JP2019065662A - 制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機と運搬車両とが接触しないように、作業機または運搬車両を制御する。【解決手段】作業機を備える作業車両を制御する制御装置は、運搬車両の走行経路を取得する経路取得部と、走行経路に沿って作業機の侵入を制限する制限エリアを設定するエリア設定部と、制限エリアと作業機との関係に基づいて、作業車両または運搬車両を制御する信号を出力する信号出力部とを備える。【選択図】図６

Description

本発明は、作業車両および運搬車両が配備された作業現場において作業車両または運搬車両を制御する制御装置および制御方法に関する。

特許文献１には、作業車両の作業領域内へ進入した進入物を検出し、検出された進入物の位置に基づいて作業機の旋回動作を制限する技術が開示されている。

特開２０１２−２１２９０号公報

一方で、特許文献１に記載の制御のみでは、作業機が運搬車両の停止位置付近に位置しているときに、旋回動作の制限がなされないため、作業車両のオペレータは運搬車両を意識しながら作業車両を操作することとなり、生産性が低下する可能性がある。したがって、運搬車両が作業車両の作業半径内に入る前に、作業機または運搬車両を制御することが望まれている。
本発明の態様は、作業機と運搬車両とが接触しないように、作業機または運搬車両を制御する制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、制御装置は、作業機を備える作業車両を制御する制御装置であって、運搬車両の走行経路を取得する経路取得部と、前記走行経路に沿って前記作業機の侵入を制限する制限エリアを設定するエリア設定部と、前記制限エリアと前記作業機との関係に基づいて、前記作業車両または前記運搬車両を制御する信号を出力する信号出力部とを備える。

上記態様によれば、制御装置は、作業機と運搬車両とが接触しないように、作業機または運搬車両を制御することができる。

第１の実施形態に係る遠隔操作システムの構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る遠隔作業車両の外観図である。 第１の実施形態に係る管理装置の構成を示す概略ブロック図である。 走行経路の例を表す図である。 第１の実施形態に係る遠隔運転室の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。 制限エリアの例を示す図である。 制限エリアの断面の例を示す図である。 第１の実施形態に係る遠隔運転室の制御装置による制限エリアの設定方法を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るバケット位置と制限との関係を示す図である。 第２の実施形態に係る遠隔運転室の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。

〈第１の実施形態〉
《遠隔操作システム》
図１は、第１の実施形態に係る作業システムの構成を示す概略図である。
作業システム１は、遠隔操作によって動作する作業車両１００と、１または複数の運搬車両２００と、管理装置３００と、作業車両１００を遠隔操作する遠隔運転室５００とを備える。

運搬車両２００は、管理装置３００から受信するコースデータ（例えば速度情報、無人運搬車が進むべき座標）に基づいて無人走行する。運搬車両２００と管理装置３００とは、アクセスポイント３６０を介した通信により接続される。管理装置３００は、運搬車両２００から車両の位置および方位を取得し、これらに基づいて運搬車両２００の走行に用いるコースデータを生成する。管理装置３００は、コースデータを運搬車両２００に送信する。運搬車両２００は、受信したコースデータに基づいて無人走行する。つまり、作業システム１は、運搬車両２００と管理装置３００とから構成される無人搬送システムを備える。なお、第１の実施形態に係る作業システム１は、無人搬送システムを備えるが、他の実施形態においては、一部または全部の運搬車が有人運転されてもよい。この場合、管理装置３００は、コースデータおよび積込に関する指示の送信を行う必要がないが、運搬車の位置および方位を取得する。

作業車両１００は、遠隔運転室５００から送信される操作信号に従って遠隔操作される。作業車両１００と遠隔運転室５００とは、アクセスポイント３６０を介した通信により接続される。遠隔運転室５００の制御装置５４０は、オペレータから作業車両１００の操作を受け付け、操作信号を作業車両１００に送信する。作業車両１００は、遠隔運転室５００から受信した操作信号に従って動作する。つまり、作業システム１は、作業車両１００と遠隔運転室５００とから構成される遠隔運転システムを備える。

作業車両１００および運搬車両２００は、作業現場（例えば、鉱山、採石場）に設けられる。遠隔運転室５００は、作業車両１００および運搬車両２００から離れた地点（例えば、市街、作業現場内）に設けられる。

《運搬車両》
第１の実施形態に係る運搬車両２００は、ベッセルを備えるオフロードダンプトラックである。なお、他の実施形態に係る運搬車両２００は、ダンプトラック以外の運搬車であってもよい。
運搬車両２００は、位置方位演算器２１０および制御装置２２０を備える。位置方位演算器２１０は、運搬車両２００の位置および方位を演算する。位置方位演算器２１０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を構成する人工衛星から測位信号を受信する２つの受信器を備える。ＧＮＳＳの例としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が挙げられる。２つの受信器は、それぞれ運搬車両２００の異なる位置に設置される。位置方位演算器２１０は、受信器が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における運搬車両２００の位置を検出する。位置方位演算器２１０は、２つの受信器が受信した各測位信号を用いて、一方の受信器の設置位置に対する他方の受信器の設置位置の関係として、運搬車両２００の向く方位を演算する。なお、他の実施形態においてはこれに限られず、例えば運搬車両２００が慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を備え、慣性計測装置の計測結果に基づいて方位を演算してもよい。この場合、運搬車両２００の走行軌跡に基づいて完成計測装置のドリフトを補正してもよい。慣性計測装置を用いて方位を演算する場合、運搬車両２００は演算装置を備えていればよい。

制御装置２２０は、位置方位演算器２１０が検出した位置および方位を管理装置３００に送信する。制御装置２２０は、管理装置３００からコースデータおよび排土指示、積込点Ｐ３へのアプローチ指示、および積込点Ｐ３からの発進指示を受信する。制御装置２２０は、受信したコースデータに従って運搬車両２００を走行させ、または排土指示に従って運搬車両２００のベッセルを上下させる。

《作業車両》
図２は、第１の実施形態に係る作業車両の外観図である。
第１の実施形態に係る作業車両１００は、油圧ショベルである。なお、他の実施形態に係る作業車両１００は、油圧ショベル以外の作業車両であってもよい。
作業車両１００は、油圧により作動する作業機１１０と、作業機１１０を支持する旋回体１２０と、旋回体１２０を支持する走行体１３０とを備える。

作業機１１０は、ブーム１１１と、アーム１１２と、バケット１１３と、ブームシリンダ１１４と、アームシリンダ１１５と、バケットシリンダ１１６と、ブーム角度センサ１１７と、アーム角度センサ１１８と、バケット角度センサ１１９とを備える。

ブーム１１１の基端部は、旋回体１２０の前部にピンを介して取り付けられる。
アーム１１２は、ブーム１１１とバケット１１３とを連結する。アーム１１２の基端部は、ブーム１１１の先端部にピンを介して取り付けられる。
バケット１１３は、土砂などを掘削するための刃と掘削した土砂を搬送するための容器とを備える。バケット１１３の基端部は、アーム１１２の先端部にピンを介して取り付けられる。

ブームシリンダ１１４は、ブーム１１１を作動させるための油圧シリンダである。ブームシリンダ１１４の基端部は、旋回体１２０に取り付けられる。ブームシリンダ１１４の先端部は、ブーム１１１に取り付けられる。
アームシリンダ１１５は、アーム１１２を作動するための油圧シリンダである。アームシリンダ１１５の基端部は、ブーム１１１に取り付けられる。アームシリンダ１１５の先端部は、アーム１１２に取り付けられる。
バケットシリンダ１１６は、バケット１１３を作動するための油圧シリンダである。バケットシリンダ１１６の基端部は、ブーム１１１に取り付けられる。バケットシリンダ１１６の先端部は、バケット１１３に取り付けられる。

ブーム角度センサ１１７は、ブーム１１１に取り付けられ、ブーム１１１の傾斜角を検出する。
アーム角度センサ１１８は、アーム１１２に取り付けられ、アーム１１２の傾斜角を検出する。
バケット角度センサ１１９は、バケット１１３に取り付けられ、バケット１１３の傾斜角を検出する。
第１の実施形態に係るブーム角度センサ１１７、アーム角度センサ１１８、およびバケット角度センサ１１９は、地平面に対する傾斜角を検出する。なお、他の実施形態に係る角度センサはこれに限られず、他の基準面に対する傾斜角を検出してもよい。例えば、他の実施形態においては、角度センサが取付部を基準とした相対角を検出するものであってもよいし、各シリンダのストロークを計測しシリンダのストロークを角度に変換することで傾斜角を検出するものであってもよい。

旋回体１２０には、運転室１２１が備えられる。運転室１２１の上部には、撮像装置１２２が設けられる。撮像装置１２２は、運転室１２１内の前方かつ上方に設置される。撮像装置１２２は、運転室１２１前面のフロントガラスを通して、運転室１２１の前方を撮像する。撮像装置１２２の例としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを用いた撮像装置が挙げられる。なお、他の実施形態においては、撮像装置１２２は、必ずしも運転室１２１に設けられなくてもよく、撮像装置１２２は、少なくとも作業対象物と作業機１１０とを撮像可能な位置に設けられていればよい。

作業車両１００は、撮像装置１２２、位置方位演算器１２３、傾斜計測器１２４、制御装置１２５を備える。

位置方位演算器１２３は、旋回体１２０の位置および旋回体１２０が向く方位を演算する。位置方位演算器１２３は、ＧＮＳＳを構成する人工衛星から測位信号を受信する２つの受信器１２３１を備える。２つの受信器１２３１は、それぞれ旋回体１２０の異なる位置に設置される。位置方位演算器１２３は、受信器１２３１が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における旋回体１２０の代表点（旋回体１２０の旋回中心）の位置を検出する。
位置方位演算器１２３は、２つの受信器１２３１が受信した各測位信号を用いて、一方の受信器１２３１の設置位置に対する他方の受信器１２３１の設置位置の関係として、旋回体１２０の向く方位を演算する。

傾斜計測器１２４は、旋回体１２０の加速度および角速度を計測し、計測結果に基づいて旋回体１２０の姿勢（例えば、ロール角、ピッチ角、ヨー角）を検出する。傾斜計測器１２４は、例えば旋回体１２０の下面に設置される。傾斜計測器１２４は、例えば、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を用いることができる。

制御装置１２５は、撮像装置１２２が撮像した画像、旋回体１２０の旋回速度、位置および方位、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の傾斜角、走行体１３０の走行速度、ならびに旋回体１２０の姿勢を、遠隔運転室５００に送信する。以下、画像、旋回体１２０の旋回速度、位置および方位、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の傾斜角、走行体１３０の走行速度、ならびに旋回体１２０の姿勢を、車両情報ともよぶ。なお、他の実施形態に係る車両情報は、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る車両情報は、旋回速度、位置、方位、傾斜角、走行速度、姿勢のいずれかを含まなくてもよいし、その他のセンサによって検出された値を含んでもよいし、検出された値から演算された値を含んでもよい。
制御装置１２５は、遠隔運転室５００から操作信号を受信する。制御装置５４０は、受信した操作信号に従って、作業機１１０、旋回体１２０、または走行体１３０を動作させる。

《管理装置》
図３は、第１の実施形態に係る管理装置の構成を示す概略ブロック図である。
管理装置３００は、運搬車両２００の走行を管理する。
管理装置３００は、プロセッサ３１００、メインメモリ３２００、ストレージ３３００、インタフェース３４００を備えるコンピュータである。ストレージ３３００は、プログラムｐ３を記憶する。プロセッサ３１００は、プログラムｐ３をストレージ３３００から読み出してメインメモリ３２００に展開し、プログラムｐ３に従った処理を実行する。管理装置３００は、インタフェース３４００を介してネットワークに接続される。

ストレージ３３００は、走行経路記憶部３３０１、位置情報記憶部３３０２としての記憶領域を有する。ストレージ３３００の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ３３００は、管理装置３００の共通通信線に直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース３４００を介して管理装置３００に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ３３００は、一時的でない有形の記憶媒体である。

図４は、走行経路の例を表す図である。
走行経路記憶部３３０１は、運搬車両２００ごとに走行経路Ｒを記憶する。走行経路Ｒは、２つのエリアＡ（例えば、積込場Ａ１と排土場Ａ２）を結ぶあらかじめ定められた接続経路Ｒ１、ならびにエリアＡ内の経路である進入経路Ｒ２、アプローチ経路Ｒ３および退出経路Ｒ４を有する。進入経路Ｒ２は、エリアＡ内において接続経路Ｒ１の一端である待機点Ｐ１と所定の切り返し点Ｐ２とを接続する経路である。アプローチ経路Ｒ３は、エリアＡ内の切り返し点Ｐ２と積込点Ｐ３または排土点Ｐ４とを接続する経路である。退出経路Ｒ４は、エリアＡ内の積込点Ｐ３または排土点Ｐ４と接続経路Ｒ１の他端である出口点Ｐ５とを接続する経路である。積込点Ｐ３は、作業車両１００のオペレータの操作によって設定される点である。切り返し点Ｐ２は、積込点Ｐ３の位置に応じて管理装置３００によって設定される点である。管理装置３００は、オペレータから積込点Ｐ３の座標の指定する積込点指示信号を受け付け、積込点指示信号に従って積込点Ｐ３を設定する。管理装置３００は、積込点Ｐ３を設定するたびに、進入経路Ｒ２、アプローチ経路Ｒ３および退出経路Ｒ４を計算する。

位置情報記憶部３３０２は、各運搬車両２００の位置情報および方位情報を記憶する。

プロセッサ３１００は、プログラムｐ３の実行により、位置情報収集部３１０１、走行コース生成部３１０２、転送部３１０３を備える。

位置情報収集部３１０１は、アクセスポイント３６０を介して運搬車両２００から位置情報および方位情報を受信する。位置情報収集部３１０１は、受信した位置情報および方位情報を位置情報記憶部３３０２に記憶させる。

走行コース生成部３１０２は、走行経路記憶部３３０１が記憶する走行経路と、位置情報記憶部３３０２が記憶する位置情報および方位情報とに基づいて、運搬車両２００の移動を許可する領域を示すコースデータを生成し、コースデータを運搬車両２００に送信する。コースデータは、例えば、運搬車両２００が所定の速度で一定時間以内に走行可能かつ他の運搬車両２００の走行経路と重複しない領域を表す情報である。走行コース生成部３１０２は、遠隔運転室５００から運搬車両２００の停止信号を受信した場合、当該停止信号を運搬車両２００に送信する。
転送部３１０３は、位置情報収集部３１０１が収集した運搬車両２００の位置情報を遠隔運転室５００に送信する。転送部３１０３は、遠隔運転室５００から運搬車両２００への操作信号を受信し、当該操作信号をアクセスポイント３６０を介して運搬車両２００に送信する。運搬車両２００への操作信号は、進入指示信号、積込完了信号、走行再開信号を含む。進入指示信号は、運搬車両２００に積込点Ｐ３まで進入することを指示する信号である。積込完了信号は、運搬車両２００に積込の完了により積込点Ｐ３からの退出を指示する信号である。走行再開信号は、運搬車両２００の停止を解除する信号である。

《遠隔運転室》
遠隔運転室５００は、運転席５１０、表示装置５２０、第１操作装置５３０、第２操作装置５３１、制御装置５４０を備える。
表示装置５２０は、運転席５１０の前方に配置される。表示装置５２０は、オペレータが運転席５１０に座ったときにオペレータの眼前に位置する。表示装置５２０は、図１に示すように、並べられた複数のディスプレイによって構成されてもよいし、１つの大きなディスプレイによって構成されてもよい。また、表示装置５２０は、プロジェクタ等によって曲面や球面に画像を投影するものであってもよい。

第１操作装置５３０は、遠隔運転システム用の操作装置である。第１操作装置５３０は、ブームシリンダ１１４の操作信号、アームシリンダ１１５の操作信号、バケットシリンダ１１６の操作信号、旋回体１２０の左右への旋回操作信号、走行体１３０の前後進のための走行操作信号の入力を受け付ける。第１操作装置５３０は、例えば電気式レバーおよび電気式ペダルにより構成される。
第２操作装置５３１は、無人搬送システム用の操作装置である。第２操作装置５３１は、運搬車両２００への積込点指示信号、進入指示信号、積込完了信号、走行再開信号の入力を受け付ける。第２操作装置５３１は、例えばタッチパネル等により構成される。第２操作装置５３１は、入力された操作信号を管理装置３００に送信する。
第１操作装置５３０および第２操作装置５３１は、運転席５１０の近傍に配置される。第１操作装置５３０および第２操作装置５３１は、オペレータが運転席５１０に座ったときにオペレータの操作可能な範囲内に位置する。

制御装置５４０は、作業車両１００から受信した画像（例えば、動画像）を表示装置５２０に表示させ、第１操作装置５３０の操作を表す操作信号を作業車両１００に送信する。

図５は、第１の実施形態に係る遠隔運転室の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
制御装置５４０は、プロセッサ５１００、メインメモリ５２００、ストレージ５３００、インタフェース５４００を備えるコンピュータである。ストレージ５３００は、プログラムｐ５を記憶する。プロセッサ５１００は、プログラムｐ５をストレージ５３００から読み出してメインメモリ５２００に展開し、プログラムｐ５に従った処理を実行する。制御装置５４０は、インタフェース５４００を介してネットワークに接続される。

ストレージ５３００の例としては、ＨＤＤ、ＳＳＤ、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ５３００は、制御装置５４０の共通通信線に直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース５４００を介して制御装置５４０に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ５３００は、一時的でない有形の記憶媒体である。

プロセッサ５１００は、プログラムｐ５の実行により、車両情報取得部５１０１、表示制御部５１０２、位置情報取得部５１０３、経路取得部５１０４、エリア設定部５１０５、作業機位置特定部５１０６、制限判定部５１０７、操作信号入力部５１０８、操作信号制限部５１０９、操作信号出力部５１１０、停止信号出力部５１１１を備える。

車両情報取得部５１０１は、アクセスポイント３６０を介して作業車両１００から車両情報を取得する。

表示制御部５１０２は、車両情報取得部５１０１が受信した車両情報に含まれる画像を表示するための表示信号を生成し、表示装置５２０に出力する。

位置情報取得部５１０３は、管理装置３００から各運搬車両２００の位置を取得する。

経路取得部５１０４は、管理装置３００から各運搬車両２００の走行経路を取得する。

エリア設定部５１０５は、経路取得部５１０４が取得した走行経路に基づいて、作業車両１００の進入を制限する制限エリアＬを設定する。図６は、制限エリアの例を示す図である。図７は、制限エリアの断面の例を示す図である。制限エリアＬは、積込場Ａ１内の走行経路Ｒ（進入経路Ｒ２、アプローチ経路Ｒ３、および退出経路Ｒ４）に沿って伸びる空間であって、運搬車両２００の高さＨ＿ｖと、運搬車両２００の幅Ｗ＿ｖに所定の幅（自動運転の誤差）Ｗ＿ｅｒｒを加算した幅とから決定される断面を有する空間である。制限エリアＬは、ショベル座標系に係る空間である。すなわち、エリア設定部５１０５は、車両情報取得部５１０１が取得した車両情報に基づいて経路取得部５１０４が取得した走行経路Ｒを現場座標系からショベル座標系に変換し、変換された走行経路Ｒに基づいて制限エリアＬを設定する。なお、他の実施形態においては、所定の幅は自動運転の誤差でなくてもよい。また、他の実施形態においては、ショベル座標系を現場座標系に変換してもよいし、ショベル座標系をトラック座標系に変換してもよい。

作業機位置特定部５１０６は、車両情報取得部５１０１が受信した車両情報に基づいて、バケット１１３の最下点の位置を特定する。バケット１１３の最下点の位置は、作業車両１００のショベル座標系に係る位置である。具体的には、作業機位置特定部５１０６は、ブーム１１１の傾斜角と既知のブーム１１１の長さとに基づいて、ブーム１１１の長さの垂直方向成分および水平方向成分を求める。同様に、作業機位置特定部５１０６は、アーム１１２の長さの垂直方向成分および水平方向成分を求める。作業機位置特定部５１０６は、作業車両１００の位置から、作業車両１００の方位および姿勢から特定される方向に、ブーム１１１およびアーム１１２の長さの垂直方向成分の和および水平方向成分の和だけ離れた位置を、アーム１１２の先端の位置として特定する。作業機位置特定部５１０６は、アーム１１２の先端の位置とバケット１１３の傾斜角と既知のバケットの形状とに基づいて、バケット１１３の鉛直方向の最下点を特定する。

制限判定部５１０７は、バケット１１３の最下点の位置が制限エリア内または制限エリアの直上に位置するか否か、およびバケット１１３の最下点の高さが制限エリアの高さ以上か否かを判定する。

操作信号入力部５１０８は、第１操作装置５３０から操作信号の入力を受け付ける。操作信号には、ブームシリンダ１１４の操作信号、アームシリンダ１１５の操作信号、バケットシリンダ１１６の操作信号、旋回体１２０の左右への旋回操作信号、走行体１３０の前後進のための走行操作信号が含まれる。

操作信号制限部５１０９は、制限判定部５１０７の判定結果に基づいて操作信号入力部５１０８に入力された操作信号を制限する。具体的には、操作信号制限部５１０９は、制限判定部５１０７によってバケット１１３の最下点の位置が制限エリア内または直上に位置すると判定された場合、ブーム１１１、アーム１１２、およびバケット１１３を下方向に操作する操作信号をキャンセルし、バケット１１３の最下点の位置を保つ。このとき、操作信号制限部５１０９は、作業機１１０の自重でバケット１１３の最下点の位置が下がらないように、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６を操作する操作信号を生成する。なお、操作信号制限部５１０９は、ブームシリンダ１１４のみを縮めてもよいし、アームシリンダ１１５のみを縮めてもよいし、ブームシリンダ１１４およびアームシリンダ１１５の両方を制御してもよい。また、操作信号制限部５１０９は、制限判定部５１０７によってバケット１１３の最下点の高さが制限エリアの高さ未満であると判定された場合、旋回体１２０を制限エリアの内側方向へ旋回する操作信号をキャンセルする。

操作信号出力部５１１０は、操作信号入力部５１０８に入力された操作信号または操作信号制限部５１０９によって制限された操作信号を作業車両１００に出力する。

停止信号出力部５１１１は、制限判定部５１０７によってバケット１１３の最下点の位置が制限エリア内に位置すると判定された場合、運搬車両２００を停止させる停止信号を、管理装置３００に出力する。

《方法》
図８は、第１の実施形態に係る遠隔運転室の制御装置による制限エリアの設定方法を示すフローチャートである。
制御装置５４０は、一定時間ごとに、図８に示す制限エリアの設定処理を実行する。
位置情報取得部５１０３は、管理装置３００から、作業車両１００および複数の運搬車両２００の位置情報を取得する（ステップＳ１）。また経路取得部５１０４は、管理装置３００から各運搬車両２００の走行経路Ｒを取得する（ステップＳ２）。エリア設定部５１０５は、複数の運搬車両２００のうち、積込場Ａ１内を走行するものが存在するか否かを判定する（ステップＳ３）。

積込場Ａ１内を走行する運搬車両２００が存在する場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、エリア設定部５１０５は、ステップＳ２で取得した走行経路Ｒのうち積込場Ａ１内を走行する運搬車両２００に関連付けられたものに基づいて、制限エリアＬを設定する（ステップＳ４）。このとき、積込場Ａ１内を複数の運搬車両２００が走行している場合、各運搬車両２００について、制限エリアＬを設定する。このとき、エリア設定部５１０５は、積込場Ａ１内に位置するが走行していない運搬車両２００（例えば積込点Ｐ３に停止しているもの）については、制限エリアＬを設定しない。
例えば、エリア設定部５１０５は、運搬車両２００の高さと、運搬車両２００の幅に自動運転の誤差を加算した幅とに基づいて、制限エリアＬの高さおよび幅を決定する。そしてエリア設定部５１０５は、決定した高さおよび幅を有する矩形を、積込場Ａ１内の走行経路Ｒに沿って移動させた軌跡からなる領域を、制限エリアＬに決定する。なお、他の実施形態においては、制限エリアＬの断面は矩形に限られない。例えば、他の実施形態に係る制限エリアＬの断面は台形や半円など、他の形状であってもよい。
これにより、制御装置５４０は、積込場Ａ１内に制限エリアＬを設定することができる。

エリア設定部５１０５が制限エリアＬを設定した場合（ステップＳ４）、または積込場Ａ１内を走行する運搬車両２００が存在しない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、車両情報取得部５１０１は、アクセスポイント３６０を介して作業車両１００から車両情報を取得する（ステップＳ５）。作業機位置特定部５１０６は、取得した車両情報に基づいて、バケット１１３の最下点の位置を特定する（ステップＳ６）。

制限判定部５１０７は、バケット１１３の最下点の位置が制限エリアＬ内に位置するか否かを判定する（ステップＳ７）。バケット１１３の最下点の位置が制限エリアＬ内に位置する場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、停止信号出力部５１１１は、管理装置３００に当該制限エリアに関連付けられた運搬車両２００を停止させる停止信号を送信する（ステップＳ８）。管理装置３００は、停止信号を受信すると、当該停止信号を停止対象の運搬車両２００に出力する。これにより、運搬車両２００は停止する。管理装置３００は、停止信号を受信している間、当該運搬車両２００に停止させる操作信号を出力する。その後、オペレータの操作により、走行再開信号が第２操作装置５３１に入力され、管理装置３００が走行再開信号を運搬車両２００に送信すると、運搬車両２００は、コースデータに従った走行を再開する。なお、他の実施形態においては、管理装置３００から減速信号を受信し、これにより運搬車両２００をコース上で減速させてもよい。

最下点の位置が制限エリアＬ内にない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、または停止信号出力部５１１１が停止信号を出力した場合、操作信号入力部５１０８は、第１操作装置５３０から操作信号の入力を受け付ける（ステップＳ９）。
制限判定部５１０７は、バケット１１３の最下点の位置が制限エリア内または制限エリアの直上に位置するか否かを判定する（ステップＳ１０）。つまり、制限判定部５１０７は、上方から見た平面視で制限エリア内に最下点が存在するか否かを判定する。

最下点の位置が制限エリア内または制限エリアの直上に位置する場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、操作信号制限部５１０９は、入力された操作信号のうち、作業機１１０のシリンダを伸縮させる操作信号を、作業機１１０の高さを保つ信号を下限値として制限する（ステップＳ１１）。作業機１１０の高さを保つ信号とは、作業機１１０の自重による下方への移動を相殺するための操作信号である。ここで、作業機１１０を下方向（掘削方向）に移動させる操作信号の値を負数とし、上方向（ダンプ方向）に移動させる操作信号の値を正数とする。この場合、作業機１１０の高さを保つ信号の値は０に近い負数となる。例えば、ブームシリンダ１１４は伸長することでブーム１１１を上昇させるため、ブームシリンダ１１４を伸長させる操作信号の値は正数であり、ブームシリンダ１１４を縮退させる操作信号の値は負数である。すなわち、作業機１１０の高さを保つブームシリンダ１１４の操作信号は、ブームシリンダ１１４を微小に伸長させる信号となる。
したがって、入力された操作信号が作業機１１０を上方向に移動させる信号である場合、操作信号制限部５１０９は、操作信号を通過させる。入力された操作信号が無方向または作業機１１０を下方向に移動させる信号である場合、操作信号制限部５１０９は、操作信号の値を作業機１１０の高さを保つ信号の値に制限する。

操作信号制限部５１０９が操作信号を制限した場合、または最下点が制限エリア内および制限エリアの直上にない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、制限判定部５１０７は、バケット１１３の最下点の高さが制限エリアの高さ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。最下点の高さが制限エリアの高さ未満である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、制限判定部５１０７は、バケット１１３の最下点の位置が制限エリアＬ内に位置するか否かを判定する（ステップＳ１３）。バケット１１３の最下点の位置が制限エリアＬ内に位置する場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、操作信号制限部５１０９は、入力された操作信号のうち、旋回体１２０を旋回させる旋回操作信号を、キャンセルする（ステップＳ１４）。すなわち、操作信号制限部５１０９は、旋回操作信号をゼロに制限することで、作業車両１００の旋回操作を禁止する。なお、他の実施形態においては、操作信号制限部５１０９は旋回操作信号を制限することで、作業車両１００の旋回操作を減速させてもよい。
バケット１１３の最下点の位置が制限エリアＬ内に位置しない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、制限判定部５１０７は、入力された旋回操作信号が、制限エリアＬの内側方向への旋回操作、すなわち制限エリアＬに近づく方向への旋回操作を示す信号であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。旋回操作信号が、制限エリアＬの内側方向への旋回操作である場合、操作信号制限部５１０９は、入力された操作信号のうち、旋回体１２０を旋回させる旋回操作信号を、キャンセルする（ステップＳ１４）。
他方、操作信号制限部５１０９は、最下点の高さが制限エリアの高さ以上である場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、または最下点の位置が制限エリアＬ内に位置せずかつ制限エリアＬの外側方向への旋回操作を示す信号である場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、旋回操作信号を通過させる。

操作信号制限部５１０９が旋回操作信号のキャンセルの要否を決定すると、操作信号出力部５１１０は、操作信号制限部５１０９によって制限された操作信号（ステップＳ１１およびステップＳ１３で制限がなされていない場合には入力された操作信号）を、管理装置３００を介して作業車両１００に出力する（ステップＳ１６）。

図９は、第１の実施形態に係るバケット位置と制限との関係を示す図である。
上述した制限エリアの設定処理により、作業車両１００および運搬車両２００は、以下のように動作が制限される。
バケット１１３の最下点が制限エリアＬ内にある場合、すなわち、上方から見た平面視で最下点が制限エリアＬ内に位置し、かつ最下点の高さが制限エリアＬの高さ未満である場合、ステップＳ８において運搬車両２００が停止され、ステップＳ１１において作業機１１０の下降が禁止され、ステップＳ１４において旋回が禁止される。
またバケット１１３の最下点が制限エリアＬ内にない場合において、上方から見た平面視で最下点が制限エリアＬ内に位置する場合、ステップＳ１１において作業機１１０の下降が禁止される。
またバケット１１３の最下点が制限エリアＬ内にない場合において、最下点の高さが制限エリアＬの高さ未満である場合、ステップＳ１４において制限エリアＬの内側方向への旋回が禁止される。
上方から見た平面視で最下点が制限エリアＬ外に位置し、かつ最下点の高さが制限エリアＬの高さ以上である場合、作業車両１００および運搬車両２００の動作は制限されない。

《作用・効果》
第１の実施形態によれば、制御装置５４０は、運搬車両２００の走行経路Ｒに沿って制限エリアＬを設定し、当該制限エリアＬと作業機１１０との関係に基づいて、作業車両１００または運搬車両２００を制御する信号を出力する。これにより、制御装置５４０は、作業機１１０が運搬車両２００の走行経路Ｒ上に位置しないように、作業車両１００を制御することができる。また、制御装置５４０は、作業機１１０が運搬車両２００の走行経路Ｒ上に位置する場合に、運搬車両２００の走行を停止させることができる。したがって、制御装置５４０は、作業機１１０と運搬車両２００とが接触しないように、作業車両１００または運搬車両２００を制御することができる。

また第１の実施形態によれば、制御装置５４０は、作業機１１０の最下点が制限エリアＬ内または制限エリアＬの直上に位置する場合に、作業機１１０を下方向へ移動させる動作を制限する。また、制御装置５４０は、作業機１１０の最下点の高さが制限エリアＬの高さ未満である場合に、作業機１１０の旋回動作を制限する。すなわち、第１の実施形態に係る制御装置５４０は、図９に示すように、作業機１１０を制限エリアＬの内へ向けて移動する動作を制限する。これにより、オペレータに作業機１１０を制限エリアＬの外へ向けて移動させることを促すことができる。

また第１の実施形態によれば、制御装置５４０は、作業機１１０の最下点が制限エリアＬ内に位置する場合に、運搬車両２００を停止させる停止信号を出力する。これにより、制御装置５４０は、作業機１１０が走行経路Ｒ上に位置するときに運搬車両２００が作業機１１０に向かって走行することを防ぐことができる。

また第１の実施形態によれば、制御装置５４０は、作業車両１００が存在する積込場Ａ１内に運搬車両２００が位置する場合に、制限エリアＬと作業機１１０との関係に基づいて信号を出力する。これにより、制御装置５４０は、作業車両１００と運搬車両２００とが十分に離れており接触する可能性が低い場合に、無用な制限をかけることを防ぐことができる。

〈第２の実施形態〉
第１の実施形態に係る制御装置５４０は、作業機１１０を制限エリアＬの内へ向けて移動する動作を制限することで、オペレータに作業機１１０を制限エリアＬの外へ向けて移動させることを促す。これに対し、第２の実施形態に係る制御装置５４０は、作業機１１０の一部が制限エリアＬ内に位置する場合に、自動的に作業機１１０を制限エリアＬの外へ向けて移動させる。

図１０は、第２の実施形態に係る遠隔運転室の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態に係る制御装置５４０は、操作信号制限部５１０９に代えて操作信号上書部５１１２を備える。
操作信号上書部５１１２は、作業機１１０の最下点が制限エリアＬ内に位置する場合に、操作信号入力部５１０８に入力された操作信号を、作業機１１０を制限エリアＬの外へ向けて移動させる操作信号に上書きする。すなわち、操作信号上書部５１１２は、作業機１１０の最下点が制限エリアＬ内に位置する場合に、作業機１１０を上方向に移動させるための操作信号を自動的に生成する。
これにより、第２の実施形態に係る制御装置５４０は、作業機１１０と運搬車両２００とが接触しないように、作業機１１０を運搬車両２００の走行経路Ｒから速やかに退避させることができる。

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態に係る作業システム１は、遠隔運転室５００の制御装置５４０が、制限エリアＬと作業機１１０との関係に基づいて、作業車両１００または運搬車両２００を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、管理装置３００が、制限エリアＬと作業機１１０との関係に基づいて、作業車両１００または運搬車両２００を制御してもよい。また他の実施形態においては、作業車両１００の制御装置１２５が、制限エリアＬと作業機１１０との関係に基づいて作業車両１００を制御してもよい。

また、上述した実施形態に係る制限エリアＬは、幅および高さを有する立体的なエリアであるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制限エリアＬは、高さを有しない平面的なエリアであってもよい。この場合、制御装置５４０は、上方から見た平面視におけるバケット１１３の位置と制限エリアＬとを比較する。

上述した実施形態においては、作業車両１００と運搬車両２００との間の通信と、管理装置３００と遠隔運転室５００との間の通信とが、１つのアクセスポイント３６０を介して接続されるがこれに限られない。例えば、他の実施形態においては、作業車両１００と運搬車両２００との間の通信に用いるアクセスポイントと、管理装置３００と遠隔運転室５００との間の通信に用いるアクセスポイントとが、独立して設けられてもよい。

上述した実施形態に係る作業システム１においては、遠隔運転室５００の制御装置５４０が操作信号の制限を行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る作業システム１においては、作業車両１００の制御装置１２５が、管理装置３００が記憶する運搬車両２００の位置情報に基づいて、遠隔運転室５００から受信した操作信号を制限してもよい。この場合、プログラムｐ５は制御装置１２５のストレージに記憶される。

上述した実施形態に係る作業システム１においては、積込場Ａ１内に運搬車両２００が位置するか否かによって制限エリアＬに基づく制限を行うか否かを決定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る作業システム１においては、運搬車両２００と作業車両１００との距離が所定距離以内にあるか否かに基づいて制限エリアＬに基づく制限を行うか否かを決定してもよい。すなわち、他の実施形態に係る作業システム１においては、作業車両１００の位置を中心とし、所定距離の半径を有するエリアに基づいて制限エリアＬに基づく制限を行うか否かを決定してもよい。また他の実施形態においては、運搬車両２００が積込場Ａ１に到着していない場合において、運搬車両２００と作業車両１００との距離が所定距離以内にある場合に、制限エリアＬに基づいて遠隔運転室５００が警告音を発生させること等により、オペレータに注意を促してもよい。

上述した実施形態に係る作業システム１は、管理装置３００が収集した運搬車両２００の位置情報に基づいて制限エリアＬに基づく制限を行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る作業システム１は、作業車両１００が備えるセンサや撮像装置１２２の画像認識による距離計測結果に基づいて、制限エリアＬに基づく制限を行ってもよい。

上述した実施形態に係る作業システム１においては、運搬車両２００が積込場Ａ１内を走行する間、制限エリアＬに基づく制限を行うが、これに限られない。例えば他の実施形態に係る作業システム１においては、運搬車両２００が積込点Ｐ３に停止してから発進するまでの間、運搬車両２００のベッセルへの衝撃を緩和するために、当該運搬車両２００に係る制限エリアＬの制限を解除してもよい。また他の実施形態においては、遠隔運転室５００の第２操作装置５３１に制限解除ボタン等を設け、当該制限解除ボタンの押下を条件に制限エリアＬの制限を解除してもよい。

上述した実施形態に係る制御装置５４０においては、プログラムｐ５がストレージ５３００に格納される場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、プログラムｐ５が通信回線によって制御装置５４０に配信されるものであってもよい。この場合、配信を受けた制御装置５４０が当該プログラムｐ５をメインメモリ５２００に展開し、上記処理を実行する。

また、プログラムｐ５は、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムｐ５は、上述した機能をストレージ５３００に既に記憶されている他のプログラムｐ５との組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムｐ５との組み合わせで実現するものであってもよい。

また、制御装置１２５、管理装置３００、および制御装置５４０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部が当該ＰＬＤによって実現されてよい。

１…遠隔操作システム １００…作業車両 ２００…運搬車両 ３００…管理装置 ３１０１…位置情報収集部 ３１０２…操作信号生成部 ３１０３…転送部 ３３０１…走行経路記憶部 ３３０２…位置情報記憶部 ５００…遠隔運転室 ５１０…運転席 ５２０…表示装置 ５３０…第１操作装置 ５４０…制御装置 ５１０１…車両情報取得部 ５１０２…表示制御部 ５１０３…位置情報取得部 ５１０４…経路取得部 ５１０５…エリア設定部 ５１０６…作業機位置特定部 ５１０７…制限判定部 ５１０８…操作信号入力部 ５１０９…操作信号制限部 ５１１０…操作信号出力部 ５１１１…停止信号出力部 ５１１２…操作信号上書部

Claims (7)

1. 作業機を備える作業車両を制御する制御装置であって、
   運搬車両の走行経路を取得する経路取得部と、
   前記走行経路に沿って前記作業機の侵入を制限する制限エリアを設定するエリア設定部と、
   前記制限エリアと前記作業機との関係に基づいて、前記作業車両または前記運搬車両を制御する信号を出力する信号出力部と
   を備える制御装置。
2. 前記信号出力部は、前記作業機が前記制限エリアの内へ向けて移動する動作を制限する操作信号を出力する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記信号出力部は、前記作業機の少なくとも一部が前記制限エリア内に存在する場合に、前記作業機を前記制限エリアの外へ向けて移動させる操作信号を出力する
   請求項１または請求項２に記載の制御装置。
4. 前記信号出力部は、前記作業機の少なくとも一部が前記制限エリア内に存在する場合に、前記運搬車両を停止させる停止信号を出力する
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記信号出力部は、前記作業機の高さが前記制限エリアの高さ未満である場合に、前記作業機の旋回を禁止する制御信号を出力する
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記信号出力部は、前記作業車両が存在する所定のエリア内に前記運搬車両が位置する場合に、前記制限エリアと前記作業機との関係に基づいて、前記信号を出力する
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 作業車両が備える作業機の位置を受信するステップと、
   運搬車両の走行経路に沿った制限エリアと前記作業機の位置との関係に基づいて、前記作業機または前記運搬車両を制御する信号を出力するステップと
   を備える制御方法。

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