JP6718341B2

JP6718341B2 - 鉱山用作業機械及びその後方監視方法

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Publication number: JP6718341B2
Application number: JP2016178935A
Authority: JP
Inventors: 幸彦小野; 石本　英史; 英史石本; 佐藤　隆之; 隆之佐藤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2036-09-13
Also published as: JP2018043599A

Description

本発明は鉱山用作業機械後及びその後方監視方法に係り、特に後退時における障害物検出技術に関する。

特許文献１には、車両の駐車位置までの目標軌道情報を提供する技術の一例として、「駐車前に車両移動しながら超音波センサで捉えた障害物情報を周囲地図生成部で蓄積して車両周囲の地図を生成し、これをもとに目標駐車位置決定部で目標駐車位置候補を探索、決定する。仮目標軌道算出部で目標駐車位置までの仮目標軌道を算出して参照位置算出部で駐車空間の間口の両角などの座標を求め、車両特定部位座標算出部で自車両上の基準位置と所定の関係を有する車両特定部位の座標を求め、両座標から評価距離算出部で評価距離を算出する。評価関数決定部で評価距離の関数として与えられる評価関数を、最小、又は最大とするような目標軌道を目標軌道算出部で算出し、車両後方画像へ重畳してディスプレイに表示する（要約抜粋）」する車両用駐車支援装置が開示されている。

特開２００３−５４３４１号公報

乗用車に比べて大型となる鉱山用作業機械の後退支援技術として特許文献１に記載の技術を適用しようとすると、鉱山用作業機械の死角が乗用車の死角に比べて大きいことから、多数の超音波センサを鉱山用作業機械の死角がなくなるように並べて搭載する必要が生じ、コストの上昇を招く。また特に鉱山用ダンプトラックにおいて多数の超音波センサを後方に向けて設置しようとすると、積荷の放土作業の妨げにならない位置に設置する必要があることから、超音波センサの設置位置が制約され現実的ではない。このような実情から、大型の鉱山用作業機械に適した後方障害物の検出技術が望まれている。

本発明の目的は上記実情に鑑みてなされたものであり、鉱山用作業機械に適した後方障害物の検出技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、鉱山用作業機械の機体左側に設けられ、機体左後方の路面上の障害物を検出して左後方検出データを出力する左後方障害物検出用ライダーと、前記鉱山用作業機械の機体右側に設けられ、機体右後方の路面上の障害物を検出して右後方検出データを出力する右後方障害物検出用ライダーと、前記左後方検出データ及び前記右後方検出データを記憶する検出データ記憶装置と、前記左後方検出データ及び前記右後方検出データから、前記鉱山用作業機械の後方に位置する路面境界位置を検出する境界検出装置と、前記左後方障害物検出用ライダーの検出域を左側限界とし、及び前記右後方障害物検出用ライダーの検出域を右側限界とした領域の中にある前記左後方障害物検出用ライダー及び前記右後方障害物検出用ライダーの死角領域のうち、自機から前記路面境界位置までの間の後方監視対象領域内に障害物があるかを判定する後方監視装置と、を備え、前記後方監視装置は、前記鉱山用作業機械が前進から後退へ切返す切返し地点に向かって前進中に収集した前記左後方検出データ及び前記右後方検出データのいずれからも障害物が検出できない場合は、前記後方監視対象領域内に障害物がないと判定する障害物判定部を備えた、ことを特徴とする。

本発明によれば、大型の鉱山用作業機械に適した後方障害物の検出技術を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成、効果は以下の実施形態において明らかにされる。

自律走行システムの概略構成を示す図後退支援装置を備えた自律ダンプトラックの外観図管制サーバの概略構成を示すブロック図ダンプトラックの概略構成を示すブロック図ダンプトラックの自律走行動作の内、特に後方監視方法における処理の流れを示すフローチャート後方監視対象領域を示す図路面境界として切羽を検出する例であって、（ａ）はダンプトラックと切羽との位置関係を示し、（ｂ）は境界検出位置を示す図路面境界として崖を検出する例であって、（ａ）はダンプトラックと崖との位置関係を示し、（ｂ）は崖検出位置を示す図オープンエリアにおける仮想路面境界設定処理を示す図であって、（ａ）はオープンエリアの路面検出状態を示し、（ｂ）は仮想路面境界位置を示す図後退しながら旋回する際のダンプトラック及び検出域の向きを示す図前方検出データの検出域を示す図左検出データの検出域を示す図右検出データの検出域を示す図後方監視対象領域を各検出データがカバーした状態を示す図本実施形態の作用効果の説明図

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下本発明の実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。本実施形態では、鉱山用作業機械として管制サーバからの管制指示に従って自律走行するダンプトラックを例に挙げて説明するが、オペレータの運転操作に従って走行する有人ダンプトラックにも本発明は適用できる。また、鉱山用作業機械はダンプトラックに限らず、油圧ショベル、ホイールローダ、グレーダ等、その種類は問わない。

本実施形態は、鉱山用作業機械が切返し地点で進行方向を前進から後退に切返し、後退する際の後方障害物検出処理に係る。以下、図１から図４を参照して、第一実施形態について説明する。図１は、自律走行システムの概略構成を示す図である。図２は後退支援装置を備えた自律ダンプトラックの外観図である。図３は、管制サーバの概略構成を示すブロック図である。図４は、ダンプトラックの概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、鉱山内には、積込機械１０が掘削作業及び積込作業を行う積込場６１、ダンプトラック２０が放土作業を行う放土場６２、及び積込場６１、放土場６２を連結する搬送路６０が配置される。

そして自律走行システム１は、積込機械１０、ダンプトラック２０、及びダンプトラック２０の運行を管理する管制サーバ３１を含んで構成される。管制サーバ３１は、積込機械１０及びダンプトラック２０の其々に無線通信回線４０を介して接続される。そしてダンプトラック２０は、管制サーバ３１からの目的地、走行許可区間などを含む管制信号を受信して、オペレータの運転によらずに自律走行する。

ダンプトラック２０は積込場６１、放土場６２、また不図示の駐機場内で切返し動作を行い、後方障害物の監視を行って後退する。管制サーバ３１は切返し地点の設定を行い、切返し地点の位置情報を含む管制信号をダンプトラック２０に送信する。下記では、放土場内でダンプトラック２０が切返し地点で切返し動作を行い、放土位置に向けて後退する動作を例に挙げて説明するが、後退時の後方監視処理は積込場６１や駐機場における後退動作時にも適用できる。

図２に示すように、ダンプトラック２０は、車体２３、及び車体２３上に設置され積載物を搭載するベッセル２４を含んで構成される。車体２３の前面には、前方障害物検出装置としてのミリ波レーダ２Ｆが備えられる。

またダンプトラック２０の前方に向かって左側面には、ダンプトラック２０の左後方路面上の障害物を検出して左後方検出データを出力する左後方障害物検出用ライダーとしての左ライダー（LIDAR：Light Detection and Ranging）２Ｌが備えられる。同様に右側面にはダンプトラック２０の右後方路面上の障害物を検出して右後方検出データを出力する右後方障害物検出用ライダーとしての右ライダー２Ｒが備えられる。

左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒは、レーザ光をスキャン面内で一定の回転角度毎に照射し、その反射波を受光して対象物（障害物）の位置（距離及び方向）を測定するレーザスキャナであり、両者は互いにそのレーザ光の走査面（照射面）がダンプトラック２０の車体の幅方向中心を通る進行方向鉛直面を基準に鏡像関係となる位置に設置されている。図２では、レーザ光の走査面をスキャン面２１Ｌ、２１Ｒで図示する。またスキャン面２１Ｌ、２１Ｒ内のレーザ光の照射経路と路面との交点を２２Ｌ、２２Ｒで図示する。

左ライダー２Ｌ及び右ライダー２Ｒは、ダンプトラック２０の操舵角が０の場合はそれぞれのスキャン面２１Ｌ、２１Ｒがダンプトラック２０の前後方向軸と平行かつ鉛直に、かつ左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒから照射されるレーザ光がダンプトラック２０よりも後方に向けて照射される位置に設置される。換言すると、車体の前後方向軸（ロール軸）、左右方向（車幅方向）軸（ピッチ軸）、及び車体の高さ方向軸（ヨー軸）からなる直交３軸を定義した場合に、スキャン面が車体の高さ軸を含み、かつ前後方向軸と平行になるように、左ライダー２Ｌ及び右ライダー２Ｒはダンプトラック２０に取り付けられる。

ダンプトラック２０の走行路面が乾いた土であると、タイヤの回転によって撒きあげた土埃がダンプトラック２０と周囲盛土との間に漂うことがある。このような状況になった場合、ダンプトラック２０の下部に左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒを設置すると、周囲盛土までの距離を正しく測定できないだけでなく、左ライダー２Ｌ及び右ライダー２Ｒの検出面が汚れることもある。そこで、舞いあがった土埃が左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒの検出窓に付着する頻度を抑え、かつ、土埃の上から周囲形状を検出するため、ダンプトラック２０の左側面上部、及び右側面上部の其々に、左ライダー２Ｌ及び右ライダー２Ｒが取り付ける。このように左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒをダンプトラック２０に取り付けることで、路面の凹凸や傾斜に遮られずに遠方の路面境界をセンシングしながら放土/積込み位置に近づくことができ、更にそのセンシングがダンプトラックのピッチングに影響されにくいという利点がある。

図３に示すように、管制サーバ３１は、サーバ側制御装置３１０、及び無線通信回線４０に接続するためのサーバ側通信装置３３０を含んで構成される。

サーバ側制御装置３１０は、サーバ側地図情報記憶部３１１、放土位置方向設定部３１２、走行経路生成部３１３、走行許可区間設定部３１４、運行管理情報記憶部３１５、車両情報記憶部３１６、及びサーバ側通信制御部３１７を備える。

サーバ側地図情報記憶部３１１は、ＨＤＤなど固定的に記憶する記憶装置を用いて構成され、積込場６１、放土場６２内の各地点（以下「ノード」という）や境界位置情報、及び搬送路６０上に設定される走行経路上のノード、及び隣接するノードを連結するリンクを用いて定義された地図情報を記憶する。

放土位置方向設定部３１２は、ダンプトラック２０からの要求に応じて放土位置、及び放土位置への進入方向である放土方向（ダンプトラック２０が後退して放土位置に接近する際の後退で進行する方向）を設定すると共に、放土位置に放土方向に沿って後退で接近するための切返し地点を設定する。放土位置、放土方向及び切返し地点は走行経路生成部３１３に出力する。

走行経路生成部３１３は、搬送路６０上に現在位置から目的地までに至る走行経路を生成する。更に放土位置方向設定部３１２から取得した放土位置、放土方向及び切返し地点に基づいて、放土場６２の入口から切返し地点を経由し、放土方向に沿って放土位置に進入するための往路走行経路、及び放土位置から放土場６２の出口に至る復路走行経路を、サーバ側地図情報記憶部３１１の地図情報と車両情報記憶部３１６の車両情報（車両の最大旋回半径等を含む）を参照して生成する。

走行許可区間設定部３１４は、走行経路生成部３１３が生成した走行経路(放土場６２内の往路走行経路及び復路走行経路と、搬送路６０上の走行経路の双方を含む)のうち各ダンプトラックのみに走行許可を付与する部分区間を走行許可区間として設定する。走行許可区間設定部３１４は、走行許可区間の設定対象となる対象車両の前を走行する直前車両の現在位置を基準としそれより後に前方境界点を設定する。また、対象車両の後続車両の現在位置を基準とし、そこから後続車両が停止するために必要な停止可能距離に安全を見込んで設定したマージン距離を加えた地点から対象車両の現在位置まで間に後方境界点を設定する。そして前方境界点から後方境界点までの走行経路上の部分区間を、対象車両のみの走行を許可する走行許可区間として設定する。走行許可区間は対象車両のみが走行ができ、他車両に対して進入が禁止される閉塞区間として機能する。これにより、車両同士の干渉を抑止する。また走行許可区間設定部３１４は、設定した走行許可区間のうち対象車両が通過した後の区間を解放し、他のダンプトラックに対して走行許可が行える解放区間とする。

走行許可区間設定部３１４は、対象車両を固有に示す車両ＩＤとその対象車両に対して設定した走行許可区間を運行管理情報記憶部３１５に記憶する。運行管理情報記憶部３１５は、対象車両から受信した自車位置情報を更に記憶してもよい。

車両情報記憶部３１６は、各ダンプトラック２０の車両長、車両幅、最小旋回半径等の車両情報を取得し、記憶する。

サーバ側通信制御部３１７は、サーバ側通信装置３３０を介してダンプトラック２０と無線通信情報の送受信制御を行う。

図４に示すように、ダンプトラック２０は、ダンプトラック２０の後方の安全を確認する車両制御装置１００、無線通信回線４０に接続する車両側通信装置１２０、ダンプトラック２０の位置・姿勢を計測する自己位置計測装置１３０、ダンプトラック２０を走行・停止させるための制御を行う車体運動制御装置１４０、ダンプトラック２０の操舵角を検出し、操舵角情報を出力する操舵角検出装置１５１、ダンプトラック２０の車速を検出して車速情報を出力する車速検出装置１５２、ベッセル２４の着座姿勢を検出し、ベッセル２４が起床したことを示す姿勢信号を出力する姿勢検出装置１５３を備える。

自己位置計測装置１３０は、IMU（慣性計測装置）やGPS（Global Positioning System）を含んで構成される。

車体運動制御装置１４０は、ダンプトラック２０の速度を制御する速度制御装置、ダンプトラック２０の舵角を制御する操舵制御装置、及び速度制御装置の制動量と操舵制御装置の制御量を算出するダンプトラック制御装置を含んで構成される。

車両制御装置１００は、ミリ波レーダ２Ｆ、左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒの其々が出力する前方検出データ、左後方検出データ、右後方検出データを記憶する検出データ記憶装置１０１と、左後方検出データ及び右後方検出データからダンプトラック２０の後方に位置する路面境界位置ＢＬを検出する境界検出装置１０２と、地図情報を記憶する車両側地図情報記憶装置１０３と、後方監視装置１０４と、自律走行制御装置１０５と、車両側通信装置１２０を介して無線情報の送受信を行うための制御を行う車両側通信制御装置１０６と、タイマ１０７と、を含む。

境界検出装置１０２は、検出データ記憶装置１０１から左後方検出データ及び右後方検出データの其々を読み出し、其々に含まれる路面境界を検出する実境界検出装置１０２１、及び実境界検出装置１０２１が検出した路面境界と車両側地図情報記憶装置１０３の地図情報（放土場６２の境界情報）とを参照し、ダンプトラック２０から見た路面境界の相対位置を推定する路面境界推定装置１０２２を含む。

自律走行制御装置１０５は、管制サーバ３１から受信した管制信号に従って地図情報及び自己位置計測装置１３０から取得した自己位置情報に基づいて、走行、停止、速度、操舵角を示す車体情報を車体運動制御装置１４０に出力する。

後方監視装置１０４は、ダンプトラック２０が前進から後退へ切返す切返し地点に向かって前進中に収集した左後方検出データ及び右後方検出データのいずれからも障害物が検出できない場合は後方監視対象領域内に障害物がないと判定する障害物判定部１０４ａを含む。境界検出装置１０２及び後方監視装置１０４の詳細な説明は、動作手順に沿って後述する。

管制サーバ３１及び車両制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、入力Ｉ／Ｆ、出力Ｉ／Ｆ、及びバスを備えて構成されてもよいし、集積回路により構成されてもよい。

次に図５を参照して後方の安全を確認しながらダンプトラックを後退させる処理について説明する。図５は、ダンプトラック２０の自律走行動作の内、特に後方監視方法における処理の流れを示すフローチャートである。

ダンプトラック２０は、積込場６１で積込作業が終了すると、走行許可区間の設定要求情報を管制サーバ３１に送信する。走行許可区間設定部３１４は、搬送路６０上の走行経路のうち、設定要求を発信したダンプトラック２０のみに走行許可を付与する走行許可区間を設定し、ダンプトラック２０に送信する。ダンプトラック２０は、走行許可区間の位置情報を含む管制信号に従って自律走行し、放土場６２に到達する。

ダンプトラック２０は放土場６２に到達すると、管制サーバ３１に対して放土位置までの往路走行経路の要求を行う。管制サーバ３１の放土位置方向設定部３１２は、切返し地点、放土位置、放土方向を設定し、走行経路生成部３１３が往路走行経路を生成してダンプトラック２０に送信し、ダンプトラック２０が往路走行経路を示す管制信号（切返し地点の位置、切返し地点に進入する向き、放土位置までの後退で接近する向き、放土位置情報を含む）を受信する（Ｓ１）。

ダンプトラック２０は往路走行経路を示す管制信号を受信し、それに従って自律走行する。往路走行経路を走行中にミリ波レーダ２Ｆ、左ライダー２Ｌ、右ライダー２ＲをＯＮにして、前方検出データ、左後方検出データ、右後方検出データを収集し（Ｓ２）、検出データ記憶装置１０１に記憶（蓄積）する（Ｓ３）。前進で走行中、ミリ波レーダ２Ｆの検出データは前方障害物の監視に用いられるが、左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒによる後方監視は不要である。そこで前進走行中は、左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒの検出データを車両制御装置１００に出力せず、ダンプトラック２０が前進から後退へ切返す切返し地点に向かって前進中に、左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒが左後方検出データ及び右後方検出データを出力するように構成してもよい。ここでいう「前進から後退へ切返す切返し地点に向かって前進中」とは、例えば、放土場６２に入場したことをトリガーとし、放土場６２から切返し地点に停止するまでの間に、車両制御装置１００に左後方検出データ及び右後方検出データを出力するように構成してもよい。出力開始のトリガーは、放土場の入場だけでなく、切返し地点から所定距離手前の通過をトリガーとしてもよい。この場合の所定距離は、車両制御装置１００による後方監視に必要な検出データの収集が行える範囲を基に決めてもよい。また出力終了や後述する後方監視装置１０４による後方監視処理の終了のトリガーは、姿勢検出装置１５３からベッセル２４が起床したことを示す姿勢信号の入力としてもよい。つまり、「前進から後退へ切返す切返し地点に向かって前進中」と、切返し地点からダンプトラックが後退する際に通過する領域に、切返し地点に向かってダンプトラックが前進で進行する際に左ライダー２Ｌ及び右ライダー２Ｒの検出域が重なる走行時間が含まれていればよい。

ダンプトラックが切返し地点に到達するまでは（Ｓ４／Ｎｏ）、前方検出データ、左後方検出データ、右後方検出データの収集をしながら、切返し地点まで前進で自律走行する。

切返し地点に到達すると（Ｓ４／Ｙｅｓ）、ダンプトラック２０は停止する。そして後方の安全が確認できると、放土位置に向かって後退で進行を開始する。このとき、後方監視装置１０４が監視する後方監視対象領域ＢＡについて、図６を参照して説明する。図６は、後方監視対象領域を示す図である。

図６に示すように切返し地点ＳＷで停止したときの左ライダー２Ｌの検出域は、スキャン面２１Ｌ及び路面との交点を結んで形成される検出ラインＬ_Ｌである。また右ライダー２Ｒの検出域は右ライダー２Ｒのスキャン面２１Ｒと路面との交点を結んで形成される検出ラインＬ_Ｒである。よって、検出ラインＬ_Ｌを左側限界、検出ラインＬ_Ｒを右側限界とした領域の中は、ダンプトラック２０の死角領域となる。この死角領域は左ライダー２Ｌ及び右ライダー２Ｒのスキャン面を車体前後方向軸と平行かつ鉛直（スキャン面が車体の高さ方向軸を含む状態をいう）とすることによりダンプトラック２０の車幅と一致させることができる。そして、この死角領域のうち、ダンプトラック２０から境界検出装置１０２が設定した路面境界位置ＢＬまでが後方監視装置１０４が障害物の有無を判定する後方監視対象領域ＢＡである。ダンプトラック２０は、後方監視対象領域ＢＡの障害物の有無を判定してから、放土位置ＤＰまで後退して停止する。

この後方監視対象領域を設定するために、境界検出装置１０２により路面境界検出処理を行う（Ｓ５）。本ステップでは、図７から図９を参照して、境界検出処理の例について説明する。図７は、路面境界として切羽を検出する例であって、（ａ）はダンプトラックと切羽との位置関係を示し、（ｂ）は境界検出位置を示す図である。図８は、路面境界として崖を検出する例であって、（ａ）はダンプトラックと崖との位置関係を示し、（ｂ）は崖検出位置を示す図である。図９は、オープンエリアにおける仮想路面境界設定処理を示す図であって、（ａ）はオープンエリアの路面検出状態を示し、（ｂ）は仮想路面境界位置を示す図である。

図７（ａ）に示すように、路面境界が切羽２０２である場合には、境界の検出方法の一例として、図７（ｂ）に示すに、左ライダー２Ｌによって測定された点列を、前輪と後輪の接地点を結ぶ直線Ｌ１上とそれ以外のＬ２に分類し、２直線Ｌ１、Ｌ２の交点として路面境界を検出してもよい。

一方、図８（ａ）に示すように、路面境界が崖２０３である場合には、図８（ｂ）に示すように、左ライダー２Ｌで測定した路面上の測定点列の長さＷが検出域の後方限界よりも短くなる。よって測定点列の後端を崖検出位置として検出することができる。特にライダーを使用している場合には、レーザの反射強度も同時に測定し測定点の反射強度が十分に大きいにもかかわらず、Ｗが短くなることを検出できれば、崖検出の信頼性を向上させることができる。

更に、図９（ａ）に示すようにオープンスペースで後方の境界となる構造物が無い場合には、図９（ｂ）に示すように検出域の後方限界位置ＷＯを仮想路面境界として設定してもよい。

その際、境界検出装置１０２は、後退時の車速を車速検出装置１５２から取得し、車速が速くなるほど仮想路面境界を自機から遠い位置に設定してもよい。仮想路面境界の位置は検出限界後端よりも手前の任意の位置に設定できるので、車速が速い場合は停止距離が長くなることから、仮想路面境界の位置を遠ざけてより早いタイミングで停止制御ができるようになる。

また境界検出装置１０２は、タイマ１０７で切返し地点に停止してからの経過時間を計測し、経過時間が長くなるほど路面境界位置ＢＬを自機に近づくように変更してもよい。経過時間が長くなるほど、移動体の障害物が後方監視対象領域ＢＡに入り込む可能性が高くなるので、経過時間が長くなるほど後方監視対象領域ＢＡを狭くすることで、移動体の障害物の監視漏れを防ぎやすくなる。

更に境界検出装置１０２は、切返し地点から旋回しながら後退する際の操舵角が大きいほど、路面境界位置ＢＬを自機に近づくように変更してもよい。左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒの検出域はライン状となるので、直進しながら後退するときと比べて旋回しながら後退するときは、切返し地点に向かって前進中に収集した検出データとの重複領域が小さくなりやすい。そこで、路面境界位置ＢＬを自機に近づくように変更することで後方監視対象領域ＢＡを狭めて、検出データがない状態での後方監視処理の対象領域を制限する。

更に後退しながら旋回中に検出データの収集を行って、これを用いて後方監視処理を行ってもよい。図１０は後退しながら旋回する際のダンプトラック及び検出域の向きを示す図である。ダンプトラック２０は、切り返し地点まで前進した後、後退しながら斜線部の領域を順次スキャンして検出データを取得する。

路面境界検出処理において路面境界が検出された場合は（Ｓ５／Ｙｅｓ）、路面境界推定装置１０２２は、地図情報記憶部３０から放土場６２の地図情報に含まれる境界情報と、実境界検出装置１０２１が設定した路面境界を比較してダンプトラック２０と路面境界との相対位置を推定する（Ｓ６）。

実境界検出装置１０２１が路面境界を検出できなかったときは（Ｓ５／Ｎｏ）、ライダーの検出域後方限界を仮想路面境界に設定する（Ｓ１０）。または、路面境界推定装置１０２２が地図情報を参照して仮想路面境界を設定してもよい。そして、ダンプトラック２０と仮想路面境界との相対位置を推定する（Ｓ６）。

後方監視装置１０４は、後方監視対象領域内に障害物がないかを判定する（Ｓ７）。図１１から図１４に従って、後方監視処理で用いる検出データの検出域を説明する。図１１は、前方検出データの検出域を示す。図１２は、左検出データの検出域を示す。図１３は、右検出データの検出域を示す。図１４は、後方監視対象領域を各検出データがカバーした状態を示す図である。後方監視装置１０４は、ダンプトラック２０が切り返し地点に向って走行中に、車体がその上を通過した領域をＡ（図１１）、左ライダー２Ｌにより障害物有無の確認が済んでいる領域をＢ（図１２）、右ライダー２Ｒより障害物有無の確認が済んでいる領域をＣ（図１３）とすると、図１４に示すようにこれら全てを合わせることで左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒによるスキャン面２１Ｌ、２１Ｒと、路面境界、車体で囲まれた領域内の障害物の有無の確認ができることになる。つまり検出ラインＬ_Ｌ及び検出ラインＬ_Ｒの間の死角の内、路面境界から車体までの間を後方監視対象領域ＢＡ（図６）とすると、この後方監視対象領域ＢＡは、領域Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかの領域に含まれる。すなわち、ダンプトラック２０が切り返し地点まで走行する間に得た領域Ａ、Ｂ、Ｃの検出データを判定し、いずれにも障害物がなかったことを確認すれば、後方監視対象領域ＢＡに障害物がないとみなすことができる。なお、領域Ａはダンプトラック２０が既に通過した領域であり、障害物がなかったことは確認されたとみなすことができ、前方障害物検出装置による前方検出データは必ずしも必要ではない。

後方監視装置１０４が領域Ａ、Ｂ、Ｃ内に障害物を検出しなかった場合には（Ｓ７／Ｙｅｓ）、車体運動制御装置１４０に対して後退許可信号を出力する（Ｓ８）。ダンプトラック２０が放土位置ＤＰに向けてダンプトラック２０の後退を開始し、放土位置ＤＰで停止する（Ｓ９）。

後方監視装置１０４が領域Ａ、Ｂ、Ｃ内に障害物を検出した場合は（Ｓ７／Ｎｏ）、管制サーバ３１に対して切り返し地点の再設定を要求する（Ｓ１１）。

本実施形態によれば、図１５に示すように、切返して後退する際に後方障害物検出装置の死角、即ち、後方障害物検出装置が検出データの収集をできない領域は、切返し地点に向かって前進しながら収集した前方検出データ、左後方検出データ、右後方検出データを用いて障害物検出処理を実行する。これにより、大型の鉱山用作業機械においても、後退時に死角領域の安全性を確認してから後退することができる。

また、上記後退時の後方死角の確認に用いる後方障害物検出装置は、左右一つずつに取り付けたライダーと、前方障害物検出装置でよいので、死角を検知領域に収めるために多数の障害物検出装置を取り付ける必要がなく、コストの上昇を抑えることができる。

上記各実施形態は、本発明の一実施形態を説明したに過ぎず、本発明を限定する趣旨ではない。本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更及び修正が可能である。

例えば有人ダンプトラックでは、車体運動制御装置１４０に代えてキャブ内に表示装置を備え、後退許可信号を表示装置に送り、オペレータに後方安全確認ができたことを通知してもよい。

また本実施形態では後方監視対象領域ＢＡは障害物の有無の判定領域としてのみ用いたが、左ライダー２Ｌ、右ライダー２Ｒの検出域は予めテストデータを収集しておくこと基地が既知であることから、管制サーバ３１は、自機の位置、テストデータ、及びサーバ側地図情報記憶装置の地図情報（放土場６２の境界情報）を基に管制サーバも後方監視対象領域ＢＡの範囲を演算することができる。よって、管制サーバ３１、特に走行許可区間設定部３１４はダンプトラック２０の位置に付随して後方監視対象領域ＢＡを設定しその領域を自機の進入（後退）は許可し、他車に対しては進入を禁止する閉塞領域として機能する走行許可区間として設定してもよい。

１：自律走行ダンプトラック、２Ｆ：ミリ波レーダ、２Ｌ：左ライダー、２Ｒ：右ライダー、１００：車体制御装置

Claims

鉱山用作業機械の機体左側に設けられ、機体左後方の路面上の障害物を検出して左後方検出データを出力する左後方障害物検出用ライダーと、
前記鉱山用作業機械の機体右側に設けられ、機体右後方の路面上の障害物を検出して右後方検出データを出力する右後方障害物検出用ライダーと、
前記左後方検出データ及び前記右後方検出データを記憶する検出データ記憶装置と、
前記左後方検出データ及び前記右後方検出データから、前記鉱山用作業機械の後方に位置する路面境界位置を検出する境界検出装置と、
前記左後方障害物検出用ライダーの検出域を左側限界とし、及び前記右後方障害物検出用ライダーの検出域を右側限界とした領域の中にある前記左後方障害物検出用ライダー及び前記右後方障害物検出用ライダーの死角領域のうち、自機から前記路面境界位置までの間の後方監視対象領域内に障害物があるかを判定する後方監視装置と、を備え、
前記後方監視装置は、前記鉱山用作業機械が前進から後退へ切返す切返し地点に向かって前進中に収集した前記左後方検出データ及び前記右後方検出データのいずれからも障害物が検出できない場合は、前記後方監視対象領域内に障害物がないと判定する障害物判定
部を備えた、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
請求項１に記載の鉱山用作業機械であって、
前記左後方障害物検出用ライダー及び前記右後方障害物検出用ライダーは、レーザ光をスキャン面内において一定の回転角度毎に照射し、前記レーザ光の反射波を受光して障害物の位置を検出するライダーであり、
前記左後方障害物検出用ライダーは、前記左後方障害物検出用ライダーのスキャン面が前記鉱山用作業機械の前後方向軸と平行かつ鉛直に、かつ前記左後方障害物検出用ライダーから照射されるレーザ光が前記鉱山用作業機械よりも後方に向けて照射される位置に設置され、
前記右後方障害物検出用ライダーは、前記右後方障害物検出用ライダーのスキャン面が前記鉱山用作業機械の前後方向軸と平行かつ鉛直に、かつ前記右後方障害物検出用ライダーから照射されるレーザ光が前記鉱山用作業機械よりも後方に向けて照射される位置に設置される、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
請求項１に記載の鉱山用作業機械であって、
前記境界検出装置は、前記左後方検出データ又は前記右後方検出データから検出した前記路面境界位置に代わり、前記左後方障害物検出用ライダーの検出域の後方限界位置、又は前記右後方障害物検出用ライダーの検出域の後方限界位置のうち、前記鉱山用作業機械に近い後方限界位置よりも手前に仮想路面境界位置を設定し、
前記後方監視装置は、前記死角領域の内、自機から前記仮想路面境界位置までを前記後方監視対象領域として設定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
請求項３に記載の鉱山用作業機械であって、
前記鉱山用作業機械の車速を検出して車速情報を出力する車速検出装置を更に備え、
前記後方監視装置は、前記車速情報に基づいて車速が速くなるほど前記仮想路面境界位置を自機から遠い位置に設定する、
ことを特徴する鉱山用作業機械。
請求項１に記載の鉱山用作業機械であって、
前記鉱山用作業機械の操舵角を検出して操舵角情報を出力する操舵角検出装置を更に備え、
前記境界検出装置は、前記操舵角情報に基づいて前記鉱山用作業機械の後退時の操舵角が大きいほど前記路面境界位置が自機に近づくように変更する、
ことを特徴する鉱山用作業機械。
請求項１に記載の鉱山用作業機械であって、
前記鉱山用作業機械が前記切返し地点に停止してからの経過時間を計測するタイマを更に備え、
前記境界検出装置は、前記経過時間が長くなるほど前記路面境界位置が自機に近づくように変更する、
ことを特徴する鉱山用作業機械。
請求項１に記載の鉱山用作業機械であって、
前記鉱山用作業機械は、車体、車体上に設置され積載物を搭載するベッセル、及び前記ベッセルの着座姿勢を検出し、前記ベッセルが起床したことを示す姿勢信号を出力する姿勢検出装置を備えたダンプトラックであって、
前記後方監視装置は、前記姿勢信号に基づいて前記ベッセルが起床したと判定すると、前記後方監視対象領域内の障害物の有無の判定を停止する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
鉱山用作業機械の機体左側に設けられ、機体左後方の路面上の障害物を検出して左後方検出データを出力する左後方障害物検出用ライダーと、前記鉱山用作業機械の機体右側に設けられ、機体右後方の路面上の障害物を検出して右後方検出データを出力する右後方障害物検出用ライダーと、を備えた鉱山用作業機械の後方監視方法であって、
前記鉱山用作業機械が切返し地点に向かって前進中に、前記左後方障害物検出用ライダーが検出した左後方検出データ、及び前記右後方障害物検出用ライダーが検出した右後方検出データを取得するステップと、
前記左後方検出データ及び前記右後方検出データから、前記鉱山用作業機械の後方に位置する路面境界位置を検出するステップと、
前記左後方障害物検出用ライダーの検出域を左側限界とし、前記右後方障害物検出用ライダーの検出域を右側限界とした領域の中にある前記左後方障害物検出用ライダー及び前記右後方障害物検出用ライダーの死角領域のうち、自機から前記路面境界位置までの間の後方監視対象領域とし、前記鉱山用作業機械が切返し地点に向かって前進中に収集した前記左後方検出データ及び前記右後方検出データのいずれからも障害物が検出できない場合は、前記後方監視対象領域内に障害物が無いと判定するステップと、
を含むことを特徴とする鉱山用作業機械の後方監視方法。