特許 6284741 後退支援装置

(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】6284741

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】後退支援装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/93 20060101AFI20180215BHJP

   G01S 7/497 20060101ALI20180215BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20180215BHJP

   B60R 21/00 20060101ALI20180215BHJP

   G05D 1/02 20060101ALI20180215BHJP

   G08G 1/16 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G01S17/93

   G01S7/497

   G01S7/481 Z

   B60R21/00 621D

   G05D1/02 S

   G08G1/16 C

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-220839(P2013-220839)

(22)【出願日】2013年10月24日

(65)【公開番号】特開2015-81877(P2015-81877A)

(43)【公開日】2015年4月27日

【審査請求日】2016年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100077816

【弁理士】

【氏名又は名称】春日 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100156524

【弁理士】

【氏名又は名称】猪野木 雄一

(72)【発明者】

【氏名】小野 幸彦

(72)【発明者】

【氏名】岡田 祐子

(72)【発明者】

【氏名】石本 英史

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 真二郎

【審査官】 中村 説志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０２００７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２５９３９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５４６３３８４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９５０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２６４８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０７５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３４９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０６３７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１０６２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８７６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６９６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５３２９５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００− ７／６４

Ｇ０１Ｓ１３／００−１７／９５

Ｂ６０Ｒ２１／００

Ｇ０８Ｇ １／００− １／１６

Ｇ０５Ｄ １／００− １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

運搬機械の従動輪の外側、かつ前記従動輪の上方に配置され、前記運搬機械の後方にある物までの距離を測定する後方物体検出部と、
前記後方物体検出部から一定の距離Ｔｓに配置された基準物と、
前記後方物体検出部によって測定された前記基準物までの距離Ｔと距離Ｔｓの偏差が第１の閾値以上の場合、警告を報知する報知装置と、
前記後方物体検出部によって測定された前記基準物までの距離Ｔと距離Ｔｓの偏差が第１の閾値以上の場合、前記運搬機械を停止させる速度調整装置と、を備える後退支援装置であって、
前記速度調整装置は、
前記後方物体検出部によって所定回数測定された前記基準物までの距離Ｔの平均Ｔaveと距離Ｔｓとの偏差が第１の閾値より小さい第２の閾値以上の場合、前記運搬機械の速度を制限することを特徴とする後退支援装置。

【請求項2】

運搬機械の従動輪の外側、かつ前記従動輪の上方に配置され、前記運搬機械の後方にある物までの距離を測定する後方物体検出部を備える後退支援装置であって、
前記後方物体検出部は、少なくとも２個あり、
それぞれの前記後方物体検出部によって測定された車止めまでの距離に基づいて、前記車止めの長手方向に垂直な面と前記従動輪の車軸に垂直な面とがなす角度を示す運搬機械角度を計算する車止め計測装置と、
前記運搬機械角度が第３の閾値以上の場合、前記運搬機械の速度を制限する速度調整装置と、
を備えることを特徴とする後退支援装置。

【請求項3】

請求項２に記載の後退支援装置であって、
前記速度調整装置は、
前記車止めに対する前記運搬機械角度が第３の閾値より小さく、前記後方物体検出部によって測定された前記車止めまでの距離が第４の閾値以下の場合、前記運搬機械の速度を制限することを特徴とする後退支援装置。

【請求項4】

請求項３に記載の後退支援装置であって、
前記速度調整装置は、
前記運搬機械角度が第３の閾値より小さく、前記後方物体検出部によって測定された前記車止めまでの距離が第４の閾値より小さい第５の閾値以下である場合、前記運搬機械を停止させることを特徴とする後退支援装置。

【請求項5】

運搬機械の従動輪の外側、かつ前記従動輪の上方に配置され、前記運搬機械の後方にある物までの距離を測定する後方物体検出部を備える後退支援装置であって、
前記後方物体検出部は、
前記運搬機械が傾斜部を備えた車止めの位置で停止した状態において、前記後方物体検出部による検出面と前記傾斜部との交線と、前記後方物体検出部から走行面側の前記交線の一端へ引いた直線とが垂直になるように配置されることを特徴とする後退支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉱山用ダンプトラック等の運搬機械の後退を支援する後退支援装置に関する。

【背景技術】

【0002】

露天掘り鉱山では、ショベルなどの積込機械が鉱石や土砂などの砕石物をダンプトラックなどの運搬機械に積み込み、運搬機械は砕石物を放土場へ搬送したうえで排出した後、再び積込み場へ戻るという作業を繰り返す。

【0003】

この放土場は、鉱山領域内の所定の崖下に設定されていることがある。ここで、放土位置は崖の手前の盛土（車止め）などにより示され、ダンプトラックは、放土場に対して後ろ向きに走行し、盛土手前で位置決めして安全に停止する必要がある。

【0004】

このようなダンプトラックの位置決めと走行制御に関わる背景技術として、車両が目標ランプに向かって自動的に走行するように制御する走行制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

特許文献１には、車両が目標ランプに向かって自動的に走行するように制御する走行制御装置において、車両走行の目標となる方向に位置する目標ランプを撮像するカメラと、撮像画像に含まれる目標部画像の位置と車両の初期位置との関係で定まる目標走行ラインを走行するように車両の走行を制御する手段を備え、撮像画像から目標部に対する車両のヨー角を検出し、撮像画像から目標走行ラインからの横偏差を算出し、ヨー角および横偏差にもとづいて車両の走行を制御する、と記載されている。

【0006】

また、光学機器を使用し、目標位置まで正確に移動体を誘導走行させる移動体の誘導走行制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0007】

特許文献２には、受光手段で第１の光反射手段で反射された光Ｌ1が受光された時点の移動体１の現在位置（Ｘ1、Ｙ1）および現在姿勢角β1と、受光手段で第２の光反射手段で反射された光Ｌ3が受光された時点の移動体の現在位置（Ｘ2、Ｙ2）および現在姿勢角β2と、光が投光される方向αと、所定距離と、目標対象物の姿勢角γとに基づいて、目標対象物の実際の目標位置Ｔ´が計測され、この目標位置Ｔ´によって教示目標位置Ｔが補正され、移動体が誘導走行される、と記載されている。

【0008】

その他、障害物を早期に特定できる障害物検出装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１０−２００６７４号公報

【特許文献2】特開平１０−２０７５３７号公報

【特許文献3】特開平１１−２４９７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上記特許文献１に開示されるような走行制御装置では、車両各室に取り付けたカメラで目標ランプに対するヨー角と目標ランプの距離を算出し、車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。しかしながら、車両が走行する搬送路の土埃でカメラのレンズが汚れないようにする対策については考慮されていない。

【0011】

また、特許文献２に開示されるような移動体の誘導走行制御装置では、ダンプトラックにレーザ投受光センサを配設し、反射ポールまでの相対距離を測定し、反射ポールの既知位置と相対距離から車両位置を求めて演算上の軌跡に対する補正位置を計算し、補正位置から目標位置と目標方位となるように車両を制御することができる。しかしながら、土埃でレーザ投受光センサ面が汚れないようにする対策や、センサ面の汚れにより正しい相対距離を測定できない場合の対応については考慮されていない。

【0012】

さらに、特許文献３に開示されるような障害物検出装置付き自走車両では、車両の後部に障害物を検出するセンサが設置されている。このようにセンサが車両の後部に設置されていると、タイヤの回転によって土埃が撒きあがり、センサに土埃が付着しやすくなる。

【0013】

そのため、特許文献１〜３に開示されるような技術を鉱山用ダンプトラック等の運搬機械に適用しても、車止めを検出できない場合が発生し得る。

【0014】

本発明の目的は、車止めの未検出を防止することができる後退支援装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記目的を達成するために、本発明は、運搬機械の従動輪の外側、かつ前記従動輪の上方に配置され、前記運搬機械の後方にある物までの距離を測定する後方物体検出部と、前記後方物体検出部から一定の距離Ｔｓに配置された基準物と、前記後方物体検出部によって測定された前記基準物までの距離Ｔと距離Ｔｓの偏差が第１の閾値以上の場合、警告を報知する報知装置と、前記後方物体検出部によって測定された前記基準物までの距離Ｔと距離Ｔｓの偏差が第１の閾値以上の場合、前記運搬機械を停止させる速度調整装置と、を備える後退支援装置であって、前記速度調整装置は、前記後方物体検出部によって所定回数測定された前記基準物までの距離Ｔの平均Ｔaveと距離Ｔｓとの偏差が第１の閾値より小さい第２の閾値以上の場合、前記運搬機械の速度を制限するようにしたものである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、車止めの未検出を防止することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１の実施形態である後退支援装置を搭載したダンプトラックの使用状況を説明するための図である。

【図2】本発明の第１の実施形態である後退支援装置の構成を説明するための図である。

【図3】本発明の第１の実施形態である後退支援装置に用いられる後方物体検出部及び基準物の配置を示すダンプトラックの斜視図である

【図4】本発明の第１の実施形態である後退支援装置に用いられる後方物体検出部及び基準物の配置を示すダンプトラックの側面図である

【図5A】本発明の第１の実施形態である後退支援装置に用いられる後方物体検出部の配置を説明するためのダンプトラックの側面図である。

【図5B】後方物体検出部の配置を説明するためのダンプトラックの上面図（模式図）である。

【図6A】後方物体検出部をダンプトラックの後部に配置した比較例としてのダンプトラックの側面図である。

【図6B】土埃が撒きあがる状態を示す比較例としてのダンプトラックの側面図である。

【図6C】図６Ｂを上から見た比較例としてのダンプトラックの上面図である。

【図7A】本発明の第１の実施形態である後退支援装置による後方検出を説明するための模式図（ダンプトラックの側面図）である。

【図7B】本発明の第１の実施形態である後退支援装置による後方検出を説明するための模式図（ダンプトラックの上面図）である。

【図8】本発明の第１の実施形態である後退支援装置の処理を示すフロー図である。

【図9A】レーザスキャナ（後方物体検出部）の検出窓がきれいな場合の測定結果の一例として、本発明の第１の実施形態である後退支援装置に用いられるレーザスキャナの走査によって得られる測定距離を示す図である。

【図9B】レーザスキャナ（後方物体検出部）の検出窓が汚れた場合の測定結果の一例として、本発明の第１の実施形態である後退支援装置に用いられるレーザスキャナの走査によって得られる測定距離を示す図である。

【図10】本発明の第１の実施形態である後退支援装置による汚れ状態の判定フロー図である。

【図11A】本発明の第１の実施形態である後退支援装置に用いられる後方物体検出部としてのレーザスキャナの走査を示す図である。

【図11B】図１１Ａに示すように走査した場合における、後方物体検出部としてのレーザスキャナの反射光の強度を示す図である。

【図12】車止めの付近に土埃が撒きあがった場合でも、本発明の第１の実施形態である後退支援装置がロバストに車止め検出を行う方法を説明するための図である。

【図13】本発明の第１の実施形態である後退支援装置に用いられる後方物体検出部と車止めの傾斜部の位置関係を示すダンプトラックの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

【0019】

（第１の実施形態）
以下、図１〜図１０を用いて、本発明の第１の実施形態である後退支援装置を搭載した運搬機械の構成及び動作を説明する。ここでは、一例として、運搬機械はダンプトラックである。

【0020】

最初に、図１を用いて、ダンプトラック１０００の使用状況を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である後退支援装置を搭載したダンプトラック１０００の使用状況を説明するための図である。

【0021】

砕石物を積み込んだダンプトラック１０００は、崖下に設置された放土場ＤＳに対して後ろ向きに走行し、車止め１０１の位置で停止し、放土する。なお、図１では、ダンプトラック１０００は、直交座標系２３のｘ軸方向に後退する。また、車止め１０１は盛土で形成される。

【0022】

ダンプトラック１０００は、後退を支援する後退支援装置１００を備える。後退支援装置１００は、車止め１０１、車止め計測装置１０２、計測性能監視装置１０３、自己位置計測装置１０５、速度調整装置１０６などから構成される。これらの装置の詳細は、図２を用いて後述する。

【0023】

管制局２００の報知装置２０１は、後退支援装置１００から供給される情報に基づいて、車止め１０１の未検出の恐れがある場合に、表示部に警告を表示して報知する。

【0024】

次に、図２を用いて、後退支援装置１００の構成を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００の構成を説明するための図である。

【0025】

図２に示すように、後退支援装置１００は、車止め１０１、車止め計測装置１０２、計測性能監視装置１０３、無線通信装置１０４、自己位置計測装置１０５、速度調整装置１０６から構成される。

【0026】

車止め１０１は、ダンプトラック１０００の後方の放土位置に配置される。車止め計測装置１０２は、車止め１０１のダンプトラック１０００に対する相対位置および向きを計測する。計測性能監視装置１０３は、車止め計測装置１０２の計測性能を監視する。

【0027】

無線通信装置１０４は、管制局２００の無線通信装置２０２と無線で通信する。自己位置計測装置１０５は、ダンプトラック１０００の位置・姿勢を計測する。速度調整装置１０６は、後退時に車止めに接近しすぎたときや車止めからはずれて後退したときにダンプトラック１０００の速度を調整する。

【0028】

車止め計測装置１０２は、後方物体検出部２a、２b、車止め計測部３、車止め記憶部４から構成される。

【0029】

後方物体検出部２a、２bは、ダンプトラック１０００の左右（側面）に設置され、ダンプトラック１０００の後方にある車止め１０１の一部を検出しダンプトラック１０００からみた距離と方向またはダンプトラック１０００に対する相対位置を取得する。後方物体検出部２a、２bは、例えば、レーザ光を扇状に投射し、物体からの反射光によって対象物までの距離と方向を測定するレーザスキャナ（レーザレンジスキャナ）である。

【0030】

車止め計測部３は、後方物体検出部２a、２bにより取得した、ダンプトラック１０００から車止め１０１上の２点までの距離に基づいて、ダンプトラック１０００に対する車止め１０１の相対位置と向きを求める。車止め記憶部４は、車止め１０１の相対位置と向きとを記憶する。

【0031】

計測性能監視装置１０３は、汚れ状態推定部７、汚れ状態記憶装置８から構成される。汚れ状態推定部７は、ダンプトラック１０００の表面（ベッセルの側面）に設置された基準物５２（図３を用いて後述）を後方物体検出部２a、２bによって計測した結果から後方物体検出部２a、２bの汚れ状態を推定する。汚れ状態記憶装置８は、推定された汚れ状態を記憶する。

【0032】

自己位置計測装置１０５は、車輪速計測部１５、操舵角計測部１６、自己位置演算装置１７から構成される。車輪速計測部１５は、ダンプトラック１０００の車輪回転速度を計測する。操舵角計測部１６は、操舵角度を計測する。自己位置演算装置１７は、車輪速計測部１５と操舵角計測部１６による計測結果から、ダンプトラック１０００の速度と角速度、さらに、地面に固定された座標系での位置・姿勢を算出する。

【0033】

なお、ダンプトラック１０００の位置・姿勢をより高精度で計測するため、自己位置計測装置１０５は、IMU（慣性計測装置）とGPS（Global Positioning System）とで構成してもよい。

【0034】

速度調整装置１０６は、制動装置１８、駆動トルク制限装置１９、運搬機械制動制御装置２０から構成される。制動装置１８は、ダンプトラック１０００の速度を低下させたり停止させたりする。駆動トルク制限装置１９は、ダンプトラック１０００の駆動輪の回転トルク指令値を制限する。運搬機械制動制御装置２０は、車止めまでの距離などから制動装置１８の制動量と駆動トルク制限装置１９の制限量を算出する。

【0035】

管制局２００の報知装置２０１は、計測性能監視装置１０３から供給される後方物体検出部２ａ、２ｂの汚れ状態の推定結果に基づいて、車止め２０１の未検出や誤検出の恐れがある場合に、表示部に警告を表示して報知する。なお、報知は、音声をスピーカーなどから出力したり、ランプを点灯したりすることにより行ってもよい。

【0036】

車止め計測装置１０２において、後方物体検出部２a、２bは車止め計測部３に接続され、さらに、車止め計測部３は車止め記憶部４に接続される。また、後方物体検出部２a、２bは、計測性能監視装置１０３において、汚れ状態推定部７にも接続される。

【0037】

計測性能監視装置１０３において、無線通信装置１０４は汚れ状態推定部７に接続される。無線通信装置１０４は、無線通信装置２０２と無線で接続され、無線通信部２０２は、報知装置２０１と接続される。

【0038】

自己位置計測装置１０５において、車輪速計測部１５と操舵角計測部１６は自己位置演算装置１７に接続される。速度調整装置１０６において、車止め計測部３と自己位置演算装置１７は、運搬機械制動制御装置２０に接続され、運搬機械制動制御装置２０は、制動装置１８と駆動トルク制限装置１９に接続される。

【0039】

車止め計測部３と車止め記憶部４、汚れ状態推定部７、自己位置演算装置１７は、例えば中央演算処理装置と記憶装置と入出力回路と通信回路からなるマイコン装置に実装される。

【0040】

車止め計測部３と車止め記憶部４の処理用に、それぞれ別のマイコン装置を設ける構成にしても良く、一つのマイコン装置で構成しても良い。また、運搬機械制動制御装置２０は、例えば複数のマイコン装置で構成される車載用コントローラであって、車載用コントローラ内部のソフトウエアによって機能を実現する。

【0041】

次に、図３〜図４を用いて、後方物体検出部２（２a、２b）及び後方物体検出部２の汚れを推定するために用いられる基準物５２の配置を説明する。図３は、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００に用いられる後方物体検出部２及び基準物５２の配置を示すダンプトラック１０００の斜視図である。図４は、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００に用いられる後方物体検出部２及び基準物５２の配置を示すダンプトラック１０００の側面図である。

【0042】

後方物体検出部２は、基準物５２までの距離を計測し、計測値を汚れ状態推定部７に供給する。前述したように、汚れ状態推定部７は、基準物５２までの距離の計測値に基づいて、後方物体検出部２の汚れを推定する。ここで、基準物５２は、例えば、白色の板で構成される。

【0043】

後方物体検出部２は、従動輪５０（前輪）の上のダンプトラック１０００の側面に取り付けられる。一方、基準物５２は、図４に示すように、ダンプトラック１０００の側面上（ベッセルの側面）であって、車止め１０１の走査に使用されない走査角度の範囲に取り付けられる。例えば、後方物体検出部２と基準物５２は、同じ高さに配置される。なお、従動輪５０は、キャブ６１（運転席）の下方にある。

【0044】

次に、図５を用いて、後方物体検出部２ａの配置を詳細に説明する。図５Ａは、本発明の第１の実施形態である後退支援装置に用いられる後方物体検出部２ａの配置を説明するためのダンプトラックの側面図である。図５Ｂは、後方物体検出部２ａの配置を説明するためのダンプトラックの上面図（模式図）である。

【0045】

本実施形態では、従動輪５０からの泥の跳ね上げが後方物体検出部２（２ａ、２ｂ）の検出窓に付着するのを防ぐために、図５Ａに示すように配置される。すなわち、後方物体検出部２ａは、従動輪５０の車軸５０Ｓ方向から見たときに、車軸５０の上方に設置される。つまり、後方物体検出部２ａは、鉛直方向に対して、従動輪の上方に配置される。

【0046】

詳細には、後方物体検出部２ａの鉛直方向の位置は、地面を基準にしたときに、従動輪５０の高さ（直径）より大きく、ダンプトラックの高さ（ベッセルの上端の高さ）よりも小さい。

【0047】

また、図５Ｂのハッチングで示すように、ダンプトラック１０００を上から見たときに、左右への最大操舵時における従動輪５０の外側端面の２つの延長面（５０Ｆ_Ｒ、５０Ｆ_Ｌ）がなす領域に後方物体検出部２を設置する。換言すれば、後方物体検出部２は、右旋回最大操舵角に対応するダンプトラック１０００の従動輪５０の外側端面と左旋回最大操舵角に対応する前記運搬機械の従動輪の外側端面とによって挟まれた領域に配置される。

【0048】

ただし、ダンプトラック１０００がほとんど直進しかせず、旋回時は低速で走行するといった場合には、図５Ｂに示すように、従動輪車軸から車輪径の範囲Ｗに後方物体検出部２を設置してもよい。すなわち、後方物体検出部２は、前記車軸５０Ｓを含む鉛直面からの距離が前記従動輪半径Ｒより小さい位置に配置される。

【0049】

ここで、図５Ｂの例では、ダンプトラック１０００が直進するときの操舵角に対応する従動輪５０の外側端面から車軸５０Ｓの軸方向外側に所定距離ｄ１だけ離れた位置にダンプトラック１０００の側面１０００Ｓがある。後方物体検出部２は、この側面１０００Ｓ上に配置される。すなわち、後方物体検出部２は、水平面の車軸５０Ｓの方向に対して、従動輪５０の外側に配置される。

【0050】

なお、後方物体検出部２a、２bは、土埃、水滴、雪などの汚れが後方物体検出部２a、２bの検出窓５a、５bに直接付着するのを防ぐために、防塵カバー６で覆ってもよい。

【0051】

以上説明したように、後方物体検出部２を従動輪５０の上の所定位置に配置することにより、従動輪５０からの泥の跳ね上げが後方物体検出部２（２ａ、２ｂ）の検出窓に付着するのを防ぐことができる。これにより、車止め１０１の未検出を防止することができる。

【0052】

次に、図６を用いて、後方物体検出部２をダンプトラック１０００の後部に配置した比較例を説明する。図６Ａは、後方物体検出部２をダンプトラック１０００の後部に配置した比較例としてのダンプトラック１０００の側面図である。図６Ｂは、土埃２２が撒きあがる状態を示す比較例としてのダンプトラック１０００の側面図である。図６Ｃは、図６Ｂを上から見た比較例としてのダンプトラック１０００の上面図である。

【0053】

ダンプトラック１０００の走行路面が乾いた土の場合、タイヤの回転によって土埃が撒きあがり、後退時のブレーキ操作や風向きなどの影響で土埃がダンプトラック１０００の周囲に漂うことがある。また、他車両による放土作業によって、ダンプトラック１０００の後方に土埃が舞い上がることがある。

【0054】

図６Ｂに、ダンプトラック１０００の周辺に土埃２２が漂う様子を模式的に示す。このような状況になった場合、図６Ａに示すように、ダンプトラック１０００の後部に後方物体検出部２を設置すると、後方物体検出部２の検出面が汚れ、車止め１０１までの距離を正しく測定できないことがある。

【0055】

これに対し、本発明の実施形態では、図５（５Ａ、５Ｂ）に示すように、大型ダンプトラック１０００のデッキ側面など、後輪から離れた従動輪付近に後方物体検出部２を取り付ける。これにより、舞いあがった土埃が後方物体検出部２の検出窓に付着する頻度を抑えることができる。

【0056】

次に、図７を用いて、後退支援装置１００による後方検出を説明する。図７Ａは、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００による後方検出を説明するための模式図（ダンプトラックの側面図）である。図７Ｂは、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００による後方検出を説明するための模式図（ダンプトラックの上面図）である。図７（７Ａ、７Ｂ）では、鉱山用ダンプトラック１０００が放土場の車止め１０１を検出しながら後退する様子を示す。

【0057】

図７Ａの点線矢印は、レーザスキャナで後方物体検出部２ａ、２ｂを構成した場合に、車止め計測装置１０２によって求められる距離Ｄを示したものである。

【0058】

次に、図８を用いて、後退支援装置１００の動作を説明する。図８は、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００の処理を示すフロー図である。図８のステップＳ２０１からＳ２０８はフローの各処理ブロックを示す。

【0059】

後退支援装置１００は、車止めを検出した場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、以下の処理を実行する。

【0060】

車止め計測装置１０２は、後方物体検出部２ａ、２ｂにより取得した結果に基づき左右の車輪から車止めまでの距離Ｄ_Ｌ、Ｄ_Ｒを算出し、さらに、Ｄ_Ｌ、Ｄ_Ｒのうち小さいほうをダンプトラック１０００までの距離Ｄとして得る（ステップＳ２０２）。また、車止め計測装置１０２は、車止めからみたダンプトラック１０００の向きαを、２a、２bのレーザ照射面間の距離Ｌを用いて、次の式(１)で計算する（ステップＳ２０２）。ただし、αは図７Ｂにおいて、反時計まわりを正とした。ここで、αは、車止め１０１の長手方向（水平方向）に垂直な面Ｓ１とダンプトラック１０００の従動輪５０の車軸５０Ｓに垂直な面Ｓ２とがなす角度を示す運搬機械角度である。

【0061】

【数1】

【0062】

車止め計測装置１０２は、ステップＳ２０２で得られた向きαが、ある閾値Ｋ_α以上であるか否かを判別する（ステップＳ２０３）。そして、ステップＳ２０２で得られた向きαが、ある閾値Ｋ_α以上の場合には（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、ダンプトラック１０００が車止めに対して斜めに後退していることを表しているため、速度調整装置１０６は、ダンプトラック１０００の速度を制限する（ステップＳ２０５）。これにより、ダンプトラック１０００の向きを修正する時間的余裕が確保される。

【0063】

ステップＳ２０２で得られた向きαが、ある閾値Ｋ_αよりも小さい場合には（ステップＳ２０３；ＮＯ）、車止め計測装置１０２は、ステップＳ２０２で得られた距離Ｄがある閾値Ｋ_Ｄ以下であるか否かを判別する（ステップＳ２０４）。

【0064】

Ｓ２０２で得られた距離Ｄが、ある閾値Ｋ_Ｄ以下である場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）、ダンプトラック１０００が車止めに対して接近していることを表しているため、速度調整装置１０６は、ダンプトラック１０００の速度を制限する（ステップＳ２０６）。これにより、ダンプトラック１０００を安全に停止できる。

【0065】

車止め計測装置１０２は、ステップＳ２０２で得られた距離Ｄが目標距離ｋ以下であるか否かを判別する（ステップＳ２０７）。ここで、目標距離ｋは閾値Ｋ_Ｄよりも小さい。

【0066】

ダンプトラック１０００がさらに車止めに近づき、ステップＳ２０２で得られた距離Ｄが目標距離ｋ以下となった場合（ステップＳ２０７；）、速度調整装置１０６は、ダンプトラック１０００を停止させ（ステップＳ２０８）、処理を終了する。

【0067】

次に、図９〜図１０を用いて、後方物体検出部２（２ａ、２ｂ）の検出窓の汚れ状態を推定する方法を説明する。以下では、ダンプトラック１０００やその他の機械の動作によって撒きあがった土煙によって後方物体検出部２の検出窓が次第に汚れるものとする。

【0068】

図９Ａは、レーザスキャナ（後方物体検出部２）の検出窓５３がきれいな場合の測定結果の一例として、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００に用いられるレーザスキャナの走査によって得られる測定距離を示す図である。

【0069】

図９Ｂは、レーザスキャナ（後方物体検出部２）の検出窓５３が汚れた場合の測定結果の一例として、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００に用いられるレーザスキャナの走査によって得られる測定距離を示す図である。

【0070】

図９（９Ａ、９Ｂ）では、縦軸は、測定距離Ｔを示し、横軸は走査角度θを示す。図９（９Ａ、９Ｂ）では、レーザスキャナ正面でＴｓ＝３．２ｍとなる位置に、板幅８５ｃｍの板を基準物５２として設置し、角度範囲８５°から１００°まで走査して得られた測定距離Ｔを示している。

【0071】

図９Ａでは、基準物５２までの測定距離は平均３．２ｍであり、設置した基準物５２までのＴｓ＝３．２ｍを正しく検出できている。

【0072】

一方、図９Ｂでは、レーザスキャナの検出窓５３の汚れにより測定距離Ｔに異常が見られる。具体的には、グラフの平坦部分５２ｂにおいて、測定距離Ｔは、平均３．０ｍでありＴｓ＝３．２ｍの値より短い。また、グラフの変化部分５２ｃにおいて、全く板を検出できずに測定距離がＴ＝０ｍとなってしまう部分も発生している。

【0073】

本実施形態では、以下で説明するように、この測定距離Ｔの測定偏差を利用して、レーザスキャナの検出窓５３の汚れ状態を推定する。

【0074】

図１０は、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００による汚れ状態の判定フロー図である。図１０のステップＳ３００からＳ３０９はフローの各処理ブロックを示す。

【0075】

まず、汚れ状態推定部７は、レーザスキャナから基準物５２までの設置距離Ｔｓを取得する（ステップＳ３００）。例えば、汚れ状態推定部７は、所定の入力装置により入力され、所定の記憶装置に記憶された設置距離Ｔｓを読み出して取得する。

【0076】

計測性能監視装置１０３は、走査角度θｉをθstartに設定し、レーザスキャナの走査を開始させる（ステップＳ３０１）。

【0077】

計測性能監視装置１０３は、走査角度θｉでの測定距離Ｔｉを取得する（ステップＳ３０２）。計測性能監視装置１０３は、ＴｉとＴｓの偏差を求め、第１の判定閾値Ａと比較する。詳細には、計測性能監視装置１０３は、ＴｉとＴｓの差の絶対値が、閾値Ａより小さいか否かを判別する（ステップＳ３０３）。

【0078】

計測性能監視装置１０３は、ＴｉとＴｓの偏差が閾値Ａ以上の場合（ステップＳ３０３；ＹＥＳ）、図９Ｂの５２ｃに例示したような異常状態が発生したと判断し、速度調整装置１０６は、車両を停止させる（ステップＳ３０８）。計測性能監視装置１０３は、無線通信装置１０４を介して、異常状態が発生したことを管制局２００の報知装置２０１に通知する（ステップＳ３０９）。報知装置２０１は、その通知に応答して、表示部に後方物体検出部２が汚れており、車止め１０１の未検出の恐れがある旨を表示部に表示する。

【0079】

一方、ＴｉとＴｓの偏差が閾値Ａより小さい場合（ステップＳ３０３；ＹＥＳ）、計測性能監視装置１０３は、ステップＳ３０４へ進む。計測性能監視装置１０３は、走査角度θｉが走査終了角度θendに到達したかどうかを判定する（ステップＳ３０４）。

【0080】

計測性能監視装置１０３は、走査終了角度θendに未到達の場合（ステップＳ３０４；ＮＯ）、走査角度θｉにΔθを加えた角度を新しい走査角度θｉに設定し（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０２から処理を繰り返す。

【0081】

一方、ステップＳ３０４で走査終了角度θendに到達した場合（ステップＳ３０４；ＹＥＳ）、計測性能監視装置１０３は、取得した全てのＴｉを平均した平均距離Ｔaveを求める（ステップＳ３０６）。計測性能監視装置１０３は、ＴaveとＴｓの偏差を求め、第２の判定閾値Ｂと比較する。詳細には、計測性能監視装置１０３は、ＴaveとＴｓの差の絶対値が、閾値Ｂより小さいか否かを判別する（ステップＳ３０７）。

【0082】

計測性能監視装置１０３は、ＴaveとＴｓの偏差が閾値Ｂ以上の場合（ステップＳ３０７；ＮＯ）、図９Ｂに例示したグラフの平坦部分５２ｂように、測定距離ＴがＴｓからずれ始めている状態にあると判断し、速度調整装置１０６は、走行速度を制限する（ステップＳ３１０）。ここで、閾値Ｂは閾値Ａより小さい。

【0083】

一方、計測性能監視装置１０３は、ステップＳ３０７でＴaveとＴｓの偏差が閾値Ｂより小さい場合（ステップＳ３０７；ＹＥＳ）、正常状態であると判断する。

【0084】

以上説明したように、本実施形態によれば、後方物体検出部２a、２bとしてのレーザスキャナの検出窓５３の汚れ状態を判定し、その判定結果に基づいて、車止め１０１の未検出の恐れがあることを報知することができる。報知があったときに、ユーザがレーザスキャナの検出窓５３を清掃したり交換したりする等のメンテナンスを行うことにより、車止めの未検出を防止することができる。

【0085】

（第２の実施形態）
次に、図１１〜図１３を用いて、本発明の第２の実施形態である後退支援装置１００の構成及び動作を説明する。

【0086】

最初に、図１１（１１Ａ、１１Ｂ）を用いて、車止め１０１を検出する方法を説明する。図１１Ａは、本発明の第１の実施形態である後退支援装置に用いられる後方物体検出部２a、２bとしてのレーザスキャナの走査を示す図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示すように走査した場合における、後方物体検出部２a、２bとしてのレーザスキャナの反射光の強度を示す図である。図１１Ｂでは、縦軸は、レーザスキャナの反射光の強度を示し、横軸は、レーザスキャナからの距離を示す。

【0087】

本実施形態では、図１１Ａに示すように、車止め２０１は、傾斜部１０１ａを有する。レーザスキャナの反射光の強度は、図１１Ｂに示すように、車止め１０１の検出位置で変化する。車止め計測装置１０２は、レーザスキャナの反射光の強度の変化から車止めの位置を検出する。

【0088】

次に、図１２を用いて、車止め検出を行う方法を説明する。図１２は、車止め１０１の付近に土埃２２が撒きあがった場合でも、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００がロバストに車止め検出を行う方法を説明するための図である。

【0089】

図１２（Ｂ）は、後方物体検出部２（２ａ、２ｂ）による検出面１０７による運搬機械走行面１０８の断面Ｘにおける高さの変化のプロファイルＰのグラフを表す。

【0090】

グラフの横軸は、検出面１０７での水平方向位置、縦軸は鉛直方向高さを示している。後方検出装置２は、この高さの変化のプロファイルＰから、例えば高さが徐々に増加しているＢ_Ｐの部分を車止め１０１として検出できるように構成されている。

【0091】

また、後方検出装置２は、プロファイルＰの高さの変化がほとんどないか十分小さいＣ_Ｐの部分を運搬機械走行面１０８とし、車止め１０１と運搬機械走行面１０８との境界、つまり、プロファイルＰが大きく変化する位置Ｄ_Ｐを車止め境界１０９として検出できるように構成されている。

【0092】

ここで、土埃２２の発生により、プロファイルＰには、ＥＰのような計測点が生じる場合がある。このとき、Ｂ_Ｐ部の傾きや形状マッチング等でＤ_Ｐを検出することが困難となる。特にダンプトラック１０００が大きく、後方物体検出部２から車止め１０１までの距離が離れている場合には、プロファイルＰの計測点が疎となり、車止め１０１の未検出率や誤検出率が高くなる。

【0093】

次に、図１３を用いて、車止め１０１の傾斜部１０１aの角度βを算出する方法を説明する。図１３は、本発明の第１の実施形態である後退支援装置１００に用いられる後方物体検出部２と車止め１００の傾斜部１０１ａの位置関係を示すダンプトラック１０００の側面図である。

【0094】

図１３に示すように、ダンプトラック１０００が車止めを検出して停車すべき位置における、後方物体検出部２の設置高さＨと後方物体検出部２と車止め検出位置Ｄ_Ｐとの距離Ｖとを用いて、車止め１０１の傾斜部１０１aの角度βを、下記の式(2)に従って決定する。すなわち、後方物体検出部２は、ダンプトラックが車止め１０１の位置で停止した状態において、後方物体検出部２による検出面１０７と傾斜部１０１ａとの交線と、後方物体検出部２から走行面側の前記交線の一端へ引いた直線とが垂直になるように配置される。

【0095】

【数2】

【0096】

さらに、後方物体検出部２によって距離だけでなく反射強度を同時に計測し、例えば、反射強度の急に変化する部分をもって車止め検出位置Ｄ_Ｐを検出する。

【0097】

以上のようにしてＤ_Ｐを検出すれば、車止め１０１の傾斜部１０１aが後方物体検出部２に対して垂直に近くなり、さらに、土煙２２反射強度がＢ_Ｐ部に比較して弱いため、図１２（Ｃ）のように、Ｄ_Ｐの検出が容易となる。

【0098】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

【0099】

上記第１の実施形態では、報知装置２０１は、管制局２００に配置されているが、ダンプトラック１０００に配置されていてもよい。

【0100】

上記第１及び第２の実施形態では、後方物体検出部２としてレーザスキャナ（レーザレンジスキャナ）を用いたが、後方物体検出部２は、ダンプトラック１０００の後方にある物までの距離を測定できるものであれば何でもよい。例えば、後方物体検出部２は、電磁波、超音波などを用いて距離を測定してもよい。さらに、測定方式の異なる後方物体検出部２を組み合わせてもよい。

【0101】

上記第１及び第２の実施例では、基準物５２は、ダンプトラック１０００の側面上（ベッセルの側面）に取り付けられているが、地面（走行面）に置くようにしてもよい。

【符号の説明】

【0102】

２、２ａ、２ｂ…後方物体検出部
３…車止め計測部
４…車止め記憶部
６…防塵カバー
７…汚れ状態推定部
８…汚れ状態記憶装置
１５…車輪速計測部
１６…操舵角計測部
１７…自己位置演算装置
１８…制動装置
１９…駆動トルク制限装置
２０…運搬機械制動制御装置
２２…土埃
２３…直交座標系
５０…運搬機械従動輪
５０Ｓ…車軸
５０Ｆ_Ｒ、５０Ｆ_Ｌ…従動輪の外側端面の延長面
５１…運搬機械後輪
５２…基準物
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ…基準物までの距離測定結果
５３…レーザスキャナの検出窓
６１…キャブ（運転席）
１００…後退支援装置
１０１…車止め
１０１ａ…車止めの傾斜部
１０２…車止め計測装置
１０３…計測性能監視装置
１０４…無線通信装置
１０５…自己位置計測装置
１０６…速度調整装置
１０７…後方物体検出部による検出面
１０８…運搬機械走行面
１０９…車止め境界
１０００…ダンプトラック（運搬機械）
１０００Ｓ…ダンプトラックの側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】