JP7103834B2 - 作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法 - Google Patents
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Description
[管理システム]
図1は、本実施形態に係る管理システム1及び作業機械2の一例を模式的に示す図である。作業機械2は、無人車両である。無人車両とは、運転者による運転操作によらずに、無人で走行する作業車両をいう。作業機械2は、管理システム1からの走行条件データに基づいて走行する。
作業機械2は、車両本体21と、車両本体21に支持されるダンプボディ22と、車両本体21を支持する走行装置23と、速度センサ24と、方位センサ25と、姿勢センサ26と、無線通信機28と、位置センサ31と、非接触センサ32と、データ処理装置10と、走行制御装置40とを備える。
図2は、本実施形態に係る作業機械2及び走行路HLを模式的に示す図である。走行路HLは、鉱山の複数の作業場PAに通じる。作業場PAは、積込場PA1及び排土場PA2の少なくとも一方を含む。走行路HLに交差点ISが設けられてもよい。
図3及び図4は、本実施形態に係る非接触センサ32の検出範囲を模式的に示す図である。非接触センサ32は、作業機械2の車両本体21の前部に配置される。非接触センサ32は、単数でもよいし複数でもよい。非接触センサ32の検出範囲ARは、放射状である。検出波は、放射状の検出範囲ARにおいて走査される。非接触センサ32は、検出範囲AR内の物体を検出波で走査して、物体の3次元形状を示す点群データを取得する。点群データは、物体の表面における複数の検出点DPの集合体である。検出点DPは、物体の表面において検出波が照射された照射点を含む。非接触センサ32は、作業機械2の周囲の少なくとも一部の物体を検出波で走査して、物体の複数の検出点DPのそれぞれとの相対位置を検出する。
図5は、本実施形態に係る作業機械2の制御システム9を示す機能ブロック図である。制御システム9は、データ処理装置10と、走行制御装置40とを有する。データ処理装置10及び走行制御装置40のそれぞれは、通信システム4を介して管理装置3と通信可能である。
データ処理装置10は、絶対位置データ取得部11と、相対位置データ取得部12と、マップデータ作成部13と、マップデータ記憶部14と、フィルタ部15と、照合位置データ算出部16とを有する。
走行制御装置40は、管理装置3により生成された走行条件データに従って作業機械2が走行するように、走行装置23を制御する。本実施形態において、走行制御装置40は、位置センサ31により検出される絶対位置データに基づいて作業機械2を走行させる通常走行モードと、照合位置データ算出部16により算出された照合位置データに基づいて作業機械2を走行させる照合走行モードとの少なくとも一方の走行モードに基づいて、作業機械2を走行させる。
図6は、本実施形態に係るマップデータ作成部13の処理を説明するための模式図である。なお、図6に示す例においては、非接触センサ32によって検出される物体が土手BKであることとする。なお、物体は***物PRでもよい。
図7は、本実施形態に係るフィルタ部15の処理を説明するための模式図である。作業機械2は、走行路HLを走行する。走行路HLを走行する作業機械2の前方に***物PRが存在する場合、非接触センサ32は、***物PRを検出する。非接触センサ32に対向する***物PRの表面(壁面)は、上方に向かって作業機械2から離れるように傾斜している。
次に、本実施形態に係るマップデータ作成方法について説明する。図9は、本実施形態に係るマップデータ作成方法を示すフローチャートである。
図10は、コンピュータシステム1000の一例を示すブロック図である。上述の管理装置3、データ処理装置10、及び走行制御装置40のそれぞれは、コンピュータシステム1000を含む。コンピュータシステム1000は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ1001と、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含むメインメモリ1002と、ストレージ1003と、入出力回路を含むインターフェース1004とを有する。上述の管理装置3の機能、データ処理装置10の機能、及び走行制御装置40の機能は、プログラムとしてストレージ1003に記憶されている。プロセッサ1001は、プログラムをストレージ1003から読み出してメインメモリ1002に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム1000に配信されてもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、高さ閾値h1以下の検出点DPに基づいてマップデータが作成され、高さ閾値h1よりも高くノイズとみなされる検出点DPを用いるマップデータの作成は実施されない。これにより、マップデータの作成において、マップデータにノイズが含まれることが抑制される。マップデータの作成においてノイズの影響が抑制され、高精度なマップデータを作成することができるので、非接触センサ32の検出データとマップデータとを照合したとき、算出される作業機械2の位置計測の精度の低下が抑制される。そのため、例えば位置センサ31の検出精度が低下したときに、非接触センサ32の検出データとマップデータとを照合しながら作業機械2を走行させるとき、作業機械2は、走行条件データに従って精度良く走行することができる。
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一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。
なお、上述の実施形態において、マップデータ作成部13により作成されたマップデータが表示装置に表示されてもよい。表示装置は、作業機械2の運転室に配置されてもよい。管制施設5に配置されてもよい。表示装置は、一致条件に基づいて、マップデータを構成するグリッドの表示形態を変えてもよい。例えば、表示装置は、上述の第1実施形態で説明した既存検出点DPeと一致する現況検出点PDcと、既存検出点DPeと一致しない現況検出点PDcとを、異なる色又は濃度で表示してもよい。また、表示装置は、上述の第2実施形態及び第3実施形態で説明した検出回数が検出回数閾値以上の現況検出点PDcと、検出回数が検出回数閾値以下の現況検出点PDcとを、異なる色又は濃度で表示してもよい。
Claims (8)
- 作業現場の走行路を走行する作業機械の位置を検出する位置センサと、
前記走行路を走行する前記作業機械の前方に存在し、上方に向かって前記作業機械から離れるように傾斜する物体の表面の位置を検出する非接触センサと、
前記非接触センサで検出され規定の高さ条件を満足する前記物体の検出点と前記位置センサの検出データとに基づいて、マップデータを作成するマップデータ作成部と、
を備える作業機械の制御システム。 - 前記高さ条件は、高さ閾値以下の高さであることを含む、
請求項1に記載の作業機械の制御システム。 - 前記物体は、前記走行路を走行する前記作業機械の前方に存在し、
前記非接触センサは、前記走行路の路面と前記物体の表面との境界の位置を検出し、
前記高さ条件は、前記物体の表面において前記境界から規定距離までの規定領域に存在することを含む、
請求項1に記載の作業機械の制御システム。 - 前記マップデータを記憶するマップデータ記憶部を備え、
前記検出点は、前記マップデータ記憶部に記憶される前記マップデータを構成する既存検出点と、前記非接触センサで検出される現況検出点とを含み、
前記マップデータ作成部は、前記高さ条件を満足する前記現況検出点を前記既存検出点に付加して前記マップデータを作成する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の作業機械の制御システム。 - 前記非接触センサの検出データと前記マップデータ作成部で作成された前記マップデータとを照合して、前記作業機械の照合位置を示す照合位置データを算出する照合位置データ算出部を有する、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の作業機械の制御システム。 - 前記位置センサの検出精度が低下したとき、前記照合位置データ算出部により算出された前記照合位置データに基づいて、前記作業機械の走行状態を制御する走行制御装置を備える、
請求項5に記載の作業機械の制御システム。 - 請求項1から請求項6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。
- 作業現場の走行路を走行する作業機械の位置の検出データを位置センサから取得することと、
前記走行路を走行する前記作業機械の前方に存在し、上方に向かって前記作業機械から離れるように傾斜する物体の表面の位置の検出データを非接触センサから取得することと、
前記非接触センサで検出され規定の高さ条件を満足する前記物体の検出点と前記位置センサの検出データとに基づいて、マップデータを作成することと、
を含む作業機械の制御方法。
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