JP6761845B2 - ダンプトラックの制御システム、及びダンプトラック - Google Patents

Description

本発明は、運搬車両の制御システム、運搬車両、及び運搬車両の制御方法に関する。

鉱山のような広域の作業現場においては、無人で走行する運搬車両が運搬作業に使用される。運搬車両は、積込場において積込機により積荷を積載された後、搬送路を走行して排土場まで移動し、排土場において積荷を排出する。

特開２０１２−１１３４２９号公報

鉱山の走行経路を無人で走行する運搬車両は、電離層に異常が生じると、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球航法衛星システム）を用いて検出された位置の精度が低下することがある。その結果、鉱山における生産性が低下する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、作業現場の生産性の低下を抑制することを目的とする。

本発明の態様に係る運搬車両の制御システムは、位置データが判明している対象物と入力装置により入力される運搬車両の目標地点との位置関係に基づいて、前記運搬車両の目標地点の目標位置データを算出する目標位置データ算出部と、少なくとも前記目標位置データに基づいて、前記運搬車両のコースデータを生成するコースデータ生成部とを備える。

本発明の態様によれば、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。

図１は、第１実施形態に係る運搬車両の管理システムの一例を模式的に示す図である。 図２は、本実施形態に係るダンプトラックを後方から見た斜視図である。 図３は、本実施形態に係る運搬車両の制御システムの一例を示す機能ブロック図である。 図４は、積込場において積込点までのコースデータを生成する手順を示す模式図である。 図５は、積込場において積込点までのコースデータを生成する手順を示す模式図である。 図６は、積込場において積込点までのコースデータを生成する手順を示す模式図である。 図７は、積込場において積込点までのコースデータを生成する手順を示す模式図である。 図８は、本実施形態に係るダンプトラックの制御方法の一例を示すフローチャートである。 図９は、ステップＳ１０における動作を詳細に示すフローチャートである。 図１０は、第２実施形態に係る積込場において積込点までのコースデータを生成する手順を示す模式図である。 図１１は、積込場において積込点までのコースデータを生成する手順を示す模式図である。 図１２は、本実施形態に係るダンプトラックの制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１３は、積込場において積込点までのコースデータを生成する手順の変形例を示す模式図である。 図１４は、積込場において積込点までのコースデータを生成する手順の変形例を示す模式図である。 図１５は、積込場において積込点までのコースデータを生成する手順の変形例を示す模式図である。 図１６は、積込場において積込点までのコースデータを生成する手順の変形例を示す模式図である。

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。

＜第１実施形態＞
［管理システム］
本実施形態に係る運搬車両２の管理システム１について説明する。図１は、本実施形態に係る運搬車両２の管理システム１の一例を模式的に示す図である。管理システム１は、運搬車両２の運行管理を実施する。本実施形態において、運搬車両２は、鉱山を走行可能なダンプトラック２である。

図１に示すように、ダンプトラック２は、鉱山の作業場ＰＡ及び作業場ＰＡに通じる搬送路ＨＬの少なくとも一部を走行する。作業場ＰＡは、積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡの少なくとも一方を含む。搬送路ＨＬは、交差点ＩＳを含む。ダンプトラック２は、搬送路ＨＬ及び作業場ＰＡに設定されたコースデータＣＤに従って走行する。

積込場ＬＰＡは、ダンプトラック２に積荷を積載する積込作業が実施されるエリアである。積込場ＬＰＡにおいて、油圧ショベルのような積込機３が稼働する。排土場ＤＰＡは、ダンプトラック２から積荷が排出される排出作業が実施されるエリアである。排土場ＤＰＡには、例えば破砕機ＣＲが設けられる。

管理システム１は、管理装置１０と、通信システム９とを備える。管理装置１０は、コンピュータシステムを含み、鉱山に設けられる管制施設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との間でデータ通信及び信号通信を実施する。通信システム９は、データ及び信号を中継する中継器６を複数有する。管理装置１０とダンプトラック２とは、通信システム９を介して無線通信する。

本実施形態において、ダンプトラック２は、運転者の操作によらずに無人で走行する無人ダンプトラックである。ダンプトラック２は、管理装置１０からの指令信号に基づいて鉱山を走行する。

本実施形態において、ダンプトラック２の位置が、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球航法衛星システム）を利用して検出される。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星５を有する。ＧＮＳＳは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。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。ＧＮＳＳにより、鉱山におけるダンプトラック２の絶対位置が検出される。

［ダンプトラック］
次に、本実施形態に係るダンプトラック２について説明する。図２は、本実施形態に係るダンプトラック２を後方から見た斜視図である。図２に示すように、ダンプトラック２は、車体フレーム２１と、車体フレーム２１に支持されるダンプボディ２２と、車体フレーム２１を支持して走行する走行装置２３と、制御装置４０とを備える。

走行装置２３は、タイヤ２４が装着される車輪２５を有する。車輪２５は、前輪２５Ｆと後輪２５Ｒとを含む。前輪２５Ｆは、操舵装置３３により操舵される。後輪２５Ｒは、操舵されない。車輪２５は、回転軸ＡＸを中心に回転する。

以下の説明においては、後輪２５Ｒの回転軸ＡＸと平行な方向を適宜、車幅方向と称し、ダンプトラック２の進行方向を適宜、前後方向、と称し、車幅方向及び前後方向のそれぞれと直交する方向を適宜、上下方向、と称する。

前後方向の一方が前方であり、前方の逆方向が後方である。車幅方向の一方が右方であり、右方の逆方向が左方である。上下方向の一方が上方であり、上方の逆方向が下方である。前輪２５Ｆは、後輪２５Ｒよりも前方に配置される。前輪２５Ｆは、車幅方向両側に配置される。後輪２５Ｒは、車幅方向両側に配置される。ダンプボディ２２は、車体フレーム２１よりも上方に配置される。

車体フレーム２１は、走行装置２３を駆動させるための駆動力を発生する駆動装置３１を支持する。ダンプボディ２２は、積荷が積まれる部材である。

走行装置２３は、駆動装置３１で発生した駆動力を後輪２５Ｒに伝達するリアアクスル２６を有する。リアアクスル２６は、後輪２５Ｒを支持する車軸２７を含む。リアアクスル２６は、駆動装置３１で発生した駆動力を後輪２５Ｒに伝達する。後輪２５Ｒは、リアアクスル２６から供給された駆動力により回転軸ＡＸを中心に回転する。これにより、走行装置２３は走行する。

ダンプトラック２は、前進可能及び後進可能である。前進とは、ダンプトラック２の前部２Ｆが進行方向を向いている状態で走行することをいう。後進とは、ダンプトラック２の後部２Ｒが進行方向を向いている状態で走行することをいう。

制御装置４０は、ダンプトラック２を制御する。制御装置４０は、管理装置１０から送信される指令信号に基づいてダンプトラック２を制御することができる。

［運搬車両の制御システム］
次に、本実施形態に係る運搬車両の制御システムについて説明する。図３は、本実施形態に係る運搬車両の制御システム１００の一例を示す機能ブロック図である。運搬車両の制御システム１００は、管理施設７に設置される管理装置１０と、ダンプトラック２に搭載される制御装置４０と、積込機３に搭載される制御装置５０とを備える。管理装置１０と、制御装置４０と、制御装置５０とは、通信システム９を介して無線通信する。

管理装置１０は、コンピュータシステムを含む。管理装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置１２と、入出力インターフェース１３とを有する。

管理装置１０は、無線通信装置１４と接続される。無線通信装置１４は、管制施設７に配置される。管理装置１０は、無線通信装置１４及び通信システム９を介して、ダンプトラック２と通信する。

管理装置１０は、入力装置１５及び出力装置１６と接続される。入力装置１５及び出力装置１６は、管制施設７に設置される。入力装置１５は、例えばコンピュータ用のキーボード、マウス、及びタッチパネルの少なくとも１つを含む。入力装置１５が操作されることにより生成された入力データは、管理装置１０に出力される。出力装置１６は、表示装置を含む。表示装置は、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display：ＯＥＬＤ）のようなフラットパネルディスプレイを含む。出力装置１６は、管理装置１０から出力される表示データに基づいて作動する。なお、出力装置１６は、例えば印刷装置でもよい。

演算処理装置１１は、目標位置データ算出部１１１と、コースデータ生成部１１２と、データ取得部１１３とを有する。

目標位置データ算出部１１１は、作業場ＰＡにおいて入力装置により入力されるダンプトラック２の目標地点の目標位置データを算出する。本実施形態において、ダンプトラック２の目標地点は、例えば積込機３の積込点である。なお、ダンプトラック２の目標地点は、積込機３の積込点以外の地点であってもよい。また、入力装置としては、例えば管理装置１０の入力装置１５、積込機３の入力装置５５等が挙げられる。また、本実施形態において、入力装置により入力されるダンプトラック２の目標地点の目標位置データは、例えば入力装置で目標地点が入力された後に目標地点の平行移動、回転移動等が行われる場合、当該平行移動、回転移動等が行われた後の位置データや、入力装置以外の方法で平行移動、回転移動が行われた後の位置データを含む。

コースデータ生成部１１２は、鉱山を走行するダンプトラック２の走行条件を示すコースデータＣＤを生成する。コースデータ生成部１１２は、例えば作業場ＰＡにおいて、目標位置データに基づいてダンプトラック２のコースデータＣＤを生成する。ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の走行経路、走行速度、加速度、減速度、及び走行方向の少なくとも１つを含む。また、ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の停車位置及び発車位置の少なくとも一方を含む。また、ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２が停車する際の方向を含む。

データ取得部１１３は、走行経路を含むコースデータＣＤを含むダンプトラック２の走行条件を示すコースデータを取得する。

入出力インターフェース１３は、コースデータ生成部１１２で生成されたコースデータＣＤをダンプトラック２に出力する。入出力インターフェース１３は、コースデータＣＤをダンプトラック２に出力する出力部として機能する。演算処理装置１１で生成されたコースデータＣＤは、入出力インターフェース１３及び通信システム９を介してダンプトラック２に出力される。

制御装置４０は、コンピュータシステムを含む。制御装置４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置４２と、入出力インターフェース４３とを有する。

制御装置４０は、無線通信装置４４と接続される。無線通信装置４４は、ダンプトラック２に配置される。制御装置４０は、無線通信装置４４及び通信システム９を介して、管理装置１０と通信する。

制御装置４０は、駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３と接続される。また、制御装置４０は、位置検出器３４、及び検出装置３５と接続される。駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３、位置検出器３４、及び検出装置３５は、ダンプトラック２に搭載される。

駆動装置３１は、ダンプトラック２の走行装置２３を駆動するために作動する。駆動装置３１は、走行装置２３を駆動させるための駆動力を発生する。駆動装置３１は、後輪２５Ｒを回転させるための駆動力を発生する。駆動装置３１は、例えば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３１が、内燃機関の作動により電力を発生する発電機と、発電機で発生した電力に基づいて作動する電動モータとを含んでもよい。

ブレーキ装置３２は、走行装置２３を制動するために作動する。ブレーキ装置３２の作動により、走行装置２３の走行が減速したり停止したりする。

位置検出器３４は、ダンプトラック２の絶対位置を検出する。位置検出器３４は、測位衛星５からのＧＮＳＳ信号を受信するＧＮＳＳアンテナと、ＧＮＳＳアンテナで受信されたＧＮＳＳ信号に基づいてダンプトラック２の絶対位置を算出するＧＮＳＳ演算器とを含む。

検出装置３５は、ダンプトラック２の走行方向を検出する。検出装置３５は、操舵装置３３によるダンプトラック２の操舵角を検出する操舵角センサ３５Ａと、ダンプトラック２の方位角を検出する方位角センサ３５Ｂとを含む。操舵角センサ３５Ａは、例えば操舵装置３３に設けられたロータリーエンコーダを含む。方位角センサ３５Ｂは、例えば車体フレーム２１に設けられたジャイロセンサを含む。

また、制御装置４０は、障害物センサ３６と接続される。障害物センサ３６は、例えば車体フレーム２１の前部の下部に配置される。障害物センサは、ダンプトラック２の前方の障害物を非接触で検出する。本実施形態において、障害物センサ３６は、複数のレーダーと、非接触センサであるレーザーセンサとを備える。レーダーは、電波を発射して、その電波を障害物に照射し、障害物により反射された電波を受信する。これにより、レーダーは、当該レーダーに対する障害物の方向及び距離を検出可能である。レーザーセンサは、ダンプトラック２の周囲の物体の位置を検出するものであり、レーザー光線を発射して、そのレーザー光線を物体である障害物に照射し、障害物により反射されたレーザー光線を受信する。これにより、レーザーセンサは、当該レーザーセンサに対する障害物の方向及び距離を検出可能である。レーザーセンサは、レーザー光線を発射し、反射されたレーザー光線を受信するために、分解能がレーダーよりも高い。

演算処理装置４１は、データ取得部４１１と、運転制御部４１２とを有する。データ取得部４１１は、管理装置１０のコースデータ生成部１１２で生成されたコースデータＣＤ等のデータを取得する。

運転制御部４１２は、データ取得部４１１で取得されたコースデータＣＤに基づいて、ダンプトラック２の駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３の少なくとも１つを制御する運転制御信号を出力する。運転制御信号は、駆動装置３１に出力されるアクセル信号、ブレーキ装置３２に出力されるブレーキ指令信号、及び操舵装置３３に出力されるステアリング指令信号を含む。

また、運転制御部４１２は、予め作成された地図データと上記のレーザーセンサの検出結果とに基づいて、例えば照合航法（Scan Matching Navigation）等の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、ＧＮＳＳに依存せずにダンプトラック２を走行させる走行モードを行うためのコントローラを有している。この場合、地図データは、例えば管理装置１０の記憶装置１２に記憶されるが、ダンプトラック２の記憶装置４２又は積込機３の記憶装置５２（後述）に記憶されてもよい。なお、運転制御部４１２は、上記のレーザーセンサの検出結果に基づいて地図データを更新することが可能であってもよい。

制御装置５０は、コンピュータシステムを含む。制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置５２と、入出力インターフェース５３とを有する。

制御装置５０は、無線通信装置５４と接続される。無線通信装置５４は、積込機３に配置される。制御装置５０は、無線通信装置５４及び通信システム９を介して、管理装置１０と通信する。

制御装置５０は、入力装置５５及び表示装置５６と接続される。入力装置５５及び表示装置５６は、積込機３に設置される。入力装置５５は、例えばコンピュータ用のキーボード、マウス、及びタッチパネルの少なくとも１つを含む。入力装置５５が操作されることにより生成された入力データは、演算処理装置５１に出力される。表示装置５６は、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display：ＯＥＬＤ）のようなフラットパネルディスプレイを含む。

制御装置５０は、位置検出器５７と接続される。位置検出器５７は、積込機３の絶対位置を検出する。位置検出器５７は、測位衛星５からのＧＮＳＳ信号を受信するＧＮＳＳアンテナと、ＧＮＳＳアンテナで受信されたＧＮＳＳ信号に基づいて積込機３の絶対位置を算出するＧＮＳＳ演算器とを含む。

演算処理装置５１は、表示制御部５１１と、データ取得部５１２とを有する。表示制御部５１１は、表示装置５６における表示動作を制御する。表示制御部５１１は、表示装置５６に対して表示データを出力する。表示データは、作業場ＰＡのマップデータを含む。データ取得部５１２は、各種データを取得する。データ取得部５１２は、例えば作業場ＰＡのマップデータ等を取得する。

積込機３による積込動作を行う場合、積込機３のオペレータは、入力装置５５により積込開始の指示を入力する。オペレータの入力により、制御装置５０は、積込開始の指示と積込機３の位置データを管理装置１０に送信する。管理装置１０は、積込開始の指示及び位置データを受信した場合、受信した位置データに基づいて積込機３のバケットの位置を推定し、積込点の位置データを算出する。そして、コースデータ生成部１１２は、積込点の位置データに基づいてコースデータＣＤを生成し、ダンプトラック２に送信する。

ダンプトラック２は、データ取得部４１１によりコースデータＣＤを取得する。運転制御部４１２は、取得したコースデータＣＤに基づいて、ダンプトラック２の駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３の少なくとも１つを制御する運転制御信号を出力する。

ダンプトラック２が鉱山の作業場ＰＡ及び搬送路ＨＬを走行する際、電離層に異常が生じたりすると、ＧＮＳＳを用いて検出された位置の精度が低下し、算出されるダンプボディ２２の位置の精度が低下する。この場合、ダンプトラック２のコースデータの精度が低下し、オペレーションの精度が低下するため、鉱山における生産性が低下する可能性がある。そこで、本実施形態では、位置データが判明している対象物と入力装置５５により入力された目標地点との位置関係に基づいて、作業場ＰＡにおけるダンプトラック２の目標地点の目標位置データを算出し、算出した目標位置データに基づいてダンプトラック２のコースデータＣＤを生成する。

図４から図７は、積込機３の表示装置５６に表示される表示画像の一例を示す図である。以下、当該表示画像を用いて、積込場ＬＰＡにおいて積込点までのコースデータを生成する手順を説明する。管理装置１０は、図４に示すように、積込機３に地図データを送信し、表示装置５６に地図データを表示させる。当該地図データは、例えば壁部Ｗの位置データを含んでいる。壁部Ｗの位置データは、これまでの作業において既に判明している位置データである。

この状態で、積込機３のオペレータは、入力装置５５により、地図データ上に積込点を選択する。入力装置５５がタッチパネルである場合、オペレータが表示装置５６の表示画面をタッチすることにより、表示画面上のタッチされた部分６１に対応するローカル座標上に積込点が設定される。なお、当該ローカル座標は、表示画面上の位置を示す２次元の座標である。積込機３の制御装置５０は、入力地点を管理装置１０に送信する。

管理装置１０が入力地点を受信した場合、目標位置データ算出部１１１は、積込点のローカル座標をグローバル座標に変換し、グローバル座標における積込点の位置データを算出する。例えば壁部Ｗについては、地図データを作成する際に有人車両を走行させて位置データを作成しているため、位置データが判明している。このため、目標位置データ算出部１１１は、位置データが判明している壁部Ｗの一点を原点（基準点）とした場合の積込点のグローバル座標を位置データとして算出する。なお、位置データが判明している対象物であれば、壁部Ｗ以外を原点（基準点）としてもよい。このような対象物としては、例えばダンプトラック２の走行可能領域の内側と外側とを分ける境界線等が挙げられる。当該境界線は、上記の有人車両を走行させて位置データを作成しているため、位置データが判明している。また、目標位置データ算出部１１１は、地図上における壁部Ｗの基準点と入力地点との間の距離及び方位に基づいて変位を算出し、壁部Ｗの基準点の位置データに当該変位を加算することにより、目標位置データを算出することができる。なお、目標位置データ算出部１１１は、壁部Ｗの基準点については任意に設定することができる。目標位置データ算出部１１１は、算出結果を積込機３に送信する。積込機３が算出結果を受信した場合、図５に示すように、表示制御部５１１は、表示画面の地図上のうち入力地点の位置データに対応する箇所にダンプトラック２のアイコン６２を表示させる。

アイコン６２は、壁部Ｗに対するダンプトラック２の地図上での位置及び方向に関する情報を示している。アイコン６２の方向については、例えばオペレータが目標地点を選択した時点でのダンプトラック２の方向と同一方向と設定することができる。図５に示す状態において、アイコン６２は、車両の前後方向の前方が壁部Ｗ側を向いている。積込機３のオペレータは、入力装置５５（タッチパネル）を用いて、例えば図６に示すようにアイコン６２を平行移動したり、回転させたりすることで、地図上におけるアイコン６２の位置及び方向を変更することができる。この場合、目標位置データ算出部１１１は、積込点の位置データを算出する場合と同様に、入力装置５５の入力をグローバル座標に変換し、位置データが判明している壁部Ｗの一点を原点（基準点）とした場合の平行移動及び回転移動を算出する。なお、この場合においても、位置データが判明している対象物であれば、壁部Ｗ以外を原点（基準点）としてもよい。図６に示す例では、アイコン６２のうち前後方向の後方が壁部Ｗに向けた状態となっている。また、積込機３のオペレータは、入力装置５５により、地図上でのアイコン６２の位置及び方向を確定することができる。アイコン６２の地図上での位置及び方向が変更又は確定された場合、制御装置５０は、変更後のアイコン６２の地図上の位置及び方向、又は確定されたアイコン６２の地図上の位置及び方向を管理装置１０に送信する。

管理装置１０が変更されたアイコン６２の地図上の位置及び方向を受信した場合、目標位置データ算出部１１１は、変更後の位置データを算出する。また、管理装置１０が確定されたアイコン６２の地図上の位置及び方向を受信した場合、目標位置データ算出部１１１は、確定後の位置データ、つまり、目標位置データを算出する。

目標位置データが算出された後、コースデータ生成部１１２は、算出された目標位置データに基づいて、コースデータを生成する。この場合、コースデータ生成部１１２は、目標位置データ、つまり、積込機３の入力装置５５により入力されグローバル座標に変換された積込点の位置データと、ダンプトラック２の位置データとに基づいて、コースデータＣＤを生成する。ダンプトラック２の位置データは、例えば走行経路上かつ積込場の入口に予め設定された地点のグローバル座標である。また、コースデータ生成部１１２は、走行条件の一つとして、アイコン６２の方向に基づいた方向データを算出し、算出した方向データを用いてコースデータを生成する。図６に示すアイコン６２は、車両後方が壁部Ｗに向けられた状態である。

このため図７に示すように、スイッチバックを行い、ダンプトラック２の後方が壁部Ｗに向けられた状態で積込点に到達するようにコースデータＣＤを生成する。スイッチバックとは、前進するダンプトラック２が鋭角的に進行方向を転換して後進する動作をいう。ダンプトラック２において、データ取得部４１１がコースデータＣＤを取得した場合、運転制御部４１２は、例えば照合航法を用いてダンプトラック２をコースデータＣＤに沿ってＧＮＳＳに依存せずに走行させる。

［制御方法］
次に、本実施形態に係るダンプトラック２の制御方法の一例について説明する。図８は、本実施形態に係るダンプトラック２の制御方法の一例を示すフローチャートである。ダンプトラック２の制御方法は、位置データが判明している対象物と入力装置５５により入力された目標地点との位置関係に基づいて、作業場ＰＡにおけるダンプトラック２の目標地点の目標位置データを算出することと（ステップＳ１０）、目標位置データに基づいてダンプトラック２のコースデータＣＤを生成することと（ステップＳ２０）とを含む。

図９は、ステップＳ１０における動作を詳細に示すフローチャートである。図９に示すように、ステップＳ１０において、管理装置１０は、積込機３に地図データを送信して表示装置５６に地図データを表示させる（ステップＳ１１）。その後、管理装置１０は、積込機３側から地図上の地点が入力されたか否かの判断を行う（ステップＳ１２）。積込機３側からの入力が無い場合（ステップＳ１２のＮｏ）、管理装置１０は、ステップＳ１１の判断を繰り返し行う。積込機３側から送信された入力地点を受信した場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、目標位置データ算出部１１１は、位置データが判明している壁部Ｗとの位置関係に基づいて、入力地点の位置データを算出する（ステップＳ１３）。

その後、目標位置データ算出部１１１は、積込機３側から変更後の入力地点が送信されたか、つまり入力地点の変更があるかを判定する（ステップＳ１４）。目標位置データ算出部１１１は、積込機３側から入力地点の変更があると判定した場合（ステップＳ１４のＹｅｓ）、変更後の位置データを算出し（ステップＳ１５）、算出後の位置データを目標位置データとして確定する（ステップＳ１６）。また、目標位置データ算出部１１１は、積込機３側から入力地点の変更がないと判定した場合（ステップＳ１４のＮｏ）、既に算出した位置データを目標位置データとして確定する（ステップＳ１６）。

ステップＳ２０において、コースデータ生成部１１２は、ステップＳ１６で確定した目標位置データに基づいて、コースデータＣＤを生成する。コースデータ生成部１１２は、生成したコースデータＣＤをダンプトラック２に送信させる。

以上のように、本実施形態に係る運搬車両の制御システム１００は、位置データが判明している壁部Ｗ等の対象物と入力装置５５により入力されるダンプトラック２の目標地点との位置関係に基づいて、作業場ＰＡにおけるダンプトラック２の目標地点の目標位置データを算出する目標位置データ算出部１１１と、少なくとも目標位置データに基づいて、ダンプトラック２のコースデータＣＤを生成するコースデータ生成部１１２とを備える。

本実施形態によれば、電離層に異常が生じる等、ＧＮＳＳを用いた位置検出の精度が低下する場合において、ＧＮＳＳに依存せずにダンプトラック２の目標地点及びコースデータを生成することが可能である。これにより、ＧＮＳＳを用いた位置検出の精度が低下する場合においてもオペレーションの精度低下を抑制することが可能であるため、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。

本実施形態に係る運搬車両の制御システム１００において、目標位置データ算出部１１１は、積込機３の入力装置５５等の外部入力部で入力された位置データに基づいて目標位置データを算出するため、入力位置の設定を容易に行うことができる。例えば、積込機３に設けられる入力装置５５により、積込場ＬＰＡにおける積込機３の積込点を目標地点として入力することができるため、より正確な位置を入力することができる。

＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態を説明する。第２実施形態では、運搬車両２の制御システム１００が目標位置データを算出する方法が第１実施形態とは異なるため、当該目標位置データを算出する方法を中心として説明する。第２実施形態では、第１実施形態に係る運搬車両２の制御システム１００と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。

図１０及び図１１は、積込機３の表示装置５６に表示される表示画像の一例を示す図である。以下、当該表示画像を用いて、積込場ＬＰＡにおいて積込点までのコースデータを生成する手順を説明する。例えば、積込場ＬＰＡでは、油圧ショベル等の積込機３により、壁部Ｗの一部が採掘される。この場合、採掘が進むにつれて、実際の壁部Ｗの位置が、積込場ＬＰＡの外側の位置Ｗａに移動する。このように、積込場ＬＰＡでは、採掘により壁部Ｗの形状が時々刻々と変化し、積込機３が移動するため、積込機３の移動後の位置に応じてダンプトラック２の積込点が変化する。

そこで、積込機３による積込動作を行う際、積込機３のオペレータが入力装置５５により積込開始の指示が入力され、管理装置１０に積込開始の指示が送信された場合、管理装置１０は、過去に設定された、つまり当該目標位置データを算出する時点以前に目標位置データとして設定された、ダンプトラック２の目標地点に基づいて目標位置データを算出してもよい。過去に設定されたダンプトラック２の目標地点としては、例えば前回以前の積込点であってもよい。前回以前の積込点の位置データ等については、記憶装置１２に記憶させておくことができる。

以下、過去に設定されたダンプトラック２の目標地点として、前回の積込時の積込点を例に挙げて説明するが、これに限定されない。この場合、目標位置データ算出部１１１は、前回の積込時におけるダンプトラック２の位置データを仮目標位置データとして設定する。目標位置データ算出部１１１は、設定した仮目標位置データを積込機３に送信する。積込機３が算出結果を受信した場合、図１０に示すように、表示制御部５１１は、表示画面の地図上のうち入力地点の位置データに対応する箇所にダンプトラック２のアイコン７１を表示させる。この場合、アイコン７１の方向については、例えば前回の積込時の方向と同一の方向となるように設定する。

図１０に示す状態において、アイコン７１は、車両の前後方向の後方が壁部Ｗ側を向いている。積込機３のオペレータは、入力装置５５（タッチパネル）を用いて、例えば図１１に示すようにアイコン７１を平行移動等することで、地図上におけるアイコン７１の位置及び方向を変更することができる。図１１に示す例では、地図上における積込機３のアイコン７１のショベル部分にアイコン７１の位置が変更されている。なお、オペレータは、アイコン７１の方向を変更してもよい。アイコン７１の地図上での位置及び方向が変更又は確定された場合、制御装置５０は、変更後のアイコン７１の地図上の位置及び方向、又は確定されたアイコン７１の地図上の位置及び方向を管理装置１０に送信する。

管理装置１０が変更されたアイコン７１の地図上の位置及び方向を受信した場合、目標位置データ算出部１１１は、変更後の仮目標位置データを算出する。このとき、目標位置データ算出部１１１は、前回の積込時の積込点の位置データと、変更後のアイコン７１との位置関係に基づいて、変更後の仮目標位置データを算出する。例えば、目標位置データ算出部１１１は、地図上におけるアイコン７１の移動量及び移動方向に基づいて絶対座標における変位を算出し、前回の積込点の位置データに当該変位を加算することにより、仮目標位置データを算出することができる。また、管理装置１０が確定されたアイコン７１の地図上の位置及び方向を受信した場合、目標位置データ算出部１１１は、確定後の仮目標位置データ、つまり、目標位置データを算出する。

図１２は、ダンプトラック２の制御方法の他の例を示すフローチャートである。図１２は、過去に設定されたダンプトラック２の目標地点に基づいて目標位置データを算出する場合の動作を示している。図１２に示すように、目標位置データ算出部１１１は、記憶装置１２から前回の積込点の位置を示す過去目標位置データを取得し（ステップＳ１１１）、過去目標位置データに基づいて仮目標位置データを算出する（ステップＳ１１２）。その後、管理装置１０は、仮目標位置データに変更があるか否かの判断を行う（ステップＳ１１３）。目標位置データ算出部１１１は、仮目標位置データに変更があると判定した場合（ステップＳ１１３のＹｅｓ）、変更後の位置データを算出して仮目標位置データを更新し（ステップＳ１１４）、更新後の仮目標位置データを目標位置データとして確定する（ステップＳ１１５）。また、仮目標位置データに変更がないと判定した場合（ステップＳ１１３のＮｏ）、仮目標位置データをそのまま目標位置データとして確定する（ステップＳ１１５）。

このように、電離層に異常が生じる等、ＧＮＳＳを用いた位置検出の精度が低下する場合において、過去に設定されたダンプトラック２の目標地点に基づいて目標位置データを算出することにより、ＧＮＳＳに依存せずにダンプトラック２の目標地点及びコースデータを生成することが可能である。これにより、ＧＮＳＳを用いた位置検出の精度が低下する場合においてもオペレーションの精度低下を抑制することが可能であるため、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、ダンプトラック２の目標地点となる積込点と、壁部Ｗとの距離を予め設定しておくことにより、目標位置データの算出を効率的に行うことができる。

図１３から図１６は、積込機３の表示装置５６に表示される表示画像の他の例を示す図である。以下、当該表示画像を用いて、積込場ＬＰＡにおいて積込点までのコースデータを生成する手順の変形例を説明する。図１３に示すように、例えば上記した第２実施形態において、積込点と壁部Ｗとの距離を所定の距離Ｄと設定することにより、仮目標位置データが設定された場合、壁部Ｗとの距離が距離Ｄとなる位置に仮目標位置データを自動的に変更することができる。この場合、積込機３の表示装置５６には、まず仮目標位置データに対応する地図上の地点にアイコン７１が表示され、その後、自動的にアイコン７１が移動するように表示させることができる。なお、変更後の仮目標位置データに対応する地図上の位置に別途アイコン７２を併せて表示させてもよい。オペレータは、移動後のアイコン７１又は別途表示されたアイコン７２に基づいて位置及び方向を変更することができる。なお、図１３に示すように、壁部Ｗの位置が変化する場合においても、定期的に上記の有人車両を走行させて壁部Ｗの位置データを作成し、更新していくことにより、目標地点の位置データを算出することができる。

また、上記した第１実施形態では、オペレータが入力装置５５により、地図上の目標地点を選択する場合を例に挙げて説明したが、例えば図１４に示すように、オペレータによりタッチされた地図上の地点８１が、例えば壁部Ｗに重なる部分等、ダンプトラック２の稼働可能な領域の外側であった場合、目標位置データ算出部１１１は、当該地点の入力を無効とし、目標位置データの算出を行わないようにしてもよい。これにより、ダンプトラック２が周辺に存在する障害物と接触することを抑制できる。

また、上記した第１実施形態では、オペレータが入力装置５５により地図上の目標地点を選択した後、目標位置データ算出部１１１がアイコン６２の方向、つまり目標地点におけるダンプトラック２の方向を設定する場合に、オペレータが目標地点を選択した時点でのダンプトラック２の方向と同一方向になるように設定する例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、目標位置データ算出部１１１は、コースデータ生成部１１２が生成するコースデータＣＤに応じて、目標地点におけるダンプトラック２の方向を設定してもよい。

具体的には、図１５に示すように、例えばスイッチバック動作を行う場合のように、目標地点に対して後進して到達するコースデータＣ１が設定される場合、目標位置データ算出部１１１は、目標地点におけるダンプトラック２の方向を、前後方向の後方が壁部Ｗの壁面Ｗｂに向くように設定又は変更することができる。

また、図１６に示すように、目標地点に対して前進して到達するコースデータＣ２が設定される場合、目標位置データ算出部１１１は、目標地点におけるダンプトラック２の方向を、前後方向の側方が壁部Ｗの壁面Ｗｂに向くように設定又は変更することができる。この場合、積込点への進入方向に応じてダンプトラック２の前後方向を設定することができる。

このように、コースデータＣ１、Ｃ２に応じて目標地点におけるダンプトラック２の方向が自動的に設定または変更されるため、目標地点をより容易かつ効率的に設定することができる。

なお、上述の実施形態においては、ダンプトラック２が無人ダンプトラックであることとした。ダンプトラック２は、ダンプトラック２に搭乗した運転者の操作に従って走行する有人ダンプトラックでもよい。

なお、上述の実施形態においては、鉱山において用いられる運搬車両を例に説明した。上述の実施形態で説明した構成要素は、鉱山とは異なる作業現場で用いられる運搬車両に適用されてもよい。また、運搬車両は、ダンプトラック２でなくてもよい。

また、上述の実施形態においては、目標位置データ算出部１１１と、コースデータ生成部１１２と、コースデータ取得部１１３とが管理装置１０の演算処理装置１１に設けられる構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、上記のうち少なくとも１つがダンプトラック２の制御装置４０又は積込機３の制御装置５０に設けられてもよい。

また、上述の実施形態においては、積込機３の入力装置５５により入力することで目標位置（積込点）を設定する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、管理装置１０の入力装置１５により入力することで、積込点等の目標位置を設定する構成であってもよい。

Ｄ…距離、Ｃ１，Ｃ２，ＣＤ…コースデータ、Ｖ…走行速度、Ｗ…壁部、ＰＡ…作業場、ＨＬ…搬送路、ＣＲ…破砕機、ＡＸ…回転軸、ＩＳ…交差点、ＤＰＡ…排土場、ＲＰ…走行経路、ＬＰＡ…積込場、Ｗｂ…壁面、１…管理システム、２…運搬車両，ダンプトラック、２Ｆ…前部、２Ｒ…後部、３…積込機、５…測位衛星、６…中継器、７…管制施設、９…通信システム、１０…管理装置、１１，４１，５１…演算処理装置、１２，４２，５２…記憶装置、１３，４３，５３…入出力インターフェース、１４，４４，５４…無線通信装置、１５，５５…入力装置、１６…出力装置、２１…車体フレーム、２２…ダンプボディ、２３…走行装置、２４…タイヤ、２５…車輪、２５Ｆ…前輪、２５Ｒ…後輪、２６…リアアクスル、２７…車軸、３１…駆動装置、３２…ブレーキ装置、３３…操舵装置、３４，５７…位置検出器、３５…検出装置、３５Ａ…操舵角センサ、３５Ｂ…方位角センサ、３６…障害物センサ、４０，５０…制御装置、５６…表示装置、６２，７１，７２…アイコン、１１１…目標位置データ算出部、１１２…コースデータ生成部、１１３…コースデータ取得部、４１１，５１２…データ取得部、４１２…運転制御部、５１１…表示制御部

Claims (9)

1. 過去に設定されたダンプトラックの目標地点の位置データに基づいて、前記ダンプトラックの目標地点の目標位置データを算出する目標位置データ算出部と、
   少なくとも前記目標位置データに基づいて、前記ダンプトラックのコースデータを生成するコースデータ生成部と、を備える、
   ダンプトラックの制御システム。
2. 前記コースデータ生成部は、少なくとも前記目標位置データに基づいて、前記ダンプトラックの前記目標地点までのコースデータを生成する、
   請求項１に記載のダンプトラックの制御システム。
3. 前記目標地点は、積込機械の積込点を示す、
   請求項１に記載のダンプトラックの制御システム。
4. 地図データと前記ダンプトラックのアイコンとが表示画像として表示される表示装置を備え、
   前記表示画像と入力された情報に基づいて、前記目標地点までのコースデータを生成する、
   請求項３に記載のダンプトラックの制御システム。
5. 目標位置データ算出部は、前記アイコンの地図上での位置及び方向の一方又は両方が変更された場合、変更後の位置及び方向の一方又は両方に基づいて、前記ダンプトラックの目標地点の目標位置データを算出する、
   請求項４に記載のダンプトラックの制御システム。
6. 記憶装置から前回の積込点の位置を示す過去目標位置データを取得し、過去目標位置データに基づいて仮目標位置データを設定し、入力装置により前記仮目標位置データが変更されたと判定した場合、変更後の位置データを算出して仮目標位置データを更新し、更新後の仮目標位置データを目標位置データとして確定する、目標位置データ算出部と、
   少なくとも前記目標位置データに基づいて、ダンプトラックのコースデータを生成するコースデータ生成部と、を備える、
   ダンプトラックの制御システム。
7. 前記コースデータ生成部は、前記目標地点に対して後進して到達するコースデータと、前記目標地点に対して前進して到達するコースデータとを生成し、
   前記目標位置データ算出部は、前記コースデータ生成部が生成する前記コースデータに応じて、前記目標地点における前記ダンプトラックの方向を設定する、
   請求項１に記載のダンプトラックの制御システム。
8. 前記目標位置データ算出部は、過去に設定された目標地点の位置データ及び入力された情報に基づいて、絶対座標における変位を算出する、
   請求項４又は請求項５に記載のダンプトラックの制御システム。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のダンプトラックの制御システムによって制御されるダンプトラック。

Images