Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7791073B2 - Mobile object control system, control method thereof, mobile object, program, and recording medium - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7791073B2 - Mobile object control system, control method thereof, mobile object, program, and recording medium - Google Patents

Mobile object control system, control method thereof, mobile object, program, and recording medium

Info

Publication number
JP7791073B2
JP7791073B2 JP2022172643A JP2022172643A JP7791073B2 JP 7791073 B2 JP7791073 B2 JP 7791073B2 JP 2022172643 A JP2022172643 A JP 2022172643A JP 2022172643 A JP2022172643 A JP 2022172643A JP 7791073 B2 JP7791073 B2 JP 7791073B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trajectory
curvature
mobile
control system
change points
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022172643A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2024064218A (en
Inventor
祐之介 倉光
航輝 相澤
英樹 松永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2022172643A priority Critical patent/JP7791073B2/en
Publication of JP2024064218A publication Critical patent/JP2024064218A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7791073B2 publication Critical patent/JP7791073B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

本発明は、移動体制御システム、その制御方法、移動体、プログラム及び記録媒体に関する。 The present invention relates to a mobile object control system, a control method therefor, a mobile object, a program, and a recording medium.

近年、小規模地域内における人々の移動を支えるための、超小型の移動体(マイクロモビリティ)の需要が高まっている。マイクロモビリティは、乗車定員が1名程度であるものや、人が搭乗する代わりに荷物を運びながら人と共に走行するものなどがある。マイクロモビリティは、自動車による移動領域と歩行者の移動領域の両方を走行可能にするため、車道を走行するための自動運転技術に加え、歩道等のフリースペースの自律移動技術を必要とする。マイクロモビリティの進行方向には様々な障害物が存在することが想定されるため、様々な障害物を柔軟に回避するための自由度の高い走行軌道が必要である。 In recent years, there has been growing demand for ultra-small mobile vehicles (micromobility) to support people's mobility within small areas. Micromobility vehicles include vehicles with a passenger capacity of around one person, and vehicles that travel alongside people while carrying luggage instead of passengers. Because micromobility can travel in both areas where automobiles travel and areas where pedestrians travel, it requires not only autonomous driving technology for traveling on roads, but also autonomous movement technology for free spaces such as sidewalks. As it is expected that various obstacles will be present in the path of micromobility's travel, a highly flexible driving trajectory is required to flexibly avoid these obstacles.

非特許文献1には、自律移動する車両が複雑な形状の走路を走行するために、クロソイド曲線に基づいて走行軌道を生成する技術が提案されている。非特許文献2には、緊急時において障害物を回避するための走行軌道として、走行レーン上に設定されるエンドポイントを通過する多次元曲線に基づいて走行軌道を生成する技術を提案している。 Non-Patent Document 1 proposes technology for generating a driving trajectory based on a clothoid curve so that an autonomous vehicle can travel on a road with a complex shape. Non-Patent Document 2 proposes technology for generating a driving trajectory based on a multidimensional curve that passes through endpoints set on a driving lane, as a driving trajectory for avoiding obstacles in an emergency.

MARCUS LUNDBERG,「Path planning for autonomous vehicles using clothoid based smoothing of A* generated paths and optimal control」(https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1150741/FULLTEXT01.pdf),2017MARCUS LUNDBERG, “Path planning for autonomous vehicles using clothoid based smoothing of A* generated paths and optimal control” (https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1150741/FULLTEXT01.pdf), 2017 Wenda Xu,外4名,「A Real-Time Motion Planner with Trajectory Optimization for Autonomous Vehicles」(https://www.ri.cmu.edu/pub_files/2012/5/ICRA12_xuwd_Final.pdf),2012Wenda Xu and 4 others, "A Real-Time Motion Planner with Trajectory Optimization for Autonomous Vehicles" (https://www.ri.cmu.edu/pub_files/2012/5/ICRA12_xuwd_Final.pdf), 2012

ところで、マイクロモビリティには人が乗車するため、自由度の高い走行軌道、すなわち複雑な形状の走行軌道に従って走行する場合であっても、適切な乗り心地が確保される必要がある。 By the way, since micromobility vehicles are used by people, it is necessary to ensure an appropriate ride comfort even when they travel along a highly flexible driving trajectory, i.e., a trajectory with a complex shape.

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、自由度の高い走行軌道の生成と乗り心地の確保とを両立することが可能な技術を実現することである。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to realize technology that can simultaneously generate a highly flexible running trajectory while ensuring a comfortable ride.

本発明によれば、
移動体の動作を制御する移動体制御システムであって、
それぞれの軌道の曲率が線形に変化する複数の軌道と、曲率が非線形に変化する複数の曲率変化点とを組み合わせて構成される前記移動体の位置から目標位置までの軌道を用いて、前記移動体が走行すべき軌道を生成する生成手段と、
前記生成された軌道に基づいて、前記移動体の走行を制御する制御量を決定する決定手段と、を有し、
前記生成手段は、前記複数の曲率変化点の曲率を変化させた軌道をコスト関数に代入して前記コスト関数によるコストを算出し、前記コストが少なくなるように前記コスト関数の勾配を用いて前記複数の曲率変化点の曲率を変化させることを繰り返して、前記複数の曲率変化点の曲率を決定することにより、前記移動体が走行すべき軌道を生成することを特徴とする移動体制御システムが提供される。
According to the present invention,
A mobile object control system for controlling the operation of a mobile object,
a generation means for generating a trajectory along which the moving object should travel, using a trajectory from the position of the moving object to a target position, the trajectory being formed by combining a plurality of trajectories, each of which has a curvature that changes linearly , and a plurality of curvature change points, each of which has a curvature that changes nonlinearly;
a determination means for determining a control amount for controlling the traveling of the moving body based on the generated trajectory ,
The generation means substitutes the trajectory in which the curvatures of the plurality of curvature change points are changed into a cost function to calculate a cost using the cost function, and repeatedly changes the curvatures of the plurality of curvature change points using the gradient of the cost function so as to reduce the cost, thereby determining the curvatures of the plurality of curvature change points, thereby generating a trajectory on which the mobile body should travel .

本発明によれば、自由度の高い走行軌道の生成と乗り心地の確保とを両立することが可能になる。 This invention makes it possible to generate a highly flexible running trajectory while ensuring a comfortable ride.

本発明の実施形態に係る移動体の構成例を示す図FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a moving body according to an embodiment of the present invention. 実施形態に係る移動体の制御系の構成例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a control system of a moving body according to an embodiment; 実施形態に係る移動体の制御ユニットに関わる機能構成例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an example of a functional configuration related to a control unit of a moving body according to an embodiment; 実施形態に係る格子地図の例を模式的に示す図FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a grid map according to an embodiment. 実施形態に係る移動体の局所経路(軌道)を模式的に説明する図FIG. 1 is a diagram for schematically explaining a local path (trajectory) of a moving object according to an embodiment; 実施形態に係る移動体の局所経路(軌道)を、クロソイド曲線と曲率変化点を組み合わせて構成する例を説明する図FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which a local path (trajectory) of a moving body according to an embodiment is configured by combining a clothoid curve and a curvature change point. 実施形態に係るコスト関数について説明する図FIG. 1 is a diagram illustrating a cost function according to an embodiment. 実施形態に係る移動体の走行制御処理の一連の動作を示すフローチャート1 is a flowchart showing a series of operations in a travel control process for a moving body according to an embodiment; 実施形態に係る軌道生成と制御量決定についての一連の動作を示すフローチャート1 is a flowchart showing a series of operations for trajectory generation and control variable determination according to an embodiment. 生成した軌道に基づいて、曲率の最大値を決定する第1の例を説明する図FIG. 10 is a diagram illustrating a first example of determining the maximum value of curvature based on a generated trajectory. 生成した軌道に基づいて、曲率の最大値を決定する第2の例を説明する図FIG. 10 is a diagram illustrating a second example of determining the maximum curvature value based on a generated trajectory. 生成した軌道に基づいて、曲率の最大値を決定する第3の例を説明する図FIG. 10 is a diagram illustrating a third example of determining the maximum value of curvature based on a generated trajectory. 実施形態に係る制御量の決定に係る一連の動作を示すフローチャート1 is a flowchart showing a series of operations related to determining a control amount according to an embodiment;

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments do not limit the scope of the claimed invention, and not all combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the invention. Two or more of the features described in the embodiments may be combined in any desired manner. Furthermore, the same reference numbers are used for identical or similar components, and duplicate descriptions will be omitted.

以下の実施形態では、マイクロモビリティである移動体の一例として、乗車定員が1名程度である超小型の電動車両を例に説明する。しかし、マイクロモビリティは、人が搭乗する代わりに荷物を運びながら人と共に走行するものも含まれてよい。また、本実施形態は、移動体が電動車両である例に限定されず、電動車両以外の移動体に対しても適用可能である。更に、以下の説明では、1つの従動輪を有する移動体を例に説明するが、必ずしも従動輪を有しなくてもよく、また、従動輪が1つである場合に限らず2つ以上であってもよい。 In the following embodiment, an ultra-compact electric vehicle with a passenger capacity of approximately one person will be described as an example of a mobile body that is micromobility. However, micromobility may also include vehicles that travel with people, carrying luggage instead of passengers. Furthermore, this embodiment is not limited to examples in which the mobile body is an electric vehicle, and can also be applied to mobile bodies other than electric vehicles. Furthermore, in the following description, an example of a mobile body with one driven wheel will be described, but it does not necessarily have to have a driven wheel, and the number of driven wheels is not limited to one, but may be two or more.

上述のマイクロモビリティのような移動体では、人が乗ること、目標位置が頻繁に変化すること、高精度地図を用いないことを考慮した自律走行が実現されれば有用である。マイクロモビリティは、特定の決まった経路を走行するとは限らず、また、自動車による移動領域と歩行者の移動領域の両方を走行可能にするため、高精度地図が整備されていない領域を適切に走行する必要がある。更に、例えばショッピングモール内やイベント会場を走行する場合のように、複数の障害物が不規則に存在するような状況で障害物を適切に回避しながら走行することが求められる。また、マイクロモビリティに人が乗車する場合、配送用の無人ロボットとは異なり、不自然な走行軌道や乗り心地を考慮しない走行軌道が採用されれば、乗車する人に不安を与えるおそれがある。 For mobile vehicles such as the micromobility mentioned above, it would be useful to realize autonomous driving that takes into account the presence of people, the frequent changes in target location, and the lack of high-precision maps. Micromobility does not necessarily travel along specific, fixed routes, and must be able to travel in both areas where automobiles and pedestrians are mobile, so it must be able to navigate areas where high-precision maps are not available. Furthermore, when traveling through shopping malls or event venues, for example, it is necessary to navigate while appropriately avoiding obstacles in situations where multiple obstacles are present at irregular intervals. Furthermore, when people ride in micromobility, unlike unmanned delivery robots, there is a risk that passengers will feel uneasy if an unnatural driving trajectory or a driving trajectory that does not take into account the ride comfort is adopted.

本実施形態に係る移動体100は、高精度地図を用いること無く、障害物を回避しながら目標位置に向かって自律走行する。高精度地図を用いること無く自律走行するため、移動体100が走行可能な領域は、後述する検知ユニットの出力から認識される情報を用いて識別される。後述するように、移動体100は、移動体100が走行可能な領域と走行不可能な領域とを表す格子地図を生成し、移動体100の軌道の生成に用いる。また、移動体100は、非線形に曲率が変化する点(以下、単に曲率変化点という)を設けたクロソイド曲線を用いて、自由度が高く、且つ乗り心地を考慮した軌道を生成する。移動体100は、生成された軌道に沿って走行するように駆動系を制御する。 The mobile body 100 according to this embodiment autonomously travels toward a target position while avoiding obstacles without using a high-precision map. Because it travels autonomously without using a high-precision map, the areas in which the mobile body 100 can travel are identified using information recognized from the output of a detection unit, which will be described later. As will be described later, the mobile body 100 generates a grid map that indicates areas in which the mobile body 100 can travel and areas in which it cannot travel, and uses this to generate a trajectory for the mobile body 100. Furthermore, the mobile body 100 generates a trajectory with a high degree of freedom and that takes into consideration ride comfort, using a clothoid curve with points where the curvature changes nonlinearly (hereinafter simply referred to as curvature change points). The mobile body 100 controls its drivetrain so that it travels along the generated trajectory.

<移動体の構成>
図1を参照して、移動体100の構成について説明する。図1(A)は本実施形態に係る移動体100の側面を示し、図1(B)は移動体100の内部構成を示している。図中矢印Xは移動体100の前後方向を示しFが前をRが後を示す。矢印Y、Zは移動体100の幅方向(左右方向)、上下方向を示す。
<Configuration of moving body>
The configuration of the moving body 100 will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1(A) shows a side view of the moving body 100 according to this embodiment, and Fig. 1(B) shows the internal configuration of the moving body 100. In the figure, arrow X indicates the front-to-rear direction of the moving body 100, with F indicating the front and R indicating the rear. Arrows Y and Z indicate the width direction (left-to-right direction) and up-down direction of the moving body 100.

移動体100は、走行ユニット112を備え、バッテリ113を主電源とした電動自律式車両である。バッテリ113は例えばリチウムイオンバッテリ等の二次電池であり、バッテリ113から供給される電力により走行ユニット112によって移動体100が自走する。走行ユニット112は、前輪である左右一対の駆動輪120と、後輪である1つの従動輪121とを備える三輪車の形態をとる。なお、走行ユニット112は四輪車の形態等、他の形態であってもよい。移動体100は、例えば、一人用の座席111を備える。 The mobile body 100 is an electric autonomous vehicle equipped with a propulsion unit 112 and powered by a battery 113 as its main power source. The battery 113 is a secondary battery such as a lithium-ion battery, and the mobile body 100 is propelled by the propulsion unit 112 using power supplied from the battery 113. The propulsion unit 112 is in the form of a tricycle equipped with a pair of front drive wheels 120 (left and right) and a single rear driven wheel 121. The propulsion unit 112 may also be in the form of a four-wheeled vehicle or other form. The mobile body 100 is equipped with, for example, a single seat 111.

走行ユニット112は駆動機構122を備える。駆動機構122は、モータ122a及び122bを駆動源として、対応する駆動輪120を回転させる機構である。駆動機構122は、駆動輪120のそれぞれを回転させることで移動体100を前進又は後進させることができる。駆動機構122はまた、モータ122a及び122bの回転差を生じさせることで移動体100の進行方向を変更することができる。走行ユニット112は従動輪121を備える。従動輪はZ方向を回転軸として旋回可能である。 The traveling unit 112 is equipped with a drive mechanism 122. The drive mechanism 122 uses motors 122a and 122b as drive sources to rotate the corresponding drive wheels 120. The drive mechanism 122 can move the mobile body 100 forward or backward by rotating each of the drive wheels 120. The drive mechanism 122 can also change the direction of travel of the mobile body 100 by generating a difference in rotation between motors 122a and 122b. The traveling unit 112 is equipped with a driven wheel 121. The driven wheel can rotate around the Z direction as its rotation axis.

移動体100は、移動体100の周囲の物標を検知する検知ユニット114~116を備える。検知ユニット114~116は、移動体100の周辺を監視する外界センサ群である。検知ユニット114~116は、本実施形態の場合、いずれも移動体100の周囲の画像を撮像する撮像装置であり、例えば、レンズなどの光学系とイメージセンサとを備える。しかし、撮像装置に代えて或いは撮像装置に加えて、レーダやライダ(Light Detection and Ranging)を採用してもよい。 The mobile object 100 is equipped with detection units 114-116 that detect targets around the mobile object 100. The detection units 114-116 are a group of external sensors that monitor the surroundings of the mobile object 100. In this embodiment, the detection units 114-116 are all imaging devices that capture images of the surroundings of the mobile object 100, and are equipped with, for example, an optical system such as a lens and an image sensor. However, radar or lidar (light detection and ranging) may be used instead of or in addition to the imaging devices.

検知ユニット114は、例えば移動体100の前部にY方向に離間して二つ配置されており、主に、移動体100の前方の物標を検知するために用いられる。検知ユニット115は移動体100の左側部及び右側部にそれぞれ配置されており、主に、移動体100の側方の物標を検知するために用いられる。検知ユニット116は移動体100の後部に配置されており、主に、移動体100の後方の物標を検知するために用いられる。 Two detection units 114 are arranged, for example, at the front of the moving body 100, spaced apart in the Y direction, and are primarily used to detect targets ahead of the moving body 100. Detection units 115 are arranged on the left and right sides of the moving body 100, respectively, and are primarily used to detect targets to the sides of the moving body 100. Detection unit 116 is arranged at the rear of the moving body 100, and is primarily used to detect targets behind the moving body 100.

図2は、移動体100の制御系のブロック図である。移動体100は、制御ユニット(ECU)130を備える。制御ユニット130は、CPUに代表される1つ以上のプロセッサ、半導体メモリ等のメモリデバイス、外部デバイスとのインタフェース等を含む。メモリデバイスにはプロセッサが実行するプログラムやプロセッサが処理に使用するデータ等が格納される。プロセッサ、メモリデバイス、インタフェースは、移動体100の機能別に複数組設けられて互いに通信可能に構成されてもよい。 Figure 2 is a block diagram of the control system of the mobile object 100. The mobile object 100 is equipped with a control unit (ECU) 130. The control unit 130 includes one or more processors, such as a CPU, a memory device such as a semiconductor memory, an interface with external devices, etc. The memory device stores programs executed by the processor and data used for processing by the processor. Multiple sets of processors, memory devices, and interfaces may be provided for different functions of the mobile object 100 and configured to be able to communicate with each other.

制御ユニット130は、検知ユニット114~116の出力(例えば画像情報)、操作部131の入力情報、音声入力装置133から入力された音声情報などを取得して、それぞれの情報に応じた処理を実行する。制御ユニット130は、モータ122a、122bの制御(走行ユニット112の走行制御)、操作部131に含まれる表示パネルの表示制御、音声による移動体100の乗員への報知、情報の出力を行う。制御ユニット130は、検知ユニット114~116からの出力(例えば画像情報)に対して画像認識用の機械学習モデル(例えばディープニューラルネットワーク)を用いた処理を実行してもよい。また、制御ユニット130は、音声入力装置133からの出力(例えば音声情報)に対して音声認識用の機械学習モデル(例えばディープニューラルネットワーク)を用いた処理を実行してもよい。 The control unit 130 acquires output (e.g., image information) from the detection units 114-116, input information from the operation unit 131, and audio information input from the audio input device 133, and performs processing according to the respective information. The control unit 130 controls the motors 122a and 122b (driving control of the driving unit 112), controls the display of the display panel included in the operation unit 131, and outputs audio alerts and information to the occupants of the vehicle 100. The control unit 130 may process output (e.g., image information) from the detection units 114-116 using a machine learning model for image recognition (e.g., a deep neural network). The control unit 130 may also process output (e.g., audio information) from the audio input device 133 using a machine learning model for voice recognition (e.g., a deep neural network).

音声入力装置133は、例えばマイクを含み、移動体100の乗員の音声を収音する。制御ユニット130は、入力された音声を認識して、対応する処理を実行可能である。GNSS(Global Navigation Satellite system)センサ134は、GNSS信号を受信して移動体100の現在位置を検知する。 The audio input device 133 includes, for example, a microphone, and picks up the voices of the occupants of the vehicle 100. The control unit 130 is able to recognize the input voices and perform corresponding processing. The GNSS (Global Navigation Satellite system) sensor 134 receives GNSS signals and detects the current position of the vehicle 100.

記憶装置135は、種々のデータを格納する不揮発性の記録媒体を含む。記憶装置135にも、プロセッサが実行するプログラムやプロセッサが処理に使用するデータ等が格納されてよい。記憶装置135は、制御ユニット130によって実行される音声認識や画像認識用の機械学習モデルの各種パラメータ(例えばディープニューラルネットワークの学習済みパラメータやハイパーパラメータなど)を格納してもよい。 The storage device 135 includes a non-volatile recording medium that stores various data. The storage device 135 may also store programs executed by the processor, data used by the processor for processing, etc. The storage device 135 may also store various parameters (e.g., trained parameters and hyperparameters of a deep neural network) of machine learning models for speech recognition and image recognition executed by the control unit 130.

通信装置136は、例えばWi‐Fiや第5世代移動体通信などの無線通信を介して外部装置(例えばユーザの有する通信端末140)と通信可能な通信装置である。 The communication device 136 is a communication device capable of communicating with an external device (e.g., a communication terminal 140 owned by a user) via wireless communication such as Wi-Fi or fifth-generation mobile communication.

次に、図3を参照して、制御ユニット130に係る機能構成例について説明する。ユーザ指示取得部301は、操作部131或いは音声入力装置133を介して入力されるユーザ指示を取得する。ユーザ指示は、移動体100が到着すべき最終目標位置の指定を含む。最終目標位置は、検知ユニット114~116の出力した画像内で認識された物標のうち、発話音声によって指定された物標の位置であってもよい。また、ユーザ指示は、移動体100の走行中に、右折、左折などの走行軌道に対する変更指示を含んでもよい。 Next, an example of the functional configuration of the control unit 130 will be described with reference to Figure 3. The user instruction acquisition unit 301 acquires user instructions input via the operation unit 131 or the voice input device 133. The user instructions include a specification of a final target position where the mobile object 100 should arrive. The final target position may be the position of a target specified by spoken voice among targets recognized in the images output by the detection units 114 to 116. The user instructions may also include an instruction to change the traveling trajectory of the mobile object 100, such as turning right or left, while the mobile object 100 is traveling.

画像情報処理部302は、検知ユニット114~116の出力(例えば画像情報)に基づいて、走行路や障害物の位置、形状等を認識する。移動体100の前方の走行路や障害物の位置、形状等の認識は、例えば、2つの検知ユニット114から得られるステレオ画像を用いて、移動体100からの奥行きの距離を求めることにより行われる。走行路や障害物を認識するために、単眼の画像又はステレオ画像に、予め学習された画像認識用の機械学習モデル(例えばディープニューラルネットワーク)を用いてもよい。 The image information processing unit 302 recognizes the position, shape, etc. of the roadway and obstacles based on the output (e.g., image information) of the detection units 114-116. Recognition of the roadway ahead of the mobile object 100 and the position, shape, etc. of obstacles is performed, for example, by calculating the depth distance from the mobile object 100 using stereo images obtained from the two detection units 114. To recognize the roadway and obstacles, a pre-trained machine learning model for image recognition (e.g., a deep neural network) may be used on monocular or stereo images.

格子地図生成部303は、画像情報処理部302によって認識された走行路や障害物の位置、形状等に基づいて、移動体100の近傍において移動体100が走行可能な領域と走行不可能な領域とを表す格子地図を生成する。図4は、本実施形態に係る格子地図の例を模式的に示している。図4に示す例では、移動体402の前方を検知ユニット403で撮影し、障害物の存在を示す走行不可能領域401と、その他の領域(走行可能領域)とを示す格子地図400を生成する様子を模式的に示している。 The grid map generation unit 303 generates a grid map that indicates areas near the mobile body 100 that are drivable and areas that are not drivable for the mobile body 100, based on the driving path and the positions and shapes of obstacles recognized by the image information processing unit 302. Figure 4 schematically shows an example of a grid map according to this embodiment. The example shown in Figure 4 schematically shows how the detection unit 403 captures an image of the area ahead of the mobile body 402, and generates a grid map 400 that indicates an impassable area 401 indicating the presence of an obstacle, and other areas (drivable areas).

格子地図生成部303は、移動体100の移動に従って、移動体が格子地図の中心に位置するように、格子地図400をシフトする。格子地図生成部303は、画像情報処理部302の認識結果に従って、走行不可能領域401を格子地図400の対応する格子に割り当てる。例えば、格子地図生成部303は、地表から所定の高さ(例えば移動体100が進行することができない高さ)に物体が存在すると認識した場合、当該物体が認識された位置に対応する領域を走行不可能領域とする。格子地図生成部303は、移動体100の移動に伴って走行不可能領域401を追加していくことによって、格子地図を生成する。 The grid map generation unit 303 shifts the grid map 400 as the mobile object 100 moves so that the mobile object is positioned at the center of the grid map. The grid map generation unit 303 assigns the undrivable areas 401 to the corresponding grids of the grid map 400 according to the recognition results of the image information processing unit 302. For example, if the grid map generation unit 303 recognizes that an object exists at a predetermined height from the ground (e.g., a height at which the mobile object 100 cannot proceed), it designates the area corresponding to the position where the object is recognized as an undrivable area. The grid map generation unit 303 generates the grid map by adding undrivable areas 401 as the mobile object 100 moves.

経路生成部304は、後述する軌道生成と制御量を決定する処理を実行して、移動体100が走行する軌道(走行軌道)を生成する。なお、本実施形態の経路生成部304が生成する走行軌道を、後述する大域経路に対して局所経路という場合がある。経路生成部304は、大域経路を参照することで、目標位置に基づいた軌道を生成することができる。なお、大域経路は、移動体の走行軌道の目安を大まかに決定した、目標位置に向かうための経路である。本実施形態では、経路生成部304は、大域経路をどのような方法で生成してもよく、公知の方法を用いて生成してもよい。また、目標位置は、ユーザによって指定される最終目標位置とは異なり、移動体100が走行する軌道を一定の時間ごとに決定する際に、到達する目標となる一時的な位置である。目標位置は、大域経路上に設定される。移動体の位置から目標位置までの最大距離は、例えば、6メートルなどのように、検知ユニットによって障害物を検知可能な範囲に従って設定されてよい。すなわち、経路生成部304は、移動体において障害物等を十分に検知可能な範囲内に走行軌道を制限することができる。また、移動体の位置から目標位置までの最大距離は、例えば、緊急時に移動体100がその走行を制御可能な制動距離に従って設定されてもよい。すなわち、経路生成部304は、移動体100の停止等の制御を十分可能な範囲内に走行軌道を制限することができる。更に、目標位置は、最終目標位置(例えばユーザによって指定された物標の位置)が近づくほど、移動体の近くに設定される。 The path generation unit 304 generates a path (travel path) for the mobile body 100 by executing the processes of trajectory generation and control variable determination described below. The travel path generated by the path generation unit 304 in this embodiment may be referred to as a local path, as opposed to a global path described below. The path generation unit 304 can generate a path based on the target position by referencing the global path. The global path is a path toward the target position that roughly determines the travel path of the mobile body. In this embodiment, the path generation unit 304 may generate the global path by any method, including publicly known methods. The target position differs from the final target position specified by the user, but is a temporary position to be reached when the travel path of the mobile body 100 is determined at regular intervals. The target position is set on the global path. The maximum distance from the mobile body's position to the target position may be set according to the range within which obstacles can be detected by the detection unit, such as 6 meters. That is, the path generation unit 304 can limit the traveling trajectory to a range within which the mobile body can adequately detect obstacles, etc. Furthermore, the maximum distance from the mobile body's current position to the target position may be set, for example, according to the braking distance within which the mobile body 100 can control its traveling in an emergency. That is, the path generation unit 304 can limit the traveling trajectory to a range within which it is adequately possible to control the mobile body 100, such as by stopping it. Furthermore, the closer the target position is to the final target position (e.g., the position of a target specified by the user), the closer the target position is set to the mobile body.

経路生成部304は、走行軌道を生成するために、複数のクロソイド曲線と、曲率が非線形に変化する曲率変化点とを組み合わせて構成される軌道を生成する。クロソイド曲線は、軌道の曲率が距離に対して線形に変化する曲線である。また、一般に、クロソイド曲線は、ハンドルを備える車両が一定速度で走行する際にハンドルを一定の割合で回したときに車両が描く軌道としても知られている。本実施形態では、それぞれの軌道の曲率が線形に変化する複数の軌道と、曲率が非線形に変化する曲率変化点とを組み合わせて軌道を構成することにより、左右に蛇行するような自由度の高い複雑な軌道を生成することができる。つまり、このような軌道により、複数の障害物が存在する場合であっても、障害物を左右に蛇行して回避することが可能になる。 To generate a driving trajectory, the path generation unit 304 generates a trajectory composed of a combination of multiple clothoid curves and curvature change points where the curvature changes nonlinearly. A clothoid curve is a curve where the curvature of the trajectory changes linearly with distance. A clothoid curve is also generally known as the trajectory drawn by a vehicle equipped with a steering wheel when the steering wheel is turned at a constant rate while traveling at a constant speed. In this embodiment, by combining multiple trajectories where the curvature of each trajectory changes linearly with curvature change points where the curvature changes nonlinearly, a complex trajectory with a high degree of freedom, such as snaking left and right, can be generated. In other words, such a trajectory makes it possible to avoid obstacles by snaking left and right, even when there are multiple obstacles.

また、上記軌道を構成することにより、例えば、ハンドルを備える車両においてハンドルを一定の割合で回し、曲率変化点を経てハンドルを別の一定の回し方で回すような車両の軌道を生成することに対応する。つまり、自由度の高い軌道を生成する場合であっても軌道の曲率がなめらかに変化するため、移動体に乗る乗員の乗り心地を確保することができる。経路生成部304は、軌道上の3点での曲率を調整することにより、移動体100の旋回方向の頻繁な切り替わりを抑制したり、最小旋回半径などの移動体100の運動制約を更に考慮することができる。 Furthermore, by configuring the above trajectory, it is possible to generate a trajectory for a vehicle equipped with a steering wheel, for example, by turning the steering wheel at a constant rate, passing through a curvature change point, and then turning the steering wheel in a different constant manner. In other words, even when generating a trajectory with a high degree of freedom, the curvature of the trajectory changes smoothly, ensuring a comfortable ride for passengers riding in the moving body. By adjusting the curvature at three points on the trajectory, the path generation unit 304 can suppress frequent changes in the turning direction of the moving body 100 and further consider motion constraints of the moving body 100, such as the minimum turning radius.

図5は、移動体501が走行する軌道503の例を模式的に示している。移動体501の進行方向(X方向)の前方には、障害物502が存在する。なお、Y方向は、移動体の進行方向に対する左右方向を示す。軌道503は、複数のクロソイド曲線と複数の曲率変化点504~506で構成される。上述のように、複数のクロソイド曲線と曲率変化点により、経路生成部304は、仮に大域経路507(点群で示す)が複雑な経路であっても大域経路507から大きく逸脱しない走行軌道503を生成することができる。なお、S1~S3は、曲率変化点504~506のうちの隣接する曲率変化点の間の距離を示している。この距離は、等間隔であってもよいし、実験等により予め定められた最適な距離が設定されてもよい。 Figure 5 shows a schematic example of a trajectory 503 traveled by a moving object 501. An obstacle 502 exists ahead of the moving object 501 in the direction of travel (X direction). The Y direction indicates the left-right direction relative to the moving object's direction of travel. The trajectory 503 is composed of multiple clothoid curves and multiple curvature change points 504-506. As described above, the multiple clothoid curves and curvature change points allow the path generation unit 304 to generate a traveling trajectory 503 that does not deviate significantly from the global path 507 (shown as a point cloud), even if the global path 507 is a complex path. Note that S1 to S3 indicate the distance between adjacent curvature change points 504-506. This distance may be equally spaced, or an optimal distance determined in advance through experimentation or the like may be set.

図6Aは、軌道503を生成するための、移動体からの距離と軌道の曲率の関係を示している。本実施形態で生成される軌道503は、図6Aに示すように、曲率の極大点又は極小点(曲率変化点)までは曲率が一定で(すなわち線形に)変化する。 Figure 6A shows the relationship between the distance from the moving body and the curvature of the trajectory for generating the trajectory 503. As shown in Figure 6A, the trajectory 503 generated in this embodiment has a constant curvature (i.e., a linear change) up to the maximum or minimum point of the curvature (the point of change of the curvature).

本実施形態では、軌道上の3点の曲率変化点の位置における軌道の曲率(曲率K,K及びK)を最適化する場合を例に説明している。より多くの曲率変化点を用いることも可能であるが、調整する曲率変化点の数が増大すれば、後述するコスト関数を用いた最適化に係る演算量が飛躍的に増大し得る。すなわち、得られる走行軌道の自由度の向上に対して計算量が大きく増大する。経路生成部304は、3つの曲率変化点を用いることにより、自由度の高い走行軌道を生成しつつ、最適化のための計算量を抑制することができる。曲率変化点の数を適切に抑制することにより、より短い周期(例えばリアルタイム)で走行軌道の生成を繰り返すことが可能になる。 In this embodiment, an example is described in which the curvatures of the trajectory (curvatures K1 , K2 , and K3 ) at the positions of three curvature change points on the trajectory are optimized. While it is possible to use more curvature change points, increasing the number of curvature change points to be adjusted can dramatically increase the amount of calculations required for optimization using a cost function, which will be described later. In other words, the amount of calculations increases significantly compared to the improvement in the degree of freedom of the resulting traveling trajectory. By using three curvature change points, the path generation unit 304 can generate a traveling trajectory with a high degree of freedom while reducing the amount of calculations required for optimization. By appropriately reducing the number of curvature change points, it becomes possible to repeat the generation of the traveling trajectory in a shorter cycle (e.g., in real time).

経路生成部304による、軌道の生成処理の概要について説明する。経路生成部304は、3点の曲率を変化させた軌道をコスト関数に代入し、コスト関数によるコストが少なくなる曲率変化点の曲率を求める。コスト関数は、例えば、Cposerrを大域経路からの逸脱コスト、Cobstacleを障害物への接近・衝突コスト、Coscilationを1つ前の時刻に生成した軌道との相違コストとすると、式(1)のように表される。大域経路からの逸脱コストは、大域経路(すなわち予め定められた移動体100の参照軌道を示す情報)を参照し、生成する軌道が参照軌道から乖離するほどコストを増加させる。このため、自由度の高い軌道を生成する場合であっても参照軌道から大きく逸脱することのない軌道を生成することができる。また、1つ前の時刻に生成した軌道との相違コストは、1つ前の時刻に生成した軌道との相違(位置ずれ)が小さいほどコストが小さくなる。換言すれば、経路生成部304は、所定の時間前に生成した軌道を参照し、生成する軌道が、所定の時間前に生成した軌道からの変化量が大きいほどコストが増加するコスト関数を用いて、複数の曲率変化点の曲率を決定する。このため、直前(例えば1つ前の時刻)に生成した軌道との相違コストを用いることにより、急激な軌道の変更を抑制することができる。経路生成部304は、式(1)のコスト関数を最小にする曲率K,K及びKを選択する。例えば、曲率Kは曲率変化点601における曲率、曲率Kは曲率変化点602における曲率、曲率Kは曲率変化点603における曲率に対応する。そして、式(1)を構成する各コスト(Cposerr、Cobstacle、Coscilation)は、式(2)~式(4)に従って算出される。なお、tは現在のタイミングに対応し、t-1は、前回軌道を求めたタイミングを示す。
An overview of the trajectory generation process performed by the path generation unit 304 will be described. The path generation unit 304 substitutes the trajectory with the curvatures changed at three points into a cost function and determines the curvature at the curvature change point that reduces the cost according to the cost function. The cost function is expressed as shown in Equation (1), where C poserr is the cost of deviation from the global path, C obstacle is the cost of approaching or colliding with the obstacle, and C oscillation is the cost of difference from the trajectory generated at the previous time. The cost of deviation from the global path references the global path (i.e., information indicating a predetermined reference trajectory of the mobile object 100), and the cost increases as the generated trajectory deviates from the reference trajectory. Therefore, even when generating a trajectory with a high degree of freedom, it is possible to generate a trajectory that does not deviate significantly from the reference trajectory. Furthermore, the cost of difference from the trajectory generated at the previous time decreases as the difference (position deviation) from the trajectory generated at the previous time decreases. In other words, the path generation unit 304 references a trajectory generated a predetermined time ago and determines the curvatures of multiple curvature change points using a cost function in which the cost increases the greater the amount of change between the trajectory to be generated and the trajectory generated a predetermined time ago. Therefore, by using the cost of difference from the trajectory generated immediately before (e.g., the time immediately before), it is possible to suppress sudden changes in the trajectory. The path generation unit 304 selects curvatures K1 , K2 , and K3 that minimize the cost function of equation (1). For example, curvature K1 corresponds to the curvature at curvature change point 601, curvature K2 corresponds to the curvature at curvature change point 602, and curvature K3 corresponds to the curvature at curvature change point 603. The costs (C poserr , C obstacle , C oscillation ) constituting equation (1) are calculated according to equations (2) to (4). Note that t corresponds to the current timing, and t-1 indicates the timing at which the previous trajectory was calculated.

図6Bは、式(1)に示す本実施形態に係るコスト関数を模式的に示している。例えば、Cposerrである大域経路からの逸脱コストは、生成する軌道と、大域経路のポテンシャルをグリッドに割り当てた値とを演算することにより算出される。大域経路のポテンシャルは、例えば、大域経路から遠いほど高いコストがグリッドに割り当てられる。このようなポテンシャルを用いることにより、生成する軌道が大域経路に近づくように曲率変化点が最適化される。また、Cobstacleである障害物への接近・衝突コストは、生成する軌道と、障害物のポテンシャルをグリッドに割り当てた値とを演算することにより算出される。障害物のポテンシャルは、例えば、格子地図の走行不可領域に近いほど高いコストが割り当てられる。このようなポテンシャルを用いることにより、生成する軌道が障害物を回避するように曲率変化点が最適化される。 FIG. 6B schematically illustrates the cost function according to this embodiment, which is represented by equation (1). For example, the deviation cost from the global path, C poserr , is calculated by calculating the trajectory to be generated and the value obtained by assigning the potential of the global path to a grid. For example, the potential of the global path is assigned such that a higher cost is assigned to a grid the farther the grid is from the global path. By using such a potential, the curvature change point is optimized so that the trajectory to be generated approaches the global path. Furthermore, the cost of approaching or colliding with an obstacle, C obstacle , is calculated by calculating the trajectory to be generated and the value obtained by assigning the potential of the obstacle to a grid. For example, the closer the obstacle is to a non-travelable area of the grid map, the higher the cost is assigned to the potential of the obstacle. By using such a potential, the curvature change point is optimized so that the trajectory to be generated avoids the obstacle.

経路生成部304は、曲率変化点の曲率を変動させる際に、損失勾配を用いたAdamによる最適化を行って、(繰り返し演算における次の)曲率変化点の曲率を決定する。β、β、εは最適化のために、実験等により予め定めることができるパラメータである。tは現在のタイミングに対応し、ここでのt-1は、繰り返し演算における以前の演算タイミングを示し、▽Lはコスト関数の微分値を示す。Ktは、いずれかの曲率変化点における現在の曲率に対応する。
When varying the curvature at a curvature change point, the path generation unit 304 performs Adam optimization using the loss gradient to determine the curvature at the (next) curvature change point in the iterative calculation. β 1 , β 2 , and ε are parameters that can be determined in advance through experiments or the like for optimization. t corresponds to the current timing, where t-1 indicates the previous calculation timing in the iterative calculation, and ▽L indicates the differential value of the cost function. K t corresponds to the current curvature at any of the curvature change points.

経路生成部304は、曲率変化点の曲率を変動させて生成した軌道を用いて、式1に示すコストの算出を繰り返し、最もコストLが低くなる曲率K,K及びKを決定する。 The path generating unit 304 repeatedly calculates the cost shown in Equation 1 using the trajectory generated by varying the curvature at the curvature change points, and determines the curvatures K 1 , K 2 and K 3 that result in the lowest cost L.

なお、図6Bに示す例では、大域経路のポテンシャルと、障害物のポテンシャルとを、コストグリッドを用いて表現する例を説明した。コストグリッドは、格子地図と同等の格子数で構成されてよい。上述のように、コストグリッドの各格子には、大域経路からの距離や障害物からの距離に応じたコスト値が対応付けられる。複数のコストグリッドは対応する格子の値を例えば積算することで、複数のコストグリッドを加味することができる。大域経路のポテンシャルを扱うコストグリッドでは、例えば、大域経路が格子面に射影された場合に、大域経路に近い格子ほど低いコスト値が設定される。経路生成部304は、設定したコストグリッドをメモリデバイスに記憶させ、候補の軌道が生成されると、走行軌道をコストグリッドに射影して走行経路と重なる格子のコスト値を合算する。このような処理により、比較的簡便な演算により、軌道を生成する最適化演算を高速化することができる。 In the example shown in Figure 6B, a cost grid is used to represent the potential of a global route and the potential of an obstacle. The cost grid may be composed of the same number of grids as the grid map. As described above, each grid in the cost grid is associated with a cost value corresponding to the distance from the global route and the distance from the obstacle. Multiple cost grids can be taken into account by, for example, adding up the values of corresponding grids. In a cost grid that handles the potential of a global route, for example, when a global route is projected onto a grid surface, a lower cost value is set for grids closer to the global route. The route generation unit 304 stores the set cost grid in a memory device, and when a candidate trajectory is generated, it projects the traveling trajectory onto the cost grid and adds up the cost values of grids that overlap with the traveling route. This process enables relatively simple calculations to speed up the optimization calculation for generating a trajectory.

更に、経路生成部304は、決定した軌道を用いて、制御量を決定する処理を行って、移動体の走行を制御するための制御量となる速度v及び角速度ωを決定する。制御量を決定する処理は、生成された軌道に従って走行しようとする際に、所定の制約を満たすように速度v及び角速度ωを決定する処理である。所定の制約は、別途詳細を後述するように、例えば、移動体100がカーブを安全に曲がり切れるようにしたり、安定した乗り心地を確保するための制約が課せられる。 Furthermore, the path generation unit 304 performs a process of determining control variables using the determined trajectory to determine the speed v and angular velocity ω, which serve as control variables for controlling the traveling of the mobile body. The process of determining control variables is a process of determining the speed v and angular velocity ω so as to satisfy predetermined constraints when traveling along the generated trajectory. The predetermined constraints, as will be described in detail later, are, for example, constraints imposed to enable the mobile body 100 to safely turn curves or to ensure a stable and comfortable ride.

走行制御部305は、経路生成部304によって決定された制御に従って、移動体100の走行を制御する(例えば、モータ122a及び122bを制御する)。 The driving control unit 305 controls the driving of the mobile body 100 (e.g., controls motors 122a and 122b) in accordance with the control determined by the path generation unit 304.

<移動体100における走行制御処理の一連の動作>
次に、移動体100における走行制御処理の一連の動作について、図7を参照して説明する。なお、本処理は、制御ユニット130が記憶装置135に格納されるプログラムを制御ユニット130のメモリデバイスに展開し、実行することにより実現される。本処理の開始時点において、ユーザ指示等に従って、最終目的位置が設定されているものとする。
<A series of operations in the travel control process of the moving body 100>
Next, a series of operations in the travel control process of the mobile body 100 will be described with reference to Fig. 7. This process is realized by the control unit 130 expanding a program stored in the storage device 135 into the memory device of the control unit 130 and executing it. At the start of this process, it is assumed that a final destination position has been set in accordance with a user instruction or the like.

S701において、制御ユニット130の画像情報処理部302は、検知ユニット114~116の出力(画像情報)を取得する。画像情報処理部302は、例えばディープニューラルネットワークを用いて、画像情報に含まれる走行路や障害物の位置、形状等を認識する。 At S701, the image information processing unit 302 of the control unit 130 acquires the output (image information) of the detection units 114 to 116. The image information processing unit 302 recognizes the position and shape of the road and obstacles contained in the image information, for example, using a deep neural network.

S702において、制御ユニット130の格子地図生成部303は、図4を参照して説明した格子地図を生成する。上述したように、格子地図生成部303は、画像情報処理部302によって認識された走行路や障害物の位置、形状等に基づいて、移動体100の近傍において移動体100が走行可能な領域と走行不可能な領域とを表す格子地図を生成する。 In S702, the grid map generation unit 303 of the control unit 130 generates the grid map described with reference to FIG. 4. As described above, the grid map generation unit 303 generates a grid map that indicates areas in the vicinity of the mobile object 100 that the mobile object 100 can travel in and areas that the mobile object 100 cannot travel in, based on the travel path and the position and shape of obstacles recognized by the image information processing unit 302.

S703において、制御ユニット130の経路生成部304は、大域経路を取得する。上述のように、移動体の走行軌道の目安を大まかに決定したものであれば、どのように生成されてもよい。経路生成部304は、例えばA*アルゴリズムを用いて格子地図上の障害物に衝突しない大域経路を生成してもよい。 In S703, the path generation unit 304 of the control unit 130 acquires a global path. As described above, the global path may be generated in any manner as long as it roughly determines the trajectory of the moving object. The path generation unit 304 may use, for example, the A* algorithm to generate a global path that does not collide with obstacles on the grid map.

S704において、制御ユニット130の経路生成部304は、上述したように、クロソイド曲線を含んだ、移動体が走行する軌道(局所経路)を生成する。本ステップにおける走行軌道を生成する処理については、図8を参照して後述する。 In S704, the path generation unit 304 of the control unit 130 generates a path (local path) along which the moving object will travel, including a clothoid curve, as described above. The process of generating the travel path in this step will be described later with reference to Figure 8.

S705において、制御ユニット130の経路生成部304は、生成された軌道に基づいて、移動体100の制御量を生成する。本ステップにおける制御量を決定する処理については、図8を参照して後述する。 In S705, the path generation unit 304 of the control unit 130 generates a control amount for the moving body 100 based on the generated trajectory. The process of determining the control amount in this step will be described later with reference to Figure 8.

S706において、制御ユニット130の走行制御部305は、経路生成部304によって決定された制御量(速度v及び角速度ω)を用いて、モータ122a及び122bを制御し、移動体100の走行を制御する。 In S706, the driving control unit 305 of the control unit 130 controls the motors 122a and 122b using the control variables (velocity v and angular velocity ω) determined by the path generation unit 304, thereby controlling the driving of the mobile body 100.

S707において、制御ユニット130は、最終目標位置に到着したかを判定する。制御ユニット130は、最終目標位置に到着していないと判定した場合には、処理をS701に戻して処理を繰り返す。制御ユニット130は、最終目標位置に到着したと判定した場合には本一連の処理を終了する。 In S707, the control unit 130 determines whether the final target position has been reached. If the control unit 130 determines that the final target position has not been reached, the process returns to S701 and is repeated. If the control unit 130 determines that the final target position has been reached, this series of processes ends.

<移動体100における軌道生成と制御量を決定する処理の一連の動作>
次に、経路生成部304によって実行される、軌道生成と制御量を決定する処理の一連の動作について説明する。なお、本処理は、制御ユニット130が記憶装置135に格納されるプログラムを制御ユニット130のメモリデバイスに展開し、実行することにより実現される。また、本処理は、S801~S802の処理が上記S704において実行され、続いて、S803がS705において実行される。
<A series of operations for generating a trajectory of the moving body 100 and determining a control amount>
Next, a series of operations for trajectory generation and control variable determination processing executed by the path generation unit 304 will be described. This processing is realized by the control unit 130 loading a program stored in the storage device 135 into the memory device of the control unit 130 and executing it. In this processing, steps S801 and S802 are executed in S704, and then step S803 is executed in S705.

S801において、経路生成部304は、大域経路を用いて、クロソイド曲線の曲率変化点の初期曲率を算出する。具体的には、経路生成部304は、まず、障害物の存在を考慮しないで、大域経路に近い経路を生成し、次のステップで経路を生成するための、初期の経路を提供する。本ステップで生成される経路は、上述の式(1)において、Cposerrのみを用いて最適化演算を行い、曲率変化点の曲率を算出することに対応する。経路生成部304は、CposerrとCoscilationのみを用いるようにしてもよい。本ステップの処理を行うことにより、S802の最適化演算において決定する曲率が局所解に陥る可能性を低減することができ、より精度の高い最適解を得ることができるようになる。 In S801, the path generation unit 304 calculates the initial curvature of the curvature change point of the clothoid curve using the global path. Specifically, the path generation unit 304 first generates a path similar to the global path without considering the presence of obstacles, and provides an initial path for path generation in the next step. The path generated in this step corresponds to performing an optimization calculation using only C poserr in the above-mentioned equation (1) to calculate the curvature of the curvature change point. The path generation unit 304 may use only C poserr and C oscillation . By performing the processing in this step, it is possible to reduce the possibility that the curvature determined in the optimization calculation in S802 will fall into a local solution, and it is possible to obtain an optimal solution with higher accuracy.

S802において、経路生成部304は、大域経路と格子地図と過去の経路とを用いて、クロソイド曲線の曲率変化点を算出する。すなわち、経路生成部304は、上述した方法により、上述の式(1)を構成する各コスト(Cposerr、Cobstacle、Coscilation)を用いて、例えば3つの曲率変化点における曲率を求める(軌道を生成する)。 In S802, the path generation unit 304 calculates the curvature change points of the clothoid curve using the global path, the grid map, and the past path. That is, the path generation unit 304 calculates the curvatures at, for example, three curvature change points (generates a trajectory) using the costs (C poserr , C obstacle , C oscillation ) constituting the above-mentioned equation (1) by the above-mentioned method.

S803において、経路生成部304は、生成された軌道に基づいて、目標速度及び目標角速度の組み合わせを決定する。具体的には、経路生成部304は、生成された軌道を参照して、制御量決定処理の開始時の速度vmaxを決定する。そして、経路生成部304は、以下で説明する制御量決定処理を行う。 In S803, the path generating unit 304 determines a combination of a target speed and a target angular speed based on the generated trajectory. Specifically, the path generating unit 304 determines a speed vmax at the start of the control amount determination process by referring to the generated trajectory. Then, the path generating unit 304 performs the control amount determination process described below.

図9A~図9Cには、曲率変化点601~603で決定された軌道において、所定の曲率参照範囲内のうち、絶対値が最も大きい曲率を決定する例を示している。図9Aの例では、経路生成部304は、移動体の位置から901の距離までの曲率参照範囲のうち、曲率902を絶対値が最も大きい曲率Kmaxとして決定する。図9Bの例では、経路生成部304は、移動体の位置から901の距離までの曲率参照範囲のうち、曲率911を絶対値が最も大きい曲率Kmaxとして決定する。更に、図9Cの例では、経路生成部304は、移動体の位置から901の距離までの曲率参照範囲のうち、曲率921を絶対値が最も大きい曲率Kmaxとして決定する。このように、絶対値の最も大きい曲率を参照することにより、生成した軌道の曲率を参照した場合に、きついカーブが向かっている、或いは、きついカーブを走行している場合には、経路生成部304は、以降の処理により、速度、角速度を低減するように制御する。経路生成部304は、図9A~9Cの例により決定された曲率において、vmax = ωmax / Kmax に従ってvmaxを決定する。ωmaxは移動体100の特性などから予め定められてよい。 9A to 9C show examples of determining the curvature with the largest absolute value within a predetermined curvature reference range for a trajectory determined by curvature change points 601 to 603. In the example of FIG. 9A, the path generation unit 304 determines curvature 902 as the curvature Kmax with the largest absolute value within the curvature reference range from the position of the mobile object to a distance 901. In the example of FIG. 9B, the path generation unit 304 determines curvature 911 as the curvature Kmax with the largest absolute value within the curvature reference range from the position of the mobile object to a distance 901. Furthermore, in the example of FIG. 9C, the path generation unit 304 determines curvature 921 as the curvature Kmax with the largest absolute value within the curvature reference range from the position of the mobile object to a distance 901. In this way, by referring to the curvature with the largest absolute value, when the curvature of the generated trajectory is determined to be heading toward or traveling along a sharp curve, the path generation unit 304 performs control to reduce the speed and angular velocity through subsequent processing. 9A to 9C, the path generating unit 304 determines v max according to v max = ω max / K max , where ω max may be determined in advance based on the characteristics of the moving object 100, etc.

なお、経路生成部304は、曲率参照範囲を、現在の移動体100の速度或いは減速加速度に応じて異ならせてよい。例えば、経路生成部304は、現在の移動体100の速度が高い場合には、曲率参照範囲を狭くすることができる。すなわち、経路生成部304は、現在の移動体100の速度が高い場合には、速度及び角速度の選択に対して、より強い制約がかかるようにして、安全性や安定した乗り心地を提供できるようにする。 The path generation unit 304 may vary the curvature reference range depending on the current speed or deceleration of the moving body 100. For example, the path generation unit 304 may narrow the curvature reference range when the current speed of the moving body 100 is high. In other words, when the current speed of the moving body 100 is high, the path generation unit 304 imposes stronger constraints on the selection of speed and angular velocity, thereby providing safety and a stable ride.

次に、経路生成部304による、制御量決定処理について、図10を参照して説明する。なお、本処理は、制御ユニット130が記憶装置135に格納されるプログラムを制御ユニット130のメモリデバイスに展開し、実行することにより実現される。 Next, the control variable determination process performed by the path generation unit 304 will be described with reference to Figure 10. Note that this process is realized by the control unit 130 expanding a program stored in the storage device 135 into the memory device of the control unit 130 and executing it.

S1001において、経路生成部304は、vmaxを参照速度vrefに代入してvrefを求め、その後、ωref ← vref * Kref に従って参照角速度ωrefを決定する。なお、参照曲率Krefは、例えば、移動体100の速度の大きさに応じて軌道の先端まで参照した値である。 In S1001, the path generating unit 304 substitutes vmax for the reference velocity vref to obtain vref , and then determines the reference angular velocity ωref in accordance with ωrefvref * Kref . Note that the reference curvature Kref is a value obtained by referencing up to the tip of the trajectory depending on the magnitude of the velocity of the moving body 100, for example.

S1002において、経路生成部304は、参照速度や参照角速度の条件において、移動体の加速度が所定の加速度以下(並進加速度0.1G以下)であるかを判定する。経路生成部304は、加速度が所定の加速度以下である場合にS1004に処理を進め、そうでない場合、S1003に処理を進める。S1003において、経路生成部304は、S1002の所定の加速度に収まるように、vrefを変更する(減速する)。 In S1002, the path generation unit 304 determines whether the acceleration of the moving body is equal to or less than a predetermined acceleration (translational acceleration of 0.1 G or less) under the conditions of the reference velocity and reference angular velocity. If the acceleration is equal to or less than the predetermined acceleration, the path generation unit 304 proceeds to S1004, and if not, the path generation unit 304 proceeds to S1003. In S1003, the path generation unit 304 changes vref (slows down) so that it falls within the predetermined acceleration of S1002.

S1004において、経路生成部304は、参照速度や参照角速度の条件において、移動体の減速加速度が所定の減速加速度以下(減速加速度0.01G以下)であるかを判定する。経路生成部304は、減速加速度が所定の減速加速度以下である場合にS1006に処理を進め、そうでない場合、S1005に処理を進める。S1005では、経路生成部304は、S1004の所定の減速加速度に収まるように、vrefを変更する。 In S1004, the path generation unit 304 determines whether the deceleration of the moving object is equal to or less than a predetermined deceleration (deceleration of 0.01 G or less) under the conditions of the reference velocity and the reference angular velocity. If the deceleration is equal to or less than the predetermined deceleration, the path generation unit 304 proceeds to S1006; otherwise, the path generation unit 304 proceeds to S1005. In S1005, the path generation unit 304 changes vref so that the deceleration falls within the predetermined deceleration of S1004.

S1006において、経路生成部304は、参照速度や参照角速度の条件において、移動体の角速度の絶対値が所定の角速度の大きさ以下(|ωref|≦|ωmax|以下)であるかを判定する。経路生成部304は、減速加速度が所定の減速加速度以下である場合にS1008に処理を進め、そうでない場合、S1007に処理を進める。S1007では、経路生成部304は、|ωref|が所定の角速度を満たすようにvrefを変更する。 In S1006, the path generation unit 304 determines whether the absolute value of the angular velocity of the moving body is equal to or less than a predetermined angular velocity (|ω ref |≦|ω max | or less) under the conditions of the reference velocity and reference angular velocity. If the deceleration is equal to or less than the predetermined deceleration acceleration, the path generation unit 304 proceeds to S1008, and if not, proceeds to S1007. In S1007, the path generation unit 304 changes v ref so that |ω ref | satisfies the predetermined angular velocity.

S1008において、経路生成部304は、移動体の左右方向の加速度(a=ωref *vref)が所定値以下であるかを判定する。経路生成部304は、左右方向の加速度が所定値以下である場合にS1009に処理を進め、そうでない場合、S1007に処理を進める。 In S1008, the path generation unit 304 determines whether the acceleration in the left-right direction of the moving object (a yref *v ref ) is equal to or less than a predetermined value. If the acceleration in the left-right direction is equal to or less than the predetermined value, the path generation unit 304 proceeds to S1009, and if not, proceeds to S1007.

S1009では、経路生成部304は、算出した参照速度vrefと参照角速度ωrefを制御量として(目標速度v及び目標角速度ωとして)決定する。経路生成部304は、その後、本処理を終了して、S803の処理に戻る。経路生成部304は、S803の処理を終了すると、図8に示す一連の処理を終了する。 In S1009, the path generating unit 304 determines the calculated reference velocity v ref and reference angular velocity ω ref as control variables (target velocity v and target angular velocity ω). The path generating unit 304 then ends this process and returns to the process of S803. After completing the process of S803, the path generating unit 304 ends the series of processes shown in FIG. 8.

以上説明したように、上述の実施形態では、移動体100において、それぞれの軌道の曲率が距離に対して線形に変化する複数の軌道(すなわちクロソイド曲線)と、曲率が非線形に変化する曲率変化点とを組み合わせて構成される軌道を用いて、移動体100が走行すべき軌道を生成するようにした。このようにすることで、自由度の高い走行軌道の生成と乗り心地の確保とを両立することが可能になる。また、本実施形態では、生成した軌道(例えば所定範囲内の曲率)に基づいて、加速度や角速度が一定条件を満たすように移動体の目標速度及び目標角速度(すなわち移動体の制御量)を決定するようにした。このようにすることで、更に、安全性や乗り心地を考慮した移動体の制御が可能になり、加速や旋回によって乗員にかかる負荷を軽減することができる。 As explained above, in the above-described embodiment, the trajectory on which the mobile body 100 should travel is generated using a trajectory formed by combining multiple trajectories (i.e., clothoid curves) whose curvatures change linearly with distance and curvature change points whose curvatures change nonlinearly. This makes it possible to generate a travel trajectory with a high degree of freedom while ensuring a comfortable ride. Furthermore, in this embodiment, the target speed and target angular velocity of the mobile body (i.e., the control amount of the mobile body) are determined based on the generated trajectory (e.g., curvature within a predetermined range) so that the acceleration and angular velocity satisfy certain conditions. This further enables control of the mobile body with consideration for safety and comfort, and reduces the load on the occupant caused by acceleration and turning.

なお、上述した制御ユニット130の構成は、移動体制御システムとして様々な形態で機能してよい。例えば、上述の制御ユニット130の少なくとも一部が移動体100の外部の装置、例えば外部のサーバ上で構成される形態で、移動体制御システムを構成してもよい。或いは、移動体制御システムは移動体100であってもよいし、移動体100の内部に組み込まれるように構成されてもよい(すなわち制御ユニット130であってもよい)。また、上述の移動体100を動作させるコンピュータプログラムは、1つ以上のコンピュータを、移動体制御システムの各手段として機能させるためのコンピュータプログラムであってよい。 The configuration of the control unit 130 described above may function in various forms as a mobile object control system. For example, a mobile object control system may be configured in such a manner that at least a portion of the control unit 130 described above is configured on a device external to the mobile object 100, such as an external server. Alternatively, the mobile object control system may be the mobile object 100, or may be configured to be incorporated within the mobile object 100 (i.e., the control unit 130). Furthermore, the computer program that operates the mobile object 100 described above may be a computer program that causes one or more computers to function as each means of the mobile object control system.

<実施形態のまとめ>
1.上記実施形態の移動体(例えば100)の動作を制御する移動体制御システムは、
それぞれの軌道の曲率が距離に対して線形に変化する複数の軌道と、曲率が非線形に変化する曲率変化点とを組み合わせて構成される前記移動体の位置から目標位置までの軌道を用いて、前記移動体が走行すべき軌道を生成する生成手段(例えば、304)と、
前記生成された軌道に基づいて、前記移動体の走行を制御する制御量を決定する決定手段(例えば、304)と、を有する。
<Summary of the embodiment>
1. The mobile object control system for controlling the operation of the mobile object (e.g., 100) of the above embodiment includes:
a generation means (e.g., 304) for generating a trajectory along which the moving object should travel, using a trajectory from the position of the moving object to a target position, the trajectory being formed by combining a plurality of trajectories, each of which has a curvature that changes linearly with distance, and a curvature change point, the curvature of which changes nonlinearly;
and a determining means (e.g., 304) for determining a control amount for controlling the traveling of the moving body based on the generated trajectory.

この実施形態によれば、自由度の高い走行軌道の生成と乗り心地の確保とを両立することが可能になる。 This embodiment makes it possible to generate a highly flexible running trajectory while ensuring a comfortable ride.

2.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記移動体が走行すべき軌道は複数の曲率変化点を含み、
前記生成手段は、前記複数の曲率変化点の曲率を決定することにより、前記移動体が走行すべき軌道を生成する。
2. In the mobile object control system according to the above embodiment,
the trajectory along which the moving body should travel includes a plurality of curvature change points,
The generating means determines the curvatures at the plurality of curvature change points to generate a trajectory along which the moving body should travel.

この実施形態によれば、自由度の高い軌道を生成する場合であっても軌道の曲率がなめらかに変化するため、移動体に乗る乗員の乗り心地を確保することが可能になる。 According to this embodiment, even when generating a trajectory with a high degree of freedom, the curvature of the trajectory changes smoothly, ensuring a comfortable ride for passengers on the moving body.

3.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記生成手段は、障害物が存在する位置を示す情報を参照し、生成する軌道の位置が障害物が存在する位置に接近するほどコストが増加するコスト関数を用いて、前記複数の曲率変化点の曲率を決定する。
3. In the mobile object control system according to the above embodiment,
The generation means refers to information indicating the location of an obstacle and determines the curvature of the multiple curvature change points using a cost function in which the cost increases as the position of the trajectory to be generated approaches the location of the obstacle.

この実施形態によれば、自由度の高い軌道を生成する場合であっても障害物を適切に回避した軌道を生成することが可能になる。 This embodiment makes it possible to generate a trajectory that appropriately avoids obstacles, even when generating a trajectory with a high degree of freedom.

4.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記生成手段は、予め定められた前記移動体の参照軌道を示す情報を参照し、生成する軌道が前記参照軌道から乖離するほどコストが増加するコスト関数を用いて、前記複数の曲率変化点の曲率を決定する。
4. In the mobile object control system according to the above embodiment,
The generation means refers to information indicating a predetermined reference trajectory of the moving body and determines the curvatures of the multiple curvature change points using a cost function in which the cost increases the more the generated trajectory deviates from the reference trajectory.

この実施形態によれば、自由度の高い軌道を生成する場合であっても参照軌道から大きく逸脱することのない軌道を生成することが可能になる。 This embodiment makes it possible to generate a trajectory that does not deviate significantly from the reference trajectory, even when generating a trajectory with a high degree of freedom.

5.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記生成手段は、所定の時間前に生成した前記移動体が走行すべき軌道を参照し、生成する軌道が前記所定の時間前に生成した前記移動体が走行すべき軌道からの変化量が大きいほどコストが増加するコスト関数を用いて、前記複数の曲率変化点の曲率を決定する。
5. In the mobile object control system according to the above embodiment,
The generation means refers to a trajectory on which the moving body should travel that was generated a predetermined time ago, and determines the curvatures of the multiple curvature change points using a cost function in which the cost increases the greater the amount of change in the trajectory to be generated from the trajectory on which the moving body should travel that was generated the predetermined time ago.

この実施形態によれば、自由度の高い軌道を生成する場合であっても急激な軌道の変更を抑制することが可能になる。 This embodiment makes it possible to suppress sudden changes in trajectory even when generating trajectories with a high degree of freedom.

6.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記移動体が走行すべき軌道は3つの曲率変化点を有する。
6. In the mobile object control system according to the above embodiment,
The trajectory along which the moving body should travel has three curvature change points.

この実施形態によれば、自由度の高い走行軌道を生成しつつ、最適化のための計算量を抑制することが可能になる。 This embodiment makes it possible to generate a highly flexible driving trajectory while reducing the amount of calculation required for optimization.

7.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記決定手段は、前記生成された軌道の曲率のうちの最も大きい曲率に基づいて、前記制御量である前記移動体の速度と角速度とを算出する。
7. In the mobile object control system according to the above embodiment,
The determining means calculates the velocity and angular velocity of the moving body, which are the control variables, based on the largest curvature of the generated trajectories.

この実施形態によれば、安全性や乗り心地に関する制約を満たしながら、最も生成された軌道に従う制御量を決定することが可能になる。 This embodiment makes it possible to determine the control amount that best follows the generated trajectory while satisfying constraints related to safety and ride comfort.

8.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記決定手段は、前記生成された軌道の曲率のうち、現在の前記移動体の速度に応じて異なる所定の範囲内において最も大きい曲率に基づいて、前記制御量である前記移動体の速度と角速度とを決定する、。
8. In the mobile object control system according to the above embodiment,
The determination means determines the velocity and angular velocity of the moving body, which are the control variables, based on the largest curvature of the generated trajectory within a predetermined range that varies depending on the current velocity of the moving body.

この実施形態によれば、速度及び角速度の選択により強い制約がかかるようにして、安全性や安定した乗り心地を提供できるようになる。 This embodiment places stronger constraints on the selection of speed and angular velocity, making it possible to provide safety and a stable ride.

9.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記決定手段は、前記移動体の速度と角速度が、前記移動体が安定して走行するための制約を満たさない場合、前記移動体の速度と角速度を当該制約を満たすように変更する。
9. In the mobile object control system according to the above embodiment,
When the velocity and angular velocity of the moving body do not satisfy the constraints for the moving body to travel stably, the determining means changes the velocity and angular velocity of the moving body so as to satisfy the constraints.

この実施形態によれば、安全性や乗り心地を考慮した移動体の制御が可能になり、加速や旋回によって乗員にかかる負荷を軽減することが可能になる。 This embodiment makes it possible to control a moving vehicle with consideration for safety and ride comfort, and reduces the load on the occupant caused by acceleration and turning.

10.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記移動体の撮像手段で撮像された画像に基づいて障害物が存在する位置を検知する検知手段を更に有し、
前記目標位置までの最大距離は、前記検知手段が障害物を検知可能な範囲に従って設定される。
10. In the mobile object control system according to the above embodiment,
The vehicle further includes a detection means for detecting a position where an obstacle exists based on an image captured by the imaging means of the vehicle,
The maximum distance to the target position is set according to the range within which the detection means can detect an obstacle.

この実施形態によれば、移動体において障害物等を十分に検知可能な範囲内に走行軌道を制限することができる。 This embodiment allows the moving object's travel trajectory to be limited to a range where obstacles, etc. can be adequately detected.

11.上述の実施形態に係る移動体制御システムでは、
前記目標位置までの最大距離は、前記移動体の走行を制御可能な制動距離に従って設定される。
11. In the mobile object control system according to the above embodiment,
The maximum distance to the target position is set in accordance with a braking distance that allows the travel of the moving body to be controlled.

この実施形態によれば、移動体100の停止等の制御を十分可能な範囲内に走行軌道を制限することができる。 According to this embodiment, the travel trajectory of the moving body 100 can be limited to a range that allows sufficient control, such as stopping, of the moving body 100.

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。 The invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the invention.

100…移動体、120…駆動輪、121…従動輪、130…制御ユニット、303…格子地図生成部、304…経路生成部、305…走行制御部 100...mobile vehicle, 120...drive wheels, 121...driven wheels, 130...control unit, 303...grid map generator, 304...route generator, 305...travel control unit

Claims (14)

移動体の動作を制御する移動体制御システムであって、
それぞれの軌道の曲率が線形に変化する複数の軌道と、曲率が非線形に変化する複数の曲率変化点とを組み合わせて構成される前記移動体の位置から目標位置までの軌道を用いて、前記移動体が走行すべき軌道を生成する生成手段と、
前記生成された軌道に基づいて、前記移動体の走行を制御する制御量を決定する決定手段と、を有し、
前記生成手段は、前記複数の曲率変化点の曲率を変化させた軌道をコスト関数に代入して前記コスト関数によるコストを算出し、前記コストが少なくなるように前記コスト関数の勾配を用いて前記複数の曲率変化点の曲率を変化させることを繰り返して、前記複数の曲率変化点の曲率を決定することにより、前記移動体が走行すべき軌道を生成することを特徴とする移動体制御システム。
A mobile object control system for controlling the operation of a mobile object,
a generation means for generating a trajectory along which the moving object should travel, using a trajectory from the position of the moving object to a target position, the trajectory being formed by combining a plurality of trajectories, each of which has a curvature that changes linearly , and a plurality of curvature change points, each of which has a curvature that changes nonlinearly;
a determination means for determining a control amount for controlling the traveling of the moving body based on the generated trajectory ,
a generation means for generating a trajectory on which the moving body should travel by substituting a trajectory in which the curvatures of the plurality of curvature change points are changed into a cost function to calculate a cost using the cost function, and repeatedly changing the curvatures of the plurality of curvature change points using a gradient of the cost function so as to reduce the cost, thereby determining the curvatures of the plurality of curvature change points .
前記生成手段は、障害物が存在する位置を示す情報を参照し、生成する軌道の位置が障害物が存在する位置に接近するほどコストが増加するコスト関数を用いて、前記複数の曲率変化点の曲率を決定する、ことを特徴とする請求項に記載の移動体制御システム。 2. The mobile body control system according to claim 1, wherein the generation means refers to information indicating a position where an obstacle is present, and determines the curvatures of the plurality of curvature change points using a cost function in which the cost increases as the position of the trajectory to be generated approaches the position where the obstacle is present. 前記生成手段は、予め定められた前記移動体の参照軌道を示す情報を参照し、生成する軌道が前記参照軌道から乖離するほどコストが増加するコスト関数を用いて、前記複数の曲率変化点の曲率を決定する、ことを特徴とする請求項に記載の移動体制御システム。 2. The mobile body control system according to claim 1, wherein the generation means refers to information indicating a predetermined reference trajectory of the mobile body, and determines the curvatures of the plurality of curvature change points using a cost function in which the cost increases the more the generated trajectory deviates from the reference trajectory. 前記生成手段は、所定の時間前に生成した前記移動体が走行すべき軌道を参照し、生成する軌道が前記所定の時間前に生成した前記移動体が走行すべき軌道からの変化量が大きいほどコストが増加するコスト関数を用いて、前記複数の曲率変化点の曲率を決定する、ことを特徴とする請求項に記載の移動体制御システム。 2. The mobile body control system according to claim 1, wherein the generation means refers to a trajectory on which the mobile body should travel that was generated a predetermined time ago, and determines the curvatures of the plurality of curvature change points using a cost function in which the cost increases the greater the amount of change in the trajectory to be generated from the trajectory on which the mobile body should travel that was generated the predetermined time ago . 前記移動体が走行すべき軌道は3つの曲率変化点を有する、ことを特徴とする請求項に記載の移動体制御システム。 2. The mobile object control system according to claim 1 , wherein the trajectory along which the mobile object is to travel has three curvature change points. 前記決定手段は、前記生成された軌道の曲率のうちの最も大きい曲率に基づいて、前記制御量である前記移動体の速度と角速度とを算出する、ことを特徴とする請求項1に記載の移動体制御システム。 The mobile body control system described in claim 1, characterized in that the determination means calculates the velocity and angular velocity of the mobile body, which are the control variables, based on the largest curvature among the curvatures of the generated trajectories. 前記決定手段は、前記生成された軌道の曲率のうち、現在の前記移動体の速度に応じて異なる所定の範囲内において最も大きい曲率に基づいて、前記制御量である前記移動体の速度と角速度とを決定する、ことを特徴とする請求項に記載の移動体制御システム。 The mobile body control system according to claim 6, wherein the determining means determines the velocity and angular velocity of the mobile body, which are the control variables, based on the largest curvature of the generated trajectory within a predetermined range that varies depending on the current velocity of the mobile body. 前記決定手段は、前記移動体の速度と角速度が、前記移動体が安定して走行するための制約を満たさない場合、前記移動体の速度と角速度を当該制約を満たすように変更する、ことを特徴とする請求項に記載の移動体制御システム。 7. The mobile body control system according to claim 6, wherein, when the velocity and angular velocity of the mobile body do not satisfy constraints for the mobile body to travel stably, the determining means changes the velocity and angular velocity of the mobile body so as to satisfy the constraints. 前記移動体の撮像手段で撮像された画像に基づいて障害物が存在する位置を検知する検知手段を更に有し、
前記目標位置までの最大距離は、前記検知手段が障害物を検知可能な範囲に従って設定される、ことを特徴とする請求項1に記載の移動体制御システム。
The vehicle further includes a detection means for detecting a position where an obstacle exists based on an image captured by the imaging means of the vehicle,
2. The mobile object control system according to claim 1, wherein the maximum distance to the target position is set in accordance with a range within which the detection means can detect an obstacle.
前記目標位置までの最大距離は、前記移動体の走行を制御可能な制動距離に従って設定される、ことを特徴とする請求項1に記載の移動体制御システム。 The mobile object control system of claim 1, wherein the maximum distance to the target position is set according to a braking distance that allows control of the traveling of the mobile object. 移動体であって、
それぞれの軌道の曲率が線形に変化する複数の軌道と、曲率が非線形に変化する複数の曲率変化点とを組み合わせて構成される前記移動体の位置から目標位置までの軌道を用いて、前記移動体が走行すべき軌道を生成する生成手段と、
前記生成された軌道に基づいて、前記移動体の走行を制御する制御量を決定する決定手段と、を有し、
前記生成手段は、前記複数の曲率変化点の曲率を変化させた軌道をコスト関数に代入して前記コスト関数によるコストを算出し、前記コストが少なくなるように前記コスト関数の勾配を用いて前記複数の曲率変化点の曲率を変化させることを繰り返して、前記複数の曲率変化点の曲率を決定することにより、前記移動体が走行すべき軌道を生成することを特徴とする移動体。
A mobile object,
a generation means for generating a trajectory along which the moving object should travel, using a trajectory from the position of the moving object to a target position, the trajectory being formed by combining a plurality of trajectories, each of which has a curvature that changes linearly , and a plurality of curvature change points, each of which has a curvature that changes nonlinearly;
a determination means for determining a control amount for controlling the traveling of the moving body based on the generated trajectory ,
the generation means substitutes the trajectory in which the curvatures of the plurality of curvature change points are changed into a cost function to calculate a cost using the cost function, and repeatedly changes the curvatures of the plurality of curvature change points using a gradient of the cost function so as to reduce the cost, thereby determining the curvatures of the plurality of curvature change points and generating a trajectory on which the moving body should travel .
移動体の動作を制御する移動体制御システムの制御方法であって、
それぞれの軌道の曲率が線形に変化する複数の軌道と、曲率が非線形に変化する複数の曲率変化点とを組み合わせて構成される前記移動体の位置から目標位置までの軌道を用いて、前記移動体が走行すべき軌道を生成する生成工程と、
前記生成された軌道に基づいて、前記移動体の走行を制御する制御量を決定する決定工程と、を有し、
前記生成工程では、前記複数の曲率変化点の曲率を変化させた軌道をコスト関数に代入して前記コスト関数によるコストを算出し、前記コストが少なくなるように前記コスト関数の勾配を用いて前記複数の曲率変化点の曲率を変化させることを繰り返して、前記複数の曲率変化点の曲率を決定することにより、前記移動体が走行すべき軌道を生成することを特徴とする移動体制御システムの制御方法。
A control method for a mobile object control system for controlling the operation of a mobile object, comprising:
a generation step of generating a trajectory along which the moving object should travel, using a trajectory from the position of the moving object to a target position, the trajectory being formed by combining a plurality of trajectories, each of which has a curvature that changes linearly , and a plurality of curvature change points, each of which has a curvature that changes nonlinearly;
a determination step of determining a control amount for controlling the traveling of the moving object based on the generated trajectory ,
a control method for a mobile body control system, characterized in that in the generation step, a trajectory in which the curvatures of the plurality of curvature change points are changed is substituted into a cost function to calculate a cost using the cost function, and the curvatures of the plurality of curvature change points are repeatedly changed using a gradient of the cost function so as to reduce the cost, thereby determining the curvatures of the plurality of curvature change points and generating a trajectory on which the mobile body should travel .
コンピュータを、請求項1から10のいずれか1項に記載の移動体制御システムの各手段として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as each of the means of the mobile object control system according to any one of claims 1 to 10 . コンピュータを、請求項1から10のいずれか1項に記載の移動体制御システムの各手段として機能させるためのプログラムを格納する記録媒体。 A recording medium storing a program for causing a computer to function as each of the means of the mobile object control system according to any one of claims 1 to 10 .
JP2022172643A 2022-10-27 2022-10-27 Mobile object control system, control method thereof, mobile object, program, and recording medium Active JP7791073B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022172643A JP7791073B2 (en) 2022-10-27 2022-10-27 Mobile object control system, control method thereof, mobile object, program, and recording medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022172643A JP7791073B2 (en) 2022-10-27 2022-10-27 Mobile object control system, control method thereof, mobile object, program, and recording medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2024064218A JP2024064218A (en) 2024-05-14
JP7791073B2 true JP7791073B2 (en) 2025-12-23

Family

ID=91034689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022172643A Active JP7791073B2 (en) 2022-10-27 2022-10-27 Mobile object control system, control method thereof, mobile object, program, and recording medium

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7791073B2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007148595A (en) 2005-11-25 2007-06-14 Yaskawa Electric Corp Moving body
JP2010073080A (en) 2008-09-22 2010-04-02 Komatsu Ltd Method of generating traveling path of unmanned vehicle
JP2017010292A (en) 2015-06-23 2017-01-12 株式会社明電舎 Agv orbit calculation device and method
WO2018061612A1 (en) 2016-09-29 2018-04-05 本田技研工業株式会社 Vehicle control device
JP2018193039A (en) 2017-05-22 2018-12-06 本田技研工業株式会社 Vehicle control device
JP2019127112A (en) 2018-01-23 2019-08-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 Parking support device
JP2019194073A (en) 2018-04-17 2019-11-07 バイドゥ ユーエスエイ エルエルシーBaidu USA LLC Method for evaluating trajectory candidate for automatic drive vehicle
CN114802300A (en) 2022-04-15 2022-07-29 新驱动重庆智能汽车有限公司 Vehicle control method, device, equipment and medium

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007148595A (en) 2005-11-25 2007-06-14 Yaskawa Electric Corp Moving body
JP2010073080A (en) 2008-09-22 2010-04-02 Komatsu Ltd Method of generating traveling path of unmanned vehicle
JP2017010292A (en) 2015-06-23 2017-01-12 株式会社明電舎 Agv orbit calculation device and method
WO2018061612A1 (en) 2016-09-29 2018-04-05 本田技研工業株式会社 Vehicle control device
JP2018193039A (en) 2017-05-22 2018-12-06 本田技研工業株式会社 Vehicle control device
JP2019127112A (en) 2018-01-23 2019-08-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 Parking support device
JP2019194073A (en) 2018-04-17 2019-11-07 バイドゥ ユーエスエイ エルエルシーBaidu USA LLC Method for evaluating trajectory candidate for automatic drive vehicle
CN114802300A (en) 2022-04-15 2022-07-29 新驱动重庆智能汽车有限公司 Vehicle control method, device, equipment and medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024064218A (en) 2024-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7411653B2 (en) Systems, methods and computer programs for trajectory generation
US11573571B2 (en) Trajectory generation and optimization using closed-form numerical integration in route-relative coordinates
JP7480129B2 (en) Control of a vehicle suspension system using pressure set points - Patents.com
US11467591B2 (en) Online agent using reinforcement learning to plan an open space trajectory for autonomous vehicles
JP7391879B2 (en) Determining the drive envelope
EP3927588A1 (en) Motion prediction based on appearance
US20240174239A1 (en) Route-relative trajectory generation and optimization computations incorporating vehicle sideslip
CN110361013A (en) A kind of path planning system and method for auto model
JP7725434B2 (en) Mobile object control system, control method thereof, program, and mobile object
JP7783791B2 (en) Mobile object control system, control method thereof, program, and recording medium
CN114364592A (en) Method and apparatus for trajectory shape generation for autonomous vehicles
US20250264336A1 (en) Moving body control system, control method, storage medium, and moving body
JP7791073B2 (en) Mobile object control system, control method thereof, mobile object, program, and recording medium
US12570323B2 (en) Crosswalk handling for vehicles
WO2024070460A1 (en) Mobile body control system, control method therefor, program, and mobile body
JP2025150907A (en) Mobile object control system, control method thereof, mobile object, program, and recording medium
JP7641309B2 (en) MOBILE BODY CONTROL SYSTEM, CONTROL METHOD THEREOF, PROGRAM, AND MOBILE BODY
WO2026069625A1 (en) Mobile body control system, mobile body control method, program, and mobile body
WO2024122577A1 (en) Mobile body control system, control method therefor, mobile body, program, and recording medium
US12545235B2 (en) Systems and methods for adjusting wheel rotational speed to reduce passenger motion sickness
US20240166205A1 (en) Moving object control system, control method thereof, storage medium, and moving object
EP4624291A1 (en) Mobile body, control device and control method therefor, and program
WO2026028266A1 (en) Mobile body control system, control method therefor, program, and storage medium
WO2026022988A1 (en) Mobile body control system, method for controlling same, program, and storage medium
JP2025152544A (en) Mobile object control system, control method thereof, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20241127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250707

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250829

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20251201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20251211

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7791073

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150