JP2022011448A - 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安全性を確保し、生産性の低下を抑制すること。【解決手段】無人車両ごとに走行を許可する許可領域を設定する無人車両の制御システム１あって、無人車両の位置データを含む無人車両データを取得する無人車両データ取得部３２１と、無人車両が走行する走行路の停止精度を予測可能な路面状態データを取得する路面状態データ取得部３２２と、無人車両データ取得部３２１が取得した無人車両データに基づいて、無人車両の走行路における許可領域と、許可領域における停止点と、停止点で無人車両が停止するための目標走行速度とを含むデータを生成する走行条件データ生成部３２３と、を備え、走行条件データ生成部３２３は、路面状態データ取得部３２２が取得した停止点を含む所定領域の路面状態データに基づいて、許可領域又は停止点を設定する。【選択図】図３

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、走行コースに沿っ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２０１６／１３９７５７号

作業現場においては、複数の無人車両が使用される。無人車両は、進行方向前方に設定された許可領域を走行することが許可されている。無人車両は、許可領域の先端までに停止するように走行速度が制御される。ところが、無人車両がスリップしてしまうと、許可領域の先端までに停止できないおそれがある。

本発明の態様は、無人車両が稼働する作業現場の安全性を確保し、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、無人車両ごとに走行を許可する許可領域を設定する無人車両の制御システムあって、前記無人車両の位置データを含む無人車両データを取得する無人車両データ取得部と、前記無人車両が走行する走行路の停止精度を予測可能な路面状態データを取得する路面状態データ取得部と、前記無人車両データ取得部が取得した前記無人車両データに基づいて、前記無人車両の走行路における許可領域と、前記許可領域における停止点と、前記停止点で前記無人車両が停止するための目標走行速度とを含むデータを生成する走行条件データ生成部と、を備え、前記走行条件データ生成部は、前記路面状態データ取得部が取得した前記停止点を含む所定領域の前記路面状態データに基づいて、前記許可領域又は前記停止点を設定する、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安全性を確保し、生産性の低下を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る制御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、許可領域の一例を模式的に示す図である。 図５は、許可領域の他の例を模式的に示す図である。 図６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７は、許可領域の設定の一例を模式的に示す図である。 図８は、無人車両の制限速度の一例を示す模式図である。 図９は、無人車両の制限速度の他の例を示す模式図である。 図１０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。

図１は、本実施形態に係る制御システム１及び無人車両２の一例を模式的に示す図である。図２は、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。図３は、実施形態に係る無人車両２の制御システム１を示す機能ブロック図である。本実施形態では、作業現場において、無人車両２が使用される。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。

作業現場は、例えば鉱山である。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。無人車両２に運搬される積荷は、例えば鉱山において掘削された鉱石又は土砂である。無人車両２は、鉱山の複数の作業場ＰＡに通じる走行路ＨＬの少なくとも一部を走行する。作業場ＰＡは、積込場及び排土場の少なくとも一方を含む。走行路ＨＬは、交差点ＩＳを含む。積込場とは、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。排土場とは、無人車両２から積荷が排出される排出作業が実施されるエリアをいう。排土場には、例えば破砕機８が設けられる。

無人車両２は、例えば作業現場を走行して積荷を運搬するダンプトラックなどである。

制御システム１は、無人車両２ごとに走行を許可する許可領域ＡＰ又は停止点ＳＰを設定する無人車両２の制御システムである。制御システム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にオペレータが存在する。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にそれぞれの無人車両２の無人車両データを出力する。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２は、管理装置３からの制御信号に基づいて、走行路ＨＬ及び作業場ＰＡに設定された走行コースＣＳに従って走行する。

［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、無線通信機２８と、位置センサ４１と、操舵角センサ４２と、方位角センサ４３と、速度センサ４４と、路面用カメラ４５と、制御装置１０とを備える。制御装置１０については後述する。

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。

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。

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（ＧＰＳ：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。

操舵角センサ４２は、操舵装置２３Ｃによる無人車両２の操舵角を検出する。操舵角センサ４２は、例えば操舵装置２３Ｃに設けられたロータリーエンコーダを含む。操舵角センサ４２の検出データは、無人車両２の操舵角を示す操舵角データを含む。

方位角センサ４３は、無人車両２の方位角を検出する。無人車両２の方位角は、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。方位角センサ４３の検出データは、無人車両２の方位角を示す方位角データを含む。無人車両２の方位は、無人車両２の走行方向である。方位角センサ４３は、例えばジャイロセンサを含む。

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。

路面用カメラ４５は、無人車両２の進行方向前方の走行路ＨＬの路面を撮影する。路面用カメラ４５は、無人車両２に設けられていてもよい。

無人車両２の位置センサ４１、操舵角センサ４２、方位角センサ４３、及び速度センサ４４によって検出されたデータ、及び路面用カメラ４５によって撮影された画像データが、無人車両２の無人車両データとして、管理装置３へ出力される。

［制御システム］
図３に示すように、制御システム１は、管理装置３と制御装置１０とを含む。制御システム１は、作業現場において、無人車両２を制御する。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］
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。

管理装置３は、コンピュータシステムを含む。管理装置３は、入出力インターフェース３１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置３２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置３３とを有する。

入出力インターフェース３１は、入力装置３５、出力装置３６、及び無線通信機６のそれぞれに接続される。入力装置３５、出力装置３６、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。入出力インターフェース３１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。入出力インターフェース３１は、通信システム４を介して、無人車両データを無人車両２から受信する。

演算処理装置３２は、無人車両データ取得部３２１と、路面状態データ取得部３２２と、走行条件データ生成部３２３と、許可領域設定部３２４とを有する。

無人車両データ取得部３２１は、作業現場における無人車両２の位置データを含む無人車両データを取得する。無人車両データ取得部３２１は、入出力インターフェース３１を介して、制御装置１０から送信された無人車両２の無人車両データを取得する。無人車両データとは、無人車両２の稼働状況を示すデータをいう。無人車両２のデータは、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。

路面状態データ取得部３２２は、作業現場における無人車両２が走行する走行路ＨＬの停止精度を予測可能な路面状態を示す路面状態データを取得する。路面状態データ取得部３２２は、入出力インターフェース３１を介して、入力された走行路ＨＬの路面状態を示す路面状態データを取得する。路面状態データは、路面の水分に関するデータを含む。水分に関するデータは、例えば路面に生じた水たまり又はぬかるみなど、スリップしやすい地点のデータを含む。より詳しくは、路面状態データは、オペレータによって設定された地点のデータ、例えばオペレータによってスリップが発生する可能性があると判断した地点の位置データを含んでもよい。また、路面状態データは、散水車によって路面に散水した散水量を含む散水データ、無人車両２に搭載された路面用カメラ４５によって撮影された、走行路ＨＬの路面の画像データ、及び他の無人車両２の走行データの少なくともいずれかを含んでもよい。画像データを画像処理して、路面に水たまり又はぬかるみを認識可能である。他の無人車両２の走行データが、他の無人車両２がスリップしたことを示す場合、スリップしやすい地点として認識可能である。

走行条件データ生成部３２３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。より詳しくは、走行条件データ生成部３２３は、無人車両データ取得部３２１が取得した無人車両データに基づいて、無人車両２の走行路ＨＬにおける許可領域ＡＰと、許可領域ＡＰにおける停止点ＳＰと、停止点ＳＰで無人車両２が停止するための目標走行速度とを含む走行条件データを生成する。走行条件データ生成部３２３は、路面状態データ取得部３２２が取得した、停止点ＳＰを含む所定領域の路面状態データに基づいて、許可領域ＡＰ又は停止点ＳＰを設定する機能を有する。停止点ＳＰを含む領域とは、許可領域ＡＰにおける停止点ＳＰの周辺の領域である。走行条件データ生成部３２３は、入出力インターフェース３１を介して、入力装置３５、出力装置３６、及び無線通信機６のそれぞれと通信する。

走行条件は、例えば管制施設５に存在するオペレータにより決定される。オペレータは、管理装置３に接続されている入力装置３５を操作する。入力装置３５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。

走行条件データは、無人車両２の目標位置、目標走行速度、目標方位、及び走行コースＣＳを含む。さらに、走行条件データは、後述する許可領域設定部３２４によって設定される許可領域ＡＰの許可領域データを含む。

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目標点ＰＩを含む。目標点ＰＩの間隔は、例えば１［ｍ］以上５［ｍ］以下に設定される。目標点ＰＩは、無人車両２の目標位置を規定する。目標走行速度及び目標方位は、複数の目標点ＰＩのそれぞれに設定される。走行コースＣＳは、複数の目標点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の目標位置を示す複数の目標点ＰＩと、複数の目標点ＰＩのそれぞれに設定された無人車両２の目標走行速度及び目標方位とを含む。

無人車両２の目標位置とは、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。目標位置は、経度（ｘ座標）における目標位置と、緯度（ｙ座標）における目標位置とを含む。なお、無人車両２の目標位置は、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の目標走行速度とは、目標点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。例えば目標点ＰＩにおける目標走行速度が設定されている場合、目標点ＰＩを走行するときの無人車両２の実際の走行速度が目標走行速度になるように、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の目標方位とは、目標点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。例えば目標点ＰＩにおける目標方位が設定されている場合、目標点ＰＩを走行するときの無人車両２の実際の方位が目標方位になるように、無人車両２の操舵装置２３Ｃが制御される。

図４、図５を用いて、許可領域設定部３２４について説明する。図４は、許可領域ＡＰの一例を模式的に示す図である。図５は、許可領域ＡＰの他の例を模式的に示す図である。許可領域設定部３２４は、走行条件データ生成部３２３が有する機能の１つである。許可領域設定部３２４は、走行条件データ生成部３２３の機能の１つとして、路面状態データ取得部３２２が取得した、停止点ＳＰを含む所定領域の路面状態データに応じて、許可領域ＡＰ又は停止点ＳＰを設定する。許可領域設定部３２４は、走行条件データ生成部３２３の機能の１つとして、停止点ＳＰを含む所定領域において予測されるスリップ量に応じて、許可領域ＡＰを停止点ＳＰより進行方向前方に拡大してもよい。許可領域設定部３２４は、走行条件データ生成部３２３の機能の１つとして、停止点ＳＰを含む所定領域において予測されるスリップ量に応じて、許可領域ＡＰはそのままで、停止点ＳＰを許可領域ＡＰの後端側に動かした位置に設定してもよい。

図４に示すように、許可領域設定部３２４は、無人車両２の走行を許可する許可領域ＡＰを設定する。許可領域ＡＰは、他の無人車両２の進入を禁止する領域である。複数の無人車両２の許可領域ＡＰは、重ならないように設定される。許可領域ＡＰは、無人車両２の進行方向前方に、例えば走行コースＣＳに対応して帯状に形成される。許可領域ＡＰは、無人車両２の進行方向に、例えば数１００［ｍ］程度の長さを有する。許可領域ＡＰの先端部に設けられた停止点ＳＰにおいて、無人車両２が停車できるように無人車両２の走行速度が制御される。許可領域設定部３２４は、無人車両２の走行に伴って、通過した許可領域ＡＰを開放するとともに、進行方向前方に許可領域ＡＰを延ばす。無人車両２の走行に伴って、許可領域ＡＰが延びることによって、無人車両２は停止することなく継続して走行可能である。他の無人車両２が停止しているなどして進行方向前方に許可領域ＡＰを延ばすことができない場合、無人車両２は、停止点ＳＰまで走行して停止する。許可領域設定部３２４が設定した許可領域ＡＰの許可領域データは、走行条件データに含まれる。

図５に示すように、許可領域設定部３２４は、停止点ＳＰを含む所定領域における無人車両２の停止精度に応じて、許可領域ＡＰの前方に追加許可領域ＢＰを設定する。より詳しくは、許可領域設定部３２４は、停止点ＳＰを含む所定領域において無人車両２がスリップしやすい路面状態である場合、言い換えると、停止点ＳＰを含む所定領域の停止精度が悪いことが予測される場合、許可領域ＡＰの前方に追加許可領域ＢＰを設定して、許可領域ＡＰを前方に拡大する。

スリップしやすい路面状態であるか否かは、路面状態データ取得部３２２が取得した路面状態データから判定可能である。例えば、路面状態データとして、オペレータによってスリップが発生する可能性があると判断された、停止点ＳＰを含む所定領域の位置データが取得されている場合、スリップしやすい路面状態であると判定する。例えば、路面状態データとして、散水車によって停止点ＳＰを含む所定領域の路面に散水した散水量を含む散水データが取得されている場合、スリップしやすい路面状態であると判定する。例えば、路面状態データとして、停止点ＳＰを含む所定領域の路面の画像データに画像処理を行って、路面に生じた水たまり又はぬかるみなどが認識された場合、スリップしやすい路面状態であると判定する。例えば、路面状態データとして、他の無人車両２の走行データが、停止点ＳＰを含む所定領域において他の無人車両２がスリップしたことを示す場合、スリップしやすい路面状態であると判定する。

追加許可領域ＢＰは、無人車両２がスリップした場合に停止可能な程度の長さを有する。追加許可領域ＢＰは、停止点ＳＰを含む所定領域の無人車両２のスリップ量を予測して、予測したスリップ量に応じた長さに設定する。スリップ量は、例えば、オペレータによって予測されてもよい。スリップ量は、無人車両データや路面状況データなどの所定のパラメータに対するスリップ量の関係式またはマップがメモリに記憶されており、この関係式またはマップを使用して算出してもよい。スリップ量は、例えば、散水量から予測してもよい。スリップ量は、例えば、画像データから認識される、水たまり又はぬかるみの大きさから予測してもよい。スリップ量は、例えば、他の無人車両２の走行データから予測してもよい。許可領域設定部３２４は、スリップ量に応じた長さの追加許可領域ＢＰを確保できない場合、スリップ量に応じた長さ分、停止点ＳＰを手前側、言い換えると許可領域ＡＰの後端側に動かす。

記憶装置３３は、入力装置３５を介して入力された、路面状態データを記憶する。記憶装置３３は、無人車両２から取得した無人車両データを記憶する。

入力装置３５は、管制施設５のオペレータ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３５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３５から入力データを取得する。入力装置３５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、オペレータ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３５は、オペレータ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３６は、管制施設５のオペレータに出力データを提供する。出力装置３６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。

［制御装置］
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。

制御装置１０は、入出力インターフェース１１と、ＣＰＵのようなプロセッサを含む演算処理装置１２と、ＲＯＭ又はＲＡＭのようなメモリ及びストレージを含む記憶装置１３とを有する。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。

入出力インターフェース１１は、位置センサ４１、操舵角センサ４２、方位角センサ４３、速度センサ４４、路面用カメラ４５、走行装置２３、及び無線通信機２８のそれぞれに接続される。入出力インターフェース１１は、位置センサ４１、操舵角センサ４２、方位角センサ４３、速度センサ４４、路面用カメラ４５、走行装置２３、及び無線通信機２８のそれぞれと通信する。

演算処理装置１２は、走行条件データ取得部１２１と、位置データ取得部１２２と、検出データ取得部１２３と、走行制御部１２４とを有する。

走行条件データ取得部１２１は、管理装置３の走行条件データ生成部３２３で生成された走行条件データを取得する。走行条件データ取得部１２１は、管理装置３によって走行条件データが更新される度に、更新された走行条件データを取得する。より詳しくは、走行条件データ取得部１２１は、管理装置３によって許可領域ＡＰが更新される度に、更新された許可領域データを含む走行条件データを取得する。例えば、走行条件データ取得部１２１は、無人車両２の走行に伴って、通過した許可領域ＡＰが開放されるとともに、進行方向前方に許可領域ＡＰを延ばした許可領域データを含む走行条件データを取得する。

位置データ取得部１２２は、無人車両２の位置を示す位置データを位置センサ４１から取得する。

検出データ取得部１２３は、無人車両２の走行方向を検出した方位角センサ４３の検出データを方位角センサ４３から取得する。検出データは、操舵角センサ４２で検出された操舵角データ、方位角センサ４３で検出された方位角データ、及び速度センサ４４で検出された速度データを含む。検出データ取得部１２３は、操舵角データを操舵角センサ４２から取得し、方位角データを方位角センサ４３から取得し、速度データを速度センサ４４から取得する。検出データ取得部１２３は、路面用カメラ４５が撮影した画像データを路面用カメラ４５から取得する。

走行制御部１２４は、走行条件データ取得部１２１で取得された走行コースＣＳに基づいて、無人車両２の駆動装置２３Ａ、ブレーキ装置２３Ｂ、及び操舵装置２３Ｃの少なくとも一つを制御する制御信号を出力する。管理装置３は、走行条件データ生成部３２３で生成された走行コースＣＳを入出力インターフェース１１から無人車両２の走行制御部１２４に出力する。走行条件データ生成部３２３で生成された走行コースＣＳは、入出力インターフェース１１から無人車両２の走行制御部１２４に送信される。

走行制御部１２４は、走行コースＣＳに基づいて、無人車両２の走行を制御する制御信号を生成する。走行制御部１２４において生成された制御信号は、走行制御部１２４から走行装置２３に出力される。走行制御部１２４から出力される制御信号は、駆動装置２３Ａに出力されるアクセル信号、ブレーキ装置２３Ｂに出力されるブレーキ制御信号、及び操舵装置２３Ｃに出力されるステアリング制御信号を含む。走行制御部１２４は、位置センサ４１で検出された位置データに基づいて、無人車両２の特定部位と走行コースＣＳとが一致した状態で走行するように、駆動装置２３Ａ、ブレーキ装置２３Ｂ、及び操舵装置２３Ｃを制御する。

走行制御部１２４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１２４は、走行装置２３の駆動装置２３Ａに走行速度に応じたアクセル指令値を出力する。駆動装置２３Ａは、アクセル指令値に基づいて動力を発生する。走行制御部１２４は、速度条件データに制限速度が含まれる場合、走行速度を減速するようにアクセル指令値又はブレーキ指令値を出力する。

走行制御部１２４は、許可領域設定部３２４が設定した許可領域データに基づいて、許可領域ＡＰにおける無人車両２の走行を制御する。走行制御部１２４は、許可領域ＡＰの停止点ＳＰにおいて、無人車両２が停車できるように無人車両２の走行速度を制御する。走行制御部１２４は、無人車両２の走行時、進行方向前方に許可領域ＡＰに延伸されず、走行条件データに含まれる許可領域データが更新されない場合、無人車両２を停止点ＳＰまで走行して停止させる。走行制御部１２４は、無人車両２の走行時、進行方向前方に許可領域ＡＰが延伸され、走行条件データに含まれる許可領域データが更新される場合、無人車両２の走行を継続させる。

［制御方法］
図６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。図７は、許可領域ＡＰの設定の一例を模式的に示す図である。制御システム１の動作中、管理装置３の演算処理装置３２は、無人車両データ取得部３２１によって、入出力インターフェース３１を介して、作業現場の無人車両２の制御装置１０から送信された無人車両データを取得する。管理装置３の演算処理装置３２は、路面状態データ取得部３２２によって、路面状態データを取得する。また、管理装置３の演算処理装置３２は、走行条件データ生成部３２３によって、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。図６に示すフローチャートの処理は、無人車両２ごとに実行される。

管理装置３の演算処理装置３２は、無人車両２ごとに許可領域ＡＰを確保する（ステップＳＴ１１）。より詳しくは、許可領域設定部３２４によって、無人車両２の走行を許可する許可領域ＡＰを設定する。図７に示すように、許可領域ＡＰは、無人車両２の進行方向前方に設定される。

管理装置３の演算処理装置３２は、スリップを考慮せずに、無人車両２の許可領域ＡＰ内の停止点ＳＰを設定する（ステップＳＴ１２）。より詳しくは、許可領域設定部３２４によって、無人車両２の許可領域ＡＰの前端部に停止点ＳＰを設定する。図７に示すように、停止点ＳＰは、無人車両２の許可領域ＡＰの前端部に設定される。

管理装置３の演算処理装置３２は、停止点ＳＰの周辺の領域である、停止点ＳＰ含む所定領域のスリップ量ＳＬを予測する（ステップＳＴ１３）。より詳しくは、許可領域設定部３２４によって、路面状態データに基づいて、無人車両２の停止点ＳＰを含む所定領域のスリップ量ＳＬを予測する。許可領域設定部３２４によって、路面状態データ取得部３２２が取得した路面状態データに基づいて、無人車両２の停止点ＳＰを含む所定領域がスリップしやすいと判断される場合、スリップ量ＳＬが算出され、無人車両２の停止点ＳＰを含む所定領域がスリップしやすいと判断されない場合、スリップ量ＳＬがゼロになる。図７に示す例では、予測された停止点ＳＰを含む所定領域のスリップ量ＳＬは、無人車両２の許可領域ＡＰの前方にはみ出している。この状態では、無人車両２が停止点ＳＰを含む所定領域でスリップした場合、許可領域ＡＰ内で停止できない可能性が高い。

管理装置３の演算処理装置３２は、スリップ量ＳＬ分の追加許可領域ＢＰの確保を要求する（ステップＳＴ１４）。より詳しくは、許可領域設定部３２４によって、許可領域ＡＰの前方に追加許可領域ＢＰを確保することを要求する。図７に示すように、追加許可領域ＢＰは、無人車両２の進行方向前方にスリップ量ＳＬに対応する追加許可領域ＢＰを確保することを要求する。追加許可領域ＢＰは、スリップ量ＳＬを含むように設定される。

管理装置３の演算処理装置３２は、追加許可領域ＢＰが確保できたか否かを判定する（ステップＳＴ１５）。より詳しくは、例えば、無人車両２の許可領域ＡＰの前方に他の車両などが存在しない場合、追加許可領域ＢＰは確保できる。例えば、無人車両２の許可領域ＡＰの前方に他の無人車両２などの障害物が存在する場合、追加許可領域ＢＰは確保できない。許可領域設定部３２４によって、追加許可領域ＢＰが確保できたと判定する場合（ステップＳＴ１５でＹｅｓ）、ステップＳＴ１６へ進む。許可領域設定部３２４によって、追加許可領域ＢＰが確保できたと判定しない場合（ステップＳＴ１５でＮｏ）、ステップＳＴ１７へ進む。

追加許可領域ＢＰが確保できたと判定する場合（ステップＳＴ１５でＹｅｓ）、停止点ＳＰはそのままとして追加許可領域ＢＰを確保して、許可領域ＡＰを拡大する（ステップＳＴ１６）。図７に示すように、追加許可領域ＢＰは、無人車両２の進行方向前方にスリップ量ＳＬに対応する領域を確保する。許可領域ＡＰが無人車両２の進行方向前方に拡大される。

追加許可領域ＢＰが確保できたと判定しない場合（ステップＳＴ１５でＮｏ）、スリップ量ＳＬ分、停止点ＳＰを手前に移動する（ステップＳＴ１７）。図７に示すように、許可領域ＡＰは、そのままで、停止点ＳＰが手前に移動される。

管理装置３は、入出力インターフェース３１を介して、このようにして設定された許可領域ＡＰの許可領域データを含む走行条件データを、無人車両２の制御装置１０に送信する。

無人車両２では、入出力インターフェース１１を介して、管理装置３から取得した走行条件データに基づいて、無人車両２が許可領域ＡＰを走行するように、走行装置２３に制御信号を出力する。

図８、図９を用いて、許可領域ＡＰにおける走行速度の制御を説明する。図８は、無人車両２の制限速度の一例を示す模式図である。図９は、無人車両２の制限速度の他の例を示す模式図である。図８に示すように、許可領域ＡＰの制限速度がＶｍａｘであるとする。この場合、許可領域ＡＰでの現在の走行速度Ｖ１（Ｖ１＜Ｖｍａｘ）の無人車両２は、Ｖｍａｘまで加速するよう制御信号が出力される。そして、停止点ＳＰの位置で走行速度がゼロになるように、停止点ＳＰの所定距離だけ手前の位置に到達すると、減速するように制御信号が出力される。停止点ＳＰの所定距離だけ手前の位置に到達するまでに、許可領域ＡＰが更新されて延伸されている場合、減速されずに一定速度での走行が継続される。ステップＳＴ１６のように、許可領域ＡＰが拡大されていれば、停止点ＳＰを含む所定領域において、無人車両２がスリップして停止点ＳＰで停止できなかったとしても、無人車両２が許可領域ＡＰからはみ出すことが抑制される。

図９は、ステップＳＴ１７のように、スリップ量ＳＬ分、停止点ＳＰが手前に移動された場合の制限速度が示されている。この場合、手前に動かした停止点ＳＰの位置で走行速度がゼロになるように、停止点ＳＰの所定距離だけ手前の位置に到達すると、減速するように制御信号が出力される。停止点ＳＰが手前に移動されていれば、停止点ＳＰを含む所定領域において、無人車両２がスリップして停止点ＳＰで停止できなかったとしても、無人車両２が許可領域ＡＰからはみ出すことが抑制される。

［コンピュータシステム］
図１０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のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭのような不揮発性メモリ及びＲＡＭ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、本実施形態は、無人車両２の許可領域ＡＰの停止点ＳＰを含む所定領域の路面状態データに基づいて、許可領域ＡＰを適切に設定できる。本実施形態によれば、路面状態が変化した場合、それに合わせた許可領域ＡＰ又は停止点ＳＰを設定できる。本実施形態は、無人車両２が稼働する作業現場の安全性を確保し、生産性の低下を抑制することができる。

本実施形態は、無人車両２の許可領域ＡＰの停止点ＳＰを含む所定領域において予測されるスリップ量に応じて、許可領域ＡＰを停止点ＳＰより進行方向前方に拡大する。本実施形態によれば、停止点ＳＰを含む所定領域において無人車両２がスリップした場合でも、無人車両２が許可領域ＡＰ内で停止するように許可領域ＡＰを設定できる。本実施形態によれば、スリップした無人車両２が許可領域ＡＰからはみ出すことが抑制されるので、無人車両２の周辺の車両の安全も確保できる。

本実施形態は、無人車両２の許可領域ＡＰの停止点ＳＰを含む所定領域において予測されるスリップ量に応じて、許可領域ＡＰ内の停止点ＳＰを設定する。本実施形態によれば、停止点ＳＰを含む所定領域において無人車両２がスリップした場合でも、無人車両２が許可領域ＡＰ内で停止するように停止点ＳＰを動かした許可領域ＡＰを設定できる。本実施形態によれば、スリップした無人車両２が許可領域ＡＰからはみ出すことが抑制されるので、無人車両２の周辺の車両の安全も確保できる。

本実施形態は、路面状態データは、路面に生じた水たまり又はぬかるみなど、スリップしやすい地点のデータを含む。本実施形態は、無人車両２の許可領域ＡＰの停止点ＳＰを含む所定領域の停止精度を適切に予測できる。

本実施形態は、オペレータによってスリップが発生する可能性があると判断した地点の位置データを含む。本実施形態は、無人車両２の許可領域ＡＰの停止点ＳＰを含む所定領域の停止精度を適切に予測できる。

本実施形態は、路面状態データは、散水車によって路面に散水した散水量を含む散水データを含む。本実施形態は、散水データから、無人車両２の許可領域ＡＰの停止点ＳＰを含む所定領域の停止精度を適切に予測できる。

本実施形態は、路面状態データは、走行路ＨＬの路面を撮影するカメラによって撮影された路面の画像データを含む。本実施形態は、路面の画像データから、無人車両２の許可領域ＡＰの停止点ＳＰを含む所定領域の停止精度を適切に予測できる。

本実施形態は、路面状態データは、他の無人車両２の走行データを含む。本実施形態では、他の無人車両２の走行データから、無人車両２の許可領域ＡＰの停止点ＳＰを含む所定領域の停止精度を適切に予測できる。

［他の実施形態］
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、無人車両２の制御装置１０が、管理装置３の走行条件データ生成部３２３の機能を有してもよい。制御装置１０の走行制御部１２４は、生成した走行条件データに基づいて、無人車両２を制御する。

１…制御システム、２…無人車両、３…管理装置、４…通信システム、６…無線通信機、７…積込機、８…破砕機、１０…制御装置、１１…入出力インターフェース、１２…演算処理装置、１２１…走行条件データ取得部、１２２…位置データ取得部、１２３…検出データ取得部、１２４…走行制御部、１３…記憶装置、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…入出力インターフェース、３２…演算処理装置、３２１…無人車両データ取得部、３２２…路面状態データ取得部、３２３…走行条件データ生成部、３２４…許可領域設定部、３３…記憶装置、３５…入力装置、３６…出力装置、４１…位置センサ、４２…操舵角センサ、４３…方位角センサ、４４…速度センサ、４５…路面用カメラ、ＡＰ…許可領域、ＢＰ…追加許可領域、ＣＳ…走行コース、ＨＬ…走行路、ＩＳ…交差点、ＰＡ…作業場、ＰＩ…目標点、ＳＬ…スリップ量、ＳＰ…停止点。

Claims (10)

1. 無人車両ごとに走行を許可する許可領域を設定する無人車両の制御システムあって、
   前記無人車両の位置データを含む無人車両データを取得する無人車両データ取得部と、
   前記無人車両が走行する走行路の停止精度を予測可能な路面状態データを取得する路面状態データ取得部と、
   前記無人車両データ取得部が取得した前記無人車両データに基づいて、前記無人車両の走行路における許可領域と、前記許可領域における停止点と、前記停止点で前記無人車両が停止するための目標走行速度とを含むデータを生成する走行条件データ生成部と、
   を備え、
   前記走行条件データ生成部は、前記路面状態データ取得部が取得した前記停止点を含む所定領域の前記路面状態データに基づいて、前記許可領域又は前記停止点を設定する、
   無人車両の制御システム。
2. 前記走行条件データ生成部は、前記停止点を含む所定領域において予測されるスリップ量に応じて、前記許可領域を前記停止点より進行方向前方に拡大する、
   請求項１に記載の無人車両の制御システム。
3. 前記走行条件データ生成部は、前記停止点を含む所定領域において予測されるスリップ量に応じて、前記停止点を前記許可領域の後端側に動かした位置に設定する、
   請求項１に記載の無人車両の制御システム。
4. 前記路面状態データは、路面の水分に関するデータを含む、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無人車両の制御システム。
5. 前記路面状態データは、オペレータによって設定された地点の位置データを含む、
   請求項４に記載の無人車両の制御システム。
6. 前記路面状態データは、散水車によって路面に散水した散水量を含む散水データを含む、
   請求項４または請求項５に記載の無人車両の制御システム。
7. 前記路面状態データは、走行路の路面を撮影するカメラによって撮影された路面の画像データを含む、
   請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の無人車両の制御システム。
8. 前記路面状態データは、他の無人車両の走行データを含む、
   請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の無人車両の制御システム。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の無人車両の制御システムによって制御される無人車両。
10. 無人車両ごとに走行を許可する許可領域を設定する無人車両の制御方法であって、
    前記無人車両の位置データを含む無人車両データを取得することと、
    前記無人車両が走行する走行路の路面状態データを取得することと、
    取得した前記無人車両データに基づいて、前記無人車両の走行路における許可領域と、前記許可領域における停止点と、前記停止点で前記無人車両が停止するための目標走行速度とを含むデータを生成することと、
    を含み、
    前記停止点を含む所定領域の前記路面状態データに基づいて、前記許可領域を設定する、
    無人車両の制御方法。

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