JPH0628028A - 移動車両の自動走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定局と移動車両間の通信路が通信障害物に
より遮断されても移動車両を予め定めた走行経路に沿っ
て確実に自動走行させる。 【構成】 双方向自動追尾装置１７，１８を用いて固定
局１４側でクローラダンプ９の走行位置を常時監視し、
これによりクローラダンプ９を走行経路１０に沿い自動
走行させているとき、クローラダンプ９が通信障害物３
７の陰に入ってクローラダンプ９と固定局１４間の光通
信路がブラインドされた場合は、自動追尾装置１８をブ
ラインド区間の終点に移動して待機させ、そしてクロー
ラダンプ９の測位センサ３０により検出したクローラダ
ンプ９の方位および位置データとブラインド区間の走行
経路データとを比較しながらクローラダンプ９を自動走
行させ、また、クローラダンプ９がブラインド区間を通
過した後は再び自動追尾装置１８と１７とを双方向追尾
状態に復帰させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土工事の土砂搬送に用
いられるクローラダンプ等のように予め設定された走行
経路に沿って自動運行する移動車両の自動走行装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】造成地の防災工事、トンネル工事、採土
採石場などのように危険で環境の悪い場所あるいは繰り
返し作業の多い土工事においては、その省力化、効率化
などの生産性を向上させるための方策として、主に施工
機械の大型化が進められてきた。しかし、近年の作業従
事者の減少や高齢化への対応あるいは安全性の確保や作
業環境の改善には、新たな対応策が要望されてきてい
る。一方、最近のエレクトロニクスやメカトロニクスの
発展に伴い、これらの最新技術を駆使することにより、
省力化、無人化が可能になり、上述の要望が可能になり
つつある。

【０００３】従来、土工事における土砂の運搬システム
として、ダンプトラックの無人走行方式が知られてい
る。この無人走行システムは、予め設定した走行コース
をＩＣカードなどの記憶媒体に記憶させ、また、ダンプ
トラックの走行経路に沿って多数のレーザ反射板を設置
しておき、ダンプトラックから発生されるレーザ光を反
射板に向けて照射したときの反射レーザの受信角度から
方向および距離を算出し、この算出データと記憶媒体の
走行経路データとを比較してダンプトラックの走行位置
を確認し、かつ位置補正しながらダンプトラックを記憶
されたコースに沿って無人走行させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の運搬システムでは、運搬車の走行経路に沿
ってレーザ反射板を設置しなければならないため、走行
経路が変更されると、その都度レーザ反射板の設置位置
も変更しなければならず、その作業が煩雑になるととも
に、走行経路の設定も面倒になる問題がある。

【０００５】そこで、本出願人は、特願平４−１２６８
２４号に示すように、固定局と移動車両に自動追尾装置
をそれぞれ設け、この自動追尾装置を互いに正対し合う
ように制御することにより、固定局側で移動車両の走行
位置を常時監視し、これによって移動車両を走行経路に
沿い自動走行させるようにした自動搬送システムを提案
している。しかしながら、このような自動搬送システム
では、固定局から移動車両の走行経路全体を見渡せる状
態にあることが必要であり、固定局と移動車両間の光通
信路が土工事敷地内に存在する地山、樹木などの障害物
で遮断された場合には、双方向の通信が不可能になり、
移動車両の走行経路に沿う自動走行は不可能になってし
まう。本発明は、上述のような事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、固定局と移動車両間の通
信路が通信障害物により遮断されても移動車両を予め設
定した走行経路に沿って確実に自動走行できるようにし
た移動車両の自動走行装置を提供することにある。

【０００６】

【発明を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、作業地域内の基準位置に設置した固定局
と、前記作業地域内を予め定めた走行経路に沿って走行
する移動車両と、前記固定局および移動車両にそれぞれ
設けられ、双方から送出される光波により常に正対し合
うよう動作する自動追尾装置と、前記一方の自動追尾装
置に設けられたターゲットに他方の自動追尾装置から光
波を照射することにより固定局と移動車両間の距離を測
定する距離測定手段と、前記固定局の自動追尾装置の水
平方向の振れ角および上下方向の傾き角を検出する角度
検出手段と、前記各自動追尾装置上にそれぞれ設置さ
れ、前記固定局と移動車両間でデータ通信を行う通信手
段と、前記距離測定手段からの距離情報および前記角度
検出手段からの角度情報に基づいて移動車両の走行経路
上の座標を算出する演算手段と、前記予め定められた走
行経路情報と前記演算手段により算出した座標値に基づ
いて前記移動車両を前記走行経路に沿い自動走行させる
運転制御手段と、前記通信手段間の通信路が作業地域内
の通信障害物により遮断されたときに前記固定局側の自
動追尾装置を通信障害物によるブラインド区間の終点に
向け移動させる第１の制御手段と、前記移動車両に設け
られ、前記通信路の遮断時に動作して移動車両の方位お
よび位置を検出する測位センサと、前記検出された方位
および位置データと前記ブラインド区間の走行経路デー
タとを比較しながら移動車両をブラインド区間内で自動
走行させる第２の制御手段と、前記移動車両がブライン
ド区間を通過した後は前記自動追尾装置を双方向追尾さ
せる第３の制御手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明による移動車両の自動走行装置
を図１〜図３に基づいて説明する。図１は本発明の自動
走行装置を宅地造成工事に適用した場合の概略構成図で
ある。図１において、９は造成地内で土砂積込み位置Ｐ
１と、土砂を下ろす荷下ろし位置Ｐ２間を所定の走行経
路１０に沿って走行するクローラダンプであり、このク
ローラダンプ９は、走行経路１０上を自動走行するクロ
ーラ１１、このクローラ１１上に設けたダンプアップ可
能な荷台１２および運転席１３を備える。１４は造成さ
れる地域を見渡せる基準位置に設置した固定局、１５は
造成地域の所定の場所に設置したコントロールセンタで
あり、このコントロールセンタ１５と固定局１４との間
は、通信等を行うケーブル１６によって接続されてい
る。また、３７は固定局１４とクローラダンプ９間の光
通信のブラインドとなる地山、樹木等の通信障害物であ
る。

【０００８】クローラダンプ９および固定局１４には、
図１および図２に示すように双方向性自動追尾装置１
７，１８がそれぞれ設置されている。この自動追尾装置
１７，１８は、互いに相手側に向けて追尾用の光波を送
出し、この光波を受信することにより、その２次元受光
素子上の受光位置が常に中心となる方向にそれぞれの自
動追尾装置１７，１８を水平および鉛直方向に動作さ
せ、これによって、両自動追尾装置１７と１８との正面
が常に向き合うように自動制御する。また、自動追尾装
置１７，１８には双方でデータ通信を行う空間光波デー
タ伝送用の光通信機１９，２０がそれぞれ設けられてい
る。

【０００９】固定局１４側の自動追尾装置１８には、図
２に示すように、固定局１４を基点にしてクローラダン
プ９のターゲット２１までの距離、即ちクローラダンプ
９の現在位置を計測する光波距離計２２と、自動追尾装
置１７が固定局１４の自動追尾装置１８に正対するよう
水平方向に旋回した時の自動追尾装置１８の基準点から
の振れ角を測定する水平角測定器２３と、自動追尾装置
１７が固定局１４の自動追尾装置１８に正対するよう上
下方向に傾動した時の自動追尾装置１８の基準点からの
傾き角を測定する鉛直角測定器２４とが設置されてい
る。更に、クローラダンプ９側の自動追尾装置１７に
は、図２に示すように、固定局１４側の光波距離計２２
からクローラダンプ９に向けて送出されてくる光波を光
波距離計２２へ反射するターゲット２１が設置されてい
る。

【００１０】固定局１４は図２に示すように、固定局全
体を管理し制御する、マイクロコンピュータからなる制
御回路２５（請求項の演算手段および第１，第２の制御
手段に相当）を備える。この制御回路２５には、光通信
機２０、光波距離計２２、データ通信回路２６、水平角
計測器２３、鉛直角測定器２４、およびこれらの制御プ
ログラム、移動車両の走行経路データ、通信用のデータ
や固定局１４とクローラダンプ９間の通信路がブライン
ドされたときに固定局側の自動追尾装置１８をブライン
ドが解除される走行経路１０上の座標位置に向けるため
の制御プログラム等を格納する記憶回路２７がそれぞれ
接続され、データ通信回路２６はケーブル１６を通して
コントロールセンタ１５に接続されている。

【００１１】クローラダンプ９は図２に示すように、ク
ローラダンプ全体を管理し制御する、マイクロコンピュ
ータからなる主制御回路（請求項の第３の制御手段に相
当）２８を備える。この主制御回路２８には、光通信機
１９、安全監視装置２９、クローラダンプ９の現在位置
を検出する光ジャイロなどの測位センサ３０、クローラ
ダンプ９の運転制御回路３１、およびこれらを制御する
制御プログラムや走行経路データ等を格納する記憶回路
３２がそれぞれ接続されている。

【００１２】安全監視装置２９は、現場作業員その他の
障害物との追突防止およびクローラダンプ９の転倒防止
を行うためのもので、超音波センサおよびピッチング
角、ローリング角検出用のセンサ等から構成される。運
転制御回路３１は、クローラダンプ９を走行／停止、方
向転換、エンジンの始動／停止、荷台１２のアップ／ダ
ウン制御などを行うもので、この運転制御回路３１に
は、クローラ駆動部３３、操舵部３４、エンジンの始動
／停止操作部３５および荷台１２のアップ／ダウン駆動
部３６がそれぞれ接続されている。

【００１３】コントロールセンタ１５には、図１に示す
ようにクローラダンプ９から伝送されてくる各種データ
を処理し、かつクローラダンプ９に対し始動指令などの
データを処理して送出するホストコンピュータ４０、ク
ローラダンプ９の作業状況などを表示する監視用モニタ
４１、ＶＲ（バーチャルリアリティ）方式を利用してク
ローラダンプ９を遠隔操作するためのＶＲ表示部４２等
を備えている。なお、ＶＲ方式によりクローラダンプ９
を遠隔操作する場合は、クローラダンプ９に立体視カメ
ラおよびマイクロフォン（不図示）を取り付け、この立
体視カメラで撮影した走行経路の映像およびマイクロフ
ォンでピックアップしたクローラダンプ９のエンジン音
などをＶＲ表示部４２に表示する。

【００１４】次に、上記のように構成された本実施例の
動作を図３に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ１において、コントロールセンタ１５
のキーボード等の入力装置を利用して作業領域内におけ
る固定局１４の位置座標およびクローラダンプ９の走行
経路データを入力し、これをケーブル１６、データ通信
回路２６、制御回路２５を介して記憶回路２７に格納す
る。また、走行経路データは、光通信機１９，２０によ
りクローラダンプ９へ送信され、主制御回路２８を通し
て記憶回路３２の所定領域に格納させる。次のステップ
Ｓ２では、固定局１４及びクローラダンプ９の自動追尾
装置１８，１７を動作モードにして両自動追尾装置１８
と１７の正面が互いに正対動作する双方向追尾状態にす
る。

【００１５】積込み位置Ｐ１に待機するクローラダンプ
９への土砂の積込が完了するなどして、不図示の土砂積
込み用パワーショベルからスタート指令が与えられる
と、主制御回路２８から運転制御回路３１に発車指令か
ら送出され、これによりクローラ駆動部３３を駆動する
ことによりクローラダンプ９をスタートさせる（ステッ
プＳ３）。そして、クローラダンプ９は記憶回路３２に
格納されている経路データにしたがって走行経路１０上
を自動走行する（ステップＳ４）。このとき、クローラ
ダンプ９の現在の走行位置は、固定局１４を基点にして
固定局１４の光波距離計２２、水平角計測器２３、鉛直
角測定器２４により測定され、記憶回路２７に格納され
ている経路データと比較される。そして、クローラダン
プ９の現在位置とこれに対応する走行経路座標との間に
偏差がある場合は、その偏差データは光通信機１９，２
０および主制御回路２８を通して運転制御回路３１に伝
送され、偏差がゼロとなるように操舵部３４を制御して
クローラダンプ９の走行方向を走行経路上に乗せる。

【００１６】次のステップＳ５では、クローラダンプ９
が地山、樹木などの通信障害物３７の陰に入って光通信
機１９と２０間の通信が予め定めた所定時間遮断される
ことにより光通信が不能になったかを判定する。ここ
で、光通信機１９と２０間の通信路が通信障害物３７に
よりブラインドされていると判定されたときはステップ
Ｓ６に進み、固定局１４側の自動追尾装置１８を通信障
害物３７によるブラインド区間の終了点に向け移動さ
せ、その位置に待機させる。このとき、通信障害物３７
によるブラインド区間は予めわかっているから、これを
走行経路データ上に入れておくことにより、ブラインド
区間の終了点位置に自動追尾装置１８を向けることは容
易である。次のステップＳ７では、クローラダンプ９側
の自動追尾装置１７の追尾動作を停止し、測位センサ３
０を作動状態にセットする。そして、次のステップＳ８
において、測位センサ３０によりクローラダンプ９の方
位および位置を検出し、この方位および位置データと、
予め判明しているブラインド区間の走行経路データとを
比較しながらクローラダンプ９をブラインド区間の走行
経路に沿って自動走行させる。

【００１７】次のステップＳ９では、クローラダンプ９
が測位センサ３０による走行でブラインド区間を通過し
たかをクローラダンプ９の位置から判定する。ここで、
否定判定されたときはステップＳ８に戻り、また、肯定
判定されたときは次のステップＳ１０に進む。ステップ
Ｓ１０では、自動追尾装置１７，１８を作動状態に復帰
させ、双方向追尾状態にする。そして、次のステップＳ
１１において測位センサ３０で検出されたクローラダン
プ９をリセットし、このクローラダンプ９の位置データ
を自動追尾装置１８の光波距離計２２、水平角計測器２
３および鉛直測定器２４により測定された正確な位置デ
ータに修正してステップＳ４に戻る。

【００１８】ステップＳ５において、光通信が可能であ
ると判定されたときはステップＳ１２に進み、クローラ
ダンプ９が荷下ろし位置Ｐ２かを走行経路データから判
定する。ここで、否定判定されたときはステップＳ４に
戻り、肯定判定されたときはステップＳ１３に進む。ス
テップＳ１３ではクローラダンプ９が荷下ろし位置Ｐ２
に停止し、荷台１２の後部を排出方向に向けるととも
に、アップ／ダウン駆動部３６をアップ動作させて荷台
１２をアップし、荷台１２内の土砂を排出する。また、
荷下ろしが完了すると、クローラダンプ９は再び走行経
路１０上を積込み位置Ｐ１に向けて移動を開始する（ス
テップＳ１４）。次のステップＳ１５では、クローラダ
ンプ９が積込み位置Ｐ１に到着したかを走行経路データ
から判定する。ここで、否定判定されたときはステップ
Ｓ４に戻り、肯定判定されたときはステップＳ１６に進
む。ステップＳ１６では、クローラダンプ９を積込み位
置Ｐ１に停止させ、処理が終了する。

【００１９】なお、クローラダンプ９の作業状況データ
は、通信系を通してコントロールセンタ１５へ伝送さ
れ、モニタ４１を通して監視される。

【００２０】このような本実施例においては、双方向自
動追尾装置を用いて固定局側でクローラダンプの走行位
置を常時監視し、これによりクローラダンプを走行経路
に沿い自動走行させているときにクローラダンプが通信
障害物の陰に入ってクローラダンプと固定局間の光通信
路がブラインドされた場合、固定局側の自動追尾装置を
ブラインド区間の終点に移動して待機させ、そしてクロ
ーラダンプの測位センサにより検出したクローラダンプ
の方位および位置データとブラインド区間の走行経路デ
ータとを比較しながらクローラダンプを自動走行させ、
また、クローラダンプがブラインド区間を通過した後は
再びブラインド終点に待機する固定局側の自動追尾装置
とクローラダンプ側の自動追尾装置とを双方向追尾状態
に復帰させるようにしたので、クローラダンプの走行経
路に通信障害物によるブラインド区間が存在して固定局
側との通信路が一時的に遮断されてもクローラダンプを
走行経路に沿って正確に自動走行させることができる。
また、ブラインド区間での走行時に生じたクローラダン
プの位置誤差は、ブラインド区間を通過した時点で自動
的に修正されるから、測位センサに測位誤差が時間の経
過とともに累積されるような光ジャイロ、振動ジャイロ
などを用いても十分である。したがって、従来のように
走行経路に沿って自己位置修正用のミラーを配置したり
する必要がなくなり、コストおよびメンテナンス上も有
利になるほか、走行経路の変更も容易になる。

【００２１】なお、上記実施例では、クローラダンプの
自動走行について述べたが、本発明はこれに限定され
ず、ダンプトラック、その他の移動車両にも適用でき
る。また、本発明は、上記実施例に示す構成のものに限
定されず、請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、種
々の変形が可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、双
方向自動追尾装置を用いて固定局側から移動車両の走行
位置を監視し、移動車両を予め定めた走行経路に沿って
自動走行させているときに、固定局と移動車両間の通信
路が通信障害物により一時的に遮断された場合、このブ
ラインド区間を走行する間、移動車両に設けた測位セン
サにより検出した方位および位置データとブラインド区
間の走行経路データとを比較しながら移動車両を自動走
行させ、そして、移動車両がブラインド区間を通過した
後は双方向自動追尾状態に復帰させて固定局の監視下で
移動車両を自動走行させるようにしたので、通信のブラ
インド区間を含む予め定めた走行経路に沿い移動車両を
確実に自動走行させることができるとともに、ブライン
ド区間の走行時に発生した位置誤差も特別な位置測定手
段を用いなくても容易にかつ低コストで修正することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動走行装置の概略構成図である。

【図２】本発明の自動走行装置の全体を示す構成図であ
る。

【図３】本実施例における自動走行の動作手順を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

９ クローラダンプ（移動車両） １０ 走行経路 １４ 固定局 １５ コントロールセンタ １７，１８ 自動追尾装置 １９，２０ 光通信機 ２２ 光波距離計 ２３ 水平角計測器 ２４ 鉛直角計測器 ２５ 制御回路 ２６ データ通信回路 ２８ 主制御回路 ３１ 運転制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業地域内の基準位置に設置した固定局
   と、 前記作業地域内を予め定めた走行経路に沿って走行する
   移動車両と、 前記固定局および移動車両にそれぞれ設けられ、双方か
   ら送出される光波により常に正対し合うよう動作する自
   動追尾装置と、 前記一方の自動追尾装置に設けられたターゲットに他方
   の自動追尾装置から光波を照射することにより固定局と
   移動車両間の距離を測定する距離測定手段と、 前記固定局の自動追尾装置の水平方向の振れ角および上
   下方向の傾き角を検出する角度検出手段と、 前記各自動追尾装置上にそれぞれ設置され、前記固定局
   と移動車両間でデータ通信を行う通信手段と、 前記距離測定手段からの距離情報および前記角度検出手
   段からの角度情報に基づいて移動車両の走行経路上の座
   標を算出する演算手段と、 前記予め定められた走行経路情報と前記演算手段により
   算出した座標値に基づいて前記移動車両を前記走行経路
   に沿い自動走行させる運転制御手段と、 前記通信手段間の通信路が作業地域内の通信障害物によ
   り遮断されたときに前記固定局側の自動追尾装置を通信
   障害物によるブラインド区間の終点に向け移動させる第
   １の制御手段と、 前記移動車両に設けられ、前記通信路の遮断時に動作し
   て移動車両の方位および位置を検出する測位センサと、 前記検出された方位および位置データと前記ブラインド
   区間の走行経路データとを比較しながら移動車両をブラ
   インド区間内で自動走行させる第２の制御手段と、 前記移動車両がブラインド区間を通過した後は前記自動
   追尾装置を双方向追尾させる第３の制御手段と、 を備えたことを特徴とする移動車両の自動走行装置。