(57)【要約】【課題】測域センサに加えて距離センサを装着する場合に容易に既存装置に適用ができる移動体の障害物検知装置を提供する。【解決手段】障害物の方向に対応付けて障害物までの距離を検出する測域センサ４０と、障害物までの距離を検出する第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８と、測域センサ４０による障害物の方向に対応付けた障害物までの距離のうちの第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８の検出領域に対応する距離を第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８による距離で上書きする制御装置６０と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの検出結果に基づき障害物を検出して走行する移動体の障害物検知装置であって、
障害物の方向に対応付けて障害物までの距離を検出する測域センサと、
障害物までの距離を検出する距離センサと、
前記測域センサによる障害物の方向に対応付けた障害物までの距離のうちの前記距離センサの検出領域に対応する距離を距離センサによる距離で上書きする上書き加工部と、
を備えることを特徴とする移動体の障害物検知装置。
【請求項２】
前記上書き加工部は、前記測域センサにより検出した距離より前記距離センサにより検出した距離の方が小さい場合に上書きすることを特徴とする請求項１に記載の移動体の障害物検知装置。
【請求項３】
前記上書き加工部は、前記距離センサの検出領域に対応する距離を距離センサによる距離で上書きする際に間引いて上書きすることを特徴とする請求項１または２に記載の移動体の障害物検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の障害物検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
障害物を回避あるいは衝突を防止すべく２種類のセンサを用いて障害物を検出して地図情報に重み付けする技術がある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２５６８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、測域センサのみを装着した移動体に対しより正確に障害物を検出すべく新たにセンサを装着しようとすると、追加したセンサの処理のための専用プログラムを新たに設ける必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、測域センサに加えて距離センサを装着する場合に容易に既存装置に適用ができる障害物検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決するための移動体の障害物検知装置は、センサの検出結果に基づき障害物を検出して走行する移動体の障害物検知装置であって、障害物の方向に対応付けて障害物までの距離を検出する測域センサと、障害物までの距離を検出する距離センサと、前記測域センサによる障害物の方向に対応付けた障害物までの距離のうちの前記距離センサの検出領域に対応する距離を距離センサによる距離で上書きする上書き加工部と、を備えることを要旨とする。
【０００７】
これによれば、測域センサによる障害物の方向に対応付けた障害物までの距離のうちの距離センサの検出領域に対応する距離を距離センサによる距離で上書きされる。よって、この上書きされた障害物の方向に対応付けた障害物までの距離に基づいて測域センサに加えて距離センサを装着する場合に容易に既存装置に適用ができる。
【０００８】
また、移動体の障害物検知装置において、前記上書き加工部は、前記測域センサにより検出した距離より前記距離センサにより検出した距離の方が小さい場合に上書きするとよい。
【０００９】
また、移動体の障害物検知装置において、前記上書き加工部は、前記距離センサの検出領域に対応する距離を距離センサによる距離で上書きする際に間引いて上書きするとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、測域センサに加えて距離センサを装着する場合に容易に既存装置に適用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は実施形態における移動体の概略平面図、（ｂ）は概略側面図。
【図２】移動体の概略平面図。
【図３】移動体の概略平面図。
【図４】移動体の概略平面図。
【図５】方向に対する距離を示す図。
【図６】移動体のブロック図。
【図７】作用を説明するためのフローチャート。
【図８】方向に対する距離を示す図。
【図９】別例を説明するための方向に対する距離を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、センサの検出結果に基づき障害物を検出して走行する移動体１０は、全方向移動車両である。移動体１０は、円盤状の機台２０と４つの車輪３０，３１，３２，３３を備えている。４つの車輪３０，３１，３２，３３は、機台２０に設けられている。詳しくは、平面視において機台２０の中心に対し９０°毎に車輪３０，３１，３２，３３が配置されている。各車輪３０，３１，３２，３３は、それぞれ全方向車輪であって、具体的にはオムニホイールであり、各車輪３０，３１，３２，３３は、全方向に駆動可能に構成された車輪である。即ち、各車輪において、車輪の円周方向に配置され自由回転するローラ（樽型を有する小輪）が複数設けられ、前後・左右に自由に動くことができる。このように構成された車輪を４つ用いて車軸を変動させないで機台を全方向に可動できるようになっている。
【００１３】
機台２０には障害物検知装置を構成する測域センサ４０、第１距離センサ５１、第２距離センサ５２、第３距離センサ５３、第４距離センサ５４、第５距離センサ５５、第６距離センサ５６、第７距離センサ５７、第８距離センサ５８が装着されている。測域センサ４０として、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）を使用しており、測域センサ４０は２次元レーザ（２Ｄレーザ）センサである。測域センサ４０は、本実施形態では機台２０の上面中央部に固定されており、水平方向において所定角度の２７０°となる視界を有する。具体的には、測域センサ４０は、図２に示すように、前方に対し左右に１３５°の検出領域Ｚ１を有する。測域センサ４０は、図５に示すように、障害物の方向（角度）に対応付けて障害物までの距離を検出する。具体的には、全検出角２７０度を１０８０分割して、θ１〜θ１０８０に対応付けて距離Ｌ１〜Ｌ１０８０を検出する。例えば、θ１に対応する距離Ｌ１、θ２に対応する距離Ｌ２、・・・、θ１０７９に対応する距離Ｌ１０７９、θ１０８０に対応する距離Ｌ１０８０となる。
【００１４】
図１（ａ）、図１（ｂ）において、各距離センサ５１〜５８はそれぞれ超音波センサである。第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８は、それぞれ、機台２０の外側面において等角度の４５°毎に外方を向いて取り付けられている。第１距離センサ５１は、機台２０の前面に対し反時計回りに１１２．５°の所に固定されている。第２距離センサ５２は、機台２０の前面に対し反時計回りに６７．５°の所に固定されている。第３距離センサ５３は、機台２０の前面に対し反時計回りに２２．５°の所に固定されている。第４距離センサ５４は、機台２０の前面に対し時計回りに２２．５°の所に固定されている。第５距離センサ５５は、機台２０の前面に対し時計回りに６７．５°の所に固定されている。第６距離センサ５６は、機台２０の前面に対し時計回りに１１２．５°の所に固定されている。第７距離センサ５７は、機台２０の前面に対し時計回りに１５７．５°の所に固定されている。第８距離センサ５８は、機台２０の前面に対し時計回りに２０２．５°の所に固定されている。
【００１５】
各距離センサ５１〜５８は、それぞれ、障害物までの距離を検出する。
図１（ｂ）に示すように、測域センサ４０は設置高さがＨ１であり、第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８は設置高さがＨ２であり、測域センサ４０の設置高さＨ１よりも第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８の設置高さＨ２の方が低い。測域センサ４０から高さＨ１でレーザが出射される。第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８から高さＨ２で超音波が出射される。これにより、第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８を用いて低い物体を検知できる。
【００１６】
図３に示すように、第１距離センサ５１は、４５°の検出領域Ｚ１１を有し、障害物までの距離を検出する。同様に、第２距離センサ５２も、４５°の検出領域Ｚ１２を有し、障害物までの距離を検出する。第３距離センサ５３も、４５°の検出領域Ｚ１３を有し、障害物までの距離を検出する。第４距離センサ５４も、４５°の検出領域Ｚ１４を有し、障害物までの距離を検出する。第５距離センサ５５も、４５°の検出領域Ｚ１５を有し、障害物までの距離を検出する。第６距離センサ５６も、４５°の検出領域Ｚ１６を有し、障害物までの距離を検出する。第７距離センサ５７も、４５°の検出領域Ｚ１７を有し、障害物までの距離を検出する。第８距離センサ５８も、４５°の検出領域Ｚ１８を有し、障害物までの距離を検出する。
【００１７】
図４に示すように、測域センサ４０の検出領域Ｚ１と第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８の検出領域Ｚ１１〜Ｚ１８とを対比すると、測域センサ４０の最大検出距離に比べて第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８の最大検出距離は短い。
【００１８】
図６に示すように、移動体１０は、制御装置６０と、モータ７１，７２，７３，７４を備える。モータ７１，７２，７３，７４は機台２０に搭載されている。モータ７１の出力軸が車輪３０と駆動連結されており、モータ７１により車輪３０を駆動することができる。同様に、モータ７２の出力軸が車輪３１と駆動連結されており、モータ７２により車輪３１を駆動することができる。モータ７３の出力軸が車輪３２と駆動連結されており、モータ７３により車輪３２を駆動することができる。モータ７４の出力軸が車輪３３と駆動連結されており、モータ７４により車輪３３を駆動することができる。
【００１９】
制御装置６０はモータ７１，７２，７３，７４を制御して各車輪３０，３１，３２，３３を駆動させる。これにより、機台２０を前後方向、左右方向及び回転方向に移動させることができる。
【００２０】
制御装置６０は、メモリ６１を有し、メモリ６１に測域センサ４０と第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８の計測結果が記憶される。制御装置６０は測域センサ４０及び第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８から計測結果を入力する。
【００２１】
制御装置６０は、測域センサ４０と第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８の計測結果に基づいて全方向車輪３０〜３３を駆動制御して検出した障害物の回避、衝突の防止を行う。
【００２２】
次に、作用について図２、図３、図４に示す平面図を用いて説明する。
図２、図３、図４において、走行路の途中に壁Ｗ、物体Ｂ１、物体Ｂ２がある。物体Ｂ１、物体Ｂ２はともに床からの高さがＨ１未満であり、測域センサ４０では検出できない物体である。図２において、測域センサ４０により壁Ｗが検出される。図３において、第２距離センサ５２及び第３距離センサ５３により物体Ｂ１が検出される。また、図３において、第６距離センサ５６により物体Ｂ２が検出される。
【００２３】
制御装置６０は、図７に示す処理を示す実行する。図７に示す処理は一定時間ごとに行われる。
図７において、制御装置６０は、ステップＳ１００において測域センサ（２Ｄセンサ）４０のデータを取得する。具体的には、測域センサ４０において水平方向にレーザをスキャンしながら障害物からの反射光を受光して、方向に対応付けて距離を測定する。
【００２４】
そして、図５に示すように、方向θと距離Ｌを対応付けたマップに検出値を書き込んでいく。
制御装置６０は、図７のステップＳ１０１において第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８のデータを取得する。具体的には、第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８において障害物からの反射光を受光して、距離を測定する。
【００２５】
図４に示すように、測域センサ４０の検出領域Ｚ１と第１距離センサ５１〜第６距離センサ５６の検出領域Ｚ１〜Ｚ６は重複している。測域センサ４０の最大検出距離は第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８の最大検出距離よりも大きい。また、測域センサ４０の検出角度は各距離センサ５１〜５８の検出角度よりも大きい。具体的には、測域センサ４０の検出角度は２７０度であり、各距離センサ５１〜５８の検出角度はそれぞれ４５度である。
【００２６】
制御装置６０は、図７のステップＳ１０２において測域センサ４０による障害物の方向に対応付けた障害物までの距離のうちの距離センサの検出領域に対応する距離を距離センサによる距離で上書きする。
【００２７】
つまり、図５に示した測域センサ４０による方向θと距離Ｌを対応付けたマップに対し、第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８による距離（検出値）で上書きしていく。本実施形態では、第２距離センサ５２の検出領域Ｚ１２に対応する測域センサ４０の障害物方向の方向はθ１８１〜θ３６０、同様に第３距離センサ５３に対してはθ３６１〜θ５４０、第６距離センサ５６に対してはθ９０１〜θ１０８０であることはあらかじめ定まっている。図８で説明すると、図５で示すマップに対し、第２距離センサ５２により検出された距離αで、θ１８１〜θ３６０に対応する全ての距離格納領域に上書きする。同様に、第３距離センサ５３により検出された距離βでθ３６１〜θ５４０に対応する全ての距離格納領域に上書きし、第６距離センサ５６より検出された距離γでθ９０１〜θ１０８０に対応する全ての距離格納領域に上書きする。つまり、各距離センサ５１〜５８による検出値と測域センサ４０による検出値をデータ割り付けに基づき比較して必要なデータの上書きを行う。
【００２８】
制御装置６０は、図７のステップＳ１０３において、上書きされた障害物の方向に対応付けた障害物までの距離に基づいて障害物の回避及び衝突の防止を処理する。
障害物検知及びそれに伴う走行制御について詳しく説明する。
【００２９】
測域センサ（２Ｄレーザセンサ等）を使用して周辺環境を把握する場合、レーザの当たらない箇所で障害物があることを検知できない。このため、一般的には別センサ（距離センサ）を追加して、障害物を検知し、衝突を防止する。または、カメラや３次元レーザセンサ（３Ｄレーザセンサ）を用いて３次元での状態を管理する。ここで、測域センサ（２Ｄレーザセンサ）を使用して周辺環境を把握する場合、レーザの当たらない箇所に障害物がある場合や、レーザが反射しない（ガラス等）障害物があると検知できない。例えば、壁は検知できるが低い位置にある物体は検知できない。また、距離センサを装着しようとすると専用のプログラムを用意する必要がある。
【００３０】
本実施形態では、測域センサ（２Ｄレーザセンサ）４０のデータを第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８のデータで上書きさせることで、既存の測域センサ（２Ｄレーザセンサ）４０を用いたソフトをそのまま利用可能である。
【００３１】
また、制御装置６０は、測域センサ４０で取得したデータと、第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８で取得したデータを比較し、測域センサ４０により検出した距離より第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８により検出した距離の方が小さい場合に上書きする。即ち、第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８のほうが近距離に物体があると判定されたときに、第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８の距離（検出値）で測域センサ４０のデータを上書きする。
【００３２】
このようにして、測域センサ（２Ｄレーザセンサ）４０にて障害物の回避及び衝突の防止の処理を実現されていた場合に、その処理を再利用することができる。特に、データ上書きのロジック変更のみで、既存ソフトを再利用することが可能となり、新たなソフトの導入が不要なため、コストが抑えられる。
【００３３】
つまり、測域センサ４０を備えた移動体の障害物検知装置において第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８を追加のオプションとして、第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８が追加されても測域センサ４０を備えた場合のソフトのアプリケーション部分を変えずに対応することができる。例えば、バンパセンサが装着されている場合には距離センサを不要にできるので測域センサのみで障害物を検知するアプリケーションを用い、これに対し距離センサを追加して装着した場合であってもソフトを切り替えることなくハードを生かして統合部分が動作して対処できそれ以降の処理内容は全て共通化できる。また、距離センサは超音波センサでありレーザセンサでないので反射することなく障害物を検出できる。
【００３４】
特に、測域センサは走査型レーザセンサであるので検出角度が広くかつ最大検出距離が長く、距離センサは固定式の超音波センサであり検出角度が狭くかつ最大検出距離が短い。よって、固定式の超音波センサが障害物を検出したら測域センサによる距離データを上書きする。
【００３５】
そして、方向θに応じた距離Ｌのデータを用いて例えば移動体の進行方向前方において近い位置に障害物が有ると左または右に曲がるように走行して回避したり、回避が困難な場合には停止するといった対策を講じるような走行制御を行う。
【００３６】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）センサの検出結果に基づき障害物を検出して走行する移動体１０の障害物検知装置の構成として、障害物の方向に対応付けて障害物までの距離を検出する測域センサ４０を備える。また、障害物までの距離を検出する第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８を備える。さらに、測域センサ４０による障害物の方向に対応付けた障害物までの距離のうちの第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８の検出領域に対応する距離を第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８による距離で上書きする上書き加工部としての制御装置６０を備える。よって、測域センサ４０の処理プログラムを用いて、上書きされた障害物の方向に対応付けた障害物までの距離に基づいて測域センサ４０に加えて距離センサ５１〜５８を装着する場合に容易に既存装置に適用ができる。例えば、速度や方向を調整しながら走行する移動体１０において測域センサ４０を標準搭載し、距離センサ５１〜５８をオプションとした場合に有用である。
【００３７】
（２）上書き加工部としての制御装置６０は、測域センサ４０により検出した距離より第１距離センサ５１〜第８距離センサ５８により検出した距離の方が小さい場合に上書きする。よって、実用的である。
【００３８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  制御装置６０は、図８では方向についての距離センサと測域センサの重なりエリアにおいて、第２距離センサ５２により検出された距離αでθ１８１〜θ３６０に対応する全ての距離格納領域に上書きし、第３距離センサ５３により検出された距離βでθ３６１〜θ５４０に対応する全ての距離格納領域に上書きし、第６距離センサ５６より検出された距離γでθ９０１〜θ１０８０に対応する全ての距離格納領域に上書きしたが、図９に示すように、例えば、θ１８１〜θ３６０に対応する全ての距離格納領域のうちのθ１８１に対応する距離格納領域及びθ３６０に対応する距離格納領域のみに距離αを上書きするという具合に間引いてもよい。つまり、距離センサは距離のみを取得するため、その距離データで対応する測域センサのデータに上書きする（距離センサの値の方が小さい場合）際に、対応する距離センサのデータを間引くことで処理負荷を下げることができる。
【００３９】
詳しく説明すると、１つの距離センサの検出角度は４５°であり、この検出角度４５°中において測域センサの距離データは１８０分割されている。このとき、距離センサが障害物を検出した場合、１８０個の距離データの全てを上書きするのではなく、数個のデータのみ上書きするようにしてもよい。
【００４０】
このように、上書き加工部としての制御装置６０は、距離センサの検出領域に対応する距離を距離センサによる距離で上書きする際に間引いて上書きすると、処理負荷の軽減を図ることができる。
【００４１】
○  距離センサの数は問わない。
【符号の説明】
【００４２】
１０…移動体、４０…測域センサ、５１〜５８…第１距離センサ５１〜第８距離センサ、６０…制御装置。
【図１】
2020135526.tif 000003
【図２】
2020135526.tif 000004
【図３】
2020135526.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020135526.tif 000008
【図７】
2020135526.tif 000009
【図８】
2020135526.tif 000010
【図９】
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