(57)【要約】【課題】無人車両が稼働する作業現場の安全性を確保しつつ生産性の低下を抑制すること。【解決手段】無人車両の制御システムは、複数の走行点のそれぞれにおける無人車両の目標走行速度及び目標方位を含む無人車両の走行条件を規定する走行条件データを取得する走行条件データ取得部と、複数の走行点における目標方位の差に基づいて、走行条件データで規定される走行条件を変更する変更指令を出力する走行条件変更部と、変更指令に基づいて、無人車両の走行を制御する制御指令を出力する走行制御部と、を備える。【選択図】図１
2020021280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走行点のそれぞれにおける無人車両の目標走行速度及び目標方位を含む前記無人車両の走行条件を規定する走行条件データを取得する走行条件データ取得部と、
複数の前記走行点における前記目標方位の差に基づいて、前記走行条件データで規定される走行条件を変更する変更指令を出力する走行条件変更部と、
前記変更指令に基づいて、前記無人車両の走行を制御する制御指令を出力する走行制御部と、
を備える無人車両の制御システム。
【請求項２】
前記走行条件変更部は、前記目標方位の差が閾値以上であるときに、前記変更指令を出力し、
前記走行制御部は、前記目標方位の差が閾値未満であるときに、前記走行条件データに基づいて前記無人車両が走行するように前記制御指令を出力する、
請求項１に記載の無人車両の制御システム。
【請求項３】
前記目標走行速度に基づいて、前記閾値を変更する閾値変更部を備え、
前記走行条件変更部は、前記閾値変更部により決定された前記閾値に基づいて、前記変更指令を出力する、
請求項２に記載の無人車両の制御システム。
【請求項４】
前記閾値変更部は、前記目標走行速度が高いほど前記閾値を小さくする、
請求項３に記載の無人車両の制御システム。
【請求項５】
前記変更指令は、前記無人車両の走行速度を前記目標走行速度よりも低くすることを含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無人車両の制御システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の無人車両の制御システムを備える無人車両。
【請求項７】
複数の走行点のそれぞれにおける無人車両の目標走行速度及び目標方位を含む前記無人車両の走行条件を規定する走行条件データを取得することと、
複数の前記走行点における前記目標方位の差に基づいて、前記走行条件データで規定される走行条件を変更する変更指令を出力することと、
前記変更指令に基づいて、前記無人車両の走行を制御する制御指令を出力することと、
を含む無人車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人車両の制御システム、無人車両、及び無人車両の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山のような広域の作業現場において、無人で走行する無人車両が使用される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０７３０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無人車両は、管制施設から送信される走行条件データに基づいて作業現場を走行する。無人車両は、走行条件データにおいて規定される目標走行コースに従って走行する。作業現場の生産性の低下を抑制するために、無人車両は高速で走行することが好ましい。一方、走行条件によっては、無人車両が目標走行コースから逸脱してしまう可能性がある。無人車両が目標走行コースから逸脱し、無人車両の稼働が停止すると、作業現場の生産性が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、無人車両が稼働する作業現場の安全性を確保しつつ生産性の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様に従えば、複数の走行点のそれぞれにおける無人車両の目標走行速度及び目標方位を含む前記無人車両の走行条件を規定する走行条件データを取得する走行条件データ取得部と、複数の前記走行点における前記目標方位の差に基づいて、前記走行条件データで規定される走行条件を変更する変更指令を出力する走行条件変更部と、前記変更指令に基づいて、前記無人車両の走行を制御する制御指令を出力する走行制御部と、を備える無人車両の制御システムが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、無人車両が稼働する作業現場の安全性を確保しつつ生産性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る管理システム及び無人車両の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る無人車両及び走行路を模式的に示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る無人車両の制御システムを示す機能ブロック図である。
【図４】図４は、実施形態に係る無人車両の走行条件を説明するための模式図である。
【図５】図５は、実施形態に係る無人車両の走行条件を説明するための模式図である。
【図６】図６は、実施形態に係る閾値を説明するための模式図である。
【図７】図７は、実施形態に係る無人車両の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態に係るコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１０】
［管理システム］
図１は、本実施形態に係る管理システム１及び無人車両２の一例を模式的に示す図である。無人車両２とは、運転者による運転操作によらずに、制御指令に基づいて無人で走行する作業車両をいう。
【００１１】
無人車両２は、作業現場において稼働する。本実施形態において、作業現場は、鉱山又は採石場である。無人車両２は、作業現場を走行して積荷を運搬するダンプトラックである。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。採石場とは、石材を採掘する場所又は事業所をいう。無人車両２に運搬される積荷として、鉱山又は採石場において掘削された鉱石又は土砂が例示される。
【００１２】
管理システム１は、管理装置３と、通信システム４とを備える。管理装置３は、コンピュータシステムを含み、作業現場の管制施設５に設置される。管制施設５に管理者が存在する。通信システム４は、管理装置３と無人車両２との間で通信を実施する。管理装置３に無線通信機６が接続される。通信システム４は、無線通信機６を含む。管理装置３と無人車両２とは、通信システム４を介して無線通信する。無人車両２は、管理装置３から送信された走行条件データに基づいて、作業現場の走行路ＨＬを走行する。
【００１３】
［無人車両］
無人車両２は、車両本体２１と、車両本体２１に支持されるダンプボディ２２と、車両本体２１を支持する走行装置２３と、速度センサ２４と、方位センサ２５と、位置センサ２６と、無線通信機２８と、制御装置１０とを備える。
【００１４】
車両本体２１は、車体フレームを含み、ダンプボディ２２を支持する。ダンプボディ２２は、積荷が積み込まれる部材である。
【００１５】
走行装置２３は、車輪２７を含み、走行路ＨＬを走行する。車輪２７は、前輪２７Ｆと後輪２７Ｒとを含む。車輪２７にタイヤが装着される。走行装置２３は、駆動装置２３Ａと、ブレーキ装置２３Ｂと、操舵装置２３Ｃとを有する。
【００１６】
駆動装置２３Ａは、無人車両２を加速させるための駆動力を発生する。駆動装置２３Ａは、ディーゼルエンジンのような内燃機関を含む。なお、駆動装置２３Ａは、電動機を含んでもよい。駆動装置２３Ａで発生した駆動力が後輪２７Ｒに伝達され、後輪２７Ｒが回転する。後輪２７Ｒが回転することにより、無人車両２は自走する。ブレーキ装置２３Ｂは、無人車両２を減速又は停止させるための制動力を発生する。操舵装置２３Ｃは、無人車両２の走行方向を調整可能である。無人車両２の走行方向は、車両本体２１の前部の方位を含む。操舵装置２３Ｃは、前輪２７Ｆを操舵することによって、無人車両２の走行方向を調整する。
【００１７】
速度センサ２４は、無人車両２の走行速度を検出する。速度センサ２４の検出データは、走行装置２３の走行速度を示す走行速度データを含む。
【００１８】
方位センサ２５は、無人車両２の方位を検出する。方位センサ２５の検出データは、無人車両２の方位を示す方位データを含む。無人車両２の方位は、無人車両２の走行方向である。方位センサ２５は、例えばジャイロセンサを含む。
【００１９】
位置センサ２６は、走行路ＨＬを走行する無人車両２の位置を検出する。位置センサ２６の検出データは、無人車両２の絶対位置を示す絶対位置データを含む。無人車両２の絶対位置は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global  Navigation  Satellite  System）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global  Positioning  System）を含む。位置センサ２６は、ＧＰＳ受信機を含む。全地球航法衛星システムは、経度、緯度、及び高度の座標データで規定される無人車両２の絶対位置を検出する。全地球航法衛星システムにより、グローバル座標系において規定される無人車両２の絶対位置が検出される。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。
【００２０】
無線通信機２８は、管理装置３に接続された無線通信機６と無線通信する。通信システム４は、無線通信機２８を含む。
【００２１】
制御装置１０は、コンピュータシステムを含み、車両本体２１に配置される。制御装置１０は、無人車両２の走行装置２３の走行を制御する制御指令を出力する。制御装置１０から出力される制御指令は、駆動装置２３Ａを作動するためのアクセル指令、ブレーキ装置２３Ｂを作動するためのブレーキ指令、及び操舵装置２３Ｃを作動するためのステアリング指令を含む。駆動装置２３Ａは、制御装置１０から出力されたアクセル指令に基づいて、無人車両２を加速させるための駆動力を発生する。ブレーキ装置２３Ｂは、制御装置１０から出力されたブレーキ指令に基づいて、無人車両２を減速又は停止させるための制動力を発生する。操舵装置２３Ｃは、制御装置１０から出力されたステアリング指令に基づいて、無人車両２を直進又は旋回させるために前輪２７Ｆの向きを変えるための旋回力を発生する。
【００２２】
［走行路］
図２は、本実施形態に係る無人車両２及び走行路ＨＬを模式的に示す図である。走行路ＨＬは、鉱山の複数の作業場ＰＡに通じる。作業場ＰＡは、積込場ＰＡ１及び排土場ＰＡ２の少なくとも一方を含む。走行路ＨＬに交差点ＩＳが設けられる。
【００２３】
積込場ＰＡ１とは、無人車両２に積荷を積載する積込作業が実施されるエリアをいう。積込場ＰＡ１において、油圧ショベルのような積込機７が稼働する。排土場ＰＡ２とは、無人車両２から積荷が排出される排出作業が実施されるエリアをいう。排土場ＰＡ２には、例えば破砕機８が設けられる。
【００２４】
管理装置３は、走行路ＨＬにおける無人車両２の走行条件を設定する。無人車両２は、管理装置３から送信された走行条件を規定する走行条件データに基づいて、走行路ＨＬを走行する。
【００２５】
無人車両２の走行条件を規定する走行条件データは、無人車両２の目標位置ｘ，ｙ、目標走行速度Ｖｒ、目標方位θ、及び目標走行コースＣＳを含む。
【００２６】
図２に示すように、走行条件データは、走行路ＨＬに間隔をあけて設定された複数の走行点ＰＩを含む。走行点ＰＩの間隔は、例えば１［ｍ］に設定される。なお、走行点ＰＩの間隔は、１［ｍ］以上５［ｍ］以下の範囲で設定されてもよい。走行点ＰＩは、無人車両２の目標位置ｘ，ｙを規定する。
【００２７】
目標走行速度Ｖｒ及び目標方位θは、複数の走行点ＰＩのそれぞれに設定される。目標走行コースＣＳは、複数の走行点ＰＩを結ぶ線によって規定される。
【００２８】
すなわち、無人車両２の走行条件を規定する走行条件データは、無人車両２の目標位置ｘ，ｙを示す複数の走行点ＰＩと、複数の走行点ＰＩのそれぞれにおける無人車両２の目標走行速度Ｖｒ及び目標方位θとを含む。
【００２９】
無人車両２の目標位置ｘ，ｙとは、グローバル座標系において規定される無人車両２の目標位置をいう。すなわち、目標位置ｘ，ｙは、経度、緯度、及び高度で規定される座標データにおける目標位置をいう。目標位置ｘは、経度（ｘ座標）における目標位置をいう。目標位置ｙは、緯度（ｙ座標）における目標位置をいう。なお、無人車両２の目標位置ｘ，ｙは、無人車両２のローカル座標系において規定されてもよい。
【００３０】
無人車両２の目標走行速度Ｖｒとは、走行点ＰＩを走行（通過）するときの無人車両２の目標走行速度をいう。第１の走行点ＰＩにおける目標走行速度Ｖｒが第１の目標走行速度Ｖｒ１に設定されている場合、第１の走行点ＰＩを走行するときの無人車両２の実際の走行速度Ｖｓが第１の目標走行速度Ｖｒ１になるように、無人車両２の駆動装置２３Ａ又はブレーキ装置２３Ｂが制御される。第２の走行点ＰＩにおける目標走行速度Ｖｒが第２の目標走行速度Ｖｒ２に設定されている場合、第２の走行点ＰＩを走行するときの無人車両２の実際の走行速度Ｖｓが第２の目標走行速度Ｖｒ２になるように、無人車両２の駆動装置２３Ａ又はブレーキ装置２３Ｂが制御される。
【００３１】
無人車両２の目標方位θとは、走行点ＰＩを走行（通過）するときの無人車両２の目標方位をいう。また、目標方位θとは、基準方位（例えば北）に対する無人車両２の方位角をいう。換言すれば、目標方位θは、車両本体２１の前部の目標方位であり、無人車両２の目標走行方向を示す。第１の走行点ＰＩにおける目標方位θが第１の目標方位θ１に設定されている場合、第１の走行点ＰＩを走行するときの無人車両２の実際の方位θｓが第１の目標方位θ１になるように、無人車両２の操舵装置２３Ｃが制御される。第２の走行点ＰＩにおける目標方位θが第２の目標方位θ２に設定されている場合、第２の走行点ＰＩを走行するときの無人車両２の実際の方位θｓが第２の目標方位θ２になるように、無人車両２の操舵装置２３Ｃが制御される。
【００３２】
［制御システム］
図３は、本実施形態に係る無人車両２の制御システムを示す機能ブロック図である。制御システムは、制御装置１０と管理装置３とを含む。制御装置１０は、通信システム４を介して管理装置３と通信可能である。
【００３３】
管理装置３は、走行条件データ生成部３１と、インターフェース部３２とを有する。走行条件データ生成部３１は、無人車両２の走行条件を規定する走行条件データを生成する。インターフェース部３２は、入力装置３３、出力装置３４、及び無線通信機６のそれぞれに接続される。入力装置３３、出力装置３４、及び無線通信機６のそれぞれは、管制施設５に設置される。走行条件データ生成部３１は、インターフェース部３２を介して、入力装置３３、出力装置３４、及び無線通信機６のそれぞれと通信する。
【００３４】
入力装置３３は、管制施設５の管理者に操作されることにより、入力データを生成する。入力装置３３で生成された入力データは、管理装置３に出力される。管理装置３は、入力装置３３から入力データを取得する。入力装置３３として、コンピュータ用キーボード、マウス、タッチパネル、操作スイッチ、及び操作ボタンのような、管理者の手によって操作される接触式入力装置が例示される。なお、入力装置３３は、管理者の音声によって操作される音声入力装置でもよい。
【００３５】
出力装置３４は、管制施設５の管理者に出力データを提供する。出力装置３４は、表示データを出力する表示装置でもよいし、印刷データを出力する印刷装置でもよいし、音声データを出力する音声出力装置でもよい。表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid  Crystal  Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic  Electroluminescence  Display）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。
【００３６】
走行条件は、例えば管制施設５に存在する管理者により決定される。管理者は、管理装置３に接続されている入力装置３３を操作する。走行条件データ生成部３１は、入力装置３３が操作されることにより生成された入力データに基づいて、走行条件データを生成する。インターフェース部３２は、通信システム４を介して、走行条件データを無人車両２に送信する。無人車両２の制御装置１０は、通信システム４を介して、管理装置３から送信された走行条件データを取得する。
【００３７】
制御装置１０は、インターフェース部１１と、走行条件データ取得部１２と、走行条件変更部１３と、走行制御部１４と、閾値記憶部１５と、閾値変更部１６と、報知部１７とを有する。
【００３８】
インターフェース部１１は、速度センサ２４、方位センサ２５、位置センサ２６、走行装置２３、及び無線通信機２８のそれぞれに接続される。インターフェース部１１は、速度センサ２４、方位センサ２５、位置センサ２６、走行装置２３、及び無線通信機２８のそれぞれと通信する。
【００３９】
走行条件データ取得部１２は、インターフェース部１１を介して、管理装置３から送信された走行条件データを取得する。
【００４０】
走行条件変更部１３は、走行条件データにおいて規定される隣り合う走行点ＰＩにおける目標方位θの差Δθに基づいて、走行条件データで規定される走行条件を変更する変更指令を出力する。無人車両２の走行条件を規定する走行条件データは、複数の走行点ＰＩのそれぞれにおける無人車両２の目標方位θを含む。走行条件変更部１３は、走行条件データ取得部１２により取得された走行条件データに基づいて、隣り合う走行点ＰＩにおける目標方位θの差Δθを算出する。走行条件変更部１３は、算出した目標方位θの差Δθに基づいて、走行条件データで規定される走行条件を変更する変更指令を出力する。
【００４１】
図４は、本実施形態に係る無人車両２の走行条件を説明するための模式図であり、走行路ＨＬの交差点ＩＳに設定された複数の走行点ＰＩを模式的に示す図である。図４は、交差点ＩＳにおいて無人車両２が右折するように目標走行コースＣＳが設定されている例を示す。
【００４２】
図４に示す例において、交差点ＩＳに複数の走行点ＰＩ（ＰＩ（１），ＰＩ（２），ＰＩ（３），…，ＰＩ（ｉ））が規定される。複数の走行点ＰＩのそれぞれに、目標位置ｘ，ｙ、目標走行速度Ｖｒ、及び目標方位θが設定される。
【００４３】
走行点ＰＩ（１）には、目標位置ｘ（１），ｙ（１）、目標走行速度Ｖｒ（１）、及び目標方位θ（１）が設定される。走行点ＰＩ（２）には、目標位置ｘ（２），ｙ（２）、目標走行速度Ｖｒ（２）、及び目標方位θ（２）が設定される。同様に、走行点ＰＩ（３）には、目標位置ｘ（３），ｙ（３）、目標走行速度Ｖｒ（３）、及び目標方位θ（３）が設定される。走行点ＰＩ（ｉ）には、目標位置ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）、目標走行速度Ｖｒ（ｉ）、及び目標方位θ（ｉ）が設定される。
【００４４】
図５は、本実施形態に係る無人車両２の走行条件を説明するための模式図であり、一部の走行点ＰＩを抽出した図である。走行点ＰＩ（ｉ）と走行点ＰＩ（ｉ−１）とは隣り合う。図５に示す例において、走行条件変更部１３は、走行点ＰＩ（ｉ）の目標方位θ（ｉ）と走行点ＰＩ（ｉ−１）の目標方位θ（ｉ−１）との差Δθ（ｉ）を算出する。差Δθ（ｉ）は、演算［θ（ｉ）−θ（ｉ−１）］によって算出される。
【００４５】
図４に示す例において、走行点ＰＩ（２）と走行点ＰＩ（１）とは隣り合う。走行点ＰＩ（２）の目標方位θ（２）と走行点ＰＩ（１）の目標方位θ（１）との差Δθ（２）は、演算［θ（２）−θ（１）］によって算出される。走行点ＰＩ（３）と走行点ＰＩ（２）とは隣り合う。走行点ＰＩ（３）の目標方位θ（３）と走行点ＰＩ（２）の目標方位θ（２）の差Δθ（３）は、演算［θ（３）−θ（２）］によって算出される。図４に示す例において、差Δθ（２）は、差Δθ（３）よりも大きい。
【００４６】
なお、走行条件データ生成部３１は、走行点ＰＩに目標方位θを設定しなくてもよい。目標方位θが設定されていない走行点ＰＩを規定する走行条件データが管理装置３から制御装置１０に送信された場合、走行条件変更部１３は、走行点ＰＩの目標位置ｘ，ｙに基づいて、目標方位θを算出することができる。例えば、隣り合う走行点ＰＩ（ｉ）と走行点ＰＩ（ｉ−１）とのｘ座標の距離がｄｘ（ｉ）であり、隣り合う走行点ＰＩ（ｉ）と走行点ＰＩ（ｉ−１）とのｙ座標の距離がｄｙ（ｉ）である場合、ｄｘ（ｉ）及びｄｙ（ｉ）は、以下の（１）式及び（２）式で表わされる。
【００４７】
【数１】
2020021280.tif 000003
【数２】
2020021280.tif 000004
【００４８】
目標方位θ（ｉ）は、ｄｘ（ｉ）とｄｙ（ｉ）との差の逆正接で表わされる。すなわち、目標方位θ（ｉ）は、以下の（３）式で表わされる。
【００４９】
【数３】
2020021280.tif 000005
【００５０】
走行条件変更部１３は、隣り合う走行点ＰＩにおける目標方位θの差Δθを算出した後、差Δθが閾値Ｓθ以上であると判定したときに、変更指令を出力する。閾値Ｓθは、目標方位θの差Δθに係る閾値であって、予め決められた値であり、閾値記憶部１５に記憶されている。走行条件変更部１３は、差Δθと閾値Ｓθとを比較して、差Δθが閾値Ｓθ以上であると判定したときに、走行条件データで規定される走行条件を変更する変更指令を出力する。
【００５１】
変更指令は、無人車両２の実際の走行速度Ｖｓを目標走行速度Ｖｒよりも低くすることを含む。例えば、図４に示す例において、走行点ＰＩ（２）の目標方位θ（２）と走行点ＰＩ（１）の目標方位θ（１）との差Δθ（２）が閾値Ｓθ以上であるとき、走行条件変更部１３は、無人車両２が走行点ＰＩ（２）を走行するときの実際の走行速度Ｖｓが、走行点ＰＩ（２）に設定されている目標走行速度Ｖｒ（２）よりも低くなるように、変更指令を出力する。
【００５２】
走行制御部１４は、走行条件変更部１３から出力された変更指令に基づいて、無人車両２の走行を制御する制御指令を走行装置２３に出力する。例えば無人車両２が走行点ＰＩ（２）を走行するときの実際の走行速度Ｖｓが走行点ＰＩ（２）に設定されている目標走行速度Ｖｒ（２）よりも低くなるように変更指令が出力された場合、走行制御部１４は、無人車両２が走行点ＰＩ（２）を走行するときに、目標走行速度Ｖｒ（２）ではなく目標走行速度Ｖｒ（２）よりも低い走行速度Ｖｓで走行するように、走行装置２３に制御指令を出力する。
【００５３】
なお、変更指令は、無人車両２の実際の走行速度Ｖｓをゼロにすることを含んでもよい。図４に示す例において、走行点ＰＩ（２）の目標方位θ（２）と走行点ＰＩ（１）の目標方位θ（１）との差Δθ（２）が閾値Ｓθ以上であるとき、走行条件変更部１３は、無人車両２が走行点ＰＩ（２）において停車するように、変更指令を出力してもよい。走行制御部１４は、走行条件変更部１３から出力された変更指令に基づいて、無人車両２が走行点ＰＩ（２）を走行するときに、無人車両２が停車するように、走行装置２３に制御指令を出力してもよい。
【００５４】
また、走行制御部１４は、無人車両２が目標走行コースＣＳに従って走行するように、走行装置２３を制御する。本実施形態において、走行制御部１４は、推測航法に基づいて、無人車両２の走行を制御する。推測航法とは、経度及び緯度が既知の起点からの無人車両２の移動距離及び方位（方位変化量）に基づいて、無人車両２の現在の位置を推測して走行する航法をいう。無人車両２の移動距離は、速度センサ２４により検出される。無人車両２の方位は、方位センサ２５により検出される。走行制御部１４は、速度センサ２４の検出データ及び方位センサ２５の検出データを取得して、既知の起点からの無人車両２の移動距離及び方位変化量を算出して、無人車両２の現在の位置を推測しながら、走行装置２３を制御する。以下の説明において、速度センサ２４の検出データ及び方位センサ２５の検出データに基づいて推測される無人車両２の現在の位置を適宜、推測位置、と称する。
【００５５】
推測航法において、走行制御部１４は、速度センサ２４の検出データ及び方位センサ２５の検出データに基づいて無人車両２の推測位置を算出して、無人車両２が目標走行コースＣＳに従って走行するように、走行装置２３を制御する。推測航法において、無人車両２の走行距離が長くなると、速度センサ２４及び方位センサ２５の一方又は両方の検出誤差の蓄積により、無人車両２の推測位置と実際の位置との間に誤差が生じる可能性がある。その結果、無人車両２は、目標走行コースＣＳから逸脱する可能性がある。
【００５６】
本実施形態において、走行制御部１４は、位置センサ２６の検出データに基づいて、推測航法により走行する無人車両２の推測位置を補正する。すなわち、走行制御部１４は、推測航法により走行する無人車両２の推測位置を、位置センサ２６により検出された無人車両２の検出位置（絶対位置）を用いて補正しながら、無人車両２を走行させる。
【００５７】
走行条件変更部１３は、目標方位θの差Δθが閾値Ｓθ未満であると判定したときに、変更指令を出力しない。走行制御部１４は、目標方位θの差Δθが閾値θＳ未満であるときに、走行条件データで規定される走行条件に基づいて無人車両２が走行するように制御指令を走行装置２３に出力する。例えば、図４に示す例において、走行点ＰＩ（３）の目標方位θ（３）と走行点ＰＩ（２）の目標方位θ（２）との差Δθ（２）が閾値Ｓθ未満であるとき、走行条件変更部１３は、変更指令を出力しない。走行制御部１４は、無人車両２が走行点ＰＩ（３）を走行するときに、走行点ＰＩ（３）に設定されている目標走行速度Ｖｒ（３）で走行するように、制御指令を出力する。
【００５８】
閾値変更部１６は、走行点ＰＩに設定される目標走行速度Ｖｒに基づいて、閾値Ｓθを変更する。閾値変更部１６は、走行点ＰＩに設定されている目標走行速度Ｖｒが高いほど閾値Ｓθを小さくする。走行条件変更部１３は、閾値変更部１６により決定された閾値Ｓθに基づいて、変更指令を出力する。
【００５９】
本実施形態において、閾値変更部１６は、（４）式に示す演算式に基づいて、閾値Ｓθを変更する。（４）式において、Ｖｒは、走行点ＰＩに設定されている目標走行速度である。Ｒｏは、無人車両２の最小旋回半径である。αは、定数である。
【００６０】
【数４】
2020021280.tif 000006
【００６１】
なお、閾値記憶部１５に、目標走行速度Ｖｒと閾値Ｓθとの関係を示すテーブルデータが記憶されてもよい。閾値変更部１６は、走行条件データから導出される目標走行速度Ｖｒと、閾値記憶部１５に記憶されているテーブルデータとに基づいて、閾値Ｓθを変更してもよい。
【００６２】
図６は、本実施形態に係る閾値Ｓθを説明するための模式図である。図６に示すように、目標走行速度Ｖｒと閾値Ｓθとの関係を示すテーブルデータが設定され、閾値記憶部１５に記憶されてもよい。図６に示すように、閾値Ｓθは、走行点ＰＩに設定されている目標走行速度Ｖｒが高いほど小さい値に設定される。
【００６３】
報知部１７は、走行条件変更部１３から変更指令が出力されたとき、変更指令が出力されたことを示す報知データを出力する。報知部１７から出力された報知データは、通信システム４を介して管理装置３に送信される。報知データは、管理装置３に接続されている表示装置に表示される表示データ、及び管理装置３に接続されている音声出力装置から出力される音声データを含んでもよい。すなわち、変更指令が出力されたことを示す表示データが管制施設５の表示装置に表示されたり、変更指令が出力されたことを示す音声データが管制施設５の音声出力装置から出力されたりしてもよい。
【００６４】
［制御方法］
次に、本実施形態に係る無人車両２の制御方法について説明する。図７は、本実施形態に係る無人車両２の制御方法を示すフローチャートである。
【００６５】
管理装置３から制御装置１０に走行条件データが送信される。走行条件データ取得部１２は、管理装置３から送信された走行条件データを取得する（ステップＳＴ１）。
【００６６】
走行制御部１４は、走行条件データで規定される走行条件に従って無人車両２が走行するように、走行装置２３を制御する制御指令を出力する。
【００６７】
走行条件変更部１３は、走行条件に従って走行する無人車両２が交差点ＩＳを走行しているか否かを判定する（ステップＳＴ２）。
【００６８】
走行条件変更部１３は、例えば走行点ＰＩに設定されている目標位置ｘ，ｙに基づいて、走行条件に従って走行する無人車両２が交差点ＩＳを走行しているか否かを判定することができる。なお、走行条件データ生成部３１は、交差点ＩＳに規定されることを示す交差点データを走行点ＰＩに付与してもよい。走行条件変更部１３は、交差点データに基づいて、走行条件に従って走行する無人車両２が交差点ＩＳを走行しているか否かを判定してもよい。
【００６９】
ステップＳＴ２において、無人車両２が交差点ＩＳを走行していると判定した場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、走行条件変更部１３は、交差点ＩＳにおいて隣り合う走行点ＰＩにおける目標方位θの差Δθを算出する（ステップＳＴ３）。
【００７０】
閾値変更部１６は、走行点ＰＩに設定されている目標走行速度Ｖｒに基づいて、閾値Ｓθを決定する（ステップＳＴ４）。
【００７１】
走行条件変更部１３は、ステップＳＴ３において算出した目標方位θの差ΔθがステップＳＴ４において決定された閾値Ｓθ以上か否かを判定する（ステップＳＴ５）。
【００７２】
ステップＳＴ５において、差Δθが閾値Ｓθ以上であると判定した場合（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、走行条件変更部１３は、走行条件データで規定される走行条件を変更する変更指令を出力する（ステップＳＴ６）。
【００７３】
変更指令は、無人車両２の走行速度Ｖｓを目標走行速度Ｖｒよりも低くすることを含む。本実施形態において、変更指令は、無人車両２の走行速度Ｖｓをゼロにすることを含む。走行条件変更部１３は、差Δθが閾値Ｓθ以上であると判定された走行点ＰＩを通過する無人車両２の目標走行速度Ｖｒをゼロにする変更指令を出力する。
【００７４】
走行制御部１４は、走行条件変更部１３から出力された変更指令に基づいて、無人車両２の走行を制御する制御指令を出力する（ステップＳＴ７）。
【００７５】
すなわち、走行制御部１４は、変更指令により変更された後の走行条件に基づいて、無人車両２の走行を制御する。本実施形態において、走行制御部１４は、目標走行速度Ｖｒがゼロに設定された走行点ＰＩで無人車両２が停車するように、制御指令を出力する。これにより、無人車両２は、交差点ＩＳにおいて停車する。無人車両２は、目標走行コースＣＳから逸脱することなく、目標走行コースＣＳ上で停車することができる。
【００７６】
例えば、図４に示した例において、走行点ＰＩ（２）の目標方位θ（２）と走行点ＰＩ（１）の目標方位θ（１）との差Δθ（２）が閾値Ｓθ以上であるとき、無人車両２は、走行点ＰＩ（２）において停車する。
【００７７】
報知部１７は、走行条件変更部１３から変更指令が出力されたことを示す報知データを出力する（ステップＳＴ８）。
【００７８】
報知部１７から出力された報知データは、通信システム４を介して管理装置３に送信される。管理装置３は、報知データを出力装置３４に出力させる。管制施設５に存在する管理者は、出力装置３４から出力される報知データに基づいて、交差点ＩＳにおいて無人車両２が停車したことを認識することができる。
【００７９】
管理者は、入力装置３３を操作して、走行条件データを再作成する。走行条件データ生成部３１は、例えば交差点ＩＳの走行点ＰＩに設定される目標走行速度Ｖｒが低くなるように、走行条件データを再作成する。管理者は、目標走行コースＣＳが緩やかなカーブを描くように走行条件データを再作成する。再作成された走行条件データは、通信システム４を介して、無人車両２の制御装置１０に送信される。制御装置１０の走行制御部１４は、送信された走行条件データに基づいて、無人車両２の走行を再開させる。無人車両２は目標走行コースＣＳを逸脱していないため、走行の再開を早期に実施することができる。
【００８０】
ステップＳＴ２において、無人車両２が交差点ＩＳを走行していないと判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、及びステップＳＴ５において、差Δθが閾値Ｓθ未満であると判定された場合（ステップＳＴ５：Ｎｏ）、走行制御部１４は、走行条件データ取得部１２により取得された走行条件データで規定される走行条件に従って無人車両２が走行するように、無人車両２の走行を制御する制御指令を出力する（ステップＳＴ９）。
【００８１】
［コンピュータシステム］
図８は、コンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述の管理装置３及び制御装置１０のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の管理装置３の機能及び制御装置１０の機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
【００８２】
［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、管制施設５から無人車両２に走行条件データが送信される場合において、無人車両２が交差点ＩＳを走行するとき、隣り合う走行点ＰＩにおける目標方位θの差Δθが算出される。目標方位θの差Δθが閾値Ｓθ以上であるときに、無人車両２の走行速度Ｖｓが目標走行速度Ｖｒよりも低くなるように、走行条件を変更する変更指令が出力されるので、無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱することが抑制される。したがって、作業現場の生産性の低下が抑制される。
【００８３】
差Δθは、交差点ＩＳを曲がるとき又は走行路ＨＬのカーブを曲がるときの無人車両２の旋回半径を表わす。差Δθが大きいことは、無人車両２の旋回半径が小さいことを表わす。すなわち、差Δθが大きいことは、無人車両２が急峻なカーブを曲がることを表わす。差Δθが大きい場合において、走行点ＰＩに設定されている目標走行速度Ｖｒが高いと、無人車両２は、急峻なカーブを高速で走行することとなる。差Δθが大きいにもかかわらず、目標走行速度Ｖｒが高いと、無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱してしまう可能性が高くなる。無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱し、無人車両２の稼働が停止すると、作業現場の生産性が低下する可能性がある。
【００８４】
本実施形態においては、目標方位θの差Δθに基づいて、無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱する可能性が高いと判定された場合、無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱しないように、走行条件データで規定される走行条件が変更される。無人車両２は、変更指令に基づいて変更された後の走行条件に従って走行することにより、目標走行コースＣＳから逸脱することが抑制される。
【００８５】
本実施形態においては、目標方位θの差Δθと閾値Ｓθとが比較され、差Δθが閾値Ｓθ以上であるときに、走行条件データで規定される走行条件が変更される。一方、目標方位θの差Δθが閾値Ｓθ未満であるときに、走行条件データで規定される走行条件は変更されず、無人車両２は、管理装置３で生成された走行条件に基づいて走行する。目標方位θの差Δθが閾値Ｓθ未満である場合、すなわち、無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱する可能性が低い場合、無人車両２は管理装置３で生成された走行条件に基づいて、高速走行することができる。これにより、作業現場の生産性の低下が抑制される。
【００８６】
本実施形態において、閾値Ｓθは、目標走行速度Ｖｒに基づいて変更される。閾値Ｓθは、目標走行速度Ｖｒが高いほど小さい値に設定される。すなわち、無人車両２が緩慢なカーブを曲がるときでも、目標走行速度Ｖｒが高い場合には、無人車両２の走行速度Ｖｓが低くなるように、走行条件が変更される。これにより、無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱することが抑制される。
【００８７】
［他の実施形態］
上述の実施形態においては、隣り合う走行点ＰＩにおける目標方位θの差Δθが算出され、算出された差Δθに基づいて、変更指令が出力されることとした。例えば３つ以上の走行点ＰＩにおける目標方位θの差に基づいて、変更指令が出力されてもよいし、隣り合わない複数の走行点ＰＩ（例えば一つ飛ばしの走行点ＰＩ）における目標方位θの差に基づいて、変更指令が出力されてもよい。すなわち、走行条件変更部１３は、複数の走行点ＰＩにおける目標方位θの差に基づいて、走行条件データで規定される走行条件を変更する変更指令を出力してもよい。
【００８８】
上述の実施形態においては、目標走行速度Ｖｒに基づいて閾値Ｓθを変更することとした。閾値Ｓθは、可変値でもよいし、固定値でもよい。
【００８９】
上述の実施形態においては、差Δθが閾値Ｓθ以上であると判定された場合、無人車両２が目標走行コースＣＳ上で停車することとした。上述のように、差Δθが閾値Ｓθ以上であると判定された場合、無人車両２は目標走行速度Ｖｒよりも低速で走行してもよい。無人車両２が目標走行速度Ｖｒよりも低速で走行することにより、目標走行コースＣＳから逸脱することが抑制される。
【００９０】
上述の実施形態においては、走行条件変更部１３は、差Δθと閾値Ｓθとを比較することとした。走行条件変更部１３は、差Δθと閾値Ｓθとを比較しなくてもよい。例えば、走行条件変更部１３は、差Δθが大きいほど目標走行速度Ｖｒを低くし、差Δθが小さいほど目標走行速度Ｖｒを高くしてもよい。
【００９１】
なお、上述の実施形態において、制御装置１０の機能の少なくとも一部が管理装置３に設けられてもよいし、管理装置３の機能の少なくとも一部が制御装置１０に設けられてもよい。例えば、上述の実施形態において、管理装置３が、走行条件変更部１３の機能を有し、管理装置３において変更指令に基づいて変更された後の走行条件を規定する走行条件データが、通信システム４を介して、無人車両２の制御装置１０に送信されてもよい。制御装置１０の走行制御部１４は、変更された後の走行条件データに基づいて、無人車両２の走行を制御する。
【符号の説明】
【００９２】
１…管理システム、２…無人車両、３…管理装置、４…通信システム、５…管制施設、６…無線通信機、７…積込機、８…破砕機、１０…制御装置、１１…インターフェース部、１２…走行条件データ取得部、１３…走行条件変更部、１４…走行制御部、１５…閾値記憶部、１６…閾値変更部、１７…報知部、２１…車両本体、２２…ダンプボディ、２３…走行装置、２３Ａ…駆動装置、２３Ｂ…ブレーキ装置、２３Ｃ…操舵装置、２４…速度センサ、２５…方位センサ、２６…位置センサ、２７…車輪、２７Ｆ…前輪、２７Ｒ…後輪、２８…無線通信機、３１…走行条件データ生成部、３２…インターフェース部、３３…入力装置、３４…出力装置、ＣＳ…目標走行コース、ＨＬ…走行路、ＩＳ…交差点、ＰＡ…作業場、ＰＡ１…積込場、ＰＡ２…排土場、ＰＩ…走行点。
【図１】
2020021280.tif 000007
【図２】
2020021280.tif 000008
【図３】
2020021280.tif 000009
【図４】
2020021280.tif 000010
【図５】
2020021280.tif 000011
【図６】
2020021280.tif 000012
【図７】
2020021280.tif 000013
【図８】
2020021280.tif 000014