JP6672336B2 - 作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の管理システム、及び作業機械の管理方法 - Google Patents
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Description
<鉱山機械の管理システムの概要>
図1は、実施形態1に係る作業機械4の管理システム1の一例を示す図である。実施形態1においては、作業機械4が、鉱山で稼働する鉱山機械である例について説明する。以下の説明においては、作業機械4を適宜、鉱山機械4、と称する。なお、作業機械4は、鉱山で稼働する作業機械でなくてもよい。
次に、管制施設7に配置される管理装置10について説明する。管理装置10は、ダンプトラック2に対してデータ及び指令信号を送信し、ダンプトラック2からデータを受信する。図1に示すように、管理装置10は、コンピュータ11と、表示装置16と、入力装置17と、無線通信装置18と、GPS基地局19と、を備える。
次に、他の鉱山機械3について説明する。他の鉱山機械3は、ダンプトラック2以外の鉱山機械であり、作業者の操作により作動する。他の鉱山機械3は、CPU(Central Processing Unit)を含みかつ作業内容に関する各種の処理を実行する処理装置と、GPS位置を検出するGPS受信器と、管制施設7の無線通信装置18とデータを送受信する無線通信装置とを備える。他の鉱山機械3は、所定時間毎にGPS位置を無線通信装置が管制施設7の無線通信装置18に送信する。
次に、ダンプトラック2について説明する。図2は、実施形態1に係るダンプトラック2の制御ブロック図である。図3は、実施形態1に係るダンプトラック2のハードウエア構成図である。
次に、作業機械の制御システム30を説明する。図4は、実施形態1に係る制御システム30のマップ保存用データベース36に記憶されるマップデータMIの一部を示す図である。図5は、図4中のXIV部を拡大して示す図である。
次に、実施形態1に係るダンプトラック2の走行モードの一例について説明する。図6は、実施形態1に係る制御システム30のフローチャートの一例である。図7は、図6のステップST4のフローチャートの一例である。図8は、図6のステップST6のフローチャートの一例である。
上述したように、ダンプトラック2が走行経路RPを走行する場合、推測航法により導出されたダンプトラック2の位置が、GPS受信器31により検出されたGPS位置又は照合航法演算部33Bにより算出された絶対位置により補正される。以下の説明においては、GPS受信器31により検出された検出データであるGPS位置を使ってダンプトラック2の走行を制御することを適宜、GPS走行、と称し、照合航法演算部33Bにより算出された絶対位置を使ってダンプトラック2の走行を制御することを適宜、照合航法走行、と称する。
以上説明したように、実施形態1によれば、管理エリアを複数の分割マップに分割し、複数の分割エリアそれぞれのマップを示す複数の分割マップデータMIpをマップ保存用データベース36に記憶させ、位置データ取得部33Fで取得されたダンプトラック1の絶対値を示す位置データに基づいて、マップ保存用データベース36に記憶されている複数の分割マップデータMIpから特定マップデータMIfを決定するようにしたので、マップ保存用データベース36に記憶されている複数の分割マップデータMIpのうち、照合航法走行に必要なダンプトラック2の周辺のマップを示す特定マップデータMIfのみを記憶部33Dに読み込ませることができる。これにより、記憶部33Dの大容量化及び演算処理の負荷の増大を招くことなく、記憶部33Dに読み込まれた特定マップデータMIfを使ってダンプトラック2の位置を算出して、照合航法走行させることができる。
実施形態2について説明する。以下の説明において、上述の実施形態1と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
図17は、実施形態2に係るマップデータMIの作成におけるダンプトラック2の動作を示すフローチャートである。図18は、実施形態2に係るマップ保存用データベース36の動作を説明するための模式図である。
以上説明したように、実施形態2によれば、マップ保存用データベース36に記憶されている分割マップデータMIpについて、作成されてからの経過時間が規定時間(例えば3日間)を超えているか否かが判定され、作成された分割マップデータMIpが規定時間毎にグループ化され、1つのフォルダに格納されて管理される。過去の第1期間(例えば現時点を基準として6日前から3日前までの期間)に作成された分割マップデータMIpがマップ保存用データベース36の旧フォルダに格納され、第1期間の後の第2期間(例えば現時点を基準として3日前から現時点までの期間)に作成された分割マップデータMIpが新フォルダに格納される。第1期間において作成された分割マップデータMIpは、第2期間において作成された分割マップデータMIpにより更新される。これにより、最新の分割マップデータが残りつつ、古い分割マップデータが消去されるので、マップ保存用データベース36に記憶されるデータ量の増大化が抑制される。
なお、上述の各実施形態においては、図20の模式図に示すように、マップ保存用データベース36がダンプトラック2に配置され、ダンプトラック2に配置されているマップ保存用データベース36において、マップデータ作成処理で作成された分割マップデータが管理され、照合航法走行に使用されることとした。図21の模式図に示すように、分割マップデータを記憶し管理するマップ保存用データベース36が、ダンプトラック2とは別の位置に配置される管制施設7のコンピュータ11に設けられてもよい。例えば、コンピュータ11の記憶装置13の外部記憶装置が、マップ保存用データベース36として機能してもよい。ダンプトラック2によって実施されたマップデータ作成処理で作成された分割マップデータは、通信システム9により無線で管理施設7のコンピュータ11に送信される。ダンプトラック2において照合航法走行が実行される場合、コンピュータ11の記憶装置13の外部記憶装置に記憶されている複数の分割マップデータから決定された特定マップデータMIfが通信システム9により無線でダンプトラック2の記憶部33Dに供給される。
2 ダンプトラック(鉱山機械)
2E 内燃機関
2G 発電機
2S 操舵装置
3 他の鉱山機械
4 鉱山機械
5 測位衛星
6 中継器
7 管制施設
9 通信システム
10 管理装置
11 コンピュータ
12 処理装置(コースデータ作成部)
13 記憶装置
13B データベース
15 入出力部
16 表示装置
17 入力装置
18 無線通信装置
18A アンテナ
19 GPS基地局
19A アンテナ
19B 送受信装置
19C アンテナ
20 走行コントローラ(走行制御部)
21 車両本体
22 ベッセル
23 車輪
23B 制動装置
23F 前輪
23M 電動機
23R 後輪
24 非接触センサ
24A レーダ
24B レーザセンサ
26 ジャイロセンサ
27 速度センサ
30 制御システム
31 GPS受信器(位置検出装置)
31A アンテナ
31B アンテナ
32 走行経路作成装置
32A 経路位置記憶部
33 位置計測コントローラ
33A 判定部
33B 照合航法演算部(位置演算部)
33C マップデータ作成部
33D 記憶部(第2記憶部)
33E 更新部
33F 位置データ取得部
34 無線通信装置
34A アンテナ
35 第1信号線
36 マップ保存用データベース
37A 第2通信線
38 観測点座標変換部
39 観測点利用可能判断部
40 安全コントローラ
BK 土手
CR 破砕機
DPA 排土場
GR グリッド
HL 搬送路
IAH 照射エリア
IAV 照射エリア
IS 交差点
KF カルマンフィルタ
LPA 積込場
MI マップデータ
MIf 特定マップデータ
MIm 管理マップデータ
MIp 分割マップデータ
RP 走行経路
Claims (12)
- 走行経路を走行する作業機械の位置を検出する位置検出装置と、
前記作業機械が走行する作業現場の物体を非接触で検出する非接触センサと、
前記位置検出装置の検出データと前記非接触センサの検出データとに基づいて、前記作業現場の管理エリアのマップを示す管理マップデータを作成するマップデータ作成部と、
前記管理エリアが分割されて設定され、前記物体の情報を示す複数のグリッドによって規定される分割エリアのマップを示す分割マップデータを記憶する第1記憶部と、
前記第1記憶部とは別の第2記憶部と、
前記位置検出装置の検出データに基づいて、前記第1記憶部に記憶されている複数の前記分割マップデータから特定マップデータを決定し、前記特定マップデータを前記第2記憶部に読み込ませる更新部と、
前記第2記憶部に読み込まれた前記特定マップデータと前記非接触センサの検出データとを照合して、前記作業機械の位置を算出する位置演算部と、
を備える作業機械の制御システム。 - 前記第2記憶部に読み込まれる前記特定マップデータは、第1分割エリアを示す第1分割マップデータ及び前記第1分割エリアに隣接する第2分割エリアを示す第2分割マップデータを含み、
前記更新部は、前記位置検出装置の検出データに基づいて、前記作業機械が前記第1分割エリアから前記第2分割エリアに移動したと判定したとき、前記特定マップデータを更新する、
請求項1に記載の作業機械の制御システム。 - 前記第1記憶部に記憶されている前記分割マップデータは、前記第2分割エリアに対して前記作業機械の進行方向に隣接して配置されている第3分割エリアを示す第3分割マップデータを含み、
前記更新部は、前記作業機械が前記第1分割エリアから前記第2分割エリアに移動したと判定したとき、前記第1記憶部に記憶されている前記第3分割マップデータを前記第2記憶部に読み込ませる、
請求項2に記載の作業機械の制御システム。 - 前記更新部は、前記作業機械が前記第1分割エリアから前記第2分割エリアに移動したと判定したとき、前記第2記憶部に記憶されている、前記第1分割エリアに対して前記作業機械の進行方向とは逆方向に隣接して配置されている第4分割エリアを示す第4分割マップデータを前記第2記憶部から消去する、
請求項3に記載の作業機械の制御システム。 - 前記特定マップデータは、前記作業機械が存在する分割エリアを示す分割マップデータ、及び前記作業機械が存在する分割エリアの周囲に配置される複数の分割エリアのそれぞれを示す分割マップデータを含む、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の作業機械の制御システム。 - 前記更新部は、前記第2記憶部に記憶される前記特定マップデータのデータ量が一定値に維持されるように、前記作業機械の位置の変化に伴って、前記第1記憶部に記憶されている前記分割マップデータの少なくとも一部を前記第2記憶部に読み込ませる処理、及び前記第2記憶部に記憶されている前記分割マップデータの少なくとも一部を消去する処理を実施する、
請求項5に記載の作業機械の制御システム。 - 前記管理エリアは、所定面内の第1軸方向に第1分割数だけ配置され、前記第1軸方向と直交する前記所定面内の第2軸方向に第2分割数だけ配置された複数の分割マップを含み、
前記更新部は、前記作業機械が存在する前記分割エリアの前記所定面内における座標値と、前記第1分割数及び前記第2分割数の少なくとも一方とに基づいて、前記第2記憶部に読み込ませる前記特定マップデータを決定する、
請求項6に記載の作業機械の制御システム。 - 第1期間において取得された前記位置検出装置の検出データと前記非接触センサの検出データとに基づいて作成された前記分割マップデータが前記第1記憶部に記憶され、
前記第1期間の後の第2期間において前記位置検出装置の検出データと前記非接触センサの検出データとに基づいて作成された前記分割マップデータにより、前記第1記憶部に記憶されている前記分割マップデータの少なくとも一部が更新される、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の作業機械の制御システム。 - 前記更新部は、所定の分割エリアについて前記第1期間において作成された分割マップデータと、前記所定の分割エリアについて前記第2期間において作成された分割マップデータとの論理和を算出し、
前記位置演算部は、論理和と前記非接触センサの検出データとを照合して、前記所定の分割エリアにおける前記作業機械の位置を算出する、
請求項8に記載の作業機械の制御システム。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の作業機械の制御システムを備える作業機械。
- 請求項10に記載の作業機械に前記走行経路を規定するコースデータを出力する管理装置を備える作業機械の管理システム。
- 走行経路を走行する作業機械の位置を検出する位置検出装置の検出データと、前記作業機械が走行する作業現場の物体を非接触で検出する非接触センサの検出データとに基づいて、前記作業現場の管理エリアのマップを示す管理マップデータを作成することと、
前記管理エリアを分割して前記物体の情報を示す複数のグリッドによって規定される複数の分割エリアを設定し、前記分割エリアのマップを示す分割マップデータを第1記憶部に記憶させることと、
前記作業機械の位置データを取得することと、
前記第1記憶部に記憶されている複数の前記分割マップデータから前記作業機械の位置データに基づいて決定された特定マップデータを前記第1記憶部とは別の第2記憶部に読み込ませることと、
前記第2記憶部に読み込まれた前記特定マップデータと前記非接触センサの検出データとを照合して前記作業機械の位置を算出することと、
を含む作業機械の管理方法。
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