JP7329363B2 - 無人車両の制御システム及び無人車両の制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、無人車両の制御システム及び無人車両の制御方法に関する。

鉱山のような広域の作業現場において無人車両が使用される場合がある。無人車両は、運転者の運転操作により稼働する手動モードと、運転者の運転操作によらずに無人で稼働する自動モードとのいずれか一方で稼動することができる。

特開２０１５－０５６１３４号公報

作業現場においては、無人車両のみならず有人車両も稼働する。無人車両にウインカーが設けられている場合、有人車両に搭乗している作業者は、無人車両の進行方向を認識することができる。一方、ウインカーが正しく作動しないと、有人車両に搭乗している作業者は、無人車両の進行方向を正しく認識することができない。

本開示は、無人車両に設けられるウインカーを制御するウインカーデータを含む走行コースデータを取得する走行コースデータ取得部と、前記無人車両に設けられるウインカー操作装置の操作データを取得する操作データ取得部と、前記無人車両が前記走行コースデータに基づいて動作するときに、前記操作データ取得部により前記操作データが取得された場合、前記走行コースデータ取得部により取得された前記ウインカーデータに基づいて前記ウインカーを制御するウインカー制御部と、を備える、無人車両の制御システムが提供される。

本開示によれば、無人車両のウインカーを正しく作動させることができる。

図１は、実施形態に係る管制システム、無人車両、及び有人車両の一例を模式的に示す図である。 図２は、実施形態に係る作業現場の一例を模式的に示す図である。 図３は、実施形態に係る管理装置及び制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、実施形態に係る無人車両の制御方法の一例を示すフローチャートである。 図５は、コンピュータシステムの一例を示すブロック図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［管制システム］
図１は、本実施形態に係る管制システム１、無人車両２、及び有人車両９の一例を模式的に示す図である。無人車両２とは、運転者による運転操作によらずに、無人で稼動することができる車両をいう。無人車両２は、作業現場において稼働する。

管制システム１は、管理装置３と、通信システム４とを備える。管理装置３は、コンピュータシステムを含み、例えば鉱山の管制施設５に設置される。通信システム４は、管理装置３と無人車両２との間で通信を実施する。管理装置３に無線通信機６が接続される。通信システム４は、無線通信機６を含む。管理装置３と無人車両２とは、通信システム４を介して無線通信する。

［無人車両］
無人車両２は、管理装置３からの走行コースデータに基づいて、作業現場において稼働する。無人車両２は、ウインカー２０と、走行装置２１と、走行装置２１に支持される車両本体２２と、車両本体２２に支持されるダンプボディ２３と、制御装置３０とを備える。

ウインカー２０は、無人車両２の進行方向を表示する方向指示器である。ウインカー２０は、車両本体２２の前部及び後部のそれぞれに配置される。ウインカー２０が作動することにより、無人車両２の進行方向が周囲に報知される。ウインカー２０は、ウインカーランプを含む。ウインカー２０の作動は、ウインカーランプの点灯又は点滅を含む。ウインカー２０の作動停止は、ウインカーランプの消灯を含む。ウインカー２０は、無人車両２が右折するときに点灯又は点滅する右ウインカーランプと、無人車両２が左折するときに点灯又は点滅する左ウインカーランプとを含む。右ウインカーランプは、車両本体２２の右部に配置される。左ウインカーランプは、車両本体２２の左部に配置される。また、ウインカー２０は、右ウインカーランプと左ウインカーランプとが同時に点灯又は点滅するハザード点灯することができる。

走行装置２１は、走行装置２１を駆動する駆動装置２４と、走行装置２１を制動するブレーキ装置２５と、走行方向を調整する操舵装置２６と、車輪２７とを有する。

車輪２７が回転することにより、無人車両２は自走する。車輪２７は、前輪２７Ｆと後輪２７Ｒとを含む。車輪２７にタイヤが装着される。

駆動装置２４は、無人車両２を加速させるための駆動力を発生する。駆動装置２４は、ディーゼルエンジンのような内燃機関を含む。なお、駆動装置２４は、電動機を含んでもよい。駆動装置２４で発生した動力が後輪２７Ｒに伝達される。ブレーキ装置２５は、無人車両２を減速又は停止させるための制動力を発生する。操舵装置２６は、無人車両２の走行方向を調整可能である。無人車両２の走行方向は、車両本体２２の前部の向きを含む。操舵装置２６は、前輪２７Ｆを操舵することによって、無人車両２の走行方向を調整する。

制御装置３０は、無人車両２に配置される。制御装置３０は、無人車両２の外部に存在する管理装置３と通信可能である。制御装置３０は、駆動装置２４を作動するためのアクセル指令、ブレーキ装置２５を作動するためのブレーキ指令、及び操舵装置２６を作動するためのステアリング指令を出力する。駆動装置２４は、制御装置３０から出力されたアクセル指令に基づいて、無人車両２を加速させるための駆動力を発生する。駆動装置２４の出力が調整されることにより、無人車両２の走行速度が調整される。ブレーキ装置２５は、制御装置３０から出力されたブレーキ指令に基づいて、無人車両２を減速させるための制動力を発生する。操舵装置２６は、制御装置３０から出力されたステアリング指令に基づいて、無人車両２を直進又は旋回させるために前輪２７Ｆの向きを変えるための力を発生する。

また、無人車両２は、無人車両２の位置を検出する位置検出装置２８を備える。無人車両２の位置が、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）を含む。全地球航法衛星システムは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される無人車両２の絶対位置を検出する。全地球航法衛星システムにより、グローバル座標系において規定される無人車両２の位置が検出される。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。位置検出装置２８は、ＧＮＳＳ受信機を含み、無人車両２の絶対位置（座標）を検出する。

また、無人車両２は、無線通信機２９を備える。通信システム４は、無線通信機２９を含む。無線通信機２９は、管理装置３と無線通信可能である。

［有人車両］
有人車両９は、作業者の運転操作により稼働する。有人車両９は、作業者が搭乗する運転室を有する。また、有人車両９は、制御装置９０と、無線通信機９１とを備える。通信システム４は、無線通信機９１を含む。無線通信機９１は、管理装置３と無線通信可能である。

［作業現場］
図２は、本実施形態に係る作業現場の一例を模式的に示す図である。本実施形態において、作業現場は鉱山又は採石場であり、無人車両２は作業現場を走行して積荷を運搬するダンプトラックである。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。無人車両２に運搬される積荷として、鉱山又は採石場において掘削された鉱石又は土砂が例示される。

無人車両２は、鉱山の作業場ＰＡ及び作業場ＰＡに通じる走行路ＨＬの少なくとも一部を走行する。作業場ＰＡは、積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡの少なくとも一方を含む。走行路ＨＬは、交差点ＩＳを含む。

積込場ＬＰＡとは、無人車両２に積荷を積載する積込作業が実施されるエリアをいう。積込場ＬＰＡにおいて、油圧ショベルのような積込機７が稼働する。排土場ＤＰＡとは、無人車両２から積荷が排出される排出作業が実施されるエリアをいう。排土場ＤＰＡには、例えば破砕機８が設けられる。

走行路ＨＬ及び作業場ＰＡに目標走行経路Ｃｒが設定される。無人車両２は、目標走行経路Ｃｒに従って、走行路ＨＬを走行する。目標走行経路Ｃｒは、目標走行経路Ｃｒ１と、目標走行経路Ｃｒ２とを含む。例えば、無人車両２は、目標走行経路Ｃｒ１に従って排土場ＤＰＡから積込場ＬＰＡに走行し、目標走行経路Ｃｒ２に従って積込場ＬＰＡから排土場ＤＰＡに走行する。

［管理装置及び制御装置］
図３は、本実施形態に係る管理装置３、制御装置３０、及び制御装置９０の一例を示す機能ブロック図である。制御装置３０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。

管理装置３は、通信部３Ａと、走行コースデータ生成部３Ｂとを有する。

通信部３Ａは、通信システム４を介して制御装置３０から送信されたデータを受信する。また、通信部３Ａは、通信システム４を介して制御装置３０にデータを送信する。

走行コースデータ生成部３Ｂは、無人車両２の目標走行経路Ｃｒを含む走行コースデータを生成する。図２に示したように、走行コースデータは、間隔をあけて設定された複数のポイントＰＩを含む。目標走行経路Ｃｒは、複数のポイントＰＩを結ぶラインによって規定される。複数のポイントＰＩのそれぞれに、無人車両２の目標走行速度及び目標走行方位が設定される。また、走行コースデータは、ウインカー２０を制御するためのウインカーデータを含む。ウインカーデータは、複数のポイントＰＩのそれぞれに設定される。ウインカーデータは、無人車両２がポイントＰＩを通過するときにウインカー２０の作動条件を示す。ウインカーデータは、右ウインカーランプの作動を開始させるための作動開始データ、左ウインカーランプの作動を開始させるための作動開始データ、右ウインカーランプの作動を停止させるための作動停止データ、及び左ウインカーランプの作動を停止させるための作動停止データを含む。走行コースデータ生成部３Ｂは、生成した走行コースデータを通信部３Ａに出力する。通信部３Ａは、走行コースデータを無人車両２の制御装置３０に送信する。

本実施形態において、無人車両２は、無人車両２の運転室に搭乗した運転者の運転操作により稼働する手動モードと、運転者の運転操作によらずに走行コースデータに基づいて無人で稼働する自動モードとのいずれか一方で稼動することができる。すなわち、無人車両２は、自動モードと手動モードとに切換えられる。

制御装置３０は、ウインカー操作装置３１及び走行操作装置３２のそれぞれと接続される。ウインカー操作装置３１及び走行操作装置３２のそれぞれは、無人車両２に設けられる。無人車両２には、手動モードにおいて運転者が搭乗する運転室が設けられる。ウインカー操作装置３１及び走行操作装置３２のそれぞれは、無人車両２の運転室に配置される。

ウインカー操作装置３１は、ウインカー２０の作動及び作動停止のために操作される。無人車両２の運転室に搭乗した運転者又は作業者は、ウインカー操作装置３１を操作することができる。ウインカー操作装置３１は、ウインカー２０の作動及び作動停止を実行可能なウインカーレバーを含む。また、ウインカー操作装置３１は、ウインカー２０をハザード点灯させるハザードスイッチを含む。手動モードにおいて、運転者又は作業者は、ウインカー操作装置３１を操作して、ウインカー２０を作動させることができる。

走行操作装置３２は、走行装置２１の作動及び作動停止のために操作される。無人車両２の運転室に搭乗した運転者又は作業者は、走行操作装置３２を操作することができる。走行操作装置３２は、駆動装置２４の出力を調停するためのアクセルペダル、ブレーキ装置２５を作動させるためのブレーキペダル、及び操舵装置２６を作動させるためのステアリングホイールを含む。手動モードにおいて、運転者又は作業者は、走行操作装置３２を操作して、走行装置２１を作動させることができる。

制御装置３０は、通信部３０Ａと、走行コースデータ取得部３０Ｂと、操作データ取得部３０Ｃと、ウインカー制御部３０Ｄと、走行制御部３０Ｅとを有する。

通信部３０Ａは、通信システム４を介して管理装置３にデータを送信する。また、通信部３０Ａは、通信システム４を介して管理装置３から送信されたデータを受信する。

走行コースデータ取得部３０Ｂは、管理装置３から送信された、無人車両２に設けられているウインカー２０を制御するウインカーデータを含む走行コースデータを取得する。

操作データ取得部３０Ｃは、無人車両２に設けられるウインカー操作装置３１の操作データを取得する。また、操作データ取得部３０Ｃは、無人車両２に設けられる走行操作装置３２の操作データを取得する。

ウインカー制御部３０Ｄは、無人車両２のウインカー２０を制御する。ウインカー制御部３０Ｄは、ウインカー２０の作動を制御する。ウインカー制御部３０Ｄは、無人車両２が走行コースデータに基づいて動作する場合において、走行コースデータに含まれるウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。

例えば、無人車両２が自動モードにおいて、ウインカー制御部３０Ｄは、走行コースデータ取得部３０Ｂにより取得された走行コースデータに含まれるウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。

無人車両２が手動モードにおいて、ウインカー制御部３０Ｄは、ウインカー操作装置３１が操作させることにより生成された操作データに基づいて、ウインカー２０を制御する。

走行コースデータ取得部３０Ｂがウインカーデータを取得し操作データ取得部３０Ｃが操作データを取得した場合、すなわち、ウインカーデータ及び操作データの両方が同時に取得された場合、ウインカー制御部３０Ｓは、ウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。

例えば、無人車両２が自動モードにおいて操作データ取得部３０Ｃがウインカー操作装置３１の操作データを取得した場合、ウインカー制御部３０Ｄは、ウインカー操作装置３１の操作データによらずに、走行コースデータ取得部３０Ｂが取得したウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。すなわち、自動モードにおいて、走行コースデータ取得部３０Ｂがウインカーデータを取得し操作データ取得部３０Ｃがウインカー操作装置３１の操作データを取得した場合、ウインカー制御部３０Ｄは、操作データによらずに、ウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。

例えば、無人車両２が走行コースデータに基づいて動作する場合において、ウインカー操作装置３１が操作されてしまう可能性がある。例えば、作業現場において無人車両２を初めて自動モードで走行させる場合、運転者が無人車両２に搭乗した状態で、無人車両２を自動モードで走行させる場合がある。運転者が無人車両２に搭乗した状態で、無人車両２を自動モードで走行させた場合、運転者がウインカー操作装置３１に誤って触れてしまい、ウインカー操作装置３１が動いてしまう可能性がある。また、例えば車両本体２２の振動により、ウインカー操作装置３１が動いてしまう可能性がある。このように、自動モードにおいて、ウインカー操作装置３１が操作されてしまった場合においても、ウインカー制御部３０Ｄは、管理装置３から送信されたウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。すなわち、無人車両２が走行コースデータに基づいて動作する場合において、操作データ取得部３０Ｃがウインカー操作装置３１の操作データを取得した場合、ウインカー制御部３０Ｄは、ウインカー操作装置３１の操作データによらずに、管理装置３から送信されたウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。

なお、操作データ取得部３０Ｃによりウインカー操作装置３１の操作データが取得されている状態で、手動モードから自動モードに切換えられた場合、ウインカー制御部３０Ｄは、ウインカー操作装置３１の操作データよりも管理装置３から送信されたウインカーデータを優先させて、ウインカー２０を制御してもよい。

走行制御部３０Ｅは、無人車両２の走行装置２１を制御する。走行制御部３０Ｅは、無人車両２の走行を制御する。無人車両２が手動モードにおいて、走行制御部３０Ｅは、走行操作装置３２が操作させることにより生成された操作データに基づいて、無人車両２の走行を制御する。無人車両２が自動モードにおいて、走行制御部３０Ｅは、走行コースデータ取得部３０Ｂにより取得された走行コースデータに基づいて、無人車両２の走行を制御する。

［制御方法］
図４は、本実施形態に係る無人車両２の制御方法の一例を示すフローチャートである。例えば無人車両２のメンテナンス等において、無人車両２が手動モードに設定される（ステップＳＡ１）。

手動モードにおいてウインカー操作装置３１が操作される場合がある。例えばメンテナンスのために無人車両２を駐機場に移動する場合、運転者は、ウインカー操作装置３１及び走行操作装置３２を操作しながら無人車両２を駐機場に移動する場合がある。操作データ取得部３０Ｃは、ウインカー操作装置３１の操作データを取得する（ステップＳＡ２）。

ウインカー制御部３０Ｄは、操作データ取得部３０Ｃが取得した操作データに基づいて、ウインカー２０を制御する（ステップＳＡ３）。

無人車両２が自動モードに設定される（ステップＳＡ４）。

管理装置３において、走行コースデータ生成部３Ｂは、ウインカーデータを含む走行コースデータを生成する。通信部３Ａは、生成された走行コースデータを、通信システム４を介して無人車両２の制御装置３０に送信する。

制御装置３０において、走行コースデータ取得部３０Ｂは、走行コースデータを取得する（ステップＳＡ５）。

自動モードに設定されている無人車両２は、走行コースデータに基づいて、稼働を開始する。走行制御部３０Ｅは、走行コースデータによって規定される目標走行経路Ｃｒに従って無人車両２が走行するように、走行装置２１を制御する。ウインカー制御部３０Ｄは、走行コースデータに含まれるウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する（ステップＳＡ６）。

自動モードにおいて、ウインカー操作装置３１が操作され、操作データ取得部３０Ｃが操作データを取得しても、無人車両２が走行コースデータに基づいて動作している場合には、ウインカー制御部３０Ｄは、ウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。すなわち、自動モードにおいて、ウインカー操作装置３１の操作データ及びウインカーデータの両方が制御装置３０に取得されている場合、ウインカー制御部３０Ｄは、ウインカー操作装置３１の操作データによらずに、ウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、無人車両２が走行コースデータに基づいて動作する場合において、制御装置３０がウインカー操作装置３１の操作データ及び管理装置３からのウインカーデータの両方を取得した場合、管理装置３から送信されたウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。これにより、制御装置３０は、無人車両２のウインカー２０を正しく作動させることができる。

上述のように、無人車両２が走行コースデータに基づいて動作する場合において、何らかの理由により、ウインカー操作装置３１が操作されてしまう可能性がある。ウインカー操作装置３１の操作データに基づいてウインカー２０が制御されてしまうと、ウインカー２０は正しく作動しない可能性がある。例えば、ウインカー操作装置３１が右ウインカーランプを作動させるように操作されている状態で、無人車両２を左折させる走行コースデータを走行コースデータ取得部３０Ｂが取得した場合、自動モードにおいてウインカー操作装置３１の操作データが優先されてしまうと、無人車両２が左折しながら右ウインカーランプが作動してしまうこととなる。このように、自動モードにおいてウインカー２０が正しく作動しないと、有人車両９に搭乗している作業者又は作業現場に存在する他の作業者は、無人車両２の進行方向を正しく認識することができない可能性がある。

本実施形態においては、無人車両２が走行コースデータに基づいて動作する場合において、ウインカー操作装置３１が操作されてしまっても、ウインカー２０は、走行コースデータに含まれるウインカーデータに基づいて制御される。ウインカー２０は、目標走行経路Ｃｒに適合したウインカーデータに基づいて制御されるので、目標走行経路Ｃｒに適合するように、正しく作動することができる。

［コンピュータシステム］
図５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、制御装置３０、及び制御装置９０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の機能及び制御装置３０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。

コンピュータシステム１０００は、上述の実施形態に従って、無人車両２に設けられるウインカー２０を制御するウインカーデータを含む走行コースデータを取得することと、無人車両２に設けられるウインカー操作装置３１の操作データを取得することと、無人車両２が走行コースデータに基づいて動作するときに、操作データが取得された場合、ウインカーデータに基づいてウインカー２０を制御することと、を実行することができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態においては、無人車両２が自動モードと手動モードとに切換えられることとした。無人車両２は自動モードと手動モードとに切換えられなくてもよい。例えば、有人車両９を無人車両２として動作させる場合など、自動モードと手動モードとが存在しない無人車両２においても、無人車両２が走行コースデータに基づいて動作するときに、ウインカー操作装置３１の操作データが取得された場合、ウインカー制御部３０Ｄは、走行コースデータ取得部３０Ｂにより取得されたウインカーデータに基づいて、ウインカー２０を制御する。

なお、上述の実施形態において、無人車両２の制御装置３０の機能の少なくとも一部が管理装置３に設けられてもよいし、管理装置３の機能の少なくとも一部が制御装置３０に設けられてもよい。

なお、上述の実施形態においては、走行コースデータが管理装置３において生成され、無人車両２は管理装置３から送信された走行コースデータに従って走行することとした。無人車両２の制御装置３０が走行コースデータを生成してもよい。すなわち、制御装置３０が走行コースデータ生成部を有してもよい。また、管理装置３及び制御装置３０のそれぞれが走行コースデータ生成部を有してもよい。

なお、上述の実施形態においては、無人車両２が運搬車両の一種であるダンプトラックであることとした。無人車両２は、例えば油圧ショベル又はブルドーザのような作業機を備える作業機械でもよい。

１…管制システム、２…無人車両、３…管理装置、３Ａ…通信部、３Ｂ…走行コースデータ生成部、４…通信システム、５…管制施設、６…無線通信機、７…積込機、８…破砕機、９…有人車両、２０…ウインカー、２１…走行装置、２２…車両本体、２３…ダンプボディ、２４…駆動装置、２５…ブレーキ装置、２６…操舵装置、２７…車輪、２７Ｆ…前輪、２７Ｒ…後輪、２８…位置検出装置、２９…無線通信機、３０…制御装置、３０Ａ…通信部、３０Ｂ…走行コースデータ取得部、３０Ｃ…操作データ取得部、３０Ｄ…ウインカー制御部、３０Ｅ…走行制御部、３１…ウインカー操作装置、３２…走行操作装置、９０…制御装置、９１…無線通信機、Ｃｒ…目標走行経路、Ｃｒ１…目標走行経路、Ｃｒ２…目標走行経路、ＨＬ…走行路、ＰＡ…作業場、ＤＰＡ…排土場、ＬＰＡ…積込場。

Claims (3)

1. 作業現場で稼働する無人ダンプトラックである無人車両に設けられるウインカーを制御するウインカーデータを含む走行コースデータを前記無人車両の外部に設けられた管理装置から取得する走行コースデータ取得部と、
   前記無人車両に設けられるウインカー操作装置の操作データを取得する操作データ取得部と、
   前記無人車両が運転者の運転操作により動作する手動モードにおいて、ウインカー操作装置の操作データに基づいて前記ウインカーを制御し、前記無人車両が前記走行コースデータに基づいて動作する自動モードにおいて、前記操作データ取得部により前記操作データが取得されても、前記走行コースデータ取得部により取得された前記ウインカーデータに基づいて前記ウインカーを制御するウインカー制御部と、を備える、
   無人車両の制御システム。
2. 前記走行コースデータに基づいて前記無人車両の走行を制御する走行制御部を備える、
   請求項１に記載の無人車両の制御システム。
3. 作業現場で稼働する無人ダンプトラックである無人車両に設けられるウインカーを制御するウインカーデータを含む走行コースデータを前記無人車両の外部に設けられた管理装置から取得することと、
   前記無人車両に設けられるウインカー操作装置の操作データを取得することと、
   前記無人車両が運転者の運転操作により動作する手動モードにおいて、ウインカー操作装置の操作データに基づいて前記ウインカーを制御し、前記無人車両が前記走行コースデータに基づいて動作する自動モードにおいて、前記操作データが取得されても、前記管理装置から送信された前記ウインカーデータに基づいて前記ウインカーを制御することと、を含む、
   無人車両の制御方法。

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