作业机械的控制系统、作业机械和作业机械的控制方法与流程

本发明涉及使用位置信息进行控制的作业机械的控制系统、作业机械和作业机械的控制方法。

背景技术：

在如自卸车和液压挖掘机等这样的作业机械中，通常使用基于自身装置的位置而得到的位置进行各种控制，该自身装置的位置是使用定位卫星而得到的或者通过推测导航等而得到的。在专利文献1中记载了如下系统：在基于GPS(Global Positioning System，全球定位系统)的位置测算系统中，考虑到电波延迟，对位置测算结果进行校正。

专利文献1：日本特开平11－183590号公报

技术实现要素：

在用于控制作业机械的控制装置通过通信从作业机械上另外设有的位置测算装置得到作业机械位置时，得到作业机械位置的时刻可能因下述原因产生延迟：因装置间的通信而产生的延迟、因装置间的通信瞬时中断而产生的延迟、因装置间的控制周期不同而产生的延迟、以及因位置测算装置的处理而产生的延迟等。当控制装置得到作业机械位置的时刻发生了延迟时，因在位置测算装置求出作业机械位置的基准时间与控制装置控制作业机械时的时间之间产生偏差，而可能使作业机械的控制产生延迟。

本发明的目的在于，在控制装置得到作业机械位置的时刻因下述原因产生延迟的情况下抑制由控制装置控制作业机械时的延迟带来的影响：因装置间的通信而产生的延迟、因装置间的通信瞬时中断而产生的延迟、因装置间的控制周期不同而产生的延迟、以及因位置测算装置的处理而产生的延迟等中的至少一种。

本发明提供一种作业机械的控制系统，其包括：非接触传感器，其检测作业机械的周围；位置输出装置，其至少基于上述非接触传感器的检测结果求取作业机械的位置，并输出上述位置的信息；校正位置运算部，其基于延迟时间校正由上述位置输出装置求出的上述位置，上述延迟时间至少包含与上述位置输出装置之间的通信延迟；以及控制装置，其使用由上述校正位置运算部进行校正而得到的校正位置生成用于控制上述作业机械的指令。

优选上述控制装置使用推测导航来校正上述位置。

优选上述延迟时间是第一时刻与第二时刻的差值，上述第一时刻是上述校正位置运算部校正上述位置的时刻，上述第二时刻是上述第一时刻之前的时刻，且是上述非接触传感器进行了检测的时刻或上述位置输出装置接收到上述非接触传感器的检测结果的时刻。

优选上述位置输出装置从上述控制装置接收用于求取位置的信息来求取上述作业机械的位置，设上述控制装置将用于求取上述位置的信息输出到上述位置输出装置的时刻为第一时刻，并且设上述校正位置运算部对由上述位置输出装置求出的上述位置进行校正的时刻为第二时刻，上述延迟时间是上述第二时刻与上述第一时刻的差值。

优选上述控制装置使用上述推测导航求取从上述位置输出装置接收到的与上述第一时刻对应的上述位置起在上述延迟时间内上述作业机械移动到的位置，并将求出的位置作为校正后的上述位置。

本发明提供一种作业机械，其包括：上述作业机械的控制系统；以及行走装置，其由上述作业机械的控制系统所具有的上述控制装置进行控制。

本发明提供一种作业机械的控制方法：由非接触传感器检测作业机械周围；基于检测出的结果求取作业机械的位置，并输出上述位置的信息；以及基于输出的上述位置的信息，使用延迟时间通过推测导航来校正上述位置，并使用校正后的上述位置生成用于控制上述作业机械的指令，其中，上述延迟时间包含接收上述位置的信息时的延迟。

本发明能够抑制由控制装置控制作业机械时的延迟带来的影响。

附图说明

图1是表示使用实施方式涉及的作业机械的现场的一个示例的图。

图2是表示在搬运路线中行走的自卸车的示意图。

图3是表示具有实施方式涉及的作业机械的控制系统的自卸车的图。

图4是表示实施方式涉及的车身控制器的图。

图5是表示存储在实施方式涉及的控制系统的地图保存用数据库中的地图数据的一部分的图。

图6是放大表示图5中的XIV部分的图。

图7是表示实施方式涉及的地图信息的一部分区域的一个示例的示意图。

图8是表示自卸车在搬运路线中行走时土堤的基于激光传感器的检测结果的一个示例的示意图。

图9是表示将图8所示的激光传感器的检测结果与图7所示的地图信息进行匹配，通过匹配导航计算出自身车辆位置的状态的示意图。

图10是表示在发生通信延迟的情况下自卸车在该延迟期间移动的图。

图11是说明实施方式涉及的控制系统执行实施方式涉及的作业机械的控制方法时的处理示例的流程图。

图12是用于说明车身控制器与匹配导航位置输出控制器之间的信息交换的图。

图13是表示实施方式的变形例涉及的控制系统的一部分的图。

符号说明

1 管理系统

2 自卸车

3 矿山机械

3C 车辆

3S 液压挖掘机

7 管控设施

9 通信系统

10 管理装置

20 车身控制器(控制装置)

21 车辆主体

22 箱斗

23 行走装置

24 障碍物传感器

24A 雷达(非接触传感器)

24B 激光传感器(非接触传感器)

26 陀螺仪传感器

27 速度传感器

30、30a 作业机械的控制系统(控制系统)

31 接收器

31A 天线

32 行走路径生成装置

33 匹配导航位置输出控制器(位置输出装置)

34 无线通信装置

35 第一信号线

36 第二信号线

37地图DB

Δt 延迟时间

具体实施方式

参照附图来详细地说明用于实施本发明的方式(实施方式)。

图1是表示使用实施方式涉及的作业车辆的现场的一个示例的图。在实施方式中，作业车辆是在矿山MR中使用的矿山机械。在实施方式中，矿山机械由管理系统1进行管理。矿山机械的管理包括矿山机械的运行管理、矿山机械的生产率的评价、操作矿山机械的操作员的操作技术的评价、矿山机械的维护、以及矿山机械的异常诊断中的至少一项。

矿山机械是矿山MR中用于各种作业的机械类总称。矿山机械包括钻探机械、挖掘机械、装载机械、运载机械、破碎机、以及操作员驾驶的车辆中的至少一种。挖掘机械是用于挖掘矿山MR的机械。装载机械是将货物装载到运载机械中的机械。装载机械包括液压挖掘机、电动挖掘机和轮式装载机中的至少一种。运载机械是在矿山MR内移动来运载货物的机械。运载机械包括自卸车。货物包括因开采矿山MR而产生的砂土和矿石中的至少一种。

矿山MR包括装载场LPA、卸土场DPA、通往装载场LPA和卸土场DPA中的至少一方的搬运路线HL、以及搬运路线HL彼此交叉的交叉点IS中的至少一部分。至少一个卸土场DPA会配置对砂土进行破碎的破碎机CR。矿山MR在搬运路线HL的旁边具有将土堆高而成的土堤BK。土堤BK还可以设置于装载场LPA的外侧和卸土场DPA的外侧中的至少一方。

自卸车2在矿山MR内移动来搬运货物。自卸车2在矿山MR的搬运路线HL和交叉点IS的至少一部分中行走，从而在装载场LPA与卸土场DPA之间移动。自卸车2在装载场LPA中装载货物。装载场LPA是矿山MR中进行货物装载作业的区域(场所)。在装载场LPA中，自卸车2以外的作为其他矿山机械的装载机械将货物装载到自卸车2中。

自卸车2在卸土场DPA中卸下(排出)货物。卸土场DPA是矿山MR中进行货物卸载作业的区域(场所)。自卸车2在设置有破碎机CR的卸土场DPA中将作为货物的砂土倒入破碎机CR内。

在实施方式中，自卸车2是根据来自管理装置10的指令在行走路径RP中自主行走的所谓无人自卸车。在自卸车2自主行走的情况下，不需要操作员(驾驶员)的操作。自卸车2自主行走是指自卸车2并非通过操作员的操作来行走，而是根据来自管理装置10的指令行走。在实施方式中，自卸车2也能够根据操作员的操作而行走。

管理系统1包括：管理在矿山MR中工作的矿山机械的管理装置10、以及用于传递信息的通信系统9。管理装置10设置于矿山MR的管控设施7。通信系统9通过无线通信在管理装置10、自卸车2和其他矿山机械3(液压挖掘机3S和车辆3C等)之间传递信息。管理装置10、自卸车2和其他矿山机械3能够经由通信系统9进行双向无线通信。在实施方式中，通信系统9具有多个在管理装置10、自卸车2和其他矿山机械3之间对信号(电波)进行中继的中继器6。

在实施方式中，自卸车2的位置和其他矿山机械3的位置是利用GNSS(Global Navigation Satellite System：GNSS称为全球导航卫星系统)来检测的。作为全球导航卫星系统的一个示例，例如为GPS，但不局限于此。GNSS具有多个定位卫星5。GNSS检测规定纬度、经度和高度的坐标系中的位置。在实施方式中有时也将GNSS坐标系称为全局坐标系。由GNSS检测出的位置包含纬度、经度和高度的坐标数据。

通过GNSS检测在矿山MR中的自卸车2的位置和其他矿山机械3的位置。由GNSS检测出的位置是在全局坐标系中规定的绝对位置。在以下的说明中，可将由GNSS检测出的位置称为GPS位置。GPS位置是绝对位置，是纬度、经度和高度的坐标数据(坐标值)。在GNSS中，受定位卫星5的配置、电离层、对流层或用于接收来自定位卫星5的信息的天线周边地形的影响，定位状态会发生变化。在该定位状态中，例如包括固定(Fix)解(精度±1cm至2cm左右)、浮点(Float)解(精度±10cm至数m左右)、单点(Single)解(精度±数m左右)和无法定位(不能定位计算)等。

如图1所示，配置于管控设施7的管理装置10包括计算机11、显示装置16、输入装置17和无线通信装置18。计算机11包括处理装置12、存储装置13和输入输出部15。显示装置16、输入装置17和无线通信装置18经由输入输出部15与计算机11连接。输入输出部15用于处理装置12与显示装置16、输入装置17和无线通信装置18中的至少一方之间的信息的输入输出。

图2是表示在搬运路线HL中行走的自卸车2的示意图。处理装置12执行与自卸车2的管理相关的各种处理、以及与其他矿山机械3的管理相关的各种处理。自卸车2在矿山MR中自主行走的情况下，处理装置12生成自卸车2要行走的行走路径RP。行走路径RP是多个点PI的集合体。即，经过多个点PI的轨迹是行走路径RP。点PI的绝对位置(纬度、经度和高度的坐标数据)被分别规定。构成行走路径RP的点PI至少包含绝对位置信息和作为自卸车经过该地点时的目标速度的速度信息。以下，可将与行走路径相关的绝对位置信息和速度信息汇总称为行走路径信息。从处理装置12接收到行走路径信息的自卸车2按照行走路径RP行走，该行走路径RP包含装载场LPA、卸土场DPA、搬运路线HL和交叉点IS中的至少一部分。

存储装置13与处理装置12连接，存储与自卸车2和其他矿山机械3的管理相关的各种信息。存储装置13存储用于使处理装置12执行各种处理的计算机程序。处理装置12使用存储在存储装置13中的计算机程序来处理与位置相关的信息或者生成行走路径RP。

显示装置16能够显示包含矿山MR内的搬运路线HL等的地图、与自卸车2的位置相关的信息、以及与其他矿山机械3的位置相关的信息。输入装置17包括键盘、触控面板和鼠标中的至少一种，作为能够向处理装置12输入操作信号的操作部发挥功能。管控设施7的管理者操作输入装置17，向处理装置12输入指令。

无线通信装置18具有天线18A，配置于管控设施7，经由输入输出部15与处理装置12连接。无线通信装置18是通信系统9的一部分。无线通信装置18能够接收从自卸车2和其他矿山机械3中的至少一方发送的信息。将由无线通信装置18接收到的信息输出到处理装置12。将由无线通信装置18接收到的信息存储(登记)在存储装置13中。无线通信装置18能够向自卸车2和其他矿山机械3中的至少一方发送信息。接着，对自卸车2进行详细说明。

自卸车

图3是表示具有实施方式涉及的作业车辆的控制系统30的自卸车2的图。在实施方式中，对自卸车2具有作业车辆的控制系统30的示例进行说明，但作业车辆的控制系统30也可以设置于作为自卸车2以外的作业车辆的其他矿山机械3。以下，可将作业车辆的控制系统30称为控制系统30。

自卸车2包括车辆主体21、箱斗22、行走装置23和障碍物传感器24。车辆主体21安装有箱斗22和行走装置23。车辆主体21安装有用于驱动行走装置23的驱动装置2D。驱动装置2D包括：如柴油发动机这样的内燃机2E、由内燃机2E驱动来产生电力的发电机2G、以及由发电机2G产生的电力驱动的电动机23M。

行走装置23包括前轮23F、后轮23R、制动装置23B和转向装置2S。前轮23F由转向装置2S进行转向，前轮23F作为自卸车2的转向轮发挥功能。后轮23R由配置在轮毂内的电动机23M驱动，作为自卸车2的驱动轮发挥功能。自卸车2的驱动装置2D可以将内燃机2E的动力经由包括扭矩转换器的变速箱传递给后轮23R来驱动后轮23R。

箱斗22是装载货物的装载台。箱斗22由装载机械装载货物。在卸载作业中，抬起箱斗22卸下货物。

障碍物传感器24配置于车辆主体21的前下部。障碍物传感器24以非接触的方式检测车辆主体21前方的障碍物。在实施方式中，作为非接触传感器的障碍物传感器24具有雷达24A和激光传感器24B。

激光传感器24B是用于检测位于自卸车2周围的物体的位置的装置。激光传感器24B例如在图2所示的范围内照射激光光线并接收由物体反射的激光光线。这样，激光传感器24B检测物体相对于激光传感器24B的方向和距离。自卸车2周围的物体包括位于行走路径RP旁边的物体(土堤BK、侧壁、填土、树和建筑物等)。位于行走路径RP旁边的物体也可以是人工制造的结构物。接着，对控制系统30进行说明。

控制系统30包括：作为位置输出装置的匹配导航位置输出控制器33、以及作为控制装置的车身控制器20。除此以外，控制系统30还包括非接触传感器24、陀螺仪传感器26、速度传感器27、作为定位装置的GPS接收器31、行走路径生成装置32、无线通信装置34、第一信号线35和第二信号线36。如图3所示，车身控制器20、行走路径生成装置32和匹配导航位置输出控制器33与第一信号线35连接。上述装置经由第一信号线35彼此进行通信来交换信息。

车身控制器20接收从匹配导航位置输出控制器33和GPS接收器31中的至少一方输出的自卸车2的位置。然后，车身控制器20基于接收到的自卸车2的位置、以及从后述的行走路径生成装置32接收到的行走路径信息，生成用于控制自卸车2的命令并将其输出。此外，车身控制器20使用接收到的自卸车2的位置生成用于控制自卸车2的制动装置2B的命令并将其输出。

行走路径生成装置32获取由图1所示的管理装置10的处理装置12生成的行走路径信息并输出到车身控制器20。行走路径生成装置32与连接有天线34A的无线通信装置34连接。无线通信装置34接收从管理装置10和自身车辆以外的矿山机械3中的至少一个发送的信息。除了自卸车2以外的其他矿山机械3之外，自身车辆以外的矿山机械3还包括自身车辆以外的自卸车2。

图4是表示实施方式涉及的车身控制器20的图。作为控制部的车身控制器20包括处理部20P、存储部20M和输入输出部20IF。处理部20P包括校正位置运算部20PA、推测导航位置推定部20PB和行走控制部20PC。

校正位置运算部20PA基于延迟时间校正由作为位置输出装置的匹配导航位置输出控制器33求出的自卸车2的位置，该延迟时间至少包含其与匹配导航位置输出控制器33之间的通信延迟。推测导航位置推定部20PB使用后述的推测导航这种方法计算自卸车2的位置。详细而言，使用来自陀螺仪传感器26的自卸车2的角速度和来自速度传感器27的自卸车2的速度推定自卸车2的位置。行走控制部20PC使用由校正位置运算部20PA进行校正而得到的校正位置生成用于控制自卸车2的指令。

存储部20M存储用于使自卸车2自主行走的计算机计算机程序、以及用于控制自卸车2的动作的计算机程序。陀螺仪传感器26、速度传感器27、转向装置2S、行走控制装置2D、第一信号线35和第二信号线36与输入输出部20IF连接。输入输出部20IF是车身控制器20与连接于车身控制器20的设备类之间的接口。

无线通信装置34接收由图1所示的管控设施7的无线通信装置18发送的行走路径信息并输出到行走路径生成装置32。无线通信装置34与GPS接收器31连接。

在实施方式中，自卸车2以三个行走模式行走。第一行走模式是使用GPS接收器31的检测数据来求取自卸车的位置，并基于该位置使自卸车自主行走的行走模式，可称为GPS行走模式。

第二行走模式是基于如后述那样预先生成的地图信息和激光传感器24B的检测结果，使用称为Scan Matching Navigation(匹配导航)的方法计算自卸车2的位置，并基于计算出的自卸车2的位置使自卸车2自主行走的行走模式，可称为匹配导航行走模式。在匹配导航行走模式下，自卸车2的位置在匹配导航位置输出控制器运算部33中进行计算。

除此以外，还有推测导航这种方法，其使用陀螺仪传感器26的检测结果和速度传感器27的检测结果来推定自卸车2的位置。通过推测导航而进行的自卸车2的位置推定是在车身控制器20中进行的。

GPS接收器31使用GPS检测作为自卸车2的位置的GPS位置。GPS接收器31是实施方式中自卸车具有的多个位置信息生成部中的一个。GPS接收器31与用于接收来自定位卫星5的信息的天线31A连接。天线31A将基于从定位卫星5接收到的信息的信号输出到GPS接收器31。GPS接收器31使用来自定位卫星5的信息检测天线31A的位置。

匹配导航位置输出控制器33基于根据激光传感器24B的检测结果而得到的位于行走路径RP旁边的物体的信息、以及包含预先在矿山MR内存在的物体的位置的地图信息，来求取自卸车2的位置。匹配导航位置输出控制器33是实施方式中自卸车具有的多个位置信息生成部中的一个。地图信息存储在地图DB(数据库)37中。

在实施方式中，车身控制器20、行走路径生成装置32和匹配导航位置输出控制器33例如由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等处理器和存储器实现。在这种情况下，上述功能通过由处理器读取存储在存储器中的计算机程序并执行来实现。存储器相当于RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、快闪存储器、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘和磁光盘。它们可以通过专用的硬件实现，也可以由多个处理电路相配合来实现这些功能。

雷达24A和激光传感器24B与第二信号线36连接。除了第二信号线36以外，激光传感器24B还与匹配导航位置输出控制器33连接。通过采用这样的结构，匹配导航位置输出控制器33能够直接接收激光传感器24B的检测值。

车身控制器20经由第二信号线36获取雷达24A和激光传感器24B的检测值。车身控制器20能够使用雷达24A和激光传感器24B的检测值来求取自卸车2与物体的相对位置。即，通过雷达24A和激光传感器24B检测其与物体的相对位置来检测自卸车2与物体的相对位置。

陀螺仪传感器26检测自卸车2的方位或方位变化量。陀螺仪传感器26与车身控制器20连接，将作为检测结果的检测值输出到车身控制器20。速度传感器27检测自卸车2的车轮的转速，由此检测作为自卸车2的速度的行走速度。速度传感器27与车身控制器20连接，将作为检测结果的检测值输出到车身控制器20。

基于推测导航的自卸车2的位置推定

在实施方式中，车身控制器20使用推测导航来推定自卸车2的位置。推测导航是指基于相对于已知起点的方位(方位变化量)和移动距离(速度)来推测对象物即自卸车2的当前位置的导航方法。

自卸车2的方位(方位变化量)是使用自卸车2具有的陀螺仪传感器26进行检测的。自卸车2的移动距离(速度)是使用自卸车2具有的速度传感器27进行检测的。车身控制器20使用所得到的自卸车2的方位(方位变化量)和自卸车2的移动距离(速度)来求取自卸车2的位置。

基于匹配导航位置输出控制器33的自卸车2的位置计算

在匹配导航行走模式时，匹配导航位置输出控制器33使用激光传感器24B的检测值和预先生成的矿山MR的地图信息来求取自卸车2的位置。即，匹配导航位置输出控制器33通过将激光传感器24B的检测结果与地图信息进行匹配来计算自卸车2的位置。

在这种情况下，匹配导航位置输出控制器33使用激光传感器24B的检测值和地图信息来求取自卸车2的位置并输出到第一信号线35。车身控制器20经由第一信号线35接收由匹配导航位置输出控制器33求出的自卸车2的位置，使自卸车2沿着行走路径RP行走。

地图信息是包含设置于矿山MR的行走路径RP等旁边的物体(土堤BK、侧壁等)的位置的信息。存储地图信息的地图DB37与第一信号线35连接。地图信息需要在通过匹配导航计算自卸车的位置之前预先生成。在生成地图信息时，例如能够使用在搬运路线HL中行走的自卸车2上的激光传感器24B的检测结果。例如在由GPS接收器31高精度地求取自卸车2的位置的状态下，由激光传感器24B检测搬运路线HL旁边有无设置土堤BK及其位置，能够使与搬运路线HL对应的地图信息37随时存储土堤BK的有无及位置数据。

图5是表示实施方式中的地图信息的一部分的图。在图5中，地图信息的一部分表示搬运路线HL周边区域内的土堤BK的基于雷达传感器24B的检测结果。搬运路线HL是沿着图5的x方向延伸的位于中央部分的空白区域，土堤BK是位于图5的上部和下部的黑白零星分布的区域。如图5和图6所示，地图信息表示俯视时以规定的大小划分矿山MR的方格GR在XY坐标系中的位置、以及在各方格GR中是否有土堤BK。

在实施方式中，对于地图信息中的各方格GR，检测出土堤BK的位置处的方格DR1在图中用黑方块表示，没有检测出土堤BK的位置处的方格DR2在图中则用白方块表示。地图信息存储土堤BK的有无及位置信息。存储地图信息的地图DB37是由ROM、快闪存储器和硬盘驱动器中的至少一种构成的外部存储装置(辅助存储装置)。

图7是表示实施方式涉及的地图信息的一部分区域的一个示例的示意图。图8是表示自卸车在搬运路线HL中行走时的基于激光传感器24B的土堤BK检测结果的一个示例的示意图。图9是表示将图8的激光传感器24B的检测结果与图7的地图信息进行匹配，通过匹配导航计算自身车辆位置的状态的示意图。在图7至图9中，在地图信息中用较密的平行斜线表示土堤BK所在位置处的方格DR1，用较疏的平行斜线表示由激光传感器24B检测出土堤BK的位置处的方格DR3。

图7至图9中所示的、使用匹配导航的自卸车的位置计算由匹配导航位置输出控制器33进行。在由匹配导航位置输出控制器33进行的自卸车的自身车辆位置的计算中，使用在某一时刻预计自卸车会存在的范围内虚拟配置的多个点(质点)PA，不仅能够抑制计算成本，还能够计算出接近真实位置的自卸车的位置。为了使用质点通过匹配导航来计算自身车辆的位置，需要该时刻的自身车辆的方位(方位变化量)和移动距离(速度)的信息、即与推测导航相关的信息。由于通过使用质点的匹配导航进行位置推定是公知的方法，所以省略详细的说明。

通过匹配导航进行的位置计算是在每个计算周期将非接触传感器的检测结果与地图信息进行匹配并且每次都使用质点进行计算，因此计算需要一定程度的时间。因此，因匹配导航位置输出控制器33的处理而产生的延迟较大。

在图7所示的地图信息中，一个一个的方块就是方格GR。并且，涂色的方格DR1是表示检测出土堤BK的方格，白色的方格DR2是表示没有检测出土堤BK的方格。图8示出了由自卸车的激光传感器24B实际检测出的检测数据DR3。

将图7所示的地图信息与图8所示的激光传感器24B的检测结果进行匹配，通过基于质点的位置推定方法，计算如图9所示那样自卸车2的存在概率应该为最高的位置的最终推定值(期望值)Po。匹配导航位置输出控制器33将最近似的位置作为自卸车2的位置信息输出。在实施方式中，自卸车2的位置信息也可以包含表示自卸车2的方位的方位信息。

在匹配导航行走模式下，车身控制器20获取由匹配导航位置输出控制器33输出的自卸车2的位置。然后，车身控制器20使用所获取的信息控制自卸车2的行走，以使自卸车2沿着行走路径RP行走。

匹配导航行走模式时的数据流动

在实施方式中，在匹配导航行走模式时车身控制器20通过通信从匹配导航位置输出控制器33获取自卸车2的位置信息。此外，匹配导航位置输出控制器33通过通信分别接收基于匹配导航计算自卸车2的位置所需要的信息即激光传感器24B的检测结果、地图信息、自身车辆的速度和方位变化量。具体而言，匹配导航位置输出控制器33从激光传感器24B获取检测结果，从地图DB37获取地图信息，从车身控制器20获取陀螺仪传感器26的检测值和速度传感器27的检测值。

匹配导航行走模式时的数据的流动将在后文中详细说明。首先匹配导航位置输出控制器33从车身控制器20接收陀螺仪传感器26和速度传感器27的检测值，从激光传感器24B接收检测结果，并从地图DB37接收地图信息。匹配导航位置输出控制器33基于匹配导航来计算自卸车的位置。然后，匹配导航位置输出控制器33将计算结果发送到车身控制器20。车身控制器20基于接收到的自卸车2的位置来控制车辆。

在本实施方式的情况下，在车身控制器20与匹配导航位置输出控制器33之间进行了两次通信。因此，在控制系统30中，如果车身控制器20与匹配导航位置输出控制器33之间的通信发生延迟等，则车身控制器20从匹配导航位置输出控制器33接收到的自卸车2的位置及方位可能与车身控制器20对自卸车2进行控制时的自卸车2的位置及方位不同。

图10是表示在发生通信延迟等的情况下自卸车2在该延迟期间移动的图。在自卸车2的位置在时刻t1时位于P1的情况下，设由速度传感器27检测出的自卸车2的速度为Vc1，由陀螺仪传感器26检测出的自卸车2的角速度为ω1。得到速度Vc1和角速度ω1的时刻是t1。匹配导航位置输出控制器33通过通信分别接收陀螺仪传感器26的检测结果、速度传感器27的检测结果、接收到的激光传感器24B的检测结果以及地图信息，并且基于这些信息计算自卸车2在时刻t1时的位置P1。

车身控制器20接收由匹配导航位置输出控制器33求出的自卸车2的位置P1，并基于接收到的位置P1控制自卸车2的行走。这里，设车身控制器20基于位置P1开始控制自卸车2行走的时刻为时刻t2。在这种情况下，由于时刻t1与时刻t2之间存在时间偏差，导致车身控制器20在时刻t2时基于自卸车2在时刻t1时的位置P1进行行走控制，因此无法进行精确的行走控制。

因此，车身控制器20通过校正由匹配导航位置输出控制器33求出的自卸车2在时刻t1时的位置P1，计算出自卸车2在时刻t2时可能存在的校正位置P1c，并基于校正位置P1c生成用于控制自卸车2的指令。位置的校正方法将在后文中详细说明。在图10中，自卸车2在时刻t2时的实际位置为P2。以下，可将时刻t1称为第一时刻t1，将时刻t2称为第二时刻t2。

当车身控制器20与匹配导航位置输出控制器33之间的通信存在延迟时，第二时刻t2会晚于第一时刻t1。将第二时刻t2与第一时刻t1的差值Δt(＝t2－t1)称为延迟时间。延迟时间Δt包含车身控制器20从匹配导航位置输出控制器33接收时刻t1时的位置P1的信息即位置信息时的通信延迟、以及因匹配导航位置输出控制器33的位置计算处理而产生的延迟。延迟时间也可以包含匹配导航位置输出控制器33从车身控制器20接收陀螺仪传感器26和速度传感器27的检测结果时的通信延迟。还可以包含因车身控制器20与匹配导航位置输出控制器33之间的通信的瞬时中断而产生的延迟等。

除了通信延迟以外，延迟时间Δt也可以包含因车身控制器20的控制周期与匹配导航位置输出控制器33的控制周期不同而产生的延迟。例如，在匹配导航位置输出控制器33的控制周期比车身控制器20的控制周期长的情况下，车身控制器20从匹配导航位置输出控制器33接收到的位置信息可能是在车身控制器20对自卸车2进行控制的控制周期之前的控制周期的位置信息。即，车身控制器20延迟接收由匹配导航位置输出控制器33求出的位置信息。延迟时间Δt也可以包含这种延迟。

自卸车2在延迟时间Δt内从位置P1移动到位置P2，延迟时间Δt越大，位置P2与位置P1之间的距离就越大。车身控制器20在位置P2控制自卸车2时使用由匹配导航位置输出控制器33求出的位置即位置P1。因此，在车身控制器20控制自卸车2的时刻自卸车2的实际位置P2与位置P1之间的距离越大，车身控制器20控制自卸车2时的精度可能越低。

控制系统30的车身控制器20使用延迟时间Δt来校正位置P1。而且，车身控制器20通过使用校正后的位置即校正位置P1c生成用于控制自卸车2的指令并将其输出，使自卸车2自主行走。接着，说明控制系统30使用延迟时间求取自卸车2的位置的处理的一个示例。

控制系统30的处理示例

图11是说明实施方式涉及的控制系统30执行实施方式涉及的作业机械的控制方法时的处理示例的流程图。图12是用于说明车身控制器20与匹配导航位置输出控制器33之间的信息交换的图。

在控制系统30使自卸车2自主行走的情况下，在步骤S101中，车身控制器20输出信息IFs，该信息IFs用于匹配导航位置输出控制器33求取自卸车2的位置P1。在实施方式中，信息IFs是陀螺仪传感器26的检测值即角速度ω1和速度传感器27的检测值即速度Vc1。以下，可将信息IFs称为车身信息IFs。

在实施方式中，车身控制器20将车身信息IFs与得到车身信息IFs的第一时刻t1一起输出到第一信号线35。通过该处理，车身控制器20将得到车身信息IFs的第一时刻t1及车身信息IFs发送到匹配导航位置输出控制器33。在实施方式中，车身控制器20在接收到车身信息IFs的控制周期内将车身信息IFs发送到匹配导航位置输出控制器33。在实施方式中，得到车身信息IFs的第一时刻t1为将车身信息IFs发送到匹配导航位置输出控制器33的时刻。也可以将第一时刻t1设为车身控制器20从陀螺仪传感器26和速度传感器27接收到检测结果的时刻。

如图12所示，第一时刻t1及车身信息IFs作为第一信息IF1从车身控制器20输出。在实施方式中，第一信息IF1包含第一时刻t1和车身信息IFs。在步骤S102中，激光传感器24B输出检测结果RT。

在步骤S103中，匹配导航位置输出控制器33经由第一信号线35与车身控制器20通信，接收第一信息IF1、激光传感器24B的检测结果RT和地图DB37的地图信息(在图11中省略)。如上所述，由于第一信息IF1包含车身信息IFs，所以在步骤S103中，匹配导航位置输出控制器33从车身控制器20接收车身信息IFs。接着，在步骤S104中，匹配导航位置输出控制器33使用接收到的车身信息IFs求取自卸车2的位置P1，并将求出的位置P1作为位置信息IFp输出到第一信号线35。

位置信息IFp至少包含自卸车2的位置P1的坐标P1(X1，Y1)，该坐标P1是使用第一信息IF1中包含的车身信息IFs求出的。位置信息IFp也可以包含使用车身信息IFs求出的自卸车2的方位角θ。方位角θ是表示位于位置P1处的自卸车2的朝向的信息。在步骤S105中，匹配导航位置输出控制器33通过将位置信息IFp与第一信息IF1中包含的第一时刻t1一起向第一信号线35输出而发送到车身控制器20。这意味着自卸车在第一时刻t1时的位置位于P1(X1，Y1)。

如图12所示，第一时刻t1及位置信息IFp作为第二信息IF2从匹配导航位置输出控制器33输出。在实施方式中，如图14所示，第二信息IF2包含第一时刻t1和位置信息IFp。

在步骤S106中，车身控制器20经由第一信号线35与匹配导航位置输出控制器33进行通信，接收第二信息IF2。如上所述，由于第二信息IF2包含位置信息IFp，所以在步骤S106中车身控制器20从匹配导航位置输出控制器33接收位置信息IFp。接着，在步骤S107中，车身控制器20使用延迟时间Δt来校正接收到的位置P1。然后，在步骤S108中，车身控制器20使用校正位置P1c生成用于控制自卸车2的指令即控制指令并输出到转向装置2S和行走控制装置2D中的至少一方，进而通过它们控制自卸车2。

在步骤S107中，车身控制器20使用推测导航来校正位置P1，求取校正位置P1c，对该校正方法进行说明。在这种情况下，已知起点是位置P1。从位置P1起的移动距离通过速度Vc1与延迟时间Δt的乘积求取。相对于位置P1的方位基于角速度ω1求取。即，基于第一时刻t1时的位置P1校正自卸车2在第二时刻t2时的位置的方法，能够通过与推测导航相同的方法进行校正。

延迟时间Δt是第二时刻t2与第一时刻t1的差值。第二时刻t2是车身控制器20开始计算用于控制自卸车2的指令的时刻，也是校正位置P1的时刻。第一时刻t1是得到用于求取自卸车2的位置P1的车身信息IFs的时刻，是在对位置P1进行校正的第二时刻t2之前的时刻。

在实施方式中，步骤S101和步骤S102也可以不在相同时刻(第一时刻t1)进行。此外，第一时刻t1可以是在步骤S101中进行输出时，可以是在步骤S102中进行输出时，可以是在步骤S103中获取信息时，可以是在步骤S104中进行处理时，也可以是在步骤S105中输出位置信息IFp时。

如图12所示，从与第一时刻t1对应的位置P1起，基于速度Vc1和角速度ω1，从P1前进距离Vc1×Δt而到达的位置为校正位置P1c。即，车身控制器20使用推测导航求取在延迟时间Δt内自卸车2从位置P1起移动而到达的位置，将求出的位置设为校正后的位置即校正位置P1c，该位置P1是从匹配导航位置输出控制器33接收到的。然后，车身控制器20使用校正位置P1c控制自卸车2。因此，能够降低因车身控制器20与匹配导航位置输出控制器33之间的通信而产生的延迟、因通信的瞬时中断而产生的延迟、因控制周期不同而产生的延迟、以及因匹配导航位置输出控制器33的处理而产生的延迟等的至少一个的影响。其结果，能够抑制车身控制器20控制自卸车2时的精度降低。

变形例

图13是表示实施方式的变形例涉及的控制系统30a的一部分的图。控制系统30a中，陀螺仪传感器26和速度传感器27不仅与车身控制器20连接，还与匹配导航位置输出控制器33连接。控制系统30a中，对时间进行计数的时钟42的输出被输入到车身控制器20和匹配导航位置输出控制器33。通过采用这样的结构，车身控制器20和匹配导航位置输出控制器33以同一时间系统即时钟42的时间系统进行动作。

匹配导航位置输出控制器33在第一时刻t1从陀螺仪传感器26获取自卸车2的角速度ω1，从速度传感器27获取自卸车2的速度Vc1。匹配导航位置输出控制器33使用车身信息IFs即速度Vc1及角速度ω1、以及激光传感器24B的检测结果和地图DB37的地图信息，求取自卸车2的位置P1。具体而言，求取位置P1的坐标P1(X1，Y1)。然后，匹配导航位置输出控制器33将包含坐标P1(X1，Y1)的位置信息IFp与第一时刻t1一起作为信息IF3输出到第一信号线35。信息IF3与第二信息IF2相同。

车身控制器20在经由第一信号线35接收到信息IF3后，在第二时刻t2时使用推测导航来校正与信息IF3的位置信息IFp对应的位置P1。此时，使用第二时刻t2与第一时刻t1的差值即延迟时间Δt。然后，车身控制器20使用校正后的位置P1即校正位置P1c控制自卸车2。这样，在变形例中，匹配导航位置输出控制器33也使用用于求取位置P1的车身信息IFs来求取位置。此外，在变形例中，在通过推测导航来校正位置P1的情况下也使用延迟时间Δt，延迟时间Δt是车身控制器20对位置P1进行校正的第二时刻t2与得到车身信息IFs的第一时刻t1的差值，该第一时刻t1是第二时刻t2之前的时刻。

以上，在实施方式及其变形例中，用于控制自卸车2的车身控制器20使用延迟时间Δt校正由匹配导航位置输出控制器33求出的自卸车2的位置，延迟时间Δt包含因通信的延迟以及控制周期的不同而导致的信息传递的延迟等控制系统30内的信息传递的延迟。然后，车身控制器20使用通过校正而得到的校正位置P1c控制自卸车2。因此，控制系统30能够降低控制系统30内的信息传递的延迟、具体而言是车身控制器20从匹配导航位置输出控制器33接收位置P1的信息时的延迟的影响。其结果，控制系统30在因通信的延迟等而使车身控制器20得到自卸车2的位置的时刻发生延迟的情况下也能够抑制车身控制器20控制自卸车2时的延迟和精度降低。

在实施方式和变形例中，对作业车辆是在矿山中使用的矿山机械的示例进行了说明，但作业车辆不局限于矿山机械。作业车辆只要至少具有行走装置23和制动装置2B即可，例如也可以是地下矿山中使用的作业车辆和地上的作业现场中使用的作业车辆。作业车辆是包括矿山机械的概念。

在实施方式和变形例中，作业车辆是自卸车2，但也可以是轮式装载机、平地机或一般的车辆3C。此外，在实施方式和变形例中，自卸车2是无人自卸车，但不局限于此，也可以是对有人自卸车的运转进行辅助的形式。

匹配导航位置输出控制器33求取自卸车2的位置的方法也不局限于实施方式及变形例的方法，只要是将非接触传感器24的检测结果与预先保存的地图信息37进行比较而计算自卸车2的当前位置的方法，就可以是任意方法。在实施方式及变形例中，作为非接触传感器24例示了雷达传感器和激光传感器，但是非接触传感器24不局限于此。非接触传感器24例如也可以使用立体摄影机或单摄像机检测自卸车2周围的状況。

在实施方式和变形例中，使用GPS检测器检测作业车辆的位置，但是作业车辆的位置的检测不局限于GPS检测器，也可以基于公知的位置信息生成部检测作业车辆的位置。特别是，在地下矿山中无法进行GNSS检测，因此例如可以采用作业车辆的自身位置推定等，其使用作为位置信息生成部的IMES(Indoor Messaging System，室内信息系统)、伪卫星(Pseudolite)、RFID(Radio Frequency Identifier，无线射频识别)、信标、测量器、无线LAN(局域网)、UWB(Ultra Wide Band，超宽带)、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping，即时定位与地图构建)、或界标(设置于行走路径旁边的标记)。

实施方式和变形例中，以在目标位置能使其成为目标速度的方式对自卸车2进行制动时，不仅能够抑制对自卸车2产生的冲击，还能够抑制对到达目标位置的作业车辆的位置所要求的精度的降低。特别是，由于在矿山中使用的自卸车2的质量较大，所以制动时容易对自卸车2产生冲击，但上述实施方式能够抑制对自卸车2的冲击，并且抑制停止等时的位置精度的降低，所以适用于在矿山中使用的大型作业车辆。

以上，对实施方式和变形例进行了说明，但实施方式和变形例不局限于上述内容。在上述结构要素中包含本领域技术人员能够容易想到的结构要素、实质上相同的结构要素、所谓的等同范围内的结构要素。能够适当地组合上述结构要素。在不脱离实施方式和变形例的要旨的范围内，能够进行结构要素的各种省略、置换和变更中的至少一项。