(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動機械により共有される作業場所を管理するためのシステムであって、
前記複数の移動機械の各々に配置され、該移動機械が前記作業場所に接近中であることに応答して順番位置要求信号を発生し、前記作業場所での作業が完了しなかったかどうかを判断し、該作業場所での作業が完了しなかった場合には、それに応答して順番リエントリー信号を発生する順番マネージャーと、
前記作業場所への進入を制御する順番待機列を確立し、順番位置要求信号及び前記順番リエントリー信号のいずれか一つを受信することに応答して順番位置を決定し、それに応答して前記信号を送出した移動機械に対し順番位置信号を通信する作業場所マネージャーと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載したシステムであって、前記作業場所マネージャーは作業場所の構成を判断し、該作業場所の構成に応じて移動機械の進入位置を決定するようになったことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載したシステムであって、前記作業場所マネージャーは作業場所における作業の進行状況に応じて該作業場所への進入を許可するようになったことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか1項に記載したシステムであって、前記順番位置信号は進入点位置を示すデータとその順番待機列内に待機中の移動機械の数を示すデータとを含み、前記順番マネージャーは前記順番位置信号に応じて前記接近中の移動機械の待機位置を判断するようになったことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載したシステムであって、前記作業場所はホッパーローダーを備えることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項５に記載したシステムであって、前記作業場所マネージャーは前記ホッパーローダーの構成を判断し、該ホッパーローダーの構成に応じて作業位置を決定するようになったことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６に記載したシステムであって、前記作業場所マネージャーはペイロードモニターを備え、該ペイロードモニターが検出したペイロードに応じて前記ホッパーローダーによる積み込みが完了したかどうかを判断することを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項６に記載したシステムであって、前記順番マネージャーはペイロードモニターを備え、該ペイロードモニターが検出したペイロードに応じて前記ホッパーローダーによる積み込みが完了したかどうかを判断することを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載したシステムであって、前記作業場所は進入点と出口点と再進入経路とを有することを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載したシステムであって、前記作業場所マネージャーは、前記順番待機列内に待機中の移動機械が前記作業場所に進入するのを阻止するブロック信号を発生することにより、該移動機械が前記作業場所に進入するのを阻止するようになったことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
進入点を有する作業場所に接近中であることに応答して順番位置要求信号を発生する順番マネージャーを各々が備える複数の移動機械により共有される作業場所を管理する方法であって、
前記作業場所への進入を制御する順番待機列を確立し、
前記順番位置要求信号を前記接近中の移動機械から受信し、
前記順番位置要求信号の受信に応答して前記順番待機列内における該接近中の移動機械の順番位置を決定し、
決定した順番位置を前記接近中の移動機械に通信し、
前記作業場所における作業が完了したかどうかを判断し、作業が完了しなかったと判断された場合には、それに応答して順番リエントリー要求信号を生成し、
前記順番リエントリー要求信号を受けることに応答して、該順番リエントリー要求信号を送信した移動機械の前記順番待機列内における順番位置を決定する段階と、決定した順番位置を該順番リエントリー要求信号を送信した移動機械に通信する段階と、前記作業場所における作業が完了したかどうかを判断する段階とを繰り返すこと、
からなる方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載した方法であって、前記作業場所の構成を判断し、該作業場所の構成に応じて移動機械の侵入位置を決定する段階を含む方法。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２に記載した方法であって、前記作業場所がホッパーローダーを備えており、作業が該ホッパーローダーから移動機械への積み込みを行うものである方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載した方法であって、前記ホッパーローダーから移動機械への積み込み状況をモニターするペイロードモニターから受けた信号に基づいて積み込みが完了したかどうかを判断する段階を含む方法。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載した方法であって、前記順番位置要求信号を受ける前記段階が、前記順番位置要求信号を送信した移動機械に対して割り当てることができる順番位置を該順番位置要求信号を送信した移動機械に割り当てる段階を含む方法。
【請求項１６】
請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載した方法であって、順番位置を決定する前記段階が、順番待機列内に待機中の移動機械の数と前記進入点の位置とを判断することに応答して前記順番位置を決定する段階を含む方法。
【請求項１７】
請求項１１から請求項１６までのいずれか１項に記載した方法であって、
前記作業場所が前記移動機械を受け入れることができる状況にあるかどうかを判断し、  前記作業場所が前記移動機械を受け入れることができる状況にあるとき、前記順番待機列の第一順位にある移動機械を前記作業場所に進入させる、
段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
複数の移動機械により共有される作業場所を管理するためのシステムであって、
前記複数の移動機械の各々に配置され、該移動機械が前記作業場所に接近中であることに応答して順番位置要求信号を発生し、前記作業場所における作業の完成度状態を判断し、該判断した作業の完成度状態に対応する作業完了状態信号を発生する順番マネージャーと、
前記順番位置要求信号を受信するように配置され、該順番位置要求信号の受信に応答して前記作業場所への進入を制御する順番待機列を確立し、かつ、前記接近中の移動機械について前記順番待機列内における順番位置を決定し、前記接近中の移動機械にこの決定した順番位置信号を通信し、前記作業完成度状態信号を受信し、該作業完成度状態信号が作業の完了を示すものである場合には、作業場所退出命令信号を発生する作業場所マネージャーと、を備え、
前記作業場所マネージャーは、前記作業完成度状態信号が作業の未完了を示すものである場合に、作業場所待機命令信号を発生し、前記順番マネージャーは、前記作業場所待機命令信号を受けることに応答して前記順番マネージャを搭載した移動機械が前記作業場所に待機し続けるようにすることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載したシステムであって、前記順番マネージャーは、前記作業場所退出命令信号を受け、該作業場所退出命令信号を受けることに応答して前記移動機械が前記作業場所を離れ得るようにすることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載したシステムであって、前記作業場所マネージャーは、前記作業完成度状態信号が作業の未完了を示すものである場合に、リエントリー命令信号を発生し、前記順番マネージャーは、前記リエントリー命令信号を受けたとき前記順番マネージャを搭載した移動機械が前記順番待機列にリエントリーできるようにすることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
複数の移動機械により共有される作業場所を管理するためのシステムであって、
前記複数の移動機械の各々に配置され、該移動機械が前記作業場所に接近中であることに応答して順番位置要求信号を発生し、前記作業場所における作業が完了したかどうかを判断し、作業の完成度状態に応じて作業完了状態信号を発生する順番マネージャーと、
前記作業場所への進入を制御する順番待機列を確立し、前記順番位置要求信号の受信に応答して該順番位置要求信号を送信した移動機械の前記順番待機列内における順番位置を決定し、前記順番位置要求信号を送信した前記移動機械に決定した順番位置を表す順番位置信号を通信し、前記作業完成度状態信号を受信し、該作業完成度状態信号が作業の未完了を示すものであるときは、それに応答して作業位置待機命令信号を発生して、前記作業完成度状態信号を送信した移動機械が前記作業場所に待機し続けるようにする作業場所マネージャーと、
を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、移動機械システムにおいて作業場所を管理するシステム及び方法、特に、進入点と出口点を有し、複数の移動機械により共有されている作業場所へのアクセスを管理するシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
米国イリノイ州ペオリア所在のキャタピラー社では、オフロード鉱山用移動機械を製造している。例えば、キャタピラー７７７Ｃは、オフロード鉱山用トラックである。米国特許第5,390,125 号には、７７７Ｒトラックのような鉱山用移動機械に使用する自律的移動機械システムが開示されている。そのような自律的移動機械システムは、例えば、自律的採鉱作業を実行するために使用することができる。例えば、オープンピット採鉱作業では、複数の自律的採鉱用ダンプトラックが、岩石を掘削場所から破砕場所に運搬することがある。
さらに、米国特許第5,586,030 号には、例えばホイールローダーのような固定の単一進入点を有する作業場所を管理するために順番待機列技術を使用することが開示されている。しかし、採鉱システムでは、ホッパーローダーのように移動機械に積込みするのを失敗することのある幾つかの作業場所がある。より一般的な用語で言えば、移動機械が作業場所に対してアクセスを成功しない場合がある。例えばホッパーローダーを備える積込み用作業場所では、積込み用シュートにジャムを生じたり、ホッパーに積込み用材料がなくなったりすることがあると、移動機械は十分な量の積込みを受けられなくなる。作業場所に対するアクセスが成功しないこのような状態では、移動機械は、問題が解消されるまで積込み作業場所の位置で待つか、部分的な積込みを受けただけで次の目的地へ移動を続けることになる。いずれの場合も、高価な作業場所の不十分な使用になる。移動機械に、採鉱現場における現在の状況に基づき、その次の挙動について指示をすることができるシステム又は方法の必要性がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題の一又はそれ以上を解消するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様においては、少なくとも一つの移動機械により共有される作業場所を管理するためのシステムが提供される。このシステムは、各移動機械上の順番マネージャーを備える。該順番マネージャーは、移動機械が作業場所に接近することに応答して順番位置要求信号を発生するようになっている。順番マネージャーは又、移動機械による作業場所へのアクセスが不成功であったかどうかを判断し、それに応答して、アクセス状態信号を発生する。このシステムは又、該作業場所に対するアクセスを制御するための順番待機列を確立するようになった作業場所マネージャーを備える。作業場所マネージャーは、順番位置要求信号を受け、それに応答して順番位置を決定する。作業場所マネージャーは又、アクセス状態信号を受ける。
【０００５】
本発明の他の態様においては、少なくとも一つの移動機械により共有される作業場所を管理するための方法が提供される。移動機械の各々は、該移動機械が作業場所に接近したとき順番位置要求信号を発生する。この方法は、作業場所へのアクセスを制御する順番待機列を確立し、順番位置要求信号を受け、それに応答して順番位置を決定し、該順番位置を該移動機械に通信する。この方法では又、移動機械による該作業場所へのアクセスが不成功かどうかを判断し、順番リエントリー要求信号を発生する。
【０００６】
【実施例】
図１及び図２を参照すると、本発明は、少なくとも一つの移動機械１０６により共有されている作業場所２０２を管理するためのシステム１００を提供する。作業場所２０２は、進入点２０４と出口点２０６とリエントリー径路２０８を有する。順番マネージャー１０２が各移動機械１０６上に配置されている。この順番マネージャー１０２は、該移動機械１０６が作業場所２０２に接近したとき順番位置要求信号を発生する。順番マネージャー１０２は、該作業場所２０２へのアクセスが不成功かどうかを判断する。順番マネージャー１０２は、それに応答してアクセス状態信号を発生する。順番マネージャー１０２は、アクセス命令信号を受ける。
作業場所マネージャー１０４が、作業場所２０２へのアクセスを制御するための順番待機列２１４を確立する。作業場所マネージャー１０４は、順番位置要求信号を受け、それに応答して、接近中の移動機械１０６に対して順番待機列内の順番を決定する。次いで、作業場所マネージャー１０４は、順番位置信号を移動機械１０６に通信する。作業場所マネージャー１０４は、アクセス状態信号を受け、それに応答してアクセス命令信号を発生する。
【０００７】
位置検出システム１０８が、移動機械１０６上における所定点の位置を判断する。この位置検出システム１０８は、地球的位置判断システム（ＧＰＳ）、レーザ位置判断システム、慣性航法ユニット、その他の適当なシステム又はそれらの組み合わせとすることができる。
システム１００は、自律的モード又は人為的モードで作動することができる。自律的システムの実施例では、自律コントローラー１１０が、位置検出システム１０８及び順番マネージャー１０２からの信号を受け、移動機械１０６を所定の径路に沿って自律的に作動させる。人為的システムでは、オペレータディスプレイ１１２が情報を表示して移動機械１０６の作動中にオペレータを助ける。
好ましい実施例では、作業場所２０２はホッパーローダー２１２を備える。作業場所マネージャー１０４が、ダンプトラックのような移動機械１０６の動きを作業現場に配置した作業場所を介して制御する。作業場所マネージャー１０４は、作業場所２０２に対するアクセスの制御や、移動機械１０６が該作業場所２０２を通過するときの該移動機械１０６の進行の径路制御についての管理者のような作用を果たす。ここで説明する好ましい実施例においては、作業場所マネージャー１０４は、オープンピット採鉱作業の近傍にあるベースステーション（図示せず）に配置されており、汎用コンピュータ又はワークステーションである。作業場所マネージャー１０４の特徴はコンピュータにプログラムされたソフトウエアにより実現される。
【０００８】
この好ましい実施例について図２を参照すると、作業場所２０２は、ホッパーローダー２１２を備える積込み現場である。作業場所２０２は、少なくとも一つの進入点２０４と、少なくとも一つの出口点２０６と、少なくとも一つの積込み点２１０と、少なくとも一つのリエントリー径路２０８を有する。矢印２１８、２２０、２２２は該作業場所２０２を通る移動機械１０６の移動方向を示す。
作業場所マネージャー１０４は、作業場所２０２への進入点２０４に対する順番待機列２１４を確立する。移動機械１０６が作業場所２０２に接近すると、順番マネージャー１０２が作業場所マネージャー１０４に順番位置を要求する。作業場所マネージャー１０４は、接近する移動機械１０６に対して順番待機列２１４内の位置を与え、順番位置信号を該移動機械１０６に送る。
【０００９】
ホッパーローダー２１２が移動機械１０６を受け入れる用意があるときは、該ホッパーローダーは作業場所マネージャー１０４に要求を送る。そこで、作業場所マネージャー１０４は、ホッパーローダー２１２の積込み点２１０への径路が何時クリヤーになるのかを判断する。径路がクリヤーであれば、作業場所マネージャー１０４は順番待機列２１４の第一順位にある移動機械１０６に信号を送り、積込み点２１０の位置を示す。順番待機列２１４の第一順位にある移動機械１０６は、ここで順番待機列２１４を離れ、積込み点２１０に接近する。積込み点２１０では、移動機械１０６に積込みが行われる。
ホッパーローダー２１２が移動機械１０６への積込みを完了すると、順番マネージャー１０２が積込みは不成功であったかどうかを判断する。順番マネージャー１０２は、作業場所マネージャー１０４にアクセス状態信号を送る。アクセス状態信号に示されたデータに基づいて、作業場所マネージャー１０４はアクセス命令信号を発生し、それを順番マネージャー１０２に送る。アクセス命令信号内のデータは、移動機械の次の作用がどうあるべきか、について、該移動機械に指示を与える。
【００１０】
本発明の一実施例による作業場所２０２を管理する方法が、図３に示される。第１の制御ブロック３０２では、作業場所２０２へのアクセスを制御するため、作業場所マネージャー１０４が進入点２０４に対応する順番待機列２１４を確立する。第２の制御ブロック３０４では、作業場所マネージャー１０４が、接近する移動機械１０６から順番位置要求信号を受ける。第３の制御ブロック３０６では、作業場所マネージャー１０４が該移動機械１０６に対する順番位置を決定し、第４の制御ブロック３０８では、作業場所マネージャー１０４が順番位置信号を該移動機械１０６に通信する。
第１の決定ブロック３１０では、作業場所２０２へのアクセスが不成功であったかどうかの決定がなされる。もし、アクセスが成功であれば、第５の制御ブロック３１２において、この方法が完了され、移動機械１０６は作業場所２０２を離れる。作業場所２０２へのアクセスが不成功であれば、第６の制御ブロック３１４で、順番リエントリー要求信号が受けられ、順番位置を決定する段階と、順番位置を移動機械１０６に通信する段階と、作業場所２０２へのアクセスが不成功であったかどうかを判断する段階が繰り返される。
【００１１】
図面を参照すると、作動において、本発明は、作業場所２０２へのアクセスを管理し、アクセスが不成功であれば何をすべきかを決定するシステム及び方法を提供する。好ましい実施例では、初期化中に、作業場所マネージャー１０４が、作業場所２０２の構成に関する情報を含むデータベースにアクセスする。例えば、図２を再び参照すると、作業場所マネージャー１０４は、作業場所２０２が一つのホッパーローダー２１２と、一つの進入点２０４と、一つのリエントリー径路２０８と、一つの積込み点２１０を有することを判断する。この情報に基づいて、作業場所マネージャー１０４は進入点２０４についての順番待機列２１４を確立する。移動機械１０６が作業場所２０２に接近すると、順番マネージャー１０２が順番位置要求信号を発生し、これを作業場所マネージャー１０４に送る。作業場所マネージャー１０４は、順番位置を決定し、順番位置信号を該移動機械１０６に送る。順番位置信号は、順番待機列２１４の第一順位の物理的位置、例えば、作業場所２０２内の進入点２０４についての情報と、順番待機列２１４内に現在ある移動機械の数、例えば、ゼロを含む。移動機械１０６上の順番マネージャー１０２は、順番位置信号内の情報を使用して、何処で該移動機械を停止させて作業場所マネージャー１０４からの次の指令を待つべきかを判断する。
【００１２】
ホッパーローダー２１２が移動機械１０６の受け入れ準備ができている状態であると、該ホッパーローダー２１２は、機械積込み要求信号を作業場所マネージャー１０４に送る。この機械積込み要求信号は、ホッパー２１２の積込み点２１０の位置を示すデータを含む。この要求を受けたとき、作業場所マネージャー１０４は、積込み点２１０への径路が空いているかどうかを判断する。例えば、他の移動貴簡が径路上にいないかどうかについて判断する。径路が空いていると、作業場所マネージャー１０４は、順番待機列内の第一順位の移動機械１０６に対して位置出発信号を送る。この位置出発信号は、積込み点２１０と該積込み点２１０に到達するのに必要な径路を示すデータを含む。この位置出発信号を受けると、該移動機械１０６は、順番待機列２１４を離れ、積込み点２１０に移動し、位置移動信号を作業場所マネージャー１０４に送る。作業場所マネージャー１０４が移動機械１０６からこの位置移動信号を受けると、作業場所マネージャー１０４は、順番待機列２１４内の残りの移動機械の位置を更新する。積込み点に到達すると、移動機械１０６は積込み点到達信号を作業場所マネージャー１０４に送る。そこで、作業場所マネージャー１０４は、移動機械積込み用意信号をホッパーローダー２１２に送って、移動機械１０６への積込み準備が完了したことを指示する。
【００１３】
ホッパーローダー２１２が積込みを完了すると、該ホッパーローダー２１２は積込み完了信号を順番マネージャー１０４に送る。この時点で、積込みが不成功であったかどうかについての判断がなされる。積込みは、幾つかの理由で不成功となることがある。例えば、ホッパーローダー２１２の積込みシュート（図示せず）がジャムを起こしている場合、又はホッパーローダー２１２に材料がない場合などである。積込みが不成功であったかどうかの判断は、幾つかの方法で行うことができる。例えば、可視的な検査、レベルセンサの使用、又は、好ましい実施例では、ペイロードモニター（図示せず）等である。積込み完了信号を受けた後、順番マネージャー１０２は積込みが不成功であったかどうかを判断する。次いで、順番マネージャー１０２は、アクセス状態信号を作業場所マネージャー１０４に送る。作業場所マネージャー１０４は、アクセス状態信号に含まれる情報に基づいて、移動機械１０６がとる次の作用を決定する。アクセス状態信号が、積込みが成功であったことを示す場合には、作業場所マネージャー１０４はアクセス命令信号を送り、移動機械１０６に該作業場所から離れるように指示する。移動機械１０６は積込み点を離れ始め、順番マネージャー１０２は積込み点移動信号を作業場所マネージャー１０４に送る。作業場所を離れた後、例えば、出口点２０６を通過したとき、順番マネージャー１０２は、積込み作業場所移動信号を作業場所マネージャー１０４に送る。
【００１４】
積込みが不成功であると判断されたときは、順番マネージャー１０２は、積込みが失敗したことを示すアクセス状態信号を作業場所マネージャー１０４に送る。作業場所マネージャー１０４は、アクセス命令信号を順番マネージャー１０２に送り、移動機械１０６に順番待機列２１４に再度入るように指令する。移動機械１０６が積込み点２１０を離れると、順番マネージャー１０２は積込み点移動信号を作業場所マネージャー１０４に送り、次いで、順番リエントリー要求信号を作業場所マネージャー１０４に送り、リエントリー径路２０８を通って順番待機列２１４に移動する。ここで、作業場所マネージャー１０４は、移動機械１０６の順番待機列２１４へのリエントリーを制御し、ホッパーローダー２１２へのアクセスを制御する過程を繰り返す。
【００１５】
最初の作業場所アクセスが不成功であったとき、どのような作用をとるべきか、を決定するのは、現場の特殊性及び作業場所によって決まるものである。例えば、ホッパーローダー２１２が移動機械１０６に適切に積込みを行えなかった場合、少なくとも３つの選択肢がある。一つは、前述したように、ホッパーローダー２１２にその場所を立ち去らせ、順番待機列２１４に再度入らせることである。第二の選択肢としては、移動機械１０６には、問題が解消し、積込みが完了するまで、その位置を保持するように指示することである。第三の選択肢は、移動機械１０６に作業場所２０２を立ち去り、他の業務を行うように指示することである。これらの選択肢は、積込み中に遭遇した問題の形態や、作業場所にとってどれが最も望ましい対策であるか現場において選択される戦略によって異なるものである。
【００１６】
本発明の他の態様、目的及び特徴は、図面と説明及び特許請求の範囲の記載により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示すハイレベルのブロック図である。
【図２】  ホッパーローダー、進入点、及び出口点を備える作業場所を示す概略図である。
【図３】  リエントリー径路を有する作業場所を管理するための方法を示すハイレベルのフローブロック図である。
【符合の説明】
１０２・・・順番マネージャー、１０４・・・作業場所マネージャー、
１０６・・・移動機械、２０２・・・作業場所、２０４・・・進入点、
２０６・・・出口点、２０８・・・リエントリー径路、
２１４・・・順番待機列、
【図１】
0004208987.tif 000002
【図２】
0004208987.tif 000003
【図３】
0004208987.tif 000004