特開 2024-126903 走行制御システムおよび走行制御方法

(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】P2024126903

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】走行制御システムおよび走行制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/08 20120101AFI20240912BHJP

   B60W 30/10 20060101ALI20240912BHJP

   B60W 40/02 20060101ALI20240912BHJP

   B60W 60/00 20200101ALI20240912BHJP

   G08G 1/16 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

B60W30/08

B60W30/10

B60W40/02

B60W60/00

G08G1/16 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035650

(22)【出願日】2023-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391022614

【氏名又は名称】学校法人幾徳学園

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】那須 貴信

(72)【発明者】

【氏名】脇田 敏裕

【テーマコード（参考）】

3D241

5H181

【Ｆターム（参考）】

3D241BA11

3D241BA31

3D241CE01

3D241CE02

3D241CE04

3D241CE05

3D241DC33Z

5H181AA01

5H181BB04

5H181CC03

5H181CC04

5H181CC11

5H181CC12

5H181CC14

5H181FF04

5H181FF13

5H181FF14

5H181FF27

5H181LL01

5H181LL09

(57)【要約】

【課題】回避対象物に対する回避動作に移動体が時間をかけ過ぎることを抑える技術を提供する。
【解決手段】走行制御装置は、移動体の位置情報を取得する位置取得部と、移動体の目的地に関する情報を取得する目的地取得部と、移動体の位置情報および目的地に関する情報にもとづいて、走行の目標となる目標走行ラインを導出する経路導出部と、移動体が目標走行ラインを走行する際に障害となる回避対象物を検出する対象物検出部と、回避対象物が検出された場合に、回避対象物を回避するよう移動体を迂回させる回避動作を実行する走行制御部と、を備える。走行制御部は、所定の制限条件を満たした場合に、移動体の回避動作を制限する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体の走行を制御する走行制御システムであって、
前記移動体の位置情報を取得する位置取得部と、
前記移動体の目的地に関する情報を取得する目的地取得部と、
前記移動体の位置情報および目的地に関する情報にもとづいて、走行の目標となる目標走行ラインを導出する経路導出部と、
前記移動体が目標走行ラインを走行する際に障害となる回避対象物を検出する対象物検出部と、
前記回避対象物が検出された場合に、前記回避対象物を回避するよう前記移動体を迂回させる回避動作を実行する走行制御部と、を備え、
前記走行制御部は、所定の制限条件を満たした場合に、前記移動体の回避動作を制限することを特徴とする走行制御システム。

【請求項2】

前記回避対象物の速度を算出する速度算出部をさらに備え、
前記走行制御部は、前記回避対象物の速度が所定車速以上である場合、所定の制限条件を満たすとして前記移動体の回避動作を制限することを特徴とする請求項１に記載の走行制御システム。

【請求項3】

前記所定車速は、前記移動体の速度または前記移動体が走行中の道幅をもとに可変に設定されることを特徴とする請求項２に記載の走行制御システム。

【請求項4】

前記走行制御部は、前記移動体の回避動作を実行しているときに、前記移動体の位置情報と前記移動体の回避動作を開始する際に導出された前記目標走行ラインとのずれが所定距離以上であれば、前記移動体の回避動作を制限することを特徴とする請求項１または２に記載の走行制御システム。

【請求項5】

移動体の走行を制御する走行制御装置を動作させる走行制御方法であって、
前記移動体の位置情報を取得するステップと、
前記移動体の走行の目標とする目標位置を取得するステップと、
前記移動体の位置情報および目標位置をもとに目標走行ラインを導出するステップと、
前記移動体が目標走行ラインを走行する際に障害となる回避対象物を検出するステップと、
前記回避対象物が検出された場合に、前記回避対象物を回避するよう前記移動体を迂回させる回避動作を実行するステップと、を備え、
前記回避動作を実行するステップでは、所定の制限条件を満たした場合に、前記移動体の回避動作を制限することを特徴とする走行制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体の走行、とくに回避対象物に対する回避動作を制御する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ロボットの走行方向に存在する人間と連関する個人領域を認識し、認識された個人領域を回避するようにロボットの移動を制御するロボット制御方法が開示されている。この個人領域は、人間が停止している場合には人間を中心とする円形であり、人間が移動している場合には人間が移動する方向に延長する円錐形または楕円形である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－６４３７２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に開示されたロボット制御方法では、ロボットが人間の個人領域を回避するように移動するが、その回避のための移動に時間をかけ過ぎるおそれがある。

【0005】

本発明の目的は、回避対象物に対する回避動作に移動体が時間をかけ過ぎることを抑える技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、移動体の走行を制御する走行制御装置であって、移動体の位置情報を取得する位置取得部と、移動体の目的地に関する情報を取得する目的地取得部と、移動体の位置情報および目的地に関する情報にもとづいて、走行の目標となる目標走行ラインを導出する経路導出部と、移動体が目標走行ラインを走行する際に障害となる回避対象物を検出する対象物検出部と、回避対象物が検出された場合に、回避対象物を回避するよう移動体を迂回させる回避動作を実行する走行制御部と、を備える。走行制御部は、所定の制限条件を満たした場合に、移動体の回避動作を制限する。

【0007】

本発明の別の態様は、走行制御方法である。この方法は、移動体の走行を制御する走行制御装置を動作させる走行制御方法であって、移動体の位置情報を取得するステップと、移動体の走行の目標とする目標位置を取得するステップと、移動体の位置情報および目標位置をもとに目標走行ラインを導出するステップと、移動体が目標走行ラインを走行する際に障害となる回避対象物を検出するステップと、回避対象物が検出された場合に、回避対象物を回避するよう移動体を迂回させる回避動作を実行するステップと、を備える。回避動作を実行するステップでは、所定の制限条件を満たした場合に、移動体の回避動作を制限する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、回避対象物に対する回避動作に移動体が時間をかけ過ぎることを抑える技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例の移動体の回避動作について説明するための図である。

【図2】実施例の走行制御システムの機能構成を示す図である。

【図3】移動体の回避動作を制限する一態様について説明するための図である。

【図4】移動体が回避動作を実行する処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、実施例の移動体１の回避動作について説明するための図である。移動体１は、歩行路や広場などを走行し、時速３～５キロメートル程度で自動的に走行可能である。移動体１は歩行者がいる路面を歩行者と同程度の速度で走行し、人は走行中に自由に乗降可能である。

【0011】

移動体１は、四輪であり、モータにより走行する。移動体１の車体は、背もたれやタッチパネルなどを有する。移動体１の車体はドアを有しておらず、乗員の乗り降りを容易にしている。移動体１は例えば１名の乗員のみを乗せる椅子を有する態様であってよいが、複数人を乗せる椅子を有する態様であってよい。また、移動体１は乗員を座って乗せる態様だけでなく、立って乗せる態様であってもよい。例えば、移動体１の車体は、走行中に利用者が乗降できるように略平板状に形成された台座を有し、４名程度の乗員を乗せられる大きさであってもよい。

【0012】

移動体１は、設定された目標走行ライン４に沿って走行し、目的地Ｐに向かって移動している。移動体１は、目標走行ライン４上に回避対象物２が位置することを検出した場合、迂回して回避動作を実行する。回避対象物２は、走行の障害になる物体であって、歩行者、自転車および道路設置物などである。

【0013】

移動体１は、回避動作によって、時刻順に移動体１ａ、移動体１ｂ、移動体１ｃと移動する。移動体１と同じ時刻に回避対象物２が位置し、回避対象物２は、移動体１と同じ時刻順に回避対象物２ａ、回避対象物２ｂ、回避対象物２ｃと移動する。移動体１ｃは、目的地Ｐとの間に回避対象物２ｃが存在していないため、回避動作を終了して目的地Ｐに向かって移動する。このように、移動体１が回避動作を実行することで、回避対象物２との衝突を避けることが可能である。

【0014】

ところで、移動体１は時速３～５キロメートル程度で走行しており、回避動作に時間がかかることがある。回避対象物２が自転車や早歩きをしている歩行者であれば、移動体１が回避動作を実行するよりも早く回避できる。そこで、移動体１は、回避対象物２の速度によっては回避動作を制限し、その位置で待機したり、移動体１の速度を下げたりする。これにより、移動体１が回避動作を実行せずとも回避対象物２が移動体１をスムーズに回避することができる。

【0015】

図２は、実施例の走行制御システム６の機能構成を示す。図２において、さまざまな処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、回路ブロック、メモリ、その他のＬＳＩで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。

【0016】

走行制御システム６は、走行制御装置１０、搭載センサ１２および走行装置１４を備える。走行制御システム６は、移動体１に搭載されるが、さらに外部のサーバ装置を含んでもよい。例えば、走行制御システム６は、サーバ装置とネットワークを介して通信可能であり、サーバ装置が一部の演算処理を実行してよい。例えば、サーバ装置が目的地を設定してもよい。

【0017】

搭載センサ１２は、移動体１に搭載され、検出結果を走行制御装置１０に送る。搭載センサ１２は、移動体１周辺に位置する対象物を検出する対象物検出センサと、移動体１の走行状態を検出する走行状態検出センサと、乗員の操作入力を検出する入力検出センサを含む。

【0018】

対象物検出センサは、カメラ、音波センサ、光学レーダ、ミリ波レーダなどを含み、対象物の検出結果を走行制御装置１０に送る。カメラは、移動体１周辺を撮像し、撮像画像を搭載センサ１２に送る。走行状態検出センサは、移動体１の速度を検出する速度センサ、車輪の舵角を検出する舵角センサおよびモータの駆動量を検出する駆動量検出センサなどを含む。入力検出センサは、例えばタッチパネルや操作ボタンであり、乗員によって設定された目的地に関する情報を受け付ける。

【0019】

走行装置１４は、車輪を回転させるモータと、車輪を転舵する転舵装置と、車輪の回転を止める制動装置とを有する。走行装置１４は、走行制御装置１０によって駆動を制御される。

【0020】

走行制御装置１０は、通信部２０、目的地取得部２２、位置取得部２４、対象物検出部２６、経路導出部２８、速度算出部３０、回避処理部３２および走行制御部３４を備える。通信部２０は、搭載センサ１２から検出結果を周期的に取得する。また、通信部２０はサーバ装置や乗員の携帯端末装置と通信してよい。例えば、通信部２０は、外部のサーバ装置から目標走行経路に関する情報を取得してもよく、乗員の携帯端末装置から目的地に関する情報を取得してもよい。

【0021】

目的地取得部２２は、通信部２０を介して目的地に関する情報を取得する。目的地は、乗員によって設定されてよく、外部のサーバ装置によって設定されてよい。位置取得部２４は、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）を用いて移動体１の位置情報を取得する。

【0022】

経路導出部２８は、目的地取得部２２によって取得した目的地に関する情報と、現在の移動体１の位置情報とにもとづいて目標走行ライン４を導出する。経路導出部２８は、最終目的地と移動体１の現在位置をつなぐ走行経路の通過地点を導出し、その通過地点と移動体１の現在位置をつなぐ目標走行ライン４を導出してもよい。通過地点は、曲がり角、交差点、現在位置から所定間隔以上離れた位置などに設定されてよい。目標走行ライン４は移動体１の走行の目標とするもので、移動体１は目標走行ライン４に沿って走行するように制御される。経路導出部２８は、移動体１の位置情報と目的地とを結ぶ目標走行ライン４を導出する。経路導出部２８は、さらに地図情報を用いて目標走行ライン４を導出してよく、撮像画像から抽出した走行路をもとに目標走行ライン４を導出してよい。目標走行ライン４は、最新の移動体１の位置情報および目標位置をもとに周期的に更新される。

【0023】

走行制御部３４は、移動体１の走行を目標走行ライン４にもとづいて制御する。走行制御部３４は、位置情報および撮像画像を用いて目標走行ライン４にしたがって走行するように、移動体１の舵角および速度を制御する。

【0024】

対象物検出部２６は、搭載センサ１２の検出結果をもとに移動体１の周辺に位置する対象物を検出する。対象物検出部２６は、対象物の位置、移動体１に対する対象物の方向および対象物の種類を算出する。例えば、対象物検出部２６は、撮像画像を解析して対象物の種類を特定する。

【0025】

対象物検出部２６は、検出した対象物のうち、目標走行ライン４内および目標走行ライン４の近傍に位置する対象物を回避対象物２として検出する。回避対象物２は、目標走行ライン４内または回避対象物２の近傍に位置するため、移動体１の走行の障害となり得る。対象物検出部２６は、対象物の位置と対象物の移動方向をもとに衝突可能性を算出し、算出した衝突可能性をもとに対象物が回避対象物２であるか判定してよい。対象物検出部２６は、既知の衝突判定システムを用いて対象物の中から回避対象物２を抽出してもよい。対象物検出部２６は、検出した回避対象物２毎に識別情報を付し、回避対象物２を追跡可能にする。

【0026】

速度算出部３０は、対象物検出部２６によって検出された回避対象物２を追跡して、回避対象物２の速度を算出する。また、速度算出部３０は、回避対象物２の移動方向を算出する。

【0027】

回避処理部３２は、回避動作を実行するか判定し、回避動作の指令値や回避動作を制限する際の指令値を算出する。回避動作の指令値は、速度や転舵角を定める。回避処理部３２は、衝突可能性が高い回避対象物２が検出されると、回避対象物２を回避するように移動体１を旋回させる転舵角を算出する。回避処理部３２は、回避対象物２が最新の目標走行ライン４から外れると回避動作を終了し、走行制御部３４は目標走行ライン４に沿って移動体１を走行させる。回避処理部３２は、回避動作において、周辺の対象物の位置をもとに右に迂回するか左に迂回するか判断する。

【0028】

回避処理部３２は、回避動作を実行する前に回避動作を制限する所定の制限条件を満たすか判定し、所定の制限条件を満たす場合に回避動作を制限する。所定の制限条件を満たさない場合は、回避処理部３２は、回避動作を実行し、回避対象物２を避けるための転舵角を定める。回避動作の制限には、移動体１を停止する場合と、回避動作を禁止して移動体１の速度を所定の低速度以下にする場合と、を含む。いずれにしても回避動作の制限時には回避動作は実行されず、通常の走行制御も実行されない。所定の低速度は、通常の走行速度より小さく、例えば時速２キロメートル以下であってよい。回避動作を制限する際の指令値は、速度や減速度を定める。

【0029】

回避処理部３２は、回避対象物２の速度が所定車速以上である場合、所定の制限条件を満たすと判定し、回避対象物２に対する回避動作を制限する。また、回避処理部３２は、回避対象物２の速度が所定車速より低い場合、所定の制限条件を満たさないと判定し、回避対象物２に対する回避動作を実行する。

【0030】

所定車速は、通常の歩行者の速度に設定され、例えば時速４キロメートルに設定される。通常の歩行者は移動体１よりもスムーズに回避動作を実行できるため、移動体１が歩行者に回避動作を任せる。これにより、移動体１が回避動作に時間をかけることを抑えることができる。また、移動体１と回避対象物２の回避方向が重なって回避動作が大きくなりすぎることを抑えることができる。

【0031】

回避対象物２が複数存在する場合、回避処理部３２は、複数の回避対象物２のそれぞれの速度が所定速度以上であるか判定する。複数の回避対象物２のいずれかの速度が所定速度以上であれば、回避処理部３２は、所定の制限条件を満たすとして回避動作を制限する。

【0032】

所定の制限条件は、複数あってよく、いずれか１つの制限条件を満たした場合に、成立してよい。例えば、回避処理部３２は、回避対象物２の種類をもとに所定の制限条件を満たすか判定してよく、回避対象物２が予め設定した回避禁止対象の種類である場合に満たされてよい。回避禁止対象には、例えば透明なガラスが含まれる。

【0033】

制限条件に用いられる所定車速は、移動体１の速度および／または移動体１が走行中の道幅をもとに可変に設定される。例えば、移動体１の速度が大きいほど、所定車速が大きくなるように設定される。また、移動体１が走行中の道幅が大きいほど、所定車速が大きくなるように設定される。これにより、移動体１の走行状況に応じて回避動作を制限するか適切に判断できる。

【0034】

回避処理部３２は、回避対象物２に対する回避動作を実行することで、通常の走行よりもロスする時間を算出する。そのロスする時間が所定時間以上である場合に、回避処理部３２は、回避対象物２に対する回避動作を制限してもよい。

【0035】

回避処理部３２は、回避動作の制限を解除するか判定する。例えば、回避処理部３２は、回避動作の制限が所定時間を超えた場合に、回避動作の制限を解除し、回避動作を開始する。例えば、移動体１が回避動作を停止しているときに、回避対象物２も停止するおそれがある。両者が一定時間停止している場合には、移動体１が回避動作を開始することで、両者が停止している状態を解除できる。所定時間は例えば数秒に設定される。

【0036】

走行制御部３４は、目標走行ライン４上に位置する回避対象物２が検出された場合に、回避対象物２を回避するよう移動体１を迂回させる回避動作を実行する。また、走行制御部３４は、所定の制限条件を満たした場合に、移動体１の回避動作を制限する。

【0037】

走行制御部３４は、回避対象物２の速度が所定車速以上である場合、所定の制限条件を満たすとして移動体１の回避動作を制限する。これにより、回避対象物２が回避動作をして、移動体１が回避対象物２の回避動作を阻害しないようにできる。

【0038】

図３は、移動体１の回避動作を制限する一態様について説明するための図である。図３では、移動体１が回避動作を実行している途中で、回避動作を制限する条件を示す。

【0039】

移動体１は、時刻ｔ１に回避対象物２に対して回避動作を開始する。時刻ｔ２で、移動体１ｄと回避対象物２ｄが同じ方向に曲がっており、さらに時刻ｔ３で移動体１ｅと回避対象物２ｅがさらに同じ方向に曲がっている。このとき、時刻ｔ３での移動体１ｅと、時刻ｔ１での目標走行ライン４とのずれＤが所定距離以上である場合に、回避処理部３２は回避動作を制限する。すなわち、走行制御部３４は、移動体１の回避動作を実行しているときに、移動体１の位置情報と移動体１の回避動作を開始する際に導出された目標走行ライン４とのずれが所定距離以上であれば、移動体１の回避動作を制限する。このケースでは、走行制御部３４は、移動体１を停止してよい。

【0040】

図３に示すように、移動体１および回避対象物２が同じ方向に回避動作をした場合、回避動作が非常に大きくなり、回避動作にかかる時間が長くなる。そこで、移動体１が回避動作によって、回避動作の回避時点の目標走行ライン４から所定距離以上に離れた場合には、移動体１を停止して回避動作を終了する。これにより、回避動作が大きくなりすぎて時間のロスが大きくなることを抑えることができる。図３では、移動体１ｅから目標走行ライン４の中心軸までの距離が判定対象になっているが、この態様に限られない。例えば、移動体１ｅから目標走行ライン４の縁までの距離が判定対象になってもよい。所定距離は、例えば移動体１の車体の幅によって定められ、車体の幅の倍以上であってよい。

【0041】

図４は、移動体１が回避動作を実行する処理のフローチャートである。目的地取得部２２は、目的地に関する情報を搭載センサ１２から取得する（Ｓ１０）。位置取得部２４は、移動体１の位置情報を取得する（Ｓ１２）。経路導出部２８は、目的地に関する情報と位置情報とをもとに目標走行ライン４を導出する（Ｓ１４）。

【0042】

対象物検出部２６は、移動体１の周辺に位置する対象物を検出し、その対象物に移動体１の走行の障害となる回避対象物２が含まれるか判定する（Ｓ１６）。回避対象物２がなければ（Ｓ１６のＮ）、回避処理部３２が回避動作を実行せず、走行制御部３４は、目標走行ライン４に沿って移動体１を走行させ（Ｓ１８）、本処理を終える。

【0043】

回避対象物２があれば（Ｓ１６のＹ）、速度算出部３０は、回避対象物２の速度を算出する（Ｓ２０）。回避処理部３２は、回避対象物２の速度が所定速度以上であるか判定する（Ｓ２２）。回避対象物２の速度が所定速度以上であれば（Ｓ２２のＹ）、回避処理部３２は、回避動作を制限することを決定し、走行制御部３４は回避動作を制限する（Ｓ２４）。

【0044】

回避対象物２の速度が所定速度以上でなければ（Ｓ２２のＮ）、回避処理部３２は回避動作の実行を決定し、走行制御部３４は、回避対象物２を回避するように移動体１を迂回させる（Ｓ２６）。

【0045】

移動体１が回避動作開始時の目標走行ライン４と所定距離以上に逸脱したか、すなわち移動体１の現在位置と回避動作開始時の目標走行ライン４との距離が所定距離以上であるか、回避処理部３２は判定する（Ｓ２８）。移動体１が回避動作開始時の目標走行ライン４と所定距離以上に逸脱していなければ（Ｓ２８のＮ）、回避動作が継続され、本処理を終える。

【0046】

移動体１が回避動作開始時の目標走行ライン４と所定距離以上に逸脱していれば（Ｓ２８のＹ）、回避処理部３２は、回避動作の実行途中で、回避動作を制限することを決定し、走行制御部３４は移動体１を停止させる（Ｓ２４）。

【0047】

以上、本開示を実施例をもとに説明した。本開示は、上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。

【符号の説明】

【0048】

１ 移動体、 ２ 回避対象物、 ４ 目標走行ライン、 ６ 走行制御システム、 １０ 走行制御装置、 １２ 搭載センサ、 １４ 走行装置、 ２０ 通信部、 ２２ 目的地取得部、 ２４ 位置取得部、 ２６ 対象物検出部、 ２８ 経路導出部、 ３０ 速度算出部、 ３２ 回避処理部、 ３４ 走行制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】