JPH0628029A - 車両の位置出し方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業地域内の複数の作業車両の位置出しを最
小の設備で高精度にかつ低コストで効率よく実現する。 【構成】 作業地域内の基準位置に設置した固定局１と
の双方向通信により親車両２を走行経路３に沿って正確
に位置出し制御し、この親車両２が作業地域に点在して
作業する子車両４に接近したときに子車両４の距離測定
装置１５により親車両２を視準して親車両２と子車両４
間の距離を測定する。そして、必要に応じ測定値と子車
両４の作業位置データとを比較して子車両４の作業地域
上の位置を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土工事、建築作業など
に従事する各種作業車両の作業地域内での正確な位置を
得るのに用いられる車両の位置出し方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、土工事における土砂の運搬システ
ムとしては、ダンプトラックを、自己の位置を認識しな
がら無人で自動走行させる無人走行システムが知られて
いる。この無人走行システムは、予め設定した走行コー
スをＩＣカードなどの記憶媒体に記憶させ、また、ダン
プトラックの走行経路に沿って多数のレーザ反射板を設
置しておき、ダンプトラックから発生されるレーザ光を
反射板に向けて照射したときの反射レーザの受信角度か
ら方向および距離を算出し、この算出データと記憶媒体
の走行経路データとを比較してダンプトラックの走行位
置を確認し、かつ位置補正しながらダンプトラックを記
憶されたコースに沿って無人走行させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の運搬システムでは、運搬車の走行経路に沿
ってレーザ反射板を設置しなければならないため、走行
経路が変更されると、その都度レーザ反射板の設置位置
も変更しなければならず、その作業が煩雑になるととも
に、走行経路の設定も面倒になる問題がある。

【０００４】そこで、本出願人は、特願平４−１２６８
２４号に示すように、固定局と移動車両に自動追尾装置
をそれぞれ設け、この自動追尾装置を互いに正対し合う
ように制御することにより、固定局側で移動車両の走行
位置を常時監視し、これによって移動車両を走行経路に
沿い自動走行させるようにした自動搬送システムを提案
している。しかしながら、このような自動搬送システム
では、固定局と移動車両とは常に正対し合う１対１の双
方向追尾状態にあるため、この移動車両の他に別の土砂
運搬用移動車両が複数存在したり、あるいは土砂運搬と
は別の作業、例えば、溝掘り、集土その他の土工事を行
うバックホー、ブルトーザ、パワーショベル等が存在し
ても、これら作業車両の位置出しに上記１対１の関係に
ある固定局を兼用することができない。

【０００５】そこで、他の作業車両に対しても自己位置
出しのための専用の固定局を別々に設置することが考え
られるが、このようにすると、自己位置出しのための測
距やその通信設備から大掛りになり、コスト高になるほ
か、同一場所で各車両毎に設けた送受器を多数使用する
と、電波が干渉したりして車両の制御に支障を来たす問
題があり、しかも、電波法上の規制を受けることなく使
用できる電波の出力および帯域にも制限があるため、多
数の作業車両の位置出しには不向きであった。本発明は
上述のような事情に鑑みなされたもので、作業地域内に
ある複数の作業車両の位置出しを最小の設備で高精度に
かつ低コストで効率よく実現できるようにした車両の位
置出し方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、作業地域内の基準位置に設置した固定局
と、前記作業地域内を予め定めた移動経路に沿って走行
移動する少なくとも１つの親車両と、前記作業地域内で
それぞれ所定の作業を行う複数の子車両とを備え、前記
親車両の作業地域内での位置を前記固定局を基準にして
測定手段により測定し、この測定した位置データと前記
予め定めた移動経路データとを比較しながら親車両を予
め定めた移動経路に沿い自動走行させ、前記親車両が前
記子車両に対し所定の距離に接近したときに測定手段を
動作させて前記所定距離内にある子車両の現在位置を親
車両を基準にして測定するようにしたことを特徴とす
る。また、本発明は、前記測定した子車両の現位置デー
タと予め定めた子車両の作業位置データと比較し、その
偏差が零となるように子車両の位置を修正するようにし
たことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明方法の一実施例を図面に基づい
て説明する。図１は本発明方法を宅地造成工事を行う各
作業車両の位置出しに適用した場合の概略構成図、図
２、図３は固定局、親車両および子車両の制御系のブロ
ック図である。図１において、１は造成する地域全体を
見渡せる予め決められた基準位置に設置した固定局、２
は造成工事地域内で土砂積込み位置Ｐ１と、土砂を排出
する荷下ろし位置Ｐ２間を予め設定した走行経路（移動
経路）３に沿って自動走行するクローラダンプ等の土砂
運搬用作業車両であり、この作業車両２は固定局１の監
視下で走行経路３上を自動走行し、後述する子車両４の
位置出しを行うための基準となる親車両を構成する。

【０００８】子車両４は、造成地域内に複数点在して所
定の作業を行うもので、例えば親車両である作業車両
（以下親車両という）２に土砂等を積込むためのパワー
ショベル、集土用のブルトーザ、あるいは溝掘りを行う
バックフォー等から構成される。そして、これらの子車
両４の造成地域内での位置は親車両２を基準にして測定
できる構成になっている。また、５は造成する地域内の
所定の場所に設置したコントロールセンタであり、この
コントロールセンタ５と固定局１との間は、通信、給電
用のケーブル６によって接続されている。

【０００９】固定局１および親車両２には、図１および
図２に示すように双方向性自動追尾装置７，８がそれぞ
れ設置されている。この自動追尾装置７，８は、互いに
相手側に向けて追尾用の光波を送出し、この光波を受信
することにより、その２次元受光素子上の受光位置が常
に中心となる方向にそれぞれの自動追尾装置７，８を水
平および鉛直方向に動作させ、これによって、両自動追
尾装置７と８との正面が常に向き合うように自動制御す
る。また、自動追尾装置７，８上には双方でデータ通信
を行う空間光波データ伝送用の光通信機９，１０がそれ
ぞれ設けられている。

【００１０】固定局１側の自動追尾装置７には、図２に
示すように、固定局１を基点にして親車両２のターゲッ
ト１１までの距離、即ち親車両２の現在位置を計測する
光波距離計１２と、親車両２の自動追尾装置８が固定局
１の自動追尾装置７に正対するよう水平方向に旋回した
時の自動追尾装置７の基準点からの振れ角を測定する水
平角測定器１３と、自動追尾装置８が固定局１の自動追
尾装置７に正対するよう上下方向に傾動した時の自動追
尾装置７の基準点からの傾き角を測定する鉛直角測定器
１４とが設けられている。更に、親車両２側の自動追尾
装置８には、図１、図２に示すように、固定局１側の光
波距離計１２から親車両２に向けて送出されてくる光波
を光波距離計１２へ反射するターゲット１１が設けられ
ている。また、図１および図２において、１５は子車両
４に設けた超音波式距離センサ等からなる距離測定装置
であり、この距離測定装置１５は、親車両２に設けた光
波反射用ターゲット１６に向け自動的に視準できる構成
になっており、走行経路３に沿って自動走行する親車両
２が作業中の子車両４に所定の距離に接近したときに距
離測定装置１５を動作させて親車両２上のターゲット１
６を視準し、親車両２から子車両４までの距離を計測す
る。また、ターゲット１６は、子車両４の距離測定装置
１５により３６０度いずれの方向からも視準できる構造
になっている。

【００１１】固定局１は図２に示すように、固定局全体
を管理し制御する、マイクロコンピュータからなる制御
回路１７を備える。この制御回路１７には、光通信機
９、光波距離計１２、データ通信回路１８、水平角計測
器１３、鉛直角測定器１４、およびこれらの制御プログ
ラム，移動車両の走行経路データ，通信用のデータや親
車両２を走行経路データおよび算出した親車両２の現位
置データに基づいて親車両２の位置を補正するプログラ
ム等を格納する記憶回路１９がそれぞれ接続され、デー
タ通信回路１８はケーブル６を通してコントロールセン
タ５に接続されている。

【００１２】親車両２は図２に示すように、親車両全体
を管理し制御する、マイクロコンピュータからなる主制
御回路２０を備える。この主制御回路２０には、光通信
機１０、安全監視装置２１、親車両２の運転制御回路２
２、およびこれらを制御する制御プログラムや走行経路
データ等を格納する記憶回路２３がそれぞれ接続されて
いる。

【００１３】安全監視装置２１は、子車両４その他の障
害物との追突防止および親車両２の転倒防止などを行う
ためのもので、超音波センサおよびピッチング角、ロー
リング角検出用のセンサ等から構成される。運転制御回
路２２は、親車両２を走行／停止、方向転換、エンジン
の始動／停止、荷台のアップ／ダウン制御などを行うも
ので、この運転制御回路２２には、クローラ駆動部２
４、操舵部２５、エンジンの始動／停止操作部２６およ
び荷台のアップ／ダウン駆動部２７がそれぞれ接続され
ている。

【００１４】コントロールセンタ５には、図１に示すよ
うに親車両２あるいは子車両４から伝送されてくる各種
データを処理し、かつ親車両２、子車両４に対し始動指
令などのデータを処理して送出するホストコンピュータ
４０、親車両２、子車両４の作業状況などを表示する監
視用モニタ４１、ＶＲ（バーチャルリアリティ）方式を
利用して親車両、子車両を遠隔操作するためのＶＲ表示
部４２等を備える。なお、子車両４とコントロールセン
タ５間でのデータ通信は、各子車両４に搭載した送受信
機（不図示）及び造成地内に設置した中継局（不図示）
により行う。

【００１５】次に、図３に示す子車両の制御部の構成に
ついて述べる。図３において、子車両４は、子車両全体
を管理し制御する、マイクロコンピュータからなる主制
御回路２８を備える。この主制御回路２８には、距離測
定装置１５、親車両２と同様な安全監視装置２９、子車
両４の現在位置を検出する光ジャイロなどの測位センサ
３０、子車両４の運転制御回路３１、およびこれらを制
御する制御プログラムや作業データ等を格納する記憶回
路３２がそれぞれ接続されている。

【００１６】運転制御回路３１は、子車両４を走行／停
止、方向転換、エンジンの始動／停止、旋回台、ブーム
およびバケットなどを制御するもので、この運転制御回
路３１には、クローラ駆動部３３、操舵部３４、エンジ
ンの始動／停止操作部３５および旋回台ブーム、バケッ
トなどの駆動部３６がそれぞれ接続されている。

【００１７】次に、上記のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、コントロールセンタ５の
キーボード等の入力装置を利用して作業領域内における
固定局１の位置座標および親車両２の走行経路データを
入力し、これをケーブル６、データ通信回路１８、制御
回路１７を介して記憶回路１９に格納する。また、走行
経路データは、光通信機９，１０により親車両２へ送信
され、主制御回路２０を通して記憶回路２３の所定領域
に格納する。そして、固定局１及び親車両２の自動追尾
装置７，８を動作モードにして両自動追尾装置７と８の
正面が互いに正対動作する双方向追尾状態にする。

【００１８】積込み位置Ｐ１に待機する親車両２への土
砂の積込が完了するなどして、土砂積込み用子車両４か
らスタート指令が与えられると、主制御回路２０から運
転制御回路２２に発車指令から送出され、これによりク
ローラ駆動部２４を駆動することにより親車両２をスタ
ートさせる。これに伴い、親車両２は、記憶回路２３に
格納されている経路データにしたがって走行経路３上を
自動走行する。このとき、親車両２の現在の走行位置
は、固定局１を基点にして固定局１の光波距離計１２、
水平角計測器１３、鉛直角測定器１４により測定され、
記憶回路１９に格納されている経路データと比較され
る。そして、親車両２の現在位置とこれに対応する走行
経路座標との間に偏差がある場合は、その偏差データは
光通信機９，１０および主制御回路２０を通して運転制
御回路２２に伝送され、偏差がゼロとなるように操舵部
２５を制御して親車両２の走行方向を走行経路上に乗せ
る。

【００１９】親車両２が走行経路３上を自動走行するに
つれ荷下ろし位置Ｐ２に達すると停止し、荷台の後部を
排出方向に向けるとともに、アップ／ダウン駆動部２７
をアップ動作させて荷台をアップし、荷台内の土砂を排
出する。荷下ろしが完了すると、親車両２は再び走行経
路３上を積込み位置Ｐ１に向けて移動を開始する。ま
た、親車両２が積込み位置Ｐ１に到着すると停止する。
以下、上述の動作を繰返すことにより、土砂の積込み、
運搬、荷下ろしを無人で自動的に行うことができる。

【００２０】一方、固定局１により正確に位置出しされ
ながら走行経路３上を自動走行する親車両２が予め決め
た所定の場所で溝掘りなどの作業を行っている作業車
両、即ち子車両４に接近すると、これを検知した安全監
視装置２９が主制御回路２８を通して距離測定装置１５
に動作指令を与え、この距離測定装置１５を動作させる
ことにより、これから測距用の超音波などを親車両２上
のターゲット１６に向け出射する。そして、ターゲット
１６で反射されてくる超音波等を受信することにより、
基準となる親車両２から作業中の子車両４までの距離を
計測する。この距離データを主制御回路２８に取込むこ
とにより、子車両４の現在の作業位置を算出する。この
算出した位置データと記憶回路３２に格納されている子
車両４の作業位置データとを比較して、子車両４が作業
位置データ通りに作業しているか否かを判定し、偏差が
ある場合には、現在の作業位置を記憶回路３２に記憶さ
れている作業位置に修正する。この修正はクローラ駆動
部３３、操舵部３４を運動制御回路３１で駆動制御する
ことにより行う。

【００２１】なお、親車両２を基準にして正確な自己位
置に修正された後の子車両４の土工事作業は、内蔵する
測位センサ３０により子車両４の方位及び位置を検出
し、この方位データ及び位置データと、予め設定されて
いる作業位置データとを比較しながら子車両４を稼動さ
せる。そして、親車両２が接近する毎に子車両４の自己
位置を修正する。

【００２２】このような本実施例においては、造成地域
内の基準位置に設置した固定局との双方向通信による監
視下で親車両を走行経路に沿って正確に位置出し制御
し、この親車両が作業中の子車両に接近したときに親車
両のターゲットを距離測定装置により視準して親車両と
子車両間の距離を測定し、この測定値を基に子車両の作
業に必要な正確な自己位置を出すようにしたので、親車
両を含む数多くの子車両の位置出しを単一の固定局のみ
で高精度にかつ低コストで効率よく行うことができ、固
定局を含む通信システムを簡略化および小規模化できる
ほか、従来のようなレーザ光反射板などを子車両の作業
位置に設置する必要がなく、子車両の作業場所の変更も
簡便となり、人手も不要となる。また、子車両の作業位
置は、親車両が接近したときに親車両を基準にして測定
できるから、従来のように子車両専用の固定基準局が不
要になり、測距のためのセンサに大きな出力のものも不
要になって、規制のいらない測距センサで容易に実現で
きる。さらに、距離測定装置で測定した子車両の位置デ
ータと予め定めた作業位置データとを比較することによ
り、子車両の位置を修正することができる。

【００２３】なお、上記実施例では、造成工事に従事す
る作業車両の位置出しについて述べたが、本発明はこれ
に限らず、土工事以外の作業現場で複数の車両が所定の
作業を行うものについても適用できる。また、本発明は
上記実施例に示す構成のものに限らず、請求項に記載し
た範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
業地域内の基準位置に設置した固定局との双方向通信に
より親車両を予め定めた走行経路に沿って正確に位置出
し制御し、この親車両が作業地域に点在して作業する子
車両に接近したときに、親車両または子車両の距離測定
手段により親車両または子車両を視準して、親車両と子
車両間の距離を測定し、この測量値と予め設定されてい
る作業位置データとを比較して子車両の位置を修正する
ようにしたので、固定局が単一で済み、最小の設備で複
数の作業車両の位置出しを高精度にかつ低コストで効率
よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を造成工事における各作業車両の位
置出しに適用した場合の概略構成図である。

【図２】本実施例における固定局と親車両の制御部の構
成を示すブロック図である。

【図３】本実施例における子車両の制御部の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ 固定局 ２ 親車両 ３ 走行経路 ４ 子車両 ７，８ 自動追尾装置 ９，１０ 光通信機 １１ ターゲット １２ 光波距離計 １３ 水平角測定器 １４ 鉛直角測定器 １５ 距離測定装置 １６ ターゲット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業地域内の基準位置に設置した固定局
   と、 前記作業地域内を予め定めた移動経路に沿って走行移動
   する少なくとも１つの親車両と、 前記作業地域内でそれぞれ所定の作業を行う複数の子車
   両とを備え、 前記親車両の作業地域内での位置を前記固定局を基準に
   して測定手段により測定し、この測定した位置データと
   前記予め定めた移動経路データとを比較しながら親車両
   を予め定めた移動経路に沿い自動走行させ、 前記親車両が前記子車両に対し所定の距離に接近したと
   きに測定手段を動作させて前記所定距離内にある子車両
   の現在位置を親車両を基準にして測定するようにした、 ことを特徴とする車両の位置出し方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記測定した子車両
   の現位置データと予め定めた子車両の作業位置データと
   比較し、その偏差が零となるように子車両の位置を修正
   する車両の位置出し方法。