WO2016051818A1 - 障害物回避システム - Google Patents

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WO2016051818A1
WO2016051818A1 PCT/JP2015/056702 JP2015056702W WO2016051818A1 WO 2016051818 A1 WO2016051818 A1 WO 2016051818A1 JP 2015056702 W JP2015056702 W JP 2015056702W WO 2016051818 A1 WO2016051818 A1 WO 2016051818A1
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WO
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obstacle
vehicle
travel
avoidance
host vehicle
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PCT/JP2015/056702
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓久哉 中
政樹 金井
佐藤 隆之
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日立建機株式会社
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    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers

Definitions

  • the present invention relates to an obstacle avoidance system, and more particularly to an obstacle avoidance system in a conveyance path including a plurality of lanes.
  • an autonomous traveling system in which a transportation vehicle (hereinafter referred to as “unmanned dump truck”) that autonomously travels without boarding an operator is connected to a control device via a wireless communication line.
  • the driving position and work status of unmanned dump trucks, graders, dozers, service cars, water trucks, etc. that are operated by operators (hereinafter referred to as “manned vehicles”) are managed by the autonomous driving system. Is controlled based on the map data generated in advance and the travel position.
  • Patent Document 1 discloses that “a relative position between an own vehicle and an obstacle ahead of the own vehicle is detected in order to perform accurate cooperative control of automatic brake control and steering assist control.
  • automatic brake control is performed, and the relative position with the detected obstacle is the first position.
  • a technique of performing steering assist control when the vehicle is in the second region wide in the vehicle width direction outside the region "(see abstract) is disclosed.
  • Patent Document 1 the obstacle avoidance operation is performed based only on the positional relationship with the obstacle in front of the host vehicle that can be detected by a sensor such as a radar mounted on the vehicle. Even when there is an incoming vehicle, there is a risk of determining that avoidance steering to the oncoming lane is permitted. Depending on the positional relationship with the oncoming vehicle and the amount of protrusion to the oncoming lane, there is a risk of contact with the oncoming vehicle, and even if there is no contact, the efficiency of the conveyance work may be reduced due to unscheduled deceleration, etc. Although there is a problem, Patent Literature 1 does not consider this point.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and in avoiding obstacles on the traveling road, it is safe and efficient without obstructing the traveling of the vehicle on the adjacent lane arranged side by side with the traveling lane of the own vehicle.
  • the objective is to avoid obstacles.
  • the present invention is arranged such that the traveling lane and the adjacent lane of the host vehicle are arranged side by side, and an obstacle in front of the traveling lane passes through the adjacent lane side of the obstacle.
  • An obstacle avoidance system for avoiding, based on an output from an external sensor mounted on the host vehicle, a relative position of the obstacle with respect to the host vehicle, and a vehicle width direction of the obstacle
  • An obstacle detection unit for detecting the size of the vehicle, and a maximum movement amount in the vehicle width direction of the host vehicle for avoiding the obstacle, the relative position of the obstacle, and the size of the obstacle in the vehicle width direction.
  • a movement amount calculation unit that calculates based on the vehicle width of the host vehicle, and obtains a point that is displaced by the maximum movement amount from the position of the obstacle toward the adjacent lane as an avoidance point, and the avoidance point and the The distance from the center line of the adjacent lane is Is greater than both the width, characterized in that it comprises, avoidance route generating unit for generating an avoidance route for the vehicle passes through the avoidance point.
  • region in the example of FIG. A diagram showing an example of an unmanned dump truck traveling in the adjacent lane
  • each or all of the configurations, functions, processing units, processing means, and the like in the following embodiments may be realized as, for example, an integrated circuit or other hardware.
  • each configuration, function, processing unit, processing unit, and the like, which will be described later may be realized as a program executed on a computer. That is, it may be realized as software.
  • Information such as programs, tables, files, etc. for realizing each configuration, function, processing unit, processing means, etc. is stored in memory, hard disk, storage device such as SSD (Solid State Drive), storage medium such as IC card, SD card, DVD, etc. Can be stored.
  • an obstacle avoidance system for avoiding an obstacle in front of the traveling lane by passing the adjacent lane and the adjacent lane of the host vehicle through the adjacent lane side of the obstacle will be described.
  • the adjacent lane is an opposite lane
  • the adjacent lane is a lane (parallel lane) that travels in the same direction as the host vehicle on a conveyance path including two or more lanes on one side.
  • the traveling lane and the adjacent lane may be adjacent to each other, or may be installed apart from the two lanes.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an obstacle avoidance system.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the control control device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the unmanned dump truck shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of map information for the forward path and the return path in the first embodiment.
  • the obstacle avoidance system 10 is configured by wirelessly connecting each of a host vehicle 12 and a manned vehicle 13 to a control control device 11.
  • the control controller 11 manages the work content, travel position, and travel state of each of the own vehicle 12 and the manned vehicle 13 that perform work at a work site such as a mine. According to the work process at the work site, It plays a role of instructing the own vehicle 12 and the manned vehicle 13 to perform in the future.
  • the control control device 11 includes four devices: a control control ECU (Electronic Control Unit) 20, a display device 61, an input device 62, and a communication device 81.
  • the control control ECU 20, the display device 61, the input device 62, and the communication device 81 Each is configured to be electrically connected.
  • the control control ECU 20 is an electronic control unit (ECU) having various functional means realized by a CPU (Central Processing Unit) executing a program stored in a memory. As shown in FIG. 2, the control control ECU 20 includes an IF control unit 21 that controls input / output of information between the display device 61 and the input device 62, a travel route and travel of the host vehicle 12 and the manned vehicle 13. A control database 22 for setting permission areas, travel conditions, etc., a communication control section 27 for controlling transmission / reception of wireless information to / from the communication device 81, and a map database storing information on travel routes and travel permission areas at work sites 28 (corresponding to a map information storage unit).
  • ECU electronice control unit
  • IF control unit 21 that controls input / output of information between the display device 61 and the input device 62, a travel route and travel of the host vehicle 12 and the manned vehicle 13.
  • a control database 22 for setting permission areas, travel conditions, etc.
  • a communication control section 27 for controlling transmission / reception of wireless information to
  • the map information stored in the map database 28 includes a plurality of points (nodes) arranged along the traveling direction of each lane, and target tracks (lanes) defined by links connecting adjacent nodes. Center line) and width information along the vehicle width direction of the vehicle traveling on the basis of the target track is used. Details of the map information will be described later with reference to FIG.
  • the control control unit 22 sets a travel route and a travel permission region for each of the own vehicle 12 and the manned vehicle 13 working at the mine site, so that the travel route setting unit 23 and the travel condition setting unit 24 are set.
  • the travel permission area setting unit 25 and the departure possibility determination unit 26 are provided.
  • the travel route setting unit 23 refers to the map information of the travel lane and the opposite lane (neighboring lane) of the host vehicle stored in the map database 28, and the current positions of the host vehicle 12 and the manned vehicle 13, A destination for each vehicle is determined and a travel route to reach the destination is set.
  • the travel condition setting unit 24 determines the maximum speed of the vehicle on the travel route for each vehicle based on the speed limit and curvature for each lane defined in relation to the map information, the waiting time for the loading position, and the like. And driving conditions such as maximum acceleration.
  • the travel permission area setting unit 25 refers to the map information of the travel lane, permits each vehicle to travel only in the vehicle, and prohibits other vehicles from entering the area. Set. That is, in the travel permission area setting unit 25, a partial area where the vehicle may travel is set as a travel permission area on the travel route set for each vehicle. Each vehicle can travel within a travel permission area (corresponding to the first travel permission area) set for the own vehicle, but it is not allowed to deviate from the travel permission area by the vehicle itself. Further, the other vehicle cannot enter the travel permission area set for the own vehicle, and the host vehicle cannot enter the travel permission area set for the other vehicle.
  • the travel permission area setting unit 25 sets the first travel permission area to the length along the target track of the travel lane and the vehicle width direction centered on the target track. It is set using a two-dimensional area defined by the width of.
  • the second lane permission area in which the other vehicle is permitted to travel only by the other vehicle with reference to the map information of the adjacent lane is set to the target of the adjacent lane. It is set using a two-dimensional region defined by the length along the track and the width in the vehicle width direction centering on the target track.
  • the departure permission / inhibition determination unit 26 determines the position of the other vehicle and the travel permission region set for the other vehicle. Based on at least one of the positions of the (second travel permission area), it is determined whether or not the own vehicle is permitted to deviate from the first travel permission area.
  • FIG. 4 shows a scene in which the host vehicle 12 and the other vehicle 18 are traveling on a conveyance path composed of two lanes of an outward path and a return path at the mine site.
  • the host vehicle 12 is traveling toward the right side in the plane of FIG. 4
  • the other vehicle 18 is traveling toward the left side.
  • the map information of each lane is defined using a target track composed of a plurality of nodes (white circles) arranged along the traveling direction, links connecting adjacent nodes, and left and right boundary lines of the target track.
  • the target track 210 is configured using a node 211 and a link 212.
  • the right boundary line 223 located on the right side in the traveling direction of the traveling lane is configured using the node 221 and the link 222, and the left boundary line 226 located on the left side in the traveling direction of the traveling lane is also composed of the node 224 and the link. 225.
  • the right boundary line and the left boundary line are the lane boundary line on the right side of the target track in the direction of travel of the lane and the lane line on the left side.
  • the boundary line is called the left boundary line.
  • the map information of the oncoming lane is also configured using a target track 510 including a node 511 and a link 512, a right boundary line 523 configured using a node 521 and a link 522, a node 524 and a link 525 being left. Includes a boundary line 526.
  • traveling permission areas 220 and 520 are set in the own vehicle 12 and the other vehicle 18, respectively.
  • a safety margin distance ⁇ for avoiding interference between the host vehicle 12 and the other vehicle 18 is provided between the travel permission areas 220 and 520.
  • symbol 300 shows the road shoulder installed in the both ends of a conveyance path.
  • the travel route setting unit 23 sets a travel route for each vehicle by using a combination of all nodes 211 and links 212 or nodes 511 and links 512 from the current location to the destination.
  • the control control unit 22 In the unlikely event that the vehicle 12 needs to deviate from the first travel permission area 220 in order to perform an obstacle avoidance operation while traveling, the control control unit 22 is requested to permit the departure.
  • the control control unit 22, which is requested to permit the departure determines whether or not the departure from the first travel permission region 220 of the host vehicle 12 in the departure possibility determination unit 26 according to the setting state of the second travel permission region 520 of the other vehicle 18. Judge whether or not to deviate.
  • a new first travel permission area of the host vehicle 12 is set by the travel permission area setting unit 25.
  • the host vehicle 12 is allowed to travel to node (7) along a travel route represented by seven nodes from node (1) to node (7) in the first travel permission area 220. It will be. Before reaching node (7), the control control unit 22 is inquired whether the travel route after node (8) may be traveled, and the control control unit 22 sets the second travel permission area 520 of the other vehicle 18. Accordingly, the travel permission area of the host vehicle 12 is set for the travel route after node (8). By repeating this to the destination, the host vehicle 12 can travel safely to the destination without contacting the other vehicle 18.
  • the display device 61 displays the travel permission area, travel route, travel speed, current travel position, and the like assigned to the host vehicle 12 and the manned vehicle 13 managed by the control control device 11 to the operator.
  • an LCD liquid crystal display
  • the input device 62 is a user interface through which an operator performs an input operation for giving an instruction to the control control device 11 such as switching contents to be displayed on the display device 61 or changing work contents for a specific vehicle.
  • it is composed of a keyboard, a mouse, a touch panel, and a trackball.
  • the communication device 81 receives information such as a travel position, a travel speed, and a vehicle state in order to manage the host vehicle 12 and the manned vehicle 13 by the control control device 11, and travels with respect to the host vehicle 12 and the manned vehicle 13. It is a device used for notifying travel instructions such as routes, travel conditions, and travel permission areas. Since work sites cover a wide area, wireless communication is generally used.
  • a host vehicle 12 includes an obstacle detection sensor 40 (corresponding to an external sensor), a host vehicle position detection sensor 50, a vehicle control ECU 30, a communication device 82, and a vehicle control device 70.
  • the control ECU 30, the obstacle detection sensor 40, the vehicle position detection sensor 50, the communication device 82, and the vehicle control device 70 are electrically connected to each other.
  • the obstacle detection sensor 40 is a sensor for detecting an obstacle on the traveling path of the unmanned vehicle 12.
  • the obstacle detection sensor 40 is configured using a sensor capable of detecting an obstacle that is an obstacle to the unmanned vehicle 12 traveling, such as a falling rock or uneven road surface, but is not managed by the control control device 11.
  • a laser sensor or millimeter wave radar 41 (see FIG. 3) that detects the distance to the reflection target by measuring the time until the reflected light returns and irradiates the laser light.
  • a stereo camera 42 (see FIG. 3) or the like that can identify the distance to the shooting target and the target based on the images of the two cameras that are set apart and shot at the same time may be used. However, sensors other than these may be used.
  • the own vehicle position detection sensor 50 is a sensor used to detect vehicle movement information such as the position and posture of the own vehicle, the traveling speed, and the acceleration.
  • vehicle movement information such as the position and posture of the own vehicle, the traveling speed, and the acceleration.
  • a GPS receiver 51 capable of detecting the position and orientation of a vehicle by receiving radio waves transmitted from a plurality of GPS (Global Positioning System) satellites by an antenna 52, and a vehicle
  • the gyro device 53 and the acceleration sensor 54 capable of detecting the angular velocity and acceleration of the vehicle, and the wheel speed sensor 55 capable of detecting the wheel rotational speed of the vehicle are included.
  • the own vehicle position detection sensor 50 is not limited to the above example.
  • the communication device 82 is a communication device for establishing a wireless communication connection between the host vehicle 12 and the control control device 11.
  • the vehicle control device 70 includes a braking device 71 for decelerating and stopping the host vehicle 12, a steering device 72 that changes the steering angle, and a traveling device 73 that increases and decreases the fuel injection amount.
  • the vehicle control ECU 30 is an electronic control unit (ECU) having various functional means realized by the CPU executing a program stored in the memory. As shown in FIG. 3, the vehicle control ECU 30 includes an obstacle detection unit 31, a vehicle position detection unit 32, a communication control unit 36, a map database 37, a vehicle control unit 33, an avoidance route generation unit 34, and a departure presence / absence determination unit 35. including.
  • ECU electronice control unit
  • the obstacle detection unit 31 is based on the output data of various types of obstacle detection sensors 40 mounted on the host vehicle 12, and the relative position and speed of the obstacles around the host vehicle 12 and the size of the obstacle in the vehicle width direction. Etc., and has a function of notifying the vehicle control unit 33 of necessary obstacle information.
  • the own vehicle position detection unit 32 detects the position, posture, and speed of the own vehicle 12 based on the output data of the own vehicle position detection sensor 50 mounted on the own vehicle 12 and notifies the vehicle control unit 33 of these information. It has a function.
  • the communication control unit 36 has a function of controlling mutual communication between the control control device 11 and the host vehicle 12 using the communication device 82.
  • the map database 37 stores travel route information on the work site, travel conditions for the travel route notified from the control control device 11, and travel permission area information.
  • the avoidance route generation unit 34 generates an avoidance route of the host vehicle for avoiding the obstacle. More specifically, a point where the own vehicle is displaced by the maximum amount of movement from the position of the obstacle toward the adjacent lane is determined as an avoidance point, and the distance between the avoidance point and the target track of the adjacent lane is determined by the distance of the own vehicle. When the vehicle width is larger than the vehicle width, an avoidance route for the host vehicle to pass the avoidance point is generated. Thereby, even when separating with an oncoming vehicle at an avoidance point, both interference can be prevented.
  • the avoidance route generation unit 34 detects the own vehicle from the avoidance point when the obstacle detection sensor (external sensor) of the own vehicle does not detect a new obstacle different from the front obstacle while traveling on the avoidance route. A return route for returning to the target track of the traveling lane is further generated. Thereby, when there is no other obstacle ahead of the front obstacle, it can be returned, and the adjacent lane can be released earlier. Interference with another obstacle can be avoided.
  • the avoidance route generation unit 34 curvatures of the avoidance route and the return route so that the lateral acceleration applied to the host vehicle traveling on the avoidance route is equal to or less than a reference lateral acceleration provided to suppress the rollover of the own vehicle. May be determined. Thereby, even during the obstacle avoidance / return operation, the host vehicle can be driven more safely without performing steering control at a steep angle.
  • Departure presence / absence determination unit 35 determines whether or not to depart from the first travel permission area when the host vehicle travels along the avoidance route. If the vehicle does not deviate, the avoidance operation within the first travel permission area is possible, so there is no influence on the oncoming lane and the host vehicle can perform the avoidance operation. When deviating, it is possible to determine whether or not an avoidance operation is possible by considering the influence on the oncoming lane.
  • the vehicle control unit 33 moves the host vehicle 12 on the travel route based on the travel conditions, the travel route, the travel permission area, and the own vehicle position information notified from the own vehicle position detection unit 32 instructed from the control control device 11.
  • the vehicle control device 70 has a function of giving a control command so that the vehicle travels in accordance with the travel conditions within the travel permission section set to. Thereby, the own vehicle 12 autonomously travels to the destination.
  • the vehicle control unit 33 determines the maximum movement amount in the vehicle width direction of the host vehicle to avoid the obstacle based on the relative position of the obstacle, the size of the obstacle in the vehicle width direction, and the vehicle width of the host vehicle. It has a function as a movement amount calculation unit to calculate. Details of this will be described later.
  • the manned vehicle 13 includes a display device 63, an input device 64, a vehicle position detection sensor 65, a communication device 83, and a navigation ECU 90.
  • the navigation ECU 90, the display device 63, the input device 64, and the vehicle The position detection sensor 65 and the communication device 83 are electrically connected to each other.
  • the own vehicle position detection sensor 65 is used to detect the travel position, posture, and speed of the manned vehicle 13, and a GPS receiver or the like may be used similarly to the sensor mounted on the own vehicle 12.
  • the display device 63 displays the travel route, the travel permission area, and the position of the host vehicle, which are instructed from the control control device 11, on a display screen including an LCD, for example. Thereby, it is possible to confirm which position on the mine site the driver of the manned vehicle 13 is currently traveling.
  • the input device 64 is used for an instruction to switch the display screen of the display device 63 and for the driver to obtain permission to deviate from the travel permission area to the control control device 11.
  • the communication device 83 performs control related to wireless communication between the manned dump 13 and the control control device 11.
  • the navigation ECU 90 is a manned vehicle based on the travel permission area obtained via the communication device 83, the vehicle position information output from the vehicle position detection sensor 65, and the travel route information stored in the navigation ECU 90. 13 has a function of calculating which position the vehicle is traveling with respect to the travel route and the travel permission area. If it is determined that the vehicle position may deviate from the travel permission area, the navigation ECU 90 may notify the driver that the vehicle position may deviate from the travel permission area. An alarm may be issued when the permitted area is deviated.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the obstacle avoidance process.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the determination process of whether or not the travel permitted area departs in step S510 in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which an obstacle exists outside the unmanned dump traveling area.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example in which an obstacle exists in the traveling area of the unmanned dump and can be avoided in the travel permission area, where (a) is an overall view, and (b) is an enlarged view around the vehicle. It is.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the obstacle avoidance process.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the determination process of whether or not the travel permitted area departs in step S510 in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which an obstacle exists outside the unmanned dump traveling area.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example in which an obstacle exists in the traveling area of the unmanned dump and can be avoided in
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a route that returns to the travel route after the obstacle avoiding operation in the example of FIG. 8 is generated.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which an obstacle exists in the traveling area of the unmanned dump and must deviate from the travel permission area.
  • FIG. 11 is a diagram showing the update of the travel permission area in the example of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a case where an unmanned dump truck traveling in the adjacent lane exists.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the update of the travel permission area in the example of FIG. FIG.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which there is an unmanned dump truck traveling in the adjacent lane, and when the travel permission area is changed to avoid an obstacle, the unattended dump traveling in the adjacent lane overlaps with the traveling area.
  • description will be made along the order of steps in FIG.
  • step S501 the obstacle detection unit 31 acquires obstacle detection information (S501).
  • the obstacle detection sensor 40 generates detection data within the detection range 150 and outputs the detection data to the obstacle detection unit 31.
  • the obstacle detection unit 31 detects the obstacle 400 in the detection range 150 based on the detection data, and outputs the detection result of the obstacle 400 to the vehicle control unit 33.
  • the vehicle control unit 33 detects the relative distance (Xo, Yo) and the size Wo from the host vehicle 12 made of an unmanned dump truck.
  • the relative distance (Xo, Yo) is a vehicle width direction perpendicular to the vehicle traveling direction, with the vehicle traveling direction as the X-axis, with the origin as a point perpendicular to the traveling route from the center position of the rear axle of the host vehicle 12 Is a coordinate system along the travel route with Y as the axis.
  • step S ⁇ b> 502 the vehicle control unit 33 determines whether or not the detected obstacle 400 exists within the traveling region of the host vehicle 12.
  • the travel region is a region 230 having a width in the vehicle width direction along the vehicle travel direction, which is ahead of the current position of the host vehicle 12 in the travel permission region 220. Is set to a length equivalent to the vehicle width Wm of the host vehicle 12 (W ⁇ Wm).
  • a determination formula as to whether an obstacle exists in the traveling region 230 is expressed by the following formula.
  • the vehicle 12 does not interfere with the obstacle 400 even if the vehicle 12 continues to travel in the travel area 230, so the process returns to step S501 and continues autonomously. Continue to detect obstacles.
  • the obstacle 400 exists in the traveling region 230 (S502 / YES), for example, when the host vehicle 12 does not satisfy the above formula (1) as in the positional relationship between the obstacle 401 and the host vehicle 12 shown in FIG. If the vehicle continues to travel in the traveling area 230, it will interfere with the obstacle 400. Then, it progresses to step S503 and the avoidance operation
  • step S503 the avoidance route generation unit 34 installed in the vehicle control ECU 30 calculates a lateral movement amount for avoiding an obstacle (S503).
  • the avoidance route generation process will be described with reference to FIG.
  • the avoidance route generation unit 34 calculates a lateral movement amount D (see FIG. 8A) that the host vehicle 12 must move laterally with respect to the travel route in order to avoid an obstacle.
  • D lateral movement amount
  • the clearance distance between the host vehicle 12 and the obstacle 401 when approaching the obstacle 401 is ⁇ , the following equation ( The vehicle must travel at a position separated by a distance Dt shown in 2) (see FIG. 8B).
  • an avoidance position 250 a position adjacent to an obstacle that must be passed when the obstacle 401 is avoided is referred to as an avoidance position 250.
  • the lateral movement amount D from the current position of the host vehicle 12 along the Y-axis direction is the maximum movement amount.
  • the lateral movement amount D with respect to the travel route is calculated by the following equation (3).
  • the vehicle control unit 33 moves the vehicle 12 through the travel permission area 220 when the vehicle 12 moves by the lateral movement amount D calculated by the equation (3) and passes the avoidance position 250. Whether or not to deviate is determined based on the following equation (4).
  • the lateral width of the travel permission area at the avoidance position 250 is set to W1 and Wr on the left and right with respect to the travel route.
  • Formula (4) is a judgment formula when avoiding on the right side with respect to the travel route
  • Formula (5) is a judgment formula when avoiding on the left side.
  • Step S505 When Formula (4) or Formula (5) is satisfied, that is, it is determined that the host vehicle 12 does not depart from the travel permission region 220 (S504 / No), and the process proceeds to Step S505 to execute an obstacle avoidance operation.
  • the positional relationship between the dump 12 and the obstacle 401 shown in FIG. 8 transitions from step S504 to step S505 because Expression (4) is established.
  • step S505 the vehicle control unit 33 steers the steering device 72 of the vehicle control device 70 in order to avoid the obstacle 401 based on the lateral movement amount D calculated by the avoidance route generation unit 34 in step S503. Control is performed (S505).
  • the steering control method calculates a clothoid curve connecting a point 255 on the target trajectory at the current position of the unmanned dump truck 12 and the avoidance position 250, and steers the vehicle so as to travel along the clothoid curve. Control is sufficient. However, the present invention is not limited to this method, and other steering control methods may be used.
  • step S506 if the vehicle control unit 33 determines that there is no obstacle on the traveling route of the vehicle, a return route to return to the traveling route is generated (S506).
  • the return route may be generated by the same method as in step S505 by generating a route for moving the host vehicle 12 to the target track side by the lateral movement amount D.
  • FIG. 9 shows the processing of this step.
  • the host vehicle 12 located at the avoidance position 250 monitors the front obstacle in the vehicle traveling direction by the obstacle detection sensor 40.
  • the host vehicle 120 may generate a return path based on the lateral movement amount D or the steering amount in step S505 immediately before passing the avoidance position 250, or the clothoid curve calculated in step S505. May be reversed about the vehicle traveling direction axis to generate the return path 270.
  • the vehicle control unit 33 performs steering control so as to travel along the return route generated in step S506, and returns the host vehicle 12 to the target track 210 of the travel lane (S507).
  • the obstacle avoidance / return operation in the travel permission area shown in FIGS. 8 and 9 is completed.
  • step S508 the vehicle control unit 33 calculates the amount of departure from the travel permission area 220 by the following formulas (6) and (7) (S508).
  • step S509 the vehicle control unit 33 refers to the map information stored in the map database 28, and checks whether there is a neighboring lane in the departure direction of the travel permission area 220. This is a judgment condition that assumes the case where the travel route is a single lane. In the case of a single lane, there is a risk of falling from the cliff or hitting the earth when deviating from the travel permission region. Without making a transition to step S613.
  • the departure possibility determination unit 26 of the control control device 11 determines whether the host vehicle 12 may depart from the travel region 220 (S510). With reference to FIG. 6, the travel permission area deviation permission determination process executed in this step will be described.
  • departure permission determination unit 26 determines whether or not departure is possible in the order of steps shown in FIG.
  • step S601 the departure possibility determination unit 26 determines whether a travel permission area for another vehicle is set in the adjacent lane. If the result is affirmative (S601 / Yes), the vehicle traveling in the adjacent lane is an unmanned dump. It is determined whether or not (S602).
  • step S602 when the vehicle traveling in the adjacent lane is a manned vehicle (S602 / No), the unmanned vehicle 12 is prohibited from deviating from the travel permitted area 220 (S606). Since the manned vehicle is equipped with a display device 63 for displaying the positional relationship between the travel permission area and the own vehicle to the driver, it is possible to notify that the own vehicle 12 approaches the manned vehicle. However, as a safety measure when the driver is not aware of the notification, the host vehicle 12 is stopped (S606 to S511, S517).
  • the departure possibility determination unit 26 determines that the travel permission area of the other vehicle is not set in the adjacent lane (S601 / No; see FIG. 10), or the own vehicle does not enter the travel area of the other vehicle (S603). / No), it determines with the own vehicle deviating from a driving
  • the departure possibility determination unit 26 avoids the own vehicle in the travel permission area of the other vehicle. If there is no avoidance area to perform, or even if there is an avoidance area, the avoidance action is not in time (S604 / No), it is determined that departure is not possible (S606).
  • the travel permission region setting unit 25 sets the travel permission region 220 in accordance with the deviation amount Dd from the travel permission region 220.
  • the shape is changed, and the vehicle in which the travel permission area 220 is set is notified of the change in the shape of the travel permission area (S512).
  • the travel permission area setting unit 25 extends the width of the travel permission area 220 to a width that includes the host vehicle 12 traveling on the avoidance route.
  • the travel permission area setting unit 25 sets the width of the travel permission area 220 to the width of the self-traveling avoidance route. While expanding to a width that encompasses the vehicle, the travel permission area width 520 of the other vehicle 18 is reduced so as not to overlap the expanded first travel area.
  • the communication device 81 of the control control device 11 transmits information indicating the change content to the communication device 82 of the host vehicle 12 to transmit the vehicle. Input to the control unit ECU 30.
  • the host vehicle 12 executes an obstacle avoidance operation (S513), generates a return path for returning to the target track (S514), and performs a return operation to the target track, as in steps S505 to S507.
  • an obstacle avoidance operation S513
  • the obstacle avoidance operation is completed, and the process proceeds to step S516.
  • step S 516 the control controller 11 is notified that the host vehicle 12 has returned to the target track via the communication device 82.
  • the travel permission area setting unit 25 narrows the width of the travel permission area 220 and restores the original state. Further, when the width of the travel permission area 520 of the other vehicle 18 is reduced, this is expanded and the original state is restored.
  • the control control device 11 notifies the host vehicle 12 again that the shape of the travel permission area 220 has been restored to its original shape (S516), and completes all avoidance sequences.
  • the travel permission area setting unit 25 increases the right width Wr with respect to the target track of the travel permission area 220 by an amount corresponding to the deviation amount Dd (the right boundary line 223 of the travel permission area 220 in FIG. 11 is shifted to 223a). )
  • control is performed so that the vehicle 12 does not depart from the new travel permission section 220 set for the vehicle. Since other vehicles do not enter the travel permission section 220 assigned to the host vehicle (blocking control), the host vehicle 12 can travel safely without interfering with the other vehicle during the avoidance operation of the obstacle 402. I can do it.
  • FIG. 12 shows a state in which an obstacle cannot be avoided unless the own vehicle 12 departs from the currently set travelable area.
  • the width of the travelable area 220 being set is expanded in accordance with the deviation amount Dd, an area 285 that overlaps the currently set travelable area 520 is generated on the other vehicle 18 traveling in the adjacent lane. It does not enter the traveling area 530 of the other vehicle 18. Therefore, in step S603 of FIG. 6, it is determined as “No” in the determination of “Does the host vehicle enter the traveling area of the other vehicle?” And it is determined that the vehicle can deviate (S605).
  • the travel permission area setting unit 25 increases the width of the travel permission area 220 according to the deviation amount Dd of the host vehicle 12 from the travel permission area 220 (the right boundary of the travel permission area 220).
  • the line 223 is shifted to 223a) and the width of the travel permission area 221 is reduced (the right boundary line 523 of the travel permission area 520 is shifted to 523a) (S612).
  • the width of the travel permission area 220 is expanded to the travel permission area 220a, and the width of the travel permission area 520 is contracted to the travel permission area 520a.
  • there is no overlapping area between the travel permission area 220a and the travel permission area 520a and the unmanned dump trucks 12 and 18 do not interfere with each other.
  • step S603 it is determined that the host vehicle enters the entry area of another vehicle (S603 / Yes), and the process proceeds to step S604.
  • the other vehicle 18 avoids the overlap area 290, it is determined whether or not the vehicle 12 deviates from the travel permission area 520 of the other vehicle 18, and when the own vehicle 12 avoids the obstacle 403 based on the lateral movement amount D. Then, it is determined whether or not a sufficient interval L between the host vehicle 12 and the other vehicle 18 is secured. If the overlap area 290 has a width Dlap and the amount of lateral movement that the other vehicle 18 must move to avoid the overlap area 290 is D1, the travel permission is permitted when the other vehicle 18 avoids the overlap area 290. Whether or not to deviate from the area 520 can be determined by Expression (5).
  • Whether or not the interval L is sufficiently secured may be determined, for example, by evaluating in advance the braking avoidance limit distance Lth with respect to the traveling speed of the unmanned dump and determining whether L> Lth.
  • the process proceeds to step S605, and the departure possibility determination unit 26 determines that the host vehicle 12 may depart from the travel permission area 220 and avoid the obstacle 403.
  • the subsequent processing is the same as in FIG. 13 except that the other vehicle 18 moves laterally by the lateral movement amount D1 in step S513.
  • the control controller is notified in step S516 that the return to the travel route is completed, the travel permission areas for both unmanned dump trucks are restored.
  • the return to the original travel route is executed from the state in which the other vehicle 18 has moved laterally by the lateral movement amount D1.
  • all avoidance sequences are completed.
  • the own vehicle since the distance between the avoidance point and the center line of the adjacent lane is made wider than the vehicle width of the own vehicle, when avoiding an obstacle, the own vehicle separates from the same type of other vehicle at the avoidance point. Even if it does not interfere with other vehicles.
  • the width of the travel permission area of the own vehicle is increased, the travel permission area width of the other vehicle is decreased, By causing the other vehicle to perform the avoidance operation, the obstacle avoidance operation using the adjacent lane can be performed while reducing the influence of the adjacent lane on the traveling state of the vehicle.
  • map information of the transport path is generated as one-dimensional information using only nodes and links, and the distance d between the target track, the avoidance route, and the target track of the adjacent lane is compared.
  • This is an embodiment for performing an obstacle avoidance operation based on the result.
  • the difference from the first embodiment is that the map information is not two-dimensional information but one-dimensional information, and the other components and the flow of processing are the same, and therefore a duplicate description is omitted.
  • generation of an avoidance route according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a positional relationship between the host vehicle and the adjacent lane according to the second embodiment.
  • the map information of the second embodiment is defined using a one-dimensional target trajectory defined from a plurality of nodes along the traveling direction of each lane and links connecting adjacent nodes.
  • the travel permission area is defined by a one-dimensional area composed of a partial area of the target track.
  • generation part 34 produces
  • the obstacle avoidance operation using the adjacent lane can be performed safely without performing processing such as changing the width of the travel permission area.
  • the avoidance route generation unit 34 and the deviation presence / absence determination unit 35 in the vehicle control ECU 30 mounted on the host vehicle 12 may be stored in the control control ECU 20 in the control control device 11.
  • obstacle detection information and travel information necessary for realizing the functions of the avoidance route generation unit 34 and the deviation presence / absence determination unit 35 may be periodically notified from the own vehicle 12 to the control control device 11.
  • the control control device 11 manages the state of the mine site traveling path, the vehicle detection information such as the position and size of the obstacle determined by the host vehicle 12 to be avoided is sent to the control control device 11. You may be notified. By notifying the control control device 11, the maintenance activities at the mine site can be made more efficient.
  • the control control ECU 20 of the control control device 11 includes an obstacle information storage unit 29 b that stores obstacle information on the traveling road, and the control control device 11 has the function of the avoidance route generation unit 34.
  • the avoidance route may be generated, and the travel permission region setting unit 25 may set the travel permission region on the avoidance route with reference to the obstacle information.
  • the detection result of the obstacle detection unit 31 is acquired and compared with the obstacle information stored in the obstacle information storage unit 29b, and the detection result of the obstacle detection unit 31 is not included in the obstacle information.
  • an obstacle information management unit 29a that adds the detection result of the obstacle detection unit 31 to the obstacle information storage unit 29b may be further provided.

Abstract

 走行路上の障害物を回避するにあたり、自車両の走行車線と並んで配置された隣車線上の車両の走行を妨げることなく安全及び効率的に障害物を回避する。自車両の走行車線210及び隣車線510が並んで配置され、走行車線210の前方にある障害物401を、当該障害物401の隣車線側を通過して回避するための障害物回避システムであって、自車両12に搭載された外界センサからの出力に基づいて、自車両12を基準とする障害物401の相対位置、及び障害物401の車幅方向の大きさwoを検出する。更に障害物401を回避するための自車両12の車幅方向の最大移動量Dtを、障害物401の相対位置、障害物の車幅方向の大きさ、及び自車両12の車幅に基づいて算出する。そして、障害物401の位置から隣車線側に向かって最大移動量変位した地点を回避地点250として求め、当該回避地点250と隣車線510との間の距離dが自車両12の車両幅Wmよりも大きい場合に、自車両12が回避地点250を通過するための回避経路を生成する。

Description

障害物回避システム
 本発明は障害物回避システムに係り、特に複数車線を含む搬送路における障害物の回避システムに関する。
 露天掘り鉱山等において、オペレータが搭乗することなく自律走行する運搬車両(以下「無人ダンプ」という)を管制制御装置に無線通信回線を介して通信接続した自律走行システムが知られている。鉱山環境で稼動する無人ダンプ及びグレーダやドーザ、サービスカー、散水車などオペレータが運転する車両(以下「有人車両」という)の走行位置や作業状態は自律走行システムにて管理されており、車両同士が緩衝しないように、予め生成された地図データと走行位置を基に管制制御されている。
 走行路上には、落石や走行路上の落下物等、管制制御の対象外となる障害物が存在する場合がある。このような障害物の回避技術として、例えば特許文献1には「自動ブレーキ制御と操舵アシスト制御の的確な協調制御を行うために、自車と自車前方の障害物との相対位置を検出する相対位置検出手段により検出された障害物との相対位置が、自車前方の第1領域内にある場合には、自動ブレーキ制御を行い、検出された障害物との前記相対位置が、第1領域外の車幅方向に広い第2領域内にある場合には、操舵アシスト制御を行う」(要約参照)技術が開示されている。
特開2011-51547号公報
 しかしながら、特許文献1では、車両に搭載したレーダなどのセンサで検出可能な自車前方の障害物との位置関係のみに基づいて障害物の回避動作を行うので、例えば対向車線を遠方から走行してくる車両が存在する場合にも、対向車線への回避操舵を許す判定をしてしまう恐れがある。対向車両との位置関係や対向車線へのはみ出し量によっては、対向車両と接触する危険が生じたり、また、接触しない場合にも計画外の減速などによって搬送作業の効率の低下を招いてしまうという課題があるが、この点については特許文献1では考慮されていない。
 本発明は、上記した実状に鑑みてなされたもので、走行路上の障害物を回避するにあたり、自車両の走行車線と並んで配置された隣車線上の車両の走行を妨げることなく安全及び効率的に障害物を回避することを目的とする。
 上記の目的を達成するために、本発明は、自車両の走行車線及び隣車線が並んで配置され、前記走行車線の前方にある障害物を、当該障害物の前記隣車線側を通過して回避するための障害物回避システムであって、前記自車両に搭載された外界センサからの出力に基づいて、前記自車両を基準とする前記障害物の相対位置、及び前記障害物の車幅方向の大きさを検出する障害物検出部と、前記障害物を回避するための前記自車両の車幅方向の最大移動量を、前記障害物の相対位置、前記障害物の車幅方向の大きさ、及び前記自車両の車幅に基づいて算出する移動量算出部と、前記障害物の位置から前記隣車線側に向かって前記最大移動量変位した地点を回避地点として求め、当該回避地点と前記隣車線の中心線との間の距離が前記自車両の車両幅よりも大きい場合に、前記自車両が前記回避地点を通過するための回避経路を生成する回避経路生成部と、を備えることを特徴とする。
 本発明によれば、走行路上の障害物を回避するにあたり、自車両の走行車線と並んで配置された隣車線上の車両の走行を妨げることなく安全及び効率的に障害物を回避することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
障害物回避システムの構成を示す概略図 管制制御装置の構成を示すブロック図 無人ダンプの構成を示すブロック図 第一実施形態における往路及び復路の地図情報例を示す図 障害物回避処理の流れを示すフローチャート 走行許可領域逸脱可否の判定処理の流れを示すフローチャート 無人ダンプの進行領域外に障害物が存在する事例 無人ダンプの進行領域内に障害物が存在し、走行許可領域内で回避が可能な事例を表す図であって、(a)は全体図、(b)は車両周辺の拡大図である。 図8の事例における障害物回避動作後に走行経路に復帰する経路を生成する様子を示す図 無人ダンプの進行領域内に障害物が存在し、走行許可領域を逸脱しなくてはいけない事例を表す図 図10の事例における走行許可領域の更新を示す図 隣車線に走行する無人ダンプが存在する事例を表す図 図12の事例における走行許可領域の更新を示す図 隣車線に走行する無人ダンプが存在し、障害物を回避するために走行許可領域を変更すると、隣車線を走行する無人ダンプの進行領域に重なる事例を示す図 第二実施形態に係る自車両と隣車線との位置関係の一例を示す図 その他の実施形態に係る管制制御装置の構成を示すブロック図
 以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。なお、以下の実施の形態において、その構成要素(処理ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。
 また、以下の実施の形態における各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、後述する各構成、機能、処理部、処理手段等は、コンピュータ上で実行されるプログラムとして実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各構成、機能、処理部、処理手段等を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。
 なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
 以下の実施形態では、自車両の走行車線及び隣車線が並んで配置され、走行車線の前方にある障害物を、障害物の隣車線側を通過して回避するための障害物回避システムについて説明する。本実施形態では、隣車線が対向車線である場合を例に挙げて説明するが、隣車線は、片側2車線以上を含む搬送路において自車両と同じ向きで走行する車線(並走車線)であってもよい。また、走行車線と隣車線とは隣接していてもよいし、二つの車線間を離して設置されていてもよい。
 <第一実施形態>
 図1乃至図4を参照して、本実施形態に係る障害物回避システム10の概略構成について説明する。図1は、障害物回避システムの構成を示す概略図である。図2は、図1に示す管制制御装置の構成を示すブロック図である。図3は、図1に示す無人ダンプの構成を示すブロック図である。図4は、第一実施形態における往路及び復路の地図情報例を示す図である。
 図1に示すように、本実施形態に係る障害物回避システム10は、管制制御装置11に自車両12及び有人車両13の其々を無線通信接続して構成される。
 管制制御装置11は、鉱山などの作業現場で作業を行う自車両12及び有人車両13の其々についての作業内容や走行位置、走行状態を管理しており、作業現場における作業工程にあわせて、自車両12や有人車両13に対して今後行うべき行動を指示する役割を担っている。
 管制制御装置11は、管制制御ECU(Electronic Control Unit)20、表示装置61、入力装置62、通信装置81の4つの装置を含み、管制制御ECU20と表示装置61、入力装置62、通信装置81の其々とが電気的に接続されて構成される。
 管制制御ECU20は、CPU(Central Processing Unit)がメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される各種機能手段を有する電子制御ユニット(ECU)である。管制制御ECU20は、図2に示すように、表示装置61及び入力装置62の其々との間で情報の出入力を制御するIF制御部21、自車両12や有人車両13の走行経路や走行許可領域、走行条件などを設定する管制制御部22、通信装置81との間で無線情報の送受信を制御する通信制御部27、及び作業現場の走行経路や走行許可領域の情報を格納した地図データベース28(地図情報記憶部に相当する)を含む。
 第一実施形態では、地図データベース28に記憶される地図情報が、各車線の走行方向に沿って並んだ複数の地点(ノード)、及び隣接するノードを接続するリンクにより定義された目標軌道(車線の中心線)と、その目標軌道を基準とし走行する車両の車両幅方向に沿った幅情報とを含む2次元の地図情報を用いる。地図情報の詳細は図4を参照して後述する。
 管制制御部22は、鉱山現場で作業する全ての自車両12及び有人車両13の其々に対して走行経路と走行許可領域の設定を行うために、走行経路設定部23、走行条件設定部24、走行許可領域設定部25、及び逸脱可否判定部26を有している。
 走行経路設定部23は、地図データベース28に格納された自車両の走行車線、及び対向車線(隣車線)の地図情報と、自車両12及び有人車両13の其々の現在位置とを参照し、各車両の目的地を決定してそこに至る走行経路を設定する。
 走行条件設定部24は、地図情報に関連して定義された各車線に対する制限速度や曲率、積込位置への待機時間などを基に、各車両に対して、走行経路における当該車両の最高速度や最大加速度などの走行条件を設定する。
 走行許可領域設定部25は、走行車線の地図情報を参照し、各車両に対して、当該車両の走行のみを許可し、他車両に対してはその領域への進入を禁止する走行許可領域を設定する。すなわち、走行許可領域設定部25には、各車両に対して設定された走行経路上において、当該車両が走行しても良い部分領域を走行許可領域として設定する。各車両は、自車両に対して設定された走行許可領域(第一走行許可領域に相当)内を走行することができるが、自車両の独断で走行許可領域を逸脱することは許されない。また、他車両は、自車両に設定された走行許可領域に進入することはできないし、自車両は、他車両に対して設定された走行許可領域に進入することもできない。
 第一実施形態では、2次元地図情報を用いるので、走行許可領域設定部25は、第一走行許可領域を、走行車線の目標軌道に沿った長さ、及び目標軌道を中心とする車幅方向の幅により定義された2次元領域を用いて設定する。また、隣車線を他車両が走行する際には、隣車線の地図情報を参照して、他車両に対して、当該他車両のみの走行を許可する第二走行許可領域を、隣車線の目標軌道に沿った長さ、及び前記目標軌道を中心とする車幅方向の幅により定義された2次元領域を用いて設定する。
 逸脱可否判定部26は、自車両が、障害物の回避動作を行うと第一走行許可領域から逸脱すると判定された際に、他車両の位置、及び他車両に対して設定された走行許可領域(第二走行許可領域)の位置の少なくとも一つに基づいて、自車両が第一走行許可領域から逸脱することを許容するか否かを判定する。
 走行経路と走行許可領域とについて図4を用いて説明する。図4は、鉱山現場における往路と復路の2車線からなる搬送路を自車両12と他車両18とが走行しているシーンを表している。図4において、自車両12は図4の紙面において右側に向かって走行しており、他車両18は左側に向かって走行している。各車線の地図情報は、走行方向に沿って並んだ複数のノード(白丸)、及び隣接するノードを接続するリンクからなる目標軌道と、その目標軌道の左右境界線とを用いて定義される。
 図4では、自車両12の走行車線の地図情報では、目標軌道210は、ノード211及びリンク212を用いて構成される。また、走行車線の進行方向の右側に位置する右境界線223は、ノード221及びリンク222を用いて構成され、同じく走行車線の進行方向の左側に位置する左境界線226は、ノード224及びリンク225を用いて構成される。以下、並走車線、対向車線を問わず、右境界線、左境界線とは、その車線の進行方向に向かって目標軌道を中心に右側にある車線境界線を右境界線、左側にある車線境界線を左境界線という。同様に、対向車線の地図情報も、ノード511及びリンク512からなる目標軌道510と、ノード521及びリンク522を用いて構成される右境界線523、ノード524及びリンク525を用いて構成される左境界線526を含む。
 また、図4において、自車両12及び他車両18には、走行許可領域220及び520がそれぞれ設定されている。走行許可領域220及び520の間には、自車両12及び他車両18の干渉を避けるための安全マージン距離Δが設けられている。なお、符号300は、搬送路両側端に設置された路肩を示す。
 走行経路設定部23は、現在地から目的地までの全てのノード211とリンク212、又はノード511とリンク512の組合せを用いて、各車両ごとに走行経路を設定する。
 万一、自車両12が走行中に障害物回避動作を行うために第一走行許可領域220を逸脱する必要がある場合は、管制制御部22に逸脱の許可を求める。逸脱の許可を求められた管制制御部22は、逸脱可否判定部26にて、他車両18の第二走行許可領域520の設定状況に応じて、自車両12の第一走行許可領域220からの逸脱可否を判定する。逸脱が許可された場合は、自車両12の新たな第一走行許可領域を走行許可領域設定部25にて設定する。
 図4において、自車両12は、第一走行許可領域220内のnode(1)からnode(7)の7つのノードで表される走行経路に沿って、node(7)までの走行が許されることになる。node(7)に到達する前に、node(8)以降の走行経路を走行して良いかを管制制御部22に問い合わせ、管制制御部22は他車両18の第二走行許可領域520の設定状況に応じて、node(8)以降の走行経路に対して自車両12の走行許可領域を設定する。これを目的地まで繰り返すことにより、他車両18と接触することなく自車両12を安全に目的地まで走行させることが可能となる。
 図1に戻り、表示装置61は、管制制御装置11で管理している自車両12や有人車両13に割り当てられた走行許可領域や走行経路、走行速度や現在の走行位置などをオペレータに表示するためのユーザインターフェースであって、例えばLCD(liquid crystal display)により構成される。
 入力装置62は、表示装置61に表示させる内容を切り替えたり、特定の車両に対して作業内容を変更させる場合など、オペレータが管制制御装置11に指示を与えるための入力操作を行うユーザインターフェースであって、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、トラックボールにより構成される。
 通信装置81は、管制制御装置11で自車両12や有人車両13を管理するために、走行位置や走行速度、車両の状態などの情報を受け取ったり、自車両12や有人車両13に対して走行経路や走行条件、走行許可領域などの走行指示を通知するために使用する装置である。作業現場は広域に渡るため、無線を利用した通信が一般的に使用される。
 次に無人ダンプの構成について説明する。図1に示すように、自車両12は、障害物検知センサ40(外界センサに相当する)、自車位置検出センサ50、車両制御ECU30、通信装置82、及び車両制御装置70が搭載され、車両制御ECU30と障害物検知センサ40、自車位置検出センサ50、通信装置82、及び車両制御装置70の其々とが電気的に接続されて構成される。
 障害物検知センサ40は、無人車両12の走行路上の障害物を検出するためのセンサである。障害物検知センサ40は、落石や走行路面の凹凸など無人車両12が走行する上で障害となるが、管制制御装置11で管理されていない障害物を検出可能なセンサを用いて構成する。例えば、レーザ光を照射しその反射光が帰ってくるまでの時間を計測することで反射対象までの距離を検出するレーザセンサやミリ波レーダ41(図3参照)、2台のカメラを一定間隔離して設置し、同時刻に撮影した2つのカメラの映像を元に撮影対象までの距離や対象を識別可能なステレオカメラ42(図3参照)などを使用すれば良い。ただし、これら以外のセンサを用いても良い。
 自車位置検出センサ50は、自車両の位置や姿勢、走行速度、加速度などの車両運動情報を検出するために使用されるセンサである。たとえば、図3に示すように、複数のGPS(Global Positioning System)衛星から送信される電波をアンテナ52で受信することで車両の位置や姿勢を検出することが可能なGPS受信機51と、車両の角速度や加速度を検出することが可能なジャイロ装置53及び加速度センサ54、車両の車輪回転速度を検出することが可能な車輪速センサ55を含む。自車位置検出センサ50は、上記の例には限定されない。
 通信装置82は、自車両12と管制制御装置11との間で、無線通信接続をするための通信装置である。
 車両制御装置70は、自車両12を減速・停止させるための制動装置71と、操舵角を変える操舵装置72と、燃料噴射量を増減する走行装置73とを含む。
 車両制御ECU30は、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される各種機能手段を有する電子制御ユニット(ECU)である。車両制御ECU30は、図3に示すように障害物検出部31、自車位置検出部32、通信制御部36、地図データベース37、車両制御部33、回避経路生成部34、及び逸脱有無判定部35を含む。
 障害物検出部31は、自車両12に搭載した様々な種類の障害物検知センサ40の出力データに基づき自車両12周辺の障害物の相対位置や相対速度、障害物の車幅方向の大きさなどを検出し、車両制御部33に必要となる障害物情報を通知する機能を有している。
 自車位置検出部32は、自車両12に搭載した自車位置検出センサ50の出力データに基づき、自車両12の位置や姿勢、速度を検出し、車両制御部33にこれらの情報を通知する機能を有している。
 通信制御部36は、通信装置82を利用して管制制御装置11と自車両12間の相互通信を制御する機能を有している。
 地図データベース37は、作業現場の走行経路情報や、管制制御装置11から通知された走行経路に対する走行条件や走行許可領域の情報が格納されている。
 回避経路生成部34は、障害物を回避するための自車両の回避経路を生成する。より具体的には、障害物の位置から隣車線側に向かって自車両が最大移動量変位した地点を回避地点として求め、当該回避地点と隣車線の目標軌道との間の距離が自車両の車両幅よりも大きい場合に、自車両が回避地点を通過するための回避経路を生成する。これにより、回避地点で対向車両と離合する場合にも両者の干渉を防ぐことができる。
 また、回避経路生成部34は、自車両の障害物検知センサ(外界センサ)が回避経路を走行中に、前方障害物とは異なる新たな障害物を検知しない場合に、自車両を回避地点から走行車線の目標軌道に復帰させるための復帰経路を更に生成する。これにより、前方障害物の更に前方に別の障害物がない場合には復帰させることができ、より早く隣車線を解放することができる。別の障害物との干渉を避けることができる。
 このとき回避経路生成部34は、回避経路を走行中の自車両に加わる横加速度が、自車両の横転を抑止するために設けられた基準横加速度以下になるように回避経路及び復帰経路の曲率を定めてもよい。これにより、障害物回避・復帰動作中においても自車両に急角度で操舵制御を行わすことなく、より安全に走行させることができる。
 逸脱有無判定部35は、回避経路に沿って自車両が走行した場合に、第一走行許可領域から逸脱をするかを判定する。逸脱をしない場合には、第一走行許可領域内での回避動作が可能であるので対向車線への影響がなく、自車両が回避動作を行うことができる。逸脱をする場合には、対向車線への影響を考量して回避動作の可否を判定することができる。
 車両制御部33は、管制制御装置11から指示された走行条件、走行経路、及び走行許可領域と自車位置検出部32から通知される自車位置情報とに基づき、自車両12を走行経路上に設定された走行許可区間内において走行条件に従って走行するよう車両制御装置70に対して制御指令を与える機能を有している。これにより、自車両12が目的地まで自律走行する。
 また車両制御部33は、障害物を回避するための自車両の車幅方向の最大移動量を、障害物の相対位置、障害物の車幅方向の大きさ、及び自車両の車幅に基づいて算出する移動量算出部としての機能を有する。この詳細については後述する。
 次に有人車両13の構成について説明する。図1に示すように、有人車両13は、表示装置63、入力装置64、自車位置検出センサ65、通信装置83及びナビゲーションECU90が搭載され、ナビゲーションECU90と表示装置63、入力装置64、自車位置検出センサ65、通信装置83の其々とが電気的に接続されて構成される。
 自車位置検出センサ65は、有人車両13の走行位置と姿勢、速度を検出するために用いられ、自車両12に搭載されているセンサと同様に、GPS受信機等が用いてもよい。
 表示装置63は、管制制御装置11から指示された走行経路と走行許可領域と自車両の位置を例えばLCDからなる表示画面に表示する。これにより、有人車両13のドライバが、現在、鉱山現場のどの位置を走行しているのか確認することができる。
 入力装置64は、表示装置63の表示画面の切替指示や、ドライバが管制制御装置11に対して走行許可領域の逸脱許可を得るために用いられる。
 通信装置83は、有人ダンプ13と管制制御装置11との間の無線通信に関する制御を行う。
 ナビゲーションECU90は、通信装置83を介して得られた走行許可領域と、自車位置検出センサ65が出力する自車位置情報と、ナビゲーションECU90内に格納された走行経路情報とを基に、有人車両13が走行経路及び走行許可領域に対してどの位置を走行しているか演算する機能を有している。ナビゲーションECU90は、自車位置が走行許可領域を逸脱してもよい判定された場合は、表示装置63を利用してドライバに逸脱してもよい旨の通知をしてもよいし、万一走行許可領域を逸脱した際には警報を発しても良い。
 以降、自車両12が走行路を走行時に検出した障害物の位置や大きさに応じて回避動作を実行する流れについて、図5乃至図14を参照して説明する。図5は、障害物回避処理の流れを示すフローチャートである。図6は、図5のステップS510に示す走行許可領域逸脱可否の判定処理の流れを示すフローチャートである。図7は、無人ダンプの進行領域外に障害物が存在する事例を示す図である。図8は、無人ダンプの進行領域内に障害物が存在し、走行許可領域内で回避が可能な事例を表す図であって、(a)は全体図、(b)は車両周辺の拡大図である。図9は、図8の事例における障害物回避動作後に走行経路に復帰する経路を生成する様子を示す図である。図10は、無人ダンプの進行領域内に障害物が存在し、走行許可領域を逸脱しなくてはいけない事例を表す図である。図11は、図10の事例における走行許可領域の更新を示す図である。図12は、隣車線に走行する無人ダンプが存在する事例を表す図である。図13は、図12の事例における走行許可領域の更新を示す図である。図14は、隣車線に走行する無人ダンプが存在し、障害物を回避するために走行許可領域を変更すると、隣車線を走行する無人ダンプの進行領域に重なる事例を示す図である。以下、図5の各ステップ順に沿って説明する。
 ステップS501にて、障害物検出部31は障害物検出情報の取得を行う(S501)。図7に示すように、障害物検出センサ40は、検出範囲150内の検知データを生成し、障害物検出部31に出力する。障害物検出部31は、検知データを基に検出範囲150内の障害物400を検出し、車両制御部33に障害物400の検出結果を出力する。車両制御部33にて、無人ダンプからなる自車両12からの相対距離(Xo,Yo)と大きさWoを検出する。ここで、相対距離(Xo,Yo)は自車両12の後輪車軸の中心位置から走行経路に垂線を下ろした点を原点とし、車両進行方向をX軸、車両進行方向に直交する車幅方向をY軸とする走行経路に沿った座標系とする。
 次にステップS502にて、車両制御部33は、検出された障害物400が自車両12の進行領域内に存在するかどうか判定する。進行領域とは、図7に示すように、走行許可領域220内において、自車両12の現在位置から前方にある、車両進行方向に沿った車幅方向の幅を有する領域230であり、幅Wを自車両12の車幅Wmと同等の長さ(W≒Wm)に設定する。ここで、進行領域230内に障害物が存在するかの判定式は次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001

 障害物400が進行領域230内に存在しない場合(S502/NO)、自車両12が進行領域230を走行し続けても障害物400とは干渉しないので、ステップS501へ戻り自律走行を続けながら前方障害物の検知を続行する。
 障害物400が進行領域230内に存在する場合(S502/YES)、例えば図8に示す障害物401と自車両12の位置関係のように上記式(1)を満たさない場合、自車両12が進行領域230を走行し続けると障害物400に干渉する。そこで、ステップS503へ進み、前方障害物の回避動作を開始する。
 ステップS503にて、車両制御ECU30に実装された回避経路生成部34は、障害物を回避するための横移動量を算出する(S503)。回避経路の生成処理について図8を参照して説明する。回避経路生成部34は、自車両12が障害物を回避するために走行経路に対して横方向に移動しなければならない横移動量D(図8の(a)参照)を算出する。自車両12が障害物401と接触しないためには、自車両12が障害物401の隣に接近した際の障害物401との隙間距離をαとすると、障害物401の中心位置から次式(2)に示される距離Dt(図8の(b)参照)だけ離れた位置を走行しなくてはいけない。ここで、障害物401を回避する際に通過しなくてはいけない障害物の隣の位置を回避位置250と呼ぶこととする。回避位置250において、Y軸方向に沿った自車両12の現在位置からの横移動量Dは最大移動量となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 従って、走行経路に対する横移動量Dは次式(3)によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 次にステップ504にて、車両制御部33は、自車両12が式(3)により算出した横移動量Dだけ移動して回避位置250を通過する際に、自車両12が走行許可領域220を逸脱しないかを次式(4)に基づき判定する。ここで、回避位置250における、走行許可領域の横幅を、進行経路に対して左右それぞれWl、Wrとする。ここで、式(4)は進行経路に対して右側に回避する場合、式(5)は左側に回避する場合の判定式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 式(4)もしくは式(5)が成立する場合、すなわち自車両12は走行許可領域220を逸脱しないと判定され(S504/No)、ステップS505へ進んで障害物の回避動作を実行する。図8に示すダンプ12と障害物401との位置関係は、式(4)が成立することからステップS504からステップS505に遷移することとなる。
 式(4)もしくは式(5)が成立しない場合、すなわち走行許可領域220を逸脱すると判定されと(S504/Yes)、隣車線を用いた回避動作の実行処理(ステップS508以下)に遷移する。この詳細は後述する。
 次にステップS505では、ステップS503で回避経路生成部34によって算出された横移動量Dに基づき、障害物401を回避するために車両制御部33が車両制御装置70の操舵装置72に対して操舵制御を行う(S505)。
 操舵制御方法は、例えば図8に示すように、無人ダンプ12の現在位置における目標軌道上の点255と回避位置250とを結ぶクロソイド曲線を算出し、クロソイド曲線上に沿って走行するように操舵制御すればよい。ただし、この方法に限らず、他の操舵制御方法を用いても良い。
 次にステップS506にて、車両制御部33が車両の進行経路上に障害物が存在しないと判定すれば走行経路へ戻る復帰経路の生成を行う(S506)。復帰経路の生成は、ステップS505と同様の方法で、横移動量Dだけ自車両12を目標軌道側に移動させる経路を生成すればよい。図9は、本ステップの処理を示す。回避位置250に位置する自車両12は、障害物検知センサ40により車両進行方向の前方障害物の監視を行う。障害物がない場合、自車両120は、回避位置250の通過直前までに、横移動量DやステップS505における操舵量を基に復帰経路を生成してもよいし、ステップS505で算出したクロソイド曲線を車両進行方向軸を中心に反転させて復帰経路270を生成してもよい。
 そして車両制御部33がステップS506で生成した復帰経路に沿って走行するように操舵制御し、走行車線の目標軌道210に自車両12を戻す(S507)。以上の処理によって図8及び図9に示す、走行許可領域内での障害物回避・復帰動作が完了する。
 次に、自車両12が走行許可領域から逸脱すると判定された場合(S504/Yes)について説明する。
 ステップS508にて車両制御部33は、自車両12が走行許可領域220から逸脱する量を次式(6)、(7)によって逸脱量を算出する(S508)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 ステップS509にて車両制御部33は、地図データベース28に格納されている地図情報を参照し、走行許可領域220の逸脱方向に隣車線が存在するか確認する。これは、走行路が1車線の場合を想定した判定条件であり、1車線の場合は走行許可領域から逸脱すると崖から転落したり土盛にぶつかる恐れがあるため、走行許可領域220を逸脱せずにステップS613に遷移させて停車させる。
 隣車線が存在する場合(S509/Yes)、管制制御装置11の逸脱可否判定部26は、自車両12が走行領域220から逸脱しても良いかの判定を行う(S510)。図6を参照して、本ステップで実行される走行許可領域逸脱可否判定処理について説明する。
 走行許可逸脱可否の判定条件は下記4つであり、図6に示す各ステップ順に沿って、逸脱可否判定部26が逸脱可否の判定を行う。
 まずステップS601では、逸脱可否判定部26は、隣車線に他車両の走行許可領域が設定されているかを判定し、肯定の場合(S601/Yes)、隣車線を走行する車両が無人ダンプであるか否かを判定する(S602)。
 ステップS602において、隣車線を走行する車両が有人車両である場合(S602/No)は、無人車両12が走行許可領域220から逸脱することを禁止する(S606)。有人車両にはドライバに対して走行許可領域と自車両の位置関係を表示する表示装置63が搭載されているため、自車両12が有人車両側に接近することを報知することも可能である。しかし、ドライバが報知に気がつかないこと場合の安全策として、自車両12に停止させる(S606からS511、S517)。
 一方、隣車線を走行する他車両が無人ダンプであれば(S602/Yes)、当該他車両の進行領域に自車両が進入するかを判定する(S603)。進入する場合(S603/Yes)、上記他車両の走行許可領域に、他車両が自車両を回避するための回避領域があり、回避動作が間に合えば(S604/Yes)、逸脱可否判定部26は、自車両が走行許可領域を逸脱してもよいと判定する(S605)。
 また、逸脱可否判定部26は、隣車線に他車両の走行許可領域が設定されていない場合(S601/No;図10参照)、または上記他車両の進行領域に自車両が進入しない場合(S603/No)、自車両が走行許可領域を逸脱してもよいと判定する(S605)。
 一方、逸脱可否判定部26は、隣車線を走行する他車両が無人ダンプでない、すなわち有人車両である場合(S602/No)の他、他車両の走行許可領域に、他車両が自車両を回避するための回避領域がなかったり、また回避領域があっても回避動作が間に合わなかったりする場合(S604/No)、逸脱不可と判定する(S606)。
 逸脱可否判定部26が、ステップS605において逸脱してもよいと判定した場合(S511/Yes)、走行許可領域設定部25が、走行許可領域220からの逸脱量Ddに応じて走行許可領域220の形状の変更を行い、走行許可領域220が設定されている車両に対して走行許可領域の形状変更について通知する(S512)。例えば、走行許可領域設定部25は、走行許可領域220の幅を、回避経路を走行中の自車両12を包含する幅に拡張する。また、走行許可領域220の幅を拡張すると、他車両18の走行許可領域520に重なる領域が生じる場合、走行許可領域設定部25は、走行許可領域220の幅を、回避経路を走行中の自車両を包含する幅に拡張するとともに、他車両18の走行許可領域幅520を拡張後の第一走行領域と重ならないように縮小する。
 走行許可領域設定部25が走行許可領域220の幅の変更を実施した後、管制制御装置11の通信装置81は、上記変更内容を示す情報を自車両12の通信装置82に対して送信し車両制御部ECU30に入力される。
 自車両12は変更結果に基づき、ステップS505~ステップS507と同様、障害物の回避動作の実行(S513)、目標軌道に復帰するための復帰経路の生成(S514)、目標軌道への復帰動作の実行(S515)の処理を順に実行することで、障害物の回避動作を完了させ、ステップS516に遷移する。
 ステップS516では、自車両12が通信装置82を介して目標軌道に復帰したことを管制制御装置11に通知する。走行許可領域設定部25は、走行許可領域220の幅を狭めて、原状復帰させる。また、他車両18の走行許可領域520の幅を縮小した場合には、これを拡張して原状復帰させる。また、管制制御装置11は、走行許可領域220の形状が原状復帰したことを、再度、自車両12に通知して(S516)、全ての回避シーケンスを完了する。
 図11を参照して、走行許可領域220の形状を変更、すなわち、逸脱量Ddを含むように走行領域220の車幅方向の幅を広げる例について説明する。走行許可領域設定部25は、走行許可領域220の目標軌道に対して右側の幅Wrを逸脱量Ddに相当する量だけ拡大させ(図11の走行許可領域220の右境界線223が223aにシフト)、回避経路及び復帰経路270を走行時に自車両12が、自車両に対して設定された新たな走行許可区間220から逸脱しないように制御する。自車両に付与された走行許可区間220には、他車両は進入しないので(閉塞制御)、自車両12が障害物402を回避動作時に他車両と干渉することがなく、安全に走行することが出来る。
 以下、図12乃至14を参照して追い越し制御処理の一例について説明する。
 図12は、自車両12が現在設定中の走行可能領域から逸脱しなければ障害物を回避することができない状態を示す。この場合、設定中の走行可能領域220の幅を逸脱量Ddに応じて広げて拡張すると、隣車線を走行中の他車両18に現在設定中の走行可能領域520と重なる領域285が生じるが、他車両18の進行領域530には進入しない。よって、図6のステップS603において「他車両の進行領域に自車両が進入する?」の判定において「No」と判定されて逸脱可能(S605)と判定される。
 そこで、図13に示すように、走行許可領域設定部25は、自車両12の走行許可領域220からの逸脱量Ddに応じて、走行許可領域220の幅を広げる(走行許可領域220の右境界線223が223aにシフト)とともに、走行許可領域221の幅を狭める変更(走行許可領域520の右境界線523が523aにシフト)を行う(S612)。図13では、走行許可領域220の幅が走行許可領域220aへ拡張されるとともに、走行許可領域520の幅が走行許可領域520aに収縮している。その結果、走行許可領域220aと走行許可領域520aとに重なり領域が存在せず、無人ダンプ12、18が干渉することがない。
 また、図14を参照して障害物回避処理の他例について説明する。図14は、図12の事例に対して障害物403の幅が大きく、自車両12の走行許可領域220の逸脱量Ddが大きい点が異なる。そのため、他車両18の進行領域530と領域幅を拡張後の走行許可領域220bとに、重なり領域290が生じる。そのため、ステップS603において、他車両の進入領域に自車両が進入すると判定され(S603/Yes)、ステップS604に遷移する。
 そこで、他車両18が重なり領域290を回避する際に、他車両18の走行許可領域520を逸脱しないか判定すると供に、自車両12が横移動量Dに基づき障害物403を回避した際に、自車両12と他車両18との間隔Lが十分確保されているかどうかを判定する。重なり領域290の幅をDlapとし、重なり領域290を回避するために他車両18が横移動しなくてはいけない横移動量をD1とすると、他車両18が重なり領域290を回避する際に走行許可領域520を逸脱しないかどうかは、式(5)で判定する事が出来る。
 図14では、式(5)が成立することから、走行許可領域520内で回避可能と判定される。また、自車両12が障害物403の回避処理を実行した時刻をt0とし、その際の自車両12と他車両18との経路に沿った距離をL0とする。自車両12、他車両18の走行速度をそれぞれV100、V101し、自車両12と障害物403との距離をXoとすると、自車両12が障害物403を回避した際の自車両12と他車両18との間隔Lは次式によって推定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 間隔Lが十分確保されているかどうかは、例えば無人ダンプの走行速度に対する制動回避限界距離Lthを事前に評価しておき、L>Lthであるかで判定すればよい。制動回避限界距離Lthは無人ダンプの最大減速度をA、無人ダンプ間の相対速度をVrとするとLth=Vr2/2Aによって算出する事が出来る。図14の例では、間隔Lが制動回避限界距離Lthより長いとする。以上によりステップS604の判定の結果、ステップS605に遷移し、自車両12が走行許可領域220を逸脱して障害物403を回避しても良いと逸脱可否判定部26によって判定される。
 以降の処理は、図13と同様であるが、ステップS513において他車両18が横移動量D1だけ横移動する点が異なる。自車両12の回避動作が全て完了しステップS516で管制制御装置に走行経路への復帰が完了した旨通知することで、両方の無人ダンプの走行許可領域が元に戻る。これにより他車両18が横移動量D1だけ横移動していた状態から元の走行経路への復帰を実行する。以上により、全ての回避シーケンスを完了する。
 本実施形態によれば、回避地点と隣車線の中心線との距離を自車両の車幅よりも広げておくので、障害物を回避する際に自車両が回避地点において同型の他車両と離合しても、他車両と干渉しない。また、隣車線の他車両の位置、他車両に設定された走行許可領域の設定状況を考慮し、自車両の走行許可領域の幅を広げたり、他車両の走行許可領域幅を狭めたり、さらに他車両にも回避動作をさせることで、隣車線の他車両の走行状態への影響を低減しつつ、隣車線を用いた障害物の回避動作が行える。
 <第二実施形態>
 第二実施形態は、搬送路(往路及び復路)の地図情報をノード及びリンクのみを用いて1次元情報として生成し、目標軌道、回避経路、及び隣車線の目標軌道の間の距離dの比較結果に基づき、障害物の回避動作を行う実施形態である。第一実施形態との違いは、地図情報が2次元情報ではなく1次元情報である点であり、その他の構成要素、処理の流れは同一であるので、重複説明は省略する。以下、図15を参照して、第二実施形態に係る回避経路の生成について説明する。図15は、第二実施形態に係る自車両と隣車線との位置関係の一例を示す図である。
 第二実施形態の地図情報は、各車線の走行方向に沿った複数のノード、及び隣接するノードを接続するリンクから定義される1次元の目標軌道を用いて定義される。そして、走行許可領域は、目標軌道の部分領域からなる1次元領域により定義される。そして、回避経路生成部34は、回避地点から隣車線の目標軌道までの距離が自車両の車両幅よりも大きい場合に、回避経路を生成する。
 具体的には、図15に示すように、自車両12の回避地点250と隣車線の目標軌道510との距離dが自車両12の車幅Wmのn倍(n>1)となる場合に、自車両12に障害物403を、回避地点250を通って回避させる。これにより、隣車線を走行中の無人ダンプ18が自車両12と同じ車幅であり、他車両18が隣車線の目標軌道を走行している場合は、自車両12と他車両18とが最も接近して離合する場合にも、マージン(d-Wm)が確保することができ、両車両の干渉を回避することができる。
 本実施形態によれば、走行許可領域の幅の変更といった処理を行うことなく、隣車線を用いた障害物回避動作が安全に行える。
 上記実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない様々な態様がある。例えば、自車両12に搭載された車両制御ECU30内の回避経路生成部34及び逸脱有無判定部35を、管制制御装置11内の管制制御ECU20に格納しても良い。この場合、回避経路生成部34及び逸脱有無判定部35の機能を実現するために必要となる障害物検出情報及び走行情報を自車両12から管制制御装置11に定期的に通知すれば良い。
 また、管制制御装置11が鉱山現場の走行路の状態管理を行うために、自車両12が、回避が必要と判定した障害物の位置と大きさなどの障害物検出情報を管制制御装置11に通知しても良い。管制制御装置11に通知する事で、鉱山現場の保全活動を効率化することが出来る。図16の管制制御装置の構成を示すブロック図を参照して説明する。図16に示すように、管制制御装置11の管制制御ECU20に走行路上の障害物情報を記憶する障害物情報記憶部29bを備え、回避経路生成部34の機能を管制制御装置11に持たせて回避経路を生成し、走行許可領域設定部25は、障害物情報を参照して、回避経路上に走行許可領域を設定してもよい。また、障害物検出部31の検出結果を取得して、障害物情報記憶部29bに記憶された障害物情報と比較し、当該障害物情報に障害物検出部31の検出結果が含まれていない場合に、障害物情報記憶部29bに障害物検出部31の検出結果を追加する障害物情報管理部29aを更に備えてもよい。
10:障害物回避システム、11:管制制御装置、12、18:無人ダンプ、13:有人車両、220:走行許可領域、225:自車両の目標軌道
 

Claims (9)

  1.  自車両の走行車線及び隣車線が並んで配置され、前記走行車線の前方にある障害物を、当該障害物の前記隣車線側を通過して回避するための障害物回避システムであって、
     前記自車両に搭載された外界センサからの出力に基づいて、前記自車両を基準とする前記障害物の相対位置、及び前記障害物の車幅方向の大きさを検出する障害物検出部と、
     前記障害物を回避するための前記自車両の車幅方向の最大移動量を、前記障害物の相対位置、前記障害物の車幅方向の大きさ、及び前記自車両の車幅に基づいて算出する移動量算出部と、
     前記障害物の位置から前記隣車線側に向かって前記最大移動量変位した地点を回避地点として求め、当該回避地点と前記隣車線の中心線との間の距離が前記自車両の車両幅よりも大きい場合に、前記自車両が前記回避地点を通過するための回避経路を生成する回避経路生成部と、
     を備えることを特徴とする障害物回避システム。
  2.  請求項1記載の障害物回避システムにおいて、
     前記走行車線及び前記隣車線のそれぞれについて、走行方向に沿った複数のノード、及び隣接するノードを接続するリンクから定義される目標軌道、及び当該目標軌道を中心とし車幅方向の幅情報を用いて定義した地図情報を記憶する地図情報記憶部と、
     前記走行車線の地図情報を参照し、前記自車両に対して、当該自車両のみの走行を許可する第一走行許可領域を、前記走行車線の目標軌道に沿った長さ、及び前記目標軌道を中心とする車幅方向の幅により定義された2次元領域を用いて設定するとともに、前記隣車線を他車両が走行する際に、前記隣車線の地図情報を参照して、前記他車両に対して、当該他車両のみの走行を許可する第二走行許可領域を、前記隣車線の目標軌道に沿った長さ、及び前記目標軌道を中心とする車幅方向の幅により定義された2次元領域を用いて設定する走行許可領域設定部と、
     前記回避経路に沿って前記自車両が走行した場合に、前記第一走行許可領域から逸脱をするかを判定する逸脱有無判定部と、
     前記自車両が前記第一走行許可領域から逸脱すると判定された際に、前記他車両の位置、及び前記第二走行許可領域の位置の少なくとも一つに基づいて、前記自車両が前記第一走行許可領域から逸脱することを許容するかを判定する逸脱可否判定部と、を更に備え、
     前記逸脱可否判定部が前記逸脱を許容する場合に、前記走行許可領域設定部は、前記第一走行許可領域幅を、前記回避経路を走行中の自車両を包含する幅に拡張する、
     ことを特徴とする障害物回避システム。
  3.  請求項2に記載の障害物回避システムにおいて、
     前記第一走行許可領域幅を拡張すると、前記第二走行許可領域に重なる領域が生じる場合、前記走行許可領域設定部は、前記第一走行許可領域幅を、前記回避経路を走行中の自車両を包含する幅に拡張するとともに、前記第二走行許可領域幅を前記拡張後の第一走行領域と重ならないように縮小する、
     ことを特徴とする障害物回避システム。
  4.  請求項3記載の障害物回避システムにおいて、
     前記自車両の前記外界センサが前記回避経路を走行中に、前記前方障害物とは異なる新たな障害物を検知しない場合に、前記回避経路生成部は、前記自車両を前記回避地点から前記走行車線の目標軌道に復帰させるための復帰経路を更に生成する、
     ことを特徴とする障害物回避システム。
  5.  請求項4記載の障害物回避システムにおいて、
     前記回避経路生成部は、前記回避経路及び復帰経路を走行中の前記自車両に加わる横加速度が、前記自車両の横転を抑止するために設けられた基準横加速度以下になるように前記回避経路及び復帰経路の曲率を定める、
     ことを特徴とする障害物回避システム。
  6.  請求項5記載の障害物回避システムにおいて、
     前記自車両が前記復帰経路を走行して前記走行車線の目標軌道に復帰すると、前記走行許可領域管理部は、前記拡張した第一走行許可領域の幅を拡張前の幅に縮小し、前記縮小した第二走行許可領域の幅を縮小前の幅に拡張する、
     ことを特徴とする障害物回避システム。
  7.  請求項1記載の障害物回避システムにおいて、
     前記走行車線上における前記障害物の位置及び前記障害物の車幅方向の大きさを示す障害物情報を記憶する障害物情報記憶部を更に備え、
     前記回避経路生成部は、前記障害物情報を参照して、前記回避経路を生成する、
     ことを特徴とする障害物回避システム。
  8.  請求項7記載の障害物回避システムにおいて、
     前記障害物検出部の検出結果を取得して、前記障害物情報記憶部に記憶された障害物情報と比較し、当該障害物情報に、前記取得した前記障害物検出部の検出結果が含まれていない場合に、前記障害物情報記憶部に前記障害物検出部の検出結果を追加する障害物情報管理部を更に備える、
     ことを特徴とする障害物回避システム。
  9.  請求項1記載の障害物回避システムにおいて、
     前記複数の車線のそれぞれの地図情報を格納する地図情報格納部と、
     前記各車両に対して、自車両が走行する走行車線の一部領域を、当該自車両のみの走行を許可する走行許可領域として設定する走行許可領域設定部と、を更に備え、
     前記地図情報は、前記各車線の走行方向に沿った複数のノード、及び隣接するノードを接続するリンクから定義される目標軌道を用いて定義され、
     前記走行許可領域は、前記目標軌道の部分領域からなる1次元領域により定義され、
     前記回避経路生成部は、前記回避地点から前記隣車線の目標軌道までの距離が前記自車両の車両幅よりも大きい場合に、前記回避経路を生成する、
     ことを特徴とする障害物回避システム。
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