特許 5866645 無人走行車両の走行禁止領域設定システム及び無人走行車両の走行禁止領域設定用コンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5866645

(24)【登録日】2016年1月15日

(45)【発行日】2016年2月17日

(54)【発明の名称】無人走行車両の走行禁止領域設定システム及び無人走行車両の走行禁止領域設定用コンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20160204BHJP

   E02F 9/24 20060101ALI20160204BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/20 Q

   E02F9/24 G

【請求項の数】6

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2011-135042(P2011-135042)

(22)【出願日】2011年6月17日

(65)【公開番号】特開2013-2161(P2013-2161A)

(43)【公開日】2013年1月7日

【審査請求日】2014年4月25日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】遠嶋 雅徳

(72)【発明者】

【氏名】竹田 幸司

【審査官】 竹村 真一郎

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２６５９６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５４−１２５８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４５８７３８３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／２０−９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部電源からケーブルを介して電力の供給を受けて動作する電動式作業機械と、
前記電動式作業機械に搭載されて、前記電動式作業機械の位置に関する情報を検出する作業機械位置検出装置と、
前記電動式作業機械に搭載されて、前記作業機械位置検出装置が検出した前記電動式作業機械の位置に関する情報を送信する作業機械通信装置と、
前記ケーブルを支持する支持体と、
前記作業機械通信装置から送信された前記電動式作業機械の位置に関する情報を受信する通信装置を有する管理装置と、を含み、
前記管理装置は、
少なくとも、前記電動式作業機械の位置に関する情報と、前記支持体の位置に関する情報と、前記電動式作業機械から前記支持体までの前記ケーブルの長さとに基づいて、前記ケーブルの位置を推定し、
推定された前記ケーブルの位置に基づいて、無人で走行する車両の走行を禁止する走行禁止領域を設定し、
前記電動式作業機械の位置と前記支持体の位置とを通る線であって、前記ケーブルの長さと同じ長さの線である推定線に基づき前記ケーブルの位置を推定し、
前記電動式作業機械の移動距離が予め定めた移動距離閾値を超えた場合毎に、前記推定線を算出するものであって、前記電動式作業機械の位置と前記支持体の位置とを通る線であって、前記ケーブルの長さと同じ長さの線が曲線であった場合に、前記電動式作業機械の位置と前記支持体の位置とを結んだ直線に対して、前記曲線の頂点の位置が前回算出した推定線の頂点の位置と同じ側にある曲線を、前記推定線とする、無人走行車両の走行禁止領域設定システム。

【請求項2】

さらに、前記支持体と前記電動式作業機械との間に配置されて、前記ケーブルを移動可能に支持する中継支持体を有し、
前記管理装置は、
前記中継支持体の位置に関する情報を用いて前記ケーブルの位置を推定する請求項１に記載の無人走行車両の走行禁止領域設定システム。

【請求項3】

前記中継支持体は、
前記中継支持体に搭載されて、前記中継支持体の位置に関する情報を検出する中継支持体位置検出装置と、
前記中継支持体に搭載されて、前記中継支持体位置検出装置が検出した前記中継支持体の位置に関する情報を送信する中継支持体通信装置と、を有し、
前記管理装置は、
前記中継支持体位置検出装置が検出した前記中継支持体の位置に関する情報を用いて前記ケーブルの位置を推定する請求項２に記載の無人走行車両の走行禁止領域設定システム。

【請求項4】

前記管理装置は、
前記中継支持体が移動したことによる前記中継支持体の位置変化の履歴を前記中継支持体の位置に関する情報として用いる請求項２又は３に記載の無人走行車両の走行禁止領域設定システム。

【請求項5】

さらに、前記管理装置は、
前記中継支持体と前記電気式作業機械との間の前記ケーブルに沿った方向を、前記中継支持体が移動する方向とする請求項２から４のいずれか１項に記載の無人走行車両の走行禁止領域設定システム。

【請求項6】

外部電源からケーブルを介して電力の供給を受けて動作する電動式作業機械が作業する作業場において、無人で走行する車両の走行を禁止する走行禁止領域を設定するにあたり、
コンピュータに、
前記電動式作業機械の位置に関する情報と、前記ケーブルを支持する支持体の位置に関する情報と、前記電動式作業機械から前記支持体までのケーブルの長さとに少なくとも基づいて、前記ケーブルの位置を推定する手順と、
推定された前記ケーブルの位置に基づいて、前記走行禁止領域を設定する手順と、
前記電動式作業機械の位置と前記支持体の位置とを通る線であって、前記ケーブルの長さと同じ長さの線である推定線に基づき前記ケーブルの位置を推定する手順と、
を実行させ、
さらに、前記電動式作業機械の移動距離が予め定めた移動距離閾値を超えた場合毎に、前記推定線を算出するものであって、前記電動式作業機械の位置と前記支持体の位置とを通る線であって、前記ケーブルの長さと同じ長さの線が曲線であった場合に、前記電動式作業機械の位置と前記支持体の位置とを結んだ直線に対して、前記曲線の頂点の位置が前回算出した推定線の頂点の位置と同じ側にある曲線を、前記推定線とする手順を実行させる、無人走行車両の走行禁止領域設定用コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉱山の採掘場又はプラント等の建設現場等といった作業場において、無人で走行する車両の走行を禁止する領域を設定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

鉱山又は建設現場等では、パワーショベル等の機器が掘削を行い、掘削された鉱石又は土砂等を運搬車両であるダンプトラックに積載する。近年、このような作業現場で用いられる機器の電動化が進んできている。例えば、特許文献１には、電源ケーブルを介して電力の供給を受けて駆動される電動式作業機械（電動式油圧ショベル）が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−６５４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、鉱山の採掘場で鉱石の採掘等に用いられるパワーショベルに電動式のパワーショベルを用いた場合、電源からケーブルを介して電力の供給を受けることが多い。この場合、ケーブルが作業場としての採掘場を引き回されることがある。採掘場は、パワーショベルが掘削した鉱石又は土砂を積載して運搬する車両として、ダンプトラックも走行しているが、ダンプトラックがケーブルを踏むとケーブルの耐久性を低下させるおそれがある。このため、採掘場を走行する車両がケーブルを踏まないように、前記車両の走行を禁止する領域を設定する必要がある。

【0005】

特許文献１の技術は、架線から集電装置を介して電力の供給を受けるハイブリッド自動車の運行方法であるため、ケーブルを車両が踏むという問題点については言及がなく、改善の余地がある。また、車両の走行を禁止する領域の大きさによっては、作業場内において車両が走行可能な領域が小さくなるおそれがある。このため、作業場内に、車両の走行を禁止する領域を設定するにあたっては、改善の余地がある。

【0006】

本発明は、電源から機器へ電力を供給するケーブルを車両が踏まないようにするために、車両の走行を禁止する領域を設定するにあたって、車両が走行可能な領域を大きくすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、外部電源からケーブルを介して電力の供給を受けて動作する電動式作業機械と、前記電動式作業機械に搭載されて、前記電動式作業機械の位置に関する情報を検出する作業機械位置検出装置と、前記電動式作業機械に搭載されて、前記作業機械位置検出装置が検出した前記電動式作業機械の位置に関する情報を送信する作業機械通信装置と、前記ケーブルを支持する支持体と、前記作業機械通信装置から送信された前記電動式作業機械の位置に関する情報を受信する通信装置を有する管理装置と、を含み、前記管理装置は、少なくとも、前記電動式作業機械の位置に関する情報と、前記支持体の位置に関する情報と、前記電動式作業機械から前記支持体までの前記ケーブルの長さとに基づいて、前記ケーブルの位置を推定し、推定された前記ケーブルの位置に基づいて、無人で走行する車両の走行を禁止する走行禁止領域を設定することを特徴とする無人走行車両の走行禁止領域設定システムである。

【0008】

本発明において、さらに、前記支持体と前記電動式作業機械との間に配置されて、前記ケーブルを移動可能に支持する中継支持体を有し、前記管理装置は、前記中継支持体の位置に関する情報を用いて前記ケーブルの位置を推定することが好ましい。

【0009】

本発明において、前記中継支持体は、前記中継支持体に搭載されて、前記中継支持体の位置に関する情報を検出する中継支持体位置検出装置と、前記中継支持体に搭載されて、前記中継支持体位置検出装置が検出した前記中継支持体の位置に関する情報を送信する中継支持体通信装置と、を有し、前記管理装置は、前記中継支持体位置検出装置が検出した前記中継支持体の位置に関する情報を用いて前記ケーブルの位置を推定することが好ましい。

【0010】

本発明において、前記管理装置は、前記中継支持体が移動したことによる前記中継支持体の位置変化の履歴を前記中継支持体の位置に関する情報として用いることが好ましい。

【0011】

本発明において、さらに、前記管理装置は、前記中継支持体と前記電気式作業機械との間の前記ケーブルに沿った方向を、前記中継支持体が移動する方向とすることが好ましい。

【0012】

本発明において、前記電気式作業機械は、鉱山で使用される電気駆動式パワーショベルであることが好ましい。

【0013】

本発明は、外部電源からケーブルを介して電力の供給を受けて動作する電動式作業機械が作業する作業場において、無人で走行する車両の走行を禁止する走行禁止領域を設定するにあたり、コンピュータに、前記電動式作業機械の位置に関する情報と、前記ケーブルを支持する支持体の位置に関する情報と、前記電動式作業機械から前記支持体までのケーブルの長さとに少なくとも基づいて、前記ケーブルの位置を推定する手順と、推定された前記ケーブルの位置に基づいて、前記走行禁止領域を設定する手順と、を実行させることを特徴とする無人走行車両の走行禁止領域設定用コンピュータプログラムである。

【0014】

本発明において、前記支持体と前記電気式作業機械との間に配置されて、前記ケーブルを移動可能に支持する中継支持体の位置に関する情報を用いて前記ケーブルの位置が推定されることが好ましい。

【0015】

本発明において、前記中継支持体が移動したことによる前記中継支持体の位置変化の履歴が前記中継支持体の位置に関する情報として用いられることが好ましい。

【0016】

本発明において、さらに、前記中継支持体と前記電気式作業機械との間の前記ケーブルに沿った方向が、前記中継支持体が移動する方向とされることが好ましい。

【0017】

本発明において、前記電気式作業機械は、鉱山で使用される電気駆動式パワーショベルであることが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明は、電源から機器へ電力を供給するケーブルを車両が踏まないようにするために、車両の走行を禁止する領域を設定するにあたって、車両が走行可能な領域を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本実施形態に係る管理装置が適用される現場を示す図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る管理装置を示す機能ブロック図である。

【図3】図３は、本実施形態に係るショベルの構造の一例を示す模式図である。

【図4】図４は、本実施形態に係るダンプトラックの構造の一例を示す模式図である。

【図5-1】図５−１は、本実施形態に係る電力中継台車の構造の一例を示す模式図である。

【図5-2】図５−２は、本実施形態に係る中継支持体の変形例を示す斜視図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法を示すフローチャートである。

【図7】図７は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法を示す説明図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法において、ケーブルの位置を推定する手法の第１変形例を示す説明図である。

【図9-1】図９−１は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法において、ケーブルの位置を推定する手法の第２変形例を示す説明図である。

【図9-2】図９−２は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法において、ケーブルの位置を推定する手法の第２変形例を示す説明図である。

【図9-3】図９−３は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法において、ケーブルの位置を推定する手法の第２変形例を示す説明図である。

【図9-4】図９−４は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法において、ケーブルの位置を推定する手法の第２変形例を示す説明図である。

【図10】図１０は、本比較例に係る走行禁止領域の設定方法を示す説明図である。

【図11】図１１は、本実施形態に係る中継支持体の移動方向を生成する方法のフローチャートである。

【図12】図１２は、本実施形態に係る中継支持体の移動方向を生成する方法の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【0021】

＜無人走行車両の走行禁止領域設定システムの適用現場＞
図１は、本実施形態に係る管理装置が適用される現場を示す図である。本実施形態において、無人走行車両の走行禁止領域設定システム１００に含まれる管理装置１０は、作業場としての鉱山の採掘場１を走行したり作業したりする無人走行車両の走行禁止領域を設定する際に用いられる。なお、無人走行車両の走行禁止領域設定システム１００は、適用対象が鉱山に限定されるものではなく、例えば、造成、プラント、工場、空港又は港湾等の建設現場等において使用される機器の走行禁止領域を設定する場合であっても適用することができる。

【0022】

採掘場１は、採掘側１Ｇと、入口側１Ｉと、側部１Ｂａ、１Ｂｂとで囲まれている。なお、本実施形態に示す採掘場１は、あくまで一例であり、実際には様々な形態の採掘場がある。採掘場１においては、鉱石等を採掘する採掘機械としてのショベル２及び鉱石又は鉱石の採掘時に発生した土砂若しくは岩石等を運搬する運搬車両としてのダンプトラック３等が作業をしている。ダンプトラック３は、後述するように、無人で走行及び排土等が可能な無人走行車両である。また、後述するように、ショベル２は、電気によって駆動される電気駆動式の機械である。このため、ケーブル７を介して電源としての外部電源部（例えば、送電線）６から電力の供給を受ける。このように、ショベル２は、電源からケーブル７を介して電力の供給を受けて動作する電気式作業機械に相当する。また、本実施形態において、ショベル２は、無人で採掘及び走行等が可能である。

【0023】

ダンプトラック３は、ショベル２が採掘した鉱石又は鉱石の採掘時に発生した土砂若しくは岩石等を荷台に積み込んで運搬する。本実施形態において、ダンプトラック３は、無人で走行することができる。また、ダンプトラック３は、鉱山の採掘場１で使用される機械（鉱山機械）であるので、主として未舗装路を走行する。本実施形態において、ショベル２は、中継支持体としての電力中継台車４が有するケーブル７を介して外部電源部６から電力の供給を受ける。中継支持体とは、後述する支持体（支持柱５）と電動式作業機械（ショベル２）との間に配置されて、ケーブル７を移動可能に支持する装置であって、自走できてもよいし、他の手段によって移動できるものであってもよい。電力中継台車４は、採掘場１にケーブル７が引き込まれる位置に立設してケーブル７を支持する支持体としての支持柱５とショベル２との間でケーブル７の長さを調整するとともに、無人で走行できる装置である。以下においては、必要に応じて、電力中継台車４よりもショベル２側のケーブル７を第１ケーブル７Ａといい、電力中継台車４よりも支持柱５側のケーブル７を第２ケーブル７Ｂという。なお、本実施形態において、電力中継台車４は必ずしも必要ではない。

【0024】

ショベル２は、ショベル制御装置２Ｐによって制御される。ダンプトラック３は、ダンプ制御装置３Ｐによって制御される。また、電力中継台車４は、中継台車制御装置４Ｐによって制御される。ショベル制御装置２Ｐ、ダンプ制御装置３Ｐ及び中継台車制御装置４Ｐは、例えば、ＭＣＵ（Micro Control Unit）である。ショベル２、ダンプトラック３及び電力中継台車４は、ＧＰＳ（Global Positioning System：全方位測位システム）衛星８ａ、８ｂ、８ｃからの電波を受信し、自己位置を把握する機能を有している。ショベル２、ダンプトラック３及び電力中継台車４が把握した自己位置は、管理装置１０に送られて、これらを制御したり管理したりするために用いられる。

【0025】

ショベル２、ダンプトラック３及び電力中継台車４は、ＧＰＳ衛星８ａ、８ｂ、８ｃからの電波を受信するために、それぞれＧＰＳ用アンテナ２Ａ、３Ａ、４Ａを有している。また、ショベル２、ダンプトラック３及び電力中継台車４は、管理装置１０と無線で情報のやり取りをするために、それぞれ、無線通信用アンテナ２Ｂ、３Ｂ、４Ｂを有している。管理装置１０は、無線通信用アンテナ２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、管理装置側無線通信用アンテナ１８Ａ及び通信装置１８を介した無線通信によって、ショベル制御装置２Ｐ、ダンプ制御装置３Ｐ及び中継台車制御装置４Ｐと直接情報のやり取りをする。なお、管理装置１０は、通信回線を介してショベル制御装置２Ｐ、ダンプ制御装置３Ｐ及び中継台車制御装置４Ｐと情報のやり取りをしてもよい。

【0026】

本実施形態において、ダンプトラック３及び電力中継台車４は、無人で走行等が可能であり、管理装置１０によって動作が制御されるものである。また、ショベル２は、作業者の操作により運転されて動作が制御される。

【0027】

採掘場１内において、ショベル２が採掘した鉱石等は、ダンプトラック３によって採掘場１の外部に運び出される。このため、ダンプトラック３は、採掘場１に通じる通路９を通って採掘場１内に進入し、採掘場１内をショベル２の位置まで走行する。ショベル２によって鉱石等が積み込まれたダンプトラック３は、採掘場１内から通路９を通って鉱石の集積場又は排土場へ走行する。本実施形態において、ダンプトラック３は、無人で走行等するため、管理装置１０が予め設定した走行経路ＰＬに沿って走行する。

【0028】

本実施形態において、ショベル２は、外部電源部６から電力の供給を受けるため、採掘場１内にケーブル７が配置されている。ケーブル７の上をダンプトラック３又はショベル２が通過すると、ケーブル７の耐久性低下を招くおそれがあるので、ケーブル７を基準とした所定範囲は、ショベル２及びダンプトラック３等の車両の走行を禁止する走行禁止領域ＤＡとする。本実施形態では、ケーブル７を中心として両側に所定距離だけ離れ、かつケーブル７に沿った境界線ＢＬで囲まれる領域を、走行禁止領域ＤＡとする。そして、採掘場１の走行禁止領域ＤＡ以外の領域を、ショベル２及びダンプトラック３等の車両の走行が可能である走行可能領域ＰＡとする。このようにして、ショベル２及びダンプトラック３等は、走行可能領域ＰＡのみを走行し、走行禁止領域ＤＡには進入しないようにする。また、管理装置１０は、ダンプトラック３の走行経路ＰＬを生成する場合、採掘場１の走行禁止領域ＤＡを除き、走行可能領域ＰＡ内に走行経路ＰＬを生成する。なお、電力中継台車４は、走行禁止領域ＤＡへの進入及び走行は可能である。

【0029】

＜管理装置＞
図２は、本実施形態に係る管理装置を示す機能ブロック図である。管理装置１０は、処理装置１１と、表示装置１６と、入力装置１７と、通信装置１８とを含む。処理装置１１は、演算部１２と、記憶部１３と、入出力部（Ｉ／Ｏ）１５とを含む。処理装置１１は、例えば、コンピュータである。演算部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶部１３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等である。入出力部１５は、処理装置１１と、処理装置１１の外部に接続する表示装置１６、入力装置１７及び通信装置１８との情報の入出力に用いられる。

【0030】

演算部１２は、ケーブル位置推定部１２Ａと、禁止領域設定部１２Ｂと、中継位置移動情報生成部１２Ｃと、走行経路生成部１２Ｄとを含む。ケーブル位置推定部１２Ａは、ショベル２の位置に関する情報としての機器位置情報と、ケーブル７を支持する支持柱５の位置に関する情報と、ショベル２から支持柱５までのケーブル７の長さとに少なくとも基づいて、ケーブル７の位置を推定する。なお、ケーブル位置推定部１２Ａは、ショベル２と支持柱５との間における少なくとも二箇所の位置に関する情報と、ショベル２から支持柱５までのケーブル７の長さとに少なくとも基づいて、ケーブル７の位置を推定することもできる。

【0031】

禁止領域設定部１２Ｂは、ケーブル位置推定部１２Ａが推定したケーブル７の位置に基づいて、車両の走行を禁止する走行禁止領域ＤＡとして設定する。中継位置移動情報生成部１２Ｃは、電力中継台車４とショベル２との間のケーブル７（第１ケーブル７Ａ）に沿った方向を、電力中継台車４が移動する方向とする。走行経路生成部１２Ｄは、採掘場１の位置に関する情報（採掘場位置情報）と、走行禁止領域ＤＡの位置に関する情報（走行禁止領域位置情報）とに基づいて、ダンプトラック３が採掘場１内を走行する際の走行経路ＰＬを生成する。ケーブル位置推定部１２Ａ、禁止領域設定部１２Ｂ、中継位置移動情報生成部１２Ｃ及び走行経路生成部１２Ｄの機能は、コンピュータである処理装置１１がケーブル位置推定部１２Ａ等の機能を実現するための無人走行車両の走行禁止領域設定用コンピュータプログラムを記憶部１３から読み込んで実行することにより実現される。記憶部１３は、前記コンピュータプログラム及びデータベース（ＤＢ）１４等を記憶する。データベース１４は、ショベル２、ダンプトラック３及び電力中継台車４等の運行管理に用いる情報が記述されたデータベースである。

【0032】

表示装置１６は、例えば、液晶ディスプレイ等であり、ショベル２、ダンプトラック３及び電力中継台車４の運行管理を行う際に必要な情報を表示する。入力装置１７は、例えば、キーボード、タッチパネル又はマウス等であり、ショベル２、ダンプトラック３及び電力中継台車４の運行管理を行う際に必要な情報を入力する。通信装置１８は、管理装置側無線通信用アンテナ１８Ａを有しており、上述したショベル制御装置２Ｐ、ダンプ制御装置３Ｐ及び中継台車制御装置４Ｐと、無線通信により情報のやり取りをする。次に、ショベル２の構造を説明する。

【0033】

＜ショベルの構造＞
図３は、本実施形態に係るショベルの構造の一例を示す模式図である。上述したように、ショベル２は電気駆動式パワーショベルである。ショベル２は、作業者が搭乗して運転することにより、動作が制御される。ショベル２は、ショベル制御装置２Ｐと、電動機制御装置２１と、一対の履帯２２と、２つの走行用電動機２３と、旋回用電動機２４と、油圧生成用電動機２５と、油圧ポンプ２６と、ＧＰＳ用アンテナ２Ａと、無線通信用アンテナ２Ｂとを含む。

【0034】

ショベル２は、２つの走行用電動機２３によってそれぞれの履帯２２を駆動することにより走行する。また、旋回用電動機２４は、ショベル２の上部旋回体を旋回させる。油圧生成用電動機２５は、油圧ポンプ２６を駆動して、ショベル２が有する作業機（ブーム、アーム及びバケットを含む装置）の駆動に必要な油圧を生成する。電動機制御装置２１は、電力中継台車４を介して図１に示す外部電源部６から電力の供給を受ける。そして、電動機制御装置２１は、ショベル制御装置２Ｐからの指令により、走行用電動機２３と、旋回用電動機２４と、油圧生成用電動機２５とに電力を供給してこれらを駆動する。

【0035】

ショベル制御装置２Ｐは、電動機制御装置２１を制御して、走行用電動機２３、旋回用電動機２４及び油圧生成用電動機２５の駆動又は回生を制御する。ショベル２の制動及びショベル２が有する上部旋回体の停止によって、走行用電動機２３及び旋回用電動機２４は電力を発生する（回生）。ショベル制御装置２Ｐは、電動機制御装置２１を制御して、走行用電動機２３及び旋回用電動機２４が発生した電力を、電力中継台車４を介して電力の供給系統に戻す。また、ショベル制御装置２Ｐは、無線通信用アンテナ２Ｂを介して、図１に示す管理装置１０と情報のやり取りをしたり、ＧＰＳ用アンテナ２Ａから得られたＧＰＳ衛星８ａ、８ｂ、８ｃからの電波によって自己位置を求めて管理装置１０へ送信したりする。このように、ショベル制御装置２Ｐは、ショベル２の位置に関する情報を検出する作業機械位置検出装置としての機能を有する。また、ショベル制御装置２Ｐは、自身が検出したショベル２の位置に関する情報を送信する作業機械通信装置としての機能も有する。

【0036】

本実施形態において、電動機で駆動されるショベル２の要素は、上述したものに限定されるものではない。例えば、ショベル２は、履帯２２の駆動のみに電動機を用いてもよいし、作業機の駆動のみに電動機を用いてもよいし、上部旋回体の旋回のみに電動機を用いてもよい。また、ショベル２は、履帯２２と、作業機と、上部旋回体との少なくとも１つの駆動に電動機を用いてもよい。例えば、作業機の駆動に電動機を用いた場合、ブームが下がるときに電動機を駆動して、電力を発生させることができる。

【0037】

本実施形態において、ショベル制御装置２Ｐは、作業者の操作に従ってショベル２を走行させたり、ショベル２に鉱石又は土砂等を掘削させたりする。なお、管理装置１０がショベル制御装置２Ｐを遠隔制御することにより、ショベル２の動作が制御されてもよい。また、ショベル制御装置２Ｐは、管理装置１０の記憶部１３からショベル２の走行又は掘削に関する情報を取得するとともに、ＧＰＳ衛星８ａ、８ｂ、８ｃからの電波により自身の位置を認識しながら、ショベル２を走行させたりショベル２に掘削させたりするものであってもよい。

【0038】

＜ダンプトラックの構造＞
図４は、本実施形態に係るダンプトラックの構造の一例を示す模式図である。ダンプトラック３は、ダンプ制御装置３Ｐと、複数（本実施形態では４個）の車輪３１と、それぞれの車輪３１を駆動する電動機３２と、内燃機関３３と、発電機３４と、電動機制御装置３５と、ＧＰＳ用アンテナ２Ａと、無線通信用アンテナ２Ｂとを含む。ダンプトラック３の駆動形式は、車輪３１の内周側に電動機３２が配置される、いわゆるインホイールモータ形式であるが、これに限定されるものではない。また、ダンプトラック３は、すべての車輪３１に電動機３２を備えているが、例えば、後輪２輪又は前輪２輪のみに電動機３２を備えていてもよい。ダンプトラック３は、４個の車輪３１のうち、少なくとも２輪が操舵輪となるが、すべての車輪３１が操舵輪となってもよい。それぞれの電動機３２は、内燃機関３３によって駆動される発電機３４が生み出した電力によって駆動される。

【0039】

発電機３４が生み出した電力（交流電力）は、インバータを有する電動機制御装置３５に入力されてから、複数の電動機３２に供給されてこれらを駆動する。ダンプ制御装置３Ｐは、電動機制御装置３５を制御して、それぞれの電動機３２の駆動又は回生を制御する。電動機制御装置３５は、集電装置３６とも接続されている。電動機制御装置３５は、集電装置３６を介して架線ＴＬから電力の供給を受けて、電動機３２を駆動することもできる。また、ダンプトラック３が制動する場合に電動機３２を発電機として用いることにより、電動機３２はダンプトラック３を制動しつつ、電力を発生させる（回生）ことができる。このときに発生した電力は、例えば、ダンプトラック３に搭載されるキャパシタ又は二次電池等の蓄電装置に充電される。

【0040】

ダンプ制御装置３Ｐは、無線通信用アンテナ２Ｂを介して、図１に示す管理装置１０と情報のやり取りをする。また、ダンプ制御装置３Ｐは、内燃機関３３が発電機３４を駆動することによって得られた電力によって電動機３２を駆動する。また、ダンプ制御装置３Ｐは、無線通信用アンテナ３Ｂを介して、図１に示す管理装置１０と情報のやり取りをしたり、ＧＰＳ用アンテナ３Ａから得られたＧＰＳ衛星８ａ、８ｂ、８ｃからの電波によって自己位置を求めて管理装置１０へ送信したりする。このように、ダンプ制御装置３Ｐは、ダンプトラック３の位置に関する情報を検出する無人車両位置検出装置としての機能を有する。また、ダンプ制御装置３Ｐは、自身が検出したダンプトラック３の位置に関する情報を送信する無人車両通信装置としての機能も有する。

【0041】

本実施形態において、ダンプ制御装置３Ｐは、管理装置１０からの指令に従ってダンプトラック３を走行させたり、積荷である鉱石等を下ろしたりする。このように、ダンプ制御装置３Ｐは、管理装置１０によって遠隔操作される。また、ダンプ制御装置３は、管理装置１０の記憶部１３から走行経路ＰＬを取得するとともに、ＧＰＳ衛星８ａ、８ｂ、８ｃからの電波により自身の位置を認識しながら、走行経路ＰＬに従ってダンプトラック３を走行させるものであってもよい。

【0042】

＜電力中継台車の構造＞
図５−１は、本実施形態に係る電力中継台車の構造の一例を示す模式図である。電力中継台車４は、走行装置４０と、台車４３と、第１ケーブルドラム４４Ａと、第２ケーブルドラム４４Ｂと、中継台車制御装置４Ｐと、ケーブル７が接続される送電中継部４５と、ＧＰＳ用アンテナ４Ａと、無線通信用アンテナ４Ｂと、通信装置４６と、を含む。走行装置４０は、左右一対の履帯４１と、電力によって動力を発生して履帯４１を駆動させる左右一対の走行用電動機４２とを有している。走行装置４０は、台車４３と連結されている。走行装置４０は、走行用電動機４２に履帯４１が駆動させることにより、電力中継台車４を走行させる。走行装置４０は、履帯４１を用いる履帯式が好ましいが、タイヤを用いる等、履帯式以外であってもよい。このように、電力中継台車４は、走行装置４０によって走行し、移動することができる。

【0043】

第１ケーブルドラム４４Ａは、第１ケーブル７Ａの巻取り及び送り出しが可能な装置であり、第２ケーブルドラム４４Ｂは、第２ケーブル７Ｂの巻取り及び送り出しが可能な装置である。第１ケーブルドラム４４Ａ及び第２ケーブルドラム４４Ｂは、いずれも台車４３に搭載されている。第１ケーブルドラム４４Ａ及び第２ケーブルドラム４４Ｂは、円筒形状の軸部を有しており、内部が中空構造となっている。前記軸部の一部には、前記軸部の内部と外部とを連通する開口部が形成されている。また、第１ケーブルドラム４４Ａと第２ケーブルドラム４４Ｂとは、これらが第１ケーブル７Ａと第２ケーブル７Ｂとの巻取り又は送り出しを行う場合に、軸部の軸方向における巻取り範囲を規制するガイド部を有している。前記ガイド部は、円板形状の部材であり、軸部の両端付近に設けられている。前記円板の中心軸は、前記軸部の中心軸と一致している。第１ケーブル７Ａ及び第２ケーブル７Ｂは、いずれも一端が、前記軸部の開口部から軸部の内部に入り込んでいる。このような構造により、第１ケーブルドラム４４Ａと第２ケーブルドラム４４Ｂとは、第１ケーブル７Ａと第２ケーブル７Ｂとを巻き取ることができるとともに、送り出すこともできる。

【0044】

第１ケーブル７Ａと第２ケーブル７Ｂとは、第１ケーブルドラム４４Ａの軸部の内部と第２ケーブルドラム４４Ｂと３４の軸部の内部とに入り込んでいる側の端部がそれぞれの軸部の端一方の部から軸部の外部に引き出され、台車４３が保持する送電中継部４５に接続されている。このように、第１ケーブル７Ａと第２ケーブル７Ｂとが接続される送電中継部４５は、第１ケーブル７Ａと第２ケーブル７Ｂとを中継する。なお、送電中継部４５は、単に第１ケーブル７Ａと第２ケーブル７Ｂとの間において電気的な中継のみを行う装置であってもよいし、電力中継台車４を制御する中継台車制御装置４Ｐが送電中継部４５を兼ねていてもよい。

【0045】

第１ケーブルドラム４４Ａと第２ケーブルドラム４４Ｂとは、ケーブル駆動用電動機が連結されている。前記ケーブル駆動用電動機は、第１ケーブルドラム４４Ａと第２ケーブルドラム４４Ｂとを、それぞれの中心軸を回転軸として回転させる。このような構造により、第１ケーブルドラム４４Ａと第２ケーブルドラム４４Ｂとは、それぞれ第１ケーブル７Ａと第２ケーブル７Ｂとの巻取り及びや送り出しを行うことができる。

【0046】

第１ケーブルドラム４４Ａと第２ケーブルドラム４４Ｂとは、いずれも履帯４１を駆動する走行用電動機４２の入出力軸に、第１ケーブルドラム４４Ａ及び第２ケーブルドラム４４Ｂの回転軸が直交し、かつ前記回転軸同士が電力中継台車４の前後方向に対して平行となるように配置される。第１ケーブル７Ａは、送電中継部４５に接続されている側の端部とは反対側の端部がショベル２と電気的に接続されており、ショベル２との間で電力をやり取りする。第２ケーブル７Ｂは、送電中継部４５に接続されている側の端部とは反対側の端部が、外部電源部６と電気的に接続されており、外部電源部６との間で電力をやり取りする。第１ケーブルドラム４４と第２ケーブルドラム４４Ｂとは、電力中継台車４の前後方向に対してそれぞれの回転軸が平行になるように配置されている。そして、第２ケーブル７Ｂと第１ケーブル７Ａとは、電力中継台車４の前後方向において、互いに反対方向に向かって延出する。

【0047】

中継台車制御装置４Ｐは、走行用電動機４２の動作を制御して電力中継台車４を走行又は停止させたり、前記ケーブル駆動用電動機を駆動させることにより、第１ケーブルドラム４４Ａと第２ケーブルドラム４４Ｂとに第１ケーブル７Ａと第２ケーブル７Ｂとの巻取り又は送り出しを行わせたりする。また、中継台車制御装置４Ｐは、通信装置４６及び無線通信用アンテナ４Ｂを介して、図１に示す管理装置１０と情報のやり取りをする。さらに、中継台車制御装置４Ｐは、ＧＰＳ用アンテナ４Ａから得られたＧＰＳ衛星８ａ、８ｂ、８ｃからの電波によって自己位置を求め、通信装置４６及び無線通信用アンテナ４Ｂを介して管理装置１０へ送信する。このように、中継台車制御装置４Ｐは、中継支持体の位置に関する情報を検出する中継支持体位置検出装置としての機能を有する。通信装置４６は、中継台車制御装置４Ｐが検出した電力中継台車４の位置に関する情報を送信する中継支持体通信装置としての機能を有する。

【0048】

中継台車制御装置４Ｐは、管理装置１０から得られた情報に基づいて電力中継台車４を走行等させたり、ケーブル７の巻取り又は送り出しを行ったりする。なお、電力中継台車４の構造は、このようなものに限定されるものではなく、ケーブル７の巻取り又は送り出しを行うドラムは１つであってもよい。

【0049】

本実施形態において、中継台車制御装置４Ｐは、管理装置１０からの指令に従って電力中継台車４を走行させたり、ケーブル７を巻き取ったり送り出したりする。このように、中継台車制御装置４Ｐは、管理装置１０によって遠隔操作される。また、中継台車制御装置４Ｐは、管理装置１０の記憶部１３から電力中継台車４の走行に関する情報を取得するとともに、ＧＰＳ衛星８ａ、８ｂ、８ｃからの電波により自身の位置を認識しながら、電力中継台車４走行させるものであってもよい。

【0050】

＜中継支持体の変形例＞
図５−２は、本実施形態に係る中継支持体の変形例を示す斜視図である。中継支持体としての移動中継支柱４Ｓは、支柱４７と、ケーブル支持体４８と、絶縁体４８Ｓと、引上げ用フック４８Ｆと、台座４９とを含む。支柱４７は、一方の端部が台座４９に固定されており、他方の端部がケーブル支持体４８に取り付けられている。ケーブル支持体４８は、棒状の部材であり、両端部に絶縁体４８Ｓが取り付けられている。絶縁体４８Ｓは、図１に示すケーブル７を支持するとともに、ケーブル７と、ケーブル支持体４８、支柱４７及び台座４９との間を電気的に絶縁する。引上げ用フック４８Ｆは、ケーブル支持体４８の中央部近傍に取り付けられている。

【0051】

移動中継支柱４Ｓは、図１に示す採掘場１に設置されて、支持柱５とショベル２との間でケーブル７を支持する。移動中継支柱４Ｓを移動させる場合、例えば、移動中継支柱４Ｓの引上げ用フック４８Ｆを介して移動中継支柱４Ｓをクレーン等が引き上げて、採掘場１の異なる場所に移動させる。このように、中継支持体は、上述した電力中継台車４のように自走可能な装置に限定されるものではなく、移動中継支柱４Ｓのように他の移動手段によって移動できるものであってもよい。

【0052】

本実施形態において、移動中継支柱４Ｓは、移動中継支柱４Ｓの位置に関する情報を検出する中継支持体位置検出装置と、中継支持体位置検出装置が検出した移動中継支柱４Ｓの位置に関する情報を送信する中継支持体通信装置とを搭載していてもよい。前記中継支持体位置検出装置は、ＧＰＳ用アンテナから得られたＧＰＳ衛星８ａ、８ｂ、８ｃからの電波によって自己位置を求める。そして、前記中継支持体通信装置は、前記中継支持体位置検出装置が検出した移動中継支柱４Ｓの位置に関する情報を、通信用アンテナを介して図２に示す管理装置１０に送信する。管理装置１０のケーブル位置推定部１２Ａは、取得した移動中継支柱４Ｓの位置に関する情報を用いて、ケーブル７の位置を推定する。

【0053】

また、移動中継支柱４Ｓは、前記中継支持体位置検出装置及び前記中継支持体通信装置を搭載していなくてもよい。この場合、作業者が移動中継支柱４Ｓを移動させる毎に移動中継支柱４の位置に関する情報を、例えば、ＧＰＳ衛星８ａ、８ｂ、８ｃから取得する。そして、作業者は、取得した移動中継支柱４の位置に関する情報を、管理装置１０の記憶部１３に保存することにより更新する。次に、本実施形態に係る無人走行車両の走行禁止領域設定方法（走行禁止領域の設定方法）を説明する。

【0054】

＜走行禁止領域の設定方法＞
図６は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法を示すフローチャートである。図７は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法を示す説明図である。本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法は、図１に示す無人走行車両の走行禁止領域設定システム１００において、管理装置１０が実現する。すなわち、図２に示す管理装置１０の演算部１２は、記憶部１３に保存されている無人走行車両の走行禁止領域設定用コンピュータプログラムを読み込んで実行することにより、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法を実現する。次の説明において、電力中継台車４は１台であるが、電力中継台車４の台数は１台に限定されるものではない。本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法を実行するにあたり、管理装置１０は、ステップＳ１０１において、初期値に変更があった場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０２へ進め、初期値に変更がなかった場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、処理をステップＳ１０３へ進める。

【0055】

初期値に変更があった場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２において、管理装置１０に対して初期値が設定される。初期値は、作業者が管理装置１０の入力装置１７を操作することにより、入力装置１７が記憶部１３に入力する。初期値の変更には、初期値が存在しない状態から管理装置１０へ初期値を入力する場合も含まれる。

【0056】

本実施形態において、初期値は、例えば、採掘開始前におけるショベル２の位置、電力中継台車４の位置、支持柱５の位置、支持柱５からショベル２までのケーブル７の長さ及びケーブル７の位置等である。初期値は、採掘開始前に一度設定されると、通常はその採掘場における採掘が終了するまでは変更されず、異なる採掘場にショベル２等が移動した場合には、新たに設定される。なお、採掘場において、ショベル２等の位置が大きく移動したり、ケーブル７又は電力中継台車４を交換したりしたような場合には、初期値が設定し直されることがある。

【0057】

例えば、図７に示すように、ショベル２の位置、電力中継台車４の位置、支持柱５の位置、ケーブル７の位置等は、ｘ−ｙ座標を用いて表される。この例において、ショベル２の位置の初期値（初期位置）をＰａ０（ｘ、ｙ）、支持柱５の位置の初期値（初期位置）をＰｂ０（ｘ、ｙ）、電力中継台車４の位置の初期値（初期位置）をＰｃ０（ｘ、ｙ）とする。支持柱５とショベル２との間には電力中継台車４が配置されているので、ケーブル７の長さの初期値（初期長さ）Ｌ０は、第１ケーブル７Ａの長さの初期値（初期長さ）Ｌ０Ａと第２ケーブル７Ｂの長さの初期値（初期長さ）Ｌ０Ｂとの和である。すなわち、Ｌ０＝Ｌ０Ａ＋Ｌ０Ｂである。ケーブル７の初期位置は、例えば、採掘開始前におけるケーブル７の位置を、支持柱５からショベル２までの間において所定間隔で計測した座標の集合体である。これらの座標の集合体を、例えば所定の関数（２次関数又は３次関数等）で近似してケーブル７の初期位置としてもよい。電力中継台車４を介してショベル２へ電力を供給する場合、ケーブル７の初期位置は、第１ケーブル７Ａと第２ケーブル７Ｂとのそれぞれについて求められ、設定される。ショベル２の初期位置Ｐａ０（ｘ、ｙ）及び電力中継台車４の初期位置Ｐｃ０（ｘ、ｙ）等は、現地で実際に計測した値を用いてもよいし、ショベル２及び電力中継台車４等が有するＧＰＳアンテナ２Ａ、４Ａ等を介して取得したショベル２及び電力中継台車４等の位置情報を用いてもよい。

【0058】

ステップＳ１０２で初期値が設定された場合又はステップＳ１０１において本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法の実行開始時における初期値に変更がない場合、管理装置１０は、処理をステップＳ１０３に進める。ステップＳ１０３において、管理装置１０のケーブル位置推定部１２Ａは、ケーブル位置の更新要求があった場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４を実行する。ステップＳ１０３において、ケーブル位置の更新要求がない場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、管理装置１０は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法を再び最初から実行する。

【0059】

ケーブル位置の更新要求があった場合とは、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法において、ケーブル７の位置の更新を要求するフラグ（更新要求フラグ）が生成された場合である。更新要求フラグは、例えば、ショベル２と電力中継台車４との少なくとも一方の移動距離が予め定めた移動距離閾値を超えた場合に生成される。このような場合、ケーブル７の移動量が大きいため、図１に示す走行禁止領域ＤＡを設定し直す必要があると判断できる。このため、このような場合、管理装置１０は、ケーブル７の位置を更新するとともに、走行禁止領域ＤＡを設定し直す。

【0060】

図７において、ショベル２が初期位置Ｐａ０（ｘ、ｙ）から矢印ｍ１で示す方向に移動し、電力中継台車４が初期位置Ｐｃ０（ｘ、ｙ）から矢印ｍ２で示す方向に移動距離閾値を超えて移動したとする。移動後におけるショベル２の位置をＰａ１（ｘ、ｙ）とし、電力中継台車４の位置をＰｃ１（ｘ、ｙ）とする。支持柱５の位置は変化しないので、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）である。この場合、ケーブル位置の更新要求があるので（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、ケーブル位置推定部１２Ａは、ステップＳ１０４において、ショベル２及び電力中継台車４の位置情報を取得する。この場合、例えば、ケーブル位置推定部１２Ａは、通信装置１８を介してショベル２及び電力中継台車４に、自身の位置情報を送信するように指令を送信する。すると、ショベル２のショベル制御装置２Ｐ及び電力中継台車４の中継台車制御装置４Ｐは、ＧＰＳ衛星８ａ、９ｂ、９ｃから電波を取得し、自身の位置（位置情報）を算出して、無線通信用アンテナ２Ｂ、４Ｂから管理装置１０の管理装置側無線通信用アンテナ１８Ａへ送信する。ケーブル位置推定部１２Ａは、通信装置１８を介してショベル２及び電力中継台車４の位置情報を取得する。ショベル２の位置情報は、移動後における座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）であり、電力中継台車４の位置情報は、移動後における座標Ｐｃ１（ｘ、ｙ）である。電力中継台車４が、第１ケーブル７Ａ又は第２ケーブル７Ｂの少なくとも一方の長さを変更した場合、ケーブル位置推定部１２Ａは、通信装置１８を介して電力中継台車４の中継台車制御装置４Ｐからケーブル７の長さＬ１も取得する。この例においては、ショベル２及び電力中継台車４の移動後における第１ケーブル７Ａの長さをＬ１Ａ、第２ケーブル７Ｂの長さをＬ１Ｂ、ケーブル７の長さをＬ１（＝Ｌ１Ａ＋Ｌ２Ａ）とする。

【0061】

次に、ステップＳ１０５へ進み、ケーブル位置推定部１２Ａは、移動後におけるショベル２の位置情報としての座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、移動後における電力中継台車４の位置情報としての座標Ｐｃ１（ｘ、ｙ）と、支持柱５の位置情報としての座標Ｐｂ０（ｘ、ｙ）と、移動後におけるケーブル７の長さＬ１（＝Ｌ１Ａ＋Ｌ１Ｂ）とに基づいて、ショベル２等の移動後におけるケーブル７の位置を推定する。ケーブル７の位置を推定する手法は、例えば、ショベル２等の移動後における３個の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）と、Ｐｃ１（ｘ、ｙ）とを通る関数を、例えば、補間（例えば、スプライン補間）により求める方法がある。このとき、移動後におけるショベル２の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と支持柱５の座標Ｐｂ０（ｘ、ｙ）との間におけるケーブル７の長さは、Ｌ１になるという条件を与える。移動の前後でケーブル７の長さが変化しない場合は、移動後におけるケーブル７の長さＬ１としては、移動前の値が用いられる。

【0062】

ケーブル位置推定部１２Ａは、ケーブル７の長さがＬ１になるという条件の下で、３個の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）と、Ｐｃ１（ｘ、ｙ）とを通る関数を求める。図７の二点鎖線で示すケーブル７は、３個の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）と、Ｐｃ１（ｘ、ｙ）とを通るとともに、長さがＬ１になる。このため、ケーブル位置推定部１２Ａは、二点鎖線のケーブル７を表す関数を、移動後におけるケーブル７の位置として、記憶部１３に記憶されているケーブル７の位置を置き換える。このようにして、ケーブル位置推定部１２Ａは、ショベル２等が移動した後におけるケーブル７の位置を推定し、移動前におけるケーブル７の位置を更新する。

【0063】

なお、図７の点線で示すケーブル７ａは、３個の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）と、Ｐｃ１（ｘ、ｙ）を通るが、ケーブル７ａの長さＬ２がＬ１とは異なる（この例ではＬ２＞Ｌ１）なので、移動後におけるケーブル７の位置としては除外される。この場合、ケーブル位置推定部１２Ａは、推定したケーブル７ａの長さＬ２と、推定に用いたケーブル７の長さＬ１との差が所定の閾値を超えた場合に、長さがＬ２となるようなケーブル７ａを、ショベル２等の移動後におけるケーブル７の候補としては除外する。このように、ケーブル位置推定部１２Ａは、移動前におけるケーブル７の長さＬ１を拘束条件として用いることにより、移動後におけるケーブル７の位置をより正確に推定することができる。

【0064】

（ケーブルの位置を推定する手法の第１変形例）
図８は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法において、ケーブルの位置を推定する手法の第１変形例を示す説明図である。上述した例において、ケーブル位置推定部１２Ａは、ショベル２の位置に関する情報と、電力中継台車４の位置に関する情報と、支持柱５の位置に関する情報とを用いて推定した。すなわち、ケーブル位置推定部１２Ａは、ショベル２と支持柱５との間における三箇所の位置に関する情報（ケーブル７の両端部の位置、すなわち、ショベル２の位置及び支持柱５の位置情報を含む）を用いてケーブル７の位置を推定した。本変形例において、ケーブル位置推定部１２Ａは、ショベル２と支持柱５との間における二箇所の位置情報（ケーブル７の両端部の位置、すなわち、ショベル２の位置及び支持柱５の位置を含む）を用いてケーブル７の位置を推定する。

【0065】

本変形例において、ショベル２が図８の矢印ｍで示す方向に移動したとする。ケーブル位置推定部１２Ａは、移動後におけるショベル２の位置情報としての座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、支持柱５の位置情報としての座標Ｐｂ０（ｘ、ｙ）と、移動後におけるケーブル７の長さＬ１とに基づいて、ショベル２等の移動後におけるケーブル７の位置を推定する。ケーブル７の位置を推定する手法は、例えば、ショベル２等の移動後における２個の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）とを通る関数を、例えば、補間（例えば、スプライン補間）により求める方法がある。このとき、移動後におけるショベル２の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と支持柱５の座標Ｐｂ０（ｘ、ｙ）との間におけるケーブル７の長さは、Ｌ１になるという条件を与える。移動の前後でケーブル７の長さが変化しない場合は、移動後におけるケーブル７の長さＬ１としては、移動前の値が用いられる。

【0066】

ケーブル位置推定部１２Ａは、ケーブル７の長さがＬ１になるという条件の下で、２個の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）とを通る関数を求める。図８の二点鎖線で示すケーブル７は、２個の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）とを通るとともに、長さがＬ１になる。このため、ケーブル位置推定部１２Ａは、二点鎖線のケーブル７を表す関数を、移動後におけるケーブル７の位置として、記憶部１３に記憶されているケーブル７の位置を置き換える。このようにして、ケーブル位置推定部１２Ａは、ショベル２等が移動した後におけるケーブル７の位置を推定する。

【0067】

なお、図８の点線で示すケーブル７ａは、２個の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）とを通るが、ケーブル７ａの長さＬ２がＬ１とは異なる（この例ではＬ２＞Ｌ１）。このため、ケーブル位置推定部１２Ａは、ケーブル７ａを、ショベル２の移動後におけるケーブル７としては除外する。また、図８の点線で示すケーブル７ｂは、２個の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と、Ｐｂ０（ｘ、ｙ）とを通り、かつケーブル７ｂの長さはＬ１であり、推定に用いたケーブル７の長さＬ１と等しい。しかし、移動前におけるケーブル７は、ｘ−ｙ座標系において上に凸の形状になっているが、移動後におけるケーブル７ｂは、ｘ−ｙ座標系において下に凸の形状になっている。すなわち、ショベル２の移動前におけるケーブル７を示す関数の座標Ｐａ０（ｘ、ｙ）と座標Ｐｂ０（ｘ、ｙ）との間における形状は、ｘ−ｙ座標系において上に凸であるのに対し、移動後におけるケーブル７ｂを示す関数の座標Ｐａ１（ｘ、ｙ）と座標Ｐｂ１（ｘ、ｙ）との間における形状は下に凸に変化している。このように、ショベル２が移動した後のケーブル７ｂを表す関数の形状が、ケーブル７ｂの２つの座標間において、移動前のケーブル７を示す関数に対して正反対に変化した場合も、そのようなケーブル７ｂは、ショベル２の移動後におけるケーブル７としては除外される。

【0068】

（ケーブル位置を推定する手法の第２変形例）
図９−１から図９−４は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法において、ケーブルの位置を推定する手法の第２変形例を示す説明図である。本変形例において、ケーブル位置推定部１２Ａは、中継支持体としての電力中継台車４が移動したことによる電力中継台車４の位置変化の履歴を、電力中継台車４の位置に関する情報（中継点位置情報）として用いる。図９−１から図９−４は、ショベル２の移動にともなって電力中継台車４は第２ケーブル７Ｂを送り出しながら移動している例を示している。初期値は、ショベル２の初期位置は座標Ｐａ０（ｘ、ｙ）であり、支持柱５の初期位置は座標Ｐｂ０（ｘ、ｙ）であり、電力中継台車４の初期位置は座標Ｐｃ（ｘ、ｙ）である。

【0069】

図９−２から図９−３に示すように、ショベル２の位置は、座標Ｐａ０（ｘ、ｙ）からＰａ１（ｘ、ｙ）、Ｐａ２（ｘ、ｙ）、Ｐａ３（ｘ、ｙ）の順に変化する。電力中継台車４の位置は、座標Ｐｃ０（ｘ、ｙ）からＰｃ１（ｘ、ｙ）、Ｐｃ２（ｘ、ｙ）、Ｐｃ３（ｘ、ｙ）の順に変化する。これにともない、第２ケーブル７Ｂは、延長分７Ｂｅ１、７Ｂｅ２、７Ｂｅ３が送り出される。第２ケーブル７Ｂの長さは、初期長さＬ０Ｂに、電力中継台車４の位置が変化するにしたがって、延長分Ｌ１Ｂ、Ｌ２Ｂ、Ｌ３Ｂを順次加算した値になる。この例では、第１ケーブル７Ａの長さは変化しないが、この長さも変化してもよい。

【0070】

ショベル２が座標Ｐａ３（ｘ、ｙ）まで移動したときのケーブル７の位置を推定する場合、ケーブル位置推定部１２Ａは、電力中継台車４が移動した履歴、すなわち、電力中継台車４が移動したときの異なる座標Ｐｃ０（ｘ、ｙ）、Ｐｃ１（ｘ、ｙ）、Ｐｃ２（ｘ、ｙ）、Ｐｃ３（ｘ、ｙ）を用いる。例えば、ケーブル位置推定部１２Ａは、４個の座標Ｐｃ０（ｘ、ｙ）、Ｐｃ１（ｘ、ｙ）、Ｐｃ２（ｘ、ｙ）、Ｐｃ３（ｘ、ｙ）を通る関数を、例えば、補間（例えば、スプライン補間）により求め、これをショベル２等が移動した後におけるケーブル７の位置とする。この場合、座標Ｐｃ０（ｘ、ｙ）からＰｃ３（ｘ、ｙ）までにおけるケーブル７Ｂの長さ（Ｌ１Ｂ＋Ｌ２Ｂ＋Ｌ３Ｂ）を拘束条件とするが、この点については上述した実施形態と同様である。

【0071】

また、ケーブル位置推定部１２Ａは、電力中継台車４の移動によって得られた４個の座標Ｐｃ０（ｘ、ｙ）、Ｐｃ１（ｘ、ｙ）、Ｐｃ２（ｘ、ｙ）、Ｐｃ３（ｘ、ｙ）と、支持柱５の座標Ｐｂ０（ｘ、ｙ）と、移動後におけるショベル２の座標Ｐａ３（ｘ、ｙ）とを通る関数を、例えば、補間（例えば、スプライン補間）により求め、これをショベル２等が移動した後におけるケーブル７の位置とする。この場合、座標Ｐｂ０（ｘ、ｙ）からＰａ３（ｘ、ｙ）までにおけるケーブル７Ｂの長さ（Ｌ０Ｂ＋Ｌ１Ｂ＋Ｌ２Ｂ＋Ｌ３Ｂ＋Ｌ０Ａ）を拘束条件とするが、この点については上述した通りである。本変形例においては、電力中継台車４が移動した履歴を用いて、ショベル２等が移動した後におけるケーブル７の位置が推定される。このため、ケーブル７を推定する際に使用できる位置情報（電力中継台車４の移動にともなう座標）を増やすことができるので、移動後におけるケーブル７の位置の推定精度が向上する。

【0072】

ショベル２等の移動後におけるケーブル７の位置が更新されたら、管理装置１０は、処理をステップＳ１０６に進める。ステップＳ１０６において、管理装置１０の禁止領域設定部１２Ｂは、ケーブル位置推定部１２Ａが推定したケーブル７の位置に基づいて、車両（本実施形態ではショベル２及びダンプトラック３等）の走行を禁止する走行禁止領域ＤＡとして設定する。例えば、禁止領域設定部１２Ｂは、ショベル２等の移動後におけるケーブル７の位置の周囲における所定領域を、図１に示すような走行禁止領域ＤＡとして設定する。一例として、禁止領域設定部１２Ｂは、ショベル２等の移動後におけるケーブル７の位置を中心として、両側に所定距離だけ離れ、かつケーブル７に沿った２本の境界線を生成する。そして、禁止領域設定部１２Ｂは、前記２本の境界線で囲まれる領域を、走行禁止領域ＤＡとして設定して、記憶部１３に保存する。次に、ステップＳ１０７に進み、禁止領域設定部１２Ｂは、記憶部１３に記憶されていたこれまでの走行禁止領域ＤＡを、ステップＳ１０６で新たに設定した走行禁止領域ＤＡに置き換えることにより、走行禁止領域ＤＡを更新する。走行禁止領域ＤＡが更新されたら、管理装置１０は、本実施形態に係る走行禁止領域の設定方法を再び最初から実行する。

【0073】

走行禁止領域ＤＡが更新されたら、管理装置１０の走行経路生成部１２Ｄは、新たな走行禁止領域ＤＡを記憶部１３から読み出して、図１に示す採掘場１におけるダンプトラック３の走行経路ＰＬを生成する。このとき、走行経路生成部１２Ｄは、採掘場１の全領域から走行禁止領域ＤＡを除外した領域を走行可能領域ＰＡとし、走行可能領域ＰＡに走行経路ＰＬを生成する。管理装置１０は、新たに生成された走行経路ＰＬに基づいて、採掘場１でダンプトラック３を走行させる。なお、走行経路生成部１２Ｄは、走行経路ＰＬを生成するときにおいて、例えば、採掘場１の走行可能領域ＰＡに故障車両が停止しているような場合、前記故障車両の周囲の所定領域を走行禁止領域ＤＡとして設定した上で、走行経路ＰＬを生成する。このようにすることで、採掘場１の実情により即した走行経路ＰＬを生成できるので、採掘作業及び運搬作業を円滑に進めることができる。

【0074】

このように、上述した実施形態、第１変形例及び第２変形例において、ケーブル位置推定部１２Ａは、ショベル２と支持柱５との間における少なくとも二箇所の位置に関する情報と、ショベル２と支持柱５との間のケーブル７の長さとに少なくとも基づいて、ショベル２等が移動した後におけるケーブル７の位置を推定する。このようにすることで、ショベル２又は電力中継台車４等が移動した場合には、現地でケーブル７の位置を再計測しなくてもケーブル７の位置を求めることができるので、作業の手間を軽減することができる。また、採掘場１の走行禁止領域ＤＡを必要十分な大きさに抑えることができるので、走行可能領域ＰＡを大きくすることができる。その結果、ダンプトラック３の旋回が必要な場合でも、旋回半径を大きくすることもできるので、ダンプトラック３のタイヤの摩耗を抑制できるので、ダンプトラック３のランニングコストを抑制することができる。

【0075】

図１０は、本比較例に係る走行禁止領域の設定方法を示す説明図である。本比較例は、ショベル２及びケーブル７が採掘場１内で移動すると考えられる範囲に基づいて、走行禁止領域ＤＡを設定する。このようにすると、ショベル２及びケーブル７の移動を考慮して、その分余裕を持って走行禁止領域ＤＡが設定される必要があるので、走行禁止領域ＤＡは大きくなり、走行可能領域ＰＡは小さくなる。したがって、ダンプトラック３の走行経路ＰＬを設定する際の自由度が低くなり、無理な走行経路ＰＬを設定せざるを得ない場合もある。

【0076】

本実施形態、第１変形例及び第２変形例は、ショベル２又は電力中継台車４等が移動した場合には、ケーブル７の位置を推定し、その周囲の所定領域を走行禁止領域ＤＡとして再設定するので、走行禁止領域ＤＡを必要最小限にすることができる。その結果、採掘場１の走行可能領域ＰＡが大きくなるので、ダンプトラック３の走行経路ＰＬを設定する際の自由度が向上する。このため、本実施形態、第１変形例及び第２変形例は、旋回半径、ダンプトラック３同士のすれ違い又は待避場所に余裕を持たせた走行経路ＰＬを設定しやすくなるという利点がある。

【0077】

上記説明において、ダンプトラック３は無人で走行する場合を例とした。しかし、ダンプトラック３が有人、すなわち、ダンプトラック３に搭乗した運転者によって操作されるものであってもよい。この場合、管理装置１０は、例えば、生成した走行経路ＰＬをダンプトラック３の運転席に設けられたモニターに表示させて、ダンプトラック３が走行経路ＰＬに沿って走行するようにダンプトラック３の運転者を誘導する。

【0078】

＜中間支持体の移動方向生成＞
図１１は、本実施形態に係る中継支持体の移動方向を生成する方法のフローチャートである。図１２は、本実施形態に係る中継支持体の移動方向を生成する方法の説明図である。図２に示す管理装置１０の中継位置移動情報生成部１２Ｃの機能を説明する。中継位置移動情報生成部１２Ｃは、中継支持体としての電力中継台車４と電気式作業機械としてのショベル２の間に存在するケーブル７（第１ケーブル７Ａ）に沿った方向を、電力中継台車４が移動する方向とする。ショベル２が移動した場合、電力中継台車４も移動させることがあるが、このときに、ケーブル７に沿った方向（図１２の矢印ｍ２で示す方向）へ電力中継台車４を移動させることにより、ケーブル７に与えられる負荷を低減できるので好ましい。次に、中継支持体の移動方向を生成する方法の手順を説明する。

【0079】

電力中継台車４は、例えば、ショベル２が移動した場合、これに追従するために移動する。本実施形態に係る中継支持体の移動方向を生成する方法を実行するにあたり、ステップＳ２０１において、図２に示す管理装置１０の中継位置移動情報生成部１２Ｃは、ショベル２が移動していた場合、処理をステップＳ２０２へ進める（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）。ショベル２が移動していない場合、中継位置移動情報生成部１２Ｃは、処理をステップＳ２０４へ進める（ステップＳ２０１、Ｎｏ）。ステップＳ２０４の内容は後述する。

【0080】

ステップＳ２０２において、中継位置移動情報生成部１２Ｃは、ステップＳ２０２の処理時点におけるケーブル７の位置（ケーブル位置）を記憶部１３から読み出して取得する。また、中継位置移動情報生成部１２Ｃは、通信装置１８を介してショベル制御装置２Ｐから、ステップＳ２０２の処理時点におけるショベル２の位置を取得する。次に、ステップＳ２０３に進み、中継位置移動情報生成部１２Ｃは、電力中継台車４が移動する際に目標とする位置（目標位置）と、そのときに必要なケーブル７の長さ（ケーブル長）Ｌ１Ａとを設定する。目標位置及びケーブル長は、ショベル２が座標Ｐａ０（ｘ、ｙ）からＰａ１（ｘ、ｙ）へ移動し（図１２の矢印ｍ１で示す方向）、かつ電力中継台車４が座標Ｐｃ０（ｘ、ｙ）から目標位置の座標Ｐｃ１（ｘ、ｙ）へ移動したときにおいて、例えば、移動後におけるケーブル７（図１２の二点鎖線）の曲率が最も大きくなるように設定される。目標位置及びケーブル長の設定方法は、これに限定されるものではない。

【0081】

目標位置及びケーブル長が設定されたら、ステップＳ２０４へ進み、中継位置移動情報生成部１２Ｃは、目標位置に向かって電力中継台車４を移動させるとともに、ステップＳ２０３で設定したケーブル長となるように、第１ケーブルドラム４４Ａを制御する。次に、ステップＳ２０５へ進み、中継位置移動情報生成部１２Ｃは、現時点における位置情報を取得する。この位置情報は、ショベル２の位置に関する情報と、電力中継台車４の位置に関する情報である。そして、ステップＳ２０６に進み、管理装置１０のケーブル位置推定部１２Ａは、ステップＳ２０５で取得された位置情報に基づいて、現時点におけるケーブル７の位置を推定し、記憶部１３に記憶させることで、ケーブル７の位置を更新する。

【0082】

次に、ステップＳ２０７へ進み、管理装置１０は、電力中継台車４が目標位置（座標Ｐｃ１（ｘ、ｙ））に到達したらステップＳ２０８へ進み（ステップＳ２０７、Ｙｅｓ）、目標位置に到達していないときにはステップＳ２０１に戻り、以降の手順を実行する。電力中継台車４が目標位置に到達した場合（ステップＳ２０７、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０８において、図２に示す管理装置１０の禁止領域設定部１２Ｂは、更新されたケーブル７の位置に基づき、走行禁止領域ＤＡを新たに設定し、記憶部１３に記憶させることで走行禁止領域ＤＡを更新する。このように、管理装置１０は、ケーブル７に沿って電力中継台車４を移動させることにより、ケーブル７の負荷を低減してケーブル７の耐久性低下を抑制することができる。

【0083】

以上、本実施形態及びその変形例は、電源からケーブルを介して電力の供給を受ける電気式作業機械と前記ケーブルを支持する支持体との間における少なくとも二箇所の位置に関する情報と、前記電気式作業機械から前記支持体までのケーブルの長さと、に少なくとも基づいて、前記ケーブルの位置を推定する。そして、推定された前記ケーブルの位置に基づいて、採掘場等の作業場で運用される機械が走行することを禁止する走行禁止領域を設定する。このようにすることで、走行禁止領域を必要十分な範囲に抑制することができるので、作業場における走行禁止領域を小さくし、走行可能領域を大きくすることができる。その結果、作業場において使用される機器の走行経路を設定する際の自由度が向上したり、前記機器が動くことのできる範囲を広くして、前記機器に対する負荷を低減したり、余裕を持って前記機器を運用したりすることができる。特に、近年の鉱山においては、電気駆動式パワーショベルが使用される場合が増えてきており、ケーブルが採掘場内を引き回されることが多くなってきている。本実施形態及びその変形例は、ケーブルを介して電気駆動式パワーショベルが使用されるような鉱山等に好適である。

【符号の説明】

【0084】

１ 採掘場
１Ｂａ、１Ｂｂ 側部
１Ｇ 採掘側
１Ｉ 入口側
２Ａ、３Ａ、４Ａ ＧＰＳ用アンテナ
２ ショベル
２Ｐ ショベル制御装置
２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ 無線通信用アンテナ
３ ダンプトラック
３Ｐ ダンプ制御装置
４ 電力中継台車
４Ｐ 中継台車制御装置
４Ｓ 移動中継支柱
５ 支持柱
６ 外部電源部
７ ケーブル
７Ａ 第１ケーブル
７Ｂ 第２ケーブル
８ａ、８ｂ、８ｃ ＧＰＳ衛星
９ 通路
１０ 管理装置
１１ 処理装置
１２ 演算部
１２Ａ ケーブル位置推定部
１２Ｂ 禁止領域設定部
１２Ｃ 中継位置移動情報生成部
１２Ｄ 走行経路設定部
１３ 記憶部
１４ データベース
１５ 入出力部
１６ 表示装置
１７ 入力装置
１８ 通信装置
１８Ａ 管理装置側無線通信用アンテナ
２１ 電動機制御装置
２２ 履帯
２３ 走行用電動機
２４ 旋回用電動機
２５ 油圧生成用電動機
２６ 油圧ポンプ
３１ 車輪
３２ 電動機
３３ 内燃機関
３４ 発電機
３５ 電動機制御装置
３６ 集電装置
４０ 走行装置
４１ 履帯
４２ 走行用電動機
４３ 台車
４４Ａ 第１ケーブルドラム
４４Ｂ 第２ケーブルドラム
４５ 送電中継部
４６ 通信装置
４７ 支柱
４８ ケーブル支持体
４８Ｓ 絶縁体
４８Ｆ 用フック
４９ 台座

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5-1】

【図5-2】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9-1】

【図9-2】

【図9-3】

【図9-4】

【図10】

【図11】

【図12】