JP2020147175A - 作業車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業車両の搭乗者の意図に反して自動運転モードによる自律走行が中断することを防止できるとともに、必要な場合には搭乗者の意思により容易に手動運転モードに切り換えることできる作業車両を提供すること。【解決手段】操舵用モータ33の目標操舵トルクの上限値が、搭乗者がハンドル32を操作するときに発生し得るトルクよりも小さい所定の値P1に設定されており、コントローラ100は、ダンプトラック1の運転モードが自動運転モードの場合、GPS受信機36で演算した車両の位置と予め記憶した走行経路21とに基づいて、ダンプトラックの走行経路からの逸脱距離d1を演算し、その逸脱距離が所定の閾値K1以上のとき、ダンプトラック1の運転モードを手動運転モードに切り換える。【選択図】 図4
Description
本発明は、搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも2つを運転モードとして備えた作業車両に関する。
ダンプトラックを代表とする作業車両には、搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも2つを運転モードとして備えたものがある。自動運転モードでは、作業車両に搭載された制御装置(コントローラ)が、アクセルペダル操作(加速制御)、ブレーキペダル操作(制動制御)、及びステアリングホイール(ハンドル)操作(操舵制御)の全てを担っている。しかし、作業車両に搭乗者がいる状態で自動運転モードを行っている場合には、搭乗者による運転操作が必要になる場合(例えば、作業車両に異常が生じた場合や、予期せぬ事態が生じた場合等)もある。そこで、自動運転モード中に搭乗者がハンドルを介して操舵介入を行った場合には、作業車両の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換えて、搭乗者に車両操作を移譲する技術が知られている。
例えば、特許文献1には、自動操舵モード中に運転者(搭乗者)の操舵介入が有ったと判定した場合に、自動操舵モードを解除して、運転者に車両操作を移譲する操舵制御装置において、運転者による操舵トルクの回転方向及び大きさと、車両を操舵するためのトルクを発生するモータの回転方向及び大きさとを基にして、自動操舵モード時の運転者の操舵介入の有無を判定し、運転者による操舵トルクの回転方向と、モータの回転方向が同じ場合は、異なる場合に比べて、運転者による操舵トルクが、より大きくなるまで、運転者の操舵介入無しと判定するとともに、モータの回転が0の近傍の領域に設けられたマージン領域内では、運転者の操舵介入無しと判定する操舵制御装置が開示されている。
しかし、特許文献1では、運転者による操舵トルクが所定の閾値(ハンドル駆動用のモータの回転方向に応じて定められた値)を超えると運転者に操舵制御を移譲する仕様となっている。そのため、例えば、不意に当該閾値を超える操舵トルクをハンドルに与えてしまった場合や、路面の轍等からタイヤが力を受けて当該閾値を超える操舵トルクが発生してしまった場合(ノイズが発生した場合)等には、運転者(搭乗者)の意図に反して自動運転が中断するおそれがある。
本発明は、この種の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業車両の搭乗者の意図に反して自動運転モードによる自律走行が中断することを防止できるとともに、必要な場合には搭乗者の意思により容易に手動運転モードに切り換えることできる作業車両を提供することにある。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも2つを運転モードとして備えた作業車両であって、前記自動運転モードの場合、ハンドルを回転させる操舵トルクを発生して前記作業車両の操舵を制御する操舵用モータと、前記作業車両の位置を検出する位置センサと、前記作業車両の方位角を検出する方位角センサと、前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と、前記方位角センサで検出された前記作業車両の方位角とに基づいて、予め定められた走行経路に沿って前記作業車両を操舵するために必要な前記操舵用モータの操舵トルクである目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに基づいて前記操舵用モータの操舵トルクを制御するコントローラと、を備えた作業車両において、前記目標操舵トルクの上限値が、搭乗者が前記ハンドルを操作するときに発生し得るトルクよりも小さい所定の値に設定されており、前記コントローラは、前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と前記走行経路とに基づいて、前記作業車両の前記走行経路からの逸脱距離を演算し、その逸脱距離が所定の閾値以上のとき、前記作業車両の運転モードを前記手動運転モードに切り換えることを特徴とする。
本発明によれば、作業車両の搭乗者の意図に反して自動運転モードによる自律走行が中断することを防止できるとともに、必要な場合には搭乗者の意思により容易に手動運転モードに切り換えることできる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る作業車両(運搬車両)であるダンプトラックの側面図であり、図2は本発明の実施の形態に係る車両制御システムの構成図である。
図1は本発明の実施の形態に係る作業車両(運搬車両)であるダンプトラックの側面図であり、図2は本発明の実施の形態に係る車両制御システムの構成図である。
図1において、ダンプトラック1は、車体2と、ベッセル3と、キャブ5と、左右の前輪6L,6Rと、左右の後輪7L,7Rと、GPSアンテナ36aと、無線機アンテナ37aと、コントローラ(制御装置)100とを備えている。
車体2は、フレーム構造体を構成する。車体2の上側には、ホイストシリンダ4の伸縮によって車体2の後部側を支点として起伏可能なベッセル3が搭載されている。
キャブ5は、ベッセル3の前側に位置して車体2の前部上側に設けられている。このキャブ5は、ダンプトラック1の搭乗者(運転者,オペレータとも称する)が乗降する運転室を形成している。キャブ5内には、搭乗者が着座する運転席と、エンジンスイッチ(いずれも図示せず)とが設けられると共に、図2に示したハンドル(ステアリングホイール)32と、アクセルペダル50と、ブレーキペダル51とが設けられている。
前輪6L,6Rは、車体2の前部下側に回転可能に設けられている。前輪6Lは車体2の左側に配置され、前輪6Rは車体2の右側に配置されている。これら左,右の前輪6L,6Rは、操舵装置12(図2参照)によって操舵角θが変化する舵取り車輪を構成している。左,右の前輪6L,6Rは、ダンプトラック1のハンドル32の回転角度に応じて操舵装置12によって舵取り操作される。
後輪7L,7Rは、車体2の後部側に回転可能に設けられている。後輪7Lは車体2の左側に配置され、後輪7Rは車体2の右側に配置されている。これら左,右の後輪7L,7Rは、ダンプトラック1の駆動輪を構成し、左右の走行用モータ13L,13R(図2参照)により回転駆動される。左右の後輪7L,7Rを回転駆動することにより、ダンプトラック1は走行駆動する。
走行用モータ13L,13Rは、車体2に設けられている。走行用モータ13Lは、左側の後輪7Lに機械的に接続され、後輪7Lを駆動する。走行用モータ13Rは、右側の後輪7Rに機械的に接続され、後輪7Rを駆動する。これらの走行用モータ13L,13Rは、電動モータであり、エンジン(図示せず)によって駆動される主発電機(図示せず)から供給される電力によって回転駆動する。各走行用モータ13L,13Rは、コントローラ100(速度制御部62a(後述))によって制御され、それぞれ独立して回転駆動可能である。
ハンドル32は、搭乗者によって舵取り操作され得る。ハンドル32が左,右に回転されると,ハンドル32に連結されたコラムシャフト35(図2参照)がハンドル32の回転に応じて左,右方向に回転して操舵トルクが発生する。コラムシャフト35に入力された操舵トルクはステアリングバルブ(図示せず)を作動させる。ステアリングバルブは、ハンドル32の回転量に応じて、操舵装置12に含まれる左右のステアリングシリンダへの作動油の供給と排出を切り換え制御する。操舵装置12には、左右の前輪6L,6Rに対応する左右の油圧シリンダ(ステアリングシリンダ)が含まれており、一方のシリンダが伸長するとき、他方のシリンダが収縮するようにステアリングバルブから作動油が供給される。すなわち、操舵装置12は、ステアリングバルブを介して給排される作動油によって駆動されて、前輪6L,6Rの操舵角θをハンドル32の回転に応じて変化させる。
ハンドル32には、ハンドル32の角速度を検出するためのハンドル角速度センサ34が設けられている。ハンドル角速度センサ34が検出したハンドル32の角速度はコントローラ100に出力されている。
操舵角センサ39は、操舵装置12に取り付けられており、例えば左側の前輪6Lの操舵角θを検出してコントローラ100に出力している。操舵角センサ39は、例えばホール素子とマグネットとからなる電磁ピックアップ式回転角検出器、または発光体と受光体とからなる光学式の回転角検出器等により構成されている。
操舵用モータ33は、減速機(図示せず)を介してコラムシャフト35に結合された電動モータであり、操舵用モータ33を回転させるとコラムシャフト35とともにハンドル32が回転する。操舵用モータ33の動作は、ダンプトラック1の運転モードに応じて切り換えられ、自動運転モードの場合には、ハンドル32(コラムシャフト35)を回転させる操舵トルクを発生してダンプトラック1の操舵(操舵装置12の動作)を制御し、手動運転モードの場合には、搭乗者がハンドル32の操作に要する操舵トルクを補助する補助トルクを発生する。なお、手動運転モードの場合には操舵用モータ33の発生するトルクをゼロにしても良い。
アクセルペダル50は、ダンプトラック1の加速を操作する加速操作装置を構成している。このアクセルペダル50は、搭乗者によって踏込み操作され得る。アクセルペダル50には操作量を検出するアクセル操作センサ(図示せず)が設けられており、アクセル操作センサはアクセルペダル50の操作量(踏込み量)に応じた加速指令をコントローラ100に出力している。コントローラ100は、アクセルペダル50の操作量に応じて走行用モータ13L,13Rは力行させ、それによりダンプトラック1が加速する。
ブレーキペダル51は、ダンプトラック1の制動を操作する制動操作装置を構成している。このブレーキペダル51は、搭乗者によって踏込み操作され得る。ブレーキペダル51には操作量を検出するブレーキ操作センサ(図示せず)が設けられており、ブレーキ操作センサはブレーキペダル51の操作量(踏込み量)に応じた制動指令をコントローラ100に出力している。コントローラ100は、ブレーキペダル51の操作量に応じて走行用モータ13L,13Rを回生させ、それによりダンプトラック1が減速する。
コントローラ100は、アクセルペダル50の加速指令とブレーキペダル51の制動指令とに基づいて、ダンプトラック1が加速と減速のいずれの状態にあるのか判定できる。
コントローラ100には、複数の運転モードの中からいずれか1つの運転モードを選択する運転モード選択スイッチ59が接続されている。運転モード選択スイッチ59によって選択可能な複数の運転モードには、搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも2つの運転モードが含まれている。本実施形態では、自動運転モードと手動運転モードの2つの運転モードが設定されているものとして説明する。
無線機アンテナ37aは、コントローラ100が外部の端末(例えば管制局のサーバ)と相互通信するための装置である無線機37と接続されており、無線機37はコントローラ100から出力されるデータを無線機アンテナ37aから送信し、無線機アンテナ37aで受信されたデータ(例えば後述する走行経路データ)をコントローラ100に入力している。
GPSアンテナ(衛星測位アンテナ)36aは、GPSアンテナ36aで受信される複数の測位衛星からの衛星信号を受信して世界座標系(または地理座標系)におけるダンプトラック1の位置を演算する位置センサとしてのGPS受信機36と接続されており、GPS受信機36は演算したダンプトラック1の位置をコントローラ100に出力している。
方位角センサ38は、ダンプトラック1の方位角を検出するための機器であり、本実施形態では、地磁気をセンサで検知して方位を判定するデジタル方位計を利用している。
(コントローラ100)
コントローラ100は、演算処理装置(例えばCPU等のプロセッサ)と、記憶装置(例えばROM,RAM等の半導体メモリ)と、入出力回路と、通信回路とを備えるコントローラ(マイクロコンピュータ)であり、記憶装置に記憶されたプログラムを演算処理装置で実行することで当該プログラムが規定する各種処理を実行可能に構成されている。本実施形態でのコントローラ100は主に自動運転モードの選択中の自律走行の実行のために走行用モータ13L,13Rや操舵用モータ33の制御を行っている。
コントローラ100は、演算処理装置(例えばCPU等のプロセッサ)と、記憶装置(例えばROM,RAM等の半導体メモリ)と、入出力回路と、通信回路とを備えるコントローラ(マイクロコンピュータ)であり、記憶装置に記憶されたプログラムを演算処理装置で実行することで当該プログラムが規定する各種処理を実行可能に構成されている。本実施形態でのコントローラ100は主に自動運転モードの選択中の自律走行の実行のために走行用モータ13L,13Rや操舵用モータ33の制御を行っている。
図2に示すように、コントローラ100は、記憶装置に記憶されたプログラムを演算制御装置で実行することで、走行経路記憶部60と、車両位置姿勢測定部61と、走行制御部62と、自動運転継続判断部63と、復帰経路演算部65として機能する。走行制御部62は、速度制御部62aおよび操舵制御部62bを備えている。なお、各部60−64は適宜複数のコントローラで構成しても良い。また、復帰経路演算部65は省略可能である。
走行経路記憶部60は、コントローラ100の記憶装置内に確保された走行経路用の記憶領域であり、予め設定されたダンプトラック1の走行経路21(図3参照)を規定するデータ(走行経路データ)が記憶されている。図3は図1のダンプトラック1が走行路1000を走行経路21に沿って自律走行するときの上面図を示している。走行経路データは、例えば、ダンプトラック1の走行経路21上に間隔を介して配置された複数の点の座標値の集合で規定できる。なお、走行経路21は、走行路1000の形状をカメラやレーダ等の外界認識装置によって検出し、その形状に合わせてコントローラ100が車両走行中にリアルタイムに算出し(例えば、走行路1000の左右何れかの端部から所定距離離れた位置に走行経路21を設定する)、走行経路記憶部60に格納する構成を採用しても良い。
車両位置姿勢測定部61は、GPS受信機36と方位角センサ38からの入力データに基づいて、現在のダンプトラック1の位置(例えばダンプトラック1の重心位置)と向き(方位角)とヨーレートと速度を計測する処理を実行する部分である。このうち、例えば、ヨーレートは方位角センサ38の時間変化から演算でき、速度はGPS受信機36の測位結果の時間変化から演算できる。なお、GPS受信機36と方位角センサ38のみでなく、例えば前輪6L,6Rの速度を検出する車輪速センサや、3軸の角度と加速度の検出が可能な慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)等を単独または組み合わせて利用することで車両の位置や向きを計測してもよい。また、カメラやレーダなどの外界認識手段によって、走行経路に対するダンプトラック1の相対的な位置や向きを求める方法を利用しても良い。
走行制御部62は、ダンプトラック1が自律走行または搭乗者による手動走行をするための制御を行う部分であり、走行用モータ13L,13Rの制御を行う速度制御部62aと、操舵用モータ33の制御を行う操舵制御部62bとを備えている。
速度制御部62aは、自動運転モードのとき、車両位置姿勢測定部61で演算されるダンプトラック1の速度(実速度)が、走行経路21に設定された目標速度に近づくように左右の走行用モータ13L,13Rの力行・回生を制御する。手動運転モードのときには、速度制御部62aは、アクセルペダル50の操作量に応じて左右の走行用モータ13L,13Rの力行を制御するとともに、ブレーキペダル51の操作量に応じて左右の走行用モータ13L,13Rの回生を制御する。
操舵制御部62bは、自動運転モードのとき、GPS受信機36で演算され車両位置姿勢測定部61に入力されたダンプトラック1の位置と、方位角センサ38で検出されたダンプトラック1の方位角(向き)と、走行経路記憶部60に記憶された走行経路とに基づいて、走行経路記憶部60に記憶された走行経路に沿ってダンプトラック1を操舵するために必要な操舵用モータ33の操舵トルクである目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに基づいて操舵用モータ33の操舵トルクを制御する。これにより走行経路に沿って走行するようにダンプトラック1が操舵される。目標操舵トルクの演算には、その精度を向上させる目的で、ハンドル角速度センサ34で検出されたハンドル角速度と、操舵角センサ39で検出された操舵角度θと、車両位置姿勢測定部61で演算された車速と、車両位置姿勢測定部61で演算されたヨーレートの少なくとも1つを考慮しても良い。
操舵制御部62bで演算される目標操舵トルクの上限値は、搭乗者(ドライバー)がハンドル32を操作するときに発生し得るトルクよりも小さい所定の値P1に設定されている。この設定により、自動運転モードで自律走行が実行されている間に搭乗者がハンドル32を操作して所望の操舵角度θに変更することが許容される。
手動運転モードのときには、操舵制御部62bは、搭乗者がハンドル32の操作に要する操舵トルクを補助する補助トルクを、搭乗者によるハンドル32の操作(例えばハンドル角速度センサ34の検出値)に応じて適宜発生するように操舵用モータ33の操舵トルク(目標操舵トルク)を制御する。補助トルクは、例えば、ハンドル角速度センサ34で検出されるハンドル角速度と、車両位置姿勢測定部61で取得される車速とに基づいて演算できる。ハンドル角速度センサ34の代わりにトルクセンサを取り付け、そのセンサで検出される操舵トルクと車速とから補助トルクを演算しても良い。なお、目標操舵トルクの演算を中断して操舵用モータ33の動作を停止させても良い。
自動運転継続判断部63は、自動運転モードが選択されている間に自律走行の継続可否を判断する部分であり、継続不可と判断した場合には、ダンプトラック1の運転モードを手動運転モードに切り換える処理を実行する部分である。より具体的には、自動運転継続判断部63は、自動運転モードの場合、GPS受信機36で演算されたダンプトラック1の位置と走行経路記憶部60に記憶された走行経路21とに基づいて、ダンプトラック1の走行経路21からの逸脱距離(後述)d1を演算し、その逸脱距離が所定の閾値K1以上のとき、ダンプトラック1の運転モードを手動運転モードに切り換える。
図4を用いて、自動運転継続判断部63が行う処理の詳細について説明する。図4は自動運転モードの選択中にコントローラ100が自動運転継続判断部63において実行する処理のフローチャートである。コントローラ100(自動運転継続判断部63)は自動運転モードの選択中に所定の制御周期で図4に示した処理を繰り返す。
まずS401で、コントローラ100(自動運転継続判断部63)は、GPS受信機36から取得したダンプトラック1の位置と、走行経路記憶部60に記憶されている走行経路21とに基づいて、ダンプトラック1の位置から走行経路21までの最短距離d1(図3参照)を第1逸脱距離として演算し、S402に処理を進める。
S402では、コントローラ100(自動運転継続判断部63)は、S401で演算した最短距離(第1逸脱距離)d1が予め定められた閾値K1以上であるか否かを判定する。閾値K1は自律走行の誤差に起因した走行経路21からの逸脱が許容されるように設定することが好ましい。
S402で最短距離d1が閾値K1未満であると判定された場合、コントローラ100(自動運転継続判断部63)は、搭乗者のハンドル32による手動操作は行われていないとみなして、ダンプトラック1は自動運転モードを継続し、S401に戻る。
一方、S402で最短距離d1が閾値K1以上であると判定された場合、コントローラ100(自動運転継続判断部63)は、搭乗者のハンドル32による手動操作が行われたためにダンプトラック1が走行経路21から逸脱したとみなして、ダンプトラック1の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換えて処理を終了する。
図4を用いて、操舵制御部62bが行う処理の詳細について説明する。図5はコントローラ100が操舵制御部62bにおいて実行する処理のフローチャートである。コントローラ100(操舵制御部62b)は所定の制御周期で図5に示した処理を繰り返す。
まずS501で、コントローラ100(操舵制御部62b)は、現在選択されているダンプトラック1の運転モードが自動運転モードか否かを判定し、自動運転モードの場合にはS502に進み、手動運手モードの場合にはS503に進む。
S502では、コントローラ100(操舵制御部62b)は、GPS受信機36で演算されたダンプトラック1の位置と、方位角センサ38で検出されたダンプトラック1の方位角(向き)と、走行経路記憶部60に記憶された走行経路とに基づいて、その走行経路に沿ってダンプトラック1を操舵するために必要な操舵用モータ33の目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに基づいて操舵用モータ33の操舵トルクを制御する。これにより走行経路に沿って走行するようにダンプトラック1が操舵される。
一方、S503では、コントローラ100(操舵制御部62b)は、ハンドル角速度センサ34で検出されるハンドル角速度と、車両位置姿勢測定部61で取得される車速とに基づいて、搭乗者がハンドル32の操作に要する操舵トルクを補助する補助トルク(目標操舵トルク)を演算し、その補助トルクに基づいて操舵用モータ33の操舵トルクを制御する。これにより搭乗者はハンドル操作をスムーズに行うことができるようになりダンプトラック1の操作フィーリングが向上する。
(動作1:搭乗者の意図しないハンドル操作がされた時の動作)
搭乗者が不意にハンドル32に接触してしまった場合や、路面の轍等からタイヤが力を受けて操舵トルクが発生してしまった場合(ノイズが発生した場合)のダンプトラック1の挙動について説明する。
搭乗者が不意にハンドル32に接触してしまった場合や、路面の轍等からタイヤが力を受けて操舵トルクが発生してしまった場合(ノイズが発生した場合)のダンプトラック1の挙動について説明する。
走行経路記憶部60に記憶された走行経路21に沿って自動運転中のダンプトラック1において、ノイズが発生したり、搭乗者の意図しないハンドルへの接触が発生したりした場合、ダンプトラック1は走行経路21から逸れることがある。
ただし、ノイズや搭乗者の意図しないハンドルへの接触は、瞬間的なものであって長時間にわたり継続することはないので、閾値K1を充分大きくしておけば、自動運転継続判断部63で演算される最短距離(第1逸脱距離)d1が閾値K1以上となる事態は発生しない。すなわち、自動運転継続判断部63による処理は図4のS403に進み、自動運転継続判断部63は自動運転継続可能と判断して、操舵制御部62bによる処理は図5のS502が行われる。そのため、操舵制御部62bが補助トルクを発生する処理(ステップS503)は行われない。
このように、本実施形態に係るダンプトラック1によれば、ノイズや搭乗者の意図しないハンドルへの接触が発生しても自動運転を継続することができる。
(動作2:搭乗者が意図的にハンドル操作した時の動作)
次に、搭乗者が、危険回避等のために、意図的にハンドル32の操作を行った場合のダンプトラック1の挙動について図6を用いて説明する。図6は図1に示したダンプトラック1に対して搭乗者が意図的にハンドル操作を行った場合の説明図である。なお、図6ではコントローラ100の機能やシステム構成を一部省略して表示している。
次に、搭乗者が、危険回避等のために、意図的にハンドル32の操作を行った場合のダンプトラック1の挙動について図6を用いて説明する。図6は図1に示したダンプトラック1に対して搭乗者が意図的にハンドル操作を行った場合の説明図である。なお、図6ではコントローラ100の機能やシステム構成を一部省略して表示している。
走行経路記憶部60に記憶された走行経路21に沿って自動運転中のダンプトラック1において、図6に示すように搭乗者(この場合はドライバーとなる)200がハンドル操作を行った場合、操舵操作が発生してダンプトラック1は走行経路21から逸れる。
操舵制御部62bが算出する目標操舵トルクには上限値P1が設定されており、操舵用モータ33の発生する操舵トルクが搭乗者200のハンドル操作で発生し得るトルクを上回ることはないから、どのような状況下でも搭乗者200は操舵用モータ33に逆らってダンプトラック1を操舵することができる。
そして、搭乗者200が継続してハンドル32による操舵を続けることで、走行経路21と車両の位置の最短距離(第1逸脱距離)d1が閾値K1以上に到達すると、自動運転継続判断部63は自動運転モードから手動運転モードに切り換える(図4のS404)。これにより操舵用モータ33からはハンドル操作と車速に応じた補助トルクが出力される(図5のステップS503)に留まり、搭乗者はスムーズな操舵が可能となる。
したがって、本実施の形態のダンプトラック1で自動運転モードの選択中に搭乗者200がハンドル操作を行った場合、コントローラ100(自動運転継続判断部63)が自動運転継続不可と判断するまではダンプトラック1は自律走行を続けるが、ダンプトラック1が走行経路21から逸脱して、コントローラ100(自動運転継続判断部63)が自動運転継続不可と判断した場合、自律走行を取りやめる。
つまり、搭乗者200は、コントローラ100(自動運転継続判断部63)が自動運転継続可能と判断している場合は、操舵用モータ33の操舵トルクに逆らってダンプトラック1の操舵が可能であり、コントローラ100(自動運転継続判断部63)が自動運転継続不可と判断した場合は、操舵用モータ33によりハンドル操作に応じた補助トルクが出力されるため、ハンドル操作によりスムーズな操舵を行うことができる。
以上、説明したように、本実施形態に係るダンプトラック1では、ノイズや搭乗者の意図しないハンドル32への接触が発生した場合には、自動運転モードによる自律走行が中断することを防止でき、また、搭乗者が運転を代わる必要があると考えた際には、搭乗者の意思により容易に手動運転モードに切り換えることできる。
(変形例1)
上記の実施形態では、コントローラ100(自動運転継続判断部63)は、走行経路21と車両の位置の最短距離(第1逸脱距離)d1が閾値K1以上に達したか否かで自動運転モードの継続の可否を判断したが、その他の方法で判断しても良い。以下では図3を参照しながらその他の方法について説明する。
上記の実施形態では、コントローラ100(自動運転継続判断部63)は、走行経路21と車両の位置の最短距離(第1逸脱距離)d1が閾値K1以上に達したか否かで自動運転モードの継続の可否を判断したが、その他の方法で判断しても良い。以下では図3を参照しながらその他の方法について説明する。
まず、コントローラ100の復帰経路演算部65において、GPS受信機36で演算され車両位置姿勢測定部61が取得したダンプトラック1の位置と、方位角センサ38で検出され車両位置姿勢測定部61が取得したダンプトラック1の方位角と、走行経路記憶部60に記憶された走行経路21とに基づいて、走行経路21から逸脱したダンプトラック1が走行経路21に復帰するための復帰経路41(図3参照)を演算する(ただし、復帰経路の演算に際して車速を考慮しても良い)。
そして、図4のS401移行の処理と同様に、コントローラ100の自動運転継続判断部63において、復帰経路演算部65で演算された復帰経路41の距離(第2逸脱距離)d2を逸脱距離として演算し、その距離d2が閾値K2以上か否かを判定し、復帰経路41の距離d2が閾値K2以上のときは自動運転モードから手動運転モードに切り換え、復帰経路41の距離d2が閾値K2未満のときは自動運転モードを継続するようにする。このようにコントローラ100を構成しても上記の実施形態と同様の効果が得られる。
(変形例2)
また、コントローラ100の自動運転継続判断部63において、走行経路21と復帰経路41との距離の最大値(第3逸脱距離)d3(図3参照)を逸脱距離として演算し、その距離d3が閾値K3以上か否かを判定し、距離d3が閾値K3以上のときは自動運転モードから手動運転モードに切り換え、距離d3が閾値K3未満のときは自動運転モードを継続するようにしても良い。このようにコントローラ100を構成しても上記の実施形態と同様の効果が得られる。
また、コントローラ100の自動運転継続判断部63において、走行経路21と復帰経路41との距離の最大値(第3逸脱距離)d3(図3参照)を逸脱距離として演算し、その距離d3が閾値K3以上か否かを判定し、距離d3が閾値K3以上のときは自動運転モードから手動運転モードに切り換え、距離d3が閾値K3未満のときは自動運転モードを継続するようにしても良い。このようにコントローラ100を構成しても上記の実施形態と同様の効果が得られる。
(変形例3)
GPS受信機36で演算されるダンプトラック1の位置と、方位角センサ38で検出されるダンプトラック1の方位角は、その演算精度が瞬間的に低下し得ることを考慮して、上記で説明した各逸脱距離d1,d2,d3が閾値K1,K2,K3以上である状態が所定時間(第1所定時間)以上継続することを手動運転モードに切り換える条件に加えても良い。なお、ここにおける「所定時間」は逸脱距離d1,d2,d3ごとに異ならせても良い。
GPS受信機36で演算されるダンプトラック1の位置と、方位角センサ38で検出されるダンプトラック1の方位角は、その演算精度が瞬間的に低下し得ることを考慮して、上記で説明した各逸脱距離d1,d2,d3が閾値K1,K2,K3以上である状態が所定時間(第1所定時間)以上継続することを手動運転モードに切り換える条件に加えても良い。なお、ここにおける「所定時間」は逸脱距離d1,d2,d3ごとに異ならせても良い。
(変形例4)
また、ハンドル32が搭乗者によって操作されたことをハンドル角速度センサ(操作センサ)34で検出し、その検出値に基づいて演算される搭乗者によるハンドル32の操作時間が所定時間以上継続することを、手動運転モードに切り換える条件に加えても良い。すなわち、この場合、コントローラ100は、ハンドル角速度センサ34の検出値から演算されるハンドル32の操作時間が所定時間以上のとき、かつ、逸脱距離d1,d2,d3が所定の閾値T1,T2,T3以上のとき、ダンプトラック1の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換えることになる。
また、ハンドル32が搭乗者によって操作されたことをハンドル角速度センサ(操作センサ)34で検出し、その検出値に基づいて演算される搭乗者によるハンドル32の操作時間が所定時間以上継続することを、手動運転モードに切り換える条件に加えても良い。すなわち、この場合、コントローラ100は、ハンドル角速度センサ34の検出値から演算されるハンドル32の操作時間が所定時間以上のとき、かつ、逸脱距離d1,d2,d3が所定の閾値T1,T2,T3以上のとき、ダンプトラック1の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換えることになる。
(その他)
上記の説明では、自動運転モードの選択中に逸脱距離が閾値以上に達したとき、運転モードを手動運転モードに変更する場合について説明したが、手動運転モードに切り換えることなく、ディスクブレーキなどの制動装置を作動させて自動的にダンプトラック1を停止させても良い。
上記の説明では、自動運転モードの選択中に逸脱距離が閾値以上に達したとき、運転モードを手動運転モードに変更する場合について説明したが、手動運転モードに切り換えることなく、ディスクブレーキなどの制動装置を作動させて自動的にダンプトラック1を停止させても良い。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
また、上記のコントローラ100に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア(例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等)で実現しても良い。また、上記のコントローラ100に係る構成は、演算処理装置(例えばCPU)によって読み出し・実行されることでコントローラ100の構成に係る各機能が実現されるプログラム(ソフトウェア)としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ(フラッシュメモリ、SSD等)、磁気記憶装置(ハードディスクドライブ等)及び記録媒体(磁気ディスク、光ディスク等)等に記憶することができる。
また、上記の各実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
1…ダンプトラック(作業車両,運搬車両),2…車体,3…ベッセル,4…ホイストシリンダ,5…キャブ,6L…前輪,6R…前輪,7L…後輪,7R…後輪,12…操舵装置,13L…走行用モータ,13R…走行用モータ,21…走行経路,32…ハンドル(ステアリングホイール),33…操舵用モータ,34…ハンドル角速度センサ(操作センサ),35…コラムシャフト,36…GPS受信機,36a…GPSアンテナ(衛星測位アンテナ),37…無線機,37a…無線機アンテナ,38…方位角センサ,39…操舵角センサ,41…復帰経路,50…アクセルペダル,51…ブレーキペダル,59…運転モード選択スイッチ,60…走行経路記憶部,61…車両位置姿勢測定部,62…走行制御部,62a…速度制御部,62b…操舵制御部,63…自動運転継続判断部,65…復帰経路演算部,100…コントローラ(制御装置),200…搭乗者,1000…走行路
Claims (3)
- 搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも2つを運転モードとして備えた作業車両であって、
前記自動運転モードの場合、ハンドルを回転させる操舵トルクを発生して前記作業車両の操舵を制御する操舵用モータと、
前記作業車両の位置を検出する位置センサと、
前記作業車両の方位角を検出する方位角センサと、
前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と、前記方位角センサで検出された前記作業車両の方位角とに基づいて、予め定められた走行経路に沿って前記作業車両を操舵するために必要な前記操舵用モータの操舵トルクである目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに基づいて前記操舵用モータの操舵トルクを制御するコントローラと、を備えた作業車両において、
前記目標操舵トルクの上限値が、搭乗者が前記ハンドルを操作するときに発生し得るトルクよりも小さい所定の値に設定されており、
前記コントローラは、前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と前記走行経路とに基づいて、前記作業車両の前記走行経路からの逸脱距離を演算し、その逸脱距離が所定の閾値以上のとき、前記作業車両の運転モードを前記手動運転モードに切り換えることを特徴とする作業車両。 - 請求項1の作業車両において、
前記逸脱距離は、
前記位置センサで検出された前記作業車両の位置から前記走行経路までの最短距離と、
前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と、前記方位角センサで検出された前記作業車両の方位角と、前記走行経路とに基づいて前記コントローラが演算する前記作業車両が前記走行経路に復帰するための復帰経路の距離と、
前記走行経路と前記復帰経路との距離の最大値と、
のいずれか1つであることを特徴とする作業車両。 - 請求項1の作業車両において、
前記ハンドルが搭乗者によって操作されたことを検出する操作センサをさらに備え、
前記コントローラは、前記操作センサの検出値から演算される前記ハンドルの操作時間が所定時間以上のとき、かつ、前記逸脱距離が前記所定の閾値以上のとき、前記作業車両の運転モードを前記手動運転モードに切り換えることを特徴とする作業車両。
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