WO2020183988A1 - 作業車両 - Google Patents

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WO2020183988A1
WO2020183988A1 PCT/JP2020/004176 JP2020004176W WO2020183988A1 WO 2020183988 A1 WO2020183988 A1 WO 2020183988A1 JP 2020004176 W JP2020004176 W JP 2020004176W WO 2020183988 A1 WO2020183988 A1 WO 2020183988A1
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WO
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work vehicle
steering
sensor
passenger
torque
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/004176
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大基 手塚
Original Assignee
日立建機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of WO2020183988A1 publication Critical patent/WO2020183988A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Definitions

  • the present invention relates to a work vehicle having at least two driving modes, an automatic driving mode in which autonomous driving is performed regardless of the driving operation of the passenger and a manual driving mode in which the vehicle is driven by the driving operation of the passenger.
  • a work vehicle represented by a dump truck is provided with at least two driving modes, an automatic driving mode in which the vehicle autonomously travels regardless of the driving operation of the passenger, and a manual driving mode in which the truck travels by the driving operation of the passenger.
  • the control device (controller) mounted on the work vehicle is responsible for all of the accelerator pedal operation (acceleration control), the brake pedal operation (braking control), and the steering wheel (steering wheel) operation (steering control).
  • the automatic driving mode is performed with a occupant in the work vehicle, a driving operation by the occupant is required (for example, when an abnormality occurs in the work vehicle or an unexpected situation occurs. In some cases, etc.). Therefore, when the passenger performs steering intervention through the steering wheel during the automatic driving mode, there is a technique for switching the driving mode of the work vehicle from the automatic driving mode to the manual driving mode and transferring the vehicle operation to the passenger.
  • Patent Document 1 describes a steering control device that releases the automatic steering mode and transfers vehicle operation to the driver when it is determined that the driver (passenger) has steered during the automatic steering mode.
  • the presence or absence of the driver's steering intervention in the automatic steering mode is determined based on the rotation direction and magnitude of the steering torque by the driver and the rotation direction and magnitude of the motor that generates the torque for steering the vehicle.
  • the rotation direction of the steering torque by the driver is the same as the rotation direction of the motor, it is determined that there is no steering intervention of the driver until the steering torque by the driver becomes larger than in the case where the rotation direction is different.
  • a steering control device for determining that there is no steering intervention by the driver is disclosed in a margin region provided in a region where the rotation of the motor is in the vicinity of zero.
  • Patent Document 1 when the steering torque by the driver exceeds a predetermined threshold value (a value determined according to the rotation direction of the motor for driving the steering wheel), the steering control is transferred to the driver. Therefore, for example, when a steering torque exceeding the threshold value is suddenly applied to the steering wheel, or when the tire receives a force from a rut on the road surface and a steering torque exceeding the threshold value is generated (noise is generated). In such cases, the automatic operation may be interrupted against the intention of the driver (passenger).
  • a predetermined threshold value a value determined according to the rotation direction of the motor for driving the steering wheel
  • the present invention has been made in view of this kind of problem, and an object of the present invention is to prevent interruption of autonomous driving in the automatic driving mode against the intention of the passenger of the work vehicle, and when necessary. Is to provide a work vehicle that can be easily switched to the manual operation mode at the will of the passenger.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above problems.
  • an automatic driving mode in which autonomous driving is performed regardless of the driving operation of the passenger and a manual driving mode in which the vehicle is driven by the driving operation of the passenger.
  • a work vehicle having at least two of these as operation modes, and in the case of the automatic operation mode, a steering motor that generates steering torque to rotate the steering wheel to control the steering of the work vehicle, and the work vehicle.
  • a position sensor that detects the position
  • an azimuth sensor that detects the azimuth angle of the work vehicle
  • the position of the work vehicle detected by the position sensor and the azimuth angle sensor that detects the position.
  • the target steering torque which is the steering torque of the steering motor required to steer the work vehicle along a predetermined traveling path
  • the target steering is performed.
  • the upper limit of the target steering torque is smaller than the torque that can be generated when the passenger operates the handle.
  • the controller is set to a predetermined value, and in the case of the automatic driving mode, the controller is derived from the traveling path of the working vehicle based on the position of the working vehicle and the traveling path detected by the position sensor.
  • the deviation distance is calculated, and when the deviation distance is equal to or greater than a predetermined threshold value, the operation mode of the work vehicle is switched to the manual operation mode.
  • the present invention it is possible to prevent the autonomous driving in the automatic driving mode from being interrupted against the intention of the passenger of the work vehicle, and to easily switch to the manual driving mode at the will of the passenger if necessary. ..
  • FIG. 1 is a side view of a dump truck which is a work vehicle (transport vehicle) according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a vehicle control system according to the embodiment of the present invention.
  • the dump truck 1 includes a vehicle body 2, a vessel 3, a cab 5, left and right front wheels 6L and 6R, left and right rear wheels 7L and 7R, a GPS antenna 36a, a radio antenna 37a, and a controller. (Control device) 100 is provided.
  • the vehicle body 2 constitutes a frame structure. On the upper side of the vehicle body 2, a vessel 3 that can be undulated with the rear side of the vehicle body 2 as a fulcrum is mounted by expanding and contracting the hoist cylinder 4.
  • the cab 5 is located on the front side of the vessel 3 and is provided on the upper front side of the vehicle body 2.
  • the cab 5 forms a driver's cab on which the passengers (also referred to as drivers and operators) of the dump truck 1 get on and off.
  • the cab 5 is provided with a driver's seat on which the passenger sits, an engine switch (none of which is shown), a steering wheel 32 shown in FIG. 2, an accelerator pedal 50, and a brake pedal. 51 and are provided.
  • the front wheels 6L and 6R are rotatably provided on the lower front side of the vehicle body 2.
  • the front wheel 6L is arranged on the left side of the vehicle body 2, and the front wheel 6R is arranged on the right side of the vehicle body 2.
  • the left and right front wheels 6L and 6R constitute steering wheels whose steering angle ⁇ is changed by the steering device 12 (see FIG. 2).
  • the left and right front wheels 6L and 6R are steered by the steering device 12 according to the rotation angle of the steering wheel 32 of the dump truck 1.
  • the rear wheels 7L and 7R are rotatably provided on the rear side of the vehicle body 2.
  • the rear wheel 7L is arranged on the left side of the vehicle body 2, and the rear wheel 7R is arranged on the right side of the vehicle body 2.
  • the left and right rear wheels 7L and 7R form the driving wheels of the dump truck 1, and are rotationally driven by the left and right traveling motors 13L and 13R (see FIG. 2).
  • the dump truck 1 is driven to travel by rotationally driving the left and right rear wheels 7L and 7R.
  • the traveling motors 13L and 13R are provided on the vehicle body 2.
  • the traveling motor 13L is mechanically connected to the left rear wheel 7L to drive the rear wheel 7L.
  • the traveling motor 13R is mechanically connected to the rear wheel 7R on the right side to drive the rear wheel 7R.
  • These traveling motors 13L and 13R are electric motors, which are rotationally driven by electric power supplied from a main generator (not shown) driven by an engine (not shown).
  • Each of the traveling motors 13L and 13R is controlled by a controller 100 (speed control unit 62a (described later)) and can be rotationally driven independently.
  • the steering wheel 32 can be steered by the passenger.
  • the column shaft 35 (see FIG. 2) connected to the handle 32 is rotated to the left and right in accordance with the rotation of the handle 32, and steering torque is generated.
  • the steering torque input to the column shaft 35 activates the steering valve (not shown).
  • the steering valve switches and controls the supply and discharge of hydraulic oil to the left and right steering cylinders included in the steering device 12 according to the amount of rotation of the steering wheel 32.
  • the steering device 12 includes left and right hydraulic cylinders (steering cylinders) corresponding to the left and right front wheels 6L and 6R, and hydraulic oil is supplied from the steering valve so that when one cylinder extends, the other cylinder contracts. Is supplied. That is, the steering device 12 is driven by the hydraulic oil supplied and discharged via the steering valve to change the steering angles ⁇ of the front wheels 6L and 6R according to the rotation of the steering wheel 32.
  • the handle 32 is provided with a handle angular velocity sensor 34 for detecting the angular velocity of the handle 32.
  • the angular velocity of the handle 32 detected by the handle angular velocity sensor 34 is output to the controller 100.
  • the steering angle sensor 39 is attached to the steering device 12, and for example, detects the steering angle ⁇ of the left front wheel 6L and outputs it to the controller 100.
  • the steering angle sensor 39 is composed of, for example, an electromagnetic pickup type rotation angle detector composed of a Hall element and a magnet, an optical rotation angle detector composed of a light emitting body and a light receiving body, and the like.
  • the steering motor 33 is an electric motor coupled to the column shaft 35 via a speed reducer (not shown), and when the steering motor 33 is rotated, the handle 32 rotates together with the column shaft 35.
  • the operation of the steering motor 33 is switched according to the operation mode of the dump truck 1.
  • the steering torque for rotating the handle 32 (column shaft 35) is generated to steer the dump truck 1 (steering of the dump truck 1).
  • the operation of the steering device 12) is controlled, and in the manual operation mode, an auxiliary torque is generated to assist the steering torque required for the passenger to operate the steering wheel 32.
  • the torque generated by the steering motor 33 may be set to zero.
  • the accelerator pedal 50 constitutes an acceleration operation device that operates the acceleration of the dump truck 1.
  • the accelerator pedal 50 can be stepped on by the passenger.
  • the accelerator pedal 50 is provided with an accelerator operation sensor (not shown) that detects the operation amount, and the accelerator operation sensor outputs an acceleration command to the controller 100 according to the operation amount (depression amount) of the accelerator pedal 50.
  • the controller 100 powers the traveling motors 13L and 13R according to the amount of operation of the accelerator pedal 50, whereby the dump truck 1 accelerates.
  • the brake pedal 51 constitutes a braking operation device that operates the braking of the dump truck 1.
  • the brake pedal 51 can be stepped on by the passenger.
  • the brake pedal 51 is provided with a brake operation sensor (not shown) that detects the operation amount, and the brake operation sensor outputs a braking command according to the operation amount (depression amount) of the brake pedal 51 to the controller 100.
  • the controller 100 regenerates the traveling motors 13L and 13R according to the operation amount of the brake pedal 51, whereby the dump truck 1 decelerates.
  • the controller 100 can determine whether the dump truck 1 is in the acceleration or deceleration state based on the acceleration command of the accelerator pedal 50 and the braking command of the brake pedal 51.
  • the controller 100 is connected to an operation mode selection switch 59 that selects any one of the plurality of operation modes.
  • the plurality of driving modes that can be selected by the driving mode selection switch 59 include at least two driving modes, an automatic driving mode that autonomously runs regardless of the driving operation of the passenger and a manual driving mode that runs according to the driving operation of the passenger. It is included. In the present embodiment, it is assumed that two operation modes, an automatic operation mode and a manual operation mode, are set.
  • the radio antenna 37a is connected to a radio 37, which is a device for the controller 100 to communicate with an external terminal (for example, a server of a control station), and the radio 37 wirelessly transmits data output from the controller 100.
  • Data transmitted from the machine antenna 37a and received by the radio antenna 37a (for example, travel path data described later) is input to the controller 100.
  • the GPS antenna (satellite positioning antenna) 36a is a position sensor that receives satellite signals from a plurality of positioning satellites received by the GPS antenna 36a and calculates the position of the dump track 1 in the world coordinate system (or geographic coordinate system).
  • the GPS receiver 36 is connected to the GPS receiver 36 of the above, and the GPS receiver 36 outputs the calculated position of the dump track 1 to the controller 100.
  • GNSS Global Positioning Satellite System
  • the azimuth sensor 38 is a device for detecting the azimuth angle of the dump truck 1, and in this embodiment, a digital azimuth meter that detects the geomagnetism with a sensor and determines the azimuth is used.
  • the controller 100 is a controller (microcomputer) including an arithmetic processing unit (for example, a processor such as a CPU), a storage device (for example, a semiconductor memory such as ROM and RAM), an input / output circuit, and a communication circuit, and is a storage device.
  • an arithmetic processing unit for example, a processor such as a CPU
  • a storage device for example, a semiconductor memory such as ROM and RAM
  • an input / output circuit for example, a semiconductor memory such as ROM and RAM
  • a communication circuit for example, a communication circuit, and is a storage device.
  • the controller 100 in this embodiment mainly controls the traveling motors 13L and 13R and the steering motor 33 for executing autonomous driving while the automatic operation mode is being selected.
  • the controller 100 automatically executes the program stored in the storage device by the arithmetic control device, thereby using the travel path storage unit 60, the vehicle position / attitude measurement unit 61, the travel control unit 62, and the vehicle. It functions as an operation continuation determination unit 63 and a return route calculation unit 65.
  • the travel control unit 62 includes a speed control unit 62a and a steering control unit 62b. Each unit 60-64 may be appropriately composed of a plurality of controllers. Further, the return route calculation unit 65 can be omitted.
  • the travel route storage unit 60 is a storage area for the travel route secured in the storage device of the controller 100, and is data (travel route data) that defines the travel route 21 (see FIG. 3) of the dump truck 1 set in advance. ) Is remembered.
  • FIG. 3 shows a top view of the dump truck 1 of FIG. 1 when it autonomously travels along the travel path 1000 along the travel path 21.
  • the travel route data can be defined by, for example, a set of coordinate values of a plurality of points arranged at intervals on the travel route 21 of the dump truck 1.
  • the travel path 21 detects the shape of the travel path 1000 by an external world recognition device such as a camera or radar, and the controller 100 calculates in real time while the vehicle is traveling according to the shape (for example, either the left or right side of the travel path 1000).
  • a traveling path 21 is set at a position separated from the end portion by a predetermined distance), and a configuration in which the traveling path storage unit 60 is stored may be adopted.
  • the vehicle position / orientation measuring unit 61 determines the current position (for example, the position of the center of gravity of the dump truck 1), the orientation (azimuth), and the yaw rate based on the input data from the GPS receiver 36 and the azimuth sensor 38. This is the part that executes the process of measuring the speed.
  • the yaw rate can be calculated from the time change of the azimuth sensor 38, and the speed can be calculated from the time change of the positioning result of the GPS receiver 36.
  • a wheel speed sensor that detects the speed of the front wheels 6L and 6R
  • an inertial measurement unit IMU: Inertial Measurement Unit
  • Etc. may be used alone or in combination to measure the position and orientation of the vehicle.
  • a method of obtaining the relative position and orientation of the dump truck 1 with respect to the traveling path by means of external world recognition such as a camera or radar may be used.
  • the travel control unit 62 is a portion that controls the dump truck 1 to autonomously travel or manually travel by the occupant, and is a speed control unit 62a that controls the travel motors 13L and 13R, and a steering motor 33. It is provided with a steering control unit 62b for controlling.
  • the speed control unit 62a is used for left and right traveling so that the speed (actual speed) of the dump truck 1 calculated by the vehicle position / attitude measuring unit 61 approaches the target speed set in the traveling path 21 in the automatic driving mode. It controls the power running and regeneration of the motors 13L and 13R. In the manual operation mode, the speed control unit 62a controls the power running of the left and right traveling motors 13L and 13R according to the operating amount of the accelerator pedal 50, and the left and right traveling motors according to the operating amount of the brake pedal 51. Controls the regeneration of 13L and 13R.
  • the steering control unit 62b has the position of the dump truck 1 calculated by the GPS receiver 36 and input to the vehicle position / attitude measuring unit 61 and the azimuth angle of the dump truck 1 detected by the azimuth sensor 38.
  • the steering motor 33 required to steer the dump truck 1 along the travel path stored in the travel route storage unit 60 based on the (direction) and the travel route stored in the travel route storage unit 60.
  • the target steering torque which is the steering torque, is calculated, and the steering torque of the steering motor 33 is controlled based on the target steering torque. As a result, the dump truck 1 is steered so as to travel along the traveling path.
  • the steering angular velocity detected by the steering angular velocity sensor 34, the steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor 39, and the vehicle position / attitude measuring unit 61 are calculated. At least one of the vehicle speed and the yaw rate calculated by the vehicle position / orientation measuring unit 61 may be considered.
  • the upper limit of the target steering torque calculated by the steering control unit 62b is set to a predetermined value P1 which is smaller than the torque that can be generated when the passenger (driver) operates the steering wheel 32. This setting allows the occupant to operate the steering wheel 32 to change to the desired steering angle ⁇ while autonomous driving is being executed in the automatic driving mode.
  • the steering control unit 62b applies an auxiliary torque that assists the steering torque required for the passenger to operate the steering wheel 32 according to the operation of the steering wheel 32 by the passenger (for example, a value detected by the steering wheel angle speed sensor 34).
  • the steering torque (target steering torque) of the steering motor 33 is controlled so as to be appropriately generated.
  • the auxiliary torque can be calculated based on, for example, the handle angular velocity detected by the handle angular velocity sensor 34 and the vehicle speed acquired by the vehicle position / attitude measuring unit 61.
  • a torque sensor may be attached instead of the steering wheel angular velocity sensor 34, and the auxiliary torque may be calculated from the steering torque and the vehicle speed detected by the sensor.
  • the calculation of the target steering torque may be interrupted to stop the operation of the steering motor 33.
  • the automatic driving continuation determination unit 63 is a part that determines whether or not autonomous driving can be continued while the automatic driving mode is selected. If it is determined that the autonomous driving cannot be continued, the operation mode of the dump truck 1 is changed to the manual operation mode. This is the part that executes the switching process. More specifically, in the automatic driving mode, the automatic driving continuation determination unit 63 is based on the position of the dump truck 1 calculated by the GPS receiver 36 and the traveling route 21 stored in the traveling route storage unit 60. , The deviation distance (described later) d1 from the traveling path 21 of the dump truck 1 is calculated, and when the deviation distance is equal to or more than a predetermined threshold value K1, the operation mode of the dump truck 1 is switched to the manual operation mode.
  • FIG. 4 is a flowchart of processing executed by the controller 100 in the automatic operation continuation determination unit 63 while the automatic operation mode is selected.
  • the controller 100 (automatic operation continuation determination unit 63) repeats the process shown in FIG. 4 at a predetermined control cycle while selecting the automatic operation mode.
  • the controller 100 uses the dump truck 1 based on the position of the dump truck 1 acquired from the GPS receiver 36 and the travel route 21 stored in the travel route storage unit 60.
  • the shortest distance d1 (see FIG. 3) from the position 1 to the traveling path 21 is calculated as the first deviation distance, and the process proceeds to S402.
  • the controller 100 determines whether or not the shortest distance (first deviation distance) d1 calculated in S401 is equal to or greater than a predetermined threshold value K1. It is preferable that the threshold K1 is set so that deviation from the traveling path 21 due to an error in autonomous traveling is allowed.
  • the controller 100 (automatic driving continuation determination unit 63) considers that the occupant's steering wheel 32 has not manually operated the dump truck 1. The automatic operation mode is continued, and the process returns to S401.
  • the controller 100 (automatic driving continuation determination unit 63) is manually operated by the occupant's steering wheel 32, so that the dump truck 1 is on the travel path. It is regarded as deviating from 21, and the operation mode of the dump truck 1 is switched from the automatic operation mode to the manual operation mode to end the process.
  • FIG. 5 is a flowchart of processing executed by the controller 100 in the steering control unit 62b.
  • the controller 100 (steering control unit 62b) repeats the process shown in FIG. 5 at a predetermined control cycle.
  • the controller 100 determines whether or not the currently selected operation mode of the dump truck 1 is the automatic operation mode, and if it is in the automatic operation mode, proceeds to S502 and proceeds to the manual driver. In the case of the mode, the process proceeds to S503.
  • the controller 100 (steering control unit 62b) stores the position of the dump track 1 calculated by the GPS receiver 36, the azimuth angle (direction) of the dump track 1 detected by the azimuth sensor 38, and the traveling route.
  • the target steering torque of the steering motor 33 required to steer the dump truck 1 along the travel path is calculated based on the travel path stored in the unit 60, and the steering torque is calculated based on the target steering torque.
  • the steering torque of the motor 33 is controlled. As a result, the dump truck 1 is steered so as to travel along the traveling path.
  • the controller 100 (steering control unit 62b) operates the handle 32 by the passenger based on the handle angle speed detected by the handle angle speed sensor 34 and the vehicle speed acquired by the vehicle position / attitude measuring unit 61.
  • the auxiliary torque target steering torque that assists the steering torque required for the steering torque is calculated, and the steering torque of the steering motor 33 is controlled based on the auxiliary torque.
  • the passenger can smoothly operate the steering wheel, and the operation feeling of the dump truck 1 is improved.
  • the dump truck 1 When noise is generated or the passenger unintentionally touches the steering wheel in the dump truck 1 during automatic operation along the travel path 21 stored in the travel route storage unit 60, the dump truck 1 It may deviate from the traveling route 21.
  • the automatic operation continuation determination unit 63 calculates.
  • the situation where the shortest distance (first deviation distance) d1 to be performed becomes equal to or greater than the threshold value K1 does not occur. That is, the process by the automatic operation continuation determination unit 63 proceeds to S403 in FIG. 4, the automatic operation continuation determination unit 63 determines that the automatic operation can be continued, and the process by the steering control unit 62b is performed in S502 in FIG. Therefore, the process of generating the auxiliary torque by the steering control unit 62b (step S503) is not performed.
  • the automatic operation can be continued even if noise or unintended contact with the steering wheel by the passenger occurs.
  • FIG. 6 is an explanatory view when the passenger intentionally operates the steering wheel with respect to the dump truck 1 shown in FIG. In FIG. 6, some functions and system configurations of the controller 100 are omitted.
  • An upper limit value P1 is set for the target steering torque calculated by the steering control unit 62b, and the steering torque generated by the steering motor 33 does not exceed the torque that can be generated by the steering wheel operation of the passenger 200. Even under such circumstances, the passenger 200 can steer the dump truck 1 against the steering motor 33.
  • the automatic driving continuation determination unit 63 determines.
  • the automatic operation mode is switched to the manual operation mode (S404 in FIG. 4).
  • the steering motor 33 only outputs the auxiliary torque according to the steering wheel operation and the vehicle speed (step S503 in FIG. 5), and the passenger can steer smoothly.
  • the dump is performed until the controller 100 (automatic operation continuation determination unit 63) determines that the automatic operation cannot be continued.
  • the truck 1 continues autonomous driving, but when the dump truck 1 deviates from the traveling path 21 and the controller 100 (automatic driving continuation determination unit 63) determines that the automatic driving cannot be continued, the autonomous driving is canceled.
  • the controller 100 determines that the automatic operation can be continued
  • the passenger 200 can steer the dump truck 1 against the steering torque of the steering motor 33.
  • the steering motor 33 outputs an auxiliary torque according to the steering wheel operation, so that smooth steering can be performed by the steering wheel operation. ..
  • the dump truck 1 it is possible to prevent the autonomous driving in the automatic driving mode from being interrupted when noise or unintended contact with the steering wheel 32 by the passenger occurs.
  • the passenger thinks that it is necessary to take the place of driving he / she can easily switch to the manual driving mode at the will of the passenger.
  • the controller 100 (automatic driving continuation determination unit 63) determines whether or not the shortest distance (first deviation distance) d1 between the traveling path 21 and the vehicle position reaches the threshold value K1 or more in the automatic driving mode. Although it was decided whether or not to continue, other methods may be used. In the following, other methods will be described with reference to FIG.
  • the position of the dump truck 1 calculated by the GPS receiver 36 and acquired by the vehicle position / orientation measurement unit 61 and the position of the dump truck 1 detected by the azimuth sensor 38 and acquired by the vehicle position / attitude measurement unit 61.
  • the return route 41 (FIG. 3) for the dump truck 1 deviating from the travel route 21 to return to the travel route 21. (See) is calculated (however, the vehicle speed may be taken into consideration when calculating the return route).
  • the automatic operation continuation determination unit 63 of the controller 100 calculates the distance (second deviation distance) d2 of the return path 41 calculated by the return route calculation unit 65 as the deviation distance. Then, it is determined whether or not the distance d2 is equal to or greater than the threshold value K2. If the distance d2 of the return path 41 is equal to or greater than the threshold value K2, the automatic operation mode is switched to the manual operation mode, and the distance d2 of the return path 41 is less than the threshold value K2. At that time, the automatic operation mode is continued. Even if the controller 100 is configured in this way, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
  • the automatic operation continuation determination unit 63 of the controller 100 calculates the maximum value (third deviation distance) d3 (see FIG. 3) of the distance between the traveling path 21 and the return path 41 as the deviation distance, and the distance d3 is the threshold value. It may be determined whether or not the distance is K3 or more, and when the distance d3 is the threshold value K3 or more, the automatic operation mode may be switched to the manual operation mode, and when the distance d3 is less than the threshold value K3, the automatic operation mode may be continued. Even if the controller 100 is configured in this way, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
  • the steering wheel angular velocity sensor (operation sensor) 34 detects that the steering wheel 32 has been operated by the passenger, and the operation time of the steering wheel 32 by the passenger calculated based on the detected value continues for a predetermined time or longer. , May be added to the condition for switching to the manual operation mode. That is, in this case, the controller 100 has a handle 32 operating time calculated from the detection value of the handle angular velocity sensor 34 for a predetermined time or more, and the deviation distances d1, d2, d3 are predetermined thresholds T1, T2, T3. In the above case, the operation mode of the dump truck 1 is switched from the automatic operation mode to the manual operation mode.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications within a range that does not deviate from the gist thereof.
  • the present invention is not limited to the one including all the configurations described in the above-described embodiment, and includes the one in which a part of the configurations is deleted.
  • a part of the configuration according to one embodiment can be added or replaced with the configuration according to another embodiment.
  • each configuration related to the controller 100 and the functions and execution processing of each configuration are realized by hardware (for example, designing logic for executing each function with an integrated circuit) in part or all of them. You may.
  • the configuration related to the controller 100 may be a program (software) that realizes each function related to the configuration of the controller 100 by being read and executed by an arithmetic processing unit (for example, a CPU).
  • Information related to the program can be stored in, for example, a semiconductor memory (flash memory, SSD, etc.), a magnetic storage device (hard disk drive, etc.), a recording medium (magnetic disk, optical disk, etc.), or the like.
  • control lines and information lines are understood to be necessary for the description of the embodiment, but all the control lines and information lines related to the product are not necessarily included. Does not always indicate. In reality, it can be considered that almost all configurations are interconnected.

Abstract

操舵用モータの目標操舵トルクの上限値が、搭乗者がハンドルを操作するときに発生し得るトルクよりも小さい所定の値Ｐ１に設定されており、コントローラは、ダンプトラックの運転モードが自動運転モードの場合、ＧＰＳ受信機で演算した車両の位置と予め記憶した走行経路とに基づいて、ダンプトラックの走行経路からの逸脱距離ｄ１を演算し、その逸脱距離が所定の閾値Ｋ１以上のとき、ダンプトラックの運転モードを手動運転モードに切り換える。

Description

作業車両
　本発明は、搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも２つを運転モードとして備えた作業車両に関する。
　ダンプトラックを代表とする作業車両には、搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも２つを運転モードとして備えたものがある。自動運転モードでは、作業車両に搭載された制御装置（コントローラ）が、アクセルペダル操作（加速制御）、ブレーキペダル操作（制動制御）、及びステアリングホイール（ハンドル）操作（操舵制御）の全てを担っている。しかし、作業車両に搭乗者がいる状態で自動運転モードを行っている場合には、搭乗者による運転操作が必要になる場合（例えば、作業車両に異常が生じた場合や、予期せぬ事態が生じた場合等）もある。そこで、自動運転モード中に搭乗者がハンドルを介して操舵介入を行った場合には、作業車両の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換えて、搭乗者に車両操作を移譲する技術が知られている。
　例えば、特許文献１には、自動操舵モード中に運転者（搭乗者）の操舵介入が有ったと判定した場合に、自動操舵モードを解除して、運転者に車両操作を移譲する操舵制御装置において、運転者による操舵トルクの回転方向及び大きさと、車両を操舵するためのトルクを発生するモータの回転方向及び大きさとを基にして、自動操舵モード時の運転者の操舵介入の有無を判定し、運転者による操舵トルクの回転方向と、モータの回転方向が同じ場合は、異なる場合に比べて、運転者による操舵トルクが、より大きくなるまで、運転者の操舵介入無しと判定するとともに、モータの回転が０の近傍の領域に設けられたマージン領域内では、運転者の操舵介入無しと判定する操舵制御装置が開示されている。
特開２０１６－４３８６３号公報
　しかし、特許文献１では、運転者による操舵トルクが所定の閾値（ハンドル駆動用のモータの回転方向に応じて定められた値）を超えると運転者に操舵制御を移譲する仕様となっている。そのため、例えば、不意に当該閾値を超える操舵トルクをハンドルに与えてしまった場合や、路面の轍等からタイヤが力を受けて当該閾値を超える操舵トルクが発生してしまった場合（ノイズが発生した場合）等には、運転者（搭乗者）の意図に反して自動運転が中断するおそれがある。
　本発明は、この種の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業車両の搭乗者の意図に反して自動運転モードによる自律走行が中断することを防止できるとともに、必要な場合には搭乗者の意思により容易に手動運転モードに切り換えることできる作業車両を提供することにある。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも２つを運転モードとして備えた作業車両であって、前記自動運転モードの場合、ハンドルを回転させる操舵トルクを発生して前記作業車両の操舵を制御する操舵用モータと、前記作業車両の位置を検出する位置センサと、前記作業車両の方位角を検出する方位角センサと、前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と、前記方位角センサで検出された前記作業車両の方位角とに基づいて、予め定められた走行経路に沿って前記作業車両を操舵するために必要な前記操舵用モータの操舵トルクである目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに基づいて前記操舵用モータの操舵トルクを制御するコントローラと、を備えた作業車両において、前記目標操舵トルクの上限値が、搭乗者が前記ハンドルを操作するときに発生し得るトルクよりも小さい所定の値に設定されており、前記コントローラは、前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と前記走行経路とに基づいて、前記作業車両の前記走行経路からの逸脱距離を演算し、その逸脱距離が所定の閾値以上のとき、前記作業車両の運転モードを前記手動運転モードに切り換えることを特徴とする。
　本発明によれば、作業車両の搭乗者の意図に反して自動運転モードによる自律走行が中断することを防止できるとともに、必要な場合には搭乗者の意思により容易に手動運転モードに切り換えることできる。
本発明の実施の形態に係る作業車両（運搬車両）であるダンプトラックの側面図である。 本発明の実施の形態に係る車両制御システムの構成図である。 図１のダンプトラック１が走行路１０００を走行経路２１に沿って自律走行するときの上面図である。 自動運転モードの選択中にコントローラ１００が自動運転継続判断部６３において実行する処理のフローチャートである。 コントローラ１００が操舵制御部６２ｂにおいて実行する処理のフローチャートである。 図１に示したダンプトラック１に対して搭乗者が意図的にハンドル操作を行った場合の説明図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。　
　図１は本発明の実施の形態に係る作業車両（運搬車両）であるダンプトラックの側面図であり、図２は本発明の実施の形態に係る車両制御システムの構成図である。
　図１において、ダンプトラック１は、車体２と、ベッセル３と、キャブ５と、左右の前輪６Ｌ，６Ｒと、左右の後輪７Ｌ，７Ｒと、ＧＰＳアンテナ３６ａと、無線機アンテナ３７ａと、コントローラ（制御装置）１００とを備えている。
　車体２は、フレーム構造体を構成する。車体２の上側には、ホイストシリンダ４の伸縮によって車体２の後部側を支点として起伏可能なベッセル３が搭載されている。
　キャブ５は、ベッセル３の前側に位置して車体２の前部上側に設けられている。このキャブ５は、ダンプトラック１の搭乗者（運転者，オペレータとも称する）が乗降する運転室を形成している。キャブ５内には、搭乗者が着座する運転席と、エンジンスイッチ（いずれも図示せず）とが設けられると共に、図２に示したハンドル（ステアリングホイール）３２と、アクセルペダル５０と、ブレーキペダル５１とが設けられている。
　前輪６Ｌ，６Ｒは、車体２の前部下側に回転可能に設けられている。前輪６Ｌは車体２の左側に配置され、前輪６Ｒは車体２の右側に配置されている。これら左，右の前輪６Ｌ，６Ｒは、操舵装置１２（図２参照）によって操舵角θが変化する舵取り車輪を構成している。左，右の前輪６Ｌ，６Ｒは、ダンプトラック１のハンドル３２の回転角度に応じて操舵装置１２によって舵取り操作される。
　後輪７Ｌ，７Ｒは、車体２の後部側に回転可能に設けられている。後輪７Ｌは車体２の左側に配置され、後輪７Ｒは車体２の右側に配置されている。これら左，右の後輪７Ｌ，７Ｒは、ダンプトラック１の駆動輪を構成し、左右の走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒ（図２参照）により回転駆動される。左右の後輪７Ｌ，７Ｒを回転駆動することにより、ダンプトラック１は走行駆動する。
　走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒは、車体２に設けられている。走行用モータ１３Ｌは、左側の後輪７Ｌに機械的に接続され、後輪７Ｌを駆動する。走行用モータ１３Ｒは、右側の後輪７Ｒに機械的に接続され、後輪７Ｒを駆動する。これらの走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒは、電動モータであり、エンジン（図示せず）によって駆動される主発電機（図示せず）から供給される電力によって回転駆動する。各走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒは、コントローラ１００（速度制御部６２ａ（後述））によって制御され、それぞれ独立して回転駆動可能である。
　ハンドル３２は、搭乗者によって舵取り操作され得る。ハンドル３２が左，右に回転されると，ハンドル３２に連結されたコラムシャフト３５（図２参照）がハンドル３２の回転に応じて左，右方向に回転して操舵トルクが発生する。コラムシャフト３５に入力された操舵トルクはステアリングバルブ（図示せず）を作動させる。ステアリングバルブは、ハンドル３２の回転量に応じて、操舵装置１２に含まれる左右のステアリングシリンダへの作動油の供給と排出を切り換え制御する。操舵装置１２には、左右の前輪６Ｌ，６Ｒに対応する左右の油圧シリンダ（ステアリングシリンダ）が含まれており、一方のシリンダが伸長するとき、他方のシリンダが収縮するようにステアリングバルブから作動油が供給される。すなわち、操舵装置１２は、ステアリングバルブを介して給排される作動油によって駆動されて、前輪６Ｌ，６Ｒの操舵角θをハンドル３２の回転に応じて変化させる。
　ハンドル３２には、ハンドル３２の角速度を検出するためのハンドル角速度センサ３４が設けられている。ハンドル角速度センサ３４が検出したハンドル３２の角速度はコントローラ１００に出力されている。
　操舵角センサ３９は、操舵装置１２に取り付けられており、例えば左側の前輪６Ｌの操舵角θを検出してコントローラ１００に出力している。操舵角センサ３９は、例えばホール素子とマグネットとからなる電磁ピックアップ式回転角検出器、または発光体と受光体とからなる光学式の回転角検出器等により構成されている。
　操舵用モータ３３は、減速機（図示せず）を介してコラムシャフト３５に結合された電動モータであり、操舵用モータ３３を回転させるとコラムシャフト３５とともにハンドル３２が回転する。操舵用モータ３３の動作は、ダンプトラック１の運転モードに応じて切り換えられ、自動運転モードの場合には、ハンドル３２（コラムシャフト３５）を回転させる操舵トルクを発生してダンプトラック１の操舵（操舵装置１２の動作）を制御し、手動運転モードの場合には、搭乗者がハンドル３２の操作に要する操舵トルクを補助する補助トルクを発生する。なお、手動運転モードの場合には操舵用モータ３３の発生するトルクをゼロにしても良い。
　アクセルペダル５０は、ダンプトラック１の加速を操作する加速操作装置を構成している。このアクセルペダル５０は、搭乗者によって踏込み操作され得る。アクセルペダル５０には操作量を検出するアクセル操作センサ（図示せず）が設けられており、アクセル操作センサはアクセルペダル５０の操作量（踏込み量）に応じた加速指令をコントローラ１００に出力している。コントローラ１００は、アクセルペダル５０の操作量に応じて走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒは力行させ、それによりダンプトラック１が加速する。
　ブレーキペダル５１は、ダンプトラック１の制動を操作する制動操作装置を構成している。このブレーキペダル５１は、搭乗者によって踏込み操作され得る。ブレーキペダル５１には操作量を検出するブレーキ操作センサ（図示せず）が設けられており、ブレーキ操作センサはブレーキペダル５１の操作量（踏込み量）に応じた制動指令をコントローラ１００に出力している。コントローラ１００は、ブレーキペダル５１の操作量に応じて走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒを回生させ、それによりダンプトラック１が減速する。
　コントローラ１００は、アクセルペダル５０の加速指令とブレーキペダル５１の制動指令とに基づいて、ダンプトラック１が加速と減速のいずれの状態にあるのか判定できる。
　コントローラ１００には、複数の運転モードの中からいずれか１つの運転モードを選択する運転モード選択スイッチ５９が接続されている。運転モード選択スイッチ５９によって選択可能な複数の運転モードには、搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも２つの運転モードが含まれている。本実施形態では、自動運転モードと手動運転モードの２つの運転モードが設定されているものとして説明する。
　無線機アンテナ３７ａは、コントローラ１００が外部の端末（例えば管制局のサーバ）と相互通信するための装置である無線機３７と接続されており、無線機３７はコントローラ１００から出力されるデータを無線機アンテナ３７ａから送信し、無線機アンテナ３７ａで受信されたデータ（例えば後述する走行経路データ）をコントローラ１００に入力している。
　ＧＰＳアンテナ（衛星測位アンテナ）３６ａは、ＧＰＳアンテナ３６ａで受信される複数の測位衛星からの衛星信号を受信して世界座標系（または地理座標系）におけるダンプトラック１の位置を演算する位置センサとしてのＧＰＳ受信機３６と接続されており、ＧＰＳ受信機３６は演算したダンプトラック１の位置をコントローラ１００に出力している。なお、ＧＰＳ以外のＧＮＳＳ（全球測位衛星システム）が利用可能であることはいうまでもない。
　方位角センサ３８は、ダンプトラック１の方位角を検出するための機器であり、本実施形態では、地磁気をセンサで検知して方位を判定するデジタル方位計を利用している。
　（コントローラ１００）
　コントローラ１００は、演算処理装置（例えばＣＰＵ等のプロセッサ）と、記憶装置（例えばＲＯＭ，ＲＡＭ等の半導体メモリ）と、入出力回路と、通信回路とを備えるコントローラ（マイクロコンピュータ）であり、記憶装置に記憶されたプログラムを演算処理装置で実行することで当該プログラムが規定する各種処理を実行可能に構成されている。本実施形態でのコントローラ１００は主に自動運転モードの選択中の自律走行の実行のために走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒや操舵用モータ３３の制御を行っている。
　図２に示すように、コントローラ１００は、記憶装置に記憶されたプログラムを演算制御装置で実行することで、走行経路記憶部６０と、車両位置姿勢測定部６１と、走行制御部６２と、自動運転継続判断部６３と、復帰経路演算部６５として機能する。走行制御部６２は、速度制御部６２ａおよび操舵制御部６２ｂを備えている。なお、各部６０－６４は適宜複数のコントローラで構成しても良い。また、復帰経路演算部６５は省略可能である。
　走行経路記憶部６０は、コントローラ１００の記憶装置内に確保された走行経路用の記憶領域であり、予め設定されたダンプトラック１の走行経路２１（図３参照）を規定するデータ（走行経路データ）が記憶されている。図３は図１のダンプトラック１が走行路１０００を走行経路２１に沿って自律走行するときの上面図を示している。走行経路データは、例えば、ダンプトラック１の走行経路２１上に間隔を介して配置された複数の点の座標値の集合で規定できる。なお、走行経路２１は、走行路１０００の形状をカメラやレーダ等の外界認識装置によって検出し、その形状に合わせてコントローラ１００が車両走行中にリアルタイムに算出し（例えば、走行路１０００の左右何れかの端部から所定距離離れた位置に走行経路２１を設定する）、走行経路記憶部６０に格納する構成を採用しても良い。
　車両位置姿勢測定部６１は、ＧＰＳ受信機３６と方位角センサ３８からの入力データに基づいて、現在のダンプトラック１の位置（例えばダンプトラック１の重心位置）と向き（方位角）とヨーレートと速度を計測する処理を実行する部分である。このうち、例えば、ヨーレートは方位角センサ３８の時間変化から演算でき、速度はＧＰＳ受信機３６の測位結果の時間変化から演算できる。なお、ＧＰＳ受信機３６と方位角センサ３８のみでなく、例えば前輪６Ｌ，６Ｒの速度を検出する車輪速センサや、３軸の角度と加速度の検出が可能な慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）等を単独または組み合わせて利用することで車両の位置や向きを計測してもよい。また、カメラやレーダなどの外界認識手段によって、走行経路に対するダンプトラック１の相対的な位置や向きを求める方法を利用しても良い。
　走行制御部６２は、ダンプトラック１が自律走行または搭乗者による手動走行をするための制御を行う部分であり、走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒの制御を行う速度制御部６２ａと、操舵用モータ３３の制御を行う操舵制御部６２ｂとを備えている。
　速度制御部６２ａは、自動運転モードのとき、車両位置姿勢測定部６１で演算されるダンプトラック１の速度（実速度）が、走行経路２１に設定された目標速度に近づくように左右の走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒの力行・回生を制御する。手動運転モードのときには、速度制御部６２ａは、アクセルペダル５０の操作量に応じて左右の走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒの力行を制御するとともに、ブレーキペダル５１の操作量に応じて左右の走行用モータ１３Ｌ，１３Ｒの回生を制御する。
　操舵制御部６２ｂは、自動運転モードのとき、ＧＰＳ受信機３６で演算され車両位置姿勢測定部６１に入力されたダンプトラック１の位置と、方位角センサ３８で検出されたダンプトラック１の方位角（向き）と、走行経路記憶部６０に記憶された走行経路とに基づいて、走行経路記憶部６０に記憶された走行経路に沿ってダンプトラック１を操舵するために必要な操舵用モータ３３の操舵トルクである目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに基づいて操舵用モータ３３の操舵トルクを制御する。これにより走行経路に沿って走行するようにダンプトラック１が操舵される。目標操舵トルクの演算には、その精度を向上させる目的で、ハンドル角速度センサ３４で検出されたハンドル角速度と、操舵角センサ３９で検出された操舵角度θと、車両位置姿勢測定部６１で演算された車速と、車両位置姿勢測定部６１で演算されたヨーレートの少なくとも１つを考慮しても良い。
　操舵制御部６２ｂで演算される目標操舵トルクの上限値は、搭乗者（ドライバー）がハンドル３２を操作するときに発生し得るトルクよりも小さい所定の値Ｐ１に設定されている。この設定により、自動運転モードで自律走行が実行されている間に搭乗者がハンドル３２を操作して所望の操舵角度θに変更することが許容される。
　手動運転モードのときには、操舵制御部６２ｂは、搭乗者がハンドル３２の操作に要する操舵トルクを補助する補助トルクを、搭乗者によるハンドル３２の操作（例えばハンドル角速度センサ３４の検出値）に応じて適宜発生するように操舵用モータ３３の操舵トルク（目標操舵トルク）を制御する。補助トルクは、例えば、ハンドル角速度センサ３４で検出されるハンドル角速度と、車両位置姿勢測定部６１で取得される車速とに基づいて演算できる。ハンドル角速度センサ３４の代わりにトルクセンサを取り付け、そのセンサで検出される操舵トルクと車速とから補助トルクを演算しても良い。なお、目標操舵トルクの演算を中断して操舵用モータ３３の動作を停止させても良い。
　自動運転継続判断部６３は、自動運転モードが選択されている間に自律走行の継続可否を判断する部分であり、継続不可と判断した場合には、ダンプトラック１の運転モードを手動運転モードに切り換える処理を実行する部分である。より具体的には、自動運転継続判断部６３は、自動運転モードの場合、ＧＰＳ受信機３６で演算されたダンプトラック１の位置と走行経路記憶部６０に記憶された走行経路２１とに基づいて、ダンプトラック１の走行経路２１からの逸脱距離（後述）ｄ１を演算し、その逸脱距離が所定の閾値K１以上のとき、ダンプトラック１の運転モードを手動運転モードに切り換える。
　図４を用いて、自動運転継続判断部６３が行う処理の詳細について説明する。図４は自動運転モードの選択中にコントローラ１００が自動運転継続判断部６３において実行する処理のフローチャートである。コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）は自動運転モードの選択中に所定の制御周期で図４に示した処理を繰り返す。
　まずＳ４０１で、コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）は、ＧＰＳ受信機３６から取得したダンプトラック１の位置と、走行経路記憶部６０に記憶されている走行経路２１とに基づいて、ダンプトラック１の位置から走行経路２１までの最短距離ｄ１（図３参照）を第１逸脱距離として演算し、Ｓ４０２に処理を進める。
　Ｓ４０２では、コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）は、Ｓ４０１で演算した最短距離（第１逸脱距離）ｄ１が予め定められた閾値Ｋ１以上であるか否かを判定する。閾値Ｋ１は自律走行の誤差に起因した走行経路２１からの逸脱が許容されるように設定することが好ましい。
　Ｓ４０２で最短距離ｄ１が閾値Ｋ１未満であると判定された場合、コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）は、搭乗者のハンドル３２による手動操作は行われていないとみなして、ダンプトラック１は自動運転モードを継続し、Ｓ４０１に戻る。
　一方、Ｓ４０２で最短距離ｄ１が閾値Ｋ１以上であると判定された場合、コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）は、搭乗者のハンドル３２による手動操作が行われたためにダンプトラック１が走行経路２１から逸脱したとみなして、ダンプトラック１の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換えて処理を終了する。
　図４を用いて、操舵制御部６２ｂが行う処理の詳細について説明する。図５はコントローラ１００が操舵制御部６２ｂにおいて実行する処理のフローチャートである。コントローラ１００（操舵制御部６２ｂ）は所定の制御周期で図５に示した処理を繰り返す。
　まずＳ５０１で、コントローラ１００（操舵制御部６２ｂ）は、現在選択されているダンプトラック１の運転モードが自動運転モードか否かを判定し、自動運転モードの場合にはＳ５０２に進み、手動運手モードの場合にはＳ５０３に進む。
　Ｓ５０２では、コントローラ１００（操舵制御部６２ｂ）は、ＧＰＳ受信機３６で演算されたダンプトラック１の位置と、方位角センサ３８で検出されたダンプトラック１の方位角（向き）と、走行経路記憶部６０に記憶された走行経路とに基づいて、その走行経路に沿ってダンプトラック１を操舵するために必要な操舵用モータ３３の目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに基づいて操舵用モータ３３の操舵トルクを制御する。これにより走行経路に沿って走行するようにダンプトラック１が操舵される。
　一方、Ｓ５０３では、コントローラ１００（操舵制御部６２ｂ）は、ハンドル角速度センサ３４で検出されるハンドル角速度と、車両位置姿勢測定部６１で取得される車速とに基づいて、搭乗者がハンドル３２の操作に要する操舵トルクを補助する補助トルク（目標操舵トルク）を演算し、その補助トルクに基づいて操舵用モータ３３の操舵トルクを制御する。これにより搭乗者はハンドル操作をスムーズに行うことができるようになりダンプトラック１の操作フィーリングが向上する。
　（動作１：搭乗者の意図しないハンドル操作がされた時の動作）
　搭乗者が不意にハンドル３２に接触してしまった場合や、路面の轍等からタイヤが力を受けて操舵トルクが発生してしまった場合（ノイズが発生した場合）のダンプトラック１の挙動について説明する。
　走行経路記憶部６０に記憶された走行経路２１に沿って自動運転中のダンプトラック１において、ノイズが発生したり、搭乗者の意図しないハンドルへの接触が発生したりした場合、ダンプトラック１は走行経路２１から逸れることがある。
　ただし、ノイズや搭乗者の意図しないハンドルへの接触は、瞬間的なものであって長時間にわたり継続することはないので、閾値Ｋ１を充分大きくしておけば、自動運転継続判断部６３で演算される最短距離（第１逸脱距離）ｄ１が閾値Ｋ１以上となる事態は発生しない。すなわち、自動運転継続判断部６３による処理は図４のＳ４０３に進み、自動運転継続判断部６３は自動運転継続可能と判断して、操舵制御部６２ｂによる処理は図５のＳ５０２が行われる。そのため、操舵制御部６２ｂが補助トルクを発生する処理（ステップＳ５０３）は行われない。
　このように、本実施形態に係るダンプトラック１によれば、ノイズや搭乗者の意図しないハンドルへの接触が発生しても自動運転を継続することができる。
　（動作２：搭乗者が意図的にハンドル操作した時の動作）
　次に、搭乗者が、危険回避等のために、意図的にハンドル３２の操作を行った場合のダンプトラック１の挙動について図６を用いて説明する。図６は図１に示したダンプトラック１に対して搭乗者が意図的にハンドル操作を行った場合の説明図である。なお、図６ではコントローラ１００の機能やシステム構成を一部省略して表示している。
　走行経路記憶部６０に記憶された走行経路２１に沿って自動運転中のダンプトラック１において、図６に示すように搭乗者（この場合はドライバーとなる）２００がハンドル操作を行った場合、操舵操作が発生してダンプトラック１は走行経路２１から逸れる。
　操舵制御部６２ｂが算出する目標操舵トルクには上限値Ｐ１が設定されており、操舵用モータ３３の発生する操舵トルクが搭乗者２００のハンドル操作で発生し得るトルクを上回ることはないから、どのような状況下でも搭乗者２００は操舵用モータ３３に逆らってダンプトラック１を操舵することができる。
　そして、搭乗者２００が継続してハンドル３２による操舵を続けることで、走行経路２１と車両の位置の最短距離（第１逸脱距離）ｄ１が閾値Ｋ１以上に到達すると、自動運転継続判断部６３は自動運転モードから手動運転モードに切り換える（図４のＳ４０４）。これにより操舵用モータ３３からはハンドル操作と車速に応じた補助トルクが出力される（図５のステップＳ５０３）に留まり、搭乗者はスムーズな操舵が可能となる。
　したがって、本実施の形態のダンプトラック１で自動運転モードの選択中に搭乗者２００がハンドル操作を行った場合、コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）が自動運転継続不可と判断するまではダンプトラック１は自律走行を続けるが、ダンプトラック１が走行経路２１から逸脱して、コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）が自動運転継続不可と判断した場合、自律走行を取りやめる。
　つまり、搭乗者２００は、コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）が自動運転継続可能と判断している場合は、操舵用モータ３３の操舵トルクに逆らってダンプトラック１の操舵が可能であり、コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）が自動運転継続不可と判断した場合は、操舵用モータ３３によりハンドル操作に応じた補助トルクが出力されるため、ハンドル操作によりスムーズな操舵を行うことができる。
　以上、説明したように、本実施形態に係るダンプトラック１では、ノイズや搭乗者の意図しないハンドル３２への接触が発生した場合には、自動運転モードによる自律走行が中断することを防止でき、また、搭乗者が運転を代わる必要があると考えた際には、搭乗者の意思により容易に手動運転モードに切り換えることできる。
　（変形例１）
　上記の実施形態では、コントローラ１００（自動運転継続判断部６３）は、走行経路２１と車両の位置の最短距離（第１逸脱距離）ｄ１が閾値Ｋ１以上に達したか否かで自動運転モードの継続の可否を判断したが、その他の方法で判断しても良い。以下では図３を参照しながらその他の方法について説明する。
　まず、コントローラ１００の復帰経路演算部６５において、ＧＰＳ受信機３６で演算され車両位置姿勢測定部６１が取得したダンプトラック１の位置と、方位角センサ３８で検出され車両位置姿勢測定部６１が取得したダンプトラック１の方位角と、走行経路記憶部６０に記憶された走行経路２１とに基づいて、走行経路２１から逸脱したダンプトラック１が走行経路２１に復帰するための復帰経路４１（図３参照）を演算する（ただし、復帰経路の演算に際して車速を考慮しても良い）。
　そして、図４のＳ４０１移行の処理と同様に、コントローラ１００の自動運転継続判断部６３において、復帰経路演算部６５で演算された復帰経路４１の距離（第２逸脱距離）ｄ２を逸脱距離として演算し、その距離ｄ２が閾値Ｋ２以上か否かを判定し、復帰経路４１の距離ｄ２が閾値Ｋ２以上のときは自動運転モードから手動運転モードに切り換え、復帰経路４１の距離ｄ２が閾値Ｋ２未満のときは自動運転モードを継続するようにする。このようにコントローラ１００を構成しても上記の実施形態と同様の効果が得られる。
　（変形例２）
　また、コントローラ１００の自動運転継続判断部６３において、走行経路２１と復帰経路４１との距離の最大値（第３逸脱距離）ｄ３（図３参照）を逸脱距離として演算し、その距離ｄ３が閾値Ｋ３以上か否かを判定し、距離ｄ３が閾値Ｋ３以上のときは自動運転モードから手動運転モードに切り換え、距離ｄ３が閾値Ｋ３未満のときは自動運転モードを継続するようにしても良い。このようにコントローラ１００を構成しても上記の実施形態と同様の効果が得られる。
　（変形例３）
　ＧＰＳ受信機３６で演算されるダンプトラック１の位置と、方位角センサ３８で検出されるダンプトラック１の方位角は、その演算精度が瞬間的に低下し得ることを考慮して、上記で説明した各逸脱距離ｄ１，ｄ２，ｄ３が閾値Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３以上である状態が所定時間（第１所定時間）以上継続することを手動運転モードに切り換える条件に加えても良い。なお、ここにおける「所定時間」は逸脱距離ｄ１，ｄ２，ｄ３ごとに異ならせても良い。
　（変形例４）
　また、ハンドル３２が搭乗者によって操作されたことをハンドル角速度センサ（操作センサ）３４で検出し、その検出値に基づいて演算される搭乗者によるハンドル３２の操作時間が所定時間以上継続することを、手動運転モードに切り換える条件に加えても良い。すなわち、この場合、コントローラ１００は、ハンドル角速度センサ３４の検出値から演算されるハンドル３２の操作時間が所定時間以上のとき、かつ、逸脱距離ｄ１，ｄ２，ｄ３が所定の閾値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３以上のとき、ダンプトラック１の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換えることになる。
　（その他）
　上記の説明では、自動運転モードの選択中に逸脱距離が閾値以上に達したとき、運転モードを手動運転モードに変更する場合について説明したが、手動運転モードに切り換えることなく、ディスクブレーキなどの制動装置を作動させて自動的にダンプトラック１を停止させても良い。
　なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
　また、上記のコントローラ１００に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、上記のコントローラ１００に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることでコントローラ１００の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。
　また、上記の各実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
　１…ダンプトラック（作業車両，運搬車両），２…車体，３…ベッセル，４…ホイストシリンダ，５…キャブ，６Ｌ…前輪，６Ｒ…前輪，７Ｌ…後輪，７Ｒ…後輪，１２…操舵装置，１３Ｌ…走行用モータ，１３Ｒ…走行用モータ，２１…走行経路，３２…ハンドル（ステアリングホイール），３３…操舵用モータ，３４…ハンドル角速度センサ（操作センサ），３５…コラムシャフト，３６…ＧＰＳ受信機，３６ａ…ＧＰＳアンテナ（衛星測位アンテナ），３７…無線機，３７ａ…無線機アンテナ，３８…方位角センサ，３９…操舵角センサ，４１…復帰経路，５０…アクセルペダル，５１…ブレーキペダル，５９…運転モード選択スイッチ，６０…走行経路記憶部，６１…車両位置姿勢測定部，６２…走行制御部，６２ａ…速度制御部，６２ｂ…操舵制御部，６３…自動運転継続判断部，６５…復帰経路演算部，１００…コントローラ（制御装置），２００…搭乗者，１０００…走行路

Claims (4)

  1. 　搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも２つを運転モードとして備えた作業車両であって、
    　前記自動運転モードの場合、ハンドルを回転させる操舵トルクを発生して前記作業車両の操舵を制御する操舵用モータと、
    　前記作業車両の位置を検出する位置センサと、
    　前記作業車両の方位角を検出する方位角センサと、
    　前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と、前記方位角センサで検出された前記作業車両の方位角とに基づいて、予め定められた走行経路に沿って前記作業車両を操舵するために必要な前記操舵用モータの操舵トルクである目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに基づいて前記操舵用モータの操舵トルクを制御するコントローラと、を備えた作業車両において、
    　前記目標操舵トルクの上限値が、搭乗者が前記ハンドルを操作するときに発生し得るトルクよりも小さい所定の値に設定されており、
    　前記コントローラは、前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と前記走行経路とに基づいて、前記作業車両の前記走行経路からの逸脱距離を演算し、その逸脱距離が所定の閾値以上のとき、前記作業車両の運転モードを前記手動運転モードに切り換えることを特徴とする作業車両。
  2. 　請求項１の作業車両において、
    　前記逸脱距離は、
    　　前記位置センサで検出された前記作業車両の位置から前記走行経路までの最短距離と、
    　　前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と、前記方位角センサで検出された前記作業車両の方位角と、前記走行経路とに基づいて前記コントローラが演算する前記作業車両が前記走行経路に復帰するための復帰経路の距離と、
    　　前記走行経路と前記復帰経路との距離の最大値と、
    　のいずれか１つであることを特徴とする作業車両。
  3. 　請求項１の作業車両において、
    　前記ハンドルが搭乗者によって操作されたことを検出する操作センサをさらに備え、
    　前記コントローラは、前記操作センサの検出値から演算される前記ハンドルの操作時間が所定時間以上のとき、かつ、前記逸脱距離が前記所定の閾値以上のとき、前記作業車両の運転モードを前記手動運転モードに切り換えることを特徴とする作業車両。
  4. 　搭乗者の運転操作によらず自律走行する自動運転モードと、搭乗者の運転操作によって走行する手動運転モードとの少なくとも２つを運転モードとして備えた作業車両であって、
    　前記自動運転モードの場合、ハンドルを回転させる操舵トルクを発生して前記作業車両の操舵を制御する操舵用モータと、
    　前記作業車両の位置を検出する位置センサと、
    　前記作業車両の方位角を検出する方位角センサと、
    　前記ハンドルが搭乗者によって操作されたことを検出する操作センサと、
    　前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と、前記方位角センサで検出された前記作業車両の方位角とに基づいて、予め定められた走行経路に沿って前記作業車両を操舵するために必要な前記操舵用モータの操舵トルクである目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに基づいて前記操舵用モータの操舵トルクを制御するコントローラと、を備えた作業車両において、
    　前記目標操舵トルクの上限値が、搭乗者が前記ハンドルを操作するときに発生し得るトルクよりも小さい所定の値に設定されており、
    　前記コントローラは、前記自動運転モードの場合、前記位置センサで検出された前記作業車両の位置と前記走行経路とに基づいて、前記作業車両の前記走行経路からの逸脱距離を演算し、前記操作センサの検出値から演算される前記ハンドルの操作時間が所定時間以上のとき、かつ、前記逸脱距離が前記所定の閾値以上のとき、前記作業車両の運転モードを前記手動運転モードに切り換えることを特徴とする作業車両。
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