WO2016170855A1 - 車両及び鉱山用運搬車両の運用システム - Google Patents

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WO2016170855A1
WO2016170855A1 PCT/JP2016/056707 JP2016056707W WO2016170855A1 WO 2016170855 A1 WO2016170855 A1 WO 2016170855A1 JP 2016056707 W JP2016056707 W JP 2016056707W WO 2016170855 A1 WO2016170855 A1 WO 2016170855A1
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WO
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vehicle
information
obstacle
contact
mine
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PCT/JP2016/056707
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渡邊　淳
信一 魚津
藤田　浩二
拓久哉 中
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日立建機株式会社
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle provided with a device for detecting an obstacle.
  • Patent Document 1 discloses a conventional technique for avoiding a collision with a preceding vehicle or an obstacle.
  • the system disclosed in Patent Document 1 stores obstacle information detected in advance using an external recognition means on a travel route, and the position of the obstacle interferes with the planned travel route of the host vehicle, making it impossible to travel. A new travel route is generated so as not to fall into a collision.
  • the position information of the obstacle detected by the obstacle detection means in the autonomous traveling dump is stored in the storage means, and the travel route from the vehicle position to the destination is generated.
  • the travel route is generated so as to avoid the contact with the obstacle stored in advance by referring to the position information of the obstacle stored in the storage means.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle that can utilize the information on the traversing / contacting with an obstacle for main maintenance such as extending the life of tires and the vehicle body and replacing / repairing.
  • a vehicle according to the present invention includes a vehicle main body, an external recognition device that detects an obstacle in the forward direction of the vehicle main body, and a contact determination unit that determines contact with the obstacle detection unit.
  • a storage unit that records information on the obstacle that has been touched / breached, and the recording unit records information on the obstacle that has been determined to be in contact by the contact determination unit.
  • the step / contact information is recorded even for the step / contact with a small obstacle that does not cause a problem in traveling safety even if the step / contact is made, and the recorded information is recorded for a long time of the tire or the vehicle body. It can be used for maintenance such as life extension and replacement / repair. As a result, it is possible to realize operation with a high operation rate by early grasping of vehicle damage and early investigation of the cause of failure.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a dump truck 1.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a travel drive device 3 for a dump truck 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the outline of a structure with the control center used for a mine system, and the conveyance vehicle 1 for mine.
  • 1 is a schematic view showing a side surface of a dump truck 1.
  • FIG. It is the schematic which shows the relationship between TTC of the mine transport vehicle (dump truck 1), speed, and a warning area (refer to (Formula 1) mentioned later for TTC (Time to Collision)).
  • FIG. It is the schematic which shows the state of the front wheel 1d when the mine transport vehicle (dump truck 1) passes through the small obstacle 80.
  • FIG. It is the schematic which shows the state of the rear-wheel 1e when the mine transport vehicle (dump truck 1) passes through the small obstacle 80.
  • FIG. It is a figure which shows the outline
  • ⁇ Obstacles present in the travel route of the vehicle cannot always be detected by the external recognition means from a distance far enough to avoid a collision by steering or braking.
  • a load rock rock
  • These falling objects may be of a size that does not cause a problem in terms of traveling safety even if they cannot be avoided.
  • these small obstacles are small compared with a vehicle etc., it is not necessarily detected by the external field recognition means from a sufficiently far distance that can be avoided by steering or braking. Even if these small obstacles cannot be avoided and are traversed or contacted by a traveling tire, there is no problem in traveling safety immediately after the traversing / contacting.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a mine in which a mine transport vehicle (dump truck 1) according to an embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an outline of the dump truck 1.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an outline of the travel drive device 3 of the dump truck 1.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an outline of the configuration of the control center and the mine transport vehicle 1 used in the mine system.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a side surface of the dump truck 1.
  • the dump truck 1 travels in a transport area A that is a travel path provided in advance in the mine.
  • a loading area B for loading a load such as earth and sand on the dump truck 1 with an excavator ⁇
  • an unloading area C for discharging the load loaded in the loading area B
  • maintenance etc.
  • a parking area D for parking the dump truck 1 is provided.
  • These areas B to D are connected by a transfer area A.
  • a control center 11 that transmits and receives predetermined information to and from the dump truck 1 and performs traffic control such as traveling of the plurality of dump trucks 1 is installed.
  • the dump truck 1 includes a vehicle main body 1a, a driver's seat 1b that is a cabin provided on the upper front side of the vehicle main body 1a, a loading platform 1c that can be raised and lowered on the vehicle main body 1a, A hoist cylinder (not shown) that moves the loading platform 1c up and down, and left and right front wheels 1d and rear wheels 1e that support the vehicle body 1a so as to travel are provided.
  • a stereo camera device 20 (20a, 20b) and a millimeter wave radar 61 are attached to the dump truck 1 at the front of the vehicle.
  • the stereo camera device 20 and the millimeter wave radar 61 detect a small obstacle 80 such as a forward vehicle ⁇ such as another dump truck 1 or a stone / rock on the road.
  • the dump truck 1 includes a travel drive device 3.
  • the travel drive device 3 includes an engine 3a, a generator 3b driven by the engine 3a, a power control device 3c to which power generated by the generator 3b is supplied, and travel for driving the rear wheels 1e.
  • the power supplied to the travel motor 3d is controlled by the power control device 3c.
  • the power control device 3 c is connected to the controller 4 and controlled by the controller 4.
  • the controller 4 includes a steering motor 3e of a steering device for steering the vehicle main body 1a and a brake device 3f that is a braking device for braking the vehicle main body 1a via the power control device 3c. Etc. are also controlled.
  • the vehicle main body 1a includes an image detection device 20 for recognizing the environment around the vehicle main body 1a, in particular, the environment ahead in the traveling direction, and a relative information detection device 61 capable of detecting the position and relative speed of an obstacle with respect to the host vehicle with high accuracy. It is attached.
  • the image detection device 20 detects obstacles on the recognized transport area A, in particular, the forward vehicle ⁇ and the small obstacle 80. As shown in FIG. 2, the image detection device 20 includes a stereo camera device 20 including a plurality of, for example, two cameras 20 a and 20 b.
  • the relative information detection device 61 can detect an obstacle on the transport area A, in particular, the forward vehicle ⁇ and the small obstacle 80, and can calculate the position and relative speed of the obstacle with high accuracy.
  • the relative information detection device 61 is configured by a millimeter wave radar.
  • the external recognition devices 20 and 61 constitute an obstacle detection device.
  • the stereo camera device 20 includes a pair of cameras 20a and 20b.
  • the stereo camera device 20 acquires stereoscopic three-dimensional image information having color information of the outside world using the two cameras 20a and 20b.
  • the environment recognition unit 5 estimates a road surface area based on the three-dimensional image information. Furthermore, the environment recognition unit 5 detects an obstacle on the estimated road surface area. Then, the environment recognition unit 5 calculates the position and relative speed of the obstacle with respect to the own vehicle, and the type and size of the obstacle. Further, the millimeter wave radar 61 obtains the position and relative speed information of an external vehicle or obstacle. In the following description, a load rock (stone) dropped from a dump truck is assumed as an obstacle.
  • Load rocks (stones) that fall from dump trucks are usually small enough that they do not pose a problem in terms of driving safety immediately after stepping over / contacting even if they are traversed or contacted with dump truck tires. .
  • an obstacle will be described as a small obstacle.
  • the stepping over the small obstacle 80 and the contact with the small obstacle 80 are not distinguished from each other and are simply described as “contact”.
  • the stereo camera device 20 is attached so that the center between the left and right cameras 20a, 20b is located at the center position, which is the central portion of the front side of the vehicle body 1a in the left-right direction (vehicle width direction). Internal parameters such as focal lengths and lens distortions of the cameras 20a and 20b, and external parameters indicating the positional relationship and the installation position on the vehicle body are synchronized with each other.
  • Each camera 20a, 20b is directed to the front of the vehicle 1 so that the optical axes thereof are parallel to each other, and the cameras 20a, 20b are installed so that a part of the imaging area of each camera 20a, 20b overlaps.
  • the millimeter wave radar 61 is attached to a central position that is a central portion in the left-right direction on the front side of the vehicle main body 1a.
  • the relative positions of the millimeter wave radar 61 and the stereo camera device 20 are adjusted and installed by calibration so that the detection position of the same obstacle does not shift.
  • the vehicle body 1a includes a GPS device 6a as a position detection unit for detecting the position of the vehicle body 1a, acceleration of the vehicle body 1a, An IMU (Inertial Measurement Unit) device 6b for detecting the inclination, a vehicle speed sensor 6c for detecting the vehicle speed of the vehicle main body 1a, and the like are attached as in-vehicle sensors.
  • a GPS device 6a as a position detection unit for detecting the position of the vehicle body 1a, acceleration of the vehicle body 1a
  • An IMU (Inertial Measurement Unit) device 6b for detecting the inclination
  • a vehicle speed sensor 6c for detecting the vehicle speed of the vehicle main body 1a, and the like are attached as in-vehicle sensors.
  • the controller 4 includes an environment recognition unit 5 for recognizing the surroundings (external environment) of the vehicle body 1a, a load weight detection unit 7 for detecting the load weight of the load loaded on the loading platform 1c, and self-position estimation.
  • the unit 8 and the in-vehicle navigation 10 are connected.
  • the environment recognition unit 5 receives detection information detected by the external recognition device 2, and acquires external information such as a small obstacle 80 on the road and a vehicle ahead on the basis of the detection information.
  • the external environment recognition device 2 is a sensor fusion type in which the millimeter wave radar 61 is mounted in addition to the stereo camera device 20, a configuration of the stereo camera 20 alone may be used.
  • a monocular camera may be mounted instead of the stereo camera device 20 and a sensor fusion type of the monocular camera and the millimeter wave radar 61 may be used. That is, in the present embodiment, the external field recognition device 2 includes the image detection device 20 and the millimeter wave radar 61, and stereo camera devices 20a and 20b are illustrated as an example of the image detection device 20.
  • the controller 4 includes the road surface area detected by the environment recognition unit 5, obstacle information such as the position, speed, size, and type of the obstacle ahead, the self-position estimation unit 8, the in-vehicle navigation 10, and the travel drive device 3.
  • the collision with the detected obstacle is determined from the current own vehicle position and the own vehicle travel route information.
  • the collision determination is performed based on a predicted collision time TTC with an obstacle on the host vehicle lane, and automatic speed control and automatic steering control are performed by the travel drive device 3 according to the stage.
  • the self-position estimating unit 8 receives the detection information detected by the in-vehicle sensor 6 and the vehicle information from the travel drive device 3, and based on these information, detects the self-position at the time of detection in the transport area A of the vehicle body 1a. presume.
  • the self-position estimation unit 8 includes a self-position obtained from information from the in-vehicle sensor 6 and the travel drive device 3, and map information stored in the in-vehicle navigation 10 in which map information related to the mine where the dump truck 1 travels is stored in advance. In contrast, the self-position at the time of detection is estimated.
  • the map information stored in the in-vehicle navigation system 10 also includes tilt angle information related to the tilt angle of each location on the transport area A where the dump truck 1 on the mine travels.
  • the controller 4 automatically controls the vehicle speed of the dump truck 1 with an electric brake, a retard brake or a mechanical brake according to the collision determination, or automatically controls the steering angle of the dump truck 1 with a steering motor. Avoid collisions.
  • the contact determination unit 4b in the controller 4 detects the obstacle from the position and speed information of the obstacle detected by the environment recognition unit 5 and the positional relationship information between the host vehicle and the obstacle calculated by the self-position estimation unit 8. Determine the contact.
  • the contact determination with the obstacle can be obtained from the positional relationship between the host vehicle and the obstacle, but may be obtained by using the vibration information of the vehicle from the IMU device 6b together.
  • the structure which determines the contact with an obstruction using the information from the suspension sensor 6d which detects the suspension hydraulic pressure and stroke amount information of a wheel may be sufficient.
  • the structure which identifies the wheel which may have contacted the obstacle may be sufficient.
  • the suspension sensor 6d may be provided on any one of the suspensions 50 and 51 of the front, rear, left and right wheels.
  • a suspension sensor 6d is provided on each of the suspension 51 provided on the front wheel 1d and the suspension 50 provided on the rear wheel in order to identify the wheel that has contacted.
  • FIG. 5 shows only the left wheels 1d and 1e and their suspensions 50 and 51, but the right wheels 1d and 1e and their suspensions 50 and 51 are also provided with suspension sensors 6d.
  • the storage unit 4a in the controller 4 includes information derived from the obstacle 80 such as the position, relative speed, size, risk, and type of the obstacle 80 determined to have been contacted by the contact determination unit 4b, Information derived from the host vehicle such as the contact part and the traveling speed is stored, and information stored in the past is cumulatively updated.
  • the load weight detection unit 7 is based on a strain amount detected by a strain amount detection sensor 6e such as a load cell provided at a predetermined position of the vehicle body 1a, for example, from a load weight table or the like determined in advance corresponding to the strain amount.
  • the load weight of the load 52 (see FIG. 5) loaded on the loading platform 1c is calculated, and load weight information corresponding to the calculated load weight is output to the controller 4.
  • the controller 4 corrects the stop distance of the dump truck 1 based on the loaded weight information output from the loaded weight detection unit 7 and reflects it in the collision determination.
  • the loaded weight may be detected by a suspension sensor 6d provided on the suspension 51 of the front wheel 1d or the suspension 50 of the rear wheel.
  • the controller 4 is connected to a communication unit 9 for transmitting / receiving predetermined information to / from the control center 11.
  • the controller 4 transmits the external environment information detected by the environment recognition unit 5 and the position information related to the self position estimated by the self position estimation unit 6 to the control center 11 via the communication unit 9. In addition, it receives from the control center 11 operation management information related to the dispatch management of the dump truck 1 and the traffic control tower.
  • controller 4 is configured to directly transmit the external information detected by the environment recognizing unit 5 and the position information related to the self position estimated by the self position estimating unit 6 to other vehicles via the communication unit 9. May be.
  • FIG. 1 shows a state where a small obstacle 80 has fallen from the load of the dump truck 1D.
  • the dump truck 1 ⁇ / b> A that is the succeeding vehicle detects the small obstacle 80 by the outside recognition device 2.
  • the dump truck 1 ⁇ / b> A transmits to the control center 11 external information regarding the small obstacle 80 and position information regarding the self position estimated by the self position estimation unit 6.
  • information is transmitted to the control center 11 via the relay station 100A.
  • the information transmitted by the dump truck 1A is directly transmitted from the dump truck 1A to the dump trucks 1B and 1C located at relatively close positions.
  • Information from the dump truck 1A may be transmitted to the dump truck 1D at a slightly separated position via the relay station 100B. Moreover, you may make it receive the information from 1 A of dump trucks via the control center 11 and the relay station 100C like the dump truck 1E.
  • the information on the small obstacle 80 detected by the dump truck 1A is shared by the other dump trucks 1B to 1E, so that the dump trucks 1A to 1E can avoid contact with the small obstacle 80 thereafter.
  • the dump trucks 1A to 1E are described. However, the dump trucks 1A to 1E may be vehicles other than the dump truck.
  • the control center 11 manages the operation of each dump truck 1 based on the storage unit 12 in which map information of a mine such as the transport area A where each dump truck 1 travels is stored in advance, and the map information stored in the storage unit 12.
  • the operation management part 13 to be provided.
  • the operation management unit 13 is also a communication unit that transmits conveyance information such as the destination and travel route of the dump truck 1 to the communication unit 9 of the predetermined dump truck 1.
  • the operation management unit 13 is connected to a vehicle allocation management unit 14 that manages vehicle allocation of the dump truck 1 and a traffic control unit 15 that controls traffic of all vehicles traveling in the mine.
  • the operation management unit 13 determines a predetermined operation pattern based on the map information stored in the storage unit 12, the vehicle allocation management information output from the vehicle allocation management unit 14, and the traffic control information output from the traffic control unit 15.
  • the operation management data of each dump truck 1 etc. is created in contrast to the above.
  • the operation management unit 13 wirelessly transmits the conveyance information of each dump truck 1 based on the operation management data to each dump truck 1.
  • the power control device 3 c is controlled by the controller 4 based on the conveyance information received from the operation management unit 13 of the control center 11, and each dump truck 1 travels autonomously.
  • the dump truck 1 In a state where the vehicle is traveling on a flat road in the transfer area A, the dump truck 1 detects a small obstacle 80 such as a stone / rock on the road surface ahead by the stereo camera device 20.
  • the environment recognizing unit 5 estimates a road surface area based on image information from the stereo camera device 20, and then detects a small obstacle 80 as an obstacle on the road surface on the own vehicle lane.
  • the environment recognition unit 5 calculates the position and relative speed of the small obstacle 80 from the stereo camera device 20, the size / degree of danger of the small obstacle 80, the type, and the like.
  • Vehicle information such as travel speed, acceleration in the yaw direction, steering steering angle, and brake operation amount is output from the travel drive device 3 and the vehicle-mounted sensor 6.
  • the controller 4 determines from the information of the small obstacle 80 from the environment recognition unit 5 and the vehicle information from the travel drive device 3 and the self-position estimation unit 8 that the detected obstacle exists within the travel range of the host vehicle. In such a case, a predicted collision time TTC (Time to Collision) is calculated, and the collision is determined from a comparison with, for example, the TTC map of the dump truck 1 shown in FIG.
  • TTC Time to Collision
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the TTC, speed, and warning area of the mine transport vehicle (dump truck 1).
  • the TTC map is divided into a safety area, a quasi-safe area, a first alarm area, and a second alarm area by line segments 61 to 63 based on the relationship between the speed and the TTC.
  • the safety area and the quasi-safe area are safety brake areas in which contact can be avoided by normal brake operation.
  • the first alarm region is a sudden braking region that requires sudden braking using an electric brake or a retard brake.
  • the second alarm region is an emergency brake region in which an emergency brake using both an electric brake or a retard brake and a mechanical brake is necessary.
  • the dump truck 1 determines the possibility of avoidance by steering or braking by the controller 4 in accordance with the collision determination state with the small obstacle 80. Avoidance control is performed by the device 3. Alternatively, even if the controller 4 determines that avoidance by steering or braking is difficult based on the predicted collision time calculated when the small obstacle 80 is detected, the avoidance operation by steering or braking based on the command of the controller 4 Try.
  • the controller 4 determines that it is difficult to avoid by steering or braking, and the size of the small obstacle 80 detected by the stereo camera device 20 If it is determined that there is no problem in traveling safety even if it contacts with the small obstacle 80 based on the information obtained from the environment recognition unit 5 such as the type and the risk level, the traveling is continued without performing the avoiding operation by steering or braking. .
  • the contact determination unit 4b of the controller 4 uses the position and relative speed information regarding the small obstacle 80 from the environment recognition unit 5 and the travel route information of the host vehicle from the self-position estimation unit 8. Then, it is calculated whether or not the own vehicle has contacted the small obstacle 80.
  • the obstacle information such as the position / size / type / danger level / image of the small obstacle 80 is recorded in the storage unit 4a.
  • the own vehicle contacts the small obstacle 80 or the own vehicle information such as the traveling speed and route before and after the vehicle is recorded in the storage unit 4a. Good. Or it is good also as a structure which records which tire or the vehicle part of the own vehicle the small obstruction 80 contacted.
  • the warning is given to the driver using an alarm generation unit 70 as shown in FIG.
  • This warning may be performed using display, sound, vibration, flashing light, or the like.
  • the controller 4 determines contact with the small obstacle 80, and if it is determined that contact has occurred, the position / size / type / danger of the small obstacle 80 is determined. Obstacle information such as degree / image is recorded in the storage unit 4a. Alternatively, not only on the obstacles of the small obstacle 80 described above, but also when the own vehicle contacts the small obstacle 80, and the own vehicle information such as traveling speed and steering angle before and after the vehicle is recorded in the storage unit 4a. Also good. Or it is good also as a structure which records which tire or the vehicle part of the own vehicle the small obstruction 80 contacted. In the case of an autonomous traveling system, the alarm generation unit 70 is not always necessary.
  • the hydraulic information and stroke information of the wheel suspensions 50 and 51 may be used. In this case, the hydraulic pressure information and stroke information of the wheel suspensions 50 and 51 may be used together. Or the structure which determines a contact using the attitude
  • the obstacle information recorded in the storage unit 4a is selected according to the size and risk level of the obstacle.
  • the obstacle to be recorded in the storage unit 4a in this embodiment is a small obstacle 80 such as a stone or a rock, and even if it touches, there is no problem in short-term traveling.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a state of the front wheel 1d when the mining transport vehicle (dump truck 1) traverses the small obstacle 80.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a state of the rear wheel 1e when the mine transport vehicle (dump truck 1) passes through the small obstacle 80.
  • the damage described here is a damage that causes no problem in terms of short-term driving safety.
  • axle suspension type suspension There are generally two types of suspension systems for the dump truck 1, an axle suspension type suspension and an independent suspension type suspension.
  • a type in which the left and right wheels are directly connected by a single shaft is called an axle suspension suspension (FIG. 8).
  • a type in which each tire can move independently and independently is called an independently suspended suspension (FIG. 7).
  • a description will be given of a dump truck that employs an independent suspension system suspension for the front suspension and an axle suspension suspension for the rear suspension.
  • the same type of suspension may be employed for both the front suspension 51 and the rear suspension 50.
  • the front suspension 51 and the rear suspension 50 may be configured opposite to the configuration of the present embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an overview of a communication system including different types of vehicles.
  • the external information related to the small obstacle 80 from the dump truck 1A includes the risk of the small obstacle 80. This risk varies depending on the type of vehicle and the speed of the vehicle. Therefore, the information transmitted from one vehicle needs to be converted into a risk level corresponding to each vehicle to be received.
  • the control center 11 converts the risk to a risk corresponding to each vehicle.
  • the controller 4 of the dump truck 1A may convert the information into the risk level of each vehicle and transmit the information.
  • the ID of the dump truck 1A which is the transmission source may be added to the information and transmitted.
  • the storage unit 4a of each vehicle that receives the information stores the ID of each vehicle and a conversion method (conversion formula) that converts the risk of the vehicle having the ID into the risk of the vehicle. deep.
  • the vehicle that has received the information converts the received risk level based on the transmission source ID into the own vehicle risk level.
  • the dump truck 1A when transmitting to the other vehicles 1C, 17, and 18, the dump truck 1A, which is a transmission source (risk level determination source), may convert the risk level to a standard risk level and transmit it.
  • the storage unit 4a of each vehicle that receives the information stores a conversion method (conversion formula) for converting the standard risk level into the risk level of the host vehicle.
  • the vehicle that has received the information converts the received risk level into the risk level of the host vehicle based on the stored conversion method.
  • the transmission source only needs to transmit information including one risk level, and information can be transmitted to all the vehicles in one transmission.
  • a threshold value may be provided in association with the type and speed of the vehicle and the size of the small obstacle 80.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating the relationship between the size of an obstacle and the degree of danger.
  • the upper drawing shows the danger threshold at low speed
  • the lower drawing shows the danger threshold at high speed.
  • the threshold value for determining the degree of danger is set lower at high speed than at low speed. That is, the threshold value is set so that the degree of danger is determined to be higher for a smaller small obstacle 80 at high speed than at low speed.
  • the threshold value is set in three stages: high risk level, medium risk level, and low risk level.
  • the degree of risk may be two levels or may be set at multiple levels.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing that the degree of danger varies linearly with the size of the small obstacle 80. However, the change in the degree of danger with respect to the size of the small obstacle 80 does not have to be linear.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the flow from the mining transport vehicle to the obstacle information recording and notification.
  • step 1101 an obstacle is detected by the outside recognition device (outside detection means) 2.
  • step 1102 the feature (type, size, risk) of the obstacle is extracted. Further, the collision risk (collision time) with the obstacle is calculated from the position / relative speed of the obstacle and the travel route of the host vehicle.
  • step 1103 it is determined whether or not the vehicle collides with an obstacle based on the calculation result of the collision risk (collision time) in step 1102. If it is determined that the vehicle does not collide with an obstacle, the process returns to step 1102 to continue detecting the obstacle. If it is determined that the vehicle collides with an obstacle, the process proceeds to step 1104.
  • step 1104 an avoidance method by steering and braking is calculated.
  • step 1105 an avoidance operation is executed based on the avoidance method calculated in step 1104.
  • step 1106 contact with an obstacle is determined. If it is determined that there is no contact with the obstacle, the obstacle information is not recorded and notified, and the process is terminated. If it is determined that an obstacle has been touched, the process proceeds to step 1107.
  • the content of the contact determination with the obstacle is as described above.
  • step 1107 it is determined whether or not the detected obstacle is a target to be recorded. This determination is as already described. If the detected obstacle is not a target to be recorded in this determination, the obstacle information is not recorded and notified, and the process is terminated. When the detected obstacle is a small obstacle 80 to be recorded, the accumulated information in the storage unit 4a is updated.
  • step 1109 it is determined whether or not the detected obstacle is a target to be reported to another vehicle. This determination can be performed in the same manner as determining whether or not an obstacle is a target to be recorded. In this determination, if the detected obstacle is not a target to be reported, the obstacle information is not reported and the process is terminated. If the detected obstacle is a small obstacle 80 to be notified, the process proceeds to step 1110.
  • step 1110 the obstacle information is reported to the control center 11 and other vehicles.
  • the control center 11 and other vehicles There are various methods for communication systems to other vehicles as described above.
  • the dump truck 1 determines the contact between the own vehicle and the small obstacle 80 such as a stone / rock detected forward through the stereo camera 20.
  • the small obstacle 80 determined to have contacted is not problematic in terms of short-term driving safety, but it is desirable to record information from the viewpoint of maintenance such as extending the life of tires and the vehicle body and replacing / repairing. If it is determined, the small obstacle information (position, size, degree of risk, type, image, etc.) and cumulative traversing / contact information are recorded in the storage unit 4a of the host vehicle. Alternatively, the host vehicle information such as the traveling speed and route before and after the host vehicle steps over / contacts the small obstacle 80 may be recorded in the storage unit 80. As a result, the recorded information can be used for long-term service life of tires and vehicle main bodies and maintenance such as replacement / repair, and it is possible to realize operation with high availability by grasping vehicle damage early and investigating the cause of failure. .
  • the determination of the stepping / contact is performed using the position and relative speed information regarding the small obstacle 80 from the environment recognition unit 5 and the travel route information of the host vehicle from the self-position estimation unit 8.
  • the stepping / contact may be determined by using or using the hydraulic pressure information and stroke information of the wheel suspension.
  • the stepping / contact may be determined using the posture of the host vehicle, vibration information, or the like from the IMU device 6b.
  • the above-described method may be used in combination to determine the stepping / contact.
  • information such as the position, size, and risk of the small obstacle 80 that the host vehicle may have stepped over / contacted with is transmitted to other vehicles traveling in the mine. It is possible to avoid contact / stepping through steering and braking. Alternatively, a configuration is conceivable in which the amount of communication is reduced as much as possible by selecting information to be notified through communication according to the risk of obstacles. Alternatively, the small obstacle 80 may be removed by notifying a vehicle such as a dozer or a service car of small obstacle information via the control center 11 or through inter-vehicle communication.
  • the other vehicle can avoid the contact by steering or braking. Thereby, contact with the small obstacle 80 in the other vehicle can be prevented in advance, and a mine transport vehicle system with a high operating rate can be provided.
  • the configuration described in the present embodiment can be applied not only to a mining vehicle but also to a vehicle traveling in a construction site and a general automobile, and the same effect can be obtained.
  • SYMBOLS 1 Dump truck (Mine transport vehicle), 1a ... Vehicle main body, 1d ... Front wheel, 1e ... Rear wheel, 2 ... Outside world recognition device, 2a, 2b ... Stereo camera device, 6a ... GPS device (position detection part), 6b ... IMU device, 4a ... storage part, 4b ... contact determination part, 5 ... environment recognition part (detection information correction part), 6 ... vehicle information detection part (vehicle sensor), 7 ... load weight detection part, 8 ... self-position estimation Numeral 9: Communication unit 10 Car navigation system 11 Control center 20 Image detection device 61 Relative information detection device (millimeter wave sensor) 70 Alarm generation unit 80 Small obstacle

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Abstract

本発明の目的は、障害物との踏破/接触情報をタイヤや車両本体の長期寿命化や交換/補修等のメインテンナンスに活用することができる車両を提供することにある。タイヤで走行する車両本体１ａと、車両本体１ａの前方の障害物を検出する外界認識装置２と、タイヤとの接触を判定する接触判定部４と、接触/踏破した障害物情報を記録する記憶部４ａと、を備え、記録部４ａは、接触判定部４で接触したと判定された障害物の情報を記録する。

Description

車両及び鉱山用運搬車両の運用システム
　本発明は、障害物を検出する装置を備えた車両に関する。
　近年、省力化を目的として導入され始めた鉱山向けの自律走行ダンプでは、前方を走行する車両や路上障害物との衝突を未然に回避するため、外界認識装置等で車両や障害物との距離や相対速度を計測し、自動で速度制御や操舵回避制御などを実施するシステムの導入が進んでいる。一般に、前方車両や障害物の検出手段として使用される外界認識手段としては、ミリ波センサ、レーザスキャナ及びステレオカメラ等が知られている。
　また、自律走行ダンプに限らず、有人で走行する一般の鉱山ダンプトラックにおいても、外界認識装置やＧＰＳ装置にて前方車両や路上障害物との距離や相対速度を計測し、衝突を未然に回避するためにドライバへの衝突警報や自動で速度制御を実施するシステムの開発及び導入が進んでいる。
　前方車両や障害物との衝突回避に関する従来技術については、例えば特開平１１－２９６２２９号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示のシステムは、走行経路上で外界認識手段を用いて予め検出された障害物情報を記憶し、その障害物の位置と自車の走行予定経路とが干渉して走行不能や衝突に陥らないように走行経路を新たに生成する。
特開平１１－２９６２２９号公報
　特許文献１に開示された従来技術においては、自律走行ダンプにおいて障害物検出手段で検出した障害物の位置情報を記憶手段に記憶し、自車位置から目的地までの走行経路を生成する際に、記憶手段に記憶された障害物の位置情報を参照し、予め記憶した障害物との接触を回避するように走行経路を生成している。
　上記のように、障害物検出手段で検出した走行経路上の障害物との接触を回避する手法に関する従来技術は多く見られる。しかし、障害物を回避できずにタイヤにより踏破した場合、或いは障害物に接触した場合の対応方法に関する従来技術は見当たらない。
　あらゆる障害物を、操舵や制動により衝突を回避するのに、十分遠方の距離から、外界認識手段で検出できるとは限らない。例えば、鉱山では、ダンプトラックから積荷の岩（石）が路面に落下することがある。これらの落下物（障害物）は、回避できなくとも走行安全上は問題にならない程度の大きさである場合がある。そして、これら小型の障害物は車両等に比較して小さいため、必ずしも操舵や制動による回避が可能となる十分遠方の距離から外界認識手段で検出されるとは限らない。これら小型障害物は、回避できずにタイヤにより踏破、或いは接触した場合でも、踏破/接触直後の走行安全上は問題ない。しかし、タイヤや車両本体などの長期寿命化及びメインテンナンスの観点からは回避することが望ましい。また、短期的にはダンプの走行安全上で問題にはならない程度の障害物に対する踏破/接触があった場合でも、タイヤや車両本体の長期寿命化やメインテンナンスのために、踏破/接触に関する情報を活用することが望まれる。
　本発明の目的は、障害物との踏破/接触情報をタイヤや車両本体の長期寿命化や交換/補修等のメインテンナンスに活用することができる車両を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明の車両は、車両本体と、前記車両本体の前方向の障害物を検出する外界認識装置と、前記障害物検出部との接触を判定する接触判定部と、前記接触/踏破した障害物情報を記録する記憶部と、を備え、前記記録部は、前記接触判定部で接触したと判定された障害物の情報を記録するようにする。
　本発明によれば、踏破/接触しても走行安全上は問題のない小型障害物との踏破/接触に対してもその踏破/接触情報を記録し、記録した情報をタイヤや車両本体の長期寿命化や交換/補修等のメインテンナンスに活用することができる。これにより、車両ダメージの早期把握や故障原因の早期究明による稼働率の高い運行を実現することができる。
　前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の実施例に係る鉱山用運搬車両（ダンプトラック１）が用いられる鉱山を示す概略図である。 ダンプトラック１の概略を示す斜視図である。 ダンプトラック１の走行駆動装置３の概略を示すブロック図である。 鉱山システムに用いられる管制センタと鉱山用運搬車両１との構成の概略を示すブロック図である。 ダンプトラック１の側面を示す概略図である。 鉱山用運搬車両（ダンプトラック１）のＴＴＣと速度と警報領域の関係を示す概略図である（ＴＴＣ（Time to Collision）は後述の（式１）参照）。 鉱山用運搬車両（ダンプトラック１）が小型障害物８０を踏破するときの前輪１ｄの状態を示す概略図である。 鉱山用運搬車両（ダンプトラック１）が小型障害物８０を踏破するときの後輪１ｅの状態を示す概略図である。 種類の異なる車両を含む通信システムの概要を示す図である。 障害物の大きさと危険度の関係を模式的に示す図である。 鉱山用運搬車両の障害物情報記録及び通報までの流れを示すフローチャートである。
　以下、本発明に係る小型障害物情報の検出/記録システムを適用した車両の一実施例を図に基づいて説明する。なお、以下の説明では、鉱山用運搬車両の一例であるダンプトラックについて説明する。鉱山では、ダンプトラックから積荷の岩（石）が路面に落下することがある。鉱山で使用されるダンプトラックやその他の建設機械では、これらの落下物（障害物）を踏破する、或いは落下物と接触する可能性が高い。しかし、鉱山で使用される建設機械以外の車両においても、本発明に係る障害物情報の検出/記録システムを適用することにより、タイヤや車両本体の長期寿命化や交換/補修等のメインテンナンスに活用することができる。
　車両の走行経路に存在する障害物を、操舵や制動により衝突を回避するのに、十分遠方の距離から、外界認識手段で検出できるとは限らない。例えば、鉱山では、ダンプトラックから積荷の岩（石）が路面に落下することがある。これらの落下物（障害物）は、回避できなくとも走行安全上は問題にならない程度の大きさである場合がある。そして、これら小型の障害物は車両等に比較して小さいため、必ずしも操舵や制動による回避が可能となる十分遠方の距離から外界認識手段で検出されるとは限らない。これら小型障害物は、回避できずに走行タイヤにより踏破、或いは接触した場合でも、踏破/接触直後の走行安全上は問題ない。しかし、タイヤや車両本体などの長期寿命化及びメインテンナンスの観点からは回避することが望ましい。従って、上記のような短期的にはダンプの走行安全上で問題にはならない程度の障害物に対する踏破/接触を操舵や制動により回避できなった場合でも、踏破/接触したことを検出して記録しておくことでタイヤや車両本体の長期寿命化やメインテンナンスに情報を活用することが望まれる。また、操舵や制動により回避できなかった障害物の位置を把握し、通信システムにより他車両に通報することが望まれる。他車両は予め障害物の位置を把握することができ、例えば減速走行するなどして踏破/接触することのないようにすることができる。このような通報は、管制システムを通して行ってもよいし、直接他車両に通報してもよい。
　図１～図５を用いて、本発明の実施例に係るダンプトラック１について説明する。本実施例のダンプトラック１（１Ａ）は、車体に取り付けられたステレオカメラ装置２０やミリ波レーダ６１にて、他のダンプトラック１等の前方車両１Ｄや路上の石/岩などの小型障害物８０を検出する。図１は、本発明の実施例に係る鉱山用運搬車両（ダンプトラック１）が用いられる鉱山を示す概略図である。図２は、ダンプトラック１の概略を示す斜視図である。図３は、ダンプトラック１の走行駆動装置３の概略を示すブロック図である。
図４は、鉱山システムに用いられる管制センタと鉱山用運搬車両１との構成の概略を示すブロック図である。図５は、ダンプトラック１の側面を示す概略図である。
　ダンプトラック１は、図１に示すように、鉱山に予め設けられた走行路である搬送エリアＡを走行する。鉱山には、例えばショベルβ等でダンプトラック１に土砂等の積荷を積み込むための積込エリアＢと、積込エリアＢにて積み込まれた積荷を放土する放土エリアＣと、メンテナンス等の際にダンプトラック１を駐機させる駐機エリアＤとが設けられている。これらのエリアＢ～Ｄは、搬送エリアＡにてつながっている。鉱山には、ダンプトラック１との間で所定の情報を送受信し、複数のダンプトラック１の走行等の交通管制を行う管制センタ１１が設置されている。
　ダンプトラック１は、図２に示すように、車両本体１ａと、車両本体１ａの前側上方に設けられたキャビンである運転席１ｂと、車両本体１ａ上に起伏可能に設けられた荷台１ｃと、荷台１ｃを上下動させるホイストシリンダ（図示せず）と、車両本体１ａを走行可能に支持する左右の前輪１ｄおよび後輪１ｅとを備えている。さらに、ダンプトラック１には、車両の前部にステレオカメラ装置２０（２０ａ，２０ｂ）とミリ波レーダ６１とが取り付けられている。ステレオカメラ装置２０及びミリ波レーダ６１は、他のダンプトラック１等の前方車両αや路上の石/岩などの小型障害物８０を検出する。
　図３に示すように、ダンプトラック１は、走行駆動装置３を備えている。走行駆動装置３は、エンジン３ａと、エンジン３ａにて駆動される発電機３ｂと、発電機３ｂにて発電された電力が供給される電力制御装置３ｃと、後輪１ｅを駆動するための走行モータ３ｄとを有している。走行モータ３ｄへの供給電力は、電力制御装置３ｃにて制御される。電力制御装置３ｃは、コントローラ４に接続され、コントローラ４にて制御される。コントローラ４は、図４に示すように、電力制御装置３ｃを介して、車両本体１ａを操舵するための操舵装置のステアリングモータ３ｅや、車両本体１ａを制動させるための制動装置であるブレーキ装置３ｆ等の駆動も制御する。
　車両本体１ａには、車両本体１ａの周囲、特に走行方向前方の環境を認識するための画像検出装置２０と自車両に対する障害物の位置と相対速度を高精度に検出できる相対情報検出装置６１が取り付けられている。画像検出装置２０は、認識した搬送エリアＡ上の障害物、特に前方車両αや小型障害物８０を検出する。画像検出装置２０は、図２に示すように、複数、例えば２台のカメラ２０ａ，２０ｂからなるステレオカメラ装置２０で構成される。同様に、相対情報検出装置６１は、搬送エリアＡ上の障害物、特に前方車両αや小型障害物８０を検出し、障害物の位置と相対速度を高精度に演算できる。相対情報検出装置６１は、ミリ波レーダで構成される。外界認識装置２０，６１は、障害物検出装置を構成する。
　ステレオカメラ装置２０は、一対のカメラ２０ａ，２０ｂを備える。ステレオカメラ装置２０は、２台のカメラ２０ａ，２０ｂを用いて外界の色情報を有する立体的な三次元の画像情報を取得する。環境認識部５は、前記三次元の画像情報に基づいて路面領域を推定する。さらに、環境認識部５は、推定した路面領域上の障害物を検出する。そして、環境認識部５は、自車に対する障害物の位置及び相対速度と、障害物の種類及び大きさとを算出する。また、ミリ波レーダ６１は、外界の車両や障害物などの位置と相対速度情報を取得する。以下の説明では、障害物として、ダンプトラックから落下した積荷の岩（石）などを想定する。ダンプトラックから落下した積荷の岩（石）などは、通常、ダンプトラックのタイヤで踏破したり、或いは接触した場合でも、踏破/接触直後の走行安全上は問題にならない程度の小型のものである。以下、このような障害物を小型障害物と呼んで説明する。なお、以下の説明では、小型障害物８０の踏破及び小型障害物８０との接触とを区別せず、単に「接触」として記載する。
　ステレオカメラ装置２０は、車両本体１ａの前側の左右方向（車両の幅方向）の中央部である中心位置に、左右のカメラ２０ａ，２０ｂ間の中心が位置するように取り付けられている。各カメラ２０ａ，２０ｂの焦点距離やレンズの歪みなどの内部パラメータ、および互いの位置関係および車体への設置位置を示す外部パラメータは、互いに同期されている。各カメラ２０ａ，２０ｂは、各光軸が平行となるように車両１前方に向けられ、これら各カメラ２０ａ，２０ｂの撮像領域の一部が重なり合うように設置されている。
　ミリ波レーダ６１は、車両本体１ａの前側の左右方向の中央部である中心位置に取り付けられている。ミリ波レーダ６１と、ステレオカメラ装置２０の相対位置は、同一障害物の検出位置のずれが生じないようにキャリブレーションにより調整して設置されている。
　車両本体１ａには、図４に示すように、ステレオカメラ装置２０とミリ波レーダ６１に加え、車両本体１ａの位置を検出するための位置検出部としてのＧＰＳ装置６ａ、車両本体１ａの加速度や傾きを検出するためのＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）装置６ｂ、車両本体１ａの車速を検出するための車速センサ６ｃ等が車載センサとして取り付けられている。
　コントローラ４には、車両本体１ａの周囲（外環境）を認識するための環境認識部５と、荷台１ｃに積み込まれた積荷の積載重量を検出するための積載重量検出部７と、自己位置推定部８と、車載ナビ１０とが接続されている。環境認識部５は、外界認識装置２にて検出された検出情報が入力され、この検出情報に基づいて、例えば路上の小型障害物８０や前方車両等の外界情報を取得する。外界認識装置２はステレオカメラ装置２０に加えてミリ波レーダ６１を搭載したセンサフュージョン形式としているが、ステレオカメラ２０単体の構成でも良い。或いは、ステレオカメラ装置２０の替わりに単眼カメラを搭載し、単眼カメラとミリ波レーダ６１とのセンサフュージョン形式でも良い。すなわち本実施例では、外界認識装置２として、画像検出装置２０とミリ波レーダ６１とを備えており、画像検出装置２０の一例としてステレオカメラ装置２０ａ，２０ｂを図示している。
　コントローラ４は、環境認識部５で検出された路面領域と、前方障害物の位置、速度、大きさ及び種別などの障害物情報と、自己位置推定部８、車載ナビ１０及び走行駆動装置３からの現在の自車位置と、これからの自車走行経路情報とから、検出した障害物との衝突を判定する。衝突判定は、自車走行車線上の障害物との衝突予測時間ＴＴＣに基づいて実施し、段階に応じて走行駆動装置３での自動速度制御や自動操舵制御を実施する。なお、ＴＴＣは、
　　　ＴＴＣ＝障害物までの距離/障害物との相対速度　　　（式１）
により求められる。
　自己位置推定部８は、車載センサ６にて検出された検出情報と走行駆動装置３からの車両情報が入力され、これら情報に基づいて、車両本体１ａの搬送エリアＡにおける検出時の自己位置を推定する。自己位置推定部８は、車載センサ６と走行駆動装置３からの情報で求まる自己位置と、ダンプトラック１が走行する鉱山に関する地図情報が予め記憶された車載ナビ１０に記憶させた地図情報とを対比して、検出時の自己位置を推定する。車載ナビ１０に記憶されている地図情報には、鉱山上のダンプトラック１が走行する搬送エリアＡ上の各箇所の傾斜角度に関する傾斜角情報も含まれている。
　コントローラ４は、衝突判定に応じてダンプトラック１の車速を電気ブレーキ或いはリタードブレーキやメカ式ブレーキで自動制御したり、ダンプトラック１の操舵角度をステアリングモータで自動制御するなどして、障害物との衝突を回避する。
　コントローラ４内部の接触判定部４ｂは、環境認識部５で検出された障害物の位置や速度情報と、自己位置推定部８で算出した自車両と障害物との位置関係情報から、障害物との接触を判定する。障害物との接触判定は、自車両と障害物との位置関係から求めることができるが、ＩＭＵ装置６ｂからの車両の振動情報を併用して求める構成でも良い。或いは、車輪のサスペンション油圧やストローク量情報を検出するサスペンションセンサ６ｄからの情報を用いて、障害物との接触を判定する構成でも良い。更には、障害物と接触した可能性のある車輪を特定する構成でも良い。
　単に、障害物との接触を判定するだけであれば、サスペンションセンサ６ｄは前後左右輪のいずれか一つのサスペンション５０，５１に設けられていればよい。本実施例では、接触した車輪を特定するため、図５に示すように、前輪１ｄに設けられるサスペンション５１及び後輪に設けられるサスペンション５０のそれぞれに、サスペンションセンサ６ｄを設けている。図５では、左側の車輪１ｄ，１ｅ及びそのサスペンション５０，５１のみを示しているが、右側の車輪１ｄ，１ｅ及びそのサスペンション５０，５１にも、サスペンションセンサ６ｄを設けている。
　図４に戻って、説明を続ける。コントローラ４内部の記憶部４ａは、接触判定部４ｂで接触したと判定された障害物８０の位置、相対速度、大きさ、危険度及び種類などの障害物８０に由来する情報と、自車両の接触部位、走行速度などの自車両に由来する情報とを記憶すると共に、過去に記憶した情報を累積更新する。
　積載重量検出部７は、車体本体１ａの所定箇所に設けられたロードセルなどのひずみ量検出センサ６ｅにて検出されたひずみ量に基づき、例えばひずみ量に対応させて予め定めた積載重量テーブル等から、荷台１ｃに積まれた積荷５２（図５参照）の積載重量を算出し、この算出した積載重量に応じた積載重量情報がコントローラ４へ出力される。コントローラ４は、積載重量検出部７から出力される積載重量情報に基づき、ダンプトラック１の停車距離を補正し、衝突判定に反映する。積載重量は、前輪１ｄのサスペンション５１又は後輪のサスペンション５０に設けられたサスペンションセンサ６ｄにより、検出してもよい。
　コントローラ４は、所定の情報を管制センタ１１に対して送受信するための通信部９に接続されている。コントローラ４は、通信部９を介して、環境認識部５にて検出した外界情報や、自己位置推定部６にて推定した自己位置に関する位置情報を管制センタ１１へ送信する。また、ダンプトラック１の配車管理や交通管制塔に関する運行管理情報を管制センタ１１から受信する。
　また、コントローラ４は、通信部９を介して、環境認識部５にて検出した外界情報や、自己位置推定部６にて推定した自己位置に関する位置情報を、他車両に直接送信する構成が付加されてもよい。
　ここで、図１を参照して、管制センタ１１及び他車両との通信システムについて説明する。図１は、ダンプトラック１Ｄの積荷から小型障害物８０が落下した状態を示している。後続車両であるダンプトラック１Ａは外界認識装置２により小型障害物８０を検出する。ダンプトラック１Ａは、小型障害物８０に関する外界情報や、自己位置推定部６にて推定した自己位置に関する位置情報を管制センタ１１へ送信する。この場合、ダンプトラック１Ａが管制センタ１１から離れた位置にある場合は、中継局１００Ａを介して、情報を管制センタ１１へ送信する。ダンプトラック１Ａが送信する情報は、比較的近い位置にあるダンプトラック１Ｂ，１Ｃに対しては、ダンプトラック１Ａから直接送信される。少し離れた位置のダンプトラック１Ｄに対しては、ダンプトラック１Ａからの情報を、中継局１００Ｂを介して送信するようにしてもよい。また、ダンプトラック１Ｅのように、ダンプトラック１Ａからの情報を、管制センタ１１及び中継局１００Ｃを介して、受信するようにしてもよい。ダンプトラック１Ａが検出した小型障害物８０に関する情報を、他のダンプトラック１Ｂ～１Ｅが共有することにより、以後、ダンプトラック１Ａ～１Ｅは小型障害物８０との接触を回避することができる。ここでは、ダンプトラック１Ａ～１Ｅについて説明している。しかし、ダンプトラック１Ａ～１Ｅはダンプトラック以外の車両であっても構わない。
　管制センタ１１は、各ダンプトラック１が走行する搬送エリアＡ等の鉱山の地図情報が予め記憶された記憶部１２と、記憶部１２に記憶させた地図情報に基づき各ダンプトラック１の運行を管理する運行管理部１３とを備えている。運行管理部１３は、所定のダンプトラック１の通信部９に対し、そのダンプトラック１の目的地、走行経路等の搬送情報を送信する通信部でもある。
　運行管理部１３には、ダンプトラック１の配車管理を行う配車管理部１４と、鉱山を走行するすべての車両の交通を管制する交通管制部１５とが接続されている。運行管理部１３は、記憶部１２に記憶させた地図情報と、配車管理部１４から出力される配車管理情報と、交通管制部１５から出力される交通管制情報とに基づき、予め定めた運行パターン等と対比して、各ダンプトラック１等の運行管理データを作成する。運行管理部１３は、この運行管理データに基づく各ダンプトラック１の搬送情報を、各ダンプトラック１へ無線送信する。各ダンプトラック１は、管制センタ１１の運行管理部１３から受信した搬送情報に基づいてコントローラ４にて電力制御装置３ｃが制御され、各ダンプトラック１が自律走行される。
　次いで、本実施例に係るダンプトラック１の小型障害物８０の検出及び記録方法について、説明する。
　搬送エリアＡ中の平坦路を走行している状態では、ダンプトラック１はステレオカメラ装置２０で前方の路面上の石/岩などの小型障害物８０を検出する。環境認識部５は、ステレオカメラ装置２０からの画像情報に基づいて路面領域を推定した後、自車走行車線上の路面上の障害物として小型障害物８０を検出する。環境認識部５は、ステレオカメラ装置２０からの小型障害物８０の位置と相対速度や、小型障害物８０の大きさ/危険度や種類等を算出する。走行駆動装置３と車載センサ６からは走行速度、ヨー方向加速度、ステアリング操舵角度及びブレーキ操作量などの車両情報を出力する。コントローラ４は、環境認識部５からの小型障害物８０の情報と、走行駆動装置３と自己位置推定部８からの車両情報とから、検出した障害物が自車両の走行範囲内に存在すると判断した場合には衝突予測時間ＴＴＣ（Time to Collision）を算出し、例えば図６に示すダンプトラック１のＴＴＣマップとの比較から衝突を判定する。
　図６は、鉱山用運搬車両（ダンプトラック１）のＴＴＣと速度と警報領域の関係を示す概略図である。ＴＴＣマップでは、速度とＴＴＣとの関係から、線分６１～６３により、安全領域、準安全領域、第一警報領域及び第二警報領域に分けられている。安全領域及び準安全領域は通常のブレーキ操作で接触を回避可能な安全ブレーキ領域である。第一警報領域は電気ブレーキ或いはリタードブレーキを用いた急ブレーキを要する急ブレーキ領域である。第二警報領域は電気ブレーキ或いはリタードブレーキとメカブレーキとを併用した緊急ブレーキが必要な緊急ブレーキ領域である。
　ダンプトラック１は、小型障害物８０との衝突判定状態に応じて、コントローラ４で操舵や制動による回避の可能性を判断し、回避可能と判断した場合にはコントローラ４の指令に基づいて走行駆動装置３により回避制御を実施する。或いは、小型障害物８０が検出されたときに算出された衝突予測時間から、操舵や制動による回避が難しいとコントローラ４で判断された場合でも、コントローラ４の指令に基づいて操舵や制動による回避動作を試みる。或いは、小型障害物８０が検出されたときに算出された衝突予測時間から、操舵や制動による回避が難しいとコントローラ４で判断され、なおかつ、ステレオカメラ装置２０で検出した小型障害物８０の大きさや種類や危険度など、環境認識部５から求まる情報に基づいて小型障害物８０と接触しても走行安全上問題ないと判定され場合には、操舵や制動による回避動作をせずに走行を続ける。
　上記、いずれの場合においても、環境認識部５からの小型障害物８０に関する位置及び相対速度情報と、自己位置推定部８からの自車両の走行経路情報とから、コントローラ４の接触判定部４ｂにて自車両が小型障害物８０と接触したかどうかを算出する。接触したと判断した場合には、小型障害物８０の位置/大きさ/種類/危険度/画像などの障害物情報を記憶部４ａに記録する。或いは、上記の小型障害物８０の障害物上だけでなく、自車両が小型障害物８０に接触したときやその前後の走行速度や経路などの自車両情報を記憶部４ａに記録する構成としてもよい。或いは、小型障害物８０が自車両のどのタイヤ、或いは車両部分と接触したかを記録する構成としても良い。
　ドライバが運転する有人ダンプトラックの場合には、図４に示すように警報発生部７０を用いて、ドライバに対して警告する。この警告は、表示、音、振動、光点滅などを用いて行うと良い。また、上記の自律走行システムの場合と同様に、コントローラ４にて小型障害物８０との接触を判断し、接触したと判断した場合には、小型障害物８０の位置/大きさ/種類/危険度/画像などの障害物情報を記憶部４ａに記録する。或いは、上記の小型障害物８０の障害物上だけでなく、自車両が小型障害物８０に接触したときやその前後の走行速度や舵角などの自車両情報を記憶部４ａに記録する構成としてもよい。或いは、小型障害物８０が自車両のどのタイヤ、或いは車両部分と接触したかを記録する構成としても良い。なお、自律走行システムの場合は、警報発生部７０は必ずしも必要ではない。
　また、コントローラ４の接触判定部４ｂにおける自車両が小型障害物８０と接触したかどうかの判定は、環境認識部５からの小型障害物８０に関する位置及び相対速度情報と、自己位置推定部８からの自車両の走行経路情報に加えて、車輪サスペンション５０，５１の油圧情報やストローク情報を利用して行っても良い。この場合、車輪サスペンション５０，５１の油圧情報とストローク情報とを併用しても良い。或いは、ＩＭＵ装置６ｂからの自車両の姿勢や振動情報などを用いて、接触を判定する構成でも良い。
　また、記憶部４ａに記録する障害物情報は、障害物の大きさや危険度に応じて取捨選択される。本実施例で記憶部４ａに記録する対象となる障害物は、石や岩などの小型障害物８０であり、接触しても短期的な走行には問題のないものである。しかし、このような小型障害物８０であっても、タイヤや車両本体の長期寿命化や交換/補修等のメインテンナンスの観点から、記録しておくことが望ましい。すなわち、車両ダメージの早期把握や故障原因の早期究明のために情報を記録しておくことが望ましいと判断された障害物に対してのみ、記憶部４ａに小型障害物８０の情報や自車両の情報を記録する。また、新たに記録すべきと判断された小型障害物との接触があった場合には、情報を累積して記録する。
　図７及び図８を用いて、ダンプトラック１が小型障害物８０を踏破する際に、ダンプトラック１が受けるダメージについて説明する。図７は、鉱山用運搬車両（ダンプトラック１）が小型障害物８０を踏破するときの前輪１ｄの状態を示す概略図である。図８は、鉱山用運搬車両（ダンプトラック１）が小型障害物８０を踏破するときの後輪１ｅの状態を示す概略図である。なお、ここで説明するダメージは短期的な走行安全上は問題のないダメージである。
　ダンプトラック１のサスペンション方式には、一般的に、車軸懸架式サスペンションと独立懸架式サスペンションの２つの方式がある。左右の２輪が１本の軸で直接つながっているタイプのものを車軸懸架式サスペンション（図８）という。それぞれのタイヤが独立して自由に動けるタイプのものを独立懸架式サスペンション（図７）という。本実施例では、フロントサスペンションに独立懸架方式サスペンションを採用し、リアサスペンションに車軸懸架式サスペンションを採用したダンプトラックについて、説明する。しかし、フロントサスペンション５１及びリアサスペンション５０の両方に、同じ方式のサスペンションを採用してもよい。或いは、フロントサスペンション５１とリアサスペンション５０とを、本実施例の構成とは逆の構成にしても良い。
　フロント又はリアの片側のタイヤ１ｄ，１ｅが小型障害物８０を踏破する際に、左右のタイヤに荷重差が発生する。この場合、小型障害物８０を踏破する側のタイヤに発生する荷重ＦＦＲ，ＲＦＲの方が、反対側のタイヤに発生する荷重ＦＦＬ，ＲＦＬよりも大きくなる。この荷重差に基づいて、ダンプトラックの車両本体１ａには中心軸１ａｏまわりにモーメントが発生する。左右のリアサスペンション５０の間隔ＲＬｓｕｓは、左右のフロントサスペンション５１の間隔ＦＬｓｕｓに比べて短い。このため、特に後輪が小型障害物８０を踏破する際には、ダンプトラックの車両本体１ａに大きなねじれが生じることになる。このねじれは、短期的には走行安全上において問題にならないが、タイヤや車両本体の長期寿命化にとっては好ましくない。また、交換/補修等の間隔を短くするなど、メインテンナンスの観点からも注意が必要になる。
　小型障害物８０の危険度は、車両によって異なる。鉱山では、ダンプトラック１以外の車両も走行している。また、複数の種類のダンプトラックを併用する場合もあり得る。上記した危険度は、複数の種類の車両によって異なる可能性がある。車両間でやり取りする情報における危険度の設定について、図９を用いて説明する。図９は、種類の異なる車両を含む通信システムの概要を示す図である。
　ダンプトラック１Ａは小型障害物８０と接触した後、小型障害物８０に関する外界情報や、自己位置推定部６にて推定した自己位置に関する位置情報を、管制センタ１１や他車両１Ｃ，１７，１８に送信する。この送信方法については、既に図１を用いて説明した通りである。ダンプトラック１Ａから小型障害物８０に関する外界情報の中には、小型障害物８０の危険度が含まれる。この危険度は、車両の種類や車両の速度によって異なる。そのため、１台の車両から送信された情報は、受信する各車両に応じた危険度に変換される必要がある。
　そこで、図９に示すように、ダンプトラック１Ａから管制センタ１１を介して他車両１Ｃ，１８に情報を送信する場合には、管制センタ１１において各車両に応じた危険度に変換する。ダンプトラック１Ａから他車両１７に情報を直接送信する場合には、ダンプトラック１Ａのコントローラ４で各車両の危険度に変換して送信しても良い。
　或いは、他車両１Ｃ，１７，１８に送信する際に、送信元（危険度の判定元）であるダンプトラック１ＡのＩＤを情報に付加して送信しても良い。この場合、情報を受信する各車両の記憶部４ａには、各車両のＩＤと、そのＩＤを持つ車両の危険度を自車の危険度に変換する変換方法（変換式）とを記憶しておく。情報を受信した車両は、送信元のＩＤに基づいて受信した危険度を自車の危険度に変換する。
　或いは、他車両１Ｃ，１７，１８に送信する際に、送信元（危険度の判定元）であるダンプトラック１Ａは、危険度を標準的な危険度に変換して送信するようにしても良い。この場合、情報を受信する各車両の記憶部４ａには、標準的な危険度を自車の危険度に変換する変換方法（変換式）を記憶しておく。情報を受信した車両は、記憶した変換方法に基づいて受信した危険度を自車の危険度に変換する。このシステムによれば、送信元は１つの危険度を含む情報を送信するだけでよく、１回の送信で全車両に情報を送信することができる。
　危険度を判定するために、例えば、車両の種類や速度と、小型障害物８０の大きさとを対応させて、しきい値を設けておくとよい。図１０は、障害物の大きさと危険度の関係を模式的に示す図である。
　上側の図面は低速時における危険度のしきい値を示しており、下側の図面は高速時における危険度のしきい値を示している。車両の速度が変化すると、同じ大きさの小型障害物８０に対する危険度も変化する。一般的には、車両の速度が速くなるほど、同じ大きさの小型障害物８０に対する危険度は高くなる。このため、高速時は低速時に比べて、危険度を判定するしきい値を低くしている。すなわち、高速時は低速時に比べて、より小さい小型障害物８０に対して危険度を高く判定するように、しきい値を設定している。本実施例では、しきい値を、危険度大、危険度中及び危険度小の３段階に設定している。危険度は、２段階であっても良いし、さらに多段階に設定されても良い。また、図１０は模式図であり、小型障害物８０の大きさに対して危険度が直線的に変化するように示している。しかし、小型障害物８０の大きさに対する危険度の変化は直線的である必要はない。
　次に、図１１を用いて、障害物情報を記録するまでの流れを説明する。図１１は、鉱山用運搬車両の障害物情報記録及び通報までの流れを示すフローチャートである。
　ステップ１１０１で、外界認識装置（外界検出手段）２により障害物を検出する。ステップ１１０２で、障害物の特徴（種類、大きさ、危険度）を抽出する。さらに、障害物の位置/相対速度と自車両の走行経路とから、障害物との衝突危険性（衝突時間）を算出する。
　ステップ１１０３では、ステップ１１０２での衝突危険性（衝突時間）の算出結果に基づいて、障害物と衝突するか否かを判定する。ここで、障害物に衝突しないと判定された場合は、ステップ１１０２に戻って障害物の検出を継続する。障害物に衝突すると判定された場合は、ステップ１１０４に進む。
　ステップ１１０４では、操舵及び制動による回避方法を算出する。ステップ１１０５では、ステップ１１０４で算出した回避方法に基づいて、回避操作を実行する。
　回避操作の後、ステップ１１０６で、障害物との接触を判定する。障害物との接触が無かったと判定された場合は、障害物情報の記録及び通報は行わず、処理を終了する。障害物に接触したと判定された場合は、ステップ１１０７に進む。障害物との接触判定の内容は、上述した通りである。
　ステップ１１０７では、検出した障害物が記録すべき対象であるか否かを判定する。この判定については、既に説明した通りである。この判定で、検出した障害物が記録すべき対象でなければ、障害物情報の記録及び通報は行わず、処理を終了する。検出した障害物が記録すべき対象となる小型障害物８０の場合は、記憶部４ａの累積情報を更新する。
　ステップ１１０９では、検出した障害物が他車両に対して通報すべき対象であるか否かを判定する。この判定は、障害物が記録すべき対象であるか否かを判定したのと同様に行うことができる。この判定で、検出した障害物が通報すべき対象でなければ、障害物情報の通報は行わず、処理を終了する。検出した障害物が通報すべき対象となる小型障害物８０の場合は、ステップ１１１０に進む。
　ステップ１１１０では、管制センタ１１及び他車両に対して、障害物情報を通報する。
他車両への通信システムについては、上述した通り種々の方法が存在する。
　以上により、本実施例においては、ダンプトラック１はステレオカメラ２０を介して前方に検出した石/岩などの小型障害物８０と自車両との接触を判断する。接触したと判断した小型障害物８０が、短期的な走行安全上は問題ないがタイヤや車両本体の長期寿命化や交換/補修等のメインテンナンスの観点から情報を記録しておくことが望ましいと判断した場合に、自車両の記憶部４ａに小型障害物情報（位置、大きさ、危険度、種類、画像など）と、累積の踏破/接触情報を記録する。或いは、自車両が小型障害物８０に踏破/接触したときやその前後の走行速度や経路などの自車両情報を記憶部８０に記録してもよい。これにより、記録した情報をタイヤや車両本体の長期寿命や交換/補修等のメインテンナンスに活用し、車両ダメージの早期把握や故障原因の早期究明による稼働率の高い運行を実現することができる。
　更には、小型障害物８０との踏破/接触を判定する。踏破/接触の判定は、環境認識部５からの小型障害物８０に関する位置と相対速度情報と、自己位置推定部８からの自車両の走行経路情報を用いて行う。或いは、車輪サスペンションの油圧情報やストローク情報を利用、或いは併用することで、踏破/接触を判定してもよい。或いは、ＩＭＵ装置６ｂからの自車両の姿勢や振動情報などを用いて、踏破/接触を判定してもよい。或いは、上記した方法を併用して踏破/接触を判定してもよい。これにより、精度高く踏破/接触を判定するだけでなく、どのタイヤや自車両のどの部分で踏破/接触したかを判定することで、車両ダメージの早期把握や故障原因の早期究明の精度がさらに高くなり、より稼働率の高い運行を実現することができる。
　本実施例では、鉱山内を走行する他車両に対して、自車両が踏破/接触した可能性のある小型障害物８０の位置、大きさや危険度などの情報を送信し、後続する他車両が操舵や制動により接触/踏破を回避することができるようにする。或いは、通信を介して知らせる情報を障害物の危険度に応じて取捨選択することで、通信量をできるだけ少なくする構成が考えられる。また、管制センタ１１を介して、或いは車々間通信により、ドーザやサービスカー等の車両に小型障害物情報を知らせることで、その小型障害物８０を取り除く構成でも良い。
　また、自車両が踏破/接触を回避できなかった小型障害物の情報を、鉱山内を走行する他車両にしらせることで、他車両が操舵や制動により接触を回避することができるようにする。これにより、他車両における小型障害物８０との接触を未然に防ぎ、稼働率の高い鉱山用運搬車両システムを提供することが可能となる。
　本実施例に記載した構成は、鉱山車両に限らず、建設現場内を走行する車両や、一般自動車にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
　なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　１…ダンプトラック（鉱山用運搬車両）、１ａ…車両本体、１ｄ…前輪、１ｅ…後輪、２…外界認識装置、２ａ，２ｂ…ステレオカメラ装置、６ａ…ＧＰＳ装置（位置検出部）、６ｂ…ＩＭＵ装置、４ａ…記憶部、４ｂ…接触判定部、５…環境認識部（検出情報補正部）、６…車両情報検出部（車載センサ）、７…積載重量検出部、８…自己位置推定部、９…通信部、１０…車載ナビ、１１…管制センタ、２０…画像検出装置、６１…相対情報検出装置（ミリ波センサ）、７０…警報発生部、８０…小型障害物。

Claims (9)

  1. 　タイヤで走行する車両本体と、
    　前記車両本体の前方向の障害物を検出する外界認識装置と、
    　前記タイヤとの接触を判定する接触判定部と、
    　接触した障害物の情報を記録する記憶部と、
    　を備え、
    　前記記録部は、前記外界認識装置で検出した障害物のうち、前記接触判定部で接触したと判定された障害物の情報を記録することを特徴とする車両。
  2. 　請求項１に記載の車両において、
    　前記外界認識装置により検出した検出情報に基づいて、前記車両本体の周囲の外界情報を取得する環境認識部を備えたことを特徴とする車両。
  3. 　請求項２に記載の車両において、
    　前記外界認識装置は、三次元の画像情報を取得するステレオカメラ装置を有し、
    　前記環境認識部は、前記三次元の画像情報に基づいて障害物の大きさを算出する機能を有し、
    　前記障害物の情報として、少なくとも障害物の大きさの情報を含むことを特徴とする車両。
  4. 　請求項３に記載の車両において、
    　前記外界認識装置により検出した障害物の中から記憶部に記録する障害物の大きさを選択するしきい値を有し、前記しきい値を車両の速度に応じて変えることを特徴とする車両。
  5. 　請求項２に記載の車両において、
    　車載センサの検出情報に基づいて前記車両本体の自己位置を推定する自己位置推定部を備え、
    　前記環境認識部は、前記外界情報として、障害物の位置情報を取得し、
    　前記接触判定部は、前記環境認識部で取得される障害物の位置情報と、前記自己位置推定部で推定した自己位置とに基づいて、障害物との接触を判定することを特徴とする車両。
  6. 　請求項１に記載の車両において、
    　車載センサとして、車輪のサスペンションの油圧又はストローク量の少なくともいずれか一方を検出するサスペンションセンサを備え、
    　前記接触判定部は、前記サスペンションセンサの検出情報に基づいて、障害物との接触を判定することを特徴とする車両。
  7. 　請求項１に記載の車両は鉱山で使用される鉱山用運搬車両であって、
    　接触した障害物の情報を、管制センタ又は鉱山を走行する他車両に送信することを特徴とする鉱山用運搬車両。
  8. 　請求項１に記載の車両において、
    　障害物と接触した自車両の位置を特定し、障害物の情報として記録することを特徴とする車両。
  9. 　請求項８に記載の車両は鉱山で使用される鉱山用運搬車両であり、前記鉱山用運搬車両を運用するシステムにおいて、
    　記録した障害物の情報を他の車両に通報するようにしたことを特徴とする鉱山用運搬車両の運用システム。
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