００が葉っぱを押しのけて進行できる可能性が高い。葉っぱにより自律走行車１００の散水作業が妨げられることなく、自律走行車１００は主機能を継続することができる。
もし障害物８０が、通路に放置された鉄の棒など重いものであった場合、自律走行車１００がゆっくり押してみても動かない可能性が高い。この場合、自律走行車１００はまず速度を落とし、障害物８０をゆっくり押してみても動かない場合には直ちに停止する。よって、自律走行車１００が障害物８０により破損する心配はない。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
本実施の形態では、自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０の機能がソフトウェアで実現される。変形例として、自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０の機能がハードウェアで実現されてもよい。
具体的には、自律走行車１００は、プロセッサ９１０に替えて電子回路９０９を備える。

図６は、本実施の形態の変形例に係る自律走行車１００の構成例を示す図である。
電子回路９０９は、自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０の機能を実現する専用の電子回路である。電子回路９０９は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。ＧＡは、Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。

自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０の機能は、１つの電子回路で実現されてもよいし、複数の電子回路に分散して実現されてもよい。

別の変形例として、自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。また、自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０の一部またはすべての機能がファームウェアで実現されてもよい。

プロセッサと電子回路の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、自律走行制御部１１０と障害物検知部１２０と押しのけ判定部１３０と障害物表示部１４０の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。

＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態に係る自律走行車によれば、進行方向に障害物があったとしても進行可能であれば進行することができ、自律走行車が必要以上に回避あるいは停止してしまうのを防ぐことができるという効果を奏する。よって、本実施の形態に係る自律走行車によれば、進行方向に障害物があったとしても進行可能な場合は進行することができ、自律走行車の主機能の遂行の実現性を高めることができるという効果を奏する。

また、本実施の形態に係る自律走行車では、少し押してみて通行可能かを判定して通れるか通れないかを判別している。つまり、障害物があったとしても現実に押し通れるか試してみる機能を搭載している。
これらの機能は、圧力センサおよび推進力センサといった機器を搭載することで実現可能である。よって、本実施の形態に係る自律走行車によれば、有効な装置を安価に実現することができる。
また、通常の自律走行ロボットでは進めないと判定していたところにも進めるようになり、ロボットの作業範囲が広がる。
これは成長の早いビニールハウス内や、雑草などが生えやすい山間部の複雑な地形を行き来する農作業ロボットに特に有効である。

実施の形態２．
本実施の形態では、主に、実施の形態１と異なる点および実施の形態１に追加する点について説明する。
本実施の形態において、実施の形態１と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１では、進行方向に障害物８０の存在が検知されると、まず、ゆっくりと押してみる。そして、押しのけ判定部１３０が障害物８０を押しのけて進行できるか否かを判定する。障害物８０を押しのけて進行できると判定した場合には、自律走行車１００は、障害物８０を押しのけてそのまま進行する。

本実施の形態では、進行の障害となっている障害物の色および大きさから、進行可否を判定する態様について説明する。本実施の形態では、障害物を押しのけて進行することが可能かどうかを、障害物センサ１２により取得されたセンサデータをＡＩ処理するなどして判別する。ＡＩは、Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅの略語である。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
本実施の形態に係る自律走行車１００の構成は、実施の形態１で説明したものと同様である。
自律走行車１００は、障害物８０の特徴を検知する障害物センサ１２を備える。障害物センサ１２は、カメラ１２１およびレーザスキャナ１２２といった機器である。
カメラ１２１は、自律走行車１００の進行方向を撮影する。
レーザスキャナ１２２は、自律走行車１００の進行方向にレーザを照射し物体を検知する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
次に、本実施の形態に係る自律走行車１００の動作について説明する。自律走行車１００の動作手順は、自律走行処理および自律走行方法に相当する。また、自律走行車１００の動作を実現するプログラムは、自律走行プログラムに相当する。

図７は、本実施の形態に係る自律走行車１００の動作例を示すフロー図である。
ステップＳ２０１とステップＳ２０２の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１０１とステップＳ１０２と同様の処理である。

ステップＳ２０３において、押しのけ判定部１３０は、障害物センサ１２により取得されるセンサデータを障害物８０の特徴として取得する。障害物８０の特徴には、障害物８０の色と形状とが含まれる。具体的には、押しのけ判定部１３０は、カメラ１２１により撮影された障害物８０のカメラ画像と、レーザスキャナ１２２により検知された障害物８０のレーザスキャナ画像とを取得する。

ステップＳ２０４からステップＳ２０８において、押しのけ判定部１３０は、障害物センサ１２により取得される障害物８０の特徴に基づいて、障害物８０における障害の状況を示す障害情報を判定する。そして、押しのけ判定部１３０は、障害情報に基づいて、障害物８０を押しのけて進行可能か否かを判定する。ここで、障害情報とは、物体が障害となる場合の障害の大きさを表す障害量、物体が自ら移動できるものであるか否かの情報、あるいは物体が押しのけてよいものであるか否かの情報が含まれる。

具体的には、以下の通りである。

ステップＳ２０４において、押しのけ判定部１３０は、障害物８０の色と形状とを含む障害物８０の特徴を用いて障害物８０の種類を判別する。そして、押しのけ判定部１３０は、障害物８０の種類を用いて障害情報を判定する。
例えば、押しのけ判定部１３０は、カメラ画像とレーザスキャナ画像とをＡＩ処理することにより、障害物８０の種類を判別する。

例えば、押しのけ判定部１３０は、物体の種類と、その物体についての障害情報とを対応づけた障害情報対応表を記憶部１５０に記憶している。押しのけ判定部１３０は、障害情報対応表を参照することにより、障害物８０の種類から障害物８０の障害情報を取得してもよい。あるいは、押しのけ判定部１３０は、カメラ画像とレーザスキャナ画像とをＡＩ処理することにより、処理結果として障害物８０の種類と障害情報とを取得してもよい。障害情報には、障害物８０の障害量、物体が自ら移動できるものであるか否かの情報、および物体が押しのけてよいものであるか否かの情報の少なくとも１つが含まれる。

図８は、本実施の形態に係る障害物８０の種類と障害情報の例とを示す図である。
図８の左図の例では、細く、緑色で、上から垂れ下がっている障害物８０は、種類が「葉っぱ」と判定される。また、種類「葉っぱ」の障害情報として、障害量が小と判定される。よって、押しのけ判定部１３０は、図８の左図の障害物８０は押しのけて進行可能と判定する。葉っぱの他に、小枝、雑草、あるいはビニールに切れ端なども障害情報に押しのけて進行可能と設定してもよい。

図８の中央図の例では、多少太く、こげ茶色で、ほぼ直線の障害物８０は、種類が「木または枝」と判定される。また、種類「木または枝」の障害情報として、障害量が大と判定される。よって、押しのけ判定部１３０は、図８の中央図の障害物８０は押しのけて進行することは不可と判定する。木または枝の他に、岩あるいはブロックなども障害情報に押しのけて進行することは不可と設定してもよい。

図８の右図の例では、丸く、赤色の障害物８０は、種類が「いちご」と判定される。また、種類「いちご」の障害情報として、障害量は小であるが押しのけてはいけないものと判定される。よって、押しのけ判定部１３０は、図８の右図の障害物８０は押しのけて進行することは不可と判定する。いちごあるいは桃といった繊細な果実は、押しのけて通行可能であるが、傷つけては商品価値がなくなる。このような物体については障害情報において進行することは不可と設定しておく。

図９は、本実施の形態に係る障害物８０の種類と障害情報の別例とを示す図である。
図９の例では、障害物８０の種類が「人あるいは動物」であると判定された場合を示している。種類「人あるいは動物」の障害情報には、自ら移動することが可能なものと設定される。よって、押しのけ判定部１３０は、障害物８０の種類が「人あるいは動物」であると判定した場合、障害情報に基づいて障害物８０は自ら移動することが可能なものであると判定することができる。そして、押しのけ判定部１３０は、後述するように障害物８０に対して移動を促す通知を出力する。

ステップＳ２０５において、押しのけ判定部１３０は、障害情報に基づいて、障害物８０の種類が自ら移動できるものであるか否かを判定する。
障害物８０の種類が自ら移動できるものである場合には、ステップＳ２０６に進む。
障害物８０の種類が自ら移動できるものでない場合には、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０６において、押しのけ判定部１３０は、障害物８０に移動を促す通知を出力する。

図９では、障害物８０に移動を促す通知の例を示している。
例えば、障害物８０が人の場合、自律走行車１００は移動してもらえるように音声などで依頼する。ただし、音声出力は状況による。通常であれば、人の方が優先であるため、特に重要な移動あるいは輸送な時にのみこのような機能が働くことが前提である。例えば、「緊急搬送です、通してください」といった救急車が赤信号を通過する時に声掛けすることと同様である。
また、緊急搬送の場合などは、救急車のサイレンのような光あるいは音で注意を促して通してもらう機能を有していてもよい。
また、障害物８０が動物の場合、音あるいは光で脅かしたりして移動を促すようにすることもできる。これは例えば鳥を音で脅かして散会させるイメージである。

ステップＳ２０７において、押しのけ判定部１３０は、障害情報に基づいて、障害物８０の種類が押しのけてはいけないものであるか否かを判定する。例えば、繊細な果実のように、押しのけて通行可能であるが、傷つけては商品価値がなくなるような障害物である。
押しのけてはいけないものである場合は、ステップＳ２０９に進む。
押しのけてよいものであれば場合は、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８において、押しのけ判定部１３０は、障害情報に基づいて、押しのけて進行することが可能か否かを判定する。
押しのけて進行することが可能な場合は、自律走行制御部１１０は、そのまま自律走行を継続する。
押しのけて進行することが不可の場合は、ステップＳ２０９に進む。

ステップＳ２０９の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１０５の処理と同様である。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例２＞
図１０は、本実施の形態の変形例に係る自律走行車の例を示す図である。
自律走行車において、障害物を排除する装置を搭載してもよい。図１０では（Ｃ）障害物除去機能付きポンプ車の例を示している。これも状況によるのだが、たとえ通行不可能であっても例えば枝を切り落としてしまえば通行可能になる場合などに「枝を切り落とす」機能を有させる。

また、自律走行車において、対象を排除しやすい形状にしてもよい。図１０では（Ａ）押しのけやすい構造を有する車両の例、おとび（Ｂ）雪除去用のラッセル車両の例を示している。
前方の障害物であれば、（Ｃ）障害物除去機能付きポンプ車のように、障害物除去装置を搭載してもよい。また（Ｂ）雪除去用のラッセル車両のように障害物を押しのけやすい形状に作っておくことも有効である。
農耕機械の場合、地面が舗装されていない事が普通なので、タイヤ形状だけでなく押し通りやすく、対象を傷つけにくい形状、例えば丸みを帯びた形状等にしておくことも有効である。またはロボットアーム等を装備し、いちごなどはロボットアームでゆっくりわきによけてから進行してもよい。

＜変形例３＞
図１１は、本実施の形態の変形例に係る押しのけてはいけない障害物の例を示す図である。
図１１の（ａ）から（ｄ）では、押しのける事が問題となる障害物の例である。ただし、状況によって押し通る事が正しい場合もあるので、一概に通ってはならないとは言い切れない。

押しのけ判定部１３０は、押し通る事が問題になる事を対象物や状況から判断する機能を有する。また、押し通るレベル（緊急度）を設定できる機能を有する。また、押してはならない対象物には、ＩＤタグやＱＲコード（登録商標）を付与して押してはならない事を判別させる機能を有していてもよい。この機能は、全く同じ物であっても押していい物と悪い物が存在する場合、判別が困難な状況の場合などに有効である。

＜変形例４＞
図１２は、本実施の形態の変形例に係る自律走行車１００の運用例を示す図である。
通常、農業用自律走行ロボットは同じ所を巡回したり、人についていく場合が多い。よって、必ずしもロボット自身で通れる状況を作る必要がない事も考えられる。

自律走行車１００が、通れない所を記録して、使用者に教える機能を有する。使用者はこの情報を元に障害物を除去するといった対処ができる。
また、今は通れるが、生物の成長などで、しばらくすると通れなくなると考えられる所を使用者に教える機能を有していてもよい。例えば、通れる幅が日々狭くなっている状況を検知して、しばらくすると通れなくなることを使用者に通知する。使用者は、この情報を元に通れなくなる前に障害を除去することができる。
また、自律走行車１００が人についていく場合、通れない事を使用者に知らせる機能を有する。使用者は、その場で障害を除去することができる。

＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態に係る自律走行車によれば、実施の形態１の効果に加え、進行方向の障害物を押しのけることができるか否かについて、きめ細かく設定することができる。よって、本実施の形態に係る自律走行車では、障害物に対して、より適切な対処を実施することができる。

以上の実施の形態１および２では、自律走行車１００の各装置の各部を独立した機能ブロックとして説明した。しかし、自律走行車１００の各装置の構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。自律走行車１００の各装置の機能ブロックは、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、どのような構成でもよい。
また、実施の形態１および２のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つの部分を実施しても構わない。その他、これらの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態１および２では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示の範囲、本開示の適用物の範囲、および本開示の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。

特に、上述した実施の形態１および２では、農業分野で用いられる自律走行車を例に説明した。しかし、実施の形態１および２で説明した技術は、一般道路でも利用可能であり、特に非常時など、少障害物を押しのけてでも移動すべき場合には有効といえる。

また、実施の形態１および２で説明した技術は、人を乗せて自律走行するＰＭＶであっても有効である。実施の形態１および２に係る自律走行車１００の例をＰＭＶとする。例えば、ＰＭＶでは、押しのけ判定機能を有効にするか無効にするかを選択ボタンのオンオフで切替可能とする。

ＰＭＶが以下のような雑草や草木の多い道を進む時に有効である。
・雑草が生え延びている歩道
・草木の多い公園
・整備されていない土手道

また、お店の暖簾なども障害物となる場合があるため、暖簾のあるお店に入るときは押しのけ判定機能をオンにするとよい。

非常時、進行しなければより大きなリスクを負う状況においても有効である。
・災害発生時の避難
・乗客の緊急搬送必要時
・ＰＭＶの緊急移動時

例えば、ＰＭＶの電池が切れかけており、一刻も早く充電ポートに向かう必要がある場合などには押しのけ判定機能をオンにすることが有効である。
あるいは、火災時にＰＭＶで緊急避難する際にも押しのけ判定機能をオンにすることが有効である。火災対応の場合、煙を押しのけられる障害物として判定する可能性がある。そのため、ＰＭＶに温度センサを搭載しておくことが有効である。ＰＭＶには、煙を押しのけて進行する場合でも、できるだけ低温のところを走行する機能を有しておくことが好ましい。

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
自律走行する自律走行車において、
進行方向に障害物の存在が検知されると、前記障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定する押しのけ判定部を備える自律走行車。
（付記２）
前記自律走行車は、
前記自律走行車の状態を検知する状態検知センサを備え、
前記押しのけ判定部は、
前記障害物を押したときに前記状態検知センサにより検知される前記自律走行車の状態に基づいて、進行可能か否かを判定する付記１に記載の自律走行車。
（付記３）
前記自律走行車は、
前記状態検知センサとして、走行中の推進力を前記自律走行車の状態として検知する推進力センサを備え、
前記押しのけ判定部は、
前記障害物を押したときに前記推進力センサにより検知される推進力に基づいて、予め定められた閾値推進力で前記障害物を押しても通れない場合に前記障害物を押しのけて進行することは不可と判定する付記２に記載の自律走行車。
（付記４）
前記自律走行車は、
前記状態検知センサとして、前記自律走行車の前方にかかる圧力を前記自律走行車の状態として検知する圧力センサを備え、
前記押しのけ判定部は、
前記障害物を押したときに前記圧力センサにより検知される圧力に基づいて、予め定められた閾値圧力で前記障害物を押しても通れない場合に前記障害物を押しのけて進行することは不可と判定する付記２または付記３に記載の自律走行車。
（付記５）
前記自律走行車は、自律走行を制御する自律走行制御部を備え、
前記自律走行制御部は、
前記障害物の存在が検知されると、前記自律走行車の速度を予め定められた閾値速度以下に制御する付記１から付記４のいずれか１項に記載の自律走行車。
（付記６）
前記自律走行車は、
前記障害物の特徴を検知する障害物センサを備え、
前記押しのけ判定部は、
前記障害物の存在が検知されると、前記障害物センサにより取得される前記障害物の特徴に基づいて、前記障害物における障害の状況を示す障害情報を判定し、前記障害情報に基づいて進行可能か否かを判定する付記１から付記５のいずれか１項に記載の自律走行車。
（付記７）
前記自律走行車は、
前記障害物センサとして、カメラとレーザスキャナを備え、
前記押しのけ判定部は、
前記カメラと前記レーザスキャナにより取得される前記障害物の色と形状とを含む前記障害物の特徴を用いて前記障害物の種類を判別し、前記障害物の種類を用いて前記障害情報を判定する付記６に記載の自律走行車。
（付記８）
前記押しのけ判定部は、
前記障害情報に基づいて、前記障害物の種類が自ら移動できるものであると判定した場合に、前記障害物に移動を促す通知を出力する付記６または付記７に記載の自律走行車。
（付記９）
前記押しのけ判定部は、
前記障害情報に基づいて、前記障害物の種類が押しのけてはいけないものであると判定した場合に、前記自律走行車を停止させる付記６から付記８のいずれか１項に記載の自律走行車。
（付記１０）
前記自律走行車は、
前記障害物を押しのけることができない場合に、前記障害物の位置を障害物位置として記憶し、前記障害物位置を表示機器に表示する障害物表示部を備える付記１から付記９のいずれか１項に記載の自律走行車。
（付記１１）
前記自律走行車は、
前記障害物を押しのけることができない場合に、前記障害物の位置を障害物位置として記憶し、前記障害物位置を表示機器に表示する障害物表示部を備える付記１から付記９のいずれか１項に記載の自律走行車。
（付記１２）
前記自律走行車は、農業用のロボットである付記１から付記１１のいずれか１項に記載の自律走行車。
（付記１３）
自律走行する自律走行車に用いられる自律走行方法において、
コンピュータが、前記自律走行車の進行方向に障害物の存在を検知すると、前記障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定する自律走行方法。
（付記１４）
自律走行する自律走行車に用いられる自律走行プログラムにおいて、
前記自律走行車の進行方向に障害物の存在が検知されると、前記障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定する押しのけ判定処理をコンピュータに実行させる自律走行プログラム。

１１ 状態検知センサ、１１１ 推進力センサ、１１２ 圧力センサ、１２ 障害物センサ、１２１ カメラ、１２２ レーザスキャナ、１３ スピーカ、１４ 主機能装置、１５ 走行装置、５１ 閾値速度、５２ 閾値推進力、５３ 閾値圧力、８０ 障害物、１００ 自律走行車、１１０ 自律走行制御部、１２０ 障害物検知部、１３０ 押しのけ判定部、１４０ 障害物表示部、１５０ 記憶部、９０９ 電子回路、９１０ プロセッサ、９２１ メモリ、９２２ 補助記憶装置、９３０ 入力インタフェース、９４０ 出力インタフェース、９４１ 表示機器、９５０ 通信装置。

Claims (11)

1. 自律走行する自律走行車において、
   進行方向に存在する障害物を検知する障害物センサと、
   前記自律走行車の状態を検知する状態検知センサと、
   前記障害物センサが障害物を検知すると、予め定められた閾値速度以下で自律走行をするよう制御する自律走行制御部と、
   前記自律走行制御部による前記閾値速度以下での自律走行制御中、前記障害物センサが検知した障害物を押したときに、前記状態検知センサが検知した前記自律走行車の状態に基づいて、前記障害物センサが検知した障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定する押しのけ判定部と、
   を備える自律走行車。
2. 自律走行する自律走行車において、
   進行方向に存在する障害物を検知する障害物センサと、
   走行中の推進力を前記自律走行車の状態として検知する推進力センサと、
   前記障害物センサにより障害物が検知されると、前記障害物センサが検知した障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定する押しのけ判定部と、
   を備え、
   前記押しのけ判定部は、前記障害物を押したときに前記推進力センサにより検知される推進力に基づいて、予め定められた閾値推進力で前記障害物を押しても通れない場合に前記障害物を押しのけて進行することが不可と判定する自律走行車。
3. 前記自律走行車は、
   前記状態検知センサとして、前記自律走行車の前方にかかる圧力を前記自律走行車の状態として検知する圧力センサを備え、
   前記押しのけ判定部は、
   前記障害物を押したときに前記圧力センサにより検知される圧力に基づいて、予め定められた閾値圧力で前記障害物を押しても通れない場合に前記障害物を押しのけて進行することは不可と判定する請求項１に記載の自律走行車。
4. 前記自律走行車は、自律走行を制御する自律走行制御部を備え、
   前記自律走行制御部は、
   前記障害物の存在が検知されると、前記自律走行車の速度を予め定められた閾値速度以下に制御する請求項２に記載の自律走行車。
5. 自律走行する自律走行車において、
   進行方向に存在する障害物の色及び形状を含む特徴を検知する障害物センサと、
   前記障害物の存在が検知されると、前記障害物センサにより取得される前記障害物の色及び形状を含む障害物の特徴を用いて前記障害物の種類を判別し、前記障害物の種類を用いて前記障害物における障害の状況を示す障害情報を判定し、前記障害情報に基づいて前記障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定する押しのけ判定部と、
   を備え、
   前記障害物センサはカメラ及びレーザスキャナである自律走行車。
6. 前記押しのけ判定部は、
   前記障害情報に基づいて、前記障害物の種類が自ら移動できるものであると判定した場合に、前記障害物に移動を促す通知を出力する請求項５に記載の自律走行車。
7. 前記押しのけ判定部は、
   前記障害情報に基づいて、前記障害物の種類が押しのけてはいけないものであると判定した場合に、前記自律走行車を停止させる請求項５に記載の自律走行車。
8. 前記自律走行車は、
   前記障害物を押しのけることができない場合に、前記障害物の位置を障害物位置として記憶し、前記障害物位置を表示機器に表示する障害物表示部を備える請求項１、２および５のいずれか１項に記載の自律走行車。
9. 前記自律走行車は、農業用のロボットである請求項１、２および５のいずれか１項に記載の自律走行車。
10. 自律走行する自律走行車に用いられる自律走行方法において、
    コンピュータが、
    進行方向に存在する障害物を検知する障害物センサにより障害物が検知されると、予め定められた閾値速度以下の速度で走行するように自律走行を制御することと、
    前記障害物センサが検知した障害物を、前記閾値速度以下の速度で押したときに、前記自律走行車の状態を検知する状態検知センサが検知した前記自律走行車の状態に基づいて、前記障害物センサが検知した障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定することと、
    を実行する自律走行方法。
11. 自律走行する自律走行車に用いられる自律走行プログラムにおいて、
    進行方向に存在する障害物を検知する障害物センサにより障害物が検知されると、予め定められた閾値速度以下の速度で走行するように自律走行を制御する自律走行制御処理と、
    前記障害物センサが検知した障害物を、前記閾値速度以下の速度で押したときに、前記自律走行車の状態を検知する状態検知センサが検知した前記自律走行車の状態に基づいて、前記障害物センサが検知した障害物を押しのけて進行することが可能か否かを判定する押しのけ判定処理と、
    をコンピュータに実行させる自律走行プログラム。