JP2012118694A - 無人車両の走行システムにおける走行制御方法および無人車両の走行システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業現場が施工された後、無人車両を走行させるまでに行なわれる作業現場の詳細な地形データを計測する工程、走行経路を生成する工程を不要とし、作業現場施工後、即座に走行経路に沿って無人車両を走行可能として、無人車両の生産性を向上させるとともに作業現場の運用コストを低減させる。
【解決手段】作業現場の地形データを作成して新たな走行経路の情報を生成する。次に、作成された地形データに基づいて新たな走行経路を含む作業現場を施工する。次に、生成された新たな走行経路の情報を車両に与え、仮の走行制御データに従い当該新たな走行経路に沿って走行させて、新たな走行経路の実際の地形データを取得する。次に、取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて前記仮の走行制御データを修正する。次に、修正された走行制御データに従い無人車両を走行させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、作業現場内の走行経路に沿って無人車両を走行させる無人車両の走行システ
ムにおける走行制御方法および無人車両の走行システムに関するものである。

採石現場、鉱山などの広域の作業現場では、土砂運搬作業を行うための車両が用いられる。その土砂運搬作業を行うに際して、車両の運転者（作業者）の疲労による事故の回避、省人化、作業時間の延長による生産性の向上を図るべく、有人の運搬車両（例えば有人のオフロードダンプトラック）の代わりに無人のダンプトラックを稼動させるための無人車両走行システムが導入されている。

無人ダンプトラックが走行する作業現場には、積込場、排土場、給油場などの各エリアがある。これら各エリアがホールロードと呼ばれる整備された搬送路やアクセスロードと呼ばれるホールロードから各エリアへの引込み線や交差点により接続されている。

エリアの一つである積込場は、ダンプトラック（本発明では、無人車両という）へ土砂を積み込む作業を行う場所であり、ホイルローダ（フロントエンドローダ）、バックホー、ショベル（例えば油圧ショベル）といった有人の積込機による掘削作業およびダンプトラックへの土砂の積込作業が行なわれる。

ＣＡＤ（Computer Aided Design；コンピュータ支援設計）の手法により鉱山などの作業現場を設計し、設計されたＣＡＤデータに基づいて作業現場を施工するという手法は、既に公知となっている。ＣＡＤデータ、つまり３次元の地形データに基づいて作業現場が施工される。

（従来の実施技術）
無人車両を走行させるには、作業現場の地形データが必要である。すなわち、作業現場の路肩位置や勾配などをパラメータとする地形データに基づいて走行経路の情報が定まり、地形データ（たとえば勾配の大きさ）に基づいて、無人車両の最高速度などの走行制御データが定まる。走行経路の情報と走行制御データを無人車両に与えることにより、無人車両は走行経路に沿って走行制御データに従い、自車に搭載した速度センサやＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム；全地球方位システム）センサなどから得られる各種情報とを利用しながら、加減速、停止、旋回といった走行制御が行われ走行する。

ここで、従来にあっては、ＣＡＤデータが作業現場の施工に用いられることはあっても、走行経路や走行制御データの生成に役立てられることはなく、作業現場が施工された後に実際の地形を計測しその計測結果に基づいて走行経路の情報や走行制御データを生成するようにしていた。

例えば、作業現場に新たな積込場を増設して、その新たな積込場の内に存在する積込点を無人車両の目標点とする走行経路を生成する場合を想定する。積込場とは、無人車両へ土砂を積み込む作業を行う場所である。積込場では、ホイールローダ、バックホー、ショベル、エクスカベータといった積込機による掘削作業および無人車両への土砂の積込作業が行われる。この場合、作業現場の設計から実際の無人車両の運用までは、およそ次のような工程で処理が進められる。

１）ＣＡＤシステムで、新たな積込場の地形を付加したＣＡＤデータが、ＣＡＤのオペレータによって生成される。

２）ＣＡＤデータに基づいて、新たな積込場が、ブルドーザやモータグレーダなどの建設機械によって施工される。

３）新たな積込場が施工されると、計測専用車両を走行させて、その新たな積込場の境界
線などの実際の地形データが計測され、取得される。

４）計測、取得された実際の地形データが管制装置に送られ、管制装置で実際の地形データに基づいて、その新たな積込場を無人車両の目標点とする新たな走行経路の情報と走行制御データが作成される。

５）新たな走行経路の情報と走行制御データが、無線通信によって無人車両に送られ、無人車両は新たな走行経路に沿って走行制御データに従い、加減速、停止、旋回といった走行制御を行いながら新たな積込場まで走行する。

（特許文献にみられる従来技術１）
特許文献１には、建物内の床面を自律走行清掃車両が清掃するに際し、その走行経路を、建物の設計時のＣＡＤデータに基づいて作成するという発明が記載されている。

（特許文献にみられる従来技術２）
特許文献２には、ＧＰＳセンサにより車両の位置を検出し、検出した位置データを集積することにより車両が実際に走行した走行軌跡を求め、求められた走行軌跡から走行した道路の車線数および幅員を推定し、推定したデータにより既存の地図データを更新するという発明が記載されている。

特開平９−２１２２３８号公報 特開２００５−９８８５３号公報

従来の実施技術によれば、作業現場が施工された後、無人車両を実際に運用（走行）させるまでには、積込場の境界線など作業現場の詳細な地形データを計測するという工程、詳細な地形データから走行経路を生成するという工程を要する。このため無人車両を走行させるまでには多大な工数を要し、無人車両による運搬作業の生産性が損なわれるとともに作業現場の運用コストが著しく増大することになっていた。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、作業現場が施工された後、無人車両を走行させるまでに行なわれる作業現場の詳細な地形データを計測する工程、その地形データに基づいて走行経路を生成する工程を不要とし、作業現場を施工後、即座に走行経路に沿って無人車両を運用（走行）可能として、無人車両による運搬作業の生産性を向上させるとともに作業現場の運用コストを低減させることを課題とするものである。

第１発明は、
作業現場内の走行経路に沿って無人車両を走行させる無人車両の走行システムにおいて、作業現場の地形データを作成して新たな走行経路の情報を生成するステップと、
作成された地形データに基づいて新たな走行経路を含む作業現場を施工するステップと、
生成された新たな走行経路の情報を車両に与え、仮の走行制御データにしたがい当該新た
な走行経路に沿って走行させて、新たな走行経路の実際の地形データを取得するステップ
と、
取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて前記仮の走行制御データを修正
するステップと、
修正された走行制御データにしたがい無人車両を走行させるステップと
を含む無人車両の走行システムにおける走行制御方法であることを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて作業現場の地形データを修正す
るステップを含むこと
を特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明において、
作業現場の施工前に作成される地形データは、勾配のデータを含むとともに、仮の走行制御データは、車両の仮の走行速度を含み、
作業現場の施工前に作成される地形データのうち勾配のデータの信頼度が高くなるに応じて仮の走行速度による速度制限を緩和
することを特徴とする。

第４発明は、第１発明から第３発明において、
作業現場の施工前に作成される地形データは、勾配のデータを含むとともに、仮の走行制御データは、車両の仮の走行速度を含み、
作業現場の施工後に取得される新たな走行経路の実際の勾配のデータの信頼度が高くなるに応じて仮の走行速度による速度制限を緩和することを特徴とする。

第５発明は、第１発明から第４発明において、
作業現場の施工前に作成される地形データは、勾配のデータを含むとともに、仮の走行制御データは、車両の仮の走行速度を含み、
実際の地形データの取得を複数回行うことで作業現場の勾配のデータの信頼度を判断し、
作業現場の勾配のデータの信頼度が高くなるに応じて仮の走行速度による速度制限を緩和
することを特徴とする。
第６発明は、第１発明から第５発明において、
新たな走行経路の実際の地形データを取得する車両および修正された走行制御データに従い走行する無人車両は、積荷を運搬する無人車両であることを特徴とする。
第７発明は、
作業現場内の走行経路に沿って無人車両を走行させる無人車両の走行システムにおいて、
作業現場の地形データを作成して新たな走行経路の情報を生成し、
作成された地形データに基づいて新たな走行経路を含む作業現場を施工し、
生成された新たな走行経路の情報を車両に与え、仮の走行制御データに従い当該新たな走行経路に沿って走行させて、新たな走行経路の実際の地形データを取得し、
取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて前記仮の走行制御データを修正し、
修正された走行制御データに従い無人車両を走行させること
を特徴とする。

第１発明および第７発明によれば、新たな走行経路を含む作業現場が施工される前の段階で、新たな走行経路の情報が生成され、新たな走行経路を含む作業現場が施工された後、即座に、新たな走行経路の情報を無人車両に与えることにより新たな走行経路に沿って無人車両を走行させることが可能となる。よって無人車両による運搬作業の生産性が向上するとともに、作業現場の運用に係るコストが低減する。

なお、作業現場施工後に仮の走行制御データに従い走行する「車両」は、無人車両であっても有人車両であってもよく、積荷を運搬する運搬車両であっても運搬車両でなくてもよい。

特に積荷を運搬する無人車両を仮の走行制御データに従い走行させる場合には、新たな走行経路の実際の地形データを計測する作業と同時に運搬作業を行うことができ、運搬作業を行わない計測専用の車両を走行させた場合に比べて無人車両の稼動効率、運搬作業の生産性を更に向上させることができる（第６発明）。

施工前に得られる作業現場の地形データ（ＣＡＤによる設計データ：ＣＡＤデータ）は、施工後の実際の地形を反映したものではないため、地形の形状の精度の信頼度が低い。そこで、信頼度が低い作業現場の地形データに応じた走行制御データをそのまま使うのではなく、仮の走行制御データに従い車両を走行させるようにしている。作業現場の地形データが勾配のデータであり、仮の走行制御データが仮の走行速度である場合には、勾配のデータの信頼度に応じて仮の走行速度による速度制限を緩和することができる。例えば作業現場の施工前に作成される地形データのうち勾配のデータの信頼度が高ければ、より高い仮の走行速度で車両を走行させることができる（第３発明）。

車両が走行して新たな走行経路の実際の地形データが計測され、取得されると、取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて仮の走行制御データが修正されて、実際の地形を反映した走行制御データが得られる。

この場合、実際の地形データが勾配のデータであり、仮の走行制御データが仮の走行速度である場合には、仮の走行速度（例えば低速の最高速度）が、実際の勾配に対応する走行制御データ（例えば実際の勾配に対応する高速の最高速度）に修正される。ただし、作業現場の施工後に取得される新たな走行経路の実際の勾配のデータの信頼度に応じて仮の走行速度による速度制限を緩和することができる（第４発明）。この場合、実際の地形データの取得を複数回行うことで作業現場の勾配のデータの信頼度を判断し、作業現場の勾配のデータの信頼度が高くなるに応じて仮の走行速度による速度制限を緩和することができる（第５発明）。例えば、複数の無人車両を仮の走行速度で順次走行させて勾配のデータを蓄積させるようにすれば、勾配のデータが蓄積されるに応じて勾配のデータのバラツキが小さくなり各機種間のバラツキが小さくなっていくと、統計的に考えられることから、徐々に仮の走行速度による速度制限を低速から高速に変化させることができる。

仮の走行制御データが修正されて、新たな走行経路の実際の地形を反映した、走行制御データになると、修正された走行制御データに従い無人車両を走行させることができる。

この場合、取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて仮の走行制御データを修正するのみならず、取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて、作業現場の地形データ（ＣＡＤデータ）を修正してもよい（第２発明）。

図１は、作業現場を上面からみた図で、図１（ａ）は、積込場が増設される前の作業現場を示し、図１（ｂ）は、積込場が増設された後の作業現場を示した図である。 図２は、実施形態の無人車両走行システムと当該無人車両走行システムの外部に設けられたＣＡＤシステムの構成を示すブロック図である。 図３は、第１実施例の処理手順を示すフローチャートである。 図４は、第３実施例の処理手順を示すフローチャートである。 図５（ａ）、（ｂ）は、他の実施例を説明するために用いた図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、他の実施例を説明するために用いた図である。

以下、図面を参照して本発明に係る無人車両の走行システムにおける走行制御方法および無人車両の走行システムの実施の形態について説明する。なお、本実施形態では、無人車両として無人のオフロードダンプトラックを想定している。

図１は、作業現場１を上面からみた図である。図１（ａ）は、積込場１２が増設される前の作業現場１を示し、図１（ｂ）は、積込場１２が増設された後の作業現場１を示している。作業現場１には、積込場１１、１２、排土場１３、給油場１４といった各エリアがある。これら各エリアは、路面や路肩が整備された搬送路であるホールロード１５（１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）や交差点１６により接続されている。

本実施例では、一例として無人車両２０が排土場１３から積込場１１、１２に向かう走行経路１０（１０Ａ、１０Ｂ）を想定する。排土場１３とは、無人車両２０の荷台に積載された土砂を降ろす場所である。

図１（ａ）では、積込場１１と交差点１６とがホールロード１５Ａにより接続されているとともに、交差点１６と排土場１３とがホールロード１５Ｂにより接続されている。

図１（ｂ）では、さらに積込場１２と交差点１６とがホールロード１５Ｃにより接続されている。

各エリアの一つである積込場１１、１２は、無人車両２０へ土砂を積み込む作業を行う場所であり、ホイルローダ（フロントエンドローダ）、バックホー、ショベル、エクスカベータといった積込機３０による掘削作業および無人車両２０への土砂の積込作業が行なわれる。

各エリアの一つである排土場１３は、無人車両２０の積荷である土砂を降ろして排土する作業を行う場所であり、ブルドーザやホイールドーザなどの押土機９０によって排土した土砂を押土して整地する作業が作業が行なわれる。

図１（ａ）に示すように、排土場１３で排土を終えた無人車両２０は、走行経路１０Ａに沿って走行し、排土場１３の排土点１３ａから排土場１３の出口点１３ｂを経てホールロード１５Ｂに入りホールロード１５Ｂ、交差点１６、ホールロード１５Ａを通って積込場１１の入口点１１ａに達し入口点１１ａから積込場１１内を有人の積込機３０が存在する積込点１１ｂまで走行する。よって、積込点１１ｂは、走行経路１０Ａ上の無人車両２０の目標点となる。なお、「入口点」、「出口点」とは、予め設定された点であって、無人車両２０が走行するホールロードと積込場、排土場などの各エリアとが交差する点のことである。

図１（ｂ）に示すように、積込場１２の増設に伴い走行経路１０Ａ以外に走行経路１０Ｂが生成される。すなわち、図１（ｂ）に示すように、排土場１３で排土を終えた無人車両２０は、走行経路１０Ｂに沿って走行する。走行経路１０Ｂとは、無人車両２０が排土場１３の排土点１３ａから排土場１３の出口点１３ｂを経てホールロード１５Ｂに入りホールロード１５Ｂ、交差点１６、ホールロード１５Ｃを通って積込場１２の入口点１２ａに達し入口点１２ａから積込場１２内を有人の積込機３０が存在する積込点１２ｂまで走行する経路である。よって、積込点１２ｂは、無人車両２０の走行経路１０Ｂ上の目標点となる。

図２は、実施形態の無人車両走行システム７０と当該無人車両走行システム７０の外部に設けられたＣＡＤシステム８０の構成を示すブロック図である。

ＣＡＤシステム８０は、無人車両走行システム７０の外部にあって、作業現場１の設計をＣＡＤ（Computer Aided Design；コンピュータ支援設計）の手法により行うシステムである。ＣＡＤシステム８０には、鉱山の地形データがＣＡＤデータとして記憶されている。ＣＡＤシステム８０は、ＣＰＵ（数値演算プロセッサ）などの演算装置やＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスクなどの記憶装置、キーボードやポインティングデバイス、タブレットなどの入力装置、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成されている。

無人車両走行システム７０は、無人車両２０と、積込機３０及び押土機９０などの有人車両と、管制装置４０とから構成されている。なお、図２では、有人車両の図示を省略している。

作業現場１には、多数の無人車両２０…を管理、監視する管制装置４０が設けられている。

管制装置４０には、通信装置４１と処理装置４２と外部入力装置４３と記憶装置４４と表示装置４５と編集装置４６が設けられている。管制装置４０の通信装置４１は、無線通信のためのアンテナや送信機、受信機などで構成される。処理装置４２は、ＣＰＵなどの数値演算プロセッサやＲＯＭ・ＲＡＭといったメモリで構成される。さらに、記憶装置４４は、ＲＯＭ・ＲＡＭなどのメモリやデータの書き込みや読み出しが可能なＵＳＢメモリなどの記憶媒体、ハードディスクなどの記憶装置で構成される。また、表示装置４５は、液晶モニタなどの表示装置であって、音声出力機能を備えたもので構成される。外部入力装置４４は、ＣＡＤシステム８０と地形データ（ＣＡＤデータ）を相互通信できるもので、ハードウェアインターフェースである。管制装置４０の通信装置４１は、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などの無線通信手段を用いて、複数の無人車両２０…から送信された各無人車両２０の位置情報を受信する。受信した位置情報は、複数の無人車両２０….の管理、監視に使用されるとともに、走行経路１０の生成に使用される。位置情報は、後述のようにＧＰＳセンサなどによって計測されて求められるものである。

一方、無人車両２０には、通信装置２１と処理装置２２と位置計測装置２３と制御装置２４と記憶装置２５が設けられている。通信装置２１は、無線通信のためのアンテナや送信機、受信機などで構成される。処理装置２２は、ＣＰＵなどの数値演算プロセッサやＲＯＭ・ＲＡＭといったメモリで構成される。さらに、記憶装置２５は、ＲＯＭ・ＲＡＭなどのメモリやデータの書き込みや読み出しが可能なＵＳＢメモリなどの記憶媒体で構成される。また、記憶装置２５は、高い耐振動性を備えたハードディスクなどの記憶装置であってもよい。制御装置２４は、無人車両２０のエンジン出力制御や前輪の操舵角制御、ブレーキの制動量制御などを行うためのコントローラであって、ＣＰＵなどの数値演算プロセッサやＲＯＭ・ＲＡＭといったメモリで構成される。無人車両２０の位置計測装置２３では、自己の車両位置が計測される。位置計測の手段としては、例えば無人車両２０に設けられたタイヤ回転数センサとジャイロが使用される。これらタイヤ回転数センサの出力信号とジャイロの出力信号とに基づいて、車両位置が計測される。また、ＧＰＳ衛星から送信される信号をＧＰＳアンテナで受信し、ＧＰＳセンサで検出することにより車両位置を計測してもよい。また、走行経路の傾斜を計測する傾斜センサが傾斜検出装置２７として設けられている。さらに、無人車両２０の前方の障害物を検知するために、ミリ波レーダや光レーザセンサなどの障害物検出装置２６が設けられている。障害物検出装置２６が、障害物（例えば、岩や他の無人車両など）を検知すると、処理装置２２に信号を発信し、処理装置２２は、制御装置２４に対して、無人車両２０を減速あるいは停止させるための指令信号を発信する。さらに、後述するように測距センサ２９が設けられ、走行経路１０の側壁や路肩や土手との距離を計測することができる。また、図示しないステアリングセンサが、無人車両２０に設けられており、前輪の操舵角度を検出し、検出された操舵角度は操舵角制御に用いられる。ステアリングセンサは、回転角センサ、例えばロータリーエンコーダなどが用いられる。

無人車両２０の位置計測装置２３は、自車両の３次元位置を計測する。位置計測の手段としては、上記のように例えばＧＰＳセンサが用いられる。

無人車両２０で計測された位置情報は、処理装置２２で処理され通信装置２１を介して管制装置４０に送信される。そして、管制装置４０からは他の無人車両、積込機３０、押土機９０などの有人車両にも無人車両２０で計測された位置情報が送信される。

管制装置４０の通信装置４１では、複数の無人車両２０…から位置情報を受信する。受信した位置情報は、複数の無人車両２０…の管理、監視に使用されるとともに、後述する走行制御データの修正、地形データの修正等に使用される。

管制装置４０の外部入力装置４３には、ＣＡＤシステム８０のＣＡＤデータが入力される。ＣＡＤシステム８０のオペレータによるＣＡＤシステム８０側のキーボードなどの操作、あるいは、管制装置４０のオペレータによる管制装置４０の所定のボタン操作などによって、所望のＣＡＤデータがＣＡＤシステム８０の記憶装置から管制装置４０の外部入力装置４３に入力される。

入力されたＣＡＤデータは、記憶装置４４に記憶される。

編集装置４６は、オペレータの操作によりＣＡＤデータを加工、編集するためのコマンドが入力される装置である。編集装置４５としては、例えば、キーボードやタブレットなどの複数の操作ボタンで構成された情報入力装置が用いられる。管制装置４０のオペレータがそのような操作ボタンの操作をすることでコマンドの信号が処理装置４２に入力される。なお、編集装置４６の機能をＣＡＤシステム８０に持たせて、ＣＡＤシステム８０を使ってＣＡＤデータを加工、編集、あるいはそれらのコマンドを入力するようにしてもよい。

処理装置４２では、編集装置４６より入力されたコマンドの信号に従いＣＡＤデータを加工、編集して作業現場１の地形データが作成されるとともに、走行経路１０の情報が生成される。

表示装置４５には、加工、編集途中および加工、編集後の作業現場１の地形および走行経路１０が表示される。

ＣＡＤデータの加工、編集は、たとえばタッチパネルＧＵＩ（グラフィカルユーザーインターフェース）装置を用いても行うことができる。編集装置４６と表示装置４５とが一体となったタッチパネルＧＵＩ装置の画面を接触操作して、ＣＡＤデータの加工、編集を行い、画面上に、加工、編集途中および加工、編集後の作業現場１の地形および走行経路１０を表示させることができる。

ここで、作業現場１の地形データであるＣＡＤデータとは、図１（ｂ）に示される積込場１２を増設する例でいえば、ホールロード１５Ｃの各部の路肩位置（走行経路１０Ｂから路肩までの距離）、ホールロード１５Ｃの各部の勾配、積込場１２の境界線位置、積込場１２のエリア内各部の勾配などのデータで構成されるものである。

また、走行経路１０の情報とは、図１（ｂ）に示される積込場１２を増設する例でいえば、積込場１２の積込点１２ｂまでの走行経路１０Ｂ上の走行経路１０のラインを構成する複数の点の位置の情報であり、無人車両２０が走行制御しながら走行する際の目標位置までの情報である。

無人車両２０からは、走行中に逐次、走行経路要求指令が通信装置２１を介して管制装置４０に送信される。

管制装置４０の通信装置４１で走行経路要求指令が受信されると、管制装置４０は、走行経路１０の情報および走行制御データまたは仮の走行制御データを通信装置４１を介して無人車両２０に送信する。ここで、走行制御データ（または仮の走行制御データ）とは、無人車両２０の走行経路１０上での最高速度など、無人車両２０の走行、停止および操舵を制御する際に必要となるデータのことである。

無人車両２０の通信装置２１では、管制装置４０から送信された走行経路１０の情報および走行制御データ（または仮の走行制御データ）を受信する。記憶装置２５には、管制装置４０から送信される走行経路１０の情報および走行制御データ（または仮の走行制御データ）が記憶される。無人車両２０の処理装置２２は、走行経路１０の情報および走行制御データ（または仮の走行制御データ）に基づいて自己の無人車両２０を走行させ操舵するための制御指令を生成する。これら制御指令は、制御装置２４に出力される。この結果、制御装置２４は、自己の無人車両２０の走行、停止および操舵を制御し、無人車両２０は、走行経路１０に沿って走行、停止、操舵される。

（第１実施例）
以下、図３に示すフローチャートを参照して第１実施例について説明する。

なお、以下においては、現在、作業現場１が図１（ａ）に示す状態であり、図１（ｂ）に示される新たな積込場１２をこれから増設して新たな走行経路１０Ｂを生成する場合を想定する。

（作業現場１の地形データの作成および新たな走行経路１０Ｂの情報の生成）
まず、管制装置４０のオペレータによって、編集装置４６を操作して、作業現場１の地形データ、つまりホールロード１５Ｃの各部の路肩位置、各部の勾配、積込場１２の境界線位置、積込場１２のエリア内各部の勾配などのデータが作成され、新たな走行経路１０Ｂの情報、つまり積込場１２の積込点１２ｂまでの新たな走行経路１０Ｂの各目標位置の情報が生成される（ステップ１０１）。ここで、管制装置４０のオペレータでなく、ＣＡＤシステム８０のオペレータが、ＣＡＤシステム８０を操作して、作業現場１の地形データ、つまりホールロード１５Ｃの各部の路肩位置、各部の勾配、積込場１２の境界線位置、積込場１２のエリア内各部の勾配などのデータを作成し、その作成されたデータを外部入力装置４４を介して管制装置４０に転送するようにしてもよい。管制装置４０のオペレータとＣＡＤシステム８０のオペレータは、同一のオペレータでも異なるオペレータであってもよい。

（作業現場１の施工）
次に、作成された作業現場１の地形データに基づいて新たな走行経路１０Ｂを含む作業現場１が施工される。例えば、管制装置４０で作成された作業現場１の地形データが施工業者に送られ、施工業者がホールロード１５Ｃおよび積込場１２を施工（造成）する（ステップ１０２）。

（仮の走行制御データに従い走行して新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データを取得）
管制装置４０の処理装置４２では、作業現場１の地形データに基づいて仮の走行制御データが生成される。仮の走行制御データは、安全性を考慮して作成される。これは、ＣＡＤデータに基づいて作成された作業現場１の地形データと、実際に施工された作業現場１の地形との間に、ずれがあることを考慮したものである。例えば、地形データ上は、ホールロード１５Ｃの下り勾配（以下、単に勾配という）の大きさがＧ１であり緩やかであって走行経路１０Ｂを、勾配Ｇ１に応じた最高速度Ｖ１で無人車両２０を走行させてもブレーキの効きに問題なく、ブレーキに過度な負荷をかけないと判断される場合であっても、施工された実際のホールロード１５Ｃの勾配がＧ２（対応する最高速度はＶ２）であり地形データで示される勾配Ｇ１より急であった場合には、最高速度Ｖ１で無人車両２０を走行させると、ブレーキの効きが不十分であったり、ブレーキに過度な負荷をかけたりするおそれがある。そこで、実際の地形の勾配は、想定される中で最も大きな勾配Ｇ３であるとみなし、地形データ上の勾配Ｇ１に応じた最高速度Ｖ１よりも低い、安全にブレーキを効かせることができる仮の走行速度Ｖ３に最高速度が設定される。なお、勾配の大きさは、Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３の関係にあるとし、最高速度は、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３の関係にあるとする。つまり、仮の走行制御データの一つのデータとして、最高速度Ｖ３が作成、設定される。

仮の走行制御データが生成されると、管制装置４０から、新たな走行経路１０Ｂの情報および仮の走行制御データが無人車両２０に送信される。そして、無人車両２０は、仮の走行制御データ（例えば最高速度をＶ３とする仮の走行速度）に従い新たな走行経路１０Ｂに沿って走行される。

無人車両２０には、無人車両２０の位置を計測するための位置計測装置２３が搭載されており、新たな走行経路１０Ｂに沿って走行しながら、逐次、位置計測装置２３によって新たな走行経路１０Ｂの各点の３次元位置Ｐを計測する。そして、計測した新たな走行経路１０Ｂの各点の３次元位置Ｐに基づいて演算処理を行うことにより、新たな走行経路１０Ｂの実際の勾配Ｇ２、つまり新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データを取得する。また、傾斜検出装置２７から得られる走行経路１０Ｂの実際の勾配Ｇ２からも実際の地形データを取得することができる（ステップ１０３）。

（仮の走行制御データの修正）
無人車両２０で取得された新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データは、無線通信によって管制装置４０に送られる。管制装置４０の処理装置４２は、新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データ、つまり実際の勾配Ｇ２に基づいて仮の走行制御データ、つまり最高速度Ｖ３が、実際の勾配Ｇ２に応じた最高速度Ｖ２になるように修正する（ステップ１０４）。

（修正された走行制御データに従い走行制御）
管制装置４０で修正された走行制御データ、つまり実際の勾配Ｇ２に応じた最高速度Ｖ２は、新たな走行経路１０Ｂの情報とともに、次に走行すべき無人車両２０に無線通信で送られる。

修正された走行制御データおよび新たな走行経路１０Ｂの情報を受信した無人車両２０は、修正された走行制御データ、つまり実際の勾配Ｇ２に応じた最高速度Ｖ２に従い新たな走行経路１０Ｂに沿って走行する（ステップ１０５）。

以上のように、第１実施例によれば、新たな走行経路１０Ｂが施工される前の段階で、新たな走行経路１０Ｂの情報をＣＡＤデータに基づいて生成することができ、新たな走行経路１０Ｂが施工された後、即座に、新たな走行経路１０Ｂの情報を無人車両２０に与えることにより新たな走行経路１０Ｂに沿って無人車両２０を走行させることができる。ＣＡＤデータを用いて新たな走行制御データや走行経路１０Ｂを生成するため、無人車両２０の走行（運用）までの工程を従来よりも削減でき、ＣＡＤデータの信頼度を考慮して仮の走行制御データから走行制御データが最終的に作成されるため、より生産性の高い走行制御データ（走行経路１０Ｂの勾配に適した最高速度）のもとで無人車両２０を走行（運用）させることができる。

（第２実施例）
上述した第１実施例に対しては種々の変形した実施が可能である。

第１実施例では、作業現場１を施工した後、仮の走行制御データに従い走行する「車両」を、無人車両２０としているが、有人車両であってもよい。また、仮の走行制御データに従い走行する「車両」として積荷を運搬する運搬車両２０を走行させているが、運搬車両２０でなくてもよい。例えば計測専用の有人車両を仮の走行制御データに従い走行させる実施も可能である。

特に積荷を運搬する無人車両２０を仮の走行制御データに従い走行させる場合には、新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データを計測する作業と同時に運搬作業を行うことができ、運搬作業を行わない計測専用の車両を走行させた場合に比べて無人車両２０の稼動効率を更に向上させ、作業現場の生産性を一層向上させることができる。

作業現場１の施工前のＣＡＤデータに基づき作成される作業現場１の地形データ（勾配Ｇ１）は、施工後の実際の地形（勾配Ｇ２）を反映したものではないため、信頼性が低い。このため第１実施例では、地形データ（勾配Ｇ１）に応じた最高速度Ｖ１よりも低い、過度にブレーキに負荷をかけずに安全にブレーキを効かせることができる速度Ｖ３を最高速度をとして設定するようにしていた。ただし、これは一例であり、地形データの信頼度が高ければ仮の走行速度（最高速度）を速度Ｖ３より大きく設定してもよく、また信頼度が低ければ仮の走行速度（最高速度）を速度Ｖ３よりも更に小さくしてもよい。

また、第１実施例では、一台の無人車両２０を仮の走行制御データで走行させて、仮の走行制御データを修正している。しかし、複数台の無人車両２０…を仮の走行制御データで走行させて仮の走行制御データの修正を行なう実施も可能である。

この場合、取得される実際の地形データである勾配のデータの信頼度に応じて仮の走行制御データである最高速度を緩和することができる。例えば、複数の無人車両２０…が順次走行して取得される勾配のデータが蓄積されていくに応じて勾配のデータのバラツキが小さくなり各機種間のバラツキが小さくなっていくものとみなし、徐々に仮の走行速度（最高速度）による速度制限を低速の最高速度Ｖ３から高速の最高速度Ｖ２に近づく方向に変化させることができる。

また、第１実施例では、取得された新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データに基づいて仮の走行制御データを修正しているが、取得された新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データに基づいて作業現場１の地形データを修正してもよい。すなわち、取得された新たな走行経路１０Ｂの実際の勾配がＧ２であれば、作業現場１の地形データのパラメータであるホールロード１５Ｃの勾配の値を、Ｇ１からＧ２に修正することができる。勾配の値の修正は、ＣＡＤシステム８０のタブレットやキーボード、あるいは、管制装置４０の編集装置４６のキーボードなどを操作することで可能である。

（第３実施例）
第１実施例のステップ１０１（図３）の工程において、新たな走行経路１０Ｂに沿って無人車両２０を走行させるシミュレーションを実行させてもよい。

以下、図４に示すフローチャートを参照して第３実施例について説明する。

ステップ２０１〜２０３では、第１実施例のステップ１０１（図３）と同様に、作業現場１の地形データを作成して新たな走行経路１０Ｂの情報の生成する処理が行われる。

すなわち、まずＣＡＤデータがＣＡＤシステム８０から外部入力装置４４を介して管制装置４０に入力されて、作業現場１の地形データ、つまりホールロード１５Ｃの各部の路肩位置、各部の勾配、積込場１２の境界線位置、積込場１２のエリア内各部の勾配Ｇ１´などのデータが作成され、積込場１２までの走行経路１０Ｂの目標位置の情報が生成される（ステップ２０１）。

次に作業現場１の地形データ上で無人車両２０を走行させるシミュレーションを行ない、地形データ（勾配Ｇ１´）が適正なものであるかどうかの検証を行う。なお、シミュレーションで無人車両２０を走行させる際の最高速度は、地形データ（勾配Ｇ１´）に応じた最高速度Ｖ１´とし、仮の走行速度Ｖ３（＜Ｖ１´）のような速度制限は設けないものとする（ステップ２０２）。シミュレーションは、管制装置４０の記憶装置４４に保存されているシミュレーションプログラムを処理装置４２で実行してもよいし、図示しないワークステーションやパーソナルコンピュータで、シミュレーションプログラムを実行させてもよい。

シミュレーションを繰り返し行ない、最終的に適正な作業現場１の地形データ（勾配Ｇ１）、新たな走行経路１０Ｂの情報を決定する。また、地形データに対応する走行制御データ（勾配Ｇ１に応じた最高速度Ｖ１）を最終的に決定する（ステップ２０３）。ここでの走行制御データ（勾配Ｇ１に応じた最高速度Ｖ１）は、シミュレーション上で決定された走行制御データである。後述する仮の走行制御データ（最高速度Ｖ３）とは異なる。シミュレーションでは、シミュレーション上での無人車両２０の走行制御データを与えて、例えば積込み場から排土場間の走行シミュレーションを行い、無人車両２０の生産性を評価することができる。つまり、シミュレーションによって、地形データの適正を評価することができる。積込み場から排土場間の走行時間をシミュレーションすることで地形データが適正な形状であるかを評価することができる。例えば、無駄な蛇行路があれば、生産性を悪化させる要因となり、地形データは適正な形状とはいえないのである。

次のステップ２０４では、第１実施例のステップ１０２（図３）と同様に、作成された作業現場１の地形データに基づいて新たな走行経路１０Ｂを含む作業現場１が施工される（ステップ２０４）。

次のステップ２０５、２０６では、第１実施例のステップ１０３（図３）と同様に、仮の走行制御データに従い無人車両２０を走行させて、新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データを取得する処理が行われる。

すなわち、実際の地形の勾配は大きな勾配Ｇ３であるとみなし、地形データ上の勾配Ｇ１に応じた最高速度Ｖ１よりも低い、安全にブレーキを効かせることができる仮の走行速度Ｖ３に最高速度が設定されて、無人車両２０が走行される（ステップ２０５）。

無人車両２０は、新たな走行経路１０Ｂに沿って走行しながら、位置計測装置２３によって新たな走行経路１０Ｂの各点の３次元位置Ｐを計測し、計測した新たな走行経路１０Ｂの各点の３次元位置Ｐに基づいて新たな走行経路１０Ｂの実際の勾配Ｇ２（新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データ）を取得する（ステップ２０６）。また、傾斜検出装置２７から得られる走行経路１０Ｂの実際の勾配Ｇ２からも実際の地形データを取得することができる。

次のステップ２０７〜２１１では、第１実施例のステップ１０４（図３）と同様に、仮の走行制御データの修正が行なわれる。

すなわち、取得された新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データ（勾配Ｇ２）とＣＡＤデータから得られた地形データ（勾配Ｇ１）との差異が比較され、取得された新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データ（勾配Ｇ２）が、無人車両２０を走行させるにあたり生産性と安全性を確保できるものであるか否かが判断される。

例えば、取得された新たな走行経路１０Ｂの勾配のデータがＧ２であり、ＣＡＤデータから得られた勾配のデータＧ１と比較して大きな差異がなく、その勾配Ｇ２で無人車両２０を走行させても無人車両２０のブレーキにかかる負担が少なく、勾配Ｇ２に応じた走行速度Ｖ２で走行させても生産性上、問題がないと判断された場合には（ステップ２０７の判断Ｎ）、次のステップ２０８に進む。

しかし、取得された勾配のデータがＧ４（たとえばＧ４＞Ｇ３）と大きく、ＣＡＤデータから得られた勾配のデータＧ１と比較して大きな差異があり、無人車両２０のブレーキにかかる負担が大きく、その勾配Ｇ４に応じた走行速度Ｖ４（たとえばＶ４＜Ｖ３）で走行させると生産性上問題が生じると判断された場合には（ステップ２０７の判断Ｙ）、ステップ２０９に進み、ステップ２０１〜２０３の処理を再度行い、作業現場１の地形データを再度作成するとともに新たな走行経路１０Ｂの情報、走行制御データを再度生成する（ステップ２０９）。実際の勾配のデータＧ２とＣＡＤデータの勾配のデータＧ１とに大きな差異があるとの判断は、以下のように行なわれる。例えば、差異を大と判断する基準値を±５度とあらかじめ設定しておき、その基準値を記憶装置４４に記憶させておく。例えば実際の勾配のデータＧ２が２０度であり、ＣＡＤデータの勾配のデータＧ１が１０度（あるいは３０度）であった場合、その差は１０度あり、基準値以上の差があるとして、差異を大と判断する。すなわち、この場合は、ステップ２０７から２０９へと進む。一方、実際の勾配のデータＧ２が２０度であり、ＣＡＤデータの勾配のデータＧ１が１８度（あるいは２２度）であった場合は、基準値以下の差であるとして差異は小と判断する。すなわち、この場合は、ステップ２０７から２０８へと進む。

次に、ステップ２０４の処理を再度行い、再度作成された作業現場１の地形データに基づいて新たな走行経路１０Ｂを含む作業現場１を再度施工（修正）し（ステップ２１０）、ステップ２１１に進む。

ステップ２０８では、取得された新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データに基づいて仮の走行制御データを修正する処理が行われる。この場合、第２実施例と同様に複数台の無人車両２０…を仮の走行制御データで走行させて仮の走行制御データの修正を行なうことができる。

例えば、複数の無人車両２０…を順次走行させて、新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データを、信頼度が十分となる必要回数、取得するようにする。

新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データの取得が必要回数に達していなければ（ステップ２１１の判断「必要回数に達しない」）、再度ステップ２０５に進み、同様の処理を必要回数に達するまで繰り返す。必要回数に達したならば（ステップ２１１の判断「必要回数に達した」）、新たな走行経路１０Ｂの実際の地形データの信頼度が十分であるみなし、蓄積されたデータを平均処理する等して得られた作業現場の実際の地形データ（勾配Ｇ２）および走行制御データ（最高速度Ｖ２）を最終的に修正されたデータとして決定する
（ステップ２１１）。

次のステップ２１２では、第１実施例のステップ１０５（図３）と同様に、無人車両２０は、修正された走行制御データ、つまり実際の勾配Ｇ２に応じた最高速度Ｖ２にしたがい新たな走行経路１０Ｂに沿って走行（運用）される（ステップ２１２）。

（第４実施例）
以上の各実施例では、新たに積込場１２を増設する例を挙げて説明した。しかし、これは一例であり、作業現場１の任意の部分を施工する場合に本発明を適用することができる。

例えば、図５（ａ）に示すように、作業現場１の作業の進展に伴い図１（ａ）に示すホールロード１５Ａが、より長いホールロード１５Ａ´に延び、図１（ａ）に示す積込場１１が、より遠い位置に更新された積込場１１´となった場合には、図１（ａ）に示す走行経路１０Ａを、ホールロード１５Ａ´、積込場１１´に応じた走行経路１０Ａ´に作り直す必要がある。本発明によれば、上述した各実施例と同様に、ＣＡＤデータに基づきホールロード１５Ａ´、積込場１１´を含む地形データを作成して、新たな走行経路１０Ａ´を生成することができ、新たな走行経路１０Ａ´に沿って無人車両２０を走行させることができる。

また、図５（ｂ）に示すように、新たに交差点１６´を施工する場合にも本発明を適用することができる。交差点１６´では、複数の走行経路１０Ｃ、１０Ｄ…を走行する無人車両２０、２０…同士が安全に、しかも速度を大きく落とすことなくすれ違うことができることが生産性と安全性の点で望ましい。本発明によれば、ＣＡＤデータに基づき、無人車両２０、２０…同士が安全に、しかも速度を大きく落とすことなくすれ違うことができる走行経路１０Ｃ、１０Ｄ…を迅速に探索することができる。

また、図６（ａ）に示すように、直線状のホールロード１５Ｄの土手１９の一部１９´（路肩位置）が局所的に大きく湾曲している地形の場合には、従来にあっては、破線で示すように、土手１９´の形状に沿って曲がった走行経路１０Ｅ´を生成してしまうことがあり、無人車両２０の速度が落ち生産性が低下することがあった。しかし、本発明によれば、ＣＡＤデータに基づき、ホールロード１５Ｄに沿った直線状の走行経路１０Ｅを迅速に探索することができ、生産性を落とすことなく無人車両２０を走行させることができる。

（第５実施例）
第１実施例〜第３実施例では、地形データのパラメータとして勾配Ｇを例にとり、実際の勾配のデータ（Ｇ２）に応じて走行制御データ（最高速度Ｖ３）を修正する場合について説明した。しかし、これは一例であり、地形データのうち任意のパラメータに応じて走行制御データを修正する実施が可能である。

例えば、地形データの一つのパラメータである路肩位置に応じて走行制御データを修正する実施が可能である。

図６（ｂ）は、ホールロード１５Ｅの横断面を示す。ホールロード１５Ｅの路肩位置には土手１９が施工されており、無人車両２０は、新たな走行経路１０Ｆに沿って走行するものとする。

この場合、無人車両２０には、土手１９（路肩位置）を検出するために、自車２０の周囲（側方、前方、後方）に存在する障害物までの距離を計測する測距センサ２９、たとえばレーザーセンサ、ミリ波レーダなどが搭載される。この測距センサ２９により自車２０から土手１９までの距離Ｓが計測される。

本実施例は、例えば、次のような形態が考えられる。

ａ）ホールロード１５Ｅが施工されたならば、新たな走行経路１０Ｆに沿って無人車両２０を仮の走行制御データ、つまり仮の速度で走行させる。そして、無人車両２０に搭載された測距センサ２９にて走行経路１０Ｆから土手１９（路肩位置）までの距離Ｓを計測して、距離Ｓに応じた安全な速度となるように仮の速度を適正な速度に修正する。距離Ｓの大きさと無人車両２０が安全に走行できる速度との関係は、距離Ｓと速度との関係のマッピングデータとして記憶装置４４あるいは記憶装置２５に記憶されている。よって、測定された距離Ｓに応じて、処理装置４２あるいは処理装置２２で、仮の速度が適正な速度に修正される。つまり、距離Ｓが大きければ、無人車両２０は高速で走行し、距離Ｓが小さければ、無人車両２０は低速で走行するような設定がなされる。

ｂ）同様にして無人車両２０に搭載された測距センサ２９にて走行経路１０Ｆから土手１９（路肩位置）までの距離Ｓを計測するが、距離Ｓが安全を確保できない程度に小さいものである場合には、第３実施例のステップ２０９、２１０（図４）と同様にして、ＣＡＤデータに基づき作業現場１の地形データ（路肩位置）を再度作成するとともに新たな走行経路１０Ｆの情報、走行制御データを再度生成する。

ｃ）測距センサ２９により無人車両２０の前方に土手１９を検出した場合には、走行経路１０Ｆ上に障害物があり安全を確保できないものと判断して、減速、停止した上で、無人車両２０から管制装置４０に対して、それまでに取得した地形データを送信し、第３実施例のステップ２０９、２１０（図４）と同様にして、ＣＡＤデータに基づき作業現場１の地形データ（路肩位置）を再度作成するとともに新たな走行経路１０Ｆの情報、走行制御データを再度生成する。

１ 作業現場、１０ 走行経路、１２、１３ 積込場 、２０ 無人車両、４０ 管制
装置、７０ 無人車両走行システム、８０ ＣＡＤシステム

Claims (7)

1. 作業現場内の走行経路に沿って無人車両を走行させる無人車両の走行システムにおいて、
   作業現場の地形データを作成して新たな走行経路の情報を生成するステップと、
   作成された地形データに基づいて新たな走行経路を含む作業現場を施工するステップと、
   生成された新たな走行経路の情報を車両に与え、仮の走行制御データに従い当該新たな走行経路に沿って走行させて、新たな走行経路の実際の地形データを取得するステップと、
   取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて前記仮の走行制御データを修正するステップと、
   修正された走行制御データに従い無人車両を走行させるステップと
   を含む無人車両の走行システムにおける走行制御方法。
2. 取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて作業現場の地形データを修正するステップを含むこと
   を特徴とする請求項１記載の無人車両の走行システムにおける走行制御方法。
3. 作業現場の施工前に作成される地形データは、勾配のデータを含むとともに、仮の走行制御データは、車両の仮の走行速度を含み、
   作業現場の施工前に作成される地形データのうち勾配のデータの信頼度が高くなるに応じて仮の走行速度による速度制限を緩和
   することを特徴とする請求項１または２記載の無人車両の走行システムにおける走行制御方法。
4. 作業現場の施工前に作成される地形データは、勾配のデータを含むとともに、仮の走行制御データは、車両の仮の走行速度を含み、
   作業現場の施工後に取得される新たな走行経路の実際の勾配のデータの信頼度が高くなるに応じて仮の走行速度による速度制限を緩和することを特徴とする請求項１から３に記載の無人車両の走行システムにおける走行制御方法。
5. 作業現場の施工前に作成される地形データは、勾配のデータを含むとともに、仮の走行制御データは、車両の仮の走行速度を含み、
   実際の地形データの取得を複数回行うことで作業現場の勾配のデータの信頼度を判断し、
   作業現場の勾配のデータの信頼度が高くなるに応じて仮の走行速度による速度制限を緩和
   することを特徴とする請求項１から４に記載の無人車両の走行システムにおける走行制御方法。
6. 新たな走行経路の実際の地形データを取得する車両および修正された走行制御データに従い走行する無人車両は、積荷を運搬する無人車両であることを特徴とする請求項１から５に記載の無人車両の走行システムにおける走行制御方法。
7. 作業現場内の走行経路に沿って無人車両を走行させる無人車両の走行システムにおいて、
   作業現場の地形データを作成して新たな走行経路の情報を生成し、
   作成された地形データに基づいて新たな走行経路を含む作業現場を施工し、
   生成された新たな走行経路の情報を車両に与え、仮の走行制御データに従い当該新たな走行経路に沿って走行させて、新たな走行経路の実際の地形データを取得し、
   取得された新たな走行経路の実際の地形データに基づいて前記仮の走行制御データを修正し、
   修正された走行制御データに従い無人車両を走行させること
   を特徴とする無人車両の走行システム。

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