JP2020147175A - 作業車両 - Google Patents

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。

特開２０１６−４３８６３号公報

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。

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る。 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である。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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