(57)【要約】  作業機械の制御システムは、作業機械の周囲を検出する非接触センサと、少なくとも前記非接触センサの検出結果に基づいて作業機械の位置を求めて、前記位置の情報を出力する位置出力装置と、前記位置出力装置によって求められた前記位置を、少なくとも前記位置出力装置との通信の遅れを含む遅延時間に基づいて補正する補正位置演算部と、前記補正位置演算部によって補正された補正位置を用いて前記作業機械を制御する指令を生成する制御装置と、を備える。
2016148310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の周囲を検出する非接触センサと、
少なくとも前記非接触センサの検出結果に基づいて作業機械の位置を求めて、前記位置の情報を出力する位置出力装置と、
前記位置出力装置によって求められた前記位置を、少なくとも前記位置出力装置との通信の遅れを含む遅延時間に基づいて補正する補正位置演算部と、
前記補正位置演算部によって補正された補正位置を用いて前記作業機械を制御する指令を生成する制御装置と、
を備える、作業機械の制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、推測航法を用いて前記位置を補正する、
請求項１に記載の作業機械の制御システム。
【請求項３】
前記遅延時間は、前記補正位置演算部が前記位置を補正する時刻である第１時刻と、前記第１時刻よりも前の時刻であって、前記非接触センサにより検出がなされた時刻又は前記位置出力装置が前記非接触センサの検出結果を受け取った時刻である第２時刻との差分である、
請求項１又は請求項２に記載の作業機械の制御システム。
【請求項４】
前記位置出力装置は、前記制御装置から位置を求めるための情報を受け取って前記作業機械の位置を求めるものであって、
前記位置を求めるための情報が前記制御装置によって前記位置出力装置に出力される時刻を第１時刻とし、前記位置出力装置が求めた前記位置を前記補正位置演算部によって補正する時刻を第２時刻とし、
前記遅延時間は、前記第２時刻と、前記第１時刻との差分である、
請求項１又は請求項２に記載の作業機械の制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記位置出力装置から受け取った、前記第１時刻に対応した前記位置から、前記遅延時間の間に前記作業機械が移動した位置を、前記推測航法を用いて求め、求めた位置を補正後の前記位置とする、
請求項３又は請求項４に記載の作業機械の制御システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の作業機械の制御システムと、
前記作業機械の制御システムが有する前記制御装置によって制御される走行装置と、
を含む、作業機械。
【請求項７】
非接触センサにより作業機械の周囲を検出し、
検出した結果に基づいて作業機械の位置を求め、前記位置の情報を出力し、
出力された前記位置の情報に基づき、前記位置の情報を受け取る際の遅れを含む遅延時間を用いて推測航法により前記位置を補正して、補正後の前記位置を用いて前記作業機械を制御する指令を生成する、
作業機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置の情報を用いて制御される作業機械の制御システム、作業機械及び作業機械の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダンプトラック及び油圧ショベル等のような作業機械には、測位衛星を用いて得られた自装置の位置又は推測航法等によって得られた自装置の位置を用いて得られた位置を用いて各種の制御が行われるものがある。特許文献１には、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）による位置計測システムにおいて、電波遅れを考慮して、位置計測結果を補正するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８３５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
作業機械を制御する制御装置が、作業機械が備える他の位置計測装置から通信によって作業機械の位置を得る際に、装置間の通信によって生じる遅れ、装置間の通信の瞬断によって生じる遅れ、装置間の制御周期の相違によって生じる遅れ、及び位置計測装置における処理によって生じる遅れ等によって作業機械の位置が得られる時刻に遅れが発生する可能性がある。制御装置が作業機械の位置を得るタイミングが遅れると、位置計測装置が作業機械の位置を求めた基準時間と制御装置が作業機械を制御する際の時間とにずれが発生し、作業機械の制御に遅れが発生する可能性がある。【０００５】
本発明は、装置間の通信によって生じる遅れ、装置間の通信の瞬断によって生じる遅れ、装置間の制御周期の相違によって生じる遅れ、及び位置計測装置における処理によって生じる遅れ等の少なくとも１つによって、制御装置が作業機械の位置を得るタイミングに遅れが発生した場合に、制御装置が作業機械を制御する際の遅れによる影響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】
本発明は、作業機械の周囲を検出する非接触センサと、少なくとも前記非接触センサの検出結果に基づいて作業機械の位置を求めて、前記位置の情報を出力する位置出力装置と、前記位置出力装置によって求められた前記位置を、少なくとも前記位置出力装置との通信の遅れを含む遅延時間に基づいて補正する補正位置演算部と、前記補正位置演算部によって補正された補正位置を用いて前記作業機械を制御する指令を生成する制御装置と、を備える作業機械の制御システムである。【０００７】
前記制御装置は、推測航法を用いて前記位置を補正することが好ましい。【０００８】
前記遅延時間は、前記補正位置演算部が前記位置を補正する時刻である第１時刻と、前記第１時刻よりも前の時刻であって、前記非接触センサにより検出がなされた時刻又は前記位置出力装置が前記非接触センサの検出結果を受け取った時刻である第２時刻との差分であることが好ましい。【０００９】
前記位置出力装置は、前記制御装置から位置を求めるための情報を受け取って前記作業機械の位置を求めるものであって、前記位置を求めるための情報が前記制御装置によって前記位置出力装置に出力される時刻を第１時刻とし、前記位置出力装置が求めた前記位置を前記補正位置演算部によって補正する時刻を第２時刻とし、前記遅延時間は、前記第２時刻と、前記第１時刻との差分であることが好ましい。【００１０】
前記制御装置は、前記位置出力装置から受け取った、前記第１時刻に対応した前記位置から、前記遅延時間の間に前記作業機械が移動した位置を、前記推測航法を用いて求め、求めた位置を補正後の前記位置とすることが好ましい。【００１１】
本発明は、前記作業機械の制御システムと、前記作業機械の制御システムが有する前記制御装置によって制御される走行装置と、を含む、作業機械である。【００１２】
本発明は、非接触センサにより作業機械の周囲を検出し、検出した結果に基づいて作業機械の位置を求め、前記位置の情報を出力し、出力された前記位置の情報に基づき、前記位置の情報を受け取る際の遅れを含む遅延時間を用いて推測航法により前記位置を補正して、補正後の前記位置を用いて前記作業機械を制御する指令を生成する、作業機械の制御方法である。【００１３】
本発明は、制御装置が作業機械を制御する際の遅れによる影響抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態に係る作業機械が使用される現場の一例を示す図である。
【図２】図２は、搬送路を走行するダンプトラックを示す模式図である。
【図３】図３は、実施形態に係る作業機械の制御システムを備えたダンプトラックを示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係る車体コントローラを示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る制御システムのマップ保存用データベースに記憶されるマップデータの一部を示す図である。
【図６】図６は、図５中のＸＩＶ部を拡大して示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係る地図情報の一部領域の一例を示す模式図である。
【図８】図８は、ダンプトラックが搬送路を走行した際のレーザーセンサによる土手の検出結果の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、図７に示される地図情報に図８に示されるレーザーセンサの検出結果を照合し、照合航法により自車両の位置を算出した状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は、通信の遅れが発生した場合、その間にダンプトラックが移動することを示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る制御システムが実施形態に係る作業機械の制御方法を実行したときの処理例を説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、車体コントローラと照合航法位置出力コントローラとの情報のやり取りを説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施形態の変形例に係る制御システムの一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１は、実施形態に係る作業車両が使用される現場の一例を示す図である。実施形態において、作業車両は鉱山ＭＲで用いられる鉱山機械である。実施形態において、鉱山機械は、管理システム１によって管理される。鉱山機械の管理は、鉱山機械の運行管理、鉱山機械の生産性の評価、鉱山機械を操作するオペレータの操作技術の評価、鉱山機械の保全、及び鉱山機械の異常診断の少なくとも一つを含む。
【００１７】
鉱山機械とは、鉱山ＭＲにおける各種作業に用いる機械類の総称である。鉱山機械は、ボーリング機械、掘削機械、積込機械、運搬機械、破砕機及び作業者が運転する車両の少なくとも一つを含む。掘削機械は、鉱山ＭＲを掘削する機械である。積込機械は、運搬機械に積荷を積み込む機械である。積込機械は、油圧ショベル、電気ショベル及びホイールローダーの少なくとも一つを含む。運搬機械は、鉱山ＭＲ内を移動して、積荷を運搬する機械である。運搬機械は、ダンプトラックを含む。積荷は、鉱山ＭＲが採掘されることにより発生した土砂及び鉱石の少なくとも一方を含む。
【００１８】
鉱山ＭＲは、積込場ＬＰＡと、排土場ＤＰＡと、積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡの少なくとも一方に通じる搬送路ＨＬと、搬送路ＨＬ同士が交差する交差点ＩＳとの少なくとも一部を有する。少なくとも一つの排土場ＤＰＡは、排土を破砕する破砕機ＣＲが配置されることがある。鉱山ＭＲは、搬送路ＨＬの傍らに、土が積み上げられた土手ＢＫを有する。土手ＢＫは、さらに、積込場ＬＰＡの外側及び排土場ＤＰＡの外側の少なくとも一方に設けられてもよい。
【００１９】
ダンプトラック２は、鉱山ＭＲ内で移動して、積荷を搬送する。ダンプトラック２は、鉱山ＭＲの搬送路ＨＬ、及び交差点ＩＳの少なくとも一部を走行して、積込場ＬＰＡと排土場ＤＰＡとの間を移動する。ダンプトラック２は、積込場ＬＰＡにおいて、積荷を積み込まれる。積込場ＬＰＡは、鉱山ＭＲにおいて積荷の積込作業が行われる領域（場所）である。積込場ＬＰＡにおいて、ダンプトラック２以外の他の鉱山機械である積込機械が、ダンプトラック２に積荷を積み込む。
【００２０】
ダンプトラック２は、排土場ＤＰＡにおいて、積荷を下ろす（排出する）。排土場ＤＰＡは、鉱山ＭＲにおいて積荷の排出作業が行われる領域（場所）である。ダンプトラック２は、破砕機ＣＲが設けられた排土場ＤＰＡにおいて、破砕機ＣＲ内に積荷である排土を投入する。
【００２１】
実施形態において、ダンプトラック２は、管理装置１０からの指令により走行経路ＲＰを自律走行する、いわゆる無人ダンプトラックである。ダンプトラック２自律走行する場合、オペレータ（運転者）の操作は不要である。ダンプトラック２が自律走行するとは、ダンプトラック２がオペレータの操作により走行せずに、管理装置１０からの指令により走行することをいう。実施形態において、ダンプトラック２は、オペレータの操作によって走行することもできる。
【００２２】
管理システム１は、鉱山ＭＲで稼働する鉱山機械を管理する管理装置１０と、情報を伝達する通信システム９とを備えている。管理装置１０は、鉱山ＭＲの管制施設７に設置される。通信システム９は、管理装置１０とダンプトラック２と他の鉱山機械３（油圧ショベル３Ｓ及び車両３Ｃ等）との間において無線通信により情報を伝達する。管理装置１０とダンプトラック２と他の鉱山機械３とは、通信システム９を介して双方向に無線通信可能である。実施形態において、通信システム９は、管理装置１０とダンプトラック２と他の鉱山機械３との間において信号（電波）を中継する中継器６を複数有する。
【００２３】
実施形態において、ダンプトラック２の位置及び他の鉱山機械３の位置は、ＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System：ＧＮＳＳは、全地球航法衛星システムをいう）を利用して検出される。全地球航法衛星システムの一例としては、ＧＰＳが挙げられるが、これに限定されない。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星５を有する。ＧＮＳＳは、緯度、経度及び高度を規定する座標系における位置を検出する。ＧＮＳＳの座標系は、実施形態においてはグローバル座標系と称されることもある。ＧＮＳＳにより検出される位置は、緯度、経度及び高度の座標データを含む。
【００２４】
ＧＮＳＳにより、鉱山ＭＲにおけるダンプトラック２の位置及び他の鉱山機械３の位置が検出される。ＧＮＳＳにより検出される位置は、グローバル座標系において規定される絶対位置である。以下の説明においては、ＧＮＳＳによって検出される位置を適宜、ＧＰＳ位置、と称する。ＧＰＳ位置は、絶対位置であり、緯度、経度及び高度の座標データ（座標値）である。ＧＮＳＳでは、測位衛星５の配置、電離層、対流圏又は測位衛星５からの情報を受信するアンテナ周辺の地形の影響により測位の状態が変化する。この測位の状態には、例えば、Ｆｉｘ解（精度±１ｃｍから２ｃｍ程度）、Ｆｌｏａｔ解（精度±１０ｃｍから数ｍ程度）、Ｓｉｎｇｌｅ解（精度±数ｍ程度）及び非測位（測位計算不能）等がある。
【００２５】
管制施設７に配置される管理装置１０は、図１に示されるように、コンピュータ１１と、表示装置１６と、入力装置１７と、無線通信装置１８とを備える。コンピュータ１１は、処理装置１２と、記憶装置１３と、入出力部１５とを備えている。表示装置１６、入力装置１７及び無線通信装置１８は、入出力部１５を介して、コンピュータ１１と接続される。入出力部１５は、処理装置１２と、表示装置１６、入力装置１７及び無線通信装置１８の少なくとも一つとの情報の入出力に用いられる。
【００２６】
図２は、搬送路ＨＬを走行するダンプトラック２を示す模式図である。処理装置１２は、ダンプトラック２の管理に関する各種の処理及び他の鉱山機械３の管理に関する各種の処理を実行する。ダンプトラック２が鉱山ＭＲを自律走行する場合、処理装置１２は、ダンプトラック２が走行する走行経路ＲＰを生成する。走行経路ＲＰとは、複数のポイントＰＩの集合体である。すなわち、複数のポイントＰＩを通過する軌跡が走行経路ＲＰである。ポイントＰＩは、絶対位置（緯度、経度、及び高度の座標データ）がそれぞれ規定される。走行経路ＲＰを構成するポイントＰＩには、少なくとも絶対位置情報及びその地点を走行するダンプトラックの目標速度である速度情報が含まれている。以下、走行経路に関する絶対位置情報及び速度情報をまとめて走行経路情報と称する。処理装置１２から走行経路情報を受け取ったダンプトラック２は、積込場ＬＰＡ、排土場ＤＰＡ、搬送路ＨＬ、及び交差点ＩＳの少なくとも一部を含む走行経路ＲＰに従って走行する。
【００２７】
記憶装置１３は、処理装置１２と接続され、ダンプトラック２及び他の鉱山機械３の管理に関する各種の情報を記憶する。記憶装置１３は、処理装置１２に各種の処理を実行させるためのコンピュータプログラムを記憶する。処理装置１２は、記憶装置１３に記憶されているコンピュータプログラムを用いて、位置に関する情報を処理したり、走行経路ＲＰを生成したりする。
【００２８】
表示装置１６は、鉱山ＭＲ内の搬送路ＨＬ等を含んだ地図、ダンプトラック２の位置に関する情報及び他の鉱山機械３の位置に関する情報を表示可能である。入力装置１７は、キーボード、タッチパネル、及びマウスの少なくとも一つを含み、処理装置１２に操作信号を入力可能な操作部として機能する。管制施設７の管理者は、入力装置１７を操作して、処理装置１２に指令を入力する。
【００２９】
無線通信装置１８は、アンテナ１８Ａを有し、管制施設７に配置され、入出力部１５を介して処理装置１２と接続される。無線通信装置１８は、通信システム９の一部である。無線通信装置１８は、ダンプトラック２及び他の鉱山機械３の少なくとも一方から送信された情報を受信可能である。無線通信装置１８で受信した情報は、処理装置１２に出力される。無線通信装置１８で受信した情報は、記憶装置１３に記憶（登録）される。無線通信装置１８は、ダンプトラック２と他の鉱山機械３の少なくとも一つに情報を送信可能である。次に、ダンプトラック２について詳細に説明する。
【００３０】
＜ダンプトラック＞
図３は、実施形態に係る作業車両の制御システム３０を備えたダンプトラック２を示す図である。実施形態において、ダンプトラック２が作業車両の制御システム３０を備える例を説明するが、作業車両の制御システム３０は、ダンプトラック２以外の作業車両である他の鉱山機械３が備えていてもよい。以下において、作業車両の制御システム３０を、適宜、制御システム３０と称する。
【００３１】
ダンプトラック２は、車両本体２１と、ベッセル２２と、走行装置２３と、障害物センサ２４とを含む。車両本体２１は、ベッセル２２及び走行装置２３が取り付けられる。車両本体２１は、走行装置２３を駆動するための駆動装置２Ｄが取り付けられる。駆動装置２Ｄは、ディーゼルエンジンのような内燃機関２Ｅと、内燃機関２Ｅによって駆動されて電力を発生する発電機２Ｇと、発電機２Ｇが発生した電力によって駆動される電動機２３Ｍと、を含む。
【００３２】
走行装置２３は、前輪２３Ｆと、後輪２３Ｒと、制動装置２３Ｂと、操舵装置２Ｓとを含む。前輪２３Ｆは、操舵装置２Ｓによって操舵され、前輪２３Ｆは、ダンプトラック２の操舵輪として機能する。後輪２３Ｒは、ホイール内に配置された電動機２３Ｍによって駆動され、ダンプトラック２の駆動輪として機能する。ダンプトラック２の駆動装置２Ｄは、内燃機関２Ｅの動力を、トルクコンバータを含むトランスミッションを介して後輪２３Ｒに伝達して後輪２３Ｒを駆動するものであってもよい。
【００３３】
ベッセル２２は、積荷が積載される荷台である。ベッセル２２は、積込機械により積荷が積み込まれる。排出作業において、ベッセル２２は、持ち上げられ、積荷を排出する。
【００３４】
障害物センサ２４は、車両本体２１の前方の下部に配置される。障害物センサ２４は、車両本体２１の前方の障害物を非接触で検出する。実施形態において、非接触センサである障害物センサ２４は、レーダー２４Ａと、レーザーセンサ２４Ｂとを備える。
【００３５】
レーザーセンサ２４Ｂは、ダンプトラック２の周囲に存在する物体の位置を検出する装置である。レーザーセンサ２４Ｂは、例えば図２に記載されているような範囲でレーザー光線を照射し、物体が反射したレーザー光線を受信する。このようにして、レーザーセンサ２４Ｂは、レーザーセンサ２４Ｂに対する物体の方向及び距離を検出する。ダンプトラック２の周囲の物体は、走行経路ＲＰの傍らに存在する物体（土手ＢＫ、側壁、盛土、木及び建物等）を含む。走行経路ＲＰの傍らに存在する物体は、人工的に製造された構造物であってもよい。次に、制御システム３０について説明する。
【００３６】
制御システム３０は、位置出力装置である照合航法位置出力コントローラ３３と、制御装置である車体コントローラ２０とを含む。この他に、制御システム３０は、非接触センサ２４、ジャイロセンサ２６、速度センサ２７、測位装置であるＧＰＳ受信器３１、走行経路作成装置３２、無線通信装置３４、第１信号線３５、及び第２信号線３６を含む。図３に示されるように、車体コントローラ２０、走行経路作成装置３２、及び照合航法位置出力コントローラ３３は、第１信号線３５に接続される。これらは、第１信号線３５を介して互いに通信して情報をやり取りする。
【００３７】
車体コントローラ２０は、照合航法位置出力コントローラ３３及びＧＰＳ受信器３１の少なくとも一方から出力されたダンプトラック２の位置を受け取る。そして、車体コントローラ２０は、受け取ったダンプトラック２の位置、及び後述する走行経路作成装置３２から受け取る走行経路情報に基づいてダンプトラック２を制御する命令を生成して、出力する。また、車体コントローラ２０は、受け取ったダンプトラック２の位置を用いてダンプトラック２の制動装置２Ｂを制御する命令を生成して、出力する。
【００３８】
走行経路作成装置３２は、図１に示される管理装置１０の処理装置１２が生成した走行経路情報を取得し、車体コントローラ２０に出力する。走行経路作成装置３２は、アンテナ３４Ａが接続された無線通信装置３４と接続している。無線通信装置３４は、管理装置１０及び自車両以外の鉱山機械３の少なくとも一つから送信された情報を受信する。自車両以外の鉱山機械３は、ダンプトラック２以外の他の鉱山機械３に加え、自車両以外のダンプトラック２も含む。
【００３９】
図４は、実施形態に係る車体コントローラ２０を示す図である。制御部である車体コントローラ２０は、処理部２０Ｐと、記憶部２０Ｍと、入出力部２０ＩＦとを有する。処理部２０Ｐは、補正位置演算部２０ＰＡと、推測航法位置推定部２０ＰＢと、走行制御部２０ＰＣとを含む。
【００４０】
補正位置演算部２０ＰＡは、位置出力装置である照合航法位置出力コントローラ３３によって求められたダンプトラック２の位置を、少なくとも照合航法位置出力コントローラ３３との通信の遅れを含む遅延時間に基づいて補正する。推測航法位置推定部２０ＰＢは、後述する推測航法という手法を用いてダンプトラック２の位置を算出する。詳細には、ジャイロセンサ２６からのダンプトラック２の角速度と、速度センサ２７からのダンプトラック２の速度とを用いてダンプトラック２の位置を推定する。走行制御部２０ＰＣは、補正位置演算部２０ＰＡによって補正された補正位置を用いてダンプトラック２を制御する指令を生成する。
【００４１】
記憶部２０Ｍは、ダンプトラック２を自律走行させるためのコンピュータコンピュータプログラム、ダンプトラック２の動作を制御するためのコンピュータプログラムを記憶する。入出力部２０ＩＦには、ジャイロセンサ２６、速度センサ２７、操舵装置２Ｓ、走行制御装置２Ｄ、第１信号線３５及び第２信号線３６が接続される。入出力部２０ＩＦは、車体コントローラ２０と、車体コントローラ２０に接続される機器類とのインターフェースである。
【００４２】
無線通信装置３４は、図１に示される管制施設７の無線通信装置１８が送信した走行経路情報を受信して、走行経路作成装置３２に出力する。無線通信装置３４には、ＧＰＳ受信器３１が接続される。
【００４３】
実施形態において、ダンプトラック２は、３つの走行モードで走行する。第１の走行モードは、ＧＰＳ受信器３１の検出データを用いてダンプトラックの位置を求め、その位置に基づいてダンプトラックを自律走行させる走行モードであり、適宜、ＧＰＳ走行モードと称する。
【００４４】
第２の走行モードは、後述するように予め作成された地図情報とレーザーセンサ２４Ｂの検出結果とに基づいて、Scan  Matching  Navigation（照合航法）という手法を用いてダンプトラック２の位置を算出し、算出されたダンプトラック２の位置に基づいてダンプトラック２を自律走行させる走行モードであり、適宜、照合航法走行モードと称する。照合航法走行モードにおいて、ダンプトラック２の位置は、照合航法位置出力コントローラ演算部３３において算出される。
【００４５】
その他、ジャイロセンサ２６の検出結果と速度センサ２７の検出結果を用いてダンプトラック２の位置を推定する推測航法という手法が存在する。推測航法によるダンプトラック２の位置の推定は、車体コントローラ２０において行われる。
【００４６】
ＧＰＳ受信器３１は、ＧＰＳを用いてダンプトラック２の位置であるＧＰＳ位置を検出する。ＧＰＳ受信器３１は、実施形態においてダンプトラックが有する複数の位置情報生成部のうちの１つである。ＧＰＳ受信器３１は、測位衛星５からの情報を受信するアンテナ３１Ａが接続される。アンテナ３１Ａは、測位衛星５から受信した情報に基づく信号をＧＰＳ受信器３１に出力する。ＧＰＳ受信器３１は、測位衛星５からの情報を用いて、アンテナ３１Ａの位置を検出する。
【００４７】
照合航法位置出力コントローラ３３は、レーザーセンサ２４Ｂの検出結果から得られた走行経路ＲＰの傍らに存在する物体の情報と、予め鉱山ＭＲ内に存在する物体の位置を含む地図情報とに基づいて、ダンプトラック２の位置を求める。照合航法位置出力コントローラ３３は、実施形態においてダンプトラックが有する複数の位置情報生成部のうちの１つである。地図情報は、地図ＤＢ（データベース）３７に蓄積される。
【００４８】
実施形態において、車体コントローラ２０、走行経路作成装置３２及び照合航法位置出力コントローラ３３は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等のプロセッサ及びメモリによって実現される。この場合、これらの機能は、プロセッサがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを読み込んで実行することにより実現される。メモリは、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク及び光磁気ディスクが該当する。これらは、専用のハードウェアで実現されてもよいし、複数の処理回路が連携してこれらの機能を実現するものであってもよい。
【００４９】
レーダー２４Ａ及びレーザーセンサ２４Ｂは、第２信号線３６に接続される。レーザーセンサ２４Ｂは、第２信号線３６に加えて、照合航法位置出力コントローラ３３にも接続される。このような構成とすることにより、照合航法位置出力コントローラ３３は、レーザーセンサ２４Ｂの検出値を直接受け取ることができる。
【００５０】
車体コントローラ２０は、第２信号線３６を介してレーダー２４Ａ及びレーザーセンサ２４Ｂの検出値を取得する。車体コントローラ２０は、レーダー２４Ａ及びレーザーセンサ２４Ｂの検出値を用いて、ダンプトラック２と物体との相対位置を求めることができる。すなわち、レーダー２４Ａ及びレーザーセンサ２４Ｂが物体との相対位置を検出することにより、ダンプトラック２と物体との相対位置が検出される。
【００５１】
ジャイロセンサ２６は、ダンプトラック２の方位又は方位変化量を検出する。ジャイロセンサ２６は、車体コントローラ２０と接続され、検出結果である検出値を車体コントローラ２０に出力する。速度センサ２７は、ダンプトラック２の車輪の回転速度を検出して、ダンプトラック２の速度である走行速度を検出する。速度センサ２７は、車体コントローラ２０と接続され、検出結果である検出値を車体コントローラ２０に出力する。
【００５２】
＜推測航法によるダンプトラック２の位置の推定＞
実施形態において、車体コントローラ２０は、推測航法を用いて、ダンプトラック２の位置を推定する。推測航法とは、既知の起点からの方位（方位変化量）と移動距離（速度）とに基づいて、対象物であるダンプトラック２の現在位置を推測する航法をいう。
【００５３】
ダンプトラック２の方位（方位変化量）は、ダンプトラック２が有するジャイロセンサ２６を用いて検出される。ダンプトラック２の移動距離（速度）は、ダンプトラック２が有する速度センサ２７を用いて検出される。車体コントローラ２０は、得られたダンプトラック２の方位（方位変化量）及びダンプトラック２の移動距離（速度）を用いて、ダンプトラック２の位置を求める。
【００５４】
＜照合航法位置出力コントローラ３３によるダンプトラック２の位置の算出＞
照合航法走行モード時に、照合航法位置出力コントローラ３３は、レーザーセンサ２４Ｂの検出値と、予め作成された鉱山ＭＲの地図情報とを用いて、ダンプトラック２の位置を求める。すなわち、照合航法位置出力コントローラ３３は、レーザーセンサ２４Ｂの検出結果と地図情報とを照合することにより、ダンプトラック２の位置を演算する。
【００５５】
この場合、照合航法位置出力コントローラ３３は、レーザーセンサ２４Ｂの検出値及び地図情報を用いてダンプトラック２の位置を求めて第１信号線３５に出力する。車体コントローラ２０は、第１信号線３５を介して、照合航法位置出力コントローラ３３によって求められたダンプトラック２の位置を受け取り、走行経路ＲＰに沿ってダンプトラック２を走行させる。
【００５６】
地図情報は、鉱山ＭＲの走行経路ＲＰ等の傍らに設けられた物体（土手ＢＫ、側壁等）の位置を含む情報である。地図情報を蓄積する地図ＤＢ３７は、第１信号線３５に接続されている。地図情報は、照合航法によりダンプトラックの位置を算出する以前に予め作成しておく必要がある。地図情報を作成するにあたり、例えば搬送路ＨＬを走行するダンプトラック２におけるレーザーセンサ２４Ｂの検出結果を用いることができる。例えばＧＰＳ受信器３１によりダンプトラック２の位置が精度高く求められる状態において、レーザーセンサ２４Ｂにより搬送路ＨＬの傍らに設けられた土手ＢＫの有無及び位置を検出し、土手ＢＫの有無及び位置データを搬送路ＨＬに対応する地図情報に随時記憶させることができる。
【００５７】
図５は、実施形態における地図情報の一部を示す図である。図５における地図情報の一部は、搬送路ＨＬ周辺の領域におけるレーダーセンサ２４Ｂによる土手ＢＫの検出結果を示している。搬送路ＨＬは図５のｘ方向に延びている中央部にある空白領域であり、土手ＢＫは図５の上部及び下部にある白黒が疎らになっている領域である。図５及び図６に示されるように、地図情報は、平面視において、鉱山ＭＲを所定の大きさで区切ったグリッドＧＲのＸＹ座標系における位置と、各グリッドＧＲに土手ＢＫが存在するか否かを示す。
【００５８】
実施形態においては、地図情報における各グリッドＧＲについて、土手ＢＫを検出した位置におけるグリッドＤＲ１は図中に黒四角で示され、土手ＢＫを検出していない位置におけるグリッドＤＲ２は図中に白四角で示される。地図情報は、土手ＢＫの有無及び位置情報を記憶する。地図情報を蓄積する地図ＤＢ３７は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、及びハードディスクドライブの少なくとも一つにより構成される外部記憶装置（補助記憶装置）である。
【００５９】
図７は、実施形態に係る地図情報の一部領域の一例を示す模式図である。図８は、ダンプトラックが搬送路ＨＬを走行した際のレーザーセンサ２４Ｂによる土手ＢＫの検出結果の一例を示す模式図である。図９は、図７の地図情報に図８のレーザーセンサ２４Ｂの検出結果を照合し、照合航法により自車両の位置を算出した状態を示す模式図である。図７から図９では、地図情報において土手ＢＫが存在する位置におけるグリッドＤＲ１を密な平行斜線で示し、レーザーセンサ２４Ｂにより土手ＢＫを検出した位置におけるグリッドＤＲ３を粗な平行斜線で示している。
【００６０】
図７から図９において示される、照合航法を用いたダンプトラックの位置算出は、照合航法位置出力コントローラ３３により行われる。照合航法位置出力コントローラ３３によるダンプトラックの自車両の位置計算においては、ある時点でダンプトラックが存在すると予想される範囲内に仮想的に配置した複数の点（パーティクル）ＰＡを用いることにより、計算コストを抑えた上で真の位置に近いダンプトラックの位置を算出することができる。パーティクルを用いて照合航法により自車両の位置を算出するためには、その時点における自車両の方位（方位変化量）及び移動距離（速度）の情報、すなわち推測航法に関する情報が必要になる。パーティクルを用いた照合航法による位置推定は公知の手法であるため、詳細な説明は割愛する。
【００６１】
照合航法による位置演算は、計算周期毎に非接触センサの検出結果と地図情報とを照合し、パーティクルを用いて都度計算しているため、計算にある程度の時間を要してしまう。そのため、照合航法位置出力コントローラ３３における処理によって生じる遅れは大きい。
【００６２】
図７に示される地図情報において、一つ一つの四角はグリッドＧＲである。そして、色塗りされたグリッドＤＲ１は土手ＢＫが検出されたグリッドであり、白塗りのグリッドＤＲ２は土手ＢＫが検出されていないグリッドを示している。図８は、ダンプトラックのレーザーセンサ２４Ｂが実際に検出した検出データＤＲ３を示している。
【００６３】
図７に示される地図情報と、図８に示されるレーザーセンサ２４Ｂの検出結果とを照合し、パーティクルを用いた位置推定の手法を用いて、図９に示されるようなダンプトラック２が存在する確率が最も高いであろう位置の最終推定値（期待値）Ｐｏを算出する。照合航法位置出力コントローラ３３は、最も近似する位置をダンプトラック２の位置情報として出力する。実施形態において、ダンプトラック２の位置情報は、ダンプトラック２の方位を示す方位情報を含んでいてもよい。
【００６４】
照合航法走行モードにおいて、車体コントローラ２０は、照合航法位置出力コントローラ３３が出力したダンプトラック２の位置を取得する。そして、車体コントローラ２０は、ダンプトラック２が走行経路ＲＰに沿って走行するように、取得した情報を用いてダンプトラック２の走行を制御する。
【００６５】
＜照合航法走行モード時におけるデータの流れ＞
実施形態において、照合航法走行モード時に、車体コントローラ２０は、通信によって照合航法位置出力コントローラ３３からダンプトラック２の位置情報を取得する。また、照合航法位置出力コントローラ３３は、照合航法によってダンプトラック２の位置を演算するために必要となる情報であるレーザーセンサ２４Ｂの検出結果、地図情報、自車両の速度及び方位変化量のそれぞれを通信によって受け取る。具体的には、照合航法位置出力コントローラ３３は、レーザーセンサ２４Ｂから検出結果を、地図ＤＢ３７から地図情報を、車体コントローラ２０からジャイロセンサ２６の検出値及び速度センサ２７の検出値を取得する。
【００６６】
照合航法走行モード時におけるデータの流れは、後に詳述するが、まず照合航法位置出力コントローラ３３が、車体コントローラ２０からジャイロセンサ２６及び速度センサ２７の検出値を受け取り、レーザーセンサ２４Ｂから検出結果を受け取り、地図ＤＢ３７から地図情報を受け取る。照合航法位置出力コントローラ３３は、照合航法に基づいてダンプトラックの位置を演算する。その後、照合航法位置出力コントローラ３３は、演算結果を車体コントローラ２０に送信する。車体コントローラ２０は、受け取ったダンプトラック２の位置に基づいて車両を制御する。
【００６７】
本実施形態の場合、車体コントローラ２０と照合航法位置出力コントローラ３３間において、２回の通信を行っている。そのため、制御システム３０において、車体コントローラ２０と照合航法位置出力コントローラ３３との通信に遅れ等が発生すると、車体コントローラ２０が照合航法位置出力コントローラ３３から受け取ったダンプトラック２の位置及び方位が、車体コントローラ２０によるダンプトラック２の制御時における位置及び方位とは異なる可能性がある。
【００６８】
図１０は、通信の遅れ等が発生した場合、その間にダンプトラック２が移動することを示す図である。ダンプトラック２の位置が時刻ｔ１時点においてＰ１にある場合、速度センサ２７が検出したダンプトラック２の速度がＶｃ１、ジャイロセンサ２６が検出したダンプトラック２の角速度がω１であるとする。速度Ｖｃ１及び角速度ω１が得られた時刻はｔ１である。照合航法位置出力コントローラ３３は、通信によってジャイロセンサ２６の検出結果、速度センサ２７の検出結果、受け取ったレーザーセンサ２４Ｂの検出結果及び地図情報をそれぞれ受け取り、それらの情報に基づいて時刻ｔ１時点におけるダンプトラック２の位置Ｐ１を演算する。
【００６９】
車体コントローラ２０は、照合航法位置出力コントローラ３３によって求められたダンプトラック２の位置Ｐ１を受け取り、受け取った位置Ｐ１に基づいてダンプトラック２の走行を制御する。ここで、車体コントローラ２０が位置Ｐ１に基づいてダンプトラック２の走行を制御し始めるタイミングを時刻ｔ２とする。その場合、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間には時間のずれが存在するため、車体コントローラ２０は、時刻ｔ２時点において、時刻ｔ１時点におけるダンプトラック２の位置Ｐ１に基づいて走行制御を行うことになるため、正確な走行制御を行うことができない。
【００７０】
そこで、車体コントローラ２０は、照合航法位置出力コントローラ３３によって求められた時刻ｔ１時点におけるダンプトラック２の位置Ｐ１を補正することによって、時刻ｔ２時点にダンプトラック２が存在するであろう補正位置Ｐ１ｃを算出し、補正位置Ｐ１ｃに基づいてダンプトラック２を制御するための指令を生成する。位置の補正方法の詳細については後述する。図１０において、時刻ｔ２におけるダンプトラック２の実際の位置をＰ２としている。以下において、時刻ｔ１を適宜、第１時刻ｔ１と称し、時刻ｔ２を適宜、第２時刻ｔ２と称する。
【００７１】
車体コントローラ２０と照合航法位置出力コントローラ３３との通信に遅れが存在すると、第２時刻ｔ２は第１時刻ｔ１よりも遅れる。第２時刻ｔ２と第１時刻ｔ１との差分Δｔ（＝ｔ２−ｔ１）を遅延時間と称する。遅延時間Δｔは、車体コントローラ２０が照合航法位置出力コントローラ３３からｔ１時点における位置Ｐ１の情報である位置情報を受け取る際の通信遅れ、及び照合航法位置出力コントローラ３３における位置演算処理によって生じる遅れを含む。遅延時間は、照合航法位置出力コントローラ３３が車体コントローラ２０からジャイロセンサ２６及び速度センサ２７の検出結果を受け取る際の通信遅れを含んでもよい。さらに、車体コントローラ２０と照合航法位置出力コントローラ３３との通信の瞬断によって生じる遅れ等を含んでもよい。
【００７２】
遅延時間Δｔは、通信の遅れの他に、車体コントローラ２０の制御周期と照合航法位置出力コントローラ３３の制御周期との相違を起因として発生する遅れを含んでもよい。例えば、照合航法位置出力コントローラ３３の制御周期が車体コントローラ２０の制御周期よりも長い場合、車体コントローラ２０が照合航法位置出力コントローラ３３から受け取った位置情報は、車体コントローラ２０がダンプトラック２を制御する制御周期よりも過去の制御周期のものとなる可能性がある。すなわち、車体コントローラ２０は、照合航法位置出力コントローラ３３が求めた位置情報を遅延して受け取ることになる。遅延時間Δｔは、この遅れを含んでもよい。
【００７３】
ダンプトラック２は、遅延時間Δｔの間に位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動するが、遅延時間Δｔが大きくなる程、位置Ｐ２と位置Ｐ１との間の距離は大きくなる。車体コントローラ２０は、位置Ｐ２でダンプトラック２を制御する場合、照合航法位置出力コントローラ３３が求めた位置、すなわち位置Ｐ１を用いる。このため、車体コントローラ２０がダンプトラック２を制御するタイミングにおけるダンプトラック２の実際の位置Ｐ２と、位置Ｐ１との距離が大きくなる程、車体コントローラ２０がダンプトラック２を制御する際の精度が低下する可能性がある。
【００７４】
制御システム３０の車体コントローラ２０は、遅延時間Δｔを用いて位置Ｐ１を補正する。そして、車体コントローラ２０は、補正後の位置である補正位置Ｐ１ｃを用いて、ダンプトラック２を制御する指令を生成して出力することにより、ダンプトラック２を自律走行させる。次に、制御システム３０が遅延時間を用いてダンプトラック２の位置を求める処理の一例を説明する。
【００７５】
＜制御システム３０の処理例＞
図１１は、実施形態に係る制御システム３０が実施形態に係る作業機械の制御方法を実行したときの処理例を説明するフローチャートである。図１２は、車体コントローラ２０と照合航法位置出力コントローラ３３との情報のやり取りを説明するための図である。
【００７６】
制御システム３０がダンプトラック２を自律走行させる場合、ステップＳ１０１において、車体コントローラ２０は、照合航法位置出力コントローラ３３がダンプトラック２の位置Ｐ１を求めるための情報ＩＦｓを出力する。実施形態において、情報ＩＦｓは、ジャイロセンサ２６の検出値である角速度ω１及び速度センサ２７の検出値である速度Ｖｃ１である。以下において、情報ＩＦｓを適宜、車体情報ＩＦｓと称する。
【００７７】
実施形態において、車体コントローラ２０は、車体情報ＩＦｓが得られた第１時刻ｔ１とともに、車体情報ＩＦｓを第１信号線３５に出力する。この処理により、車体コントローラ２０は、車体情報ＩＦｓが得られた第１時刻ｔ１及び車体情報ＩＦｓを、照合航法位置出力コントローラ３３に送信する。実施形態において、車体コントローラ２０は、車体情報ＩＦｓを受け取った制御周期に、車体情報ＩＦｓを照合航法位置出力コントローラ３３に送信する。実施形態において、車体情報ＩＦｓが得られた第１時刻ｔ１は、車体情報ＩＦｓが照合航法位置出力コントローラ３３に送信された時刻になる。第１時刻ｔ１は、車体コントローラ２０がジャイロセンサ２６及び速度センサ２７から検出結果を受け取った時刻としてもよい。
【００７８】
第１時刻ｔ１及び車体情報ＩＦｓは、図１２に示されるように、第１情報ＩＦ１として車体コントローラ２０から出力される。実施形態において、第１情報ＩＦ１は、第１時刻ｔ１と車体情報ＩＦｓとを含む。ステップＳ１０２において、レーザーセンサ２４Ｂは、検出結果ＲＴを出力する。
【００７９】
ステップＳ１０３において、照合航法位置出力コントローラ３３は、第１信号線３５を介して車体コントローラ２０と通信して、第１情報ＩＦ１、レーザーセンサ２４Ｂの検出結果ＲＴ及び地図ＤＢ３７の地図情報（図１１では省略）を受け取る。前述したように、第１情報ＩＦ１は車体情報ＩＦｓを含むので、ステップＳ１０３において、照合航法位置出力コントローラ３３は、車体コントローラ２０から車体情報ＩＦｓを受け取る。次に、ステップＳ１０４において、照合航法位置出力コントローラ３３は、受け取った車体情報ＩＦｓを用いて、ダンプトラック２の位置Ｐ１を求め、求めた位置Ｐ１を位置情報ＩＦｐとして第１信号線３５に出力する。
【００８０】
位置情報ＩＦｐは、第１情報ＩＦ１に含まれる車体情報ＩＦｓを用いて求められたダンプトラック２の位置Ｐ１の座標Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）を少なくとも含む。位置情報ＩＦｐは、車体情報ＩＦｓを用いて求められたダンプトラック２の方位角θを含んでいてもよい。方位角θは、位置Ｐ１におけるダンプトラック２の向きを示す情報である。ステップＳ１０５において、照合航法位置出力コントローラ３３は、第１情報ＩＦ１に含まれる第１時刻ｔ１とともに、位置情報ＩＦｐを第１信号線３５に出力することにより、車体コントローラ２０に送信する。これは、第１時刻ｔ１におけるダンプトラックの位置がＰ１（Ｘ１，Ｙ１）にあることを意味している。
【００８１】
第１時刻ｔ１及び位置情報ＩＦｐは、図１２に示されるように、第２情報ＩＦ２として照合航法位置出力コントローラ３３から出力される。実施形態において、第２情報ＩＦ２は、図１４に示されるように、第１時刻ｔ１と位置情報ＩＦｐとを含む。
【００８２】
ステップＳ１０６において、車体コントローラ２０は、第１信号線３５を介して照合航法位置出力コントローラ３３と通信して、第２情報ＩＦ２を受け取る。前述したように、第２情報ＩＦ２は位置情報ＩＦｐを含むので、ステップＳ１０６において、車体コントローラ２０は、照合航法位置出力コントローラ３３から位置情報ＩＦｐを受け取ることになる。次に、ステップＳ１０７において、車体コントローラ２０は、遅延時間Δｔを用いて、受け取った位置Ｐ１を補正する。その後、ステップＳ１０８において、車体コントローラ２０は、補正位置Ｐ１ｃを用いてダンプトラック２を制御する指令である制御指令を生成して、操舵装置２Ｓ及び走行制御装置２Ｄの少なくとも一方に出力し、これらを介してダンプトラック２を制御する。
【００８３】
ステップＳ１０７において、車体コントローラ２０は、推測航法を用いて位置Ｐ１を補正して、補正位置Ｐ１ｃを求めているが、その補正方法について説明する。この場合、既知の起点は位置Ｐ１である。位置Ｐ１からの移動距離は、速度Ｖｃ１と遅延時間Δｔとの積から求められる。位置Ｐ１からの方位は、角速度ω１から求められる。すなわち、第２時刻ｔ２時点におけるダンプトラック２の位置を、第１時刻ｔ１時点における位置Ｐ１に基づいて補正する手法は、推測航法と同様の手法により補正することができる。
【００８４】
遅延時間Δｔは、第２時刻ｔ２と第１時刻ｔ１との差分である。第２時刻ｔ２は、車体コントローラ２０が、ダンプトラック２を制御するための指令を計算し始める時刻であり、位置Ｐ１が補正される時刻でもある。第１時刻ｔ１は、ダンプトラック２の位置Ｐ１を求めるための車体情報ＩＦｓが得られた時刻であって、位置Ｐ１が補正される第２時刻ｔ２よりも前の時刻である。
【００８５】
実施形態において、ステップＳ１０１とステップＳ１０２とは、必ずしも同タイミング（第１時刻ｔ１）でなくてもよい。また、第１時刻ｔ１は、ステップＳ１０１における出力時でもよいし、ステップＳ１０２の出力時でもよいし、ステップＳ１０３における情報の取得時でもよいし、ステップＳ１０４における処理時でもよいし、ステップＳ１０５における位置情報ＩＦｐの出力時であってもよい。
【００８６】
図１２に示されるように、第１時刻ｔ１に対応した位置Ｐ１から、速度Ｖｃ１及び角速度ω１に基づき、Ｐ１から距離Ｖｃ１×Δｔだけ進んだ位置が、補正位置Ｐ１ｃとなる。すなわち、車体コントローラ２０は、遅延時間Δｔの間に、照合航法位置出力コントローラ３３から受け取った位置Ｐ１からダンプトラック２が移動した位置を、推測航法を用いて求め、求めた位置を補正後の位置、すなわち補正位置Ｐ１ｃとする。その後、車体コントローラ２０は、補正位置Ｐ１ｃを用いてダンプトラック２を制御する。このため、車体コントローラ２０と照合航法位置出力コントローラ３３間の通信によって生じる遅れ、通信の瞬断によって生じる遅れ、制御周期の相違によって生じる遅れ、及び照合航法位置出力コントローラ３３における処理によって生じる遅れ等の少なくとも１つの影響が低減される。その結果、車体コントローラ２０がダンプトラック２を制御する際の精度の低下が抑制される。
【００８７】
変形例．
図１３は、実施形態の変形例に係る制御システム３０ａの一部を示す図である。制御システム３０ａは、車体コントローラ２０だけでなく、照合航法位置出力コントローラ３３にも、ジャイロセンサ２６及び速度センサ２７が接続されている。制御システム３０ａは、車体コントローラ２０及び照合航法位置出力コントローラ３３に、時間を計数するクロック４２の出力が入力される。このような構成により、車体コントローラ２０及び照合航法位置出力コントローラ３３は、同じ時刻系、すなわちクロック４２の時刻系で動作する。
【００８８】
照合航法位置出力コントローラ３３は、第１時刻ｔ１にジャイロセンサ２６からダンプトラック２の角速度ω１を取得し、速度センサ２７からダンプトラック２の速度Ｖｃ１を取得する。照合航法位置出力コントローラ３３は、車体情報ＩＦｓ、すなわち速度Ｖｃ１及び角速度ω１と、レーザーセンサ２４Ｂの検出結果及び地図ＤＢ３７の地図情報とを用いて、ダンプトラック２の位置Ｐ１を求める。具体的には、位置Ｐ１の座標Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）が求められる。そして、照合航法位置出力コントローラ３３は、第１時刻ｔ１とともに、座標Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）を含む位置情報ＩＦｐを、情報ＩＦ３として第１信号線３５に出力する。情報ＩＦ３は、第２情報ＩＦ２と同一である。
【００８９】
車体コントローラ２０は、第１信号線３５を介して情報ＩＦ３を受け取ると、第２時刻ｔ２において、推測航法を用いて、情報ＩＦ３の位置情報ＩＦｐに対応した位置Ｐ１を補正する。このとき、第２時刻ｔ２と第１時刻ｔ１との差分である遅延時間Δｔが用いられる。そして、車体コントローラ２０は、補正後の位置Ｐ１である補正位置Ｐ１ｃを用いて、ダンプトラック２を制御する。このように、変形例においても、照合航法位置出力コントローラ３３は、位置Ｐ１を求めるための車体情報ＩＦｓを用いて位置を求める。また、変形例においても、位置Ｐ１が推測航法で補正される場合には、車体コントローラ２０が位置Ｐ１を補正する第２時刻ｔ２と、第２時刻ｔ２よりも前の時刻であって車体情報ＩＦｓが得られた第１時刻ｔ１との差分である遅延時間Δｔが用いられる。
【００９０】
以上、実施形態及びその変形例において、ダンプトラック２を制御する車体コントローラ２０は、通信の遅れ及び制御周期の相違による情報伝達の遅れといった制御システム３０内における情報伝達の遅れを含む遅延時間Δｔを用いて、照合航法位置出力コントローラ３３が求めたダンプトラック２の位置を補正する。そして、車体コントローラ２０は、補正によって得られた補正位置Ｐ１ｃを用いてダンプトラック２を制御する。このため、制御システム３０は、制御システム３０内における情報伝達の遅れ、具体的には車体コントローラ２０が照合航法位置出力コントローラ３３から位置Ｐ１の情報を受け取る際の遅れの影響を低減できる。その結果、制御システム３０は、通信の遅れ等によって車体コントローラ２０がダンプトラック２の位置を得るタイミングに遅れが発生した場合でも、車体コントローラ２０がダンプトラック２を制御する際の遅れ及び精度の低下を抑制できる。
【００９１】
実施形態及び変形例において、作業車両は鉱山で用いられる鉱山機械である例を説明したが、作業車両は鉱山機械に限定されるものではない。作業車両は、少なくとも走行装置２３及び制動装置２Ｂを有していればよく、例えば地下鉱山で用いられる作業車両、及び地上の作業現場で用いられる作業車両であってもよい。作業車両は、鉱山機械を含む概念である。
【００９２】
実施形態及び変形例において、作業車両は、ダンプトラック２であるが、ホイールローダー、グレーダー又は一般の車両３Ｃであってもよい。また、実施形態及び変形例において、ダンプトラック２は無人のダンプトラックであるが、これに限定されず、有人のダンプトラックの運転にアシストする形態であってもよい。
【００９３】
照合航法位置出力コントローラ３３がダンプトラック２の位置を求める手法も、実施形態及び変形例のものには限定されず、非接触センサ２４による検出結果と予め保存された地図情報３７とを比較してダンプトラック２の現在位置を算出する方法であれば、どのような方法であっても構わない。実施形態及び変形例では、非接触センサ２４としてレーダーセンサ及びレーザーセンサを例示したが、非接触センサ２４はこれらには限られない。非接触センサ２４は、例えばステレオカメラ又はモノカメラを用いてダンプトラック２の周囲の状況を検出するようにしてもよい。
【００９４】
実施形態及び変形例ではＧＰＳ検出器を用いて作業車両の位置を検出していたが、作業車両の位置の検出はＧＰＳ検出器に限られず、周知の位置情報生成部に基づいて作業車両の位置を検出できるようにしてもよい。特に、地下鉱山ではＧＮＳＳを検出できないため、例えば、位置情報生成部であるＩＭＥＳ（Indoor  Messaging  System）、疑似衛星（スードライト）、ＲＦＩＤ（Radio  Frequency  Identifier）、ビーコン、測量器、無線ＬＡＮ、ＵＷＢ（Ultra  Wide  Band）、ＳＬＡＭ（Simultaneous  Localization  and  Mapping）、又はランドマーク（走行経路の傍らに設けた目印）を使用した作業車両の自己位置推定等を用いてもよい。
【００９５】
実施形態及び変形例は、目標の位置で目標の速度となるようにダンプトラック２を制動するにあたって、ダンプトラック２に発生する衝撃を抑制しつつ、目標の位置に到達した作業車両の位置に求められる精度の低下を抑制することができる。特に、鉱山で用いられるダンプトラック２は質量が大きいため、制動時にダンプトラック２には衝撃が発生しやすくなるが、前述した実施形態は、ダンプトラック２の衝撃を抑制しつつ、停止等における位置の精度の低下を抑制できるので、鉱山で用いられる大型の作業車両に好適である。
【００９６】
以上、実施形態及び変形例を説明したが、前述した内容により実施形態及び変形例が限定されるものではない。前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。実施形態及び変形例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。
【符号の説明】
【００９７】
１  管理システム
２  ダンプトラック
３  鉱山機械
３Ｃ  車両
３Ｓ  油圧ショベル
７  管制施設
９  通信システム
１０  管理装置
２０  車体コントローラ（制御装置）
２１  車両本体
２２  ベッセル
２３  走行装置
２４  障害物センサ
２４Ａ  レーダー（非接触センサ）
２４Ｂ  レーザーセンサ（非接触センサ）
２６  ジャイロセンサ
２７  速度センサ
３０，３０ａ  作業機械の制御システム（制御システム）
３１  受信器
３１Ａ  アンテナ
３２  走行経路作成装置
３３  照合航法位置出力コントローラ（位置出力装置）
３４  無線通信装置
３５  第１信号線
３６  第２信号線
３７  地図ＤＢ
Δｔ  遅延時間
【図１】
2016148310.tif 000003
【図２】
2016148310.tif 000004
【図３】
2016148310.tif 000005
【図４】
2016148310.tif 000006
【図７】
2016148310.tif 000007
【図８】
2016148310.tif 000008
【図９】
2016148310.tif 000009
【図１０】
2016148310.tif 000010
【図１１】
2016148310.tif 000011
【図１２】
2016148310.tif 000012
【図１３】
2016148310.tif 000013
【図５】
2016148310.tif 000014
【図６】
2016148310.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月13日(2017.2.13)
【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】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の周囲を検出する非接触センサと、
少なくとも前記非接触センサの検出結果と、走行経路の傍の物体の位置情報を含む地図情報と、に基づいて前記作業機械の位置を求めて、前記位置の情報を出力する位置出力装置と、
前記位置出力装置によって求められた前記位置を、少なくとも前記位置出力装置との通信の遅れを含む遅延時間に基づいて補正する補正位置演算部と、
前記補正位置演算部によって補正された補正位置を用いて前記作業機械を制御する指令を生成する制御装置と、
を備える、作業機械の制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、推測航法を用いて前記位置を補正する、
請求項１に記載の作業機械の制御システム。
【請求項３】
前記遅延時間は、前記補正位置演算部が前記位置を補正する時刻である第２時刻と、前記第２時刻よりも前の時刻であって、前記非接触センサにより検出がなされた時刻又は前記位置出力装置が前記非接触センサの検出結果を受け取った時刻である第１時刻との差分である、
請求項２に記載の作業機械の制御システム。
【請求項４】
前記位置出力装置は、前記制御装置から位置を求めるための情報を受け取って前記作業機械の位置を求めるものであって、
前記位置を求めるための情報が前記制御装置によって前記位置出力装置に出力される時刻を第１時刻とし、前記位置出力装置が求めた前記位置を前記補正位置演算部によって補正する時刻を第２時刻とし、
前記遅延時間は、前記第２時刻と、前記第１時刻との差分である、
請求項２に記載の作業機械の制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記位置出力装置から受け取った、前記第１時刻に対応した前記位置から、前記遅延時間の間に前記作業機械が移動した位置を、前記推測航法を用いて求め、求めた位置を補正後の前記位置とする、
請求項３又は請求項４に記載の作業機械の制御システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の作業機械の制御システムと、
前記作業機械の制御システムが有する前記制御装置によって制御される走行装置と、
を含む、作業機械。
【請求項７】
非接触センサにより作業機械の周囲を検出し、
前記非接触センサによって検出した結果と、走行経路の傍の物体の位置情報を含む地図情報と、に基づいて前記作業機械の位置を求め、前記位置の情報を出力し、
出力された前記位置の情報に基づき、前記位置の情報を受け取る際の遅れを含む遅延時間を用いて推測航法により前記位置を補正して、補正後の前記位置を用いて前記作業機械を制御する指令を生成する、
作業機械の制御方法。
【国際調査報告】
2016148310.tif 000016
2016148310.tif 000017