(57)【要約】【課題】障害物検出及び回避動作を的確に行う。【解決手段】車両１に取り付けられて障害物までの距離を検出する距離センサー４と、車両の移動速度を検出する速度検出手段と、距離センサーから得られた障害物までの距離の経時的変化と速度検出手段から得られた速度とに基づいて障害物が存在する方向を算出する方向算出手段と、障害物までの距離と算出された障害物の方向とに基づいた回避動作を指示出力する制御手段とからなる。障害物の検出は距離センサーで行うものの、その経時的変化と速度検出手段から得られた速度とに基づいて障害物が存在する方向を算出してこの方向に応じた回避動作を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取り付けられて障害物までの距離を検出する距離センサーと、車両の移動速度を検出する速度検出手段と、距離センサーから得られた障害物までの距離の経時的変化と速度検出手段から得られた速度とに基づいて障害物が存在する方向を算出する方向算出手段と、障害物までの距離と算出された障害物の方向とに基づいた回避動作を指示出力する制御手段とからなることを特徴とする車両用障害物検知回避装置。
【請求項２】
速度検出手段は、進行方向情報を含む速度情報を制御回路に出力するものであり、制御回路は障害物までの距離と算出された障害物の方向と進行方向情報とに基づいて回避動作を指示出力するものであることを特徴とする請求項１記載の車両用障害物検知回避装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の操作で運行を行う車両、殊に配膳車、手術台、工場用運搬台車等の手押し台車、あるいは、シニアカートや車椅子やゴルフカート等の乗って操作する台車等の車両用の障害物検知回避装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から障害物を検知する障害物検出部を備えて障害物検出信号に基づいて障害物の回避動作を行うものが提供されている。たとえば特開平１０−３３８１４２号公報には障害物が検出された時、前進方向の駆動力をオフにし，後進方向の駆動力をオンにするものが開示されている。
【０００３】
しかし、上記のものは高速で移動中の前方に位置する障害物と、壁に沿って走行あるいは壁への入射角が鋭角な状態で接近する場合の壁（障害物）との区別ができておらず、このために高速移動中の前方障害物との衝突を回避するべく前方障害物が検出されたならば、遠方から減速を始めるようにしている場合、壁に沿って走行する場合、あるいは壁に対して鋭角をなす方向に走行する時にも減速動作がなされてしまう。
【０００４】
障害物検知センサーとして、単に障害物までの距離だけでなく、その位置（存在する方向）も検出することができるもの、たておばスポット径を小さくできるレーザーをスキャンすることで広範囲な障害物検知及び障害物の位置と距離の検出を行うレーザーレーダーを用いたならば、上記のような問題はおきないが、レーザーは鏡やガラスを正確に計測できないという問題を有している。上記レーザーレーダーと超音波センサーとを障害物検知センサーとして併用すれば障害物の検知と適切な回避動作の実行という点について何ら問題は生じないが、レーザーレーダーはそのコストが高く、まして超音波センサーを併用するとなれば、尚更コストが高くなる。
【０００５】
一方、障害物検知センサーとして超音波を用いた距離センサーを用いたものにおいて、使い障害物の位置を検出するために２個以上の超音波センサーを使用するとともに、これらのセンサーの障害物検出エリアが重なるようにしておき、各センサー単独で障害物が検出される時と、上記重なる領域で障害物が検出される時とで障害物の存在エリアを決定するものがある。しかし、障害物が存在する方向を正確に求めることは困難であるとともに、正確さを求めるならば、多数のセンサーを精度良く配置しなくてならない。
【特許文献１】特開平１０−３３８１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、障害物検出及び回避動作を的確に行うことができる車両用障害物検知回避装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る車両用障害物検知回避装置は、車両に取り付けられて障害物までの距離を検出する距離センサーと、車両の移動速度を検出する速度検出手段と、距離センサーから得られた障害物までの距離の経時的変化と速度検出手段から得られた速度とに基づいて障害物が存在する方向を算出する方向算出手段と、障害物までの距離と算出された障害物の方向とに基づいた回避動作を指示出力する制御手段とからなることに特徴を有している。障害物の検出は距離センサーで行うものの、その経時的変化と速度検出手段から得られた速度とに基づいて障害物が存在する方向を算出してこの方向に応じた回避動作を行うようにしたものである。
【０００８】
この時、速度検出手段が進行方向情報を含む速度情報を制御回路に出力するものであり、制御回路が障害物までの距離と算出された障害物の方向と進行方向情報とに基づいてを回避動作を指示出力するものであると、より適切な回避動作を行うものとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は距離センサーで障害物を検知するものの、障害物までの距離と速度情報とを元に障害物の方向を算出するために、正面衝突の回避と、壁面に沿った走行とを区別することができるものであり、状況に応じた適切な回避動作を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図７は本発明に係る車両１の一例を示しており、左右一対の駆動輪２，２を備えるとともに、前面には操作ハンドル３を備え、更に前端面の両側には障害物検出用の距離センサー４，４を備えている。
【００１１】
上記操作ハンドル３は図８に示すように力センサー３０，３０を介して車両１に取り付けられて、操作ハンドル３に加えられる前方への操作力Ｆｈｘと横方向への操作力Ｆｈｙとを上記の力センサー３０，３０で検出される力Ｆｒ，Ｆｌから算出できるようになっている。
【００１２】
そしてこの車両１は、操作者が操作ハンドル３に力を加えて操作をする時、力センサー３０，３０で検出した操作力を元に制御回路ＣＰＵはアシスト力を算出して、このアシスト力を各駆動輪２，２の駆動トルクとして与えるものであり、また横方向の操作力Ｆｈｙに応じて左右の駆動輪２，２の駆動トルクに差を持たせることで旋回も行う。
【００１３】
また、このパワーアシスト型の車両１においては、図９に示すように各駆動輪２，２の駆動用モータＭｒ，Ｍｌに夫々回転数センサーＳを設けて、これら回転数センサーＳの出力から制御回路ＣＰＵは車両１の前後進速度及び旋回速度並びに進行方向情報を算出することができるものとなっている。なお、回転数センサーに代えて回転角センサー、回転速度センサー、回転加速度センサーなどを用いてもよい。また、上記駆動輪２，２としては、全方向駆動型の車輪が横方向移動なども可能となる点で好ましい。
【００１４】
一方、車両１の周辺の障害物までの距離を測定する距離センサ−４，４は、超音波センサーや光学式測長器（レーザ測長器、レーザレーダ、ＬＥＤ式、赤外線式など）で構成されるものであり、両距離センサー４，４はその障害物検知エリアＡが左右の斜め前方方向Ａｘを中心とするものとなっている。
【００１５】
今、図３に示すように、車両１が進行方向Ｐに向かって前進しているとともに障害物となる壁Ｗが斜め前方に位置している時、距離センサー４は壁Ｗまでの距離Ｄdetを検出してこれを制御回路ＣＰＵに送る。また、この時の車両１の速度も前述のように制御回路ＣＰＵで算出されていることから、制御回路ＣＰＵは、図４に示すように、距離センサー４から得られる距離の単位時間当たりの変化量Ｖｓと、車両１の前進方向移動量の単位時間当たりの変化量Ｖｘから、障害物がある方向（障害物のうち距離センサー４までの距離が最も短い部分がある方向）Θを
Θ＝cos-1（−Ｖｓ／Ｖｘ）
（∵  Ｖｓ＝−Ｖｘ・Δｔ・cosΘ）
として算出する。
【００１６】
同様に横方向移動しているときは図５に示すように制御回路ＣＰＵは、距離センサー４から得られる距離の単位時間当たりの変化量Ｖｓと、車両１の横方向移動量の単位時間当たりの変化量Ｖｙから、障害物がある方向Θを
Θ＝cos-1（−Ｖｓ／Ｖｙ）
（∵  Ｖｓ＝−Ｖｙ・Δｔ・cosΘ）
として算出する。
【００１７】
さらに車両１が旋回している時については、図６に示すように上記変化量Ｖｓと、車両の旋回方向移動量の単位時間当たりの変化量Ω、制御中心位置に対する超音波センサの取り付け距離Ｌｕｓ、正面に対する取り付角度Θｕｓから
Θ＝sin-1（−Ｖｓ／Ｌｕｓ・Ω）＋Ωｕｓ
を算出し、Θが前記車両の所定方向と障害物が存在する方向のなす角度と判断する。
【００１８】
ちなみにΩによる差分量Ｖｓは
Ｖｓ＝Ｌｎ−Ｌｎ-1
＝Ｌｕｓ（cos（Θ−Θｕｓ＋Ω・Δｔ）−cos（Θ−Θｕｓ））
＝Ｌｕｓ（（cos（Θ−Θｕｓ）・cos（Ω・Δｔ）−sin（Θ−Θｕｓ）・sin（Ω・Δｔ））−cos（Θ−Θｕｓ））
であり、Ω・Δｔ→０とすると、
Ｖｓ≒Ｌｕｓ（cos（Θ−Θｕｓ）−sin（Θ−Θｕｓ）・Ω・Δｔ）−cos（Θ−Θｕｓ））
＝−Ｌｕｓ・sin（Θ−Θｕｓ）Ω・Δｔ
∵Θ＝sin-1（−Ｖｓ／Ｌｕｓ・Ω）＋Ωｕｓ
となる。
【００１９】
もちろん、車両１の進行方向が斜め前方を向いている時や、旋回成分が混じっている時など、上記の３つの場合を組み合わせて角度Θを判別する。
【００２０】
そして制御回路ＣＰＵは、図１に示すように、障害物までの距離Ｄdetと上述のようにして求めた角度Θとを元に回避動作を決定する。
【００２１】
たとえば、前進している時に図２に示すように障害物までの距離Ｄdetが基準値以下となった時、角度Θが角度基準値Θｓより小さい時には、障害物が正面前方にあるとしてこれに応じた速度制限やトルク出力の減少といった回避動作を行い、角度Θが角度基準値Θｓより大きい時には障害物は側方にあるとしてこれに応じた回避動作（何もしないことを含む）を行う。
【００２２】
特に本例で示したものでは、回転数センサーＳから送られてくる情報は車両１の進行方向（舵角情報）も含まれていることから、状況に応じた適切な回避動作を行うことができる。
【００２３】
上記角度基準値Θｓを複数設定して、前方か斜め前方か側方かで回避動作を振り分けるようにしてもよく、更には角度Θを連続的なパラメータとして角度Θの値に応じて速度制限やトルク出力の制限を行ってもよい。衝突の危険性に応じた的確な回避動作を得ることができる点でより好ましいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の一例の動作を示すフローチャートである。
【図２】同上の他例のフローチャートである。
【図３】(a)(b)は説明図である。
【図４】同上のΘ算出についての説明図である。
【図５】同上のΘ算出についての説明図である。
【図６】同上のΘ算出についての説明図である。
【図７】車両の全体構成を示すブロック図である。
【図８】同上の操作ハンドル部分についての概略図である。
【図９】同上のブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  車両
２  駆動輪
３  操作ハンドル
４  距離センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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