1.本发明涉及翻斗卡车的控制系统。
背景技术：2.在近年的矿山运用中，以人工费的削减和安全性的提高为目的，以无人方式沿着经由卫星接收到的行驶路径行驶的自主行驶型的翻斗卡车(自主行驶翻斗卡车)的运用要求变高。矿山中的基本动作之一具有操作员操纵的挖掘机向自主行驶翻斗卡车装载货物的所谓的装载作业。装载作业中的挖掘机大多处于被称为作业面的台地上，由此为了容易供挖掘机进行装载作业，希望自主行驶翻斗卡车尽可能地接近该作业面停车。
3.专利文献1所述的自主行驶翻斗卡车通过无线通信来接收朝向装载指定位置引导的路径，并在该路径上行驶，该装载指定位置是为了向翻斗卡车装载货物而由挖掘机(装载机械)的操作员(挖掘机操作员)指定的位置。并提出如下内容：当停车时，对装载指定位置和后方识别装置探测到的作业面的位置进行比较，以在离挖掘机更近的位置停车的方式控制车身。通过该控制，翻斗卡车会停在不会碰到作业面且尽可能离装载指定位置近的位置，也就是说挖掘机操作员容易进行装载作业的位置上，因此装载作业效率得到提高。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2018－142113号公报
技术实现要素：7.在矿山环境下会具有各种状况。因此，不一定肯定能够划出能够使翻斗卡车在挖掘机操作员容易装载的方向上停止于装载指定位置的行驶路径。
8.专利文献1的自主行驶翻斗卡车能够不会碰撞到作业面地尽可能接近装载指定位置而停车。但是，对挖掘机操作员来讲，该停止位置上的翻斗卡车(货箱)的方向不一定是容易装载的方向。例如，当由挖掘机向翻斗卡车的货箱装载货物时，使前作业装置的前后方向(长边方向)与货箱的前后方向对齐，一边使前作业装置沿着货箱的前后方向动作一边对铲斗进行倾倒操作，由此，通常以使货物不会集中于货箱的一处的方式进行装载。此时，在自主行驶翻斗卡车以使货箱的前后方向相对于挖掘机的前作业装置的前后方向交叉的方式停车的情况下，若想要使前作业装置沿着货箱的前后方向移动，则与此同时不得不复合进行旋转动作，担心导致操作难度的上升、挖掘机操作员的疲劳、循环时间的增加等。
9.于是，当装载指定位置被制定时，希望与前作业装置的前后方向尽可能平行地引出路径，在自主行驶翻斗卡车停车时使车身的朝向(前后方向)与前作业装置的前后方向之间的关系接近平行。但是，由于装载场周边的环境会相继变化，所以难以通过具有向自主行驶翻斗卡车发送地图的功能的上位的地图生成系统(作为具体例为服务器)全面掌握装载场周边的变化，来设定各个自主行驶翻斗卡车的行驶路径。
10.因此，在想要如上述那样以使挖掘机的前作业装置的前后方向与自主行驶翻斗卡
车的前后方向接近平行的方式停车的情况下，需要由自主行驶翻斗卡车自身边识别外界边临机应变地调整路径。
11.综上所述，本发明的目的为，提供能够在装载指定位置上以装载机械的操作员容易装载的朝向进行停车的自主行驶型翻斗卡车的控制系统。
12.本技术包括多个解决上述课题的方式，若举出其中一例，则为一种翻斗卡车的控制系统，所述翻斗卡车是自主行驶型的翻斗卡车并具有控制装置，该控制装置基于行驶路径的数据和所述翻斗卡车的位置数据，而输出以使所述翻斗卡车在所述行驶路径上行驶并在装载指定位置停止的方式控制所述翻斗卡车的控制信号，所述行驶路径是所述翻斗卡车的行驶路径且以所述装载指定位置为终点，所述装载指定位置是作为装载机械向所述翻斗卡车的货斗装载货物的位置而指定的位置，其中，所述控制装置基于所述行驶路径的数据来运算第1停止方向，该第1停止方向为，所述翻斗卡车在所述行驶路径上行驶并在所述装载指定位置停止的情况下的所述翻斗卡车的前后方向，并且，所述控制装置基于运算出的所述第1停止方向、所述装载指定位置的位置数据和所述装载机械的位置数据，而以使所述装载机械位于第2停止方向的延长线上的方式修正所述行驶路径并运算修正后行驶路径，该修正后行驶路径是对所述行驶路径进行了修正的行驶路径且以所述装载指定位置为终点，该第2停止方向为，所述翻斗卡车在所述修正后行驶路径上行驶并在所述装载指定位置停止的情况下的所述翻斗卡车的前后方向。
13.发明效果
14.根据本发明，能够使自主行驶型翻斗卡车以装载机械的操作员容易装载的朝向停止于装载指定位置。
附图说明
15.图1是本发明的实施方式的搬运车辆一例的自主行驶翻斗卡车的外观图。
16.图2是本发明的实施方式的翻斗卡车的控制系统的概略构成图。
17.图3是本发明的实施方式的控制器的功能框图。
18.图4是自主行驶型翻斗卡车的行驶路径的说明图。
19.图5是用于说明基于修正路径生成部31进行的修正后行驶路径生成逻辑的几何学说明图。
20.图6是保持在如前作业装置50的动作平面56从装载指定位置p0通过那样的姿势的挖掘机200的俯视图。
21.图7是lidar(障碍物传感器)的探测范围的说明图。
22.图8是表示在将修正后行驶路径62生成后翻斗卡车100在修正前的行驶路径61上行驶过程中探测到障碍物的情况的图。
23.图9是表示当翻斗卡车100想要在修正后行驶路径62上行驶时或正在修正后行驶路径62上行驶时，探测到在修正前的行驶路径61的行驶过程中未检测到的障碍物的情况的图。
24.图10是行驶控制部33的功能框图。
25.图11是本实施方式的控制器30所执行的处理的流程图的一例。
具体实施方式
26.以下，使用附图说明本发明的实施方式。
27.图1是本发明的实施方式的搬运车辆一例的自主行驶翻斗卡车的外观图(立体图)。图1的翻斗卡车100具有车身架2、在车身架2上由支承轴(未图示)能够转动地支承的货斗(货箱)3、安装于车身架2上的前方的舱室4、安装于车身架2的前方的多个前轮5和安装于车身架2的后方的多个后轮6。
28.舱室4在其内部具有驾驶席(未图示)。有时操作员(驾驶者)落座于该驾驶席来进行制动踏板和加速踏板等的操作。也就是说翻斗卡车100有时为有人手动驾驶。在货斗3内，通过液压挖掘机和轮式装载机等的装载机械(工程机械)而装载有作为货物(搬运物)的土砂。另外，在翻斗卡车100的搬运目的地(卸土场)中，使货斗液压缸15(参照图2)伸长而一边使货斗3以货斗3后端的支承轴为中心转动一边使货斗3的前端上升倾斜，由此能够将货斗3内装载的货物从货斗3的后端排出。
29.前轮5(5l、5r)能够旋转地设于车身架2的前部下侧。前轮5l配置于车身架2的左侧，前轮6r配置于车身架2的右侧。这些左、右的前轮5l、5r构成了由操舵装置使操舵角θ变化的转向车轮。左、右的前轮5l、5r根据翻斗卡车100的方向盘的旋转角度而由操舵装置进行转向操作。
30.后轮6(6l、6r)能够旋转地设于车身架2的后部侧。后轮6l配置于车身架2的左侧，后轮6r配置于车身架2的右侧。这些左、右的后轮6l、6r构成翻斗卡车100的驱动轮，由左右的电动行驶马达19l、19r(参照图2)旋转驱动。对左右的后轮6l、6r进行旋转驱动，由此翻斗卡车100行驶驱动。
31.在车身架2，还搭载有作为控制后轮6的加速和减速的加速减速装置的电动马达19(参照图2)、和将前轮5以及后轮6能够上下动地支承的减震器(悬架装置)等的主要构成要素，成为车辆通过前轮5以及后轮6能够在路面上自由行驶的构成。
32.图2是本发明的实施方式的翻斗卡车的控制系统的概略构成图。自主行驶翻斗卡车100具有：发动机11；由发动机11驱动的交流发电机(发电机)12以及液压泵13；控制从液压泵13向各液压执行机构(例如货斗液压缸15、转向液压缸16)供给的工作油(液压油)的流动的液压回路14；通过从液压回路14接收工作油的供给并伸缩而使货斗(货箱)3上升或下降的货斗液压缸15；向与方向盘(未图示)连结的转向柱轴(未图示)输入操舵转矩而使转向阀(未图示)工作的电动转向马达17；通过经由转向阀给排的工作油而使左右的前轮5l、5r的操舵角变化的左右的转向液压缸16；对左右的后轮6(6l、6r)施加转矩而控制翻斗卡车100的加减速的左右的电动行驶马达19(19l、19r)；基于来自控制器30的控制信号而将由交流发电机12发电的电力向左右的电动行驶马达19以及电动转向马达17等供给的逆变器18；和基于输入的各种信息向逆变器18等输出控制信号的控制器(控制装置)30。
33.(控制器30)
34.控制器(控制装置)30是具有运算处理装置(例如cpu等处理器)、记忆装置(例如rom、ram等半导体存储器)、输入输出回路和通信回路的控制装置(例如微计算机)，构成为，通过由运算处理装置执行记忆装置内记忆的程序，能够执行该程序所规定的各种处理。控制器30执行为了翻斗卡车100的自主行驶的执行而向逆变器18输出控制信号而进行的电动行驶马达19l、19r和电动转向马达17的控制(也就是说，翻斗卡车100的加减速和操舵的控
制)、和翻斗卡车100自主行驶时的行驶路径的修正处理等。
35.在控制器30连接有无线器83(参照图3)，能够与外部终端(例如设置于管制中心的服务器(计算机)300、和搭载于挖掘机200(参照图6)的控制器)相互无线通信。无线器83将从控制器30输出的数据从无线器天线(未图示)发送，另一方面，将由该无线器天线接收的数据(例如后述的行驶路径数据)向控制器30输入。
36.对于控制器30输入有如下数据等：作为装载机械即挖掘机200的位置数据的旋转中心位置数据、作为位于由障碍物传感器(例如，lidar(参照图3、4等))21检测到的翻斗卡车100的行进方向(后方)上的障碍物的位置数据(障碍物坐标)的障碍物位置数据、由翻斗卡车100上搭载的gnss接收器84运算出的翻斗卡车的位置数据(自己位置数据)、由翻斗卡车100上搭载的imu(未图示)和gnss接收器84的输出而运算的翻斗卡车100的姿势数据(包括翻斗卡车的方位数据)、由翻斗卡车100上搭载的操舵角传感器81取得的操舵角数据、和由翻斗卡车100上搭载的速度传感器82取得的速度数据等。
37.控制器基于从管制中心的服务器300无线接收的翻斗卡车100用的行驶路径数据、挖掘机200的位置数据(旋转中心位置数据)、由检测存在于翻斗卡车100的行进方向上的障碍物的障碍物传感器21探测到的障碍物的位置数据、由gnss接收器84运算的翻斗卡车100的位置数据、从利用多个gnss天线(未图示)的gnss接收器84的测位结果运算的翻斗卡车100的姿势数据(方位数据)、由速度传感器82检测的翻斗卡车100的行驶速度、和由操舵角传感器81检测的前轮5的操舵角等，以使翻斗卡车100在行驶路径上行驶的方式运算左右的行驶马达19和电动转向马达17的驱动转矩，并以使各马达17、19依照该运算结果动作的方式控制逆变器18。由交流发电机12发电的电力经由逆变器18向各马达17、19供给，各马达17、19进行基于指令的动作。从液压泵13发送的液压油经由液压回路14向货斗液压缸15和转向液压缸16供给。尤其构成为，通过电动转向马达17的驱动而使液压回路14内的转向阀动作，从液压泵13至转向液压缸16的油路打开，由此进行前轮5的操舵。
38.图3是将由控制器30执行的运算通过方框分类表示的功能框图。控制器30作为修正路径生成部31、后方障碍物判断部32和行驶控制部33而发挥功能。
39.修正路径生成部31以能够使翻斗卡车100以挖掘机200容易进行装载作业的位置和朝向(方位)停止的方式，基于行驶路径数据、挖掘机200的位置数据(旋转中心位置数据)和翻斗卡车100的位置数据以及姿势数据，来修正从服务器300接收到的行驶路径数据所规定的行驶路径61(参照图5)并生成修正后行驶路径62(参照图5)。
40.后方障碍物判断部32基于由检测存在于翻斗卡车100的行进方向上的障碍物的障碍物传感器21检测的障碍物的位置数据、和由修正路径生成部31生成的修正后行驶路径62的数据(修正行驶路径数据)，来判断当翻斗卡车100在由修正路径生成部31生成的修正后行驶路径62上行驶时是否具有与障碍物碰撞的可能性。在通过该判断而判断为具有与障碍物接触的可能性的情况下，后方障碍物判断部32向行驶控制部33输出修正后行驶路径62无法作为翻斗卡车100的行驶路径来使用的意思(修正路径使用判断)。
41.行驶控制部33以使翻斗卡车100在修正前的行驶路径61或修正后的行驶路径62上行驶的方式计算翻斗卡车100的目标速度和目标操舵角，并以实现计算出的这些值的方式生成向左右的电动行驶马达19l、19r和电动转向马达17输出的转矩指令，将生成的转矩指令向对应的马达19l、19r、17输出。
42.此外，修正前和修正后的行驶路径61、62通过被称为节点的点列所付与。即，构成各行驶路径的多个节点的位置数据的集合成为行驶路径数据。各节点的位置例如能够在以东为+x方向、以北为+y方向、以矿山内的某个点为原点的正交坐标系(现场坐标系)上定义。图4是行驶路径的说明图。如该图所示，在行驶路径数据中的各节点n(其中，n为自然数)中，不仅设定有其坐标(xn,yn)，而且设定有翻斗卡车100从该节点n上通过时的目标速度vn。控制器30基于由速度传感器82取得的实际速度与目标速度vn的偏差来进行电动行驶马达19的加速或减速的控制。
43.(修正路径生成部31)
44.接着，使用图5进一步详细说明由修正路径生成部31进行的修正后行驶路径62的生成处理。图5是用于说明修正路径生成部31的逻辑的几何学说明图。图中的多个大黑点分别表示从服务器300接收的原本的行驶路径61的节点。
45.图中的点p0表示装载指定位置的节点。装载指定位置p0是指，作为挖掘机200使用前作业装置51(参照图6)向翻斗卡车100的货斗3装载货物时的基准位置而由挖掘机200的操作员指定的点，将其从挖掘机200的控制器直接或间接地无线发送至控制器30。
46.另外，图5中，将翻斗卡车100在行驶路径61上行驶并在装载指定位置p0停止的情况(图的例子中，翻斗卡车100的后轮6的车轴(后车轴)的中心位于装载指定位置p0上的情况)下的右后轮6r的位置设为pr，将左后轮6l的位置设为pl，由将两点pr、pl连接的实线来描绘连接左右的后轮6l、6r的车轴。有时将点pr与点pl的距离称为后轮间距离，将该距离设为l。另外，有时将该情况(翻斗卡车100在行驶路径61上行驶并在装载指定位置p0停止的情况)下的翻斗卡车100的前后方向称为第1停止方向。第1停止方向是，在现场坐标系内的xy平面中，在翻斗卡车100的长边方向上从翻斗卡车100的中心通过并从装载指定位置p0通过的直线。第1停止方向也是，与翻斗卡车100的后车轴正交的面跟现场坐标系中的xy平面之间的交线。另外，第1停止方向还是，将行驶路径61的终点的节点即装载指定位置p0与终点的前一个节点pz连接得到的线段延长的直线l1。第1停止方向是基于行驶路径数据(例如行驶路径数据中包含的装载指定位置p0和节点pz的位置数据)而运算得到的。
47.在此，使用图6作为与挖掘机200关联的点而说明旋转中心位置ps和点ps’。图6是保持于如前作业装置50的动作平面56从装载指定位置p0通过那样的姿势的挖掘机200的俯视图。图6的挖掘机200具有下部行驶体55、在下部行驶体55上能够旋转地安装的上部旋转体54、和安装于上部旋转体54且由动臂51、斗杆52以及铲斗53构成的前作业装置50。前作业装置50的动作平面56是构成前作业装置50的所有前部部51、52、53能够动作的平面，在图6的例子中从前作业装置50的左右方向上的中心通过。点ps是上部旋转体54的旋转中心的位置。点ps’是从旋转中心位置ps相对于前作业装置50的动作平面56引下垂线时的该垂线的垂足。在此，将该垂线的长度设为m。图5所示的旋转中心位置ps以及点ps’是以使动作平面56从装载指定位置p0通过的方式保持前作业装置50的姿势时的位置和点。
48.此外，本实施方式中虽然将挖掘机200的位置由旋转中心位置ps定义，但只要是离上部旋转体54上安装的两个gnss天线(未图示)的位置是既知的点，则定义在哪里都可以。旋转中心位置ps以及前作业装置50(上部旋转体54)的方位能够通过挖掘机200上搭载的gnss接收器(未图示)基于由两个gnss天线接收的多个测位卫星的信号(航法信号)来运算。
49.返回图5，由虚线所示的直线l2是现场坐标系中的xy平面上的直线，是将以使动作
平面56从装载指定位置p0通过的方式保持挖掘机200的前作业装置50的姿势时的点ps’与装载指定位置p0连接的直线。将该直线l2与翻斗卡车100在装载指定位置p0上停止的情况下的前后方向(称为“第2停止方向”)一致的情况下的右后轮6r的位置设为pr’，将左后轮6l的位置设为pl’，由连接两点pr’、pl’的点线来描绘此时的车轮轴。
50.在挖掘机200的旋转中心位置位于图5的点ps且翻斗卡车100在装载指定位置p0上停止的情况下，只要将翻斗卡车100的方向保持为第2停止方向(直线l2)而停止，则前作业装置50的动作平面56和翻斗卡车100的前后方向在xy平面上一致，因此基于挖掘机200的装载作业变容易。
51.因此，本实施方式的修正路径生成部31以使翻斗卡车100在修正后行驶路径62上行驶(后退)并在装载指定位置p0停止的情况下的翻斗卡车100的前后方向(第2停止方向)与直线l2(从装载指定位置p0通过的动作平面56)一致、或使第2停止方向与直线l2所成的角接近零的方式，修正行驶路径61并生成修正后行驶路径62。更具体地，修正路径生成部31在翻斗卡车100到达装载指定位置p0之前，基于行驶路径数据来运算翻斗卡车100在修正前的行驶路径61上行驶(后退)并在装载指定位置p0停止的情况下的翻斗卡车100的前后方向、即第1停止方向l1，并基于运算出的第1停止方向l1、装载指定位置p0的位置数据和挖掘机200的位置数据(图5的例子中为旋转中心位置的数据)ps，而以使第2停止方向与直线l2(从装载指定位置p0的通过的动作平面56)一致、或使第2停止方向与直线l2所成的角接近零的方式修正行驶路径61并运算修正后行驶路径62。
52.本实施方式的修正路径生成部31当将行驶路径61向修正后行驶路径62修正时，利用图5中所示的两个距离、即d1(第1距离)以及d2(第2距离)。d1(第1距离)是，翻斗卡车100在修正前的行驶路径61上行驶并在装载指定位置p0停止的情况下的翻斗卡车左右方向上的一方的后轮(第1后轮)6r的位置即pr(第1位置)与翻斗卡车100在修正后的行驶路径62上行驶并在装载指定位置p0停止的情况下的所述一方的后轮(第1后轮)6r的位置即pr’(第2位置)之间在第1停止方向(与后车轴正交的方向)上的距离(偏差)。d2(第2距离)是第1位置pr和第2位置pr’之间的在与第1停止方向正交的方向(后车轴的方向)上的距离(偏差)。接着说明基于修正路径生成部31进行的d1(第1距离)以及d2(第2距离)的运算过程。
53.将直线l1(第1停止方向)与直线l2(从装载指定位置p0通过的动作平面56)所成的角设为θ。若将装载指定位置p0的坐标设为(x0,y0)，将节点pz的坐标设为(x1,y1)，将旋转中心位置ps的坐标设为(xs,ys)，将从旋转中心位置ps垂下至动作平面56的垂线的垂足ps’的坐标设为(xs’,ys’)，将该垂线的长度设为m，将直线l1与y轴所成的角设为θ1，将直线l2与y轴所成的角设为θ2，则θ是θ1与θ2之差，能够通过如下的数式(1)计算。
54.【数式1】
[0055][0056]
d1(第1距离)以及d2(第2距离)使用由上述数式(1)运算出的θ和后轮间距离l，由如下的数式(2)以及(3)表示。也就是说，d1以及d2能够根据装载指定位置p0的坐标(x0,y0)、节点p1的坐标(x1,y1)、从旋转中心位置ps垂下至动作平面56的垂线的垂足ps’的坐标(xs’,ys’)、后轮间距离l来运算。
[0057]
【数式2】
[0058][0059]
【数式3】
[0060][0061]
修正路径生成部31计算在修正前的行驶路径61上从装载指定位置p0离开距离d1(第1距离)的点p1(第1点)、在该行驶路径61上从点p1(第1点)进一步离开规定距离x1的点p2(第2点)、和在该行驶路径61上从点p2(第2点)进一步离开规定距离x2的p3(第3点)。并且，修正路径生成部31使点p1(第1点)与点p2(第2点)之间的行驶路径61在与第1停止方向正交的方向上平行移动距离d2(第2距离)，将两点p1、p2平行移动后的修正后行驶路径62上的点设为p1’、p2’。并且，修正路径生成部31作为修正后行驶路径62来计算将点p1’与装载指定位置p0由以点pr’为圆心的圆弧连接且将点p2’与点p3顺滑连接得到的路径(将点p3、点p2’、点p1’、点p0连接的线)。
[0062]
此外，修正后行驶路径62上的各节点所规定的目标速度能够从与修正前的行驶路径61的各节点对应的节点继承。在修正后行驶路径62上新生成的节点的目标速度例如能够通过基于既知的节点的值来补全目标速度而设定。另外，上述所使用的x1、x2是考虑了后退的对位时车身处于非常低的速度、和车身的操舵性能而采用的，当想要在修正后行驶路径62上行驶时，以充分满足操舵的长度来设定即可。
[0063]
(后方障碍物判断部32)
[0064]
后方障碍物判断部32从障碍物传感器21接收后方障碍物坐标(障碍物位置数据)，基于该后方障碍物坐标和修正后行驶路径62的位置数据，来判断当翻斗卡车100在修正后行驶路径62上行驶时或在修正后行驶路径62上行驶过程中是否会与障碍物接触，输出与该判断结果相应的修正路径使用判断(true或false)。修正路径使用判断在翻斗卡车100在修正前的行驶路径61和修正后行驶路径62中的哪个行驶路径上行驶的判断中被利用。障碍物传感器21希望是能够大范围探测障碍物的传感器，但在本实施方式中如图7所示，作为障碍物传感器21而搭载了能够对1/2
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车身宽度w+α[m]的范围沿车身前后方向(纵向)进行扫描的2台lidar。图中的双重线表示lidar的扫描面。
[0065]
图8表示在生成了修正后行驶路径62之后、翻斗卡车100在修正前的行驶路径61上行驶过程中由障碍物传感器21探测到障碍物的情况。如图8所示，在根据从障碍物传感器21接收到的后方障碍物坐标po1向修正后行驶路径62垂下的垂线的长度为翻斗卡车100的车身宽度w以下的情况下，判断为若使用修正后行驶路径62进行行驶则具有翻斗卡车100与该障碍物碰撞的隐患，后方障碍物判断部32作为修正路径使用判断输出false。也就是说，翻斗卡车100被控制为，在修正前的行驶路径61上行驶。另一方面，在垂线的长度比车身宽度w大的情况下，或没有由障碍物传感器21探测到障碍物的情况下，后方障碍物判断部32作为修正路径使用判断而输出true。
[0066]
图9表示当翻斗卡车100想要在修正后行驶路径62上行驶时，或在修正后行驶路径62上行驶过程中，由障碍物传感器21探测到当在修正前的行驶路径61的行驶过程中未检测到的障碍物的情况。该情况下，也与图8的情况同样地，判断为若使用修正后行驶路径62进
行行驶则具有翻斗卡车100与该障碍物碰撞的隐患，后方障碍物判断部32作为修正路径使用判断而输出false。也就是说，翻斗卡车100被控制为，在修正前的行驶路径61上行驶。另外，与图8的情况同样地，在垂线的长度比车身宽度w大的情况下，或没有由障碍物传感器21探测到障碍物的情况下，后方障碍物判断部32作为修正路径使用判断而输出true。
[0067]
此外，在此，当垂线的长度为车身宽度w以下时后方障碍物判断部32判断为具有碰撞的可能性，但车身宽度w只是一例，也可以利用其它阈值。另外，在此，仅关注于与修正后行驶路径62之间的距离(垂线的长度)来进行修正路径使用判断，但也可以为，修正后行驶路径62之间的距离为车身宽度w以下的情况(在修正后行驶路径62上行驶的情况下会与障碍物碰撞的情况)下，判断该后方障碍物坐标po1与修正前的行驶路径61之间的距离是否为车身宽度w以下，在该距离比车身宽度w大的情况下在修正前的行驶路径61上行驶。即使在修正前的行驶路径61上行驶，也可以为在与障碍物碰撞的情况下在其近前停车。
[0068]
(行驶控制部33)
[0069]
行驶控制部33在后方障碍物判断部32输出的修正路径使用判断为true的情况下使用修正后行驶路径62，在为false的情况下使用修正前的行驶路径61，来控制翻斗卡车100的行驶。
[0070]
图10是行驶控制部33的功能框图。如该图所示，行驶控制部33具有控制翻斗卡车100的操舵角的转向控制部41、和控制翻斗卡车100的速度的速度控制部42。
[0071]
(a)在行驶至行驶路径61的点p0和行驶至修正后行驶路径62的点p1’之前的情况
[0072]
在使翻斗卡车100行驶至修正前的行驶路径61的装载指定位置p0之前或行驶至修正后行驶路径62的点p1’之前的情况下的基于行驶控制部33进行的速度控制以及转向控制为如下所述。
[0073]
速度控制部42进行基于从速度传感器82的传感器值(速度数据)运算的翻斗卡车100的实时速度和在行驶路径的各节点所规定的目标速度进行的反馈控制，以使翻斗卡车100的实时速度接近目标速度的方式运算左右的电动行驶马达19l、19r的转矩。然而，由于在此设想的是通过后退进行对位，所以目标速度设想为车身的最低速度，例如为5[km/h]。另外，在到达至装载指定位置p0附近的情况下，将目标速度设为0[km/h]而满制动驱动，在想要停车的位置上停车。
[0074]
转向控制部41以从现在位置朝向翻斗卡车100的行进方向离开固定距离(前方注视距离)的前方的路径上的点(前方注视点)为目标，根据将现在位置和前方注视点相连的直线、和与现在的车身横摆角所成的角来决定操舵的目标值。在此考虑车速慢的情况而将前方注视距离设为10[m]。在决定操舵的目标值之后，转向控制部41通过操舵目标值和现在的操舵角的反馈控制来计算电动转向马达17的转矩指令。
[0075]
将以上计算出的行驶电动马达转矩指令和电动转向马达转矩指令向逆变器输出来驱动各马达，由此以不会脱离路径的方式行驶。
[0076]
(b)从修正后行驶路径62的点p1’行驶至点p0的情况
[0077]
在修正后行驶路径62上从点p1’行驶至装载指定位置p0的情况下的速度控制为如下所述。
[0078]
翻斗卡车100当到达至修正后行驶路径62上的点p1’的时点，左右某一方的后轮6会率先到达前述的点pl’或点pr’，由此，速度控制部42将尚未到达的一方的后轮6的目标速
度设为5[km/h]，将到达的一方的后轮6的目标速度设为0[km/h]来运算左右的电动行驶马达19l、19r的转矩。与此同时，转向控制部41以使操舵角平行于翻斗卡车100的车身的朝向的方式输出电动转向马达17的转矩指令。此时，翻斗卡车100以到达点pl’或点pr’的一方的后轮6为中心进行圆周运动，使尚未到达点pl’或点pr’的另一方的后轮6接近点pl’或点pr’。最后，在左右双方的后轮6分别到达点pl’和点pr’而操舵角与车身平行的时点，转向控制部41将各电动行驶马达19l、19r的转矩指令设为0而完成停车。
[0079]
另一方面，在修正路径使用判断为true的状态下在修正后行驶路径62上行驶的情况下，在该修正路径使用判断切换至false的情况下，迅速使行驶路径返回修正前的行驶路径61，同样地进行上述的控制。
[0080]
另外，速度控制部42中，无论是否为修正后行驶路径62，对后方障碍物坐标和翻斗卡车100的现在坐标(位置数据)进行比较，在双方的距离成为固定距离以下的情况，迅速通过满制动而停车，避免与后方障碍物的碰撞。
[0081]
(流程图)
[0082]
在此，说明由上述构成的控制器30执行的翻斗卡车100的控制流程的一例。图11是本实施方式的控制器30执行的处理的流程图的一例。控制器30以规定周期执行图11的流程。
[0083]
在s101中，控制器30(修正路径生成部31)经由无线器83从管制中心的服务器300接收行驶路径数据。
[0084]
s102中，控制器30(修正路径生成部31)判断由s101接收到的行驶路径数据所示的行驶路径的终端的节点是否为装载指定位置p0。在判断为终端的节点为装载指定p0的情况下向s103前进，在并非如此的情况下结束处理。
[0085]
s103中，控制器30(修正路径生成部31)例如从挖掘机200接收挖掘机200的位置数据(旋转中心位置ps的坐标(xs,ys))，由该坐标(xs,ys)和装载指定位置p0的坐标(x0,y0)来运算点ps’的坐标(xs’,ys’)。并且，控制器30(修正路径生成部31)根据运算出的点ps’的坐标(xs’,ys’)、装载指定位置p0的坐标(x0,y0)、节点pz的坐标(x1,y1)和上述数式(1)来运算θ。此外，虽然未说明，但对直线l1(第1停止方向)进行规定的装载指定位置p0的坐标(x0,y0)和节点pz的坐标(x1,y1)也包含在由s101接收的行驶路径数据中。
[0086]
s104中，控制器30(修正路径生成部31)判断由s103运算出的θ是否为0。在判断为θ≠0的情况下向s105前进，在θ＝0的情况下不需要修正行驶路径，因此结束处理。
[0087]
s105中，控制器30(修正路径生成部31)利用由s103运算出的θ和上述数式(2)以及(3)来运算距离d1、d2，并利用上述说明的方法而从行驶路径61生成修正后行驶路径62。
[0088]
s106中，控制器30(后方障碍物判断部32)从障碍物传感器21接收后方障碍物坐标(障碍物位置数据)，基于由s105生成的修正后行驶路径62的位置数据和后方障碍物坐标来判断在使翻斗卡车100行驶于修正后行驶路径62的情况下是否会与障碍物碰撞。在判断为行驶于修正后行驶路径62的情况下会与障碍物碰撞的情况下向s107前进，在判断为不会与障碍物碰撞的情况下向s116前进。
[0089]
步骤s111中，控制器30(行驶控制部33)使翻斗卡车100沿着修正后行驶路径62行驶，控制翻斗卡车100的行驶直到左右某一方的后轮6到达至点pl’和点pr’(参照图5)的任意一点。
[0090]
步骤s112中，控制器30(行驶控制部33)使左右的后轮6中率先到达点pl’和点pr’(参照图5)的任意一点的一方的后轮6的驱动停止，依照目标速度(5[km/h])驱动尚未到达的另一方的后轮6，在该另一方的后轮6也到达点pl’和点pr’的任意一点的情况下停止翻斗卡车(s113)，结束处理。由此能够使翻斗卡车100在翻斗卡车100的前后方向沿着直线l2的状态下停止于装载停止位置p0，基于挖掘机200的装载作业变容易。
[0091]
另一方面，在s106使翻斗卡车100行驶于修正后行驶路径62的情况下判断为会与障碍物碰撞的情况下，放弃修正后行驶路径62(s107)，向步骤s108前进。
[0092]
步骤s108中，控制器30(后方障碍物判断部32)基于由s101接收到的修正前的行驶路径61的位置数据和后方障碍物坐标而对翻斗卡车100判断在行驶于行驶路径61的情况下是否会与障碍物碰撞。在判断为行驶于行驶路径61的情况下会与障碍物碰撞的情况下向s109前进，在判断为不会与障碍物碰撞的情况下向s110前进。
[0093]
步骤s109中，控制器30(行驶控制部33)使翻斗卡车100沿着修正前的行驶路径61行驶，使翻斗卡车100在后方障碍物的近前停止，结束处理。
[0094]
步骤s110中，控制器30(行驶控制部33)使翻斗卡车100沿着修正前的行驶路径61行驶，使翻斗卡车100在装载指定位置p0停止，结束处理。
[0095]
此外，在图11的流程图中，也包括因障碍物的存在而放弃修正后行驶路径62且利用修正前的行驶路径61的情况下的处理(s106、107、108、109、110)，但在明确了不存在障碍物的情况下，能够省略该处理。
[0096]
(效果)
[0097]
根据以上说明的本实施方式，能够获得以下的作用效果。
[0098]
(1)本实施方式中，以使当挖掘机200的前作业装置50(铲斗53)移动至装载指定位置p0时的前作业装置50的动作平面56(直线l2)与翻斗卡车100在装载指定位置p0处的前后方向(第2停止方向)一致的方式生成修正后行驶路径62，并以使翻斗卡车在该修正后行驶路径62上行驶并在装载指定位置p0停止的方式控制翻斗卡车。由此，能够降低进行装载作业的挖掘机操作员的作业难易度，减轻减轻，防止循环时间的不必要的增加。
[0099]
然而，不需要使第2停止方向和动作平面56(直线l2)完全一致，双方在xy平面上所成的角接近零即可。根据该观点，只要挖掘机200位于第2停止方向(直线l2)的延长线上，则与并非如此的情况相比较，基于挖掘机200的装载作业就会变容易。即，可以为，修正路径生成部31基于行驶路径数据来运算作为翻斗卡车100在修正前的行驶路径61上行驶(后退)并在装载指定位置p0停止的情况下的翻斗卡车100的前后方向的第1停止方向l1，基于运算出的第1停止方向l1、装载指定位置p0的位置数据和挖掘机200的位置数据(图5的例子中旋转中心位置的数据)ps，而以使挖掘机200位于作为翻斗卡车100在修正后行驶路径62上行驶(后退)并在装载指定位置p0停止的情况下的翻斗卡车100的前后方向的第2停止方向l2的延长线上的方式，修正行驶路径61并运算修正后行驶路径62，。
[0100]
(2)本实施方式中，以将修正前的行驶路径61的一部分区间平行移动后的线段为基准，由此生成修正后行驶路径62。由此，能够通过最低限的路径修正而生成修正后行驶路径62，降低了在与修正前的行驶路径61完全不同的线路上行驶的可能性。因此，能够抑制与当初没有想到的障碍物接触的可能性。
[0101]
(3)本实施方式中，在当翻斗卡车100行驶于修正前的行驶路径61中而检测到障碍
物的情况下，判断该障碍物与翻斗卡车100当行驶于修正后行驶路径62时接触的可能性的有无，在具有接触可能性的情况下不在修正后行驶路径62上行驶，而在原本的行驶路径61上行驶。由此，能够避免如下事态的发生：为了避免在修正后行驶路径62上行驶而导致的与障碍物接触的可能性和与该障碍物的接触，而不得不在障碍物的近前使翻斗卡车100停止。
[0102]
(4)本实施方式中，在当翻斗卡车100行驶于修正后行驶路径62中检测到障碍物的情况下，判断该障碍物与翻斗卡车100在修正后行驶路径62行驶过程中接触的可能性的有无，在具有接触可能性的情况下，将行驶路径切换为原本的行驶路径61。由此，能够避免如下事态的发生：为了避免在修正后行驶路径62上行驶而导致的与障碍物接触的可能性和与该障碍物的接触，而不得不在障碍物的近前使翻斗卡车100停止。
[0103]
(其他)
[0104]
此外，本发明并不限于上述实施方式，包括不脱离本发明主旨范围内的各种变形例。例如，本发明没有限定于必须具有上述实施方式所说明的全部构成，包括将一部分构成删除的例子。另外，也能够将某一实施方式的构成向其它实施方式的构成追加或置换。
[0105]
上述说明了控制翻斗卡车100的控制器30搭载于翻斗卡车100的情况，但也可以为，不需要将控制器30搭载于翻斗卡车100，例如构成为，设置于管制中心300通过无线进行翻斗卡车100的车辆控制。
[0106]
上述中，当使翻斗卡车100在装载停止位置p0停止时，以使后车轴的中点位于装载停止位置p0上的方式控制翻斗卡车100，但也可以为，以后车轴的中点以外的其他点为基准来控制翻斗卡车100。
[0107]
另外，上述控制器30的各构成和该各构成的功能以及执行处理等可以使其一部分或全部通过硬件(例如由集成电路设计执行各功能的逻辑等)实现。另外，上述的控制器30的构成可以作为通过由运算处理装置(例如cpu)读取、执行而将控制器30的构成的各功能实现的程序(软件)。该程序的信息能够记忆于例如半导体存储器(闪存、ssd等)，磁性记忆装置(硬盘驱动器等)以及记录介质(磁盘、光盘等)等。
[0108]
另外，上述的各实施方式的说明中，控制线和信息线仅表示了认为对于该实施方式的说明必要的部分，并没有表示对于产品必须的所有的控制线和信息线。实际上可以理解为，几乎所有的构成是相互连接的。
[0109]
附图标记说明
[0110]2…
车身架，3
…
货斗(货箱)，5
…
前轮，6
…
后轮，11
…
发动机，12
…
交流发电机(发电机)，13
…
液压泵，14
…
液压回路，15
…
货斗液压缸，16
…
转向液压缸，17
…
电动转向马达，18
…
逆变器，19
…
电动行驶马达，21
…
障碍物传感器，30
…
控制器(控制装置)，31
…
修正路径生成部，32
…
后方障碍物判断部，33
…
行驶控制部，41
…
转向控制部，42
…
速度控制部，50
…
前作业装置，51
…
动臂，52
…
斗杆，53
…
铲斗，54
…
上部旋转体，55
…
下部行驶体，56
…
动作平面，61
…
修正前的行驶路径，62
…
修正后行驶路径，81
…
操舵角传感器，82
…
速度传感器，83
…
无线器，84
…
gnss接收器，100
…
自主行驶翻斗卡车，200
…
挖掘机，300
…
服务器。
技术特征：1.一种翻斗卡车的控制系统，所述翻斗卡车是自主行驶型的翻斗卡车并具有控制装置，该控制装置基于行驶路径的数据和所述翻斗卡车的位置数据，而输出以使所述翻斗卡车在所述行驶路径上行驶并在装载指定位置停止的方式控制所述翻斗卡车的控制信号，所述行驶路径是所述翻斗卡车的行驶路径且以所述装载指定位置为终点，所述装载指定位置是作为装载机械向所述翻斗卡车的货斗装载货物的位置而指定的位置，所述翻斗卡车的控制系统的特征在于，所述控制装置基于所述行驶路径的数据来运算第1停止方向，该第1停止方向为，所述翻斗卡车在所述行驶路径上行驶并在所述装载指定位置停止的情况下的所述翻斗卡车的前后方向，并且，所述控制装置基于运算出的所述第1停止方向、所述装载指定位置的位置数据和所述装载机械的位置数据，而以使所述装载机械位于第2停止方向的延长线上的方式修正所述行驶路径并运算修正后行驶路径，该修正后行驶路径是对所述行驶路径进行了修正的行驶路径且以所述装载指定位置为终点，该第2停止方向为，所述翻斗卡车在所述修正后行驶路径上行驶并在所述装载指定位置停止的情况下的所述翻斗卡车的前后方向。2.根据权利要求1所述的翻斗卡车的控制系统，其特征在于，所述控制装置基于所述装载机械的位置数据和所述装载指定位置，来运算所述装载机械在所述装载指定位置向所述翻斗卡车装载货物时的所述装载机械的作业装置的动作平面，并且，所述控制装置基于所述作业装置的动作平面与所述第1停止方向所成的角、和位于所述翻斗卡车的左右的第1后轮与第2后轮的距离、即后轮间距离，而以使所述第2停止方向与所述作业装置的动作平面所成的角接近零的方式修正所述行驶路径并运算所述修正后行驶路径。3.根据权利要求2所述的翻斗卡车的控制系统，其特征在于，所述装载机械的位置数据是所述装载机械的旋转中心的位置数据。4.根据权利要求2所述的翻斗卡车的控制系统，其特征在于，所述控制装置基于所述后轮间距离、和所述第1停止方向与所述作业装置的动作平面所成的角，来运算作为第1位置与第2位置在所述第1停止方向上的距离的第1距离，该第1位置是，所述翻斗卡车在所述行驶路径上行驶并在所述装载指定位置停止的情况下的所述第1后轮的位置，该第2位置是，所述翻斗卡车在所述修正后行驶路径上行驶并在所述装载指定位置停止的情况下的所述第1后轮的位置，并且，所述控制装置基于所述后轮间距离、和所述第1停止方向与所述作业装置的动作平面所成的角，来运算作为所述第1位置与所述第2位置在与所述第1停止方向正交的方向上的距离的第2距离，并且，所述控制装置计算在所述行驶路径上从所述装载指定位置离开所述第1距离的第1点、在所述行驶路径上从所述第1点进一步离开规定距离的第2点、和在所述行驶路径上从所述第2点进一步离开规定距离的第3点，并且，所述控制装置使所述第1点与所述第2点之间的所述行驶路径在与所述第1停止方向正交的方向上平行移动所述第2距离，并将能够将该平行移动后的路径与所述第3点以及所述装载指定位置连接的路径计算为所述修正后行驶路径。
5.根据权利要求1所述的翻斗卡车的控制系统，其特征在于，还具有检测在所述翻斗卡车的行进方向上存在的障碍物的障碍物传感器，所述控制装置基于当所述翻斗卡车在修正前的所述行驶路径上行驶过程中由所述障碍物传感器检测到的障碍物与所述修正后行驶路径之间的距离，来判断当所述翻斗卡车在所述修正后行驶路径上行驶时是否会接触由所述障碍物传感器检测到的障碍物，在判断为所述翻斗卡车会接触由所述障碍物传感器检测到的障碍物的情况下，输出以使所述翻斗卡车在所述行驶路径上行驶的方式控制所述翻斗卡车的控制信号。6.根据权利要求1所述的翻斗卡车的控制系统，其特征在于，还具有检测在所述翻斗卡车的行进方向上存在的障碍物的障碍物传感器，所述控制装置基于当所述翻斗卡车在所述修正后行驶路径上行驶过程中由所述障碍物传感器检测到的障碍物与所述修正后行驶路径之间的距离，来判断当所述翻斗卡车在所述修正后行驶路径上行驶过程中所述翻斗卡车是否会接触由所述障碍物传感器检测到的障碍物，在判断为所述翻斗卡车会接触由所述障碍物传感器检测到的障碍物的情况下，输出以使所述翻斗卡车在所述行驶路径上行驶的方式控制所述翻斗卡车的控制信号。
技术总结翻斗卡车具有以使翻斗卡车在行驶路径上行驶并在装载指定位置停止的方式控制翻斗卡车的控制器。控制器从行驶路径数据运算翻斗卡车在行驶路径上行驶并在装载指定位置停止的情况下的翻斗卡车的前后方向(第1停止方向)，并基于运算出的第1停止方向、装载指定位置的位置数据、和挖掘机的旋转中心位置数据，而以使挖掘机位于翻斗卡车在以装载指定位置为终点的修正后的行驶路径上行驶并在装载指定位置停止的情况下的翻斗卡车的前后方向(第2停止方向)的延长线上的方式修正行驶路径并运算修正后的行驶路径。修正后的行驶路径。修正后的行驶路径。
技术研发人员：日田真史 柴田浩一 鱼津信一
受保护的技术使用者：日立建机株式会社
技术研发日：2021.11.11
技术公布日：2022/11/1
