JP7368966B2 - 自律制御装置、自律制御方法、自律制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、移動装置を制御するための自律制御装置、自律制御方法及び自律制御プログラムに関する。

従来、トラクターなどの作業機の自動走行において、実際の走行位置と走行予定位置との偏差を解消することによって操舵角を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１９－４１５９３号公報

作業機が自動走行する場合において、例えば、図２９に示すように、予定経路Ａ１は直線の経路であるとする。作業機の実際の進行経路は、地面の凹凸などの影響を受け、進行方向を修正しない場合には予定経路Ａ１と乖離するから、作業機は所定のタイミングで予定経路Ａ１に復帰するように進行方向を修正する。このため、例えば、作業機の実際の経路は、経路Ａ１ａのように、屈折した経路となる。上述の技術のように、航法衛星からの測位用電波を受信して測位を行う場合において、測位結果の出力は、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２・・・というように、所定の時間間隔で実施される。そうすると、測位結果が出力される間においては、進行方向の修正ができない。その結果、実際の進行経路は、例えば、予定経路Ａ１から、所定の幅Ｗ１において乖離する。

本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、予定の進行経路と実際の進行経路との乖離を従来よりも小さくすることができる自律制御装置、自律制御方法及び自律制御プログラムを提供することを目的とする。

第一の発明は、自律移動可能な移動装置を制御するための自律制御装置であって、航法衛星からの測位用電波を使用して現在位置を測位する測位手段と、前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の機首方向の変化を測定する方向変化測定手段と、前記方向変化測定手段によって測定した前記機首方向の変化を減殺するように前記移動装置の前記機首方向を修正する第一修正手段と、前記測位手段による測位結果に基づいて、前記移動装置が予定経路上を予定方向に移動するように調整する復帰手段と、を有する自律制御装置である。

第一の発明の構成によれば、第一修正手段によって、測位結果が出力される間において、機首方向の変化を減殺するように移動装置の機首方向を修正することができる。第一修正手段による機首方向の修正にもかかわらず、移動装置が予定経路上を予定方向に移動していない場合であっても、復帰手段による調整によって、移動装置が予定経路上を予定方向に移動するように調整される。ここで、復帰手段による調整に先立って、第一修正手段によって機首方向が修正されているから、移動装置の予定の進行経路と実際の進行経路との乖離を従来よりも小さくすることができる。

第二の発明は、第一の発明の構成において、前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の進行方向と直交する方向における前記移動装置の移動速度の変化を測定する速度変化測定手段を有し、前記第一修正手段は、前記方向変化測定手段によって測定した前記機首方向の変化、及び、前記速度変化測定手段によって測定した前記移動速度の変化による移動位置の変化を減殺するように、前記移動装置の前記機首方向を修正するように構成されている、自律制御装置である。

第二の発明の構成によれば、速度変化測定手段は、機首方向と直交する方向における移動速度の変化を測定するから、例えば、移動装置が横滑りして、機首方向を維持しつつ平行に移動した場合など、機首方向に変化がない場合であっても、速度変化を測定することができる。そして、第一修正手段は、機首方向の変化を減殺するように機首方向を修正することに加えて、速度変化測定手段によって測定した移動速度の変化による移動位置の変化を減殺するように移動装置の機首方向を修正することができる。すなわち、測位結果が出力される間において、機首方向が変化した場合であっても、機首方向が変化しない場合であっても、予定の進行経路との乖離を修正することができる。

第三の発明は、第一の発明または第二の発明の構成において、前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、地磁気の方向との相対的な関係において前記移動装置の前記機首方向を測定する相対方向測定手段と、前記地磁気の方向との相対的な関係において規定される前記予定方向と、前記相対方向測定手段によって測定した前記機首方向の相違を減殺するように前記移動装置の前記機首方向を修正する第二修正手段と、を有する自律制御装置である。

例えば、移動装置の進行方向が予定方向と乖離している場合であっても、その乖離した状態所定時間継続すると、機首方向の変化としては検知することができない。この点、第三の発明の構成によれば、測位結果が出力される間における所定時間において機首方向の変化がない場合であっても、第二修正手段によって、相対方向測定手段によって測定した機首方向と予定方向との乖離を減殺することができる。これにより、移動装置の移動速度と予定速度との乖離を従来よりも小さくすることができる。

第四の発明は、第三の発明の構成において、前記航法衛星と前記移動装置との相対的な移動によって生じる前記測位用電波のドップラー効果を示すドップラー情報に基づいて、前記移動装置の機首方向を算出する機首方向算出手段と、前記機首方向算出手段によって算出した機首方向と、前記予定方向との乖離を算出する方向乖離算出手段と、前記方向乖離算出手段によって算出した前記乖離を減殺するように前記移動装置の機首方向を修正する第三修正手段と、を有する自律制御装置である。

自律制御装置は、複数の航法衛星からの測位用電波のドップラー情報に基づいて、移動方向、すなわち、機首方向を算出することができる。簡単な例を示すと、一つの航法衛星Ａに対して近づいていることを示すドップラー情報と、別の航法衛星Ｂに対して遠ざかっていることを示すドップラー情報を取得した場合には、移動装置は航法衛星Ａに近づいている。地磁気に基づいて算出する機首方向よりも、ドップラー情報によって算出する機首方向の信頼度が高い場合には、ドップラー情報を利用する機首方向の制御は有効である。また、ドップラー情報は、測位結果よりも早く取得することができるから、測位結果に基づく確実な現在位置に基づく機首方向の制御の間において、機首方向の修正を行うことができる。この点、第四の発明の構成によれば、第三修正手段によって、ドップラー情報に基づいて機首方向を修正することができるから、より精度の高い機首方向の制御を実施できる場合がある。これにより、移動装置の移動速度と予定速度との乖離を従来よりも小さくすることができる。

第五の発明は、第二の発明の構成において、前記速度変化測定手段は、さらに、ドップラー情報の取得間隔よりも短い時間間隔において、前記予定方向における速度の変化を測定するように構成されており、さらに、前記速度変化測定手段によって測定した前記速度の変化を減殺するように前記移動装置の速度を修正する速度修正手段と、前記ドップラー情報に基づいて、前記移動装置の移動速度を算出し、前記移動装置の移動速度が予定速度と一致するように速度を調整する速度復帰手段と、を有する自律制御装置である。

第五の発明の構成によれば、速度修正手段によって、速度変化測定手段によって測定した速度の変化を相殺するように移動装置の移動速度を修正することができる。さらに、速度修正手段による移動速度の修正の結果にもかかわらず、移動装置が予定速度で移動していない場合であっても、速度復帰手段による調整によって、移動装置が予定速度で移動するように調整される。そして、速度変化測定手段は、ドップラー情報の取得間隔よりも短い時間間隔において、速度の変化を測定するから、ドップラー情報を取得する間においても、移動装置の移動速度を制御することができる。すなわち、ドップラー情報に基づく確実な移動速度の制御の間において、移動速度の修正を行うことができる。これにより、移動装置の移動速度と予定速度との乖離を従来よりも小さくすることができる。

第六の発明は、第一の発明乃至第五の発明のいずれかの構成において、前記移動装置が実施する作業を制御する作業制御手段から前記移動装置の移動に関する信号を受信した場合には、前記作業制御手段からの信号を優先する優先手段を有する、自律制御装置である。

移動装置が、例えば、ロータリを装着して耕うんという作業を実施する場合、効果的に作業を実施するために、作業制御用のソフトウェアによって、田畑の状況等に応じて、機首方向や移動速度を制御する場合がある。この点、第六の発明の構成によれば、作業制御手段から移動装置の移動に関する信号を受信した場合には、作業制御手段からの信号を優先する優先手段を有するから、予定経路を予定速度で進行するだけではなく、作業を効果的に実施するための移動経路と移動速度を実現することができる。

第七の発明は、第三の発明の構成において、前記復帰手段による調整の大きさに基づいて、前記第一修正手段及び／または前記第二修正手段による前記機首方向の修正の大きさを補正する補正手段を有する、自律制御装置である。

復帰手段による調整の大きさが大きいほど、第一修正手段または第二修正手段による機首方向の修正が不十分である程度が大きい。この点、第七の発明の構成によれば、補正手段によって、復帰手段による調整の大きさに基づいて、第一修正手段及び／又は第二修正手段による機首方向の修正の大きさを補正することができる。これにより、測位結果を出力する間において、移動装置の移動速度と予定速度との乖離を従来よりも小さくすることができる。

第八の発明は、航法衛星からの測位用電波を使用して現在位置を測位する測位手段を有し、自律移動可能な移動装置を制御するための自律制御装置による自律制御方法であって、前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の機首方向の変化を測定する方向変化測定ステップと、前記方向変化測定手段によって測定した前記機首方向の変化を減殺するように前記移動装置の前記機首方向を修正する第一修正ステップと、前記測位手段による測位結果に基づいて、前記移動装置が予定経路上を予定方向に移動するように調整する復帰ステップと、を実施するの自律制御方法である。

第九の発明は、自律移動可能な移動装置を制御するための自律制御装置を制御するコンピュータを、航法衛星からの測位用電波を使用して現在位置を測位する測位手段、前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の機首方向の変化を測定する方向変化測定手段、前記方向変化測定手段によって測定した前記機首方向の変化を減殺するように前記移動装置の前記機首方向を修正する第一修正手段、及び、前記測位手段による測位結果に基づいて、前記移動装置が予定経路上を予定方向に移動するように調整する復帰手段ととして機能させるための自律制御プログラムである。

本発明によれば、予定の進行経路と実際の進行経路との乖離を従来よりも小さくすることができる。

本発明の第一の実施形態に係る自律制御装置の作用を示す概略図である。 移動装置の外観構成を示す概略図である。 移動装置の内部構成を示す概略図である。 移動装置の機能構成を示す概略図である。 自律制御部が参照する主な情報を示す概略図である。 第一の実施形態における機首方向の制御を示す概念図である。 ニューラルネットワークを示す概念図である。 機械学習の方法を示す概略フローチャートである。 予定経路と実際の進行経路を示す概念図である。 移動装置の進行態様を示す概念図である。 自律制御装置が実施する制御の全体像を示す概略フローチャートである。 機首方向を修正するための制御を示す概略フローチャートである。 曲折位置近傍及び曲折位置における制御を示す概略フローチャートである。 本発明の第二の実施形態における機首方向の制御を示す概念図である。 予定経路と実際の進行経路を示す概念図である。 機首方向を修正するための制御を示す概略フローチャートである。 本発明の第三の実施形態における機首方向の制御を示す概念図である。 予定経路と実際の進行経路を示す概念図である。 機首方向の制御を示す概略フローチャートである。 本発明の第四の実施形態に係る制御を示す概念図である。 予定速度と実際の移動速度を示す概念図である。 速度の制御を示す概略フローチャートである。 本発明の第五の実施形態における機首方向の制御を示す概略フローチャートである。 本発明の第六の実施形態における機首方向の制御の補正を示す概念図である。 移動装置の進行態様を示す概念図である。 基準量Ａ，基準量Ｂ及び第二基準量の補正と調整量の関係を示す概念図である。 基準量Ａ，基準量Ｂ及び第二基準量の補正と調整量の関係を示す概念図である。 機首方向の制御の補正を示す概略フローチャートである。 従来例を示す概念図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。以下の説明においては、同様の構成には同じ符号を付し、その説明を省略又は簡略する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。本発明の骨子は、測位用電波を使用する測位結果やドップラー情報の取得の間において、進行状態の変化に基づく進行方向の制御を行い、最終的には測位結果やドップラー情報に基づいて確実に進行方向の制御を行うというものである。

＜第一の実施形態＞
図１及び図２に示すトラクター１（以下、「無人機１」という。）は、移動装置の一例であり、自律移動可能である。無人機１は、無人機１を制御する操縦装置７０（図４参照。「プロポ」とも呼ばれる。）からの無線信号による指示で動作を実施するほか、地上を自律走行するように構成されている。本明細書において、自律走行とは、操縦装置７０からの無線信号を受けずに、ソフトウェアによって自動的に走行経路を進行することを意味する。自律走行は自動走行と同義である。なお、本実施形態とは異なり、移動装置は無人車両や無人飛行体（ドローン）などの無人移動体に限らず、例えば、人間が搭乗して操縦する有人の重機などの車両であってもよい。

無人機１は、畑で使用されるトラクターである。図１に示すように、無人機１は、畑１００を耕す作業、すなわち、耕うんを実施する。耕した後の畑１００は、土が波上に盛り上がり、畑１００ａとなる。

無人機１は、畑１００を予定経路Ｒ１乃至Ｒ６を通過し、耕す。予定経路Ｒ１乃至Ｒ６において、機首方向が変わる予定位置を曲折位置と呼ぶ。例えば、予定経路Ｒ１から予定経路Ｒ２の間における曲折位置は位置Ｐである。曲折位置が開始する位置は位置Ｐ１である。

無人機１は、航法衛星２０２Ａ乃至２０２Ｄなどの航法衛星からの測位用電波を受信して、現在位置を測位し、予定経路Ｒ１乃至Ｒ６を進行するように構成されている。本実施形態において、測位用電波を受信して実施する測位の測位結果の出力の間において、進行方向を微修正する。これにより、実際の走行経路と予定経路Ｒ１乃至Ｒ６からの相違を従来よりも小さくすることができる。本実施形態は、無人機１の予定経路Ｒ１等が直線経路である場合において、無人機１が予定経路を予定方向に進行する制御に関する。

図２に示すように、無人機１は、車両本体１０を有する。車両本体１０には、無人機１の各部を制御するコンピュータ、自律制御装置３２、無線通信装置等が格納されている。自律制御装置３２は、慣性センサーと測位装置を含む。自律制御装置３２は、自律制御装置の一例である。慣性センサーは、ジャイロセンサー、加速度センサー及び電子コンパスを含む。

ジャイロセンサーは、角速度センサーとも呼ばれ、時間あたりの角度の変化量（角速度）を測定するセンサーである。本実施形態におけるジャイロセンサーは、ＩＣタイプのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を使った振動式ジャイロセンサーであり、３軸（上下、左右、前後の３つの軸）における角速度を測定することができる。ジャイロセンサーは、方向変化測定手段の一例である。

加速度センサーは、ＩＣタイプのセンサーであって、加速度を測定するセンサーである。本実施形態における加速度センサーは静電容量型のセンサーであり、３軸（上下、左右、前後の３つの軸）における加速度を測定することができる。加速度センサーは、速度変化測定手段の一例である。

電子コンパスは、地球の地磁気を観測して方位を測定することができる装置である。本実施形態における電子コンパスは、ＩＣタイプのコンパスであって、ホール素子技術を用いた３軸電子コンパスである。電子コンパスは、相対方向測定手段の一例である。

測位装置は、航法衛星からの測位用電波を使用して現在位置を測位するための装置である。航法衛星は、例えば、みちびき（準天頂衛星システム）で使用される衛星や、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）で使用される衛星を含む。測位装置は、基本的に、４つ以上の航法衛星からの測位用電波を受信して無人機１の位置を測定する。測位用電波を利用する測位方法は、周知であるから、説明を省略する。測位装置は測位手段の一例である。

また、車両本体１０には、無線通信用のアンテナ１２、及び、航法衛星からの測位用電波を受信するためのアンテナ１４が配置されている。

また、車両本体１０には、前方を撮影して画像を取得するためのカメラ１６が配置されている。

車両本体１０には、前輪１８Ｌ及び１８Ｒ、及び後輪２２Ｌ及び２２Ｒ（図３参照）が配置されている。

車両本体１０には、ロータリ３０が装着されている。ロータリ３０は、畑１００を耕すための部材である。ロータリ３０は、上下方向（図２の矢印Ｚ方向）に動作可能に構成されている。

無人機１において、カメラ１６が配置されている方向を機首方向と呼ぶ。機首方向は、無人機１の進行方向であり、図３の矢印Ｍ１に示す方向である。

図３に示すように、前輪１８Ｌ及び１８Ｒは、ステアリングシステム２０に接続されており、左右（図３の矢印Ｘ方向）に回動可能になっている。ステアリングシステム２０を制御することによって、無人機１の機首方向を制御することができる。

また、車両本体１０の内部であって、前輪１８Ｌ及び１８Ｒの近傍には、エンジン２６が配置されている。エンジン２６は、例えば、ディーゼルエンジンである。エンジン２６は、トランスミッション２８を介して後輪２２Ｌ及び２２Ｒのシャフト２４と接続されており、後輪２２Ｌ及び２２Ｒを回転させる。なお、エンジン２６は、ディーゼルエンジンに限らず、例えば、ガソリンエンジンであってもよいし、電動モーターであってもよい。

自律制御装置３２は、電気的にステアリングシステム２０及びエンジン２６と接続されており、ステアリングシステム２０及びエンジン２６を制御する。自律制御装置３２によって、無人機１の進行方向及び進行速度を調整するように構成されている。

図４は、無人機１の機能構成の一例を示す概略図である。図４に示すように、無人機１は、自律制御部４０、無線通信部５８、画像処理部６０及び作業制御部６２を有する。自律制御部４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０、記憶部５２、駆動制御部５４、及び、衛星測位部５６を有する。自律制御部４０は自律制御装置３２に対応し、自律制御装置３２の機能構成を示す。

無人機１は、無線通信部５８によって、外部と通信可能になっている。無人機１は、無線通信部５８によって、ユーザーが操作する操縦装置（プロポ）７０から、発進等の指示を受信する。

無人機１は、画像処理部６０によって、カメラ１６（図２参照）を作動させて外部の画像を取得し、取得した撮影データを処理する。外部の画像は、主に、無人機１の進行方向の画像である。

無人機１は、作業制御部６２によって、ロータリ３０の昇降や、作業に必要な進行方向及び進行速度の制御を行う。作業制御部６２が、無人機１が実施する作業を制御し、無人機１の移動に関する信号をＣＰＵ５０に送信する。

無人機１は、衛星測位部５６によって、無人機１自体の位置を測定することができる。衛星測位部５６は測位装置に対応し、基本的に、４つ以上の航法衛星からの測位用電波を受信して無人機１の位置を測定する。衛星測位部５６は、所定の時間間隔において、測位結果を出力する。所定の時間間隔は、例えば、１秒（ｓ）である。

無人機１は、自律制御部４０を構成する駆動制御部５４によって、ステアリングシステム２０及びエンジン２６を制御する。駆動制御部５４は、ジャイロセンサー、加速度センサー及び電子コンパスからの出力を利用する。

ジャイロセンサーは、衛星測位部５６による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、無人機１の機首方向の変化を測定する。ジャイロセンサーが機首方向の変化を測定する時間間隔は、例えば、４分の１秒（０．２５秒）である。

加速度センサーは、衛星測位部５６による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、無人機１の速度の変化（加速度）を測定する。加速度は、速度の変化であるから、無人機１の動きの変化である。加速度センサーは、上述のように、３軸の加速度センサーであり、無人機１の３次元の動きを測定することができる。したがって、無人機１の進行方向と直交する成分を有する速度の変化を測定することができる。例えば、無人機１が、機首方向を維持したまま、平行に移動した場合において、その平行移動を測定することができる。加速度センサーが動きの変化を測定する時間間隔は、例えば、４分の１秒（０．２５秒）である。

なお、上述のジャイロセンサーが機首方向の変化を測定する時間間隔や加速度センサーが動きの変化を測定する時間間隔は、無人機１の仕様や用途によって調整する。例えば、無人機１がトラクターであれば、ドローン等に比べて相対的に重量が大きく、移動速度が遅いから、時間間隔は相対的に長く設定する。これに対して、移動速度が速い車両やドローンの場合には、時間間隔は相対的に短く設定する。例えば、時間間隔は、１０００分の１秒（０．０００１秒）単位で調整可能であるが、本実施形態においては、説明の便宜のため、４分の１秒（０．２５秒）としている。

図５は、自律制御部４０が制御に使用する主なデータを示す。自律制御部４０は、ジャイロセンサーによる測定結果であるジャイロセンサー出力、加速度センサーによる測定結果である加速度センサー出力、及び電子コンパスによる測定結果である電子コンパス出力を使用する。衛星測位部５６は、航法衛星の軌道情報などの衛星情報と、受信した測位用電波（図示せず）を使用し、測位計算の途中で取得可能なドップラー効果を示すドップラー情報、及び、測位結果としての測位位置を示す測位位置情報を出力する。なお、ドップラー効果は、測位用電波の搬送波の周波数の変化である。

図６に示すように、本実施形態においては、自律制御部４０は、ジャイロセンサー出力及び加速度センサー出力を参照して、機首方向の微修正を行い（以下、「第一修正処理」という。）、測位位置情報を使用して位置及び方向の修正を行う（以下、「復帰処理」という。）。ジャイロセンサー出力を参照して行う機首方向の微修正を「第一修正処理Ａ」、加速度センサー出力を参照して行う機首方向の微修正を「第一修正処理Ｂ」と呼び、「第一修正処理Ａ」と「第一修正処理Ｂ」を総称して「第一修正処理」と呼ぶ。

駆動制御部５４によって、後輪２２Ｌ及び２２Ｒに接続されたエンジン２６の回転や、ステアリングシステム２０による前輪１８Ｌ及び１８Ｒの回動を制御し、走行速度や走行方向を制御するようになっている。

記憶部５２には、予定経路を自律移動するための移動計画を示すデータ等の自律移動に必要な各種データ及びプログラムのほか、以下のプログラムが格納されている。

記憶部５２には、第一修正プログラム、復帰プログラム、画像認識プログラム、及び、回避プログラムが格納されている。ＣＰＵ５０と第一修正プログラムは、第一修正手段の一例である。ＣＰＵ５０と復帰プログラムは、復帰手段の一例である。ＣＰＵ５０と画像認識プログラムは、認識手段の一例である。ＣＰＵ５０と回避プログラムは、回避手段の一例である。

無人機１は、第一修正プログラムによって、ジャイロセンサーによって測定した機首角度の変化、及び、加速度センサーによって測定した速度の変化を減殺するように無人機１の機首方向を修正する。この機首方向の修正が上述の「第一修正処理」である。第一修正処理は、測定した機首角度の変化及び加速度を減殺する処理である。例えば、ジャイロセンサーによって、機首方向がある方向に変化したことを計測した場合には、その方向とは逆の方向に機首方向を変更する。また、例えば、加速度センサーによって、無人機１の進行方向と直交する方向の速度変化を計測した場合には、無人機１がその方向と逆の方向に向かうように機首方向を変更する。これにより、測定した機首角度の変化及び加速度による影響を減殺することができる。第一修正処理の結果として、機首方向が予定経路の方向と一致しているか否かは問わない。無人機１は、第一修正プログラムによって、機首方向を所定の基準量だけ修正する。基準量は、角度と時間で規定され、例えば、１度の角度変化を０．０５秒継続する。第一修正処理Ａの基準量を「基準量Ａ」と呼び、第一修正処理Ｂの基準量を「基準量Ｂ」と呼び、基準量ＡとＢを総称して「基準量」と呼ぶ。

無人機１は、復帰プログラムによって、衛星測位部５６による測位結果に基づいて、無人機１が予定経路上を予定方向に移動するように調整する。この機首方向を予定経路と一致させる調整が上述の「復帰処理」である。したがって、上述の第一修正処理によっても、無人機１が予定経路を予定方向に進行していない場合においても、無人機１は、復帰プログラムによって予定経路上を予定方向に移動することができる。

無人機１は、画像認識プログラムによって、カメラ１６で撮影して取得した画像において、回避対象を認識する。無人機１は、記憶部５２に、例えば、ニューラルネットワークを記憶しており、回避対象の認識はニューラルネットワークによって行う。

図７及び図８を参照して、学習方法（機械学習の工程）の概略を説明する。学習用データとして多数の画像データ（Ｉｍａｇｅ ｄａｔａ）をコンピュータのニューラルネットワークのモデル（図７参照）に入力すると（図８のステップＳ１）、ニューラルネットワークのアルゴリズムによって学習が実施される（ステップＳ２）。学習用データは、様々な態様の人間が映ったデータである。

ニューラルネットワークのモデルは、例えば、図７に概念的に示すニューラルネットワークである。なお、ニューラルネットワークやディープラーニングは周知なので、本明細書においては概説に留める。ニューラルネットワークは、入力層（Ｉｎｐｕｔ ｌａｙｅｒ）、１以上の隠れ層（Ｈｉｄｄｅｎ ｌａｙｅｒ）、及び、出力層（Ｏｕｔｐｕｔ ｌａｙｅｒ）で構成される。図７には、隠れ層は１つのみ示しているが、実際には、隠れ層は複数である。すなわち、本実施形態の学習は、多層のニューラルネットワーク（ディープニューラルネットワーク、Ｄｅｅｐ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）による機械学習（ディープラーニング）である。

機械学習において、隠れ層及び出力層に入力する入力値の重みｗ１ａ等と、入力層、隠れ層及び出力層におけるバイアス（各層における閾値）Ｂ１等を調整することによって、出力層からの出力が正解に近づくようにしていく。学習の結果、学習結果データとして、重みとバイアスが調整されたニューラルネットワークが生成される（図８のステップＳ３）。この学習によって、例えば、画像中のオブジェクトが人間であることを精度よく認識するためのニューラルネットワークが生成される。記憶部５２には、このようにして生成されたニューラルネットワークが記憶されている。

無人機１は、画像認識プログラムによって、取得した画像中の物体を認識する。

無人機１は、回避プログラムによって、画像認識プログラムによる認識結果に基づいて、回避動作を実施する。無人機１は、認識プログラムによって認識した回避対象が所定条件を満たす場合に回避動作を実施するように構成されている。

例えば、無人機１は、無人機１と回避対象との距離が、所定の距離範囲であるという所定条件を満たす場合に、回避動作を実施する。所定の距離範囲の距離は、例えば、５メートル（ｍ）である。

以下、図９及び図１０を参照して、無人機１における進行方向の制御について説明する。無人機１の予定経路は、図９（ａ）に示す直線の経路Ａ１であるとする。自律制御装置３２は、衛星測位部５６によって、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３というように、所定の時間間隔において、測位結果を出力する。所定の時間間隔は、例えば、１秒（ｓｅｃｏｎｄ）である。また、無人機１は、時刻ｔ０、ｔ０．２５、ｔ０．５、ｔ０．７５というように、測位結果の出力間隔よりも短い所定の時間間隔において、機首方向の変化及び速度の変化（加速度）を測定する。機首方向の変化及び速度の変化（加速度）を測定するための所定の時間間隔は、例えば、毎秒４回である。測位結果を取得する時刻ｔ１等においては、無人機１は、復帰プログラムによって、復帰処理を実施する。そして、測位結果を取得する間においては、例えば、時刻ｔ０．２５、ｔ０．５、ｔ０．７５において、第一修正処理を実施する。機首方向と速度の双方に変化が生じている場合には、例えば、機首方向の変化を優先する、あるいは、速度の変化を優先するという処理によって、制御における矛盾を解消する。本実施形態においては、機首方向と速度の双方に変化が生じている場合には、機首方向の変化を優先し、第一修正処理Ａを実施する。

上述のように、自律制御装置３２は、測位結果を取得する間においては、第一修正処理を実施し、測位結果を取得すると、復帰処理を実施する。すなわち、復帰処理の間において、第一修正処理による微修正が実施されているから、予定経路Ａ１と実際の経路Ａ１ｂとの乖離は相対的に小さく、幅Ｗ２となる。幅Ｗ２は、従来例の幅Ｗ１（図２９参照）よりも小さい。

図１０（ａ）に示すように、例えば、自律制御装置３２が、時刻ｔ０．２５において、矢印Ｂ１に示す機首方向の変化を測定すると、その変化を減殺するように、その変化とは反対方向である矢印Ｂ２に示す方向の変化として、第一修正処理を実施する。図１０（ａ）の例においては、第一修正処理によって、無人機１は予定経路Ａ１と一致はしないが、平行な経路を進行するものとする。自律制御装置３２は、時刻ｔ１においては、測位結果に基づいて、現在位置が予定経路上であって、進行方向が予定経路Ａ１の方向と一致するように復帰処理を実施する。自律制御装置３２は、復帰処理として、例えば、矢印Ｄ１に示すように、機首方向を修正し、現在位置が予定経路上であって、進行方向が予定経路Ａ１の方向と一致するように制御する。図１０（ａ）においては、時刻ｔ１において測位結果を出力し、極めて短時間で復帰処理を開始し、時刻ｔ１．０５において復帰処理が完了する例を示している。

図１０（ｂ）に示すように、例えば、自律制御装置３２が、時刻ｔ０．２５において、機首方向の変化は測定（検知）しないが、予定経路Ａ１とは乖離する方向の加速度を計測すると、その加速度の変化による位置の変化を減殺するように、その位置の変化とは反対方向である矢印Ｃ２に示す方向の変化として、第一修正処理を実施する。図１０（ｂ）の例においては、第一修正処理によって、無人機１は予定経路Ａ１と平行な経路を進行するものとする。自律制御装置３２は、時刻ｔ１においては、測位結果に基づいて、現在位置が予定経路上であって、進行方向が予定経路Ａ１の方向と一致するように復帰処理を実施する。復帰処理として、例えば、機首方向を所定の角度だけ変更することで開始し、現在位置が予定経路Ａ１と一致すると、進行方向を予定経路Ａ１の方向と一致させることで完了する。
本実施形態において、復帰処理の大きさを「調整量」と定義する。復帰処理の大きさは、角度と時間で規定される。本実施形態においては、説明の便宜のため、復帰処理の開始から完了までの時間を「調整量」とする。

以下、図１１乃至図１３のフローチャートを参照して、自律制御装置３２による制御の概略を説明する。

自律制御装置３２は、無人機１を発進させると（図１１のステップＳＴ１）、外部の画像を取得し（ステップＳＴ２）、ニューラルネットワークによって画像全体を画像認識し（ステップＳＴ４）、画像中に回避対象を認識し（ステップＳＴ５）、回避距離であると判断すると（ステップＳＴ６）、進行を停止する。画像中の回避対象が存在しない場合や、回避距離ではない場合には、任務完了であると判断すると（ステップＳＴ７）、制御を終了する。上記のステップＳＴ２乃至ステップＳＴ６と並行して、無人機１は、現在位置を測位しつつ、所定の経路を進行し、作業を実行する（ステップＳＴ３）。

次に、図１２を参照して、ステップＳＴ３について説明する。自律制御装置３２は、曲折位置近傍であると判断すると（図１２のステップＳＴ３１）、曲折位置近傍の制御（ステップＳＴ４０）を実施する。曲折位置とは、例えば、図１の位置Ｐであり、経路Ｒ１から経路Ｒ２へと移行するための進行方向を変えるべき位置である。ステップＳＴ４０については、後述する。

自律制御装置３２は、曲折位置近傍ではないと判断し（ステップＳＴ３１）、方向または速度の変化を測定した場合には（ステップＳＴ３２）、第一修正処理を実施する（ステップＳＴ３３）。また、自律制御装置３２は、測位結果を取得し（ステップＳＴ３４）、現在の進行経路が予定経路上・予定方向ではないと判断すると（ステップＳＴ３５）、復帰処理を実施する（ステップＳＴ３６）。ステップＳＴ３２及びステップＳＴ３３と、ステップＳＴ３４乃至ステップＳＴ３６は並行して実施され、第一修正処理と復帰処理のタイミングが一致する場合には、復帰処理を優先する。

次に、図１３を参照して、ステップＳＴ４０について説明する。自律制御装置３２は、曲折位置近傍であると判断すると、速度を低下させ（図１３のステップＳＴ４１）、曲折開始位置であると判断すると（ステップＳＴ４２）、曲折を開始し（ステップＳＴ４３）、予定の方向であると判断すると（ステップＳＴ４４）、予定経路上に位置するかを判断し（ステップＳＴ４５）、予定経路上ではない場合には、位置を修正するように進行方向を調整する（ステップＳＴ４６）。曲折位置近傍とは、例えば、経路を修正すべき位置の１０メートル（ｍｅｔｅｒ）前の位置である。曲折開始位置は、図１の位置Ｐ１である。

＜第二の実施形態＞
次に、図１４乃至図１６を参照して、第二の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態と共通する事項については説明を省略し、第一の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１４に示すように、第二の実施形態においては、自律制御部４０は、第一修正処理及び復帰処理に加えて、電子コンパス出力を使用して方向の微修正を行う（以下、「第二修正処理」という。）。

電子コンパスは、衛星測位部５６による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、無人機１の機首方向を測定する。電子コンパスが機首方向の変化を測定する時間間隔は、例えば、２分の１秒（０．５秒）である。電子コンパスは、地磁気の方向との相対的な関係において機首方向を計測する。無人機１が予定経路Ａ１を進行する場合の予定の方向である予定方向も、地磁気との相対的な関係において規定されている。このため、電子コンパスによって、予定方向と実際の進行方向との相違を測定することができる。

無人機１は、記憶部５２（図４参照）に、第二修正プログラムを格納している。ＣＰＵ５０と第二修正プログラムは、第二修正手段の一例である。自律制御装置３２は、予定機首方向と電子コンパスによって測定した機首方向との相違（以下、「機首方向のずれ」という。）を減殺するように、無人機１の機首方向を修正する（これが、上述の「第二修正処理」である。）。なお、第一修正処理と第二修正処理のタイミングが一致する場合には、第二修正処理を優先する。第二修正処理と復帰処理のタイミングが一致する場合には、復帰処理を優先する。

図１５（ａ）に示すように、例えば、自律制御装置３２が、時刻ｔ０．２５において、矢印Ｂ１に示す機首方向の変化を測定すると、その変化を減殺するように、その変化とは反対方向である矢印Ｂ２に示す方向の変化として、第一修正処理を実施する。図１５（ａ）の例においては、第一修正処理によって、無人機１は予定経路Ａ１と平行な経路には復帰せず、矢印Ａ２に示す経路を移動するものとする。自律制御装置３２は、時刻ｔ０．５において、電子コンパスによって機首方向のずれを計測する。時刻ｔ０．５においては、機首方向は矢印Ａ２に示す方向であり、機首方向のずれを計測する。この場合、自律制御装置３２は、機首方向を第二の所定の基準量（以下、「第二基準量」という。）だけ修正する。例えば、第二基準量は、１．５度の角度変化を０．０５秒継続するというものである。図１５（ａ）の例では、第二修正処理の結果、無人機１の進行方向は予定経路Ａ１の方向と一致しているが、予定経路Ａ１とは一致せず、平行にずれている。自律制御装置３２は、時刻ｔ１．０において、測位結果を取得し、機首方向を矢印Ｄ１に示すように修正することによって、現在位置が予定経路上であって、進行方向が予定方向と一致するように復帰処理を実施する。

図１５（ｂ）は、第二修正処理によって、機首方向のずれが解消しない状態を示す。時刻ｔ０．５においては、機首方向は矢印Ａ２に示す方向であり、自律制御装置３２は、機首方向のずれを計測する。この場合、自律制御装置３２は、機首方向を第二の所定の基準量だけ修正する。図１５（ｂ）の例では、第二修正処理の結果、無人機１の進行方向は予定経路Ａ１の方向と一致せず、矢印Ａ３となっている。自律制御装置３２は、時刻ｔ１．０において、測位結果を取得し、機首方向を矢印Ｄ２に示すように修正することによって、現在位置が予定経路上であって、進行方向が予定方向と一致するように復帰処理を実施する。

次に、図１６を参照して、第一修正処理、第二修正処理及び復帰処理について説明する。自律制御装置３２は、曲折位置近傍ではないと判断し（図１６のステップＳＴ３１）、方向または速度の変化を測定した場合には（ステップＳＴ３２）、第一修正処理を実施する（ステップＳＴ３３）。また、自律制御装置３２は、機首方向と予定経路方向との乖離（機首方向のずれ）を計測すると（ステップＳＴ１０１）、第二修正処理を実施する（ステップＳＴ１０２）。また、自律制御装置３２は、測位結果を取得し（ステップＳＴ３４）、現在の進行経路が予定経路上・予定方向ではないと判断すると（ステップＳＴ３５）、復帰処理を実施する（ステップＳＴ３６）。ステップＳＴ３２及びＳＴ３３、ステップＳＴ１０１及びＳＴ１０２、及び、ステップＳＴ３４乃至ＳＴ３６は並行して実施され、第一修正処理、第二修正処理及び復帰処理のタイミングが一致する場合には、復帰処理が最優先され、続いて、第二修正処理が優先される。

＜第三の実施形態＞
次に、図１７乃至図１９を参照して、第三の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態または第二の実施形態と共通する事項については説明を省略し、第一の実施形態及び第二の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１７に示すように、本実施形態においては、自律制御部４０は、第一修正処理、第二修正処理及び復帰処理に加えて、ドップラー情報を使用して方向の微修正を行う（以下、「第三修正処理」という。）。

第三の実施形態においては、第二の実施形態における構成に加えて、記憶部５２（図４参照）に、さらに、機首方向算出プログラム、方向乖離算出プログラム、及び、第三修正プログラムを格納している。ＣＰＵ５０と機首方向算出プログラムは、機首方向算出手段の一例である。ＣＰＵ５０と方向乖離算出プログラムは、方向乖離算出手段の一例である。ＣＰＵ５０と第三修正プログラムは、第三修正手段の一例である。

無人機１は、機首方向算出プログラムによって、各測位用衛星２０２Ａ等について、ドップラー効果を示すドップラー情報を算出し、そのドップラー情報に基づいて、機首方向を算出する。例えば、図１の測位用衛星２０２Ａ及び２０２Ｂのドップラー情報は、無人機１と測位用衛星２０２Ａ及び２０２Ｂとが近づいていることを示し、その近づいている速度は測位用衛星２０２Ａと２０２Ｂとで異なることを示し、測位用衛星２０２Ｃ及び２０２Ｄのドップラー情報は無人機１と測位用衛星２０２Ｃ及び２０２Ｄとが遠ざかっていることを示し、その遠ざかっている程度は測位用衛星２０２Ｃと２０２Ｄとで異なっていることを示している場合には、それらの情報を踏まえて、無人機１の進行方向を算出することができる。複数の測位衛星の測位用電波のドップラー情報を使用する方位の測定は周知であるから、詳細な説明は省略する。

無人機１は、方向乖離算出プログラムによって、上述の進行方向と予定経路の方向との乖離を算出する。予定経路は、記憶部５２に記憶されているから、無人機１は、上述の進行方向と予定経路の方向との乖離を算出することができる。

無人機１は、第三修正プログラムによって、上記の乖離を減殺するように、無人機１の機首方向を修正する。この機首方向の修正が上述の「第三修正処理」である。自律制御装置３２は、機首方向を第三の所定の基準量（以下、「第三基準量」という。）だけ修正する。例えば、第三基準量は、１．５度の角度変化を０．０５秒間継続するというものである。

ドップラー情報は、測位結果を取得するための演算が収束する前に取得することができるから、無人機１は、測位結果を使用する復帰処理の間において、第三修正処理を実施することができる。第一修正処理または第二修正処理と、第三修正処理のタイミングが一致する場合には、第三修正処理を優先する。

以下、図１８を参照して、無人機１における進行方向の制御について説明する。無人機１の予定経路は、図１８（ａ）に示す直線の経路Ａ１であるとする。無人機１は、衛星測位部５６によって、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３というように、所定の時間間隔において（例えば、毎秒１回）、測位結果を出力する。また、無人機１は、時刻ｔ０、ｔ０．２５、ｔ０．５、ｔ０．７５というように、所定の時間間隔において（例えば、毎秒４回）、機首方向の変化及び速度の変化を測定する。測位結果を取得する時刻ｔ１等においては、無人機１は、復帰プログラムによって、復帰処理を実施する。そして、測位結果を取得する間においては、例えば、時刻ｔ０．２５において第一修正処理、ｔ０．５において第二修正処理、ｔ０．７５において第三修正処理を実施する。

上述のように、無人機１は、測位結果を取得する間において、第一修正処理、第二修正処理及び第三修正処理による微修正を実施するから、予定経路Ａ１と実際の経路Ａ１ｃとの乖離は相対的に小さく、幅Ｗ３となる。幅Ｗ３は、第一の実施形態の幅Ｗ２（図９参照）よりも小さい。

次に、図１９を参照して、第一修正処理乃至第三修正処理及び復帰処理について説明する。自律制御装置３２は、曲折位置近傍ではないと判断し（図１９のステップＳＴ３１）、方向または速度の変化を測定した場合には（ステップＳＴ３２）、第一修正処理を実施する（ステップＳＴ３３）。また、自律制御装置３２は、機首方向と予定経路方向との乖離を計測すると（ステップＳＴ１０１）、第二修正処理を実施する（ステップＳＴ１０２）。また、自律制御装置３２は、ドップラー情報を取得し（ステップＳＴ２０１）、現在の進行経路が予定経路の方向はないと判断すると（ステップＳＴ２０２）、第三修正処理を実施する（ステップＳＴ２０３）。また、自律制御装置３２は、測位結果を取得し（ステップＳＴ３４）、上述した制御によって、復帰処理を実施する。上述の第一修正処理乃至第三修正処理及び復帰処理のタイミングが一致する場合には、復帰処理が最も優先され、次いで、第三修正処理、第二修正処理、第一修正処理の順序で優先される。

＜第四の実施形態＞
次に、図２０乃至図２２を参照して、第四の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態乃至第三実施形態と共通する事項については説明を省略し、第一の実施形態乃至第三の実施形態と異なる部分を中心に説明する。第四の実施形態においては、移動速度を制御する。

図２０に示すように、本実施形態においては、自律制御装置３２は、加速度センサー出力を参照して速度を修正する速度修正処理を行い、ドップラー情報を使用して速度を予定速度に復帰する処理である速度復帰処理を行う。

第四の実施形態においては、第一の実施形態乃至第三の実施形態における構成に加えて、記憶部５２（図４参照）に、さらに、速度修正プログラム、及び、速度復帰プログラムを格納している。ＣＰＵ５０と速度修正プログラムは、速度修正手段の一例である。ＣＰＵ５０と速度復帰プログラムは、速度復帰手段の一例である。自律制御装置３２を構成する加速度センサーは、機首方向における速度の変化も測定する。加速度センサーは、ドップラー情報の取得間隔よりも短い時間間隔において、速度の変化を測定する。

無人機１は、速度修正プログラムによって、上記の速度の変化を減殺するように速度を修正する。この速度の修正が上述の「速度修正処理」である。

無人機１は、速度復帰プログラムによって、ドップラー情報に基づいて、無人機１の移動速度を算出し、移動速度が予定速度と一致するように速度を調整する。この速度の調整が上述の「速度復帰処理」である。航法衛星２０２Ａ等の軌道は既知であるから、ドップラー情報によって、無人機１の進行速度を算出することができる。速度修正処理と速度復帰処理のタイミング一致する場合には、速度復帰処理を優先する。

以下、図２１を参照して、無人機１における進行速度の制御について説明する。無人機１の予定速度は、速度Ｖ１であるとする。無人機１は、衛星測位部５６によって、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３というように、所定の時間間隔（例えば、毎秒１回）において、測位結果を出力する。また、無人機１は、時刻ｔ０、ｔ０．２５、ｔ０．５、ｔ０．７５というように、所定の時間間隔において（例えば、毎秒４回）、機首方向の変化及び速度の変化を測定する。無人機１は、機首方向の速度の変化を測定し、予定速度との乖離が生じている場合には、速度修正処理を実施する。速度修正処理は、所定の基準速度だけ実施される。基準速度は、例えば、１メートル毎秒の増減（ｍｅｔｅｒ／ｓｅｃｏｎｄ）である。

そして、無人機１は、時刻ｔ０．７５、ｔ１．５、ｔ２．２５というように所定の時間間隔（例えば、０．７５秒ごと）において、ドップラー情報に基づいて、速度復帰処理を実施する。速度修正処理を実施しても、予定速度と実際の速度との間に乖離が存在する場合には、速度復帰処理によってその乖離を消滅させる。

次に、図２２の概略フローチャートを参照して、無人機１の速度の調整について説明する。速度の調整は、進行方向の調整と並行して実施される。無人機１は、速度変化を測定すると（図２２のステップＳＴ３０１）、速度修正処理を実施する（ステップＳＴ３０２）。無人機１は、ドップラー情報を取得し（ステップＳＴ３０３）、予定速度と乖離していると判断すると（ステップＳＴ３０４）、速度復帰処理を実施する（ステップＳＴ３０５）。速度修正処理と速度復帰処理のタイミングが一致した場合には、速度復帰処理を優先する。また、速度修正処理または速度復帰処理と、進行方向の調整のタイミングが一致した場合には、進行方向の調整を優先する。

＜第五の実施形態＞
次に、図２３を参照して、第五の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態乃至第四の実施形態と共通する事項については説明を省略し、第一の実施形態乃至第四の実施形態と異なる部分を中心に説明する。第五の実施形態においては、進行方向及び速度について、畑を耕すなどの作業を優先する。

第五の実施形態においては、第一の実施形態乃至第四の実施形態における構成に加えて、記憶部５２（図４参照）に、さらに、優先プログラムを格納している。ＣＰＵ５０と優先プログラムは、優先手段の一例である。

無人機１は、優先プログラムによって、無人機１が実施する作業制御する作業制御部６２から、無人機１の移動に関する信号を受信した場合には、予定経路と実際の進行経路との乖離を小さくするための制御よりも、作業制御部６２からの信号を優先して制御するように構成されている。作業制御部６２は、作業制御手段の一例である。作業制御部６２を作業モジュールとも呼ぶ。すなわち、方向や動きの変化を測定しても、それが、作業モジュールからの信号によるものであれば、第一修正処理等による進行方向の調整を実施しない。

次に、図２３の概略フローチャートを参照して、無人機１の制御について説明する。図２３のフローチャートは、第二の実施形態に優先プログラムを適用した例である。自律制御装置３２は、作業モジュールからの信号を取得していれば（ステップＳＴ４０１）、作業モジュールからの信号を優先する（ステップＳＴ４０２）。これに対して、自律制御装置３２は、作業モジュールからの信号を取得していなければ（ステップＳＴ４０１）、ステップＳＴ３１以下の処理を実施する。

なお、本実施形態とは異なり、第一修正処理、第二修正処理または第三修正処理は実施せず、復帰処理と優先処理を組み合わせて構成してもよい。

＜第六の実施形態＞
次に、図２４乃至図２６を参照して、第六の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態乃至第五の実施形態と共通する事項については説明を省略し、第一の実施形態乃至第五の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図２４に示すように、本実施形態においては、自律制御装置３２は、復帰処理による調整の大きさに基づいて、第一修正処理Ａ，第一修正処理Ｂ及び第二修正処理による修正の大きさを補正する。復帰処理による調整の大きさ（調整量）が最も小さくなるように、基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量を増減する。基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量の最初の設定は、予定経路からの乖離を回復しないと想定される量として規定されている。最初の設定は、例えば、無人機１の進行方向の修正について、復帰処理のみを実施したときの調整量よりも小さい量である。このため、基本的に、基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量を増加することで、調整量は小さくなる。調整量が少ないほど、無人機１の実際の進行経路が予定経路Ａ１と一致する程度が大きい。

第六の実施形態においては、第一の実施形態乃至第五の実施形態における構成に加えて、記憶部５２（図４参照）に、補正プログラムを格納している。ＣＰＵ５０と補正プログラムは、補正手段の一例である。

無人機１は、補正プログラムによって、復帰処理における調整の大きさ（調整量）に基づいて、第一修正手段及び第二修正手段による機首方向の修正の大きさを補正する。上述のように、第一修正処理によって、所定の基準量だけ、機首方向を修正する。第二修正処理によって、所定の第二基準量だけ、機首方向を修正する。ここで、第一基準量等は適切とは限らない。この点、無人機１は、補正プログラムによって、第一基準量及び第二基準量を増減する補正を行い、復帰処理による調整量を最小化する。無人機１は、第一修正処理については、第一修正処理Ａと第二修正処理Ｂについて、別々に基準量を補正する。

図２５を参照して、第一修正処理Ａの補正について説明する。例えば、図２５に示すように、時刻ｔ０．２５において、ジャイロセンサーによって矢印Ｂ１に示す機首方向の変化を測定したとする。第一修正処理Ａの基準量Ａが過少であると、矢印Ｂ２Ａに示すように、機首方向の修正が過少となる。この結果、復帰処理による調整量が大きくなる。このことは、第一修正処理Ｂ及び第二修正処理についても同様である。

この点、自律制御装置３２は、基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量のそれぞれを増減し、調整量が最も小さくするように補正する。基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量の補正において、調整量が最も小さくなったときの基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量を「最適値」と呼ぶ。最適値は、基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量と調整量を対応させてグラフ化した場合において、調整量が極小値を示すときの基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量である。

例えば、図２６に示すように、時刻ｔ２乃至時刻ｔ５において、基準量Ａを補正する。時刻ｔ１乃至時刻ｔ５は、それぞれ、復帰処理が実施されるタイミングである。復帰処理によって調整量が判明するから、次回の復帰処理において、補正後の基準量Ａを適用する。

図２６の例において、時刻ｔ１における調整量は０．３秒（ｓｅｃｏｎｄ）である。時刻ｔ２において、基準量Ａを増加することによって、調整量は減少する。基準量Ａが、１度の角度変化を０．０５秒継続するというものであれば、基準量Ａを増加し、例えば、１度の角度変化を０．０６秒継続するというものに補正する。時刻ｔ３及びｔ４においても、同様の割合で基準量Ａを増加した結果、調整量が減少したとする。しかし、時刻ｔ５においては、基準量Ａを増加した結果、かえって調整量が増加している。これは、時刻ｔ４における基準量Ａが最適値であったことを意味する。したがって、自律制御装置３２は、基準量Ａとして、時刻ｔ４のときの条件に設定する。

続いて、基準量Ｂが、１度の角度変化を０．０５秒継続するというものであれば、時刻ｔ６において、基準量Ｂを増加し、例えば、１度の角度変化を０．０６秒継続するというものに補正する。時刻ｔ７乃至ｔ９においても、同様の割合で基準量Ｂを増加した結果、調整量が減少したとする。しかし、時刻ｔ１０においては、基準量Ｂを増加した結果、かえって調整量が増加している。これは、時刻ｔ９における基準量Ｂが最適値であったことを意味する。したがって、自律制御装置３２は、基準量Ｂとして、時刻ｔ９のときの条件に設定する。

続いて、第二基準量が、１．５度の角度変化を０．０５秒継続するというものであれば、時刻ｔ１１において、第二基準量を増加し、例えば、１．５度の角度変化を０．０６秒継続するというものに補正する。時刻ｔ１２乃至ｔ１４においても、同様の割合で第二基準量を増加した結果、調整量が減少したとする。しかし、時刻ｔ１５においては、第二基準量を増加した結果、かえって調整量が増加している。これは、時刻ｔ１４における第二基準量が最適値であったことを意味する。したがって、自律制御装置３２は、第二基準量として、時刻ｔ１４のときの条件に設定する。

上記のように、基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量という複数の基準量について、それぞれ最適値に設定することによって、調整量を最小化することができる。これは、第一修正処理Ａ、第一修正処理Ｂ及び第二修正処理が、それぞれ、ジャイロセンサー、加速度センサー、電子コンパスという異なるセンサーからの出力に基づく修正処理であることによる。

なお、基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量の補正は、本実施形態においては、時間の増加によって行ったが、これとは異なり、角度の増加によって行ってもよい。あるいは、時間の増加と角度の増加の双方を実施してもよい。

上述のように、基本的に、基準量Ａ、基準量Ｂ及び第二基準量を増加することで、調整量は小さくなるのであるが、無人機１が走行する場所の実際の状況によっては、基準量Ａ等を増加することによって、かえって調整量が増加する場合もある。この点、自律制御装置３２は、基準量の増減のいずれが適切かを判断する。例えば、図２８に示すように、時刻ｔ２において、基準量Ａを増加することによって、調整量が増加したとする。これは、基準量Ａの補正として、基準量Ａの増加が不適切であることを意味する。この場合、自律制御装置３２は、時刻ｔ３においては、基準量Ａを減少し、例えば、１度の角度変化を０．０４秒継続するというものに補正する。ｔ４においても、同様の割合で基準量Ａを減少した結果、調整量が減少したとする。しかし、時刻ｔ５においては、基準量Ａを減少した結果、かえって調整量が増加している。これは、時刻ｔ４における基準量Ａが最適値であったことを意味する。したがって、自律制御装置３２は、基準量Ａとして、時刻ｔ４のときの条件に設定する。なお、基準量Ａを増加した場合と減少した場合の双方において、調整量が増加した場合は、現時点の基準量Ａが最適値であるから、自律制御装置３２は現時点の基準量Ａを維持する。基準量Ａ及び第二基準量についても同様である。

以下、図２８のフローチャートを参照して、基準量の補正処理について説明する。なお、基準量の補正処理は、無人機１の機首方向の修正処理を平行して、適宜のタイミングで実施される。自律制御装置３２は、第一修正処理Ａの基準量Ａを増減し（図２８のステップＳＴ５０１）、基準量Ａが最適値であると判断すると（ステップＳＴ５０２）、その基準量Ａを維持する。続いて、自律制御装置３２は、第一修正処理Ｂの基準量Ｂを増減し（ステップＳＴ５０３）、基準量Ｂが最適値であると判断すると（ステップＳＴ５０４）、その基準量Ｂを維持する。続いて、自律制御装置３２は、第二修正処理の第二基準量を増減し（ステップＳＴ５０５）、第二基準量が最適値であると判断すると（ステップＳＴ５０６）、その第二基準量を維持する。自律制御装置３２は、終了条件を満たすと判断すると（ステップＳＴ５０７）、終了する。自律制御装置３２は、終了条件を満たさないと判断すると（ステップＳＴ５０７）、ステップＳＴ５０１乃至ステップＳＴ５０６の処理を繰り返す。

なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１ トラクター（無人機）
１０ 車両本体
１２ アンテナ
１４ アンテナ
１６ カメラ
１８Ｌ，１８Ｒ 前輪
２０ ステアリングシステム
２２Ｌ，２２Ｒ 後輪
２４ シャフト
２６ エンジン
２８ トランスミッション
３０ ロータリ
３２ 自律制御装置
２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ，２０２Ｄ 航法衛星

Claims (8)

1. 自律移動可能な移動装置を制御するための自律制御装置であって、
   航法衛星からの測位用電波を使用して現在位置を測位する測位手段と、
   前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の機首方向の変化を測定する方向変化測定手段と、
   前記方向変化測定手段によって測定した前記機首方向の変化を減殺するように前記移動装置の前記機首方向を修正する第一修正手段と、
   前記測位手段による測位結果に基づいて、前記移動装置が予定経路上を予定方向に移動するように調整する復帰手段と、
   前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の進行方向と直交する方向における前記移動装置の移動速度の変化を測定する速度変化測定手段と、を有し、
   前記第一修正手段は、前記方向変化測定手段によって測定した前記機首方向の変化、及び、前記速度変化測定手段によって測定した前記移動速度の変化による移動位置の変化を減殺するように、前記移動装置の前記機首方向を修正するように構成されている、
   自律制御装置。
2. 前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、地磁気の方向との相対的な関係において前移動装置の前記機首方向を測定する相対方向測定手段と、
   前記地磁気の方向との相対的な関係において規定される前記予定方向と、前記相対方向測定手段によって測定した前記機首方向の相違を減殺するように前記移動装置の前記機首方向を修正する第二修正手段と、
   を有する請求項１に記載の自律制御装置。
3. 前記航法衛星と前記移動装置との相対的な移動によって生じる前記測位用電波のドップラー効果を示すドップラー情報に基づいて、前記移動装置の機首方向を算出する機首方向算出手段と、
   前記機首方向算出手段によって算出した機首方向と、前記予定方向との乖離を算出する方向乖離算出手段と、
   前記方向乖離算出手段によって算出した前記乖離を減殺するように前記移動装置の機首方向を修正する第三修正手段と、
   を有する請求項２に記載の自律制御装置。
4. 前記速度変化測定手段は、さらに、ドップラー情報の取得間隔よりも短い時間間隔において、前記予定方向における速度の変化を測定するように構成されており、さらに、
   前記速度変化測定手段によって測定した前記速度の変化を減殺するように前記移動装置の速度を修正する速度修正手段と、
   前記ドップラー情報に基づいて、前記移動装置の移動速度を算出し、前記移動装置の移動速度が予定速度と一致するように速度を調整する速度復帰手段と、
   を有する請求項１に記載の自律制御装置。
5. 前記移動装置が実施する作業を制御する作業制御手段から前記移動装置の移動に関する信号を受信した場合には、前記作業制御手段からの信号を優先する優先手段を有する、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自律制御装置。
6. 前記復帰手段による調整の大きさに基づいて、前記第一修正手段及び／または前記第二修正手段による前記機首方向の修正の大きさを補正する補正手段を有する、
   請求項２に記載の自律制御装置。
7. 航法衛星からの測位用電波を使用して現在位置を測位する測位手段を有し、
   自律移動可能な移動装置を制御するための自律制御装置による制御方法であって、
   前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の機首方向の変化を測定する方向変化測定ステップと、
   前記方向変化測定ステップにおいて測定した前記機首方向の変化を減殺するように前記移動装置の前記機首方向を修正する第一修正ステップと、
   前記測位手段による測位結果に基づいて、前記移動装置が予定経路上を予定方向に移動するように調整する復帰ステップと、
   を有し、さらに、
   前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の進行方向と直交する方向における前記移動装置の移動速度の変化を測定する速度変化測定ステップを実施し、
   前記第一修正ステップにおいて、前記方向変化測定ステップにおいて測定した前記機首方向の変化、及び、前記速度変化測定ステップにおいて測定した前記移動速度の変化による移動位置の変化を減殺するように、前記移動装置の前記機首方向を修正する処理を実施する制御方法。
8. 自律移動可能な移動装置を制御するための自律制御装置を制御するコンピュータを、
   航法衛星からの測位用電波を使用して現在位置を測位する測位手段、
   前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の機首方向の変化を測定する方向変化測定手段、
   前記方向変化測定手段によって測定した前記機首方向の変化を減殺するように前記移動装置の前記機首方向を修正する第一修正手段、及び、
   前記測位手段による測位結果に基づいて、前記移動装置が予定経路上を予定方向に移動するように調整する復帰手段、
   として機能させ、さらに、
   前記コンピュータを、
   前記測位手段による測位結果の出力間隔よりも短い時間間隔において、前記移動装置の進行方向と直交する方向における前記移動装置の移動速度の変化を測定する速度変化測定手段として機能させ、
   前記第一修正手段は、前記方向変化測定手段によって測定した前記機首方向の変化、及び、前記速度変化測定手段によって測定した前記移動速度の変化による移動位置の変化を減殺するように、前記移動装置の前記機首方向を修正する、
   自律制御プログラム。