特開 2023-172080 自律移動装置、自律移動装置の制御方法及びプログラム

(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】P2023172080

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】自律移動装置、自律移動装置の制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20231129BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 H

G05D1/02 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022083646

(22)【出願日】2022-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】517270798

【氏名又は名称】株式会社Ｄｏｏｇ

(71)【出願人】

【識別番号】501203344

【氏名又は名称】国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100174067

【弁理士】

【氏名又は名称】湯浅 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100169753

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 幸子

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(72)【発明者】

【氏名】大島 章

(72)【発明者】

【氏名】柄川 索

(72)【発明者】

【氏名】城吉 宏泰

(72)【発明者】

【氏名】塚本 隆行

(72)【発明者】

【氏名】吉永 慶太

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301AA03

5H301AA10

5H301CC04

5H301CC07

5H301CC08

5H301CC10

5H301GG14

5H301GG17

5H301HH01

5H301HH02

5H301JJ01

5H301QQ08

(57)【要約】

【課題】自律移動装置が傾斜面を走行している間に生じる種々のリスクを低減する。
【解決手段】自律移動装置１００は、車体を走行させる駆動部１４０と、車体のピッチ角、ロール角、ピッチレートの少なくともいずれか１つを検出する姿勢検出部１３０と、駆動部１４０による走行中に姿勢検出部１３０で検出された検出値に基づいて走行面を判別し、判別された走行面に基づいて駆動部１４０を制御する制御部１１０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体を走行させる駆動部と、
前記車体のピッチ角、ロール角、ピッチレートの少なくともいずれか１つを検出する姿勢検出部と、
前記駆動部による走行中に前記姿勢検出部で検出された検出値に基づいて走行面を判別し、判別された前記走行面に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
を備える自律移動装置。

【請求項2】

追従対象までの距離である追従距離を検出する追従距離検出部をさらに備え、
前記制御部は、
前記追従対象を追従するように前記駆動部を制御し、
前記追従距離検出部で検出した追従距離が追従停止距離以下になると前記駆動部を停止させ、
判別された前記走行面に基づいて前記追従停止距離を調整する、
請求項１に記載の自律移動装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記姿勢検出部で検出されたピッチ角に基づいて走行面が下り斜面であるか否かを判別し、
走行面が下り斜面である時には、走行面が下り斜面でない時よりも前記追従停止距離を増加させる、
請求項２に記載の自律移動装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記姿勢検出部の検出値に基づいて走行面を判別し、判別された走行面に基づいて前記駆動部の最大速度を調整する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の自律移動装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記姿勢検出部で検出されたピッチ角及びロール角に基づいて走行面が斜面または平坦な走行面のいずれに該当するかを判別し、
走行面が斜面である時には走行面が平坦な走行面の時よりも前記駆動部の最大速度を低下させる、
請求項４に記載の自律移動装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記姿勢検出部で検出されたピッチ角及びロール角に基づいて走行面が横斜面か縦斜面のいずれに該当するかを判別し、
走行面が縦斜面である時には走行面が横斜面の時よりも前記駆動部の最大速度を低下させる、
請求項５に記載の自律移動装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記姿勢検出部で検出されたピッチ角に基づいて走行面が上り斜面であるか否かを判別し、
走行面が上り斜面である時は、前記姿勢検出部で検出されたピッチレートに基づいて走行面の傾斜角度が増加中であるか否かを判別し、前記傾斜角度が増加中である時には、走行面が上り斜面かつ傾斜角度が増加中でない時よりも前記駆動部の最大速度を低下させる、
請求項４に記載の自律移動装置。

【請求項8】

車体を走行させる駆動部と、前記車体のピッチ角、ロール角、ピッチレートの少なくともいずれか１つを検出する姿勢検出部と、を備える自律移動装置のコンピュータが、
前記駆動部による走行中に前記姿勢検出部で検出された検出値に基づいて走行面を判別し、
判別された前記走行面に基づいて前記駆動部を制御する、
自律移動装置の制御方法。

【請求項9】

車体を走行させる駆動部と、前記車体のピッチ角、ロール角、ピッチレートの少なくともいずれか１つを検出する姿勢検出部と、を備える自律移動装置のコンピュータに、
前記駆動部による走行中に前記姿勢検出部で検出された検出値に基づいて走行面を判別する処理、及び、
判別された前記走行面に基づいて前記駆動部を制御する処理、
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律移動装置、自律移動装置の制御方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、様々な用途に自律移動装置が使われており、自律移動装置の制御を改良する技術開発も進められている。例えば、特許文献１には、予期せぬ車体の動きを抑制して安全にブレーキを解除できるモータ駆動式走行装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２０５００２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されているモータ駆動式走行装置は、ユーザが手押しをするためにブレーキを解除する際、斜面で停止している場合には、水平面で停止している場合に比べてショートブレーキ（モータの電源端子を短絡させるとモータ軸に制動がかかることを利用するブレーキ）の制動力を強くする。これによって、自重によって車体が斜面を下ろうとするのを抑制するので、予期せぬ車体の動きを抑制して安全にブレーキを解除することができる。しかし、これは斜面で停止中の場合の制御であり、斜面を走行中の予期せぬ車体の動きについては抑制することはできなかった。

【0005】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、自律移動装置が傾斜面を走行している間に生じる種々のリスクを低減することができる自律移動装置等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る自律移動装置は、
車体を走行させる駆動部と、
前記車体のピッチ角、ロール角、ピッチレートの少なくともいずれか１つを検出する姿勢検出部と、
前記駆動部による走行中に前記姿勢検出部で検出された検出値に基づいて走行面を判別し、判別された前記走行面に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
を備える。

【0007】

追従対象までの距離である追従距離を検出する追従距離検出部をさらに備え、
前記制御部は、
前記追従対象を追従するように前記駆動部を制御し、
前記追従距離検出部で検出した追従距離が追従停止距離以下になると前記駆動部を停止させ、
判別された前記走行面に基づいて前記追従停止距離を調整する、
ようにしてもよい。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、自律移動装置が傾斜面を走行している間に生じる種々のリスクを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１に係る自律移動装置の機能構成を示すブロック図である。

【図2】実施形態１に係る自律移動装置を斜め前上方から見た外観を示す図である。

【図3】実施形態１に係る自律移動装置を側面から見た外観を示す図である。

【図4】実施形態１に係る自律移動装置が下り斜面を走行する場合を説明する図である。

【図5】実施形態１に係る自律移動装置が上り斜面を走行する場合を説明する図である。

【図6】実施形態１に係る自律移動装置が横斜面を走行する場合を説明する図である。

【図7】実施形態１に係る自律移動装置の速度制御処理のフローチャートである。

【図8】実施形態１に係る自律移動装置が走行する際の速度と追従距離との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態に係る自律移動装置について、図表を参照して説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付す。

【0011】

（実施形態１）
実施形態１に係る自律移動装置は、人等の追従対象を追従して自動的に移動する装置である。実施形態１に係る自律移動装置１００の機能構成の一例を図１に、外観の一例を図２及び図３に示す。

【0012】

図１に示すように、自律移動装置１００は、制御部１１０と、記憶部１２０と、姿勢検出部１３０と、駆動部１４０と、出力部１５０と、操作取得部１６０と、追従距離検出部１７０と、を備える。

【0013】

制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成され、記憶部１２０に記憶されたプログラムにより、後述する速度制御処理等の各種処理を実行する。なお、制御部１１０は、複数の処理を並行して実行するマルチスレッド機能に対応しており、自律移動装置１００が自律移動するための種々の処理を並行して実行することができる。

【0014】

記憶部１２０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、ＲＯＭの一部又は全部は電気的に書き換え可能なメモリ（フラッシュメモリ等）で構成されている。ＲＯＭには制御部１１０のＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムを実行する上で予め必要なデータが記憶されている。ＲＡＭには、プログラム実行中に作成されたり変更されたりするデータが記憶される。

【0015】

例えば、自律移動装置１００が走行する際の最大速度ＭＳや追従停止距離ＳＤ等の変数データは記憶部１２０に記憶される。最大速度ＭＳは、自律移動装置１００が走行する速度の最大値が設定される。また、自律移動装置１００は、追従対象（ユーザ等）を追従して走行するが、自律移動装置１００と追従対象との間の距離（追従距離）が追従停止距離ＳＤ以下になると停止するように制御部１１０が駆動部１４０を制御する。この制御により、自律移動装置１００は、追従対象に衝突することなく、追従対象を追従して走行することができる。また、追従対象が最大速度ＭＳよりも速い速度で移動した場合でも、自律移動装置１００は最大速度ＭＳまでしか速度を上げないため、速度が上がりすぎることによる事故を防止することができる。

【0016】

姿勢検出部１３０は、ジャイロセンサや加速度センサを備え、自律移動装置１００の車体の姿勢や姿勢の変化を検出する。より具体的には、姿勢検出部１３０は、自律移動装置１００の車体のピッチ角、ロール角、ピッチレート等を検出する。

【0017】

ピッチ角は、自律移動装置１００の左右方向の軸を中心とする回転角で、現在走行している路面（走行面）が上下斜面（上り斜面及び下り斜面）である場合に、その斜面の傾きの程度を示す角度である。ピッチ角の基準値をどのように定めるかは任意であるが、本実施形態では水平を０度とし、上り斜面では正の値、下り斜面では負の値をとるものとする。なお、本実施の形態において、図２に示すように、自律移動装置１００の前方向はユーザに追従して走行する場合の進行方向、後方向は前方向の反対側、右方向は自律移動装置１００の進行方向に対して右側、左方向は自律移動装置１００の進行方向に対して左側を指すものとする。

【0018】

ロール角は、自律移動装置１００の前後方向の軸を中心とする回転角で、現在走行している走行面が左右に傾いている場合に、その傾きの程度を示す角度である。ロール角の基準値をどのように定めるかは任意であるが、本実施形態では水平を０度とし、左側が下に傾いたら正の値、右側が下に傾いたら負の値をとるものとする。なお、斜面を斜め（真上でも真下でも真横でもない方向）に走行している場合には、ピッチ角とロール角の両方がゼロ以外になる。

【0019】

ピッチレートは、ピッチ角の時間的な変化率である。例えば、自律移動装置１００が走行面上の上り段差等に乗り上げたり、下り段差から落ちたりする際にはピッチレートの絶対値が大きくなる。本実施形態におけるピッチ角は上り斜面で正の値、下り斜面で負の値をとるため、上り段差等に乗り上げるとピッチレートは正の大きな値になり、下り段差から落ちると負の絶対値が大きな値になる。

【0020】

駆動部１４０は、制御部１１０からの指示（制御）により自律移動装置１００を走行させる。図２に示すように、駆動部１４０は、２つのクローラ１４１を備える。自律移動装置１００は、２つのクローラ１４１の同一方向駆動により前後の平行移動（並進移動）を、２つのクローラ１４１の逆方向駆動によりその場での回転（向き変更）を、２つのクローラ１４１のそれぞれ速度を変えた駆動により旋回移動（並進＋回転（向き変更）移動）を、行うことができる。

【0021】

なお、本実施形態では駆動部１４０はクローラ１４１を備えているが、クローラ１４１の代わりに車輪を備えるようにしてもよい。また、自律移動装置１００を移動させるための手段であれば、駆動部１４０は、クローラ１４１や車輪に限らず、任意の手段を備えてよい。

【0022】

出力部１５０は、スピーカを備え、警報音を鳴らしたり、自律移動装置１００の状態を通知するメッセージを出力したりすることができる。

【0023】

操作取得部１６０は、図２及び図３に示すように自律移動装置１００の前方に立ったユーザが操作しやすい位置に設置されており、スタートボタン及びストップボタンを備える。自律移動装置１００は、操作取得部１６０のスタートボタンが押されると追従走行を開始し、ストップボタンが押されると停止する。

【0024】

自律移動装置１００は、操作取得部１６０として、スタートボタン及びストップボタン以外のボタンやジョイスティック、タッチパネル等を備えてもよい。例えば、ジョイスティックを備えて、その倒す方向で進行方向を、倒す量（倒し角）で移動速度を、それぞれ自律移動装置１００に指示することができるようにしてもよい。また、操作取得部１６０が通信機能を備え、ユーザからの遠隔操作を受け付けられるようになっていてもよい。つまり、自律移動装置１００は、追従式の自律移動装置に限られるわけではない。

【0025】

追従距離検出部１７０は、スキャナ式レーザ距離計等を備え、自律移動装置１００が追従する追従対象（人、他の自律移動装置１００等）から自律移動装置１００までの距離（追従距離）を検出する。もっとも、追従距離検出部１７０は、追従対象までの距離を検出するだけでなく、周辺（本実施形態では左右及び前方）に存在する対象物（人、壁、障害物、反射材等）を検出し、対象物までの距離を検出することができる。

【0026】

より具体的には、追従距離検出部１７０は、図３に示すように自律移動装置１００の前方及び左右をスキャンできる位置に設置され、発光部と受光部とを備える。そして、発光部及び受光部は、回転しながら所定の角度範囲内で（真正面の方向を０度とすると例えば±１６０度）レーザを繰り返し照射して周囲をスキャンする（発光部からレーザを照射し、対象物で反射されたレーザを受光部が捉える）。これにより、追従距離検出部１７０は、スキャン角度毎に、その方向に存在する対象物を点の集合（点群）として捉え、対象物との距離を計測することができる。

【0027】

そして、制御部１１０は、例えば、スタートボタンが押された時に、追従距離検出部１７０から取得した情報をもとに初期検出を行い、検出した対象物をトラッキング（短時間（例えば５０ミリ秒）毎にスキャンして、座標変化の小さい点群の塊を追跡）することで、追従対象（例えば、人や他の自律移動装置１００）を安定して検出することができる。したがって、制御部１１０は、追従距離検出部１７０からの情報に基づいて、追従対象を追従するように駆動部１４０を制御することができる。

【0028】

次に、斜面の種類（下り斜面、上り斜面、横斜面）に応じてどのようなリスクが生じ得るかについて説明する。

【0029】

まず、自律移動装置１００が下り斜面を走行している場合のリスクについて、図４を参照して説明する。下り斜面においては、自律移動装置１００は、重力によって速度が上がりやすく、また停止しづらくなるため、斜面に段差がなくても、前に転倒したり、前方を歩く追従対象者（ユーザ２００）に接触したりするリスクがある。

【0030】

例えば、図４に示すように、自律移動装置１００がユーザ２００を追従して下り斜面３１０を走行している場合は、地点Ａにいる自律移動装置１００が、下り段差３１１を走行する際に地点Ｂにて自律移動装置１００が前向きに傾いて転倒するリスクがある。特に、自律移動装置１００と積み荷の重心が前方に偏っている場合は、大きく傾いて前向きに転倒しやすい。また、自律移動装置１００の走行速度が速いほど、下り段差３１１から強い衝撃を受けるので、転倒のリスクが高まる。

【0031】

なお、自律移動装置１００が地点Ａを走行している際は、後述する速度制御処理のステップＳ１０８の判定条件に従って、自律移動装置１００は警告音を発している状態になる。警告音を聞いたユーザ２００は、歩行速度が速すぎると、自律移動装置１００との距離が離れすぎてしまい、自律移動装置１００が追従できなくなるリスクに留意することができる。これにより、自律移動装置１００が制御不能になってしまうリスクを軽減させることができる。

【0032】

一方、自律移動装置１００が転倒すると斜面の下方に落下するため、下り斜面では、前方を歩くユーザ２００に接触するリスクは高い。したがって、全体のリスク、すなわち、自律移動装置１００が転倒することによって自律移動装置自体や積載物を破損したり、ユーザ２００に接触したりするリスクを低減するために、最大速度ＭＳを制限して通常の平地を走行している時よりも小さくし、追従停止距離ＳＤを通常の値である標準追従停止距離（例えば３０ｃｍ～５０ｃｍ）よりも大きな値に設定した方がよい。

【0033】

次に、自律移動装置１００が上り斜面を走行している場合のリスクについて、図５を参照して説明する。上り斜面においては、斜面に段差がなくても、自律移動装置１００は、重力によって後ろに転倒するリスクがある。ただし、自律移動装置１００が前方を歩く追従対象者（ユーザ２００）に接触するリスクは低い。

【0034】

例えば、図５に示すように、自律移動装置１００がユーザ２００を追従して上り斜面３２０を走行している場合は、地点Ｃにいる自律移動装置１００が、上り段差３２１を走行する際に地点Ｄにて自律移動装置１００が後ろ向きに傾いて転倒するリスクがある。特に、自律移動装置１００と積み荷の重心が後側に偏っている場合は、大きく傾いて後ろ向きに転倒しやすい。したがって、転倒リスクを少しでも下げるために、傾斜角に応じて最大速度ＭＳを制限した方がよい。特に上り段差３２１に乗り上げつつある時には傾斜角度（ピッチ角）が増加していくので、上り傾斜角を拡大する方向のピッチレートを検出したら、さらに最大速度ＭＳを制限することで、上り段差に乗り上げた時に転倒するリスクを低下させることができる。

【0035】

なお、自律移動装置１００が地点Ｃを走行している際は、後述する速度制御処理のステップＳ１０８の判定条件に従って、自律移動装置１００は警告音を発している状態になる。警告音を聞いたユーザ２００は、歩行速度が速すぎると、自律移動装置１００との距離が離れすぎてしまい、自律移動装置１００が追従できなくなるリスクに留意することができる。これにより、自律移動装置１００が制御不能になってしまうリスクを軽減させることができる。

【0036】

一方、自律移動装置１００が転倒すると斜面の下方に落下するため、上り斜面では、前方を歩くユーザ２００に接触するリスクは低い。したがって、追従停止距離ＳＤは通常（標準追従停止距離）のままでよい。なお、自律移動装置１００が転倒すると、ユーザ２００に接触しなくても、自律移動装置自体や積載物を破損したり、周囲の物や人に接触したりするリスクがあるので、最大速度ＭＳを制限して転倒のリスクを低下させることは有用である。

【0037】

なお、上り斜面３２０において上り段差３２１に乗り上げる場合（図５）については上述したとおりだが、このパターンを含め、斜面と段差の組合せについては、以下の４つのパターンがある。

【0038】

（１）上り斜面＋上り段差
この場合は、上述したように、傾斜角度が増加して転倒するリスクが増加するので、特に減速を強める（最大速度ＭＳを制限する）制御を行うことで、車体が後転するリスクを軽減することができる。

【0039】

（２）上り斜面＋下り段差
この場合は、上り斜面による傾斜角度が下り段差によって打ち消されるため、転倒するリスクは、下り段差のない上り斜面と比較して増加しない。したがって、上り斜面において下り段差を通過する場合（上り傾斜角が小さくなる方向のピッチレートを検出した場合）には、特別の制御をする必要はない。

【0040】

（３）下り斜面＋上り段差
この場合は、下り斜面による傾斜角度が上り段差によって打ち消されるため、転倒するリスクは、上り段差のない下り斜面と比較して増加しない。したがって、下り斜面において上り段差を通過する場合（下り傾斜角が小さくなる方向のピッチレートを検出した場合）には、特別の制御をする必要はない。

【0041】

（４）下り斜面＋下り段差
この場合は、下り段差を検出（下り傾斜角が大きくなる方向のピッチレートを検出）した際に減速すると、慣性力で車体が前転するリスクが増加する。一方、下り段差で加速すると、慣性力で車体が前転するリスクは減少するが、下り段差通過後のリスク（下り段差から強い衝撃を受けることによる転倒リスクや、前方を歩くユーザに接触するリスク等）が増加する。つまり、減速しても加速してもリスクは増加する。したがって、下り斜面において下り段差を通過する場合（下り傾斜角が大きくなる方向のピッチレートを検出した場合）には、上述した下り斜面における制御（最大速度ＭＳを小さくし、追従停止距離ＳＤを大きくする）以外の特別の制御をする必要はない。

【0042】

次に、自律移動装置１００が斜面を横に走行している場合（横斜面を走行している場合）のリスクについて、図６を参照して説明する。

【0043】

自律移動装置１００が横斜面３３０を走行している場合に、下り段差や上り段差等による凹凸があると、自律移動装置１００が横揺れによって横転するリスクがある。ただし、横の傾斜（ロール角）の変化は、凹凸の高さと自律移動装置の幅で決まる角度で制限されるので、上述の下り斜面および上り斜面の場合よりも転倒のリスクは小さい。そこで、横揺れを抑えるために最大速度ＭＳを弱めに制限する。

【0044】

また、自律移動装置１００が転倒すると斜面の下方に落下するため、横斜面では、前方を歩くユーザに接触するリスクは小さい。したがって、追従停止距離ＳＤは通常（標準追従停止距離）のままでよい。

【0045】

以上の考察から、本実施形態では、最大速度ＭＳ及び追従停止距離ＳＤを各斜面では以下のように調整する。なお、標準最大速度は、例えば農作業者が早歩きや小走りをする速度程度である時速４～８ｋｍに設定する。
下り斜面：最大速度ＭＳを制限して上下斜面用最大速度（例えば標準最大速度の５０％～６０％の速度）にし、追従停止距離ＳＤを大きめな値である下り斜面用追従停止距離（例えば標準追従停止距離の２倍～２．５倍の距離）にする。
上り斜面：追従停止距離ＳＤは標準追従停止距離のまま変更せず、最大速度ＭＳを制限して上下斜面用最大速度（例えば標準最大速度の５０％～６０％の速度）にするが、ピッチレートが増加したらさらに最大速度ＭＳを制限して傾斜増加用最大速度（例えば標準最大速度の３０％～４０％の速度）にする。
横斜面：追従停止距離ＳＤは標準追従停止距離のまま変更せず、最大速度ＭＳを弱めに制限して横斜面用最大速度（例えば標準最大速度の７０％～８０％の速度）にする。

【0046】

このように最大速度ＭＳ及び追従停止距離ＳＤを調整する速度制御処理について、図７を参照して説明する。この速度制御処理は、ユーザが自律移動装置１００を起動すると、実行が開始される。なお、自律移動装置１００が起動すると実行が開始される処理は、速度制御処理だけではない。例えば、追従対象を追従して走行するための追従走行処理や、ユーザからの指示に従って走行する手動走行処理等、自律移動装置１００が自律移動するための種々の処理の実行が並行して開始される。

【0047】

速度制御処理が開始されると、まず、制御部１１０は、スタートボタンが押されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。スタートボタンが押されていないなら（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。スタートボタンが押されたなら（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、姿勢検出部１３０で自律移動装置１００の車体の姿勢（ピッチ角、ロール角及びピッチレート）を検出する（ステップＳ１０２）。

【0048】

そして、制御部１１０は、ステップＳ１０２で検出したピッチ角の絶対値が基準ピッチ角（例えば５度～１０度）未満か否かを判定する（ステップＳ１０３）。ピッチ角の絶対値が基準ピッチ角以上なら（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、制御部１１０は、現在走行している走行面が上下斜面であると判断し、自律移動装置１００の最大速度ＭＳを減らして上下斜面用最大速度（例えば標準最大速度の５０％～６０％）に設定する（ステップＳ１０４）。

【0049】

そして、制御部１１０は、走行面が下り斜面であるか否か、すなわちピッチ角が負の値か否かを判定する（ステップＳ１０５）。下り斜面なら（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、制御部１１０は追従停止距離ＳＤを増やして下り斜面用追従停止距離（例えば標準追従停止距離の２倍～２．５倍）に設定する（ステップＳ１０６）。

【0050】

そして、制御部１１０は、それまでの処理で設定された最大速度ＭＳ及び追従停止距離ＳＤに基づいて、速度制御を行う（ステップＳ１０７）。具体的には、速度制御処理と並行に実行されている他の処理（追従走行処理や手動走行処理）に対して最大速度ＭＳ及び追従停止距離ＳＤの情報を伝える。これにより、走行速度は最大速度ＭＳ以下の速度に制限され、追従走行時には追従対象に近づくと停止するような走行制御が行われる。

【0051】

そして、制御部１１０は、追従停止距離が距離閾値（例えば６０ｃｍ～１ｍ）より大きいか又は最大速度が速度閾値（例えば標準最大速度の６０％～７０％の速度）より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。追従停止距離が距離閾値より大きいという条件と最大速度が速度閾値より小さいという条件の少なくともいずれか一方の条件が満たされる場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、出力部１５０から警報音を鳴らし（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１０に進む。

【0052】

追従停止距離が距離閾値以下という条件と最大速度が速度閾値以上という条件の両方の条件を満たす場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、制御部１１０はストップボタンが押されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ストップボタンが押されていないなら（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、制御部１１０は、ステップＳ１０２に戻る。

【0053】

ストップボタンが押されたら（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、制御部１１０は駆動部１４０を制御して走行を停止し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０１に戻る。

【0054】

一方、制御部１１０がステップＳ１０５で、走行面が下り斜面でないと判定したら（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、制御部１１０は、ピッチレートが基準ピッチレートよりも大きい、すなわち傾斜が増加しているか否かを判定する（ステップＳ１１２）。傾斜が増加しているなら（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、制御部１１０は最大速度ＭＳをさらに減らして傾斜増加用最大速度（例えば標準最大速度の３０～４０％）に設定する（ステップＳ１１３）。そして、制御部１１０は、追従停止距離ＳＤを標準追従停止距離に設定し（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０７に進む。

【0055】

一方、傾斜が増加していないなら（ステップＳ１１２；Ｎｏ）、制御部１１０は、最大速度ＭＳを上下斜面用最大速度に設定したままでステップＳ１１４に進む。

【0056】

また、ステップＳ１０３で、制御部１１０がステップＳ１０２で検出したピッチ角の絶対値が基準ピッチ角未満であると判定したら（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、ステップＳ１０２で検出したロール角の絶対値が基準ロール角（例えば１０度～１５度）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。

【0057】

ロール角の絶対値が基準ロール角未満なら（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、最大速度ＭＳを標準最大速度に設定し（ステップＳ１１６）、ステップＳ１１４に進む。一方、ロール角の絶対値が基準ロール角以上なら（ステップＳ１１５；Ｎｏ）、制御部１１０は、最大速度ＭＳを減らして横斜面用最大速度（例えば標準最大速度の７０％～８０％）に設定し（ステップＳ１１７）、ステップＳ１１４に進む。

【0058】

ここで、自律移動装置１００の走行面に応じた制御について上述のフローチャートを用いて説明を付記する。自律移動装置１００が移動する走行面には、平坦な走行面と斜面とがある。平坦な走行面では、自律移動装置１００のピッチ角の絶対値が基準値未満で（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、しかも、ロール角が基準値未満（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）になる。斜面は、走行する方向により、縦斜面にも横斜面にもなる。縦斜面には、走行すると標高が高くなる上り斜面と、走行すると標高が低くなる下り斜面とがある。また、斜面を標高が変わらない方向へ走行する場合、その斜面を横斜面という。

【0059】

自律移動装置１００が斜面を走行するのは、(1)斜面を真っすぐ上がる方向へ走行する場合、(2)斜面を斜めに上がる方向へ走行する場合、(3)斜面を真横（標高が変わらない方向）へ走行する場合、(4)斜面を真っすぐ下がる方向へ走行する場合、(5)斜面を斜めに下がる方向へ走行する場合、が考えられるが、まずピッチ角が基準値未満であるかを判断し（ステップＳ１０３）、以降のフローチャートに基づいて制御部を制御するものとする。このため、(2)は(1)として扱われ、(5)は(4)として扱われる。

【0060】

以上の速度制御処理により、自律移動装置１００の速度と追従距離（自律移動装置１００から追従対象までの距離）との関係は、図８に示すようになる。

【0061】

例えば、自律移動装置１００が平坦な走行面を走行している時の速度と追従距離との関係は実線４０１で示される。平坦な走行面では最大速度ＭＳは標準最大速度に設定され、追従停止距離ＳＤは標準追従停止距離に設定される。したがって、追従距離がある程度以上の大きさの場合には速度は標準最大速度になり、追従距離が小さくなるにつれて速度が低下し、追従距離が標準追従停止距離になると速度は０になる。

【0062】

また、自律移動装置１００が横斜面を走行している時の速度と追従距離との関係は点線４０２で示される。横斜面では最大速度ＭＳは標準最大速度より小さい横斜面用最大速度に設定され、追従停止距離ＳＤは標準追従停止距離に設定される。したがって、追従距離がある程度以上の大きさの場合には速度は横斜面用最大速度（例えば標準最大速度の７０％～８０％の速度）になり、追従距離が小さくなるにつれて速度が低下し、追従距離が標準追従停止距離になると速度は０になる。横斜面を走行している場合は、自律移動装置１００が姿勢を崩した場合であってもユーザに接触するリスクが低い。横斜面を走行している場合は、ユーザに追従する自律移動装置１００の速度を、平坦な走行面を走行している場合より遅くすることにより、安全性を向上させることができる。ユーザは、自律移動装置１００との距離が離れすぎないため、農作物を収穫して自律移動装置に置く等する際にも、利便性を損なわずに使用することができる。

【0063】

また、自律移動装置１００が上り斜面を走行している時の速度と追従距離との関係は一点鎖線４０３で示される。上り斜面では最大速度ＭＳは標準最大速度や横斜面用最大速度より小さい上下斜面用最大速度に設定され、追従停止距離ＳＤは標準追従停止距離に設定される。したがって、追従距離がある程度以上の大きさの場合には速度は上下斜面用最大速度（例えば標準最大速度の５０％～６０％の速度）になり、追従距離が小さくなるにつれて速度が低下し、追従距離が標準追従停止距離になると速度は０になる。上り斜面を走行している場合は、自律移動装置１００が姿勢を崩した場合に、自律移動装置１００が後方へ回転する可能性がある。この場合、自律移動装置１００が追従しているユーザへの接触は起こりづらいが、周囲の人や作物に接触する等のリスクがある。上り斜面を走行している場合は、ユーザに追従する自律移動装置１００の速度を、平坦な走行面を走行している場合より遅くすることにより、安全性を向上させることができる。ユーザは、自律移動装置１００との距離が離れすぎないため、農作物を収穫して自律移動装置に置く等する際にも、利便性を損なわずに使用することができる。

【0064】

また、自律移動装置１００が上り斜面を走行している時に傾斜が増加した場合の速度と追従距離との関係は二点鎖線４０４で示される。この場合の最大速度ＭＳは上下斜面用最大速度よりさらに小さい傾斜増加用最大速度に設定され、追従停止距離ＳＤは標準追従停止距離に設定される。したがって、追従距離がある程度以上の大きさの場合には速度は傾斜増加用最大速度（例えば標準最大速度の３０％～４０％の速度）になり、追従距離が小さくなるにつれて速度が低下し、追従距離が標準追従停止距離になると速度は０になる。上り斜面を走行している時に傾斜が増加した場合とは、自律移動装置が上り斜面を走行中に上り段差等に乗り上げた場合に相当する。この場合、自律移動装置１００が姿勢を崩した場合に、自律移動装置１００が後方へ回転する可能性がある。この場合、自律移動装置１００が追従しているユーザへの接触は起こりづらいが、周囲の人や作物に接触する等のリスクがある。上り斜面を走行している場合は、ユーザに追従する自律移動装置１００の速度を、平坦な走行面を走行している場合より遅くすることにより、安全性を向上させることができる。ユーザは、自律移動装置１００との距離が離れすぎないため、農作物を収穫して自律移動装置に置く等する際にも、利便性を損なわずに使用することができる。

【0065】

また、自律移動装置１００が下り斜面を走行している時の速度と追従距離との関係は実線４０５で示される。下り斜面では最大速度ＭＳは標準最大速度や横斜面用最大速度より小さい上下斜面用最大速度に設定され、追従停止距離ＳＤは標準追従停止距離より大きい下り斜面用追従停止距離に設定される。したがって、追従距離がある程度以上の大きさの場合には速度は上下斜面用最大速度（例えば標準最大速度の５０％～６０％の速度）になり、追従距離が小さくなるにつれて速度が低下し、追従距離が下り斜面用追従停止距離（例えば標準追従停止距離の２倍～２．５倍の距離）になると速度は０になる。

【0066】

自律移動装置１００の最大速度は、横斜面を走行している時の速度は、平坦な走行面を走行している時の速度より低い方が望ましい。上り斜面または下り斜面を走行している時の速度は、平坦な走行面を走行している時の速度より低いことが望ましい。これにより、自律移動装置１００が姿勢を崩して転倒した場合の、人への接触リスクを軽減できる。

【0067】

なお、上り斜面走行中に存在する下り段差や、下り斜面走行中に存在する上り段差では、制御を変更する必要がない。上り斜面で下り段差があっても、段差を下りる際に若干車体が揺れることが想定されるが、追従している人へ接触するリスクは大きくならないためである。同様に、下り斜面で上り段差があっても、段差を上る際に若干車体が揺れることが想定されるが、追従している人へ接触するリスクは大きくならないためである。

【0068】

以上、自律移動装置１００の速度制御処理について説明した。ただし、上述の（図７に示す）速度制御処理は速度制御処理の一例に過ぎない。すなわち、上述の速度制御処理では、制御部１１０は、ピッチ角、ロール角及びピッチレートをそれぞれの基準値（基準ピッチ角、基準ロール角、基準ピッチレート）と比較して、その大小関係に基づいて、最大速度ＭＳや追従停止距離ＳＤを設定しているが、最大速度ＭＳや追従停止距離ＳＤの設定方法は、このような方法に限定されない。自律移動装置１００の車体の姿勢に基づいて最大速度ＭＳや追従停止距離ＳＤを調整する制御を行うのであれば、処理の内容や順番等を変更してもよい。

【0069】

例えば、ピッチ角やロール角が大きくなればなるほど、その大きさに応じて最大速度ＭＳを減少させるようにしてもよい。また、下り斜面においてはピッチ角が大きいほど、その大きさに応じて追従停止距離ＳＤを増大させるようにしてもよい。このように最大速度ＭＳや追従停止距離ＳＤを設定することにより、自律移動装置１００の転倒リスクや接触リスクをより柔軟にコントロールすることができる。

【0070】

（実施形態２）
上述の実施形態１に係る自律移動装置１００は、追従対象を追従して走行した。しかし、自律移動装置は必ずしも追従走行を行わなければいけないわけではない。追従走行をしない実施形態２に係る自律移動装置１０１について説明する。

【0071】

自律移動装置１０１の機能構成は自律移動装置１００と同様だが、自律移動装置１０１は追従走行をしないので、追従距離検出部１７０を備えなくてもよい。自律移動装置１０１は、基本的には、操作取得部１６０により、ユーザの指示にしたがって走行する。操作取得部１６０は、ユーザが指示を直接入力可能なユーザインタフェースであるジョイスティックに限られることなく、遠距離または近距離にいるユーザから無線等で指示を受ける遠隔操作または近接操作可能なデバイスであってもよい。なお、自律移動装置１０１は、予め記憶した経路を自動で走行するように構成されていてもよい。

【0072】

また、追従走行しないので、自律移動装置１０１の記憶部１２０は、最大速度ＭＳは記憶するが、追従停止距離ＳＤを記憶する必要はない。

【0073】

また、実施形態２に係る速度制御処理は、実施形態１に係る速度制御処理（図７）から、追従停止距離の設定や追従距離の判定に関しての処理を省略した処理内容になる。また、実施形態２に係る自律移動装置１０１では、追従走行処理は実行されていないため、速度制御処理（図７）のステップＳ１０７において、制御部１１０は、例えば手動走行処理に対して最大速度ＭＳ及び追従停止距離ＳＤの情報を伝える。これにより、走行速度は最大速度ＭＳ以下の速度に制限される。

【0074】

追従走行をしない場合でも、斜面に応じて自律移動装置１０１が転倒するリスクは自律移動装置１００と同様なので、実施形態２に係る速度制御処理により、最大速度ＭＳが制限され、自律移動装置１０１は傾斜面をより安全に走行することができる。

【0075】

（効果等）
以上説明したように、自律移動装置１００，１０１の制御部１１０は、走行中に姿勢検出部１３０で検出された検出値に基づいて走行面を判別し、判別された走行面に基づいて駆動部１４０を制御するので、使いやすさをできるだけ損なわずに、傾斜面を走行している間に生じる種々のリスク（転倒リスク、接触リスク等）を低減することができる。また、制御部１１０は、駆動部１４０の制御を、追従停止距離や最大速度を調整することによって行うので、駆動部１４０を直接停止させたり駆動部１４０の速度を直接変更したりするのに比較して、自律移動時の駆動部１４０の制御の自由度を向上させることができる。

【0076】

なお、自律移動装置１００，１０１の各機能は、通常のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等のコンピュータによっても実施することができる。具体的には、上記実施形態では、自律移動装置１００，１０１が行う速度制御処理のプログラムが、記憶部１２０のＲＯＭに予め記憶されているものとして説明した。しかし、プログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ）、メモリカード、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをコンピュータに読み込んでインストールすることにより、上述の各機能を実現することができるコンピュータを構成してもよい。また、プログラムをインターネット等の通信ネットワークを介して配布し、そのプログラムをコンピュータに読み込んでインストールすることにより、上述の各機能を実現することができるコンピュータを構成してもよい。

【0077】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

【0078】

（付記１）
車体を走行させる駆動部と、
前記車体のピッチ角、ロール角、ピッチレートの少なくともいずれか１つを検出する姿勢検出部と、
前記駆動部による走行中に前記姿勢検出部で検出された検出値に基づいて走行面を判別し、判別された前記走行面に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
を備える自律移動装置。

【0079】

（付記２）
追従対象までの距離である追従距離を検出する追従距離検出部をさらに備え、
前記制御部は、
前記追従対象を追従するように前記駆動部を制御し、
前記追従距離検出部で検出した追従距離が追従停止距離以下になると前記駆動部を停止させ、
判別された前記走行面に基づいて前記追従停止距離を調整する、
付記１に記載の自律移動装置。

【0080】

（付記３）
前記制御部は、
前記姿勢検出部で検出されたピッチ角に基づいて走行面が下り斜面であるか否かを判別し、
走行面が下り斜面である時には、走行面が下り斜面でない時よりも前記追従停止距離を増加させる、
付記２に記載の自律移動装置。

【0081】

（付記４）
前記制御部は、前記姿勢検出部の検出値に基づいて走行面を判別し、判別された走行面に基づいて前記駆動部の最大速度を調整する、
付記１から３のいずれか１つに記載の自律移動装置。

【0082】

（付記５）
前記制御部は、
前記姿勢検出部で検出されたピッチ角及びロール角に基づいて走行面が斜面または平坦な走行面のいずれに該当するかを判別し、
走行面が斜面である時には走行面が平坦な走行面の時よりも前記駆動部の最大速度を低下させる、
付記４に記載の自律移動装置。

【0083】

（付記６）
前記制御部は、
前記姿勢検出部で検出されたピッチ角及びロール角に基づいて走行面が横斜面か縦斜面のいずれに該当するかを判別し、
走行面が縦斜面である時には走行面が横斜面の時よりも前記駆動部の最大速度を低下させる、
付記５に記載の自律移動装置。

【0084】

（付記７）
前記制御部は、
前記姿勢検出部で検出されたピッチ角に基づいて走行面が上り斜面であるか否かを判別し、
走行面が上り斜面である時は、前記姿勢検出部で検出されたピッチレートに基づいて走行面の傾斜角度が増加中であるか否かを判別し、前記傾斜角度が増加中である時には、走行面が上り斜面かつ傾斜角度が増加中でない時よりも前記駆動部の最大速度を低下させる、
付記４に記載の自律移動装置。

【0085】

（付記８）
車体を走行させる駆動部と、前記車体のピッチ角、ロール角、ピッチレートの少なくともいずれか１つを検出する姿勢検出部と、を備える自律移動装置のコンピュータが、
前記駆動部による走行中に前記姿勢検出部で検出された検出値に基づいて走行面を判別し、
判別された前記走行面に基づいて前記駆動部を制御する、
自律移動装置の制御方法。

【0086】

（付記９）
車体を走行させる駆動部と、前記車体のピッチ角、ロール角、ピッチレートの少なくともいずれか１つを検出する姿勢検出部と、を備える自律移動装置のコンピュータに、
前記駆動部による走行中に前記姿勢検出部で検出された検出値に基づいて走行面を判別する処理、及び、
判別された前記走行面に基づいて前記駆動部を制御する処理、
を実行させるためのプログラム。

【符号の説明】

【0087】

１００，１０１…自律移動装置、１１０…制御部、１２０…記憶部、１３０…姿勢検出部、１４０…駆動部、１４１…クローラ、１５０…出力部、１６０…操作取得部、１７０…追従距離検出部、２００…ユーザ、３１０…下り斜面、３１１…下り段差、３２０…上り斜面、３２１…上り段差、３３０…横斜面、４０１，４０５…実線、４０２…点線、４０３…一点鎖線、４０４…二点鎖線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】