(57)【要約】【課題】全方向移動可能な自律移動車両において、急な減速停止などをすることなく衝突回避をより確実にすると共に、より滑らかな自律的移動を可能とする。【解決手段】記憶した地図情報に基づいて自律的に移動する自律移動車両であって、略全方向に走行移動可能とする走行手段２と、移動に際して障害となる障害物を検出する障害物検知センサ３と、地図情報を記憶すると共にその地図情報に基づいて、センサ３によって検知された障害物との衝突を回避しつつ、走行手段２を制御する走行制御手段４と、を備える。走行制御手段４は、車両の左右方向の動きを略ゼロに制限した上で前後方向および回転の２自由度の運動を行うように前記回転運動の中心を制御中心として走行手段２を制御し、障害物を回避するために移動方向を変更する際に、衝突可能性が高い障害物位置または該障害物位置に近い車両を含む車両周辺に前記制御中心を設定する。【選択図】図１
2007334435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶した地図情報に基づいて自律的に移動する自律移動車両であって、
略全方向に走行移動可能とする走行手段と、
移動に際して障害となる障害物を検出する障害物検知センサと、
地図情報を記憶すると共にその地図情報に基づいて、前記センサによって検知された障害物との衝突を回避しつつ、前記走行手段を制御する走行制御手段と、を備え、
前記走行制御手段は、当該車両の左右方向の動きを略ゼロに制限した上で前後方向および回転の２自由度の運動を行うように前記回転運動の中心を制御中心として前記走行手段を制御し、障害物を回避するために移動方向を変更する際に、衝突可能性が高い障害物位置または該障害物位置に近い当該車両を含む当該車両周辺に前記制御中心を設定することを特徴とする自律移動車両。
【請求項２】
前記走行制御手段は、回避の必要な障害物がない場合に、前記制御中心を当該車両前部中央に設定することを特徴とする請求項１に記載の自律移動車両。
【請求項３】
前記走行制御手段は、当該車両が旋回動作中に回避の必要な障害物がある場合に、前記制御中心を当該車両の前後方向の中心線上、かつ障害物に最も近い位置に設定することを特徴とする請求項１に記載の自律移動車両。
【請求項４】
前記走行制御手段は、当該車両が移動方向変更のため、障害物と見倣した移動経路のコーナ部を回り込む際に、そのコーナ部の先端に前記制御中心を設定し、当該車両が前記コーナ部を曲がる間、前記制御中心回りの回転運動を行うように前記走行手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の自律移動車両。
【請求項５】
前記走行制御手段は、当該車両がコーナ部を曲がって広い移動経路から狭い移動経路に移動方向を変更する際には前記制御中心から当該車両の前後方向の中心線に下ろした垂線の足が当該車両の前寄りとなる位置において前記回転運動を開始し、当該車両がコーナ部を曲がって狭い移動経路から広い移動経路に移動方向を変更する際には前記垂線の足が当該車両の後寄りとなる位置において前記回転運動を開始することを特徴とする請求項４に記載の自律移動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向移動可能な自律移動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、障害物検知センサを備え、そのセンサの出力に基づいて障害物との衝突を回避しつつ移動する全方向移動可能な移動車両が知られている。このような車両は、全方向に移動可能な特性を用いて、急な減速停止などをすることなく衝突回避をより確実にすると共に、より滑らかな移動を実現しようとするものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２５７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるような全方向移動可能な移動車両は、移動用の動力を有する動力車であって、操作者が押したり引いたりする操作に従って移動する、いわゆるパワーアシスト操作の動力車であり、自律移動車両ではない。近年、省力化、人力代替、サービス向上等の観点から、各種作業ロボット、案内ロボットなどのように、運搬機能やサービス機能を備えて、より滑らかに移動できる自律移動車両が求められている。
【０００４】
本発明は、上記課題を解消するものであって、急な減速停止などをすることなく衝突回避をより確実にすると共に、より滑らかな自律的移動を実現できる全方向移動可能な自律移動車両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】
【０００５】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、記憶した地図情報に基づいて自律的に移動する自律移動車両であって、略全方向に走行移動可能とする走行手段と、移動に際して障害となる障害物を検出する障害物検知センサと、地図情報を記憶すると共にその地図情報に基づいて、前記センサによって検知された障害物との衝突を回避しつつ、前記走行手段を制御する走行制御手段と、を備え、前記走行制御手段は、当該車両の左右方向の動きを略ゼロに制限した上で前後方向および回転の２自由度の運動を行うように前記回転運動の中心を制御中心として前記走行手段を制御し、障害物を回避するために移動方向を変更する際に、衝突可能性が高い障害物位置または該障害物位置に近い当該車両を含む当該車両周辺に前記制御中心を設定するものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の自律移動車両において、前記走行制御手段は、回避の必要な障害物がない場合に、前記制御中心を当該車両前部中央に設定するものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１に記載の自律移動車両において、前記走行制御手段は、当該車両が旋回動作中に回避の必要な障害物がある場合に、前記制御中心を当該車両の前後方向の中心線上、かつ障害物に最も近い位置に設定するものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１に記載の自律移動車両において、前記走行制御手段は、当該車両が移動方向変更のため、障害物と見倣した移動経路のコーナ部を回り込む際に、そのコーナ部の先端に前記制御中心を設定し、当該車両が前記コーナ部を曲がる間、前記制御中心回りの回転運動を行うように前記走行手段を制御するものである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の自律移動車両において、前記走行制御手段は、当該車両がコーナ部を曲がって広い移動経路から狭い移動経路に移動方向を変更する際には前記制御中心から当該車両の前後方向の中心線に下ろした垂線の足が当該車両の前寄りとなる位置において前記回転運動を開始し、当該車両がコーナ部を曲がって狭い移動経路から広い移動経路に移動方向を変更する際には前記垂線の足が当該車両の後寄りとなる位置において前記回転運動を開始するものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、略全方向に移動可能でありながら、運動の自由度を前後方向と回転方向との２自由度とするので、従来実績のある２自由度型自律移動アルゴリズムを自律移動制御に容易に適用でき、急な減速停止などをすることなく衝突回避をより確実にできると共に、より滑らかな自律移動を実現できる。また、障害物回避のため移動方向を変更する際、略全方向の移動可能性により車両の回転運動の中心を任意の位置に設定できることに基づき、回転運動の中心である制御中心をその障害物に近い位置、すなわち、衝突可能性が高い障害物位置または該障害物位置に近い車両を含む車両周辺に設定するので、その障害物と車両との接近を制限でき、その結果、障害物との衝突を回避できる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、車両の移動方向前方部分である車両前部中央に制御中心を設定するので、予定の移動経路に対し、車両前部の移動軌跡を略一致させることができ、効率的な移動ができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、車両の旋回時の内輪差による内側障害物との衝突や、外輪差による外側障害物との衝突を、制御中心の移動によって、急な減速停止などをすることなく滑らかに回避できる。すなわち、旋回開始時に旋回内側に障害物がある場合、障害物に最も近い車両の中心線上の点は、車両前寄りに存在し、この点を制御中心とすることにより、障害物と車両との接近を防止して衝突回避できる。また、旋回開始時に旋回外側に障害物がある場合、障害物に最も近い車両の中心線上の点は、車両後寄りに存在し、この点を制御中心とすることにより、障害物と車両との接近を防止して衝突回避できる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、コーナ部などの障害物を回り込む際、車両の制御中心を障害物側に設定することにより、障害物と車両との間隔を一定に保って衝突を回避しつつ滑らかに回り込むことができる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、車両の旋回時に発生する内輪差や外輪差を、移動経路の広狭に応じて発生させることができるので、車両は、移動経路の側壁などとの衝突を回避してコーナ部を滑らかに曲がることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る自律移動車両について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る自律移動車両１のブロック構成を示し、図２（ａ）（ｂ）は自律移動車両１に用いられる車輪組立体２０を示し、図３は自律移動車両１の車両外郭１０の外形線と車輪組立体２０の配置を示し、図４（ａ）（ｂ）は自律移動車両１の並進運動と回転運動の概念を示す。
【００１７】
自律移動車両１は、図１に示すように、記憶した地図情報に基づいて自律的に移動する車両であって、略全方向に走行移動可能とする走行手段２と、移動に際して障害となる障害物を検出する障害物検知センサ３と、地図情報を記憶すると共にその地図情報に基づいて、前記センサによって検知された障害物との衝突を回避しつつ、前記走行手段２を制御する走行制御手段４と、を備えている。
【００１８】
走行手段２は、ユニバーサルホイールタイプの全方向駆動車輪である車輪組立体２０と、車輪組立体２０を駆動するモータ２１と、モータ２１に電力を供給するモータドライバ２２と、モータ２１の回転数をモニタするエンコーダ２３とを１組とした駆動装置を４組備えて構成されている。
【００１９】
車輪組立体２０は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、中央車軸２５に結合されたフレーム２６の外周部に、４つのバレル２４を配置して成る車輪を、２つ並列にして構成されている。各バレル２４は、中央車軸２５に直交する支持軸回りに回転自在とされている。各バレル２４の支持軸を含む断面の外形は、中央車軸２５を中心とする円を形成している。２つの車輪は、中央車軸２５回りに角度を４５゜ずらして、互いにピッチをずらした状態とされている。これにより、いずれか一方のバレル２４が常に接地することができる。
【００２０】
車輪組立体２０は、モータ２１によって駆動される中央車軸２５を回転軸とする能動的な回転と、中央車軸２５の長手方向に沿った移動のため各バレル２４の夫々の軸を回転軸とする受動的な回転と、によって全方向移動が可能となる。矢印ＤＲは各中央車軸２５の駆動回転方向を示し、矢印ＦＲは各バレル２４の自由回転方向を示している。自律移動車両１における４つの駆動装置の各車輪組立体２０の配置は後述する（図３）。
【００２１】
障害物検知センサ３は、前方センサ３１、後方センサ３２、右側面センサ３３、左側面センサ３４を備えて構成され、自律移動車両１の全周囲における障害物を検出し、その距離を測定する。これらのセンサは、レーザレーダや、距離画像を取得できる超音波アレイセンサ等によって構成できる。
【００２２】
走行制御手段４は、障害物検知センサ３や走行手段２の各エンコーダ２３などの外部からの入力信号と記憶部などからの内部からの入力信号を処理して自己位置を認識しつつ走行手段を制御する中央制御部４０と、走行移動する領域の地図情報を記憶する地図情報記憶部４１と、目的地や移動経路の中継点などの移動経路に関する情報を記憶する経路情報記憶部４２と、障害物検知センサ３やエンコーダ２３の出力と地図情報記憶部４１に記憶した地図情報に基づいて自己位置を決定する自己位置決定部４３とを備えている。
【００２３】
さらに、走行制御手段４は、制御中心決定部５、移動速度決定部６、およびモータ速度決定部７を備えている。これらは、走行手段２を制御して略全方向に走行移動可能とするするための、全方向移動に特徴的な処理を行う。
【００２４】
次に、上述の各決定部５，６，７と自律移動車両１の動作を説明する。自律移動車両１は、図３に示すように、略長方形の外郭１０を有している。自律移動車両１は略全方向に移動可能であり、仮に、その長手方向を前後方向とする。ここで自律移動車両１に固定した座標系（Ｘｇ，Ｙｇ）を定める。この座標系は、前後方向の中心線１１と左右方向の中心線１２の交点である車両中央点Ｇを座標原点とし、前方がＸｇの正方向、前方に向いて左方がＹｇの正方向である。
【００２５】
４つの駆動装置の各車輪組立体２０は、前方と後方の左右にそれぞれ対称に配置されている。前方及び後方の左右に配し車輪組立体２０は、それぞれの中央車軸２５の軸方向延長線が、自律移動車両１の中央寄りの位置において角度２θを成して交差するように、中央車軸２５をＸｇ軸、Ｙｇ軸の両方から傾斜させて取り付けられている。各車輪組立体２０の接地点間の距離は、前後方向に（ａ＋ｂ）、左右方向に（ｃ＋ｄ）である。
【００２６】
車輪組立体２０の車輪の接地面における速度を、自律移動車両１の車両中央点Ｇの回りにおける左回り方向を正とするように、速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の正の方向を定める。これらの速度Ｖ１〜Ｖ４の方向は、各中央車軸２５に直交する方向である。
【００２７】
ここで、自律移動車両１の並進運動と回転運動について説明する。一般に、剛体の平面運動は、図４（ａ）に示すような並進運動と、図４（ｂ）に示すような回転運動とに分けることができ、これらの２つの運動によって記述される。自律移動車両１の並進運動は、自律移動車両１の各構成部分が互いに平行に移動する運動であり、自律移動車両１の回転運動は、自律移動車両１の各構成部分が、制御中心Ａとの距離を一定に保った状態で移動する運動である。
【００２８】
そこで、自律移動車両１の運動を、図３に示すように、制御中心Ａの周りの角速度ωの回転運動と、制御中心Ａに原点を有し、座標系（Ｘｇ，Ｙｇ）に平行な座標系である座標系（Ｘ，Ｙ）の座標軸方向の速度Ｖｘ，Ｖｙの並進運動によって記述する。速度Ｖｘは自律移動車両１の前後方向の速度であり、速度Ｖｙは自律移動車両１の左右方向の速度である。
【００２９】
制御中心決定部５は、移動経路の状況、すなわち、回避の必要な障害物の存在有無に基づいて、自律移動車両１が安全で効率的に移動可能なように、制御中心Ａの位置を決定する。すなわち、制御中心決定部５は、障害物を回避するために移動方向を変更する際に、回転運動の中心（制御中心Ａ）を、その障害物に近い位置に設定する。このように、制御中心Ａを、障害物に近い位置に設定することにより、その障害物と車両との接近を制限することができ、その結果、障害物との衝突を回避することができる。
【００３０】
自己位置決定部４３は、エンコーダ２３から出力されるモータ速度情報（微小時間のエンコーダ変化分）を積算し、自律移動車両１の移動距離と回転角度（向き）を求めて、いわゆるデッドレコニングによって車両の自己位置を求める。また、自己位置決定部４３は、地図情報記憶部４１に記憶された地図情報と前方センサ３１（例えば、レーザレーダ）の出力する障害物位置情報とをマッチングさせ、２つの描画情報（地図情報と障害物情報）の差分に基づいて自己位置を求める。自己位置決定部４３は、この地図情報に基づいて求めた自己位置を用いて、前記デッドレコニングによって求めた自己位置を補正する。この自己位置決定や補正は、例えば、走行制御部４の制御周期毎に行われる。
【００３１】
移動速度決定部６は、上述の自己位置決定部４３が求めた自己位置情報と、経路情報記憶部４２に記憶されている経路情報とから、制御中心Ａの並進移動速度と回転速度、つまり移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）を決定する。なお、中央制御部４０は、前方センサ３１の出力する障害物情報に基づいて、障害物を回避する必要がある、と判断した場合、この移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）を変更して障害物回避を行う。
【００３２】
モータ速度決定部７は、移動速度決定部６が求めた移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）と制御中心決定部５が決定した制御中心Ａに基づいて各車輪組立体２０の接地面における回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値を求めて決定する。なお、自律移動車両１は、障害物回避のため移動方向を変更する際、車両の回転運動の中心、すなわち制御中心Ａを、任意の位置に設定することができる。これは、車輪組立体２０を用いることにより実現される略全方向の移動可能性に基づく。
【００３３】
モータ速度決定部７において行われる演算の例を説明する。制御中心Ａは、図３に示すように、車両中央点Ｇから前方にｘａ、左方にｙａの位置にあるとする。また、制御中心Ａから、前方の車輪組立体２０の車輪設置点までのｘ方向距離をａ、後方の車輪組立体２０の車輪設置点までのｘ方向距離をｂ、左方の車輪組立体２０の車輪設置点までのｙ方向距離をｃ、右方の車輪組立体２０の車輪設置点までのｙ方向距離をｄとする。各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値は、自律移動車両１の制御中心Ａの移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）に対して、次式（１）によって求められる。
【００３４】
【数１】
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【００３５】
自律移動車両１の所望の移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）に対し、上式（１）を用いて求めた各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値をモータドライバ２２に出力して、自律移動車両１の速度制御がおこなわれる。
【００３６】
ところで、自律移動車両１は、車両の左右方向の動きを略ゼロに制限して、すなわち式（１）においてＶｙ＝０として、前後方向および回転の２自由度の運動を行うように走行手段２を制御しても、所望の移動をすることができる。
【００３７】
本実施形態の自律移動車両１によれば、略全方向に移動可能でありながら、運動の自由度を前後方向と回転方向との２自由度とすることができ、２自由度とすることによって、従来実績のある２自由度型自律移動アルゴリズムを自律移動制御に容易に適用でき、急な減速停止などをすることなく衝突回避をより確実にできると共に、より滑らかな自律移動を実現できる。
【００３８】
（第２の実施形態）
図５（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る自律移動車両１が制御中心Ａを移動しつつコーナ部を曲がる様子を示し、図６（ａ）〜（ｄ）は自律移動車両１が制御中心Ａを移動しつつ障害物を回り込む様子を示す。
【００３９】
この第２の実施形態の自律移動車両１の構成は、第１の実施形態の自律移動車両１と同様である。この実施形態では、自律移動車両１がコーナ部や障害物を回り込む様子を示すものである。図５（ａ）は、自律移動車両１が、移動方向Ｆの方向に移動しつつ、移動経路の左折コーナ部Ｐを曲がるところを示す。走行制御手段４の制御中心決定部５は、回避の必要な障害物がない場合（例えば、図５（ａ）に示す状態の直前の状態）、制御中心Ａを車両前部中央に設定している。このように、車両の移動方向前方部分である車両前部中央に制御中心Ａを設定することにより、予定の移動経路に対し、車両前部の移動軌跡を略一致させることができ、効率的な移動ができる。
【００４０】
また、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、走行制御手段４の制御中心決定部５は、車両が旋回動作中に回避の必要な障害物（今の場合、コーナ部Ｐであり、以下、障害物Ｐとする）がある場合に、制御中心Ａを車両の前後方向の中心線１１上、かつ障害物Ｐに最も近い位置に設定する。この制御中心Ａの設定は、走行制御手段４の制御周期毎に、見直されて、最適の位置に移動される。すなわち、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、コーナ部Ｐを回り込む度合いによって、制御中心Ａが自律移動車両１の中心線上を前寄りの位置から、後ろよりの位置に移動されている。
【００４１】
また、図６（ａ）〜（ｄ）は、上述のコーナ部Ｐの代わりに、車椅子Ｂが障害物として移動経路に存在しており、車椅子Ｂの先端部Ｐの周りを、自律移動車両１が回り込む様子を示す。上述の図５（ａ）〜（ｄ）の場合と同様に、先端部Ｐを回り込む度合いによって、制御中心Ａが自律移動車両１の中心線上を前寄りの位置から、後ろよりの位置に移動されている。
【００４２】
上述のような制御中心Ａの設定方法によれば、車両の旋回時の内輪差による内側障害物との衝突や、外輪差による外側障害物との衝突を、制御中心の移動によって、急な減速停止などをすることなく滑らかに回避できる。すなわち、旋回開始時に旋回内側に障害物Ｐがある場合、障害物Ｐに最も近い車両の中心線１１上の点は、車両前寄りに存在し、この点を制御中心Ａとすることにより、障害物Ｐと車両との接近を防止して衝突回避できる。また、旋回開始時に旋回外側に障害物がある場合、障害物に最も近い車両の中心線上の点は、車両後寄りに存在し、この点を制御中心とすることにより、障害物と車両との接近を防止して衝突回避できる。
【００４３】
従来、自律移動車両を近似的に円形に見立て、障害物から一定の距離離れた位置を通る移動計画を立てて自律移動を実現するようなものがある。このような外形が近似的に円形の車両の制御中心は、車両に固定したものとしてその外形の中心に設定するのが通常である。しかしながら、本発明の第１および第２の実施形態に係る自律移動車両１のように、外形が略長方形車両であり、旋回時の内輪差や外輪差が大きい車両においては、制御中心が車両中心に固定されたままでは、障害物回避への対応が難しい。
【００４４】
その点、上述したような、制御中心Ａを動的に移動する方法を用いる、本発明の第１および第２の実施形態に係る自律移動車両１は、滑らかな移動のもとで障害物回避可能としている。また、従来と同じ自律移動アルゴリズムに、制御中心を移動して決定する制御中心決定部５の機能を追加するすることにより、本発明の第１および第２の実施形態に係る自律移動車両１が容易に実現される。
【００４５】
（第３の実施形態）
図７は本発明の第３の実施形態に係る自律移動車両１の障害物検知センサ３の配置と検知領域を示し、図８、図９、図１０は自律移動車両１の自律移動中の様子を示す。
【００４６】
この第３の実施形態の自律移動車両１の構成は、上述した第１及び第２の実施形態の自律移動車両１と同様である。本実施形態は、自律移動車両１の障害物検知センサ３、および、センサ３による障害物検出結果に基づく自律移動車両１の動作、を説明するものである。障害物検知センサ３は、図７に示すように、車両の前後左右に、前方センサ３１、後方センサ３２、右側面センサ３３、左側面センサ３４を備え、これらのセンサによって、自律移動車両１の周辺の全周を、検知領域３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａによってカバーしている。各センサが、例えば、角度走査型のレーザレーダである場合、路面から所定高さにおける水平面内の壁や移動障害物などの表面の位置までの距離とその方向を測定することができる。検出された障害物の位置は、車両中央点Ｇにおける座標系（Ｘｇ，Ｙｇ）や、制御中心Ａにおける座標系（Ｘ，Ｙ）によって表される。
【００４７】
自律移動車両１は、図８に示すように、上述のセンサによる検知領域３１ａ〜３４ａのうち、車両の左右両側に設けた領域を、自律移動車両１が旋回動作するときに障害物回避判断に必要な領域として設定している。各領域Ｓ１〜Ｓ４は、その領域に障害物が存在すると、その領域に面した車両の外郭１０が衝突する可能性があることを意味している。また、図８に示した破線１３は、障害物の外郭１０への接近を確実に回避するための限界線を示す。
【００４８】
上述の４つに区分された領域Ｓ１〜Ｓ４は、制御中心Ａの位置によって前後に区分されている。前方左右の領域Ｓ１，Ｓ４は，自律移動車両１の外郭１０から幅Ｌｙ、制御中心Ａから前方に長さＬ１を有し、後方左右の領域Ｓ２，Ｓ３は，自律移動車両１の外郭１０から幅Ｌｙ、制御中心Ａから後方に長さＬ２を有している。領域Ｓ１，Ｓ４は、車両の外郭１０から前方に長さδ１だけ突出し、領域Ｓ２，Ｓ３は、車両の外郭１０から後方に長さδ２だけ突出して設定されている。
【００４９】
上述のδ１，δ２による突出部は、旋回しながら移動する際の衝突可能性を避けるために設けたマージン領域である。自律移動車両１が旋回せずに左右方向、前後方向のみに動く場合には、δ１＝δ２＝０としてもよい。
【００５０】
また、幅Ｌｙは、側面の障害物が自律移動車両１に衝突する可能性が有ると判断される距離である。一般に移動速度の大小によって障害物回避能力が変化するので、移動が速いほど幅Ｌｙを大きくし、遅いほど幅Ｌｙを小さくすることができる。そこで、幅Ｌｙを速度の関数とするとよい。
【００５１】
図８において、自律移動車両１が、コーナ部Ｐを回り込むために、移動方向Ｆに示すように走行すると、車両の内輪差によって領域Ｓ１にコーナ部Ｐが進入する可能性がある。また、車両の外輪差によって、領域Ｓ３が旋回外方側に移動するため、車両後方右側に障害物があれば、領域Ｓ３に障害物が進入する可能性がある。
【００５２】
図９は、コーナ部Ｐが領域Ｓ１に進入し、この時点において、制御中心Ａが、もとの制御中心Ａ０の位置から前方に移動している様子を示す。このように、自律移動車両１は、障害物の位置を表すコーナ部Ｐに対して、制御中心Ａの位置を前方に移動させることにより、コーナ部Ｐと制御中心との間の距離を確保することができ、コーナ部Ｐ（障害物）との衝突を回避することができる。
【００５３】
上述のように、全方向移動を可能とする車輪組立体２０を備えた自律移動車両１は、制御中心Ａを任意に移動させることができる。制御中心Ａの位置が変化すると制御中心Ａについて定義された座標系（Ｘ，Ｙ）も移動する。そこで、制御中心決定部５は、制御中心Ａの位置を変えた場合、その都度、センサ３が検出した障害物の座標値を、新たな座標系の値に変換する。
【００５４】
また、図１０に示すように、自律移動車両１が左旋回動作を行おうとする際に、左前方の領域Ｓ１と右後方の領域Ｓ３とに、それぞれ進入可能性のあるコーナ部Ｐ、障害物Ｐ２が存在するとき、制御中心決定部５は、コーナ部Ｐに対応させて制御中心Ａを前方に移動する計算と、障害物Ｐ２に対応させて制御中心Ａを後方に移動させる計算とを行う。制御中心Ａが移動すると、領域Ｓ１〜Ｓ４の面積や配置が変化するので、前回計算の制御中心位置と次の計算結果の制御中心位置とのうち、領域Ｓ１，Ｓ２への障害物進入の程度の少ない方が求められる。障害物進入の程度が所定の許容範囲を越えている場合、中央制御部４０は、旋回動作を停止し、予め設定された許容範囲に従って前進動作を行い、その後旋回動作を試みる。また、前進距離が許容範囲を超える場合は、走行移動が停止される。
【００５５】
（第４の実施形態）
図１１は本発明の第４の実施形態に係る自律移動車両１において制御中心をコーナ部に設定する例を示し、図１２、図１３、図１４は自律移動車両１がコーナ部を曲がる様子を連続的に重ねて示す。
【００５６】
この実施形態における自律移動車両１の構成は、第１の実施形態の自律移動車両１と同様である。本実施形態の自律移動車両１は、図１１、図１２に示すように、車両の移動方向Ｆの変更のため障害物と見倣した移動経路のコーナ部Ｐを回り込む際に、自律移動車両１の制御中心決定部５が、そのコーナ部Ｐの先端に制御中心Ａを設定し、行制御手段４が、制御中心Ａ回りの回転運動を行うように前記走行手段２を制御するものである。このような制御中心Ａ回りの回転運動は、自律移動車両１がコーナ部Ｐを曲がる間中行われる。
【００５７】
自律移動車両１が、制御中心Ａの周りの回転運動のみを行う場合、各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値は、上述の式（１）において、Ｖｘ＝Ｖｙ＝０とし、角速度ωのみを与えればよく、次式（３）のように求められる。
【００５８】
【数２】
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【００５９】
自律移動車両１の旋回移動速度Ｖｒは、回転運動における回転半径ｒと角速度ωとの関係式により、Ｖｒ＝ｒ・ωと求められる。そこで、角速度ωの大きさは、自律移動車両１の通常の前進速度Ｖｘに対して、Ｖｒ≦Ｖｘ、となるように決定すればよい。
【００６０】
このように、コーナ部Ｐなどの障害物を回り込む際、車両の制御中心を障害物側に設定する本実施形態によれば、障害物と車両との間隔ｄを一定に保ってコーナ部Ｐとの衝突を回避しつつ滑らかに回り込むことができる。
【００６１】
また、上述の回転運動を開始する位置は、図１３に示すように、自律移動車両１が、コーナ部Ｐを曲がって、走行経路の境界Ｗ１，Ｗ３によって囲まれた狭い移動経路から、境界Ｗ２，Ｗ４によって囲まれた広い移動経路に移動方向Ｆを変更する際には、制御中心Ａから車両１の前後方向の中心線に下ろした垂線の足が車両の後ろ寄りとなる位置、すなわち図中に示した寸法ｄ１，ｄ２について、ｄ２＜ｄ１、となる位置とすればよい。
【００６２】
同様に、図１４に示すように、車両１がコーナ部Ｐを曲がって広い移動経路から狭い移動経路に移動方向を変更する際には、前記垂線の足が車両の後寄りとなる位置、すなわち図中に示した寸法ｄ１，ｄ２について、ｄ１＜ｄ２、となる位置において前記回転運動を開始すればよい。
【００６３】
上述のように回転運動を開始することにより、自律移動車両１の旋回時に発生する内輪差や外輪差を、移動経路の広狭の応じて発生させることができ、自律移動車両１は、移動経路の側壁などとの衝突を回避してコーナ部を滑らかに曲がることができる。
【００６４】
（第５の実施形態）
図１５は本発明の第５の実施形態に係る自律移動車両１において制御中心を車両のコーナ部に設定する例を示し、図１６（ａ）は自律移動車両１が壁から離脱する様子を示し、図１６（ｂ）は壁から離脱する一般車両の衝突事例を示す。自律移動車両１の構成は、第１の実施形態の自律移動車両１と同様である。この実施形態においては、図１５に示すように、自律移動車両１が、壁Ｗに沿って接近して駐車した状態から、図１６（ａ）に示すように、移動方向Ｆの方向に離脱する際に、制御中心Ａを壁Ｗ側の後方に設定した例を示す。自律移動車両１は、自己位置を認識しており、また、自己周辺の障害物状況を認識しているので、壁Ｗからの離脱に際して、このような制御中心Ａの移動と設定を行うことができる。そして、このような制御中心Ａの設定を行うことにより、図１６（ｂ）に示すような車両後部Ｑの壁Ｗとの衝突を、回避することができる。
【００６５】
（第６の実施形態）
図１７は本発明の第６の実施形態に係る自律移動車両の車両外形線と駆動車輪との配置を示す。本実施形態の自律移動車両１は、上述の第１ないし第５の実施形態の自律移動車両１とは、４つの車輪組立体２０の配置が異なっており、他の構成については、上述のものと同様である。
【００６６】
この自律移動車両１の全方向に走行移動可能とする車輪組立体２０は、その中央車軸の方向が、略長方形の車両外郭１０の各辺と平行とされている。すなわち、左右の車輪組立体２０の車輪の接地面における速度Ｖ２，Ｖ４が前後方向とされ、前後の車輪組立体２０の車輪の接地面における速度Ｖ１，Ｖ３が左右方向とされている。このような自律移動車両１において、制御中心Ａの移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）に対する各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値は、次式（４）によって求められる。
【００６７】
【数３】
2007334435.tif 000005
【００６８】
（第７の実施形態）
図１８は本発明の第７の実施形態に係る自律移動車両の車両外形線と駆動車輪との配置を示す。この自律移動車両１は、全方向に走行移動可能とする３つの車輪組立体２０を３角形状に配置したものである。制御中心Ａの移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）に対する各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、第１の実施形態の自律移動車両１と同様に求められる。
【００６９】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、車輪組立体２０を５つ以上備えた構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る自律移動車両のブロック構成図。
【図２】（ａ）は同上自律移動車両に用いられる駆動車輪の側面図、（ｂ）は同車輪の正面図。
【図３】同上自律移動車両の車両外形線と駆動用の車輪組立体とを上方から見た配置を示す平面図。
【図４】（ａ）は同上自律移動車両の並進運動の概念を説明する平面図、（ｂ）は同回転運動の概念を説明する平面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る自律移動車両が制御中心を移動しつつコーナ部を曲がる様子を時系列的に示す平面図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は同上自律移動車両が制御中心を移動しつつ障害物を回り込む様子を時系列的に示す平面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る自律移動車両の障害物検知センサの配置と検知領域を示す平面図。
【図８】同上自律移動車両が障害物を検出しつつ自律移動する様子を示す平面図。
【図９】同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子を示す平面図。
【図１０】同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子の他の例を示す平面図。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る自律移動車両において制御中心をコーナ部に設定する例を示す平面図。
【図１２】同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子を連続的に重ねて示す平面図。
【図１３】同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子の他の例を連続的に重ねて示す平面図。
【図１４】同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子のさらに他の例を連続的に重ねて示す平面図。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る自律移動車両において制御中心を車両のコーナ部に設定する例を示す平面図。
【図１６】（ａ）は同上自律移動車両が壁から離脱する様子を示す平面図、（ｂ）は壁から離脱する一般車両の衝突事例を示す平面図。
【図１７】本発明の第６の実施形態に係る自律移動車両の車両外形線と駆動車輪との配置を上方から見た平面図。
【図１８】本発明の第７の実施形態に係る自律移動車両の車両外形線と駆動車輪との配置を上方から見た平面図。
【符号の説明】
【００７１】
１    自律移動車両
２    走行手段
３，３１〜３４    障害物検知センサ
４    走行制御手段
Ａ，Ａ０，Ａ１    制御中心
Ｐ，Ｐ２    障害物
【図１】
2007334435.tif 000006
【図２】
2007334435.tif 000007
【図３】
2007334435.tif 000008
【図４】
2007334435.tif 000009
【図５】
2007334435.tif 000010
【図６】
2007334435.tif 000011
【図７】
2007334435.tif 000012
【図８】
2007334435.tif 000013
【図９】
2007334435.tif 000014
【図１０】
2007334435.tif 000015
【図１１】
2007334435.tif 000016
【図１２】
2007334435.tif 000017
【図１３】
2007334435.tif 000018
【図１４】
2007334435.tif 000019
【図１５】
2007334435.tif 000020
【図１６】
2007334435.tif 000021
【図１７】
2007334435.tif 000022
【図１８】
2007334435.tif 000023