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特開2024-7898走行経路生成装置、走行経路生成方法、走行経路生成プログラムおよび自動化施工システム
(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】P2024007898
(43)【公開日】2024-01-19
(54)【発明の名称】走行経路生成装置、走行経路生成方法、走行経路生成プログラムおよび自動化施工システム
(51)【国際特許分類】
G01C 21/34 20060101AFI20240112BHJP
G05D 1/43 20240101ALI20240112BHJP
B60W 30/10 20060101ALI20240112BHJP
G08G 1/0969 20060101ALI20240112BHJP
【ＦＩ】
G01C21/34
G05D1/02 W
B60W30/10
G08G1/0969
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022109290
(22)【出願日】2022-07-06
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】後藤 洸一
【テーマコード（参考）】
2F129
3D241
5H181
5H301
【Ｆターム（参考）】
2F129AA01
2F129BB03
2F129BB04
2F129DD20
2F129DD32
2F129EE02
2F129EE52
2F129FF02
2F129FF20
2F129FF32
2F129FF57
3D241BA11
3D241BA55
3D241BB24
3D241BC01
3D241BC02
3D241CA19
3D241CE02
3D241CE04
3D241DB20Z
5H181AA07
5H181BB04
5H181FF05
5H181FF13
5H181FF22
5H301AA03
5H301AA10
5H301BB02
5H301BB03
5H301CC03
5H301CC06
5H301DD01
5H301DD06
5H301DD07
5H301DD15
5H301FF11
5H301GG14
5H301GG16
5H301HH01
5H301HH02
5H301HH15
(57)【要約】
【課題】曲線を有する走行経路を容易に作成することができる走行経路生成装置、走行経路生成方法、走行経路生成プログラムおよび自動化施工システムを提供する。
【解決手段】建設機械の走行経路を生成する走行経路生成装置２Ａであって、道路または河川の線形データを取得する線形データ等取得部２１と、前記線形データに基づいて前記走行経路を生成する走行経路生成部２３とを備える。前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表される。走行経路生成部２３は、前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定部２４と、前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成部２５と、前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成部２６とを有する。
【選択図】図５
【解決手段】建設機械の走行経路を生成する走行経路生成装置２Ａであって、道路または河川の線形データを取得する線形データ等取得部２１と、前記線形データに基づいて前記走行経路を生成する走行経路生成部２３とを備える。前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表される。走行経路生成部２３は、前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定部２４と、前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成部２５と、前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成部２６とを有する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
建設機械の走行経路を生成する走行経路生成装置であって、
道路または河川の線形データを取得する線形データ取得部と、
前記線形データに基づいて前記走行経路を生成する走行経路生成部と、を備え、
前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、
前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表され、
前記走行経路生成部は、
前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定部と、
前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成部と、
前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成部と、を有する、
ことを特徴とする走行経路生成装置。
道路または河川の線形データを取得する線形データ取得部と、
前記線形データに基づいて前記走行経路を生成する走行経路生成部と、を備え、
前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、
前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表され、
前記走行経路生成部は、
前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定部と、
前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成部と、
前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成部と、を有する、
ことを特徴とする走行経路生成装置。
【請求項2】
前記基準線形は、直線、円曲線、および緩和曲線を用いて定義されており、
前記通過点生成部は、前記基準線形に対する垂線であって前記通過基準点を通る垂線と、前記車線との交点を前記通過点として求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行経路生成装置。
前記通過点生成部は、前記基準線形に対する垂線であって前記通過基準点を通る垂線と、前記車線との交点を前記通過点として求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行経路生成装置。
【請求項3】
前記走行経路は、複数の車線で構成されており、
車線変更時の走行経路である車線変更経路を生成する車線変更経路生成部を備え、
前記車線変更経路生成部は、車線変更前に走行していた変更前車線の終点を始点とし、車線変更後に走行する変更後車線の前記通過点であって前記変更前車線の終点に対応する以外のものを終点とする前記車線変更経路を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行経路生成装置。
車線変更時の走行経路である車線変更経路を生成する車線変更経路生成部を備え、
前記車線変更経路生成部は、車線変更前に走行していた変更前車線の終点を始点とし、車線変更後に走行する変更後車線の前記通過点であって前記変更前車線の終点に対応する以外のものを終点とする前記車線変更経路を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行経路生成装置。
【請求項4】
前記通過点生成部は、前記車線の識別情報と、前記車線内での前記通過点の識別情報と、前記通過点の座標と、を関連付けた情報を走行経路データとして生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行経路生成装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の走行経路生成装置。
【請求項5】
建設機械の走行経路を生成する走行経路生成方法であって、
道路または河川の線形データを取得する線形データ取得ステップと、
前記線形データに基づいて前記走行経路を生成する走行経路生成ステップと、を備え、
前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、
前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表され、
前記走行経路生成ステップは、
前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定ステップと、
前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成ステップと、
前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成ステップと、を有する、
ことを特徴とする走行経路生成方法。
道路または河川の線形データを取得する線形データ取得ステップと、
前記線形データに基づいて前記走行経路を生成する走行経路生成ステップと、を備え、
前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、
前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表され、
前記走行経路生成ステップは、
前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定ステップと、
前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成ステップと、
前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成ステップと、を有する、
ことを特徴とする走行経路生成方法。
【請求項6】
請求項５に記載の走行経路生成方法をコンピュータに実行させるための走行経路生成プログラム。
【請求項7】
請求項１に記載の走行経路生成装置と、
前記走行経路生成装置によって生成された前記走行経路に基づいて自動走行する建設機械と、を備え、
前記建設機械は、前記通過点を目標点とすることで、前記通過点を順番に通過しながら走行する、
ことを特徴とする自動化施工システム。
前記走行経路生成装置によって生成された前記走行経路に基づいて自動走行する建設機械と、を備え、
前記建設機械は、前記通過点を目標点とすることで、前記通過点を順番に通過しながら走行する、
ことを特徴とする自動化施工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、走行経路生成装置、走行経路生成方法、走行経路生成プログラムおよび自動化施工システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、振動ローラにセンサ類を搭載させて、転圧エリアに設定された走行経路に沿って振動ローラを走行させることにより施工を行う技術が開発されている（例えば、特許文献１ないし特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００１－０６７１２６号公報
【特許文献2】特開２０１６－１２６６２５号公報
【特許文献3】特開２０１７－２０４０８９号公報
【特許文献4】特開２０１９－２１８８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の技術では、転圧エリア内に直線状の走行経路を設定し、振動ローラが設定された走行経路を自動で走行するものであった。そのため、曲線を有する対象（例えば、道路など）を自動走行させる場合、ＣＡＤ（Computer Aided Design）上で道路曲線を再現して走行経路を作成する必要があり、走行経路の作成に非常に時間を要していた。例えば、人間がＣＡＤ図面上から走行経路の座標を取得して走行経路データを作成するなどしていた。
このような観点から、本発明は、曲線を有する走行経路を容易に作成することができる走行経路生成装置、走行経路生成方法、走行経路生成プログラムおよび自動化施工システムを提供する。
このような観点から、本発明は、曲線を有する走行経路を容易に作成することができる走行経路生成装置、走行経路生成方法、走行経路生成プログラムおよび自動化施工システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る走行経路生成装置は、建設機械の走行経路を生成する走行経路生成装置である。この走行経路生成装置は、道路または河川の線形データを取得する線形データ取得部と、前記線形データに基づいて前記走行経路を生成する走行経路生成部とを備える。
前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表される。
前記走行経路生成部は、前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定部と、前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成部と、前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成部と、を有する。
本発明に係る走行経路生成装置においては、道路または河川の線形データに含まれる基準線形に基づいて走行経路を生成する。ここで、線形データは、ＩＣＴ施工で用いられる一般的な設計データであるので、施工者にとって入手が容易な情報である。そのため、時間をかけずに走行経路を作成することができる。また、本発明に係る走行経路生成装置によれば、走行経路が道路または河川の線形に追従したものとなるので、施工管理者が道路または河川の線形を再現して作成せずとも、自動走行に適した走行経路を生成可能である。
前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表される。
前記走行経路生成部は、前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定部と、前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成部と、前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成部と、を有する。
本発明に係る走行経路生成装置においては、道路または河川の線形データに含まれる基準線形に基づいて走行経路を生成する。ここで、線形データは、ＩＣＴ施工で用いられる一般的な設計データであるので、施工者にとって入手が容易な情報である。そのため、時間をかけずに走行経路を作成することができる。また、本発明に係る走行経路生成装置によれば、走行経路が道路または河川の線形に追従したものとなるので、施工管理者が道路または河川の線形を再現して作成せずとも、自動走行に適した走行経路を生成可能である。
【0006】
前記基準線形は、直線、円曲線、および緩和曲線を用いて定義されており、前記通過点生成部は、前記基準線形に対する垂線であって前記通過基準点を通る垂線と前記車線との交点を前記通過点として求めてもよい。
このようにすると、車線が多数ある場合であっても通過点を容易に生成することが可能である。また、円曲線および緩和曲線に関して、中心に近い内側の車線は、中心から遠い外側の車線に比べて通過点間の距離が短くなる。そのため、外側の車線に比べて急な曲線である内側の車線を、建設機械が滑らかに走行することが可能である。
このようにすると、車線が多数ある場合であっても通過点を容易に生成することが可能である。また、円曲線および緩和曲線に関して、中心に近い内側の車線は、中心から遠い外側の車線に比べて通過点間の距離が短くなる。そのため、外側の車線に比べて急な曲線である内側の車線を、建設機械が滑らかに走行することが可能である。
【0007】
また、前記走行経路は、複数の車線で構成されており、車線変更時の走行経路である車線変更経路を生成する車線変更経路生成部を備えてもよい。前記車線変更経路生成部は、例えば、車線変更前に走行していた変更前車線の終点を始点とし、車線変更後に走行する変更後車線の前記通過点であって前記変更前車線の終点に対応する以外のものを終点とする前記車線変更経路を生成する。このようにすると、車線変更を適切に行うことが可能である。
また、前記通過点生成部は、前記車線の識別情報と、前記車線内での前記通過点の識別情報と、前記通過点の座標と、を関連付けた情報を走行経路データとして生成する。
また、前記通過点生成部は、前記車線の識別情報と、前記車線内での前記通過点の識別情報と、前記通過点の座標と、を関連付けた情報を走行経路データとして生成する。
【0008】
本発明に係る走行経路生成方法は、建設機械の走行経路を生成する走行経路生成方法である。この走行経路生成方法は、道路または河川の線形データを取得する線形データ取得ステップと、前記線形データに基づいて前記走行経路を生成する走行経路生成ステップとを備える。
前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表される。
前記走行経路生成ステップは、前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定ステップと、前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成ステップと、前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成ステップと、を有する。
前記線形データには、道路または河川の延在方向の基準線を示す基準線形が含まれており、前記走行経路は、前記建設機械が通過する通過点における座標の集合で表される。
前記走行経路生成ステップは、前記基準線形上に所定の間隔で通過基準点を設定する通過基準点設定ステップと、前記基準線形と平行な一つ以上の車線を生成する車線生成ステップと、前記通過基準点に対応する前記車線上の位置に前記通過点を生成する通過点生成ステップと、を有する。
【0009】
本発明に係る走行経路生成プログラムは、上記の走行経路生成方法をコンピュータに実行させるための走行経路生成プログラムである。
本発明に係る走行経路生成方法および走行経路生成プログラムにおいては、道路または河川の線形データに含まれる基準線形に基づいて走行経路を生成する。ここで、線形データは、ＩＣＴ施工で用いられる一般的な設計データであるので、施工者にとって入手が容易な情報である。そのため、時間をかけずに走行経路を作成することができる。また、本発明に係る走行経路生成方法および走行経路生成プログラムによれば、走行経路が道路または河川の線形に追従したものとなるので、施工管理者が道路または河川の線形を再現して作成せずとも、自動走行に適した走行経路を生成可能である。
本発明に係る走行経路生成方法および走行経路生成プログラムにおいては、道路または河川の線形データに含まれる基準線形に基づいて走行経路を生成する。ここで、線形データは、ＩＣＴ施工で用いられる一般的な設計データであるので、施工者にとって入手が容易な情報である。そのため、時間をかけずに走行経路を作成することができる。また、本発明に係る走行経路生成方法および走行経路生成プログラムによれば、走行経路が道路または河川の線形に追従したものとなるので、施工管理者が道路または河川の線形を再現して作成せずとも、自動走行に適した走行経路を生成可能である。
【0010】
本発明に係る自動化施工システムは、上記の走行経路生成装置と、前記走行経路生成装置によって生成された前記走行経路に基づいて自動走行する建設機械とを備える。前記建設機械は、前記通過点を目標点とすることで、前記通過点を順番に通過しながら走行する。
本発明に係る自動化施工システムにおいては、道路または河川の線形データに含まれる基準線形に基づいて走行経路を生成する。そのため、時間をかけずに走行経路を作成することができる。また、本発明に係る走行経路生成装置によれば、走行経路が道路または河川の線形に追従したものとなるので、施工管理者が道路または河川の線形を再現して作成せずとも、自動走行に適した走行経路を生成可能である。その結果、施工の自動化を実現した上で、事前の準備が容易であるとともに従来よりもコストを低減できる。
本発明に係る自動化施工システムにおいては、道路または河川の線形データに含まれる基準線形に基づいて走行経路を生成する。そのため、時間をかけずに走行経路を作成することができる。また、本発明に係る走行経路生成装置によれば、走行経路が道路または河川の線形に追従したものとなるので、施工管理者が道路または河川の線形を再現して作成せずとも、自動走行に適した走行経路を生成可能である。その結果、施工の自動化を実現した上で、事前の準備が容易であるとともに従来よりもコストを低減できる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、曲線を有する走行経路を容易に作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態に係る自動化施工システムの全体図である。
【図2】走行経路ファイルを生成する処理の流れ、および、自動走行を実現する処理の流れを示した図である。
【図3】道路線形データを説明するための図であり、（ａ）は道路線形データのイメージであり、（ｂ）は道路線形データに基づいて作成される走行経路を説明するための図である。
【図4】走行経路データを説明するための図であり、（ａ）は走行経路データのイメージであり、（ｂ）は走行経路データのフォーマットの例示である。
【図5】本発明の実施形態に係る走行経路生成装置の機能構成図である。
【図6】走行経路生成画面の例示である。
【図7】通過基準点の設定処理を説明するための図である。
【図8】車線の生成処理を説明するための図である。
【図9】通過点の生成処理を説明するための図である。
【図10】車線変更動作を説明するための図である。
【図11】本発明の実施形態に係る振動ローラの外観図である。
【図12】振動ローラのアーティキュレート機構の概略図であり、（ａ）は直進時の状態を示し、（ｂ）は旋回時の状態を示す。
【図13】振動ローラの自動制御を実現する自動制御システムの概略図である。
【図14】本発明の実施形態に係る走行経路生成方法の工程を示すフローチャートの例示である。
【図15】本発明の実施形態に係る自動走行方法の工程を示すフローチャートの例示である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【0014】
≪実施形態に係る自動化施工システムの構成≫
実施形態に係る自動化施工システム１００の全体図を図１に示す。図１に示す自動化施工システム１００は、建設機械を自動走行させて施工現場の地面を締め固めるものである。本実施形態では、施工現場として道路の舗装工事を想定して説明する。自動化施工システム１００は、施工現場を自動走行しながら地面を転圧する振動ローラ１と、自動化施工システム１００を管理する管理システム２と、を備えて構成されている。管理システム２は、例えば、一つまたは複数のＰＣ（Personal Computer）を備える。なお、振動ローラ１は、建設機械の一例である。
実施形態に係る自動化施工システム１００の全体図を図１に示す。図１に示す自動化施工システム１００は、建設機械を自動走行させて施工現場の地面を締め固めるものである。本実施形態では、施工現場として道路の舗装工事を想定して説明する。自動化施工システム１００は、施工現場を自動走行しながら地面を転圧する振動ローラ１と、自動化施工システム１００を管理する管理システム２と、を備えて構成されている。管理システム２は、例えば、一つまたは複数のＰＣ（Personal Computer）を備える。なお、振動ローラ１は、建設機械の一例である。
【0015】
振動ローラ１および管理システム２は、無線通信を用いて通信可能である。また、振動ローラ１は、測位用衛星３から発信される電波（測位用信号）を受信可能である。なお、自動化施工システム１００の構成はここで示すものに限定されず、例えば、振動ローラ１が管理システム２の一部の機能を有していてもよい（つまり、管理システム２を含めて振動ローラ１であってもよい）。
【0016】
＜測位用衛星＞
測位用衛星３は、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）で使用される衛星であって、自身の位置情報（軌道位置情報）や時刻情報を、振動ローラ１に対して周期的に送信する。測位用衛星３は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星、Ｇａｌｉｌｅｏ衛星、準天頂衛星などであってよい。測位用衛星３から送信される情報は、振動ローラ１において、例えば、位置（緯度、経度、標高）の制御に使用される。なお、測位用衛星３に代えてトータルステーションやＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）を用いて振動ローラ１の位置の制御を行ってもよい。つまり、振動ローラ１の位置を求める方法は限定されず、様々な技術を用いることができる。
測位用衛星３は、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）で使用される衛星であって、自身の位置情報（軌道位置情報）や時刻情報を、振動ローラ１に対して周期的に送信する。測位用衛星３は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星、Ｇａｌｉｌｅｏ衛星、準天頂衛星などであってよい。測位用衛星３から送信される情報は、振動ローラ１において、例えば、位置（緯度、経度、標高）の制御に使用される。なお、測位用衛星３に代えてトータルステーションやＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）を用いて振動ローラ１の位置の制御を行ってもよい。つまり、振動ローラ１の位置を求める方法は限定されず、様々な技術を用いることができる。
【0017】
＜管理システム＞
図２に示すように、管理システム２は、走行経路生成装置２Ａと、自動走行支援装置２Ｂとを主に備える。図２は、走行経路ファイルを生成する処理の流れ、および、自動走行を実現する処理の流れを示した図である。なお、走行経路生成装置２Ａと自動走行支援装置２Ｂとが一つの装置として構成されてもよい。
走行経路生成装置２Ａは、振動ローラ１が走行する経路（走行経路）を生成する装置である。走行経路生成装置２Ａが有する走行経路生成に関する機能は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＯＭ（Read Only Memory）等に格納された走行経路生成プログラムを実行処理することにより実現される。走行経路生成装置２Ａは、道路線形ファイルを読み込み、走行経路ファイルに生成して、当該走行経路ファイルを出力する。
図２に示すように、管理システム２は、走行経路生成装置２Ａと、自動走行支援装置２Ｂとを主に備える。図２は、走行経路ファイルを生成する処理の流れ、および、自動走行を実現する処理の流れを示した図である。なお、走行経路生成装置２Ａと自動走行支援装置２Ｂとが一つの装置として構成されてもよい。
走行経路生成装置２Ａは、振動ローラ１が走行する経路（走行経路）を生成する装置である。走行経路生成装置２Ａが有する走行経路生成に関する機能は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＯＭ（Read Only Memory）等に格納された走行経路生成プログラムを実行処理することにより実現される。走行経路生成装置２Ａは、道路線形ファイルを読み込み、走行経路ファイルに生成して、当該走行経路ファイルを出力する。
【0018】
道路線形ファイルには、道路の線形に関する情報（道路線形データ）が含まれており、例えば「ＬａｎｄＸＭＬ形式」のデータである。ＬａｎｄＸＭＬは、土木、測量業界におけるオープンなデータ交換フォーマットである。道路線形データは、ＩＣＴ施工で用いられる一般的な設計データである。
走行経路ファイルには、振動ローラ１が走行する走行経路に関する情報（走行経路データ）が含まれており、例えば「ＣＳＶ（Comma Separated Value）形式」のデータである。
自動走行支援装置２Ｂは、振動ローラ１の自動走行を支援する装置である。自動走行支援装置２Ｂが有する自動走行支援に関する機能は、例えばＣＰＵがＲＯＭ等に格納された自動走行支援プログラムを実行処理することにより実現される。自動走行支援装置２Ｂは、走行経路ファイルを読み込み、振動ローラ１を自動走行させるために必要な情報を作成し、振動ローラ１に送信する。このようにして、自動走行支援装置２Ｂは、振動ローラ１による自動走行を間接的に制御することで、振動ローラ１による自動走行を支援する。
走行経路ファイルには、振動ローラ１が走行する走行経路に関する情報（走行経路データ）が含まれており、例えば「ＣＳＶ（Comma Separated Value）形式」のデータである。
自動走行支援装置２Ｂは、振動ローラ１の自動走行を支援する装置である。自動走行支援装置２Ｂが有する自動走行支援に関する機能は、例えばＣＰＵがＲＯＭ等に格納された自動走行支援プログラムを実行処理することにより実現される。自動走行支援装置２Ｂは、走行経路ファイルを読み込み、振動ローラ１を自動走行させるために必要な情報を作成し、振動ローラ１に送信する。このようにして、自動走行支援装置２Ｂは、振動ローラ１による自動走行を間接的に制御することで、振動ローラ１による自動走行を支援する。
【0019】
図３を参照して、道路線形データについて説明する。図３は、道路線形データを説明するための図であり、（ａ）は道路線形データのイメージであり、（ｂ）は道路線形データに基づいて作成される走行経路を説明するための図である。
道路線形データには、道路の基準線を示す情報（「基準線形」と称する）が含まれる。道路の基準線は、道路の延在方向（縦断方向）に沿う仮想線であり、道路の任意の位置に設定することが可能である。図３（ａ）に示すように、本実施形態では、基準線として道路の中心線を採用し、基準線形は道路の中心線形ＣＬである。中心線形ＣＬは、例えば、直線、円曲線、緩和曲線を用いて定義される。二次元を想定した場合、中心線形ＣＬは、道路の平面的な線形を表す平面線形であってよい。本実施形態では、説明を簡単にするために二次元を想定する。
道路線形データには、道路の基準線を示す情報（「基準線形」と称する）が含まれる。道路の基準線は、道路の延在方向（縦断方向）に沿う仮想線であり、道路の任意の位置に設定することが可能である。図３（ａ）に示すように、本実施形態では、基準線として道路の中心線を採用し、基準線形は道路の中心線形ＣＬである。中心線形ＣＬは、例えば、直線、円曲線、緩和曲線を用いて定義される。二次元を想定した場合、中心線形ＣＬは、道路の平面的な線形を表す平面線形であってよい。本実施形態では、説明を簡単にするために二次元を想定する。
【0020】
走行経路生成装置２Ａは、図３（ｂ）に示すように、中心線形ＣＬに基づいて走行経路を生成する。走行経路は、一つ以上の車線で構成され、道路内に設定された走行範囲内に生成される。走行範囲は、道路左端から道路右端までの間の一部または全部に設定される。車線は、転圧路の延在方向（縦断方向）に沿う仮想線であり、振動ローラ１の自動走行の目標となる走行ルートである。ここで、転圧路は、振動ローラ１が走行することで転圧する領域を意味している。そのため、転圧路は所定の幅を持つことになる。車線は、転圧路の任意の位置に設定することが可能である。本実施形態では、車線として転圧路の中心線を採用する。振動ローラ１は、車線変更しつつ各々の車線上を往復することにより、走行範囲内を満遍なく走行する。車線同士の間隔は、車幅（特に、車輪幅）から重複幅を差し引いた距離とすることができ、例えば振動ローラ１の車幅が「2m」で重複幅が「50cm」の場合、車線同士の間隔は「1.5m」となる。
【0021】
図４を参照して、走行経路データについて説明する。図４は、走行経路データを説明するための図であり、（ａ）は走行経路データのイメージであり、（ｂ）は走行経路データのフォーマットの例示である。
走行経路データは、振動ローラ１が通過する通過点における座標の集合で表される。図４（ａ）に示すように、通過点は、車線上に設定される。図４（ａ）では、四つの車線に亘る走行経路を示している。振動ローラ１が、通過点を順番に通過することによって、車線に沿った走行を実現する。同一車線上の通過点間の距離は、施工条件によって適宜決定でき、例えば「2m」として設定できる。
走行経路データは、振動ローラ１が通過する通過点における座標の集合で表される。図４（ａ）に示すように、通過点は、車線上に設定される。図４（ａ）では、四つの車線に亘る走行経路を示している。振動ローラ１が、通過点を順番に通過することによって、車線に沿った走行を実現する。同一車線上の通過点間の距離は、施工条件によって適宜決定でき、例えば「2m」として設定できる。
【0022】
図４（ｂ）に示すように、走行経路データは、例えば通過点の識別情報と、位置情報とで構成される。図４（ｂ）では、一つの行が一つの通過点の情報となっている。通過点の識別情報は、車線番号と、車線内番号とで構成される。車線番号は、車線の識別情報である。車線内番号は、車線内での通過点の識別情報である。位置情報は、通過点のｘ座標と、ｙ座標とで構成される。ここでのｘｙ座標系は、例えば、施工現場に設定されるローカル座標系である。このように、本実施形態での走行経路データは、走行時に通過する通過点の座標の羅列を、車線ごとに区切って記述したものである。なお、通過点の識別情報として、車線番号と車線内番号とを併せた通し番号を用いてもよい。
【0023】
図５を参照して、走行経路生成装置２Ａについて説明する。図５は、走行経路生成装置２Ａの機能構成図である。
走行経路生成装置２Ａは、線形データ等取得部２１と、走行範囲設定部２２と、走行経路生成部２３とを備える。
線形データ等取得部２１は、他の装置とのデータ通信、デバイスを介した入力などによって、道路線形データを取得する。線形データ等取得部２１は、道路線形データを格納する記憶装置から該当の道路線形データを取得してもよい。道路線形データを格納する記憶装置は、自身が有するものであってもよい。つまり、道路線形データの取得方法は特に限定されない。
走行経路生成装置２Ａは、線形データ等取得部２１と、走行範囲設定部２２と、走行経路生成部２３とを備える。
線形データ等取得部２１は、他の装置とのデータ通信、デバイスを介した入力などによって、道路線形データを取得する。線形データ等取得部２１は、道路線形データを格納する記憶装置から該当の道路線形データを取得してもよい。道路線形データを格納する記憶装置は、自身が有するものであってもよい。つまり、道路線形データの取得方法は特に限定されない。
【0024】
線形データ等取得部２１は、振動ローラ１が自動走行する走行範囲、振動ローラ１のサイズに関する情報、自動走行における走行条件の情報などを取得する。線形データ等取得部２１は、例えば、図６に示す走行経路生成画面６００を走行経路生成装置２Ａの表示部に表示する。図６は、走行経路生成画面の例示である。走行経路生成画面６００は、例えば、線形データ表示領域６１０と、走行範囲情報入力領域６２０と、走行条件情報入力領域６３０と、生成ボタン６４０とを備える。線形データ等取得部２１は、走行範囲情報入力領域６２０および走行条件情報入力領域６３０に入力された情報を取得し、必要に応じて取得した情報を他の機能に渡す。
【0025】
線形データ表示領域６１０は、取得した道路線形データを表示する領域である。線形データ表示領域６１０には、例えば二次元モデル化した道路線形データが表示される。なお、道路線形データのうち、走行経路の生成に必要ない情報は表示されなくてよい。また、線形データ表示領域６１０には、例えば三次元モデル化した道路線形データを表示させてもよい。
走行範囲情報入力領域６２０は、走行範囲に関する情報が入力される領域である。施工管理者は、走行範囲情報入力領域６２０に、始点位置、終点位置、左端、右端の情報を入力する。始点位置および終点位置は、予め決められた基準点からの距離である（キロポスト（距離標）に対応する値）。左端および右端は、中心線形ＣＬからの距離（オフセット値）である。左右方向は、例えば、基準点から遠ざかる方向（始点から終点に向かう方向）に対してのものである。
走行範囲情報入力領域６２０は、走行範囲に関する情報が入力される領域である。施工管理者は、走行範囲情報入力領域６２０に、始点位置、終点位置、左端、右端の情報を入力する。始点位置および終点位置は、予め決められた基準点からの距離である（キロポスト（距離標）に対応する値）。左端および右端は、中心線形ＣＬからの距離（オフセット値）である。左右方向は、例えば、基準点から遠ざかる方向（始点から終点に向かう方向）に対してのものである。
【0026】
走行条件情報入力領域６３０は、走行条件に関する情報が入力される領域である。施工管理者は、走行条件情報入力領域６３０に、車幅、重複幅、通過点の点間距離の情報を入力する。車幅は、自動走行する振動ローラ１の値である。重複幅は、隣接する転圧路が重なる領域の横断方向の幅である。通過点の点間距離は、同一車線上での通過点の間隔である。
生成ボタン６４０は、施工管理者が走行経路生成装置２Ａに対して走行経路の生成を指示するボタンである。施工管理者は、走行範囲情報入力領域６２０および走行条件情報入力領域６３０に入力した状態で、生成ボタン６４０を押下する。
生成ボタン６４０は、施工管理者が走行経路生成装置２Ａに対して走行経路の生成を指示するボタンである。施工管理者は、走行範囲情報入力領域６２０および走行条件情報入力領域６３０に入力した状態で、生成ボタン６４０を押下する。
【0027】
図５に示す走行範囲設定部２２は、振動ローラ１の走行範囲を設定する。走行範囲設定部２２は、走行経路生成画面６００の走行範囲情報入力領域６２０に入力された情報に基づいて走行範囲を設定する。本実施形態における走行範囲設定部２２は、距離程範囲と中心線形ＣＬからの横断方向位置として走行範囲を定義する。例えば、基準点からの中心線形ＣＬ上の距離が「10m～47m」の「37m区間」、中心線形ＣＬから左に「6m～1m」の「5m幅」を走行範囲として設定する。なお、中心線形ＣＬと重なった状態で走行範囲を設定してもよい。走行範囲設定部２２によって設定される走行範囲のイメージを図６に示す。走行範囲設定部２２は、図６に示すように、二次元モデル化した道路線形データに関連付けて走行範囲を表示してもよい。このようにすることで、施工管理者は、走行範囲の位置や領域を一目で把握することが可能である。
【0028】
図５に示す走行経路生成部２３は、振動ローラ１の走行経路を生成する。走行経路生成部２３は、中心線形ＣＬ、並びに、走行範囲情報入力領域６２０および走行条件情報入力領域６３０に入力された情報に基づいて走行経路を生成する。本実施形態における走行経路生成部２３は、通過基準点設定部２４と、車線生成部２５と、通過点生成部２６と、車線変更経路生成部２７とを備える。
通過基準点設定部２４は、通過点を生成する基になる点（「通過基準点ＰC」と称する）を設定する。通過基準点ＰCは、中心線形ＣＬ上に所定の間隔で設定される。図７を参照して、通過基準点ＰCの設定処理の一例について説明する。図７は、通過基準点ＰCの設定処理を説明するための図である。
通過基準点設定部２４は、通過点を生成する基になる点（「通過基準点ＰC」と称する）を設定する。通過基準点ＰCは、中心線形ＣＬ上に所定の間隔で設定される。図７を参照して、通過基準点ＰCの設定処理の一例について説明する。図７は、通過基準点ＰCの設定処理を説明するための図である。
【0029】
図７に示すように、通過基準点設定部２４は、始点ＡSから終点ＡGに至るまで、点間距離Ｌごとに通過基準点ＰCを設定する。通過基準点ＰCは、通過点の基準になる情報であり、通過点は通過基準点ＰCに基づいて生成される。本実施形態では、始点ＡSおよび終点ＡGも通過基準点ＰCの役割を担うので、始点ＡSおよび終点ＡGは通過基準点ＰCに含まれる。図７では、「（ＡG－ＡS）／Ｌ」が割り切れない場合を想定しているので、終点ＡGとその隣りの通過基準点ＰCとの間隔が、点間距離Ｌよりも短くなっている。なお、「（ＡG－ＡS）／Ｌ」が割り切れない場合に、点間距離Ｌを定義し直して（入力された点間距離Ｌを調整して）、通過基準点ＰCの間隔を等距離としてもよい。例えば、（ＡG－ＡS）を点間距離Ｌで割った数の小数以下繰上げした整数で、（ＡG－ＡS）を割った数を新たな点間距離Ｌと定義し直すことで、通過基準点ＰCの間隔を等距離とする方法を取ることができる。振動ローラ１がゆるやかな曲線を走行する場合、例えば点間距離「Ｌ＝5.0m」とし、より急な曲線を走行する場合、例えば点間距離「Ｌ＝2.0m」などとする。「ＡS＝10.0m」、「ＡG＝47.0m」、「Ｌ＝5.0m」を想定した場合、図７に示すように、通過基準点ＰCは、始点ＡS、終点ＡGを含めて９点となる。なお、通過基準点ＰCの間隔を等距離とする場合には、（ＡG－ＡS）／Ｌ＝(47.0－10.0)／5.0＝7.4となるので、小数点以下を繰り上げした「8」で37.0 m（＝ＡG－ＡS）を割った数（＝4.625m）を、新たな点間距離Ｌと定義する。
【0030】
図５に示す車線生成部２５は、走行経路を構成する車線を生成する。車線生成部２５は、中心線形ＣＬと平行な一つ以上の車線を生成する。車線は、外側から内側へ、左側から右側へ、など必要に応じた方法で生成してよい。図８を参照して、車線の生成処理の一例について説明する。図８は、車線の生成処理を説明するための図である。図８に示すように、ここでは、左側から右側へ車線を順番に生成することにし、左側の車線から順番に符号ｌ1，ｌ2，ｌ3，ｌ4を付すことにする。つまり、図８の例示では、四つの車線が走行範囲内に並べて生成される。車線は、走行範囲を隙間なく転圧できるように生成される。そのため、図８に示すように、走行範囲の左右方向の幅「ＢR－ＢL」を網羅するように車線を並べて生成する必要がある。ＢLは走行範囲の左端であり、ＢRは走行範囲の右端である。
【0031】
車線は、通常では振動ローラ１の中心を基準として生成されるために、走行範囲の左端ＢLと最左端の車線ｌ1の位置とは一致しない（図８参照）。最左端の車線ｌ1の位置は、「ＢL＋ＷB／２（ＷBは車幅）」となる。同様に、最右端の車線ｌ4の位置は、「ＢR－ＷB／２」となる。車線生成部２５は、最左端の車線ｌ1から順番に「ＷB－ＷW」ごとに車線を生成する。図８では、「（ＢR－ＢL－ＷB）／（ＷB－ＷW）」が割り切れない場合を想定しているので、最右端の車線ｌ4とその一つ左側の車線ｌ3との間隔が「ＷB－ＷW」よりも短くなっている。なお、「（ＢR－ＢL－ＷB）／（ＷB－ＷW）」が割り切れない場合に、重複幅ＷWを定義し直して（入力された重複幅ＷWを調整して）、車線の間隔を等距離としてもよい。例えば、（ＢR－ＢL－ＷB）を（ＷB－ＷW）で割った数の小数以下繰上げした整数で、（ＢR－ＢL－ＷB）を割った数を（ＷB－ＷW）に代えて車線の間隔とすることもできる。
【0032】
「ＷB＝1.5m」、「ＷW＝0.1m」、「ＢL＝-6.0m」、「ＢR＝-1.0m」を想定した場合（ＢL、ＢRは、中心線形ＣＬの右側を正、左側を負と定義）、最左端の第１の車線ｌ1は、「ＢL＋ＷB／２＝-6.0＋1.5/2＝-5.25」となる（すなわち、中心線形ＣＬから左側へ5.25mの位置である）。また、最右端の第４の車線ｌ4は、「ＢR－ＷB／２＝-1.0-1.5/2＝-1.75」となる（すなわち、中心線形ＣＬから左側へ1.75mの位置である）。また、第１の車線ｌ1から「ＷB－ＷW＝1.5-0.1＝1.4m」ごとに第２の車線ｌ2および第３の車線ｌ3を生成する（すなわち、中心線形ＣＬから左側へ3.85m、2.45mの位置である）。その結果、車線ｌ1～ｌ4は、中心線形ＣＬから左側｛5.25，3.85，2.45，1.75m｝へ離れた位置に生成される。車線ｌ3と車線ｌ4の間隔は「0.7m」となり、その他の車線に比べて当該間隔だけ狭くなっている（車線ｌ3と車線ｌ4の間の重複幅が大きくなる）。
【0033】
図５に示す通過点生成部２６は、通過基準点ＰCに対応する車線上の位置に通過点を生成する。図９を参照して、通過点の生成処理の一例について説明する。図９は、通過点の生成処理を説明するための図である。
図９に示すように、本実施形態における通過点生成部２６は、中心線形ＣＬ上の通過基準点ＰCを、各々の車線ｌ1～ｌ4に転写する。例えば、中心線形ＣＬに対する垂線ＶCであって各々の通過基準点ＰCを通るものを描き、垂線ＶCと車線ｌ1～ｌ4との交点を通過点Ｐlとして求める。中心線形ＣＬは、幾何的に定義されているので（例えば、直線、円曲線、緩和曲線を用いて定義されているので）、垂線ＶCは計算により求めることが可能である。その結果、各々の車線上には通過基準点ＰCと同じ数の通過点Ｐlが生成される（図９では合計で36個の通過点Ｐlが生成されている）。ここで求めた通過点Ｐlのまとまりが走行経路データとなり、通過点生成部２６は、通過点Ｐlのまとまりを決められた形式（例えば、ＣＳＶ形式）にし、走行経路ファイルとして出力する。本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、通過点Ｐlを車線ごとにまとめた集合（Ｐl1，Ｐl2，Ｐl3，Ｐl4）を作成し、当該集合に対して車線番号および車線内番号を付し、位置情報（ｘ座標、ｙ座標）を関連付けたものを出力する。
図９に示すように、本実施形態における通過点生成部２６は、中心線形ＣＬ上の通過基準点ＰCを、各々の車線ｌ1～ｌ4に転写する。例えば、中心線形ＣＬに対する垂線ＶCであって各々の通過基準点ＰCを通るものを描き、垂線ＶCと車線ｌ1～ｌ4との交点を通過点Ｐlとして求める。中心線形ＣＬは、幾何的に定義されているので（例えば、直線、円曲線、緩和曲線を用いて定義されているので）、垂線ＶCは計算により求めることが可能である。その結果、各々の車線上には通過基準点ＰCと同じ数の通過点Ｐlが生成される（図９では合計で36個の通過点Ｐlが生成されている）。ここで求めた通過点Ｐlのまとまりが走行経路データとなり、通過点生成部２６は、通過点Ｐlのまとまりを決められた形式（例えば、ＣＳＶ形式）にし、走行経路ファイルとして出力する。本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、通過点Ｐlを車線ごとにまとめた集合（Ｐl1，Ｐl2，Ｐl3，Ｐl4）を作成し、当該集合に対して車線番号および車線内番号を付し、位置情報（ｘ座標、ｙ座標）を関連付けたものを出力する。
【0034】
図５に示す車線変更経路生成部２７は、車線変更時の走行経路（車線変更経路）を生成する。図１０を参照して、車線変更経路の生成処理の一例について説明する。図１０は、車線変更動作を説明するための図である。図１０では、説明を簡単にするために、通過点Ｐlに対して「1～36」までの数字を付している。この数字は、右側の車線に進むにつれて大きくなっており、また、基準点から遠ざかる（始点から終点に向かう）につれて大きくなっている。
【0035】
車線変更経路生成部２７は、第ｎの車線から第ｎ+１の車線へ車線変更する場合、第ｎの車線の終点を第ｎの車線から退出する退出点とし、第ｎ+１の車線の終点から予め決められた点間（例えば、３点間）だけ戻った通過点Ｐlを、第ｎ+１の車線に進入するための進入点とする。例えば、図１０に示すように、第１の車線ｌ1から第２の車線ｌ2へ車線変更する場合の車線変更を想定すると、第１の車線ｌ1の終点である第９の通過点Ｐlを退出点とし、第２の車線ｌ2の終点から３点間だけ戻った第１５の通過点Ｐlを進入点とする。そして、車線変更経路生成部２７は、退出点を始点とし、進入点を終点として結んだ経路を車線変更経路として生成する。つまり、進入点は、車線変更前に走行していた変更前車線の終点に対応する以外の通過点Ｐlとなる。車線変更経路に関する情報は、走行経路データとは別に作成されてもよいし、走行経路データに車線変更経路に関する情報を含めてもよい。
【0036】
＜振動ローラ＞
図１１を参照して、振動ローラ１の構成について説明する。振動ローラ１は、転圧を行う建設機械の一例である。振動ローラ１は、車体１０と、車体１０の前後に取り付けられた二つの鉄輪１１，１１と、車体１０の下部に配置されたアーティキュレート機構１２と、車体１０の上部に設置された測位用アンテナ１３および通信アンテナ１４と、制御装置１５と、機体情報取得手段Ｓ（図１３参照）とで構成されている。振動ローラ１は、鉄輪１１，１１の回転方向を変更することで、前進および後進が可能である。
図１１を参照して、振動ローラ１の構成について説明する。振動ローラ１は、転圧を行う建設機械の一例である。振動ローラ１は、車体１０と、車体１０の前後に取り付けられた二つの鉄輪１１，１１と、車体１０の下部に配置されたアーティキュレート機構１２と、車体１０の上部に設置された測位用アンテナ１３および通信アンテナ１４と、制御装置１５と、機体情報取得手段Ｓ（図１３参照）とで構成されている。振動ローラ１は、鉄輪１１，１１の回転方向を変更することで、前進および後進が可能である。
【0037】
車体１０は、振動ローラ１の本体となるものである。車体１０は、内部に図示しない駆動手段を収容する。以下では、「ローラの方位角Ｇ」といった場合には、車体１０の方向を意味する。
鉄輪１１は、図示しない振動を発生する装置を備え、振動しながら回転することで地面を転圧する。以下では、前側の鉄輪１１を前輪１１ａと呼び、後側の鉄輪１１を後輪１１ｂと呼ぶ場合がある。
鉄輪１１は、図示しない振動を発生する装置を備え、振動しながら回転することで地面を転圧する。以下では、前側の鉄輪１１を前輪１１ａと呼び、後側の鉄輪１１を後輪１１ｂと呼ぶ場合がある。
【0038】
アーティキュレート機構１２は、振動ローラ１を旋回させるための機構であり、車体１０の下部に設置される。アーティキュレート機構１２は、前輪１１ａを回転自在に保持する前輪保持部１２ａと、後輪１１ｂを回転自在に保持する後輪保持部１２ｂと、前輪保持部１２ａおよび後輪保持部１２ｂを連結するセンターピン１２ｃと、前輪保持部１２ａと後輪保持部１２ｂとの間に介設されるステアリングシリンダ（図示せず）とを備えている。制御装置１５から進行方向を修正する制御指令（ステアリング角度θを制御指令角度とする制御指令）を受信すると、ステアリング角度θに応じてステアリングシリンダが伸縮する。そして、ステアリングシリンダが伸縮すると、センターピン１２ｃを中心に前輪保持部１２ａおよび後輪保持部１２ｂが屈折し、それに伴い前輪１１ａおよび後輪１１ｂの方向が変化する。
【0039】
測位用アンテナ１３は、測位用衛星３（図１参照）から発信される電波を受信するものである。具体的には、振動ローラ１の制御装置１５は、測位用アンテナ１３を介して測位用衛星３から軌道位置情報や時刻情報などを受信する。制御装置１５は、測位用衛星３から軌道位置情報や時刻情報を用いて振動ローラ１の位置を計算する。
ここで、前輪１１ａに後輪１１ｂが追従するというアーティキュレート機構１２の特性を考慮して、自動走行制御を行う基準点を振動ローラ１が進んでいる側の鉄輪１１の回転軸の中心位置または回転軸の中心位置を通る鉛直線上に設けることが好ましい。そのため、本実施形態では、振動ローラ１の位置を振動ローラ１が進んでいる側の鉄輪１１の回転軸の中心位置の真上になるように演算により補正を行うことにする。つまり、振動ローラ１は、前後進を繰り返す往復走行により所定の回数だけ転圧を行うので、前進時には前輪１１ａが基準点となり、後進時には後輪１１ｂが基準点となるように補正を行う。そして、振動ローラ１の制御を行う際に基準となる方向（基準方向）は、基準点を設定した側の鉄輪１１（前輪１１ａまたは後輪１１ｂ）の向きθＪとする。
ここで、前輪１１ａに後輪１１ｂが追従するというアーティキュレート機構１２の特性を考慮して、自動走行制御を行う基準点を振動ローラ１が進んでいる側の鉄輪１１の回転軸の中心位置または回転軸の中心位置を通る鉛直線上に設けることが好ましい。そのため、本実施形態では、振動ローラ１の位置を振動ローラ１が進んでいる側の鉄輪１１の回転軸の中心位置の真上になるように演算により補正を行うことにする。つまり、振動ローラ１は、前後進を繰り返す往復走行により所定の回数だけ転圧を行うので、前進時には前輪１１ａが基準点となり、後進時には後輪１１ｂが基準点となるように補正を行う。そして、振動ローラ１の制御を行う際に基準となる方向（基準方向）は、基準点を設定した側の鉄輪１１（前輪１１ａまたは後輪１１ｂ）の向きθＪとする。
【0040】
図１２を参照して、振動ローラ１の自動走行制御を行う際の基準点および基準方向について説明する。図１２は、振動ローラ１のアーティキュレート機構１２の概略図であり、（ａ）は直進時の状態を示し、（ｂ）は旋回時の状態を示す。振動ローラ１は、上記説明した通り前後進を行うことが可能であるが、ここでは前進する場合を想定して説明を行う。そのため、基準点としての振動ローラ１の位置は、前輪１１ａの回転軸の中心位置に補正される。なお、詳細は後記するが、振動ローラ１の車体１０の向き（方位角Ｇ（deg））は、姿勢検出センサＳ１（図１３参照）によって検出される。また、アーティキュレート機構１２のステアリング角度θ（deg）は、ステア角度検出センサＳ３（図１３参照）によって検出される。
【0041】
図１２（ａ）に示すように、直進時（ステアリング角度θが０°の状態）では、前輪保持部１２ａおよび後輪保持部１２ｂが進行方向に対して直線状になっているので、前輪１１ａおよび後輪１１ｂの回転軸が平行になる。つまり、振動ローラ１の方位角Ｇ（車体１０の向き）と前輪１１ａの向きθＪとは同じ方向になる。
一方、図１２（ｂ）に示すように、右旋回時（ステアリング角度θが０°でない状態）では、センターピン１２ｃを中心にして前輪保持部１２ａが進行方向に対して右側に屈折し、それに伴い前輪１１ａの右側が後輪１１ｂに近接する方向に傾斜する。左旋回時の場合も同様にして、センターピン１２ｃを中心にして前輪保持部１２ａが進行方向に対して左側に屈折し、それに伴い前輪１１ａの左側が後輪１１ｂに近接する方向に傾斜する。これにより、前輪１１ａおよび後輪１１ｂが同じ軌跡を通過する。この場合、振動ローラ１の方位角Ｇ（車体１０の向き）と前輪１１ａの向きθＪとは違う方向になる。旋回時における振動ローラ１の前輪１１ａの向きθＪは、地面と前輪１１ａとの間の摩擦を無視した場合、振動ローラ１の方位角Ｇ（deg）にステアリング角度θ（deg）を加算（または減算）した値になる。
一方、図１２（ｂ）に示すように、右旋回時（ステアリング角度θが０°でない状態）では、センターピン１２ｃを中心にして前輪保持部１２ａが進行方向に対して右側に屈折し、それに伴い前輪１１ａの右側が後輪１１ｂに近接する方向に傾斜する。左旋回時の場合も同様にして、センターピン１２ｃを中心にして前輪保持部１２ａが進行方向に対して左側に屈折し、それに伴い前輪１１ａの左側が後輪１１ｂに近接する方向に傾斜する。これにより、前輪１１ａおよび後輪１１ｂが同じ軌跡を通過する。この場合、振動ローラ１の方位角Ｇ（車体１０の向き）と前輪１１ａの向きθＪとは違う方向になる。旋回時における振動ローラ１の前輪１１ａの向きθＪは、地面と前輪１１ａとの間の摩擦を無視した場合、振動ローラ１の方位角Ｇ（deg）にステアリング角度θ（deg）を加算（または減算）した値になる。
【0042】
なお、図示しないが、後進時における基準点は、後輪１１ｂの回転軸の中心位置または回転軸の中心位置を通る鉛直線上に設定される。つまり、後進時においては、振動ローラ１の位置が後輪１１ｂの回転軸の中心位置または回転軸の中心位置を通る鉛直線上に補正される。また、後進時における振動ローラ１の後輪１１ｂの向き（基準方向）θＪは、直進時，旋回時に関わらず振動ローラ１の方位角Ｇ（車体１０の向き）の反対方向になる。
このようにして位置の補正を行うことにより、振動ローラ１の基準点の座標は、前進時の前輪１１ａの回転軸の中心位置または後進時の後輪１１ｂの回転軸の中心位置である。そのため、自動走行の制御において、ステアリング動作に遅れが発生しにくい。なお、振動ローラ１の基準点はこれに限定されるものではなく、例えばセンターピン１２ｃの位置またはセンターピン１２ｃを通る鉛直線上に設けてもよい。
このようにして位置の補正を行うことにより、振動ローラ１の基準点の座標は、前進時の前輪１１ａの回転軸の中心位置または後進時の後輪１１ｂの回転軸の中心位置である。そのため、自動走行の制御において、ステアリング動作に遅れが発生しにくい。なお、振動ローラ１の基準点はこれに限定されるものではなく、例えばセンターピン１２ｃの位置またはセンターピン１２ｃを通る鉛直線上に設けてもよい。
【0043】
図１１に通信アンテナ１４は、管理システム２との通信を行うものである。具体的には、振動ローラ１の制御装置１５は、通信アンテナ１４を介して管理システム２から走行経路や走行条件などの情報を受信する。また、制御装置１５は、通信アンテナ１４を介して管理システム２に対して振動ローラ１の機体情報を送信する。
【0044】
図１３を参照して、機体情報取得手段Ｓの構成について説明する。図１３は、振動ローラ１の自動制御を実現する自動制御システムＭ１の概略図である。機体情報取得手段Ｓは、姿勢検出センサＳ１と、速度検出センサＳ２と、ステア角度検出センサＳ３と、前方探査センサＳ４とで構成されている。
姿勢検出センサＳ１は、振動ローラ１の方位角Ｇ（deg）を検出するものである。姿勢検出センサＳ１は、例えば、ジャイロであって、車体１０の内部に設置される。方位角Ｇ（deg）は、制御装置１５に受け渡され、慣性航法（ＩＮＳ）を用いた現在位置の算出などに用いられる。なお、測位用衛星３から送信された情報に基づいて計算した位置情報は、姿勢検出センサＳ１のドリフトの補正に用いられてもよい。
姿勢検出センサＳ１は、振動ローラ１の方位角Ｇ（deg）を検出するものである。姿勢検出センサＳ１は、例えば、ジャイロであって、車体１０の内部に設置される。方位角Ｇ（deg）は、制御装置１５に受け渡され、慣性航法（ＩＮＳ）を用いた現在位置の算出などに用いられる。なお、測位用衛星３から送信された情報に基づいて計算した位置情報は、姿勢検出センサＳ１のドリフトの補正に用いられてもよい。
【0045】
速度検出センサＳ２は、振動ローラ１が前進および後進する速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）を検出するものである。速度検出センサＳ２は、例えば、ロータリーエンコーダであって、後輪１１ｂに設置される。速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、制御装置１５に受け渡され、慣性航法（ＩＮＳ）を用いた現在位置の算出などに用いられる。
【0046】
ステア角度検出センサＳ３は、アーティキュレート機構１２のステアリング角度θ（deg）を検出するものである。ステア角度検出センサＳ３は、例えば、ポテンショメータであって、アーティキュレート機構１２のセンターピン１２ｃに設置される。ステアリング角度θ（deg）は、制御装置１５に受け渡され、振動ローラ１の走行方向の修正などに用いられる。なお、ステアリングシリンダのロッドの進退量を検出するセンサをステア角度検出センサＳ３としてもよい。
【0047】
前方探査センサＳ４は、振動ローラ１の前方方向の物体情報Ｑ（座標）を検出するものである。前方探査センサＳ４は、例えば、２Ｄや３Ｄのスキャナであって、車体１０の前方上部に設置される。物体情報Ｑ（座標）は、制御装置１５に受け渡され、障害物の検知および停止制御などに用いられる。
【0048】
図１３に示す制御装置１５は、機体情報取得手段Ｓが取得した情報や管理システム２から受信した情報などを用いて、設定された走行経路に沿った自動走行の制御を行うものである。制御装置１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。
施工管理者は、走行経路ファイルを自動走行支援装置２Ｂ（図２参照）に読み込み、車線ごとの走行回数や走行速度などの設定を行う。施工管理者は、設定が完了した後で、走行開始ボタンを押下することで振動ローラ１は自動走行を開始する。振動ローラ１は、通過点Ｐlを目標点とすることで、通過点Ｐlを順番に通過しながら走行する。これにより、曲線を有する車線であっても、曲線を短い連続した直線として走行する。そのため、点間距離Ｌが過大であると、直線と方向転換が目立ち振動ローラ１の動きが滑らかにならない。曲率半径が100ｍ程度であれば「Ｌ＝2～5m」程度に設定することで実用上は問題ないことが確認された。
施工管理者は、走行経路ファイルを自動走行支援装置２Ｂ（図２参照）に読み込み、車線ごとの走行回数や走行速度などの設定を行う。施工管理者は、設定が完了した後で、走行開始ボタンを押下することで振動ローラ１は自動走行を開始する。振動ローラ１は、通過点Ｐlを目標点とすることで、通過点Ｐlを順番に通過しながら走行する。これにより、曲線を有する車線であっても、曲線を短い連続した直線として走行する。そのため、点間距離Ｌが過大であると、直線と方向転換が目立ち振動ローラ１の動きが滑らかにならない。曲率半径が100ｍ程度であれば「Ｌ＝2～5m」程度に設定することで実用上は問題ないことが確認された。
【0049】
振動ローラ１は、ある車線を規定回数だけ転圧したのち、車線変更を行う。車線変更では、次の車線上の通過点Ｐlから適当な進入点を選択し、該時点での目標点（現在の車線の終端点）から選択した通過点Ｐlに向かって走行するように制御を行う。ここで、進入点の定義方法は、例えば車線端点から規定の点数だけ反対側に遷移した点とすることができる。または、現在位置（端点）とは反対側の、次の車線にある端点としてもよい。上記動作を最終車線まで繰り返すことにより、走行を完了する。
【0050】
≪実施形態に係る走行経路生成方法≫
図１４を参照して（適宜、図５を参照）、本発明の実施形態に係る走行経路生成方法について説明する。図１４は、走行経路生成方法の工程を示すフローチャートの例示である。
最初に、走行経路生成装置２Ａの線形データ等取得部２１は、道路線形ファイル（ＬａｎｄＸＭＬ形式）を読み込む（ステップＳ１１）。次に、線形データ等取得部２１は、自動走行に関する走行条件の情報や走行範囲に関する情報を取得し、走行範囲設定部２２は取得した情報に基づいて走行範囲を設定する（ステップＳ１２）。次に、走行経路生成部２３は、設定した走行範囲内に走行経路を生成する（ステップＳ１３）。具体的には、通過基準点設定部２４が中心線形ＣＬに所定の間隔で通過基準点ＰCを設定し（ステップＳ１４）、車線生成部２５が中心線形ＣＬと平行な車線を生成し（ステップＳ１５）、通過点生成部２６が通過基準点ＰCを車線上に転写して通過点Ｐlを生成する（ステップＳ１６）。そして、走行経路生成装置２Ａは、通過点Ｐlのまとまりを決められた形式（例えば、ＣＳＶ形式）にし、走行経路ファイルとして出力する（ステップＳ１７）。
図１４を参照して（適宜、図５を参照）、本発明の実施形態に係る走行経路生成方法について説明する。図１４は、走行経路生成方法の工程を示すフローチャートの例示である。
最初に、走行経路生成装置２Ａの線形データ等取得部２１は、道路線形ファイル（ＬａｎｄＸＭＬ形式）を読み込む（ステップＳ１１）。次に、線形データ等取得部２１は、自動走行に関する走行条件の情報や走行範囲に関する情報を取得し、走行範囲設定部２２は取得した情報に基づいて走行範囲を設定する（ステップＳ１２）。次に、走行経路生成部２３は、設定した走行範囲内に走行経路を生成する（ステップＳ１３）。具体的には、通過基準点設定部２４が中心線形ＣＬに所定の間隔で通過基準点ＰCを設定し（ステップＳ１４）、車線生成部２５が中心線形ＣＬと平行な車線を生成し（ステップＳ１５）、通過点生成部２６が通過基準点ＰCを車線上に転写して通過点Ｐlを生成する（ステップＳ１６）。そして、走行経路生成装置２Ａは、通過点Ｐlのまとまりを決められた形式（例えば、ＣＳＶ形式）にし、走行経路ファイルとして出力する（ステップＳ１７）。
【0051】
≪実施形態に係る自動走行方法≫
図１５を参照して（適宜、図５を参照）、本発明の実施形態に係る自動走行方法について説明する。図１５は、自動走行方法の工程を示すフローチャートの例示である。
最初に、自動走行支援装置２Ｂは、走行経路ファイルを読み込み（ステップＳ２１）、施工管理者は、車線ごとの走行回数や走行速度などの設定を行う（ステップＳ２２）。施工管理者は、設定が完了した後で、走行開始ボタンを押下することで振動ローラ１は自動走行を開始する。振動ローラ１は、一つの車線の転圧作業を実施し（ステップＳ２３）、実施後に全ての車線の転圧作業を完了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。全ての車線の転圧作業が完了していない場合（ステップＳ２４で“Ｎｏ”）、振動ローラ１は車線変更を実施し（ステップＳ２５）、次の車線の転圧作業を実施する（ステップＳ２３）。全ての車線の転圧作業が完了している場合（ステップＳ２４で“Ｙｅｓ”）、転圧作業が完了となる。
図１５を参照して（適宜、図５を参照）、本発明の実施形態に係る自動走行方法について説明する。図１５は、自動走行方法の工程を示すフローチャートの例示である。
最初に、自動走行支援装置２Ｂは、走行経路ファイルを読み込み（ステップＳ２１）、施工管理者は、車線ごとの走行回数や走行速度などの設定を行う（ステップＳ２２）。施工管理者は、設定が完了した後で、走行開始ボタンを押下することで振動ローラ１は自動走行を開始する。振動ローラ１は、一つの車線の転圧作業を実施し（ステップＳ２３）、実施後に全ての車線の転圧作業を完了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。全ての車線の転圧作業が完了していない場合（ステップＳ２４で“Ｎｏ”）、振動ローラ１は車線変更を実施し（ステップＳ２５）、次の車線の転圧作業を実施する（ステップＳ２３）。全ての車線の転圧作業が完了している場合（ステップＳ２４で“Ｙｅｓ”）、転圧作業が完了となる。
【0052】
図１０を参照して（適宜、図５を参照）、振動ローラ１の具体的な自動走行の流れについて説明する。
（第１の車線の走行）
最初に、振動ローラ１は、走行経路ファイル（ＣＳＶファイル）の一番はじめに記述されている座標（第１の通過点Ｐl）へ向かう。その座標に到達したのち、振動ローラ１は、走行経路ファイル（ＣＳＶファイル）の１つ次に記述されている座標（第２の通過点Ｐl）へ向かう。これを繰り返し、同一車線番号を持つ座標の最後（図１０では第９の通過点Ｐl）に至る。これにより、第１の車線ｌ1の転圧回数が１回となる。ここで、規定の転圧回数が３回の場合、同一車線であと２回の転圧が必要であるため、振動ローラ１は辿ってきた座標を逆順で進み（第９番目→第１番目）、始点に至る。これで転圧回数が２回となる。同様に、３回目の転圧を行い（第１番目→第９番目）、終点に至ると第１の車線ｌ1の転圧が完了する。
（第１の車線の走行）
最初に、振動ローラ１は、走行経路ファイル（ＣＳＶファイル）の一番はじめに記述されている座標（第１の通過点Ｐl）へ向かう。その座標に到達したのち、振動ローラ１は、走行経路ファイル（ＣＳＶファイル）の１つ次に記述されている座標（第２の通過点Ｐl）へ向かう。これを繰り返し、同一車線番号を持つ座標の最後（図１０では第９の通過点Ｐl）に至る。これにより、第１の車線ｌ1の転圧回数が１回となる。ここで、規定の転圧回数が３回の場合、同一車線であと２回の転圧が必要であるため、振動ローラ１は辿ってきた座標を逆順で進み（第９番目→第１番目）、始点に至る。これで転圧回数が２回となる。同様に、３回目の転圧を行い（第１番目→第９番目）、終点に至ると第１の車線ｌ1の転圧が完了する。
【0053】
（車線変更および第２の車線の走行）
続いて、振動ローラ１は、第２の車線ｌ2への車線変更を行う。この時点で、振動ローラ１は、第９番目の通過点Ｐlに居るが、次の目標点を第２の車線ｌ2の終点から規定の点間（ここでは３点間）だけ戻った点（第１５番目の通過点Ｐl）に設定する。第１５番目の通過点Ｐlに至れば、第１４番目、第１３番目と遡り、第２の車線ｌ2の始点である第１０番目の通過点Ｐlに進む。この走行は転圧回数としては計数せず、次の走行（第１０番目→第１８番目）を第２の車線ｌ2の１回目の転圧とする。その走行方法は、第１の車線ｌ1と同様に行い、完了後に第３の車線ｌ3への車線変更を行う。以上を最終車線の転圧完了まで繰り返す。
続いて、振動ローラ１は、第２の車線ｌ2への車線変更を行う。この時点で、振動ローラ１は、第９番目の通過点Ｐlに居るが、次の目標点を第２の車線ｌ2の終点から規定の点間（ここでは３点間）だけ戻った点（第１５番目の通過点Ｐl）に設定する。第１５番目の通過点Ｐlに至れば、第１４番目、第１３番目と遡り、第２の車線ｌ2の始点である第１０番目の通過点Ｐlに進む。この走行は転圧回数としては計数せず、次の走行（第１０番目→第１８番目）を第２の車線ｌ2の１回目の転圧とする。その走行方法は、第１の車線ｌ1と同様に行い、完了後に第３の車線ｌ3への車線変更を行う。以上を最終車線の転圧完了まで繰り返す。
【0054】
以上のように、実施形態に係る走行経路生成装置２Ａにおいては、道路線形データに含まれる基準線形に基づいて走行経路を生成する。ここで、道路線形データは、ＩＣＴ施工で用いられる一般的な設計データであるので、施工者にとって入手が容易な情報である。そのため、時間をかけずに走行経路を作成することができる。また、実施形態に係る走行経路生成装置２Ａによれば、走行経路が道路の線形に追従したものとなるので、施工管理者が道路の線形を再現して作成せずとも、自動走行に適した走行経路を生成可能である。
また、実施形態に係る走行経路生成装置２Ａにおいては、通過点生成部２６が、中心線形ＣＬに対するものであって通過基準点ＰCを通る垂線と、車線との交点を通過点Ｐlとして求める。そのため、車線が多数ある場合であっても通過点Ｐlを容易に生成することが可能である。また、円曲線および緩和曲線に関して、中心に近い内側の車線は、中心から遠い外側の車線に比べて通過点間の距離が短くなる。そのため、外側の車線に比べて急な曲線である内側の車線を、振動ローラ１が滑らかに走行することが可能である。
また、実施形態に係る走行経路生成装置２Ａにおいては、通過点生成部２６が、中心線形ＣＬに対するものであって通過基準点ＰCを通る垂線と、車線との交点を通過点Ｐlとして求める。そのため、車線が多数ある場合であっても通過点Ｐlを容易に生成することが可能である。また、円曲線および緩和曲線に関して、中心に近い内側の車線は、中心から遠い外側の車線に比べて通過点間の距離が短くなる。そのため、外側の車線に比べて急な曲線である内側の車線を、振動ローラ１が滑らかに走行することが可能である。
【0055】
ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。
例えば、本実施形態では、施工現場として道路の舗装工事を想定して説明した。しかしながら、河川の堤防の舗装工事などにも本発明を適用することが可能である。河川の堤防の舗装工事を想定した場合、河川線形データには、河川の延在方向（縦断方向）の基準線を示す情報（基準線形）が含まれ、河川の基準線形は、例えば堤防法線である。道路線形データおよび河川線形データは、「線形データ」の一例である。河川線形データを用いた場合であっても実施形態と同様の効果を奏する。つまり、河川線形データは、ＩＣＴ施工で用いられる一般的な設計データであるので、施工者にとって入手が容易な情報である。そのため、時間をかけずに走行経路を作成することができる。また、走行経路が河川の線形に追従したものとなるので、施工管理者が河川の線形を再現して作成せずとも、自動走行に適した走行経路を生成可能である。
また、実施形態では、建設機械として振動ローラ１を想定し、振動ローラ１が生成した走行経路を自動走行して施工現場の地面を締め固める場合を例示していた。しかしながら、振動ローラ１以外の建設機械が走行する走行経路を生成してもよく、例えば車線を分離して自動搬送車などの建設機械を走行させる際の走行経路を生成することも可能である。
例えば、本実施形態では、施工現場として道路の舗装工事を想定して説明した。しかしながら、河川の堤防の舗装工事などにも本発明を適用することが可能である。河川の堤防の舗装工事を想定した場合、河川線形データには、河川の延在方向（縦断方向）の基準線を示す情報（基準線形）が含まれ、河川の基準線形は、例えば堤防法線である。道路線形データおよび河川線形データは、「線形データ」の一例である。河川線形データを用いた場合であっても実施形態と同様の効果を奏する。つまり、河川線形データは、ＩＣＴ施工で用いられる一般的な設計データであるので、施工者にとって入手が容易な情報である。そのため、時間をかけずに走行経路を作成することができる。また、走行経路が河川の線形に追従したものとなるので、施工管理者が河川の線形を再現して作成せずとも、自動走行に適した走行経路を生成可能である。
また、実施形態では、建設機械として振動ローラ１を想定し、振動ローラ１が生成した走行経路を自動走行して施工現場の地面を締め固める場合を例示していた。しかしながら、振動ローラ１以外の建設機械が走行する走行経路を生成してもよく、例えば車線を分離して自動搬送車などの建設機械を走行させる際の走行経路を生成することも可能である。
【符号の説明】
【0056】
１ 振動ローラ（建設機械）
２ 管理システム
２Ａ 走行経路生成装置
２Ｂ 自動走行支援装置
３ 測位用衛星
１０ 車体
１１ａ 前輪（鉄輪）
１１ｂ 後輪（鉄輪）
１２ アーティキュレート機構
１２ｃ センターピン
１３ 測位用アンテナ
１４ 通信アンテナ
１５ 制御装置
Ｓ 機体情報取得手段
２１ 線形データ等取得部（線形データ取得部）
２２ 走行範囲設定部
２３ 走行経路生成部
２４ 通過基準点設定部
２５ 車線生成部
２６ 通過点生成部
２７ 車線変更経路生成部
１００ 自動化施工システム
６００ 走行経路生成画面
６１０ 線形データ表示領域
６２０ 走行範囲情報入力領域
６３０ 走行条件情報入力領域
６４０ 生成ボタン
２ 管理システム
２Ａ 走行経路生成装置
２Ｂ 自動走行支援装置
３ 測位用衛星
１０ 車体
１１ａ 前輪（鉄輪）
１１ｂ 後輪（鉄輪）
１２ アーティキュレート機構
１２ｃ センターピン
１３ 測位用アンテナ
１４ 通信アンテナ
１５ 制御装置
Ｓ 機体情報取得手段
２１ 線形データ等取得部（線形データ取得部）
２２ 走行範囲設定部
２３ 走行経路生成部
２４ 通過基準点設定部
２５ 車線生成部
２６ 通過点生成部
２７ 車線変更経路生成部
１００ 自動化施工システム
６００ 走行経路生成画面
６１０ 線形データ表示領域
６２０ 走行範囲情報入力領域
６３０ 走行条件情報入力領域
６４０ 生成ボタン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】