JP2689113B2 - Obstacle monitoring system for unmanned self-propelled vehicles - Google Patents

Obstacle monitoring system for unmanned self-propelled vehicles

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JP2689113B2
JP2689113B2 JP61303183A JP30318386A JP2689113B2 JP 2689113 B2 JP2689113 B2 JP 2689113B2 JP 61303183 A JP61303183 A JP 61303183A JP 30318386 A JP30318386 A JP 30318386A JP 2689113 B2 JP2689113 B2 JP 2689113B2
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JP
Japan
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obstacle
distance
self
propelled body
course
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JP61303183A
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JPS63155307A (en
Inventor
晋也 広瀬
守 恩田
要治 熊谷
Original Assignee
新キャタピラー 三菱株式会社
日鉄鉱業 株式会社
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【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】 この発明は、位置センサからの検知信号を基に自走体
の位置を算出するコースコントローラと、算出された自
走体の位置と走行予定コースとを比較して離脱している
場合には上記走行予定コースに追従させる操作信号を演
算するコースコントローラとを有しており、該コースコ
ントローラからの制御信号に基づいてドライブ機構の各
アクチュエーターを制御するドライブコントローラを備
えた無人自走体の障害物監視システムに関する。 【従来の技術】 従来、無人で走行する車輌の安全走行対策の一つとし
て、超音波や赤外線を用いた衝突防止装置は知られてい
るが、未だ充分な安全対策の施されたものは提案されて
おらず、この種の分野において開発が待たされていた。 また、制動操作が故障により作動しない場合に非常制
動を機械的に行う構成が知られているが、障害物までの
距離で判断することはできない。 【発明が解決しようとする問題点】 この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自走体
がコンピュータプログラムにより無人で自動走行する際
に、障害物センサを用いて進路上の障害物の有無及び障
害物迄の距離を検出し、これら情報を基に自走体の走行
を誘導制御するコースコントローラに転送すると共に自
らも自走体を停止させ、また障害物に接近しても停止し
ない場合に緊急停止することができる無人自走体の障害
物監視システムを提供することを主たる課題とするもの
である。 【問題点を解決するための手段】 上記課題を解決するために、この発明は、第1図の機
能ブロック図で示す如く、 (a).位置センサ11からの検知信号を基に自走体の位
置を算出するロケーションコントローラ12と、算出され
た自走体の位置と走行予定コースとを比較して離脱して
いる場合には上記走行予定コースに追従させる操作信号
を演算するコースコントローラ13と、該コースコントロ
ーラ13からの制御信号に基づいてドライブ機構の各アク
チュエーター15を制御するドライブコントローラ14とを
有する無人自走体の障害物監視システムにおいて、 (b).障害物検出センサとして、非接触型の近距離セ
ンサ2及び遠距離センサ3と、接触型のタッチセンサー
4とを用い、 (c).上記障害物検出センサで検出された信号は、障
害物判定手段5で該検出物と自走体との距離を算出し、
自走体がこれから進もうとする走行予定コース上にあっ
て障害物となるか否かを判定し、次いで障害物と判定さ
れた場合には障害物測離手段6で最新の自走体と障害物
までの距離が算出され、算出結果がコースコントローラ
13に出力され、 (d).該コースコントローラ13では上記入力された障
害物までの距離データを基に、上記障害物までの距離
が、自走体の車速からスリップしない程度に減速して停
止するのに必要な障害物徐行距離より接近した場合には
自走体の車速をブレーキングにより直ちに停止できる徐
行速度に変更し、上記障害物までの距離が障害物徐行距
離より接近し、障害物の一定距離の手前で停止するため
に要するブレーキング距離になった場合にドライブコン
トローラ14を介してアクチュエータ15を制御し自走体を
停止させる制動乃至走行制御を行っており、 (e).前記障害物測離手段6で測定されたデータと、
タッチセンサー4で検出されたデータとが緊急停止手段
7に入力されており、 前記障害物測離手段6で測定された障害物までの距離
データと、位置センサ(図示せず)から検出された自走
体の速度及び前後進の状態を基に上記障害物までの距離
が前記ブレーキング距離より接近した衝突危険間隔内に
侵入したと判定され、且つ自走体の停止のブレーキ制御
が行われたか否かを検出してブレーキ制御が行われてい
ない場合に、直接アクチュエーター15を制御して自走体
を緊急停止させ、 または前記タッチセンサー4により障害物を検出した
場合に直ちにアクチュエーター15を制御して自走体を緊
急停止させてなる、 という技術的手段を講じている。 【作用】 自走体が障害物に次第に接近すると、障害物検出セン
サで障害物を検出し、障害物判定手段5で該検出物と自
走体との距離を算出し、自走体がこれから進もうとする
走行予定コース上にあって障害物となるか否かを判定す
る。 次いで障害物と判定された場合には障害物測離手段6
で最新の自走体と障害物までの距離が算出され、算出結
果がコースコントローラ13に出力され、上記入力された
障害物までの距離データを基に次の手順で制御が行われ
る。 まず、上記障害物までの距離が、自走体の現在走行し
ている車速からスリップしない程度に減速して停止する
のに必要な障害物徐行距離を超えて接近している場合に
は、自走体の車速をブレーキングなより直ちに停止でき
る徐行速度に変更して走行を続ける。 上記障害物までの距離が障害物徐行距離より接近し、
障害物の一定距離の手前で停止するために要するブレー
キング距離になる場合には、ドライブコントローラ14を
介してアクチュエータ15を制御し制動乃至走行制御を行
って自走体を停止させる。 また、前記障害物測離手段6で測定された障害物まで
の距離データと、センサ(図示せず)から検出された自
走体の速度及び前後進の状態を基に上記障害物までの距
離が前記ブレーキング距離より接近した衝突危険間隔内
に侵入したと判定され、且つ自走体の停止のブレーキ制
御が行われたか否かを検出してブレーキ制御が行われて
いない場合には、緊急停止手段7が直接アクチュエータ
ー15を制御して自走体を緊急停止させる。 また、タッチセンサー4により障害物を検出した場合
には、緊急停止手段7が直ちにアクチュエーター15を制
御して自走体を緊急停止させる。 【実施例】 以下に、この発明に係る無人自走体の障害物監視シス
テムをオフハイウエイトラック(以下、ダンプトラック
とする)に用いた場合の好適実施例を第2図以降の図面
に基づいて説明する。 第2図において、ダンプトラックDは、位置センサ11
と、ロケーションコントローラ12と、コースコントロー
ラ13と、ドライブコントローラ14とを有して自己誘導に
より無人走行している。 位置センサ11は相対位置センサと絶対位置センサとか
らなっており、相対位置センサではスピードセンサ(本
実施例ではトランスミッションのスピードセンサ)11a
とジャイロコンパス11b及び前後進センサ11b′によりダ
ンプトラックDの移動距離と絶対方位角を求めてロケー
ションコントローラ12により起算位置座標を基にしたダ
ンプトラックDの位置座標(相対位置座標)を求める。 また絶対位置センサは、赤外線センサ11cからなって
走行予定コースの固定位置にあるゲートの反射鏡11dに
信号を反射させ、ゲートの位置座標を基にしたダンプト
ラックの位置座標(絶対位置座標)を求め、前記相対位
置座標を補正してより正確な位置座標を算出している。 このように算出されたダンプトラックの位置座標はコ
ースコントローラ13に入力され、予め記憶されている走
行予定コースと比較演算される。 そして、現在の位置と走行予定コースとのずれ量を算
出して、これに基づき走行予定コースに追従するための
走行制御信号をコミュニケーション部Cを介してドライ
ブコントローラ14に出力して各アクチュエーター15を作
動させてステアリング制御及びスピード制御を行ってい
る。 ここでコミュニケーション部Cは通信手段であって、
その他無線操縦装置やターミナルと接続されており、こ
れらからの入力信号をドライブコントローラ14に出力す
るものである。 本実施例でドライブコントローラ14は、操舵角を制御
するステアリングコントローラ14aと、停止を含めたス
ピードを制御するスピードコントローラ14bと、油圧・
空圧機器(パーキングブレーキ等)、電装品、ベッセル
等を制御する車輌コントローラ14cとからなっている。 このダンプトラックDには障害物検出センサとして、
近距離センサ2と、長距離センサ3とタッチセンサ4と
が設けられている。 即ち、近距離センサ2は車輌近傍の障害物検出センサ
であって、本実施例では指向角が広く広範囲の障害物の
測離が可能な公知の超音波センサを用いて、ダンプトラ
ックの前方で中央と左右の3個所に、後方で左右の2個
所にそれぞれ配設している。 この超音波センサ2を複数設けて、それぞれの指向範
囲が重なるときは、同時に作動させると相互干渉して正
確な障害物検出ができないので、本システムでは、後述
の障害物コントローラ1により各超音波センサの発信タ
イミングをずらして制御し相互干渉を防いでいる。 次ぎに、遠距離センサ3は本実施例の場合、レーザー
レーダからなっている。 即ち、レーザーレーダはレーザーダイオードを利用し
た公知の測離センサであって上記超音波センサより長距
離の測離ができるもので、ダンプトラックの前方略中央
に設けられる。 これは、ダンプトラックDが高速走行している場合
に、障害物停止に要する距離は通常走行時より長い時間
が必要となるので、その分、遠方にある(前記超音波セ
ンサでは検出不能な遠距離にある)障害物までの測離を
行うのに好適であるため設けられている。 またタッチセンサ4は、上記非接触タイプのセンサと
は異なり接触タイプのセンサであり、本実施例ではダン
プトラックの前方、後方及び下部の3個所に配設され
る。 このタッチセンサ4は、前述の超音波センサ2及びレ
ーザーレーダ3の不慮の事故等による故障時に、ダンプ
トラックDが接近する障害物の接触による検出という機
能を有すると共に、ダンプトラックDの位置決めの機能
を有する。 これら障害物センサ2〜4により検出された信号は障
害物コントローラ1に出力される。 障害物コントローラ1は、上記障害物センサ2〜4の
制御及び障害物までの距離の算出及び障害物の情報をコ
ースコントローラ13に出力するマイクロコンピュータで
ある。 即ち、該障害物コントローラ1は、第3図で示す如
く、センサ制御手段1aと、障害物判定手段5と、障害物
測離手段6と、緊急停止手段7と、モニター手段1bを有
している。 ここでセンサ制御手段1aは、前述の如く、近距離セン
サ2の発信タイミングを相互干渉しないようにずらせて
制御する他、その他のセンサ3,4を制御している。 障害物判定手段5は、障害物センサ2〜4から入力さ
れた検出信号を基に、被検出物が進路上にあって障害物
となるか否かを判定するもので、車輌の進行コースに所
定の安全領域(幅)を加えた領域内(第4図参照)に、
被検出物があるか否かを判定し、領域内である場合に被
検出物を障害物と判定し、それ以外を非障害物と判定す
るものである。 次ぎに、障害物測離手段6では、ダンプトラックと障
害物との間の距離を測定する。 このようにして検出された障害物情報及び障害物の測
離は、センサから検出された自走体の速度及び前後進の
状態と共にコースコントローラ13に出力される。 コースコントローラ13ではその障害物回避制御部13a
において、入力された前記情報を基に、該障害物を迂回
するか或いは障害物が除去されるまで停止するかを選択
し、それに基づくドライブ機構の制御信号を決定する。 この決定された制御信号は、ドライブコントローラ14
に出力される。 この回避制御は、直進走行及び旋回走行等の各走行
で、障害物までの測離が、障害物徐行距離、換言すれば
スリップしない程度に停止するのに必要な距離に所定の
余裕分の距離を加味した距離より接近した場合に、スピ
ードコントローラ14bから制御信号が出力されガバナ開
度を減少して、ダンプトラックDがブレーキングにより
直ちに停止できる車速(障害物徐行速度)に変更され
る。 障害物が前記障害物徐行距離より遠く離れた状態が所
定時間継続した場合にはもとの(本来の)走行条件に復
帰する。 障害物測離が前記障害物徐行距離より接近しており、
障害物まで一定距離の手前で停止するための一定距離に
余裕分を加味した距離(ブレーキング距離)より接近し
た場合には、スピードコントローラ14bから制御信号が
出力され、ブレーキ圧が上がり減速・停止し、また車輌
コントローラ14cからも制御信号が出力されパーキング
ブレーキが作動して障害物停止が行われる。 ダンプトラックが完全に停止し、障害物が十分遠距離
(安全距離)以上に離れた状態が所定時間継続したこと
が検出されると、もとの(本来の)走行条件に復帰す
る。 尚、前述のタッチセンサ4により障害物が検出された
場合は、直ちに緊急停止手段7で緊急停止と判定され、
直接に前述のブレーキ制御が行われる。 これにより補助的な障害物回避の機能の他に、第6図
に示す如く、例えばホッパーの開口縁近傍に車輪止めの
ような凸壁を設けておき、ダンプトラックが積荷をダン
プするために後進する際に、該凸壁にタッチセンサが接
触したか否かで停止位置(ブレーキのタイミング)を正
確に決定することができるという積極的な使用法があ
る。 その他、障害物回避の方法としては、停止に代えて、
コースコントローラ13で、障害物を迂回して走行予定コ
ースに復帰するコースを自動設計し、この迂回コースに
沿ってダンプトラックを自己誘導させる構成を用いても
よい。 上記構成の他に、本システムでは、緊急停止手段7を
設けている。 該緊急停止手段7はトランスミッションインターフェ
ース部8を介して前後進センサ11b′からトランスミッ
ションのレバー位置をまたスピードセンサ11aからトラ
ンスミッションのスピードをフィードバックして入力し
ている。 そして、障害物との距離が前記ブレーキング距離より
接近した衝突危険間隔内に自走体が進入しても未だスピ
ードコントローラ14a又は車輌コントローラ14cが各アク
チュエーター15に対し障害物回避又は自走体停止の走行
制御を行わない場合に、直接にリアーブレーキ及びパー
キングブレーキのアクチュエーター(リレーバルブ)を
制御する制御信号を出力してブレーキ制動し緊急停止さ
せる二重安全構成となっている。 尚、図中1bはモニター手段であって、各障害物センサ
2〜4のチェック、システム電源の降下チェック、及び
ウォッチドッグタイマーによるシステム作動チェック等
を行い信頼性の向上を図っている。 次ぎに、この障害物コントローラの主プログラムのフ
ローチャートを第5図(a)に基づいて説明する。 まづ、ステップ1で初期設定が行われた後、ステップ
2でコースコントローラ13から通信要求があるか否かの
チェックが行われる。 本実施例では、コースコントローラ13と障害物コント
ローラ1との間にコミュニケーション部Cが設けられて
おり、該コミュニケーション部Cを介して上記通信要求
信号が入力される。 通信要求が有りの場合は、ステップ3で前記障害物コ
ントローラ1で算出された直前の測離結果やその他の障
害物情報がコースコントローラ13へ出力される。 即ち、障害物センサ2〜4から入力された検出信号を
基に、前記のように障害物判定手段5で、被検出物が走
行予定コースのこれから進もうとする進路上にあって障
害物となるか否かを判定し、通信要求する。 通信要求がない場合および通信要求があって直前のデ
ータを出力した後に、障害物センサ2〜4の最新の検知
信号に基づいて進路上の障害物までの測離を算出する。 次いでステップ4で上記算出された障害物までの測離
とトランスミッションインターフェース部8から入力さ
れたスピード及び前後進データとを基に、緊急停止エリ
ア(危険エリア)に進入しているか否か判定する安全チ
ェックを行う。 ここで危険と判定されるとステップ5で安全チェック
が行われる。 即ち、安全チェックは、障害物までの測離が、障害物
徐行距離、換言すればスリップしない程度に停止するの
に必要な距離に所定の余裕分の距離を加味した距離より
接近したか否か判定され、前述のように障害物の回避の
決定が行われ、車速が減速される。 そして、障害物測離が前記障害物徐行距離より接近し
ており、障害物まで一定距離の手前で停止するための一
定距離に余裕分を加味した距離(ブレーキング距離)よ
り接近した場合には障害物停止と判定されて自走体が停
止される。 上記ブレーキング距離を超えて、更に障害物に接近し
た衝突危険間隔内に自走体が進入した場合には危険と判
定されてステップ6で示すように直ちに車両緊急停止が
行われる。 またタッチセンサにより障害物が検出された場合も直
ちに緊急停止する。 また安全と判定されると前記ステップ2に戻り通信要
求が有るか否かの判定を行い前記手順を繰り返す。 また第5図(b)はタイマー割込処理フローチャート
を示すものであって、スタート後、ステップ1でタイマ
ーリセットが行われ、次いでステップ2で超音波発信ト
リガが出力され、また車輌速度が計測される。 次いで前記ステップ1に戻り前記手順が繰り換えされ
る。 この手順が所定間隔で前記メイン処理フローに割り込
みされている。 【発明の効果】 この発明は上記構成からなっているので、自己誘導制
御により走行する自走体の進路近傍に障害物があって
も、近距離センサと長距離センサとにより走行速度に拘
わらず、停止に必要な間隔を有した状態で回避制御を行
うことができる。 またタッチセンサを用いて、安全対策も図ると共に、
自走体の停止の位置決めにも利用することができる。 そして、障害物が検出された場合には無人走行制御の
コースコントローラによりドライブコントローラを制御
して障害物の迂回乃至走行停止等の回避を行うことがで
きると共に、上記制御が行われない場合には直接に、障
害物コントローラによってアクチュエーターを制御して
自走体をブレーキ制動することができる。 これによって無人走行時の安全性を一層高めることが
できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a course controller that calculates the position of a self-propelled body based on a detection signal from a position sensor, a calculated position of the self-propelled body, and a running schedule. It has a course controller that calculates an operation signal for following the planned traveling course when the course is separated from the course, and each actuator of the drive mechanism is operated based on a control signal from the course controller. The present invention relates to an obstacle monitoring system for an unmanned self-propelled body equipped with a drive controller for controlling. 2. Description of the Related Art Conventionally, a collision prevention device using ultrasonic waves or infrared rays has been known as one of the safe traveling measures for a vehicle that is traveling unmanned, but it is still proposed that a sufficient safety measure is taken. It was not done, and development was awaited in this kind of field. Further, there is known a configuration in which the emergency braking is mechanically performed when the braking operation does not operate due to a failure, but it is not possible to judge by the distance to the obstacle. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. When a self-propelled vehicle is automatically driven by a computer program, an obstacle sensor is used to detect an obstacle on the path. The presence or absence and the distance to the obstacle are detected, and based on this information, it is transferred to the course controller that guides and controls the traveling of the self-propelled body, and the self-propelled body is stopped by itself, and even if it approaches the obstacle, it does not stop. It is a main object to provide an obstacle monitoring system for an unmanned self-propelled body that can be stopped in an emergency. Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides (a). The location controller 12 which calculates the position of the self-propelled body based on the detection signal from the position sensor 11 is compared with the calculated position of the self-propelled body and the planned traveling course. In an obstacle monitoring system for an unmanned self-propelled body, which has a course controller 13 that calculates an operation signal to follow the course, and a drive controller 14 that controls each actuator 15 of the drive mechanism based on a control signal from the course controller 13 (B). As the obstacle detection sensor, a non-contact type short distance sensor 2 and a long distance sensor 3 and a contact type touch sensor 4 are used (c). For the signal detected by the obstacle detection sensor, the obstacle determination means 5 calculates the distance between the detected object and the self-propelled body,
It is determined whether or not the self-propelled body is an obstacle on the planned traveling course from now on, and when it is determined that the self-propelled body is an obstacle, the obstacle distance measuring means 6 determines the latest self-propelled body. The distance to the obstacle is calculated, and the calculation result is the course controller
13 and (d). In the course controller 13, based on the input distance data to the obstacle, the distance to the obstacle is slower than the vehicle speed of the self-propelled vehicle so that it does not slip and the obstacle creeping distance required to stop. When approaching more closely, change the vehicle speed of the self-propelled vehicle to a creeping speed that can be stopped immediately by braking, so that the distance to the obstacle is closer than the obstacle creeping distance and stops before a certain distance of the obstacle When the braking distance required for (1) is reached, the actuator 15 is controlled via the drive controller 14 to perform braking or traveling control to stop the self-propelled body, (e). Data measured by the obstacle distance measuring means 6,
The data detected by the touch sensor 4 is input to the emergency stop means 7, and the distance data to the obstacle measured by the obstacle distance measuring means 6 and the position sensor (not shown) are detected. Based on the speed of the self-propelled body and the state of forward and backward movement, it is determined that the distance to the obstacle has entered within the collision danger interval closer than the braking distance, and the brake control for stopping the self-propelled body is performed. If the brake control is not performed by detecting whether or not the actuator 15 is directly controlled, the self-propelled body is emergency stopped, or the actuator 15 is immediately controlled when the obstacle is detected by the touch sensor 4. Then, the technical measure is taken to stop the self-propelled body in an emergency. When the self-propelled body gradually approaches the obstacle, the obstacle is detected by the obstacle detection sensor, and the obstacle determination means 5 calculates the distance between the detected object and the self-propelled body. It is determined whether or not it will be an obstacle on the planned traveling course to be advanced. Next, when it is determined that an obstacle is present, the obstacle distance measuring means 6
Then, the distance between the latest self-propelled body and the obstacle is calculated, the calculation result is output to the course controller 13, and the control is performed in the following procedure based on the input distance data to the obstacle. First, if the distance to the obstacle exceeds the creeping distance of the obstacle required to stop by decelerating to the extent that it does not slip from the current vehicle speed of the self-propelled body, Continue running by changing the vehicle speed to a creep speed that can be stopped immediately rather than braking. The distance to the obstacle is closer than the creeping distance of the obstacle,
When the braking distance required to stop before a certain distance of the obstacle is reached, the actuator 15 is controlled via the drive controller 14 to perform braking or traveling control to stop the self-propelled body. Further, the distance to the obstacle is measured based on the distance data to the obstacle measured by the obstacle distance measuring means 6 and the speed of the self-propelled body detected by a sensor (not shown) and the state of forward and backward movement. Is determined to have entered within a collision risk interval closer than the braking distance, and whether or not the brake control for stopping the self-propelled body is performed and the brake control is not performed, an emergency The stopping means 7 directly controls the actuator 15 to make an emergency stop of the self-propelled body. Further, when the touch sensor 4 detects an obstacle, the emergency stop means 7 immediately controls the actuator 15 to stop the self-propelled body in an emergency. [Embodiment] A preferred embodiment in which an obstacle monitoring system for an unmanned self-propelled body according to the present invention is used in an off-highway truck (hereinafter referred to as a dump truck) will be described below with reference to the drawings from FIG. 2 onward. explain. In FIG. 2, the dump truck D has a position sensor 11
It has a location controller 12, a course controller 13, and a drive controller 14, and runs unmanned by self-guidance. The position sensor 11 includes a relative position sensor and an absolute position sensor. The relative position sensor is a speed sensor (a transmission speed sensor in this embodiment) 11a.
Then, the gyro compass 11b and the forward / backward movement sensor 11b 'determine the moving distance and the absolute azimuth of the dump truck D, and the location controller 12 determines the position coordinate (relative position coordinate) of the dump truck D based on the calculated position coordinate. Further, the absolute position sensor is composed of an infrared sensor 11c to reflect a signal to a reflecting mirror 11d of a gate located at a fixed position on a course to be traveled, and to determine the position coordinate (absolute position coordinate) of the dump truck based on the position coordinate of the gate. Then, the more accurate position coordinates are calculated by correcting the relative position coordinates. The position coordinates of the dump truck calculated in this way are input to the course controller 13 and are compared and calculated with a pre-stored running course. Then, the amount of deviation between the current position and the planned traveling course is calculated, and based on this, a traveling control signal for following the planned traveling course is output to the drive controller 14 via the communication section C to cause each actuator 15 to operate. It is operated to perform steering control and speed control. Here, the communication section C is a communication means,
It is also connected to other radio control devices and terminals, and outputs input signals from these to the drive controller 14. In this embodiment, the drive controller 14 includes a steering controller 14a that controls a steering angle, a speed controller 14b that controls a speed including stop, and a hydraulic pressure controller.
It is composed of a pneumatic controller (parking brake, etc.), electric components, a vehicle controller 14c for controlling a vessel and the like. As an obstacle detection sensor on this dump truck D,
A short distance sensor 2, a long distance sensor 3 and a touch sensor 4 are provided. That is, the short-range sensor 2 is an obstacle detection sensor in the vicinity of the vehicle. In the present embodiment, a well-known ultrasonic sensor capable of measuring and separating an obstacle having a wide directional angle and a wide range is used in front of the dump truck. It is arranged in three places in the center and on the left and right, and two places on the left and right in the rear. When a plurality of ultrasonic sensors 2 are provided and the respective directional ranges overlap, if they are operated at the same time, they interfere with each other and accurate obstacle detection cannot be performed. Therefore, in this system, each ultrasonic wave is detected by the obstacle controller 1 described later. The transmission timings of the sensors are shifted and controlled to prevent mutual interference. Next, in the case of this embodiment, the long-distance sensor 3 is composed of a laser radar. That is, the laser radar is a known distance measuring sensor using a laser diode, which can measure a distance over a longer distance than the ultrasonic sensor, and is provided in the front center of the dump truck. This is because when the dump truck D is traveling at a high speed, the distance required to stop the obstacle is longer than that during normal traveling, and therefore the vehicle is at a distance (a distance that cannot be detected by the ultrasonic sensor). It is provided because it is suitable for distance measurement to obstacles (at a distance). Further, the touch sensor 4 is a contact type sensor unlike the above non-contact type sensor, and in this embodiment, the touch sensor 4 is arranged at three positions, namely, at the front, rear and bottom of the dump truck. The touch sensor 4 has a function of detecting by contact of an obstacle approaching the dump truck D when the ultrasonic sensor 2 and the laser radar 3 have a failure due to an accident or the like, and a function of positioning the dump truck D. Have. The signals detected by these obstacle sensors 2 to 4 are output to the obstacle controller 1. The obstacle controller 1 is a microcomputer that controls the obstacle sensors 2 to 4, calculates a distance to the obstacle, and outputs obstacle information to the course controller 13. That is, as shown in FIG. 3, the obstacle controller 1 has a sensor control means 1a, an obstacle determination means 5, an obstacle distance measuring means 6, an emergency stop means 7, and a monitor means 1b. There is. Here, as described above, the sensor control means 1a shifts the transmission timings of the short-range sensor 2 so as not to interfere with each other, and controls the other sensors 3 and 4. The obstacle judging means 5 judges whether or not the object to be detected becomes an obstacle on the route, based on the detection signals inputted from the obstacle sensors 2 to 4, and the traveling course of the vehicle is determined. Within the area added with the predetermined safety area (width) (see Fig. 4),
It is determined whether or not there is an object to be detected, the object to be detected is determined to be an obstacle when it is within the region, and the others are determined to be non-obstacles. Next, the obstacle distance measuring unit 6 measures the distance between the dump truck and the obstacle. The obstacle information and the distance measured from the obstacle thus detected are output to the course controller 13 together with the speed and forward / backward movement state of the self-propelled body detected by the sensor. In the course controller 13, the obstacle avoidance control unit 13a
In step 1, based on the input information, whether to bypass the obstacle or stop until the obstacle is removed is selected, and the control signal of the drive mechanism based on the selection is determined. This determined control signal is the drive controller 14
Is output to In this avoidance control, in each traveling such as straight traveling and turning traveling, the distance to the obstacle is a predetermined margin to the distance required to stop the obstacle creeping distance, in other words, to the extent that it does not slip. When approaching from a distance that takes into consideration, the speed controller 14b outputs a control signal to decrease the governor opening, and the dump truck D is changed to a vehicle speed (obstacle creeping speed) at which it can be immediately stopped by braking. When the obstacle is farther than the obstacle creeping distance and continues for a predetermined time, the original (original) traveling condition is restored. Obstacle distance is closer than the obstacle creepage distance,
When approaching a certain distance to the obstacle before a certain distance (braking distance) with a margin added to the certain distance, a control signal is output from the speed controller 14b, the brake pressure increases, and deceleration / stop In addition, a control signal is also output from the vehicle controller 14c to operate the parking brake and stop the obstacle. When the dump truck is completely stopped and it is detected that the obstacle is sufficiently far distance (safety distance) or more and continues for a predetermined time, the original (original) traveling condition is restored. When an obstacle is detected by the touch sensor 4 described above, the emergency stop means 7 immediately determines that an emergency stop has occurred,
The aforementioned brake control is directly performed. As a result, in addition to the auxiliary obstacle avoidance function, as shown in FIG. 6, a convex wall such as a wheel stopper is provided near the opening edge of the hopper, and the dump truck moves backward to dump the load. In this case, there is a positive use method in which the stop position (brake timing) can be accurately determined depending on whether or not the touch sensor contacts the convex wall. In addition, as a method of avoiding obstacles, instead of stopping,
A configuration may be used in which the course controller 13 automatically designs a course that bypasses an obstacle and returns to the planned running course, and guides the dump truck along the bypass course. In addition to the above configuration, this system is provided with an emergency stop means 7. The emergency stop means 7 inputs the lever position of the transmission from the forward / rearward movement sensor 11b 'and the speed of the transmission from the speed sensor 11a as feedback through the transmission interface unit 8. Then, even if the self-propelled vehicle enters within the collision danger interval where the distance to the obstacle is closer than the braking distance, the speed controller 14a or the vehicle controller 14c still avoids the obstacle or stops the self-propelled object with respect to each actuator 15. When the traveling control is not performed, it has a double safety structure in which a control signal for directly controlling the actuators (relay valves) of the rear brake and the parking brake is output to brake and perform an emergency stop. In addition, reference numeral 1b in the drawing is a monitor means for checking the obstacle sensors 2 to 4, checking the system power supply drop, and checking the system operation by a watchdog timer to improve the reliability. Next, a flow chart of the main program of the obstacle controller will be described with reference to FIG. First, after initial setting is performed in step 1, it is checked in step 2 whether or not there is a communication request from the course controller 13. In this embodiment, a communication section C is provided between the course controller 13 and the obstacle controller 1, and the communication request signal is input via the communication section C. If there is a communication request, the previous distance measurement result calculated by the obstacle controller 1 in step 3 and other obstacle information are output to the course controller 13. That is, based on the detection signals input from the obstacle sensors 2 to 4, the obstacle determination means 5 determines that the detected object is an obstacle on the course of the course to be traveled. It is determined whether or not the communication is requested, and the communication is requested. When there is no communication request and after there is a communication request and the immediately preceding data is output, the distance to the obstacle on the route is calculated based on the latest detection signals of the obstacle sensors 2 to 4. Next, in step 4, it is determined whether or not the vehicle has entered the emergency stop area (danger area) based on the calculated distance to the obstacle calculated above and the speed and forward / backward movement data input from the transmission interface unit 8. Check. If it is determined to be dangerous, a safety check is performed in step 5. That is, whether or not the distance to the obstacle is closer to the obstacle than the creeping distance of the obstacle, in other words, the distance required to stop until the vehicle does not slip so that a predetermined margin is added, is determined. The determination is made, the decision to avoid the obstacle is made as described above, and the vehicle speed is reduced. When the obstacle distance measurement is closer than the obstacle creeping distance and is closer than the distance (braking distance) in which a certain amount of margin is added to the certain distance for stopping before the certain distance The self-propelled body is stopped when it is determined that the obstacle is stopped. If the self-propelled vehicle enters the collision danger interval that is closer to the obstacle than the braking distance, it is determined to be dangerous and the vehicle is immediately stopped as shown in step 6. In addition, even if an obstacle is detected by the touch sensor, an emergency stop is made immediately. If it is determined to be safe, the process returns to step 2 to determine whether or not there is a communication request, and the above procedure is repeated. Further, FIG. 5 (b) shows a flowchart of the timer interruption process. After the start, the timer is reset in step 1, the ultrasonic transmission trigger is output in step 2, and the vehicle speed is measured. It Then, the procedure returns to step 1 and the procedure is repeated. This procedure is interrupted by the main processing flow at predetermined intervals. EFFECTS OF THE INVENTION Since the present invention is configured as described above, even if there is an obstacle in the vicinity of the path of the self-propelled body traveling by self-guidance control, the short-distance sensor and the long-distance sensor are used regardless of traveling speed. The avoidance control can be performed in a state in which there is an interval required for stopping. Moreover, while using a touch sensor to take safety measures,
It can also be used to position the stop of a self-propelled body. When an obstacle is detected, the drive controller can be controlled by the course controller for unmanned traveling control to avoid obstacle detouring or traveling stop, and if the above control is not performed, The actuator can be directly controlled by the obstacle controller to brake the self-propelled body. As a result, the safety during unmanned traveling can be further enhanced.

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の無人自走体の障害物監視システムの
機能ブロック図、第2図(a)はこの発明の好適実施例
を示すブロック図、同図(b)は同実施例のダンプトラ
ックの斜視図、第3図は障害物コントローラの機能を示
すブロック図、第4図は安全領域を説明する図、第5図
(a)は障害物コントローラの機能を示すフローチャー
ト、同図(b)は割り込み処理を示すフローチャート、
第6図はタッチセンサの使用例を示す説明図である。 1……障害物コントローラ 2……近距離センサ 3……遠距離センサ 4……タッチセンサ 5……障害物判定手段 6……障害物測離手段 7……緊急停止手段 11……位置センサ 12……ロケーションコントローラ 13……コースコントローラ 14……ドライブコントローラ 15……アクチュエーター
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a functional block diagram of an obstacle monitoring system for an unmanned self-propelled body according to the present invention, FIG. 2 (a) is a block diagram showing a preferred embodiment of the present invention, and FIG. ) Is a perspective view of the dump truck of the same embodiment, FIG. 3 is a block diagram showing the function of the obstacle controller, FIG. 4 is a view for explaining the safety area, and FIG. 5 (a) is a function of the obstacle controller. FIG. 6B is a flowchart showing interrupt processing, FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a usage example of the touch sensor. 1 ... Obstacle controller 2 ... Short range sensor 3 ... Long range sensor 4 ... Touch sensor 5 ... Obstacle determination means 6 ... Obstacle distance measuring means 7 ... Emergency stop means 11 ... Position sensor 12 ...... Location controller 13 ...... Course controller 14 ...... Drive controller 15 ...... Actuator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恩田 守 東京都港区北青山1丁目2番3号 キャ タピラー三菱株式会社内 (72)発明者 熊谷 要治 東京都千代田区丸の内2丁目3番2号 日鉄鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−201310(JP,A) 特開 昭62−269898(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Mamoru Onda               1-2-3 Kita-Aoyama, Minato-ku, Tokyo               Inside Tapilla Mitsubishi Corporation (72) Inventor Kaiji Kumagai               2-3-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo               Nittetsu Mining Co., Ltd.                (56) References JP-A-61-201310 (JP, A)                 JP 62-269898 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.位置センサからの検知信号を基に自走体の位置を算
出するロケーションコントローラと、算出された自走体
の位置と走行予定コースとを比較して離脱している場合
には上記走行予定コースに追従させる操作信号を演算す
るコースコントローラと、該コースコントローラからの
制御信号に基づいてドライブ機構の各アクチュエーター
を制御するドライブコントローラとを有する無人自走体
の障害物監視システムにおいて、 障害物検出センサとして、非接触型の近距離センサ及び
遠距離センサと、接触型のタッチセンサーとを用い、 上記障害物検出センサで検出された信号は、障害物判定
手段で該検出物と自走体との距離を算出し、自走体がこ
れから進もうとする走行予定コース上にあって障害物と
なるか否かを判定し、 次いで障害物と判定された場合には障害物測離手段で最
新の自走体と障害物までの距離が算出され、算出結果が
コースコントローラに出力され、 該コースコントローラでは上記入力された障害物までの
距離データを基に、上記障害物までの距離が、自走体の
車速からスリップしない程度に減速して停止するのに必
要な障害物徐行距離より接近した場合には自走体の車速
をブレーキングにより直ちに停止できる徐行速度に変更
し、 上記障害物までの距離が、障害物徐行距離より接近し、
障害物の一定距離の手前で停止するために要するブレー
キング距離になった場合にドライブコントローラを介し
てアクチュエータを制御し自走体を停止させる制動乃至
走行制御を行っており、 前記障害物測離手段で測定されたデータとタッチセンサ
ーで検出されたデータとが緊急停止手段に入力されてお
り、 前記障害物までの距離データと、位置センサから検出さ
れた自走体の速度及び前後進の状態を基に上記障害物ま
での距離が前記ブレーキング距離より接近した衝突危険
間隔内に侵入したと判定され、且つ自走体の停止のブレ
ーキ制御が行われたか否かを検出してブレーキ制御が行
われていない場合に、直接にアクチュエーターを制御し
て自走体を緊急停止させ、 または前記タッチセンサーにより障害物を検出した場合
に直ちにアクチュエーターを制御して自走体を緊急停止
させてなることを特徴とする無人自走体の障害物監視シ
ステム。 2.障害物徐行距離が自走体がスリップしないで停止す
るのに必要な距離に余裕分の距離を加えて設定されてお
り、ブレーキング距離が障害物まで一定距離の手前で停
止するための距離に余裕分の距離を加えて設定されてな
ることを特徴とする請求項1に記載の無人自走体の障害
物監視システム。 3.コースコントローラが、障害物までの距離データを
基に、障害物を迂回して走行予定コースに復帰するコー
スを自動設計し、この迂回コースに沿って自走体を自己
誘導させてなることを特徴とする請求項1に記載の無人
自走体の障害物監視システム。
(57) [Claims] The location controller that calculates the position of the self-propelled body based on the detection signal from the position sensor is compared with the calculated position of the self-propelled body and the planned traveling course In an obstacle monitoring system of an unmanned self-propelled body, which has a course controller that calculates an operation signal to be followed and a drive controller that controls each actuator of the drive mechanism based on a control signal from the course controller, as an obstacle detection sensor , A non-contact type short distance sensor and a long distance sensor, and a contact type touch sensor, the signal detected by the obstacle detection sensor, the distance between the detection object and the self-propelled body by the obstacle determination means It is determined whether or not the self-propelled vehicle is on the planned course where the self-propelled vehicle is going to proceed and becomes an obstacle, and then it is determined as an obstacle. In this case, the distance between the latest self-propelled body and the obstacle is calculated by the obstacle distance measuring means, the calculation result is output to the course controller, and the course controller uses the input distance data to the obstacle as the basis. In addition, if the distance to the obstacle is closer than the creeping distance of the obstacle required to stop by decelerating to the extent that it does not slip from the vehicle speed of the self-propelled vehicle, immediately stop the vehicle speed of the self-propelled vehicle by braking. Change the creep speed so that the distance to the obstacle is closer than the creep distance of the obstacle,
When the braking distance required to stop before a certain distance of an obstacle is reached, the actuator is controlled via the drive controller to perform braking or traveling control to stop the self-propelled body. The data measured by the means and the data detected by the touch sensor are input to the emergency stop means, the distance data to the obstacle, the speed and the forward / backward movement state of the self-propelled body detected by the position sensor. Based on, it is determined that the distance to the obstacle has entered within the collision danger interval closer than the braking distance, and the brake control is performed by detecting whether or not the brake control for stopping the self-propelled body is performed. If not, the actuator is directly controlled to stop the self-propelled body in an emergency, or if an obstacle is detected by the touch sensor, the actuator is immediately activated. Obstacle monitoring system for an unmanned self-propelled body to control Eta and is characterized by comprising an emergency to stop the self-propelled body. 2. The creepage distance for obstacles is set to the distance required to stop the self-propelled body without slipping, plus an extra amount of distance, and the braking distance is set for stopping before a certain distance to the obstacle. The obstacle monitoring system for an unmanned self-propelled vehicle according to claim 1, wherein the obstacle monitoring system is set by adding a margin distance. 3. Based on the distance data to the obstacle, the course controller automatically designs a course that bypasses the obstacle and returns to the planned course, and guides the self-propelled body along this bypass course. The obstacle monitoring system for an unmanned self-propelled body according to claim 1.
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