特開 2022-79773 作業システムおよび制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022079773

(43)【公開日】2022-05-26

(54)【発明の名称】作業システムおよび制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/43 20060101AFI20220519BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20220519BHJP

【ＦＩ】

E02F3/43 C

E02F9/20 Q

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022062415

(22)【出願日】2022-04-04

(62)【分割の表示】P 2017194678の分割

【原出願日】2017-10-04

(71)【出願人】

【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】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】根田 知樹

(72)【発明者】

【氏名】西郷 雄祐

(72)【発明者】

【氏名】畠 一尋

(57)【要約】

【課題】排土位置の指定なしに積込機械を自動運転させる。
【解決手段】被積込機械情報取得部は、運搬車両の位置情報および方位情報を取得する。排土位置特定部は、位置情報および方位情報に基づいて、積込対象を運搬車両に積み込むための排土位置を特定する。バケット位置特定部は、バケットの位置を特定する。操作信号生成部は、バケットを特定した位置から排土位置まで移動させるための操作信号を生成する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋回体と、前記旋回体に取り付けられバケットを含む作業機とを備える積込機械を制御する積込機械制御装置であって、
被積込機械の位置情報および方位情報を取得する被積込機械情報取得部と、
前記位置情報および前記方位情報に基づいて、積込対象を前記被積込機械に積み込むための排土位置を特定する排土位置特定部と
前記バケットの位置を特定するバケット位置特定部と、
前記バケットを、前記特定した位置から前記排土位置まで移動させるための操作信号を生成する操作信号生成部と、
を備える積込機械制御装置。

【請求項2】

高さが前記排土位置と等しく、かつ前記旋回体の旋回中心からの距離が前記旋回中心から前記排土位置までの距離と等しく、かつ前記バケットの下方に前記被積込機械が存在しない位置である干渉回避位置を特定する回避位置特定部を備え、
前記操作信号生成部は、前記バケットが前記干渉回避位置に到達した後、前記旋回体のみを駆動させるように前記操作信号を生成する
請求項１に記載の積込機械制御装置。

【請求項3】

前記操作信号生成部は、前記バケットが前記干渉回避位置に到達するまで、前記旋回体および前記作業機を駆動させる前記操作信号を生成する
請求項２に記載の積込機械制御装置。

【請求項4】

前記被積込機械情報取得部は、前記被積込機械が検出した前記位置情報および前記方位情報を取得する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の積込機械制御装置。

【請求項5】

前記積込機械は、検出方向に存在する対象物の空間位置を検出する検出装置を備え、
前記被積込機械情報取得部は、前記検出装置の検出結果に基づいて前記位置情報および前記方位情報を取得する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の積込機械制御装置。

【請求項6】

旋回体と、前記旋回体に取り付けられバケットを含む作業機とを備える積込機械の制御方法であって、
被積込機械の位置情報および方位情報を取得するステップと、
前記位置情報および前記方位情報に基づいて、積込対象を前記被積込機械に積み込むための排土位置へ前記バケットを移動させるための操作信号を出力するステップと
を備える制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積込機械および運搬車両が配備された作業現場において積込機械を制御する積込機械制御装置および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１および特許文献２には、掘削位置、および排土位置を指定して油圧ショベルを自動運転させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１１５２７１号公報

【特許文献2】特開２００２－３３２６５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

自動制御の効率を向上するために、排土位置の指定を省略することが望まれている。
本発明の態様は、排土位置の指定なしに積込機械を自動運転させることができる積込機械制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第１の態様は、旋回中心まわりに旋回する旋回体と、前記旋回体に取り付けられバケットを含む作業機とを備える積込機械を制御する積込機械制御装置であって、被積込機械の位置情報および方位情報を取得する被積込機械情報取得部と、前記位置情報および前記方位情報に基づいて、土砂を前記被積込機械に積み込むための排土位置を特定する排土位置特定部と前記バケットの位置を特定するバケット位置特定部と、前記バケットを、前記特定した位置から前記排土位置まで移動させるための操作信号を生成する操作信号生成部と、を備える積込機械制御装置。

【発明の効果】

【0006】

上記態様によれば、積込機械制御装置は、排土位置の指定なしに積込機械を自動運転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態に係る遠隔操作システムの構成を示す概略図である。

【図2】第１の実施形態に係る積込機械の外観図である。

【図3】第１の実施形態に係る管理装置の構成を示す概略ブロック図である。

【図4】走行経路の例を表す図である。

【図5】第１の実施形態に係る遠隔運転室の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。

【図6】第１の実施形態に係るバケットの経路の例を示す図である。

【図7】第１の実施形態に係る遠隔運転室の自動排土制御方法を示す第１のフローチャートである。

【図8】第１の実施形態に係る遠隔運転室の自動排土制御方法を示す第２のフローチャートである。

【図9】第２の実施形態に係る遠隔操作システムの構成を示す概略図である。

【図10】第２の実施形態に係る積込機械の外観図である。

【図11】第２の実施形態に係る積込機械の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

〈第１の実施形態〉
《作業システム》
図１は、第１の実施形態に係る遠隔操作システムの構成を示す概略図である。
作業システム１は、積込機械１００と、被積込機械である１または複数の運搬車両２００と、管理装置３００と、遠隔運転室５００とを備える。積込機械１００および運搬車両２００は、作業現場（例えば、鉱山、採石場）で稼働する。遠隔運転室５００は、作業現場から離れた地点（例えば、市街、作業現場内）に設けられる。

【0009】

運搬車両２００は、管理装置３００から受信する制御情報に基づいて無人走行する。運搬車両２００と管理装置３００とはアクセスポイント３６０を介した通信により接続される。管理装置３００は、運搬車両２００から運搬車両２００の位置及び方位を取得し、これらに基づいて運搬車両２００の走行に用いるコース情報を生成する。管理装置３００は、コース情報を運搬車両２００に送信する。運搬車両２００は、受信したコース情報に基づいて無人走行する。つまり、作業システム１は、運搬車両２００と管理装置３００とを含む無人搬送システムを備える。アクセスポイント３６０は、無人搬送システムの通信に用いられる。

【0010】

管理装置３００は、積込機械１００および遠隔運転室５００から運搬車両２００の指示信号を受信し、これを運搬車両２００に送信する。積込機械１００と管理装置３００とはアクセスポイント３６０を介した通信により接続される。また遠隔運転室５００と管理装置３００とはネットワークを介して接続される。積込機械１００および遠隔運転室５００から受信する運搬車両２００の指示信号の例としては、進入指示信号、発進指示信号が挙げられる。進入指示信号は、運搬車両２００に待機点Ｐ１から積込点Ｐ３まで進入することを指示する信号である。発進指示信号は、運搬車両２００に積込の完了により積込点Ｐ３を発進し積込場Ａ１からの退出を指示する信号である。

【0011】

積込機械１００は、遠隔運転室５００から送信される操作信号に基づいて遠隔操作される。積込機械１００と遠隔運転室５００とは、アクセスポイント３５０を介した通信により接続される。遠隔運転室５００の第１操作装置５３０は、オペレータの操作により、積込機械１００の操作を受け付け、制御装置５４０は、操作信号を管理装置３００に送信する。積込機械１００は、遠隔運転室５００から受信した操作信号に基づいて動作する。つまり、作業システム１は、積込機械１００と遠隔運転室５００とから構成される遠隔運転システムを備える。アクセスポイント３５０は、遠隔運転システムの通信に用いられる。

【0012】

《運搬車両》
第１の実施形態に係る運搬車両２００は、設定された走行経路を無人で走行する無人ダンプトラックである。なお、他の実施形態に係る運搬車両２００は、ダンプトラック以外の運搬車であってもよい。
運搬車両２００は、位置方位検出器２１０および制御装置２２０を備える。

【0013】

位置方位検出器２１０は、運搬車両２００の位置および方位を検出する。位置方位検出器２１０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を構成する人工衛星から測位信号を受信する２つの受信器を備える。ＧＮＳＳの例としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が挙げられる。２つの受信器は、それぞれ運搬車両２００の異なる位置に設置される。位置方位検出器２１０は、受信器が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における運搬車両２００の代表点（車体座標系の原点、例えば、運搬車両２００のリアアクスルの中心位置）の位置を検出する。
位置方位検出器２１０は、２つの受信器が受信した各測位信号を用いて、一方の受信器の設置位置に対する他方の受信器の設置位置の関係として、運搬車両２００の向く方位を演算する。なお、他の実施形態においてはこれに限られず、例えば運搬車両２００が慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を備え、慣性計測装置の計測結果に基づいて方位を演算してもよい。この場合、運搬車両２００の走行軌跡に基づいて慣性計測装置のドリフトを補正してもよい。慣性計測装置を用いて方位を演算する場合、運搬車両２００は１つの受信機を備えていればよい。

【0014】

制御装置２２０は、位置方位検出器２１０が検出した位置および方位を管理装置３００に送信する。制御装置２２０は、管理装置３００からコース情報および指示信号を受信する。制御装置２２０は、受信したコース情報および指示信号に基づいて運搬車両２００を走行させ、または運搬車両２００のベッセルを上下させる。

【0015】

《積込機械》
図２は、第１の実施形態に係る積込機械の外観図である。
第１の実施形態に係る積込機械１００は、油圧ショベルである。なお、他の実施形態に係る積込機械１００は、油圧ショベル以外の積込機械であってもよい。また図２に示す積込機械１００はフェイスショベルであるが、バックホウショベルやロープショベルであってもよい。
積込機械１００は、走行体１３０と、走行体１３０に支持される旋回体１２０と、油圧により作動し旋回体１２０に支持される作業機１１０とを備える。旋回体１２０は旋回中心を中心として旋回自在に支持される。

【0016】

作業機１１０は、ブーム１１１と、アーム１１２と、バケット１１３と、ブームシリンダ１１４と、アームシリンダ１１５と、バケットシリンダ１１６と、ブーム角度センサ１１７と、アーム角度センサ１１８と、バケット角度センサ１１９とを備える。

【0017】

ブーム１１１の基端部は、旋回体１２０にピンを介して取り付けられる。
アーム１１２は、ブーム１１１とバケット１１３とを連結する。アーム１１２の基端部は、ブーム１１１の先端部にピンを介して取り付けられる。
バケット１１３は、土砂などを掘削するための刃と掘削した土砂を収容するための容器とを備える。バケット１１３の基端部は、アーム１１２の先端部にピンを介して取り付けられる。

【0018】

ブームシリンダ１１４は、ブーム１１１を作動させるための油圧シリンダである。ブームシリンダ１１４の基端部は、旋回体１２０に取り付けられる。ブームシリンダ１１４の先端部は、ブーム１１１に取り付けられる。
アームシリンダ１１５は、アーム１１２を駆動するための油圧シリンダである。アームシリンダ１１５の基端部は、ブーム１１１に取り付けられる。アームシリンダ１１５の先端部は、アーム１１２に取り付けられる。
バケットシリンダ１１６は、バケット１１３を駆動するための油圧シリンダである。バケットシリンダ１１６の基端部は、ブーム１１１に取り付けられる。バケットシリンダ１１６の先端部は、バケット１１３に取り付けられる。

【0019】

ブーム角度センサ１１７は、ブーム１１１に取り付けられ、ブーム１１１の傾斜角を検出する。
アーム角度センサ１１８は、アーム１１２に取り付けられ、アーム１１２の傾斜角を検出する。
バケット角度センサ１１９は、バケット１１３に取り付けられ、バケット１１３の傾斜角を検出する。
第１の実施形態に係るブーム角度センサ１１７、アーム角度センサ１１８、およびバケット角度センサ１１９は、地平面に対する傾斜角を検出する。なお、他の実施形態に係る角度センサはこれに限られず、他の基準面に対する傾斜角を検出してもよい。例えば、他の実施形態においては、角度センサは、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の基端部に設けられたポテンショメータによって相対回転角を検出してもよいし、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５およびバケットシリンダ１１６のシリンダ長さを計測し、シリンダ長さを角度に変換することで傾斜角を検出するものであってもよい。

【0020】

旋回体１２０には、運転室１２１が備えられる。運転室１２１の上部には、撮像装置１２２が設けられる。撮像装置１２２は、運転室１２１内の前方かつ上方に設置される。撮像装置１２２は、運転室１２１前面のフロントガラスを通して、運転室１２１の前方を撮像する。撮像装置１２２の例としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを用いた撮像装置が挙げられる。なお、他の実施形態においては、撮像装置１２２は、必ずしも運転室１２１内に設けられなくてもよく、撮像装置１２２は、少なくとも作業対象と作業機１１０とを撮像可能な位置に設けられていればよい。

【0021】

積込機械１００は、撮像装置１２２、位置方位演算器１２３、傾斜計測器１２４、油圧装置１２５、制御装置１２６を備える。

【0022】

位置方位演算器１２３は、旋回体１２０の位置および旋回体１２０が向く方位を演算する。位置方位演算器１２３は、ＧＮＳＳを構成する人工衛星から測位信号を受信する２つの受信器を備える。２つの受信器は、それぞれ旋回体１２０の異なる位置に設置される。位置方位演算器１２３は、受信器が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における旋回体１２０の代表点（ショベル座標系の原点）の位置を検出する。
位置方位演算器１２３は、２つの受信器が受信した各測位信号を用いて、一方の受信器の設置位置に対する他方の受信器の設置位置の関係として、旋回体１２０の向く方位を演算する。

【0023】

傾斜計測器１２４は、旋回体１２０の加速度および角速度を計測し、計測結果に基づいて旋回体１２０の姿勢（例えば、ロール角、ピッチ角、ヨー角）を検出する。傾斜計測器１２４は、例えば旋回体１２０の下面に設置される。傾斜計測器１２４は、例えば、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を用いることができる。

【0024】

油圧装置１２５は、作動油タンク、油圧ポンプ、および流量制御弁を備える。油圧ポンプは、図示しないエンジンの動力で駆動し、流量制御弁を介してブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６に作動油を供給する。流量制御弁はロッド状のスプールを有し、スプールの位置によってブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６に供給する作動油の流量を調整する。スプールは、制御装置１２６から受信する制御指令に基づいて駆動される。つまり、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６に供給される作動油の量は、制御装置１２６によって制御される。

【0025】

制御装置１２６は、撮像装置１２２が撮像した画像、旋回体１２０の旋回速度、位置および方位、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の傾斜角、走行体１３０の走行速度、ならびに旋回体１２０の姿勢を、遠隔運転室５００に送信する。以下、画像、旋回体１２０の旋回速度、位置および方位、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の傾斜角、走行体１３０の走行速度、ならびに旋回体１２０の姿勢を、車両情報ともよぶ。なお、他の実施形態に係る車両情報はこれに限られない。例えば、他の実施形態に係る車両情報は、旋回速度、位置、方位、傾斜角、走行速度、および姿勢のいずれかを含まなくてもよいし、その他のセンサによって検出された値を含んでもよいし、検出された値から演算された値を含んでもよい。
制御装置１２６は、遠隔運転室５００から操作信号を受信する。制御装置１２６は、受信した操作信号に基づいて、作業機１１０、旋回体１２０、または走行体１３０を駆動させる。

【0026】

《管理装置》
図３は、第１の実施形態に係る管理装置の構成を示す概略ブロック図である。
管理装置３００は、運搬車両２００の走行を管理する。
管理装置３００は、プロセッサ３１００、メインメモリ３２００、ストレージ３３００、インタフェース３４００を備えるコンピュータである。ストレージ３３００は、プログラムｐ３を記憶する。プロセッサ３１００は、プログラムｐ３をストレージ３３００から読み出してメインメモリ３２００に展開し、プログラムｐ３に従った処理を実行する。管理装置３００は、インタフェース３４００を介してネットワークに接続される。インタフェース３４００には、アクセスポイント３６０が接続される。管理装置３００は、アクセスポイント３６０を介して積込機械１００および運搬車両２００と無線接続される。

【0027】

ストレージ３３００は、走行経路記憶部３３０１、位置方位記憶部３３０２としての記憶領域を有する。ストレージ３３００の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ３３００は、管理装置３００の共通通信線に直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース３４００を介して管理装置３００に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ３３００は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0028】

走行経路記憶部３３０１は、運搬車両２００ごとに走行経路Ｒを記憶する。図４は、走行経路の例を表す図である。走行経路Ｒは、２つのエリアＡ（例えば、積込場Ａ１と排土場Ａ２）を結ぶあらかじめ定められた接続経路Ｒ１、ならびにエリアＡ内の経路である進入経路Ｒ２、アプローチ経路Ｒ３および退出経路Ｒ４を有する。進入経路Ｒ２は、エリアＡ内において接続経路Ｒ１の一端である待機点Ｐ１と所定の切り返し点Ｐ２とを接続する経路である。アプローチ経路Ｒ３は、エリアＡ内の切り返し点Ｐ２と積込点Ｐ３または排土点Ｐ４とを接続する経路である。退出経路Ｒ４は、エリアＡ内の積込点Ｐ３または排土点Ｐ４と接続経路Ｒ１の他端である出口点Ｐ５とを接続する経路である。積込点Ｐ３は、積込機械１００のオペレータの操作によって設定される点である。切り返し点Ｐ２は、積込点Ｐ３の位置に応じて管理装置３００によって設定される点である。

【0029】

位置方位記憶部３３０２は、各運搬車両２００それぞれの位置情報および方位情報を記憶する。

【0030】

プロセッサ３１００は、プログラムｐ３の実行により、位置方位収集部３１０１、走行コース生成部３１０２を備える。

【0031】

位置方位収集部３１０１は、アクセスポイント３６０を介して運搬車両２００から運搬車両２００の位置情報および方位情報を受信する。位置方位収集部３１０１は、受信した位置情報および方位情報を位置方位記憶部３３０２に記憶させる。

【0032】

走行コース生成部３１０２は、走行経路記憶部３３０１が記憶する走行経路と、位置方位記憶部３３０２が記憶する位置情報および方位情報とに基づいて、運搬車両２００の移動を許可する領域の情報を含むコース情報を生成する。生成されたコース情報は運搬車両２００に送信される。コース情報は、走行経路上に所定間隔で設定された地点の位置情報、その地点での目標速度情報、および他の運搬車両２００の走行許可領域と重複しない走行許可領域情報を含む。

【0033】

走行コース生成部３１０２は、遠隔運転室５００から進入指示信号を受信するまで、コース情報が示す領域に進入経路Ｒ２およびアプローチ経路Ｒ３を含めない。これにより、運搬車両２００は、進入指示信号を受信するまで待機点Ｐ１で待機することとなる。走行コース生成部３１０２は、進入指示信号を受信した場合に、進入経路Ｒ２およびアプローチ経路Ｒ３を含み、退出経路Ｒ４を含まないコース情報を生成する。これにより、運搬車両２００は、待機点Ｐ１から発進して積込点Ｐ３まで走行し、積込点Ｐ３で停止することとなる。走行コース生成部３１０２は、発進指示信号を受信した場合に、退出経路Ｒ４を含むコース情報を生成する。なお、本実施形態に係る作業システム１では、運搬車両２００が待機点Ｐ１で進入指示信号を受信するまで待機するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、運搬車両２００が待機する位置は、切り返し点Ｐ２でもよいし、進入経路Ｒ２またはアプローチ経路Ｒ３の途中の地点であってもよい。

【0034】

《遠隔運転室》
遠隔運転室５００は、運転席５１０、表示装置５２０、第１操作装置５３０、第２操作装置５３１、制御装置５４０を備える。
表示装置５２０は、運転席５１０の前方に配置される。表示装置５２０は、オペレータが運転席５１０に座ったときにオペレータの眼前に位置する。表示装置５２０は、図１に示すように、並べられた複数のディスプレイによって構成されてもよいし、１つの大きなディスプレイによって構成されてもよい。また、表示装置５２０は、プロジェクタ等によって曲面や球面に画像を投影するものであってもよい。

【0035】

第１操作装置５３０は、遠隔運転システム用の操作装置である。第１操作装置５３０は、オペレータの操作に応じて、ブームシリンダ１１４の操作信号、アームシリンダ１１５の操作信号、バケットシリンダ１１６の操作信号、旋回体１２０の左右への旋回操作信号、走行体１３０の前後進のための走行操作信号を生成し制御装置５４０に出力する。第１操作装置５３０は、例えばレバー、ノブスイッチおよびペダルにより構成される。排土指示信号はノブスイッチの操作により生成される。
第２操作装置５３１は、オペレータの操作により、発進指示信号を管理装置３００に送信する。第２操作装置５３１は、例えばタッチパネル等により構成される。
第１操作装置５３０および第２操作装置５３１は、運転席５１０の近傍に配置される。第１操作装置５３０および第２操作装置５３１は、オペレータが運転席５１０に座ったときにオペレータの操作可能な範囲内に位置する。

【0036】

制御装置５４０は、積込機械１００から受信した画像を表示装置５２０に表示させ、第１操作装置５３０の操作を表す操作信号を積込機械１００に送信する。

【0037】

図５は、第１の実施形態に係る遠隔運転室の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
制御装置５４０は、プロセッサ５１００、メインメモリ５２００、ストレージ５３００、インタフェース５４００を備えるコンピュータである。ストレージ５３００は、プログラムｐ５を記憶する。プロセッサ５１００は、プログラムｐ５をストレージ５３００から読み出してメインメモリ５２００に展開し、プログラムｐ５に従った処理を実行する。制御装置５４０は、インタフェース５４００を介してネットワークに接続される。

【0038】

ストレージ５３００の例としては、ＨＤＤ、ＳＳＤ、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ５３００は、制御装置５４０の共通通信線に直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース５４００を介して制御装置５４０に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ５３００は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0039】

プロセッサ５１００は、プログラムｐ５の実行により、積込車両情報取得部５１０１、表示制御部５１０２、運搬車両情報取得部５１０３、操作信号入力部５１０４、バケット位置特定部５１０５、排土位置特定部５１０６、回避位置特定部５１０７、操作信号生成部５１０９、操作信号出力部５１１０を備える。

【0040】

積込車両情報取得部５１０１は、積込機械１００から車両情報を取得する。

【0041】

表示制御部５１０２は、積込車両情報取得部５１０１が受信した車両情報に含まれる画像を表示するための表示信号を生成し、表示装置５２０に出力する。

【0042】

運搬車両情報取得部５１０３は、管理装置３００から各運搬車両２００の位置情報および方位情報を取得する。運搬車両情報取得部５１０３は、被積込機械の位置情報および方位情報を取得する被積込機械情報取得部の一例である。

【0043】

操作信号入力部５１０４は、第１操作装置５３０から操作信号の入力を受け付ける。操作信号には、ブーム１１１の操作信号、アーム１１２の操作信号、バケット１１３の操作信号、旋回体１２０の旋回操作信号、走行体１３０の走行操作信号、および積込機械１００の排土指示信号が含まれる。

【0044】

バケット位置特定部５１０５は、積込車両情報取得部５１０１が受信した車両情報に基づいて、ショベル座標系におけるアーム１１２の先端の位置Ｐおよびアーム１１２の先端からバケット１１３の最下点までの高さＨｂを特定する。バケット１１３の最下点とは、バケット１１３の外形のうち地表面からの距離が最も短い点をいう。特に、バケット位置特定部５１０５は、排土指示信号の入力を受け付けたときのアーム１１２の先端の位置Ｐを掘削完了位置Ｐ１０として特定する。図６は、第１の実施形態に係るバケットの経路の例を示す図である。具体的には、バケット位置特定部５１０５は、ブーム１１１の傾斜角と既知のブーム１１１の長さ（基端部のピンから先端部のピンまでの距離）とに基づいて、ブーム１１１の長さの垂直方向成分および水平方向成分を求める。同様に、バケット位置特定部５１０５は、アーム１１２の長さの垂直方向成分および水平方向成分を求める。バケット位置特定部５１０５は、積込機械１００の位置から、積込機械１００の方位および姿勢から特定される方向に、ブーム１１１およびアーム１１２の長さの垂直方向成分の和および水平方向成分の和だけ離れた位置を、アーム１１２の先端の位置Ｐ（図２に示すアーム１１２の先端部のピンの位置Ｐ）として特定する。また、バケット位置特定部５１０５は、バケット１１３の傾斜角と既知のバケットの形状とに基づいて、バケット１１３の鉛直方向の最下点を特定し、アーム１１２の先端から最下点までの高さＨｂを特定する。

【0045】

排土位置特定部５１０６は、操作信号入力部５１０４に排土指示信号が入力された場合に、運搬車両情報取得部５１０３が取得した運搬車両２００の位置情報および方位情報に基づいて、排土位置Ｐ１３を特定する。すなわち、排土位置特定部５１０６は、運搬車両２００が積込点Ｐ３で停止したときの位置情報および方位情報に基づいて、排土位置Ｐ１３を特定する。排土位置特定部５１０６は、積込車両情報取得部５１０１が取得した旋回体１２０の位置、方位および姿勢に基づいて運搬車両２００の位置情報が示す基準位置Ｐ２１を現場座標系からショベル座標系に変換し、当該基準位置Ｐ２１から、当該運搬車両２００の方位情報が示す方向に距離Ｄ１だけ離れた排土点Ｐ２２を特定する。距離Ｄ１は、基準位置Ｐ２１とベッセル上の排土点Ｐ２２との間の既知の距離である。排土位置特定部５１０６は、特定した位置Ｐ２２から、積込機械１００の旋回体１２０の向く方向にバケット１１３の中心からアーム１１２の先端までの距離Ｄ２だけ離れた位置を、排土位置Ｐ１３の平面位置として特定する。排土位置特定部５１０６は、運搬車両２００の高さＨｔに、バケット位置特定部５１０５が特定したアーム１１２の先端から最下点までの高さＨｂと、バケット１１３の制御余裕分の高さとを加算することで、排土位置Ｐ１３の高さを特定する。なお、他の実施形態においては、排土位置特定部５１０６は、制御余裕分の高さを加算せずに排土位置Ｐ１３を特定してもよい。すなわち、排土位置特定部５１０６は、高さＨｔに高さＨｂを加算することで、排土位置Ｐ１３の高さを特定してもよい。

【0046】

回避位置特定部５１０７は、排土位置特定部５１０６が特定した排土位置Ｐ１３と、積込車両情報取得部５１０１が取得した積込機械１００の位置と、運搬車両情報取得部５１０３が取得した運搬車両２００の位置及び方位に基づいて、運搬車両２００と干渉しない点である干渉回避位置Ｐ１２を特定する。干渉回避位置Ｐ１２は、排土位置Ｐ１３と同じ高さを有し、かつ旋回体１２０の旋回中心からの距離が、当該旋回中心から排土位置Ｐ１３までの距離と等しく、かつ下方に運搬車両２００が存在しない位置である。回避位置特定部５１０７は、例えば、旋回体１２０の旋回中心を中心とし、当該旋回中心と排土位置との距離を半径とする円を特定し、当該円上の位置のうち、バケット１１３の外形が平面視で運搬車両２００と干渉せず、かつ排土位置Ｐ１３に最も近い位置を、干渉回避位置Ｐ１２と特定する。回避位置特定部５１０７は、運搬車両２００の位置、方位および既知の外形、ならびにバケット１１３の既知の形状に基づいて、運搬車両２００とバケット１１３とが干渉するか否かを判定することができる。ここで、「同じ高さ」、「距離が等しい」とは、必ずしも高さまたは距離が完全に一致するものに限られず、多少の誤差やマージンが許容されるものとする。

【0047】

操作信号生成部５１０９は、排土位置特定部５１０６が特定した排土位置Ｐ１３、回避位置特定部５１０７が特定した干渉回避位置Ｐ１２に基づいて、バケット１１３を排土位置Ｐ１３まで移動させるための操作信号を生成する。すなわち、操作信号生成部５１０９は、掘削完了位置Ｐ１０から、位置Ｐ１１および干渉回避位置Ｐ１２を経由して、排土位置Ｐ１３に到達するように、操作信号を生成する。また、操作信号生成部５１０９は、ブーム１１１およびアーム１１２が駆動してもバケット１１３の角度が変化しないように、バケット１１３の操作信号を生成する。

【0048】

操作信号出力部５１１０は、操作信号入力部５１０４に入力された操作信号または操作信号生成部５１０９が生成した操作信号を、積込機械１００に出力する。

【0049】

《方法》
運搬車両２００は、管理装置３００が生成するコース情報によって走行経路Ｒに沿って走行し、待機点Ｐ１で停止する。積込機械１００のオペレータは、第２操作装置５３１を操作することで（例えば、所定のボタンを押下することで）、第２操作装置５３１に進入指示信号を入力する。進入指示信号は、第２操作装置５３１から管理装置３００に送信される。これによって、管理装置３００が進入経路Ｒ２およびアプローチ経路Ｒ３の領域を示すコース情報を生成する。運搬車両２００は、アプローチ経路Ｒ３に沿って走行し、積込点Ｐ３で停止する。オペレータは、第１操作装置５３０の操作により積込機械１００のバケット１１３で土砂をすくい、第１操作装置５３０のノブスイッチを操作して排土指示信号を生成し出力する。

【0050】

図７は、第１の実施形態に係る遠隔運転室の自動排土制御方法を示す第１のフローチャートである。図８は、第１の実施形態に係る遠隔運転室の自動排土制御方法を示す第２のフローチャートである。制御装置５４０は、オペレータから排土指示信号の入力を受け付けると、図７に示す自動排土制御を実行する。

【0051】

積込車両情報取得部５１０１は、積込機械１００から、旋回体１２０の位置および方位、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の傾斜角、ならびに旋回体１２０の姿勢を取得する（ステップＳ１）。運搬車両情報取得部５１０３は、管理装置３００から、運搬車両２００の位置および方位を取得する（ステップＳ２）。

【0052】

バケット位置特定部５１０５は、積込車両情報取得部５１０１が取得した車両情報に基づいて、排土指示信号の入力時のアーム１１２の先端の位置Ｐ、およびアーム１１２の先端からバケット１１３の最下点までの高さを特定する（ステップＳ３）。バケット位置特定部５１０５は、当該位置Ｐを掘削完了位置Ｐ１０と特定する。

【0053】

排土位置特定部５１０６は、ステップＳ１で取得した旋回体１２０の位置、方位および姿勢に基づいて運搬車両情報取得部５１０３が取得した運搬車両２００の位置情報を現場座標系からショベル座標系に変換する。排土位置特定部５１０６は、運搬車両情報取得部５１０３が取得した運搬車両２００の位置情報および方位情報、ならびに運搬車両２００の既知の形状に基づいて、排土位置Ｐ１３の平面位置を特定する（ステップＳ４）。このとき、排土位置特定部５１０６は、運搬車両２００の既知の高さＨｔに、ステップＳ３で特定したアーム１１２の先端からバケット１１３の最下点までの高さＨｂと、バケット１１３の制御余裕分の高さとを加算することで、排土位置Ｐ１３の高さを特定する（ステップＳ５）。

【0054】

回避位置特定部５１０７は、積込車両情報取得部５１０１が取得した旋回体１２０の位置および方位に基づいて、旋回体１２０の旋回中心の位置を特定する（ステップＳ６）。回避位置特定部５１０７は、旋回中心から排土位置Ｐ１３までの平面距離を特定する（ステップＳ７）。回避位置特定部５１０７は、旋回中心から特定した平面距離だけ離れた位置であって、バケット１１３の外形が平面視で運搬車両２００と干渉せず、かつ排土位置Ｐ１３から最も近い位置を、干渉回避位置Ｐ１２として特定する（ステップＳ８）。

【0055】

操作信号生成部５１０９は、アーム１１２の先端の位置が排土位置Ｐ１３に至ったか否かを判定する（ステップＳ９）。アーム１１２の先端の位置が排土位置Ｐ１３に至っていない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、操作信号生成部５１０９は、アーム１１２の先端の高さが干渉回避位置Ｐ１２の高さ未満であり、または旋回体１２０の旋回中心からアーム１１２の先端までの平面距離が旋回中心から干渉回避位置Ｐ１２までの平面距離未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。バケット１１３の高さが干渉回避位置Ｐ１２の高さ未満である場合、または旋回中心からアーム１１２の先端までの平面距離が旋回中心から干渉回避位置Ｐ１２までの平面距離未満である場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、操作信号生成部５１０９は、ブーム１１１およびアーム１１２を干渉回避位置Ｐ１２の高さまで上昇させる操作信号を生成する（ステップＳ１１）。このとき、操作信号生成部５１０９は、ブーム１１１およびアーム１１２の位置および速度に基づいて、操作信号を生成する。

【0056】

また操作信号生成部５１０９は、生成したブーム１１１およびアーム１１２の操作信号に基づいてブーム１１１およびアーム１１２の角速度の和を算出し、当該角速度の和と同じ速度でバケット１１３を回動させる操作信号を生成する（ステップＳ１２）。これにより、操作信号生成部５１０９は、バケット１１３の対地角を保持する操作信号を生成することができる。なお、他の実施形態においては、操作信号生成部５１０９は、ブーム角度センサ１１７、アーム角度センサ１１８およびバケット角度センサ１１９の検出値より算出されるバケット１１３の対地角度が、自動制御開始時の対地角度と等しくなるようにバケット１１３を回動させる操作信号を生成してもよい。

【0057】

バケット１１３の高さが干渉回避位置Ｐ１２の高さ以上である場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、操作信号生成部５１０９は、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の操作信号を生成しない。

【0058】

次に、操作信号生成部５１０９は、バケット１１３の高さが掘削完了位置Ｐ１０の高さから干渉回避位置Ｐ１２の高さに至るまでの時間である上昇時間を特定する（ステップＳ１３）。操作信号生成部５１０９は、旋回操作信号を生成する（ステップＳ１４）。このとき、操作信号生成部５１０９は、バケット１１３の上昇時間に基づいて、バケット１１３の高さが干渉回避位置Ｐ１２の高さ以上になった後に、旋回してアーム１１２の先端が干渉回避位置Ｐ１２を通過するように、旋回操作信号を生成する。

【0059】

ステップＳ９からステップＳ１４の処理でブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の操作信号、並びに旋回体１２０の旋回操作信号の少なくともいずれか１つを生成すると、操作信号出力部５１１０は、生成した操作信号を積込機械１００に出力する（ステップＳ１５）。積込車両情報取得部５１０１は、積込機械１００から車両情報を取得する（ステップＳ１６）。これにより、積込車両情報取得部５１０１は、出力した操作信号によって駆動した後の車両情報を取得することができる。制御装置５４０は、処理をステップＳ９に戻し、操作信号の生成を繰り返し実行する。

【0060】

他方、ステップＳ９にて、アーム１１２の先端の位置が排土位置Ｐ１３に至っている場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、操作信号生成部５１０９は操作信号を生成しない。したがって、アーム１１２の先端の位置が排土位置Ｐ１３に至ると、作業機１１０および旋回体１２０は停止する。アーム１１２の先端の位置が排土位置Ｐ１３に至っている場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、すなわちステップＳ９からステップＳ１４の処理で操作信号生成部５１０９が操作信号を生成していない場合、操作信号生成部５１０９は、バケット１１３を排土させる操作信号を生成する（ステップＳ１７）。バケット１１３を排土させる操作信号の例としては、バケット１１３を排土方向に回動させる操作信号や、バケット１１３がクラムバケットである場合におけるクラムを開く操作信号が挙げられる。操作信号出力部５１１０は、生成した操作信号を積込機械１００に出力する（ステップＳ１８）。そして、制御装置５４０は、自動排土制御を終了する。

【0061】

ここで、図６を用いて、自動排土制御時の積込機械１００の動作について説明する。
自動排土制御が開始されると、ブーム１１１およびアーム１１２は、掘削完了位置Ｐ１０から位置Ｐ１１へ向けて上昇する。このとき、バケット１１３は、掘削終了時の角度を維持するように駆動する。

【0062】

アーム１１２の先端が位置Ｐ１１にくると、旋回体１２０は排土位置Ｐ１３へ向けて旋回を開始する。このとき、アーム１１２の先端は干渉回避位置Ｐ１２の高さに至っていないため、ブーム１１１およびアーム１１２の上昇は継続される。アーム１１２の先端が位置Ｐ１１から干渉回避位置Ｐ１２へ移動する途中で、アーム１１２の先端の高さが干渉回避位置Ｐ１２と等しくなるように、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３は減速する。

【0063】

アーム１１２の先端が干渉回避位置Ｐ１２にくると、作業機１１０の駆動は停止する。一方、旋回体１２０は旋回を継続する。すなわち、干渉回避位置Ｐ１２から排土位置Ｐ１３までの間、アーム１１２の先端は、作業機１１０の駆動によらず、旋回体１２０の旋回のみにより移動する。アーム１１２の先端が位置Ｐ１１から排土位置Ｐ１３へ移動する途中で、アーム１１２の先端の位置が排土位置Ｐ１３と等しくなるように、旋回体１２０は減速する。

【0064】

アーム１１２の先端が排土位置Ｐ１３にくると、作業機１１０および旋回体１２０の駆動は停止する。その後、バケット１１３が排土動作を実行する。

【0065】

上述の自動排土制御により、積込機械１００は、バケット１１３がすくった土砂を自動的に運搬車両２００に排土することができる。オペレータは、作業機１１０による掘削と、排土指示信号の入力による自動排土制御とを、運搬車両２００の積載量が最大積載量を超えない程度に繰り返し実行する。そして、オペレータは、第２操作装置５３１を操作することで、第２操作装置５３１に発進指示信号を入力する。発進指示信号は、第２操作装置５３１から、管理装置３００に送信される。これによって、管理装置３００が退出経路Ｒ４の領域を含むコース情報を生成する。運搬車両２００は、積込点Ｐ３から発進し、退出経路Ｒ４に沿って走行し、積込場Ａ１から退出する。

【0066】

《作用・効果》
第１の実施形態によれば、制御装置５４０は、運搬車両２００が検出した運搬車両２００の位置情報および方位情報に基づいて、土砂を運搬車両２００に積み込むための排土位置を特定する。これにより、制御装置５４０は、オペレータ等によって排土位置の指定を受けることなく、積込機械１００を自動運転させることができる。

【0067】

また、第１の実施形態によれば、制御装置５４０は、バケット１１３の掘削完了位置Ｐ１０を特定し、バケット１１３を、掘削完了位置Ｐ１０から排土位置Ｐ１３まで移動させるための操作信号を生成する。これにより、制御装置５４０は、バケット１１３がすくった土砂を自動的に運搬車両２００に排土することができる。

【0068】

また、第１の実施形態によれば、制御装置５４０は、バケット１１３が干渉回避位置Ｐ１２を経由するように制御信号を生成する。第１の実施形態に係る干渉回避位置Ｐ１２は、高さが排土位置Ｐ１３と等しく、かつ旋回体１２０の旋回中心からの距離が旋回中心から排土位置Ｐ１３までの距離と等しく、かつバケット１１３の外形を考慮して下方に運搬車両２００が存在しない位置である。これにより、旋回体１２０の旋回によってバケット１１３が運搬車両２００に接触することを確実に防ぐことができる。

【0069】

〈第２の実施形態〉
第１の実施形態に係る積込機械１００は、管理装置３００から運搬車両２００の位置情報および方位情報を取得する。これに対し、第２の実施形態に係る積込機械１００は、検出方向に存在する対象物の空間位置を検出する検出装置を備え、検出装置の検出結果に基づいて運搬車両２００の位置情報および方位情報を取得する。
これにより、積込機械１００は、管理装置３００によらずに運搬車両２００の位置情報および方位情報を取得することができる。

【0070】

図９は、第２の実施形態に係る遠隔操作システムの構成を示す概略図である。
第２の実施形態に係る作業システム１においては、積込機械１００および運搬車両２００は搭乗操作される。そのため、第２の実施形態に係る作業システム１は、管理装置３００および遠隔運転室５００を備えない。

【0071】

《積込機械》
図１０は、第２の実施形態に係る積込機械の外観図である。
第２の実施形態に係る積込機械１００は、第１の実施形態に係る積込機械１００の構成に加え、さらに検出装置１２７および操作装置１２８を備える。他方、第２の実施形態に係る積込機械１００は、撮像装置１２２を備えない。

【0072】

検出装置１２７は、検出方向に存在する対象物の空間位置を検出する。検出装置１２７の例としては、ステレオカメラ、レーザスキャナ、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）測距装置などが挙げられる。検出装置１２７は、例えば検出方向が積込機械１００の運転室１２１の前方を向くように設けられる。検出装置１２７は、対象物の空間位置を、検出装置１２７の位置を基準とした座標系で特定する。

【0073】

操作装置１２８は、運転室１２１の内部に設けられる。操作装置１２８の例としては、操作レバー、操作パネルなどが挙げられる。第２の実施形態に係る操作装置１２８は、操作レバーによって作業機１１０、旋回体１２０、および走行体１３０の操作の入力を受け付ける。また第２の実施形態に係る操作装置１２８は、操作パネルによって排土指示信号の入力を受け付ける。

【0074】

図１１は、第２の実施形態に係る積込機械の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
制御装置１２６は、操作装置１２８に入力された操作信号に基づいて作業機１１０、旋回体１２０、または走行体１３０を駆動させる。また、制御装置１２６は、車両情報および検出装置１２７の検出情報に基づいて運搬車両２００を認識し、自動排土処理を行う。

【0075】

制御装置１２６は、プロセッサ１１００、メインメモリ１２００、ストレージ１３００、インタフェース１４００を備えるコンピュータである。ストレージ１３００は、プログラムｐ１を記憶する。プロセッサ１１００は、プログラムｐ１をストレージ１３００から読み出してメインメモリ１２００に展開し、プログラムｐ１に従った処理を実行する。制御装置１２６は、インタフェース１４００を介してネットワークに接続される。

【0076】

ストレージ１３００の例としては、ＨＤＤ、ＳＳＤ、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１３００は、制御装置１２６の共通通信線に直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１４００を介して制御装置１２６に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ１３００は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0077】

プロセッサ１１００は、プログラムｐ１の実行により、車両情報取得部１１０１、検出情報取得部１１０２、操作信号入力部１１０３、バケット位置特定部１１０４、排土位置特定部１１０５、回避位置特定部１１０６、操作信号生成部１１０８、駆動制御部１１０９、指示信号出力部１１１０を備える。

【0078】

車両情報取得部１１０１は、位置方位演算器１２３から旋回体１２０の位置および方位を取得する。車両情報取得部１１０１は、傾斜計測器１２４から旋回体１２０の旋回速度および姿勢を取得する。車両情報取得部１１０１は、ブーム角度センサ１１７、アーム角度センサ１１８、およびバケット角度センサ１１９から、それぞれブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の傾斜角を取得する。

【0079】

検出情報取得部１１０２は、検出装置１２７が検出した対象物の空間位置を示す三次元データ（例えば、点群データ、ポリゴンデータ、ボクセルデータなど）を取得する。

【0080】

操作信号入力部１１０３は、操作装置１２８から操作信号および運搬車両２００に対する指示信号（進入指示信号および発進指示信号）の入力を受け付ける。

【0081】

バケット位置特定部１１０４は、車両情報取得部１１０１が取得した車両情報に基づいて、ショベル座標系におけるアーム１１２の先端の掘削完了位置Ｐ１０およびアーム１１２の先端からバケット１１３の最下点までの高さＨｂを特定する。バケット位置特定部１１０４は、第１の実施形態に係るバケット位置特定部５１０５と同様の方法で掘削完了位置Ｐ１０および高さＨｂを特定する。

【0082】

排土位置特定部１１０５は、操作信号入力部１１０３に排土指示信号が入力された場合に、検出情報取得部１１０２が取得した三次元データに基づいて、排土位置Ｐ１３を特定する。排土位置特定部１１０５は、車両情報取得部１１０１が取得した旋回体１２０の位置、方位、および姿勢、ならびに旋回体１２０における検出装置１２７の既知の設置位置に基づいて、三次元データが示す対象物の空間位置を、検出装置１２７の設置位置を基準とした座標系からショベル座標系に変換する。排土位置特定部１１０５は、変換された三次元データに、既知の運搬車両２００の形状を当てはめることで、運搬車両２００のショベル座標系における位置および方位を特定する。排土位置特定部１１０５は、運搬車両２００の位置情報が示す基準位置Ｐ２１から、当該運搬車両２００の方位情報が示す方向に距離Ｄ１だけ離れた排土点Ｐ２２を特定する。排土位置特定部５１０６は、特定した位置Ｐ２２から、積込機械１００の旋回体１２０の向く方向にバケット１１３の中心からアーム１１２の先端までの距離Ｄ２だけ離れた位置を、排土位置Ｐ１３の平面位置として特定する。排土位置特定部１１０５は、運搬車両２００の高さＨｔに、バケット位置特定部１１０４が特定したアーム１１２の先端からバケット１１３の最下点までの高さＨｂと、バケット１１３の制御余裕分の高さとを加算することで、排土位置Ｐ１３の高さを特定する。

【0083】

回避位置特定部１１０６は、排土位置特定部１１０５が特定した排土位置Ｐ１３と、車両情報取得部１１０１が取得した積込機械１００の位置とに基づいて、第１の実施形態に係る回避位置特定部５１０７と同様の方法で干渉回避位置Ｐ１２を特定する。
操作信号生成部１１０８は、排土位置特定部１１０５が特定した排土位置および回避位置特定部１１０６が特定した干渉回避位置に基づいて、第１の実施形態に係る操作信号生成部５１０９と同様の方法でバケット１１３を排土位置まで移動させるための操作信号を生成する。

【0084】

駆動制御部１１０９は、操作信号入力部１１０３に入力された操作信号または操作信号生成部１１０８が生成した操作信号に基づいて、作業機１１０、旋回体１２０、および走行体１３０を駆動させる。
指示信号出力部１１１０は、操作信号入力部１１０３に入力された指示信号（進入指示信号および発進指示信号）を、管理装置３００に送信する。

【0085】

《作用・効果》
第２の実施形態に係る制御装置５４０は、検出方向に存在する対象物の空間位置を検出する検出装置１２７を備え、検出装置１２７の検出結果に基づいて運搬車両２００の位置情報および方位情報を取得する。これにより、第２の実施形態に係る積込機械１００は、管理装置３００によらずに運搬車両２００の位置情報および方位情報を取得し、排土位置の指定を受けることなく、積込機械１００を自動運転させることができる。

【0086】

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、第１の実施形態では遠隔操作の積込機械１００が無人運転の運搬車両２００に排土し、第２の実施形態では搭乗操作の積込機械１００が搭乗操作の運搬車両２００に排土するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、遠隔操作の積込機械１００が搭乗操作の運搬車両２００に排土してもよいし、搭乗操作の積込機械１００が無人運転の運搬車両２００に排土してもよい。なお、運搬車両２００が無人運転によって動作する場合においても、第２の実施形態のように積込機械１００が検出装置１２７に基づいて運搬車両２００の位置情報および方位情報を取得してもよい。また、運搬車両２００が搭乗操作によって動作する場合においても、第１の実施形態のように管理装置３００が運搬車両２００の位置情報および方位情報を管理し、積込機械１００が管理装置３００からこれらの情報を取得してもよい。

【0087】

第１の実施形態に係る作業システム１では、遠隔運転室５００の制御装置５４０が管理装置３００から受信した運搬車両２００の位置情報および方位情報に基づいて自動排土処理の計算を行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る作業システム１は、積込機械１００の制御装置１２６が管理装置３００から受信した運搬車両２００の位置情報および方位情報に基づいて自動排土処理の計算を行ってもよい。すなわち、第２の実施形態に係る制御装置１２６の検出情報取得部１１０２が、管理装置３００から運搬車両２００の位置情報および方位情報を取得するものであってもよい。

【0088】

また、第１実施形態では、積込機械１００は管理装置３００を介して運搬車両２００の位置および方位を取得するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る積込機械１００は、車車間通信により運搬車両２００から運搬車両２００の位置および方位を取得してもよい。

【0089】

上述した実施形態に係る作業システム１では、運搬車両２００が積込点Ｐ３で停止したときの位置情報および方位情報に基づいて、排土位置Ｐ１３を特定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、排土位置Ｐ１３が運搬車両２００の位置情報および方位情報ではなく積込点Ｐ３の位置に基づいて特定されてもよい。この場合、作業システム１は、運搬車両２００が停止する前に積込点Ｐ３を特定することができる。

【0090】

上述した実施形態では、被積込機械が有人または無人の運搬車両２００であるが、これに限られない。被積込機械の他の例としては、ホッパとベルトコンベアとを備えるインピットクラッシャや、ホッパと走行体とを備える自走式クラッシャなどが挙げられる。この場合、排土位置特定部５１０６および排土位置特定部１１０５は、被積込機械のホッパ位置に基づいて排土位置を特定することができる。

【0091】

なお、上述した実施形態に係る作業システム１では、積込機械１００が土砂を積み込むが、他の実施形態においてはこれに限られない。例えば、他の実施形態に係る積込対象は、鉱石、砕石、石炭などであってもよい。

【0092】

上述した実施形態に係る制御装置１２６、管理装置３００および制御装置５４０においては、プログラムがストレージに格納される場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、プログラムが通信回線によって制御装置に配信されるものであってもよい。この場合、配信を受けた制御装置が当該プログラムをメインメモリに展開し、上記処理を実行する。

【0093】

また、プログラムｐ１およびプログラムｐ５は、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムｐ１およびプログラムｐ５は、上述した機能をストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせで実現するものであってもよい。

【0094】

また、制御装置１２６、管理装置３００、および制御装置５４０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部が当該ＰＬＤによって実現されてよい。

【符号の説明】

【0095】

１…作業システム １００…積込機械 １２６…制御装置 １１０１…車両情報取得部 １１０２…検出情報取得部 １１０３…操作信号入力部 １１０４…バケット位置特定部 １１０５…排土位置特定部 １１０６…回避位置特定部 １１０７…旋回タイミング特定部 １１０８…操作信号生成部 １１０９…駆動制御部 １１１０…指示信号出力部 ２００…運搬車両（被積込機械） ３００…管理装置 ３１０１…位置方位収集部 ３１０２…走行コース生成部 ３１０３…転送部 ３３０１…走行経路記憶部 ３３０２…位置方位記憶部 ５００…遠隔運転室 ５１０…運転席 ５２０…表示装置 ５３０…第１操作装置 ５３１…第２操作装置 ５４０…制御装置 ５１０１…積込車両情報取得部 ５１０２…表示制御部 ５１０３…運搬車両情報取得部（被積込機械情報取得部） ５１０４…操作信号入力部 ５１０５…バケット位置特定部 ５１０６…排土位置特定部 ５１０７…回避位置特定部 ５１０８…旋回タイミング特定部 ５１０９…操作信号生成部 ５１１０…操作信号出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2022-04-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋回体と、前記旋回体に取り付けられバケットを含む作業機とを備える積込機械を制御する作業システムであって、
運搬車両の位置情報を含む運搬車両情報を取得する被積込機械情報取得部と、
前記位置情報を含む前記運搬車両情報に基づいて、積込対象を前記運搬車両に積み込むための排土位置を特定する排土位置特定部と、
前記旋回体および前記作業機の操作信号の入力を受け付ける操作信号入力部と、 前記バケットを前記排土位置まで移動させる排土指示信号が入力されたときの前記バケットの位置を特定するバケット位置特定部と、
前記バケットを、前記特定した位置から前記排土位置まで移動させるための操作信号を生成する操作信号生成部と、
前記排土指示信号が入力された場合に、前記操作信号生成部が生成した前記操作信号を出力する操作信号出力部と
を備える作業システム。

【請求項2】

前記排土指示信号は、オペレータの指示によって入力される
請求項１に記載の作業システム。

【請求項3】

前記操作信号入力部は、オペレータからの前記旋回体および前記作業機の前記操作信号の入力を受け付ける
請求項１または請求項２に記載の作業システム。

【請求項4】

前記操作信号は、前記積込機械から遠隔に設けられた操作装置によって入力される
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業システム。

【請求項5】

前記排土位置特定部は、前記排土指示信号が入力された場合に、前記排土位置を特定する
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業システム。

【請求項6】

旋回体と、前記旋回体に取り付けられバケットを含む作業機とを備える積込機械の制御方法であって、
運搬車両の位置情報を含む運搬車両情報を取得するステップと、
前記位置情報を含む運搬車両情報に基づいて、積込対象を前記運搬車両に積み込むための排土位置を特定するステップと、
前記旋回体および前記作業機の操作信号の入力を受け付けるステップと、
前記バケットを前記排土位置まで移動させる排土指示信号が入力されたときの前記バケットの位置を特定するステップと、
前記排土指示信号が入力された場合に、前記バケットを、前記特定した位置から前記排土位置まで移動させるための操作信号を出力するステップと
を備える制御方法。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0001】

本発明は、作業システムおよび制御方法に関する。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0004】

自動制御の効率を向上するために、排土位置の指定を省略することが望まれている。
本発明の態様は、排土位置の指定なしに積込機械を自動運転させることができる作業システムおよび制御方法を提供することを目的とする。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0005】

第１の態様は、旋回体と、前記旋回体に取り付けられバケットを含む作業機とを備える積込機械を制御する作業システムであって、運搬車両の位置情報を含む運搬車両情報を取得する被積込機械情報取得部と、前記位置情報を含む前記運搬車両情報に基づいて、積込対象を前記運搬車両に積み込むための排土位置を特定する排土位置特定部と、前記旋回体および前記作業機の操作信号の入力を受け付ける操作信号入力部と、前記バケットを前記排土位置まで移動させる排土指示信号が入力されたときの前記バケットの位置を特定するバケット位置特定部と、前記バケットを、前記特定した位置から前記排土位置まで移動させるための操作信号を生成する操作信号生成部と、前記排土指示信号が入力された場合に、前記操作信号生成部が生成した前記操作信号を出力する操作信号出力部とを備える作業システムである。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

上記態様によれば、作業システムは、排土位置の指定なしに積込機械を自動運転させることができる。