(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
トランスファークレーンは、路面に設けられたガイドラインに沿って走行し、コンテナの荷役作業を行うよう構成されている。路面には、雨水が溜まるのを防ぐ水切り勾配が設けられており、この水切り勾配はガイドラインに直交する方向に高低差がつくような傾斜面となっている。トランスファークレーンは、傾斜面の下側への重力を受けるので、走行中にガイドラインからずれてしまうことがある。
【0003】
このため、従来のトランスファークレーンには、ガイドラインを撮影するための第1カメラおよび第2カメラが備えられている(例えば、特許文献1参照)。第1カメラおよび第2カメラとしては、真下を向けて車両に設置された単眼カメラが使用される。
【0004】
単眼カメラは、ガイドラインを含む画像データを生成し、当該画像データから車両とガイドラインとのずれ量を算出することができる。なお、単眼カメラは距離情報を取得することができないため、単眼カメラ−ガイドライン間の距離を算出することはできない。
【0005】
特許文献1に記載のトランスファークレーンは、算出したずれ量が小さくなるようにフィードバック制御を行うことで、車両をガイドラインに沿って走行させることができる。しかしながら、フィードバック制御は、制御応答に遅れが生じる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、制御応答の遅れを低減することが可能なトランスファークレーンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明に係るトランスファークレーンは、
路面に設けられたガイドラインに沿って、第1方向および前記第1方向とは逆の第2方向に走行するトランスファークレーンであって、
車両と、
前記車両の走行方向に向けて前記車両に設置され、前記走行方向の画像データを生成する複眼カメラと、
前記車両の走行速度に関する速度指令値に応じて前記車両の走行制御を行う制御部と、
を備え、
前記複眼カメラは、前記画像データに基づいて前記ガイドラインまでの距離情報を取得し、前記距離情報に基づいて前記ガイドラインに対する前記車両の予想ずれ量を算出し、
前記制御部は、前記予想ずれ量に基づいて前記速度指令値を補正することを特徴とする。
【0009】
上記トランスファークレーンにおいて、
前記複眼カメラは、前記ガイドラインの第1地点における前記車両の第1予想ずれ量と、前記ガイドラインの第2地点における前記車両の第2予想ずれ量と、前記ガイドラインに対する前記車両の傾斜角とを算出し、
前記制御部は、前記傾斜角が小さくなるように前記速度指令値を補正するよう構成できる。
【0010】
上記トランスファークレーンにおいて、
前記制御部は、
前記傾斜角が所定の閾値以上の場合に、前記傾斜角が小さくなるように前記速度指令値を補正する第1補正処理と、前記第2予想ずれ量が小さくなるように前記速度指令値を補正する第2補正処理とを行う一方、
前記傾斜角が前記閾値よりも小さい場合に、前記第1補正処理を行うことなく前記第2補正処理を行うよう構成できる。
【0011】
上記トランスファークレーンにおいて、
前記複眼カメラは、前記ガイドラインの第1地点における前記車両の第1予想ずれ量と、前記ガイドラインの第2地点における前記車両の第2予想ずれ量とを算出し、
前記制御部は、前記第1予想ずれ量と前記第2予想ずれ量との差分が小さくなるように前記速度指令値を補正するよう構成できる。
【0012】
上記トランスファークレーンにおいて、
前記制御部は、
前記差分が所定の閾値以上の場合に、前記差分が小さくなるように前記速度指令値を補正する第1補正処理と、前記第2予想ずれ量が小さくなるように前記速度指令値を補正する第2補正処理とを行う一方、
前記差分が前記閾値よりも小さい場合に、前記第1補正処理を行うことなく前記第2補正処理を行うよう構成できる。
【0013】
上記トランスファークレーンにおいて、
前記車両の走行方向に障害物が存在する場合、
前記複眼カメラは、前記画像データに基づいて前記障害物までの距離に関する障害物情報を取得するよう構成できる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、予想ずれ量を算出して速度指令値を補正するので、フィードフォワード制御が可能になり、制御応答の遅れを低減することが可能なトランスファークレーンを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るトランスファークレーンの実施形態について説明する。
【0017】
図1に、本発明の一実施形態に係るトランスファークレーン1を示す。トランスファークレーン1は、車両10と、車両10に設置された複眼カメラ20R,20Lと、車両10の走行制御を行う制御部(図示略)とを備え、コンテナの荷役作業を行う。
【0018】
トランスファークレーン1は、路面に設けられたガイドライン2(例えば、白線)に沿って、
図1に示す右方向(本発明の「第1方向」に相当)および左方向(本発明の「第2方向」に相当)に走行する。
【0019】
車両10は、左右一対のガータ11と、ガータ11を支持する4本のコラム12と、コラム12の下部に位置する前後一対のシルビーム13とで構成されたフレームを備える。ガータ11上には、ガータ11に沿って移動可能に構成されたトロリ14が設けられている。
【0020】
トロリ14には、運転室15が設けられており、運転室15の前方に荷役作業を行うためのスプレッダ16が昇降可能に吊り下げられている。運転室15には、オペレータが座る運転席、車両10の走行および荷役操作を行うための操作部が設けられている。操作部にはノッチが含まれており、オペレータによるノッチ操作が行われると、制御部は車両10の走行速度に関する速度指令値をノッチの操作量に応じて設定する。なお、本発明における前後左右の方向は、運転席にいるオペレータから見た方向である。
【0021】
前側のシルビーム13には、4つの車輪17aおよび車輪17aを駆動させる走行モータ(図示略)が設けられている。後側のシルビーム13には、4つの車輪17bおよび車輪17bを駆動させる走行モータ(図示略)が設けられている。車輪17aの走行モータと車輪17bの走行モータとは、制御部の制御下でそれぞれ独立に駆動する。車輪17aの回転速度と車輪17bの回転速度との速度差を制御することで、車両10の走行方向を調整することができる。
【0022】
後側のシルビーム13の右側には、複眼カメラ20Rが右方向に向けて設置されている。本実施形態では、複眼カメラ20Rとしてステレオカメラを用いる。複眼カメラ20Rは、複数のレンズ機構と、シャッター機構と、画像処理部とを備える。複眼カメラ20Rは、右方向の画像データを生成し、画像データに基づいてガイドライン2および走行ライン(
図2に示す車両10の実際の走行方向に沿った仮想線)を認識するとともに、ガイドライン2までの距離情報を取得する。
【0023】
図2(A)に示すように、複眼カメラ20Rは、ガイドライン2の第1地点PR1までの距離(第1距離LR1)に関する距離情報と、ガイドライン2の第2地点PR2までの距離(第2距離LR2)に関する距離情報とを取得する。また複眼カメラ20Rは、第1地点PR1における車両10の第1予想ずれ量XR1と、第2地点PR2における車両10の第2予想ずれ量XR2と、ガイドライン2に対する車両10の傾斜角θR(ガイドライン2の平行線と走行ラインとのなす角)とを算出する。
【0024】
後側のシルビーム13の左側には、複眼カメラ20Lが左方向に向けて設置されている。本実施形態では、複眼カメラ20Lとしてステレオカメラを用いる。複眼カメラ20Lは、複数のレンズ機構と、シャッター機構と、画像処理部とを備える。複眼カメラ20Lは、左方向の画像データを生成し、画像データに基づいてガイドライン2および走行ラインを認識するとともに、ガイドライン2までの距離情報を取得する。
【0025】
図2(B)に示すように、複眼カメラ20Lは、ガイドライン2の第1地点PL1までの距離(第1距離LL1)に関する距離情報と、ガイドライン2の第2地点PL2までの距離(第2距離LL2)に関する距離情報とを取得する。また複眼カメラ20Lは、第1地点PL1における車両10の第1予想ずれ量XL1と、第2地点PL2における車両10の第2予想ずれ量XL2と、ガイドライン2に対する車両10の傾斜角θL(ガイドライン2の平行線と走行ラインとのなす角)とを算出する。
【0026】
なお、第2地点PR2,PL2を車両10の近傍(例えば、複眼カメラ20R,20Lから1.0[m]の地点)に設定することで、第2予想ずれ量XR2,XL2を現時点における車両10のずれ量とみなすことができる。
【0027】
制御部は、速度指令値に応じて車両10の走行制御を行うとともに、予想ずれ量(本実施形態では、第1予想ずれ量XR1,XL1、第2予想ずれ量XR2,XL2および傾斜角θR,θL)に基づいて速度指令値を補正するよう構成される。制御部は、例えば、少なくとも1つのマイコンを含み、マイコンのCPUが所定のプログラムを実行すること等によって各種機能が実現される。制御部は車両10に設けられているが、制御部の少なくとも一部を運転室15や複眼カメラ20R,20Lに設けることもできる。
【0028】
制御部は、車輪17a,17bの各走行モータの回転速度を制御することにより、車両10の走行制御を行う機能を有する。具体的には、制御部は、第1予想ずれ量XR1,XL1、第2予想ずれ量XR2,XL2および傾斜角θR,θLの少なくとも1つの情報に基づいて制御を行う。これらの情報は未来の(例えば、数秒後の)車両10の予想ずれ量に関するものであるため、制御部の制御はフィードフォワード制御となる。
【0029】
次に、
図3,4に示した走行速度の補正処理のフローチャートを参照し、車両10の走行制御方法について説明する。
【0030】
オペレータによるノッチ操作が行われると、制御部は、ノッチの操作量に応じて速度指令値Vを設定し(S1)、設定した速度指令値Vが0か否かを判定する(S2)。速度指令値Vが0の場合(S2でYES)、制御部は、再びノッチ操作が行われるまで補正処理を待機させる。
【0031】
速度指令値Vが0でない場合(S2でNO)、制御部は、速度指令値Vの正負を判定する(S3)。速度指令値Vが正の場合(S3でV>0)、車両10は右方向に走行するので、制御部は右側の複眼カメラ20Rを選択して動作させる(S4)。この場合、左側の複眼カメラ20Lを動作させる必要はない。
【0032】
複眼カメラ20Rは、右方向の画像データを生成し、当該画像データに基づいてガイドライン2および走行ラインを認識するとともに、ガイドライン2までの距離情報を取得する。本実施形態では、
図2(A)に示すように、第1地点PR1までの距離(第1距離LR1)に関する距離情報と第2地点PR2までの距離(第2距離LR2)に関する距離情報とを取得する。
【0033】
上記の距離情報を取得した複眼カメラ20Rは、第1地点PR1におけるガイドライン2と走行ラインとのずれ量(遠距離での予想ずれ量)に相当する第1予想ずれ量XR1を算出するとともに(S5)、第2地点PR2におけるガイドライン2と走行ラインとのずれ量(近距離での予想ずれ量)に相当する第2予想ずれ量XR2を算出する(S6)。
【0034】
次いで、複眼カメラ20Rは、上記の距離情報と第1予想ずれ量XR1および第2予想ずれ量XR2とに基づいて、ガイドライン2に対する車両10の傾斜角θRを算出する(S7)。傾斜角θRに関する情報は、予想ずれ量に関する情報として制御部に送信される。
【0035】
予想ずれ量に関する情報を受信した制御部は、傾斜角θRが所定の閾値TR1以上か否かを判定する(S8)。傾斜角θRが閾値TR1以上の場合(S8でYES)、制御部は、傾斜角θRを小さくするための第1補正値ZR1を算出する(S9)。
【0036】
第1補正値ZR1は、速度指令値Vの補正値であり、例えば、傾斜角θRに所定の係数KR1およびゲインGR1を乗算したものである。なお、係数KR1は車両10の寸法等によって決まる固定値であり、ゲインGR1は環境等に応じて変更可能なパラメータである。後述する係数KR2,KL1,KL2およびゲインGR2,GL1,GL2も同様とする。
【0037】
第1補正値ZR1を算出した制御部は、第1補正処理を行い、第1補正値ZR1に基づいて速度指令値Vを補正する(S10)。
【0038】
第1補正処理を行った場合、または傾斜角θRが閾値TR1よりも小さい場合(S8でNO)、制御部は、第2予想ずれ量XR2を小さくするための第2補正値ZR2を算出する(S11)。第2補正値ZR2は、速度指令値Vの補正値であり、例えば、第2予想ずれ量XR2に所定の係数KR2およびゲインGR2を乗算したものである。
【0039】
第2補正値ZR2を算出した制御部は、第2補正処理を行い、第2補正値ZR2に基づいて速度指令値V(または第1補正処理後の速度指令値V)を補正する(S12)。制御部は、第2補正処理後の速度指令値Vに基づいて、車輪17a,17bの各走行モータの回転速度の指令値を算出し、各走行モータをフィードフォワード制御する。
【0040】
S3の判定において速度指令値Vが負の場合(S3でV<0)、車両10は左方向に走行するので、制御部は左側の複眼カメラ20Lを選択して動作させる(S13)。この場合、右側の複眼カメラ20Rを動作させる必要はない。
【0041】
複眼カメラ20Lは、左方向の画像データを生成し、当該画像データに基づいてガイドライン2および走行ラインを認識するとともに、ガイドライン2までの距離情報を取得する。本実施形態では、
図2(B)に示すように、第1地点PL1までの距離(第1距離LL1)に関する距離情報と第2地点PL2までの距離(第2距離LL2)に関する距離情報とを取得する。
【0042】
上記の距離情報を取得した複眼カメラ20Lは、第1地点PL1におけるガイドライン2と走行ラインとのずれ量(遠距離での予想ずれ量)に相当する第1予想ずれ量XL1を算出するとともに(S14)、第2地点PL2におけるガイドライン2と走行ラインとのずれ量(近距離での予想ずれ量)に相当する第2予想ずれ量XL2を算出する(S15)。
【0043】
次いで、複眼カメラ20Lは、上記の距離情報と第1予想ずれ量XL1および第2予想ずれ量XL2とに基づいて、ガイドライン2に対する車両10の傾斜角θLを算出する(S16)。傾斜角θLに関する情報は、予想ずれ量に関する情報として制御部に送信される。
【0044】
予想ずれ量に関する情報を受信した制御部は、傾斜角θLが所定の閾値TL1以上か否かを判定する(S17)。傾斜角θLが閾値TL1以上の場合(S17でYES)、制御部は、傾斜角θLを小さくするための第1補正値ZL1を算出する(S18)。第1補正値ZL1は、速度指令値Vの補正値であり、例えば、傾斜角θLに所定の係数KL1およびゲインGL1を乗算したものである。
【0045】
第1補正値ZL1を算出した制御部は、第1補正処理を行い、第1補正値ZL1に基づいて速度指令値Vを補正する(S19)。
【0046】
第1補正処理を行った場合、または傾斜角θLが閾値TL1よりも小さい場合(S17でNO)、制御部は、第2予想ずれ量XL2を小さくするための第2補正値ZL2を算出する(S20)。第2補正値ZL2は、速度指令値Vの補正値であり、例えば、第2予想ずれ量XL2に所定の係数KL2およびゲインGL2を乗算したものである。
【0047】
第2補正値ZL2を算出した制御部は、第2補正処理を行い、第2補正値ZL2に基づいて速度指令値V(または第1補正処理後の速度指令値V)を補正する(S21)。制御部は、第2補正処理後の速度指令値Vに基づいて、車輪17a,17bの各走行モータの回転速度の指令値を算出し、各走行モータをフィードフォワード制御する。
【0048】
結局、本実施形態に係るトランスファークレーン1は、車両10の走行方向に向けて設置された複眼カメラ20R,20Lを備え、複眼カメラ20R,20Lで生成した画像データに基づいて第1予想ずれ量XR1,XL1、第2予想ずれ量XR2,XL2および傾斜角θR,θLを算出し、各走行モータをフィードフォワード制御する。このため、本実施形態に係るトランスファークレーン1によれば、従来の制御(フィードバック制御)と比較して制御応答の遅れを低減することが可能となる。
【0049】
また、本実施形態に係るトランスファークレーン1は、傾斜角θR,θLが閾値TR1,TL1以上の場合に、第1補正処理と第2補正処理との2段階の補正処理を行うことで補正量を増やすことができる。このため、本実施形態に係るトランスファークレーン1によれば、ガイドライン2から大きくずれた場合であっても、素早くガイドライン2に沿った走行に復帰させることができる。
【0050】
[変形例]
以上、本発明に係るトランスファークレーンの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【0051】
上記実施形態では、傾斜角θR,θLを算出し、傾斜角θR,θLに基づいて速度指令値Vの補正処理を行っているが、傾斜角θR,θLの代わりに第1予想ずれ量XR1,XL1と第2予想ずれ量XR2,XL2との差分DR,DLを算出し、差分DR,DLが小さくなるように速度指令値Vの補正処理を行ってもよい。
【0052】
例えば、制御部は、差分DR,DLが所定の閾値TR2,TL2以上の場合に、差分DR,DLが小さくなるように速度指令値Vを補正する第1補正処理と、第2予想ずれ量XR2,XL2が小さくなるように速度指令値Vを補正する第2補正処理とを行う一方、差分DR,DLが閾値TR2,TL2よりも小さい場合に、第1補正処理を行うことなく第2補正処理を行うよう構成できる。
【0053】
また、車両10の走行方向に障害物(例えば、歩行者)が存在する場合、複眼カメラ20R,20Lは、生成した画像データに基づいて障害物までの距離に関する障害物情報を取得するよう構成できる。例えば、複眼カメラ20R,20Lが取得した障害物情報を制御部に送信する場合、制御部は障害物情報に応じて車両10を減速または停止させてもよい。
【0054】
本発明に係るトランスファークレーンは、車両と、車両の走行方向に向けて車両に設置され、走行方向の画像データを生成する複眼カメラと、車両の走行速度に関する速度指令値に応じて車両の走行制御を行う制御部とを備え、複眼カメラが、画像データに基づいてガイドラインまでの距離情報を取得してガイドラインに対する車両の予想ずれ量(例えば、第1予想ずれ量XR1,XL1)を算出し、制御部が予想ずれ量に基づいて速度指令値を補正するのであれば、適宜構成を変更できる。
【解決手段】路面に設けられたガイドライン2に沿って走行するトランスファークレーン1であって、車両10と、車両10の走行方向に向けて設置された複眼カメラ20R,20Lと、車両10の走行速度に関する速度指令値に応じて車両10の走行制御を行う制御部とを備え、複眼カメラ20R,20Lは、生成した画像データに基づいてガイドライン2までの距離情報を取得し、距離情報に基づいてガイドライン2に対する車両10の予想ずれ量を算出し、制御部は、予想ずれ量に基づいて速度指令値を補正することを特徴とする。