特許 7351263 産業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-19

(45)【発行日】2023-09-27

(54)【発明の名称】産業車両

(51)【国際特許分類】

   B66F 9/24 20060101AFI20230920BHJP

【ＦＩ】

B66F9/24 P

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020104616

(22)【出願日】2020-06-17

(65)【公開番号】P2021195247

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2022-09-16

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構生物系特定産業技術研究支援センター「革新的技術開発・緊急展開事業（うち人工知能未来農業創造プロジェクト）」、産業技術力強化法第１７条の適用を受けるもの

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】奥村 俊介

(72)【発明者】

【氏名】野々垣 保紀

【審査官】中田 誠二郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２１０４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４６５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２４０８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２７８７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２１２４８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｆ ９／００－１１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行装置と、前記走行装置の前側に配置された荷役装置と、前記荷役装置で取り扱う荷役対象物に取り付けられたマーカを認識する認識装置とを備えた産業車両であって、
前記荷役装置は、前記走行装置の前部に取り付けられたマストと、前記マストに昇降可能に支持されたリフトブラケットと、前記リフトブラケットに取り付けられた一対のフォークとを有し、
前記認識装置は、前記荷役装置の前方を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像範囲に照明光を照射する照明装置とを有し、
前記照明装置は、前記リフトブラケットよりも前側に配置されている産業車両。
前記フォークの基部には、当該フォークによる前記荷役対象物の支持位置を規定するスペーサが配置され、
前記照明装置は、前記スペーサ上に配置されている産業車両。

【請求項2】

前記照明装置は、前記荷役装置の平面視において前記フォークと重なる位置に配置されている請求項１記載の産業車両。

【請求項3】

前記照明装置は、前記一対のフォークのそれぞれに対応して配置されている請求項１又は２記載の産業車両。

【請求項4】

前記照明装置は、前記マーカと正対しない高さ位置に配置されている請求項１～３のいずれか一項記載の産業車両。

【請求項5】

前記撮像装置は、前記マーカの高さ位置に対応する高さ位置に配置され、
前記照明装置は、前記撮像装置よりも上方に配置されている請求項１～４のいずれか一項記載の産業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、認識装置を有する産業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の認識装置として、例えば特許文献１に記載の認識装置がある。この従来の認識装置は、ＲＧＢによるカラー画像を撮像部で取得し、このＲＧＢによるカラー画像を色相、彩度、及び明度の各成分情報を有するカラー画像に変換する。次に、各成分情報を有するカラー画像から赤・青・黄の色相成分情報を有する色相画像を生成し、道路標識に原則として使用されない緑に対応する色相値を色相環の０度の位置（基準値）にシフトし、道路標識を認識する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－２１３１２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のような認識装置は、自動運転フォークリフトといった産業車両への適用が検討されている。自動運転フォークリフトでは、屋内外の任意の位置に置かれたパレットの荷取りが行われる。この場合、例えば白黒柄のマーカをパレットに取り付け、当該マーカを車両側の認識装置で認識することにより、マーカの３次元位置の推定を実施できる。一方で、パレットが屋内外の任意の位置に置かれることから、パレットに取り付けられたマーカには、影がかかることがある。マーカの一部又は全部に影がかかると、マーカの柄が不鮮明となり、マーカの認識精度が低下してしまうおそれがある。

【0005】

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、影による認識装置でのマーカの認識精度の低下を抑制できる産業車両を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面に係る産業車両は、走行装置と、走行装置の前側に配置された荷役装置と、荷役装置で取り扱う荷役対象物に取り付けられたマーカを認識する認識装置とを備えた産業車両であって、荷役装置は、走行装置の前部に取り付けられたマストと、マストに昇降可能に支持されたリフトブラケットと、リフトブラケットに取り付けられた一対のフォークとを有し、認識装置は、荷役装置の前方を撮像する撮像装置と、撮像装置の撮像範囲に照明光を照射する照明装置とを有し、照明装置は、リフトブラケットよりも前側に配置されている。

【0007】

この産業車両では、照明装置によって撮像装置の撮像範囲に照明光を照射する。これにより、荷役対象物が屋内外の任意の位置に置かれている場合であっても、マーカの一部又は全部に影がかかることを防止できる。また、照明装置は、リフトブラケットよりも前側に配置されているため、照明光の照射の際に撮像装置の撮像範囲にリフトブラケットの影がかかることもない。したがって、この産業車両では、影による認識装置でのマーカの認識精度の低下を抑制できる。

【0008】

照明装置は、荷役装置の平面視においてフォークと重なる位置に配置されていてもよい。この場合、照明装置の位置がフォークよりも車両幅方向の外側とならないため、荷役対象物を保持した状態での荷役装置の左右幅の増大を抑制できる。

【0009】

フォークの基部には、当該フォークによる荷役対象物の支持位置を規定するスペーサが配置され、照明装置は、スペーサ上に配置されていてもよい。スペーサの配置により、荷役対象物をフォークの先端側の所定位置で保持することができる。したがって、少ない動作で荷役対象物を所望の位置に置くことが可能となる。また、照明装置をスペーサ上に配置することで、スペーサ上の余剰空間を有効に利用した配置を実現できる。

【0010】

照明装置は、一対のフォークのそれぞれに対応して配置されていてもよい。これにより、マーカの一部又は全部に影がかかることを一層確実に防止できる。

【0011】

照明装置は、マーカと正対しない高さ位置に配置されていてもよい。この場合、照明光の反射光が過剰に撮像装置に入射することを防止できる。したがって、撮像装置での光量の飽和を抑制でき、認識装置におけるマーカの認識精度を担保できる。

【0012】

撮像装置は、マーカの高さ位置に対応する高さ位置に配置され、照明装置は、撮像装置よりも上方に配置されていてもよい。この場合、照明光の反射光が過剰に撮像装置に入射することを防止できる。したがって、撮像装置での光量の飽和を抑制でき、認識装置におけるマーカの認識精度を担保できる。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、影による認識装置でのマーカの認識精度の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本開示に係る産業車両の一実施形態であるフォークリフトを示す側面図である。

【図2】フォークリフトで取り扱う荷役対象物としてのパレットの一例を示す正面図である。

【図3】フォークリフトに搭載される認識装置のブロック図である。

【図4】マーカにかかる影の様子を示す図である。

【図5】図１に示したフォークリフトの要部を示す斜視図である。

【図6】図１に示したフォークリフトの要部を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る産業車両の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0016】

図１は、本開示に係る産業車両の一実施形態であるフォークリフトを示す側面図である。図１に示すように、フォークリフト１は、４体の車輪２ａを有する走行装置２と、走行装置２の前側に配置された荷役装置３と、荷役装置３で取り扱う荷役対象物としてのパレット３１に取り付けられたマーカ３５（図２参照）を認識する認識装置４（図３参照）とを備えている。このフォークリフト１は、マーカ３５の３次元位置を推定することにより、屋内外の任意の位置に置かれたパレット３１の荷取位置まで自動で走行する自動運転フォークリフトとして構成されている。

【0017】

走行装置２は、ヘッドガード１１ａを含むフレームによって構成された運転室１１を有している。運転室１１内には、リフトシリンダ１２の操作に用いるリフト操作レバー１３、ティルトシリンダ１４の操作に用いるティルト操作レバー１５、フォークリフト１の操舵のためのステアリング１６などが配置されている。本実施形態では、４体の車輪２ａのうち、前輪が駆動輪、後輪が操舵輪となっている。

【0018】

荷役装置３は、走行装置２の前部に取り付けられたマスト２１を有している。マスト２１には、リフトブラケット２２が昇降可能に支持されている。リフトブラケット２２には、後述するパレット３１を保持する左右一対のフォーク２３，２３が取り付けられている。また、リフトブラケット２２には、マストよりも前側に配置されたバックレスト２４が設けられている。バックレスト２４は、フォーク２３，２３で保持されたパレット３１が後方に変位することを防ぐ荷受け枠である。その他、荷役装置３には、フォーク２３を昇降させるリフトシリンダ１２、マスト２１を傾動させるティルトシリンダ１４などが配置されている。

【0019】

図２は、フォークリフトで取り扱う荷役対象物としてのパレットの一例を示す正面図である。図２の例では、パレット３１は、メッシュパレットであり、メッシュ状（網状）に構成されたパレット本体３２と、パレット本体３２の下部に取り付けられた４体の脚部３３とを有している。パレット３１の前面（正面）の下部には、当該パレット３１の左右方向に延びるプレート３４が取り付けられている。

【0020】

このプレート３４には、認識装置４での認識対象となる２枚の位置検知用のマーカ３５，３５が貼り付けられている。図２では、２枚のマーカ３５は、いずれも正方形状をなし、プレート３４の左右の両端部にそれぞれ貼り付けられている。マーカ３５は、白黒柄のパターンを有している。マーカ３５の数は特に２枚に限られず、１枚であってもよい。マーカ３５を１枚とする場合、例えばプレート３４の中央にマーカ３５が貼り付けられる。

【0021】

図３は、フォークリフトに搭載される認識装置のブロック図である。図３に示すように、認識装置４は、荷役装置３の前方を撮像する撮像装置４１と認識装置４等の動作を制御する制御部４２とを含んで構成されている。撮像装置４１と制御部４２とは、相互に情報通信可能に接続されている。

【0022】

撮像装置４１は、例えばＣＣＤカメラなどの二次元撮像素子を備えて構成されている。撮像装置４１は、カラー画像を取得するものであってもよく、モノクロ画像を取得するものであってもよい。撮像装置４１は、パレット３１に貼り付けられているマーカ３５を撮像し、マーカ３５の画像データを取得する。撮像装置４１は、取得した画像データを制御部４２に出力する。

【0023】

制御部４２は、物理的な構成要素として、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び入出力インターフェース等を備えている。制御部４２は、撮像装置４１で取得した画像データに基づいてマーカ３５の３次元位置を推定し、フォークリフト１がパレット３１の荷取位置に到達するように走行モータ４３及び操舵モータ４４を制御する。荷取位置とは、フォークリフト１の一対のフォーク２３，２３がパレット３１を荷取りすることが可能な位置である。走行モータ４３及び操舵モータ４４は、いずれも走行装置２を構成するモータである。走行モータ４３は、フォークリフト１の前側に配置された車輪２ａ（駆動輪）を回転させるモータである。操舵モータ４４は、フォークリフト１の後側に配置された車輪２ａ（操舵輪）を転舵させるモータである。

【0024】

制御部４２は、機能的な構成要素として、画像処理部４５と、マーカ認識部４６と、経路生成部４７と、駆動制御部４８とを備えている。画像処理部４５は、撮像装置４１から受け取ったマーカ３５の画像データを処理する部分である。画像処理部４５での画像処理としては、例えば二値化や特徴抽出などが挙げられる。画像処理部４５は、処理後の画像データをマーカ認識部４６に出力する。

【0025】

マーカ認識部４６は、画像処理部４５から受け取った画像データに基づいてマーカ３５の３次元位置を推定する部分である。マーカ認識部４６は、マーカ３５の３次元位置の推定結果を示す結果情報を生成し、経路生成部４７に出力する。経路生成部４７は、マーカ認識部４６から受け取った結果情報に基づいて、パレット３１の荷取位置までのフォークリフト１の走行経路に関する経路情報を生成し、駆動制御部４８に出力する。駆動制御部４８は、経路生成部４７から受け取った経路情報に基づいて走行装置２を制御する部分である。駆動制御部４８は、経路情報に従い、フォークリフト１がパレット３１の荷取位置に到達するように走行モータ４３及び操舵モータ４４を制御する。

【0026】

続いて、上述した認識装置４について更に詳細に説明する。

【0027】

マーカ３５を撮像装置４１で撮像し、その画像データを処理してマーカ３５を認識する場合、パレット３１が屋内外の任意の位置に置かれることから、パレット３１に取り付けられたマーカ３５に影がかかることがある。例えば晴天の屋外下で荷役作業を行っている際、図４（ａ）に示すように、マーカ３５の一部（半分部分など）に影Ｋがかかると、マーカ３５の白黒柄が不鮮明となり、認識装置４でのマーカ３５の認識精度が低下してしまうことが考えられる。また、例えばフォークリフト１の後方からの日射があるような場面では、図４（ｂ）に示すように、マーカ３５の全体に影Ｋがかかり、マーカ３５の認識自体ができなくなるおそれがある。

【0028】

このような課題に対し、フォークリフト１の認識装置４は、撮像装置４１の撮像範囲に照明光を照射する照明装置５１を有している（図５参照）。照明装置５１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）によって構成され、例えば運転室１１を構成する機台に備わるフォークリフト１の走行用の照明装置（不図示）とは別に設けられている。照明装置５１の光量は、走行用の照明装置の光量と同程度或いはそれ以上であることが好ましい。以下、照明装置５１及び照明装置５１と協働する撮像装置４１の配置構成について説明する。

【0029】

図５は、フォークリフトの要部を示す斜視図である。また、図６は、その側面図である。図５に示すように、撮像装置４１の配置にあたって、リフトブラケット２２には、矩形の取付板５２が設けられている。取付板５２は、左右のフォーク２３，２３間に位置し、撮像装置４１は、この取付板５２を介してリフトブラケット２２の車幅方向の中央に配置されている。これにより、撮像装置４１は、リフトブラケット２２よりも前側の位置でマーカ３５の撮像を行うようになっている。

【0030】

撮像装置４１の高さ位置は、マーカ３５の高さ位置に対応している。マーカ３５の高さ位置は、パレット３１の脚部３３の先端からマーカ３５の中心までの高さである。撮像装置４１は、例えばフォークリフト１とパレット３１とが同一平面（例えば地平面）上に位置している場合に、撮像装置４１の撮像軸とマーカ３５の中心とが略一致するように、取付板５２の下縁部分に取り付けられている。

【0031】

図５及び図６に示すように、照明装置５１は、リフトブラケット２２よりも前側において、一対のフォーク２３，２３のそれぞれに対応して配置されている。より具体的には、照明装置５１は、フォーク２３の基部２３ａに配置されたスペーサ５３上に取り付けられている。スペーサ５３は、荷取りの際のフォーク２３によるパレット３１の支持位置を規定するための部材である。

【0032】

図５及び図６の例では、スペーサ５３は、フォーク２３の幅と同程度の幅を有する縦長の直方体形状をなしている。スペーサ５３の前面５３ａは、パレット３１の支持位置を規定する規定面となっている。荷取りの際にスペーサ５３の前面５３ａにパレット３１が突き当てられることにより、フォーク２３の先端側の所定位置でパレット３１が保持される。なお、左右のスペーサ５３，５３間（撮像装置４１の両脇）には、パレット３１がスペーサ５３の前面５３ａに突き当たったことを検出するセンサが設けられていてもよい。

【0033】

スペーサ５３の頂面５３ｂは、照明装置５１が配置される配置面となっている。本実施形態では、スペーサ５３の頂面５３ｂは、取付板５２の上縁付近の高さに位置しており、撮像装置４１よりも上方に位置している。照明装置５１は、頂面５３ｂの略中央に取り付けられ、荷役装置３の平面視においてフォーク２３と重なる（フォーク２３からはみ出さない）ように配置されている。これにより、照明装置５１は、撮像装置４１よりも上方に位置し、荷取りの際にマーカ３５と正対しないようになっている。照明装置５１から出射する照明光の光軸は、水平方向に沿っていてもよく、地平面に載置された状態のパレット３１のマーカ３５に向かって下方傾斜していてもよい。

【0034】

以上説明したように、フォークリフト１では、照明装置５１によって撮像装置４１の撮像範囲に照明光を照射する。これにより、パレット３１が屋内外の任意の位置に置かれている場合であっても、マーカ３５の一部又は全部に影Ｋがかかることを防止できる。また、照明装置５１は、リフトブラケット２２よりも前側に配置されているため、照明光の照射の際に撮像装置４１の撮像範囲にリフトブラケット２２の影がかかることもない。したがって、このフォークリフト１では、影Ｋによる認識装置４でのマーカ３５の認識精度の低下を抑制できる。

【0035】

本実施形態では、照明装置５１が荷役装置３の平面視においてフォーク２３と重なる位置に配置されている。これにより、照明装置５１の位置がフォーク２３よりも車両幅方向の内側とならないため、パレット３１を保持した状態での荷役装置３の左右幅の増大を抑制できる。

【0036】

本実施形態では、フォーク２３の基部２３ａに当該フォーク２３によるパレット３１の支持位置を規定するスペーサ５３が配置されている。このようなスペーサ５３の配置により、パレット３１をフォーク２３の先端側の所定位置で保持することができ、少ない動作でパレット３１を所望の位置に置くことが可能となる。また、本実施形態では、照明装置５１がフォーク２３の基部２３ａに配置されたスペーサ５３上に設けられている。照明装置５１をスペーサ５３上に配置することで、スペーサ５３上の余剰空間を有効に利用した配置を実現できる。

【0037】

さらに、この構成によれば、照明光の照射の際に撮像装置４１の撮像範囲にバックレスト２４の影がかかることも防止でき、影Ｋによる認識装置４でのマーカ３５の認識精度の低下を一層効果的に抑制できる。さらに、荷取りの際にフォーク２３でのパレット３１の支持位置の調整のためにサイドシフト（フォーク２３をマストに対して左右にシフトさせる動作）を行う場合であっても、照明装置５１の位置がバックレスト２４と連動してシフトするため、マーカ３５に対する照射光の照射状態を維持できる。

【0038】

本実施形態では、照明装置５１が一対のフォーク２３，２３のそれぞれに対応して配置されている。これにより、マーカ３５の一部又は全部に影がかかることを一層確実に防止できる。また、図２に示したように、パレット３１においてプレート３４の左右の両端部にそれぞれマーカ３５が貼り付けられている構成に対し、それぞれのマーカ３５に照射光を照射することができる。したがって、認識装置４でのマーカ３５の認識精度の向上が図られる。

【0039】

本実施形態では、照明装置５１は、マーカ３５と正対しない高さ位置に配置されている。より具体的には、撮像装置４１がマーカ３５の高さ位置に対応する高さ位置に配置され、照明装置５１が撮像装置４１よりも上方に配置されている。これにより、マーカ３５での照明光の反射光が過剰に撮像装置４１に入射することを防止できる。したがって、撮像装置４１での光量の飽和を抑制でき、認識装置４におけるマーカ３５の認識精度を担保できる。

【0040】

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、フォーク２３の基部２３ａ上に配置したスペーサ５３上に照明装置５１を設けているが、照明装置５１は、必ずしもスペーサ５３上に設ける必要はなく、バックレスト２４などに固定する態様としてもよい。また、照明装置５１から出射する照明光の光量をパレット３１（マーカ３５）とフォークリフト１との距離に応じて制御してもよい。この場合、例えばマーカ３５までの距離が近づくにつれて照明光の光量を減少させることで、撮像装置４１での光量の飽和をより確実に抑制できる。

【0041】

また、上記実施形態では、パレット３１にマーカ３５が取り付けられる例を示したが、マーカ３５が取り付けられる荷役対象物は、パレット３１に限られるものではない。例えばマーカ３５は、荷物自体に取り付けられていてもよい。

【符号の説明】

【0042】

１…フォークリフト（産業車両）、２…走行装置、３…荷役装置、４…認識装置、２１…マスト、２２…リフトブラケット、２３…フォーク、２３ａ…基部、３１…パレット（荷役対象物）、３５…マーカ、４１…撮像装置、５１…照明装置、５３…スペーサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】