JP6824851B2 - Release position determination device - Google Patents
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Description
本発明は放土位置決定装置に係り、特に露天掘り鉱山等の広域な放土場において、ダンプトラックが積載物を密に放土するための放土位置を決定する技術に関する。 The present invention relates to a soil discharge position determining device, and relates to a technique for determining a soil discharge position for a dump truck to densely discharge a load, particularly in a wide area lumber yard such as an open pit mine.
露天掘り鉱山等では、砕石物の搬送を行うダンプトラックを無人で運行させる自律運行システムが活用されている。 At open pit mines, etc., an autonomous operation system is used to operate dump trucks that transport pyroclastic materials unmanned.
鉱山にはダンプトラックが放土を行う放土場がある。放土にはいくつかの方法があるが、特にパドックダンピングと呼ばれる放土方法では、ダンプトラックは平坦な地表面に土砂などの積載物を放土する。このとき、１つの放土場の面積の利用効率を高めるためには、土砂が可能な限り高密度になるように放土することが求められる。 The mine has a lumber yard where dump trucks release soil. There are several methods for dumping, but especially in the dumping method called paddock dumping, the dump truck releases a load such as earth and sand on a flat ground surface. At this time, in order to improve the utilization efficiency of the area of one lumber yard, it is required to discharge the earth and sand so that the density is as high as possible.
特許文献１には、高密度に放土するための技術として「領域データ入力手段に入力された目標領域の位置データ（境界線の位置データ）に基づいて、当該目標領域内部の複数の目標点の位置データが生成される。そして生成された複数の目標点の位置データが順次与えられることにより車両が目標領域内部の複数の目標点へ順次誘導走行される（要約抜粋）」構成を有する車両の誘導装置が開示されている。 In Patent Document 1, as a technique for high-density soil discharge, "a plurality of target points inside the target area based on the position data of the target area (positional data of the boundary line) input to the area data input means". The position data of the above is generated, and the vehicle is sequentially guided and traveled to the plurality of target points inside the target area by sequentially giving the position data of the generated plurality of target points (summary excerpt). Guidance device is disclosed.
特許文献１に記載の技術では、放土される放土量を想定したうえで予め放土目標位置が複数決定されてそこに順次放土していくので、過去の放土量が想定よりも少ない場合は放土によってできるパイル形状が想定と異なってしまうため高密度な放土ができず、放土場の面積の利用効率が低下するという課題が残る。 In the technique described in Patent Document 1, a plurality of target positions for soil discharge are determined in advance after assuming the amount of soil released, and the soil is discharged sequentially there, so that the amount of soil released in the past is larger than expected. If the amount is small, the pile shape formed by the soil discharge will be different from the assumption, so high-density soil discharge will not be possible, and there remains the problem that the utilization efficiency of the area of the discharge site will decrease.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、過去の放土ででき上がったパイル形状が想定と異なる場合にも高密度に放土することができる放土位置決定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a soil discharge position determining device capable of discharging soil at a high density even when the pile shape formed by past soil discharge is different from the assumption. And.
上記の課題を解決するために、本発明は放土場内に過去の放土作業で形成されたパイルの形状を計測する環境形状計測センサ、及びダンプトラックに積載された積載物の重量を検出する積載重量検出装置の其々に有線又は無線で接続され、前記ダンプトラックが前記放土場内にこれから放土作業を行う目標放土位置を決定するための放土位置決定装置であって、前記ダンプトラックがこれから放土する位置として暫定的に定められた暫定放土位置のデータを取得する暫定放土位置取得部と、前記環境形状計測センサが出力した計測データを取得し、当該計測データに基づいて前記暫定放土位置の周辺に存在する土砂及びパイルの形状を含む地形形状データを算出する地形算出部と、前記地形形状データを基に前記暫定放土位置に隣接する過去の放土作業で形成された隣接パイルの位置を決定し、当該隣接パイルの位置及び前記暫定放土位置を結ぶ仮想直線上に複数の放土候補位置を設定する放土候補位置設定部と、前記地形形状データ及び前記積載重量検出装置からの出力に基づいて、各放土候補位置で放土した場合のパイルの予想形状、及び当該パイルの底面積から過去の放土済み領域の底面積に重なる部分を除いた面積からなる予想放土面積を推定するパイル形状推定部と、前記放土場内における過去の放土済み領域に放土した積載物の重量を取得する放土重量取得部と、前記放土場内における過去の放土済み領域の面積からなる過去放土面積を取得する放土面積取得部と、前記積載重量検出装置からの出力を基に決まる今回の放土作業で放土する積載物の重量に前記過去の放土済み領域に放土した積載物の過去重量を加算した合計放土重量を、前記予想放土面積に前記過去放土面積を加算した合計放土面積で除算して予想土砂密度を算出する土砂密度算出部と、前記放土場の適切な土砂密度として予め定められた目標土砂密度以下となる放土候補位置のうち、前記予想土砂密度が最も高い放土候補位置を目標放土位置として決定する放土位置決定部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention detects the weight of the load loaded on the dump truck and the environmental shape measurement sensor that measures the shape of the pile formed in the past soil discharge work in the dump truck. The dump truck is connected to each of the load weight detection devices by wire or wirelessly, and is a discharge position determining device for determining a target discharge position where the discharge work is to be performed in the discharge site. The provisional soil discharge position acquisition unit that acquires the data of the provisional soil discharge position that is provisionally determined as the position where the truck will be released from now on, and the measurement data output by the environmental shape measurement sensor are acquired and based on the measurement data. In the terrain calculation unit that calculates the terrain shape data including the shapes of earth and sand and piles existing around the provisional discharge position, and the past discharge work adjacent to the provisional discharge position based on the terrain shape data. A soil discharge candidate position setting unit that determines the position of the formed adjacent pile and sets a plurality of soil discharge candidate positions on a virtual straight line connecting the position of the adjacent pile and the provisional soil discharge position, and the topographical shape data and Based on the output from the load weight detection device, the expected shape of the pile when soil is discharged at each soil discharge candidate position, and the portion of the pile bottom area that overlaps the bottom area of the past soil discharge area are excluded. A pile shape estimation unit that estimates the expected discharge area consisting of the area, a discharge weight acquisition unit that acquires the weight of the load discharged in the past released area in the discharge site, and a discharge weight acquisition unit in the release site. The weight of the load to be released in this discharge work, which is determined based on the output from the load weight detection device and the discharge area acquisition unit that acquires the past discharge area consisting of the area of the past discharge area. Estimated sediment density by dividing the total discharge weight by adding the past weight of the load discharged to the past released area by the total discharge area obtained by adding the past discharge area to the estimated discharge area. Of the sediment density calculation unit that calculates the sediment density and the sedimentation candidate positions that are less than or equal to the target sediment density predetermined as the appropriate sediment density of the dumping site, the target discharge candidate position has the highest expected sediment density. It is characterized by including a soil discharge position determination unit that determines the soil position.
本発明によれば、過去の放土ででき上がったパイル形状が想定と異なる場合にも高密度に放土することができる放土位置決定装置を提供することができる。上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to provide a soil discharge position determining device capable of discharging soil at a high density even when the pile shape formed by past soil discharge is different from the assumption. Issues, configurations and effects other than the above will be clarified by the following description of the embodiments.
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。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、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。また、本発明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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like. The following description shows specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions, and various works by those skilled in the art will be made within the scope of the technical ideas disclosed in the present specification. It can be changed and modified. Further, in all the drawings for explaining the present invention, those having the same function may be designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof may be omitted.
＜第一実施形態＞
第一実施形態は、ダンプトラック１０が放土位置で停止し、完全に放土してから前進を行う場合の放土位置決定処理である。図１は、鉱山の自律走行システムの概略図である。鉱山には、管制局２０、積込場６１、放土場６２、及び積込場６１と放土場６２とを連結する搬送路６０が設置される。管制局２０には、搬送路６０を自律走行するダンプトラック１０の交通管制を行う交通管制装置２００が設置される。
<First Embodiment>
The first embodiment is a discharge position determination process when the dump truck 10 stops at the discharge position, completely releases the soil, and then advances. FIG. 1 is a schematic view of an autonomous traveling system of a mine. The mine will be provided with a control station 20, a loading yard 61, a lumber yard 62, and a transport path 60 connecting the loading yard 61 and the lumber yard 62. The control station 20 is equipped with a traffic control device 200 that controls the traffic of the dump truck 10 that autonomously travels on the transport path 60.
積込場６１では、油圧ショベル３０が掘削作業を行い、ダンプトラック１０に積荷を積載する。ダンプトラック１０は、搬送路６０を走行して放土場６２まで積荷を運搬し、パドックダンピングと呼ばれる放土方法により放土する。本実施形態は、パドックダンピング時に放土場６２で放土された土砂密度が高密になるように、放土位置を決定する点に特徴がある。 At the loading site 61, the hydraulic excavator 30 performs excavation work and loads the load on the dump truck 10. The dump truck 10 travels along the transport path 60 to carry the cargo to the lumber yard 62, and discharges the cargo by a dumping method called paddock dumping. The present embodiment is characterized in that the release position is determined so that the density of the earth and sand discharged at the release site 62 during paddock dumping becomes high.
鉱山の自律走行システム１は、各ダンプトラック１０及び油圧ショベル３０の其々と、交通管制装置２００とを無線通信回線４０を介して通信接続して構成される。 The autonomous traveling system 1 of the mine is configured by communicating and connecting each of the dump truck 10 and the hydraulic excavator 30 and the traffic control device 200 via a wireless communication line 40.
図２は、ダンプトラック１０の外観図である。ダンプトラック１０は、車体フレーム（ｖｅｈｉｃｌｅ ｆｒａｍｅ）２と、車体フレーム２上に起伏可能に設けられたベッセル３とを有する。更に車体フレーム２の前側上方に運転室４が設けられている。そして、車体フレーム２の下部には左右の前輪５及び後輪６が備えられる。また、ダンプトラック１０の前方にはＧＮＳＳアンテナ７を備える。 FIG. 2 is an external view of the dump truck 10. The dump truck 10 has a vehicle body frame 2 and a vessel 3 undulatingly provided on the vehicle body frame 2. Further, a driver's cab 4 is provided above the front side of the vehicle body frame 2. Left and right front wheels 5 and rear wheels 6 are provided in the lower portion of the vehicle body frame 2. A GNSS antenna 7 is provided in front of the dump truck 10.
更にダンプトラック１０は、車体後部に外界センサ１２０を備える。外界センサ１２０は、ダンプトラック１０が自律走行をする際に周辺環境を計測するために備えられたセンサであり、例えばＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）や、カメラ、また距離画像センサでもよい。本実施形態では、ダンプトラック１０に予め備えられた外界センサ１２０をダンプトラック１０の後方周囲の土手や過去に放土されたパイル、走行路面などの環境の形状を検出するための環境形状計測センサとして流用する。 Further, the dump truck 10 is provided with an external sensor 120 at the rear of the vehicle body. The outside world sensor 120 is a sensor provided for measuring the surrounding environment when the dump truck 10 autonomously travels, and may be, for example, a LiDAR (Light Detection And Ringing), a camera, or a distance image sensor. In the present embodiment, the external world sensor 120 provided in advance on the dump truck 10 is used as an environmental shape measurement sensor for detecting the shape of the environment such as the bank around the rear of the dump truck 10, the pile released in the past, and the traveling road surface. Diverted as.
また外界センサ１２０は、ダンプトラック１０の後方に設置されているが、設置位置は車体前面や側面に搭載されていても良い。 Further, although the outside world sensor 120 is installed behind the dump truck 10, the installation position may be mounted on the front surface or the side surface of the vehicle body.
更に環境形状計測センサは、ダンプトラック１０に搭載されている必然性はなく、ダンプトラック１０とは別体に構成されてもよい。例えば、ドローンにカメラを搭載し、上空から放土場６２を撮影して画像データを生成し、ダンプトラック１０に画像データを送信してもよい。この場合、ダンプトラック１０は、画像データを環境形状計測データとして用いる。またダンプトラック１０は、放土位置決定装置１００を備える。放土位置決定装置１００の詳細は後述する。 Further, the environmental shape measurement sensor does not necessarily have to be mounted on the dump truck 10, and may be configured separately from the dump truck 10. For example, a camera may be mounted on the drone, the lumber yard 62 may be photographed from the sky to generate image data, and the image data may be transmitted to the dump truck 10. In this case, the dump truck 10 uses the image data as the environment shape measurement data. Further, the dump truck 10 includes a soil discharge position determining device 100. The details of the soil discharge position determining device 100 will be described later.
図３は、管制局及びダンプトラックのハードウェア構成図である。図４は放土位置及び放土方向の設定例を示す図である。 FIG. 3 is a hardware configuration diagram of the control station and the dump truck. FIG. 4 is a diagram showing an example of setting the discharge position and the discharge direction.
ダンプトラック１０は、無線通信回線４０を介し管制局２０と無線通信を行う通信装置１８０と、これに接続された放土位置決定装置１００及び車両制御装置１１０とを含む。外界センサ１２０、ベッセル３の積荷加重を検出するためのシリンダストロークセンサやシリンダ圧力センサを用いた積載重量検出装置１３０、ＧＰＳセンサやＩＭＵを含む自車位置検出装置１４０を備え、これらは有線又は無線で放土位置決定装置１００に接続され、積載重量検出装置１３０及び自車位置検出装置１４０の其々の出力が放土位置決定装置１００に入力される。また、自車位置検出装置１４０の出力は車両制御装置１１０にも出力される。 The dump truck 10 includes a communication device 180 that wirelessly communicates with the control station 20 via the wireless communication line 40, and a discharge position determining device 100 and a vehicle control device 110 connected to the communication device 180. It includes an outside world sensor 120, a load weight detection device 130 using a cylinder stroke sensor and a cylinder pressure sensor for detecting the load load of the vessel 3, and a vehicle position detection device 140 including a GPS sensor and an IMU, which are wired or wireless. Is connected to the soil discharge position determination device 100, and the outputs of the load weight detection device 130 and the own vehicle position detection device 140 are input to the soil discharge position determination device 100. Further, the output of the own vehicle position detection device 140 is also output to the vehicle control device 110.
車両制御装置１１０は、制動装置１５１、操舵モータ１５２、及び走行モータ１５３を含む車両駆動装置１５０に接続され、自律走行に必要な制御信号を車両駆動装置１５０に対して出力する。 The vehicle control device 110 is connected to a vehicle drive device 150 including a braking device 151, a steering motor 152, and a traveling motor 153, and outputs a control signal necessary for autonomous traveling to the vehicle driving device 150.
なお、ダンプトラック１０は自律走行するが、オペレータが搭乗して運転することもあるので操縦装置１７０を搭載する。更にアラート等を発報する警報装置１６０を備えてもよい。 Although the dump truck 10 autonomously travels, the control device 170 is mounted because the operator may board and drive the dump truck 10. Further, an alarm device 160 for issuing an alert or the like may be provided.
一方、管制局２０に備えられた交通管制装置２００は、鉱山内に存在する機械や車両の位置や速度、作業状態、目的地、車体仕様などの状態を取得可能な車両状態取得部２００ａ、鉱山内の搬送路や積込場６１、放土場６２などの位置関係や接続関係を示した経路データや各エリアにおけるダンプトラック１０が走行可能な範囲とそうでない部分との境界を示す境界データを保管する地図データ保管部２００ｂ、各ダンプトラック１０の走行経路を決定する経路生成部２００ｃ、各ダンプトラック１０に対し、当該車両だけが走行を許可された区間（走行許可区間）を設定し、各ダンプトラック１０からの要求に応じて随時設定した走行許可区間を更新する走行許可区間管理部２００ｄ、及びダンプトラック１０に対して放土作業全般の作業計画及び指示を与える放土作業計画部２００ｅを備えている。通信装置２１０は、無線通信回線４０を介して交通管制装置２００とダンプトラック１０とが必要なデータの送受信を行う。 On the other hand, the traffic control device 200 provided in the control station 20 includes a vehicle state acquisition unit 200a capable of acquiring states such as the position and speed of machines and vehicles existing in the mine, working conditions, destinations, and vehicle body specifications, and the mine. Route data showing the positional relationship and connection relationship of the transportation path, loading mine 61, dumping mine 62, etc., and boundary data showing the boundary between the range where the dump truck 10 can travel and the part where it is not, in each area. For each of the map data storage unit 200b to be stored, the route generation unit 200c for determining the travel route of each dump truck 10, and each dump truck 10, a section (travel permission section) in which only the vehicle is permitted to travel is set. A travel permission section management unit 200d that updates the travel permission section set at any time in response to a request from the dump truck 10, and a soil discharge work planning unit 200e that gives a work plan and instructions for the dump truck 10 in general. I have. The communication device 210 transmits and receives necessary data between the traffic control device 200 and the dump truck 10 via the wireless communication line 40.
放土作業計画部２００ｅは、放土場６２の境界線を示す境界データを基に、放土場内のどの位置からどのような順番でどのダンプトラック１０に対していつ放土作業を行えば良いかをダンプトラック１０の位置や速度、積載重量などの車両状態データや、過去の放土作業結果に応じて計画する。この作業計画はオペレータが行っても良いし、予め設定した条件に基づき自動的に計画しても良い。 Based on the boundary data indicating the boundary line of the release site 62, the release work planning unit 200e may perform the release work for which dump truck 10 from which position in the release site in what order. It is planned according to the vehicle condition data such as the position and speed of the dump truck 10 and the load weight, and the past results of excavation work. This work plan may be performed by the operator or may be automatically planned based on preset conditions.
具体的には、図４に示すように放土場６２に対して初期放土位置と、初期放土方向、放土順番方向を設定し、ダンプトラック１０の積載物を基にどのような順番で放土作業を行えば良いか計画する。そして、設定された初期放土位置と初期放土方向の情報、またこれらが設定された後に放土位置、放土方向が設定されると随時経路生成部２００ｃに通知する。 Specifically, as shown in FIG. 4, the initial release position, the initial release direction, and the release order direction are set for the release site 62, and in what order based on the load of the dump truck 10. Plan whether to carry out the excavation work at. Then, the information on the set initial release position and the initial release direction, and when the release position and the release direction are set after these are set, the route generation unit 200c is notified at any time.
初期放土位置の後に放土作業計画部２００ｅが設定する放土位置は、ダンプトラック１０に搭載された放土位置決定装置１００の処理により変更される可能性がある。よって、放土作業計画部２００ｅが設定する放土位置は暫定的に設定された放土位置であるので「暫定放土位置」と呼び、これを基に放土位置決定装置１００が決定する放土位置を「目標放土位置」と呼ぶ。更に、放土位置決定装置１００が目標放土位置を決定する前段階において設定する複数の放土位置を「放土候補位置」という。目標放土位置は放土候補位置の中から選択されたものである。 The soil discharge position set by the soil discharge work planning unit 200e after the initial soil discharge position may be changed by the processing of the soil discharge position determining device 100 mounted on the dump truck 10. Therefore, since the discharge position set by the soil discharge work planning unit 200e is a provisionally set discharge position, it is called a "provisional discharge position", and the release position determination device 100 determines the release position based on this. The soil position is called the "target discharge position". Further, a plurality of release positions set in the stage before the release position determination device 100 determines the target release position are referred to as “release candidate positions”. The target release position is selected from the release candidate positions.
経路生成部２００ｃは、ダンプトラック１０から目標放土位置の情報を取得し、目標放土位置に向かってダンプトラックを走行させるための経路を生成する。生成された経路の情報は、通信装置２１０を介してダンプトラックに送信される。 The route generation unit 200c acquires information on the target discharge position from the dump truck 10 and generates a route for traveling the dump truck toward the target discharge position. The generated route information is transmitted to the dump truck via the communication device 210.
詳細は後ほど述べるが、ダンプトラック１０に搭載された放土位置決定装置１００では指定された暫定放土位置周囲の地形と積載重量に応じて、目標放土位置を決定する。決定された目標放土位置は通信装置１８０を介して交通管制装置２００の放土作業計画部２００ｅに送信される。そして送信された目標放土位置に到達するための経路を経路生成部２００ｃが生成し、再度ダンプトラック１０の車両制御装置１１０に通知する事で、ダンプトラック１０は目標放土位置に向かって走行し、目標停止位置に停止する。そしてベッセル３を起伏させるための制御信号が生成され、ダンプトラック１０が放土作業を行う。放土作業が完了したら、ダンプトラック１０から交通管制装置２００に対して、実際に放土した位置や放土重量、放土領域などの情報が通知される。放土作業計画部２００ｅはこれらの情報を基に次の暫定放土位置を決定し、次に放土作業を行わせるダンプトラック１０に対して暫定放土位置を通知する。この処理を繰り返し実行することで、放土計画に沿った放土作業を実施することができる。 Although the details will be described later, the discharge position determining device 100 mounted on the dump truck 10 determines the target discharge position according to the topography and the load weight around the designated provisional discharge position. The determined target discharge position is transmitted to the soil discharge work planning unit 200e of the traffic control device 200 via the communication device 180. Then, the route generation unit 200c generates a route for reaching the transmitted target discharge position, and notifies the vehicle control device 110 of the dump truck 10 again, so that the dump truck 10 travels toward the target discharge position. And stop at the target stop position. Then, a control signal for raising and lowering the vessel 3 is generated, and the dump truck 10 performs the excavation work. When the soil discharge work is completed, the dump truck 10 notifies the traffic control device 200 of information such as the actual soil discharge position, the soil discharge weight, and the soil discharge area. The soil release work planning unit 200e determines the next provisional discharge position based on this information, and notifies the dump truck 10 to perform the next discharge work of the provisional discharge position. By repeatedly executing this process, the soil discharge work can be carried out according to the soil discharge plan.
図５は、放土位置決定装置１００のハードウェア構成図である。放土位置決定装置１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４、入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０５、出力Ｉ／Ｆ１０６を含みこれらがバス１０７を介して互いに接続された制御装置を用いて構成される。交通管制装置２００も上記と同様の構成を含む。 FIG. 5 is a hardware configuration diagram of the soil discharge position determining device 100. The soil discharge position determining device 100 includes a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, an HDD 104, an input interface (I / F) 105, and an output I / F 106, and is configured by using a control device in which these are connected to each other via a bus 107. .. The traffic control device 200 also includes the same configuration as described above.
図６は、放土位置決定装置１００の機能構成を示すブロック図である。図６に示すように、放土位置決定装置１００は、地形算出部１００ａ、暫定放土位置接近判定部１００ｂ、暫定放土位置取得部１００ｃ、目標土砂密度取得部１００ｄ、パイル形状推定部１００ｅ、土砂密度算出部１００ｆ、放土面積取得部１００ｇ、放土重量取得部１００ｈ、放土位置決定部１００ｉ、放土候補位置設定部１００ｊ、及び算出結果記憶部１００ｋを含んで構成される。これら各機能部は、各機能を実現するソフトウェアと図５に示すハードウェアとが協働することで構成されてもよいし、各機能を実現する集積回路により構成されてもよい。 FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the soil discharge position determining device 100. As shown in FIG. 6, the earth discharge position determination device 100 includes a topography calculation unit 100a, a provisional earth discharge position approach determination unit 100b, a provisional earth discharge position acquisition unit 100c, a target sediment density acquisition unit 100d, and a pile shape estimation unit 100e. It is composed of a sediment density calculation unit 100f, a soil discharge area acquisition unit 100g, a soil discharge weight acquisition unit 100h, a soil discharge position determination unit 100i, a soil discharge candidate position setting unit 100j, and a calculation result storage unit 100k. Each of these functional units may be configured by the cooperation of software that realizes each function and the hardware shown in FIG. 5, or may be configured by an integrated circuit that realizes each function.
図７及び図８を参照して放土位置決定装置を用いたダンプトラック１０の動作について説明する。図７は、暫定放土位置に向かって後退でダンプトラック１０が接近する状態を示す図である。図８は、放土位置決定処理の流れを示すフローチャートである。 The operation of the dump truck 10 using the soil discharge position determining device will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a diagram showing a state in which the dump truck 10 approaches by retreating toward the provisional discharge position. FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the soil discharge position determination process.
図７に暫定放土位置４００に対して放土作業を行う事例を示す。図７のパイル４１１、４１２、４１３は、過去の放土作業において目標とされた放土位置４０１、４０２、４０３を中心に放土された土砂が占有している範囲を示している。 FIG. 7 shows an example of performing soil discharge work at the provisional soil discharge position 400. The piles 411, 412, and 413 of FIG. 7 show the range occupied by the earth and sand discharged around the target discharge positions 401, 402, and 403 in the past discharge work.
交通管制装置２００に実装されている放土作業計画部２００ｅは、今回の暫定放土位置４００を決定し、暫定放土位置４００及び過去に実際に放土された放土位置４０１、４０２、４０３の位置データをダンプトラック１０の放土位置決定装置１００に通知する。 The earth discharge work planning unit 200e mounted on the traffic control device 200 determines the provisional earth discharge position 400 this time, and the provisional earth discharge position 400 and the earth discharge positions 401, 402, 403 actually excavated in the past. The position data of the dump truck 10 is notified to the discharge position determination device 100 of the dump truck 10.
なお、本実施形態では、放土作業計画部２００ｅは、放土場６２内において最初に放土したい位置、即ち初期放土位置をユーザからの入力操作を基に設定し、その初期放土位置に対してダンプトラック１０が後退走行で接近する方向を初期放土方向ベクトルとして定義する。そして放土作業計画部２００ｅは初期放土方向ベクトルに対して直交する方向に放土順番方向を設定し、この放土順番方向に沿って順次暫定放土位置を設定する。以下この事例を用いて図８の各ステップに沿って処理の流れを説明する。 In the present embodiment, the soil discharge work planning unit 200e sets the position where the soil is first to be discharged in the dump truck 62, that is, the initial discharge position based on the input operation from the user, and the initial discharge position is set. On the other hand, the direction in which the dump truck 10 approaches in reverse travel is defined as the initial release direction vector. Then, the soil discharge work planning unit 200e sets the soil discharge order direction in a direction orthogonal to the initial soil discharge direction vector, and sequentially sets the provisional soil discharge position along the soil discharge order direction. Hereinafter, the flow of processing will be described along with each step of FIG. 8 using this example.
ダンプトラック１０の車両制御装置１１０は、交通管制装置２００が放土場６２内に定めた暫定放土位置４００と、放土場６２の入口から暫定放土位置４００までのアプローチ経路を取得し自律走行する（Ｓ１０１）。アプローチ経路上にはスイッチバック点が設けられている。ダンプトラック１０はスイッチバック点で進行方向を前進から後退に切り替える。これにより、アプローチ経路終端においてダンプトラック１０の車体の向きは、ダンプトラック１０の後部が暫定放土位置４００に対向し、外界センサ１２０の検出範囲に暫定放土位置４００に隣接する過去の放土作業で形成されたパイル４１１が含まれているものとする。 The vehicle control device 110 of the dump truck 10 autonomously acquires the provisional release position 400 defined in the release yard 62 by the traffic control device 200 and the approach route from the entrance of the release yard 62 to the provisional release position 400. Travel (S101). A switchback point is provided on the approach path. The dump truck 10 switches the traveling direction from forward to backward at the switchback point. As a result, at the end of the approach path, the direction of the vehicle body of the dump truck 10 is such that the rear part of the dump truck 10 faces the provisional discharge position 400, and the past discharge that is adjacent to the provisional discharge position 400 within the detection range of the external sensor 120. It is assumed that the pile 411 formed by the work is included.
また放土位置決定装置１００の目標土砂密度取得部１００ｄは、交通管制装置２００の放土作業計画部２００ｅより送信される目標土砂密度データを、通信装置１８０を介して取得し、ＲＡＭ１０３に保存する（Ｓ１０２）。ここで目標土砂密度とは、放土場６２の適切な土砂密度として予め定められた土砂密度である。 Further, the target sediment density acquisition unit 100d of the soil discharge position determination device 100 acquires the target soil density data transmitted from the soil discharge work planning unit 200e of the traffic control device 200 via the communication device 180 and stores it in the RAM 103. (S102). Here, the target sediment density is a sediment density predetermined as an appropriate sediment density of the lumber yard 62.
暫定放土位置接近判定部１００ｂは、ダンプトラック１０が暫定放土位置４００に接近しているか否かを判定する（Ｓ１０３）。具体的には、ダンプトラック１０が暫定放土位置４００を起点とし、接近したと判定するために予め定められた距離閾値（接近判定閾値）Ｄｔｈ以下の地点に到達したか判定する。図７に示すようにダンプトラック１０が自車位置４８０、暫定放土位置４００で示される場合、暫定放土位置接近判定部１００ｂは、ＲＡＭ１０３に保存されている暫定放土位置４００の座標値と、自車位置検出装置１４０から得られる自車位置４８０の座標値と、距離閾値Ｄｔｈとを用いて下式（１）の充足可否により接近判定を行う。
（ｘｒ、ｙｒ、ｚｒ）：暫定放土位置４００の座標値
（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）：自車位置４８０の座標値
Ｄｔｈ：接近したと判定する距離閾値（接近判定閾値）
The provisional release position approach determination unit 100b determines whether or not the dump truck 10 is approaching the provisional release position 400 (S103). Specifically, the dump truck 10 is the starting point of the provisional Hodo position 400, it is judged whether reaching a predetermined distance threshold (approach determination threshold value) D th following points in order to determine that approached. As shown in FIG. 7, when the dump truck 10 is indicated by the own vehicle position 480 and the provisional release position 400, the provisional release position approach determination unit 100b is the coordinate value of the provisional release position 400 stored in the RAM 103. Using the coordinate value of the vehicle position 480 obtained from the vehicle position detection device 140 and the distance threshold value Dth , the approach is determined based on whether or not the following equation (1) is satisfied.
(Xr, yr, zr): Coordinate value of provisional release position 400 (xc, yc, zc): Coordinate value of own vehicle position 480 D th : Distance threshold value for determining approach (approach determination threshold value)
暫定放土位置接近判定部１００ｂは、予め設定した指定時間以上、式（１）を満たす場合（Ｓ１０３／Ｙｅｓ）に接近したと判定すればよい。 The provisional discharge position approach determination unit 100b may determine that it has approached (S103 / Yes) when the equation (1) is satisfied for a predetermined time or more set in advance.
距離閾値Ｄｔｈは、地形算出部１００ａでの地形算出開始のトリガーになるため、自車両周辺の地形を十分に算出することが可能なように、ダンプトラック１０に搭載された外界センサ１２０の検出距離と同程度かそれ以上の長さに設定するのが好ましい。但し、距離閾値Ｄｔｈを大きな値に設定すると、地形算出部１００ａの処理時間が長くなりリアルタイム性を損なったり、メモリ容量を圧迫したりするなどの問題が生じる可能性が高くなるため、コントローラ性能に応じて適宜調整する事が望ましい。なお、暫定放土位置４００への接近を判定する方法は説明した方法に限定されるものではなく、自車両の姿勢など他の情報を用いても良い。 Since the distance threshold value Dth triggers the start of terrain calculation by the terrain calculation unit 100a, the detection of the outside world sensor 120 mounted on the dump truck 10 so that the terrain around the own vehicle can be sufficiently calculated. It is preferable to set the length as long as or longer than the distance. However, if the distance threshold D th is set to a large value, the processing time of the terrain calculation unit 100a becomes long, and there is a high possibility that problems such as impairing real-time performance and squeezing the memory capacity will occur. It is desirable to make appropriate adjustments according to the situation. The method for determining the approach to the provisional discharge position 400 is not limited to the method described above, and other information such as the posture of the own vehicle may be used.
式（１）が成り立たない場合には（Ｓ１０３／Ｎｏ）、距離閾値Ｄｔｈ以下となる地点までダンプトラック１０は後退で暫定放土位置４００に接近しながら、距離計測を繰り返す。 If the equation (1) does not hold (S103 / No), the dump truck 10 retreats to a point where the distance threshold is D th or less, and repeats the distance measurement while approaching the provisional discharge position 400.
式（２）が成り立つ場合には（Ｓ１０３／Ｙｅｓ）、地形算出部１００ａは、暫定放土位置周囲の地形形状データを算出する処理を行う（Ｓ１０４）。地形算出部１００ａは外界センサ１２０から得られた自車両周辺の環境形状の計測データを、同時刻に自車位置検出装置１４０によって検出した自車位置及び姿勢データを用いて鉱山座標系に変換することで自車両周辺の地形を算出する処理を行う。 When the equation (2) holds (S103 / Yes), the topography calculation unit 100a performs a process of calculating topography shape data around the provisional discharge position (S104). The terrain calculation unit 100a converts the measurement data of the environmental shape around the own vehicle obtained from the outside world sensor 120 into a mine coordinate system using the own vehicle position and attitude data detected by the own vehicle position detection device 140 at the same time. By doing so, the process of calculating the terrain around the own vehicle is performed.
地形算出部１００ａは、暫定放土位置接近判定部１００ｂからダンプトラック１０が暫定放土位置４００に接近したとの通知を受け取ってから地形算出処理を開始し、ダンプトラック１０が放土作業を開始するまで継続する。これにより、自車両周辺の地形を十分に精度よく算出できる。 The terrain calculation unit 100a starts the terrain calculation process after receiving a notification from the provisional discharge position approach determination unit 100b that the dump truck 10 has approached the provisional discharge position 400, and the dump truck 10 starts the discharge work. Continue until you do. As a result, the terrain around the own vehicle can be calculated with sufficient accuracy.
放土候補位置設定部１００ｊは、暫定放土位置４００と過去の放土位置４０１とを結ぶ仮想直線上に等間隔に複数（ｎ個）の放土候補位置を設定する（Ｓ１０５）。図９を用いて説明する。図９は放土候補位置の設定例を示す図である。この仮想直線に沿って過去の放土位置４０１から暫定放土位置４００へ向かう方向が放土順番方向と一致する。 The release candidate position setting unit 100j sets a plurality (n) release candidate positions at equal intervals on a virtual straight line connecting the provisional release position 400 and the past release position 401 (S105). This will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing an example of setting the release candidate position. The direction from the past discharge position 401 to the provisional discharge position 400 along this virtual straight line coincides with the discharge order direction.
図９では９つの放土候補位置４５０ａ〜４５０ｉを設定した事例を示している。放土候補位置の設置間隔や設置する範囲はパイル形状推定処理精度やコントローラの処理性能に応じて適宜決定すればよい。 FIG. 9 shows an example in which nine release candidate positions 450a to 450i are set. The installation interval and installation range of the candidate positions for soil release may be appropriately determined according to the pile shape estimation processing accuracy and the processing performance of the controller.
本実施形態では環境形状計測センサとしてダンプトラック１０に搭載したＬｉＤＡＲを用いるので、地形形状データに基づいてダンプトラック１０から暫定放土位置４００に隣接するパイル（以下「隣接パイル」という）までの距離及び角度がわかる。すなわちダンプトラック１０に対する隣接パイルの位置がわかるので、隣接パイルの相対位置をダンプトラック１０の絶対座標を基準に座標変換すると隣接パイルの絶対座標を算出できる。これと暫定放土位置４００の絶対座標とを結ぶ仮想直線を設定し、この仮想直線上に複数の放土候補位置を設定する。 In this embodiment, since the LiDAR mounted on the dump truck 10 is used as the environmental shape measurement sensor, the distance from the dump truck 10 to the pile adjacent to the provisional discharge position 400 (hereinafter referred to as “adjacent pile”) based on the topographical shape data. And the angle is known. That is, since the position of the adjacent pile with respect to the dump truck 10 is known, the absolute coordinates of the adjacent pile can be calculated by converting the relative position of the adjacent pile with respect to the absolute coordinates of the dump truck 10. A virtual straight line connecting this with the absolute coordinates of the provisional release position 400 is set, and a plurality of release candidate positions are set on this virtual straight line.
次にステップＳ１０６からステップＳ１１１では、地形算出部１００ａで算出された地形形状データと、積載重量検出装置１３０で得られた積載重量のデータとから、各放土候補位置に対して放土した場合に形成されるパイルの予想形状の推定と予想土砂密度の算出を全ての放土候補位置に対して繰り返し実行し、最高土砂密度となる放土候補位置を求める処理を行う。 Next, in steps S106 to S111, when the terrain shape data calculated by the terrain calculation unit 100a and the load weight data obtained by the load weight detection device 130 are used to release the soil for each release candidate position. The estimation of the expected shape of the pile formed in the pile and the calculation of the expected sediment density are repeatedly executed for all the sedimentation candidate positions, and the process of obtaining the sedimentation candidate position having the highest sediment density is performed.
パイル形状推定部１００ｅは、パイル形状推定処理の対象とする放土候補位置Ｐｉ（ｉ＝１）を設定する（Ｓ１０６）。 The pile shape estimation unit 100e sets the soil discharge candidate position Pi (i = 1) to be the target of the pile shape estimation process (S106).
パイル形状推定部１００ｅは、処理対象の放土候補位置Ｐｉに対して放土した場合のパイル形状を推定する（Ｓ１０７）。パイル形状の推定は、たとえば、地形の３次元形状データと積載物の物性情報（種類や重量、密度など）と放土時のベッセルの動かし方を基に個別要素法を用いて推定すればよい。土砂などの積載物を所定サイズの球形の粒子の集合体と捉え、粒子と粒子、粒子とベッセル、粒子と地形の間のばね係数と摩擦係数のパラメータを定め、ベッセル動作に応じて粒子の動きをシミュレーションすることで、どのようなパイル形状が形成されるか推定することができる。推定精度を高めるためには適切なパラメータ設定が必要になるため、予め積載物の種類に応じた放土動作を繰り返し行いパラメータを同定しておく事が望ましい。個別要素法の処理は一般的に負荷が大きい事から、ダンプトラック１０に搭載した処理装置で推定処理させるのではなく、予め代表的な地形と所定の積載重量に対するパイル形状の推定処理を行う。 The pile shape estimation unit 100e estimates the pile shape when soil is discharged to the soil discharge candidate position Pi to be processed (S107). The pile shape can be estimated by using the distinct element method based on, for example, the three-dimensional shape data of the terrain, the physical property information (type, weight, density, etc.) of the load and the movement of the vessel at the time of soil release. .. A load such as earth and sand is regarded as an aggregate of spherical particles of a predetermined size, and the parameters of the spring coefficient and friction coefficient between the particles and the particles, the particles and the vessel, and the particles and the terrain are set, and the movement of the particles according to the vessel movement. By simulating, what kind of pile shape is formed can be estimated. Since it is necessary to set appropriate parameters in order to improve the estimation accuracy, it is desirable to identify the parameters by repeating the earth discharge operation according to the type of load in advance. Since the processing of the Discrete Element Method generally has a large load, the pile shape is estimated in advance for a typical terrain and a predetermined load weight, instead of being estimated by the processing device mounted on the dump truck 10.
そして、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９で推定したパイル形状の高さ（以下「予想パイル高さ」という）と予想放土面積を予め求めておけばよい。そして予想パイル高さと予想放土面積の推定に用いた地形の３次元形状と積載重量とを対応付けたデータを、ＲＡＭ１０３に保存しておけばよい。 Then, the height of the pile shape estimated in steps S108 and S109 (hereinafter referred to as "estimated pile height") and the expected soil discharge area may be obtained in advance. Then, the data in which the three-dimensional shape of the terrain used for estimating the expected pile height and the estimated excavated area and the load weight are associated with each other may be stored in the RAM 103.
従って、パイル形状推定部１００ｅは、ステップＳ１０７で放土後のパイル形状を推定する場合は、まずステップＳ１０４で算出した暫定放土位置周囲の地形の３次元形状データと、ＲＡＭ１０３に保存されている全ての地形モデルの３次元形状データとの類似度を算出し、最も類似する地形モデルを特定する。 Therefore, when the pile shape estimation unit 100e estimates the pile shape after discharge in step S107, the pile shape estimation unit 100e first stores the three-dimensional shape data of the topography around the provisional discharge position calculated in step S104 and the RAM 103. The degree of similarity with the 3D shape data of all the terrain models is calculated, and the most similar terrain model is specified.
そしてパイル形状推定部１００ｅは、積載重量検出装置１３０から得られた積載重量と特定された地形モデルとから、対応するパイル高さと放土面積を求めればよい。なお、本実施形態ではパイル形状の推定方法を上記に限定するものではなく、他の推定方法を用いても良い。たとえば、様々な鉱山で日々実施されているダンプトラック１０の放土作業において、積載物の重量や種類、放土前の地形形状と、放土動作時のベッセルや車体の動きと、放土後の地形形状を計測し、得られた大量の計測データに対して統計処理を行い、その結果を利用してパイル形状を推定できるようにしても良い。 Then, the pile shape estimation unit 100e may obtain the corresponding pile height and the discharged area from the load weight obtained from the load weight detection device 130 and the specified terrain model. In this embodiment, the pile shape estimation method is not limited to the above, and other estimation methods may be used. For example, in the dump truck 10 discharge work that is carried out daily in various mines, the weight and type of the load, the topographical shape before the release, the movement of the vessel and the vehicle body during the release operation, and the post-release operation. The pile shape may be estimated by measuring the topographical shape of the vehicle, performing statistical processing on the obtained large amount of measurement data, and using the result.
次にパイル形状推定部１００ｅは、予想パイル高さｈが高さ閾値Ｈｔｈ以下であるかを確認する（Ｓ１０８）。 Next, the pile shape estimation unit 100e confirms whether the expected pile height h is equal to or less than the height threshold value H th (S108).
図１０は放土候補位置４５０ｂに対して放土したと推定した状態を示す図であり、パイル４５１ｂが形成されることを推定した結果を示す。予想パイル高さｈは、地面４２０に対するパイル頂上の高さを意味する。過去の放土で形成されているパイルの近くで新たに放土するとパイル高さが高くなり易く、放土時にダンプトラック１０のベッセル３がパイルに接触する可能性が高いため適切な放土作業が行えなくなる。 FIG. 10 is a diagram showing a state in which it is estimated that the soil has been discharged with respect to the soil discharge candidate position 450b, and shows the result of estimating that the pile 451b is formed. The expected pile height h means the height of the pile top with respect to the ground 420. Appropriate soil discharge work because the pile height tends to increase when new soil is released near the pile formed by past soil discharge, and the vessel 3 of the dump truck 10 is likely to come into contact with the pile during soil discharge. Cannot be done.
従って、パイル形状推定部１００ｅは、ベッセル３を下げた（着座させた）際に放土したパイルとベッセル３とが非接触であるかを確認する。 Therefore, the pile shape estimation unit 100e confirms whether the pile released when the vessel 3 is lowered (seat) and the vessel 3 are not in contact with each other.
よって高さ閾値Ｈｔｈは、ベッセル３を下げた際のベッセル３の下端の地上高さに対して、余裕を持った値に設定する。 Therefore, the height threshold value H th is set to a value having a margin with respect to the ground clearance of the lower end of the vessel 3 when the vessel 3 is lowered.
ステップＳ１０８の判定処理の結果が否定の場合は（Ｓ１０８／Ｎｏ）、図１０に示す放土候補位置４５０ｂでは、ダンプトラック１０を停止させた状態で放土が完了しない、又は放土後にベッセル３を完全に着座させることができないので、処理対象となっている放土候補位置を目標放土位置としては選択できない。よって、ステップＳ１１１へ進み、パイル形状推定部１００ｅは未処理の放土候補位置が残っているかを判定する。予想パイル高さｈが高さ閾値Ｈｔｈを超える放土候補位置は土砂密度の算出も行われないので、最終的に目標放土位置として決定されることはない。 If the result of the determination process in step S108 is negative (S108 / No), at the release candidate position 450b shown in FIG. 10, the release is not completed with the dump truck 10 stopped, or the vessel 3 is released after release. Cannot be completely seated, so the candidate position for release that is the target of processing cannot be selected as the target release position. Therefore, the process proceeds to step S111, and the pile shape estimation unit 100e determines whether or not unprocessed release candidate positions remain. Since the expected pile Hodo candidate positions where the height h is greater than the height threshold H th is not performed calculation of sediment density, it will not be determined as the final target Hodo position.
図１１は放土候補位置４５０ｄに対して放土したと推定した状態を示す図である。ステップＳ１０８の判定処理の結果が肯定の場合（Ｓ１０８／Ｙｅｓ）、例えば図１１に示す放土候補位置４５０ｄについては、土砂密度算出部１００ｆにおいて、予想される合計放土面積Ｓと合計放土重量Ｍの算出を行う（Ｓ１０９）。 FIG. 11 is a diagram showing a state in which it is estimated that the soil has been discharged with respect to the soil discharge candidate position 450d. When the result of the determination process in step S108 is affirmative (S108 / Yes), for example, for the soil discharge candidate position 450d shown in FIG. 11, the sediment density calculation unit 100f predicts the total soil discharge area S and the total soil discharge weight. Calculation of M is performed (S109).
合計放土面積Ｓとは、放土時に形成されるパイルが存在する路面上の面積を意味する。 The total soil discharge area S means the area on the road surface where the pile formed at the time of soil discharge exists.
図１２は合計放土面積の算出例を示す図である。土砂密度算出部１００ｆが算出する合計放土面積Ｓは、図１２に示すように、過去の放土済み領域の面積からなる過去放土面積Ｓｐと、放土候補位置に対して放土した際に形成されるパイルの放土面積のうち、過去放土面積Ｓｐと重ならない部分の面積からなる予想放土面積Ｓｅとの加算値である。なお、ここでいう面積はパイルの表面積ではなく、地表面に占める面積でありパイルの底面積である。 FIG. 12 is a diagram showing a calculation example of the total soil discharge area. As shown in FIG. 12, the total soil discharge area S calculated by the sediment density calculation unit 100f is the past soil discharge area Sp consisting of the area of the past soil discharge area and the soil discharge candidate position. It is an addition value to the expected discharge area Se, which is the area of the portion of the pile discharge area formed in the above, which does not overlap with the past discharge area Sp. The area referred to here is not the surface area of the pile, but the area occupied on the ground surface, which is the bottom area of the pile.
土砂密度算出部１００ｆが算出する合計放土重量Ｍは、過去の放土作業で放土した積載物の過去重量Ｍｐと、今回の放土作業で放土する積載物の今回重量Ｍｅとの加算値である。 The total soil discharge weight M calculated by the earth and sand density calculation unit 100f is the sum of the past weight Mp of the load discharged in the past soil discharge work and the current weight Me of the load released in the current soil discharge work. The value.
過去放土面積Ｓｐ及び過去重量Ｍｐは、交通管制装置２００の放土作業計画部２００ｅに記録されている。そこで、放土面積取得部１００ｇと放土重量取得部１００ｈとでこれらのデータを取得する。 The past excavated area Sp and the past weight Mp are recorded in the excavation work planning unit 200e of the traffic control device 200. Therefore, these data are acquired by the soil discharge area acquisition unit 100 g and the soil discharge weight acquisition unit 100h.
そして土砂密度算出部１００ｆは、下式（２）に示すように予想される合計放土重量Ｍを予想される合計放土面積Ｓで除算して予想土砂密度ρを算出し、算出結果記憶部１００ｋに放土候補位置とその放土候補位置に対応する予想土砂密度ρとを対応付けて記憶する。算出結果記憶部１００ｋはＲＡＭ１０３の一部領域に構成してもよい（Ｓ１１０）。
全ての放土候補位置についてステップＳ１０６からステップＳ１１０の処理を実行し終えていない場合は（Ｓ１１１／Ｎｏ）、パイル形状推定部１００ｅは新たな放土候補位置Ｐｉを選択し（Ｓ１１２）、ステップＳ１０６以下の処理を繰り返す。 If the processes of steps S106 to S110 have not been executed for all the release candidate positions (S111 / No), the pile shape estimation unit 100e selects a new release candidate position Pi (S112), and step S106 The following process is repeated.
全ての放土候補位置についてステップＳ１０６からステップＳ１１０の処理を実行し終えた場合は（Ｓ１１１／Ｙｅｓ）、放土位置決定部１００ｉは、算出結果記憶部１００ｋに記憶された算出結果のうち、予想土砂密度が最も高い放土候補位置を選択する（Ｓ１１３）。 When the processing of steps S106 to S110 is completed for all the release candidate positions (S111 / Yes), the release position determination unit 100i predicts the calculation results stored in the calculation result storage unit 100k. The candidate position for discharge with the highest sediment density is selected (S113).
放土位置決定部１００ｉは、ステップＳ１１３で選択した放土候補位置の最高土砂密度が目標土砂密度取得部１００ｄから得られた目標土砂密度以下であるかを確認し（Ｓ１１４）、目標土砂密度以下の場合（Ｓ１１４／Ｙｅｓ）は、選択された放土候補位置を目標放土位置と決定し（Ｓ１１５）、放土作業計画部２００ｅに放土位置を通知する。 The discharge position determination unit 100i confirms whether the maximum sediment density of the discharge candidate position selected in step S113 is equal to or less than the target sediment density obtained from the target sediment density acquisition unit 100d (S114), and is equal to or less than the target sediment density. In the case of (S114 / Yes), the selected soil release candidate position is determined as the target soil discharge position (S115), and the soil discharge work planning unit 200e is notified of the soil discharge position.
また放土位置決定部１００ｉは、最高土砂密度が目標土砂密度を超える場合には（Ｓ１１４／Ｎｏ）、最高土砂密度となる放土候補位置を放土作業計画部２００ｅに通知し（Ｓ１１６）、放土作業計画部２００ｅの判定に応じて対応する。例えば目標土砂密度を下回らない場合にも放土作業を継続させる場合には、放土作業計画部２００ｅが放土候補位置を目標放土位置として強制的に決定すれば良い。 Further, when the maximum sediment density exceeds the target sediment density (S114 / No), the soil discharge position determination unit 100i notifies the soil discharge work planning unit 200e of the soil discharge candidate position having the maximum soil density (S116). Correspond according to the judgment of the soil discharge work planning unit 200e. For example, when the soil discharge work is to be continued even when the soil density does not fall below the target soil density, the soil discharge work planning unit 200e may forcibly determine the soil discharge candidate position as the target soil discharge position.
図１３を参照して目標放土位置の決定例について説明する。図１３は、目標土砂密度と予想パイル高さとから目標放土位置を決定する処理例を示す。 An example of determining the target discharge position will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows an example of processing for determining the target soil discharge position from the target sediment density and the expected pile height.
放土作業計画部２００ｅは、通知された目標放土位置へのアプローチ経路を生成するために、経路生成部２００ｃに対して目標放土位置を通知する。そして、目標放土位置へのアプローチ経路を示す経路データを車両制御装置１１０に通知する事で、ダンプトラック１０を目標放土位置に誘導し、放土作業を実施することができる。本実施形態では、図１３に示すように、予想パイル高さｈが高さ閾値Ｈｔｈ以下、かつ目標土砂密度ρｒとなる条件下では、放土候補位置４５０ｄで放土する場合に土砂密度が最も高くなると判定されることから、放土候補位置４５０ｄが目標放土位置として決定される。 The soil discharge work planning unit 200e notifies the route generation unit 200c of the target soil discharge position in order to generate an approach route to the notified target soil discharge position. Then, by notifying the vehicle control device 110 of the route data indicating the approach route to the target discharge position, the dump truck 10 can be guided to the target discharge position and the discharge work can be carried out. In the present embodiment, as shown in FIG. 13, under the condition that the expected pile height h is equal to or less than the height threshold value H th and the target sediment density ρ r , the sediment density is the sediment density when the soil is discharged at the soil discharge candidate position 450d. Is determined to be the highest, so the release candidate position 450d is determined as the target release position.
本実施形態によれば、放土位置決定部１００ｉは交通管制装置２００が決定した暫定放土位置４００を基準として、環境形状計測センサが出力した計測データを基に暫定放土位置４００の周辺の地形を示す地形形状データを算出し、これを基に複数の放土候補位置の設定と、各放土候補位置で放土した場合の予想土砂密度を算出する。これにより、過去の放土作業で想定外の形状のパイルが形成されていたとしても、直近の計測データを基に目標放土位置を決定することができるので、高密度に放土することが可能となる。 According to the present embodiment, the soil discharge position determination unit 100i is based on the measurement data output by the environmental shape measurement sensor based on the provisional soil discharge position 400 determined by the traffic control device 200, and is located around the provisional soil discharge position 400. Topographical shape data indicating the topography is calculated, and based on this, a plurality of soil discharge candidate positions are set, and the expected sediment density when soil is discharged at each soil discharge candidate position is calculated. As a result, even if a pile with an unexpected shape is formed in the past soil discharge work, the target soil discharge position can be determined based on the latest measurement data, so that the soil can be discharged at high density. It will be possible.
＜第二実施形態＞
第二実施形態は、目標放土位置において放土作業の終盤に、ダンプトラック１０が前進しながら放土する態様を示す。図１４は、第二実施形態に係る目標放土位置の処理の流れを示すフローチャートである。図１５は、停止から微速前進中にかけて放土をした際のダンプトラック１０の積載重量検出装置の出力値例を示す図である。図１６は、第二実施形態に係るパイル形状を示す図である。
<Second embodiment>
The second embodiment shows a mode in which the dump truck 10 releases the soil while advancing at the final stage of the discharge work at the target discharge position. FIG. 14 is a flowchart showing a flow of processing of the target discharge position according to the second embodiment. FIG. 15 is a diagram showing an example of an output value of the load weight detecting device of the dump truck 10 when soil is discharged from a stop to a slow forward movement. FIG. 16 is a diagram showing a pile shape according to the second embodiment.
第二実施形態では、ダンプトラック１０から放土作業計画部２００ｅに積載重量検出装置１３０の出力値が送信されているものとする。 In the second embodiment, it is assumed that the output value of the load weight detection device 130 is transmitted from the dump truck 10 to the excavation work planning unit 200e.
第二実施形態の処理でもステップＳ１０８の肯定、及びステップＳ１１３までの処理は第一実施形態と同様なので重複説明を省略する。 In the processing of the second embodiment, the affirmation of step S108 and the processing up to step S113 are the same as those of the first embodiment, so duplicate description will be omitted.
ステップＳ１０８において予想パイル高さｈが高さ閾値Ｈｔｈを超える場合（Ｓ１０８／Ｎｏ）、パイル形状推定部１００ｅはＳ１０７で推定したパイル形状を予想放土重量に換算して停止時に放土できる放土重量（停止時予想放土量）Ｍ１を算出する（Ｓ１２１）。 If the prospective pile height h in step S108 exceeds the height threshold H th (S108 / No), release the pile shape estimation unit 100e can Hodo when stopping in terms of expected Hodo weight estimated pile shape S107 The soil weight (estimated amount of soil discharged when stopped) M1 is calculated (S121).
パイル形状推定部１００ｅは積載重量検出装置１３０から現在の積載重量を取得し、それから停止時予想放土量Ｍ１を減算して、予想積載残量を算出する（Ｓ１２２）。 The pile shape estimation unit 100e acquires the current load weight from the load weight detection device 130, and subtracts the expected amount of soil released at the time of stop M1 to calculate the estimated load remaining amount (S122).
パイル形状推定部１００ｅは、予想積載残量を放土し終わるまでに微速前進で移動するときの予想移動距離を算出する（Ｓ１２３）。本ステップの処理はいくつか考えられが、例えば、停止時から時速５ｋｍまで加速し、時速５ｋｍでまだ放土が完了していないときは時速５ｋｍで走行を続けるとダンプトラック１０の動作を条件づけておく。パイル形状推定部１００ｅは、直近の放土作業時の積載重量検出装置１３０の出力値の時間変化を示すプロファイルデータを生成しておく（図１５参照）。そして図１５のプロファイルデータに、予想積載残量をフィッティングすることで微速前進を開始してから放土が完了する時間を予想し、速度をその時間で積分することで予想移動距離を算出する。図１５において網掛けを施している領域が微速前進しながら放土した量を示すので、上記網掛け領域にステップＳ１２２で算出した予想積載残量をフィッティングすれば、微速前進開始時から放土完了までの時間が推定できる。 The pile shape estimation unit 100e calculates the expected movement distance when moving at a slow forward speed before the expected remaining load is discharged (S123). There are several possible processes in this step. For example, if the dump truck accelerates from a stop to 5 km / h and continues running at 5 km / h when the soil release is not completed at 5 km / h, the operation of the dump truck 10 is conditioned. Keep it. The pile shape estimation unit 100e generates profile data indicating a time change of the output value of the load weight detecting device 130 during the latest soil discharge work (see FIG. 15). Then, by fitting the expected remaining load amount to the profile data of FIG. 15, the time from which the slow speed advance is started to the completion of soil release is predicted, and the estimated travel distance is calculated by integrating the speed with that time. In FIG. 15, the shaded area shows the amount of soil discharged while advancing at a slow speed. Therefore, if the estimated load remaining amount calculated in step S122 is fitted to the shaded area, the soil is released from the start of the speedy advance. The time until can be estimated.
パイル形状推定部１００ｅは、放土候補位置での土砂が広がる領域及び放土候補位置からステップＳ１２３で算出した予想移動距離までを結ぶ線を中心線として放土された土砂が広がる領域を、パイル形状として再度推定する（Ｓ１２４）。図１６に示すように、第二実施形態では、パイル形状は、円錐形状を基本としてダンプトラック１０の前進方向に向けて伸びた形状となる。 The pile shape estimation unit 100e piles the area where the earth and sand spreads at the candidate position for discharge and the area where the earth and sand spread around the line connecting the candidate position for discharge to the expected movement distance calculated in step S123 as the center line. It is estimated again as a shape (S124). As shown in FIG. 16, in the second embodiment, the pile shape is based on a conical shape and extends in the forward direction of the dump truck 10.
そしてステップＳ１０９において、ステップＳ１２４で推定したパイル形状の合計放土面積Ｓと合計放土重量Ｍの算出を行う（Ｓ１０９）。 Then, in step S109, the total soil discharge area S and the total soil discharge weight M of the pile shape estimated in step S124 are calculated (S109).
本実施形態によれば、パドックダンピングで放土作業の完了時に、微速前進をしながら放土をする態様であっても、土砂密度を高く保って放土作業を行う事ができる。 According to the present embodiment, when the soil discharge work is completed by paddock damping, the soil discharge work can be performed while maintaining a high soil density even in the mode of releasing the soil while advancing at a slow speed.
上記実施形態は、本発明を限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での様々な変更態様は本発明に含まれるものとである。例えば、上記実施形態では自律走行ダンプトラックに放土位置決定装置１００を搭載したが、オペレータの運転で走行する有人ダンプトラックに放土位置決定装置１００を搭載してもよい。この場合、運転席にモニタを設置し、目標放土位置と自車位置とを表示することで、オペレータに後退走行する際の目標停止位置を通知してもよい。これにより、有人ダンプトラックであっても高密な放土作業を実現しやすくなる。 The above-described embodiment is not intended to limit the present invention, and various modified embodiments are included in the present invention without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the soil discharge position determination device 100 is mounted on the autonomous traveling dump truck, but the soil discharge position determination device 100 may be mounted on the manned dump truck traveling by the operator's operation. In this case, a monitor may be installed in the driver's seat to display the target release position and the own vehicle position to notify the operator of the target stop position when traveling backward. This makes it easier to realize high-density soil discharge work even with a manned dump truck.
また上記実施形態では、放土位置決定装置はダンプトラックに搭載にしたが、交通管制装置に放土位置決定装置を搭載し、目標放土位置及びそれに至るアプローチ経路をダンプトラックに送信するように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, the soil discharge position determination device is mounted on the dump truck, but the soil discharge position determination device is mounted on the traffic control device so that the target discharge position and the approach route to the target discharge position are transmitted to the dump truck. It may be configured.
１０・・・ダンプトラック
２０・・・管制局
１００・・放土位置決定装置
１２０・・外界センサ（環境形状計測センサ）
２００・・交通管制装置
10 ... Dump truck 20 ... Control station 100 ... Soil release position determination device 120 ... External sensor (environmental shape measurement sensor)
200 ... Traffic control equipment
Claims (4)
前記ダンプトラックがこれから放土する位置として暫定的に定められた暫定放土位置のデータを取得する暫定放土位置取得部と、
前記環境形状計測センサが出力した計測データを取得し、当該計測データに基づいて前記暫定放土位置の周辺に存在する土砂及びパイルの形状を含む地形形状データを算出する地形算出部と、
前記地形形状データを基に前記暫定放土位置に隣接する過去の放土作業で形成された隣接パイルの位置を決定し、当該隣接パイルの位置及び前記暫定放土位置を結ぶ仮想直線上に複数の放土候補位置を設定する放土候補位置設定部と、
前記地形形状データ及び前記積載重量検出装置からの出力に基づいて、各放土候補位置で放土した場合のパイルの予想形状、及び当該パイルの底面積から過去の放土済み領域の底面積に重なる部分を除いた面積からなる予想放土面積を推定するパイル形状推定部と、
前記放土場内における過去の放土済み領域に放土した積載物の重量を取得する放土重量取得部と、
前記放土場内における過去の放土済み領域の面積からなる過去放土面積を取得する放土面積取得部と、
前記積載重量検出装置からの出力を基に決まる今回の放土作業で放土する積載物の重量に前記過去の放土済み領域に放土した積載物の過去重量を加算した合計放土重量を、前記予想放土面積に前記過去放土面積を加算した合計放土面積で除算して予想土砂密度を算出する土砂密度算出部と、
前記放土場の適切な土砂密度として予め定められた目標土砂密度以下となる放土候補位置のうち、前記予想土砂密度が最も高い放土候補位置を目標放土位置として決定する放土位置決定部と、
を備えることを特徴とする放土位置決定装置。 Wired or wireless to the environmental shape measurement sensor that measures the shape of the pile formed in the past excavation work in the dump truck, and the load weight detection device that detects the weight of the load loaded on the dump truck. It is a discharge position determination device for determining the target discharge position where the dump truck is connected and the discharge work is to be performed in the discharge site.
A provisional discharge position acquisition unit that acquires data on the provisional discharge position that is provisionally determined as the position where the dump truck will be released from now on.
A terrain calculation unit that acquires measurement data output by the environmental shape measurement sensor and calculates terrain shape data including the shapes of earth and sand and piles existing around the provisional soil discharge position based on the measurement data.
Based on the topographical shape data, the positions of adjacent piles formed in the past discharge work adjacent to the provisional discharge position are determined, and a plurality of positions on the virtual straight line connecting the positions of the adjacent piles and the provisional discharge positions. The release candidate position setting unit that sets the release candidate position of
Based on the topographical shape data and the output from the loaded weight detection device, the expected shape of the pile when soil is discharged at each soil discharge candidate position, and the bottom area of the pile to the bottom area of the past discharged area. A pile shape estimation unit that estimates the expected discharge area consisting of the area excluding the overlapping part,
An earth discharge weight acquisition unit that acquires the weight of the load excavated in the past excavated area in the earth discharge site, and
The excavated area acquisition unit that acquires the past excavated area consisting of the area of the past excavated area in the excavation site
The total discharge weight obtained by adding the past weight of the load released in the past released area to the weight of the load released in the current discharge work determined based on the output from the load weight detection device. , The sediment density calculation unit that calculates the expected sediment density by dividing by the total soil discharge area obtained by adding the past soil discharge area to the expected soil discharge area.
Determining the release position to determine the release candidate position with the highest expected sediment density as the target release position among the release candidate positions that are less than or equal to the target sediment density predetermined as the appropriate sediment density of the release site. Department and
A soil discharge position determining device characterized by being provided with.
前記ダンプトラックは車体フレーム及びその上に起伏可能に搭載されるベッセルを備え、
前記パイル形状推定部は、推定したパイルの予想形状の高さが、前記車体フレームに着座したベッセルに非接触であるかを判定する高さ閾値以下となる放土候補位置を選択し、
前記放土位置決定部は、前記選択された放土候補位置の中から前記目標放土位置を決定する、
ことを特徴とする放土位置決定装置。 In the soil discharge position determining device according to claim 1,
The dump truck includes a body frame and a vessel mounted on the body frame so as to be undulating.
The pile shape estimation unit selects a discharge candidate position where the height of the estimated pile expected shape is equal to or less than the height threshold value for determining whether or not the height of the estimated pile is not in contact with the vessel seated on the vehicle body frame.
The release position determination unit determines the target release position from the selected release candidate positions.
A soil release position determining device characterized by this.
前記ダンプトラックは車体フレーム及びその上に起伏可能に搭載されるベッセルを備え、
前記パイル形状推定部は、推定したパイルの予想形状の高さが、前記車体フレームに着座したベッセルに非接触であるかを判定する高さ閾値を超える放土候補位置を選択し、当該選択された放土候補位置において前記ダンプトラックが停止中に放土した場合のパイルの予想形状及び当該パイルを形成する停止時予想放土量を算出し、前記積載重量検出装置の出力から前記停止時予想放土量を減算して予想積載残量を算出し、前記ダンプトラックが予め定められた速度で前進しながら前記予想積載残量を放土し終えたときのパイル形状を再度推定して前記予想放土面積を算出する、
ことを特徴とする放土位置決定装置。 In the soil discharge position determining device according to claim 1,
The dump truck includes a body frame and a vessel mounted on the body frame so as to be undulating.
The pile shape estimation unit selects a discharge candidate position that exceeds the height threshold for determining whether the estimated height of the estimated pile shape is non-contact with the vessel seated on the vehicle body frame, and is selected. The predicted shape of the pile when the dump truck is released at the candidate position for soil discharge and the estimated amount of soil discharged at the time of stopping to form the pile are calculated, and the predicted time at the time of stopping is calculated from the output of the load weight detection device. The estimated load capacity is calculated by subtracting the amount of soil released, and the pile shape when the dump truck finishes releasing the expected load capacity while advancing at a predetermined speed is re-estimated and the forecast is made. Calculate the excavated area,
A soil release position determining device characterized by this.
前記ダンプトラックから前記暫定放土位置までの距離が、前記暫定放土位置に接近したと判定するための距離閾値以下となったか否かを判定する暫定放土位置接近判定部を更に備え、
前記暫定放土位置接近判定部が前記ダンプトラックは前記暫定放土位置に対して前記距離閾値以下の地点に接近したと判定したことをトリガーとして、前記地形算出部は、前記地形形状データの算出を開始する、
ことを特徴とする放土位置決定装置。 In the soil discharge position determining device according to claim 1,
Further provided with a provisional discharge position approach determination unit for determining whether or not the distance from the dump truck to the provisional discharge position is equal to or less than the distance threshold for determining that the temporary discharge position has been approached.
The terrain calculation unit calculates the terrain shape data, triggered by the determination by the provisional discharge position approach determination unit that the dump truck has approached a point equal to or less than the distance threshold value with respect to the provisional discharge position. To start,
A soil release position determining device characterized by this.
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