WO2017171089A1 - 作業車両の制御システム、作業車両、及び作業車両の制御方法 - Google Patents

作業車両の制御システム、作業車両、及び作業車両の制御方法 Download PDF

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裕司 小橋
研太 長川
勲 徳
友紀 尾▲崎▼
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Komatsu Ltd
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    • G05D1/0278—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle using satellite positioning signals, e.g. GPS

Definitions

  • the present invention relates to a work vehicle control system, a work vehicle, and a work vehicle control method.
  • unmanned work vehicles are used for transportation work. After the work vehicle is loaded with a loader at the loading site, the work vehicle travels on the conveyance path to the earth discharging site, and discharges the load at the earth discharging site.
  • the landform of the loading site may change, and the area where the work vehicle can operate may change.
  • the area that can be operated by the surveying vehicle is measured again, the operation of the loader and the work vehicle is stopped during that time, so that it is required to suppress the decrease in productivity at the work site.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to suppress a decrease in productivity at a work site.
  • a course data generating unit that generates a traveling condition including a traveling route of a work vehicle in a work place, an operation region setting unit that sets an operation region that is an operable region of the work vehicle, A traffic area setting unit that sets a traffic area having a predetermined width along the travel route generated by the course data generation unit, and the operation in which the operation area is expanded when the traffic area exists outside the operation area
  • a work vehicle control system includes an update data generation unit that generates update data of region data.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a work vehicle management system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the dump truck according to the present embodiment as viewed from the rear.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an example of a management device and a control device according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of an operation area in the loading field according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of an operation area in the loading field according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a dump truck control method according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating another example of the operation area in the loading area.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a management system 1 for a work vehicle 2 according to the present embodiment.
  • the management system 1 performs operation management of the work vehicle 2.
  • the work vehicle 2 is a dump truck 2 that is a transport vehicle capable of traveling in a mine.
  • the dump truck 2 travels at least a part of the mine work area PA and the conveyance path HL leading to the work place PA.
  • the work place PA includes at least one of a loading place LPA and a dumping place DPA.
  • the conveyance path HL includes an intersection IS.
  • the dump truck 2 travels according to a travel route TR (see FIG. 4 and the like) set in the transport path HL and the work place PA.
  • the loading area LPA is an area where loading work for loading a load onto the dump truck 2 is performed.
  • a loading machine 3 such as a hydraulic excavator is operated.
  • the loader 3 includes a control device 60 (see FIG. 3) described later.
  • the earth removal site DPA is an area where a discharging operation for discharging the load from the dump truck 2 is performed.
  • a crusher CR is provided in the earth removal site DPA.
  • the management system 1 includes a management device 10 and a communication system 9.
  • the management apparatus 10 includes a computer system and is installed in a control facility 7 provided in the mine.
  • the communication system 9 performs data communication and signal communication between the management device 10 and the dump truck 2.
  • the communication system 9 includes a plurality of repeaters 6 that relay data and signals.
  • the management device 10 and the dump truck 2 communicate wirelessly via the communication system 9.
  • the dump truck 2 is an unmanned dump truck that travels unattended without being operated by the driver.
  • the dump truck 2 travels in the mine based on a command signal from the management device 10.
  • the position of the dump truck 2 is detected using GNSS (Global Navigation Satellite System).
  • the global navigation satellite system includes GPS (Global Positioning System).
  • the GNSS has a plurality of positioning satellites 5.
  • the GNSS detects a position defined by latitude, longitude, and altitude coordinate data.
  • the position detected by GNSS is an absolute position defined in the global coordinate system.
  • the absolute position of the dump truck 2 in the mine is detected by GNSS.
  • FIG. 2 is a perspective view of the dump truck 2 according to the present embodiment as viewed from the rear.
  • the dump truck 2 includes a vehicle body frame 21, a dump body 22 supported by the vehicle body frame 21, a travel device 23 that travels while supporting the vehicle body frame 21, and a control device 40.
  • the traveling device 23 has wheels 25 on which tires 24 are mounted.
  • the wheel 25 includes a front wheel 25F and a rear wheel 25R.
  • the front wheels 25F are steered by a steering device 33 (see FIG. 3).
  • the rear wheel 25R is not steered.
  • the wheel 25 rotates about the rotation axis AX.
  • a direction parallel to the rotation axis AX of the rear wheel 25R is appropriately referred to as a vehicle width direction
  • a traveling direction of the dump truck 2 is appropriately referred to as a front-rear direction
  • each of the vehicle width direction and the front-rear direction is appropriately referred to as the vertical direction.
  • the front wheel 25F is disposed in front of the rear wheel 25R.
  • the front wheels 25F are arranged on both sides in the vehicle width direction.
  • the rear wheels 25R are disposed on both sides in the vehicle width direction.
  • the dump body 22 is disposed above the vehicle body frame 21.
  • the vehicle body frame 21 supports a driving device 31 (see FIG. 3) that generates a driving force for driving the traveling device 23.
  • the dump body 22 is a member on which a load is loaded.
  • the traveling device 23 has a rear axle 26 that transmits the driving force generated by the driving device 31 to the rear wheel 25R.
  • the rear axle 26 includes an axle 27 that supports the rear wheel 25R.
  • the rear axle 26 transmits the driving force generated by the driving device 31 to the rear wheel 25R.
  • the rear wheel 25R rotates around the rotation axis AX by the driving force supplied from the rear axle 26. Thereby, the traveling device 23 travels.
  • the dump truck 2 can move forward and backward.
  • Advancing means driving
  • Reverse travel means traveling with the rear portion 2R of the dump truck 2 facing the traveling direction.
  • the control device 40 controls the dump truck 2.
  • the control device 40 can control the dump truck 2 based on a command signal transmitted from the management device 10.
  • the control system 100 includes a management device 10, a control device 40 for the dump truck 2, and a control device 60 for the loader 3.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an example of the management device 10, the control device 40, and the control device 60 according to the present embodiment.
  • the management device 10 is installed in the control facility 7.
  • the control device 40 is mounted on the dump truck 2.
  • the management device 10 and the control device 40 communicate wirelessly via the communication system 9.
  • the management device 10 includes a computer system.
  • the management device 10 includes an arithmetic processing device 11 including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device 12 including a memory and storage such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an input device. And an output interface 13.
  • arithmetic processing device 11 including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device 12 including a memory and storage such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an input device.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the management device 10 is connected to the wireless communication device 14.
  • the wireless communication device 14 is disposed in the control facility 7.
  • the management device 10 communicates with the dump truck 2 via the wireless communication device 14 and the communication system 9.
  • the management device 10 is connected to the input device 15 and the output device 16.
  • the input device 15 and the output device 16 are installed in the control facility 7.
  • the input device 15 includes, for example, at least one of a keyboard for a computer, a mouse, and a touch panel.
  • Input data generated by operating the input device 15 is output to the management device 10.
  • the output device 16 includes a display device.
  • the display device includes a flat panel display such as a liquid crystal display (LCD) or an organic EL display (OELD).
  • the output device 16 operates based on display data output from the management device 10.
  • the output device 16 may be a printing device, for example.
  • the arithmetic processing unit 11 includes a course data generation unit 111, an operation area setting unit 112, a traffic area setting unit 113, a determination unit 114, an outer partial data calculation unit 115, and an update data generation unit 116.
  • the course data generation unit 111 generates course data CD indicating the traveling conditions of the dump truck 2 traveling in the mine.
  • the traveling condition of the dump truck 2 includes at least one of a traveling route TR (see FIG. 4), a traveling speed, an acceleration, a deceleration, and a traveling direction of the dump truck 2. Further, the traveling condition of the dump truck 2 includes at least one of a stop position and a departure position of the dump truck 2.
  • the course data generation unit 111 stores the generated course data CD in the storage device 12.
  • the operation area setting unit 112 sets the operation area 50 (see FIG. 4).
  • the operation area 50 is an area where the dump truck 2 can operate in the work area PA and the conveyance path HL.
  • the operation area 50 is set based on position data acquired by, for example, a measurement vehicle equipped with GPS traveling in the work area PA.
  • the outside of the operation area 50 is an area in which the dump truck 2 cannot be operated, and includes, for example, a wall portion W (see FIG. 4) and a bank.
  • the operating area setting unit 112 generates operating area data 50 ⁇ / b> D indicating the range of the operating area 50 and stores it in the storage device 12.
  • the traffic area setting unit 113 sets the traffic area 80 of the dump truck 2, and calculates traffic area data 80D indicating the range of the traffic area 80.
  • the traffic area setting unit 113 can set an area having a predetermined width as the traffic area 80 along the travel route TR generated by the course data generation unit 111.
  • the traffic region setting unit 113 extends in the traveling direction along the traveling route TR with the traveling route TR as a center, for example, and the width direction (direction orthogonal to the traveling direction) has a predetermined width than the vehicle width of the dump truck 2.
  • a wide band-like region can be set as the passing region 80.
  • the traffic area setting unit 113 can variably set the dimension in the width direction of the traffic area 80.
  • the traffic area setting unit 113 stores the calculated traffic area data 80 ⁇ / b> D in the storage device 12.
  • the determining unit 114 Based on the operating area data 50 ⁇ / b> D set by the operating area setting unit 112 and the traffic area data 80 ⁇ / b> D calculated by the traffic area setting unit 113, the determining unit 114 has the traffic area 80 outside the operating area 50. It is determined whether or not.
  • the outer part data calculation unit 115 When the traffic area 80 exists outside the operation area 50, the outer part data calculation unit 115 indicates the outer part data indicating the range of the outer part 81 (see FIG. 5) existing outside the operation area 50 in the traffic area 80. 81D is calculated. The outer portion data calculation unit 115 stores the calculated outer portion data 81D in the storage device 12.
  • the update data generation unit 116 generates update data 90D in which the operation area 50 is extended so as to extend outward of the traffic area 80.
  • the update data 90D is data for updating the operation area data 50D.
  • the update data generation unit 116 stores the generated update data 90D in the storage device 12.
  • the input / output interface 13 receives the operation area data 50D set by the operation area setting unit 112, the course data CD generated by the course data generation unit 111, and the traffic area data 80D set by the traffic area setting unit 113, respectively. Output to the dump truck 2.
  • the operation area data 50D, the course data CD, and the traffic area data 80D generated by the arithmetic processing device 11 are output to the dump truck 2 via the input / output interface 13 and the communication system 9.
  • the control device 40 includes a computer system.
  • the control device 40 includes an arithmetic processing device 41 including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device 42 including a memory and storage such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an input device. And an output interface 43.
  • arithmetic processing device 41 including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device 42 including a memory and storage such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an input device.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the control device 40 is connected to the wireless communication device 44.
  • the wireless communication device 44 is disposed on the dump truck 2.
  • the control device 40 communicates with the management device 10 via the wireless communication device 44 and the communication system 9.
  • the control device 40 is connected to the drive device 31, the brake device 32, and the steering device 33.
  • the control device 40 is connected to the position detector 34 and the detection device 35.
  • the drive device 31, the brake device 32, the steering device 33, the position detector 34, and the detection device 35 are mounted on the dump truck 2.
  • the driving device 31 operates to drive the traveling device 23 of the dump truck 2.
  • the driving device 31 generates a driving force for driving the traveling device 23.
  • the driving device 31 generates a driving force for rotating the rear wheel 25R.
  • the drive device 31 includes an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • the drive device 31 may include a generator that generates electric power by the operation of the internal combustion engine and an electric motor that operates based on the electric power generated by the generator.
  • the brake device 32 operates to brake the traveling device 23. By the operation of the brake device 32, the travel of the travel device 23 is decelerated or stopped.
  • the steering device 33 operates to steer the traveling device 23 of the dump truck 2.
  • the dump truck 2 is steered by the steering device 33.
  • the steering device 33 steers the front wheel 25F.
  • the position detector 34 detects the absolute position of the dump truck 2.
  • the position detector 34 includes a GPS antenna that receives a GPS signal from the positioning satellite 5 and a GPS calculator that calculates the absolute position of the dump truck 2 based on the GPS signal received by the GPS antenna.
  • the detection device 35 detects the traveling direction of the dump truck 2.
  • the detection device 35 includes a steering angle sensor 35A that detects the steering angle of the dump truck 2 by the steering device 33, and an azimuth angle sensor 35B that detects the azimuth angle of the dump truck 2.
  • the steering angle sensor 35A includes, for example, a rotary encoder provided in the steering device 33.
  • the azimuth sensor 35B includes, for example, a gyro sensor provided on the vehicle body frame 21.
  • the control device 40 is connected to the obstacle sensor 36.
  • the obstacle sensor 36 is disposed, for example, at the lower part of the front portion of the vehicle body frame 21.
  • the obstacle sensor 36 detects an obstacle in front of the dump truck 2 in a non-contact manner.
  • the obstacle sensor 36 includes a plurality of radars and a laser sensor that is a non-contact sensor.
  • the radar emits a radio wave, irradiates the radio wave on an obstacle, and receives the radio wave reflected by the obstacle. Thereby, the radar can detect the direction and distance of the obstacle with respect to the radar.
  • the laser sensor detects the position of an object around the dump truck 2, emits a laser beam, irradiates the obstacle that is the object, and receives the laser beam reflected by the obstacle. Thereby, the laser sensor can detect the direction and distance of the obstacle with respect to the laser sensor. Since the laser sensor emits a laser beam and receives the reflected laser beam, the resolution is higher than that of the radar.
  • the arithmetic processing unit 41 has an operation control unit 411.
  • the driving control unit 411 outputs a driving control signal for controlling at least one of the driving device 31, the brake device 32, and the steering device 33 of the dump truck 2 based on the course data CD generated by the course data generating unit 111.
  • the driving control signal includes an accelerator signal output to the drive device 31, a brake command signal output to the brake device 32, and a steering command signal output to the steering device 33.
  • the arithmetic processing device 41 transmits the position data of the dump truck 2 detected by the position detector 34 to the management device 10 by the wireless communication device 44.
  • the control device 60 includes a computer system.
  • the control device 60 includes an arithmetic processing device 61 including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device 62 including a memory and storage such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an input device. And an output interface 63.
  • arithmetic processing device 61 including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device 62 including a memory and storage such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an input device.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the control device 60 is connected to the wireless communication device 64.
  • the wireless communication device 64 is disposed in the loader 3.
  • the control device 60 communicates with the management device 10 via the wireless communication device 64 and the communication system 9.
  • the arithmetic processing unit 61 has a loading instruction control unit 611.
  • the loading instruction control unit 611 is configured such that the dump truck 2 approaches the position of the loading point LPP (see FIG. 4) of the loading by the loading machine 3, the type of the course passing through the loading point LPP, and the loading point LPP. The direction and the direction of the dump truck 2 at the loading point LPP are set.
  • the loading instruction control unit 611 transmits the set setting items to the management device 10 by the wireless communication device 44.
  • a type of the course which passes the loading point LPP a drive-by type and a switchback type are mentioned, for example. As shown in FIG.
  • the drive-by type course is a course in which the dump truck 2 reaches the loading point LPP by advancing and loads and then starts moving forward.
  • the switchback type course is a course in which the dump truck 2 moving forward changes its traveling direction at an acute angle, reaches the LPP in the reverse direction, loads the load, and then starts moving forward as shown in FIG.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams schematically showing an example of the operation area 50 in the loading site LPA according to the present embodiment.
  • the operating area setting unit 112 sets the operating area 50.
  • the operating area 50 has a boundary line 51.
  • the boundary line 51 is set along the wall portion W, for example.
  • the travel route TR includes an aggregate of a plurality of course points set at regular intervals.
  • Each of the plurality of course points includes the absolute position data of the dump truck 2, the traveling speed data of the dump truck 2 at the position where the course point is set, and the traveling direction data of the dump truck 2 at the position where the course point is set. including.
  • the travel route TR of the dump truck 2 is defined by a trajectory passing through a plurality of course points.
  • the travel route TR is set linearly. Based on the traveling speed data, the traveling speed of the dump truck 2 at the position where the course point is set is defined. Based on the traveling direction data, the traveling direction of the dump truck 2 at the position where the course point is set is defined.
  • the travel route TR defined by the course point is a target travel route.
  • the traveling speed of the dump truck 2 defined by the course point is a target traveling speed.
  • the traveling direction of the dump truck 2 defined by the course point is the target traveling direction. Even if the loading point LPP is set outside the operation area 50, the course data generation unit 111 generates the travel route TR within the predetermined distance from the boundary line 51.
  • the dump truck 2 travels the loading site LPA according to the travel route TR after acquiring the generated travel route TR.
  • the traffic area setting unit 114 sets the traffic area 80 in front of the traveling direction of the dump truck 2. Accordingly, the dump truck 2 travels in a state in which the traffic area 80 is set in front of the traveling direction.
  • the course defined by the travel route TR is, for example, a course in which the dump truck 2 arrives forward with respect to the loading point LPP, loads the load, and starts forward (drive-by). is there.
  • the dump truck 2 arrives forward from the position P1 in the loading site LPA to the position P2 where the loading point LPP is set, loads the load, and then starts moving forward. Passes through a predetermined position P3.
  • the position P1, the position P2, and the position P3 are positions on the course defined by the travel route TR. Further, the position P3 can be set at a point away from the loading point LPP by a predetermined distance.
  • a part of the wall W is mined by a loading machine 3 such as a hydraulic excavator.
  • a loading machine 3 such as a hydraulic excavator.
  • the operation area setting unit 112 needs to update the operation area 50 so as to correspond to the change in the shape of the wall W.
  • the travel region setting unit 113 calculates the travel region data 80D indicating the range of the travel region 80 having a predetermined width along the travel route TR. To do.
  • the determination unit 114 determines whether the traffic area 80 exists outside the operation area 50 based on the operation area data 50D and the traffic area data 80D. For example, as shown in FIG. 5, when there is an overlapping portion 51 a that overlaps the traffic area 80 in the boundary line 51 of the operation area 50, the determination unit 114 exists outside the operation area 50. It is determined that In addition, the determination unit 114 determines that the traffic area 80 does not exist outside the operation area 50 when there is no overlapping portion 51 a that overlaps the traffic area 80 in the boundary line 51 of the operation area 50.
  • the traffic area 80 exists outside the operation area 50, that is, the traffic area 80 has an outer portion 81 outside the operation area 50 will be described as an example.
  • the outer part data calculation unit 115 calculates outer part data 81 ⁇ / b> D indicating the range of the outer part 81.
  • the outer portion 81 is a boundary update scheduled area scheduled to update the boundary line 51 of the operating area 50.
  • the update data generation unit 116 updates the operation area 50 according to the range of the outer part 81 of the passage area 80 (see FIG. 3). Is generated.
  • the update data 90D is data for updating the operation area data 50D.
  • the operating area 50 defined by the update data 90D has a shape in which the boundary line 51 has a protruding portion 51b.
  • the protruding portion 51 b is disposed outside the passing area 80 and is disposed along the outline 82 of the outer portion 81.
  • the updated boundary line 51 including the protruding portion 51 b is arranged along the outline of the passage area 80.
  • the protruding portion 51b may be disposed at a position overlapping the outline of the outer portion 81. Further, the update data generation unit 116 may set at least a part of the protruding portion 51 b within the range of the offset portion of the outer portion 81.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a method for controlling the dump truck 2 according to the present embodiment.
  • the operation control unit 411 causes the dump truck 2 to travel along the travel route TR.
  • the dump truck 2 moves forward from the position P1 and moves to the loading point LPP.
  • the dump truck 2 starts moving forward, passes through the position P3, and moves to the outside from the loading field LPA.
  • the operation control unit 411 transmits the position detected by the position detection unit 34 to the management device 10 via the communication system 9.
  • the above loading operation may be performed by a plurality of dump trucks 2.
  • the second and subsequent dump trucks 2 sequentially move to the loading point LPP for loading.
  • the traffic area setting unit 113 calculates a traffic area 80 having a predetermined width along the travel route TR generated by the course data generation unit 111 (step S20).
  • step S30 the arithmetic processing unit 11 calculates a boundary update scheduled area (step S30).
  • the determination unit 114 determines whether or not the traffic area 80 exists outside the operation area 50, based on the operation area data 50D and the traffic area data 80D.
  • the outer part data calculation unit 115 calculates outer part data 81D indicating the range of the outer part 81 (boundary update scheduled area). On the other hand, if it is determined that the traffic area 80 does not exist outside the operation area 50, the process is terminated.
  • the determination unit 114 determines whether or not the dump truck 2 has passed the predetermined position P3 (step S40). In step S ⁇ b> 40, the determination unit 114 performs determination based on the position transmitted from the dump truck 2. When it is determined that the dump truck 2 does not pass the predetermined position P3 (No in step S40), the determination in step S40 is repeated until the dump truck 2 passes the predetermined position P3.
  • Step S50 the determination unit 114 determines whether or not the operating area data 50D has already been updated. In step S50, the determination unit 114 determines that the operation area data 50D is not updated when the dump truck 2 first passes through the course passing through the loading point LPP (No in step S50). Further, the determination unit 114 determines that the operation area data 50D has been updated when the dump truck 2 passes through the course passing through the loading point LPP after the second unit (Yes in step S50).
  • the update data generation unit 116 expands the operation area 50 according to the range of the outer portion 81 of the traffic area 80.
  • Update data 90D is generated (step S60).
  • the operating area setting unit 112 reflects the generated update data 90D in the operating area data 50D (step S70). As a result, the operating area 50 is deformed into a shape corresponding to the outer portion 81.
  • step S50 If the determination unit 114 determines that the operating area data 50D has been updated (Yes in step S50), the process ends without performing steps S60 and S70.
  • the work vehicle control system 100 includes the course data generation unit 111 that generates the travel condition including the travel route TR of the dump truck 2 in the work area PA, and the area in which the dump truck 2 can operate.
  • An operation area setting unit 112 that sets an operation area 50
  • a traffic area setting unit 113 that sets a traffic area 80 having a predetermined width along the travel route TR generated by the course data generation unit 111, and a traffic area 80.
  • an update data generation unit 116 that generates update data 90D of the operation area data 50D obtained by expanding the operation area 50 is provided.
  • the operation area 50 when the traffic area 80 exists outside the operation area 50, the operation area 50 is expanded in accordance with the range of the outer portion 81. Can be extended. Thereby, since the dump truck 2 can be operated according to the change of the area
  • the update data generation unit 116 generates update data 90D in which the operation area 50 is extended so as to extend in the outward direction of the traffic area 80.
  • the operation area 50 can be expanded to an area wider than the area through which the dump truck 2 has actually passed.
  • the update data generation unit 116 generates update data 90D in which the operation area 50 is extended so that the boundary line 51 of the operation area 50 is along the outline 82 of the outer portion 81. Therefore, it is possible to prevent the operation area 50 from being excessively expanded.
  • the update data generation unit 116 generates update data 90D that is deformed so that the boundary line 51 of the operating region 50 overlaps the outline 82 of the outer portion 81. Thereby, it can suppress more reliably that the operation area
  • the dump truck 2 has been described as an example of a so-called drive-by type course in which the dump truck 2 arrives forward with respect to the loading point LPP. is not.
  • the course may be a switchback type course in which the dump truck 2 switches back and reaches the loading point LPP.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing another example of the operation area 50 in the loading area LPA.
  • the operating area setting unit 112 sets the operating area 55.
  • the boundary line 56 of the operation area 55 is set along the wall portion W, for example.
  • the course data generating unit 111 travels along the loading point LPP. Generate TR.
  • the course defined by the travel route TR is, for example, a course in which the dump truck 2 arrives in reverse by switching back to the loading point LPP. In this case, the dump truck 2 moves backward to reach the loading point LPP, and after loading by the loader 3 at the loading point LPP, the dump truck 2 travels forward from the loading point LPP.
  • the traffic area setting unit 113 calculates traffic area data indicating the range of the traffic area 85 of the dump truck 2.
  • the rear end of the dump body 22 is disposed so as to protrude rearward from the rear wheel 25R, and a space is provided between the dump body 22 and the ground. For this reason, the rear end of the dump body 22 can pass even above the protrusion that protrudes to a predetermined height from the ground. On the other hand, it may be difficult for the rear wheel 25R to pass above such a protrusion. Thus, even if the rear end of the dump body 22 can pass, the rear wheel 25R is not necessarily allowed to pass. Therefore, the traffic area setting unit 114 does not set the traffic area 80 behind the rotational axis AX of the rear wheel 25R of the dump truck 2.
  • the determination unit 114 determines whether or not the traffic area 85 exists outside the operation area 55 based on the operation area data and the traffic area data.
  • the case where the traffic area 85 has the outer portion 86 outside the operation area 55 will be described as an example.
  • the outer part data calculation unit 115 calculates outer part data indicating the range of the outer part 86.
  • the update data generation unit 116 When the outer part data is calculated, the update data generation unit 116 generates update data in which the operation area 55 is expanded according to the range of the outer part 86 of the traffic area 85.
  • the update data is data for updating the operation area data.
  • the operating area 55 defined by the update data has a shape in which the boundary line 56 has a protruding portion 56b.
  • the protruding portion 56 b is disposed outside the passage area 85 and is disposed along the outline 87 of the outer portion 86.
  • the updated boundary line 56 is arranged along the outline of the passage area 85 including the protruding portion 56b.
  • the protruding portion 56b may be disposed at a position overlapping the outer periphery of the outer portion 86.
  • the management system 1 of the work vehicle 2 extends the operation area 55 to include at least a part of the outer portion 86 of the passage area 85 even when reaching the loading point LPP by switchback,
  • the operation area 55 can be expanded to an area where the dump truck 2 can travel. Thereby, since the dump truck 2 can be operated according to the change of the area
  • the dump truck 2 is an unmanned dump truck.
  • the dump truck 2 may be a manned dump truck that travels according to an operation of a driver who has boarded the dump truck 2.
  • the work vehicle used in the mine has been described as an example.
  • the component demonstrated by the above-mentioned embodiment may be applied to the work vehicle used in the work site different from a mine.
  • the work vehicle may not be the dump truck 2, and may be a work vehicle capable of performing a loading operation such as a wheel loader.
  • the course data generation unit 111 the operation area data acquisition unit 112, the traffic area setting unit 113, the determination unit 114, the outer partial data calculation unit 115, and the update data generation unit 116 are provided in the management apparatus 10.
  • the present invention is not limited to this, and at least one of the above may be provided in the control device 40 of the dump truck 2.
  • the travel route TR has been described as an example in which data is handled as an aggregate of a plurality of course points.
  • the present invention is not limited to this.
  • the data may be handled as a curve.
  • CD Course data
  • W Wall part
  • PA Work place
  • HL Conveyance path
  • CR Crusher
  • AX ... Rotating shaft, IS ... Intersection, LPA ... Loading place, LPP ... Loading point, TR ... Traveling route, DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Management system, 2 ... Dump truck, 2F ... Front part, 2R ... Rear part, 3 ... Loading machine, 5 ... Positioning satellite, 6 ... Repeater, 7 ... Control facility, 9 ... Communication system, 10 ... Management device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 41, 61 ... Arithmetic processing unit, 12, 42, 62 ... Storage device, 13, 43, 63 ...

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Abstract

作業車両の制御システムは、作業場における作業車両の走行経路を含む走行条件を生成するコースデータ生成部と、作業車両の稼働可能な領域である稼働領域を設定する稼動領域設定部と、コースデータ生成部が生成した走行経路に沿って所定幅を有する通行領域を設定する通行領域設定部と、通行領域が稼動領域の外側に存在する場合、稼動領域を拡張した稼動領域データの更新データを生成する更新データ生成部とを備える。

Description

作業車両の制御システム、作業車両、及び作業車両の制御方法
　本発明は、作業車両の制御システム、作業車両、及び作業車両の制御方法に関する。
　鉱山のような広域の作業現場においては、無人で走行する作業車両が運搬作業に使用される。作業車両は、積込場において積込機により積荷を積載された後、搬送路を走行して排土場まで移動し、排土場において積荷を排出する。
特開２０１２－１１３４２９号公報
　積込機等による作業が進むにつれて、積込場の地形が変化し、作業車両が稼働可能な領域が変化する場合がある。この場合、測量車両により稼動可能な領域を測定し直すと、その間積込機や作業車両の稼動を停止させることになるため、作業現場の生産性の低下を抑制することが求められる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、作業現場の生産性の低下を抑制することを目的とする。
　本発明の態様に従えば、作業場における作業車両の走行経路を含む走行条件を生成するコースデータ生成部と、前記作業車両の稼働可能な領域である稼働領域を設定する稼動領域設定部と、前記コースデータ生成部が生成した前記走行経路に沿って所定幅を有する通行領域を設定する通行領域設定部と、前記通行領域が前記稼動領域の外側に存在する場合、前記稼動領域を拡張した前記稼動領域データの更新データを生成する更新データ生成部とを備える作業車両の制御システムが提供される。
　本発明の態様によれば、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。
図１は、本実施形態に係る作業車両の管理システムの一例を模式的に示す図である。 図２は、本実施形態に係るダンプトラックを後方から見た斜視図である。 図３は、本実施形態に係る管理装置及び制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、本実施形態に係る積込場における稼動領域の一例を模式的に示す図である。 図５は、本実施形態に係る積込場における稼動領域の一例を模式的に示す図である。 図６は、本実施形態に係るダンプトラックの制御方法の一例を示すフローチャートである。 図７は、積込場における稼動領域の他の例を模式的に示す図である。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
　［管理システム］　
　本実施形態に係る作業車両２の管理システム１について説明する。図１は、本実施形態に係る作業車両２の管理システム１の一例を模式的に示す図である。管理システム１は、作業車両２の運行管理を実施する。本実施形態において、作業車両２は、鉱山を走行可能な運搬車両であるダンプトラック２である。
　図１に示すように、ダンプトラック２は、鉱山の作業場ＰＡ及び作業場ＰＡに通じる搬送路ＨＬの少なくとも一部を走行する。作業場ＰＡは、積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡの少なくとも一方を含む。搬送路ＨＬは、交差点ＩＳを含む。ダンプトラック２は、搬送路ＨＬ及び作業場ＰＡに設定された走行経路ＴＲ（図４等参照）に従って走行する。
　積込場ＬＰＡは、ダンプトラック２に積荷を積載する積込作業が実施されるエリアである。積込場ＬＰＡにおいて、油圧ショベルのような積込機３が稼働する。積込機３は、後述の制御装置６０（図３参照）を備える。排土場ＤＰＡは、ダンプトラック２から積荷が排出される排出作業が実施されるエリアである。排土場ＤＰＡには、例えば破砕機ＣＲが設けられる。
　管理システム１は、管理装置１０と、通信システム９とを備える。管理装置１０は、コンピュータシステムを含み、鉱山に設けられる管制施設７に設置される。通信システム９は、管理装置１０とダンプトラック２との間でデータ通信及び信号通信を実施する。通信システム９は、データ及び信号を中継する中継器６を複数有する。管理装置１０とダンプトラック２とは、通信システム９を介して無線通信する。
　本実施形態において、ダンプトラック２は、運転者の操作によらずに無人で走行する無人ダンプトラックである。ダンプトラック２は、管理装置１０からの指令信号に基づいて鉱山を走行する。
　本実施形態において、ダンプトラック２の位置が、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System：全地球航法衛星システム）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、ＧＰＳ（Global　Positioning　System：全地球測位システム）を含む。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星５を有する。ＧＮＳＳは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。ＧＮＳＳにより検出される位置は、グローバル座標系において規定される絶対位置である。ＧＮＳＳにより、鉱山におけるダンプトラック２の絶対位置が検出される。
　［ダンプトラック］　
　次に、本実施形態に係るダンプトラック２について説明する。図２は、本実施形態に係るダンプトラック２を後方から見た斜視図である。図２に示すように、ダンプトラック２は、車体フレーム２１と、車体フレーム２１に支持されるダンプボディ２２と、車体フレーム２１を支持して走行する走行装置２３と、制御装置４０とを備える。
　走行装置２３は、タイヤ２４が装着される車輪２５を有する。車輪２５は、前輪２５Ｆと後輪２５Ｒとを含む。前輪２５Ｆは、操舵装置３３（図３参照）により操舵される。後輪２５Ｒは、操舵されない。車輪２５は、回転軸ＡＸを中心に回転する。
　以下の説明においては、後輪２５Ｒの回転軸ＡＸと平行な方向を適宜、車幅方向と称し、ダンプトラック２の進行方向を適宜、前後方向、と称し、車幅方向及び前後方向のそれぞれと直交する方向を適宜、上下方向、と称する。
　前後方向の一方が前方であり、前方の逆方向が後方である。車幅方向の一方が右方であり、右方の逆方向が左方である。上下方向の一方が上方であり、上方の逆方向が下方である。前輪２５Ｆは、後輪２５Ｒよりも前方に配置される。前輪２５Ｆは、車幅方向両側に配置される。後輪２５Ｒは、車幅方向両側に配置される。ダンプボディ２２は、車体フレーム２１よりも上方に配置される。
　車体フレーム２１は、走行装置２３を駆動させるための駆動力を発生する駆動装置３１（図３参照）を支持する。ダンプボディ２２は、積荷が積まれる部材である。
　走行装置２３は、駆動装置３１で発生した駆動力を後輪２５Ｒに伝達するリアアクスル２６を有する。リアアクスル２６は、後輪２５Ｒを支持する車軸２７を含む。リアアクスル２６は、駆動装置３１で発生した駆動力を後輪２５Ｒに伝達する。後輪２５Ｒは、リアアクスル２６から供給された駆動力により回転軸ＡＸを中心に回転する。これにより、走行装置２３は走行する。
　ダンプトラック２は、前進可能及び後進可能である。前進とは、ダンプトラック２の前部２Ｆが進行方向を向いている状態で走行することをいう。後進とは、ダンプトラック２の後部２Ｒが進行方向を向いている状態で走行することをいう。
　制御装置４０は、ダンプトラック２を制御する。制御装置４０は、管理装置１０から送信される指令信号に基づいてダンプトラック２を制御することができる。
　［作業車両の制御システム］　
　次に、本実施形態に係る作業車両の制御システム１００について説明する。制御システム１００は、管理装置１０と、ダンプトラック２の制御装置４０と、積込機３の制御装置６０とを有する。図３は、本実施形態に係る管理装置１０、制御装置４０及び制御装置６０の一例を示す機能ブロック図である。管理装置１０は、管制施設７に設置される。制御装置４０は、ダンプトラック２に搭載される。管理装置１０と制御装置４０とは、通信システム９を介して無線通信する。
　管理装置１０は、コンピュータシステムを含む。管理装置１０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置１１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）又はＲＡＭ（Random　Access　Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置１２と、入出力インターフェース１３とを有する。
　管理装置１０は、無線通信装置１４と接続される。無線通信装置１４は、管制施設７に配置される。管理装置１０は、無線通信装置１４及び通信システム９を介して、ダンプトラック２と通信する。
　管理装置１０は、入力装置１５及び出力装置１６と接続される。入力装置１５及び出力装置１６は、管制施設７に設置される。入力装置１５は、例えばコンピュータ用のキーボード、マウス、及びタッチパネルの少なくとも１つを含む。入力装置１５が操作されることにより生成された入力データは、管理装置１０に出力される。出力装置１６は、表示装置を含む。表示装置は、液晶ディスプレイ（Liquid　Crystal　Display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（Organic　Electroluminescence　Display：ＯＥＬＤ）のようなフラットパネルディスプレイを含む。出力装置１６は、管理装置１０から出力される表示データに基づいて作動する。なお、出力装置１６は、例えば印刷装置でもよい。
　演算処理装置１１は、コースデータ生成部１１１と、稼動領域設定部１１２と、通行領域設定部１１３と、判定部１１４と、外側部分データ算出部１１５と、更新データ生成部１１６とを有する。
　コースデータ生成部１１１は、鉱山を走行するダンプトラック２の走行条件を示すコースデータＣＤを生成する。ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の走行経路ＴＲ（図４参照）、走行速度、加速度、減速度、及び走行方向の少なくとも１つを含む。また、ダンプトラック２の走行条件は、ダンプトラック２の停車位置及び発車位置の少なくとも一方を含む。コースデータ生成部１１１は、生成したコースデータＣＤを記憶装置１２に記憶させる。
　稼動領域設定部１１２は、稼動領域５０（図４参照）を設定する。稼動領域５０は、作業場ＰＡ及び搬送路ＨＬのうちダンプトラック２が稼働可能な領域である。稼動領域５０は、例えばＧＰＳを搭載した測定車両が作業場ＰＡを走行し、取得した位置データに基づいて設定される。作業場ＰＡにおいて、稼動領域５０の外側は、ダンプトラック２が稼働できない領域であり、例えば壁部Ｗ（図４参照）や土手等が存在する。稼動領域設定部１１２は、稼動領域５０の範囲を示す稼動領域データ５０Ｄを生成し、記憶装置１２に記憶させる。
　通行領域設定部１１３は、ダンプトラック２の通行領域８０を設定し、通行領域８０の範囲を示す通行領域データ８０Ｄを算出する。通行領域設定部１１３は、コースデータ生成部１１１が生成した走行経路ＴＲに沿って所定幅を有する領域を通行領域８０として設定することができる。通行領域設定部１１３は、例えば走行経路ＴＲを中心として当該走行経路ＴＲに沿って走行方向に延び、幅方向（走行方向に直交する方向）の寸法がダンプトラック２の車幅よりも所定の幅だけ広い帯状の領域を通行領域８０として設定することができる。通行領域設定部１１３は、通行領域８０の幅方向の寸法を可変に設定することができる。通行領域設定部１１３は、算出した通行領域データ８０Ｄを記憶装置１２に記憶させる。
　判定部１１４は、稼動領域設定部１１２で設定された稼動領域データ５０Ｄと、通行領域設定部１１３で算出された通行領域データ８０Ｄとに基づいて、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在しているか否かを判定する。
　外側部分データ算出部１１５は、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在する場合、通行領域８０のうち稼動領域５０の外側に存在する外側部分８１（図５参照）の範囲を示す外側部分データ８１Ｄを算出する。外側部分データ算出部１１５は、算出した外側部分データ８１Ｄを記憶装置１２に記憶させる。
　更新データ生成部１１６は、通行領域８０の外側方向に拡がるように稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄを生成する。更新データ９０Ｄは、稼動領域データ５０Ｄを更新するデータである。更新データ生成部１１６は、生成した更新データ９０Ｄを記憶装置１２に記憶させる。
　入出力インターフェース１３は、稼動領域設定部１１２で設定された稼動領域データ５０Ｄ、コースデータ生成部１１１で生成されたコースデータＣＤ、及び通行領域設定部１１３で設定された通行領域データ８０Ｄを、それぞれダンプトラック２に出力する。演算処理装置１１で生成された稼動領域データ５０Ｄ、コースデータＣＤ、通行領域データ８０Ｄは、入出力インターフェース１３及び通信システム９を介してダンプトラック２に出力される。
　制御装置４０は、コンピュータシステムを含む。制御装置４０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置４１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）又はＲＡＭ（Random　Access　Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置４２と、入出力インターフェース４３とを有する。
　制御装置４０は、無線通信装置４４と接続される。無線通信装置４４は、ダンプトラック２に配置される。制御装置４０は、無線通信装置４４及び通信システム９を介して、管理装置１０と通信する。
　制御装置４０は、駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３と接続される。また、制御装置４０は、位置検出器３４、及び検出装置３５と接続される。駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３、位置検出器３４、及び検出装置３５は、ダンプトラック２に搭載される。
　駆動装置３１は、ダンプトラック２の走行装置２３を駆動するために作動する。駆動装置３１は、走行装置２３を駆動させるための駆動力を発生する。駆動装置３１は、後輪２５Ｒを回転させるための駆動力を発生する。駆動装置３１は、例えばディーゼルエンジンのような内燃機関を含む。なお、駆動装置３１が、内燃機関の作動により電力を発生する発電機と、発電機で発生した電力に基づいて作動する電動モータとを含んでもよい。
　ブレーキ装置３２は、走行装置２３を制動するために作動する。ブレーキ装置３２の作動により、走行装置２３の走行が減速したり停止したりする。
　操舵装置３３は、ダンプトラック２の走行装置２３を操舵するために作動する。ダンプトラック２は、操舵装置３３により操舵される。操舵装置３３は、前輪２５Ｆを操舵する。
　位置検出器３４は、ダンプトラック２の絶対位置を検出する。位置検出器３４は、測位衛星５からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナと、ＧＰＳアンテナで受信されたＧＰＳ信号に基づいてダンプトラック２の絶対位置を算出するＧＰＳ演算器とを含む。
　検出装置３５は、ダンプトラック２の走行方向を検出する。検出装置３５は、操舵装置３３によるダンプトラック２の操舵角を検出する操舵角センサ３５Ａと、ダンプトラック２の方位角を検出する方位角センサ３５Ｂとを含む。操舵角センサ３５Ａは、例えば操舵装置３３に設けられたロータリーエンコーダを含む。方位角センサ３５Ｂは、例えば車体フレーム２１に設けられたジャイロセンサを含む。
　また、制御装置４０は、障害物センサ３６と接続される。障害物センサ３６は、例えば車体フレーム２１の前部の下部に配置される。障害物センサ３６は、ダンプトラック２の前方の障害物を非接触で検出する。本実施形態において、障害物センサ３６は、複数のレーダーと、非接触センサであるレーザーセンサとを備える。レーダーは、電波を発射して、その電波を障害物に照射し、障害物により反射された電波を受信する。これにより、レーダーは、当該レーダーに対する障害物の方向及び距離を検出可能である。レーザーセンサは、ダンプトラック２の周囲の物体の位置を検出するものであり、レーザー光線を発射して、そのレーザー光線を物体である障害物に照射し、障害物により反射されたレーザー光線を受信する。これにより、レーザーセンサは、当該レーザーセンサに対する障害物の方向及び距離を検出可能である。レーザーセンサは、レーザー光線を発射し、反射されたレーザー光線を受信するために、分解能がレーダーよりも高い。
　演算処理装置４１は、運転制御部４１１を有する。運転制御部４１１は、コースデータ生成部１１１で生成されたコースデータＣＤに基づいて、ダンプトラック２の駆動装置３１、ブレーキ装置３２、及び操舵装置３３の少なくとも１つを制御する運転制御信号を出力する。運転制御信号は、駆動装置３１に出力されるアクセル信号、ブレーキ装置３２に出力されるブレーキ指令信号、及び操舵装置３３に出力されるステアリング指令信号を含む。演算処理装置４１は、無線通信装置４４により、位置検出器３４で検出されたダンプトラック２の位置データを管理装置１０に送信する。
　制御装置６０は、コンピュータシステムを含む。制御装置６０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置６１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）又はＲＡＭ（Random　Access　Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置６２と、入出力インターフェース６３とを有する。
　制御装置６０は、無線通信装置６４と接続される。無線通信装置６４は、積込機３に配置される。制御装置６０は、無線通信装置６４及び通信システム９を介して、管理装置１０と通信する。
　演算処理装置６１は、積込指示制御部６１１を有する。積込指示制御部６１１は、積込機３による積荷の積込点ＬＰＰ（図４参照）の位置と、積込点ＬＰＰを通過するコースのタイプと、積込点ＬＰＰにダンプトラック２が近づく方向と、積込点ＬＰＰにおけるダンプトラック２の向きとを設定する。また、積込指示制御部６１１は、無線通信装置４４により、設定した設定事項を管理装置１０に送信する。なお、積込点ＬＰＰを通過するコースのタイプとしては、例えばドライブバイタイプと、スイッチバックタイプとが挙げられる。ドライブバイタイプのコースは、図４に示すようにダンプトラック２が積込点ＬＰＰに対して前進で到達し、積荷を積み込んだ後、前進で発進するコースである。スイッチバックタイプのコースは、図７に示すように前進するダンプトラック２が鋭角的に進行方向を転換して後進でＬＰＰに到達し、積荷を積み込んだ後、前進で発進するコースである。
　図４及び図５は、本実施形態に係る積込場ＬＰＡにおける稼動領域５０の一例を模式的に示す図である。図４に示すように、稼動領域設定部１１２は、稼動領域５０を設定する。稼動領域５０は、境界線５１を有する。境界線５１は、例えば壁部Ｗに沿って設定される。
　例えば、図４に示すように、積込機３の積込指示制御部６１１により積込点ＬＰＰ、積込点ＬＰＰを通過するコースのタイプ等が設定された場合、コースデータ生成部１１１は、積込点ＬＰＰを通過する走行経路ＴＲを生成する。走行経路ＴＲは、一定の間隔で設定される複数のコース点の集合体を含む。複数のコース点のそれぞれは、ダンプトラック２の絶対位置データと、コース点が設定された位置におけるダンプトラック２の走行速度データと、コース点が設定された位置におけるダンプトラック２の走行方向データとを含む。
　複数のコース点を通過する軌跡によって、ダンプトラック２の走行経路ＴＲが規定される。走行経路ＴＲは、線状に設定される。走行速度データに基づいて、そのコース点が設定された位置におけるダンプトラック２の走行速度が規定される。走行方向データに基づいて、そのコース点が設定された位置におけるダンプトラック２の走行方向が規定される。コース点によって規定される走行経路ＴＲは、目標走行経路である。コース点によって規定されるダンプトラック２の走行速度は、目標走行速度である。コース点によって規定されるダンプトラック２の走行方向は、目標走行方向である。なお、コースデータ生成部１１１は、積込点ＬＰＰが稼動領域５０の外側に設定される場合であっても、境界線５１から所定距離以内であれば走行経路ＴＲを生成する。
　ダンプトラック２は、生成された走行経路ＴＲを取得した後、走行経路ＴＲに従って積込場ＬＰＡを走行する。また、通行領域設定部１１４は、ダンプトラック２の進行方向の前方に通行領域８０を設定する。したがって、ダンプトラック２は、進行方向の前方に通行領域８０を設定した状態で走行する。
　図４に示す例において、走行経路ＴＲにより規定されるコースは、例えばダンプトラック２が積込点ＬＰＰに対して前進で到達し、積荷を積み込んだ後、前進で発進する（ドライブバイ）コースである。このコースにおいて、例えばダンプトラック２は、積込場ＬＰＡ内の位置Ｐ１から、積込点ＬＰＰが設定された位置Ｐ２に対して前進で到達し、積荷を積込んだ後、前進で発進して所定の位置Ｐ３を通過する。なお、位置Ｐ１、位置Ｐ２及び位置Ｐ３は、走行経路ＴＲにより規定されるコース上の位置である。また、位置Ｐ３は、積込点ＬＰＰから所定距離だけ離れた地点に設定することができる。
　積込場ＬＰＡでは、油圧ショベル等の積込機３により、壁部Ｗの一部が採掘される。この場合、採掘が進むにつれて、図５に示すように、実際の壁部Ｗの位置が、稼動領域５０の境界線５１に対して外側に移動する。このように、積込場ＬＰＡでは、採掘により壁部Ｗの形状が時々刻々と変化し、壁部Ｗの形状の変化に応じてダンプトラック２の稼働可能な領域についても変化する。このため、稼動領域設定部１１２は、壁部Ｗの形状の変化に対応するように稼動領域５０を更新する必要がある。
　本実施形態では、コースデータ生成部１１１が走行経路ＴＲを設定した場合、通行領域設定部１１３は、当該走行経路ＴＲに沿って所定幅を有する通行領域８０の範囲を示す通行領域データ８０Ｄを算出する。
　判定部１１４は、稼動領域データ５０Ｄと通行領域データ８０Ｄとに基づいて、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在しているか否かを判定する。例えば、判定部１１４は、図５に示すように、稼動領域５０の境界線５１のうち、通行領域８０に重なる重畳部分５１ａが存在する場合には、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在していると判定する。また、判定部１１４は、稼動領域５０の境界線５１のうち、通行領域８０に重なる重畳部分５１ａが存在しない場合には、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在していないと判定する。以下、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在している、つまり、通行領域８０が稼動領域５０の外側に外側部分８１を有している場合を例に挙げて説明する。通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在する場合、外側部分データ算出部１１５は、外側部分８１の範囲を示す外側部分データ８１Ｄを算出する。本実施形態において、外側部分８１は、稼動領域５０の境界線５１を更新する予定の境界更新予定領域である。
　外側部分データ８１Ｄが算出された場合、図５に示すように、更新データ生成部１１６は、通行領域８０の外側部分８１の範囲に応じて稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄ（図３参照）を生成する。更新データ９０Ｄは、稼動領域データ５０Ｄを更新するデータである。更新データ９０Ｄにより規定される稼動領域５０は、境界線５１が突出部５１ｂを有する形状である。突出部５１ｂは、通行領域８０の外側に配置され、外側部分８１の外郭線８２に沿って配置される。このように、更新後の境界線５１は、突出部５１ｂを含めて全体が通行領域８０の外郭線に沿って配置される。なお、突出部５１ｂは、外側部分８１の外郭線に重なる位置に配置されてもよい。また、更新データ生成部１１６は、突出部５１ｂの少なくとも一部を外側部分８１のうちオフセット部分の範囲内に設定してもよい。
　［制御方法］　
　次に、本実施形態に係るダンプトラック２の制御方法の一例について説明する。図６は、本実施形態に係るダンプトラック２の制御方法の一例を示すフローチャートである。積込機３の積込指示制御部６１１で積込点ＬＰＰの位置が指定され、通信システム９を介して管理装置１０に送信された場合、管理装置１０のコースデータ生成部１１１は、積込点ＬＰＰの位置に基づいて、ダンプトラック２の走行条件を示す走行経路ＴＲを生成する（ステップＳ１０）。コースデータ生成部１１１は、通信システム９を介して、生成した走行経路ＴＲをダンプトラック２に送信する。
　ダンプトラック２において走行経路ＴＲを受信した場合、運転制御部４１１は、走行経路ＴＲに沿ってダンプトラック２を走行させる。ダンプトラック２は、位置Ｐ１から前進して積込点ＬＰＰに移動し、積込点ＬＰＰで積込を行った後、前進で発進して位置Ｐ３を通過して積込場ＬＰＡから外部に移動する。この場合、運転制御部４１１は、通信システム９を介して、位置検出部３４で検出される位置を管理装置１０に送信する。例えば、上記の積込作業は、複数のダンプトラック２によって行われてもよい。この場合、１台目のダンプトラック２の積込が完了した後、２台目以降のダンプトラック２が順次積込点ＬＰＰに移動して積込を行う。
　通行領域設定部１１３は、コースデータ生成部１１１が生成した走行経路ＴＲに沿って所定幅を有する通行領域８０を算出する（ステップＳ２０）。
　通行領域８０が算出された後、演算処理装置１１は、境界更新予定領域を算出する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０において、まず、判定部１１４は、稼動領域データ５０Ｄと通行領域データ８０Ｄとに基づいて、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在しているか否かを判定する。通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在していると判定された場合、外側部分データ算出部１１５は、外側部分８１（境界更新予定領域）の範囲を示す外側部分データ８１Ｄを算出する。一方、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在しないと判定された場合、処理を終了する。
　外側部分データ８１Ｄを算出した後、判定部１１４は、ダンプトラック２が所定の位置Ｐ３を通過したか否かを判定する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０において、判定部１１４は、ダンプトラック２から送信される位置に基づいて判定を行う。ダンプトラック２が所定の位置Ｐ３を通過しないと判定した場合（ステップＳ４０のＮｏ）、ダンプトラック２が所定の位置Ｐ３を通過するまで上記のステップＳ４０の判定を繰り返し行う。
　また、ダンプトラック２が所定の位置Ｐ３を通過したと判定した場合（ステップＳ４０のＹｅｓ）、判定部１１４は、稼動領域データ５０Ｄが既に更新されているか否かの判定を行う（ステップＳ５０）。ステップＳ５０において、判定部１１４は、積込点ＬＰＰを経由するコースをダンプトラック２が最初に通過した場合、稼動領域データ５０Ｄが更新されていないと判定する（ステップＳ５０のＮｏ）。また、判定部１１４は、積込点ＬＰＰを経由するコースをダンプトラック２が２台目以降に通過した場合、稼動領域データ５０Ｄが更新されたと判定する（ステップＳ５０のＹｅｓ）。
　判定部１１４において稼動領域データ５０Ｄが更新されていないと判定された場合（ステップＳ５０のＮｏ）、更新データ生成部１１６は、通行領域８０の外側部分８１の範囲に応じて稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄを生成する（ステップＳ６０）。稼動領域設定部１１２は、生成された更新データ９０Ｄを稼動領域データ５０Ｄに反映させる（ステップＳ７０）。これにより、稼動領域５０は外側部分８１に応じた形状に変形される。
　判定部１１４において稼動領域データ５０Ｄが更新されたと判定された場合（ステップＳ５０のＹｅｓ）、ステップＳ６０及びステップＳ７０を行うことなく、処理を終了する。
　以上のように、本実施形態に係る作業車両の制御システム１００は、作業場ＰＡにおけるダンプトラック２の走行経路ＴＲを含む走行条件を生成するコースデータ生成部１１１と、ダンプトラック２の稼働可能な領域である稼動領域５０を設定する稼動領域設定部１１２と、コースデータ生成部１１１が生成した走行経路ＴＲに沿って所定幅を有する通行領域８０を設定する通行領域設定部１１３と、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在する場合、稼動領域５０を拡張した稼動領域データ５０Ｄの更新データ９０Ｄを生成する更新データ生成部１１６とを備える。
　本実施形態によれば、通行領域８０が稼動領域５０の外側に存在する場合、外側部分８１の範囲に応じて稼動領域５０を拡張するため、ダンプトラック２が走行可能な領域に稼動領域５０を拡張することができる。これにより、稼働可能な領域の変化に応じてダンプトラック２を稼働させることができるため、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。
　本実施形態に係る作業車両の制御システム１００において、更新データ生成部１１６は、通行領域８０の外側方向に拡がるように稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄを生成する。これにより、ダンプトラック２が実際に通過した領域よりも広い領域に稼動領域５０を拡張することができる。
　本実施形態に係る作業車両の制御システム１００において、更新データ生成部１１６は、稼動領域５０の境界線５１が外側部分８１の外郭線８２に沿うように稼動領域５０を拡張した更新データ９０Ｄを生成するため、稼動領域５０を拡張しすぎることを抑制できる。
　本実施形態に係る作業車両の制御システム１００において、更新データ生成部１１６は、稼動領域５０の境界線５１が外側部分８１の外郭線８２に重なるように変形した更新データ９０Ｄを生成する。これにより、稼動領域５０を拡張しすぎることをより確実に抑制できる。
　本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、積込点ＬＰＰに到達するコースのタイプとして、ダンプトラック２が積込点ＬＰＰに対して前進で到達する、いわゆるドライブバイタイプのコースを例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、コースとして、ダンプトラック２がスイッチバックして積込点ＬＰＰに到達する、スイッチバックタイプのコースであってもよい。
　図７は、積込場ＬＰＡにおける稼動領域５０の他の例を模式的に示す図である。図７に示すように、稼動領域設定部１１２は、稼動領域５５を設定する。稼動領域５５の境界線５６は、例えば壁部Ｗに沿って設定される。積込機３の積込指示制御部６１１により積込点ＬＰＰ、積込点ＬＰＰを通過するコースのタイプ等が設定された場合、コースデータ生成部１１１は、積込点ＬＰＰを通過する走行経路ＴＲを生成する。
　走行経路ＴＲにより規定されるコースは、例えばダンプトラック２が積込点ＬＰＰに対してスイッチバックして後進で到達するコースである。この場合、ダンプトラック２は、後進して積込点ＬＰＰに到達し、積込点ＬＰＰにおいて積込機３による積込を行った後、積込点ＬＰＰから前進により走行する。
　また、コースデータ生成部１１１が走行経路ＴＲを設定した場合、通行領域設定部１１３は、ダンプトラック２の通行領域８５の範囲を示す通行領域データを算出する。なお、ダンプボディ２２の後端は、後輪２５Ｒから後方に突出して配置され、地面との間にスペースが設けられる。このため、ダンプボディ２２の後端は、地面から所定の高さに突出する突出物の上方であっても通過可能となる。一方、後輪２５Ｒは、このような突出物の上方を通過することが困難な場合がある。このように、ダンプボディ２２の後端が通過可能な領域であっても、後輪２５Ｒが通過可能とは限らない。よって、通行領域設定部１１４は、ダンプトラック２の後輪２５Ｒの回転軸ＡＸよりも後方に通行領域８０を設定しないようにする。
　判定部１１４は、稼動領域データと通行領域データとに基づいて、通行領域８５が稼動領域５５の外側に存在しているか否かを判定する。以下、通行領域８５が稼動領域５５の外側に外側部分８６を有している場合を例に挙げて説明する。通行領域８５が稼動領域５５の外側に存在する場合、外側部分データ算出部１１５は、外側部分８６の範囲を示す外側部分データを算出する。
　外側部分データが算出された場合、更新データ生成部１１６は、通行領域８５の外側部分８６の範囲に応じて稼動領域５５を拡張した更新データを生成する。更新データは、稼動領域データを更新するデータである。更新データにより規定される稼動領域５５は、境界線５６が突出部５６ｂを有する形状である。突出部５６ｂは、通行領域８５の外側に配置され、外側部分８６の外郭線８７に沿って配置される。更新後の境界線５６は、突出部５６ｂを含めて全体が通行領域８５の外郭線に沿って配置される。なお、突出部５６ｂは、外側部分８６の外周に重なる位置に配置されてもよい。
　このように、作業車両２の管理システム１は、スイッチバックにより積込点ＬＰＰに到達する場合についても、通行領域８５の外側部分８６の少なくとも一部を含むように稼動領域５５を拡張するため、ダンプトラック２が走行可能な領域に稼動領域５５を拡張することができる。これにより、稼働可能な領域の変化に応じてダンプトラック２を稼働させることができるため、作業現場の生産性の低下を抑制することができる。
　なお、上述の実施形態においては、ダンプトラック２が無人ダンプトラックであることとした。ダンプトラック２は、ダンプトラック２に搭乗した運転者の操作に従って走行する有人ダンプトラックでもよい。
　なお、上述の実施形態においては、鉱山において用いられる作業車両を例に説明した。上述の実施形態で説明した構成要素は、鉱山とは異なる作業現場で用いられる作業車両に適用されてもよい。また、作業車両は、ダンプトラック２でなくてもよく、例えばホイールローダのような積込作業を実施可能な作業車両でもよい。
　また、上述の実施形態においては、コースデータ生成部１１１、稼動領域データ取得部１１２、通行領域設定部１１３、判定部１１４、外側部分データ算出部１１５、更新データ生成部１１６が管理装置１０に設けられる構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、上記のうち少なくとも１つがダンプトラック２の制御装置４０に設けられてもよい。
　また、上述の実施形態においては、走行経路ＴＲは、複数のコース点の集合体としてデータを扱う例で説明したが、これに限定されるものではなく、例えば曲線としてデータを取り扱ってもよい。
　ＣＤ…コースデータ、Ｗ…壁部、ＰＡ…作業場、ＨＬ…搬送路、ＣＲ…破砕機、ＡＸ…回転軸、ＩＳ…交差点、ＬＰＡ…積込場、ＬＰＰ…積込点、ＴＲ…走行経路、１…管理システム、２…ダンプトラック、２Ｆ…前部、２Ｒ…後部、３…積込機、５…測位衛星、６…中継器、７…管制施設、９…通信システム、１０…管理装置、１１，４１，６１…演算処理装置、１２，４２，６２…記憶装置、１３，４３，６３…入出力インターフェース、１４，４４，６４…無線通信装置、１５…入力装置、１６…出力装置、２１…車体フレーム、２２…ダンプボディ、２３…走行装置、２４…タイヤ、２５…車輪、２５Ｆ…前輪、２５Ｒ…後輪、３１…駆動装置、３２…ブレーキ装置、３３…操舵装置、３４…位置検出器、３５…検出装置、３５Ａ…操舵角センサ、３５Ｂ…方位角センサ、３６…障害物センサ、４０，６０…制御装置、５０，５５…稼動領域、５０Ｄ…稼動領域データ、５１，５６…境界線、８０Ｄ…通行領域データ、８１Ｄ…外側部分データ、５１ａ，５６ａ…重畳部分、５１ｂ，５６ｂ…突出部、８０，８５…通行領域、８１，８６…外側領域、８２，８７…外郭線、９０Ｄ…更新データ、１００…制御システム、１１１…コースデータ生成部、１１２…稼動領域設定部、１１３…通行領域設定部、１１４…判定部、１１５…外側部分データ算出部、１１６…更新データ生成部、４１８…運転制御部

Claims (7)

  1. 　作業場における作業車両の走行経路を含む走行条件を生成するコースデータ生成部と、
    　前記作業車両の稼働可能な領域である稼働領域を設定する稼動領域設定部と、
    　前記コースデータ生成部が生成した前記走行経路に沿って所定幅を有する通行領域を設定する通行領域設定部と、
    　前記通行領域が前記稼動領域の外側に存在する場合、前記稼動領域を拡張した前記稼動領域データの更新データを生成する更新データ生成部と
    　を備える作業車両の制御システム。
  2. 　前記更新データ生成部は、前記通行領域の外側方向に拡がるように前記稼動領域を拡張した前記更新データを生成する
    　請求項１に記載の作業車両の制御システム。
  3. 　前記更新データ生成部は、前記稼動領域の境界線が前記外側部分の外郭線に沿うように前記稼動領域を拡張した前記更新データを生成する
    　請求項１又は請求項２に記載の作業車両の制御システム。
  4. 　前記更新データ生成部は、前記稼動領域の境界線が前記外側部分の外郭線に重なるように前記稼動領域を拡張した前記更新データを生成する
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の作業車両の制御システム。
  5. 　前記更新データ生成部は、前記作業車両が前記走行経路の所定の地点を通過した場合に前記更新データを生成する
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の作業車両の制御システム。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業車両の制御システムを備える作業車両。
  7. 　作業場における作業車両の走行経路を含む走行条件を生成することと、
    　前記作業車両の稼働可能な領域である稼働領域を設定することと、
    　生成された前記走行経路に沿って所定幅を有する通行領域を設定することと、
    　前記通行領域が前記稼動領域の外側に存在する場合、前記稼動領域を拡張した前記稼動領域データの更新データを生成することと
    　を含む作業車両の制御方法。
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