KR102587696B1 - 운전 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

운반차량(T)에서의 장애물(R)을 검지하는 계측부(1)와, 상기 계측부(1)의 계측 데이터에 기초해 상기 운반차량(T)에 적재된 운반 대상물(C)의 자세를 취득하고, 시간에 따른 상기 자세의 변화에 기초해 상기 운반 대상물(C)의 붕괴를 판단하는 적하물 붕괴 판단부(4)를 구비하는 운전 제어 시스템(S).

Description

운전 제어 시스템
본 개시는 운전 제어 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 6월 26일에 출원된 일본 특허출원 2019-118572호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
특허문헌 1에는, 하물(운반 대상물)이 적재된 상태로 이동하는 반송차량이 개시되어 있다. 이와 같은 반송차량에서는, 하물의 낙하를 방지·검출하기 위해, 적하물 붕괴 검출센서를 이용해 적재부에 적재되는 하물의 붕괴를 검출하고 있다. 특허문헌 1에서의 적하물 붕괴 검출센서는 막대 형태의 접촉센서이며, 하물에 접촉된 상태로 배치되어 있다. 또한, 특허문헌 1의 반송차량에는, 적하물 붕괴 검출센서와는 별도로, 반송차량의 주위에 출현하는 장애물을 검출하는 장애물 센서가 마련되어 있다. 특허문헌 2에는, 특허문헌 1의 장애물 센서에 상당하는 초음파 센서 외에 하물(트레이)의 유무를 검지하는 트레이 유무센서를 구비하는 자율이동식 무인 운반차량이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 2012-158445호 공보 특허문헌 2: 일본 특허공개 2014-186693호 공보
현재, 트럭 등의 대형 운반차량을 이용한 자율주행이 검토되고 있다. 이와 같은 자율주행 차량에는 운전자가 승차하지 않기 때문에, 적하물 붕괴를 인식할 수 없다. 따라서, 적하물 붕괴를 자동으로 검출할 필요가 있다. 그러나, 특허문헌 1에 개시된 반송차량의 구성은 장애물 센서 외에 적하물 붕괴 검출센서를 더 마련할 필요가 있어 구성이 복잡하다. 특허문헌 2에 대해서도 동일하게 말할 수 있다.
본 개시는 전술한 문제점을 감안해 이루어진 것으로, 운반차량에서 간단한 구성으로 적하물 붕괴를 판단하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 운전 제어 시스템에 관한 제1형태는, 운반차량에서의 장애물을 검지하는 계측부와, 상기 계측부의 계측 데이터에 기초해 상기 운반차량에 적재된 운반 대상물의 자세를 취득하고, 시간에 따른 상기 자세의 변화에 기초해 상기 운반 대상물의 붕괴를 판단하는 적하물 붕괴 판단부를 구비한다.
본 개시의 운전 제어 시스템에 관한 제2형태에 따르면, 상기 제1형태에 있어서, 상기 계측부는 상기 운반차량에 탑재되고, 레이저광을 주사해 상기 운반차량과 주위 물체의 거리를 계측한다.
본 개시의 운전 제어 시스템에 관한 제3형태에 따르면, 상기 제2형태에 있어서, 상기 적하물 붕괴 판단부는 상기 운반 대상물의 외형 형상에서의 연속된 직선형상의 복수의 계측점의 집합을 상기 운반 대상물의 자세의 기준으로 한다.
본 개시의 운전 제어 시스템에 관한 제4형태에 따르면, 상기 제1내지 제3형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 계측부는 상기 운반차량의 상부에 마련되어 있다.
본 개시의 운전 제어 시스템에 관한 제5형태에 따르면, 상기 제1내지 제3형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 계측부는 상기 운반차량의 좌우단에 각각 마련되어 있다.
본 개시에 의하면, 적하물 붕괴 판단부에 의해, 장애물을 검지하는 계측부의 계측 데이터에 기초해 간단한 구성으로 운반 대상물의 붕괴를 판단하는 것이 가능하다.
도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 운전 제어 시스템을 포함하는 모식도이다.
도 2는 운반차량에서의 거리센서의 장착위치를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시형태에 따른 운전 제어 시스템의 적하물 붕괴 판단 순서를 설명하는 플로우차트이다.
도 4는 운반차량에서의 거리센서의 장착위치의 변형예를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 개시의 일 실시형태에 따른 운전 제어 시스템(S)을 도면을 이용해 설명한다.
본 개시의 일 실시형태에 따른 운전 제어 시스템(S)(운전 제어 시스템)은, 운반 대상물(예를 들면, 운반 대상물(C))을 목적하는 장소에 운반하거나 또는 그 운반을 지원하는 시스템이다. 본 개시의 운전 제어 시스템(S)은, 운반 대상물(C)을 운반하는 운반차량(T)의 자율주행을 행하는 시스템이다. 한편, 운반차량(T)은 트레일러 헤드(H) 및 트레일러 헤드(H)에 연결된 적재대(N)를 포함하는 구조로 되어 있다. 운반차량(T)은 무인이라도 되고 유인이라도 되지만, 이하의 설명에서는 운반차량(T)이 무인 운반차량인 경우를 상정하고 있다. 적재대(N) 상에는 운반 대상물(C)이 적재되어 있다.
본 실시형태에 따른 운전 제어 시스템(S)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 거리센서(1)(계측 수단 또는 계측부), 형상 인식부(2), 자세 기억부(3), 적하물 붕괴 판단부(4)(적하물 붕괴 판단 수단) 및 표시부(5)를 구비하고 있다. 한편, 형상 인식부(2), 자세 기억부(3) 및 적하물 붕괴 판단부(4)는 연산장치(P)의 일 기능으로서 구성되어 있다. 연산장치(P)는 CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory)이나 ROM(Read Only Memory)과 같은 메모리, 외부 기기와의 신호 교환을 실시하는 입출력장치 등으로 구성된 컴퓨터이다. 연산장치(P)의 일례로는, 운반차량(T)에 탑재되어 내연기관, 전동기, 변속기 등, 또는 이들과의 조합을 제어하는 ECU(Electric Control Unit)가 있다. 따라서, 컴퓨터 또는 그 일례인 ECU에 의해 실행되는 알고리즘으로서 형상 인식부(2), 자세 기억부(3), 적하물 붕괴 판단부(4)의 기능이 실현되어도 된다. 한편, 형상 인식부(2), 자세 기억부(3), 적하물 붕괴 판단부(4)의 각각이 CPU, RAM이나 ROM과 같은 메모리, 외부기기와의 신호 교환을 실시하는 입출력장치 등으로 구성된 컴퓨터라도 된다. 이 경우, 형상 인식부(2), 자세 기억부(3), 적하물 붕괴 판단부(4)에 구비된 각각의 컴퓨터에 의해 실행되는 알고리즘으로서 형상 인식부(2), 자세 기억부(3), 적하물 붕괴 판단부(4)의 기능이 실현되어도 된다.
거리센서(1)는, 예를 들면 운반차량(T)(차량)의 트레일러 헤드(H)에 대해, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상부에 마련되어 있다. 이와 같은 거리센서(1)는, 레이저광을 펄스상으로 대상물에 조사하고, 대상물로부터의 반사광이 거리센서(1)에 도달할 때까지의 시간을 측정함으로써, 대상물까지의 거리를 검지가능한 장치이다. 한편, 진행방향 앞쪽에 장착되는 거리센서(1)는, 운반차량(T)의 전방 및 후방을 포함하는 영역을 주사가능하고, 운반차량(T)의 전방을 포함하는 운반차량(T)의 주위에 존재해 운반차량(T)의 운행에 장애가 될 수 있는 장애물(R)과의 거리를 계측함으로써 장애물(R)의 검지도 가능하다. 장애물(R)이란, 예를 들면 전주, 터널의 벽, 건널목이나 주차장의 차단기, 중앙 분리대, 주차중인 다른 차량, 주행중인 다른 차량, 공사중의 노면에 일시적으로 설치되는 가드 등이 상정된다. 거리센서(1)는, 예를 들면 2차원 또는 3차원의 LRF(Laser Range Finder)나 2차원 또는 3차원의 LIDAR(Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging)이다. 또한, 거리센서(1)는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)에 이용되는 센서의 데이터를 응용해도 된다. 이와 같은 거리센서(1)가 거리를 계측하는 대상을 통틀어 주위 물체라고 불러도 된다. 즉, 주위 물체에는 장애물(R), 운반 대상물(C), 적재대(N), 지면(G)(노면) 등이 포함된다.
형상 인식부(2)는, 거리센서(1)로부터 취득한 계측 데이터에 기초해 데이터점군으로부터 외형 형상을 식별한다. 여기에서, 계측 데이터란, 예를 들면 거리센서(1)가 측정하는 대상물까지의 거리를 나타내는 데이터이다. 이 데이터를 가시화하면, 대상물의 표면에 펄스상의 레이저광이 조사됨으로써 거리센서(1)와의 거리가 계측된 대상물의 표면상의 점인 계측점이, 점으로서 대상물 상에 복수 개 표시된다. 이 복수의 점을 데이터점군이라고 부른다. 형상 인식부(2)는, 취득한 데이터점군에 기초해 높이가 가까운 연속된 계측점끼리를 그룹(집합)화하여 물체의 외형 형상으로서 식별한다. 한편, 형상 인식부(2)는, 운반 대상물(C)의 형상뿐만 아니라, 진행방향에서의 장애물(R)이 될 수 있는 물체의 외형 형상도 검출할 수 있다. 따라서, 형상 인식부(2)는 장애물 검지센서를 겸하고 있다. 한편, 거리센서(1)와 연산장치(P)는 서로 신호를 교환할 수 있도록 전기적 및/또는 전자적으로 접속되어 있다.
자세 기억부(3)는, 형상 인식부(2)에서 식별된 계측점의 그룹을 시간별(프레임별)로 기억하고 있다. 또한, 자세 기억부(3)는, 진행방향에서의 물체의 외형 형상에 대해서도 마찬가지로 기억하고 있다.
적하물 붕괴 판단부(4)는, 자세 기억부(3)에 기억된 계측점의 그룹에서, 그룹의 형상이 직선형상인지 여부를 판단한다. 그리고, 적하물 붕괴 판단부(4)는, 직선형상의 계측점의 그룹을 운반 대상물(C)의 자세 판단기준으로서 적하물 붕괴의 판단에 사용한다. 즉, 적하물 붕괴 판단부(4)는, 직선형상의 계측점의 그룹을 사용해, 현재 프레임에서의 그룹의 자세와 하나 전 프레임(이전 또는 과거의 프레임)에서의 높이 위치가 가까운 계측점의 그룹의 자세를 비교하여, 자세의 차이가 임계치 이상인 경우에 적하물 붕괴라고 판단한다.
표시부(5)는, 예를 들면 무인 운반차량의 주행을 관리하는 중앙관제설비 등에 마련되는 모니터이며, 적하물 붕괴로 판단된 경우에 경고 등의 표시가 행해진다. 한편, 운반차량(T)에 작업자가 승차하는 경우에는, 운전석의 앞유리 또는 차량 모니터 등에도 경고표시해도 된다. 한편, 중앙관제설비 등이란, 무인 운반차량에 있어서, 예를 들면 적하물 붕괴유무와 같은 운전상황을 감시자가 상시 감시가능한 설비를 말한다. 필요에 따라, 중앙관제설비 등으로부터 무인 운반차량에 대해 정지 등의 지시를 송신해도 된다. 또한, 중앙관제설비 등에서는 복수의 무인 운반차량을 동시에 감시해도 된다.
이와 같은 운전 제어 시스템(S)에서의 적하물 붕괴 판단의 플로우를 도 3을 참조해 설명한다.
거리센서(1)에서, 운반 대상물(C)의 계측점의 점군까지의 거리가 계측된다(스텝 S1).
그리고, 형상 인식부(2)에서, 취득한 점군의 연직방향의 높이를 비교해, 거리가 가깝고 점군의 높이가 비슷한(즉, 거리 및 높이의 차이가 소정치 이하) 계측점을 그룹화한다(스텝 S2).
그리고, 자세 기억부(3)는, 형상 인식부(2)에서 그룹화된 계측점을 기억한다(스텝 S3). 또한, 적하물 붕괴 판단부(4)는, 현재 프레임에서의 그룹이 직선형상인지 여부를 판단한다(스텝 S4). 스텝 S4에서 판단이 '아니오'인 경우, 즉, 그룹이 직선형상이 아닌 경우에는, 적하물 붕괴판단을 행하지 않는다.
스텝 S4에서 판단이 '예'인 경우, 즉, 그룹이 직선형상인 경우, 적하물 붕괴 판단부(4)는, 현재 프레임에서의 계측점의 그룹(G1)의 자세와 자세 기억부(3)에 기억된 하나 전의 프레임에서, 현재 프레임에서의 계측점의 그룹(G1)과 위치가 가까운 계측점의 그룹(G2)의 자세의 차이가 임계치 이상인지 아닌지를 판단한다(스텝 S5). 스텝 S5에서 판단이 '예'인 경우, 즉, 자세의 차이가 임계치 이상인 경우에는 적하물 붕괴가 발생했다고 판단하고, 표시부(5)에서 경고 표시를 행한다(스텝 S6). 또한, 스텝 S5에서 판단이 '아니오'인 경우, 즉, 자세의 차이가 임계치 미만인 경우에는 적하물 붕괴가 없는 것으로 판단한다.
한편, 운반차량(T)이 선회하는 경우 등에, 트레일러 헤드(H)와 운반 대상물(C)의 연결각이 변화하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 운반차량(T)에 마련된 연결각을 계측하는 센서(예를 들면, 각도센서)로부터, 트레일러 헤드(H)와 운반 대상물(C)의 연결각의 값을 취득하고, 거리센서(1)가 취득한 계측 데이터를 연결각에 의해 보정함으로써, 운반 대상물(C)의 자세 변화를 검출하는 것이 가능하다.
본 실시형태에 의하면, 장애물 검지센서를 겸하고 있는 거리센서(1)를 이용해 운반 대상물(C)의 자세를 검출하고, 적하물 붕괴 판단부(4)에 의해 적하물 붕괴를 판단하는 것이 가능하다. 이에 따라, 장애물 검지센서와 별도로 적하물 붕괴 검출센서를 마련하지 않고, 간단한 구성으로 운반 대상물(C)의 적하물 붕괴를 판단할 수 있다. 간단한 구성으로 운반 대상물(C)의 적하물 붕괴를 판단 가능함에 따라, 운전 제어 시스템(S)에 탑재되는 연산장치(P)의 처리 능력을 낮게 억제할 수 있거나 연산장치(P)의 처리 속도를 높이는 것이 가능해진다. 이에 따라, 운반 대상물(C)을 운반하는 운반차량(T)의 자율주행 실현에 공헌할 수 있으므로, 컴퓨터 관련 기술의 개선으로 이어진다.
본 실시형태에 의하면, 운반 대상물(C)의 외형 형상에서의 연속된 직선형상의 복수의 계측점의 그룹을 운반 대상물(C)의 자세의 기준으로 이용하고 있다. 이에 따라, 프레임끼리의 비교가 용이하고, 적하물 붕괴를 쉽게 판단할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 거리센서(1)는 운반차량(T)의 상부에 마련되어 있기 때문에, 진행방향 전방과 진행방향 후방의 양 방향에 대해 사각을 줄일 수 있다. 이에 따라, 진행방향 전방의 장애물(R) 및 진행방향 후방의 운반 대상물(C)의 계측이 가능하다.
한편, 본 개시는 상기 실시형태로 한정되지 않고, 예를 들면 이하와 같은 변형예가 가능하다.
(1) 상기 실시형태에서는 적하물 붕괴가 발생한 경우 표시부(5)에 경고 표시를 행하는 것으로 하였지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 적하물 붕괴가 발생한 경우, 중앙관제설비 등으로부터 운반차량(T)의 주행을 정지하는 처리를 행해도 된다. 이 처리는 중앙관제설비 등에 있는 감시자가 인위적으로 행해도 되고, 중앙관제설비 등이 자동적으로 행해도 된다.
(2) 상기 실시형태에서는 계측부로서 LiDAR를 이용해 거리를 계측했지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 계측부로서 전방위 카메라나 광각의 레이더 등을 이용해도 된다.
(3) 또한, 거리센서(1)는 복수 개 마련되어도 된다. 예를 들면, 거리센서(1)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 운반차량(T')의 진행방향에 직교하는 방향(좌우 방향)에서, 트레일러 헤드(H')의 좌우단에 2개소 마련되어도 된다. 이 경우, 상기 2개소의 거리센서(1)에 의한 계측점을 비교해 운반 대상물(C)의 자세를 검출하는 것이 가능하다. 이 경우, 거리센서(1)의 사각이 감소됨으로써, 거리센서(1)의 측정 범위가 넓어질 뿐만 아니라, 2개소의 거리센서(1)에 의한 계측점을 비교해 운반 대상물(C)의 자세를 검출하기 때문에, 보다 넓은 범위에 걸쳐 정확하게 운반 대상물(C)의 자세를 검출하는 것이 가능하다.
(4) 상기 실시형태에서는 운전 제어 시스템(S)을 무인 운반차량의 자율운전을 지원하는 시스템으로 하였지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 유인 운반차량의 운전자에게 운전 지원정보를 제공하는 시스템이라도 된다. 이 경우, 운반차량(T)의 운전자가 눈으로 확인 가능한 모니터나 자동차 앞유리에 적하물 붕괴 경고정보를 표시한다.
(5) 한편, 상기 실시형태에서는 적하물 붕괴발생을 판단하는 것으로 하였지만, 운반 대상물(C)의 자세 변화의 임계치를 작게 함으로써, 운반 대상물(C)의 밸런스가 무너지고 있는 상태를 검출할 수 있다. 이렇게 함으로써, 운반 대상물(C)의 적하물 붕괴 발생을 예보하거나, 장래 적하물 붕괴로 이어질 가능성이 있는 움직임이 발생한 단계에서 경고를 발하는 것도 가능하다.
(6) 상기 실시형태에서는 적하물 붕괴의 경고 정보를 표시부에서 표시했지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 적하물 붕괴의 경고정보는 음성으로 무인 운반차량의 관리자 또는 유인 운반차량의 운전자에게 통지해도 된다.
(7) 상기 실시형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 운반 대상물(C)이 1개인 경우를 상정했지만, 이것으로 한정되지 않고, 운반 대상물(C)이 복수 개라도 적하물 붕괴의 판단이 가능하다.
본 개시의 운전 제어 시스템에 의하면, 적하물 붕괴 판단부에 의해, 장애물을 검지하는 계측부의 계측 데이터에 기초해 간단한 구성으로 운반 대상물의 붕괴를 판단할 수 있다.
1: 거리센서
2: 형상 인식부
3: 자세 기억부
4: 적하물 붕괴 판단부
5: 표시부
C: 운반 대상물
S: 운전 제어 시스템

Claims (5)

  1. 운반차량에서의 운반 대상물을 검지하는 계측부와,
    상기 계측부의 계측 데이터에 기초해 상기 운반차량에 적재된 운반 대상물의 자세를 취득하고, 시간에 따른 상기 자세의 변화에 기초해 상기 운반 대상물의 붕괴를 판단하는 적하물 붕괴 판단부를 구비하고,
    상기 운반차량은, 상기 계측부가 설치된 트레일러 헤드 및 상기 트레일러 헤드에 연결된 적재대를 포함하고,
    상기 적하물 붕괴 판단부는, 상기 운반차량이 선회하는 경우에, 상기 트레일러 헤드와 상기 운반 대상물의 연결각에 의해 상기 계측부가 취득한 상기 계측 데이터를 보정함으로써, 상기 운반 대상물의 자세 변화를 검출하는, 운전 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계측부는, 레이저광을 주사해 상기 트레일러 헤드과 주위 물체의 거리를 계측하는, 운전 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적하물 붕괴 판단부는, 상기 운반 대상물의 외형 형상에서의 연속된 직선형상의 복수의 계측점의 집합을 상기 운반 대상물의 자세의 기준으로 하는, 운전 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계측부는 상기 트레일러 헤드의 상부에 마련되어 있는, 운전 제어 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계측부는 상기 트레일러 헤드의 좌우단에 각각 마련되어 있는, 운전 제어 시스템.
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