特開 2024-162633 連結車両の連結角算出システム、連結車両の連結角算出装置、および連結車両の連結角算出方法

(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】P2024162633

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】連結車両の連結角算出システム、連結車両の連結角算出装置、および連結車両の連結角算出方法

(51)【国際特許分類】

   B60D 1/00 20060101AFI20241114BHJP

   B60D 1/62 20060101ALI20241114BHJP

   B62D 53/00 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

B60D1/00 Z

B60D1/62

B62D53/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078349

(22)【出願日】2023-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】安井 祥

(57)【要約】

【課題】連結車両を構成する２つの車両の連結角を、簡易な処理で精度良く検出することが可能な連結車両の連結角算出システムを提供する。
【解決手段】連結角算出システム１は、リンク構造体２０と、角度センサ３０と、連結角算出装置４０とを備える。リンク構造体２０は、複数のリンク部材２１と複数のリンク部材２１を接続させてリンク機構を構成させる関節部材２２とにより構成され、両端部が、牽引車１１と牽引車１１に連結された被牽引車１２とにそれぞれ接続される。角度センサ３０は、リンク部材２１の方向または位置の少なくともいずれかを検出する。連結角算出装置４０は、角度センサ３０で検出されたリンク部材２１の方向または位置の情報に基づいて、牽引車１１と被牽引車１２との連結角を算出する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のリンク部材と前記複数のリンク部材を接続させてリンク機構を構成させる関節部材とにより構成され、両端部が、第１車両と前記第１車両に連結された第２車両とにそれぞれ接続されたリンク構造体と、
前記リンク部材の方向または位置の少なくともいずれかを検出するリンク検出センサと、
前記リンク検出センサで検出された、前記リンク部材の方向または位置の情報に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との連結角を算出する連結角算出装置と、を備えた連結車両の連結角算出システム。

【請求項2】

前記リンク構造体は、シリアルリンク機構またはパラレルリンク機構で構成される、請求項１に記載の連結車両の連結角算出システム。

【請求項3】

前記リンク構造体のリンク部材は、所定方向の軸に対する回転動作または伸縮動作により、方向または位置が変化するように構成される、請求項１に記載の連結車両の連結角算出システム。

【請求項4】

前記リンク検出センサは、接続された前記第１車両または前記第２車両から供給される電力を使用して動作する、請求項１に記載の連結車両の連結角算出システム。

【請求項5】

前記リンク構造体は、前記第１車両の所定位置と前記第２車両の所定位置との間で情報通信を行うケーブルに沿って設置されるか、または、内部に前記ケーブルを通して構成される、請求項１に記載の連結車両の連結角算出システム。

【請求項6】

前記リンク構造体は、一端が、前記第２車両内で、前記第１車両との通信を行うケーブルが接続されるコネクタに接続される、請求項１に記載の連結車両の連結角算出システム。

【請求項7】

前記リンク検出センサは、前記第１車両から前記第２車両に送信される信号を用いて、前記リンク部材の方向または位置の少なくともいずれかを検出する、請求項１に記載の連結車両の連結角算出システム。

【請求項8】

複数のリンク部材と前記複数のリンク部材を接続させてリンク機構を構成させる関節部材とにより構成され、両端部が、第１車両と前記第１車両に連結された第２車両とにそれぞれ接続されたリンク構造体内の、前記リンク部材の方向または位置の少なくともいずれかを検出するリンク検出センサに通信可能に接続され、
前記リンク検出センサで検出された、前記リンク部材の方向または位置の情報に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との連結角を算出する連結角算出部を備えた、連結車両の連結角算出装置。

【請求項9】

複数のリンク部材と前記複数のリンク部材を接続させてリンク機構を構成させる関節部材とにより構成され、両端部が、第１車両と前記第１車両に連結された第２車両とにそれぞれ接続されたリンク構造体内の、前記リンク部材の方向または位置の少なくともいずれかを検出するリンク検出センサに通信可能に接続された連結角算出装置が、
前記リンク検出センサで検出された、前記リンク部材の方向または位置の情報に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との連結角を算出する、連結車両の連結角算出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、連結車両の連結角算出システム、連結車両の連結角算出装置、および連結車両の連結角算出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、港湾設備等の大型設備においてコンテナ等の荷物を搬送する車両として、連結車両である牽引自動車が用いられている。牽引自動車とは、牽引車（トレーラヘッドまたはトラクタ）と、この牽引車により牽引される被牽引車（トレーラ）とが、連結機構によって連結された車両である。この牽引自動車の連結機構は、牽引車側のカプラと被牽引車側のキングピンとで構成されている。

【0003】

このように構成された牽引自動車は、左方向または右方向に旋回するように走行すると、連結角が大きくなる。連結角が大きくなると、ジャックナイフ現象などの走行不能状態に陥る危険があり、また運転者が車体の移動エリアを把握し難くなるため、運転者はより一層の注意を払って運転する必要がある。これに鑑み、牽引自動車の走行中に牽引車と被牽引車との連結角を検出し、検出した値に基づいて運転支援を行う技術がある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－１１４１７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１には、被牽引車の所定位置にリフレクタを設置しておき、牽引車に設置されたスキャンレーダが被牽引車に対して水平方向にスキャンし、リフレクタから返ってくる反射光の方向を検知することで、牽引車に対する被牽引車の連結角を検出するトレーラ連結角算出装置が記載されている。

【0006】

しかし特許文献１に記載された技術を用いる場合、リフレクタとスキャンレーダとを設置する際に、その設置位置の調整が必要であり、手間がかかるという問題があった。

【0007】

本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、連結車両を構成する２つの車両の連結角を、簡易な処理で精度良く検出することが可能な連結車両の連結角算出システム、連結車両の連結角算出装置、および連結車両の連結角算出方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る連結車両の連結角算出システムは、複数のリンク部材と前記複数のリンク部材を接続させてリンク機構を構成させる関節部材とにより構成され、両端部が、第１車両と前記第１車両に連結された第２車両とにそれぞれ接続されたリンク構造体と、前記リンク部材の方向または位置の少なくともいずれかを検出するリンク検出センサと、前記リンク検出センサで検出された、前記リンク部材の方向または位置の情報に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との連結角を算出する連結角算出装置と、を備える。

【0009】

前記リンク構造体は、シリアルリンク機構またはパラレルリンク機構で構成されてもよい。

【0010】

また、前記リンク構造体のリンク部材は、所定方向の軸に対する回転動作または伸縮動作により、方向または位置が変化するように構成されてもよい。

【0011】

また、前記リンク検出センサは、接続された前記第１車両または前記第２車両から供給される電力を使用して動作してもよい。

【0012】

また、前記リンク構造体は、前記第１車両の所定位置と前記第２車両の所定位置との間で情報通信を行うケーブルに沿うように設置されるかまたは、内部にケーブルを設置して構成されてもよい。

【0013】

また、前記リンク構造体は、一端が、前記第２車両内で、前記第１車両との通信を行うケーブルが接続されるコネクタに接続されてもよい。

【0014】

前記リンク検出センサは、前記第１車両から前記第２車両に送信される信号を用いて、前記リンク部材の方向または位置の少なくともいずれかを検出してもよい。

【0015】

また、本開示に係る連結車両の連結角算出装置は、複数のリンク部材と前記複数のリンク部材を接続させてリンク機構を構成させる関節部材とにより構成され、両端部が、第１車両と前記第１車両に連結された第２車両とにそれぞれ接続されたリンク構造体内の、前記リンク部材の方向または位置の少なくともいずれかを検出するリンク検出センサに通信可能に接続され、前記リンク検出センサで検出された、前記リンク部材の方向または位置の情報に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との連結角を算出する連結角算出部を備える。

【0016】

また、本開示に係る連結車両の連結角算出方法は、複数のリンク部材と前記複数のリンク部材を接続させてリンク機構を構成させる関節部材とにより構成され、両端部が、第１車両と前記第１車両に連結された第２車両とにそれぞれ接続されたリンク構造体内の、前記リンク部材の方向または位置の少なくともいずれかを検出するリンク検出センサに通信可能に接続された連結角算出装置が、
前記リンク検出センサで検出された、前記リンク部材の方向または位置の情報に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との連結角を算出する。

【発明の効果】

【0017】

本開示の連結車両の連結角算出システム、連結車両の連結角算出装置、および連結車両の連結角算出方法によれば、連結車両を構成する２つの車両の連結角を、簡易な処理で精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】一実施形態に係る連結角算出システムの構成を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係る連結角算出システム内のリンク構造体２０の一形態であるリンク構造体２０Ａが牽引自動車１０に設置された状態を横から見た図である。

【図3】一実施形態に係る連結角算出システム内のリンク構造体２０の一形態であるリンク構造体２０Ｂが牽引自動車１０に設置された状態を横から見た図である。

【図4】一実施形態に係る連結角算出システム内のリンク構造体２０の一形態であるリンク構造体２０Ｃが牽引自動車１０に設置された状態を横から見た図である。

【図5】一実施形態に係る連結角算出システム内のリンク構造体２０の一形態であるリンク構造体２０Ｄが牽引自動車１０に設置された状態を横から見た図である。

【図6】一実施形態に係る連結角算出システム内の連結角算出装置４０が実行する連結角の算出処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、連結車両である牽引自動車の連結角を検出する連結角算出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。牽引自動車とは、牽引車（トレーラヘッドまたはトラクタ）と、この牽引車により牽引される被牽引車（トレーラ）とが、連結機構によって連結された車両である。この牽引自動車の連結機構は、牽引車側のカプラと被牽引車側のキングピンとで構成され、その連結角は牽引自動車の走行方向の変更等によって変化する。

【0020】

図１は、一実施形態に係る連結角算出システム１の構成を示すブロック図である。連結角算出システム１は、牽引自動車１０に設置されたリンク構造体２０と、リンク構造体２０に設置されたリンク検出センサとしての角度センサ３０と、連結角算出装置４０とを備える。

【0021】

以下に、牽引自動車１０、リンク構造体２０、および角度センサ３０の構成例(1)～(4)について説明する。

【0022】

［構成例(1)］
図２は、リンク構造体２０の一形態であるリンク構造体２０Ａが牽引自動車１０に設置された状態を横から見た図である。

【0023】

牽引自動車１０は、第１車両である牽引車１１と、第２車両である被牽引車１２とが連結部材１３で連結された構成されている。牽引車１１は、車載器１１１と、車載器１１１に接続された自動運転制御装置１１２とを備える。被牽引車１２にはコネクタ１４が設置され、コネクタ１４と車載器１１１とがケーブル１５で接続されている。ケーブル１５は、車載器１１１から送信されたＣＡＮ（Controller Area Network）信号、ブレーキ信号、およびウィンカーランプ信号等の情報を、被牽引車１２に送信する。これらの信号は、被牽引車１２において適宜ランプ（図示せず）の点灯等に用いられる。

【0024】

リンク構造体２０Ａは、リンク部材２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇと、関節部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆとを有する。

【0025】

関節部材２２ａには、リンク部材２１ａおよび２１ｂが、地面に対して水平方向のピッチ軸を回転軸として上下方向に回転可能な状態で接続されている。関節部材２２ｂには、リンク部材２１ｂおよび２１ｃが、地面に対して垂直方向のヨー軸を回転軸として左右方向に回転可能な状態で接続されている。関節部材２２ｃには、リンク部材２１ｃおよび２１ｄが、ピッチ軸を回転軸として上下方向に回転可能な状態で接続されている。関節部材２２ｄには、リンク部材２１ｄおよび２１ｅが、ヨー軸を回転軸として左右方向に回転可能な状態で接続されている。関節部材２２ｅには、リンク部材２１ｅおよび２１ｆが、ピッチ軸を回転軸として上下方向に回転可能な状態で接続されている。関節部材２２ｆには、リンク部材２１ｆおよび２１ｇが、ヨー軸を回転軸として左右方向に回転可能な状態で接続されている。

【0026】

このように、各部材が、リンク部材２１ａ－関節部材２２ａ－リンク部材２１ｂ－関節部材２２ｂ－リンク部材２１ｃ－関節部材２２ｃ－リンク部材２１ｄ－関節部材２２ｄ－リンク部材２１ｅ－関節部材２２ｅ－リンク部材２１ｆ－関節部材２２ｆ－リンク部材２１ｇの順に連続的に接続されることで、シリアルリンク機構のリンク構造体２０Ａが形成される。

【0027】

リンク構造体２０Ａは、その一端であるリンク部材２１ａが牽引車１１内の所定位置、例えばケーブル１５の根元位置に固定され、他端であるリンク部材２１ｇが被牽引車１２内の所定位置、例えばコネクタ１４に固定される。また、リンク部材２１ａからリンク部材２１ｇまでの間は、ケーブル１５に沿うように設置される。このようにリンク構造体２０Ａを設置することで、牽引自動車１０の走行の妨げにならないようリンク構造体２０Ａを設置することができる。

【0028】

このように、既設の設備であるコネクタ１４およびケーブル１５を用いることで、リンク構造体２０Ａを、走行の弊害にならないように設置することができる。また、リンク構造体２０Ａをシリアルリンク機構で構成することで、ケーブル１５に沿った設置をし易くなる。

【0029】

関節部材２２ｂ内には角度センサ３０ａが設置され、関節部材２２ｄ内には角度センサ３０ｂが設置され、関節部材２２ｆ内には角度センサ３０ｃが設置されている。また関節部材２２ａ内には角度センサ３１ａが設置され、関節部材２２ｃ内には角度センサ３１ｂが設置され、関節部材２２ｅ内には角度センサ３１ｃが設置されている。

【0030】

角度センサ３０ａは、地面に対して水平な面における、リンク部材２１ｂおよび２１ｄの方向として、リンク部材２１ｂと２１ｃとがなす角度を検出する。角度センサ３０ｂは、地面に対して水平な面における、リンク部材２１ｄと２１ｅとがなす角度を検出する。角度センサ３０ｃは、地面に対して水平な面における、リンク部材２１ｆと２１ｇとがなす角度を検出する。

【0031】

角度センサ３１ａは、地面に対して垂直な面における、リンク部材２１ａおよび２１ｂの方向として、リンク部材２１ａと２１ｂとがなす角度を検出する。角度センサ３１ｂは、地面に対して垂直な面における、リンク部材２１ｃと２１ｄとがなす角度を検出する。角度センサ３１ｃは、地面に対して垂直な面における、リンク部材２１ｅと２１ｆとがなす角度を検出する。

【0032】

角度センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３１ａ、３１ｂ、および３１ｃは、通信線または無線通信を介して連結角算出装置４０に接続され、検出した角度の情報を連結角算出装置４０に送信する。このように構成することで、牽引車１１と被牽引車１２との連結角に応じて変化する、各関節部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆに接続されたリンク部材２１がなす角度の情報を、連結角算出装置４０に提供することができる。

【0033】

この構成例(1)では、ヨー軸およびピッチ軸を回転軸としてリンク部材２１を回転可能な関節部材を含めてリンク部材２１を構成しているため、ケーブル１５の設置形状に合わせて設置し易くなる。

【0034】

上述した構成例(1)では、牽引車１１内におけるケーブル１５の根元位置にリンク構造体２０Ａの端部を設置した場合について説明したが、これには限定されず、牽引車１１内のケーブル１５の途中位置近傍等にリンク構造体２０Ａの端部を設置してもよい。

【0035】

［構成例(2)］
図３は、リンク構造体２０の一形態であるリンク構造体２０Ｂが牽引自動車１０に設置された状態を横から見た図である。リンク構造体２０Ｂは、リンク部材２１ｈ、２１ｉ、２１ｊと、関節部材２２ｇ、２２ｈと、伸縮機構２３と、を有する。

【0036】

牽引車１１と被牽引車１２との連結角を算出するためには、これらの車両の位置および姿勢の６自由度すべてに関してリンク部材２１の角度情報を取得する必要はなく、ヨー軸に対する左右方向の角度情報のみを取得すればよい。そのため、構成例(2)では、リンク構造体２０Ｂを、高さ方向を調整可能な伸縮機構２３と、関節部材２２にヨー軸を回転軸として接続されたリンク部材２１とで構成する。

【0037】

関節部材２２ｇには、リンク部材２１ｈおよび２１ｉが、ヨー軸を回転軸として左右方向に回転可能な状態で接続されている。関節部材２２ｈには、リンク部材２１ｉおよび２１ｊが、ヨー軸を回転軸として左右方向に回転可能な状態で接続されている。また、リンク部材２１ｈには伸縮機構２３が接続されている。

【0038】

このように、各部材および機構が、伸縮機構２３－リンク部材２１ｈ－関節部材２２ｇ－リンク部材２１ｉ－関節部材２２ｈ－リンク部材２１ｊの順に連続的に接続されることで、シリアルリンク機構のリンク構造体２０Ｂが形成される。

【0039】

伸縮機構２３は、例えば、牽引車１１上に地面に対して高さ方向に垂直な軸方向に伸縮するように設置され、リンク部材２１ｊが被牽引車１２内の所定位置、例えばコネクタ１４に固定される。また、リンク部材２１ｈからリンク部材２１ｊまでの構造物が、地面に対して水平な状態になり、ケーブル１５に沿うように、伸縮機構２３によりリンク部材２１ｈの高さを調整して設置位置が決められる。

【0040】

関節部材２２ｇ内には角度センサ３０ｄが設置され、関節部材２２ｈ内には角度センサ３０ｅが設置されている。角度センサ３０ｄは、地面に対して水平な面における、リンク部材２１ｈと２１ｉとがなす角度を検出する。角度センサ３０ｂは、地面に対して水平な面における、リンク部材２１ｉと２１ｊとがなす角度を検出する。

【0041】

角度センサ３０ｄおよび３０ｅは、通信線または無線通信を介して連結角算出装置４０に接続され、検出した角度の情報を、角度検出情報として連結角算出装置４０に送信する。このように構成することで、牽引車１１と被牽引車１２との連結角に応じて変化する、各関節部材２２ｇ、２２ｅに接続されたリンク部材２１がなす角度の情報を、簡易な構成のリンク構造体２０Ｂを用いて連結角算出装置４０に提供することができる。このように少ない関節数でリンク構造体２０を構成することで、牽引車１１と被牽引車１２との連結角の算出に用いる角度情報を、高い精度で検出することができる。

【0042】

［構成例(3)］
図４は、リンク構造体２０の一形態であるリンク構造体２０Ｃが牽引自動車１０に設置された状態を横から見た図である。リンク構造体２０Ｃは、構成例(2)のリンク構造体２０Ｂと同様の構成を有する。

【0043】

本実施形態では、被牽引車１２とコネクタ１４との間に後付けコネクタ１６が設置され、リンク部材２１ｊの端部がコネクタ１４と後付けコネクタ１６との間に挟まれて固定される。

【0044】

このようにリンク構造体２０Ｃを設置することで、リンク構造体２０Ｃ内の角度センサ３０ｄ、３０ｅが、牽引車１１からコネクタ１４を介して供給される電力、または被牽引車１２から後付けコネクタ１６を介して供給される電力を使用し易くなる。角度センサ３０ｄ、３０ｅが牽引車１１または被牽引車１２から供給される電力を使用して動作するように構成することで、角度センサ３０ｄ、３０ｅの管理を簡易に行うことができる。

【0045】

［構成例(4)］
図５は、リンク構造体２０の一形態であるリンク構造体２０Ｄが牽引自動車１０に設置された状態を横から見た図である。リンク構造体２０Ｄは、リンク部材２１ｋ、２１ｍ、と、関節部材２２ｉと、伸縮機構２３とを有する。

【0046】

関節部材２２ｉには、リンク部材２１ｋおよび２１ｍが、ヨー軸を回転軸として左右方向に回転可能な状態で接続されている。このように、各部材および機構が、伸縮機構２３－リンク部材２１ｋ－関節部材２２ｉ－リンク部材２１ｍの順に連続的に接続されることで、シリアルリンク機構のリンク構造体２０Ｄが形成される。

【0047】

関節部材２２ｉ内には、角度センサ３０ｆが設置されている。角度センサ３０ｆは、地面に対して水平な面における、リンク部材２１ｋと２１ｍとがなす角度を検出する。また、リンク部材２１ｋの内部には内部ケーブル２４ａが通され、リンク部材２１ｍの内部には内部ケーブル２４ｂが通されている。

【0048】

本実施形態においても、構成例(3)の場合と同様に被牽引車１２に後付けコネクタ１６が設置されている。伸縮機構２３は、例えば牽引車１１上に地面に対して垂直な高さ方向に伸縮するように設置され、リンク部材２１ｍが被牽引車１２内の後付けコネクタ１６に固定される。また、リンク部材２１ｋ、関節部材２２ｉ、およびリンク部材２１ｍが、地面に対して水平な状態になるように、伸縮機構２３によりリンク部材２１ｈの高さを調整して設置位置が決められる。

【0049】

リンク構造体２０Ｄ内のいずれかの位置、例えば伸縮機構２３に、コネクタ１４が設置される。つまり、リンク構造体２０Ｄの一部であるリンク部材ｋ、関節部材２２ｉ、およびリンク部材ｍが、コネクタ１４と後付けコネクタ１６との間に挟まれて固定される。

【0050】

車載器１１１から送信されたＣＡＮ（Controller Area Network）信号、ブレーキ信号、およびウィンカーランプ信号等は、ケーブル１５、コネクタ１４、内部ケーブル２４ａ、角度センサ３０ｆ、内部ケーブル２４ｂ、および後付けコネクタ１６を介して被牽引車１２で受信される。つまり、リンク構造体２０Ｄは内部ケーブル２４ａ、２４ｂを用いて、車載器１１１と被牽引車１２との間で、各種信号の送受信を中継する。

【0051】

このようにリンク構造体２０Ｄを設置することで、角度センサ３０ｆが、牽引車１１から被牽引車１２に送信される信号を用いて、精度良く角度の検出を行うことができる。例えば、車載器１１１からブレーキ信号が送信されたときには、角度センサ３０ｆは牽引自動車１０が停止していると判断して角度検出処理を停止し、牽引自動車１０が停止する前に検出した角度を現在の角度として出力する。

【0052】

このように処理を行うことにより、牽引自動車１０が停止しているときに車体の揺れ等によりリンク部材２１ｋと２１ｍとの間の角度に変化があったとしても、後述するように連結角が更新されず、検出ノイズを除去することができる。

【0053】

また角度センサ３０ｆは、通信線、コネクタ１４、およびケーブル１５を介して、または無線通信を介して、連結角算出装置４０に接続され、検出した角度の情報を、角度検出情報として連結角算出装置４０に送信する。これらの構成により、牽引車１１と被牽引車１２との連結角に応じて変化する、関節部材２２ｉに接続されたリンク部材２１の角度の情報を、簡易な構成のリンク構造体２０Ｄを用いて連結角算出装置４０に提供することができる。また、車載器１１１から出力された各種信号を被牽引車１２に送信するケーブルと、リンク構造体２０Ｄとを一体化させることで、牽引自動車１０の走行の妨げにならないようリンク構造体２０Ｄを設置することができる。本実施形態では、リンク構造体２０Ｄ内にケーブルを通すことで、これらを一体化させている。

【0054】

以下、上述したリンク構造体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄのいずれであるかを特定しない場合には、リンク構造体２０と記載する。またリンク部材２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊ、２１ｋ、２１ｍのいずれであるかを特定しない場合には、リンク部材２１と記載する。また関節部材２２ａ、関節部材２２ｂ、関節部材２２ｃ、関節部材２２ｄ、関節部材２２ｅ、関節部材２２ｆ、関節部材２２ｇ、関節部材２２ｈ、関節部材２２ｉのいずれであるかを特定しない場合には、関節部材２２と記載する。また、角度センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆのいずれであるかを特定しない場合には、角度センサ３０と記載する。

【0055】

図１に戻り、連結角算出装置４０は、ＣＰＵ４１と、出力部４２とを有する。ＣＰＵ４１（制御部または処理部の一例）は、演算装置、メモリ、及び入出力部を備える汎用のコンピュータである。ＣＰＵ４１には、連結角算出装置の一部として機能させるためのコンピュータプログラム（連結角算出プログラム）がインストールされている。コンピュータプログラムを実行することにより、ＣＰＵ４１は、連結角算出装置が備える複数の情報処理回路（４１１、４１２）として機能する。

【0056】

その他、連結角算出プログラムは、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＵＳＢメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ等のコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶できる。コンピュータ読取り可能な記録媒体は、例えば、非一時的な記録媒体である。連結角算出プログラムは、通信ネットワークを介して配信することもできる。

【0057】

なお、以下では、ソフトウェアによって連結角算出装置が備える複数の情報処理回路（４１１、４１２）を実現する例を示す。ただし、以下に示す各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、情報処理回路（４１１、４１２）を構成することも可能である。また、複数の情報処理回路（４１１、４１２）を個別のハードウェアにより構成してもよい。

【0058】

ＣＰＵ４１は、センサ情報取得部４１１と、連結角算出部４１２とを有する。センサ情報取得部４１１は、接続されたリンク構造体２０内のすべての角度センサ３０から、角度検出情報を取得する。連結角算出部４１２は、センサ情報取得部４１１が取得した角度検出情報を用いて順運動学を計算することで、牽引車１１に対するコネクタ１４の角度、つまり牽引車１１と被牽引車１２との連結角を算出する。連結角は、地面に対して水平な面内における角度である。

【0059】

出力部４２は、連結角算出部４１２が算出した連結角の情報を、自動運転制御装置１１２または運転手が視認する表示装置（図示せず）に出力する。

【0060】

図６は、連結角算出装置４０が実行する連結角の算出処理を示すフローチャートである。連結角算出装置４０は、牽引自動車１０が運転を開始すると（Ｓ１の「YES」）、接続された各角度センサ３０から送信された角度検出情報を取得する（Ｓ２）。

【0061】

連結角算出装置４０は、センサ情報取得部４１１が取得した角度検出情報を用いて順運動学を計算し、例えば運転開始時の牽引車１１と被牽引車１２との連結角に対する変化量を求めることで、現在の牽引車１１と被牽引車１２との連結角を算出する。連結角算出装置４０は、算出した連結角の情報を、所定の装置、例えば自動運転制御装置１１２または運転手が視認する表示装置に出力する（Ｓ３）。

【0062】

ステップＳ１～Ｓ３の処理は、牽引自動車１０の運転が終了するまで（Ｓ４の「NO」）所定時間間隔で繰り返し実行される。連結角算出装置４０は、牽引自動車１０の運転中に一時的に走行が停止したときには、停止直前に算出した連結角を、停止中の連結角として算出する。このように連結角を算出することで、牽引自動車１０が停止しており連結角が変動しないときに、ケーブル１５の揺らぎによって各角度センサの計測値が変動した場合にもこの計測値の変動が無視され、連結角の変動が誤検出されることを回避することができる。

【0063】

牽引自動車１０の走行中に運転方向が左方向または右方向に変更すると、牽引車１１と被牽引車１２とがなす連結角が変化し、これに連動してリンク構造体２０内の各リンク部材２１の左右方向の向きも変化する。各リンク部材２１の向きの変化後に各角度センサ３０が検出した角度情報が連結角算出装置４０に送信されると、連結角算出装置４０は、取得した角度情報に基づいて変化後の連結角を算出し、自動運転制御装置１１２または表示装置に出力する。

【0064】

自動運転制御装置１１２は、取得した連結角の情報を車載器１１１による運転内容に反映させることができ、例えば、連結角が所定値よりも大きくなったときに、走行速度を下げるように制御する。また、運転手は、表示装置に表示された情報に基づいて連結角が所定値よりも大きくなったことを認識すると、走行速度を下げるように運転内容を変更する。このように出力された情報に基づいて運転内容を変更することで、安全に牽引自動車１０の運転を行うことができる。

【0065】

牽引自動車１０の走行が終了すると（Ｓ４の「YES」）、連結角の算出および出力処理も終了する。

【0066】

以上の実施形態によれば、連結車両を構成する２つの車両の連結角を、簡易な処理で精度良く検出することができる。

【0067】

上述した実施形態のリンク構造体２０は、牽引自動車１０に対して後付けで設置可能になるように構成してもよい。リンク構造体２０を後付けで牽引自動車１０に設置可能に構成することで、連結角の検出センサが設置されていない既存の牽引自動車に対しても、牽引車１１側にリンク構造体２０を設置するための設備を設けるのみで、簡易に取り付けることができる。

【0068】

また、上述した実施形態では、リンク構造体２０がケーブル１５に沿うように設置された場合について説明したが、リンク構造体２０は、その両端部が牽引車１１と被牽引車１２とに固定され、本体が走行の妨げにならなければ、設置位置は限定されない。

【0069】

また、上述した実施形態では、リンク構造体２０の端部が被牽引車１２のコネクタ１４に接続された場合について説明したが、走行の妨げとならず、走行中に被牽引車１２内で変動しない箇所であれば，被牽引車１２の中の他の所定位置に接続されても良い。リンク構造体２０の端部を、走行中に被牽引車１２内で変動しない位置に接続することで、精度良く、牽引車１１と被牽引車１２との連結角を検出することができる。

【0070】

また、上述した実施形態では、リンク構造体２０が直列に繋がったシリアルリンク機構で構成された場合について説明したが、複数のリンク構造体が並列に繋がったパラレルリンク機構で構成してもよい。パラレルリンク機構で構成した場合には、例えば、「小菅一弘, 川俣 裕行, 福田 敏男, 小塚 敏紀, 水野 智夫 Stewart Platform型パラレルリンクマニビュレータのForward Kinematics計算アルゴリズム」に記載の順運動分析法により、変位センサを用いてリンク部材の位置を検出することで、牽引車１１と被牽引車１２との連結角を求めることができる。

【0071】

パラレルリンク機構のリンク構造体を用いることで、剛性が高く、高速かつ精密な動作が可能になる。

【0072】

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0073】

１ 連結角算出システム
１０ 牽引自動車
１１ 牽引車
１２ 被牽引車
１３ 連結部材
１４ コネクタ
１５ ケーブル
１６ 後付けコネクタ
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ リンク構造体
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊ、２１ｋ、２１ｍ リンク部材
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ、２２ｉ、関節部材
２３ 伸縮機構
２４ａ、２４ｂ 内部ケーブル
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ 角度センサ
４０ 連結角算出装置
４１ ＣＰＵ
４２ 出力部
４１１ センサ情報取得部
４１２ 連結角算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】