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(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】P2024173596
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】制御装置
(51)【国際特許分類】
   G01C 21/30 20060101AFI20241205BHJP
   G08G 1/09 20060101ALI20241205BHJP
【FI】
G01C21/30
G08G1/09 V
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023188091
(22)【出願日】2023-11-02
(31)【優先権主張番号】P 2023089454
(32)【優先日】2023-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】池田 圭吾
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 恭裕
(72)【発明者】
【氏名】横山 大樹
【テーマコード(参考)】
2F129
5H181
【Fターム(参考)】
2F129AA03
2F129BB03
2F129BB19
2F129BB22
2F129BB26
2F129BB33
2F129BB50
2F129DD13
2F129DD15
2F129DD19
2F129DD20
2F129DD53
2F129EE02
2F129EE52
2F129EE78
2F129EE79
2F129EE81
2F129EE95
2F129FF02
2F129FF20
2F129FF32
2F129FF62
2F129FF63
2F129FF65
2F129FF72
2F129GG03
2F129GG04
2F129GG05
2F129GG06
2F129GG17
2F129GG18
2F129HH12
2F129HH33
5H181AA27
5H181BB04
5H181CC03
5H181CC04
5H181CC11
5H181CC12
5H181CC14
5H181FF04
5H181FF13
5H181FF22
5H181FF27
5H181FF33
5H181LL09
(57)【要約】
【課題】無人運転によって移動体を移動させるためのマッチングの精度を向上させる技術を提供する。
【解決手段】無人運転によって移動体を移動させるための制御指令の生成に用いられる制御装は、制御指令を生成するために、測距装置を用いて取得される移動体の3次元点群データである測定点群データと、参照用の3次元点群データを表す参照用点群データと、を用いたマッチングを実行するマッチング部と、移動体の外観の特徴を特定可能な移動体情報を取得する移動体情報取得部とを備える。マッチング部は、移動体情報に応じたマッチングを実行する。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無人運転によって移動体を移動させるための制御指令の生成に用いられる制御装置であって、
前記制御指令を生成するために、測距装置を用いて取得される前記移動体の3次元点群データである測定点群データと、参照用の3次元点群データを表す参照用点群データと、を用いたマッチングを実行するマッチング部と、
前記移動体の外観の特徴を特定可能な移動体情報を取得する移動体情報取得部と、を備え、
前記マッチング部は、前記移動体情報に応じた前記マッチングを実行する、制御装置。
【請求項2】
請求項1に記載の制御装置であって、
前記移動体情報は、前記移動体の型式を特定可能な型式情報を含み、
前記参照用点群データは、前記型式に対応する型式点群データを含み、
前記マッチング部は、前記型式情報に応じた前記型式点群データを用いて前記マッチングを実行する、制御装置。
【請求項3】
請求項2に記載の制御装置であって、
前記移動体情報は、前記型式情報として、前記移動体の製造工程の管理に用いられる製造情報を含む、制御装置。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記マッチング部は、前記移動体情報に応じて、前記測定点群データにおける点群の密度と、前記参照用点群データにおける点群の密度と、の少なくとも一方を変更する、制御装置。
【請求項5】
請求項4に記載の制御装置であって、
前記マッチング部は、前記測距装置と前記移動体との間の距離に応じて、前記測定点群データにおける点群の密度と、前記参照用点群データにおける点群の密度と、の少なくとも一方を変更する、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、車両の製造工程において、自律的に又は遠隔制御によって車両を走行させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表2017-538619号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
車両のような移動体の移動を自律制御または遠隔制御によって制御するために、測距装置を用いて取得される移動体の3次元点群データを用いたマッチングによって、移動体の位置や向きを推定する技術が知られている。移動体の移動を適切に制御するために、このようなマッチングの精度を向上させる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【0006】
(1)本開示の一形態によれば、無人運転によって移動体を移動させるための制御指令の生成に用いられる制御装置が提供される。この制御装置は、前記制御指令を生成するために、測距装置を用いて取得される前記移動体の3次元点群データである測定点群データと、参照用の3次元点群データを表す参照用点群データと、を用いたマッチングを実行するマッチング部と、前記移動体の外観の特徴を特定可能な移動体情報を取得する移動体情報取得部と、を備える。前記マッチング部は、前記移動体情報に応じた前記マッチングを実行する。
このような形態によれば、移動体の測定点群データを用いたマッチングを、当該移動体の外観の特徴に応じて実行できる。そのため、マッチングを精度良く実行できる可能性が高まる。
(2)上記形態の制御装置では、前記移動体情報は、前記移動体の型式を特定可能な型式情報を含み、前記参照用点群データは、前記型式に対応する型式点群データを含み、前記マッチング部は、前記型式情報に応じた前記型式点群データを用いて前記マッチングを実行してもよい。このような形態によれば、移動体の型式に対応する型式点群データをマッチングに使用できるので、マッチングを精度良く実行できる可能性がより高まる。
(3)上記形態の制御装置では、前記移動体情報は、前記型式情報として、前記移動体の製造工程の管理に用いられる製造情報を含んでいてもよい。このような形態によれば、型式情報として製造情報を用いることができる。
(4)上記形態の制御装置では、前記マッチング部は、前記移動体情報に応じて、前記測定点群データにおける点群の密度と、前記参照用点群データにおける点群の密度と、の少なくとも一方を変更してもよい。このような形態によれば、移動体情報に応じてマッチングにおける点群の密度を変更することで、マッチングを精度良く実行できる可能性を高めることができる。
(5)上記形態の制御装置では、前記マッチング部は、前記測距装置と前記移動体との間の距離に応じて、前記測定点群データにおける点群の密度と、前記参照用点群データにおける点群の密度と、の少なくとも一方を変更してもよい。このような形態によれば、移動体情報に加え、前記測距装置と前記移動体との間の距離に応じてマッチングにおける点群の密度を変更するので、マッチングを精度良く実行できる可能性をより高めることができる。
本開示は、上述した制御装置としての形態以外にも、例えば、システムや、制御方法、その制御方法を実現するためのコンピュータプログラム、および、コンピュータプログラムが記録された一時的でない記録媒体などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】システムの構成を示す概念図。
図2】車両と制御装置との構成を示すブロック図。
図3】第1実施形態におけるマッチング条件の例を示す説明図。
図4A】第1実施形態における車両の走行制御の処理手順を示すフローチャート。
図4B】指令生成処理のフローチャート。
図5】第2実施形態におけるマッチング条件の例を示す説明図。
図6】第3実施形態におけるシステムの構成を示す概念図。
図7】第3実施形態における車両の走行制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0008】
A.第1実施形態:
図1は、本実施形態におけるシステム10の構成を示す概念図である。システム10は、移動体としての1台以上の車両100と、車両100を遠隔制御するための制御指令の生成に用いられるサーバ200と、車両100の3次元点群データを測定する複数の測距装置300と、車両100の製造工程の管理を行う工程管理装置400とを備える。第1実施形態では、サーバ200が本開示の「制御装置」に相当する。
【0009】
本開示において、「移動体」は、移動し得る物体を意味し、例えば、車両や電動垂直離着陸機(いわゆる空飛ぶ自動車)である。車両100は、車輪によって走行する車両であっても無限軌道によって走行する車両であってもよく、例えば、乗用車、トラック、バス、二輪車、四輪車、戦車、工事用車両などである。車両100は、電気自動車(BEV:Battery Electric Vehicle)、ガソリン自動車、ハイブリッド自動車、ならびに燃料電池自動車を含む。移動体が車両100以外である場合には、本開示における「車両」「車」との表現を、適宜に「移動体」に置き換えることができ、「走行」との表現を、適宜に「移動」に置き換えることができる。
【0010】
車両100は、無人運転によって走行可能に構成されている。「無人運転」とは、搭乗者の走行操作によらない運転を意味する。走行操作とは、車両100の「走る」、「曲がる」、「止まる」の少なくともいずれかに関する操作を意味する。無人運転は、車両100の外部に位置する装置を用いた自動または手動の遠隔制御によって、あるいは、車両100の自律制御によって実現される。無人運転によって走行している車両100には、走行操作を行わない搭乗者が搭乗していてもよい。走行操作を行わない搭乗者には、例えば、単に車両100の座席に着座している人や、組み付け、検査、スイッチ類の操作といった走行操作とは異なる作業を車両100に乗りながら行っている人が含まれる。なお、搭乗者の走行操作による運転は、「有人運転」と呼ばれることがある。
【0011】
本明細書において、「遠隔制御」は、車両100の外部から車両100の動作の全てが完全に決定される「完全遠隔制御」と、車両100の外部から車両100の動作の一部が決定される「部分遠隔制御」とを含む。また、「自律制御」は、車両100の外部の装置から一切の情報を受信することなく車両100が自身の動作を自律的に制御する「完全自律制御」と、車両100の外部の装置から受信した情報を用いて車両100が自身の動作を自律的に制御する「部分自律制御」とを含む。
【0012】
車両100は、電気自動車(BEV:Battery Electric Vehicle)であることが好ましい。
【0013】
本実施形態におけるシステム10は、遠隔制御によって車両100を走行させる遠隔制御システムとして構成されている。本実施形態では、車両100を製造する工場において、車両100の遠隔制御が実行される。工場は、第1場所PL1と第2場所PL2とを備えている。第1場所PL1は、例えば、車両100の組み立てが実施される場所であり、第2場所PL2は、例えば、車両100の検査が実施される場所である。第1場所PL1と第2場所PL2とは、車両100が走行可能な走行路SRによって接続されている。工場内の任意の位置は、基準座標系Σrのxyz座標値で表現される。
【0014】
走行路SRの周辺には、車両100を測定対象とする複数の測距装置300が設置されている。サーバ200は、各測距装置300で測定された3次元点群データを用いて、リアルタイムで、目標ルートTRに対する車両100の相対的な位置および向きや、車両100の走行方向を取得することができる。測距装置300としては、カメラやLiDAR(Light Detection And Ranging)を使用できる。特に、LiDARは、高精度の3次元点群データが得られる点で好ましい。本実施形態における測距装置300は、LiDARによって構成されている。本実施形態では、個々の測距装置300の位置は固定されており、基準座標系Σrと個々の測距装置300の装置座標系との相対関係は既知である。基準座標系Σrの座標値と個々の測距装置300の装置座標系の座標値とを相互に変換するための座標変換行列は、サーバ200内に予め格納されている。
【0015】
本実施形態におけるサーバ200は、車両100を遠隔制御するための制御指令を生成して車両100に送信する遠隔制御装置として構成されている。より詳細には、サーバ200は、車両100を目標ルートTRに沿って走行させるための制御指令を生成し、制御指令を車両100に送信する。車両100は、受信した制御指令に従って走行する。したがって、システム10により、クレーンやコンベアなどの搬送装置を用いずに、車両100を第1場所PL1から第2場所PL2まで遠隔制御により移動させることができる。なお、本実施形態における目標ルートTRは、後述する参照経路に相当する。また、制御指令の詳細については後述する。
【0016】
図2は、車両100とサーバ200との構成を示すブロック図である。車両100は、車両100の各部を制御するための車両制御装置110と、車両制御装置110の制御下で駆動するアクチュエータ群120と、無線通信によりサーバ200と通信するための通信装置130と、車両100の位置情報を取得するためのGNSS(Global Navigation Satellite System)受信機140とを備えている。本実施形態では、アクチュエータ群120には、車両100を加速させるための駆動装置のアクチュエータ、車両100の進行方向を変更するための操舵装置のアクチュエータ、および、車両100を減速させるための制動装置のアクチュエータが含まれている。駆動装置には、バッテリ、バッテリの電力により駆動する走行用モータ、および、走行用モータにより回転する駆動輪が含まれている。駆動装置のアクチュエータには、走行用モータが含まれている。なお、アクチュエータ群120には、さらに、車両100のワイパーを揺動させるためのアクチュエータや、車両100のパワーウィンドウを開閉させるためのアクチュエータなどが含まれてもよい。
【0017】
車両制御装置110は、プロセッサ111と、メモリ112と、入出力インタフェイス113と、内部バス114とを備えるコンピュータにより構成されている。プロセッサ111、メモリ112、および、入出力インタフェイス113は、内部バス114を介して、双方向に通信可能に接続されている。入出力インタフェイス113には、アクチュエータ群120、通信装置130、および、GNSS受信機140が接続されている。
【0018】
本実施形態では、プロセッサ111は、メモリ112に予め記憶されているプログラムPG1を実行することにより、車両制御部115及び位置情報取得部116として機能する。車両制御部115は、アクチュエータ群120を制御する。車両制御部115は、車両100に運転者が搭乗している場合に、運転者の操作に応じてアクチュエータ群120を制御することにより、車両100を走行させることができる。車両制御部115は、車両100に運転者が搭乗しているか否かにかかわらず、サーバ200から送信される制御指令に応じてアクチュエータ群120を制御することにより、車両100を走行させることもできる。位置情報取得部116は、GNSS受信機140を用いて、車両100の現在地を示す位置情報を取得する。但し、位置情報取得部116とGNSS受信機140とは、省略可能である。
【0019】
サーバ200は、プロセッサ201と、メモリ202と、入出力インタフェイス203と、内部バス204とを備えるコンピュータにより構成されている。プロセッサ201、メモリ202、および、入出力インタフェイス203は、内部バス204を介して、双方向に通信可能に接続されている。入出力インタフェイス203には、無線通信により車両100,測距装置300,及び,工程管理装置400と通信するための通信装置205が接続されている。
【0020】
本実施形態では、プロセッサ201は、メモリ202に予め記憶されているプログラムPG2を実行することにより、3次元点群データ取得部210,車両情報取得部215,マッチング部220,マッチング条件決定部225,推定部230,及び,指令生成部240として機能する。メモリ202には、プログラムPG2に加え、後述する参照用点群データ250と、目標ルートTRと、補正データ260とが格納されている。
【0021】
3次元点群データ取得部210は、測距装置300で測定される車両100の3次元点群データを取得する。この3次元点群データは、測距装置300で検出される点群の3次元位置を示すデータである。測距装置300で測定される移動体の3次元点群データのことを、測定点群データとも呼ぶ。
【0022】
車両情報取得部215は、車両100の外観の特徴を特定可能な車両情報を取得する。車両情報取得部215は、移動体の外観の特徴を特定可能な移動体情報を取得する移動体情報取得部に相当する。車両情報は、車両100の外観の特徴のうち、例えば、形状や色や模様や光沢等を特定可能な情報である。より具体的には、車両情報は、例えば、車両100の車体形状や、外装部品の有無や種類、車体色、車体の材質、車体の塗装状態を特定可能な情報であってよい。車体の塗装状態とは、例えば、車体の塗装の有無や回数、塗料の種類である。
【0023】
本実施形態における車両情報は、車両100の識別情報Viを含む。この識別情報Viは、車両100の製造工程の管理に用いられる製造情報に相当する。識別情報Viは、車両100の型式を特定可能な型式情報Tiを含む。更に、本実施形態における識別情報Viは、車両100の車体色を特定可能な車体色情報Ciを含む。本明細書において、「型式」は、車両100の外観の特徴のうち、少なくとも車両100の車体形状を指定する情報のことを指す。他の実施形態では、「型式」は、車体形状に加え、車両100の車体色や、外装部品の有無や種類等、車両100の種々の外観の特徴を指定する情報であってもよい。
【0024】
マッチング部220は、測定点群データと、参照用点群データ250とを用いたテンプレートマッチング(以下、単にマッチングとも呼ぶ)を実行する。このマッチングは、車両100への制御指令を生成するために実行される。マッチングのアルゴリズムとしては、ICP(Iterative Closest Point)、NDT(Normal Distributions Transform)等の種々のアルゴリズムを使用可能である。
【0025】
本実施形態における参照用点群データ250は、車両100の型式に対応する型式点群データ251を含む。より詳細には、参照用点群データ250は、複数の型式に対応して、各型式にそれぞれ関連付けられた複数の型式点群データ251を含む。
【0026】
マッチング条件決定部225は、車両情報取得部215によって取得される車両情報に応じてマッチング条件を決定する。上述したマッチング部220は、マッチング条件決定部225によって決定されるマッチング条件に従ってマッチングを実行する。つまり、マッチング部220は、車両情報に応じたマッチングを実行する。マッチング条件の詳細については後述する。
【0027】
図3は、本実施形態において決定されるマッチング条件の例を示す説明図である。図3は、識別情報Viとマッチング条件との対応関係を示している。より詳細には、図3には、識別情報Viと、その識別情報Viによって特定される外観の特徴(外観仕様)と、その識別情報Viに応じて決定されるマッチング条件とが示されている。
【0028】
図3に示した識別情報Vi1は、型式情報Ti1と車体色情報Ci1とを含む。識別情報Vi2は、型式情報Ti2と車体色情報Ci2とを含む。識別情報Vi3は、型式情報Ti1と車体色情報Ci3とを含む。型式情報Ti1は、車体形状BS1を指定する型式を特定可能な型式情報Tiである。型式情報Ti2は、車体形状BS2を指定する型式を特定可能な型式情報Tiである。車体色情報Ci1および車体色情報Ci2は、それぞれ、車体色として白色を指定する情報である。車体色情報Ci3は、車体色として黒色を指定する情報である。つまり、例えば、識別情報Vi1によって識別される車両100は、車体形状BS1と白色の車体色とを有する。
【0029】
図3に示すように、マッチング条件MC1は、識別情報Vi1に対応して適用される。マッチング条件MC1は、マッチングにおいて型式点群データTP1を用いること、および、型式点群データTP1における点群の密度を密度ds1に指定することを規定する。マッチング条件MC2は、識別情報Vi2に対応して適用される。マッチング条件MC2は、マッチングにおいて型式点群データTP2を用いること、および、型式点群データTP2における点群の密度を密度ds1に指定することを規定する。マッチング条件MC3は、識別情報Vi3に対応して適用される。マッチング条件MC3は、マッチングにおいて型式点群データTP1を用いること、および、型式点群データTP1における点群の密度を密度ds2に指定することを規定する。密度ds2は、密度ds1よりも低い密度である。
【0030】
推定部230は、マッチング部220によって実行されるマッチングの結果を用いて、車両100の位置及び向きを推定する。このように推定部230によって推定される位置や向きは、後述する車両位置情報に相当する。本実施形態では、車両100の位置は、車両100のうち、予め定められた検出点のxyz座標として推定される。また、車両100の向きは、車両100の中心軸に沿い、かつ、車両100の後方側から前方側に向かうベクトルの向きとして算出される。このベクトルは、例えば、車両100の前方側における車幅方向の中央位置の座標と、車両100の後方側における車幅方向の中央位置の座標とを用いて特定される。なお、車両100の位置や向きは、無人運転のための制御指令の生成に用いることが可能なように推定されればよく、位置や向きの推定の態様は上記に限られない。また、推定部230は、3次元点群データが利用できない場合に、車両100の走行履歴や、車両100に搭載されているGNSS受信機140で検出された位置情報を用いて、車両100の位置および向きを推定することが可能である。また、推定部230は、車両100の位置及び向きの一方のみを推定するようにしてもよい。この場合には、車両100の位置及び向きの他方は、例えば、車両100の走行履歴を用いて決定される。なお、車両100の走行方向は、例えば、車両100の向きや走行履歴や制御指令の履歴のいずれか1つ、または、2つ以上を用いて推定することが可能である。
【0031】
指令生成部240は、推定された車両100の位置及び向きを用いて、無人運転によって車両100を走行させるための制御指令を生成して車両100に送信する。本実施形態では、制御指令は、メモリ202に格納された目標ルートTRに従って車両100を走行させる指令である。具体的には、本実施形態における制御指令は、後述する走行制御信号である。
【0032】
なお、無人運転によって車両100を走行させるための制御指令は、走行制御信号と、走行制御信号を生成するための生成情報との少なくとも一方を含んでいればよい。したがって、他の実施形態では、制御指令は、走行制御信号に代えて、あるいは、これに加えて、生成情報を含んでいてもよい。生成情報としては、例えば、後述する車両位置情報や経路や目標位置を用いることができる。
【0033】
本実施形態における工程管理装置400は、コンピュータによって構成されている。工程管理装置400は、製造情報データPiに含まれる各種の製造情報に従って、工場における車両100の製造工程全般の管理を実行する。製造情報データPiには、上述した識別情報Viが含まれる。識別情報Viは、例えば、工程管理装置400によって、車両100に付されたRF-ID(Radio Frequency-Identification:無線移動識別)タグから短距離無線通信を介して取得される。例えば、1台の車両100が目標ルートTRに沿った走行を開始する際には、その車両100を識別する識別情報Viが、工程管理装置400からサーバ200に送信される。サーバ200で検出された車両100の位置は、工程管理装置400にも送信される。なお、工程管理装置400の機能を、サーバ200と同じ装置に実装するようにしてもよい。
【0034】
図4Aは、第1実施形態における車両100の走行制御の処理手順を示すフローチャートである。S1にて、サーバ200は、車両100の外部に位置するセンサである外部センサから出力される検出結果を用いて、車両100の車両位置情報を取得する。車両位置情報は、走行制御信号を生成する基礎となる位置情報である。本実施形態では、車両位置情報には、工場の基準座標系Σrにおける車両100の位置および向きが含まれている。本実施形態では、工場の基準座標系Σrは、グローバル座標系であり、工場内の任意の位置は、グローバル座標系におけるX,Y,Zの座標で表現される。本実施形態では、外部センサは、工場に設置されている測距装置300であり、測距装置300からは、検出結果として測距点群データが出力される。すなわち、S1にて、サーバ200は、外部センサである測距装置300から取得した測距点群データを用いて、車両位置情報を取得する。具体的には、サーバ200は、測距点群データと、参照用点群データ250とを用いたテンプレートマッチングによって、車両位置情報を取得する。
【0035】
S2にて、サーバ200は、車両100が次に向かうべき目標位置を決定する。本実施形態では、目標位置は、グローバル座標系におけるX,Y,Zの座標で表される。サーバ200のメモリには、車両100が走行すべき経路である参照経路が予め記憶されている。経路は、出発地を示すノード、通過点を示すノード、目的地を示すノード、および、各ノードを結ぶリンクで表されている。サーバ200は、車両位置情報と参照経路とを用いて、次に車両100が向かうべき目標位置を決定する。サーバ200は、車両100の現在地よりも先の参照経路上に目標位置を決定する。
【0036】
S3にて、サーバ200は、決定した目標位置に向かって車両100を走行させるための走行制御信号を生成する。本実施形態では、走行制御信号は、車両100の加速度および操舵角をパラメータとして含んでいる。サーバ200は、車両100の位置の推移から車両100の走行速度を算出し、算出した走行速度と目標速度とを比較する。サーバ200は、全体として、走行速度が目標速度よりも低い場合には、車両100が加速するように加速度を決定し、走行速度が目標速度よりも高い場合には、車両100が減速するように加速度を決定する。また、サーバ200は、車両100が参照経路上に位置している場合には、車両100が参照経路上から逸脱しないように操舵角および加速度を決定し、車両100が参照経路上に位置していない場合、換言すれば、車両100が参照経路上から逸脱している場合には、車両100が参照経路上に復帰するように操舵角および加速度を決定する。他の実施形態では、走行制御信号は、車両100の加速度に代えて、あるいは、これに加えて、車両100の速度をパラメータとして含んでいてもよい。
【0037】
S4にて、サーバ200は、生成した走行制御信号を車両100に対して送信する。サーバ200は、所定の周期で、車両位置情報の取得、目標位置の決定、走行制御信号の生成、および、走行制御信号の送信などを繰り返す。
【0038】
なお、本実施形態におけるS1からS4では、具体的には、後述する指令生成処理が実行される。
【0039】
S5にて、車両100は、サーバ200から送信される走行制御信号を受信する。S6にて、車両100は、受信した走行制御信号を用いて車両100のアクチュエータを制御することにより、走行制御信号に表されている加速度および操舵角で車両100を走行させる。車両100は、所定の周期で、走行制御信号の受信、および、車両100のアクチュエータの制御を繰り返す。本実施形態におけるシステム10によれば、車両100を遠隔制御により走行させることができ、クレーンやコンベア等の搬送設備を用いずに車両100を移動させることができる。
【0040】
図4Bは、本実施形態における制御方法を実現するための指令生成処理のフローチャートである。この指令生成処理は、3次元点群データ取得部210が、無人運転の対象となる車両100の測定を担当する測距装置300から測定点群データを新たに取得するたびに実行される。3次元点群データ取得部210は、例えば、指令生成処理の開始に先立って、新たに取得した測定点群データから、静止物を表す背景点群データを除去する前処理を実行するようにしてもよい。以下では、無人運転の対象となる車両100のことを、対象車両100とも呼ぶ。
【0041】
S100にて、車両情報取得部215は、対象車両100の車両情報を取得する。本実施形態におけるS100では、車両情報取得部215は、車両情報として、工程管理装置400から送信された識別情報Viを取得する。S110にて、マッチング条件決定部225は、S100で取得された車両情報に応じてマッチング条件を決定する。S120にて、マッチング部220は、S110で決定されたマッチング条件に従ってマッチングを実行する。
【0042】
本実施形態では、マッチング部220は、S120において、型式情報Tiに応じて型式点群データTP1を用いてマッチングを実行する。例えば、対象車両100の車体形状が車体形状BS1であり、その車体色が白色である場合、S100では、その車両100の車両情報として、図3に示した識別情報Vi1が取得される。この場合S120では、S110で決定されるマッチング条件MC1に従って、型式点群データTP1がマッチングに用いられる。一方で、対象車両100の車体形状が車体形状BS2であり、車体色が白色である場合、S100では、対象車両100の車両情報として、識別情報Vi2が取得される。この場合、S120では、S110で決定されるマッチング条件MC2に従って、型式点群データTP2がマッチングに用いられる。
【0043】
また、本実施形態では、マッチング部220は、S120において、車両情報に応じて、マッチングにおける点群の密度を変更する。より詳細には、マッチング部220は、車体色情報Ciに応じて、参照用点群データ250の点群の密度を変更する。例えば、対象車両100の車体形状が車体形状BS1であり、その車体色が黒色である場合、S100では、対象車両100の車両情報として、識別情報Vi3が取得される。この場合、S120では、S110で決定されるマッチング条件MC3に従って、型式点群データTP1における点群の密度が密度ds2に設定された状態でマッチングが実行される。一方で、上述したようにS100で識別情報Viが取得される場合、S120では、マッチング条件MC1に従って、型式点群データTP1における点群の密度が密度ds1に設定された状態でマッチングが実行される。
【0044】
本実施形態におけるマッチング部220は、上記の車両情報に応じた点群の密度の変更を補正データ260によって実現する。補正データ260は、参照用点群データ250の点群の密度を補正するためのデータであり、例えば、参照用点群データ250における点群の密度を減少させる減少率を車体色ごとに記録したデータである。なお、他の実施形態では、例えば、密度がそれぞれ異なる参照用点群データ250を車体色ごとにメモリ202に記憶させ、マッチング部220が車両情報に応じた参照用点群データ250をマッチングに用いることで、車両情報に応じた点群の密度の変更を実現してもよい。
【0045】
車両100の外観の特徴、特に、車体色や車体の塗装状態は、その車両100に関する測定点群データにおける点群の密度に影響を与える。例えば、車両100の車体色が白色である場合、例えば、車体色が黒色である場合と比較して、車両100の車体表面における光の反射率が高いため、測定点群データにおける点群の密度がより高くなる。そのため、本実施形態のように、車体色が白色である車両100に関して、参照用点群データ250の点群の密度を密度ds1に設定してマッチングを実行し、車体色が黒色である車両100に関して、参照用点群データ250の点群の密度を密度ds1よりも低い密度ds2に設定してマッチングを実行することで、各車両100に関するマッチングの精度を向上できる可能性が高まる。上述した補正データ260は、例えば、各車体色の車両100に関するマッチングの精度が予め定められた精度以上となるように、実験やシミュレーションの結果に基づいて定義される。なお、他の実施形態では、マッチングにおいて、車両情報に応じて測定点群データの点群の密度を変更してもよい。また、マッチングにおいて、車両情報に応じて、測定点群データにおける点群の密度と、参照用点群データ250における点群の密度との両方を変更してもよい。
【0046】
S130にて、推定部230は、S120で実行されたマッチングの結果を用いて、対象車両100の位置及び向きを推定する。S140にて、指令生成部240は、S130で推定された位置及び向きを用いて制御指令を生成する。こうして生成される制御指令は、対象車両100に送信される。そして、対象車両100の車両制御部115は、受信した制御指令を用いてアクチュエータ群120を制御することで、対象車両100を走行させる。
【0047】
以上で説明した本実施形態におけるサーバ200によれば、マッチング部220は、制御対象の車両100の外観の特徴を特定可能な車両情報に応じたマッチングを実行する。このようにすれば、車両100の外観の特徴に応じてマッチングを実行できる。そのため、例えば、それぞれ異なる外観の特徴を有する種々の車両100を遠隔制御の対象とする場合であっても、各車両100の外観の特徴に応じてマッチングを実行できる。従って、システム10においてマッチングを精度良く実行できる可能性が高まる。
【0048】
また、本実施形態では、マッチング部220は、型式情報Tiに応じた型式点群データ251を用いてマッチングを実行する。このようにすれば、車両100の型式に対応する型式点群データ251をマッチングに使用できるので、マッチングを精度良く実行できる可能性がより高まる。
【0049】
また、本実施形態では、車両情報は、型式情報Tiとして、車両100の製造情報を含む。このようにすれば、車両100の製造情報を型式情報Tiとして用いることができる。そのため、例えば、車両100の製造工場において、車両100の製造情報を型式情報Tiとして用いることで、上記の型式点群データ251を用いたマッチングを簡易に実行できる。
【0050】
また、本実施形態では、マッチング部220は、車両情報に応じて、測定点群データにおける点群の密度と、参照用点群データ250における点群の密度との少なくとも一方を変更する。そのため、車両情報に応じてマッチングにおける点群の密度を変更することで、マッチングを精度良く実行できる可能性を高めることができる。
【0051】
B.第2実施形態:
図5は、第2実施形態において決定されるマッチング条件の例を説明する模式図である。図5は、車両情報および離間距離の組み合わせと、マッチング条件との対応関係を示している。「離間距離」は、対象車両100と、対象車両100の測定を担当する測距装置300との間の距離を表す。本実施形態では、ある車両100に関する離間距離として、測距装置300によって測定される距離が用いられる。第2実施形態では、第1実施形態とは異なり、車両情報に加え、離間距離に応じて、マッチングにおける点群の密度を変更する。第2実施形態におけるサーバ200やシステム10の構成のうち、特に説明しない部分については、第1実施形態と同様である。
【0052】
図5の例では、マッチング条件MC1は、識別情報Vi1と離間距離d1との組み合わせに対応して適用される。マッチング条件MC2は、識別情報Vi2と離間距離d1との組み合わせに対応して適用される。マッチング条件MC2bは、識別情報Vi2と離間距離d2との組み合わせに対応して適用される。離間距離d2は、離間距離d1よりも長い。マッチング条件MC2bは、マッチングにおける点群の密度を、マッチング条件MC2によって指定される密度ds1よりも低い密度ds1bに指定する。マッチング条件MC3は、識別情報Vi3と離間距離d1との組み合わせに対応して適用される。マッチング条件MC3bは、識別情報Vi3と離間距離d2との組み合わせに対応して適用される。マッチング条件MC3bは、マッチングにおける点群の密度を、マッチング条件MC3によって指定される密度ds2よりも低い密度ds2bに指定する。車両100に関する測定点群データにおける点群の密度は、一般的に、その車両100に関する離間距離が短いほど高くなり、その車両100に関する離間距離が長いほど低くなる。そのため、本実施形態のように、マッチングにおいて、離間距離がより長い場合に参照用点群データ250における点群の密度をより低くすることで、マッチングの精度を向上できる可能性がより高まる。
【0053】
上記の離間距離に応じた点群の密度の変更は、例えば、補正データ260を、参照用点群データ250における点群の密度を車体情報に加えて離間距離に応じて補正するように定義することで実現可能である。この場合、補正データ260は、例えば、離間距離がそれぞれ異なる場合における各マッチングの精度が予め定められた精度以上となるように、実験やシミュレーションの結果に基づいて定義される。なお、他の実施形態では、マッチングにおいて、離間距離に応じて測定点群データの密度を変更してもよい。また、マッチングにおいて、離間距離に応じて、測定点群データにおける点群の密度と、参照用点群データ250における点群の密度との両方を変更してもよい。
【0054】
以上で説明した第2実施形態によれば、マッチング部220は、測距装置300と車両100との間の離間距離に応じて、測定点群データにおける点群の密度と、参照用点群データ250における点群の密度との少なくとも一方を変更する。そのため、マッチングを精度良く実行できる可能性をより高めることができる。
【0055】
C.第3実施形態:
図6は、第3実施形態におけるシステム10vの構成を示す概念図である。本実施形態におけるシステム10vは、第1実施形態とは違って、サーバ200を備えていない。また、本実施形態における車両100vは、車両100vの自律制御によって走行可能である。第3実施形態におけるシステム10vや車両100vの構成のうち、特に説明しない部分については、第1実施形態と同様である。
【0056】
本実施形態では、車両100vの通信装置130は、測距装置300や工程管理装置400と通信することができる。車両制御装置110vのプロセッサ111vは、メモリ112vに記憶されたプログラムPG2を実行することにより、車両制御部115v、位置情報取得部116、3次元点群データ取得部210、車両情報取得部215、マッチング部220、マッチング条件決定部225、推定部230、および、指令生成部240として機能する。車両制御部115vは、センサによる検出結果を取得し、検出結果を用いて走行制御信号を生成し、生成した走行制御信号を出力してアクチュエータ群120を動作させることで、車両100vを自律制御によって走行させることが可能である。また、本実施形態では、車両制御部115vが指令生成部240として機能する。メモリ112vには、プログラムPG1に加え、型式点群データ251を含む参照用点群データ250や、目標ルートTRや、補正データ260が記憶されている。第3実施形態における車両制御装置110vは、本開示における「制御装置」に相当する。
【0057】
図7は、第3実施形態における車両100vの走行制御の処理手順を示すフローチャートである。S11にて、車両100vは、外部センサである測距装置300から出力される検出結果を用いて車両位置情報を取得する。S21にて、車両100vは、車両100vが次に向かうべき目標位置を決定する。S31にて、車両100vは、決定した目標位置に向かって車両100vを走行させるための走行制御信号を生成する。S41にて、車両100vは、生成した走行制御信号を用いて車両100vのアクチュエータを制御することにより、走行制御信号に表されているパラメータに従って車両100vを走行させる。車両100vは、所定の周期で、車両位置情報の取得、目標位置の決定、走行制御信号の生成、および、アクチュエータの制御を繰り返す。本実施形態におけるシステム10vによれば、サーバ200により車両100vを遠隔制御しなくても、車両100vの自律制御によって車両100vを走行させることができる。
【0058】
本実施形態におけるS11からS41では、図4Bと同様の指令生成処理が実行される。この指令生成処理は、車両100vの3次元点群データ取得部210が、対象車両100vの測定を担当する測距装置300から測定点群データを新たに取得するたびに実行される。なお、本実施形態では、対象車両100vは、自車両を意味する。
【0059】
本実施形態では、図4Bの各ステップは、車両100vのプロセッサ111vによって実行される。なお、本実施形態におけるS130では、車両100vの車両情報取得部215は、例えば、工程管理装置400から送信された識別情報Viを取得してもよいし、メモリ112vに予め記憶された識別情報Viを取得してもよい。また、S140では、車両100vの指令生成部240は、S130で推定された位置及び向きを用いて制御指令を生成して出力する。具体的には、本実施形態における指令生成部240は、位置及び向きを含む車両位置情報を用いて走行制御信号を生成して出力する。車両制御部115vは、走行制御信号を用いてアクチュエータ群120を制御することで、車両100を走行させる。
【0060】
以上で説明した本実施形態における車両制御装置110vによっても、車両100の外観の特徴に応じてマッチングを実行できる。そのため、例えば、それぞれ異なる外観の特徴を有する種々の車両100を自律制御の対象とする場合であっても、各車両100の外観の特徴に応じてマッチングを実行できる。従って、システム10においてマッチングを精度良く実行できる可能性が高まる。
【0061】
なお、本実施形態と同様に車両100vが自律制御によって走行する他の実施形態において、第2実施形態と同様に、車両100vのマッチング部220は、離間距離に応じて、測定点群データにおける点群の密度と、参照用点群データ250における点群の密度との少なくとも一方を変更してもよい。また、車両100vが自律制御によって走行する他の実施形態において、例えば、システム10にサーバ200が備えられていてもよい。
【0062】
D.他の実施形態:
(D1)上記実施形態では、移動体情報は、型式情報Tiを含んでいるが、型式情報Tiを含んでいなくてもよい。例えば、移動体情報は、車体色情報Ciのみを含んでいてもよい。
【0063】
(D2)上記実施形態では、移動体の型式情報Tiとして、移動体の製造情報が用いられている。これに対して、型式情報Tiとして製造情報が用いられなくてもよい。
【0064】
(D3)上記実施形態では、マッチング部220は、移動体情報に応じてマッチングにおける点群の密度を変更しているが、移動体情報に応じて点群の密度を変更しなくてもよい。
【0065】
(D4)上記各実施形態において、車両100は、無人運転により移動可能な構成を備えていればよく、例えば、以下に述べる構成を備えるプラットフォームの形態であってもよい。具体的には、車両100は、無人運転により「走る」、「曲がる」、「止まる」の3つの機能を発揮するために、少なくとも、車両100の走行を制御する制御装置と、車両100vのアクチュエータとを備えていればよい。無人運転のために車両100が外部から情報を取得する場合に、車両100は、さらに、通信装置を備えていればよい。すなわち、無人運転により移動可能な車両100は、運転席やダッシュボードなどの内装部品の少なくとも一部が装着されていなくてもよく、バンパやフェンダーなどの外装部品の少なくとも一部が装着されていなくてもよく、ボディシェルが装着されていなくてもよい。この場合、車両100が工場から出荷されるまでの間に、ボディシェル等の残りの部品が車両100に装着されてもよいし、ボディシェル等の残りの部品が車両100に装着されていない状態で、車両100が工場から出荷された後にボディシェル等の残りの部品が車両100に装着されてもよい。各部品は、車両100の上側、下側、前側、後側、右側あるいは左側といった任意の方向から装着されてよく、それぞれ同じ方向から装着されてもよいし、それぞれ異なる方向から装着されてもよい。なお、プラットフォームの形態に対しても、第1実施形態における車両100と同様にして位置決定がなされ得る。また、プラットフォームの形態に対して上記実施形態におけるマッチングを実行する場合、移動体情報は、プラットフォームの形態における外観の特徴を特定可能な情報であればよく、例えば、上記の各外装部品の装着の有無を特定可能な情報であってもよい。こうした移動体情報として、例えば、移動体の製造情報を用いてもよい。
【0066】
(D5)上記各実施形態では、システム10において、3次元点群データ取得部210、車両情報取得部215、マッチング部220、マッチング条件決定部225、推定部230、および、指令生成部240等の各種機能部は、車両100に備えられてもよい。この場合、第3実施形態で説明したように、3次元点群データ取得部210、車両情報取得部215、マッチング部220、マッチング条件決定部225、推定部230、および、指令生成部240の全てが車両100に備えられていてもよいし、これらの機能部の一部が車両100に備えられていてもよい。また、システム10では、これらの機能部の一部や全部が、サーバ200および車両100の外部の装置に備えられていてもよい。
【0067】
(D6)上記第1実施形態では、サーバ200により車両位置情報の取得から走行制御信号の生成までの処理が実行される。これに対して、車両100により車両位置情報の取得から走行制御信号の生成までの処理の少なくとも一部が実行されてもよい。例えば、以下の(1)から(3)の形態であってもよい。
【0068】
(1)サーバ200は、車両位置情報を取得し、車両100が次に向かうべき目標位置を決定し、取得した車両位置情報に表されている車両100の現在地から目標位置までの経路を生成してもよい。サーバ200は、現在地と目的地との間の目標位置までの経路を生成してもよいし、目的地までの経路を生成してもよい。サーバ200は、生成した経路を車両100に対して送信してもよい。車両100は、サーバ200から受信した経路上を車両100が走行するように走行制御信号を生成し、生成した走行制御信号を用いて車両100vのアクチュエータを制御してもよい。
【0069】
(2)サーバ200は、車両位置情報を取得し、取得した車両位置情報を車両100に対して送信してもよい。車両100は、車両100が次に向かうべき目標位置を決定し、受信した車両位置情報に表されている車両100の現在地から目標位置までの経路を生成し、生成した経路上を車両100が走行するように走行制御信号を生成し、生成した走行制御信号を用いて車両100vのアクチュエータを制御してもよい。
【0070】
(3)上記(1),(2)の形態において、車両100に内部センサが搭載されており、経路の生成と走行制御信号の生成との少なくとも一方に、内部センサから出力される検出結果が用いられてもよい。内部センサは、車両100に搭載されたセンサである。具体的には、内部センサには、例えば、カメラ、LiDAR、ミリ波レーダ、超音波センサ、GPSセンサ、加速度センサ、ジャイロセンサなどが含まれ得る。例えば、上記(1)の形態において、サーバ200は、内部センサの検出結果を取得し、経路を生成する際に内部センサの検出結果を経路に反映してもよい。上記(1)の形態において、車両100は、内部センサの検出結果を取得し、走行制御信号を生成する際に内部センサの検出結果を走行制御信号に反映してもよい。上記(2)の形態において、車両100は、内部センサの検出結果を取得し、経路を生成する際に内部センサの検出結果を経路に反映してもよい。上記(2)の形態において、車両100は、内部センサの検出結果を取得し、走行制御信号を生成する際に内部センサの検出結果を走行制御信号に反映してもよい。
【0071】
(D7)上記第3実施形態において、車両100vに内部センサが搭載されており、経路の生成と走行制御信号の生成との少なくとも一方に、内部センサから出力される検出結果が用いられてもよい。例えば、車両100vは、内部センサの検出結果を取得し、経路を生成する際に内部センサの検出結果を経路に反映してもよい。車両100vは、内部センサの検出結果を取得し、走行制御信号を生成する際に内部センサの検出結果を走行制御信号に反映してもよい。
【0072】
(D8)上記第1実施形態では、サーバ200は、車両100に対して送信する走行制御信号を自動で生成している。これに対して、サーバ200は、車両100の外部に位置している外部オペレータの操作に従って、車両100に対して送信する走行制御信号を生成してもよい。例えば、外部センサから出力される撮像画像を表示するディスプレイ、車両100を遠隔操作するためのステアリング、アクセルペダル、ブレーキペダル、および、有線通信あるいは無線通信によりサーバ200と通信するための通信装置を備える操縦装置を外部オペレータが操作し、サーバ200は、操縦装置に加えられた操作に応じた走行制御信号を生成してもよい。以下では、こうした制御による車両100の運転を、「遠隔手動運転」ともいう。遠隔手動運転が実行される形態では、例えば、操縦装置に含まれるディスプレイに、推定部230によって推定された車両100の位置や向きの推定結果が表示されてもよい。この場合、位置や向きの推定結果は、ディスプレイにおいて、例えば、文字や記号によって表されてもよいし、地図上に表されてもよい。
【0073】
(D9)車両100は、複数のモジュールを組み合わせることによって製造されてもよい。モジュールは、車両100の部位や機能に応じて纏められた複数の部品によって構成されるユニットを意味する。例えば、車両100のプラットフォームは、プラットフォームの前部を構成する前方モジュールと、プラットフォームの中央部を構成する中央モジュールと、プラットフォームの後部を構成する後方モジュールとを組み合わせることで製造されてもよい。なお、プラットフォームを構成するモジュールの数は、3つに限られず、2つ以下や4つ以上であってもよい。また、プラットフォームを構成する部品に加えて、あるいは、これに代えて、車両100のうちプラットフォームとは異なる部分を構成する部品がモジュール化されてもよい。また、各種モジュールは、バンパやグリルといった任意の外装部品や、シートやコンソールといった任意の内装部品を含んでいてもよい。また、車両100に限らず、任意の態様の移動体が、複数のモジュールを組み合わせることによって製造されてもよい。こうしたモジュールは、例えば、複数の部品を溶接や固定具等によって接合することで製造されてもよいし、モジュールを構成する部品の少なくとも一部を鋳造によって一の部品として一体的に成型することで製造されてもよい。一の部品、特に比較的大型の部品を一体的に成型する成型手法は、ギガキャストやメガキャストとも呼ばれる。例えば、上記の前方モジュールや中央モジュールや後方モジュールは、ギガキャストを用いて製造されてもよい。
【0074】
(D10)無人運転による車両100の走行を利用して車両100を搬送させることを「自走搬送」とも呼ぶ。また、自走搬送を実現するための構成を、「車両遠隔制御自律走行搬送システム」とも呼ぶ。また、自走搬送を利用して車両100を生産する生産方式のことを「自走生産」とも呼ぶ。自走生産では、例えば、車両100を製造する工場において、車両100の搬送の少なくとも一部が、自走搬送によって実現される。
【0075】
(D11)上記各実施形態において、ソフトウェア的に実現される機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェア的に実現されてもよい。また、ハードウェア的に実現される機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェア的に実現されてもよい。上記各実施形態における各種機能を実現するためのハードウェアとしては、例えば、集積回路やディスクリート回路といった各種回路を用いてもよい。
【0076】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【0077】
10,10v…システム、100,100v…車両、110,110v…車両制御装置、111,111v…プロセッサ、112,112v…メモリ、113…入出力インタフェイス、114…内部バス、115,115v…車両制御部、116…位置情報取得部、120…アクチュエータ群、130…通信装置、140…GNSS受信機、200…サーバ、201…プロセッサ、202…メモリ、203…入出力インタフェイス、204…内部バス、205…通信装置、210…3次元点群データ取得部、215…車両情報取得部、220…マッチング部、225…マッチング条件決定部、230…推定部、240…指令生成部、250…参照用点群データ、251…型式点群データ、260…補正データ、300…測距装置、400…工程管理装置
図1
図2
図3
図4A
図4B
図5
図6
図7