JP2831204B2 - 移動体の位置出し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土工事などに従事する
各種作業車両のような移動体の作業地域内での正確な位
置を出す場合に用いられる移動体の位置出し装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、土工事における土砂の運搬システ
ムとしては、ダンプトラックを、自己の位置を認識しな
がら無人で自動走行させる無人走行システムが知られて
いる。この無人走行システムは、予め設定した走行コー
スをＩＣカードなどの記憶媒体に記憶させ、また、ダン
プトラックの走行経路に沿って多数のレーザ反射板を設
置しておき、ダンプトラックから発生されるレーザ光を
反射板に向けて照射したときの反射レーザの受信角度か
ら方向および距離を算出し、この算出データと記憶媒体
の走行経路データとを比較してダンプトラックの走行位
置を確認し、かつ位置補正しながらダンプトラックを記
憶されたコースに沿って無人走行させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の運搬システムでは、運搬車の走行経路に沿
ってレーザ反射板を設置しなければならないため、走行
経路が変更されると、その都度レーザ反射板の設置位置
も変更しなければならず、その作業が煩雑になるととも
に、走行経路の設定も面倒になる問題がある。

【０００４】そこで、本出願人は、特願平４−１２６８
２４号に示すように、固定局と移動車両に自動追尾装置
をそれぞれ設け、この自動追尾装置を互いに正対し合う
ように制御することにより、固定局側で移動車両の走行
位置を常時監視し、これによって移動車両を走行経路に
沿い自動走行させるようにした自動搬送システムを提案
している。しかしながら、このような自動搬送システム
では、固定局と移動車両とは常に正対し合う１対１の双
方向追尾状態にあるため、この移動車両の他に別の土砂
運搬用移動車両が複数存在したり、あるいは土砂運搬と
は別の作業、例えば、溝掘り、集土その他の土工事を行
うバックホー、ブルトーザ、パワーショベル等が存在し
ても、これら作業車両の位置出しに上記１対１の関係に
ある固定局を兼用することができない。

【０００５】そこで、他の作業車両に対しても自己位置
出しのための専用の固定局を別々に設置することが考え
られるが、このようにすると、自己位置出しのための測
距やその通信設備から大掛りになり、コスト高になるほ
か、同一場所で各車両毎に設けた送受器を多数使用する
と、電波が干渉したりして車両の制御に支障を来たす問
題があり、しかも、電波法上の規制を受けることなく使
用できる電波の出力および帯域にも制限があるため、多
数の作業車両の位置出しには不向きであった。本発明は
上述のような事情に鑑みなされたもので、作業地域内に
ある複数の移動体の位置出しを最小の設備で高精度にか
つ低コストで効率よく行うことができる移動体の位置出
し装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【発明を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、作業地域内の基準位置に設定した固定局
と、前記作業地域内を予め定めた移動経路に沿って移動
する複数の移動車と、前記固定局に設けられ、前記予め
定めた移動経路を多数の位置で定点走査する走査手段
と、前記走査手段および移動体のいずれかに設けられ、
前記移動経路に沿い自律走行している移動体が前記走査
手段により視準されたときに前記固定局を基準にして移
動体の位置を計測する位置測定手段とを備えたことを特
徴とする。また、本発明は、前記位置測定手段が指向性
のある電波もしくは光ビームを出射する距離センサから
構成され、この距離センサが前記走査手段に設置されて
いることを特徴とする。さらに、本発明は、前記距離セ
ンサが前記走査手段の各走査定点に向けてそれぞれ出射
する複数の測距用電波源もしくは光源を有することを特
徴とする。また、本発明は、前記距離センサが、１つの
測距用光源を有し、この光源からの光をスプリッタによ
り分割して各走査定点に向け出射するようにしたことを
特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明を宅地造成工事を行う各作業車
両の位置出しに適用した場合の概略構成図であり、図２
は固定局と作業車両の制御ブロック図である。図１にお
いて、１は造成工事地域全体を見渡せる予め決められた
基準位置に設定した固定局、２ａ〜２ｃは造成工事地域
内で土砂積込み位置Ｐ１と、土砂を排出する荷下ろし位
置Ｐ２間を予め設定した移動経路３に沿って自律走行す
るクローラダンプ等の複数の土砂運搬用作業車両であ
り、これらの作業車両２ａ〜２ｃは固定局１の監視下で
走行経路３上を走行する。また、５は造成工事地域内の
所定の場所に放置したコントロールセンタであり、この
コントロールセンタ５と固定局１間は、通信、給電など
のケーブル６によって接続されている。

【０００８】固定局１は、予め定めた移動経路３を所定
の間隔で定点走査する走査装置７を備え、この走査装置
７は、不図示の水平駆動機構および鉛直駆動機構によっ
て移動経路３を定点走査する。また、走査装置７による
移動経路３上の走査定点座標は予め定められた移動経路
データによって設定され、そして、走査装置７が移動経
路３の走査定点に割出されたときに所定の時間停止し、
この走査定点を通過する作業車両２ａ〜２ｃの作業地域
上の位置を測定できるようになっている。

【０００９】走査定点での作業車両２ａ〜２ｃの走行位
置を測定するために、走査装置７上には、指向性のある
電波あるいはレーザ光を用いた距離センサ８が設置され
ているとともに、固定局１と各作業車両２ａ〜２ｃの双
方でデータ通信を行う空間光波データ伝送用の光通信機
１０が設置されている。また、各作業車両２ａ〜２ｃ上
には、固定局１の距離センサ８から走査定点上の作業車
両に向けて送出された電波又は光源を反射するターゲッ
ト１１と、固定局１の光通信機１０との間でデータ通信
を行う光通信機１２が設置されている。

【００１０】コントロールセンタ５は、図１に示すよう
に、各作業車両２ａ〜２ｃから光通信機１０，１２を通
して伝送されてくる各種データを処理するとともに、固
定局１および作業車両２ａ〜２ｃに移動経路データおよ
び始動指令などのデータを処理して送出するホストコン
ピュータ４０、作業車両２ａ〜２ｃの作業状況などを表
示する監視用モニタ４１、ＶＲ（バーチャルリアリテ
ィ）方式を利用して固定局１および作業車両２ａ〜２ｃ
を遠隔操作するためのＶＲ表示装置４２等を備える。

【００１１】次に、図２の構成について説明する。固定
局１の操作装置７には、固定局１を基点にして各走査定
点における作業車両２ａ〜２ｃのターゲット１１に対し
走査装置７が正対するように水平方向に旋回したときの
走査装置７の基準点からの振れ角を測定する水平角測定
器１３と、同様にして走査装置７がターゲット１１に正
対するよう上下方向に傾動したときの走査装置７の基準
点からの傾き角を測定する鉛直角測定器１４が設けられ
ている。また、固定局１４は、固定局全体を管理し制御
するマイクロコンピュータからなる制御回路１５を備え
る。この制御回路１５には、光通信機１０、距離計セン
サ８、データ通信回路１６、水平角測定器１３、鉛直角
測定器１４、これらの制御プログラム，作業車両２ａ〜
２ｃの移動経路データ，通信用のデータや作業車両２ａ
〜２ｃの算出位置データおよびその位置データと移動経
路データに基づいて作業車両２ａ〜２ｃの位置を補正す
るプログラム等を格納する記憶回路１７がそれぞれ接続
され、データ通信回路１６はケーブル６を介してコント
ロールセンタ５に接続されている。

【００１２】作業車両２ａ〜２ｃは、作業車両全体を管
理し制御するマイクロコンピュータからなる主制御回路
１８を備える。この主制御回路１８には、光通信機１
２、安全監視装置１９、作業車両の現在位置を検出する
光ジャイロなどの測位センサ２０、作業車両の運転制御
回路２１、およびこれらの制御プログラムや移動経路デ
ータ等を格納する記憶回路２２がそれぞれ接続されてい
る。

【００１３】安全監視装置１９は、現場作業員その他の
障害物との追突防止および作業車両の転倒防止を行うた
めのもので、超音波センサおよびピッチング角、ローリ
ング角検出用のセンサ等から構成される。運転制御回路
２１は、作業車両を走行／停止、方向転換、エンジンの
始動／停止、荷台のアップ／ダウン制御などを行うもの
で、この運転制御回路２１には、クローラ駆動部２３、
操舵部２４、エンジンの始動／停止操作部２５および荷
台のアップ／ダウン駆動部２６がそれぞれ接続されてい
る。

【００１４】次に、上記のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、コントロールセンタ１５
のキーボード等の入力装置を利用して作業領域内におけ
る固定局１の位置座標および作業車両の移動経路データ
を入力し、これをケーブル６、データ通信回路１６、制
御回路１５を介して記憶回路１７に格納する。また、移
動経路データは、光通信機１０，１２により移動車両２
ａ〜２ｃへ送信され、主制御回路１８を通して記憶回路
３２の所定領域に格納する。そして、固定局１の走査装
置７は、移動経路データ中に予めプロットされている走
査定点データにしたがって制御回路１５により所定の時
間間隔で駆動され、これにより移動経路３を、例えば積
込み位置Ｐ１から荷下ろし位置Ｐ２を通して積込み位置
Ｐ１に向け順次定点走査する。また、積込み位置Ｐ１に
待機する作業車両２ａへの土砂の積込が完了するなどし
て、不図示の土砂積込み用パワーショベルからスタート
指令が与えられると、主制御回路１８から運転制御回路
２１に発車指令から送出され、これによりクローラ駆動
部２３を駆動することにより作業車両２ａをスタートさ
せる。そして、作業車両２ａは、記憶回路２２に格納さ
れている経路データにしたがい、かつ測位センサ２０に
より作業車両の方位および位置を検出しながら移動経路
３に沿って自律走行される。

【００１５】一方、移動経路３上を走行する作業車両２
ａが走査装置７の走査中の定点とクロスするようになる
と、走査装置７の水平および鉛直駆動機構が動作して距
離センサ８を作業車両２ａのターゲット１１に向けると
ともに光通信機１０，１２を正対させる。そして、距離
センサ８を動作させることにより、これから発生するレ
ーザ光などを作業車両２ａのターゲット１１に向け出射
する。そして、ターゲット１１で反射されてくるレーザ
光などを受信することにより、作業車両２ａまでの距離
を求め、この距離データと水平角計測器１３で検出した
水平角および鉛直角測定器１４で検出した傾き角に基づ
いて制御回路１５で作業車両２ａの走査定点における現
在位置を算出する。この算出した位置データと記憶回路
２２に記憶されている作業車両２ａの移動経路データと
を比較し、作業車両２ａが移動経路データ通りに走行し
ているかを判定する。この両者のデータに偏差がある場
合は、作業車両２ａの操舵部２４を運転制御回路２１で
駆動制御することにより、作業車両２ａの位置を移動経
路上の正規の位置に修正する。以下、この位置出し制御
を走査装置７の走査定点と作業車両２ａとがクロスされ
る毎に行われ、作業車両２ａを移動経路３上の正しい位
置に修正する。

【００１６】また、図１に示すように、作業車両２ｃが
荷下ろし位置Ｐ２に到達したことが測位センサ２０で検
出された位置データと経路データとに基づいて判定され
ると、作業車両２ｃは停止する。そして、荷台の後部側
を排出方向に向けるとともに、アップ／ダウン駆動部２
６をアップ動作して荷台をアップし、荷台内の土砂を排
出する。荷下ろしが完了すると、作業車両２ｃは再び移
動経路３上を積込み位置Ｐ２に向けて移動を開始する。
また、作業車両２ｃおよび２ｂにおいても、上述する作
業車両２ａと同様に固定局１の走査装置７が移動経路３
を定点走査しているときに、この走査定点と一致する毎
に位置出しが実行される。なお、作業車両２ａ〜２ｃの
作業状況データは、光通信機１０，１２を通してコント
ロールセンタ５へ伝送されモニタ４１を通して監視され
る。

【００１７】このような本実施例においては、固定局の
走査装置により作業車両の移動経路を所定の間隔で定点
走査し、この走査装置が走査定点で自律走行する作業車
両を視準したときに距離センサにより、視準された作業
車両までの距離を測定し、この距離データと、水平角お
よび鉛直角測定器で検出した角度とにより作業車両の現
在位置を求めるように構成したので、単一の固定局で複
数の作業車両の位置を高精度にかつ低コストで効率よく
測定でき、位置出しできる。従って、従来のようなレー
ザ反射板を移動経路に沿って設置する必要がなくなると
ともに、人手も不要になる。また、測定した位置データ
と予め設定された経路データとを比較することにより、
作業車両の位置を修正でき、常に作業車両を移動経路に
沿って正確に自律走行させることができる。

【００１８】なお、上記実施例では、クローラダンプ等
の作業車両の位置出しについて述べたが、本発明はこれ
に限らず、土工事現場を走行する建設重機以外の移動体
の位置出しにも利用できる。また、上記実施例では、走
査装置を定点走査できる構成にして距離センサを１個の
場合について述べたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、走査装置を固定にして複数の光学式あるいは電
波式の距離センサを設け、この各距離センサを走査装置
で行う各走査定点に向けて配列してもよいほか、１個の
光学式距離センサから出射する測距用光をビームスプリ
ッタにより分割して各走査定点に向け照射する構成にし
てもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
定局に設けた走査手段により移動体の移動経路を多数の
位置で定点走査し、移動経路に沿い自律走行している移
動体が走査手段により視準されたときに固定局を基準に
して移動体の位置を計測できるようにしたので、作業地
域内で作業する複数の移動体の位置を単一の固定局で高
精度にかつ低コストで効率よく測定でき、位置出しする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を造成工事の作業車両の位置出しに適用
した場合を示す概略構成図である。

【図２】本発明による固定局および作業車両の制御部の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 固定局 ２ａ〜２ｃ 作業車両（移動体） ３ 移動経路 ７ 走査装置 ８ 距離センサ １１ ターゲット １０，１２ 光通信機 １３ 水平角測定器 １４ 鉛直角測定器 ２０ 測位センサ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業地域内の基準位置に設定した固定局
   と、 前記作業地域内を予め定めた移動経路に沿って移動する
   複数の移動体と、 前記固定局に設けられ、前記予め定めた移動経路を多数
   の位置で定点走査する走査手段と、 前記走査手段および移動体のいずれかに設けられ、前記
   移動経路に沿い自律走行している移動体が前記走査手段
   により視準されたときに前記固定局を基準にして移動体
   の位置を計測する位置測定手段と、 を備えたことを特徴とする移動体の位置出し装置。
2. 【請求項２】 前記位置測定手段が指向性のある電波も
   しくは光ビームを出射する距離センサから構成され、こ
   の距離センサが前記走査手段に設置されていることを特
   徴とする請求項１に記載の移動体の位置出し装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記距離センサが前
   記走査手段の各走査定点に向けてそれぞれ出射する複数
   の測距用電波源もしくは光源を有することを特徴とする
   移動体の位置出し装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記距離センサが、
   １つの測距用光源を有し、この光源からの光をスプリッ
   タにより分割して各走査定点に向け出射するようにした
   ことを特徴とする移動体の位置出し装置。