特開 2024-24890 無人車両の管理システム及び無人車両の管理方法

(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】P2024024890

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】無人車両の管理システム及び無人車両の管理方法

(51)【国際特許分類】

   G08G 1/16 20060101AFI20240216BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20240216BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20240216BHJP

   G08G 1/09 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

G08G1/16 A

G05D1/02 P

G05D1/02 T

E02F9/26 B

G08G1/09 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022127843

(22)【出願日】2022-08-10

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】一釣 彰吾

【テーマコード（参考）】

2D015

5H181

5H301

【Ｆターム（参考）】

2D015HA03

5H181AA07

5H181AA27

5H181BB04

5H181CC03

5H181CC12

5H181CC14

5H181FF04

5H181FF13

5H181FF14

5H181FF22

5H181FF27

5H181LL09

5H301BB02

5H301CC03

5H301CC06

5H301DD07

5H301DD17

5H301KK03

5H301LL03

5H301QQ01

(57)【要約】

【課題】無人車両が稼働する作業現場の生産性の低下を抑制すること。
【解決手段】無人車両の管理システムは、積込機との相対位置を検出する対象位置センサを有する第１無人車両と、積込機により積荷が積み込まれるダンプボディを有する第２無人車両と、第１無人車両及び前記第２無人車両のそれぞれの走行を管理する管理装置と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積込機との相対位置を検出する対象位置センサを有する第１無人車両と、
前記積込機により積荷が積み込まれるダンプボディを有する第２無人車両と、
前記第１無人車両及び前記第２無人車両のそれぞれの走行を管理する管理装置と、を備える、
無人車両の管理システム。

【請求項2】

前記積込機は、前記積込機の位置を検出する自己位置センサを有し、
前記管理装置は、
前記自己位置センサの検出データを受信するセンサデータ受信部と、
前記センサデータ受信部が前記自己位置センサの検出データを受信できない場合、前記積込機の周辺に規定される監視点への走行パスを生成する走行パス生成部と、
前記監視点への走行パスを前記第１無人車両へ送信する走行パス送信部と、を有する、
請求項１に記載の無人車両の管理システム。

【請求項3】

前記積込機は、前記積込機の位置を検出する自己位置センサを有し、
前記管理装置は、
前記自己位置センサの検出データを受信するセンサデータ受信部と、
前記積込機に無人車両の進入を禁止する進入禁止エリアを設定する進入禁止エリア設定部と、を備え、
前記進入禁止エリア設定部は、前記センサデータ受信部が前記自己位置センサの検出データを受信できない場合、前記進入禁止エリアを拡大する、
請求項１に記載の無人車両の管理システム。

【請求項4】

前記管理装置は、
前記対象位置センサの検出データに基づいて算出された前記積込機の位置を前記第１無人車両から取得する位置取得部を備え、
前記進入禁止エリア設定部は、前記位置取得部が前記積込機の位置を取得した場合、前記進入禁止エリアの拡大を停止する、
請求項３に記載の無人車両の管理システム。

【請求項5】

前記進入禁止エリア設定部は、前記位置取得部が前記積込機の位置を取得した場合、前記進入禁止エリアを前記センサデータ受信部が前記自己位置センサの検出データを受信できているときに設定した進入禁止エリアに戻す、
請求項４に記載の無人車両の管理システム。

【請求項6】

前記管理装置は、
前記対象位置センサの検出データに基づいて算出された前記積込機の位置を前記第１無人車両から取得する位置取得部と、
前記位置取得部により取得された前記積込機の位置に基づいて、積込点への走行パスを生成する走行パス生成部と、
前記積込点への走行パスを前記第２無人車両へ送信する走行パス送信部と、を有する、
請求項１に記載の無人車両の管理システム。

【請求項7】

前記管理装置は、
前記対象位置センサの検出データに基づいて算出された前記積込機の位置を前記第１無人車両から取得する位置取得部と、
前記センサデータ受信部が前記自己位置センサの検出データを受信できない場合、前記位置取得部により取得された前記積込機の位置に基づいて、積込点への走行パスを新たに生成する走行パス生成部と、
前記積込点への走行パスを前記第２無人車両へ送信する走行パス送信部と、を有する、
請求項３に記載の無人車両の管理システム。

【請求項8】

前記対象位置センサは、レーザセンサを含み、
前記第１無人車両は、前記対象位置センサの検出データに基づいて、前記積込機の位置を算出する対象位置算出部を有する、
請求項１に記載の無人車両の管理システム。

【請求項9】

前記積込機は、旋回体と、旋回体に支持される作業機とを有するショベルである、
請求項１に記載の無人車両の管理システム。

【請求項10】

第１無人車両が有する対象位置センサで積込機との相対位置を検出することと、
第２無人車両が有するダンプボディに前記積込機で積荷を積み込むことと、
前記第１無人車両及び前記第２無人車両のそれぞれの走行を管理することと、を含む、
無人車両の管理方法。

【請求項11】

前記積込機の位置を検出する自己位置センサの検出データを受信することと、
前記自己位置センサの検出データを受信できない場合、前記積込機の周辺に規定される監視点への走行パスを生成することと、
前記監視点への走行パスを前記第１無人車両へ送信することと、を含む、
請求項１０に記載の無人車両の管理方法。

【請求項12】

前記積込機の位置を検出する自己位置センサの検出データを受信することと、
前記積込機に無人車両の進入を禁止する進入禁止エリアを設定することと、
前記自己位置センサの検出データを受信できない場合、前記進入禁止エリアを拡大することと、を含む、
請求項１０に記載の無人車両の管理方法。

【請求項13】

前記対象位置センサの検出データに基づいて算出された前記積込機の位置を前記第１無人車両から取得することと、
前記積込機の位置を取得した場合、前記進入禁止エリアの拡大を停止することと、を含む、
請求項１２に記載の無人車両の管理方法。

【請求項14】

前記積込機の位置を取得した場合、前記進入禁止エリアを前記自己位置センサの検出データを受信できているときに設定した進入禁止エリアに戻す、
請求項１３に記載の無人車両の管理方法。

【請求項15】

前記対象位置センサの検出データに基づいて算出された前記積込機の位置を前記第１無人車両から取得することと、
前記積込機の位置に基づいて、積込点への走行パスを生成することと、
前記積込点への走行パスを前記第２無人車両へ送信することと、を含む、
請求項１０に記載の無人車両の管理方法。

【請求項16】

前記対象位置センサの検出データに基づいて算出された前記積込機の位置を前記第１無人車両から取得することと、
前記自己位置センサの検出データを受信できない場合、前記積込機の位置に基づいて、積込点への走行パスを新たに生成することと、
前記積込点への走行パスを前記第２無人車両へ送信することと、を含む、
請求項１２に記載の無人車両の管理方法。

【請求項17】

前記対象位置センサは、レーザセンサを含み、
前記対象位置センサの検出データに基づいて、前記積込機の位置を算出する、
請求項１０に記載の無人車両の管理方法。

【請求項18】

前記積込機は、旋回体と、旋回体に支持される作業機とを有するショベルである、
請求項１０に記載の無人車両の管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、無人車両の管理システム及び無人車両の管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鉱山のような広域の作業現場において無人車両が稼働する。無人車両は、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た位置に基づいて作業現場を走行する。例えば電離層シンチレーション等によりＧＮＳＳが使用できなくなった場合、特許文献１に開示されているような照合航法（ＳＭＮ：Scan Matching Navigation）の手法を用いて無人車両を走行させる技術が知られている。照合航法とは、作業現場のマップデータと無人車両に搭載されているレーザセンサの検出データとを照合しながら無人車両を走行させる航法をいう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／１３０４１８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

積込機を利用して無人車両のダンプボディに積荷を積み込む場合、積込機の位置を取得する必要がある。作業現場の生産性の低下を抑制するためには、ＧＮＳＳが使用できない場合においても、積込機の位置を取得できる技術が要望される。

【0005】

本開示は、無人車両が稼働する作業現場の生産性の低下を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従えば、積込機との相対位置を検出する対象位置センサを有する第１無人車両と、積込機により積荷が積み込まれるダンプボディを有する第２無人車両と、第１無人車両及び第２無人車両のそれぞれの走行を管理する管理装置と、を備える、無人車両の管理システムが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、無人車両が稼働する作業現場の生産性の低下が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る無人車両の作業現場を示す模式図である。

【図2】図２は、実施形態に係る作業現場の管理システムを示す模式図である。

【図3】図３は、実施形態に係る作業現場の管理システムを示すブロック図である。

【図4】図４は、実施形態に係る管理装置のハードウエア構成図である。

【図5】図５は、実施形態に係る無人車両の走行データを説明するための模式図である。

【図6】図６は、実施形態に係るＧＮＳＳが使用できる場合の積込場における無人車両の動作を説明するための模式図である。

【図7】図７は、実施形態に係るＧＮＳＳが使用できない場合の管理システムの処理を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施形態に係るＧＮＳＳが使用できない場合の積込場における無人車両の動作を説明するための模式図である。

【図9】図９は、実施形態に係るＧＮＳＳが使用できない場合の積込場における無人車両の動作を説明するための模式図である。

【図10】図１０は、他の実施形態に係るＧＮＳＳが使用できない場合の積込場における無人車両の動作を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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、本開示は実施形態に限定されない。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。

【0010】

［作業現場］
図１は、実施形態に係る無人車両２の作業現場１を示す模式図である。実施形態において、作業現場１は、鉱山である。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。鉱山として、金属を採掘する金属鉱山、石灰石を採掘する非金属鉱山、又は石炭を採掘する石炭鉱山が例示される。作業現場１において、複数の無人車両２が稼働する。

【0011】

無人車両２とは、運転者の運転操作によらずに無人で稼働する作業車両をいう。実施形態において、無人車両２は、無人で作業現場１を走行して積荷を運搬する無人ダンプトラックである。無人車両２に運搬される積荷として、作業現場１において採掘された掘削物が例示される。

【0012】

作業現場１に走行エリア３が設定される。走行エリア３とは、無人車両２が走行可能なエリアをいう。走行エリア３は、積込場４、排土場５、及び走行路６を含む。

【0013】

積込場４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４において、積込機７が稼働する。

【0014】

排土場５とは、無人車両２から積荷が排出される排土作業が実施されるエリアをいう。排土場５に、破砕機８が配置される。

【0015】

走行路６とは、積込場４及び排土場５の少なくとも一方に向かう無人車両２が走行するエリアをいう。走行路６は、積込場４と排土場５とを繋ぐように設けられる。無人車両２は、積込場４と排土場５とを往復するように走行路６を走行する。

【0016】

［管理システム］
図２は、実施形態に係る作業現場１の管理システム１１を示す模式図である。管理システム１１は、管理装置１２と、通信システム１３とを備える。

【0017】

管理装置１２は、コンピュータシステムを含む。管理装置１２は、無人車両２、及び積込機７の外部に配置される。管理装置１２は、作業現場１の管制施設１４に設置される。管理装置１２は、作業現場１を管理する。管理装置１２は、少なくとも無人車両２及び積込機７を管理する。作業現場１において複数の無人車両２が稼働する。管理装置１２は、複数の無人車両２のそれぞれの走行を管理する。

【0018】

通信システム１３として、インターネット（internet）、携帯電話通信網、衛星通信網、又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）が例示される。ローカルエリアネットワークとして、無線ＬＡＮの１つの規格であるＷｉ－Ｆｉ（登録商標）が例示される。

【0019】

無人車両２は、無人ダンプトラックである。無人車両２は、車体２０１と、走行装置２０２と、ダンプボディ２０３と、制御装置９と、無線通信機１３Ａとを有する。制御装置９は、コンピュータシステムを含む。無線通信機１３Ａは、制御装置９に接続される。

【0020】

積込機７は、オペレータによって操作される有人機である。積込機７は、油圧ショベルである。積込機７は、旋回体７０１と、走行装置７０２と、作業機７０３と、作業機シリンダ７０４と、制御装置１０と、無線通信機１３Ｂとを有する。制御装置１０は、コンピュータシステムを含む。無線通信機１３Ｂは、制御装置１０に接続される。

【0021】

通信システム１３は、制御装置９に接続される無線通信機１３Ａと、制御装置１０に接続される無線通信機１３Ｂと、管理装置１２に接続される無線通信機１３Ｃとを含む。管理装置１２と無人車両２の制御装置９とは、通信システム１３を介して無線通信する。管理装置１２と積込機７の制御装置１０とは、通信システム１３を介して無線通信する。

【0022】

車体２０１は、車体フレームを含む。車体２０１は、走行装置２０２に支持される。走行装置２０２は、車体２０１を支持して走行する。走行装置２０２は、車輪と、車輪に装着されるタイヤと、エンジンと、ブレーキ装置と、ステアリング装置とを含む。ダンプボディ２０３は、積込機７により積荷が積み込まれる部材である。ダンプボディ２０３は、車体２０１に支持される。ダンプボディ２０３は、ダンプ動作及び下げ動作する。ダンプ動作とは、ダンプボディ２０３を車体２０１から離隔させてダンプ方向に傾斜させる動作をいう。下げ動作とは、ダンプボディ２０３を車体２０１に接近させる動作をいう。積込作業が実施される場合、ダンプボディ２０３は、下げ動作する。排土作業を実施する場合、ダンプボディ２０３は、ダンプ動作する。

【0023】

旋回体７０１は、走行装置７０２に支持された状態で旋回する。走行装置７０２は、一対の履帯を有する。走行装置７０２により、積込機７は、積込場４を含む作業現場１において移動することができる。作業機７０３は、旋回体７０１に支持される。作業機７０３は、旋回体７０１に回動可能に連結されるブーム７０３Ａと、ブーム７０３Ａに回動可能に連結されるアーム７０３Ｂと、アーム７０３Ｂに回動可能に連結されるバケット７０３Ｃとを含む。作業機シリンダ７０４は、作業機７０３を動作させる。作業機シリンダ７０４は、油圧シリンダである。作業機シリンダ７０４は、ブーム７０３Ａを上げ動作又は下げ動作させるブームシリンダ７０４Ａと、アーム７０３Ｂを引き動作又は押し動作させるアームシリンダ７０４Ｂと、バケット７０３Ｃをチルト動作又はダンプ動作させるバケットシリンダ７０４Ｃとを含む。

【0024】

図３は、実施形態に係る作業現場１の管理システム１１を示すブロック図である。無人車両２は、制御装置９と、無線通信機１３Ａと、自己位置センサ１７と、方位センサ１８と、速度センサ１９と、対象位置センサ２０と、走行装置２０２とを有する。無線通信機１３Ａ、自己位置センサ１７、方位センサ１８、速度センサ１９、及び対象位置センサ２０のそれぞれは、制御装置９と通信することができる。走行装置２０２は、制御装置９に制御される。

【0025】

自己位置センサ１７は、無人車両２の位置を検出する。無人車両２の位置は、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グローバル座標系の位置を検出する。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。自己位置センサ１７は、ＧＮＳＳ受信機を含み、グローバル座標系における無人車両２の位置を検出する。

【0026】

以下の説明において、グローバル座標系における位置を適宜、絶対位置、と称する。また、以下の説明において、ＧＮＳＳを利用して検出される位置を適宜、ＧＮＳＳ位置、と称する。

【0027】

方位センサ１８は、無人車両２の方位を検出する。無人車両２の方位は、無人車両２のヨー角を含む。車体２０１の重心において上下方向に延伸する軸をヨー軸とした場合、ヨー角とは、ヨー軸を中心とする回転角度をいう。方位センサ１８として、ジャイロセンサが例示される。

【0028】

速度センサ１９は、無人車両２の走行速度を検出する。速度センサ１９として、無人車両２の車輪の回転を検出するパルスセンサが例示される。

【0029】

対象位置センサ２０は、無人車両２と無人車両２の周囲に存在する対象物との相対位置を検出する。対象位置センサ２０は、対象物を非接触で検出する。実施形態において、対象位置センサ２０は、レーザセンサ（ＬＩＤＡＲ：Light Detection and Ranging）を含む。なお、対象位置センサ２０がレーダセンサ（ＲＡＤＡＲ：Radio Detection and Ranging）を含んでもよい。なお、対象位置センサ２０は、対象物を撮像して、対象物との相対位置を検出する撮像装置でもよい。図２に示すように、対象位置センサ２０は、少なくとも車体２０１の前部に配置される。対象位置センサ２０は、車体２０１の後部に配置されてもよいし、車体２０１の前部及び後部のそれぞれに配置されてもよい。

【0030】

実施形態において、対象位置センサ２０により相対位置が検出される対象は、積込機７を含む。対象位置センサ２０は、積込機７との相対位置を検出する。また、対象位置センサ２０により相対位置が検出される対象は、作業現場１の地形及び構造物を含む。

【0031】

積込機７は、制御装置１０と、無線通信機１３Ｂと、自己位置センサ２２とを有する。無線通信機１３Ｂ及び自己位置センサ２２のそれぞれは、制御装置１０と通信することができる。

【0032】

自己位置センサ２２は、積込機７の位置を検出する。自己位置センサ２２は、ＧＮＳＳ受信機を含み、グローバル座標系における積込機７の位置を検出する。

【0033】

管理装置１２は、走行パス生成部１２１と、走行パス送信部１２２と、センサデータ受信部１２３と、進入禁止エリア設定部１２４と、位置取得部１２５と、マップ作成部１２６と、マップ記憶部１２７とを有する。

【0034】

走行パス生成部１２１は、無人車両２の走行条件を示す走行データを生成する。走行パス送信部１２２は、通信システム１３を介して無人車両２に走行データを送信する。

【0035】

センサデータ受信部１２３は、通信システム１３を介して少なくとも積込機７の自己位置センサ２２の検出データを受信する。実施形態において、センサデータ受信部１２３は、通信システム１３を介して、無人車両２の自己位置センサ１７の検出データ、方位センサ１８の検出データ、速度センサ１９の検出データ、及び対象位置センサ２０の検出データのそれぞれを受信することができる。

【0036】

進入禁止エリア設定部１２４は、積込機７に無人車両２の進入を禁止する進入禁止エリア５０を設定する。

【0037】

位置取得部１２５は、無人車両２の周囲に存在する対象物の位置を、通信システム１３を介して無人車両２の制御装置９から取得する。実施形態において、位置取得部１２５は、少なくとも積込機７の位置を、通信システム１３を介して無人車両２の制御装置９から取得する。

【0038】

マップ作成部１２６は、無人車両２の自己位置センサ１７の検出データと対象位置センサ２０の検出データとに基づいて、作業現場１のマップデータを作成する。作業現場１のマップデータは、グローバル座標系における作業現場１の３次元マップデータである。対象位置センサ２０は、作業現場１の３次元データを検出することができる。作業現場１の３次元データは、作業現場１の地形の３次元データ及び作業現場１の構造物の３次元データを含む。自己位置センサ１７は、対象位置センサ２０が作業現場１を検出しているときの対象位置センサ２０の位置を検出することができる。自己位置センサ１７の検出データ及び対象位置センサ２０の検出データは、センサデータ受信部１２３により受信される。そのため、マップ作成部１２６は、自己位置センサ１７の検出データと対象位置センサ２０の検出データとに基づいて、作業現場１の３次元マップデータを作成することができる。マップ記憶部１２７は、マップ作成部１２６により作成された作業現場１のマップデータを記憶する。

【0039】

制御装置９は、走行パス取得部９１と、センサデータ取得部９２と、自己位置算出部９３と、対象位置算出部９４と、走行制御部９５とを有する。

【0040】

走行パス取得部９１は、走行パス生成部１２１において生成された無人車両２の走行データを、通信システム１３を介して管理装置１２から取得する。

【0041】

センサデータ取得部９２は、自己位置センサ１７の検出データ、方位センサ１８の検出データ、速度センサ１９の検出データ、及び対象位置センサ２０の検出データを取得する。

【0042】

自己位置算出部９３は、センサデータ取得部９２により取得された自己位置センサ１７の検出データに基づいて、無人車両２の位置（絶対位置）を算出する。

【0043】

対象位置算出部９４は、センサデータ取得部９２により取得された検出データに基づいて、対象物の位置を算出する。実施形態において、対象位置算出部９４は、自己位置センサ１７の検出データと対象位置センサ２０の検出データとに基づいて、グローバル座標系における対象物の位置を算出する。上述のように、自己位置センサ１７は、グローバル座標系における無人車両２の位置を検出する。対象位置センサ２０は、無人車両２と対象物との相対位置を検出する。対象位置算出部９４は、無人車両２の絶対位置と、無人車両２と対象物との相対位置とに基づいて、対象物の絶対位置を算出することができる。

【0044】

走行制御部９５は、走行パス取得部９１により取得された無人車両２の走行データと、センサデータ取得部９２により取得された検出データとに基づいて、走行装置２０２を制御する。

【0045】

制御装置１０は、センサデータ取得部１０１と、自己位置算出部１０２とを有する。

【0046】

センサデータ取得部１０１は、自己位置センサ２２の検出データを取得する。

【0047】

自己位置算出部１０２は、センサデータ取得部１０１により取得された自己位置センサ２２の検出データに基づいて、積込機７の位置を算出する。

【0048】

［コンピュータシステム］
図４は、実施形態に係る管理装置１２のハードウエア構成図である。管理装置１２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１２の機能は、コンピュータ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、コンピュータ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、コンピュータプログラムは、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。

【0049】

制御装置９及び制御装置１０のそれぞれも、図４に示すようなコンピュータシステム１０００を含む。上述の制御装置９及び制御装置１０のそれぞれの機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。

【0050】

［走行データ］
図５は、実施形態に係る無人車両２の走行データを説明するための模式図である。

【0051】

無人車両２の走行データは、無人車両２の走行条件を規定する。無人車両２の走行データは、走行点３１、走行パス３２、無人車両２の目標位置、無人車両２の目標方位、及び無人車両２の目標走行速度を含む。走行パス３２を含む無人車両２の走行データは、走行パス生成部１２１において生成される。

【0052】

走行点３１は、作業現場１の走行エリア３に複数設定される。走行点３１は、無人車両２の目標位置を規定する。複数の走行点３１のそれぞれに、無人車両２の目標方位及び無人車両２の目標走行速度が設定される。複数の走行点３１は、間隔をあけて設定される。走行点３１の間隔は、均一でもよいし、不均一でもよい。

【0053】

走行パス３２とは、無人車両２の目標走行経路を示す仮想線をいう。走行パス３２は、複数の走行点３１を通過する軌跡によって規定される。無人車両２は、走行パス３２に従って走行エリア３を走行する。無人車両２は、無人車両２の車幅方向において、無人車両２の中心と走行パス３２とが一致するように走行する。

【0054】

無人車両２の目標位置とは、走行点３１を通過するときの無人車両２の目標位置をいう。無人車両２の目標位置は、無人車両２のローカル座標系において規定されてもよいし、グローバル座標系において規定されてもよい。

【0055】

無人車両２の目標方位とは、走行点３１を通過するときの無人車両２の目標方位をいう。

【0056】

無人車両２の目標走行速度とは、走行点３１を通過するときの無人車両２の目標走行速度をいう。

【0057】

［無人車両の走行制御］
ＧＮＳＳが使用できる場合、走行制御部９５は、無人車両２の走行データと、自己位置算出部９３により算出された検出データとに基づいて、無人車両２が走行パス３２に従って走行するように、走行装置２０２を制御する。

【0058】

走行制御部９５は、走行点３１を通過するときに自己位置センサ１７により検出された無人車両２の検出位置と走行点３１に設定されている無人車両２の目標位置との偏差が小さくなるように、走行装置２０２を制御する。

【0059】

走行制御部９５は、走行点３１を通過するときに方位センサ１８により検出された無人車両２の検出方位と走行点３１に設定されている無人車両２の目標方位との偏差が小さくなるように、走行装置２０２を制御する。

【0060】

走行制御部９５は、走行点３１を通過するときに速度センサ１９により検出された無人車両２の検出走行速度と走行点３１に設定されている無人車両２の目標走行速度との偏差が小さくなるように、走行装置２０２を制御する。

【0061】

例えば電離層シンチレーション等によりＧＮＳＳが使用できない場合がある。ＧＮＳＳが使用できない場合、走行制御部９５は、照合航法（ＳＭＮ：Scan Matching Navigation）の手法を用いて無人車両２を走行させる。自己位置算出部９３は、マップ記憶部１２７に記憶されている作業現場１のマップデータとセンサデータ取得部９２により取得された対象位置センサ２０の検出データとを照合して、無人車両２の位置を算出する。上述のように、作業現場１のマップデータは、グローバル座標系において規定される。自己位置算出部９３は、マップデータと対象位置センサ２０の検出データとを照合して、対象位置センサ２０の検出データに一致するマップデータの位置を算出することにより、無人車両２の位置を算出することができる。

【0062】

以下の説明において、作業現場１のマップデータと対象位置センサ２０の検出データとの照合に基づいて算出される位置を適宜、照合位置、と称する。無人車両２の照合位置は、グローバル座標系において規定される絶対位置である。走行制御部９５は、自己位置算出部９３により算出された無人車両２の照合位置と走行点３１に設定されている無人車両２の目標位置との偏差が小さくなるように、走行装置２０２を制御する。

【0063】

［ＧＮＳＳが使用できる場合の積込場における無人車両の動作］
図６は、実施形態に係るＧＮＳＳが使用できる場合の積込場４における無人車両２の動作を説明するための模式図である。積込場４において、積込作業が実施される。積込機７が積込場４に配置される。走行路６が積込場４に接続される。第１走行パス３２Ａ及び第２走行パス３２Ｂが走行路６に設定される。第３走行パス３２Ｃが積込場４に設定される。無人車両２は、自己位置センサ１７の検出データを示すＧＮＳＳ位置に基づいて走行する。無人車両２は、第１走行パス３２Ａに従って積込場４から排土場５に走行し、第２走行パス３２Ｂに従って排土場５から積込場４に走行する。

【0064】

走行パス生成部１２１は、積込場４にスイッチバック点４１を設定する。また、走行パス生成部１２１は、積込場４に積込点４２を設定する。スイッチバック点４１とは、無人車両２をスイッチバックさせる目標位置をいう。積込点４２とは、積込機７により積込作業が実施されるときの無人車両２の目標位置をいう。スイッチバックとは、前進する無人車両２が進行方向を転換して後進しながら積込点４２に進入する動作をいう。なお、スイッチバック点４１及び積込点４２の少なくとも一方は、積込機７の運転者により設定されてもよい。積込機７の運転者は、積込機７に搭載されている操作装置を操作して、スイッチバック点４１及び積込点４２の少なくとも一方を設定することができる。

【0065】

進入禁止エリア設定部１２４は、積込機７に無人車両２の進入を禁止する進入禁止エリア５０を設定する。進入禁止エリア５０は、積込機７の旋回体７０１を囲むように設定される。無人車両２は、進入禁止エリア５０の内側に進入することができない。積込点４２は、進入禁止エリア５０の外側に設定される。進入禁止エリア５０により、無人車両２と積込機７との接触が抑制される。

【0066】

無人車両２は、走行路６から積込場４に進入する。無人車両２は、前進しながら積込場４に進入する。無人車両２は、第３走行パス３２Ｃに従って、積込場４を走行する。積込場４に進入した無人車両２は、前進しながらスイッチバック点４１に進入し、スイッチバック点４１で停止状態になった後、後進しながら積込点４２に進入する。積込点４２に進入した無人車両２は、積込点４２で停止状態になる。積込点４２に配置された無人車両２は、積込作業を実施される。積込作業が終了した無人車両２は、前進しながら積込点４２から退去する。積込点４２から退去した無人車両２は、積込場４から走行路６に退去する。

【0067】

［ＧＮＳＳが使用できない場合の積込場における無人車両の動作］
図７は、実施形態に係るＧＮＳＳが使用できない場合の管理システム１１の処理を示すフローチャートである。図８及び図９のそれぞれは、実施形態に係るＧＮＳＳが使用できない場合の積込場４における無人車両２の動作を説明するための模式図である。

【0068】

例えば電離層シンチレーション等によりＧＮＳＳが使用できなくなると、センサデータ受信部１２３は、無人車両２のＧＮＳＳ位置を示す自己位置センサ１７の検出データ及び積込機７のＧＮＳＳ位置を示す自己位置センサ２２の検出データを受信できなくなる。センサデータ受信部１２３は、ＧＮＳＳ位置を取得できないと判定する（ステップＳＡ１）。

【0069】

進入禁止エリア設定部１２４は、センサデータ受信部１２３が自己位置センサ１７の検出データ及び自己位置センサ２２の検出データを受信できない場合、進入禁止エリア５０を拡大する（ステップＳＡ２）。

【0070】

図６に示したように、ＧＮＳＳが使用できる場合、すなわち、センサデータ受信部１２３が自己位置センサ１７の検出データ及び自己位置センサ２２の検出データを受信できる場合、進入禁止エリア５０は、第１の大きさの進入禁止エリア５０Ａに設定される。図８に示すように、ＧＮＳＳが使用できない場合、すなわち、センサデータ受信部１２３が自己位置センサ１７の検出データ及び自己位置センサ２２の検出データを受信できない場合、進入禁止エリア設定部１２４は、進入禁止エリア５０を、第１の大きさの進入禁止エリア５０Ａから、第１の大きさよりも大きい第２の大きさの進入禁止エリア５０Ｂに拡大する。

【0071】

ＧＮＳＳが使用できない場合、作業現場１で稼働する複数の無人車両２（２Ａ，２Ｂ）のそれぞれは、照合位置を管理装置１２に送信する。上述のように、無人車両２の自己位置算出部９３は、作業現場１のマップデータと対象位置センサ２０の検出データとに基づいて、グローバル座標系で規定される無人車両２の照合位置を算出することができる。センサデータ受信部１２３は、複数の無人車両２（２Ａ，２Ｂ）のそれぞれから無人車両２の照合位置を取得する。

【0072】

ＧＮＳＳが使用できない場合、すなわち、センサデータ受信部１２３が自己位置センサ１７の検出データ及び自己位置センサ２２の検出データを受信できない場合、走行パス生成部１２１は、積込機７の周辺に規定される監視点４３への走行パス３２である第４走行パス３２Ｄを積込場４に生成する（ステップＳＡ３）。

【0073】

図８に示すように、監視点４３は、進入禁止エリア５０Ｂの外側に規定される。また、監視点４３は、積込場４における既存の走行パス３２である第３走行パス３２Ｃに重ならない位置に規定される。

【0074】

走行パス送信部１２２は、走行パス生成部１２１において生成された第４走行パス３２Ｄを、作業現場１で稼働する複数の無人車両２のうち特定の無人車両２に送信する。走行パス送信部１２２は、複数の無人車両２のうち例えば積込点４２に最も近い位置に存在する無人車両２に第４走行パス３２Ｄを送信する。なお、走行パス送信部１２２は、複数の無人車両２のうちスイッチバック点４１に最も近い位置に存在する無人車両２に第４走行パス３２Ｄを送信してもよい。走行パス送信部１２２は、複数の無人車両２のうち積込場４の入口に存在する無人車両２に第４走行パス３２Ｄを送信してもよい。

【0075】

以下の説明において、監視点４３への第４走行パス３２Ｄが送信される無人車両２を適宜、第１無人車両２Ａ、と称する。また、第１無人車両２Ａに後続する無人車両２を適宜、第２無人車両２Ｂ、と称し、第２無人車両２Ｂに後続する無人車両２を適宜、第３無人車両２Ｃ、と称する。

【0076】

第４走行パス３２Ｄが送信された第１無人車両２Ａは、第４走行パス３２Ｄに従って監視点４３に向かって走行する。第１無人車両２Ａは、照合位置に基づいて走行する。すなわち、第１無人車両２Ａは、照合航法により監視点４３に向かって移動する（ステップＳＢ１）。

【0077】

図９に示すように、監視点４３に配置された第１無人車両２Ａは、対象位置センサ２０を用いて積込機７との相対位置を検出する。監視点４３は、対象位置センサ２０の検出範囲に積込機７が配置されるように規定される。第１無人車両２Ａが監視点４３に停車した状態で、対象位置センサ２０による第１無人車両２Ａと積込機７との相対位置の検出が実施される。対象位置算出部９４は、第１無人車両２Ａと積込機７との相対位置を示す対象位置センサ２０の検出データを取得する（ステップＳＢ２）。

【0078】

対象位置算出部９４は、対象位置センサ２０が積込機７を検出しているとき第１無人車両２Ａの照合位置を算出する。対象位置算出部９４は、第１無人車両２Ａの照合位置と、対象位置センサ２０の検出データとに基づいて、積込機７の位置を算出する。第１無人車両２Ａの照合位置は、絶対位置である。そのため、対象位置算出部９４は、第１無人車両２Ａの照合位置と、対象位置センサ２０の検出データとに基づいて、積込機７の絶対位置を算出する（ステップＳＢ３）。

【0079】

対象位置算出部９４は、ステップＳＢ３において算出した積込機７の位置を、通信システム１３を介して管理装置１２に送信する。位置取得部１２５は、対象位置センサ２０の検出データに基づいて算出された積込機７の位置を第１無人車両２Ａから取得する。

【0080】

進入禁止エリア設定部１２４は、位置取得部１２５が積込機７の位置を取得した場合、進入禁止エリア５０の拡大を停止する。実施形態において、進入禁止エリア設定部１２４は、位置取得部１２５が積込機７の位置を取得した場合、進入禁止エリア５０を縮小する。図９に示すように、進入禁止エリア設定部１２４は、位置取得部１２５が積込機７の位置を取得した場合、進入禁止エリア５０Ｂを、センサデータ受信部１２３が自己位置センサ１７の検出データ及び自己位置センサ２２の検出データを受信できているときに設定した進入禁止エリア５０Ａに戻す。進入禁止エリア設定部１２４は、進入禁止エリア５０Ｂを、ＧＮＳＳが使用できるときに設定した進入禁止エリア５０Ａに戻す。

【0081】

積込機７のオペレータは、積込機７に搭載されている送信装置（不図示）を操作して、第２無人車両２Ｂを積込点４２へ移動させるための移動指令を管理装置１２に送信する。

【0082】

走行パス送信部１２２は、第２無人車両２Ｂに積込点４２への走行パス３２である第３走行パス３２Ｃを送信する。

【0083】

図９に示すように、第３走行パス３２Ｃが送信された第２無人車両２Ｂは、第３走行パス３２Ｃに従って積込点４２に向かって走行する。第２無人車両２Ｂは、照合位置に基づいて走行する。すなわち、第２無人車両２Ｂは、照合航法により積込点４２に向かって移動する（ステップＳＣ１）。

【0084】

積込機７のオペレータは、積込点４２に配置された第２無人車両２Ｂのダンプボディ２０３に積荷を積み込む積込作業を開始する（ステップＳＤ１）。

【0085】

積込作業が終了した後、積込機７のオペレータは、積込機７に搭載されている送信装置（不図示）を操作して、第２無人車両２Ｂを積込点４２から退去させるための退去指令を管理装置１２に送信する。

【0086】

走行パス送信部１２２は、第２無人車両２Ｂに積込点４２から退去するための走行パス３２を送信する。

【0087】

第２無人車両２Ｂは、走行パス３２に基づいて積込点４２から退去する。第２無人車両２Ｂは、照合位置に基づいて走行する。すなわち、第２無人車両２Ｂは、照合航法により積込点４２から退去するように走行する（ステップＳＣ１）。

【0088】

第１無人車両２Ａは、例えばＧＮＳＳが使用できる状態になるまで、監視点４３において、対象位置センサ２０を用いて積込機７の位置を検出し続ける。積込機７の位置が第１無人車両２Ａの対象位置センサ２０により検出されている期間において、複数の無人車両２に対する積込作業が順次実施される。例えば、第２無人車両２Ｂが積込点４２から退去した後、第２無人車両２Ｂの次の第３無人車両２Ｃが第３走行パス３２Ｃに基づいて積込点４２まで走行する。

【0089】

［効果］
以上説明したように、実施形態に係る無人車両２の管理システム１１は、積込機７との相対位置を検出する対象位置センサ２０を有する第１無人車両２Ａと、積込機７により積荷が積み込まれるダンプボディ２０３を有する第２無人車両２Ｂと、第１無人車両２Ａ及び第２無人車両２Ｂのそれぞれの走行を管理する管理装置１２と、を備える。

【0090】

実施形態によれば、ＧＮＳＳが使用できない場合においても、管理システム１１は、第１無人車両２Ａの対象位置センサ２０を用いて積込機７の位置を取得することができる。これにより、積込機７の位置に基づいて、第２無人車両２Ｂを積込点４２に進入させることができる。ＧＮＳＳが使用できなくても、積込機７を利用して第２無人車両２Ｂのダンプボディ２０３に積荷を積み込むことができるので、作業現場１の生産性の低下を抑制することができる。

【0091】

ＧＮＳＳが使用できない場合、走行パス生成部１２１は、積込機７の周辺に規定される監視点４３への第４走行パス３２Ｄを生成する。走行パス送信部１２２は、監視点４３への第４走行パス３２Ｄを第１無人車両２Ａへ送信する。これにより、第１無人車両２Ａは、第２無人車両２Ｂに対する積込作業を妨げない適切な位置で、対象位置センサ２０を用いて積込機７を監視することができる。

【0092】

積込機７に無人車両２の進入を禁止する進入禁止エリア５０が設定されることにより、無人車両２と積込機７との接触が抑制される。ＧＮＳＳが使用できない場合、進入禁止エリア５０が一旦拡大されるので、ＧＮＳＳが使用できない場面においても、無人車両２と積込機７との接触が抑制される。

【0093】

対象位置センサ２０の検出データに基づいて積込機７の位置が算出された場合、進入禁止エリア５０の拡大が停止される。実施形態においては、第２の大きさの進入禁止エリア５０Ｂが第１の大きさの進入禁止エリア５０Ａに戻される。進入禁止エリア５０が拡大されたままだと、無人車両２が積込機７に近付けず、積込作業の実施が困難になる。対象位置センサ２０の検出データに基づいて積込機７の位置が算出された場合、進入禁止エリア５０が縮小されるので、無人車両２は積込点４２に進入することができる。これにより、積込作業が実施されるので、作業現場１の生産性の低下が抑制される。

【0094】

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、積込機７は、自己位置センサ２２（ＧＮＳＳ受信機）を備えていなくてもよい。位置取得部１２５は、対象位置センサ２０の検出データに基づいて算出された積込機７の位置を第１無人車両２Ａから取得し、走行パス生成部１２１は、位置取得部１２５により取得された積込機７の位置に基づいて、積込点４２への走行パス３２を生成してもよい。走行パス送信部１２２が走行パス生成部１２１において生成された積込点４２への走行パス３２を第２無人車両２Ｂへ送信してもよい。

【0095】

上述の実施形態においては、ＧＮＳＳが使用できない場合、積込場４における既存の第３走行パス３２Ｃに重ならない位置に監視点４３が規定され、第２無人車両２Ｂは、既存の第３走行パス３２Ｃに基づいて積込点４２に進入することとした。監視点４３は、既存の第３走行パス３２Ｃに重なるように規定されてもよい。

【0096】

図１０は、他の実施形態に係るＧＮＳＳが使用できない場合の積込場４における無人車両２の動作を説明するための模式図である。ＧＮＳＳが使用できない場合、すなわち、センサデータ受信部１２３が自己位置センサ１７の検出データ及び自己位置センサ２２の検出データを受信できない場合、走行パス生成部１２１は、位置取得部１２５により取得された積込機７の位置に基づいて、積込点４２への走行パス３２である第５走行パス３２Ｅを新たに生成してもよい。監視点４３は、既存の第３走行パス３２Ｃに重なるように規定されてもよい。走行パス生成部１２１は、既存の第３走行パス３２Ｃ及び監視点４３を避けるように、積込点４２への第５走行パス３２Ｅを新たに生成してもよい。走行パス送信部１２２は、新たに生成された積込点４２への第５走行パス３２Ｅを第２無人車両２Ｂへ送信してもよい。第２無人車両２Ｂは、新たに生成された第５走行パス３２Ｅに基づいて積込点４２に進入してもよい。

【0097】

上述の実施形態においては、無人ダンプトラックである第１無人車両２Ａが、監視点４３において積込機７の位置を監視することとした。監視点４３において積込機７の位置を監視する無人車両は、無人ダンプトラックでなくてもよい。すなわち、監視点４３において積込機７の位置を監視する無人車両は、ダンプボディを備えている必要はなく、任意の無人作業機械でもよい。

【0098】

上述の実施形態において、管理装置１２の機能の少なくとも一部が制御装置９に設けられてもよいし、制御装置９の機能の少なくとも一部が管理装置１２に設けられてもよい。例えば、マップ作成部１２６の機能及びマップ記憶部１２７の機能が制御装置９に設けられてもよい。対象位置算出部９４の機能が管理装置１２に設けられてもよい。

【0099】

上述の実施形態において、走行パス生成部１２１、走行パス送信部１２２、センサデータ受信部１２３、進入禁止エリア設定部１２４、位置取得部１２５、マップ作成部１２６、及びマップ記憶部１２７のそれぞれが、別々のハードウエア（コンピュータシステム）により構成されてもよい。また、走行パス取得部９１、センサデータ取得部９２、自己位置算出部９３、対象位置算出部９４、及び走行制御部９５のそれぞれが、別々のハードウエア（コンピュータシステム）により構成されてもよい。

【0100】

上述の実施形態において、無人車両２は、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、作業現場１で作業を実施可能な作業車両であればよい。

【符号の説明】

【0101】

１…作業現場、２…無人車両、２Ａ…第１無人車両、２Ｂ…第２無人車両、２Ｃ…第３無人車両、３…走行エリア、４…積込場、５…排土場、６…走行路、７…積込機、８…破砕機、９…制御装置、１０…制御装置、１１…管理システム、１２…管理装置、１３…通信システム、１３Ａ…無線通信機、１３Ｂ…無線通信機、１３Ｃ…無線通信機、１４…管制施設、１７…自己位置センサ、１８…方位センサ、１９…速度センサ、２０…対象位置センサ、２２…自己位置センサ、３１…走行点、３２…走行パス、３２Ａ…第１走行パス、３２Ｂ…第２走行パス、３２Ｃ…第３走行パス、３２Ｄ…第４走行パス、３２Ｅ…第５走行パス、４１…スイッチバック点、４２…積込点、４３…監視点、５０…進入禁止エリア、５０Ａ…進入禁止エリア、５０Ｂ…進入禁止エリア、９１…走行パス取得部、９２…センサデータ取得部、９３…自己位置算出部、９４…対象位置算出部、９５…走行制御部、１０１…センサデータ取得部、１０２…自己位置算出部、１２１…走行パス生成部、１２２…走行パス送信部、１２３…センサデータ受信部、１２４…進入禁止エリア設定部、１２５…位置取得部、１２６…マップ作成部、１２７…マップ記憶部、２０１…車体、２０２…走行装置、２０３…ダンプボディ、７０１…旋回体、７０２…走行装置、７０３…作業機、７０３Ａ…ブーム、７０３Ｂ…アーム、７０３Ｃ…バケット、７０４…作業機シリンダ、７０４Ａ…ブームシリンダ、７０４Ｂ…アームシリンダ、７０４Ｃ…バケットシリンダ、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】