CN116057596A - 车辆管理系统 - Google Patents

Abstract

车辆管理系统(1)包括能够自律行驶的无人车辆(20)、相对于无人车辆(20)进行装载作业的装载机械(10)、和进行无人车辆(20)的配车管理以及交通管制的管制局(30)。装载机械(10)具有基于该装载机械的位置、方位以及各关节的角度的信息来计算铲斗的爪尖位置的爪尖位置计算部(111)。管制局(30)具有无人车辆指示部(313)，其计算无人车辆(20)的装载区域并基于计算出的装载区域和装载机械(10)的爪尖位置来执行对于无人车辆(20)的调用指示或起步指示。

Description

车辆管理系统

技术领域

本发明涉及车辆管理系统，尤其涉及在装载机械相对于无人车辆进行装载作业的现场中的车辆管理系统。

本申请基于2020年11月6日提交的日本专利申请2020－185835号而主张优先权，并将其内容援引至此。

背景技术

在露天开采矿山等中使用了如下车辆管理系统，其具有未搭乘操作员地自律行驶的自卸卡车(即，无人车辆)和经由无线通信回线与无人车辆通信的管制局。在这种车辆管理系统中，通过操作员所操纵的挖掘机等装载机械来执行向无人车辆装载土砂和矿石等(以下称为“土砂等”)的装载作业。由于在无人车辆上未搭乘操作员，所以装载机械的操作员在装载机械自身操作的基础上，还需要执行对于无人车辆的到达装载位置的调用指示以及装载后的起步指示，要求了更加复杂的顺序。因此，为了在车辆管理系统中实现高生产性，需要能够使装载机械的操作员高效作业的体系。

作为将无人车辆高效调用至装载位置的体系，例如如下述的专利文献1所示已知一种方法，其使用无人车辆的位置以及方位、和装载地点的位置以及方位，基于这些位置的差量以及方位的差量而引导到达装载位置为止的行驶路径。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第9823082号说明书

发明内容

根据上述专利文献1所示的方法，虽然能够通过装载机械的操作员指示装载位置来高效引导无人车辆，但是无法高效执行对于无人车辆的起步指示。另外，对于装载机械的操作杆的开关分配了使警报鸣响的功能和进行无线通话的开/闭功能等，因此，增加向无人车辆的指示功能的空间变少。另外，即使假设增加了向无人车辆的指示功能的开关，但具有尤其对于不熟练的操作员诱发误操作的可能性，因此相反地导致作业效率的降低。因此，具有难以提高装载机械的操作员对于无人车辆进行的装载作业的效率的问题。

本发明是为了解决这种技术课题而做出的，其目的为，提供能够提高装载机械的操作员对于无人车辆进行的装载作业的效率的车辆管理系统。

本发明的车辆管理系统使无人车辆、装载机械和管制局能够相互通信地构成，该无人车辆能够自律行驶，该装载机械通过多关节构造安装有铲斗，并且相对于所述无人车辆进行装载作业，该管制局进行所述无人车辆的配车管理以及交通管制，所述车辆管理系统的特征在于，具有：车辆信息管理部，其取得并储存所述无人车辆的位置、方位以及货箱尺寸的信息，并且将这些信息向所述管制局发送；自律行驶控制部，其基于来自所述管制局的指示控制该无人车辆的行驶；爪尖位置计算部，其基于所述装载机械的位置、方位以及各关节的角度的信息来计算所述铲斗的爪尖位置；机械信息管理部，其取得并储存由所述爪尖位置计算部计算出的所述爪尖位置，并且将该爪尖位置的信息向所述管制局发送；和无人车辆指示部，其基于从所述车辆信息管理部发送来的所述无人车辆的位置、方位以及货箱尺寸的信息来计算所述无人车辆的装载区域，并基于计算出的所述装载区域和从所述机械信息管理部发送来的所述爪尖位置来执行对于所述无人车辆的调用指示或起步指示。

本发明的车辆管理系统中，无人车辆指示部基于根据装载机械的位置、方位以及各关节的角度的信息计算出的爪尖位置、和根据无人车辆的位置、方位以及货箱尺寸计算出的无人车辆的装载区域来执行对于无人车辆的调用指示或起步指示。由此，能够减轻装载机械的操作员的作业负担，因此能够提高装载机械的操作员对于无人车辆进行的装载作业的效率。

发明效果

根据本发明，能够提高装载机械的操作员对于无人车辆进行的装载作业的效率。

附图说明

图1是表示第1实施方式的车辆管理系统的概略构成图。

图2是表示第1实施方式的车辆管理系统的功能框图。

图3是表示装载机械的操纵席的概观的图。

图4A是表示配车管理信息的表格例的图。

图4B是表示管制控制信息的表格例的图。

图5是说明装载场中的场地内路径的生成的图。

图6是表示装载机械信息管理装置的处理内容的流程图。

图7是用于说明装载机械中的铲斗的爪尖位置计算的图。

图8是表示管制控制装置的处理内容的流程图。

图9是用于说明无人车辆的装载区域的图。

图10是用于说明相对于无人车辆进行调用指示的状况的图。

图11是用于说明相对于无人车辆进行起步指示的状况的图。

图12是表示第2实施方式的管制控制装置处理内容的流程图。

图13是用于说明相对于无人车辆进行起步指示的状况的图。

图14是表示第3实施方式的管制控制装置处理内容的流程图。

图15是用于说明相对于无人车辆进行起步指示的状况的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的车辆管理系统的实施方式。附图的说明中，对于具有同一功能的部件标注同一附图标记，并省略其重复说明。

[第1实施方式]

图1是表示第1实施方式的车辆管理系统的概略构成图。如图1所示，本实施方式的车辆管理系统1是露天开采矿山等的作业现场中使用的系统，包括进行挖掘作业以及装载作业的1台以上的装载机械10、对从装载机械10装载的土砂等进行搬运的1台以上的无人车辆20(无人车辆20A、无人车辆20B)、和进行无人车辆20的配车管理以及交通管制的管制局30。装载机械10、无人车辆20以及管制局30构成为，通过无线通信回线40能够相互通信。具体地，在露天开采矿山内等设置多个无线基站41，装载机械10、无人车辆20以及管制局30经由这些无线基站41相互进行信息发送接收。

本实施方式中，作为管制局30的交通管制方式使用了所谓的行驶允许区间控制方式，该方式针对在表示搬运路径60的地图数据上由节点分割的搬运路径60的部分区间，基于各无人车辆20的位置排他性地进行行驶允许。行驶允许区间控制方式中，例如当要求了与本车的行驶允许区间相邻的前方区间的行驶允许时，在所要求的前方区间相对于其他车辆被行驶允许的情况或设定为进入禁止的情况下，对于本车不允许行驶于该前方区间。因此，本车在当前被允许的区间的末端停止，在前方区间被允许行驶之前进行待机。

图2是表示第1实施方式的车辆管理系统的功能框图。图2中，装载机械10和无人车辆20分别表示了一台，但在存在两台以上的情况下也具有各自同样的构成。

[关于装载机械]

装载机械10是通过多关节构造安装有铲斗的机械。本实施方式的装载机械10例如是具有相对于机械主体沿上下方向转动自如地设置的作业装置的液压挖掘机等的反铲式挖掘机，作业装置具有动臂、斗杆、铲斗等。此外，装载机械10不限于液压挖掘机，例如也可以为轮式装载机等。

装载机械10具有装载机械信息管理装置11、装载机械位置传感器12、装载机械方位传感器13、作业装置角度传感器14、指示输入装置15以及装载机械无线通信装置16。

装载机械位置传感器12例如是GPS(Global Positioning System)，其测量装载机械10的位置，并将测量出的位置向装载机械信息管理装置11输出。此外。作为测量装载机械10的位置的装置，也可以代替装载机械位置传感器12，例如使用从多个航法卫星70(参照图1)接收测位电波来测量装载机械10的位置的装置。

装载机械方位传感器13测量装载机械10的方位，并将测量出的方位向装载机械信息管理装置11输出。装载机械方位传感器13可以为，例如具有两个天线并根据各自取得的天线位置的相对位置来测量方位的偶对天线GPS，也可以为使用磁性的方位传感器。

作业装置角度传感器14测量动臂、斗杆、铲斗等作业装置的各关节的相对角度。具体地，作业装置角度传感器14分别测量机械主体与动臂的相对角度、动臂与斗杆的相对角度、斗杆与铲斗的相对角度，并将测量出的角度向装载机械信息管理装置11输出。作业装置角度传感器14例如是安装于各关节的电位仪。

指示输入装置15用于供装载机械10的操作员输入对于无人车辆20的指示，与装载机械信息管理装置11连接。该指示输入装置15是以能够供操作员容易操作的方式配置于例如操纵席17的开关等。具体地，如图3所示，在配置于装载机械10的驾驶室内的操纵席17，安装有当操作员落座时能够用左右手握住的一对操作杆171(操作杆171A以及171B)。操作员经由操作杆171能够操作装载机械10的动臂、斗杆、铲斗等。并且，在操作杆171的上部作为在握持操作杆171的期间内能够例如通过右手大拇指始终快速操作的开关而配置有指示输入装置15。

此外，指示输入装置15并非必须配置于操作杆171上部的开关，只要操作员能够一边进行装载等通常操作一边容易输入相对于无人车辆20的指示，则可以为开关以外的部件。另外，其配置位置不限于操作杆171的上部。

装载机械无线通信装置16是用于例如与无线通信回线40连接的无线器。该装载机械无线通信装置16经由无线通信回线40在无人车辆20或管制局30之间进行信息的发送接收。

装载机械信息管理装置11通过例如使执行运算的CPU(Central ProcessingUnit)、储存有用于运算的程序的作为二次储存装置的ROM(Read Only Memory)和保存有运算经过和临时控制变数的作为临时储存装置的RAM(Random Access Memory)组合而成的微计算机构成，通过执行储存的程序来控制装载机械10的动作。

装载机械信息管理装置11具有爪尖位置计算部111和机械信息管理部112。爪尖位置计算部111基于从装载机械位置传感器12输出的位置的信息、从装载机械方位传感器13输出的方位的信息、和从作业装置角度传感器14输出的各关节的角度的信息，对铲斗的爪尖位置进行几何学计算。而且，爪尖位置计算部111将计算出的爪尖位置向机械信息管理部112输出。

机械信息管理部112取得并储存由爪尖位置计算部111计算出的爪尖位置的信息，并且将该爪尖位置的信息经由装载机械无线通信装置16向管制局30发送。另外，该机械信息管理部112在指示输入装置15中具有指示输入的情况下，还根据该指示输入生成对无人车辆20的动作指示信息(以下称为“无人车辆动作指示信息”)，并将生成的无人车辆动作指示信息与爪尖位置的信息一同向管制局30发送。

而且，该机械信息管理部112除了爪尖位置之外，还可以取得并储存各关节的角度的信息储存。该情况下，机械信息管理部112将爪尖位置以及各关节的角度的信息经由装载机械无线通信装置16向管制局30发送。

[关于无人车辆]

无人车辆20例如是基于管制局30的指示能够自律行驶的自卸卡车。该无人车辆20具有无人车辆控制装置21、行驶驱动装置22、无人车辆位置传感器23、无人车辆方位传感器24、载货传感器25、无人车辆储存装置26以及无人车辆无线通信装置27。

行驶驱动装置22基于无人车辆控制装置21的控制信号对无人车辆20的行驶进行驱动。行驶驱动装置22包括例如用于变更无人车辆20的操舵角的操舵电机、用于使无人车辆20行驶的行驶电机，以及制动器等。

无人车辆位置传感器23例如是GPS装置等，测量本车的位置，将测量出的位置向无人车辆控制装置21输出。此外，无人车辆位置传感器23也可以为，是GPS和惯性测量装置(IMU：Inertial Measurement Unit)组合而成的，或者使用来自设于地上的基站的电波来特定位置的设备。

无人车辆方位传感器24例如是GPS装置或使用磁性的传感器，测量无人车辆20的方位，并将测量出的方位向无人车辆控制装置21输出。

载货传感器25测量装载于无人车辆20的货物的重量(也就是说，载货量)，可以为货箱的落座部分所具备的重量传感器，也可以为，基于夹设在车身与前后左右的车轮之间的悬架液压缸的压力来推定重量的设备。该载货传感器25将测量出的载货量向无人车辆控制装置21输出。

无人车辆储存装置26是能够读写信息的非易失性储存介质，储存有OS(OperatingSystem)和各种控制程序、应用程序、数据库等。另外，无人车辆储存装置26具有地图信息储存部261。

无人车辆无线通信装置27例如是与无线通信回线40连接的无线器。该无人车辆无线通信装置27经由无线通信回线40在与装载机械10或管制局30之间进行信息的发送接收。

无人车辆控制装置21通过例如使执行运算的CPU(Central Processing Unit)、储存有用于运算的程序的作为二次储存装置的ROM(Read Only Memory)和保存有运算经过和临时控制变数的作为临时储存装置的RAM(Random Access Memory)组合而成的微计算机构成，通过执行储存的程序来控制无人车辆20的动作。

无人车辆控制装置21具有车辆信息管理部211和自律行驶控制部212。车辆信息管理部211取得并储存从无人车辆位置传感器23输出的位置的信息、从无人车辆方位传感器24输出的方位的信息、和从载货传感器25输出的载货量的信息，并且将这些信息经由无人车辆无线通信装置27向管制局30发送。另外，车辆信息管理部211将上述位置、方位以及载货量的信息向自律行驶控制部212输出。而且，该车辆信息管理部211在从管制局30的管制控制部312(后述)接收到对于本车的行驶路径以及行驶允许区间的信息的情况下，将接收到的信息向自律行驶控制部212输出。

自律行驶控制部212基于从车辆信息管理部211输出的位置、方位、载货量、行驶路径以及行驶允许区间的信息，生成用于使无人车辆20以追随被允许行驶的路径，同时不会从行驶允许区间脱离的方式行驶的加减速控制信号和操舵控制信号。而且，自律行驶控制部212将生成的这些控制信号向行驶驱动装置22输出。

[关于管制局30]

管制局30具有管制控制装置31、管制局储存装置32以及管制局无线通信装置33。管制局储存装置32是能够读写信息的非易失性储存介质，储存有OS(Operating System)和各种控制程序、应用程序、数据库等。并且，管制局储存装置32具有配车管理信息储存部321、管制信息储存部322和地图信息储存部323。

管制局无线通信装置33例如是用于与无线通信回线40连接的无线器，具有天线331(参照图1)。该管制局无线通信装置33经由无线通信回线40在与装载机械10或无人车辆20之间进行信息的发送接收。

管制控制装置31通过例如使执行运算的CPU(Central Processing Unit)、储存有用于运算的程序的作为二次储存装置的ROM(Read Only Memory)和保存有运算经过和临时控制变数的作为临时储存装置的RAM(Random Access Memory)组合而成的微计算机构成，通过执行储存的程序来控制管制局30的动作。

管制控制装置31具有配车管理部311、管制控制部312和无人车辆指示部313。配车管理部311设定无人车辆20到达目的地为止的行驶路径。例如在无人车辆20处于装载场的情况下，配车管理部311设定到达卸土场为止的行驶路径。另一方面，在无人车辆20处于卸土场的情况下，配车管理部311设定到达装载场为止的行驶路径。并且，由配车管理部311设定的行驶路径作为配车管理信息，例如以表格的形式储存于配车管理信息储存部321。

图4A是表示配车管理信息的表格例的图。如图4A所示，配车管理信息中，针对固有识别无人车辆的每个车辆ID，分别记录有由配车管理部311设定的行驶路径。行驶路径由场地出口侧路径、搬运路径和场地入口侧路径构成。搬运路径是从装载场出口点node＿Lout至卸土场入口点node＿Din或者从卸土场出口点node＿Dout至装载场入口点node＿Lin的路径，也就是说表示搬运道路上的路径。

场地入口侧路径是从装载场入口点node＿Lin至装载位置node＿LP或者从卸土场入口点node＿Din至卸土位置node＿DP的路径，也就是说表示从作业场地入口至作业地点的路径。场地出口侧路径是从装载位置node＿LP至装载场出口点node＿Lout或者从卸土位置node＿DP至卸土场出口点node＿Dout的路径，也就是说表示从作业地点至作业场地出口点的路径。任意一个路径都被定义为用于供无人车辆20作为目标轨道追随行驶的坐标点列(节点列)。本实施方式中，将场地入口侧路径以及场地出口侧路径统称为“场地内路径”。

并且，关于行驶路径中的能够被设定为搬运路径的搬运路地图信息，以与预先搬运路的形状配合的形式储存于地图信息储存部323。另一方面，关于能够被设定为场地内路径的场地内地图信息，当作为作业地点的装载位置或卸土位置被指定之后，由管制控制部312生成，并储存于地图信息储存部323。场地内地图信息可以相对于同一作业场地仅生成一个，也可以生成多个。生成多个的情况下，配车管理部311当相对于无人车辆20设定行驶路径时，从多个场地内地图信息中选择一个来设定场地内路径即可。

另外，配车管理部311在相对于无人车辆20设定行驶路径时，在相对于目的地的作业场地存在有已经生成的场地内路径的情况下，同时设定搬运路径和场地内路径。另一方面，在相对于目的地的作业场地不存在已经生成的场地内路径的情况下，配车管理部311首先设定到成为目的地的作业场地的入口点为止的搬运路径，在该场地中的作业地点被指定并场地内地图信息被生成的时点再设定场地内路径即可。

管制控制部312基于管制信息储存部322内储存的交通管制的信息(以下仅称为“管制信息”)，将无人车辆20的行驶路径的一部分区间设定为仅对该无人车辆20付与行驶允许的行驶允许区间。图4B是表示管制信息储存部内储存的管制信息的表格例的图。管制信息中，节点ID和“行驶允许车辆”建立有关联，该“行驶允许车辆”表示相对于由各节点ID所示的区间(到路径上的下个节点为止的区间)被付与行驶允许的无人车辆。管制控制部312根据无人车辆20的位置，将能够允许行驶的前方区间设定为对于该无人车辆20的行驶允许区间。无人车辆20按照该设定的区间的节点进行行驶。

如上述那样，本实施方式中，采用了行驶允许区间控制方式。因此，在对某个无人车辆20A已经设定的行驶允许区间的前方区间被设定为对于其他无人车辆20B的行驶允许区间的情况下，管制控制部312相对于无人车辆20A不允许其在该前方区间内行驶。该情况下，无人车辆20A以不超出当前被允许的行驶允许区间的末端节点的方式停止，在前方区间被允许行驶之前进行待机。

另外，管制控制部312基于作业场地中被指定的作业地点来生成场地内地图信息，并使生成的场地内地图信息储存于地图信息储存部323。例如图5所示，装载场50中装载位置node＿LP被指定的情况下，管制控制部312生成该装载场50中的场地内路径。图5中，区间60、63表示搬运路径，区间61a、61b表示场地入口侧路径，区间62表示场地出口侧路径。搬运路径是基于被设定为与装载场50连接的搬运路地图信息而设定的。

虽然详细后述，但装载位置node＿LP是基于装载机械10的爪尖位置而由无人车辆指示部313指定的。装载位置node＿LP被指定后，管制控制部312基于装载场入口点node＿Lin、装载场出口点node＿Lout以及装载位置node＿LP，生成用于供无人车辆20行驶的场地内地图信息。

也可以为，在由管制控制部312生成的场地内地图信息中，尤其在场地入口侧路径中包含切换无人车辆20的前进或后退的折返点node＿LR。关于场地内地图信息的生成方法，例如如日本特开2019－200462号公报所记载那样如下执行：在作业场地中允许生成路径的范围内，从基于路径的构成要素即直线和圆弧的组合构成的候补之中，基于路径长度最短等指标来检索恰当路径。

另外，在卸土场中，管制控制部312也基于被指定的卸土位置而同样地生成场地内地图信息。在该情况下，卸土位置可以由在卸土场作业的推土机等的操作员，或者由在管制局进行远程操作的操作员指定。

而且，管制控制部312在生成场地内地图信息时，向配车管理部311通知新生成了场地内地图信息。例如，在基于上述那样指示的装载位置而生成了场地内路径时，管制控制部312向配车管理部311通知新生成了场地内路径。并且，在存在有作为行驶路径设定了到装载场为止的搬运路径且场地入口侧路径为未设定的无人车辆20的情况下，配车管理部311基于生成的场地内地图信息来设定该无人车辆20的场地入口侧路径。

无人车辆指示部313基于从无人车辆20的车辆信息管理部211发送来的无人车辆20的位置、方位以及货箱尺寸的信息来计算该无人车辆20的装载区域。而且，该无人车辆指示部313基于计算出的装载区域和从装载机械10的机械信息管理部112发送来的爪尖位置来执行对于无人车辆20的调用指示和起步指示。

本实施方式中，将如下一系列处理称为对于无人车辆20的“调用指示”，该处理为：相对于管制控制部312指定装载位置，基于该装载位置生成场地内地图信息，生成的地图信息被设定为无人车辆20的到达装载位置为止的行驶路径。将如下处理称为对于无人车辆20的“起步指示”，该处理为：无人车辆20在装载位置上待机直到完成装载作业，在该状态下，从场地出口侧路径新设定随后的行驶路径。

具体地，在管制局30从装载机械10的机械信息管理部112接收到无人车辆动作指示信息的情况下，无人车辆指示部313首先计算无人车辆20的装载区域，基于计算出的装载区域和由爪尖位置计算部111计算出的爪尖位置选择(换言之，判断)对于无人车辆20的调用指示或起步指示，经由管制控制部312执行所选择的指示。

并且，在进行调用指示的情况下，无人车辆指示部313相对于管制控制部312指定装载位置，并且要求向无人车辆20的调用指示。管制控制部312基于被指定的装载位置生成场地内地图信息，而且与配车管理部311协作指示对于无人车辆20的到达装载位置为止的场地入口侧路径的行驶。另一方面，在进行起步指示的情况下，无人车辆指示部313相对于管制控制部312要求向无人车辆20的起步指示。管制控制部312与配车管理部311协作指示对于无人车辆20的到达装载场出口点为止的场地出口侧路径、以及搬运路径的行驶。

接着，使用图6及图7来说明装载机械10的装载机械信息管理装置11的处理内容。图6是表示装载机械信息管理装置的处理内容的流程图，图7是用于说明装载机械中的铲斗的爪尖位置计算的图。

如图6所示，在装载机械10的操作员对指示输入装置15操作之后，机械信息管理部112接收来自指示输入装置15的指示输入(步骤S601)。然后，机械信息管理部112从爪尖位置计算部111取得此时点的爪尖位置(步骤S602)。

如图7所示，铲斗的爪尖位置103是基于装载机械10的位置101、方位102以及各关节的角度α1、α2、α3的信息由爪尖位置计算部111计算出的。装载机械10的位置101是由装载机械位置传感器12测量的，装载机械10的方位102是由装载机械方位传感器13测量的。另外，装载机械10的作业装置18具有动臂18a、斗杆18b以及铲斗18c。角度α1是机械主体与动臂18a的相对角度，角度α2是动臂18a与斗杆18b的相对角度，角度α3是斗杆18b与铲斗18c的相对角度。这些角度是分别由作业装置角度传感器14测量的。在此，将α1、α2、α3统称为“作业装置角度”。

爪尖位置计算部111使用装载机械10的位置101、方位102以及作业装置角度α1、α2、α3的信息和作业装置的尺寸，对爪尖位置103进行几何学计算并将其作为铲斗18c挖掘土砂时的刃尖的中央位置。然后，爪尖位置计算部111将计算出的爪尖位置向机械信息管理部112输出。由此，机械信息管理部112能够取得爪尖位置。

然后，机械信息管理部112将取得的爪尖位置和无人车辆动作指示信息经由装载机械无线通信装置16向管制局30发送(步骤S603)。

接着，使用图8～图11来说明管制局30的管制控制装置31的处理内容。图8是表示管制控制装置的处理内容的流程图，图9是用于说明无人车辆的装载区域的图。图10是用于说明相对于无人车辆进行调用指示的状况的图，图11是用于说明相对于无人车辆进行起步指示的状况的图。

如图8所示，首先，无人车辆指示部313经由管制局无线通信装置33接收从机械信息管理部112发送来的信息(步骤S801)。然后，无人车辆指示部313基于装载机械10的位置以及无人车辆20的位置提取存在于装载机械10周围的无人车辆20(步骤S802)。作为提取方法，可以提取从装载机械10的位置存在于规定范围内的无人车辆20，或者也可以提取被设定了以装载机械10所存在的装载场为目的地的行驶路径的无人车辆20。此外，所提取的无人车辆可以为多个，也可以为单个。

然后，无人车辆指示部313分别计算提取的无人车辆20的装载区域(步骤S803)。在此，使用图9详细说明无人车辆20的装载区域的计算。无人车辆指示部313以规定周期(例如0.5秒)重复接收从无人车辆20的车辆信息管理部211发送来的无人车辆20的基准位置201、方位202以及货箱尺寸。

无人车辆20的基准位置201例如是无人车辆20的后轮车轴中心的位置，由无人车辆位置传感器23测量。无人车辆20的方位202例如是表示无人车辆20的正面前方的方位，由无人车辆方位传感器24测量。如图9的虚线所示，装载区域203是将包围无人车辆20的货箱28全域的空间投影至地面上的区域。然而，装载区域203不包含与货箱28的前端部连接的舱室29。该装载区域203除了基准位置201以及方位202之外，还作为无人车辆20的货箱尺寸而增加了车辆信息管理部211内储存的货箱宽度参数204a、货箱前方长度参数204b和货箱后方长度参数204c，基于这些由无人车辆指示部313计算。货箱前方长度参数204b以及货箱后方长度参数204c是以基准位置201为基准的参数。货箱宽度参数204a是以基准位置201为中心到达在货箱的宽度方向上最突出的部位为止的长度。另外，货箱前方长度参数204b是从基准位置201至货箱先端的长度，货箱后方长度参数204c是从基准位置201至货箱后端的长度。并且，这些参数是针对每台车辆ID所固有的。

然后，无人车辆指示部313基于计算出的多个无人车辆20的装载区域203和从机械信息管理部112发送来的装载机械10的爪尖位置103来判断爪尖位置是否存在于装载区域内(步骤S804)。

在判断为爪尖位置没有存在于任意一个无人车辆20的装载区域内的情况下，无人车辆指示部313将该爪尖位置作为装载位置，经由管制控制部312执行对于无人车辆20的调用指示(步骤S805)。也就是说，如上述那样，无人车辆指示部313将装载机械10的爪尖位置指定为装载位置。管制控制部312基于被指定的爪尖位置生成场地内地图信息，而且与配车管理部311协作相对于无人车辆20设定到达装载位置为止的行驶路径。

在此，使用图10说明对于无人车辆进行调用指示的状况。图10中表示如下状态：没有设定装载场中的场地入口侧路径，无人车辆20在搬运路径60的末端处正在待机。

管制控制部312基于由无人车辆指示部313指定的装载位置，作为场地内地图信息而生成场地入口侧的区间61和场地出口侧的区间62的地图信息。而且，管制控制部312与配车管理部311协作，将生成的场地内地图信息中的区间61设定为无人车辆20的场地入口侧路径。然后，管制控制部312将调用指示以及设定后的场地入口侧路径经由管制局无线通信装置33向无人车辆20发送。

无人车辆20中，无人车辆控制装置21经由无人车辆无线通信装置27接收设定后的场地入口侧路径以及调用指示，经由行驶驱动装置22进行无人车辆20的行驶。该结果为，无人车辆20按照区间61(也就是说，设定的场地入口侧路径)而行驶，在基于装载机械10的爪尖位置设定的装载位置处停止。通过这样做，装载机械10能够基于装载机械10的操作员指定的爪尖位置，将无人车辆20调用至能够进行装载作业的位置。

另一方面，在步骤S804中判断为爪尖位置存在于任意一个装载区域内的情况下，无人车辆指示部313根据对象的无人车辆20的载货量进一步判断该对象的无人车辆20是否处于装载完成状态(步骤S806)。此时，无人车辆指示部313例如预先设定有关于载货量的阈值，在载货量超过该阈值的情况下判断为处于装载完成状态。

并且，在判断为对象的无人车辆20未处于装载完成状态的情况下，结束一系列的处理。另一方面，在判断为对象的无人车辆20处于装载完成状态的情况下，无人车辆指示部313经由管制控制部312对于对象的无人车辆20进行起步指示(步骤S807)。此时，管制控制部312与配车管理部311协作，作为新的行驶路径而至少设定与无人车辆20停止中的装载位置对应的场地出口侧路径以及到达下个目的地为止的搬运路径。

在此，使用图11来详细说明对于无人车辆进行起步指示的状况。图11中假设，装载机械10处于对于无人车辆20的装载作业完成后的状态，无人车辆20处于装载完成状态。

在与装载作业完成同时操作员对指示输入装置15进行了操作的情况下，爪尖位置103成为存在于无人车辆20的装载区域内的状态。因此，无人车辆指示部313对管制控制部312要求对于对象的无人车辆20的起步指示。管制控制部312与配车管理部311协作，将已经生成的场地内地图信息的一部分即区间62设定为无人车辆20的行驶路径的场地出口侧路径，并且作为随后的搬运路径而设定区间63。然后，管制控制部312将调用指示、设定的场地出口侧路径以及搬运路径经由管制局无线通信装置33向无人车辆20发送。

无人车辆20中，无人车辆控制装置21经由无人车辆无线通信装置27接收调用指示、设定的场地出口侧路径以及搬运路径，并经由行驶驱动装置22进行无人车辆20的行驶。该结果为，无人车辆20追随区间62(也就是说，设定的场地出口侧路径)开始行驶。通过这样做，装载机械10能够基于装载机械10的爪尖位置，将处于装载完成后的状态的情况考虑在内地使无人车辆20起步。

本实施方式的车辆管理系统1中，管制局30的无人车辆指示部313基于根据装载机械10的位置、方位及作业装置角度的信息计算出的爪尖位置、和根据无人车辆20的位置、方位及货箱尺寸计算出的无人车辆20的装载区域来执行对于无人车辆20的调用指示或起步指示。由此，能够减轻装载机械10的操作员的作业负担，因此能够提高装载机械10的操作员对于无人车辆20的装载作业的效率。

在装载机械10的操作员想将无人车辆20调用至指定位置时，在铲斗的爪尖位置没有存在于无人车辆20的装载区域内的状态下通过基于操作员的向指示输入装置15的操作，该时点的爪尖位置被指定为装载位置，执行对于无人车辆20的调用指示。由此，能够使无人车辆20行驶至指定的装载位置并停止，因此能够高效执行对于无人车辆20的装载作业。另外，装载机械10的作业位置根据挖掘作业和装载作业的进度始终变化，但仅通过操作员对指示输入装置15进行操作，就能够使铲斗的爪尖位置被指定为装载位置，并使无人车辆20行驶至指定的装载位置并停止，能够减轻操作员的作业负担，并且能够进一步提高对于无人车辆20的装载作业的效率。

另外，在完成了装载作业的时点，在铲斗的爪尖位置存在于无人车辆20的装载区域内的状态下，通过基于操作员的向指示输入装置15的操作，执行对于无人车辆20的起步指示。由此，能够高效指示装载作业完成后的对于无人车辆20的起步。因此，即使通过来自装载机械10的操作员的同一操作(向指示输入装置15的操作)，无人车辆指示部313就能够基于爪尖位置和无人车辆20的装载区域执行对于无人车辆20的调用指示或起步指示，能够提高装载作业的效率。

而且，通过来自装载机械10的操作员的同一操作，进行上述的调用指示或起步指示，基于操作员的输入进行的操作简单，因此能够防止如以往那样地对于不熟练的操作员诱导误操作。该结果为，能够更顺畅地实施装载作业。

[第2实施方式]

接着，参照图12以及图13来说明车辆管理系统的第2实施方式。第2实施方式的车辆管理系统与上述的第1实施方式的不同点在于，即使在没有基于操作员的向指示输入装置15的输入的情况下，基于爪尖位置以及无人车辆20的装载区域也能够执行对于无人车辆20的起步指示。其他的构成和处理与第1实施方式同样，由此省略重复说明。以下，仅说明不同点。

本实施方式中，即使没有基于操作员的向指示输入装置15的输入(换言之，向指示输入装置15的操作)，装载机械10的机械信息管理部112也按规定周期(例如0.5秒)向管制局30重复发送爪尖位置的信息。

图12是表示第2实施方式中的管制控制装置的处理内容的流程图。如图12所示，首先，无人车辆指示部313接收从机械信息管理部112发送来的装载机械10的爪尖位置的信息(步骤S1201)。然后，无人车辆指示部313与第1实施方式中所述的步骤S802～S804同样地，提取存在于装载机械10周围的无人车辆20(步骤S1202)，并计算提取的无人车辆的装载区域(步骤S1203)，判断爪尖位置是否存在于装载区域内(步骤S1204)。并且，在判断为爪尖位置没有存在于装载区域内的情况下，处理返回步骤S1201。

另一方面，在判断为爪尖位置存在于装载区域内的情况下，无人车辆指示部313进一步判断基于装载机械10进行的装载动作是否实施了必要装载次数以上(步骤S1205)。并且，在判断为实施了必要装载次数以上的情况下，无人车辆指示部313经由管制控制部312向对象的无人车辆20发送起步指示(步骤S1206)。另一方面，在判断为尚未实施必要装载次数以上的情况下，处理返回步骤S1201。

装载动作是否实施了必要装载次数以上的判断例如基于爪尖位置在根据无人车辆20的类型设定的规定高度范围内从装载机械10向离开方向的移动次数而进行。以下，基于图13详细说明。

在图13所示的状态中，爪尖位置103的高度处于以无人车辆20的货箱的高度为基准的规定高度范围205内，爪尖位置103存在于无人车辆20的装载区域内。规定高度范围是基于无人车辆20的位置信息中包含的高度信息，根据无人车辆20的类型而设定的。此外，规定高度范围也可以考虑货箱的载货物而偏移设定。

无人车辆指示部313首先根据至此取得并累积的爪尖位置的履历来计算在水平方向上离装载机械10最近的点即爪尖位置移动起点104与离装载机械10最远的点即爪尖位置移动终点105之间的差量并将其作为爪尖位置移动距离106。然后，无人车辆指示部313将计算出的爪尖位置移动距离106与预先设定的距离阈值(例如3m等)比较，在超过距离阈值的情况下，爪尖位置从装载机械10向离开方向移动，因此判断为进行了装载动作。

并且，在这样的从装载机械10向离开方向的移动次数达到规定次数(例如四次)以上的情况下，无人车辆指示部313判断为，装载机械10将对于无人车辆20的装载动作实施了必要装载次数以上，完成了装载作业。

在此，必要装载次数是根据装载机械10以及无人车辆20的类型而由无人车辆指示部313设定的。例如，无人车辆指示部313预先储存了将表示装载机械10的类型的车辆ID和铲斗的容量、以及表示无人车辆20的类型的车辆ID和货箱的容量分别建立对应关系的表格，基于对象的装载机械10和无人车辆20的ID而取得铲斗以及货箱的容量，基于取得的这些容量来设定必要装载次数。通过这样做，能够更正确地设定必要装载次数。

此外，步骤S1206的起步指示的具体内容与第1实施方式同样。

根据本实施方式的车辆管理系统，除了获得与第1实施方式同样的作用效果之外，还能够获得以下的作用效果。也就是说，即使不具有基于装载机械10的操作员做出的向指示输入装置15的输入，无人车辆指示部313也能够基于装载机械10的爪尖位置和无人车辆20的装载区域，执行对于无人车辆20的起步指示。由此，即使装载机械10的操作员没有专门执行对于无人车辆20的操作，仅通过进行通常的装载作业，就能够自动执行对于无人车辆20的起步指示。通过这样做，能够进一步减轻操作员的作业负担，因此能够进一步提高对于无人车辆20的装载作业的效率。

[第3实施方式]

接着，参照图14以及图15来说明车辆管理系统的第3实施方式。第3实施方式的车辆管理系统与上述的第1实施方式的不同点在于，即使在假设操作员在装载作业完成后忘记了用于进行起步指示的向指示输入装置15的输入的情况下，也能够可靠地进行起步指示。其他的构成和处理与第1实施方式同样，由此省略重复说明。以下，仅说明不同点。

本实施方式中，装载机械10的机械信息管理部112在爪尖位置的基础上还取得作业装置角度的信息并将其储存，将爪尖位置及作业装置角度的信息经由装载机械无线通信装置16向管制局30发送。

图14是表示第3实施方式中的管制控制装置的处理内容的流程图。如图14所示，首先，无人车辆指示部313接收从机械信息管理部112发送来的爪尖位置以及作业装置角度的信息(步骤S1401)。

然后，无人车辆指示部313基于接收到的作业装置角度来判断装载机械10是否处于卸货姿势(例如张开铲斗的姿势)(步骤S1402)。在此，在装载机械10为反铲式挖掘机的情况下，无人车辆指示部313在铲斗与斗杆的相对角度α3为预先设定的角度阈值以上时，判断为处于卸货姿势。此外，在装载机械10为前挖掘器的情况下，由于在铲斗的下部设有开口部，通过开口部打开进行卸货，由此无人车辆指示部313在开口部的角度为规定阈值以上时，判断为处于卸货姿势。

步骤S1402中，在判断为装载机械10处于卸货姿势的情况下，无人车辆指示部313通过与第1实施方式中所述的步骤S802相同的方法，提取离装载机械10的爪尖位置最近的装载完成状态的无人车辆20(步骤S1403)。

在此，使用图15进一步说明步骤S1402以及S1403的处理。图15的上段是用于说明装载机械相对于无人车辆完成装载作业后的状况的图。图15的上段表示如下状况：装载机械10相对于无人车辆20完成了装载作业，操作员没有操作指示输入装置15，也就是说没有执行对于无人车辆20的起步指示，将爪尖位置103移动至无人车辆20的装载区域203的外侧。

图15的下段是用于说明相对于无人车辆进行起步指示的装载机械的状态的图。如图15的下段所示，处于装载机械10采取了使铲斗与斗杆的相对角度α3为角度阈值以上(例如接近30度全开的25度以上)的姿势的状态。此时，无人车辆指示部313判断为装载机械10处于卸货姿势(步骤S1402)，提取离爪尖位置103最近的装载完成状态的无人车辆20(步骤S1403)。然后，无人车辆指示部313相对于提取的车辆进行起步指示(步骤S1409)。

另一方面，在步骤S1402中判断为装载机械10没有处于卸货姿势的情况下，无人车辆指示部313与第1实施方式所述的步骤S802同样地，提取存在于装载机械10周围的无人车辆(步骤S1404)。步骤S1404后续的步骤S1405～S1409与第1实施方式所述的步骤S803～S807分别相同，进行相同的处理。

根据本实施方式的车辆管理系统，除了获得与第1实施方式同样的作用效果之外，还能够获得以下的作用效果。也就是说，在操作员在装载作业完成后忘记了用于进行起步指示的向指示输入装置15的输入的情况下，无人车辆指示部313在基于铲斗与斗杆的相对角度α3判断为装载机械10处于卸货姿势时，也可以执行对于无人车辆20的起步指示。因此，操作员即使不进行使爪尖位置返回无人车辆20的装载区域内的操作，仅通过当时采取卸货姿势，换言之，仅进行如张开铲斗那样的最小限度操作，就能够可靠地执行对于无人车辆20的起步指示。

以上，详细说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离技术方案记载的本发明的精神的范围内，能够进行各种设计变更。例如车辆信息管理部以及自律行驶控制部不需要必须设于无人车辆，例如也可以设于分别与无人车辆以及管制局能够通信地构成的外部服务器装置等。另外，爪尖位置计算部以及机械信息管理部不需要必须设于装载机械，例如也可以设于分别与装载机械以及管制局能够通信地构成的外部服务器装置等。

附图标记说明

1车辆管理系统

10装载机械

11装载机械信息管理装置

12装载机械位置传感器

13装载机械方位传感器

14作业装置角度传感器

15指示输入装置

16装载机械无线通信装置

20无人车辆

21无人车辆控制装置

22行驶驱动装置

23无人车辆位置传感器

24无人车辆方位传感器

25载货传感器

26无人车辆储存装置

27无人车辆无线通信装置

28货箱

29舱室

30管制局

31管制控制装置

32管制局储存装置

33管制局无线通信装置

40无线通信回线

111爪尖位置计算部

112机械信息管理部

211车辆信息管理部

212自律行驶控制部

261地图信息储存部

311配车管理部

312管制控制部

313无人车辆指示部

321配车管理信息储存部

322管制信息储存部

323地图信息储存部。

Claims (7)

1.一种车辆管理系统，其使无人车辆、装载机械和管制局能够相互通信地构成，该无人车辆能够自律行驶，该装载机械通过多关节构造安装有铲斗，并且相对于所述无人车辆进行装载作业，该管制局进行所述无人车辆的配车管理以及交通管制，所述车辆管理系统的特征在于，具有：

车辆信息管理部，其取得并储存所述无人车辆的位置、方位以及货箱尺寸的信息，并且将这些信息向所述管制局发送；

自律行驶控制部，其基于来自所述管制局的指示控制该无人车辆的行驶；

爪尖位置计算部，其基于所述装载机械的位置、方位以及各关节的角度的信息来计算所述铲斗的爪尖位置；

机械信息管理部，其取得并储存由所述爪尖位置计算部计算出的所述爪尖位置，并且将该爪尖位置的信息向所述管制局发送；和

无人车辆指示部，其基于从所述车辆信息管理部发送来的所述无人车辆的位置、方位以及货箱尺寸的信息来计算所述无人车辆的装载区域，并基于计算出的所述装载区域和从所述机械信息管理部发送来的所述爪尖位置来执行对于所述无人车辆的调用指示或起步指示。

2.根据权利要求1所述的车辆管理系统，其特征在于，

所述无人车辆指示部在所述爪尖位置没有存在于所述无人车辆的装载区域内的情况下执行对于所述无人车辆的调用指示。

3.根据权利要求2所述的车辆管理系统，其特征在于，

所述无人车辆指示部在所述爪尖位置存在于所述无人车辆的装载区域内且基于所述无人车辆的载货量判断为该无人车辆处于装载完成状态的情况下，执行对于所述无人车辆的起步指示。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆管理系统，其特征在于，

所述装载机械还具有供操作员输入对于所述无人车辆的指示的指示输入装置，

所述机械信息管理部在所述指示输入装置中具有指示输入的情况下，还根据该指示输入而生成对于所述无人车辆的动作指示信息，将生成的动作指示信息与所述爪尖位置的信息一起向所述管制局发送。

5.根据权利要求1所述的车辆管理系统，其特征在于，

所述无人车辆指示部在所述爪尖位置存在于所述无人车辆的装载区域内且基于所述爪尖位置从所述装载机械向离开方向的移动次数判断为将所述装载机械的装载动作实施了必要装载次数以上的情况下，执行对于所述无人车辆的起步指示。

6.根据权利要求5所述的车辆管理系统，其特征在于，

所述无人车辆指示部基于所述装载机械的所述铲斗的容量以及所述无人车辆的货箱的容量来设定必要装载次数。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆管理系统，其特征在于，

所述机械信息管理部还取得并储存所述各关节的角度的信息，并且将该各关节的角度的信息向管制局发送，

所述无人车辆指示部在基于所述各关节的角度的信息而判断为所述装载机械处于卸货姿势的情况下，相对于离所述爪尖位置最近的无人车辆进行起步指示。

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