JP7325984B2 - 無人車両の制御システム及び無人車両の制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、無人車両の制御システム及び無人車両の制御方法に関する。

鉱山のような広域の作業現場において無人車両が稼働する場合がある。

国際公開第２０１６／０８４９８１号

作業現場において、無人車両は、走行路の傾斜に応じた制限速度で走行する。しかし、無人車両が平坦路から下り路に進入する場合、制御遅れに起因して下り路において制限速度を超えて走行してしまう可能性がある。また、無人車両が下り路から平坦路に進入する場合では、加速に時間を要し作業現場の生産性が低下する可能性がある。

本発明の態様に従えば、無人車両よりも前方の走行路の傾斜データに基づいて、前記無人車両の制限速度を算出する制限速度算出部と、前記制限速度に基づいて、前記無人車両を走行させる走行制御部と、を備える無人車両の制御システムが提供される。

本発明の態様によれば、適切な走行速度で無人車両を走行させることができる。

図１は、本実施形態に係る管理システムの一例を模式的に示す図である。 図２は、本実施形態に係る作業現場の一例を模式的に示す図である。 図３は、本実施形態に係る管理システムの一例を示す機能ブロック図である。 図４は、本実施形態に係る走行路の傾斜角度と無人車両の制限速度との関係を示す相関データの一例を示す図である。 図５は、本実施形態に係る無人車両が平坦路を走行している状態から下り路を走行する状態に遷移する場合の制限速度の算出方法を説明するための図である。 図６は、本実施形態に係る無人車両が下り路を走行している状態から平坦路を走行する状態に遷移する場合の制限速度の算出方法を説明するための図である。 図７は、本実施形態に係る規定エリアを説明するための図である。 図８は、本実施形態に係る規定エリアと無人車両の走行速度との関係を説明するための図である。 図９は、本実施形態に係る規定エリアと無人車両の走行速度との関係を説明するための図である。 図１０は、本実施形態に係る無人車両の制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１１は、本実施形態に係るコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。

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

［管理システム］
図１は、本実施形態に係る管理システム１の一例を模式的に示す図である。管理システム１は、無人車両２と、管理装置３と、通信システム４とを備える。無人車両２は、作業現場において稼働する。本実施形態において、作業現場は、鉱山又は採石場である。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。

無人車両２とは、運転者による運転操作によらずに無人で稼動する車両をいう。無人車両２は、作業現場を走行して積荷を運搬する運搬車両の一種であるダンプトラックである。無人車両２に運搬される積荷として、鉱山又は採石場において掘削された鉱石又は土砂が例示される。

なお、作業現場は、鉱山又は採石場に限定されない。作業現場は、運搬車両が積荷を運搬する作業現場であればよい。

管理装置３は、コンピュータシステムを含み、例えば作業現場の管制施設５に設置される。通信システム４は、管理装置３と無人車両２との間で通信を実施する。管理装置３に無線通信機６が接続される。通信システム４は、無線通信機６を含む。管理装置３と無人車両２とは、通信システム４を介して無線通信する。

［無人車両］
無人車両２は、管理装置３から送信された走行コースデータに基づいて、作業現場を走行する。無人車両２は、走行装置２１と、走行装置２１に支持される車両本体２２と、車両本体２２に支持されるダンプボディ２３と、制御装置３０とを備える。

走行装置２１は、走行装置２１を駆動する駆動装置２４と、走行装置２１を制動するブレーキ装置２５と、走行方向を調整する操舵装置２６と、車輪２７とを有する。

車輪２７が回転することにより、無人車両２は自走する。車輪２７は、前輪２７Ｆと後輪２７Ｒとを含む。車輪２７にタイヤが装着される。

駆動装置２４は、無人車両２を加速させるための駆動力を発生する。駆動装置２４は、ディーゼルエンジンのような内燃機関を含む。なお、駆動装置２４は、電動機を含んでもよい。駆動装置２４で発生した動力が後輪２７Ｒに伝達される。ブレーキ装置２５は、無人車両２を減速又は停止させるための制動力を発生する。操舵装置２６は、無人車両２の走行方向を調整可能である。無人車両２の走行方向は、車両本体２２の前部の向きを含む。操舵装置２６は、前輪２７Ｆを操舵することによって、無人車両２の走行方向を調整する。

制御装置３０は、無人車両２の外部に存在する管理装置３と通信可能である。制御装置３０は、走行装置２１を制御するための運転指令を出力する。運転指令は、駆動装置２４を作動するためのアクセル指令、ブレーキ装置２５を作動するためのブレーキ指令、及び操舵装置２６を作動するためのステアリング指令を含む。駆動装置２４は、制御装置３０から出力されたアクセル指令に基づいて、無人車両２を加速させるための駆動力を発生する。駆動装置２４の出力が調整されることにより、無人車両２の走行速度が調整される。ブレーキ装置２５は、制御装置３０から出力されたブレーキ指令に基づいて、無人車両２を減速させるための制動力を発生する。操舵装置２６は、制御装置３０から出力されたステアリング指令に基づいて、無人車両２を直進又は旋回させるために前輪２７Ｆの向きを変えるための力を発生する。

また、無人車両２は、無人車両２の位置を検出する位置検出装置２８を備える。無人車両２の位置が、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）を含む。全地球航法衛星システムは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される無人車両２の絶対位置を検出する。全地球航法衛星システムにより、グローバル座標系において規定される無人車両２の位置が検出される。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。位置検出装置２８は、ＧＮＳＳ受信機を含み、無人車両２の絶対位置（座標）を検出する。

また、無人車両２は、無線通信機２９を備える。通信システム４は、無線通信機２９を含む。無線通信機２９は、管理装置３と無線通信可能である。

［作業現場］
図２は、本実施形態に係る作業現場の一例を模式的に示す図である。無人車両２は、鉱山の作業場ＰＡ及び作業場ＰＡに通じる走行路ＨＬの少なくとも一部を走行する。作業場ＰＡは、積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡの少なくとも一方を含む。走行路ＨＬは、交差点ＩＳを含む。

積込場ＬＰＡとは、無人車両２に積荷を積載する積込作業が実施されるエリアをいう。積込場ＬＰＡにおいて、積込機７が稼働する。積込機７は、例えば作業機を有する油圧ショベル又はロープショベルである。排土場ＤＰＡとは、無人車両２から積荷が排出される排土作業が実施されるエリアをいう。排土場ＤＰＡには、例えば破砕機８が設けられる。

無人車両２は、無人車両２の走行条件を示す走行コースデータに基づいて、作業現場を走行する。図２に示すように、走行コースデータは、間隔をあけて設定された複数のコース点ＣＰを含む。コース点ＣＰは、無人車両２の目標位置を規定する。複数のコース点ＣＰのそれぞれに、無人車両２の目標走行速度及び目標走行方位が設定される。また、複数のコース点ＣＰのそれぞれに、走行路ＨＬの傾斜角度を示す傾斜データが設定される。また、走行コースデータは、無人車両２の目標走行経路を示す走行コースＣＲを含む。走行コースＣＲは、複数のコース点ＣＰを結ぶ線によって規定される。

走行コースＣＲは、走行路ＨＬ及び作業場ＰＡに設定される。無人車両２は、走行コースＣＲに従って、走行路ＨＬを走行する。

走行コースデータは、管理装置３において生成される。管理装置３は、生成した走行コースデータを、通信システム４を介して無人車両２の制御装置３０に送信する。制御装置３０は、走行コースデータに基づいて、無人車両２が走行コースＣＲに従って走行し、複数のコース点ＣＰのそれぞれに設定されている目標走行速度及び目標走行方位に従って走行するように、走行装置２１を制御する。

［管理装置及び制御装置］
図３は、本実施形態に係る管理システム１の一例を示す機能ブロック図である。管理システム１は、管理装置３と、制御装置３０とを含む。

管理装置３は、走行コースデータ生成部３Ａと、規定エリア設定部３Ｂとを有する。

走行コースデータ生成部３Ａは、走行コースデータを生成する。走行コースデータ生成部３Ａにより生成された走行コースデータは、無人車両２の制御装置３０に送信される。

規定エリア設定部３Ｂは、無人車両２よりも前方に規定エリアを設定する。規定エリアは、無人車両２の走行が予定されているエリアである。

制御装置３０は、走行コースデータ取得部３１と、制限速度算出部３２と、走行制御部３３と、記憶部３４とを有する。

走行コースデータ取得部３１は、走行コースデータ生成部３Ａから送信された無人車両２の走行コースデータを取得する。

制限速度算出部３２は、無人車両２よりも前方の走行路ＨＬの傾斜データに基づいて、無人車両２の制限速度を算出する。傾斜データは、走行路ＨＬの傾斜角度を含む。傾斜データは、コース点ＣＰの高さを含んでもよい。

走行路ＨＬの傾斜角度は既知データである。複数のコース点ＣＰのそれぞれに傾斜データが設定される。制限速度算出部３２は、走行コースデータから、無人車両２よりも前方の傾斜データを取得することができる。

走行路ＨＬの勾配は変化する。走行路ＨＬは、水平面と実質的に平行な平坦路、下り坂を含む下り路、及び上り坂を含む上り路を有する。制限速度算出部３２は、作業現場の平坦路、下り路、及び上り路のそれぞれのコース点ＣＰにおける無人車両２の制限速度を算出する。

走行制御部３３は、走行コースデータ及び制限速度に基づいて、無人車両２を走行させる。走行制御部３３は、走行コースデータに従って無人車両２が走行するように走行装置２１に運転指令を出力する。走行制御部３３は、無人車両２の走行速度が制限速度を超えないように、走行装置２１に運転指令を出力する。

記憶部３４は、走行路ＨＬの傾斜角度と無人車両２の制限速度との関係を示す相関データを記憶する。

図４は、本実施形態に係る走行路ＨＬの傾斜角度と無人車両２の制限速度との関係を示す相関データの一例を示す図である。図４に示すグラフにおいて、横軸は傾斜角度であり縦軸は制限速度である。下り路の制限速度は、平坦路及び上り路の制限速度よりも低い。下り路の制限速度は、傾斜角度が大きくなるほど低くなる。

図４に示す例において、制限速度は無人車両２の性能に基づいて設定される。平坦路及び上り路において制限速度が最大値に設定される。なお、相関データはグラフでなくてもよい。

走行制御部３３は、無人車両２が平坦路を走行している場合、下り路を走行している場合、及び上り路を走行している場合のそれぞれにおいて、記憶部３４に記憶されている相関データに基づいて、無人車両２の走行速度を制御する。すなわち、走行制御部３３は、コースＣＰに設定されている走行路ＨＬの傾斜角度と、記憶部３４に記憶されている相関データとに基づいて、走行路ＨＬに設定されたコース点ＣＰを走行するときにコース点ＣＰに設定されている傾斜角度に対応する制限速度を超えないように、無人車両２の走行速度を制御する。

走行制御部３３は、無人車両２が平坦路、下り路、及び上り路のそれぞれのコース点ＣＰにおいて、制限速度に基づいて、無人車両２の走行速度を制御する。

［平坦路から下り路に遷移するときの制限速度］
図５は、本実施形態に係る無人車両２が平坦路ＨＬｆを走行している状態から下り路ＨＬｄを走行する状態に遷移する場合の制限速度の算出方法を説明するための図である。

図５に示す例において、無人車両２よりも前方の走行路ＨＬは、平坦路ＨＬｆと、平坦路ＨＬｆよりも前方において変曲位置ＩＰを介して平坦路ＨＬｆと接続された下り路ＨＬｄとを含む。平坦路ＨＬｆは、第１傾斜角度の第１走行路である。下り路ＨＬｄは、第２傾斜角度の第２走行路である。下り路ＨＬｄは、平坦路ＨＬｆよりも前方に配置される。

図５に示す例において、変曲位置ＩＰは、平坦路ＨＬｆと下り路ＨＬｄとの境界である。

また、無人車両２よりも前方の走行路ＨＬに複数のコース点ＣＰが設定されている。複数のコース点ＣＰのそれぞれは、コース点ＣＰの位置における傾斜データを含む。

本実施形態において、制限速度の算出対象となる対象コース点ＣＰｓが設定される。制限速度算出部３２は、無人車両２よりも前方の対象コース点ＣＰｓにおける制限速度を、対象コース点ＣＰｓよりも前方の算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度に基づいて算出する。

対象コース点ＣＰｓは、平坦路ＨＬｆに設定される。すなわち、対象コース点ＣＰｓは、変曲位置ＩＰよりも後方に設定される。対象コース点ＣＰｓは、平坦路ＨＬｆを走行している無人車両２と変曲位置ＩＰとの間に設定される。

算出コース点ＣＰｃは、１つでもよいし複数でもよい。算出コース点ＣＰｃが１つである場合、算出コース点ＣＰｃは、下り路ＨＬｄに設定される。すなわち、算出コース点ＣＰｃは、変曲位置ＩＰよりも前方に設定される。算出コース点ＣＰｃが複数である場合、算出コース点ＣＰｃの少なくとも一つは、下り路ＨＬｄに設定される。算出コース点ＣＰｃが複数である場合、算出コース点ＣＰｃの一部が平坦路ＣＰｆに設定され、算出コース点ＣＰｃの一部が下り路ＣＰｄに設定されてもよい。算出コース点ＣＰｃが複数である場合、複数の算出コース点ＣＰｃの全部が下り路ＨＬｄに設定されてもよい。

本実施形態において、制限速度算出部３２は、対象コース点ＣＰｓに係る傾斜角度と算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度との平均値θａｖに基づいて、制限速度を算出する。

図５に示す例では、算出コース点ＣＰｃとして、対象コース点ＣＰｓよりも前方の４つのコース点ＣＰが設定される。対象コース点ＣＰｓに係る傾斜角度がθｓであり、４つの算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度のそれぞれがθｃ１，θｃ２，θｃ３，θｃ４である場合、制限速度算出部３２は、［（θｓ＋θｃ１＋θｃ２＋θｃ３＋θｃ４）／５］の演算を実行して、傾斜角度の平均値θａｖを算出する。

制限速度算出部３２は、記憶部３４に記憶されている相関データと、算出した傾斜角度の平均値θａｖとに基づいて、対象コース点ＣＰｓにおける制限速度を算出する。すなわち、対象コース点ＣＰｓにおける制限速度は、図４を参照して説明した相関データにおいて、平均値θａｖに対応する制限速度に決定される。

なお、制限速度算出部３２は、平均値θａｖを用いずに、１つの算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度に基づいて、制限速度を算出してもよい。

無人車両２が平坦路ＨＬｆを走行している状態から下り路ＨＬｄを走行する状態に遷移した直後において、無人車両２の走行速度が制限速度を超えてしまう可能性がある。図４を参照して説明したように、下り路ＨＬｄの制限速度は低い値に設定されるものの、無人車両２が平坦路ＨＬｆを走行している状態から下り路ＨＬｄを走行する状態に遷移した直後においては、例えば制御装置３０の制御遅れに起因して、無人車両２の減速が間に合わず、無人車両２の走行速度が制限速度を超えてしまう可能性がある。

特に、ダンプボディ２３に積荷が積まれている状態においては、無人車両２の総重量が大きくなるため、ブレーキ装置２５の作動のみでは無人車両２の減速が間に合わず、ダンプボディ２３に積荷が積まれていない状態に比べて、無人車両２の走行速度が制限速度を超える可能性が高くなる。

また、作業現場の走行路ＨＬは、舗装されていない未舗装路である可能性が高い。そのため、走行路ＨＬの路面の状況は、例えば無人車両２の走行又は天候等に起因して日々変化する。走行路ＨＬの路面の状況に起因して、無人車両２の走行速度が制限速度を超える可能性が高くなる。

本実施形態においては、変曲位置ＩＰよりも後方の対象コース点ＣＰｓにおける制限速度が、変曲位置ＩＰよりも前方の下り路ＨＬｄにおける傾斜角度に基づいて低減される。すなわち、本実施形態においては、変曲位置ＩＰよりも前方の算出コース点ＣＰｃに設定されている制限速度に基づいて、変曲位置ＩＰよりも後方の対象コース点ＣＰｓにおいて無人車両２の減速が開始される。これにより、無人車両２が平坦路ＨＬｆを走行している状態から下り路ＨＬｄを走行する状態に遷移した直後において、無人車両２の走行速度が制限速度を超えてしまうことが抑制される。

［下り路から平坦路に遷移するときの制限速度］
図６は、本実施形態に係る無人車両２が下り路ＨＬｄを走行している状態から平坦路ＨＬｆを走行する状態に遷移する場合の制限速度の算出方法を説明するための図である。

図６に示す例において、無人車両２よりも前方の走行路ＨＬは、下り路ＨＬｄと、下り路ＨＬｄよりも前方において変曲位置ＩＰを介して下り路ＨＬｄと接続された平坦路ＨＬｆとを含む。下り路ＨＬｄは、第１傾斜角度の第１走行路である。平坦路ＨＬｆは、第２傾斜角度の第２走行路である。平坦路ＨＬｆは、下り路ＨＬｄよりも前方に配置される。図６に示す例において、変曲位置ＩＰは、下り路ＨＬｄと平坦路ＨＬｆとの境界である。

また、無人車両２よりも前方の走行路ＨＬに複数のコース点ＣＰが設定されている。複数のコース点ＣＰのそれぞれは、コース点ＣＰの位置における傾斜データを含む。

制限速度算出部３２は、無人車両２よりも前方の対象コース点ＣＰｓにおける制限速度を、対象コース点ＣＰｓよりも前方の算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度に基づいて算出する。

対象コース点ＣＰｓは、下り路ＨＬｄに設定される。すなわち、対象コース点ＣＰｓは、変曲位置ＩＰよりも後方に設定される。対象コース点ＣＰｓは、下り路ＨＬｄを走行している無人車両２と変曲位置ＩＰとの間に設定される。

制限速度算出部３２は、対象コース点ＣＰｓに係る傾斜角度と算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度との平均値に基づいて、制限速度を算出する。

図６に示す例では、算出コース点ＣＰｃとして、対象コース点ＣＰｓよりも前方の４つのコース点ＣＰが設定される。対象コース点ＣＰｓに係る傾斜角度がθｓであり、４つの算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度のそれぞれがθｃ１，θｃ２，θｃ３，θｃ４である場合、制限速度算出部３２は、［（θｓ＋θｃ１＋θｃ２＋θｃ３＋θｃ４）／５］の演算を実行して、傾斜角度の平均値θａｖを算出する。

傾斜角度の平均値θａｖを算出するとき、傾斜角度θｃ１，θｃ２，θｃ３，θｃ４のみならず、傾斜角度θｓが考慮されることにより、無人車両２が平坦路ＨＬｆに進入する前から無人車両２の走行速度の制御が実行される。

制限速度算出部３２は、記憶部３４に記憶されている相関データと、算出した傾斜角度の平均値θａｖとに基づいて、対象コース点ＣＰｓにおける制限速度を算出する。すなわち、対象コース点ＣＰｓにおける制限速度は、図４を参照して説明した相関データにおいて、平均値θａｖに対応する制限速度に決定される。

なお、制限速度算出部３２は、平均値θａｖを用いずに、１つの算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度に基づいて、制限速度を算出してもよい。

無人車両２が下り路ＨＬｄを走行している状態から平坦路ＨＬｆを走行する状態に遷移した直後において、無人車両２の走行速度が不足してしまう可能性がある。図４を参照して説明したように、平坦路ＨＬｆの制限速度は高い値に設定されるものの、無人車両２が下り路ＨＬｄを走行している状態から平坦路ＨＬｆを走行する状態に遷移した直後においては、無人車両２の加速が間に合わず、無人車両２の走行速度が不足しまう可能性がある。

特に、ダンプボディ２３に積荷が積まれている状態においては、無人車両２の総重量は大きくなるため、駆動装置２４の出力を上昇させても無人車両２の加速が間に合わず、ダンプボディ２３に積荷が積まれていない状態に比べて、無人車両２の走行速度が不足する可能性が高くなる。

また、作業現場の走行路ＨＬは、舗装されていない未舗装路である可能性が高い。そのため、走行路ＨＬの路面の状況は、例えば無人車両２の走行又は天候等に起因して日々変化する。走行路ＨＬの路面の状況に起因して、無人車両２の走行速度が不足する可能性が高くなる。

本実施形態においては、変曲位置ＩＰよりも後方の対象コース点ＣＰｓにおける制限速度が、変曲位置ＩＰよりも前方の下り路ＨＬｄにおける傾斜角度に基づいて増加される。すなわち、本実施形態においては、変曲位置ＩＰよりも前方の算出コース点ＣＰｃに設定されている制限速度に基づいて、変曲位置ＩＰよりも後方の対象コース点ＣＰｓにおいて無人車両２の加速が開始される。これにより、無人車両２が下り路ＨＬｄを走行している状態から平坦路ＨＬｆを走行する状態に遷移した直後において、無人車両２の走行速度が不足してしまうことが抑制される。

なお、図６を参照して、無人車両２が下り路ＨＬｄを走行している状態から平坦路ＨＬｆを走行する状態に遷移する場合の制限速度の算出方法について説明した。無人車両２が下り路ＨＬｄを走行している状態から上り路ＨＬｕを走行する状態に遷移する場合も同様である。

［規定エリア］
図７は、本実施形態に係る規定エリアＰＭを説明するための図である。規定エリアＰＭは、走行路ＨＬを走行する無人車両２よりも前方に設定される。規定エリアＰＭは、無人車両２の走行が予定されているエリアである。規定エリアＰＭは、規定エリア設定部３Ｂにより設定される。

規定エリアＰＭは、走行コースＣＲに沿って設定される。規定エリアＰＭは、無人車両２よりも前方の複数のコース点ＣＰを含むように設定される。

規定エリアＰＭの長さは、無人車両２の走行速度に基づいて変化する。規定エリアＰＭの長さとは、無人車両２の進行方向における規定エリアＰＭの長さをいう。図７（Ａ）に示すように、無人車両２の走行速度が低くなるほど規定エリアＰＭの長さは短くなる。図７（Ｂ）に示すように、無人車両２の走行速度が高くなるほど規定エリアＰＭの長さは長くなる。

また、規定エリアＰＭの形状は、無人車両２の進行方向（進路）に基づいて変化する。図７（Ｂ）に示すように、無人車両２が左方向に進行する場合、規定エリアＰＭは、左に曲げられる。

このように、規定エリアＰＭは、無人車両２の走行速度及び無人車両２の進行方向に基づいて変更される。

規定エリアＰＭが設定される場合、制限速度算出部３２は、無人車両２よりも前方の規定エリアＰＭに存在する複数のコース点ＣＰのそれぞれに係る傾斜角度に基づいて、制限速度を算出する。例えば複数の算出コース点ＣＰｃを用いて傾斜角度の平均値θａｖを算出する場合、平均値θａｖの算出に使用される算出コース点ＣＰｃとして、規定エリアＰＭの内側に存在するコース点ＣＰが使用される。すなわち、規定エリアＰＭに基づいて、算出コース点ＣＰｃの数が決定される。

なお、規定エリアＰＭの長さが変化する場合、平均値θａｖの算出に使用される算出コース点ＣＰｃの数は、連続的に変更されてもよいし離散的に変更されてもよい。例えばコース点ＣＰが１ｍ間隔で設定され、規定エリアＰＭの内側に４つの算出コース点ＣＰｃが存在する場合において、規定エリアＰＭの長さが１ｍ長くなった場合、平均値θａｖの算出に使用される算出コース点ＣＰｃの数を４つから５つに増やしてもよい。あるいは、規定エリアＰＭの長さが１ｍ長くなった場合、平均値θａｖの算出に使用される算出コース点ＣＰｃの数を４つから５つに増やさずに、規定エリアＰＭの長さが４ｍ長くなった場合、平均値θａｖの算出に使用される算出コース点ＣＰｃの数を４つから８つに増やしてもよい。

図８及び図９のそれぞれは、本実施形態に係る規定エリアＰＭと無人車両２の走行速度との関係を説明するための図である。図８は、平坦路ＨＬｆの前方において、走行路ＨＬが上り路ＨＬｕと下り路ＨＬｄとに分岐する例を示す。図９は、下り路ＨＬｄの前方において、走行路ＨＬが下り路ＨＬｄと平坦路ＨＬｆ（又は上り路ＨＬｕ）とに分岐する例を示す。

図８（Ａ）に示すように、無人車両２が平坦路ＨＬｆから上り路ＨＬｕに進行する場合、上り路ＨＬｕの少なくとも一部が規定エリアＰＭに配置される。無人車両２が平坦路ＨＬｆを走行している状態から上り路ＨＬｕを走行する状態に遷移する場合においては、上り路ＨＬｕに設定されている制限速度に基づいて、平坦路ＨＬｆから上り路ＨＬｕに進入するときの無人車両２の制限速度が算出される。そのため、平坦路ＨＬｆから上り路ＨＬｕに進入するときの無人車両２の制限速度は、高い値に設定される。走行制御部３３は、規定エリアＰＭに配置されるコース点ＣＰにより特定される傾斜データと記憶部３４に記憶されている相関データとに基づいて、無人車両２の走行速度を制御する。

図８（Ｂ）に示すように、無人車両２が平坦路ＨＬｆから下り路ＨＬｄに進行する場合、下り路ＨＬｄの少なくとも一部が規定エリアＰＭに配置される。無人車両２が平坦路ＨＬｆを走行している状態から下り路ＨＬｄを走行する状態に遷移する場合においては、下り路ＨＬｄに設定されている制限速度に基づいて、平坦路ＨＬｆから下り路ＨＬｄに進入するときの無人車両２の制限速度が算出される。そのため、平坦路ＨＬｆから下り路ＨＬｄに進入するときの無人車両２の制限速度は、低い値に設定される。図５を参照して説明したように、制限速度算出部３２は、規定エリアＰＭに配置されるコース点ＣＰのうち変曲位置ＩＰよりも後方の対象コース点ＣＰｓにおける制限速度を、変曲位置ＩＰよりも前方の算出コース点ＣＰｃにより特定される傾斜データを用いて算出する。すなわち、無人車両２は、変曲位置ＩＰよりも後方から減速を開始する。

図９（Ａ）に示すように、無人車両２が下り路ＨＬｄから下り路ＨＬｄに進行する場合、下り路ＨＬｄの少なくとも一部が規定エリアＰＭに配置される。無人車両２が下り路ＨＬｄを走行している状態から下り路ＨＬｄを走行する状態に遷移する場合においては、走行制御部３３は、規定エリアＰＭに配置されるコース点ＣＰにより特定される傾斜データと記憶部３４に記憶されている相関データとに基づいて、無人車両２の走行速度を制御する。

図９（Ｂ）に示すように、無人車両２が下り路ＨＬｄから平坦路ＨＬｆ（又は上り路ＨＬｕ）に進行する場合、平坦路ＨＬｆの少なくとも一部が規定エリアＰＭに配置される。無人車両２が下り路ＨＬｄを走行している状態から平坦路ＨＬｆを走行する状態に遷移する場合においては、平坦路ＨＬｆに設定されている制限速度に基づいて、下り路ＨＬｄから平坦路ＨＬｆに進入するときの無人車両２の制限速度が算出される。そのため、下り路ＨＬｄから平坦路ＨＬｆに進入するときの無人車両２の制限速度は、高い値に設定される。図６を参照して説明したように、制限速度算出部３２は、規定エリアＰＭに配置されるコース点ＣＰのうち変曲位置ＩＰよりも後方の対象コース点ＣＰｓにおける制限速度を、変曲位置ＩＰよりも前方の算出コース点ＣＰｃにより特定される傾斜データを用いて算出する。すなわち、無人車両２は、変曲位置ＩＰよりも後方から加速を開始する。

［制御方法］
図１０は、実施形態に係る無人車両２の制御方法の一例を示すフローチャートである。走行コースデータ取得部３１は、走行コースデータ生成部３Ａから送信された走行コースデータを取得する（ステップＳ１）。

制限速度算出部３２は、変曲位置ＩＰよりも後方に、制限速度の算出対象となる対象コース点ＣＰｓを設定する（ステップＳ２）。

制限速度算出部３２は、規定エリアＰＭに基づいて、対象コース点ＣＰｓにおける制限速度を算出するための算出コース点ＣＰｃを決定する（ステップＳ３）。

例えば傾斜角度の平均値θａｖを算出する場合、制限速度算出部３２は、規定エリアＰＭの内側に存在する複数の算出コース点ＣＰｃを決定する。

制限速度算出部３２は、対象コース点ＣＰｓにおける制限速度を、対象コース点ＣＰｓよりも前方の算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度に基づいて算出する（ステップＳ４）。

走行制御部３３は、ステップＳ４において算出された制限速度に基づいて、無人車両２を走行させる（ステップＳ５）。

［コンピュータシステム］
図１１は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述の管理装置３、制御装置３０、及び制御装置４０のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の管理装置３、制御装置３０、及び制御装置４０のそれぞれの機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

コンピュータシステム１０００は、上述の実施形態に従って、無人車両２よりも前方の走行路ＨＬの傾斜データに基づいて、無人車両２の制限速度を算出することと、制限速度に基づいて、無人車両２を走行させることと、を実行することができる。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、無人車両２が平坦路ＨＬｆを走行している状態から下り路ＨＬｄを走行する状態に遷移した直後において、無人車両２の走行速度が制限速度を超えてしまうことが抑制される。また、無人車両２が下り路ＨＬｄを走行している状態から平坦路ＨＬｆ（又は上り路ＨＬｕ）を走行する状態に遷移した直後において、無人車両２の走行速度が不足してしまうことが抑制される。そのため、制御装置３０は、無人車両２を適切な走行速度で走行させることができる。

制限速度算出部３２は、無人車両２よりも前方の規定エリアＰＭに存在する複数のコース点ＣＰのそれぞれに係る傾斜データに基づいて、制限速度を算出する。規定エリアＰＭが設定されることにより、図８及び図９を参照して説明したように、走行路ＨＬが分岐する場合、無人車両２の行先に応じて走行速度を制御することができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態においては、無人車両２が変曲位置ＩＰを通過するときの制限速度を算出する例について説明した。変曲位置ＩＰが存在せず、傾斜角度が緩やかに変化する走行路ＨＬを無人車両２が走行するときにおいても、上述の実施形態に従って、制限速度が算出されてもよい。

上述の実施形態において、無人車両２は、走行コースデータに従って走行することとした。無人車両２は、座標が規定されたマップデータに従って走行してもよい。また、マップデータに基づいて、傾斜データが算出されてもよい。

上述の実施形態において、制限速度算出部３２は、傾斜角度の平均値θａｖに基づいて、制限速度を算出することした。制限速度算出部３２は、例えば平均値θａｖから補正係数を導出し、導出された補正係数に基づいて、制限速度を算出してもよい。制限速度算出部３２は、例えば下り路ＨＬｄの傾斜角度の平均値θａｖから負の値の補正係数を導出し、制限速度の初期値と導出した補正係数とを乗じることによって制限速度を算出してもよい。制限速度算出部３２は、例えば上り路ＨＬｕの傾斜角度の平均値θａｖから正の値の補正係数を導出し、制限速度の初期値と導出した補正係数とを乗じることによって制限速度を算出してもよい。なお、制限速度算出部３２は、複数の算出コース点ＣＰｃに係る傾斜角度の最大値又は最小値に基づいて、制限速度を算出してもよい。

上述の実施形態において、制御装置３０の機能の少なくとも一部が管理装置３に設けられてもよいし、管理装置３の機能の少なくとも一部が制御装置３０に設けられてもよい。

なお、上述の実施形態においては、走行コースデータが管理装置３において生成され、無人車両２は管理装置３から送信された走行コースデータに従って走行することとした。無人車両２の制御装置３０が走行コースデータを生成してもよい。すなわち、制御装置３０が走行コースデータ生成部３Ａを有してもよい。また、管理装置３及び制御装置３０のそれぞれが走行コースデータ生成部３Ａを有してもよい。

なお、上述の実施形態においては、無人車両２が運搬車両の一種であるダンプトラックであることとした。無人車両２は、例えばホイールローダ又はモータグレーダのようなホイール式の作業機械でもよい。

なお、上述の実施形態においては、下り路ＨＬｄに係る実施形態であるが、上り路ＨＬｕに適用してもよい。例えば、制限速度算出部３２は、上り路ＨＬｕの傾斜角度の平均値θａｖから正の値の補正係数を導出し、制限速度の初期値と導出した補正係数とを乗じることによって制限速度を算出してもよい。あるいは、上り路ＨＬｕにおいては、平坦路ＨＬｆの制限速度よりも高い制限速度としてもよい。

１…管理システム、２…無人車両、３…管理装置、３Ａ…走行コースデータ生成部、３Ｂ…規定エリア設定部、４…通信システム、５…管制施設、６…無線通信機、７…積込機、８…破砕機、２１…走行装置、２２…車両本体、２３…ダンプボディ、２４…駆動装置、２５…ブレーキ装置、２６…操舵装置、２７…車輪、２７Ｆ…前輪、２７Ｒ…後輪、２８…位置検出装置、２９…無線通信機、３０…制御装置、３１…走行コースデータ取得部、３２…制限速度算出部、３３…走行制御部、３４…記憶部、ＣＰ…コース点、ＣＰｃ…算出コース点、ＣＰｓ…対象コース点、ＣＲ…走行コース、ＰＡ…作業場、ＤＰＡ…排土場、ＬＰＡ…積込場、ＨＬ…走行路、ＨＬｄ…下り路、ＨＬｆ…平坦路、ＨＬｕ…上り路、ＩＰ…変曲位置、ＩＳ…交差点、ＰＭ…規定エリア。

Claims (4)

1. 無人車両よりも前方の走行路の傾斜データに基づいて、前記無人車両の制限速度を算出する制限速度算出部と、
   走行コースデータを取得する走行コースデータ取得部と、
   前記走行コースデータ及び前記制限速度に基づいて、前記無人車両を走行させる走行制御部と、を備え、
   前記走行コースデータは、前記傾斜データが設定される複数のコース点を含み、
   前記制限速度算出部は、前記無人車両よりも前方且つ前記走行路の平坦路と下り坂との境界である変曲位置よりも後方の対象コース点における前記制限速度を、前記変曲位置よりも前方の算出コース点に係る傾斜データに基づいて算出する、
   無人車両の制御システム。
2. 前記制限速度算出部は、前記無人車両よりも前方の規定エリアに存在する複数のコース点のそれぞれに係る傾斜データに基づいて、前記制限速度を算出する、
   請求項１に記載の無人車両の制御システム。
3. 前記規定エリアは、前記無人車両の走行速度及び前記無人車両の進行方向に基づいて変更される、
   請求項２に記載の無人車両の制御システム。
4. 無人車両よりも前方の走行路の傾斜データに基づいて、前記無人車両の制限速度を算出することと、
   走行コースデータを取得することと、
   前記走行コースデータ及び前記制限速度に基づいて、前記無人車両を走行させることと、を含み、
   前記走行コースデータは、前記傾斜データが設定される複数のコース点を含み、
   前記無人車両よりも前方且つ前記走行路の平坦路と下り坂との境界である変曲位置よりも後方の対象コース点における前記制限速度を、前記変曲位置よりも前方の算出コース点に係る傾斜データに基づいて算出する、
   無人車両の制御方法。

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