JPH10161745A - 無人走行車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無人走行車を近接して停止できるようにし、
ステーション等の配置の制限を解消する。 【構成】 無人走行車の前面に近接センサ２を配置し、
距離ｄ１内で減速し、距離ｄ２内で停止させる。ここで
距離ｄ１，ｄ２を車速が低下すると減少するようにし、
前方車に接近→減速→距離ｄ１が減少→さらに接近し
てさらに減速→距離ｄ１がさらに減少、 のサイクルで
制御し、前方車に近接して停止可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は無人走行車の走行制御に
関し、前方障害物に近接して停止させ、また前方を走行
する無人走行車に追尾して走行させることに関する。

【０００２】

【従来技術】無人走行車に障害物センサを設けて前方障
害物を監視し、減速制御を行うことが行われている。こ
こで前方障害物としては、前方を走行する他の無人走行
車や、人や機械その他の文字通りの前方障害物が有る。
障害物センサは通常は３値センサで、距離ｄ１以内に障
害物無し、距離ｄ１以内に障害物有り（減速）、距離ｄ
２以内に障害物有り（停止）の３種類の信号を発生す
る。従来の無人走行車ではこれらの検出距離ｄ１，ｄ２
は固定である。

【０００３】しかしながら発明者は、このような無人走
行車の制御では以下の問題が生じることを見い出した。 1) 前方障害物に近接させて停止させることができな
い。このことは、工場や倉庫などで、物品の受渡し用の
ステーションや工作機械等の配置間隔に制限をもたらす
ことが判明した。 2) 前方を走行する無人走行車に追尾走行することがで
きない。

【０００４】

【発明の課題】この発明の課題は、前方障害物に近接し
て無人走行車を停止できるようにし、ステーションや工
作機械などの配置間隔を小さくできるようにすることに
ある（請求項１〜３）。請求項２，３での課題は、前方
を走行する他の無人走行車に追尾走行できるようにし、
特に追尾初期に滑らかに車間距離を詰められるようにす
ることにある。請求項３での課題は、車間距離をほぼ一
定に保って、文字通りに追尾走行できるようにすること
にある。

【０００５】

【発明の構成】この発明は、少なくとも２つの検出距離
ｄ１，ｄ２を有する障害物センサを備え、検出距離ｄ１
以内に前方障害物を発見した際に減速を指令し、検出距
離ｄ２（ｄ１＞ｄ２）以内に前方障害物を発見した際に
停止を指令するようにした無人走行車の制御装置におい
て、無人走行車の車速を求めるための手段と、求めた車
速に応じて高速側で検出距離ｄ１，ｄ２が大きく、低速
側で検出距離ｄ１，ｄ２が小さくなるように、前記の検
出距離ｄ１，ｄ２を変化させるための手段とを設けたこ
とを特徴とする。

【０００６】好ましくは、検出距離ｄ１内の前方障害物
の検出結果が少なくとも（有→無→有）の順に変化した
場合に、無人走行車を追尾走行モードへ移行させるため
の手段を設け、かつ追尾走行モードへの移行時に無人走
行車の減速を遅らせるための手段を設ける。

【０００７】さらに好ましくは、前記追尾走行モード
で、検出距離ｄ１，ｄ２を目標値へと徐々に減少させた
後にほぼ一定値に制御する。

【０００８】前方障害物との距離の検出には障害物セン
サを用い、障害物センサを無人走行車の前面等に配置し
て、前方障害物との距離を求める。障害物センサは例え
ば光や超音波の反射信号を検出し、検出レベル（前方障
害物の検出距離）は通常は減速用と停止用の２種類で、
レベルは多くても５レベル以下に限られている。しかし
ながら検出レベルの値を変更することは可能で、障害物
センサからの光量や超音波強度等の発信信号を一定にし
て、受信側の光センサや超音波センサ等の感度を変えれ
ば、検出レベルを変更できる。あるいは発信側の光量や
超音波強度を変えても、検出レベルを変更できる。この
ように検出レベルは例えば数十レベル程度に変更できる
が、同時に用い得る検出レベルは２，あるいは５以下等
に限られている。

【０００９】またこの発明での無人走行車は、工場や倉
庫の建屋の内外の地上面を走行するものや天井走行車等
を意味し、無人で限られた走行経路を走行するのが特徴
である。

【００１０】請求項１での検出距離（検出レベル）の変
更には例えば参照表を用い、車速から検出距離ｄ１，ｄ
２を求める。車速は走行モータ等の回転数を監視して文
字通りに測定しても良く、あるいは車速の制御目標値を
その時点での車速として扱っても良い。なお好ましく
は、検出距離ｄ１，ｄ２は車速が限定値以下の場合に一
定とする。前方障害物との停止時の間隔を０とする必要
はなく、また検出誤差の距離を加味して衝突を防止する
ためである。

【００１１】請求項２の発明で、追尾走行モードへの移
行は検出距離ｄ１（以下これを減速距離と呼ぶことがあ
る）での前方障害物の検出結果が、遅くとも（有→無→
有）の順に変化した時点で開始する。（有→無→有）の
変化に伴う無人走行車（特に断らない限り、前方を走行
する無人走行車ではない）の速度が（ｖ０→ｖ１→ｖ
２）の順として、前方車の速度はｖ１より速く、ｖ０や
ｖ２より遅いことになる。検出距離ｄ１以内に前方障害
物を発見した際に通常のモードでの減速で、車速をｖ０
からｖ１へ減速したとすれば、今回はｖ１へ減速する必
要はない。例えば減速の開始をタイマ等で所定の時間遅
らせる、あるいは減速の加速度を前回より小さくすれば
良い。

【００１２】なお実際にはこの検出結果が有（速度ｖ
０）→無（速度ｖ１）の順に変化した時点で、前方を走
行する無人走行車があり、その速度はｖ０とｖ１の間で
有ることが分かる。そこで追尾走行モードへの移行は、
検出結果が（有→無）の順に変化した時点で開始しても
良い。またこの場合好ましくは、速度ｖ１から次の目標
速度ｖ２へ向けての加速の加速度も小さくし、例えばｖ
２を１／２（ｖ０＋ｖ１）とし、検出結果が有から無へ
変化した時点での加速を小さくしても良い。

【００１３】請求項３の発明では、検出距離ｄ１，ｄ２
は追尾走行モードへの移行後、ほぼ滑らかに、あるいは
複数の段階をおいて段階的に目標値ｄｆ１，ｄｆ２へと
減少させる。追尾走行モードへの移行時に一挙に検出距
離ｄ１，ｄ２を目標値まで減少させると、追突の危険性
があるからである。またこれらの目標値には制限を設
け、例えば車速が所定値以上に増加すると、到達済みの
目標値ｄｆ１，ｄｆ２を変更して、車間距離の目標値と
なる検出距離ｄｆ１，ｄｆ２を増加させても良い。

【００１４】

【発明の作用と効果】請求項１〜３の発明では、検出距
離ｄ１，ｄ２を車速により変化させ、低速で検出距離ｄ
１，ｄ２を減少させる。このため前方障害物に近接する
と、 1) 距離が減少し検出距離ｄ１内に入る， 2) 減速する， 3) 減速のため検出距離ｄ１が減少し、さらに接近し、
1)に戻る， のサイクルが生じ、前方障害物に近接して停止すること
ができる。この間、検出距離ｄ１，ｄ２は減少してゆく
が、車速も低下してゆくので衝突の危険性はない。この
ため前方障害物に近接して停止でき、無人走行車との間
で物品の受け渡しをするステーションや工作機械等を小
さな間隔で配置することができる。

【００１５】請求項２，３の発明では、前方障害物の検
出結果が（有，ｖ０→無，ｖ１→有，ｖ２）の順に変化
したことから、前方障害物がｖ１より速い速度で、かつ
ｖ０やｖ２より遅い速度で走行していることを検出す
る。なおｖ０〜ｖ２等の記号は、前方障害物の有無を検
出した時点での無人走行車の速度を意味する。このこと
を用いて追尾走行を開始し、かつ追尾走行への移行時に
減速を遅らせて車間距離を詰める。なお前記のように、
前方障害物の検出結果が（有，ｖ０→無，ｖ１）の順に
変化した時点で、前方障害物の速度がｖ１より速く、ｖ
０より遅いことが検出でき、この時点で追尾走行を開始
してもよい。このため前方障害物との距離を詰めて追尾
走行することが可能になる。また減速を遅らせないと、
1) 減速，2) 車間距離の増加，3) 加速，4) 減速の
サイクルにおちいり、加速と減速を激しく繰り返すのに
対して、距離を詰める際に減速を遅らせるので、1) 緩
やかな減速， 2) 緩やかな加速のサイクルに入り、滑
らかに追尾走行できる。

【００１６】請求項３の発明では、追尾走行時に徐々に
検出距離ｄ１，ｄ２を減少させ、定常値ｄｆ１，ｄｆ２
へと移行させる。定常値では文字通りに車間距離をｄ１
とするように無人走行車は制御され、検出距離ｄ１，ｄ
２を減少させる間に前方車と後方車との速度が揃ってく
るので、追突の危険性がない。以下に実施例を示すが、
これに限るものではない。

【００１７】

【実施例】図１〜図１０に実施例とその変形例を示し、
図１に無人走行車ｔ１，ｔ２とその走行ルートＬを示
し、走行ルートＬに沿ってステーションｓ１〜ｓ１０が
配置され、無人走行車ｔ１，ｔ２はステーションｓ１〜
ｓ１０で必要に応じ停止して物品のやりとりを行う。走
行ルートＬは天井走行車の場合のように文字通りの軌道
であることもあれば、無人走行車ｔ１の制御部のマップ
に搭載された仮想的な軌道であることもある。無人走行
車ｔ１，ｔ２は図１のように前方を監視し、衝突を避け
る。

【００１８】図２に示すように無人走行車ｔ１はたとえ
ば光を用いた障害物センサ２で前方を監視し、前方障害
物からの反射光を受光して、受光強度を実施例では２
個，多くても５個の検出レベルと比較する。そして検出
レベル自体はアナログ的に可変で、車速ｖに応じて変化
させる。障害物センサ２は検出距離ｄ１内に前方障害物
があると減速信号を発生し、検出距離ｄ２内では停止信
号を発生する。今ステーションｓ１で前方の無人走行車
ｔ１が停止しているとする。ここで検出距離ｄ１，ｄ２
が固定の場合、図のようにｓ１に近接して配置したステ
ーションｓ２に次の無人走行車ｔ２が停止することは不
可能である。ステーションｓ２に停止するには、後方の
走行車ｔ２は検出距離ｄ２（以下停止距離と呼ぶ）内に
進入せねばならず、これは障害物センサ２により禁止さ
れている。しかしながら停止距離ｄ２が可変であれば、
後方の無人走行車ｔ２はステーションｓ２に停止でき
る。

【００１９】図３に、無人走行車の制御系を示す。障害
物センサ２の他に制御データを提供するものとして、参
照表４と追尾データ記憶６があり、参照表４は車速ｖを
見出しにして検出距離ｄ１（以下減速距離）と検出距離
ｄ２（以下停止距離）を読み出せるようにしてある。参
照表４のデータの例を図７に示すと、距離ｄ１，ｄ２は
車速の低下とともに減少し、車速が十分小さい場合一定
となる。車速ｖと距離ｄ１，ｄ２の関係は図のように線
形でも、あるいは非線形でもよい。追尾データ記憶６
は、通常走行モード（近接停止は通常モードで行われ
る）から追尾走行モードへの移行条件と、追尾走行へ移
行した後の距離ｄ１，ｄ２の制御プログラム，追尾走行
時の速度の制御プログラム，特に減速を遅らせるための
タイマ時間を記憶している。追尾走行モードでは、図９
に示すように減速距離ｄ１は、たとえば追尾走行モード
への移行に伴ってスタートするタイマーの制御で徐々に
減少し、定常値ｄｆ１へと減少する。同様に停止距離ｄ
２も定常値ｄｆ２へと減少し、距離ｄ１，ｄ２が定常値
まで減少した状態では、車間距離が減速距離ｄｆ１を中
心として振動する文字通りの追尾走行となる。また追尾
走行では、減速信号の有無による加減速の大きさは通常
モードに比べ小さく、緩やかな加速と緩やかな減速の繰
り返しで後方車両の速度を前方車両の速度に合わせ、相
対速度を減少させる。

【００２０】図３に戻り、８は制御部で、通常モードか
追尾走行モードかを決定するモード決定部１０，障害物
センサ２の検出レベルを変化させて検出距離ｄ１，ｄ２
を決定する距離決定部１２，走行モータ１６を制御し、
速度を決定するための速度決定部１４を備えている。１
８は通信部で、ホストコンピュータ２０に無人走行車の
状態を報告し、行先等の指示を受ける。

【００２１】実施例の動作を図４〜図１０を参照して説
明し、図４に通常走行時の制御を、図７，図８にその制
御特性を示し、図５に追尾走行の制御を示し、図６にそ
の変形例を示す。また図５，図６の制御での追尾走行時
の制御特性を図９，図１０に示す。

【００２２】

【近接停止】図４に示すように、通常走行モードで減速
距離ｄ１内に前方障害物を発見すると、速度決定部１４
は減速を指示し、同時に参照表４を参照して新たな速度
に応じた減速距離ｄ１と停止距離ｄ２を求め、障害物セ
ンサ２の感度をこれに応じて変更する。参照表４での速
度と距離ｄ１，ｄ２の関係は例えば図７に示すように線
形で、限定速度以下で衝突を防止するため距離ｄ１，ｄ
２を一定にしてある。前方障害物との距離が縮むに連れ
て速度は低下し、同時に距離ｄ１，ｄ２はさらに減少
し、図７の停止距離ｄ２の最小値に前方障害物との距離
が達した時点で、無人走行車は停止する。このため、前
方障害物に近接して停止でき、工作機械やステーション
ｓ１〜ｓ１０を小さな間隔で配置できる。

【００２３】この間の前方障害物との距離と速度の軌跡
は図８に示すようになり、当初速度は前方障害物に規制
されず一定で、距離ｄ１，ｄ２も一定である。無人走行
車が減速距離ｄ１内に入ると（図８の点Ｐ１）、速度や
距離ｄ１，ｄ２は減少し、点Ｐ２（停止距離ｄ２の最小
値）に達した時点で無人走行車は停止する。このため小
さな間隔でステーション等を配置でき、しかも衝突の恐
れが無い。

【００２４】

【追尾走行】追尾走行の制御を図５に示す。さて図４で
減速信号が発生するとフラグＦをセットし、この後減速
信号が解消すると、追尾走行モードへ移行する。追尾走
行モードは減速信号の解消から始まり、図５の制御では
当初速度を増加させ、これに伴って車間距離が減少し減
速信号が再びオンすると、追尾データ記憶６に記憶した
タイマ時間に従って所定の時間減速を遅らせ、さらに車
間距離を詰める。この結果追尾走行が始まる。次いで速
度を低下させ、減速信号がオンで減速し、オフで加速し
ながら速度を制御する。なお追尾走行モードでの車速の
加速度は、通常走行モードに比べ小さくし、緩やかな加
速と緩やかな減速で追尾する。制御パラメータを図９に
示す。追尾走行モードに移行すると、追尾データ記憶６
に記憶のタイマの値に従い、距離ｄ１，ｄ２は徐々に減
少し、最終的には定常値ｄｆ１，ｄｆ２へ移行する。そ
して定常値へ移行した時点では、車間距離ｄｆ１を保つ
ように後方走行車は制御され、車速がほぼ等しいので車
間距離が小さくても追突の危険性はない。

【００２５】図５の制御は図６のように簡単化でき、図
６の制御は特に断らない限り図５と同様とする。即ち追
尾走行モードでは加減速の加速度を、通常走行モードで
の加速度△ｖに対しＫ・△ｖ（０＜Ｋ＜１）と小さく
し、緩やかに加減速する。追尾走行モードに移行した時
点では、減速信号はオフで緩やかに加速して車間距離を
詰め、次いで緩やかに減速し、緩加速と緩減速のサイク
ルを繰り返しながら車速を揃える。

【００２６】図１０に追尾走行モードでの動作を示す。
当初、後方を走行する無人走行車が速度ｖ１で走行して
いるとし、減速距離ｄ１内に入る。すると参照表４を用
いて減速→距離ｄ１の短縮→減速のサイクルが生じ、速
度ｖ２の時点で減速信号がオフしたとする。この時点で
前方障害物が走行している（ｖ２＜速度＜ｖ１）ことが
判明し、追尾走行モードへ移行する。これ以後距離ｄ
１，ｄ２は追尾データ記憶６の制御に従って徐々に減少
する。なお図１０の変形２のように、減速信号ｄ１がオ
ンの場合にのみ距離ｄ１，ｄ２を減少させても良い。

【００２７】前方走行車の速度はｖ２とｖ１の間であ
り、次の目標速度は例えば１／２（ｖ１＋ｖ２）とな
り、ｖ１とｖ２の中間となる。これに伴って緩やかに加
速し（図９参照）、速度ｖ３の時点で減速信号が再度オ
ンしたとする。図５の制御では、ここで車速を保って車
間距離を詰め、その後緩やかに減速して追尾走行モード
へ移行する。一方図６の制御では、速度ｖ３の点から緩
やかに減速して車間距離を詰め、以降の制御は図５と同
様となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の無人走行車の走行ルートを示す図

【図２】 実施例の無人走行車での前方障害物の監視
を示す図

【図３】 実施例の無人走行車の制御系を示す図

【図４】 通常走行時の実施例の無人走行車の制御ア
ルゴリズムを示すフローチャート

【図５】 通常走行時の実施例の追尾走行車の制御ア
ルゴリズムを示すフローチャート

【図６】 通常走行時の制御アルゴリズムの変形例を
示すフローチャート

【図７】 通常走行時の、無人走行車の速度と前方障
害物との検出距離の関係を示す特性図

【図８】 通常走行時の、無人走行車の動作特性を示
す特性図

【図９】 追尾走行時の、検出距離と加減速の加速度
とを示す特性図

【図１０】 追尾走行時の、無人走行車の動作特性を示
す特性図

【符号の説明】

ｔ１，ｔ２ 無人走行車 ｓ１〜ｓ１０ ステーション Ｌ 走行ルート ２ 障害物センサ ４ 参照表 ６ 追尾データ記憶 ８ 制御部 １０ モード決定部 １２ 距離決定部 １４ 速度決定部 １６ 走行モータ １８ 通信部 ２０ ホストコンピュータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの検出距離ｄ１，ｄ２を
   有する障害物センサを備え、検出距離ｄ１以内に前方障
   害物を発見した際に減速を指令し、検出距離ｄ２（ｄ１
   ＞ｄ２）以内に前方障害物を発見した際に停止を指令す
   るようにした無人走行車の制御装置において、 無人走行車の車速を求めるための手段と、求めた車速に
   応じて高速側で検出距離ｄ１，ｄ２が大きく、低速側で
   検出距離ｄ１，ｄ２が小さくなるように、前記の検出距
   離ｄ１，ｄ２を変化させるための手段とを設けたことを
   特徴とする、無人走行車の制御装置。
2. 【請求項２】 検出距離ｄ１内の前方障害物の検出結果
   が少なくとも（有→無→有）の順に変化した場合に、無
   人走行車を追尾走行モードへ移行させるための手段を設
   け、かつ追尾走行モードへの移行時に無人走行車の減速
   を遅らせるための手段を設けたことを特徴とする、請求
   項１の無人走行車の制御装置。
3. 【請求項３】 前記追尾走行モードで、検出距離ｄ１，
   ｄ２を目標値へと徐々に減少させた後にほぼ一定値に制
   御するための手段を設けたことを特徴とする、請求項２
   の無人走行車の制御装置。