(57)【要約】  本発明では、施設内や街中において、自由な方向に移動する歩行者や自転車などの移動障害物が存在する環境において、指定された基準の経路を自律走行する際に、歩行者や自転車等の相手と移動経路の交錯もしくは接近が生じた場合、安全な対面通行もしくは追い越し通行を行うための手段を備えた自律移動システムの実現を課題とする。  本発明の課題を解決するために、本発明では、接近する前に、お互いの行動が確定された状況を誘導し、相手行動の確定情報を得ることで、近くを通行するときには大きな針路変更を行わないで一定の状況を保つ必要がある。  したがって、歩行者や自転車等の相手と移動経路の交錯もしくは接近が生じた場合、自律移動システムは、相手の行動が確定された状況を誘導するために、相手から予測が容易な行動をとり、相手行動の確定情報を得た後、近くを通行するときには大きな針路変更を行わないで一定の状況を保つことで、安心・安全な対面通行および追い越し通行を行う自律移動システムの提供を実現できる。
2015068193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物が存在する環境において、指定された基準経路に基づき自律して移動する自律移動システムであって、
周囲の環境情報を取得する環境情報取得手段と、
前記基準経路情報もしくは前記基準経路が登録された地図情報を保持する記憶情報処理手段と、
前記環境情報および前記基準経路情報もしくは地図情報に基づき前記自律移動システムの自己位置を推定する自己位置推定手段と、
前記環境情報に基づき、移動の妨げとなる障害物の情報を生成する障害物情報生成手段と、
前記自己位置と前記障害物情報と前記基準経路情報に基づき移動方向および移動速度を決定する経路決定手段と、
前記障害物情報に基づき移動体が接近する場合に、事前にお互いの行動を確定させた安定な状況を誘導するための移動経路もしくは移動方向もしくは移動速度を決定する接近行動生成手段と、
前記移動方向および前記移動速度に基づき自律移動システムの移動を制御する車両制御手段とを備え、
前記接近行動生成手段は、前記移動体の障害物情報と自律移動システムの現在位置および前記基準経路に基づき、前記移動体と前記自律移動システムの接近の検出と、接近状況の種類を判定し、前記接近状況の種類に応じて、前記移動体から前記自律移動システムの行動が予測し易い予測容易行動を決定し、前記予測容易行動中、前記移動体の一定期間の一定の行動を基に、前記移動体の進路確定を判断し、前記移動体の確定した進路に基づき、前記移動体の進路の妨げにならない前記自律移動システムの進路の修正を行う
ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の自律移動システムにおいて、
前記予測容易行動は、環境の状況、接近の位置および前記接近状況の種類に基づき矩形区間および移動速度を生成し、生成した矩形内を一定の速度で走行することを特徴とする自律移動システム。
【請求項３】
請求項１に記載の自律移動システムにおいて、
前記接近状況の種類は、対面走行、横切り、追い越し、追い付きの内、いずれかを含み、前記予測容易行動は前記種類に応じて、速度および経路の選択に重み付けを行う
ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項４】
前記請求項１に記載の自律移動システムにおいて、
前記移動体は、歩行者もしくは自転車であり、前記障害物情報生成手段において判別可能な情報が生成されることを特徴とする自律移動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施設内や街中において、移動する歩行者や自転車などの移動障害物が存在する環境において、指定された基準の経路を自律走行する、自律移動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、〔特許文献１〕がある。この公報では、自律移動体が、移動障害物との衝突を回避しながら、自律的に移動するための移動経路を作成することを目的としている。このために、移動障害物の現在位置情報と移動方向情報とに基づいて、移動障害物の移動予測経路を算出し、この経路と自律移動体の移動経路との交点に自律移動体が到達する時点の移動障害物の将来位置の周囲に禁止領域を設定し、自律移動体の現在位置と移動障害物の将来位置との間の距離が大きい程小さく設定した禁止領域を回避するように前記自律移動体の移動経路を作成する方法およびシステムが開示されている。【０００３】
また、〔特許文献２〕では、特許文献１記載の移動障害物の禁止領域の大きさを、移動障害物と自律移動体間の相対距離が大きい程小さく、自律移動体の速度が速い程大きく設定することを特徴とする移動経路作成方法およびシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５２６００号公報
【特許文献２】特開２００８−１５２５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、施設内や街中において、移動する歩行者や自転車などの移動障害物が存在する環境において、指定された基準の経路を自律走行する際に、歩行者や自転車等の相手と移動経路の交錯もしくは接近が生じた場合、安全な対面通行もしくは追い越し通行を行うための手段を備えた自律移動システムを提供することを目的とする。【０００６】
〔特許文献１〕のシステムでは、移動障害物の現在位置情報と移動方向情報で移動障害物の将来位置を予測し、自律移動体の経路を変更するため、特に移動障害物が複数の歩行者や自転車であった場合、そのうちの１つが、ある瞬間に速度や移動方向を変更したときに自律移動体は針路変更を行う。そのため、自律移動体は突然の針路変更もしくは頻繁な針路変更が生じ、歩行者や自転車は自律移動体の行動が予測できないため、歩行者や自転車もまた針路変更を行い、安心・安全な対面通行および追い越し通行を実現できないとの問題があった。【０００７】
また、〔特許文献２〕のシステムでは、移動障害物の禁止領域の大きさを、移動障害物と自律移動体間の相対距離が大きい程小さく、自律移動体の速度が速い程大きく設定しているため、遠くの移動障害物の影響は小さくなるが、移動障害物が近い程および自律移動体の速度が大きい程、避け幅が大きくなり、大きな方向変更が必要になる。そのため、近くに居るときに大きな針路変更が生じる場合があり、安全な対面通行および追い越し通行を実現できないとの問題があった。【０００８】
これに対して、本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、自由な方向に移動する歩行者や自転車などの移動障害物と、安全な対面通行および追い越し通行を実現することが可能な自律移動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は障害物が存在する環境において、指定された基準経路に基づき自律して移動する自律移動システムであって、  前記自律移動システムおよび周囲の環境情報を取得する環境情報取得手段と、前記基準経路情報もしくは前記基準経路が登録された地図情報を保持する記憶情報処理手段と、前記環境情報および前記基準経路情報もしくは地図情報に基づき前記自律移動システムの自己位置を推定する自己位置推定手段と、前記環境情報に基づき、移動の妨げとなる障害物の情報を生成する障害物情報生成手段と、前記自己位置と前記障害物情報と前記基準経路情報に基づき移動方向および移動速度を決定する経路決定手段と、前記障害物情報に基づき移動体が接近する場合に、事前にお互いの行動を確定させた安定な状況を誘導するための移動経路もしくは移動方向もしくは移動速度を決定する接近行動生成手段と、前記移動方向および前記移動速度に基づき自律移動システムの移動を制御する車両制御手段とを備え、  前記接近行動生成手段は、前記移動体の障害物情報と自律移動システムの現在位置および前記基準経路に基づき、前記移動体と前記自律移動システムの接近の検出と、
接近状況の種類を特定し、前記接近状況の種類に応じて、前記移動体から前記自律移動システムの行動が予測し易い予測容易行動を決定し、
前記予測容易行動中、前記移動体の一定期間の一定の行動を基に、前記移動体の進路確定を判断し、前記移動体の確定した進路に基づき、前記移動体の進路の妨げにならない前記自律移動システムの進路の修正を行うことを特徴とする。
【００１０】
更に本発明は、自律移動システムにおいて、前記予測容易行動は、環境の状況、接近の位置および前記接近状況の種類に基づき矩形区間および移動速度を生成し、生成した矩形内を一定の速度で走行することを特徴とする。【００１１】
更に本発明は、自律移動システムにおいて、前記接近状況は、対面走行、横切り、追い越し、追い付きの内、いずれかを含み、前記予測容易行動は前記種類に応じて、速度および経路の選択に重み付けを行うことを特徴とする。【００１２】
更に本発明は、自律移動システムにおいて、前記移動体は、歩行者もしくは自転車であり、前記障害物情報生成手段において判別可能な情報が生成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、移動する歩行者や自転車などの移動障害物に対して、安全な対面通行および追い越し通行することが可能な自律移動システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の自律移動システムにおけるシステム構成図
【図２】本発明の一実施形態の接近行動生成手段の処理フローチャート
【図３】本発明の一実施形態の接近検出の概念図
【図４】本発明の一実施形態の接近状況の種類の概念図
【図５】本発明の一実施形態の予測容易行動の概念図
【図６】本発明の一実施形態の自己進路の修正と、接近走行の概念図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例としての自律移動システムを図面に基づいて説明する。
【００１６】
本実施例では、施設内や街中において、自由な方向に移動する歩行者や自転車などの移動障害物が存在する環境において、指定された基準の経路を自律走行する際に、歩行者や自転車等の相手と移動経路の交錯もしくは接近が生じた場合、安心・安全な対面通行もしくは追い越し通行を行うため、相手の行動が確定された状況を誘導するために、相手から予測が容易な行動をとり、相手行動の確定情報を得た後、近くを通行するときには大きな針路変更を行わないで一定の状況を保つための接近行動生成手段を備えた自律移動システムの例を説明する。なお本発明は、歩行者や自転車などの移動障害物が存在する環境に好適であるが、自動車、搬送車両等の人が操縦する移動体や自律移動システムが存在する環境においても適用可能である。
【００１７】
図１は、本実施例の自律移動システムの構成図の例であり、以下で符号を用いて詳細を説明する。
【００１８】
自律移動システム１００は、記憶情報処理手段１１０、環境情報取得手段１１２、自己位置推定手段１１４、障害物検出手段１１６、経路決定手段１１８、接近行動生成手段１２０、車両制御手段１２２から構成される。なお、図示されないが、前記各手段は自律移動システム１００に搭載したコンピュータ上で実施する構成としても可能である、また、一部あるいは全部の手段の処理について、無線通信を用いて外部のコンピュータ上で実施する構成でも良い。以下本実施例の自律移動システムは車輪によって移動する構成として説明する。
【００１９】
記憶情報処理手段１１０は、少なくとも自律移動システム１００が走行する基準となる経路と、経路周辺の地図情報を保持し、自己位置推定手段１１４に対して経路周辺の地図情報を送信し、経路決定手段１１８に対して基準となる経路を送信する。
【００２０】
環境情報取得手段１１２は、自律移動システム１００が搭載するセンサによって構成され、センサから情報を取得する。センサの詳細は図示しないがレーザ式距離センサや、カメラ（２つ並べて距離計測を可能な構成としたステレオカメラシステムなど）、角速度センサ、加速度センサ、磁気センサ、ＧＰＳ受信機、車輪回転量センサなどからなる。後述する自己位置推定手段１１４と障害物検出手段１１６に対してこれらセンサから取得したセンサ情報を送信する。
【００２１】
自己位置推定手段１１４は、各センサから取得した情報に基づき自律移動システム１００の現在位置を特定する。詳細として例えば、車輪回転量センサの値を累積して作られる自己位置情報（オドメトリと呼ばれるもの）と、角速度センサや加速度センサや磁気センサによるオドメトリの補正と、レーザ式距離センサやカメラによる情報と前記記憶情報処理手段１１０から得られる地図情報との対応付けによって得られる自己位置情報と、ＧＰＳ受信機から得られる位置情報を確率的に（例えば、拡張カルマンフィルタと呼ばれる手法を採用して）融合することで自律移動システム１００が移動する領域内において正確な自己の位置と向きを推定する。最終的に得られた自己位置データを、後記する障害物検出手段１１６と経路決定手段１１８に送信する。
【００２２】
障害物検出手段１１６は、前記センサ情報に基づき、自律移動システム１００の移動に障害となりうる領域を検出し、障害物情報を算出する。詳細として例えば、レーザ式距離センサやカメラ（２つ並べて距離計測を可能な構成としたステレオカメラシステムなど）から得られる周囲の形状情報のうち、自律移動システム１００が乗り越え不能な高さの段差や、大きな溝や、空中の突出物などが障害物に該当する。また、本発明が対象とする施設内や街中などの環境に存在する歩行者や自転車（場合によっては自動車）などの動く障害物も併せて検出する。特に、歩行者や自転車（場合によっては自動車）は、例えば画像処理を用いることにより特定する。動く障害物の障害物情報には、大きさ（幅）、移動速度、移動方向などが含まれる。
【００２３】
経路決定手段１１８は、前記の自己位置情報と、走行する基準経路と、検出した障害物の種類（移動障害物：動物、ボール、落ち葉、静止障害物：段差、ポール、生垣など）、位置、形状、速度などの障害物情報に基づいて、自律移動システム１００の目標経路もしくは目標方向および速度を決定し、接近行動生成手段１２０へ送信する。
【００２４】
接近行動生成手段１２０は、前記障害物情報に基づいて、移動障害物として、歩行者もしくは自転車（場合によっては自動車）を検出した場合、後記する手順により、歩行者や自転車等の相手と移動経路の交錯もしくは接近が生じた場合、安心・安全な対面通行もしくは追い越し通行を行うため、相手の行動が確定された状況を誘導するために、相手から予測が容易な行動をとり、相手行動の確定情報を得た後、近くを通行するときには大きな針路変更を行わないで安定かつ一定の状況を保つための、自律移動システム１００の目標速度および目標方向を決定する。
【００２５】
車両制御手段１２２は、接近行動生成手段１２０から取得した、自律移動システム１００の目標方向と目標速度により車両の運動制御を実施する。具体的には例えば、現在の自律移動システム１００の移動方向・移動速度と、目標方向・目標速度との差が小さくなるように制御を行う。また、車両制御手段１２２は車輪を制御するためのモータやエンジン等の駆動源や電子回路を持ち、自律移動システム１００の位置や向きの変更を可能とする。
【００２６】
図２は、図１における接近行動生成手段１２０の処理フローチャートであり、以下で符号を用いて説明する。また、フローチャートの各ブロックの処理について図３、図４、図５、図６を用いて詳細を説明する。
【００２７】
接近行動生成手段１２０は、まず図２のステップ１０１(以下、Ｓ１０１と称する)として歩行者や自転車（以下、移動体）との接近検出を行う。図３に示すように、障害物検出手段１１６からの障害物情報に基づき移動体２０１の経路２０２を仮定し、経路決定手段１１８より得られた自律移動システム１００の経路２０２との間隔２０６（接近距離）が、所定の値以下となる場合を検出する。この接近距離は概算で良いので、経路は、所定の時間間隔ごとの位置として与え、ある時刻での位置（位置２０４，位置２０５）における間隔２０６を算出する。このとき、時間間隔ごとの位置間を補間して最接近点を求めても良いし、接近距離として位置（位置２０４，位置２０５）の間隔を用いても良い。また、図３には移動体２０１の経路２０２を目標経路として曲線で表したが、現在の位置と移動速度、移動方向を用いた直線を用いてもよい。
【００２８】
接近行動生成手段１２０は、次に図２のＳ１０２として移動体との接近状況分析を行う。図４に示すように、接近状況の種類には、移動体の移動方向および速度より、対向２１０、前方の横切り２１１a、後方の横切り２１１ｂ、追い越し２１２、追い付き２１３がある。
【００２９】
接近行動生成手段１２０は、次に図２のＳ１０３として移動体から自律移動システム１００の行動を予測し易くするための予測容易行動を決定する。図５に示すように、現在の目標経路２０２に対し、予測容易行動をとる区間（２２１〜２２３）を設定する。相手から自律移動システム１００の行動を予測し易くするため、この区間では直線的に走行することが望ましい。図５では、この区間は矩形で表したが、緩やかな一定曲率の経路や、歩道の境界に沿った緩やかな変化の道なりの区間でも良い。この区間の長さは、障害物の存在もしくは最接近予測位置等で決定する。自律移動システム１００は、この矩形の大きさ、移動体の速度、前記接近状況に応じて速度を決定する。
【００３０】
区間の決定は、現在の状況に応じて選択する。例えば、前方に移動体がいて、針路変更に危険が伴う場合は、区間２２１を選択し、自律移動システム１００は、区間の長さに応じ、減速もしくは停止する。また、少しの針路変更が可能な場合は、現在の進行方向と並行な区間２２２を選択する。針路変更に大きな方向変換が必要な場合は、現在の方向から少しの角度変更を伴った区間２２３を選択しても良い。ただし、相手から行動を予測し易くするためには、角度変更は小さく短い時間で行う。
【００３１】
予測容易行動の選択は、前述の接近状況に応じ、重み付けを付ける。対向２１０のケースでは、移動体が自律移動システム１００の左右どちらに行きたいのかを確定するため、移動体の進路変更を促す減速行動や、対向する移動体との進路軸をずらす現在の進行方向と並行な区間２２２の選択を行う。
【００３２】
前述の前方の横切り２１１aのケースでは、状況の確定を促進するための減速、後方の横切り２１１ｂのケースでは、状況の確定を促進するための減速を伴わない直進、追い越し２１２のケースでは、進路を譲るための減速〜停止および並行な区間２２２の選択、追い付き２１３のケースでは、抜いた後に相手の行動に影響を与えないための相手の移動方向と並行な区間の重みを高くする。また、既に予測容易行動中および後述する接近行動中である場合、複数の移動体が存在する場合は、その中で厳しい条件を選択する。
【００３３】
なお、上記の予測容易行動の決定は、本発明の課題を解決する一実施例であり、相手から自律移動システム１００の移動予測を容易にするものであれば前述の道なり走行や、速度変更および微少な針路変更を組み合わせた方法でもよい。
【００３４】
接近行動生成手段１２０は、次に図２のＳ１０４として、相手進路の確定判断を行う。ここでは相手の最新の走行状況で、一定の直線的な移動区間を有した場合に、その進路を相手進路と確定判断する。進路確定は、完全な直線ではなくてもよく、相手の移動軌跡が一定幅と長さを持った矩形領域に入ることをもって検出する。進路と同様に、速度も、最新の一定期間にばらつきが所定の値以下であれば、確定したと判断する。所定の期間を経過しても確定判断できない場合は、接近状況が変化する場合があるため、図２のＳ１０５で判断して、接近検出Ｓ１０１に移り、最新の状況での新たな処理を行う。
【００３５】
接近行動生成手段１２０は、Ｓ１０５にて相手の進路が確定したと判断した場合、最後に図２のＳ１０６として、移動体の進路の妨げにならないように自己進路の修正と、接近走行を実施する。
【００３６】
図６に示すように、自律移動システム１００は、前述の予測容易行動区間２３０を走行し、移動体の対向２１０の進路確定を誘導し、移動体の移動軌跡２３３の最新の走行状況で進路２３１を確定判断した場合、速やかに自己の進路を微修正し、安心・安全な対面通行を行うための進路２３２を走行する。ここで図６は、対面通行について示したが、追い越しや横切り等、他の状況においても同様である。これにより、移動体と接近する場合において、お互いの行動が確定しているため、安心・安全な通行が可能となる。
【００３７】
最後に、接近行動生成手段１２０は、図２に示す接近行動のシーケンスが終了し、障害物検出手段１１６において移動体が検出されない場合は、経路決定手段１１８が生成する目標経路もしくは目標方向および速度を車両制御手段１２２に送信する。
【符号の説明】
【００３８】
１００  自律移動システム
１１０  記憶情報処理手段
１１２  環境情報取得手段
１１４  自己位置推定手段
１１６  障害物検出手段
１１８  経路決定手段
１２０  接近行動生成手段
１２２  車両制御手段
【図１】
2015068193.tif 000003
【図２】
2015068193.tif 000004
【図３】
2015068193.tif 000005
【図４】
2015068193.tif 000006
【図５】
2015068193.tif 000007
【図６】
2015068193.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月1日(2016.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物が存在する環境において、指定された基準経路に基づき自律して移動する自律移動システムであって、
周囲の環境情報を取得する環境情報取得手段と、
前記基準経路情報もしくは前記基準経路が登録された地図情報を保持する記憶情報処理手段と、
前記環境情報および前記基準経路情報もしくは地図情報に基づき前記自律移動システムの自己位置を推定する自己位置推定手段と、
前記環境情報に基づき、移動の妨げとなる障害物の情報を生成する障害物情報生成手段と、
前記自己位置と前記障害物情報と前記基準経路情報に基づき目標方向および目標速度を決定する経路決定手段と、
前記障害物情報に基づき移動体が接近する場合に、環境の状況、接近の位置および接近状況の種類に基づき、事前にお互いの行動を確定させた安定な状況を誘導するための移動経路もしくは移動方向もしくは移動速度を決定する接近行動生成手段と、
前記移動方向および前記移動速度に基づき自律移動システムの移動を制御する車両制御手段とを備え、
前記接近行動生成手段は、前記移動体の障害物情報と自律移動システムの現在位置および前記基準経路に基づき、前記移動体と前記自律移動システムの接近の検出と、前記接近状況の種類を判定し、前記接近状況の種類に応じて、前記移動体から前記自律移動システムの行動が予測し易い予測容易行動を決定し、前記予測容易行動中、前記移動体の一定期間の一定の行動を基に、前記移動体の進路確定を判断し、前記移動体の確定した進路に基づき、前記移動体の進路の妨げにならない前記自律移動システムの進路の修正を行う
ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の自律移動システムにおいて、
前記予測容易行動は、前記環境の状況、前記接近の位置および前記接近状況の種類に基づき矩形区間および前記移動速度を生成し、生成した矩形内を一定の速度で走行することを特徴とする自律移動システム。
【請求項３】
請求項１に記載の自律移動システムにおいて、
前記接近状況の種類は、対面走行、横切り、追い越し、追い付きの内、いずれかを含み、前記予測容易行動は前記種類に応じて、速度および経路の選択に重み付けを行う
ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項４】
請求項１に記載の自律移動システムにおいて、
前記移動体は、歩行者もしくは自転車であり、前記障害物情報生成手段において判別可能な情報が生成されることを特徴とする自律移動システム。
【国際調査報告】
2015068193.tif 000009
2015068193.tif 000010
2015068193.tif 000011
2015068193.tif 000012