(57)【要約】【課題】障害物に衝突する前に減速し、障害物に衝突しても、車体が破損しないように停止させることを課題とする。【解決手段】車体と、車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、走行方向の前方空間を含む所定の空間内に存在する物体までの距離を検出する距離検出部と、前記検出された距離を利用して、走行速度を制御するための制動情報を生成する制動情報生成部と、前記生成された制動情報に基づいて、走行制御部が、前記車体が前記物体までの距離を進行する間に、減速処理を実行すること。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、
車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、
走行方向の前方空間を含む所定の空間内に存在する物体までの距離を検出する距離検出部と、
前記検出された距離を利用して、走行速度を制御するための制動情報を生成する制動情報生成部と、
前記生成された制動情報に基づいて、前記走行制御部が、前記車体が前記物体までの距離を進行する間に、減速処理を実行することを特徴とする自律走行装置。
【請求項２】
前記距離検出部によって検出された物体までの距離が、所定の距離よりも短くなった場合に、前記走行制御部が、車体の減速処理を開始し、前記物体に衝突する前に前記車体を停止させることを特徴とする請求項１に記載の自律走行装置。
【請求項３】
前記物体に衝突したことを検出する衝突検出部を備え、
前記走行制御部が前記減速処理を実行した後、前記衝突検出部によって物体との衝突を検出した場合に、前記走行制御部が、前記車体を停止させる処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の自律走行装置。
【請求項４】
前記車体を保護するバンパーをさらに備え、
前記バンパーは、最外面に設けた外面基材と、前記外面基材の内側に設けた弾性部材と、前記弾性部材と前記車体との間に取り付けられた前記衝突検出部とを含み、
前記衝突検出部は、所定値以上の押圧力が与えられたときに、衝突があったことを検出する感圧スイッチであり、
前記感圧スイッチによって前記物体との衝突を検出した場合に、前記走行制御部が、前記弾性部材が完全に収縮する前に、前記車体を停止させる処理を実行することを特徴とする請求項３に記載の自律走行装置。
【請求項５】
前記衝突検出部は、前記バンパーを構成する弾性部材と前記車体との間に、互いに所定の距離だけ離して、複数個取り付けられ、
前記バンパーは、前記車体の走行方向の前方部、前記車体の側面、および前記車体の走行方向の後方部の位置のうち、いずれか１つの位置あるいはすべての位置に設けられることを特徴とする請求項４に記載の自律走行装置。
【請求項６】
前記距離検出部は、走行方向の所定の前方空間に光を出射する発光部と、光を受光する受光部と、前記前方空間の所定の複数の測点に向けて前記光が照射されるように、光の出射方向を走査させる走査制御部とを備え、
前記距離検出部が、前記発光部から光が出射された時刻と、前記物体によって反射された光が前記受光部に受光されたことを確認した時刻との時間差を利用して、前記発光部と前記複数の測点との間の距離を算出し、前記算出された距離から前記物体までの距離を検出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の自律走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自律走行装置に関し、特に、障害物までの距離を測定する機能および障害物との衝突を検知する機能を有する自律走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、荷物を搬送する搬送用ロボットや、建物内および建物周辺や所定の敷地内の状況を監視する監視用ロボットなど、自律的に移動する自律走行装置が利用されている。
このような従来の自律走行装置は、走行すべき領域の地図情報と移動経路情報とを予め記憶し、カメラ、距離画像センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System）から取得した情報を利用して、障害物を避けながら、所定の経路を走行する。
また、通常の人間が運転する車両と同様に、自律走行装置も車体を保護するために、車体の前方や後方にバンパーを備え、障害物に衝突あるいは接触した場合の衝撃を吸収する。また、バンパーに、感圧スイッチなどを設け、障害物に接触したことを検出している。
【０００３】
たとえば、特許文献１では、車体の外側面に取り付けた取付部材と、取付部材の長手方向に沿って複数に分割した弾性材との間に、感圧スイッチを配設し、障害物に接触した場合に、接触した部分の分割弾性材のみが押し込まれることによって感圧スイッチが押圧されて障害物との接触を確実に検知する車両用バンパー装置が提案されている。
また、特許文献２には、前面に設けられたバンパーが、自律走行装置本体に設けられたバンパー支持部によって前後方向に動作可能に支持され、バンパー支持部は、支持レールと、支持レールの溝部に前後動が可能なように取り付けられた回動軸とから構成され、バンパーが障害物に衝突した場合に、バンパーが支持レールに沿って後方向に動作し、かつ回動軸を中心として下方向に回動することによって、大きな衝撃を吸収できるようにした自律走行装置が提案されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、車体を構成するメインフレームの前部に、バンパーと、スライド機構と、バンパースイッチと、障害物センサを設け、障害物に衝突する前に、自動運転中に障害物センサにより障害物を検出した場合は、走行動作を一時停止し、バンパーに障害物が接触した場合は、バンパーが押されることによりスライド機構が後方にあるバンパースイッチの方向に移動して衝撃を吸収し、バンパースイッチの接触子を押圧してスイッチが入力されることによって、エンジンの停止処理を実行するようにした自動走行機械のバンパーが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平６−２７３７５号公報
【特許文献２】特開２００９−０３４３０４号公報
【特許文献３】特開平１０−６８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の自律走行装置では、バンパーにスイッチ機構を設け、スイッチが作動したときに障害物に衝突したことを検知し、その後、装置の停止処理を行うようにしていた。しかし、スイッチや装置そのものが破損しないようにするためには、スイッチ機構を弾性材で覆ったとしても、軽微な衝突や接触によって直ちに停止できるような速度で走行する自律走行装置にしか適用することができなかった。
【０００７】
また、特許文献１では、複数の感圧スイッチを設けることにより、障害物が前方あるいは横方向に接触したときに、その接触と接触位置を検出することができるが、複数の分割弾性材と複数の感圧スイッチとを設ける必要があり、構造および配線が複雑となり、また、時速１０ｋｍ／ｈ程度以上の速度で走行中に障害物に衝突したとすると、弾性材のみでは十分に衝撃を吸収できない場合があり、バンパー等が破損するという問題点がある。
また、特許文献２のように、バンパーを上下方向に回動させて大きな衝撃を吸収しようとするものでも、たとえば、時速１０ｋｍ／ｈ程度以上の速度で自律走行している場合に、大きな障害物に衝突したとすると、その衝撃を十分に吸収できず、バンパーや装置そのものが破損する場合もある。
【０００８】
さらに、特許文献３では、バンパースイッチと、スライド機構をバンパーに設けることによって、走行速度が６ｋｍ／ｈ〜８ｋｍ／ｈ程度で走行する自動走行機械の比較的大きな衝撃を吸収することができるが、スライド機構等の比較的大きな部材を設ける必要があるので、構造が複数かつ大型化し、コストも高くなり、軽微な衝突を検出することが必要な用途には適さない。また、障害物センサ（赤外線検知センサ）を備えているので、障害物を検出した場合には、障害物に衝突する前に、走行動作を一時停止することができるが、比較的高速で走行している場合には、赤外線検知センサによって障害物の存在を検出することができない場合、あるいは障害物の検出が遅れた場合には、スピードコントロールが十分にできないため、その高速のスピードで障害物に衝突してしまう場合もある。
したがって、障害物を確実に検出し、障害物を検出した場合は、衝突する前に十分に減速制御をすることが望ましい。
【０００９】
そこで、この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、比較的高速で走行する場合であっても、障害物に衝突する前に減速し、あるいは障害物に衝突したとしても、バンパーや装置が破損しない程度の速度で衝突し停止することのできる自律走行装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、車体と、車体を走行させる駆動部材を制御する走行制御部と、走行方向の前方空間を含む所定の空間内に存在する物体までの距離を検出する距離検出部と、前記検出された距離を利用して、走行速度を制御するための制動情報を生成する制動情報生成部と、前記生成された制動情報に基づいて、走行制御部が、前記車体が前記物体までの距離を進行する間に、減速処理を実行することを特徴とする自律走行装置を提供するものである。
【００１１】
また、前記距離検出部によって検出された物体までの距離が、所定の距離よりも短くなった場合に、前記走行制御部が、車体の減速処理を開始し、前記物体に衝突する前に前記車体を停止させることを特徴とする。
また、前記物体に衝突したことを検出する衝突検出部を備え、前記走行制御部が前記減速処理を実行した後、前記衝突検出部によって物体との衝突を検出した場合に、前記走行制御部が、前記車体を停止させる処理を実行することを特徴とする。
【００１２】
また、前記車体を保護するバンパーをさらに備え、前記バンパーは、最外面に設けた外面基材と、前記外面基材の内側に設けた弾性部材と、前記弾性部材と前記車体との間に取り付けられた前記衝突検出部とを含み、前記衝突検出部は、所定値以上の押圧力が与えられたときに、衝突があったことを検出する感圧スイッチであり、前記感圧スイッチによって前記物体との衝突を検出した場合に、前記走行制御部が、前記弾性部材が完全に収縮する前に、前記車体を停止させる処理を実行することを特徴とする。
また、前記衝突検出部は、前記バンパーを構成する弾性部材と前記車体との間に、互いに所定の距離だけ離して、複数個取り付けられ、前記バンパーは、前記車体の走行方向の前方部、前記車体の側面、および前記車体の走行方向の後方部の位置のうち、いずれか１つの位置あるいはすべての位置に設けられることを特徴とする。
【００１３】
また、前記距離検出部は、走行方向の所定の前方空間に光を出射する発光部と、光を受光する受光部と、前記前方空間の所定の複数の測点に向けて前記光が照射されるように、光の出射方向を走査させる走査制御部とを備え、前記距離検出部が、前記発光部から光が出射された時刻と、前記物体によって反射された光が前記受光部に受光されたことを確認した時刻との時間差を利用して、前記発光部と前記複数の測点との間の距離を算出し、前記算出された距離から前記物体までの距離を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、物体までの距離を検出して、この距離を利用して生成した制動情報に基づいて、車体の減速処理を実行するので、比較的高速で走行している場合でも、障害物である物体に衝突する前に、十分に減速することができ、物体に衝突する前に車体を停止させることができ、または、物体に衝突するときでも車体が破損しない程度の速度にまで減速することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の自律走行装置の一実施例の外観図である。
【図２】この発明の自律走行装置の走行に関係する構成の説明図である。
【図３】この発明の自律走行装置の一実施例の構成ブロック図である。
【図４】この発明の距離検出部の一実施例の概略説明図である。
【図５】この発明の距離検出部から出射されるレーザーの走査方向の概略説明図である。
【図６】この発明のレーザーの照射領域を、上方向および後方から見た概略説明図である。
【図７】この発明の自律走行装置に取り付けられるバンパーの一実施例の説明図である。
【図８】この発明の自律走行装置の衝突時の動作の概略説明図である。
【図９】障害物に衝突してからの時間と走行速度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を使用して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。
＜自律走行装置の構成＞
図１に、この発明の自律走行装置の一実施例の外観図を示す。
図１において、この発明の自律走行装置１は、所定の経路情報に基づいて、障害物を避けながら、自律的に移動する機能を有する車両である。
また、自律走行装置１は、移動機能に加えて、輸送機能、監視機能、掃除機能、誘導機能、通報機能などの種々の機能を備えてもよい。
以下の実施例では、主として、屋外の所定の監視領域や通路を自律走行し、監視領域等の監視や輸送を行うことのできる自律走行装置について説明する。
【００１７】
図１の外観図において、自律走行装置１（以下、車両とも呼ぶ）は、主として、車体１０と、４つの車輪（２１，２２）と、監視ユニット２と、制御ユニット３とを備える。
監視ユニット２は、移動する領域や路面の状態を確認する機能や監視対象を監視する機能を有する部分であり、たとえば、移動する前方空間の状態を確認する距離検出部５１、カメラ（撮像部）５５、走行している現在位置の情報を取得する位置情報取得部５８などから構成される。
制御ユニット３は、この発明の自律走行装置の有する走行機能や監視機能などを実行する部分であり、たとえば後述するような制御部５０、画像認識部５６、通信部５４、記憶部７０などから構成される。
【００１８】
この発明の自律走行装置は、カメラ５５、距離検出部５１および衝突検出部５７等を利用して、車体１０の進行方向前方の状態を確認しながら自走する。たとえば、前方に、障害物や段差等が存在することを検出した場合には、障害物に衝突することなどを防止するために、静止、回転、後退、前進等の動作を行って進路を変更し、画像により障害物を認識した場合や、接触を検出した場合には、車体の停止動作など、所定の機能を実行する。
ただし、後述する図７に示すように、物体に衝突した場合に車体を保護するために、バンパーを、車体の周囲に設ける。
さらに、バンパーと物体とが衝突したときに、その衝突したことを検出するために、バンパーに、図３に示すように、衝突検出部５７を設ける。
【００１９】
図２に、この発明の自律走行装置の走行に関係する構成の説明図を示す。
図２（ａ）は、車両１の右側面図であり、右側の前輪２１や後輪２２を仮想線で示している。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図を示し、後述するスプロケット２１ｂ，２２ｂ，３１ｂ，３２ｂを仮想線で示している。車体１０の前面１３に前輪（２１，３１）を配置し、後面１４に後輪（２２，３２）を配置する。
車体１０の各側面１２Ｒ，１２Ｌには帯状のカバー１８が設置され、車体１０の前後方向に沿って延びている。カバー１８の下側には、前輪２１、３１および後輪２２、３２をそれぞれ回転支持する車軸２１ａ，３１ａおよび車軸２２ａ、３２ａが設けられている。各車軸２１ａ，３１ａ，２２ａ，３２ａは、動力伝達部材によって結合されない場合は、独立して回転可能となっている。
【００２０】
左右のそれぞれ一対の前輪（２１，３１）と後輪（２２，３２）とには、動力伝達部材であるベルト２３，３３が設けられている。具体的には、右側の前輪２１の車軸２１ａにはスプロケット２１ｂが設けられ、後輪２２の車軸２２ａにはスプロケット２２ｂが設けられる。また、前輪のスプロケット２１ｂと後輪のスプロケット２２ｂとの間には、例えばスプロケットと歯合する突起を内面側に設けたベルト２３が巻架されている。同様に、左側の前輪３１の車軸３１ａにはスプロケット３１ｂが設けられるとともに、後輪３２の車軸３２ａにはスプロケット３２ｂが設けられており、前輪のスプロケット３１ｂと後輪のスプロケット３２ｂとの間には、ベルト２３と同様の構造を持つベルト３３が巻架されている。
【００２１】
したがって、左右のそれぞれ一対の前輪と後輪（２１と２２，３１と３２）は、ベルト（２３，３３）によって連結駆動されるので、一方の車輪を駆動すればよい。たとえば、前輪（２１，３１）を駆動すればよい。一方の車輪を駆動輪とした場合に、他方の車輪は、動力伝達部材であるベルトによってスリップすることなく駆動される従動輪として機能する。
左右それぞれ一対の前輪と後輪とを連結駆動する動力伝達部材としては、スプロケットとこのスプロケットに歯合する突起を設けたベルトを用いるほか、例えば、スプロケットとこのスプロケットに歯合するチェーンを用いてもよい。さらに、スリップが許容できる場合は、摩擦の大きなプーリーとベルトを動力伝達部材として用いてもよい。ただし、駆動輪と従動輪の回転数が同じとなるように動力伝達部材を構成する。
図２では、前輪（２１，３１）が駆動輪に相当し、後輪（２２，３２）が従動輪に相当する。
【００２２】
車体１０の底面１５の前輪側には、右側の前後輪２１，２２を駆動するための電動モータ４１Ｒと、左側の前後輪３１，３２を駆動するための電動モータ４１Ｌの２つのモータが設けられている。右側の電動モータ４１Ｒのモータ軸４２Ｒと右側の前輪２１の車軸２１ａとの間には、動力伝達機構としてギアボックス４３Ｒが設けられている。同様に、左側の電動モータ４１Ｌのモータ軸４２Ｌと左側の前輪３１の車軸３１ａとの間には、動力伝達機構としてギアボックス４３Ｌが設けられている。ここでは、２つの電動モータ４１Ｒ，４１Ｌは車体の進行方向の中心線に対して左右対称となるように並列配置されており、ギアボックス４３Ｒ，４３Ｌもそれぞれ電動モータ４１Ｒ，４１Ｌの左右外側に配設されている。
【００２３】
ギアボックス４３Ｒ，４３Ｌは、複数の歯車や軸などから構成され、電動モータからの動力をトルクや回転数、回転方向を変えて出力軸である車軸に伝達する組立部品であり、動力の伝達と遮断を切替えるクラッチを含んでいてもよい。なお、左右の後輪２２，３２はそれぞれ軸受４４Ｒ，４４Ｌによって軸支されており、軸受４４Ｒ，４４Ｌはそれぞれ車体１０の底面１５の右側面１２Ｒ、左側面１２Ｌに近接させて配設されている。
【００２４】
以上の構成により、進行方向右側の一対の前後輪２１，２２と、左側の一対の前後輪３１，３２とは、独立して駆動することが可能となる。すなわち、右側の電動モータ４１Ｒの動力はモータ軸４２Ｒを介してギアボックス４３Ｒに伝わり、ギアボックス４３Ｒによって回転数、トルクあるいは回転方向が変更されて車軸２１ａに伝達される。そして、車軸２１ａの回転によって車輪２１が回転するとともに、車軸２１ａの回転は、スプロケット２１ｂ、ベルト２３、および、スプロケット２２ｂを介して後軸２２ｂに伝わり、後輪２２を回転させることになる。左側の電動モータ４１Ｌからの前輪３１および後輪３２への動力の伝達については上記した右側の動作と同様である。
【００２５】
２つの電動モータ４１Ｒ，４１Ｌの回転数が同じである場合、各ギアボックス４３Ｒ，４３Ｌのギア比（減速比）を同じにすれば、自律走行装置１は前進あるいは後進を行うことになる。自律走行装置１の速度を変更する場合は、各ギアボックス４３Ｒ，４３Ｌのギア比を同じ値に維持しつつ変化させればよい。
また、進行方向を変える場合は、各ギアボックス４３Ｒ，４３Ｌのギア比を変更して、右側の前輪２１および後輪２２の回転数と左側の前輪３１および後輪３２の回転数とに、回転差を持たせればよい。さらに、各ギアボックス４３Ｒ，４３Ｌからの出力の回転方向を変えることにより、左右の車輪の回転方向を反対にすることで車体中央部を中心とした定置旋回が可能になる。
【００２６】
自律走行装置１を定置旋回させる場合は、前後の車輪の角度を可変にするステアリング機構が設けられていないため、前後の車輪の間隔（ホイールベース）が大きいほど、車輪にかかる抵抗が大きくなり、旋回のために大きな駆動トルクが必要となる。しかし、各ギアボックス４３Ｒ，４３Ｌ内のギア比は可変にしているので、旋回時の車輪の回転数を下げるだけで車輪に大きなトルクを与えることができる。
【００２７】
例えば、ギアボックス４３Ｒ内のギア比として、モータ軸４２Ｒ側のギアの歯数を１０、中間ギアの歯数を２０、車軸２１ｂ側のギアの歯数を４０とした場合、車軸２１ｂの回転数はモータ軸４２Ｒの１／４の回転数となるが、４倍のトルクが得られる。そして、更に回転数が小さくなるようなギア比を選択することによって、より大きなトルクを得ることができるため、不整地や砂地などの車輪に係る抵抗が大きな路面であっても旋回が可能となる。
【００２８】
また、モータ軸４２Ｒ，４２Ｌと車軸２１ａ，３１ａとの間にギアボックス４３Ｒ，４３Ｌを設けているため、車輪２１，３１からの振動が直接モータ軸に伝わることがない。さらに、ギアボックス４３Ｒ，４３Ｌに動力の伝達と切り離し（遮断）を行うクラッチを設けておき、電動モータ４１Ｒ，４１Ｌの非通電時には、電動モータ４１Ｒ，４１Ｌ側と駆動軸となる車軸２１ａ，３１ａとの間の動力伝達を遮断しておくことが望ましい。これにより、仮に停止時に車体１０に力が加わり車輪が回転しても、電動モータ４１Ｒ，４１Ｌには回転が伝わらないため、電動モータ４１Ｒ，４１Ｌに逆起電力が発生することはなく、電動モータ４１Ｒ，４１Ｌの回路を損傷するおそれもない。
【００２９】
このように、左右のそれぞれ前後一対の前輪と後輪を動力伝達部材で連結し、前輪側に配置した２つの電動モータで駆動可能するようにして４輪を駆動しているので、後輪専用の電動モータ、さらに、この電動モータと後輪との間に必要な後輪専用のギアボックスを設ける必要がなく、後輪専用の電動モータやギアボックスのための設置スペースを削減することができる。
上記したように、車体１０の底面１５の前輪２１，３１側には２つの電動モータ４１Ｒ，４１Ｌを進行方向左右に配置し、さらに各電動モータ４１Ｒ，４１Ｌのそれぞれの左右側方にギアボックス４３Ｒ，４３Ｌを配置しているが、底面１５の後輪２２、３２側には軸受４４Ｒ，４４Ｌを配置しているだけであるため、車体１０の底面１５には、その中央位置から例えば車体の後端までにわたって、広い収容スペース１６を確保できる。
【００３０】
各電動モータ４１Ｒ，４１Ｌは、例えばリチウムイオン電池などのバッテリ（充電池）４０を動力源とし、バッテリ４０を収容スペース１６に設置する。具体的には、バッテリ４０は、例えば直方体の外形をなし、図２（ｂ）に示すように、底面１５の略中央位置に載置することが可能である。また、車体１０の後面１４は例えば上面あるいは底面１５に対して開閉可能に構成し、収容スペース１６へのバッテリ４０の出し入れを容易にすることが望ましい。これにより、長時間走行を実現させるための大容量のバッテリ４０を車体１０の収容スペース１６に搭載可能になり、また、バッテリ４０の交換、充電、点検などの作業は、後面１４から容易に実施可能になる。さらに、バッテリ４０を底面１５に配置することができるため、車体１０の重心が低く、安定した走行が可能な電動車両を得ることができる。
【００３１】
図３に、この発明の自律走行装置の一実施例の構成ブロック図を示す。
図３において、この発明の自律走行装置１は、主として、制御部５０，距離検出部５１，走行制御部５２，車輪５３，通信部５４，カメラ５５，画像認識部５６，衝突検出部５７，位置情報取得部５８，充電池５９，速度検出部６０，制動情報生成部６１，記憶部７０を備える。
また、自律走行装置１は、ネットワーク６を介して、管理サーバ５に接続され、管理サーバ５から送られる指示情報等に基づいて自律走行し、取得した監視情報や退避情報などを管理サーバ５に送信する。
ネットワーク６としては、現在利用されているあらゆるネットワークを利用することができるが、自律走行装置１は、移動する装置であるので、無線通信が可能なネットワーク（たとえば、無線ＬＡＮ）を利用することが好ましい。
【００３２】
無線通信のネットワークとしては、公衆に開放されているインターネットなどを利用してもよく、あるいは、接続できる装置が限定される専用回線の無線ネットワークを利用してもよい。また、無線通信路での無線伝送方式としては、各種無線ＬＡＮ（Local Area Network）（ＷｉＦｉ（登録商標）認証の有無は問わない）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  ＬＥ（Low Energy）などの規格に準じた方式が挙げられ、無線到達距離や伝送帯域などを考慮して使用すればよいが、例えば携帯電話網などを利用してもよい。
【００３３】
管理サーバ５は、主として、通信部９１，監視制御部９２，記憶部９３を備える。通信部９１は、ネットワーク６を介して、自律走行装置１と通信する部分であり、無線による通信機能を有することが好ましい。
監視制御部９２は、自律走行装置１に対する移動制御、自律走行装置１の情報収集機能および監視機能などを実行させる部分である。
記憶部９３は、自律走行装置１に対して移動指示をするための情報、自律走行装置１から送られてきた監視情報（受信監視情報９３ａ）や退避情報、監視制御のためのプログラムなどを記憶する部分である。
【００３４】
自律走行装置１の制御部５０は、走行制御部５２などの各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏコントローラ，タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
ＣＰＵは、ＲＯＭ等に予め格納された制御プログラムに基づいて、各種ハードウェアを有機的に動作させて、この発明の走行機能、画像認識機能、衝突検出機能などを実行する。
【００３５】
距離検出部５１は、車両の現在位置から、走行方向の前方空間を含む所定の空間内に存在する物体および路面までの距離を検出する部分である。ここで、車両が屋外を走行する場合、物体とは、たとえば、建物、柱、壁、突起物などを意味する。
距離検出部５１は、走行方向の前方空間に所定の光を出射した後、前方空間に存在する物体および路面によって反射された反射光を受光して、物体および路面までの距離を検出する。具体的には、距離検出部５１は、主として、走行方向の所定の前方空間に光を出射する発光部５１ａと、物体によって反射された光を受光する受光部５１ｂと、光の出射方向を、２次元的あるいは３次元的に変化させる走査制御部５１ｃとから構成される。
【００３６】
図４に、この発明の距離検出部５１の一実施例の説明図を示す。
ここでは、発光部５１ａから出射されたレーザー５１ｄが、物体１００に反射して、受光距離Ｌ０だけ往復して戻ってきたレーザーの一部分が受光部５１ｂに受光されることを示している。
【００３７】
出射される光としては、レーザー、赤外線、可視光、超音波、電磁波などを用いることができるが、夜間でも測距が充分可能でなければならないため、レーザーを用いることが好ましい。
また、今日、距離検出用センサとして、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging：ライダー）が用いられているが、これを距離検出部５１として用いてもよい。
ＬＩＤＡＲは、所定の距離測定領域内の２次元空間または３次元空間にレーザーを出射し、距離測定領域内の複数の測点における距離を測定する装置である。
また、ＬＩＤＡＲは、発光部５１ａからレーザーを出射した後、物体によって反射された反射光を受光部５１ｂで検出し、たとえば、出射時刻と受光時刻との時間差から、受光距離Ｌ０を算出する。この受光距離Ｌ０が、後述する測定距離情報７２に相当する。
【００３８】
発光部５１ａから出射されたレーザーが、距離Ｌ０だけ離れた動かない物体に当たったとすると、発光部５１ａの先端から物体表面までの距離Ｌ０の２倍に相当する距離（２Ｌ０）だけ進行して、受光部５１ｂに受光される。
レーザーを出射した時刻と受光した時刻とは、レーザーが上記距離（２Ｌ０）を進行するのにかかる時間Ｔ０だけずれている。すなわち、時間差が生じている。この時間差Ｔ０と、光の速度とを利用することによって、上記受光距離Ｌ０を算出することができる。
また、この算出された受光距離Ｌ０から、物体（障害物）までの距離が検出される。
【００３９】
図４には、距離検出部５１を動かさない場合を示しており、発光部５１ａから出射されるレーザーは同じ光路を進行する場合を示している。
したがって、物体１００の一点に当たって反射してきた反射光を受光した場合、発光部５１ａの先端と物体の一点との距離のみが算出される。
【００４０】
走査制御部５１ｃは、走行方向の前方空間の所定の複数の測点に向けて光が出射されるように、光の出射方向を走査させる部分であり、距離検出部５１の向きを一定時間ごとに少しずつ変化させることによって、出射されるレーザーが進行する光路を少しずつ移動させる。
ＬＩＤＡＲ５１では、水平方向の所定の２次元空間の範囲内で、レーザーの出射方向を所定の走査ピッチずつ変化させて、物体までの距離を算出する（水平方向の２次元走査）。また、３次元的に距離を算出する場合は、垂直方向に、所定の走査ピッチだけレーザーの出射方向を変化させて、さらに上記の水平方向の２次元走査を行って距離を算出する。
【００４１】
図５に、距離検出部（ＬＩＤＡＲ）５１から出射されるレーザーの走査方向の概略説明図を示す。
また、図６に、距離検出部（ＬＩＤＡＲ）５１から出射されたレーザーの照射領域を、上方から見た図（図６（ａ））と、後方から見た図（図６（ｂ））を示す。
図５において、１つの点は、所定の距離だけ離れた位置の垂直方向の２次元平面（垂直平面）において、レーザーが当たった位置（以下、測点と呼ぶ）を示している。
【００４２】
たとえば、距離検出部５１の発光部５１ａから出るレーザーの出射方向を、水平方向に所定の走査ピッチだけ右方向に移動するように、距離検出部５１の向きを変化させると、レーザーは、水平方向の右方向に走査ピッチだけずれた隣の位置（測点）の垂直平面に当たる。
もし、この垂直平面の位置に物体が存在したとすると、各測点において反射されたレーザーの反射光の一部分が、受光部５１ｂに受光される。
このように順次、水平方向に、所定の走査ピッチずつ、レーザーの照射方向をずらしていくと、所定数の測点に対してレーザーが照射される。レーザーが照射された複数の測点ごとに、反射光の受光の有無を確認して距離を算出する。
【００４３】
図６（ａ）には、レーザーの照射方向を、水平方向に走査ピッチずつずらして、図の左右方向（すなわち水平方向）に、レーザーを走査する例の説明図を示している。
たとえば、図６（ａ）に示すように、最も右側方向に、レーザーが照射された場合、その方向に物体が存在すれば、物体からの反射光を受光することによって、受光距離Ｌ０が算出される。
【００４４】
また、図５に示すように、レーザーを走査する方向を垂直方向とした場合、たとえば、レーザーを出射する方向を、垂直方向の上方向に所定の走査ピッチだけずらした場合は、レーザーは、垂直方向の上方向に走査ピッチだけずれた隣の位置（測点）の垂直平面に当たる。
レーザーの出射方向を垂直方向の上方向に１走査ピッチだけずらした後、図６（ａ）に示すように、水平方向にレーザーの照射方向をずらせば、前回の測点よりも上方向に１走査ピッチだけずれた位置の測点に対して、レーザーが照射される。
このように、水平方向のレーザーの走査と、垂直方向のレーザーの走査を順次行うことによって、所定の３次元空間に対してレーザーが照射され、３次元の測定空間に物体が存在すれば、その物体までの距離が算出される。
【００４５】
また、複数の測点に向けて出射された光（レーザー）が物体に反射された場合に、物体に反射された反射光が受光部に受光されたことが確認されると、距離が算出された測点の位置に物体の一部分が存在すると判定される。
さらに、物体の一部分が存在すると判定された複数の測点を含む領域内に、その物体が存在し、その複数の測点を含む領域の情報から、物体の形状あるいは人体の姿勢などを特徴づける検知情報を取得する。
検知情報は、何らかの物体を特徴づける情報であるが、距離検出部５１によって取得してもよく、あるいは、カメラ５５によって撮影された物体の画像データから取得してもよい。
【００４６】
なお、２次元走査において、レーザーを走査する方向を、水平方向として説明したが、これに限るものではなく、垂直方向にレーザーを出射する方向を変化させてもよい。
３次元的な測定空間にレーザーを照射する場合は、垂直方向の２次元走査をした後、水平方向に所定の走査ピッチだけずらして、順次、同様の垂直方向の２次元走査を行えばよい。
【００４７】
図６（ｂ）には、レーザーを水平方向と垂直方向に走査した場合に、３次元空間に照射されるレーザーの測点の概略説明図を示している。
もし、レーザーが出射された１つの測点の方向に、物体が存在しなければ、レーザーはそのまま光路上を進行し、反射光は受光されず、距離は測定できない。
逆に、ある測点に出射されたレーザーに対して反射光が受光された場合は、距離が算出され、算出された距離だけ離れた位置に、物体が存在することが認識される。
図６（ｂ）では、右下部分の６つの測点において、反射光が検出されたことを示しており、この６つの測点を含む領域に、何らかの物体（たとえば、人体、障害物など）が存在することが認識される。
【００４８】
距離検出部５１の受光部５１ｂにレーザー５１ｄが入射されると、そのレーザーの受光強度に対応した電気信号が出力される。
制御部５０は、受光部５１ｂから出力される電気信号を確認し、たとえば、所定のしきい値以上の強度を有する電気信号が検出された場合に、レーザーを受光したと判断する。
発光部５１ａには、従来から用いられているレーザー発光素子が用いられ、受光部５１ｂには、レーザーを検出するレーザー受光素子が用いられる。
【００４９】
また、制御部５０は、発光部５１ａから出射されたレーザーの出射時刻と、受光部５１ｂに反射光が受光されたことを確認された受光時刻との時間差Ｔ０を利用して、発光部５１ａと複数の測点との間の距離である受光距離Ｌ０を算出する。
制御部５０が、たとえば、タイマーを利用して現在時刻を取得し、レーザーの出射時刻と、レーザーの受光が確認された受光時刻との時間差Ｔ０を算出し、この両時刻の時間差Ｔ０と、レーザーの速度とを利用して、受光距離Ｌ０を算出する。
【００５０】
走行制御部５２は、車体を走行させる駆動部材を制御する部分であり、主として、駆動部材に相当する車輪５３の回転を制御して、直線走行および回転動作などをさせることによって、自動的に車両を走行させる。駆動部材には、車輪やキャタピラ（登録商標）などが含まれる。
車輪５３は、図１および図２に示したような４つの車輪（２１，２２，３１，３２）に相当する。
また、上記したように、車輪のうち、左右の前輪（２１，３１）を駆動輪とし、左右の後輪（２２，３２）は回転制御をしない従動輪としてもよい。
また、図示しないエンコーダを、駆動輪（２１，３１）の左輪と右輪にそれぞれ設け、車輪の回転数や回転方向、回転位置、回転速度によって車両の移動距離等を計測し、走行を制御してもよい。エンコーダは、後述する速度検出部６０に相当する。
【００５１】
通信部５４は、ネットワーク６を介して、管理サーバ５と、データの送受信を行う部分である。上記したように、無線通信によってネットワーク６に接続し、管理サーバ５と通信できる機能を有することが好ましい。
たとえば、異常状態が発生し通知処理を実行する場合、通信部５４は、異常状態が発生したこと、異常状態の発生日時および発生位置を含む通知情報を、自律走行装置とは異なる位置に配置された管理サーバ５に送信する。
また、通知情報は、自律走行装置とは異なる位置にいる担当者の所持する端末に送信してもよく、管理サーバおよび端末の少なくともどちらか一方または両方に送信すればよい。
なお、送信先をどこにするかは、予め設定しておく必要があるが、車両の運用形態に対応させて、異常状態の内容などに基づいて、送信先を変更、追加できるようにしてもよい。
【００５２】
カメラ５５は、主として、車両の走行方向の前方空間を含む所定の空間の画像を撮影する部分であり、撮影する画像は、静止画でも、動画でもよい。撮影された画像は、入力画像データ７１として、記憶部７０に記憶され、管理サーバ５からの要求に応じて、管理サーバ５に転送される。
また、カメラ５５は、１台だけでなく、複数台備えてもよい。たとえば、車体の前方、左方、右方、後方をそれぞれ撮影するように、４台のカメラを固定設置してもよく、また各カメラの撮影方向を変更できるようにしてもよく、ズーム機能を備えてもよい。
また、車両が屋外を走行する場合、天候がよく撮影領域が十分に明るい場合は、カメラで撮影した画像を分析することにより、人体、障害物、路面の状態等を検出する。
【００５３】
画像認識部５６は、カメラ５５によって撮影された画像データ（入力画像データ７１）の中に含まれる物体を認識する部分である。たとえば、画像データに含まれる物体を抽出し、抽出された物体が、人体の所定の特徴を持つ物体である場合に、その物体を人体として認識する。さらに認識された人体の部分の画像データ（人体画像）と、記憶部７０に予め記憶された人物登録情報とを比較して、人体画像が予め登録された人物に一致可能か否かを判断する。画像認識処理は、既存の画像認識技術を用いればよい。
認識する物体は、人体に限るものではなく、壁、柱、段差、動物、狭い通路のような障害物を認識してもよい。
【００５４】
衝突検出部５７は、車両１が走行中に、障害物に衝突したこと、接触したこと、あるいは近づいたことを検出する部分であり、たとえば、感圧スイッチ、マイクロスイッチ、超音波センサ、赤外線測距センサなどからなる接触センサや非接触センサが用いられ、たとえば、後述するように車体のバンパーに配置される。
衝突検出部５７は、１つでもよいが、車体の前方、側面、後方からの衝突を検知するために、車体の前方、側面、後方の所定の位置に、それぞれ複数個設けることが好ましい。
たとえば、衝突検出部５７は、後述する図７に示すように、バンパーに取り付けることが好ましく、複数個の衝突検出部５７を、バンパーを構成する弾性部材と車体との間に、互いに所定の距離だけ離して取り付けることが好ましい。
走行制御部５２が車体の減速処理を実行した後に、衝突検出部５７によって、障害物との衝突を検出した場合には、車体が破損しないようにするために、走行制御部５２が、車体を停止させる処理を実行する。
また、ＣＰＵが、衝突検出部５７から出力された信号に基づいて、障害物の存在する位置を認識する。さらに、認識された障害物の位置情報に基づいて、ＣＰＵは、車体を停止させるか、あるいは、その障害物を避けて次に走行すべき方向を決定する。
【００５５】
位置情報取得部５８は、車両の現在位置を示す情報（緯度、経度など）を取得する部分であり、たとえば、ＧＰＳ（Global Position System）を利用して、現在位置情報７５を取得してもよい。
取得された現在位置情報７５と、記憶部７０に予め記憶された経路情報７６とを比較しながら、車両の進行すべき方向を決定し、車両を自律走行させる。
車両を自律走行させるためには、上記した距離検出部５１、カメラ５５、衝突検出部５７、位置情報取得部５８のすべてから得た情報を用いることが好ましいが、あるいは少なくともいずれか１つから得た情報を利用して自律走行させてもよい。
【００５６】
また、位置情報取得部５８としては、ＧＰＳと同様に、現在利用されている他の衛星測位システムを用いてもよい。たとえば、日本の準天頂衛星システム（Quasi-Zenith Satellite System：QZSS）、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System
）、ＥＵのガリレオ、中国の北斗、インドのＩＲＮＳＳ（Indian Regional Navigational
Satellite System）などを利用してもよい。
【００５７】
充電池５９は、車両１の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、走行機能、距離検出機能、画像認識機能、衝突検出機能、通信機能を行うための電力を供給する部分である。
たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、鉛電池、各種燃料電池などの充電池が用いられる。
また、図示しない電池残量検出部を備え、充電池の残りの容量（電池残量）を検出し、検出された電池残量に基づいて、所定の充電設備の方へ帰還するべきか否かを判断し、電池残量が所定残量よりも少なくなった場合は、充電設備へ自動的に帰還するようにしてもよい。
【００５８】
速度検出部６０は、車両１の走行中の速度を検出する部分であり、主として、車輪に取り付けられたエンコーダに相当する。ＣＰＵは、速度検出部６０から速度情報をリアルタイムで取得し、状況に応じて、走行制御部５２を制御して、加速あるいは減速をする。
制動情報生成部６１は、車両１の走行速度を制御（加速、減速）するための情報を生成する部分であり、主として、距離検出部５１によって検出された距離を利用して、走行速度を制御するための制御情報７３を生成する。また、速度検出部６０から取得した現在の走行速度と、次の目標地点までに実際に走行する目標距離とから、車輪の回転に関する制動情報７３を生成してもよい。
【００５９】
また、距離検出部５１，カメラ５５，および衝突検出部５７から取得された情報を利用して、障害物を検出した場合や障害物に接触したと判断された場合において、停止する必要がある場合は、制動情報生成部６１は、速度検出部６０から取得した現在の走行速度と、停止するまでの所定の走行距離（たとえば、障害物までの距離）とから、車輪の回転を減少させるような制動情報７３を生成し、記憶部７０に記憶する。
このように生成された制動情報７３を利用して、ＣＰＵが、走行制御部５２に対して、車輪５３の回転を制御する指示信号を出力すると、走行制御部５２は、この指示信号に従って、車輪５３の回転を制御する。たとえば、生成された制動情報７３に基づいて、走行制御部５２が、車体１０が障害物である物体までの距離を進行する間に、車輪の回転を減少させて、減速処理を実行する。
【００６０】
記憶部７０は、自律走行装置１の各機能を実行するために必要な情報やプログラムを記憶部する部分であり、ＲＯＭ，ＲＡＭ，フラッシュメモリなどの半導体記憶素子，ＨＤＤ，ＳＳＤなどの記憶装置、その他の記憶媒体が用いられる。記憶部７０には、たとえば、入力画像データ７１，測定距離情報７２，制動情報７３，障害物情報７４，現在位置情報７５，経路情報７６，送信監視情報７７などが記憶される。
【００６１】
入力画像データ７１は、カメラ５５によって撮影された画像データである。カメラが複数台ある場合は、カメラごとに記憶される。画像データとしては、静止画および動画のどちらでもよい。画像データは、不審者の検知、異常状態の検出、車両の進路決定などに利用され、送信監視情報７７の１つとして、管理サーバ５に送信される。
【００６２】
測定距離情報７２は、上記のように距離検出部５１から取得した情報によって算出された受光距離Ｌ０である。１つの受光距離Ｌ０は、所定の距離測定領域内の１つの測点において測定された距離を意味する。
また、この情報７３は、所定の距離測定領域内に属する測点ごとに記憶され、各測点の位置情報と対応づけて記憶される。たとえば、測点が水平方向にｍ個あり、垂直方向にｎ個ある場合は、合計ｍ×ｎ個の測点にそれぞれ対応した受光距離Ｌ０が記憶される。
【００６３】
また、各測点の方向に、レーザーを反射する物体（障害物、路面、柱など）が存在し、その物体からの反射光を受光できた場合は、その物体までの受光距離Ｌ０が記憶される。ただし、測点方向に物体が存在しない場合は、反射光が受光されないので、測点距離情報７２として、たとえば、受光距離Ｌ０の代わりに、測定できなかったことを示す情報を記憶してもよい。
【００６４】
現在位置情報７５は、位置情報取得部５８によって取得された車両の現在位置を示す情報である。たとえば、ＧＰＳを利用して取得された緯度と経度とからなる情報である。この情報は、たとえば、車両の進路を決定するのに用いられる。
【００６５】
経路情報７６は、車両が走行すべき経路の地図を予め記憶したものであり、たとえば、移動する経路や領域が予め固定的に決まっている場合は、当初から固定的な情報として記憶される。ただし、経路変更をする必要がある場合などでは、ネットワーク６を介して、管理サーバ５から送信される情報を、新たな経路情報７６として記憶してもよい。
【００６６】
制動情報７３は、上記したように、車輪の回転を制御するための情報であり、制動情報生成部６１によって生成される情報である。
障害物情報７４は、検出された障害物に関する情報であり、その障害物の形状、位置、大きさ、色、現在位置から障害物までの距離、高低差、傾斜角度などからなる情報である。たとえば、距離検出部５１によって、障害物の形状、大きさ、障害物までの距離が取得され、障害物情報７４の一部分として記憶される。また、カメラ５５、画像認識部５６によっても、障害物を特定するような情報が取得される。
【００６７】
送信監視情報７７は、走行中および停止中に取得した種々の監視対象の情報であり、ネットワーク６を介して管理サーバ５に送信される情報である。この情報としては、たとえば、カメラ５５によって撮影された入力画像データ７１，走行距離，移動経路，環境データ（温度，湿度，放射線，ガス，雨量，音声，紫外線など），地形データ，障害物データ，路面情報，警告情報などが含まれる。
このような監視情報を取得するために、たとえば、温度計，湿度計，マイク，ガス検知装置などを備えることが好ましい。
【００６８】
＜バンパーの説明＞
以下に、自律走行装置１の車体の周囲にバンパーを備え、このバンパーに衝突検出部５７を配置した実施例について説明する。
図７に、この発明の自律走行装置において、バンパーの取付例と構成例の概略説明図を示す。
図７（ａ）に、バンパーの取付例を示す。
図７（ａ）において、自律走行装置１の車体１０の前方部分と後方部分に、それぞれ、前方バンパー４７と後方バンパー４８を設けている。
前方バンパー４７は、図２の車体１０の前方部分１３と、車輪（２１，３１）の外側を覆うように、コの字形に配置される。
後方バンパー４８は、図２の車体１０の後方部分１４と、車輪（２２，３２）の外側を覆うように、コの字形に配置される。
ただし、バンパーの配置は、図７に示すものに限るものではない。すなわち、車体の走行方向の前方部、車体の側面、および車体の走行方向の後方部の位置のうち、いずれか１つの位置、あるいは、すべての位置に、バンパーを設けてもよい。また、車体の前方部、後方部、および側面全体も覆うように、車体を一周するリング形状の１つのバンパーでもよい。
【００６９】
図７（ｂ）に、バンパーの構成例を示す。
ここでは、前方バンパー４７の構成を示しているが、後方バンパー４８も、同様の構成を有する。
前方バンパー４７は、主として、外面基材４７ａ、弾性部材４７ｂ、取付基材（４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ）、感圧スイッチ４９を備える。
外面基材４７ａは、自律走行装置１の最外面に設けられる部材であり、図７（ｂ）では、車体１０の前方部分と、車輪（２１，３１）の側面部分の外側に、コの字形状に配置される基材である。外面基材４７ａは、たとえば、ポリカーボネート、ＨＩＰＳ、ＡＢＳ，ＰＳなどの材料で成形された剛性を有するものである。
障害物に衝突した場合は、この外面部材４７ａが障害物に最初に接触することになる。
【００７０】
弾性部材４７ｂは、外面基材４７ａの内側に設けられ、外面基材４７ａに接触し、車体１０と外面基材４７ａとの間に配置される部材であり、弾性を有するものである。
たとえば、図７（ｂ）に示すように、外面基材４７ａの車体１０側の内面に貼り付けられる。
また、外面基材４７ａに障害物が衝突した場合、車体側方向に外面基材４７ａが押されると、押された部分の弾性部材４７ｂが収縮する。
弾性部材４７ｂとしては、弾性を有する材料で形成されるものであればよく、たとえば、ウレタン、シリコーン、ＮＢＲ、ＥＰＤＭのような材料が用いられる。
弾性部材４７ｂは、衝突したときの衝撃を吸収するために、所定の厚さを有するが、その厚さ（Ｗ）は、衝突したときにどの程度の押圧力を吸収して、どの程度収縮したときに車体を停止させるのかを予め設定することによって、適切な数値が決定される。
たとえば、弾性部材４７ｂの厚さ（Ｗ）を１５ｃｍに設定した場合、重量が１５０ｋｇの自律走行装置が、時速５ｋｍで走行中に、障害物に衝突した場合、弾性部材４７ｂが衝撃を吸収して、弾性部材４７ｂの厚さ（Ｗ）がほぼゼロになる直前に、自律走行装置１を停止させることができる。
【００７１】
取付基材（４７ｃ〜４７ｅ）は、バンパーを車体１０に固着させる部材であり、たとえば、図７（ｂ）に示すように、いくつかの部材（４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ）で構成される。
ただし、外面基材４７ａ、弾性部材４７ｂ、感圧スイッチ４９からなる構成を、車体１０に固定するものであればよく、図７（ｂ）に図示した配置に限定するものではない。
また、取付基材（４７ｃ〜４７ｅ）は、剛性を有し、たとえば、ステンレス、鉄、ＳＵＳ、アルミのような材料で成形したものを用いることが好ましい。
【００７２】
感圧スイッチ４９は、上記した衝突検出部５７に相当し、弾性部材４７ｂと車体１０との間に取り付けられる。また、弾性部材４７ｂが収縮を開始し、感圧スイッチ４９に所定値以上の押圧力が与えられたときに、衝突があったことを検出し、感圧スイッチ４９から所定の感圧信号（衝突検出信号）を出力する。
この感圧信号は、制御部５０に伝達され、この感圧信号を利用して、たとえば、車体の走行速度の減速処理が行われる。
また、感圧スイッチ４９によって物体との衝突が検出された場合、弾性部材４７ｂが完全に収縮する前に、走行制御部５２によって、車体を停止させる処理を実行する。
感圧スイッチ４９は、弾性部材４７ｂに接触するように、取付基材４７ｃに取り付けられ、図７（ｂ）に示すように、外面基材４７ａのどの部位に衝突されてもその衝突を検出できるように、複数個の感圧スイッチ４９を、互いに一定距離をあけて配置することが好ましい。
なお、後方バンパー４８も、前方バンパーと同様に、外面基材４７ａ、弾性部材４７ｂ、取付基材（４７ｃ〜４７ｅ）、複数個の感圧スイッチ４９から構成される。
【００７３】
＜実施例１：衝突検出時の動作＞
以下に、自律走行装置１が自律走行中に、走行経路上に存在した障害物に衝突した場合の動作について説明する。
ここでは、バンパーに備えられた衝突検出部５７によって、障害物に衝突（あるいは接触）したことを検出した後、所定の時間内に、走行を停止させる場合について示す。
図８に、この発明の自律走行装置の衝突検出時の一実施例の動作説明図を示す。
図８には、自律走行装置１のバンパーの一部分と、障害物を示し、自律走行装置１が障害物の方向に向かって走行しているものとする。
図８の各図においては、説明のために、バンパーの一部分のみを拡大表示しており、各部材の実際の大小関係を示すものではない。
【００７４】
図８（ａ）には、自律走行装置１が、通常どおり、所定の速度で走行している場合（通常走行時）を示している。
ここでは、自律走行装置１の側面から見た断面図を示しており、バンパーのうち、１つの感圧スイッチ４９と、これに接触する弾性部材４７ｂと、さらに外側に配置された外面基材４７ａを示している。
通常走行時において、弾性部材４７ｂの厚さをＷ０とする。
図８（ａ）のような走行状態において、自律走行装置１が、障害物の方向に向かって走行しつづけたとすると、図８（ｂ）のような状態となる。
図８（ｂ）は、バンパーの外面基材４７ａと、障害物の表面とが接触した衝突開始時を示している。このとき、弾性部材４７ｂがまだ収縮していないものとすると、感圧スイッチ４９は、右方向からの押圧力をまだ受けていないので、感圧信号を出力しない。
したがって、制御部５０は、まだ衝突したことを検出しておらず、自律走行装置１は、図８（ａ）と同様に所定の速度で同一方向に走行しようとする。
【００７５】
さらに、自律走行装置１が右方向に走行すると、図８（ｃ）のような状態となる。
図８（ｃ）では、弾性部材４７ｂが収縮し、厚さがＷ０からＷ１（＜Ｗ０）となった状態を示している。
このとき、感圧スイッチ４９が、右方向から所定値以上の押圧力を受けたとすると、衝突したことを示す感圧信号を出力する。
制御部５０が、この感圧信号を検出すると、衝突が開始したものと判断し、自律走行装置１の走行速度を遅くする減速処理を行う。
図８（ｃ）は、減速走行時の状態を示しているが、走行速度が遅くなっているものの、まだ右方向へ進行しているので、弾性部材４７ｂはより収縮されて、その厚さ（Ｗ１）はより小さくなる（Ｗ１＜Ｗ０）。
感圧スイッチ４９から感圧信号を出力するためには、所定の押圧力が感圧スイッチにかけられる必要があるので、図８（ｂ）の衝突開始時と、図８（ｃ）のような減速走行が実際に行われるまでの間には、時間差がある。
減速処理では、弾性部材４７ｂが、完全に収縮し、これ以上圧縮することができなくなる前に、完全停止（速度がゼロになる）するように、速度制御が行われる。
すなわち、所定の減速処理が行われると、所定の時間が経過した後、弾性部材４７ｂが圧縮された状態で、自律走行装置１は停止する。
【００７６】
図８（ｄ）は、自律走行装置１が停止した状態を示している。このとき、弾性部材４７ｂは、厚さがＷ２（＜Ｗ１）となった状態で停止したとする。
このような停止時において、障害物に衝突したことにより、押圧力はすべて弾性部材４７ｂの収縮によって吸収されたとすると、感圧スイッチ４９や、外面基材４７ａおよび取付基材（４７ｃ〜４７ｅ）には、破損するような圧力がかからないようにすることができる。
したがって、弾性部材４７ｂの厚み（Ｗ）の範囲内で、衝突時の押圧力が吸収され、弾性部材４７ｂが完全に圧縮されてしまう前に、車体が停止するように、減速処理を行うことが必要となる。
すなわち、車体が衝突してから、弾性部材４７ｂの厚み（Ｗ）に相当する距離を進行する間に、衝突前の走行速度から減速し、速度がゼロとなるように、減速処理を行う。
【００７７】
このような減速処理は、主として、衝突開始時の走行速度と、自律走行装置１の重量と、路面傾斜と、弾性部材の厚さとによって決定される。
図９に、自律走行装置が障害物に衝突した場合に、衝突を開始してからの時間と、走行速度との関係のグラフの一実施例を示す。
このグラフの横軸は、図８（ｂ）のように衝突を開始したときの時間をゼロとし、その後の時間（ｍｓｅｃ）を示している。
また、グラフの縦軸は、自律走行装置１の走行速度（時速：ｋｍ／ｈ）を示している。
ここでは、図８（ａ）および図８（ｂ）の衝突開始前において、自律走行装置１は、５（ｋｍ／ｎ）で走行していたとする。
また、車体１０の重量を１５０ｋｇとし、弾性部材４７ｂの厚さ（Ｗ）を１５ｃｍとする。
さらに、弾性部材４７ｂの収縮が開始され、感圧センサ４９から感圧信号が出力されたことによって衝突が検出された時間が、衝突開始から９．６（ｍｓｅｃ）後であったとする。
【００７８】
ここで、感圧スイッチ４９が衝突を検出し感圧信号を出力するためには、２Ｎ以上の押圧力がかかる必要があるものとする。重量１５０ｋｇの車体が５（ｋｍ／ｈ）で障害物に衝突した場合には、運動量が７５０ｋｇ×ｋｍ／ｈとなるので、力積が２０８．３Ｎｓとなる。
したがって、感圧スイッチ４９の表面に、２Ｎの押圧力がかかり感圧信号が出力されるまでには、９．６ｍｓｅｃの時間がかかることになる。
すなわち、衝突が始まってから、９．６ｍｓｅｃ後に、減速処理を開始することになる。
【００７９】
よって、この９．６ｍｓｅｃ後から、弾性部材４７ｂの厚さに相当する１５ｃｍの距離を進行する間に、速度を５ｋｍ／ｈからゼロとする減速処理をする。
図９に示す減速処理では、速度を５ｋｍ／ｈからゼロにするまでに、約１０８ｍｓｅｃかかることを示している。
すなわち、１５ｃｍの距離を進む間に、速度をゼロとするために、約１０８秒かけて減速している。
【００８０】
図９に示すこの減速処理における時間と走行速度との関係の計算値は、たとえば次のとおりである。
時間０から９．６ｍｓｅｃまで：走行速度＝５（ｋｍ／ｈ）
時間１０ｍｓｅｃのとき：走行速度＝４．９７９６７５（ｋｍ／ｈ）
時間２０ｍｓｅｃのとき：走行速度＝４．４７１５４５（ｋｍ／ｈ）
時間３０ｍｓｅｃのとき：走行速度＝３．９６３４１５（ｋｍ／ｈ）
時間４０ｍｓｅｃのとき：走行速度＝３．４５５２８５（ｋｍ／ｈ）
時間５０ｍｓｅｃのとき：走行速度＝２．９４７１５４（ｋｍ／ｈ）
時間６０ｍｓｅｃのとき：走行速度＝２．４３９０２４（ｋｍ／ｈ）
時間７０ｍｓｅｃのとき：走行速度＝１．９３０８９４（ｋｍ／ｈ）
時間８０ｍｓｅｃのとき：走行速度＝１．４２２７６４（ｋｍ／ｈ）
時間９０ｍｓｅｃのとき：走行速度＝０．９１４６３４（ｋｍ／ｈ）
時間１００ｍｓｅｃのとき：走行速度＝０．４０６５０４（ｋｍ／ｈ）
時間１０８ｍｓｅｃのとき：走行速度＝０（ｋｍ／ｈ）
【００８１】
ただし、現実的には、弾性部材４７ｂの厚さが１５ｃｍしかないとすると、弾性部材４７ｂの厚さをゼロにすることはできないので、弾性部材４７ｂの厚さがゼロとなる前に、図９のグラフよりも短い時間で走行速度がゼロとなるように、減速処理をする必要がある。
以上のように、感圧スイッチ４９によって実際に衝突を検出した場合は、弾性部材４７ｂが完全に圧縮されてしまう前に、所定の減速処理を行うことにより、バンパーや自律走行装置の車体が破損しないようにすることができる。
【００８２】
＜実施例２：障害物検出時の動作＞
以下に、自律走行装置が走行中に、走行経路上の所定の距離内に障害物を検出した場合の動作について説明する。
ここでは、距離検出部５１によって障害物までの距離を検出し、障害物に衝突するまでに、まだ相当の距離がある場合に、障害物に衝突しないように、所定の減速処理あるいは停止処理を実行する。
【００８３】
上記したように、距離検出部５１であるＬＩＤＡＲによって、走行方向に存在する障害物までの距離Ｌがほぼリアルタイムで検出される。また、速度検出部６０によって、現在の走行速度Ｖが取得される。
減速処理を開始するための所定の判定距離Ｌ０を予め設定し、記憶部７０に記憶しておくものとする。
たとえば、距離検出部５１によって検出された障害物までの距離Ｌが、所定の判定距離Ｌ０よりも短くなった場合に（Ｌ＜Ｌ０）、車体の減速処理を開始させる。また、減速した後、障害物に衝突する前に、車体を停止させる。
障害物に衝突しないことを前提条件とすると、車体１０が距離Ｌだけ進行する前に、停止するような減速処理を実行する。
あるいは、障害物までの距離Ｌが、所定の距離Ｌａまで接近したときの走行速度の目標値Ｖａを予め設定しておき、Ｌ＝Ｌａとなった場合に、実際の走行速度ＶがＶａとなるような減速処理を実行する。
【００８４】
このような減速処理は、距離検出部５１によって検出された障害物までの距離ＬがＬ０になったときの走行速度Ｖ０と、所定の判定距離Ｌ０と、予め設定されている障害物までの距離Ｌａになったときの走行速度の目標値Ｖａを用い、減速を開始してからの時間をｔとすると、次の演算処理によって求められる減速速度Ｖｓに従って実行することができる。但し、Ｌ０＞Ｌａ、Ｖ０＞Ｖａ、０≦ｔ≦２×（Ｌ０−Ｌａ）／（Ｖ０−Ｖａ）とする。
Ｖｓ＝−（Ｖ０−Ｖａ）＾２／（２×（Ｌ０−Ｌａ））×ｔ＋Ｖ０
たとえば、車体１０が、７（ｋｍ／ｈ）で走行しているときに、距離検出部５１によって、走行方向に、距離Ｌ＝５ｍだけ離れた位置に、障害物を検出したとする。
また、上記した判定距離がＬ０＝５ｍに設定されていたとすると、このまま走行を続けると、Ｌ＜Ｌ０となるので、減速処理を開始させる。
さらに、障害物までの距離Ｌが１ｍとなったときに、走行速度の目標値として予め１ｋｍ／ｈとするべきことが予め設定されていたとする。この場合、距離Ｌが、５ｍから１ｍとなる間に、走行速度が、７（ｋｍ／ｈ）から、１（ｋｍ／ｈ）になるように、走行制御部５２が車輪５３の回転を制御して、減速処理をする。
【００８５】
その後、障害物までの距離Ｌが０．５ｍとなったときに、走行速度をゼロにすること、すなわち車体を停止させることが目標値として予め設定されていたとすると、距離Ｌが、１ｍから０．５ｍとなる間に、走行速度が１（ｋｍ／ｈ）から、ゼロになるように、減速処理を実行する。
上記のように、車体の走行中に、障害物までの距離を検出することにより、障害物に衝突する前に、車体を安全に停止させることができる。
【００８６】
ただし、実際に自律走行装置１が走行する路面は、アスファルトのような比較的なめらかな抵抗力の少ない舗装した路面もあれば、砂利道のように舗装されていない路面もあるので、同じ減速処理をしても進行する距離は異なる。
また、同じ路面でも、乾燥した状態の路面と、雨などのためにぬれた状態ですべりやすくなった路面では、減速によって進行する距離が異なる場合がある。
したがって、同じ減速処理をしても、路面状態によっては想定された距離以上の距離を進行する場合もあり、障害物に衝突する前に車体が停止するとは限らない。
上記のように、障害物の存在を検出したとき、障害物に衝突する前に車体が停止するように減速処理を実行するが、走行している路面がすべりやすい路面であったために、障害物に衝突してしまった場合は、上記したように衝突検出時の動作を実行すれば、バンパーや車体の破損を防止できる。
【００８７】
＜実施例３：減速処理＞
なお、走行制御部５２の制動能力は予め設計時にわかっているので、自律走行装置１の車体の重量Ｍと、現在の走行速度Ｖとがわかれば、車体を安全に停止させるまでに実際に走行する最小距離Ｌｂを、所定の演算式により、算出することもできる。この場合、重量Ｍと、走行速度Ｖと、算出された距離Ｌｂとを予め対応づけて、記憶部７０に記憶しておき、このデータを減速処理に利用してもよい。
すなわち、車体の現在の走行速度Ｖと、検出された障害物までの距離Ｌとを取得することによって、上記距離Ｌが、最小距離Ｌｂよりも短くなる前に減速処理を開始するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１  自律走行装置、  ２  監視ユニット、  ３  制御ユニット、  ５  管理サーバ、  ６  ネットワーク、  １０  車体、  １２Ｒ  右側面、  １２Ｌ  左側面、  １３  前面、  １４  後面、  １５  底面、  １６  収容スペース、  １８  カバー、  ２１  前輪、  ２１ａ  車軸、  ２１ｂ  スプロケット、  ２２  後輪、  ２２ａ  車軸、  ２２ｂ  スプロケット、  ２３  ベルト、  ３１  前輪、  ３１ａ  車輪、  ３１ｂ  スプロケット、  ３２  後輪、  ３２ａ  車輪、  ３２ｂ  スプロケット、  ３３  ベルト、  ４０  バッテリ、  ４１Ｒ  電動モータ、  ４１Ｌ  電動モータ、  ４２Ｒ  モータ軸、  ４２Ｌ  モータ軸、  ４３Ｒ  ギアボックス、  ４３Ｌ  ギアボックス、  ４４Ｒ  軸受、  ４４Ｌ  軸受、  ４７  前方バンパー、  ４７ａ  外面基材、  ４７ｂ  弾性部材、  ４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ  取付基材、  ４８  後方バンパー、  ４９  感圧スイッチ、  ５０  制御部、  ５１  距離検出部（ＬＩＤＡＲ）、  ５１ａ  発光部、  ５１ｂ  受光部、  ５１ｃ  走査制御部、  ５１ｄ  レーザー、  ５２  走行制御部、  ５３  車輪、  ５４  通信部、  ５５  カメラ、  ５６  画像認識部、  ５７  衝突検出部、  ５８  位置情報取得部、  ５９  充電池、  ６０  速度検出部、  ６１  制動情報生成部、  ７０  記憶部、  ７１  入力画像データ、  ７２  測定距離情報、  ７３  制動情報、  ７４  障害物情報、  ７５  現在位置情報、  ７６  経路情報、  ７７  送信監視情報、  ９１  通信部、  ９２  監視制御部、  ９３  記憶部、  ９３ａ  受信監視情報、  １００  物体
【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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