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特表2024-530806ウェイポイント選択のためのシステムおよび使用方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-23

(54)【発明の名称】ウェイポイント選択のためのシステムおよび使用方法

(51)【国際特許分類】

G05D 1/229 20240101AFI20240816BHJP

G05D 1/242 20240101ALI20240816BHJP

G05D 1/243 20240101ALI20240816BHJP

G05D 1/43 20240101ALI20240816BHJP

G05D 1/622 20240101ALI20240816BHJP

G01C 21/34 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

G05D1/229

G05D1/242

G05D1/243

G05D1/43

G05D1/622

G01C21/34

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024514602

(86)(22)【出願日】2022-07-05

(85)【翻訳文提出日】2024-03-06

(86)【国際出願番号】 JP2022026736

(87)【国際公開番号】W WO2023037740

(87)【国際公開日】2023-03-16

(31)【優先権主張番号】17/472,523

(32)【優先日】2021-09-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100181135

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本隆史

(72)【発明者】

【氏名】バットアキレーシュプラシャント

【テーマコード（参考）】

2F129

5H301

【Ｆターム（参考）】

2F129AA03

2F129BB18

2F129BB22

2F129CC15

2F129CC16

2F129DD02

2F129DD62

2F129EE52

2F129GG17

2F129GG18

5H301AA01

5H301BB05

5H301BB07

5H301CC03

5H301CC06

5H301CC10

5H301GG08

5H301GG09

5H301GG17

(57)【要約】

ウェイポイント選択システムは、命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体と、非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサとを含む。プロセッサは、車両の現在のポーズに関する情報を取得し、現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを取得し、障害物情報を受信するための命令を実行するように構成される。プロセッサは、複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定するための命令を実行するように構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、第１のウェイポイントを選択するための命令を実行するように構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントの選択に応答して、選択された第１のウェイポイント、および第１のウェイポイントと現在のポーズとの間の複数のウェイポイントのうちのすべてのウェイポイントをコントローラに出力するための命令を実行するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体と、
前記非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサとを備え、前記プロセッサは、
車両の現在のポーズに関する情報を取得し、
前記車両の前記現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを取得し、
障害物情報を取得し、
前記複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定し、
前記第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、前記第１のウェイポイントを選択し、
前記第１のウェイポイントの選択に応答して、前記選択された第１のウェイポイント、および前記第１のウェイポイントと前記現在のポーズとの間の前記複数のウェイポイントのうちのすべてのウェイポイントをコントローラに出力する
ための前記命令を実行するように構成される、
ウェイポイント選択システム。

【請求項2】

前記プロセッサは、前記複数のウェイポイントの各々についてウェイポイントコストを決定するための前記命令を実行するようにさらに構成される、請求項１に記載のウェイポイント選択システム。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記第１のウェイポイントコストが前記複数のウェイポイントについてのすべてのウェイポイントコストのうちの最も低いウェイポイントコストであることに応答して、前記第１のウェイポイントを選択するための前記命令を実行するようにさらに構成される、請求項２に記載のウェイポイント選択システム。

【請求項4】

前記プロセッサは、前記第１のウェイポイントコストが所定のウェイポイントコスト閾値未満であることに応答して、前記第１のウェイポイントを選択するための前記命令を実行するようにさらに構成される、請求項１に記載のウェイポイント選択システム。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記第１のウェイポイントコストが前記所定のウェイポイントコスト閾値以上であるという決定に応答して、前記複数のウェイポイントのうちの第２のウェイポイントについての第２のウェイポイントコストを決定するための前記命令を実行するようにさらに構成される、請求項４に記載のウェイポイント選択システム。

【請求項6】

前記プロセッサは、前記第１のウェイポイントの選択に応答して、前記現在のポーズから前記第１のウェイポイントにおけるポーズまでの経路を生成する前記命令を実行するようにさらに構成される、請求項１に記載のウェイポイント選択システム。

【請求項7】

前記プロセッサは、
（１）前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の直接経路と、（２）前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズとの間の計算された経路との間の経路長比、
前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズとの間の前記計算された経路に沿った方向変更回数、
前記現在のポーズから前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズまでの向首角、
前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズとの間の配向差、
前記計算された経路に最も近い障害物の近接度、および
前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズとの間のユークリッド距離
に基づいて前記第１のウェイポイントコストを決定するための前記命令を実行するようにさらに構成される、請求項１に記載のウェイポイント選択システム。

【請求項8】

車両の現在のポーズに関する情報を取得することと、
前記車両の前記現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを取得することと、
障害物情報を取得することと、
前記複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定することと、
前記第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、前記第１のウェイポイントを選択することと、
前記第１のウェイポイントの選択に応答して、前記選択された第１のウェイポイント、および前記第１のウェイポイントと前記現在のポーズとの間の前記複数のウェイポイントのうちのすべてのウェイポイントをコントローラに出力することと
を含む、ウェイポイント選択方法。

【請求項9】

前記第１のウェイポイントコストを決定することは、前記複数のウェイポイントの各々についてウェイポイントコストを決定することを含む、請求項８に記載のウェイポイント選択方法。

【請求項10】

前記第１のウェイポイントを選択することは、前記第１のウェイポイントコストが前記複数のウェイポイントについてのすべてのウェイポイントコストのうちの最も低いウェイポイントコストであることに応答して、前記第１のウェイポイントを選択することを含む、請求項９に記載のウェイポイント選択方法。

【請求項11】

前記第１のウェイポイントを選択することは、前記第１のウェイポイントコストが所定のウェイポイントコスト閾値未満であることに応答して、前記第１のウェイポイントを選択することを含む、請求項８に記載のウェイポイント選択方法。

【請求項12】

前記第１のウェイポイントコストが前記所定のウェイポイントコスト閾値以上であるという決定に応答して、前記複数のウェイポイントのうちの第２のウェイポイントについての第２のウェイポイントコストを決定することをさらに含む、請求項１１に記載のウェイポイント選択方法。

【請求項13】

前記第１のウェイポイントの選択に応答して、前記現在のポーズから前記第１のウェイポイントにおけるポーズまでの経路を生成することをさらに含む、請求項８に記載のウェイポイント選択方法。

【請求項14】

前記第１のウェイポイントコストを決定することは、
（１）前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の直接経路と、（２）前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズとの間の計算された経路との間の経路長比、
前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズとの間の前記計算された経路に沿った方向変更回数、
前記現在のポーズから前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズまでの向首角、
前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズとの間の配向差、
前記計算された経路に最も近い障害物の近接度、および
前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズとの間のユークリッド距離
に基づいて前記第１のウェイポイントコストを決定することを含む、請求項８に記載のウェイポイント選択方法。

【請求項15】

命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体と、
前記非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサとを備え、前記プロセッサは、
車両の現在のポーズに関する情報を取得し、
目的地ポーズを取得し、
障害物情報を取得し、
前記車両の周囲に関する情報を取得し、
前記現在のポーズと前記目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを決定し、
前記複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定し、
前記第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、前記第１のウェイポイントを選択し、
前記第１のウェイポイントの選択に応答して、前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の経路を生成し、
前記第１のウェイポイントの選択に応答して、前記選択された第１のウェイポイントおよび前記生成された経路をコントローラに出力する
ための前記命令を実行するように構成される、
車両制御システム。

【請求項16】

前記プロセッサは、前記複数のウェイポイントの各々についてウェイポイントコストを決定するための前記命令を実行するようにさらに構成される、請求項１５に記載の車両制御システム。

【請求項17】

前記プロセッサは、前記第１のウェイポイントコストが前記複数のウェイポイントについてのすべてのウェイポイントコストのうちの最も低いウェイポイントコストであることに応答して、前記第１のウェイポイントを選択するための前記命令を実行するようにさらに構成される、請求項１６に記載の車両制御システム。

【請求項18】

前記プロセッサは、前記第１のウェイポイントコストが所定のウェイポイントコスト閾値未満であることに応答して、前記第１のウェイポイントを選択するための前記命令を実行するようにさらに構成される、請求項１５に記載の車両制御システム。

【請求項19】

【請求項20】

前記コントローラをさらに備え、前記コントローラは、
前記現在のポーズから前記第１のウェイポイントにおける前記ポーズへの前記車両の移動のための命令を生成し、
前記移動のための命令を前記車両に送信する
ように構成される、請求項１５に記載の車両制御システム。

【請求項21】

命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体と、
前記非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサとを備え、前記プロセッサは、
車両の現在のポーズに関する情報を取得し、
目的地ポーズを取得し、
障害物情報を取得し、
前記車両の周囲に関する情報を取得し、
前記現在のポーズと前記目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを決定し、
前記複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定し、
前記第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、前記第１のウェイポイントを選択し、
前記第１のウェイポイントの選択に応答して、前記現在のポーズと前記第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の経路を生成し、
前記第１のウェイポイントの選択に応答して、前記生成された経路に沿って移動するために移動命令を前記車両に出力する
ための前記命令を実行するように構成される、
コントローラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ウェイポイント選択のためのシステムおよびシステムを使用する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のロボットがある場所から別の場所に移動するためのルートを決定することは、初期場所と目的地場所との間のウェイポイント（ｗａｙｐｏｉｎｔ）をプロットすることを含む。ウェイポイントは、ロボットまたは車両が初期場所から目的地場所に移動する間に通過すると予想される中間位置である。

【0003】

ルートの計画には、グローバル計画態様とローカル計画態様の両方の使用が含まれる。グローバル計画態様は、目的地場所を決定することと、初期場所と目的地ローカルとの間のウェイポイントを識別することとを含む。ローカル計画態様は、初期場所からグローバル計画中に決定された中間ウェイポイントまでのルートを計画することを含む。グローバルおよびローカル計画態様を使用することにより、ロボットまたは車両は、初期場所から目的地場所まで自律的に、または最小限のユーザ制御で移動することが可能になる。

【発明の概要】

【0004】

本開示の第１の例示的な態様によれば、命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体と、非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサとを備え、プロセッサは、車両の現在のポーズに関する情報を取得し、車両の現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを取得し、障害物情報を取得し、複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定し、第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、第１のウェイポイントを選択し、第１のウェイポイントの選択に応答して、選択された第１のウェイポイント、および第１のウェイポイントと現在のポーズとの間の複数のウェイポイントのうちのすべてのウェイポイントをコントローラに出力するための命令を実行するように構成される、ウェイポイント選択システムが提供される。

【0005】

本開示の第２の例示的な態様によれば、車両の現在のポーズに関する情報を取得することと、車両の現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを取得することと、障害物情報を取得することと、複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定することと、第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、第１のウェイポイントを選択することと、第１のウェイポイントの選択に応答して、選択された第１のウェイポイント、および第１のウェイポイントと現在のポーズとの間の複数のウェイポイントのうちのすべてのウェイポイントをコントローラに出力することとを含む、ウェイポイント選択方法が提供される。

【0006】

本開示の第３の例示的な態様によれば、命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体と、非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサとを備え、プロセッサは、車両の現在のポーズに関する情報を取得し、目的地ポーズを取得し、障害物情報を取得し、車両の周囲に関する情報を取得し、現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを決定し、複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定し、第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、第１のウェイポイントを選択し、第１のウェイポイントの選択に応答して、現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の経路を生成し、第１のウェイポイントの選択に応答して、選択された第１のウェイポイントおよび生成された経路をコントローラに出力するための命令を実行するように構成される、車両制御システムが提供される。

【0007】

本開示の第４の例示的な態様によれば、命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体と、非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサであって、プロセッサは、車両の現在のポーズに関する情報を取得し、目的地ポーズを取得し、障害物情報を取得し、車両の周囲に関する情報を取得し、現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを決定し、複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定し、第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、第１のウェイポイントを選択し、第１のウェイポイントの選択に応答して、現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の経路を生成し、第１のウェイポイントの選択に応答して、生成された経路に沿って移動するために移動命令を車両に出力するための命令を実行するように構成される、コントローラが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本開示の態様は、添付の図と併せて読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。業界の標準的な慣行に従って、様々な特徴は縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。実際、様々な特徴の寸法は、説明を明確にするために任意に拡大または縮小されることがある。

【図1】いくつかの実施形態によるルート決定システムのブロック図である。

【図2】いくつかの実施形態によるウェイポイントを含むルートの概略図である。

【図3】いくつかの実施形態によるウェイポイントを選択する方法のフローチャートである。

【図4】いくつかの実施形態によるウェイポイント選択システムのブロック図である。

【図5】いくつかの実施形態によるグローバル経路と計算された経路の比の概略図である。

【図6A】いくつかの実施形態による向首角差の決定の概略図である。

【図6B】いくつかの実施形態による向首角差の決定の概略図である。

【図6C】いくつかの実施形態による向首角差の決定の概略図である。

【図6D】いくつかの実施形態による向首角差の決定の概略図である。

【図7】いくつかの実施形態による配向差の決定の概略図である。

【図8】いくつかの実施形態による障害物近接度決定の決定の概略図である。

【図9】いくつかの実施形態によるウェイポイント選択システムに使用可能なシステムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の開示は、提供される主題の異なる特徴を実施するための多くの異なる実施形態または例を提供する。以下、本開示を簡略化するために、構成要素、値、動作、材料、配置などの具体的な例を説明する。もちろん、これらは単なる例であり、限定することを意図するものではない。他の構成要素、値、動作、材料、配置なども考えられる。例えば、以下の説明における第２の特徴の上側または上の第１の特徴の形成は、第１および第２の特徴が直接接触して形成される実施形態を含むことができ、第１および第２の特徴が直接接触しないように、追加の特徴が第１および第２の特徴の間に形成され得る実施形態も含むことができる。加えて、本開示は、様々な例において参照番号および／または文字を繰り返すことができる。この繰り返しは、単純化および明確化のためのものであり、それ自体は、説明した様々な実施形態および／または構成の間の関係を規定するものではない。

【0010】

さらに、「真下」、「下」、「下側」、「上」、「上側」などの空間的に相対的な用語は、図に示されるように、１つの要素または特徴と別の要素または特徴との関係を記載するための説明を容易にするために本明細書では使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に示す配向に加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる配向を包含することを意図している。装置は、他の方向に配向されてもよく（９０度または他の配向に回転されてもよい）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、それに応じて同様に解釈されてもよい。「および／または」という用語の使用は、各選択肢が個々に、または他の選択肢のいずれかもしくはすべてと組み合わせて使用可能であることを意味する。

【0011】

以下の説明は、任意の非ホロノミックロボットまたは車両に適用可能である。非ホロノミックロボットまたは車両は、単一のスポット内で旋回することができない、すなわち、旋回半径がゼロよりも大きいロボットまたは車両を含む。以下の説明は、簡潔にするために車両を参照するが、当業者は、現在の説明が任意の非ホロノミックロボットまたは車両に適用可能であることを理解するであろう。現在の説明は、自律運転用途にも適用可能である。

【0012】

初期場所から目的地場所への車両に対するルートのグローバル計画は、推定されたグローバル経路に沿ったウェイポイントの識別を含む。ローカル計画は、識別されたウェイポイントのうちの１つを選択することと、初期場所から選択されたウェイポイントまでのルートを決定することとを含む。ルートのローカル計画のためのウェイポイントの選択は、目的地場所に到達する際の車両の移動の効率に影響を与える。例えば、選択されたウェイポイントが初期場所に非常に近い場合、場合によっては、車両は選択されたウェイポイントに到達するために何度も方向を変更する。この方向の変更は、走行時間を増加させ、移動の効率を低下させる。選択されたウェイポイントが初期場所から遠く離れている場合、初期場所と選択されたウェイポイントとの間の障害物のリスクが増加し、場合によっては、より多くの障害物を回避するルートを決定するための処理負荷が増加する。したがって、移動の効率を最大化するのに役立つ、または移動の効率に対する少なくとも所定の閾値を提供するウェイポイントの選択は、車両が目的地場所に到達するための移動の効率を最大化するのに役立つ。

【0013】

車両についての移動の効率は、車両による電力消費を低減するのに役立つ。例えば、車両が電気車両（ＥＶ）である場合、移動の効率が向上されるため、車両のバッテリ寿命が向上する。いくつかの実施形態では、車両は、エンジンを含む。移動の効率を高めることにより、エンジンを含む車両による燃料消費を低減する。例として倉庫内のフォークリフトを使用すると、移動の効率は、倉庫内のストックまたは物流プロセスを改善するのに役立ち、これによりロジスティクス作業における生産性が増加する。

【0014】

図１は、いくつかの実施形態によるルート決定システム１００のブロック図である。ルート決定システム１００は、車両が初期場所から目的地場所に走行するためのルートを決定するために使用可能である。加えて、初期場所から目的地場所に走行するために、ルート決定システム１００はまた、車両が目的地場所に到達したときに所望の配向を有するように車両の移動を計画することもできる。例えば、倉庫内のフォークリフトは、商品を取り出すために棚上の目的地場所に到達するだけでなく、移動の効率を高めるために目的地場所の棚に面していなければならない。

【0015】

ルート決定システム１００は、初期ポーズ（ｉｎｉｔｉａｌｐｏｓｅ）を決定するように構成されたオドメトリソース１１０を含む。ポーズは、場所と基準軸に対する配向の組み合わせである。いくつかの実施形態では、オドメトリソース１１０はまた、車両の現在の速度を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、オドメトリソース１１０は、加速度計、ジャイロスコープ、または車両に取り付けられた別の適切なセンサなどの少なくとも１つのセンサを含む。いくつかの実施形態では、オドメトリソース１１０は、車両のポーズを検出する車両外部のデバイスによって実施される。例えば、いくつかの実施形態では、カメラ、光検出および測距（ＬｉＤＡＲ：ｌｉｇｈｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒａｎｇｉｎｇ）、または他の適切なリモートセンサなどのリモートセンサを使用して車両を監視し、リモートセンサに接続されたプロセッサを使用して車両のポーズを決定する。オドメトリソース１１０は、車両の現在のポーズをコントローラ１３０および計画モジュール１６０に出力するように構成される。いくつかの実施形態では、現在のポーズは、無線でまたは有線接続によって独立して計画モジュール１６０およびコントローラ１３０に提供される。

【0016】

ルート決定システム１００は、目的地ポーズ入力１２０をさらに含む。目的地ポーズ入力１２０は、目的地場所と、目的地場所における車両の所望の配向とを含む。いくつかの実施形態では、目的地ポーズは、例えば、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）または別の適切な入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスを通して、ユーザから受信される。いくつかの実施形態では、目的地ポーズは、車両に対するタスクを決定するように構成された外部デバイス、例えば、プロセッサによって決定される。目的地ポーズ入力１２０は、計画モジュール１６０に提供される。目的地ポーズ入力１２０は、無線でまたは有線接続によって計画モジュール１６０に提供される。

【0017】

ルート決定システム１００は、コマンドを車両に提供するように構成されたコントローラ１３０をさらに含む。いくつかの実施形態では、コントローラ１３０は、車両の一部として含まれる。いくつかの実施形態では、コントローラ１３０は、車両の外部にある。いくつかの実施形態では、コントローラ１３０は、１つまたは複数のサーバを使用して実装されたクラウドベースのコントローラを含む。コントローラ１３０は、計画モジュール１６０からのローカル経路およびウェイポイント、ならびにオドメトリソース１１０からの現在のポーズを受信するように構成される。ローカル経路およびウェイポイントに基づいて、コントローラ１３０は、目的地場所または選択されたウェイポイントで現在のポーズから目的地ポーズに変更するために車両が実施すべき移動を決定するように構成される。コントローラ１３０は、車両についての速度と移動の方向の両方のためのコマンドを提供するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１３０は、無線でコマンドを車両に提供するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１３０は、有線接続を使用してコマンドを車両に提供するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１３０は、無線でローカル経路およびウェイポイントを受信するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１３０は、有線接続を介してローカル経路およびウェイポイントを受信するように構成される。

【0018】

ルート決定システム１００は、障害物情報および経路場所を記憶するように構成された地図サーバ１４０をさらに含む。いくつかの実施形態では、地図サーバ１４０は、車両に接続されたメモリに含まれる。いくつかの実施形態では、地図サーバ１４０は、クラウドベースの記憶ユニットなど、車両の外部にある。地図サーバ１４０は、既知の障害物の場所に関する情報を含む。いくつかの実施形態では、地図サーバ１４０は、新しい障害物が識別されるか、または障害物の場所が変化すると、車両および他の車両からの新しい情報に基づいて更新される。いくつかの実施形態では、地図サーバ１４０は、道路、倉庫内の通路、建物内の廊下、または車両が走行することができる他の適切な経路など、経路に関する情報を含む。いくつかの実施形態では、地図サーバ１４０は、地図サーバ１４０に接続された他の車両の場所に関する情報をさらに含む。地図サーバ１４０は、障害物情報および経路場所を計画モジュール１６０に提供するように構成される。いくつかの実施形態では、地図サーバ１４０は、無線で障害物情報および経路場所を送信する。いくつかの実施形態では、地図サーバ１４０は、有線接続を介して障害物情報および経路場所を送信する。いくつかの実施形態では、地図サーバ１４０はまた、無線でまたは有線接続によってコントローラ１３０と情報を交換するためにコントローラ１３０に接続される。

【0019】

ルート決定システム１００は、車両の近くの障害物を検出するように構成されたセンサ１５０をさらに含む。いくつかの実施形態では、センサ１５０は、単一のセンサである。いくつかの実施形態では、センサ１５０は、複数のセンサを含む。いくつかの実施形態では、センサ１５０は、異なるタイプのセンサを含む。いくつかの実施形態では、センサ１５０は、車両内にある。いくつかの実施形態では、センサ１５０は、車両の外部にある。いくつかの実施形態では、センサ１５０は、オドメトリソース１１０と統合される。いくつかの実施形態では、センサ１５０は、カメラ、ＬｉＤＡＲ、または別の適切なセンサを含む。センサ１５０は、車両の周囲に関する情報、例えば、点群データ、レーザスキャンデータ、または他の適切なデータを計画モジュール１６０に提供するように構成される。いくつかの実施形態では、センサ１５０は、無線で周囲情報を計画モジュール１６０に提供する。いくつかの実施形態では、センサ１５０は、有線接続を介して周囲情報を計画モジュール１６０に提供する。

【0020】

ルート決定システム１００は、計画モジュール１６０をさらに含む。計画モジュール１６０は、オドメトリソース１１０からの現在のポーズ、目的地ポーズ入力１２０、地図サーバ１４０からの障害物情報および経路場所、ならびにセンサ１５０からの周囲情報を受信するように構成される。計画モジュール１６０は、受信した情報を使用して、現在のポーズと目的地ポーズとの間のローカル経路およびウェイポイントを決定するように構成される。計画モジュール１６０は、無線でまたは有線接続を通してローカル経路およびウェイポイントをコントローラ１３０に出力するように構成される。計画モジュール１６０は、１つまたは複数のプロセッサを使用して実施される。いくつかの実施形態では、計画モジュール１６０は、車両の一部である。いくつかの実施形態では、計画モジュール１６０は、車両の外部にある。

【0021】

計画モジュール１６０は、グローバル計画モジュール１６２を含む。グローバル計画モジュール１６２は、現在のポーズから目的地ポーズまでのグローバルウェイポイントを決定するように構成される。グローバル計画モジュール１６２は、グローバルコストマップ１６３を含む。グローバルコストマップ１６３は、現在のポーズと目的地ポーズとの間の地図のどの部分が車両によって横断可能であるかを決定するように構成される。グローバル計画モジュール１６２は、計画モジュール１６０によって受信された情報と共にグローバルコストマップ１６３からの情報に基づいて、現在のポーズから目的地ポーズまでのウェイポイントを決定するように構成されたグローバルプランナ１６４をさらに含む。グローバルプランナ１６４は、ウェイポイントについての場所を設定するように構成される。いくつかの実施形態では、グローバルプランナ１６４は、現在のポーズと目的地ポーズとの間に一定の間隔でウェイポイントを設定するように構成される。いくつかの実施形態では、グローバルプランナ１６４は、現在のポーズと目的地ポーズとの間の既知の障害物場所から所定の距離にウェイポイントを設定するように構成される。グローバルコストマップ１６３およびグローバルプランナ１６４は、１つまたは複数のプロセッサによって実施される。いくつかの実施形態では、グローバルコストマップ１６３およびグローバルプランナ１６４は、同じプロセッサによって実施される。いくつかの実施形態では、グローバルコストマップ１６３およびグローバルプランナ１６４は、別々のプロセッサを使用して実施される。

【0022】

計画モジュール１６０は、ローカル計画モジュール１６５をさらに含む。ローカル計画モジュール１６４は、現在のポーズから、グローバル計画モジュール１６２から受信された選択されたウェイポイントにおけるポーズまでのローカル経路およびウェイポイントを決定するように構成される。ローカル計画モジュール１６５は、ローカルコストマップ１６６を含む。ローカルコストマップ１６６は、現在のポーズと選択されたウェイポイントにおけるポーズとの間の地図のどの部分が車両によって横断可能であるかを決定するように構成される。移動量の決定の詳細は、いくつかの実施形態に従って、以下で詳細に説明される。ローカル計画モジュール１６５は、ローカルコストマップ１６６からの情報、グローバル計画モジュール１６２からの情報、および計画モジュール１６０によって受信された情報に基づいて、現在のポーズから選択されたウェイポイントにおけるポーズまでの経路を決定するように構成されたローカルプランナ１６７をさらに含む。ローカルプランナ１６７は、決定された経路に沿ってウェイポイントを設定するように構成される。ローカルコストマップ１６６およびローカルプランナ１６７は、１つまたは複数のプロセッサによって実施される。いくつかの実施形態では、ローカルコストマップ１６６およびローカルプランナ１６７は、同じプロセッサによって実施される。いくつかの実施形態では、ローカルコストマップ１６６およびローカルプランナ１６７は、別々のプロセッサを使用して実施される。いくつかの実施形態では、ローカルコストマップ１６６またはローカルプランナ１６７の少なくとも１つは、グローバルコストマップ１６３またはグローバルプランナ１６４の少なくとも１つと同じプロセッサを使用して実施される。いくつかの実施形態では、ローカルコストマップ１６６、ローカルプランナ１６７、グローバルコストマップ１６３、およびグローバルプランナ１６４のすべては、別々のプロセッサを使用して実施される。

【0023】

図２は、いくつかの実施形態によるウェイポイント２０５を含むルート２００の概略図である。いくつかの実施形態では、ルート２００は、グローバル計画モジュール、例えば、グローバル計画モジュール１６２（図１）によって、ローカル計画モジュール、例えば、ローカル計画モジュール１６５（図１）に提供されるグローバル経路である。ルート２００は、初期ポーズを共に定義する初期場所２１０および初期配向２１５を含む。ルート２００は、目的地ポーズを共に定義する目的地場所２２０および目的地配向２２５をさらに含む。初期場所２１０と目的地場所２２０との間には、複数のウェイポイント２０５が存在する。ウェイポイント２３０は、初期ポーズから開始するローカル経路を決定するために、ローカルプランナによって、例えば、ローカルプランナ１６７（図１）によって選択された複数のウェイポイント２０５の間のウェイポイントである。

【0024】

ルート２００に基づいて、ローカルプランナ、例えば、ローカルプランナ１６７（図１）は、初期ポーズからウェイポイント２３０までの、ウェイポイント２３０で指定された配向を有するローカル経路を決定する。ウェイポイント２３０と初期ポーズとの間のローカル経路およびウェイポイント２０５の受信に応答して、コントローラ、例えば、コントローラ１３０（図１）は、初期ポーズからウェイポイント２３０におけるポーズに移動するための命令を生成して車両に提供する。いくつかの実施形態に従って、ローカルコストマップがウェイポイント２３０などのウェイポイントをどのように選択するかについての詳細が以下に提供される。

【0025】

図３は、いくつかの実施形態によるウェイポイントを選択する方法３００のフローチャートである。方法３００は、ローカル経路、例えば、初期ポーズとウェイポイント２３０（図２）におけるポーズとの間のローカル経路を生成するために使用可能である。いくつかの実施形態では、方法３００は、ルート決定システム１００（図１）を使用して実施される。

【0026】

方法３００は、グローバルウェイポイントが設定される動作３０５を含む。グローバルウェイポイントは、現在のポーズ、目的地ポーズ、地図データ、およびセンサデータに基づいて設定される。いくつかの実施形態では、現在のポーズは、オドメトリセンサ、例えば、オドメトリセンサ１１０（図１）によって提供される。いくつかの実施形態では、目的地ポーズは、目的地ポーズ入力、例えば、目的地ポーズ入力１２０（図１）によって提供される。いくつかの実施形態では、地図データは、地図サーバ、例えば、地図サーバ１４０（図１）によって提供される。いくつかの実施形態では、センサデータは、センサ、例えば、センサ１５０（図１）によって提供される。受信した情報に基づいて、車両が現在のポーズから目的地ポーズに走行するためのグローバル経路が決定される。いくつかの実施形態では、グローバル経路は、グローバルプランナ、例えば、グローバルプランナ１６４（図１）を使用して決定される。グローバルウェイポイントは、グローバル経路に沿って設定される。いくつかの実施形態では、グローバルウェイポイントは、グローバル経路に沿って一定の間隔で設定される。いくつかの実施形態では、グローバルウェイポイントは、現在のポーズと目的地ポーズとの間の既知の障害物場所から所定の距離に設定される。

【0027】

動作３０５に続いて、方法３００は、動作３１０または動作３３０に進む。動作３１０に進む方法３００は、動作３３０に進む方法３００と比較してより正確な結果を提供する。しかしながら、動作３１０に進む方法３００は、動作３３０に進む方法３００と比較してより高い処理負荷を含む。いくつかの実施形態では、動作３１０または動作３３０に進むかどうかの選択は、ユーザ入力に基づく。いくつかの実施形態では、動作３１０または動作３３０に進むかどうかは、車両の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて決定される。方法３００が車両のＳＯＣに従って進む実施形態では、方法３００は、車両のＳＯＣが所定の閾値を下回ることに応答して動作３３０に進む。

【0028】

動作３１０において、例えば、ローカルコストマップ１６６（図１）を使用して、グローバルウェイポイントの各ウェイポイントについてウェイポイントコストが計算される。ウェイポイントコストの計算については、以下で詳細に説明する。いくつかの実施形態では、動作３１０は、現在のポーズを使用して決定された初期場所と、目的地ポーズを使用して決定された目的地場所との間の中間点以下のウェイポイントのみに制限される。いくつかの実施形態では、動作３１０は、現在のポーズからグローバル経路に沿った距離の１０％を超えるウェイポイントのみに制限される。

【0029】

動作３３０において、グローバルウェイポイントの第１のウェイポイントについて、例えば、ローカルコストマップ１６６（図１）を使用してウェイポイントコストが計算される。ウェイポイントコストの計算については、以下で詳細に説明する。いくつかの実施形態では、第１のウェイポイントは、現在のポーズに最も近いグローバルウェイポイントである。いくつかの実施形態では、第１のウェイポイントは、目的地ポーズに近いグローバルウェイポイントである。いくつかの実施形態では、第１のウェイポイントは、現在のポーズと目的地ポーズとの間のグローバル経路の中央に最も近いグローバルウェイポイントである。いくつかの実施形態では、第１のウェイポイントは、ユーザによって指定される。いくつかの実施形態では、第１のウェイポイントは、グローバルウェイポイントの中からランダムに選択される。

【0030】

動作３３５において、動作３３０で決定されたウェイポイントコストは、例えば、ローカルプランナ１６７（図１）を使用して、ウェイポイントコスト閾値と比較される。ウェイポイントコスト閾値は、ユーザ入力、車両のＳＯＣ、企業や政府などの第三者によって設定された規制、または別の適切な基準に基づいて設定された所定の値である。ウェイポイントコストがウェイポイントコスト閾値未満であるという決定に応答して、方法３００は、動作３１５に進む。ウェイポイントコストがウェイポイントコスト閾値以上であるという決定に応答して、方法３００は、動作３４０に進む。

【0031】

動作３４０において、ウェイポイントは、例えば、ローカルコストマップ１６６（図１）を使用して、グローバルウェイポイントの次のウェイポイント、例えば、第２のウェイポイントに移動される。いくつかの実施形態では、次のウェイポイントは、ウェイポイントコスト閾値と比較して最後のウェイポイントよりも現在のポーズに近い１つのウェイポイントである。いくつかの実施形態では、次のウェイポイントは、ウェイポイントコスト閾値と比較して最後のウェイポイントよりも目的地ポーズに近い１つのウェイポイントである。いくつかの実施形態では、次のウェイポイントは、ウェイポイントコスト閾値と比較されなかったすべての残りのグローバルウェイポイントからランダムに選択される。動作３４０に続いて、方法３００は動作３３０に戻り、動作３４０で決定された次のウェイポイントのコストが動作３３０で計算される。動作３３０、３３５、および３４０は、ウェイポイントがウェイポイントコスト閾値未満のコストを有することが判明するまで繰り返される。すべてのグローバルウェイポイントについてのウェイポイントコストとウェイポイントコスト閾値との間の比較が動作３３５の条件を満たすグローバルウェイポイントを識別することができなかったことに応答して、方法３００は、動作３１０に戻る。当業者であれば、すべてのグローバルウェイポイントについてのウェイポイントコストは、ウェイポイントコスト閾値未満のウェイポイントコストを有する任意のグローバルウェイポイントを見つける動作３３０、３３５、および３４０の失敗に基づいて既に計算されていることを理解するであろう。したがって、方法３００が動作３１０に戻ると、方法は、直ちに動作３１５に進むことができる。

【0032】

動作３１５において、最も低いウェイポイントコストを有するグローバルウェイポイントは、ローカル経路を展開するために、ローカルプランナ、例えば、ローカルプランナ１６７（図１）による使用のために選択される。方法３００が動作３３５から動作３１５に直接進むいくつかの実施形態では、ウェイポイントコスト閾値と比較された直近のグローバルウェイポイントは、ローカルプランナによる使用のために選択される。

【0033】

動作３２０において、現在のポーズから選択されたウェイポイントへの経路が生成される。いくつかの実施形態では、経路は、ローカルプランナ、例えば、ローカルプランナ１６７（図１）を使用して生成される。経路は、例えば、地図サーバ１４０（図１）からの地図データ、例えば、オドメトリソース（１１０）からの現在のポーズ、例えば、センサ１５０（図１）からのセンサデータ、および選択されたウェイポイントに基づいて生成される。

【0034】

動作３２５において、現在のポーズと選択されたウェイポイントとの間の生成された経路およびウェイポイントのセットは、車両を選択されたウェイポイントに誘導するためのコントローラに送信される。いくつかの実施形態では、生成された経路およびウェイポイントのセットを送信するための命令は、ローカルプランナ、例えば、ローカルプランナ１６７（図１）によって生成される。いくつかの実施形態では、経路およびウェイポイントは、コントローラに無線で送信される。いくつかの実施形態では、経路およびウェイポイントは、有線接続によってコントローラに送信される。コントローラ、例えば、コントローラ１３０（図１）は、生成された経路およびウェイポイントのセットを使用して、無線でまたは有線接続を使用して速度コマンドを車両に提供する。

【0035】

方法３００は、選択されたウェイポイントが目的地ポーズに対応するまで繰り返される。いくつかの実施形態では、方法３００は、ウェイポイントが選択され、コントローラが車両を選択されたウェイポイントに誘導し始めると繰り返される。いくつかの実施形態では、方法３００は、車両が選択されたウェイポイントから所定の距離内に入ると繰り返される。いくつかの実施形態では、方法３００は、車両が選択されたウェイポイントへの所定の到着時間内になると繰り返される。いくつかの実施形態では、方法３００は、目的地ポーズが選択されたウェイポイントになるまで、車両が現在のポーズから目的地ポーズに走行している間に連続的に繰り返される。

【0036】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの追加の動作が方法３００に含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、グローバルウェイポイントのいくつかは、処理負荷を低減するために、現在のポーズへの近接度に基づいてウェイポイントコスト計算から除外される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの動作は、方法３００から除外される。例えば、いくつかの実施形態では、動作３３０、３３５、および３４０は除外され、ウェイポイントコストは、車両のユーザ入力またはＳＯＣに関係なく、グローバルウェイポイントの各々について計算される。

【0037】

図４は、いくつかの実施形態によるウェイポイント選択システム４００のブロック図である。ウェイポイント選択システム４００は、現在のポーズからウェイポイントについてのウェイポイントコストを決定するように構成される。いくつかの実施形態では、ウェイポイント選択システム４００は、方法３００（図３）における動作３１０および／または動作３３０を実施するために使用可能である。ウェイポイント選択システム４００は、１つまたは複数のプロセッサを使用して実施され、情報を交換するように構成される。いくつかの実施形態では、ウェイポイント選択システム４００は、ローカルコストマップ１６６（図１）に組み込まれる。ウェイポイント選択システム４００は、無線でまたは有線接続を使用してウェイポイントコスト４９５をローカルプランナ、例えば、ローカルプランナ１６７（図１）に出力するように構成される。ウェイポイント選択システム４００は、無線でまたは有線接続を使用して外部デバイスから情報を受信するようにさらに構成される。

【0038】

ウェイポイント選択システム４００は、検討中のウェイポイントについてのウェイポイントコストを決定するように構成されたウェイポイントコストブロック４４０を含む。ウェイポイントコストは、車両が現在のポーズから検討中のウェイポイントに対応するウェイポイントポーズに移動するための移動量に対応する。ウェイポイントコストブロック４４０は、現在のポーズ４１０を受信するように構成される。現在のポーズは、車両の現在の位置および配向である。いくつかの実施形態では、現在のポーズは、ウェイポイントコストブロック４４０によってアクセス可能なセンサを使用して決定される。いくつかの実施形態では、現在のポーズは、外部デバイス、例えば、オドメトリソース１１０（図１）から受信される。ウェイポイントコストブロック４４０は、ウェイポイントポーズ４２０を受信するようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、ウェイポイントポーズは、グローバルプランナ、例えば、グローバルプランナ１６４（図１）から受信される。ウェイポイントコストブロック４３０は、障害物情報４３０を受信するようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、障害物情報４３０は、すべての既知の障害物を含む。いくつかの実施形態では、障害物情報４３０は、車両にリスクをもたらす障害物のみを含む。例えば、障害物が地面から５メートルの高さに位置し、車両の高さが２メートルである場合、いくつかの実施形態では、車両が地面から５メートルの高さの障害物に衝突する機会がないため、障害物は障害物情報から除外される。いくつかの実施形態では、障害物情報４３０は、ウェイポイントコストブロック４４０によってアクセス可能なメモリ内に記憶される。いくつかの実施形態では、障害物情報４３０は、外部デバイス、例えば、地図サーバ１４０（図１）から受信される。

【0039】

ウェイポイントコストブロック４４０は、現在のポーズ４１０からウェイポイントポーズ４２０までの経路に基づいてウェイポイントのコストを決定するように構成されたローカル経路関数ブロック４５０を含む。ローカル経路関数ブロック４５０は、現在のポーズ４１０からウェイポイントポーズ４２０までの直接経路と現在のポーズ４１０からウェイポイントポーズまでの計算された経路との間の比に基づいて経路長比４５２を決定するように構成される。経路長比４５２の決定の一例は、図５を参照して説明される。

【0040】

図５は、いくつかの実施形態によるグローバル経路と計算された経路の比の概略図である。図５は、初期配向２１５を有する初期位置２１０にある車両を含む。図５は、目的地位置２２０と、目的地配向２１５とをさらに含む。検討中のウェイポイントがウェイポイントコストブロック４４０（図４）についての目的地であるため、目的地位置２２０および目的地配向２２５は、ウェイポイントポーズ４２０（図４）である。図５は、初期位置２１０から目的地位置２２０に直線状に延びる直接経路５１０をさらに含む。図５は、初期位置２１０から目的地位置２２０までの計算された経路５２０をさらに含む。

【0041】

計算された経路５２０は、車両が初期位置２１０から目的地位置２２０に走行するためにとる可能性のあるルートを推定するために計算される。車両がゼロ旋回半径を有することができないことは、車両が初期位置２１０から目的地位置２２０に直線で走行する可能性を低減する。したがって、計算された経路２２０は、車両についての走行ルートのより現実的な推定である。いくつかの実施形態では、計算された経路は、リード－シェップ（Ｒｅｅｄ－Ｓｈｅｐｐ）曲線を使用して決定される。リード－シェップ曲線は、非ホロノミック車両との運動学的モデルの関連を考慮する。リード－シェップ曲線は、非ホロノミック車両がポイント間を走行するための最短経路を示す。現在の説明はリード－シェップ曲線に限定されず、計算された経路５２０を決定するために非ホロノミック車両に使用可能な任意の計算方法で使用可能である。経路長比は、直接経路５１０に対する計算された経路５２０の長さの比である。比が小さくなるほど、計算された経路５２０と直接経路５１０との間の差が小さくなる。１の値では、計算された経路５２０は、直接経路５１０に等しい。

【0042】

図４に戻ると、ローカル経路関数ブロック４５０は、現在のポーズ４１０とウェイポイントポーズ４２０との間の差に基づいて、推定された方向変更回数４５４を決定するようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、推定された方向変更回数４５４は、計算された経路、例えば、計算された経路５２０（図５）を使用してさらに決定される。方向変更は、前進移動から後進移動または後進移動から前進移動への切り替えを含む。方向変更回数４５４を推定する目的で、旋回、例えば左または右への旋回は、方向変更とはみなされない。方向変更回数が増加するにつれて、現在のポーズ４１０からウェイポイントポーズ４２０への移動は、移動中により多くの時間が使用され、車両が走行した距離が増加するため、効率が低下する。

【0043】

ウェイポイントコストブロック４４０は、現在のポーズ４１０からウェイポイントポーズ４２０への配向の変化に基づいてウェイポイントのコストを決定するように構成された配向関数ブロック４６０をさらに含む。配向関数ブロック４６０は、向首角差（ｈｅａｄｉｎｇａｎｇｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）４６２を決定するように構成される。向首角差を決定する例を、図６Ａ～図６Ｄを参照して説明する。

【0044】

図６Ａ～図６Ｄは、いくつかの実施形態による向首角差の決定の概略図である。向首角差は、現在のポーズ、例えば、現在のポーズ４１０（図４）とウェイポイントポーズ、例えば、ウェイポイントポーズ４２０（図４）とを接続する直線によって決定される。いくつかの実施形態では、直線は、直接経路５１０（図５）に対応する。初期配向２１５と直線との間の角度は、向首角差を決定するために使用される。ゼロ度（０°）から９０度（９０°）未満の範囲の角度は、車両による前進運動が優先される移動方向であることを示す。９０度（９０°）よりも大きく１８０度（１８０°）までの範囲の角度は、車両による後進運動が優先される移動方向であることを示す。角度が９０度（９０°）に近づくにつれて、移動効率が減少し、ウェイポイントコストが増加する。角度がゼロ度（０°）または１８０度（１８０°）に近づくにつれて、移動効率が増加し、ウェイポイントコストが減少する。正確に９０度（９０°）の角度では、前進移動と後進移動の両方が等しく優先され、選択された運動の方向は、配向差、障害物位置、車両と障害物との間の距離、または他の適切なパラメータに基づく。

【0045】

図６Ａは、いくつかの実施形態による９０度（９０°）未満の向首角θａの概略図６００Ａである。向首角θａは、初期配向２１５を有する現在のポーズ、例えば、現在のポーズ４１０（図４）と、目的地配向２２５を有する目的地ポーズ、例えば、目的地ポーズ４２０（図４）に接続された直線との間にある。

【0046】

図６Ｂは、いくつかの実施形態による９０度（９０°）にほぼ等しい向首角θｂの概略図６００Ｂである。向首角θｂは、初期配向２１５を有する現在のポーズ、例えば、現在のポーズ４１０（図４）と、目的地配向２２５を有する目的地ポーズ、例えば、目的地ポーズ４２０（図４）に接続された直線との間にある。

【0047】

図６Ｃは、いくつかの実施形態による９０度（９０°）よりも大きく１８０度（１８０°）未満の向首角θｃの概略図６００Ｃである。向首角θｃは、初期配向２１５を有する現在のポーズ、例えば、現在のポーズ４１０（図４）と、目的地配向２２５を有する目的地ポーズ、例えば、目的地ポーズ４２０（図４）に接続された直線との間にある。

【0048】

図６Ｄは、いくつかの実施形態による１８０度（１８０°）にほぼ等しい向首角θｄの概略図６００Ｄである。向首角θｄは、初期配向２１５を有する現在のポーズ、例えば、現在のポーズ４１０（図４）と、目的地配向２２５を有する目的地ポーズ、例えば、目的地ポーズ４２０（図４）に接続された直線との間にある。

【0049】

図６Ｄに関連するウェイポイントコストは、図６Ａ～図６Ｄの中で最も小さい。図６Ｂに関連するウェイポイントコストは、図６Ａ～図６Ｄの中で最も高い。

【0050】

図４に戻ると、配向関数ブロック４６０は、配向差４６４を決定するようにさらに構成される。配向差４６４は、現在のポーズ４１０の配向とウェイポイントポーズ４２０の配向との間の差である。配向差４６４は、現在のポーズ４１０の配向と第１の基準軸との間の第１の角度、およびウェイポイントポーズ４２０の配向と第１の基準軸に平行に延びる第２の基準軸との間の第２の角度を計算することによって決定される。第１の角度と第２の角度との差は、配向差４６４に対応する。第１の角度と第２の角度との間の差が減少するにつれて、移動の効率が増加し、ウェイポイントコストが低減される。第１の角度と第２の角度との間の差が増加するにつれて、移動の効率が減少し、ウェイポイントコストが増加する。第１の角度と第２の角度との間の最大差は１８０度（１８０°）であり、最大ウェイポイントコストを有する。配向差４６４を決定する一例が、図７に示されている。

【0051】

図７は、いくつかの実施形態による配向差の決定の概略図７００である。図７は、現在のポーズ、例えば、現在のポーズ４１０（図４）に対応する初期配向２１５と、第１の基準軸７１０とを含む。第１の角度θｓは、初期配向２１５と第１の基準軸７１０との間である。図７は、ウェイポイントポーズ、例えば、ウェイポイントポーズ４２０（図４）に対応する目的地配向２２５と、第２の基準軸７２０とをさらに含む。第２の基準軸７２０は、第１の基準軸７１０に平行である。第２の角度θｗは、目的地配向２２５と第２の基準軸７２０との間である。配向差、例えば、配向差４６４（図４）は、第１の角度θｓと第２の角度θｗとの間の差である。

【0052】

図４に戻ると、ウェイポイントコストブロック４４０は、障害物近接度４７０を決定するようにさらに構成される。ウェイポイントコストブロック４４０は、現在のポーズ４１０とウェイポイントポーズ４２０との間の計算された経路、例えば、計算された経路５２０（図５）を生成することによって障害物近接度４７０を決定する。次に、ウェイポイントコストブロック４４０は、障害物情報４３０に基づいて、計算された経路に最も近い障害物を決定する。最も近い障害物と計算された経路との間の距離は、障害物近接度４７０として決定される。最も近い障害物と計算された経路との間の距離が減少するにつれて、ウェイポイントコストは増加する。最も近い障害物が計算された経路と重なるという決定に応答して、ウェイポイントコストブロック４４０はウェイポイントコストを無限大に設定し、検討中のウェイポイントは破棄される。いくつかの実施形態では、ウェイポイントコストブロック４４０は、複数の計算された経路を生成し、障害物近接度４７０は、計算された経路の各々に対して決定される。図８は、いくつかの実施形態による障害物近接度４７０の決定の一例である。

【0053】

図８は、いくつかの実施形態による障害物近接度の決定の概略図８００である。図８は、現在のポーズ、例えば、現在のポーズ４１０（図４）に対応する初期場所２１０と、ウェイポイントポーズ、例えば、ウェイポイントポーズ４２０（図４）に対応する目的地場所２２０とを含む。第１の計算された経路８１０は、初期場所２１０から目的地場所２２０に延びる。第１の計算された経路８１０に最も近い障害物８２０は、障害物情報、例えば、障害物情報４３０（図４）に基づいて識別される。最も近い障害物８２０と第１の計算された経路８１０との間の距離Ｒｄは、障害物近接度、例えば、障害物近接度４７０（図４）に対応する。図８は、第２の計算された経路８３０をさらに含む。いくつかの実施形態では、別の障害物近接度は、最も近い物体８２０と第２の計算された経路８３０との間の距離に基づいて計算される。

【0054】

図４に戻ると、ウェイポイントコストブロック４４０は、ウェイポイントポーズ４２０と現在のポーズ４１０との間のユークリッド距離（Ｅｕｃｌｉｄｅａｎｄｉｓｔａｎｃｅ）４８０を決定するようにさらに構成される。ウェイポイントコストブロック４４０は、現在のポーズ４１０とウェイポイントポーズ４２０との間の直線の長さを決定することによってユークリッド距離４８０を決定するように構成される。ユークリッド距離４８０に関連するウェイポイントコストは、車両の旋回半径と決定されたユークリッド距離４８０との間の比較に基づく。いくつかの実施形態では、ユークリッド距離４８０が車両の最小旋回半径の２倍未満である場合、ウェイポイントはより高いコストを有すると決定され、ユークリッド距離４８０が車両の最小旋回半径の２倍以上である場合、ウェイポイントはより低いコストを有すると決定される。車両の最小旋回半径に関連するウェイポイントコストの差は、小さな半径で旋回を実施するための速度の低下に関連する。

【0055】

ウェイポイントコストブロック４４０は、式ブロック４９０を使用して総ウェイポイントコストを決定するために、ローカル経路関数ブロック４５０、配向関数ブロック４６０、障害物近接度４７０、およびユークリッド距離４８０によって決定されたウェイポイントコストを組み合わせるように構成される。式ブロック４９０は、各構成要素のウェイポイントコストに関連する係数に基づいて総ウェイポイントコストを計算し、結果として得られる値を一緒に加算するように構成される。いくつかの実施形態では、係数は、車両の周囲の環境、障害物情報４３０における障害物の数、車両の動作に関連する第三者による規制、ユーザ入力、または他の適切な基準に基づいて個々に決定される。いくつかの実施形態では、各構成要素のウェイポイントコストが総ウェイポイントコストに対して同じ影響を有するように、係数の各々は等しい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの係数は、少なくとも１つの構成要素のウェイポイントコストが別の構成要素のウェイポイントコストよりも総ウェイポイントコストに対してより大きな影響を有するように、少なくとも１つの他の係数とは異なる。いくつかの実施形態では、式ブロック４９０は、以下の方程式（１）を使用して総ウェイポイントコストを計算するように構成され、

【数1】

ここで、ａ１～ａ６は、対応する構成要素のウェイポイントコストの係数であり、ＮＲＳは、方向変更回数４５４であり、ｌｃは、計算された経路、例えば、計算された経路５２０（図５）の長さであり、ｌｄは、直接経路、例えば、直接経路５１０（図５）の長さであり、θｄｉｆｆは、配向差４６４であり、θｈは、向首角変化、例えば、θａ（図６Ａ）であり、ｄは、ユークリッド距離４８０であり、ｄｏｐｔは、最適ユークリッド距離であり、Ｒｄは、障害物近接度４７０である。いくつかの実施形態では、ｄｏｐｔは、地図内の障害物の密度、車両のサイズ、第３の部分の規制、または他の適切なパラメータに基づいて決定される。

【0056】

ウェイポイントコストブロック４４０は、検討中のウェイポイントについてのウェイポイントコスト４９５を出力するように構成される。いくつかの実施形態では、ウェイポイントコストブロック４４０は、ウェイポイントコスト４９５を無線で送信するように構成される。いくつかの実施形態では、ウェイポイントコストブロック４４０は、有線接続によってウェイポイントコスト４９５を送信するように構成される。いくつかの実施形態では、ウェイポイントコスト４９５は、方法３００（図３）の動作３１０または動作３３０の実施において使用可能である。

【0057】

図９は、１つまたは複数の実施形態によるウェイポイントを選択するために使用可能なシステム９００の概略図である。システム９００は、ルート決定システムを実装することがさらに可能である。システム９００は、ハードウェアプロセッサ９０２と、コンピュータプログラムコード９０６、すなわち、実行可能命令のセットで符号化された、すなわち、それらを記憶している非一時的コンピュータ可読記憶媒体９０４とを含む。コンピュータ可読記憶媒体９０４はまた、外部デバイスとインターフェースするための命令９０７で符号化される。プロセッサ９０２は、バス９０８を介してコンピュータ可読記憶媒体９０４に電気的に結合される。プロセッサ９０２はまた、バス９０８によってＩ／Ｏインターフェース９１０に電気的に結合される。ネットワークインターフェース９１２はまた、バス９０８を介してプロセッサ９０２に電気的に接続される。ネットワークインターフェース９１２は、プロセッサ９０２およびコンピュータ可読記憶媒体９０４がネットワーク９１４を介して外部要素に接続することが可能であるように、ネットワーク９１４に接続される。プロセッサ９０２は、ルート決定システム１００（図１）、方法３００（図３）、またはウェイポイント選択システム４００（図４）で説明した動作の一部またはすべてを実施するためにシステム９００を使用可能にするために、コンピュータ可読記憶媒体９０４に符号化されたコンピュータプログラムコード９０６を実行するように構成される。

【0058】

いくつかの実施形態では、プロセッサ９０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マルチプロセッサ、分散処理システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／または適切な処理ユニットである。

【0059】

いくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体９０４は、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、および／または半導体システム（または装置もしくはデバイス）である。例えば、コンピュータ可読記憶媒体９０４は、半導体もしくはソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、剛性磁気ディスク、および／または光ディスクを含む。光ディスクを使用するいくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体９０４は、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、コンパクトディスク読み取り／書き込み（ＣＤ－Ｒ／Ｗ）、および／またはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）を含む。

【0060】

いくつかの実施形態では、記憶媒体９０４は、システム９００にルート決定システム１００（図１）、方法３００（図３）、またはウェイポイント選択システム４００（図４）を実施させるように構成されたコンピュータプログラムコード９０６を記憶する。いくつかの実施形態では、記憶媒体９０４はまた、ルート決定システム１００（図１）、方法３００（図３）、もしくはウェイポイント選択システム４００（図４）を実施するために必要な情報、ならびにルート決定システム１００（図１）、方法３００（図３）、もしくはウェイポイント選択システム４００（図４）の実施中に生成された情報、例えば係数パラメータ９１６、方向変更パラメータ９１８、ユークリッド距離パラメータ９２０、経路比パラメータ９２２、障害物近接度パラメータ９２４、配向差パラメータ９２６、および向首角パラメータ９２８、ならびに／またはルート決定システム１００（図１）、方法３００（図３）、もしくはウェイポイント選択システム４００（図４）の実施を実施するための実行可能命令のセットを記憶する。

【0061】

いくつかの実施形態では、記憶媒体９０４は、外部デバイスとインターフェースするための命令９０７を記憶する。命令９０７は、プロセッサ９０２が外部デバイスによって読み取り可能な製造命令を生成し、ルート決定システム１００（図１）、方法３００（図３）、またはウェイポイント選択システム４００（図４）を効果的に実施することを可能にする。

【0062】

システム９００は、Ｉ／Ｏインターフェース９１０を含む。Ｉ／Ｏインターフェース９１０は、外部回路に結合される。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインターフェース９１０は、情報およびコマンドをプロセッサ９０２に通信するためのキーボード、キーパッド、マウス、トラックボール、トラックパッド、および／またはカーソル方向キーを含む。

【0063】

システム９００はまた、プロセッサ９０２に結合されたネットワークインターフェース９１２を含む。ネットワークインターフェース９１２は、システム９００が、１つまたは複数の他のコンピュータシステムが接続されるネットワーク９１４と通信することを可能にする。ネットワークインターフェース９１２は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、ワイヤレスフィデリティ（ＷＩＦＩ）、ワールドワイドインターオペラビリティフォーマイクロウェーブアクセス（ＷＩＭＡＸ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、もしくは広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ（登録商標））などの無線ネットワークインターフェース、またはＥＴＨＥＲＮＥＴ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、もしくはＩＥＥＥ－１３９４（米国電気電子技術者協会－１３９４）などの有線ネットワークインターフェースを含む。いくつかの実施形態では、ルート決定システム１００（図１）、方法３００（図３）、またはウェイポイント選択システム４００（図４）の実施は、２つ以上のシステム９００で行われ、係数パラメータ９１６、方向変更パラメータ９１８、ユークリッド距離パラメータ９２０、経路比パラメータ９２２、障害物近接度パラメータ９２４、配向差パラメータ９２６、および向首角パラメータ９２８などの情報は、ネットワーク９１４を介して異なるシステム９００間で交換される。

【0064】

（付記）

【0065】

本明細書の一態様は、ウェイポイント選択システムに関する。ウェイポイント選択システムは、命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体を含む。ウェイポイント選択システムは、非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサをさらに含む。プロセッサは、車両の現在のポーズに関する情報を取得するための命令を実行するように構成される。プロセッサは、車両の現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを取得するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、障害物情報を取得するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、第１のウェイポイントを選択するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントの選択に応答して、選択された第１のウェイポイント、および第１のウェイポイントと現在のポーズとの間の複数のウェイポイントのうちのすべてのウェイポイントをコントローラに出力するための命令を実行するようにさらに構成される。

【0066】

いくつかの実施形態では、プロセッサは、複数のウェイポイントの各々についてウェイポイントコストを決定するための命令を実行するようにさらに構成される。

【0067】

いくつかの実施形態では、プロセッサは、第１のウェイポイントコストが複数のウェイポイントについてのすべてのウェイポイントコストのうちの最も低いウェイポイントコストであることに応答して、第１のウェイポイントを選択するための命令を実行するようにさらに構成される。

【0068】

いくつかの実施形態では、プロセッサは、第１のウェイポイントコストが所定のウェイポイントコスト閾値未満であることに応答して、第１のウェイポイントを選択するための命令を実行するようにさらに構成される。

【0069】

いくつかの実施形態では、プロセッサは、第１のウェイポイントコストが所定のウェイポイントコスト閾値以上であるという決定に応答して、複数のウェイポイントのうちの第２のウェイポイントについての第２のウェイポイントコストを決定するための命令を実行するようにさらに構成される。

【0070】

いくつかの実施形態では、プロセッサは、第１のウェイポイントの選択に応答して、現在のポーズから第１のウェイポイントにおけるポーズまでの経路を生成する命令を実行するようにさらに構成される。

【0071】

いくつかの実施形態では、プロセッサは、（１）現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の直接経路と、（２）現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の計算された経路との間の経路長比、現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の計算された経路に沿った方向変更回数、現在のポーズから第１のウェイポイントにおけるポーズまでの向首角、現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の配向差、計算された経路に最も近い障害物の近接度、および現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間のユークリッド距離に基づいて第１のウェイポイントコストを決定するための命令を実行するようにさらに構成される。

【0072】

本明細書の一態様はさらに、ウェイポイント選択方法に関する。方法は、車両の現在のポーズに関する情報を取得することを含む。方法は、車両の現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを取得することをさらに含む。方法は、障害物情報を取得することをさらに含む。方法は、複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定することをさらに含む。方法は、第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、第１のウェイポイントを選択することをさらに含む。方法は、第１のウェイポイントの選択に応答して、選択された第１のウェイポイント、および第１のウェイポイントと現在のポーズとの間の複数のウェイポイントのうちのすべてのウェイポイントをコントローラに出力することをさらに含む。

【0073】

いくつかの実施形態では、第１のウェイポイントコストを決定することは、複数のウェイポイントの各々についてウェイポイントコストを決定することを含む。

【0074】

いくつかの実施形態では、第１のウェイポイントを選択することは、第１のウェイポイントコストが複数のウェイポイントについてのすべてのウェイポイントコストのうちの最も低いウェイポイントコストであることに応答して、第１のウェイポイントを選択することを含む。

【0075】

いくつかの実施形態では、第１のウェイポイントを選択することは、第１のウェイポイントコストが所定のウェイポイントコスト閾値未満であることに応答して、第１のウェイポイントを選択することを含む。

【0076】

いくつかの実施形態では、方法は、第１のウェイポイントコストが所定のウェイポイントコスト閾値以上であるという決定に応答して、複数のウェイポイントのうちの第２のウェイポイントについての第２のウェイポイントコストを決定することをさらに含む。

【0077】

いくつかの実施形態では、方法は、第１のウェイポイントの選択に応答して、現在のポーズから第１のウェイポイントにおけるポーズまでの経路を生成することをさらに含む。

【0078】

いくつかの実施形態では、第１のウェイポイントコストを決定することは、（１）現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の直接経路と、（２）現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の計算された経路との間の経路長比、現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の計算された経路に沿った方向変更回数、現在のポーズから第１のウェイポイントにおけるポーズまでの向首角、現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の配向差、計算された経路に最も近い障害物の近接度、および現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間のユークリッド距離に基づいて第１のウェイポイントコストを決定することを含む。

【0079】

本明細書の一態様は、車両制御システムに関する。車両制御システムは、命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体を含む。車両制御システムは、非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサをさらに含む。プロセッサは、車両の現在のポーズに関する情報を取得するための命令を実行するように構成される。プロセッサは、目的地ポーズを取得するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、障害物情報を取得するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、車両の周囲に関する情報を取得するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを決定するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、第１のウェイポイントを選択するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントの選択に応答して、現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の経路を生成するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントの選択に応答して、選択された第１のウェイポイントおよび生成された経路をコントローラに出力するための命令を実行するようにさらに構成される。

【0080】

【0081】

【0082】

【0083】

【0084】

いくつかの実施形態では、車両制御システムは、コントローラをさらに含み、コントローラは、現在のポーズから第１のウェイポイントにおけるポーズへの車両の移動のための命令を生成し、移動のための命令を車両に送信するように構成される。

【0085】

本明細書の一態様は、コントローラに関する。コントローラは、命令を記憶するように構成された非一時的コンピュータ可読媒体を含む。コントローラは、非一時的コンピュータ可読媒体に接続されたプロセッサをさらに含む。プロセッサは、車両の現在のポーズに関する情報を取得し、目的地ポーズを取得し、障害物情報を取得し、車両の周囲に関する情報を取得するための命令を実行するように構成される。プロセッサは、現在のポーズと目的地ポーズとの間の複数のウェイポイントを決定するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、複数のウェイポイントのうちの第１のウェイポイントについての第１のウェイポイントコストを決定するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントコストが所定の条件を満たすことに応答して、第１のウェイポイントを選択するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントの選択に応答して、現在のポーズと第１のウェイポイントにおけるポーズとの間の経路を生成するための命令を実行するようにさらに構成される。プロセッサは、第１のウェイポイントの選択に応答して、生成された経路に沿って移動するために移動命令を車両に出力するための命令を実行するようにさらに構成される。

【0086】

上記は、当業者が本開示の態様をよりよく理解することができるように、いくつかの実施形態の特徴を概説している。当業者は、本明細書に導入された実施形態と同じ目的を実行し、かつ／または同じ利点を達成するための他のプロセスおよび構造を設計または修正するための基礎として本開示を容易に使用することができることを理解するべきである。当業者はまた、そのような同等の構成が本開示の精神および範囲から逸脱するものではなく、本開示の精神および範囲から逸脱することなく本明細書において様々な変更、置換、および改変を行うことができることを認識するべきである。

【0087】

本出願は、２０２１年９月１０日に出願された米国特許出願第１７／４７２，５２３号明細書の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-06

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】