(57)【要約】      （修正有）【課題】障害物センサの検知範囲が狭くなることを抑制することができる作業車両を提供すること。【解決手段】車体フレーム２の左右に配置され操舵される前輪４Ａと、車体フレーム２の左右に配置された後輪４Ｂと、車体フレーム２の側方に設けられ障害物を検知する側方障害物センサ１１と、側方障害物センサ１１により障害物を検知した場合に報知信号を報知装置に出力する制御装置とを備えたダンプトラックにおいて、側方障害物センサ１１は、車体フレーム２の側方における前輪４Ａと後輪４Ｂとの間に設けられ、内輪側となる方向へ最大操舵された最大舵角に対応した前輪４Ａの外側面に沿う仮想平面と、車体フレーム２の外側面とが交差する位置に配置される。【選択図】図３
2020165834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームと、
前記車体フレームの左右に配置され操舵される前輪と、
前記車体フレームの左右に配置された後輪と、
前記車体フレームの側方に設けられ障害物を検知する障害物センサと、
前記障害物センサにより障害物を検知した場合に報知信号を報知装置に出力する制御装置と、
を備えた作業車両において、
前記障害物センサは、前記車体フレームの側方における前記前輪と前記後輪との間に設けられ、内輪側となる方向へ最大操舵された最大舵角に対応した前記前輪の外側面に沿う仮想平面と、前記車体フレームの外側面とが交差する位置に配置されることを特徴とする作業車両。
【請求項２】
請求項１記載の作業車両において、
前記制御装置は、
前記前輪が存在する領域を演算し、
前記障害物センサによる障害物の検知位置が前記前輪が存在する領域外にある場合には、前記報知信号を前記報知装置に出力し、
前記障害物センサによる障害物の検知位置が前記前輪が存在する領域内にある場合には、前記報知信号の出力を停止する
ことを特徴とする作業車両。
【請求項３】
請求項１記載の作業車両において、
前記障害物センサは、前記車体フレームの側面であって、舵角が零の直進時に対応した前記前輪の内側面に沿う仮想平面よりも車体フレーム側に配置されることを特徴とする作業車両。
【請求項４】
請求項１記載の作業車両において、
前記車体フレームの上部で傾斜可能に設けられ荷が積み込まれるベッセルを備え、
前記障害物センサは、前記車体フレームの側面であって、前記車体フレームの下端面と前記ベッセルの底面との間に設置されることを特徴とする作業車両。
【請求項５】
請求項２記載の作業車両において、
前記制御装置は、前記前輪の舵角と、前記前輪の操舵方向における回動中心座標と、前記前輪の形状とに基づいて、前記前輪の存在する領域を演算することを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山では鉱石や剥土を積込場から放土場まで運搬するための作業車両として、例えば、大型のダンプトラックが稼動している。このような鉱山等で稼動する作業車両は一般的な車両に比べて非常に大きいため、作業車両上に設けられた運転席から直接的に視認できない範囲（所謂、死角）が必然的に多くなり、作業車両周辺の障害物の有無の判断等が容易ではない。
【０００３】
このような、作業車両の周囲確認に係る技術としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。特許文献１には、車両周囲に設けた複数のレーダを用いて車両周囲の障害物を検出することができる障害物検出機構付きダンプトラックであって、車両前部のロアデッキからアッパデッキに向けて延伸するフロントフェンダーから側方に張り出した位置で後方に向けて取り付けられ、少なくとも照射ビームが前輪に交差する俯角をもつ後方照射側方レーダと、前記ロアデッキの側部で側方に向けて取り付けられる側方照射側方レーダと、を備え、前記後方照射側方レーダおよび前記側方照射側方レーダは、前記後方照射側方レーダの水平前方検出限界線と前記側方照射側方レーダの水平後方検出限界線とが重複し、かつ、前記後方照射側方レーダの水平後方検出限界線が車両中心面側に向けられ、車両の側方の障害物を検出する障害物検出機構付きダンプトラックが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９５０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術においては、側方レーダの照射範囲を車両の構造物が存在する領域を含むように設定し、この領域を障害物の検知範囲から除外することによって、車両の構造物以外の障害物を検出するようにしている。
【０００６】
しかしながら、例えば、前輪を操舵輪とする作業車両において、前輪の操舵による移動範囲を含むように検知対象範囲を設定した場合には、右左折等を行う場合の操舵時に前輪の位置（角度）が変化するため、予め設定した検知対象範囲を遮ってしまい、検知範囲が狭くなってしまう。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、障害物センサの検知範囲が狭くなることを抑制することができる作業車両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】
【０００８】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、車体フレームと、前記車体フレームの左右に配置され操舵される前輪と、前記車体フレームの左右に配置された後輪と、前記車体フレームの側方に設けられ障害物を検知する障害物センサと、前記障害物センサにより障害物を検知した場合に報知信号を報知装置に出力する制御装置と、を備えた作業車両において、前記障害物センサは、前記車体フレームの側方における前記前輪と前記後輪との間に設けられ、内輪側となる方向へ最大操舵された最大舵角に対応した前記前輪の外側面に沿う仮想平面と、前記車体フレームの外側面とが交差する位置に配置されるものとする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、障害物センサの検知範囲が狭くなることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】作業車両の一例であるダンプトラックの外観を模式的に示す側面図である。
【図２】作業車両の一例であるダンプトラックの外観を模式的に示す背面図である。
【図３】前輪や後輪と車体フレームとの位置関係を上方視点で示す図である。
【図４】側方障害物センサを含む障害物検知システムを概略的に示す機能ブロック図である。
【図５】障害物検知システムによる障害物検知処理を示すフローチャートである。
【図６】前輪が存在する領域の算出について説明する図である。
【図７】比較例として示すダンプトラックの前輪や後輪と車体フレームとの位置関係を上方視点で示す図である。
【図８】比較例として示すダンプトラックの前輪や後輪と車体フレームとの位置関係を上方視点で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図８を参照しつつ説明する。
【００１２】
なお、本実施の形態では、作業車両の一例として積載対象を積み込む荷台を有するダンプトラックを例示して説明するが、車輪を有する作業車両であればダンプトラック以外に本発明を適用することも可能である。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る作業車両の一例であるダンプトラックの外観を模式的に示す側面図であり、図２は背面図である。また、図３は、前輪や後輪と車体フレームとの位置関係を上方視点で示す図である。
【００１４】
図１〜図３において、ダンプトラック１は、前後方向に延在して支持構造体を形成する車体フレーム２と、車体フレーム２の上部に前後方向に延在するように配置され、その後端下部をピン結合部５を介して車体フレーム２に傾動可能（傾斜可能）に設けられたベッセル（荷台）３と、ベッセル３の起伏動作を行う起伏シリンダ６と、車体フレーム２の下方前側左右に設けられた前輪４Ａと、車体フレーム２の下方後側左右に設けられた後輪４Ｂと、車体フレーム２の上方前側に設けられた運転室８とから概略構成されている。
【００１５】
ベッセル３は、砕石物等の荷物を積載するために設けられた容器であり、前方上部には、運転室８の上部を覆うように庇部７が設けられている。庇部７は、運転室８を破砕物等の飛散物から保護したり、車両転倒時等に運転室８を保護したりする機能を有している。
【００１６】
前輪４Ａは、従動輪であるとともに操舵輪であり、運転室８に設けられた図示しないハンドル等のオペレータによる操作によって左右方向に回動することで、ダンプトラック１の進行方向を変更する。前輪４Ａには、前輪４Ａの舵角及び操舵方向を検出する前輪座標センサ１３が配置されている。後輪４Ｂは、駆動輪であり、車体フレーム２上に配置された図示しないエンジンの出力によって駆動され、ダンプトラック１を前進または後進させる。
【００１７】
車体フレーム２の側方の前輪４Ａと後輪４Ｂの間であって、内輪側となる方向へ最大操舵された最大舵角に対応した前輪４Ａの外側面に沿う仮想平面（点線３２を含んだ垂直平面に相当）と車体フレーム２とが交差する位置には、ダンプトラック１の側方を検知対象範囲として障害物の位置を検知する側方障害物センサ１１が配置されている。また、側方障害物センサ１１は、車体フレーム２の側面であって、前輪４Ａの最小舵角に対応した位置（すなわち、舵角が零の直進時に対応した位置）における内側面に沿う仮想平面よりも車体フレーム２側に配置されている。これにより、ダンプトラック１の走行時に前輪４Ａの影響で飛散する泥や礫などの影響を側方障害物センサ１１が受けにくくなる。
【００１８】
なお、本実施の形態においては、車体フレーム２の左側方に配置された側方障害物センサ１１について代表して説明するが、車体フレーム２の右側方に配置される側方障害物センサ（図示せず）についても同様であり、説明を省略する。
【００１９】
運転室８の内部には、ダンプトラック１を操作するオペレータが着座する運転席、障害物検知システムを構成する制御装置１８や報知装置１７（後の図４参照）、操作装置である操舵用のハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル（ともに図示せず）などが配置されている。
【００２０】
図４は、側方障害物センサを含む障害物検知システムを概略的に示す機能ブロック図である。
【００２１】
図４において、障害物検知システムは、側方障害物センサ１１、前輪座標センサ１３、制御装置１８、及び、報知装置１７により構成されている。
【００２２】
側方障害物センサ１１は、例えば、ＬｉＤＡＲ装置（Light Detection and Ranging：光検出と測距装置）である。なお、側方障害物センサ１１は、障害物の位置を検知することができればよく、例えば、ミリ波レーダや赤外線センサ、カメラ等を用いてもよい。
【００２３】
前輪座標センサ１３は、例えば、前輪４Ａのリンク機構に設けられた角度センサであり、前輪４Ａの基準位置（例えば、前輪４Ａが前後方向に沿う位置）からの舵角および操舵方向を検出する。なお、前輪座標センサ１３は、前輪４Ａの舵角および操舵方向を検出することができればよく、例えば、ステアリングセンサ（ハンドルの舵角センサ）などの検出値から前輪４Ａの舵角を算出するようにしてもよい。
【００２４】
報知装置１７は、運転室８の内部に設けられてオペレータに種々の情報を報知するものであり、音声を発するスピーカーやモニタなどである。
【００２５】
制御装置１８は、側方障害物センサ１１の検出結果と、前輪座標センサ１３の検出結果に基づいて、オペレータに障害物検知を報知するための報知信号を報知装置１７に出力するものであり、障害物座標算出部１２、前輪情報記憶部１４、前輪情報記憶部１４、及び、報知判定部１６を備えている。
【００２６】
以下、障害物検知システムによる障害物検知処理を制御装置１８の各機能ブロックの動作とともに詳細に説明する。
【００２７】
図５は、障害物検知システムによる障害物検知処理を示すフローチャートである。
【００２８】
図５において、制御装置１８の障害物座標算出部１２は、側方障害物センサ１１からの検出結果を取得し（ステップＳ１００）、障害物の座標を算出する（ステップＳ１１０）。続いて、障害物座標算出部１２は、側方障害物センサ１１の検知対象範囲に障害物があるかどうかを判定し（ステップＳ１２０）、判定結果がＮＯの場合には処理を終了する。また、ステップＳ１２０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、検知対象範囲に障害物が有る場合には、障害物座標算出部１２は、障害物の情報（障害物データ）を報知判定部１６と前輪座標算出部１５とに出力する。
【００２９】
障害物の検出結果（障害物データ）は、障害物を判別するためのＩＤと、障害物を検出した座標とで構成されており、障害物ごとに検出座標を判別することができる。
【００３０】
ステップＳ１２０での判定結果がＹＥＳの場合、前輪座標算出部１５は、前輪座標センサ１３からの検出結果（前輪角度データ）を取得して（ステップＳ１３０）、前輪情報記憶部１４に記憶された情報を用いて前輪の各部の座標を算出することで、前輪の存在する領域（前輪領域）を算出し、報知判定部１６に出力する（ステップＳ１４０）。
【００３１】
図６は、前輪が存在する領域の算出について説明する図である。図６においては、ダンプトラック１の前後方向に沿って前方を正とするｙ軸を、ｙ軸に垂直な方向に沿って右側を正とするｘ軸をそれぞれ予め設定した車体座標系を用いて説明する。
【００３２】
図６に示すように、前輪領域は、操舵輪である前輪４Ａの舵角θと、前輪の操舵における回動中心座標（ｘ，ｙ）と、前輪の形状の情報とに基づいて算出される、前輪４Ａの各部の座標により表される。前輪の形状の情報とは、例えば、前輪４Ａの回動中心座標（ｘ，ｙ）に対する各部の相対座標や前輪４Ａの直径Ｌ、幅Ｗなどの情報であり、舵角θなどの情報から前輪４Ａの各部の座標を算出することができる。前輪領域は、例えば、ダンプトラック１が配置された地面と平行な面（ｘ−ｙ平面）への前輪４Ａの投影における４角の座標（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３），（ｘ４，ｙ４）で表される。
【００３３】
つまり、前輪領域は、前輪４Ａの直径Ｌ、幅をＷ、回動中心座標（ｘ，ｙ）、及び、舵角θを用いて下記の（式１）で求めることができる。
【００３４】
【数１】
2020165834.tif 000003
【００３５】
なお、本実施の形態においては、前輪４Ａの前輪領域をｘ−ｙ平面における座標で二次元的に示す場合を例示して説明したが、これに限られず、例えば、ｘ−ｙ平面に垂直な方向に沿って上方を正とするｚ座標を設定し、三次元での前輪領域を求めるように構成してもよい。
【００３６】
ステップＳ１４０の前輪領域の算出処理が終了すると、続いて、報知判定部１６は、障害物座標算出部１２からの障害物データと、前輪座標算出部１５からの前輪領域とに基づいて、障害物データのうち全ての障害物の座標が前輪領域に含まれるかどうかを判定し（ステップＳ１５０）、判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、障害物データのうち全ての障害物の座標が前輪領域に含まれる場合には、障害物データが全て前輪に由来するものであり報知が不要と判断して処理を終了する。また、ステップＳ１５０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、障害物データのうち少なくとも１つの障害物の座標が前輪領域に含まれない場合には、報知判定部１６は、障害物データから座標が前輪領域に含まれない障害物を抽出した抽出後障害物データを生成する（ステップＳ１６０）。
【００３７】
続いて、報知判定部１６は、ステップＳ１６０で生成した抽出後障害物データに基づいて、オペレータへの報知が必要かどうかを判定し（ステップＳ１７０）、判定結果がＹＥＳの場合には、報知装置１７に報知信号を出力して、オペレータに障害物の検知を報知して注意を促す（ステップＳ１８０）。また、ステップＳ１７０での判定結果がＮＯの場合には、報知信号の報知装置１７への出力を停止して（ステップＳ１７１）、処理を終了する。
【００３８】
報知判定部１６では、ステップＳ１６０での判定において、例えば、ダンプトラック１の予測進行経路を算出し、予測進行経路を通る場合のダンプトラック１（車体フレーム２や前輪４Ａ、後輪４Ｂなど）から予め定めた判定距離よりも近い位置に障害物を検知した場合には、報知が必要であると判定し、判定距離よりも遠い位置にのみ障害物を検知した場合には、報知が必要ないと判定する。なお、検知された障害物のうち、座標が前輪領域にあるものについては、前輪４Ａ自体を障害物として検知しているため、ステップＳ１６０での判定対象としない。
【００３９】
以上のように構成した本実施の形態の作用効果を比較例を用いて詳細に説明する。
【００４０】
車両周囲に設けた複数のレーダを用いて車両周囲の障害物を検出するような従来技術において、例えば、前輪の操舵による移動範囲を含むように検知対象範囲を設定した場合には、右左折等を行う場合の操舵時に前輪の位置（角度）が変化するため、予め設定した検知対象範囲を遮ってしまい、前輪を障害物として検知してしまうことが考えられる。また、障害物の検知対象範囲から前輪の移動範囲を予め除外することも考えられるが、この場合には、障害物を検知しない領域を前輪の周囲に予め設定することになるため、障害物検知の必要性が高い前輪周辺において実際に障害物検知を行う検知範囲３５（検知対象範囲のうち障害物を検知可能な範囲：図３等参照）が狭くなってしまう。
【００４１】
図７及び図８は、それぞれ、比較例として示すダンプトラックの前輪や後輪と車体フレームとの位置関係を上方視点で示す図である。
【００４２】
図７に例示するように、図３の場合よりも前方側に側方障害物センサ１１を設ける場合、前輪４Ａに遮られることで前輪４Ａの側面近傍の検知範囲３５が図３の場合より狭くなって側方障害物センサ１１の検知対象範囲の死角となってしまう。また、図８に示すように、図３の場合よりも公報側に側方障害物センサ１１を設ける場合、検知範囲３５は前輪４Ａの側面近傍にも及ぶが、一方で、側方障害物センサ１１と後輪４Ｂとの距離が短くなることで後輪４Ｂの側面近傍の検知範囲３５が図３場合より狭くなって側方障害物センサ１１の検知対象範囲の死角が増えてしまう。
【００４３】
これに対して、本実施の形態においては、車体フレーム２の左右に配置された操舵輪である前輪４Ａと、車体フレーム２の左右に配置された後輪４Ｂと、車体フレーム２の側方に設けられ障害物を検知する側方障害物センサ１１と、側方障害物センサ１１により障害物を検知した場合に報知信号を報知装置１７に出力する制御装置１８と、を備えたダンプトラック１において、側方障害物センサ１１は、車体フレーム２の側方における前輪４Ａと後輪４Ｂとの間に設けられ、内輪側となる方向へ最大操舵された最大舵角に対応した前輪４Ａの外側面に沿う仮想平面と、車体フレーム２の外側面とが交差する位置に配置されるように構成したので、側方障害物センサ１１の検知範囲が狭くなることを抑制することができる。
【００４４】
次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。
【００４５】
（１）上記の実施の形態では、車体フレーム２と、前記車体フレームの左右に配置され操舵される前輪４Ａと、前記車体フレームの左右に配置された後輪４Ｂと、前記車体フレームの側方に設けられ障害物を検知する障害物センサ（例えば、側方障害物センサ１１）と、前記障害物センサにより障害物を検知した場合に報知信号を報知装置に出力する制御装置１８と、を備えた作業車両（例えば、ダンプトラック１）において、前記障害物センサは、前記車体フレームの側方における前記前輪と前記後輪との間に設けられ、内輪側となる方向へ最大操舵された最大舵角に対応した前記前輪の外側面に沿う仮想平面と、前記車体フレームの外側面とが交差する位置に配置されるものとした。
【００４６】
これにより、障害物センサの検知範囲が狭くなることを抑制することができる。
【００４７】
（２）また、上記の実施の形態では、（１）の作業車両（例えば、ダンプトラック１）において、前記制御装置１８は、前記前輪４Ａが存在する領域を演算し、前記障害物センサ（例えば、側方障害物センサ１１）による障害物の検知位置が前記前輪が存在する領域外にある場合には、前記報知信号を前記報知装置１７に出力し、前記障害物センサによる障害物の検知位置が前記前輪が存在する領域内にある場合には、前記報知信号の出力を停止するものとした。
【００４８】
（３）また、上記の実施の形態では、（１）の作業車両（例えば、ダンプトラック１）において、前記障害物センサ（例えば、側方障害物センサ１１）は、前記車体フレーム２の側面であって、舵角が零の直進時に対応した前記前輪４Ａの内側面に沿う仮想平面よりも車体フレーム側に配置されるものとした。
【００４９】
（４）また、上記の実施の形態では、（１）の作業車両（例えば、ダンプトラック１）において、前記車体フレーム２の上部で傾斜可能に設けられ荷が積み込まれるベッセル３を備え、前記障害物センサ（例えば、側方障害物センサ１１）は、前記車体フレームの側面であって、前記車体フレームの下端面と前記ベッセルの底面との間に設置されるものとした。
【００５０】
（５）また、上記の実施の形態では、（２）の作業車両（例えば、ダンプトラック１）において、前記制御装置１８は、前記前輪４Ａの舵角と、前記前輪の操舵方向における回動中心座標と、前記前輪の形状とに基づいて、前記前輪の存在する領域を演算するものとした。
【００５１】
＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
【００５２】
例えば、本実施の形態においては、前輪座標算出部１５において、前輪領域に障害物の座標があるかどうかを判定したが、これに限られず、例えば、前輪領域の情報を障害物座標算出部１２に出力し、障害物座標算出部１２で前輪領域に障害物の座標があるかどうかを判定するように構成してもよい。
【００５３】
また、報知装置１７による報知方法は、ディスプレイの表示やスピーカの発報のどちらか一方でも良いし、またオペレータに注意を促す手段であればディスプレイの表示やスピーカの発報以外の手段でも構わない。
【００５４】
また、障害物データの座標を点ではなく領域として取得、処理しても構わない。その際、基本的には障害物データの領域が全て前輪領域に含まれている場合に、障害物データが前輪であると判断し報知を行わないが、障害物データの領域の一部のみが前輪領域に含まれている時においても報知を行わなくても構わない。
【００５５】
また、前輪４Ａの外測側が平面で無い場合は平面に近似して用いても良い。ただし、その際は側方障害物センサ１１が前輪４Ａの外側面の少なくとも一部を検出できる様な位置に設置する事が望ましい。
【符号の説明】
【００５６】
１…ダンプトラック、２…車体フレーム、３…ベッセル（荷台）、４Ａ…前輪（従動輪、操舵輪）、４Ｂ…駆動輪、５…ピン結合部、６…起伏シリンダ、７…庇部、８…運転室、１１…側方障害物センサ、１２…障害物座標算出部、１３…前輪座標センサ、１４…前輪情報記憶部、１５…前輪座標算出部、１６…報知判定部、１７…報知装置、１８…制御装置、３５…検知範囲
【図１】
2020165834.tif 000004
【図２】
2020165834.tif 000005
【図３】
2020165834.tif 000006
【図４】
2020165834.tif 000007
【図５】
2020165834.tif 000008
【図６】
2020165834.tif 000009
【図７】
2020165834.tif 000010
【図８】
2020165834.tif 000011