JP5162795B2 - 無人車両の誘導システム - Google Patents

Description

本発明は車両の誘導装置に関し、特に鉱山などの作業現場で複数の無人オフロードダンプトラックを誘導走行させる場合に適用して好適な装置に関するものである。

広域の鉱山においては、苦渋労働からの解放、生産コストの引き下げ、燃費の低減などを図るために、無人オフロードダンプトラックなどの無人車両を誘導走行させる無人車両の誘導走行システムが広く実用化されつつある。

上記無人車両には、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）などを用いてその走行位置を計測する位置計測装置が搭載されている。一方、複数の無人車両を監視する監視局では、無人車両が走行すべき走行コースの位置データが作業現場の測量やティーチングによって求められ記憶されている。そして無人車両は、上記走行コースの位置データが無線通信などを介して監視局から与えられると、車両搭載の位置計測装置で自己の車両の位置（および方向）を計測して、計測した現在の位置と、走行コース上の逐次の位置とを比較しつつ走行コース上の各位置に順次到達するように車両を操舵制御する。

ここで走行コースの位置データを取得する方法としては、たとえばティーチング用の有人車両を実際に走行させてその走行経路を記憶するティーチング方式が広く利用されている。

この場合無人車両が到達すべき目標点を通過するようにティーチング用車両が実際に走行し走行開始点から目標点までの経路あるいは走行開始点から目標点を通過して走行終了点まで戻る経路の位置データが取得される。また目標点の位置データだけをティーチングにより取得して取得された目標点の位置データから走行コースを生成する方法もある。

たとえば鉱山には図８に示すように無人車両２が土砂を運搬して土砂を排出する作業つまり排土作業を行うべき排土領域６５が存在する。ティーチング方式によって排土領域６５内の目標排土点７２を通過する走行コース７１の位置データが取得される。

特開昭６３−２７３９１６号公報 特開平３−１１３５１６号公報 実開平５−８７６０８号公報 特開平１０−３８５８６号公報 特開平５−２５７５２９号公報 特開平９−４４２４３号公報 特開平８−１０１７１２号公報 特開平１−１７３３００号公報

広域鉱山などの作業現場は通常未舗装であり、無人車両２が走行するに伴い路面状態が随時変化する。また無人車両２の走行中に積み荷である岩石、土砂が路面に落下することがある。このためティーチングによって得られた走行コース上に穴やぬかるみなどが形成されて車両の通過が困難になることがある。またティーチングによって得られた走行コース上に岩石等が出現して車両の通過が不可能となることがある。なお本明細書では、穴やぬかるみあるいは落下積み荷など車両の走行の障害となるものを総称して「障害物」と称する。

この場合上記障害物を回避するように新たな走行コースを再度ティーチングする必要がある。

しかし路面状態が変化する毎にあるいは他の無人車両から積み荷が落下する毎に、ティーチング作業をやり直すことは積込み作業や排土作業の中断を招くことなり作業効率を著しく損なう。

そこでティーチング作業をやり直すことによって上記障害物との干渉を回避するのではなく、図９に示すように無人車両２の走行中に車両搭載の障害物検出器３４によって障害物７４を検出して走行コースを各車両で個別に変更する方法が採用されている。

たとえば上記特許文献１、上記特許文献２、上記特許文献３には、車両前方の障害物を車両搭載の障害物検出器で検出して、検出した障害物との干渉を避けるように走行コースを変更するという発明が記載されている。

しかし上記公報記載の発明によれば、障害物検出器で検出可能な範囲の車両前方の障害物しかこれを検出することはできない。コース変更後の走行コース上に存在する他の障害物までは事前にこれを検出することができない。このため変更後の走行コースに沿って車両が走り出すと当該他の障害物に干渉するおそれがあった。

さらに上記公報記載の発明は、障害物検出器で検出可能な形状の障害物しかこれを検出することができない。逆に障害物検出器で検出不可能な形状の障害物についてはこれを検出することができない。障害物検出器は、一般に路面に対して凸状の障害物、つまり落下積み荷（岩石）のような障害物は検出可能であり、この障害物を回避するように走行コースを変更することができる。しかし路面に対して凹状の穴や荒れた路面、ぬかるみなどについてはこれを検出することはできない。このためこの障害物を回避するように走行コースが変更されないため車両がこの障害物と干渉してしまい走行不能となるおそれがあった。

また作業現場には複数の無人車両が走行している。しかしこれら複数の無人車両それぞれに障害物検出器が搭載されていたとしても、必ずしも複数の車両のすべてで同一の障害物を確実に検出できるとはいえない。

すなわち障害物検出器は、一般にミリ波レーダ、レーザレーダ、視覚センサなどが使用されており、Ｓ/Ｎ比の影響によって障害物の検出精度が左右される。

鉱山などの作業現場はほこりや塵などが発生しやすい。このためこれらほこりや塵が障害物検出器で障害物を検出する際のノイズとなって障害物と周囲環境との判別が困難になることがある。このため周囲環境の変化に応じて、ある無人車両搭載の障害物検出器で障害物を検出することができても、他の無人車両搭載の障害物検出器では同一の障害物を検出できないことがあり得る。このため障害物を検出できなかった無人車両は、この障害物と干渉するおそれがあった。

上記特許文献４には、障害物検出器によって車両前方の障害物を検出するのではなくて、障害物を予め登録しておき、この予め登録しておいた障害物に接近した場合に警報を発してオペレータに注意を喚起するという発明が記載されている。

この公報記載のものでは、除雪車の障害物の位置が、除雪車搭載の記憶媒体に予め記憶される。そして除雪車が走行中にこの記憶媒体のデータを逐次読み出し、記憶媒体に記憶された障害物に接近した場合に警報を発してオペレータに注意を喚起するようにしている。

しかし上記公報記載の発明によれば、記憶媒体に予め記憶させておいた障害物しかこれを検出し回避することができない。逆に記憶媒体に予め記憶されていない新たに生成される障害物についてはこれを検出し回避することができない。

確かに雪に埋もれた溝、路肩など、除雪車を走行させる場合のように、新たに生成されることがない固定的な障害物を検出する場合に適用するときには、障害物を見逃すという問題は生じない。

しかし複数の無人車両が走行する広域鉱山などの作業現場に上記公報記載の発明を適用する場合には、新たな生成される障害物を見逃したりすでに除去された障害物を誤って障害物であると検出してしまうという問題が発生する。

すなわち広域鉱山では無人ダンプトラックから障害物（積み荷）の落下は随時発生する。また障害物（積み荷）が落下したとしてもブルドーザなどの有人車両がこれを発見すると直ちに除去されることがある。さらに無人ダンプトラックの走行コース上に、他のブルドーザや給油車などの有人作業車両が停車していることもある。この場合有人作業車両が無人車両にとっての障害物となる。またこの障害物たる有人車両の停車位置は随時変化する。このように複数の車両が走行する作業現場では障害物は固定的なものではない。車両の走行に伴って新たに障害物が生成されたり除去されたりしてその位置も随時変化する。

したがって上記公報記載の発明を適用すると、記憶媒体に予め記憶しておいた障害物以外の新たに生成された障害物を見逃すことがあり、この障害物に車両が干渉するおそれがある。逆にすでに除去された障害物を誤って障害物であると判断してしまい不要に走行コースの変更がなされてしまったり不必要な停車が生じるという問題が発生する。

つまり上記特許文献４記載の発明は、複数の車両が走行する作業現場のように障害物がリアルタイムに変化する作業現場には対処することができない。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、以下の点を解決課題とするものである。

（１）障害物が発生した場合に、走行コースの修正を作業効率よく行うようにする（ティーチングによる方法よりも作業効率よく走行コースの修正を行う）。

（２）複数の車両が走行する作業現場のように障害物がリアルタイムに変化する作業現場であっても障害物を見逃したり誤って障害物であると判断してしまうことをなくす。

（３）障害物検出器で検出不可能な範囲に存在する障害物あるいは検出不可能な形状の障害物であっても、この障害物を確実に捕らえるようにする。

（４）障害物の周囲のノイズ等周囲環境いかんにかかわらずに障害物を確実に捕らえるようにする。

つぎに別の解決課題について説明する。

上記ティーチング方式は、同一のコースを繰返し走行する作業において高い能力を発揮する。しかしコースの形状が頻繁に変化する場面では、ティーチングによるコースデータの作成作業を頻繁に行なわなければならないので、その能力が著しく限定される。

例えば、鉱山の積み込みエリアにおいて、ホイールローダやパワーショベルなどの積込み機械の位置は、作業の進展に伴って随時変化する。一方、鉱山の排土エリアでは、固定した排土装置（ビット）に排土するだけでなく、一定の広さを持った排土エリア内で排土する位置を変えながら順々に排土していく方法も採られる。

上記ティーチング方式では、上記積み込み機の位置や排土位置が変化する度に新しいコースをティーチングする必要があり、これは、無人ダンプシステムの省人効果を著しく阻害する。

このような変化する作業現場に対応するため、一度作成したコースを修正して利用する方法や、ラジコンで車両を誘導する方法が提案されている。

すなわち、上記特許文献５には、ラジコンで車両を誘導した後、周回コース（元のコース）に戻るコースを生成する方法が提案されている。

上記ラジコンを利用することにより、マニュアル走行と同様に任意の場所に車両を誘導することが可能であるが、半面、ラジコン操作のための作業者が必要になる。しかも、車両をジョイスティックなどを用いて外部から誘導する場合に、車両の進行方向と自分自身の視点との置き換えを常時行なうという非常に困難で煩わしい作業を伴うことが、実際にラジコン装置を導入することによって判明してきた。

なお、このようなラジコン操作の困難さを避けるため、作業の大部分を無人走行で行い、積み込み作業時にオペレータが車両に乗り込んで作業を行う場合もある。

一方、予定コース（元のコース）の分岐点からのコースを、３次曲線を用いて作成するという方法が上記特許文献６によって提案されている。

この方法は、ラジコンによる方法よりも、実際に利用する上での利便性は高いが、車両を誘導できる範囲が３次元曲線により限定されるという欠点と、誘導する範囲内に障害物が存在している場合に、車両との干渉を生じる虞れがあるという欠点がある。

干渉の発生は、実際に車両に車両を走行させてみないと認識できないので、走行の際には十分な監視が必要であり、また、十分に平坦な誘導範囲をあらかじめ用意することが可能な作業現場でないと利用することが困難であった。

車両の走行経路を計画する上で、障害物との干渉を考慮したものが上記特許分権７によって提案されている。これは、直線部分などの単純な部分はオフラインでティーチングし、干渉の可能性の高い複雑な部分は実車でティーチングするものである。

この方法では、積み込み作業の進展に伴い、積み込み部分のティーチングを繰り返さなければならず、したがって、使い勝手の向上は望めない。

更に、駐車場など極く近傍のコースエリアの形状を、回転する超音波センサで検出し、その駐車場に入るための最適な舵角をデータベースから求めて運転者に提示する方法も提案されている（上記特許文献８）。

しかしながら、この方法では、大規模かつ複雑なコースエリア内で舵角を変化させながら自由に動作する無人走行車両を、干渉を回避させながら動作させることは不可能である。

すなわち、駐車場と異なり、鉱山の積み込み場のコースエリアの形状と目的位置は千差万別であるので、そのコースエリアの形状などから一意的にコースデータをを求めるためのデータベースを作することは実現が困難であり、このため、より汎用的な方法が必要とされる。

更に、一般の多関節産業用ロボットの経路探索では、各軸の角度を座標軸にとったconfiguration 座標系の考えが広く使われている。ロボットの軸がそれぞれ独立に動作可能なことから、この空間内の任意の２点を通る直線はロボットにとって動作可能である。（逆に、３次元空間内の任意の２点を与えても、その間をロボットが移動可能とは限らない。）そして、この空間を利用することによって、迷路法など様々な経路探索技法が編み出されている。

上記空間上で、まず障害物との干渉を回避する経路を作成すれば、その経路は必ず移動可能である。すなわち、経路の移動可能性の問題を考慮しないで、障害物との回避のみを考えた経路探索が可能になる。

ステアリング操舵で動作する無人車両には、このconfiguration 座標系の考えが利用できない。つまり、平面内の２点の位置とそれらに位置における車両の進行方向をそれぞれ指定しても、前後進とステアリング操作機能しか持たない無人車両では、上記各位置間を直線で結んだ経路を移動できない。

つまり、障害物との回避を優先させた経路を計画しても、その経路は、ステアリング操舵等で動作する一般車両、具体的には、前輪操舵機構、後輪操舵機構、４輪操舵機構、アーティキュレイト等の操舵機構を有した車両では移動が不可能である。

例えば，図３７図は、障害物を考慮した２点間の経路を示しているが、この場合、車両Ａは明らかに移動不可能である。

なお、図３７に示す条件下では、図３８に示すような経路が望ましい。

上述した問題を解決するために、車両の機構を改造して全方向に移動可能な車両を設計する場合もある。しかしながら、余分なステアリング機構は、コストの増加につながるばかりでなく、高速走行時の安定性を損なうので、高速走行を要求される鉱山用の無人車両などへの応用には適していない。

本発明の課題は、かかる状況に鑑み、コースエリアの形状変更や移動目的位置の変更に対応した誘導コースを容易に作成することができ、かつ、無人車両がコースエリアの境界や切り羽面に干渉することを防止することができる無人車両の誘導装置を提供することにある。

第１発明は、
走行位置計測手段で計測される無人車両の走行位置と、該無人車両の誘導コースを規定するコースデータとに基づいて、前記無人車両を前記誘導コースに沿って誘導走行させる無人車両の誘導装置であって、
コースエリアの境界線のデータを入力する手段と、
移動起点の位置とその位置における前記無人車両の方向および移動目的点の位置とその位置における車両進行方向とをそれぞれ指示する手段と、
前記移動起点の位置および移動目的点において、前記指示された位置と車両進行方向が満足されるコースデータを作成する手段と、
前記作成されたコースデータで規定される誘導コースで無人車両を走行させた場合の該無人車両と前記コースエリアの境界線との干渉を推認する手段と、
前記干渉が推認された場合に、前記コースデータを変更するコースデータ変更手段と、
を備えることを特徴としている。

この第１発明によれば、実車による誘導コースのティーチングを行うことなく、コースエリアの形状変更や移動目的位置の変更に対応した誘導コースを容易に生成することができる。

また、生成された誘導コース上で走行する無人車両と前記コースエリアの境界との干渉を推認するとともに、前記干渉が推認された場合に、コースデータ変更される。したがって、無人車両体とコースエリアの境界や切り羽面に干渉することを未然に防止することができる。

第２発明は、第１発明において、
前記コースデータを作成する手段は、
前記コースエリア内に、前記誘導コースの中間点の位置とその位置における車両進行方向を生成する手段と、
前記移動起点の位置、前記中間点の位置および前記移動目的点の位置を、該各位置において、その位置を通り、かつ、その位置における前記車両進行方向と円弧の接線方向あるいは直線の方向が一致するように該円弧および／または直線にて接続する手段とを備え、
前記コースデータ変更手段は、前記干渉が推認されたときに、前記中間点の位置を変更することによって前記コースデータを変更するようにしたことを特徴としている。

この第２発明によれば、中間点を用いて誘導コースが作成されるので、この中間点で切り返す経路を容易に生成することができ、その結果、切り返しを含む経路を自由に計画できる。

また、移動起点の位置、中間点の位置および移動目的点の位置を、円弧、直線あるいはそれら双方によって接続して誘導コースを作成するので、該誘導コースを効率良く作成することができる。

第３発明は、第１発明において、
前記コースデータを作成する手段は、
前記コースエリア内に、前記誘導コースの中間点の位置とその位置における車両進行方向を生成する手段と、
前記移動起点の位置、前記中間点の位置および前記移動目的点の位置を、該各位置において、その位置を通り、かつ、その位置における前記車両進行方向とスプライン曲線の接線方向が一致するように該スプライン曲線にて接続する手段とを備え、
前記コースデータ変更手段は、前記干渉が推認されたときに、前記中間点の位置を変更することによって前記コースデータを変更するようにしたことを特徴としている。

この第３発明によれば、前記第２発明と同様の作用効果が得られる。

第４発明は、第１発明において、
前記コースデータを作成する手段は、
前記コースエリア内に、前記誘導コースの中間点の位置とその位置における車両進行方向を生成する手段と、
前記移動起点の位置、前記中間点の位置および前記移動目的点の位置を、該各位置において、その位置を通り、かつ、その位置における前記車両進行方向とスプライン曲線の接線の方向、円弧の接線方向あるいは直線の方向が一致するように前記スプライン曲線および円弧、または、前記スプライン曲線および直線にて接続する手段とを備え、
前記コースデータ変更手段は、前記干渉が推認されたときに、前記中間点の位置を変更することによって前記コースデータを変更するようにしたことを特徴としている。

この第４発明によっても、上記第２発明と同様の作用効果を得ることができる。

第５発明は、第２ないし第４発明のいずれかにおいて、
前記コースデータを作成する手段は、
前記誘導コースと前記コースエリアの境界線との間の距離を用いて前記コースデータを評価する評価手段と、
生成した複数のコースデータの中で最も良い評価値のコースデータを選択する選択手段とを備えることを特徴としている。

この第５発明によれば、コースデータを評価して、最良の評価値のコースデータを選択するので、無人車両とコースエリアの境界との干渉を生じないコースデータを評価選択することが可能である。

第６発明は、第２ないし第４発明のいずれかにおいて、
前記コースデータを作成する手段は、
前記誘導コースと前記コースエリアの境界線との間の距離と、前記誘導コースの最少半径との関数を用いて前記コースデータを評価する評価手段と、
生成した複数のコースデータの中で最も良い評価値のコースデータを選択する選択手段とを備えることを特徴としている。

この第６発明によれば、無人車両とコースエリアの境界線との干渉を生じず、かつ、無人車両の旋回に支障をきたさないコースデータを評価選択することが可能である。

第７発明は、
走行位置計測手段で計測される無人車両の走行位置と、該無人車両の誘導コースを規定するコースデータとに基づいて、前記無人車両を前記誘導コースに沿って誘導走行させる無人車両の誘導装置であって、
コースエリアの境界線のデータを入力する手段と、
コースデータを作成する手段と、
前記作成されたコースデータで規定される誘導コースで無人車両を走行させた場合の該無人車両と前記コースエリアの境界線との干渉を推認する手段と、
前記干渉が推認された場合に、前記コースデータを変更するコースデータ変更手段と、
前記生成されたコースデータを用いた無人車両の誘導走行時に自動運転モードを設定し、前記コースエリアの形状入力時に計測モードを設定するモード設定手段と、
を備えることを特徴としている。

この第７発明によれば、自動運転モードと計測モードを選択設定することができるので、計測モード時に無人車両が自動運転されるという不都合や、自動運転時にコースエリアの形状が入力されるという不都合が回避される。また、オペレータが上記両モードを選択設定することができるので、作業性が向上する。

第８発明は、
走行位置計測手段で計測される無人車両の走行位置と、該無人車両の誘導コースを規定するコースデータとに基づいて、前記無人車両を前記誘導コースに沿って誘導走行させる無人車両の誘導装置であって、
コースエリアの境界線のデータを入力する手段と、
コースデータを作成する手段と、
前記作成されたコースデータで規定される誘導コースで無人車両を走行させた場合の該無人車両と前記コースエリアの境界線との干渉を推認する手段と、
前記干渉が推認された場合に、前記コースデータを変更するコースデータ変更手段と、
前記コースエリアの境界線の全区域のうちで境界線の形状が変化した区域を認識する認識手段と、
前記コースエリアの境界線の全区域のうちで境界線の形状が変化した区域だけ該コースエリアの境界線のデータを更新するコースエリア境界線更新手段と、
を備えることを特徴としている。

この第８発明によれば、境界線の形状変化区域を認識して、その境界線の形状変化区域だけコースエリアの境界線のデータを更新するので、コースエリアの境界線のデータの入力作業の回数を可及的に低減することができる。

第９発明は、第８発明において、
前記認識手段は、
前記コースエリアを移動する作業機械と、
前記作業機械の移動位置を計測する移動位置計測手段と、
前記作業機械の移動位置に基づいて前記コースエリアの境界線の全区域のうちで境界線の形状が変化した区域を特定する手段と、
備えることを特徴としている。

この第９発明によれば、作業機械の移動位置に基づいて境界線の形状変化区域を特定している。したがって、例えば、コースエリアが鉱山の作業エリアである場合、コースエリアで積み込み等の作業を行う作業機械を計測用移動体として利用することができる。

第１０発明は、第８発明において、
前記認識手段は、
前記コースエリアにおいて掘削作業を行う作業機械の掘削部の３次元位置を計測する位置計測手段と、
前記コースエリアの初期地面高さを計測する地面高さ計測手段と、
前記掘削部の高さが前記初期地面高さと一致した際に、前記掘削部の位置に基づいて前記コースエリアの境界線の全区域のうちで境界線の形状が変化した区域を特定する手段と、
備えることを特徴としている。

この第１０発明によれば、掘削作業を行う作業機械の掘削部の高さがコースエリアの地面高さと一致したことからコースエリアの境界線の形状変化が検出され、かつ、掘削部の位置に基づいて境界線の形状変化区域が特定される。それ故、境界線形状変化区域を特別な計測手段を設けることなく特定することができる。

第１１発明は、第１，第７、第８発明のいずれかにおいて、
前記走行位置計測手段がＧＰＳであり、前記コースエリアの境界線のデータを入力する手段は、前記ＧＰＳで計測される位置を、前記無人車両の左端または右端で計測された位置に置き換える手段と、前記左端で計測された位置と右端で計測された位置のいずれに置き換えるかを指示する指示手段とを備えることを特徴としている。

この第１１発明によれば、ＧＰＳで計測される位置が、無人車両の左端または右端で計測された位置に置き換えられるので、コースエリアの境界線に無人車両の左端または右端を沿わせながら該無人車両を走行させることにより、いわゆるティーチングの手法でコースエリアの境界線のデータを精度良く入力することができる。

第１２発明は、第１，第７、第８発明のいずれかにおいて、
前記走行位置計測手段がＧＰＳであり、前記コースエリアの境界線のデータを入力する手段は、前記ＧＰＳのアンテナの位置を前記無人移動体の左端と右端に選択変更する手段を備えることを特徴としている。

この第１２発明によれば、前記ＧＰＳのアンテナの位置を前記無人移動体の左端と右端に選択変更することができるので、コースエリアの境界線に無人車両の左端または右端を沿わせながら該無人車両を走行させることにより、いわゆるティーチングの手法でコースエリアの形状を精度良く入力することができる。

図１は実施形態のデータの流れを示すブロック図である。 図２は無人車両の構成を示すブロック図である。 図３は監視局の構成を示すブロック図である。 図４は積込み機械の構成を示すブロック図である。 図５は有人車両の構成を示すブロック図である。 図６は走行コースの生成を例示した概念図である。 図７はコースエリア全体を示す図である。 図８は作業現場の様子を示す図である。 図９は障害物を検出する様子を示す図である。 図１０は障害物と走行コースの位置関係を示す図である。 図１１は障害物と走行コースの位置関係を示す図である。 図１２（ａ）、（ｂ）は表示画面を示す図である。 図１３無人ダンプトラックに設けられた制御系の構成を示したブロック図である。 図１４は誘導コースの生成手順を例示したフローチャートである。 図１５はコースエリアの形状を例示した概念図である。 図１６は誘導コースの生成態様を示した図である。 図１７は誘導コースの生成態様を示した図である。 図１８は誘導コースの生成態様を示した図である。 図１９は誘導コースの生成態様を示した図である。 図２０は誘導コースの生成態様を示した図である。 図２１は誘導コースの生成態様を示した図である。 図２２は誘導コースの生成態様を示した図である。 図２３は誘導コースの生成態様を示した図である。 図２４は誘導コースの生成態様を示した図である。 図２５は誘導コースの生成態様を示した図である。 図２６は誘導コースの生成態様を示した図である。 図２７はＧＰＳアンテナの配置位置を示した平面図である。 図２８は、ＧＰＳによる計測位置の置き換え処理を示したフローチャートである。 図２９はコースエリアにおける積み込み機械の位置を示した概念図である。 図３０はコースエリアにおける積み込み機械の移動態様を示した概念図である。 図３１は更新されたコースエリアの形状を示した概念図である。 図３２は積み込み機械に設けられる制御系の構成を示したブロック図である。 図３３はコースエリアの更新手順を例示したフローチャートである。 図３４はパワーショベルの掘削態様を示した概念図である。 図３５はパワーショベル設けられる制御系の構成を示したブロック図である。 図３６はコースエリアの更新手順を例示したフローチャートである。 図３７は移動不可能な経路の一例を示した概念図である。 図３８は移動可能な経路の一例を示した概念図である。 図３９はコースエリアが拡大する様子を説明する図である。 図４０はコースエリアが縮小する様子を説明する図である。 図４１はコースエリアが縮小する様子を説明する図である。

以下図面を参照して本発明に係る車両の誘導装置の実施の形態について説明する。

まずはじめに障害物との干渉を回避できる実施形態について説明する。

図７は実施形態の作業現場の全体を示している。本実施形態では複数の無人車両（ダンプトラック）２、２…が広域鉱山現場の積込み領域７３で鉱石を含む岩石、土砂を積み込む積込み作業を行い、走行コース領域６７上を高速走行して、排土領域６５で土砂を排出する排土作業を行う場合を想定している。この場合複数の無人車両２、２…は、後述するように各車両毎に生成された走行コース７１に沿って誘導走行される。積込み領域７３、走行コース領域６７、排土領域６５がコースエリア６８となる。コースエリア６８とは無人車両２が走行可能な領域のことである。コースエリア６８の領域外は、図８に示すように崖や切り羽などの車両の走行が不可能な領域となっている。

コースエリア６８内には複数の無人車両２、２…以外に、積込み機械１４、有人車両２０が走行している。積込み機械１４はオペレータが搭乗する有人車両であるが、説明の便宜上有人車両２０と区別している。

積込み機械１４は、積込み領域７３（採掘場）で鉱石を採掘して無人車両２に採掘した鉱石（土砂）を積み込む有人作業機械である。たとえばエクスカベータやホイールローダが該当する。積込み機械１４は採掘作業の進行に伴いその車両位置が随時変化する。

有人車両２０は、オペレータが搭乗して上記積込み作業以外の各種作業を行う有人の作業車両のことである。たとえば有人のダンプトラック、ブルドーザ、モータグレーダ、散水車、給油車、ティーチング作業を行う四輪駆動車が該当する。

たとえば有人車両２０がブルドーザであれば、図８に示すように、排土領域６５（排土場）で無人車両２が排土した土砂をダンプして整地する作業を行う。有人車両２０についても積込み機械１４と同様に作業の進行に伴いその車両位置が随時変化する。

上記積込み機械１４、有人車両２０による作業の進行に伴って積込み領域１４、排土領域６５の位置、形状が変化する。これは作業に伴って切り羽などの壁や崖の位置形状が変化するからである。なお走行コース領域６７の位置形状についても路肩の位置形状が作業の進行に伴い変化することによって変化することがある。

以上のようにコースエリア６８の位置、形状は作業の進行に伴い随時変化する。

コースエリア６８内は未舗装である。このため複数の無人車両２、２…が走行するに伴い路面状態が随時変化する。また無人車両２の走行中に積み荷である岩石が路面に落下することがある。このため無人車両２の走行コース上に穴やぬかるみなどが形成されて車両の通過が困難になることがある。また走行コース上に岩石が出現して車両の通過が不可能となることがある。したがってこれら穴やぬかるみ、岩石などは無人車両２が走行する上での障害物となる。

そして上記障害物（積み荷）の落下は随時発生する。また障害物（積み荷）が落下したとしてもブルドーザなどの有人車両２０がこれを発見すると除去することがある。さらに無人車両２の走行コース上に、他のブルドーザや給油車などの有人作業車両２０が停車していることもある。この場合有人車両２０が無人車両２にとっての障害物となる。またこの障害物たる有人車両２０の停車位置は随時変化する。このように複数の無人車両２、２…が走行するコースエリア６８内の障害物は固定的なものではない。無人車両２の走行に伴って新たに障害物が生成されたり除去されたりしてその位置も随時変化する。

以上のようにコースエリア６８内の障害物は作業の進行に伴い随時変化する。本実施形態では、図６に示すようにコースエリア６８として排土領域６５を想定しこの排土領域６５における走行コース７１を生成する場合を想定する。

同図６に示すように排土領域６５は境界線６６で囲まれた領域である。排土領域６５には無人車両２の出入口が設けられている。排土領域６５の出入口と、無人車両２の走行路である走行コース領域６７とは接続されている。

無人車両２は走行起点から走行を開始し走行コース領域６７上を矢印Ａ方向に走行し排土領域６５の入口点６９に到達する。そして入口点６９を通過して排土領域出入口より排土領域６５内に進入する。そして排土領域６５内で無人車両２はスイッチバック走行する。すなわち無人車両２は矢印Ｂ方向に前進した後、排土方向に沿って矢印Ｃ方向に後進する。そして目標排土点７２で停車して排土作業を行う。つまりダンプトラック２のベッセルを傾斜させてベッセル内の土砂を目標排土点７２で排出する。排土作業を終えた無人車両２は矢印Ｄ方向に前進し排土領域出入口より排土領域６５から脱出し走行コース領域６７に進入する。そして出口点７０を通過して走行コース領域６７上を矢印Ｅ方向に走行し走行終了点まで戻る。以上のような走行コース７１に沿って無人車両２は誘導走行される。

ここで排土領域６５（境界線６６で囲まれた内部）および走行コース領域６７の外側、つまりコースエリア６８の外側を、実際の地形で示すと、図８に示すように壁や崖など地形的に無人車両２の走行が不可能な領域になっている。

図８に示すように排土領域６５の位置形状は作業の進行に伴い随時変化し、排土領域６５内の障害物７４も随時変化するので、走行コース７１は７１′に示すように、コースエリア６８（排土領域６５）内を走行でき、障害物７４と干渉しないように随時修正される。

図１は、実施形態における各種データの流れを示すブロック図である。データは監視局８、無人車両２、積込み機械１４、有人車両２０相互間で送受信される。監視局８は複数の無人車両２、２…を管理、監視する機能を有する。各種データが監視局８、無人車両２、積込み機械１４、有人車両２０相互間で送受信されることによって、監視局８のデータベースに複数の無人車両２、２…に共通する障害物７４のデータが記憶されるとともにコースエリア６８の位置形状を示すデータが記憶される。そして複数の無人車両２、２…の走行に伴い障害物７４のデータが更新されるとともにコースエリア６８のデータが更新される。

走行コース７１は、随時更新されるデータに基づいて修正走行コース７１′として随時修正される。

図２、図３、図４、図５は、無人車両２、監視局８、積込み機械１４、有人車両２０の構成をそれぞれブロック図で示している。

まず図２の無人車両２の構成について説明する。

無人車両２の位置計測部３３では自己の車両位置（Ｘ、Ｙ）が計測される。位置計測の手段としては無人車両２の前輪および後輪に設けられた車輪回転数センサとジャイロが使用される。これら車輪回転数センサの出力信号とジャイロの出力信号とに基づいて車両位置が計測される。本実施形態では車両位置を計測する装置として車両２の対地位置を計測できるＧＰＳも搭載されている。

無人車両２の処理部３１では、車輪回転数センサの出力から得られた車両位置と、対地位置計測装置であるＧＰＳの出力から得られた車両位置との偏差が求められる。この偏差から無人車両２が現在走行している路面の路面状態が検出される。

無人車両２には、車両進行方向前方の障害物７４を検出する障害物検出器３４が搭載されている。障害物検出器３４としてはミリ波レーダ、レーザレーダ、視覚センサなどが使用される。

図９に無人車両２の前方の障害物７４を検出する様子を示す。矢印７５に示す方向に車両２が進行中に、電波ないしはレーザを投射角度θで投射したときに車両進行方向前方の障害物７４が障害物検出器３４で検出されたとする。このとき電波ないしはレーザの投射角度θと、電波ないしはレーザの送受信時間に対応する障害物７４までの距離ｄとに基づいて、車両２に対する障害物７４の相対位置が求められる。無人車両２の絶対位置（Ｘ、Ｙ）は位置計測部３３で計測されているので、この無人車両２の絶対位置（Ｘ、Ｙ）と、障害物検出器３４から得られる車両２に対する障害物７４の相対位置から、障害物７４の絶対位置が計測される。

なお障害物検出器３４としては、電波またはレーザを走査する走査機構が設けられた検出器を使用してもよい。また電波またはレーザを一定の方向に投射する障害物検出器を使用してもよい。

また無人車両２近傍に障害物７４が存在する場合には、オペレータが搭乗している積込み機械１４あるいは有人車両２０で、この障害物７４が発見される。このとき積込み機械１４の通信部５５を介して、また有人車両２０の通信部６３を介して無人車両２に対して停止指令が送信される。停止指令は無人車両２の通信部３２で受信される。

無人車両２で計測された自己の車両位置を示すデータ、障害物７４の検出位置を示すデータ、路面状態を示すデータ、停止指令を受信したことを示すデータは処理部３１で処理され通信部３２を介して監視局８に送信される。

監視局８からは自己の無人車両２が走行すべき走行コース７１（あるいは修正された走行コース７１′）を示すデータが送信され、通信部３２で受信される。

そして受信された走行コース７１または７１′のデータは走行コース記憶部３５に記憶される。

処理部３１では、位置計測部３３で計測された自己の車両位置と、走行コース記憶部３５に記憶された走行コース７１または７１′上の逐次の位置とを比較しつつ、無人車両２が走行コース７１または７１′上の逐次の位置を順次たどるように走行指令および操舵指令を生成する。これら走行指令および操舵指令は走行機構部３６および操舵機構部３７に出力される。この結果無人車両２は走行コース７１または７１′に沿って誘導走行され目標排土点７２に到達する。

つぎに図４の積込み機械１４の構成について説明する。

積込み機械１４には、自己の車両位置を障害物７４の位置として計測するために、自己の車両位置を計測する位置計測部５１が設けられている。位置計測の手段としてはたとえば自己の車両１４の対地位置を計測できるＧＰＳが使用される。

積込み機械１４のデータ入力部４８からは、コースエリア６８の位置、形状を示すデータおよび障害物７４の位置、形状、大きさを示すデータが指示入力される。

積込み機械の通信部５５では、監視局８から送信された各種データつまり走行コース７１、７１′のデータ、障害物７４のデータ、コースエリア６８のデータ、他の車両の位置のデータが受信される。

積込み機械１４の表示部５０には、コースエリア６８と、走行コース７１、７１′と自己の車両１４を含む各種車両と、障害物７４とが、同一画面上に表示される。

図１２（ａ）は、表示部５０の表示画面７６上に、排土領域６５と、排土領域６５内の走行コース７１、７１′と、排土領域６５内の無人車両２、有人車両２０と、排土領域６５内の障害物７４とが表示されている様子を示す。なお積込み場を表示する場合には、表示部５０の表示画面７６上に、積込み領域７３と、積込み領域７３内の走行コース７１、７１′と、積込み領域７３内の無人車両２、積込み機械１４と、積込み領域７３内の障害物７４とが表示されることになる。

表示部５０の表示画面７６上の各表示物（コースエリア６８、障害物７４等）の相対位置は、実際の相対位置に相当する。

表示画面７６上のコースエリア６８の位置、形状および障害物７４の位置、形状、大きさは、複数の無人車両２、２…の走行に伴い（各車両の作業の進行に伴い）、データ入力部４８から入力されたデータにしたがい変化する。つまりデータ入力部４８で新たな指示入力操作がなされると、表示部５０の表示画面７６上に表示されているコースエリア６８の位置、形状、障害物７４の位置、形状、大きさが指示操作内容に応じて変化される。

すなわちオペレータは、目視でコースエリア６８の位置、形状の変化を捕らえるとともに障害物７４の生成、消滅を確認する。

そして表示画面７６上で目視した通りの結果が得られるように、データ入力部４８によりデータの指示入力操作を行う。具体的には、表示画面７６はタッチパネルで構成されている。なお入力されたデータは後述するようにデータ修正部４９で自動修正される。

オペレータの手動操作に応じた走行指令、操舵指令が処理部４７で生成され、これら走行指令および操舵指令が走行機構部５３および操舵機構部５４に出力される。この結果積込み機械１４は手動操作の通りに操舵され、走行する。

また積込み機械１４は、積込み領域７３で無人車両２の走行コース７１の目標点となる。このため積込み機械１４の走行コース修正部５２では、自己の車両１４の移動に伴い目標点が変化したことに応じて、走行コース７１の経路を修正する処理を行う。

積込み機械１４で入力修正された障害物７４のデータ、また入力修正されたコースエリア６８のデータ、また修正された走行コース７１のデータ、計測された自己の車両１４の位置を示すデータは処理部４７で処理され通信部５５を介して監視局８に送信される。また走行コース７１が積込み機械１４の移動に伴い修正された場合には、その修正後の走行コース７１に沿って走行を許可する旨の利用許可を示すデータが監視局８に送信される。

また積込み機械１４のオペレータが、走行中の無人車両２の近傍に障害物７４が存在していることを目視により発見した場合には、該当する無人車両２に対して停止を指示する旨の停止指令が通信部５５を介して送信される。

つぎに図５の有人車両２０の構成について説明する。

図５において図４と同一の符号は同一の構成要素である。すなわち有人車両２０は、積込み機械１４とほぼ同様に構成されている。ただし積込み機械１４では走行コース修正部５２があるのに対して有人車両２０では走行コース修正部５２がもたない点が異なる。

つぎに図３の監視局８の構成について説明する。

図３において図４と同一の符号は同一の構成要素である。すなわち監視局８の表示部５０では図１２（ａ）の表示画面７６と同様の表示がなされる。したがって監視局８のオペレータが障害物７４のデータ、コースエリア６８のデータをデータ入力部４８から指示入力すると、入力された内容に応じて表示画面７６の表示内容が変化する。またデータ修正部４９では、入力されたデータが自動修正される。

監視局８の通信部４５では、複数の無人車両２、２…、積込み機械１４および有人車両２０から送信された各種データが受信される。各種データは処理部３８で処理される。

すなわち複数の無人車両２、２…、積込み機械１４および有人車両２０の位置データつまり全車両の位置データは、車両位置記憶部４６に記憶される。そして記憶内容は、最新の位置データが送信される毎に、当該最新の位置データに書き換えられる。

コースエリア記憶部４０には、積込み機械１４から送信されたコースエリア６８のデータ、有人車両２０から送信されたコースエリア６８のデータ、監視局８で入力修正されたコースエリア６８のデータが記憶される。そして記憶内容は、最新のコースエリア６８のデータが送信される毎に、当該最新のデータに書き換えられる。つまりコースエリア記憶部４０には、作業の進行に伴い随時変化するコースエリア６８の最新の位置、形状のデータが記憶される。

監視局８の処理部３８では、無人車両２から送信された車両位置データ、障害物位置データ、路面状態データ、停止指令受信データに基づいて、後述するように障害物７４の位置、形状、大きさを示すデータが生成される。

同様にして監視局８の処理部３８では、積込み機械１４から送信された車両位置データ、障害物データに基づいて、後述するように障害物７４の位置、形状、大きさを示すデータが生成される。

同様にして監視局８の処理部３８では、有人車両２０から送信された車両位置データ、障害物データに基づいて、後述するように障害物７４の位置、形状、大きさを示すデータが生成される。

障害物記憶部４１には、無人車両２、積込み機械１４、有人車両２０の送信データに基づき生成された障害物７４のデータ、監視局８で入力修正された障害物７４のデータが記憶される。そして記憶内容は、最新の障害物７４のデータが生成される毎に、当該最新のデータに書き換えられる。つまり障害物記憶部４１には、作業の進行に伴い随時変化する障害物７４の最新の位置、形状、大きさのデータが記憶される。

表示部５０の表示画面７６には、車両位置記憶部４６の記憶内容、コースエリア記憶部４０の記憶内容、障害物記憶部４１の記憶内容に基づき、最新の車両位置、最新のコースエリア６８（排土領域６５）の位置、形状、最新の障害物７４の位置、形状、大きさが表示される（図１２（ａ）参照）。

無人車両２の稼働前には予めティーチング用の有人車両２０がコースエリア６８内を走行して、コースエリア６８（排土領域６５）の位置データが取得されるとともに、無人車両２の走行コース７１の位置データが取得される。これらティーチングにより得られた位置データは監視局８に与えられる。なお測量によってこれら位置データを取得してもよい。

監視局８の走行コース生成部４４では、最初は上記ティーチングにより得られた位置データに基づいて走行コース７１が生成される。

そして複数の無人車両２、２…の走行に伴い（作業の進行に伴い）、コースエリア記憶部４０、障害物記憶部４１の記憶データが随時読み出される。そして随時読み出された最新の障害物、コースエリアのデータに基づいて、無人車両２が障害物７４と干渉しないでコースエリア６８（排土領域６５）内を走行して目標排土点７２を通過するように、走行コース７１が修正される。

走行コース生成部４４で生成された走行コース７１の位置データあるいは修正された修正走行コース７１′の位置データは、通信部４５を介して無人車両２に送信される。

つぎに障害物７４が随時生成または消滅するに応じて走行コース７１を修正する各種態様について説明する。

・態様１
有人車両２０の表示部５０の表示画面７６上には、いま図１２（ａ）に示すように、排土領域６５と、排土領域６５内の走行コース７１と、排土領域６５内の無人車両２、有人車両２０とが表示されているものとする。

オペレータは目視でコースエリア６８内の障害物７４の生成、消滅を捕らえる。たとえばオペレータの視野内で無人車両２の積み荷である岩石が路面に落下している場合が該当する。またオペレータの視野内で路面に穴やぬかるみ、荒れた路面などが形成されている場合が該当する。これら穴やぬかるみ、荒れた路面は無人車両搭載の障害物検出器３４で検出することができない障害物である。

またオペレータの視野内で落下積み荷（岩石）がブルドーザなどの有人車両２０によって除去された場合が該当する。

つぎにオペレータは、表示画面７６に目を移し、実際の排土領域６５内の障害物７４の生成消滅位置を、表示画面７６上の位置に置き換える。つまり表示画面７６上には排土領域６５が表示されているので、この排土領域６５との相対位置関係から、障害物７４の生成消滅位置を画面上で確認でき、その位置を指示することができる。

たとえば障害物７４が新たに生成された場合には、その生成位置、形状、大きさのデータをデータ入力部４８から指示、入力する。こうして図１２（ａ）に示すように表示画面７６上には、オペレータが捕らえた障害物７４が表示されることになる。

有人車両２０の表示部５０、データ入力部４８を通してなされた上記障害物指示処理と同様の処理が、積込み機械１４の表示部５０、データ入力部４８を通してなされる。また監視局８においても同様の障害物指示処理がなされる。

このため監視局８の障害物記憶部４１には、各表示部５０の表示画面７６上で指示された障害物７４の位置、形状、大きさのデータが記憶される。そして障害物７４が新たに表示画面７６上で指示される毎に、障害物記憶部４１の記憶内容が更新される。

そして監視局８の走行コース生成部４４では、図１２（ａ）の破線に示すように、障害物記憶部４１に記憶された障害物７４のデータに基づいて、当該障害物７４を回避する修正走行コース７１′が生成される。表示画面７６上には修正後の走行コース７１′が表示される。

図８に実際の作業現場における修正走行コース７１′を示す。

無人車両２はこの修正走行コース７１′に沿って誘導走行される。このため無人車両２は障害物７４と干渉することなく安全に走行することができる。

また障害物７４の消滅が表示画面７６上で指示された場合には、その消滅位置上を車両２が通過しても干渉は発生しない。そこで走行コース生成部４４では、障害物消滅位置を通過する走行コースの生成が可能となる。つまり走行コースの不要な修正が防止される。

なおこの実施態様では、表示画面７６上での障害物７４の生成消滅の指示に応じて走行コース７１を修正する処理を、監視局８で行うようにしているが、走行コース７１の修正は積込み機械１４で行うようにしてもよい。また有人車両２０で同様の処理を行わせるような実施も可能である。

以上のように本実施態様によれば、表示画面７６上で指示された障害物７４が、複数の無人車両２、２…に共通する障害物７４の位置として記憶されているので、この記憶データから、複数の無人車両２、２…の各走行コース７１、７１…の修正作業を容易に短時間で行うことが可能となる。このため走行コース７１、７１…の修正作業を作業効率よく行うことができる。障害物が発生する毎にティーチング用の車両を走行させなければならないティーチング作業に比較して作業効率が飛躍的に向上する。

また表示画面７６上での指示が随時行われることで、障害物７４のデータが随時更新されるので、複数の無人車両２、２…が走行する作業現場のように障害物７４がリアルタイムに生成消滅していく作業現場に対処できる。つまり随時変化していく障害物７４を見逃したり誤って障害物７４であると判断してしまうことがなくなる。

また本実施態様によれば、オペレータの目視により障害物７４であると確認するようにしているので、無人車両搭載の障害物検出器３４で検出不可能な範囲に存在する障害物７４あるいは検出不可能な形状の障害物７４（穴、ぬかるみ、荒れた路面等）であっても、これを障害物であると判断できる。

また本実施形態によれば、オペレータの目視により障害物７４であると確認するようにしているので、障害物検出器３４で検出する場合に比較して、周囲環境いかんにかかわらず障害物７４が確実に捕らえられる。

・態様２
有人車両２０の表示部５０の表示画面７６上には、いま図１２（ａ）に示すように、排土領域６５と、排土領域６５内の無人車両２、有人車両２０とが表示されているものとする。また表示画面７６上には、図１２（ｂ）に示すように無人車両２がすでに走行を終えた走行済み走行コース７１″が表示される。

この走行済み走行コース７１″は、過去にすでに走行を終えた走行コースのうちで最新の走行コースを選択することができる。また無人車両２を特定する符号（車両番号）を指示することよって走行済み走行コース７１″を選択して画面上に表示させることができる。

オペレータは目視でコースエリア６８内の障害物７４の生成を捕らえる。オペレータの視野内で岩石が路面に存在していることが捕らえられると、オペレータは、表示画面７６に目を移し、実際の排土領域６５内の障害物７４（岩石）の生成位置を、表示画面７６上の位置に置き換える。

この場合表示画面７６上には排土領域６５が表示されているので、この排土領域６５との相対位置関係で、障害物７４の生成位置を判断することができる。

広域鉱山の作業現場では岩石等の障害物７４は、主として無人車両２の積み荷が落下することによって生成される。したがってこの障害物７４は無人車両２が走行を終えた走行済み走行コース７１″上に位置していることが多い。

ここで図１２（ｂ）に示すように、表示画面７６上には走行済み走行コース７１″が表示されているので、この走行済み走行コース７１″との相対位置関係で、岩石等の障害物７４の生成位置を更に正確に判断することができる。つまりオペレータは、コースエリア６８との相対位置関係で判断した障害物７４の位置を、走行済み走行コース７１″上の７４′に位置されているものと判断を修正して、障害物７４の正確な位置データをデータ入力部４８から指示入力することができる。なお走行コース７１″の曲率等によって積み荷の落下方向が異なる。そこで積み荷の落下方向（車両後方、車両左方向、車両右方向）を考慮して、より精度よく障害物７４の位置を修正することができる。

以上のように本実施態様によれば、岩石等の無人車両２の積み荷の落下によって生成された障害物７４の位置を表示画面７６上で更に正確に指示することができるという効果が得られる。

有人車両２０の表示部５０、データ入力部４８を通してなされた上記障害物指示処理と同様の処理が、積込み機械１４の表示部５０、データ入力部４８を通してなされる。また監視局８においても同様の障害物指示処理がなされる。

なお障害物指示処理がなされた後の処理は、態様１と同様であるので、その説明は省略する。

・態様３
有人車両２０の表示部５０の表示画面７６上には、いま図１２（ａ）に示すように、排土領域６５と、排土領域６５内の無人車両２、有人車両２０とが表示されているものとする。また表示画面７６上には、図１２（ｂ）に示すように無人車両２がすでに走行を終えた走行済み走行コース７１″が表示されている。

オペレータは目視でコースエリア６８内の障害物７４の生成を捕らえる。オペレータの視野内で岩石が路面に存在していることが捕らえられると、オペレータは、表示画面７６に目を移し、実際の排土領域６５内の障害物７４（岩石）の生成位置を、表示画面７６上の位置に置き換える。

この場合表示画面７６上には排土領域６５が表示されているので、この排土領域６５との相対位置関係から、障害物７４の生成位置を判断することができる。そこでオペレータはこのように判断した障害物７４の位置のデータをデータ入力部４８から指示入力する。

広域鉱山の作業現場では岩石等の障害物７４は、主として無人車両２の積み荷が落下することによって生成される。したがってこの障害物７４は無人車両２が走行を終えた走行済み走行コース７１″上に位置していることが多い。

そこでデータ修正部４９では、走行済み走行コース７１″の位置データに基づいて、図１２（ｂ）に示すように、オペレータにより指示された障害物７４の位置を、走行済み走行コース７１″上の７４′に位置するように自動的に修正する処理がなされる。なお走行コース７１″の曲率等によって積み荷の落下方向が異なる。そこで積み荷の落下方向（車両後方、車両左方向、車両右方向）を示すデータに基づいて、より精度よく障害物７４の位置を修正してもよい。

以上のようにして本実施態様によれば、岩石等の無人車両２の積み荷の落下によって生成された障害物７４が表示画面７６上で指示入力された場合に、その指示位置が、更に正確な位置７４′へと自動修正されるという効果が得られる。

有人車両２０の表示部５０、データ入力部４８、データ修正部４９を通してなされた上記障害物指示修正処理と同様の処理が、積込み機械１４の表示部５０、データ入力部４８、データ修正部４９を通してなされる。また監視局８においても同様の障害物指示修正処理がなされる。

なお障害物指示修正処理がなされた後の処理は、態様１と同様であるので、その説明は省略する。

・態様４
図９に示すように、無人車両２の障害物検出器３４では、車両前方の障害物７４が検出される。なお障害物検出器３４の配設位置、配設数を適宜変更することで、無人車両２の側方、後方の障害物７４を検出してもよい。また有人作業車両２０、１４に障害物検出器３４を搭載させてもよい。また全ての無人車両に障害物検出器３４を搭載してもよく、一部の無人車両だけに障害物検出器３４を搭載してもよい。

無人車両２の処理部３１では、障害物検出器３４から投射される電波ないしはレーザの投射角度θと、電波ないしはレーザの送受信時間に対応する障害物７４までの距離ｄとに基づいて、車両２に対する障害物７４の相対位置が演算される。さらに無人車両２の処理部３１では、障害物検出器３４で障害物７４を検出したときに位置計測部３３で計測される車両２の絶対位置（Ｘ、Ｙ）と、上記投射距離ｄと投射角度θから求められた障害物７４の相対位置とを加算することによって障害物７４の絶対位置が演算される。

なお障害物検出器３４の検出信号を監視局８に送信することによって障害物７４の位置を演算する処理を監視局８で行わせるようにしてもよい。

このため監視局８の障害物記憶部４１には、複数の無人車両２、２…から送信された障害物７４の演算位置のデータが記憶される。そして障害物検出器３４で新たに障害物７４が検出され障害物７４の位置が演算される毎に、障害物記憶部４１の記憶内容が更新される。ただし、同じ障害物７４を複数の無人車両２、２…が検出する場合がある。この場合には、各車両２、２…から送信された同一の障害物７４の演算位置の平均値を求めて、この平均値をその同一の障害物７４の位置データとして障害物記憶部４１に記憶させることができる。

そして監視局８の走行コース生成部４４では、図１２（ａ）の破線に示すように、障害物記憶部４１に記憶された障害物７４の位置データに基づいて、当該障害物７４を回避する修正走行コース７１′が生成される。表示画面７６上には修正後の走行コース７１′が表示される。

図８に実際の作業現場における修正走行コース７１′を示す。

無人車両２はこの修正走行コース７１′に沿って誘導走行される。このため無人車両２は障害物７４と干渉することなく安全に走行することができる。

以上のように本実施態様によれば、ある無人車両２で検出された障害物７４が、複数の無人車両２、２…に共通する障害物７４の位置として記憶されているので、この記憶データから、複数の無人車両２、２…の各走行コース７１、７１…の修正作業を容易に短時間で行うことが可能となる。このため走行コース７１、７１…の修正作業を作業効率よく行うことができる。

また、ある無人車両２が検出した障害物７４が、他の無人車両２にとって障害物７４とされるので、たとえ他の無人車両２に搭載された障害物検出器３４で当該障害物７４が検出できなくても確実に他の無人車両２はこの障害物７４を回避することができる。つまり他の車両２の障害物検出器３４が故障したり、動作が不確実であったり、周囲環境の影響により障害物７４を精度よく検出できなかったりする場合でも、他の車両２は確実に障害物７４を回避することができる。

また本実施態様によれば、複数の無人車両２、２…で障害物７４の検出、演算が随時行われることで、障害物７４のデータが随時更新されるので、複数の無人車両２、２…が走行する作業現場のように障害物７４がリアルタイムに生成していく作業現場に対処することができる。つまり複数の無人車両から得られたデータを共有することで、随時変化していく障害物７４を見逃したりすることがなくなる。

・態様５
無人車両２の処理部３１では、車輪回転数センサの出力から得られた車両位置と、対地位置計測装置であるＧＰＳの出力から得られた車両位置との偏差が求められ、この偏差から無人車両２が現在走行している路面の路面状態が検出される。

路面状態データは監視局８に送信され、監視局８の処理部３８で路面が障害物７４であるか否かが判断される。

すなわち車輪回転数センサの出力から得られた車両位置と、対地位置計測装置であるＧＰＳの出力から得られた車両位置との偏差が、所定のしきい値以上である場合（車輪が回っているのに、対地位置の変化が少ない場合）には、無人車両２は大きくスリップしているものと判断し、そのときの路面は障害物７４（ぬかるみ、穴等）であると判断する。そして路面状態データを送信した無人車両２の現在の計測位置（Ｘ、Ｙ）が、障害物７４（ぬかるみ、穴等）の位置であると判断する。なおスリップの大きさの程度（上記偏差の大きさ）に応じて障害物７４（ぬかるみ、穴等）の大きさを設定してもよい。

なお車輪回転数センサの出力から得られた車両位置と、対地位置計測装置であるＧＰＳの出力から得られた車両位置との偏差から、障害物７４であるか否かの判断を行っているが、前輪の車輪回転数センサの出力と、後輪の車輪回転数センサの出力との偏差から、障害物７４であるか否かの判断を行うようにしてもよい。前輪の回転数と後輪の回転数との差が大きい場合には、無人車両２がスリップしていると判断することができる。

またスリップしたことを検出して障害物７４であることを判断しているが、路面の荒れを検出して障害物７４であると判断してもよい。

無人車両２には、位置計測部３３を構成するものとしてジャイロが搭載されている。このジャイロの出力つまり無人車両２の姿勢角の角速度が路面状態データとして監視局８に送信される。

監視局８では、ジャイロから出力される無人車両２の姿勢角の角速度が、所定のしきい値以上である場合（無人車両２のヨー方向への単位時間当たりの姿勢変化が大きい場合）には、無人車両２の下の路面は大きく荒れているものと判断し、そのときの路面は障害物７４（路面荒れ）であると判断する。そして路面状態データを送信した無人車両２の現在の計測位置（Ｘ、Ｙ）が、障害物７４（路面荒れ）の位置であると判断する。なお路面の荒れの大きさ（上記ジャイロの出力値の大きさ）に応じて障害物７４（路面荒れ）の大きさを設定してもよい。

なおジャイロの出力から、障害物７４であるか否かの判断を行っているが、無人車両２に傾斜計を搭載して、この傾斜計の出力から得られる単位時間当たりの傾斜角の変化率に基づき、障害物７４であるか否かの判断を行うようにしてもよい。傾斜計の出力から得られる単位時間当たりの傾斜角の変化率が大きい場合（無人車両２のローリング方向またはピッチング方向への単位時間当たりの姿勢変化が大きい場合）には、無人車両２の下の路面が荒れていると判断することができる。

また上記スリップや路面荒れの程度が小さくて障害物７４であると判断するには至らない場合であっても、スリップや路面荒れの程度に応じて、走行、停止指令を無人車両２に送信することができる。すなわち監視局８は、スリップや路面荒れの大きさに応じて走行速度を低下させるための走行指令を無人車両２に送信することができる。また場合によっては、監視局８は、走行を停止するための停止指令を無人車両２に送信してもよい。

またこの実施態様では、監視局８側で路面状態データに基づきスリップや路面荒れの程度を判断しているが、無人車両２側で路面状態データに基づきスリップや路面荒れの程度を独自に判断してもよい。

この場合無人車両２側でスリップや路面荒れであることが判断されると、無人車両２は、そのスリップや路面荒れの大きさに応じて走行速度を低下させる。さらにスリップや路面荒れが所定のしきい値以上に大きくなった場合には、走行を停止させる。この場合無人車両２の速度が低下したことあるいは走行停止したことを示すデータが監視局８に送信される。

さらに無人車両２において障害物７４であるか否かを判断を行い、その判断結果を監視局８に送信してもよい。この場合、監視局８は、無人車両２から送信された判断結果をそのまま採用してもよい。あるいは監視局８において、無人車両２から送信されたデータ（路面状態データ、速度低下/走行停止データ、障害物判断データ）をさらに分析して最終的に障害物７４であるか否かを決定してもよい。

このため監視局８の障害物記憶部４１には、スリップや路面荒れが発生したときの無人車両２の計測位置（Ｘ、Ｙ）が障害物７４の位置として記憶される。そして障害物検出器３４で新たに障害物７４（スリップ、路面荒れ）であるとの判断がなされる毎に、障害物記憶部４１の記憶内容が更新される。

そして監視局８の走行コース生成部４４では、図１２（ａ）の破線に示すように、障害物記憶部４１に記憶された障害物７４の位置データに基づいて、当該障害物７４を回避する修正走行コース７１′が生成される。表示画面７６上には修正後の走行コース７１′が表示される。

図８に実際の作業現場における修正走行コース７１′を示す。

無人車両２はこの修正走行コース７１′に沿って誘導走行される。このため無人車両２は障害物７４と干渉することなく安全に走行することができる。

以上のように本実施態様によれば、ある無人車両２で発生した障害物７４（スリップ、路面荒れ）が、複数の無人車両２、２…に共通する障害物７４の位置として記憶されているので、この記憶データから、複数の無人車両２、２…の各走行コース７１、７１…の修正作業を容易にかつ短時間で行うことが可能となる。このため走行コース７１、７１…の修正作業を作業効率よく行うことができる。

また本実施態様によれば、複数の無人車両２、２…で障害物７４（スリップ、路面荒れ）が随時発生することに応じて障害物７４のデータが随時更新されるので、複数の無人車両２、２…が走行する作業現場のように障害物７４がリアルタイムに生成していく作業現場に対処することができる。つまり複数の無人車両から得られた障害物データを共有することで、随時変化していく障害物７４（スリップ、路面荒れ）を見逃したりすることがなくなる。

また本実施態様によれば、無人車両２が走行する路面の状態から障害物７４であると判断しているので、無人車両搭載の障害物検出器３４で検出不可能な障害物７４（ぬかるみ、穴、荒れた路面等）であっても、これを障害物であると判断できる。

なお、ぬかるみ、穴、荒れた路面等の障害物７４は、作業の進行に伴い流動的に変化して消滅する場合もある。オペレータは障害物７４が消滅したことを目視で判断すると、前述したように、表示画面７６上で障害物７４の消滅を指示する。
監視局８では、この障害物７４の消滅の指示に応じて障害物記憶部４１から該当する障害物７４のデータを消去する処理がなされる。

また障害物７４が障害物記憶部４１に記憶格納されてから一定時間経過後に当該障害物７４が消滅したか否かを監視局８側からオペレータに対して尋ねるようにしてもよい。またこの実施態様では、全ての無人車両で路面状態を検出する場合を想定しているが、一部の無人車両だけで路面状態を検出してもよい。また積込み車両１４、有人車両２０で路面状態を検出してもよい。この場合積込み車両１４、有人車両２０が走行する経路上の障害物７４（ぬかるみ、穴、荒れた路面等）を捕らえることができる。

・態様６
有人車両２０あるいは積込み機械１４のオペレータが、走行中の無人車両２の近傍に障害物７４が存在していることを目視により発見した場合には、該当する無人車両２に対して停止を指示する旨の停止指令を通信部５５を介して送信する。この場合の障害物７４は、無人車両２から落下した積み荷（岩石、土砂等）、ぬかるみ、穴、荒れた路面などである。

監視局８では、停止指令を受けた無人車両２から停止指令を受信した旨のデータを受信している。また監視局８では、この停止指令を受けた無人車両２の現在の計測位置（Ｘ、Ｙ）のデータを受信している。そこで監視局８では、この停止指令を受けた無人車両２の計測位置（Ｘ、Ｙ）（無人車両２の停止位置）を、障害物７４の位置であると判断することができる。

更に、より正確に障害物７４の位置を特定するために、停止指令を送信した積込み機械１４あるいは有人車両２０から、無人車両２に対する障害物７４の相対位置を示すデータを監視局８に送信してもよい。

図１０、図１１はそれぞれ障害物７４と走行コースの位置関係を例示している。

図１０に示すように有人車両２０または積込み機械１４のオペレータが、無人車両２の後方に（走行コース７１上に）、障害物７４が存在することを確認した場合には、無人車両２を原点とする座標系Ｘ−Ｙ上の座標位置のデータを、監視局８に送信する。また「無人車両２の後方Ｌ（ｍ）」というデータを監視局８に送信してもよい。この場合、有人車両２０または積込み機械１４の表示部５０の表示画面７６上で該当する位置を指示することによって、該当するデータが監視局８に送信される。

監視局８では、停止指令を受けた無人車両２の計測位置（Ｘ、Ｙ）（無人車両２の停止位置）と、有人車両２０または積込み機械１４から送信された相対位置データとに基づいて、障害物７４の位置が正確に演算される。つまり無人車両２の後方（走行コース７１上に）が障害物７４の正確な位置であると特定される。

同様に図１１に示すように有人車両２０または積込み機械１４のオペレータが、無人車両２の側方に、障害物７４が存在することを確認した場合には、無人車両２を原点とする座標系Ｘ−Ｙ上の座標位置のデータを、監視局８に送信する。また「無人車両２の側方Ｌ（ｍ）」というデータを監視局８に送信してもよい。この場合、有人車両２０または積込み機械１４の表示部５０の表示画面７６上で該当する位置を指示することによって、該当するデータが監視局８に送信される。

監視局８では、停止指令を受けた無人車両２の計測位置（Ｘ、Ｙ）（無人車両２の停止位置）と、有人車両２０または積込み機械１４から送信された相対位置データとに基づいて、障害物７４の位置が正確に演算される。つまり無人車両２の側方が障害物７４の正確な位置であると特定される。

なお有人車両２０または積込み機械１４から、障害物７４の形状、大きさのデータを監視局８に送信することによって、障害物７４の位置ばかりでなく形状、大きさを特定してもよい。

このため監視局８の障害物記憶部４１には、停止指令を受けた無人車両２の位置（またはその近傍の位置）が障害物７４の位置として記憶される。そして無人車両２が停止指令を受ける毎に、障害物記憶部４１の記憶内容が更新される。

そして監視局８の走行コース生成部４４では、図１２（ａ）の破線に示すように、障害物記憶部４１に記憶された障害物７４の位置データに基づいて、当該障害物７４を回避する修正走行コース７１′が生成される。表示画面７６上には修正後の走行コース７１′が表示される。

図８に実際の作業現場における修正走行コース７１′を示す。

無人車両２はこの修正走行コース７１′に沿って誘導走行される。このため無人車両２は障害物７４と干渉することなく安全に走行することができる。

以上のように本実施態様によれば、ある無人車両２の停止した場所が、複数の無人車両２、２…に共通する障害物７４の位置として記憶されているので、この記憶データから、複数の無人車両２、２…の各走行コース７１、７１…の修正作業を容易にかつ短時間に行うことが可能となる。このため走行コース７１、７１…の修正作業を作業効率よく行うことができる。

また本実施態様によれば、複数の無人車両２、２…が随時停止することに応じて障害物７４のデータが随時更新されるので、複数の無人車両２、２…が走行する作業現場のように障害物７４がリアルタイムに生成していく作業現場に対処することができる。つまり複数の無人車両から得られた障害物データを共有することで、随時変化していく障害物７４を見逃したりすることがなくなる。

また本実施態様によれば、オペレータが目視によって障害物７４を確認しているので、無人車両搭載の障害物検出器３４で検出不可能な障害物７４（ぬかるみ、穴、荒れた路面等）であっても、これを障害物であると判断できる。

また本実施形態によれば、オペレータの目視により障害物７４であると確認しているので、障害物検出器３４で検出する場合に比較して、周囲環境いかんにかかわらず障害物７４が確実に捕らえられる。

なお本実施態様では、全ての無人車両が停止指令を受信して停止する機能を有している場合を想定しているが、一部の無人車両のみに停止指令を受信して停止する機能をもたせるような実施も可能である。

・態様７
有人車両２０、積込み機械１４の位置計測部５１では、自己の車両位置が計測される。この計測位置のデータは監視局８に送信される。

有人車両２０、積込み機械１４は、複数の無人車両２、２…が走行する上で障害物になる。

そこで監視局８の障害物記憶部４１には、有人車両２０、積込み機械１４から送信された計測位置が障害物７４の位置として記憶される。そして有人車両２０、積込み機械１４の計測位置が随時変更される毎に、障害物記憶部４１の記憶内容が更新される。

そして監視局８の走行コース生成部４４では、図１２（ａ）の破線に示すように、障害物記憶部４１に記憶された障害物７４の位置データに基づいて、当該障害物７４を回避する修正走行コース７１′が生成される。表示画面７６上には修正後の走行コース７１′が表示される。

図８に実際の作業現場における修正走行コース７１′を示す。

無人車両２はこの修正走行コース７１′に沿って誘導走行される。このため無人車両２は障害物７４と干渉することなく安全に走行することができる。

さて、障害物７４の記憶位置の更新は、有人車両２０、積込み機械１４が走行、停止しているにかかわらず、随時行うようにしてもよい。

また障害物７４の記憶位置の更新は、有人車両２０、積込み機械１４の走行中は行わずに、有人車両２０、積込み機械１４が停止する毎のみ行うようにしてもよい。この場合有人車両２０、積込み機械１４の走行中は、その走行している車両に該当する障害物のデータが障害物記憶部４１の記憶内容から消去されることになる。

ただし、有人車両２０、積込み機械１４が走行中に、障害物７４の記憶位置を随時更新する場合には、煩雑に走行コース７１が修正されることになる。これを避けるためには、有人車両２０、積込み機械１４が停止する毎に、障害物７４の記憶位置を更新して、走行コース７１を修正することが望ましい。

また有人車両２０、積込み機械１４を回避するように走行コース７１が修正されたとしても、有人車両２０、積込み機械１４が再度走行を開始すると無人車両２と干渉するおそれがある。そこで、無人車両２と、有人車両２０、積込み機械１４との相互間で無線通信を行い、相互の位置関係を確認しながら無人車両２を誘導走行させることが望ましい。

本実施態様では、有人車両２０、積込み機械１４自身を障害物７４とする場合を想定しているが、つぎのような実施も可能である。

すなわちオペレータが岩石等の障害物７４を発見すると、有人車両２０をその障害物７４近傍の位置まで走行させる。そこで、有人車両２０は、自己の車両２０に対する障害物７４の相対位置を図１０、図１１と同様にして特定する。そして、この相対位置データを監視局８に送信する。

監視局８では、送信された有人車両２０の計測位置のデータと、有人車両２０に対する障害物７４の相対位置のデータとに基づいて、障害物７４の位置が正確に演算される。そしてこの障害物７４の位置データが障害物記憶部４１に記憶される。

なお本実施態様では障害物７４の位置のデータのみを監視局８に送信しているが、障害物７４の形状、大きさのデータを生成して、これを監視局８に送信する実施も可能である。

この場合有人車両２０、積込み機械１４の位置計測部５１の出力に基づいて車両の走行速度および車両の進行方向が演算される。そしてこの演算した車両速度の大きさに応じて障害物７４の大きさのデータが生成される。具体的には有人車両２０、積込み機械１４の走行速度が大きいほど障害物７４は大きいと判断することによって、障害物７４の大きさが特定される。

また上記演算した車両の進行方向に応じて障害物７４の形状のデータが生成される。具体的には障害物７４は、有人車両２０、積込み機械１４が進行する方向に、長い形状であると判断することによって、障害物７４の形状が特定される。

こうして障害物７４の位置、形状、大きさのデータが障害物記憶部４１に記憶される。

なお本実施態様では、有人の作業車両２０、１４が無人車両２にとっての障害物であるとしているが、かかる作業車両２０、１４は無人車であってもよい。

以上のように本実施態様によれば、作業車両２０、１４が、複数の無人車両２、２…に共通する障害物７４の位置として記憶されているので、この記憶データから、複数の無人車両２、２…の各走行コース７１、７１…の修正作業を容易にかつ短時間で行うことが可能となる。このため走行コース７１、７１…の修正作業を作業効率よく行うことができる。

また作業車両２０、１４の位置が随時変更されるに応じて障害物７４のデータが随時更新されるので、複数の無人車両２、２…が走行する作業現場のように障害物７４がリアルタイムに変化する作業現場に対処できる。つまり随時変化していく障害物７４を見逃したりすることがなくなる。

なお以上説明した実施形態では、障害物７４のデータに応じて修正走行コース７１′を生成する場合を想定した。しかし本発明としては必ずしも走行コースを生成する必要はない。少なくとも障害物７４のデータさえ取得できればよい。たとえば人工知能を有した無人車両に適用する場合には、障害物７４のデータのみを当該車両に与えれば、無人車両は推論エンジンにしたがい、障害物７４を回避する経路を通って目標排土点７２まで到達することができる。

以下、コースエリア、目標点が変更される場合に容易に誘導走行コースを生成することができる実施形態について説明する。

図１５において、コースエリア１は、鉱山における作業エリア（積み込みエリアもしくは排土エリア）である。無人移動体たる無人オフロードダンプトラック２は、このコースエリア１の入り口分岐点の位置ＳP
に到達した後、後述の誘導コースに沿って移動目的点の位置ＴP に向かって走行し、この位置ＴP で所定の作業（積み込み作業もしくは排土作業）を実施する。

上記無人オフロードダンプトラック２（以下、無人ダンプという）は、図１３に示すような走行制御系を備えている。

この図１３において、モード設定部３は、計測モードと自動運転モードを設定するものであり、たとえば、スイッチによって構成される。

また、位置計測部４は、図示していないＧＰＳ（グローバル ポジショニングシステム）、走行距離情報を得るためのタイヤ回転数検出センサ、走行方向情報を得るための光ファイバジャイロ等を用いて上記無人ダンプ２の現走行位置を検出するものである。

図１４は、誘導コースの生成手順を例示している。

この手順では、まず、上記コースエリア１の形状入力処理が実行される（ステップ１００）。

コースエリア１の形状を入力する場合には、図示していないエリア計測用ダンプトラック（以下、計測用ダンプという）が走行される。すなわち、この計測用ダンプにオペレータが搭乗し、前記モード設定部３を操作して上記計測モードを設定した後、該ダンプ２をコースエリア１の境界に沿って走行させる。

このとき、計測用ダンプ用ダンプの位置計測部４は、該計測用ダンプの時々刻々の走行位置を検出して、コースエリア記憶部６に記憶させる。したがって、コースエリア記憶部６には、コースエリア１の形状が、上記走行位置の座標点列として記憶されることになる。

なお、コースエリア内に走行できない領域（例えば、大きな岩石がある領域）が存在する場合には、計測用ダンプをその近傍まで移動させた後、その位置からの相対的な範囲をマニュアルにて入力するか、グラフィックインターフェースを用いてオペレータが画面上で入力する。

図１３に示す通信部７は、所定の場所に設置された監視局８との間で通信を行うものであり、上記計測用ダンプの通信部７は、上記計測したコースエリアの形状を示すデータを監視局８に送信する。

ところで、作業用の無人ダンプ２の積み込み作業は、鉱石を採集しているホイルローダやパワーショベルなどのローディング装置に該ダンプ２が接近し、このローディング装置がダンプに鉱石を積み込むことによって行われる。

上記移動目的点の位置ＴP は、ローディング装置のローディング位置であるが、このローディング位置は作業の進展に伴って変化する。

そこで、この実施例では、ローディング装置上のＧＰＳと、地磁気方位センサとを用いてホイルローダやパワーショベルのバケット位置および無人ダンプ２の進入角を得るようにしている。

上記ローディング装置は、無線通信装置を備えており、ローディング時のバケット位置を上記移動目的点の位置ＴP として前記監視装置８に送信する。

なお、特開平９−４４２４２号に示すように、ローディング装置の位置変化に従って、前回のローディング位置からの相対位置を指示するようにしても、上記移動目的点の位置ＴP
を得ることができる。

監視局８は、作業用の無人ダンプ２に対して、上記コースエリアの形状を示すデータと、上記コースエリア１の入り口分岐点（移動起点）の位置ＳP と、上記移動目的点の位置ＴP
を送信する。

そこで、無人ダンプ２の処理部５は、上記分岐点の位置ＳP と移動目的点の位置ＴP を通信部７を介して入力し（ステップ１０１）、ついで、後述の誘導コース生成回数ｎとベスト評価値E
bestをそれぞれ０に初期値化する（ステップ１０２）。

そして、処理部５は、上記コースエリア１内における１つの中間点の位置ＭPの座標と、該中間点の位置ＭP における無人ダンプ２の方位角度とをランダムに設定した後（ステップ１０３）、上記分岐点の位置ＳP
と上記中間点の位置ＭPとの間を結ぶ無人ダンプ２の誘導コースを生成する（ステップ１０４）。

いま、図１５に示したように、上記分岐点の位置ＳP での無人ダンプ２の方向ベクトルを spv、上記中間点の位置ＭP での同方向ベクトルを mpv、上記目的点の位置ＴP
での同方向ベクトルを tpvとすると、ステップ１０４における誘導コースの生成手順は以下の通りである。

（Ａ） 図１６および図１７に示すように、直線ＳP ＋ m spv上に位置ＭP が存在する場合。

（ａ−１）
図１６に示すように、 spv＝ mpvであるときには、位置ＳP ，ＭP を結ぶ直線を誘導コースとして生成する。

（ａ−２）
図１７に示すように、 spv≠ mpvであるときには、下記の条件１，２を満たす円Ｓ１，Ｓ２を設定し、位置ＳP ，ＭP 間に介在する該円Ｓ１，Ｓ２上の円弧の組み合わせからなるラインを誘導コースとして生成する。

条件１： 円Ｓ１は、その円周が位置ＳP を通りかつ直線ＳP ＋ k spvを接線とする。円Ｓ２は、その円周が位置ＭP を通りかつ直線ＭP ＋ l mpvを接線とする。
条件２： 円Ｓ４の中心は、位置ＳP からみて位置ＭP 側にあり、円Ｓ５の中心は、位置ＭP からみて位置ＳP 側にある。
条件３： 円Ｓ１，Ｓ２は、同径でかつ互いに接する。

（Ｂ） 図１８〜図２２に示すように、直線ＳP ＋ m spv上に位置ＭP が存在せず、かつ、 spv≠ mpvおよび spv≠− mpvであるときには、直線ＳP
＋ m spvと直線ＭP ＋ n mpvの交点ＳＭp を求める。

（ｂ−１）
図１８に示すように、が位置ＳP の前方でかつ位置ＭP の後方である場合には、位置ＳP を通りかつベクトル spvを含む直線と、位置ＭP を通りベクトル
mpvを含む直線とを接線とする円Ｓ３を設定し、位置ＳP ，ＭP 間に介在する円Ｓ３上の円弧と直線を通る誘導コースを生成する。

つまり、交点ＳＭP と位置ＳP の距離が、交点ＳＭP と位置ＭP との距離より近い場合、位置ＳP から円ＭP を通りベクトル mpvと平行な直線との交点に至る円弧と、該交点から位置ＭP
に至る線分をコースとして生成する。

逆に、交点ＳＭP と位置ＭP との距離が近い場合、位置ＳP からベクトル spvを含む直線が円に接する点に至る線分と、その接点から位置ＭP に至る円上の円弧とからなるコースを生成する。

（ｂ−２）
図１９に示すように、上記交点ＳＭp が位置Ｓp および位置ＭP の後方である場合、あるいは、図２０に示すように、上記交点ＳＭp が位置Ｓp および位置ＭP の前方である場合には、それぞれ下記条件１〜３を満たす円Ｓ４，Ｓ５円を設定し、位置ＳP
，ＭP 間に介在する該円Ｓ４，Ｓ５上の円弧の組み合わせからなるラインを誘導コースとして生成する。

条件１： 円Ｓ４は、位置ＳP を通りかつベクトル spvを含む直線を接線とする。円Ｓ５は、位置ＭP を通りかつベクトル mpvを含む直線を接線とする。
条件２： 円Ｓ４の中心は、位置ＳP からみて位置ＭP 側にあり、円Ｓ５の中心は、位置ＭP からみて位置ＳP 側にある。条件３： 円Ｓ４，Ｓ５は、同径でかつ互いに接する。

（ｂ−３）
図２１に示すように、上記交点ＳＭp が位置Ｓp の後方でかつ位置ＭP の前方である場合、ベクトル spvを含む直線と、ベクトル mpvを含む直線とを接線とする円Ｓ６を設定する。そして、位置ＳP
からベクトル spvを含む直線が円Ｓ６に接する点に至る直線と、その接点から位置ＭP 間に至る円Ｓ６上の円弧とからなるラインを誘導コースとして生成する。

（Ｃ） 図２２に示すように、直線ＳP ＋ m spv上に位置ＭP が存在せず、しかも、ベクトル spv， mpvが互いに平行でかつ spv＝ mpvの場合には、前記（ｂ−２）に示した条件を満たす円Ｓ４，Ｓ５を設定し、位置ＳP
，ＭP 間に介在する該円Ｓ４，Ｓ５上の円弧の組み合わせからなるラインを誘導コースとして生成する。

（Ｄ） 図２３、図２４に示すように、直線ＳP ＋ m spv上に位置ＭP が存在せず、かつ、ベクトル spv， mpvが互いに平行で spv＝− mpvの場合。

（ｄ−１）
図２３に示すように、ベクトル spvと位置Ｓp から位置Ｍp に向かうベクトルとの内積（ spv，Ｍp −Ｓp ）が（ spv，Ｍp −Ｓp ）＞０のとき、円周が位置Ｍp
を通り、かつ、直線ＳP ＋ k spvと直線ＭP ＋ l mpvを接線とする円Ｓ７を設定する。そして、位置ＳP から接線ＳP ＋ k spvが円８に接する点に至る直線と、該接点から位置ＭP
に至る円８上の円弧とからなるラインを誘導コースとして生成する。

（ｄ−２）
図２４に示すように、上記内積（ spv，Ｍp −Ｓp ）が（ spv，Ｍp −Ｓp ）≦０のとき、円周が位置ＳP を通り、かつ、直線ＳP ＋ k spvと直線ＭP
＋ l mpvを接線とする円Ｓ９を設定する。そして、位置ＳP から直線ＭP ＋ l mpvが円Ｓ１０に接する点に至る円Ｓ９上の円弧と、該接点から位置ＭP に至る直線とからなるラインを誘導コースとして生成する。

上記入り口分岐点の位置ＳP と上記中間点の位置ＭP 間での無人ダンプ２の誘導コースの生成手順は以上のとおりである。なお、図１９、図２０および図２２に示したコース生成手法においては、２つの円の径を等しく設定しているが、これは演算の容易化を図るためであって、各円の径を等しく設定しなくてもコース生成は可能である。

次ぎに、処理部５は、中間点の位置ＭP と目的点の位置ＴP 間の誘導コースを生成するが（ステップ１０５）、この誘導コースを生成は、上述した分岐点の位置ＳP と中間点の位置ＭP
間における誘導コースの生成手法に準じているので、ここでは、その説明を省略する。

なお、前記ステップ１０３では、中間点の位置ＭP の座標をランダムに設定しているが、該座標をコースエリア１の所定の端部の座標から順次設定するようにしても良い。また、前記ステップ１０５において中間点の位置ＭP
と目的点の位置ＴP 間の誘導コースを生成する際には、必要に応じてそれらの位置間に１ないし複数の別の中間点を設定しても良い。

以上で、入り口分岐点の位置ＳP から中間点の位置ＭP を経由して目的点の位置ＴP に至る１つの誘導コース、例えば、図２５に例示するような誘導コースの生成が終了する。そこで、処理部５は、この誘導コースと前記コースエリアの境界間の最小距離を演算する（ステップ１０６）。

すなわち、上記生成された誘導コースは、前記コースエリア１の形状と同様に座標点の列として表現される。そこで、処理部５は、上記誘導コース上の各点で示される線分とコースエリア１上の各点で示される線分との距離をそれぞれも止め、上記最小距離を求める。

ところで、上記生成された誘導コースは、コースエリア１の境界からの距離ができるだけ大きくなるように、また、無人ダンプ２ができるだけ大きい回転半径で移動できるように、更に、ダンプ２ができるだけ短い距離で目的点の位置ＴPに到達できるように設定されることが望ましい。

そこで、処理部は、上記生成された誘導コースを下記の評価関数によって評価する（ステップ１０７）。

E=f1〔min(distance for edge)〕+f2(minimum R)+f3(length of course)
ただし、min(distance for edge)：誘導コースとコースエリア１の境界との間の最小距離。
minimum R ：誘導コースの円弧部分の半径の最小値
length of course：誘導コースの長さ
ステップ１０８では、上記最小距離がダンプ２の車幅の１／２よりも小であるか否かが判断され、また、ステップ１０９では、上記最小半径が基準半径（ダンプ２の最小旋回半径）よりも小であるか否かがそれぞれ判断される。

上記最小距離がダンプ２の車幅の１／２よりも小であることは、ダンプ２がコースエリア１の境界に干渉する虞れのあることを示唆し、また、上記最小半径が基準半径よりも小であることは、上記生成された誘導コースがダンプ２の旋回が不可能な部分を含んでいることを示唆している。

そこで、ステップ１０８，１０９の判断結果のいずれかがＹＥＳの場合には、上記評価値Ｅを０にする処理が実行される（ステップ１１０）。

ステップ１１１では、上記評価値Ｅがそれまでに得られた最良の評価値E bestよりも大きいか否かが判断される。

そして、ステップ１１１の判断結果がＹＥＳである場合には、上記評価値Ｅによってそれまでの最良評価値が更新されるとともに、ステップ１０３で設定された中間点の位置Ｍp
とステップ１０４，１０５において生成された誘導コースが図１３に示した誘導コース記憶部９に記憶される（ステップ１１２）。

次のステップ１１３では、上記評価値Ｅが予め設定された基準評価値よりも大きいか否かが判断され、評価値Ｅが基準評価値よりも大きい場合には、現在、誘導コース記憶部９に記憶されている中間点の位置Ｍp
と誘導コースを採用中間点の位置および採用誘導コースとして決定する（ステップ１１４）。

一方、ステップ１１１およびステップ１１３の判断結果がＮＯの場合には、誘導コース生成回数ｎ（コースエリアの大きさ等に応じて適宜設定される）が１だけインクリメントされ（ステップ１１５）、ついで、上記生成回数ｎが設定回数に達したか否かが判断される（ステップ１１６）。

そして、生成回数ｎが設定回数に達していない場合には、手順がステップ１０３に戻され、また、同回数ｎが設定回数に達した場合には、手順がステップ１１４に移行される。

前記したように、ステップ１０８，１０９の判断結果がＹＥＳの場合には、上記評価値Ｅを０にする処理が実行されるので、ステップ１１１の判断結果がＮＯとなり、その結果、手順がステップ１０３に戻されて別のコースの生成処理が実行される。

それ故、上記手順によれば、生成された誘導コースがダンプ２の旋回が不可能な部分を含んでいる場合や、ダンプ２がコースエリアの境界と干渉する虞れがある場合に、該誘導コースとは異なる別の誘導コースが再生成される。

そして、最終的には、ダンプ２の旋回が不可能な部位が存在せず、かつ、上記干渉を生じる虞のない誘導コースが生成されることになる。

なお、ステップ１０８の判断対象である最小距離には、コースエリアの計測誤差が含まれている。また、上記コースデータに基づいてダンプ２を誘導走行させる場合には、位置計測誤差、走行制御誤差等の誤差が生じる。したがって、ステップ１０８における干渉チェックの信頼性を向上するには、上記車幅の１／２に上記の誤差を加味した判断基準を採用することが望ましい。

以上の説明から明らかなように、上記手順によれば、ランダムに指定される中間点の位置ＭP の座標に基づき、入り口分岐点の位置ＳP から該中間点の位置ＭP を経由して目的点の位置ＴP
に至る誘導コース、具体的には、直線または円弧もしくはそれらの組合わせによって構成された誘導コースが生成される。

そして、生成された誘導コースの評価値が基準評価値よりも高い場合、あるいは、誘導コースの生成回数ｎが設定回数に達した場合に、採用中間点の位置および採用誘導コースが決定される。

なお、処理部５は、上記採用中間点の位置および採用誘導コースを図１３に示した通信部７を介して前記監視局８に送信する。

上記誘導コースの生成方法においては、上記中間点の位置ＭP をランダムに設定しているが、この中間点の位置ＭP を前記コースエリアの１の任意の端位置から順次設定するようにしても良い。また、コースエリアの所定の区域を指定し、その区域の任意の端位置から中間点の位置ＭP
を順次設定しても良い。

更に、上記誘導コースの生成方法においては、誘導コースを直線または円弧あるいはそれらの組み合わせによって構成しているが、上記位置ＳP ，ＭP 間および位置ＭP
，ＴP 間をそれぞれスプライン曲線で結んだ誘導コースを構成することも可能であり、また、直線と円弧とスプライン曲線を組み合わせて構成しても良い。

更にまた、上記においては、干渉を発生しない誘導コースを自動生成しているが、１つのコースが生成されるごとに、そのコースに対するオペレータの応答を求めるようにしても良い。

つまり、１つのコースが生成されるごとに、そのコースについての干渉の発生の有無および干渉の危険度を表示し、その表示に基づいてオペレータに最良なコースを選択させるという実施の形態も取り得る。

つぎに、上記誘導コースを用いたダンプ２の誘導走行について説明する。

自動運転によって上記入り口分岐点の位置ＳP まで走行してきた無人ダンプ２は、上記監視局８からの停止指令によって一旦停止する。そして、該監視局８から自動運転指令が送信された時点で、上記コースエリア１内での自動運転走行を開始する。

すなわち、処理部５は、上記自動運転指令に基づき、走行機構部１０を起動して無人ダンプ２を走行させ、また、同時に、走行位置計測部４の出力に基づいて無人ダンプ２の現在位置を認識し、この現在位置と前記誘導コース記憶部９に記憶された前記誘導コースとに基づいて、無人ダンプ２が誘導コース上に位置されるように該ダンプ２の操舵機構部１１を制御する。それ故、無人ダンプ２は、上記誘導コース上を走行しながら目的点の位置ＴP
に到達することになる。

上記実施形態においては、無人ダンプ２の分岐点ＳP をコースエリア１の入り口に設定しているが、コースエリア１の入り口までのダンプ２の走行路であるいわゆるホールロードと該コースエリア入り口との境界が明朗でない場合や、コースエリア１が長大である場合には、上記ホールロードの任意の位置に上記分岐点ＳP
を設けても良い。

この場合、上記分岐点ＳP は、前記目的点の位置ＴP から所定距離はなれたホールロード上の位置として一意的に決定するか、もしくは、上記分岐点の位置ＳP を上記ホールロード上の位置を定めるパラメータ（例えば、上記ホールロード上に予め設定された誘導コースにおける所定の出発位置からのダンプ２の移動距離）を用いて表現し、このパラメータを前記中間点の位置ＭP
とともに検索して上記分岐点ＳP を決定しても良い。

また、上記実施形態においては、中間点の位置ＭP を直交座標（Ｘ，Ｙ）で与えているが、この中間点の位置ＭP を円筒座標（θ，ｌ）で与えることも可能である。そして、座標系の基準として直角な２つのベクトルを使用しても良いし、異なる方向の任意のベクトル、例えば、上記入り口分岐点の位置ＳP
や目的点の位置ＴP を用いても良い。

一方、上記中間点の位置ＭP を次のようにして与えることも可能である。

すなわち、前記入り口分岐点の位置ＳP を通り方向ベクトルspv に接する円を描画し、この円の半径と該円における位置ＳP からの円弧の長さとよって上記中間点の位置ＭP
を設定することができる。

また、同様に、前記移動目的点の位置ＴP を通りベクトルtpv に接する円を描画し、この円の半径と該円における位置ＴP からの円弧の長さとによって上記中間点の位置ＭP
を設定することも可能である。

なお、この場合、位置ＳP から位置ＴP に至る部分誘導コース、または、位置ＴP から中間点の位置ＭP に至る部分誘導コースが該中間点の位置ＭP の設定と同時に作成されることになるので、前述したアルゴリズムにしたがってこの部分誘導コースを作成する必要がなくなる。

そして、上記部分誘導コースは、上記円の半径をダンプ２の最少旋回半径以上に設定しておくことにより、ダンプ２の旋回が十分に可能なコースとして構成されることになる。

以上では、１つの円を描画して上記中間点の位置ＭP を設定しているが、複数の円を描画して、各円の半径と該各円における円弧長とによって上記中間点の位置ＭP を設定することもできる。

すなわち、例えば、図２６に示すように、移動目的点の位置ＴP を通りベクトル tpvに接する円Ｓ１０と、この円Ｓ１０に接する同径の円Ｓ１１とを描画し、これらの円の半径と、位置ＴP
から円Ｓ１０，Ｓ１０の接点にいたる円弧の長さと、該接点から中間点の位置ＭP １に至る円弧の長とに基づいて移動目的点の位置ＴP を基準とした中間点の位置ＭP を設定することができる。

なお、移動目的点の位置ＴP を通りベクトル tpvに接する円は、ベクトルspvの上方に位置する図示の円Ｓ１０と、ベクトル spvの下方に位置する図示していない円の２種が存在する。

そこで、上記２つの円を描画して中間点の位置ＭP を設定するためには、該円の半径、一方の円における円弧の長さ、他方の円における円弧の長さ、および、左方の円が接線の下方に位置しているか上方に位置しているかを指示するフラグという合計４つのパラメータの値を指定することになる。なお、上記２つの円は、必ずしも径を等しく設定しなくても良い。

上記のように、複数の円を描画して中間点の位置ＭP を設定する場合も、その設定と同時に中間点の位置ＭP に至る部分誘導コースが作成されるので、前述したアルゴリズムに用いて該部分誘導コースを作成する必要がなくなる。

そして、この部分誘導コースも、上記各円の半径をダンプ２の最少旋回半径以上に設定することにより、無人ダンプ２の旋回が不可能な部分を含まないことになる。

ところで、図１４に示した位置計測部４は、前記ＧＰＳを備えているが、図２７に示すよう、このＧＰＳのアンテナ１２が無人ダンプ２の前部中央に配設されている場合、ＧＰＳはこのアンテナ１２の配設位置を無人ダンプ２の走行位置として計測する。

したがって、無人ダンプ２をコースエリア１の境界に沿って走行させ、その際に得られるＧＰＳの時々刻々の位置検出結果に基づいてコースエリア１の形状を計測しようとした場合、計測されたコースエリア１の形状は、実際のコースエリア１の境界を無人ダンプ２の車幅の約１／２の距離だけ内側にシフトさせた形状となる。つまり、計測されたコースエリア１の形状は、上記車幅の約１／２の距離に相当する誤差を含むことになる。

図２８は、上記誤差を可及的に低減するための手順を例示したものである。なお、この手順は上記処理部５において実行されるが、その実行に際しては、上記モード設定部３によって計測モードが設定される。

ＧＰＳは、所定の周期でダンプ２の位置を示すデータ（以下、ＧＰＳデータという）を出力する。図２８に示す手順では、フラグおよびダンプ２の方位角がそれぞれ０に初期値化された後（ステップ２００）、読込んだＧＰＳデータ｛
GPSx,GPS y｝が前周期に出力されたＧＰＳデータ｛ GPS old x,GPS old y｝として設定される（ステップ２０１）。

次に、ＧＰＳデータ｛ GPS x,GPS y｝が読み込まれるとともに（ステップ２０２）、上記フラグが１にセットされているか否かが判断される（２０３）。

現時点においては、上記フラグが０であるので、ステップ２０３の判断結果はＮＯとなる。そこで、上記フラグが１にセットされた後（ステップ２０４）、手順がステップ２０１に戻される。

その後、前記ステップ２０１〜２０３の手順が再度実行されるが、上記フラグが１にセットされていることから、ステップ２０３の判断結果はＹＥＳとなる。以上によって、前周期に出力されたＧＰＳデータ｛
GPS old x,GPS old y｝と現周期に出力されたＧＰＳデータ｛ GPS x,GPS y｝が得られたので、下式（１）に基づいて、無人ダンプ２の方位角が演算される（ステップ２０５）。

Angle=atan2(GPS y - GPS old y,GPS x - GPS old x)…（１）
ただし、atan2 は、Ｘ，Ｙの符号を加味して角度を求めるアークタンジェント関数である。

次に、無人ダンプ２の左端を計測位置にするか否かが判断される（ステップ２０６）。なお、図１４に示す計測位置指示スイッチ１３は、計測位置として無人ダンプ２の左端と右端を選択的に指示するものであり、ステップ２０６における判断は、このスイッチ１３の指示に基づいて実行される。

上記左端計測位置が指示された場合には、下式（２），（３）に基づいて上記左端の位置が走行位置として演算され（ステップ２０７）、また、上記右端が指示されている場合には、下式（４），（５）に基づいて該左端の位置が走行位置として演算される（ステップ２０８）。

Edge x=Gps x+l1*cos(Angle)-12*sin(Angle)…（２）
Edge y=Gps y+l1*cos(Angle)-12*cos(Angle)…（３）
Edge x=Gps x+l1*cos(Angle)-13*sin(Angle)…（４）
Edge y=Gps y+l1*cos(Angle)-13*cos(Angle)…（５）
ただし、l1,l2 およびl3は、ダンプ２におけるＧＰＳアンテナ１２の位置関係を示すパラメータである（図２７参照）。

上記演算された走行位置｛Edge x, Edge y｝は、前記コースエリア記憶部６に記憶される（ステップ２０９）、以後、上記手順が繰り返される。

したがって、例えば、上記左端計測位置を指示した状態で、無人ダンプ２をその左端がコースエリア１の境界に沿うように走行させれば、コースエリア１の形状を極めて精度よく計測することができる。

なお、上記手順においては、無人ダンプ２の方位角を無人ダンプ２の位置変化量に基づいて算定しているが、光ファイバジャイロや地磁気センサを用いて上記方位角を計測しても良い。また、異種の複数のセンサを複合的に用いて検出精度を向上させるいわゆるセンサフュージョン手法を上記方位角の計測に導入することもできる。

ところで、上記ＧＰＳアンテナ１２の実際の配設位置を変更して、コースエリア１の形状計測精度を向上することも可能である。

この場合、例えば、ＧＰＳアンテナ１２を取り付けるコネクタを無人ダンプ２の左端および右端にも設け、上記コースエリアの境界に対するダンプ２の走行態様に応じて上記各コネクタにＧＰＳアンテナ１２を選択的に連結する。

もちろん、上記左端および右端のそれぞれに各別なＧＰＳアンテナを取り付けておき、スイッチ手段によってそれらのアンテナをＧＰＳ受信機に選択的に接続するように構成することも可能である。

なお、上記コースエリア１が前記積み込みエリアあるとすると、掘削機械の掘削作業の進展に伴って該コースエリア１が拡大する。つまり、コースエリア１の形状が変化する。

コースエリア１の形状が変化すると、図１４のステップ１０６で算定される最小距離に誤差を生じ、これはステップ１０７における評価値に影響を与える。また、コースエリア１の拡大変化に伴って、無人ダンプ２の誘導コースの変更も必要になる。

上記コースエリア１の形状変化に対応するためには、上記コースエリア１の形状計測操作を定期的に実施れば良いが、これは作業性を低下させるので得策ではない。

そこで、以下、上記計測操作を実施することなくコースエリア１の形状を更新する手法について説明する。

図２９に示すように、コースエリア１の積み込み場所には、ホイールロ−ダ等の積み込み機械（ローディング装置）１４が位置している。

この積み込み機械１４は、図３２に示すように、ＧＰＳを備えた位置計測部１５、光ファイバジャイロ等を備えた方位計測部１６、前記監視局８と通信する通信部１７、誘導コース記憶部１８および処理部１９を備えている。

上記監視局８から送信されたコースエリア１の形状を示すデータは、通信部１７で受信された後、処理部１８を介してコースエリア記憶部１９に記憶される。なお、上記コースエリア１の形状を示すデータは、前記無人ダンプ２によって実測されたコースエリアに関するものであり、以下、このコースエリアを初期コースエリアという。

図３３に示すように、上記処理部１９は、位置計測部１５で計測された積み込み機械１４の現在位置を入力するとともに（ステップ３００）、その位置と上記初期コースエリア１の境界との間の距離を算定し（ステップ３０１）、ついで、上記距離が０になったか否かを判断する（ステップ３０２）。

積み込み機械１４は、図２９に矢視したように、鉱石の掘削の進展に伴って初期コースエリア１の外方に向かって進行し、その結果、その位置と上記初期コースエリア１の境界との間の距離が徐々に減少する。

そして、図３０に示すように上記距離が０になるまで積み込み機械１４が進行すると、ステップ３０２の判断結果がＹＥＳになるので、処理部１８においてコースエリア形状の更新処理が実行される（ステップ３０３）。

すなわち、初期コースエリアに積み込み機械１４の進入エリアが付加されるように、上記記憶部１８に記憶されたコースエリア形状データを更新する。

この更新処理の結果、上記記憶部１８には、図３１に示すような拡大されたコースエリア形状を示すデータが格納されることになる。そして、上記更新されたコースエリアは、積み込み機械１４のその後の進行に伴って再更新される。

なお、積み込み機械１４の占有エリアおよび左右前端の各位置は、該積み込み機械１４の位置、形状および方位に基づいて上記処理部１９で演算される。

上記更新されたコースエリア形状は、上記通信部１７を介して上記監視局８に送信される。そこで、監視局８は、積み込み機械１４の移動に対応して前記移動目的点の位置ＴP
を更新し、この更新した移動目的点の位置ＴP と上記更新されたコースエリア形状を示すデータを前記ダンプ２に向けて送信する。

図１３に示したダンプ２の処理部５は、上記更新後の移動目的点の位置ＴP とコースエリア形状とに基づいて図１５に示す誘導コース生成手順を実行する。この結果、ダンプ２は、コースエリア形状の変化に適合した誘導コースに沿って移動目的点の位置ＴP
まで誘導されることになる。

以上では、積み込み機械１４の位置変化に基づいて上記コースエリア形状を更新しているが、掘削機械の作業形態、例えば、図３４に示すパワーショベル２０の作業形態に基づいて上記コースエリアの形状を更新することも可能である。

この場合、パワーショベル２０には、図３５に示すように、ＧＰＳ等からなる３次元位置計測部２１、バケット位置計測部２２、前記監視局８と通信する通信部２３、コースエリア形状を記憶させるコースエリア記憶部２４および処理部２５が設けられる。

なお、上記バケット位置計測部２２は、上記３次元位置計測器２１によって計測されるパワーショベル２０の３次元位置と、ブーム２５、アーム２６およびバケット２７の各回動角と、上部旋回体２８の旋回角とに基づいてバケット２７の３次元位置を計測する。

また、コースエリア記憶部２４には、前記監視局８から送信されたコースエリア（前記初期コースエリア）１の形状を示すデータが通信部２３および処理部２５を介して記憶される。

図３６は、処理部２５において実行されるコースエリア形状の更新手順を例示している。

この手順では、位置計測部２１で計測されたパワーショベル２０の位置が入力され（ステップ４００）、ついで、バケット位置計測部２２で計測されたバケット２７の位置が入力される（ステップ４０１）。

パワーショベル２０の掘削部位の地上高さは、掘削の進展に伴って低下し、やがて、コースエリア内の地面の高さに一致する。そこで、次のステップ４０２では、バケット２７の高さがコースエリア内の初期地面高さに一致した否かが判断される。

ステップ４０２の判断を実行する場合において、バケット２７の高さは、バケット位置計測部２２の出力から得ることができる。また、コースエリア内の初期地面高さは、予め適宜な手段で計測しておく。

なお、バケット２７をコースエリア内の地面に当接させれば、上記バケット位置計測部２２より出力される３次元位置における高さ位置がこの地面高さを示すことになるので、パワーショベル２０自身で上記初期地面高さを計測することも可能である。

ステップ４０２の判断結果がＹＥＳになると、コースエリアの更新処理が実行される（ステップ４０３）。すなわち、上記初期コースエリアにバケット２７の専有エリアが付加されるように、上記記憶部２４に記憶されているコースエリア形状データを更新する。なお、上記更新された上記形状データは、パワーショベル２０によるその後の掘削の進行に伴って再更新される。

上記コースエリア１が前記排土エリアの場合にも、該コースエリアの形状の更新が可能である。

すなわち、排土エリアでは、ダンプ２の排土作業に伴って該エリアの形状が変化するが、その排土位置はダンプ２の位置から知られ、また、排土範囲は該ダンプの排土量から知られる。

そこで、コースエリアの上記排土位置に相当する部分が上記排土範囲だけ減じられるようにコースエリアの形状データを更新する。もちろん、更新された形状データは、その後の排土作業に伴って再新される。

ところで、上記実施形態においては、コースエリア１の形状を計測するために前記計測用ダンプトラックを実際に走行させているが、上記コースエリア１の例えば入口部分に垂直軸を中心として旋回しながらレーザー光を水平方向に投射するレーザー投光器と、上記レーザー光の反射光（コースエリア１の境界からの反射光）を受光する受光器とを配設し、上記レーザー光が投射された時点から上記反射光が受光されるまでの時間に基づいて、上記コースエリア１の形状を計測することも可能である。

この方法によれば、コースエリア全域を計測することが可能であるが、低パワーのレーザー光を用いて、該エリアの形状変化区域の形状のみを計測するようにしてもよい。

なお、上記形状変化区域の形状は、前記計測用のダンプトラックをこの形状変化区域で走行させることによって計測することも可能である。

上述した実施例では、パワーショベル２０のバケット２７の高さをバケット位置計測部２２で計測してこのバケット位置計測部２２で計測された高さがコースエリア１の初期地面高さになったときにバケット２７の占有エリア分だけコースエリア１を拡大更新するようにしている。

しかし実際の積込み機械１４ではバケット位置計測部２２等の作業機位置計測部が備えられていないことが多い。そこでつぎにバケット位置計測部２２等の作業機位置計測部が搭載されない場合であってもコースエリア１を更新する処理が可能な実施例について述べる。

・実施例１
エクスカベータやホイールローダなどの積込み機械１４の位置はＧＰＳなどの位置計測装置によって計測されるものとする。積込み機械１４で計測された位置が、無人ダンプ２の移動目的点Ｔpに設定される。たとえば積込み機械１４がエクスカベータの場合、その位置はエクスカベータの本体あるいはアームあるいはブームに取り付けられた１つまたは複数のＧＰＳによって計測される。

図３９は積込み機械１４で計測される同積込み機械１４の現在位置に基づいてコースエリア１を拡大させる更新処理を説明する図である。図３９において破線で示す１ａはコースエリア１の境界線を示している。

同図３９（ａ）に示すように積込み機械１４は図３４と同様にいわゆるトップローディングにて掘削作業を行う。したがって積込み機械１４による掘削、積込み作業の進展に伴ってコースエリア１は図３９（ａ）に示す状態から同図３９（ｂ）に示す状態に変化する。このようにして積込み機械１４のオペレータは、掘削に応じて作業面を均し、新たに無人ダンプ２が走行可能なコースエリア１を拡大していく。

この場合積込み機械１４にバケット位置計測部２２等の作業機位置計測部が搭載されている場合には、前述した実施例と同様に、バケット位置計測部２２で計測されたバケット２７の高さがコースエリア１の初期地面高さになったときのバケット２７の位置からコースエリア１が拡大する部分の位置データを取得することができる。そしてコースエリア１がバケット２７の占有エリア分だけ拡大される。

また積込み機械１４にバケット位置計測部２２等の作業機位置計測部が搭載されていない場合には、積込み機械１４搭載の位置計測装置（ＧＰＳ）で計測された積込み機械１４の現在位置つまり無人ダンプ２の移動目的点Ｔp（積込み位置）に基づいてコースエリア１が拡大する位置および拡大する範囲が求められる。すなわち無人ダンプ２の目的位置Ｔpとして指示される領域は、積込み機械１４によって地面の荒れなどが整地された領域である。そして、この整地された領域は、無人ダンプ２の走行に適していると積込み機械１４のオペレータによって保証されている領域である。

そこで積込み機械１４搭載の位置計測装置（ＧＰＳ）で積込み機械１４の現在位置が計測され無人ダンプ２の移動目的点Ｔp（積込み位置）が与えられる毎に、その移動目的点Ｔpがコースエリア１の拡大位置とされ、コースエリア１が順次拡大され自動的にコースエリア１の更新処理がなされる。

移動目的点Ｔpが与えられたときにコースエリア１の拡大する範囲をどのように設定するかは任意である。たとえばコースエリア１が拡大する範囲は図３９（ａ）に示すように、無人ダンプ２の移動目的点Ｔp（積込み位置）を中心（基準）とする車両占有範囲２ａの大きさに設定することができる。この車両２の占有範囲２ａを設定する際に一定の余裕を見込んでもよい。このように同図３９（ａ）に示すように無人ダンプ２の移動目的点Ｔpが与えられる毎に、車両２の占有範囲２ａ分づつ順次コースエリア１が拡大していく。

また無人ダンプ２の移動目的点Ｔpが与えられると、無人ダンプ２がその移動目的点Ｔpに向かって移動する。この無人ダンプ２が移動目的点Ｔp（占有範囲２ａ）に向かって移動するために必須の走行コースも、積込み機械１４によって整地されているものと見なし、同時にコースエリア１の拡大範囲に追加する実施も可能である。

・実施例２
つぎにコースエリア１が縮小するように更新される場合の実施例について説明する。この場合積込み機械１４は図４０（ｂ）に示す状態で掘削、積込み作業を行う。このため積込み機械１４の作業の進展に伴ってコースエリア１の境界線１ａが内側に移行してコースエリア１が縮小されることになる。エクスカベータのような積込み機械１４は、バケットを作動させて土砂を掘削し、その後本体（上部旋回体）を旋回（回転）させてバケット内の鉱石を無人ダンプ２に運搬して積み込むという一連の掘削、積込み作業を行う。積込み機械１４の本体の旋回速度は、車両の移動速度に比較して高速である。このため土砂を掘削した後の土砂（鉱石）の運搬作業（積込み作業）は本体を回転させることで行われ車両自体は移動しない。したがって無人ダンプ２に土砂を積み込むときには、積込み機械１４の本体の回転中心位置を基準にして一定範囲内の土砂が掘削され整地されることになる。このことから無人ダンプ２の目的点Ｔpが与えられた時点で、積込み機械１４の回転中心位置を基準にして、掘削された（掘削する）領域を推定することができる。

たとえばエクスカベータのような積込み機械１４は、図４０（ａ）に示すように、そのアームが届く範囲のいずれの領域も掘削することが可能である。そこで、無人ダンプ２の目的点Ｔp（積込み位置）が指示された時点で、そのときの積込み機械１４の回転中心位置に基づいて、アームが届く範囲のすべて領域１４ｂをコースエリア１から取り除くようにする。この結果積込み機械１４が領域１４ｂ内でどのような作業を行っていても無人ダンプ２が掘削している領域に進入することが回避される。

しかし積込み機械１４のアームが届く領域１４ｂの全てをコースエリア１から取り除くと、そのままでは無人ダンプ２の移動目的点Ｔpは、コースエリア１外になってしまう。そこで実施例１と併用して無人ダンプ２の移動目的点Ｔpがコースエリア１内となるように、積込み機械１４のアームの届く範囲１４ｂをコースエリア１から取り除く処理が実行される。

すなわち無人ダンプ２の目的点Ｔpは積込み機械１４によって整地され車両の走行が可能な領域である。そこで積込み機械１４のアームが届く円１４ａの中からこの目的点Ｔpのみが除かれる。積込み機械１４の周囲１４ａのうち目的点Ｔpを除いた領域は掘削されている可能性があると考えられるからである。

・実施例３
実施例２において積込み機械１４のアームが届く範囲１４ｂすべてをコースエリア１から取り除くのではなく、その一部を取り除く実施も可能である。つまり通常の採掘作業では、何もないコースエリア１の中心から掘削を開始することはなく、コースエリア１の境界１ａからの一定範囲内を掘削し、その他の部分を無人ダンプ２の走行が可能なコースエリアとして残すのが一般的である。また掘削の進行に伴って積込み機械１４は随時１〜３ｍ程度のピッチで移動を繰り返す。したがってコースエリア１から取り除く範囲をたとえば車体の大きさ程度の範囲にした場合であっても、掘削によって変化するコースエリア１をカバーすることができる。そこで図４０（ａ）に示すように積込み機械１４の移動に伴って、積込み機械１４のアームが届く範囲の円１４ｂのうちでコースエリア１の境界１ａから一定範囲に存在する車体の大きさ程度の領域１４ａ（八角形の領域１４ａ）が、コースエリア１から順次取り除かれる。積込み機械１４が大きな速度で移動したことを判定した場合には、図４１に示すように積込み機械１４のアームが届く範囲の円１４ｂのうちで、コースエリア１の境界１ａからの距離が一定となる領域１４ｃがコースエリア１から順次除外される。

・実施例４
掘削の作業形態が一定の規則性を持たない場合にはコースエリア１から除外する範囲を積込み機械１４のオペレータが直接指示してもよい。たとえば積込み機械１４がエクスカベータの場合、バケットを掘削しようとする位置の上に移動させ、そのときにオペレータがボタンなどを押すことによって、現在のバケット位置をコースエリア１から取り除く範囲として指示するという実施が考えられる。この場合エクスカベータに設けられた複数の位置計測装置（ＧＰＳ）によってエクスカベータの回転中心位置と方向を求められる。そしてこれらと予め与えられたバケットと本体の回転中心との距離を用いてバケットの位置が計算される。

さて上記実施例１でコースエリア１が拡大する場合の更新処理を説明し、上記実施例２、３、４でコースエリア１が縮小する場合の更新処理を説明した。作業状況に応じてコースエリア１を拡大させる更新処理と縮小させる更新処理のいずれかを行わせるようにしてもよい。たとえば積込み機械１４の作業形態に応じて、コースエリア１が拡大するか縮小するかを選択する選択スイッチを設け、この選択スイッチで選択された結果に応じてコースエリア１を拡大する更新処理と縮小する更新処理のいずれかを行わせる実施が考えられる。

さて上記した誘導コースは、ヒューリスティックな問題解決技法によって得ているが、このような解決技法については、様々な方法が提案されている。単純に複数回の試行を行い、その中で最も評価関数値の良い試行を選択するのがモンテカルロ法である。また、試行を全空間の中で行わず、前回の試行に近い解空間の中で実施し、その評価値を前回の評価値と比較して、評価値が向上しているときに新たな試行を採用する方法がヒルクライム法と呼ばれるものであり、ヒューリスティックな問題を高速に解決するのに有効な技法である。

ヒルクライム法では、解空間の中に局所解が存在すると最適解が選ばれないことがある。例えば、コースエリアに中に、島状に進入禁止エリアがあるときなどは、局所解が存在することがあり、この場合、最適解が選ばれない虞れがある。Genetic
Aigorithm(GA) も、ヒューリスティックな方法の一つである。これは、複数の候補の一部のデータを交換して、新しい候補を作る「交叉」と、候補者の一部を変更する突然変異を繰り返し実施して、より良い評価値を持った子孫を作り出す計算方法である。

この方法は、突然変異を全解空間の中から行うので、局所解の陥る恐れが少ない。したがって、モンテカルロ法に比べて求める解に高速に到達し、そのため良く使われている。

本実施例では、Genetic Aigorithm を利用しているが、その詳細は割愛する。

さて本実施例では、図１５に示したように移動起点Ｓpとその位置での方向spvを与えることによって、誘導走行コースのデータを生成しているが、移動起点Ｓpとその位置での方向spvを与える代わりに、コースエリア１に進入するコース上の複数の点列を与えることによって、誘導走行コースのデータを生成してもよい。この場合コースエリア１に進入するコース上の複数の点列を選択する方法としてはつぎの方法が考えられる。すなわち中間点Ｍpと同様に変化させてみて評価関数値が最適となる場合を選択すればよい。またオペレータが任意に選択してもよい。また点列で与えなくても、線分や円弧あるいはスプライン曲線上の点として、その内の１箇所を選択してもよい。

なお本発明としては誘導走行コースを評価する評価関数は、上述した実施例記載のものに限定されるわけではない。たとえば誘導走行コースを移動するときに予想される時間を評価の対象としてもよい。この場合移動時間が短い程、評価値が良くなる。またスイッチバックの位置を評価の対象としてもよい。この場合スイッチバックの位置が目的点に近い程、評価値が良くなる。あるいはスイッチバックの位置での姿勢角度と、目的位置での姿勢角度との変化が小さい程、評価値が良くなる。

１ コースエリア
２ 無人ダンプ
３ モード設定部
４ 位置計測部
５ 処理部
６ コースエリア記憶部
７ 通信部
８ 監視局
９ 誘導コース記憶部
１０ 走行機構部
１１ 操舵機構部
１２ ＧＰＳアンテナ
１３ 計測位置指示スイッチ
１４ 積み込み機械
１５ 位置計測部
１６ 方位形側部
１７ 通信部
１８ 処理部
１９ コースエリア記憶部
２０ パワーショベル
２１ ３次元位置計測部
２２ バケット位置計測部
２３ 通信部
２４ コースエリア記憶部
２５ 処理部
２７ バケット
３４ 障害物検出器
４１ 障害物記憶部
４４ 走行コース生成部
４８ データ入力部
５０ 表示部
６５ 排土領域
６８ コースエリア
７１ 走行コース
７１′修正走行コース
７１″ 走行済み走行コース
７２ 目標排土点
７３ 積込み領域
７４ 障害物
７６ 表示画面

Claims (12)

1. 走行位置計測手段で計測される無人車両の走行位置と、該無人車両の誘導コースを規定するコースデータとに基づいて、前記無人車両を前記誘導コースに沿って誘導走行させる無人車両の誘導装置を含む無人車両の誘導システムであって、
   前記無人車両が走行するコースエリアでは、積込機械を含む有人車両によって作業が行われるものであり、
   前記有人車両には、作業の進展に伴い自己の車両の現在位置を逐次計測する位置計測手段が設けられており、
   前記位置計測手段で計測された現在位置と、現在のコースエリアの境界の位置とを対比することにより、コースエリアの形状を示すデータを更新する処理手段が前記有人車両に設けられており、
   さらに、
   移動起点の位置とその位置における前記無人車両の方向および移動目的点の位置とその位置における車両進行方向とをそれぞれ指示する手段と、
   前記移動起点の位置および移動目的点において、前記指示された位置と車両進行方向が満足されるコースデータを作成する手段と、
   前記処理手段によって更新された最新のコースエリアの形状を示すデータと、前記作成されたコースデータとを対比して、当該コースデータで規定される誘導コースで無人車両を走行させた場合の該無人車両と前記最新のコースエリアの境界線との干渉を推認する手段と、
   前記干渉が推認された場合に、前記コースデータを変更するコースデータ変更手段と、
   を備えることを特徴とする無人車両の誘導システム。
2. 前記コースデータを作成する手段は、
   前記コースエリア内に、前記誘導コースの中間点の位置とその位置における車両進行方向を生成する手段と、
   前記移動起点の位置、前記中間点の位置および前記移動目的点の位置を、該各位置において、その位置を通り、かつ、その位置における前記車両進行方向と円弧の接線方向あるいは直線の方向が一致するように該円弧および／または直線にて接続する手段とを備え、
   前記コースデータ変更手段は、前記干渉が推認されたときに、前記中間点の位置を変更することによって前記コースデータを変更するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の無人車両の誘導システム。
3. 前記コースデータを作成する手段は、
   前記コースエリア内に、前記誘導コースの中間点の位置とその位置における車両進行方向を生成する手段と、
   前記移動起点の位置、前記中間点の位置および前記移動目的点の位置を、該各位置において、その位置を通り、かつ、その位置における前記車両進行方向とスプライン曲線の接線方向が一致するように該スプライン曲線にて接続する手段とを備え、
   前記コースデータ変更手段は、前記干渉が推認されたときに、前記中間点の位置を変更することによって前記コースデータを変更するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の無人車両の誘導システム。
4. 前記コースデータを作成する手段は、
   前記コースエリア内に、前記誘導コースの中間点の位置とその位置における車両進行方向を生成する手段と、
   前記移動起点の位置、前記中間点の位置および前記移動目的点の位置を、該各位置において、その位置を通り、かつ、その位置における前記車両進行方向とスプライン曲線の接線の方向、円弧の接線方向あるいは直線の方向が一致するように前記スプライン曲線および円弧、または、前記スプライン曲線および直線にて接続する手段とを備え、
   前記コースデータ変更手段は、前記干渉が推認されたときに、前記中間点の位置を変更することによって前記コースデータを変更するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の無人車両の誘導システム。
5. 前記コースデータを作成する手段は、
   前記誘導コースと前記コースエリアの境界線との間の距離を用いて前記コースデータを評価する評価手段と、
   生成した複数のコースデータの中で最も良い評価値のコースデータを選択する選択手段とを備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の無人車両の誘導システム。
6. 前記コースデータを作成する手段は、
   前記誘導コースと前記コースエリアの境界線との間の距離と、前記誘導コースの最少半径との関数を用いて前記コースデータを評価する評価手段と、
   生成した複数のコースデータの中で最も良い評価値のコースデータを選択する選択手段とを備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の無人車両の誘導システム。
7. 走行位置計測手段で計測される無人車両の走行位置と、該無人車両の誘導コースを規定するコースデータとに基づいて、前記無人車両を前記誘導コースに沿って誘導走行させる無人車両の誘導装置含む無人車両の誘導システムであって、
   前記無人車両が走行するコースエリアでは、積込機械を含む有人車両によって作業が行われるものであり、
   前記有人車両には、作業の進展に伴い自己の車両の現在位置を逐次計測する位置計測手段が設けられており、
   前記位置計測手段で計測された現在位置と、現在のコースエリアの境界の位置とを対比することにより、コースエリアの形状を示すデータを更新する処理手段が前記有人車両に設けられており、
   さらに、
   コースデータを作成する手段と、
   前記処理手段によって更新された最新のコースエリアの形状を示すデータと、前記作成されたコースデータとを対比して、当該コースデータで規定される誘導コースで無人車両を走行させた場合の該無人車両と前記最新のコースエリアの境界線との干渉を推認する手段と、
   前記干渉が推認された場合に、前記コースデータを変更するコースデータ変更手段と、
   前記生成されたコースデータを用いた無人車両の誘導走行時に自動運転モードを設定し、前記コースエリアの形状入力時に計測モードを設定するモード設定手段と、
   を備えることを特徴とする無人車両の誘導システム。
8. 走行位置計測手段で計測される無人車両の走行位置と、該無人車両の誘導コースを規定するコースデータとに基づいて、前記無人車両を前記誘導コースに沿って誘導走行させる無人車両の誘導装置を含む無人車両の誘導システムであって、
   前記無人車両が走行するコースエリアでは、積込機械を含む有人車両によって作業が行われるものであり、
   前記有人車両には、作業の進展に伴い自己の車両の現在位置を逐次計測する位置計測手段が設けられており、
   前記位置計測手段で計測された現在位置と、現在のコースエリアの境界の位置とを対比することにより、コースエリアの形状を示すデータを更新する処理手段が前記有人車両に設けられており、
   さらに、
   コースデータを作成する手段と、
   前記処理手段によって更新された最新のコースエリアの形状を示すデータと、前記作成されたコースデータとを対比して、当該コースデータで規定される誘導コースで無人車両を走行させた場合の該無人車両と前記最新のコースエリアの境界線との干渉を推認する手段と、
   前記干渉が推認された場合に、前記コースデータを変更するコースデータ変更手段と、
   前記コースエリアの境界線の全区域のうちで境界線の形状が変化した区域を認識する認識手段と、
   前記コースエリアの境界線の全区域のうちで境界線の形状が変化した区域だけ該コースエリアの境界線のデータを更新するコースエリア境界線更新手段と、
   を備えることを特徴とする無人車両の誘導システム。
9. 前記認識手段は、
   前記コースエリアを移動する作業機械と、
   前記作業機械の移動位置を計測する移動位置計測手段と、
   前記作業機械の移動位置に基づいて前記コースエリアの境界線の全区域のうちで境界線の形状が変化した区域を特定する手段と、
   備えることを特徴とする請求項８に記載の無人車両の誘導システム。
10. 前記認識手段は、
    前記コースエリアにおいて掘削作業を行う作業機械の掘削部の３次元位置を計測する位置計測手段と、
    前記コースエリアの初期地面高さを計測する地面高さ計測手段と、
    前記掘削部の高さが前記初期地面高さと一致した際に、前記掘削部の位置に基づいて前記コースエリアの境界線の全区域のうちで境界線の形状が変化した区域を特定する手段と、
    備えることを特徴とする請求項８に記載の無人車両の誘導システム。
11. 前記走行位置計測手段がＧＰＳであり、前記無人車両のうち計測用無人車両は、さらに、前記ＧＰＳで計測される位置を、前記無人車両の左端または右端で計測された位置に置き換える手段と、前記左端で計測された位置と右端で計測された位置のいずれに置き換えるかを指示する指示手段とを備え、前記計測用無人車両は、前記有人車両の作業前に、コースエリアの初期の形状データを計測することを特徴とする請求項１，７，８のいずれかに記載の無人車両の誘導システム。
12. 前記走行位置計測手段がＧＰＳであり、前記無人車両のうち計測用無人車両は、さらに、前記コースエリアの境界線のデータを入力する手段は、前記ＧＰＳのアンテナの位置を前記無人移動体の左端と右端に選択変更する手段を備え、前記計測用無人車両は、前記有人車両の作業前に、コースエリアの初期の形状データを計測することを特徴とする請求項１，７，８のいずれかに記載の無人車両の誘導システム。

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