JP3750877B2

JP3750877B2 - 無人車両走行コースのティーチング方法及び装置

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Publication number: JP3750877B2
Application number: JP02459096A
Authority: JP
Inventors: 潔金子
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: AU1398597A; US6195610B1; JPH09198133A; AU700006B2; WO1997026590A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無人車両、特には無人ダンプトラックの自動走行コースのティーチング方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、広域の採石現場等でのダンプトラック（以後、ダンプと呼ぶ）による土砂運搬を行なうシステムは、無人ダンプ運行システムがよく知られている。この無人ダンプ運行システムは、例えば次のようなものである。無人ダンプの走行コースを予め所定の方法によってティーチングし、この走行コース上の所定の距離又は時間毎の座標データを記憶装置内に記憶しておく。自動走行するときは、無人ダンプは実際に走行している現在位置を所定のサンプリング時間毎に確認し、この実際の走行位置と前記予め記憶した走行コースデータとの偏差を演算する。そして、この偏差を小さくするように無人ダンプの操舵、車速、発進及び停止の走行制御を行ない、予め記憶した走行コースに沿って走行するように無人ダンプを制御するものである。
【０００３】
例えば特開平５−２９７９４２号公報には、図２６に示すような無人クローラダンプと積込機と固定局とを設けた無人ダンプ運行システムが記載されている。同図に基づいて説明すると、無人クローラダンプ９１及び固定局９３にはそれぞれ双方向性の自動追尾装置９４、９５を設けており、この双方向性の自動追尾装置９４、９５はそれぞれ互いに相手側に向けて送出した光波を常に正面に受光するように図示しない制御回路部により自動制御されている。これによって、固定局９３を基準位置とした無人クローラダンプ９１の距離と方向が計測され、この結果に基づいて、固定局９３内の図示しない制御装置は無人クローラダンプ９１の現在位置を運行システム内の座標データとして演算している。この演算された現在位置データは、図示しないデータ通信装置を介して無人クローラダンプ９１側に送信されるようになっている。さらに、運行システム内には、積込機９２が無人クローラダンプ９１へ土砂等を積み込む積込位置Ｐ１と、積み込んだ土砂等を排土する荷下ろし位置Ｐ２とを設けている。
【０００４】
そして、無人クローラダンプ９１が積込位置Ｐ１と荷下ろし位置Ｐ２との間を往復するための自動走行コース９６をティーチングによって求めており、ティーチングされた自動走行コース９６のコースデータは、無人クローラダンプ９１の図示しない記憶装置内に記憶される。無人クローラダンプ９１が自動走行するときは、走行中の無人クローラダンプ９１の現在位置と上記記憶装置内のコースデータとの偏差が小さくなるように、無人クローラダンプ９１の制御装置は図示しない走行制御手段に指令して操舵、車速、発進及び停止を制御する。このようにして、無人クローラダンプ９１は積込位置Ｐ１と荷下ろし位置Ｐ２間のティーチングされた自動走行コース９６に沿って自動走行する。
【０００５】
自動走行コース９６のティーチングは、つぎのようにして行われる。
ダンプのオペレータが運転席に乗り込み、まず、積込位置Ｐ１をスタート点とするように無人クローラダンプ９１を積込位置Ｐ１に移動させる。この後、無人クローラダンプ９１及び固定局９３のそれぞれの自動追尾装置９４、９５を動作させ、両自動追尾装置９４、９５が互いに相手側に向けて送出した光波を常に正面に受光するようにそれぞれを自動制御する。固定局９３はこのときの無人クローラダンプ９１の現在位置の座標データを演算し、この現在位置データは無人クローラダンプ９１側に送信されて記憶装置内に記憶される。
【０００６】
次に、オペレータは所望の自動走行コース９６に沿って無人クローラダンプ９１を所定の車速（例えば５km/h程度）で試行走行させる。このとき、無人クローラダンプ９１の制御装置は自動走行コース９６の所定間隔（例えば５０cm、またはそれ以下）毎にサンプリングし、各サンプリング点での走行座標データを無人クローラダンプ９１の記憶装置内に記憶している。そして、荷下ろし位置Ｐ２においても同様にしてその座標位置データが記憶され、さらに、荷下ろし位置Ｐ２から積込位置Ｐ１までの自動走行コース９６も記憶される。このティーチングが完了した後、記憶装置内のコースデータに従って無人クローラダンプ９１が自動走行するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のティーチング方法において、走行コースを変更するときは、再度全走行コースを走行してティーチングし直さなければならない。例えば、積込位置Ｐ１等は頻繁に位置変更が必要になるので、このためのティーチング変更をしばしば行わなければならない。しかも、積込位置Ｐ１や荷下ろし位置Ｐ２では厳密な位置決め及び車両姿勢が要求されるので、場合によっては何回もティーチングをやり直す必要がある。このような場合でも、全走行コースをティーチング走行して再ティーチングしなければならないので、多大な時間を変更に要している。また、ティーチング変更している間は他のダンプは走行できないので、無人車両運行システムの稼働を一時的に中断させる必要がある。このために、無人車両運行システムの稼働率が低下するという問題を生じている。
【０００８】
また、上記従来の方法のように、往復する単純な走行コースをティーチングする場合は、一括でティーチング走行を行なったときの停止位置を排土位置とみなし、自動走行時はこの停止位置で排土することができる。しかしながら、複数台のダンプ３が同一の自動走行コース９６上を走行する場合はお互いの干渉や衝突を防止するための待機をおこなったり、あるいは、積込位置Ｐ１や荷下ろし位置Ｐ２の手前で前後進切換え等を行なうので走行コースが複雑となる。このために、これらの停止位置での機能（待機なのか、前後進切換えなのか、又は排土なのか等）を走行コースと対応させてティーチングする必要がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、走行コースのティーチング変更が短時間で可能となり、かつ、他の無人車両の走行を妨げることなく容易にティーチングができると共に、走行コース上での機能を簡単に設定できる無人車両走行コースのティーチング方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、無人車両の自動走行コース９６のティーチング時に車両を所望の走行コースに沿って有人にてティーチング走行させ、このときの走行コース上の位置座標データをコースデータとして記憶し、無人での自動走行時には記憶した前記コースデータに沿って無人車両を走行させる無人車両走行コースのティーチング方法において、無人車両の自動走行コース９６を複数の区間に分割した後、ティーチングする走行コース区間を指定するティーチング区間指定手段によってティーチングする区間を任意に選択し、選択した区間毎にティーチング走行して前記選択した区間毎のコースデータを作成し、全区間のティーチング完了後に各区間毎のコースデータを結合して一つの走行コースデータとする方法としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明によると、無人車両の全走行コースを複数の所定の区間に分割し、走行コースをティーチングするときは、ティーチングする走行コース区間をティーチング区間指定手段によって任意に選択し、選択した区間毎にティーチング走行して走行コースデータを作成し、全区間のティーチング完了後に各区間毎の走行コースデータを結合して一つの走行コースデータを編集し、目標の走行コースを作成する。この方法にしたので、走行コースを変更するとき全走行コースをティーチングし直す必要がなく、変更すべき区間のみの選択とティーチング変更でよいのでティーチング変更作業が非常に短時間で済み、変更が容易となる。また、走行コースを他の無人車両等が走行していても、変更すべき区間に他の車両がいないときにティーチング変更作業ができるので、他の車両の走行を妨げることがなくなる。この結果、ティーチング変更作業のために無人車両走行システムの稼働を一時的に中断させなくてもよいので、システムの稼働率を向上することが可能となる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、区間毎にティーチングするときは、前記ティーチング区間指定手段によってティーチング区間を選択し、この選択した区間をティーチング走行開始する直前に走行開始することをオペレータが入力した後、ティーチング走行で前記選択した区間の最終点に到着したら、到着したことをオペレータが入力することによって、各停止位置の位置データ及びこの位置での待機、排土、方向転換、積込、周回路走行等の作業内容を設定する、請求項１に記載の無人車両走行コースのティーチング方法としている。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、区間毎にティーチングするとき、ティーチング区間指定手段によってティーチング区間を任意に選択でき、この選択した区間を実際にティーチング走行開始する直前に走行開始することをスイッチ等でオペレータが入力した後、ティーチング走行で前記選択した区間の最終点に到着したら到着したことをオペレータがスイッチ等で入力する。これによって、各停止位置の位置データ及びこの位置で何をするのか（例えば、待機、前後進切換え、排土、積込、周回路走行等）の作業内容（機能）を簡単に設定することができる。したがって、ティーチング走行時に走行コースに対応して間違い無く機能設定できると共に、全区間のティーチングが完了した後にこれらの機能を設定する必要がなく、直ぐにティーチングしたコースを自動走行させることができる。この結果、ティーチング作業の能率を向上できる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、無人車両の自動走行コース９６のティーチング時に車両を所望の走行コースに沿って有人にてティーチング走行させ、このときの走行コース上の位置座標データをコースデータとして記憶し、無人での自動走行時には記憶した前記コースデータに沿って無人車両を走行させる無人車両走行コースのティーチング装置において、ティーチング時に、複数の区間に分割された自動走行コース９６の内のティーチングする走行コース区間を任意に選択し指定するティーチング区間指定機能４１と、走行中の車両の所定時間又は所定距離毎の位置の座標データを演算する位置座標データ演算機能４２と、ティーチング区間毎にティーチングされた走行コースデータを区間に対応させて記憶している区間別走行コースデータ記憶手段４３と、ティーチング区間指定機能４１により選択し指定された区間を車両がティーチング走行しているときに、位置座標データ演算機能４２によって演算された位置座標データをティーチング中の区間に対応させて区間別走行コースデータ記憶手段４３に書き込むティーチングコースデータ書き込み機能４４と、全区間のティーチングが完了した後に、ティーチングデータの編集開始を指令するためのティーチングデータ編集指令機能４５と、ティーチングデータ編集指令機能４５から編集指令が入力されたとき、区間別走行コースデータ記憶手段４３に記憶された各区間毎の走行コースデータを結合して一つの走行コースデータとして編集する全走行コースデータ編集機能４６とを備えた構成としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明によると、ティーチング区間指定機能４１によって複数の区間の中から任意に選択し指定された走行区間を運転手が所望のコースに沿って車両をティーチング走行させると、このときの車両の所定時間又は所定距離毎の位置の座標データが位置座標データ演算機能４２によって演算され、ティーチングコースデータ書き込み機能４４はこの演算された位置座標データをティーチング中の区間に対応させて区間別走行コースデータ記憶手段４３に順次書き込む。そして、全区間のティーチング走行が完了してティーチングデータ編集指令機能４５から編集指令が入力されたとき、全走行コースデータ編集機能４６は区間別走行コースデータ記憶手段４３に記憶された各区間毎のコースデータを結合して一つの走行コースデータとして編集し、全走行コースデータが作成される。走行コースの一部をティーチング変更するときは、変更すべき区間をティーチング区間指定機能４１によって指定した後に、この変更すべき区間をティーチング走行し、上記と同様にしてこの区間に対応した走行コースデータを区間別走行コースデータ記憶手段４３に順次書き込む。ティーチング変更が完了してティーチングデータ編集指令機能４５から編集指令が入力されると、全走行コースデータ編集機能４６は区間別走行コースデータ記憶手段４３に記憶されている新たにティーチング変更された区間のコースデータと以前にティーチングされている他の区間のコースデータとを結合し、一つの走行コースデータとして編集する。このように、走行コースを変更するときでも変更すべき区間のみの選択とティーチング変更でよいので、ティーチング変更作業が非常に短時間で済み、変更が容易となる。また、他の無人車両等の走行を妨げることなく、変更すべき区間のティーチング変更作業ができる。この結果、ティーチング変更作業のために無人車両走行システムの稼働を一時的に中断させなくてもよいので、システムの稼働率を向上することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図２５を参照しながら実施例を説明する。
図１は、本実施例を説明する自動走行コース９６の例を示している。同図において、自動走行コース９６内には、無人走行ダンプ（以後、単にダンプと言う）３の荷台に土砂等を積み込むための積込場２と、積み込んだ土砂等を排土するための排土場１（また、立坑とも呼ばれる）が設けられている。ここで、排土場１でのダンプ３の停車位置を排土位置Ａと呼び、積込場２での停車位置を積込位置Ｄと呼ぶ。また、積込位置Ｄへの進入時の待機点を切羽入口Ｂ、積込位置Ｄへの進入時の方向転換位置を方向転換点Ｃ、そして排土場１への進入時の待機点を立坑入口Ｅとそれぞれ呼ぶ。本発明は、自動走行コース９６を所定数の区間に分割してこの分割した各区間毎にコースをティーチングするものである。例えば図１においては、排土位置Ａ〜切羽入口Ｂ、切羽入口Ｂ〜方向転換点Ｃ、方向転換点Ｃ〜積込位置Ｄ、積込位置Ｄ〜立坑入口Ｅ、立坑入口Ｅ〜排土位置Ａの５つの区間に分割されている例を表している。
【００１７】
自動走行コース９６の所定の位置には、ダンプ３の走行中の現在位置及び進行方向を補正するための一対の位置補正ポール（以後、補正ポールと言う）４が所定間隔Ｌ１で設置されており、それぞれの一対の補正ポール４はお互いに少なくとも所定距離Ｌ２だけ離されて設けられる。これらの補正ポール４は、自動走行コース９６上に設けられた絶対座標系において、座標データが既知の所定位置に設置される。なお、本実施例では、ダンプ３の進行方向に対して自動走行コース９６の左側に所定距離の位置に設置されているが、自動走行コース９６の右側でもよい。
【００１８】
図２はダンプ３の外観図を表しており、以下に同図に基づいて説明する。ダンプ３は、走行車体上の後部に荷台５を有し、前部に運転室６を有している。車体の前端部には現在位置を補正するための２対の位置補正用レーザ発光器（以後、レーザ発光器と言う）１１ａ、１１ｂ及び位置補正用レーザ受光器（以後、レーザ受光器と言う）１２ａ、１２ｂが配設されている。その内の１対のレーザ発光器１１ａ及びレーザ受光器１２ａの各発光方向及び受光方向はダンプ３の進行方向に対して左側６０度に設定されており、また、他の１対のレーザ発光器１１ｂ及びレーザ受光器１２ｂの各発光方向及び受光方向は同じく左側９０度に設定されている。
【００１９】
また、車体前部には進行方向検出用の光ファイバジャイロ１３が設けられ、車輪７の回転軸には車輪７の回転数を検出する走行距離検出器１４が設けられている。さらに、車体前端部及び後端部には、進行方向前方及び後方の障害物を検知するための障害物センサ１５が設置されている。この障害物センサ１５は、例えばレーザレーダや超音波等による非接触式の障害物検出器と、車体前端部に設けられたレバー等が障害物に当たって押されたときにリミットスイッチ等を作動させることによって検出する接触式の障害物検出器とから構成されている。
【００２０】
補正ポール４は、レーザ光を反射する図示しない反射板を有しており、レーザ発光器１１ａ、１１ｂから発光された位置補正用レーザ光はこの反射板によって反射されてそれぞれレーザ受光器１２ａ、１２ｂに受光されるようになっている。なお、上記反射板の反射方向は、ダンプ３の進行方向後方に対して左側６０度及び９０度になるように設定されている。前述のように、本実施例ではダンプ３の進行方向に対して左側に補正ポール４を設置しているので、レーザ発光器１１ａ、１１ｂ及びレーザ受光器１２ａ、１２ｂを左側に向けて装着している。しかしながら、これは本発明の主旨ではなく、補正ポール４とレーザ発光器１１ａ、１１ｂ及びレーザ受光器１２ａ、１２ｂとをお互いに対向させるように設置すればよく、自動走行コース９６の右側でもよい。
【００２１】
図３は、本実施例におけるダンプ３の自動走行制御の構成ブロック図を示しており、以下同図に基づいて説明する。なお、本実施例では、いわゆる推測航法による自動走行の例を示しているが、本発明の主旨はこれに限定されるものではない。
コントローラ２０はダンプ３の自動走行全体を制御するものであり、一般的なコンピュータシステムによって構成され、例えばマイクロコンピュータ等を主体にして構成することができる。光ファイバジャイロ１３はダンプ３が方向転換したときの角速度を検出するものであり、コントローラ２０はこの角速度を積分してダンプ３の現在の進行方向を演算する。走行距離検出器１４は車輪７の回転数を検出しており、コントローラ２０はこの回転数と車輪７の回転当たりの走行距離とに基づいてダンプ３の走行距離を演算する。走行距離検出器１４は例えば回転数に比例した数のパルスを単位時間当たりに出力するパルスジェネレータ等によって構成され、コントローラ２０はこの単位時間当たりのパルス数をカウントすることによって回転数を演算する。そして、コントローラ２０はスタート地点を基準位置にして、上記のような走行中の進行方向及び走行距離に基づいて各時点の現在位置を演算し、走行コースを制御するいわゆる推測航法によって自動走行するようにしている。
【００２２】
上記の走行距離検出器１４により求めた走行距離や、光ファイバジャイロ１３により求めた進行方向は検出誤差を有しているので、推測航法による走行を続けていると演算された現在位置が実際の位置と狂いが生じて来る。この狂いを補正するために、位置補正用のレーザ発光器１１ａ、１１ｂ及びレーザ受光器１２ａ、１２ｂが設けられている。レーザ発光器１１ａ、１１ｂはレーザ光をパルス的に所定時間周期で発光するものであり、このレーザ光は補正ポール４の前記反射板によって反射してそれぞれレーザ受光器１２ａ、１２ｂに受光される。このとき、コントローラ２０は、レーザ受光器１２ａによる受光時点からレーザ受光器１２ｂによる受光時点までの走行距離を、走行距離検出器１４からの信号によって計測する。そしてコントローラ２０は、この走行距離によってレーザ受光器１２ｂによる受光時点でのダンプ３と補正ポール４間の距離を演算し、さらにこの演算した距離に基づいてダンプ３の現在位置及び進行方向を演算する。この演算結果に基づいて、推測航法時の現在位置の補正、及び光ファイバジャイロ１３により求めた進行方向の補正等を行ない、ダンプ３の現在位置の検出精度を高めている。
【００２３】
また、障害物センサ１５は所定の距離以内に障害物が存在するか否かを検出しており、障害物がある場合は障害検出信号をコントローラ２０に出力している。非接触式のものはダンプ３より所定距離以内に離れたものを検出しており、接触式のものは直前にあるものを検出している。
【００２４】
モータ制御アンプ２１はステアリング制御モータ２５を制御して操舵角を制御するものであり、コントローラ２０からの操舵角指令データと図示しない操舵角検出器からの操舵角現在値データとの偏差が小さくなるように制御している。これによって、ダンプ３の進行方向が制御される。シリンダ制御部２２はアクセル制御シリンダ２６を制御してエンジンのアクセル量を制御するものであり、アクセル制御シリンダ２６は例えば図示しないアクセルペダルの踏み込み量を制御する。そして、シリンダ制御部２２は、コントローラ２０からのアクセル指令データと図示しないアクセルペダル踏み込み量検出器からの踏み込み量データとの偏差が小さくなるように制御している。
【００２５】
また、トランスミッション制御部２３はトランスミッション制御バルブ２７を制御して前後進及び車速段等の切換えを行なうものであり、コントローラ２０から入力したトランスミッション制御指令に基づいて自動トランスミッションを制御している。さらに、ブレーキ制御部２４はブレーキ制御シリンダ２８を制御して車輪７の制動及び制動解除を行なうものであり、コントローラ２０から入力したブレーキ制御指令に基づいてブレーキ制動及び制動解除を行っている。
【００２６】
また、コントローラ２０にはパネル２９が接続されており、パネル２９によってダンプ３の各走行モード（例えば、マニュアル走行、自動走行、ティーチング走行、位置リセット走行）の選択や、ティーチング走行モードでの各種の設定が行えるようになっている。本実施例の以下の説明においては、パネル２９はグラフィック表示器及びこの表示器の表面に装着された透明タッチキーによって構成された例を示しており、グラフィック表示器に表示されたスイッチ表示やメッセージ表示等を見ながら透明タッチキーを操作して各設定及びモード切換え等ができるようになっている。グラフィック表示器は例えば液晶表示器、プラズマ表示器、ＣＲＴ表示器等で構成され、また、パネル２９とコントローラ２０間のデータ送受信は例えばＲＳ２３２Ｃのようなシリアル通信等や、またはパラレルＩ／Ｏによるデータ通信等によって行われる。
【００２７】
また、コントローラ２０にはＩＣカード装置３１が接続されており、ＩＣカード装置３１はコントローラ２０からの指令によってＩＣカード３２へのデータの読み書きを行なう。ＩＣカード３２内には、走行コースのティーチングされたコースデータを記憶しておく。
さらに、無線送受信器３３がコントローラ２０に接続されている。無線送受信器３３は外部の図示しない監視局と無線通信を行ない、監視局から自動走行時の走行すべきコース番号データや制御指令等を受信する。コントローラ２０は、この受信したコース番号データや制御指令等に基づいて、ＩＣカード３２からコース番号データに対応するコースデータを内部メモリに読み込んだり、制御指令に対応するダンプ３の発進及び停止等の制御を行なう。
【００２８】
上記の構成によるダンプ３において、本発明に係わるティーチング装置の機能ブロック図を図４に示しており、以下に同図に基づいて説明する。
ティーチング区間指定機能４１は、前述のように所定の区間毎に分割された走行コースの内のどの区間のコースをティーチングするかを指定するものであり、本実施例ではパネル２９のグラフィック表示及びタッチキー入力によって構成されている。位置座標データ演算機能４２は、ティーチング走行中のダンプ３の所定時間又は所定走行距離毎の位置座標データを演算する。例えば、本実施例の推測航法においては、走行距離検出器１４により求めた走行距離、及び、光ファイバジャイロ１３により求めた進行方向に基づいて、基準位置からのダンプ３の相対的な位置座標データを求める。なお、ＧＰＳシステム等を使用してダンプ３の位置座標を検出する場合は、衛星からの受信信号から全地球規模の絶対座標位置が演算され、これによってダンプ３の上記位置座標データを求める。
【００２９】
また、区間別走行コースデータ記憶手段４３は、各区間に対応した走行コースデータを記憶する。そして、ティーチングコースデータ書き込み機能４４は、ティーチング走行中のダンプ３の位置座標データを位置座標データ演算機能４２から取り込み、ティーチング区間指定機能４１によって指定されたティーチング区間に対応した区間別走行コースデータ記憶手段４３に書き込んで行く。また、データティーチングデータ編集指令機能４５は、全区間のティーチングが完了した後に全区間のコースデータを一つのコースデータに編集するための開始指令を出力するものであり、本実施例ではパネル２９のグラフィック表示及びタッチキー入力によって構成されている。さらに、全走行コースデータ編集機能４６は、データティーチングデータ編集指令機能４５からの編集開始指令を受けたとき、区間別走行コースデータ記憶手段４３に記憶された区間毎のコースデータを一つのコースデータに編集する。
【００３０】
次に、ティーチングの手順について説明する。
推測航法においては、ティーチングを開始する前に、ティーチングの対象となるダンプ３の現在位置が自動走行コース９６の絶対座標上のどの位置にあるかを対応づけることが必要となる。このために、ティーチング走行の前に位置リセット走行を行なう。オペレータは、ダンプ３の例えば運転室６内の運転席横に設けられた図示しない自動／手動切換スイッチを切り換えて手動モードにする。なお、この自動／手動切換スイッチのモード切換え信号は、コントローラ２０に入力されている。そして、位置リセット走行を行なうため、まず、オペレータは図５に示すようにダンプ３を位置リセット走行開始点Ｒにマニュアル走行によって設置する。位置リセット走行開始点Ｒは、立坑入口Ｅの手前の最終の補正ポール４ａと対になっている補正ポール４ｂよりさらに所定距離以上手前に設定されている。ここで、自動走行コース９６の絶対座標上の原点Ｏを補正ポール４ａの位置とし、また、補正ポール４ａ及び補正ポール４ｂを結ぶ直線方向を絶対座標系のＸ軸方向、これに直交する方向をＹ軸方向と仮定する。
【００３１】
この位置リセット走行開始点Ｒで、図６に示すようなパネル２９のモード選択画面において位置リセット走行モードに切り換えるため、オペレータは「４」及び「確認」と続けてタッチする。これによって、パネル２９は図７のような画面になるので、オペレータはダンプ３を位置リセット走行開始点ＲからＸ軸方向に平行に所定車速（例えば１０km/h）で前進走行させる。このとき、ダンプ３が補正ポール４ｂ及び補正ポール４ａの横を走行し終わった時点で、補正ポール４ａを基準にしたダンプ３の現在位置が測定できるので、コントローラ２０はこの現在位置を原点Ｏからの絶対座標位置データとしてコントローラ２０内の所定の記憶エリアに記憶する。また、同様にして、ダンプ３が補正ポール４ｂの横から補正ポール４ａの横に向けて走行した時の進行方向がＸ軸方向に対してどの程度傾いていたかが演算されるので、コントローラ２０はこの時点での進行方向をＸ軸方向に対する絶対進行方向データとして所定の記憶エリアに記憶する。このようにして、コントローラ２０内の現在位置データ及び進行方向データが絶対座標上で対応付けられる。
【００３２】
そして、オペレータはダンプ３を立坑入口Ｅまで前進で走行させた後に停止させ、さらに、所定車速（例えば５km/h）で排土位置Ａまで後進走行させた後に停止させる。次に、図７の画面において「終了」、「確認」を順にタッチすると、パネル２９の画面が図６のモード選択画面に戻って位置リセット走行が終了する。
【００３３】
次に、ティーチング走行モードによって自動走行コース９６をティーチングする手順を説明する。本実施例では、ダンプ３を所望の走行コースに沿って走行させ、このときの走行コースの座標データをティーチングデータとして記憶する方法を示している。
図６の画面において、ティーチング走行モードを選択するために、オペレータが「３」の次に「確認」をタッチすると、パネル２９は図８の画面に切り換わる。この画面では、３種類の走行コースをティーチング可能なようになっているが、ここでは一般的な周回路コースをティーチングする場合を説明するので、「２」（通常周回路）の次に「確認」がタッチされる。これによって、画面は図９に示すようなコース設定画面になる。本実施例においては、ティーチングされた各走行コースには３桁のコース番号を付け、このコース番号によってコースデータを管理するようになっている。図９の画面では、オペレータが画面内の０〜９の数字キー表示をタッチすることによって上記コース番号を入力し、「確認」をタッチすると、入力が完了して画面が図１０に切り換わる。
【００３４】
図１０及び図１１の画面ではティーチング区間指定機能４１を実現しており、これから行なうティーチングが立坑（排土位置Ａ）から切羽入口Ｂまでのコースであることを表示している。図１０の画面で、オペレータが表示内容を確認してから「１」、「開始」、「確認」の順にタッチすると、画面は図１１に切り換わる。さらに、ここで表示メッセージに従って「開始」の次に「確認」がタッチされると画面は図１２に切り換わり、ティーチングが開始される。なお、本実施例においてはティーチング区間指定機能４１として、画面上にティーチング区間を順次表示して行き、作業者に表示に従って確認及びティーチング走行を行わせているが、この方法には限定されない。すなわち、例えば一画面上に全てのティーチング区間を表示してこれを選択させたり、あるいは、区間名や区間番号等を直接入力するようにしてもよい。
【００３５】
図１２の状態で、オペレータがダンプ３を所定車速で排土位置Ａから切羽入口Ｂまで所望の走行コースに沿って前進走行させると、コントローラ２０は次のように、位置座標データ演算機能４２によって走行コース上の位置座標データを所定時間毎に演算し、この位置座標データをティーチングコースデータ書き込み機能４４によって区間別走行コースデータ記憶手段４３の所定記憶エリアに順に書き込む。
【００３６】
この詳細を以下に説明すると、位置座標データ演算機能４２においては、光ファイバジャイロ１３からの角速度信号を積分することによって進行方向を検出し、また、走行距離検出器１４からの信号によって走行距離を演算する。そして、スタート位置データと上記の進行方向と所定時間（例えば、０．１秒）後の走行距離とから、現在位置の座標データが演算されるので、この座標データをティーチングコースデータ書き込み機能４４に出力する。ティーチングコースデータ書き込み機能４４は、ティーチング区間指定機能４１により指定された区間に対応する区間別走行コースデータ記憶手段４３の所定記憶エリアに上記の座標データを書き込む。次に、同様にして、上記の記憶した位置を基準にして所定時間後の現在位置の座標データを演算してこれを上記所定記憶エリアに書き込む。これを繰り返すことによって、ダンプ３が実際に走行したコース上の所定時間毎の座標データが順に区間別走行コースデータ記憶手段４３に記憶される。オペレータがダンプ３を切羽入口Ｂで停止させた後、図１２の画面において「到着」、「確認」を続けてタッチすると、パネル２９は図１３の画面に切り換わる。これによって、排土位置Ａから切羽入口Ｂまでのティーチングが終了する。
【００３７】
次に、ティーチング区間指定機能４１によって新たな区間を指定する。ここでは切羽入口Ｂから方向転換点Ｃまでをティーチングするが、この方向転換点Ｃは前進から後進に方向転換する点であるので、図１３の画面において「３」（前進で方向転換）、「開始」、「確認」と続けてタッチする。この後、画面は図１４に切り換わり、オペレータが表示メッセージを確認して「開始」、「確認」を順にタッチすると、画面は図１５に切り換わる。そして、オペレータがダンプ３を所定車速で切羽入口Ｂから方向転換点Ｃまで前進走行させると、前述と同様にして、コントローラ２０は位置座標データ演算機能４２によって走行コース上の位置座標データを所定時間毎に演算し、この位置座標データをティーチングコースデータ書き込み機能４４によって区間別走行コースデータ記憶手段４３の所定記憶エリアに順に書き込む。ダンプ３が方向転換点Ｃに到着したら、オペレータはダンプ３を停止させた後、パネル２９の「到着」、「確認」を順にタッチする。これによって、パネル２９は図１３の画面に切り換わり、切羽入口Ｂから方向転換点Ｃまでのティーチングが終了する。
【００３８】
次に、同様にティーチング区間指定機能４１によって方向転換点Ｃから積込位置Ｄまでのティーチング区間を指定するが、ここでは積込位置Ｄまで後進するので、オペレータは図１３の画面において「２」（切羽入口から積込場へ後進）、「開始」、「確認」を順にタッチする。よって画面は図１６に切り換わり、そしてオペレータが表示メッセージを確認して「開始」の次に「確認」をタッチすると、画面は図１７に切り換わる。ここで、オペレータがダンプ３を所定車速で方向転換点Ｃから積込位置Ｄまで後進走行させると、前述と全く同様にして、コントローラ２０は位置座標データ演算機能４２によって走行コース上の位置座標データを所定時間毎に演算し、この位置座標データをティーチングコースデータ書き込み機能４４によって区間別走行コースデータ記憶手段４３の所定記憶エリアに順に書き込む。ダンプ３が積込位置Ｄに到着したら、オペレータはダンプ３を停止させた後、パネル２９の「到着」、「確認」を順にタッチする。これによって、パネル２９は図１８の画面に切り換わり、方向転換点Ｃから積込位置Ｄまでのティーチングが終了する。
【００３９】
次に、積込位置Ｄ（切羽）から立坑入口Ｅまでのティーチング区間を指定するので、オペレータは図１８の画面において「１」（切羽から立坑入口）、「開始」、「確認」を続けてタッチする。よって画面は図１９に切り換わり、オペレータが表示メッセージを確認して「開始」の次に「確認」をタッチすると、画面は図２０に切り換わる。ここで、オペレータがダンプ３を所定車速で積込位置Ｄから立坑入口Ｅまで前進走行させると、前述と同様にコントローラ２０は位置座標データ演算機能４２によって走行コース上の位置座標データを所定時間毎に演算し、この位置座標データをティーチングコースデータ書き込み機能４４によって区間別走行コースデータ記憶手段４３の所定記憶エリアに順に書き込む。ダンプ３が立坑入口Ｅに到着したら、オペレータはダンプ３を停止させた後、パネル２９の「到着」、「確認」を順にタッチする。これによって、パネル２９は図２１の画面に切り換わり、積込位置Ｄ（切羽）から立坑入口Ｅまでのティーチングが終了する。
【００４０】
次に、立坑入口Ｅから排土位置Ａまでのティーチング区間を指定するので、オペレータは図２１の画面において「１」（排土位置へ後進）、「開始」、「確認」を順にタッチする。よって画面は図２２に切り換わり、オペレータが表示メッセージを確認して「開始」の次に「確認」をタッチすると、画面は図２３に切り換わる。ここで、オペレータがダンプ３を所定車速で立坑入口Ｅから排土位置Ａまで後進走行させると、前述と同様に、コントローラ２０は位置座標データ演算機能４２によって走行コース上の位置座標データを所定時間毎に演算し、この位置座標データをティーチングコースデータ書き込み機能４４によって区間別走行コースデータ記憶手段４３の所定記憶エリアに順に書き込む。ダンプ３が排土位置Ａに到着したら、オペレータはダンプ３を停止させた後、パネル２９の「到着」、「確認」を順にタッチする。これによって、パネル２９は図２４の画面に切り換わり、立坑入口Ｅから排土位置Ａまでのティーチングが終了する。
【００４１】
図２４の画面はティーチングデータ編集指令機能４５を実現しており、ここでは区間別ティーチングデータの編集開始を指令できるようになっている。この時点で全区間のティーチングが完了したので、オペレータが「１」（このまま終了）、「確認」を続けてタッチすると、ティーチングデータ編集指令機能４５は編集開始指令を全走行コースデータ編集機能４６に出力し、画面は図２５に切り換わる。
【００４２】
この後、コントローラ２０は区間別走行コースデータ記憶手段４３内に記憶されている分割ティーチングされた５つのコースデータを全走行コースデータ編集機能４６によって結合して一つの自動走行コース９６として編集する処理を行なう。編集されたコースデータは、前記の設定されたコース番号（図９参照）に対応してＩＣカード３２内の所定の記憶エリアに記憶される。そして、この編集が完了したとき、画面は図１のモード選択画面に切り換わり、一つの走行コースのティーチングが完了したことになる。
【００４３】
もし、ティーチングしたコースの一部の区間を変更したい場合は、次のようにして行なう。ここで、位置リセット走行が完了しているものと仮定し、また、例えば積込位置Ｄ（切羽）から立坑入口Ｅまでのコースをティーチング変更する場合を説明する。図６のモード選択画面において前述同様にして「ティーチング走行」が選択されると画面が図８になり、ここで「通常周回路」が選択されると画面が図９になる。オペレータが変更したいコース番号を入力して「確認」をタッチすると、ティーチング済の対応するコースデータが所定の記憶エリアにＩＣカード３２から読み込まれる。この後、画面が図１０になる。
【００４４】
次に、積込位置Ｄ（切羽）から立坑入口Ｅまでのティーチング区間を指定するために、図１８の画面に切り換える必要があり、これは例えば次のようにして行うことができる。図１０の画面において「中止」がタッチされると画面が図１３になり、ここでさらに「中止」がタッチされると画面が図１８に切り換わる。ここで、前述と同様にして、オペレータは順に画面を図１９、図２０に切り換えてティーチング区間指定を行なう。この図２０の画面の状態において、積込位置Ｄ（切羽）から立坑入口Ｅまでダンプ３を変更したいコースに沿って走行させる。このとき、コントローラ２０は、位置座標データ演算機能４２によって新たにティーチングされた走行コース上の位置座標データを所定時間毎に演算し、この位置座標データをティーチングコースデータ書き込み機能４４によって積込位置Ｄ（切羽）から立坑入口Ｅまでの区間に対応する区間別走行コースデータ記憶手段４３の所定記憶エリアに順に書き込む。ティーチング走行が終了したら、図２０の画面での「到着」の次に「確認」のタッチによって画面が図２１になり、さらに「中止」のタッチで図２４になる。そして「１」、「確認」の順にタッチすると、編集開始指令がティーチングデータ編集指令機能４５から出力され、全走行コースデータ編集機能４６は全コースデータの編集を開始する。このとき、積込位置Ｄ（切羽）から立坑入口Ｅまでの区間に対応するコースデータは新たにティーチングされたコースデータが編集に使用される。この結果、走行コースの一部の区間のみを変更したコースデータを短時間で容易にティーチングすることが可能となる。
【００４５】
以上のティーチングされたコースデータに基づいて自動走行するときは、以下のように行われる。まず、オペレータはパネル２９の図６のようなモード選択画面において「１」（マニュアル走行）を選択し、ダンプ３を運転して立坑の排土位置Ａに移動させ、所定方向を向けて停止させて置く。そして、ダンプ３の図示しない前記自動／手動切換スイッチを切り換えて自動モードにする。また、パネル２９の図６のようなモード選択画面において、「２」（自動走行）が選択される。コントローラ２０が上記自動／手動切換スイッチの自動モード信号を入力し、かつ、モード選択画面で自動走行が選択されたことを入力することによって、ダンプ３は自動走行可能となる。この状態で、ダンプ３は監視局からの制御指令を待つ。
【００４６】
監視局側からダンプ３が走行すべきコースのコース番号データが無線送信されると、コントローラ２０は無線送受信器３３を介してこのコース番号データを入力し、この番号に対応したコースデータをＩＣカード３２から読み込んで所定のメモリ内に書き込む。さらに、監視局側からの自動走行発進指令を無線送受信器３３を介して受信すると、コントローラ２０は上記所定メモリ内のコースデータに沿って自動走行制御を開始する。すなわち、現在位置からコースデータ内の最初の目標位置に向かうように、シリンダ制御部２２を介してステアリング制御モータを制御して操舵角を制御する。また、所定の車速で走行するように、シリンダ制御部２２を介してアクセル制御シリンダを制御することによりアクセル量を制御し、と同時に、トランスミッション制御部２３を介してトランスミッション制御バルブ２７を制御することにより車速段を制御する。このようにして、所定車速で目標位置まで走行したら、コースデータ内の次の目標位置データから進行方向を演算し、この方向に次の目標位置まで自動走行を制御する。同様にして、以上の制御を繰り返すことによって、ダンプ３はコースデータに沿って自動走行を行なうことができる。また、ダンプ３を停止させるときは、コントローラ２０はアクセル量を０とするようにアクセル制御シリンダを制御すると共に、ブレーキ制御部２４を介してブレーキ制御シリンダ２８を制御し、制動をかけてダンプ３を停止させる。
【００４７】
なお、推測航法による自動走行での現在位置及び進行方向の誤差は、一対の補正ポール４間を走行することによって次のように補正される。すなわち、一対の内の手前の補正ポール４がダンプ３の進行方向に対して左６０度の方向に来たときのダンプ３の位置から、左９０度の方向に来たときのダンプ３の位置までの走行距離を、コントローラ２０はレーザ発光器１１ａ、１１ｂ、レーザ光受光器１２ａ、１２ｂ、及び走行距離検出器１４によって演算する。この演算結果によって、補正ポール４がダンプ３の左９０度の方向に来たときのダンプ３と補正ポール４との距離を求める。そして、この位置での実際の現在位置及び進行方向と、推測航法により演算されている現在位置及び進行方向とが一致していると仮定する。ダンプ３がさらに推測航法で自動走行し、上記と同じ一対の内の他の補正ポール４の横を走行したとき、上記と同様にしてこの補正ポール４がダンプ３の左９０度の方向に来たときのダンプ３と補正ポール４との距離を求める。この位置での実際の現在位置及び進行方向と、推測航法により演算されている現在位置及び進行方向と、上記の手前の補正ポール４近傍で求めた実際の現在位置及び進行方向との３つの関係式から、２番目の補正ポール４での現在位置及び進行方向が演算される。これによって、推測航法により演算されている現在位置及び進行方向が補正され、以後また同様にして推測航法による自動走行が行われる。
【００４８】
以上説明したように、自動走行コース９６を区間毎に分割してティーチングしており、コースの変更が必要なときは変更すべき区間のコースのみをティーチングすればよいので、ティーチング変更を短時間で行なうことが可能となる。また、他の無人車両が自動走行コース９６を走行中でもその走行を妨げることなく、変更すべき区間のみを容易にティーチングできるので、システム稼働率を低下させることなくティーチングが可能となる。
さらに、自動走行コース９６のどの位置で待機、前後進切換え、積み込み及び排土等を行うかという複雑な機能を設定するために、メニュー選択でティーチング区間を指定することにより簡単に設定できるようにした。これによって、ティーチング走行時に走行コースに対応して間違い無く機能設定できると共に、全区間のティーチングが完了した後にこれらの機能を設定する必要がなく、直ぐにティーチングしたコースを自動走行させることができる。この結果、ティーチング作業の能率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる無人車両走行コースのティーチング方法を説明する自動走行コースの分割例を表す。
【図２】本発明に係わる無人走行ダンプの外観図である。
【図３】本発明に係わるダンプの自動走行制御の構成ブロック図である。
【図４】本発明に係わるティーチング装置の機能ブロック図を表す。
【図５】本発明に係わる位置リセット走行を説明する図である。
【図６】本発明に係わるティーチング方法を説明するパネルのモード選択画面を表す。
【図７】本発明に係わる位置リセット走行時のパネル画面を表す。
【図８】本発明に係わるティーチングモード時のコース選択画面を表す。
【図９】本発明に係わるティーチングモード時のコース設定画面を表す。
【図１０】本発明に係わるティーチングモード時の区間確認画面を表す。
【図１１】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング開始確認画面を表す。
【図１２】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング終了確認画面を表す。
【図１３】本発明に係わるティーチングモード時の区間確認画面を表す。
【図１４】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング開始確認画面を表す。
【図１５】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング終了確認画面を表す。
【図１６】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング開始確認画面を表す。
【図１７】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング終了確認画面を表す。
【図１８】本発明に係わるティーチングモード時の区間確認画面を表す。
【図１９】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング開始確認画面を表す。
【図２０】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング終了確認画面を表す。
【図２１】本発明に係わるティーチングモード時の区間確認画面を表す。
【図２２】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング開始確認画面を表す。
【図２３】本発明に係わるティーチングモード時の区間ティーチング終了確認画面を表す。
【図２４】本発明に係わるティーチングモード時の全ティーチング終了確認画面を表す。
【図２５】本発明に係わるティーチングモードの全ティーチング終了時のコースデータ編集中を表示する画面を表す。
【図２６】従来技術を表す無人クローラダンプの自動走行システムの斜視図である。
【符号の説明】
１…排土場、２…積込場、３…無人走行ダンプ、４，４ａ，４ｂ…補正ポール、５…荷台、６…運転室、７…車輪、１１ａ，１１ｂ…位置補正用レーザ発光器、１２ａ，１２ｂ…位置補正用レーザ受光器、１３…光ファイバジャイロ、１４…走行距離検出器、１５…障害物センサ、２０…コントローラ、２１…モータ制御アンプ、２２…シリンダ制御部、２３…トランスミッション制御部、２４…ブレーキ制御部、２５…制御モータ、２６…アクセル制御シリンダ、２７…トランスミッション制御バルブ、２８…ブレーキ制御シリンダ、２９…パネル、３１…ＩＣカード装置、３２…ＩＣカード、３３…無線送受信器、３４…自動／手動切替スイッチ、４１…ティーチング区間指定機能、４２…位置座標データ演算機能、４３…区間別走行コースデータ記憶手段、４４…ティーチングコースデータ書き込み機能、４５…ティーチングデータ編集指令機能、４６…全走行コースデータ編集機能、９１…無人クローラダンプ、９２…積込機、９３…固定局、９４，９５…自動追尾装置、９６…自動走行コース、Ａ…排土位置、Ｂ…切羽入口、Ｃ…方向転換点、Ｄ…積込位置、Ｅ…立坑入口、Ｒ…位置リセット走行開始点。

Claims

無人車両の自動走行コース(96)のティーチング時に車両を所望の走行コースに沿って有人にてティーチング走行させ、このときの走行コース上の位置座標データをコースデータとして記憶し、無人での自動走行時には記憶した前記コースデータに沿って無人車両を走行させる無人車両走行コースのティーチング方法において、
無人車両の自動走行コース(96)を複数の区間に分割した後、ティーチングする走行コース区間を指定するティーチング区間指定手段によってティーチングする区間を任意に選択し、選択した区間毎にティーチング走行して前記選択した区間毎のコースデータを作成し、
全区間のティーチング完了後に各区間毎のコースデータを結合して一つの走行コースデータとする
ことを特徴とする無人車両走行コースのティーチング方法。
区間毎にティーチングするときは、前記ティーチング区間指定手段によってティーチング区間を選択し、この選択した区間をティーチング走行開始する直前に走行開始することをオペレータが入力した後、ティーチング走行で前記選択した区間の最終点に到着したら、到着したことをオペレータが入力することによって、各停止位置の位置データ及びこの位置での待機、排土、方向転換、積込、周回路走行等の作業内容を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の無人車両走行コースのティーチング方法。
無人車両の自動走行コース(96)のティーチング時に車両を所望の走行コースに沿って有人にてティーチング走行させ、このときの走行コース上の位置座標データをコースデータとして記憶し、無人での自動走行時には記憶した前記コースデータに沿って無人車両を走行させる無人車両走行コースのティーチング装置において、
ティーチング時に、複数の区間に分割された自動走行コース(96)の内のティーチングする走行コース区間を任意に選択し指定するティーチング区間指定機能(41)と、
走行中の車両の所定時間又は所定距離毎の位置の座標データを演算する位置座標データ演算機能(42)と、
ティーチング区間毎にティーチングされた走行コースデータを区間に対応させて記憶している区間別走行コースデータ記憶手段(43)と、
ティーチング区間指定機能(41)により選択し指定された区間を車両がティーチング走行しているときに、位置座標データ演算機能(42)によって演算された位置座標データをティーチング中の区間に対応させて区間別走行コースデータ記憶手段(43)に書き込むティーチングコースデータ書き込み機能(44)と、
全区間のティーチングが完了した後に、ティーチングデータの編集開始を指令するためのティーチングデータ編集指令機能(45)と、
ティーチングデータ編集指令機能(45)から編集指令が入力されたとき、区間別走行コースデータ記憶手段(43)に記憶された各区間毎の走行コースデータを結合して一つの走行コースデータとして編集する全走行コースデータ編集機能(46)とを備えた
ことを特徴とする無人車両走行コースのティーチング装置。