JP4992055B2 - 無人車両の誘導走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、無人車両の誘導走行制御装置に関し、特に、目標走行コースと無人車両の現在位置との誘導誤差がなくなるように、無人車両を目標走行コースに沿って目標速度で誘導走行させる装置に関する。

砕石現場、鉱山などの広域の作業現場では、土砂運搬作業を行なうに際して、無人車両、つまり無人のダンプトラックを走行させて作業が行なわれる。図１に示すように、無人車両１０は、目標走行コース７０上の目標位置Ｑと、無人車両１０の現在位置Ｐとの誘導誤差ΔＰをフィードバックして、誘導誤差ΔＰがゼロになるように、目標走行コース７０に沿って目標速度Ｖで誘導走行される。無人車両１０は、操舵機構および走行機構を自動制御することで誘導走行される。

広域作業現場は、険しい地形であることが通例であり、無人車両１０の走行が可能な走路幅８０は、場所によって狭くなったり広くなったりする。走路幅８０の境界線８１外は、路肩、崖下、対面側車線などの無人車両１０の走行が不可能な領域である。

無人車両１０を誘導走行制御する上で、制御上の誤差や、車輪のスリップに伴う誤差が生じる。このため誘導誤差ΔＰが生じることは、避けられない。

一般的に、目標速度Ｖを上げ、無人車両１０の誘導速度を増加させるに伴い、誘導誤差ΔＰが増加する傾向にあることが知られている。このため、無人車両１０が走路幅８０からはみ出すおそれのある速度まで、目標速度Ｖを上げることはできない。

そこで、従来は、無人車両１０の走行路のうちで、走路幅８０が最も狭くなる場所を基準として、目標速度Ｖを設定していた。すなわち、最も走路幅８０が狭くなる場所であっても無人車両１０が走路幅８０からはみださない低く抑えられた目標速度Ｖが設定されていた。

また、走路幅８０が最も狭くなる場所の幅に合わせて、誘導可能幅９０が設定されていた。無人車両１０は、この誘導可能幅９０の範囲内で、誘導走行制御される。

無人車両１０が誘導可能幅９０内を誘導走行中に、目標走行コース７０上の目標位置Ｑと無人車両１０の現在位置Ｐとの誘導誤差ΔＰが一定レベルを超えて誘導可能幅９０の境界線９１に接近すると、無人車両１０を減速させたり停止させるなどの速度制御が実施される。これにより、無人車両１０が誘導可能幅９０をはみ出して走路幅８０の境界線８１に接近することが防止される。

広域作業現場では、無人車両の誘導速度を上げて、土砂運搬作業の効率を向上させたいとの要請がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、無人車両が走路幅からはみだすことを防止しつつ、誘導速度を上げて、作業効率を向上させることを解決課題とするものである。

第１発明によれば、図２に示すように、目標走行コース７０上の現在の地点Ｑから、無人車両１０の走行が可能な走路幅８０の境界を示す走行可能境界線８１までの距離ｄが大きくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが大きく設定される。そして、この設定された目標速度Ｖが得られるように、無人車両１０が目標走行コース７０に沿って誘導走行される。

このため、走路幅８０が狭い場所では、低い目標速度Ｖ1が設定されて無人車両１０は低い誘導速度で走行されるため、従来とかわらず走路幅８０からはみ出すことが防止される。走路幅８０が広い場所では、高い目標速度Ｖ２が設定されて高い誘導速度で無人車両１０が走行する。走路幅８０が広い場所では誘導速度が大きくなり、それに応じて誘導誤差が大きくなったとしても、走路幅８０が広いため無人車両１０が走路幅８０をはみ出すことはない。走路幅８０が広いほど、高い誘導速度で無人車両１０は走行することができるため、従来と比べて作業効率が向上する。

第２発明によれば、図３に示すように、目標走行コース７０上の現在の地点Ｑから、無人車両１０の走行が可能な走路幅８０の境界を示す走行可能境界線８１までの距離ｄが大きくなるほど、誘導可能幅９０が大きく設定される。そして、誘導可能幅９０が大きくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが高くように、目標速度Ｖが設定される。そして、
この設定された目標速度Ｖが得られるように、無人車両１０が目標走行コース７０に沿って誘導走行される。

このため、第１発明と同様に、走路幅８０が広いほど、高い誘導速度で無人車両１０が走行できるため、従来と比べて作業効率が向上する。更に、走路幅８０が広いほど、誘導可能幅９０が広がり、無人車両１０が誘導制御される幅を広げることができる。

第３発明によれば、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、無人車両１０の現在位置Ｐから、誘導可能境界線９１までの距離εが大きくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが増加し、無人車両１０の現在位置Ｐから、誘導可能境界線９１までの距離εが小さくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが減少する。このため、走路幅８０が広い場所と狭い場所を比較したとき、無人車両１０が、誘導誤差なく走行している場合はもちろんのこと、無人車両１０が目標走行コース７０からずれて走行している場合であっても、ずれ量ΔＰが同じであれば走路幅８０が広い場所を走行しているときの方が狭い場所を走行しているときよりも、より高い目標速度Ｖが設定されて、より高い誘導速度で走行する。

このように走路幅８０（誘導可能幅９０）が広くなるほど、より高い目標速度Ｖが設定され、より高い誘導速度で無人車両１０が走行するため、作業効率が向上する。しかも、目標走行コース７０からの位置ずれが大きくなり誘導可能幅９０の境界線９１に接近するほど、目標速度Ｖが低くなり、より低い誘導速度で車両１０が走行するため、誘導可能幅９０からはみ出して走路幅８０の境界線８１に接近することが防止される。

第４発明によれば、図４に示すように、無人車両１０は、隣接する往復の車線６１、６２を備えた走行路６０に沿って対面走行する。対面側車線６２の車両１０´が無人車両１０に接近したと判断されると、無人車両１０の目標速度Ｖが減少されて、より低い誘導速度で走行される。これにより対面走行する車両１０´との干渉の危険が防止されて、より安全に誘導走行させることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る無人車両の誘導走行制御装置の実施の形態について説明する。なお、本実施形態では、無人車両としてダンプトラックを想定している。

図３（ａ）、図４は、無人車両１０が走行する走行路６０を上面図にて示している。

図３（ａ）は、単一の車線の走行路６０を無人車両１０が走行する場合を示している。図４は、隣接する往復の車線６１、６２を備えた走行路６０に沿って無人車両１０、１０´が対面走行する場合を示している。

図１１は、実施例装置を無人砕石現場、鉱山などの広域の作業現場に適用した場合における各構成要素の位置関係を示している。

広域作業現場には、積込場６１と、排土場６２と、積込場６１と排土場６２とを結ぶ走行路６０と、積込場６１に存在する積込作業用の作業車両１１と、排土場６２に存在する排土作業用の作業車両１２と、走行路６０を走行する複数の無人車両１０、１０´…と、複数の無人車両１０、１０´…を管理、監視する管制局２０とが配置されている。また天空には、ＧＰＳ（グローバル ポジショニング システム）衛星６３が飛翔している。

なお、以下では、複数台の無人車両１０、１０´…を挙げることが必要な場合を除き、無人車両１０、１０´…のうち無人車両１０を代表させて説明する。

無人車両１０は、積込場６１で荷を積み込むと、排土場６２に向けて走行路６０を走行する。また、無人車両１０は、排土場６２で荷を排土すると、積込場６１に向けて走行路６０を走行する。

無人車両１０が走行路６０を走行する際、無人車両１０は、目標走行コース７０に沿って誘導走行される。無人車両１０には、実際の誘導走行前の教示作業時にオペレータが乗車して、教示作業が行なわれ、目標走行コース７０、つまり目標走行コース７０上の各目標位置Ｑが教示される。なお、測量によって目標走行コース７０のデータを実際の誘導走行前に取得しておいてもよい。

また、無人車両１０の実際の誘導走行前には、走行路６０の地形データが予め取得される。走行路６０の地形データは、走行路６０のサーベイライン（境界線）の情報を含む。走行路６０のサーベイラインとは、走行路６０の路肩など走行可能な領域と走行不可能な領域との境界の情報のことである。サーベイラインの情報から、無人車両１０が走行可能な走路幅８０および走路幅８０の境界線８１が求められる。走路幅８０とは、目標走行コース７０から左右いずれかの境界線８１までの幅をいうものとする。走路幅８０の境界線８１外は、路肩、崖下、対面側車線６２などの無人車両１０の走行が不可能な領域である。

作業現場には、複数の無人車両１０、１０´を管理、監視する管制局２０が設けられている。

本実施例では、管制局２０にて各無人車両１０、１０´の目標走行コース７０が作成され、管制局２０から各無人車両１０、１０´に対して目標走行コース７０のデータが配信されることで、各無人車両１０、１０´がそれぞれ目標走行コース７０に沿って誘導走行される。

無人車両１０は、走路幅８０よりも狭く設定された誘導可能幅９０内で、誘導走行制御される。誘導可能幅９０とは、目標走行コース７０から左右いずれかの境界線９１までの幅をいうものとする。誘導可能幅９０は、無人車両１０が誘導可能幅９０をはみ出して走路幅８０の境界線８１に接近することを防止するために設けられている。

誘導可能幅９０を管制局２０で作成する場合と、無人車両１０で作成する場合の２つの方法がある。

図５は、無人車両１０の内部構成と管制局２０の内部構成を示している。

管制局２０には、無線通信システム２１と、管制誘導システム２２とが設けられている。一方、無人車両１０には、車両制御システム１１と、位置計測システム１２と、誘導システム１３と、無線通信システム１４とが設けられている。

図１２は、車両制御システム１１の構成図である。図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、位置計測システム１２の構成図、誘導システム１３の構成図、無線通信システム１４の構成図である。

図１４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、管制誘導システム２２の構成図、無線通信システム２１の構成図である。

なお、他の無人車両１０´も同一構成である。

無人車両１０の位置計測システム１２では、位置情報入力機器１２Ａにより、位置情報が入力され、車両位置計測モジュール１２Ｂにて、自車両の現在の位置および進行方向が計測される。位置および進行方向の計測の手段、つまり位置情報入力機器１２Ａとしては、たとえばＧＰＳが使用される。また、タイヤ回転数センサなどの距離計の出力信号とジャイロの出力信号とに基づいて、車両位置および車両進行方向を計測してもよい。車両位置および車両進行方向の計測結果は、車両位置出力モジュール１２Ｃから出力される。

また、車両位置を微分処理することにより無人車両１０の車速が計測から、車両位置出力モジュール１２Ｃから出力される。

誘導システム１３の位置および速度情報入力モジュール１３Ａは、教示作業時に無人車両１０にオペレータが乗車して有人走行される際に、位置および進行方向の計測データを位置計測システム１２から取り込み、車両誘導目標計算モジュール１３Ｂでは、そのときの位置および進行方向の計測データを、目標走行コース７０の教示データ（位置および進行方向）とする処理が行われる。誘導システム１３の車両誘導目標出力モジュール１３Ｃは、無線通信システム１４に、教示データを送出する処理を行う。無線通信システム１４の送信モジュール１４Ｂは、教示データを管制局２０の無線通信システム２１に無線通信にて送信する。
無人車両１０が目標走行コース７０に沿って誘導走行される際に誘導システム１３の位置および速度情報入力モジュール１３Ａには、位置計測システム１２で計測された自車両１０の位置Ｐおよび進行方向および車速のデータが所定時間毎に取り込まれる。

位置計測システム１２の車両位置出力モジュール１２Ｃは、無人車両１０の車両位置Ｐおよび進行方向および車速の逐次のデータを無線通信システム１４に送出する処理を行う。無線通信システム１４の送信モジュール１４Ｂは、車両位置Ｐおよび進行方向および車速の逐次のデータを管制局２０の無線通信システム２１に無線通信にて送信する。

無線通信システム１４の受信モジュール１４Ａでは、管制局２０の無線通信装置２１から送信された目標走行コース７０のデータが受信される。また、誘導可能幅９０が管制局２０で作成される場合には、無線通信システム１４の受信モジュール１４Ａで、管制局２０の無線通信システム２１から送信された誘導可能幅９０のデータが受信される。

誘導システム１３の車両誘導目標計算モジュール１３Ｂには、目標走行コース７０のデータが取り込まれる。誘導可能幅９０が管制局２０で作成される場合には、誘導可能幅９０のデータも取り込まれる。

誘導可能幅９０が無人車両１０で作成される場合には、誘導システム１３の車両誘導目標計算モジュール１３Ｂで誘導可能幅９０のデータが作成される。

誘導システム１３の車両誘導目標計算モジュール１３Ｂでは、誘導可能幅９０のデータに基づいて目標速度Ｖが設定される。

誘導システム１３の車両誘導目標出力モジュール１３Ｃは、目標走行コース７０および誘導可能幅９０および目標速度のデータを出力して、目標走行コース７０に沿って自車両１０を操舵制御するように、車両制御システム１１に指示する。また、目標速度Ｖとなるように自己車両１０を速度制御するように、車両制御システム１１に指示する。

車両制御システム１１の位置情報および速度入力モジュール１１Ａには、位置計測システム１２で計測された自車両１０の位置Ｐおよび進行方向および車速のデータが所定時間毎に取り込まれる。車両制御システム１１の車両誘導目標入力モジュール１１Ｂは、誘導システム１３の車両誘導目標出力モジュール１３Ｃから目標走行コース７０および誘導可能幅９０および目標速度のデータを入力する。

車両制御システム１１の車両誘導アクチュエータ制御モジュール１１Ｃは、誘導システム１３から操舵制御および速度制御の指示を受け、目標走行コース７０および誘導可能幅９０および目標速度のデータを入力すると、これらデータと、自車両１０の現在の位置Ｐおよび現在の進行方向および現在の車速とに基づいて、目標走行コース７０に沿って目標速度Ｖで自己車両１０を走行させるように走行機構および操舵機構（図示せず）を制御する。すなわち、位置計測システム１２で計測される自己車両１０の現在の車両位置Ｐおよび車両進行方向と、目標走行コース７０上の逐次の通過点の目標位置Ｑおよび目標進行方向とを比較しつつ、自己車両１０が目標走行コース７０上の逐次の通過点位置Ｑを、目標位置Ｐおよび目標進行方向に対してずれなく辿るように、走行指令および操舵指令を生成して、走行機構部および操舵機構部に出力する。また無人車両１０の誘導速度が目標速度Ｖとなるように、増減速指令を走行機構部に出力する。この結果、無人車両１０は、予定された走行コース７０に沿って目標速度Ｖで誘導走行される。車両誘導アクチュエータ制御モジュール１１Ｃは、ステアリング操舵角、ブレーキ作動、アクセル開度、トランスミッションの選択速度段等を検出する各センサ１１Ｄに基づいて、ステアリング、ブレーキ、アクセル、トランスミッションを作動させる各アクチュエータ１１Ｅを駆動制御する。

車両制御システム１１は、今回の目標走行コース７０に沿った誘導走行が終了すると、その旨を誘導システム１３に送出する。誘導システム１３は、今回の目標走行コース７０に沿った誘導走行が終了された旨のデータが取り込まれると、つぎの目標走行コースに沿った誘導走行を行なうべく、コース要求のデータを生成する。なお、無人車両１０の電源が投入された初期状態でも、同様にコース要求のデータが生成される。誘導システム１３は、生成されたコース要求のデータを無線通信システム１４に送出する処理を行う。無線通信システム１４の送信モジュール１４Ｂは、コース要求のデータを管制局２０の無線通信システム２１に無線通信にて送信する。コース要求のデータには、コース要求をした車両（無人車両１０、１０´）を識別する符号が付与されている。

つぎに管制局２０側について説明する。

管制局２０の無線通信システム２１の受信モジュール２１Ａでは、無人車両１０側の無線通信システム１４から送信されたデータが受信される。受信されたデータは、管制誘導システム２２に送出される。

管制誘導システム２２は、車両誘導管制モジュール２２Ａを含んで構成されている。車両誘導管制モジュール２２Ａは、大きくは、無人車両誘導パーミッション計算モジュール２２Ｃと無人車両誘導幅計算モジュール２２Ｂとからなる。無人車両誘導パーミッション計算モジュール２２Ｃは、無人車両１０の走行を許可する目標走行コース７０を計算するために設けられている。無人車両誘導幅計算モジュール２２Ｂは、無人車両１０の誘導可能幅９０を計算するために設けられている。

無人車両誘導パーミッション計算モジュール２２Ｃの車両位置および速度入力モジュール２２Ｄには、無人車両１０の車両位置Ｐおよび進行方向および車速のデータ、ならびに無人車両１０の教示データ、さらに無人車両１０からのコース要求のデータが管制誘導システム２２の車両位置および速度入力モジュール２２Ｃに取り込まれる。

また、無人車両誘導パーミッション計算モジュール２２Ｃの境界領域入力モジュール２２Ｅには、データベースより、走行路６０の地形データ、つまり走行路６０のサーベイラインの情報が取り込まれる。

また、無人車両誘導パーミッション計算モジュール２２Ｃの車両位置および速度入力モジュール２２Ｇには、広域作業現場内の有人車両の位置および車速のデータが取り込まれる。無人車両誘導パーミッション計算モジュール２２Ｃの有人車両干渉領域計算モジュール２２Ｆでは、有人車両の位置および車速に基づき無人車両１０の誘導走行を許可しない有人車両干渉領域が計算される。有人車両干渉領域計算モジュール２２Ｆは、有人車両干渉領域に無人車両１０が立ち入ることを許可しないことで無人車両１０が有人車両１０と干渉することを回避するために設けられている。

無人車両誘導パーミッション計算モジュール２２Ｃに、無人車両１０側からのコース要求のデータが取り込まれると、教示データと、無人車両１０の現在の車両位置Ｐおよび現在の進行方向および現在の車速と、走行路６０の地形データ（サーベイライン情報）と、有人車両干渉領域とに基づいて、コース要求をした無人車両１０の誘導走行を許可する今回の目標走行コース７０を生成する。

生成された目標走行コース７０のデータは、無線通信システム２１に送出される。無線通信システム２１の送信モジュール２１Ｂは、目標走行コース７０のデータを、コース要求元の無人車両１０の無線通信システム１４に向けて送信する。

誘導可能幅９０が管制局２０で作成される場合には、無人車両誘導幅計算モジュール２２Ｂの車両位置および速度入力モジュール２２Ｈに、無人車両１０の車両位置Ｐおよび車速のデータが取り込まれる。無人車両誘導幅計算モジュール２２Ｂの境界領域入力モジュール２２Ｉには、データベースより、走行路６０の地形データ、つまり走行路６０のサーベイラインの情報が取り込まれる。

無人車両誘導幅計算モジュール２２Ｂでは、無人車両１０の現在位置Ｐおよび現在の車速と、走行路６０の地形データ（サーベイライン情報）とに基づいて、誘導可能幅９０が作成される。誘導可能幅９０のデータは、無線通信システム２１に送出される。無線通信システム２１の送信モジュール２１Ｂは、誘導可能幅９０のデータを、無人車両１０の無線通信システム１４に向けて送信する。

誘導可能幅９０が無人車両１０で作成される場合には、走行路６０の地形データが無線通信システム２１を介して無人車両１０の無線通信システム１４に送られる。

図４に示すように、無人車両１０が対面通行の走行路６０を走行している場合には、対面側車線６２を走行している無人車両１０´の現在位置の情報が、無線通信システム２１を介して無人車両１０の無線通信システム１４に送られる。

以下、各フローチャートを併せ参照して各実施例を説明する。

（第１実施例；管制局２０で誘導可能幅９０を作成する場合）
本実施例では、誘導可能幅９０を管制局２０で作成する場合を想定している。

図６は、第１実施例の処理手順をフローチャートで示している。

図６（ａ）は、無人車両１０で行なわれる処理を示し、図６（ｂ）は、管制局２０で行なわれる処理を示す。

管制局２０では、無人車両１０の現在位置Ｐと、目標走行コース７０と、走行路６０の地形データ（サーベイライン情報）が読み出される（ステップ１０６）。

つぎに、無人車両１０の現在位置Ｐと、目標走行コース７０と、走行路６０の地形データ（サーベイライン情報）とに基づいて、誘導可能幅９０が設定される。

管制局２０では、無人車両１０から送られてくる現在位置Ｐのデータから、無人車両１０が、目標走行コース７０上のいずれの目標地点Ｑを走行しているかが判別される。そこで、図３（ａ）に示すように、目標走行コース７０上の現在の地点Ｑから、走行可能境界線８１までの距離ｄが大きくなるほど、誘導可能幅９０が大きく設定される。たとえば、目標走行コース７０上の現在の地点がＱ１である場合には、走路幅８０が狭くなっているため、走行可能境界線８１までの距離ｄ１が小さく、小さい幅の誘導可能幅９０が設定される。これに対して、目標走行コース７０上の現在の地点がＱ２である場合には、走路幅８０が広くなっているため、走行可能境界線８１までの距離ｄ２が小さく、大きい幅の誘導可能幅９０が設定される。誘導可能幅９０は、無人車両１０が目標走行コース７０を一定区間、走行する毎に作成される（ステップ１０７）。

誘導可能幅９０を作成する処理の詳細を図９に示す。この処理は、上記ステップ１０６、１０７に相当する。

無人車両１０の現在位置Ｐと、目標走行コース７０と、走行路６０の地形データ（サーベイライン情報）が読み出される。また誘導可能幅９０の初期値が予め記憶されており、この誘導可能幅９０の初期値が読み出される（ステップ３０１）。

無人車両１０の現在位置Ｐのデータから、無人車両１０が、目標走行コース７０上のいずれの目標地点Ｑを走行しているかが判別される。図３（ａ）に示すように、目標走行コース７０上の現在の地点Ｑと、走行可能境界線８１とが比較され、目標走行コース７０上の現在の地点Ｑから走行可能境界線８１までの距離ｄが求められる。この距離ｄを求める処理は、無人車両１０が一定の区間走行する毎に行なわれる。今回（ｎ）求められた距離ｄをｄｎとする（ステップ３０２）。

つぎに、今回求められた距離ｄｎと前回求められた距離ｄｎ-１とが比較され、これらの差Δｄが求められ、今回求められた距離ｄｎが前回求められた距離ｄｎ-１よりも大きいか否かが判断される。図７（ａ）は、距離差Δｄと、誘導可能幅９０を増減する増減量ΔＳとの関係を示す（ステップ３０３）。

今回求められた距離ｄｎが前回求められた距離ｄｎ-１よりも大きい場合には（ステップ３０３の判断ＹＥＳ）、距離差Δｄに対応する量ΔＳだけ、前回の誘導可能幅９０に対して今回の誘導可能幅９０を広げるように、誘導可能幅９０が設定される。たとえば、図３（ｂ）に示すように、誘導可能幅９０の初期値がＳ０であった場合には、初回の次の回の誘導可能幅９０の値Ｓ１は、Ｓ０＋ΔＳに設定される。前回ｎ-１の誘導可能幅９０の値がＳｎ-１であった場合には、今回ｎの誘導可能幅９０の値Ｓｎは、Ｓｎ-１＋ΔＳに設定される（ステップ３０４）。

今回求められた距離ｄｎが前回求められた距離ｄｎ-１よりも小さい場合には（ステップ３０３の判断ＮＯ）、距離差Δｄに対応する量ΔＳだけ、前回の誘導可能幅９０に対して今回の誘導可能幅９０が狭まるように、誘導可能幅９０が設定される。たとえば、誘導可能幅９０の初期値がＳ０であった場合には、初回の次の回の誘導可能幅９０の値Ｓ１は、Ｓ０-ΔＳに設定される。前回ｎ-１の誘導可能幅９０の値がＳｎ-１であった場合には、今回ｎの誘導可能幅９０の値Ｓｎは、Ｓｎ-１-ΔＳに設定される（ステップ３０５）。

作成された誘導可能幅９０と目標走行コース７０の情報は、管制局２０から無人車両１０に送信される（ステップ１０８）。

無人車両１０では、誘導可能幅９０と目標走行コース７０の情報が受信され、誘導可能幅９０と目標走行コース７０の情報が読み出される。また自己車両１０の現在位置Ｐのデータが読み出される（ステップ１０１）。

つぎに、無人車両１０の現在位置Ｐ、目標走行コース７０のデータ、誘導可能幅９０に基づいて、無人車両１０の目標速度Ｖが設定される。誘導可能幅９０が大きくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが高くなるように、目標速度Ｖが設定される。たとえば、図３（ａ）あるいは図４に示すように、無人車両１０の現在位置ＰがＰ１であり、目標走行コース７０上の地点Ｑ１を目標位置としている場合には、狭い誘導可能幅９０が設定されている。このため狭い誘導可能幅９０に対応して、低い目標速度Ｖ１が設定される。これに対して、無人車両１０の現在位置ＰがＰ２であり、目標走行コース７０上の地点Ｑ２を目標位置としている場合には、広い誘導可能幅９０が設定されている。このため広い誘導可能幅９０に対応して、高い目標速度Ｖ２が設定される（ステップ１０２）。

目標速度Ｖを設定する処理の詳細を図１０に示す。この処理は、上記ステップ１０２に相当する。

無人車両１０では、自車両１０の現在位置Ｐ、目標走行コース７０のデータ、誘導可能幅９０が読み出される。また目標速度Ｖの初期値が予め記憶され、読み出される（ステップ４０１）。

つぎに、目標位置Ｑと現在位置Ｐとの誘導誤差ΔＰが計算され、無人車両１０の現在位置Ｐから誘導可能境界線９１までの距離εが計算される。

距離εを求める処理は、無人車両１０が一定の区間走行する毎に行なわれる。今回（ｎ）求められた距離εをεｎとする（（ステップ４０２）。

つぎに、今回求められた距離εｎと前回求められた距離εｎ-１とが比較され、これらの差Δεが求められ、今回求められた距離εｎが前回求められた距離εｎ-１よりも大きいか否かが判断される。図７（ｃ）は、距離差Δεと、目標速度Ｖを増減する増減量ΔＶとの関係を示す（ステップ４０３）。

今回求められた距離εｎが前回求められた距離εｎ-１よりも大きい場合には（ステップ４０３の判断ＹＥＳ）、距離差Δεに対応する量ΔＶだけ、前回の目標速度Ｖに対して今回の目標速度Ｖが高くように、目標速度Ｖが設定される。たとえば、目標速度Ｖの前回の値がＶ１であった場合には、今回の目標速度Ｖ２は、Ｖ１＋ΔＶに設定される（ステップ４０４）。

今回求められた距離εｎが前回求められた距離εｎ-１よりも小さい場合には（ステップ４０３の判断ＮＯ）、距離差Δｄに対応する量ΔＶだけ、前回の目標速度Ｖに対して今回の目標速度Ｖが低くなる。たとえば、目標速度Ｖの前回の値がＶ１´であった場合には、今回の目標速度Ｖ２´は、Ｖ１´-ΔＶに設定される（ステップ４０５）。

図７（ｃ）は、狭い誘導可能幅９０が設定されたときに、設定される目標速度Ｖ１の大きさの分布を、無人車両１０の現在位置Ｐに対応させて示したものである。無人車両１０が目標地点Ｑ１にずれなく位置しているものとすると、誘導可能幅９０の境界線９１までの距離εは最大となり、最大の目標速度Ｖ１ｍａｘが設定される。無人車両１０が目標地点Ｑ１からずれると、そのずれ量である誘導誤差ΔＰが大きくなるに伴って、つまり現在位置Ｐから誘導可能幅９０の境界線９１までの距離εが小さくなるに伴って、目標速度Ｖ１は徐々に減少する。目標地点Ｑ１からのずれ量が最大となり、現在位置Ｐから誘導可能幅９０の境界線９１までの距離εが０になると、最小の目標速度Ｖ１minが設定される。

図７（ｃ）は、広い誘導可能幅９０が設定されたときに、設定される目標速度Ｖ２の大きさの分布を、無人車両１０の現在位置Ｐに対応させて示したものである。同様に、現在位置Ｐから誘導可能幅９０の境界線９１までの距離εの大きさに応じて、最大目標速度Ｖ２ｍａｘから最小目標速度Ｖ２ｍｉｎの範囲で変化する。

図７（ｃ）、（ｄ）からわかるように、無人車両１０の現在位置Ｐから、誘導可能境界線９１までの距離εが大きくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが増加し、無人車両１０の現在位置Ｐから、誘導可能境界線９１までの距離εが小さくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが減少する。走路幅８０（誘導可能幅９０）が広い場所と狭い場所を比較したとき、無人車両１０が、誘導誤差なく走行している場合には、走路幅８０（誘導可能幅９０）が広い場所を走行しているとき（図７（ｄ））の方が狭い場所を走行しているとき（図７（ｃ））よりも、より高い目標速度Ｖが設定される（Ｖ２ｍａｘ＞Ｖ１ｍａｘ）。また無人車両１０が目標走行コース７０からずれて走行している場合であっても、ずれ量ΔＰが同じであれば、走路幅８０（誘導可能幅９０）が広い場所を走行しているとき（図７（ｄ））の方が、狭い場所を走行しているとき（図７（ｃ））よりも、より高い目標速度Ｖが設定される（Ｖ２＞Ｖ１）。

つぎに、対面側車線６２の無人車両１０´が接近しているか否かが判断される。この判断は、管制局２０から送られてくる対面側車線６２の無人車両１０´の現在位置の情報と、自車両１０の現在位置Ｐの情報とを比較することにより行なわれる。

なお、車両間の無線通信システムが各車両１０、１０´に搭載されている場合には、車両１０、１０´間で直接、位置情報の送受信を行い、取得された他車両１０´の位置情報に基づき上記比較、判断を行なうようにしてもよい（ステップ１０３）。

この結果、図４に示すように、車線６１を走行している無人車両１０が、隣接する対面側車線６２を走行している他の無人車両１０´に接近したと判断されると（ステップ１０３の判断ＹＥＳ）、ステップ１０２で設定された目標速度Ｖから所定量減じられた速度に変更される。そして、この変更された目標速度Ｖが得られるように、無人車両１０が目標走行コース７０に沿って誘導走行される（ステップ１０４）。

また、車線６１を走行している無人車両１０が、隣接する対面側車線６２を走行している他の無人車両１０´に接近しているとは判断されなかった場合には（ステップ１０３の判断ＮＯ）、ステップ１０２で設定された目標速度Ｖが得られるように、無人車両１０が目標走行コース７０に沿って誘導走行される（ステップ１０５）。

以上のように、本実施例によれば、走路幅８０が狭い場所では、低い目標速度Ｖ１が設定されて無人車両１０は低い誘導速度で走行されるため、従来とかわらず走路幅８０からはみ出すことが防止される。走路幅８０が広い場所では、高い目標速度Ｖ２が設定されて高い誘導速度で無人車両１０が走行する。走路幅８０が広い場所では誘導速度が大きくなり、それに応じて誘導誤差ΔＰが大きくなったとしても、無人車両１０が走路幅８０をはみ出すことはない。走路幅８０が広いほど、高い誘導速度で無人車両１０は走行することができるため、従来と比べて作業効率が向上する。

更に、本実施例によれば、走路幅８０が広いほど、誘導可能幅９０が広がり、無人車両１０が誘導制御される幅を広げることができる。

また、本実施例によれば、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、無人車両１０の現在位置Ｐから、誘導可能境界線９１までの距離εが大きくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが増加し、無人車両１０の現在位置Ｐから、誘導可能境界線９１までの距離εが小さくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが減少する。このため、走路幅８０（誘導可能幅９０）が広い場所と狭い場所を比較したとき、無人車両１０が、誘導誤差なく走行している場合はもちろんのこと、無人車両１０が目標走行コース７０からずれて走行している場合であっても、ずれ量ΔＰが同じであれば走路幅８０（誘導可能幅９０）が広い場所を走行しているときの方が狭い場所を走行しているときよりも、より高い目標速度Ｖが設定されて、より高い誘導速度で走行する。

このように走路幅８０（誘導可能幅９０）が広くなるほど、より高い目標速度Ｖが設定され、より高い誘導速度で無人車両１０が走行するため、作業効率が向上する。しかも、目標走行コース７０からの位置ずれが大きくなり誘導可能幅９０の境界線９１に接近するほど、目標速度Ｖが低くなり、より低い誘導速度で車両１０が走行するため、誘導可能幅９０からはみ出して走路幅８０の境界線８１に接近することが防止される。

また本実施例によれば、図４に示すように、無人車両１０が対面走行するに際して、対面側車線６２の車両１０´が無人車両１０に接近したと判断されると、無人車両１０の目標速度Ｖが減少されて、より低い誘導速度で走行されることになる。これにより対面走行する車両１０´との干渉の危険が防止されて、より安全に誘導走行させることができる。

（第２実施例；無人車両１０で誘導可能幅９０を作成する場合）
本実施例では、誘導可能幅９０を無人車両１０で作成する場合を想定している。

図８は、第２実施例の処理手順をフローチャートで示している。

無人車両１０では、無人車両１０の現在位置Ｐと、目標走行コース７０と、走行路６０の地形データ（サーベイライン情報）が読み出される（ステップ２０１）。

つぎに、無人車両１０の現在位置Ｐと、目標走行コース７０と、走行路６０の地形データ（サーベイライン情報）とに基づいて、誘導可能幅９０が作成される。

無人車両１０では、自己車両１０の現在位置Ｐのデータから、無人車両１０が、目標走行コース７０上のいずれの目標地点Ｑを走行しているかが判別される。、図３（ａ）に示すように、目標走行コース７０上の現在の地点Ｑから、走行可能境界線８１までの距離ｄが大きくなるほど、誘導可能幅９０が大きく設定される。たとえば、目標走行コース７０上の現在の地点がＱ１である場合には、走路幅８０が狭くなっているため、走行可能境界線８１までの距離ｄ１が小さく、小さい幅の誘導可能幅９０が設定される。これに対して、目標走行コース７０上の現在の地点がＱ２である場合には、走路幅８０が広くなっているため、走行可能境界線８１までの距離ｄ２が大きく、大きい幅の誘導可能幅９０が設定される。誘導可能幅９０は、無人車両１０が目標走行コース７０を一定区間、走行する毎に作成される（ステップ２０２）。

誘導可能幅９０を作成する処理は、前述の図９に示すごとく行われる。この処理は、上記ステップ２０１、２０２に相当する。

つぎに、上記のごとく作成、設定された誘導可能幅９０に基づいて、無人車両１０の目標速度Ｖが設定される。誘導可能幅９０が大きくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが高くように、目標速度Ｖが設定される。たとえば、図３（ａ）あるいは図４に示すように、無人車両１０の現在位置ＰがＰ１であり、目標走行コース７０上の地点Ｑ１を目標位置としている場合には、狭い誘導可能幅９０が設定されている。このため狭い誘導可能幅９０に対応して、低い目標速度Ｖ１が設定される。これに対して、無人車両１０の現在位置ＰがＰ２であり、目標走行コース７０上の地点Ｑ２を目標位置としている場合には、広い誘導可能幅９０が設定されている。このため広い誘導可能幅９０に対応して、高い目標速度Ｖ２が設定される（ステップ２０３）。

目標速度Ｖを設定する処理は、前述の図１０に示すごとく行われる。この処理は、上記ステップ１０３に相当する。

つぎに、対面側車線６２の無人車両１０´が接近しているか否かが判断される。この判断は、管制局２０から送られてくる対面側車線６２の無人車両１０´の現在位置の情報と、自車両１０の現在位置Ｐの情報とを比較することにより行なわれる。なお、車両間の無線通信システムが各車両１０、１０´に搭載されている場合には、車両１０、１０´間で直接、位置情報の送受信を行い、取得された他車両１０´の位置情報に基づき上記比較、判断を行なうようにしてもよい（ステップ２０４）。

この結果、図４に示すように、車線６１を走行している無人車両１０が、隣接する対面側車線６２を走行している他の無人車両１０´に接近したと判断されると（ステップ２０４の判断ＹＥＳ）、ステップ２０３で設定された目標速度Ｖから所定量減じられた速度に変更される。そして、この変更された目標速度Ｖが得られるように、無人車両１０が目標走行コース７０に沿って誘導走行される（ステップ２０５）。

また、車線６１を走行している無人車両１０が、隣接する対面側車線６２を走行している他の無人車両１０´に接近しているとは判断されなかった場合には（ステップ２０４の判断ＮＯ）、ステップ２０３で設定された目標速度Ｖが得られるように、無人車両１０が目標走行コース７０に沿って誘導走行される（ステップ２０６）。

この第２実施例によれば、第１実施例と同様の効果が得られる。

なお、以上の実施例では、誘導可能幅９０の大きさに応じて目標速度Ｖを設定するようにしているが、誘導可能幅９０を設けて誘導走行制御することが必要ではない場合には、誘導可能幅９０を設定することなく、走路幅８０の大きさに応じて目標速度Ｖを設定してもよい。すなわち、図２に示すように、目標走行コース７０上の現在の地点Ｑから、走路幅８０の境界を示す走行可能境界線８１までの距離ｄが大きくなるほど、無人車両１０の目標速度Ｖが大きく設定される。たとえば、同図２に示すように、無人車両１０の現在位置ＰがＰ１であるときには、走路幅８０が狭く、現在の目標地点Ｑ１から境界線８１までの距離ｄは短い。このため狭い走路幅８０、つまり短い距離ｄ１に対応して、低い目標速度Ｖ１が設定される。これに対して、無人車両１０の現在位置ＰがＰ２であるときには、道路幅８０が広く、現在の目標地点Ｑ２から境界線８１までの距離ｄは長い。このため広い走路幅８０、つまり長い距離ｄ２に対応して、高い目標速度Ｖ２が設定される。

そして、この設定された目標速度Ｖが得られるように、無人車両１０が目標走行コース７０に沿って誘導走行される。

このため、走路幅８０が狭い場所では、低い目標速度Ｖが設定されて無人車両１０は低い誘導速度で走行されるため、従来とかわらず走路幅８０からはみ出すことが防止される。走路幅８０が広い場所では、目標速度Ｖが高く設定されて高い速度で無人車両１０が走行する。走路幅８０が広い場所では誘導速度が大きくなり、それに応じて誘導誤差が大きくなったとしても、走路幅８０が広いため無人車両１０が走路幅８０をはみ出すことはない。走路幅８０が広いほど、高い誘導速度で無人車両１０は走行することができるため、従来と比べて作業効率が向上する。

図１は、従来技術を示す図で、無人車両が目標走行コースに沿って走行するように誘導走行制御されている様子を説明する図である。 図２は、目標走行コースと走路幅の関係を説明する図である。 図３は、目標走行コースと誘導可能幅の関係を説明する図である。 図４は、対 面通行が行なわれる走行路を説明する図である。 図５は、無人車両の内部構成と管制局の内部構成を示した図である。 図６（ａ）、（ｂ）は第１実施例の処理手順を示したフローチャートである。 図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、実施例の各対応関係を説明するために用いた図である。 図８は、第２実施例の処理手順を示したフローチャートである。 図９は、誘導可能幅を演算する処理の手順を示したフローチャートである。 図１０は、目標速度を演算する処理の手順を示したフローチャートである。 図１１は、実施例装置を無人砕石現場、鉱山などの広域の作業現場に適用した場合における各構成要素の位置関係を示した図である。 図１２は、車両制御システムの構成図である。 図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、位置計測システムの構成図、誘導システムの構成図、無線通信システムの構成図である。 図１４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、管制誘導システムの構成図、無線通信システムの構成図である。

符号の説明

１０ 無人車両、６０ 走行路、６１、６２ 往復車線、７０ 目標走行コース、８０ 走路幅、９０ 誘導可能幅

Claims (3)

1. 無人車両を目標走行コースに沿って目標速度で誘導走行させる無人車両の誘導走行制御装置であって、
   目標走行コース上の現在の地点から、無人車両の走行が可能な走路幅の境界を示す走行可能境界線までの距離が大きくなるほど、誘導可能幅を大きく設定する誘導可能幅設定手段と、
   誘導可能幅が大きくなるほど、無人車両の目標速度が高くなるように、無人車両の目標速度を設定する目標速度設定手段と、
   この設定された目標速度が得られるように、無人車両を目標走行コースに沿って誘導走行させる誘導走行制御手段とを備えたこと
   を特徴とする無人車両の誘導走行制御装置。
2. 目標速度設定手段は、
   無人車両の現在位置から、誘導可能境界線までの距離が大きくなるほど、無人車両の目標速度を増加させるとともに、無人車両の現在位置から、誘導可能境界線までの距離が小さくなるほど、無人車両の目標速度を減少させることで、無人車両の目標速度を設定するものであること
   を特徴とする請求項１記載の無人車両の誘導走行制御装置。
3. 無人車両は、隣接する往復の車線を備えた走行路に沿って対面走行するものであって、
   対面側車線の車両が無人車両に接近したことを判断する判断手段が備えられ、
   誘導走行制御手段は、
   対面側車線の車両が無人車両に接近した場合には、無人車両の目標速度を減少させること
   を特徴とする請求項１または２に記載の無人車両の誘導走行制御装置。

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