JP2024000308A - Vehicle overturn avoidance device, work vehicle system, vehicle overturn avoidance method, and vehicle overturn avoidance program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両転倒回避装置、作業車両システム、車両転倒回避方法、および車両転倒回避プログラムに関する。 The present invention relates to a vehicle overturn avoidance device, a work vehicle system, a vehicle overturn avoidance method, and a vehicle overturn avoidance program.
従来、法面などの斜面において草刈り作業を行う際には、リモコン式の自走式草刈機が用いられることがある。この種の草刈機を用いることにより遠隔操作によって草刈作業を行うことができるため、不安定で危険な斜面において作業者が草刈作業を行う必要がなくなり、事故を防ぐことができるだけでなく作業の省力化が可能となり、人手不足の問題も解決し得る。 BACKGROUND ART Conventionally, when mowing work on slopes such as slopes, remote-controlled self-propelled mowers are sometimes used. By using this type of mower, mowing work can be done by remote control, which eliminates the need for workers to mow grass on unstable and dangerous slopes, which not only prevents accidents but also saves labor. The problem of labor shortages can also be solved.
ところで上述したリモコン式の自走式草刈機を使用する場合には、作業者(オペレータ)が斜面から離れた位置から、斜面における地表面の状況を確認しながら草刈作業を行うことになる。このため例えば斜面に雑草が繁殖していると、作業者が地表面の状況を把握することが難しく、仮に草刈機の谷側の走行部(履帯や車輪)が地表面の窪みに侵入してしまうようなことがあると草刈機全体が谷側へ大きく傾き、草刈機が転倒したり斜面から転落したりするおそれがある。 By the way, when using the above-mentioned remote-controlled self-propelled mower, the operator performs mowing work from a position away from the slope while checking the condition of the ground surface on the slope. For this reason, for example, if weeds grow on a slope, it is difficult for workers to grasp the condition of the ground surface. If the mower is accidentally stowed away, the entire mower will tilt significantly toward the valley, and there is a risk that the mower may tip over or fall down the slope.
ここで例えば特許文献1には、田植機等の作業車両において、車体の傾きが所定の危険角度以上になった際に走行装置の駆動を停止するシステムが記載されている。
For example,
しかしながら特許文献1に記載されたシステムのように車体の傾きを検知してから走行装置の駆動を停止させるようにすると、急な地表面の変化によって急激に車体が傾くような状況においては必ずしも車体の転倒や転落を回避することができない場合がある。特に急斜面に大きな窪みが存在し、この窪みに走行装置が進入してしまうような場合には、特許文献1に記載のシステムでは対応が難しいことが想定される。
However, if the system described in
そこで本発明は、斜面上で作業車両を安定して走行させ、作業を円滑化することができる車両転倒回避装置、車両転倒回避方法、車両転倒回避プログラム、および車両転倒回避装置を備えた作業車両システムを提供する。 Therefore, the present invention provides a vehicle overturn avoidance device, a vehicle overturn avoidance method, a vehicle overturn avoidance program, and a work vehicle equipped with the vehicle overturn avoidance device, which can run a work vehicle stably on a slope and facilitate work. provide the system.
本発明の一態様に係る車両転倒回避装置は、計算機を有し、斜面の傾斜方向に交差する等高線に沿って該斜面を移動する横移動走行を、前記傾斜方向に順次繰り返す作業車両の転倒を回避する車両転倒回避装置であって、前記計算機は、前記作業車両の前記斜面上における位置の情報(以下、位置情報)を、該作業車両の前記横移動走行中に取得する位置情報取得部と、前記横移動走行における前記斜面上の位置毎に、該作業車両の重心を通って車幅方向に延びる幅方向仮想線の水平面に対する車両傾斜角度の情報(以下、車両角度情報)を取得する角度情報取得部と、前記位置情報および前記車両角度情報を記録する情報記録部と、記録された前記位置情報および前記車両角度情報を参照し、前記横移動走行を行っている走行経路における前記斜面の基準となる傾斜角度(以下、斜面基準角度)に対して、前記車両傾斜角度が小さくなっている前記斜面上の前記位置を角度減少位置として判定する角度減少位置判定部と、前記位置情報および前記車両角度情報を記録した特定の一つの前記横移動走行における前記走行経路を第一経路とし、該第一経路に対して前記傾斜方向に隣接して前記作業車両が該第一経路の次に前記横移動走行する際に進入する可能性のある仮想的な前記走行経路を第二経路としたとき、前記第一経路の前記角度減少位置に対して前記傾斜方向に隣接する前記第二経路上の位置(以下、角度減少対応位置)を含む前記第二経路上の領域を、前記作業車両が転倒するリスクのあるリスク領域であると推定するリスク領域推定部と、前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に近接した際に、該作業車両がリスク領域に近接したとのリスク情報を生成して発信するリスク情報発信部と、を備えている。 A vehicle overturn avoidance device according to an aspect of the present invention includes a computer, and prevents a work vehicle from overturning by sequentially repeating lateral movement traveling on a slope along contour lines intersecting the slope direction in the slope direction. In the vehicle overturn avoidance device, the computer includes a position information acquisition unit that acquires information on a position of the work vehicle on the slope (hereinafter referred to as position information) while the work vehicle is moving laterally. , an angle at which information on a vehicle inclination angle (hereinafter referred to as vehicle angle information) with respect to a horizontal plane of a width direction virtual line extending in the vehicle width direction through the center of gravity of the work vehicle is acquired for each position on the slope during the lateral movement traveling; an information acquisition unit; an information recording unit that records the position information and the vehicle angle information; and an information recording unit that records the position information and the vehicle angle information; an angle reduction position determination unit that determines the position on the slope where the vehicle inclination angle is smaller with respect to a reference inclination angle (hereinafter referred to as slope reference angle) as an angle reduction position; The travel route in the specific one of the lateral movement travels in which vehicle angle information is recorded is defined as a first route, and the work vehicle is adjacent to the first route in the inclination direction and next to the first route, the travel route is the first route. When the hypothetical traveling route that may be entered when traveling sideways is defined as a second route, on the second route adjacent to the angle decreasing position of the first route in the inclination direction. a risk area estimation unit that estimates an area on the second route including a position (hereinafter referred to as an angle reduction corresponding position) to be a risk area where the work vehicle is at risk of falling; and and a risk information transmission unit that generates and transmits risk information indicating that the work vehicle has approached the risk area when the work vehicle approaches the risk area.
また上記の車両転倒回避装置では、リスク領域推定部は、前記斜面基準角度と、該斜面基準角度よりも小さい前記車両傾斜角度との差分が所定の角度減少量閾値よりも大きくなっている場合の前記角度減少位置に対応する前記角度減少対応位置を含む前記第二経路上の領域を、前記リスク領域であると推定してもよい。 Further, in the above-mentioned vehicle overturn avoidance device, the risk area estimating unit is configured to detect when the difference between the slope reference angle and the vehicle inclination angle smaller than the slope reference angle is larger than a predetermined angle reduction amount threshold. An area on the second route including the angle reduction corresponding position corresponding to the angle reduction position may be estimated to be the risk area.
また上記の車両転倒回避装置では、前記角度減少量閾値に前記斜面基準角度を加えた値が、前記作業車両が転倒せずに前記横移動走行可能となる限界値である限界最大傾斜角度以下となるように、前記角度減少量閾値が設定されていてもよい。 Further, in the above-mentioned vehicle overturn avoidance device, the value obtained by adding the slope reference angle to the angle reduction amount threshold is equal to or less than the limit maximum inclination angle, which is the limit value at which the work vehicle can travel sideways without overturning. The angle reduction amount threshold may be set so that the angle decrease amount threshold value is set as follows.
また上記の車両転倒回避装置では、前記リスク領域推定部は、前記第一経路に沿って前記角度減少位置が連続しており、且つ、当該連続する距離が所定の距離閾値よりも大きい場合に、前記角度減少対応位置を含む前記第二経路上の領域を前記リスク領域であると推定してもよい。 Further, in the above-mentioned vehicle overturn avoidance device, the risk area estimating unit may perform, if the angle reduction positions are continuous along the first route and the continuous distance is greater than a predetermined distance threshold; An area on the second path including the angle reduction corresponding position may be estimated to be the risk area.
また上記の車両転倒回避装置は、前記作業車両の走行を制御するための制御信号を生成して発信する制御信号発信部をさらに備え、前記制御信号発信部は、前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に近接した際または侵入した後に、前記作業車両の走行速度を低下させるための信号を生成し発信してもよい。 The vehicle overturn avoidance device further includes a control signal transmitter that generates and transmits a control signal for controlling travel of the work vehicle, and the control signal transmitter is configured to prevent the work vehicle from traveling along the second route. A signal for reducing the traveling speed of the work vehicle may be generated and transmitted when the work vehicle approaches or enters the risk area above.
また上記の車両転倒回避装置は、前記作業車両の走行を制御するための制御信号を生成して発信する制御信号発信部をさらに備え、前記制御信号発信部は、前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に侵入した後において、前記斜面基準角度と、該斜面基準角度よりも大きい前記車両傾斜角度との差分が所定の角度増加量閾値よりも大きくなった場合に、前記作業車両を停止させるための信号を生成し発信してもよい。 The vehicle overturn avoidance device further includes a control signal transmitter that generates and transmits a control signal for controlling travel of the work vehicle, and the control signal transmitter is configured to prevent the work vehicle from traveling along the second route. After entering the risk area above, if the difference between the slope reference angle and the vehicle inclination angle that is larger than the slope reference angle becomes larger than a predetermined angle increase amount threshold, the work vehicle is A signal for stopping may be generated and transmitted.
また上記の車両転倒回避装置では、前記角度増加量閾値に前記斜面基準角度を加えた値が、前記作業車両が転倒せずに走行可能となる限界値である限界最大傾斜角度以下となるように、前記角度増加量閾値が設定されていてもよい。 Further, in the vehicle overturn avoidance device, the value obtained by adding the slope reference angle to the angle increase amount threshold is set to be less than or equal to the limit maximum slope angle that is a limit value at which the work vehicle can travel without overturning. , the angle increase amount threshold may be set.
また上記の車両転倒回避装置は、前記作業車両の走行を制御するための制御信号を生成し発信する制御信号発信部をさらに備え、前記制御信号発信部は、前記作業車両を自動で、かつ、予め定められた前記横移動走行の前記走行経路に沿って走行させるための制御信号を生成し発信してもよい。 The vehicle overturn avoidance device further includes a control signal transmitter that generates and transmits a control signal for controlling travel of the work vehicle, and the control signal transmitter automatically controls the work vehicle, and A control signal for causing the vehicle to travel along the predetermined travel route of the lateral movement travel may be generated and transmitted.
また上記の車両転倒回避装置では、前記第一経路を前記横移動走行する前記作業車両における車幅中心と、前記第二経路を前記横移動走行する前記作業車両における車幅中心との前記傾斜方向の間隔が、該作業車両の走行装置における前記車幅方向の幅寸法の1.5倍以下となるように、前記第二経路が設定されてもよい。 Further, in the above vehicle overturn avoidance device, the inclination direction between the vehicle width center of the work vehicle traveling laterally on the first route and the vehicle width center of the work vehicle traveling laterally on the second route The second route may be set such that the interval between the first and second routes is 1.5 times or less the width dimension in the vehicle width direction of the traveling device of the work vehicle.
また上記の車両転倒回避装置では、前記作業車両が前記第一経路を前記横移動走行する際の前記走行装置における前記斜面への接触軌跡の高位縁に対して、前記作業車両が前記第二経路を前記横移動走行する際の前記接触軌跡の低位縁が前記斜面の下方に位置するように、前記第二経路が設定されてもよい。 Furthermore, in the above-mentioned vehicle overturn avoidance device, the work vehicle is moved along the second route with respect to a high edge of a contact trajectory with the slope in the traveling device when the work vehicle travels laterally on the first route. The second route may be set such that the lower edge of the contact trajectory when the vehicle moves laterally is located below the slope.
本発明の一態様に係る作業車両システムは、上記の車両転倒回避装置と、前記斜面上の前記位置を検知し、検知した前記位置の前記位置情報を前記車両転倒回避装置へ発信する位置情報検知装置と、前記車両傾斜角度を検知し、検知した該車両傾斜角度の前記車両角度情報を前記車両転倒回避装置へ発信する傾斜角検知装置と、前記位置情報検知装置および前記傾斜角検知装置を搭載した作業車両と、を備える。 A work vehicle system according to one aspect of the present invention includes the above-mentioned vehicle overturn avoidance device, and position information detection that detects the position on the slope and transmits the position information of the detected position to the vehicle overturn avoidance device. device, a tilt angle detection device that detects the vehicle tilt angle and transmits the vehicle angle information of the detected vehicle tilt angle to the vehicle overturn avoidance device, the position information detection device, and the tilt angle detection device. equipped with a working vehicle.
また上記の作業車両システムでは、前記作業車両は、車幅方向に間隔をあけて配置された一対の履帯によって構成された走行装置を有していてもよい。 Further, in the work vehicle system described above, the work vehicle may include a traveling device configured by a pair of crawler tracks spaced apart from each other in the vehicle width direction.
本発明の一態様に係る車両転倒回避方法は、斜面の傾斜方向に交差する等高線に沿って該斜面を移動する横移動走行を、前記傾斜方向に順次繰り返す作業車両の転倒を回避する車両転倒回避方法であって、前記作業車両の前記斜面上における位置の情報(以下、位置情報)を、該作業車両の前記横移動走行中に取得する位置情報取得ステップと、前記横移動走行における前記斜面上の位置毎に、該作業車両の重心を通って車幅方向に延びる幅方向仮想線の水平面に対する車両傾斜角度の情報(以下、車両角度情報)を取得する角度情報取得ステップと、前記位置情報および前記車両角度情報を記録する情報記録ステップと、記録された前記位置情報および前記車両角度情報を参照し、前記横移動走行を行っている走行経路における前記斜面の基準となる傾斜角度(以下、斜面基準角度)に対して、前記車両傾斜角度が小さくなっている前記斜面上の前記位置を角度減少位置として判定する角度減少位置判定ステップと、前記位置情報および前記車両角度情報を記録した特定の一つの前記横移動走行における前記走行経路を第一経路とし、該第一経路に対して前記傾斜方向に隣接して前記作業車両が該第一経路の次に前記横移動走行する際に進入する可能性のある仮想的な前記走行経路を第二経路としたとき、前記第一経路の前記角度減少位置に対して前記傾斜方向に隣接する前記第二経路上の位置(以下、角度減少対応位置)を含む前記第二経路上の領域を、前記作業車両が転倒するリスクのあるリスク領域であると推定するリスク領域推定ステップと、前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に近接した際に、該作業車両がリスク領域に近接したとのリスク情報を生成して発信するリスク情報発信ステップと、を含む。 A vehicle overturn avoidance method according to one aspect of the present invention includes a vehicle overturn avoidance method that avoids overturning of a work vehicle by sequentially repeating a lateral movement traveling on the slope along contour lines intersecting the slope direction in the slope direction. The method includes a position information acquisition step of acquiring position information (hereinafter referred to as position information) of the work vehicle on the slope during the lateral movement of the work vehicle; an angle information acquisition step of acquiring information on a vehicle inclination angle with respect to a horizontal plane of a virtual line in the width direction extending in the vehicle width direction through the center of gravity of the work vehicle (hereinafter referred to as vehicle angle information) for each position; an information recording step of recording the vehicle angle information, and a reference slope angle (hereinafter referred to as a slope an angle decreasing position determining step of determining the position on the slope where the vehicle inclination angle is small with respect to a reference angle) as an angle decreasing position; and a specific point where the position information and the vehicle angle information are recorded. The travel route in the two lateral movements is a first route, and the work vehicle can enter adjacent to the first route in the inclination direction when traveling laterally after the first route. When the hypothetical traveling route with a characteristic is defined as a second route, a position on the second route adjacent in the inclination direction to the angle reduction position of the first route (hereinafter referred to as angle reduction corresponding position) a risk area estimating step of estimating an area on the second route including a risk area where there is a risk of the work vehicle falling; and when the work vehicle approaches the risk area on the second route. The method further includes a risk information transmission step of generating and transmitting risk information indicating that the work vehicle has approached a risk area.
本発明の一態様に係る車両転倒回避プログラムは、斜面の傾斜方向に交差する等高線に沿って該斜面を移動する横移動走行を、前記傾斜方向に順次繰り返す作業車両の転倒を回避するために、計算機を、前記作業車両の前記斜面上における位置の情報(以下、位置情報)を、該作業車両の前記横移動走行中に取得する位置情報取得手段、前記横移動走行における前記斜面上の位置毎に、該作業車両の重心を通って車幅方向に延びる幅方向仮想線の水平面に対する車両傾斜角度の情報(以下、車両角度情報)を取得する角度情報取得手段、前記位置情報および前記車両角度情報を記録する情報記録手段、記録された前記位置情報および前記車両角度情報を参照し、前記横移動走行を行っている走行経路における前記斜面の基準となる傾斜角度(以下、斜面基準角度)に対して、前記車両傾斜角度が小さくなっている前記斜面上の前記位置を角度減少位置として判定する角度減少位置判定手段、前記位置情報および前記車両角度情報を記録した特定の一つの前記横移動走行における前記走行経路を第一経路とし、該第一経路に対して前記傾斜方向に隣接して前記作業車両が該第一経路の次に前記横移動走行する際に進入する可能性のある仮想的な前記走行経路を第二経路としたとき、前記第一経路の前記角度減少位置に対して前記傾斜方向に隣接する前記第二経路上の位置(以下、角度減少対応位置)を含む前記第二経路上の領域を、前記作業車両が転倒するリスクのあるリスク領域であると推定するリスク領域推定手段、および前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に近接した際に、該作業車両がリスク領域に近接したとのリスク情報を生成して発信するリスク情報発信手段、として機能させる。 A vehicle overturn avoidance program according to one aspect of the present invention includes, in order to avoid overturning of a work vehicle, repeating a lateral movement traveling on a slope along contour lines intersecting the slope direction in the slope direction sequentially. a position information acquisition means for acquiring information on the position of the work vehicle on the slope (hereinafter referred to as position information) during the lateral movement of the work vehicle; an angle information acquisition means for acquiring information on a vehicle inclination angle with respect to a horizontal plane of a virtual line in the width direction extending through the center of gravity of the work vehicle in the vehicle width direction (hereinafter referred to as vehicle angle information); the position information and the vehicle angle information; an information recording means for recording, with reference to the recorded position information and the vehicle angle information, a reference slope angle (hereinafter referred to as slope reference angle) of the slope on the traveling route on which the lateral movement is being performed; an angle decreasing position determining means for determining the position on the slope where the vehicle inclination angle is small as an angle decreasing position; The traveling route is defined as a first route, and a virtual route adjacent to the first route in the inclination direction that the work vehicle may enter when traveling laterally after the first route. When the travel route is a second route, the second route includes a position on the second route (hereinafter referred to as an angle reduction corresponding position) adjacent in the inclination direction to the angle reduction position of the first route. risk area estimating means for estimating that the upper area is a risk area where there is a risk of the work vehicle falling; and when the work vehicle approaches the risk area on the second route, the work vehicle It functions as a risk information dissemination means that generates and disseminates risk information regarding proximity to risk areas.
上記の転倒回避装置等によれば、斜面上で作業車両を安定して走行させ、作業を円滑化することが可能となる。 According to the above-mentioned fall avoidance device and the like, it is possible to stably drive a work vehicle on a slope and facilitate work.
以下、本発明の実施形態に係る作業車両システム100について説明する。
図1に示すように作業車両システム100は、作業車両1と、作業車両1に搭載された位置情報検知装置2、傾斜角検知装置3、および警告装置4と、作業車両1の転倒を回避する車両転倒回避装置5と、車両転倒回避装置5に電気的に接続された電子制御ユニット6(ECU:Electronic Control Unit)とを備えている。
Hereinafter, a
As shown in FIG. 1, the
(作業車両)
作業車両1は、本実施形態においてはリモコン式の自走式草刈機となっている。作業車両1は、作業車両1から離れた位置に居る作業者(オペレータ)のリモコンによって遠隔操作され、自走しながら草刈り作業を行う。また作業車両1は、走行方向の前端に配置された草刈り装置8と、車幅方向に間隔をあけて配置された一対の履帯9aによって構成された走行装置9とを有している。
なお作業車両1は草刈機には限定されず、斜面Sにおいて集草作業や測量作業等を行う車両であってもよい。
(work vehicle)
In this embodiment, the
Note that the
作業車両1は、図2に示すように例えば法面等の斜面Sの傾斜方向に交差する等高線に沿って斜面Sを移動する横移動走行を、斜面Sの下方から上方に向かって順次繰り返すように操作される。具体的には作業車両1は、オペレータによるリモコン操作によって斜面S上を特定の一つの横移動走行における走行経路K(第一経路K1)に沿って走行した後に、第一経路K1の終端(例えば斜面Sの端に近接する位置)においてUターンをし、第一経路K1に対して上方に隣接する横移動走行の走行経路K(第二経路K2)を走行する。そしてこのような走行を斜面Sの下方から上方に向かって繰り返し、徐々に斜面Sを登っていく。なお各横移動走行における走行経路Kの終端では、Uターンではなくスイッチバックによって走行方向を変更してもよい。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように本実施形態では、作業車両1が第一経路K1を走行する際の作業車両1の履帯9aのうち山側の履帯9aの斜面Sへの接触軌跡の高位縁Kxに対して、作業車両1が第二経路K2を走行する際の谷側の履帯9aの斜面Sへの接触軌跡の低位縁Kyが下方に位置するように第二経路K2が設定されている。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, when the
そして第二経路K2の上方に隣接する次の横移動走行の走行経路Kについても同様に設定される。すなわち上下に隣接する二つの横移動走行の走行経路Kを見たとき、下側の走行経路Kを走行する際の走行装置9の接触軌跡の高位縁Kxに対して、作業車両1が上側の走行経路Kを走行する際の走行装置9の接触軌跡の低位縁Kyが下方に位置する。よって斜面Sの上方から走行装置9を見たとき、下側の走行経路Kを走行している場合の作業車両1と、上側の走行経路Kを走行している場合の作業車両1とを仮に斜面Sの傾斜方向に並べて配置したとすれば、これら作業車両1同士が、車幅方向にオーバーラップするように走行経路Kを設定し、このように設定された走行経路Kに沿ってオペレータが作業車両1を操作するようにしている。
The traveling route K for the next lateral movement traveling adjacent to the upper part of the second route K2 is also set in the same manner. That is, when looking at the travel routes K of two vertically adjacent horizontal movement travels, the
なお、上下に隣接する二つの横移動走行の走行経路Kの定義として、上側の走行経路Kを走行する作業車両1における車幅中心と、下側の走行経路Kを走行する作業車両1における車幅中心との間の斜面Sの傾斜方向の間隔w1が、少なくとも走行装置9における車幅方向の幅寸法w9の1.5倍以下であるとよく、本実施形態の場合は、w1がw9の0倍よりも大きく1倍よりも小さい値となっている。なお、このように設定される走行経路Kは仮想的な経路であって、必ずしも設定された走行経路Kの通りに実際に作業車両1が走行するとは限らない。すなわち設定された第二経路K2は、第一経路K1を作業車両1が実際に走行した後に、次に作業車両1が進入する可能性のある仮想的な経路を示す。
In addition, as a definition of two vertically adjacent travel routes K for lateral movement travel, the vehicle width center of the
(位置情報検知装置)
図1に戻って位置情報検知装置2は、斜面Sを横移動走行中に作業車両1の位置を検知し、検知した位置の情報(以下、位置情報とする)の信号を発信するものであって、例えばGNSSセンサ(Global Navigation Satellite System Sensor)等によって構成されている。位置情報検知装置2で検知される位置情報には、例えば緯度および経度の情報が含まれるが、さらに高度の情報も含まれてもよい。なお位置情報検知装置2はGNSSセンサによって構成されたものに限定されない。
(location information detection device)
Returning to FIG. 1, the position
(傾斜角検知装置)
傾斜角検知装置3は、作業車両1の車両傾斜角度を検知し、検知した車両傾斜角度の情報(以下、車両角度情報)の信号を発信するものであって、加速度センサや傾斜センサ等によって構成されている。ここで本実施形態において車両傾斜角度は、作業車両1の重心Gを通って車幅方向に延びる幅方向仮想線VLの水平面に対する角度を示す。
(Tilt angle detection device)
The tilt
(警告装置)
警告装置4は、例えば警報器や警告灯によって構成され、後述するリスク領域RAへの近接や侵入を音や光によってオペレータへ認識させるものである。
(warning device)
The
(電子制御ユニット(ECU))
電子制御ユニット6は、警告装置4、詳しく後述する車両転倒回避装置5、および作業車両1に搭載されたその他の各種装置や機器に対して通信回線を介して電気的に接続されており、これらの装置や機器を電子制御するものである。より具体的に電子制御ユニット6は後述する車両転倒回避装置5からの信号を受信して警告装置4を動作させたり、作業車両1における走行装置9の動作を制御したりする。走行装置9の制御においては、電子制御ユニット6は例えば作業車両1の走行速度や走行方向を調整したり、作業車両1の走行/停止を切り替えたりする。電子制御ユニット6に接続される通信回線の規格は特に限定されるものではなく有線、無線を問わないが、例えばCAN(Controller Area Network)等が適用される。また電子制御ユニット6は作業車両1に搭載される場合に限定されず、不図示のサーバや上述したリモコン等、作業車両1と離れた位置に設けられていてもよい。
(Electronic control unit (ECU))
The
なお電子制御ユニット6はオペレータの使用するリモコンにも電気的に接続され、リモコンからの指令によって電子制御ユニット6を介して走行装置9の動作を制御することも可能となっている。この場合電子制御ユニット6は、例えば無線通信によって詳しく後述する車両転倒回避装置5に対して電気的に接続される。
The
(車両転倒回避装置)
次に車両転倒回避装置5について説明する。本実施形態では車両転倒回避装置5は作業車両1に搭載されているが、車両転倒回避装置5は作業車両1に搭載される場合に限定されず、不図示のサーバや上述したリモコン等、作業車両1と離れた位置に設けられていてもよい。この場合車両転倒回避装置5は、例えば無線通信によって電子制御ユニット6に対して電気的に接続される。
(Vehicle fall avoidance device)
Next, the vehicle overturn
図4に示すように車両転倒回避装置5は、電子制御ユニット6における不図示のマイクロコンピュータと通信を行う計算機500を有している。この計算機は、CPU(Central Processing Unit)501と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などのメモリ510と、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの不揮発性の記憶装置520と、電源装置530と、入力インターフェース540と、出力インターフェース550と、これらを接続するバス配線560とを有している。CPU501は中央演算処理装置であって後述する車両転倒回避プログラムを実行する。メモリ510はCPU501の作業領域や記憶領域として使用され、記憶装置520はCPU501で実行されるオペレーティングシステムやプログラムや後述する作業車両1の転倒回避に用いられるデータ構造を記憶する。なお記憶装置520にはその他の各種データも蓄積されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the vehicle overturn
次に図5を参照し、車両転倒回避装置5において車両転倒回避プログラムによって実現される機能構成について説明する。車両転倒回避装置5は斜面S(図2参照)を走行しながら作業を行う作業車両1の転倒を回避するための装置である。すなわち車両転倒回避装置5は、位置情報取得部50と、角度情報取得部51と、情報記録部52と、角度減少位置判定部53と、リスク領域推定部54と、リスク情報発信部55と、制御信号発信部56とを備えている。
Next, with reference to FIG. 5, the functional configuration realized by the vehicle overturn avoidance program in the vehicle overturn
(位置情報取得部)
位置情報取得部50は、作業車両1の斜面S上における位置情報を、作業車両1の横移動走行中に取得する。すなわち位置情報取得部50は、作業車両1が特定の一つの横移動走行を行っている際に、上述の位置情報検知装置2によって検知された作業車両1の位置に関する位置情報をリアルタイムで受信して取得する。本実施形態においては、横移動走行の走行経路Kにおいて所定距離(例えば作業車両1における履帯9aの接地長の1/2以下)を作業車両1が進む毎に作業車両1の位置情報が取得されるようになっている。
以下、位置情報取得部50において取得される特定の一つの横移動走行の走行経路Kの走行履歴(本実施形態ではこの走行履歴が第一経路K1と定義される)上の位置を、走行方向の前方側に向かって順にP(1)、P(2)、P(3)、・・・、P(n-1)、P(n)、P(n+1)、・・・と表記する(図2参照)。
(Location information acquisition unit)
The position information acquisition unit 50 acquires position information of the
Hereinafter, the position on the travel history of the travel route K of one specific lateral movement travel acquired by the position information acquisition unit 50 (in this embodiment, this travel history is defined as the first route K1) will be expressed in the travel direction. They are written as P(1), P(2), P(3), ..., P(n-1), P(n), P(n+1), ... in order toward the front side of ( (see Figure 2).
(角度情報取得部)
角度情報取得部51は、傾斜角検知装置3で検知された車両角度情報を、位置情報取得部50で位置情報を取得した斜面S上の位置毎に、リアルタイムで受信して取得する。
(Angle information acquisition unit)
The angle information acquisition unit 51 receives and acquires the vehicle angle information detected by the inclination
(情報記録部)
情報記録部52は、位置情報取得部50で取得した位置情報、および角度情報取得部51で取得した車両角度情報を記録する。
(Information Recording Department)
The information recording unit 52 records the position information acquired by the position information acquisition unit 50 and the vehicle angle information acquired by the angle information acquisition unit 51.
(角度減少位置判定部)
角度減少位置判定部53は、情報記録部52に記録された位置情報および車両角度情報を参照し、特定の一つの横移動走行を行っている走行経路K(本実施形態では例えば第一経路K1)における斜面Sの基準となる傾斜角度(以下、斜面基準角度)に対して、車両傾斜角度が部分的に小さくなっている斜面S上の位置を角度減少位置Pxとして判定して角度減少位置Pxを設定する。本実施形態において角度減少位置Pxは、第一経路K1に沿って例えば3カ所連続しており、すなわち位置P(n-1)、P(n)、P(n+1)の三点のそれぞれが角度減少位置Pxとなっている(図2参照)。
(Angle reduction position determination section)
The angle reduction position determining unit 53 refers to the position information and vehicle angle information recorded in the information recording unit 52, and determines the driving route K (in this embodiment, for example, the first route K1) on which one particular lateral movement is being performed. ), the position on the slope S where the vehicle slope angle is partially smaller than the reference slope angle of the slope S (hereinafter referred to as slope reference angle) is determined as the angle reduction position Px, and the angle reduction position Px is determined. Set. In this embodiment, the angle decreasing positions Px are, for example, three consecutive locations along the first path K1, that is, each of the three points P(n-1), P(n), and P(n+1) has an angle This is the reduced position Px (see FIG. 2).
以下、図6に示すように斜面基準角度をαとし、第一経路K1で実測された車両傾斜角度をβとし、第二経路K2において推定、または実測される車両傾斜角度をγとする。また、斜面基準角度αとしては、事前にドローン撮影やLiDAR(Light Detection And Ranging)を用いて事前に計測して初期値として角度減少位置判定部53に記憶したものを利用してもよい。また斜面基準角度αとして、角度減少位置判定部53によって判定を行っている特定の一つの横移動走行の走行経路Kの下側に隣接する走行経路Kにおいて取得した車両傾斜角度の平均値を利用してもよいし、走行経路Kでの現在の位置を起点とした所定の過去範囲における車両傾斜角度のデータ群の移動平均によってリアルタイムで算出したものを利用してもよく、斜面基準角度αの設定方法は特に限定されない。 Hereinafter, as shown in FIG. 6, the slope reference angle is assumed to be α, the vehicle inclination angle actually measured on the first route K1 is assumed to be β, and the vehicle inclination angle estimated or actually measured on the second route K2 is assumed to be γ. Furthermore, the slope reference angle α may be measured in advance using drone photography or LiDAR (Light Detection and Ranging) and stored in the angle reduction position determination unit 53 as an initial value. In addition, as the slope reference angle α, the average value of the vehicle inclination angles obtained in the travel route K adjacent to the lower side of the travel route K of one specific lateral movement run that is being determined by the angle reduction position determination unit 53 is used. Alternatively, it may be calculated in real time by a moving average of a data group of vehicle inclination angles in a predetermined past range starting from the current position on driving route K, and the slope reference angle α may be calculated in real time. The setting method is not particularly limited.
(リスク領域推定部)
図5に戻って、リスク領域推定部54は、実測値となる第一経路K1の角度減少位置Pxの斜面Sの上方に定義(想定)される第二経路K2上の位置(以下、角度減少対応位置Py)を含む第二経路K2上の領域を、作業車両1が転倒するリスクのあるリスク領域RAであると推定する。すなわち、角度減少位置Pxが判定された走行経路K(第一経路K1)に対して斜面Sの上方に隣接して作業車両1が次に横移動走行する際に進入する可能性のある仮想的な走行経路K(第二経路K2)上の少なくとも一部の領域がリスク領域RAとなる。なお角度減少位置Px以外の第一経路K1上の位置に対応する第二経路K2上の位置を非角度減少対応位置Pzと定義し、この非角度減少対応位置Pzと角度減少対応位置Pyとによって第二経路K2が定義(想定)される。
(Risk Area Estimation Department)
Returning to FIG. 5, the risk area estimating unit 54 detects a position on the second route K2 (hereinafter referred to as angle decrease The area on the second route K2 including the corresponding position Py) is estimated to be the risk area RA where there is a risk that the
ここで本実施形態では、斜面基準角度αと、斜面基準角度αよりも小さい車両傾斜角度βとの差分:α-βが所定の角度減少量閾値θ1よりも大きくなっている場合、すなわちα-β>θ1となっている場合、角度減少位置Pxに対応する角度減少対応位置Pyを設定する。 Here, in this embodiment, when the difference between the slope reference angle α and the vehicle inclination angle β smaller than the slope reference angle α: α−β is larger than the predetermined angle reduction amount threshold θ1, that is, α− When β>θ1, an angle reduction corresponding position Py corresponding to the angle reduction position Px is set.
また本実施形態では作業車両1が転倒せずに斜面S上を等高線に沿って横移動走行可能となる限界値である限界最大傾斜角度をθmaxとしたとき、角度減少量閾値θ1に斜面基準角度αを加えた値が、限界最大傾斜角度θmax以下となるように角度減少量閾値θ1が設定される。すなわちθ1+α≦θmaxを満足する。限界最大傾斜角度θmaxは作業車両1の仕様に依存するが、例えば45度に設定される。
In addition, in this embodiment, when the limit maximum inclination angle, which is the limit value at which the
さらに本実施形態のリスク領域推定部54では、角度減少位置Pxが連続する距離dが所定の距離閾値dtよりも大きい場合に、すなわち、角度減少対応位置Pyが所定回数(本実施形態では例えば3回)以上連続する場合に、角度減少対応位置Pyを含む第二経路K2上の領域をリスク領域RAであると推定する。 Furthermore, in the risk area estimation unit 54 of this embodiment, when the distance d between consecutive angle reduction positions Px is greater than a predetermined distance threshold dt, that is, the angle reduction corresponding position Py is times), the area on the second route K2 including the angle reduction corresponding position Py is estimated to be the risk area RA.
(リスク情報発信部)
リスク情報発信部55は、作業車両1が第一経路K1の上方を横移動走行している最中に、仮想的な第二経路K2のリスク領域RAに近接した際、作業車両1がリスク領域RAに近接したとのリスク情報の信号を生成して発信する。リスク情報発信部55が発信した信号は警告装置4によって受信されて警告装置4が動作するようになっている。リスク情報発信部55は例えばリスク領域RAよりも横移動走行における走行方向の手前側1〔m〕の位置に作業車両1が到達した際に、リスク情報を発信するとよい。
(Risk Information Transmission Department)
The risk information transmission unit 55 transmits information to the risk area when the
(制御信号発信部)
制御信号発信部56は、作業車両1が第二経路K2のリスク領域RAに近接した際または侵入した後において、実際の作業車両1の車両傾斜角度γが斜面基準角度αよりも大きくなった場合に、作業車両1の走行速度を低下させて作業車両1を徐行、または一時停止させるための信号を生成し発信する。制御信号発信部56で生成された信号は、電子制御ユニット6によって受信されて走行装置9の動作が制御されるようになっている。なお制御信号発信部56は、作業車両1の車両傾斜角度γが斜面基準角度αよりも大きくなった場合に限らず、単に作業車両1が第二経路K2上を走行中にリスク領域RAに近接した際または侵入した後に、作業車両1の走行速度を低下させて作業車両1を徐行、または一時停止させるための信号を生成してもよい。
(Control signal transmitter)
The control signal transmitter 56 detects when the actual vehicle inclination angle γ of the
さらに制御信号発信部56は、リスク領域RAに侵入した後に、斜面基準角度αと、斜面基準角度αよりも大きい車両傾斜角度γとの差分:γ-αが所定の角度増加量閾値θ2よりも大きくなった場合、すなわちγ-α>θ2となっている場合において、作業車両1を停止させるための信号を生成し発信する。
Furthermore, after entering the risk area RA, the control signal transmitting unit 56 determines that the difference between the slope reference angle α and the vehicle inclination angle γ which is larger than the slope reference angle α: γ−α is larger than the predetermined angle increase amount threshold θ2. When the value becomes larger, that is, when γ-α>θ2, a signal for stopping the
本実施形態では、角度増加量閾値θ2に斜面基準角度αを加えた値が、上記の限界最大傾斜角度θmax以下となるように角度増加量閾値θ2が設定される。すなわちθ2+α≦θmaxを満足する。 In this embodiment, the angle increase threshold θ2 is set such that the value obtained by adding the slope reference angle α to the angle increase threshold θ2 is equal to or less than the above-mentioned limit maximum inclination angle θmax. That is, θ2+α≦θmax is satisfied.
(車両転倒回避プログラム)
次に車両転倒回避プログラムのフロー、すなわち車両転倒回避方法について説明する。以下、角度減少位置Pxを判定する走行経路Kが第一経路K1であり、リスク領域RAが存在する走行経路Kが第二経路K2である場合を想定して説明するが、すべての走行経路Kにおいてフローは同様に実行される
まず図7に示すようにリスク領域RAを推定するフローについて説明する。本フローは第一経路K1上において位置P1から順に実行される。
(Vehicle rollover avoidance program)
Next, the flow of the vehicle overturn avoidance program, that is, the vehicle overturn avoidance method will be explained. The following description will be made assuming that the traveling route K for determining the angle reduction position Px is the first route K1, and the traveling route K where the risk area RA exists is the second route K2. The flow is executed in the same manner. First, the flow for estimating the risk area RA as shown in FIG. 7 will be described. This flow is sequentially executed on the first route K1 starting from the position P1.
リスク領域RAを推定するフローにおいては最初に、データ(位置情報、車両角度情報)を前回取得した位置から作業車両1が所定距離(例えば作業車両1における履帯9aの接地長の1/2以下)移動したか否かを判定する移動距離判定ステップS0を実行する。このステップS0で「YES」と判定された場合には位置情報取得ステップS1に進み、一方、ステップS0で「NO」と判定された場合には、再び移動距離判定ステップS0に戻る。
In the flow of estimating the risk area RA, first, the
次に位置情報取得ステップS1では、作業車両1が第一経路K1を横移動走行中に第一経路K1上において作業車両1の斜面S上における位置の位置情報を取得する。そして位置情報が取得された位置に対応する作業車両1の車両角度情報を取得する角度情報取得ステップS2を実行する。その後、位置情報および車両角度情報を記録する情報記録ステップS3を実行する。
Next, in a position information acquisition step S1, position information of the position of the
次に角度減少位置判定ステップS4を実行する。このステップS4では、情報記録ステップS3で記録された情報を参照し、車両傾斜角度βが斜面基準角度αよりも小さくなっている場合に「YES」と判定する。一方で車両傾斜角度βが斜面基準角度α以上となっている場合には「NO」と判定し、この「NO」と判定された位置に対応する第二経路K2上の位置を非角度減少対応位置Pzに設定する非角度減少対応位置設定ステップS10を実行した後に、移動距離判定ステップS0に戻る。 Next, an angle decrease position determination step S4 is executed. In this step S4, the information recorded in the information recording step S3 is referred to, and if the vehicle inclination angle β is smaller than the slope reference angle α, a determination of “YES” is made. On the other hand, if the vehicle inclination angle β is greater than or equal to the slope reference angle α, it is determined as “NO”, and the position on the second route K2 corresponding to the position determined as “NO” is set to a non-angle reduction response. After executing the non-angle reduction compatible position setting step S10 of setting the position Pz, the process returns to the moving distance determining step S0.
角度減少位置判定ステップS4で「YES」と判定された場合には、角度減少位置設定ステップS5に進み、角度減少位置判定ステップS4で「YES」と判定された位置を角度減少位置Pxに設定する。そして角度減少位置設定ステップS5の次に、角度減少量判定ステップS6を実行する。このステップS6では、斜面基準角度αと車両傾斜角度βとの差分:α-βが角度減少量閾値θ1よりも大きくなっている場合には「YES」と判定する。一方で、斜面基準角度αと車両傾斜角度βとの差分:α-βが角度減少量閾値θ1以下となっている場合には「NO」と判定し、この「NO」と判定された角度減少位置Pxに対応する第二経路K2上の位置を非角度減少対応位置Pzに設定する非角度減少対応位置設定ステップS10を実行した後に、移動距離判定ステップS0に戻る。 If it is determined as "YES" in the angle reduction position determination step S4, the process proceeds to angle reduction position setting step S5, and the position determined as "YES" in the angle reduction position determination step S4 is set as the angle reduction position Px. . Then, after the angle decrease position setting step S5, an angle decrease amount determination step S6 is executed. In this step S6, if the difference between the slope reference angle α and the vehicle inclination angle β: α−β is larger than the angle reduction amount threshold θ1, the determination is “YES”. On the other hand, if the difference between the slope reference angle α and the vehicle inclination angle β: α−β is less than the angle reduction amount threshold θ1, it is determined as “NO”, and the angle reduction determined as “NO” is determined as “NO”. After executing the non-angle reduction compatible position setting step S10 in which the position on the second path K2 corresponding to the position Px is set as the non-angle reduction compatible position Pz, the process returns to the moving distance determination step S0.
角度減少量判定ステップS6で「YES」と判定された場合、この「YES」と判定された角度減少位置Pxに対応する第二経路K2上の位置を角度減少対応位置Pyに設定する角度減少対応位置設定ステップS7を実行し、角度減少距離判定ステップS8に進む。このステップS8では、第一経路K1に沿って角度減少位置Pxが連続する距離dが所定の距離閾値dtよりも大きい場合、すなわち、角度減少位置Pyが所定回数以上連続する場合に「YES」と判定する。具体的には例えば、角度減少位置Pxとなる位置P(n)、位置P(n-1)、位置P(n+1)に対応する三カ所の角度減少対応位置Pyが第二経路K2上において連続する場合に、角度減少距離判定ステップS8で「YES」と判定することになる。一方で角度減少位置Pxが連続する距離dが距離閾値dt以下である場合には「NO」と判定して移動距離判定ステップS0に戻る。 When it is determined as "YES" in the angle reduction amount determination step S6, the angle reduction response is performed to set the position on the second path K2 corresponding to the angle decrease position Px determined as "YES" as the angle reduction response position Py. The position setting step S7 is executed, and the process proceeds to the angular reduction distance determination step S8. In this step S8, if the distance d in which the angle decrease positions Px are consecutive along the first route K1 is greater than a predetermined distance threshold dt, that is, if the angle decrease positions Py are consecutive for a predetermined number of times or more, "YES" is determined. judge. Specifically, for example, three angle reduction corresponding positions Py corresponding to the position P(n), position P(n-1), and position P(n+1), which are the angle reduction positions Px, are consecutive on the second path K2. In this case, "YES" is determined in the angle reduction distance determination step S8. On the other hand, if the distance d between consecutive angle reduction positions Px is less than or equal to the distance threshold dt, the determination is "NO" and the process returns to the movement distance determination step S0.
角度減少距離判定ステップS8で「YES」と判定された場合、すなわち距離閾値dtよりも長い距離、車両傾斜角度βが斜面基準角度αよりも減少した状態が継続した場合、次にリスク領域推定ステップS9を実行する。このステップS9では、角度減少対応位置Pyを含む第二経路K2上の領域をリスク領域RAであると推定し、この領域RAにおいて斜面S上に「窪みD」が形成されているものと判断する(図6参照)。 If it is determined as "YES" in the angle reduction distance determination step S8, that is, if the distance is longer than the distance threshold dt and the state in which the vehicle inclination angle β continues to be decreased more than the slope reference angle α, the next step is the risk area estimation step. Execute S9. In this step S9, the area on the second path K2 including the angle reduction corresponding position Py is estimated to be the risk area RA, and it is determined that a "dent D" is formed on the slope S in this area RA. (See Figure 6).
以上のようなフローを実行することによって、リスク領域RA、およびリスク領域RA以外の安全領域SA(図2参照)を示すデータ構造が車両転倒回避装置5に作成され、記憶されるようになっている。
By executing the above-described flow, a data structure indicating the risk area RA and the safety area SA (see FIG. 2) other than the risk area RA is created and stored in the vehicle overturn
次に図8を参照して、作業車両1の転倒を回避するフローについて説明する。本フローではまず、作業車両1が第二経路K2上のリスク領域RAに近接したか否かを判定するリスク領域近接判定ステップS11を実行する。このステップS11では作業車両1がリスク領域RAに近接した場合に「YES」と判定され、警告ステップS12に進む。このステップS12では、作業車両1がリスク領域RAに近接したとのリスク情報の信号をリスク情報発信部55で生成して発信し、リスク情報の信号を受信した電子制御ユニット6によって警告装置4を動作させてオペレータへ危険を認識させる。
Next, with reference to FIG. 8, a flow for avoiding overturning of the
警告ステップS12の後、角度増加判定ステップS13を実行する。このステップS13では、作業車両1の車両傾斜角度γが斜面基準角度αよりも大きくなった場合に「YES」と判定され、速度低下ステップS14に進む。このステップS14では、作業車両1の走行速度を低下させて作業車両1を徐行または一時停止させるための信号を制御信号発信部56で生成し、この制御信号を受信した電子制御ユニット6によって走行装置9を制御して作業車両1の走行速度を低下させ、作業車両1を徐行または一時停止させる。一方で、角度増加判定ステップS13で作業車両1の車両傾斜角度γが斜面基準角度α以下となった場合は「NO」と判定され、リスク領域近接判定ステップS11に戻る。
After the warning step S12, an angle increase determination step S13 is executed. In this step S13, when the vehicle inclination angle γ of the
そして速度低下ステップS14の後に、角度増加量判定ステップS15を実行する。このステップS15では、作業車両1が第二経路上K2のリスク領域RAに近接または侵入した後において斜面基準角度αと車両傾斜角度γとの差分:γ-αが所定の角度増加量閾値θ2よりも大きくなった場合に「YES」と判定され、車両停止ステップS16に進む。このステップS16では、作業車両1を停止させるための信号を制御信号発信部56で生成し、この制御信号を受信した電子制御ユニット6によって走行装置9を制御して作業車両1を停止させる。一方で角度増加量判定ステップS15において、斜面基準角度αと車両傾斜角度γとの差分:γ-αが所定の角度増加量閾値θ2以下となった場合には「NO」と判定され、リスク領域近接判定ステップS11に戻る。
After the speed reduction step S14, an angle increase amount determination step S15 is executed. In this step S15, after the
ところで、リスク領域近接判定ステップS11に戻って、作業車両1がリスク領域RAに近接していない場合には当該ステップS11で「NO」と判定され、この場合においては、まずリスク領域外角度増加判定ステップS21が実行される。このステップS21では、作業車両1の車両傾斜角度γが斜面基準角度αよりも大きくなった場合に「YES」と判定され、警告・速度低下ステップS22に進む。このステップS22では、作業車両1の警告装置4に対してリスク情報発信部55から信号が発信され、および、電子制御ユニット6に対して制御信号発信部56から信号が発信され、警告装置4によって警告が行われ、かつ、電子制御ユニット6によって作業車両1の速度を低下させて作業車両1を徐行または一時停止させる。一方でリスク領域外角度増加判定ステップS21において「NO」と判定された場合には、リスク領域近接判定ステップS11に戻る。
By the way, returning to the risk area proximity determination step S11, if the
警告・速度低下ステップS22の後、リスク領域外増加継続判定ステップS23を実行する。このステップS23では、作業車両1の車両傾斜角度γが斜面基準角度αよりも大きくなった状態が所定距離(連続する所定回数分の位置)で継続しているか否かが判定される。具体的には例えば、リスク領域外角度増加判定ステップS21において「YES」と判定された第二経路K2上の位置を位置P(m)とし、その手前の位置P(m-1)においても作業車両1の車両傾斜角度γが斜面基準角度αよりも大きくなっているような場合に、車両傾斜角度γの増加が継続しているとして「YES」と判定され、車両停止ステップS24に進む。このステップS24では、電子制御ユニット6に対して制御信号発信部56から信号が発信され、電子制御ユニット6によって作業車両1が停止させられる。一方で、リスク領域外増加継続判定ステップS23で「NO」と判定された場合、リスク領域近接判定ステップS11に戻る。
After the warning/speed reduction step S22, an out-of-risk-area increase continuation determination step S23 is executed. In this step S23, it is determined whether the state in which the vehicle inclination angle γ of the
なおリスク領域外増加継続判定ステップS23では、角度増加量判定ステップS15と同様に、斜面基準角度αと車両傾斜角度γとの差分:γ-αが所定の角度増加量閾値θ2よりも大きくなった場合に「YES」と判定し、作業車両1を停止させてもよい。
Note that in the out-of-risk area increase continuation determination step S23, similarly to the angle increase amount determination step S15, the difference between the slope reference angle α and the vehicle inclination angle γ: γ−α has become larger than the predetermined angle increase amount threshold θ2. If so, the determination may be "YES" and the
(作用効果)
以上説明した本実施形態の作業車両システム100によれば、車両転倒回避装置5によって特定の一つの横移動走行の走行経路K(第一経路K1)を走行しながら、作業車両1の位置および車両傾斜角度をリアルタイムで取得し、次に横移動走行する予定となっている走行経路K(第二経路K2)上におけるリスク領域RAを推定することができる。そして実際に作業車両1がリスク領域RAに近接した際には、警告によってオペレータが作業車両1の転倒の危険性を把握することができる。このため、オペレータは斜面Sの地面の状態を直接目視することができなくとも作業車両1の転倒の可能性を予測でき、作業車両1を徐行させたり停止させたりして、作業車両1の挙動を確認しつつ作業車両1による作業を行うことができる。すなわち斜面S上で作業車両1を安定して走行させ、作業を円滑化することが可能となる。
(effect)
According to the
ここで図6に示すように第一経路K1を横移動走行中の作業車両1(1A)における走行装置9の上側のみが窪みDへ侵入してしまう場合、第一経路K1の次の走行経路Kとなる第二経路K2を作業車両1(1B)が走行中には窪みDに走行装置9の下側のみが侵入することが有り得る。この際、第一経路K1を走行中の作業車両1(1A)の車両傾斜角度βと斜面基準角度αとがβ<αを満足し、作業車両1の車両傾斜角度βが斜面Sの傾斜角度にくらべて小さい状態となる。その一方で、第二経路K2を走行中の作業車両1(1B)の車両傾斜角度γと斜面基準角度αとがγ>αを満足し、作業車両1の車両傾斜角度γが斜面Sの傾斜角度にくらべて大きい状態となる。このように第一経路K1上での車両傾斜角度βが斜面基準角度αよりも小さい角度、すなわち作業車両1が転倒しにくい側の値となっていた場合には、逆に第二経路K2上での車両傾斜角度γが斜面基準角度αよりも大きい角度、すなわち作業車両1が転倒し易い側の値となってしまう。換言すると、第一経路K1上での車両傾斜角度βと斜面基準角度αとの差分:α-βに斜面基準角度αを加えた値:2α-βが第二経路K2上での車両傾斜角度γと略一致する場合があり、転倒の危険性が高くなり得る。
Here, as shown in FIG. 6, if only the upper side of the traveling
この点、本実施形態では斜面基準角度αと車両傾斜角度βとの差分:α-βと、角度減少量閾値θ1との関係が、α-β>θ1を満足する場合の角度減少位置Pxに対応する角度減少対応位置Pyを含む第二経路K2上の領域をリスク領域RAとして推定する。特に本実施形態では、第二経路K2を横移動走行中に作業車両1の車両傾斜角度γが限界最大傾斜角度θmaxを超えてしまわないように角度減少量閾値θ1が設定されている。このため、より効果的に作業車両1の転倒を回避することができる。
In this regard, in this embodiment, the relationship between the difference between the slope reference angle α and the vehicle inclination angle β: α−β and the angle decrease amount threshold θ1 is the angle decrease position Px when α−β>θ1. The area on the second route K2 including the corresponding angle reduction corresponding position Py is estimated as the risk area RA. In particular, in this embodiment, the angle reduction amount threshold θ1 is set so that the vehicle inclination angle γ of the
さらに本実施形態では、角度減少位置Pxが連続する距離dが所定の距離閾値dtよりも大きい場合に、角度減少対応位置Pyを含む第二経路K2上の領域をリスク領域RAと推定する。このため、作業車両1の横移動走行方向に所定の大きさの窪みDが存在する場合のみに危険性を推定し、一方で、作業車両1の走行に支障のない小さな窪みDは無視して作業を継続することができ、作業効率を向上できる。
Furthermore, in this embodiment, when the distance d between consecutive angle reduction positions Px is greater than a predetermined distance threshold dt, the area on the second route K2 including the angle reduction corresponding position Py is estimated to be the risk area RA. For this reason, the danger is estimated only when there is a dent D of a predetermined size in the lateral movement direction of the
またリスク領域RAに作業車両1が近接した際には、作業車両1がリスク領域RAに近接したとのリスク情報を発信し、警告装置4によって警告を発することができる。したがってオペレータは斜面Sの窪みDに作業車両1が侵入する可能性があることを事前に把握することができ、例えば作業車両1を徐行させたり停止させたりすることが可能となる。
Further, when the
さらには、作業車両1がリスク領域RAに近接した際または侵入した後において、車両傾斜角度γが斜面基準角度αよりも大きくなった場合には作業車両1の走行速度を低下させ、徐行または一時停止させることができる。このため速度を緩めることなく作業車両1が窪みDに侵入して走行を継続してしまうことを回避でき、この結果、さらに効果的に、作業車両1の転倒を回避できる。
Furthermore, when the
また、作業車両1がリスク領域RAに侵入した後においては、斜面基準角度αと車両傾斜角度γとの差分:γ-αが角度増加量閾値θ2よりも大きくなった場合に作業車両1を停止させることができ、かつ、作業車両1の限界最大傾斜角度θmaxを超えないように角度増加量閾値θ2が設定されている。よってさらに効果的に作業車両1の転倒を回避できる。
Furthermore, after the
ところで、第一経路K1と第二経路K2とが斜面Sの傾斜方向に離れた位置に設定されると、仮に第一経路K1の走行によって第二経路K2上にリスク領域RAを推定したとしても、実際に第二経路K2を走行する際にはリスク領域RAと推定された領域に作業車両1が到達した場合に、その領域には実際には窪みDが存在していない可能性がある。すなわち実際には、推定したリスク領域RAの下方に窪みDが存在してしまっている可能性があるため、リスク領域RAの推定が無駄なものになってしまう。
By the way, if the first route K1 and the second route K2 are set at positions apart in the slope direction of the slope S, even if the risk area RA is estimated on the second route K2 by traveling on the first route K1. When the working
この点、本実施形態では作業車両1が第一経路K1を走行する際の作業車両1の履帯9aのうち山側の履帯9aの斜面Sへの接触軌跡の高位縁Kxに対して、作業車両1が第二経路K2を走行する際の谷側の履帯9aの斜面Sへの接触軌跡の低位縁Kyが下方に位置するように第二経路K2が設定され、作業車両1同士が車幅方向にオーバーラップするように走行経路Kが設定されている。このため、リスク領域RAと推定した第二経路K2上の領域に、実際に窪みDが形成されている可能性が高くなり、リスク領域RAの推定によって、実際に作業車両1が窪みDに侵入して転倒してしまうリスクを回避できる。
In this regard, in the present embodiment, when the
ここで本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、車両転倒回避装置5における制御信号発信部56は、作業車両1を自動で、かつ、予め定められた横移動走行の走行経路Kに沿って走行させるための制御信号を生成し発信してもよい。すなわち制御信号発信部56は、作業車両1の位置情報を取得し、予め記憶された走行経路Kに沿って実際の作業車両1の走行位置を調整するように電子制御ユニット6へ自動運転の指令を出すようにしてもよい。これにより第一経路K1を作業車両1が横移動走行中に等高線に交差する方向へ、すなわち斜面Sの傾斜方向の下方もしくは上方へ斜めに走行してしまうようなことがなくなり、第一経路K1の次に、リスク領域RAを設定した仮想的な第二経路K2からずれた経路を実際に作業車両1が走行してしまうことを回避でき、リスク領域RAの推定が意味のあるものとなり、作業車両1の転倒回避を確実に実行することができる。
Here, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, the control signal transmitter 56 in the vehicle overturn
また上述の実施形態では、斜面Sの傾斜方向に、下方から上方に向かって横移動走行を繰り返す場合について説明したが、これとは逆に、斜面Sの上方から下方に向かって横移動走行を繰り返すように作業車両1を走行させてもよい。この場合、第一経路K1に対して第二経路K2が下方に位置し、角度減少位置Pxに対して斜面Sの下方に角度減少対応位置Pyが配置されていることになる。そしてこの場合、第一経路K1の横移動走行によって、第二経路K2上に「凸地」としてのリスク領域RAを推定することが可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which lateral movement is repeated from below to above in the inclination direction of the slope S. However, conversely, lateral movement is repeated from above to below on the slope S. The
また、作業車両1の走行装置9は上述に構造に限定されず、車幅方向に対をなす車輪によって構成されてもよい。
Further, the traveling
本発明の転倒回避装置等によれば、斜面上で作業車両を安定して走行させ、作業を円滑化することが可能となる。 According to the fall avoidance device and the like of the present invention, it is possible to stably drive a work vehicle on a slope and facilitate work.
1 作業車両
2 位置情報検知装置
3 傾斜角検知装置
4 警告装置
5 車両転倒回避装置
6 電子制御ユニット
9 走行装置
9a 履帯
50 位置情報取得部
51 角度情報取得部
52 情報記録部
53 角度減少位置判定部
54 リスク領域推定部
55 リスク情報発信部
56 制御信号発信部
100 作業車両システム
500 計算機
G 重心
K 走行経路
K1 第一経路
K2 第二経路
Kx 高位縁
Ky 低位縁
Px 角度減少位置
Py 角度減少対応位置
RA リスク領域
S 斜面
VL 幅方向仮想線
1
Claims (14)
前記計算機は、
前記作業車両の前記斜面上における位置の情報(以下、位置情報)を、該作業車両の前記横移動走行中に取得する位置情報取得部と、
前記横移動走行における前記斜面上の位置毎に、該作業車両の重心を通って車幅方向に延びる幅方向仮想線の水平面に対する車両傾斜角度の情報(以下、車両角度情報)を取得する角度情報取得部と、
前記位置情報および前記車両角度情報を記録する情報記録部と、
記録された前記位置情報および前記車両角度情報を参照し、前記横移動走行を行っている走行経路における前記斜面の基準となる傾斜角度(以下、斜面基準角度)に対して、前記車両傾斜角度が小さくなっている前記斜面上の前記位置を角度減少位置として判定する角度減少位置判定部と、
前記位置情報および前記車両角度情報を記録した特定の一つの前記横移動走行における前記走行経路を第一経路とし、該第一経路に対して前記傾斜方向に隣接して前記作業車両が該第一経路の次に前記横移動走行する際に進入する可能性のある仮想的な前記走行経路を第二経路としたとき、前記第一経路の前記角度減少位置に対して前記傾斜方向に隣接する前記第二経路上の位置(以下、角度減少対応位置)を含む前記第二経路上の領域を、前記作業車両が転倒するリスクのあるリスク領域であると推定するリスク領域推定部と、
前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に近接した際に、該作業車両がリスク領域に近接したとのリスク情報を生成して発信するリスク情報発信部と、
を備える車両転倒回避装置。 A vehicle overturn avoidance device that includes a calculator and prevents a work vehicle from overturning by sequentially repeating lateral movement traveling on the slope in the slope direction along contour lines intersecting with the slope direction, comprising:
The calculator is
a position information acquisition unit that acquires information on the position of the work vehicle on the slope (hereinafter referred to as position information) while the work vehicle is moving laterally;
Angle information for acquiring information on a vehicle inclination angle with respect to a horizontal plane of a width direction virtual line extending in the vehicle width direction through the center of gravity of the work vehicle (hereinafter referred to as vehicle angle information) for each position on the slope during the lateral movement traveling. an acquisition department;
an information recording unit that records the position information and the vehicle angle information;
With reference to the recorded position information and the vehicle angle information, the vehicle inclination angle is determined with respect to the reference inclination angle of the slope (hereinafter referred to as slope reference angle) on the traveling route on which the lateral movement is being performed. an angle decreasing position determination unit that determines the position on the slope that is becoming smaller as an angle decreasing position;
The travel route in the specific one of the lateral movement runs in which the position information and the vehicle angle information are recorded is a first route, and the work vehicle is adjacent to the first route in the inclination direction. When the hypothetical traveling route that may be entered when traveling laterally after the route is set as a second route, the said traveling route adjacent to the angle decreasing position of the first route in the inclination direction a risk area estimating unit that estimates an area on the second route including a position on the second route (hereinafter referred to as an angle reduction corresponding position) to be a risk area where there is a risk of the work vehicle falling;
a risk information transmission unit that generates and transmits risk information indicating that the work vehicle has approached the risk area when the work vehicle approaches the risk area on the second route;
A vehicle overturn avoidance device comprising:
前記斜面基準角度と、該斜面基準角度よりも小さい前記車両傾斜角度との差分が所定の角度減少量閾値よりも大きくなっている場合の前記角度減少位置に対応する前記角度減少対応位置を含む前記第二経路上の領域を、前記リスク領域であると推定する請求項1に記載の車両転倒回避装置。 The risk area estimation department is
The angle reduction corresponding position corresponds to the angle reduction position where the difference between the slope reference angle and the vehicle inclination angle smaller than the slope reference angle is larger than a predetermined angle reduction amount threshold. The vehicle overturn avoidance device according to claim 1, wherein an area on the second route is estimated to be the risk area.
前記第一経路に沿って前記角度減少位置が連続しており、且つ、当該連続する距離が所定の距離閾値よりも大きい場合に、前記角度減少対応位置を含む前記第二経路上の領域を前記リスク領域であると推定する請求項1から3のいずれか一項に記載の車両転倒回避装置。 The risk area estimating unit includes:
If the angle reduction positions are continuous along the first route and the continuous distance is greater than a predetermined distance threshold, the area on the second route including the angle reduction corresponding position is The vehicle overturn avoidance device according to any one of claims 1 to 3, wherein the vehicle overturn avoidance device is estimated to be in a risk area.
前記制御信号発信部は、前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に近接した際または侵入した後に、前記作業車両の走行速度を低下させるための信号を生成し発信する請求項1から3のいずれか一項に記載の車両転倒回避装置。 further comprising a control signal transmitter that generates and transmits a control signal for controlling travel of the work vehicle,
From claim 1, wherein the control signal transmitter generates and transmits a signal for reducing the traveling speed of the work vehicle when the work vehicle approaches or enters the risk area on the second route. 3. The vehicle overturn avoidance device according to any one of 3.
前記制御信号発信部は、前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に侵入した後において、前記斜面基準角度と、該斜面基準角度よりも大きい前記車両傾斜角度との差分が所定の角度増加量閾値よりも大きくなった場合に、前記作業車両を停止させるための信号を生成し発信する請求項1から3のいずれか一項に記載の車両転倒回避装置。 further comprising a control signal transmitter that generates and transmits a control signal for controlling travel of the work vehicle,
The control signal transmitter is configured to determine, after the work vehicle enters the risk area on the second route, that a difference between the slope reference angle and the vehicle inclination angle that is larger than the slope reference angle is a predetermined angle. The vehicle overturn avoidance device according to any one of claims 1 to 3, wherein the vehicle overturn avoidance device generates and transmits a signal for stopping the work vehicle when the increase amount exceeds a threshold value.
前記制御信号発信部は、前記作業車両を自動で、かつ、予め定められた前記横移動走行の前記走行経路に沿って走行させるための制御信号を生成し発信する請求項1から3のいずれか一項に記載の車両転倒回避装置。 further comprising a control signal transmitter that generates and transmits a control signal for controlling travel of the work vehicle,
4. The control signal transmitter generates and transmits a control signal for automatically causing the work vehicle to travel along the predetermined travel route of the lateral movement travel. The vehicle fall avoidance device according to item 1.
前記斜面上の前記位置を検知し、検知した前記位置の前記位置情報を前記車両転倒回避装置へ発信する位置情報検知装置と、
前記車両傾斜角度を検知し、検知した該車両傾斜角度の前記車両角度情報を前記車両転倒回避装置へ発信する傾斜角検知装置と、
前記位置情報検知装置および前記傾斜角検知装置を搭載した作業車両と、
を備える作業車両システム。 The vehicle overturn avoidance device according to any one of claims 1 to 3;
a position information detection device that detects the position on the slope and transmits the position information of the detected position to the vehicle overturn avoidance device;
a tilt angle detection device that detects the vehicle tilt angle and transmits the vehicle angle information of the detected vehicle tilt angle to the vehicle overturn avoidance device;
a work vehicle equipped with the position information detection device and the tilt angle detection device;
A work vehicle system equipped with
前記作業車両の前記斜面上における位置の情報(以下、位置情報)を、該作業車両の前記横移動走行中に取得する位置情報取得ステップと、
前記横移動走行における前記斜面上の位置毎に、該作業車両の重心を通って車幅方向に延びる幅方向仮想線の水平面に対する車両傾斜角度の情報(以下、車両角度情報)を取得する角度情報取得ステップと、
前記位置情報および前記車両角度情報を記録する情報記録ステップと、
記録された前記位置情報および前記車両角度情報を参照し、前記横移動走行を行っている走行経路における前記斜面の基準となる傾斜角度(以下、斜面基準角度)に対して、前記車両傾斜角度が小さくなっている前記斜面上の前記位置を角度減少位置として判定する角度減少位置判定ステップと、
前記位置情報および前記車両角度情報を記録した特定の一つの前記横移動走行における前記走行経路を第一経路とし、該第一経路に対して前記傾斜方向に隣接して前記作業車両が該第一経路の次に前記横移動走行する際に進入する可能性のある仮想的な前記走行経路を第二経路としたとき、前記第一経路の前記角度減少位置に対して前記傾斜方向に隣接する前記第二経路上の位置(以下、角度減少対応位置)を含む前記第二経路上の領域を、前記作業車両が転倒するリスクのあるリスク領域であると推定するリスク領域推定ステップと、
前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に近接した際に、該作業車両がリスク領域に近接したとのリスク情報を生成して発信するリスク情報発信ステップと、
を含む車両転倒回避方法。 A vehicle overturn avoidance method for avoiding overturning of a work vehicle by sequentially repeating lateral movement traveling on a slope along contour lines intersecting the slope direction in the slope direction, the method comprising:
a position information acquisition step of acquiring information on the position of the work vehicle on the slope (hereinafter referred to as position information) while the work vehicle is moving laterally;
Angle information for acquiring information on a vehicle inclination angle with respect to a horizontal plane of a width direction virtual line extending in the vehicle width direction through the center of gravity of the work vehicle (hereinafter referred to as vehicle angle information) for each position on the slope during the lateral movement traveling. an acquisition step;
an information recording step of recording the position information and the vehicle angle information;
With reference to the recorded position information and the vehicle angle information, the vehicle inclination angle is determined with respect to the reference inclination angle of the slope (hereinafter referred to as slope reference angle) on the traveling route on which the lateral movement is being performed. an angle decreasing position determination step of determining the position on the slope that is becoming smaller as an angle decreasing position;
The travel route in the specific one of the lateral movement runs in which the position information and the vehicle angle information are recorded is a first route, and the work vehicle is adjacent to the first route in the inclination direction. When the hypothetical traveling route that may be entered when traveling laterally after the route is set as a second route, the said traveling route adjacent to the angle decreasing position of the first route in the inclination direction a risk area estimating step of estimating an area on the second route including a position on the second route (hereinafter referred to as an angle reduction corresponding position) to be a risk area where there is a risk of the work vehicle overturning;
a risk information transmitting step of generating and transmitting risk information indicating that the work vehicle has approached the risk area when the work vehicle approaches the risk area on the second route;
How to avoid vehicle overturning, including:
前記作業車両の前記斜面上における位置の情報(以下、位置情報)を、該作業車両の前記横移動走行中に取得する位置情報取得手段、
前記横移動走行における前記斜面上の位置毎に、該作業車両の重心を通って車幅方向に延びる幅方向仮想線の水平面に対する車両傾斜角度の情報(以下、車両角度情報)を取得する角度情報取得手段、
前記位置情報および前記車両角度情報を記録する情報記録手段、
記録された前記位置情報および前記車両角度情報を参照し、前記横移動走行を行っている走行経路における前記斜面の基準となる傾斜角度(以下、斜面基準角度)に対して、前記車両傾斜角度が小さくなっている前記斜面上の前記位置を角度減少位置として判定する角度減少位置判定手段、
前記位置情報および前記車両角度情報を記録した特定の一つの前記横移動走行における前記走行経路を第一経路とし、該第一経路に対して前記傾斜方向に隣接して前記作業車両が該第一経路の次に前記横移動走行する際に進入する可能性のある仮想的な前記走行経路を第二経路としたとき、前記第一経路の前記角度減少位置に対して前記傾斜方向に隣接する前記第二経路上の位置(以下、角度減少対応位置)を含む前記第二経路上の領域を、前記作業車両が転倒するリスクのあるリスク領域であると推定するリスク領域推定手段、および
前記作業車両が前記第二経路上の前記リスク領域に近接した際に、該作業車両がリスク領域に近接したとのリスク情報を生成して発信するリスク情報発信手段、
として機能させるための車両転倒回避プログラム。 In order to avoid overturning of the work vehicle, which sequentially repeats lateral movement traveling on the slope along contour lines intersecting the slope direction in the slope direction, a computer is used.
position information acquisition means for acquiring information on the position of the work vehicle on the slope (hereinafter referred to as position information) while the work vehicle is moving laterally;
Angle information for acquiring information on a vehicle inclination angle with respect to a horizontal plane of a width direction virtual line extending in the vehicle width direction through the center of gravity of the work vehicle (hereinafter referred to as vehicle angle information) for each position on the slope during the lateral movement traveling. acquisition means,
information recording means for recording the position information and the vehicle angle information;
With reference to the recorded position information and the vehicle angle information, the vehicle inclination angle is determined with respect to the reference inclination angle of the slope (hereinafter referred to as slope reference angle) on the traveling route on which the lateral movement is being performed. angle decreasing position determining means for determining the position on the slope that is becoming smaller as an angle decreasing position;
The travel route in the specific one of the lateral movement runs in which the position information and the vehicle angle information are recorded is a first route, and the work vehicle is adjacent to the first route in the inclination direction. When the hypothetical traveling route that may be entered when traveling laterally after the route is set as a second route, the said traveling route adjacent to the angle decreasing position of the first route in the inclination direction risk area estimating means for estimating an area on the second route including a position on the second route (hereinafter referred to as an angle reduction corresponding position) to be a risk area where the work vehicle has a risk of falling; and the work vehicle. risk information transmission means for generating and transmitting risk information indicating that the work vehicle has approached the risk area when the work vehicle approaches the risk area on the second route;
A vehicle rollover avoidance program to function as a vehicle rollover prevention program.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2022099029A JP2024000308A (en) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | Vehicle overturn avoidance device, work vehicle system, vehicle overturn avoidance method, and vehicle overturn avoidance program |
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