(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律走行車両を遠隔的に制御する方法であって、
テレパネルを介して車両との間に無線通信を確立し、その際に、車両識別子とテレパネル識別子を前記車両に送信し、無線通信の確立が車両の自律走行オペレーションを停止し、車両が他のテレパネルからの指令に応じないテレ待機モードに車両を置き、
前記車両が前記テレパネルからの速度要求とかじ取角要求とに応答するテレオペレーションモードに前記車両を置くテレオペレーション要求信号を、前記車両に伝達し、
車両が前記テレオペレーションモードにある間に車両と前記テレパネル識別子により指示された前記テレパネルとの間の通信が中断された時、前記車両のオペレーションを停止し、前記車両の自律走行オペレーションを許可せず、他のテレパネルによる前記車両の制御も許可しないようにし、
車両が前記テレ待機モードにある間に、車両と前記テレパネル識別子により指示された前記テレパネルとの間の通信が中断された時、前記車両の自律走行オペレーションを妨げず、別のテレパネルによる前記車両の制御も妨げないようにする、
段階からなり、
前記無線通信がなされる間、車両照合バイト、テレパネル照合バイト、モードバイト、速度バイト及びステアリングバイトを各々が備えるデータパケットをテレパネルから車両に送信することを特徴とする自律走行車両を遠隔的に制御する方法。
【請求項２】
自律走行車両を遠隔的に制御する方法であって、
テレパネルを介して、複数の車両のうちから制御されるべき車両を選択し、
テレパネルを介して車両との間に無線通信を確立し、車両識別子とテレパネル識別子を車両に送信し、無線通信の確立が車両の自律走行オペレーションを停止し、車両が他のテレパネルからの指令に応じないテレ待機モードに車両を置き、
車両が前記テレパネルからの速度要求とかじ取角要求とに応答するテレオペレーションモードに前記車両を置くテレオペレーション要求信号を、前記車両に伝達し、
車両が前記テレオペレーションモードにある間に車両と前記テレパネル識別子により指示された前記テレパネルとの間の通信が中断された時、前記車両のオペレーションを停止し、前記車両の自律走行オペレーションを許可せず、他のテレパネルによる前記車両の制御も許可しないようにし、
車両が前記テレ待機モードにある間に、車両と前記テレパネル識別子により指示された前記テレパネルとの間の通信が中断された時、前記車両の自律走行オペレーションを妨げず、別のテレパネルによる前記車両の制御も妨げないようにする、
段階を含む自律走行車両を遠隔的に制御する方法。
【請求項３】
前記データパケットを送信する段階は、周波数調整組織と連続搬送波を使用して、少なくとも１秒当たり１０回の割合でデータパケットを送信することからなる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記無線通信を確立する段階が、前記テレパネルから前記車両に、開始バイト、車両照合バイト、テレパネル照合バイト、モードバイト、速度バイト、ステアリングバイト、補助バイト、チェックバイト及び終了バイトを各々が備えるデータパケットを送信する段階であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の方法。
【請求項５】
オペレータが速度指令と、かじ取角指令とを発生させるための制御手段と、
オペレータが前記車両のオペレーションモードを選択するためのモード選択手段と、
前記制御手段から前記速度指令と前記かじ取角指令を受け取り、前記モード選択手段から前記選択オペレーションモードを受け取るとともに、車両識別子及びテレパネル識別子を発生し、前記車両識別子、前記テレパネル識別子、前記選択されたオペレーションモード、前記速度指令及び前記かじ取角指令をデータパケットにフォーマットするプロセッサ手段と、
前記車両との通信を確立し、前記車両に前記データパケットを送信するための送信手段と、
を有するテレパネル、及び
前記車両に設置され、前記テレパネルから前記通信を受け取り、その通信に応答して前記車両のオペレーションを制御する車両制御手段、
からなり、前記車両制御手段は、
前記通信を前記送信手段から受信するための受信手段と、
前記テレパネルから受信した前記データパケットのオペレーション選択モードがテレ待機モードの場合には、前記車両をテレ待機モードにし、前記データパケット中のオペレーション選択モードがテレオペレーションモードの場合には、前記車両をテレオペレーションモードにするモードセット手段と、
前記データパケットの速度指令とかじ取角指令に応じて車両速度制御信号とかじ取角制御信号とを発生するための手段と、
車両が前記テレオペレーションモードにある間に、前記車両と前記テレパネル識別子により指示された前記テレパネルとの間の通信が中断された時、前記車両のオペレーションを停止し、前記車両の自律走行オペレーションを許可せず、別のテレパネルによる車両の制御も許可しないようにする手段と、
を備える自律走行車両を遠隔的に制御する装置。
【請求項６】
前記制御手段が２軸ジョイステックであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記モード選択手段が自律走行モード又はテレオペレーションモードのどちらかを選択するスイッチであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記プロセッサ手段がマイクロコントローラであることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記送信手段が高速度データトランシーバであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記受け取り手段が高速度データトランシーバであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、自律走行車両の制御装置に関する。より詳細には、自律走行車両を遠隔的に制御する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
キャタピラー社は、オフロード鉱業用車両を製造する。例えば、キャタピラー７７７Ｃは、オフロード鉱業用トラックである。1993年 2月18日出願の米国特許出願番号第08/019,540号に示される「車両位置を決定する装置と方法」は、７７７Ｃトラックのような鉱業用車両で使用する自律走行車両装置を開示する。本発明は、この先行技術を引用し、この特許明細書の記述を本明細書の記述の一部とする。
本出願の優先権主張の基礎となる米国出願と同時に出願された米国特許出願（出願番号がまだ付与されていない）（代理人整理番号1246.0490000）「自律走行モード又は、手動式モードのどちらかで選択的に操作するように車両を制御する装置」には、自律走行モード又は手動式（つまり、有人）モードで自律走行車両を選択的に操作する装置が開示される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車両に対して遠隔制御モード、すなわちテレ制御モードを備えることが望ましい。テレオペレーションでは、運転者が、電波を介して車両に指令を伝達するようなテレパネル、すなわち遠隔制御を用いて車両を制御できた。例えば、作業員がサービスベイに車両を置くためにこのモードを使用することができる。また、作業長が仕事の現場で一時的に、障害物を迂回する経路を定めるように自律走行車両を制御するために、このモードを使用することができる。
安全を保証するためには、自律走行とテレオペレーションとの間の遷移期間が厳しく制御されなければならない。さらに、車両の状況（つまり、誰が管理をするか）を常に理解していなければならない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自律走行車両を遠隔的に制御する装置と方法に関する。車両は、ナビゲータ、機械制御モジュール、エンジン制御モジュール、変速機制御モジュール及び自律走行オペレーションできる他の装置を備える。自律走行モードでは、ナビゲータが車両に速度指令と、かじ取角指令とを生じる。機械制御モジュールはナビゲータから速度指令とかじ取角指令を受け取り、車両の低レベル装置を制御するために、エンジンＲＰＭ（１分当たりの回転数）制御信号、変速機制御信号、ブレーキ制御信号、及び、かじ取角制御信号を発生する。エンジン制御モジュールが、ＲＰＭ制御信号に応じて車両のエンジンのＲＰＭを制御する。変速機制御モジュールが、変速機制御信号に応じて車両の変速機でのギア選択を制御する。
テレオペレーションモードでは、テレパネルが無線リンクを介してナビゲータに速度指令と、かじ取角指令を伝達する。ナビゲータは、車両を操作するために機械制御モジュールに対してこれらの指令を供給する。遠隔制御、すなわちテレオペレーションは、テレパネルを使用して車両ナビゲータと無線通信を確立することにより始められる。テレパネルが、車両識別子とテレパネル識別子を車両に送信する。テレパネルからの通信を受け取ると、車両は自律走行オペレーションを停止し、テレ待機モードに入る。テレ待機モードでは、車両は他のテレパネルからの指令に応答しなくなり、自律走行オペレーションを回復できない。テレ待機モードでは、テレパネルは、車両がテレパネルからの速度要求と、かじ取角要求とに応じるようなテレオペレーションモードに入るように、車両に命じることができる。
【０００５】
テレ待機モード、又はテレオペレーションモードにある時には、テレパネル識別子により指示されたテレパネル以外のものに対しては、車両はどんなテレパネルからの指令にも応じない。これは、一以上のテレパネルにより車両に送られている矛盾した伝言を防止し、車両の制御が最初に通信を確立するテレパネルと常に存在することを保証する。
車両がテレオペレーションモードにある間に、車両とテレパネル識別子によって指示されたテレパネルとの間の通信が中断されると、車両は直ちに停止し、ロック状態に入る。ロック状態では、他のパネルによる自律走行オペレーションすなわち制御が妨げられる。ロックモードは、オペレータが故意に車両を停止し、自律走行制御又は別のテレパネルによる制御を受けて動かされる心配をなくす機構を与える。車両がテレ待機モードにある間に、車両とテレパネル識別子によって指示されたテレパネルとの間の通信が中断されると、車両は解放され、別のテレパネルによる自律走行オペレーションすなわち制御が許される（つまり、妨げられない）。
【０００６】
本発明のテレパネルは、オペレータインターフェースパネル、電子モジュール、無線トランシーバ及びアンテナを備える。オペレータインターフェースパネルは、オペレータが車両を制御するような多数のスイッチ及び制御手段を備える。これらのスイッチ及び制御手段は、電子モジュールへの入力である。電子モジュールは、車両に送信するためにデータパケットを発生する。データパケットが、トランシーバによって１秒につき１０回の割合で車両に送信される。
好適実施例では、オペレータインターフェースパネルが、非常用スイッチ、トラック選択スイッチ、変速機スイッチ、モード選択スイッチ、警笛ボタン、ダンプスイッチ（自律走行トラック車で使用するため）、エンジン停止スイッチ及び速度及びステアリング制御装置を備える。パワーがテレパネルに供給されているかどうか、テレパネルが送信しているかどうか、を表示する２つの表示灯を備える。
本発明の上述した特徴及び他の特徴と利点が、添付の図面に示す実施例についての以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００７】
【実施例】
本発明の好適実施例を以下に説明する。実施例を説明する目的で、部品に付した番号と形状について説明するが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、他の構成要素や形状が使用できることが、当業者に明らかであろう。
本発明の好適実施例を以下に図面について説明する。図において、同じ参照番号は同じ部分を示し、それぞれの参照番号の左端の数字は、番号が最初に使用された図面を表す。
システム概要
図１は、自律走行車両装置１００の高レベルブロック図である。自律走行車両装置１００は、フリートマネージャー１０２、車両制御装置１０４、及びテレオペレーションパネル１０６を備える。フリートマネージャー１０２は、ダンプ車のような自律走行鉱業用車両のフリートを操縦するように形成される。フリートマネージャー１０２は、作業長のように稼動し、鉱業用車両が仕事を遂行する時に、仕事を割り当て、車両の進行を追跡する。フリートマネージャー１０２は、無線リンク１０８を介してそれぞれの車両と通信する。車両のそれぞれが内蔵式車両制御装置１０４を備える。車両制御装置１０４は、フリートマネージャー１０２の制御を受けて鉱業用車両を自律走行させる。車両制御装置１０４は、ナビゲータ１２０とトラックリファレンスユニット（ＴＲＵ）１２２と障害物検出装置１２４と機械制御モジュール（ＭＣＭ）１２６と改良型ディーゼルエンジンマネージャー（ＡＤＥＭ）１２８と電子プログラム可能変速機制御（ＥＰＴＣ）１３０と重要情報管理装置（ＶＩＭＳ）１３２と、を備える。
【０００８】
ナビゲータ１２０が、無線リンク１０８を介して、フリートマネージャー１０２から指令を受け取る。例えば、指令は作業割当とか、仕事を含む。仕事に基づき、ナビゲータ１２０は次のルートを決定する。例えば、ルートは、開放ピット採鉱方法では、採掘用地と破砕用地間の運搬部分である。
ＴＲＵ１２２は、全体的位置調整装置（ＧＰＳ）と慣性リファレンスユニット（ＩＲＵ）とを使用する車両の実際の位置を決定する。実際の位置と所望のルートに基づき、ナビゲータ１２０が、車両の所望のかじ取角と所望の速度とを生じる。障害物検出装置１２４は、障害物を求めて車両の前方域を走査するレーダユニットである。障害物検出装置１２４は障害物を検出すると、障害物が検出されたこととか、ナビゲータ１２０に対する障害物の位置を表示する。ナビゲータ１２０は、車両を停止したり、障害物の周囲で車両を誘導してよい。
フリートマネージャー１０２とナビゲータ１２０とＴＲＵ１２２（”車両位置調整装置“として公知）と障害物検出装置１２４とは、前述した米国特許出願番号第08/019,540の適用で詳細に説明される。
ナビゲータ１２０とＴＲＵ１２２と障害物検出装置１２４とは、自律走行制御指令が速度指令と、かじ取角指令となる車両に、内蔵式情報を提示する。他に、車両の遠隔制御、すなわちテレオペレーションするために無線信号１１０を介して、かじ取角指令と速度指令と他の指令を直接ナビゲータ１２０に伝達するために、テレパネル１０６が使用されてよい。自律走行、又はテレオペレーションが目的を達する前に、速度とかじ取角（他の指令と同様に）とが修正されなければならない。
【０００９】
前述の米国特許出願に詳細に述べたように、ＭＣＭ１２６はステアリング指令と速度指令（とダンプ台、音響警笛、フラッシュライト等のような他の指令）をデータバス１５２を介してナビゲータ１２０から受け取る。ＭＣＭ１２６は、ナビゲータ１２０に要求された作動を遂行するために車両装置を制御する。ＭＣＭ１２６は、データバス１５２を介して、ナビゲータ１２０に、車両装置（例えば、ステアリング、ブレーキ、ダンプボディ、エンジン、変速機等）の状況と診断情報を供給する。ＭＣＭ１２６は、ＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０によって車両を制御する。ＭＣＭ１２６は、ＶＩＭＳ１３２によってナビゲータ１２０にモニター及び診断情報を供給する。ＶＩＭＳ１３２は、データバス１５４を介してナビゲータ１２０にモニター及び診断情報を直接的に供給する。
ＡＤＥＭ１２８は、車両エンジンの速度、すなわちＲＰＭ（１分当たりの回転数）を制御する。ＥＰＴＣ１３０は、変速機でのギア選択を制御し、変速機が正しいギアにあるようにする。
車両制御装置１０４は３つの車両オペレーションモードを備える。これらは、自律走行モードと手動式モードとテレオペレーションモードとを備える。これらのモードのそれぞれについて以下に説明する。
【００１０】
自律走行オペレーション
車両の自律走行オペレーションを遂行する場合には、ナビゲータ１２０からのかじ取角指令と速度指令が車両のかじ取角と速度を調整する。ＭＣＭ１２６は、実際の車両速度とナビゲータ１２０により求められた速度とを比較し、必要に応じて、ＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０及び車両ブレーキ装置に適切な信号を送ることにより、車両速度を調整する。ＭＣＭ１２６は、データリンク１３４を介してＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０に、これらの指令を伝達する。ＶＩＭＳ１３２は、データリンク１３４を介してＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０の事態をモニターし、データリンク１３４を介してモニターされたパラメタを、ＭＣＭ１２６に供給する。好適実施例では、データリンク１３４は、キャタピラー社から入手可能なＣＡＴデータリンクのような、連続的なデータバスである。
ＭＣＭ１２６は、エンジン速度を制御するために、データリンク１３４を介してＡＤＥＭ１２８にＲＰＭ制御信号を伝達する。第二ＲＰＭ制御信号が、冗長ライン１３６を介してＡＤＥＭ１２８にも送られる。
ＭＣＭ１２６は、トップギアと変速機の方向（つまり、前方または逆方向）を選択するためにデータリンク１３４を介してＥＰＴＣ１３０に変速機制御信号を伝達する。車両は、ＥＰＴＣ１３０により制御された自動変速機を有する。変速機制御信号が、変速機によって使用されるとよいトップギアを制限し、車両の進行方向を選択する。
【００１１】
車両速度の制御と共に、ＭＣＭ１２６は、ブレーキ装置も制御する。本発明の好適実施例では、車両ブレーキ装置は、駐車ブレーキと常用ブレーキ及び制動機装置と二次的ブレーキとを備える。ＭＣＭ１２６は、３つの装置で気圧を制御するために電磁弁を作動する制御ライン１３８を介してこれらの異なるブレーキを直接的に制御する。例えば、ナビゲータ１２０が現在速度より遅い速度を求める時は、エンジンＲＰＭを減少したり、又は常用ブレーキを用いることで低速度に達するかどうかを、ＭＣＭ１２６が決定する。ブレーキをかけることが要求されるなら、ＭＣＭ１２６は、ホィールが閉じるのを回避するために平滑方法でブレーキを用いる。
ナビゲータ１２０からのかじ取角指令に応答して、ＭＣＭ１２６は、ステアリングを制御するソレノイドに右ステアと左ステア信号１４０を送ることにより、車両ステアリングを直接制御する。
本発明の好適実施例では、自律走行車両装置１００が、自律走行運搬装置を供給するために使用される。多数のダンプ車（キャタピラー７７７Ｃのような）を使用する時、岩のような素材を採掘用地から破砕用地まで運ぶために運搬装置が形成される。車両の自律走行オペレーションを完全に許可すると、ＭＣＭ１２６は、トラックボディやトラック台に積んだ物を投棄するような車両の別の形を制御する。ＭＣＭ１２６は、車両ボディを起こしたり、下げたりするために、車両の油圧装置を作動するダンプ信号１４２を発生する。安全性の点では、ＭＣＭ１２６が、補助制御ライン１４４を介して、警笛、ライト、バックアップアラームのような、車両の補助機能を制御する。
自律走行オペレーション中、ＭＣＭ１２６は、ＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０を介して、エンジンと変速機を間接的に制御する。ＭＣＭ１２６は、車両ブレーキ装置、ステアリング、ボディ（つまり、上げたり、下げたりする）、ライト（ヘッドライトと自律走行オペレーションストロボ警告ライトを備えている）、警笛、及びバックアップアラームを直接的に制御する。
【００１２】
手動式オペレーション
ＭＣＭ１２６は、車両の自律走行オペレーションを行わせる。しかし、車両の手動式オペレーションが可能なことも望ましい。オペレーションの手動式モードでは、自律走行制御形態は、透過性で、車両の普通の機能に作用しない。さらに、安全性の点で、車両が常に制御状態にあるように、オペレーションの自律走行モードとテレ（遠隔操作）モードと手動式モード間の転換は、厳しく制御されなければならない。本発明のこれらの特徴を補うＭＣＭ１２６の構造とオペレーションが、以下に述べられる。
ＭＣＭ１２６が、車両の二次的装置の制御を止めることで、オペレータは手動式オペレーションが可能になる。手動式モードでは、ＡＤＥＭ１２８は、スロットルすなわち加速ペダル１４４を作動したオペレータから速度指令を受け取る。同様に、ＥＰＴＣ１３０は、トップギア選択と、オペレータにより制御されたシフトケイン１４６からの方向指令とを受け取る。ブレーキとステアリングは、従来の操舵輪とブレーキペダルを使用することで、オペレータにより手動で制御される。ボディは、油圧装置でソレノイドを作動するスイッチで制御される。
手動式オペレーション中、ＭＣＭ１２６は、装置パラメタをモニターし続けるが、車両の制御は妨げない。
【００１３】
テレオペレーション
車両のテレオペレーションでは、ナビゲータ１２０からのかじ取角指令と速度指令とが、無線リンク１１０を介してテレパネル１０６から生じる。自律走行オペレーションに関して、これらの指令が、ＭＣＭ１２６に送られる。ＭＣＭ１２６の見解から、自律走行モードとテレオペレーションモードが、同一であることがわかる。
オペレーションのモード間の遷移
ＭＣＭ１２６は、パワーアップで作動せず、手動式モードになる。手動式モードは、自動及び手動式制御ライン（ＡＭＣＬ）１５０を介して送られる自動手動選択信号によってＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０に表示される。例えば、ＡＭＣＬ１５０が、ＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０によってハイになる。ＡＭＣＬ１５０がハイの時、手動式モードがＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０に表示される。自律走行モードが望まれるなら、ＭＣＭ１２６は、ＡＭＣＬ１５０をローに落とすことでＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０にこれを表示する。
【００１４】
以下の条件を満たす時、自律走行モードへの遷移がいずれ起こる。
（１）  車両速度が０
（２）  駐車ブレーキ作動中
（３）  シフトケイン１４６は、ギアがかかっていない
（４）  第一自動及び手動式スイッチ（車両の運転室に位置された）が、自律走行モードに切替えられている
（５）  第二自動及び手動式スイッチ（例えば、車両のフロントバンパの近くに位置された）が、自律走行モードに切替えられている
これらの５つの条件を満たす時、ＭＣＭ１２６は、データバス１５２を介してナビゲータ１２０に自動割り込み可能信号を送る。ナビゲータ１２０が全装置が適切に作動していることを満たすなら（ＭＣＭ１２６とＶＩＭＳ１５４により供給された事態情報に基づく）、ナビゲータ１２０は自動モード信号をＭＣＭ１２６に送り返す。ナビゲータ１２０から戻り自動モード信号を受け取り次第、ＭＣＭ１２６は自律走行モードに入るであろう。これは、ＡＭＣＬ１５０に適切な信号を送る（例えば、ＡＭＣＬ１５０を引き下げる）ことにより、ＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０を自律走行モードに変換するＭＣＭ１２６を含む。車両制御（例えば、ＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０）は、ＭＣＭ１２６から命令を受け取り、次にナビゲータ１２０から命令を受け取ることを待っている。
【００１５】
車両が自律走行モードになると、幾つかの条件が表れるまで手動式モードに戻らない。これらの条件が、危険な方法で自律走行モードで表れる（例えば、速度で移動する間）ような車両の可能性を減少する。車両が自律走行モードから手動式モードに転換できる前に、以下の条件が存在しなければならない。
（１）  車両速度が０
（２）  駐車ブレーキ作動中
（３）  シフトケイン１４６は、ギアがかかっていない
（４）  エンジンＲＰＭは低アイドルである
（５）  第一、第二自動及び手動式スイッチが手動式位置にある
これらの条件が存在する時、ＭＣＭ１２６は、ＡＭＣＬ１５０を介してＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０を手動モードにする。ＭＣＭ１２６は、ボディ、補助的機能、ブレーキ及びステアリングのような車両の他の機能の制御に使用されるソレノイドドライバーを非作動とする。
自律走行モードからのみ、テレオペレーションモードに入ることができる。手動式モードから直接的にテレオペレーションモードに入ることはできない。テレオペレーションモードでは、ナビゲータ１２０が、テレパネル１０６から速度指令、かじ取角指令、補助的指令（以下に述べる）を受け取るほうがこれらの指令を発生するよりも多いことを除いては、車両制御装置１０４は、前述した自律走行モードに対して同様に作動する。
【００１６】
図２は、車両操作のモード間の遷移での段階を示すブロック図である。手動式オペレーションがブロック２０２で示され、自律走行オペレーションがブロック２１４で示され、テレオペレーションがブロック２２０で示される。前述したように、手動式オペレーション２０２は、パワーアップでのＭＣＭ１２６の非作動によるものである。自律走行オペレーションモードに転換することが望ましく、上述した条件を満たす場合には、自律走行モード２１４に到達する前に、ＭＣＭ１２６がブロック２０４−２１２を通る動作を行う。
まず、速度自己診断がブロック２０４により示されるように実行される。速度自己診断は、ＡＤＥＭ１２８とＥＰＴＣ１３０がＭＣＭ１２６によって制御可能であるように作動することを保証するためにデータリンク１３４を検査する。ＭＣＭ１２６はブレーキ圧力を検査し、ブレーキが制御可能であることが保証される。次に、ブロック２０６では、ステアリング自己診断が実行される。ステアリング自己診断では、ステアリングが制御可能であり、かじ取角での変化が感知され得ることが保証されるように車両のホィールが動かされる。
ブロック２０８では、待ち状態が入力される。好適実施例では、５秒休止が実施される。休止の開始で、自律走行オペレーション可能な車両の近辺の人に警告するために警笛が鳴らされ、ストロボライトがつけられる。車両は、ブロック２１０で示されるような自動読み取りモードに入る。自動読み取りモードでは、ＭＣＭ１２６が車両の速度とステアリングを制御する。かじ取角が０°にセットされ、速度は一時間あたり０マイルで保持される。この自動読み取り状態では、何もするなと命じるナビゲータ１２０と共に、車両が自律走行モードにある。
【００１７】
有効な指令がナビゲータ１２０から受け取られるまで、車両は自動読み取りモードを保持する。有効な指令が受け取られると、ＭＣＭ１２６はブロック２１２で示されるような第二待ち状態に入る。第二待ち状態は、第一待ち状態と同じである。警笛が再び鳴らされ、ストロボライトが第一待ち状態から保持される。この待ち状態は、まもなく動きだす車両の近辺にいる人に警告するために用意されている。第二待ち状態の終わりにあたって、ナビゲータ１２０からの指令がブロック２１４で示される自律走行モードに完全に入るために実施される。
一連のブロック２０８−２１２において、ブロック２０４での速度自己診断又はブロック２０６でのステアリング自己診断に失敗し、或いは自動手動制御スイッチのどれかが手動モードにトグルされた時、ＭＣＭ１２６が自律走行オペレーションモードの切替えを未然に防ぎ、直接ブロック２１６の遷移モードに移す。遷移は、車両速度が０であり、駐車ブレーキがかかり、変速装置はギアが入っていないように機能停止を実行する。自動手動制御スイッチの両方が手動式モードに転換されるまで、車両は、遷移モードにある。その時点で、車両はブロック２０２で示されるような手動式オペレーションに戻ることができる。
【００１８】
自律走行オペレーション（ブロック２１４）中いつでも、テレオペレーションを開始してよい。テレオペレーションは、ナビゲータ１２０との通信を確立するテレパネル１０６により開始される。確立された通信は、ナビゲータ１２０によって直ちに車両を停止させ、ブロック２１８で示されるテレ待機モードに入れる。テレ待機モードでは、テレパネル１０６は車両の制御を行い、０速度指令と０かじ取角指令を送信する。
その後、テレパネル１０６がテレオペレーション要求信号を表示する。この信号は、車両制御装置１０４にブロック２２０で示されるようなテレオペレーションモードを入れる。テレオペレーションモードでは、車両はテレパネル１０６からの指令に応じる。
前述したように、テレオペレーションは自律走行モードからのみ実行される。ブロック２１０で示される自動読み取りモードは本来、自律走行オペレーションの一部であり、テレオペレーションはこの自動読み取り状態から実施され得る。その場合、ナビゲータ１２０からの有効指令は、待ち状態２１２が実際にテレパネル１０６から生じるであろうことを示す。
【００１９】
車両がテレオペレーションモードにある間、車両制御装置１０４（より詳細には、ナビゲータ１２０）とテレパネル１０６間の通信が中断されるなら、車両制御装置１０４はブロック２２２で示されるようなロック状態に入るであろう。ロック状態では、自律走行オペレーションが妨げられる。車両は、他のどんなテレパネル（いかで説明するような、テレパネルのそれぞれがユニーク識別子を有する）からの指令にも応答しない。最初のテレパネルとの通信が回復されるまで、車両はロック状態のままである。その時に、テレオペレーションがブロック２２０で回復される。
ブロック２１４での自律走行オペレーションは、適切にテレオペレーションモードから脱することでのみ回復する。これは、車両制御装置１０４をブロック２１８のテレ待機モードに入れさせるために、テレ待機モード要求信号を送ることを含む。テレ待機モード２１８から、ブロック２１４での自律走行オペレーションがテレパネル１０６からの通信を中断することにより入ることができる。
テレパネル１０６とナビゲータ１２０間の通信
テレパネル１０６は無線リンクを介してナビゲータ１２０と通信する。これを図３に示す。テレパネル１０６が、電子モジュール３０２とデータ無線３０４とアンテナ３０６を備える。車両制御装置１０４は、テレパネル１０６からテレオペレーション信号を受け取れるように、アンテナ３０８とデータ無線３１０を備える。データ無線３０４、３１０とアンテナ３０６、３０８は、電子モジュール３０２からのテレ指令が、ナビゲータ１２０に通信されるような通信リンクを形成する。ＭＣＭ１２６に供給する指令内でナビゲータにより使用されるフォーマットと同一のデータフォーマット内に、ナビゲータに送られた遠隔指令が存在する。
【００２０】
電子モジュール３０２は、モトローラ社から入手可能なモトローラ６８ＨＣ１１Ｋ４マイクロコントローラを備えるマイクロプロセッサを基にしたコントローラである。このタイプのマイクロコントローラは、マイクロプロセッサと読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と入力バッファ回線とを備える。好適実施例では、無線304,310 は周波数８００ＭＨｚに調節された、ＧＬＢ社から入手可能な高速データトランシーバである。
図４はテレパネル１０６のオペレータインターフェースパネル３０１を示す。電子モジュール３０２はオペレータインターフェースパネル３０１に含まれる。インターフェースパネル３０１は、緊急停止スイッチ４０４と車両選択スイッチ４０６とパワー表示灯４０８と送信表示灯４１０と送信スイッチ４１２とモード選択スイッチ４１４と警笛スイッチ４１６と台の上げ下げスイッチ４１８とエンジン始動及び停止スイッチ４２０と速度及びステアリング制御４２２と、を備える。スイッチ及び制御のそれぞれが入力に電子モジュール３０２を備える。表示灯４０８、４１０のそれぞれが電子モジュール３０２により稼動される。種々のスイッチの位置に基づき、電子モジュール３０２は無線３０４により車両に送信されたデータパケットをフォーマットする。
【００２１】
緊急停止スイッチ４０４は、「非常」停止ボタンを備える。下に押すと、スイッチ４０４は車両を直ちに停止させる。車両選択スイッチ４０６は、テレパネル１０６が制御する車両を選択するために使用するロータリスイッチである。以下に述べるように、車両のそれぞれがユニーク照合（ＩＤ）番号を有する。送信スイッチ４１２は、テレパネル１０６により送信するのに使用される単一ポールトグルスイッチである。モード選択スイッチ４１４は、テレ待機モード２１８とテレオペレーションモード２２０間で選択するために使用される単一ポールトグルスイッチである。警笛ボタン４１６は、選択された車両の警笛を鳴らすために使用される押しボタンスイッチである。スイッチ４１８は、本発明の好適実施例におけるダンプ車の台を上げ下げするために使用される単一ポールトグルスイッチである。スイッチ４２０は、車両のエンジンをかけたり、きったりするための単一ポールトグルスイッチである。
好適実施例では、トグルスイッチ４１２、４１４、４１８、４２０は、不注意でスイッチが入らないように、保護カバーを有する。さらに、送信スイッチ４１２のカバーとモード選択スイッチ４１４は、閉じたときにそれらのスイッチをオフ位置にあてるであろう。送信スイッチ４１２に対しては、オフ位置が送信を停止することに相当する。モード選択スイッチ４１４に対してオフ位置がテレオ読み取りモードに相当する。
【００２２】
速度及びステアリング制御４２２は、車両の速度とステアリングを制御するために使用する２軸ジョイステックである。ジョイステックを前方に動かすと車両の前進速度が増加する。ジョイステックを逆方向に動かすと車両の後退速度が増加する。ジョイステックを左に動かすと車両が左に向けられ、ジョイステックを右に動かすと車両が右に向けられる。
表示灯４０８は、パワーがテレパネル１０６に供給されているかどうかを表示する。表示灯４１０は、テレパネル１０６が送信されているかどうか、を表示する。
好適実施例において、電子モジュール３０２は、送信のために１秒当たり１０回の割合で無線３０４にデータパケットを与える。このデータパケットは、無線リンクを介してナビゲータ１２０にブロードキャストされる。データパケットのそれぞれの容積が種々のパネル制御４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２の位置により、制御される。前述したように、電子モジュール３０２はモトローラ６８ＨＣ１１Ｋ４のようなマイクロコントローラを備える。インターフェースパネル３０１の種々のパネル制御がマイクロコントローラの入力バッファに直接、接続されている。マイクロコントローラは、種々のパネル制御の位置に基づく指令を含んでいる。
【００２３】
送信されたデータパケットのフォーマットが図５で示される。データパケット５００のそれぞれが１１のバイト情報を備える。これらは、開始バイト５０２、車両ＩＤバイト５０４、パネルＩＤバイト５０６、モードバイト５０８、速度バイト５１０、ステアリングバイト５１２、補助バイト５１４、２つの使用されないバイト５１６、５１８、チェックサムバイト５２０及び終了バイト５２２を備える。これらのそれぞれを、以下に詳細に述べる。
0003759979.tif 000002
【００２４】
0003759979.tif 000003
テレパネル１０６のオペレーション
自律走行で稼動している車両の制御が望まれるなら、オペレータは以下のように次のことに取りかかる。まず、オペレータは制御されるべき車両を選択するために車両セレクタースイッチ４０６を使用する。次に、オペレータは送信スイッチ４１２を入れる。これは、選択された車両を直ちに停止し、送信テレパネル１０６から次の指令のために待機させる（テレ待機モード２１８で）。
【００２５】
次に、オペレータはテレオペレーションに対してモード選択スイッチ４１４を入れる。ステアリング及び速度制御装置４２２からのインプットが、速度バイト５１０とステアリングバイト５１２でデータを制御し、スイッチ４１６、４１８、４２０が補助バイト５１４でデータを制御するように、スイッチを稼動し、インターフェースパネルの面で制御する。オペレーションモードでは、ナビゲータ１２０は、直接的にテレパネルからＭＣＭ１２６に受信されたデータパケットを伝達するであろう。ＭＣＭは、車両のステアリング、速度及びデータパケット５００に含まれたデータに基づく補助機能を制御する。
テレコントロールから車両を適切に解放するなら、オペレータは速度及びステアリング制御４２２を介して、車両を停止し、テレ待機モード２１８に対してモード選択スイッチ４１４を入れ、送信スイッチ４１２を消す。送信スイッチが消されると、ナビゲータは自律走行オペレーション又は、他のテレパネルにより制御を回復するために解放される。
第一テレパネルの送信スイッチが、まだ入った状態にある（つまり、車両が、第一テレパネルからデータパケットを受け取っている）間、第二テレパネルは、車両の制御ができないであろう。車両で受け取られた第一データパケットに送信されたユニークテレパネル照合はナビゲータ１２０内の記憶装置に蓄積される。同じテレパネルからのものであることを保証するために、次のデータパケットのそれぞれが検査される。この形態は、車両の確実な制御を保証する。
【００２６】
車両のテレオペレーション中に、テレパネルにより送信された信号が失われた時、車両は直ちに停止し、ロック状態２２２に入る。例えば、モード選択スイッチ４１４がテレオペレーションを示す時に送信スイッチ４１２が切られると、この状態が生じる。ロック状態では自律走行オペレーションは妨げられ、他のテレパネルからのテレオペレーションも妨げる。車両は、最初のテレパネルと通信を回復することでのみ、ロック状態から脱することができる。
この形態は、制御の曖昧さを、さらに防止する。さらに、故意に自律走行車両をロックするために、この形態を使用してよい。例えば、自律走行鉱業用オペレーションでは、作業員は任務のために自律走行トラックに接近してもよい。車両に接近する前に、車両を停止させ、ロックするためにテレパネルを使用することで、作業員は身体の安全性を守ることができる。作業員は、車両に接近した時に、車両を手動式モード２０２又は遷移モード２１６に置き、トラックのバンパに設置された自動手動選択スイッチを使用して、整備中に車両が動かないようにすることができる。
好適な実施例について本発明を詳細に示し、説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに種々の実施例が実現可能なことは、当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自律走行車両装置の高レベルのブロック図である。
【図２】自律走行モードとテレモード間の車両のスイッチ操作を改善したフローチャートである。
【図３】テレパネルと、テレパネルと通信する車両の構造のブロック図である。
【図４】オペレータインターフェースパネルを示す本発明のテレパネルの概略図である。
【図５】本発明によるデータパケット５００内の情報のバイトの概略図である。
【符号の説明】
１００  自律走行車両装置
１０２  フリートマネージャー
１０４  車両制御装置
１０６  テレオペレーションパネル
１０８  無線リンク
１１０  無線信号
１２０  ナビゲータ
１２２  トラックリファレンスユニット（ＴＲＵ）
１２４  障害物検出装置
１２６  機械制御モジュール（ＭＣＭ）
１２８  改良型ディーゼルエンジンマネージャー（ＡＤＥＭ）
１３０  電子プログラム可能変速機制御（ＥＰＴＣ）
１３２  重要情報管理装置（ＶＩＭＳ）
１３４  データリンク
１３６  冗長ライン
１３８  制御ライン
１４０  右ステアと左ステア信号
１４２  ダンプ信号
１４４  補助制御ライン
１４６  シフトケイン
１５０  自動及び手動式制御ライン（ＡＭＣＬ）
１５２、１５４  データバス
２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２  ブロック
３０１  オペレータインターフェースパネル
３０２  電子モジュール
３０４、３１０  データ無線
３０６、３０８  アンテナ
４０４  緊急停止スイッチ
４０６  車両選択スイッチ
４０８  パワー表示灯
４１０  送信表示灯
４１２  送信スイッチ
４１４  モード選択スイッチ
４１６  警笛スイッチ
４１８  台の上げ下げスイッチ
４２０  エンジン始動及び停止スイッチ
４２２  速度及びステアリング制御
５００  データパケット
５０２  開始バイト
５０４  車両ＩＤバイト
５０６  パネルＩＤバイト
５０８  モードバイト
５１０  速度バイト
５１２  ステアリングバイト
５１４  補助バイト
５１６、５１８  使用されないバイト
５２０  チェックサムバイト
５２２  終了バイト
【図１】
0003759979.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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