JPH0522926B2

JPH0522926B2 -

Info

Publication number: JPH0522926B2
Application number: JP59191338A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Hisatake; Hiroshi Komukai; Fumio Kawamura; Shinya Hirose; Tatsuya Furukawa
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1984-09-12
Filing date: 1984-09-12
Publication date: 1993-03-31
Also published as: JPS6170618A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

この発明はダンプトラツクのような車輌等の走
行体を予め設定されたコースに浴つて無人走行さ
せるためのシステムに関する。

【従来の技術】

従来のこの種のシステムとして、車輌誘導ケー
ブルのような、所謂、外部誘導装置を採用した自
動走行制御方式がある。

【発明が解決しようとする問題点】

しかし、この方式の場合、外部誘導装置が頗る
大がかりなものとなり、しかも車輌の機動性を阻
害する惧れがある。かかる事由から、外部誘導装置を一切必要とせ
ずに、車輌が自らの位置を検出しながら走行する
自己誘導制御方式が望まれているが、未だ開発さ
れていないのが実情である。この発明は上記事情に鑑みて鋭意研究の結果、
新たに創案されたものである。この発明は、走行体自らが予め設定された目標
コースとの相対位置を検出し、それを判断して走
行速度を加味した進行方向を制御することによ
り、走行体が自己誘導によつて前記設定コースに
追従走行する無人走行システムを得ることを第１
の課題とする。また、この発明は、走行体が無人走行時に横滑
り等を起こした時、それを走行体が自ら検出して
正規の設定コースに戻るように無人走行システム
を得ることを第２の課題とする。この発明の第３の目的は、走行体の走行予定コ
ース上に障害物があるとき、それを走行体が自ら
検出して自動停止もしくは回避するようにして、
走行体が安全に且つ効率よく走行するようにした
無人走行システムを得ることを第３の課題とす
る。

【問題点を解決するための手段】

この発明は上記第１課題達成のために、走行体
の速度センサと、走行体の進行方向を検出する方
位センサと、走行体のステアリング角度センサ
と、前記速度センサから走行速度検出データを且
つ方位センサから方位検出データをそれぞれ入し
てそれらのデータから走行体の現在位置を演算す
る位置検出手段と、走行体の走行予定のコースデ
ータが予め設定された前記位置検出手段より走行
体の現在位置データを入力し、該位置データと前
記設定コースデータとから走行体を目標コースに
誘導すべく該コースに対応したステアリング角度
と走行速度を演算して設定する誘導制御手段と、
該誘導制御手段からステアリング角度データを且
つ前記ステアリング角度センサから走行体の現在
のステアリング切れ角データをそれぞれ入力し、
それらのデータからステアリング制御角を演算し
て走行体のステアリングを制御する手段と、前記
誘導制御手段からコマンドを入力し走行速度制御
データを演算して走行体のエンジン乃至トランス
ミツシヨン系統を制御する速度制御手段を講じた
ことを特徴とする。この発明は第２課題達成のため、走行体の走行
予定コースの要所に設けられて前記走行体を通過
させるためのステーシヨンと、該ステーシヨンを
走行体が通過するときの時間間隔で前記ステーシ
ヨンに対する走行体の進入角度を検出して該走行
体が通過した位置座標を演算し、該座標を基に走
行体の絶対的な現在位置を求めるための絶対位置
検出手段とを講じたことを特徴とする。この発明は第３課題達成のため、走行予定コー
ス上の障害物を探索して該障害物までの距離を計
測し、その計測距離から走行体が障害物に対して
危険領域に入つたか否かを判断し、その結果のデ
ータを基に走行体を障害物に対して迂回走行また
は自動停止させるための障害物探索装置を講じた
ことを特徴とする。

【実施例】

以下、この発明の好適実施例を図面に基づいて
説明する。図示例の場合において、この発明の無人走行シ
ステムは、第２図に示す地上設備１と第１図に示
す車載設備１０とからなつている。地上設備１は第１図中に示したダンプトラツク
等の車輌１００を無人走行に際して支援制御およ
び監視するためのマイクロコンピユータシステム
である。かかる地上設備１は、車輌１００をプログラム
制御により走行させる機能と、該走行時の情報を
受け取つて表示し且つ記憶したり判断したりする
機能と、車輌１００をジヨイステイツク走行させ
るための機能とを有している。なお、ジヨイステ
イツク走行とは、ジヨイステイツクを用いたラジ
コン走行である。更に詳しく述べると、第２図に示した地上設備
１は、マスタプロセツサ３とトラツクカルキユレ
ータ４を備えた構成になつている。マスタプロセツサ３には、その系統のキーボー
ド３−１により、マスタコンソール３−２を介し
て外部情報が入力される。この場合の外部情報は、前記車輌１００をプロ
グラム制御により無人走行させるためのコマン
ド、詳しくはドライブモードコマンド、ドライブ
モードデータ、ドライブコマンド等がある。そして、マスタプロセツサ３は、外部入力情報
を自らの系統のCRT３−３に表示すると同時に、
トラツクカルキユレータ４に対して制御用コマン
ドを出力する。トラツクカルキユレータ４には、前記マスタプ
ロセツサ３からのコマンドのほかに自らの系統の
キーボード４−１によりサブコンソール４−２を
介してパラメータが入力され、該パラメータは
CRT４−３に表示される。この場合のパラメータは、車輌１００の走行予
定コースに対する突入角度、旋回角度、車輌制御
用パラメータ、コース補正データ、車輌１００が
現時点でＸ−Ｙ座標のどの位置にあるかという該
車輌の初期位置、該車輌１００を走行途上で通過
させるための後述するステーシヨンの位置（車輌
現在位置からステーシヨンまでの距離）等からな
る。そして、前記トラツクカルキユレータ４は、マ
スタプロセツサ３からのコマンドによりトラツク
デイスプレイ６とデイスクコントローラ７を駆動
する。トラツクデイスプレイ６は、車輌１００の
走行軌跡をCRT６−１に表示させるためのもの
である。デイスクコントローラ７は、前記走行軌跡を解
析した結果のデータがストアされるフアイル７−
１と、車輌１００の走行予定コースを設定するた
めのコースデータが予めストアされたフアイル７
−２と、前記パラメータがストアされるフアイル
７−３とを有している。前記コースデータは、Ｘ−Ｙ軸を基準として直
線で結ばれた連続する複数の区間コースを設定す
るための点座標（ｘ、ｙ）からなり、車輌１００
の速度データと作業条件データ等を含んでいる。従つて、トラツクカルキユレータ４は、マスタ
プロセツサ３からのコマンドに対応したコースデ
ータをフアイル７−２から読み出すと同時に、キ
ーボード４−１の入力コマンドに対応したパラメ
ータデータをフアイル７−３から読み出し、それ
らのデータをマスタプロセツサ３にフイードバツ
クする。マスタプロセツサ３は、そのフイードバ
ツクデータを無線機２によつて第１図の車載設備
１０に転送する。車載設備１０は、前述の如く地上設備１からの
転送データを基に設定された走行予定コースに車
輌１００を追従させて無人走行させるべく該車輌
１００を制御する。車輌１００が走行予定コースに追従走行してい
るとき、その走行軌跡が車載設備１０によつて計
測され、該計測データが地上設備１に転送（フイ
ードバツク）される。この場合、地上設備１のトラツクカルキユレー
タ４は、その転送データを基に車輌１００の走行
軌跡を解析する。その結果の走行軌跡解析データがフアイル７−
１に記憶されると同時に、車輌１００の走行軌跡
がトラツクデイスプレイ６のCRT６−１に表示
される。これによつて、車輌１００の走行状態が常に監
視される。以上において、車輌１００の走行予定コースを
設定するためのコースデータは予めプログラミン
グされてフアイル７−２にストアされたものであ
る。しかしながら、上記コースデータは車輌１００
を実際にテスト走行させることにより求めること
ができる。そのテスト走行に際してはジヨイステイツク装
置５が使用される。このジヨイステイツク装置５は、車輌１００を
前後進制御するためのジヨイステイツクレバー５
−１と、ステアリング制御用のジヨイステイツク
レバー５−２と、緊急停止用スイツチ５−３とを
備えた構成になつている。かかるジヨイステイツク装置５は、ジヨイステ
ツクレバー５−１，５−２とスイツチレバー５−
３のそれぞれの操作信号を車載設備１０に転送す
ることによつて、車輌１００をジヨイステイツク
走行させたり、走行停止させたりする。その走行時および停止時の情報が車載設備１０
から地上設備１にそれぞれの無線機１１，２を介
してフイードバツクされる。そこで、地上設備１においては、トラツクカル
キユレータ４が前記情報を解析する。その結果の走行軌跡解析データがフアイル７−
１に、かつコースデータがフアイル７−２に、ま
た、パラメータがフアイル７−３にそれぞれ記憶
される。その記憶によつて、車輌１００の走行予定コー
スが設定される。換言すると、車輌１００を実際に無人走行させ
る際の走行予定コースは、該車輌１００を前もつ
てテスト走行させることにより、その走行軌跡か
ら求められたコースデータが前記フアイル７−２
に記憶されることによつて設定されるのである。すなわち、前記コースデータは、車輌１００を
実際に無人走行させるべく、該車輌１００のドラ
イブコマンドがキーボード３−１でマスタプロセ
ツサ３に入力されたとき、トラツクカルキユレー
タ４がデイスクコントローラ７を駆動することに
よつてフアイル７−２から読み出される。この場合、パラメータもフアイル７−３から読
み出される。読み出されたコースデータとパラメータは、マ
スタプロセツサ３から無線機２，１１を介して車
載設備１０にコマンドとして伝送される。車載設備１０は、そのコマンドにより前記コー
スデータで設定された走行予定コースに追従させ
る車輌１００の走行制御を行う。なお、前述の如き車輌１００のテスト走行は、
必ずしもジヨイステイツク装置５に頼る必要はな
く、例えばキーボード３−１によるコマンド入力
やマニユアル運転操作によつても可能であり、そ
のいずれの場合であつても前述の如くコースデー
タを得ることができる。つぎに、第１図の車載設備１０について述べる
と、該車載設備１０は車輌１００に搭載されて該
車輌を前記設定コースに追従させて無人走行させ
るための制御システムである。このシステムは、前述の如く地上側無線機２と
互いに交信するための車載側無線機１１および障
害物探索装置１２のそれぞれが接続された主制御
手段１３と、この主制御手段１３によつて総合的
に制御されるサーボ系制御手段１４および車輌位
置計測手段１５のそれぞれと、各種センサ２５〜
３７とを備えた構成になつている。前記サーボ系制御手段１４は、車輌１００のス
テアリング、速度、エンジン燃料系統のラツク、
ガバナ、ブレーキ、リターダ、ベツセル、トラン
スミツシヨン、パーキングブレーキのそれぞれを
制御するための手段１６〜２４を含んでいる。前記の各種センサ２５〜３７とは、ステアリン
グ角度センサ２５、エンジン回転数センサ（第１
図示省略、第８図参照）２６、速度センサ２７，
２８、方位角検出手段２９、絶対位置検出手段３
０、ラツク位置センサ３１、ガバナ位置センサ３
２、ブレーキ作動確認センサ３３、リターダ作動
確認センサ３４、ベツセル位置センサ３５、トラ
ンスミツシヨン変速位置センサ３６、パーキング
ブレーキ作動確認センサ３３のそれぞれをいう。以上において、障害物探索装置１２と前記各手
段１３〜２４および方位角検出手段２９、絶対位
置検出手段３０のそれぞれは個々に独立したマイ
クロコンピユータからなつている。主制御手段１３は第３図で一層詳細な如く、車
載側無線機１１と障害物センサ１２のそれぞれが
接続されたシリアル入出力機構１３−１、サーボ
系制御手段１４と位置計測手段１５のそれぞれに
接続されたシリアル入出力機構１３−２、記憶手
段であるROM１３−３とRAM１３−４および
キヤツシユメモリ１３−５のそれぞれと、インタ
バル・タイマ１３−６、それらを制御するための
CPU１３−７とからなつている。 ROM１３−３には、車輌１００の走行予定コ
ースを設定するためのデータフアイル７−２とし
て記憶されているコースデータと、走行速度を設
定するための速度データのそれぞれが記憶させて
ある。更に詳しく述べると、前記コースデータは、第
１０図に示す如くＸ−Ｙ軸を基準として直線で結
ばれた連続する複数の区間コースを設定するため
の点座標（ｘ、ｙ）からなり、かつ、速度データ
は、連続する２点の点座標Ｃ１（X1，Y1）とＣ
２（X2，Y2）で表された区間コースの通常走行
速度と該区間コースの最低走行速度とからなつて
いる。いま、地上設備１から各種パラメータを含む指
令信号が前述の如く地上側無線機２と車載側無線
機１１を介して主制御手段１３に伝送され、それ
ぞれCPU１３−７が入力してスタートすると、
そのCPU１３−７はROM１３−３から第１区間
コースの点座標Ｃ１，Ｃ２を調べ出しそれをキヤ
ツシユメモリ１３−５に記憶すると共に、該コー
スデータと制御用パラメータをサーボ系制御手段
１４に、かつ車輌１００の初期位置情報と該車輌
の絶対位置検出用ステーシヨンの位置情報を位置
計測手段１５に出力する。位置計測手段１５は、第５図に示す如く、主制
御手段１３からの指令信号を入力するシリアル入
力機構１５−１、方位角検出手段２９と絶対位置
検出手段３０のそれぞれからのデータ信号を入力
するシリアル入出力機構１５−２、サーボ系制御
手段１４にデータ信号を出力するパラレル出力機
構１５−３、高速演算機構１５−４、速度センサ
２７，２８からのデータ信号を入力するカウンタ
１５−７，１５−８、ROM１５−９とRAM１
５−１０よりなる記憶手段、インターバル・タイ
マ１５−１１、CPU１５−１２のそれぞれから
なつている。かかる位置計測手段１５は、主制御手段１３か
ら入力した車輌１００の初期位置データＰ（Ｘ，
Ｙ）と第１区間コースを表す点座標Ｃ１（X1，
Y1）およびＣ２（X2，Y2）とから走行予定コー
スに対する車輌１００のずれ、すなわち、該車輌
の現在位置から直線状に延びる第１区間コースに
降ろした垂線の長さ（車輌現在位置と第１区間コ
ースとの相対位置）ｌ１を下記の(1)式により演算
して計測する。従つて、ROM１５−９には、高速演算機構１
５−４が上記(1)式を演算するためのプログラムが
書き込まれている。そして、前記高速演算機構１５−４が演算した
結果の相対位置データｌ１はサーボ系制御手段１
４に出力される。サーボ系制御手段１４は、第４図中の如く主制
御手段１３に接続されたシリアル入出力機構１４
−１と、位置計測手段１５からの位置情報を高速
入力するためのパラレル入力機構１４−２と、ス
テアリング、速度、ガバナ、ブレーキ、リター
ダ、ベツセル、トランスミツシヨン、パーキング
ブレーキのそれぞれの制御手段１６〜２４に接続
されたシリアル入出力機構１４−４と、高速演算
機構１４−３、ROM１４−５とRAM１４−６
とよりなる記憶手段、インターバル・タイマ１４
−７，CPU１４−８のそれぞれからなつている。このサーボ系のCPU１４−８は、車輌１００
を設定コースに沿つて誘導すべく各種サーボ系統
を制御するためのデータを演算し、それをサーボ
系統の各種制御手段１６〜２４のそれぞれに対す
るコマンドに変換して出力する。すなわち、前記CPU１４−８は、主制御手段
１３から入力した点座標Ｃ１，Ｃ２およびこれら
の点座標で表された区間コースに対応する速度設
定データのそれぞれと、位置計測手段１５から入
力した相対位置データｌ１とよりステアリング角
制御データと速度制御データを演算する。この場合のステアリング角Ｐ（φ）は下記の(2)
式で、また走行速度Ｖ（φ）は同(3)式でそれぞれ
求められる。Ｐ（φ）＝tan^-1（l1₂／Co）＋（θi−θp） …(2) （ここで、Coはステアリング角度を決定する制
御定数にして、実験的に最適数値が求められる。）ｖ（φ）＝Vmin＋（Vc−Vmin）×ｆ（φ）ｆ（φ）＝１−（CMD（φ）／Ｒ） …(3) （ただし、Ｒはステアリングの最大切れ角）また、前記CPU１４−８は、前記区間コース
と設定速度に対応するラツク制御値とガバナ、ブ
レーキ、リターダ、トランスミツシヨンのそれぞ
れの制御値を演算する。従つて、ROM１５−４には、CPU１４−８が
前記各種の演算を順次遂行するためのプログラム
が書き込まれている。斯くして、サーボ系制御手段１４はCPU１４
−８が上記(1)式により演算した結果のステアリン
グ制御角データＰ（φ）をステアリング制御手段
１６に、かつ、上記(2)式による演算結果の速度設
定値Ｖ（φ）を速度制御手段１７にそれぞれ出力
する。ここで、車輌１００が無人走行を開始すると、
これと同時に、該車輌１００を前記第１区間コー
スに誘導すべくそのステアリング切れ角と走行速
度が制御される。ステアリング制御手段１６は第６図に詳細な構
成を示す如く、サーボ系制御手段１４からのコマ
ンドを入力するシリアル入出力機構１６−１、パ
ルスモータ制御機構１６−２、ステアリング角度
センサ２５の出力側に接続されたＡ／Ｄ変換器１
６−３、ステアリングのセンタを修正するための
デイツプスイツチ１６−４、それらをコントロー
ルするCPU１６−５、インターバル・タイマ１
６−６、ROM１６−７、RAM１６−８からな
つている。車輌１００が前述の如く走り出すと、その時点
におけるステアリングの切れ角がセンサ２５によ
つて検出される。このセンサ２５は、ステアリング・リンケージ
のセンターアームの回転角を検出するポテンシヨ
メータからなり、これによつて検出された前記回
転角、所謂ステアリングの切れ角はＡ／Ｄ変換器
１６−３でデイジタル値に変換され、かつデイツ
プスイツチ１６−４で修正されてCPU１６−５
が入力する。 CPU１６−５は、サーボ系制御手段１４から
入力したステアリング設定角度と、前記センサ２
５から入力したステアリングの実際の切れ角とを
演算してそれらの偏差値を求める。この偏差値はステアリング制御信号に変換さ
れ、この信号がステアリング制御系統のドライバ
３９（第２図、第６図）に出力される。ドライバ３９はパルスモータ４０を駆動するこ
とにより、図示省略のステアリング制御用油圧回
路に設けられたデイジタルバルブを切り換え制御
してステアリング用アクチユエータを作動させ
る。これにより、車輌１００のステアリングが前記
設定速度Ｖ（φ）となるように制御される。かかるステアリング制御手段１６におけるハー
ドウエア上の特徴は、パルスモータ４０にステア
リング角度センサとして取付けられたポテンシヨ
メータ２５による帰還で前記パルスモータ４０の
脱調を未然に防止でき、また、これによつてステ
アリングの位置決めが一層正確に遂行されること
にある。速度制御手段１７は車輌１００のエンジンガバ
ナ４２を制御するためのもので、第７図に詳細な
構成を示す如く、サーボ系制御手段１４のシリア
ル入出力機構１４−４に接続されたシリアル入出
力機構１７−１、ガバナドライバ４２を制御する
Ｐ・Ｗ・Ｍ発生器１７−２、速度カウンタ１７−
３、ガバナ位置センサ３２からのデータシグナル
を入力するCw／CCw判定回路１７−４、インタ
ーバル・タイマ１７−５、ポート１７−６、
ROM１７−７、RAM１７−８、CPU１７−９
からなつている。従つて、速度制御手段１７はサーボ系制御手段
１４からのコマンド入力と同時に、ガバナ位置セ
ンサ３２から検出値信号を入力する。ガバナ位置センサ３２はエンコーダまたはポテ
ンシヨメータからなつており、車輌１００の走行
時におけるガバナ４２の現在位置を検出する。前記速度制御手段１７のCPU１７−９は、サ
ーボ系制御手段１４とガバナ位置センサ３２とか
ら入力したデータを基にガバナ４２が前記設定速
度Ｖ（φ）に対応した位置になつているか否かを
演算して判定する。その結果、ガバナ４２の位置が設定速度Ｖ（φ）
に対応していない場合、CPU１７−９はガバナ
制御信号をガバナドライバ４１に出力する。ガバナドライバ４１は、ガバナ４２が設定速度
Ｖ（φ）に対応した位置となるようにそのガバナ
４２を制御する。これによつて、車輌１００の走行速度が前記設
定速度Ｖ（φ）になるように制御される。かかる速度制御手段１７は、所謂デイジタル式
のＰ・Ｗ・Ｍ制御方式であつて、帰還ガバナ位置
センサ（エンコーダ）３２と前記速度カウンタ１
７−３との組合せによつて実現され、また、一定
の加速度で走行速度を加減するための加速度制御
を行うことによりスリツプを軽減している。また、前記ガバナ４２の制御と同時に、トラン
スミツシヨン（以下、Ｔ／Ｍという）４３とラツ
ク４４およびブレーキ４５、リターダ４６がそれ
ぞれの系統の制御手段２３，１８，２０，２１に
よつて制御される。これらの制御手段２３，１８，２０，２１は前
記速度制御手段１７の場合と同様にそれぞれが
CPUを有しれいる。Ｔ／Ｍ制御手段２３は、サーボ系制御手段１４
から前記設定速度Ｖ（φ）に対応したＴ／Ｍ４３
の設定速度段データを入力すると共に、Ｔ／Ｍ位
置センサ３６からＴ／Ｍ４３の現在速度段の検出
データを入力する。もつて、Ｔ／Ｍ制御手段２３は、前記センサ２
６で検出された速度段が設定速度段になつている
か否かを演算により判定し、否の時にＴ／Ｍ４３
の制御信号を出力する。その信号によつて、Ｔ／Ｍ４３が前記設定速度
段の位置になるように制御される。ラツク制御手段１８は、リミツトスイツチより
なるラツク位置センサ３１から入力したラツクソ
レレイドの位置が、サーボ系制御手段１４から入
力した前記設定速度Ｖ（φ）に対応する設定位置
になつているか否かを判定し、否の時にラツク制
御信号を出力する。その信号によつて、ラツク４４が前記設定位置
に変位させられ、もつてエンジン回転数が前記設
定速度Ｖ（φ）に対応した値に制御される。ブレーキおよびリターダ制御手段２０および２
１は、ブレーキおよびリターダ作動確認センサ３
３，３４からの入力データがサーボ系制御手段１
４からの設定速度Ｖ（φ）に対応したものとなつ
ているか否かを比較演算し、否の時にブレーキ４
５とリターダ４６をそれぞれ制御する。以上の如き、車輌１００のステアリング制御と
走行速度制御とによつて、該車輌１００は最適速
度で目標コースに誘導されて無人走行する。その走行時においては、速度センサ２７，２８
と方位角検出手段２９とによつて車輌１００の実
際の走行速度と走行方位が検出される。この場合の速度センサ２７，２８は、車輌１０
０の左右両後輪の回転数を個々に検出するロータ
リエンコーダからなり、それぞれの回転数検出値
信号を車輌位置検出手段１５に出力する。一方、方位角検出手段２９は、ジヤイロスコー
プ２９′を備えたジヤイロコンパスからなつてい
る。ジヤイロコンパス２９は第８図にて詳細に示す
如く、車輌位置計測手段１５からのコマンドを入
力し且つ該手段１５に方位計測データを出力する
シリアル入出力機構２９１、ジヤイロスコープ２
９′の出力シグナルを入力するシンクロリニア変
換器２９２とＡ／Ｄ変換器２９３、高速演算機構
２９４、インターバル・タイマ２９５、ROM２
９６とRAM２９７とよりなる記憶手段、CPU２
９８のそれぞれからなつている。かかるジヤイロコンパス２９は、ジヤイロスコ
ープ２９′からの入力データを基に車輌１００の
走行方位角をCPU２９８が演算して求め、その
結果のデータ信号を車輌位置計測手段１５に出力
する。この計測手段１５は、前記速度センサ（ロータ
リエンコーダ）２７，２８からの入力データを車
輌１００の走行速度データに変換し、この速度デ
ータと前記ジヤイロコンパス２９からの方位角計
測データとから、コース走行中の車輌１００の現
在位置を演算して求め、その結果の現在位置デー
タをサーボ系制御手段１４に出力する。サーボ系制御手段１４は、前記現在位置データ
の入力によりCPU１４−８がRAM等の記憶部１
４−５からコース設定座標を読み出し、該座標デ
ータと前記現在位置データとから車輌１００が次
に走る目標コースデータを演算する。そして、サーボ系制御手段１４は前記演算結果
のデータをステアリング制御コマンドと走行速度
制御コマンドとに変換して、それらのコマンドを
それぞれの系統のステアリング制御手段１６と速
度制御手段１７とに出力する。もつて、前述の場合と同様にステアリング制御
手段１６がステアリング角度を、かつ速度制御手
段１７が走行速度をそれぞれ制御する。かかる制御は車輌１００が無人走行している限
り常に繰り返される。斯くして、車輌１００が走行予定コースの要所
に設置されたステーシヨン３０′に近づくと、車
輌位置計測手段１５がセンス開始コマンドを前記
車輌１００に搭載された絶対位置検出手段３０に
出力する。ここで、前記ステーシヨン３０′と絶対位置検
出手段３０との関係について述べる。まず、ステーシヨン３０′は超音波反射機能を
有するポールからなつて、車輌１００の走行を阻
害せずに該車輌をスムーズに通過させ得る位置に
設置される。一方、絶対位置検出手段３０は第９図に示す如
く、車輌位置計測手段１５からセンス開始コマン
ドのみを入力し且つ検出結果を出力するシリアル
入出力機構３００と、前記センス開始コマンドに
よりトリガーを定期的に出力するインターバル・
トリガー機構３０１、その出力トリガーにより超
音波を発信して且つ受信する一対の機器（トラン
スデユーサ）３０２，３０３と、デイスタンスカ
ウンタ３０４，３０５およびROMとOAMとか
らなる記憶手段３０６、それらを制御するCPU
３０７のそれぞれからなつている。前記機器３０２，３０３のそれぞれから発信さ
れた超音波は、車輌１００がステーシヨン３０′
を通過する際、該ステーシヨン３０′に当たつて
反射してくる。その反射してきた超音波は前記機器３０２，３
０３で受信される。このように、機器３０２，３０３のそれぞれか
ら発信された超音波がステーシヨン３０′に当た
つて前記機器３０２，３０３で受信されるまでの
時間がデイスタンスカウンタ３０４と３０５とに
よつて計測される。一方、上記ステーシヨン３０′を通過する際の
車輌１００の方位角を方位角検出手段２９で検出
する。これにより、車輌１００とステーシヨン３０′
との間の距離を前記計測時間を基に算出し、該距
離と上記検出された方位角とにより、前記CPU
３０７で、車輌１００がステーシヨン３０′を通
過するときの絶対的な位置座標を求める。その結果のデータ信号は車輌位置計測手段１５
に出力される。この場合の車輌位置計測手段１５は、前述の如
く速度センサ２７，２８および方位角検出手段２
９のそれぞれからの入力データを基に演算された
車輌１００の現在位置座標とステーシヨン通過時
の絶対位置座標とを比較演算し、それらに偏差が
あるか否かを判定し、その結果のデータ信号をサ
ーボ系制御手段１４に出力する。サーボ系制御手段１４は、車輌１００の前記現
在位置座標と絶対位置座標との偏差信号を入力し
た場合、その信号を解消するためのサーボ制御信
号をそれぞれのサーボ系統に出力する。もつて、車輌１００のステアリングやガバナ、
トランスミツシヨン、ラツク等が制御されること
により、前記車輌１００の走行軌跡が修正され
る。すなわち、予め設定されたコースに沿つて無人
走行する車輌１００は横滑り等を起こした際に前
記設定コースに対する進行方向のズレが生じる。このため、車輌１００を正規の設定コースに戻
す必要があり、そのために前述の如く走行軌跡の
修正が行われるのである。また、車輌１００の走行予定コース上に障害物
があるときは、それが障害物探索装置１２によつ
て探知される。障害物探索装置１２は、超音波を発信し且つ受
信する機器１２０，１２１を備えたCPUからな
り、第９図に示して説明した絶対位置検出手段３
０の場合と同じ構成になつている。かかる障害物探索装置１２は、前記機器１２
０，１２１のそれぞれから発信された超音波が障
害物に当たつて反射して来ることにより前記機器
１２０，１２１が受信するまでの時間を計測し、
該時間から障害物までの距離をCPUが演算する。その演算結果の距離データを主制御手段１３に
出力する。主制御手段１３は、入力した距離データに基づ
く演算を行つて車輌１００が障害物に対する危険
領域に入つたか否かを判断し、該判断結果のコマ
ンドをサーボ系制御手段１４に送る。サーボ系制御手段１４は、その入力コマンドに
基づく演算を行つて前記障害物に対処すべきコマ
ンドを各サーボ系統に出力する。もつて、車輌１００は障害物を回避して走行す
るようステアリングやガバナおよびブレーキ等の
系統が制御され、また、障害物回避走行が不可能
な場合はエンジンが停止させられる。なお、上記障害物探索装置１２は超音波センサ
に限る必要はなく、その他の例えばレーダの如き
電磁波系センサや画像情報によるイメージセンサ
等であつてもよいこと勿論である。

【発明の効果】

以上、この発明によれば、ダンプトラツク等の
走行体が自ら設定コースとの相対位置を検出し、
それを判断してステアリングやガバナおよびトラ
ンスミツシヨン等のサーボ系統を自動制御するた
め、ケーブル誘導による無人走行システムの場合
と異なつて、前記走行体を自己誘導により設定コ
ース上に沿つて円滑に無人走行させることができ
る。このため、該走行体の操縦の完全無人化を達成
でき、これによつて例えば建設機械等の分野にお
ける省力化に大きく寄与する。また、走行体が無人走行時に横滑り等を起こす
と、前記走行体の進行方向に誤差が生じるが、設
定コースの要所に設けられたステーシヨンを該走
行体を通過することにより、該通過時の時間間隔
で走行体の進入角度を絶対位置検出手段が検出
し、それに基づいて走行体自身が現在位置を修正
して正規のコースに戻すため、該コースから前記
走行体が大きく離脱するような危険性はない。更に、コース上に障害物があるときは、車輌に
装備の障害物探索装置がそれを検出することによ
り、走行体が自ら停止もしくは回避するため、該
走行体を安全に且つ効率よく無人走行させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の好適実施例を示すもので、第
１図は車載設備の概念的ブロツク図、第２図は地
上設備の概念的ブロツク図、第３図は主制御手段
のブロツク構成図、第４図はサーボ系制御手段の
ブロツク構成図、第５図は車輌位置検出手段のブ
ロツク構成図、第６図はステアリング制御手段の
ブロツク構成図、第７図はエンジン／トランスミ
ツシヨンコントローラの構成図、第８図はジヤイ
ロコンパスの構成図、第９図は絶対位置検出手段
の機能ブロツク図、第１０図は車輌誘導設定コー
スへの軌跡を示す図である。１２……障害物探索装置、１４……サーボ系制
御手段、１５……位置計測手段、１６……ステア
リング制御手段、１７……速度制御手段、２５…
…ステアリング角度センサ、２７，２８……速度
センサ、２９……方位角検出手段、３０′……ス
テーシヨン、３０……絶対位置検出手段、１００
……走行体。

Claims

【特許請求の範囲】１走行体を無人で自動走行させるためのシステ
ムにおいて、走行体に、走行体の速度センサと、走行体の進
行方向を検出する方位角検出手段と、走行体のス
テアリング角度センサとを設けると共に、前記速度センサから走行速度検出データを且つ
方位角検出手段から方位検出データをそれぞれ入
力してそれらのデータから走行体の現在位置を演
算する位置計測手段と、該位置計測手段で得られた走行体の現在位置と
予め設定されている走行体の走行予定のコースと
のズレ量（l1）を計測する手段と、上記ズレ量（l1）と、走行体の方位角（θp）と
制御定数（Co）と、走行体が追従中のコースの
方位角（θi）とから、操蛇角Ｐ（φ）を、Ｐ（φ）
＝tan^-1（l1²／Co）＋（θi−θp）で算出し、走行予定のコースに予め設定してある走行速度
（Vc）と最低走行速度（Vmin）と、前記操蛇角
Ｐ（φ）をもとにした操蛇角コマンドCMD（φ）
と、ステアリングの最大切れ角Ｒとを入力して走
行速度Ｖ（φ）を、Ｖ（φ）＝Vmin＋（Vc−Vmin）×ｆ（φ）ｆ（φ）＝１−（CMD（φ）／Ｒ）で算出するサーボ系制御手段と、該サーボ系制御手段から得られた操蛇角と前記
走行体の現在のステアリング切れ角データをそれ
ぞれ入力し、それらのデータから実際のステアリ
ング制御角を演算して走行体のステアリングを制
御する手段と、上記前記サーボ系制御手段から得られた走行速
度をもとに走行体のエンジン系統やトランスミツ
シヨン系統などを制御する速度制御手段と、地上管理システムと交信するための無線機とを
備えてなることを特徴とする無人走行システム。２走行体に、走行体の速度センサと、走行体の
進行方向を検出する方位角検出手段と、走行体の
ステアリング角度センサとを設けると共に、前記速度センサから走行速度検出データを且つ
方位角検出手段から方位検出データをそれぞれ入
力してそれらのデータから走行体の現在位置を演
算する位置計測手段と、該位置計測手段で得られた走行体の現在位置と
予め設定されている走行体の走行予定のコースと
のズレ量（l1）を計測する手段と、上記ズレ量（l1）と、走行体の方位角（θp）と
制御定数（Co）と、走行体が追従中のコースの
方位角（θi）とを入力して、操蛇角Ｐ（φ）を、Ｐ（φ）＝tan^-1（l1²／Co）＋（θi−θp）で算出し
、走行予定のコースに予め設定してある走行速度
（Vc）と最低走行速度（Vmin）と、前記操蛇角
Ｐ（φ）をもとにした操蛇角コマンドCMD（φ）
と、ステアリングの最大切れ角(R)とを入力して走
行速度Ｖ（φ）を、Ｖ（φ）＝Vmin＋（Vc−Vmin）×ｆ（φ）ｆ（φ）＝１−（CMD（φ）／Ｒ）で算出するサーボ系制御手段と、該サーボ系制御手段から得られた操蛇角と前記
走行体の現在のステアリング切れ角データをそれ
ぞれ入力し、それらのデータから実際のステアリ
ング制御角を演算して走行体のステアリングを制
御する手段と、上記前記サーボ系制御手段から得られた走行速
度をもとに走行体のエンジン系統やトランスミツ
シヨン系統などを制御する速度制御手段とを備
え、走行予定コース上の障害物を探索して該障害
物までの距離を計測し、その計測距離から走行体
が障害物に対して危険領域に入つたか否かを判断
し、その結果のデータを基に走行体を障害物に対
して迂回走行または自動停止させるための障害物
探索装置を備えていることを特徴とする無人走行
システム。３特許請求の範囲第２項記載のシステムにおい
て、障害物探索装置が、超音波を発信し、該超音
波が障害物に当たつて反射してくるまでの時間を
計測し、該時間から障害物までの距離を演算する
超音波センサを有していることを特徴とする無人
走行システム。４走行体に、走行体の速度センサと、走行体の
進行方向を検出する方位角検出手段と、走行体の
ステアリング角度センサとを設けると共に、前記速度センサから走行速度検出データを且つ
方位角検出手段から方位検出データをそれぞれ入
力してそれらのデータから走行体の現在位置を演
算する位置計測手段と、該位置計測手段で得られた走行体の現在位置と
予め設定されている走行体の走行予定のコースと
のズレ量（l1）を計測する手段と、上記ズレ量（l1）と、走行体の方位角（θp）と
制御定数（Co）と、走行体が追従中のコースの
方位角（θi）とを入力して、操蛇角Ｐ（φ）を、Ｐ（φ）＝tan^-1（l1²／Co）＋（θi−θp）で算出し
、走行予定のコースに予め設定してある走行速度
（Vc）と最低走行速度（Vmin）と、前記操蛇角
Ｐ（φ）をもとにした操蛇角コマンドCMD（φ）
と、ステアリングの最大切れ角(R)とを入力して走
行速度Ｖ（φ）を、Ｖ（φ）＝Vmin＋（Vc−Vmin）×ｆ（φ）ｆ（φ）＝１−（CMD（φ）／Ｒ）で算出するサーボ系制御手段と、該サーボ系制御手段から得られた操蛇角と前記
走行体の現在のステアリング切れ角データをそれ
ぞれ入力し、それらのデータから実際のステアリ
ング制御角を演算して走行体のステアリングを制
御する手段と、上記前記サーボ系制御手段から得られた走行速
度をもとに走行体のエンジン系統やトランスミツ
シヨン系統などを制御する速度制御手段とを備
え、走行体の走行予定コースの要所に設けられて前
記走行体が通過するステーシヨンと、該ステーシ
ヨンを走行体が通過するときの前記ステーシヨン
に対する走行体の距離と進入角度を検出して該走
行体が通過した位置座標を演算し、該座標を基に
走行体の絶対的な現在位置を求めるための絶対位
置検出手段とを有していることを特徴とする無人
走行システム。