JP2019099119A - 産業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転時でもハンドルが動くことがないようにすることができる自動運転と搭乗運転とを切り替え可能な産業車両を提供する。【解決手段】機台と、後輪１４と、操舵モータ１７を制御する操舵コントローラ３０と、ハンドル２７の操作角を検出するハンドル角センサ３３と、操舵モータ１７により駆動される後輪１４の操舵角を検出する操舵角センサ３２と、自動運転と搭乗運転とを切り替える搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９と、自動運転時に予め定められた走行経路に沿って走行させる自動運転コントローラ３１と、を備える。操舵コントローラ３０は、搭乗運転時においてハンドル角センサ３３によるハンドル２７の操作角に応じた目標角度を設定するとともに、自動運転時において自動運転コントローラ３１からの指示による目標角度を設定し、操舵角センサ３２による操舵角に基づいて目標角度となるように操舵モータ１７を駆動する。【選択図】図３

Description

本発明は、自動運転と搭乗運転とを切り替え可能な産業車両に関するものである。

フォークリフト等の産業車両において、搭乗でも非搭乗でも使用することができる機能を有する機台がある。そして、人が搭乗する際にはハンドル操作してフォークリフトの操舵を行う。一方、非搭乗の自動運転の際には走行を制御するコントローラからの指令に基づいてフォークリフトの操舵を行う。その際にフォークリフトは、ハンドルと操舵輪とが直接リンク機構等を介して繋がっているので、フォークリフトの操舵時（旋回時）にハンドルが操舵に連動して回転する。そのため、ハンドルへの接触を防止するためハンドルを保護カバーで覆っている（例えば特許文献１）。

特開２０１７−１４９５５９号公報

ところが、ハンドルを保護カバーで覆った場合には、ハンドルを覆う保護カバーを開閉可能に機台に装着する必要があり、保護カバーの設置のための工夫や開閉のための工夫をしなければならない。また、非搭乗の自動運転の際にハンドルをカバーで覆う作業が必要となる。

本発明の目的は、自動運転時でもハンドルが動くことがないようにすることができる自動運転と搭乗運転とを切り替え可能な産業車両を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、機台と、前記機台に設けられ、操舵モータにより駆動される車輪と、前記操舵モータを制御する操舵コントローラと、ハンドルの操作角を検出するハンドル角センサと、操舵モータにより駆動される車輪の操舵角を検出する操舵角センサと、自動運転と搭乗運転とを切り替える切替スイッチと、自動運転時に予め定められた走行経路に沿って走行させる自動運転コントローラと、を備えた産業車両であって、前記操舵コントローラは、切替スイッチによる搭乗運転時においてハンドル角センサによるハンドルの操作角に応じた目標角度を設定するとともに、切替スイッチによる自動運転時において自動運転コントローラからの指示による目標角度を設定し、操舵角センサによる操舵角に基づいて目標角度となるように操舵モータを駆動することを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、操舵コントローラにより、切替スイッチによる搭乗運転時において、ハンドル角センサによるハンドルの操作角に応じた目標角度が設定されるとともに、切替スイッチによる自動運転時において、自動運転コントローラからの指示による目標角度が設定され、操舵角センサによる操舵角に基づいて目標角度となるように操舵モータが駆動される。このように、ハンドルと車輪とが直接リンク機構で繋がっておらず、自動運転時でもハンドルが動くことがないようにすることができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の産業車両において、前記操舵コントローラは、自動運転コントローラと通信可能に接続されているとよい。
請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載の産業車両において、搭乗運転時において、前記自動運転コントローラが、前記操舵コントローラに、予め定められた走行経路に基づいて操舵指令を与え、当該操舵指令に基づいて操舵コントローラは目標角度を設定する操舵アシスト機能を更に有するとよい。

本発明によれば、自動運転と搭乗運転とを切り替え可能な産業車両において、自動運転時でもハンドルが動くことがないようにすることができる。

リーチ式フォークリフトを示す概略側面図。 リーチ式フォークリフトの一部を破断して示す斜視図。 リーチ式フォークリフトの操舵系の概略構成図。 リーチ式フォークリフトの操舵系の電気的概略構成図。 作用を説明するためのフローチャート。 誘導されながら走行する状況を説明するための概略平面図。 比較のための有人フォークリフトの操舵系の概略構成図。 比較のための自動運転フォークリフトの操舵系の概略構成図。 比較のための有人・自動運転兼用フォークリフトの操舵系の概略構成図。

以下、本発明をリーチ式フォークリフトに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。本実施形態のリーチ式フォークリフトは、搭乗運転でも自動運転でも使用することができる。即ち、人がリーチ式フォークリフトに乗って運転者（人）自らが運転を行うことができるとともに、人が乗らずに（非搭乗で）自動運転を行うことができる２つの機能を有している。

図１、図２に示すように、リーチ式フォークリフト１０は機台１１を備える。機台１１は、前向に向かって延びる左右一対のリーチレグ１２を有する。リーチレグ１２の前方には前輪１３が配設されている。このように、機台１１の前側に左右一対の前輪１３が設けられている。

機台１１の後方には、後輪１４とキャスタホイール（補助輪）１５が配設されている。後輪１４は機台１１の左方に設けられており、キャスタホイール１５は機台１１の右方に設けられている。後輪１４は、駆動輪及び操舵輪である。

図１に示すように、リーチ式フォークリフト１０は、２つの前輪１３、及び、１つの後輪１４の３つの車輪で走行する。機台１１には、走行モータ１６と、操舵モータ１７と、走行モータ１６及び操舵モータ１７の電力源となるバッテリ１８が搭載されている。そして、後輪１４が走行モータ１６により回転駆動されるとともに操舵モータ１７により駆動されて操舵される。

リーチ式フォークリフト１０は、機台１１の前方に、荷役装置１９を備える。荷役装置１９は、リーチシリンダ（図示せず）の駆動により、各リーチレグ１２に沿って前後動作するマスト２０を備える。マスト２０の前方には、左右一対のフォーク２１がリフトブラケット２２を介して設けられている。フォーク２１は、マスト２０に沿って昇降する。

図２に示すように、リーチ式フォークリフト１０は、立席タイプの運転室２３を機台１１の後部に備える。運転室２３の前方及び左方には、インストルメントパネル２４ａ，２４ｂが設けられている。運転室２３の前方に位置するインストルメントパネル２４ａには、リーチ式フォークリフト１０を走行動作させるアクセルレバー２５、荷役装置１９を動作させる複数の荷役レバー２６が設けられている。アクセルレバー２５は、後輪１４を回転駆動させて車両を走行させるべく操作される。詳しくは、アクセルレバー２５を前に倒すと前進であり、アクセルレバー２５を後ろに倒すと後進である。また、アクセルレバー２５の操作量と車速の関係は、アクセルレバー２５の操作量が大きいほど車速が大きくされる。よって、アクセルレバー２５の操作量と実際の車速にずれがあるとアクセルレバー２５の操作量に応じた車速になるように車速が制御される。

そして、アクセルレバー２５の操作方向と、アクセルレバー２５の操作量はセンサで検出されて走行モータ１６が制御される。これにより、アクセルレバー２５の操作方向に応じた進行方向に向けて、操作量に応じた速度で後輪１４が駆動される。

運転室２３の左方に位置するインストルメントパネル２４ｂには、後輪１４の操舵を行うハンドル２７が設けられている。また、運転室２３の床面にはブレーキペダル２８が備えられている。

図２に示すように、機台１１の後面には、自動運転と搭乗運転とを切り替える搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９が設けられている。搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９を操作することにより、人が乗って運転を行う搭乗モードと人が乗らずに自動運転を行う非搭乗モードとに切り替えることができるようになっている。

非搭乗モード設定時においては、床に埋設された誘導線（例えば磁気式誘導線）５０をセンサ（例えば磁気センサ）で検出しながら走行して、床に設置されたマーク５１を検出して自動運転が行われる。

図１に示すように、機台１１に、操舵モータ１７を制御する操舵コントローラ３０と、自動運転時に予め定められた走行経路に沿って走行させる自動運転コントローラ３１が設けられている。

図３に示すように、操舵系の構成として、いわゆる、ステアバイワイヤ方式が用いられている。操舵可能な後輪１４は操舵モータ１７により操舵角が調整される。操舵角センサ３２により、操舵モータ１７により駆動される車輪である後輪１４の向き、即ち、実操舵角を検出することができるようになっている。ハンドル２７にはハンドル角センサ３３が設けられており、ハンドル角センサ３３によりハンドル２７の操作量、即ち、ハンドル角を検出することができるようになっている。自動運転コントローラ３１は非搭乗モード設定時において目標の操舵角の指示を与える。

図４に示すように、操舵系の電気的構成として、自動運転コントローラ３１には誘導センサ３４とマークセンサ３５が接続されている。誘導センサ３４は床に埋設された誘導線５０を検出してその結果を自動運転コントローラ３１に送る。マークセンサ３５は床面に設置されたマーク５１を検出してその結果を自動運転コントローラ３１に送る。

操舵コントローラ３０は搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９からの信号により、人が乗って運転を行う搭乗モードの設定、又は、人が乗らずに自動運転を行う非搭乗モードの設定を行う。操舵コントローラ３０は操舵モータ１７に対し駆動を指令、即ち、モータ回転方向及びモータ回転数を指令する。操舵コントローラ３０はハンドル角センサ３３からの信号によりハンドル角を検知する。操舵コントローラ３０は操舵角センサ３２からの信号により実操舵角を検知する。操舵コントローラ３０は自動運転コントローラ３１と通信可能に接続されている。

次に、リーチ式フォークリフト１０の作用について説明する。
操舵コントローラ３０は、図５に示す操舵制御を実行する。
図５に示すように、操舵コントローラ３０はステップＳ１００で操舵角センサ３２による実操舵角を取り込み、ステップＳ１０１で搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９の操作位置の取り込みを行う。そして、操舵コントローラ３０はステップＳ１０２において搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９の操作位置から自動運転であるか否か判定して、自動運転であればステップＳ１０３に移行し、自動運転でなければステップＳ１０７に移行する。

操舵コントローラ３０は搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９による自動運転時にステップＳ１０３において自動運転コントローラ３１からの目標角度を取り込み、ステップＳ１０４で自動運転コントローラ３１からの指示による目標開度を設定する。そして、操舵コントローラ３０はステップＳ１０５において目標開度となるように操舵モータ１７を駆動し、ステップＳ１０６で操舵角センサ３２による実操舵角が目標角度になったか否か判定して実操舵角と目標角度とが一致しないとステップＳ１０５に戻る。つまり、操舵角センサ３２による操舵角をフィードバックしながら目標角度となるように操舵モータ１７を駆動して、誘導線に沿って自動運転すべく好ましい操舵角となるように車輪の向きを制御する。このように操舵角センサ３２による操舵角に基づいて目標角度となるように操舵モータ１７を駆動する。

操舵コントローラ３０は搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９による搭乗運転時にステップＳ１０７においてハンドル角センサ３３によるハンドル角を取り込み、ステップＳ１０８でハンドル角（ハンドルの操舵角）に応じた目標開度（ハンドル操作量に応じた操舵角）を設定する。そして、操舵コントローラ３０はステップＳ１０５において目標開度となるように操舵モータ１７を駆動し、ステップＳ１０６で操舵角センサ３２による実操舵角が目標角度になったか否か判定して実操舵角と目標角度とが一致しないとステップＳ１０５に戻る。つまり、操舵角センサ３２による操舵角をフィードバックしながら目標角度となるように操舵モータ１７を駆動して、ハンドル操作量に応じた操舵角となるように車輪の向きを制御する。このように操舵角センサ３２による操舵角に基づいて目標角度となるように操舵モータ１７を駆動する。

このようにして、ステアバイワイヤを利用した搭乗運転兼用型自動運転の操舵制御が行われる。この時、ハンドルと車輪とが直接リンク機構等により繋がっていないため、自動運転時、特に操舵時にハンドルが勝手に回転することはない。

図７、図８、図９を用いて比較例について説明する。
図７は、比較のための有人フォークリフトの操舵系の概略構成図であり、図８は、比較のための自動運転フォークリフトの操舵系の概略構成図であり、図９は、比較のための有人・自動運転兼用フォークリフトの操舵系の概略構成図である。

図７に示す比較のための有人フォークリフトの操舵系の概略構成図において、操舵コントローラ１００がハンドル角センサ１０１によるハンドル角に基づいて操舵角センサ１０２による実操舵角をフィードバックしつつ操舵モータ１０３を駆動する。

図８に示す比較のための自動運転フォークリフトの操舵系の概略構成図において、自動運転コントローラ２００は予め定められた走行経路を走行すべく操舵角センサ１０２による実操舵角をフィードバックしつつ操舵モータ１０３を駆動することができるようになっている。

搭乗運転兼用型自動運転フォークリフトの操舵制御をする場合に図９に示すような構成で実現することが容易に想定される。
図９において、操舵コントローラ１００には切替回路３００を介して操舵モータ１０３が接続されるとともに自動運転コントローラ２００には切替回路３００を介して操舵モータ１０３が接続される。切替回路３００は搭乗運転／自動運転切替スイッチ３０１の操作位置により操舵コントローラ１００で操舵モータ１０３を駆動する、若しくは、自動運転コントローラ２００で操舵モータ１０３を駆動できるようにする。

操舵角センサ１０２の信号（データ）は信号線Ｌ１で操舵コントローラ１００に送られるとともに信号線Ｌ２で自動運転コントローラ２００に送られる。即ち、各コントローラ１００，２００にそれぞれ実際の操舵角をフィードバックする。また、操舵コントローラ１００からの操舵モータ１０３の指令と自動運転コントローラ２００からの操舵モータ１０３の指令が、切替回路３００において切替スイッチ３０１からの信号に基づいて切り替えられる。

そして、操舵コントローラ１００がハンドル角センサ１０１によるハンドル角に基づいて操舵角センサ１０２による実操舵角をフィードバックしつつ操舵モータ１０３を駆動する。若しくは、自動運転コントローラ２００は予め定められた走行経路を走行すべく操舵角センサ１０２による実操舵角をフィードバックしつつ操舵モータ１０３を駆動する。

図９のように構成すると、切替回路３００が必要となるばかりか、操舵角センサ１０２の信号線Ｌ１，Ｌ２及び操舵モータ１０３への指令線Ｌ３，Ｌ４が必要となり配線が複雑化するとともに各コントローラ１００，２００からの操舵モータ１０３への指令を切替回路３００で切り替える必要があり操舵制御も複雑化する。

これに対し、図３に示す本実施形態においては、操舵角センサ３２の信号は操舵コントローラ３０に送るとともに自動運転コントローラ３１と操舵コントローラ３０を通信接続し、切替回路を無くす。また、図５のステップＳ１００，Ｓ１０５，Ｓ１０６の処理を、搭乗／非搭乗での共通制御として操舵コントローラ３０の一部制御を有効活用する。このようにすることによって、必要最小限の構成にて搭乗運転兼用型自動運転フォークリフトの操舵制御を実現することができる。

つまり、ステアバイワイヤの機構を自動運転機能に活用することによって操舵輪の動作によるハンドルへの動力伝達を回避できる。また、省配線することができる。さらに、１つのフィードバック系で構成できソフトの共通化が可能となる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）自動運転と搭乗運転とを切り替え可能な産業車両としてのリーチ式フォークリフト１０の構成として、機台１１と、機台１１に設けられ、操舵モータ１７により駆動される車輪としての後輪１４と、操舵モータ１７を制御する操舵コントローラ３０と、ハンドル２７の操作角を検出するハンドル角センサ３３と、操舵モータ１７により駆動される後輪１４の操舵角を検出する操舵角センサ３２を備える。自動運転と搭乗運転とを切り替える切替スイッチとしての搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９と、自動運転時に予め定められた走行経路に沿って走行させる自動運転コントローラ３１と、を備える。操舵コントローラ３０は、搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９による搭乗運転時においてハンドル角センサ３３によるハンドル２７の操作角に応じた目標角度を設定するとともに、搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９による自動運転時において自動運転コントローラ３１からの指示による目標角度を設定する。そして、操舵コントローラ３０は、操舵角センサ３２による操舵角に基づいて目標角度となるように操舵モータ１７を駆動する。

よって、ハンドルと車輪としての後輪１４とが直接リンク機構で繋がっておらず、自動運転時でもハンドルが動くことがないようにすることができる。つまり、自動運転時においてハンドルが勝手に動くことが無く、ハンドルを覆う保護カバーは必要ない。

（２）操舵コントローラ３０は、自動運転コントローラ３１と通信可能に接続されている。よって、容易に操舵コントローラ３０と自動運転コントローラ３１とで情報を共有化することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○搭乗運転時において、図６に示すように誘導線５０で誘導される誘導機能を用いた操舵アシストモードが設定でき、操舵アシストモードでは、乗員は操舵を行わずに乗員は速度調整用操作部材としてのアクセルレバー２５の操作による車速の調整のみ行うようにしてもよい。自動運転コントローラ３１は、操舵コントローラ３０に、予め定められた走行経路に基づいて操舵指令を与える（走行経路を走行すべく操舵指令を与える）。

つまり、搭乗運転／自動運転切替スイッチ２９により搭乗運転モードを設定したときに操舵アシストモードを設定できるようにし、すべての搭乗運転操作のうちの操舵のみを自動運転指示にゆだねることで搭乗運転中であっても、自動運転コースの軌跡に従い操舵のみをアシストして走行する機能を設ける。例えば、図６で示すようにリーチ式フォークリフト１０が左にカーブするときにおいて誘導線５０を用いて操舵され、乗員はハンドル操作は行わず車速調整（レバー操作）のみ行う。

このように、産業車両としてのリーチ式フォークリフト１０の構成として、搭乗運転時において、自動運転コントローラ３１が、操舵コントローラ３０に、予め定められた走行経路に基づいて操舵指令を与え、当該操舵指令に基づいて操舵コントローラ３０は目標角度を設定する操舵アシスト機能を更に有する構成としてもよい。

○ リーチ式フォークリフトに適用したが、他のフォークリフトに適用してもよい。
○ フォークリフト以外にも、牽引車等の他の産業車両に適用してもよい。
○ 産業車両は、誘導線上を走行する方式であったが、誘導線を用いず走行する方式であってもよい。具体的には、機台上に設けたレーザと経路上に設けられた反射板を用いることによって機台の位置を推定しつつ、仮想地図上に予め定められた走行経路に沿って走行する方式等がある。

１０…リーチ式フォークリフト、１１…機台、１４…後輪、１７…操舵モータ、２７…ハンドル、２９…搭乗運転／自動運転切替スイッチ、３０…操舵コントローラ、３１…自動運転コントローラ、３２…操舵角センサ、３３…ハンドル角センサ。

Claims (3)

1. 機台と、
   前記機台に設けられ、操舵モータにより駆動される車輪と、
   前記操舵モータを制御する操舵コントローラと、
   ハンドルの操作角を検出するハンドル角センサと、
   操舵モータにより駆動される車輪の操舵角を検出する操舵角センサと、
   自動運転と搭乗運転とを切り替える切替スイッチと、
   自動運転時に予め定められた走行経路に沿って走行させる自動運転コントローラと、
   を備えた産業車両であって、
   前記操舵コントローラは、切替スイッチによる搭乗運転時においてハンドル角センサによるハンドルの操作角に応じた目標角度を設定するとともに、切替スイッチによる自動運転時において自動運転コントローラからの指示による目標角度を設定し、
   操舵角センサによる操舵角に基づいて目標角度となるように操舵モータを駆動することを特徴とする産業車両。
2. 前記操舵コントローラは、自動運転コントローラと通信可能に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の産業車両。
3. 搭乗運転時において、前記自動運転コントローラが、前記操舵コントローラに、予め定められた走行経路に基づいて操舵指令を与え、当該操舵指令に基づいて操舵コントローラは目標角度を設定する操舵アシスト機能を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の産業車両。