JPS63155307A - 無人自走体の障害物監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、位置センサからの検知信号を基に自走体の
位置を算出するコースコントローラと、算出された自走
体の位置と走行予定コースとを比較して離脱している場
合には上記走行予定コースに追従させる際作信号を演算
するコースコントロ−ラとを有しており、該コースコン
トローラからの制御信号に基づいてドライブ機構の各ア
クチュエーターを制御するドライブコントローラを備え
た無人自走体の障害物監視システムに関する。

【従来の技術】

従来、無人で走行する車輌の安全走行対策の一つとして
、超音波や赤外線を用いた衝突防止装置は知られている
が、未だ充分な安全対策の施されたものは提案されてお
らず、この種の分野において開発が待たれていた。

【発明が解決しようとする問題点】

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自走体が
コンピュータプログラムにより無人で自動走行する際に
、障害物センサを用いて進路上の障害物の有無及び障害
物迄の距離を検出し、これら情報を基に自走体の走行を
誘導制御するコースコントローラに転送すると共に自ら
も自走体を停止させる無人自走体の障害物監視システム
を提供することを主たる課題とするものである。

【問題点を解決するだめの手段】

上記課題を解決するために、この発明は、第１図の機能
ブロック図で示す如く、 （ａ）１位置センサ１１からの検知信号を基に自走体の
位置を算出するロケーションコントローラ１２と、算出
された自走体の位置と走行予定コースとを比較して離脱
している場合には上記走行予定コースに追従させる操作
信号を演算するコースコントローラ１３と、 該コースコントローラ１３からの制御信号に基づいてド
ライブ機構の各アクチュエーター１５を制御するドライ
ブコントローラ１４とを有する無人自走体の障害物監視
システムにおいて、（ｂ）、自走体に設置された障害物
検出センサとして、非接触型の近距離センサ２及び遠距
離センサ３と、接触型のタッチセッサー４とを用い、 （Ｃ）、上記障害物検出センサ２〜４で検出された信号
は、障害物コントローラ１の障害物判定手段５で該検出
物が進路上にあって障害物となるか否かを判定し、次い
で障害物と判定された場合には障害物判定手段５で自走
体と障害物までの距離が算出され、算出結果がコースコ
ントローラ１３に出力される。 （ｄ）、コースコントローラ１３では入力されたデータ
を基に障害物の回避又は自走体の停止を決定し、その決
定された操作信号がドライブコントローラ１４に出力さ
れてアクチュエーター１５を介して自走体の走行制御を
行う。 （ｅ）、障害物コントローラ１では、自走体の速度及び
前後進の状態をフィードバックして入力し、衝突危険間
隔内に自走体が進入しても未だ自走体停止のブレーキ制
御が行われない場合に、直接アクチュエーター１５を制
御して緊急停止させる緊急停止手段７を備える、 という技術的手段を講じている。

【実施例】

以下に、この発明に係る無人自走体の障害物監視システ
ムをオフハイウェイトラック（以下、ダンプトラックと
する）に用いた場合の好適実施例を第２図以降の図面に
基づいて説明する。 第２図において、ダンプトラックＤは、位置センサ１１
と、ロケーションコントローラ１２と、コースコントロ
ーラ１３と、ドライブコントローラ１４とを有して自己
誘導により無人走行している。 位置センサ１１は相対位置センサと絶対位置センサとか
らなっており、相対位置センサではスピードセンサ（本
実施例ではトランスミッションのスピードセンサ）１１
ａとジャイロコンパス１１ｂ及び前後進センサ１１ｂ′
によりダンプトランクＤの移動距離と絶対方位角を求め
てロケーションコントローラ１２により起算位置座標を
基にしたダンプトラックＤの位置座標（相対位置座標）
を求める。 また絶対位置センサは、赤外線センサｌｌｃからなって
走行予定コースの固定位置にあるゲートの反射鏡ｌｉｄ
に信号を反射させ、ゲートの位置座標を基にしたダンプ
トランクの位置座標（絶対位置座標）を求め、前記相対
位置座標を補正してより正確な位置座標を算出している
。 このように算出されたダンプトラックの位置座標はコー
スコントローラ１３に入力され、予め記↑、αされてい
る走行予定コースと比較演算される。 そして、現在の位置と走行予定コースとのずれ量を算出
して、これに基づき走行予定コースに追従するための走
行制御信号をコミュニケーション部Ｃを介してドライブ
コントローラ１４に出力して各アクチュエータ−１５を
作動させてステアリング制御及びスピード請訓を行って
いる。 ごこでコミュニケーション部Ｃは通信手段であって、そ
の他無線操縦装置やターミナルと接続されており、これ
らからの入力信号をドライブコントローラ１４に出力す
るものである。 本実施例でドライブコントローラ１４は、操舵角を制御
するステアリングコントローラ１４ａと、停止を含めた
スピードをＩＩ＋御するスピードコントローラ１４ｂと
、油圧・空圧機器（パーキングブレーキ等）、電装品、
ベッセル等を制御する車輌コントローラ１４ｃとからな
っている。 このダンプトラックＤには障害物検出センサとして、近
距離・センサ２と、長距離センサ３とタッチセンサ４と
が設けられている。 即ち、近距離センサ２は車輌近傍の障害物検出センサで
あって、本実施例では指向角が広く広範囲の障害物の測
地が可能な公知の超音波センサを用いて、ダンプトラッ
クの前方で中央と左右の３個所に、後方で左右の２個所
にそれぞれ配設している。 この超音波センサ２を複数設けて、それぞれの指向範囲
が重なるときは、同時に作動させると相互干渉して正確
な障害物検出ができないので、本システムでは、後述の
障害物コントローラ１により各超音波センサの発信タイ
ミングをずらして制御し相互干渉を防いでいる。 次ぎに、遠距離センサ３は本実施例の場合、レーザーレ
ーダからなっている。 即ち、レーザーレーダはレーザーダイオードを利用した
公知の開離センサであって上記超音波センサより長距離
の測地ができるもので、ダンプトランクの前方路中央に
設けられる。 これは、ダンプトラックＤが高速走行している場合に、
障害物停止に要する距離は通常走行時より長い距離が必
要となるので、その分、遠方にある（前記超音波センサ
では検出不能な遠距離にある）障害物までの列部を行う
のに好適であるため設けられている。 またタッチセンサ４は、上記非接触タイプのセンサとは
異なり接触タイプのセンサであり、本実施例ではダンプ
トラックの前方、後方及び下部の３個所に配設される。 このタッチセンサ４は、前述の超音波センサ２及びレー
ザーレーダ３の不慮の事故等による故障時に、ダンプト
ランクＤが接近する障害物の接触による検出という機能
を有すると共に、ダンプトラックＤの位置決めの機能を
有する。 これら障害物センサ２〜４により検出された信号は障害
物コントローラ１に出力される。 障害物コントローラ１は、上記障害物センサ２〜４の制
御及び障害物までの距離の算出及び障害物の情報をコー
スコントローラ１３に出力するマイクロコンピュータで
ある。 部ち、該障害物コントローラ１は、第３図で示す如く、
センサ制御手段１ａと、障害物判定手段５と、障害物判
定手段６と、緊急停止手段７と、モニタ一手段１ｂを有
している。 ここでセンサ制御手段１ａは、前述の如く、近距離セン
サ２の発信タイミングを相互干渉しないようにずらせて
制御する他、その他のセンサ３゜４を制御している。 障害物判定手段５は、障害物センサ２〜４から入力され
た検出信号を基に、被検出物が進路上にあって障害物と
なるか否かを判定するもので、車輌の進行コースに所定
の安全領域（幅）を加えた領域内（第４図参照）に、被
検出物があるか否かを判定し、領域内である場合に被検
出物を障害物と判定し、それ以外を非障害物と判定する
ものである。 次ぎに、障害物判定手段６では、ダンプトラックと障害
物との間の距Ｊを測定する。 このようにして検出された障害物情ｔシ及び障害物の開
離はコースコントローラ１３に出力される。 コースコントローラ１３ではその障害物回避制御部１３
ａにおいて、入力された前記情報を基に、該障害物を迂
回するか或いは障害物が除去されるまで停止するかを選
択し、それに基づくドライブ機構の制御信号を決定する
。 この決定された制御信号は、ドライブコントローラ１４
に出力される。 この回避制御の一例を上げるならば、直進走行及び旋回
走行等の各走行で、障害物までの開離が、障害物徐行距
離、換言すればスリップしない程度に停止するのに必要
な距離に所定の余裕分の距離を加味した距離、より接近
した場合に、スピードコントローラ１４ｂから制御信号
が出力されガバナ開度を減少して、ダンプトラックＤが
ブレーキングにより直ちに停止できる車速（障害物徐行
速度）に変更される。 障害物が前記障害物徐行距離より遠（離れた状態が所定
時間継続した場合にはもとの（本来の）走行条件に復帰
する。 障害物測地が前記障害物徐行距離より接近しており、障
害物まで一定距離の手前で停止するための一定距離に余
裕分を加味した距離（ブレーキング距ｇｆｌ）より接近
した場合には、スピードコントローラ１４ｂから制御信
号が出力され、ブレーキ圧が上がり減速・停止し、また
車輌コントローラ１４ｃからも制御信号が出力されパー
キングブレーキが作動して障害物停止が行われる。 ダンプトラックが完全に停止し、障害物が十分遠距離（
安全距離）以上に離れた状態が所定時間継続したことが
検出されると、もとの（本来の）走行条件に復帰する。 尚、前述のタッチセンサ４により障害物が検出された場
合は、直ちに緊急停止手段７で緊急停止と判定され、直
接に前述のブレーキ制御が行われる。 これにより？ｆｉ助的な障害物回避の機能の他に、第６
図に示す如く、例えばホッパーの開口縁近傍に車輪止め
のような凸壁を設けておき、ダンプトラックが積荷をダ
ンプするために後進する際に、該凸壁にタッチセンサが
接触したか否かで停止位置（ブレーキのタイミング）を
正確に決定することができるという積極的な使用法があ
る。 その他、障害物回避の方法としては、停止に代えて、コ
ースコントローラ１３で、障害物を迂回して走行予定コ
ースに復帰するコースを自動設計し、この迂回コースに
沿ってダンプトラックを自己誘導させる構成を用いても
よい。 上記構成の他に、本システムでは、緊急停止手段７を設
けている。 該緊急停止手段７はトランスミッションインターフェー
ス部８を介して前後進センサ１１ｂ′からトランスミッ
ションのレバー位置をまたスピードセンサ５ｌｌａから
トランスミッションのスピードをフィードバックして入
力している。 そして、障害物との距離が前記ブレーキング距離より接
近した衝突危険間隔内に自走体が進入しても未だスピー
ドコントローラ１４ａ又は車輌コントローラ１４ｃが各
アクチュエーター１５に対し障害物回避又は自走体停止
の走行制御を行わない場合に、直接にリアーブレーキ及
びパーキングブレーキのアクチュエーター（リレーバル
ブ）を制御する制御信号を出力してブレーキ制動し緊急
停止させる二重安全構成となっている。 尚、図中１ｂはモニタ一手段であって、各障害物センサ
２〜４のチェック、システム電源の降下チェック、及び
ウォッチドッグタイマーによるシステム作動チェック等
を行い信頼性の向上を図っている。 次ぎに、この障害物コントローラの主プログラムのフロ
ーチャートを第５図（ａ）に基づいて説明する。 まづ、ステップ１で初期設定が行われた後、ステップ２
でコースコントローラ１３から通信要求があるか否かの
チェックが行われる。 本実施例では、コースコントローラ１３と障害物コント
ローラ１との間にコミュニケーション部Ｃが設けられて
おり、該コミュニケーション部Ｃを介して上記通信要求
信号が入力される。 通信要求が有りの場合は、ステップ３で前記障書物コン
トローラ１で算出された直前の開離結果やその他の障害
物情報がコースコントローラ１３へ出力される。 通信要求がない場合および通信要求があって直前のデー
タを出力した後に、障害物センサ２〜４の最新の検知信
号に基づいて進路上の障害物までの測離を算出する。 次いでステップ４で上記算出された障害物までの測離と
トランスミッションインターフェース部８から入力され
たスピード及び前後進データとを基に、緊急停止エリア
（危険エリア）に進入しているか否か判定する安全チェ
ックを行う。 ここで危険と判定されるとステップ５で車輌緊急停止信
号がアクチュエーター（ブレーキ制御バルブ）１５に出
力されて直接ブレーキングが行われる。 また安全と判定されると前記ステップ２に戻り通信要求
が有るか否かの判定を行い前記手順を繰り返す。 また第５図（ｂｌはタイマー割込処理フローチャートを
示すものであって、スタート後、ステップ１でタイマー
リセットが行われ、次いでステップ２で超音波発信トリ
ガが出力され、また軍輛速度が計測される。 次いで前記ステップ１に戻り前記手順が繰り換えされる
。 この手順が所定間隔で前記メイン処理フローに割り込み
されている。 【発明の効果］ この発明は上記構成からなっているので、自己誘導制御
により走行する自走体の進路近傍に障害物があっても、
近距離センサと長距離センサとにより走行速度に拘わら
ず、停止に必要な間隔を有した状態で回避制御を行うこ
とができる。 またタッチセンサを用いて、安全対策も図ると共に、自
走体の停止の位置決めに４利用することができる。 そして、障害物が検出された場合には無人走行制御のコ
ースコントローラによりドライブコントローラを制御し
て障害物の迂回乃至走行停止等の回避を行うことができ
ると共に、上記制御が行われない場合には直接に、障害
物コントローラによってアクチュエーターを制御して自
走体をブレーキ制動することができる。 これによって無人走行時の安全性を一層高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の無人自走体の障害物監視システムの
機能ブロック図、第２図（ａ）はこの発明の好適実施例
を示すブロック図、同図（ｂｌは同実施例のダンプトラ
ックの斜視図、第３図は障害物コントローラの機能を示
すブロック図、第４図は安全領域を説明する図、第５図
（ａｌは障害物コントローラの機能を示すフローチャー
ト、同図（ｂｌは割り込み処理を示すフローチャート、
第６図はタッチセンサの使用例を示す説明図である。 １・・・障害物コントローラ ２・・・近距離センサ ３・・・遠距離センサ ４・・・タッチセンサ ５・・・障害物判定手段 ６・・・障害物測地手段 ７・・・緊急停止手段 １１・・・位置センサ １２・・・ロケーションコントローラ １３・・・コースコントローラ １４・・・ドライブコントローラ １５・・・アクチュエーター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、位置センサからの検知信号を基に自走体の位置
   を算出するロケーションコントローラと、算出された自
   走体の位置と走行予定コースとを比較して離脱している
   場合には上記走行予定コースに追従させる操作信号を演
   算するコースコントローラと、該コースコントローラか
   らの制御信号に基づいてドライブ機構の各アクチュエー
   ターを制御するドライブコントローラとを有する無人自
   走体の障害物監視システムにおいて、 障害物検出センサとして、非接触型の近距離センサ及び
   遠距離センサと、接触型のタッチセッサーとを用い、 上記障害物検出センサで検出された信号は、障害物コン
   トローラの障害物判定手段で該検出物が進路上にあって
   障害物となるか否かを判定し、次いで障害物と判定され
   た場合には障害物測離手段で自走体と障害物までの距離
   が算出され、算出結果がコースコントローラに出力され
   、 該コースコントローラでは入力されたデータを基に障害
   物の回避又は自走体の停止を決定し、その決定された操
   作信号がドライブコントローラに出力されて自走体の走
   行制御を行うと共に、前記障害物コントローラでは、自
   走体の速度及び前後進の状態をフィードバックして入力
   し、衝突危険間隔内に自走体が進入しても未だ自走体停
   止のブレーキ制御が行われない場合に、直接アクチュエ
   ーターを制御して緊急停止させる緊急停止手段を備えて
   いることを特徴とする無人自走体の障害物監視システム
   。