JP6953166B2

JP6953166B2 - 電動車両の自動走行制御装置および自動走行制御方法

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Publication number: JP6953166B2
Application number: JP2017078738A
Authority: JP
Inventors: 知基中川; 智大塚
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2021-10-27
Anticipated expiration: 2037-04-12
Also published as: JP2018180870A

Description

本発明は、電動車両の自動走行制御装置および自動走行制御方法に関し、特に、電動車両の狭路に対する自動進入走行を制御する装置および方法に関するものである。

従来、電動車いすの前方に超音波センサを取り付け、前方に存在する障害物を検出して、自動旋回動作により障害物を回避するようにした制御技術が提供されている。超音波センサとは、デバイスより超音波を発信し、障害物からの反射波をデバイスで受信するまでの時間に基づいて、障害物の有無や障害物までの距離を検出するセンサである。

超音波は、トランジューサから一定の広がりを持ってビーム状に発射される。そのビームの形状を超音波センサの指向性という。従来の超音波センサの指向性は、それ程鋭くなく、半値角として２０〜３０度程度の広がりを持つ。そのため、狭路においては、車いすの車幅以上の経路が存在していても、経路の壁が障害物として検出され、自動旋回動作により迂回してしまう。よって、自動運転により狭路に進入することができないという問題があった。

図１５は、上記した従来の問題を説明するための図である。図１５は、電動車いす１００の前方３ヵ所に超音波センサを取り付けた例を示している。１つは車幅方向中央に設置し、２つは車幅方向両端付近に設置し、何れも電動車いす１００の前方に向けて超音波を発信している。また、電動車いす１００の前方には、電動車いす１００の車幅よりやや広い経路幅を有する狭路２００が存在している。この場合、超音波センサの指向性が広いため、両端の超音波センサにより狭路２００の両側の壁が検出される。これにより、狭路２００の壁が１つの障害物であると認識され、それを迂回するような自動旋回動作が行われてしまう結果、狭路２００に進入することができない。

なお、走行方向に障害物があることを検知して走行を停止してしまった場合でも、多くの手間や時間をかけることなく、確実に障害物から離れるように走行させることを可能にした電動車いすが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の電動車いすでは、走行中に障害物検知センサにより障害物を検知した際に、検知された障害物が存在する方向以外の方向への走行が指示された場合は障害物が存在する方向以外の方向に走行することを許可し、障害物が存在する方向への走行が指示された場合には、その方向への走行を禁止する。

特開２００３−３３４２１８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術を用いても、狭路が障害物として検出されると、狭路の方向への進行が禁止されるため、狭路に進入することができない。

本発明は、上述のような問題を解決するために成されたものであり、電動車両の自動走行制御において、狭路に対しても自動進入走行を行うことができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、発信される信号の広がり角が所定値以下の狭指向性を有する距離センサを、電動車両の車幅方向両端付近に設置し、それぞれの距離センサから電動車両の前方に向けて信号を発信する。そして、当該車幅方向両端付近の距離センサによりそれぞれ検出される障害物までの左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、電動車両の左右への旋回動作を制御するようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、指向性の狭い左右の距離センサによって、電動車両の左端付近から前方への延長線上の狭領域にある障害物までの距離（左側の前方距離）と、電動車両の右端付近から前方への延長線上の狭領域にある障害物までの距離（右側の前方距離）とが個別に検出される。このため、電動車両が狭路に向かって進行している際には、左側の前方距離と右側の前方距離との違いから、１つの障害物ではなく狭路に向かって進行中の可能性があると認識することができ、左右への旋回動作により狭路への自動進入走行を行うことができるようになる。

第１の実施形態による電動車いすに対する距離センサの設置例を示す図である。第１の実施形態による自動走行制御装置の機能構成例を示すブロック図である。第１の実施形態による旋回制御部によって左右への旋回動作を行うための条件を説明するための図である。第１の実施形態による停止制御部によって電動車いすを停止させるための条件を説明するための図である。第１の実施形態による自動走行制御装置の動作例を示すフローチャートである。電動車いすが狭路内の右側の側壁に近い位置を走行している場合の問題点を説明するための図である。電動車いすに対する距離センサの他の設置例を示す図である。第１の実施形態による自動走行制御装置の他の機能構成例を示すブロック図である。第２の実施形態による自動走行制御装置の機能構成例を示すブロック図である。第２の実施形態による測距エラー判定部および旋回制御部の動作例を説明するための図である。第２の実施形態による自動走行制御装置の動作例を示すフローチャートである。電動車いすが狭路に対して鋭角度で進入する場合の問題点を説明するための図である。第３の実施形態による自動走行制御装置の機能構成例を示すブロック図である。第３の実施形態による旋回制御部の動作例を説明するための図である。従来の問題を説明するための図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態による電動車いすに対する距離センサの設置例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態では、電動車いす１００の車幅方向両端付近に２つの第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒ（特許請求の範囲の距離センサに相当）を備え、当該第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒからそれぞれ電動車いす１００の前方に向けて信号を発信するようにしている。

第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒは、発信される信号の広がり角が所定値以下の狭指向性を有するセンサである。例えば、レーザレンジファインダを第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒとして用いることが可能である。電動車いす１００の左端付近に設置された第１の距離センサ１０１Ｌは、電動車いす１００の左端付近から前方への延長線上の狭領域にある障害物までの距離（左側の前方距離）を検出する。また、電動車いす１００の右端付近に設置された第１の距離センサ１０１Ｒは、電動車いす１００の右端付近から前方への延長線上の狭領域にある障害物までの距離（右側の前方距離）を検出する。

また、第１の実施形態では、電動車いす１００の車幅方向中央付近に第２の距離センサ１０２Ｃを更に備え、第２の距離センサ１０２Ｃから電動車いす１００の前方に向けて信号を発信するようにしている。第２の距離センサ１０２Ｃは、電動車いす１００の車体幅内に存在する障害物を検出するためのものであり、例えば、超音波センサを用いることが可能である。

図２は、電動車いす１００に搭載される第１の実施形態による自動走行制御装置の機能構成例を示すブロック図である。第１の実施形態による自動走行制御装置は、電動車いす１００の自動走行制御を行うものであって、その機能構成として、第１の距離検出部１１（特許請求の範囲の距離検出部に相当）、第２の距離検出部１２、旋回制御部１３、閾値変更部１４、停止制御部１５および直進制御部１６を備えて構成されている。

上記各機能ブロック１１〜１６は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記各機能ブロック１１〜１６は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。

第１の距離検出部１１は、車幅方向両端付近に設置された第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒによりそれぞれ障害物までの距離を検出する。すなわち、第１の距離検出部１１は、左側に設置された第１の距離センサ１０１Ｌからの出力値に基づいて、電動車いす１００の前方にある障害物までの左側の前方距離を検出する。また、第１の距離検出部１１は、右側に設置された第１の距離センサ１０１Ｒからの出力値に基づいて、障害物までの右側の前方距離を検出する。

第２の距離検出部１２は、車幅方向中央付近に設置された第２の距離センサ１０２Ｃにより障害物までの距離を検出する。すなわち、第２の距離検出部１２は、中央に設置された第２の距離センサ１０２Ｃからの出力値に基づいて、電動車いす１００の前方にある障害物までの中央の前方距離を検出する。

旋回制御部１３は、第１の距離検出部１１により検出される左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、電動車いす１００の左右への旋回動作を制御する。具体的には、旋回制御部１３は、第１の距離検出部１１により検出される左側の前方距離または右側の前方距離が第１の閾値未満であり、かつ、左側の前方距離と右側の前方距離との差が第２の閾値以上である場合に、電動車いす１００を左または右へ旋回させるように制御する。

なお、旋回制御部１３は、上記の旋回動作条件を満たした場合、電動車いす１００を所定角度だけ旋回させるものとする。旋回制御部１３は、１回の旋回動作後に再び旋回動作条件を満たすか否かを判定し、旋回動作条件を満たした場合、電動車いす１００を再び所定角度だけ旋回させる。旋回制御部１３は、旋回動作条件を満たさなくなるまでこの動作を繰り返し実行する。

図３は、旋回制御部１３によって左右への旋回動作を行うための条件を説明するための図である。図３は、電動車いす１００の自動走行を開始した後、直進走行によって狭路２００（例えば、扉の空いたエレベータ）に対してある程度近づいたときの状態を示している。

図３（ａ）のように、第１の距離検出部１１により検出される左側の前方距離ｒ_Ｌが第１の閾値（例えば、５０ｃｍ）未満で、かつ、左側の前方距離ｒ_Ｌと右側の前方距離ｒ_Ｒとの差が第２の閾値（例えば、１０ｃｍ）以上である場合、旋回制御部１３は電動車いす１００を右方向へ旋回させる。なお、電動車いす１００を右方向へ旋回させるための条件として、左側の前方距離ｒ_Ｌが右側の前方距離ｒ_Ｒよりも短いことを更に追加してもよい。

また、図３（ｂ）のように、第１の距離検出部１１により検出される右側の前方距離ｒ_Ｒが第１の閾値未満で、かつ、左側の前方距離ｒ_Ｌと右側の前方距離ｒ_Ｒとの差が第２の閾値以上である場合、旋回制御部１３は電動車いす１００を左方向へ旋回させる。なお、電動車いす１００を左方向へ旋回させるための条件として、右側の前方距離ｒ_Ｒが左側の前方距離ｒ_Ｌよりも短いことを更に追加してもよい。

なお、電動車いす１００が狭路２００内を走行している場合は、左右への旋回動作をより細かく制御するのが好ましい。そこで、閾値変更部１４は、第１の距離検出部１１により検出される左側の前方距離ｒ_Ｌおよび右側の前方距離ｒ_Ｒが何れも第３の閾値（例えば、５０ｃｍ）未満か否かを判定し、何れも第３の閾値未満の場合に、電動車いす１００が狭路２００内にいると判断し、第１の閾値をより小さい値に変更する。例えば、第１の閾値を５０ｃｍから１０ｃｍに変更する。

停止制御部１５は、少なくとも第２の距離検出部１２により検出される中央の前方距離に基づいて、電動車いす１００の停止動作を制御する。例えば、停止制御部１５は、第２の距離検出部１２により検出される中央の前方距離が１０ｃｍ未満である場合に、電動車いす１００を停止させる。

図４は、停止制御部１５によって電動車いす１００を停止させるための条件を説明するための図である。図４は、電動車いす１００が狭路２００（例えば、扉の空いたエレベータ）内に入って自動走行をした結果、前方の壁面に近づいたときの状態を示している。図４のように、停止制御部１５は、第２の距離検出部１２により検出される中央の前方距離ｒ_Ｃが１０ｃｍ未満である場合に、電動車いす１００を停止させる。

なお、停止制御部１５は、第２の距離検出部１２により検出される中央の前方距離ｒ_Ｃに加え、第１の距離検出部１１により検出される左側の前方距離ｒ_Ｌおよび右側の前方距離ｒ_Ｒに基づいて、電動車いす１００の停止動作を制御するようにしてもよい。例えば、停止制御部１５は、第１の距離検出部１１および第２の距離検出部１２により検出される３つの前方距離ｒ_Ｌ，ｒ_Ｒ，ｒ_Ｃのうち２つ以上が２０ｃｍ未満であるか、何れか１つが１０ｃｍ未満である場合に、電動車いす１００を停止させる。

直進制御部１５は、旋回制御部１３による左右への旋回動作条件および停止制御部１５による停止条件を何れも満たさない場合に、電動車いす１００を直進走行させるように制御する。

図５は、上記のように構成した第１の実施形態による自動走行制御装置の動作例を示すフローチャートである。なお、図５に示すフローチャートは、自動走行制御装置による自動走行開始ボタン（図示せず）をユーザが押下することにより、自動走行制御の開始を指示したときに開始する。

まず、直進制御部１５は、電動車いす１００を直進走行させるように制御する（ステップＳ１）。次に、第１の距離検出部１１は、第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒからの出力値により左右の前方距離ｒ_Ｌ，ｒ_Ｒを検出する（ステップＳ２）。ここで、旋回制御部１３は、第１の距離検出部１１により検出された左側の前方距離ｒ_Ｌが第１の閾値（例えば、５０ｃｍ）未満か否かを判定する（ステップＳ３）。

左側の前方距離ｒ_Ｌが第１の閾値未満である場合、旋回制御部１３は、左側の前方距離ｒ_Ｌと右側の前方距離ｒ_Ｒとの差が第２の閾値（例えば、１０ｃｍ）以上であるか否かを更に判定する（ステップＳ４）。ここで、左側の前方距離ｒ_Ｌと右側の前方距離ｒ_Ｒとの差が第２の閾値以上でない場合、処理はステップＳ１３へ進む。一方、左側の前方距離ｒ_Ｌと右側の前方距離ｒ_Ｒとの差が第２の閾値以上である場合、旋回制御部１３は、左側の前方距離ｒ_Ｌが右側の前方距離ｒ_Ｒよりも短いか否かを更に判定する（ステップＳ５）。

ここで、左側の前方距離ｒ_Ｌが右側の前方距離ｒ_Ｒよりも短くない場合、処理はステップＳ１３へ進む。一方、左側の前方距離ｒ_Ｌが右側の前方距離ｒ_Ｒよりも短い場合、旋回制御部１３は、電動車いす１００の直進走行を停止して、電動車いす１００をその場で右方向へ所定角度だけ旋回させる（ステップＳ６）。その後、第１の距離検出部１１により左右の前方距離ｒ_Ｌ，ｒ_Ｒを検出した後（ステップＳ７）、処理はステップＳ３に戻る。これにより、ステップＳ３〜Ｓ５の右旋回条件を満たさなくなるまで、ステップＳ６で右旋回動作を継続する。

上記ステップＳ３において、左側の前方距離ｒ_Ｌが第１の閾値未満ではないと判定された場合、旋回制御部１３は、第１の距離検出部１１により検出された右側の前方距離ｒ_Ｒが第１の閾値未満かを判定する（ステップＳ８）。ここで、右側の前方距離ｒ_Ｒが第１の閾値未満でない場合、処理はステップＳ１３へ進む。一方、右側の前方距離ｒ_Ｒが第１の閾値未満である場合、旋回制御部１３は、左側の前方距離ｒ_Ｌと右側の前方距離ｒ_Ｒとの差が第２の閾値以上であるか否かを更に判定する（ステップＳ９）。

ここで、左側の前方距離ｒ_Ｌと右側の前方距離ｒ_Ｒとの差が第２の閾値以上でない場合、処理はステップＳ１３へ進む。一方、左側の前方距離ｒ_Ｌと右側の前方距離ｒ_Ｒとの差が第２の閾値以上である場合、旋回制御部１３は、右側の前方距離ｒ_Ｒが左側の前方距離ｒ_Ｌよりも短いか否かを更に判定する（ステップＳ１０）。そして、右側の前方距離ｒ_Ｒが左側の前方距離ｒ_Ｌよりも短くない場合、処理はステップＳ１３へ進む。

一方、右側の前方距離ｒ_Ｒが左側の前方距離ｒ_Ｌよりも短い場合、旋回制御部１３は、電動車いす１００の直進走行を停止して、電動車いす１００をその場で左方向へ所定角度だけ旋回させる（ステップＳ１１）。その後、第１の距離検出部１１により左右の前方距離ｒ_Ｌ，ｒ_Ｒを検出した後（ステップＳ１２）、処理はステップＳ８に戻る。これにより、ステップＳ８〜Ｓ１０の左旋回条件を満たさなくなるまで、ステップＳ１１で左旋回動作を継続する。

ステップＳ３〜Ｓ５の右旋回条件およびステップＳ８〜Ｓ１０の左旋回条件を何れも満たさない場合、閾値変更部１４は、第１の距離検出部１１により検出された左側の前方距離ｒ_Ｌおよび右側の前方距離離ｒ_Ｒが何れも第３の閾値（例えば、５０ｃｍ）未満か否かを判定する（ステップＳ１３）。何れも第３の閾値未満である場合、閾値変更部１４は、第１の閾値を５０ｃｍから１０ｃｍに変更する（ステップＳ１４）。一方、左側の前方距離ｒ_Ｌまたは右側の前方距離離ｒ_Ｒの何れかが第３の閾値以上であれば、ステップＳ１４の閾値変更処理は行わない。

次いで、第２の距離検出部１２は、第２の距離センサ１０２Ｃの出力値により中央の前方距離ｒ_Ｃを検出する（ステップＳ１５）。そして、停止制御部１５は、第２の距離検出部１２により検出された中央の前方距離ｒ_Ｃが１０ｃｍ未満か否かを判定する（ステップＳ１６）。中央の前方距離ｒ_Ｃが１０ｃｍ未満ではない場合、処理はステップＳ１に戻り、電動車いす１００を直進走行させる。一方、中央の前方距離ｒ_Ｃが１０ｃｍ未満である場合、停止制御部１５は電動車いす１００を停止させる（ステップＳ１７）。これにより、図５に示すフローチャートの処理は終了する。

以上詳しく説明したように、第１の実施形態では、発信される信号の広がり角が所定値以下の狭指向性を有する第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒを、電動車いす１００の車幅方向両端付近に設置し、それぞれの距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒから電動車いす１００の前方に向けて信号を発信する。そして、当該第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒによりそれぞれ検出される障害物までの左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、電動車いす１００の左右への旋回動作を制御するようにしている。

このように構成した第１の実施形態によれば、指向性の狭い左右の第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒによって、電動車いす１００の左端付近から前方への延長線上の狭領域にある障害物までの距離（左側の前方距離）と、電動車いす１００の右端付近から前方への延長線上の狭領域にある障害物までの距離（右側の前方距離）とが個別に検出される。このため、電動車いす１００が狭路２００に向かって進行している際には、左側の前方距離と右側の前方距離との違いから、１つの障害物ではなく狭路２００に向かって進行中の可能性があると認識することができ、左右への旋回動作により狭路２００への自動進入走行を行うことができるようになる。

なお、電動車いす１００が狭路２００内にあって、側壁に近い位置を走行している場合、左右への旋回動作条件を満たし、側壁の方向へ旋回するよう制御されてしまうことが考えられる。図６は、電動車いす１００が狭路２００内の右側の側壁に近い位置を走行している状態を示している。この場合、右側の第１の距離センサ１０１Ｒにおいて右側の前方距離を正確に測定することができなくなり、図３（ａ）に示した右方向への旋回動作条件を満たしていると誤判定してしまうことがある。この場合に、電動車いす１００を右方向へ旋回させると、電動車いす１００が右側の側壁に衝突してしまう。

このような不都合を回避するために、以下のように構成してもよい。すなわち、図７に示すように、電動車いす１００の左右側方に第３の距離センサ１０３Ｌ，１０３Ｒを更に備え、電動車いす１００の左右側方に向けて信号を発信するようにする。第３の距離センサ１０３Ｌ，１０３Ｒは、電動車いす１００の左右側方に存在する障害物を検出するためのものであり、例えば、超音波センサを用いることが可能である。なお、第３の距離センサ１０３Ｌ，１０３Ｒとして、第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒと同じセンサを用いてもよい。

また、図８に示すように、自動走行制御装置は、その機能構成として、第３の距離検出部１７を更に備えるとともに、旋回制御部１３に代えて旋回制御部１３Ａを備える。第３の距離検出部１７は、左右側方の第３の距離センサ１０３Ｌ，１０３Ｒにより障害物までの左側方距離および右側方距離をそれぞれ検出する。

旋回制御部１３Ａは、左右への旋回動作条件を満たしている場合でも、第３の距離検出部１７により検出される左側方距離または右側方距離の何れかが第４の閾値（例えば、１０ｃｍ）未満の場合は、左右への旋回動作を行わないように制御する。このようにすれば、狭路２００内において側壁の方向へ電動車いす１００を旋回させてしまう不都合を回避することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。第２の実施形態において、電動車いす１００に対する距離センサの設置のし方は、図１または図７と同様である。第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒとして用いるレーザレンジファインダは、非常に強い光の直進性を利用したセンサである。そのため、測距面が、光沢のあるアルミ素材の壁や鏡などの場合、光線の反射などにより測距できない場合がある。第２の実施形態は、第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒの何れかにおいて測距エラーが生じた場合でも、左右への旋回動作により狭路２００への自動進入走行を行うことができるようにするものである。

図９は、第２の実施形態による自動走行制御装置の機能構成例を示すブロック図である。なお、この図９において、図２に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。第２の実施形態による自動走行制御装置は、測距エラー判定部１８を更に備えるとともに、旋回制御部１３に代えて旋回制御部１３Ｂを備えている。

測距エラー判定部１８は、第１の距離検出部１１により検出される左側の前方距離または右側の前方距離がエラー値を示しているか否かを判定する。エラー値を示している場合とは、第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒからの出力がエラーであるとき、および、第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒからの出力値が仕様外の値であるときの両方を含む。

旋回制御部１３Ｂは、左右への旋回動作の実行中に、左側の前方距離または右側の前方距離の何れか一方がエラー値を示していると測距エラー判定部１８により判定された場合、エラーフラグをＯＮにして、左右への旋回動作条件を満たさず、かつ、エラー値を示していないと測距エラー判定部１８により判定されるようになるまで、旋回動作を継続する。

旋回制御部１３Ｂは、左右への旋回動作を停止したとき、エラーフラグがＯＮになっている場合は、それまでの旋回動作の方向とは逆方向に旋回動作を行う。そして、当該逆方向への旋回動作中に第１の距離検出部１１によりエラー値ではない値として検出される左側の前方距離または右側の前方距離に基づいて、電動車いす１００の旋回動作の停止方向を決定する。

図１０は、測距エラー判定部１８および旋回制御部１３Ｂの動作例を説明するための図である。図１０（ａ）は、ある時点Ｔ０において、左方向への旋回動作条件を満たして左旋回を開始した状態を示している。図１０（ｂ）は、次の時点Ｔ１において、電動車いす１００が図１０（ａ）の状態から所定角度だけ左方向へ旋回した後の状態を示している。

図１０（ｂ）においては、右側の第１の距離センサ１０１Ｒから発信されたレーザ光が、狭路２００内の奥の壁面に設置された鏡に当たり、第１の距離検出部１１により検出される右側の前方距離がエラー値を示している。この場合、旋回制御部１３Ｂは、エラーフラグをＯＮにして、左方向への旋回動作を更に継続する。

図１０（ｃ）は、次の時点Ｔ２において、電動車いす１００が図１０（ｂ）の状態から更に所定角度だけ左方向へ旋回した後の状態を示している。ここでは、左方向への旋回動作条件を満たさないと旋回制御部１３Ｂにより判定され、かつ、右側の前方距離がエラー値を示していないと測距エラー判定部１８により判定されている。この場合、旋回制御部１３Ｂは、左方向への旋回動作を停止する。

左方向への旋回動作を停止した後、旋回制御部１３Ｂは、図１０（ｄ）、（ｅ）に示すように、それまでの旋回方向とは逆の右方向に旋回動作を行う。このとき、旋回制御部１３Ｂは、電動車いす１００が図１０（ａ）、（ｂ）とは異なる方向を向く角度ごとに、電動車いす１００を順次旋回させる。

図１０（ｄ）は、図１０（ｂ）の時点Ｔ１で電動車いす１００が向いていた方向と、図１０（ｃ）の時点Ｔ２で電動車いす１００が向いていた方向との間の方向を向く角度に電動車いす１００を旋回させた状態を示している。この場合、左の前方距離はエラー値を示していない。

図１０（ｅ）は、図１０（ａ）の時点Ｔ０で電動車いす１００が向いていた方向と、図１０（ｂ）の時点Ｔ１で電動車いす１００が向いていた方向との間の方向を向く角度に電動車いす１００を旋回させた状態を示している。この場合も、左の前方距離はエラー値を示していない。

旋回制御部１３Ｂは、図１０（ｄ）、（ｅ）に示す逆方向への旋回動作中に第１の距離検出部１１によりエラー値ではない値として検出される左側の前方距離または右側の前方距離に基づいて、電動車いす１００の旋回動作の停止方向を決定する。例えば、逆方向への旋回動作が右旋回の場合、左側の前方距離が最大となる方向、つまり図１０（ｅ）に示す方向を、旋回動作の停止方向として決定する。これにより、直進制御部１５は、図１０（ｅ）に示す状態から直進走行を行うように制御する。

なお、図１０の例では、旋回制御部１３Ｂは、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す順方向に旋回動作をしていたときの各方向の間で１回ずつ逆方向に旋回動作をしているが、複数回ずつとしてもよい。また、順方向に旋回動作をしていたときの各方向の間を何分割するかを、所定のルールに基づいて決めるようにしてもよい。例えば、図１０（ｃ）において旋回動作を停止した時点において第１の距離検出部１１により検出された左右の前方距離（例えば、左右のうち長い方の前方距離）と、測距エラーを検出した回数（図１０の場合は１回）とに基づいて、テーブル情報から分割数を決定するようにすることが可能である。このテーブル情報は、電動車いす１００の車両特性に応じてあらかじめ設定しておく。

また、ここでは、逆方向への旋回動作中に第１の距離検出部１１によりエラー値ではない値として検出される左側の前方距離または右側の前方距離が最大となる方向を、旋回動作の停止方向として決定することとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、左側の前方距離と右側の前方距離との差が最小となる方向を、旋回動作の停止方向として決定するようにしてもよい。

図１１は、第２の実施形態による自動走行制御装置の動作例を示すフローチャートである。なお、図１１に示すフローチャートにおいて、図５に示したステップ番号と同じステップ番号では同じ処理を実行することを意味している。

まず、直進制御部１５は、電動車いす１００を直進走行させるように制御する（ステップＳ１）。次に、第１の距離検出部１１は、第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒからの出力値により左右の前方距離ｒ_Ｌ，ｒ_Ｒを検出する（ステップＳ２）。ここで、旋回制御部１３Ｂは、エラーフラグがＯＮになっているか否かを判定する（ステップＳ２１）。そして、エラーフラグがＯＮになっていない場合、旋回制御部１３Ｂは、図５のステップＳ３〜Ｓ５に示した右方向への旋回動作条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２２）。

右方向への旋回動作条件を満たす場合、旋回制御部１３Ｂは、電動車いす１００の直進走行を停止して、電動車いす１００をその場で右方向へ所定角度だけ旋回させる（ステップＳ６）。そして、このように所定角度の右旋回が行われた時点で、第１の距離検出部１１は、第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒの出力値により左右の前方距離ｒ_Ｌ，ｒ_Ｒを検出する（ステップＳ７）。

ここで、測距エラー判定部１８は、検出された左側の前方距離ｒ_Ｌまたは右側の前方距離ｒ_Ｒがエラー値を示しているか否かを判定する（ステップＳ２３）。何れかの前方距離がエラー値を示している場合、旋回制御部１３Ｂは、エラーフラグにＯＮにするとともに、測距エラーの発生回数をカウントアップする（ステップＳ２４）。その後、処理はステップＳ６に戻る。一方、ステップＳ２３において、何れの前方距離もエラー値を示していないと判定された場合、処理はステップＳ２１に戻る。

ステップＳ２３で測距エラーがいったん検出され、ステップＳ２４，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ２３のループ処理によって右旋回を継続した後、測距エラーが検出されなくなった場合、エラーフラグはＯＮとなっている。よって、この場合、処理はステップＳ２９にジャンプする。一方、測距エラーが全く発生していない場合は、ステップＳ２３からステップＳ２１に戻ったときに、エラーフラグはＯＮとなっていない。この場合は、右方向への旋回動作条件を満たさなくなるまで、ステップＳ２１、Ｓ２２，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ２３のループ処理によって右旋回が継続される。

ステップＳ２１において、右方向への旋回動作条件を満たさないと判定された場合、旋回制御部１３Ｂは、エラーフラグがＯＮになっているか否かを判定する（ステップＳ２５）。そして、エラーフラグがＯＮになっていない場合、旋回制御部１３Ｂは、図５のステップＳ８〜Ｓ９に示した左方向への旋回動作条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２６）。左方向への旋回動作条件を満たす場合、旋回制御部１３Ｂは、電動車いす１００の直進走行を停止して、電動車いす１００をその場で左方向へ所定角度だけ旋回させる（ステップＳ１１）。そして、このように所定角度の左旋回が行われた時点で、第１の距離検出部１１は、左右の前方距離ｒ_Ｌ，ｒ_Ｒを検出する（ステップＳ１２）。

ここで、測距エラー判定部１８は、検出された左側の前方距離ｒ_Ｌまたは右側の前方距離ｒ_Ｒがエラー値を示しているか否かを判定する（ステップＳ２７）。何れかの前方距離がエラー値を示している場合、旋回制御部１３Ｂは、エラーフラグにＯＮにするとともに、測距エラーの発生回数をカウントアップする（ステップＳ２８）。その後、処理はステップＳ１１に戻る。一方、ステップＳ２７において、何れの前方距離もエラー値を示していないと判定された場合、処理はステップＳ２５に戻る。

ステップＳ２７で測距エラーがいったん検出され、ステップＳ２８，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２７のループ処理によって左旋回を継続した後、測距エラーが検出されなくなった場合、エラーフラグはＯＮとなっている。よって、この場合、処理はステップＳ２９にジャンプする。一方、測距エラーが全く発生していない場合は、ステップＳ２７からステップＳ２５に戻ったときに、エラーフラグはＯＮとなっていない。この場合は、左右方向への旋回動作条件を満たさなくなるまで、ステップＳ２５、Ｓ２６，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２７のループ処理によって右旋回が継続される。

ステップＳ２９において、旋回制御部１３Ｂは、旋回動作を停止した時点において第１の距離検出部１１により検出された左右の前方距離と、測距エラーを検出した回数とに基づいて、順方向に旋回動作をしていたときの各方向の間を何分割するかの分割数をテーブル情報から決定する。

その後、旋回制御部１３Ｂは、エラーフラグをＯＦＦにするとともに、測距エラーの発生回数をゼロにクリアした後（ステップＳ３０）、ステップＳ２９で決定した分割数に応じた角度だけ、電動車いす１００を逆方向に旋回させる（ステップＳ３１）。そして、第１の距離検出部１１は、左右の前方距離ｒ_Ｌ，ｒ_Ｒを検出して記憶する（ステップＳ３２）。

次いで、旋回制御部１３Ｂは、ステップＳ２９で決定した分割数に応じた角度の全てについて旋回動作を行ったか否かを判定する（ステップＳ３３）。分割数に応じた全ての角度に対する旋回動作がまだ終わっていない場合、処理はステップＳ３１に戻る。

一方、分割数に応じた全ての角度に対する旋回動作が終わった場合、旋回制御部１３Ｂは、ステップＳ３２でそれぞれの角度において第１の距離検出部１１によりエラー値ではない値として検出された左側の前方距離または右側の前方距離に基づいて、電動車いす１００の旋回動作の停止方向を決定する（ステップＳ３４）。その後、処理はステップＳ１３に進む。また、ステップＳ２２において右方向への旋回動作条件を満たさず、ステップＳ２６において左方向への旋回動作条件も満たさないと判定された場合も、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３以降の処理は、図５と同様である。

以上詳しく説明したように、第２の実施形態によれば、第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒとしてレーザレンジファインダを用いた場合、測距面における光線の反射などによって第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒの何れかにおいて測距エラーが生じた場合でも、左右への旋回動作により狭路２００への自動進入走行を行うことができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態による自動走行制御装置は、電動車いす１００を直進走行させることを基本とし、直進走行させる条件が成立しなくなれば（旋回動作条件を満たした場合）、旋回動作条件を満たさなくなるまでその場で旋回して走行方向を変更し、その後に直進走行するという動作を繰り返して、狭路２００への自動進入走行を行うものである。これに対し、図１２のように、電動車いす１００が狭路２００に対して鋭角度で進入すると、車両方向の大きな転換が必要となり、乗員への負担（乗り心地、恐怖感など）に繋がる可能性がある。第３の実施形態は、電動車いす１００が狭路２００に対してできるだけ鋭角度で進入しないように制御するものである。

第３の実施形態において、電動車いす１００に対する距離センサの設置のし方は、図１または図７と同様である。図１３は、第３の実施形態による自動走行制御装置の機能構成例を示すブロック図である。なお、この図１３において、図２に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。第３の実施形態による自動走行制御装置は、旋回制御部１３に代えて旋回制御部１３Ｃを備えている。

旋回制御部１３Ｃは、自動走行の開始が指示されたときに、電動車いす１００を左方向および右方向へそれぞれ所定角度ずつ一定の角度まで旋回させ、当該左右への旋回動作中に第１の距離検出部１１により検出される左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、電動車いす１００の直進走行方向を決定する。

図１４は、第３の実施形態による旋回制御部１３Ｃの動作例を説明するための図である。図１４（ａ）は、自動走行の開始が指示されたときの状態を示している。図１４（ｂ）および（ｃ）は、図１４（ａ）の状態から右方向に所定角度ずつ一定の角度（例えば、１５度）まで電動車いす１００を旋回させた状態を示している。第１の距離検出部１１は、図１４（ｂ）および（ｃ）のそれぞれの状態において、左右の前方距離を検出する。

図１４（ｄ）および（ｅ）は、図１４（ａ）の状態から左方向に所定角度ずつ一定の角度（例えば、１５度）まで電動車いす１００を旋回させた状態を示している。第１の距離検出部１１は、図１４（ｄ）および（ｅ）のそれぞれの状態において、左右の前方距離を検出する。

旋回制御部１３Ｃは、図１４（ｂ）〜（ｅ）に示す電動車いす１００の向きの中から、それぞれの向きにおいて第１の距離検出部１１により検出された左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、狭路２００に対する進入角度が最も鈍角となる向きを、電動車いす１００の直進走行方向として決定する。

例えば、旋回制御部１３Ｃは、左側の前方距離および右側の前方距離が最も長くなる向きを、電動車いす１００の直進走行方向として決定する。または、左側の前方距離および右側の前方距離が最も長く、かつ、左側の前方距離と右側の前方距離との差が最も小さくなる向きを、電動車いす１００の直進走行方向として決定するようにしてもよい。図１４の例では、図１４（ｅ）に示す向きが、電動車いす１００の直進走行方向として決定される。

以上詳しく説明したように、第３の実施形態によれば、電動車いす１００の自動走行の開始が指示された時点で、狭路２００に対してできるだけ鈍角で進入するように電動車いす１００の直進走行方向が決定される。これにより、直進走行によって電動車いす１００が狭路２００に近づいたときに、車両方向の大きな転換を行う必要がなくなり、乗員への負担を軽減することができる。

なお、上記第１〜第３の実施形態では、エレベータのように奥が行き止まりになっている狭路２００への自動進入走行を行う場合を例に挙げて説明したが、奥が行き止まりになっていない狭い通路への自動進入走行を行うことが可能であることは言うまでもない。

また、上記第１〜第３の実施形態では、第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒとしてレーザレンジファインダを用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）センサ、ＴＯＦ（Time of Flight）カメラ、ステレオカメラなどを第１の距離センサ１０１Ｌ，１０１Ｒとして用いてもよい。なお、最もコストが安いという点で、レーザレンジファインダを用いるのが好ましい。

また、上記１〜第３の実施形態では、電動車いす１００を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。左右輪を左右独立に制御できる電動車両であれば、何れに対しても上記１〜第３の実施形態を適用することが可能である。

その他、上記第１〜第３の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１１第１の距離検出部
１２第２の距離検出部
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ旋回制御部
１４閾値変更部
１５停止制御部
１６直進制御部
１７第３の距離検出部
１８測距エラー判定部
１００電動車いす
１０１Ｌ，１０１Ｒ第１の距離センサ
１０２Ｃ第２の距離センサ
１０３Ｌ，１０３Ｒ第３の距離センサ
２００狭路

Claims

電動車両の自動走行制御を行う自動走行制御装置であって、
発信される信号の広がりがセンサ幅以下となる狭指向性を有する距離センサを、上記電動車両の車幅方向両端付近に備え、上記距離センサから上記電動車両の前方に向けて上記信号を発信するようにし、
上記車幅方向両端付近の上記距離センサによりそれぞれ障害物までの距離を検出する距離検出部と、
上記距離検出部により検出される左側の前方距離または右側の前方距離が第１の閾値未満であり、かつ、上記左側の前方距離と上記右側の前方距離との差が第２の閾値以上である場合に、上記電動車両を左または右へ旋回させるように制御する旋回制御部と、
上記距離検出部により検出される上記左側の前方距離および上記右側の前方距離が何れも第３の閾値未満か否かを判定し、何れも上記第３の閾値未満である場合に、上記第１の閾値をより小さい値に変更する閾値変更部とを備えたことを特徴とする電動車両の自動走行制御装置。
電動車両の自動走行制御を行う自動走行制御装置であって、
発信される信号の広がりがセンサ幅以下となる狭指向性を有する距離センサを、上記電動車両の車幅方向両端付近に備え、上記距離センサから上記電動車両の前方に向けて上記信号を発信するようにし、
上記電動車両の左右側方に第３の距離センサを備え、上記電動車両の左右側方に向けて信号を発信するようにし、
上記車幅方向両端付近の上記距離センサによりそれぞれ障害物までの距離を検出する距離検出部と、
上記左右側方の上記第３の距離センサにより上記障害物までの左側方距離および右側方距離をそれぞれ検出する第３の距離検出部と、
上記距離検出部により検出される左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の左右への旋回動作を制御する旋回制御部とを備え、
上記旋回制御部は、左右への旋回動作条件を満たしている場合でも、上記第３の距離検出部により検出される上記左側方距離または上記右側方距離の何れかが第４の閾値未満である場合は、上記左右への旋回動作を行わないように制御することを特徴とする電動車両の自動走行制御装置。
電動車両の自動走行制御を行う自動走行制御装置であって、
発信される信号の広がりがセンサ幅以下となる狭指向性を有する距離センサを、上記電動車両の車幅方向両端付近に備え、上記距離センサから上記電動車両の前方に向けて上記信号を発信するようにし、
上記車幅方向両端付近の上記距離センサによりそれぞれ障害物までの距離を検出する距離検出部と、
上記距離検出部により検出される左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の左右への旋回動作を制御する旋回制御部と、
上記距離検出部により検出される上記左側の前方距離または上記右側の前方距離が、上記距離センサからの出力がエラーであるとき、および、上記距離センサからの出力値が仕様外の値であるときの少なくとも一方を示すエラー値を示しているか否かを判定する測距エラー判定部とを備え、
上記左右への旋回動作の実行中に上記左側の前方距離または上記右側の前方距離の何れか一方が上記エラー値を示していると上記測距エラー判定部により判定された場合、上記旋回制御部は、左右への旋回動作条件を満たさず、かつ、上記エラー値を示していないと上記測距エラー判定部により判定されるようになった時点で上記旋回動作を停止した後、逆方向に旋回動作を行い、当該逆方向への旋回動作中に上記距離検出部により上記エラー値ではない値として検出される上記左側の前方距離または上記右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の旋回動作の停止方向を決定することを特徴とする電動車両の自動走行制御装置。
電動車両の自動走行制御を行う自動走行制御装置であって、
発信される信号の広がりがセンサ幅以下となる狭指向性を有する距離センサを、上記電動車両の車幅方向両端付近に備え、上記距離センサから上記電動車両の前方に向けて上記信号を発信するようにし、
上記車幅方向両端付近の上記距離センサによりそれぞれ障害物までの距離を検出する距離検出部と、
上記距離検出部により検出される左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の左右への旋回動作を制御する旋回制御部とを備え、
上記旋回制御部は、自動走行の開始が指示されたときに、上記電動車両を左方向および右方向へそれぞれ所定角度ずつ一定の角度まで旋回させ、当該左右への旋回動作中に上記距離検出部により検出される上記左側の前方距離および上記右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の直進走行方向を決定することを特徴とする電動車両の自動走行制御装置。
上記電動車両の車幅方向中央付近に第２の距離センサを更に備え、上記第２の距離センサから上記電動車両の前方に向けて信号を発信するようにし、
上記第２の距離センサにより上記障害物までの距離を検出する第２の距離検出部と、
少なくとも上記第２の距離検出部により検出される中央の前方距離に基づいて、上記電動車両の停止動作を制御する停止制御部とを更に備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電動車両の自動走行制御装置。
上記停止制御部は、上記第２の距離検出部により検出される上記中央の前方距離に加え、上記距離検出部により検出される上記左側の前方距離および上記右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の停止動作を制御することを特徴とする請求項５に記載の電動車両の自動走行制御装置。
発信される信号の広がりがセンサ幅以下となる狭指向性を有する距離センサを車幅方向両端付近に備えた電動車両の自動走行制御を行う自動走行制御方法であって、
上記車幅方向両端付近の上記距離センサから上記電動車両の前方に向けて上記信号を発信することにより、上記電動車両に搭載された自動制御装置の距離検出部が、前方の障害物までの距離を検出する第１のステップと、
上記自動制御装置の旋回制御部が、上記距離検出部により検出される左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の左右への旋回動作を制御する第２のステップと、
上記第２のステップにおいて左右への旋回動作条件を満たして当該左右への旋回動作の実行中に、上記自動制御装置の測距エラー判定部が、上記距離検出部により検出される上記左側の前方距離または上記右側の前方距離が、上記距離センサからの出力がエラーであるとき、および、上記距離センサからの出力値が仕様外の値であるときの少なくとも一方を示すエラー値を示しているか否かを判定する第３のステップと、
上記左右への旋回動作の実行中に上記左側の前方距離または上記右側の前方距離の何れか一方が上記エラー値を示していると上記測距エラー判定部により判定された場合、上記旋回制御部が、左右への旋回動作条件を満たさず、かつ、上記エラー値を示していないと上記測距エラー判定部により判定されるようになった時点で上記旋回動作を停止した後、逆方向に旋回動作を行い、当該逆方向への旋回動作中に上記距離検出部により上記エラー値ではない値として検出される上記左側の前方距離または上記右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の旋回動作の停止方向を決定する第４のステップとを有することを特徴とする電動車両の自動走行制御方法。
発信される信号の広がりがセンサ幅以下となる狭指向性を有する距離センサを車幅方向両端付近に備えた電動車両の自動走行制御を行う自動走行制御方法であって、
自動走行の開始が指示されたときに、上記電動車両に搭載された自動制御装置の旋回制御部が、上記電動車両を左方向および右方向へそれぞれ所定角度ずつ一定の角度まで旋回させ、当該左方向および右方向への旋回動作中に、上記車幅方向両端付近の上記距離センサから上記電動車両の前方に向けて上記信号を発信することによって上記自動制御装置の距離検出部により検出される左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の直進走行方向を決定する第１のステップと、
上記電動車両の直進走行を開始した後、上記車幅方向両端付近の上記距離センサから上記電動車両の前方に向けて上記信号を発信することにより、上記距離検出部が、前方の障害物までの距離を検出する第２のステップと、
上記旋回制御部が、上記距離検出部により検出される左側の前方距離および右側の前方距離に基づいて、上記電動車両の左右への旋回動作を制御する第３のステップとを有することを特徴とする電動車両の自動走行制御方法。