WO2023112823A1 - 搬送車両の走行システム - Google Patents

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WO2023112823A1
WO2023112823A1 PCT/JP2022/045282 JP2022045282W WO2023112823A1 WO 2023112823 A1 WO2023112823 A1 WO 2023112823A1 JP 2022045282 W JP2022045282 W JP 2022045282W WO 2023112823 A1 WO2023112823 A1 WO 2023112823A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
transport vehicle
target
target point
steering angle
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/045282
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大輝 小原
政樹 金井
幹雄 板東
信一 魚津
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
Application filed by 日立建機株式会社 filed Critical 日立建機株式会社
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Priority to AU2022411335A priority patent/AU2022411335A1/en
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a travel system for transport vehicles.
  • a transport vehicle such as a dump truck that runs autonomously or receives driving assistance from the outside and a control device that manages the transport vehicle via a wireless communication line. Connected transport systems are known.
  • the transport vehicle travels according to a predetermined target trajectory, and if the actual travel trajectory deviates from the target trajectory by a certain distance or more, it is determined that the vehicle has deviated from the trajectory and stops. Stopping the transportation vehicle leads to a decrease in operating time, which is a factor in lowering productivity.
  • the steering system of the transport vehicle may become less responsive when the viscosity of the hydraulic oil changes due to changes in the environmental temperature or the weight of the transport vehicle increases. If the responsiveness of the steering system of the transport vehicle is reduced, the tracking performance with respect to the target trajectory is reduced, and the number of deviations from the trajectory may increase.
  • Patent Document 1 discloses a control system for an unmanned vehicle.
  • the unmanned vehicle control system disclosed in Patent Document 1 includes a travel command unit that outputs a travel command for controlling the travel speed of the unmanned vehicle, a steering command unit that outputs a steering command for controlling the steering device of the unmanned vehicle, a steering A responsiveness calculation unit that calculates the steering responsiveness of the steering system based on the target value of the system and the detected value of the steering system that is detected when the unmanned vehicle travels; and a limit command unit that outputs a limit command to limit the traveling speed when the steering response satisfies the limit condition.
  • the unmanned vehicle control system disclosed in Patent Document 1 reduces the vehicle speed when the responsiveness of the steering device decreases in order to ensure the tracking performance for the target trajectory, which may reduce productivity.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a travel system for a transport vehicle that can ensure tracking performance with respect to a target trajectory while suppressing a decrease in vehicle speed.
  • a travel system for a transport vehicle is a travel system for a transport vehicle that is mounted on a transport vehicle and causes the transport vehicle to travel along a target trajectory, wherein the vehicle position of the transport vehicle is measured.
  • a storage device for storing a curvature indicative of the degree of curvature of the target trajectory calculated for each node constituting the target trajectory; and control of travel of the transport vehicle based on the vehicle position and the curvature.
  • control device includes a target point setting unit that sets a target point, which is a point through which the transport vehicle should pass, on the target trajectory ahead of the vehicle position; and the transport vehicle a vehicle control unit configured to control travel of the transport vehicle so that it travels from the vehicle position toward the target point, and the target point setting unit controls the curvature at the node ahead of the vehicle position is less than a threshold, the target point is set at a position farther from the vehicle position than when the curvature is equal to or greater than the threshold.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the transport system according to the first embodiment;
  • FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining a conveying path shown in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the traveling system of the carrier vehicle according to the first embodiment;
  • 4 is a diagram showing road information stored in the storage device shown in FIG. 3;
  • FIG. The figure explaining a virtual point and a target point.
  • the figure which shows the relationship between the change ratio of forward movement time, and a curvature.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rate of change in forward movement time and the steering angular velocity;
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rate of change in forward movement time and the load.
  • FIG. 4 is a flowchart of target point calculation processing performed by a target point setting unit shown in FIG. 3 ;
  • FIG. FIG. 4 is a flowchart of a steering angle target value calculation process performed by a control target value calculation unit shown in FIG. 3 ;
  • FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining a transport system according to a second embodiment;
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a travel system for a carrier vehicle according to a second embodiment;
  • FIG. 14 is a diagram showing road information stored in the storage device shown in FIG. 13;
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a transport system 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the conveying path 10 shown in FIG.
  • the transport system 1 has at least one or more transport vehicles 20 for transporting loads such as earth and sand and ores at work sites such as open pit mines.
  • the carrier vehicle 20 is a carrier vehicle such as a dump truck that travels autonomously.
  • the transport vehicle 20 may be a transport vehicle that travels with driving assistance from a control device that manages the travel of the transport vehicle 20 .
  • the conveying vehicle 20 travels along a conveying path 10 preset based on the topography of the work site.
  • the transport path 10 has a target trajectory 11, nodes 12, and travel sections 13, as shown in FIG.
  • the target trajectory 11 is data indicating a trajectory along which the transport vehicle 20 should travel within the transport path 10 .
  • the target trajectory 11 may be data indicating a straight or curved trajectory, or may be data indicating a strip-shaped trajectory having a width in the width direction of the transport path 10.
  • a node 12 is coordinate data indicating a point on the target trajectory 11 .
  • the target trajectory 11 is a curve passing through the center of the transport path 10 in the width direction, and the nodes 12 are arranged on the target trajectory 11 at regular intervals.
  • the travel section 13 is an area obtained by dividing the transport path 10 .
  • the travel section 13 is set so that only one carrier vehicle 20 travels in one travel section 13 . That is, the travel section 13 is an area set so that the transportation vehicles 20 can travel without interfering with each other.
  • One running section 13 may be set for one node 12 , or one running section 13 may be set for a plurality of nodes 12 .
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the travel system 200 of the transportation vehicle 20 of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing road information stored in storage device 210 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining virtual points and target points.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the rate of change in the forward movement time and the curvature.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the rate of change in the forward movement time and the steering angular velocity.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rate of change in the forward movement time and the load.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating one method of calculating the steering angle target value.
  • the traveling system 200 of the carrier vehicle 20 is a system that is mounted on the carrier vehicle 20 and causes the carrier vehicle 20 to travel along the target trajectory 11 .
  • the travel system 200 travels the carrier vehicle 20 so that the deviation from the target trajectory 11 is minimized.
  • the travel system 200 travels the transport vehicle 20 so as to pass through the nodes 12 arranged on the target trajectory 11 .
  • the travel system 200 of the transport vehicle 20 includes a storage device 210, a control device 220, a drive device 260, and a sensor group 270 as hardware configuration.
  • the storage device 210 is composed of a non-volatile storage medium from which information can be read and written.
  • the storage device 210 stores an OS (Operating System), various control programs, application programs, databases, and the like.
  • the control device 220 includes a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), and ROM (Read Only Memory).
  • the control device 220 implements the functions of the control device 220 by performing calculations according to programs, reading and writing information in a work area, temporarily storing programs, etc. by the CPU.
  • the drive device 260 is a device that drives the carrier vehicle 20 to make the carrier vehicle 20 travel.
  • the drive device 260 includes at least a brake device that brakes the carrier vehicle 20 , a steering motor that changes the steering angle of the carrier vehicle 20 , and a travel motor that causes the carrier vehicle 20 to travel.
  • Drive device 260 operates according to a control command output from control device 220 .
  • the sensor group 270 includes a plurality of sensors that measure the state of the transport vehicle 20.
  • the sensor group 270 includes a steering angle sensor 271 that measures the steering angle of the carrier vehicle 20 and an orientation sensor 272 that measures the vehicle orientation of the carrier vehicle 20 .
  • the sensor group 270 includes a position sensor 273 for measuring the vehicle position of the transport vehicle 20, a speed sensor 274 for measuring the vehicle speed of the transport vehicle 20, and a load sensor 275 for measuring the load amount of the cargo on the transport vehicle 20. including.
  • Sensor group 270 outputs each measurement value to control device 220 .
  • the steering angle sensor 271 may be an angle detection device.
  • the azimuth sensor 272 includes an inertial measurement unit (IMU), and may measure the azimuth by calculating the time change of the acquired angular acceleration.
  • the azimuth sensor 272 includes a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver, and may measure the vehicle azimuth by calculating the trajectory of the acquired vehicle position.
  • Position sensor 273 may comprise a GNSS receiver.
  • Speed sensor 274 may be a wheel speed sensor. The speed sensor 274 may measure vehicle speed by calculating the change in vehicle position over time obtained by the GNSS receiver.
  • the load sensor 275 may measure the load of the transport vehicle 20 from the load acting on the suspension of the transport vehicle 20 or the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic cylinder.
  • the storage device 210 stores the curvature indicating the degree of curvature of the target trajectory 11 calculated for each node 12 forming the target trajectory 11 .
  • the storage device 210 includes a road information storage unit 211 that stores information on the transportation route 10 (hereinafter also referred to as “road information”).
  • the road information stored in the road information storage unit 211 includes, as shown in FIG. It includes the upper limit speed of the transport vehicle 20 and the curvature of the target trajectory 11 at each node 12 .
  • the node ID, node information, upper limit speed, and curvature are associated with each other and stored in the road information storage unit 211 .
  • the upper limit speed is the maximum speed at which the transport vehicle 20 passes through each node 12 .
  • the upper speed limit is predetermined based on one or both of the curvature and gradient of the target trajectory 11 and the performance limit of the transport vehicle 20 .
  • the curvature is calculated by calculating the reciprocal of the radius of a circle passing through a predetermined number of nodes 12 (radius of curvature). Alternatively, the curvature is calculated by calculating the reciprocal of the turning radius of the transport vehicle 20 calculated from the vehicle orientation or vehicle position change over time.
  • the control device 220 controls travel of the transport vehicle 20 based on each measurement value of the sensor group 270 and the road information stored in the storage device 210 . In particular, the control device 220 controls travel of the transport vehicle 20 based on the vehicle position measured by the position sensor 273 and the curvature stored in the storage device 210 .
  • the control device 220 has a target point setting section 230 , a control target value calculation section 240 and a vehicle control section 250 .
  • the target point setting unit 230, the control target value calculation unit 240, and the vehicle control unit 250 each include a CPU, a ROM, and a RAM. , the program may be temporarily stored, etc., to realize each function.
  • the vehicle control unit 250 controls the travel of the transport vehicle 20 so that the transport vehicle 20 travels from the vehicle position toward the target point.
  • Vehicle control unit 250 generates a control command for controlling the operation of drive device 260 according to the control target value calculated by control target value calculation unit 240 .
  • the control command includes the amount of operation of the steering angle. That is, the vehicle control unit 250 controls the travel of the transport vehicle 20 according to the steering angle target value calculated by the control target value calculation unit 240 so that the transport vehicle 20 travels from the current vehicle position toward the target point. Control.
  • the control command may include the amount of operation of the brake pedal or the amount of operation of the accelerator pedal.
  • Vehicle control unit 250 outputs the generated control command to drive device 260 .
  • the target point setting unit 230 sets a target point, which is a point through which the transport vehicle 20 should pass, on the target trajectory 11 ahead of the vehicle position.
  • the target point setting unit 230 has a virtual point calculation unit 231 , a target point calculation unit 232 and a change unit 233 .
  • the virtual point calculation unit 231 calculates a virtual point that is the vehicle position when it is assumed that the transport vehicle 20 travels for a predetermined forward movement time based on the current vehicle speed and vehicle direction.
  • the virtual point calculator 231 calculates the road information stored in the storage device 210, the steering angle measured by the steering angle sensor 271, the vehicle direction measured by the direction sensor 272, and the vehicle position measured by the position sensor 273. , the vehicle speed measured by the speed sensor 274 and the load amount measured by the load sensor 275 are acquired.
  • the virtual point calculator 231 calculates a virtual point based on these pieces of acquired information.
  • the virtual point calculation unit 231 assumes that the transport vehicle 20 maintains the current vehicle speed and vehicle direction from the current vehicle position of the transport vehicle 20 and travels for a predetermined forward movement time.
  • the vehicle position in this case is calculated as a virtual point.
  • the carrier vehicle 20 is presently at a vehicle position P and is traveling at a vehicle speed V toward a vehicle direction D.
  • the vehicle position of the transport vehicle 20 is the point Pv.
  • the virtual point calculator 231 calculates the point Pv as a virtual point.
  • the virtual point calculation unit 231 calculates the azimuth change rate from the time change of the vehicle azimuth or the time change of the steering angle. Then, the virtual point calculation unit 231 calculates the current vehicle position of the transport vehicle 20 as a starting point, and assumes that the transport vehicle 20 maintains the current vehicle speed and heading change rate and travels for a predetermined forward movement time. A vehicle position may be calculated as a virtual point.
  • the target point calculation unit 232 calculates target points from virtual points.
  • the target point calculator 232 calculates a target point from the road information stored in the storage device 210 and the virtual point calculated by the virtual point calculator 231 .
  • the target point calculation unit 232 calculates the foot of the perpendicular drawn from the virtual point onto the target trajectory 11 (the intersection of the perpendicular and the target trajectory 11) as the target point.
  • the target point calculation unit 232 calculates the point Pt, which is the foot of the perpendicular drawn from the virtual point Pv to the target trajectory 11, as the target point.
  • the target point calculation unit 232 may calculate the point of the node 12 closest to the virtual point as the target point.
  • the target point calculated by the target point calculator 232 depends on the virtual point calculated by the virtual point calculator 231 .
  • the virtual point calculated by the virtual point calculator 231 depends on the forward movement time.
  • the forward movement time is a preset parameter for calculating the virtual point and the target point. If the forward travel time is short, the virtual point will be closer to the current vehicle position of the transport vehicle 20 and the target point will be closer to the current vehicle position of the transport vehicle 20 . If the forward travel time is long, the virtual point will be far from the current vehicle position of the transport vehicle 20 and the target point will be far from the current vehicle position of the transport vehicle 20 . Then, when the target point is near the current vehicle position of the transport vehicle 20, the transport vehicle 20 can travel so as to approach the target track 11 quickly. If the target point is far from the current vehicle position of the transport vehicle 20 , the transport vehicle 20 may travel slowly (over time) to approach the target trajectory 11 .
  • the changing unit 233 changes the forward movement time.
  • the changing unit 233 changes the forward movement time by multiplying the preset default forward movement time by the change ratio.
  • the change rate of the forward movement time is a numerical value greater than 0 and less than or equal to 1. That is, when the rate of change in the forward movement time is large, the forward movement time after change becomes long. If the rate of change in the forward movement time is small, the forward movement time after change will be short.
  • the changing unit 233 determines the change ratio of the forward movement time according to the curvature at the node 12 ahead of the current vehicle position of the transport vehicle 20 .
  • the node 12 ahead of the current vehicle position of the transport vehicle 20 may be the node 12 closest to the vehicle position among the nodes 12 forward of the current vehicle position of the transport vehicle 20, or a virtual It may be the node 12 closest to the point.
  • the changing unit 233 is preset with a relationship between the curvature ⁇ at the node 12 forward of the vehicle position and the change ratio R ⁇ of the forward movement time, as shown in FIG. 6 .
  • the change rate R ⁇ of the forward movement time is constant at a relatively large value R ⁇ a in the range where the curvature ⁇ is greater than or equal to zero and less than ⁇ a .
  • the change rate R ⁇ of the forward movement time is constant at a relatively small value of R ⁇ b in the range where the curvature ⁇ is equal to or greater than ⁇ b .
  • the change rate R ⁇ of the forward movement time is inversely proportional to the curvature ⁇ in the range of the curvature ⁇ from ⁇ a to less than ⁇ b .
  • the reason why the change rate R ⁇ of the forward movement time is inversely proportional to the curvature ⁇ is that the larger the curvature ⁇ , the closer the target point to the vehicle position should be set. This is because it is necessary to reduce the change ratio R ⁇ in order to set the position closer.
  • the minimum value R ⁇ b and the maximum value R ⁇ a of the change rate R ⁇ may be calculated as follows. That is, among the results of running the guided vehicle 20 with a fixed forward movement time or the results of running on the simulation, even if the curvature ⁇ is large, the steering is not in time. A value at which deviation does not occur may be calculated as the minimum value R ⁇ b . Among these results, a value that does not cause deviation from the target trajectory 11 due to meandering even when the curvature ⁇ is small may be calculated as the maximum value R ⁇ a .
  • the threshold value ⁇ th of the curvature ⁇ is set within a range of ⁇ a or more and less than ⁇ b .
  • the changing unit 233 changes the ratio to a larger value than when the curvature is equal to or greater than the threshold. decide.
  • the changing unit 233 changes the forward movement time to a longer time than when the curvature is equal to or greater than the threshold. can do.
  • the virtual point calculator 231 calculates a virtual point using the forward movement time changed to a longer time than when the curvature is equal to or greater than the threshold.
  • the target point calculation unit 232 calculates the target point from the virtual point calculated using the forward movement time changed to a longer time than when the curvature is equal to or greater than the threshold. That is, when the curvature at the node 12 ahead of the current vehicle position of the transport vehicle 20 is less than the threshold, the target point calculation unit 232 sets the target point to a position farther from the vehicle position than when the curvature is equal to or greater than the threshold. points can be calculated. Therefore, in this case, the target point setting unit 230 can set the target point at a position farther from the vehicle position than when the curvature is equal to or greater than the threshold value.
  • the changing unit 233 determines a smaller change ratio than when the curvature is less than the threshold.
  • the changing unit 233 changes the forward movement time to a shorter time than when the curvature is less than the threshold. can do.
  • the virtual point calculator 231 calculates a virtual point using the forward movement time changed to a shorter time than when the curvature is less than the threshold.
  • the target point calculation unit 232 calculates the target point from the virtual point calculated using the forward movement time changed to a shorter time than when the curvature is less than the threshold. That is, when the curvature at the node 12 ahead of the current vehicle position of the transport vehicle 20 is equal to or greater than the threshold, the target point calculation unit 232 sets the target point to a position closer to the vehicle position than when the curvature is less than the threshold. points can be calculated. Therefore, in this case, the target point setting unit 230 can set the target point at a position closer to the vehicle position than when the curvature is less than the threshold.
  • the changing unit 233 can determine the change ratio of the forward movement time according to the current steering angular velocity of the transport vehicle 20 .
  • the steering angular velocity is the time change of the steering angle measured by the steering angle sensor 271 .
  • the steering angular velocity may be calculated by the steering angle sensor 271, or may be calculated by the target point setting section 230 (or the changing section 233).
  • the relationship between the steering angular velocity d ⁇ /dt of the transport vehicle 20 and the change ratio R (d ⁇ /dt) of the forward movement time as shown in FIG. 7 is preset in the changing unit 233.
  • the relationship between the steering angular velocity d[delta]/dt and the change rate R (d[delta]/dt) shown in FIG. 7 can be expressed as a graph having the same shape as the relationship between the curvature [theta] and the change rate R[ theta] shown in FIG. In FIG.
  • the change ratio R (d ⁇ /dt) of the forward travel time is inversely proportional to the steering angular velocity d ⁇ /dt because the faster the steering angular velocity d ⁇ /dt, the faster the wheels change direction. This is because it is desirable to set the target point at a position close to the vehicle position, and to set the target point at a position close to the vehicle position, it is necessary to reduce the change rate R (d ⁇ /dt). is.
  • the minimum value R (d ⁇ /dt )b and the maximum value R (d ⁇ /dt)a of the change rate R(d ⁇ /dt) may be calculated as follows. That is, even if the steering angular velocity d ⁇ /dt is high among the results of running the conveyance vehicle 20 with a fixed forward movement time or the results of running on a simulation, the steering is not in time. A value at which deviation from the target trajectory 11 does not occur may be calculated as the minimum value R (d ⁇ /dt)b .
  • a value at which deviation from the target trajectory 11 due to meandering does not occur even when the steering angular velocity d[delta]/dt is low may be calculated as the maximum value R (d[delta]/dt)a .
  • the threshold value (d ⁇ /dt) th of the steering angular velocity d ⁇ /dt is set within a range of (d ⁇ /dt) a or more and less than (d ⁇ /dt) b .
  • the changing unit 233 determines a larger change ratio than when the steering angular velocity is greater than or equal to the threshold. Accordingly, when the current steering angular velocity of the transport vehicle 20 is less than the threshold, the changing unit 233 can change the forward movement time to a longer time than when the steering angular velocity is equal to or greater than the threshold.
  • the virtual point calculator 231 calculates a virtual point using the forward movement time changed to a longer time than when the steering angular velocity is equal to or greater than the threshold.
  • the target point calculation unit 232 calculates the target point from the virtual point calculated using the forward movement time changed to a longer time than when the steering angular velocity is equal to or greater than the threshold. That is, when the current steering angular velocity of the transport vehicle 20 is less than the threshold, the target point calculation unit 232 can calculate the target point at a position farther from the vehicle position than when the steering angular velocity is equal to or greater than the threshold. . Therefore, in this case, the target point setting unit 230 can set the target point at a position farther from the vehicle position than when the steering angular velocity is equal to or greater than the threshold.
  • the changing unit 233 determines a smaller change ratio than when the steering angular velocity is less than the threshold. Accordingly, when the current steering angular velocity of the transport vehicle 20 is equal to or greater than the threshold, the changing unit 233 can change the forward movement time to a shorter time than when the steering angular velocity is less than the threshold.
  • the virtual point calculator 231 calculates a virtual point using the forward movement time changed to a shorter time than when the steering angular velocity is less than the threshold.
  • the target point calculation unit 232 calculates the target point from the virtual point calculated using the forward movement time changed to a shorter time than when the steering angular velocity is less than the threshold.
  • the target point calculation unit 232 can calculate the target point at a position closer to the vehicle position than when the steering angular velocity is less than the threshold. . Therefore, in this case, target point setting section 230 can set the target point at a position closer to the vehicle position than when the steering angular velocity is less than the threshold.
  • the changing unit 233 can determine the change ratio of the forward travel time according to the current load of the transport vehicle 20 .
  • the relationship between the load amount W of the transport vehicle 20 and the change rate RW of the forward movement time as shown in FIG. 8 is set in advance.
  • the relationship between the load amount W and the change rate RW shown in FIG. 8 is such that the change rate RW of the forward movement time is constant at a relatively small value of RWa in the range of the load amount W from zero to less than Wa . be.
  • the change rate RW of the forward movement time is constant at a relatively large value of RWb .
  • the change ratio RW of the forward movement time is proportional to the load W in the range of the load W from W a to W b .
  • the reason why the change rate RW of the forward travel time is proportional to the load W is that the greater the load W, the more the direction of the transport vehicle 20 (vehicle direction) after the direction of the wheels changes. This is because the target trajectory 11 needs to be approached slowly (takes time) because it takes a long time to change, so it is desirable to set the target point at a position far from the vehicle position. This is because it is necessary to increase the change ratio RW in order.
  • the minimum value RWa and the maximum value RWb of the change rate RW may be calculated as follows. That is, among the results of running the transport vehicle 20 with a fixed forward movement time, or the results of running on a simulation, even if the load W is light, the target trajectory due to the steering not being in time. A value that does not deviate from 11 may be calculated as the minimum value RWa . Among these results, the maximum value RWb may be calculated as a value that does not deviate from the target trajectory 11 due to meandering even when the load W is heavy. In the example of FIG. 8, the threshold value W th of the load W is set within a range of W a or more and less than W b .
  • the change unit 233 determines a smaller change ratio than when the load is equal to or greater than the threshold. Accordingly, when the current load of the transport vehicle 20 is less than the threshold, the changing unit 233 can change the forward movement time to a shorter time than when the load is equal to or greater than the threshold.
  • the virtual point calculation unit 231 calculates a virtual point using the forward movement time changed to a shorter time than when the load is equal to or greater than the threshold.
  • the target point calculation unit 232 calculates the target point from the virtual point calculated using the forward movement time changed to a shorter time than when the load is equal to or greater than the threshold.
  • the target point calculation unit 232 can calculate the target point at a position closer to the vehicle position than when the load is equal to or greater than the threshold. . Therefore, in this case, the target point setting unit 230 can set the target point at a position closer to the vehicle position than when the load amount is equal to or greater than the threshold value.
  • the change unit 233 determines a larger change ratio than when the load is less than the threshold. Accordingly, when the current load of the transport vehicle 20 is equal to or greater than the threshold, the changing unit 233 can change the forward movement time to a longer time than when the load is less than the threshold.
  • the virtual point calculator 231 calculates a virtual point using the forward movement time changed to a longer time than when the load is less than the threshold.
  • the target point calculation unit 232 calculates the target point from the virtual point calculated using the forward movement time changed to a longer time than when the load is less than the threshold.
  • the target point calculation unit 232 can calculate the target point at a position farther from the vehicle position than when the load is less than the threshold. . Therefore, in this case, the target point setting unit 230 can set the target point at a position farther from the vehicle position than when the load is less than the threshold.
  • the changing unit 233 changes the rate of change (R ⁇ ) determined according to the curvature at the node 12 ahead of the current vehicle position of the transport vehicle 20 and the rate of change (R (d ⁇ /dt) ) and at least one of the change rate (R W ) determined according to the load can be used to change the forward movement time.
  • the change unit 233 has a change ratio (R ⁇ ) determined according to the curvature, a change ratio (R (d ⁇ /dt) ) determined according to the steering angular velocity, and a load amount determined according to the The product with the change rate (R W ) can be used to change the forward travel time.
  • the control target value calculation unit 240 calculates the control target value of the driving device 260 when the transport vehicle 20 is caused to travel from the vehicle position toward the target point.
  • the control target value calculator 240 calculates the vehicle orientation measured by the orientation sensor 272, the vehicle position measured by the position sensor 273, the vehicle speed measured by the speed sensor 274, and the load amount measured by the load sensor 275. , the virtual point, the target point, and the forward movement time calculated by the target point setting unit 230 are obtained.
  • the control target value calculation section 240 calculates the control target value of the driving device 260 based on the acquired information.
  • Control target value calculation unit 240 calculates a control target value of the steering angle (hereinafter also referred to as “steering angle target value”) as a control target value for drive device 260 .
  • the control target value calculation unit 240 may calculate, as the control target value of the drive device 260, a control target value for braking deceleration of the vehicle speed or a control target value for acceleration of the vehicle speed.
  • the control target value calculation unit 240 calculates the distance from the current vehicle position toward the target point based on the current vehicle position, vehicle direction, virtual point, and target point of the transport vehicle 20. to calculate the amount of change in the vehicle orientation (hereinafter also referred to as the "required amount of orientation change") necessary for the transport vehicle 20 to travel.
  • the required azimuth change amount ⁇ is shown as an angle between a straight line passing through the vehicle position P and the virtual point Pv and a straight line passing through the vehicle position P and the target point Pt.
  • the control target value calculation unit 240 needs to change the vehicle heading by the required heading change amount ⁇ during the forward movement time T.
  • the control target value calculation unit 240 calculates a required azimuth change rate ⁇ , which is the rate of change of the required azimuth change amount ⁇ per unit time, using the following equation (1).
  • the control target value calculator 240 calculates the steering angle target value ⁇ using the following equation (2).
  • L is the wheelbase length of the transport vehicle 20
  • A(W) is the stability factor that varies depending on the load W
  • V is the vehicle speed of the transport vehicle 20
  • is the equation (1). It shows the required azimuth change rate calculated by
  • the steering angle target value ⁇ is proportional to the required heading change rate ⁇ as shown in Equation (2).
  • the required heading change rate ⁇ is inversely proportional to the forward movement time T, as shown in equation (1). Therefore, the steering angle target value ⁇ is inversely proportional to the forward movement time T.
  • the steering angle target value ⁇ increases as the vehicle speed V of the transport vehicle 20 increases, and decreases as the vehicle speed V decreases. That is, the control target value calculation unit 240 calculates the steering angle target value to be smaller as the vehicle speed of the transport vehicle 20 is lower.
  • the traveling system 200 of the carrier vehicle 20 can calculate the steering angle target value that can suppress the tracking error with respect to the target track 11 for the carrier vehicle 20 traveling at various vehicle speeds. Therefore, the traveling system 200 of the transport vehicle 20 can ensure the tracking performance for the target trajectory while suppressing the decrease in vehicle speed for the transport vehicle 20 that travels at various vehicle speeds.
  • the travel system 200 of the transport vehicle 20 can suppress a decrease in productivity.
  • the stability factor A(W) increases as the load W of the transport vehicle 20 increases, and decreases as the load W decreases. Therefore, as shown in equation (2), the steering angle target value ⁇ increases as the load W of the transport vehicle 20 increases, and decreases as the load W decreases. That is, the control target value calculation unit 240 calculates the steering angle target value to be smaller as the load of the transport vehicle 20 is lighter.
  • the traveling system 200 of the transport vehicle 20 can calculate the steering angle target value that can suppress the tracking error with respect to the target track 11 for the transport vehicle 20 that travels with various load capacities. Therefore, the traveling system 200 of the transport vehicle 20 can ensure the following performance for the target trajectory while suppressing the decrease in vehicle speed for the transport vehicle 20 that travels with various load capacities.
  • the travel system 200 of the transport vehicle 20 can suppress a decrease in productivity.
  • Control target value calculation section 240 may also calculate the steering angle target value using the following method.
  • FIG. 9 shows a circle C that passes through the vehicle position P of the transport vehicle 20 and the target point Pt and touches a straight line along the vehicle direction D.
  • the control target value calculator 240 calculates the radius r of the circle C.
  • the control target value calculator 240 may calculate the steering angle target value ⁇ using the following formula (3) instead of the formulas (1) and (2).
  • L is the wheel base length of the transport vehicle 20
  • A(W) is the stability factor that varies depending on the load W
  • V is the vehicle speed of the transport vehicle 20.
  • the steering angle target value ⁇ is inversely proportional to the radius r as shown in Equation (3).
  • the radius r increases as the target point Pt is farther from the vehicle position P.
  • the target point Pt is farther from the vehicle position P as the forward movement time T is longer. That is, the radius r increases as the forward movement time T increases. Therefore, the steering angle target value ⁇ is inversely proportional to the forward movement time T.
  • the target point setting unit 230 sets the forward movement time to be shorter than when the curvature is less than the threshold.
  • the target point is set at a position closer to the vehicle position than when it is less than the threshold.
  • control target value calculation section 240 calculates a larger steering angle target value than when the value is less than the threshold.
  • the calculated steering angle target value is a value obtained by combining a steering angle target value for the transport vehicle 20 to approach the target trajectory 11 and a steering angle target value for the transport vehicle 20 to follow changes in the target trajectory 11. be.
  • the calculated steering angle target value is a value that causes the transport vehicle 20 to travel so that the transport vehicle 20 quickly approaches the target track 11 in order to suppress the following error with respect to the target track 11 even if the responsiveness of the steering system is reduced. be.
  • the target point setting unit 230 changes the forward movement time to a longer time than when it is equal to or greater than the threshold, A target point is set at a position farther from the vehicle position than when the threshold is equal to or greater than the threshold.
  • the control target value calculation unit 240 calculates a smaller steering angle target value than in the case where the forward movement time is longer than the threshold value because the forward movement time is changed to a longer time.
  • the steering angle target value for the transport vehicle 20 to approach the target trajectory 11 is dominant in the calculated steering angle target value.
  • the calculated steering angle target value is set so that the transport vehicle 20 slowly approaches the target trajectory 11 in order to stably converge the tracking error with respect to the target trajectory 11 without meandering even if the responsiveness of the steering system is reduced. It is a value that causes the transportation vehicle 20 to travel.
  • the control target value calculation unit 240 suppresses the following error with respect to the target trajectory 11 even if the responsiveness of the steering system decreases according to the curvature at the node 12 ahead of the current vehicle position of the transport vehicle 20.
  • a possible steering angle target value can be calculated. That is, the traveling system 200 of the transport vehicle 20 is configured to operate the steering device when the transport path 10 is a turning path in which the curvature at the node 12 ahead of the current vehicle position of the transport vehicle 20 is equal to or greater than the threshold.
  • a target point is set at a position close to the vehicle position so as not to deviate from the target trajectory 11 due to delay in steering due to low responsiveness, and the transport vehicle 20 is run so as to quickly approach the target trajectory 11.
  • the traveling system 200 of the transport vehicle 20 operates when the transport path 10 is close to a straight road such that the curvature at the node 12 ahead of the current vehicle position of the transport vehicle 20 is less than the threshold.
  • a target point is set at a position far from the vehicle position so as to prevent deviation from the target track 11 due to meandering due to low responsiveness, and the transport vehicle 20 is run so as to slowly approach the target track 11.
  • the travel system 200 of the transport vehicle 20 can ensure tracking performance for the target trajectory while suppressing a decrease in vehicle speed even if the responsiveness of the steering system is reduced.
  • the travel system 200 of the transport vehicle 20 can suppress a decrease in productivity.
  • the target point setting unit 230 changes the forward movement time to a shorter time than when the current steering angular velocity is less than the threshold.
  • the target point is set at a position closer to the vehicle position than in the case of .
  • control target value calculation section 240 calculates a larger steering angle target value than when the value is less than the threshold.
  • the calculated steering angle target value is set so as to suppress the tracking error with respect to the target trajectory 11 even if the responsiveness of the steering system decreases. This is a value that causes the transport vehicle 20 to travel so that the transport vehicle 20 can quickly approach the target track 11 .
  • the target point setting unit 230 changes the forward movement time to a longer time than when the current steering angular velocity is equal to or greater than the threshold.
  • a target point is set at a position far from the vehicle position.
  • the control target value calculation unit 240 calculates a smaller steering angle target value than in the case where the forward movement time is longer than the threshold value because the forward movement time is changed to a longer time.
  • the calculated steering angle target value is set so that the transport vehicle 20 stably converges the tracking error with respect to the target trajectory 11 without meandering, as in the case where the curvature at the node 12 ahead of the vehicle position is less than the threshold value. This is a value that causes the transport vehicle 20 to travel so as to slowly approach the target trajectory 11 .
  • control target value calculation unit 240 calculates a steering angle target value that can suppress the tracking error with respect to the target trajectory 11 even if the responsiveness of the steering device is reduced in accordance with the current steering angular velocity of the transport vehicle 20 . can be calculated. Therefore, the travel system 200 of the transport vehicle 20 can ensure tracking performance for the target trajectory while suppressing a decrease in vehicle speed even if the responsiveness of the steering system is reduced. The travel system 200 of the transport vehicle 20 can suppress a decrease in productivity.
  • the target point setting unit 230 changes the forward movement time to a longer time than when the load is less than the threshold. Set the target point at a position farther from the vehicle position than the case.
  • the control target value calculation unit 240 calculates a smaller steering angle target value than when the forward movement time is changed to a longer time than when the value is less than the threshold.
  • the calculated steering angle target value is set so that the transport vehicle 20 stably converges the tracking error with respect to the target trajectory 11 without meandering, as in the case where the curvature at the node 12 ahead of the vehicle position is less than the threshold value. This is a value that causes the transport vehicle 20 to travel so as to slowly approach the target trajectory 11 .
  • the target point setting unit 230 changes the forward movement time to a shorter time than when the load is equal to or greater than the threshold.
  • a target point is set at a position close to the vehicle position.
  • the control target value calculation unit 240 calculates a larger steering angle target value than in the case where the forward movement time is the threshold value or more because the forward movement time is changed to a short time.
  • the calculated steering angle target value is set so as to suppress the tracking error with respect to the target trajectory 11 even if the responsiveness of the steering system decreases. This is a value that causes the transport vehicle 20 to travel so that the transport vehicle 20 can quickly approach the target track 11 .
  • control target value calculator 240 calculates a steering angle target value that can suppress the tracking error with respect to the target trajectory 11 even if the responsiveness of the steering system is reduced according to the current load of the transport vehicle 20 . can be calculated. Therefore, the travel system 200 of the transport vehicle 20 can ensure tracking performance for the target trajectory while suppressing a decrease in vehicle speed even if the responsiveness of the steering system is reduced. The travel system 200 of the transport vehicle 20 can suppress a decrease in productivity.
  • FIG. 10 is a flowchart of target point calculation processing performed by the target point setting unit 230 shown in FIG.
  • the target point setting unit 230 acquires the road information of the transport route 10 from the storage device 210 .
  • the target point setting unit 230 acquires the steering angle of the transport vehicle 20 from the steering angle sensor 271 .
  • the target point setting unit 230 acquires the vehicle orientation of the transport vehicle 20 from the orientation sensor 272 .
  • the target point setting unit 230 acquires the vehicle position of the transport vehicle 20 from the position sensor 273 .
  • the target point setting unit 230 acquires the vehicle speed of the transport vehicle 20 from the speed sensor 274 .
  • the target point setting unit 230 acquires the load amount of the transport vehicle 20 from the load sensor 275 .
  • step S12 the target point setting unit 230 calculates virtual points from the acquired road information, steering angle, vehicle direction, vehicle position, vehicle speed, and load. At this time, the target point setting unit 230 changes the forward movement time according to the curvature included in the acquired road information, the steering angular velocity calculated from the steering angle, and/or the load amount, and calculates the virtual point. .
  • step S13 the target point setting unit 230 calculates target points from the acquired road information and the calculated virtual points. After that, the target point setting unit 230 ends the processing shown in FIG.
  • FIG. 11 is a flowchart of a steering angle target value calculation process performed by the control target value calculation unit 240 shown in FIG.
  • step S ⁇ b>21 the control target value calculator 240 acquires the vehicle orientation of the transport vehicle 20 from the orientation sensor 272 .
  • the control target value calculator 240 acquires the vehicle position of the transport vehicle 20 from the position sensor 273 .
  • the control target value calculator 240 acquires the vehicle speed of the transport vehicle 20 from the speed sensor 274 .
  • the control target value calculator 240 acquires the load amount of the transport vehicle 20 from the load sensor 275 .
  • Control target value calculator 240 acquires the virtual point, the target point, and the forward movement time from target point setting unit 230 .
  • step S22 the control target value calculation unit 240 calculates the steering angle target value from the acquired vehicle orientation, vehicle position, vehicle speed, load, virtual point, target point, and forward movement time. After that, the control target value calculation unit 240 ends the processing shown in FIG. 11 .
  • the traveling system 200 of the transport vehicle 20 adjusts the responsiveness of the steering device according to at least one of the curvature of the target track 11, the steering angular velocity of the transport vehicle 20, and the load capacity of the transport vehicle 20. It is possible to calculate a steering angle target value that can suppress the follow-up error with respect to the target trajectory 11 even if the is reduced. Therefore, the traveling system 200 of the transport vehicle 20 of the first embodiment can ensure the following performance with respect to the target trajectory while suppressing the decrease in vehicle speed.
  • the traveling system 200 of the transport vehicle 20 of Embodiment 1 can suppress a decrease in productivity.
  • FIG. 2 A travel system 200 of the transport vehicle 20 of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14.
  • FIG. 1 In the travel system 200 of the transport vehicle 20 of the second embodiment, descriptions of the same configurations and operations as those of the first embodiment will be omitted.
  • FIG. 12 is a diagram explaining the transport system 1 of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the traveling system 200 of the transportation vehicle 20 of the second embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing road information stored in storage device 210 shown in FIG.
  • a plurality of transportation vehicles 20 are connected via a wireless communication line 30, and road information is shared among the plurality of transportation vehicles 20.
  • the traveling system 200 of the transport vehicle 20 of Embodiment 2 includes a wireless communication device 280 as shown in FIG. 13 .
  • the wireless communication device 280 communicates with other transport vehicles 20 traveling along the target trajectory 11 via the wireless communication line 30 .
  • the wireless communication device 280 transmits the forward movement time set in the target point setting unit 230 (the forward movement time after change if changed by the change unit 233) and the tracking error to the other transport vehicles 20. .
  • the wireless communication device 280 transmits the forward movement time and the tracking error to each of the multiple transport vehicles 20 .
  • the follow-up error may be the length of the perpendicular drawn from the vehicle position of the transport vehicle 20 to the target trajectory 11 .
  • the forward travel time and the following error are calculated for each node 12 by the target point setting unit 230, and stored in the storage device 210 as part of the road information in association with the node ID and the like. good too.
  • the wireless communication device 280 receives from the other transport vehicle 20 the forward movement time and the follow-up error set for the other transport vehicle 20 .
  • the wireless communication device 280 receives the forward travel time and tracking error from each of the multiple transport vehicles 20 .
  • Wireless communication device 280 extracts the forward movement time and tracking error with the smallest tracking error from the received forward movement time and tracking error and the forward movement time and tracking error stored in storage device 210 .
  • the wireless communication device 280 stores the extracted forward travel time and following error in the storage device 210 and updates the road information stored in the storage device 210 .
  • the road information is similarly updated in the travel systems 200 of the other transport vehicles 20 as well.
  • the target point setting unit 230 of the second embodiment stores the set forward travel time (including the forward travel time changed by the change unit 233) and the forward travel time updated by the wireless communication device 280 and stored in the storage device 210.
  • the change rate of the set forward movement time is updated so that the difference between is within a predetermined allowable range.
  • the rate of change in the forward travel time to be updated is at least one of the rate of change in the forward travel time with respect to the curvature, the rate of change in the forward travel time with respect to the steering angular velocity, and the rate of change in the forward travel time with respect to the load capacity. including one.
  • the target point setting unit 230 of the second embodiment calculates the tracking error for each node 12 .
  • Target point setting section 230 compares the calculated tracking error with the tracking error updated by wireless communication device 280 and stored in storage device 210 .
  • the target point setting unit 230 stores the calculated following error and the forward movement time in the storage device 210. update road information.
  • the traveling system 200 of the transport vehicle 20 of the second embodiment can share the forward movement time with the smallest following error with other transport vehicles 20 .
  • the traveling system 200 of the carrier vehicle 20 according to the second embodiment can travel the carrier vehicle 20 while suppressing the following error with respect to the target trajectory 11 as much as possible.
  • the traveling system 200 of the carrier vehicle 20 there are cases where the optimal change ratio of the forward travel time is not set in advance, and where the target trajectory 11 is changed while the carrier vehicle 20 is traveling. Even in such a case, the traveling system 200 of the transport vehicle 20 of the second embodiment receives the forward movement time with a small following error from the other transport vehicle 20 while the transport vehicle 20 is running, and calculates the forward movement time. , and the virtual point and the target point can be calculated.
  • the traveling system 200 of the transport vehicle 20 according to the second embodiment can further ensure tracking performance for the target trajectory while suppressing a decrease in vehicle speed even if the responsiveness of the steering device is reduced.
  • the traveling system 200 of the transport vehicle 20 of Embodiment 2 can further suppress the decline in productivity.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the above embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • each of the above configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware, for example, by designing them in integrated circuits, in part or in whole.
  • each of the above configurations, functions, etc. may be realized by software by a processor interpreting and executing a program for realizing each function.
  • Information such as programs, tapes, and files that implement each function can be stored in recording devices such as memories, hard disks, SSDs (solid state drives), or recording media such as IC cards, SD cards, and DVDs.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily indicated on the product. In practice, it may be considered that almost all configurations are interconnected.

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Abstract

車両速度の低下を抑制しつつ目標軌道に対する追従性能を確保することを目的とする。搬送車両20の走行システム200は、搬送車両20の車両位置を計測する位置センサ273と、搬送車両20の目標軌道11を構成するノード12毎に算出された目標軌道11の曲率を記憶する記憶装置210と、車両位置と曲率とに基づいて搬送車両20の走行を制御する制御装置220と、を備える。制御装置220は、搬送車両20が通過するべき目標点を、車両位置よりも前方の目標軌道11上に設定する目標点設定部230と、搬送車両20が車両位置から目標点に向かって走行するよう搬送車両20の走行を制御する車両制御部250と、を有する。目標点設定部230は、車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値未満である場合、曲率が当該閾値以上である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を設定する。

Description

搬送車両の走行システム
 本発明は、搬送車両の走行システムに関する。
 露天掘り鉱山等の作業現場において、自律的に走行、又は、外部から運転支援を受けて走行するダンプトラック等の搬送車両と、当該搬送車両の走行を管理する管制装置とを無線通信回線を介して接続した搬送システムが知られている。
 搬送車両は、予め定められた目標軌道に従って走行しており、実際の走行軌道が目標軌道から一定距離以上ずれると軌道逸脱と判断し、停車する。搬送車両の停車は、稼働時間の減少に繋がり、生産性低下の要因となる。また、搬送車両の操舵装置は、環境温度の変化等によって作動油の粘性が変化したり、搬送車両の積載量が重量化したりすることによって、応答性が低下することがある。搬送車両の操舵装置の応答性が低下すると、目標軌道に対する追従性能が低下し、軌道逸脱の回数が増加する可能性がある。
 従来技術として、特許文献1には、無人車両の制御システムが開示されている。特許文献1に開示の無人車両の制御システムは、無人車両の走行速度を制御する走行指令を出力する走行指令部と、無人車両の操舵装置を制御する操舵指令を出力する操舵指令部と、操舵装置の目標値と無人車両の走行において検出された操舵装置の検出値とに基づいて、操舵装置の操舵応答性を算出する応答性算出部と、操舵応答性が制限条件を満足するか否かを判定する判定部と、操舵応答性が制限条件を満足するときに、走行速度を制限する制限指令を出力する制限指令部と、を備える。
特開2020-115281号公報
 特許文献1に開示の無人車両の制御システムは、目標軌道に対する追従性能を確保するために、操舵装置の応答性が低下すると、車両速度を低下させるので、生産性を低下させる可能性がある。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、車両速度の低下を抑制しつつ目標軌道に対する追従性能を確保することが可能な搬送車両の走行システムを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明の搬送車両の走行システムは、搬送車両に搭載され、前記搬送車両を目標軌道に従って走行させる搬送車両の走行システムであって、前記搬送車両の車両位置を計測する位置センサと、前記目標軌道を構成するノード毎に算出された前記目標軌道の曲がり具合を示す曲率を記憶する記憶装置と、前記車両位置と前記曲率とに基づいて前記搬送車両の走行を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記搬送車両が通過するべき地点である目標点を、前記車両位置よりも前方の前記目標軌道上に設定する目標点設定部と、前記搬送車両が前記車両位置から前記目標点に向かって走行するよう前記搬送車両の走行を制御する車両制御部と、を有し、前記目標点設定部は、前記車両位置よりも前方の前記ノードにおける前記曲率が閾値未満である場合、前記曲率が当該閾値以上である場合よりも前記車両位置から遠い位置に前記目標点を設定することを特徴とする。
 本発明によれば、車両速度の低下を抑制しつつ目標軌道に対する追従性能を確保することが可能な搬送車両の走行システムを提供することができる。
 上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
実施形態1の搬送システムを説明する図。 図1に示す搬送路を説明する図。 実施形態1の搬送車両の走行システムの構成を示すブロック図。 図3に示す記憶装置に記憶された道路情報を示す図。 仮想点及び目標点を説明する図。 前方移動時間の変更割合と曲率との関係を示す図。 前方移動時間の変更割合と操舵角速度との関係を示す図。 前方移動時間の変更割合と積載量との関係を示す図。 操舵角目標値の算出手法の1つを説明する図。 図3に示す目標点設定部が行う目標点の算出処理のフローチャート。 図3に示す制御目標値算出部が行う操舵角目標値の算出処理のフローチャート。 実施形態2の搬送システムを説明する図。 実施形態2の搬送車両の走行システムの構成を示すブロック図。 図13に示す記憶装置に記憶された道路情報を示す図。
 以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各実施形態において同一の符号を付された構成については、特に言及しない限り、各実施形態において同様の機能を有し、その説明を省略する。
[実施形態1]
 図1~図11を用いて、実施形態1の搬送車両20の走行システム200について説明する。
 図1は、実施形態1の搬送システム1を説明する図である。図2は、図1に示す搬送路10を説明する図である。
 搬送システム1は、露天掘り鉱山等の作業現場で、土砂や鉱石等の積荷を搬送するための少なくとも1台以上の搬送車両20を有する。搬送車両20は、自律的に走行するダンプトラック等の搬送車両である。或いは、搬送車両20は、搬送車両20の走行を管理する管制装置からの運転支援を受けて走行する搬送車両であってもよい。搬送車両20は、作業現場の地形に基づいて予め設定された搬送路10を走行する。
 搬送路10は、図2に示すように、目標軌道11と、ノード12と、走行区画13とを有する。目標軌道11は、搬送路10内において搬送車両20が走行するべき軌道を示すデータである。目標軌道11は、直線又は曲線状に構成された軌道を示すデータであってもよいし、搬送路10の幅方向に幅を持たせた帯状に構成された軌道を示すデータであってもよい。ノード12は、目標軌道11上の地点を示す座標データである。本実施形態では、図2に示すように、目標軌道11は、搬送路10の幅方向中心を通る曲線とし、ノード12は目標軌道11上に等間隔に配置されるとする。
 走行区画13は、搬送路10を分割した領域である。走行区画13は、1つの走行区画13に対して1台の搬送車両20だけが走行するように設定される。すなわち、走行区画13は、搬送車両20同士が干渉せずに走行できるよう設定される領域である。走行区画13は、1つのノード12に対して1つの走行区画13が設定されてもよいし、複数のノード12に対して1つの走行区画13が設定されてもよい。
 図3は、実施形態1の搬送車両20の走行システム200の構成を示すブロック図である。図4は、図3に示す記憶装置210に記憶された道路情報を示す図である。図5は、仮想点及び目標点を説明する図である。図6は、前方移動時間の変更割合と曲率との関係を示す図である。図7は、前方移動時間の変更割合と操舵角速度との関係を示す図である。図8は、前方移動時間の変更割合と積載量との関係を示す図である。図9は、操舵角目標値の算出手法の1つを説明する図である。
 搬送車両20の走行システム200は、搬送車両20に搭載され、搬送車両20を目標軌道11に従って走行させるシステムである。走行システム200は、目標軌道11との偏差が最小となるよう搬送車両20を走行させる。或いは、走行システム200は、目標軌道11上に配置されたノード12を通過するように搬送車両20を走行させる。
 搬送車両20の走行システム200は、ハードウェア構成として、記憶装置210と、制御装置220と、駆動装置260と、センサ群270とを備える。
 記憶装置210は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体によって構成される。記憶装置210には、OS(Operating System)、各種制御プログラム、アプリケーションプログラム、データベース等が記憶されている。
 制御装置220は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)を含んで構成される。制御装置220は、CPUが、プログラムに従う演算、作業領域への情報の読み書き、プログラムの一時的な記憶等を行って、制御装置220の機能を実現する。
 駆動装置260は、搬送車両20を走行させるために搬送車両20を駆動する装置である。駆動装置260は、搬送車両20を制動させるブレーキ装置と、搬送車両20の操舵角を変更する操舵モータと、搬送車両20の走行させる走行モータとを少なくとも含む。駆動装置260は、制御装置220から出力された制御指令に応じて作動する。
 センサ群270は、搬送車両20の状態を計測する複数のセンサを含む。センサ群270は、搬送車両20の操舵角を計測する操舵角センサ271と、搬送車両20の車両方位を計測する方位センサ272とを含む。更に、センサ群270は、搬送車両20の車両位置を計測する位置センサ273と、搬送車両20の車両速度を計測する速度センサ274と、搬送車両20における積荷の積載量を計測する積載センサ275とを含む。センサ群270は、各計測値を制御装置220に出力する。
 操舵角センサ271は、角度検出装置であってもよい。方位センサ272は、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)を含んで構成され、取得された角加速度の時間変化を算出することによって方位を計測してもよい。方位センサ272は、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機を含んで構成され、取得された車両位置の軌跡を算出することによって車両方位を計測してもよい。位置センサ273は、GNSS受信機を含んで構成されてもよい。速度センサ274は、車輪速センサであってもよい。速度センサ274は、GNSS受信機により取得された車両位置の時間変化を算出することによって車両速度を計測してもよい。積載センサ275は、搬送車両20のサスペンションに作用する荷重や、油圧シリンダの作動油の圧力から、搬送車両20の積載量を計測してもよい。
 続いて、搬送車両20の走行システム200の機能的構成について説明する。
 記憶装置210は、目標軌道11を構成するノード12毎に算出された、目標軌道11の曲がり具合を示す曲率を記憶する。具体的には、記憶装置210は、搬送路10の情報(以下「道路情報」とも称する)を記憶する道路情報記憶部211を含む。道路情報記憶部211に記憶された道路情報は、図4に示すように、各ノード12を識別するノードIDと、各ノード12の位置座標を示すノード情報と、各ノード12を通過する際の搬送車両20の上限速度と、各ノード12における目標軌道11の曲率とを含む。ノードID、ノード情報、上限速度及び曲率は、互いに紐付けられて道路情報記憶部211に記憶される。
 上限速度は、搬送車両20が各ノード12を通過する際の最大速度である。上限速度は、目標軌道11の曲率若しくは勾配の何れか1つ又は両方と搬送車両20の性能限界とに基づいて、予め定められる。曲率は、所定個数のノード12を通る円の半径(曲率半径)の逆数を算出することによって算出される。或いは、曲率は、車両方位又は車両位置の時間変化から算出される搬送車両20の旋回半径の逆数を算出することによって算出される。
 制御装置220は、センサ群270の各計測値と、記憶装置210に記憶された道路情報とに基づいて、搬送車両20の走行を制御する。特に、制御装置220は、位置センサ273により計測された車両位置と記憶装置210に記憶された曲率とに基づいて搬送車両20の走行を制御する。
 制御装置220は、目標点設定部230と、制御目標値算出部240と、車両制御部250と、を有する。なお、目標点設定部230、制御目標値算出部240及び車両制御部250のそれぞれは、CPU、ROM、RAMを含んで構成され、それぞれのCPUが、プログラムに従う演算、作業領域への情報の読み書き、プログラムの一時的な記憶等を行って、それぞれの機能を実現してもよい。
 車両制御部250は、搬送車両20が車両位置から目標点に向かって走行するよう搬送車両20の走行を制御する。車両制御部250は、制御目標値算出部240により算出された制御目標値に応じて、駆動装置260の作動を制御する制御指令を生成する。制御指令には、操舵角の操作量が含まれる。すなわち、車両制御部250は、搬送車両20が現在の車両位置から目標点に向かって走行するよう、制御目標値算出部240により算出された操舵角目標値に応じて、搬送車両20の走行を制御する。更に、制御指令には、ブレーキペダルの操作量、又は、アクセルペダルの操作量が含まれていてもよい。車両制御部250は、生成された制御指令を駆動装置260に出力する。
 目標点設定部230は、搬送車両20が通過するべき地点である目標点を車両位置よりも前方の目標軌道11上に設定する。目標点設定部230は、仮想点算出部231と、目標点算出部232と、変更部233と、を有する。
 仮想点算出部231は、搬送車両20が現在の車両速度及び車両方位に基づいて所定の前方移動時間だけ走行すると仮定した場合の車両位置である仮想点を算出する。仮想点算出部231は、記憶装置210に記憶された道路情報と、操舵角センサ271により計測された操舵角と、方位センサ272により計測された車両方位と、位置センサ273により計測された車両位置と、速度センサ274により計測された車両速度と、積載センサ275により計測された積載量とを取得する。仮想点算出部231は、取得されたこれらの情報に基づいて、仮想点を算出する。
 具体的には、仮想点算出部231は、現在の搬送車両20の車両位置を起点として、搬送車両20が現在の車両速度及び車両方位を維持して、所定の前方移動時間だけ走行すると仮定した場合の車両位置を、仮想点として算出する。図5の例では、搬送車両20が、現在、車両位置Pに存在し、車両方位Dに向かって車両速度Vで走行している。図5の例では、搬送車両20がこの状態を維持して前方移動時間Tだけ走行すると仮定すると、搬送車両20の車両位置は地点Pvになる。仮想点算出部231は、地点Pvを仮想点として算出する。
 或いは、仮想点算出部231は、車両方位の時間変化、又は、操舵角の時間変化から方位変化率を算出する。そして、仮想点算出部231は、現在の搬送車両20の車両位置を起点として、搬送車両20が現在の車両速度及び方位変化率を維持して、所定の前方移動時間だけ走行すると仮定した場合の車両位置を、仮想点として算出してもよい。
 目標点算出部232は、仮想点から目標点を算出する。目標点算出部232は、記憶装置210に記憶された道路情報と、仮想点算出部231により算出された仮想点とから目標点を算出する。具体的には、目標点算出部232は、仮想点から目標軌道11に下ろした垂線の足(垂線と目標軌道11との交点)を目標点として算出する。図5の例では、目標点算出部232は、仮想点Pvから目標軌道11に下ろした垂線の足である地点Ptを目標点として算出する。或いは、目標点算出部232は、仮想点に最も近いノード12の地点を目標点として算出してもよい。
 目標点算出部232により算出される目標点は、仮想点算出部231により算出される仮想点に依存する。仮想点算出部231により算出される仮想点は、前方移動時間に依存する。前方移動時間は、仮想点及び目標点を算出するために予め設定されたパラメータである。前方移動時間が短いと、仮想点は搬送車両20の現在の車両位置から近い位置になり、目標点は搬送車両20の現在の車両位置から近い位置になる。前方移動時間が長いと、仮想点は搬送車両20の現在の車両位置から遠い位置になり、目標点は搬送車両20の現在の車両位置から遠い位置になる。そして、目標点が搬送車両20の現在の車両位置から近い位置にあると、搬送車両20は目標軌道11に早く近付くように走行し得る。目標点が搬送車両20の現在の車両位置から遠い位置にあると、搬送車両20は目標軌道11にゆっくり(時間をかけて)近付くように走行し得る。
 変更部233は、前方移動時間を変更する。変更部233は、予め設定されたデフォルトの前方移動時間に、変更割合を乗算することによって、前方移動時間を変更する。前方移動時間の変更割合は、0より大きく1以下の数値である。すなわち、前方移動時間の変更割合が大きいと、変更後の前方移動時間は長くなる。前方移動時間の変更割合が小さいと、変更後の前方移動時間は短くなる。
 変更部233は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率に応じて、前方移動時間の変更割合を決定する。現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12とは、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12のうち、当該車両位置に最も近いノード12であってもよいし、仮想点に最も近いノード12であってもよい。
 具体的には、変更部233には、図6に示すような、車両位置よりも前方のノード12における曲率θと、前方移動時間の変更割合Rθとの関係が予め設定されている。図6の例では、曲率θがゼロ以上θ未満の範囲において、前方移動時間の変更割合Rθは、Rθaという比較的大きな値で一定である。図6の例では、曲率θがθ以上の範囲において、前方移動時間の変更割合Rθは、Rθbという比較的小さい値で一定である。図6の例では、曲率θがθ以上θ未満の範囲において、前方移動時間の変更割合Rθは、曲率θに反比例している。図6において、前方移動時間の変更割合Rθが曲率θに反比例しているのは、曲率θが大きいほど、目標点を車両位置から近い位置に設定したいからであり、目標点を車両位置から近い位置に設定するためには変更割合Rθを小さくする必要があるからである。
 図6の例において、変更割合Rθの最小値Rθb及び最大値Rθaは、次のようにして算出されてもよい。すなわち、前方移動時間を固定して搬送車両20を走行させた結果、又は、シミュレーション上で走行させた結果のうち、曲率θが大きい場合であっても操舵が間に合わないことによる目標軌道11からの逸脱が発生しない値が、最小値Rθbとして算出されてもよい。これらの結果のうち、曲率θが小さい場合であっても蛇行による目標軌道11からの逸脱が発生しない値が、最大値Rθaとして算出されてよい。なお、図6の例では、曲率θがθ以上θ未満の範囲内に、曲率θの閾値θthが設定されている。
 変更部233は、図6に示すように、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値未満である場合、当該曲率が当該閾値以上である場合よりも大きい変更割合に決定する。これにより、変更部233は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値未満である場合、当該曲率が当該閾値以上である場合よりも長い時間に前方移動時間を変更することができる。仮想点算出部231は、当該曲率が当該閾値以上である場合よりも長い時間に変更された前方移動時間を用いて仮想点を算出する。目標点算出部232は、当該曲率が当該閾値以上である場合よりも長い時間に変更された前方移動時間を用いて算出された仮想点から目標点を算出する。すなわち、目標点算出部232は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値未満である場合、当該曲率が当該閾値以上である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を算出することができる。したがって、この場合、目標点設定部230は、当該曲率が当該閾値以上である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を設定することができる。
 一方、変更部233は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値以上である場合、当該曲率が当該閾値未満である場合よりも小さい変更割合に決定する。これにより、変更部233は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値以上である場合、当該曲率が当該閾値未満である場合よりも短い時間に前方移動時間を変更することができる。仮想点算出部231は、当該曲率が当該閾値未満である場合よりも短い時間に変更された前方移動時間を用いて仮想点を算出する。目標点算出部232は、当該曲率が当該閾値未満である場合よりも短い時間に変更された前方移動時間を用いて算出された仮想点から目標点を算出する。すなわち、目標点算出部232は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値以上である場合、当該曲率が当該閾値未満である場合よりも車両位置から近い位置に目標点を算出することができる。したがって、この場合、目標点設定部230は、当該曲率が当該閾値未満である場合よりも車両位置から近い位置に目標点を設定することができる。
 また、変更部233は、現在の搬送車両20の操舵角速度に応じて、前方移動時間の変更割合を決定することができる。操舵角速度は、操舵角センサ271により計測された操舵角の時間変化である。操舵角速度は、操舵角センサ271によって算出されてもよいし、目標点設定部230(或いは変更部233)によって算出されてもよい。
 具体的には、変更部233には、図7に示すような、搬送車両20の操舵角速度dδ/dtと、前方移動時間の変更割合R(dδ/dt)との関係が予め設定されている。図7に示す操舵角速度dδ/dtと変更割合R(dδ/dt)との関係は、図6に示す曲率θと変更割合Rθとの関係と同様な形状のグラフとして表され得る。図7において、前方移動時間の変更割合R(dδ/dt)が操舵角速度dδ/dtに反比例しているのは、操舵角速度dδ/dtが高速であるほど、車輪の向きが早く変わり目標軌道11に早く近付き得るので、目標点を車両位置から近い位置に設定したいからであり、目標点を車両位置から近い位置に設定するためには変更割合R(dδ/dt)を小さくする必要があるからである。
 図7の例において、変更割合R(dδ/dt)の最小値R(dδ/dt)b及び最大値R(dδ/dt)aは、次のようにして算出されてもよい。すなわち、前方移動時間を固定して搬送車両20を走行させた結果、又は、シミュレーション上で走行させた結果のうち、操舵角速度dδ/dtが高速である場合であっても操舵が間に合わないことによる目標軌道11からの逸脱が発生しない値が、最小値R(dδ/dt)bとして算出されてもよい。これらの結果のうち、操舵角速度dδ/dtが低速である場合であっても蛇行による目標軌道11からの逸脱が発生しない値が、最大値R(dδ/dt)aとして算出されてよい。なお、図7の例では、操舵角速度dδ/dtが(dδ/dt)以上(dδ/dt)未満の範囲内に、操舵角速度dδ/dtの閾値(dδ/dt)thが設定されている。
 変更部233は、図7に示すように、現在の搬送車両20の操舵角速度が閾値未満である場合、当該操舵角速度が当該閾値以上である場合よりも大きい変更割合に決定する。これにより、変更部233は、現在の搬送車両20の操舵角速度が閾値未満である場合、当該操舵角速度が当該閾値以上である場合よりも長い時間に前方移動時間を変更することができる。仮想点算出部231は、当該操舵角速度が当該閾値以上である場合よりも長い時間に変更された前方移動時間を用いて仮想点を算出する。目標点算出部232は、当該操舵角速度が当該閾値以上である場合よりも長い時間に変更された前方移動時間を用いて算出された仮想点から目標点を算出する。すなわち、目標点算出部232は、現在の搬送車両20の操舵角速度が閾値未満である場合、当該操舵角速度が当該閾値以上である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を算出することができる。したがって、この場合、目標点設定部230は、当該操舵角速度が当該閾値以上である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を設定することができる。
 一方、変更部233は、現在の搬送車両20の操舵角速度が閾値以上である場合、当該操舵角速度が当該閾値未満である場合よりも小さい変更割合に決定する。これにより、変更部233は、現在の搬送車両20の操舵角速度が閾値以上である場合、当該操舵角速度が当該閾値未満である場合よりも短い時間に前方移動時間を変更することができる。仮想点算出部231は、当該操舵角速度が当該閾値未満である場合よりも短い時間に変更された前方移動時間を用いて仮想点を算出する。目標点算出部232は、当該操舵角速度が当該閾値未満である場合よりも短い時間に変更された前方移動時間を用いて算出された仮想点から目標点を算出する。すなわち、目標点算出部232は、現在の搬送車両20の操舵角速度が閾値以上である場合、当該操舵角速度が当該閾値未満である場合よりも車両位置から近い位置に目標点を算出することができる。したがって、この場合、目標点設定部230は、当該操舵角速度が当該閾値未満である場合よりも車両位置から近い位置に目標点を設定することができる。
 また、変更部233は、現在の搬送車両20の積載量に応じて、前方移動時間の変更割合を決定することができる。
 具体的には、変更部233には、図8に示すような、搬送車両20の積載量Wと、前方移動時間の変更割合Rとの関係が予め設定されている。図8に示す積載量Wと変更割合Rとの関係は、積載量Wがゼロ以上W未満の範囲において、前方移動時間の変更割合Rは、RWaという比較的小さな値で一定である。図8の例では、積載量WがW以上の範囲において、前方移動時間の変更割合Rは、RWbという比較的大きな値で一定である。図8の例では、積載量WがW以上W未満の範囲において、前方移動時間の変更割合Rは、積載量Wに比例している。図8において、前方移動時間の変更割合Rが積載量Wに比例しているのは、積載量Wが重量であるほど、車輪の向きが変わってから搬送車両20の向き(車両方位)が変わるまでに要する時間が長くなり目標軌道11にゆっくり(時間をかけて)近付き得るので、目標点を車両位置から遠い位置に設定したいからであり、目標点を車両位置から遠い位置に設定するためには変更割合Rを大きくする必要があるからである。
 図8の例において、変更割合Rの最小値RWa及び最大値RWbは、次のようにして算出されてもよい。すなわち、前方移動時間を固定して搬送車両20を走行させた結果、又は、シミュレーション上で走行させた結果のうち、積載量Wが軽量である場合であっても操舵が間に合わないことによる目標軌道11からの逸脱が発生しない値が、最小値RWaとして算出されてもよい。これらの結果のうち、積載量Wが重量である場合であっても蛇行による目標軌道11からの逸脱が発生しない値が、最大値RWbとして算出されてよい。なお、図8の例では、積載量WがW以上W未満の範囲内に、積載量Wの閾値Wthが設定されている。
 変更部233は、図8に示すように、現在の搬送車両20の積載量が閾値未満である場合、当該積載量が当該閾値以上である場合よりも小さい変更割合に決定する。これにより、変更部233は、現在の搬送車両20の積載量が閾値未満である場合、当該積載量が当該閾値以上である場合よりも短い時間に前方移動時間を変更することができる。仮想点算出部231は、当該積載量が当該閾値以上である場合よりも短い時間に変更された前方移動時間を用いて仮想点を算出する。目標点算出部232は、当該積載量が当該閾値以上である場合よりも短い時間に変更された前方移動時間を用いて算出された仮想点から目標点を算出する。すなわち、目標点算出部232は、現在の搬送車両20の積載量が閾値未満である場合、当該積載量が当該閾値以上である場合よりも車両位置から近い位置に目標点を算出することができる。したがって、この場合、目標点設定部230は、当該積載量が当該閾値以上である場合よりも車両位置から近い位置に目標点を設定することができる。
 一方、変更部233は、現在の搬送車両20の積載量が閾値以上である場合、当該積載量が当該閾値未満である場合よりも大きい変更割合に決定する。これにより、変更部233は、現在の搬送車両20の積載量が閾値以上である場合、当該積載量が当該閾値未満である場合よりも長い時間に前方移動時間を変更することができる。仮想点算出部231は、当該積載量が当該閾値未満である場合よりも長い時間に変更された前方移動時間を用いて仮想点を算出する。目標点算出部232は、当該積載量が当該閾値未満である場合よりも長い時間に変更された前方移動時間を用いて算出された仮想点から目標点を算出する。すなわち、目標点算出部232は、現在の搬送車両20の積載量が閾値以上である場合、当該積載量が当該閾値未満である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を算出することができる。したがって、この場合、目標点設定部230は、当該積載量が当該閾値未満である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を設定することができる。
 また、変更部233は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率に応じて決定される変更割合(Rθ)、操舵角速度に応じて決定される変更割合(R(dδ/dt))、及び、積載量に応じて決定される変更割合(R)の少なくとも1つを用いて、前方移動時間を変更することができる。例えば、変更部233は、曲率に応じて決定される変更割合(Rθ)と、操舵角速度に応じて決定される変更割合(R(dδ/dt))と、積載量に応じて決定される変更割合(R)との積を用いて、前方移動時間を変更することができる。
 制御目標値算出部240は、車両位置から目標点に向かって搬送車両20を走行させる際の駆動装置260の制御目標値を算出する。制御目標値算出部240は、方位センサ272により計測された車両方位と、位置センサ273により計測された車両位置と、速度センサ274により計測された車両速度と、積載センサ275により計測された積載量と、目標点設定部230により算出された仮想点、目標点及び前方移動時間とを取得する。制御目標値算出部240は、取得されたこれらの情報に基づいて、駆動装置260の制御目標値を算出する。制御目標値算出部240は、駆動装置260の制御目標値として、操舵角の制御目標値(以下「操舵角目標値」とも称する)を算出する。更に、制御目標値算出部240は、駆動装置260の制御目標値として、車両速度の制動減速度の制御目標値、又は、車両速度の加速度の制御目標値を算出してもよい。
 具体的には、制御目標値算出部240は、図5に示すように、現在の搬送車両20の車両位置、車両方位、仮想点及び目標点に基づいて、現在の車両位置から目標点に向かって搬送車両20を走行させるのに必要な車両方位の変化量(以下「必要方位変化量」とも称する)を算出する。図5の例では、必要方位変化量φは、車両位置Pと仮想点Pvとを通る直線と、車両位置Pと目標点Ptとを通る直線とが成す角度として示されている。
 制御目標値算出部240は、前方移動時間Tの間に必要方位変化量φだけ車両方位を変化させる必要がある。制御目標値算出部240は、次式(1)を用いて、単位時間当たりの必要方位変化量φの変化率である必要方位変化率γを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 そして、制御目標値算出部240は、次式(2)を用いて、操舵角目標値δを算出する。式(2)において、Lは搬送車両20のホイールベース長、A(W)は積載量Wによって変化するスタビリティファクタ、Vは搬送車両20の車両速度、及び、γは式(1)を用いて算出される必要方位変化率を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 操舵角目標値δは、式(2)に示すように、必要方位変化率γに比例する。必要方位変化率γは、式(1)に示すように、前方移動時間Tに反比例する。よって、操舵角目標値δは、前方移動時間Tに反比例する。
 操舵角目標値δは、式(2)に示すように、搬送車両20の車両速度Vが高速であるほど大きくなり、車両速度Vが低速であるほど小さくなる。すなわち、制御目標値算出部240は、搬送車両20の車両速度が低速であるほど、操舵角目標値を小さく算出する。これにより、搬送車両20の走行システム200は、様々な車両速度で走行する搬送車両20に対して、目標軌道11に対する追従誤差を抑制し得るような操舵角目標値を算出することができる。よって、搬送車両20の走行システム200は、様々な車両速度で走行する搬送車両20に対して、車両速度の低下を抑制しつつ、目標軌道に対する追従性能を確保することができる。搬送車両20の走行システム200は、生産性の低下を抑制することができる。
 スタビリティファクタA(W)は、搬送車両20の積載量Wが重量であるほど大きくなり、積載量Wが軽量であるほど小さくなる。よって、操舵角目標値δは、式(2)に示すように、搬送車両20の積載量Wが重量であるほど大きくなり、積載量Wが軽量であるほど小さくなる。すなわち、制御目標値算出部240は、搬送車両20の積載量が軽量であるほど、操舵角目標値を小さく算出する。これにより、搬送車両20の走行システム200は、様々な積載量で走行する搬送車両20に対して、目標軌道11に対する追従誤差を抑制し得るような操舵角目標値を算出することができる。よって、搬送車両20の走行システム200は、様々な積載量で走行する搬送車両20に対して、車両速度の低下を抑制しつつ、目標軌道に対する追従性能を確保することができる。搬送車両20の走行システム200は、生産性の低下を抑制することができる。
 また、制御目標値算出部240は、次のような方法を用いて、操舵角目標値を算出してもよい。図9には、搬送車両20の車両位置Pと目標点Ptとを通り、車両方位Dに沿った直線に接する円Cが示されている。制御目標値算出部240は、この円Cの半径rを算出する。そして、制御目標値算出部240は、式(1)及び式(2)の代わりに次式(3)を用いて、操舵角目標値δを算出してもよい。式(3)において、Lは搬送車両20のホイールベース長、A(W)は積載量Wによって変化するスタビリティファクタ、Vは搬送車両20の車両速度を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 操舵角目標値δは、式(3)に示すように、半径rに反比例する。半径rは、目標点Ptが車両位置Pから遠いほど大きくなる。目標点Ptは、前方移動時間Tが長いほど車両位置Pから遠くなる。すなわち、半径rは、前方移動時間Tが長いほど大きくなる。よって、操舵角目標値δは、前方移動時間Tに反比例する。
 上記のように、目標点設定部230は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値以上である場合、当該閾値未満である場合よりも短い時間に前方移動時間を変更し、当該閾値未満である場合よりも車両位置から近い位置に目標点を設定する。この場合、制御目標値算出部240は、前方移動時間が短い時間に変更されるので、当該閾値未満である場合よりも大きい操舵角目標値を算出する。算出される操舵角目標値は、搬送車両20が目標軌道11に近付くための操舵角目標値と、搬送車両20が目標軌道11の変化に追従するための操舵角目標値とを合わせた値である。算出される操舵角目標値は、操舵装置の応答性が低下しても、目標軌道11に対する追従誤差を抑制するべく搬送車両20が目標軌道11に早く近付くよう、搬送車両20を走行させる値である。
 一方、目標点設定部230は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値未満である場合、当該閾値以上である場合よりも長い時間に前方移動時間を変更し、当該閾値以上である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を設定する。この場合、制御目標値算出部240は、前方移動時間が長い時間に変更されるので、当該閾値以上である場合よりも小さい操舵角目標値を算出する。算出された操舵角目標値は、搬送車両20が目標軌道11に近付くための操舵角目標値が支配的である。算出される操舵角目標値は、操舵装置の応答性が低下しても、蛇行せずに安定して目標軌道11に対する追従誤差を収束させるべく搬送車両20が目標軌道11にゆっくりと近付くよう、搬送車両20を走行させる値である。
 このように、制御目標値算出部240は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率に応じて、操舵装置の応答性が低下しても目標軌道11に対する追従誤差を抑制し得るような操舵角目標値を算出することができる。すなわち、搬送車両20の走行システム200は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値以上であるような、搬送路10が旋回路である場合には、操舵装置の応答性が低いことで操舵が間に合わず目標軌道11から逸脱することが発生しないように、車両位置から近い位置に目標点を設定し、目標軌道11に早く近付くように搬送車両20を走行させる。一方、搬送車両20の走行システム200は、現在の搬送車両20の車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値未満であるような、搬送路10が直線路に近い場合には、操舵装置の応答性が低いことで蛇行して目標軌道11から逸脱することが発生しないように、車両位置から遠い位置に目標点を設定し、目標軌道11にゆっくりと近付くように搬送車両20を走行させる。よって、搬送車両20の走行システム200は、操舵装置の応答性が低下しても、車両速度の低下を抑制しつつ、目標軌道に対する追従性能を確保することができる。搬送車両20の走行システム200は、生産性の低下を抑制することができる。
 また、上記のように、目標点設定部230は、現在の搬送車両20の操舵角速度が閾値以上である場合、当該閾値未満である場合よりも短い時間に前方移動時間を変更し、当該閾値未満である場合よりも車両位置から近い位置に目標点を設定する。この場合、制御目標値算出部240は、前方移動時間が短い時間に変更されるので、当該閾値未満である場合よりも大きい操舵角目標値を算出する。算出される操舵角目標値は、車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値以上である場合と同様に、操舵装置の応答性が低下しても、目標軌道11に対する追従誤差を抑制するべく搬送車両20が目標軌道11に早く近付くよう、搬送車両20を走行させる値である。
 一方、目標点設定部230は、現在の搬送車両20の操舵角速度が閾値未満である場合、当該閾値以上である場合よりも長い時間に前方移動時間を変更し、当該閾値以上である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を設定する。この場合、制御目標値算出部240は、前方移動時間が長い時間に変更されるので、当該閾値以上である場合よりも小さい操舵角目標値を算出する。算出される操舵角目標値は、車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値未満である場合と同様に、蛇行せずに安定して目標軌道11に対する追従誤差を収束させるべく搬送車両20が目標軌道11にゆっくりと近付くよう、搬送車両20を走行させる値である。
 このように、制御目標値算出部240は、現在の搬送車両20の操舵角速度に応じて、操舵装置の応答性が低下しても目標軌道11に対する追従誤差を抑制し得るような操舵角目標値を算出することができる。よって、搬送車両20の走行システム200は、操舵装置の応答性が低下しても、車両速度の低下を抑制しつつ、目標軌道に対する追従性能を確保することができる。搬送車両20の走行システム200は、生産性の低下を抑制することができる。
 また、搬送車両20の積載量が重量であるほど、車輪の向きが変わってから搬送車両20の向き(車両方位)が変わるまでに要する時間が長くなる。すなわち、搬送車両20の積載量が重量であるほど、同じ操舵角でも車両方位の変化が遅くなるので、操舵装置の応答性が低下することがある。上記のように、目標点設定部230は、現在の搬送車両20の積載量が閾値以上である場合、当該閾値未満である場合よりも長い時間に前方移動時間を変更し、当該閾値未満である場合よりも車両位置から遠い位置に目標点を設定する。この場合、制御目標値算出部240は、前方移動時間が長い時間に変更されるので、当該閾値未満である場合よりも小さい操舵角目標値を算出する。算出される操舵角目標値は、車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値未満である場合と同様に、蛇行せずに安定して目標軌道11に対する追従誤差を収束させるべく搬送車両20が目標軌道11にゆっくりと近付くよう、搬送車両20を走行させる値である。
 一方、目標点設定部230は、現在の搬送車両20の積載量が閾値未満である場合、当該閾値以上である場合よりも短い時間に前方移動時間を変更し、当該閾値以上である場合よりも車両位置から近い位置に目標点を設定する。この場合、制御目標値算出部240は、前方移動時間が短い時間に変更されるので、当該閾値以上である場合よりも大きい操舵角目標値を算出する。算出される操舵角目標値は、車両位置よりも前方のノード12における曲率が閾値以上である場合と同様に、操舵装置の応答性が低下しても、目標軌道11に対する追従誤差を抑制するべく搬送車両20が目標軌道11に早く近付くよう、搬送車両20を走行させる値である。
 このように、制御目標値算出部240は、現在の搬送車両20の積載量に応じて、操舵装置の応答性が低下しても目標軌道11に対する追従誤差を抑制し得るような操舵角目標値を算出することができる。よって、搬送車両20の走行システム200は、操舵装置の応答性が低下しても、車両速度の低下を抑制しつつ、目標軌道に対する追従性能を確保することができる。搬送車両20の走行システム200は、生産性の低下を抑制することができる。
 図10は、図3に示す目標点設定部230が行う目標点の算出処理のフローチャートである。
 ステップS11において、目標点設定部230は、記憶装置210から搬送路10の道路情報を取得する。目標点設定部230は、操舵角センサ271から搬送車両20の操舵角を取得する。目標点設定部230は、方位センサ272から搬送車両20の車両方位を取得する。目標点設定部230は、位置センサ273から搬送車両20の車両位置を取得する。目標点設定部230は、速度センサ274から搬送車両20の車両速度を取得する。目標点設定部230は、積載センサ275から搬送車両20の積載量を取得する。
 ステップS12において、目標点設定部230は、取得された道路情報、操舵角、車両方位、車両位置、車両速度及び積載量から、仮想点を算出する。この際、目標点設定部230は、取得された道路情報に含まれる曲率、操舵角から算出される操舵角速度、及び/又は、積載量に応じて前方移動時間を変更し、仮想点を算出する。
 ステップS13において、目標点設定部230は、取得された道路情報、及び、算出された仮想点から、目標点を算出する。その後、目標点設定部230は、図10に示す処理を終了する。
 図11は、図3に示す制御目標値算出部240が行う操舵角目標値の算出処理のフローチャートである。
 ステップS21において、制御目標値算出部240は、方位センサ272から搬送車両20の車両方位を取得する。制御目標値算出部240は、位置センサ273から搬送車両20の車両位置を取得する。制御目標値算出部240は、速度センサ274から搬送車両20の車両速度を取得する。制御目標値算出部240は、積載センサ275から搬送車両20の積載量を取得する。制御目標値算出部240は、目標点設定部230から仮想点、目標点及び前方移動時間を取得する。
 ステップS22において、制御目標値算出部240は、取得された車両方位、車両位置、車両速度、積載量、仮想点、目標点及び前方移動時間から、操舵角目標値を算出する。その後、制御目標値算出部240は、図11に示す処理を終了する。
 以上のように、実施形態1の搬送車両20の走行システム200は、目標軌道11の曲率、搬送車両20の操舵角速度及び搬送車両20の積載量の少なくとも1つに応じて、操舵装置の応答性が低下しても目標軌道11に対する追従誤差を抑制し得るような操舵角目標値を算出することができる。よって、実施形態1の搬送車両20の走行システム200は、車両速度の低下を抑制しつつ、目標軌道に対する追従性能を確保することができる。実施形態1の搬送車両20の走行システム200は、生産性の低下を抑制することができる。
[実施形態2]
 図12~図14を用いて、実施形態2の搬送車両20の走行システム200について説明する。実施形態2の搬送車両20の走行システム200において、実施形態1と同様の構成及び動作については、その説明を省略する。
 図12は、実施形態2の搬送システム1を説明する図である。図13は、実施形態2の搬送車両20の走行システム200の構成を示すブロック図である。図14は、図13に示す記憶装置210に記憶された道路情報を示す図である。
 実施形態2の搬送システム1は、図12に示すように、複数の搬送車両20が無線通信回線30を介して接続され、複数の搬送車両20の間で道路情報を共有する。実施形態2の搬送車両20の走行システム200は、図13に示すように、無線通信装置280を備える。
 無線通信装置280は、目標軌道11に従って走行する他の搬送車両20と無線通信回線30を介して通信を行う。無線通信装置280は、目標点設定部230に設定された前方移動時間(変更部233により変更された場合は変更後の前方移動時間)、及び、追従誤差を、他の搬送車両20に送信する。他の搬送車両20が複数存在する場合、無線通信装置280は、当該前方移動時間及び当該追従誤差を、当該複数の搬送車両20のそれぞれに送信する。
 追従誤差は、搬送車両20の車両位置から目標軌道11に下ろした垂線の長さであってもよい。前方移動時間及び追従誤差は、図14に示すように、目標点設定部230によりノード12毎に算出され、道路情報の一部としてノードID等に紐付けられて記憶装置210に記憶されていてもよい。
 また、無線通信装置280は、他の搬送車両20に設定された前方移動時間及び追従誤差を、他の搬送車両20から受信する。他の搬送車両20が複数存在する場合、無線通信装置280は、当該複数の搬送車両20のそれぞれから前方移動時間及び追従誤差を受信する。無線通信装置280は、受信された前方移動時間及び追従誤差、及び、記憶装置210に記憶された前方移動時間及び追従誤差のうち、追従誤差が最も小さい前方移動時間及び追従誤差を抽出する。無線通信装置280は、抽出された前方移動時間及び追従誤差を記憶装置210に記憶させ、記憶装置210に記憶された道路情報を更新する。他の搬送車両20の走行システム200においても同様に道路情報を更新する。
 実施形態2の目標点設定部230は、設定された前方移動時間(変更部233により変更後の前方移動時間を含む)と、無線通信装置280により更新され記憶装置210に記憶された前方移動時間との差が所定の許容範囲内に収まるよう、設定された前方移動時間の変更割合を更新する。更新される前方移動時間の変更割合は、上記の曲率に対する前方移動時間の変更割合と、上記の操舵角速度に対する前方移動時間の変更割合と、上記の積載量に対する前方移動時間の変更割合との少なくとも1つを含む。
 実施形態2の目標点設定部230は、ノード12毎に追従誤差を算出する。目標点設定部230は、算出された追従誤差と、無線通信装置280により更新され記憶装置210に記憶された追従誤差とを比較する。目標点設定部230は、算出された追従誤差が記憶装置210に記憶された追従誤差よりも小さい場合、算出された追従誤差及び前方移動時間を記憶装置210に記憶させ、記憶装置210に記憶された道路情報を更新する。
 このように、実施形態2の搬送車両20の走行システム200は、他の搬送車両20との間で、追従誤差が最も小さい前方移動時間を共有することができる。これにより、実施形態2の搬送車両20の走行システム200は、目標軌道11に対する追従誤差を最大限抑制して搬送車両20を走行させることができる。搬送車両20の走行システム200には、最適な前方移動時間の変更割合が予め設定されていない場合や、目標軌道11が搬送車両20の走行途中に変更される場合がある。このような場合であっても、実施形態2の搬送車両20の走行システム200は、搬送車両20の走行中に、追従誤差の小さい前方移動時間を他の搬送車両20から受信して前方移動時間を更新し、仮想点及び目標点を算出することができる。よって、実施形態2の搬送車両20の走行システム200は、操舵装置の応答性が低下しても、車両速度の低下を抑制しつつ、目標軌道に対する追従性能を更に確保することができる。実施形態2の搬送車両20の走行システム200は、生産性の低下を更に抑制することができる。
[その他]
 なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、或る実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、或る実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
 また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路にて設計する等によりハードウェアによって実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアによって実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テープ、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(solid state drive)等の記録装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
 また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも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もよい。
 1…搬送システム、11…目標軌道、12…ノード、20…搬送車両、200…走行システム、210…記憶装置、220…制御装置、230…目標点設定部、231…仮想点算出部、232…目標点算出部、233…変更部、240…制御目標値算出部、250…車両制御部、271…操舵角センサ、272…方位センサ、273…位置センサ、274…速度センサ、275…積載センサ、280…無線通信装置

Claims (7)

  1.  搬送車両に搭載され、前記搬送車両を目標軌道に従って走行させる搬送車両の走行システムであって、
     前記搬送車両の車両位置を計測する位置センサと、
     前記目標軌道を構成するノード毎に算出された前記目標軌道の曲がり具合を示す曲率を記憶する記憶装置と、
     前記車両位置と前記曲率とに基づいて前記搬送車両の走行を制御する制御装置と、を備え、
     前記制御装置は、
      前記搬送車両が通過するべき地点である目標点を、前記車両位置よりも前方の前記目標軌道上に設定する目標点設定部と、
      前記搬送車両が前記車両位置から前記目標点に向かって走行するよう前記搬送車両の走行を制御する車両制御部と、を有し、
     前記目標点設定部は、前記車両位置よりも前方の前記ノードにおける前記曲率が閾値未満である場合、前記曲率が当該閾値以上である場合よりも前記車両位置から遠い位置に前記目標点を設定する
     ことを特徴とする搬送車両の走行システム。
  2.  前記搬送車両における積荷の積載量を計測する積載センサを更に備え、
     前記目標点設定部は、前記積載量が閾値未満である場合、前記積載量が当該閾値以上である場合よりも前記車両位置から近い位置に前記目標点を設定する
     ことを特徴とする請求項1に記載された搬送車両の走行システム。
  3.  前記搬送車両の操舵角を計測する操舵角センサを更に備え、
     前記目標点設定部は、前記操舵角から算出された操舵角速度が閾値未満である場合、前記操舵角速度が当該閾値以上である場合よりも前記車両位置から遠い位置に前記目標点を設定する
     ことを特徴とする請求項1に記載された搬送車両の走行システム。
  4.  前記搬送車両の操舵角を計測する操舵角センサと、前記搬送車両の車両速度を計測する速度センサと、を更に備え、
     前記制御装置は、前記車両位置から前記目標点に向かって前記搬送車両を走行させる際の前記操舵角の制御目標値を算出する制御目標値算出部を更に有し、
     前記制御目標値算出部は、前記車両速度が低速であるほど、前記操舵角の前記制御目標値を小さく算出し、
     前記車両制御部は、前記操舵角の前記制御目標値に応じて前記搬送車両の走行を制御する
     ことを特徴とする請求項1に記載された搬送車両の走行システム。
  5.  前記搬送車両の操舵角を計測する操舵角センサと、前記搬送車両における積荷の積載量を計測する積載センサと、を更に備え、
     前記制御装置は、前記車両位置から前記目標点に向かって前記搬送車両を走行させる際の前記操舵角の制御目標値を算出する制御目標値算出部を更に有し、
     前記制御目標値算出部は、前記積載量が軽量であるほど、前記操舵角の前記制御目標値を小さく算出し、
     前記車両制御部は、前記操舵角の前記制御目標値に応じて前記搬送車両の走行を制御する
     ことを特徴とする請求項1に記載された搬送車両の走行システム。
  6.  前記搬送車両の車両速度を計測する速度センサと、前記搬送車両の車両方位を計測する方位センサと、を更に備え、
     前記目標点設定部は、
      前記搬送車両が現在の前記車両速度及び前記車両方位に基づいて所定の前方移動時間だけ走行すると仮定した場合の前記車両位置である仮想点を算出する仮想点算出部と、
      前記仮想点から前記目標点を算出する目標点算出部と、
      前記前方移動時間を変更する変更部と、を有し、
     前記変更部は、前記車両位置よりも前方の前記ノードにおける前記曲率が前記閾値未満である場合、前記曲率が当該閾値以上である場合よりも長い時間に前記前方移動時間を変更し、
     前記仮想点算出部は、前記長い時間に変更された前記前方移動時間を用いて前記仮想点を算出し、
     前記目標点算出部は、前記長い時間に変更された前記前方移動時間を用いて算出された前記仮想点から前記目標点を算出することによって、前記車両位置から前記遠い位置に前記目標点を算出する
     ことを特徴とする請求項1に記載された搬送車両の走行システム。
  7.  前記目標軌道に従って走行する他の搬送車両と通信を行う無線通信装置を更に備え、
     前記無線通信装置は、前記前方移動時間を前記他の搬送車両に送信すると共に、前記他の搬送車両に設定された前記前方移動時間を前記他の搬送車両から受信する
     ことを特徴とする請求項6に記載された搬送車両の走行システム。
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