JP2012244708A5 - - Google Patents

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本発明の一実施の形態による電駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。 ダンプトラックの後部外観を示す背面図である。 本実施の形態における電気駆動ダンプトラックの駆動システムを示す図である。 トロリー線から電力を受ける集電装置の構成を示す図である。 操舵制御装置と操舵装置とから構成される操舵システムを示す図である。 操舵制御装置が転舵トルク指令値を算出するにいたる機能を示すブロック図である。 コントローラの車体速制御部の機能の説明を示すブロック図である。 コントローラのヨーモーメント制御部の機能の詳細を示すブロック図である。 モータ駆動力100%で走行しているときの総駆動力に対する、ヨーモーメント補正値を駆動力差によって実現する場合の影響を示す図である。 モータトルク指令値の算出方法の一例を示す図である。 車両制御装置の構成及び車両制御装置とコントローラとの入出力関係を示す図である。 車両とカメラの撮像範囲の位置関係を車両の側面からみた場合の図である。 車両とカメラの撮像範囲の位置関係を上空(車両の上方)から見た場合の図である。 カメラで撮像された画面を示す図である。 撮像した画面の処理(エッジ抽出)を示す図である。 撮像した画面の処理(中心線の抽出)を示す図である。 トロリー線に対して車両が左にずれた場合のカメラの画面を示す図である。 トロリー線に対して車両が斜めに走行している場合のカメラの画面を示す図である。 トロリー線とすり板との位置関係を上から見た場合の、トロリー線検出領域と座標系を示す図である。 車両状態量制御部の機能の詳細を示すブロック図であって、目標点の位置に応じたヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態におけるカメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。 トロリー線とすり板との位置関係を上から見た場合の、第1のしきい値を示す図19と同様な図である。 目標点の位置に応じたヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す図である。 トロリー線とすり板との位置関係を上から見た場合の、第1及び第2のしきい値が設定される画像を示す図19及び図22と同様な図である。 図21に示したフローチャートのうち、トロリー線への追従制御ステップの他の例を示すフローチャートである。 目標点の位置に応じて目標車速を減少側に補正するための目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。 目標点の位置に応じて目標車速を増加側に補正するための目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。 目標車速の補正値によるモータトルクの生成方法を示す、図10と同様な図である。 判別のハンチングを防ぐためのカウンタ処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。 カメラで撮像する方向をさらに前方に向けた場合の、図12と同様な図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
(車両−ダンプトラック−の構成に関して)
図1は、本発明の一実施の形態による電駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。
ドライバはハンドル41を操作したとき、ハンドル41の操作量を操舵角センサ付反力モータ42の操舵角センサが検知し、これを操舵制御装置32に送信する。操舵制御装置32は現在の転舵角がドライバの操舵角に対応する転舵角になるように転舵角センサ付転舵モータ43にトルク信号を送り、転舵角センサ付転舵モータ43が生成する転舵トルクによって、ラック&ピニオンギア44を介し前輪45L,45Rを転舵する。また、この時のトルクの大きさに応じて、操舵角センサ付反力モータ42に反力トルクを送信し、ハンドル41に反力を伝える。またこのとき、操舵制御装置32はコントローラ100へ操舵角を送信する。一方、操舵制御装置32は、コントローラ100から転舵トルク補正値を受信し、これに応じて転舵角センサ付転舵モータ43を動作させる機能も持つ。同様に操舵制御装置32が操舵角センサ付反力モータ42に、反力トルクを送信するかどうかは、そのときのモード(後述)やコントローラ100からの指令によって任意に変更できる。例えば、操舵制御装置32がコントローラ100から転舵トルク補正値を受信し、この補正値に応じて転舵角センサ付転舵モータ43を動作させる一方で、操舵角センサ付反力モータ42に反力指令値を送らなければ、車両(ダンプトラック)は操舵角に応じて旋回をするが、ドライバはそのときの操舵感覚がない状態になる。逆に、ドライバが操舵をしても、転舵角センサ付転舵モータ43に指令を送らなければ、ハンドル41を切っても曲がらないという現象となる。例えば、コントローラ100が何らかの判断で、ハンドル41を操作してはならない場合には、この手段は有効となる。さらにはこのときハンドル41の操作をしてはならないということをドライバに報知する手段としては、操舵制御装置32がドライバ操舵をしている方向と逆方向にトルクを生成させることで、ドライバは一般的にはハンドル41が重いと感じ、これによってドライバはその方向へハンドル操作をしてはならないと判断することができるようになるものもある。
カメラ15の撮像方向に強い光源がある場合、画像情報処理部50aに送られる画像はハレーションと呼ばれる白くぼやける現象が発生し、検知すべき対象を認識できなくなることがある。これに対応する方法として、カメラ15を設置する箇所を、車両前方のトロリー線3L,3Rを撮像するカメラと、車両後方のトロリー線3L,3Rを撮像するカメラの2箇所し、一方が画像情報処理部50aによってハレーションを起こしたと判断できる場合、もう一方のカメラにより補正する手法も考えられる。ハレーションの検知方法に関しては公知の手法に依る。また、ハレーションに限らず、画像情報処理部50aによって埃や泥等で片方のカメラの視界が遮られたと判断できる場合には、同様に他方のカメラで補正することもできる。また、カメラ15を筐体で囲み、ガラス越しにトロリー線3L,3Rを撮像し、画像情報処理部50aによりガラスが埃や泥等で視界が悪くなったと判断できる場合には、ワイパーやウォッシャー液等によって洗浄してもよい。
図14に示すように、カメラ15が取得する画像情報は画面に対してトロリー線3L,3Rが縦方向に進行方向に平行に現れる。これを図15に示すようにエッジ部を抽出する処理(エッジ処理)を行う。これにより、左側のトロリー線3LはエッジLLとエッジLR、右側のトロリー線3RはエッジRLとエッジRR部に分かれる。次に図16において、左右のトロリー線3L、3Rにおいてそれぞれのエッジの中心線(左トロリー線3Lの中心線をLM、右トロリー線3Rの中心線をRM)を求める。このとき、画面の上部中央のOcを原点とするピクセル数に関する座標系(Y軸をda方向、X軸をab方向)をとる。Ocを原点として、LMとadの交点P(0,M_Lad_Ref)、RMのadとの交点Q(0,M_Rad_Ref)、LMとbcとの交点R(m,M_Lbc_Ref)、RMのbcとの交点S(m,M_Rbc_Ref)をとる。そして、これらP,Q,R,Sの各点はトロリー線3L、3R上に位置する点であり、これらを目標点と定義する。また、mは縦方向のピクセル数、nは横方向のピクセル数を示す。
車両状態算出部50bは、画像情報処理部50aにおいてカメラ15により取得した図16〜図18に示すような撮像領域a,b,c,dの画像情報から図19のa1,b1,c1,d1に示すような領域をトロリー線検出領域として切り出して取得する。辺a1−d1は、図16〜図18に示す撮像領域a,b,c,dの辺a−dの一部に対応し、辺b1−c1は、撮像領域a,b,c,dの辺b−cの一部に対応する。トロリー線検出領域a1,b1,c1,d1は、トロリー線3L又は3Rを上から見た場合のすり板とトロリー線の位置関係を示しており、すり板4La又は4Raの左右の中心を通り車両の進行方向に伸びる直線が、辺a1−d1の中心と辺b1−c1の中心を通る領域である。前述したように、カメラ15が取得する撮像領域a,b,c,dの画像情報はトロリー線3L,3Rを下から撮像した画像情報であり、トロリー線3L,3Rを上から見た場合のトロリー線検出領域a1,b1,c1,d1は撮像領域a,b,c,dとは前後関係(図面では上下方向)が逆に現れる。
また、車両状態算出部50bは、すり板4La又は4Raの中心を原点Opとし、進行方向をX軸、進行方向左をY軸とする座標系を設定し、X軸と辺b1−c1の交点Zに代表点を設定し、トロリー線3L又は3Rと辺b1−c1との交点Tと、トロリー線3L又は3Rと辺a1−d1との交点Uに2つの目標点を設定する。ここで、カメラ15と集電装置4L,4Rのすり板4La又は4Raは共に車両本体に取り付けられ、両者の位置関係は既知であるので、図16〜図18に示すOc点を原点とする座標系における点P’,P,Rの値を図19のOp点を原点とする座標系の値に座標変換することにより、交点Z,T,Uの座標は容易に求めることができる。
一方、ステップ440にて所定の範囲にある状態が1秒未満だった場合は、処理はステップ460へ移行し、もしすり板4La,4Raが上がっていれば下げるようドライバに音声或いは表示で示唆する。また自動的に下げても良い。このとき、例えばドライバにすり板4La,4Raが自動で下がることを音声かつ/または表示で知らせることが好ましい。さらにすり板4La,4Raが下がっている状態であれば、すり板4La,4Raを上げることを禁止する。このとき、すり板4La,4Raを上げることが禁止状態であることをドライバに音声かつ/または表示で知らせることが好ましい。これらの場合も、ドライバのスイッチ操作あるいは自動で車両制御装置50は指令信号を出力し、昇降制御装置31はその指令信号に基づいてすり板4La,4Raを下降制御する。これによりダンプトラックがトロリー走行区間に入ってすり板4La,4Raを上げ下げするときのオペレータの負担を軽減することができる。
図21のステップ440では、推定値Y_p_t+1が点Cと点Dの間(Y_min≦Y_p_t+1≦Y_max)にある状態が、例えば1秒以上続いたかを判別したが、そのような判別をせず、推定値Y_p_t+1が点Cと点Dの間(Y_min≦Y_p_t+1≦Y_max)にある場合は、直ちにステップ450の処理に移行し、推定値Y_p_t+1が点Cと点Dの間(Y_min≦Y_p_t+1≦Y_max)にない場合は、直ちにステップ40の処理に移行してもよい。しかし、ステップ440の処理は、路面のでこぼこや、画像処理におけるノイズの影響でY_p_tが安定しないとき、所定の範囲を超えたり、範囲内になったりを繰り返すことによる判別のハンチングを防ぐ目的としては有効である。
図29は、ステップ440のカウンタを用いた処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。図29に示すように、点Cと点D間に点Wがあるときは、点Cと点D間の距離を大きくするように点Cと点Dの設定を変更する。一方、点Wが点Cと点D間にないときは、点Cと点D間距離を小さくするように点Cと点Dの設定を変更する。このように点Cと点D間の距離にヒステリシスを設けても、ステップ440のカウンタ処理と同様の効果が得られる。
(効果)
以上のように構成した本実施の形態によれば、トロリー線3L,3Rの下方からトロリー線3L,3Rを検出するため、従来のように地表面を撮像しレーンマーカ等を検知する場合と比べ、検知誤差に繋がる因子が少ないため、検知精度が向上する。このように検出した情報に基づいて、集電装置4L,4Rのすり板4La,4Raの昇降を制御することにより、走行中にすり板4La,4Raの中心位置がトロリー線3L,3Rから横方向に大きく外れた場合でも、すり板4La,4Raを上げる操作を禁止する、或いはすり板4La,4Raが上がっている場合はすり板4La,4Raを下げるなどの措置をとることができ、これによりトロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
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