JP2015229551A - 荷役車両 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラを用いた障害物の検出において、障害物を確実に検出することができ、かつ、障害物を検出するための負荷を小さくすることができる荷役車両を提供する。
【解決手段】フォークリフト１は、走行可能かつ旋回可能な車両本体と、障害物および路面を撮影するカメラ５０と、検出対象領域をカメラ画像から抽出する領域抽出部６２と、検出対象領域から障害物を検出する障害物検出部６４と、制御部７１とを備える。領域抽出部６２は、カメラ画像において車両本体が走行する方向に並ぶ複数の領域を検出対象領域とする第１モードと、カメラ画像において車両本体の周囲に並ぶ複数の領域を検出対象領域とする第２モードとに切り替え可能に構成されている。制御部７１は、車両本体１０の旋回態様に応じて、第１モードおよび第２モードの一方から他方に切り替えるように領域抽出部６２を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両本体の動作の妨げとなる障害物を検出するフォークリフト等の荷役車両に関するものである。

障害物を検出する荷役車両として、障害物検出センサを備えたフォークリフトが知られており、特許文献１および２には、車両本体の前方に存在する障害物を検出するための障害物検出部を備えたフォークリフトが記載されている。

特許文献１のフォークリフトは、車両本体の下部およびフォークの先端に設けられたセンサを備えている。特許文献１の段落［００２３］には、それらのセンサを、光電センサまたは超音波センサにより構成することが記載されている。

また、特許文献２のフォークリフトは、フォークの下方であって車両本体の前方に存在する障害物を検出する前方障害物検出器を備えている。特許文献２の段落［００１５］には、障害物検出器にビデオカメラを利用することが記載されており、ビデオカメラで得られる画像を処理することで障害物との間隔を検出することが示唆されている。

特開２０１１−４６４５１号公報 特開２００４−１９９２号公報

ところで、特許文献１に記載されるような光電センサおよび超音波センサは、障害物の検出範囲が狭いという不都合があるため、広範囲から障害物を検出するためには、カメラを用いることが好ましい。また、カメラによって撮影された画像であるカメラ画像から障害物を検出する場合は、障害物を検出するための負荷を小さくする観点から、カメラ画像の一部分である検出対象領域をカメラ画像から抽出し、カメラ画像の全体から障害物を検出せずに、検出対象領域から障害物を抽出することが好ましい。

しかし、フォークリフト等の荷役車両は、一般的な乗用車に比べて、狭いスペースにおいても荷役が容易に行えるように、車両本体の小回りが利くように構成されている。例えば、前輪および後輪が操舵可能なフォークリフトは、後方に走行しながら右または左方向に旋回できるように構成されているだけでなく、後方に走行することなく右または左方向にその場で旋回できるように構成されている。そのため、カメラ画像の一部分である検出対象領域から障害物を検出する場合には、車両本体の旋回態様によっては検出すべき障害物が検出対象領域に含まれない状況が発生し、障害物を確実に検出することができないという問題があった。車両本体の旋回態様に関わらず障害物を確実に検出する観点からは、カメラ画像の全体から障害物を検出することが好ましいが、その場合、上述したように障害物を検出するための負荷が大きくなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、カメラを用いた障害物の検出において、障害物を確実に検出することができ、かつ、障害物を検出するための負荷を小さくすることができる荷役車両を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の荷役車両は、路面上を走行可能かつ旋回可能な車両本体と、前記車両本体の動作を妨げる障害物および前記路面を撮影するカメラと、前記カメラによって撮影されたカメラ画像の一部分である検出対象領域を前記カメラ画像から抽出する領域抽出部と、前記検出対象領域から前記障害物を検出する障害物検出部と、前記領域抽出部を制御する制御部とを備え、前記領域抽出部は、前記カメラ画像において前記車両本体が走行する方向に並ぶ複数の領域を前記検出対象領域として前記カメラ画像から抽出する第１モードと、前記カメラ画像において前記車両本体の周囲に並ぶ複数の領域を前記検出対象領域として前記カメラ画像から抽出する第２モードとに切り替え可能に構成されており、前記制御部は、前記車両本体の旋回態様に応じて、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替えるように前記領域抽出部を制御することを特徴とする。

また、請求項２に記載の荷役車両は、請求項１に記載の荷役車両において、前記カメラは、鉛直方向から見て３６０°の範囲を撮影可能な全方位カメラにより構成されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の荷役車両は、請求項１または２に記載の荷役車両において、前記領域抽出部は、前記第１モードにおいて、前記車両本体の走行方向に応じて、前記カメラ画像における前記検出対象領域の位置を変更することを特徴とする。

また、請求項４に記載の荷役車両は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の荷役車両において、荷役を行うためのフォークを備え、前記領域抽出部は、前記第２モードにおいて、前記車両本体が旋回したときに前記フォークまたは前記車両本体のうち前記車両本体の旋回の中心から最も離れた部分が通過し得る領域を前記検出対象領域として抽出することを特徴とする。

また、請求項５に記載の荷役車両は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷役車両において、前記車両本体を旋回させるために操作されるステアリングハンドルを備え、前記制御部は、前記ステアリングハンドルの操舵角度に基づいて、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替えるように前記領域抽出部を制御することを特徴とする。

また、請求項６に記載の荷役車両は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷役車両において、前記車両本体の旋回態様を変化させるために操作されるスイッチを備え、前記制御部は、前記スイッチが操作されたことに基づいて、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替えるように前記領域抽出部を制御することを特徴とする。

本発明によれば、カメラを用いた障害物の検出において、障害物を確実に検出することができ、かつ、障害物を検出するための負荷を小さくすることができる荷役車両を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る荷役車両の外観を簡略化して示す図であって、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、同実施形態に係る車両本体の通常走行モードにおける動作態様を説明するための模式図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、同実施形態に係る車両本体の方向転換モードにおける動作態様を説明するための模式図である。 同実施形態に係る荷役車両の構成を示すブロック図である。 同実施形態に係るカメラによって撮影される画像の一例を示す模式図であって、通常走行モードにおいてカメラ画像から抽出される検出対象領域を示す図である。 同実施形態に係るカメラによって撮影される画像の一例を示す模式図であって、方向転換モードにおいてカメラ画像から抽出される検出対象領域を示す図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、同実施形態に係るカメラによって撮影される画像の一例を示す模式図であって、車両本体の走行方向に応じて変更された検出対象領域を示す図である。 同実施形態に係る荷役車両が実行する周囲監視処理の流れを示すフローチャートである。

図面を参照しながら、本発明に係る荷役車両の一実施形態を説明する。なお、図面において、矢印Ｘで示す前後方向Ｘと、矢印Ｙで示す左右方向Ｙと、矢印Ｚで示す上下方向Ｚとは、互いに直交する方向である。

図１に示すように、リーチ式のフォークリフト１は、車両本体１０、走行装置２０、荷役装置３０、操作装置４０、およびカメラ５０等を備えた荷役車両である。
車両本体１０は、走行装置２０および荷役装置３０の動力源であるバッテリー（図示略）を収納する。また、車両本体１０には、フォークリフト１を運転するオペレータ（図示略）が搭乗する搭乗部１１と、搭乗部１１の上方に配置されたヘッドガード１２とが設けられている。ヘッドガード１２は、格子状の構造物により構成されており、車両本体１０に立たせて設けられたステー１２Ａにより支持されている。なお、図１（Ｂ）においては、ヘッドガード１２の図示は省略されている。車両本体１０は、走行装置２０が動作することによって、路面Ｓ上を走行可能かつ旋回可能に構成されている。

走行装置２０は、前輪２１、後輪２２、後輪２２を駆動させる走行用モーター（図示略）、および後輪２２の向きを変える転舵装置（図示略）等により構成されている。前輪２１は、左右方向Ｙにおいて間隔を開けて設けられた右前輪２１Ｒと左前輪２１Ｌとにより構成されている。また、荷役装置３０は、車両本体１０の前方に設けられており、上下方向Ｚに伸縮可能なマスト３１と、マスト３１に沿って昇降可能なフォーク３２とを備えている。走行装置２０および荷役装置３０は、操作装置４０を用いて入力されるオペレータからの指示に基づいて動作する。

操作装置４０は、車両本体１０に設けられており、ステアリングハンドル４１、および走行用レバー４２等を備えている。ステアリングハンドル４１は、所定の基準状態から時計回り方向および反時計回り方向に回転可能に構成されている。オペレータがステアリングハンドル４１を回転させると、後輪２２の向きを変える指示がフォークリフト１に入力される。走行用レバー４２は、所定の中立状態から前方および後方に傾けることができるように構成されている。オペレータが走行用レバー４２を前方または後方へ傾けると、後輪２２を駆動する指示がフォークリフト１に入力される。ステアリングハンドル４１および走行用レバー４２の操作に基づく車両本体１０の動作については、図２および図３を用いて後述する。

カメラ５０は、ヘッドガード１２に設けられており、鉛直方向から見て３６０°の範囲を撮影可能な全方位カメラにより構成されている。カメラ５０は、搭乗部１１の上方から、カメラ５０の下方に存在する路面Ｓを撮影するとともに、路面Ｓ上に存在する車両本体１０の走行を妨げる障害物を撮影する。カメラ５０は、路面Ｓ等をカラーで撮影し、互いに直交する第１座標軸および第２座標軸に沿って並ぶ複数の画素で構成された二次元画像を取得する。カメラ５０は、路面Ｓ等が写った上記画像を、微小時間間隔（例えば約３３ミリ秒間隔）で繰り返し取得する。

図２および図３を参照して、車両本体１０の動作態様を説明する。図２は、車両本体１０が通常走行モードで動作するときの動作態様を示しており、図３は、車両本体１０が方向転換モードで動作するときの動作態様を示している。

図２（Ａ）は、ステアリングハンドル４１が基準状態であるときの後輪２２の向きを示している。ステアリングハンドル４１が基準状態であるとき後輪２２は前方を向いており、後輪２２の車輪中心面Ｐが前後方向Ｘに平行である。このとき、走行用レバー４２を中立状態から前方へ傾けると、図中の矢印Ｆ１で示すように、車両本体１０は前方へ真っ直ぐ走行し、走行用レバー４２を中立状態から後方へ傾けると、図中の矢印Ｒ１で示すように、車両本体１０は後方へ真っ直ぐ走行する。

図２（Ｂ）は、ステアリングハンドル４１を基準状態から時計回り方向に回転させたときの後輪２２の向きを示している。このとき後輪２２は左前方を向いており、後輪２２の車輪中心面Ｐと前後方向Ｘに平行な基準線Ｃとによって形成される転舵角δが生じる。以下、ステアリングハンドル４１が基準状態から時計回り方向に回転したときの転舵角δを「＋」の符号を付けて表す。図２（Ｂ）の転舵角δは＋４５°である。このとき、走行用レバー４２を中立状態から前方へ傾けると、図中の矢印Ｆ２で示すように、車両本体１０は前方へ走行しながら右方に旋回し、走行用レバー４２を中立状態から後方へ傾けると、図中の矢印Ｒ２で示すように、車両本体１０は後方へ走行しながら右方に旋回する。

図２（Ｃ）は、ステアリングハンドル４１を基準状態から反時計回り方向に回転させたときの後輪２２の向きを示している。このとき後輪２２は右前方を向いており、後輪２２の車輪中心面Ｐと前後方向Ｘに平行な基準線Ｃとによって形成される転舵角δが生じる。以下、ステアリングハンドル４１が基準状態から反時計回り方向に回転したときの転舵角δを「−」の符号を付けて表す。図２（Ｃ）の転舵角δは−４５°である。このとき、走行用レバー４２を中立状態から前方へ傾けると、図中の矢印Ｆ３で示すように、車両本体１０は前方へ走行しながら左方に旋回し、走行用レバー４２を中立状態から後方へ傾けると、図中の矢印Ｒ３で示すように、車両本体１０は後方へ走行しながら左方に旋回する。

以上のように、通常走行モードにおいては、車両本体１０は、ステアリングハンドル４１が基準状態であるときは前後方向Ｘに真っ直ぐ走行し、ステアリングハンドル４１が基準状態から回転したときは前後方向Ｘに走行しながら旋回する。このとき、旋回の中心は、前輪２１の車輪回転中心軸Ｑ１と後輪２２の車輪回転中心軸Ｑ２との交点である。通常走行モードでは、車輪回転中心軸Ｑ１と後輪２２の車輪回転中心軸Ｑ２との交点は、右前輪２１Ｒよりも右方に位置する任意の点（図示略）または左前輪２１Ｌよりも左方に位置する任意の点（図示略）である。図２（Ｂ）または図２（Ｃ）の転舵角δがさらに大きくなるようにステアリングハンドル４１を回転させると、転舵角δが所定以上となったときに通常走行モードから方向転換モードに切り替えられる。

図３（Ａ）は、図２（Ｂ）の転舵角δがさらに大きくなるようにステアリングハンドル４１を時計回り方向に回転させたときの後輪２２を示している。図３（Ａ）の転舵角δは＋８５°である。このとき、走行用レバー４２を中立状態から前方へ傾けると、図中の矢印Ｆ４で示すように、車両本体１０は前方へ走行することなく点Ｄを中心にして右方に旋回し、走行用レバー４２を中立状態から後方へ傾けると、図中の矢印Ｒ４で示すように、車両本体１０は後方へ走行することなく左方に旋回する。

図３（Ｂ）は、図２（Ｃ）の転舵角δがさらに大きくなるようにステアリングハンドル４１を反時計回り方向に回転させたときの後輪２２を示している。図３（Ｂ）の転舵角δは−８５°である。このとき、走行用レバー４２を中立状態から前方へ傾けると、図中の矢印Ｆ５で示すように、車両本体１０は前方へ走行することなく点Ｄを中心にして左方に旋回し、走行用レバー４２を中立状態から後方へ傾けると、図中の矢印Ｒ５で示すように、車両本体１０は後方へ走行することなく右方に旋回する。

以上のように、方向転換モードにおいては、車両本体１０は、前輪２１の車輪回転中心軸Ｑ１と後輪２２の車輪回転中心軸Ｑ２との交点を中心にして、前後方向Ｘに走行することなく旋回する。方向転換モードでは、前輪２１の車輪回転中心軸Ｑ１と後輪２２の車輪回転中心軸Ｑ２との交点は、図中の点Ｄであって、右前輪２１Ｒと左前輪２１Ｌとの間に位置する。すなわち、方向転換モードでは、右前輪２１Ｒと左前輪２１Ｌとの間に位置する任意の点Ｄを、車両本体１０の旋回の中心とする。図３（Ａ）または図３（Ｂ）の転舵角δが小さくなるようにステアリングハンドル４１を回転させると、転舵角δが所定未満となったときに方向転換モードから通常走行モードに切り替えられる。

次に、図４を参照して、カメラ５０によって撮影された画像（以下、「カメラ画像」という）から障害物を検出するための構成を説明する。
図４に示すように、フォークリフト１は、カメラ画像に対して所定の前処理を施す前処理部６１と、カメラ画像から所定の領域を抽出する領域抽出部６２と、基準階調度を算出する基準階調度算出部６３と、障害物を検出する障害物検出部６４とを備えている。

前処理部６１は、カメラ画像に対して所定の前処理を施す集積回路により構成される。具体的には、前処理部６１は、カメラ画像に対して、カラー画像をグレースケール画像に変換する処理等を施す。グレースケール画像を構成する画素の各々は、例えば０〜２５５の範囲に含まれる画素値を有している。画素値は階調度を表す。

領域抽出部６２は、カメラ画像に係る画像データを部分的に抽出する集積回路により構成される。領域抽出部６２は、カメラ画像の一部分である検出対象領域Ａ１〜Ａ４（図５参照）および検出対象領域Ａ５〜Ａ１０（図６参照）をカメラ画像から抽出する。また、領域抽出部６２は、カメラ画像の一部分である基準領域Ｂ１〜Ｂ３（図５参照）をカメラ画像から抽出する。領域抽出部６２は、カメラ画像から検出対象領域Ａ１〜Ａ４を抽出する第１モードと、カメラ画像から検出対象領域Ａ５〜Ａ１０を抽出する第２モードとに切り替え可能に構成されている。検出対象領域Ａ１〜Ａ１０および基準領域Ｂ１〜Ｂ３については、図５または図６を用いて後述する。また、領域抽出部６２は、車両本体１０の走行方向に応じて、カメラ画像における検出対象領域Ａ２〜Ａ４の位置を変更する。検出対象領域Ａ２〜Ａ４の位置の変更については、図７を用いて後述する。

基準階調度算出部６３は、基準領域Ｂ１〜Ｂ３の階調度に基づいて基準階調度を算出する集積回路により構成される。基準階調度は、カメラ画像において、路面Ｓが写っている路面領域と、路面Ｓが写っていない（すなわち、障害物を含み得る）非路面領域とを区別するための階調度である。具体的には、例えば、基準階調度算出部６３は、基準領域Ｂ１〜Ｂ３に含まれる画素が有する画素値の平均を路面領域の階調度として算出し、その路面領域の階調度を含む所定範囲内の階調度を基準階調度とする。例えば、路面領域の階調度が２０である場合には、基準階調度として１５〜２５が算出される。

障害物検出部６４は、基準階調度に基づいて検出対象領域Ａ１〜Ａ１０に含まれる非路面領域を検出することによって検出対象領域Ａ１〜Ａ１０から障害物を検出する集積回路により構成される。障害物検出部６４は、障害物検出処理として、二値化処理、非路面領域検出処理、および検出ブロック比較処理を行う。二値化処理および非路面領域検出処理および検出ブロック比較処理は、領域抽出部６２が第１モードである場合には、検出対象領域Ａ１〜Ａ４に対して行われ、領域抽出部６２が第２モードである場合には、検出対象領域Ａ５〜Ａ１０に対して行われる。すなわち、障害物検出部６４は、領域抽出部６２が第１モードである場合には検出対象領域Ａ１〜Ａ４から障害物を検出し、領域抽出部６２が第２モードである場合には検出対象領域Ａ５〜Ａ１０から障害物を検出する。

二値化処理は、カメラ画像の一部である検出対象領域Ａ１〜Ａ１０を構成する画素値を、基準階調度に基づいて二値化する処理である。二値化処理においては、例えば、基準階調度が１５〜２５である場合には、１５〜２５の画素値は０に変換され、他の画素値は１に変換される。

非路面領域検出処理は、検出対象領域Ａ１〜Ａ１０の各々に含まれる非路面領域を示す画素の数が、当該検出対象領域Ａ１〜Ａ１０の全体の画素数に対して所定以上の割合であることに基づいて、非路面領域を検出する処理である。非路面領域検出処理においては、例えば、検出対象領域Ａ１の全体の画素数が７万画素であるとき、画素値が１である画素の数が５．６万画素（７万画素の８０％）以上である場合に、検出対象領域Ａ１から非路面領域が検出される。このように行われる非路面領域の検出は、他の検出対象領域Ａ２〜Ａ１０の各々においても同様に行われる。なお、非路面領域の検出は、検出対象領域Ａ１〜Ａ１０からフォークリフト１の一部が写る領域およびオペレータが写る蓋然性の高い領域を除いて行われる。

検出ブロック比較処理は、微小時間間隔で撮影された２つのカメラ画像において非路面領域が検出された検出対象領域（以下、「検出ブロック」という）を比較し、検出ブロックを構成する検出対象領域の位置または数の変化を検出する処理である。障害物検出部６４は、検出ブロック比較処理において、検出ブロックを構成する検出対象領域の位置または数の変化を検出することによって障害物を検出する。例えば、車両本体１０が後方へ走行するとき、検出対象領域Ａ４から障害物を含む非路面領域が検出され、その後、検出対象領域Ａ３，Ａ４から非路面領域が検出される。したがって、障害物検出部６４は、例えば、非路面領域が検出対象領域Ａ４から検出される状態から、非路面領域が検出対象領域Ａ３，Ａ４から検出される状態に変化したことに基づいて、検出対象領域Ａ１〜Ａ４に含まれる障害物を検出する。また、障害物検出部６４は、例えば、非路面領域が検出対象領域Ａ５〜Ａ１０のいずれの領域からも検出されない状態から、非路面領域が検出対象領域Ａ５〜Ａ１０のいずれか１つの領域から検出される状態に変化したことに基づいて、検出対象領域Ａ５〜Ａ１０に含まれる障害物を検出する。

また、フォークリフト１は、領域抽出部６２を制御する制御部７１と、報知動作を行う報知部７２とを備えている。
制御部７１は、領域抽出部６２を制御する集積回路により構成されている。制御部７１は、ステアリングハンドル４１の操舵角度に基づいて、第１モードおよび第２モードの一方から他方に切り替えるように領域抽出部６２を制御する。具体的には、制御部７１は、ステアリングハンドル４１の操舵角度が車両本体１０を通常走行モードで動作させる角度である場合には、第１モードで動作するように領域抽出部６２を制御し、ステアリングハンドル４１の操舵角度が車両本体１０を方向転換モードで動作させる角度である場合には、第２モードで動作するように領域抽出部６２を制御する。すなわち、制御部７１は、車両本体１０が通常走行モードで動作するときは、検出対象領域Ａ１〜Ａ４を抽出するように領域抽出部６２を制御し、車両本体１０が方向転換モードで動作するときは、検出対象領域Ａ５〜Ａ１０を抽出するように領域抽出部６２を制御する。また、制御部７１は、第１モードで動作するように領域抽出部６２を制御するとき、ステアリングハンドル４１の操舵角度に基づいて領域抽出部６２を制御することにより、カメラ画像における検出対象領域Ａ１〜Ａ４の位置を変化させる。

報知部７２は、スピーカーおよび警告灯により構成される。報知部７２は、障害物検出部６４で障害物が検出されたことに基づいて音および光を発することによって、車両本体１０の動作を妨げる障害物が検出された旨をオペレータに対して報知する。

図５および図６を参照して、カメラ画像、検出対象領域Ａ１〜Ａ１０、および基準領域Ｂ１〜Ｂ３を説明する。
図５に示すように、カメラ画像の中央には、ヘッドガード１２の下方に位置する搭乗部１１に搭乗しているオペレータが写る。また、カメラ画像には、車両本体１０が走行する路面Ｓが写るとともに、ヘッドガード１２、ステー１２Ａ、およびマスト３１等のフォークリフト１の一部が写る。

図５は、車両本体１０が後方へ走行するときにカメラ画像から抽出される検出対象領域Ａ１〜Ａ４の位置を示している。検出対象領域Ａ１〜Ａ４は、カメラ画像において車両本体１０の走行を妨げる障害物が写る蓋然性の高い領域として予め設定されている矩形状領域である。検出対象領域Ａ１〜Ａ４は、車両本体１０が走行する前後方向Ｘに並んでいる領域であって、車両本体１０の後方に位置する後方領域である。検出対象領域Ａ１〜Ａ４は、車両本体１０から遠ざかるにつれて（すなわち後方に向かうにつれて）小さくなっている。すなわち、検出対象領域Ａ１〜Ａ４のうち互いに隣り合う２つの領域を領域Ａａおよび領域Ａｂとしたとき、車両本体１０から離れて位置する領域Ａａのｙ方向の大きさは、領域Ａａよりも車両本体１０の近くに位置する領域Ａｂのｙ方向の大きさに比べて小さく、領域Ａａを構成する全体の画素数は、領域Ａｂを構成する全体の画素数に比べて少ない。具体的には、例えば、検出対象領域Ａ１〜Ａ４の各々の全体の画素数は、約７．３万画素と約４．１万画素と約２．２万画素と約１万画素である。なお、カメラ画像における検出対象領域Ａ１〜Ａ４の大きさは上述したように互いに異なっているが、検出対象領域Ａ１〜Ａ４は、路面Ｓにおいて同一の寸法を有するとともに前後方向Ｘにおいて等間隔に位置する場所に対応している。

基準領域Ｂ１〜Ｂ３は、カメラ画像において路面Ｓが写っている蓋然性の高い領域として予め設定されている矩形状領域であって、カメラ画像において互いに離れて設けられる複数の領域である。基準領域Ｂ１，Ｂ３は、路面Ｓにおいて、車両本体１０の左方に位置する場所であって、互いに前後方向Ｘに離れて位置する場所に対応する。基準領域Ｂ２は、路面Ｓにおいて、車両本体１０の右方に位置する場所に対応する。基準領域Ｂ１〜Ｂ３は、検出対象領域Ａ１〜Ａ４に比べて車両本体１０の近くに位置する領域である。

図６に示すように、検出対象領域Ａ５〜Ａ１０は、カメラ画像において車両本体１０の旋回を妨げる障害物が写る蓋然性の高い領域として予め設定されている矩形状領域である。検出対象領域Ａ５〜Ａ１０は、車両本体１０の周囲に並んでいる領域であって、方向転換モードにおいて車両本体１０が旋回したときにフォーク３２または車両本体１０のうち車両本体１０の旋回の中心から最も離れた部分が通過し得る領域である。検出対象領域Ａ５は、車両本体１０の左方に位置する場所に対応し、検出対象領域Ａ６は、車両本体１０の左後方に位置する場所に対応し、検出対象領域Ａ７は、車両本体１０の後方に位置する場所に対応し、検出対象領域Ａ８は、車両本体１０の右後方に位置する場所に対応し、検出対象領域Ａ９は、車両本体１０の右方に位置する場所に対応し、検出対象領域Ａ１０は、車両本体１０の前方に位置する場所に対応している。

図７を参照して、検出対象領域Ａ２〜Ａ４の位置の変更について説明する。
図７（Ａ）は、車両本体１０が後方へ走行しながら右方に旋回するときにカメラ画像から抽出される検出対象領域Ａ１〜Ａ４の位置を示している。すなわち、車両本体１０の走行方向が右後方となるようにステアリングハンドル４１に操舵角度が生じているときは、ステアリングハンドル４１が基準状態であるときに比べて、検出対象領域Ａ２〜Ａ４は、路面Ｓにおいて、右方へ変位した場所に対応している。

図７（Ｂ）は、車両本体１０が後方へ走行しながら左方に旋回するときにカメラ画像から抽出される検出対象領域Ａ１〜Ａ４の位置を示している。すなわち、車両本体１０の走行方向が左後方となるようにステアリングハンドル４１に操舵角度が生じているときは、ステアリングハンドル４１が基準状態であるときに比べて、検出対象領域Ａ２〜Ａ４は、路面Ｓにおいて、左方へ変位した場所に対応している。

以上のように、カメラ画像における検出対象領域Ａ２〜Ａ４の位置は、車両本体１０の走行方向に応じて変化するように構成されている。カメラ画像において検出対象領域Ａ２〜Ａ４が変位する度合いは、ステアリングハンドル４１の操舵角度に対応するように構成されている。

次に、図８を参照して、フォークリフト１が行う周囲監視処理の流れを説明する。周囲監視処理は、オペレータが走行用レバー４２を操作することにより、車両本体１０を前方または後方へ走行させる指示がフォークリフト１に入力されたとき開始される。

周囲監視処理において、まず、カメラ５０が、微小時間間隔で撮影された路面Ｓを含む２つの画像を取得し（ステップＳ１）、次いで、前処理部６１が、カラーの各カメラ画像をグレースケールのカメラ画像に変換する処理を含む前処理を行う（ステップＳ２）。

次いで、制御部７１が、ステアリングハンドル４１の操舵角度に基づいて、車両本体１０の動作態様が通常走行モードであるか否かを判断する（ステップＳ３）。制御部７１は、ステップＳ３で判断された車両本体１０の動作態様に基づいて、領域抽出部６２を制御する。

車両本体１０の動作態様が通常走行モードであるとステップＳ３で判断された場合は、領域抽出部６２が、グレースケールの各カメラ画像から、検出対象領域Ａ１〜Ａ４と基準領域Ｂ１〜Ｂ３を抽出する（ステップＳ４）。次いで、基準階調度算出部６３が、各カメラ画像の基準領域Ｂ１〜Ｂ３の階調度に基づいて、各カメラ画像の基準階調度を算出する（ステップＳ５）。そして、障害物検出部６４が、検出対象領域Ａ１〜Ａ４から障害物を検出するための障害物検出処理を行う（ステップＳ６）。

一方、車両本体１０の動作態様が通常走行モードであるとステップＳ３で判断されなかった場合、すなわち車両本体１０の動作態様が方向転換モードであると判断された場合は、領域抽出部６２が、グレースケールの各カメラ画像から、検出対象領域Ａ５〜Ａ１０を抽出する（ステップＳ１１）。次いで、障害物検出部６４が、検出対象領域Ａ５〜Ａ１０から障害物を検出するための障害物検出処理を行う（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の障害物検出処理に含まれる二値化処理は、方向転換モードに切り替えられる直前の通常走行モードにおいて使用された基準階調度を用いて行われる。すなわち、障害物検出部６４は、第２モードにおいて障害物を検出するための基準階調度は、第２モードに切り替えられる直前の第１モードにおいて算出された基準階調度とする。

障害物検出処理が行われた後、報知部７２は、ステップＳ６またはステップＳ１２における障害物検出処理の結果に基づき、障害物検出部６４によって障害物が検出されたか否かを判断する（ステップＳ７）。障害物が検出されたとステップＳ７で判断されなかった場合、すなわち障害物が検出されなかった場合は、ステップＳ１以降の処理が繰り返される。

一方、障害物が検出されたとステップＳ７で判断された場合、すなわち障害物が検出された場合は、報知部７２が報知動作を開始させることによって、障害物を検出した旨をオペレータに報知する（ステップＳ８）。

本実施形態のフォークリフト１においては以下の効果が得られる。
（１）フォークリフト１は、車両本体１０と、カメラ５０と、領域抽出部６２と、障害物検出部６４と、制御部７１とを備えている。領域抽出部６２は、カメラ画像において車両本体１０が走行する方向に並ぶ複数の領域を検出対象領域Ａ１〜Ａ４としてカメラ画像から抽出する第１モードと、カメラ画像において車両本体１０の周囲に並ぶ複数の領域を検出対象領域Ａ５〜Ａ１０としてカメラ画像から抽出する第２モードとに切り替え可能に構成されている。制御部７１は、車両本体１０の旋回態様に応じて、第１モードおよび第２モードの一方から他方に切り替えるように領域抽出部６２を制御する。この構成によれば、フォークリフト１（荷役車両）が前後方向Ｘに走行するとき、およびフォークリフト１が前後方向Ｘに走行しながら旋回するときは、第１モードで検出対象領域Ａ１〜Ａ４を抽出することによって、車両本体１０の走行する方向に存在する障害物を検出することができる。また、フォークリフト１が前後方向Ｘに走行することなく旋回するときは、第２モードで検出対象領域を抽出することによって、車両本体１０の周囲に存在する障害物を検出することができる。したがって、車両本体１０の旋回態様に応じて第１モードおよび第２モードを切り替えられることによって、障害物を確実に検出することができる。また、検出対象領域Ａ１〜Ａ１０はカメラ画像の一部分から抽出されるため、カメラ画像の全体から障害物を検出する構成に比べて、障害物を検出するための負荷を小さくすることができる。

（２）カメラ５０は、鉛直方向から見て３６０°の範囲を撮影可能な全方位カメラにより構成されている。この構成によれば、複数のカメラを用いることなく、障害物を広範囲から検出することが可能となる。

（３）領域抽出部６２は、第１モードにおいて、車両本体１０の走行方向に応じて、カメラ画像における検出対象領域Ａ１〜Ａ４の位置を変更する。この構成によれば、例えば、車両本体１０が後方に走行する際は、カメラ画像における車両本体１０の後方に対応する検出対象領域Ａ１〜Ａ４（図５参照）を抽出することによって、走行の妨げとなる障害物を検出することができる。また、例えば、車両本体１０が後方に走行しながら旋回する際は、カメラ画像における車両本体１０の斜め後方に対応する検出対象領域Ａ１〜Ａ４（図７参照）を抽出することによって、走行の妨げとなる障害物を検出することができる。すなわち、車両本体１０の走行方向に応じて検出対象領域Ａ１〜Ａ４の位置が変更されることによって、障害物を検出するための負荷を小さくしながらも、車両本体１０の動作を妨げる障害物をより確実に検出することができる。

（４）フォークリフト１は、荷役を行うためのフォーク３２を備えており、領域抽出部６２は、第２モードにおいて、車両本体１０が旋回したときにフォーク３２が通過し得る領域を検出対象領域Ａ５〜Ａ１０として抽出する。この構成によれば、車両本体１０が旋回したときにフォーク３２に接触し得る障害物またはフォーク３２で支持される荷物（図示略）に接触し得る障害物を検出することができる。

（５）フォークリフト１は、車両本体１０を旋回させるために操作されるステアリングハンドル４１を備えており、制御部７１は、ステアリングハンドル４１の操舵角度に基づいて、第１モードおよび第２モードの一方から他方に切り替えるように領域抽出部６２を制御する。この構成によれば、オペレータによるステアリングハンドル４１の操作に伴って、第１モードおよび第２モードの一方から他方に自動的に切り替えることができる。

（６）第１モードにおいて、領域抽出部６２は、カメラ画像において車両本体１０が走行する方向に並ぶとともに車両本体１０から遠ざかるにつれて小さくなる複数の領域を検出対象領域Ａ１〜Ａ４としてカメラ画像から抽出する。この構成によれば、カメラ画像における検出対象領域Ａ１〜Ａ４の大きさが同じである構成に比べて、障害物を検出するための負荷を小さくすることができる。

（７）障害物を含み得る非路面領域を検出するための基準階調度は、カメラ画像において互いに離れて設けられる複数の領域（基準領域Ｂ１〜Ｂ３）の階調度に基づいて算出される。このため、基準領域Ｂ１〜Ｂ３を構成する１つの領域に路面が写っていない場合であっても、路面領域と非路面領域とを精度良く区別可能な基準階調度を算出することができる。したがって、当該基準階調度に基づいて非路面領域をカメラ画像から精度良く検出することができ、障害物の検出精度を高めることができる。

（８）領域抽出部６２は、第１モードにおいて、検出対象領域Ａ１〜Ａ４に比べて車両本体１０の近くに位置する領域を基準領域Ｂ１〜Ｂ３としてカメラ画像から抽出する。車両本体１０が障害物に接触しないようにフォークリフト１が運転されることを考慮すると、車両本体１０の近傍には、車両本体１０から離れた位置に比べて障害物が存在していない蓋然性が高い。よって、上記構成によれば、検出対象領域Ａ１〜Ａ４に比べて車両本体１０の遠くに位置する領域が基準領域として抽出される構成に比べて、基準領域に路面領域が含まれ易くなり、路面領域と非路面領域とを精度良く区別することを可能とする基準階調度を算出することができる。

（９）障害物検出部６４は、検出対象領域（例えば、検出対象領域Ａ４）に含まれる非路面領域を示す画素の数が当該検出対象領域の全体の画素数に対して所定以上の割合であることに基づいて、非路面領域を検出する。この構成によれば、パターン認識を行うことなく障害物を検出することが可能となり、障害物を検出するための負荷をより小さくすることができる。

（１０）カメラ画像において非路面領域が検出された検出対象領域を検出ブロックとして、障害物検出部６４は、車両本体１０の走行に伴って、検出ブロックを構成する検出対象領域の位置または数が変化したことに基づいて、障害物を検出する。この構成によれば、車両本体１０の走行中に撮影された２つのカメラ画像の比較に基づき、車両本体１０に近づく立体的形状を有する障害物を精度良く検出することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態の構成を適宜変更することもできる。例えば、上記構成を以下のように変更して実施することもでき、以下の変更を組み合わせることもできる。

・後輪２２だけでなく前輪２１を駆動することもできる。この場合、方向転換モードにおいては、右前輪２１Ｒと左前輪２１Ｌとが互いに反対の方向に回転するように、右前輪２１Ｒとよび左前輪２１Ｌの駆動力が制御される。

・各前輪２１Ｒ，２１Ｌの向きを変化させることによって、通常走行モードから方向転換モードに切り替えられる構成を採用することもできる。すなわち、右前輪２１Ｒの向きおよび左前輪２１Ｌの向きを互いに独立して制御することによって、右前輪２１Ｒと左前輪２１Ｌとの間に位置する任意の点を、車両本体１０の旋回の中心とすることができる。この場合、車両本体１０の旋回の中心は、前後方向Ｘにおいて前輪２１と後輪２２との間に位置する。

・フォークリフト１は、車両本体１０の旋回態様を変化させるためにオペレータによって操作されるスイッチ（図示略）を備えてもよい。すなわち、通常走行モードおよび方向転換モードが、スイッチの操作によって自動的に切り替わるように構成することもできる。また、この構成において、制御部７１は、ステアリングハンドル４１の操舵角度に基づかず、スイッチが操作されたことに基づいて、第１モードおよび第２モードの一方から他方に切り替えるように領域抽出部６２を制御することもできる。この構成によれば、スイッチを介して入力された旋回態様を変化させるオペレータの指示に基づいて、第１モードおよび第２モードが切り替えられるため、オペレータによるスイッチの操作に伴って、第１モードおよび第２モードの一方から他方に自動的に切り替えることができる。

・検出対象領域から障害物を検出することができるのであれば、上記実施形態に記載した処理以外の方法によって障害物検出処理が行われてもよい。例えば、障害物検出部６４は、車両本体１０が走行するとき、検出ブロックの位置および数の変化に基づかずに、非路面領域が検出対象領域から検出されたことに基づいて、障害物を検出することもできる。また、例えば、障害物検出部６４は、パターン認識を行うことによって障害物を検出することもできる。

・領域抽出部６２は、第１モードにおいて、車両本体１０の後方に位置する後方領域だけでなく、車両本体１０の前方に位置する前方領域を検出対象領域としてカメラ画像から抽出することもできる。すなわち、障害物検出部６４は、車両本体１０の前方および後方の少なくとも一方に存在する障害物を検出するように構成することもできる。

・障害物を検出することができるのであれば、カメラ画像から抽出される検出対象領域の個数および配置および大きさを適宜変更してもよい。例えば、複数の検出対象領域の各々の大きさをカメラ画像において同じとすることもできる。

・非路面領域を精度良く検出することができるのであれば、カメラ画像から抽出される基準領域の個数および配置および大きさを適宜変更してもよい。例えば、２つ、または４つ以上の領域がカメラ画像から基準領域として抽出される構成を採用することもできる。また、基準階調度の算出方法を、上記実施形態に記載した以外の方法に変更してもよい。例えば、複数の基準領域の各々の階調度を算出し、これらの階調度に基づいて、路面が写っている蓋然性がより高い基準領域を判断し、複数の基準領域のうち路面が写っている蓋然性がより高い領域の階調度に基づいて、基準階調度を算出することもできる。また、基準領域を抽出することなく、予め設定されている基準階調度に基づいて検出対象領域から障害物を検出することもできる。

・路面Ｓおよび障害物を撮影することができるのであれば、カメラ５０に係る構成を適宜変更してもよい。例えば、カメラ５０の配置および個数を変更することもできる。また、カメラ５０を、全方位カメラ以外のカメラにより構成することもできる。

・報知部７２が行う動作を適宜変更することもできる。例えば、報知部７２は、車両本体１０の走行を妨げる障害物が検出された旨を、音および光のいずれか一方でオペレータに対して報知することもできる。

・障害物の検出結果に基づいて行われる動作を適宜変更することもできる。例えば、障害物検出部６４によって障害物が検出されたとき、ブレーキペダルの操作に関係なく、障害物に車両本体１０が衝突しないように走行装置２０が動作する構成を採用することもできる。

・フォークリフト１の車両本体１０および走行装置２０および荷役装置３０および操作装置４０に係る構成を適宜変更することもできる。例えば、カウンターバランス式のフォークリフトに本発明を適用することもでき、フォーク３２を備えない荷役車両に本発明を適用することもできる。

１ フォークリフト（荷役車両）
１０ 車両本体
１１ 搭乗部
１２ ヘッドガード
１２Ａ ステー
２０ 走行装置
２１ 前輪
２１Ｒ 右前輪
２１Ｌ 左前輪
２２ 後輪
３０ 荷役装置
３１ マスト
３２ フォーク
４０ 操作装置
４１ ステアリングハンドル
４２ 走行用レバー
５０ カメラ
６１ 前処理部
６２ 領域抽出部
６３ 基準階調度算出部
６４ 障害物検出部
７１ 制御部
７２ 報知部
Ａ１〜Ａ１０ 検出対象領域
Ｂ１〜Ｂ３ 基準領域
Ｃ 基準線
Ｄ 交点
Ｐ 車輪中心面
Ｑ１，Ｑ２ 車輪回転中心軸
Ｓ 路面
Ｘ 前後方向
Ｙ 左右方向
Ｚ 上下方向

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の荷役車両は、路面上を走行可能かつ旋回可能な車両本体と、前記車両本体の動作を妨げる障害物および前記路面を撮影するカメラと、前記カメラによって撮影されたカメラ画像の一部分である検出対象領域を前記カメラ画像から抽出する領域抽出部と、前記検出対象領域から前記障害物を検出する障害物検出部と、前記領域抽出部を制御する制御部とを備え、前記領域抽出部は、前記カメラ画像において前記車両本体が走行する方向に並ぶ複数の領域を前記検出対象領域として前記カメラ画像から抽出する第１モードと、前記カメラ画像において前記車両本体の周囲に並ぶ複数の領域を前記検出対象領域として前記カメラ画像から抽出する第２モードとに切り替え可能に構成されており、前記車両本体の動作モードには、当該車両本体の外部に位置する点を中心に旋回可能な通常走行モードと、当該車両本体の内部に位置する点を中心に旋回する方向転換モードとがあり、前記制御部は、前記動作モードが前記通常走行モードである場合は、前記第１モードで動作するように前記領域抽出部を制御し、前記動作モードが前記方向転換モードである場合は、前記第２モードで動作するように前記領域抽出部を制御することを特徴とする。

また、請求項５に記載の荷役車両は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷役車両において、前記車両本体を旋回させるために操作されるステアリングハンドルを備え、前記動作モードは、前記ステアリングハンドルの操舵角度に基づいて、前記通常走行モードおよび前記方向転換モードの一方から他方に切り替わることを特徴とする。

また、請求項６に記載の荷役車両は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷役車両において、前記車両本体の旋回態様を変化させるために操作されるスイッチを備え、前記動作モードは、前記スイッチが操作されたことに基づいて、前記通常走行モードおよび前記方向転換モードの一方から他方に切り替わることを特徴とする。

Claims (6)

1. 路面上を走行可能かつ旋回可能な車両本体と、
   前記車両本体の動作を妨げる障害物および前記路面を撮影するカメラと、
   前記カメラによって撮影されたカメラ画像の一部分である検出対象領域を前記カメラ画像から抽出する領域抽出部と、
   前記検出対象領域から前記障害物を検出する障害物検出部と、
   前記領域抽出部を制御する制御部とを備え、
   前記領域抽出部は、前記カメラ画像において前記車両本体が走行する方向に並ぶ複数の領域を前記検出対象領域として前記カメラ画像から抽出する第１モードと、前記カメラ画像において前記車両本体の周囲に並ぶ複数の領域を前記検出対象領域として前記カメラ画像から抽出する第２モードとに切り替え可能に構成されており、
   前記制御部は、前記車両本体の旋回態様に応じて、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替えるように前記領域抽出部を制御する
   ことを特徴とする荷役車両。
2. 前記カメラは、鉛直方向から見て３６０°の範囲を撮影可能な全方位カメラにより構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷役車両。
3. 前記領域抽出部は、前記第１モードにおいて、前記車両本体の走行方向に応じて、前記カメラ画像における前記検出対象領域の位置を変更する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の荷役車両。
4. 荷役を行うためのフォークを備え、
   前記領域抽出部は、前記第２モードにおいて、前記車両本体が旋回したときに前記フォークまたは前記車両本体のうち前記車両本体の旋回の中心から最も離れた部分が通過し得る領域を前記検出対象領域として抽出する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の荷役車両。
5. 前記車両本体を旋回させるために操作されるステアリングハンドルを備え、
   前記制御部は、前記ステアリングハンドルの操舵角度に基づいて、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替えるように前記領域抽出部を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷役車両。
6. 前記車両本体の旋回態様を変化させるために操作されるスイッチを備え、
   前記制御部は、前記スイッチが操作されたことに基づいて、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替えるように前記領域抽出部を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷役車両。

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