制御装置および自動作業車
【課題】山林などのＧＰＳ技術に用いられる信号を受信しづらい環境、周囲の状況の変化が大きい環境においても、自動で車両を走行させるときの正確性を向上させること。
【解決手段】本発明の実施形態における運搬車は、車体を移動させるための操作を受け付ける操作手段から操作情報を取得する操作取得手段と、車体の傾きを測定する傾斜測定手段と、操作情報に応じて車体が移動するように移動手段を制御する手動制御手段と、手動制御手段の制御において用いられた操作情報、および制御が行われているときに測定された傾きを示す測定情報を取得して記録情報を生成する記録手段と、記録情報に記録された操作情報に応じて車体が移動するように、移動手段を制御する自動制御手段と、記録情報における傾きと測定される傾きとが予め決められた関係を満たすように制御の内容を補正する補正手段とを具備する。
【解決手段】本発明の実施形態における運搬車は、車体を移動させるための操作を受け付ける操作手段から操作情報を取得する操作取得手段と、車体の傾きを測定する傾斜測定手段と、操作情報に応じて車体が移動するように移動手段を制御する手動制御手段と、手動制御手段の制御において用いられた操作情報、および制御が行われているときに測定された傾きを示す測定情報を取得して記録情報を生成する記録手段と、記録情報に記録された操作情報に応じて車体が移動するように、移動手段を制御する自動制御手段と、記録情報における傾きと測定される傾きとが予め決められた関係を満たすように制御の内容を補正する補正手段とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を自動的に走行させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を自動的に走行させる技術には様々なものが開発されている。これらの技術には、ＧＰＳ（Global Positioning System）技術を用いたものが多い。例えば、操作者は、走行すべき移動経路で車両を予め走行させ、そのときの車両の位置を、ＧＰＳ技術を用いて車両に認識させて位置の変化を記録させる。そして、車両を自動で走行させるときには、車両が、記録した位置をたどるように移動することにより、走行すべき移動経路に沿って移動するものである（例えば、特許文献１）。
さらに、特許文献２においては、操作者が車両を予め走行させたときの操作内容、周囲を撮影した画像も記録される。記録した画像と自動走行において撮影した画像とが一致するように移動方向を制御することで、車両の移動がさらに精度よく移動経路に沿ったものとなるようにする技術も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１１３６０７号公報
【特許文献２】特開２００８−１４６１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術は、自動的に走行させたい車両がＧＰＳ技術に用いられる衛星からの信号を受信できる環境であり、自動で走行させるときに非常に高い精度での位置制御が不要である場合には有効である。一方、山林などにおいて木々の隙間を移動するような場合には、衛星からの信号を受信できずに移動ができなくなったり、受信できたとしても木々の隙間を移動するような高い精度での移動が困難になったりしていた。また、特許文献２のように、予め周囲を撮影した画像を用いることで移動の精度を上げることもできるが、山林のような環境においては、木々の成長や季節変化など様々な要因によりすぐに状況が変わってしまう。したがって、実際に自動で走行させるときには、正確な移動経路をたどったとしても、予め撮影した画像と自動走行において撮影した画像が全く異なるものになることがあり、制御に使えない場合があった。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、山林などのＧＰＳ技術に用いられる信号を受信しづらい環境、周囲の状況の変化が大きい環境においても、自動で車両を走行させるときの正確性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明は、移動手段によって走行可能な車体を移動させるための操作を受け付ける操作手段から、当該操作に応じた操作情報を取得する操作取得手段と、前記車体の傾きを測定する傾斜測定手段と、前記操作取得手段によって取得された操作情報に応じて前記車体が移動するように、前記移動手段を制御する手動制御手段と、前記手動制御手段の制御において用いられた操作情報、および当該制御が行われているときに前記傾斜測定手段によって測定された傾きを示す測定情報を取得して、当該操作情報および当該測定情報を対応付けて時系列に記録された記録情報を生成する記録手段と、前記記録情報に記録された操作情報に応じて前記車体が移動するように、前記移動手段を制御する自動制御手段と、前記記録情報に記録された操作情報に対応した測定情報が示す傾きと前記傾斜測定手段によって測定される傾きとが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた当該操作情報に応じた制御の内容を補正する補正手段とを具備することを特徴とする制御装置を提供する。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、前記車体の移動量を測定する移動測定手段をさらに具備し、前記記録手段は、前記手動制御手段の制御が行われているときに前記移動測定手段が測定した移動量を示す移動情報を取得して、当該移動情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された操作情報に対応した移動情報が示す移動量と前記移動測定手段によって測定された移動量とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた制御の内容を補正することを特徴とする。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記車体の位置を測定する位置測定手段をさらに具備し、前記記録手段は、前記手動制御手段の制御が行われているときに前記位置測定手段が測定した位置を示す位置情報を取得して、当該位置情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された操作情報に対応した位置情報が示す位置と前記位置測定手段によって測定された位置とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた制御の内容を補正することを特徴とする。
【０００９】
また、別の好ましい態様において、前記車体は、複数の分割車体を有し、前記測定手段は、前記分割車体ごとの傾きを測定することを特徴とする。
【００１０】
また、別の好ましい態様において、前記車体に対する特定の範囲を撮影する撮影手段をさらに具備し、前記記録手段は、前記撮影手段による撮影内容を示す撮影情報を取得して、当該撮影情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された撮影情報に対応した撮影内容と前記撮影手段による撮影内容とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による制御の内容を補正することを特徴とする。
【００１１】
また、別の好ましい態様において、前記自動制御手段は、前記記録情報を時系列順または逆順に読み出して、前記移動手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、別の好ましい態様において、前記記録情報には、予め決められた特定の作業を行うタイミングが前記時系列において規定され、前記自動制御手段は、前記移動手段を制御して、前記タイミングにおいて前記記録情報に応じた制御を停止させ、前記特定の作業を行うために前記車体を移動させるとともに、当該移動内容を記録し、当該特定の作業が終了すると、当該記録した移動内容を参照して、当該タイミングにおける位置に前記車体が戻るように移動させてから、前記記録情報に応じた制御を再開することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記記載の制御装置と、前記車体と、前記操作手段と、前記移動手段と、前記特定の作業を行うための作業部とを具備することを特徴とする自動作業車を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、山林などのＧＰＳ技術に用いられる信号を受信しづらい環境、周囲の状況の変化が大きい環境においても、自動で車両を走行させるときの正確性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における運搬車の外観を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態における運搬車の長尺物の把持状態および運搬状態を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態における運搬車の傾斜地における運搬状態を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態における運搬車の内部構成を説明するブロック図である。
【図５】本発明の実施形態における運搬車の移動経路を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態における記録部によって生成される記録情報の内容を説明する図である。
【図７】本発明の変形例１における運搬車の移動部の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施形態＞
本発明の実施形態における運搬車１は、山林などにおいて間伐された木材を林道付近に設けられた土場まで運搬するための車両である。この運搬車１は、操作者によって上記の運搬を行うだけでなく、土場から出発して木材を運搬して戻るまでの動作を自動で行うこともできる。まず、運搬車１の外観構成について説明する。
【００１７】
[外観構成]
図１は、本発明の実施形態における運搬車１の外観を説明する図である。図１（ａ）は、長尺物を運搬していない状態で走行するときの運搬車１の側面方向から見た図である。図１（ｂ）は、運搬車１を上方から見た図である（Ａ矢視図）。図１（ｃ）は、運搬車１を前方から見た図である（Ｂ矢視図）。この例においては、第１分割車体８１側（図１（ａ）の左側）が前方、第２分割車体８２側（図１（ａ）の右側）が後方とする。また、接地面Ｇと略平行かつ車体８０の前後方向と垂直な方向を車体８０の左右方向（図１（ｂ）の上下方向、図１（ｃ）の左右方向）という。
【００１８】
図１に示すように、運搬車１は、第１ブーム１１および第２ブーム（以下、これらをまとめて表す場合には、ブーム部１０という）、回転軸１５、アーム２０、グラップル３０、接続部４０、移動部５０、センサ部５５、操作部６０、撮影部７０、発光部７５、車体８０および通信部９０を有する。
【００１９】
車体８０は、第１分割車体８１と第２分割車体８２とを連結部８３により連結した構成であり、いわゆるホイールローダーのように中折れ式で操舵される。この例においては、第１分割車体８１にはブーム部１０が回転軸１５を介して取り付けられている。回転軸１５は、概ね車体８０の左右方向に沿って、第１分割車体８１の前方に設けられている。
また、第２分割車体８２には操作部６０の各構成（ステアリングハンドル６１、操作パネル６２など）が取り付けられている。なお、図１においては、第２分割車体８２には操作者が座る座席８５が設けられているが、この座席８５はなくてもよい。また、車体８０は、移動部５０によって走行可能である。
【００２０】
操作部６０は、ステアリングハンドル６１、操作パネル６２の他、図示しないアクセルペダル、ブレーキペダル、ブーム部１０、グラップル３０を動作させるための操作レバーなどを有する。また、操作部６０は、運搬車１の手動制御、自動制御を切り替える指示、また、自動制御を行うための走行記録処理の開始終了指示、その他、運搬車１に対する各種指示が可能になっている。なお、操作部６０は、直接車体８０に取り付けられているものでなくてもよく、例えば、運搬車１の動きを遠隔操作するためのリモコンなどであってもよい。
【００２１】
第１ブーム１１と第２ブーム１２とは、一体となって、回転軸１５を中心にして回転可能に第１分割車体８１に並列に取り付けられ、その回転動作を油圧で行う油圧式ブームである。これにより、ブーム部１０は、回転軸１５を中心に回転するとＡＲ１方向またはＡＲ２方向に回転して、車体８０とは反対側の先端部分（接続部４０付近）を車体８０の前後方向に移動させるようになっている。ブーム部１０の回転範囲は、ブーム部１０の回転軸１５よりも車体８０の後方側の位置に接続部４０が移動可能となるように設定されている。
接続部４０は、棒状の両端が第１ブーム１１および第２ブーム１２における第１分割車体８１とは反対側の端部付近に取り付けられ、第１ブーム１１と第２ブーム１２とを連結している。接続部４０の長尺方向は、回転軸１５と概ね一致した方向に沿って設けられている。
【００２２】
アーム２０は、上方の一端部付近において、棒状の接続部４０における中心付近からぶら下がるように取り付けられ、接続部４０を回転軸としてＡＲ３方向またはＡＲ４方向に回転可能になっている。また、アーム２０の幅（車体８０の左右方向に沿った長さ）は、第１ブーム１１および第２ブーム１２の距離Ｌよりも狭くなっている。そのため、アーム２０は、回転範囲においてブーム部１０に接触しないようになっている。また、アーム２０は、車体８０にも接触しない長さになっている。アーム２０は、このような関係で接続部４０に取り付けられているため、アーム２０が回転すると、第１ブーム１１と第２ブーム１２との間を移動するようになっている。
【００２３】
アーム２０は、この例においては、外部からの制御により回転量が制御され、その位置が制御される構成ではなく、自由に回転して安定した位置に存在するようになっている。例えば、アーム２０は、グラップル３０が何も把持していない状況においては、アーム２０およびグラップル３０全体の重心が最も低くなるような位置に存在することになる。グラップル３０が把持している物体がある場合には、その物体も含めて安定してつりあう位置に存在する。したがって、ブーム部１０が回転動作をすると、アーム２０は、ブーム部１０に対して回転し、ブーム部１０に対する位置関係を変化させる。例えば、図１の状態において、ブーム部１０がＡＲ１方向に回転すると、アーム２０は、ＡＲ３方向に回転することになり、ブーム部１０がＡＲ２方向に回転すると、アーム２０は、ＡＲ４方向に回転することになる。
アーム２０の回転範囲は、ブーム部１０の回転軸方向にみた場合に、少なくともグラップル３０がブーム部１０に対して車体８０の前後方向に移動可能とするように設定されている。この例においては、アーム２０は、接続部４０を中心として３６０度回転可能になっている。
【００２４】
グラップル３０は、アーム２０における接続部４０側とは反対側の端部に取り付けられている。アーム２０の接続部４０と接続される部分から、グラップル３０の下方先端部分までの距離が、接続部４０から車体８０までの距離よりも短く構成されている。また、グラップル３０の幅（車体８０の左右方向に沿った長さ）は、第１ブーム１１および第２ブーム１２の距離Ｌよりも狭くなっている。そのため、グラップル３０もアーム２０と同様に、アーム２０が回転する範囲においてブーム部１０および車体８０に接触しないようになっている。
グラップル３０は、このような関係でアーム２０に取り付けられているため、アーム２０が回転すると第１ブーム１１と第２ブーム１２との間を移動するようになっている。
【００２５】
また、グラップル３０は、車体８０の前後方向に長尺方向を持つ木材などの長尺物の側面を把持可能な向きでアーム２０に取り付けられている。すなわち、グラップル３０は、ブーム部１０の回転軸１５に沿った方向に開閉可能になっている。そして、グラップル３０はＡＲ５方向に閉じることにより長尺物を把持する。このようにグラップル３０が取り付けられているため、ブーム部１０が回転して接続部４０が上方に移動するように動作すると、グラップル３０に把持された長尺物は、車体８０に近い側が持ち上げられ、車体８０の前後方向に沿って移動し、第１ブーム１１と第２ブーム１２との間に挿入された状態に位置することになる（図２（ｂ）参照）。
【００２６】
移動部５０は、車体８０を走行させるための三角型のクローラ（デルタクローラ）である。デルタクローラは、第１分割車体８１および第２分割車体８２のそれぞれの両側面側に取り付けられている。
センサ部５５は、車体８０の傾きを測定するための３軸の加速度センサ、角速度センサなどである。このセンサは、この例においては、第１分割車体８１および第２分割車体８２にそれぞれに取り付けられ、測定結果を出力する。また、センサ部５５は、車体８０の移動量を測定するためのセンサを有する。このセンサは、例えば、車速センサなどであるが、上記加速度センサを、移動量を測定するためのセンサとして用いてもよい。なお、各センサは、移動部５０、すなわち各デルタクローラに取り付けられてもよい。
【００２７】
撮影部７０は、特定の範囲を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどであり、撮影した内容を示す撮影データを出力する。特定の範囲とは車体８０前方であってもよいし、車体８０の周囲を撮影するものであってもよい。
発光部７５は、特定の範囲に対して光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）などを用いたライトである。特定の範囲とは、撮影部７０が撮影する範囲を含むものであることが望ましいが、前方方向だけであってもよい。
通信部９０は、運搬車１と管理車両ＨＣ（図５参照）との間で無線通信により情報のやり取りを行う通信手段である。通信部９０を用いて無線通信をすることにより、管理車両ＨＣは、運搬車１を遠隔操作することも可能である。
以上が、運搬車１の外観の構成についての説明である。続いて、運搬車１の外観動作について説明する。
【００２８】
[外観動作]
図２は、本発明の実施形態における運搬車１の長尺物（この例においては木材１０００）の把持状態および運搬状態を説明する図である。図２（ａ）は、運搬車１が木材１０００を把持するときの状態を説明する図である。図２（ｂ）は、運搬車１が木材１０００を把持した状態で運搬するときの状態を説明する図である。以下の説明においては、操作者が操作部６０を操作して把持、運搬動作を行う場合について説明する。自動で行う場合については後述する自動制御処理の説明において別途述べるが、内部的な動作が変わるだけであり、外観に現れるブーム部１０、アーム２０、グラップル３０などの動作については、以下の説明と変わるものではない。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、運搬車１は、操作部６０の操作などに応じて、接地面Ｇに置かれた木材１０００の長尺方向が車体８０の前後方向に位置するように移動し、グラップル３０が木材１０００の側面を把持することができる位置に移動するように、ブーム部１０をＡＲ２方向に回転させて接続部４０の位置を下げる。そして、運搬車１は、操作部６０の操作などに応じて、グラップル３０により木材１０００を把持する。
【００３０】
グラップル３０により木材１０００が把持したことを操作者が確認して操作部６０を操作すると、または、運搬車１がグラップル３０により木材１０００が把持したことをセンサなどにより認識すると、運搬車１は、ブーム部１０をＡＲ１方向に回転させて、図２（ｂ）に示すように、車体８０の前後方向における重心位置ＣＢの鉛直上方の位置に自動的に接続部４０を移動させる。なお、接続部４０の位置は、必ずしも重心位置ＣＢの直上にならなくてもよく、重心位置ＣＢの概ね鉛直上方であればよい。また、接続部４０の位置は、操作者が目視により接続部４０の位置を確認しながら操作部６０を操作してブーム部１０を回転させることにより、重心位置ＣＢの概ね鉛直上方に移動されるようにしてもよい。
【００３１】
そして、運搬車１は、操作部６０の操作などに応じて、この接続部４０の位置を保ったまま、後方（図２右側）に移動して、木材１０００の一部を接地面Ｇに接触させたまま引きずるようにして運搬する。なお、木材１０００の長さが短い場合には、引きずらない場合もある。
【００３２】
このようにして、車体８０の重心位置ＣＢの鉛直上方に位置するように接続部４０を移動させることにより、運搬車１の重量が運搬対象の木材１０００の重量に比べて非常に大きなものとしなくても、運搬車１は、木材１０００の運搬時に車体８０のバランスを崩しにくくなるため、安定した走行により木材１０００を運搬することができる。したがって、運搬車１の大きさを大きくする必要も無いため、山林の木々の隙間を移動していくことも可能である。
ここまでは接地面Ｇが水平であることを前提に説明したが、接地面Ｇが傾斜している場合について図３を用いて説明する。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態における運搬車１の傾斜地における運搬状態を説明する図である。図３に示すように接地面Ｇが傾斜している場合には、図２（ｂ）に示す場合と比べて、車体８０の後方側が低くなっている。そのため、ブーム部１０の位置を固定したまま図２（ｂ）に示す接続部４０の位置をそのまま変化させない場合には、接続部４０の位置は、重心位置ＣＢの鉛直上方ではなく後方側になってしまう。したがって、斜面下側方向に力がかかるため、運搬車１のバランスが悪化する。
【００３４】
そこで、図３に示すように、接地面Ｇが水平面に比べて傾斜している場合には、運搬車１は、上述したように、重心位置ＣＢの鉛直上方に接続部４０が位置するように、ＡＲ２方向にブーム部１０を回転させる。具体的には、運搬車１は、加速度センサ（センサ部５５を用いてもよい）などにより車体８０の前後方向の傾斜角度を測定し、その傾斜角度に応じて重心位置ＣＢの鉛直上方を認識する。そして、運搬車１は、認識した鉛直上方に接続部４０が移動するようにブーム部１０を回転させる。なお、接続部４０の位置は、操作者が目視により接続部４０の位置を確認しながら操作部６０を操作してブーム部１０を回転させることにより、重心位置ＣＢの概ね鉛直上方に移動されるようにしてもよい。
【００３５】
このようにして、運搬車１は、車体８０の重心位置ＣＢの鉛直上方が、接地面Ｇの傾斜量に応じて変化しても、ブーム部１０を回転させて重心位置ＣＢの鉛直上方に接続部４０が位置するようにする。したがって、運搬車１は、接地面Ｇが傾斜していても、木材１０００の運搬時に車体８０のバランスを崩しにくくなるため、安定した走行により木材１０００を運搬することができる。
続いて、運搬車１の内部構成について説明する。
【００３６】
[内部構成]
図４は、本発明の実施形態における運搬車１の内部構成を説明するブロック図である。運搬車１は、上述した外観構成のほか、内部構成として、手動制御部１１０、動作処理部１２０、測定部１３０、記録部１４０、自動制御部１５０および補正部１６０を有する。これらの各構成により、運搬車１は、操作者による手動制御と、予め記録した内容に従った自動制御とを切り替えて、それぞれ処理を行う。
【００３７】
手動制御部１１０は、操作部６０において手動制御に切り替える指示がなされると、操作部６０からの操作内容に応じて出力される操作情報を取得し、操作情報に応じて動作処理部１２０を制御して、ブーム部１０（第１ブーム１１および第２ブーム１２）、グラップル３０、移動部５０を動作させる。すなわち、手動制御部１１０は、ブーム部１０、グラップル３０、移動部５０を手動で動作させるための構成である。ここで、操作情報とは、電気的に伝達される情報であってもよいし、機械的な構成が動作することにより伝達される情報であってもよい。
【００３８】
動作処理部１２０は、手動制御部１１０および自動制御部１５０からの制御により、ブーム部１０、グラップル３０、移動部５０を動作させる。例えば、動作処理部１２０は、油圧の制御によりブーム部１０、グラップル３０を動作させ、エンジンの回転動力の移動部５０への伝達制御により、移動部５０を動作させて車体８０を走行させる。また、移動部５０の動作には、ステアリングハンドル６１の操作による走行方向の変更も含まれる。
測定部１３０は、センサ部５５から出力される検出結果に基づいて、車体８０の傾き、車速を測定する。そして、測定部１３０は、これらの測定した結果を示す測定情報を出力する。
【００３９】
記録部１４０は、操作部６０において走行記録処理の開始指示がなされると、走行記録処理の終了指示がなされるまでの間、操作部６０から出力される操作情報、測定部１３０から出力される測定情報を取得し、それぞれを対応付けて時系列に記録した記録情報を生成する。記録部１４０は、このようにして生成した記録情報を記憶するための不揮発性メモリなどの記憶手段を有する。
記録情報の内容については、後述の走行記録処理の説明において行う。
【００４０】
自動制御部１５０は、操作部６０において自動制御に切り替える指示がなされると、記録部１４０によって生成された記録情報を時系列順に読み出し、読み出した内容に応じて動作処理部１２０を制御して移動部５０を動作させる。すなわち、自動制御部１５０は、操作部６０の操作によらない自動で動作させるための構成である。ここで、自動制御部１５０は、記録情報に応じて動作処理部１２０を制御するときには、補正部１６０からの補正指示に応じてその制御の内容を補正する。また、自動制御部１５０は、発光部７５を発光させ、撮影部７０から出力される撮影データに応じて、ブーム部１０、グラップル３０を動作させる。
自動制御部１５０における詳細の処理については、後述の自動制御処理の説明において行う。
【００４１】
補正部１６０は、操作部６０において自動制御に切り替える指示がなされると、記録部１４０によって生成された記録情報を時系列順に読み出し、読み出した内容と、測定部１３０から出力される測定情報とを比較する。補正部１６０は、この比較結果が予め決められた関係を満たすように移動部５０を動作させるための補正指示を自動制御部１５０に対して行う。例えば、記録情報に応じて移動部５０が動作しているにもかかわらず、移動のずれが生じるなどして、記録情報に含まれる測定情報と、測定部１３０から出力される現在の測定結果である測定情報とがずれてくる場合があるが、その場合に、補正部１６０は、これらが予め決められた関係を満たすように移動部５０を動作させるための補正指示を行う。ここで、予め決められた関係とは、完全一致であってもよいし、一定範囲でのずれまでは許容するようにした関係であってもよい。
以上が、運搬車１の内部構成について説明である。続いて、走行記録処理について説明する。
【００４２】
[走行記録処理]
走行記録処理とは、運搬車１に自動制御処理を行わせるに先立って、運搬車１が走行して移動すべき経路を記録するための処理、すなわち記録情報を生成する処理である。この移動経路は例えば、図５に示すような経路である。
【００４３】
図５は、本発明の実施形態における運搬車１の移動経路を説明する図である。図５（ａ）に示すように、運搬車１は、林道ＷＲの付近に設けられている土場ＷＹから、移動経路Ｒ１を通って林地残材が置かれている伐採地ＣＡへ移動する。土場ＷＹには土場マーカーＰＹが設けられている。
運搬車１は、林地残材である木材１０００を把持して、伐採地ＣＡから、経路Ｒ２を通って土場ＷＹへ移動し、土場ＷＹに木材１０００を置く。このようにして、運搬車１は、伐採地ＣＡから土場ＷＹに木材１０００を運搬する。この木材１０００には、図５（ｂ）に示すように光を乱反射して、運搬車１に木材１０００の位置を認識させる認識部材である木材マーカー５００が設けられている。また、土場ＷＹには、土場ＷＹにおける走行記録処理を開始する位置、向きを規定するための土場マーカーＰＹが設けられている。
続いて、走行記録処理により生成される記録情報について説明する。
【００４４】
図６は、本発明の実施形態における記録部１４０によって生成される記録情報の内容を説明する図である。
運搬車１を土場マーカーＰＹに規定される位置、向きに移動させた後、走行記録処理が開始されると、操作者は、運搬車１を手動で制御して、移動経路Ｒ１をたどって運搬車１を土場ＷＹから伐採地ＣＡに移動させる。このとき、運搬車１は、記録部１４０において、走行記録処理開始タイミングからの経過時間と、各経過時間に対応するタイミングにおいて操作部６０から出力された操作情報（Ｄ１、Ｄ２、・・・）、および各経過時間に対応するタイミングにおいて測定部１３０から出力された測定情報（Ｍ１、Ｍ２、・・・）とを対応付けて記録情報として生成する。
【００４５】
例えば、図６に示すように、経過時間が「００：００：０１」において、操作部６０から出力された操作情報は「Ｄ２」、測定部１３０から出力された測定情報は「Ｍ２」であることを示している。この例においては、操作情報とは、ステアリングハンドル６１の回転量を示す情報を含んでいる。また、測定情報とは、第１分割車体８１および第２分割車体８２の傾きを示す情報と、車速を示す情報とを含んでいる。
【００４６】
そして、操作者は、伐採地ＣＡに到着すると、操作部６０を操作して、伐採地ＣＡに運搬車１が到着したことを示す到着情報ＣＡＰを記録情報に記録する。この例においては、経過時刻「４９：１５：４６」において到着情報ＣＡＰが記録される。これにより、移動経路Ｒ１について記録情報が生成される。この到着情報ＣＡＰは、自動制御処理において伐採地ＣＡにある林地残材である木材１０００を把持する処理を行う指示となる。
【００４７】
続いて、操作者は、操作部６０を操作して、記録情報に経路Ｒ２についての記録を行う指示を行った後、運搬車１を手動で制御して、移動経路Ｒ２をたどって運搬車１を伐採地ＣＡから土場ＷＹに移動させる。このとき、操作者は、第２分割車体８２が進行方向前方になるように運搬車１を移動させながら移動経路Ｒ２をたどる。なお、操作者は、木材１０００をグラップル３０により把持した状態で運搬車１を移動させてもよい。
移動経路Ｒ１の場合と同様に、運搬車１は、移動経路Ｒ２をたどりながら、記録部１４０において、到着情報ＣＡＰが記録された続き（「４９：１５：４７」）から、操作部６０から出力された操作情報（Ｄ４、Ｄ５、・・・）、および測定部１３０から出力された測定情報（Ｍ４、Ｍ５、・・・）とを対応付けて記録情報に記録する。
【００４８】
そして、操作者は、土場ＷＹに到着すると、操作部６０を操作して、土場ＷＹに運搬車１が到着したことを示す到着情報ＷＹＰを記録情報に記録する。この例においては、経過時刻「１１３：２５：８８」において到着情報ＷＹＰが記録される。これにより、移動経路Ｒ２について記録情報が生成される。この到着情報ＣＡＰは、自動制御処理において土場ＷＹに運搬した木材１０００を置く処理を行う指示となる。
このようにして、記録部１４０によって記録情報が生成される。以上が、走行記録処理である。続いて、自動制御処理について説明する。
【００４９】
[自動制御処理]
自動制御処理とは、予め生成した記録情報にしたがって運搬車１を制御し、自動的に移動経路Ｒ１を移動させ、伐採地ＣＡにおける木材１０００を把持し、土場ＷＹまで運搬する処理である。まず、運搬車１は、土場ＷＹに設置され自動制御に切り替えられる。これは管理車両ＨＣから遠隔操作によって行ってもよい。また、図に示すように、複数の運搬車１が同時に自動制御されてもよい。
【００５０】
運搬車１を土場マーカーＰＹに規定される位置、向きに移動させた後、自動制御に切り替えられると、自動制御部１５０は、記録情報を時系列順に読み出して、読み出した記録情報の操作情報におけるステアリングハンドル６１の回転量に応じて、移動部５０の進行方向を決定する。また、自動制御部１５０は、補正部１６０からの補正指示により、測定部１３０によって測定される車速が、読み出した記録情報の測定情報における車速になるように移動部５０の移動速度を決定する。そして、自動制御部１５０は、決定した進行方向、移動速度で移動部５０が動作するように動作処理部１２０を制御する。
【００５１】
このとき、補正部１６０は、読み出した記録情報の測定情報における傾きと、測定部１３０によって測定される傾きとの関係が予め決められた関係になるように自動制御部１５０の制御の内容を補正する指示を行う。例えば、進行方向に対して右側が徐々に高くなるような車体８０の傾きを示す測定情報が記録情報に記録されているのに対し、測定部１３０において測定された傾きでは右側の高くなり方が少ない場合、本来いるべき位置よりも運搬車１が左側に寄っているものと考えられるため、補正部１６０は、運搬車１が、より右側に移動するように自動制御部１５０の制御の内容を補正する指示を行う。
【００５２】
運搬車１が走行する山林は、傾斜地が多く、また、地面の凹凸も多く存在する。したがって、運搬車１は、車体８０の傾きについても記録情報と測定部１３０による測定結果とが一致するように移動することにより、記録情報を生成するために移動した経路に沿った移動の正確性を高めることができる。
【００５３】
このように自動制御部１５０および補正部１６０は、記録情報に応じて移動部５０を動作させて、読み出した記録情報が到着情報ＣＡＰとなったときには、運搬車１が伐採地ＣＡに到着していることになる。運搬車１は、伐採地ＣＡに到着すると、続いて、木材１０００の把持を行う把持処理を行う。
【００５４】
自動制御部１５０は、発光部７５を発光させるとともに、その光が木材１０００に取り付けられた木材マーカー５００により反射し、その反射光を撮影部７０により撮影された内容から認識する。なお、自動制御部１５０は、発光部７５を発光させる前の状態で、木材マーカー５００の反射光を認識できるときには、発光部７５を発光させなくてもよい。
【００５５】
そして、自動制御部１５０は、木材１０００の位置を認識しつつ、運搬車１がその木材１０００を把持できる位置まで移動させる。
このとき、記録部１４０は、伐採地ＣＡに到着してから木材１０００を把持できる位置までの移動経路（以下、把持移動経路という）において、図６（ｂ）に示すような把持記録情報を生成する。この把持記録情報は、記録情報と同様の構成であり、伐採地ＣＡに到着してからの経過時間と、各経過時間に対応するタイミングにおいて操作部６０から出力された操作情報（ＤＣ１、ＤＣ２、・・・）、および各経過時間に対応するタイミングにおいて測定部１３０から出力された測定情報（ＭＣ１、ＭＣ２、・・・）とを対応付けて記録されたものである。
【００５６】
そして、運搬車１が木材１０００を把持できる位置に移動すると、自動制御部１５０は、ブーム部１０およびグラップル３０を動作させて、木材１０００を把持する（図２（ａ）参照）。把持する木材１０００は、１本でもよいし、複数本でもよい。グラップル３０が木材１０００を把持すると、自動制御部１５０は、接続部４０の位置が車体８０の重心ＣＢの概ね鉛直上方に位置になるようにブーム部１０を動作させる。これにより、運搬車１は、図２（ｂ）に示すように、木材１０００を持ち上げる。
【００５７】
続いて、自動制御部１５０は、記録部１４０によって生成された把持記録情報に応じて、移動部５０を動作させる。このとき、自動制御部１５０および補正部１６０は、把持記録情報を時系列と逆順で読み出して、移動部５０を動作させる。このようにして動作させると、運搬車１は、木材１０００を把持するまでに移動した把持移動経路を逆にたどって移動し、木材１０００を把持した状態で、伐採地ＣＡに到着したときの位置に戻る。
【００５８】
運搬車１が伐採地ＣＡに到着したときの位置に戻ると、自動制御部１５０は、再び記録情報の到着情報ＣＡＰの続き、図６（ａ）の例では、経過時間「４９：１５：４７」における操作情報Ｄ４、測絵地情報Ｍ４から時系列順に読み出して、移動部５０を動作させる。
自動制御部１５０および補正部１６０は、記録情報に応じて移動部５０を動作させて、読み出した記録情報が到着情報ＷＹＰとなると、運搬車１が土場ＷＹに到着していることになる。自動制御部１５０は、土場ＷＹに到着すると、ブーム部１０およびグラップル３０を動作させて、把持している木材１０００を土場ＷＹに配置する。
【００５９】
自動制御部１５０は、上述した木材マーカー５００による木材の認識と同様にして、土場マーカーＰＹを認識し、運搬車１を土場マーカーＰＹに規定される位置、向きに移動させる。そして、自動制御部１５０は、再び記録情報に応じて移動部５０を動作させて、運搬車１を移動させる。
このようにして、運搬車１は、自動的に伐採地ＣＡから土場ＷＹに木材１０００を運搬する動作を繰り返して行う。この運搬動作は、管理車両ＨＣからの運搬車１への終了指示があるまで続けられる。
ここで、運搬車１は、このような運搬動作中において、通信部９０を用いて各種の情報（測定情報、自動制御内容、撮影情報など）を管理車両ＨＣに対して送信する。管理車両ＨＣにおいては、これらの情報を取得して表示画面などに表示して、管理者に対して報知する。
【００６０】
このように、運搬車１は、木材１０００のような重量の大きい長尺物を運搬するときに、接続部４０が車体８０の重心位置ＣＢの鉛直上方に位置するようにブーム部１０を回転させる。また、運搬車１は、傾斜地が多い山林においても、接続部４０の位置を調整しながら運搬する。したがって、運搬車１を大型化して重量を大きくしなくても、バランスを崩しにくくなるため、安定した走行により木材１０００を運搬することができる。
また、操作情報と測定情報とに基づいて自動制御処理を行うことにより、運搬車１は、伐採地ＣＡから木材１０００を土場ＷＹまで自動で運搬する。このとき、車体８０の傾斜を測定しながら、自動制御処理に反映させることにより、山林などの傾斜地や地面の凹凸が多い場所において、予め記録した移動経路に沿った移動を精度よく行うことができる。また、複数台の運搬車１により自動制御処理を行ったとしても、それぞれが自律して移動するため少なくとも管理車両ＨＣにおいて管理者がいればよい。したがって、この運搬車１を用いれば、木材１０００の運搬において人的なコストを抑えることができる。
【００６１】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態およびその実施例について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
【００６２】
[変形例１]
上述した実施形態において、移動部５０は、デルタクローラであったが、ホイールであってもよいし、さらに図７に示すように爪がホイール周囲に設けられた移動部５０Ａであってもよい。
【００６３】
図７は、本発明の変形例１における運搬車１Ａの移動部５０Ａの構成を説明する図である。このような移動部５０Ａにおいては、山林など地面が舗装されていない場所を走行する場合に好適であり、より斜度の大きい傾斜地であっても走行が可能になる。
【００６４】
[変形例２]
上述した実施形態において、アーム２０は、自由に回転するように接続部４０を介してブーム部１０に取り付けられていたが、アーム２０の回転量を制御できるような構成になっていてもよい。すなわち、アーム２０はぶら下がった状態ではなく、動作処理部１２０によりその回転量が制御されてもよい。このようにすると、運搬車１は、グラップル３０により把持すべき長尺物が傾斜した状態で置かれていても、その長尺物を容易に把持することができる。
なお、動作処理部１２０は、グラップル３０により長尺物が把持されているときには、この回転量の制御を行わず、実施形態と同様に自由に回転する状態に切り替えられるようにしてもよい。
また、動作処理部１２０は、ブーム部１０の回転量を変化させていないときにアーム２０の回転を抑制し、回転量を変化させているときに自由に回転する状態にしてもよい。これにより運搬時の安定感を高めることもできる。
【００６５】
[変形例３]
上述した実施形態における自動制御処理は、実施形態において示した運搬車１に限らず、様々な車両に適用することができる。この車両は傾斜地、地面の凹凸が多いところなどにおいて好適である。
また、この車両は移動経路の途中において特定の作業を行うための作業部を有する自動作業車であってもよい。特定の作業とは、例えば、実施形態における木材１０００を把持する把持処理に対応し、ブーム部１０、アーム２０、グラップル３０などが作業部に対応する。そして、この車両は、特定の作業を行うときに実施形態における把持記録情報に対応する記録情報を生成し、この記録情報を用いて、特定の作業を行う前にいた位置に戻ってから再び移動経路をたどって移動する処理を開始するようにすればよい。
【００６６】
[変形例４]
上述した実施形態において、記録部１４０が生成する記録情報にはステアリングハンドル６１についての操作情報が記録されていたが、さらに、アクセルペダル、ブレーキペダル操作に対応する操作情報が記録されるようにしてもよい。そして、自動制御部１５０は、記録情報に記録されたアクセルペダル、ブレーキペダルに対応する操作情報に応じてこれらを動作させるように制御するようにすればよい。この場合には、車速についての測定情報は記録情報に記録されなくてもよい。
【００６７】
[変形例５]
上述した実施形態において、運搬車１は、測定部１３０において運搬車１の位置を測定する構成を有するようにしてもよい。この位置の測定は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）の技術を用いればよい。そして、記録部１４０は、生成する記録情報に記録される測定情報に、測定部１３０において測定された位置の情報が含まれるようにすればよい。そして、補正部１６０は、記録情報に記録された測定情報が示す位置と、測定部１３０において測定された位置とが予め決められた関係（例えば、一致、または一定範囲を許容した関係）を満たすように、自動制御部１５０における制御の内容を補正するようにすればよい。
山林においては、ＧＰＳに用いる衛星からの信号が木々に遮蔽されて、運搬車１において受信できない場合もあるが、このような場合であっても、車体８０の傾きにより移動部５０が制御されるため正確に移動することが可能である。
なお、衛星からの信号が遮蔽されにくい環境であれば以下の処理を行ってもよい。まず、記録部１４０が、測定部１３０において測定された運搬車１の位置を示す位置情報を記録情報に記録しておく。そして、自動制御部１５０は、記録情報に記録された位置情報が示す位置と、測定部１３０において測定された位置とが一致するように、移動部５０を動作させてもよい。この場合には、自動制御部１５０における制御に操作情報を用いる必要が無い。
【００６８】
[変形例６]
上述した実施形態において、測定部１３０は、第１分割車体８１と第２分割車体８２との傾きをそれぞれ測定していたが、いずれか一方であってもよい。また、車体８０は、第１分割車体８１と第２分割車体８２とが連結された構成であったが、分割されていない車体であってもよい。
【００６９】
[変形例７]
上述した実施形態における走行記録処理において、記録部１４０は、撮影部７０から出力される撮影情報についても記録情報に記録してもよい。そして、補正部１６０は、記録情報に記録された撮影情報が示す内容と、撮影部７０から出力される撮影情報の内容とを比較して、この内容が予め決められた関係（例えば、一致、または一定範囲を許容した関係）を満たすように、自動制御部１５０における制御の内容を補正するようにすればよい。
【００７０】
[変形例８]
上述した実施形態において、運搬車１が伐採地ＣＡに向かうときの移動経路Ｒ１と、土場ＷＹに戻るときの移動経路Ｒ２とは異なる経路で走行記録処理を行う例を示したが、移動経路Ｒ１と移動経路Ｒ２とが同一の経路、すなわち、運搬車１が伐採地ＣＡから移動経路Ｒ１をたどって土場ＷＹに戻るようにしてもよい。
この場合には、記録部１４０は、図６（ａ）に示す移動経路Ｒ１に対応する部分を記録した記録情報を生成すればよい。そして、伐採地ＣＡから土場ＷＹに戻るときには、実施形態における把持処理において説明したように、自動制御部１５０および補正部１６０は、記録情報を時系列と逆順に読み出して、移動部５０を動作させるようにすればよい。
【００７１】
[変形例９]
上述した実施形態において、走行記録処理を行っているときに、操作者が運搬車１を移動させる経路を間違えた場合に、間違えた部分については記録情報に記録されないようにしてもよい。
例えば、記録すべき経路を間違えたと認識した操作者が記録情報の訂正を操作部６０の操作などにより運搬車１に指示すると、自動制御部１５０および補正部１６０は、これまで記録部１４０によって記録された記録情報を時系列と逆順に読み出して、移動部５０を動作させる。このようにすると、運搬車１は、これまで移動してきた経路を戻るように移動する。
【００７２】
そして、運搬車１が戻りたい地点まで移動したことを認識した操作者が操作部６０の操作などにより運搬車１に停止を指示すると、自動制御部１５０は、移動部５０の動作を停止させる。そして、操作者による操作部６０の操作などにより運搬車１に走行記録の再開を指示すると、運搬車１は、再び走行記録処理を開始する。このとき、記録部１４０は、記録情報のうち、時系列の逆順に読み出された部分までを破棄し、その後から記録情報の記録を再開する。
このようにすれば、走行記録処理において操作者が運搬車１の操作を誤ったとしても、途中からやり直すことができる。
【００７３】
[変形例１０]
上述した実施形態における自動制御処理において、運搬車１は、特定の条件を満たした場合に、自動制御処理を停止させるようにしてもよい。特定の条件としては、例えば、一定時間以上にわたって、記録情報に記録された測定情報が示す測定結果と、測定部１３０によって測定された測定結果とが予め決められた関係を満たさない状態が続いた場合である。また、その他の特定の条件としては、撮影部７０による撮影内容などから、人が運搬車１に一定距離より近づいたことを検出した場合、移動部５０を動作させるための負荷が一定値以上に増加した場合など、予め決められた異常を検知した場合である。
【００７４】
このようにして運搬車１が停止した場合には、管理車両ＨＣから遠隔操作により、または、管理者が運搬車１の位置に行って、特定の条件を満たさなくなるように対応すればよい。そして、運搬車１の移動経路を変更する必要が無い場合には、操作部６０の操作、管理車両ＨＣからの遠隔操作などにより、そのまま自動制御処理を再開させればよい。
【００７５】
一方、運搬車１を移動させている場合には、走行記録処理を行うなどして、移動経路の再記録を行えばよい。このとき、変形例５に示す場合など、運搬車１の位置が記録情報から検出することができる場合には、運搬車１を移動経路上に戻して、戻ったところから再び記録情報を読み出して自動制御処理を行うようにしてもよい。特定の条件を満たさなくするためには、移動経路の変更が必要な場合には、操作者は運搬車１を一旦移動経路上の位置Ａに戻し、別の移動経路上の位置Ｂまでの迂回経路を走行記録処理により記録して、元の記録情報における位置Ａから位置Ｂに対応する部分の内容を迂回経路に対応して修正するようにしてもよい。
なお、運搬車１が移動経路上の位置に戻ったかどうかを操作者が認識するために、記録情報における位置と測定部１３０によって測定された位置とを比較して、運搬車１が移動経路上にいることを操作者に報知する報知手段を運搬車１に設けてもよい。この報知は、例えばＬＥＤの発光などである。
【００７６】
[変形例１１]
上述した実施形態においては、ブーム部１０は、第１ブーム１１および第２ブーム１２を有していたが、いずれか一方だけであってもよい。この場合は、接続部４０は、一方のブームから突出した状態に取り付けられる。
【符号の説明】
【００７７】
１，１Ａ…運搬車、１０…ブーム部、１１…第１ブーム、１２…第２ブーム、２０…アーム、３０…グラップル、４０…接続部、５０，５０Ａ…移動部、５５…センサ部、６０…操作部、６１…ステアリングハンドル、６２…操作パネル、７０…撮影部、７５…発光部、８０…車体、８１…第１分割車体、８２…第２分割車体、８３…連結部、８５…座席、９０…通信部、１１０…手動制御部、１２０…動作処理部、１３０…測定部、１４０…記録部、１５０…自動制御部、１６０…補正部、５００…木材マーカー、１０００…木材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を自動的に走行させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を自動的に走行させる技術には様々なものが開発されている。これらの技術には、ＧＰＳ（Global Positioning System）技術を用いたものが多い。例えば、操作者は、走行すべき移動経路で車両を予め走行させ、そのときの車両の位置を、ＧＰＳ技術を用いて車両に認識させて位置の変化を記録させる。そして、車両を自動で走行させるときには、車両が、記録した位置をたどるように移動することにより、走行すべき移動経路に沿って移動するものである（例えば、特許文献１）。
さらに、特許文献２においては、操作者が車両を予め走行させたときの操作内容、周囲を撮影した画像も記録される。記録した画像と自動走行において撮影した画像とが一致するように移動方向を制御することで、車両の移動がさらに精度よく移動経路に沿ったものとなるようにする技術も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１１３６０７号公報
【特許文献２】特開２００８−１４６１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術は、自動的に走行させたい車両がＧＰＳ技術に用いられる衛星からの信号を受信できる環境であり、自動で走行させるときに非常に高い精度での位置制御が不要である場合には有効である。一方、山林などにおいて木々の隙間を移動するような場合には、衛星からの信号を受信できずに移動ができなくなったり、受信できたとしても木々の隙間を移動するような高い精度での移動が困難になったりしていた。また、特許文献２のように、予め周囲を撮影した画像を用いることで移動の精度を上げることもできるが、山林のような環境においては、木々の成長や季節変化など様々な要因によりすぐに状況が変わってしまう。したがって、実際に自動で走行させるときには、正確な移動経路をたどったとしても、予め撮影した画像と自動走行において撮影した画像が全く異なるものになることがあり、制御に使えない場合があった。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、山林などのＧＰＳ技術に用いられる信号を受信しづらい環境、周囲の状況の変化が大きい環境においても、自動で車両を走行させるときの正確性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明は、移動手段によって走行可能な車体を移動させるための操作を受け付ける操作手段から、当該操作に応じた操作情報を取得する操作取得手段と、前記車体の傾きを測定する傾斜測定手段と、前記操作取得手段によって取得された操作情報に応じて前記車体が移動するように、前記移動手段を制御する手動制御手段と、前記手動制御手段の制御において用いられた操作情報、および当該制御が行われているときに前記傾斜測定手段によって測定された傾きを示す測定情報を取得して、当該操作情報および当該測定情報を対応付けて時系列に記録された記録情報を生成する記録手段と、前記記録情報に記録された操作情報に応じて前記車体が移動するように、前記移動手段を制御する自動制御手段と、前記記録情報に記録された操作情報に対応した測定情報が示す傾きと前記傾斜測定手段によって測定される傾きとが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた当該操作情報に応じた制御の内容を補正する補正手段とを具備することを特徴とする制御装置を提供する。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、前記車体の移動量を測定する移動測定手段をさらに具備し、前記記録手段は、前記手動制御手段の制御が行われているときに前記移動測定手段が測定した移動量を示す移動情報を取得して、当該移動情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された操作情報に対応した移動情報が示す移動量と前記移動測定手段によって測定された移動量とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた制御の内容を補正することを特徴とする。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記車体の位置を測定する位置測定手段をさらに具備し、前記記録手段は、前記手動制御手段の制御が行われているときに前記位置測定手段が測定した位置を示す位置情報を取得して、当該位置情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された操作情報に対応した位置情報が示す位置と前記位置測定手段によって測定された位置とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた制御の内容を補正することを特徴とする。
【０００９】
また、別の好ましい態様において、前記車体は、複数の分割車体を有し、前記測定手段は、前記分割車体ごとの傾きを測定することを特徴とする。
【００１０】
また、別の好ましい態様において、前記車体に対する特定の範囲を撮影する撮影手段をさらに具備し、前記記録手段は、前記撮影手段による撮影内容を示す撮影情報を取得して、当該撮影情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された撮影情報に対応した撮影内容と前記撮影手段による撮影内容とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による制御の内容を補正することを特徴とする。
【００１１】
また、別の好ましい態様において、前記自動制御手段は、前記記録情報を時系列順または逆順に読み出して、前記移動手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、別の好ましい態様において、前記記録情報には、予め決められた特定の作業を行うタイミングが前記時系列において規定され、前記自動制御手段は、前記移動手段を制御して、前記タイミングにおいて前記記録情報に応じた制御を停止させ、前記特定の作業を行うために前記車体を移動させるとともに、当該移動内容を記録し、当該特定の作業が終了すると、当該記録した移動内容を参照して、当該タイミングにおける位置に前記車体が戻るように移動させてから、前記記録情報に応じた制御を再開することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記記載の制御装置と、前記車体と、前記操作手段と、前記移動手段と、前記特定の作業を行うための作業部とを具備することを特徴とする自動作業車を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、山林などのＧＰＳ技術に用いられる信号を受信しづらい環境、周囲の状況の変化が大きい環境においても、自動で車両を走行させるときの正確性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における運搬車の外観を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態における運搬車の長尺物の把持状態および運搬状態を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態における運搬車の傾斜地における運搬状態を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態における運搬車の内部構成を説明するブロック図である。
【図５】本発明の実施形態における運搬車の移動経路を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態における記録部によって生成される記録情報の内容を説明する図である。
【図７】本発明の変形例１における運搬車の移動部の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施形態＞
本発明の実施形態における運搬車１は、山林などにおいて間伐された木材を林道付近に設けられた土場まで運搬するための車両である。この運搬車１は、操作者によって上記の運搬を行うだけでなく、土場から出発して木材を運搬して戻るまでの動作を自動で行うこともできる。まず、運搬車１の外観構成について説明する。
【００１７】
[外観構成]
図１は、本発明の実施形態における運搬車１の外観を説明する図である。図１（ａ）は、長尺物を運搬していない状態で走行するときの運搬車１の側面方向から見た図である。図１（ｂ）は、運搬車１を上方から見た図である（Ａ矢視図）。図１（ｃ）は、運搬車１を前方から見た図である（Ｂ矢視図）。この例においては、第１分割車体８１側（図１（ａ）の左側）が前方、第２分割車体８２側（図１（ａ）の右側）が後方とする。また、接地面Ｇと略平行かつ車体８０の前後方向と垂直な方向を車体８０の左右方向（図１（ｂ）の上下方向、図１（ｃ）の左右方向）という。
【００１８】
図１に示すように、運搬車１は、第１ブーム１１および第２ブーム（以下、これらをまとめて表す場合には、ブーム部１０という）、回転軸１５、アーム２０、グラップル３０、接続部４０、移動部５０、センサ部５５、操作部６０、撮影部７０、発光部７５、車体８０および通信部９０を有する。
【００１９】
車体８０は、第１分割車体８１と第２分割車体８２とを連結部８３により連結した構成であり、いわゆるホイールローダーのように中折れ式で操舵される。この例においては、第１分割車体８１にはブーム部１０が回転軸１５を介して取り付けられている。回転軸１５は、概ね車体８０の左右方向に沿って、第１分割車体８１の前方に設けられている。
また、第２分割車体８２には操作部６０の各構成（ステアリングハンドル６１、操作パネル６２など）が取り付けられている。なお、図１においては、第２分割車体８２には操作者が座る座席８５が設けられているが、この座席８５はなくてもよい。また、車体８０は、移動部５０によって走行可能である。
【００２０】
操作部６０は、ステアリングハンドル６１、操作パネル６２の他、図示しないアクセルペダル、ブレーキペダル、ブーム部１０、グラップル３０を動作させるための操作レバーなどを有する。また、操作部６０は、運搬車１の手動制御、自動制御を切り替える指示、また、自動制御を行うための走行記録処理の開始終了指示、その他、運搬車１に対する各種指示が可能になっている。なお、操作部６０は、直接車体８０に取り付けられているものでなくてもよく、例えば、運搬車１の動きを遠隔操作するためのリモコンなどであってもよい。
【００２１】
第１ブーム１１と第２ブーム１２とは、一体となって、回転軸１５を中心にして回転可能に第１分割車体８１に並列に取り付けられ、その回転動作を油圧で行う油圧式ブームである。これにより、ブーム部１０は、回転軸１５を中心に回転するとＡＲ１方向またはＡＲ２方向に回転して、車体８０とは反対側の先端部分（接続部４０付近）を車体８０の前後方向に移動させるようになっている。ブーム部１０の回転範囲は、ブーム部１０の回転軸１５よりも車体８０の後方側の位置に接続部４０が移動可能となるように設定されている。
接続部４０は、棒状の両端が第１ブーム１１および第２ブーム１２における第１分割車体８１とは反対側の端部付近に取り付けられ、第１ブーム１１と第２ブーム１２とを連結している。接続部４０の長尺方向は、回転軸１５と概ね一致した方向に沿って設けられている。
【００２２】
アーム２０は、上方の一端部付近において、棒状の接続部４０における中心付近からぶら下がるように取り付けられ、接続部４０を回転軸としてＡＲ３方向またはＡＲ４方向に回転可能になっている。また、アーム２０の幅（車体８０の左右方向に沿った長さ）は、第１ブーム１１および第２ブーム１２の距離Ｌよりも狭くなっている。そのため、アーム２０は、回転範囲においてブーム部１０に接触しないようになっている。また、アーム２０は、車体８０にも接触しない長さになっている。アーム２０は、このような関係で接続部４０に取り付けられているため、アーム２０が回転すると、第１ブーム１１と第２ブーム１２との間を移動するようになっている。
【００２３】
アーム２０は、この例においては、外部からの制御により回転量が制御され、その位置が制御される構成ではなく、自由に回転して安定した位置に存在するようになっている。例えば、アーム２０は、グラップル３０が何も把持していない状況においては、アーム２０およびグラップル３０全体の重心が最も低くなるような位置に存在することになる。グラップル３０が把持している物体がある場合には、その物体も含めて安定してつりあう位置に存在する。したがって、ブーム部１０が回転動作をすると、アーム２０は、ブーム部１０に対して回転し、ブーム部１０に対する位置関係を変化させる。例えば、図１の状態において、ブーム部１０がＡＲ１方向に回転すると、アーム２０は、ＡＲ３方向に回転することになり、ブーム部１０がＡＲ２方向に回転すると、アーム２０は、ＡＲ４方向に回転することになる。
アーム２０の回転範囲は、ブーム部１０の回転軸方向にみた場合に、少なくともグラップル３０がブーム部１０に対して車体８０の前後方向に移動可能とするように設定されている。この例においては、アーム２０は、接続部４０を中心として３６０度回転可能になっている。
【００２４】
グラップル３０は、アーム２０における接続部４０側とは反対側の端部に取り付けられている。アーム２０の接続部４０と接続される部分から、グラップル３０の下方先端部分までの距離が、接続部４０から車体８０までの距離よりも短く構成されている。また、グラップル３０の幅（車体８０の左右方向に沿った長さ）は、第１ブーム１１および第２ブーム１２の距離Ｌよりも狭くなっている。そのため、グラップル３０もアーム２０と同様に、アーム２０が回転する範囲においてブーム部１０および車体８０に接触しないようになっている。
グラップル３０は、このような関係でアーム２０に取り付けられているため、アーム２０が回転すると第１ブーム１１と第２ブーム１２との間を移動するようになっている。
【００２５】
また、グラップル３０は、車体８０の前後方向に長尺方向を持つ木材などの長尺物の側面を把持可能な向きでアーム２０に取り付けられている。すなわち、グラップル３０は、ブーム部１０の回転軸１５に沿った方向に開閉可能になっている。そして、グラップル３０はＡＲ５方向に閉じることにより長尺物を把持する。このようにグラップル３０が取り付けられているため、ブーム部１０が回転して接続部４０が上方に移動するように動作すると、グラップル３０に把持された長尺物は、車体８０に近い側が持ち上げられ、車体８０の前後方向に沿って移動し、第１ブーム１１と第２ブーム１２との間に挿入された状態に位置することになる（図２（ｂ）参照）。
【００２６】
移動部５０は、車体８０を走行させるための三角型のクローラ（デルタクローラ）である。デルタクローラは、第１分割車体８１および第２分割車体８２のそれぞれの両側面側に取り付けられている。
センサ部５５は、車体８０の傾きを測定するための３軸の加速度センサ、角速度センサなどである。このセンサは、この例においては、第１分割車体８１および第２分割車体８２にそれぞれに取り付けられ、測定結果を出力する。また、センサ部５５は、車体８０の移動量を測定するためのセンサを有する。このセンサは、例えば、車速センサなどであるが、上記加速度センサを、移動量を測定するためのセンサとして用いてもよい。なお、各センサは、移動部５０、すなわち各デルタクローラに取り付けられてもよい。
【００２７】
撮影部７０は、特定の範囲を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどであり、撮影した内容を示す撮影データを出力する。特定の範囲とは車体８０前方であってもよいし、車体８０の周囲を撮影するものであってもよい。
発光部７５は、特定の範囲に対して光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）などを用いたライトである。特定の範囲とは、撮影部７０が撮影する範囲を含むものであることが望ましいが、前方方向だけであってもよい。
通信部９０は、運搬車１と管理車両ＨＣ（図５参照）との間で無線通信により情報のやり取りを行う通信手段である。通信部９０を用いて無線通信をすることにより、管理車両ＨＣは、運搬車１を遠隔操作することも可能である。
以上が、運搬車１の外観の構成についての説明である。続いて、運搬車１の外観動作について説明する。
【００２８】
[外観動作]
図２は、本発明の実施形態における運搬車１の長尺物（この例においては木材１０００）の把持状態および運搬状態を説明する図である。図２（ａ）は、運搬車１が木材１０００を把持するときの状態を説明する図である。図２（ｂ）は、運搬車１が木材１０００を把持した状態で運搬するときの状態を説明する図である。以下の説明においては、操作者が操作部６０を操作して把持、運搬動作を行う場合について説明する。自動で行う場合については後述する自動制御処理の説明において別途述べるが、内部的な動作が変わるだけであり、外観に現れるブーム部１０、アーム２０、グラップル３０などの動作については、以下の説明と変わるものではない。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、運搬車１は、操作部６０の操作などに応じて、接地面Ｇに置かれた木材１０００の長尺方向が車体８０の前後方向に位置するように移動し、グラップル３０が木材１０００の側面を把持することができる位置に移動するように、ブーム部１０をＡＲ２方向に回転させて接続部４０の位置を下げる。そして、運搬車１は、操作部６０の操作などに応じて、グラップル３０により木材１０００を把持する。
【００３０】
グラップル３０により木材１０００が把持したことを操作者が確認して操作部６０を操作すると、または、運搬車１がグラップル３０により木材１０００が把持したことをセンサなどにより認識すると、運搬車１は、ブーム部１０をＡＲ１方向に回転させて、図２（ｂ）に示すように、車体８０の前後方向における重心位置ＣＢの鉛直上方の位置に自動的に接続部４０を移動させる。なお、接続部４０の位置は、必ずしも重心位置ＣＢの直上にならなくてもよく、重心位置ＣＢの概ね鉛直上方であればよい。また、接続部４０の位置は、操作者が目視により接続部４０の位置を確認しながら操作部６０を操作してブーム部１０を回転させることにより、重心位置ＣＢの概ね鉛直上方に移動されるようにしてもよい。
【００３１】
そして、運搬車１は、操作部６０の操作などに応じて、この接続部４０の位置を保ったまま、後方（図２右側）に移動して、木材１０００の一部を接地面Ｇに接触させたまま引きずるようにして運搬する。なお、木材１０００の長さが短い場合には、引きずらない場合もある。
【００３２】
このようにして、車体８０の重心位置ＣＢの鉛直上方に位置するように接続部４０を移動させることにより、運搬車１の重量が運搬対象の木材１０００の重量に比べて非常に大きなものとしなくても、運搬車１は、木材１０００の運搬時に車体８０のバランスを崩しにくくなるため、安定した走行により木材１０００を運搬することができる。したがって、運搬車１の大きさを大きくする必要も無いため、山林の木々の隙間を移動していくことも可能である。
ここまでは接地面Ｇが水平であることを前提に説明したが、接地面Ｇが傾斜している場合について図３を用いて説明する。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態における運搬車１の傾斜地における運搬状態を説明する図である。図３に示すように接地面Ｇが傾斜している場合には、図２（ｂ）に示す場合と比べて、車体８０の後方側が低くなっている。そのため、ブーム部１０の位置を固定したまま図２（ｂ）に示す接続部４０の位置をそのまま変化させない場合には、接続部４０の位置は、重心位置ＣＢの鉛直上方ではなく後方側になってしまう。したがって、斜面下側方向に力がかかるため、運搬車１のバランスが悪化する。
【００３４】
そこで、図３に示すように、接地面Ｇが水平面に比べて傾斜している場合には、運搬車１は、上述したように、重心位置ＣＢの鉛直上方に接続部４０が位置するように、ＡＲ２方向にブーム部１０を回転させる。具体的には、運搬車１は、加速度センサ（センサ部５５を用いてもよい）などにより車体８０の前後方向の傾斜角度を測定し、その傾斜角度に応じて重心位置ＣＢの鉛直上方を認識する。そして、運搬車１は、認識した鉛直上方に接続部４０が移動するようにブーム部１０を回転させる。なお、接続部４０の位置は、操作者が目視により接続部４０の位置を確認しながら操作部６０を操作してブーム部１０を回転させることにより、重心位置ＣＢの概ね鉛直上方に移動されるようにしてもよい。
【００３５】
このようにして、運搬車１は、車体８０の重心位置ＣＢの鉛直上方が、接地面Ｇの傾斜量に応じて変化しても、ブーム部１０を回転させて重心位置ＣＢの鉛直上方に接続部４０が位置するようにする。したがって、運搬車１は、接地面Ｇが傾斜していても、木材１０００の運搬時に車体８０のバランスを崩しにくくなるため、安定した走行により木材１０００を運搬することができる。
続いて、運搬車１の内部構成について説明する。
【００３６】
[内部構成]
図４は、本発明の実施形態における運搬車１の内部構成を説明するブロック図である。運搬車１は、上述した外観構成のほか、内部構成として、手動制御部１１０、動作処理部１２０、測定部１３０、記録部１４０、自動制御部１５０および補正部１６０を有する。これらの各構成により、運搬車１は、操作者による手動制御と、予め記録した内容に従った自動制御とを切り替えて、それぞれ処理を行う。
【００３７】
手動制御部１１０は、操作部６０において手動制御に切り替える指示がなされると、操作部６０からの操作内容に応じて出力される操作情報を取得し、操作情報に応じて動作処理部１２０を制御して、ブーム部１０（第１ブーム１１および第２ブーム１２）、グラップル３０、移動部５０を動作させる。すなわち、手動制御部１１０は、ブーム部１０、グラップル３０、移動部５０を手動で動作させるための構成である。ここで、操作情報とは、電気的に伝達される情報であってもよいし、機械的な構成が動作することにより伝達される情報であってもよい。
【００３８】
動作処理部１２０は、手動制御部１１０および自動制御部１５０からの制御により、ブーム部１０、グラップル３０、移動部５０を動作させる。例えば、動作処理部１２０は、油圧の制御によりブーム部１０、グラップル３０を動作させ、エンジンの回転動力の移動部５０への伝達制御により、移動部５０を動作させて車体８０を走行させる。また、移動部５０の動作には、ステアリングハンドル６１の操作による走行方向の変更も含まれる。
測定部１３０は、センサ部５５から出力される検出結果に基づいて、車体８０の傾き、車速を測定する。そして、測定部１３０は、これらの測定した結果を示す測定情報を出力する。
【００３９】
記録部１４０は、操作部６０において走行記録処理の開始指示がなされると、走行記録処理の終了指示がなされるまでの間、操作部６０から出力される操作情報、測定部１３０から出力される測定情報を取得し、それぞれを対応付けて時系列に記録した記録情報を生成する。記録部１４０は、このようにして生成した記録情報を記憶するための不揮発性メモリなどの記憶手段を有する。
記録情報の内容については、後述の走行記録処理の説明において行う。
【００４０】
自動制御部１５０は、操作部６０において自動制御に切り替える指示がなされると、記録部１４０によって生成された記録情報を時系列順に読み出し、読み出した内容に応じて動作処理部１２０を制御して移動部５０を動作させる。すなわち、自動制御部１５０は、操作部６０の操作によらない自動で動作させるための構成である。ここで、自動制御部１５０は、記録情報に応じて動作処理部１２０を制御するときには、補正部１６０からの補正指示に応じてその制御の内容を補正する。また、自動制御部１５０は、発光部７５を発光させ、撮影部７０から出力される撮影データに応じて、ブーム部１０、グラップル３０を動作させる。
自動制御部１５０における詳細の処理については、後述の自動制御処理の説明において行う。
【００４１】
補正部１６０は、操作部６０において自動制御に切り替える指示がなされると、記録部１４０によって生成された記録情報を時系列順に読み出し、読み出した内容と、測定部１３０から出力される測定情報とを比較する。補正部１６０は、この比較結果が予め決められた関係を満たすように移動部５０を動作させるための補正指示を自動制御部１５０に対して行う。例えば、記録情報に応じて移動部５０が動作しているにもかかわらず、移動のずれが生じるなどして、記録情報に含まれる測定情報と、測定部１３０から出力される現在の測定結果である測定情報とがずれてくる場合があるが、その場合に、補正部１６０は、これらが予め決められた関係を満たすように移動部５０を動作させるための補正指示を行う。ここで、予め決められた関係とは、完全一致であってもよいし、一定範囲でのずれまでは許容するようにした関係であってもよい。
以上が、運搬車１の内部構成について説明である。続いて、走行記録処理について説明する。
【００４２】
[走行記録処理]
走行記録処理とは、運搬車１に自動制御処理を行わせるに先立って、運搬車１が走行して移動すべき経路を記録するための処理、すなわち記録情報を生成する処理である。この移動経路は例えば、図５に示すような経路である。
【００４３】
図５は、本発明の実施形態における運搬車１の移動経路を説明する図である。図５（ａ）に示すように、運搬車１は、林道ＷＲの付近に設けられている土場ＷＹから、移動経路Ｒ１を通って林地残材が置かれている伐採地ＣＡへ移動する。土場ＷＹには土場マーカーＰＹが設けられている。
運搬車１は、林地残材である木材１０００を把持して、伐採地ＣＡから、経路Ｒ２を通って土場ＷＹへ移動し、土場ＷＹに木材１０００を置く。このようにして、運搬車１は、伐採地ＣＡから土場ＷＹに木材１０００を運搬する。この木材１０００には、図５（ｂ）に示すように光を乱反射して、運搬車１に木材１０００の位置を認識させる認識部材である木材マーカー５００が設けられている。また、土場ＷＹには、土場ＷＹにおける走行記録処理を開始する位置、向きを規定するための土場マーカーＰＹが設けられている。
続いて、走行記録処理により生成される記録情報について説明する。
【００４４】
図６は、本発明の実施形態における記録部１４０によって生成される記録情報の内容を説明する図である。
運搬車１を土場マーカーＰＹに規定される位置、向きに移動させた後、走行記録処理が開始されると、操作者は、運搬車１を手動で制御して、移動経路Ｒ１をたどって運搬車１を土場ＷＹから伐採地ＣＡに移動させる。このとき、運搬車１は、記録部１４０において、走行記録処理開始タイミングからの経過時間と、各経過時間に対応するタイミングにおいて操作部６０から出力された操作情報（Ｄ１、Ｄ２、・・・）、および各経過時間に対応するタイミングにおいて測定部１３０から出力された測定情報（Ｍ１、Ｍ２、・・・）とを対応付けて記録情報として生成する。
【００４５】
例えば、図６に示すように、経過時間が「００：００：０１」において、操作部６０から出力された操作情報は「Ｄ２」、測定部１３０から出力された測定情報は「Ｍ２」であることを示している。この例においては、操作情報とは、ステアリングハンドル６１の回転量を示す情報を含んでいる。また、測定情報とは、第１分割車体８１および第２分割車体８２の傾きを示す情報と、車速を示す情報とを含んでいる。
【００４６】
そして、操作者は、伐採地ＣＡに到着すると、操作部６０を操作して、伐採地ＣＡに運搬車１が到着したことを示す到着情報ＣＡＰを記録情報に記録する。この例においては、経過時刻「４９：１５：４６」において到着情報ＣＡＰが記録される。これにより、移動経路Ｒ１について記録情報が生成される。この到着情報ＣＡＰは、自動制御処理において伐採地ＣＡにある林地残材である木材１０００を把持する処理を行う指示となる。
【００４７】
続いて、操作者は、操作部６０を操作して、記録情報に経路Ｒ２についての記録を行う指示を行った後、運搬車１を手動で制御して、移動経路Ｒ２をたどって運搬車１を伐採地ＣＡから土場ＷＹに移動させる。このとき、操作者は、第２分割車体８２が進行方向前方になるように運搬車１を移動させながら移動経路Ｒ２をたどる。なお、操作者は、木材１０００をグラップル３０により把持した状態で運搬車１を移動させてもよい。
移動経路Ｒ１の場合と同様に、運搬車１は、移動経路Ｒ２をたどりながら、記録部１４０において、到着情報ＣＡＰが記録された続き（「４９：１５：４７」）から、操作部６０から出力された操作情報（Ｄ４、Ｄ５、・・・）、および測定部１３０から出力された測定情報（Ｍ４、Ｍ５、・・・）とを対応付けて記録情報に記録する。
【００４８】
そして、操作者は、土場ＷＹに到着すると、操作部６０を操作して、土場ＷＹに運搬車１が到着したことを示す到着情報ＷＹＰを記録情報に記録する。この例においては、経過時刻「１１３：２５：８８」において到着情報ＷＹＰが記録される。これにより、移動経路Ｒ２について記録情報が生成される。この到着情報ＣＡＰは、自動制御処理において土場ＷＹに運搬した木材１０００を置く処理を行う指示となる。
このようにして、記録部１４０によって記録情報が生成される。以上が、走行記録処理である。続いて、自動制御処理について説明する。
【００４９】
[自動制御処理]
自動制御処理とは、予め生成した記録情報にしたがって運搬車１を制御し、自動的に移動経路Ｒ１を移動させ、伐採地ＣＡにおける木材１０００を把持し、土場ＷＹまで運搬する処理である。まず、運搬車１は、土場ＷＹに設置され自動制御に切り替えられる。これは管理車両ＨＣから遠隔操作によって行ってもよい。また、図に示すように、複数の運搬車１が同時に自動制御されてもよい。
【００５０】
運搬車１を土場マーカーＰＹに規定される位置、向きに移動させた後、自動制御に切り替えられると、自動制御部１５０は、記録情報を時系列順に読み出して、読み出した記録情報の操作情報におけるステアリングハンドル６１の回転量に応じて、移動部５０の進行方向を決定する。また、自動制御部１５０は、補正部１６０からの補正指示により、測定部１３０によって測定される車速が、読み出した記録情報の測定情報における車速になるように移動部５０の移動速度を決定する。そして、自動制御部１５０は、決定した進行方向、移動速度で移動部５０が動作するように動作処理部１２０を制御する。
【００５１】
このとき、補正部１６０は、読み出した記録情報の測定情報における傾きと、測定部１３０によって測定される傾きとの関係が予め決められた関係になるように自動制御部１５０の制御の内容を補正する指示を行う。例えば、進行方向に対して右側が徐々に高くなるような車体８０の傾きを示す測定情報が記録情報に記録されているのに対し、測定部１３０において測定された傾きでは右側の高くなり方が少ない場合、本来いるべき位置よりも運搬車１が左側に寄っているものと考えられるため、補正部１６０は、運搬車１が、より右側に移動するように自動制御部１５０の制御の内容を補正する指示を行う。
【００５２】
運搬車１が走行する山林は、傾斜地が多く、また、地面の凹凸も多く存在する。したがって、運搬車１は、車体８０の傾きについても記録情報と測定部１３０による測定結果とが一致するように移動することにより、記録情報を生成するために移動した経路に沿った移動の正確性を高めることができる。
【００５３】
このように自動制御部１５０および補正部１６０は、記録情報に応じて移動部５０を動作させて、読み出した記録情報が到着情報ＣＡＰとなったときには、運搬車１が伐採地ＣＡに到着していることになる。運搬車１は、伐採地ＣＡに到着すると、続いて、木材１０００の把持を行う把持処理を行う。
【００５４】
自動制御部１５０は、発光部７５を発光させるとともに、その光が木材１０００に取り付けられた木材マーカー５００により反射し、その反射光を撮影部７０により撮影された内容から認識する。なお、自動制御部１５０は、発光部７５を発光させる前の状態で、木材マーカー５００の反射光を認識できるときには、発光部７５を発光させなくてもよい。
【００５５】
そして、自動制御部１５０は、木材１０００の位置を認識しつつ、運搬車１がその木材１０００を把持できる位置まで移動させる。
このとき、記録部１４０は、伐採地ＣＡに到着してから木材１０００を把持できる位置までの移動経路（以下、把持移動経路という）において、図６（ｂ）に示すような把持記録情報を生成する。この把持記録情報は、記録情報と同様の構成であり、伐採地ＣＡに到着してからの経過時間と、各経過時間に対応するタイミングにおいて操作部６０から出力された操作情報（ＤＣ１、ＤＣ２、・・・）、および各経過時間に対応するタイミングにおいて測定部１３０から出力された測定情報（ＭＣ１、ＭＣ２、・・・）とを対応付けて記録されたものである。
【００５６】
そして、運搬車１が木材１０００を把持できる位置に移動すると、自動制御部１５０は、ブーム部１０およびグラップル３０を動作させて、木材１０００を把持する（図２（ａ）参照）。把持する木材１０００は、１本でもよいし、複数本でもよい。グラップル３０が木材１０００を把持すると、自動制御部１５０は、接続部４０の位置が車体８０の重心ＣＢの概ね鉛直上方に位置になるようにブーム部１０を動作させる。これにより、運搬車１は、図２（ｂ）に示すように、木材１０００を持ち上げる。
【００５７】
続いて、自動制御部１５０は、記録部１４０によって生成された把持記録情報に応じて、移動部５０を動作させる。このとき、自動制御部１５０および補正部１６０は、把持記録情報を時系列と逆順で読み出して、移動部５０を動作させる。このようにして動作させると、運搬車１は、木材１０００を把持するまでに移動した把持移動経路を逆にたどって移動し、木材１０００を把持した状態で、伐採地ＣＡに到着したときの位置に戻る。
【００５８】
運搬車１が伐採地ＣＡに到着したときの位置に戻ると、自動制御部１５０は、再び記録情報の到着情報ＣＡＰの続き、図６（ａ）の例では、経過時間「４９：１５：４７」における操作情報Ｄ４、測絵地情報Ｍ４から時系列順に読み出して、移動部５０を動作させる。
自動制御部１５０および補正部１６０は、記録情報に応じて移動部５０を動作させて、読み出した記録情報が到着情報ＷＹＰとなると、運搬車１が土場ＷＹに到着していることになる。自動制御部１５０は、土場ＷＹに到着すると、ブーム部１０およびグラップル３０を動作させて、把持している木材１０００を土場ＷＹに配置する。
【００５９】
自動制御部１５０は、上述した木材マーカー５００による木材の認識と同様にして、土場マーカーＰＹを認識し、運搬車１を土場マーカーＰＹに規定される位置、向きに移動させる。そして、自動制御部１５０は、再び記録情報に応じて移動部５０を動作させて、運搬車１を移動させる。
このようにして、運搬車１は、自動的に伐採地ＣＡから土場ＷＹに木材１０００を運搬する動作を繰り返して行う。この運搬動作は、管理車両ＨＣからの運搬車１への終了指示があるまで続けられる。
ここで、運搬車１は、このような運搬動作中において、通信部９０を用いて各種の情報（測定情報、自動制御内容、撮影情報など）を管理車両ＨＣに対して送信する。管理車両ＨＣにおいては、これらの情報を取得して表示画面などに表示して、管理者に対して報知する。
【００６０】
このように、運搬車１は、木材１０００のような重量の大きい長尺物を運搬するときに、接続部４０が車体８０の重心位置ＣＢの鉛直上方に位置するようにブーム部１０を回転させる。また、運搬車１は、傾斜地が多い山林においても、接続部４０の位置を調整しながら運搬する。したがって、運搬車１を大型化して重量を大きくしなくても、バランスを崩しにくくなるため、安定した走行により木材１０００を運搬することができる。
また、操作情報と測定情報とに基づいて自動制御処理を行うことにより、運搬車１は、伐採地ＣＡから木材１０００を土場ＷＹまで自動で運搬する。このとき、車体８０の傾斜を測定しながら、自動制御処理に反映させることにより、山林などの傾斜地や地面の凹凸が多い場所において、予め記録した移動経路に沿った移動を精度よく行うことができる。また、複数台の運搬車１により自動制御処理を行ったとしても、それぞれが自律して移動するため少なくとも管理車両ＨＣにおいて管理者がいればよい。したがって、この運搬車１を用いれば、木材１０００の運搬において人的なコストを抑えることができる。
【００６１】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態およびその実施例について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
【００６２】
[変形例１]
上述した実施形態において、移動部５０は、デルタクローラであったが、ホイールであってもよいし、さらに図７に示すように爪がホイール周囲に設けられた移動部５０Ａであってもよい。
【００６３】
図７は、本発明の変形例１における運搬車１Ａの移動部５０Ａの構成を説明する図である。このような移動部５０Ａにおいては、山林など地面が舗装されていない場所を走行する場合に好適であり、より斜度の大きい傾斜地であっても走行が可能になる。
【００６４】
[変形例２]
上述した実施形態において、アーム２０は、自由に回転するように接続部４０を介してブーム部１０に取り付けられていたが、アーム２０の回転量を制御できるような構成になっていてもよい。すなわち、アーム２０はぶら下がった状態ではなく、動作処理部１２０によりその回転量が制御されてもよい。このようにすると、運搬車１は、グラップル３０により把持すべき長尺物が傾斜した状態で置かれていても、その長尺物を容易に把持することができる。
なお、動作処理部１２０は、グラップル３０により長尺物が把持されているときには、この回転量の制御を行わず、実施形態と同様に自由に回転する状態に切り替えられるようにしてもよい。
また、動作処理部１２０は、ブーム部１０の回転量を変化させていないときにアーム２０の回転を抑制し、回転量を変化させているときに自由に回転する状態にしてもよい。これにより運搬時の安定感を高めることもできる。
【００６５】
[変形例３]
上述した実施形態における自動制御処理は、実施形態において示した運搬車１に限らず、様々な車両に適用することができる。この車両は傾斜地、地面の凹凸が多いところなどにおいて好適である。
また、この車両は移動経路の途中において特定の作業を行うための作業部を有する自動作業車であってもよい。特定の作業とは、例えば、実施形態における木材１０００を把持する把持処理に対応し、ブーム部１０、アーム２０、グラップル３０などが作業部に対応する。そして、この車両は、特定の作業を行うときに実施形態における把持記録情報に対応する記録情報を生成し、この記録情報を用いて、特定の作業を行う前にいた位置に戻ってから再び移動経路をたどって移動する処理を開始するようにすればよい。
【００６６】
[変形例４]
上述した実施形態において、記録部１４０が生成する記録情報にはステアリングハンドル６１についての操作情報が記録されていたが、さらに、アクセルペダル、ブレーキペダル操作に対応する操作情報が記録されるようにしてもよい。そして、自動制御部１５０は、記録情報に記録されたアクセルペダル、ブレーキペダルに対応する操作情報に応じてこれらを動作させるように制御するようにすればよい。この場合には、車速についての測定情報は記録情報に記録されなくてもよい。
【００６７】
[変形例５]
上述した実施形態において、運搬車１は、測定部１３０において運搬車１の位置を測定する構成を有するようにしてもよい。この位置の測定は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）の技術を用いればよい。そして、記録部１４０は、生成する記録情報に記録される測定情報に、測定部１３０において測定された位置の情報が含まれるようにすればよい。そして、補正部１６０は、記録情報に記録された測定情報が示す位置と、測定部１３０において測定された位置とが予め決められた関係（例えば、一致、または一定範囲を許容した関係）を満たすように、自動制御部１５０における制御の内容を補正するようにすればよい。
山林においては、ＧＰＳに用いる衛星からの信号が木々に遮蔽されて、運搬車１において受信できない場合もあるが、このような場合であっても、車体８０の傾きにより移動部５０が制御されるため正確に移動することが可能である。
なお、衛星からの信号が遮蔽されにくい環境であれば以下の処理を行ってもよい。まず、記録部１４０が、測定部１３０において測定された運搬車１の位置を示す位置情報を記録情報に記録しておく。そして、自動制御部１５０は、記録情報に記録された位置情報が示す位置と、測定部１３０において測定された位置とが一致するように、移動部５０を動作させてもよい。この場合には、自動制御部１５０における制御に操作情報を用いる必要が無い。
【００６８】
[変形例６]
上述した実施形態において、測定部１３０は、第１分割車体８１と第２分割車体８２との傾きをそれぞれ測定していたが、いずれか一方であってもよい。また、車体８０は、第１分割車体８１と第２分割車体８２とが連結された構成であったが、分割されていない車体であってもよい。
【００６９】
[変形例７]
上述した実施形態における走行記録処理において、記録部１４０は、撮影部７０から出力される撮影情報についても記録情報に記録してもよい。そして、補正部１６０は、記録情報に記録された撮影情報が示す内容と、撮影部７０から出力される撮影情報の内容とを比較して、この内容が予め決められた関係（例えば、一致、または一定範囲を許容した関係）を満たすように、自動制御部１５０における制御の内容を補正するようにすればよい。
【００７０】
[変形例８]
上述した実施形態において、運搬車１が伐採地ＣＡに向かうときの移動経路Ｒ１と、土場ＷＹに戻るときの移動経路Ｒ２とは異なる経路で走行記録処理を行う例を示したが、移動経路Ｒ１と移動経路Ｒ２とが同一の経路、すなわち、運搬車１が伐採地ＣＡから移動経路Ｒ１をたどって土場ＷＹに戻るようにしてもよい。
この場合には、記録部１４０は、図６（ａ）に示す移動経路Ｒ１に対応する部分を記録した記録情報を生成すればよい。そして、伐採地ＣＡから土場ＷＹに戻るときには、実施形態における把持処理において説明したように、自動制御部１５０および補正部１６０は、記録情報を時系列と逆順に読み出して、移動部５０を動作させるようにすればよい。
【００７１】
[変形例９]
上述した実施形態において、走行記録処理を行っているときに、操作者が運搬車１を移動させる経路を間違えた場合に、間違えた部分については記録情報に記録されないようにしてもよい。
例えば、記録すべき経路を間違えたと認識した操作者が記録情報の訂正を操作部６０の操作などにより運搬車１に指示すると、自動制御部１５０および補正部１６０は、これまで記録部１４０によって記録された記録情報を時系列と逆順に読み出して、移動部５０を動作させる。このようにすると、運搬車１は、これまで移動してきた経路を戻るように移動する。
【００７２】
そして、運搬車１が戻りたい地点まで移動したことを認識した操作者が操作部６０の操作などにより運搬車１に停止を指示すると、自動制御部１５０は、移動部５０の動作を停止させる。そして、操作者による操作部６０の操作などにより運搬車１に走行記録の再開を指示すると、運搬車１は、再び走行記録処理を開始する。このとき、記録部１４０は、記録情報のうち、時系列の逆順に読み出された部分までを破棄し、その後から記録情報の記録を再開する。
このようにすれば、走行記録処理において操作者が運搬車１の操作を誤ったとしても、途中からやり直すことができる。
【００７３】
[変形例１０]
上述した実施形態における自動制御処理において、運搬車１は、特定の条件を満たした場合に、自動制御処理を停止させるようにしてもよい。特定の条件としては、例えば、一定時間以上にわたって、記録情報に記録された測定情報が示す測定結果と、測定部１３０によって測定された測定結果とが予め決められた関係を満たさない状態が続いた場合である。また、その他の特定の条件としては、撮影部７０による撮影内容などから、人が運搬車１に一定距離より近づいたことを検出した場合、移動部５０を動作させるための負荷が一定値以上に増加した場合など、予め決められた異常を検知した場合である。
【００７４】
このようにして運搬車１が停止した場合には、管理車両ＨＣから遠隔操作により、または、管理者が運搬車１の位置に行って、特定の条件を満たさなくなるように対応すればよい。そして、運搬車１の移動経路を変更する必要が無い場合には、操作部６０の操作、管理車両ＨＣからの遠隔操作などにより、そのまま自動制御処理を再開させればよい。
【００７５】
一方、運搬車１を移動させている場合には、走行記録処理を行うなどして、移動経路の再記録を行えばよい。このとき、変形例５に示す場合など、運搬車１の位置が記録情報から検出することができる場合には、運搬車１を移動経路上に戻して、戻ったところから再び記録情報を読み出して自動制御処理を行うようにしてもよい。特定の条件を満たさなくするためには、移動経路の変更が必要な場合には、操作者は運搬車１を一旦移動経路上の位置Ａに戻し、別の移動経路上の位置Ｂまでの迂回経路を走行記録処理により記録して、元の記録情報における位置Ａから位置Ｂに対応する部分の内容を迂回経路に対応して修正するようにしてもよい。
なお、運搬車１が移動経路上の位置に戻ったかどうかを操作者が認識するために、記録情報における位置と測定部１３０によって測定された位置とを比較して、運搬車１が移動経路上にいることを操作者に報知する報知手段を運搬車１に設けてもよい。この報知は、例えばＬＥＤの発光などである。
【００７６】
[変形例１１]
上述した実施形態においては、ブーム部１０は、第１ブーム１１および第２ブーム１２を有していたが、いずれか一方だけであってもよい。この場合は、接続部４０は、一方のブームから突出した状態に取り付けられる。
【符号の説明】
【００７７】
１，１Ａ…運搬車、１０…ブーム部、１１…第１ブーム、１２…第２ブーム、２０…アーム、３０…グラップル、４０…接続部、５０，５０Ａ…移動部、５５…センサ部、６０…操作部、６１…ステアリングハンドル、６２…操作パネル、７０…撮影部、７５…発光部、８０…車体、８１…第１分割車体、８２…第２分割車体、８３…連結部、８５…座席、９０…通信部、１１０…手動制御部、１２０…動作処理部、１３０…測定部、１４０…記録部、１５０…自動制御部、１６０…補正部、５００…木材マーカー、１０００…木材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動手段によって走行可能な車体を移動させるための操作を受け付ける操作手段から、当該操作に応じた操作情報を取得する操作取得手段と、
前記車体の傾きを測定する傾斜測定手段と、
前記操作取得手段によって取得された操作情報に応じて前記車体が移動するように、前記移動手段を制御する手動制御手段と、
前記手動制御手段の制御において用いられた操作情報、および当該制御が行われているときに前記傾斜測定手段によって測定された傾きを示す測定情報を取得して、当該操作情報および当該測定情報を対応付けて時系列に記録された記録情報を生成する記録手段と、
前記記録情報に記録された操作情報に応じて前記車体が移動するように、前記移動手段を制御する自動制御手段と、
前記記録情報に記録された操作情報に対応した測定情報が示す傾きと前記傾斜測定手段によって測定される傾きとが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた当該操作情報に応じた制御の内容を補正する補正手段と
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記車体の移動量を測定する移動測定手段をさらに具備し、
前記記録手段は、前記手動制御手段の制御が行われているときに前記移動測定手段が測定した移動量を示す移動情報を取得して、当該移動情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、
前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された操作情報に対応した移動情報が示す移動量と前記移動測定手段によって測定された移動量とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた制御の内容を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記車体の位置を測定する位置測定手段をさらに具備し、
前記記録手段は、前記手動制御手段の制御が行われているときに前記位置測定手段が測定した位置を示す位置情報を取得して、当該位置情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、
前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された操作情報に対応した位置情報が示す位置と前記位置測定手段によって測定された位置とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた制御の内容を補正する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記車体は、複数の分割車体を有し、
前記測定手段は、前記分割車体ごとの傾きを測定する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記車体に対する特定の範囲を撮影する撮影手段をさらに具備し、
前記記録手段は、前記撮影手段による撮影内容を示す撮影情報を取得して、当該撮影情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、
前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された撮影情報に対応した撮影内容と前記撮影手段による撮影内容とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による制御の内容を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の制御装置。
【請求項６】
前記自動制御手段は、前記記録情報を時系列順または逆順に読み出して、前記移動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項７】
前記記録情報には、予め決められた特定の作業を行うタイミングが前記時系列において規定され、
前記自動制御手段は、前記移動手段を制御して、前記タイミングにおいて前記記録情報に応じた制御を停止させ、前記特定の作業を行うために前記車体を移動させるとともに、当該移動内容を記録し、当該特定の作業が終了すると、当該記録した移動内容を参照して、当該タイミングにおける位置に前記車体が戻るように移動させてから、前記記録情報に応じた制御を再開する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の制御装置と、
前記車体と、
前記操作手段と、
前記移動手段と、
前記特定の作業を行うための作業部と
を具備することを特徴とする自動作業車。
【請求項１】
移動手段によって走行可能な車体を移動させるための操作を受け付ける操作手段から、当該操作に応じた操作情報を取得する操作取得手段と、
前記車体の傾きを測定する傾斜測定手段と、
前記操作取得手段によって取得された操作情報に応じて前記車体が移動するように、前記移動手段を制御する手動制御手段と、
前記手動制御手段の制御において用いられた操作情報、および当該制御が行われているときに前記傾斜測定手段によって測定された傾きを示す測定情報を取得して、当該操作情報および当該測定情報を対応付けて時系列に記録された記録情報を生成する記録手段と、
前記記録情報に記録された操作情報に応じて前記車体が移動するように、前記移動手段を制御する自動制御手段と、
前記記録情報に記録された操作情報に対応した測定情報が示す傾きと前記傾斜測定手段によって測定される傾きとが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた当該操作情報に応じた制御の内容を補正する補正手段と
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記車体の移動量を測定する移動測定手段をさらに具備し、
前記記録手段は、前記手動制御手段の制御が行われているときに前記移動測定手段が測定した移動量を示す移動情報を取得して、当該移動情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、
前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された操作情報に対応した移動情報が示す移動量と前記移動測定手段によって測定された移動量とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた制御の内容を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記車体の位置を測定する位置測定手段をさらに具備し、
前記記録手段は、前記手動制御手段の制御が行われているときに前記位置測定手段が測定した位置を示す位置情報を取得して、当該位置情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、
前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された操作情報に対応した位置情報が示す位置と前記位置測定手段によって測定された位置とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による当該操作情報に応じた制御の内容を補正する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記車体は、複数の分割車体を有し、
前記測定手段は、前記分割車体ごとの傾きを測定する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記車体に対する特定の範囲を撮影する撮影手段をさらに具備し、
前記記録手段は、前記撮影手段による撮影内容を示す撮影情報を取得して、当該撮影情報をさらに対応付けた記録情報を生成し、
前記補正手段は、さらに、前記記録情報に記録された撮影情報に対応した撮影内容と前記撮影手段による撮影内容とが予め決められた関係を満たすように、前記自動制御手段による制御の内容を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の制御装置。
【請求項６】
前記自動制御手段は、前記記録情報を時系列順または逆順に読み出して、前記移動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項７】
前記記録情報には、予め決められた特定の作業を行うタイミングが前記時系列において規定され、
前記自動制御手段は、前記移動手段を制御して、前記タイミングにおいて前記記録情報に応じた制御を停止させ、前記特定の作業を行うために前記車体を移動させるとともに、当該移動内容を記録し、当該特定の作業が終了すると、当該記録した移動内容を参照して、当該タイミングにおける位置に前記車体が戻るように移動させてから、前記記録情報に応じた制御を再開する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の制御装置と、
前記車体と、
前記操作手段と、
前記移動手段と、
前記特定の作業を行うための作業部と
を具備することを特徴とする自動作業車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２３３０２８（Ｐ２０１１−２３３０２８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０４１８８（Ｐ２０１０−１０４１８８）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（５１０１２００８９）みなと運送株式会社 (2)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（５１０１２００８９）みなと運送株式会社 (2)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
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