WO2012070550A1 - 無人車両の走行システムおよび走行経路生成方法 - Google Patents

Abstract

　走行経路上にあって積込点の手前のスイッチバック点を、積込点の位置移動に応じて位置移動する移動地点としてその初期位置情報を指示する。指示されたスイッチバック点の初期位置情報と、積込点の位置情報とに基づいて、積込点とスイッチバック点との相対位置関係の情報を生成する。積込点の位置が移動すると、当該位置移動後の積込点の位置情報と、当該積込点における無人車両の向きの情報と、相対位置関係Ａの情報とに基づいて、当該相対位置関係を維持できる位置に新たなスイッチバック点を設定する。スイッチバック点の初期位置が指示されると、スイッチバック点の初期位置情報に基づいて、指示されたスイッチバック点を経て積込点に至る走行経路を生成するとともに、積込点の位置が移動すると、新たなスイッチバック点を経て位置移動後の積込点に至る走行経路を生成する。またスイッチバック点は、位置移動しない固定点として指示される。

Description

無人車両の走行システムおよび走行経路生成方法

　　本発明は、無人車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って無人車両を目標
点まで走行させる無人車両の走行システムおよび走行経路生成方法に関するものである。

　採石現場、鉱山などの広域の作業現場では、土砂運搬作業を行うための車両が用いられている。その土砂運搬作業を行うに際して車両の運転者（作業者）の疲労による事故の回避、省人化、稼動時間の延長による生産性の向上を図るべく、有人の車両、たとえば有人のオフロードダンプトラックの代わりに無人のダンプトラックを稼動させるための無人車両走行システムが導入されている。

　　無人ダンプトラックが走行する作業現場には、積込場、排土場、給油場などの各エリアがある。これら各エリアがホールロードと呼ばれる整備された搬送路やアクセスロードと呼ばれるホールロードから各エリアへの引込み線や交差点により接続されている。

　エリアの一つである積込場は、無人のダンプトラック（本発明では、無人車両という）へ土砂を積み込む作業を行う場所であり、ホイルローダ（フロントエンドローダ）、バックホー、ショベル（例えば油圧ショベル）といった有人の作業車両（本発明では、積込機という）による掘削作業および無人車両への土砂の積込作業が行なわれる。

　図１（ａ）は、積込場１を示している。

　同図１（ａ）に示すように、積込場１の入口点１１から積込機３０が存在する積込点１２まで無人車両２０を走行させるための走行経路１０が生成され、生成された走行経路１０に沿って無人車両２０が走行制御される。積込点１２とは、積込機３０に備えられた作業機３０ａのバケットにすくわれた土砂を無人車両２０の荷台（ベッセルとも呼ぶ）に積込む位置である。

この場合、無人車両２０は、入口点１１から積込点１２の近傍の経由点１４としてのスイッチバック点１３を経由して積込点１２に至る。スイッチバック点１３とは、無人車両２０が前進走行した後に、後進走行に切り換えて、積込点１２にアプローチするというスイッチバック動作時の前後走行の切り換え点である。ただし、積込みの形態によっては、必ずしもスイッチバックは必要ではない。たとえば、入口点１１から積込機３０に向かって円弧を描いて積込場１を出て行く場合もある。

ここで、図１（ｂ）に示すように、油圧ショベルなどの積込機３０は、積込機３０のオペレータが、積込機３０の走行体（無限軌道の履帯やタイヤで構成される下部走行体）を駆動させるための操作を行い、新しい掘削場所へ移動等させるため、積込点１２の位置が逐次移動する。なお、「移動等」としたのは、積込機３０自体は移動せず、作業機（バケットなど）３０ａを旋回させることで積込点１２が変更されることもあるからである。たとえば、積込機３０のオペレータが積込機３０の上部旋回体を駆動させるための操作を行い、作業機の旋回させることなどにより積込機３０に対する無人車両２０のアプローチ角度が変更するなどして、積込機３０が移動することなく積込点１２の位置が移動することがある。すなわち、積込機３０が次の３ケースの動作をした場合に積込点１２の位置が移動する。

１）移動＋旋回
２）移動のみ
３）旋回のみ
積込点１２の位置が移動すると、それに対応して新たにスイッチバック点１３´を設定して新しい走行経路１０´（図１（ｂ）に破線にて示す）を生成し、その走行経路１０´に沿って無人車両２０を走行させて新たな積込点１２´まで導く必要がある。つまり、無人車両２０が、積込場１の入口点１１から新たな積込点１２'まで可能な限り最短距離で走行することで、生産効率と低燃費を図りコストを抑制しなければならないからある。

（従来の実施技術）
　従来の無人車両走行システムでは、積込点１２の位置と積込点１２における無人車両２０の向きと、積込場１の入口点１１と、積込場１のエリアの境界線１Ａの情報が与えられると、後述する図５に示す管制装置４０においてスイッチバック点１３の位置が自動的に探索されて、入口１１からスイッチバック点１３を経て積込点１２に至る走行経路１０が自動的に生成される。

　（特許文献にみられる従来技術１）
　特許文献１には、積込場内に、無人ダンプトラックが周回走行する周回コースを形成し、積込点の位置が移動した場合に、周回コース上の車両停止位置（スイッチバック点）に所定の旋回半径で接し、移動後の積込点に至るアプローチ用コースを自動的に演算により生成し、周回コースを走行する無人ダンプトラックを、車両停止位置（スイッチバック点）で停止させてから周回コースのアプローチ用コースに沿って積込点まで後進走行させるという発明が記載されている（特許文献１の特に段落００１２～００１４および図１、図
４）。

（特許文献にみられる従来技術２）
　特許文献２には、予め積込場内における所定の走行パターンを設定し、積込点の位置が移動した場合に、新たな積込点の位置を計測あるいは演算によって求め、予め設定された走行パターンにしたがい、スイッチバック点を経て新たな積込点に至る走行経路を生成するという発明が記載されている（特許文献２の特に段落００５２および図７）。
特開平５－２５７５２９号公報（特に段落００１２～００１４および図１、図４） 特開平８－２６３１３８号公報（特に段落００５２および図７）

　従来技術によれば、無人車両走行システムによって、スイッチバック点１３の位置が自動的に決定される。

しかし、無人車両走行システムによって自動的に決定されたスイッチバック点１３は、必ずしも積込機３０の積込作業にとって最適な地点ではなく、積込機３０のオペレータの好みに合わせて作業性のよい地点に変更したい場合がある。

また、積込場１が狭いといったスイッチバック点１３として決定可能な地点の選択余地が限られているような制約がある場合には、無人車両走行システムによる演算処理によっては、演算結果の解であるスイッチバック点１３の位置が求められない（解が発散して収束しない）こともある。このような場合、積込機３０のオペレータの判断によれば、スイッチバック点１３を積込作業にとって最適な地点に設定できることがある。

たとえば、図２に示すように、積込場１の切羽の付近に、積込機３０専用の走行エリアＢを確保する必要があるときには、積込機３０のオペレータとしては走行エリアＢ外の所望する地点にスイッチバック点１３を設定したいことがある。走行エリアＢとは、積込機３０が移動する可能性を示す範囲ともいうことができる。

また、図３に示すように、積込場１が狭く、入口点１１と積込点１２との間の手前付近に、スイッチバック点１３を設定することが難しい場合であっても、積込機３０のオペレータが目視で積込場１の形状を認識し判断することにより積込点１２から離れた地点に最適なスイッチバック点１３を設定できることがある。

　しかし、一方で、積込点１２が移動する毎に、積込機３０のオペレータがその度に最適なスイッチバック点１３を独力で探索してその地点を設定する作業を行うことは煩わしく、オペレータに多大な負担を課すことになるから却って作業性を損なうことになる。

　ところで、無人車両走行システムにおける生産効率は、積込機３０が無人車両２０に対して積込作業を行っている間に、いかにして、次に積込作業を行う無人車両２０を積込点１２の近くまで走行させているかによって定まる。次に積込作業を行う無人車両２０を、スイッチバック点１３のはるか手前の積込場１の入口点１１の手前で待機させ、新しい走行経路１０を生成してから無人車両２０を積込場１に進入させたとすると、積込機３０は時間的に連続して積込作業が行えないことや無人車両２０の停車時間（待ち時間）が長くなることなどから、作業現場の生産効率が著しく低下する。ここで、生産効率とは、採石現場などで採石された積荷を積込場１から別の場所へ無人車両２０を用いて移動する際の往復走行の効率（サイクルタイム）のことをいう。とりわけ、複数台の無人車両２０が積込場１内に順次進入するような場合には、待ち時間が累積するため生産効率が一層低下する。よって、積込機３０が積込作業を行っている間に、スイッチバック点１３近傍まで、次の無人車両２０が走行していることが、作業現場の生産効率を向上させる上で望ましい形態である。

　本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、スイッチバック点１３を含む走行経路上の経由点を、積込作業の作業性を高める上で最適な地点に設定できるようにするとともに、積込点１２を含む走行経路１０上の目標点が移動する毎に、積込機３０のオペレータがその度に最適なスイッチバック点１３のような経由点を独力で探索してその地点を設定するという煩わしく負担のかかる作業を不要として、積込機３０のオペレータの作業性を向上させることを第１の解決課題とするものである。また、スイッチバック点１３のような経由点を無人車両走行システムの管制装置４０のオペレータが設定するような形態を採る場合であっても、その管制装置４０のオペレータの作業性を向上させることが第１の解決課題となる。

　また、本発明は、同様にして、スイッチバック点１３を含む走行経路上の経由点を、作業性を高める上で最適な地点に設定できるようにするとともに、積込点１２を含む目標点で積込機３０を含む作業車両が作業を行っている場合に、次の無人車両２０を経由点近傍まで走行させることができるようにして生産効率を向上させることを第２の解決課題とするものである。

　なお、従来技術１では、積込場内に周回コースを形成する必要があるため、周回コースを形成することができない狭い積込場には適用することができない。また車両停止位置（スイッチバック点）は、周回コース上に限定されるため、オペレータが所望する最適な地点に必ずしもスイッチバック点を設定することができない。

従来技術２では、予め決められた走行パターンによりスイッチバック点が一義的に定まってしまい、オペレータの判断が介入する余地がない。

このように各特許文献１、２には、オペレータの判断でスイッチバック点１３などの経由点を、作業性を高める上で最適な地点に設定できるようにするという本発明の解決課題は何ら示唆されていない。

　　第１発明は、
無人車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って無人車両を目標点まで走行させる無人車両の走行システムにおいて、
　走行経路上にあって目標点の手前の経由点を、目標点の位置移動に応じて位置移動する移動地点としてその初期位置情報を指示する経由点指示手段と、
　経由点指示手段により指示された経由点の初期位置情報と、目標点の位置情報とに基づいて、目標点と経由点との相対位置関係の情報を生成する相対位置関係情報生成手段と、
目標点の位置が移動すると、当該位置移動後の目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報と、前記相対位置関係情報とに基づいて、当該相対位置関係を維持できる位置に新たな経由点を設定する経由点設定手段と、
経由点指示手段により経由点の初期位置が指示されると、当該経由点の初期位置情報に基づいて、指示された経由点を経て目標点に至る走行経路を生成するとともに、
　目標点の位置が移動すると、経由点設定手段で設定された新たな経由点を経て位置移動後の目標点に至る走行経路を生成する走行経路生成手段と、
生成された走行経路の情報に基づき無人車両を走行経路に沿って経由点を経て目標点まで走行させる走行制御手段と
　を備えたことを特徴とする。

第２発明は、
無人車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って無人車両を目標点まで走行させる無人車両の走行システムにおいて、
　走行経路上にあって目標点の手前の経由点を、位置移動しない固定的な地点としてその位置情報を指示する経由点指示手段と、
経由点指示手段により経由点の固定位置が指示されると、当該経由点の固定位置情報と、目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報とに基づいて、指示された経由点を経て目標点に至る走行経路を生成するとともに、
目標点の位置が移動すると、当該位置移動後の目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報と、経由点の固定位置情報とに基づいて、当該経由点を経て位置移動後の目標点に至る走行経路を生成する走行経路生成手段と、
生成された走行経路の情報に基づき無人車両を走行経路に沿って経由点を経て目標点まで走行させる走行制御手段と
　を備えたことを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明において、
無人車両は、ダンプトラックであり、経由点は、スイッチバック点であり、目標点は、
作業車両としての積込機が存在する積込点であること
を特徴とする。

第４発明は、第３発明において、
走行経路は、積込場の入口点から積込場のエリア内のスイッチバック点を経て積込場のエリア内の積込点に至る経路であること
を特徴とする。

第５発明は、第３発明において、
走行経路は、積込場の入口点の手前の経路を含むものであって、
スイッチバック点は、積込場のエリア外にあって入口点の手前に指示され、設定されることを特徴とする。

第６発明は、第１発明から第５発明において、
経由点指示手段は、目標点に存在する作業車両に設けられていること
　を特徴とする。

第７発明は、第１発明から第５発明において、
経由点指示手段は、無人車両および目標点に存在する作業車両と通信手段により通信可能な管制装置に設けられていることを特徴とする。

　第８発明は、
無人車両の目標点までの走行経路を生成する無人車両の走行経路生成方法において、
　走行経路上にあって目標点の手前の経由点を、目標点の位置移動に応じて位置移動する移動地点としてその初期位置情報を指示し、
経由点の初期位置が指示されると、当該経由点の初期位置情報に基づいて、指示された経由点を経て目標点に至る走行経路を生成するとともに、指示された経由点の初期位置情報と、目標点の位置情報とに基づいて、目標点と経由点との相対位置関係の情報を生成し、
目標点の位置が移動すると、当該位置移動後の目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報と、前記相対位置関係情報とに基づいて、当該相対位置関係を維持できる位置に新たな経由点を設定するとともに、設定された新たな経由点を経て位置移動後の目標点に至る走行経路を生成する
ことを特徴とする。

第９発明は、
無人車両の目標点までの走行経路を生成する無人車両の走行経路生成方法において、
　走行経路上にあって目標点の手前の経由点を、位置移動しない固定的な地点としてその位置情報を指示し、
経由点の固定位置が指示されると、当該経由点の固定位置情報と、目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報とに基づいて、指示された経由点を経て目標点に至る走行経路を生成し、
目標点の位置が移動すると、当該位置移動後の目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報と、経由点の固定位置情報とに基づいて、当該経由点を経て位置移動後の目標点に至る走行経路を生成する
　ことを特徴とする。

（発明の効果）
本発明における無人車両は、ダンプトラックなどの運搬車両を含み、屋外を走行する運搬車両、屋内を走行する運搬車両の両方を含む。経由点は、目標点の手前の走行経路上の地点であり、無人車両が一旦停止してスイッチバック動作を行うスイッチバック点などの地点、無人車両が一旦停止せずに通過する通過点の両方を含む。目標点は、作業車両が存在する地点、作業車両が存在しない地点の両方を含む。作業車両は、積込場における積込機、排土場における押土機、給油場における給油車などを含む。

第１発明あるいは第８発明によれば、経由点指示手段によって、オペレータが作業性を高める上で最適な地点に経由点を指示し設定できる。また、一度、経由点が指示されると、目標点が移動しても目標点と経由点の相対位置関係を維持できる位置に新たな経由点が自動的に設定されるため、目標点が移動する毎に毎回最適な地点を独力で探索してその地点を指示するという煩わしく負担のかかる作業が不要となり作業性が向上する。

第２発明あるいは第９発明によれば、第１発明あるいは第８発明と同様に、経由点指示手段によって、オペレータが作業性を高める上で最適な地点に経由点を指示し設定できる。また、一度、経由点が指示されると、目標点が移動しても経由点の位置が固定されたままで走行経路が生成されるため、経由点までの走行経路は固定され、次の無人車両を経由点近傍まで走行させることができるようになる。この結果、作業現場の生産効率が飛躍的に向上する。

　以下、図面を参照して本発明に係る無人車両の走行システムおよび走行経路の生成方法の実施の形態について説明する。なお、本実施形態では、無人車両として無人のオフロードダンプトラックを想定している。また、無人車両との間で作業を行う作業車両として、有人のショベル、有人のバックホー、有人のホイルローダ、有人のエクスカベータなどの積込機を想定している。なお、積込機のみならず、排土場におけるブルドーザあるいはホイールドーザなどの押土機、給油場におけるタンクローリなどの給油車などの作業車両にも当然本発明を適用することができる。

図４は、積込場１を上面からみた図である。作業現場には、積込場、排土場、給油場、駐機所といった各エリアがある。これら各エリアがホールロードと呼ばれる整備された搬送路やアクセスロードと呼ばれるホールロードから各エリアへの引込み線や交差点により接続されている。

各エリアの一つである積込場1は、無人車両２０へ土砂を積み込む作業を行う場所である。積込場１では、ホイルローダ、バックホー、ショベル、エクスカベータといった積込機３０による掘削作業および無人車両２０への土砂の積込作業が行なわれる。

　走行経路１０の生成についての詳細は後述するが、無人車両２０は、走行経路１０に沿って誘導走行されて積込場１内を入口点１１から有人の積込機３０が存在する積込点１２まで走行する。走行経路１０は、無人車両２０を走行させるための各種情報で構成される。走行経路１０は、無人車両２０が走行する経路の位置を示す経路座標データが、主な情報である。経路座標データは、点列の集合である。また、走行経路１０は、経路座標データに関連づけられた経路での特定位置での無人車両２０の停止位置を示す停止位置座標データおよび経路座標データに関連付けられた経路での速度制限値データも含まれる。無人車両２０は、経路座標データと停止位置座標データ、速度制限値データを走行中に逐次、記憶装置３４から読み込みながら、各データに応じてエンジン出力とブレーキ制動、ステアリング操舵を行い、走行、停止、旋回を行う。積込点１２は、無人車両２０が積込作業を行うための目標点となる。ここで、入口点１１とは、予め設定された点であって、無人車両２０が走行するホールロードと積込場１とが交差する点のことである。また、後述するように、入口点１１と積込点１２の間の手前には、積込機３０のオペレータの指示により経由点１４が設定される。例えばスイッチバック点１３が経由点１４として定められる。スイッチバック点１３は、無人車両２０が一旦停止して、前進走行から後進走行へと進行方向を変える（スイッチバックする）地点である。その他、後述するように、無人車両２０が停止することなく通過する通過点１６も経由点１４に含まれる。以下、断りのない限り経由点１４はスイッチバック点１３であるとして説明する。

走行経路１０とは、入口点１１から積込点１２の近傍のスイッチバック１３を経由して積込点１２に至る無人車両２０が走行する経路のことである。走行経路１０のうち、スイッチバック点１３から積込点１２に至る走行経路を「最終アプローチ１０ａ」とし、入口点１１からスイッチバック点１３に至る走行経路を「走行経路前半部１０ｂ」とする。

走行経路１０は、積込点１２の位置Ｐ12の情報と、積込点１２における無人車両２０の向きＶ12と、入口点１１の位置情報と、スイッチバック点１３の位置Ｐ13の情報に基づき、図５に示す管制装置４０で生成される。なお、時間的に前後して複数の走行経路１０が生成される場合には、走行経路同士を区別するために、後から生成された走行経路については符号「１０」に「ダッシュ」を付することとする。

すなわち、無人車両２０は、管制装置４０から受信した走行経路１０に沿って誘導走行される。無人車両２０は、走行経路１０に沿って、エンジン出力制御やブレーキ制御を行うことで速度調節をしながら走行し、さらに走行経路１０に沿って、車輪の操舵角を旋回制御しながら走行する。その結果、無人車両２０は、積込場１に入口点１１から入り、スイッチバック点１３に向かい、スイッチバック点１３でスイッチバックを行い、積込点１２である地点で停止する。積込機３０のオペレータが、運転室内で作業機３０ａを操作するためのレバー操作などを行い、積込機３０の作業機（バケット）３０ａによって土砂（積荷）が、無人車両２０の荷台に積み込まれる。無人車両２０は、積込点１２で積込作業が終了すると、積込機３０のオペレータの所定の操作によって所定の信号（積込終了、発進可能などを示す信号）が無人車両２０に向けて発信される。無人車両２０は、当該無人車両２０で積込機３０からの所定の信号を受けた後、積込場１の出口点１５に向けて走行する。

無人車両２０は、車体前方に運転席（キャブ）２０ａが設けられ、車体後方に荷台（ベッセル）が設けられ、前輪と後輪が備えられた前輪ステアリングの車両である。

　スイッチバック点１３の前後では、無人車両２０の走行は、前進走行方向から後進走行に変化する。無人車両２０は、積込点１２に向けて、後進走行で進入する。

積込点１２の位置が移動すると、入口点１１から位置移動後の積込点１２´に至る新しい走行経路１０´（破線にて示す）が生成される。積込点１２の位置移動に応じて後に設定される走行経路１０´上のスイッチバック点１３´は、先に設定された走行経路１０上のスイッチバック点１３とは異なる位置に設定される。ただし、後述するように、位置移動前の積込点１２と先に設定されたスイッチバック点１３との相対位置関係Ａは維持される。走行経路１０´のうち、後に設定されたスイッチバック点１３´から位置移動後の積込点１２´に至る走行経路を「最終アプローチ１０´ａ」とする、入口点１１から後に設定
されたスイッチバック点１３´に至る走行経路を「走行経路前半部１０´ｂ」とする。

なお、位置移動前後の両積込点を区別するために、上記のごとく位置移動後の積込点については符号「１２」に「ダッシュ」を付することとする。同様に先に設定されたスイッチバック点と後に設定されたスイッチバック点を区別するために、上記のごとく後に設定されたスイッチバック点については符号「１３」に「ダッシュ」を付することとする。図５は、実施形態の無人車両走行システムのブロック図を示している。なお、複数台の無人車両２０が積込場１を走行する場合には、無人車両同士を区別するために符号「２０」に「ダッシュ」を付することとする。

　作業現場には、多数の無人車両２０、２０´...を管理、監視する管制装置４０が設けられている。管制装置４０には、通信装置４１と処理装置４２と入力装置４３と記憶装置４４と表示装置４５とが設けられている。

一方、無人車両２０、２０´には、通信装置２１と処理装置２２と位置計測装置２３と制御装置２４と記憶装置２５が設けられている。

積込機３０には、通信装置３１と処理装置３２と入力装置３３と記憶装置３４と位置計測装置３５と表示装置３６とが設けられている。

通信装置２１は、無線通信のためのアンテナや送信機、受信機などで構成される。処理装置２２は、ＣＰＵなどの数値演算プロセッサやＲＯＭ・ＲＡＭといったメモリで構成される。さらに、記憶装置２５は、ＲＯＭ・ＲＡＭなどのメモリやデータの書き込みや読み出しが可能なＵＳＢメモリなどの記憶媒体で構成される。また、記憶装置２５は、高い耐振動性を備えたハードディスクなどの記憶装置であってもよい。制御装置２４は、無人車両２０、２０'のエンジン出力制御や前輪の操舵角制御、ブレーキの制動量制御などを行うためのコントローラであって、ＣＰＵなどの数値演算プロセッサやＲＯＭ・ＲＡＭといったメモリで構成される。無人車両２０、２０´の位置計測装置２３では、自己の車両位置が計測される。位置計測の手段としては、例えば無人車両２０、２０´に設けられたタイヤ回転数センサとジャイロが使用される。これらタイヤ回転数センサの出力信号とジャイロの出力信号とに基づいて、車両位置が計測される。またＧＰＳ衛星から送信される信号をＧＰＳアンテナで受信し、ＧＰＳセンサで検出することにより車両位置を計測してもよい。

　　無人車両２０、２０´で計測された、無人車両２０、２０'の位置情報は、通信データとして送信できるように処理装置２２で処理され通信装置２１を介して管制装置４０および積込機３０に送信される。もしくは、無人車両２０、２０'の位置情報は、無線装置２１を介して、一旦、管制装置４０に送信され、管制装置４０の通信装置４１を介して積込機３０に送信されるものであってもよい。

管制装置４０の通信装置４１は、無線通信のためのアンテナや送信機、受信機などで構成される。処理装置４２は、ＣＰＵなどの数値演算プロセッサやＲＯＭ・ＲＡＭといったメモリで構成される。さらに、記憶装置４４は、ＲＯＭ・ＲＡＭなどのメモリやデータの書き込みや読み出しが可能なＵＳＢメモリなどの記憶媒体、ハードディスクなどの記憶装置で構成される。また、表示装置４５は、液晶モニタなどの表示装置であって、音声出力機能を備えたもので構成される。入力装置４３は、キーボードやタッチパネル、ペンタブレットやマウスといったポインティングデバイスで構成される。なお、表示装置４５と入力装置４３は、一体構造のものでも別体構造のものでもよい。表示装置４５は入力装置４３の各種情報入力機能を有するものでもよい。表示装置４５は、タッチパネルといった各種情報入力機能と各種情報表示機能が併存したものでもよい。

管制装置４０の通信装置４１は、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などの無線通信手段を用いて、複数の無人車両２０、２０´...から送信された位置情報を受信する。受信した位置情報は、複数の無人車両２０、２０´の管理、監視に使用されるとともに、走行経路１０、１０´の生成に使用される。

ショベルなどの積込機３０は、積荷となる土砂等の積込場１の状態に応じて、積込機３０のオペレータの操作によって新しい掘削場所へ移動等するため、その積込点１２が逐次移動する。なお、「移動等」としたのは、積込機３０自体は移動せず、積込機３０のオペレータが運転室の操作レバー等を操作することにより、作業機（バケット）３０ａを旋回（あるいは伸縮）させることで、積込機３０のオペレータが設定したい積込点１２の位置が変更されることもあるからである。

積込機３０の通信装置３１は、無線通信のためのアンテナや送信機、受信機などで構成される。処理装置３２は、ＣＰＵなどの数値演算プロセッサやＲＯＭ・ＲＡＭといったメモリで構成される。さらに、記憶装置３４は、ＲＯＭ・ＲＡＭなどのメモリやデータの書き込みや読み出しが可能なＵＳＢメモリなどの記憶媒体、ハードディスクなどの記憶装置で構成される。また、表示装置３６は、液晶モニタなどの表示装置であって、音声出力機能を備えたもので構成される。入力装置３３は、キーボードやタッチパネル、ペンタブレットやマウスといったポインティングデバイスで構成される。なお、表示装置３６と入力装置３３は、一体構造のものでも別体構造のものでもよい。表示装置３６は入力装置３３の各種情報入力機能を有するものでもよい。後述するように、表示装置３６が、タッチパネルで構成されていてもよい。積込機３０の位置計測装置３５では、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）に代表される、全地球測位システムを用いて、自己の積込機３０の位置Ｑが計測される。ＧＰＳ衛星からの信号をＧＰＳセンサで受信し、自身の位置を計測する。処理装置３２は、ＣＰＵなどの数値演算プロセッサやＲＯＭ・ＲＡＭといったメモリで構成される。処理装置３２では、積込機３０が例えばショベルであれば計測された自己の積込機３０の位置Ｑと作業機３０ａの旋回角度θと車体および作業機３０ａ各部の寸法のデータ等に基づき積込点１２の位置Ｐ12が計測される。作業機３０ａ各部の寸法のデータは、記憶装置３４にあらかじめ記憶されている。旋回角度θは、積込機３０が例えばショベルであれば、下部走行体と上部旋回体の相対位置関係をポテンショメータやレゾルバなどの回転角センサーによって計測され、求められる。

　積込機３０のオペレータは、積込点１２の位置を初期設定したり、積込点１２の位置を変更したりするときには、入力装置３３を手動で操作して、積込点１２の位置Ｐ12の設定を指示する。この手動の操作についての詳細は後述する。この指示により、積込点１２の位置設定を指示する信号が入力装置３３から処理装置３２に出力される。この信号の出力に応じて、処理装置３２に積込機３０の現在位置Ｑと作業機３０ａ各部の寸法のデータ、現在の作業機３０ａの旋回角度θが取り込まれ、積込点１２の現在位置Ｐ12が演算される。また、積込機３０のオペレータが入力装置３３を手動で操作して、積込方法が指示され、積込方法の情報が、処理装置３２に出力される。入力装置３３を構成する、複数のボタンの各々に各積込方法が割り当てられており、入力装置３３のいずれかのボタンを押圧すると、そのボタンに対応した積込方法を示す情報が入力装置３３から出力される。

積込機３０の現在位置Ｑの情報と積込点１２の現在位置Ｐ12の情報と積込方法の情報は記憶装置３４に記憶される。

積込機３０の現在位置Ｑと積込点１２の現在位置Ｐ12と指示された積込方法から、積込点１２における無人車両２０の向きＶ12（以下、積込点向きＶ12という）を定めることができる。積込点向きＶ１２の具体的な定め方については、後述する。

図７に各種積込方法を例示する。

図７（ａ）は、右積込を示す。右積込の場合には、作業機３０ａの長手方向に対して垂直な右側方向より無人車両２０が後進走行で進入(アプローチ)する。よって、積込機３０の現在位置Ｑと積込点１２の現在位置Ｐ12と指示された「右積込」という積込方法から、積込点向きＶ12が一義的に定まる。

図７（ｂ）は、左積込を示す。左積込の場合には、作業機３０ａの長手方向に対して垂直な左側方向より無人車両２０が後進走行で進入（アプローチ）する。

よって、積込機３０の現在位置Ｑと積込点１２の現在位置Ｐ12と指示された「左積込」という積込方法から、積込点向きＶ12が一義的に定まる。

図７（ｃ）は、後方積込を示す。後方積込の場合には、作業機３０ａの長手方向に一致する方向より無人車両２０が後進走行で進入（アプローチ）する。よって、積込機３０の現在位置Ｑと積込点１２の現在位置Ｐ12と指示された「後方積込」という積込方法から、積込点向きＶ12が一義的に定まる。

図７（ｄ）は、斜め積込を示す。斜め積込の場合には、作業機３０ａの長手方向に対して設定傾斜角度αだけ傾斜した方向より無人車両２０が後進走行で進入（アプローチ）する。よって、積込機３０の現在位置Ｑと積込点１２の現在位置Ｐ12と指示された「斜め積込」という積込方法から、積込点向きＶ12が一義的に定まる。

先に示した図４の例では、積込方法として左積込が指示された場合を示している。

積込点向きＶ12の計算は、積込機３０の処理装置３２で行われる。現在の積込点向きＶ12の情報は、積込機３０の記憶装置３４に記憶される。

記憶装置３４に記憶された積込機３０の現在位置Ｑの情報と積込点１２の現在位置Ｐ12の情報と現在の積込点向きＶ12の情報は、通信装置３１を介して、管制装置４０に送信される。

なお、積込点１２の現在位置Ｐ12から位置を変更した後の積込点１２´の位置を「Ｐ´12」とする。

管制装置４０の通信装置４１は、積込機３０から送信された積込機３０の現在位置Ｑの情報と積込点１２の現在位置Ｐ12の情報と現在の積込点向きＶ12の情報を受信する。受信した積込機３０の現在位置Ｑの情報と積込点１２の現在位置Ｐ12の情報と現在の積込点向きＶ12の情報は、積込機３０の管理、監視に使用されるとともに、走行経路１０、１０´の生成に使用される。

管制装置４０の入力装置４３を用いて、無人車両２０、２０´が走行すべき積込場１の境界線１Ａ、入口点１１の位置および入口点１１における無人車両２０、２０´の向きなど、走行経路１０、１０´の生成に必要な積込場１の既知の「地形情報」が入力される。地形情報は、空間座標値のデータで構成され、あらかじめ作業現場に距離センサなどの各種計測機器を搭載した計測用車両を走行させ、地形情報を取得するという作業によって得られたものである。

この地形情報は、管制装置４０の通信装置４１を介して、積込機３０に送信される。

積込機３０の通信装置３１は、管制装置４０から送信された地形情報を受信する。受信した地形情報は記憶装置３４に記憶される。以上に述べたことは、以下に説明する各実施例に共通するものである。

（第１実施例）
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１実施例の処理を示すフローチャートである。以下では、図６のフローチャートと図４を併せ参照して説明する。図６（ａ）は、積込機３０と管制装置４０とで実行される、本実施例の一部を構成するフローを示す。また、図６（ｂ）は、積込機３０と管制装置４０とで実行される、本実施例の一部を構成するフローを示す。図６（ｃ）は、無人車両２０と管制装置４０とで実行される、本実施例の一部を構成するフローを示す。

積込機３０のオペレータは、入力装置３３を手動で操作して、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13を指示して、スイッチバック点１３の位置Ｐ13を初期設定する。この指示により入力装置３３から、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13の情報が入力されるとともに、スイッチバック点１３が初期設定されたという信号が入力されることになる。入力装置３３は、経由点（スイッチバック点）指示手段を構成している。入力装置３３の具体的構成等は、後述するが、例えば、積込機３０のオペレータは、タッチパネルで構成される入力装置３３の画面上に表示された地図上の任意の位置を指で接触し押圧することによって、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13を指示する。接触した場所に対応する位置の情報が、スイッチバック点１３の初期設定がされたという信号として処理装置３２に出力される。

積込機３０の処理装置３２では、スイッチバック点１３の初期設定がされたという信号が入力されると、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13と、積込点１２の初期位置Ｐ12の情報とに基づいて、積込点１２とスイッチバック点１３との相対位置関係Ａの情報を生成する。処理装置３２は、相対位置関係情報生成手段を構成している（ステップ１０１）。相対位置関係Ａとは、積込点１２の初期位置Ｐ12の位置を原点として仮想的に定められたＸＹ座標系でのスイッチバック点１３の積込点１２に対する相対位置の関係のことである。ＸＹ座標系のＸ軸方向は、積込方法が指示されることにより方向付けされることから、Ｘ軸方向が示す方向が積込点Ｖ１２の向きと一致することとなる。

　スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13の情報と相対位置関係Ａの情報は、記憶装置３４に記憶される（ステップ１０２）。

スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13の情報は、通信装置３１を介して、管制装置４０に送信される。管制装置４０の通信装置４１は、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13の情報を受信する（ステップ１０３）。

　積込機３０で積込点１２の初期位置Ｐ12が設定指示されると（ステップ２０１）、積込点１２の初期位置Ｐ12が求められる。積込機３０の初期位置Ｑの情報と積込点１２の初期位置Ｐ12における積込点向きＶ12の情報とは、通信装置３１を介して、管制装置４０に送信される。なお、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13の情報は、通信装置３１を介してステップ１０３で管制装置４０に送信される（ステップ２０２）。

管制装置４０の処理装置４２は、通信装置２１を介してこれらの情報を受信する。処理装置４２は、これらの情報、つまりスイッチバック点１３の初期位置Ｐ13の情報と、積込点１２の初期位置Ｐ12の情報と、積込点向きＶ12の情報と、さらに地形情報と、無人車両２０の現在位置の情報とに基づいて、スイッチバック点１３を経て積込点１２に至る走行経路１０を生成する。走行経路１０は無人車両２０が積込場１のエリア内を逸脱せず積込機３０等の障害物に干渉しないで入口点１１からスイッチバック点１３を経て積込点１２に至る経路として生成されるものである。処理装置４２は、走行経路生成手段を構成している。生成された走行経路１０は、記憶装置４４
に記憶される（ステップ２０３）。

無人車両２０からは、自動的に走行経路要求指令が通信装置２１を介して管制装置４０に送信される（ステップ３０１）。

　管制装置４０の通信装置４１が、走行経路要求指令を受信すると、記憶装置４４に走行経路１０の情報がなければ、走行経路１０が生成されるまで、無人車両２０への走行経路１０の情報の送信を待つが（ステップ３０２）、走行経路１０が生成され、記憶装置４４に走行経路１０の情報があれば、走行経路１０の情報が通信装置４１を介して無人車両２０に送信される。また走行経路１０の情報は、積込機３０にも送信される（ステップ３０３）。

　無人車両２０の通信装置２１は、管制装置４０から送信された走行経路１０の情報を受信する。記憶装置２５には、管制装置４０から送信された走行経路１０の情報が記憶される。無人車両２０の処理装置２２は、走行経路１０の情報に基づいて自己の無人車両２０を走行させ操舵するための制御指令を生成する。先に述べたように、走行経路１０は、経路座標データに関連づけられた経路での特定位置での無人車両２０の停止位置を示す停止位置座標データおよび経路座標データに関連付けられた経路での速度制限値データも含まれており、これらのデータを基に制御指令が生成される。これら制御指令は、制御装置２４に出力される。この結果、制御装置２４は、自己の無人車両２０の走行および操舵を制御し、無人車両２０は、走行経路１０に沿って加減速走行、前後進走行の切り換え、所定位置での停止、旋回操舵走行する（ステップ３０４；図４）。

　ここで積込機３０が、積込機３０のオペレータの操作により積込機３０の下部走行体が駆動して移動したとする。

積込機３０のオペレータが、次の積込点１２´の位置Ｐ´12の設定を指示すると、この指示に応じて、次の積込点１２´の位置Ｐ´12と、次の積込点向きＶ´12が求められ、処理装置３２では、次の積込点１２´の位置Ｐ´12の情報と、次の積込点向きＶ´12の情報と、相対位置関係Ａの情報とに基づいて、当該相対位置関係Ａを維持できる位置に新たなスイッチバック点１３´を設定して新たなスイッチバック点１３´の位置Ｐ´13を演算する処理が行われる。処理装置３２は、経由点設定手段を構成している。記憶装置３４には、新たなスイッチバック点１３´の位置Ｐ´13の情報が記憶される（ステップ２０１）。

　記憶装置３４に記憶された、積込機３０の次の位置Ｑ´の情報と次の積込点１２の位置Ｐ´12の情報と当該積込点１２における積込点向きＶ´12の情報および新たなスイッチバック点１３´の位置Ｐ´13の情報は、通信装置３１を介して、管制装置４０に送信される（ステップ２０２）。

管制装置４０の処理装置４２は、通信装置４１を介してこれらの情報が受信されると、これらの情報、つまり新たなスイッチバック点１３´の位置Ｐ13の情報と、次の積込点１２´の位置Ｐ´12の情報と、当該積込点１２´における積込点向きＶ´12の情報と、さらに地形情報と、次の無人車両２０´の現在位置の情報とに基づいて、新たなスイッチバック点１３´を経て位置移動後の積込点１２´に至る新たな走行経路１０´を生成する。新たな走行経路１０´は、無人車両２０´が積込場１のエリア内を逸脱せず積込機３０等の障害物に干渉しないで入口点１１から新たなスイッチバック点１３´を経て次の積込点１２´に至る経路として作成される。処理装置４２は、走行経路生成手段を構成している。生成された新たな走行経路１０´は、記憶装置４４に記憶される（ステップ２０３）。

無人車両２０の後続として、積込場１に進入してくる、次の無人車両２０´（以下、次の無人車両２０´と称する）からは、自動的に走行経路要求指令が無人車両２０´の通信装置２１を介して管制装置４０に送信される（ステップ３０１）。走行経路要求指令は、予め定められた時間間隔で管制装置４０に送信されるか、作業現場の特定の地点に無人車両２０が到達あるいは通過したタイミングで管制装置４０に送信される。

管制装置４０の通信装置４１で走行経路要求指令が受信されると、記憶装置４４に新たな走行経路１０´の情報がなければ、新たな走行経路１０´が生成されるまで、次の無人車両２０´への送信を待つが（ステップ３０２）、新たな走行経路１０´が生成され、記憶装置４４に新たな走行経路１０´の情報があれば、新たな走行経路１０´の情報が通信装置４１を介して次の無人車両２０´に送信される。また、新たな走行経路１０´の情報は、積込機３０にも送信される（ステップ３０３）。

次の無人車両２０´の通信装置２１は、管制装置４０から送信された新たな走行経路１０´の情報を受信する。記憶装置２５には、管制装置４０から送信される新たな走行経路１０´の情報が記憶される。次の無人車両２０´の処理装置２２は、新たな走行経路１０´の情報に基づいて自己の無人車両２０´を走行させ操舵するための制御指令を生成する。これら制御指令は、制御装置２４に出力される。この結果、制御装置２４は、自己の無人車両２０´の走行および操舵を制御し、次の無人車両２０´は、新たな走行経路１０´に沿って走行、操舵される（ステップ３０４；図４）。

以後、同様にして、積込点１２´の位置が変更される毎に、相対位置関係Ａを用いて新たなスイッチバック点１３´が設定され、新たな走行経路１０´が生成され、新たな走行経路１０´に沿って次の無人車両２０´が走行制御される。

なお、積込機３０のオペレータが再度、自己の好みに合った位置に、スイッチバック点１３を設定したい場合には、入力装置３３の特定のボタンをオペレータが押圧することにより、現在、記憶装置３４に記憶されている相対位置関係Ａがリセットされる。つまり、図６（ａ）のステップ１０１からの処理が行われる。積込機３０のオペレータが、入力装置３３を手動で操作して、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13を指示すればよい。

（第２実施例）
つぎに、図８、図９をさらに併せ参照して、第２実施例を説明する。なお、この第２実施例では、積込方法として図７（ａ）に示すような右積込が指示された場合を想定する。

図８は、積込機３０の入力装置３３と表示装置３６の構成例を示す図であり、図９は、図８の構成例に対応する第２実施例の処理手順を示すフローチャートである。

すなわち、図８に示すように、積込機３０の運転室内部には、入力装置３３と表示装置３６とが一体となったタッチパネルＧＵＩ（グラフィカルユーザーインターフェース）装置３８が設けられている。タッチパネルＧＵＩ装置３８の表示画面には、入力装置３３として機能するボタン３８Ａと表示装置３３として機能する表示部３８Ｂが配置されている。タッチパネルＧＵＩ装置３８は、例えば抵抗膜方式のものや静電容量方式のものが用いられる
ボタン３８Ａを接触、押圧操作することで各種コマンドを入力することができる。表示部３８Ｂには、記憶装置３４に記憶された地形情報に基づいて、積込場１の境界線１Ａが表示されている。表示部３８Ｂ上の任意の点の画面座標位置は、実際の積込場１の対応する点の絶対座標位置に対応している。

記憶装置３４に記憶された積込機３０の現在位置Ｑおよび積込点１２の現在位置Ｐ12は、積込機３０および作業機３０ａを示すアイコンとともに、表示部３８Ｂに表示されている。

ここで、積込機３０のオペレータが、表示部３８Ｂの画面上に表示された地図上の任意の位置をスイッチバック点１３として指定するために、画面を指で直接触れて、画面位置座標の情報が、記憶装置３４あるいは処理装置３２に出力される。この際、オペレータが、自己の好みに合ったスイッチバック点１３の位置を微調整して設定したい場合には、ボタン３８Ａを接触、押圧操作して、「スイッチバック点１３を表示部３８Ｂ上で移動させる」コマンドを入力する。具体的には、ボタン３８Ａの各々に「左」、「右」、「上」、「下」といったスイッチバック点１３の表示部３８Ｂ上での移動方向を示す割り当てを行っておき、例えば、オペレータが「左」と割り当てられたボタン３８Ａを押圧操作すると、表示部３８Ｂに指定されていたスイッチバック点１３が、オペレータから見て左方向に移動する。なお、スイッチバック点１３の移動量は、ボタン３８Ａの押圧の回数あるいは押圧を続ける時間によって決められる。このような操作により、スイッチバック点１３が表示部３８Ｂ上の所望する位置に移動する。スイッチバック点１３が表示部３８Ｂ上で所望する位置に位置すると、ボタン３８Ａを接触、押圧操作して、「スイッチバック点１３の位置を確定する」コマンドを入力する。これにより、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13が指示され、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13の情報が記憶装置３４に記憶される（ステップ５０１）。

　次に、積込機３０の処理装置３２は、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13が指示されると、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13の情報と、積込点１２の初期位置Ｐ12の情報とに基づいて、積込点１２とスイッチバック点１３との相対位置関係Ａの情報を生成し相対位置関係Ａの情報は、記憶装置３４に記憶される。

処理装置３２では、スイッチバック点１３の初期位置Ｐ13と、積込点１２の初期位置Ｐ12の情報と、当該積込点１２における積込点向きＶ12の情報とに基づいて、スイッチバック点１３から積込点１２に至る最終アプローチ１０ａを生成し、生成した最終アプローチ１０ａの軌跡（無人車両２０が走行する予定の走行経路）を表示部３８Ｂに、無人車両２０を示すアイコンとともに表示する。

　ここで、最終アプローチ１０ａを生成する処理について、図１０（ａ）を参照して説明する。

処理装置３２では、図１０（ａ）に示すように、積込点１２を原点とし、ｘ軸プラス方向を積込点向きＶ12とするｘ－ｙ座標上に、相対位置関係Ａ（座標原点（０、０）に対するスイッチバック点１３の位置座標（ｘE、ｙE））で規定されるスイッチバック点１３の位置座標（ｘE、ｙE）をプロットした情報を生成する。

例えば、最終アプローチ１０ａを生成するための条件として、
ａ）スイッチバック点１３から直線距離ｓが必要である
ｂ）最終アプローチ１０ａは、一つの円弧と長さｓの線分から成る
という条件が付与されているとすると、最終アプローチ１０ａが一義的に定まる。すなわち、スイッチバック点１３（ｘE、ｙE）からｘ軸に角度θEをもって交差する方向に直線距離ｓだけ進行し、次に円弧に沿って積込点１２に至るという最終アプローチ１０ａが幾何学的計算によって求められる。幾何学的計算は、指示された積込点１２の座標値、指示されたスイッチバック点１３の座標値、予め設定されているスイッチバック点１３を起点とする直線、選択された積込方法のより定められるＸＹ座標系を基に、直線Ｓと円弧が接するような半径ｒと直線ＳをＸ軸に延長させた延長線とＸ軸とが交わるところでのＸ軸と延長線との交差角度θEが求められる。このようにして最終アプローチ１０ａが求められる。そして、求められた角度θEに応じて、スイッチバック点１３における無人車両２０の向きＶ13が定まることになる。また、積込点１２とスイッチバック点１３の相対位置関係Ａも求まることになる（ステップ５０２；図８（ａ））。

　図１０（ａ）は、スイッチバック点１３における無人車両２０の向きＶ13を所定の条件のもとに自動的に演算する場合を例示しているが、スイッチバック点１３における無人車両２０の向きＶ13をオペレータが所望する向きとして指示する実施も可能である。すなわち、積込機３０のオペレータが、タッチパネルＧＵＩ装置３８を操作することでV13の向きを所望とする向きに指示することができる。表示部３８ＢにV13が表示されている状態でオペレータが、ボタン３８Ａに割り振られた左右上下の何れかのボタンを押すことで、V13の向きが左右上下に変更される。その変更の量は、ボタン３８Ａの操作回数あるいは操作時間に応じて変わるようにする。

　図１０（ｂ）は、積込機３０のオペレータがスイッチバック点１３における無人車両２０の向きＶ13を指示することで、最終アプローチ１０ａを生成する場合を例示している。

例えば、最終アプローチ１０ａを生成するための条件として、
ａ）スイッチバック点１３では、無人車両２０の向きV13を示す直線は半径ｒ１一定の円弧に接し、この円弧に沿って進行する
ｂ）積込点１２では半径ｒ２一定の円弧に接し、この円弧に沿って積込点１２に至る
ｃ）半径ｒ１の円弧と半径ｒ２の円弧の間は直線的に移動する
という条件が付与されているとすると、最終アプローチ１０ａが一義的に定まる。すなわち、スイッチバック点１３（ｘE、ｙE）から向きＶ13で規定される方向に半径ｒ１一定の円弧に沿って進行し、次に直線状に進行して、次に半径ｒ２一定の円弧に沿って積込点１２に至るという最終アプローチ１０ａが幾何学的計算によって求められる。この場合、オペレータは、ボタン３８Ａを接触、押圧操作して、「スイッチバック点１３における無人車両２０の向きＶ13を指示する」コマンドを入力すればよい。具体的には、ボタン３８Ａの何れかに「スイッチバック点１３における無人車両２０の向きＶ13を指示する」コマンドが割り当てられており、そのボタン３８Ａが押圧操作されると、向きＶ13が指示されたことを示す信号が入力装置３３から出力される。

積込機３０のオペレータは、表示部３８Ｂに表示された最終アプローチ１０ａの軌跡（無人車両２０が走行する予定の走行経路、図８（ａ））をみて、指示したスイッチバック点１３の位置を必要に応じて微調整することができる。この場合、オペレータは、ボタン３８Ａを接触、押圧操作して、「スイッチバック点１３を微調整する」コマンドを入力し、さらに「スイッチバック点１３を表示部３８Ｂ上で移動させる」コマンドを入力し、さらに「スイッチバック点１３の位置を確定する」コマンドを入力する。なお、スイッチバック点１３における無人車両２０の向きＶ13を微調整してもよい（ステップ５０３）。具体的には、ボタン３８Ａの各々に「左」、「右」、「上」、「下」といったスイッチバック点１３における無人車両２０の向きＶ13の表示部３８Ｂ上での移動方向を示す割り当てを行っておき、例えば、オペレータが「左」と割り当てられたボタン３８Ａを押圧操作すると、表示部３８Ｂに指定されていたＶ13の向きが、オペレータから見て左方向に移動する。なお、向きＶ13の向きの移動量は、ボタン３８Ａの押圧の回数あるいは押圧を続ける時間によって決められる。

微調整が行われると（ステップ５０３の判断Ｙ）、ステップ５０２に戻り、再度、相対位置関係Ａが生成され、再度、最終アプローチ１０ａが求められる。

　次ぎに、処理装置３２ではオペレータにより指示されたスイッチバック点１３が適切なものであるか否かを判断する処理が行われる。

たとえば、
ａ）指示されたスイッチバック点１３が積込場１の境界線１Ａの外にある
ｂ）最終アプローチ１０ａの最小曲率半径が無人車両２０の最小旋回半径未満である（最小旋回半径とは、無人車両２０が旋回可能な最小の半径であって既知のもの）
ｃ）最終アプローチ１０ａの走路上で無人車両２０が障害物（積込場１の境界線１Ａ、積込機３０を含む）と干渉する
のすべての条件に該当しない場合には、スイッチバック点１３は適切なものであるとして（ステップ５０４の判断Ｙ）、つぎのステップ５０６に進むが、上記条件の少なくとも一つに該当する場合には、オペレータにより指示されたスイッチバック点１３は適切なものでないとして（ステップ５０４の判断Ｎ）、再度のスイッチバック点１３の指示を促すべく、警報を発する（ステップ５０５）。上記のａ）及びｃ）の条件は、境界線１Ａの座標情報と、スイッチバック点１３あるいは最終アプローチ１０ａの座標情報とを対比し、位置関係から各条件に該当するか否かを判断することができる。警報は、表示部３８Ｂにメッセージとして表示するものでもよいが、スピーカなどの音声発生装置を設けて、特定の音や警告を意味する音声を発するものでもよい。また、タッチパネルＧＵＩ装置３８の一部にＬＥＤ（発光ダイオード）を設けて、警報が必要な際は、ＬＥＤを点滅あるいは点灯させることにより、オペレータに警報を知らせるものでもよい。　
　これによりオペレータは、ステップ５０１において再度、スイッチバック点１３を指示する操作を行い、以後、ステップ５０４においてスイッチバック点１３が適切であると判断されるまで、同様の処理が行われる。　
スイッチバック点１３が適切なものであると判断されると（ステップ５０４の判断Ｙ）、記憶装置３４に記憶されたスイッチバック点１３の初期位置Ｐ13の情報等が管制装置４０に送られ、前述の第１実施例と同様にして、走行経路１０が生成される。生成された走行経路１０は、管制装置４０から積込機３０に送られ、走行経路１０が表示部３８Ｂに表示される。走行経路１０の情報は、無人車両２０にも送信される。なお、表示部３８Ｂに無人車両２０の現在位置を、無人車両２０を示すアイコンとともに表示部３８Ｂに表示してもよい（ステップ５０６：図８（ｂ））。走行経路１０は、実線あるいは破線で表示部３８Ｂに表示される。

このようにして走行経路１０が生成されると、無人車両２０は、走行経路１０に沿って走行制御されて積込点１２まで走行し、積込点１２で停止して積込作業を行うことができる。

ここで積込機３０が移動するなどして積込点１２が移動すると、積込機３０のオペレータは、ボタン３８Ａを押圧操作して、「次の積込点１２´の位置Ｐ´12の設定を指示する」コマンドを入力する（ステップ５０７の判断Ｙ）。そうすると、このコマンド入力に応じて、つぎの積込点１２´の位置Ｐ´12と、次の積込点向きＶ´12が処理装置３２によって求められる。処理装置３２では、次の積込点１２´の位置Ｐ´12の情報と、次の積込点向きＶ´12の情報と、相対位置関係Ａの情報とに基づいて、当該相対位置関係Ａを維持できる位置に新たなスイッチバック点１３´を設定して新たなスイッチバック点１３´の位置Ｐ´13を演算して求める処理を行う。スイッチバック点１３´の位置Ｐ´13は、たとえば図１０（ａ）ないしは図１０（ｂ）に示した方法と同様にして求められる。ただし、新たなスイッチバック点１３´の位置Ｐ´13（ｘ´E、ｙ´E）は、ｘ－ｙ軸を、次の積込点向きＶ´12と初期の積込点向きＶ12との相対角分だけ座標変換した上で、初期のスイッチバック１３の位置Ｐ13（ｘE、ｙE）に対して積込点１２のｘ軸方向移動量、ｙ軸方向移動量分だけシフトさせた座標位置となる。

新たなスイッチバック点１３´の位置Ｐ´13の情報は、積込機３０の記憶装置３４に記憶される（ステップ５０８）。

こうして新たなスイッチバック点１３´が設定されると、次にステップ５０４に移行され、前述したのと同様に、新たなスイッチバック点１３´が適切なものであるか否かが判断され（ステップ５０４）、新たなスイッチバック点１３´が適切なものであれば（ステップ５０４の判断Ｙ）、記憶装置３４に記憶された新たなスイッチバック点１３´の位置Ｐ´13の情報等が管制装置４０に送られ、前述の第１実施例と同様にして、新たな走行経路１０´が生成される。生成された新たな走行経路１０´は、管制装置４０から積込機３０の通信装置３１を介して処理装置３２を取り込まれ、表示部３８Ｂに表示できるようなデータに変換する処理が処理装置３２で行われた後、新たな走行経路１０´が表示部３８Ｂに、表示される。なお、無人車両２０´の現在位置を、無人車両２０´を示すアイコンとともに表示部３８Ｂに表示してもよい（ステップ５０６：図８（ｂ））。

このようにして新たな走行経路１０が生成されると、無人車両２０´は、新たな走行経路１０´に沿って走行制御されて積込点１２´まで走行し、積込点１２´で停止して積込作業を行うことができる。

　以上、第１実施例、第２実施例では、右積込を例にとり説明した。しかし、図７に示すような任意の積込方法に本発明を適用できることはもちろんのことである。

　図１１は、斜め積込を行う場合を例示している。

図１１（ａ）は、積込機３０が積込場１の切羽（エリアの境界線１Ａ）に沿って位置Ｑから位置Ｑ´に移動することで積込点１２が積込点１２´に移動する場合を示している。最初にスイッチバック点１３を指示すれば、積込機３０の切羽に沿った移動に応じて自動的に新たなスイッチバック点１３´が設定され、斜め積込を行うことができる。図１１（ａ）では、積込点１２の移動前後で斜め積込の設定傾斜角度αは一定となっている。この設定傾斜角度αの値は、予め積込機３０の記憶装置３４に記憶されている。また、設定傾斜角度αの値は、予め管制装置４０の記憶装置３４に記憶されていて、斜め積込が積込機３０のオペレータにより選択された場合、記憶装置３４から設定傾斜角度αが読み出されるようにしてもよい。

図１１（ｂ）は、積込機３０が積込場１の切羽付近の固定位置Ｑで作業機３０ａを旋回することで積込点１２が積込点１２´に移動する場合を示している。最初にスイッチバック点１３を指示すれば、作業機３０ａの旋回に応じて自動的に新たなスイッチバック点１３´が設定され、斜め積込を行うことができる。図１１（ｂ）では、積込点１２の移動前後で斜め積込の設定傾斜角度がαからβに変化している。この設定傾斜角度αの値は、予め積込機３０の記憶装置３４に記憶されている。また、設定傾斜角度αの値は、予め管制装置４０の記憶装置３４に記憶されていて、斜め積込が積込機３０のオペレータにより選択された場合、記憶装置３４から設定傾斜角度αが読み出されるようにしてもよい。

（第３実施例）
　第１実施例、第２実施例では、積込機３０のオペレータがスイッチバック点１３の位置を指示するものとして説明した。しかし、管制装置４０のオペレータが、スイッチバック点１３の位置を指示する実施も可能である。

管制装置４０のオペレータが、スイッチバック点１３の位置を指示する場合には、図６（ａ）に示される積込機３０で行われる処理および図６（ｂ）のステップ２０２においてスイッチバック点１３´の位置情報を積込機３０から管制装置４０に送信する処理は不要となる。

　また、管制装置４０のオペレータが、スイッチバック点１３の位置を指示する場合には、図８に示されるタッチパネルＧＵＩ装置３８ないしはこれと同等な機能を有した装置が、管制装置４０の入力装置４３と表示装置４５として構成されることになる。この場合、図９のステップ５０７の積込点を設定する処理以外の各ステップの処理は、管制装置４０で行われることになる。

（第４実施例）
　以上の説明では、無人車両２０が一旦停止するスイッチバック点１３を、所望する地点に指示するものとして説明した。しかし、本発明は、入口点１１と積込点１２の間の走行経路１０上の地点であれば、スイッチバック点１３などの無人車両２０が一旦停止する地点に限定されることなく、無人車両２０が停止せずに通過する通過点を指示する場合にも適用することができる。たとえば図１２に示されるように、スイッチバック点１３と入口点１１との間の走行経路前半部１０ｂ上の通過点１６を初期位置として指示することにより、積込点１２が積込点１２´へと移動するに応じて、通過点１６と積込点１２との相対位置関係Ａを維持したまま新たな通過点１６´を自動的に設定する実施も可能である。

（第５実施例）
　以上の説明では、積込場１を想定し、積込機３０のオペレータあるいは管制装置４０のオペレータが積込点１２に至る走行経路１０上の経由点１４（スイッチバック点１３、通過点１６）を指示するものとして説明した。しかし、本発明は、無人車両走行システムを適用する作業現場の各エリアに適用することができる。例えば、排土場において、無人車両２０が排土点に至る走行経路上の経由点を指示する場合に本発明を適用することができる。排土場とは、無人車両２０の荷台に積載された積荷を降ろす場所である。この場合、たとえば排土点に存在するブルドーザなどの押土機のオペレータが経由点を指示することになる。また給油場において、給油点に至る走行経路上の経由点を指示する場合に本発明を適用することができる。給油場とは、無人車両２０に燃料を補給する場所である。この場合、たとえば給油点に存在する、タンクローリなどの給油車のオペレータが経由点を指示することになる。給油車に変えて、給油設備という固定されたものを用いても本実施例は適用することができる。

（第６実施例）
以上の説明では、積荷を運搬する車両（運搬車両）が屋外の走行経路に沿って走行させる場合を想定して説明した。しかし、運搬車両を屋内の走行経路に沿って走行させる場合にも本発明を適用することができる。例えば、工場、倉庫等で稼動する無人搬送車を用いた無人搬送システムに本発明を適用し、工場、倉庫等の屋内のエリアに生成される走行経路上の経由点を指示することにより、無人搬送車の目的点の移動に応じて、自動的に経由点を設定してもよい。無人搬送車の目的点とは、多軸ロボットが倉庫内の棚から荷物をつかんで無人搬送車に搭載するといった積込位置（積込点）が想定される。

　以上説明した各実施例によれば、オペレータが作業性を高める上で最適な地点にスイッチバック点１３などの経由点１４を指示、設定できる。また、一度、スイッチバック点１３などの経由点１４が設定されると、積込機３０の積込点１２などの目標点が移動しても目標点と経由点１４の相対位置関係Ａを維持できる位置に新たなスイッチバック点１３´などの経由点１４が自動的に設定されるため、積込点１２などの目標点が移動する毎に毎回最適な地点を独力で探索してその地点を指示するという煩わしく負担のかかる作業が不要となり、積込機３０のオペレータの作業性が向上する。

　例えば、図２に示すように、積込機３０がホイルローダである場合には、切羽を掘削した地点から積込点１２に移動するまでの間、Ｖシェープ運転が行われることから、切羽付近でホイールローダはＶシェープ運転を行うための一定の走行エリアＢを確保する必要がある。Ｖシェープ運転とは、図２のＶで示すように、ホイールローダのバケットで土砂をすくうために前進走行し、土砂をすくった後に後進走行に切り換えて、さらにダンプトラックに積込作業をするために前進走行に切り換えるという一連の動作のことである。

　積込機３０のオペレータは、Ｖシェープ運転を行うために確保すべき走行エリアＢを視認して把握する。そして走行エリアＢを避けるように積込点１２、スイッチバック点１３を指示する。なお、図２に破線で走行エリアＢは、何かしらの面積データや座標データで記憶されているようなものではなく、オペレータがイメージするエリアのことである。

本実施例によれば、オペレータが走行エリアＢを避けるようにスイッチバック点１３等の経由点を指示できるため、無人車両２０と積込機３０との無用な干渉が防止され、高い作業効率をもって積込作業を行うことができる。

（第７実施例）
　第１実施例、第２実施例、第３実施例では、スイッチバック点１３が積込点１２の位置移動に応じて位置が移動する実施例について説明した。

　しかし、スイッチバック点１３を、位置移動しない固定点としてその位置Ｐ13の情報を指示する実施も可能である。

　たとえば図１３（ａ）に示すように、横幅が狭い積込場１の場合には、従来にあっては最適なスイッチバック点１３を演算装置で自動演算するため、演算が収束せずに解が得られず、結果として最適なスイッチバック点１３を探索できないことがある。しかし、積込機３０のオペレータや管制装置４０のオペレータが目視することで、たとえば積込場１の横幅方向に部分的に広がったエリアＣを発見し、そのエリアＣ内にスイッチバック点１３を即座に指示することが可能な場合がある。

　このような場合には、スイッチバック点１３を、位置移動しない固定点としてその位置Ｐ13の情報をオペレータが指示すればよい。具体的には、オペレータが、タッチパネルＧＵＩ装置３８を用いて、固定点としての位置P13（以下、固定位置P13）を表示部３８Ｂの画面に表示された地図上の任意の位置を接触、押圧操作し、ボタン３８Ａのいずれかのボタンに割り当てられた、固定点を指示する機能を有するボタンを押圧操作する。この固定点の指示は、管制装置４０のオペレータが、管制装置４０の入力装置４３あるいは表示装置４５を操作することで行われてもよい。

スイッチバック点１３の固定位置Ｐ13が指示されると、管制装置４０において、このスイッチバック点１３の固定位置Ｐ13の情報と、積込機３０の積込点１２の位置Ｐ12の情報と、当該積込点１２における無人車両２０の積込点向きＶ12の情報とに基づいて、指示されたスイッチバック点１３を経て積込点１２至る走行経路１０が生成され、無人車両２０は管制装置４０から生成された走行経路１０の情報を受信し、無人車両２０は走行経路１０に沿ってスイッチバック点１３を経て積込点１２まで走行する。

積込機３０の移動によって積込点１２が積込点１２´に移動したとしても、スイッチバック点１３の位置は固定位置Ｐ13を維持する。すなわち、つぎの積込点１２´の位置Ｐ´12の情報と、当該積込点１２´における無人車両２０´の積込点向きＶ´12の情報と、スイッチバック点１３の固定位置Ｐ13の情報とに基づいて、当該スイッチバック１３を経てつぎの積込点１２´に至る新たな走行経路１０´が生成され、生成された新たな走行経路１０´の情報に基づき無人車両２０´が新たな走行経路１０´に沿ってスイッチバック点１３を経て積込点１２´まで走行される。

また、第４実施例と同様に、入口点１１と積込点１２の間の走行経路１０上の地点であれば、スイッチバック点１３などの無人車両２０が一旦停止する地点に限定されることなく、無人車両２０が停止せずに通過する通過点を、位置移動しない固定点として指示することができる。たとえば図１３（ｂ）に示されるように、スイッチバック点１３と入口点１１との間の走行経路前半部１０ｂ上の通過点１６を、位置移動しない固定点としてオペレータが指示することにより、積込点１２が積込点１２´へと移動したとしても、通過点１６の位置を固定したまま、新たな走行経路１０´（図１３（ｂ）中の破線）を生成することができる。

もちろん、無人車両２０を第５実施例で示したような積込場以外のエリアを走行させる場合、第６実施例の屋内走行させる場合にも、スイッチバック点１３、通過点１６といった経由点１４を位置移動しない固定点として、オペレータは指示することができる。

第７実施例によれば、オペレータが作業性を高める上で最適な地点にスイッチバック点１３などの経由点１４を指示、設定できる。また、一度、スイッチバック点１３などの経由点１４が設定されると、積込点１２などの目標点が移動してもスイッチバック点１３などの経由点１４の位置が固定されたままで走行経路１０、１０´が生成されるため、スイッチバック点１３などの経由点１４までの走行経路は固定され、次の無人車両２０´を連続してスイッチバック点１３などの経由点１４の近傍まで走行させることができるようになる。この結果、作業現場の生産効率が飛躍的に向上する。

例えば、図１３（ａ）では、積込機３０が積込点１２で無人車両２０に土砂等を積込んでいるときに、次の無人車両２０´さらに次の無人車両２０´´等々を順次、走行経路前半部１０ｂに進入させることができ、無駄な待ち時間なく積込作業を連続して行うことができる。

　また、図１３（ｂ）では、積込機３０が積込点１２で無人車両２０に土砂等を積込んでいるときに、次の無人車両２０´さらに次の無人車両２０´´等々を順次、走行経路前半部１０ｂのうち通過点１６の手前まで進入させることができ、無駄な待ち時間なく積込作業を連続して行うことができる。

（第８実施例）
第１実施例、第２実施例、第３実施例では、スイッチバック点１３は、積込場１のエリア内に設定されるものとして説明した。

しかし、図１４に示すように、スイッチバック点１３を、積込場１のエリア外にあって入口点１１の手前に指示、設定する実施も可能である。すなわち、このようなスイッチバック点１３の指示、設定が必要な場合とは、積込場１のエリアが、無人車両２０の旋回最小半径の制限を受けてスイッチバック点１３を設定するには十分な面積や幅を有していない場合である。この場合、走行経路１０は、積込場１の入口点１１の手前の経路を含むものとして定義される。本実施例においては、図１４に示すように積込場１のエリア外の地形情報も表示部３８Ｂに表示されている。スイッチバック点１３は、第７実施例と同様にして固定点として指示してもよい。スイッチバック点１３や積込点１２の具体的な指示や設定の方法は、先に述べた実施例と同様である。

この第８実施例によれば、無人車両２０を、入口点１１の手前のスイッチバック点１３でスイッチバックさせ、後進状態のまま入口点１１を経て積込点１２まで走行させることができる。

図１（ａ）、（ｂ）は、従来技術を説明するために用いた積込場の上面図である。 図２は、積込場の上面図で、従来技術の問題点および本発明の効果を説明するために用いた図である。 図３は、積込場の上面図で、従来技術の問題点を説明するために用いた図である。 図４は、積込場の上面図である。 図５は、実施形態の無人車両走行システムのブロック図である。 図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１実施例を説明するために用いたフローチャートである。 図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、各種積込方法を例示する図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、積込機の入力装置と表示装置の構成例を示す図である。 図９は、図８の構成例に対応する第２実施例の処理手順を示すフローチャートである。 図１０（ａ）、（ｂ）は、最終アプローチを生成する処理を説明するために用いた図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は、斜め積込を行う場合を例示する積込場の上面図である。 図１２は、他の実施例を説明するために用いた積込場の上面図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、他の実施例を説明するために用いた積込場の上面図である。 図１４は、他の実施例を説明するために用いた積込場の上面図である。

Claims (9)

1. 無人車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って無人車両を目標点まで走行させる無人車両の走行システムにおいて、
   　走行経路上にあって目標点の手前の経由点を、目標点の位置移動に応じて位置移動する移動地点としてその初期位置情報を指示する経由点指示手段と、
   　経由点指示手段により指示された経由点の初期位置情報と、目標点の位置情報とに基づいて、目標点と経由点との相対位置関係の情報を生成する相対位置関係情報生成手段と、
   目標点の位置が移動すると、当該位置移動後の目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報と、前記相対位置関係情報とに基づいて、当該相対位置関係を維持できる位置に新たな経由点を設定する経由点設定手段と、
   経由点指示手段により経由点の初期位置が指示されると、当該経由点の初期位置情報に基づいて、指示された経由点を経て目標点に至る走行経路を生成するとともに、
   　目標点の位置が移動すると、経由点設定手段で設定された新たな経由点を経て位置移動後の目標点に至る走行経路を生成する走行経路生成手段と、
   生成された走行経路の情報に基づき無人車両を走行経路に沿って経由点を経て目標点まで走行させる走行制御手段と
   を備えたことを特徴とする無人車両の走行システム。
2. 無人車両の走行経路を生成し、生成された走行経路に沿って無人車両を目標点まで走行させる無人車両の走行システムにおいて、
   　走行経路上にあって目標点の手前の経由点を、位置移動しない固定的な地点としてその位置情報を指示する経由点指示手段と、
   経由点指示手段により経由点の固定位置が指示されると、当該経由点の固定位置情報と、
   目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報とに基づいて、指示された経由点を経て目標点に至る走行経路を生成するとともに、
   目標点の位置が移動すると、当該位置移動後の目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報と、経由点の固定位置情報とに基づいて、当該経由点を経て位置移動後の目標点に至る走行経路を生成する走行経路生成手段と、
   生成された走行経路の情報に基づき無人車両を走行経路に沿って経由点を経て目標点まで走行させる走行制御手段と
   　を備えたことを特徴とする無人車両の走行システム。
3. 無人車両は、ダンプトラックであり、経由点は、スイッチバック点であり、目標点は、作業車両としての積込機がダンプトラックに積込作業をおこなう積込点であること
   を特徴とする請求項１または２記載の無人車両の走行システム。
4. 走行経路は、積込場の入口点から積込場のエリア内のスイッチバック点を経て積込場のエリア内の積込点に至る経路であること
   を特徴とする請求項３記載の無人車両の走行システム。
5. 走行経路は、積込場の入口点の手前の経路を含むものであって、
   スイッチバック点は、積込場のエリア外にあって入口点の手前の地点に指示され、設定されること
   を特徴とする請求項３記載の無人車両の走行システム。
6. 経由点指示手段は、目標点に存在する作業車両に設けられていること
   　を特徴とする請求項１から５に記載の無人車両の走行システム。
7. 経由点指示手段は、無人車両および目標点に存在する作業車両と通信手段により通信可能な管制装置に設けられていることを特徴とする請求項１から５に記載の無人車両の走行システム。
8. 無人車両の目標点までの走行経路を生成する無人車両の走行経路生成方法において、
   　走行経路上にあって目標点の手前の経由点を、目標点の位置移動に応じて位置移動する移動地点としてその初期位置情報を指示し、
   経由点の初期位置が指示されると、当該経由点の初期位置情報に基づいて、指示された経由点を経て目標点に至る走行経路を生成するとともに、指示された経由点の初期位置情報と、目標点の位置情報とに基づいて、目標点と経由点との相対位置関係の情報を生成し、
   目標点の位置が移動すると、当該位置移動後の目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報と、前記相対位置関係情報とに基づいて、当該相対位置関係を維持できる位置に新たな経由点を設定するとともに、設定された新たな経由点を経て位置移動後の目標点に至る走行経路を生成する
   ことを特徴とする無人車両の走行経路生成方法。
9. 無人車両の目標点までの走行経路を生成する無人車両の走行経路生成方法において、
   　走行経路上にあって目標点の手前の経由点を、位置移動しない固定的な地点としてその位置情報を指示し、
   経由点の固定位置が指示されると、当該経由点の固定位置情報と、目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報とに基づいて、指示された経由点を経て目標点に至る走行経路を生成し、
   目標点の位置が移動すると、当該位置移動後の目標点の位置情報と、当該目標点における無人車両の向きの情報と、経由点の固定位置情報とに基づいて、当該経由点を経て位置移動後の目標点に至る走行経路を生成する
   　ことを特徴とする無人車両の走行経路生成方法。

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