JP2020021281A - 無人車両の制御システム、無人車両、及び無人車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無人車両が稼働する作業現場の生産性の低下を抑制すること。【解決手段】無人車両の制御システムは、無人車両を発進させるための規定指令値を算出する規定指令値算出部と、無人車両の走行速度の制限を要求する要求データが取得されたときに、要求データに基づいて規定指令値を補正して、補正指令値を算出する補正指令値算出部と、要求データが取得されたときに補正指令値に基づいて無人車両の発進を制御する走行制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、無人車両の制御システム、無人車両、及び無人車両の制御方法に関する。

鉱山のような広域の作業現場において、無人で走行する無人車両が使用される場合がある。

国際公開第２０１６／０８０５５５号

無人車両は、管制施設から送信される走行条件データに基づいて作業現場を走行する。走行条件データは、無人車両の目標走行速度及び目標走行コースを含む。例えば無人車両の発進直後の目標走行速度が低速度に制限される場合、無人車両は目標走行速度に追従しきれず、無人車両の実際の走行速度が目標走行速度をオーバーシュートしてしまう可能性がある。その結果、無人車両が目標走行コースから逸脱してしまう可能性がある。無人車両が目標走行コースから逸脱し、無人車両の稼働が停止すると、作業現場の生産性が低下する可能性がある。

本発明の態様は、無人車両が稼働する作業現場の生産性の低下を抑制することを目的とする。

本発明の態様に従えば、無人車両を発進させるための規定指令値を算出する規定指令値算出部と、前記無人車両の走行速度の制限を要求する要求データが取得されたときに、前記要求データに基づいて前記規定指令値を補正して、補正指令値を算出する補正指令値算出部と、前記要求データが取得されたときに前記補正指令値に基づいて前記無人車両の発進を制御する走行制御部と、を備える無人車両の制御システムが提供される。

本発明の態様によれば、無人車両が稼働する作業現場の生産性の低下を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る管理システム及び無人車両の一例を模式的に示す図である。 図２は、実施形態に係る無人車両及び走行路を模式的に示す図である。 図３は、実施形態に係る無人車両の制御システムを示す機能ブロック図である。 図４は、実施形態に係る指令値の算出方法を説明するための模式図である。 図５は、実施形態に係る無人車両の発進制御を説明するための模式図である。 図６は、実施形態に係る無人車両の発進制御を説明するための模式図である。 図７は、実施形態に係る無人車両の制御方法を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係るコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［管理システム］
図１は、本実施形態に係る管理システム１及び無人車両２の一例を模式的に示す図である。無人車両２とは、運転者による運転操作によらずに、制御指令に基づいて無人で走行する作業車両をいう。

無人車両２は、作業現場において稼働する。本実施形態において、作業現場は、鉱山又は採石場である。無人車両２は、作業現場を走行して積荷を運搬するダンプトラックである。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。採石場とは、石材を採掘する場所又は事業所をいう。無人車両２に運搬される積荷として、鉱山又は採石場において掘削された鉱石又は土砂が例示される。

管理システム１は、管理装置３と、通信システム４とを備える。管理装置３は、コンピュータシステムを含み、作業現場の管制施設５に設置される。管制施設５に管理者が存在する。通信システム４は、管理装置３と無人車両２との間で通信を実施する。管理装置３に無線通信機６が接続される。通信システム４は、無線通信機６を含む。管理装置３と無人車両２とは、通信システム４を介して無線通信する。無人車両２は、管理装置３から送信された走行条件データに基づいて、作業現場の走行路ＨＬを走行する。

［無人車両］
無人車両２は、車両本体２１と、車両本体２１に支持されるダンプボディ２２と、車両本体２１を支持する走行装置２３と、位置センサ４１と、傾斜センサ４２と、方位センサ４３と、速度センサ４４と、ダンプボディセンサ４５と、油圧センサ４６と、油温センサ４７と、無線通信機２８と、制御装置１０とを備える。

車両本体２１は、車体フレームを含み、ダンプボディ２２を支持する。また、車両本体２１は、油圧ポンプ（不図示）と、油圧ポンプから吐出される作動油により作動する複数の油圧シリンダ（不図示）と、を有する。

ダンプボディ２２は、積荷が積み込まれる部材である。ダンプボディ２２は、油圧シリンダであるホイストシリンダの作動により昇降する。ダンプボディ２２は、ホイストシリンダの作動により、積載姿勢及びダンプ姿勢の少なくとも一方の姿勢に調整される。積載姿勢は、積荷を積み込み可能な姿勢であり、ダンプボディ２２が下降している姿勢である。ダンプ姿勢は、積荷を排土する姿勢であり、ダンプボディ２２が上昇している姿勢である。

走行装置２３は、車輪２７を含み、走行路ＨＬを走行する。車輪２７は、前輪２７Ｆと後輪２７Ｒとを含む。車輪２７にタイヤが装着される。走行装置２３は、駆動装置２３Ａと、ブレーキ装置２３Ｂと、操舵装置２３Ｃとを有する。

駆動装置２３Ａは、無人車両２を加速させるための駆動力を発生する。駆動装置２３Ａは、ディーゼルエンジンのような内燃機関を含む。なお、駆動装置２３Ａは、電動機を含んでもよい。駆動装置２３Ａで発生した駆動力が後輪２７Ｒに伝達され、後輪２７Ｒが回転する。後輪２７Ｒが回転することにより、無人車両２は自走する。

ブレーキ装置２３Ｂは、無人車両２を減速又は停止させるための制動力を発生する。

操舵装置２３Ｃは、無人車両２の走行方向を調整可能である。無人車両２の走行方向は、車両本体２１の前部の方位を含む。操舵装置２３Ｃは、前輪２７Ｆを操舵することによって、無人車両２の走行方向を調整する。操舵装置２３Ｃは、油圧シリンダであるステアリングシリンダを有する。ステアリングシリンダが発生する動力により、前輪２７Ｆが操舵される。

位置センサ４１は、走行路ＨＬを走行する無人車両２の位置を検出する。位置センサ４１の検出データは、無人車両２の絶対位置を示す絶対位置データを含む。無人車両２の絶対位置は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＮＳＳ：Global Positioning System）を含む。位置センサ４１は、ＧＮＳＳ受信機を含む。全地球航法衛星システムは、経度、緯度、及び高度の座標データで規定される無人車両２の絶対位置を検出する。全地球航法衛星システムにより、グローバル座標系において規定される無人車両２の絶対位置が検出される。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。

傾斜センサ４２は、走行路ＨＬを走行する無人車両２の傾斜角度を検出する。無人車両２の傾斜角度は、ロール角及びピッチ角を含む。ロール角とは、無人車両２の前後方向に延在する回転軸を中心とする無人車両２の傾斜角度をいう。ピッチ角とは、無人車両２の左右方向に延在する回転軸を中心とする作業機械の傾斜角度をいう。傾斜センサ４２の検出データは、無人車両２の傾斜角度を示す傾斜角度データを含む。傾斜センサ４２は、例えば、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を含む。

方位センサ４３は、無人車両２の方位を検出する。無人車両２の方位は、無人車両２のヨー角を含む。ヨー角とは、無人車両２の上下方向に延在する回転軸を中心とする無人車両２の傾斜角度をいう。方位センサ４３の検出データは、無人車両２の方位を示す方位データを含む。無人車両２の方位は、無人車両２の走行方向である。方位センサ４３は、例えばジャイロセンサを含む。なお、無人車両２のヨー角が傾斜センサ４２によって検出されてもよい。

速度センサ４４は、無人車両２の走行速度を検出する。速度センサ４４の検出データは、走行装置２３の走行速度を示す走行速度データを含む。

ダンプボディセンサ４５は、昇降するダンプボディ２２の位置を検出する。ダンプボディセンサ４５は、ダンプボディ２２が積載姿勢であるかダンプ姿勢であるかを検出する。ダンプボディセンサ４５の検出データは、ダンプボディ２２の姿勢を示すダンプボディデータを含む。

油圧センサ４６は、操舵装置２３Ｃのステアリングシリンダの油圧を検出する。油圧シリンダであるステアリングシリンダは、作動油が供給されることにより作動する。油圧センサ４６は、ステアリングシリンダの作動油の圧力を検出する。油圧センサ４６の検出データは、作動油の圧力を示す油圧データを含む。

油温センサ４７は、油圧ポンプから吐出された作動油の温度を検出する。油温センサ４７の検出データは、作動油の温度を示す油温データを含む。

無線通信機２８は、管理装置３に接続された無線通信機６と無線通信する。通信システム４は、無線通信機２８を含む。

制御装置１０は、コンピュータシステムを含み、車両本体２１に配置される。制御装置１０は、無人車両２の走行装置２３の走行を制御する制御指令を出力する。制御装置１０から出力される制御指令は、駆動装置２３Ａを作動するためのアクセル指令、ブレーキ装置２３Ｂを作動するためのブレーキ指令、及び操舵装置２３Ｃを作動するためのステアリング指令を含む。駆動装置２３Ａは、制御装置１０から出力されたアクセル指令に基づいて、無人車両２を加速させるための駆動力を発生する。ブレーキ装置２３Ｂは、制御装置１０から出力されたブレーキ指令に基づいて、無人車両２を減速又は停止させるための制動力を発生する。操舵装置２３Ｃは、制御装置１０から出力されたステアリング指令に基づいて、無人車両２を直進又は旋回させるために前輪２７Ｆの向きを変えるための旋回力を発生する。

［走行路］
図２は、本実施形態に係る無人車両２及び走行路ＨＬを模式的に示す図である。走行路ＨＬは、鉱山の複数の作業場ＰＡに通じる。作業場ＰＡは、積込場ＰＡ１及び排土場ＰＡ２の少なくとも一方を含む。走行路ＨＬに交差点ＩＳが設けられる。

積込場ＰＡ１とは、無人車両２に積荷を積載する積込作業が実施されるエリアをいう。積込場ＰＡ１において、油圧ショベルのような積込機７が稼働する。排土場ＰＡ２とは、無人車両２から積荷が排土される排土作業が実施されるエリアをいう。排土場ＰＡ２には、例えば破砕機８が設けられる。

管理装置３は、走行路ＨＬにおける無人車両２の走行条件を設定する。無人車両２は、管理装置３から送信された走行条件を規定する走行条件データに基づいて、走行路ＨＬを走行する。

無人車両２の走行条件を規定する走行条件データは、無人車両２の目標位置ｘ，ｙ、目標走行速度Ｖｒ、目標方位θｒ、及び目標走行コースＣＳを含む。

図２に示すように、走行条件データは、走行路ＨＬに間隔をあけて設定された複数の走行点ＰＩを含む。走行点ＰＩの間隔は、例えば１［ｍ］以上５［ｍ］以下に設定される。走行点ＰＩは、無人車両２の目標位置ｘ，ｙを規定する。

目標走行速度Ｖｒ及び目標方位θｒは、複数の走行点ＰＩのそれぞれに設定される。目標走行コースＣＳは、複数の走行点ＰＩを結ぶ線によって規定される。

すなわち、無人車両２の走行条件を規定する走行条件データは、無人車両２の目標位置ｘ，ｙを示す複数の走行点ＰＩと、複数の走行点ＰＩのそれぞれに設定された無人車両２の目標走行速度Ｖｒ及び目標方位θｒとを含む。

無人車両２の目標位置ｘ，ｙとは、グローバル座標系において規定される無人車両２の目標位置をいう。すなわち、目標位置ｘ，ｙは、経度、緯度、及び高度で規定される座標データにおける目標位置をいう。目標位置ｘは、経度（ｘ座標）における目標位置をいう。目標位置ｙは、緯度（ｙ座標）における目標位置をいう。なお、無人車両２の目標位置ｘ，ｙは、無人車両２のローカル座標系において規定されてもよい。

無人車両２の目標走行速度Ｖｒとは、走行点ＰＩを走行（通過）するときの無人車両２の目標走行速度をいう。第１の走行点ＰＩ１における目標走行速度Ｖｒが第１の目標走行速度Ｖｒ１に設定されている場合、第１の走行点ＰＩ１を走行するときの無人車両２の実際の走行速度Ｖｓが第１の目標走行速度Ｖｒ１になるように、無人車両２の駆動装置２３Ａ又はブレーキ装置２３Ｂが制御される。第２の走行点ＰＩ２における目標走行速度Ｖｒが第２の目標走行速度Ｖｒ２に設定されている場合、第２の走行点ＰＩ２を走行するときの無人車両２の実際の走行速度Ｖｓが第２の目標走行速度Ｖｒ２になるように、無人車両２の駆動装置２３Ａ又はブレーキ装置２３Ｂが制御される。

無人車両２の目標方位θｒとは、走行点ＰＩを走行（通過）するときの無人車両２の目標方位をいう。また、目標方位θｒとは、基準方位（例えば北）に対する無人車両２の方位角をいう。換言すれば、目標方位θｒは、車両本体２１の前部の目標方位であり、無人車両２の目標走行方向を示す。第１の走行点ＰＩ１における目標方位θｒが第１の目標方位θｒ１に設定されている場合、第１の走行点ＰＩ１を走行するときの無人車両２の実際の方位θｓが第１の目標方位θｒ１になるように、無人車両２の操舵装置２３Ｃが制御される。第２の走行点ＰＩ２における目標方位θｒが第２の目標方位θｒ２に設定されている場合、第２の走行点ＰＩ２を走行するときの無人車両２の実際の方位θｓが第２の目標方位θｒ２になるように、無人車両２の操舵装置２３Ｃが制御される。

［制御システム］
図３は、本実施形態に係る無人車両２の制御システムを示す機能ブロック図である。制御システムは、管理装置３と制御装置１０とを含む。制御装置１０は、通信システム４を介して管理装置３と通信可能である。

管理装置３は、走行条件データ生成部３１と、インターフェース部３２とを有する。走行条件データ生成部３１は、無人車両２の走行条件を規定する走行条件データを生成する。インターフェース部３２は、入力装置３３、出力装置３４、及び無線通信機６のそれぞれに接続される。入力装置３３、出力装置３４、及び無線通信機６のそれぞれは、管制施設５に設置される。走行条件データ生成部３１は、インターフェース部３２を介して、入力装置３３、出力装置３４、及び無線通信機６のそれぞれと通信する。

入力装置３３は、管制施設５の管理者に操作されることにより、入力データを生成する。入力装置３３で生成された入力データは、管理装置３に出力される。管理装置３は、入力装置３３から入力データを取得する。入力装置３３として、コンピュータ用キーボード、マウス、タッチパネル、操作スイッチ、及び操作ボタンのような、管理者の手によって操作される接触式入力装置が例示される。なお、入力装置３３は、管理者の音声によって操作される音声入力装置でもよい。

出力装置３４は、管制施設５の管理者に出力データを提供する。出力装置３４は、表示データを出力する表示装置でもよいし、印刷データを出力する印刷装置でもよいし、音声データを出力する音声出力装置でもよい。表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。

走行条件は、例えば管制施設５に存在する管理者により決定される。管理者は、管理装置３に接続されている入力装置３３を操作する。走行条件データ生成部３１は、入力装置３３が操作されることにより生成された入力データに基づいて、走行条件データを生成する。インターフェース部３２は、通信システム４を介して、走行条件データを無人車両２に送信する。無人車両２の制御装置１０は、通信システム４を介して、管理装置３から送信された走行条件データを取得する。

制御装置１０は、インターフェース部１１と、データ取得部１２と、規定指令値算出部１３Ａと、補正指令値算出部１３Ｂと、走行制御部１４とを有する。

インターフェース部１１は、位置センサ４１、傾斜センサ４２、方位センサ４３、速度センサ４４、ダンプボディセンサ４５、油圧センサ４６、油温センサ４７、走行装置２３、及び無線通信機２８のそれぞれに接続される。インターフェース部１１は、位置センサ４１、傾斜センサ４２、方位センサ４３、速度センサ４４、ダンプボディセンサ４５、油圧センサ４６、油温センサ４７、走行装置２３、及び無線通信機２８のそれぞれと通信する。

データ取得部１２は、インターフェース部１１を介して、管理装置３から送信された無人車両２の走行条件を規定する走行条件データを取得する。また、データ取得部１２は、インターフェース部１１を介して、発進前の無人車両２の状態データを取得する。無人車両２の状態データとは、無人車両２の状態を示すデータをいう。状態データは、無人車両２に搭載されているセンサの検出データを含む。

規定指令値算出部１３Ａは、無人車両２を発進させるための規定指令値Ｓ０を算出する。規定指令値算出部１３Ａは、データ取得部１２により取得された走行条件データに基づいて、規定指令値Ｓ０を算出する。規定指令値Ｓ０は、規定アクセル指令値を含む。アクセル指令値とは、駆動装置２３Ａを駆動するための指令値をいう。規定指令値算出部１３Ａは、管理装置３から送信された走行点ＰＩ０における目標走行速度Ｖｒ０と、速度センサ４４によって検出された現時点の無人車両２の走行速度Ｖｓ及び加速度とに基づいて、規定時間後（例えば１秒後）の無人車両２の位置及び目標走行速度Ｖｒ１を算出する。現時点が発進時点である場合、無人車両２の走行速度Ｖｓはゼロである。規定指令値算出部１３Ａは、規定時間後の無人車両２の走行速度Ｖｓが目標走行速度Ｖｒ１になるように、規定のアクセル指令値である規定指令値Ｓ０を算出する。なお、現時点の無人車両２の走行速度Ｖｓは、速度センサ４４の検出データによらずに、走行条件データから導出されてもよい。

補正指令値算出部１３Ｂは、データ取得部１２により取得された走行条件データ及び状態データの少なくとも一方に基づいて、無人車両２の発進前において無人車両２の走行速度Ｖｓの制限を要求する要求データが取得されたか否かを判定する。補正指令値算出部１３Ｂは、要求データが取得されたと判定したときに、要求データに基づいて、規定指令値Ｓ０を補正して、無人車両２を発進させるための補正指令値Ｓａを算出する。補正指令値Ｓａは、規定アクセル指令値が補正された補正アクセル指令値を含む。補正指令値Ｓａ（補正アクセル指令値）は、規定指令値Ｓ０（規定アクセル指令値）よりも小さい。

図４は、本実施形態に係るアクセル指令値Ｓ０の算出方法を説明するための模式図である。無人車両２の重量をＧｖ、重力加速度をＧ、ダンプトラックの目標加速度をａｔ、無人車両２の車輪２７に装着されたタイヤの転がり抵抗係数をＣｒｒ、水平面に対する走行路ＨＬの傾斜角度をθとしたとき、無人車両２の目標加速度成分Ｆｔ、重力成分Ｆｇ、及び転がり抵抗Ｆｒのそれぞれは、以下の（１）式、（２）式、及び（３）式のそれぞれによって表される。

走行路ＨＬに停車状態の無人車両２が発進するために必要な力Ｆｄは、以下の（４）式によって表される。

走行路ＨＬに停車状態の無人車両２が発進するための推進力をＦｎ、ゲインをＧａとしたとき、アクセル指令値Ｓ０は、以下の（５）式によって表される。なお、推進力Ｆｎは、無人車両２の仕様により予め決められている固有値である。

規定指令値算出部１３Ａは、（１）式から（５）式に従って、アクセル指令値Ｓ０を算出する。例えば、走行路ＨＬの傾斜角度θが大きいとき（走行路ＨＬが上り坂のとき）には、アクセル指令値Ｓ０は大きい値となり、走行路ＨＬの傾斜角度θが小さいとき（走行路ＨＬが平坦又は下り坂のとき）には、アクセル指令値Ｓ０は小さい値となる。また、例えば、無人車両２の重量Ｇｖ大きいときには、アクセル指令値Ｓ０は大きい値となり、無人車両２の重量Ｇｖが小さいときには、アクセル指令値Ｓ０は小さい値となる。

走行制御部１４は、走行条件データに基づいて、無人車両２の走行を制御する。走行制御部１４は、走行速度Ｖｓの制限を要求する要求データが取得されないときに、規定指令値算出部１３Ａにより算出された規定指令値Ｓ０に基づいて、無人車両２の発進を制御する。走行制御部１４は、走行速度Ｖｓの制限を要求する要求データが取得されたときに、補正指令値算出部１３Ｂにより算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。走行制御部１４は、走行装置２３の駆動装置２３Ａに規定アクセル指令値又は補正アクセル指令値を出力する。駆動装置２３Ａは、規定アクセル指令値又は補正アクセル指令値に基づいて動力を発生する。

［発進制御］
図５及び図６は、本実施形態に係る無人車両２の発進制御を説明するための模式図である。図５に示すグラフにおいて、横軸は、停車状態の無人車両２からの前方の距離を示し、縦軸は、無人車両２の走行速度を示す。

図５は、無人車両２の発進において走行速度Ｖｓを制限する走行条件データの一例を示す。図６は、無人車両２の発進において走行速度Ｖｓを制限しない走行条件データの一例を示す。図５及び図６のそれぞれにおいて、無人車両２は、走行点ＰＩ０において停車状態である。目標走行速度Ｖｒは、複数の走行点ＰＩ（ＰＩ０、ＰＩ１、ＰＩ２、…）のそれぞれに設定される。

図５に示す例において、走行点ＰＩ０から走行点ＰＩ５の間において無人車両２が加速するように、走行条件データが設定される。走行点ＰＩ５よりも前方の走行点ＰＩ６、ＰＩ７、…においては、速度閾値Ｖｓｈよりも低い走行速度Ｖｒｌで無人車両２が走行するように、走行条件データが設定される。

すなわち、図５に示す例において、無人車両２の発進において、無人車両２の走行速度Ｖｓは、速度閾値Ｖｓｈよりも低い走行速度Ｖｒｌに制限される。以下の説明において、走行速度Ｖｒｌを適宜、走行速度Ｖｓの制限値Ｖｒｌ、と称する。

図６に示す例において、走行点ＰＩ０から走行点ＰＩ５の間において無人車両２が加速するように、走行条件データが設定される。また、図６に示す例においては、走行点ＰＩ５よりも前方の走行点ＰＩ６、ＰＩ７、…においても、無人車両２が加速するように、走行条件データが設定される。速度閾値Ｖｓｈよりも高い走行速度Ｖｓで無人車両２が走行するように、走行条件データが設定される。

すなわち、図６に示す例において、無人車両２の発進において、無人車両２の走行速度Ｖｓは、制限されず、速度閾値Ｖｓｈよりも高い走行速度Ｖｓまで加速するように、走行条件データが設定される。

無人車両２の発進において無人車両２の走行速度Ｖｓの制限を要求する要求データは、走行速度Ｖｓの制限値Ｖｒｌを含む。補正指令値算出部１３Ｂは、走行条件データに基づいて、無人車両２の発進において無人車両２の走行速度の制限が要求されているか否かを判定する。補正指令値算出部１３Ｂは、停車状態の無人車両２から規定距離だけ前方の走行点に設定された目標走行速度Ｖｒに基づいて、走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定し、走行速度Ｖｓの制限が要求されていると判定した場合、補正指令値Ｓａを算出する。

一例として、補正指令値算出部１３Ｂは、走行点ＰＩ０において停車状態の無人車両２から１０点分だけ前方の走行点ＰＩ１０に設定された目標走行速度Ｖｒに基づいて、走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定する。例えば、補正指令値算出部１３Ｂは、走行点ＰＩ１０に設定された目標走行速度Ｖｒが速度閾値Ｖｓｈ未満であるとき、走行速度Ｖｓの制限が要求されていると判定する。補正指令値算出部１３Ｂは、走行点ＰＩ１０に設定された目標走行速度Ｖｒが速度閾値Ｖｓｈ以上であるとき、走行速度Ｖｓの制限が要求されていないと判定する。すなわち、図５に示す走行条件データが設定されている場合、補正指令値算出部１３Ｂは、走行速度Ｖｓの制限が要求されていると判定する。図６に示す走行条件データが設定されている場合、補正指令値算出部１３Ｂは、走行速度Ｖｓの制限が要求されていないと判定する。このように、補正指令値算出部１３Ｂは、走行条件データで規定される目標走行速度Ｖｒと速度閾値Ｖｓｈとを比較して、目標走行速度Ｖｒに速度閾値Ｖｓｈよりも低い制限値Ｖｒｌが設定されていると判定したとき、走行速度Ｖｓの制限が要求されていると判定し、目標走行速度Ｖｒに速度閾値Ｖｓｈよりも低い制限値Ｖｒｌが設定されていないと判定したとき、走行速度Ｖｓの制限が要求されていないと判定する。

走行速度Ｖｓの制限が要求されている場合において、補正指令値算出部１３Ｂは、制限値Ｖｒｌに基づいて、（５）式に示したゲインＧａを調整して、補正指令値Ｓａを算出する。すなわち、補正指令値算出部１３Ｂは、走行条件データで規定される走行速度Ｖｓの制限値Ｖｒｌが低いほど、補正指令値Ｓａを小さくする（ゲインＧａを小さくする）。補正指令値算出部１３Ｂは、走行条件データで規定される制限値Ｖｒｌが高いほど、補正指令値Ｓａを大きくする（ゲインＧａを大きくする）。

なお、補正指令値Ｓａ（補正アクセル指令値）は、制限値Ｖｒｌに比例しなくてもよく、制限値Ｖｒｌに基づいて予備試験により予め設定された設定値でもよい。

図５に示した例において、無人車両２の発進直後の目標走行速度Ｖｒに制限値Ｖｒｌが設定されているにもかかわらず、走行制御部１４が、規定指令値Ｓ０に基づいて無人車両２の発進を制御してしまうと、ラインＶｓｏで示すように、無人車両２の実際の走行速度Ｖｓが目標走行速度Ｖｒをオーバーシュートしてしまう可能性がある。その結果、無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱してしまう可能性がある。無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱し、無人車両２の稼働が停止すると、作業現場の生産性が低下する可能性がある。

本実施形態においては、無人車両２の発進直後の目標走行速度Ｖｒに制限値Ｖｒｌが設定されている場合、すなわち、走行速度Ｖｓの制限が要求されている場合、補正指令値算出部１３Ｂは、制限値Ｖｒｌに基づいて、無人車両２の発進時の補正指令値Ｓａを算出し、算出した補正指令値Ｓａを走行制御部１４に出力する。走行制御部１４は、補正指令値Ｓａに基づいて、駆動装置２３Ａを制御する。これにより、図５のラインＶｓで示すように、無人車両２の走行速度Ｖｓは、目標走行速度Ｖｒをオーバーシュートすることなく、目標走行速度Ｖｒに追従することができる。また、無人車両２の不要な加速が抑制されるので、無人車両２の燃料消費率の悪化を抑制することができる。

一方、図６に示した例のように、無人車両２の発進直後の目標走行速度Ｖｒに制限値Ｖｒｌが設定されていない場合、すなわち、走行速度Ｖｓの制限が要求されない場合、規定指令値算出部１３Ａは、走行条件データに基づいて規定指令値Ｓ０を算出し、算出した規定指令値Ｓ０を走行制御部１４に出力する。走行制御部１４は、規定指令値Ｓ０に基づいて、駆動装置２３Ａを駆動する。これにより、無人車両２は、発進時において高い加速度で加速することができる。そのため、作業現場の生産性の低下が抑制される。

以上、補正指令値算出部１３Ｂが、走行条件データに基づいて、走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定する例について説明した。補正指令値算出部１３Ｂは、発進前の無人車両２の状態データに基づいて、走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定してもよい。上述のように、無人車両２の状態データとは、無人車両２の状態を示すデータをいう。状態データは、無人車両２に搭載されているセンサの検出データを含む。補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２の状態データに基づいて、無人車両２の発進において無人車両２をゆっくりと走行する必要があると判定したとき、規定指令値Ｓ０よりも小さい補正指令値Ｓａを算出する。

以下、発進前の無人車両２の状態データに基づいて、走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定する例について説明する。

例えば、ダンプボディ２２に積み込まれている積荷をダンプボディ２２から排土する場合、無人車両２が停車状態で、ダンプボディ２２が積載姿勢からダンプ姿勢に変化するようにホイストシリンダが作動する。ダンプボディ２２がダンプ姿勢になった後、ダンプボディ２２から積荷が全て排土されるように、無人車両２は走行を開始する。ダンプボディ２２がダンプ姿勢の状態で停車状態の無人車両２が発進する場合、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求される。ダンプボディ２２の位置は、ダンプボディセンサ４５によって検出される。データ取得部１２は、インターフェース部１１を介して、ダンプボディセンサ４５の検出データを取得する。補正指令値算出部１３Ｂは、ダンプボディセンサ４５の検出データに基づいて、ダンプボディ２２がダンプ姿勢か否かを判定することができる。要求データは、ダンプボディセンサ４５の検出データを含む。補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２が発進前において、ダンプボディセンサ４５の検出データに基づいて、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定する。ダンプボディ２２がダンプ姿勢の状態で停車状態の無人車両２が発進する場合、補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２の走行速度Ｖｓが制限されるように、補正指令値Ｓａを算出する。走行制御部１４は、補正指令値算出部１３Ｂにより算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。

また、例えば、停車状態の無人車両２が発進する場合において、作動油の温度が低く、目標走行コースＣＳが急峻なカーブを含む場合、作動油の温度が低いことに起因してステアリングシリンダの応答性が悪化するため、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求される。作動油の温度は、油温センサ４７によって検出される。データ取得部１２は、インターフェース部１１を介して、油温センサ４７の検出データを取得する。補正指令値算出部１３Ｂは、油温センサ４７の検出データに基づいて、作動油の温度が温度閾値よりも低いか否かを判定することができる。要求データは、油温センサ４７の検出データを含む。補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２が発進前において、油温センサ４７の検出データに基づいて、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定する。作動油の温度が温度閾値よりも低い状態で停車状態の無人車両２が発進する場合、補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２の走行速度Ｖｓが制限されるように、補正指令値Ｓａを算出する。走行制御部１４は、補正指令値算出部１３Ｂにより算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。

また、例えば、停車状態の無人車両２が発進する場合において、作動油の圧力が低い場合、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求される。作動油の圧力は、油圧センサ４６によって検出される。データ取得部１２は、インターフェース部１１を介して、油圧センサ４６の検出データを取得する。補正指令値算出部１３Ｂは、油圧センサ４６の検出データに基づいて、作動油の圧力が圧力閾値よりも低いか否かを判定することができる。要求データは、油圧センサ４６の検出データを含む。補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２が発進前において、油圧センサ４６の検出データに基づいて、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定する。作動油の圧力が圧力閾値よりも低い状態で停車状態の無人車両２が発進する場合、補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２の走行速度Ｖｓが制限されるように、補正指令値Ｓａを算出する。走行制御部１４は、補正指令値算出部１３Ｂにより算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。

また、鉱山の作業現場においては、無人車両２のみならず、有人車両も走行する。有人車両は、作業現場を管理又は監視するために、作業現場を走行する。例えば、停車状態の無人車両２が発進する場合において、無人車両２の近くに有人車両が存在する場合、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求される。無人車両２の位置データ及び有人車両の位置データは、管理装置３に送信される。そのため、管理装置３は、無人車両２の近くに有人車両が存在するか否かを判定することができる。また、無人車両２の近くに別の無人車両２が存在する場合においても、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求される。無人車両２の近くに有人車両又は別の無人車両２が存在すると判定した場合、管理装置３は、発進時において無人車両２の走行速度Ｖｓが制限されるように走行条件データを生成し、無人車両２に送信する。走行条件データは、図５を参照して説明したような制限値Ｖｒｌを含む。要求データは、制限値Ｖｒｌを含む。データ取得部１２は、インターフェース部１１を介して、走行条件データを取得する。補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２が発進前において、無人車両２の走行速度Ｖｓが制限されるように、補正指令値Ｓａを算出する。走行制御部１４は、補正指令値算出部１３Ｂにより算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。

また、例えば、停車状態の無人車両２が発進する場合において、目標走行コースＣＳの位置と無人車両２の実際の位置とがずれていたり、走行点ＰＩに設定されている目標方位θｒと無人車両２の実際の方位とがずれていたりする場合、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求される。すなわち、位置又は方位のずれ量が大きい状態で、停車状態の無人車両２が急加速したり高速で走行したりした場合、ずれ量が更に大きくなってしまう可能性がある。そのため、停車状態の無人車両２が発進する場合において、位置又は方位のずれ量が大きい場合、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が抑制される。無人車両２の位置及び方位は、位置センサ４１及び方位センサ４３によって検出される。データ取得部１２は、インターフェース部１１を介して、位置センサ４１の検出データ及び方位センサ４３の検出データを取得する。補正指令値算出部１３Ｂは、位置センサ４１の検出データ及び方位センサ４３の検出データに基づいて、目標走行コースＣＳの位置と無人車両２の実際の位置とのずれ量、又は目標方位θｒと無人車両２の実際の方位とのずれ量がずれ量閾値も大きいかを判定することができる。要求データは、位置センサ４１の検出データ及び方位センサ４３の検出データを含む。補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２が発進前において、位置センサ４１の検出データ及び方位センサ４３の検出データに基づいて、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定する。ずれ量がずれ量閾値よりも大きい状態で停車状態の無人車両２が発進する場合、補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２の走行速度Ｖｓが制限されるように、補正指令値Ｓａを算出する。走行制御部１４は、補正指令値算出部１３Ｂにより算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。

また、例えば、無人車両２が作業現場において走行条件データに基づいて稼働を開始する前に、無人車両２のテスト走行が実施される場合がある。テスト走行において、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求される。要求データは、無人車両２がテスト走行することを示すテスト走行データを含む。補正指令値算出部１３Ｂは、テスト走行において、無人車両２の走行速度Ｖｓが制限されるように、補正指令値Ｓａを算出する。走行制御部１４は、補正指令値算出部１３Ｂにより算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。

また、例えば、発進前に無人車両２の異常が検出された場合、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限が要求される。要求データは、無人車両２の異常を示す異常データを含む。発進前に無人車両２の異常が検出された場合、補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２の走行速度Ｖｓが制限されるように、補正指令値Ｓａを算出する。走行制御部１４は、補正指令値算出部１３Ｂにより算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。

［制御方法］
図７は、本実施形態に係る無人車両２の制御方法を示すフローチャートである。停車状態の無人車両２が発進する前に、データ取得部１２は、インターフェース部１１を介して、無人車両２の走行条件データ及び状態データを取得する（ステップＳＴ１）。

補正指令値算出部１３Ｂは、データ取得部１２により取得された走行条件データ及び状態データに基づいて、走行速度Ｖｓの制限が要求されているか否かを判定する（ステップＳＴ２）。

ステップＳＴ２において、走行速度Ｖｓの制限が要求されていると判定した場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、補正指令値算出部１３Ｂは、発進直後の無人車両２の走行速度Ｖｓが制限されるように、補正指令値Ｓａを算出する（ステップＳＴ３）。

例えば、図５を参照して説明したように、走行条件データが制限値Ｖｒｌを含む場合、補正指令値算出部１３Ｂは、走行条件データに基づいて、走行速度Ｖｓが制限値Ｖｒｌを超えないように、最大値よりも小さい補正指令値Ｓａを算出する。

また、上述のように、例えばダンプボディセンサ４５の検出データに基づいてダンプボディ２２がダンプ姿勢であると判定したり、油温センサ４７の検出データに基づいて作動油の温度が温度閾値よりも低いと判定したり、油圧センサ４６の検出データに基づいて作動油の圧力が圧力閾値よりも低いと判定したり、無人車両２の近くに有人車両又は別の無人車両２が存在すると判定したり、目標走行コースＣＳの位置と無人車両２の実際の位置とがずれていると判定したり、目標方位θｒと無人車両２の実際の方位とがずれていると判定したり、無人車両２がテスト走行すると判定したり、無人車両２に異常が発生したと判定したりした場合、補正指令値算出部１３Ｂは、状態データに基づいて、走行速度Ｖｓが制限されるように、規定指令値Ｓ０よりも小さい補正指令値Ｓａを算出する。

走行制御部１４は、ステップＳＴ３において算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。駆動装置２３Ａは、制限された補正指令値Ｓａに基づいて作動する。無人車両２は、ゆっくりと発進する（ステップＳＴ４）。

ステップＳＴ２において、走行速度Ｖｓの制限が要求されないと判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、規定指令値算出部１３Ａは、走行条件データに基づいて算出された規定指令値Ｓ０を走行制御部１４に出力する（ステップＳＴ５）。

走行制御部１４は、ステップＳＴ５において出力された規定指令値Ｓ０に基づいて、無人車両２の発進を制御する。駆動装置２３Ａは、規定指令値Ｓ０に基づいて作動する。無人車両２は、高い加速度で発進する（ステップＳＴ４）。

［コンピュータシステム］
図８は、コンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述の管理装置３及び制御装置１０のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の管理装置３の機能及び制御装置１０の機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、無人車両２の発進前において、無人車両２の走行速度Ｖｓの制限を要求する要求データを取得したときに、補正指令値算出部１３Ｂは、無人車両２の発進において走行速度Ｖｓが制限されるように、無人車両２を発進させるための補正指令値Ｓａを算出する。走行制御部１４は、算出された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。これにより、無人車両２の発進後において、無人車両２の実際の走行速度Ｖｓが目標走行速度Ｖｒをオーバーシュートしてしまうことが抑制される。そのため、無人車両２が目標走行コースＣＳから逸脱してしまうことが抑制される。したがって、作業現場の生産性の低下が抑制される。また、走行速度Ｖｓの制限が要求された場合、無人車両２の不要な加速が抑制されるので、無人車両２の燃料消費率の悪化を抑制することができる。

また、走行速度Ｖｓの制限が要求されない場合、規定指令値算出部１３Ａは、走行条件データに基づいて算出された規定指令値Ｓ０を走行制御部１４に出力する。走行制御部１４は、規定指令値Ｓ０に基づいて駆動装置２３Ａを駆動する。これにより、無人車両２は、発進時において高い加速度で加速することができる。そのため、作業現場の生産性の低下が抑制される。

［他の実施形態］
なお、上述の実施形態において、指令値（規定指令値Ｓ０、補正指令値Ｓａ）は、駆動装置２３Ａを駆動するためのアクセル指令値であることとした。指令値は、走行点ＰＩにおける目標走行速度Ｖｒ０でもよいし、現時点から規定時間後の目標走行速度Ｖｒ１でもよい。

なお、上述の実施形態において、制御装置１０の機能の少なくとも一部が管理装置３に設けられてもよいし、管理装置３の機能の少なくとも一部が制御装置１０に設けられてもよい。例えば、上述の実施形態において、管理装置３が、補正指令値算出部１３Ｂの機能を有し、管理装置３において算出された補正指令値Ｓａが、通信システム４を介して、無人車両２の制御装置１０に送信されてもよい。制御装置１０の走行制御部１４は、管理装置３から送信された補正指令値Ｓａに基づいて、無人車両２の発進を制御する。

１…管理システム、２…無人車両、３…管理装置、４…通信システム、５…管制施設、６…無線通信機、７…積込機、８…破砕機、１０…制御装置、１１…インターフェース部、１２…データ取得部、１３Ａ…規定指令値算出部、１３Ｂ…補正指令値算出部、１４…走行制御部、２１…車両本体、２２…ダンプボディ、２３…走行装置、２３Ａ…駆動装置、２３Ｂ…ブレーキ装置、２３Ｃ…操舵装置、２７…車輪、２７Ｆ…前輪、２７Ｒ…後輪、２８…無線通信機、３１…走行条件データ生成部、３２…インターフェース部、３３…入力装置、３４…出力装置、４１…位置センサ、４２…傾斜センサ、４３…方位センサ、４４…速度センサ、４５…ダンプボディセンサ、４６…油圧センサ、４７…油温センサ、ＣＳ…目標走行コース、ＨＬ…走行路、ＩＳ…交差点、ＰＡ…作業場、ＰＡ１…積込場、ＰＡ２…排土場、ＰＩ…走行点。

Claims (6)

1. 無人車両を発進させるための規定指令値を算出する規定指令値算出部と、
   前記無人車両の走行速度の制限を要求する要求データが取得されたときに、前記要求データに基づいて前記規定指令値を補正して、補正指令値を算出する補正指令値算出部と、
   前記要求データが取得されたときに前記補正指令値に基づいて前記無人車両の発進を制御する走行制御部と、
   を備える無人車両の制御システム。
2. 複数の走行点のそれぞれに設定された前記無人車両の目標走行速度及び目標方位を含む前記無人車両の走行条件を規定する走行条件データを取得するデータ取得部を備え、
   前記補正指令値算出部は、前記走行条件データに基づいて、前記走行速度の制限が要求されているか否かを判定して、前記補正指令値を算出する、
   請求項１に記載の無人車両の制御システム。
3. 前記補正指令値算出部は、停車状態の前記無人車両から規定距離だけ前方の前記走行点に設定された前記目標走行速度に基づいて、前記走行速度の制限が要求されているか否かを判定して、前記補正指令値を算出する、
   請求項２に記載の無人車両の制御システム。
4. 前記データ取得部は、発進前の前記無人車両の状態データを取得し、
   前記補正指令値算出部は、前記状態データに基づいて、前記走行速度の制限が要求されているか否かを判定して、前記補正指令値を算出する、
   請求項２又は請求項３に記載の無人車両の制御システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無人車両の制御システムを備える無人車両。
6. 無人車両を発進させるための規定指令値を算出することと、
   前記無人車両の走行速度の制限を要求する要求データが取得されたときに、前記要求データに基づいて前記規定指令値を補正して、補正指令値を算出することと、
   前記要求データが取得されたときに前記補正指令値に基づいて前記無人車両の発進を制御することと、
   を含む無人車両の制御方法。

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