(57)【要約】  障害物と干渉することなく、搬送車を積込位置に誘導する車両走行システム及び車両走行制御方法を提供する。  積込機（１０）のオペレータが、積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）における搬送車（２０−１）の車体の向きを入力する向き入力装置（１０２）と、搬送車（２０−１）を、積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）に入力された向きで停車させるための走行経路を算出する走行経路算出部（１５０７）と、走行経路に従って、搬送車（２０−１）を走行及び停止させるための車両制御を行う車両制御部（２０５）と、を備える。
2015087430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積荷の積込作業を行う積込機（１０）から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車（２０−１）に対し、前記積荷の積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）に前記搬送車（２０−１）を誘導するための車両走行システムであって、
前記積込機（１０）のオペレータが、前記積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）における前記搬送車（２０−１）の車体の向きを入力する向き入力装置（１０２）と、
前記搬送車（２０−１）を、前記積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）に前記入力された向きで停車させるための走行経路を算出する走行経路算出部（１５０７）と、
前記走行経路に従って、前記搬送車（２０−１）を走行及び停止させるための車両制御を行う車両制御部（２０５）と、
を備えることを特徴とする車両走行システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）における前記搬送車（２０−１）の車体の向きを示す搬送車画像を含む設定画面（１２０）を表示する表示装置（１１０）と、
前記設定画面（１２０）の表示制御を行う画面表示制御部（１５０６）と、
を更に備え、
前記向き入力装置（１０２）は、前記搬送車画像（５４０）の向きを変更するための回転移動量の入力を受け付け、
前記画面表示制御部（１５０６）は、前記設定画面（１２０）において前記積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）を示す２次元積込位置を中心に、前記搬送車画像（５４０）を前記回転移動量に従って回転移動させる、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項３】
請求項２に記載の車両走行システムにおいて、
前記画面表示制御部（１５０６）は、前記設定画面（１２０）に前記走行経路（５７０ａ，５７０ｂ）を重畳表示する、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項４】
請求項３に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）及び前記走行経路（５７０ａ，５７０ｂ）の周辺に位置する障害物の位置情報を参照し、前記設定画面（１２０）に重畳表示された前記走行経路（５７０ａ，５７０ｂ）に沿って前記搬送車（２０−１）が走行すると、前記障害物と干渉することが予想される場合、及び前記設定画面（１２０）で重畳表示された前記搬送車画像（５４０）の向きに沿って前記積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）において前記搬送車（２０−１）が停車すると、前記障害物と干渉することが予想される場合に、警告を発する警告部（１５０８）を更に備える、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項５】
請求項３に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込機（１０）の周辺を撮影して得られたカメラ画像の視点を上方視点に変換して監視画像を生成する監視画像生成部（１５０４）を更に備え、
前記画面表示制御部（１５０６）は、前記搬送車（２０−１）の待機位置（ＱＰ１，４３１Ｌ，４３１Ｒ）及び前記積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）を含む広域画像（１２２）を生成し、当該広域画像（１２２）のうちの、前記監視画像（１２１）の撮影範囲に対応する部分領域に、前記監視画像（１２１）を重畳した合成画像を生成し、当該合成画像に前記走行経路（５７０ａ，５７０ｂ）を重畳表示する、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項６】
請求項１に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込機（１０）は、前記積込作業を行うためのフロント作業機（１４）と、これを操作する操作レバー（７３Ｌ，７３Ｒ）と、を含み、前記向き入力装置（１０２）は、前記操作レバー（７３Ｌ，７３Ｒ）に備えられ、前記操作レバー（７３Ｌ，７３Ｒ）の軸方向を回転中心とするダイヤル部（１０２ｄ）を含んで構成される、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項７】
積荷の積込作業を行う積込機（１０）から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車（２０−１）に対し、前記積荷の積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）に前記搬送車（２０−１）を誘導するための車両走行制御方法であって、
前記積込機（１０）のオペレータから、前記搬送車（２０−１）の、前記積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）における前記搬送車（２０−１）の車体の向きの入力操作を受け付けるステップ（Ｓ２０９）と、
前記搬送車（２０−１）を、前記積込位置（ＬＰ−Ｌ，ＬＰ−Ｒ）に前記入力された向きで停車させるための走行経路（５７０ａ，５７０ｂ）を算出するステップ（Ｓ２０６）と、
前記走行経路（５７０ａ，５７０ｂ）に従って、前記搬送車（２０−１）を走行及び停止させるための車両制御を行うステップ（Ｓ１０６）と、
を含むことを特徴する車両走行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行システム及び車両走行制御方法に係り、特に積込位置における搬送車の向きの設定技術に関する。【０００２】
露天掘り鉱山などにおいて、ダンプトラックなどの搬送車にショベルなどの積込機が掘削した土砂や鉱石を積込む場合、積込機のオペレータは搬送車に積込む場所を伝えて搬送車にその場所まで来てもらう必要がある。搬送車が有人車両である場合は積込機のバケットを掲げるなどして位置を示すことで、搬送車のオペレータの判断により適切な位置と向きに搬送車を移動することができる。搬送車が無人運転されている、所謂無人搬送車である場合は、搬送車のオペレータに判断に委ねることができないので、積込機のオペレータが搬送車の来るべき位置と向きを適切に設定して無人搬送車に伝える必要があるという問題点がある。【０００３】
上述した問題点を解決するための技術として、例えば特許文献１に記載の技術が公知である。特許文献１には、積込機のオペレータが積込位置を設定し、無人搬送車の走行を管制する管制装置が、積込機の位置、積込位置、切羽の境界などの情報を基に、積込位置に至る経路を算出し、無人搬送車に送信する構成が開示されている。この構成によれば、無人搬送車は、管制装置から得た経路に沿って走行し、積込位置に停車することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、積込機の位置、積込位置、切羽の境界など管制装置が把握できる情報を基に経路を生成する。一方、切羽周辺では掘削の際に土砂が散乱する。土砂の散乱状況は、掘削作業の進行によって変化するが、地図情報に反映されないので管制装置が把握することができない。従って、積込機の位置、積込位置、切羽の境界など管制装置が把握できる情報だけから生成した経路で無人搬送車が走行した場合、散乱する土砂などの障害物と無人搬送車とが干渉する虞があるという課題が残されている。【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、積込機や走行経路周辺に散乱する土砂などの障害物と干渉することなく、無人搬送車を積込位置に誘導する車両走行システム及び車両走行制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記積荷の積込位置に前記搬送車を誘導するための車両走行システムであって、前記積込機のオペレータが、前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを入力する向き入力装置と、前記搬送車を、前記積込位置に前記入力された向きで停車させるための走行経路を算出する走行経路算出部と、前記走行経路に従って、前記搬送車を走行及び停止させるための車両制御を行う車両制御部と、を備えることを特徴とする。【０００８】
本発明によれば、積込機のオペレータが、自身が把握している障害物との干渉を避けるように積込位置における搬送車の車体の向きを入力し、積込位置において入力された車体の向きで停車できるように走行経路が算出される。そして、この走行経路に従って搬送車を走行・停止させるように車両制御が実行されることで、障害物と干渉することなく、搬送車を積込位置に誘導することができる。【０００９】
より具体的には、例えば図８に示すように、符号５４０ａで示すダンプの車体の向きでは、散乱する土砂５５０とダンプとが干渉する。これに対し、ダンプの車体の向きを、積込位置（バケット位置５２０に相当する）を中心に符号５４０ｂで示すように回転させると、土砂５５０との干渉が解消する。このように、積込位置が同じであってもダンプの車体の向きを変えることで、周辺の障害物と干渉することなく、ダンプを誘導することができる。従って、設定した積込位置の再設定を行うことなく、ダンプの車体の向きを変更することで、干渉を避けてダンプを停車させることができる。【００１０】
また本発明は、上記構成において、前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを示す搬送車画像を含む設定画面を表示する表示装置と、前記設定画面の表示制御を行う画面表示制御部と、を更に備え、前記向き入力装置は、前記搬送車画像の向きを変更するための回転移動量の入力を受け付け、前記画面表示制御部は、前記設定画面において前記積込位置を示す２次元積込位置を中心に、前記搬送車画像を前記回転移動量に従って回転移動させることを特徴とする。【００１１】
本発明によれば、オペレータが向き入力装置から入力した回転移動量に従って、設定画面上で搬送車画像を回転させることで、搬送車の車体の向きが視覚的に把握しやすくなり、向き入力操作時の操作性を向上させることができる。【００１２】
また本発明は、上記構成において、前記画面表示制御部は、前記設定画面に前記走行経路を重畳表示することを特徴とする。【００１３】
本発明によれば、オペレータが走行経路も考慮しながら、積込位置における搬送車の向きの入力操作を行うことができる。【００１４】
また本発明は、上記構成において、前記積込位置及び前記走行経路の周辺に位置する障害物の位置情報を参照し、前記設定画面に重畳表示された前記走行経路に沿って前記搬送車が走行すると、前記障害物と干渉することが予想される場合、及び前記設定画面で重畳表示された前記搬送車画像の向きに沿って前記積込位置において前記搬送車が停車すると、前記障害物と干渉することが予想される場合に、警告を発する警告部を更に備えることを特徴とする。【００１５】
本発明によれば、走行経路に沿って走行中、及び積込位置に停車したときに障害物と干渉する場合に警告を発することで、オペレータに対し、干渉を回避するように搬送車の向きを再度入力するように促すことができる。【００１６】
また本発明は、上記構成において、前記積込機の周辺を撮影して得られたカメラ画像の視点を上方視点に変換して監視画像を生成する監視画像生成部を更に備え、前記画面表示制御部は、前記搬送車の待機位置及び前記積込位置を含む広域画像を生成し、当該広域画像のうちの、前記監視画像の撮影範囲に対応する部分領域に、前記監視画像を重畳した合成画像を生成し、当該合成画像に前記走行経路を重畳することを特徴とする。【００１７】
本発明によれば、監視画像には積込機の周辺状況が撮影されているので、オペレータは監視画像に撮影されている積込機周辺の障害物の位置を確認しつつ、搬送車の向きの入力操作を行うことができる。さらに、設定画面には、監視画像の撮影範囲外にある待機位置と、そこから積込位置までの走行経路が表示されるので、オペレータは、車体の向きが変わることによって変化する走行経路について、障害物との干渉を確認しながら、搬送車の向きの入力操作を行うことができる。【００１８】
また本発明は、上記構成において、前記積込機は、前記積込作業を行うためのフロント作業機と、これを操作する操作レバーと、を含み、前記向き入力装置は、前記操作レバーに備えられ、前記操作レバーの軸方向を回転中心とするダイヤル部を含んで構成される、ことを特徴とする。【００１９】
積込作業を継続中は、オペレータは操作レバーから手を放すことがほとんどないが、本発明によれば、操作レバーを把持した状態を維持しつつ、ダイヤル部を親指などで回転させることで搬送車の向きの入力操作を行うことができる。これにより、積込作業を継続しつつ、搬送車の向きの入力操作が行えるので、積込作業の生産性の向上が期待できる。【００２０】
また、本発明は、積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記積荷の積込位置に前記搬送車を誘導するための車両走行制御方法であって、前記積込機のオペレータから、前記積込位置における前記搬送車の車体の向きの入力操作を受け付けるステップと、前記搬送車を、前記積込位置に前記入力された向きで停車させるための走行経路を算出するステップと、前記走行経路に従って、前記搬送車を走行及び停止させるための車両制御を行うステップと、を含むことを特徴する。【００２１】
本発明によれば、積込機のオペレータが、自身が把握している障害物との干渉を避けるように積込位置における搬送車の向きを入力し、積込位置において入力された車体の向きで停車できるように走行経路が算出される。そして、この走行経路に従って搬送車を走行・停止させるように車両制御が実行されることで、障害物と干渉することなく、搬送車を積込位置に誘導することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、積込機や走行経路周辺に散乱する土砂などの障害物と干渉することなく、無人搬送車を積込位置に誘導する車両走行システム及び車両走行制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る車両走行システム１の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すショベル１０の運転席内部の概略構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係るダンプの走行経路を示す図である。
【図４】図１に示すショベル１０の内部構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す管制部３１の内部構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示すダンプ２０−１の内部構成を示すブロック図である。
【図７】図４のパターン記憶部１５０３に記憶された積込パターン画像の一例を示す説明図である。
【図８】図２に示す設定画面１２０の表示例を示す説明図である。
【図９】図８の設定画面１２０ａにおいて干渉警告表示を行った状態を示す説明図である。
【図１０】走行経路を重畳表示した設定画面を示す説明図である。
【図１１】監視画像と広域画像とを合成した設定画面を示す説明図である。
【図１２】本実施形態に係る車両走行システム１の処理の流れを示すシーケンス図である。
【図１３】停車姿勢設定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。全図を通じて、同一の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００２５】
まず、図１に基づいて本実施形態に係る車両走行システムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る車両走行システム１の概略構成を示す図である。
【００２６】
図１に示す車両走行システム１は、鉱山などの採石場で、土砂や鉱石の積込作業を行う積込機としてのショベル１０と、土砂や鉱石を無人運転で搬送する１乃至複数の無人搬送車（以下「ダンプ」という）２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎと、採石場の近傍若しくは遠隔の管制センタ３０に設置された管制部３１と、を含む。ショベル１０、各ダンプ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎ、及び管制部３１は、無線通信回線を介して互いに通信可能に接続される。なお、図１中、符号４１は、無線通信の中継局を示す。積込機は、ショベルの他、ホイールローダでもよい。
【００２７】
ショベル１０及び各ダンプ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎは、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）の少なくとも３つの航法衛星５０−１、５０−２、５０−３から測位電波を受信して自車両の位置（３次元実座標）を検出するための自車両位置検出部（図１では図示を省略する）を備える。ＧＮＳＳとして、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＡＬＩＬＥＯを用いてもよい。
【００２８】
ショベル１０は、超大型の油圧ショベルであって、走行体１１と、この走行体１１上に旋回可能に設けた旋回体１２と、運転室１３と、旋回体１２の前部中央に設けたフロント作業機１４と、を備えて構成される。フロント作業機１４は、旋回体１２に対し上下方向に回動可能に設けられたブーム１５と、このブーム１５の先端に回動可能に設けられたアーム１６と、そのアーム１６の先端に取り付けられたバケット１７とを含む。アーム１６には、アーム１６の関節角度を検出するための角度センサ１６ｓを備える。
【００２９】
ショベル１０における見通しの良い場所、例えば運転室１３の上部に、無線通信回線に接続するためのアンテナ１８が設置され、旋回体１２の後部には航法衛星５０−１、５０−２、５０−３から測位電波を受信するためのアンテナ１９（二つ備えるが、図１では一つのみ図示）を備える。
【００３０】
旋回体１２の左右の側面、後面、及び前面には、ショベル１０の周辺状況を撮影するための４つのカメラが備えられる。図１では左側面に備えられた左カメラ６０Ｌ及び後面に備えられた後面カメラ６０Ｂのみを図示しているが、右側面及び前面にもカメラが備えられる。
【００３１】
運転室１３の内部には、ショベル１０のオペレータが、積込位置及び積込位置で停車中のダンプの車体の向き（以下、積込位置及び積込位置で停車中のダンプの車体の向きを総称して「停車姿勢」という）を設定するための停車姿勢設定装置１００が備えられる。停車姿勢設定装置１００は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）といった演算・制御部、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部を含む制御装置、出入力装置としての積込位置設定ボタン１０１、向き入力装置１０２、フットスイッチ１０３、及び表示装置１１０（図２参照）を含むハードウェアと、停止姿勢設定装置１００の機能を実現するためのソフトウェアと、を含んで構成される。そして、制御装置で上記ソフトウェアが実行されることで、停車姿勢設定装置１００の機能が実現される。
【００３２】
ダンプ２０−１は、車両本体を形成するフレーム２１と、前輪２２及び後輪２３と、フレーム２１の後方部分に設けられたヒンジピン（図示せず）を回動中心として上下方向に回動可能な荷台２４と、この荷台２４を上下方向に回動させる左右一対のホイストシリンダ（図示せず）と、を含む。また、ダンプ２０−１は、見通しの良い場所、例えば、ダンプ２０−１の上面前方に、無線通信回線に接続するためのアンテナ２５と、航法衛星５０−１、５０−２、５０−３から測位電波を受信するための二つのアンテナ２６を備える。その他のダンプ２０−２、・・・２０−ｎは、ダンプ２０−１と同一の構成であるので、説明を省略する。
【００３３】
管制部３１は、ＣＰＵ等の演算・制御装置、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、及び出入力装置を含むハードウェア（図示を省略）と、このハードウェア上で実行されるソフトウェアとを含んで構成される。そして、これらのハードウェアがソフトウェアを実行することにより、管制部３１の機能が実現される。また、管制部３１は、無線通信回線に接続するためのアンテナ３２に接続される。そして、管制部３１は、ショベル１０、及びダンプ２０−１、２０−２、・・・２０−ｎの其々と通信する。
【００３４】
次に、図２に基づいてショベル１０の運転席内の概略構成を説明する。図２は、図１に示すショベル１０の運転席内部の概略構成を示す図である。
【００３５】
図２に示すように、ショベル１０の運転席１３内には、オペレータが着座する座席７１が備えられる。座席７１は、左アームレスト７２Ｌ及び右アームレスト７２Ｒを備える。左アームレスト７２Ｌ及び右アームレスト７２Ｒの各々には、オペレータが左手で把持して操作する左操作レバー７３Ｌ及び右手で把持して操作する右操作レバー７３Ｒが設けられる。
【００３６】
左操作レバー７３Ｌ及び右操作レバー７３Ｒは、各操作レバー７３Ｌ、７３Ｒの前後、左右への動きが、アーム１６の各関節の回転、及び旋回体１２の回転に反映される。オペレータが、左操作レバー７３Ｌ及び右操作レバー７３Ｒのそれぞれを前後又は左右に動かすと、アーム１６が回転、又は旋回体１２が旋回することにより、バケット１７が意図した位置及び姿勢に動く。このため、オペレータは、バケット１７の操作中において左右の手を左操作レバー７３Ｌ及び右操作レバー７３Ｒから離すことはない。
【００３７】
上記では、ショベル１０の運転室１３内に、左右の操作レバー７３Ｌ、７３Ｒを搭載すると説明したが、これらをショベル１０の外部に設置し、オペレータがショベル１０に搭乗することなく遠隔操縦できるように構成してもよい。この場合、角度センサ１６ｓの検出データ、左カメラ６０Ｌ、後面カメラ６０Ｂ、右カメラ、前面カメラ（図示を省略）のカメラ画像、及び自車両位置検出部で得られる自車両位置の情報は、無線通信回線を通じて遠隔地に備えられた停車姿勢設定装置１００に送信される。
【００３８】
また、本実施形態では、右操作レバー７３Ｒの最上端には、ショベル１０のホーン（警笛）を鳴らすためのホーンボタン７４が設けられる。本実施形態では、ホーンボタン７４の隣に、バケット１７の位置を設定するための積込位置設定ボタン１０１を備える。また、右操作レバー７３Ｒの側面のうち、積込位置設定ボタン１０１の近傍には、ダンプ２０−１の車両の向きを設定するためのダイヤル状の向き入力装置１０２を備える。向き入力装置１０２は、右操作レバー７３Ｒの長軸方向を軸として回転できるダイヤル部１０２ｄを含んで構成される。
【００３９】
座席７１の右前面には、ショベル１０及びダンプ２０−１との相対位置を表示し、ダンプ２０−１の車両の向きを設定する設定画面１２０を表示する表示装置１１０を備える。オペレータが左右の操作レバー７３Ｌ、７３Ｒを操作して、バケット１７を所望の位置に移動させた後、積込位置設定ボタン１０１を押し下げると、上記の所望の位置がバケット１７の位置として設定される。また、右操作レバー７３Ｒを握った手の親指などで向き入力装置１０２のダイヤル部１０２ｄを回転すると、その回転移動量を停車姿勢設定装置１００の制御装置１５０（図４参照）が読み取り、設定画面１２０に表示されたダンプ画像５４０が連動して回転する。
【００４０】
座席７１の前方床面には、ダンプの停車姿勢を確定するためのフットスイッチ１０３が備えられる。
【００４１】
次に、図３に基づいて、積込エリア内におけるダンプの走行経路について説明する。図３は、本実施形態に係るダンプの走行経路を示す図である。
【００４２】
図３に示すように、積込エリア４００内には、走行経路４１０が予め設定されている。走行経路４１０上には、入口４１１、出口４１２、ショベル１０の左側積込位置ＬＰ−Ｌ、右側積込位置ＬＰ−Ｒ（Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ：以下「ＬＰ」と記載する。）、及び入口４１１からＬＰに向かうまでの走行経路上に、ダンプの待機位置（Ｑｕｅｕｉｎｇ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下「ＱＰ」と記載する）として、３つの待機位置、ＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３が設定されている。本実施形態では待機位置をＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３の３台分設けることとしたが、待機位置の数はこれに限定されない。
【００４３】
３つの待機位置のうちＬＰに最も近い待機位置であるＱＰ１からＬＰまでの走行経路は、アプローチパス（Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｐａｓｓ：以下「ＡＰＰ」と記載する）として設定される。
【００４４】
走行経路４１０は、ＱＰ１において、ＬＰ−Ｌに向かう左側アプローチパス（以下「ＡＰＰ―Ｌ」と記載する）と、ＬＰ−Ｒに向かう右側アプローチパス（以下「ＡＰＰ―Ｒ」と記載する）とに分岐する。ＡＰＰ―Ｌ、及びＡＰＰ―Ｒのそれぞれは、各ダンプ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎが進行方向を変えるためのスイッチバックポイント４３１Ｌ、４３１Ｒが設定されるが、スイッチバック動作が不要な場合もある。
【００４５】
各ダンプ２０−１，２０−２、・・・２０−ｎは、入口４１１から積込エリア４００に入り、空いている待機位置うち、ＬＰにより近い待機位置まで進み、停車する。そして、ＬＰに最も近い待機位置（以下「直前待機位置」という）まで走行し、そこで停車して次の指示を待つ。直前待機位置は、ＱＰ１でもよいし、スイッチバックポイント４３１Ｌ、４３１Ｒでもよいが、予め選択して決めておく。
【００４６】
そして、直前待機位置に停車中のダンプが、管制部３１から停車姿勢に応じた走行経路情報を取得すると、これに従って車両制御が実行される。
【００４７】
次に、図４乃至図６に基づいて、図１に示す車両走行システムの内部構成について説明する。図４は、図１に示すショベル１０の内部構成を示すブロック図である。図５は、図１に示す管制部３１の内部構成を示すブロック図である。図６は、図１に示すダンプ２０−１の内部構成を示すブロック図である。
【００４８】
図４に示すように、停車姿勢設定装置１００の制御装置１５０は、自車両位置検出部１５０１、バケット位置算出部１５０２、パターン記憶部１５０３、監視画像生成部１５０４、地図情報記憶部１５０５、画面表示制御部１５０６、走行経路算出部１５０７、警告部１５０８、停車姿勢設定部１５０９、通信制御部１５１０、及び通信インターフェース（以下「通信Ｉ／Ｆ」と記載する）１５１１を備える。
【００４９】
自車両位置検出部１５０１は、航法衛星５０−１、５０−２、５０−３からアンテナ１９を介して受信した測位電波を基に、自車両（ショベル１０の本体）の３次元実座標を検出する。なお、本実施形態に係る車両走行システムにおいて、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向から定義される直交３次元実座標のうち、水平面上の座標を示すｘ軸座標及びｙ軸座標があれば、停車姿勢の設定や走行経路の算出等の各処理が行えるので、ｚ軸座標の検出は必須ではない。
【００５０】
バケット位置算出部１５０２は、角度センサ１６ｓの検出信号を基にアームの回転角度を算出し、これと、自車両位置検出部１５０１が検出した自車両の３次元実座標及び旋回体１２の旋回角度を基にバケット１７の３次元実座標を算出する。このバケット１７の３次元実座標が積込位置となる。
【００５１】
パターン記憶部１５０３は、積込作業中におけるショベル１０とダンプ２０−１との相対的な位置関係を示す積込パターン画像を複数記憶する。積込パターン画像の詳細は図７を参照して後述する。
【００５２】
監視画像生成部１５０４は、ショベル１０の左右の側面、及び前後面に取り付けられた各カメラが撮影した画像（動画像及び静止画像のどちらでもよい）の視点を上方視点に変換した監視画像を生成する。
【００５３】
具体的には、例えば斜め上方から撮影されたカメラ画像では、画像の上部、すなわちカメラから遠い場所が小さく、画像の下部、すなわちカメラから近い場所が大きく写っている。そこで各カメラから得られたカメラ画像に対し、画像上部を拡大、画像下部を縮小するような射影変換を行って、地面を真上から見たような画像（俯瞰画像）に変換する。そして、ショベル１０を示す図形の左側には、左カメラ６０Ｌが撮影したカメラ画像を射影変換した左俯瞰画像を配置し、右側、後、前のそれぞれには、右カメラ、後面カメラ６０Ｂ、前面カメラが撮影したカメラ画像を射影変換した右俯瞰画像、後面俯瞰画像、前面俯瞰画像を配置して合成した監視画像を生成する。
【００５４】
射影変換のための事前準備として、既知の形状の撮影対象物を各カメラで撮影し、各カメラ画像における撮影対象物が撮影された領域の形状が、撮影対象物を上方視点で見たときの形状となるように、各カメラ画像に含まれる各座標の変換量を算出し、これをキャリブレーションデータとして保存しておく。そして、監視画像の生成時に、各カメラ画像に対し、保存されたキャリブレーションデータを用いて各座標の座標変換（射影変換）を行うことで俯瞰画像を生成し、これを合成して監視画像を生成する。
【００５５】
地図情報記憶部１５０５は、ショベル１０及び走行経路の周辺に位置する切羽面等の周囲障害物の位置情報（３次元実座標）や、ダンプ２０−１の走行範囲の地形情報を含む地図情報を格納する。
【００５６】
画面表示制御部１５０６は、積込位置設定ボタン１０１が押されると、自車両位置検出部１５０１により得たショベル１０本体の位置（３次元実座標）と、バケット位置算出部１５０２から得たバケット１７の位置（３次元実座標）と、地図情報記憶部１５０５に格納された地図情報に含まれる切羽面などの周囲障害物の位置（３次元実座標）とを基に、パターン記憶部１５０３に予め記憶されている複数の積込パターンの中から、ショベル１０とバケット１７との実際の位置関係に最も近い積込パターン画像を一つ選定する。再度積込位置設定ボタン１０１が押されると、上記で選定されたものとは異なる積込パターン画像を選定する。
【００５７】
そして、監視画像生成部１５０４が生成した監視画像に、上記で選定された積込パターン画像に沿って、ショベル本体を示すショベル画像５１０、バケット画像５２０、切羽面の境界線５３０、及びダンプ画像５４０を重畳した向き設定画像（図９で後述する）を生成し、表示装置１１０に表示する。この向き設定画像を表示した画面が設定画面１２０（図２参照）に相当する。なお、本実施形態では、ショベル画像５１０、バケット画像５２０、及びダンプ画像５４０は、視認性を向上される目的でショベル、バケット、及びダンプの形状を模式的に示す図形を用いる。よって、以後、ショベル画像５１０、バケット画像５２０、及びダンプ画像５４０をそれぞれショベル図形５１０、バケット図形５２０、及びダンプ図形５４０と記載する。これらの図形に代えて、例えば、ショベル１０、バケット１７、切羽面、及びダンプ２０−１を上方視点から見た画像を用いてもよい。
【００５８】
表示装置１１０に設定画面１２０が表示されている状態で、オペレータは必要に応じて向き入力装置１０２のダイヤル部１０２ｄを操作して、設定画面１２０上でダンプ画像５４０を回転させ、積込位置におけるダンプの向きを微調整する。
【００５９】
走行経路算出部１５０７は、地図情報記憶部１５０５に記憶された地図情報を参照し、ダンプを設定された停車姿勢で停車させるための走行経路を算出し、画面表示制御部１５０６に出力する。画面表示制御部１５０６は、走行経路を向き設定画像に重畳表示してもよい。
【００６０】
警告部１５０８は、地図情報記憶部１５０５に記憶された地図情報に含まれる障害物の位置情報を参照し、設定画面に表示された走行経路に沿って搬送車が走行すると、障害物と干渉することが予想される場合、及び設定画面で表示された搬送車画像の向きに沿って積込位置において搬送車が停車すると、障害物と干渉することが予想される場合に、警告を発する。例えば設定画面１２０上に、警告を示す図形や文字情報を表示してもよいし、警告音を発するように構成してもよい。
【００６１】
停車姿勢設定部１５０９は、オペレータがフットスイッチ１０３を踏んだときの設定画面１２０上で示されたダンプの積込位置及び車体の向きを停車姿勢として確定する。
【００６２】
通信制御部１５１０は、無線通信機器からなる通信Ｉ／Ｆ１５１１を介して、上記で確定された停車姿勢に対応する走行経路を示す走行経路情報を、管制部３１を介して直前待機位置に停車中のダンプに無線送信する。また、管制部３１から直前待機位置に停車中のダンプの自車両位置を含むダンプ情報を受信する。
【００６３】
図５に示すように、管制部３１は、各ダンプ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎから取得した位置情報及び走行情報を基に各ダンプの位置及び走行状態（走行中／停車中）を示す管制データを生成する交通管制部３１１と、鉱山の切羽面の位置や形状を含む地形情報、及び鉱山内の各位置における緯度・経度を含む地図情報を格納する地図情報記憶部３１２と、ショベル１０及び各ダンプ２０−１、２０−２、・・・２０−ｎとの通信制御を行う通信制御部３１３と、無線通信回線に接続するための通信Ｉ／Ｆ３１４と、を備える。
【００６４】
交通管制部３１１は、各ダンプ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎから現在位置を示す自車両位置情報、及びダンプの走行状態（走行中／停車中）を示す走行状態情報を取得して、管制データを生成する。具体的には、交通管制部３１１は、地図情報に各ダンプ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎの現在位置、予め定められたダンプの走行経路、走行経路上に設定されたダンプの待機位置、ショベル１０の積込位置を重畳して管制データを生成し、ダンプの走行状態を監視する。上記の構成に代えて、管制部３１が各ダンプ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎから取得した自車両位置情報の単位時間当たりの変化量を基に、各ダンプ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎの走行状態を算出してもよい。この場合、走行状態情報の送受信は不要である。
【００６５】
地図情報記憶部３１２は、ショベル１０の地図情報記憶部１５０５に格納された地図情報と同じものを記憶する。
【００６６】
通信制御部３１３は、通信Ｉ／Ｆ３１４を介して、ダンプから自車両位置情報及び走行状態情報を受信して交通管制部３１１に出力し、ショベル１０からの照会に対して直前待機位置に停車中のダンプ情報を送信する。また、ショベル１０から受信した走行経路情報を、直前待機位置に停車中のダンプに送信する。
【００６７】
図６に示すように、ダンプ２０−１は、航法衛星５０−１、５０−２、５０−３（図１参照）からの測位電波を受信して自車両の現在位置を取得する自車両位置検出部２０１と、ショベル１０及び管制部３１との通信制御を行う通信制御部２０２と、通信Ｉ／Ｆ２０３と、地図情報を記憶する地図情報記憶部２０４と、走行経路情報に従ってダンプを動作させるための車両制御を行う車両制御部２０５と、ダンプの走行装置及び制動装置を含む車両駆動装置２０６と、を含む。
【００６８】
通信制御部２０２は、自車両位置検出部２０１が算出したダンプの現在位置を示す自車両位置情報、車両制御部２０５が車両駆動装置２０６の駆動状態（例えばタイヤの回転数）を検知して生成した走行状態情報を通信Ｉ／Ｆ２０３を介して管制部３１に送信する。また、管制部３１を介してショベル１０から走行経路情報を受信する。
【００６９】
地図情報記憶部２０４は、ショベル１０に周辺に位置する切羽面などの周囲障害物の位置（３次元実座標）や、ダンプ２０−１の走行範囲の地形情報を含む地図情報を格納する。この地図情報は、ショベル１０及び管制部３１で記憶される地図情報と同一ものである。
【００７０】
車両制御部２０５は、受信した走行経路情報に沿って走行するように、車両駆動装置２０６に対し、加減速の制御及びステアリング角度の制御を行う。その際、車両制御部２０５は、地図情報記憶部２０４に記憶された地図情報を参照して、ダンプ２０−１の現在位置と、地図情報に示された各地点（ノード）の位置情報とを照合して位置ずれ量を算出し、ダンプ２０−１の進行方向を修正する。
【００７１】
各ダンプ２０−１、２０−２、２０−ｎが送受信する情報には、各ダンプを固有に識別可能な識別情報を含む。これにより、例えば、管制部３１が複数あるダンプのうち、どのダンプ２０−１から受信した情報であるかを判別できる。また、ショベル１０及び管制部３１から受信した情報が、自車両に対するものかそうでないかを判別できる。識別情報として、例えば、通信Ｉ／Ｆ２０３に一意に割り当てられたＭＡＣアドレス（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｄｄｒｅｓｓ）を用いてもよい。これにより、相手方を特定せずに各情報を無線送信した場合、無線を受信した各ダンプ２０−１、２０−２、・・・２０−ｎは、自車両が受信すべき情報であるか否かを判断することができる。そして、自車両に対して送信された情報であれば受信し、他車両に対して送信された情報であれば廃棄する。同様に、ショベル１０及び管制部３１が送受信する情報にも、これらを固有に識別可能な識別情報を含む。
【００７２】
次に図７を参照して、パターン記憶部に記憶される積込パターン画像について説明する。図７は、図４のパターン記憶部１５０３に記憶された積込パターン画像の一例を示す説明図である。
【００７３】
本実施形態では、図７に示す６つの積込パターン画像５０１〜５０６がパターン記憶部１５０３に記憶される。各積込パターン画像５０１〜５０６は、ショベル本体を示すショベル図形５１０、バケットの位置を示すバケット図形５２０、切羽面を示す境界線５３０、及びダンプの位置を示すダンプ図形５４０を含む。
【００７４】
６つの積込パターン画像５０１〜５０６は、ショベル図形５１０とダンプ図形５４０と相対位置を基に、左ローディング、右ローディング、ベンチローディングの三種類に分類され、さらに各分類において、ショベル図形５１０に対するダンプ図形５４０の向きに応じて候補１、候補２の二つのパターンがある。
【００７５】
積込パターン画像５０１は、バケット図形５２０の位置が、切羽面の境界線５３０に対向してショベル図形５１０の左側に表示された左ローディングのパターンであって、ショベル図形５１０のアーム５１０ａの長軸方向と、ダンプ図形５４０の前後方向とが直角の関係（候補１）にある積込パターン画像を示す。
【００７６】
積込パターン画像５０２は、左ローディングのパターンであって、ショベルのアーム５１０ａの長軸方向とダンプ図形５４０の前後方向とが平行の関係（候補２）にある積込パターン画像を示す。
【００７７】
積込パターン画像５０３は、バケット図形５２０の位置が、切羽面の境界線５３０に対向してショベル図形５１０の右側に表示された右ローディングのパターンであって、ショベル図形５１０のアーム５１０ａの長軸方向と、ダンプ図形５４０の前後方向とが直角の関係（候補１）にある積込パターン画像を示す。また、積込パターン画像５０４は、右ローディングのパターンであって、ショベル図形５１０のアーム５１０ａの長軸方向とダンプ図形５４０の前後方向とが平行の関係（候補２）にある積込パターン画像を示す。
【００７８】
積込パターン画像５０５は、ショベル図形５１０が切羽面の境界線５３０の外側にあり、バケット図形５２０が境界線５３０の内側にあるベンチローディング（積込機が切羽の崖上にいて、崖下の搬送車に積み込む方式）のパターンであって、ショベル図形５１０のアーム５１０ａの長軸方向と、ダンプ図形５４０の前後方向とが直角の関係（候補１）にある積込パターン画像を示す。また、積込パターン画像５０６は、ベンチローディングのパターンであって、ショベル図形５１０のアーム５１０ａの長軸方向とダンプ図形５４０の前後方向とが平行の関係（候補２）にある積込パターン画像を示す。
【００７９】
予め記憶されている積込パターン画像では、ダンプ図形と切羽面の境界線とが干渉する場合には、画像表示制御部１５０６が、干渉しないようにダンプ図形の向きを微調整した形で表示するようにしてもよい。
【００８０】
次に図８乃至図１２に基づいて、本実施形態に係る設定画面の表示例について説明する。図８は、図２に示す設定画面１２０の表示例を示す説明図である。図９は、図８の設定画面１２０ａにおいて干渉警告表示を行った状態を示す説明図である。図１０は、走行経路を重畳表示した設定画面を示す説明図である。図１１は、監視画像と広域画像とを合成した設定画面を示す説明図である。
【００８１】
図８に示す設定画面１２０ａは、監視画像にショベル図形５１０、バケット図形５２０、切羽面の境界線５３０、及びダンプ図形５４０ａ又は５４０ｂを重畳表示した向き設定画像を表示した状態を示す。設定画面１２０ａに示すように、例えば切羽から崩れた土砂が図８の符号５５０として示すような位置に散乱していた場合、ダンプ図形５４０ａで示す向きにダンプ２０−１が進入すると、散乱する土砂と干渉する虞がある。そこで、オペレータは向き入力装置１０２を操作して、向き設定画像（設定画面）における積込位置に対応する位置（２次元積込位置）を中心に、ダンプ図形５４０ａで示す向きからダンプ図形５４０ｂで示す向きに回転させる。ここで、ダンプ図形５４０ａ、５４０ｂの向きは、向き入力装置１０２のダイヤル回転操作量に連動して回転して表示するようにしておき、あたかもダイヤル部１０２ｄで実際に進入する予定のダンプ２０−１を回転させているような感覚で操作できるようにしておく。これにより、オペレータは直感的で分かりやすい方法で搬送車の向きを微調整することができる。
【００８２】
また、このような微調整の操作において、ダンプ図形５４０ａ、５４０ｂと切羽などの地図情報記憶部１５０５に記憶されている周囲障害物とが干渉する場合は、図９に示すように、警告部１５０８が設定画面１２０ａに干渉警告図形５６１や文字情報５６２を重畳表示して、干渉が生じていることをオペレータに伝えてもよい。これにより、オペレータが不注意で不適切な向きを設定することを防ぐことができる。
【００８３】
更に図１０に示す設定画面１２０ｂのように、ダンプ２０−１の予想される走行経路５７０ａ、５７０ｂを重畳表示してもよい。走行経路５７０ａは、ダンプ図形５４０ａの向きに対応した走行経路である。ダンプ図形５４０ａが回転してダンプ図形５４０ｂの向きに代わると、走行経路５７０ａは走行経路５７０ｂに更新表示される。
【００８４】
また、設定画面１２０ｂでは、直前待機位置のダンプの位置を示すダンプ図形５４５を表示することで、走行経路全体をオペレータが把握することができる。これにより、オペレータはダンプの走行経路も考慮しながら適切な積込位置と向きを設定することができる。
【００８５】
また、図１１に示す設定画面１２０ｃのように、直前待機位置（ＱＰ１）に停車中のダンプを示すダンプ図形５４８と、設定された積込位置に停車中のダンプを示すダンプ図形５４０ａ又は５４０ｂとを一画面で表示してもよい。この場合、監視画像１２１にはショベル１０の周辺領域が撮影されており、直前待機位置（ＱＰ１）までは４つのカメラの撮影範囲に含まれないことがある。そこで、画面表示制御部１５０６は、ショベル、切羽面、及び直前待機位置（ＱＰ１）を含む広域画像（グラフィカル画像）１２２を生成し、当該広域画像１２２のうちの、監視画像１２１の撮影範囲に対応する部分領域に、監視画像１２１を重畳した合成画像を生成する。そして合成画像に走行経路を重畳して向き設定画像を生成し、表示装置１１０に表示する。
【００８６】
このとき、画面表示制御部１５０６は、監視画像１２１と広域画像１２２との縮尺が一致させる。例えば、ショベル１０の３次元実座標と直前待機位置に停車中のダンプ２０−１の３次元実座標とを基に、ショベル１０及びダンプ２０の３次元実座標上の実際の距離Ｄを算出する。そして、この距離Ｄ［ｍ］を設定画面１２０ｃ上で表示する際のピクセル数Ｐｎを定め、下式（１）により、１ピクセルあたりの実際の距離を求める。
ｄ＝Ｄ／Ｐｎ・・・（１）
但し、ｄ：［ｍ／ｐｉｘｅｌ］
【００８７】
式（１）を満たすように、監視画像１２１及び広域画像１２２を拡大・縮小することで両者の縮尺が一致し、オペレータが設定画面１２０ｃを視認した時に、直前待機位置（ＱＰ１）から積込位置までの距離、走行経路、及び車体の向きを把握しやすくなる。そして、直前待機位置（ＱＰ１）から積込位置までの走行経路も考慮して、積込位置におけるダンプの車体の向きを設定することができる。
【００８８】
図１１の設定画面１２０ｃによれば、監視画像１２１の撮影範囲外の走行経路５７０ａ、５７０ｂも表示できるので、走行経路５７０ｂではスイッチバックポイントにおいてダンプ図形５９０ｂが切羽面の境界線５３０と干渉していることがわかる。そこで、積込位置のダンプ図形５４０ａをダンプ図形５４０ｂに回転して走行経路５７０ａを走行経路５７０ｂに示す経路に変更する。これにより、スイッチバックポイントにおいてもダンプ図形５９０ｂが切羽面の境界線５３０に干渉しなくなる。
【００８９】
次に図１２を参照して、本実施形態に係る車両走行システムの処理の流れを説明する。図１２は、本実施形態に係る車両走行システム１の処理の流れを示すシーケンス図である。
【００９０】
図１２に示すように、ダンプ２０−１の稼働中、ダンプ２０−１の自車両位置検出部２０１は現在位置を算出して自車両位置情報を生成し、車両制御部２０５は走行状態情報を算出する。これらの自車両位置情報及び走行状態情報は、管制部３１に送信される（Ｓ１０１）。交通管制部３１１は、それらを基に各ダンプの位置及び走行状態を含む管制データを生成する（Ｓ１０２）。図１２では説明の便宜上、Ｓ１０１及びＳ１０２は１回分の処理を図示しているが、１台以上のダンプが稼動中は、交通管制部３１１は管制データの生成を継続して行う。
【００９１】
この状態で、ショベル１０のオペレータは、左右の操作レバー７３Ｌ、７３Ｒを操作して、ショベル１０のバケット１７を積込位置に移動し、その状態で積込位置設定ボタン１０１を操作する、又はショベル１０のオペレータがフットスイッチ１０３を踏む（Ｓ１０３）。この積込位置設定ボタン１０１の操作又はフットスイッチ１０３の操作をトリガーとして、制御装置１５０におけるダンプ２０―１の停車姿勢及び向きを設定するための停車姿勢設定処理が開始する（Ｓ１０４）。
【００９２】
停車姿勢設定処理の実行中、制御装置１５０から交通管制部３１１に対し、管制データの照会を行い、直前待機位置に停車中のダンプ情報を取得する。またオペレータは、積込位置設定ボタン１０１の再操作及び向き入力装置１０２の操作を行う場合があるが、その詳細については後述する。
【００９３】
停車姿勢設定処理により確定された停車姿勢に対応した走行経路情報が、制御部３１を介してダンプ２０−１に送信される（Ｓ１０５）。
【００９４】
ダンプ２０−１は、その走行経路に沿って走行・停車するように車両制御を行い、積込位置への移動を開始する（Ｓ１０６）。
【００９５】
次に図１３に基づいて、停車姿勢設定処理について説明する。図１３は、停車姿勢設定処理の流れを示すフローチャートである。
【００９６】
オペレータによる積込位置設定ボタン１０１の操作を待機している状態で、積込位置設定ボタン１０１のボタン操作があった場合（Ｓ１０３−１／Ｙｅｓ）、画像表示制御部１５０６から交通管制部３１１に照会して、直前待機位置に停車中のダンプの自車両位置情報（ダンプ情報）を取得する（Ｓ２０１−１）。
【００９７】
次いで、自車両位置検出部１５０１によりショベル１０の本体の位置及び向き（旋回体１２の旋回角度）を算出する（Ｓ２０２）。更に、バケット位置算出部１５０２は、これらショベル１０の本体の位置及び向き及び角度センサ１６ｓからアームの角度を算出し、バケット位置（３次元実座標）を算出する（Ｓ２０３）。
【００９８】
画像表示制御部１５０６は、ショベル１０の本体の位置及び向き、バケット位置、及び地図情報記憶部１５０５に記憶されている地図情報に含まれる切羽などの周囲障害物の位置を基に、パターン記憶部１５０３に予め記憶されている複数の積込パターン画像の中から、現状に最も近い積込パターン画像を選定する（Ｓ２０４）。すなわち、ショベル１０本体の位置、バケット１７の位置、及び周囲障害物の位置から、左ローディング、右ローディング、又はベンチローディングのいずれかを選択し、このうちのダンプの向きがアームに対して直角な方向となる候補１を最初に選定する。積込パターンの選択は、最初に候補１の積込パターンを選択し、この状態で再度積込位置設定ボタン１０１が押されると候補２が選択され、更に再度積込位置設定ボタン１０１が押されると、候補１の積込パターンが選択されるように構成してもよい。
【００９９】
走行経路算出部１５０７は、ダンプの現在位置と向き、選定されている積込位置と向きとを基に、予想されるダンプ２０−１の走行経路や切り返し位置を算出する（Ｓ２０５）。
【０１００】
監視画像生成部１５０４は、４つのカメラ画像を基に監視画像を生成し、画像表示制御部１５０６が監視画像に、ショベル図形５１０、バケット画像５２０、切羽面の境界線５３０、及びダンプ図形５４０を重畳して表示装置１１０に表示する（Ｓ２０６）。更に走行経路５７０ａ、５７０ｂや、直前待機位置におけるダンプ図形５４５、５８０、またスイッチバックポイントにおけるダンプ図形５９０ａ、５９０ｂを重ね合わせてもよい。
【０１０１】
警告部１５０８は、地図情報記憶部１５０５の地図情報を参照し、スイッチバックポイントや走行経路上のダンプ図形が、切羽などの周囲障害物と干渉するか否かを判定し、干渉する場合は（Ｓ２０７／Ｙｅｓ）、警告を示す図形５６１や文字情報５６２（図９参照）等を用いて、干渉警告表示を行う（Ｓ２０８）。
【０１０２】
干渉がない場合（Ｓ２０７／Ｎｏ）、及び干渉警告表示（Ｓ２０８）の後、オペレータによる向き入力装置１０２の操作があった場合は（Ｓ２０９／Ｙｅｓ）、向き入力装置１０２の操作量に応じて設定画面上のダンプ図形５４０の向きを変更し（Ｓ２１０）、ステップＳ２０５へ戻って走行経路を再算出する。
【０１０３】
向き入力装置１０２の操作がなく（Ｓ２０９／Ｎｏ）、オペレータによる積込位置設定ボタン１０１の操作があった場合は（Ｓ２１１／Ｙｅｓ）、画像表示制御部１５０６は、現在選択されている積込パターン画像に代えて次の候補を選定し（Ｓ２１２）、ステップＳ２０５へ戻って走行経路を再算出する。前の選択候補が積込パターン画像における最後の候補である場合は、最初の候補を選択する。
【０１０４】
オペレータによる積込位置設定ボタン１０１の操作がなく（Ｓ２１１／Ｎｏ）、オペレータによるフットスイッチ１０３の操作があった場合は（Ｓ２１３／Ｙｅｓ）、表示装置１１０に表示中のダンプの積込位置及び車体の向きを停車姿勢として確定し、その停車姿勢に対応した走行経路を示す走行経路情報を生成する（Ｓ２１４）。その後、ステップＳ１０５において、走行経路情報を、管制部３１を介してダンプ２０−１に無線送信する（Ｓ１０５）。オペレータによるフットスイッチ１０３の操作がない場合は（Ｓ２１３／Ｎｏ）、ステップＳ２０５へ戻って走行経路を再算出する。
【０１０５】
オペレータによる積込位置設定ボタン１０１の操作を待機している状態において、フットスイッチ１０３の操作があった場合は（Ｓ１０３−１／Ｎｏ、Ｓ１０３−２／Ｙｅｓ）、直前待機位置のダンプ情報を取得する（Ｓ２０１−２）。そして、前回設定した停車姿勢（これは制御装置１５０のＲＡＭ等に一時的に保存されている）を読み出し、この停車姿勢を今回の停車姿勢として確定し、これに対する走行経路を算出して走行経路情報を生成する（Ｓ２１５）。その後、管制部３１を介して走行経路情報をダンプ２０−１に無線送信する（Ｓ１０５）。積込位置設定ボタン１０１及びフットスイッチ１０３の操作がなければ（Ｓ１０３−１／Ｎｏ、Ｓ１０３−２／Ｎｏ）、再度、ステップＳ１０３−１へ戻り、積込位置設定ボタン及びフットスイッチの入力操作の待機状態となる。
【０１０６】
本実施形態によれば、オペレータがショベルの周辺状況を確認したうえで、ダンプの積込位置及び向きを設定することができるので、地図情報には反映されない障害物との干渉を避けてダンプを積込位置に向けて走行及び停車させることができる。特に、監視映像を重畳表示する場合には、オペレータから死角になる場所に散乱した土砂などの障害物の位置関係も考慮してダンプの向きを設定することができる。また走行経路を重畳表示する場合には、走行経路上での干渉も考慮してダンプの向きを設定することができる。
【０１０７】
更に、バケット位置設定ボタン、積込位置設定ボタン、及び向き入力装置を操作レバーに設けることにより、ショベルのオペレータは操作レバーから手を離すことなく積込位置及びダンプの向きの設定・操作を行うことができる。
【０１０８】
また、積込位置及びダンプの向きの確定するための操作装置は、フットスイッチを用いて別途構成する。フットスイッチの操作時は、ボタンやスイッチを手で操作するときよりも振動の影響による誤動作が生じにくいので、意図しない積込位置及びダンプの向きの確定操作が行われるといった不具合を防ぐことができる。
【０１０９】
更に、ダンプが障害物と干渉する際に警告部が警告を発することで、オペレータに対し、障害物との干渉を解消するように車体の向きを再入力させるように促すことができる。
【０１１０】
上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。例えばフットスイッチの代わりに積込位置設定ボタンの隣、あるいは左右の操作レバーの一方に積込位置設定ボタンを設け、他方のレバーに積込位置及びダンプの向きの確定操作を行うための操作ボタンを設けてもよい。また、積込位置設定ボタン、及び向き入力装置は、必ずしも同一のレバー上になくても良い。但し、同じようなボタンが左右のレバー上に並ぶことを回避できること、積込位置設定ボタン、及び向き入力装置が１箇所に集約できること、最終的な決定は足で行うという関連付けで覚えられることなどから、上記実施形態で説明した構成とした方がオペレータにとってより分かりやすいユーザインタフェースとすることができる。
【０１１１】
また、上記実施形態において、警告部は必須ではない。オペレータが走行経路やダンプ図形と障害物との干渉の有無を自ら判断するように構成してもよい。
【０１１２】
また、上記では、無人搬送車を例に挙げて説明したが、有人搬送車に本発明を適用してもよい。これにより、搬送車のオペレータからは死角となる位置に障害物がある場合に、それとの干渉を避けることができる。有人搬送車に本発を適用する場合は、車両制御部に代えて走行経路を表示する表示装置を備え、オペレータがその走行経路に沿って搬送車を走行・停車させるように運転する。これにより、有人搬送車においても、障害物との干渉を避けることができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１：車両走行システム
１０：ショベル
２０−１，２０−２、２０−ｎ：ダンプ
３０：管制部
１００：停車姿勢設定装置
１０１：積込位置設定ボタン
１０２：向き入力装置
１１０：表示装置
【図１】
2015087430.tif 000003
【図２】
2015087430.tif 000004
【図３】
2015087430.tif 000005
【図４】
2015087430.tif 000006
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年2月22日(2016.2.22)
【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】
積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記積荷の積込位置に前記搬送車を誘導するための車両走行システムであって、
前記積込位置を設定する積込位置設定装置と、
前記積込機のオペレータが、前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを前記積込位置設定手段とは独立して任意に入力する向き入力装置と、
前記搬送車を、前記積込位置に前記入力された向きで停車させるための走行経路を算出する走行経路算出部と、
前記走行経路に従って、前記搬送車を走行及び停止させるための車両制御を行う車両制御部と、
を備えることを特徴とする車両走行システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを示す搬送車画像を含む設定画面を表示する表示装置と、
前記設定画面の表示制御を行う画面表示制御部と、
を更に備え、
前記向き入力装置は、前記搬送車画像の向きを変更するための回転移動量の入力を受け付け、
前記画面表示制御部は、前記設定画面において前記積込位置を示す２次元積込位置を中心に、前記搬送車画像を前記回転移動量に従って回転移動させる、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項３】
請求項２に記載の車両走行システムにおいて、
前記画面表示制御部は、前記設定画面に前記走行経路を重畳表示する、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項４】
請求項３に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込位置及び前記走行経路の周辺に位置する障害物の位置情報を参照し、前記設定画面に重畳表示された前記走行経路に沿って前記搬送車が走行すると、前記障害物と干渉することが予想される場合、及び前記設定画面で重畳表示された前記搬送車画像の向きに沿って前記積込位置において前記搬送車が停車すると、前記障害物と干渉することが予想される場合に、警告を発する警告部を更に備える、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項５】
請求項３に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込機の周辺を撮影して得られたカメラ画像の視点を上方視点に変換して監視画像を生成する監視画像生成部を更に備え、
前記画面表示制御部は、前記搬送車の待機位置及び前記積込位置を含む広域画像を生成し、当該広域画像のうちの、前記監視画像の撮影範囲に対応する部分領域に、前記監視画像を重畳した合成画像を生成し、当該合成画像に前記走行経路を重畳表示する、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項６】
請求項１に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込機は、前記積込作業を行うためのフロント作業機と、これを操作する操作レバーと、を含み、前記向き入力装置は、前記操作レバーに備えられ、前記操作レバーの軸方向を回転中心とするダイヤル部を含んで構成される、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項７】
積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記積荷の積込位置に前記搬送車を誘導するための車両走行制御方法であって、
前記積込機のオペレータから、前記積込位置の設定操作を受け付けるステップと、
前記積込位置における前記搬送車の車体の任意の向きの入力を、前記積込位置の設定操作とは独立した入力操作により受け付けるステップと、
前記搬送車を、前記積込位置に前記入力された向きで停車させるための走行経路を算出するステップと、
前記走行経路に従って、前記搬送車を走行及び停止させるための車両制御を行うステップと、
を含むことを特徴する車両走行制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月19日(2016.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記積荷の積込位置に前記搬送車を誘導するための車両走行システムであって、前記積込機のオペレータが、前記積込位置を設定する積込位置設定装置と、前記オペレータが、設定された前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを前記積込位置設定装置とは独立して任意に入力する向き入力装置と、設定画面を生成し前記オペレータに向けて表示する表示装置と、前記搬送車を、前記積込位置に前記入力された向きで停車させるための走行経路を算出する走行経路算出部と、前記走行経路に従って、前記搬送車を走行及び停止させるための車両制御を行う車両制御部と、を備え、前記積込機は、前記積込機の周辺状況を撮影するためのカメラと、積込作業を行うためのフロント作業機と、を備え、前記設定画面は、前記カメラが撮影したカメラ画像と、予め保持する積込作業中における前記積込機と前記搬送車との相対的な位置関係を示す積込パターン画像であって、前記フロント作業機の配置が異なる複数の積込パターン画像の中から選択された画像と、を用いて生成されることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また本発明は、上記構成において、前記設定画面の表示制御を行う画面表示制御部を更に備え、前記設定画面に表示される積込パターン画像は、前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを示す搬送車画像を含み、前記向き入力装置は、前記搬送車画像の向きを変更するための回転移動量の入力を受け付け、前記画面表示制御部は、前記設定画面において前記積込位置を示す２次元積込位置を中心に、前記搬送車画像を前記回転移動量に従って回転移動させることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また本発明は、上記構成において、前記積込位置及び前記走行経路の周辺に位置する障害物の位置情報を参照し、前記設定画面に重畳表示された前記走行経路に沿って前記搬送車が走行すると、前記障害物と干渉することが予想される場合、及び前記設定画面に表示された前記搬送車画像の向きに沿って前記積込位置において前記搬送車が停車すると、前記障害物と干渉することが予想される場合に、警告を発する警告部を更に備えることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また本発明は、上記構成において、前記カメラ画像の視点を上方視点に変換して監視画像を生成する監視画像生成部を更に備え、前記画面表示制御部は、前記搬送車の待機位置及び前記積込位置を含む広域画像を生成し、当該広域画像のうちの、前記監視画像の撮影範囲に対応する部分領域に、前記監視画像を重畳した合成画像を生成し、当該合成画像に前記走行経路を重畳表示することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また本発明は、上記構成において、前記積込機は、前記フロント作業機を操作する操作レバーを含み、前記向き入力装置は、前記操作レバーに備えられ、前記操作レバーの軸方向を回転中心とするダイヤル部を含んで構成されることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明は、積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記積荷の積込位置に前記搬送車を誘導するための車両走行システムにおける車両走行制御方法であって、前記車両走行システムは、前記積込機が備える当該積込機の周辺状況を撮影するためのカメラと、前記積込機のオペレータが、前記積込位置を設定する積込位置設定装置と、前記オペレータが、設定された前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを前記積込位置設定装置とは独立して任意に入力する向き入力装置と、前記カメラが撮影したカメラ画像と、予め保持する積込作業中における前記積込機と前記搬送車との相対的な位置関係を示す積込パターン画像であって、前記フロント作業機の配置が異なる複数の積込パターン画像の中から選択された画像と、を用いて生成した設定画面を前記オペレータに向けて表示する表示装置と、を備え、前記積込位置設定装置を介して前記積込機が、前記積込位置の設定操作を受け付けるステップと、前記向き入力装置を介して前記積込機が、前記積込位置における前記搬送車の車体の任意の向きの入力を、前記積込位置の設定操作とは独立した入力操作により受け付けるステップと、前記車両走行システムが、前記搬送車を、前記積込位置に前記入力された向きで停車させるための走行経路を算出するステップと、前記車両走行システムが、前記走行経路に従って、前記搬送車を走行及び停止させるための車両制御を行うステップと、を含むことを特徴する。
【手続補正７】
【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】
積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記積荷の積込位置に前記搬送車を誘導するための車両走行システムであって、
前記積込機のオペレータが、前記積込位置を設定する積込位置設定装置と、
前記オペレータが、設定された前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを前記積込位置設定装置とは独立して任意に入力する向き入力装置と、
設定画面を生成し前記オペレータに向けて表示する表示装置と、
前記搬送車を、前記積込位置に前記入力された向きで停車させるための走行経路を算出する走行経路算出部と、
前記走行経路に従って、前記搬送車を走行及び停止させるための車両制御を行う車両制御部と、を備え、
前記積込機は、
前記積込機の周辺状況を撮影するためのカメラと、
積込作業を行うためのフロント作業機と、を備え
前記設定画面は、前記カメラが撮影したカメラ画像と、予め保持する積込作業中における前記積込機と前記搬送車との相対的な位置関係を示す積込パターン画像であって、前記フロント作業機の配置が異なる複数の積込パターン画像の中から選択された画像と、を用いて生成されることを特徴とする車両走行システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両走行システムにおいて、
前記設定画面の表示制御を行う画面表示制御部を更に備え、
前記設定画面に表示される積込パターン画像は、前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを示す搬送車画像を含み、
前記向き入力装置は、前記搬送車画像の向きを変更するための回転移動量の入力を受け付け、
前記画面表示制御部は、前記設定画面において前記積込位置を示す２次元積込位置を中心に、前記搬送車画像を前記回転移動量に従って回転移動させる、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項３】
請求項２記載の車両走行システムにおいて、
当該車両走行システムは、
前記積込機の位置を検出する積込機位置検出部と、
前記フロント作業機の位置を算出するフロント作業機位置算出部と、をさらに備え、
前記積込パターン画像は、前記積込機を示す積込機画像と前記フロント作業機を示すフロント作業機画像と切羽面を示す境界線とを含み、
前記複数の積込パターン画像は、
前記フロント作業機画像が前記境界線に対向して前記積込機画像の左側に表示される左ローディング画像と、
前記フロント作業機画像が前記境界線に対向して前記積込機画像の右側に表示される右ローディング画像と、
前記積込機画像と前記フロント作業機画像の先端部とが前記境界線を挟んで表示されるベンチローディング画像と、を備え、
前記画面表示制御部は、前記左ローディング画像、前記右ローディング画像および前記ベンチローディング画像の中から、現在の前記積込機、前記フロント作業機および前記境界線の位置関係に最も近い積込パターン画像を選択し、前記設定画面を生成し、前記表示装置に表示すること
を特徴とする車両走行システム。
【請求項４】
請求項２または３記載の車両走行システムにおいて、
前記画面表示制御部は、前記搬送車画像と切羽面を示す境界線とが干渉しないように前記搬送車画像として表示される前記搬送車の車体の向きを微調整して表示すること
を特徴とする車両走行システム。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の車両走行システムにおいて、
前記画面表示制御部は、前記設定画面に前記走行経路を重畳表示する、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項６】
請求項５に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込位置及び前記走行経路の周辺に位置する障害物の位置情報を参照し、前記設定画面に重畳表示された前記走行経路に沿って前記搬送車が走行すると、前記障害物と干渉することが予想される場合、及び前記設定画面に表示された前記搬送車画像の向きに沿って前記積込位置において前記搬送車が停車すると、前記障害物と干渉することが予想される場合に、警告を発する警告部を更に備える、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項７】
請求項５または６に記載の車両走行システムにおいて、
前記カメラ画像の視点を上方視点に変換して監視画像を生成する監視画像生成部を更に備え、
前記画面表示制御部は、前記搬送車の待機位置及び前記積込位置を含む広域画像を生成し、当該広域画像のうちの、前記監視画像の撮影範囲に対応する部分領域に、前記監視画像を重畳した合成画像を生成し、当該合成画像に前記走行経路を重畳表示する、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項に記載の車両走行システムにおいて、
前記積込機は、前記フロント作業機を操作する操作レバーを含み、
前記向き入力装置は、前記操作レバーに備えられ、前記操作レバーの軸方向を回転中心とするダイヤル部を含んで構成される、
ことを特徴とする車両走行システム。
【請求項９】
積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記積荷の積込位置に前記搬送車を誘導するための車両走行システムにおける車両走行制御方法であって、
前記車両走行システムは、
前記積込機が備える当該積込機の周辺状況を撮影するためのカメラと、
前記積込機のオペレータが、前記積込位置を設定する積込位置設定装置と、
前記オペレータが、設定された前記積込位置における前記搬送車の車体の向きを前記積込位置設定装置とは独立して任意に入力する向き入力装置と、
前記カメラが撮影したカメラ画像と、予め保持する積込作業中における前記積込機と前記搬送車との相対的な位置関係を示す積込パターン画像であって、積込作業を行うためのフロント作業機の配置が異なる複数の積込パターン画像の中から選択された画像と、を用いて生成した設定画面を前記オペレータに向けて表示する表示装置と、を備え、
前記積込位置設定装置を介して前記積込機が、前記積込位置の設定操作を受け付けるステップと、
前記向き入力装置を介して前記積込機が、前記積込位置における前記搬送車の車体の任意の向きの入力を、前記積込位置の設定操作とは独立した入力操作により受け付けるステップと、
前記車両走行システムが、前記搬送車を、前記積込位置に前記入力された向きで停車させるための走行経路を算出するステップと、
前記車両走行システムが、前記走行経路に従って、前記搬送車を走行及び停止させるための車両制御を行うステップと、
を含むことを特徴する車両走行制御方法。
【国際調査報告】
2015087430.tif 000016
2015087430.tif 000017
2015087430.tif 000018
2015087430.tif 000019