特開 2023-8297 識別マーカー及び荷物運搬用自律走行車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023008297

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】識別マーカー及び荷物運搬用自律走行車両

(51)【国際特許分類】

   B66F 9/24 20060101AFI20230112BHJP

【ＦＩ】

B66F9/24 A

B66F9/24 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021111733

(22)【出願日】2021-07-05

(71)【出願人】

【識別番号】501055145

【氏名又は名称】株式会社ＺＭＰ

(74)【代理人】

【識別番号】100082876

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100086807

【弁理士】

【氏名又は名称】柿本 恭成

(74)【代理人】

【識別番号】100178906

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 充和

(72)【発明者】

【氏名】ルー ジャージュン

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智広

【テーマコード（参考）】

3F333

【Ｆターム（参考）】

3F333AA02

3F333AB13

3F333FA25

3F333FD12

3F333FD14

3F333FD15

3F333FE05

(57)【要約】

【課題】簡単な構成で、荷役位置の形態に合わせて荷役位置に対して迅速に荷取り又は荷卸しが可能な自動運転フォークリフト用の識別マーカーを提供する。
【解決手段】自動運転フォークリフトによる荷役作業に用いる識別マーカー４１であって、識別部４１ａ及び情報部４１ｂからなる複数個のマーク４３から構成し、識別部４１ａに対応する第一のマーク４３ａが表面反射率の高い素材から成り、情報部４１ｂに対応する複数個の第二のマーク４３ｂが、それぞれ表面反射率の高い素材又は表面反射率の低い素材から成り、自動運転フォークリフトに備えた三次元点群を取得するセンサから、識別部４１ａが認識され且つ情報部４１ｂの固有情報が認識されるように、荷卸し又は荷取りすべき荷役位置に隣接して設けて使用する。
【選択図】図１６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷物運搬用自律走行車両による荷役作業に用いられる識別マーカーであって、
識別部及び情報部からなる複数個のマークから構成し、前記識別部に対応する第一のマークが表面反射率の高い素材から成り、前記情報部に対応する複数個の第二のマークが、それぞれ表面反射率の高い素材又は表面反射率の低い素材から成り、
荷物運搬用自律走行車両に備えられた三次元点群を取得するセンサから、前記識別部が認識され且つ前記情報部の固有情報が認識されるように、荷卸し又は荷取りすべき荷役位置に隣接して設けられる、識別マーカー。

【請求項2】

前記マークが、一列に並んだ複数個のマークから構成され、両端のそれぞれ少なくとも一つの第一のマークが識別部に対応する、請求項１に記載の識別マーカー。

【請求項3】

前記マークが、一列に並んだ複数個のマークから構成され、両端のそれぞれ二つの第一のマークが識別部に対応する、請求項１に記載の識別マーカー。

【請求項4】

前記第二のマークが、前記情報部に対応するｎ個（ｎは正の整数）で整列し、表面反射率の高低に基づいて全体としてｎビットの固有情報を構成する、請求項１に記載の識別マーカー。

【請求項5】

前記荷役位置が、荷棚，パレット載置台，配送車両の何れかであって、該荷棚，パレット載置台，配送車両の側面又は付近の床面に配置されて使用される、請求項１に記載の識別マーカー。

【請求項6】

裏面にマグネット材料又はマグネットシートを備えている、請求項１に記載の識別マーカー。

【請求項7】

車体と、前記車体を走行させると共に操舵する走行部と、前記車体前部に取り付けられたフォークと、前記フォークを上下に昇降させるフォーク駆動部と、位置センサと、前記位置センサによって検出した車体の現在位置を参照しながら走行データに基づいて前記走行部及びフォーク駆動部を制御する制御部と、対象物を検出するセンサ部と当該対象物の形状認識部とから成る対象物検出部と、を備えた荷物運搬用自律走行車両であって、
前記センサ部が前記車体又はフォークに取り付けられ前方の三次元点群を取得するセンサから成り、
前記形状認識部が、前記センサ部で取得された三次元点群から前方に位置する識別マーカーの位置及び固有情報を認識する、荷物運搬用自律走行車両。

【請求項8】

前記センサ部が、その水平スキャンの方向とは異なる方向に移動又は揺動可能に支持された二次元ライダーから構成され、
前記形状認識部が、前記二次元ライダーの移動又は揺動の移動量に対応する前記検出対象の高さ位置を取得して、前記二次元ライダーの水平スキャンにより取得される二次元点群に前記高さ位置を付加して三次元点群を演算し、前方に位置する前記識別マーカーの位置及び固有情報を認識する、請求項７に記載の荷物運搬用自律走行車両。

【請求項9】

前記センサ部が、前記車体又はフォークに配置された三次元ライダーであって、前記形状認識部が、前記三次元ライダーで検出した三次元点群から前方に位置する前記識別マーカーの位置及び固有情報を認識する、請求項１に記載の荷物運搬用自律走行車両。

【請求項10】

前記形状認識部が、パレットを荷卸し又は荷取りすべき荷役位置に隣接して設けられた識別部及び情報部から成る識別マーカーを、その識別部に基づいて検出してその情報部に基づいて当該識別マーカーを識別する、請求項７から９の何れかに記載の荷物運搬用自律走行車両。

【請求項11】

請求項１乃至６の何れかに記載の識別マーカーが、荷役位置である荷棚，パレット載置台，配送車両等の側面又は付近の床面に配置され、
前記形状認識部が、前記識別マーカーの位置に対する実際の荷役位置との相対位置情報を前もって備えている、請求項７から１０の何れかに記載の荷物運搬用自律走行車両。

【請求項12】

前記制御部が、認識した前記識別マーカーの位置及び固有情報に基づいて、前記位置センサによる現在位置との相対位置情報から、前記識別マーカーに関連して前もって設定された荷役位置に前記フォークが正対する位置までの走行データを作成して、前記走行データに基づいて前記走行部を制御する、請求項７から１１の何れかに記載の荷物運搬用自律走行車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば物流倉庫等の広大な施設内で、所定位置に配置されたパレット載置台、荷棚あるいは搬送車両等の荷役位置に設けられる識別マーカーと、この識別マーカーを自動認識して、パレット上に載置された荷物等の荷取り又は荷下ろしの荷役を容易に行なうための荷物運搬用自律走行車両、とくに自動運転フォークリフトに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、物流倉庫等の広大な施設においては、商品等をパレット上に積載した状態で所定箇所に保管し、商品等の搬入搬出はパレットに積載したままの状態でフォークリフトを使用してパレットを移動させる。近年の物流業界での各種作業の自動化が進むにつれて、フォークリフトによる荷捌き作業も自動化が期待されており、種々の自動運転フォークリフトが提案又は開発されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、フォークに取り付けられた二次元レーザセンサを第一の方向に走査させると共に、フォークを昇降させることで前方に設定された空間内に存在する物体までの三次元距離データを計測して荷又はパレットの位置及び向きを特定し、特定した荷又はパレットの位置及び向きに基づいて算出される荷取り位置まで車体を移動させるための軌道データを生成するようにした、フォークリフトが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６４６９５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１記載のフォークリフトも含めて、従来の自動運転フォークリフトでは、荷役位置に配置された荷棚，パレット台や搬送車両の荷台を個別に認識するのではなく、単に、荷役作業を行う位置だけを認識し得るに過ぎない。このため、荷役位置で実際にパレットを荷取り又は荷卸しする際は、荷役位置がどのような形態であるか、即ち荷役位置としての荷棚，パレット台や搬送車両の荷台を別途に検出しなければならず、その形態に合わせて、例えば荷棚の何段目の荷棚にパレットを荷卸し又は荷取りするというように、個別に自動運転フォークリフトの駆動制御を行なわなければならない。

【0006】

本発明は以上の点に鑑み、簡単な構成で、荷役位置の具体的な形態に合わせて荷役位置に対して迅速に荷取り又は荷卸しをすることができるようにした荷物運搬用自律走行車両と、この荷役作業に資する識別マーカーを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の識別マーカーは、荷物運搬用自律走行車両による荷役作業に用いられ、識別部及び情報部からなる複数個のマークから構成し、識別部に対応する第一のマークが表面反射率の高い素材から成り、情報部に対応する複数個の第二のマークがそれぞれ表面反射率の高い素材又は表面反射率の低い素材から成っており、荷物運搬用自律走行車両に備えられた三次元点群を取得するセンサから、識別部が認識され且つ情報部の固有情報が認識されるように、荷卸し又は荷取りすべき荷役位置に隣接して設けられる。

【0008】

従って、上記構成の各識別マーカーを荷物運搬用自律走行車両により認識することで、その情報部に基づいて当該識別マーカーに隣接する荷役位置を特定することができる。

【0009】

識別マーカーは複数個のマークから構成され、識別部に対応する第一のマークが表面反射率の高い素材から成り、情報部に対応する複数個の第二のマークが、それぞれ表面反射率の高い素材又は表面反射率の低い素材から成り、荷物運搬用自律走行車両に備えられた形状認識部がセンサ部で取得された三次元点群から反射強度の高い点に基づいて、該識別マーカーの識別部を検出するよう構成すれば、反射強度の高い点から識別マーカーの第一のマークが対応する識別部を検出すると共に、第一のマークの位置から第二のマークの位置を推定して、各第二のマークにおける反射強度に基づいて第二のマークが対応する情報部の情報を認識することができる。

【0010】

識別マーカーが一列に並んだ複数個のマークから構成され、両端のそれぞれ少なくとも一つ又は二つの第一のマークが識別部に対応するよう構成すれば、その両端に位置する第一のマークの間隔が所定距離に位置することから、三次元点群から、反射強度の高い点に基づいて容易に且つ確実に第一のマークを認識して識別マーカーを検出できる。

【0011】

識別マーカーにおいて、その情報部に対応するｎ個（ｎは正の整数）のマークが、表面反射率の高低に基づいて全体としてｎビットの固有情報を構成すれば、ｎ個の第二のマークによりｎビットの固有情報を割り当てることができる。

【0012】

識別マーカーを荷役位置である荷棚，パレット載置台，配送車両等の側面又は付近の床面に配置し、荷物運搬用自律走行車両の形状認識部が、識別マーカーの位置に対する実際の荷役位置との相対位置情報を前もって備えるように構成すれば、当該識別マーカーに対して前もって備えられた相対位置情報に基づいて、当該識別マーカーに隣接する実際の荷役位置を推定することが可能になる。

【0013】

識別マーカーが裏面にマグネット材料又はマグネットシートを備えていれば、例えば鉄製の荷棚，パレット載置台，配送車両等の側面に対して、容易に且つ着脱可能に識別マーカーを配置することができる。

【0014】

本発明の荷物運搬用自律走行車両は、車体と、車体を走行させると共に操舵する走行部と、車体前部に取り付けられたフォークと、フォークを上下に昇降させるフォーク駆動部と、位置センサと、位置センサによる現在位置を参照しながら走行データに基づいて走行部及びフォーク駆動部を制御する制御部と、センサ部と形状認識部から成る対象物検出部とを備え、センサ部が車体又はフォークに取り付けられ前方の三次元点群を取得するセンサから成り、形状認識部が、センサ部で取得された三次元点群から前方に位置する識別マーカーの位置及び固有情報を認識することを特徴とする。

【0015】

この構成によれば、荷物運搬用自律走行車両、典型的には自動運転フォークリフトが荷役位置付近に位置する状態で、対象物検出部のセンサ部が前方の三次元点群を取得し、形状認識部がその三次元点群から個々の画素の距離データに基づいて前方に位置する識別マーカーを検出してその位置を認識すると共に、識別マーカーのマークのうち情報部に対応するマークにより当該識別マーカーの固有情報を識別することができる。

【0016】

好ましくは、荷物運搬用自律走行車両のセンサ部をその水平スキャンの方向とは異なる方向に移動又は揺動可能に支持された二次元ライダーから構成し、形状認識部が二次元ライダーの移動又は揺動の移動量に対応する検出対象の高さ位置を取得して、二次元ライダーの水平スキャンにより取得される二次元点群に高さ位置を付加して三次元点群を演算する。センサ部として二次元ライダーを使用し、その検出角度範囲を水平以外の方向に移動させてその移動量に対応する高さ位置を取得し、二次元点群に高さ位置を付加することにより三次元点群を演算することで、二次元ライダーを利用して高精度の三次元点群を取得することができ、高精度で前方の識別マーカーの位置及び固有情報を認識することが可能である。

【0017】

センサ部が車体又はフォークに配置された三次元ライダーであって、形状認識部が三次元ライダーで検出した三次元点群から前方に位置する識別マーカーの位置及び固有情報を認識するよう構成してもよい。

【0018】

制御部は、好ましくは、認識した識別マーカーの位置及び固有情報に基づいて、位置センサによる現在位置との相対位置情報から、識別マーカーに関連して前もって設定された荷役位置にフォークが正対する位置までの走行データを作成して走行データに基づいて走行部を制御する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、識別マーカーにより、その固有情報に基づいて荷役位置の形態に合わせて、荷役位置に対して迅速に荷取り又は荷卸しをすることができ、この識別マーカーを荷卸し又は荷取りすべき荷役位置に隣接して設けることで、きわめて簡単に荷役作業が行える荷物運搬用自律走行車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明による自動運転フォークリフトの一実施形態の全体構成を示す概略図である。

【図2】図１の自動運転フォークリフトの構成を示すブロック図である。

【図3】図１に示すレーザーナビゲータの、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）はレーザービーム照射状態を示す概略平面図、（Ｃ）は物流倉庫内での位置検出状態を示す概略平面図である。

【図4】自動運転フォークリフトの制御部が作成する走行データの基本経路を示す概略図である。

【図5】前記制御部が荷取り位置への接近のための走行データの一つの作成例を示し、（Ａ）は自動運転フォークリフトの現在位置と荷取り位置と相対位置関係の、（Ｂ）は前進のみによる走行データによる走行経路を示す概略図である。

【図6】前記制御部が荷取り位置への接近のための走行データの他の作成例を示し、（Ａ）は自動運転フォークリフトの現在位置と荷取り位置との相対位置関係の、（Ｂ）は後退及び前進を組み合わせた走行データによる走行経路を示す概略図である。

【図7】対象物検出部のセンサ部の配置を示し、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）は側面図である。

【図8】対象物検出部によるパレット及びその開口部の認識のための異なる高さ位置での測定状態を示す概略図である。

【図9】（Ａ）～（Ｆ）は、順次高さを変えて６種類の高さで二次元ライダーにより取得された二次元点群を示すグラフである。

【図10】図９の各高さ位置での二次元点群に高さ位置を付加して演算された三次元点群を示すグラフである。

【図11】図１０の三次元点群からパレット及びその開口部の形状を認識するためのスライス領域を示す概略図である。

【図12】図１１の各スライス領域から抽出されたパレット及びその開口部の形状を示す概略図である。

【図13】対象物検出部による床面及びマーカーの認識のための異なる高さ位置での測定状態を示す概略図である。

【図14】対象物検出部による識別マーカーの認識のための異なる高さ位置での測定状態を示す概略図である。

【図15】識別マーカーを荷棚の中間荷棚の前側面に取り付けた状態を示す概略正面図である。

【図16】荷役位置に隣接して配置される識別マーカーの一例の構成を示す概略正面図である。

【図17】図１４の各高さ位置での二次元点群に高さ位置を付加して演算された三次元点群を示す図である。

【図18】図１の自動運転フォークリフトの荷役作業を順次に示すフローチャートである。

【図19】対象物検出部によるパレット及びその開口部の形状及び位置の認識作業を順次に示すフローチャートである。

【図20】図１６の識別マーカーをパレット載置台の前側面に取り付けた状態を示す概略正面図である。

【図21】図１６の識別マーカーを取り付けたトラックを示し、（Ａ）は概略側面図、（Ｂ）は側面アオリ板を開いた状態を示す部分拡大側面図である。

【図22】図１６の識別マーカーを荷役位置付近の床面に配置した状態における荷役位置に荷卸しされたパレットを示し、（Ａ）は概略側面図、（Ｂ）は概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１及び図２は荷物運搬用自律走行車両として自動運転フォークリフトの一実施形態の全体構成を示す。自動運転フォークリフト１０は、例えばリーチタイプのフォークリフトとして構成され、車体１１と、車体１１を自動で前後に走行させると共に自動操舵する走行部１２と、車体１１の前部に設けられたフォーク１３と、フォーク１３を上下に昇降させるフォーク駆動部１４と、各種情報を取得する検出部１５と、車体１１内に設けられた制御部１６と、対象物検出部２０と、から成る。なお、本明細書では、荷物運搬用自律走行車両として自動運転フォークリフトを例として説明する。荷物運搬用自律走行車両は、荷物運搬に使用される自律走行車両であれば、自動運転フォークリフトに限らず、自動運転機構を備える有人のフォークリフト、無人搬送車（Automated Guided Vehicle,ＡＧＶ）、ＳＬＡＭ（Simultaneously Localization and Mapping：自己位置推定と地図作成を同時に行う）により自律走行するＡＧＶ、ステレオカメラによるＳＬＡＭ、所謂ＶＳＬＡＭ（Vision Simultaneously Localization and Mapping）により自律走行するＡＧＶや搬送用ロボット等も含まれる。

【0022】

車体１１は従来の自動運転フォークリフトと同様の構成であり、ほぼ直方体状の外形を有し、左右両側から前方に延びる張出部１１ａを備え、各張出部１１ａの先端付近に一対の前輪１１ｂを、車体１１の後端付近に後輪１１ｃを備える。後輪１１ｃは操舵輪として垂直軸の周りに揺動可能に支持される。

【0023】

走行部１２は、前輪１１ｂ又は後輪１１ｃを回転駆動して自動運転フォークリフト１０を前後に走行させ、後輪１１ｃを操舵して左右に転回させる。フォーク１３は、車体１１の前部に上下方向に延びるように固定配置された一対のマスト１３ａに沿って上下方向に移動可能に支持され、フォーク駆動部１４により上下方向に移動され得る。検出部１５は、車体１１の上方に設けられた位置センサ１５ａとなるレーザーナビゲータと、車体１１の下部に設けられた障害物センサ１５ｂ，バンパーセンサ１５ｃを含んでいる。

【0024】

図３（Ａ）は自動運転フォークリフト１０における位置センサ１５ａの概略斜視図を示し、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれレーザービーム照射状態と、物流倉庫内での位置検出状態を示す。位置センサ１５ａはレーザースキャナ１５ｄ及び受光部１５ｅから構成され、レーザースキャナ１５ｄによりレーザービームを放射して、例えば図３（Ｃ）に示すように物流倉庫等の施設１５ｆ内の壁面等に配置された複数個の反射部１５ｇで反射されたレーザービームを受光部１５ｅで収集することにより、物流倉庫１５ｆ内での現在位置及び方向を決定する。このようにして、レーザーナビゲータ１５ａは高精度の位置センサとして機能する。

【0025】

障害物センサ１５ｂは例えば二次元ライダーから構成され、自動運転フォークリフト１０の車体１１の後方にある障害物を検出して検出信号を送出する。バンパーセンサ１５ｃは、障害物に接触したとき障害物を検出して検出信号を送出する。さらに、自動運転フォークリフト１０は、より安全性を高めるために安全部１７として緊急停止ボタン１７ａ，音声・パトランプ１７ｂ及びウィンカー１７ｃを備えている。

【0026】

制御部１６が作成する走行データ１６ｂの基本経路１６ｃについて図４を参照して説明する。制御部１６は、車体外面に設けられた操作部１６ａ（図１参照）で入力された荷取り位置及び荷卸し位置に基づいて走行データ１６ｂを作成し、この走行データ１６ｂに基づいて走行部１２を制御する。即ち、制御部１６は、自動運転フォークリフト１０を、例えば物流倉庫内にて設定された後述する基本経路１６ｃに沿って走行させることで、自動運転フォークリフト１０を指定された荷取り位置付近まで移動させ、当該荷取り位置でフォーク１３にパレット３０を搭載した後、同様にして基本経路１６ｃに沿って指定された荷卸し位置付近まで移動させ、当該荷卸し位置でフォーク１３からパレット３０を荷卸しする。その際、制御部１６は、検出部１５のレーザーナビゲータ１５ａ，障害物センサ１５ｂ及びバンパーセンサ１５ｃからの検出信号に基づき、走行中に走行データ１６ｂによる走行経路にて障害物や人あるいは他の自動運転フォークリフトと接触しないよう適宜減速、停止あるいは迂回することにより、走行経路に沿って走行する。

【0027】

制御部１６は前述した施設１５ｆ内のマップデータを備え、各荷取り位置又は荷卸し位置即ち荷役位置を結ぶように、図４に示す基本経路１６ｃ及びマーカー１６ｄの位置も登録している。さらに、制御部１６は、マーカー１６ｄの位置の新設，廃止等の変更の際には逐次更新され、常に最新のデータを有する。基本経路１６ｃは、図４に示すように施設１５ｆ内を移動するための経路であって、自動運転フォークリフト１０は、基本経路１６ｃに沿って施設１５ｆ内を大きく移動すると共に、個々の荷役位置を示すマーカー１６ｄに対しては、基本経路１６ｃからそれぞれ枝分かれしてアクセスする。

【0028】

制御部１６は、走行データ１６ｂに基づいて基本経路１６ｃに沿って荷取り位置付近に到着したとき、後述する対象物検出部２０よって認識されたパレット３０及びその開口部３１の形状及び位置と、検出部１５のレーザーナビゲータ１５ａで検出された現在位置との相対位置関係を演算する。制御部１６は、この相対位置関係に基づいてフォーク１３の先端がパレット３０の開口部３１に真っ直ぐに正対する荷取り位置までの走行データ１６ｂを作成し、この走行データ１６ｂに基づいて走行部１２を制御する。これにより、自動運転フォークリフト１０はそのフォーク１３の先端が荷取り位置に配置されたパレット３０の開口部３１に対して真っ直ぐに正対する。

【0029】

ところで、自動運転フォークリフト１０の現在位置と荷取り位置との相対位置関係に対応して、図５（Ａ）に示すようにそのまま前進しただけでは、荷取り位置のパレット３０の開口部３１に対して真っ直ぐに正対することができない場合には、制御部１６は図５（Ｂ）に示すように、回り込んで前進するような走行データ１６ｂを作成する。これに対して、図６（Ａ）に示すようにパレット３０に対する角度が大きくずれていて、前進のみでは回り込んでも荷取り位置のパレット３０の開口部３１に対して真っ直ぐに正対できない場合には、制御部１６は、図６（Ｂ）に示すように一旦後退したのち操舵を切り返して前進するような走行データ１６ｂを作成する。

【0030】

さらに制御部１６は、走行データ１６ｂに基づいて基本経路１６ｃに沿って荷卸し位置付近に到着したとき、同様に対象物検出部２０から送られてくる床面のマーカー１６ｄの形状及び位置と検出部１５のレーザーナビゲータ１５ａで検出された現在位置との相対位置関係を演算する。そして、この相対位置関係に基づいて、制御部１６はフォーク１３がマーカー１６ｄ上に整列する荷卸し位置までの走行データ１６ｂを作成し、この走行データ１６ｂに基づいて走行部１２を制御する。これにより、自動運転フォークリフト１０はそのフォーク１３が床面のマーカー１６ｄ上に整列する。

【0031】

ここで、荷役作業は以下のように行なわれる。即ち、自動運転フォークリフト１０が荷取り位置でパレット３０の開口部３１に対してフォーク１３が真っ直ぐに正対する状態から前進して、フォーク１３をパレット３０の開口部３１内に完全に挿入した状態でフォーク１３を上昇させる。これによりフォーク１３上にパレット３０を搭載して荷積みする。荷卸しの場合は、自動運転フォークリフト１０が荷卸し位置で、床面のマーカー１６ｄに対してフォーク１３及び搭載したパレット３０が上方に位置する状態からパレット３０の底面が床面に接するまでフォーク１３を下降させ、後退することによりパレット３０の開口部３１からフォーク１３を完全に引き抜いて、荷卸しが完了する。

【0032】

以上のように、制御部１６は、認識したパレット３０及びパレット３０の開口部３１の形状及び位置に対して位置センサ１５ａによる現在位置から荷取り位置まで、走行データ１６ｂに従って自動運転を行なうことができる。従って、荷取り位置まで移動した状態から、制御部１６が走行部１２を制御して前進させることで、フォーク１３が真っ直ぐにパレット３０の開口部３１内に進入することが可能である。

【0033】

センサ部２２はパレット３０の置き場所を示すマーカー１６ｄ付近の床面の三次元点群を取得し、形状認識部２４がそのマーカー１６ｄの反射率の違いに基づいてマーカー１６ｄの境界線を抽出して既知のマーカー１６ｄの形状とのマッチングを判定し、マーカー１６ｄの形状及び位置を認識する。これにより、制御部１６は、フォーク１３に荷又はパレット３０を搭載した状態で、センサ部２２により床面及びマーカー１６ｄの形状及び位置を認識することにより、指定されたマーカー１６ｄの位置まで自動運転により走行し、当該マーカー１６ｄの示す場所に荷またパレット３０を荷卸しすることができる。

【0034】

また、センサ部２２は、同様に荷役位置付近を示す識別マーカー４１（後述）の三次元点群を取得し、形状認識部２４が識別マーカー４１を認識してその固有情報に基づいて識別マーカー４１を一意に特定する。これにより、制御部１６は、荷取り又は荷卸しの際に、センサ部２２により識別マーカー４１を認識することにより、指定された荷役位置付近まで自動運転により走行すると共に、前もって登録された当該識別マーカー４１と実際の荷役位置との間の相対位置情報に基づいて、実際の荷役位置を検出することができる。

【0035】

さらに対象物検出部２０は、図２に示すようにセンサ部２２と形状認識部２４を備え、センサ部２２は車体１１に取り付けられ、前方の三次元点群を取得するセンサから成る。形状認識部２４は、後述するようにセンサ部２２で取得された三次元点群から前方に位置する物体の形状及び位置を認識する。

【0036】

本発明の自動運転フォークリフト１０によれば、自動運転フォークリフト１０が荷取り位置付近に位置する状態で、対象物検出部２０のセンサ部２２が前方の三次元点群を取得し、形状認識部２４がその三次元点群から個々の画素の距離データに基づいて前方に位置する物体の形状及び位置を認識する。これにより、制御部１６は、前方の物体の形状及び位置と位置センサ１５ａによる現在位置とから車体１１と物体との相対位置を把握することができる。

【0037】

対象物検出部２０のセンサ部２２は、自動運転フォークリフト１０の車体１１に取り付けられているので、センサ部２２がフォーク１３に取り付けられている場合と比較して以下の利点が得られる。即ち、センサ部２２がフォーク１３ではなく車体１１に直接に取り付けられていることにより、フォーク１３に荷又はパレット３０が搭載された状態においてもセンサ部２２により前方の物体等を検出することができる。従って、荷取り位置に置かれたパレット３０の認識だけでなく、床面や床面に設置されたマーカー１６ｄ、あるいは倉庫の壁面や荷棚等の他の物体、さらに後述するように荷役位置付近に設けられた識別マーカーの認識を行なうことも可能である。

【0038】

センサ部２２により前方の物体を認識する際に、フォーク１３を昇降又は揺動させる必要がないので、フォーク動作による挟まれ等のおそれが排除される。さらに、自動運転フォークリフト１０の荷役作業中、フォーク１３は衝撃や振動を受けやすいが、センサ部２２が車体１１に取り付けられることで、フォーク１３の衝撃や振動によるセンサ部２２の損傷を回避できる。

【0039】

次に、対象物検出部２０の構成例の幾つかを記述する。
（対象物検出部の構成例１）
対象物検出部２０の構成例１としては、センサ部２２を、二次元ライダー２２ａと二次元ライダー２２ａの水平スキャンとは異なる方向に移動させる移動手段２１とから構成する。この場合、形状認識部２４は移動手段２１の移動量に対応する高さ位置を取得して、二次元ライダー２２ａの水平スキャンにより取得される二次元点群に高さ位置を付加して三次元点群を演算することができる。

【0040】

構成例１では、センサ部２２として二次元ライダー２２ａを使用し、移動手段２１により二次元ライダー２２ａの水平スキャンとは異なる方向、例えば垂直方向に移動させることによって、二次元ライダー２２ａによる二次元点群を取得すると共に、移動手段２１の移動量に対応する高さ位置を取得して二次元点群に高さ位置を付加して、三次元点群を演算している。これにより、検出精度の高い二次元ライダー２２ａを利用して高精度の三次元点群を取得することができるので、高精度で前方の物体の形状及び位置を認識することが可能である。

【0041】

従って、ＴＯＦカメラ等の三次元画像による物体の認識の場合と比較すると、センサ部２２として二次元ライダー２２ａを使用することにより、黒い対象物や日光が当たる面の検出でも精度が低下せず、また物体表面のテクスチャや環境光等に影響されにくく、さらに照明が暗くても確実に物体を認識することができる。

【0042】

（対象物検出部の構成例２）
対象物検出部２０の構成例２は、センサ部２２を二次元ライダー２２ａとし、二次元ライダー２２ａの高さ方向の移動手段２１を直動アクチュエータ２１ａとした構成である。センサ部２２は、図７に詳細に示すように自動運転フォークリフト１０の車体１１の前部に固定配置された上下方向に延びる一対のマスト１３ａの一方、図示の場合、右側のマスト１３ａに沿って上下方向に延びるように取り付けられた直動アクチュエータ２１ａ，二次元ライダー２２ａ及び高さセンサ２３から構成される。

【0043】

直動アクチュエータ２１ａは、その長手方向に延びる固定部２１ｂがマスト１３ａの側面に固定され、可動部２１ｃが本体２１ｂに沿って上下方向に移動する。直動アクチュエータ２１ａは、自動運転フォークリフト１０が例えば荷取り位置付近又は荷卸し位置付近に到着したとき、制御部１６によりパレット３０又は床面のマーカー１６ｄの形状及び位置を認識するために、後述するように二次元ライダー２２ａと連動して動作する。

【0044】

二次元ライダー２２ａは、直動アクチュエータ２１ａの可動部２１ｃに取り付けられ、図７（Ａ）に示すように水平方向に広がるスキャン面２２ｂを有すると共に、図７（Ｂ）に示すようにその中心軸Ｏが前方に向かって下向きに設定されている。上述したライダー（LIDAR(Light Detection and Ranging)）はレーザーレーダーとも呼ばれ、光検出と測距又はレーザー画像検出と測距（Laser Imaging Detection and Ranging)を行なうセンサである。ここでは、二次元ライダーが使用される。

【0045】

具体的には、二次元ライダー２２ａは例えばＳＩＣＫ社のＴｉｍ５８１が使用される。この二次元ライダー２２ａの仕様は、水平開口角２７０度，スキャン回数１５Ｈｚ，角度分解能０．３３度，検出距離（反射率１０％）８ｍである。二次元ライダー２２ａのマスト１３ａへの取付高さ及び傾斜角度は、図７に示すように、水平スキャン面２２ｂがフォーク１３に当たらないよう且つ前方の床面をカバーできるように設定される。これにより、二次元ライダー２２ａは、水平方向にスキャンした二次元データを二次元点群２２ｃとして出力する。

【0046】

高さセンサ２３は、直動アクチュエータ２１ａを用いて構成される。直動アクチュエータ２１ａは、ステッピングモーターで駆動され、ステッピングモーター内蔵のエンコーダによりモーターの絶対回転角を取得できる。このモーターの絶対回転角を、直動アクチュエータ２１ａで用いる既知のギア比をもとに直動アクチュエータ２１ａの高さ位置に変換することにより、二次元ライダー２２ａの高さ位置が検出される。高さセンサ２３は、直動アクチュエータ２１ａの本体２１ｂにおける可動部２１ｃの移動範囲の下端から上方への移動距離を検出して、その移動距離を高さ位置ｈとして出力する。高さセンサ２３としては、可動部２１ｃそして二次元ライダー２２ａの高さ位置を検出できればよく、例えば気圧センサ等の他の種類の高さセンサであってもよい。

【0047】

形状認識部２４は、図１には示されていないが、二次元ライダー２２ａに隣接してあるいは車体１１内に設けられ、二次元ライダー２２ａの水平スキャンにより検出された二次元点群２２ｃに高さセンサ２３で検出された高さ位置ｈを付加して一体化したデータとして取り扱う。

【0048】

図８に示すように、直動アクチュエータ２１ａにより、可動部２１ｃ及び二次元ライダー２２ａの高さ位置ｈを、二次元ライダー２２ａの水平方向のスキャンと同時に例えばｈ１，ｈ２，ｈ３・・・と連続的に変更しながら、前方に配置されたパレット３０に対して、二次元ライダー２２ａによる二次元点群２２ｃの取得を繰り返して行なう。図８は、互いに異なる三つの高さ位置ｈ１，ｈ２，ｈ３で二次元点群２２ｃを取得する例を示す。各高さ位置ｈ１～ｈ３に関して、ある程度の測定密度を保持するため、直動アクチュエータ２１ａの可動部２１ｃの移動速度に上限が設けられる。

【0049】

図９（Ａ）から（Ｆ）は、高さを順次変えて６種類の高さで取得した二次元点群２２ｃの例を示し、高さが変化すると取得した二次元点群２２ｃが変化していることが分る。

【0050】

このようにして、形状認識部２４は、高さ位置ｈ毎の二次元点群２２ｃを、図１０に示すように一つの三次元点群２５として構成する。ここで、一つのパレット３０で取得するスキャンデータは、１０～１５レイヤーである。つまり、二次元ライダー２２ａの高さ位置は、１０～１５の異なる高さで取得したスキャンデータとなる。

【0051】

上記構成によれば、二次元ライダー２２ａで水平方向にスキャンしながら、直動アクチュエータ２１ａにより二次元ライダー２２ａを上下方向に並進移動させて高さ位置を変更することで、二次元ライダー２２ａによる二次元点群２２ｃに高さ位置を付加して三次元点群２５を取得することができる。

【0052】

続いて、形状認識部２４は、以下のステップ１～ステップ７の計算手法でパレット３０とその開口部３１の形状及び位置の認識を行なう。
ステップ１において、形状認識部２４は、図９で説明した所定の高さで取得した二次元点群２２ｃから構成した三次元点群２５に関して、三次元の対象領域を設定して対象領域内の点を選択して抽出すると共に、対象領域外の点を除外する。これにより形状認識部２４は対象領域内の三次元点群Ａを作成する。
ステップ２にて、形状認識部２４は、三次元点群Ａに関して各点の法線方向を計算して適宜のしきい値で垂直な面に属する点を選択し、選択した点により点群Ｂを構築する。
ステップ３において、形状認識部２４は、図１１に示すように、一定の高さの複数のスライス領域２６ａ，２６ｂ…を定義して、点群Ｂから各スライス領域２６ａ，２６ｂ…に属する点をそれぞれ選択し、点群のセットＣとして振り分ける。

【0053】

ステップ４において、形状認識部２４は、点群のセットＣの各点群に対して例えばＲＡＮＳＡＣ等の適宜の方法によって垂直な平面を検出し、平面からの距離が設定したしきい値より大きい点を除外する。
ステップ５において、点群のセットＣの各点群に対して距離を条件にクラスタリングを行ない、得られた各クラスターの面積とクラスターの外接矩形の面積を比較して、図１２に示すように十分に近いクラスター２７ａを抽出すると共に、パレット３０の開口部３１の左右の柱部分に大きさが近いクラスター２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを抽出する。ここで、抽出されたクラスター２７ａから２７ｄのうち、水平方向に隣接する三個一組のクラスター２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを、トリプレットという。形状認識部２４は、全ての組合せのトリプレットのうち、三個のクラスター同士の相互距離が一定範囲内であるものを抽出し、セットＤとする。

【0054】

ステップ６において、形状認識部２４は、上述したセットＣに含まれる全てのスライス２６ａ，２６ｂ…に対して、上述したステップ４及び５の処理を繰り返し行なう。これにより、形状認識部２４は、得られた全てのトリプレットと最初の点群Ａとを比較して、トリプレットに含まれる三個のクラスターの間に点のない空隙があるもののみを抽出し、この空隙をセットＥとする。
ステップ７において、形状認識部２４は、セットＥに含まれる空隙のうち互いに距離の近いものを一つのグループとし、当該グループの空隙を一つにまとめた後にその中心位置を荷取り穴の位置として出力する。ここで、グループが複数ある場合は、形状認識部２４は、各グループそれぞれ一つのパレット３０に対応する荷取り穴の位置として出力する。このようにして、形状認識部２４は、前方に存在するパレット３０及びその開口部３１の形状及び位置を認識して制御部１６に出力する。

【0055】

また、形状認識部２４は、床面に設けられたマーカー１６ｄの形状及び位置を認識する場合には、図１３に示すように、直動アクチュエータ２１ａによって、可動部２１ｃ及び二次元ライダー２２ａの高さ位置ｈをｈ１，ｈ２，ｈ３と変更しながら、前方に配置されたマーカー１６ｄに対して二次元ライダー２２ａによる二次元点群２２ｃの取得を繰り返して行なう。これにより、パレット３０の形状及び位置の認識を行なう場合と同様にして、各高さ位置における二次元点群２２ｃを統合して一つの三次元点群２５を取得し、さらに三次元点群Ａ，点群Ｂ，点群セットＣ及びセットＤを取得し、マーカー１６ｄに対するクラスターを抽出することによって、マーカー１６ｄの形状及び位置を認識する。

【0056】

さらに、形状認識部２４は、荷役位置に隣接して例えば荷棚４０等に設けられた識別マーカー４１を認識する場合には、同様に、図１４に示すように、直動アクチュエータ２１ａによって、可動部２１ｃ及び二次元ライダー２２ａの高さ位置ｈをｈ１，ｈ２，ｈ３と変更しながら、前方に配置された識別マーカー４１に対して二次元ライダー２２ａによる二次元点群２２ｃの取得を繰り返して行なう。これにより、パレット３０の形状及び位置の認識を行なう場合と同様にして、各高さ位置ｈ１，ｈ２，ｈ３における二次元点群２２ｃを統合して、一つの三次元点群２５を取得し、さらに三次元点群Ａ，点群Ｂ，点群セットＣ及びセットＤを取得し、識別マーカー４１に対するクラスターを抽出することによって識別マーカー４１を認識する。

【0057】

ここで、識別マーカー４１は図１５に示すように、荷役位置の近傍、即ち荷棚４０の中間棚板４５の前側面４５ａに取り付けられている。図１６に示すように、識別マーカー４１は、板状の底部４２と、底部４２の表面に、一列に並んで等間隔で配置された複数個のマーク４３と、から構成されている。底部４２は、反射率の低い材料、例えば黒色の紙、布、樹脂シート、プラスティック等から構成され、その裏面にはマグネット材料又はマグネットシートから成るマグネット部（図示せず）を備えていてもよい。これにより、識別マーカー４１は、図１５に示すように、鉄製の荷棚４０の中間棚板４５の前側面４５ａや、同様に鉄製の壁面、扉等に着脱可能に容易に取り付けられ得る。

【0058】

マーク４３は、図示の場合、底部４２の表面に一列に並んで九個配置されている。ここで、左右両端にて、それぞれ二個のマーク（以下、第一のマーク）４３ａは、識別部４１ａを構成している。識別部４１ａは反射率の高い材料、例えば白色の紙、布、樹脂シート、プラスティック等から構成される。識別部４１ａは、反射率を上げるためにガラスビーズ等の反射材を埋め込んだり、又は塗布したものでもよい。これに対して、第一のマーク４３ａ以外の、内側に並んだマーク（以下、第二のマーク）４３ｂは、情報部４１ｂを構成している。

【0059】

第二のマーク４３ｂは、それぞれ反射率の高い材料又は反射率の低い材料の組み合わせから構成される。反射率の高い材料は識別部４１ａと同様の材料からなり、反射率の低い材料は底部４２と同様の材料からなる。これにより、各第二のマーク４３ｂが、それぞれ反射率の高低に基づいて１ビットの情報を備えることから、五個の第二のマーク４３ｂは全体として５ビットの情報を構成し、情報部４１ｂとしてこの５ビットの固有情報４４を構成している。この固有情報４４は、識別マーカー４１毎にそれぞれ固有の情報であって、当該識別マーカー４１を一意に特定することができる。

【0060】

このような構成の識別マーカー４１は、各マーク４３の大きさ，間隔及び配置が正確に定義されており、すべての識別マーカー４１は、その両端の識別部４１ａの配置が同じである。従って、形状認識部２４は、図１７に示す識別マーカー４１の三次元点群からクラスターを抽出して、反射強度の強い点に基づいて既知の識別部４１ａの配置から識別マーカー４１を認識すると共に、情報部４１ｂの各マーク４３ｂの反射の高低に基づいて固有情報４４を認識することが可能である。

【0061】

なお、形状認識部２４は、個々の識別マーカー４１の固有情報４４に対して、当該識別マーカー４１の位置及び実際の荷取り又は荷卸しのための荷役位置との相対位置情報を前もって登録されている。

【0062】

次に、本発明による自動運転フォークリフト１０の動作を図１８のフローチャートにより、そして、パレット３０及びその開口部３１の形状及び位置の認識作業を図１９のフローチャートに従って説明する。
ステップＳＴ１にて、制御部１６の操作パネル１６ａで荷役位置、即ち荷取り位置及び荷卸し位置を入力すると、制御部１６は、ステップＳＴ２にて現在位置から荷取り位置まで、そして荷取り位置から荷卸し位置までの走行データ１６ｂを作成する。その際、制御部１６は、荷取り位置及び荷卸し位置に関して、それぞれ近くの識別マーカー４１を指定する。これにより、制御部１６は、ステップＳＴ３にて走行部１２を制御することによって、荷取り位置付近の識別マーカー４１まで基本経路１６ｃに沿って走行させる。

【0063】

ステップＳＴ４にて、自動運転フォークリフト１０が荷取り位置付近の識別マーカー４１に到着すると、制御部１６は、ステップＳＴ５にて、対象物検出部２０に当該識別マーカー４１の認識作業を行なわせる。続いて、制御部１６は、ステップＳＴ６にて、当該識別マーカー４１と実際の荷取り位置との相対位置情報に基づいて、実際の荷取り位置に置かれたパレット３０及びその開口部３１の形状及び位置の認識作業の開始を指示し、対象物検出部２０が、後述する図１９のフローチャートに従ってパレット３０及びその開口部３１の形状及び位置の認識作業を行なう。ここで、制御部１６は、走行データ１６ｂに基づいて基本経路１６ｃに沿って荷卸し位置付近に到着したとき、図６の（Ｂ）床面のマーカー１６ｄの替わりに対象物検出部２０から送られてくる識別マーカー４１と検出部１５のレーザーナビゲータ１５ａで検出された現在位置との相対位置関係を演算する。そして、この相対位置関係に基づいて、制御部１６はフォーク１３が識別マーカー４１の近傍の荷卸し位置までの走行データ１６ｂを作成し、この走行データ１６ｂに基づいて走行部１２を制御する。

【0064】

これにより、制御部１６は、ステップＳＴ７にて対象物検出部２０で認識されたパレット３０及びその開口部３１の形状及び位置と位置センサ１５ａによる現在位置との相対位置関係に基づいて、フォーク１３がパレット３０の開口部３１に真っ直ぐに正対する荷取り位置までの走行データ１６ｂを作成し、ステップＳＴ８にてこの走行データ１６ｂに基づいて走行部１２を制御し、自動運転フォークリフト１０を荷取り位置まで移動させる。続いてステップＳＴ９にて制御部１６は走行部１２を制御して、フォーク１３をパレット３０の開口部３１内に挿入しながらゆっくりと前進させた後、フォーク駆動部１４を制御してフォーク１３を上昇させ、フォーク１３上にパレット３０を搭載する。

【0065】

次に、制御部１６はステップＳＴ１０にて、既に作成した走行データ１６ｂにより走行部１２を制御し、荷取り位置から荷卸し位置付近の識別マーカー４１まで基本経路１６ｃに沿って走行させる。ステップＳＴ１１にて、自動運転フォークリフト１０が荷卸し位置付近の識別マーカー４１に到着すると、ステップＳＴ１２にて、制御部１６は、対象物検出部２０に当該識別マーカー４１の認識作業を行なわせる。続いて、制御部１６は、ステップＳＴ１３にて、当該識別マーカー４１と実際の荷卸し位置との相対位置情報に基づいて、実際の荷卸し位置を認識して、対象物検出部２０で認識された実際の荷卸し位置と位置センサ１５ａによる現在位置との相対位置関係に基づいて、フォーク１３が実際の荷卸し位置に進入するまでの走行データ１６ｂを作成する。ここで、相対位置関係は、ステップＳＴ６と同様に、対象物検出部２０から送られてくる識別マーカー４１と検出部１５のレーザーナビゲータ１５ａで検出された現在位置との相対位置関係により算出される。ステップＳＴ１４にて、制御部１６は、作成された走行データ１６ｂに基づいて走行部１２を制御して自動運転フォークリフト１０を荷卸し位置まで移動させる。

【0066】

続いて、制御部１６はステップＳＴ１５にてフォーク駆動部１４を制御し、パレット３０の底面が荷卸し位置の表面に接するまでフォーク１３をゆっくりと下降させた後、ステップＳＴ１６にて走行部１２を制御して後退させ、フォーク１３をパレット３０の開口部３１から完全に引き抜いて荷卸しを行なう。
このようにして、自動運転フォークリフト１０による荷役作業が完了する。

【0067】

上記ステップ６において、対象物検出部２０によるパレット３０及びその開口部３１の形状及び位置の認識作業は、図１９のフローチャートに従って以下のように行なう。
先ずステップＳＴ２１にて、制御部１６が対象物検出部２０に対して認識作業の開始を指示すると、ステップＳＴ２２にて対象物検出部２０の直動アクチュエータ２１ａ及び二次元ライダー２２ａが連動し、異なる高さ位置ｈ１，ｈ２，ｈ３でそれぞれ二次元ライダー２２ａが水平スキャンを行なって二次元点群２２ｃを取得すると共に、高さセンサ２３がそのときの高さ位置ｈを取得する。ステップＳＴ２３にて形状認識部２４によりこれらの二次元点群２２ｃを補正した後、高さ位置ｈと組み合わせて一つの三次元点群２５を構成する。

【0068】

その後、形状認識部２４は、ステップＳＴ２４にて対象領域外の点を除外して三次元点群Ａを作成し、ステップＳＴ２５にて垂直な面に属する点を選択して点群Ｂを構築し、ステップＳＴ２６にて複数のスライス領域２６ａ，２６ｂ…に属する点をそれぞれ選択して点群のセットＣを振り分ける。その後、ステップＳＴ２７にて点群のセットＣの各点群に対して垂直な平面を検出して、この平面からの距離が遠い点を除外してクラスタリングを行なってクラスターを抽出する。

【0069】

ステップＳＴ２８にて形状認識部２４は、水平方向に隣接する三個一組のクラスター（トリプレット）のうち、クラスター同士の相互距離が一定範囲内のものを抽出してセットＤとし、ステップＳＴ２９にてトリプレットに含まれる三個のクラスターの間に点のない空隙があるもののみを抽出してセットＥとする。これにより形状認識部２４は、ステップＳＴ３０にてセットＥに含まれる空隙のうち互いに距離の近いものを一つのグループとして当該グループの空隙を一つにまとめた後に、その中心位置を開口部３１として前方に在るパレット３０及びその開口部３１の形状及び位置を認識して制御部１６に出力する。
このして、パレット３０及びその開口部３１の形状及び位置の認識作業が完了する。

【0070】

また、対象物検出部２０による識別マーカー４１の認識作業は、同様に以下のように行なわれる。
先ず、形状認識部２４は、取得した三次元点群データから反射強度の強い点を抽出し、点と点との間の距離を条件としてクラスタリングを行なう。そして、形状認識部２４は、サイズを判断条件として高反射率のクラスターを抽出する。
続いて、形状認識部２４は、抽出したクラスターの幾何学中心と識別マーカー４１の識別部４１ａの反射体（マーク４３ａ）とを照合して識別マーカー４１の存在を検出する。その際、形状認識部２４は、識別マーカー４１の位置や傾きを、抽出したクラスターの幾何学中心及び識別マーカーに属した点群の情報から算出することができる。
最後に、形状認識部２４は、識別マーカー４１の識別部４１ａと情報部４１ｂの幾何学関係を利用して、情報部４１ｂに存在可能な反射体（マーク４３ｂ）の位置を計算すると共に、実際に抽出したクラスターの幾何学中心と照合して、識別マーカー４１の情報部４１ｂに組み込まれた各マーク４３ｂのビットの状態を判断する。
このようにして、形状認識部２４は識別マーカー４１を認識し、情報部４１ｂの固有情報４４を読み取ることができる。

【0071】

識別マーカー４１は、上述した実施形態においては、荷棚４０の中間棚板４２の前側面に取り付けられているが、これに限らず、当該荷棚４０の他の位置に取り付けることも可能であり、形状認識部２４は、荷役位置となり得るすべての棚板表面と、識別マーカー４１の上下及び左右の相対位置情報を前もって登録しておくことにより、各棚板に対して荷役を行なうことができる。

【0072】

また、識別マーカー４１は、荷役位置としてパレット載置台を利用する場合には、図２０に示すように、荷Ｐを積んだパレット３０を載置するためのパレット載置台５０に対して、その前側面５１に取り付けることも可能である。図２０の場合には、識別マーカー４１の認識は対象物検出部２０により行われ、パレット載置台５０に積載されるパレット３０と識別マーカー４１の左右方向及び上方との相対位置は、検出部１５のレーザーナビゲータ１５ａで検出された現在位置との相対位置関係を演算することにより取得される。これにより、自動運転フォークリフト１０において、識別マーカー４１の認識によりパレット載置台５０の左右の位置と、パレット載置台５０の荷台の積載面との上下方向の相対位置を算出すると共に、図１９のフローチャートに従って、対象物検出部２０によるパレット３０及びその開口部３１の形状及び位置の認識を行うことにより、パレット載置台５０に２つのパレットを正確に積載できる。パレット載置台は図２０に示すように、底部にキャスター５０ａを取り付けて移動できるようしてもよい。

【0073】

配送車両の荷台に対して荷取り又は荷卸しを行なう場合には、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、配送車両５２の荷台５３を側方から包囲する所謂アオリ板５３ａの内面に識別マーカー４１を取り付けることも可能である。この場合、識別マーカー４１は、アオリ板５３ａの開放状態にて、よく見える位置、図示の場合開放時に一番上の位置となるようにアオリ板５３ａの内面に取り付ける。なお、識別マーカー４１は、側方のアオリ板５３ａだけでなく、後方のアオリ板の内面に取り付けてもよい。形状認識部２４は、識別マーカー４１に関して、配送車両５２の荷台５３の床面の、例えばパレット３０の積載位置をそれぞれ荷役位置として、相対位置情報を登録されている。これにより、識別マーカー４１の認識は対象物検出部２０により行われ、配送車両５２の荷台５３に積載されるパレット３０と識別マーカー４１の左右方向及び荷台５３の上下方向との相対位置は、検出部１５のレーザーナビゲータ１５ａで検出された現在位置との相対位置関係を演算することにより取得される。これにより、自動運転フォークリフト１０において、識別マーカー４１の認識及びパレット３０及びその開口部３１の形状及び位置の認識により配送車両５２の荷台５３の左右及び上下方向の所定の位置に複数のパレットを正確に積載できる。

【0074】

これに対して識別マーカー４１を、荷棚４０やパレット載置台５０のような物体の側面に取り付けず、図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、倉庫等の床面に直接に設けられた荷役位置に隣接して、例えば荷Ｐを積載したパレット３０に隣接した床面に取り付けることも可能である。形状認識部２４は、前述した床面に設けられたマーカー１６ｄの場合と同様にして、識別マーカー４１を認識することができる。この場合、荷役したい場所にマーカー１６ｄを設けることなく、当該場所に直接に識別マーカー４１を置くだけで荷役位置を設定することが可能である。

【0075】

上記構成によれば、形状認識部２４が、センサ部２２で取得した三次元点群２５から例えば荷取り位置に置かれたパレット３０及びその開口部３１を認識することができるので、荷取り位置に正確にパレット３０が置かれていなくても、確実にパレット３０の形状及び位置を認識することができる。さらに、形状認識部２４は、荷役位置付近に設けられた識別マーカー４１を認識することによって、その情報部４１ｂの情報に基づいて当該荷役位置の形態、即ち実際の荷取り位置及び荷卸し位置の荷棚，パレット載置台，配送車両等の形態を正確に把握することができる。

【0076】

本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。例えば、対象物検出部２０の直動アクチュエータ２１ａ，二次元ライダー２２ａ及び高さセンサ２３をマスト１３ａに取り付けることなく、別途車体１１に設けた支持部材に取り付けるようにしてもよい。この場合、フォーク１３を上下に揺動させるためにマスト１３ａが前後に揺動する構造の自動運転フォークリフト１０であっても、対象物検出部２０を車体１１に対して固定配置することが可能である。

【0077】

本発明による自動運転フォークリフト１０は、移動手段２１を、二次元ライダー２２ａの水平スキャンとは異なる方向、すなわち上向き又は下向きに揺動させる揺動手段と揺動手段の揺動角度を検出する角度検出手段とで構成してもよい。この構成では、形状認識部２４が、角度検出手段により検出された揺動角度に基づいて検出対象の高さ位置を演算して、二次元ライダーによる二次元点群２２ｃに検出対象の高さ位置を付加して三次元点群２５を演算する。この構成によれば、二次元ライダー２２ａで水平方向にスキャンしながら、揺動手段により二次元ライダーを上下方向に揺動させて検出対象の高さ位置を変更することによって、二次元ライダーによる二次元点群２２ｃに高さ位置を付加して三次元点群２５を取得することができる。この場合、揺動手段が二次元ライダー２２ａを上下方向に揺動させる構成であるので、センサ部２２が小型に且つ簡単に構成される。

【0078】

上述した実施形態に代えて、対象物検出部２０のセンサ部２２を車体１１に配置した三次元ライダーとし、形状認識部２４が三次元ライダーで検出した三次元点群２５から前方に位置する物体の形状を認識するようにしてもよい。この構成にすれば、三次元ライダーにより直接に三次元点群２５を取得することができるので、ライダーを上下動又は揺動させるための移動手段が不要であり、三次元ライダーが直接に車体１１に固定配置できるので、センサ部２２がより簡単で且つ小型に構成される。
さらに、上述した実施形態に代えて、対象物検出部２０のセンサ部２２をフォーク１３に配置した二次元ライダーとし、形状認識部２４がフォーク１３を上下動させながら二次元ライダーで検出した二次元点群から三次元点群を取得して、前方に位置する物体の形状を認識するようにしてもよい。この構成にすれば、フォーク１３の上下動に伴って、センサ部により三次元点群２５を取得することができるので、ライダーを上下動又は揺動させるための移動手段が不要であり、センサ部２２がより簡単で且つ小型に構成される。

【符号の説明】

【0079】

１０ 自動運転フォークリフト
１１ 車体
１１ａ 張出部
１１ｂ 前輪
１１ｃ 後輪
１２ 走行部
１３ フォーク
１３ａ マスト
１４ フォーク駆動部
１５ 検出部
１５ａ 位置センサ（レーザーナビゲータ）
１５ｂ 障害物センサ
１５ｃ バンパーセンサ
１５ｄ レーザースキャナ
１５ｅ 受光部
１５ｆ 施設
１５ｇ 反射部
１６ 制御部
１６ａ 操作部
１６ｂ 走行データ
１６ｃ 基本経路
１６ｄ マーカー
１７ 安全部
１７ａ 緊急停止ボタン
１７ｂ 音声・パトランプ
１７ｃ ウィンカー
２０ 対象物検出部
２１ 移動手段
２１ａ 直動アクチュエータ
２１ｂ 本体
２１ｃ 可動部
２２ センサ部
２２ａ 二次元ライダー
２２ｂ スキャン面
２２ｃ 二次元点群
２３ 高さセンサ
２４ 形状認識部
２５ 三次元点群
２６ａ，２６ｂ… スライス領域
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ クラスター
３０ パレット
３１ 開口部
４０ 荷棚
４１ 識別マーカー
４１ａ 識別部
４１ｂ 情報部
４２ 棚板
４３ マーク
４３ａ 第一のマーク
４３ｂ 第二のマーク
４４ 固有情報
５０ パレット載置台
５１ 前側面
５２ 配送車両
５３ 荷台
５３ａ アオリ板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】