JP6001196B2 - 行動指示システム及び方法 - Google Patents
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Description
本発明は、積込機のオペレータから搬送車に対して行動指示を行うための行動指示システム及び方法に関する。
露天掘り鉱山などにおいて、ダンプトラックなどの搬送車にショベルなどの積込機が掘削した土砂や鉱石を積込む場合、積込機のオペレータが搬送車に対して行動指示を行う。この行動指示には、例えば、待機中の搬送車に対する積込位置への移動開始指示、積込位置に向かって移動中の搬送車に対する積込位置での停車指示、及び積込終了時における積込位置からの発車指示などがある。通常、有人搬送車、即ち搬送車オペレータが搭乗して走行する搬送車に対しては、積込機のオペレータと搬送車のオペレータとの間のコミュニケーション、例えば無線通話、ホーン、或いはオペレータ同士のアイコンタクト等により、行動指示を伝達している。
しかしながら積込機のオペレータから、無人運転で自律走行する無人搬送車に対して行動指示を行う場合、人間同士のコミュニケーションを媒介した行動指示は行えないという問題点がある。
上記問題点を解決するための技術として、例えば特許文献1の技術が公知である。特許文献1には、積込機の操縦席にタッチパネルからなる入力装置を備え、このタッチパネルに行動指示を入力するためのボタンを備えた構成が開示されている。この構成によれば、積込機のオペレータがタッチパネルを操作することにより、無人搬送車に対して行動指示を伝達することができる。
積込機のオペレータは、積込作業中、バケットのアームの操作や積込機本体の移動・旋回のために両手で操作レバーを把持して操作している。この状態で、特許文献1に記載の技術を用いて行動指示を入力するためには、操作レバーから手を離してタッチパネルを操作する必要がある。従って、タッチパネルの操作中は積込作業が中断し、積込作業の遅延時間が発生するという課題が残されている。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、積込作業を中断することなく、搬送車に対して行動指示が行える行動指示システム及び方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記搬送車の行動を指示するための行動指示システムであって、前記積込機を稼働させるための操作装置と、前記操作装置を操作中のオペレータから、前記搬送車に対する行動指示内容の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける指示入力装置と、前記入力操作を検知して、前記命令を実行させるためのトリガ信号を生成するトリガ信号生成部と、前記トリガ信号に応じて、前記搬送車の現在位置及び走行状態を基に前記行動指示内容を決定し、当該行動指示内容を示す行動指示信号を生成する指示内容決定部と、前記行動指示信号に従って、前記搬送車を動作させるための車両制御を行う車両制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、積込機のオペレータは、操作装置の操作を行いながら搬送車に対する行動指示内容の決定処理の開始命令を入力することができるので、この入力操作のために積込作業が中断することがない。そのため、積込機の生産性を落とすことなく、搬送車に対する行動指示内容の決定開始命令の入力が行える。また、指示内容決定部が行動指示内容を決定するので、オペレータが行動指示内容を具体的に入力する必要がなく、行動指示に際しての操作性を向上させることができる。更に、行動指示内容が搬送車に送信され、それに応じた車両制御を行うことで、オペレータは、搬送車に行動指示内容に沿った動作をさせることができる。
また、本発明は、上記構成において、予め設定された前記積込作業を行う積込位置の位置情報を用いて、前記行動指示内容として、前記積込位置に向かって前記搬送車を移動させる指示、走行中の前記搬送車に対する停車指示、又は前記積込位置からの発車指示を決定してもよい。
本発明によれば、指示内容決定部が行動指示内容として、搬送車を呼ぶ指示や積込位置からの発車指示などを決定するので、オペレータは行動指示内容を具体的に入力する必要がない。そのため、行動指示のための操作性が向上する。
また、本発明は、上記構成において、前記指示入力装置は、前記積込位置に向かって移動する指示、及び走行中の前記搬送車に対する停車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける第1の指示入力装置と、前記積込位置からの発車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける第2の指示入力装置と、を含み、前記トリガ信号生成部は、前記第1の指示入力装置の入力操作を検知すると第1のトリガ信号を生成し、前記第2の指示入力装置の入力操作を検知すると第2のトリガ信号を生成し、前記指示内容決定部は、前記第1のトリガ信号又は前記第2のトリガ信号に応じて、前記行動指示内容を決定してもよい。
本発明によれば、オペレータが第1の指示入力装置又は第2の指示入力装置を使い分けることで、意図する行動指示内容の決定処理の開始命令をより明瞭に行うことができる。また、指示内容決定部は、第1のトリガ信号または第2のトリガ信号に応じて行動内容決定処理を実行するので、一つの入力操作、すなわち、第1のトリガ信号及び第2のトリガ信号の区別がない場合に比べて、行動指示内容を決定するまでのプロセスを簡略化でき、処理速度の向上が期待できる。
また、本発明は、上記構成において、前記積込位置は、前記積込機の左側で前記積込作業を行う左積込位置、及び右側で前記積込作業を行う右積込位置を含み、前記操作装置は、前記オペレータが左手で操作する左操作レバー、及び右手で操作する右操作レバーを含み、前記第1の指示入力装置は、前記左操作レバー、及び前記右操作レバーの各々に設けられ、前記第2の指示入力装置は、前記オペレータが左足で操作する左フットスイッチ、及び右足で操作する右フットスイッチにより構成され、前記左操作レバーに設けられた前記第1の指示入力装置は、前記搬送車に対し、前記左積込位置に向かって移動する指示、及び走行中の前記搬送車に対する停車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付け、前記左フットスイッチにより構成された前記第2の指示入力装置は、前記左積込位置からの発車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付け、前記右操作レバーに設けられた前記第1の指示入力装置は、前記搬送車に対し、前記右積込位置に向かって移動する指示、及び走行中の前記搬送車に対する停車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付け、前記右フットスイッチにより構成された前記第2の指示入力装置は、前記右積込位置からの発車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付けてもよい。
本発明によれば、オペレータは、左操作レバー及び右操作レバーの各々に設けられた第1の指示入力装置、又は左フットスイッチ及び右フットスイッチのそれぞれからなる第2の指示入力装置を使い分けることで、左積込位置又は右積込位置を経由する搬送車を区別しつつ、左右いずれかの積込位置に向かう移動、停車、又は左右いずれかの積込位置からの発車のための命令を行うことができる。そのため、オペレータの入力操作によって指示内容決定部が決定すべき行動指示内容が限られるので、左右の搬送車の区別なく、積込位置に向かう移動、停車、又は積込位置からの発車のいずれかに決定する場合と比べて、指示内容決定部の処理を軽減することができる。
また、本発明は、上記構成において、前記指示内容決定部は、前記搬送車が予め定められた待機位置に停車中であるか、前記待機位置から前記積込位置に向かう経路上において走行中又は停車中であるか、若しくは前記積込位置に停車中であるか、に基づいて、前記行動指示内容を決定してもよい。
本発明によれば、搬送車の現在位置及び走行状態に応じて行動指示内容を決定することができるので、積込作業の進捗状況に応じて搬送車を積込位置に呼んだり、又は停車させたり、或いは積込位置から発車させたりすることができる。
また、本発明に係る行動指示方法は、積荷の積込作業を行う積込機から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車に対し、前記搬送車の行動を指示するための行動指示方法であって、前記積込機を稼働させるための操作装置を操作中のオペレータから、前記搬送車に対する行動指示内容の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付けるステップと、前記入力操作を検知して、前記命令を実行させるためのトリガ信号を生成するステップと、前記トリガ信号に応じて、前記搬送車の現在位置及び走行状態を基に前記行動指示内容を決定し、当該行動指示内容を示す行動指示信号を生成するステップと、前記行動指示信号に従って、前記搬送車を動作させるための車両制御を実行するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、積込機のオペレータは、操作装置の操作を行いながら搬送車に対する行動指示内容の決定処理の開始命令を入力することができるので、この入力操作のために積込作業が中断することがない。そのため、積込機の生産性を落とすことなく、搬送車に対する行動指示内容の決定開始命令の入力が行える。また、指示内容決定部が行動指示内容を決定するので、オペレータが行動指示内容を具体的に入力する必要がなく、行動指示に際しての操作性を向上させることができる。更に、行動指示内容が搬送車に送信され、それに応じた車両制御を行うことで、オペレータは、搬送車に行動指示内容に沿った動作をさせることができる。
本発明によれば、積込作業を中断することなく、搬送車に対して行動指示が行える行動指示システム及び方法を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。全図において同一の構成には同一の符号を付し、重複説明は省略する。
<第1実施形態>
第1実施形態は、積込機のオペレータから、無人運転で自律走行するダンプトラック(以下「ダンプ」という)に対して行動指示を行う行動指示システムに本発明を適用した形態であり、特に積込機の操作レバーに指示入力装置を備える点に特徴がある。以下、本発明の第1実施形態に係る行動指示システムについて、図1〜図7を参照しながら説明する。積込機は、ショベルやホイールローダを用いることができるが、本実施形態では、ショベルを例にあげて説明する。
第1実施形態は、積込機のオペレータから、無人運転で自律走行するダンプトラック(以下「ダンプ」という)に対して行動指示を行う行動指示システムに本発明を適用した形態であり、特に積込機の操作レバーに指示入力装置を備える点に特徴がある。以下、本発明の第1実施形態に係る行動指示システムについて、図1〜図7を参照しながら説明する。積込機は、ショベルやホイールローダを用いることができるが、本実施形態では、ショベルを例にあげて説明する。
まず、図1に基づいて第1実施形態に係る行動指示システムの概略構成について説明する。図1は、第1実施形態に係る行動指示システムの概略構成を示す図である。
図1に示す行動指示システム1は、鉱山などの採石場で、土砂や鉱石の積込作業を行うショベル10と、土砂や鉱石を搬送する1乃至複数のダンプ20−1、20−2、・・・、20−nと、採石場の近傍若しくは遠隔の管制センタ30に設置された管制部31と、を含む。ショベル10、各ダンプ20−1、20−2、・・・、20−n、及び管制部31は、無線通信回線を介して互いに通信可能に接続される。なお、図1中、符号41は、中継局を示す。
ショベル10及び各ダンプ20−1、20−2、・・・、20−nは、全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation System)の少なくとも3つの航法衛星50−1、50−2、50−3から測位電波を受信して自機の位置を取得するための位置取得装置(図1では図示を省略する)を備える。GNSSとして、例えばGPS(Global Positioning System)、GLONASS(Global Navigation Satellite System)、GALILEOを用いてもよい。
ショベル10は、超大型の油圧ショベルであって、走行体11と、この走行体11上に旋回可能に設けた旋回体12と、運転室13と、旋回体12の前部中央に設けたフロント作業機14と、を備えて構成される。フロント作業機14は、旋回体12に対し回動可能に設けられたブーム15と、このブーム15の先端に回動可能に設けられたアーム16と、そのアーム16の先端に取り付けられたバケット17とを含む。ショベル10における見通しの良い場所、例えば運転室13の上部に、無線通信回線に接続するためのアンテナ18が設置されている。また、運転室13の内部には、ショベル10のオペレータがダンプに対する行動指示内容の決定処理を開始する命令を入力するための行動指示装置19が備えられる。行動指示装置19は、MPU(Micro−Processing Unit)等の演算・制御装置、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置、及び出入力装置を含むハードウェア(図示を省略)と、このハードウェア上で実行されるソフトウェアとを含んで構成される。そして、これらのハードウェアがソフトウェアを実行することで、行動指示装置19の機能が実現される。
ダンプ20−1は、本体を形成するフレーム21と、前輪22及び後輪23と、フレーム21の後方部分に設けられたヒンジピン(図示せず)を回動中心として上下方向に回動可能な荷台24と、この荷台24を上下方向に回動させる左右一対のホイストシリンダ(図示せず)と、を含む。また、ダンプ20−1は、見通しの良い場所、例えば、ダンプ20−1の上面前方に、無線通信回線に接続するためのアンテナ25が設置される。その他のダンプ20−2、・・・20−nは、ダンプ20−1と同一の構成であるので、説明を省略する。
管制部31は、CPU(Central Processing Unit)等の演算・制御装置、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置、及び出入力装置を含むハードウェア(図示を省略)と、このハードウェア上で実行されるソフトウェアとを含んで構成される。そして、これらのハードウェアがソフトウェアを実行することにより、管制部31の機能が実現される。また、管制部31は、無線通信回線に接続するためのアンテナ32に接続される。そして、管制部31は、ショベル10、及びダンプ20−1、20−2、・・・20−nの其々と通信する。
次に、図2に基づいてショベル10の運転席内の概略構成を説明する。図2は、第1実施形態に係るショベル10の運転席内部の概略構成を示す図である。
図2に示すように、ショベル10の運転席13内には、オペレータが着座する座席71が備えられる。座席71は、左アームレスト72L及び右アームレスト72Rを備える。左アームレスト72L及び右アームレスト72Rの各々には、オペレータが左手で把持して操作する左操作レバー73L及び右手で把持して操作する右操作レバー73Rが設けられる。左操作レバー73L及び右操作レバー73Rは、其々の上面に、ホーン(警笛)を鳴らすための左ホーンボタン74L及び右ホーンボタン74Rを備えている。
左操作レバー73L及び右操作レバー73Rは、各操作レバー73L、73Rの前後、左右への動きが、アーム16の各関節の回転、及び旋回体12の回転に反映される。オペレータが、左操作レバー73L及び右操作レバー73Rのそれぞれを前後又は左右に動かすと、アーム16が回転、又は旋回体12が旋回することにより、バケット17が意図した位置及び姿勢に動く。このため、オペレータは、バケット17の操作中において左右の手を左操作レバー73L及び右操作レバー73Rから離すことはできない。これらの左右の操作レバー73L、73Rを総称して、ショベル10を稼動させるための操作装置73という。
上記では、ショベル10の運転室13内に、左右の操作レバー73L、73R、及び左右のホーンボタン74L、74Rを搭載すると説明したが、これらをショベル10の外部に設置し、オペレータがショベル10に搭乗することなく遠隔操縦できるように構成してもよい。
次に、図3に基づいて、図1に示す行動指示システムの内部構成について説明する。図3は、第1実施形態に係る行動指示システムの内部構成を示すブロック図である。なお、図3において、実線は電気的な接続を示し、点線は無線通信接続を示す。
図3に示すように、ショベル10に備えらえた行動指示装置19は、操作装置73を操作中のオペレータから、ダンプ20−1、20−2、・・・、20−nのいずれかに対する行動指示内容の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける指示入力装置190と、指示入力装置190の入力操作を検知して、上記の命令を実行させるためのトリガ信号を生成するトリガ信号生成部191と、トリガ信号を管制部31に送信するための制御を行う通信制御部192と、通信インターフェース(以下「通信I/F」という)193と、測位電波を基にショベル10の現在位置を検出する位置取得装置194と、バケット17(図1参照)の位置を設定する積込位置設定部195と、を備える。通信I/F193は、無線通信回線に接続するための無線通信装置により構成され、アンテナ18に接続される。
第1実施形態では、左右のホーンボタン74L、74Rを指示入力装置190として用いる。従って、トリガ信号生成部191には、左右のホーンボタン74L、74Rが接続される。第1実施形態では、オペレータが左ホーンボタン74L、又は右ホーンボタン74Rのどちらを押しても、トリガ信号生成部191は、同一のトリガ信号を生成する。そして、通信制御部192が、生成されたトリガ信号を通信I/F193を介して管制部31に送信する。
また、オペレータが、操作装置73(図2参照)を操作して、バケット17を積込位置に移動させ、積込位置設定部195を操作すると、位置取得装置194が算出した現在位置と、ブーム15及びアーム16に備えられた角度センサからの検知信号を基に、積込位置設定部195がバケット17の現在位置を算出し、積込位置情報を生成する。積込位置情報は、通信I/F193を介して管制部31に送信される。
管制部31は、ダンプ20−1、20−2、・・・、20−nに対する行動指示内容を決定する指示内容決定部311と、鉱山の切羽面の位置や形状を含む地形情報、及び鉱山内の各位置における緯度・経度を含む地図情報を格納する地図情報記憶部312と、各ダンプ20−1、20−2、・・・、20−nから取得した位置情報及び走行情報と、地図情報と、を用いて各ダンプの位置及び走行状態(走行中又は停車中)を管制する交通管制部313と、ショベル10及び各ダンプ20−1、20−2、・・・20−nとの通信制御を行う通信制御部314と、無線通信回線に接続するための通信I/F315と、を備える。
管制部31は、各ダンプ20−1、20−2、・・・、20−nから現在位置を示す位置情報、及びダンプの走行状態を示す走行情報を取得する。そして交通管制部313は、位置情報及び走行情報に基づいて、1台以上のダンプが稼働している間はリアルタイムでダンプの位置及び走行状態(走行中/停車中)の管制を継続的に行う。より具体的には、交通管制部313は、地図情報に各ダンプ20−1、20−2、・・・、20−nの現在位置、予め定められたダンプの走行経路、走行経路上に設定されたダンプの待機位置、ショベル10の積込位置を重畳した管制データを生成し、ダンプの走行状態を監視する。上記の構成に代えて、管制部31が各ダンプ20−1、20−2、・・・、20−nから取得した位置情報の単位時間当たりの変化量を基に、各ダンプ20−1、20−2、・・・、20−nの走行状態を算出してもよい。この場合、走行情報の送受信は不要である。
指示内容決定部311は、管制データを参照し、ダンプの現在位置及び走行状態に基づいて、行動指示内容を決定する。行動指示内容には、例えば、ダンプ20−1、20−2、・・・20−nのいずれかを、土砂を積み込む積込位置に向かって移動させる「コール」、走行中のダンプを停車させる「ストップ」、及び積込位置からダンプを発車させる「キックアウト」がある。指示内容決定部311は、決定した行動指示内容を示す行動指示信号を生成し、通信制御部314により通信I/F315を介してダンプ20−1、20−2、・・・20−nに無線送信する。
ダンプ20−1は、航法衛星50−1、50−2、50−3(図1参照)からの測位電波を受信して自機の現在位置を取得する位置取得装置201と、管制部31との通信制御を行う通信制御部202と、通信I/F203と、行動指示信号に従ってダンプを動作させるための車両制御を行う車両制御部204と、管制部31の地図情報記憶部312に格納された地図情報と同様の地図情報を記憶する地図情報記憶部205と、ダンプの走行装置及び制動装置を含む車両駆動装置206と、を含む。
通信制御部202は、位置取得装置201が算出した位置情報、車両制御部204が車両駆動装置206の駆動状態(例えばタイヤの回転数)を検知して生成した走行情報を通信I/F203を介して管制部31に送信する。また、管制部31から、行動指示信号を受信する。その他のダンプ20−2、・・・20−nは、ダンプ20−1と同一の構成であるので、説明を省略する。
車両制御部204は、「コール」、及び「キックアウト」を示す行動指示信号を取得すると、地図情報記憶部205に格納された地図情報及び位置取得装置201からの自機の位置情報を基に、現在位置から行動指示信号が示す移動先(積込位置又は出口)までの経路を算出する。そして、車両制御部204は、車両駆動装置206に対し、算出した経路に沿って走行するように、加減速の制御及びステアリング角度の制御を行う。また、車両制御部204は、ダンプ20−1の走行経路に沿って設定されたノードの位置情報と現在位置との位置ずれを算出して、ダンプ20−1の進行方向を修正する。
更に車両制御部204は、「ストップ」を示す行動指示信号を取得すると、車両駆動装置206に備えた制動装置、例えば電磁ブレーキにより制動をかけ、ダンプ20−1が停車する。
ダンプ20−1から管制部31に対して送信する自機の位置情報及び走行情報には、ダンプ20−1を固有に識別可能な識別情報を含む。これにより、管制部31が複数あるダンプのうち、どのダンプ20−1から受信した情報であるかを判別できる。識別情報として、例えば、通信I/F203に一意に割り当てられたMACアドレス(Media Access Control address)を用いてもよい。
また、管制部31が送信する行動指示信号にも、行動指示の対象となるダンプを固有に識別可能な識別情報を含む。この識別情報としても、通信I/F203のMACアドレスを用いてもよい。これにより、管制部31が相手方を特定せずに行動指示信号を無線送信した場合、無線を受信した各ダンプ20−1、20−2、・・・20−nが自機に対する行動指示信号であるか否かを判断することができる。そして、自機に対する行動指示信号であれば、車両制御部204へ出力し、他機に対する行動指示信号であれば廃棄する。
次に、図4及び図5に基づいて、積込エリア内におけるダンプの走行経路について説明する。図4は、第1実施形態に係るダンプの走行経路を示す図である。図5は、第1実施形態に係るダンプの走行経路をモデル化して示した図である。
図4に示すように、積込エリア400内には、走行経路410が予め設定されている。走行経路410上には、入口411、出口412、ショベル10の積込位置(Loading Point:以下「LP」と記載する。)、及び入口411からLPに向かうまでの走行経路上に、ダンプの待機位置(Queuing position:以下「QP」と記載する)として、3つの待機位置、QP1、QP2、QP3が設定されている。また、3つの待機位置のうちLPに最も近い待機位置であるQP1からLPまでの走行経路は、アプローチパス(Approach pass:以下「APP」と記載する)として設定される。図4では、APP上に、ダンプ20−1が進行方向を変えるためのスイッチバックポイント431があるが、スイッチバック動作が不要な場合もある。図4において、実線で示したダンプ20−1は、LPに向かって走行中の状態を示す。ダンプ20−1は、スイッチバックポイント431及びLPに到達し、ここで積荷の積込作業が行われる。その後、LPから出口412に向かって走行する。点線で示したダンプ20−1は、出口412に到達した状態を示す。
本実施形態では、ショベル10のオペレータがダンプの走行状態を視認できるエリアを行動指示エリアとして設定する。具体的には、図5に示すように、QP1からLPまでのアプローチパス(APP)を行動指示エリア440とする。指示内容決定部311は、行動指示エリア440内のダンプの位置情報及び走行情報を基に、行動指示内容を決定する。
本発明に係る行動指示システム1は、行動指示エリア440内のダンプに対して行動指示を行う。つまり、本発明に係る行動指示システムにより行動指示を行うダンプは、QP1に停車中のダンプ、アプローチパス(APP)上を走行又は停車しているダンプ、及びLPに停車中のダンプである。
各ダンプ20−1,20−2、・・・20−nは、入口411から積込エリア400に入り、空いている待機位置(他のダンプが停車していない待機位置:図5では点線枠で図示)のうち、LPに最も近い待機位置まで進み、停車する。例えば、図5において、QP1、QP2、QP3の全てが空いている場合、入口411から入ったダンプは、QP1まで移動し、一旦停車して「コール」を示す行動指示信号の受信を待つ。QP1に他のダンプが停車しているときは、QP2に移動し、停車する。また、QP2に他のダンプが停車しているときは、QP3に移動し、停車する。QP3に他のダンプが停車しているときは、入口411から積込エリア400に進入せずに、現在位置で待機する。そして、直前の待機位置が空くと、QP1に向かって各ダンプは移動する。これらの行動指示は、交通管制部313が行う。
QP1に停車中のダンプが「コール」を示す行動指示信号を受信すると、APP上を走行してLPへ移動し、停車する。また、APP上を走行中のダンプが、管制部31から「ストップ」を示す行動指示信号を受信すると、現在位置で一旦停車して次の指示を待つ。その後、管制部31から「コール」を示す行動指示信号を再び受信すると、LPに向かって移動を再開する。LPに近づくと減速し、LPに停車する。そして、ショベル10からの積込作業の完了を待つ。ショベル10が積込作業を終え、管制部31から「キックアウト」を示す行動指示信号を受信すると、LPから出口412に向けて発車する。
本実施形態では待機位置をQP1、QP2、QP3の3台分設けることとしたが、待機位置の数はこれに限定されない。
次に図6に基づいて、第1実施形態に係る行動指示システムの処理の流れを説明する。図6は、行動指示システムの処理の流れを示すシーケンス図である。
図6に示すように、ダンプ20−1の稼働中、ダンプ20−1の位置取得装置201は現在位置を算出し、車両制御部204は走行情報を算出する。これらの位置情報及び走行情報は、管制部31に送信される(S101)。交通管制部313は、それらを基に各ダンプの位置及び走行状態を含む管制データを生成する(S102)。図6では説明の便宜上、S101及びS102は1回分の処理を図示しているが、1台以上のダンプが稼動中は、交通管制部313は管制データの生成を継続して行う。
この状態で、オペレータが指示入力装置190を操作すると(S103)、トリガ信号生成部191がトリガ信号を生成し(S104)、管制部31へ送信する(S105)。
管制部31がトリガ信号を受信すると、指示内容決定部311は、交通管制部313に行動指示エリア404内の管制データの照会を行い(S106)、その管制データを取得する(S107)。指示内容決定部311は、管制データを基に行動指示内容を決定する(S108)。この詳細は、図7を用いて後述する。指示内容決定部311は、行動指示内容を示す行動指示信号を生成し、無線送信する(S109)。ダンプ20−1の車両制御部204は、管制部31から受信した行動指示信号が自機に対するものであれば、行動指示信号に従って、ダンプ20−1が動作するように車両駆動装置206を制御し(S110)、ダンプ20−1を自律走行、又は停車させる。
次に、指示内容決定部311による行動指示内容の決定処理について図7を基に説明する。図7は、第1実施形態に係る行動指示内容決定処理の流れを示すフローチャートである。
指示内容決定部311は、管制データを参照し、LP(積込位置)にダンプが停車中であれば(S201/Yes)、「キックアウト」の行動指示、すなわち、LPに停車中のダンプ20−1を出口412に向けて発車させる信号を発する(S202)。LPにダンプ20−1がおらず(S201/No)、APP(アプローチパス)上にダンプ20−1がおり(S203/Yes)、そのダンプ20−1が走行中であれば(S204/Yes)、「ストップ」の行動指示、すなわち、APP上で停車させる指示を発する(S205)。APP上のダンプ20−1が停車中であれば(S204/No)、「コール」の行動指示、すなわち停車位置からLPに向けて発車させる指示を発する(S206)。
APP上にダンプ20−1がおらず(S203/No)、QP1にダンプ20−1が停車中であれば(S207/Yes)、「コール」の行動指示、すなわちQP1に待機中のダンプ20−1をLPに向けて発車させる指示を発する(S208)。LP、APP、及びQP1のいずれにもダンプ20−1がいない場合(S207/No)、行動指示信号を生成せずに処理を終了する(S209)。
第1実施形態によれば、ショベルのオペレータが操作レバーに設けられた指示入力装置を操作すると、指示内容決定部が、待機位置、アプローチパス、及び積込位置のダンプの位置及び走行状態に応じた行動指示内容を決定し、行動指示信号をダンプに送信する。そして行動指示信号を受信したダンプは、行動指示内容に従って移動・停車する。これにより、オペレータは、操作レバーから手を離すことなく、ダンプに対して行動指示が行える。更に、ショベルのオペレータは、ダンプの位置・走行状態によらず、常に同じ操作(ホーンボタンの押下操作)でダンプに次の行動を指示することが可能となるので、行動指示内容に応じて入力操作を変える必要がなく、操作性を向上させることができる。
以上の説明では、左右の操作レバーのそれぞれに指示入力装置を備えたが、左右の操作レバーのどちらか一方にだけ設けられても良い。この場合、例えば右操作レバーには指示入力装置としてのボタンを、左の操作レバーにはホーンボタンを設け、左右の操作レバーに設けられたボタンの役割を分けた構成としても良い。
また本実施形態では、交通管制部313の管制データを用いて行動指示内容を決定したが、管制データを用いることは必須でない。例えば、地図情報を基に行動指示を行うエリアの座標を予め定めておき、これと各ダンプの現在位置とを比較して指示内容を決定してもよい。例えば、指示内容決定部311は、地図情報を参照して、QP1の座標(XQP1,YQP1)、LPの座標(XLP,YLP)、及びアプローチパス上の各地点の座標(XAPR1,YAPR1)、(XAPR2,YAPR2)、・・・(XAPRn,YAPRn)を記憶しておく。また、指示内容決定部311は、各ダンプ20−1、20−2、・・・20−nから、各ダンプの現在位置を示す座標(X20−1,Y20−1)、(X20−2,Y20−2)、・・・、(X20−n,Y20−n)を取得する。
そして、図7のS201、S203、S207の各ステップにおいて、各ダンプの座標(X20−1,Y20−1)、(X20−2,Y20−2)、・・・、(X20−n,Y20−n)と、LPの座標(XLP,YLP)、アプローチパス上の各地点の座標(XAPR1,YAPR1)、(XAPR2,YAPR2)、・・・(XAPRn,YAPRn)、又はQP1の座標(XQP1,YQP1)とを比較する。これにより、指示内容決定部311は、管制データを用いることなく、地図情報及びダンプの位置情報の比較結果を用いて行動指示内容を決定することができる。
<第2実施形態>
第2実施形態は、複数の指示入力装置を備え、行動指示内容によって、これらを使い分ける実施形態である。以下、本発明の第2実施形態に係る行動指示システムについて、図8〜図10を参照しながら説明する。まず、図8、図9を用いて第2実施形態に係る行動指示システムの構成について説明する。図8は、第2実施形態に係るショベルの運転席内部の概略構成を示す図である。図9は、第2実施形態に係る行動指示システムの内部構成を示すブロック図である。
第2実施形態は、複数の指示入力装置を備え、行動指示内容によって、これらを使い分ける実施形態である。以下、本発明の第2実施形態に係る行動指示システムについて、図8〜図10を参照しながら説明する。まず、図8、図9を用いて第2実施形態に係る行動指示システムの構成について説明する。図8は、第2実施形態に係るショベルの運転席内部の概略構成を示す図である。図9は、第2実施形態に係る行動指示システムの内部構成を示すブロック図である。
図8に示すように、第2実施形態では、運転席13内の座席71近傍の床面に指示入力装置としてのフットスイッチ75を備える。そして、図9に示すように、左ホーンボタン74L、及び右ホーンボタン74Rは、LP(積込位置)に向かって移動する指示、及びAPP(アプローチパス)を走行中の搬送車20−1に対する停車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける第1の指示入力装置190aとして用いる。また、フットスイッチ75は、LPからの発車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける第2の指示入力装置190bとして用いる。
第1の指示入力装置190aとして機能する左ホーンボタン74L、及び右ホーンボタン74R、及び第2の指示入力装置190bとして機能するフットスイッチ75は、トリガ信号生成部191に接続される。ショベル10のオペレータが左ホーンボタン74L、及び右ホーンボタン74Rを押すと、トリガ信号生成部191は、第1のトリガ信号を生成する。オペレータがフットスイッチ75を踏むと、トリガ信号生成部191は第2のトリガ信号を生成する。通信制御部192は、通信I/F193を介して、第1のトリガ信号及び第2のトリガ信号を管制部31に送信する。
次に、図10に基づいて、第2実施形態に係る行動指示内容決定処理について説明する。図10は、第2実施形態に係る行動指示内容決定処理の流れを示すフローチャートである。
図10に示すように、指示内容決定部311は、受信したトリガ信号の種類を判定する(S301)。第1のトリガ信号であればS302へ進み、既述のS203〜S209(図7参照)と同様の処理を行う(S302〜S308)。第2のトリガ信号であればS309へ進み、LPにダンプ20−1がいれば(S309/Yes)、「キックアウト」の行動指示信号を発する(S310)。LPにダンプ20−1がいなければ(S309/No)、行動指示をせずに処理を終了する(S311)。
第2実施形態では、積込位置へ向かって移動するダンプに対する指示は、第1の指示入力装置で行い、積込位置からの発車指示は、第2の指示入力装置により行う。これにより、積込位置に向かってダンプを移動させる指示と、積込位置からダンプを発車させる指示と、を独立して行える。また、フットスイッチを踏みながら操作装置の操作も同時に行えるので、積込作業を中断することなく、行動指示決定処理の開始命令を入力することができる。
<第3実施形態>
第3実施形態は、ショベルの左右側の2箇所に積込位置が設けられ、左右の積込位置に進入・発車するダンプを区別して行動指示を行う実施形態である。以下、本発明の第3実施形態に係る行動指示システムについて、図11〜図15を参照しながら説明する。まず、図11を用いて、第3実施形態に係る行動指示システムの構成について説明する。図11は、第3実施形態に係る行動指示システムの内部構成を示すブロック図である。
第3実施形態は、ショベルの左右側の2箇所に積込位置が設けられ、左右の積込位置に進入・発車するダンプを区別して行動指示を行う実施形態である。以下、本発明の第3実施形態に係る行動指示システムについて、図11〜図15を参照しながら説明する。まず、図11を用いて、第3実施形態に係る行動指示システムの構成について説明する。図11は、第3実施形態に係る行動指示システムの内部構成を示すブロック図である。
第3実施形態では、第2実施形態に加え、座席71の近傍の床面に更にもう一つのフットスイッチ備える。以下、運転席13内の座席71に着座したオペレータから見て左側にあるものを左フットスイッチ、右側にあるものを右フットスイッチという。左右のホーンボタン74L、74Rは第1の指示入力装置として機能し、左フットスイッチ及び右フットスイッチは第2の指示入力装置として機能する点は、第2実施形態と同様である。
そして、図11に示すように、左右のホーンボタン74L、74R、及び左右のフットスイッチ75L、75R、のそれぞれはトリガ信号生成部191に接続される。左右のホーンボタン74L、74Rが押されると、トリガ信号生成部191は、左側又は右側の積込位置にダンプを移動させる「コール−L」、又は「コール−R」の指示信号を発するための第1のトリガ信号又は第3のトリガ信号を生成する。左フットスイッチ75Lが踏まれると、トリガ信号生成部191は、左側の積込位置からダンプを発車させる「キックアウト−L」の指示信号を発するための第2のトリガ信号を生成する。右フットスイッチ75Rを踏むと右側の積込位置からダンプを発車させる「キックアウト−R」を発するための第4のトリガ信号を生成する。
次に、図12及び図13を用いて、第3実施形態に係るダンプの走行経路を説明する。図12は、第3実施形態に係るダンプの走行経路を示す図である。図13は、第3実施形態に係るダンプの走行経路をモデル化して示した図である。
図12に示すように、第3実施形態では、入口411からQP1までの走行経路は、第1実施形態及び第2実施形態と同じであるが、QP1において、ショベル10の左側にある左積込位置(以下「LP−L」と記載する)に向かう左側アプローチパス(以下「APP―L」と記載する)と、ショベル10の右側にある右積込位置(以下「LP−R」と記載する)に向かう右側アプローチパス(以下「APP―R」と記載する)とに分岐する点で異なる。APP―L、及びAPP―Rのそれぞれは、スイッチバックポイント431L、431Rが設定されている。以下、図13に示すように、QP1から左積込位置LP−LまでのAPP―L含むエリアを左行動指示エリア440L、QP1から右積込位置LP−RまでのAPP―Rを含むエリアを右行動指示エリア440Rという。
入口411から積込エリア400に入ったダンプ20−1(図12において実線で図示)は、3つの待機位置QP1、QP2、QP3のうち最も先頭に近い位置で一旦停車する。その後、オペレータが左ホーンボタン74Lを押す、又は左フットスイッチ75Lを踏むと、指示内容決定部311は、左行動指示エリア440L内のダンプの位置に応じて、「コール−L(左積込位置にダンプを呼ぶ指示)」、「ストップ」、又は「キックアウト−L(左積込位置からダンプを出発させる指示)」の指示信号を発する。同様に、オペレータが右ホーンボタン74Rを押す、又は右フットスイッチ75Rを踏むと、指示内容決定部311は、右行動指示エリア440R内のダンプの位置に応じて、「コール−R(右積込位置にダンプを呼ぶ指示)」、「ストップ」、又は「キックアウト−R(右積込位置からダンプを出発させる指示)」の指示信号を発する。これを受けて、ダンプ20−1は、LPから出口412へと向かう。図12において点線で図示したダンプ20−1は、キックアウト−R又はキックアウト−Lの命令に従って移動した状態を示す。
次に図14、15に基づいて、第3実施形態に係る行動指示内容決定処理について説明する。図14は、第3実施形態に係る行動指示内容決定処理の流れを示すフローチャートである。図15は、第3のトリガ信号及び第4のトリガ信号が発せられた場合の行動指示内容決定処理の流れを示すフローチャートである。
図14に示すように、指示内容決定部311は、受信したトリガ信号の種類を判定する(S401)。第1のトリガ信号であれば、ステップS402へ進む。APP―Lをダンプ20−1が走行中であれば(S402/Yes、S403/Yes)、「ストップ」の行動指示信号を発し(S404)、APP―L上に停車中であれば(S402/Yes、S403/No)、「コール−L」の行動指示信号を発する(S405)。APP―L上にダンプ20−1がおらず(S402/No)、QP1にダンプ20−1がいるときは(S406/Yes)、「コール―L」の行動指示信号を発し(S407)、QP1にダンプ20−1がいないときは(S406/No)、処理を終了する(S408)。
指示内容決定部311が、第2のトリガ信号を受信したときにLP−Lにダンプ20−1がいれば(S409/Yes)、「キックアウト−L」を発し(S410)、ダンプ20−1がいなければ(S409/No)、処理を終了する(S411)。
指示内容決定部311が、第3のトリガ信号を受信すると、図15に示すように、APP−R上のダンプの有無、走行状態、及びQP1上のダンプの有無を基に、S402からS408と同様の処理を行い、「コール−L」に代えて「コール−R」の指示を行う(S412〜S418)。また、指示内容決定部311が第4のトリガ信号を受信すると、LP−R上のダンプの有無を基に、S409からS411と同様の処理を行い、「キックアウト−L」に代えて「キックアウト−R」の行動指示信号を発する(S419〜S421)。
第3実施形態では、左積込位置を経由して走行する搬送車に行動指示を命令するための第1の指示入力装置及び第2の指示入力装置と、右積込位置を経由して走行する搬送車に行動指示を命令するための第1の指示入力装置及び第2の指示入力装置と、をそれぞれ設けたことにより、左右の積込位置へのダンプの移動及び発車指示を、操作装置の操作を中断することなく、独立して行える。
上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。例えば、第2、第3実施形態において、ホーンボタンを第2の指示入力装置として機能させ、フットスイッチを第1の指示入力装置として機能させてもよい。また、上記では、行動指示システムに管制部を備え、積込機、管制部及びダンプの三者間でトリガ信号及び行動指示信号の送受信を行ったが、管制部の機能の全て又は一部を積込機又はダンプに搭載し、積込機及びダンプの二者間通信によりシステムを構成してもよい。例えば、管制部の全機能を積込機に搭載して積込機で行動指示信号を生成し、これをダンプに送信するように構成してもよい。また、ダンプに指示内容決定部を備え、積込機からダンプがトリガ信号を受信すると、各ダンプの自車両の現在位置とトリガ信号とを組み合わせて行動指示信号を生成し、これに従って自車両を走行させるように構成してもよい。
また、第3実施形態において、積込位置として左積込位置及び右積込位置を例に挙げて説明したが、積込位置を複数設ける場合に、積込機の左側及び右側に限定するものではない。すなわち、積込機の旋回範囲内に設定された第1の積込位置と、これとは異なる第2の積込位置とのそれぞれを搬送車が経由して走行する場合にも、本発明を適用することができる。
また上記では、無人運転で走行する搬送車を例に挙げて説明したが、搬送車オペレータが搭乗して走行させる有人搬送車についても本発明を適用できる。この場合、有人搬送車に行動指示信号の指示内容を出力する端末装置を搭載する。そして、端末装置に行動指示内容を伝達するための装置、例えば、表示装置や発話装置を備えて構成してもよい。これにより、積込機のオペレータとのコミュニケーションがとりにくい環境、例えば無線通信状況が悪い、砂塵で視界不良なためアイコンタクトが困難な状況、また騒音が大きくホーンが聞こえにくい環境でも、積込作業の中断を防ぎつつ、行動指示内容の決定処理の開始命令を入力することができる。
1:行動指示システム
10:積込機
19:行動指示装置
190a、190b:指示入力装置
20−1、20−2、20−n:ダンプ
31:管制部
10:積込機
19:行動指示装置
190a、190b:指示入力装置
20−1、20−2、20−n:ダンプ
31:管制部
Claims (6)
- 積荷の積込作業を行う積込機(10)から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車(20−1)に対し、前記搬送車の行動を指示するための行動指示システムであって、
前記積込機(10)を稼働させるための操作装置(73)と、
前記操作装置(73)を操作中のオペレータから、前記搬送車(20−1)に対する行動指示内容の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける指示入力装置(190)と、
前記入力操作を検知して、前記命令を実行させるためのトリガ信号を生成するトリガ信号生成部(191)と、
前記トリガ信号に応じて、前記搬送車(20−1)の現在位置及び走行状態を基に前記行動指示内容を決定し、当該行動指示内容を示す行動指示信号を生成する指示内容決定部(311)と、
前記行動指示信号に従って、前記搬送車(20−1)を動作させるための車両制御を行う車両制御部(204)と、
を備えることを特徴とする行動指示システム。 - 請求項1に記載の行動指示システムにおいて、
前記指示内容決定部(311)は、予め設定された前記積込作業を行う積込位置(LP)の位置情報を用いて、前記行動指示内容として、前記積込位置(LP)に向かって前記搬送車を移動させる指示、走行中の前記搬送車(20−1)に対する停車指示、又は前記積込位置(LP)からの発車指示を決定する、
ことを特徴とする行動指示システム。 - 請求項2に記載の行動指示システムにおいて、
前記指示入力装置(190)は、前記積込位置(LP)に向かって移動する指示、及び走行中の前記搬送車(20−1)に対する停車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける第1の指示入力装置(190a)と、前記積込位置からの発車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける第2の指示入力装置(190b)と、を含み、
前記トリガ信号生成部(191)は、前記第1の指示入力装置(190a)の入力操作を検知すると第1のトリガ信号を生成し、前記第2の指示入力装置(190b)の入力操作を検知すると第2のトリガ信号を生成し、
前記指示内容決定部(311)は、前記第1のトリガ信号又は前記第2のトリガ信号に応じて、前記行動指示内容を決定する、
ことを特徴とする行動指示システム。 - 請求項3に記載の行動指示システムにおいて、
前記積込位置(LP)は、前記積込機(10)の左側で前記積込作業を行う左積込位置(LP−L)、及び右側で前記積込作業を行う右積込位置(LP−R)を含み、
前記操作装置(73)は、前記オペレータが左手で操作する左操作レバー(73L)、及び右手で操作する右操作レバー(73R)を含み、
前記第1の指示入力装置(190a)は、前記左操作レバー(73L)、及び前記右操作レバー(73R)の各々に設けられ、
前記第2の指示入力装置(190b)は、前記オペレータが左足で操作する左フットスイッチ(75L)、及び右足で操作する右フットスイッチ(75R)により構成され、
前記左操作レバー(73L)に設けられた前記第1の指示入力装置(190a)は、前記搬送車(20−1)に対し、前記左積込位置(LP−L)に向かって移動する指示、及び走行中の前記搬送車(20−1)に対する停車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付け、
前記左フットスイッチ(75L)により構成された前記第2の指示入力装置(190b)は、前記左積込位置(LP−L)からの発車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付け、
前記右操作レバー(73R)に設けられた前記第1の指示入力装置(190a)は、前記搬送車(20−1)に対し、前記右積込位置(LP−R)に向かって移動する指示、及び走行中の前記搬送車(20−1)に対する停車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付け、
前記右フットスイッチ(75R)により構成された前記第2の指示入力装置(190b)は、前記右積込位置(LP−R)からの発車指示の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付ける、
ことを特徴とする行動指示システム。 - 請求項2に記載の行動指示システムであって、
前記指示内容決定部(311)は、前記搬送車(20−1)が予め定められた待機位置(QP1)に停車中であるか、前記待機位置(QP1)から前記積込位置(LP)に向かう経路(APP)上において走行中又は停車中であるか、若しくは前記積込位置(LP)に停車中であるか、に基づいて、前記行動指示内容を決定する、
ことを特徴とする行動指示システム。 - 積荷の積込作業を行う積込機(10)から、無人運転で前記積荷を搬送する搬送車(20−1)に対し、前記搬送車(20−1)の行動を指示するための行動指示方法であって、
前記積込機(10)を稼働させるための操作装置(73)を操作中のオペレータから、前記搬送車(20−1)に対する行動指示内容の決定処理を開始する命令の入力操作を受け付けるステップ(S103)と、
前記入力操作を検知して、前記命令を実行させるためのトリガ信号を生成するステップ(S104)と、
前記トリガ信号に応じて、前記搬送車(20−1)の現在位置及び走行状態を基に前記行動指示内容を決定し、当該行動指示内容を示す行動指示信号を生成するステップ(S108)と、
前記行動指示信号に従って、前記搬送車(20−1)を動作させるための車両制御を実行するステップ(S110)と、
を含むことを特徴とする行動指示方法。
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