半自律型無人車両の遠隔操縦システム
【課題】簡単な操作によって高速走行を行うことができるとともに、走行の可否判別できない領域と識別されたときにも必要に応じて進入走行することができるようにする。
【解決手段】半自律型無人車両Ｂにおいては、走行可否識別不能領域ａ２への進入の許可情報を受信したときには、走行可能領域ａ１及び進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２内における走行経路を生成して走行するとともに、走行可否識別不能領域ａ２を含む走行領域の画像を遠隔操縦装置に向けて送信する。一方、遠隔操縦装置では、走行可否識別不能領域ａ２を含む走行領域の画像を表示部に表示するとともに、走行可否識別不能領域ａ２への進入が許可されたか否かを判定し、走行可否識別不能領域ａ２への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域ａ２への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する。
【解決手段】半自律型無人車両Ｂにおいては、走行可否識別不能領域ａ２への進入の許可情報を受信したときには、走行可能領域ａ１及び進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２内における走行経路を生成して走行するとともに、走行可否識別不能領域ａ２を含む走行領域の画像を遠隔操縦装置に向けて送信する。一方、遠隔操縦装置では、走行可否識別不能領域ａ２を含む走行領域の画像を表示部に表示するとともに、走行可否識別不能領域ａ２への進入が許可されたか否かを判定し、走行可否識別不能領域ａ２への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域ａ２への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操縦装置と、測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置によって遠隔操縦される半自律型無人車両とを有する半自律型無人車両の遠隔操縦システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の半自律型無人車両の遠隔操縦システムとして、無人車両とした名称において特許文献１に記載された構成のものがある。
特許文献１に記載された無人車両は、予め与えられた節点を結んだ走行経路に従って自律走行する手段と、操舵角及び車速を遠隔操作する手段とを併せ持ち、自律走行モードと遠隔操縦モードとを切替可能な無人車両において、前記走行経路上の障害物を検出する手段と、検出した前記障害物を回避する複数の回避経路を生成する手段と、前記複数の回避経路と車両本体の状態とを遠隔操縦システムに提示する手段と、これらの回避経路の何れか一つを当該遠隔操縦システムで選択する手段と、前記自律走行モードで前記走行経路上に障害物を検出した場合に、前記車両本体を停止し、前記複数の回避経路を前記遠隔操縦システムに提示して当該複数の回避経路の何れか一つを選択して前記自律走行モードで前記障害物を回避するか或いは遠隔操縦モードに切り替えて操縦者の操作により回避を実行するかを選択する手段とを備えた構成のものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７‐３１０６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、無人車両を自律移動させるものではあるが、走行方向の前方に障害物を検出した場合、その障害物を回避するための複数の回避経路を生成し、その後、走行を一旦停止して、生成した複数の複数の回避経路のいずれかを操作者に提示して選択させるようにしている。
【０００５】
また、障害物を検出した場合のみならず、走行領域の環境をセンジングできないときにも、走行可否の判断を行うことができず、従って、危険を回避するための減速や停止を繰り返さざるを得ず、高速走行を行うことができないばかりか、その回避操作が煩雑であるという欠点がある。
【０００６】
さらに、走行可否の判別ができない走行可否識別不能領域であっても、遠隔操縦システムに設けられているディスプレイに提示された当該走行可否識別不能領域を見れば、走行可能であると操作者が判断できたとしても、その走行可否識別不能領域への進入走行を行うことができないという問題もある。
【０００７】
そこで本発明は、簡単な操作によって高速走行を行うことができるとともに、走行の可否判別できない領域と識別されたときにも、必要に応じて進入走行することができる半自律型無人車両の遠隔操縦システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、走行領域内の測距データを取得するための測距部、その走行領域の画像を取得するための撮像部及び走行するための走行機構を有し、取得した測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置よって遠隔操縦を行う半自律型無人車両と、上記撮像部によって撮像した走行領域の画像を表示する表示部、及びその表示部に表示された走行領域の画像に基づいて半自律型無人車両を遠隔操縦するための遠隔操縦装置とを、電気通信回線を通じて接続可能な半自律型無人車両の遠隔操縦システムにおいて、走行領域内の走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定する許可情報受信判定手段と、当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成する走行経路生成手段と、生成した走行経路に従い、走行機構を介して半自律型無人車両を走行させる走行手段と、判別した走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を表示部に表示する画像表示手段と、走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定する進入許否判定手段と、走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する許可情報送出手段とを遠隔操縦装置に設けたことを特徴としている。
【０００９】
上記の半自律型無人車両側においては、走行領域内の走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定し、当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成するとともに、生成した走行経路に従い走行機構を介して走行し、判別した走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を遠隔操縦装置に向けて送信する。
【００１０】
一方、遠隔操縦装置側では、走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を表示部に表示する。また、走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定し、走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡単な操作によって高速走行を行うことができるとともに、走行できるか否かを判別できないと識別された領域であっても、必要に応じて進入走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る半自律型無人車両の遠隔操縦システムの全体構成を示す説明図である。
【図２】同上の半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす半自律型無人車両の構成を概略的に示す説明図である。
【図３】同上の半自律型無人車両に設けた制御回路のブロック図である。
【図４】同上の半自律型無人車両に設けた車両制御用コンピュータが有する機能を示すブロック図である。
【図５】表示部に表示される走行可能領域、走行可否識別不能領域及び走行不可能領域の画像を示す説明図である。
【図６】走行可能領域内のみと、走行可能領域内及び走行可否識別不能領域内で走行経路を生成したときの走行速度を比較した説明図である。
【図７】走行速度の上限を決めるときの概念図である。
【図８】同上の半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす半自律型無人車両の制御フローチャートである。
【図９】同上の半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす遠隔操縦装置に設けた制御回路のブロック図である。
【図１０】同上の半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす遠隔操縦装置による遠隔操縦を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る半自律型無人車両の遠隔操縦システムの全体構成を示す説明図、図２は、その半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす半自律型無人車両の構成を概略的に示す説明図である。また、図３は、その半自律型無人車両に設けた制御回路のブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る半自律型無人車両の遠隔操縦システムＡ１は、半自律型無人車両Ｂと、遠隔操縦装置Ｃとを電気通信回線を通じて接続可能に構成されている。
【００１５】
半自律型無人車両Ｂは、一般の乗用車両のハンドル／アクセル／ブレーキを、図２，３に示す車両制御用，走行用コンピュータ１０，３０によって操縦できるように、各種のアクチュエータを付加した構成のものであり、その詳細は次のとおりである。
【００１６】
すなわち、半自律型無人車両Ｂは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路（いずれも図示しない）等からなる車両制御用コンピュータ１０と、同じく走行用コンピュータ３０とによって制御されるようになっている。
【００１７】
車両制御用コンピュータ１０と、走行用コンピュータ３０とは、イーサネット（登録商標）１１を介して互いに接続されている。
接続方式には、イーサネット（登録商標）以外にもＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内ネットワークを用いることができる。
【００１８】
走行用コンピュータ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路（いずれも図示しない）等からなるものであり、これの入力ポートには、走行領域内の測距データを取得するための測距部３３が接続されている。
測距部３３は、走行用カメラ１４，３１と、レーザーセンサ（以下、「ＬＲＦ」という。）３２ａ，３２ｂを有して構成されている（図３参照）。
【００１９】
ＬＲＦ３２ａ，３２ｂは、レーザ光の投光から受光までの時間を計測するタイムオブフライト方式による測距を行うものであり、本実施形態において示すものは、１つのレーザ光源を用い、光軸を光学的又は機械的に掃引することにより、物体の３次元的な形状を取得するスキャンタイプのものである。
本実施形態においては、一方のＬＲＦ３２ａが遠距離用のものであり、他方のＬＲＦ３２ｂが近距離用のものであり、遠近を問わず走行領域をカバーできるようにしている。
【００２０】
走行用カメラ１４，３１は、自律走行を行うときに必要な画像データを取得するためのものであり、走行方向に向け、かつ、車幅方向において左右対称に配列されている。
【００２１】
車両制御用コンピュータ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、インターフェース回路及びメモリ（いずれも図示しない）等からなるものである。
この車両制御用コンピュータ１０の入力ポートには、イーサネット（登録商標）１２を介して無線ＬＡＮ１３と撮像部である遠隔操縦用カメラ１９が、また、ＧＰＳ（Global Positioning System）１５、バーチカルジャイロ１６、車速パルス１７及びオドメトリ１８がそれぞれシリアル回線を介して接続されている。なお、符号２０は、無線ＬＡＮ１３に接続されているアンテナを示している。
なお、無線ＬＡＮ以外にも携帯電話、ＰＨＳ、衛星回線等を用いることができることは勿論である。
【００２２】
また、出力ポートには、モータドライバ２１を介して、ステアリング用アクチュエータ２２、ブレーキ／アクセル用アクチュエータ２３がそれぞれ接続されている。
なお、図１に示す９は走行輪であり、それらの走行輪９とともに、モータドライバ２１、ステアリング用アクチュエータ２２、ブレーキ／アクセル用アクチュエータ２３により走行機構Ｄを構成している。
【００２３】
バーチカルジャイロ１６は、半自律型無人車両Ｂの鉛直面内における傾斜姿勢、従ってまた、上記した走行用カメラ１４，３１、及びＬＲＦ３２ａ，３２ｂの光軸姿勢（向き）情報を取得するものである。
【００２４】
オドメトリ１８は、半自律型無人車両Ｂの走行輪９の各回転量に基づいて、自己の位置情報を取得するためのセンサである。
ＧＰＳ１５は、半自律型無人車両Ｂの測位情報を取得するためのものである。
車速パルス１７は、半自律型無人車両Ｂの走行速度を測定するためのものであり、その走行速度をパルス情報として出力するものである。
【００２５】
車両制御用コンピュータ１０は、イーサネット（登録商標）１１，無線ＬＡＮ１３及びアンテナ２０を通じて、ＧＰＳ１５、バーチカルジャイロ１６で取得した各種の情報を、後述する遠隔操縦装置Ｃに向けて送信する機能の他、その遠隔操縦装置Ｃから送信される操縦情報に基づき、ステアリング用アクチュエータ２２、ブレーキ／アクセル用アクチュエータ２３をモータドライバ２１を介して駆動制御する機能を有している。
すなわち、遠隔操縦装置Ｃから送信される半自律型無人車両Ｂに対する操縦情報に基づいて、ステアリング用アクチュエータ２２及びブレーキ／アクセル用アクチュエータ２３を駆動する機能を有している。
【００２６】
車両制御用コンピュータ１０は、図示しないメモリに記憶されている所要のプログラムの実行により、次の各機能を発揮する。図４は、半自律型無人車両に設けた車両制御用コンピュータが有する機能を示すブロック図、図５は、表示部に表示される走行可能領域、走行可否識別不能領域及び走行不可能領域の画像を示す説明図である。また、図６は、走行可能領域内のみと、走行可能領域内及び走行可否識別不能領域内で走行経路を生成したときの走行速度を比較した説明図、図７は、走行速度の上限を決めるときの概念図である。
【００２７】
（１）半自律走行コマンドが受信されたか否かを判定する機能。この機能を「コマンド判定手段１０ａ」という。
（２）測距部３３により取得した測距データに基づいて、環境地図を作成する機能。この機能を「地図作成手段１０ｂ」という。
本実施形態においては、ＬＲＦ３２ａ，３２ｂにより取得したレーザー光データに基づいて環境地図を作成している。
また、作成した環境地図は、自律走行制御コンピュータ１０内のメモリ（図示しない）に順次記憶されていくようになっている。
【００２８】
（３）半自律型無人車両Ｂの走行状態を取得する機能。これを「走行状態取得手段１０ｃ」という。
本実施形態において示す「走行状態」は、半自律型無人車両Ｂの走行速度、操舵角及び傾き（水平面に対する）である。
これらのデータは、上記した車速パルス１７、オドメトリ１８及びバーチカルジャイロ１６によって取得している。
【００２９】
（４）上記環境地図に基づいて、走行領域内の少なくとも走行可否識別不能領域を判別する機能。この機能を「領域判別手段１０ｄ」という。
本実施形態においては、図５に示すように、半自律型無人車両Ｂの走行が可能な走行可能領域ａ１、当該走行の可否識別が不能な走行可否識別不能領域ａ２及び当該走行が不可能な走行不可能領域ａ３を判別している。
走行可否識別不能領域ａ２の抽出は、ＬＲＦ３２ａ，３２ｂにより取得したレーザー光が反射しないことによる。換言すると、レーザー光データの取得ができない領域のことである。
【００３０】
（５）判別した走行可否識別不能領域ａ３への進入の許可情報を受信したか否かを判定する機能。この機能を「許可情報受信判定手段１０ｅ」という。
（６）当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域ａ１及び進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２内における自律走行のための走行経路を生成する機能。この機能を「走行経路生成手段１０ｆ」という。
また、許可情報を受信していないと判定したときには、走行可能領域ａ１内における自律走行のための走行経路を生成する。
すなわち、「走行経路」は、走行可能領域ａ１内又は走行可能領域ａ１及び進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２内における半自律型無人車両Ｂの走行ルートであり、本実施形態においてはポテンシャル法を用いて生成している。
また、走行可能領域ａ１内又は走行可能領域ａ１及び進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２内の自律移動の妨げとなる障害物を検出したときには、その障害物を回避するための走行経路を作成する。
【００３１】
（７）生成した走行経路に応じて走行速度を増減計画する機能。この機能を「速度計画手段１０ｇ」という。
「走行経路に応じた半自律型無人車両Ｂの走行速度」は、走行可能領域ａ１内において走行経路を生成した場合、図６に（ア）で示す上限速度で制限された走行速度になる。
また、詳細を後述する進入許否スイッチ６５をオン操作したときには、走行可否識別不能領域ａ３への進入が許されるので、（イ）で示すように、その分だけ上限速度が高くなって走行速度を増加させることができる。
【００３２】
詳細に説明すると、図７に示すとおりである。
Ｂｋ（ｖ＋ａδｔ）＜Ｌ
Ｂｋ（）：停止可能距離
（通常を警戒領域／急停止を危険領域）
δｔ：通信・制御等の時間遅れ分
ｖ：走行速度
Ｌ：半自律型無人車両Ｂの走行方向における走行不可能領域ａ１まで、又は進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２までの距離
上記式を満たす「ａ」を警戒/危険加速度と定義
【００３３】
（８）判別された走行可否識別不能領域ａ２を遠隔操縦装置Ｃに向けて送信する機能。この機能を「送信手段１０ｈ」という。
（９）遠隔操縦装置Ｃによる遠隔操縦又は生成した走行経路及び計画速度に従い、走行機構Ｄを介して半自律型無人車両Ｂを走行させる機能。これを「走行手段１０ｉ」という。
「操縦情報」は、少なくとも走行方向、走行速度及び半自律型無人車両Ｂの加減速データを含むものである。
【００３４】
（１０）走行可否識別不能領域ａ２を識別するための識別化処理を行う機能。この機能を「識別化手段１０ｊ」という。
具体的には、少なくとも走行可否識別不能領域ａ２を他の移動領域とは異なる視覚効果処理を行うものであり、走行可否識別不能領域ａ２に色彩を付する等である。これにより、走行可否識別不能領域ａ２を視覚的に強調することができ、識別を容易に行うことができる。
なお、本実施形態においては、走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３をそれぞれ互いに識別できるように色彩を付している。
【００３５】
（１１）撮像部３３により撮像した走行領域の画像に識別化処理した走行可否識別不能領域ａ２の画像を重畳処理する機能。この機能を「重畳処理手段１０ｋ」という。
具体的には、遠隔操縦用カメラ１９によって取得した走行領域の画像に、本実施形態においては、それぞれ識別化処理した走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２、走行不可能領域ａ３及び生成した走行経路等を重畳処理している。
【００３６】
次に、図８を参照して半自律型無人車両の制御フローチャートについて説明する。図８は、半自律型無人車両の制御フローチャートである。
＜半自律型無人車両側の制御フローチャート＞
ステップ１（図中、「Ｓ１」と略記する。以下、同様。）：各部の初期化処理を行ってステップ２に進む。
【００３７】
ステップ２：遠隔操縦装置Ｃから送信された操縦者Ｑによる操縦情報（操縦コマンド）を受信して、ステップ３に進む。
ステップ３：終了コマンドを受信したか否かを判定し、終了コマンドを受信すればステップ００に進んで、そうでなければステップ４に進む。
【００３８】
ステップ４：ＬＲＦ３２ａ，３２ｂによって測距データを取得する。
ステップ５：取得した測距データに基づいて、環境地図を作成する。
ステップ６：半自律型無人車両Ｂの走行状態を取得する。
【００３９】
ステップ７：作成した環境地図に基づいて、走行可能領域、走行可否識別不能領域及び走行不可能領域を判別する。
ステップ８：許可情報を受信したか否かを判定し、その許可情報を受信したと判定されればステップ９に進み、そうでなければステップ１４に進む。
【００４０】
ステップ９：走行可能領域及び走行可否識別不能領域において走行経路を生成する。
ステップ１０：生成した走行経路に応じた走行速度を生成する。
ステップ１１：走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３を識別化処理する。
ステップ１２：識別化した走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３とともに、生成した走行経路を走行領域に重畳処理する。
【００４１】
ステップ１３：重畳処理した画像や走行状態を遠隔操縦装置に向けて送信し、ステップ２に戻る。
ステップ１４：走行可能領域のみにおいて走行経路を生成する。
ステップ１５：終了処理を行う。
【００４２】
次に、遠隔操縦装置について、図９，１０を参照して説明する。図９は、遠隔操縦装置に設けた制御回路のブロック図、図１０は、遠隔操縦装置による遠隔操縦を示すフローチャートである。
本実施形態において示す遠隔操縦装置Ｃは、図１に示すように、装置本体５０上に表示部６０を配設した外観構成になっている。以下、表示部をディスプレイという。
【００４３】
装置本体５０は、基台６２の一端部に操作盤６３が起立して配設されており、その操作盤６３の上部にステアリングホイール５６が、また、その下部にアクセルペダル５７がそれぞれ配設されている。
【００４４】
操作盤６３には、図９に示すように、走行可否識別不能領域ａ３への進入の許否を設定するための進入許否スイッチ６５が配設されている。
操縦者Ｑは、基台６２に配設された椅子６４に腰掛けた状態で、ステアリングホイール５６、アクセルペダル５７及び進入許否スイッチ６５の操作を行えるようにしている。
【００４５】
装置本体５０内には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路（いずれも図示しない）等からなる入力ポートに、無線ＬＡＮ５２、回転角センサ５３、ステアリングホイール５６、アクセルペダル５７、進入許否スイッチ６５、また、出力ポートにステアリング加重機構５４、アクセル加重機構５５、ディスプレイ６０を接続した制御装置５１が配設されている。なお、符号５８で示すものはアンテナである。
【００４６】
ステアリングホイール５６は、半自律型無人車両Ｂの走行方向を操縦するためのものであり、これには、上記ステアリング加重機構５４と回転角センサ５３とが取り付けられている。
本実施形態において示すステアリング加重機構５４は、ステアリング５６の上記した操縦警戒角度範囲において、そのステアリングホイール５６の操縦力を増減加重するものであり、本実施形態においては、図示しないアクチュエータを有する構成になっている。
【００４７】
アクセルペダル５７は、半自律型無人車両Ｂの加減速を操縦するためのものであり、これには、上記したアクセル加重機構５５が取り付けられている。
アクセル加重機構５５は、アクセルペダル５７の操縦力を加重するものであり、図示しない仮想バネの挙動を示すようにしている。
【００４８】
ディスプレイ６０には、上記したカメラ１４，３１によって取得した走行領域の画像に、識別化した走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３等が重畳表示されるようになっている。
【００４９】
制御装置５１は、所要のプログラムの実行により次の各機能を発揮する。
（１２）半自律型無人車両Ｂと遠隔操縦装置Ｃとの間における通信遅延時間を算出する機能。この機能を「遅延時間算出手段５１ａ」という。
本実施形態においては、半自律型無人車両Ｂと遠隔操縦装置Ｃの間において、ｐｉｎｇの要領でデータの往復時間を推定している。
また、半自律型無人車両Ｂと遠隔操縦装置Ｃ双方にＧＰＳを搭載しておき、そのＧＰＳを用いて双方のコンピュータによって精度の高い時刻同期を行い、受信したデータのタイムスタンプに基づいて遅延時間を推定するようにしてもよい。
（１３）半自律型無人車両Ｂから送信された画像をディスプレイ６０に表示する機能。この機能を「画像表示手段５１ｂ」という。
【００５０】
（１４）走行領域の画像を撮像した時刻から所要時間経過後までの半自律型無人車両Ｂの走行予定経路及び算出した推定遅延時間に基づいて、その半自律型無人車両Ｂが遠隔操縦装置Ｃによって遠隔操縦される時刻における車両位置を推定する機能。この機能を「車両位置推定手段５１ｃ」という。
【００５１】
（１５）進入許否スイッチ６５の操作に従って、走行可否識別不能領域ａ２への進入の許否を判定する機能。この機能を「進入許否判定手段５１ｄ」という。
「進入許否スイッチ６５の操作」は、操縦者Ｑがディスプレイ６０に表示されている画像を見て、例えば走行可否識別不能領域ａ３が走行可能であると判断したときに、その進入許否スイッチ６５をオン操作する。これにより、走行可否識別不能領域ａ２への進入ができるようになる。
【００５２】
（１６）ステアリングホイール５６の上記した操縦警戒角度に応じて、ステアリング加重機構５４によってステアリングホイール５６の操縦力を増減加重する機能。この機能を「ステアリング増減加重手段５１ｅ」という。
具体的には、ステアリングホイール５６の操縦角度が大きくなるに従って大きな力が必要となるようにしている。
【００５３】
（１７）アクセルペダル５７の操縦警戒角度に応じて、アクセル加重機構５５によってアクセル５７の操縦力を増減加重する機能。この機能を「アクセル増減加重手段５１ｈ」という。
具体的には、アクセルペダル５７の踏込み角度が大きくなるに従って大きな力が必要となるようにしている。
【００５４】
（１８）ステアリングホイール５６やアクセルペダル５７の操縦情報を生成する機能。この機能を「操縦情報生成手段５１ｆ」という。
（１９）走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する機能。この機能を「許可情報送出手段５１ｇ」という。
なお、遠隔操縦装置Ｃからは、上記許可情報の他、生成した操縦情報等が半自律型無人車両Ｂに向けて送信されるようになっている。
【００５５】
次に、図１０を参照して、遠隔操縦装置による遠隔操縦について説明する。
ステップ１（図中、「Ｓ１」と略記する。以下、同様。）：各部の初期化処理を行ってステップ２に進む。
ステップ２：半自律型無人車両Ｂから送信された画像や車両情報（速度等）及びコマンドを受信して、ステップ３に進む。
ステップ３：通信遅延時間を算出して、ステップ４に進む。
【００５６】
ステップ４：カメラ１４，３１で撮像した画像に、算出した通信遅延時間による半自律型半自律型無人車両Ｂの走行量を補正した上で、カメラ１４，３１で撮像した画像に、識別化した走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３を重畳処理した画像、及び受信した車両情報を重畳表示してステップ５に進む。
【００５７】
ステップ５：ディスプレイ６０に表示されている、識別化した走行可否判別不能領域を含む画像及び受信した車両情報を参照しながら、アクセルペダル５７、ステアリングホイール５６を操縦するとともに、必要に応じて進入許否スイッチ６５を操作する。
【００５８】
ステップ６：進入許否スイッチ６５の操作に従って走行可否識別不能領域ａ２への進入の許否を判定し、進入許否スイッチ６５がオン操作されて走行可否識別不能領域ａ２への進入が許可されていると判定したときにはステップ７に進み、そうでなければステップ２に戻る。
【００５９】
ステップ７：許可情報とともに生成した操縦情報を半自律型無人車両に向けて送信する。
ステップ８：アクセルへダル５７と、ステアリングホイール５６の操縦力を増減加重する。
【００６０】
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・精度を補完する機能を付加する場合、次のようにすることができる。
車速パルスの補完として、車両の速度（積分して）/車両の傾き（重力を検出して）を測定するための加速度センサ、車両の速度を算出するためのタコメータを設けた構成にしてもよい。
・バーチカルジャイロの補完として、車両の傾き（水平面に対する）を検出するための傾斜角センサを配設してもよい。
【００６１】
・上述した実施形態においては、車両制御用コンピュータと、走行用コンピュータの２つのコンピュータにより、半自律型無人車両全体を制御するものを例として説明したが、それら２つのコンピュータに分担させることなく、単一のコンピュータで制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０ｂ 地図作成手段
１０ｄ 領域判別手段
１０ｅ 許可情報受信判定手段
１０ｆ 走行経路生成手段
１０ｇ 速度計画手段
１０ｈ 送信手段
１０ｉ 走行手段
１０ｊ 識別化手段
１０ｋ 重畳処理手段
１４ 撮像部
３３ 測距部
５１ａ 遅延時間算出手段
５１ｂ 画像表示手段
５１ｃ 車両位置推定手段
５１ｄ 進入許否判定手段
５１ｇ 許可情報送出手段
６０ 表示部（ディスプレイ）
６５ 進入許否スイッチ
ａ１ 走行可能領域
ａ２ 走行可否識別不能領域
ａ３ 走行不可能領域
Ａ 半自律型無人車両の遠隔操縦システム
Ｂ 半自律型無人車両
Ｃ 遠隔操縦装置
Ｄ 走行機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操縦装置と、測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置によって遠隔操縦される半自律型無人車両とを有する半自律型無人車両の遠隔操縦システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の半自律型無人車両の遠隔操縦システムとして、無人車両とした名称において特許文献１に記載された構成のものがある。
特許文献１に記載された無人車両は、予め与えられた節点を結んだ走行経路に従って自律走行する手段と、操舵角及び車速を遠隔操作する手段とを併せ持ち、自律走行モードと遠隔操縦モードとを切替可能な無人車両において、前記走行経路上の障害物を検出する手段と、検出した前記障害物を回避する複数の回避経路を生成する手段と、前記複数の回避経路と車両本体の状態とを遠隔操縦システムに提示する手段と、これらの回避経路の何れか一つを当該遠隔操縦システムで選択する手段と、前記自律走行モードで前記走行経路上に障害物を検出した場合に、前記車両本体を停止し、前記複数の回避経路を前記遠隔操縦システムに提示して当該複数の回避経路の何れか一つを選択して前記自律走行モードで前記障害物を回避するか或いは遠隔操縦モードに切り替えて操縦者の操作により回避を実行するかを選択する手段とを備えた構成のものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７‐３１０６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、無人車両を自律移動させるものではあるが、走行方向の前方に障害物を検出した場合、その障害物を回避するための複数の回避経路を生成し、その後、走行を一旦停止して、生成した複数の複数の回避経路のいずれかを操作者に提示して選択させるようにしている。
【０００５】
また、障害物を検出した場合のみならず、走行領域の環境をセンジングできないときにも、走行可否の判断を行うことができず、従って、危険を回避するための減速や停止を繰り返さざるを得ず、高速走行を行うことができないばかりか、その回避操作が煩雑であるという欠点がある。
【０００６】
さらに、走行可否の判別ができない走行可否識別不能領域であっても、遠隔操縦システムに設けられているディスプレイに提示された当該走行可否識別不能領域を見れば、走行可能であると操作者が判断できたとしても、その走行可否識別不能領域への進入走行を行うことができないという問題もある。
【０００７】
そこで本発明は、簡単な操作によって高速走行を行うことができるとともに、走行の可否判別できない領域と識別されたときにも、必要に応じて進入走行することができる半自律型無人車両の遠隔操縦システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、走行領域内の測距データを取得するための測距部、その走行領域の画像を取得するための撮像部及び走行するための走行機構を有し、取得した測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置よって遠隔操縦を行う半自律型無人車両と、上記撮像部によって撮像した走行領域の画像を表示する表示部、及びその表示部に表示された走行領域の画像に基づいて半自律型無人車両を遠隔操縦するための遠隔操縦装置とを、電気通信回線を通じて接続可能な半自律型無人車両の遠隔操縦システムにおいて、走行領域内の走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定する許可情報受信判定手段と、当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成する走行経路生成手段と、生成した走行経路に従い、走行機構を介して半自律型無人車両を走行させる走行手段と、判別した走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を表示部に表示する画像表示手段と、走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定する進入許否判定手段と、走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する許可情報送出手段とを遠隔操縦装置に設けたことを特徴としている。
【０００９】
上記の半自律型無人車両側においては、走行領域内の走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定し、当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成するとともに、生成した走行経路に従い走行機構を介して走行し、判別した走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を遠隔操縦装置に向けて送信する。
【００１０】
一方、遠隔操縦装置側では、走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を表示部に表示する。また、走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定し、走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡単な操作によって高速走行を行うことができるとともに、走行できるか否かを判別できないと識別された領域であっても、必要に応じて進入走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る半自律型無人車両の遠隔操縦システムの全体構成を示す説明図である。
【図２】同上の半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす半自律型無人車両の構成を概略的に示す説明図である。
【図３】同上の半自律型無人車両に設けた制御回路のブロック図である。
【図４】同上の半自律型無人車両に設けた車両制御用コンピュータが有する機能を示すブロック図である。
【図５】表示部に表示される走行可能領域、走行可否識別不能領域及び走行不可能領域の画像を示す説明図である。
【図６】走行可能領域内のみと、走行可能領域内及び走行可否識別不能領域内で走行経路を生成したときの走行速度を比較した説明図である。
【図７】走行速度の上限を決めるときの概念図である。
【図８】同上の半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす半自律型無人車両の制御フローチャートである。
【図９】同上の半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす遠隔操縦装置に設けた制御回路のブロック図である。
【図１０】同上の半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす遠隔操縦装置による遠隔操縦を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る半自律型無人車両の遠隔操縦システムの全体構成を示す説明図、図２は、その半自律型無人車両の遠隔操縦システムの一部をなす半自律型無人車両の構成を概略的に示す説明図である。また、図３は、その半自律型無人車両に設けた制御回路のブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る半自律型無人車両の遠隔操縦システムＡ１は、半自律型無人車両Ｂと、遠隔操縦装置Ｃとを電気通信回線を通じて接続可能に構成されている。
【００１５】
半自律型無人車両Ｂは、一般の乗用車両のハンドル／アクセル／ブレーキを、図２，３に示す車両制御用，走行用コンピュータ１０，３０によって操縦できるように、各種のアクチュエータを付加した構成のものであり、その詳細は次のとおりである。
【００１６】
すなわち、半自律型無人車両Ｂは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路（いずれも図示しない）等からなる車両制御用コンピュータ１０と、同じく走行用コンピュータ３０とによって制御されるようになっている。
【００１７】
車両制御用コンピュータ１０と、走行用コンピュータ３０とは、イーサネット（登録商標）１１を介して互いに接続されている。
接続方式には、イーサネット（登録商標）以外にもＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内ネットワークを用いることができる。
【００１８】
走行用コンピュータ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路（いずれも図示しない）等からなるものであり、これの入力ポートには、走行領域内の測距データを取得するための測距部３３が接続されている。
測距部３３は、走行用カメラ１４，３１と、レーザーセンサ（以下、「ＬＲＦ」という。）３２ａ，３２ｂを有して構成されている（図３参照）。
【００１９】
ＬＲＦ３２ａ，３２ｂは、レーザ光の投光から受光までの時間を計測するタイムオブフライト方式による測距を行うものであり、本実施形態において示すものは、１つのレーザ光源を用い、光軸を光学的又は機械的に掃引することにより、物体の３次元的な形状を取得するスキャンタイプのものである。
本実施形態においては、一方のＬＲＦ３２ａが遠距離用のものであり、他方のＬＲＦ３２ｂが近距離用のものであり、遠近を問わず走行領域をカバーできるようにしている。
【００２０】
走行用カメラ１４，３１は、自律走行を行うときに必要な画像データを取得するためのものであり、走行方向に向け、かつ、車幅方向において左右対称に配列されている。
【００２１】
車両制御用コンピュータ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、インターフェース回路及びメモリ（いずれも図示しない）等からなるものである。
この車両制御用コンピュータ１０の入力ポートには、イーサネット（登録商標）１２を介して無線ＬＡＮ１３と撮像部である遠隔操縦用カメラ１９が、また、ＧＰＳ（Global Positioning System）１５、バーチカルジャイロ１６、車速パルス１７及びオドメトリ１８がそれぞれシリアル回線を介して接続されている。なお、符号２０は、無線ＬＡＮ１３に接続されているアンテナを示している。
なお、無線ＬＡＮ以外にも携帯電話、ＰＨＳ、衛星回線等を用いることができることは勿論である。
【００２２】
また、出力ポートには、モータドライバ２１を介して、ステアリング用アクチュエータ２２、ブレーキ／アクセル用アクチュエータ２３がそれぞれ接続されている。
なお、図１に示す９は走行輪であり、それらの走行輪９とともに、モータドライバ２１、ステアリング用アクチュエータ２２、ブレーキ／アクセル用アクチュエータ２３により走行機構Ｄを構成している。
【００２３】
バーチカルジャイロ１６は、半自律型無人車両Ｂの鉛直面内における傾斜姿勢、従ってまた、上記した走行用カメラ１４，３１、及びＬＲＦ３２ａ，３２ｂの光軸姿勢（向き）情報を取得するものである。
【００２４】
オドメトリ１８は、半自律型無人車両Ｂの走行輪９の各回転量に基づいて、自己の位置情報を取得するためのセンサである。
ＧＰＳ１５は、半自律型無人車両Ｂの測位情報を取得するためのものである。
車速パルス１７は、半自律型無人車両Ｂの走行速度を測定するためのものであり、その走行速度をパルス情報として出力するものである。
【００２５】
車両制御用コンピュータ１０は、イーサネット（登録商標）１１，無線ＬＡＮ１３及びアンテナ２０を通じて、ＧＰＳ１５、バーチカルジャイロ１６で取得した各種の情報を、後述する遠隔操縦装置Ｃに向けて送信する機能の他、その遠隔操縦装置Ｃから送信される操縦情報に基づき、ステアリング用アクチュエータ２２、ブレーキ／アクセル用アクチュエータ２３をモータドライバ２１を介して駆動制御する機能を有している。
すなわち、遠隔操縦装置Ｃから送信される半自律型無人車両Ｂに対する操縦情報に基づいて、ステアリング用アクチュエータ２２及びブレーキ／アクセル用アクチュエータ２３を駆動する機能を有している。
【００２６】
車両制御用コンピュータ１０は、図示しないメモリに記憶されている所要のプログラムの実行により、次の各機能を発揮する。図４は、半自律型無人車両に設けた車両制御用コンピュータが有する機能を示すブロック図、図５は、表示部に表示される走行可能領域、走行可否識別不能領域及び走行不可能領域の画像を示す説明図である。また、図６は、走行可能領域内のみと、走行可能領域内及び走行可否識別不能領域内で走行経路を生成したときの走行速度を比較した説明図、図７は、走行速度の上限を決めるときの概念図である。
【００２７】
（１）半自律走行コマンドが受信されたか否かを判定する機能。この機能を「コマンド判定手段１０ａ」という。
（２）測距部３３により取得した測距データに基づいて、環境地図を作成する機能。この機能を「地図作成手段１０ｂ」という。
本実施形態においては、ＬＲＦ３２ａ，３２ｂにより取得したレーザー光データに基づいて環境地図を作成している。
また、作成した環境地図は、自律走行制御コンピュータ１０内のメモリ（図示しない）に順次記憶されていくようになっている。
【００２８】
（３）半自律型無人車両Ｂの走行状態を取得する機能。これを「走行状態取得手段１０ｃ」という。
本実施形態において示す「走行状態」は、半自律型無人車両Ｂの走行速度、操舵角及び傾き（水平面に対する）である。
これらのデータは、上記した車速パルス１７、オドメトリ１８及びバーチカルジャイロ１６によって取得している。
【００２９】
（４）上記環境地図に基づいて、走行領域内の少なくとも走行可否識別不能領域を判別する機能。この機能を「領域判別手段１０ｄ」という。
本実施形態においては、図５に示すように、半自律型無人車両Ｂの走行が可能な走行可能領域ａ１、当該走行の可否識別が不能な走行可否識別不能領域ａ２及び当該走行が不可能な走行不可能領域ａ３を判別している。
走行可否識別不能領域ａ２の抽出は、ＬＲＦ３２ａ，３２ｂにより取得したレーザー光が反射しないことによる。換言すると、レーザー光データの取得ができない領域のことである。
【００３０】
（５）判別した走行可否識別不能領域ａ３への進入の許可情報を受信したか否かを判定する機能。この機能を「許可情報受信判定手段１０ｅ」という。
（６）当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域ａ１及び進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２内における自律走行のための走行経路を生成する機能。この機能を「走行経路生成手段１０ｆ」という。
また、許可情報を受信していないと判定したときには、走行可能領域ａ１内における自律走行のための走行経路を生成する。
すなわち、「走行経路」は、走行可能領域ａ１内又は走行可能領域ａ１及び進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２内における半自律型無人車両Ｂの走行ルートであり、本実施形態においてはポテンシャル法を用いて生成している。
また、走行可能領域ａ１内又は走行可能領域ａ１及び進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２内の自律移動の妨げとなる障害物を検出したときには、その障害物を回避するための走行経路を作成する。
【００３１】
（７）生成した走行経路に応じて走行速度を増減計画する機能。この機能を「速度計画手段１０ｇ」という。
「走行経路に応じた半自律型無人車両Ｂの走行速度」は、走行可能領域ａ１内において走行経路を生成した場合、図６に（ア）で示す上限速度で制限された走行速度になる。
また、詳細を後述する進入許否スイッチ６５をオン操作したときには、走行可否識別不能領域ａ３への進入が許されるので、（イ）で示すように、その分だけ上限速度が高くなって走行速度を増加させることができる。
【００３２】
詳細に説明すると、図７に示すとおりである。
Ｂｋ（ｖ＋ａδｔ）＜Ｌ
Ｂｋ（）：停止可能距離
（通常を警戒領域／急停止を危険領域）
δｔ：通信・制御等の時間遅れ分
ｖ：走行速度
Ｌ：半自律型無人車両Ｂの走行方向における走行不可能領域ａ１まで、又は進入が許可された走行可否識別不能領域ａ２までの距離
上記式を満たす「ａ」を警戒/危険加速度と定義
【００３３】
（８）判別された走行可否識別不能領域ａ２を遠隔操縦装置Ｃに向けて送信する機能。この機能を「送信手段１０ｈ」という。
（９）遠隔操縦装置Ｃによる遠隔操縦又は生成した走行経路及び計画速度に従い、走行機構Ｄを介して半自律型無人車両Ｂを走行させる機能。これを「走行手段１０ｉ」という。
「操縦情報」は、少なくとも走行方向、走行速度及び半自律型無人車両Ｂの加減速データを含むものである。
【００３４】
（１０）走行可否識別不能領域ａ２を識別するための識別化処理を行う機能。この機能を「識別化手段１０ｊ」という。
具体的には、少なくとも走行可否識別不能領域ａ２を他の移動領域とは異なる視覚効果処理を行うものであり、走行可否識別不能領域ａ２に色彩を付する等である。これにより、走行可否識別不能領域ａ２を視覚的に強調することができ、識別を容易に行うことができる。
なお、本実施形態においては、走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３をそれぞれ互いに識別できるように色彩を付している。
【００３５】
（１１）撮像部３３により撮像した走行領域の画像に識別化処理した走行可否識別不能領域ａ２の画像を重畳処理する機能。この機能を「重畳処理手段１０ｋ」という。
具体的には、遠隔操縦用カメラ１９によって取得した走行領域の画像に、本実施形態においては、それぞれ識別化処理した走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２、走行不可能領域ａ３及び生成した走行経路等を重畳処理している。
【００３６】
次に、図８を参照して半自律型無人車両の制御フローチャートについて説明する。図８は、半自律型無人車両の制御フローチャートである。
＜半自律型無人車両側の制御フローチャート＞
ステップ１（図中、「Ｓ１」と略記する。以下、同様。）：各部の初期化処理を行ってステップ２に進む。
【００３７】
ステップ２：遠隔操縦装置Ｃから送信された操縦者Ｑによる操縦情報（操縦コマンド）を受信して、ステップ３に進む。
ステップ３：終了コマンドを受信したか否かを判定し、終了コマンドを受信すればステップ００に進んで、そうでなければステップ４に進む。
【００３８】
ステップ４：ＬＲＦ３２ａ，３２ｂによって測距データを取得する。
ステップ５：取得した測距データに基づいて、環境地図を作成する。
ステップ６：半自律型無人車両Ｂの走行状態を取得する。
【００３９】
ステップ７：作成した環境地図に基づいて、走行可能領域、走行可否識別不能領域及び走行不可能領域を判別する。
ステップ８：許可情報を受信したか否かを判定し、その許可情報を受信したと判定されればステップ９に進み、そうでなければステップ１４に進む。
【００４０】
ステップ９：走行可能領域及び走行可否識別不能領域において走行経路を生成する。
ステップ１０：生成した走行経路に応じた走行速度を生成する。
ステップ１１：走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３を識別化処理する。
ステップ１２：識別化した走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３とともに、生成した走行経路を走行領域に重畳処理する。
【００４１】
ステップ１３：重畳処理した画像や走行状態を遠隔操縦装置に向けて送信し、ステップ２に戻る。
ステップ１４：走行可能領域のみにおいて走行経路を生成する。
ステップ１５：終了処理を行う。
【００４２】
次に、遠隔操縦装置について、図９，１０を参照して説明する。図９は、遠隔操縦装置に設けた制御回路のブロック図、図１０は、遠隔操縦装置による遠隔操縦を示すフローチャートである。
本実施形態において示す遠隔操縦装置Ｃは、図１に示すように、装置本体５０上に表示部６０を配設した外観構成になっている。以下、表示部をディスプレイという。
【００４３】
装置本体５０は、基台６２の一端部に操作盤６３が起立して配設されており、その操作盤６３の上部にステアリングホイール５６が、また、その下部にアクセルペダル５７がそれぞれ配設されている。
【００４４】
操作盤６３には、図９に示すように、走行可否識別不能領域ａ３への進入の許否を設定するための進入許否スイッチ６５が配設されている。
操縦者Ｑは、基台６２に配設された椅子６４に腰掛けた状態で、ステアリングホイール５６、アクセルペダル５７及び進入許否スイッチ６５の操作を行えるようにしている。
【００４５】
装置本体５０内には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路（いずれも図示しない）等からなる入力ポートに、無線ＬＡＮ５２、回転角センサ５３、ステアリングホイール５６、アクセルペダル５７、進入許否スイッチ６５、また、出力ポートにステアリング加重機構５４、アクセル加重機構５５、ディスプレイ６０を接続した制御装置５１が配設されている。なお、符号５８で示すものはアンテナである。
【００４６】
ステアリングホイール５６は、半自律型無人車両Ｂの走行方向を操縦するためのものであり、これには、上記ステアリング加重機構５４と回転角センサ５３とが取り付けられている。
本実施形態において示すステアリング加重機構５４は、ステアリング５６の上記した操縦警戒角度範囲において、そのステアリングホイール５６の操縦力を増減加重するものであり、本実施形態においては、図示しないアクチュエータを有する構成になっている。
【００４７】
アクセルペダル５７は、半自律型無人車両Ｂの加減速を操縦するためのものであり、これには、上記したアクセル加重機構５５が取り付けられている。
アクセル加重機構５５は、アクセルペダル５７の操縦力を加重するものであり、図示しない仮想バネの挙動を示すようにしている。
【００４８】
ディスプレイ６０には、上記したカメラ１４，３１によって取得した走行領域の画像に、識別化した走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３等が重畳表示されるようになっている。
【００４９】
制御装置５１は、所要のプログラムの実行により次の各機能を発揮する。
（１２）半自律型無人車両Ｂと遠隔操縦装置Ｃとの間における通信遅延時間を算出する機能。この機能を「遅延時間算出手段５１ａ」という。
本実施形態においては、半自律型無人車両Ｂと遠隔操縦装置Ｃの間において、ｐｉｎｇの要領でデータの往復時間を推定している。
また、半自律型無人車両Ｂと遠隔操縦装置Ｃ双方にＧＰＳを搭載しておき、そのＧＰＳを用いて双方のコンピュータによって精度の高い時刻同期を行い、受信したデータのタイムスタンプに基づいて遅延時間を推定するようにしてもよい。
（１３）半自律型無人車両Ｂから送信された画像をディスプレイ６０に表示する機能。この機能を「画像表示手段５１ｂ」という。
【００５０】
（１４）走行領域の画像を撮像した時刻から所要時間経過後までの半自律型無人車両Ｂの走行予定経路及び算出した推定遅延時間に基づいて、その半自律型無人車両Ｂが遠隔操縦装置Ｃによって遠隔操縦される時刻における車両位置を推定する機能。この機能を「車両位置推定手段５１ｃ」という。
【００５１】
（１５）進入許否スイッチ６５の操作に従って、走行可否識別不能領域ａ２への進入の許否を判定する機能。この機能を「進入許否判定手段５１ｄ」という。
「進入許否スイッチ６５の操作」は、操縦者Ｑがディスプレイ６０に表示されている画像を見て、例えば走行可否識別不能領域ａ３が走行可能であると判断したときに、その進入許否スイッチ６５をオン操作する。これにより、走行可否識別不能領域ａ２への進入ができるようになる。
【００５２】
（１６）ステアリングホイール５６の上記した操縦警戒角度に応じて、ステアリング加重機構５４によってステアリングホイール５６の操縦力を増減加重する機能。この機能を「ステアリング増減加重手段５１ｅ」という。
具体的には、ステアリングホイール５６の操縦角度が大きくなるに従って大きな力が必要となるようにしている。
【００５３】
（１７）アクセルペダル５７の操縦警戒角度に応じて、アクセル加重機構５５によってアクセル５７の操縦力を増減加重する機能。この機能を「アクセル増減加重手段５１ｈ」という。
具体的には、アクセルペダル５７の踏込み角度が大きくなるに従って大きな力が必要となるようにしている。
【００５４】
（１８）ステアリングホイール５６やアクセルペダル５７の操縦情報を生成する機能。この機能を「操縦情報生成手段５１ｆ」という。
（１９）走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する機能。この機能を「許可情報送出手段５１ｇ」という。
なお、遠隔操縦装置Ｃからは、上記許可情報の他、生成した操縦情報等が半自律型無人車両Ｂに向けて送信されるようになっている。
【００５５】
次に、図１０を参照して、遠隔操縦装置による遠隔操縦について説明する。
ステップ１（図中、「Ｓ１」と略記する。以下、同様。）：各部の初期化処理を行ってステップ２に進む。
ステップ２：半自律型無人車両Ｂから送信された画像や車両情報（速度等）及びコマンドを受信して、ステップ３に進む。
ステップ３：通信遅延時間を算出して、ステップ４に進む。
【００５６】
ステップ４：カメラ１４，３１で撮像した画像に、算出した通信遅延時間による半自律型半自律型無人車両Ｂの走行量を補正した上で、カメラ１４，３１で撮像した画像に、識別化した走行可能領域ａ１、走行可否識別不能領域ａ２及び走行不可能領域ａ３を重畳処理した画像、及び受信した車両情報を重畳表示してステップ５に進む。
【００５７】
ステップ５：ディスプレイ６０に表示されている、識別化した走行可否判別不能領域を含む画像及び受信した車両情報を参照しながら、アクセルペダル５７、ステアリングホイール５６を操縦するとともに、必要に応じて進入許否スイッチ６５を操作する。
【００５８】
ステップ６：進入許否スイッチ６５の操作に従って走行可否識別不能領域ａ２への進入の許否を判定し、進入許否スイッチ６５がオン操作されて走行可否識別不能領域ａ２への進入が許可されていると判定したときにはステップ７に進み、そうでなければステップ２に戻る。
【００５９】
ステップ７：許可情報とともに生成した操縦情報を半自律型無人車両に向けて送信する。
ステップ８：アクセルへダル５７と、ステアリングホイール５６の操縦力を増減加重する。
【００６０】
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・精度を補完する機能を付加する場合、次のようにすることができる。
車速パルスの補完として、車両の速度（積分して）/車両の傾き（重力を検出して）を測定するための加速度センサ、車両の速度を算出するためのタコメータを設けた構成にしてもよい。
・バーチカルジャイロの補完として、車両の傾き（水平面に対する）を検出するための傾斜角センサを配設してもよい。
【００６１】
・上述した実施形態においては、車両制御用コンピュータと、走行用コンピュータの２つのコンピュータにより、半自律型無人車両全体を制御するものを例として説明したが、それら２つのコンピュータに分担させることなく、単一のコンピュータで制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０ｂ 地図作成手段
１０ｄ 領域判別手段
１０ｅ 許可情報受信判定手段
１０ｆ 走行経路生成手段
１０ｇ 速度計画手段
１０ｈ 送信手段
１０ｉ 走行手段
１０ｊ 識別化手段
１０ｋ 重畳処理手段
１４ 撮像部
３３ 測距部
５１ａ 遅延時間算出手段
５１ｂ 画像表示手段
５１ｃ 車両位置推定手段
５１ｄ 進入許否判定手段
５１ｇ 許可情報送出手段
６０ 表示部（ディスプレイ）
６５ 進入許否スイッチ
ａ１ 走行可能領域
ａ２ 走行可否識別不能領域
ａ３ 走行不可能領域
Ａ 半自律型無人車両の遠隔操縦システム
Ｂ 半自律型無人車両
Ｃ 遠隔操縦装置
Ｄ 走行機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行領域内の測距データを取得するための測距部、その走行領域の画像を取得するための撮像部及び走行するための走行機構を有し、取得した測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置よって遠隔操縦を行う半自律型無人車両と、上記撮像部によって撮像した走行領域の画像を表示する表示部、及びその表示部に表示された走行領域の画像に基づいて半自律型無人車両を遠隔操縦するための遠隔操縦装置とを、電気通信回線を通じて接続可能な半自律型無人車両の遠隔操縦システムにおいて、
走行領域内の走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定する許可情報受信判定手段と、
当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成する走行経路生成手段と、
生成した走行経路に従い、走行機構を介して半自律型無人車両を走行させる走行手段と、
判別した走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、
走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を表示部に表示する画像表示手段と、
走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定する進入許否判定手段と、
走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する許可情報送出手段とを遠隔操縦装置に設けたことを特徴とする半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項２】
走行領域内の測距データを取得するための測距部、その走行領域の画像を取得するための撮像部及び走行するための走行機構を有し、取得した測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置よって遠隔操縦を行う半自律型無人車両と、上記撮像部によって撮像した走行領域の画像を表示する表示部、及びその表示部に表示された走行領域の画像に基づいて半自律型無人車両を遠隔操縦するための遠隔操縦装置とを、電気通信回線を通じて接続可能な半自律型無人車両の遠隔操縦システムにおいて、
走行領域内の少なくとも走行可否識別不能領域を判別する領域判別手段と、
判別した走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定する許可情報受信判定手段と、
当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成する走行経路生成手段と、
判別された走行可否識別不能領域を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、
生成した走行経路に応じて走行速度を増減計画する速度計画手段と、
遠隔操縦装置による遠隔操縦又は生成した走行経路及び計画速度に従い、走行機構を介して半自律型無人車両を走行させる走行手段と、
走行可否識別不能領域を表示部上に視覚的に識別表示するための識別化処理を行う識別化手段と、
上記撮像部により撮像した走行領域の画像に識別化処理した走行可否識別不能領域の画像を重畳処理する重畳処理手段と、
重畳処理された画像を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、
半自律型無人車両から送信された画像を表示部に表示する画像表示手段と、
走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定する進入許否判定手段と、
走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する許可情報送出手段とを遠隔操縦装置に設けたことを特徴とする半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項３】
走行領域内の測距データを取得するための測距部、その走行領域の画像を取得するための撮像部及び走行するための走行機構を有し、取得した測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置よって遠隔操縦を行う半自律型無人車両と、上記撮像部によって撮像した走行領域の画像を表示する表示部、及びその表示部に表示された走行領域の画像に基づいて半自律型無人車両を遠隔操縦するための遠隔操縦装置とを、電気通信回線を通じて接続可能な半自律型無人車両の遠隔操縦システムにおいて、
測距部により取得した測距データに基づいて環境地図を作成する地図作成手段と、
作成した環境地図に基づいて、半自律型無人車両の走行が可能な走行可能領域、当該走行の可否判別が不能な走行可否識別不能領域及び当該走行が不可能な走行不可能領域を判別する領域判別手段と、
判別した走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定する許可情報受信判定手段と、
当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成する走行経路生成手段と、
生成した走行経路に応じて走行速度を増減計画する速度計画手段と、
遠隔操縦装置による遠隔操縦又は生成した走行経路及び計画速度に従い、走行機構を介して半自律型無人車両を走行させる走行手段と、
走行可否識別不能領域を表示部上に視覚的に識別表示するための識別化処理を行う識別化手段と、
上記撮像部により撮像した走行領域の画像に識別化処理した走行可否識別不能領域の画像を重畳処理する重畳処理手段と、
重畳処理された画像を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、
半自律型無人車両から送信された画像を表示部に表示する画像表示手段と、
走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定する進入許否判定手段と、
走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する許可情報送出手段とを遠隔操縦装置に設けたことを特徴とする半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項４】
遠隔操縦装置に、走行可否識別不能領域への進入の許否を設定するための進入許否スイッチが配設されており、
進入許否判定手段は、進入許否スイッチの操作に従って走行可否識別不能領域への進入の許否を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項５】
半自律型無人車両と遠隔操縦装置との間における通信遅延時間を算出する遅延時間算出手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項６】
走行領域の画像を撮像した時刻から所要時間経過後までの半自律型無人車両の走行予定経路及び推定遅延時間に基づいて、その半自律型無人車両が遠隔操縦装置によって遠隔操縦される時刻における車両位置を推定する車両位置推定手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項１】
走行領域内の測距データを取得するための測距部、その走行領域の画像を取得するための撮像部及び走行するための走行機構を有し、取得した測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置よって遠隔操縦を行う半自律型無人車両と、上記撮像部によって撮像した走行領域の画像を表示する表示部、及びその表示部に表示された走行領域の画像に基づいて半自律型無人車両を遠隔操縦するための遠隔操縦装置とを、電気通信回線を通じて接続可能な半自律型無人車両の遠隔操縦システムにおいて、
走行領域内の走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定する許可情報受信判定手段と、
当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成する走行経路生成手段と、
生成した走行経路に従い、走行機構を介して半自律型無人車両を走行させる走行手段と、
判別した走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、
走行可否識別不能領域を含む走行領域の画像を表示部に表示する画像表示手段と、
走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定する進入許否判定手段と、
走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する許可情報送出手段とを遠隔操縦装置に設けたことを特徴とする半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項２】
走行領域内の測距データを取得するための測距部、その走行領域の画像を取得するための撮像部及び走行するための走行機構を有し、取得した測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置よって遠隔操縦を行う半自律型無人車両と、上記撮像部によって撮像した走行領域の画像を表示する表示部、及びその表示部に表示された走行領域の画像に基づいて半自律型無人車両を遠隔操縦するための遠隔操縦装置とを、電気通信回線を通じて接続可能な半自律型無人車両の遠隔操縦システムにおいて、
走行領域内の少なくとも走行可否識別不能領域を判別する領域判別手段と、
判別した走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定する許可情報受信判定手段と、
当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成する走行経路生成手段と、
判別された走行可否識別不能領域を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、
生成した走行経路に応じて走行速度を増減計画する速度計画手段と、
遠隔操縦装置による遠隔操縦又は生成した走行経路及び計画速度に従い、走行機構を介して半自律型無人車両を走行させる走行手段と、
走行可否識別不能領域を表示部上に視覚的に識別表示するための識別化処理を行う識別化手段と、
上記撮像部により撮像した走行領域の画像に識別化処理した走行可否識別不能領域の画像を重畳処理する重畳処理手段と、
重畳処理された画像を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、
半自律型無人車両から送信された画像を表示部に表示する画像表示手段と、
走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定する進入許否判定手段と、
走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する許可情報送出手段とを遠隔操縦装置に設けたことを特徴とする半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項３】
走行領域内の測距データを取得するための測距部、その走行領域の画像を取得するための撮像部及び走行するための走行機構を有し、取得した測距データに基づく自律走行を行うとともに、遠隔操縦装置よって遠隔操縦を行う半自律型無人車両と、上記撮像部によって撮像した走行領域の画像を表示する表示部、及びその表示部に表示された走行領域の画像に基づいて半自律型無人車両を遠隔操縦するための遠隔操縦装置とを、電気通信回線を通じて接続可能な半自律型無人車両の遠隔操縦システムにおいて、
測距部により取得した測距データに基づいて環境地図を作成する地図作成手段と、
作成した環境地図に基づいて、半自律型無人車両の走行が可能な走行可能領域、当該走行の可否判別が不能な走行可否識別不能領域及び当該走行が不可能な走行不可能領域を判別する領域判別手段と、
判別した走行可否識別不能領域への進入の許可情報を受信したか否かを判定する許可情報受信判定手段と、
当該許可情報を受信したと判定したときには、走行可能領域及び進入が許可された走行可否識別不能領域内における自律走行のための走行経路を生成する走行経路生成手段と、
生成した走行経路に応じて走行速度を増減計画する速度計画手段と、
遠隔操縦装置による遠隔操縦又は生成した走行経路及び計画速度に従い、走行機構を介して半自律型無人車両を走行させる走行手段と、
走行可否識別不能領域を表示部上に視覚的に識別表示するための識別化処理を行う識別化手段と、
上記撮像部により撮像した走行領域の画像に識別化処理した走行可否識別不能領域の画像を重畳処理する重畳処理手段と、
重畳処理された画像を遠隔操縦装置に向けて送信する送信手段とを半自律型無人車両に設けたこと、
半自律型無人車両から送信された画像を表示部に表示する画像表示手段と、
走行可否識別不能領域への進入が許可されたか否かを判定する進入許否判定手段と、
走行可否識別不能領域への進入を許可されたと判定したときには、走行可否識別不能領域への進入の許可情報を半自律型無人車両に向けて送出する許可情報送出手段とを遠隔操縦装置に設けたことを特徴とする半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項４】
遠隔操縦装置に、走行可否識別不能領域への進入の許否を設定するための進入許否スイッチが配設されており、
進入許否判定手段は、進入許否スイッチの操作に従って走行可否識別不能領域への進入の許否を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項５】
半自律型無人車両と遠隔操縦装置との間における通信遅延時間を算出する遅延時間算出手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【請求項６】
走行領域の画像を撮像した時刻から所要時間経過後までの半自律型無人車両の走行予定経路及び推定遅延時間に基づいて、その半自律型無人車両が遠隔操縦装置によって遠隔操縦される時刻における車両位置を推定する車両位置推定手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の半自律型無人車両の遠隔操縦システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−４８５６５（Ｐ２０１１−４８５６５Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９５６２５（Ｐ２００９−１９５６２５）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]