JP6297228B2 - 作業車両の制御システム、作業車両、及び作業車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両の制御システム、作業車両、及び作業車両の制御方法に関する。

鉱山のような広域の作業現場においては、無人で走行する作業車両が運搬作業に使用される。作業車両は、積込場において積込機により積荷を積載された後、搬送路を走行して排土場まで移動し、排土場において積荷を排出する。

特開２０１２−１１３４２９号公報

積込機等による作業が進むにつれて、積込場の地形が変化し、作業車両が稼働可能な領域が変化する場合がある。この場合、測量車両により稼動可能な領域を測定し直すと、その間積込機や作業車両の稼動を停止させることになるため、作業現場の生産性の低下を抑制することが求められる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、作業現場の生産性の低下を抑制することを目的とする。

本発明の態様に従えば、作業場における作業車両の走行経路を含む走行条件を生成するコースデータ生成部と、前記作業車両の稼働可能な領域である稼働領域を設定する稼動領域設定部と、前記コースデータ生成部が生成した前記走行経路に沿って所定幅を有する通行領域を設定する通行領域設定部と、前記通行領域が前記稼動領域の外側に存在する場合、前記稼動領域を拡張した前記稼動領域データの更新データを生成する更新データ生成部とを備える作業車両の制御システムが提供される。

本発明の態様によれば、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。

図１は、本実施形態に係る作業車両の管理システムの一例を模式的に示す図である。 図２は、本実施形態に係るダンプトラックを後方から見た斜視図である。 図３は、本実施形態に係る管理装置及び制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、本実施形態に係る積込場における稼動領域の一例を模式的に示す図である。 図５は、本実施形態に係る積込場における稼動領域の一例を模式的に示す図である。 図６は、本実施形態に係るダンプトラックの制御方法の一例を示すフローチャートである。 図７は、積込場における稼動領域の他の例を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［管理システム］
本実施形態に係る作業車両２の管理システム１について説明する。図１は、本実施形態に係る作業車両２の管理システム１の一例を模式的に示す図である。管理システム１は、作業車両２の運行管理を実施する。本実施形態において、作業車両２は、鉱山を走行可能な運搬車両であるダンプトラック２である。

図１に示すように、ダンプトラック２は、鉱山の作業場ＰＡ及び作業場ＰＡに通じる搬送路ＨＬの少なくとも一部を走行する。作業場ＰＡは、積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡの少なくとも一方を含む。搬送路ＨＬは、交差点ＩＳを含む。ダンプトラック２は、搬送路ＨＬ及び作業場ＰＡに設定された走行経路ＴＲ（図４等参照）に従って走行する。

積込場ＬＰＡは、ダンプトラック２に積荷を積載する積込作業が実施されるエリアである。積込場ＬＰＡにおいて、油圧ショベルのような積込機３が稼働する。積込機３は、後述の制御装置６０（図３参照）を備える。排土場ＤＰＡは、ダンプトラック２から積荷が排出される排出作業が実施されるエリアである。排土場ＤＰＡには、例えば破砕機ＣＲが設けられる。

管理システム１は、管理装置１０と、通信システム９とを備える。管理装置１０は、コンピュータシステムを含み、鉱山に設けられる管制施設７に設置される。通信システム９は、管理装置１０とダンプトラック２との間でデータ通信及び信号通信を実施する。通信システム９は、データ及び信号を中継する中継器６を複数有する。管理装置１０とダンプトラック２とは、通信システム９を介して無線通信する。

本実施形態において、ダンプトラック２は、運転者の操作によらずに無人で走行する無人ダンプトラックである。ダンプトラック２は、管理装置１０からの指令信号に基づいて鉱山を走行する。

本実施形態において、ダンプトラック２の位置が、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球航法衛星システム）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）を含む。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星５を有する。ＧＮＳＳは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。ＧＮＳＳにより検出される位置は、グローバル座標系において規定される絶対位置である。ＧＮＳＳにより、鉱山におけるダンプトラック２の絶対位置が検出される。

［ダンプトラック］
次に、本実施形態に係るダンプトラック２について説明する。図２は、本実施形態に係るダンプトラック２を後方から見た斜視図である。図２に示すように、ダンプトラック２は、車体フレーム２１と、車体フレーム２１に支持されるダンプボディ２２と、車体フレーム２１を支持して走行する走行装置２３と、制御装置４０とを備える。

走行装置２３は、タイヤ２４が装着される車輪２５を有する。車輪２５は、前輪２５Ｆと後輪２５Ｒとを含む。前輪２５Ｆは、操舵装置３３（図３参照）により操舵される。後輪２５Ｒは、操舵されない。車輪２５は、回転軸ＡＸを中心に回転する。

以下の説明においては、後輪２５Ｒの回転軸ＡＸと平行な方向を適宜、車幅方向と称し、ダンプトラック２の進行方向を適宜、前後方向、と称し、車幅方向及び前後方向のそれぞれと直交する方向を適宜、上下方向、と称する。

前後方向の一方が前方であり、前方の逆方向が後方である。車幅方向の一方が右方であり、右方の逆方向が左方である。上下方向の一方が上方であり、上方の逆方向が下方である。前輪２５Ｆは、後輪２５Ｒよりも前方に配置される。前輪２５Ｆは、車幅方向両側に配置される。後輪２５Ｒは、車幅方向両側に配置される。ダンプボディ２２は、車体フレーム２１よりも上方に配置される。

車体フレーム２１は、走行装置２３を駆動させるための駆動力を発生する駆動装置３１（図３参照）を支持する。ダンプボディ２２は、積荷が積まれる部材である。

走行装置２３は、駆動装置３１で発生した駆動力を後輪２５Ｒに伝達するリアアクスル２６を有する。リアアクスル２６は、後輪２５Ｒを支持する車軸２７を含む。リアアクスル２６は、駆動装置３１で発生した駆動力を後輪２５Ｒに伝達する。後輪２５Ｒは、リアアクスル２６から供給された駆動力により回転軸ＡＸを中心に回転する。これにより、走行装置２３は走行する。

ダンプトラック２は、前進可能及び後進可能である。前進とは、ダンプトラック２の前部２Ｆが進行方向を向いている状態で走行することをいう。後進とは、ダンプトラック２の後部２Ｒが進行方向を向いている状態で走行することをいう。

制御装置４０は、ダンプトラック２を制御する。制御装置４０は、管理装置１０から送信される指令信号に基づいてダンプトラック２を制御することができる。

［作業車両の制御システム］
次に、本実施形態に係る作業車両の制御システム１００について説明する。制御システム１００は、管理装置１０と、ダンプトラック２の制御装置４０と、積込機３の制御装置６０とを有する。図３は、本実施形態に係る管理装置１０、制御装置４０及び制御装置６０の一例を示す機能ブロック図である。管理装置１０は、管制施設７に設置される。制御装置４０は、ダンプトラック２に搭載される。管理装置１０と制御装置４０とは、通信システム９を介して無線通信する。

管理装置１０は、コンピュータシステムを含む。管理装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置１２と、入出力インターフェース１３とを有する。

管理装置１０は、無線通信装置１４と接続される。無線通信装置１４は、管制施設７に配置される。管理装置１０は、無線通信装置１４及び通信システム９を介して、ダンプトラック２と通信する。

管理装置１０は、入力装置１５及び出力装置１６と接続される。入力装置１５及び出力装置１６は、管制施設７に設置される。入力装置１５は、例えばコンピュータ用のキーボード、マウス、及びタッチパネルの少なくとも１つを含む。入力装置１５が操作されることにより生成された入力データは、管理装置１０に出力される。出力装置１６は、表示装置を含む。表示装置は、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display：ＯＥＬＤ）のようなフラットパネルディスプレイを含む。出力装置１６は、管理装置１０から出力される表示データに基づいて作動する。なお、出力装置１６は、例えば印刷装置でもよい。

演算処理装置１１は、コースデータ生成部１１１と、稼動領域設定部１１２と、通行領域設定部１１３と、判定部１１４と、外側部分データ算出部１１５と、更新データ生成部１１６とを有する。

コースデータ生成部１１１は、鉱山を走行するダンプトラック２の走行条件を示すコースデータＣＤを生成する。ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の走行経路ＴＲ（図４参照）、走行速度、加速度、減速度、及び走行方向の少なくとも１つを含む。また、ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の停車位置及び発車位置の少なくとも一方を含む。コースデータ生成部１１１は、生成したコースデータＣＤを記憶装置１２に記憶させる。

稼動領域設定部１１２は、稼動領域５０（図４参照）を設定する。稼動領域５０は、作業場ＰＡ及び搬送路ＨＬのうちダンプトラック２が稼働可能な領域である。稼動領域５０は、例えばＧＰＳを搭載した測定車両が作業場ＰＡを走行し、取得した位置データに基づいて設定される。作業場ＰＡにおいて、稼動領域５０の外側は、ダンプトラック２が稼働できない領域であり、例えば壁部Ｗ（図４参照）や土手等が存在する。稼動領域設定部１１２は、稼動領域５０の範囲を示す稼動領域データ５０Ｄを生成し、記憶装置１２に記憶させる。

通行領域設定部１１３は、ダンプトラック２の通行領域８０を設定し、通行領域８０の範囲を示す通行領域データ８０Ｄを算出する。通行領域設定部１１３は、コースデータ生成部１１１が生成した走行経路ＴＲに沿って所定幅を有する領域を通行領域８０として設定することができる。通行領域設定部１１３は、例えば走行経路ＴＲを中心として当該走行経路ＴＲに沿って走行方向に延び、幅方向（走行方向に直交する方向）の寸法がダンプトラック２の車幅よりも所定の幅だけ広い帯状の領域を通行領域８０として設定することができる。通行領域設定部１１３は、通行領域８０の幅方向の寸法を可変に設定することができる。通行領域設定部１１３は、算出した通行領域データ８０Ｄを記憶装置１２に記憶させる。

判定部１１４は、稼動領域設定部１１２で設定された稼動領域データ５０Ｄと、通行領域設定部１１３で算出された通行領域データ８０Ｄとに基づいて、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在しているか否かを判定する。

外側部分データ算出部１１５は、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在する場合、通行領域８０のうち稼動領域５０の外側に存在する外側部分８１（図５参照）の範囲を示す外側部分データ８１Ｄを算出する。外側部分データ算出部１１５は、算出した外側部分データ８１Ｄを記憶装置１２に記憶させる。

更新データ生成部１１６は、通行領域８０の外側方向に拡がるように稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄを生成する。更新データ９０Ｄは、稼動領域データ５０Ｄを更新するデータである。更新データ生成部１１６は、生成した更新データ９０Ｄを記憶装置１２に記憶させる。

入出力インターフェース１３は、稼動領域設定部１１２で設定された稼動領域データ５０Ｄ、コースデータ生成部１１１で生成されたコースデータＣＤ、及び通行領域設定部１１３で設定された通行領域データ８０Ｄを、それぞれダンプトラック２に出力する。演算処理装置１１で生成された稼動領域データ５０Ｄ、コースデータＣＤ、通行領域データ８０Ｄは、入出力インターフェース１３及び通信システム９を介してダンプトラック２に出力される。

制御装置４０は、コンピュータシステムを含む。制御装置４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置４２と、入出力インターフェース４３とを有する。

制御装置４０は、無線通信装置４４と接続される。無線通信装置４４は、ダンプトラック２に配置される。制御装置４０は、無線通信装置４４及び通信システム９を介して、管理装置１０と通信する。

制御装置４０は、駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３と接続される。また、制御装置４０は、位置検出器３４、及び検出装置３５と接続される。駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３、位置検出器３４、及び検出装置３５は、ダンプトラック２に搭載される。

駆動装置３１は、ダンプトラック２の走行装置２３を駆動するために作動する。駆動装置３１は、走行装置２３を駆動させるための駆動力を発生する。駆動装置３１は、後輪２５Ｒを回転させるための駆動力を発生する。駆動装置３１は、例えばディーゼルエンジンのような内燃機関を含む。なお、駆動装置３１が、内燃機関の作動により電力を発生する発電機と、発電機で発生した電力に基づいて作動する電動モータとを含んでもよい。

ブレーキ装置３２は、走行装置２３を制動するために作動する。ブレーキ装置３２の作動により、走行装置２３の走行が減速したり停止したりする。

操舵装置３３は、ダンプトラック２の走行装置２３を操舵するために作動する。ダンプトラック２は、操舵装置３３により操舵される。操舵装置３３は、前輪２５Ｆを操舵する。

位置検出器３４は、ダンプトラック２の絶対位置を検出する。位置検出器３４は、測位衛星５からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナと、ＧＰＳアンテナで受信されたＧＰＳ信号に基づいてダンプトラック２の絶対位置を算出するＧＰＳ演算器とを含む。

検出装置３５は、ダンプトラック２の走行方向を検出する。検出装置３５は、操舵装置３３によるダンプトラック２の操舵角を検出する操舵角センサ３５Ａと、ダンプトラック２の方位角を検出する方位角センサ３５Ｂとを含む。操舵角センサ３５Ａは、例えば操舵装置３３に設けられたロータリーエンコーダを含む。方位角センサ３５Ｂは、例えば車体フレーム２１に設けられたジャイロセンサを含む。

また、制御装置４０は、障害物センサ３６と接続される。障害物センサ３６は、例えば車体フレーム２１の前部の下部に配置される。障害物センサ３６は、ダンプトラック２の前方の障害物を非接触で検出する。本実施形態において、障害物センサ３６は、複数のレーダーと、非接触センサであるレーザーセンサとを備える。レーダーは、電波を発射して、その電波を障害物に照射し、障害物により反射された電波を受信する。これにより、レーダーは、当該レーダーに対する障害物の方向及び距離を検出可能である。レーザーセンサは、ダンプトラック２の周囲の物体の位置を検出するものであり、レーザー光線を発射して、そのレーザー光線を物体である障害物に照射し、障害物により反射されたレーザー光線を受信する。これにより、レーザーセンサは、当該レーザーセンサに対する障害物の方向及び距離を検出可能である。レーザーセンサは、レーザー光線を発射し、反射されたレーザー光線を受信するために、分解能がレーダーよりも高い。

演算処理装置４１は、運転制御部４１１を有する。運転制御部４１１は、コースデータ生成部１１１で生成されたコースデータＣＤに基づいて、ダンプトラック２の駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３の少なくとも１つを制御する運転制御信号を出力する。運転制御信号は、駆動装置３１に出力されるアクセル信号、ブレーキ装置３２に出力されるブレーキ指令信号、及び操舵装置３３に出力されるステアリング指令信号を含む。演算処理装置４１は、無線通信装置４４により、位置検出器３４で検出されたダンプトラック２の位置データを管理装置１０に送信する。

制御装置６０は、コンピュータシステムを含む。制御装置６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置６１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置６２と、入出力インターフェース６３とを有する。

制御装置６０は、無線通信装置６４と接続される。無線通信装置６４は、積込機３に配置される。制御装置６０は、無線通信装置６４及び通信システム９を介して、管理装置１０と通信する。

演算処理装置６１は、積込指示制御部６１１を有する。積込指示制御部６１１は、積込機３による積荷の積込点ＬＰＰ（図４参照）の位置と、積込点ＬＰＰを通過するコースのタイプと、積込点ＬＰＰにダンプトラック２が近づく方向と、積込点ＬＰＰにおけるダンプトラック２の向きとを設定する。また、積込指示制御部６１１は、無線通信装置４４により、設定した設定事項を管理装置１０に送信する。なお、積込点ＬＰＰを通過するコースのタイプとしては、例えばドライブバイタイプと、スイッチバックタイプとが挙げられる。ドライブバイタイプのコースは、図４に示すようにダンプトラック２が積込点ＬＰＰに対して前進で到達し、積荷を積み込んだ後、前進で発進するコースである。スイッチバックタイプのコースは、図７に示すように前進するダンプトラック２が鋭角的に進行方向を転換して後進でＬＰＰに到達し、積荷を積み込んだ後、前進で発進するコースである。

図４及び図５は、本実施形態に係る積込場ＬＰＡにおける稼動領域５０の一例を模式的に示す図である。図４に示すように、稼動領域設定部１１２は、稼動領域５０を設定する。稼動領域５０は、境界線５１を有する。境界線５１は、例えば壁部Ｗに沿って設定される。

例えば、図４に示すように、積込機３の積込指示制御部６１１により積込点ＬＰＰ、積込点ＬＰＰを通過するコースのタイプ等が設定された場合、コースデータ生成部１１１は、積込点ＬＰＰを通過する走行経路ＴＲを生成する。走行経路ＴＲは、一定の間隔で設定される複数のコース点の集合体を含む。複数のコース点のそれぞれは、ダンプトラック２の絶対位置データと、コース点が設定された位置におけるダンプトラック２の走行速度データと、コース点が設定された位置におけるダンプトラック２の走行方向データとを含む。

複数のコース点を通過する軌跡によって、ダンプトラック２の走行経路ＴＲが規定される。走行経路ＴＲは、線状に設定される。走行速度データに基づいて、そのコース点が設定された位置におけるダンプトラック２の走行速度が規定される。走行方向データに基づいて、そのコース点が設定された位置におけるダンプトラック２の走行方向が規定される。コース点によって規定される走行経路ＴＲは、目標走行経路である。コース点によって規定されるダンプトラック２の走行速度は、目標走行速度である。コース点によって規定されるダンプトラック２の走行方向は、目標走行方向である。なお、コースデータ生成部１１１は、積込点ＬＰＰが稼動領域５０の外側に設定される場合であっても、境界線５１から所定距離以内であれば走行経路ＴＲを生成する。

ダンプトラック２は、生成された走行経路ＴＲを取得した後、走行経路ＴＲに従って積込場ＬＰＡを走行する。また、通行領域設定部１１４は、ダンプトラック２の進行方向の前方に通行領域８０を設定する。したがって、ダンプトラック２は、進行方向の前方に通行領域８０を設定した状態で走行する。

図４に示す例において、走行経路ＴＲにより規定されるコースは、例えばダンプトラック２が積込点ＬＰＰに対して前進で到達し、積荷を積み込んだ後、前進で発進する（ドライブバイ）コースである。このコースにおいて、例えばダンプトラック２は、積込場ＬＰＡ内の位置Ｐ１から、積込点ＬＰＰが設定された位置Ｐ２に対して前進で到達し、積荷を積込んだ後、前進で発進して所定の位置Ｐ３を通過する。なお、位置Ｐ１、位置Ｐ２及び位置Ｐ３は、走行経路ＴＲにより規定されるコース上の位置である。また、位置Ｐ３は、積込点ＬＰＰから所定距離だけ離れた地点に設定することができる。

積込場ＬＰＡでは、油圧ショベル等の積込機３により、壁部Ｗの一部が採掘される。この場合、採掘が進むにつれて、図５に示すように、実際の壁部Ｗの位置が、稼動領域５０の境界線５１に対して外側に移動する。このように、積込場ＬＰＡでは、採掘により壁部Ｗの形状が時々刻々と変化し、壁部Ｗの形状の変化に応じてダンプトラック２の稼働可能な領域についても変化する。このため、稼動領域設定部１１２は、壁部Ｗの形状の変化に対応するように稼動領域５０を更新する必要がある。

本実施形態では、コースデータ生成部１１１が走行経路ＴＲを設定した場合、通行領域設定部１１３は、当該走行経路ＴＲに沿って所定幅を有する通行領域８０の範囲を示す通行領域データ８０Ｄを算出する。

判定部１１４は、稼動領域データ５０Ｄと通行領域データ８０Ｄとに基づいて、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在しているか否かを判定する。例えば、判定部１１４は、図５に示すように、稼動領域５０の境界線５１のうち、通行領域８０に重なる重畳部分５１ａが存在する場合には、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在していると判定する。また、判定部１１４は、稼動領域５０の境界線５１のうち、通行領域８０に重なる重畳部分５１ａが存在しない場合には、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在していないと判定する。以下、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在している、つまり、通行領域８０が稼動領域５０の外側に外側部分８１を有している場合を例に挙げて説明する。通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在する場合、外側部分データ算出部１１５は、外側部分８１の範囲を示す外側部分データ８１Ｄを算出する。本実施形態において、外側部分８１は、稼動領域５０の境界線５１を更新する予定の境界更新予定領域である。

外側部分データ８１Ｄが算出された場合、図５に示すように、更新データ生成部１１６は、通行領域８０の外側部分８１の範囲に応じて稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄ（図３参照）を生成する。更新データ９０Ｄは、稼動領域データ５０Ｄを更新するデータである。更新データ９０Ｄにより規定される稼動領域５０は、境界線５１が突出部５１ｂを有する形状である。突出部５１ｂは、通行領域８０の外側に配置され、外側部分８１の外郭線８２に沿って配置される。このように、更新後の境界線５１は、突出部５１ｂを含めて全体が通行領域８０の外郭線に沿って配置される。なお、突出部５１ｂは、外側部分８１の外郭線に重なる位置に配置されてもよい。また、更新データ生成部１１６は、突出部５１ｂの少なくとも一部を外側部分８１のうちオフセット部分の範囲内に設定してもよい。

［制御方法］
次に、本実施形態に係るダンプトラック２の制御方法の一例について説明する。図６は、本実施形態に係るダンプトラック２の制御方法の一例を示すフローチャートである。積込機３の積込指示制御部６１１で積込点ＬＰＰの位置が指定され、通信システム９を介して管理装置１０に送信された場合、管理装置１０のコースデータ生成部１１１は、積込点ＬＰＰの位置に基づいて、ダンプトラック２の走行条件を示す走行経路ＴＲを生成する（ステップＳ１０）。コースデータ生成部１１１は、通信システム９を介して、生成した走行経路ＴＲをダンプトラック２に送信する。

ダンプトラック２において走行経路ＴＲを受信した場合、運転制御部４１１は、走行経路ＴＲに沿ってダンプトラック２を走行させる。ダンプトラック２は、位置Ｐ１から前進して積込点ＬＰＰに移動し、積込点ＬＰＰで積込を行った後、前進で発進して位置Ｐ３を通過して積込場ＬＰＡから外部に移動する。この場合、運転制御部４１１は、通信システム９を介して、位置検出部３４で検出される位置を管理装置１０に送信する。例えば、上記の積込作業は、複数のダンプトラック２によって行われてもよい。この場合、１台目のダンプトラック２の積込が完了した後、２台目以降のダンプトラック２が順次積込点ＬＰＰに移動して積込を行う。

通行領域設定部１１３は、コースデータ生成部１１１が生成した走行経路ＴＲに沿って所定幅を有する通行領域８０を算出する（ステップＳ２０）。

通行領域８０が算出された後、演算処理装置１１は、境界更新予定領域を算出する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０において、まず、判定部１１４は、稼動領域データ５０Ｄと通行領域データ８０Ｄとに基づいて、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在しているか否かを判定する。通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在していると判定された場合、外側部分データ算出部１１５は、外側部分８１（境界更新予定領域）の範囲を示す外側部分データ８１Ｄを算出する。一方、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在しないと判定された場合、処理を終了する。

外側部分データ８１Ｄを算出した後、判定部１１４は、ダンプトラック２が所定の位置Ｐ３を通過したか否かを判定する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０において、判定部１１４は、ダンプトラック２から送信される位置に基づいて判定を行う。ダンプトラック２が所定の位置Ｐ３を通過しないと判定した場合（ステップＳ４０のＮｏ）、ダンプトラック２が所定の位置Ｐ３を通過するまで上記のステップＳ４０の判定を繰り返し行う。

また、ダンプトラック２が所定の位置Ｐ３を通過したと判定した場合（ステップＳ４０のＹｅｓ）、判定部１１４は、稼動領域データ５０Ｄが既に更新されているか否かの判定を行う（ステップＳ５０）。ステップＳ５０において、判定部１１４は、積込点ＬＰＰを経由するコースをダンプトラック２が最初に通過した場合、稼動領域データ５０Ｄが更新されていないと判定する（ステップＳ５０のＮｏ）。また、判定部１１４は、積込点ＬＰＰを経由するコースをダンプトラック２が２台目以降に通過した場合、稼動領域データ５０Ｄが更新されたと判定する（ステップＳ５０のＹｅｓ）。

判定部１１４において稼動領域データ５０Ｄが更新されていないと判定された場合（ステップＳ５０のＮｏ）、更新データ生成部１１６は、通行領域８０の外側部分８１の範囲に応じて稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄを生成する（ステップＳ６０）。稼動領域設定部１１２は、生成された更新データ９０Ｄを稼動領域データ５０Ｄに反映させる（ステップＳ７０）。これにより、稼動領域５０は外側部分８１に応じた形状に変形される。

判定部１１４において稼動領域データ５０Ｄが更新されたと判定された場合（ステップＳ５０のＹｅｓ）、ステップＳ６０及びステップＳ７０を行うことなく、処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る作業車両の制御システム１００は、作業場ＰＡにおけるダンプトラック２の走行経路ＴＲを含む走行条件を生成するコースデータ生成部１１１と、ダンプトラック２の稼働可能な領域である稼動領域５０を設定する稼動領域設定部１１２と、コースデータ生成部１１１が生成した走行経路ＴＲに沿って所定幅を有する通行領域８０を設定する通行領域設定部１１３と、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在する場合、稼動領域５０を拡張した稼動領域データ５０Ｄの更新データ９０Ｄを生成する更新データ生成部１１６とを備える。

本実施形態によれば、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在する場合、外側部分８１の範囲に応じて稼動領域５０を拡張するため、ダンプトラック２が走行可能な領域に稼動領域５０を拡張することができる。これにより、稼働可能な領域の変化に応じてダンプトラック２を稼働させることができるため、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。

本実施形態に係る作業車両の制御システム１００において、更新データ生成部１１６は、通行領域８０の外側方向に拡がるように稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄを生成する。これにより、ダンプトラック２が実際に通過した領域よりも広い領域に稼動領域５０を拡張することができる。

本実施形態に係る作業車両の制御システム１００において、更新データ生成部１１６は、稼動領域５０の境界線５１が外側部分８１の外郭線８２に沿うように稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄを生成するため、稼動領域５０を拡張しすぎることを抑制できる。

本実施形態に係る作業車両の制御システム１００において、更新データ生成部１１６は、稼動領域５０の境界線５１が外側部分８１の外郭線８２に重なるように変形した更新データ９０Ｄを生成する。これにより、稼動領域５０を拡張しすぎることをより確実に抑制できる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、積込点ＬＰＰに到達するコースのタイプとして、ダンプトラック２が積込点ＬＰＰに対して前進で到達する、いわゆるドライブバイタイプのコースを例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、コースとして、ダンプトラック２がスイッチバックして積込点ＬＰＰに到達する、スイッチバックタイプのコースであってもよい。

図７は、積込場ＬＰＡにおける稼動領域５０の他の例を模式的に示す図である。図７に示すように、稼動領域設定部１１２は、稼動領域５５を設定する。稼動領域５５の境界線５６は、例えば壁部Ｗに沿って設定される。積込機３の積込指示制御部６１１により積込点ＬＰＰ、積込点ＬＰＰを通過するコースのタイプ等が設定された場合、コースデータ生成部１１１は、積込点ＬＰＰを通過する走行経路ＴＲを生成する。

走行経路ＴＲにより規定されるコースは、例えばダンプトラック２が積込点ＬＰＰに対してスイッチバックして後進で到達するコースである。この場合、ダンプトラック２は、後進して積込点ＬＰＰに到達し、積込点ＬＰＰにおいて積込機３による積込を行った後、積込点ＬＰＰから前進により走行する。

また、コースデータ生成部１１１が走行経路ＴＲを設定した場合、通行領域設定部１１３は、ダンプトラック２の通行領域８５の範囲を示す通行領域データを算出する。なお、ダンプボディ２２の後端は、後輪２５Ｒから後方に突出して配置され、地面との間にスペースが設けられる。このため、ダンプボディ２２の後端は、地面から所定の高さに突出する突出物の上方であっても通過可能となる。一方、後輪２５Ｒは、このような突出物の上方を通過することが困難な場合がある。このように、ダンプボディ２２の後端が通過可能な領域であっても、後輪２５Ｒが通過可能とは限らない。よって、通行領域設定部１１４は、ダンプトラック２の後輪２５Ｒの回転軸ＡＸよりも後方に通行領域８０を設定しないようにする。

判定部１１４は、稼動領域データと通行領域データとに基づいて、通行領域８５が稼動領域５５の外側に存在しているか否かを判定する。以下、通行領域８５が稼動領域５５の外側に外側部分８６を有している場合を例に挙げて説明する。通行領域８５が稼動領域５５の外側に存在する場合、外側部分データ算出部１１５は、外側部分８６の範囲を示す外側部分データを算出する。

外側部分データが算出された場合、更新データ生成部１１６は、通行領域８５の外側部分８６の範囲に応じて稼動領域５５を拡張した更新データを生成する。更新データは、稼動領域データを更新するデータである。更新データにより規定される稼動領域５５は、境界線５６が突出部５６ｂを有する形状である。突出部５６ｂは、通行領域８５の外側に配置され、外側部分８６の外郭線８７に沿って配置される。更新後の境界線５６は、突出部５６ｂを含めて全体が通行領域８５の外郭線に沿って配置される。なお、突出部５６ｂは、外側部分８６の外周に重なる位置に配置されてもよい。

このように、作業車両２の管理システム１は、スイッチバックにより積込点ＬＰＰに到達する場合についても、通行領域８５の外側部分８６の少なくとも一部を含むように稼動領域５５を拡張するため、ダンプトラック２が走行可能な領域に稼動領域５５を拡張することができる。これにより、稼働可能な領域の変化に応じてダンプトラック２を稼働させることができるため、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。

なお、上述の実施形態においては、ダンプトラック２が無人ダンプトラックであることとした。ダンプトラック２は、ダンプトラック２に搭乗した運転者の操作に従って走行する有人ダンプトラックでもよい。

なお、上述の実施形態においては、鉱山において用いられる作業車両を例に説明した。上述の実施形態で説明した構成要素は、鉱山とは異なる作業現場で用いられる作業車両に適用されてもよい。また、作業車両は、ダンプトラック２でなくてもよく、例えばホイールローダのような積込作業を実施可能な作業車両でもよい。

また、上述の実施形態においては、コースデータ生成部１１１、稼動領域データ取得部１１２、通行領域設定部１１３、判定部１１４、外側部分データ算出部１１５、更新データ生成部１１６が管理装置１０に設けられる構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、上記のうち少なくとも１つがダンプトラック２の制御装置４０に設けられてもよい。

また、上述の実施形態においては、走行経路ＴＲは、複数のコース点の集合体としてデータを扱う例で説明したが、これに限定されるものではなく、例えば曲線としてデータを取り扱ってもよい。

ＣＤ…コースデータ、Ｗ…壁部、ＰＡ…作業場、ＨＬ…搬送路、ＣＲ…破砕機、ＡＸ…回転軸、ＩＳ…交差点、ＬＰＡ…積込場、ＬＰＰ…積込点、ＴＲ…走行経路、１…管理システム、２…ダンプトラック、２Ｆ…前部、２Ｒ…後部、３…積込機、５…測位衛星、６…中継器、７…管制施設、９…通信システム、１０…管理装置、１１，４１，６１…演算処理装置、１２，４２，６２…記憶装置、１３，４３，６３…入出力インターフェース、１４，４４，６４…無線通信装置、１５…入力装置、１６…出力装置、２１…車体フレーム、２２…ダンプボディ、２３…走行装置、２４…タイヤ、２５…車輪、２５Ｆ…前輪、２５Ｒ…後輪、３１…駆動装置、３２…ブレーキ装置、３３…操舵装置、３４…位置検出器、３５…検出装置、３５Ａ…操舵角センサ、３５Ｂ…方位角センサ、３６…障害物センサ、４０，６０…制御装置、５０，５５…稼動領域、５０Ｄ…稼動領域データ、５１，５６…境界線、８０Ｄ…通行領域データ、８１Ｄ…外側部分データ、５１ａ，５６ａ…重畳部分、５１ｂ，５６ｂ…突出部、８０，８５…通行領域、８１，８６…外側領域、８２，８７…外郭線、９０Ｄ…更新データ、１００…制御システム、１１１…コースデータ生成部、１１２…稼動領域設定部、１１３…通行領域設定部、１１４…判定部、１１５…外側部分データ算出部、１１６…更新データ生成部、４１８…運転制御部

Claims (7)

1. 作業場における作業車両の目標走行経路を含む走行条件を生成するコースデータ生成部と、
   前記作業車両の稼働可能な領域である稼働領域を設定する稼動領域設定部と、
   前記コースデータ生成部が生成した前記目標走行経路に沿って所定幅を有する通行領域を設定する通行領域設定部と、
   前記通行領域が前記稼動領域の外側に存在する場合、前記稼動領域を拡張した前記稼動領域データの更新データを生成する更新データ生成部と
   を備える作業車両の制御システム。
2. 前記更新データ生成部は、前記通行領域の外側方向に拡がるように前記稼動領域を拡張した前記更新データを生成する
   請求項１に記載の作業車両の制御システム。
3. 前記更新データ生成部は、前記稼動領域の境界線が前記外側部分の外郭線に沿うように前記稼動領域を拡張した前記更新データを生成する
   請求項１又は請求項２に記載の作業車両の制御システム。
4. 前記更新データ生成部は、前記稼動領域の境界線が前記外側部分の外郭線に重なるように前記稼動領域を拡張した前記更新データを生成する
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の作業車両の制御システム。
5. 前記更新データ生成部は、前記作業車両が前記目標走行経路の所定の地点を通過した場合に前記更新データを生成する
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の作業車両の制御システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業車両の制御システムを備える作業車両。
7. 作業車両の制御システムにおいて、
   作業場における前記作業車両の目標走行経路を含む走行条件を生成することと、
   前記作業車両の稼働可能な領域である稼働領域を設定することと、
   生成された前記目標走行経路に沿って所定幅を有する通行領域を設定することと、
   前記通行領域が前記稼動領域の外側に存在する場合、前記稼動領域を拡張した前記稼動領域データの更新データを生成することと、を特徴とする
   作業車両の制御方法。
   

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