特開 2022-130130 移動体制御装置及び移動体制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022130130

(43)【公開日】2022-09-06

(54)【発明の名称】移動体制御装置及び移動体制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20220830BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 S

G05D1/02 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021029120

(22)【出願日】2021-02-25

(71)【出願人】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳原 政光

(72)【発明者】

【氏名】坂田 晃一

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301BB05

5H301GG07

5H301GG08

5H301GG09

5H301GG10

5H301GG23

5H301HH01

5H301JJ01

5H301LL01

5H301LL02

5H301LL03

5H301LL06

5H301LL07

5H301LL08

5H301LL11

5H301LL14

5H301LL15

5H301LL16

(57)【要約】

【課題】移動体の滑らかで安定した走行を実現する。
【解決手段】移動体１の第１走行軌道Ｔ_１を生成する軌道生成手段１０４と、第１走行軌道Ｔ_１に基づき移動体１の走行を制御する走行制御手段１０６と、移動体１の速度及び加速度を検出する検出手段１４と、移動体１の周囲に存在する物体Ｏｂの情報を取得する物体情報取得手段６と、検出された物体Ｏｂの情報に基づき、移動体１と物体Ｏｂとが接触するか否かを判定する判定手段１００と、を備える。軌道生成手段１０４は、移動体の走行で許容される速度及び加速度に基づき、４次以上の項を含む多項式を用いて移動体と物体との接触を回避する目標移動先Ｄ_Ｔまでの第２走行軌道Ｔ_２を生成する。走行制御手段１０６は、移動体１と物体Ｏｂとが接触すると判定された場合、第２走行軌道Ｔ_２に基づき移動体１の走行を制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体の第１走行軌道を生成する軌道生成手段と、
前記第１走行軌道に基づき前記移動体の走行を制御する走行制御手段と、
前記移動体の速度を検出する速度検出手段と、
前記移動体の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記移動体の周囲に存在する物体の情報を取得する物体情報取得手段と、
前記検出された物体の情報に基づき、前記移動体と前記検出された物体とが接触するか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記軌道生成手段は、前記移動体の走行で許容される速度及び加速度に基づき、４次以上の項を含む多項式を用いて前記移動体と前記物体との接触を回避する目標移動先までの第２走行軌道を生成し、
前記走行制御手段は、前記移動体と前記物体とが接触すると判定された場合、前記生成された第２走行軌道に基づき前記移動体の走行を制御する、移動体制御装置。

【請求項2】

前記判定手段が前記移動体と前記物体とが接触すると判定した位置に対して、予め定めれた回避距離だけ離れた位置を前記目標移動先として決定する目標移動先決定手段を備える、請求項１に記載の移動体制御装置。

【請求項3】

前記物体の情報は、前記物体の位置、前記移動体から前記物体までの距離、及び、前記物体の速度と移動方向のうち少なくともいずれか１つを含む、請求項１又は２に記載の移動体制御装置。

【請求項4】

前記判定手段は、前記移動体が前記第２走行軌道上で前記物体と接触するか否かを判定し、
前記移動体が前記第２走行軌道上で前記物体と接触すると判定した場合、前記目標移動先決定手段は、前記予め設定された許容加速度を増加し、前記増加した許容加速度に基づいて前記目標移動先を新たに決定する、請求項２又は３に記載の移動体制御装置。

【請求項5】

前記目標移動先決定手段は、前記移動体の走行方向又は前記物体の移動方向と異なる方向に前記目標移動先を決定する、請求項２から４のいずれか一項に記載の移動体制御装置。

【請求項6】

前記移動体が走行する路面状況、又は、前記移動体が搭載する搭載物の重量、重心及び特性の少なくともいずれか１つに基づいて、前記許容される加速度が決定される、請求項１から５のいずれか一項に記載の移動体制御装置。

【請求項7】

移動体の現在位置を検出する移動体位置検出手段を備え、
前記走行制御手段は、前記生成された第１走行軌道に基づくフィードフォワード制御、及び検出された前記移動体の現在位置と前記第１走行軌道との差分に基づくフィードバック制御のうち、少なくとも一方を用いて前記移動体の走行制御を行う、請求項１から６のいずれか一項に記載の移動体制御装置。

【請求項8】

前記移動体は、少なくとも２つの駆動軸を有し、
前記走行制御手段は、前記駆動軸毎に前記移動体の走行制御を行う、請求項１から７のいずれか一項に記載の移動体制御装置。

【請求項9】

車体と、
請求項１から８のいずれか一項に記載した移動体制御装置と、
少なくとも２つの駆動輪と、
前記駆動輪を駆動するモータと、
前記モータの回転量を検出するエンコーダと、を備える、移動体。

【請求項10】

移動体の第１走行軌道を生成する工程と、
前記第１走行軌道に基づき前記移動体の走行を制御する工程と、
前記移動体の速度を検出する工程と、
前記移動体の加速度を検出する工程と、
前記移動体の周囲に存在する物体の情報を検出する工程と、
前記検出された物体の情報に基づき、前記移動体と前記検出された物体とが接触するか否かを判定する工程と、
前記移動体の走行で許容される速度及び加速度に基づき、４次以上の項を含む多項式を用いて前記移動体と前記物体との接触を回避する目標移動先までの第２走行軌道を生成する工程と、
前記移動体と前記物体とが接触すると判定された場合、前記生成された第２走行軌道に基づき前記移動体の走行を制御する工程と、を含む、移動体制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、移動体制御装置及び移動体制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

移動体の走行制御を行う装置として、例えば特許文献１記載の技術が知られている。特許文献１記載の無人搬送車は、経路データ上に、回避距離を予め設定しておき、進行方向前方に物体を検知すると、回避距離だけ横行した後、前方へ走行する。具体的には、特許文献１は、回避制御処理として、車両を減速、一時停止した後、予め定められた条件に従い回避経路を走行することを提案する。

【0003】

特許文献１の回避制御処置のように、通常、経路上の物体を回避するには移動体の加減速や一時停止が必要となる。但し、特許文献１は、回避制御処理実行中の加減速や一時停止のための具体的な制御処理については言及がない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－５３８３８号公報

【発明の概要】

【0005】

本開示の一態様においては、移動体制御装置を提供する。当該装置は、移動体の第１走行軌道を生成する軌道生成手段と、第１走行軌道に基づき移動体の走行を制御する走行制御手段と、移動体の速度を検出する速度検出手段と、移動体の加速度を検出する加速度検出手段と、移動体の周囲に存在する物体の情報を取得する物体情報取得手段と、検出された物体の情報に基づき、移動体と検出された物体とが接触するか否か判定する判定手段と、を備える。軌道生成手段は、移動体の走行で許容される速度及び加速度に基づき、４次以上の項を含む多項式を用いて移動体と物体との接触を回避する目標移動先までの第２走行軌道を生成する。走行制御手段は、移動体と物体とが接触すると判定された場合、生成された第２走行軌道に基づき移動体の走行を制御する。

【0006】

また、本開示の一態様においては、移動体制御方法を提供する。当該方法は、移動体の第１走行軌道を生成する工程と、第１走行軌道に基づき移動体の走行を制御する工程と、移動体の速度を検出する工程と、移動体の加速度を検出する工程と、移動体の周囲に存在する物体の情報を検出する工程と、検出された物体の情報に基づき、移動体と検出された物体とが接触するか否か判定する工程と、移動体の走行で許容される速度及び加速度に基づき、４次以上の項を含む多項式を用いて移動体と物体との接触を回避する目標移動先までの第２走行軌道を生成する工程と、移動体と物体とが接触する可能性があると判定された場合、生成された第２走行軌道に基づき移動体の走行を制御する工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の実施例に係る移動体制御装置を備えた移動体を示す概略図である。

【図2】図１の移動体制御装置のシステム構成を示す概略図である。

【図3】図１の移動体制御装置による処理を説明するための説明図である。

【図4】図１の移動体制御装置による処理を説明するための説明図である。

【図5】図１の移動体制御装置による走行制御の効果を示す図である。

【図6】図１の移動体制御装置による別の処理を説明するための説明図である。

【図7】図１の移動体制御装置による別の処理を説明するための説明図である。

【図8】図１の移動体制御装置による走行制御を示すフローチャートである。

【図9】図１の移動体制御装置の判定条件を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、本開示に係る移動体制御装置及び移動体制御方法の実施例について説明する。

【0009】

図１は、本開示に係る移動体制御装置１０を備える移動体１を概略的に示す。また、移動体制御装置１０のシステム構成を図２に示す。図１に示すように、移動体１は、前後左右に設けられた４つの車輪２を備える。車輪２は、内部に設けられたインホイールモータ１２により駆動される。また、移動体１は搭載物を積載する載積面４を備える。なお、本実施例において、移動体１を無人搬送車（Automated Guide Vehicle：ＡＧＶ）として説明するが、移動体１はＡＧＶに限られない。

【0010】

また、図２に示すように、実施例に係る移動体制御装置１０は、移動体１の周囲に存在する物体（障害物等）を検出する物体検出部（物体情報取得手段）６と、インホイールモータ１２の回転量を検出するエンコーダ１４とを有する。移動体制御装置１０は、移動体１がＡＧＶとして構成される場合は、載積面４に載せられた搭載物の重量を検出する重量センサ１８を有してもよい。また、移動体制御装置１０は、移動体１の進行方向を制御するために、車輪２の操舵角を検出する操舵角センサ１６を備えていてもよい。また、移動体制御装置１０は、搭載面４に載せられた搭載物の重心位置を検出する重心位置検出センサ（図示しない）を有していてもよい。

【0011】

物体検出部６は、例えばミリ波レーダからなり、移動体１の進行方向前方に対して発した電波の反射波に基づき、移動体１の前方に存在する物体（障害物等）の位置、速度及び加速度を検出する。また、検出対象となる物体が電波や信号を発する機能を有する場合、物体検出部６は、当該物体の発した電波や信号を受信することで当該物体の位置、速度、及び加速度を検出してもよい。即ち、物体検出部６は、信号検出手段として機能し得る。物体検出部６は、ミリ波レーダに代えて、レーザー等の光を前方に照射し、物体からの反射光を受光する光送受信機やＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサであってもよい。

【0012】

なお、進行方向前方に加え、物体検出部６を移動体１の側方及び後方にも設けても良い。また、移動体制御装置１０とは独立して、監視モニタのように移動体１の走行経路の周囲に存在する物体を検出する手段を別途設けてもよい。この場合は、当該監視モニタが取得した物体の位置情報を受信する受信機が物体情報取得手段に相当する。

【0013】

エンコーダ１４は、検出したインホイールモータ１２の回転量から、車輪２の回転速度及び回転加速度、即ち移動体１の速度及び加速度を算出（検出）する。したがって、本実施例において、エンコーダ１４が速度検出手段及び加速度検出手段として機能する。

【0014】

なお、操舵角センサ１６に代えて、ジャイロセンサやＧＰＳを使って移動体１の進行方向を検出してもよい。また、予め走行経路が定められている場合には、走行経路に沿って走行ライン（マーカ）を敷設し、走行ラインに対する移動体１の姿勢の傾きに基づいて移動体１の進行方向を検出してもよい。移動体制御装置１０は、検出した移動体１の進行方向が定められた走行方向（走行経路）と一致するように移動体１の操舵角を制御する。

【0015】

また、実施例に係る移動体制御装置１０は、移動体１を制御する制御部１００を備える。制御部１００は、マイクロコンピュータ（マイクロコントローラ）からなり、後述するプログラム等を格納する記憶部１０２と、移動体１の走行軌道を生成する軌道生成部１０４（軌道生成手段）と、生成された軌道に基づき移動体１の走行を制御する走行制御部１０６（走行制御手段）を備える。なお、制御部１００は、移動体１の存在を周囲に知らせる発信部１０８を備えていてもよい。

【0016】

軌道生成部１０４は、移動体１の現在位置や記憶部１０２に予め記憶された地図情報（又は予め定められた走行経路）等に基づき、移動体１の目標走行軌道を生成する。なお、地図情報を記憶部１０２に予め記憶する代わりに、通信手段（図示しない）を使用してネットワークを経由して地図情報をダウンロードしてもよい。

【0017】

移動体１の現在位置は、例えば、走行開始地点を原点とする座標系において、エンコーダ１４で検出される車輪２の回転量に基づく移動量と、操舵角センサ１６で検出される操舵角に基づく移動体１の進行方向とから算出できる。なお、移動体１の現在位置は、走行開始時からの経過時間と生成された目標走行軌道とから算出してもよい。また、移動体１にＧＰＳ受信機を設けて現在位置を取得してもよい。あるいは、移動体１に通信機器を設け、走行経路の周囲に設けられた基準局に対する相対位置から移動体１の現在位置を算出してもよい。

【0018】

走行制御部１０６は、軌道生成部１０４が生成した目標走行軌道に基づき各モータ１２の回転数と各車輪２の操舵角を制御する。なお、走行制御部１０６は、各車輪２を独立して制御できるため、各車輪２の操舵角を制御する代わりに、各車輪２の回転数を適宜異ならせることにより移動体１の操舵を実現してもよい。

【0019】

走行制御部１０６は、移動体１の走行を制御する際、インホイールモータ１２への入力に対する出力（移動体１の速度、加速度、移動量等）を予測し、その予測出力と生成された目標走行軌道に基づき、必要な入力値を計算するフィードフォワード制御を行ってもよい。また、走行制御部１０６は、移動体１の現在位置と目標走行軌道との差分を算出し、当該差分に基づくフィードバック制御を行ってもよい。

【0020】

発信部１０８は、移動体１に設けられたＬＥＤなどの発光素子や警報器（いずれも図示せず）に接続され、光及び音の少なくともいずれか１つを用いて移動体１の存在を周囲に発信する。

【0021】

図３は、実施例に係る移動体制御装置１０の基本的な動作を説明する説明図である。

【0022】

本実施例に係る移動体制御装置１０は、利用者によって入力された最終目的地と記憶部１０２に予め記憶された地図情報とに基づき移動体１の目標走行軌道（第１走行軌道Ｔ_１）を生成する。生成される第１走行軌道Ｔ_１には、一例として、走行経路や目標到達時間ＴＡ_１が含まれるだけでなく、移動体１の目標速度Ｖ_１や目標加速度α_１、及び後述する加加速度（ジャーク）などの速度関連情報が含まれていてもよい。

【0023】

なお、第１走行軌道Ｔ_１を生成する具体的な演算方法等については、公知の技術を利用できるため、ここでの詳細な説明は省略する。

【0024】

図４は、実施例に係る移動体制御装置１０の走行経路（より具体的には、第１走行軌道Ｔ_１）の周囲に物体Ｏｂが存在するときの移動体制御装置１０の動作を説明する説明図である。

【0025】

移動体制御装置１０は、物体検出手段６を用いて移動体１の周囲に物体Ｏｂが存在するか検出する。物体Ｏｂを検出した場合、制御部１００（判定部）は、移動体１の走行情報と物体Ｏｂの情報とに基づき、移動体１と物体Ｏｂとが接触するか否か判定する。なお、移動体１の走行情報とは、一例として、移動体１の現在位置Ｐ_０、走行方向、現在速度Ｖ_１、及び現在加速度α_１を意味する。また、物体Ｏｂの情報とは、一例として、物体Ｏｂの現在位置、物体Ｏｂの移動方向、物体Ｏｂの速度と加速度、及び移動体１から物体Ｏｂまでの距離を意味する。

【0026】

ここで、「接触する」とは、所定時間経過後に移動体１と物体Ｏｂとが直接接触する場合だけでなく、移動体１と物体Ｏｂとの距離が所定距離Ｌ未満となり、接触する可能性がある場合を含んでもよい。なお、「所定距離」とは、移動体制御装置１０が移動体１を減速又は加速させる制御を開始してから移動体１を停止又は等速にさせるのに必要な距離Ｌ_０に対し、所定の安全率（例えば、２０％）を乗じた距離を意味する。例えば、移動体１の走行方向に物体Ｏｂがあり、移動体１を停止させるのに必要な停止距離がＬ_０の場合、物体Ｏｂまでの距離が１．２＊Ｌ_０（すなわちＬ）以下であるとき（安全率が２０％の場合）に、制御部１００は、移動体１と物体Ｏｂとが「接触する」と判定する。なお、制御部１００は、移動体１から物体Ｏｂのまでの距離がＬ_０から１．２＊Ｌ_０（すなわちＬ_１）の範囲内にあるときに、移動体１と物体Ｏｂとが「接触する」と判定してもよい。また、所定の安全率は設けなくともよく、Ｌ_１=０でもよい。また、Ｌ_０は、規定値とすることもできる。

【0027】

移動体制御装置１０は、移動体１と物体Ｏｂとが接触すると判定した場合、物体Ｏｂとの接触を回避できる位置を目標移動先Ｄ_Ｔに決定する。具体的には、接触の可能性がある位置よりも所定の距離（回避距離）だけ手前の位置を目標移動先Ｄ_Ｔとする。なお、図４では、目標移動先Ｄ_Ｔを移動体１の現在位置Ｐ_０から距離Ｌ_０だけ離れた位置に示しているが、目標移動先Ｄ_Ｔの位置がこれに限定されるわけではないことは言うまでもない。

【0028】

なお、移動体１の現在位置Ｐ_０から目標移動先Ｄ_Ｔまでの距離、経路に加えて、速度、加速度等の速度関連情報を決定することを、走行軌道を決定すると称する。

【0029】

ここで、走行軌道に基づき移動体１を制御する場合、最大加速度α_ＭＡＸを加速度として一定に用いると、移動体１の挙動が不安定になり易い。

【0030】

そこで実施例に係る移動体制御装置１０は、軌道生成部１０４において４次以上の項を含む多項式を用いて第２走行軌道Ｔ_２を生成することとし、制動距離を短くしながらも移動体１およびその搭載物に対する振動を抑制できるようにした。

【0031】

例えば、移動体１の走行軌道を以下のような５次多項式（１）～（３）で表す。

【数1】

【0032】

式（１）～（３）において、r(t)は時刻tにおける移動体１の走行距離を、r’(t)は時刻tにおける移動体１の速度を、r"(t)は時刻tにおける移動体１の加速度をそれぞれ表す。

【0033】

例えば、移動体１が走り出してからＴ秒後に距離Ｌだけ進んで停止する場合、初期状態［t₀，r₀，r'₀，r"₀］の境界条件は［０，０，０，０］となり、終端状態［t₁，r₁，r'₁，r"₁］の境界条件は［Ｔ，Ｌ，０，０］となる。したがって、式（１）～（３）に上記条件を与えることで以下の式（４）～（６）が得られる。

【数2】

【0034】

上記式（４）～（６）は加加速度（ジャーク）の２乗積分値を最小にするジャーク最小軌道式と一致する。即ち、移動体１を上記式（１）～（３）で表す５次多項式軌道に基づき制御することで、加速度の変化を最小化した滑らかな走行を実現できる。なお、速度Ｖ_１は、移動体１が停止に要する時間Ｔまでの毎秒のr′(t)のうち最大の速度であってよい。また、許容加速度（許容減速度）α_ＭＡＸは、移動体１が停止に要する時間Ｔまでの毎秒のr″(t)のうち、最大の加速度であってよい。

【0035】

移動体１の第２走行軌道Ｔ_２は４次多項式を用いて生成してもよい。図５によく示すように、４次多項式を用いて第２走行軌道Ｔ_２を生成した場合でも、５次多項式（ジャーク最小軌道）に近い滑らかな走行軌道を実現できる。

【0036】

例えば、移動体制御装置１０がＡＧＶで構成される場合は、搭載物の種類に応じて４次多項式と５次多項式とを使い分けてもよい。搭載物が精密機器等であって可能な限り振動を抑えることが求められる場合であれば、５次多項式を用いて第２走行軌道Ｔ_２を生成し、滑らかで安定した走行を実現できる。一方、搭載物の振動耐性が高い場合は、４次多項式を用いて第２走行軌道Ｔ_２を生成し、軌道生成部１０４の演算負荷を低減してもよい。

【0037】

また、移動体１が減速中に物体Ｏｂを検出した場合であって、そのまま減速を続ければ物体Ｏｂとの接触を回避できる場合であれば、移動体制御装置１０は、移動体１の現在の速度Ｖ_１と加速度（減速度）α_１とに基づいて目標移動先Ｄ_Ｔを決定してもよい。また、予め実験などによって求められた値に基づいて目標移動先Ｄ_Ｔを決定するための回避距離を定めてもよい。

【0038】

図４に示すように、移動体１の走行方向前方に物体Ｏｂが存在する場合、移動体制御装置１０は、第１走行軌道Ｔ_１上における移動体１の現在位置Ｐ_０と接触予想位置Ｃまでのいずれかの位置（換言すれば、現在位置Ｐ_０と接触予想位置Ｃとの間）を目標地点（目標移動先Ｄ_Ｔ）と決定してもよい。あるいは、物体Ｏｂが移動していない場合又は物体Ｏｂが移動体１から離れる方向に移動している場合であれば、移動体制御装置１０は、移動体１の現在位置Ｐ_０から物体Ｏｂの現在位置までの距離よりも大きい距離を目標移動距離（目標移動先Ｄ_Ｔ）と決定してもよい。

【0039】

なお、図４では移動体１が目標移動先Ｄ_Ｔで停止する例を説明した。しかしながら、本開示に係る接触回避処理はかかる場合に限られない。物体Ｏｂとの接触を回避できるのであれば、目標移動先Ｄ_Ｔまでに移動体１を減速させるだけでもよい。あるいは、第１走行軌道Ｔ_１から側方に移動するなど、移動体１の現在の走行方向や物体Ｏｂの移動方向とは異なる方向に目標移動先Ｄ_Ｔを決定することで物体Ｏｂとの接触を回避してもよい。

【0040】

また、図６に示す如く、目標移動先Ｄ_Ｔに移動体１が移動する前に、物体Ｏｂとは異なる他の物体Ｏｂ_２が第２走行軌道Ｔ_２に侵入して移動体１と接触すると判定された場合、移動体制御装置１０は、決定した目標移動先Ｄ_Ｔとは異なる目標移動先Ｄ_Ｔ２を新たに決定し、物体Ｏｂ_２との接触を回避するように移動体１を制御してもよい。このときの目標移動先Ｄ_Ｔ２は、例えば、移動体１の走行方向における移動体１から物体Ｏｂ_２までの距離より小さい距離である。また、移動体制御装置１０は、移動体１の第２走行軌道Ｔ_２走行中においてもリアルタイムに移動体１と物体Ｏｂとが接触するか否かの判定を行ってもよい。例えば、停止していた物体Ｏｂの位置情報に基づいて目標移動先Ｄ_Ｔを決定していたときに、物体Ｏｂが移動体１の方向に移動し始め、目標移動先Ｄ_Ｔに到達する前に移動体１が物体Ｏｂと接触すると判定された場合、決定した目標移動先Ｄ_Ｔとは異なる新たな目標移動先Ｄ_Ｔを決定してもよい。

【0041】

図７は、物体Ｏｂが移動体１の走行方向と反対側から近付いてくる場合を示す。なお、図７に示す実施例にあっては、移動体制御装置１０の物体検出部６は、少なくとも車両の後方の物体を検出可能な構成とする。

【0042】

移動体制御装置１０は、移動体１の進行方向と反対側（即ち移動体１の後方）に物体Ｏｂを検出すると、移動体１の走行情報と物体Ｏｂの情報とに基づき、移動体１と物体Ｏｂとが接触するか否か判定する。移動体１と物体Ｏｂとが接触予想位置Ｃで接触すると判定した場合、移動体制御装置１０は、進行方向に所定距離先の目標移動先Ｄ_Ｔを決定する。

【0043】

この場合において、移動体１が物体Ｏｂとの接触を避けるには、移動体１が目標移動先Ｄ_Ｔに到達した時点で、移動体１の速度Ｖ_２が物体Ｏｂの移動速度Ｖ_Ｏｂ以上となれば良い。

【0044】

目標移動先Ｄ_Ｔを決定すると、移動体制御装置１０の軌道生成部１０４は、上記した４次以上の多項式を用いて目標移動先Ｄ_Ｔまでの第２走行軌道Ｔ_２を生成する。そして、移動体制御装置１０の走行制御部１０６は、生成された第２走行軌道Ｔ_２に基づいて移動体１の走行を制御する。このように、物体Ｏｂが移動体１の走行方向と反対側から移動体１に接近する場合、目標移動先Ｄ_Ｔにおいて移動体１は停止せずに、例えば、物体Ｏｂの移動速度Ｖ_Ｏｂ以上の速度で走行することになる。換言すれば、上記多項式における終端状態の境界条件を、r'₁≧Ｖ_ｏｂとすればよい。

【0045】

なお、物体Ｏｂが定速移動ではなく加速又は減速をしている場合、移動体制御装置１０は、物体Ｏｂの加速度α_Ｏｂも勘案して移動体１の目標移動先Ｄ_Ｔを決定する。

【0046】

また、物体Ｏｂが移動体１の斜め後方から近付いてくる場合は、必ずしも移動体１の速度Ｖ_２を物体Ｏｂと等速以上にまで加速する必要はない。例えば、図４を用いて説明したように、移動体１を減速又は停止させて物体Ｏｂとの接触を回避するようにしてもよい。

【0047】

また、移動体１が物体Ｏｂの移動速度Ｖ_Ｏｂまで加速する前に移動体１と物体Ｏｂとの距離が、安全率に基づき定まる所定距離Ｌ_１未満となる場合、移動体制御装置１０は、移動体１と物体Ｏｂとの距離が所定距離Ｌ_１以上離れるまで移動体１の加速を続けてもよい。この場合は、移動体１と物体Ｏｂとの距離が所定距離Ｌ_１まで離れた後に、移動体１の速度Ｖ_２を物体Ｏｂの移動速度Ｖ_Ｏｂまで減速させればよい。したがって、移動体制御装置１０は、上記走行を実現できる目標移動先Ｄ_Ｔ（具体的には、加速走行時の目標移動先Ｄ_Ｔと、減速走行時の目標移動先Ｄ_Ｔ）を決定し、決定した各目標移動先Ｄ_Ｔに基づいて軌道生成部１０４が第２走行軌道Ｔ_２を生成する。

【0048】

これにより、移動体制御装置１０は、物体Ｏｂとの接触を回避しつつ、移動体１の滑らかで安定した加減速を実現できる。

【0049】

図８は、実施例に係る移動体制御装置１０の制御部１０により実行される制御の一例を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートは、移動体制御装置１０の起動後、生成された第１走行軌道Ｔ_１に基づき移動体１が走行を開始すると共に開始され、所定間隔で繰り返し実行される。

【0050】

Ｓ１０において、移動体制御装置１０の制御部１００は、エンコーダ１４からの出力に基づき移動体１の速度Ｖ_１及び加速度α_１を検出する。

【0051】

Ｓ１２では、制御部１００は緊急回避条件を算出する。「緊急回避条件」とは、移動体１が物体Ｏｂを回避するための限界条件を意味する。即ち、制御部１００は、検出した移動体１の速度Ｖ_１及び加速度α_１に加え、予め設定された移動体１の許容速度Ｖ_ＭＡＸ及び許容加速度α_ＭＡＸ等から、移動体１と物体Ｏｂとの接触を回避するために必要な距離（緊急回避距離）や時間（緊急回避時間）を算出する。

【0052】

図９を参照してＳ１２の緊急回避条件について説明する。図示の通り、緊急回避距離とは、現在の速度Ｖ_１及び加速度α_１において、許容加速度α_ＭＡＸを用いて移動体１が回避動作を行った際に必要な距離を意味する。例えば、緊急停止をする場合、許容加速度（許容減速度）α_ＭＡＸだけで移動体１を停止させた場合に、移動体１が停止するまでに要する距離が最短の緊急回避距離Ｌ_０となる。ここで、目標移動先Ｄ_Ｔは、緊急回避領域内の位置として設定される。

【0053】

緊急回避距離未満では、移動体１と物体Ｏｂとの接触を回避することはできない。そこで、本実施例では、当該領域を「回避不可領域」と定義する。また、緊急回避距離から、緊急回避距離に所定の安全率（例えば２０％）を乗じて得られる所定距離Ｌ_１を付加した距離までの領域を「緊急回避領域」と定義する。即ち、緊急回避動作を行うことで物体Ｏｂとの接触を回避できる領域が「緊急回避領域」となる。また、移動体１との距離が「緊急回避領域」を超えて離れている領域を「通常運転領域」と定義する。「通常運転領域」では、制御部１００は、移動体１を許容加速度α_ＭＡＸで制御することなく、移動体１と物体Ｏｂとの接触を回避できる。

【0054】

したがって、Ｓ１２は、移動体１の現在の走行状態に基づき、「回避不可領域」と「緊急回避領域」とを算出する処理ともいえる。なお、各領域は、緊急回避距離に代えて緊急回避時間に基づいて定めることもできる。

【0055】

Ｓ１４では、制御部１００は物体検出部６を用いて移動体１の周囲に存在する物体Ｏｂ（障害物等）を検出する。

【0056】

Ｓ１６では、制御部１００は検出した物体Ｏｂと移動体１とが接触するか否か判定する。具体的には、移動体１の現在の走行に用いる第１走行軌道Ｔ_１における、移動体１の走行経路、現在位置Ｐ_０、現在速度Ｖ_１等から算出されるある時間後（時刻）の予測到達位置と、物体Ｏｂの同時刻の予測到達位置とから、両者が接触するか否かを判定する。

【0057】

Ｓ１６において、物体Ｏｂと移動体１とが接触しないと判定されると、図８の処理はＳ１０に戻る。なお、Ｓ１４において物体Ｏｂが検出されていない場合も、Ｓ１６の判定は否定され、図８の処理はＳ１０に戻る。

【0058】

一方、Ｓ１６において、検出された物体Ｏｂと移動体１とが接触すると判定されると、図８の処理はＳ１８に進む。

【0059】

Ｓ１８では、制御部１００は発信部１０８を操作し、移動体１と物体Ｏｂとが衝突する可能性があることを光及び／又は音を使って周囲に通知する。なお、移動体１の周囲に利用者がいない場合などはＳ１８の処理を省略してもよい。

【0060】

Ｓ２０では、制御部１００は目標移動先Ｄ_Ｔを決定する。具体的には、移動体１と物体Ｏｂとが接触すると予測される位置よりも所定の距離（回避距離）だけ手前の位置を目標移動先Ｄ_Ｔとする。所定の距離は、予め定められた距離でも良いし、現在の速度Ｖ_１と加速度（減速度）α_１とに基づいて決定されてもよい。

【0061】

Ｓ２２では、制御部１００は、４次以上の多項式を用い、Ｓ２２で決定した目標移動先Ｄ_Ｔを決定すると共に、走行軌道（第２走行軌道Ｔ_２）を生成する。

【0062】

Ｓ２４では、制御部１００は、生成した第２走行軌道Ｔ_２で移動体１を走行させた場合に、移動体１と物体Ｏｂが接触するか否かを判定する。即ち、制御部１００は、Ｓ２４において、物体Ｏｂが回避不可領域にあるか否かを判定する。なお、Ｓ２４の判定は、Ｓ１６の判定と併せて行ってもよい。

【0063】

Ｓ２４の判定が否定される場合、図８の処理はＳ２６に進み、制御部１００は、生成した第２走行軌道Ｔ_２に基づいて移動体１の走行を制御する。そして、Ｓ２８において目標移動先Ｄ_Ｔに到達したと判断すると図８の処理を終了する。

【0064】

この結果、本開示に係る移動体制御装置１０は、滑らかで安定した加減速を実現しながら移動体１と物体Ｏｂとの接触を回避できる。

【0065】

一方、Ｓ２４の判定が肯定される場合、図８の処理はＳ３０に進み、許容加速度α_ＭＡＸを一時的に増加させる。次いで、Ｓ３２において、増加した許容加速度α_ＭＡＸに基づいて目標移動先Ｄ_Ｔ及び第２走行軌道Ｔ_２を更新し、再度Ｓ２４の接触判定を行う。即ち、制御部１００は、Ｓ２４の接触判定が否定されるまでＳ３０－Ｓ３２の処理を繰り返し、許容加速度α_ＭＡＸを増加させる。

【0066】

許容加速度α_ＭＡＸを増加させた結果、Ｓ２４において移動体１と物体Ｏｂとが接触しないと判定されると、図８の処理はＳ２６，Ｓ２８に進む。即ち、上記した通り、制御部１００は、生成された第２走行軌道Ｔ_２に基づいて移動体１の走行を制御する。

【0067】

この結果、本開示に係る移動体制御装置１０は、回避不可領域に存在する物体Ｏｂであっても移動体１との接触を回避できる。

【0068】

なお、図示は省略するが、許容加速度α_ＭＡＸが増加されて限界値まで達した場合、Ｓ２４の判定結果にかかわらず、図８の処理はＳ２６，Ｓ２８に進み、当該限界値に基づいて移動体１を走行させる。この場合、移動体１と物体Ｏｂとの接触は回避できないが、接触の衝撃を最小限に留めることができる。

【0069】

上記の如く、本開示に係る移動体制御装置１０は、移動体１の第１走行軌道Ｔ_１を生成する軌道生成手段（軌道生成部１０４）と、第１走行軌道Ｔ_１に基づき移動体１の走行を制御する走行制御手段（走行制御部１０６）と、移動体１の速度Ｖ_１を検出する速度検出手段（エンコーダ１４）と、移動体１の加速度α_１を検出する加速度検出手段（エンコーダ１４）と、移動体１の周囲に存在する物体Ｏｂの情報を検出する物体情報取得手段（物体検出部６）と、検出された物体Ｏｂの情報に基づき、移動体１と検出された物体Ｏｂとが接触するか否かを判定する判定手段（制御部１００）と、を備える。
また、軌道生成部１０４は、移動体１の走行で許容される速度Ｖ_ＭＡＸ及び加速度α_ＭＡＸに基づき、４次以上の項を含む多項式を用いて移動体１と物体Ｏｂとの接触を回避する目標移動先Ｄ_Ｔまでの第２走行軌道Ｔ_２を生成する。
そして、走行制御部１０６は、移動体１と物体Ｏｂとが接触すると判定された場合、生成された第２走行軌道Ｔ_２に基づき、移動体１の走行を制御する。

【0070】

この結果、本開示に係る移動体制御装置１０は、移動体１と物体Ｏｂとの接触を回避しつつ、滑らかで安定した加減速を実現できる。

【0071】

また、本開示に係る移動体制御方法は、移動体１の第１走行軌道Ｔ_１を生成する工程と、第１走行軌道Ｔ_１に基づき移動体１の走行を制御する工程と、移動体１の速度Ｖ_１を検出する工程（Ｓ１０）と、移動体１の加速度α_１を検出する工程（Ｓ１０）と、移動体１の周囲に存在する物体Ｏｂの情報を検出する工程（Ｓ１４）と、検出された物体Ｏｂの情報に基づき、移動体１と検出された物体Ｏｂとが接触するか否かを判定する工程（Ｓ１６）と、移動体１の走行で許容される速度Ｖ_ＭＡＸ及び加速度α_ＭＡＸに基づき、４次以上の項を含む多項式を用いて移動体１と物体Ｏｂとの接触を回避する目標移動先Ｄ_Ｔまでの第２走行軌道Ｔ_２を生成する工程と（Ｓ２０－Ｓ２２）、移動体１と物体Ｏｂとが接触すると判定された場合、生成された第２走行軌道Ｔ_２に基づき移動体１の走行を制御する工程（Ｓ２６－Ｓ２８）と、を含む。

【0072】

この結果、本開示に係る移動体制御方法は、移動体１と物体Ｏｂとの接触を回避しつつ、滑らかで安定した加減速を実現できる。

【0073】

以上、図面を参照して実施例に係る移動体制御装置１０を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、その要旨を逸脱しない程度の設計変更は、本開示に含まれる。

【0074】

例えば、走行経路の路面状況（摩擦係数など）に基づいて移動体１の許容速度Ｖ_ＭＡＸや許容加速度α_ＭＡＸを変化させてもよい。また、移動体１の載積面４に載せられた搭載物の重量や重心、及び当該搭載物の特性の少なくともいずれか１つに基づいて許容速度Ｖ_ＭＡＸや許容加速度α_ＭＡＸを変化させてもよい。ここで、搭載物の特性とは、搭載物の大きさや振動耐性、積載面４との間の摩擦係数などをいう。また、搭載物が人である場合、特性には、当該人の身長、体重、年齢のうち少なくともいずれか１つが含まれる。

【0075】

実施例では、物体検出手段６を用いて物体Ｏｂの現在位置Ｐ_０、物体Ｏｂの移動方向、物体Ｏｂの速度と加速度、及び移動体１から物体Ｏｂまでの距離を検出したが、物体検出手段６は、これらのうちの少なくともいずれか１つを検出するようにしてもよい。なお、移動体１から物体Ｏｂまでの距離は、移動体１及び物体Ｏｂそれぞれの位置情報（例えばＧＰＳ情報）から求めてもよい。

【0076】

また、移動体１の車輪２の数は４つに限られない。移動体１を前後左右に移動させることができればよく、車輪２の数を３つとしてもよいし、５つ以上としてもよい。あるいは、移動体１の重心付近に１個の球体を設け、これを車輪２としてもよい。また、移動体１に補助輪を１つ設けて、補助輪とは別の車輪２を２つ設けてもよい。

【0077】

また、移動体１はＡＧＶに限られず、例えば電動式の車椅子であってもよい。

【0078】

また、図２には、前方の車輪２の１つにのみエンコーダ１４が設けられる構成を示したが、エンコーダ１４を後方の車輪２にも設け、駆動軸毎に走行制御を行うようにしてもよい。あるいは、４つの車輪２それぞれにエンコーダ１４を設け、各車輪２を独立して制御するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0079】

１ 移動体
２ 車輪
６ 物体検出部（物体情報取得手段）
１０ 移動体制御装置
１２ インホイールモータ
１４ エンコーダ（速度検出手段・加速度検出手段）
１６ 操舵角センサ
１８ 重量センサ
１００ 制御部（判定手段、目標移動先決定手段）
１０２ 記憶部
１０４ 軌道生成部（軌道生成手段）
１０６ 走行制御部（走行制御手段）
１０８ 発信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】