JP7655883B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールローダ等の車体が屈曲して操舵される作業車両に関する。

例えば、作業機を構成するリフトアームと、リフトアームの先端に傾斜可能に取り付けられたバケットとを有し、このバケットにより土砂などを掬う掘削、掬った土砂の移動および掬った土砂の運搬車両などへの積み込みを行う、ホイールローダのような作業車両が知られている。ホイールローダは、作業機の他に車両を走行させるための走行装置及び車体の屈曲により操舵させる操舵装置を備えている。ホイールローダに取り付けられるバケットは、幅寸法が長いものが使用されることから移動する範囲の広い作業機を周囲の障害物に接触させないように走行を制御する必要がある。特に、自律運転機能を備えた作業車両においては障害物回避が要求される重要な機能となる。

このような障害物回避に係る従来技術としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、障害物近くの走行範囲を車両の横方向位置について狭く制限することにより車体と障害物の間隔を確保し、障害物との接触を回避する技術が開示されている。

国際公開第２０１７／１６３７９０号

しかしながら、上記従来技術においては、車体の代表位置と障害物の間隔を確保するのみであり、車体の幅方向の占有幅が変化するようなホイールローダ等の車両については考慮されていない。具体的には、車両の前輪と後輪の間の屈曲機構によって車体を屈曲させることで操舵を実現する屈曲式の作業車両においては、屈曲により車体の幅方向への張り出し量が変化するため、車体の幅方向位置について規制するのみでは障害物への接触を回避できない虞がある。特に、幅寸法が長いバケットを有した作業機を備えた作業車両においては、屈曲点から作業機までのオーバーハング量が大きくなるために屈曲による横方向への車体の張り出し量がより大きくなることから、障害物への接触回避はさらに難しくなる。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、車体を屈曲させることで操舵を実現する作業車両において障害物への接触を抑制することができる作業車両を提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、左右一対の車輪を有する前車体と、前記前車体に対して左右方向に回動可能に連結され、左右一対の車輪を有する後車体と、前記前車体の前方に設けられた作業機とを備え、前記前車体と前記後車体とが屈曲可能に設けられた作業車両において、前記作業車両の周囲に存在する障害物の位置及び形状を検出する障害物検出装置と、前記前車体と前記後車体の屈曲角を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記前車体と前記後車体の屈曲角の変化によって前記作業車両が占める領域である最大車体占有領域を演算し、前記最大車体占有領域に前記障害物が存在すると判定した場合には、前記障害物検出装置により検出された検出結果に基づいて前記作業車両と前記障害物との距離を算出し、算出された前記距離に基づいて前記作業車両が前記障害物と接触しない前記屈曲角の限界値を算出し、前記前車体と前記後車体の屈曲角が前記限界値を越えないように制御するものとする。

本発明によれば、車体を屈曲させることで操舵を実現する作業車両において障害物への接触を抑制することができる。

作業車両の一例であるホイールローダの外観を概略的に示す側面図である。 ホイールローダの屈曲角を制御する制御装置の全体構成を関連構成とともに概略的に示す図である。 最大車体占有領域の例を示す図である。 車体の屈曲角の制御に係る処理のフローチャートである。 作業車両が行う作業の一例として、ホッパへの土砂投入の様子を模式的に示す図である。 第２の実施の形態に係るホイールローダの屈曲角を制御する制御装置の全体構成を関連構成とともに概略的に示す図である。 作業現場において自車両と他車両が稼働している様子を模式的に示す図である。 ホイールローダにおける作業機の角度の違いによるオーバーハング量の違いを示す図である。 オーバーハング量の違いによる最大車体占有領域の違いを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態においては、作業車両の一例としてアーティキュレート式のホイールローダを示して説明するが、アーティキュレート式のダンプトラックのような他の作業車両においても本願発明を適用することが可能である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図５を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールローダの外観を概略的に示す側面図である。

図１に示すように、ホイールローダ１は、左右一対の前輪４ａ（車輪）を有するフロントボディ１１（前車体）と、フロントボディ１１に対して左右方向に屈曲可能（回動可能）に連結され、左右一対の後輪４ｂ（車輪）を有するリアボディ１２（後車体）と、フロントボディ１１の前方に設けられたリフトアーム２及びバケット３からなる作業機とを備えたアーティキュレート式の作業車両である。リアボディ１２には、運転室５、エンジン６が載置されるエンジン室等が含まれる。なお、以降、フロントボディ１１やリアボディ１２、バケット３、前輪４ａ、後輪４ｂなど、ホイールローダ１を構成する部材をまとめて「車体」と称することがある。

ホイールローダ１は、フロントボディ１１の前端に左右一対のリフトシリンダ７により上下方向に揺動自在に取り付けられた左右一対のリフトアーム２と、リフトアーム２の先端部分に上下方向に回転自在に連結されてバケットシリンダ８により上下方向に回動駆動されるバケット３とにより構成された作業機を有する。バケット３は、ベルクランク９及びバケットリンク１０を介して接続されたバケットシリンダ８の伸縮により上下方向に回動することで開口の向きが上下する。

リフトシリンダ７は、ボトム室に圧油が供給されると伸長してリフトアーム２を上方向に回動（リフト上げ）させ、ロッド室に圧油が供給されると縮退してリフトアーム２を下方向に回動（リフト下げ）させる。バケットシリンダ８は、ボトム室に圧油が供給されると伸長してバケット３を上方向に回動（チルト）させ、ロッド室に圧油が供給されると縮退してバケット３を下方向に回動（ダンプ）させる。

フロントボディ１１とリアボディ１２はセンターピン１３により左右方向に回転可能（屈曲可能）に接続されている。フロントボディ１１には左右一対の前輪４ａが設けられ、リアボディ１２には左右一対の後輪４ｂが設けられている。フロントボディ１１とリアボディ１２の接続部（センターピン１３の左右）には、フロントボディ１１とリアボディ１２との間に左右一対のステアリングシリンダ１４が設けられており、ステアリングシリンダ１４の伸縮によりフロントボディ１１とリアボディ１２が相対的に左右方向に回動することでホイールローダ１を操舵することができる。例えば、右側のステアリングシリンダ１４が縮退し、左側のステアリングシリンダ１４が伸長すると、ホイールローダ１は右側に屈曲する。また、右側のステアリングシリンダ１４が伸長し、左側のステアリングシリンダ１４が縮退すると、ホイールローダ１は左側に屈曲する。ホイールローダ１が屈曲したときの、センターピン１３回りの回転角を屈曲角と称し、屈曲していない状態をゼロとして右側への屈曲をプラスに取ることとする。

ホイールローダ１は、前輪４ａ及び後輪４ｂ（以降、まとめて車輪４ａ，４ｂと称することがある）を回転させることで走行を行う。一般的なトルコン式走行駆動システムを搭載したホイールローダ１では、前後の車輪４ａ，後輪４ｂは、エンジン６及び図示しないドライブトレーン、すなわちトルクコンバータ、変速機プロペラシャフトディファレンシャルなどを介して回転可能に接続されている。エンジン６によって発生したトルクをトルクコンバータ等で構成されるパワートレーンを介して車輪４ａ，４ｂに伝達することでホイールローダ１を前後に走行させることが出来る。また、ホイールローダ１の屈曲動作により、走行中の操舵を実現している。

ホイールローダ１の、例えば、運転室５の上部などのように周囲が見通せる位置には、ホイールローダ１の周囲の障害物の位置及び形状を検出する障害物検知装置１５が設置されている。障害物検知装置１５には、例えば、障害物の計測方法については周囲に照射したレーザ光の反射が戻るまでの時間により距離を、照射角度から方位を計測するＬｉＤＡＲや、主に複数の画像の解析から距離と方位を算出するカメラ等が用いられる。ただし、計測方法はこれらに限定されるものではなく、周囲障害物の距離と方位のデータ群から障害物の位置及び形状を計測可能であれば、他の計測方法を用いても良い。障害物検知装置１５の車体に対する取付位置は設計情報等から既知であるため、車体に対する障害物の相対位置を検知することが可能である。

運転室５後方のリアボディ１２の上部には、ホイールローダ１の作業現場における位置を検出する車体位置計測装置１６が設けられている。車体位置計測装置１６は、現場座標系（或いは、地球座標系）における座標を計測するものであり、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System、全球測位衛星システム）などである。車体位置計測装置１６の車体に対する取付位置、すなわち、計測位置は設計情報等から既知であるため、現場座標系における車体の各部の位置を算出することが可能である。

図２は、ホイールローダの屈曲角を制御する制御装置の全体構成を関連構成とともに概略的に示す図である。

図２に示すように、ホイールローダ１は、自律運転機能を実現する自律走行システム３００を有している。制御装置２００は、自律走行システム３００からの情報に基づいて、車体と障害物との位置関係を考慮したホイールローダ１の屈曲角（操舵角度）を算出し、算出した操舵角度を自律走行システム３００に返すことにより、障害物への接触をより確実に防止するものである。制御装置２００は、軌跡追従部２０１、障害物位置算出部２０２、障害物干渉判定部２０３、クリアランス算出部２０４、限界屈曲角算出部２０５、及び目標屈曲角設定部２０６を備えている。

軌跡追従部２０１は、自律走行システム３００から提示されるホイールローダ１の走行軌跡に基づいて、ホイールローダ１が走行軌跡に追従する（走行軌跡に沿って走行する）ための車体の屈曲角を算出する。自律走行システム３００から提示される走行軌跡は、作業現場においてホイールローダ１が一連の作業において走行すべき経路であり、現場地図情報上に連続する座標情報などの形式で予め定められている。軌跡追従部２０１では、例えば、前方注視モデルに基づいた操舵量の算出を行う。これはホイールローダ１が進むべき通過点として、走行すべき走行軌跡上かつこれはホイールローダ１の前方に設定した前方注視点を決定し、前方注視点とこれはホイールローダ１の自己位置及び方位とを比較した方位差分に基づいて操舵量を決定する操舵モデルである。なお、軌跡追従のための操舵モデルは多数提案されており、操舵モデルは前方注視モデルに限定されるものではない。軌跡追従部２０１は、操舵モデル等で算出した操舵量から車体の屈曲角を算出し、目標屈曲角として目標屈曲角設定部２０６に出力する。

障害物位置算出部２０２は、障害物検知装置１５からの検知結果に基づいて、車体に対する障害物の相対的な位置および形状を算出する。障害物検知装置１５の車体に対する取付位置は設計情報等から既知であるため、障害物検知装置１５の検知結果から、車体に対する障害物の相対位置を算出することが可能である。障害物位置算出部２０２は、算出した障害物の位置及び形状を障害物干渉判定部２０３及びクリアランス算出部２０４に出力する。

障害物干渉判定部２０３は、障害物位置算出部２０２からの算出結果に基づいて、障害物と車体との干渉可能性の有無を判定する。

図３は、最大車体占有領域の例を示す図である。

障害物干渉判定部２０３は、例えば、図３に示すように、ホイールローダ１の車体の屈曲角が最大限に変化した場合、すなわち、屈曲角が０（ゼロ）の状態（基準線３０１参照）からセンターピン１３を中心に左最大屈曲時の車体の状態３０２から右最大屈曲時の車体の状態３０３への変化時に車体が通過する領域を最大車体占有領域３０４として演算し算出する。すなわち、最大車体占有領域３０４は、屈曲角の変化によってホイールローダ１の車体が占める領域、すなわち、車体を上面からみたときの平面上の車体が占める領域である。そして、最大車体占有領域３０４と障害物位置算出部２０２で算出された障害物の位置及び形状から求まる障害物の占有領域とが重複するか否かを判定することで、車体と障害物とが干渉する可能性があるか否かを判定する。障害物干渉判定部２０３は、判定結果を目標屈曲角設定部２０６に出力する。

クリアランス算出部２０４は、障害物位置算出部２０２からの算出結果に基づいて、現在の車体の状態（屈曲角）における車体と障害物との距離（クリアランス情報）を算出する。クリアランス算出部２０４は、現在の車体の屈曲状態における車体輪郭と障害物との最近傍距離をクリアランス情報として算出する。クリアランス情報では、車体から見て障害物が存在する向きについても符号などにより表現される。例えば、右屈曲を正と定義した場合には、車体の右側の障害物までの間隔を正、左側の障害物までの距離を負として表現する。クリアランス算出部２０４は、算出結果を限界屈曲角算出部２０５に出力する。

限界屈曲角算出部２０５は、クリアランス算出部２０４からの算出結果、すなわち、車体と障害物との間隔に基づいて、障害物に接触しない条件での車体の最大の屈曲角、すなわち、車体の屈曲角の限界値（限界屈曲角）を決定する。限界屈曲角算出部２０５は、算出結果を目標屈曲角設定部２０６に出力する。

目標屈曲角設定部２０６は、障害物干渉判定部２０３の判定結果が、いかなる屈曲角においても周囲の障害物と車体とが干渉しない（干渉の可能性がない）とするものである場合には、軌跡追従部２０１から入力された目標屈曲角をそのまま採用し、目標屈曲角の設定値として自律走行システム３００に出力する。一方で、障害物干渉判定部２０３の判定結果が、車体と障害物とが干渉する可能性があるとするものである場合には、限界屈曲角算出部２０５で算出された限界屈曲角に基づいて、目標屈曲角の制限を行う。すなわち、目標屈曲角設定部２０６は、軌跡追従部２０１から入力された目標屈曲角と限界屈曲角のうち同符号で絶対値の小さい側の角度を目標屈曲角の設定値として採用し、自律走行システム３００に出力する。

自律走行システム３００は、目標屈曲角設定部２０６にて設定された目標屈曲角に基づいて、ステアリングシリンダ１４を制御して車体の屈曲角を制御することにより、ホイールローダ１が走行軌跡を追従するよう所望の操舵を実現しつつ屈曲による障害物への接触を抑制する。

図４は、車体の屈曲角の制御に係る処理のフローチャートである。

図４に示すように、まず、軌跡追従部２０１は、軌跡に追従するための操舵屈曲角を算出する（ステップＳ４００）。

次に、障害物検知装置１５は、障害物の位置及び形状を計測し、障害物位置算出部２０２は、車体に対する相対的な障害物の位置及び形状を算出する（ステップＳ４１０）
次に、障害物干渉判定部２０３は、障害物位置算出部２０２で算出した障害物の位置及び形状に基づいて、障害物と車体との干渉可能性の有無を判定し（ステップＳ４２０）、判定結果が障害物と車体との干渉が有るとするものであるか否かを判定する（ステップＳ４３０）。

ステップＳ４３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、車体と障害物との干渉可能性無しと判定された場合には、目標屈曲角設定部２０６は、目標屈曲角の設定値として自律走行システム３００から入力した操舵角（すなわち、目標屈曲角）を自律走行システム３００に返し（ステップＳ４６１）、自律走行システム３００は目標屈曲角設定部２０６からの目標屈曲角の設定値に基づいてステアリングシリンダ１４の制御を行い（ステップＳ４８０）、処理を終了する。

また、ステップＳ４３０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、車体と障害物との干渉可能性ありと判定された場合には、クリアランス算出部２０４は車体と障害物の間隔を算出し（ステップＳ４４０）、限界屈曲角算出部２０５は、算出された車体と障害物の間隔に基づき、車体が障害物に接触しない車体屈曲角の限界値（限界屈曲角）を決定する（ステップＳ４５０）。

続いて、自律走行システム３００から入力された操舵角（目標屈曲角）が限界屈曲角よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ４６０）、判定結果がＮＯの場合、すなわち、車体が障害物に接触しない場合には、目標屈曲角設定部２０６は、目標屈曲角の設定値として自律走行システム３００から入力した操舵角（すなわち、目標屈曲角）を自律走行システム３００に返し（ステップＳ４６１）、自律走行システム３００は目標屈曲角設定部２０６からの目標屈曲角の設定値に基づいてステアリングシリンダ１４の制御を行い（ステップＳ４８０）、処理を終了する。

また、ステップＳ４６０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、車体が障害物に接触する可能性がある場合には、目標屈曲角設定部２０６は、限界屈曲角を上限として制限するため、限界屈曲角を目標屈曲角の設定値として自律走行システム３００に返し（ステップＳ４６１）、自律走行システム３００は目標屈曲角設定部２０６からの目標屈曲角の設定値に基づいてステアリングシリンダ１４の制御を行い（ステップＳ４８０）、処理を終了する。

以上のように構成した本実施の形態における効果、すなわち、車体と障害物との接触の抑制効果について説明する。

図５は、作業車両が行う作業の一例として、ホッパへの土砂投入の様子を模式的に示す図である。

図５に示すように、作業車両であるホイールローダ１の作業としては、土砂などの移動が最も重要な作業であり、例えば、ストックパイルの土砂を掘削・運搬してダンプトラックの荷台に積み込むという作業が代表的である。また、プラントなどへ材料となる土砂を投入する作業では、建屋に設置されたホッパ５０３への土砂投入作業も多く見られる。その場合、ダンプトラックのように積み込まれる対象の位置が積込む毎に変化する可能性はないが、ダンプトラックの荷台に比べて小さい領域に正確に土砂を投入しなければならない。また、ホッパ５０３は建屋の中に設置されることも多く、雨除けの屋根が設置されていることも多いため、ホッパ周囲には雨除けを支持する柱５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄなどが存在することもある。この場合には作業機のバケット３の幅と柱５０２ａ，５０２ｂ間の間隔に十分な余裕をとれない場合が多い。このようなホッパ５０３へのアプローチ走行時には、バケット３と建屋の間隔５０４は非常に狭く、操舵による横方向の張り出しによって車体が建屋に接触する可能性はかなり高い状況である。本実施の形態においては、このような作業環境において、バケット３と建屋（例えば、柱５０２ａ）の間隔５０４に基づいて、車体と障害物の接触が生じないように車体の屈曲角を制限することが出来るため、ホイールローダ１と建屋の柱５０２ａ等への接触を効果的に抑制することが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図６を参照しつつ説明する。

第１の実施の形態においては、自律走行システム３００により提示される走行軌跡に基づいて、車体の目標屈曲角を算出するように構成したのに対して、本実施の形態では、外部より与えられた操舵指令によって為された現在の屈曲角から将来の走行軌跡を予測し、予測された将来の走行軌跡周囲、すなわち走行によって車体が移動する軌跡周囲の車体可動範囲内において車体と障害物が干渉するか否かを判定することで、現在の車両周囲だけでなく将来の車両位置周囲の障害物との干渉の有無を判定するものである。また、本実施の形態においては、車体の屈曲角を決定する操舵指令が外部より与えられる構成であるため、自律走行を行う場合だけでなくオペレータによる手動操舵走行時にも適用が可能となる。

本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

図６は、本実施の形態に係るホイールローダの屈曲角を制御する制御装置の全体構成を関連構成とともに概略的に示す図である。

図６に示すように、ホイールローダ１は、運転機能を実現する走行システム３００Ａを有している。制御装置２００Ａは、運転室５に設置されたハンドル５０７からの情報に基づいて、車体と障害物との位置関係を考慮したホイールローダ１の屈曲角（操舵角度）を算出し、算出した操舵角度を走行システム３００Ａに出力することにより、障害物への接触をより確実に防止するものである。制御装置２００Ａは、走行軌跡予測部５０１、障害物位置算出部２０２、障害物干渉判定部２０３ａ、クリアランス算出部２０４ａ、限界屈曲角算出部２０５ａ、及び目標屈曲角設定部２０６ａを備えている。

走行軌跡予測部５０１は、現在の車体屈曲角に基づき、ホイールローダ１の将来の走行軌跡の予測値を算出する。なお、ここでは詳述しないが、屈曲型の作業車両における旋回時の幾何学的関係から、走行軌跡の曲率は車体の屈曲角に概比例して算出されるため、例えば、この関係を用いて将来の走行軌跡の予測値を定式化可能である。走行軌跡予測部５０１は、算出した走行軌跡予測値を障害物干渉判定部２０３ａ及びクリアランス算出部２０４ａに出力する。

障害物位置算出部２０２は、障害物検知装置１５からの検知結果に基づいて、車体に対する障害物の相対的な位置および形状を算出する。障害物検知装置１５の車体に対する取付位置は設計情報等から既知であるため、障害物検知装置１５の検知結果から、車体に対する障害物の相対位置を算出することが可能である。障害物位置算出部２０２は、算出した障害物の位置及び形状を障害物干渉判定部２０３ａ及びクリアランス算出部２０４ａに出力する。

障害物干渉判定部２０３ａは、障害物位置算出部２０２からの算出結果に基づいて、走行軌跡予測部５０１からの走行軌跡予測値と照合し、障害物と車体との干渉可能性の有無を判定する。障害物干渉判定部２０３ａは、判定結果を目標屈曲角設定部２０６ａに出力する。

クリアランス算出部２０４ａは、障害物位置算出部２０２からの算出結果に基づいて、走行軌跡予測部５０１からの走行軌跡予測値と照合し、将来の車体と障害物との距離（クリアランス情報）を算出する。クリアランス算出部２０４ａは、算出結果を限界屈曲角算出部２０５ａに出力する。

限界屈曲角算出部２０５ａは、クリアランス算出部２０４ａからの算出結果、すなわち、将来の車体と障害物との間隔に基づいて、障害物に接触しない条件での車体の最大の屈曲角、すなわち、車体の屈曲角の限界値（限界屈曲角）を決定する。限界屈曲角算出部２０５ａは、算出結果を目標屈曲角設定部２０６ａに出力する。

目標屈曲角設定部２０６ａは、障害物干渉判定部２０３ａの判定結果が、ホイールローダ１の予測される走行軌跡において周囲の障害物と車体とが干渉しない（干渉の可能性がない）とするものである場合には、ハンドル５０７から入力された目標屈曲角をそのまま採用し、目標屈曲角の設定値として走行システム３００Ａに出力する。一方で、障害物干渉判定部２０３ａの判定結果が、ホイールローダ１の予測される走行軌跡において車体と障害物とが干渉する可能性があるとするものである場合には、限界屈曲角算出部２０５ａで算出された限界屈曲角に基づいて、目標屈曲角の制限を行う。すなわち、目標屈曲角設定部２０６ａは、ハンドル５０７によって入力された目標屈曲角と限界屈曲角のうち同符号で絶対値の小さい側の角度を目標屈曲角の設定値として採用し、走行システム３００Ａに出力する。

走行システム３００Ａは、目標屈曲角設定部２０６ａにて設定された目標屈曲角に基づいて、ステアリングシリンダ１４を制御して車体の屈曲角を制御することにより、ホイールローダ１がオペレータの所望する操舵を実現しつつ屈曲による障害物への接触を抑制する。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態においては、手動操舵走行を行う作業車両において障害物との干渉を回避する場合を例示しているが、操舵指令の入力を図示しない自律走行システムから与えるように構成することで、自律走行システムにも本願発明を適用可能である。

＜第１及び第２の実施の形態の変形例＞
本発明の第１及び第２の実施の形態の変形例について説明する。本変形例において、第１及び第２の実施の形態と同様の構成には同じ符号を用い、説明を省略する。

第１及び第２の実施の形態においては、運転室５の上部など周囲が見通せる位置に、周囲に照射したレーザ光の反射が戻るまでの時間により距離を、照射角度から方位を計測するＬｉＤＡＲや、主に複数の画像の解析から距離と方位を算出するカメラ等の障害物検知装置１５を接地する場合を例示して説明した。これに対して、本変形例においては、予め作成した車両周囲地図に記載された障害物情報を用いる。

例えば、位置及び形状が予め明確に分かっている建屋などの固定障害物情報は予め地図に記載しておいて、自車両位置と照合することで周囲障害物の位置及び形状を再構成することが可能である。また、自車両に搭載していない障害物計測装置、具体的には周囲車両が収集した障害物情報であるとか、地上に固定した計測装置を用いて収集した障害物情報等を用いて作成した地図をデータ通信などを介して供給し、利用することも可能である。この場合、収集した障害物情報を集約して地図として統合する処理装置を、地上基地局に備えることなどが考えられる。

その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本変形例においても第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第１及び第２の実施の形態で示した障害物検知装置からの検知結果と、本変形例で示した地図上に予め記載した障害物情報とを併せて用いることで、障害物を検知するように構成しても良い。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図７を参照しつつ説明する。

第１及び第２の実施の形態においては、運転室５の上部など周囲が見通せる位置に、周囲に照射したレーザ光の反射が戻るまでの時間により距離を、照射角度から方位を計測するＬｉＤＡＲや、主に複数の画像の解析から距離と方位を算出するカメラ等の障害物検知装置１５を接地する場合を例示して説明した。また、第１及び第２の実施の形態の変形例においては予め作成された地図に基づいて障害物情報を得るものとした。これに対して、本実施の形態は、自車両の近傍に存在する他の車両から無線通信手段などを介して送付される位置及び姿勢情報に基づいて、障害物情報を取得するものである。

本実施の形態においては、第１及び第２の実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

図７は、作業現場において自車両と他車両が稼働している様子を模式的に示す図である。

図７に示すように、作業現場においては、自車両であるホイールローダ１などの作業車両の他に、ダンプトラック１Ａ，１Ｂなどの他の作業車両が稼働している。すなわち、作業現場においては、自車両であるホイールローダ１の周囲で協働して作業を遂行する他の作業車両が障害物となる状況も考えられる。例えば、自車両であるホイールローダ１が掘削移動した土砂などを運搬するダンプトラック１Ａ，１Ｂなどが障害物となる場合である。

自律作業を行う現場であれば、ダンプトラック１Ａ，１Ｂなどの他車両も自律走行をする必要性から、車体位置計測装置１６ａ，１６ｂなどによって、それぞれの車両の自己位置及び姿勢情報を計測することが必須となる。若しくは、有人手動走行であっても車両管理の観点から位置及び姿勢情報を計測することが考えられる。

そこで、本実施の形態におけるホイールローダ１では、他の車両（ダンプトラック１Ａ，１Ｂなど）の位置及び姿勢情報と、予め分かっている当該車両の寸法情報とを通信装置９０５，９０５ａ，９０５ｂを介して取得し、取得した情報から他の車両の輪郭情報を算出し、障害物の位置及び形状を示す情報として用いる。そして、他の車両から取得した情報より得られる障害物情報と自車両であるホイールローダ１の輪郭情報（図３の最大車体占有領域３０４を参照）とを照合することで、車体（自車両）と障害物（他車両）の干渉可能性を判定することができる。

その他の構成は第１及び第２の実施の形態、及びその変形例と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１及び第２の実施の形態、及びその変形例と同様の効果を得ることができる。

＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態を図８及び図９を参照しつつ説明する。

本実施の形態においては、車体前後のオーバーハング量の変化を考慮して、最大車体占有領域を算出するものである。本実施の形態において、第１及び第２の実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

図８は、ホイールローダにおける作業機の角度の違いによるオーバーハング量の違いを示す図である。

図８に示すように、ホイールローダ１では、リフトアーム２及びバケット３により構成される作業機の角度によって車体の前方におけるオーバーハング量が変化する。例えば、センターピン１３の位置を基準とした場合、リフトアーム下げ時のオーバーハング量７１は、リフトアーム上げ時のオーバーハング量７２よりも大きくなる。また、オーバーハング量が変化すると、車体の大きさを用いてから求められる最大車体占有領域（例えば、図３の最大車体占有領域３０４を参照）も変化する。

図９は、オーバーハング量の違いによる最大車体占有領域の違いを示す図である。

図９に示すように、リフトアーム下げ時のバケット３の位置８０２では、センターピン１３からの距離が遠くなるため、最大車体占有領域８０４が得られる。また、リフトアーム上げ時のバケット３の位置８０３は、センターピン１３からの距離が相対的に近くなるため、最大車体占有領域８０５が得られる。

そこで、例えば、リフトアーム２のフロントボディ１１側の回動軸に設けた角度センサ７０からの検出結果と、車体の寸法情報とに基づいてオーバーハング量を算出し、このオーバーハング量から最大車体占有領域を算出する。これにより、より正確な最大車体占有領域を算出することができる。また、このようにして算出した最大車体占有領域を用いることにより、障害物干渉判定部２０３，２０３ａでの判定をより高精度に行うことができる。

その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１…ホイールローダ、１Ａ，１Ｂ…ダンプトラック、２…リフトアーム、３…バケット、４ａ…前輪、４ｂ…後輪、５…運転室、６…エンジン、７…リフトシリンダ、８…バケットシリンダ、９…ベルクランク、１０…バケットリンク、１１…フロントボディ、１２…リアボディ、１３…センターピン、１４…ステアリングシリンダ、１５…障害物検知装置、１６，１６ａ，１６ｂ…車体位置計測装置、７０…角度センサ、７１，７２…オーバーハング量、２００，２００Ａ…制御装置、２０１…軌跡追従部、２０２…障害物位置算出部、２０３，２０３ａ…障害物干渉判定部、２０４，２０４ａ…クリアランス算出部、２０５，２０５ａ…限界屈曲角算出部、２０６，２０６ａ…目標屈曲角設定部、３００…自律走行システム、３００Ａ…走行システム、３０４…最大車体占有領域、５０１…走行軌跡予測部、５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ…柱、５０３…ホッパ、５０４…間隔、５０７…ハンドル、８０４，８０５…最大車体占有領域、９０５，９０５ａ，９０５ｂ…通信装置

Claims (6)

1. 左右一対の車輪を有する前車体と、前記前車体に対して左右方向に回動可能に連結され、左右一対の車輪を有する後車体と、前記前車体の前方に設けられた作業機とを備え、前記前車体と前記後車体とが屈曲可能に設けられた作業車両において、
   前記作業車両の周囲に存在する障害物の位置及び形状を検出する障害物検出装置と、
   前記前車体と前記後車体の屈曲角を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記前車体と前記後車体の屈曲角の変化によって前記作業車両が占める領域である最大車体占有領域を演算し、
   前記最大車体占有領域に前記障害物が存在すると判定した場合には、
   前記障害物検出装置により検出された検出結果に基づいて前記作業車両と前記障害物との距離を算出し、算出された前記距離に基づいて前記作業車両が前記障害物と接触しない前記屈曲角の限界値を算出し、前記前車体と前記後車体の屈曲角が前記限界値を越えないように制御することを特徴とする作業車両。
2. 請求項１記載の作業車両において、
   前記制御装置は、
   予め定めた走行軌跡に沿って前記作業車両が走行するように、前記前車体と前記後車体の屈曲角を制御する際に、前記屈曲角が前記限界値を越えないように制御することを特徴とする作業車両。
3. 請求項１記載の作業車両において、
   前記制御装置は、
   現在の屈曲角から将来の予測走行軌跡を算出し、
   前記障害物検出装置からの検出結果と前記予測走行軌跡とに基づいて、前記作業車両と前記障害物との予想距離を算出し、
   前記予想距離に基づいて、前記予測走行軌跡での走行によって前記作業車両が前記障害物と接触しない前記屈曲角の限界値を算出し、
   前記屈曲角が前記限界値を越えないように制御することを特徴とする作業車両。
4. 請求項２又は３に記載の作業車両において、
   前記制御装置は、前記作業車両の周辺について予め作成された周囲地図に含まれる障害物の位置及び形状の情報を取得することを特徴とする作業車両。
5. 請求項２又は３に記載の作業車両において、
   前記制御装置は、前記作業車両の近傍に存在する他の作業車両から送信される前記他の作業車両の位置及び姿勢の情報に基づいて、障害物の位置及び形状の情報を取得することを特徴とする作業車両。
6. 請求項２又は３に記載の作業車両において、
   前記制御装置は、前記作業車両の作業機の姿勢情報に基づいて、前記作業車両と前記障害物との距離を算出することを特徴とする作業車両。

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