JP7129891B2 - Work vehicle, work area management system - Google Patents
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Description
本発明は、鉱山または建設現場などで作業車両が走行・作業する作業現場において、作業車両の進入を防止する領域を設定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for setting an area to prevent entry of a work vehicle at a work site such as a mine or a construction site where the work vehicle travels and works.
鉱山では、ショベル、ダンプトラック、ドーザなどの作業車両が、土砂の掘削、土砂の搬送・放土、路面の整地、建設作業など、車種毎に割り当てられた作業を行う。特に放土場や積込場では、ダンプトラックが放土した後、あるいはショベルが掘削作業をした後に、ドーザが当該地点の整地作業をするなど、作業車両が入れ替わりながら、連携して高密度に作業を行う必要がある。このような状況においては、各作業車両のオペレータ同士が互いに無線でコミュニケーションを取り合うことで、接触を回避しているが、オペレータの不注意、コミュニケーション不足、時間帯や天候による視界不良などにより、作業車両が安全性を欠いた動きや効率的でない動きをすることもある。 In mines, work vehicles such as excavators, dump trucks, and dozers perform work assigned to each vehicle type, such as excavating earth and sand, transporting and discharging earth and sand, leveling road surfaces, and performing construction work. Especially in dumping and loading yards, after dump trucks have dumped soil or shovels have excavated, dozers will level the ground at that point. work needs to be done. Under such circumstances, the operators of each work vehicle communicate wirelessly with each other to avoid contact with each other. Vehicles may also move unsafely or inefficiently.
作業車両同士の接触を防ぐための工夫が、様々な先行文献において開示されている。特許文献1に示す例では、作業車両の位置情報に基づき当該車両を包囲する他車両の進入禁止領域を設定し、異常監視部により通信状態や位置検出状態の異常が検出された時に、進入禁止領域を拡大する方法が開示されている。
Various prior art documents disclose devices for preventing contact between work vehicles. In the example shown in
作業車両が安全かつ効率的に作業を行うためには、作業すべき範囲を適切に確保する必要がある。上記特許文献1に示す方法では、作業車両同士の接触を回避するため、作業車両の位置を基準にその周囲を進入禁止領域としている。
In order for the work vehicle to work safely and efficiently, it is necessary to secure an appropriate working range. In the method disclosed in
また一方で、ドーザの主な作業は、上記のとおりショベルやダンプトラックなど他の作業車両が行った後の整地作業である。この整地作業は、ショベルやダンプトラックなどが今現在作業を行った後の周囲領域内で行われる。 On the other hand, the main work of the dozer is leveling work after other work vehicles such as shovels and dump trucks have done as described above. This leveling work is performed in the surrounding area after the excavators, dump trucks, etc. are currently working.
特許文献1の開示技術では、ドーザの位置を基準にしてその周囲を進入禁止領域とすることができるが、ドーザがこれから作業を行う領域(上記のショベルなどの作業車両が作業を行った後の領域)に対しては、進入禁止領域としない。よって、ドーザ以外の他の作業車両が当該領域に進入すると、これから行われるドーザの作業の妨げとなり、作業効率が低下する可能性がある。また当該領域では、作業車両同士の接近や接触が増す可能性もある。
In the technique disclosed in
本発明は、上記課題を鑑みたものであり、ある作業車両が作業すべき範囲を適切に設定し、作業完了まで他の作業車両の進入を防止する技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a technique for appropriately setting a working range for a work vehicle and preventing other work vehicles from entering the work vehicle until the work is completed.
上記課題を解決するため、本発明に係る作業車両は、自車両の作業部位が動作したかを検出する作業部位センサと、自車両の位置を検出する位置センサと、他車両との間でデータの通信を行う通信装置と、作業内容に応じてあらかじめ定められた自車両及び他車両の識別情報を記憶している記憶装置と、警報装置と、あらかじめ定められた複数の作業内容間の時系列順に基づいて、第1車両が作業を行った作業領域内で次に作業を行う後工程車両である第2車両を特定して、自車両と他車両との間で共有する設定処理と、自車両が前記第1及び第2車両でない場合に前記作業領域に接近すると前記警報装置を発報させる警報処理とを行う車載コントローラと、を有する作業車両であって、前記記憶装置は、前記車載コントローラにより特定された、前記第1車両の識別情報と当該第1車両が行った作業の次に作業を行う第2車両の識別情報とを記憶し、前記車載コントローラは、前記作業部位センサから前記作業部位が動作したことを示す信号を取得すると、前記位置センサで検出された自車両の現在位置を取得し、第2車両の識別情報を、前記記憶装置から取得し、前記位置センサで検出された自車両の現在位置を基準とした領域を、前記作業領域として作成し、前記作業領域を示したエリア座標と、前記第2車両の識別情報とを対応付けて、前記記憶装置に記憶するとともに、他車両でも記憶されるように、前記通信装置を介して他車両に送信する、前記設定処理を実行し、前記位置センサで検出された自車両の現在位置と、前記記憶装置に記憶されている前記エリア座標とを比較して、自車両がいずれかの作業領域に接近しているかを判定し、接近してると判定されたエリア座標と対応している第2車両の識別情報が、自車両のものでない場合、前記警報装置に発報指令を出力する、前記警報処理を実行する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a work vehicle according to the present invention provides a work part sensor that detects whether a work part of the own vehicle has moved, a position sensor that detects the position of the own vehicle, and data transmission between other vehicles. a storage device that stores identification information of own vehicle and other vehicles predetermined according to work content; an alarm device; Based on the order, a second vehicle, which is a post-process vehicle that performs work next in the work area where the first vehicle performed work, is specified, and setting processing is performed to share the vehicle with the other vehicle; and an on-vehicle controller that performs alarm processing for causing the alarm device to issue an alarm when the vehicle approaches the work area when the vehicle is not the first or second vehicle, wherein the storage device comprises the on-vehicle controller. and the identification information of the second vehicle that will perform the work next to the work performed by the first vehicle, the identification information of the first vehicle specified by When a signal indicating that the part has moved is obtained, the current position of the own vehicle detected by the position sensor is obtained, the identification information of the second vehicle is obtained from the storage device, and the identification information of the second vehicle detected by the position sensor is obtained. An area based on the current position of the own vehicle is created as the work area, and the area coordinates indicating the work area are associated with the identification information of the second vehicle and stored in the storage device, The current position of the host vehicle detected by the position sensor and the current position of the host vehicle, which is detected by the position sensor and stored in the storage device, are transmitted to the other vehicle via the communication device so that the other vehicle can also store the information. The area coordinates are compared to determine whether the own vehicle is approaching any of the work areas, and the identification information of the second vehicle corresponding to the area coordinates determined to be approaching is determined by the own vehicle. If the above is not the case, outputting an alarm command to the alarm device, and executing the alarm process.
ある車両が前工程の作業を行った後に、後工程の作業を行う別の車両のみを進入可能と設定した作業領域を適切に設定することができる。また、自車両が進入可能として設定されていない作業領域への進入が予測された場合、警報を出力することで、作業に関係のない車両の当該作業領域への進入を防止することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
It is possible to appropriately set a work area in which only another vehicle that performs work in the post-process is allowed to enter after a certain vehicle has performed the work in the pre-process. In addition, when it is predicted that the own vehicle will enter a work area that is not set to be enterable, an alarm can be output to prevent a vehicle unrelated to the work from entering the work area.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下の実施形態においては、便宜上必要があるときは、複数のセクションまたは実施形態に分割して説明する。以下の実施形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。尚、以下の実施形態において、その構成要素(処理ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。 In the following embodiments, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments if necessary for convenience. In the following embodiments, when referring to the number of elements, etc. (including the number, numerical value, amount, range, etc.), unless otherwise specified or clearly limited to a specific number in principle, The number is not limited to a specific number, and may be greater than or less than a specific number. In the following embodiments, the constituent elements (including processing steps and the like) are not necessarily essential, unless otherwise specified or clearly considered essential in principle.
以下、図面などを用いて、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、本実施形態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および修正が可能である。また、本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。 Embodiments will be described below with reference to the drawings and the like. The following description shows specific examples of the content of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions, and various modifications by those skilled in the art within the scope of the technical idea disclosed in the present embodiment. Changes and modifications are possible. Further, in all the drawings for explaining the present embodiment, the same reference numerals are assigned to those having the same functions, and repeated explanations thereof may be omitted.
(第1実施形態)
図1は、実施形態の態様を建設現場に適用させる場合の概略構成を説明する図である。図1に示す作業エリア管理システム100は、ショベル10と、ダンプトラック20と、ドーザ90とを有し、これらが無線通信回線40を介して互いに通信接続して構成される。ショベル10は、鉱山などの採石場において、積込場61で掘削および積込作業を行う。ダンプトラック20は、ショベル10から積み込まれた土砂や鉱石などの積荷を、搬送路60を走行して搬送し、放土場62に放土する。ドーザ90は、積込場61や放土場62においてショベル10やダンプトラック20が作業した後の整地作業を行う。ショベル10、ダンプトラック20、ドーザ90は、それぞれ1台もしくは複数台の構成とし、適所に配置されているものとする。また以下においては、ショベル10、ダンプトラック20、ドーザ90などの作業を行う車両をまとめて作業車両もしくは単に車両と呼称する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration when applying aspects of the embodiment to a construction site. The work
図2は、ダンプトラック20のハードウェア構成を示す図である。図2ではダンプトラック20を例に挙げて構成を説明するが、本構成はショベル10およびドーザ90も同様である。作業エリア管理システム100は、これらの作業車両のうち少なくとも2つ以上が、互いに無線通信回線40を介して通信接続されて構成される。
FIG. 2 is a diagram showing the hardware configuration of the
ダンプトラック20は、車載コントローラ200、記憶装置250、無線通信装置240、入力装置270、表示装置260、位置・方向センサ220、速度センサ230、作業部位センサ231、警報装置232を有する。
The
車載コントローラ200はCPU(Central Processing Unit)801、RAM(Random Access Memory)802、ROM(Read Only Memory)803を含み、CPU801がROM803や記憶装置250に記憶されているプログラムやデータをRAM802に展開し、これを演算実行することで、ダンプトラック20の全体の動作を制御する。車載コントローラ200は、これらハードウェアとソフトウェアとを協働させて、以下で説明する各動作を実行する。
The in-
記憶装置250は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、OS(Operating System)や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム、データベース等が格納されている。
The
無線通信装置240は、無線通信回線40に接続するための無線機であり、他車両との間でデータの通信を行う通信装置である。入力装置270は、オペレータが車載コントローラ200上で動作するプログラムに対し情報を入力するためのユーザインタフェースであり、例えばLCD(Liquid Crystal Display)に積層されたタッチパネルを構成に含む。
The
表示装置260は、車載コントローラ200上で動作するプログラムから出力された情報をもとに、オペレータが鉱山内のダンプトラック20や他の作業車両の走行状況、作業エリア70の位置の確認などを行うためのユーザインタフェースである。表示装置260は、例えば上記のLCDを構成に含む。
The
位置・方向センサ220は、例えばGNSS衛星80から出力される電波を受信するアンテナを複数備えて、方向を検出できるようにしたGNSS装置や、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)、地上に設置された基地局からの電波を用いて位置を特定するシステムである。または、位置・方向センサ220は、これら各装置から得られる情報を、カルマンフィルタなどを用いて複合的に処理して位置・方向を取得するようにしたシステムであってもよい。
The position/
速度センサ230は、ダンプトラック20の現在速度を検出するためのセンサであり、例えばGNSS装置や車輪速センサによって速度を取得するものであってもよい。
The
作業部位センサ231は、作業車両固有の作業部位の作動状態を検出するためのセンサである。ダンプトラック20の場合、作業部位センサ231は、荷台を上昇させて放土作業を行ったことを検出するための、荷台を昇降させるホイストシリンダの圧力を取得するセンサや、ホイストシリンダの昇降制御を行うためのレバーの位置、圧力を制御する油圧電磁弁に対する指令値を取得するものであってもよい。ショベル10の場合、作業部位センサ231は、バケットを動かして掘削作業を行ったことを検出するための、アームシリンダ圧力やバケットシリンダ圧力を取得するセンサ、レバーの位置、あるいはそれらの複合的な情報から判断して作業状態を検出するシステムであってもよい。ドーザ90の場合、作業部位センサ231は、ブレードで土砂を押し出して整地作業を行ったことを検出するための、ブレードシリンダ圧力や、クローラの回転数を取得するセンサ、レバーの位置、あるいはそれらの複合的名情報から判断して作業状態を検出するシステムであってもよい。
The
警報装置232は、車載コントローラ200からの発報指令に基づきオペレータへの注意を促す装置であり、例えば警報音やLED発光などの出力や、画面表示などによって警告の状態をオペレータに知らせる構成であればよい。
The
以下では、図3と図4を参照して作業エリア管理システム100の機能の概要を説明する。
An overview of the functions of the work
図3は、ダンプトラック20の機能ブロック図である。図2と同様に、ショベル10、ドーザ90も機能ブロック図の構成は同様である。車載コントローラ200は、作業エリア管理部202、進入可否判定部203、出力制御部204を含む。また記憶装置250は、作業車両DB251(DB:データベース)、地形情報DB252、作業エリアDB253、自車情報DB254を含む。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
図4は、各DBに登録される情報の例であり、図4(a)は作業エリアDB253の情報の例、図4(b)は作業車両DB251の情報の例、図4(c)は自車情報DB254の情報の例である。
4A and 4B are examples of information registered in each DB, FIG. 4A is an example of information in the
作業エリア管理部202は、あらかじめ定められた複数の作業内容間の時系列順に基づいて、第1車両が作業を行った作業領域内で次に作業を行う後工程車両である第2車両を特定する。尚、ここでの第1車両は、後工程車両である第2車両の前工程を行う車両であり、以降の説明では、自車両がこの第1車両であるものとして説明する。また作業エリア管理部202は、自車両と他車両との間でこの情報を共有する。これらの動作(設定処理)を行うため、作業エリア管理部202は、現在位置取得部261、後工程車両取得部262、作業領域特定部263、次車両・領域出力部264を有する。
The work
現在位置取得部261は、作業部位センサ231から作業部位が動作したことを示す信号を取得すると、位置・方向センサ220で検出された自車両の現在位置を示す座標値、および自車両の向きを取得する。
When the current
後工程車両取得部262は、後工程車両である第2車両の識別情報を、作業車両DB251から取得する。
The post-process vehicle acquisition unit 262 acquires the identification information of the second vehicle, which is the post-process vehicle, from the
作業領域特定部263は、今現在作業を行っている作業領域を作成する。作業領域は、位置・方向センサ220で検出された自車両の現在位置を示す座標値を基準とし、且つ、自車両の車体寸法および後工程車両の車体寸法に基づき求められた大きさの領域である。この作業領域の求め方については後述する。
The work
次車両・領域出力部264は、作業領域を示した座標値の点群データであるエリア座標と、後工程車両である第2車両の識別情報とを対応付けて、作業エリアDB253に記憶するとともに、他車両の作業エリアDB253でも記憶されるように、これら情報を対応付けて無線通信装置240を介して他車両に送信する。
The next vehicle/
ここでは、作業エリア管理部202の内部の動作を機能分割し、各分割機能部を現在位置取得部261、後工程車両取得部262、作業領域特定部263、次車両・領域出力部264として表したが、実装によって様々な機能分割を行うことができる。このような理由から、以下では作業エリア管理部202自体を動作主体として、詳細な説明を行う。
Here, the internal operation of the work
作業エリア管理部202は、ダンプトラック20などの作業車両が作業を行ったことを判定し、必要に応じて、自車両(第1車両)の後工程の作業車両(第2車両)のみを進入可能として設定した作業エリアデータを生成し、作業エリアDB253に登録する。作業エリア管理部202は、これらの動作を位置・方向センサ220、作業部位センサ231、作業車両DB251、地形情報DB252のデータに基づき行う。また作業エリア管理部202は、生成した作業エリアデータを、無線通信装置240を介して他の作業車両に送信する。当該データを受信した他の作業車両の作業エリア管理部202は、受信した作業エリアデータを作業エリアDB253に登録する。
The work
図4(a)に示すように、作業エリアDB253には、作業エリア識別情報(以下、「識別情報」をIDと記す)、エリアを生成した車両が作業を実施した位置を示す作業座標、エリアを構成する点列の位置を示すエリア座標が含まれる。また作業エリアDB253には、当該エリア座標で示される領域内での後工程作業を実施予定であり、進入を許可された作業車両を識別する進入可能車両IDが含まれる。尚、ここでのエリア座標は、積込場61の全領域、放土場62の全領域などではなく、積込場61内の一部の局所領域、もしくは放土場62内の一部の局所領域を示した点群データである。
As shown in FIG. 4A, the
また、図4(b)に示すように、作業車両DB251には、各作業車両のID、車両種別、当該作業車両に関連付けられた後工程作業車両のID、車体の長さ・幅などの寸法情報が含まれる。これらの情報は、作業エリアの大きさや、生成した作業エリアに対する進入可能車両IDを決定するのに用いられる。作業車両DB251は、図4(b)に示すように、作業内容に応じてあらかじめ定められた自車両及び他車両の作業車両IDを記憶しており、また、複数の作業内容間の時系列順に基づいて定められた後工程作業車両IDを、作業車両IDに対応付けて記憶している。
In addition, as shown in FIG. 4B, the
図4(b)に示す作業車両DB251に関し、具体例を用いて説明する。例えば、ダンプトラック20であるHT1が放土場62で放土作業を実施したとき、作業エリア管理部202は、作業車両DB251を参照し、HT1に関連付けられた後工程作業車両IDであるDZ1(ドーザ)を、HT1が生成する作業エリアに対して進入可能な作業車両として選択する。尚、本実施形態では、ダンプトラック20による放土作業の後にはドーザ90による整地作業が行われるものとして、あらかじめ定められているものとする。また作業エリア管理部202は、作業を実施したダンプトラック20の作業位置・方向、およびダンプトラック20の寸法情報と後工程作業を行うドーザ90の寸法情報(DZ1の寸法情報)を参照して、ダンプトラック20の放土した土砂範囲と、当該土砂範囲を作業時にドーザ90が最も後退する位置におけるドーザ車体範囲を包含するように、生成する作業エリアの位置・大きさを決定する。作業エリア管理部202は、さらに当該作業エリアの進入可能車両IDとして、後工程作業を行うドーザ90を登録することで、図4(a)に示す1つのレコードを作業エリアDB253に登録する。詳細は後述するが、作業エリアDB253にレコードが登録されると、当該登録されたレコードに示されるエリア座標内に、進入可能車両ID以外の車両が進入すると、警報が発せられるようになる。
The
次に作業エリア管理部202は、作業エリア生成時に、生成直後の作業エリアID(図4(a)参照)を、図4(c)に示す自車情報DB254の「生成直後の作業エリアID」に登録する。例えば図4(a)に示す各レコードの中で、作業エリアIDが「1」となっているレコードが登録された場合、自車情報DB254の「生成直後の作業エリアID」にも、同じ値である「1」が登録される。作業エリアを生成した直後は、自車両が当該エリア内にいる状態となっているため、これに起因して警報が発報されてしまう。この発報を抑止するため、作業エリア管理部202は、自車情報DB254の「生成直後の作業エリアID」に登録する。
Next, when creating a work area, the work
また作業エリアデータを生成する処理においては、作業エリア管理部202は、例えば作業車両の稼働領域周辺のCADデータが登録されている地形情報DB252を参照し、生成する作業エリアが作業車両の走行可能な範囲内に収まるように、作業エリアの形状を変形する処理を加えてもよい。具体的には、前述の方法で生成した作業エリアは、放土場終端にあるダンピングエッジを越えて崖下の領域に生成される場合があるため、地形情報DB252に登録された地形の各地点の傾斜データを参照し、生成した作業エリアのうち、路面の傾斜が作業車両の走行可能な10度未満で連続している部分については残し、傾斜が作業車両の走行不可能な10度以上の地点より外側の範囲を削除する、などの処理を行ってもよい。
Also, in the process of generating work area data, the work
また作業エリア管理部202は、オペレータが作業エリアに対する自車両の相対位置を確認できるように、作業エリアDB253に登録された作業エリアの位置と、位置・方向センサ220で取得した自車両の位置とを、表示装置260に表示する。また、後工程作業を完了した作業車両のオペレータは、入力装置を介して、作業が完了し不要となった作業エリアを指定し、削除できるようにしてもよい。この削除により、当該エリアについて他車両が進入しても、警報などが発生しないようになる。尚、後工程作業を完了した作業車両が作業エリアから退出した際に、オペレータの操作無しに登録を削除する実装例については、図9を用いて後述する。
In addition, the work
進入可否判定部203は、自車両が、上記の第1車両及び後工程車両である第2車両でない場合に作業領域に接近すると警報装置232を発報させる警報処理を行う機能部であり、エリア座標取得部271、接近判定部272、警報出力判定部273を有する。
The entry
エリア座標取得部271は、作業エリアDB253に記憶されているエリア座標の全てを取得する。
The area coordinate acquisition unit 271 acquires all area coordinates stored in the
接近判定部272は、位置・方向センサ220で検出された自車両の現在位置と、取得されたエリア座標とを比較して、自車両がいずれかの作業領域に接近しているかを判定する。接近判定部272は、速度センサ230が検出した現在速度を取得し、この速度と現在位置を示す座標値と基づき、到達予測時刻として設定された時間後の自車両が、自車両が後工程車両のみ許可された作業領域内に位置するかを判定することで、接近しているかの判定を行う。
The approach determination unit 272 compares the current position of the vehicle detected by the position/
警報出力判定部273は、接近してると判定されたエリア座標と対応している後工程車両の識別情報が、自車両のものでない場合、警報装置232に発報指令を出力する。この指令を受けると、警報装置232は発報を行う。
The alarm
作業エリア管理部202と同様に、進入可否判定部203の内部の機能分割についても、実装によって様々な態様を取ることができる。よって以下では、進入可否判定部203自体を動作主体として詳細な説明を行う。
As with the work
進入可否判定部203は、作業エリアDB253、自車情報DB254、位置・方向センサ220、速度センサ230のデータに基づき、自車が近い将来、例えば一定時間後までに、作業エリアDB253に登録されているいずれかの作業エリア内に進入するかどうかを予測する。進入すると予測される場合、進入可否判定部203は、当該作業エリアの進入可能車両IDが自車IDと一致していなければ、出力制御部204に対して警報装置232から警報を出力するように発報指令を出す。ただし、当該作業エリアが、自車情報DB254に登録された「生成直後の作業エリアID」と一致する場合は、警報を出力しない。
Based on the data from the
以下では、図5および図6を参照して、放土場62においてダンプトラック20がドーザ90の作業エリアを生成する動作について説明する。図5は放土場62における作業エリア生成の説明図であり、図5(a)は作業エリア生成時の様子を示す図、図5(b)は作業エリアデータのパラメータの関係を示す図、図5(c)は作業エリアデータのパラメータの説明である。また、図6は作業エリア管理部202の処理の流れを示すフローチャートである。
The operation of the
図5(a)では、放土場62において生成済みの作業エリア70-1、70-2、70-3、70-4があり、作業エリア70-1でダンプトラック20が土砂を放土した地点に対してドーザ90が整地作業を行っている。そこに新たにダンプトラック20が放土位置71で放土作業を実施し、新規の作業エリア70-5を生成する状況である。
In FIG. 5(a), there are generated work areas 70-1, 70-2, 70-3, and 70-4 in the dumping
ダンプトラック20が放土作業を実施するとき、ダンプトラック20の作業エリア管理部202は、作業部位センサ231のデータ、すなわちホイストシリンダ圧の上昇などから、放土作業が行われたことを判定する(S601)。そして作業エリア管理部202は、その時の位置・方向データを、位置・方向センサ220から取得する(S602)。次に作業エリア管理部202は、自車情報DB254の自車IDを参照し、作業車両DB251から自車の作業の後工程作業を行う作業車両、すなわち放土土砂を整地する放土場のドーザ90を検索し、その作業車両IDを取得する(S603)。作業車両DB251のデータとして、例えば図4(b)のテーブルを参照する場合を考えると、ダンプトラック20の自車IDがHT1であった場合、作業エリア管理部202は、その後工程作業車両として登録されているDZ1を抽出する。次に作業エリア管理部202は、自車両および後工程作業を行う作業車両について、作業車両DB251からそれぞれの寸法情報を取得して、生成する作業エリアの大きさを決定する(S604)。
When the
作業エリアの大きさに関するパラメータは、例えば図5(b)に示す放土位置71を基準に定義した、長さL1、L2、L3を用いる。尚、L1、L3や安全率の各パラメータは、事前に記憶装置250に記憶されているか、もしくは制御プログラム内にハードコーディングされているものとする。ここで、図5(c)に示すように、L1はダンプトラック20の寸法に応じて決定される土砂の長さ、L2はドーザ90の長さ、L3はダンプトラック20の寸法に応じて決定される土砂の幅とドーザ90の幅の大きい方に、それぞれ安全率を掛けた値である。すなわち、長さについては、放土位置71を起点として放土方向(ダンプトラック20後方)に土砂放土範囲の長さ、加えて放土方向と反対方向(ダンプトラック20前方)にドーザ車体範囲の長さが設定される。また、幅については放土位置71を中心に土砂放土範囲の幅とドーザ車体範囲の幅のうち大きい方が設定される。土砂放土範囲の長さと幅は、例えばダンプトラックの長さと幅それぞれに対して、比例定数を掛けて決定してもよい。この比例定数は、実際にダンプトラック20が放土した位置と土砂範囲の関係から実験的に決定した値を用いてもよい。作業エリア管理部202は、これらパラメータを踏まえ、対象のドーザ90のみを進入可能車両として指定した作業エリアのエリア座標を、ダンプトラック20の放土位置71を基準に生成する(S605)。
As the parameters relating to the size of the work area, lengths L1, L2, and L3 defined based on, for example, the dumping
このように作業エリアデータを生成することで、作業エリア管理部202は、ダンプトラック20の放土した土砂範囲と、後工程作業時のドーザ90の移動範囲とを包含する、局所的な作業範囲を作成することができ、放土位置71に対して適切な作業エリアを設定することができる。
By generating work area data in this way, the work
生成した作業エリアデータは、自車両内の作業エリアDB253に登録されるとともに、無線通信装置240を介して作業エリア管理システム100を構成する全ての作業車両に配信される。これにより、各作業車両における作業エリアDB253が同期される(S606)。次に、作業エリアを生成したダンプトラック20において、作業エリア管理部202は、生成した作業エリアのIDを自車情報DB254の「生成直後の作業エリアID」として登録する(S607)。
The generated work area data is registered in the
そして作業エリア管理部202は、位置・方向センサ220から得られる現在のデータと作業エリアDB253のエリア座標とを比較して、ダンプトラック20が当該登録した作業エリアから退出したかどうかを判定する(S608)。退出したことが確認された場合(S608:Yes)、作業エリア管理部202は、自車情報DB254の「生成直後の作業エリアID」を消去する(S609)。
The work
このようにすることで、エリアを生成したダンプトラック20自身に対して、生成した作業エリアから退出するまでの間、後述で説明するとおり警報出力を抑制することができる。
By doing so, it is possible to suppress the output of a warning to the
次に図7と図8を参照して、放土場62で生成済みの作業エリアに対し、進入可能車両として指定されていない車両が進入しようとした時の警報機能について説明する。図7は、ダンプトラック20に対する警報出力の説明図であり、図8は、進入可否判定部203の処理の流れを示すフローチャートである。
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the warning function when a vehicle that is not designated as a vehicle that is allowed to enter attempts to enter the work area that has already been created in the dumping
図7では、生成済みの作業エリア70-1において、進入が許可されているドーザ90が整地作業を行っている。この時、ダンプトラック20が確認不足等によりドーザの作業領域に進行しようとしている状況を考える。
In FIG. 7, a
ダンプトラック20の進入可否判定部203は、車載コントローラ200がプログラムを実行する周期で、位置・方向センサ220と速度センサ230から位置・速度データを取得して、あらかじめ設定した到達予測時刻T秒先までの自車の車体範囲の位置変化を予測する(S801)。
The entry
次に進入可否判定部203は、自車両のT秒先までの車体範囲が、作業エリアDB253に登録されたいずれかの作業エリアデータに干渉するかどうかを判定する(S802)。干渉が無い場合(S803:No)、何もせずにS801に戻る。干渉がある場合(S803:Yes)、進入可否判定部203は、進入可能車両IDと自車IDとが一致するかを、干渉すると予測された作業エリアごとに判定することで、各作業エリアに進入可能であるかを判定する(S804)。進入可能である場合(S804:Yes)、何もせずに処理はS801に戻る。進入可能でない作業エリアがある場合(S804:No)、次に進入可否判定部203は、干渉する作業エリアIDが、自車情報DB254に登録されている「生成直後の作業エリアID」と一致するかを判定する(S805)。一致する場合(S805:Yes)、何もせずに処理はS801に戻る。一致しない場合(S805:No)、進入可否判定部203は、最終的に出力制御部204に対して、警報装置232から警報を出力するように指令する(S806)。
Next, the entry permission/
このような処理を行うことで、ドーザ90が作業中の作業エリア70において、進入可能車両ではないダンプトラック20などの他の作業車両が進入しようとした場合に、ダンプトラック20のオペレータに対し警報を発報して不適切な進入であることを知らせることができる。この結果、接触のリスクを下げ、安全性を向上させることが可能となる。また、ドーザ90が作業を実施中ではないが、ドーザ90が整地作業を実施した後でないと他の作業車両が作業することが望ましくない場合、例えば放土土砂が過剰であり、整地作業が必須である場合などに、不必要に当該作業エリアに進入してドーザ90の作業開始を妨害するのを防止して、ドーザ90、ひいては現場全体の作業効率を向上させることが可能である。
By performing such processing, if another work vehicle such as the
尚、ドーザ90の整地作業の前工程を行っているダンプトラック20が、作業エリアから退出していない状況においては、ステップS805の処理により、当該ダンプトラック20内での発報が抑止される。
In addition, in a situation where the
また、前述の到達予測時刻Tは固定でなくてもよく、速度や車種に応じて、変化させてもよい。例えば、予測を行う時点での車速をV[m/s]、車種に応じた減速度を一定値β[m/s2]、オペレータが警告を受けてからの制動開始遅延時間を一定値Td[s]、干渉予測マージンをTm[s]として、(1)式のように到達予測時刻Tを決定してもよい。
T = V/β + Td + Tm (1)
例えば、ダンプトラック20の走行速度を40[km/h]、ブレーキを踏み込んだ際の減速度を5[m/s2]、制動開始遅延時間を1[s]、干渉予測マージンを2[m]とすれば、到達予測時刻Tは5.2[s]と計算される。尚、減速度、制動開始遅延時間、干渉予測マージンは、例えば車種に応じてパラメータとして事前に設定されているものとする。このようにすれば、マージンを考慮して最低限の計算量で予測を行い、かつ警報にオペレータが気づいた時点で制動を開始することで、干渉が予測される作業エリアに進入する前に停止可能とすることができる。
Further, the predicted arrival time T described above does not have to be fixed, and may be changed according to the speed and vehicle type. For example, the vehicle speed at the time of prediction is V [m/s], the deceleration corresponding to the vehicle type is a constant value β [m/s 2 ], and the braking start delay time after the operator receives a warning is a constant value Td. [s], and Tm[s] as the interference prediction margin, the predicted arrival time T may be determined as in equation (1).
T = V/β + Td + Tm (1)
For example, the traveling speed of the
次に、ダンプトラック20が放土した時に生成される、ドーザ90のみを進入可能とした作業エリアの消去に関して説明する。図9は、作業エリア管理部202の、作業エリア消去の処理の流れを示すフローチャートである。図9のフローチャートは、ドーザ90によって行われる動作である。またドーザ90は、自車両の位置・方向センサ220により検出される現在位置と、作業エリアDB253に登録されているエリア座標とを比較することで、自車両が該当作業エリアの内側にいるか外側にいるかを常時判定しながら、図9のフローチャートを実施する。
Next, a description will be given of erasing the work area, which is generated when the
まず、図6のステップS606において、前工程作業を実施したダンプトラック20の作業エリア管理部202は、生成した作業エリアのデータを、後工程作業の作業車両であるドーザ90を含む他車両の作業エリア管理部202に、無線通信を介して送信する。ドーザ90の作業エリア管理部202は、当該データを作業エリアDB253に登録する(S901)。生成された作業エリアに、ドーザ90が作業開始制限時間以内に進入しない場合(S902:Yes)、作業エリア管理部202は、表示装置260を作動させてドーザ90のオペレータに対して数秒以内に当該作業エリアが消去されることを通知する(S903)。この際、提示した時間以内にオペレータが入力装置270に用意された作業エリア維持ボタンを押下すれば(S904:Yes)、作業エリア管理部202はこれを検知し、当該作業エリアを消去せずに維持する(S905へ進む)。作業エリア維持ボタンが押下されなかった場合(S904:No)、処理はステップS908に進む。
First, in step S606 in FIG. 6, the work
作業開始制限時間を経過するよりも前にドーザ90が該当作業エリアに進入するか(S902:No)、もしくは作業エリア維持ボタンが押下される場合(S904:Yes)、作業エリアは消去されずに維持され、ドーザ90は当該作業エリア内での作業を開始する(S905)。そして作業完了後、ドーザ90は作業エリアから退出する(S906)。ドーザ90が作業エリアを退出してからエリア消去時間経過した場合(S907:Yes)、処理はステップS908に進む。
If the
作業開始前に作業開始制限時間を超え、作業エリア維持ボタンを押下しない場合(S904:No)、もしくは作業エリア退出後に、エリア消去時間を経過した場合(S907:Yes)、作業エリア管理部202は、該当する作業エリアデータを作業エリアDB253から消去する(S908)。そして、作業エリア管理部202は、削除した作業エリアIDを他車両に送信し、同期する(S909)。
If the work start time limit is exceeded before work starts and the work area maintenance button is not pressed (S904: No), or if the area deletion time has passed after leaving the work area (S907: Yes), the work
このような処理を行うことで、作業が一定時間(作業開始制限時間)のうちに開始されない作業エリアについては、作業予定の車両が当該作業エリアの維持を要求しなければ消去される。また、作業を完了して一定時間(エリア消去時間)が経過した作業エリアについても消去される。これにより、不要な進入禁止領域を解除することができ、不要な作業エリアデータの蓄積により記憶領域が圧迫されることなく、オペレータに提供するデータが煩雑になることを防止することができる。尚、一旦ドーザ90が作業エリアを離れても、上記のエリア消去時間内に再び戻れば、作業を継続することができる。
By performing such processing, a work area in which work is not started within a certain period of time (work start time limit) is deleted unless the vehicle scheduled for work requests maintenance of the work area. Also, the work area is erased after a certain period of time (area erasure time) has passed since the work was completed. As a result, it is possible to cancel the unnecessary no-entry area, thereby preventing the storage area from being squeezed by the accumulation of unnecessary work area data and preventing the data to be provided to the operator from becoming complicated. Even if the
また、上記の処理に加え、オペレータがタッチパネル等を介して消去する作業エリアを指定し、任意のタイミングで消去実行するようにし、消去した作業エリアの情報を他の作業車両に送信・同期するようにしてもよい。そのようにすれば、オペレータが誤って作業エリア維持を要求してしまった場合においても、再度消去したい作業エリアを任意のタイミングで消去することができる。 In addition to the above process, the operator can specify the work area to be erased via the touch panel, etc., erase it at any time, and transmit and synchronize the information of the erased work area to other work vehicles. can be By doing so, even if the operator erroneously requests maintenance of the work area, it is possible to erase the work area to be erased again at an arbitrary timing.
(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態の方法を応用し、積込場においてショベル10が掘削作業を行い、その後工程作業を行うドーザ90の作業エリアを生成する例を説明する。以下、第1実施形態と構成・動作の重複する部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, by applying the method of the first embodiment, an example will be described in which the
以下では、図10および図11を参照して、積込場61においてショベル10がドーザ90の作業エリアを生成する動作について説明する。図10は積込場61における作業エリア生成の説明図である。また図10(a)は作業エリア生成時の様子を示す図、図10(b)は作業エリアデータのパラメータの関係を示す図、図10(c)は作業エリアデータのパラメータの説明の図である。図11はショベル10における作業エリア管理部202の処理の流れを示すフローチャートである。
10 and 11, the operation of
図10(a)は積込場61の様子を示しており、図中において、ショベル10が作業を行っている掘削ベンチをハッチングで示している。掘削ベンチは、ダンプトラック20やドーザ90が走行する領域よりも4m程度高くなっている。ショベルは掘削ベンチの上で、掘削ベンチを構成する土砂を順次掘削し、ショベル10にアプローチするダンプトラック20に対して積込を行う。この積込場61において、作業エリア70-6はショベル10が土砂を掘削した生成済みの領域であり、ドーザ90が整地作業を行っている。ショベル10は掘削ベンチを掘り進め、掘削位置72で掘削作業を行うことで、新規の作業エリア70-7を生成する状況である。
FIG. 10(a) shows the state of the
ショベル10が掘削ベンチで掘削作業を実施するとき、ショベル10の作業エリア管理部202は、作業部位センサ231のデータ、すなわちアームシリンダ圧やバケットシリンダ圧の上昇などから、新たに掘削作業が行われたことを判定し(S1101)、その時の位置・方向データを、位置・方向センサ220から取得する(S1102)。ここで掘削作業では同じ地点で何度か繰り返し掘削を行うこともあるため、作業エリア管理部202は、前回掘削作業により作業エリアを生成した位置を記憶しておき、今回の掘削位置と比較し、前回の作業位置からの距離が所定距離以上である場合に(S1103:Yes)、次のステップへ進む。前回の作業位置から所定距離以上離れていない場合(S1103:No)、処理はステップS1101へ戻る。過去の作業位置と今回の作業位置との比較はこれに限らず、作業エリアDB253を参照して、自車両が生成した既存の作業エリアの掘削位置と比較してもよい。
When the
次に作業エリア管理部202は、自車情報DB254の自車IDを参照し、作業車両DB251から自車両の作業の後工程作業を行う作業車両を選択し、その作業車両IDを取得する(S1104)。例えば自車IDがEX1であると自車情報DB254に登録されている場合、作業エリア管理部202は、図4(b)に示す作業車両DB251を検索し、後工程作業車両IDとしてDZ2を選択する。次に作業エリア管理部202は、自車両および後工程作業を行う作業車両について、作業車両DB251からそれぞれの寸法情報を取得して、生成する作業エリアの大きさを決定する(S1105)。
Next, the work
作業エリアの大きさに関するパラメータは、例えば図10(b)に示す掘削位置72を基準とした、長さL1、L2、L3、L4が用いられる。ここで、図10(c)に示すように、L1はショベル10の回転中心から前面までの長さ、L2はショベル10のバケットのリーチ長さ、L3はドーザ90の長さ、L4はショベル10の幅とドーザ90の幅の大きい方に、それぞれ安全率を掛けた値である。すなわち、長さ寸法は、ショベル10の掘削位置72(回転中心)を起点として掘削方向(ショベル10前方)のショベル前面からショベル10のリーチまでの長さ(すなわち掘削範囲の長さ)、そこからさらにドーザ車体範囲の長さを取ったものとなる。また幅寸法は、ショベル10の幅に基づく掘削範囲の幅とドーザ車体範囲の幅のうち大きいものとなる。これらのパラメータを踏まえ、作業エリア管理部202は、対象のドーザ90のみを進入可能車両として指定した作業エリアのエリア座標を、ショベル10の掘削位置72を基準に生成する(S1106)。
As parameters relating to the size of the work area, lengths L1, L2, L3, and L4 are used, for example, based on the
以降、ステップS1107~S1110までの処理は、図6におけるステップS606からS609までの処理と同一であるため、説明を省略する。 After that, the processing from steps S1107 to S1110 is the same as the processing from steps S606 to S609 in FIG. 6, so the description is omitted.
以上が本実施形態に係る作業エリア管理システムの動作であり、このように作業エリアデータを生成することで、ショベル10の掘削作業により整地が必要になった土砂の範囲と、後工程作業におけるドーザ90の移動範囲を考慮することができる。よって、積込場の作業においても、掘削位置72に対して適切な作業エリアを設定することができる。
The above is the operation of the work area management system according to the present embodiment. A range of motion of 90 can be considered. Therefore, it is possible to set an appropriate work area for the
(第3実施形態)
第3実施形態においては、第1実施形態の方法を応用し、ダンプトラック20が自律で走行する無人ダンプであった場合に、警報による作業エリアへの進入防止ではなく、無人ダンプが作業エリアへ進入しないように走行を制御する例について説明する。以下、第1実施形態と構成・動作の重複する部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(Third Embodiment)
In the third embodiment, the method of the first embodiment is applied, and when the
以下では図12と図13を用いて、第3実施形態の作業エリア管理システム100の構成を説明する。図12は、第3実施形態の作業エリア管理システム100の機能ブロック図である。図13は、第3実施形態でのダンプトラック20の自律走行指示を行うためのデータの例である。図13(a)は配車管理情報DBのデータ例、図13(b)は運行管理情報DBのデータ例をそれぞれ示している。
The configuration of the work
図12に示すように、第3実施形態では、自律走行するダンプトラック20へ走行指示を送るための管制サーバ31が加わる。また、ダンプトラック20についても、自律走行を実現するための後述する構成が加わる。ショベル10やドーザ90については、第1実施形態と同様の構成であり、これらの管制サーバ31、ダンプトラック20、ショベル10、ドーザ90は、互いに無線通信で接続されている。
As shown in FIG. 12, in the third embodiment, a
管制サーバ31は、ダンプトラック20から区間要求メッセージを受信すると、当該ダンプトラック20の次の走行区間を、送信元のダンプトラック20に返信する。これにより管制サーバ31は、ダンプトラック20それぞれの走行および停止の制御を行う。管制サーバ31は、管制コントローラ310、管制記憶装置350、管制無線通信装置340を有するコンピュータである。尚、管制コントローラ310のハードウェア構成については図示しないが、例えば図2などに示す車載コントローラ200と同様に、CPU、RAM、ROMを少なくとも含んでいるものとする。また管制記憶装置350、管制無線通信装置340も、図2に示す記憶装置250、無線通信装置240と同等の装置である。
When the
管制コントローラ310は、配車管理部311、管制制御部312を含む。管制記憶装置350は、配車管理情報DB351、運行管理情報DB352、管制作業エリアDB353を含む。これらは、管制コントローラ310内のCPUが、ROMや管制記憶装置350に記憶されているプログラムをRAMに展開し、演算実行することで実現する機能部である。
The
配車管理部311は、ダンプトラック20の目的地とその目的地に至る走行経路とを決定する。例えばダンプトラック20が積込場61にいる場合は、放土場62に至るまでの走行経路を決定する。ダンプトラック20が放土場62にいる場合は、積込場61に至るまでの走行経路を決定する。図13(a)に配車管理情報DB351のテーブル例を示す。配車管理情報DB351では、各ダンプトラックを固有に識別する車両IDと、配車管理部311が定めた経路が記録される。図13(a)において、例えばHT1のダンプトラック20の運行経路は、始点が「node_DP0」、経路の終点が「node_LP0」となっていることを示している。
The vehicle
管制制御部312は、運行管理情報DB352を参照して、走行車線の各区間を1台のダンプトラック20のみが走行するように許可設定を行う。
The
図13(b)に運行管理情報DB352のテーブル例を示す。運行管理情報DB352では、「ノードID・リンクID」と、各ノードID・リンクIDで示される区間が管制作業エリアDB353に登録された作業エリアデータに重複するかを示す「作業エリア重複フラグ」と、各ノードID・リンクIDで示される区間に対して走行許可を付与したダンプトラックを示す「走行許可車両」とが記憶される。運行管理情報DBのうち、「ノードID・リンクID」は地図情報を構成する。また「ノードID・リンクID」および「走行許可車両」は、走行許可区間を付与したダンプトラック20および当該ダンプトラック20が走行可能な区間情報を構成する。
FIG. 13(b) shows a table example of the operation
管制制御部312は、新たな走行許可区間を設定すると運行管理情報DB352を上書きして更新する。運行管理情報DB352には、走行許可区間の最前端のノードである前方境界点のノードID、および最後端のノードである後方境界点のノードIDが含まれる。例えば図13(b)において、あるダンプトラック20(HT1)に付与された走行許可区間の前方境界点はnode_1、後方境界点はnode_3であり、link1およびlink2が走行を許可された区間となっている。
The
また管制制御部312は、ダンプトラック20、ショベル10、ドーザ90などから新規に生成された作業エリアデータを受信すると、管制作業エリアDB353に同期する。管制作業エリアDB353の内容は、ダンプトラック20における作業エリアDB253と同様である。管制制御部312は、管制作業エリアDB353を参照し、運行管理情報DB352に登録されているノードやリンクの位置(座標値)が、いずれかの作業エリアデータと重複している場合、当該ノードID・リンクIDに紐付けられた作業エリア重複フラグを1にする。管制制御部312が新たな走行許可区間を設定する際、この作業エリア重複フラグが1であるものは走行許可の対象から除外する。
When the
一方、第3実施形態のダンプトラック20は、第1実施形態の構成に加え、走行駆動装置210を備える。また、車載コントローラ200は自律走行制御部201を備え、記憶装置250は地図情報DB255を備える。
On the other hand, the
自律走行制御部201は、自律走行処理を行う機能部であり、管制サーバ31から次の走行区間を受信すると当該走行区間を自律走行し、次の走行区間を受信しない場合は、当該走行区間に進入する前に停止するように、走行駆動装置210を制御する。自律走行制御部201は、地図情報DB255に格納された地図情報および位置・方向センサ220から取得した現在位置を基に、ダンプトラック20が区間要求メッセージを送信する地点に到達したかを判定する。そして自律走行制御部201は、要求地点に到達すると区間要求メッセージを生成し、無線通信回線40を介して管制サーバ31に区間要求メッセージを送信する。
The autonomous
また、自律走行制御部201は、位置・方向センサ220から現在位置を取得し、地図情報DB255の地図情報を参照して、区間応答メッセージに含まれる走行許可区間を取得する。そして自律走行制御部201は、地図情報に規定された走行経路に追従しつつ、走行許可区間からはみ出さないようにダンプトラック20を走行させるための加減速制御信号や操舵制御信号を走行駆動装置210に出力する。また自律走行制御部201は、送信した区間要求メッセージに対応する区間応答メッセージを受信しない場合、もしくは不許可とする応答メッセージを受信した場合、安全性に鑑みて、現在走行している走行許可区間の後方境界点近傍で停止する。この動作は従前のとおりである。
The autonomous
尚、図12において、作業エリア管理部202の内部の部位(現在位置取得部261など)、進入可否判定部203の内部の部位(エリア座標取得部271など)について図示していないが、これらも当然備わっていてもよい。
Note that FIG. 12 does not show the internal parts of the work area management unit 202 (the current
以下では、図14と図15を用いて、管制制御部312がダンプトラック20に対して走行許可区間を設定する動作について説明する。図14は管制制御部312による走行許可区間設定に関する処理の流れを示すフローチャートである。図15は放土場62において自律走行するダンプトラックの様子を示す図である。
14 and 15, the operation of setting the travel-permitted section for the
まず、管制制御部312がダンプトラック20から区間要求メッセージを受信する(S1401)。区間要求メッセージにはダンプトラック20の位置情報が含まれているものとする。
First, the
管制制御部312は、区間要求メッセージに含まれるダンプトラック20の位置情報と、運行管理情報DB352に含まれる地図情報および区間情報と、走行許可付与長さの設定値(N)とに基づき、ダンプトラック20に設定する走行許可区間の候補となる対象区間1~Nを抽出する(S1402)。
Based on the position information of the
管制制御部312は、変数k=1と設定し(S1403)、kをインクリメントしながら対象区間1~Nの走行許可設定可否を順に判定する。kが対象区間数Nを超えた場合(S1404:Yes)、管制制御部312は、ステップS1410に処理を進め、それ以外はステップS1405に処理を進める。
The
管制制御部312は、区間kが区間要求メッセージを送信したダンプトラック20(以下、このダンプトラック20を自車両とする)の走行許可区間として既に設定されている場合(S1405:Yes)、変数kをインクリメントし(S1409)、ステップS1404に処理を戻す。
If the section k has already been set as a travel-permitted section for the
区間kが自車の走行許可区間として設定されていない場合(S1405:No)、管制制御部312は運行管理情報DB352を参照し、区間kが他のダンプトラックの走行許可区間として設定されているかを調べる(S1406)。
If section k is not set as a travel-permitted section for the own vehicle (S1405: No), the
区間kが他車の走行許可区間として設定されている場合(S1406:Yes)、管制制御部312は、自車の走行を不可として扱い、ステップS1410に処理を進める。
If section k is set as a section in which other vehicles are permitted to travel (S1406: Yes),
区間kが他車の走行許可区間でない場合(S1406:No)、管制制御部312は運行管理情報DB352を参照し、作業エリア重複フラグを確認することで、区間kがいずれかの作業エリアと重複しているかを判定する(S1407)。いずれの作業エリアとも重複していない場合(S1407:No)、管制制御部312は、区間kを自車の走行許可区間として設定し(S1408)、変数kをインクリメントして(S1409)、ステップS1404に処理を戻す。いずれかの作業エリアと重複している場合(S1407:Yes)、管制制御部312は、ステップS1410に処理を進める。
If the section k is not a section in which other vehicles are allowed to travel (S1406: No), the
ステップS1410において、いずれかの区間kが走行許可不可と判定された結果(S1406:YesまたはS1407:Yes)、または全ての区間について判定が終了した結果(S1404:Yes)に基づき、管制制御部312は、新たに走行許可区間として設定した区間があるかを判定する(S1410)。
In step S1410, based on the result that it is determined that any section k is not allowed to travel (S1406: Yes or S1407: Yes), or the result that determination has been completed for all sections (S1404: Yes), the
管制制御部312は、区間要求メッセージを送信したダンプトラック20に対して、新たに走行許可区間が設定されていると判定すると(S1410:Yes)、新たな走行許可区間の位置を示す情報を含んだ区間応答メッセージを返信する(S1411)。
When the
管制制御部312は、区間要求メッセージを送信したダンプトラック20に対して、新たに走行許可区間が設定されなかった場合(S1410:No)、管制制御部312は、当該ダンプトラック20に対して不許可応答メッセージを返信するか、もしくは何も返信しない(S1412)。
If a new run-permitted section has not been set for the
以上が管制制御部312における走行許可区間設定処理であり、本処理を行うことで、各区間について1台のみの車両へ排他的に許可を設定し、かつ作業エリアに重複する区間に許可を設定しない走行許可区間設定が可能となる。
The above is the travel permission section setting processing in the
上記管制制御部312の動作を踏まえ、図15において、ダンプトラック20に対して81-1、81-2、81-3の区間が走行許可区間として設定されている。この状況において、ダンプトラック20は区間要求メッセージを送信しているが、区間81-4が作業エリア70と重複しているため、管制制御部312は、ステップS1407の判定で当該区間を新たな走行許可区間として設定することができない(上記ステップS1407:No)。結果として、ダンプトラック20は、安全性に鑑みて区間81-3の終端にて停止することになり、ドーザ90が作業中である作業エリア70への進行を防止することができる。
Based on the operation of the
以上が、第3実施形態に係る作業エリア管理システム100の動作であり、このように、ダンプトラック20が自律走行するシステムである場合においても、作業エリア管理システム100を用いて、ダンプトラック20のドーザ90の作業範囲への進入を防止できる。よって、ドーザ90が安全かつ効率的に整地作業を実施することができる。
The above is the operation of the work
上記の第3実施形態では、管制サーバ31が作業エリアと走行許可区間との重複を判定し、重複する場合は返信しないとすることで、ダンプトラック20の作業エリアへの進入を抑制している。これに対し、ダンプトラック20自らが作業エリアと走行許可区間との重複を判定し、自律的に進入を抑制する動作を行ってもよい。この場合、ダンプトラック20の自律走行制御部201は、管制サーバ31から次の走行許可区間を受信すると、作業エリアDB253に記憶されているエリア座標の中から、当該走行許可区間と干渉するエリア座標の有無を判定する。干渉するエリア座標が有る場合、自律走行制御部201は、このエリア座標と対応付けられて登録されている後工程車両の識別情報と、自車両の識別情報とを比較する。これらが異なっている場合、自律走行制御部201は、受信した走行許可区間に進入する前に停止するように走行駆動装置210を制御する。
In the above-described third embodiment, the
上記各実施形態を個別に行ってもよく、また各実施形態を組み合わせてもよい。この場合、データの同期については、管制サーバ31も含めて行われるものとする。また第3実施形態において、図9で説明したデータの消去についても、同期により管制サーバ31内でも行われる。そして管制サーバ31が該当データを削除した場合、禁止していた区間での走行を許可するように、ダンプトラック20に送信する。
Each of the above embodiments may be performed individually, or each embodiment may be combined. In this case, data synchronization is performed including the
また、上記各実施形態では、鉱山における作業エリア管理について言及したが、上記各実施形態で説明した作業エリア管理システムや作業車両は、これに限定されず、他の分野の現場においても活用することが可能である。例えば、農地において耕運機が土壌を耕した後に種蒔き機が作業を行う場合や、道路の路床工においてドーザが整地した後にローラが転圧作業を行うなどへの適用が考えられる。このように、異なる機械が順に作業を実施する現場で、上記各実施形態の態様を適用することができる。 In addition, although the above-described embodiments refer to work area management in a mine, the work area management system and work vehicle described in each of the above embodiments are not limited to this, and can be used in other fields. is possible. For example, it can be applied to a case where a cultivator plows the soil in a farmland and then a seed sowing machine performs work, or a road subgrade work in which a dozer performs a rolling operation after a dozer has leveled the ground, and then a roller performs a rolling operation. In this way, the aspect of each of the above embodiments can be applied at a site where different machines perform work in sequence.
上記の各実施形態の説明では、車載コントローラ200に内在している作業エリア管理部202、進入可否判定部203、出力制御部204、自律走行制御部201の機能部が動作主体となって各処理を行うものとして説明した。これら機能部の動作は、当然、車載コントローラ200による動作と換言することができる。すなわち、各実施形態で説明した各機能部による動作や処理は、車載コントローラ200による動作や処理とすることができる。また、第3実施形態で説明した配車管理部311、管制制御部312についても同様に、これらの動作は管制コントローラ310による動作と換言することができる。
In the description of each of the above embodiments, the functional units of the work
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with another configuration. Further, each of the above configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware, for example, by designing them in an integrated circuit. Moreover, each of the above configurations, functions, etc. may be realized by software by a processor interpreting and executing a program for realizing each function. Information such as programs, tables, and files that implement each function can be stored in recording devices such as memories, hard disks, SSDs (Solid State Drives), or recording media such as IC cards, SD cards, and DVDs.
10:ショベル
20:ダンプトラック
31:管制サーバ
40:無線通信回線
90:ドーザ
100:作業エリア管理システム
200:車載コントローラ
201:自律走行制御部
202:作業エリア管理部
203:進入可否判定部
204:出力制御部
210:走行駆動装置
220:位置・方向センサ
230:速度センサ
231:作業部位センサ
232:警報装置
240:無線通信装置
250:記憶装置
251:作業車両DB
252:地形情報DB
253:作業エリアDB
254:自車情報DB
255:地図情報DB
260:表示装置
261:現在位置取得部
262:後工程車両取得部
263:作業領域特定部
264:次車両・領域出力部
270:入力装置
271:エリア座標取得部
272:接近判定部
273:警報出力部
310:管制コントローラ
311:配車管理部
312:管制制御部
340:管制無線通信装置
350:管制記憶装置
351:配車管理情報DB
352:運行管理情報DB
353:管制作業エリアDB
10: Excavator 20: Dump truck 31: Control server 40: Wireless communication line 90: Dozer 100: Work area management system 200: Vehicle-mounted controller 201: Autonomous travel control unit 202: Work area management unit 203: Entry permission determination unit 204: Output Control unit 210: Travel drive device 220: Position/direction sensor 230: Speed sensor 231: Work part sensor 232: Alarm device 240: Wireless communication device 250: Storage device 251: Work vehicle DB
252: Terrain information DB
253: Work area DB
254: Own vehicle information DB
255: Map information DB
260: Display device 261: Current position acquisition unit 262: Post-process vehicle acquisition unit 263: Work area identification unit 264: Next vehicle/area output unit 270: Input device 271: Area coordinate acquisition unit 272: Approach determination unit 273: Alarm output Unit 310: Traffic controller 311: Vehicle allocation management unit 312: Traffic control unit 340: Traffic control wireless communication device 350: Traffic control storage device 351: Vehicle allocation management information DB
352: Operation management information DB
353: Control work area DB
Claims (5)
自車両の位置を検出する位置センサと、
他車両との間でデータの通信を行う通信装置と、
作業内容に応じてあらかじめ定められた自車両及び他車両の識別情報を記憶している記憶装置と、
警報装置と、
あらかじめ定められた複数の作業内容間の時系列順に基づいて、第1車両が作業を行った作業領域内で次に作業を行う後工程車両である第2車両を特定して、自車両と他車両との間で共有する設定処理と、自車両が前記第1及び第2車両でない場合に前記作業領域に接近すると前記警報装置を発報させる警報処理とを行う車載コントローラと、
を有する作業車両であって、
前記記憶装置は、前記車載コントローラにより特定された、前記第1車両の識別情報と当該第1車両が行った作業の次に作業を行う第2車両の識別情報とを記憶し、
前記車載コントローラは、
前記作業部位センサから前記作業部位が動作したことを示す信号を取得すると、前記位置センサで検出された自車両の現在位置を取得し、
第2車両の識別情報を、前記記憶装置から取得し、
前記位置センサで検出された自車両の現在位置を基準とした領域を、前記作業領域として作成し、
前記作業領域を示したエリア座標と、前記第2車両の識別情報とを対応付けて、前記記憶装置に記憶するとともに、他車両でも記憶されるように、前記通信装置を介して他車両に送信する、前記設定処理を実行し、
前記位置センサで検出された自車両の現在位置と、前記記憶装置に記憶されている前記エリア座標とを比較して、自車両がいずれかの作業領域に接近しているかを判定し、
接近してると判定されたエリア座標と対応している第2車両の識別情報が、自車両のものでない場合、前記警報装置に発報指令を出力する、前記警報処理を実行する、
ことを特徴とする作業車両。 a work part sensor that detects whether the work part of the own vehicle has moved;
a position sensor that detects the position of the own vehicle;
a communication device that communicates data with another vehicle;
a storage device storing identification information of own vehicle and other vehicles predetermined according to work content;
an alarm device;
Based on a predetermined chronological order among a plurality of work contents, a second vehicle, which is a post-process vehicle that performs work next in a work area where the first vehicle has performed work, is specified, and the subject vehicle and other vehicles are identified. an in-vehicle controller that performs a setting process shared with a vehicle, and an alarm process that causes the alarm device to issue an alarm when the own vehicle approaches the work area when the own vehicle is not the first and second vehicles;
A work vehicle having
The storage device stores the identification information of the first vehicle and the identification information of the second vehicle that will perform the work next to the work performed by the first vehicle, which are specified by the on-vehicle controller;
The in-vehicle controller includes:
when a signal indicating that the work part has moved is obtained from the work part sensor, the current position of the own vehicle detected by the position sensor is obtained;
Acquiring the identification information of the second vehicle from the storage device;
creating an area based on the current position of the own vehicle detected by the position sensor as the work area,
The area coordinates indicating the work area and the identification information of the second vehicle are associated with each other, stored in the storage device, and transmitted to the other vehicle via the communication device so that the information is also stored in the other vehicle. executing the setting process,
comparing the current position of the vehicle detected by the position sensor with the area coordinates stored in the storage device to determine whether the vehicle is approaching any work area;
When the identification information of the second vehicle corresponding to the area coordinates determined to be approaching is not that of the own vehicle, outputting an alarm command to the alarm device, executing the alarm process;
A work vehicle characterized by:
さらに、前記作業車両の速度を検出する速度センサを有し、
前記車載コントローラは、前記警報処理において、前記速度センサが検出した現在速度を取得し、この速度と現在位置とに基づき、到達予測時刻として設定される時間後の自車両が、前記作業領域内に位置するかを判定することで、前記作業領域に接近しているかの判定を行う、
ことを特徴とする作業車両。 In the work vehicle according to claim 1,
further comprising a speed sensor for detecting the speed of the work vehicle;
The in-vehicle controller obtains the current speed detected by the speed sensor in the alarm process, and based on the speed and the current position, the vehicle controller will be within the work area after the time set as the estimated arrival time. Determining whether it is close to the work area by determining whether it is located,
A work vehicle characterized by:
前記車載コントローラは、さらに、前記設定処理において、前記エリア座標内と自車両の識別情報とを対応付けて前記記憶装置に記憶しておき、自車両が前記作業領域から退出したときに、当該対応付けを消去し、
前記警報処理において、前記自車両の識別情報と対応付けられたエリア座標に自車両がいる場合、前記警報装置に発報指令を出力しない、
ことを特徴とする作業車両。 In the work vehicle according to claim 1,
The in-vehicle controller further associates the inside of the area coordinates with the identification information of the own vehicle in the setting process, and stores the identification information of the own vehicle in the storage device. delete the attachment,
In the warning process, when the own vehicle is in the area coordinates associated with the identification information of the own vehicle, no alarm command is output to the alarm device.
A work vehicle characterized by:
自車両が後工程車両である場合、
前記車載コントローラは、
自車両が前記作業領域内に位置しているかを、自車両の前記位置センサで検出された現在位置に基づき判定し、
当該作業領域から自車両が退出してからエリア消去時間の経過した後に、当該作業領域を示したエリア座標と自車両の識別情報とが対応付けられたデータを、自車両の前記記憶装置から削除するとともに、他車両でも削除されるように、前記通信装置を介して他車両に送信する、
ことを特徴とする作業車両。 In the work vehicle according to claim 1,
If the own vehicle is a post-process vehicle,
The in-vehicle controller includes:
Determining whether the own vehicle is located within the work area based on the current position detected by the position sensor of the own vehicle;
After an area deletion time has elapsed since the vehicle left the work area, the data in which the area coordinates indicating the work area and the identification information of the vehicle are associated are deleted from the storage device of the vehicle. Then, transmit to the other vehicle via the communication device so that it can be deleted in the other vehicle,
A work vehicle characterized by:
前記管制サーバから次の走行区間を受信すると当該走行区間を自律走行し、次の走行区間を受信しない場合は走行を停止する、複数の作業車両と、
を有する作業エリア管理システムであって、
前記作業車両のそれぞれは、
自車両の作業部位が動作したかを検出する作業部位センサと、
自車両の位置を少なくとも検出する位置センサと、
前記管制サーバとの間でデータの通信を行う通信装置と、
車両の識別情報と、当該車両が行った作業の次に作業を行う後工程車両の識別情報とを、車両ごとに対応付けて記憶している記憶装置と、
警報装置と、
自車両が作業を行った作業領域内で次に作業を行う後工程車両を特定して、前記管制サーバに送信する処理を行う車載コントローラと、
を有し、
前記車載コントローラは、
前記作業部位センサから前記作業部位が動作したことを示す信号を取得すると、前記位置センサで検出された自車両の現在位置を取得し、
自車両の識別情報に対応付けられた後工程車両の識別情報を、前記記憶装置から取得し、
前記位置センサで検出された自車両の現在位置を基準とした領域を、前記作業領域として作成し、
前記作業領域を示したエリア座標と、前記後工程車両の識別情報とを対応付けて、前記記憶装置に記憶するとともに、前記通信装置を介して前記管制サーバに送信する処理を実行し、
前記管制サーバは、
前記エリア座標と前記後工程車両の識別情報とを受信して、これらを対応付けて記憶装置に記憶しておき、
区間要求メッセージを作業車両から受信すると、当該作業車両に返信すべき走行区間が、前記記憶装置に記憶されているエリア座標のいずれかと干渉しているかを判定し、
干渉していると判定すると、当該エリア座標に対応付けられている後工程車両の識別情報と送信元の作業車両の識別情報とを比較し、
これらが異なる場合、当該走行区間を返信しない、
ことを特徴とする作業エリア管理システム。 a control server that, upon receipt of a section request message from a work vehicle, returns the next travel section of the work vehicle, thereby controlling travel and stop of the work vehicle;
a plurality of work vehicles that autonomously travel in the travel section when the next travel section is received from the control server, and stop traveling when the next travel section is not received;
A work area management system comprising:
Each of the work vehicles includes:
a work part sensor that detects whether the work part of the own vehicle has moved;
a position sensor that detects at least the position of the own vehicle;
a communication device that communicates data with the control server;
a storage device that stores, for each vehicle, identification information of a vehicle and identification information of a post-process vehicle that performs work subsequent to the work performed by the vehicle in association with each other;
an alarm device;
an in-vehicle controller that identifies a post-process vehicle that will work next in the work area where the own vehicle has worked, and transmits the information to the control server;
has
The in-vehicle controller includes:
when a signal indicating that the work part has moved is obtained from the work part sensor, the current position of the own vehicle detected by the position sensor is obtained;
Acquiring from the storage device the identification information of the post-process vehicle associated with the identification information of the own vehicle,
creating an area based on the current position of the own vehicle detected by the position sensor as the work area,
performing a process of associating the area coordinates indicating the work area with the identification information of the post-process vehicle, storing them in the storage device, and transmitting them to the control server via the communication device;
The control server is
receiving the area coordinates and the identification information of the post-process vehicle, and storing them in a storage device in association with each other;
Upon receiving a section request message from the work vehicle, determining whether the travel section to be returned to the work vehicle interferes with any of the area coordinates stored in the storage device,
When it is determined that there is interference, the identification information of the post-process vehicle associated with the area coordinates is compared with the identification information of the work vehicle that is the transmission source,
If these are different, do not return the relevant travel section,
A work area management system characterized by:
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