KR20160139019A

KR20160139019A - 자율 주행 작업 차량

Info

Publication number: KR20160139019A
Application number: KR1020167030168A
Authority: KR
Inventors: 타카토미 미야쿠보; 히데아키 아오키
Original assignee: 얀마 가부시키가이샤
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-12-06
Also published as: JPWO2015147111A1; EP3125058A4; CN106164799A; EP3125058A1; US20180215393A1; WO2015147111A1

Abstract

위성 위치 측정 시스템에 의해 위치 측정 장애가 발생한 위치나 시간, 범위를 이력으로서 남길 수 있게 한다. 위성 위치 측정 시스템을 이용해 자율 주행 작업 차량(1)의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 자율 주행 작업 차량(1)을 자동 주행시키는 자동 주행 수단과, 제어 장치(30)를 구비하고, 상기 제어 장치(30)의 기억 장치에 기억시킨 설정 주행 경로를 따라 자율 주행을 실시하는 작업 차량(1)에 있어서, 상기 제어 수단(30)은 위성 위치 측정 시스템에 의해 현재 위치를 측정할 수 없는 경우, 위치 측정 장애가 발생한 위치 및 시간과 위치 측정 장애가 발생한 범위를 기억 장치(30a)에 기억함과 함께, 표시 수단(49)이나 원격 조작 장치(112)의 디스플레이(113)에 위치 측정 불능인 것을 표시한다.

Description

자율 주행 작업 차량{AUTONOMOUSLY TRAVELING WORK VEHICLE}

본 발명은, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 자율 주행을 가능하게 한 자율 주행 작업 차량의 위치 측정이 불가능한 경우에 그 시간과 위치를 기억해, 주의를 환기시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

종래, GPS(Global Positioning System) 위치 측정 시스템을 이용해 자율 주행을 가능하게 한 자율 주행 작업 차량이 설정한 목표 방향으로 자율 주행할 수 있도록 하고, 위치 측정이 정상적으로 행해지지 않게 되면, 자율 주행을 중지시킨다. 중지로부터 소정 시간이 경과할 때까지의 사이에 위치 측정이 정상적인 상태로 회복된 경우에는, 자율 주행 작업자가 자율 주행을 재개하도록 한 기술이 공지되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1: 일본 특허공개 2000-29520호 공보

상기 기술에서, 방풍림이나 건물 등에 의해 위성으로부터의 신호를 수신할 수 없는 경우나 건물 등에 전파가 반사되어 수신 장애가 발생한 경우 등은, 위치 측정 이상의 원인이 되는 것이 알려져 있다. 이들 위치 측정 이상이 발생한 장소나 시기는 대략 특정 위치나 시간에 관계되는 경우가 많다. 이로부터 특정 위치나 시기에 작업을 할 경우에는 미리 대책을 세워 둠으로써, 작업의 정지를 회피해 작업 효율의 향상을 도모하거나 원인 구명을 위한 시간을 줄일 수 있다.

본 발명은 위와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 위치 측정 이상이 발생한 위치와 시간을 기억해, 작업시에 위치 측정 이상이 발생하는 위치와 시간을 파악해 둠으로써, 다음에 같은 위치나 시간에 작업하는 경우에는 오퍼레이터의 주의를 환기시켜 신속히 대응할 수 있도록 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상과 같으며, 다음에 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.

즉, 본 발명은, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 작업 차량의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 작업 차량을 자동 주행시키는 자동 주행 수단과, 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치의 기억 장치에 기억시킨 설정 주행 경로를 따라 자율 주행을 실시하는 작업 차량에 있어서, 상기 제어 수단은, 위성 위치 측정 시스템에 의해 현재 위치를 측정할 수 없는 경우, 위치 측정 장애가 발생한 위치 및 시간과 위치 측정 장애가 발생한 범위를 기억 장치에 기억함과 함께, 표시 수단에 위치 측정 장애가 발생한 것을 표시한다.

본 발명은, 상기 위치 측정 장애가 발생한 위치 및 시간과 위치 측정 장애가 발생한 범위를 기억 장치로부터 임의로 읽어낼 수 있다.

본 발명은, 상기 위치 측정 장애가 발생한 위치에 가까워지면 소리나 표시에 의해 주의를 환기시킨다.

이상과 같은 수단을 이용함으로써, 위치 측정 장애가 발생한 위치나 시간을 이력으로서 남길 수 있어 전파 장애를 없애기 위한 대책을 세우는 자료가 되어, 이후 작업 경로의 계획을 세울 때 정확하게 주행 가능한 루트를 설정할 수 있다. 또한, 다음 작업을 실시했을 때 전파 장애 등으로 위치 측정 불능이 되어도 당황하지 않고 쉽게 대응할 수 있다.

도 1은 자율 주행 작업 차량, GPS 위성 및 기준국을 나타내는 개략 측면도이다.
도 2는 제어 블록도이다.
도 3은 자율 주행 작업 차량과 수반 주행 작업 차량에 의한 작업 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 위치 측정 장애에 대한 제어를 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 위치 측정 장애의 상황을 나타낸 맵이다.

위성 위치 측정 시스템을 이용해 자율 주행을 가능하게 한 자율 주행 작업 차량(1)을 트랙터로 하고, 자율 주행 작업 차량(1)의 후부에 작업기로서 로터리 경운 장치(24)를 장착한 실시예에 대해 설명한다. 단, 작업 차량은 트랙터로 한정하지 않고, 콤바인 등이라도 무방하다. 또한, 작업기도 로터리 경운 장치로 한정하지 않고, 리스터(lister), 제초기, 레이크(rake), 파종기, 시비기(施肥機), 웨건 등이라도 무방하다.

도 1 및 도 2에서, 자율 주행 작업 차량(1)이 되는 트랙터의 전체 구성에 대해 설명한다. 보닛(2) 내에 엔진(3)이 마련되고, 보닛(2) 후부의 캐빈(11) 내에 대시보드(14)가 마련되고, 대시보드(14) 상에 조향 조작 수단이 되는 스티어링 핸들(4)이 마련된다. 스티어링 핸들(4)의 회동에 의해 조타 장치를 통해 전륜(9·9)의 방향이 회동된다. 자율 주행 작업 차량(1)의 조타 방향은 조향 센서(20)에 의해 검지된다. 조향 센서(20)는 로터리 인코더 등의 각도 센서로 이루어지고, 전륜(9)의 회동 기초부에 배치된다. 단, 조향 센서(20)의 검지 구성은 한정되지 않고, 조타 방향이 인식되는 것이면 된다. 스티어링 핸들(4)의 회동을 검지하거나 파워 스티어링의 작동량을 검지해도 무방하다. 조향 센서(20)에 의해 얻어진 검출치는 제어 장치(30)에 입력된다.

상기 스티어링 핸들(4)의 후방에 운전석(5)이 배치되고, 운전석(5) 하방에 미션 케이스(6)가 배치된다. 미션 케이스(6)의 좌우 양측에 리어 액셀러레이터 케이스(8·8)가 연결되고, 리어 액셀러레이터 케이스(8·8)에는 차축을 통해 후륜(10·10)이 지지된다. 엔진(3)으로부터의 동력은 미션 케이스(6) 내의 변속 장치(주변속 장치나 부변속 장치)에 의해 변속되어, 후륜(10·10)을 구동 가능하게 한다. 변속 장치는 예를 들면 유압식 무단 변속 장치로 구성하고, 가변 용량형의 유압 펌프의 가동 경사판을 모터 등의 변속 수단(44)에 의해 작동시켜 변속 가능하게 한다. 변속 수단(44)은 제어 장치(30)와 접속된다. 후륜(10)의 회전수는 차속 센서(27)에 의해 검지되어, 주행 속도로서 제어 장치(30)에 입력된다. 단, 차속 검지 방법이나 차속 센서(27)의 배치 위치는 한정되지 않는다.

미션 케이스(6) 내에는 PTO 클러치나 PTO 변속 장치가 수납되고, PTO 클러치는 PTO 온·오프 수단(45)에 의해 온·오프되고, PTO 온·오프 수단(45)은 제어 장치(30)에 접속되어 PTO축으로의 동력의 절단·접속을 제어 가능하게 한다. 제어 장치(30)는 CPU(중앙 연산 처리 장치), RAM, ROM 등의 기억 장치(30a), 인터페이스 등을 구비하고, 기억 장치(30a)에는 자율 주행 작업 차량(1)을 동작시키기 위한 프로그램이나 데이터가 기억된다.

상기 엔진(3)을 지지하는 프런트 프레임(13)에는 프런트 액셀러레이터 케이스(7)가 지지되고, 프런트 액셀러레이터 케이스(7)의 양측에 전륜(9·9)이 지지되어, 상기 미션 케이스(6)로부터의 동력이 전륜(9·9)에 전달 가능하게 구성된다. 상기 전륜(9·9)은 조타륜으로 되어 있어, 스티어링 핸들(4)의 회동 조작에 의해 회동 가능할 뿐만 아니라, 조타 구동 수단이 되는 파워스티어링 실린더로 이루어지는 조타 액추에이터(40)에 의해 전륜(9·9)이 좌우 조타 회동 가능하게 된다. 조타 액추에이터(40)는 제어 장치(30)와 접속되고, 자동 주행 제어에 의해 구동된다.

제어 장치(30)에는 엔진 회전 제어 수단이 되는 엔진 콘트롤러(60)가 접속되고, 엔진 콘트롤러(60)에는 엔진 회전수 센서(61), 수온 센서 또는 유압 센서 등이 접속되어 엔진의 상태를 검지할 수 있다. 엔진 콘트롤러(60)에서는 설정 회전수와 실제 회전수로부터 부하를 검출해 과부하가 되지 않도록 제어함과 함께, 후술하는 원격 조작 장치(112)로 엔진(3)의 상태를 송신해 디스플레이(113)에서 표시할 수 있게 한다.

또한, 스텝 하방에 배치한 연료 탱크(15)에는 연료의 액면을 검지하는 레벨 센서(29)가 배치되어 제어 장치(30)와 접속되고, 자율 주행 작업 차량(1)의 대시보드에 마련하는 표시 수단(49)에는 연료의 잔량을 표시하는 연료계가 마련되어 제어 장치(30)와 접속된다. 그리고, 제어 장치(30)로부터 원격 조작 장치(112)로 연료 잔량에 관한 정보가 송신되어, 원격 조작 장치(112)의 디스플레이(113)에 연료 잔량과 작업 가능 시간이 표시된다.

상기 대시보드(14) 상에는 엔진의 회전계, 연료계, 유압 등이나 이상을 나타내는 모니터, 설정치 등을 표시하는 표시 수단(49)이 배치된다.

또한, 트랙터 기체 후방에 작업기 장착 장치(23)를 통해 작업기로서 로터리 경운 장치(24)가 승강 가능하게 장착되어 경운 작업을 실시하도록 구성된다. 상기 미션 케이스(6) 상에 승강 실린더(26)가 마련되고, 승강 실린더(26)를 신축시킴으로써 작업기 장착 장치(23)를 구성하는 승강 아암을 회동시켜 로터리 경운 장치(24)를 승강할 수 있게 한다. 승강 실린더(26)는 승강 액추에이터(25)의 작동에 의해 신축되고, 승강 액추에이터(25)는 제어 장치(30)와 접속된다.

제어 장치(30)에는 위성 위치 측정 시스템을 구성하는 이동 통신기(33)가 접속된다. 이동 통신기(33)에는 이동 GPS 안테나(34)와 데이터 수신 안테나(38)가 접속되고, 이동 GPS 안테나(34)와 데이터 수신 안테나(38)는 상기 캐빈(11) 상에 마련된다. 이동 통신기(33)에는 위치 산출 수단을 구비하고, 위도와 경도를 제어 장치(30)에 송신해 현재 위치를 파악할 수 있게 한다. 한편, GPS(미국) 외에 준천정 위성(일본)이나 그로나스(GRONASS) 위성(러시아) 등의 위성 위치 측정 시스템(Global Navigation Satellite System; GNSS)을 이용함으로써 정밀도 높은 위치 측정이 가능하지만, 본 실시 형태에서는 GPS를 이용해 설명한다.

자율 주행 작업 차량(1)은 기체의 자세 변화 정보를 얻기 위한 자이로 센서(31) 및 진행 방향을 검지하기 위한 방위 센서(32)를 구비하고, 제어 장치(30)와 접속된다. 단, GPS의 위치 계측으로부터 진행 방향을 산출할 수 있으므로, 방위 센서(32)를 생략할 수 있다.

자이로 센서(31)는 자율 주행 작업 차량(1)의 기체 전후 방향 경사(pitch)의 각속도, 기체 좌우 방향 경사(roll)의 각속도, 및 선회(yaw)의 각속도를 검출한다. 이 세 가지의 각속도를 적분 계산함으로써 자율 주행 작업 차량(1) 기체의 전후 방향 및 좌우 방향으로의 경사 각도, 그리고 선회 각도를 구할 수 있다. 자이로 센서(31)의 구체적인 예로는, 기계식 자이로 센서, 광학식 자이로 센서, 유체식 자이로 센서, 진동식 자이로 센서 등을 들 수 있다. 자이로 센서(31)는 제어 장치(30)에 접속되어, 3개의 각속도와 관련되는 정보를 제어 장치(30)에 입력한다.

방위 센서(32)는 자율 주행 작업 차량(1)의 방향(진행 방향)을 검출한다. 방위 센서(32)의 구체적인 예로는 자기 방위 센서 등을 들 수 있다. 방위 센서(32)는 제어 장치(30)에 접속되어, 기체의 방향과 관련되는 정보를 제어 장치(30)에 입력한다.

이렇게 하여 제어 장치(30)는 상기 자이로 센서(31), 방위 센서(32)로부터 취득한 신호를 자세·방위 연산 수단에 의해 연산하여, 자율 주행 작업 차량(1)의 자세(방향, 기체 전후 방향 및 기체 좌우 방향의 경사, 선회 방향)를 구한다.

다음으로, 자율 주행 작업 차량(1)의 위치 정보를 GPS(Global Positioning System)를 이용해 취득하는 방법에 대해 설명한다.

GPS는 원래 항공기·선박 등의 항법 지원용으로 개발된 시스템으로서, 상공 약 2만 킬로미터를 주회하는 24개의 GPS 위성(6 궤도면에 4개씩 배치), GPS 위성의 추적과 관제를 행하는 관제국, 위치 측정을 행하기 위한 이용자의 통신기로 구성된다.

GPS를 이용한 위치 측정 방법으로는 단독 위치 측정, 상대 위치 측정, DGPS(Differential GPS) 위치 측정, RTK-GPS(Real-Time Kinematic-GPS) 위치 측정 등 여러 가지 방법을 들 수 있고, 이들 어느 방법을 이용해도 되지만, 본 실시 형태에서는 측정 정밀도가 높은 RTK-GPS 위치 측정 방식을 채용한다. 이 방법에 대해 도 1 및 도 2를 참조해 설명한다.

RTK-GPS 위치 측정은, 위치를 알고 있는 기준국과, 위치를 구하고자 하는 이동국에서 동시에 GPS 관측을 실시하고, 기준국에서 관측한 데이터를 무선 등의 방법으로 이동국에 실시간으로 송신하고, 기준국의 위치 성과에 기초해 이동국의 위치를 실시간으로 구하는 방법이다.

본 실시 형태에서는, 자율 주행 작업 차량(1)에 이동국이 되는 이동 통신기(33), 이동 GPS 안테나(34) 및 데이터 수신 안테나(38)가 배치되고, 기준국이 되는 고정 통신기(35), 고정 GPS 안테나(36) 및 데이터 송신 안테나(39)가 논밭(이하, 포장(圃場)이라고 한다)에서의 작업의 방해가 되지 않는 소정 위치에 배치된다. 본 실시 형태의 RTK-GPS 위치 측정은 기준국 및 이동국의 양쪽 모두에서 위상의 측정(상대 위치 측정)을 실시하고, 기준국의 고정 통신기(35)에서 위치 측정한 데이터를 데이터 송신 안테나(39)로부터 데이터 수신 안테나(38)로 송신한다.

자율 주행 작업 차량(1)에 배치된 이동 GPS 안테나(34)는 GPS 위성(37·37…)으로부터의 신호를 수신한다. 이 신호는 이동 통신기(33)로 송신되고 위치 측정된다. 그리고, 동시에 기준국이 되는 고정 GPS 안테나(36)에서 GPS 위성(37·37…)으로부터의 신호를 수신해, 고정 통신기(35)에서 위치 측정하고 이동 통신기(33)로 송신해, 관측된 데이터를 해석해 이동국의 위치를 결정한다. 이렇게 해서 얻어진 위치 정보는 제어 장치(30)로 송신된다.

이렇게 하여, 자율 주행 작업 차량(1)에서의 제어 장치(30)는 자동 주행시키는 자동 주행 수단을 구비하고, 자동 주행 수단은 GPS 위성(37·37…)으로부터 송신되는 전파를 수신해 이동 통신기(33)에서 설정 시간 간격으로 기체의 위치 정보를 구하고, 자이로 센서(31) 및 방위 센서(32)로부터 기체의 변위 정보 및 방위 정보를 구해, 이들 위치 정보, 변위 정보 및 방위 정보에 기초해 기체가 미리 설정한 설정 경로(R)를 따라 주행하도록 조타 액추에이터(40), 변속 수단(44), 승강 액추에이터(25), PTO 온·오프 수단(45), 엔진 콘트롤러(60) 등을 제어해, 자동 주행해 자동으로 작업할 수 있게 한다. 한편, 작업 범위가 되는 포장(H) 외주의 위치 정보도 주지의 방법에 따라 미리 설정되어 기억 장치(30a)에 기억되어 있다.

또한, 자율 주행 작업 차량(1)에는 장애물 센서(41)가 배치되고 제어 장치(30)와 접속되어, 장애물에 닿지 않도록 한다. 예를 들면, 장애물 센서(41)는 초음파 센서로 구성하고, 기체의 전방, 측방 또는 후방에 배치해 제어 장치(30)와 접속하고, 기체의 전방, 측방 또는 후방에 장애물이 있는지 여부를 검출해, 장애물이 설정 거리 이내로 가까워지면 주행을 정지시키도록 제어한다.

또한, 자율 주행 작업 차량(1)에는 전방이나 작업기를 촬영하는 카메라(42)가 탑재되고, 제어 장치(30)와 접속된다. 카메라(42)로 촬영된 영상은 수반 주행 작업 차량(100)에 구비된 원격 조작 장치(112)의 디스플레이(113)에 표시된다.

원격 조작 장치(112)는 상기 자율 주행 작업 차량(1)의 주행 경로(R)를 설정하거나, 자율 주행 작업 차량(1)을 원격 조작하거나, 자율 주행 작업 차량(1)의 주행 상태나 작업기의 작동 상태를 감시하거나, 작업 데이터를 기억한다.

본 실시 형태에서는, 오퍼레이터가 수반 주행 작업 차량(100)에 승차해 운전 조작함과 함께, 수반 주행 작업 차량(100)에 원격 조작 장치(112)를 탑재해 자율 주행 작업 차량(1)을 조작 가능하게 한다. 수반 주행 작업 차량(100)은 도 3에 나타낸 바와 같이 자율 주행 작업 차량(1)의 비스듬히 후방을 작업하면서 주행하고, 자율 주행 작업 차량(1)을 감시·조작한다. 단, 작업 형태에 따라서는, 자율 주행 작업 차량(1)의 후방을 수반 주행 작업 차량(100)이 주행하면서 작업하거나, 수반 주행 작업 차량(100)이 전방을 주행하고 자율 주행 작업 차량(1)이 후방을 주행하면서 작업하는 경우도 있어, 한정되는 것은 아니다. 수반 주행 작업 차량(100)의 기본 구성은 자율 주행 작업 차량(1)과 대략 같은 구성이므로 상세한 설명은 생략한다. 한편, 수반 주행 작업 차량(100)에는 GPS용 이동 통신기(33)나 이동 GPS 안테나(34)를 구비하는 구성으로 할 수도 있다.

원격 조작 장치(112)는 수반 주행 작업 차량(100) 및 자율 주행 작업 차량(1)의 대시보드 등의 조작부에 탈착 가능하게 한다. 원격 조작 장치(112)는 수반 주행 작업 차량(100)의 대시보드에 부착한 채로 조작하는 것도, 수반 주행 작업 차량(100)의 밖으로 꺼내 휴대해서 조작하는 것도, 자율 주행 작업 차량(1)의 대시보드에 부착해 조작하는 것도 가능하다. 원격 조작 장치(112)는 예를 들면, 노트형이나 태블릿형의 퍼스널 컴퓨터로 구성할 수 있다. 본 실시 형태에서는 태블릿형 컴퓨터로 구성되어 있다.

또한, 원격 조작 장치(112)와 자율 주행 작업 차량(1)은 무선으로 서로 통신 가능하게 구성되어, 자율 주행 작업 차량(1)과 원격 조작 장치(112)에는 통신을 위한 송수신기(110·111)가 각각 마련된다. 송수신기(111)는 원격 조작 장치(112)에 일체적으로 구성되어 있다. 통신 수단은 예를 들면 WiFi 등의 무선 LAN으로 서로 통신 가능하게 구성된다. 원격 조작 장치(112)는 화면에 접촉함으로써 조작 가능한 터치 패널식 조작 화면으로 한 디스플레이(113)를 케이스 표면에 마련하고, 케이스에 송수신기(111), CPU, 기억 장치 또는 배터리 등을 구비한다.

상기 자율 주행 작업 차량(1)은 원격 조작 장치(112)에 의해 원격 조작 가능하게 한다. 예를 들면, 자율 주행 작업 차량(1)의 긴급정지, 일시정지, 재발진, 차속 변경, 엔진 회전수의 변경, 작업기의 승강 또는 PTO 클러치의 온·오프 등을 조작할 수 있게 한다. 즉, 원격 조작 장치(112)로부터 송수신기(111), 송수신기(110), 제어 장치(30)를 통해 액셀러레이터 액추에이터, 변속 수단(44) 또는 PTO 온·오프 수단(45) 등을 제어해, 작업자가 용이하게 자율 주행 작업 차량(1)을 원격 조작할 수 있다.

상기 디스플레이(113)에는, 상기 카메라(42)로 촬영한 주위의 화상, 자율 주행 작업 차량(1)의 상태, 작업 상태, GPS에 관한 정보, 조작 화면 등을 표시할 수 있도록 해, 오퍼레이터가 감시할 수 있게 한다.

상기 자율 주행 작업 차량(1)의 상태는 주행 상태, 엔진 상태 또는 작업기 상태 등이다. 주행 상태는 변속 위치, 차속, 연료 잔량 또는 배터리의 전압 등이고, 엔진 상태는 엔진의 회전수나 부하율 등이고, 작업기 상태는 작업기의 종류, PTO 회전수 또는 작업기 높이 등이며, 각각 디스플레이(113)에 숫자나 레벨 미터 등으로 표시된다.

상기 작업 상태는 작업 경로(목표 경로 또는 설정 주행 경로), 작업 행정, 현재 위치, 행정으로부터 계산되는 헤드랜드(headland)까지의 거리, 남은 경로, 행정수, 지금까지의 작업 시간, 남은 작업 시간 등이다. 남은 경로는, 전체 작업 경로로부터 기작업 경로를 색칠함으로써 용이하게 인식할 수 있게 한다. 또한, 현재 위치로부터 다음 행정을 화살표로 표시함으로써, 현재로부터 선회 방향 등 다음 행정을 용이하게 인식할 수 있게 한다.

GPS에 관한 정보는 자율 주행 작업 차량(1)의 실제 위치가 되는 경도나 위도, 연결 위성의 수, 전파 수신 강도 또는 위치 측정 시스템의 이상 등이다.

다음으로, 자율 주행 작업중에 상기 위치 측정 시스템에 이상이 발생한 경우, 즉, 위치 측정 장애가 발생한 경우에 대해 설명한다.

제어 장치(30)는 GPS 안테나(34)나 이동 통신기(33) 자체의 고장인지, 위치 측정 장애가 발생하였는지를 판단한다. GPS 안테나(34)나 이동 통신기(33) 자체의 고장인 경우에는, 주행 및 작업을 중지하고 수리 등의 회복 작업을 실시한다. 본 실시 형태에서는 GPS 위성(37)으로부터의 수신 장애나 전파 장애, 즉, 위치 측정 장애가 발생한 경우의 대응 제어에 대해 설명한다. 수신 장애로는, GPS 위성(37)으로부터의 전파가 방풍림이나 건물 등으로 인해 일시적으로 전파를 수신할 수 없는 경우나, 건물 등에 전파가 반사되어 간섭을 일으키는 경우, 연결된 GPS 위성(37)의 수가 적은 경우 등이다.

상기 GPS 위성(37)의 궤도는 인터넷 등의 정보에 의해 쉽게 입수 가능하기 때문에, 소정 위치에서의 연결된 GPS 위성(37)의 수나 각도 등을 예측할 수 있다. 따라서, 작업 일시나 작업 위치(범위)를 설정할 때, 동시에 위치 측정 장애가 발생하는 위치를 예측하는 것도 가능해지고, 이 예측을 표시할 수도 있다. 또한, 건물이나 방풍림 등에 의해, 과거에 위치 측정 장애가 발생한 이력이 등록되어 있는 경우, GPS 위성(37)의 위치와 자율 주행 작업 차량(1)의 위치로부터 건물이나 방풍림 등의 위치(방향)나 크기(높이) 등을 대략 예측할 수 있어, 위치 측정 장애가 발생하기 쉬운 위치(위치 측정 장애가 발생한 범위)나 시간을 대략 특정하는 것도 가능해진다. 이와 같이 하여, 위치 측정 장애가 발생하기 쉬운 위치 또는 위치 측정 장애가 발생 가능한 위치에 가까워지면, 디스플레이(113)에 표시하고, 소리로 경보를 발하거나 또는 음성으로 알리도록 한다.

위치 측정 장애가 발생한 경우에는, 제어 장치(30)는 관성 항법으로 절환해 자율 주행을 속행하고, '위치 측정 장애 발생'이라고 자율 주행 작업 차량(1)의 표시 수단(49)에 표시하고, 동시에 원격 조작 장치(112)에 그 취지의 신호를 송신해 디스플레이(113)에 표시하고 경보를 발한다. 또한, 위치 측정 장애가 발생했을 때, 연결된 GPS 위성(37)의 수와 부족수, GPS 위성(37)의 각도(차폐된 방향), 원인이 전파 강도(수신 정밀도의 저하)나 측정 데이터의 오류임을 표시할 수 있도록 해도 된다. 또한, 위치 측정 장애가 발생한(발생하고 있는) 위치와 시간, 연결된 GPS 위성(37)의 수, 각도 등을 기억 장치(30a)에 기억한다.

위치 측정 장애가 발생했을 때의 데이터는, 다음번의 작업이나 다른 작업에 이용되도록 네트워크를 통해 호스트 컴퓨터나 다른 작업차의 제어 장치로 송신할 수 있게 하고, 호스트 컴퓨터에서는 데이터베이스화해 해석하거나 맵 표시할 수 있도록 한다. 맵 표시할 수 있도록 함으로써, 도 5에 나타낸 바와 같이, 사선의 구역(위치 측정 장애가 발생한 범위)은 방풍림이나 건물에 의해 영향을 받아 위치 측정 장애가 발생하는 것을 쉽게 인식할 수 있어 대책을 세우기 쉬워진다.

자율 주행 작업 차량(1)에는 관성 계측 장치(IMU)로서 자이로 센서(31)가 탑재되어, 위치 측정 장애가 발생한 경우에는 관성 항법으로 절환되어 자율 주행이 일정 거리는 속행된다. 그러나, 위치 측정 장애가 발생하고 나서 설정 시간이 경과, 또는, 설정 거리를 주행해도 위치 측정 장애가 해소하지 않는 경우에는 자율 주행 작업 차량(1)을 정지하고 작업기도 정지시키고, 회복을 기다린다. 상기 설정 시간, 또는, 설정 거리는 관성 항법에 의해 주행했을 경우, 확실하게 설정 작업 경로를 주행할 수 있는 시간 또는 거리이다. 상기 정지한 상태에서는 위치 측정 장애를 해소하지 못하고 자율 주행이 불가능한 상태가 되어 있으므로, 오퍼레이터는 수동 주행으로 절환하여, 위치 측정 장애가 해소하는 위치까지 수동 주행하게 된다.

그리고, 위치 측정 장애가 개선되어 작업을 속행해 포장의 끝단에 도달하면, U턴해 헤드랜드 선회하고 작업을 속행한다. 왕복 작업(인접 경운)에서는 상기 위치 측정 장애가 발생한 위치의 근방을 다시 통과하기 때문에, 위치 측정 장애가 발생할 우려가 있다. 따라서, 위치 측정 장애가 발생한 위치의 근방에 가까워지면, 디스플레이(113)에 위치 측정 장애 발생의 우려가 있다는 취지의 표시를 하여 주의를 환기시킨다. 위치 측정 장애가 발생하면, 전술한 바와 같이, 디스플레이(113)에 표시하고, 경보를 발하고, 관성 항법으로 절환해 전술한 바와 같이 제어한다.

도 4의 플로우차트를 참조해 구체적으로 설명하면, 우선, 작업을 실시하는 포장(H)에서 이전에 위성 위치 측정 시스템을 이용해 작업을 한 일이 있는지, 즉, 작업 이력을 갖는지를 판단한다(S1). 이력이 없는 경우는 위치 측정 장애가 발생하고 있는지 여부를 판단한다(S2). 위치 측정 장애가 발생하고 있지 않으면 통상적으로 작업을 실시하고(S3), 위치 측정 장애가 발생하고 있으면, 그 취지를 표시하고 경보를 발한다(S4). 그리고, 위치 측정 장애가 발생하고 있는 위치와 시간을 기억 장치(30a)에 기억하고(S5), 관성 항법으로 절환한다(S6). 관성 항법에 의해 설정 시간(또는 설정 거리) 주행(S7)할 때까지 위치 측정 장애가 발생하고 있으면(S8) 스텝 S4로 이행하고, 위치 측정 장애가 해소되면 관성 항법을 해제하고, 해제된 위치와 시간을 기억 장치(30a)에 기억한다(S9). 이렇게 하여, 위치 측정 장애의 경과 시간과 위치 측정 장애가 발생한 경로가 기억된다. 그리고, GPS 위치 측정 시스템으로 돌아가 스텝 S3로 이행하고 작업을 계속한다. 스텝 S7에서, 설정 시간 주행하면 위치 측정 장애가 발생하지 않았는지를 판단해(S10), 위치 측정 장애가 발생하고 있지 않으면 스텝 S9로 이행하고, 위치 측정 장애가 발생하고 있으면 주행 및 작업을 정지하고(S11), 그 위치와 시간을 기억 장치(30a)에 기억하고, 수동 주행으로 절환한다.

상기 스텝 S1에서, 이력이 존재하는 경우, 위치 측정 장애가 발생한 장소나 시간을 읽어들여(S21), 위치 측정 장애가 발생한 위치로부터 설정 범위 내로 가까워지면(S22), 디스플레이(113)에 표시해 주의를 환기시키고(S23), 스텝 S2로 이행한다. 주의 환기 및 상기 경보는 스피커나 버저 등에 의한 소리나 램프의 점등, 디스플레이(113) 등에 의한 표시에 의해 실시한다. 주의 환기와 경보는 다른 음성이나 표현으로 하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여, 하나의 포장의 작업이 종료하면, 그 포장에서의 위치 측정 장애 발생 영역(수신 장애 발생 범위)과 시간대를 지도 데이터에 추가해 기억 장치(30a)에 보존한다. 그리고, 다음번 이 포장에서 작업하기 전에 작업 계획을 세울 때에, 주행 경로의 대응책이나 개선책을 용이하게 세울 수 있게 된다. 예를 들면, 작업 주행 경로를 계획할 때, 기억 장치(30a)로부터 이력을 호출해 표시하여, 위치 측정 장애가 발생하는 범위가 있는 포장에서는 작업 시간대를 변경하거나 진행 방향을 변경하는 것이다.

이상과 같이, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 자율 주행 작업 차량(1)의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 자율 주행 작업 차량(1)을 자동 주행시키는 자동 주행 수단과, 제어 장치(30)를 구비하고, 상기 제어 장치(30)의 기억 장치에 기억시킨 설정 주행 경로를 따라 자율 주행을 실시하는 작업 차량에 있어서, 상기 제어 장치(30)는, 위성 위치 측정 시스템에 의해 현재 위치를 측정할 수 없는 경우, 위치 측정 장애가 발생한 위치 및 시간과 위치 측정 장애가 발생한 범위를 기억 장치(30a)에 기억함과 함께, 표시 수단(49)이나 원격 조작 장치(112)의 디스플레이(113)에 위치 측정 장애가 발생한 것을 표시함으로써, 위치 측정이 불가능했던 위치나 시간을 이력으로서 남길 수 있어, 위치 측정 장애를 없애기 위한 대책을 세우는 자료가 되어, 다음에 작업 경로의 계획을 세울 때 정확하게 주행할 수 있는 루트를 설정할 수 있다. 또한, 다음에 작업을 실시했을 때 위치 측정 장애 등으로 위치 측정 불능이 되어도 당황하지 않고 쉽게 대응할 수 있다.

또한, 상기 위치 측정 장애가 발생한 위치 및 시간과 위치 측정 장애가 발생한 범위를 기억 장치(30a)로부터 임의로 읽어낼 수 있으므로, 위치 측정 장애가 발생했을 때나 주행 경로를 설정할 때, 확실하게 위치 측정이 가능한 경로를 선정할 수 있어 주행 경로의 설정을 쉽게 할 수 있다.

또한, 상기 위치 측정 장애가 발생한 위치에 가까워지면, 스피커나 버저 등에 의한 소리나 램프, 디스플레이(113) 등에 의한 표시에 의해 주의 환기를 실시하므로, 위치 측정 장애의 발생이 예측되는 영역을 용이하게 인식할 수 있게 되어, 위치 측정 불능이 되었을 때의 대응책을 용이하게 강구할 수 있다.

《산업상의 이용 가능성》

본 발명은 위성 위치 측정 시스템을 이용해 소정의 포장 등에서 작업을 실시하는 작업 차량 예를 들면, 건설 기계나 농업용 작업차 등에 이용 가능하다.

1 자율 주행 작업 차량
30 제어 장치
30a 기억 장치
49 표시 수단
112 원격 조작 장치
113 디스플레이

Claims

위성 위치 측정 시스템을 이용해 작업 차량의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 작업 차량을 자동 주행시키는 자동 주행 수단과, 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치의 기억 장치에 기억시킨 설정 주행 경로를 따라 자율 주행을 실시하는 작업 차량에 있어서, 상기 제어 수단은, 위성 위치 측정 시스템에 의해 현재 위치를 측정할 수 없는 경우, 위치 측정 장애가 발생한 위치 및 시간과 위치 측정 장애가 발생한 범위를 기억 장치에 기억함과 함께, 표시 수단에 위치 측정 장애가 발생한 것을 표시하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 위치 측정 장애가 발생한 위치 및 시간과 위치 측정 장애가 발생한 범위를 기억 장치로부터 임의로 읽어낼 수 있는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 위치 측정 장애가 발생한 위치에 가까워지면 소리나 표시에 의해 주의 환기를 실시하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.