(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】P2024094461
(43)【公開日】2024-07-10
(54)【発明の名称】荷役車両、荷役車両の制御方法及び荷役車両の制御プログラム
(51)【国際特許分類】
B66F 9/24 20060101AFI20240703BHJP
【FI】
B66F9/24 L
B66F9/24 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022211004
(22)【出願日】2022-12-28
(71)【出願人】
【識別番号】503002732
【氏名又は名称】住友重機械搬送システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090033
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
(74)【代理人】
【識別番号】100093045
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 良男
(72)【発明者】
【氏名】小島 宏志
【テーマコード(参考)】
3F333
【Fターム(参考)】
3F333AA02
3F333AB13
3F333AE02
3F333BA08
3F333DB01
3F333FA04
3F333FA05
3F333FA11
3F333FA17
3F333FD14
3F333FD15
3F333FE04
3F333FE05
(57)【要約】
【課題】荷役作業の安全性を向上させる。
【解決手段】フォークリフト1は、所定の向きで進行方向に走行可能な車体10と、車体10のうち進行方向前側とは異なる側に設けられ、荷を保持するフォーク12と、車体10に進行方向前側向きに設けられ、距離情報を取得する3D距離センサ24と、3D距離センサ24が取得した距離情報に基づいて、障害物の有無を判定する制御部27と、を備える。これにより、荷役作業の安全性を向上させることができる。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の向きで進行方向に走行可能な車体と、
前記車体のうち進行方向前側とは異なる側に設けられ、荷を保持する荷役装置と、
前記車体に進行方向前側向きに設けられ、距離情報を取得する三次元の測距部と、
前記測距部が取得した距離情報に基づいて、障害物の有無を判定する判定部と、
を備える荷役車両。
【請求項2】
前記測距部は、前記車体よりも上側の領域を測定可能に配置されている、
請求項1に記載の荷役車両。
【請求項3】
前記測距部が取得した距離情報に基づいて、所定高さにおける物体の有無の情報を保持する情報保持部を備える、
請求項1に記載の荷役車両。
【請求項4】
前記判定部が進行方向前側に障害物が存在すると判定した場合、前記車体の走行を停止させる車体制御部を備える、
請求項1に記載の荷役車両。
【請求項5】
前記車体が停止してから所定時間が経過しても進行方向前側の障害物が存在する場合に、障害物の存在を報知する報知部を備える、
請求項4に記載の荷役車両。
【請求項6】
前記車体制御部は、前記車体が停止してから所定時間が経過する間に進行方向前側の障害物が無くなった場合、前記車体の走行を再開させる、
請求項4に記載の荷役車両。
【請求項7】
所定の向きで進行方向に走行可能な車体と、前記車体に設けられて荷を保持する荷役装置と、前記車体に設けられて距離情報を取得する測距部と、を備える荷役車両の制御方法であって、
前記荷役装置が、前記車体のうち進行方向前側とは異なる側に設けられ、
前記測距部が、前記車体に進行方向前側向きに設けられ、
制御部が、前記測距部が取得した距離情報に基づいて、障害物の有無を判定する判定工程を実行する、
荷役車両の制御方法。
【請求項8】
所定の向きで進行方向に走行可能な車体と、前記車体に設けられて荷を保持する荷役装置と、前記車体に設けられて距離情報を取得する測距部と、を備える荷役車両の制御方法であって、
前記荷役装置が、前記車体のうち進行方向前側とは異なる側に設けられ、
前記測距部が、前記車体に進行方向前側向きに設けられ、
コンピュータを、前記測距部が取得した距離情報に基づいて、障害物の有無を判定する判定部、として機能させる、
荷役車両の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、荷役車両、荷役車両の制御方法及び荷役車両の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
フォークリフト等の荷役車両を使用する現場では、荷役車両と作業員(人)又は物等との接触事故が発生するおそれがある。
そこで、例えば特許文献1に記載の技術では、車載カメラで撮影した画像に基づいて車体周辺の物体の有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、車体前部(進行方向前側)のフォークに荷を搭載するため、車載カメラ(撮影範囲)の視界が荷で遮られるおそれがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、荷役作業の安全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】
【0005】
本発明に係る荷役車両は、
所定の向きで進行方向に走行可能な車体と、
前記車体のうち進行方向前側とは異なる側に設けられ、荷を保持する荷役装置と、
前記車体に進行方向前側向きに設けられ、距離情報を取得する三次元の測距部と、
前記測距部が取得した距離情報に基づいて、障害物の有無を判定する判定手段と、
を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、荷役作業の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】実施形態に係るフォークリフトの側面図である。
【
図2】実施形態に係るフォークリフトの概略の制御構成を示すブロック図である。
【
図3】実施形態に係る障害物検知処理の流れを示すフローチャートである。
【
図4】実施形態に係る障害物検知処理を説明するための図である。
【
図5】実施形態に係る距離センサの構成の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0009】
[フォークリフトの構成]
図1は、本実施形態に係るフォークリフト1の側面図である。
本実施形態に係るフォークリフト1は、本発明に係る荷役車両の一例であり、例えば倉庫内での荷Lの搬送を含む荷役作業を行う。また、フォークリフト1は、特に限定はされないが、無人(自動)で動作可能な無人搬送フォークリフト(AGF:Automated Guided Forklift)であり、図示しない管理サーバからの動作指令等に基づいて所定の荷役作業を行う。
【0010】
具体的に、フォークリフト1の車体10は、車両本体11、フォーク12、昇降体(リフト)13、マスト14、車輪15を備える。車体10は、所定の向きで進行方向に走行可能となっている。マスト14は車両本体11の後方に設けられ、図示しない駆動源によって駆動されて車両本体11の前後に傾斜する。昇降体13は、図示しない駆動源によって駆動され、マスト14に沿って昇降する。昇降体13には、荷Lやパレット30などを保持する左右一対のフォーク12が取り付けられている。一対のフォーク12は、マスト14及び昇降体13の駆動により、車両本体11に対する傾斜及び昇降が可能となっている。本発明に係る荷役装置は、一対のフォーク12、昇降体13及びマスト14を含む。なお、マスト14は傾斜せずに、昇降体13がマスト14に対して傾斜する構成であってもよい。
一対のフォーク12、昇降体13及びマスト14は、車体10のうち、フォークリフト1の進行方向前側とは反対の後側に、後方向きに設けられている。以下、前後左右の各方向の記載は、特に断りのない限り、フォークリフト1の進行方向に対応した方向(
図1に示す方向)を意味するものとする。
パレット30は、荷Lが載置された荷受台である。このパレット30は、短矩形板状に形成され、一対のフォーク12が挿入される2つの孔部(フォークポケット)32を有する。
【0011】
図2は、フォークリフト1の概略の制御構成を示すブロック図である。
この図に示すように、フォークリフト1は、上記構成に加え、駆動部21、操作部22、表示部23、通信部28、2つの3D距離センサ24、位置計測装置25、記憶部26、制御部27を備える。
【0012】
駆動部21は、フォークリフト1の各種駆動源である走行モータ、操舵モータ及び荷役モータ(いずれも図示省略)を含む。走行モータは、車輪15のうちの駆動輪を駆動する。操舵モータは、車輪15のうちの操舵輪を回転(操舵動作)させる。荷役モータは、昇降体13の昇降とマスト14の傾倒との各動作を行わせる駆動源である。
【0013】
操作部22は、例えば有人(手動)運転時に運転者が各種操作を行う操作手段である。操作部22は、例えばハンドルやペダル、レバー、各種ボタン等を含み、これらの操作内容に応じた操作信号を制御部27に出力する。
表示部23は、例えば液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイその他のディスプレイであり、制御部27から入力される表示信号に基づいて各種情報を表示する。なお、表示部23は、操作部22の一部を兼ねるタッチパネルであってもよい。また、表示部23は、音声出力可能な音声出力部を含んでもよい。
通信部28は、管理サーバ等との間で各種情報を送受信可能な通信デバイスである。
【0014】
2つの3D距離センサ24は、本発明に係る測距部の一例であり、それぞれ所定のスキャン領域(計測領域)N内の距離情報を取得して、その結果を制御部27に出力する。本実施形態の3D距離センサ24は、例えば三次元状のスキャン領域N(
図1参照)を有する三次元の距離センサ(例えば三次元LiDAR(LASER Imaging Detection and Ranging))である。
2つの3D距離センサ24は、車体10のうちの前側部分に前方向きに設けられた3D距離センサ24Fと、ヘッドガードの後側部分に後方向きに設けられた3D距離センサ24Bとを含む。2つの3D距離センサ24は、平面視で、車体10(ヘッドガード)の対角上に配置され、スキャン領域Nが互いに反対方向を向き、かつ各々270°のスキャン範囲を有している。そのため、フォークリフト1から見て平面視で全周360°がセンシング範囲に含まれる。
各3D距離センサ24は、車体10のうちの上部に配置され、本実施形態ではヘッドガードの天面(上面)に設置されている(
図1参照)。各3D距離センサ24は、スキャン領域Nが正の仰角(上向き角)を有しており、車体10よりも上側の領域を測定可能なように配置されている。
【0015】
位置計測装置25は、フォークリフト1自身の位置を計測するものである。位置計測装置25が取得した自己位置の情報は、例えば管理サーバに送信されてフォークリフト1自身の位置確認(モニタリング)に利用される。位置計測装置25の具体構成は特に限定されず、例えば、GNSS(衛星測位システム)を利用するものでもよい。あるいは、走行方向を計測するセンサ(慣性計測装置等)と走行距離センサとを用い、微少時間に走行した方向と距離とを逐次積算して位置を計測するものでもよいし、作業エリアの各所に配置されたリフレクタ(マーカ)を光学センサで検出して、予め設定されているリフレクタの配置情報と照合することでフォークリフト1の位置を計測するもの等でもよい。
【0016】
記憶部26は、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等により構成されるメモリであり、各種のプログラム及びデータを記憶するとともに、制御部27の作業領域としても機能する。本実施形態の記憶部26は、後述の障害物検知処理(
図3参照)を実行するための障害物検知プログラム260を予め記憶している。
制御部27は、例えばCPU(Central Processing Unit)等により構成され、フォークリフト1各部の動作を制御する。具体的に、制御部27は、管理サーバからの動作指令等に基づいて駆動部21を動作させたり、記憶部26に予め記憶されているプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。
【0017】
[障害物検知処理]
続いて、荷役作業中のフォークリフト1が障害物検知処理を実行するときの動作について説明する。
図3は、障害物検知処理の流れを示すフローチャートである。
図4は、障害物検知処理を説明するための図である。
【0018】
障害物検知処理は、フォークリフト1が荷役作業を行うときに周囲の障害物を検知する処理であって、走行移動中に継続的に実行される処理である。障害物検知処理は、フォークリフト1の制御部27が記憶部26から障害物検知プログラム260を読み出して展開することで実行される。
フロー概要を簡単に説明すると、所定の制御周期で検出処理を行い(ステップS2)、障害物が検出された場合に走行を停止し(ステップS5)、障害物が検出されなくなったら作業を再開し(ステップS8)、所定時間検出されたままならアラーム(ステップS7)となる。
なお、障害物検知処理は、荷役作業の略全体を制御する荷役処理に含まれてもよい。
【0019】
図3に示すように、荷役処理に伴って障害物検知処理が実行されると、まず制御部27は、図示しない管理サーバからの動作指令に基づいて、例えば倉庫内等でパレット30上の荷Lを搬送する荷役作業を開始する(ステップS1)。
【0020】
荷役作業を開始すると、制御部27は、2つの3D距離センサ24により周囲をスキャンする(ステップS2)。
具体的に、制御部27は、前側の3D距離センサ24Fにより進行方向の前側を、後側の3D距離センサ24Bにより進行方向の後側を、それぞれスキャンする。そして、制御部27は、各3D距離センサ24のスキャン領域Nにおける距離情報を取得し、当該スキャン領域N内の物体を検知する。
【0021】
次に、制御部27は、3D距離センサ24が取得した距離情報に基づいて、物体の有無の情報を有するマップ情報(地図情報)を生成し、記憶部26に記憶させる(ステップS3)。
ここでは、作業現場(例えば倉庫)の3Dマッピングを行い、情報を随時更新する。マップ情報の角度範囲は、例えば、各3D距離センサ24の上方(仰角)20度、下方(俯角)40度であり、車両前方のフォーク12先端から2~3m先の天井が見える角度が望ましい。生成したマップ情報は、通信部28を通じて管理サーバ又は他のフォークリフト1等と共用してもよい。また、すでに生成されたマップ情報が存在する(自機又は管理サーバに)場合、制御部27は、ステップS2のスキャン結果と当該マップ情報とを照合し、その一致度合いが所定値以下のときに警告出力を行うこととしてもよい。
【0022】
次に、制御部27は、ステップS2のスキャン結果に基づいて、車体10の前方(進行方向前側)に障害物が存在するか否かを判定する(ステップS4)。
具体的に、制御部27は、前側の3D距離センサ24Fが取得した距離情報に基づいて、前方の障害物の有無を判定する。ここで、前方の「障害物」とは、フォークリフト1が進行方向に走行した場合に接触するおそれのある物体をいい、人(作業員等)を含む。ただし、例えば所定サイズ以下のものは、問題ないとして無視する(存在しないと判定する)ように設定してもよい。制御部27は、フォークリフト1(車体10)及び保持している荷Lの高さや幅等を含めて、フォークリフト1と障害物との接触可能性を判定する。
【0023】
ステップS4において、車体10の前方に障害物が存在しないと判定した場合(ステップS4;No)、制御部27は、荷役作業を継続させ(ステップS8)、後述のステップS9へ処理を移行する。
例えば
図4(a)に示すように、前方に位置するシャッターSHが、フォークリフト1(保持している荷Lを含む)の最大高さよりも上側まで上がっていた場合、そのまま前進してもシャッターSHと接触するおそれがないため、制御部27は、前方に障害物は無いと判定して作業を継続する。フォークリフト1(車体10)及び荷Lの高さは、管理サーバから予め取得している。荷Lやフォークリフト1のサイズ・形状の情報を管理サーバから取得できるようにしておくことで、検出対象との距離や位置情報をより正確に取得して検出対象との接触を好適に判断できる。
【0024】
一方、ステップS4において、車体10の前方に障害物が存在すると判定した場合(ステップS4;Yes)、制御部27は、フォークリフト1の走行を停止させる(ステップS5)。
例えば
図4(b)に示すように、前方のシャッターSHが上がりきっておらず、その下端がフォークリフト1の高さを超えていない場合、そのまま前進するとシャッターSHと接触するおそれがあるため、制御部27は、シャッターSHを障害物と認識してフォークリフト1の走行を停止させる。
【0025】
次に、制御部27は、ステップS5の走行停止(又はその直前のステップS4の判定)から所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS6)。
ここで、「所定時間」とは、前方の障害物の状況が変化すると推定される時間であり、例えば倉庫内のシャッターSHが完全に上がりきるまでに掛かる時間(おおよそ30秒)である。つまり、障害物が自動的に或いは手動で移動されたら走行を再開すればよいが、いつまで経っても(すなわち所定時間が経過しても)障害物が解消されない場合は、システムや管理者や周囲の作業者に状況を報知するのが望ましい。この「所定時間」は、荷役車両が高く持ち上げすぎているか、荷が大きすぎて倉庫の高さ上限に合わない、というようなケースでは、システムや人が介入するべきと判断するための設定時間(自動的に解消され得るので、しばらく様子を見るという意味での時間)と考えることができる。
【0026】
ステップS6において、ステップS5(又はその直前のステップS4)から所定時間が経過していないと判定した場合(ステップS6;No)、制御部27は、上述のステップS2へ処理を移行する。
そのため、ステップS2のスキャンとステップS4の障害物の有無判定等とが、障害物が無くなるか所定時間が経過するまで、継続的に繰り返される。
なお、所定時間が経過する前に障害物が無くなったことを確認できた場合(ステップS6;Noの後のステップS4;No)、又は、作業員による手動の再開操作があった場合には、所定時間の経過前でも作業を再開させてよい。
【0027】
一方、ステップS6において、ステップS5(又はその直前のステップS4)から所定時間が経過したと判定した場合(ステップS6;Yes)、制御部27は、走行経路に障害物が存在することを警告(報知)する警告出力を行い(ステップS7)、障害物検知処理を終了させる。
ここでは、制御部27は、表示部23に警告表示を表示させたり警告音声を出力させたりして、走行経路に障害物が存在することを周辺の作業員や管理サーバに報知し、作業員(人間)による対応を待機する。この場合の出力(報知)態様は特に限定されず、管理サーバに報知信号を送信したりしてもよい。いつまで経っても(所定時間経過しても)障害物の存在が解消されない場合は、周囲やシステムに警告(報知)することで、他の作業者や監督者やシステムに状況の改善を促すことができる。
【0028】
次に、制御部27は、障害物検知処理を終了させるか否かを判定し(ステップS9)、終了させないと判定した場合には(ステップS9;No)、上述のステップS2へ処理を移行し、荷役作業を続ける。
そして、例えば荷役作業の終了等により、障害物検知処理を終了させると判定した場合には(ステップS9;Yes)、制御部27は、障害物検知処理を終了させる。
【0029】
[本実施形態の技術的効果]
以上のように、本実施形態によれば、フォーク12が車体10のうちの進行方向後側に設けられており、車体10に前方(進行方向前側)向きに設けられた3D距離センサ24が取得した距離情報に基づいて、障害物の有無が判定される。
これにより、荷Lに3D距離センサ24の視界を遮られることなく、好適に前方の物体を検知することができる。したがって、荷役作業の安全性を向上させることができる。
【0030】
また、本実施形態によれば、3D距離センサ24が車体10よりも上側の領域を測定可能に配置されている。
これにより、フォークリフト1の上部に接触するおそれのあるシャッターSH等の障害物も好適に検出できる。
【0031】
また、本実施形態によれば、3D距離センサ24が取得した距離情報に基づいて、物体の有無の情報が保持される。
これにより、当該物体の有無の情報をマップ情報にするなどして、フォークリフト1の制御等に利用できる。
【0032】
また、本実施形態によれば、フォークリフト1の前方(進行方向前側)に障害物が存在すると判定された場合、車体10の走行が停止される。そして、所定時間が経過しても進行方向前側の障害物が存在する場合に、障害物の存在が報知される。また、所定時間が経過する間に進行方向前側の障害物が無くなった場合には、車体10の走行が再開される、
これにより、フォークリフト1の走行経路を一時的に遮っただけの障害物に対しては、作業員(保守要員)の手を煩わすことなく、速やかに作業を再開できる。ひいては、無人機であるフォークリフト1を円滑に運用できる。
【0033】
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態(変形例含む)に限られない。
例えば、上記実施形態では、2つの3D距離センサ24を車体10の前側部分と後側部分に設けることとした。しかし、少なくとも前方向きの3D距離センサ24が設けられていればよく、その位置や数量は特に限定されない。例えば1つの3D距離センサだけでフォークリフト1の周囲360°をセンシングしてもよい。3D距離センサ24の種類も特に限定されず、光学センサであってもよいし、画像センサ等であってもよい。
【0034】
また、上記実施形態では3D距離センサ24を用いることとしたが、三次元の距離センサに代えて、平面状のスキャン領域を有する二次元の距離センサを採用してもよい。
この場合、例えば
図5に示すように、高さの異なる複数段(
図5では2段)の距離センサ24aを設ければよい。距離センサ24aを配置する高さは、例えば、車体10の下部と、車体10の最上部を含むのがよい。各距離センサ24aは、平面状のスキャン領域Naが車体10の上下方向に直交するように設置する。各段(高さ)の距離センサ24aは、異なる方向を検出する2つを一組として設けるのが好ましい。この場合、一組の距離センサ24aは、平面視で、スキャン領域Naが互いに反対方向を向き、かつ各々270°の角度範囲を有し、全周360°がセンシング範囲に含まれるのが好ましい。
【0035】
また、上記実施形態の障害物検知処理では、ステップS5の走行停止から所定時間経過した後に、ステップS7の警告出力を行うこととした。しかし、所定時間の経過を待つことなく、ステップS5の走行停止後にステップS7の警告出力を行ってもよい。また、一時的に停止している場合と、救援が必要な場合の停止とで、周囲に理解できるように異なる態様の報知とすることで、周囲やシステム側が取るべき対応を迅速に認識することができる。
【0036】
また、上記実施形態では、フォーク12を含む荷役装置が車体10の後側に設けられることとした。しかし、当該荷役装置は、車体10のうち進行方向前側とは異なる側に設けられていればよい。
また、車体10が所定の向きで進行方向に走行可能であることとしたが、これは前進時には車体10が必ず所定の向きであることを意味し、左右の操舵や後退ができないことを意味しない。
【0037】
また、上記実施形態では、フォークリフト1に搭載された制御部27が各種演算等を行うこととした。しかし、フォークリフト1外に設けられた制御手段(例えば管理サーバ)が、フォークリフト1から送信された情報に基づいて演算を行い、その結果をフォークリフト1に送信することとしてもよい。
【0038】
また、上記実施形態では、フォークリフト1が無人搬送フォークリフトであることとした。しかし、本発明に係る荷役車両は、有人運転(遠隔操作含む)が可能なものや、有人運転と無人運転を切り替え可能なものを含む。また、本発明は有人運転のアシスト機能としても利用可能である。
また、本発明に係る荷役車両は、フォーク(又はそれに類する荷役装置)で荷を保持して走行できるものであればフォークリフトに限定されず、例えば無人で走行する無人搬送車(AGV:Automated Guided Vehicle)等を含む。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0039】
1 フォークリフト(荷役車両)
10 車体
12 フォーク(荷役装置)
13 昇降体
14 マスト
23 表示部(報知部)
24、24B、24F 3D距離センサ(測距部)
24a 距離センサ
26 記憶部(情報保持部)
27 制御部(判定部、車体制御部)
260 障害物検知プログラム
L 荷
N スキャン領域
SH シャッター