JP6767940B2 - Emergency stop system for work machines - Google Patents
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Description
本発明は作業機械の非常停止システムに係り、特に自律走行する作業機械の非常停止技術に関する。 The present invention relates to an emergency stop system for a work machine, and more particularly to an emergency stop technique for an autonomously traveling work machine.
鉱山現場において土砂や鉱物を搬送する運搬車両を、有人運転によらず管制サーバからの指示に従って自律走行させる技術がある。 There is a technology to autonomously drive a transport vehicle that transports earth and sand and minerals at a mine site according to instructions from a control server, regardless of manned operation.
例えば特許文献１には、「無線移動式作業機械と遠隔操縦装置と移動式中継局とをそなえ、作業機械と中継局との間に、強電波指向性の第１双方向通信手段と、第１自動追尾手段とを設けるとともに、遠隔操縦装置と中継局との間に、強電波指向性の第２双方向通信手段と、第２自動追尾手段と、第２双方向通信手段による通信不能時に遠隔操縦装置と中継局との間での双方向通信を可能にする非常時用スペクトル拡散式双方向通信手段とを設けるように構成する（要約抜粋）」遠隔無線操縦システムが開示されている。 For example, Patent Document 1 states, "A wireless mobile work machine, a remote control device, and a mobile relay station are provided, and a first two-way communication means having strong radio wave directionality is provided between the work machine and the relay station. 1 An automatic tracking means is provided, and when communication is not possible between the remote control device and the relay station by a strong radio wave directional second bidirectional communication means, a second automatic tracking means, and a second bidirectional communication means. A remote radio control system is disclosed that is configured to provide an emergency spread spectrum bidirectional communication means that enables bidirectional communication between the remote control device and the relay station (abstract excerpt).
自律走行システムの円滑利用のためには、システム起動前に機器障害の有無をテストしたいという要望があるが、特許文献１では、通信障害の対応可否はチェックできても機器障害の有無まではチェックできないという課題がある。 In order to use the autonomous driving system smoothly, there is a request to test the presence or absence of equipment failure before starting the system. However, in Patent Document 1, even if it is possible to check whether or not a communication failure can be dealt with, the presence or absence of device failure is checked. There is a problem that it cannot be done.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、自律走行する作業機械の非常停止端末の機器障害の有無を自律走行システムの起動前に検証できる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of verifying the presence or absence of a device failure of an emergency stop terminal of an autonomously traveling work machine before starting the autonomous traveling system.
上記課題を解決するために、本発明は鉱山で管制サーバからの指示に従って作業機械を自律走行させる自律走行システムと併用して設置された作業機械の非常停止システムであって、前記非常停止システムは、前記作業機械の非常停止動作の実行を指示する入力操作を受け付ける少なくとも１つの非常停止端末と、前記非常停止端末の其々に無線通信回線を介して接続された統括機と、を含み、前記統括機は、オペレータから非常停止動作の操作を受け付ける非常停止スイッチと、前記非常停止スイッチの操作に基づいて、前記作業機械を非常停止させるための停止命令信号を生成する停止命令信号生成装置と、前記停止命令信号を前記非常停止端末に向けて送信する停止命令信号送信機と、を含み、前記停止命令信号生成装置は、前記自律走行システムが起動したことを示す起動信号を受信する起動信号受信部と、前記起動信号を受信した状態で前記非常停止スイッチの操作を受け付けると前記作業機械を実際に非常停止させる通常モードであると決定し、前記起動信号を受信していない状態で前記非常停止スイッチの操作を受け付けると前記非常停止端末のテストモードであると決定するモード決定部と、前記作業機械を非常停止させるためのコマンドであって前記通常モードと前記テストモードとで共通する非常停止コマンドに、前記モード決定部による決定結果に基づいて前記通常モードであるか前記テストモードであるかを示すモード識別フラグを付加した前記停止命令信号を生成する停止命令信号生成部と、を含み、前記非常停止端末の其々は、前記統括機から送信された前記停止命令信号を受信する停止命令信号受信機と、前記停止命令信号に基づいて、前記作業機械に搭載された非常停止装置を駆動させるための停止制御信号を生成する停止制御信号生成装置と、前記停止制御信号を前記作業機械に対して送信する停止制御信号送信機と、前記停止制御信号が生成されたことを示す停止応答信号を前記統括機に対して送信する停止応答信号送信機と、を含み、前記停止制御信号生成装置は、前記停止命令信号に含まれる前記モード識別フラグを参照し、前記通常モードであるか前記テストモードであるかを判定するモード判定部と、前記停止命令信号を受信に応じて前記停止制御信号を生成する停止制御信号生成部と、前記停止応答信号を生成する停止応答信号生成部と、を含み、前記モード判定部が前記テストモードであると判定すると、前記停止制御信号生成部は前記停止制御信号送信機に前記停止制御信号を出力することなく、前記停止応答信号生成部に前記停止制御信号を生成したことを示す信号を出力し、前記モード判定部が前記通常モードであると判定すると、前記停止制御信号生成部は前記停止制御信号送信機に前記停止制御信号を出力する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an emergency stop system for a work machine installed in combination with an autonomous travel system for autonomously running the work machine according to an instruction from a control server in a mine. Includes at least one emergency stop terminal that accepts an input operation instructing the execution of the emergency stop operation of the work machine, and a control unit connected to each of the emergency stop terminals via a wireless communication line. The control machine includes an emergency stop switch that receives an operation of an emergency stop operation from an operator, a stop command signal generation device that generates a stop command signal for emergency stopping of the work machine based on the operation of the emergency stop switch, and a stop command signal generator. The stop command signal generator includes a stop command signal transmitter that transmits the stop command signal toward the emergency stop terminal, and the stop command signal generator receives a start signal indicating that the autonomous traveling system has been started. When the operation of the emergency stop switch is received while receiving the start signal, it is determined that the normal mode is to actually stop the work machine, and the emergency stop is not received when the start signal is not received. A mode determination unit that determines that the test mode of the emergency stop terminal is received when a switch operation is received, and an emergency stop command that is a command for emergency stopping the work machine and is common to the normal mode and the test mode. Includes a stop command signal generation unit that generates the stop command signal to which a mode identification flag indicating whether the mode is the normal mode or the test mode is added based on the determination result by the mode determination unit. Each of the emergency stop terminals drives a stop command signal receiver that receives the stop command signal transmitted from the control unit and an emergency stop device mounted on the work machine based on the stop command signal. A stop control signal generator that generates a stop control signal for the purpose, a stop control signal transmitter that transmits the stop control signal to the work machine, and a stop response signal indicating that the stop control signal has been generated. The stop response signal transmitter including a stop response signal transmitter to be transmitted to the control unit, the stop control signal generator refers to the mode identification flag included in the stop command signal, and is in the normal mode or the test mode. A mode determination unit for determining whether or not the signal is received, a stop control signal generation unit for generating the stop control signal in response to receiving the stop command signal, and a stop response signal generation unit for generating the stop response signal are included. , The mode determination unit is the When it is determined that the test mode is set, the stop control signal generation unit does not output the stop control signal to the stop control signal transmitter, but a signal indicating that the stop control signal is generated to the stop response signal generation unit. Is output, and when the mode determination unit determines that the normal mode is set, the stop control signal generation unit outputs the stop control signal to the stop control signal transmitter.
本発明によれば、自律走行する作業機械の非常停止端末の機器障害の有無を自律走行システムの起動前に検証できる技術を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique capable of verifying the presence or absence of a device failure of an emergency stop terminal of an autonomously traveling work machine before starting the autonomous traveling system. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一又は関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態では、特に必要なとき以外は同一又は同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiment, members having the same function are designated by the same or related reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted. Further, in the following embodiments, the description of the same or similar parts is not repeated in principle except when it is particularly necessary.
図１は、本実施形態に係る非常停止システムを併用した自律走行システムの概要を示す図である。本実施形態では鉱山で自律走行する作業機械の例として自律走行ダンプトラックを例に挙げて説明するが、作業機械の例はこれに限定されず、散水車や油圧ショベル等でもよい。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of an autonomous driving system in which the emergency stop system according to the present embodiment is used in combination. In the present embodiment, an autonomous traveling dump truck will be described as an example of a work machine that autonomously travels in a mine, but the example of the work machine is not limited to this, and a sprinkler truck, a hydraulic excavator, or the like may be used.
図１に示す自律走行システム１は、鉱山などの採石場に設置された搬送路１００を自律走行する複数のダンプトラック２０ａ、２０ｂ、２０ｃの其々と、管制センタ３０に設置された管制サーバ３１とを、管制用無線通信回線を介して互いに通信接続して構成される。以下の説明において、ダンプトラック２０ａ、２０ｂ、２０ｃを区別しない場合は、単にダンプトラック２０と記載する。 The autonomous driving system 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of dump trucks 20a, 20b, 20c that autonomously travel on a transport path 100 installed in a quarry such as a mine, and a control server 31 installed in a control center 30. And are connected to each other via a control wireless communication line. In the following description, when the dump trucks 20a, 20b, and 20c are not distinguished, they are simply referred to as the dump truck 20.
ダンプトラック２０は、掘削及び積込作業を行うショベル１０から積み込まれた土砂や鉱石等の積荷を搬送する。 The dump truck 20 transports a load of earth and sand, ore, etc. loaded from the excavator 10 that performs excavation and loading work.
各ダンプトラック２０はＧＰＳ（Global Positioning System）衛星５０から測位電波を受信して自車位置を検出する位置検出センサを備え、自車位置を参照しつつ管制サーバ３１から受信する管制信号に従って自律走行する。また、各ダンプトラック２０は、管制サーバ３１に対して管制信号に応答する管制応答信号を送信する。 Each dump truck 20 is provided with a position detection sensor that receives positioning radio waves from a GPS (Global Positioning System) satellite 50 and detects the position of the own vehicle, and autonomously travels according to a control signal received from the control server 31 while referring to the position of the own vehicle. To do. Further, each dump truck 20 transmits a control response signal in response to the control signal to the control server 31.
管制サーバ３１は管制用アンテナ３１０に接続される。また鉱山の搬送路１００内には管制用中継機３２が複数設置される。管制信号及び管制応答信号は管制用アンテナ３１０や管制用中継機３２を含む管制用無線通信回線を介して送受信される。 The control server 31 is connected to the control antenna 310. Further, a plurality of control repeaters 32 are installed in the transport path 100 of the mine. The control signal and the control response signal are transmitted and received via the control wireless communication line including the control antenna 310 and the control repeater 32.
鉱山にはダンプトラック２０を非常停止させるための非常停止用無線回線が設置される。この非常停止用無線回線と管制用無線通信回線とは異なる周波数帯を用い、非常停止動作に関する信号、より詳しくは後述する停止命令信号及び停止応答信号のみが送受信される専用回線として構成される。本実施形態では停止応答信号とは、後述するテストモード（非常停止端末の動作チェックモード）停止命令信号に応答して作業機械の制動装置（非常停止装置に相当する）を作動させる停止制御信号（アクチュエータアンロック信号）の生成処理が実行されたことを示す信号を意味する。しかし、後述する通常モード（非常停止動作を実際に実行させるモード）においては、停止命令信号を受信したことを示す受信確認信号を、停止応答信号として管制サーバに送信してもよい。 An emergency stop radio line will be installed in the mine to stop the dump truck 20 in an emergency. The emergency stop wireless line and the control wireless communication line use different frequency bands, and are configured as a dedicated line for transmitting and receiving only signals related to emergency stop operation, more specifically, a stop command signal and a stop response signal, which will be described later. In the present embodiment, the stop response signal is a stop control signal (corresponding to an emergency stop device) that operates a braking device (corresponding to an emergency stop device) of a work machine in response to a test mode (operation check mode of an emergency stop terminal) stop command signal described later. It means a signal indicating that the generation process of the actuator unlock signal) has been executed. However, in the normal mode (mode in which the emergency stop operation is actually executed) described later, a reception confirmation signal indicating that the stop command signal has been received may be transmitted to the control server as a stop response signal.
管制サーバ３１は非常停止システムサーバ４２に接続され、非常停止システムサーバ４２は、統括機４０を介して非常停止用無線アンテナ４１に接続される。更に鉱山の搬送路１００に周辺には非常停止用中継機９１が複数設置される。 The control server 31 is connected to the emergency stop system server 42, and the emergency stop system server 42 is connected to the emergency stop wireless antenna 41 via the control unit 40. Further, a plurality of emergency stop repeaters 91 are installed around the transport path 100 of the mine.
管制センタ３０に位置する管制オペレータや積込場を監視するオペレータ７０ａ、また搬送路１００を走行するサービスカー７１を運転するオペレータ７０ｂ、ドーザ７２やグレーダ７３のオペレータ７０ｃ、７０ｄは、緊急時にダンプトラック２０を非常停止させるための携帯停止端末８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを携帯する。以下の説明において、携帯停止端末８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを区別しない場合は、単に携帯停止端末８０と記載する。 The control operator located at the control center 30, the operator 70a for monitoring the loading area, the operator 70b for driving the service car 71 traveling on the transport path 100, and the operators 70c and 70d for the dozer 72 and the grader 73 are dump trucks in an emergency. A portable stop terminal 80a, 80b, 80c, 80d for making an emergency stop of 20 is carried. In the following description, when the mobile stop terminals 80a, 80b, 80c, and 80d are not distinguished, they are simply described as the mobile stop terminals 80.
また各ダンプトラック２０には車載停止端末６０ａ、６０ｂ、６０ｃのそれぞれが搭載される。以下、車載停止端末６０ａ、６０ｂ、６０ｃの其々を区別しない場合は単に車載停止端末６０と記載する。携帯停止端末８０及び車載停止端末６０は、統括機４０又は携帯停止端末８０から送信された停止命令信号を受信し、これに応答して停止応答信号を生成し、非常停止用無線回線を介して統括機４０に返信する。 Further, each of the in-vehicle stop terminals 60a, 60b, and 60c is mounted on each dump truck 20. Hereinafter, when the vehicle-mounted stop terminals 60a, 60b, and 60c are not distinguished from each other, the vehicle-mounted stop terminal 60 is simply described. The mobile stop terminal 80 and the in-vehicle stop terminal 60 receive the stop command signal transmitted from the control unit 40 or the mobile stop terminal 80, generate a stop response signal in response to the stop command signal, and generate a stop response signal via the emergency stop wireless line. Reply to the control machine 40.
携帯停止端末８０及び車載停止端末６０は共に停止命令信号を受信して、それに対する応答信号である停止応答信号を送信する端末であるので、どちらも非常停止端末に含まれる。 Since both the mobile stop terminal 80 and the vehicle-mounted stop terminal 60 are terminals that receive a stop command signal and transmit a stop response signal that is a response signal to the stop command signal, both are included in the emergency stop terminal.
図２は、非常停止用無線回線の通信状態を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a communication state of the emergency stop wireless line.
各携帯停止端末８０は端末非常停止スイッチ（ＳＷ）８１を備える。いずれかの携帯停止端末８０の端末非常停止ＳＷ８１が押される、即ち非常停止動作の実行を指示する入力操作を受け付けると、停止命令信号が統括機４０に対して送信される。そして、統括機４０から全ての携帯停止端末８０及び車載停止端末６０に対して停止命令信号がブロードキャスト送信される。 Each mobile stop terminal 80 includes a terminal emergency stop switch (SW) 81. When the terminal emergency stop SW81 of any of the portable stop terminals 80 is pressed, that is, when an input operation instructing the execution of the emergency stop operation is received, a stop command signal is transmitted to the control unit 40. Then, the stop command signal is broadcast-transmitted from the control machine 40 to all the portable stop terminals 80 and the in-vehicle stop terminals 60.
各携帯停止端末８０及び車載停止端末６０は、停止命令信号に応答して停止応答信号を統括機４０に返信すると共に、停止命令信号を受けてダンプトラック２０ａ、２０ｂ、２０ｃを実際に停止させるための停止制御信号を生成して送信する。各携帯停止端末８０が送信した停止制御信号は、当該携帯停止端末８０の電磁波が届く範囲（通信エリア）に送信されるので、その通信エリア内にダンプトラック２０が含まれていれば、携帯停止端末８０からの停止制御信号に応答してダンプトラック２０が非常停止する。 Each of the portable stop terminal 80 and the in-vehicle stop terminal 60 returns a stop response signal to the control unit 40 in response to the stop command signal, and receives the stop command signal to actually stop the dump trucks 20a, 20b, 20c. Stop control signal is generated and transmitted. Since the stop control signal transmitted by each mobile stop terminal 80 is transmitted within the range (communication area) where the electromagnetic wave of the mobile stop terminal 80 reaches, if the dump truck 20 is included in the communication area, the mobile stop is stopped. The dump truck 20 makes an emergency stop in response to the stop control signal from the terminal 80.
ダンプトラック２０、より詳しくは後述する非常停止制御装置２５０は、携帯停止端末８０又は自機に搭載された車載停止端末６０のいずれかから停止制御信号を受信すると非常停止動作を実行する。 The dump truck 20, the emergency stop control device 250, which will be described in more detail later, executes an emergency stop operation when it receives a stop control signal from either the portable stop terminal 80 or the vehicle-mounted stop terminal 60 mounted on the own machine.
なお、統括機４０に備えられた管制非常停止ＳＷ４３が押された場合には、統括機４０から停止命令信号がブロードキャストされ、その後の処理は上記と同様である。 When the control emergency stop SW43 provided in the control machine 40 is pressed, a stop command signal is broadcast from the control machine 40, and the subsequent processing is the same as described above.
次に図３〜図７を参照して、本実施形態に係る非常停止システムの構成要素について説明する。図３は、管制サーバ３１及び統括機４０の概略構成を示す図である。図４は、ダンプトラック２０、車載停止端末６０、及び携帯停止端末８０の概略構成を示す図である。図５は、各構成要素に含まれる制御装置のハードウェア構成を示す図である。図６は停止命令信号生成装置の機能ブロック図である。図７は停止制御信号生成装置の機能ブロック図である。 Next, the components of the emergency stop system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 7. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the control server 31 and the control machine 40. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a dump truck 20, an in-vehicle stop terminal 60, and a mobile stop terminal 80. FIG. 5 is a diagram showing a hardware configuration of a control device included in each component. FIG. 6 is a functional block diagram of the stop command signal generator. FIG. 7 is a functional block diagram of the stop control signal generator.
図３に示すように、管制サーバ３１は、管制制御装置３１１、表示装置３１６、入力装置３１７、サーバ側管制通信装置３１９を含み、サーバ側管制通信装置３１９が管制用アンテナ３１０に接続される。 As shown in FIG. 3, the control server 31 includes a control control device 311, a display device 316, an input device 317, and a server-side control communication device 319, and the server-side control communication device 319 is connected to the control antenna 310.
また統括機４０は、統括機４０の外表面に設けられた管制非常停止ＳＷ４３を備え、統括機４０とは別体に設けられた非常停止用無線アンテナ４１に接続される。 Further, the control machine 40 includes a control emergency stop SW43 provided on the outer surface of the control machine 40, and is connected to an emergency stop radio antenna 41 provided separately from the control machine 40.
統括機４０は、管制非常停止ＳＷ４３の押下げを検出すると停止命令信号を生成する停止命令信号生成装置４４と、停止命令信号を無線信号に変換し、非常停止用無線アンテナ４１に出力する停止命令信号送信機４５と、非常停止用無線アンテナ４１を介して停止応答信号を受信する停止応答信号受信機４６とを内蔵する。 The control machine 40 has a stop command signal generation device 44 that generates a stop command signal when it detects that the control emergency stop SW43 is pressed down, and a stop command that converts the stop command signal into a radio signal and outputs it to the emergency stop radio antenna 41. It includes a signal transmitter 45 and a stop response signal receiver 46 that receives a stop response signal via the emergency stop radio antenna 41.
停止命令信号生成装置４４は非常停止システムサーバ４２に接続される。そして停止命令信号生成装置４４は非常停止システムサーバ４２を介して管制制御装置３１１から自律システムが起動したことを示す起動信号を受信する。また自律システムが停止したことを示すシャットダウン信号も受信する。 The stop command signal generator 44 is connected to the emergency stop system server 42. Then, the stop command signal generation device 44 receives a start signal indicating that the autonomous system has been started from the control control device 311 via the emergency stop system server 42. It also receives a shutdown signal indicating that the autonomous system has stopped.
図４に示すように、ダンプトラック２０は、管制サーバ３１からの指示に従って自律走行するための制御を行う自律走行制御装置２００と、ダンプトラック２０の走行駆動装置２１０と、ＧＰＳやＩＭＵからなる自車位置を算出する位置検出センサ及びダンプトラック２０の周囲の障害物を検知する障害物検知センサを含む車載センサ２２０と、管制サーバ３１から管制信号を受信し、管制応答信号を送信する車載側管制通信装置２３０及びこれに接続された車載側管制用無線アンテナ２４０と、非常停止動作を行う非常停止制御装置２５０とを含む。 As shown in FIG. 4, the dump truck 20 includes an autonomous travel control device 200 that controls autonomous travel according to an instruction from the control server 31, a travel drive device 210 of the dump truck 20, and a GPS or an IMU. In-vehicle sensor 220 including a position detection sensor that calculates the vehicle position and an obstacle detection sensor that detects obstacles around the dump truck 20, and in-vehicle side control that receives a control signal from the control server 31 and transmits a control response signal. It includes a communication device 230, a vehicle-mounted control radio antenna 240 connected to the communication device 230, and an emergency stop control device 250 that performs an emergency stop operation.
走行駆動装置２１０は、制動装置としてのリターダブレーキ（回生ブレーキ）２１１ａ及び機械ブレーキ２１１ｂと、ダンプトラック２０の操舵角を変更するための操舵装置２１２と、ダンプトラック２０を加速させる走行装置２１３とを含む。 The traveling drive device 210 includes a retarder brake (regenerative brake) 211a and a mechanical brake 211b as braking devices, a steering device 212 for changing the steering angle of the dump truck 20, and a traveling device 213 for accelerating the dump truck 20. Including.
車載停止端末６０は、非常停止用無線回線に接続するための非常停止用無線アンテナ６１、停止命令信号を受信する停止命令信号受信機６２、停止命令信号をダンプトラック２０に搭載された非常停止制御装置２５０が実行できる形式に変換した停止制御信号を生成する停止制御信号生成装置６３、停止制御信号を車載停止端末６０の通信エリアに出力する停止制御信号送信機６４、及び停止制御信号生成装置６３の処理結果を示す停止応答信号を送信する停止応答信号送信機６５を含む。 The vehicle-mounted stop terminal 60 includes an emergency stop wireless antenna 61 for connecting to an emergency stop wireless line, a stop command signal receiver 62 for receiving a stop command signal, and an emergency stop control in which a stop command signal is mounted on a dump truck 20. A stop control signal generator 63 that generates a stop control signal converted into a format that can be executed by the device 250, a stop control signal transmitter 64 that outputs a stop control signal to the communication area of the vehicle-mounted stop terminal 60, and a stop control signal generator 63. Includes a stop response signal transmitter 65 that transmits a stop response signal indicating the processing result of.
携帯停止端末８０は、車載停止端末６０の構成に端末非常停止ＳＷ８１を追加して構成される。 The mobile stop terminal 80 is configured by adding the terminal emergency stop SW81 to the configuration of the in-vehicle stop terminal 60.
ダンプトラック非常停止ＳＷ２５１は、主に自律車両の起動操作を行う自律車両オペレータが操作するＳＷで、非常停止制御装置２５０に接続されている。自律車両の起動中に非常停止動作が必要な場合に、ダンプトラック非常停止ＳＷ２５１を操作して、ダンプトラック２０を停止させることができる。 The dump truck emergency stop SW251 is a SW operated mainly by an autonomous vehicle operator who starts the autonomous vehicle, and is connected to the emergency stop control device 250. When an emergency stop operation is required while the autonomous vehicle is starting up, the dump truck emergency stop SW251 can be operated to stop the dump truck 20.
管制制御装置３１１、自律走行制御装置２００、停止命令信号生成装置４４、及び停止制御信号生成装置６３の其々は、図５に示すように、ＣＰＵ(Central Processing Unit)５１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）５１２、ＲＯＭ（Read Only Memory）５１３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）５１４、Ｉ／Ｆ５１５、バス５１６を含み、バス５１６を介してＣＰＵ５１１、ＲＡＭ５１２、ＲＯＭ５１３、ＨＤＤ５１４、及びＩ／Ｆ５１５が互いに接続されて構成される。更にＩ／Ｆ５１５には各制御装置に必要な表示装置、入力装置、通信装置が接続される。 As shown in FIG. 5, each of the control control device 311, the autonomous travel control device 200, the stop command signal generation device 44, and the stop control signal generation device 63 includes a CPU (Central Processing Unit) 511 and a RAM (Random Access Memory). ) 512, ROM (Read Only Memory) 513, HDD (Hard Disk Drive) 514, I / F 515, bus 516, CPU 511, RAM 512, ROM 513, HDD 514, and I / F 515 are connected to each other via the bus 516. It is composed. Further, a display device, an input device, and a communication device necessary for each control device are connected to the I / F 515.
図６に示すように、統括機４０に含まれる停止命令信号生成装置４４は、モード決定部４４１、停止命令信号生成部４４２、障害機器判定部４４３、端末ＩＤ記憶部４４４、起動信号受信部４４５、及び起動状態記憶部４４６を含む。 As shown in FIG. 6, the stop command signal generation device 44 included in the control machine 40 includes a mode determination unit 441, a stop command signal generation unit 442, a failure device determination unit 443, a terminal ID storage unit 444, and a start signal reception unit 445. , And the activation state storage unit 446.
また図７に示すように、携帯停止端末８０に含まれる停止制御信号生成装置６３は、停止制御信号生成部６３１、モード判定部６３２、停止応答信号生成部６３３、停止命令信号生成部６３４、及び自機端末ＩＤ記憶部６３５を含む。停止命令信号生成部６３４は、統括機４０に備えられる停止命令信号生成部４４２と同様の機能を有し、端末非常停止ＳＷ８１が押されると停止命令信号を生成し、停止命令信号送信機としての機能を兼用する停止応答信号送信機６５から非常停止用無線回線を介して統括機４０に送信する。車載停止端末６０は、端末非常停止ＳＷ８１及び停止命令信号生成部６３４を備えないで携帯停止端末８０と異なるが、それ以外は携帯停止端末８０と同様の構成を有する。 Further, as shown in FIG. 7, the stop control signal generation device 63 included in the portable stop terminal 80 includes a stop control signal generation unit 631, a mode determination unit 632, a stop response signal generation unit 633, a stop command signal generation unit 634, and a stop command signal generation unit 634. The own terminal ID storage unit 635 is included. The stop command signal generation unit 634 has the same function as the stop command signal generation unit 442 provided in the control unit 40, generates a stop command signal when the terminal emergency stop SW81 is pressed, and serves as a stop command signal transmitter. It is transmitted from the stop response signal transmitter 65, which also has a function, to the control unit 40 via the emergency stop wireless line. The in-vehicle stop terminal 60 is different from the mobile stop terminal 80 without the terminal emergency stop SW81 and the stop command signal generation unit 634, but has the same configuration as the mobile stop terminal 80 except for the above.
停止命令信号生成装置４４及び停止制御信号生成装置６３の各機能は、各装置の機能を実現するソフトウェアと各装置を構成するハードウェア（図５参照）とが協働することにより構成されてもよいし、集積回路を用いて構成されてもよい。 Even if each function of the stop command signal generation device 44 and the stop control signal generation device 63 is configured by the cooperation of the software that realizes the function of each device and the hardware that constitutes each device (see FIG. 5). Alternatively, it may be configured by using an integrated circuit.
図８〜図１０を参照して本実施形態に係る非常停止システムの動作確認処理について説明する。図８、図９は非常停止システムの動作確認処理の流れを示すフローチャートである。図１０は、停止命令信号のデータ構造例を示す図である。 The operation confirmation process of the emergency stop system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10. 8 and 9 are flowcharts showing the flow of the operation confirmation process of the emergency stop system. FIG. 10 is a diagram showing an example of a data structure of a stop command signal.
図８に示すように、停止命令信号生成装置４４の起動信号受信部４４５は管制サーバ３１から自律走行システムの起動信号を受信すると（Ｓ０１／起動信号受信）、起動信号受信部４４５は起動状態記憶部４４６に自律走行システムが起動したことを示す状態フラグの値を０から１へ書き換える（Ｓ０２）。シャットダウン信号を受信すると（Ｓ０１／シャットダウン信号受信）、状態フラグの値を１から０へ書き換える（Ｓ０３）。 As shown in FIG. 8, when the start signal receiving unit 445 of the stop command signal generation device 44 receives the start signal of the autonomous traveling system from the control server 31 (S01 / start signal reception), the start signal receiving unit 445 stores the start state. The value of the state flag indicating that the autonomous traveling system has been activated is rewritten from 0 to 1 in unit 446 (S02). When the shutdown signal is received (S01 / shutdown signal reception), the value of the status flag is rewritten from 1 to 0 (S03).
管制オペレータが管制非常停止スイッチ４３を押し下げた動作を停止命令信号生成装置４４が受け付けるまでは待機する（Ｓ０４／Ｎｏ）。 It waits until the stop command signal generator 44 accepts the operation of the control operator pressing down the control emergency stop switch 43 (S04 / No).
停止命令信号生成装置４４が管制非常停止スイッチ４３を押し下げた動作を受け付けると（Ｓ０４／Ｙｅｓ）、モード決定部４４１は、管制非常停止ＳＷ４３の押し下げ動作の検出をトリガーとして状態フラグの値を参照する（Ｓ０５）。 When the stop command signal generator 44 receives the operation of pressing down the control emergency stop switch 43 (S04 / Yes), the mode determination unit 441 refers to the value of the state flag triggered by the detection of the operation of pressing down the control emergency stop SW43. (S05).
状態フラグの値が「０」であれば（Ｓ０５／Ｙｅｓ）、モード決定部４４１は、テストモードであると決定し（Ｓ０６）、その決定結果を停止命令信号生成部４４２に出力する。 If the value of the state flag is "0" (S05 / Yes), the mode determination unit 441 determines that it is in the test mode (S06), and outputs the determination result to the stop command signal generation unit 442.
状態フラグの値が「１」であれば（Ｓ０５／Ｎｏ）、モード決定部４４１は、通常モードであると決定し（Ｓ０７）、その決定結果を停止命令信号生成部４４２に出力する。 If the value of the state flag is "1" (S05 / No), the mode determination unit 441 determines that the mode is the normal mode (S07), and outputs the determination result to the stop command signal generation unit 442.
ここでいう「テストモード」とは、自律走行システムが起動する前の状態において、非常停止端末の動作確認を行うモードであり後述するステップＳ１３からステップＳ１７までの処理に相当する。一方「通常」モードとは、自律走行システムの起動後に実際に非常停止動作を実行するモードであり、後述するステップＳ１８からステップＳ１９までの処理に相当する。 The "test mode" referred to here is a mode for confirming the operation of the emergency stop terminal in a state before the autonomous driving system is activated, and corresponds to the processes from step S13 to step S17 described later. On the other hand, the "normal" mode is a mode in which the emergency stop operation is actually executed after the autonomous driving system is started, and corresponds to the processes from step S18 to step S19 described later.
停止命令信号生成部４４２は、図１０に示すようにヘッダ９５１及び非常停止コマンド９５２に、モード決定部４４１の決定結果に基づいてテストモードであるか通常モードであるかを示すモード識別フラグ９５３を付加した停止命令信号９５を生成する（Ｓ０８）。 As shown in FIG. 10, the stop command signal generation unit 442 sets the header 951 and the emergency stop command 952 with a mode identification flag 953 indicating whether the mode is the test mode or the normal mode based on the determination result of the mode determination unit 441. The added stop command signal 95 is generated (S08).
上記非常停止コマンド９５２はテストモード及び通常モードの両モードにおいて共通のコマンドを用いる。即ち、テストモードにおいても実際に非常停止動作を実行する際に用いるコマンドと同じコマンドを用いる。 The emergency stop command 952 uses a common command in both the test mode and the normal mode. That is, even in the test mode, the same command as the command used when actually executing the emergency stop operation is used.
停止命令信号生成部４４２は停止命令信号送信機４５に出力する。そして、停止命令信号送信機４５は、非常停止用無線回線を用いて停止命令信号をブロードキャスト送信する（Ｓ０９）。 The stop command signal generation unit 442 outputs the stop command signal transmitter 45. Then, the stop command signal transmitter 45 broadcasts the stop command signal using the emergency stop wireless line (S09).
非常停止端末、即ち車載停止端末６０及び携帯停止端末８０は、非常停止用無線アンテナ６１及び停止命令信号受信機６２を介して停止命令信号を受信し（Ｓ１０）、停止制御信号生成装置６３に出力する。 The emergency stop terminal, that is, the vehicle-mounted stop terminal 60 and the portable stop terminal 80 receives the stop command signal via the emergency stop wireless antenna 61 and the stop command signal receiver 62 (S10), and outputs the stop command signal to the stop control signal generator 63. To do.
図９に示すように、停止制御信号生成装置６３の停止制御信号生成部６３１は、非常停止コマンド９５２を参照して、非常停止制御装置２５０が解読可能な停止制御信号を生成し（Ｓ１１）、停止命令信号と共にモード判定部６３２に出力する。 As shown in FIG. 9, the stop control signal generation unit 631 of the stop control signal generation device 63 generates a stop control signal decipherable by the emergency stop control device 250 with reference to the emergency stop command 952 (S11). It is output to the mode determination unit 632 together with the stop command signal.
モード判定部６３２は、停止命令信号のモード識別フラグ９５３を参照し、テストモードであるか通常モードであるかを判定する（Ｓ１２）。 The mode determination unit 632 determines whether the mode is the test mode or the normal mode by referring to the mode identification flag 953 of the stop command signal (S12).
テストモードであれば（Ｓ１２／Ｙｅｓ）、停止制御信号送信機６４に停止制御信号を出力することなく、停止応答信号生成部６３３に対して停止制御信号が生成されたことを示す結果を出力する。停止応答信号生成部６３３は自機端末ＩＤ記憶部６３５を参照し、自機を固有に示すＩＤを停止応答コマンドに付加して停止応答信号を生成して停止応答信号送信機６５から非常停止用無線回線を介して統括機４０に返信する（Ｓ１３）。 In the test mode (S12 / Yes), the result indicating that the stop control signal has been generated is output to the stop response signal generation unit 633 without outputting the stop control signal to the stop control signal transmitter 64. .. The stop response signal generation unit 633 refers to the own unit terminal ID storage unit 635, adds an ID uniquely indicating the own machine to the stop response command, generates a stop response signal, and causes an emergency stop from the stop response signal transmitter 65. A reply is sent to the control unit 40 via the wireless line (S13).
統括機４０の停止応答信号受信機４６は、非常停止用無線アンテナ４１を介して停止応答信号を受信し（Ｓ１４）、障害機器判定部４４３に出力する。 The stop response signal receiver 46 of the control unit 40 receives the stop response signal via the emergency stop wireless antenna 41 (S14), and outputs the stop response signal to the fault device determination unit 443.
障害機器判定部４４３は、受信した停止応答信号に含まれる端末ＩＤと、端末ＩＤ記憶部４４４に記憶された非常停止システムに用いられる全ての非常停止端末の端末ＩＤ、即ち、全ての車載停止端末６０及び携帯停止端末８０の端末ＩＤとを比較し、全ての非常停止端末から応答があったと判定すると（Ｓ１５／Ｙｅｓ）、障害機器が無いかったとする判定し（Ｓ１６）、その結果を非常停止システムサーバ４２に出力する。 The fault device determination unit 443 includes the terminal ID included in the received stop response signal and the terminal IDs of all the emergency stop terminals used in the emergency stop system stored in the terminal ID storage unit 444, that is, all the in-vehicle stop terminals. When the terminal IDs of the 60 and the mobile stop terminal 80 are compared and it is determined that there is a response from all the emergency stop terminals (S15 / Yes), it is determined that there is no faulty device (S16), and the result is an emergency stop. Output to the system server 42.
一方、停止応答信号を受信できない非常停止端末があった場合には（Ｓ１５／Ｎｏ）、停止応答信号を受信できない非常停止端末の端末ＩＤを基にその端末を障害機器と特定し（Ｓ１７）、その結果を非常停止システムサーバ４２に出力する。 On the other hand, if there is an emergency stop terminal that cannot receive the stop response signal (S15 / No), that terminal is identified as a faulty device based on the terminal ID of the emergency stop terminal that cannot receive the stop response signal (S17). The result is output to the emergency stop system server 42.
また、ステップＳ１２において通常モードと判定されると（Ｓ１２／Ｎｏ）、停止制御信号送信機６４に停止制御信号を出力し、停止制御信号送信機６４が非常停止制御装置２５０に対して停止制御信号を送信する（Ｓ１８）。 Further, when the normal mode is determined in step S12 (S12 / No), a stop control signal is output to the stop control signal transmitter 64, and the stop control signal transmitter 64 sends a stop control signal to the emergency stop control device 250. Is transmitted (S18).
非常停止制御装置２５０は、停止制御信号を受信すると非常停止動作を実行する（Ｓ１９）。本実施形態では非常停止制御装置２５０は、リターダブレーキ２１１ａ及び機械ブレーキ２１１ｂの双方に対して停止制御信号を出力する。これにより、ダンプトラック２０に双方のブレーキからの制動力が働くので、通常の制動動作よりも短い制動距離で停止する。なお、本実施形態では、双方のブレーキに対してほぼ同時に停止制御信号を出力するが、同一の作動条件の下では機械ブレーキ２１１ｂはリターダブレーキ２１１ａよりも制動力が大きいので、機械ブレーキ２１１ｂのみに停止制御信号を出力してもよい。つまり、本実施形態における非常停止動作とは、通常の自律走行制御で用いる制動力よりも相対的に大きな制動力をダンプトラック２０に作用させるための停止動作であり、その態様はリターダブレーキ２１１ａと機械ブレーキ２１１ｂの同時併用に限定されず、タイミングをずらした併用、また機械ブレーキ２１１ｂ単体の使用でもよい。 Upon receiving the stop control signal, the emergency stop control device 250 executes an emergency stop operation (S19). In the present embodiment, the emergency stop control device 250 outputs a stop control signal to both the retarder brake 211a and the mechanical brake 211b. As a result, the braking force from both brakes acts on the dump truck 20, so that the dump truck stops at a shorter braking distance than the normal braking operation. In the present embodiment, the stop control signal is output to both brakes at almost the same time, but the mechanical brake 211b has a larger braking force than the retarder brake 211a under the same operating conditions, so only the mechanical brake 211b is used. A stop control signal may be output. That is, the emergency stop operation in the present embodiment is a stop operation for applying a braking force relatively larger than the braking force used in the normal autonomous traveling control to the dump truck 20, and the mode is the retarder brake 211a. The combination is not limited to the simultaneous use of the mechanical brake 211b, and the combination may be performed at different timings, or the mechanical brake 211b may be used alone.
本実施形態によれば、テストモードを実行する指示は、自律走行システムが起動されていない状態で統括機に備えられた管制非常停止ＳＷを押し下げるだけでよいので、テストモードの実行指示が容易に行える。 According to the present embodiment, the instruction to execute the test mode only needs to push down the control emergency stop SW provided in the control machine when the autonomous driving system is not activated, so that the instruction to execute the test mode can be easily performed. You can.
また本実施形態によれば、自律走行システムの起動前に実際に非常停止動作をさせる際に用いる非常停止コマンドと同じコマンドを使って非常停止端末の動作確認が行える。そのため、テストモードにおいて単に非常停止端末に停止命令信号が届いたかという通信テストが行えるだけではなく、実際に非常停止コマンドを用いて停止制御信号を生成する動作が行えるかを検証できる。これにより、非常停止端末に非常停止コマンドが届いていても、端末自体に障害があり非常停止動作が実行できないという不具合を、自律走行システムの起動前に検出することができる。 Further, according to the present embodiment, the operation of the emergency stop terminal can be confirmed by using the same command as the emergency stop command used when actually performing the emergency stop operation before starting the autonomous driving system. Therefore, in the test mode, it is possible not only to perform a communication test as to whether or not the stop command signal has arrived at the emergency stop terminal, but also to verify whether or not the operation of actually generating the stop control signal by using the emergency stop command can be performed. As a result, even if the emergency stop command arrives at the emergency stop terminal, it is possible to detect a problem that the terminal itself has a failure and the emergency stop operation cannot be executed before the autonomous driving system is started.
上記実施形態は本発明を限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない様々な変更態様は本発明に含まれる。例えば、図８に示すフローチャートに記載したステップ順は一例であり、その前後を入れ替えたり、並列処理を行っても同様の作用効果を奏する実行態様は、本発明に含まれる。 The above-described embodiment is not intended to limit the present invention, and various modifications that do not deviate from the object of the present invention are included in the present invention. For example, the step order shown in the flowchart shown in FIG. 8 is an example, and an execution mode in which the same effect is obtained even if the front and back thereof are interchanged or parallel processing is performed is included in the present invention.
１：自律走行システム
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：ダンプトラック（運搬車両）
３１：管制サーバ
４０：統括機
４２：非常停止システムサーバ
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ：車載停止端末
７０：オペレータ
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ：携帯停止端末
1: Autonomous driving system 20a, 20b, 20c: Dump truck (transport vehicle)
31: Control server 40: Control machine 42: Emergency stop system server 60a, 60b, 60c: In-vehicle stop terminal 70: Operator 80a, 80b, 80c: Mobile stop terminal
Claims (1)
前記非常停止システムは、
前記作業機械の非常停止動作の実行を指示する入力操作を受け付ける少なくとも１つの非常停止端末と、
前記非常停止端末の其々に無線通信回線を介して接続された統括機と、を含み、
前記統括機は、
オペレータから非常停止動作の操作を受け付ける非常停止スイッチと、
前記非常停止スイッチの操作に基づいて、前記作業機械を非常停止させるための停止命令信号を生成する停止命令信号生成装置と、
前記停止命令信号を前記非常停止端末に向けて送信する停止命令信号送信機と、を含み、
前記停止命令信号生成装置は、
前記自律走行システムが起動したことを示す起動信号を受信する起動信号受信部と、
前記起動信号を受信した状態で前記非常停止スイッチの操作を受け付けると前記作業機械を実際に非常停止させる通常モードであると決定し、前記起動信号を受信していない状態で前記非常停止スイッチの操作を受け付けると前記非常停止端末のテストモードであると決定するモード決定部と、
前記作業機械を非常停止させるためのコマンドであって前記通常モードと前記テストモードとで共通する非常停止コマンドに、前記モード決定部による決定結果に基づいて前記通常モードであるか前記テストモードであるかを示すモード識別フラグを付加した前記停止命令信号を生成する停止命令信号生成部と、を含み、
前記非常停止端末の其々は、
前記統括機から送信された前記停止命令信号を受信する停止命令信号受信機と、
前記停止命令信号に基づいて、前記作業機械に搭載された非常停止装置を駆動させるための停止制御信号を生成する停止制御信号生成装置と、
前記停止制御信号を前記作業機械に対して送信する停止制御信号送信機と、
前記停止制御信号が生成されたことを示す停止応答信号を前記統括機に対して送信する停止応答信号送信機と、を含み、
前記停止制御信号生成装置は、
前記停止命令信号に含まれる前記モード識別フラグを参照し、前記通常モードであるか前記テストモードであるかを判定するモード判定部と、
前記停止命令信号を受信に応じて前記停止制御信号を生成する停止制御信号生成部と、
前記停止応答信号を生成する停止応答信号生成部と、を含み、
前記モード判定部が前記テストモードであると判定すると、前記停止制御信号生成部は前記停止制御信号送信機に前記停止制御信号を出力することなく、前記停止応答信号生成部に前記停止制御信号を生成したことを示す信号を出力し、
前記モード判定部が前記通常モードであると判定すると、前記停止制御信号生成部は前記停止制御信号送信機に前記停止制御信号を出力する、
ことを特徴とする作業機械の非常停止システム。 It is an emergency stop system for work machines installed in combination with an autonomous driving system that autonomously runs work machines according to instructions from the control server at the mine.
The emergency stop system
At least one emergency stop terminal that accepts an input operation instructing the execution of the emergency stop operation of the work machine, and
Including a general unit connected to each of the emergency stop terminals via a wireless communication line,
The control machine is
An emergency stop switch that accepts emergency stop operations from the operator,
A stop command signal generator that generates a stop command signal for emergency stopping of the work machine based on the operation of the emergency stop switch.
A stop command signal transmitter that transmits the stop command signal to the emergency stop terminal, and the like.
The stop command signal generator is
An activation signal receiving unit that receives an activation signal indicating that the autonomous driving system has been activated,
When the operation of the emergency stop switch is received in the state of receiving the start signal, it is determined that the normal mode is to actually stop the work machine in an emergency, and the operation of the emergency stop switch is performed in the state of not receiving the start signal. The mode determination unit that determines the test mode of the emergency stop terminal when the
The emergency stop command, which is a command for emergency stopping the work machine and is common to the normal mode and the test mode, is the normal mode or the test mode based on the determination result by the mode determination unit. A stop command signal generation unit that generates the stop command signal to which a mode identification flag indicating the above is added is included.
Each of the emergency stop terminals
A stop command signal receiver that receives the stop command signal transmitted from the control unit, and
A stop control signal generator that generates a stop control signal for driving the emergency stop device mounted on the work machine based on the stop command signal.
A stop control signal transmitter that transmits the stop control signal to the work machine, and
Includes a stop response signal transmitter that transmits a stop response signal indicating that the stop control signal has been generated to the control unit.
The stop control signal generator is
A mode determination unit that determines whether the mode is the normal mode or the test mode by referring to the mode identification flag included in the stop command signal.
A stop control signal generation unit that generates the stop control signal in response to receiving the stop command signal,
A stop response signal generation unit that generates the stop response signal, and the like.
When the mode determination unit determines that the test mode is set, the stop control signal generation unit outputs the stop control signal to the stop response signal generation unit without outputting the stop control signal to the stop control signal transmitter. Outputs a signal indicating that it has been generated,
When the mode determination unit determines that the normal mode is set, the stop control signal generation unit outputs the stop control signal to the stop control signal transmitter.
An emergency stop system for work machines that features.
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