(57)【要約】【課題】走行目標ラインに対して車両の位置ずれを抑制できる建設車両の自律走行制御装置を提供する。【解決手段】走行目標ラインに設定した目標点に向けてステアリング角度を修正する建設車両の自律走行制御装置であって、車速Ｖとステアリング角度θとから車両の所定時間後の予想到達点を算出する予想到達点算出手段２と、予想到達点が目標点に向かうように、修正ステアリング角度を算出する修正ステアリング角度算出手段３と、を備える。【選択図】図１
2020030625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行目標ラインに設定した目標点に向けてステアリング角度を修正する建設車両の自律走行制御装置であって、
車速とステアリング角度とから車両の所定時間後の予想到達点を算出する予想到達点算出手段と、
前記予想到達点が前記目標点に向かうように、修正ステアリング角度を算出する修正ステアリング角度算出手段と、
を備えることを特徴とする建設車両の自律走行制御装置。
【請求項２】
前記修正ステアリング角度算出手段は、前記予想到達点が或る目標点に所定距離だけ近づいたとき次の目標点に向かうように修正ステアリング角度を算出することを特徴とする請求項１に記載の建設車両の自律走行制御装置。
【請求項３】
前記予想到達点を中心に目標円を設定し、
前記修正ステアリング角度算出手段は、前記予想到達点が前記目標円よりも外側の目標点に向かうように修正ステアリング角度を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建設車両の自律走行制御装置。
【請求項４】
前記目標円の半径を、前記走行目標ラインが直線或いは曲率半径の大きい曲線のときには、大きく、前記走行目標ラインが曲率半径の小さい曲線のときには、小さくなるように可変に設定することを特徴とする請求項３に記載の建設車両の自律走行制御装置。
【請求項５】
前記建設車両は、ロールで地面を締め固める締固め車両であり、
前記予想到達点は、前記ロールの中心点を基準に算出されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の建設車両の自律走行制御装置。
【請求項６】
前記目標点の座標データに施工データを紐づけて記憶する紐づけ記憶手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の建設車両の自律走行制御装置。
【請求項７】
走行目標ラインに設定した目標点に向けてステアリング角度を修正する建設車両の自律走行制御装置であって、
前記目標点の座標データに施工データを紐づけて記憶する紐づけ記憶手段を備えることを特徴とする建設車両の自律走行制御装置。
【請求項８】
前記施工データは、前記走行目標ラインの軌道データであることを特徴とする請求項７に記載の建設車両の自律走行制御装置。
【請求項９】
転圧輪を振動させて地面を締め固める起振手段と、
地面の締固め度を検出する締固め度検出手段と、
を車両に備え、
前記施工データは、前記起振手段の振動条件データと、前記締固め度検出手段で検出した締固め度と、であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の建設車両の自律走行制御装置。
【請求項１０】
前記走行目標ラインを往復走行する場合に、
前回走行で記憶した目標点毎の締固め度に応じて、次回走行時に前記振動条件データを変えることを特徴とする請求項９に記載の建設車両の自律走行制御装置。
【請求項１１】
前記走行目標ラインを往復走行する場合に、
前回走行で記憶した目標点毎の締固め度に応じて、次回走行時に車速を変えることを特徴とする請求項９に記載の建設車両の自律走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設車両の自律走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動ローラ等での地盤の締固め施工では、一般に振動ローラを一定のレーンで往復走行させている。均一な締固め度を得るためには、車両を同一レーン上で正確に走行させ、ロールのオーバーラップ代を出来る限り一致させる必要がある。しかし、手動による走行では熟練度を要し、昨今のオペレータの人員不足で熟練オペレータを確保することが難しくなっている。これに対し、人手によらず、車両を自律走行させて車両の位置ずれを抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２１２７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の自律走行車両では、車両が、走行目標ライン上に設定された目標点に向けて走行するようになっており、或る目標点に達すると次の目標点に向けて走行するようになっている。しかしながら、この構成では、車両が或る目標点に達した後に、次の目標点への方向制御としてステアリング角度の修正を開始するので、修正タイミングが遅れて修正ステアリング角度の値が大きくなり、走行軌跡がジグザグ状になって、走行目標ラインに対する車両の位置ずれが生じやすい。
【０００５】
また、地盤の締固め度の品質管理手法の一例として、加速度応答法を利用した締固め管理装置を振動ローラに搭載し、オペレータが締固め管理装置のモニターを確認しながら締固め状況を把握し、その状況に応じて振動条件や車速、走行回数を決定することが行われている。しかしながら、人手により振動条件や走行回数を決定することには、やはり熟練度を要する。そのため、自律走行車両において、地盤の締固め度を人手によらず自動で管理できることが望まれている。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、走行目標ラインに対して車両の位置ずれを抑制できる建設車両の自律走行制御装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、車両の自律走行と地盤の締固め管理とを容易に連動させることができる建設車両の自律走行制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、走行目標ラインに設定した目標点に向けてステアリング角度を修正する建設車両の自律走行制御装置であって、車速とステアリング角度とから車両の所定時間後の予想到達点を算出する予想到達点算出手段と、前記予想到達点が前記目標点に向かうように、修正ステアリング角度を算出する修正ステアリング角度算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、車両の所定時間後の予想到達点を目標点に向かわせるため、車両自体を目標点に向かわせる場合に比して、急なステアリング角度の修正が抑えられ、滑らかな車両の走行軌跡を得られる。予想到達点は、車速を加味した所定時間後の推定点であるため、車速の変化に追従して予想到達点の位置も変化する。したがって、複雑なフィードフォワード制御を要することなくこれと同等の効果を得ることができ、高精度な自律走行運転を実現できる。
【０００９】
また、本発明は、前記修正ステアリング角度算出手段は、前記予想到達点が或る目標点に所定距離だけ近づいたとき次の目標点に向かうように修正ステアリング角度を算出することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、簡単な演算処理で、修正ステアリング角度を繰り返し算出することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記予想到達点を中心に目標円を設定し、前記修正ステアリング角度算出手段は、前記予想到達点が前記目標円よりも外側の目標点に向かうように修正ステアリング角度を算出することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、予想到達点を目標円よりも外側の目標点に向かわせれば、予想到達点は遠くの目標点を目指すことになるので、直近の目標点に向かう場合に比して、急なステアリング角度の修正が抑えられ、直線の走行目標ラインに沿って滑らかな直線軌道で走行する。目標点同士の間隔を大きくする必要がないので、或る目標点同士間の車両の直線軌道と、次の目標点同士間の車両の直線軌道との間にずれもほとんど生じない。
また、目標円を設定する構成は、車両の向きにかかわらず、目標半径を比較因子とすることで、予想到達点を容易に次の目標点へ向かわせることができ、複雑な演算処理を要しない。目標円は、車速に追従して位置が変化する予想到達点を中心点としているので、目標円の位置も車速に追従して変化する。したがって、複雑なフィードフォワード制御を要することなくこれと同等の効果を得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記目標円の半径を、前記走行目標ラインが直線或いは曲率半径の大きい曲線のときには、大きく、前記走行目標ラインが曲率半径の小さい曲線のときには、小さくなるように可変に設定することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、車両の直線走行機能と曲線走行機能の両立を図ることができる。
【００１５】
また、本発明は、前記建設車両は、ロールで地面を締め固める締固め車両であり、前記予想到達点は、前記ロールの中心点を基準に算出されることを特徴とする。
【００１６】
締固め車両の自律走行運転では、ロールによる締固め範囲を正確に管理することが重要となるので、予想到達点をロールの中心点を基準に算出することで、走行後の締固め範囲を高精度で管理できる。
【００１７】
また、本発明は、前記目標点の座標データに施工データを紐づけて記憶する紐づけ記憶手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
一般に自律走行車両は、マップデータから目標点の座標データを自律運転ソフトウェアに読み込んで走行する。したがって、座標データに施工データを紐づけて記憶することで、汎用の自律運転ソフトウェアをほぼそのまま利用して、施工データを施工エリア上に反映できる。
【００１９】
また、本発明は、走行目標ラインに設定した目標点に向けてステアリング角度を修正する建設車両の自律走行制御装置であって、前記目標点の座標データに施工データを紐づけて記憶する紐づけ記憶手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記施工データは、前記走行目標ラインの軌道データであることを特徴とする。
【００２１】
施工データを走行目標ラインの軌道データとすることで、自律走行車両をスムーズに走行させることができる。
【００２２】
また、本発明は、転圧輪を振動させて地面を締め固める起振手段と、地面の締固め度を検出する締固め度検出手段と、を車両に備え、前記施工データは、前記起振手段の振動条件データと、前記締固め度検出手段で検出した締固め度と、であることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、車両の自律走行と地盤の締固め管理とを容易に連動させることができ、締固め度の品質の安定と効率化を図ることができる。
【００２４】
また、本発明は、前記走行目標ラインを往復走行する場合に、前回走行で記憶した目標点毎の締固め度に応じて、次回走行時に前記振動条件データを変えることを特徴とする。
また、本発明は、前記走行目標ラインを往復走行する場合に、前回走行で記憶した目標点毎の締固め度に応じて、次回走行時に車速を変えることを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、容易な演算処理で地盤の締固め管理を行える。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、走行目標ラインに対して車両の位置ずれを抑制できる。
また、車両の自律走行と地盤の締固め管理とを容易に連動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係る自律走行制御装置の構成ブロック図である。
【図２】締固め車両の側面図である。
【図３】第１実施形態において、締固め車両を平面視した状態での、予想到達点の算出手順を示す説明図である。
【図４】第１実施形態において、締固め車両を平面視した状態での、直線の走行目標ラインに対しての修正ステアリング角度の算出手順を示す説明図である。
【図５】第１実施形態において、締固め車両を平面視した状態での、曲線の走行目標ラインに対しての修正ステアリング角度の算出手順を示す説明図である。
【図６】予想到達点と修正ステアリング角度の算出手順のフロー図である。
【図７】第２実施形態において、締固め車両を平面視した状態での、予想到達点の算出手順を示す説明図である。
【図８】直線の走行目標ラインに沿って、締固め車両を試験走行させたグラフである。
【図９】曲線の走行目標ラインに沿って、締固め車両を試験走行させたグラフである。
【図１０】第３実施形態に係る自律走行制御装置の構成ブロック図である。
【図１１】紐づけ記憶手段の構成図である。
【図１２】軌道データの算出手順を示す説明図である。
【図１３】施工エリアの平面図であり、１回目の走行が終了した状態を示す。
【図１４】施工エリアの平面図であり、２回目の走行を始める前の状態を示す。
【図１５】施工エリアの平面図であり、３回目の走行を始める前の状態を示す。
【図１６】施工エリアの平面図であり、３回目の走行が終了した状態を示す。
【図１７】締固め管理の手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
「第１実施形態」
車両を締固め車両とした形態について説明する。図２において、ダブルドラムローラ（タンデムローラ）７１は、ロールでアスファルト路面等を締め固める締固め車両であり、前進および後進での締固め施工が可能である。ダブルドラムローラ７１は、転圧輪として前輪側の前ロール７２と，後輪側の後ロール７３を備えており、車体７４の上部に運転席７５が配置されている。図示したタイプはアーティキュレート式であり、後ロール７３が車体７４に軸装され、前ロール７２が、車体７４にセンターピンＣを介して連結したヨーク７６に軸装されている。車両の操向制御、すなわちステアリング角度の制御は、例えば図示しない油圧シリンダでセンターピンＣを支点として車体７４とヨーク７６と互いに旋回させることにより行なう。
【００２９】
図１において、自律走行制御装置１は、走行目標ラインに設定した目標点に向けて車両のステアリング角度を修正する装置であり、ＣＰＵやメモリ等で構成された自動運転制御ユニット４を備えている。自動運転制御ユニット４は、例えば図２に示した運転席７５周りに配置されている。
【００３０】
自動運転制御ユニット４は、車両情報検出手段５からのセンサー情報に基づいて、車両制御ユニット１１に制御信号を送り、車両の自動運転を制御する。車両制御ユニット１１は、エンジン、走行油圧系機器、ステアリング機器等である。また、自動運転制御ユニット４は、通信アンテナ１２を介して無線通信により図示しないホストコンピュータと接続し、例えば、自己位置の補正データ、自動運転の制御、車両の制御、走行マップ、転圧条件、その他の車両情報のやり取りを行う。
【００３１】
車両情報検出手段５は、自己位置検出センサ６と、進行方向検出センサ７と、車両姿勢検出センサ８と、ステアリング角度検出センサ９と、速度検出センサ１０と、を備えている。
自己位置検出センサ６は、車両の現在位置を検出するセンサであり、ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）や、トータルステーション等の測位システムなどが挙げられる。
進行方向検出センサ７は、車両の進行方向（前進方向、後進方向）を検出するセンサであり、ＧＮＳＳを２つ用いることで正確な進行方向の精度を得ることができる。その他、ジャイロセンサや加速度センサを利用してもよい。
車両姿勢検出センサ８は、車両の傾斜姿勢を検出するセンサであり、傾斜センサの他、ジャイロセンサや加速度センサを利用できる。
【００３２】
ステアリング角度検出センサ９は、ステアリング角度θを検出するセンサであり、前記した油圧シリンダに設けたシリンダ位置測定センサでもよいし、センターピンＣに設けた回転角度センサ等であってもよい。
速度検出センサ１０は、車速Ｖを検出するセンサであり、例えば走行用油圧モータの回転数を検出するロータリエンコーダである。
【００３３】
自動運転制御ユニット４は、予想到達点算出手段２と修正ステアリング角度算出手段３とを備えている。
「予想到達点算出手段２」
予想到達点算出手段２は、速度検出センサ１０で検出した車速Ｖと、ステアリング角度検出センサ９で検出したステアリング角度θとから、図３に示すように、車両の所定時間後の予想到達点Ｐｆを算出する。ダブルドラムローラ等の締固め車両では、ロールによる締固め範囲を正確に管理することが重要となるので、車両の位置の基準はロールの位置とすることが好ましい。したがって、車両の予想到達点Ｐｆとしてはロールの中心点を基準点として算出することが好ましい。以下、車両の前進時に前ロール７２の中心点を基準に予想到達点Ｐｆを算出する場合について説明する。
【００３４】
図３において、符号Ｃはアーティキュレート中心点、すなわち図２に示したセンターピンＣを示し、符号Ｆは前ロール７２のロール中心点、符号Ｒは後ロール７３のロール中心点を示している。センターピンＣとロール中心点Ｆとの距離をＬｆ、センターピンＣとロール中心点Ｒとの距離をＬｒとする。ステアリング角度θは、車両の直進方向線Ｓ１と、センターピンＣとロール中心点Ｆとを通る前ロール方向線Ｓ２との交差角度であり、前ロール７２の軸線Ｓ３と後ロール７３の軸線Ｓ４との交差角度でもある。軸線Ｓ３と軸線Ｓ４との交差点を回転中心Ｏとする。
【００３５】
今、このステアリング角度θの状態でダブルドラムローラ７１が前進している場合、車両はカーブして走行していることとなるから、予想到達点Ｐｆは前ロール方向線Ｓ２上ではなく、回転中心Ｏを中心とする前ロール７２の曲線軌道Ｓ５上に設定する必要がある。曲線軌道Ｓ５の回転半径Ｒｆは以下のように求められる。
【００３６】
先ずステアリング角度θのうちで、センターピンＣとロール中心点Ｆとの間の前側の角度をθｆとすると、
「θｆ＝ｋ×θ」…式（１）
により角度θｆを求めることができる。ｋは、距離Ｌｆと距離Ｌｒとの比率によって決まる係数である。距離Ｌｆと距離Ｌｒとが等しい場合には、前側の角度θｆと後側の角度θｒとは等しくなる。
回転半径Ｒｆは、
「Ｒｆ＝Ｌｆ／ｔａｎ（θｆ）」…式（２）
により求めることができる。
【００３７】
以上のように求めた回転半径Ｒｆの曲線軌道Ｓ５上に、ロール中心点Ｆのｔ秒後の予想到達点Ｐｆを設定するにあたっては、
「δｆ＝（Ｖ×ｔ）／Ｒｆ」…式（３）
で角度δｆを算出することにより設定できる。
角度δｆは、回転中心Ｏと予想到達点Ｐｆとを通る径線Ｓ６と、前ロール７２の軸線Ｓ３との交差角度であり、Ｖは車速、ｔは時間である。
具体的には、ロール中心点Ｆを中心に前ロール方向線Ｓ２から径内方向側に「δｆ／２」の角度で交差する線Ｓ７と、曲線軌道Ｓ５との交点が予想到達点Ｐｆとなる。
【００３８】
式（３）から明らかなように、予想到達点Ｐｆは車速Ｖによって変化する。すなわち、車速Ｖが速いほど予想到達点Ｐｆはロール中心点Ｆから離れた位置に設定される。式（３）における時間ｔは、ステアリング機構の反応速度、車両の幅寸法、車両の前後長さ寸法、路面状況等によって、適宜に設定される値である。時間ｔは、固定値とする場合の他、路面状況や回転半径Ｒｆの値などに応じて可変となるようにしてもよい。
また、車両の後進の場合は、後ロール７３のロール中心点Ｒを基準点とし、前進時と同様にして算出したδｒを基に、曲線軌道Ｓ８上に予想到達点Ｐｒを設定する。
【００３９】
「修正ステアリング角度算出手段３」
図４を参照して修正ステアリング角度算出手段３について説明する。
＜直線走行の場合＞
図４は、車両を直線の走行目標ラインＧ１に沿って直線状に走行させる場合の説明図である。修正ステアリング角度算出手段３は、予想到達点Ｐｆが走行目標ラインＧ１上の目標点Ｉに最短距離で向かうように、修正ステアリング角度θｅｘを算出する。
【００４０】
走行目標ラインＧ１には、複数の目標点Ｉｎ−１，Ｉｎ，Ｉｎ＋１が間隔をおいて設定されている。各目標点の座標は、例えばＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）等で取得でき、またはそれらから算出できる。予想到達点Ｐｆが、前進方向で最も近い位置にある目標点Ｉｎに向かう場合を説明すると、修正ステアリング角度算出手段３は、予想到達点Ｐｆと目標点Ｉｎとを結ぶ線Ｓ９と、車両の直進方向線Ｓ１との交差角度を修正ステアリング角度θｅｘ１として算出する。そして、センターピンＣと予想到達点Ｐｆとの間における車両の直進方向線Ｓ１に沿う距離ＬＰｆを算出するとともに、センターピンＣと目標点Ｉｎとの間における車両の直進方向線Ｓ１に沿う距離ＬＩｎを算出する。「ＬＰｆ≧ＬＩｎ」となったとき、修正ステアリング角度算出手段３は、予想到達点Ｐｆが次のＩｎ＋１に向かうように、新たに修正ステアリング角度θｅｘを算出する。つまり、予想到達点Ｐｆは、或る目標点Ｉｎに所定距離だけ近づいたとき次の目標点Ｉｎ＋１に向かう。以降これを繰り返し行い、図１において、自動運転制御ユニット４は、修正ステアリング角度θｅｘに基づいて、車両制御ユニット１１のステアリング機器にステアリング角度の修正信号を送信する。
【００４１】
以上のように、車速Ｖとステアリング角度θとから車両の所定時間後の予想到達点Ｐｆを算出する予想到達点算出手段２と、予想到達点Ｐｆが目標点Ｉに向かうように、修正ステアリング角度θｅｘを算出する修正ステアリング角度算出手段３と、を備える構成とすれば、次のような効果が奏される。
【００４２】
車両の所定時間後の予想到達点Ｐｆを目標点Ｉに向かわせるため、車両自体を目標点Ｉに向かわせる場合に比して、急なステアリング角度の修正が抑えられ、滑らかな車両の走行軌跡を得られる。予想到達点Ｐｆは、車速Ｖを加味した所定時間後の推定点であるため、車速Ｖの変化に追従して予想到達点Ｐｆの位置も変化する。したがって、複雑なフィードフォワード制御を要することなくこれと同等の効果を得ることができ、高精度な自律走行運転を実現できる。
【００４３】
ここで、直線の走行目標ラインＧ１の場合、予想到達点Ｐｆを、常に前進方向で最も近い位置の目標点Ｉに向かわせるようにすると、修正ステアリング角度θｅｘの修正度合いが比較的大きくなって、若干ではあるが、走行目標ラインＧ１に対して車両の直線軌道がジグザグ状になりやすいという問題がある。理由としては、実際の車両の進行方向と、進行方向検出センサ７で検出した進行方向との誤差、路面状況による負荷変動に伴うステアリング機器の修正速度の変化等が考えられる。仮に、目標点Ｉ同士の間隔を大きくすれば、予想到達点Ｐｆは遠くの目標点Ｉの１点をしばらく目指すことになるので、ジグザグ状の軌道は均されるものと思われる。しかし一方で、目標点Ｉ同士の間隔を大きくとると、或る目標点Ｉ同士間の車両の直線軌道と、次の目標点Ｉ同士間の車両の直線軌道との間にずれを生じるおそれがある。
【００４４】
この問題に対して、予想到達点Ｐｆを中心に目標円Ｍを設定し、修正ステアリング角度算出手段３に、予想到達点Ｐｆが目標円Ｍよりも外側の目標点Ｉに向かうように修正ステアリング角度θｅｘを算出させる。目標円Ｍは円弧である場合も含む。図４では、予想到達点Ｐｆを中心とする目標半径ＲＯｖの目標円Ｍを設定し、予想到達点Ｐｆよりも前方に位置する目標点Ｉとして、目標円Ｍの内側に目標点Ｉｎ，Ｉｎ＋１，Ｉｍ−１が位置し、目標円Ｍの外側に目標点Ｉｍ，Ｉｍ＋１が位置している。修正ステアリング角度算出手段３は、目標点Ｉｎ，Ｉｎ＋１，Ｉｍ−１についてはスキップし、目標円Ｍの外側の目標点Ｉｍ，Ｉｍ＋１のうちで予想到達点Ｐｆに最も近い目標点Ｉｍに向かうように、予想到達点Ｐｆと目標点Ｉｍとを結ぶ線Ｓ１０と、車両の直進方向線Ｓ１との交差角度を修正ステアリング角度θｅｘ２として算出する。予想到達点Ｐｆと目標点Ｉｍとの距離をＬＩｍとすると、「ＲＯｖ≧ＬＩｍ」となったとき、修正ステアリング角度算出手段３は、予想到達点Ｐｆが次のＩｍ＋１に向かうように、新たに修正ステアリング角度θｅｘを算出する。以降これを繰り返す。
目標半径ＲＯｖの値は、ステアリング機構の反応速度、車両の幅寸法、車両の前後長さ寸法、路面状況等によって、適宜に設定される値である。
【００４５】
以上のように、予想到達点Ｐｆを目標円Ｍよりも外側の目標点Ｉに向かわせれば、予想到達点Ｐｆは遠くの目標点Ｉを目指すことになるので、直近の目標点Ｉに向かう場合に比して、急なステアリング角度の修正が抑えられ、直線の走行目標ラインＧ１に沿って滑らかな直線軌道で走行する。目標点Ｉ同士の間隔を大きくする必要がないので、或る目標点Ｉ同士間の車両の直線軌道と、次の目標点Ｉ同士間の車両の直線軌道との間にずれもほとんど生じない。
【００４６】
また、目標円Ｍを設定する構成は、車両の向きにかかわらず、目標半径ＲＯｖと前記距離ＬＩｍとの比較だけで、予想到達点Ｐｆを容易に次の目標点Ｉへ向かわせることができ、複雑な演算処理を要しない。目標円Ｍは、車速Ｖに追従して位置が変化する予想到達点Ｐｆを中心点としているので、目標円Ｍの位置も車速Ｖに追従して変化する。したがって、複雑なフィードフォワード制御を要することなくこれと同等の効果を得ることができ、高精度な自律走行運転を実現できる。
【００４７】
＜曲線走行の場合＞
図５を参照して車両を曲線の走行目標ラインＧ２に沿って曲線状に走行させる場合について説明する。曲線の走行目標ラインＧ２には、複数の目標点Ｉｎ＋１，Ｉｎ，Ｉｎ−１が間隔をおいて設定されている。曲線走行においても、予想到達点算出手段２、修正ステアリング角度算出手段３により修正ステアリング角度θｅｘを算出する処理は直線走行と同じである。曲線走行において異なる点は、目標円Ｍを設定した際、直線走行の場合よりも目標半径ＲＯｖの値を小さくする点である。つまり、目標半径ＲＯｖは、図４のように走行目標ラインＧ１が直線のときには、大きく、図５のように、走行目標ラインＧ２が曲線のときには、小さくなるように可変に設定されている。
【００４８】
仮に、曲線の走行目標ラインＧ２の場合で目標半径ＲＯｖの値を大きくとると、予想到達点Ｐｆが、大きな目標半径ＲＯｖよりもさらに遠い目標点Ｉを目指すことになるので、車両が走行目標ラインＧ２に沿って曲線状に走行せず、直線状に走行してしまう。したがって、曲線の走行目標ラインＧ２の場合には、目標半径ＲＯｖの値を目標点Ｉ同士の間隔よりも小さくして、図５のように、予想到達点Ｐｆを、目標円Ｍよりも外側であって前進方向で最も近い位置の目標点Ｉｎに向かわせる。「ＬＰｆ≧ＬＩｎ」または「ＲＯｖ≧ＬＩｍ」となったとき、予想到達点Ｐｆは次のＩｎ＋１に向かう。以上により、曲線の走行目標ラインＧ２に対する車両の追従性が向上する。曲線走行の場合はもともと車両のステアリング角度が大きいこともあり、たとえ急なステアリング角度の修正があったとしても、直線の走行目標ラインＧ１ほど走行軌跡が乱れることもない。
【００４９】
なお、走行目標ラインＧ２の曲率半径ＲＩが直線状のように大きい場合などには、図４の直線走行のときのように、目標半径ＲＯｖの値を大きくすればよく、曲率半径ＲＩの値に合わせて目標半径ＲＯｖを変化させればよい。また、場合により、走行目標ラインが直線または曲率半径が大きいときには、目標円Ｍの機能をＯＮにして予想到達点Ｐｆを遠くの目標点Ｉに向かわせ、走行目標ラインの曲率半径が小さいときには、目標円Ｍの機能をＯＦＦにすることで予想到達点Ｐｆを直近の目標点Ｉに向かわせるようにしてもよい。
【００５０】
以上に説明した予想到達点Ｐｆと修正ステアリング角度θｅｘの算出フローを図６に示す。ステップＳＴ１で、予想到達点算出手段２が進行方向の予想到達点Ｐｆを算出し、ステップＳＴ２で、自動運転制御ユニット４が、次の目標点Ｉまでの走行目標ラインが直線（直線に近い曲線半径の大きな曲線も含む）であるか否かを判定する。「直線」か「曲線」かの判断は、予め目標点Ｉ毎に記憶してあるものを読み込む態様でもよいし、走行しながら得る目標点Ｉ間の傾き具合から判断する態様でもよい。
【００５１】
ステップＳＴ２において、ＹＥＳの場合はステップＳＴ３で目標半径ＲＯｖを大きくし、ＮＯの場合はステップＳＴ４で目標半径ＲＯｖを小さくする。次いで、ステップＳＴ５で、修正ステアリング角度算出手段３が、予想到達点Ｐｆが目標円Ｍの外側の目標点Ｉに向かうように、修正ステアリング角度θｅｘを算出する。
【００５２】
「第２実施形態」
第１実施形態では、対象車両を２つのロールを備えたダブルドラムローラとしたが、第２実施形態では、前輪または後輪のどちらか一方のみにロールを備えたシングルドラムローラとしている。シングルドラムローラは、土の締固めなど土工用に多く用いられる締固め車両である。、
【００５３】
図７にシングルドラムローラ８１を模式的に示す。シングルドラムローラ８１は、前輪にロール８２を備え、後輪に一対のタイヤ８３を備えており、締固めに寄与するのはロール８２のみである。このシングルドラムローラ８１において、仮にタイヤ８３の軸中心点ＴＲを基準点として後進の予想到達点を算出すると、予想到達点が、締固めに寄与するロール８２の曲線軌道Ｓ５から外れやすくなる。既述したように、締固め車両では、ロールによる締固め範囲を正確に管理することが重要であり、車両の位置の基準はロールの位置とすることが好ましい。したがって、シングルドラムローラ８１の場合には、前進の予想到達点Ｐｆも後進の予想到達点Ｐｒ´も、同じロール８２のロール中心点Ｆを基準点として算出することが好ましい。これにより、前進の予想到達点Ｐｆと後進の予想到達点Ｐｒ´とは共に、ロール８２の曲線軌道Ｓ５上に設定されることとなる。それ以外の予想到達点Ｐｆと予想到達点Ｐｒ´の算出方法は第１実施形態と同様であり、以降の修正ステアリング角度算出手段３の処理も第１実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００５４】
「実施例」
図８、図９は、本発明の予想到達点算出手段２および修正ステアリング角度算出手段３を実施して車両を走行させた試験結果のグラフである。図８の試験走行では、土工用シングルドラムローラを２ｋｍ／ｈの走行速度で、アスファルト路面の平坦部を前進モードで直線走行させた。図９の試験走行では、土工用シングルドラムローラを３ｋｍ／ｈの走行速度で、土面の凹凸のある不陸部を前進モードで曲線走行させた。
【００５５】
図８に示すように、車両走行軌跡は、最大にずれた突出点Ｑでも走行目標ラインＧ１から１０ｃｍ程度であり、全体が概ね１０ｃｍ以内のずれに収まっている。したがって、直線の走行目標ラインＧ１に対して、高精度な走行軌跡を得られることが確認できた。曲線走行においても、図９に示すように、走行目標ラインＧ２で最も曲率の小さい部分で、最大のずれ幅Ｕが２０ｃｍ程度に収まっている。図９の試験は、土面の凹凸のある不陸部での走行であり、車両の姿勢が大きく傾斜することも考慮すれば、曲線の走行目標ラインＧ２に対しても、高精度な走行軌跡を得られることが確認できた。
【００５６】
「第３実施形態」
図１０において、第３実施形態の自律走行制御装置１Ａは、自動運転制御ユニット４に紐づけ記憶手段２０を備えている。その他の第１実施形態の図１と同じ構成要素については、同じ符号を付してその説明は省略する。なお、第３実施形態は紐づけ記憶手段２０に特徴を有するものであり、走行目標ラインに設定した目標点に向けてステアリング角度を修正する機能を有していれば、必ずしも予想到達点算出手段２と修正ステアリング角度算出手段３とを備える必要はない。
【００５７】
図１１に示すように、紐づけ記憶手段２０は、（ｘ，ｙ）座標からなる目標点の座標データＤ１に、施工データＤ２を紐づけて記憶する。座標データＤ１は、例えばＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）等で取得した、または取得したデータから算出したものを利用できる。施工データＤ２とは、締固め施工に影響する地盤側のデータまたは車両側のデータであり、例えば、軌道データＤ２１、前後進データＤ２２、車速データＤ２３が挙げられる。
【００５８】
軌道データＤ２１は、目標点の走行軌道形状に関するデータである。例えば直線軌道であるか曲線軌道であるか、また曲線軌道の場合の曲率等がデータとして記憶される。
軌道データＤ２１は、
（１）目標点毎に、直線軌道であるか曲線軌道であるかを予め記憶しておく。
（２）走行時にリアルタイムで計測して記憶する。
のどちらでもよい。初回走行時に（１）で予め記憶した軌道データＤ２１に基づいて走行させ、そのときに（２）でリアルタイムに計測した軌道データＤ２１を上書きし、座標データＤ１に紐づけて記憶させれば、より正確な走行軌道を得られる。（２）の計測方法としては、例えば、図１２に示すように、目標点Ｉｎ−１−Ｉｎ間の軌道と目標点Ｉｎ−Ｉｎ＋１間の軌道との傾きθａから、軌道が直線か曲線かを正確に知ることができる。
また、曲率半径が極めて大きい曲線の場合には、直線として記憶させてもよい。すなわち、曲率半径が閾値以上である場合には、一律に直線として記憶させる。
【００５９】
図１１において、前後進データＤ２２は、目標点において車両を前進状態にするか後進状態にするかのデータである。通常、締固め車両は締固め範囲を往復走行させるので、前後進データＤ２２は、車両通過毎にデータが上書きされて記憶される。
車速データＤ２３は、目標点での車両の速度のデータである。車速データＤ２３は各目標点で固定値としてもよいし、車両通過毎に速度を変え、データが上書きされて記憶されるようにしてもよい。
【００６０】
車両が、転圧輪（ロール）を振動させて地面を締め固める起振手段２２と、地面の締固め度を検出する締固め度検出センサ２１を備えた振動締固め車両である場合、施工データＤ２としては、振動条件データＤ２４、締固め度データＤ２５も含むことができる。
起振手段２２は、ロールに内蔵された起振装置等であり、公知のものでよい。
締固め度検出センサ２１は、ロール付近に取り付けた加速度センサ等からなり、地盤からの応答加速度信号を取得することで地盤の締固め度を検出する。
振動条件データＤ２４は、目標点で振動をＯＮにするかＯＦＦにするか、または振動力を「強」にするか「弱」にするか等のデータである。
締固め度データＤ２５は、締固め度検出センサ２１で検出した締固め度Ｗのデータである。
【００６１】
振動条件データＤ２４および締固め度データＤ２５を利用した締固め管理手順の一例を説明する。図１３〜図１６は、複数列の締固めエリアを有する施工エリアの上面図である。左端の締固めエリアＡには、複数の目標点Ｉ１〜Ｉ５が設定されている。１回目走行における振動条件データＤ２４は例えば全て振動力を「強」としておき、車速は一定の中速とする。振動締固め車両９１が１回目の走行を終えたとき、各目標点Ｉ１〜Ｉ５の座標データＤ１には、１回目の走行時に所得した締固め度データＤ２５等の施工データＤ２が紐づけされて記憶される。
【００６２】
自動運転制御ユニット４（図１０）は、各目標点Ｉ１〜Ｉ５の締固め度データＤ２５が所定値に達しているか否かを判定する。その結果、目標点Ｉ２の締固め度データＤ２５が所定値に達しており、目標点Ｉ３，Ｉ４では締固め度が所定値よりも少し不足し、目標点Ｉ１，Ｉ５では締固め度が所定値よりも多く不足していると仮定する。自動運転制御ユニット４は、図１４に示すように、目標点Ｉ２ではこれ以上の締固めは必要無しと判断して、振動条件データＤ２４で振動をＯＦＦにし、目標点Ｉ３，Ｉ４では締固め度が少し不足しているので、振動力を「弱」に変更し、目標点Ｉ１，Ｉ５では締固め度が多く不足しているので、振動力を「強」のままとし、振動条件データＤ２４を上書きする。この上書きされた振動条件データＤ２４を基にして２回目の走行を行う。２回目の走行時において、締固め度検出センサ２１からの締固め度Ｗのデータにより、締固め度データＤ２５は上書きされる。
【００６３】
２回目の走行終了後も同様に、各目標点Ｉ１〜Ｉ５の締固め度データＤ２５の判定が行われる。目標点Ｉ１〜Ｉ４では締固め度データＤ２５が所定値に達し、目標点Ｉ５では締固め度が所定値よりも多く不足していると仮定すると、図１５に示すように、目標点Ｉ１〜Ｉ４では振動をＯＦＦにし、目標点Ｉ５では振動力を「強」のままとし、さらに車速を「低速」にして振動条件データＤ２４を上書きする。車速を低くすることで、振動ロールの滞留時間が長くなるので、その目標点で多くの振動力を与えることができる。この条件で３回目の走行を行う。
【００６４】
３回目の走行終了後の判定の結果、目標点Ｉ１〜Ｉ５の全てで締固め度データＤ２５が所定値に達していたら、左端の締固めエリアＡの締固め施工が完了したものとし、図１６に示すように、振動締固め車両９１は隣りのレーンに移動して同様の手順で締固め施工を行う。
【００６５】
図１７は、締固め管理の手順を示すフロー図である。ステップＳＴ１１で、自動運転制御ユニット４は、設定した目標点の座標データＤ１を含む走行データと、施工データＤ２とを読み込み、ステップＳＴ１２で自動運転を開始する。所定の締固めエリアに達したら、ステップＳＴ１３で振動による締固めを開始し、ステップＳＴ１４で、目標点の座標データＤ１に締固め度データＤ２５を紐づけて記憶する。ステップＳＴ１５で、締固め度データＤ２５が所定値に達したか否かの判定を行い、ＮＯの場合は、ステップＳＴ１６で振動条件データＤ２４または車速を最適値に変更し、ステップＳＴ１３に戻る。ステップＳＴ１５でＹＥＳの場合は、ステップＳＴ１７で次の締固めエリアに移動する。なお、所定回数の走行の後でも、目標点が設定値以上に締め固まらない場合は、そこで一旦走行を終了して、その締固め度を記録管理しておき、後で別途施工処理するようにしてもよい。
【００６６】
以上のように、目標点の座標データＤ１に施工データＤ２を紐づけて記憶する紐づけ記憶手段２０を備えることにより、次のような効果が奏される。
自律走行車両において、地盤の締固め度を人手によらず自動で管理できる。
また、一般に自律走行車両は、マップデータから目標点の座標データを自律運転ソフトウェアに読み込んで走行する。つまり、自律運転ソフトウェアのプログラム自体には目標点の座標データは含まれていないのが普通である。したがって、座標データＤ１に施工データＤ２を紐づけて記憶することで、汎用の自律運転ソフトウェアをほぼそのまま利用して、施工データを施工エリア上に反映できる。
【００６７】
施工データＤ２を走行目標ラインの軌道データＤ２１とすることで、自律走行車両をスムーズに走行させることができる。
また、起振手段２２と締固め度検出センサ２１を備えた振動締固め車両において、施工データＤ２を、起振手段２２の振動条件データＤ２４と、締固め度検出センサ２１で検出した締固め度Ｗからなる締固め度データＤ２５とすれば、車両の自律走行と地盤の締固め管理とを容易に連動させることができ、締固め度の品質の安定と効率化を図ることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１      自律走行制御装置
２      予想到達点算出手段
３      修正ステアリング角度算出手段
４      自動運転制御ユニット
２０    紐づけ記憶手段
２１    締固め度検出センサ
２２    起振手段
Ｃ      センターピン
Ｄ１    座標データ
Ｄ２    施工データ
Ｇ１    走行目標ライン（直線）
Ｇ２    走行目標ライン（曲線）
Ｉ      目標点
Ｍ      目標円
ＲＯｖ    目標半径
θｅｘ  修正ステアリング角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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