JP2018142113A

JP2018142113A - ダンプトラック及び後退支援装置

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Publication number: JP2018142113A
Application number: JP2017035136A
Authority: JP
Inventors: 航田中; Ko Tanaka; 石本　英史; Hidefumi Ishimoto; 英史石本; 石橋　英人; Hideto Ishibashi; 英人石橋
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: US20190367030A1; WO2018155709A1; JP6752168B2; CN109844834B; CN109844834A; US11292469B2

Abstract

【課題】鉱山用のダンプトラックに適した後退支援技術を提供する。【解決手段】ダンプトラックの後輪の後退時の軌跡を含む第１の高さにある第１被検出体までの第１距離と、ベッセルの後退時の軌跡を含む第２の高さにある第２被検出体までの第２距離とを測定する（Ｓ６０１）。第１被検出体の位置を演算し（Ｓ６０２）、第１被検出体の位置と積込機のオペレータが指定した積込指定位置との距離が閾値以下であれば（Ｓ６０４）、第１被検出体は接近許容体であると判定し（Ｓ６０５）、第１距離又は第２距離のうち小さい方を目標停車距離として決定し（Ｓ６０７、Ｓ６０８）、それに基づいて目標停車位置を演算する（Ｓ６１３）。【選択図】図６

Description

本発明は、ダンプトラック及び後退支援装置に係り、特に大型の鉱山用ダンプトラックが後退走行する際の走行支援技術に関する。

特許文献１には「走行位置計測手段で計測される無人車両の走行位置と、無人車両の誘導コースを規定するコースデータとに基づいて、無人車両を誘導コースに沿って誘導走行させる無人車両の誘導装置であって、コースエリアの形状を入力する手段と、移動起点の位置と無人車両の方向及び移動目的点の位置と車両進行方向とをそれぞれ指示する手段と、移動起点及び移動目的点において、指示された位置と車両進行方向が満足されるコースデータを作成する手段と、作成されたコースデータで無人車両を走行させた場合の無人車両とコースエリアの干渉を推認する手段と、干渉が推認された場合に、コースデータを変更するコースデータ変更手段と、を備える（要約抜粋）」車両の誘導装置が開示されている。

特開２００８−９７６３２号公報

鉱山で油圧ショベルからダンプトラックに積荷を積み込む際に、特許文献１に記載の技術では、切羽と走行面との境界線の内側に停車位置が指定されるので、切羽との接触は回避可能であるが、そのためには境界線の位置精度が重要となる。この境界線は積込機械の移動に応じて生成される旨が記載されている。しかし、積込機械の掘削の仕方によっては必ずしも正確な境界線の取得につながらない恐れがあるため、境界線の位置が必ずしも正確な位置にならず、その境界線を元に設定した搬送車両の目標停車位置が積込機械から遠すぎたり、切羽に接触する位置となったり、といった恐れがあった。更に、切羽と走行面の境界線だけでは補助作業車両の存在有無が判断できず、補助作業車両の位置関係において、安全上不適切な位置に目標停車位置が生成される恐れもある。従って、境界線の形状変化に追従でき、更に万一、後退方向に補助作業車両がいる場合にもそれとの干渉を回避できる後退支援技術の開発が望まれているという実情がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、特に鉱山用のダンプトラックに適した後退支援技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るダンプトラックは、前輪及び後輪と、当該前輪及び後輪上に搭載された車体フレームと、当該車体フレーム上に搭載されたベッセルとを備えたダンプトラックであって、前記ダンプトラックの後退方向をスキャン方向とし、前記後輪の接地面から当該後輪の後端部の高さである第１の高さに存在する第１被検出体までの第１距離を測定し、当該第１距離を示す第１距離情報を出力する第１後方監視センサと、前記ダンプトラックの後退方向をスキャン方向とし、前記第１の高さよりも高く、前記ベッセルの後端部の高さである第２の高さに存在する第２被検出体までの第２距離を測定し、当該第２距離を示す第２距離情報を出力する第２後方監視センサと、前記ダンプトラックの自車位置情報を取得する自車位置センサと、前記ダンプトラックのベッセルに積荷を積込む積込機械が指定した積込指定位置情報を無線通信回線を介して受信する無線通信装置と、前記積込指定位置に向かって後退する際の走行支援を行う後退支援装置と、を備え、前記後退支援装置は、前記第１距離情報、前記第２距離情報、前記自車位置情報、及び前記積込指定位置情報の入力を受け付ける入力制御部と、前記自車位置情報及び前記第１距離情報を用いて、前記第１被検出体の位置を演算する第１被検出体位置演算部と、前記第１被検出体の位置及び前記積込指定位置の間の距離である判定距離を演算する判定距離演算部と、前記判定距離が前記第１被検出体を接近許容体であるか判定するために予め定められた接近許容体判定閾値以下である場合に、前記第１被検出体を接近許容体であると判定する接近許容体判定部と、前記第１被検出体が接近許容体である場合は、前記第１距離又は前記第２距離のうち小さい値を目標停車距離として選択し、前記第１被検出体が接近許容体ではない場合は、前記第１距離又は前記第２距離のうちの小さい値から前記第１被検出体への干渉を回避するために設けられた安全距離を減算した距離を目標停車距離として演算する目標停車距離演算部と、前記目標停車距離及び前記自車位置情報に基づいて、目標停車位置を決定する目標停車位置決定部と、前記目標停車位置を示す目標停車位置情報を外部装置に出力する出力制御部と、を含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、鉱山用のダンプトラックに適した後退支援技術を提供することができる。なお、上記した以外の目的、構成、効果については以下の実施形態において明らかにされる。

鉱山車両運行システムの概略図ダンプトラックの側面図ダンプトラックの平面図（上面視）ダンプトラックの機能ブロック図後退支援装置の機能ブロック図積込機械の概略構成図積込位置指定装置の機能ブロック図積込位置に向かって停車するまでの概略の流れを示すフローチャート後退支援処理の流れを示すフローチャート積込停止位置から第１被検出体までの判定距離Ｄ及び第１距離Ｌ１を示す説明図（平面視）積込停止位置から第１被検出体までの判定距離Ｄ及び第１距離Ｌ１を示す説明図（側面視）ステップＳ６０２及びＳ６０３において実行される座標変換処理を示す図第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２の大小関係の例を示す図第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２の大小関係の例を示す図ステップＳ６０４の判定結果が否定となる場合の一例を示す図ステップＳ６１１における目標停車位置距離の決定例を示す図有人ダンプトラックに搭載される後退支援装置及び外部装置の機能ブロック図有人ダンプトラックに搭載される後退支援装置及び外部装置の機能ブロック図

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更及び修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

本実施形態は、管制サーバに通信接続され、当該管制サーバから無線通信回線を介して受信する管制指示情報に従って自律走行を行うダンプトラックに本発明を適用した鉱山車両運行システム１に関する。

図１は、鉱山車両運行システム１の概略図である。図１に示すように鉱山には、鉱物や表土をショベルやホイールローダなどの油圧ショベル１０により掘削し、ダンプトラック２０に積み込む積込場６１と、ダンプトラック２０に積み込まれた鉱物や表土を降ろす放土場６２と、鉱山内で運用される車両や機械を駐機しておく駐機場があり、積込場６１、放土場６２及び駐機場は搬送路６０により連結される。

上記鉱山内に設置された鉱山車両運行システム１は、少なくとも１台以上のダンプトラック２０の其々を管制局３０に設置された管制サーバ３１に無線通信回線４０により通信接続して構成される。各ダンプトラックは、管制サーバ３１から送信される管制指示情報を受信し、これに従って自律走行する。

搬送路６０や積込場６１ではグレーダ、ドーザ、散水車、ライトビークルなどの補助作業車両７０も走行する。

図２Ａはダンプトラックの側面図、図２Ｂはダンプトラックの平面図（上面視）である。ダンプトラック２０は右前輪２１Ｒ、左前輪２１Ｌ、右後輪２２Ｒ、左後輪２２Ｌと、車体フレーム２３と、車体フレーム２３上に搭載されたベッセル２４と、車体フレーム２３の前部に設置されたキャブ２５を備える。ダンプトラック２０の右側面には、ダンプトラック２０の右後方を監視する右後方監視センサ３０Ｒが備えられ、ダンプトラック２０の左側面には、ダンプトラック２０の左後方を監視する左後方監視センサ３０Ｌが備えられる（図２Ｂ参照）。

右後方監視センサ３０Ｒ、及び左後方監視センサ３０Ｌの其々は、例えば、赤外線の反射光を利用して被検出体までの距離を取得可能な赤外線距離センサや、２つの画像を使ってステレオ視により距離を取得するステレオカメラなどで対称位置での被検出体距離を算出することができる距離センサを用いてもよい。但し、右後方監視センサ３０Ｒは、ダンプトラック２０の後退方向をスキャン方向とし、右後輪２２Ｒの接地面から後輪の後退時の軌跡を含む第１の高さにある第１被検出体までの第１距離を測定し、第１距離を示す第１距離情報を出力する。更に第１の高さよりも高く、ベッセル２４の後退時の軌跡を含む第２の高さにある第２被検出体までの第２距離を測定し、第２距離を示す第２距離情報を出力する。同様に左後方監視センサ３０Ｌは、左後輪２２Ｌの接地面から第１の高さにある第１被検出体までの第１距離、及び左後輪２２Ｌの接地面から第２の高さにある第２被検出体までの第２距離及びを測定し、第１距離情報及び第２距離情報を出力する。

赤外線距離センサはある１点での距離を検出する固定型赤外線距離センサや、赤外線のある平面内で放射方向を移動させることで、その平面での複数点の距離を取得可能な平面スキャン型赤外線距離センサ、それを３次元的に動作させて空間をスキャンすることが可能な空間スキャン型赤外線距離センサなどを用いてもよい。固定型赤外線距離センサを用いる場合には、右後方監視センサ３０Ｒ及び左後方監視センサ３０Ｌの其々は、第１の高さに取り付けた固定型赤外線距離センサ及び第２の高さに取り付けた固定型赤外線距離センサを含んで構成される。

一例として、本実施形態では平面スキャン型赤外線距離センサを用いるものとする。平面スキャン型赤外線距離センサはスキャン範囲が２次元平面であり、ダンプトラック２０の下方から後方のエリアをスキャン範囲に含むように設置されている。このようなセンサ仕様及びセンサ配置とすることで、平面スキャン型赤外線距離センサからなる右後方監視センサ３０Ｒ及び左後方監視センサ３０Ｌのそれぞれは、第１の高さ上の計測点の点列、及び第２の高さの上の計測点の点列が取得可能となる。つまり、右後方監視センサ３０Ｒが第１の高さにある第１被検出体を検出する第１後方監視センサと、第１の高さよりも高い第２の高さにある第２被検出体を検出する第２後方監視センサとを兼ね備える。同様に、左後方監視センサ３０Ｌも第１後方監視センサ、及び第２後方監視センサを兼ね備える。

その他の例としては、後輪の車軸の左右方向中央部、及び、ベッセルの後端の左右方向中央部のそれぞれに、平面スキャン型赤外線距離センサを、その計測面が走行面と概略平行になるように設置してもよい。

なお、図２Ａでは、第１の高さの検出位置を示すための矢印の始点を右後輪２２Ｒ，左後輪２２Ｌの後端、第２の高さの検出位置を示す矢印の始点をベッセル２４後端としたが、これは後方監視センサがその位置に配置されることを限定するものではない。後方監視センサがいずれに位置に配置されていても、第１被検出体及び第２被検出体が検出できればよい。

また、第１平面内及び第２平面内の全域をスキャン範囲とすることが理想ではあるが、必ずしも、第１平面内全域、及び、第２平面内全域を検知する必要はなく、例えば、図２Ｂに示すように、左右それぞれの角付近での距離のみを活用してもよい。このように後方監視センサの数は図２Ｂに示す４角の４点にそれぞれ１個ずつ合計４つのセンサを備えてもよいし、ダンプトラックにおいて高さが異なる２点に１個ずつセンサを備えてもよいし、更に、ダンプトラックの高さ方向をスキャン面に含むセンサを１台備えてもよい。

図３Ａはダンプトラックの機能ブロック図である。ダンプトラック２０は後退支援装置１００を備える。後退支援装置１００はＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３、ＨＤＤ１０４、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ１０５）を含み、これらがバス１０６を介して互いに接続される。Ｉ／Ｆ１０５には無線通信装置２８、右後方監視センサ３０Ｒ、左後方監視センサ３０Ｌ、自車位置センサ１１０、及び自律走行制御装置１２０が接続される。

後退支援装置１００は、無線通信装置２８を介して管制サーバ３１からは管制指示情報を受信し、油圧ショベル１０からは積込指定位置情報を受信する。

後退支援装置１００は、右後方監視センサ３０Ｒ及び左後方監視センサ３０Ｌからはそれぞれのセンサ出力（第１被検出体までの距離である第１距離Ｌ１、第２被検出体までの距離である第２距離Ｌ２を含む）、自車位置センサ１１０からは自車位置情報を受信する。

一方後退支援装置１００は、外部装置としての自律走行制御装置１２０に後退支援装置１００が決定した目標停車位置情報と、管制サーバ３１から受信した管制指示情報とを出力する。更に、後退支援装置１００が決定した目標停車距離情報を出力してもよい。

図３Ｂは後退支援装置の機能ブロック図である。図３Ｂに示すように、後退支援装置１００は、第１被検出体位置演算部１１１、第２被検出体位置演算部１１２、判定距離演算部１１３、接近許容体判定部１１４、目標停車距離演算部１１５、目標停車位置決定部１１６、入力制御部１１７、及び出力制御部１１８を備える。上記各部は、後退支援装置１００を構成するハードウェアと各部の機能を実現するソフトウェアとの組み合わせにより構成されてもよいし、回路により構成されてもよい。各部の機能は後述する。

自律走行制御装置１２０は入力制御部１２１、及び自律制御部１２２を含む。これら各部は、自律走行制御装置１２０を構成するハードウェアと各部の機能を実現するソフトウェアとの組み合わせにより構成されてもよいし、回路により構成されてもよい。自律走行制御装置１２０は、走行モータ２１１、操舵モータ２１２、及び制動装置２１３に接続され。自律走行制御装置１２０は、管制指示情報及び目的停車位置情報（目的停車距離情報を含んでもよい）に従ってダンプトラック２０を自律走行させるための各種信号を、適宜走行モータ２１１、操舵モータ２１２、及び制動装置２１３に対して出力する。

図４Ａは積込機械の概略構成図である。図４Ａに示すように、油圧ショベル１０は、クローラを備える下部走行体１１、下部走行体１１上に旋回可能に支持された上部旋回体１２、上部旋回体１２に搭載された運転席１３、上部旋回体１２の前部に連結されたフロント作業機と、油圧ショベル１０の絶対座標系の位置情報を算出する位置算出装置（例えばＧＰＳ）１７と、積込位置指定装置１８とを備える。フロント作業機は、俯仰動可能に支持されたブーム１４、ブーム１４の先端に回転可能に支持されたアーム１５、アーム１５の先端に回転可能に支持されたバケット１６を含む。油圧ショベル１０のオペレータがダンプトラック２０への積込位置にバケット１６を位置させ、その位置を指定すると積込位置指定装置１８がそのときのバケット１６の絶対座標系の座標を演算する。

図４Ｂは積込位置指定装置の機能ブロック図である。油圧ショベル１０は、ブーム１４の俯仰角度を検出するブーム角度センサ１４１、アーム１５の回転角度を検出するアーム角度センサ１５１、バケット１６の回転角度を検出するバケット角度センサ１６１を備える。積込位置指定装置１８は、ブーム角度センサ１４１、アーム角度センサ１５１、及びバケット角度センサ１６１からの出力を基にバケット１６の油圧ショベル１０に対する相対位置を演算するバケット相対位置演算部１８１と、ＧＰＳ１７から取得した油圧ショベル１０の絶対座標系の位置情報にバケット相対位置演算部１８１が演算したバケット１６の相対位置を加算して、バケット１６の絶対位置を演算するバケット絶対位置演算部１８２と、バケットの絶対位置である積込指定位置情報をダンプトラック２０へ送信する通信部１８３とを含む。

積込位置の指定操作は、油圧ショベル１０の運転席に設置されたディスプレイに、積込機械周辺の環境情報を表示し、そのディスプレイ上でオペレータが停車位置を指定することができるように構成されていても良い。この積込位置の指定操作が行われると、積込位置指定装置１８は、その時のブーム角度センサ１４１、アーム角度センサ１５１、及びバケット角度センサ１６１、ＧＰＳ１７からの出力を取得し、バケット絶対位置を演算してこれを積込指定位置として出力する。

以下では、油圧ショベル１０がダンプトラック２０の接地面よりも高い位置に配置され、切羽面を掘削して崖下にいるダンプトラック２０に積荷を積込む、所謂ベンチカット工法時に本実施形態に係る後退支援装置を用いる例について説明する。

ダンプトラック２０は、図２Ａに示すように、側方から車体を見た際の右後輪２２Ｒの後端（タイヤ高さ中央での水平方向後端）と、ベッセル２４の後端の、上下２つの高さの位置で突出しており、その位置での被検出体との接触の危険性が高い。従って、後退時には、この２つの平面での接触を回避することが求められる。

ここで、油圧ショベル１０は、切羽自体を掘削するという作業の性質上、切羽近傍に存在することが想定される。油圧ショベル１０のバケット１６はそれほど遠くまでは届かないため、作業効率を考えると、多くの場合、油圧ショベル１０のオペレータが指定する積込指定位置は、切羽近傍に指定される。従って、積込指定位置に近い位置に検知された被検出体は切羽と考えることができる。

切羽は、右後輪２２Ｒの接地面から連続的に立ち上がることが想定される。また切羽面の形状は掘削作業の進展に伴って随時変形するが、切羽面は掘削作業により形成される人工的な形状であって、ダンプトラック２０の前輪２１及び後輪２２の接地面から大きな突出はなく掘削された面形状であるものとする。この場合、ダンプトラック２０の後退時には、ダンプトラック２０が十分に切羽に近づいたときには、必ず第１の高さで切羽が検出される。以上のことから、後輪２２の後端部の高さである第１の高さで検知された第１被検出体の位置が、油圧ショベル１０のオペレータが指定した積込指定位置と十分に近い場合、第１被検出体を切羽と判定する。一方で、第１の高さで検知された第１被検出体の位置が、積込指定位置から離れている場合は、その被検出体は切羽でないものと考えることができる。切羽ではないものであれば、ダンプトラック２０は接近する必要はなく、むしろ、ドーザ等の補助作業車両７０であることが想定されるため、安全な距離を保った位置で停車すべきと考えられる。

ここでダンプトラック２０は、第１被検出体が切羽であるかを判定し、切羽であるとは判定すると、第１後方監視センサにより第１被検出体までの距離（第１距離Ｌ１）と、第２後方監視センサにより第２被検出体までの距離（第２距離Ｌ２）とを比較し、小さい方の距離を目標停車距離とする。また、切羽で無いと判定した場合は、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とを比較し、小さいほうの距離と自車位置と安全のための距離（「安全距離Ｄｓ」という）を用いて、目標停車距離を算出し、目標停車距離と自車位置を元に目標停車位置を決定する。

以下、ダンプトラック２０が油圧ショベル１０のオペレータが指定した積込位置に向かって後退支援装置を用いながら自律走行で接近し目標停車位置で停車する処理について説明する。図５は、積込位置に向かって停車するまでの概略の流れを示すフローチャートである。

ダンプトラック２０は、放土場６２で積荷を放土した後、搬送路６０を走行して積込場６１に向かう。積込場６１の入口で、ダンプトラック２０は管制サーバ３１に対して積込場６１の場内を油圧ショベル１０に向かって走行するための経路データのリクエストを送信する（Ｓ５０１）。

管制サーバ３１がリクエストに応答して経路データを生成し、ダンプトラック２０に管制指示情報として返信する。ダンプトラック２０は経路データを取得すると（Ｓ５０２／Ｙｅｓ）、経路データに沿って自律走行する（Ｓ５０３）。そして、ダンプトラック２０は経路データを取得するまでは待機する（Ｓ５０２／Ｎｏ）。

油圧ショベル１０のオペレータが積込位置の指定操作を行うと、積込位置指定装置１８は積込指定位置の絶対位置を示す積込指定位置情報をダンプトラック２０及び管制サーバ３１に送信する（Ｓ５０４）。

ダンプトラック２０は、スイッチバック地点を含み、積込指定位置情報が示す積込位置までの経路を示すアプローチデータを生成し（Ｓ５０５）、管制サーバ３１からダンプトラック２０に送信し、ダンプトラック２０が取得する（Ｓ５０６／Ｙｅｓ）。ダンプトラック２０はアプローチデータを取得するまでは（Ｓ５０６／Ｎｏ）、スイッチバック地点にて待機する。

ダンプトラック２０は後退支援装置１００による走行支援を受けながらアプローチデータが示す経路に沿って後退する（Ｓ５０７）。後退支援装置１００が決定した目標停車位置に到達するまでは後退支援処理及び後退走行を継続し（Ｓ５０８／Ｎｏ）、目標停車位置に到達すると（Ｓ５０８／Ｙｅｓ）、停車して後退支援処理を終了する。

次にステップＳ５０７の後退支援処理について説明する。図６は後退支援処理の流れを示すフローチャートである。図７Ａは、積込停止位置から第１被検出体までの判定距離Ｄ及び第１距離Ｌ１を示す説明図（平面視）である。図７Ｂは、積込停止位置から第１被検出体までの判定距離Ｄ及び第１距離Ｌ１を示す説明図（側面視）である。図８はステップＳ６０２及びＳ６０３において実行される座標変換処理を示す図である。図９Ａ、図９Ｂは、第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２の大小関係の例を示す図である。

後退支援装置１００の入力制御部１１７は、管制指示情報、自車位置情報、積込指定位置情報、右後方監視センサ３０Ｒ、左後方監視センサ３０Ｌのセンサ出力の入力を受けつける。第１被検出体位置演算部１１１及び第２被検出体位置演算部１１２のそれぞれは、右後方監視センサ３０Ｒ及び左後方監視センサ３０Ｌのそれぞれからセンサ出力（第１距離Ｌ１、第２距離Ｌ２を含む）を取得する（Ｓ６０１）。第１距離Ｌ１、第２距離Ｌ２は、右後方監視センサ３０Ｒ及び左後方監視センサ３０Ｌからの出力に基づいて二つずつ求められるが、そのうち、どちらか一方、例えば小さい方を選択して以下の処理を行ってもよいし、右後方監視センサ３０Ｒから出力された第１距離Ｌ１、第２距離Ｌ２を用いて以下の処理を実行し、左後方監視センサ３０Ｌから出力された第１距離Ｌ１、第２距離Ｌ２を用いて以下の処理を実行してもよい。

第１被検出体位置演算部１１１は、第１距離L１と自車位置情報とを用いて、第１被検出体の絶対座標の位置を演算する（Ｓ６０２）。

判定距離演算部１１３は、積込指定位置情報、第１被検出体位置演算部１１１から得た第１被検出体位置情報を基に、積込指定位置と第１被検出体位置との間の距離（以下「判定距離Ｄ」という）を演算する（Ｓ６０３）。

図８を参照して第１被検出体位置演算部１１１及び判定距離演算部１１３が実行する座標変換処理について説明する。図８では鉱山座標系を添え字ｇ、ダンプトラック座標系を添え字ｔ、センサ座標系を添え字ｓで表す。油圧ショベル１０のオペレータが指定した積込指定位置は、鉱山座標系で表される座標^ｇＰ_eとする。またダンプトラックの位置は、鉱山座標系で表される後輪軸中心の座標^ｇＰ_tで表すものとする。

座標変換処理では鉱山座標系と、センサ座標系と、ダンプトラック座標系との３つがある。センサ座標系は、右後方監視センサ及び左後方監視センサのダンプトラックへの取り付け位置と自車位置センサが算出するダンプトラックの車体における自車位置算出基準位置との幾何学的な位置関係を用いることで、鉱山座標系への座標変換が行える。そこで、判定距離演算部１１３及び、第１被検出体位置演算部１１１は、以下の数式１より積込指定位置座標及び第１被検出体位置座標を求め、判定距離Ｄを演算する。

接近許容体判定部１１４は、判定距離Ｄが、予め定めた接近許容体判定閾値Ｄｔｈ以下であるかを判定する（Ｓ６０４）。

ステップＳ６０４の判定結果が肯定であれば（Ｓ６０４／Ｙｅｓ）、第１被検出体は接近許容体であると判定し（Ｓ６０５）、その判定結果を目標停車距離演算部１１５に出力する。ここでいう「接近許容体」とは、ダンプトラック２０が万一干渉しても許容できるものであり、本例では切羽に相当する。非接近許容体との相違から定義するならば、後述する目標停車距離の演算において、安全距離Ｄｓの確保が不要な被検出体が接近許容体、必要な被検出体が非接近許容体といえる。

目標停車距離演算部１１５は第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２を比較し（Ｓ６０６）、第１距離Ｌ１が第２距離Ｌ２以下の場合は（Ｓ６０６／Ｙｅｓ、図９Ａ参照）、第１距離Ｌ１を目標停車位置までの距離に決定し（Ｓ６０７）、第１距離Ｌ１が第２距離Ｌ２よりも大きい場合は（Ｓ６０６／Ｎｏ、図９Ｂ参照）、第２距離Ｌ２を目標停車位置までの距離に決定（Ｓ６０８）する。

ステップＳ６０４の判定結果が否定であれば（Ｓ６０４／Ｎｏ）、第１被検出体は非接近許容体（例えば補助作業車両）であると判定し（Ｓ６０９）、その判定結果を目標停車距離演算部１１５に出力する。

目標停車距離演算部１１５は第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２を比較し（Ｓ６１０）、第１距離Ｌ１が第２距離Ｌ２以下の場合は（Ｓ６１０／Ｙｅｓ）、予め定められたマージンでる安全距離Ｄｓを用いて、第１距離Ｌ１から安全距離Ｄｓを減算した値を目標停車位置までの距離に決定し（Ｓ６１１）、第１距離Ｌ１が第２距離Ｌ２よりも大きい場合は（Ｓ６１０／Ｎｏ）、第２距離Ｌ２から安全距離Ｄｓを減算した値を目標停車位置までの距離に決定する（Ｓ６１２）する。安全距離Ｄｓは、例えば１0m以上の値を用いてもよい。

図１０はステップＳ６０４の判定結果が否定となる場合の一例を示す図である。切羽とダンプトラック２０との間に補助作業車両７０がいる。この場合、右後方監視センサ３０Ｒ及び左後方監視センサ３０Ｌは、第１被検出体として切羽ではなく補助作業車両７０を検出する。判定距離Ｄは積込停止位置から補助作業車両７０におけるダンプトラック２０に最も近い点（第１被検出体検知位置）までの距離となる。一般に、積込指定位置は切羽近くに指定されるので、（Ｄ−Ｌ１）の絶対値はＤｔｈよりも大きくなる。

図１１はステップＳ６１１における目標停車位置距離の決定例を示す図である。切羽手前に補助作業車両７０がいるので、これに干渉しないように第１被検出体検知位置よりも更にマージンとしての安全距離Ｄｓ手前を目標停車位置とする。よって、目標停車距離演算部１１５は、第１距離Ｌ１から安全距離Ｄｓを減算した距離を目標停車距離として算出する。図１１は、第１距離Ｌ１を例に挙げて説明したが第２距離Ｌ２が第１距離よりも小さい場合は第１距離Ｌ１を第２距離Ｌ２に読み替えればよい。

そして目標停車位置決定部１１６は、目標停車距離と自車位置を用いて、目標停車位置を決定する（Ｓ６１３）。ステップＳ６０７、ステップＳ６０８から本ステップに遷移した場合は、切羽近傍で停車することが効率的と考えられるので、この（Ｄ−Ｌ１）、又は（Ｄ−Ｌ２）がゼロ付近となるところに目標停車位置が決定される。

一方、ステップＳ６１１、ステップＳ６１２から本ステップに遷移した場合はこのときは、第１被検出体又は第２被検出体はドーザ等の補助作業車両である可能性があるため、接近せず、安全距離Ｄｓを保った位置で停車すべきであるので、被検出体までの距離に安全距離Ｄｓを考慮した距離がゼロ付近となるところで停車するように停車位置が決定される。

本実施形態によれば、油圧ショベル１０のオペレータが指定した積込停止位置に向かって後退する際に、自車両と積込停止位置との間に非接近許容体があれば安全距離を確保した位置を目標停車位置とし、非接近許容体がなければ積込停止位置を目標停車位置とし、これに向かって後退する。ここで、目標停車位置の決定に際して、走行面とそうでない部分、例えば切羽との境界線を使用することがないので、境界線の更新が不必要となり、境界線の位置、形状が随時変化してもそれを取得する必要がなく、作業効率の向上が期待できる。

上記実施形態では自律走行車両を例に挙げて説明したが、ダンプトラック２０に運転手が搭乗し、その運転操作に従ってダンプトラックを走行させる所謂有人ダンプトラックの後退支援に、本発明を適用してもよい。図１２、図１３は、有人ダンプトラックに搭載される後退支援装置及び外部装置の機能ブロック図である。

図１２に示すように、後退支援装置１００にダンプトラック２０のキャブ２５内に設けられた情報提供装置２５０を接続し、その情報提供装置２５０にモニタ２６１やアラーム２６２を接続する。情報提供装置２５０は入力制御部２５１、表示制御部２５２、及び警告部２５３を含む。表示制御部２５２はモニタ２６１に、決定された目標停車位置を示す画像を表示してもよい。その画面に自車両の位置も同時に表示することで、自車両と目標停車位置との位置関係の把握がより簡便に行える。更に、目標停車距離を数値で表示してもよい。これにより、運転手に対して目標停車位置までの後退走行距離を知らせ、運転支援を行うことができる。

また、例えばステップＳ６０４の判定で否定となった場合は、その結果を示す情報を情報提供装置２５０に出力し、警告部２５３がアラーム２６２から警報を出力するように構成されてもよい。

また後退支援装置１００から目標停車位置を出力する外部装置の例として、図１３に示すように、ダンプトラック２０の減速指令生成装置２７０を用いてもよい。減速指令生成装置２７０は、入力制御部２７１、減速指令生成部２７２、及び走行制御部２７３を含み、減速指令生成部２７２が目標停車距離に応じてその距離がゼロとなる位置で停車するように、走行制御部２７３に減速指令を出力し、走行制御部２７３は走行モータ２８１又は制動装置２８２を制御することで速度しながら目標停車位置に停車させる。これにより、補助作業車両７０がいる場合にも、これとの干渉を回避しつつ目標停車位置に向かって自動停止させることができ、運転手による操作ミスを抑制することができる。

本構成により、切羽と判定された場合とそうでない場合で、減速指令が出力される後方の被検出体までの距離を適切に確保することができ、不必要な操作介入の発生を抑制することが可能となる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を変更しないさまざまな実施形態、実施例は本発明に含まれる。

１：鉱山車両運行システム、１０：油圧ショベル、１８：後退支援装置、２０：ダンプトラック、３１：管制サーバ、７０：補助作業車両

Claims

前輪及び後輪と、当該前輪及び後輪上に搭載された車体フレームと、当該車体フレームの上に搭載されたベッセルとを備えたダンプトラックであって、
前記ダンプトラックの後退方向をスキャン方向とし、前記後輪の接地面から当該後輪の後端部の高さである第１の高さに存在する第１被検出体までの第１距離を測定し、当該第１距離を示す第１距離情報を出力する第１後方監視センサと、
前記ダンプトラックの後退方向をスキャン方向とし、前記第１の高さよりも高く、前記ベッセルの後端部の高さである第２の高さに存在する第２被検出体までの第２距離を測定し、当該第２距離を示す第２距離情報を出力する第２後方監視センサと、
前記ダンプトラックの自車位置情報を取得する自車位置センサと、
前記ダンプトラックのベッセルに積荷を積込む積込機械が指定した積込指定位置を示す積込指定位置情報を無線通信回線を介して受信する無線通信装置と、
前記積込指定位置に向かって後退する際の走行支援を行う後退支援装置と、を備え、
前記後退支援装置は、
前記第１距離情報、前記第２距離情報、前記自車位置情報、及び前記積込指定位置情報の入力を受け付ける入力制御部と、
前記自車位置情報及び前記第１距離情報を用いて、前記第１被検出体の位置を演算する第１被検出体位置演算部と、
前記第１被検出体の位置及び前記積込指定位置の間の距離である判定距離を演算する判定距離演算部と、
前記判定距離が前記第１被検出体を接近許容体であるか判定するために予め定められた接近許容体判定閾値以下である場合に、前記第１被検出体を接近許容体であると判定する接近許容体判定部と、
前記第１被検出体が接近許容体である場合は、前記第１距離又は前記第２距離のうち小さい値を目標停車距離として選択し、前記第１被検出体が接近許容体ではない場合は、前記第１距離又は前記第２距離のうちの小さい値から前記第１被検出体への干渉を回避するために設けられた安全距離を減算した距離を目標停車距離として演算する目標停車距離演算部と、
前記目標停車距離及び前記自車位置情報に基づいて、目標停車位置を決定する目標停車位置決定部と、
前記目標停車位置を示す目標停車位置情報を外部装置に出力する出力制御部と、を含む、
ことを特徴とするダンプトラック。
請求項１に記載のダンプトラックにおいて、
当該ダンプトラックは、管制サーバから無線通信回線を介して受信する管制指示情報に従って自律走行を行うダンプトラックであって、
前記外部装置は、前記管制指示情報に従って前記ダンプトラックを自律走行制御させる自律走行制御装置である、
ことを特徴とするダンプトラック。
請求項１に記載のダンプトラックにおいて、
前記外部装置は、当該ダンプトラックに搭乗するオペレータに対して前記目標停車位置に基づく情報を提供する情報提供装置である、
ことを特徴とするダンプトラック。
、
前輪及び後輪と、当該前輪及び後輪上に搭載された車体フレームと、当該車体フレームの上に搭載されたベッセルとを備えたダンプトラックであって、ダンプトラックの後退方向をスキャン方向とし、前記後輪の接地面から当該後輪の後端部の高さである第１の高さに存在する第１被検出体までの第１距離を測定し、当該第１距離を示す第１距離情報を出力する第１後方監視センサと、前記ダンプトラックの後退方向をスキャン方向とし、前記第１の高さよりも高く、前記ベッセルの後端部の高さである第２の高さに存在する第２被検出体までの第２距離を測定し、当該第２距離を示す第２距離情報を出力する第２後方監視センサと、前記ダンプトラックの自車位置情報を取得する自車位置センサと、前記ダンプトラックのベッセルに積荷を積込む積込機械が指定した積込指定位置を示す積込指定位置情報を無線通信回線を介して受信する無線通信装置とを備えたダンプトラックが、前記積込指定位置に向かって後退する際の走行支援を行う後退支援装置であって、
前記第１距離情報、前記第２距離情報、前記自車位置情報、及び前記積込指定位置情報の入力を受け付ける入力制御部と、
前記自車位置情報及び前記第１距離情報を用いて、前記第１被検出体の位置を演算する第１被検出体位置演算部と、
前記第１被検出体の位置及び前記積込指定位置の間の距離である判定距離を演算する判定距離演算部と、
前記判定距離が前記第１被検出体が接近許容体であるかを判定するために予め定められた接近許容体判定閾値以下である場合に、前記第１被検出体を接近許容体であると判定する接近許容体判定部と、
前記第１被検出体が接近許容体である場合は、前記第１距離又は前記第２距離のうち小さい値を目標停車距離として選択し、前記第１被検出体が接近許容体ではない場合は、前記第１距離又は前記第２距離のうちの小さい値から前記第１被検出体への干渉を回避するために設けられた安全距離を減算した距離を目標停車距離として演算する目標停車距離演算部と、
前記目標停車距離及び前記自車位置情報に基づいて、目標停車位置を決定する目標停車位置決定部と、
前記目標停車位置を示す目標停車位置情報を外部装置に出力する出力制御部と、を含む、
ことを特徴とする後退支援装置。