JP2020001863A - 産業車両用遠隔操作システム - Google Patents

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Abstract

【課題】目標位置まで容易に至るようにすることができる産業車両用遠隔操作システムを提供する。【解決手段】リーチ式フォークリフト20と遠隔操作装置50を備える。リーチ式フォークリフト20に搭載され、リーチ式フォークリフト20の周囲を撮像する複数のカメラ71〜78と、遠隔操作装置50に設けられ、複数のカメラ71〜78にて撮像された画像を表示するための表示部54と、制御部52を備える。制御部52は、複数のカメラ71〜78にて撮像された画像から画像認識によりリーチ式フォークリフト20の現在位置に対する目標位置までの位置ずれ量を演算する。制御部52は、演算した位置ずれ量に応じて目標位置に至る操作量を表示部54に表示させる。【選択図】図1

Description

本発明は、産業車両用遠隔操作システムに関するものである。
特許文献1に開示のフォークリフトのフォーク位置決め支援装置においては、ディスプレイに表示された画像内でフォーク先端を移動させる目標点の指定を受け付け、フォーク先端の基準点から目標点までの距離を算出し、更新されたステレオ画像内で目標点を追跡し、算出された距離をディスプレイに出力するようにしている。
特開2013−86959号公報
ところで、産業車両を遠隔操作する際に、位置ずれ量そのものを表示させても、操作者は、そのずれを解消するために実際にどのような操作をすれば最適かが分からない。
本発明の目的は、目標位置まで容易に至るようにすることができる産業車両用遠隔操作システムを提供することにある。
請求項1に記載の発明では、機台に荷役装置を備えるとともに車両通信部を有する産業車両と、前記車両通信部と無線通信を行う操作装置通信部を有し、前記産業車両の走行及び前記荷役装置による荷役を遠隔操作するのに用いられる遠隔操作装置と、を備えた産業車両用遠隔操作システムであって、前記産業車両に搭載され、前記産業車両の周囲を撮像する複数のカメラと、前記遠隔操作装置に設けられ、前記複数のカメラにて撮像された画像を表示するための表示部と、前記複数のカメラにて撮像された画像から画像認識により前記産業車両の現在位置に対する目標位置までの位置ずれ量を演算する演算手段と、前記演算手段により演算した位置ずれ量に応じて目標位置に至る操作量を前記表示部に表示させる表示制御手段と、を備えることを要旨とする。
請求項1に記載の発明によれば、演算手段により、複数のカメラにて撮像された画像から画像認識により産業車両の現在位置に対する目標位置までの位置ずれ量が演算される。表示制御手段により、演算手段により演算した位置ずれ量に応じて目標位置に至る操作量が表示部に表示される。よって、目標位置まで容易に至る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に記載の産業車両用遠隔操作システムにおいて、前記表示制御手段は、操作手順も前記表示部に表示させるとよい。
請求項3に記載のように、請求項1または2に記載の産業車両用遠隔操作システムにおいて、前記表示制御手段は、操作タイミングも前記表示部に表示させるとよい。
本発明によれば、目標位置まで容易に至るようにすることができる。
産業車両用遠隔操作システムの電気的構成を示すブロック図。 リーチ式フォークリフトの概略側面図。 リーチ式フォークリフトの概略平面図。 表示部での画像切り替えを説明するための図。 作業場でのリーチ式フォークリフトのパレットの正面位置への移動を説明するための概略平面図。 作用を説明するためのフローチャート。 表示部での表示内容を説明するための図。 別例の表示部での表示内容を説明するための図。 別例の表示部での表示内容を説明するための図。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、産業車両用遠隔操作システム10は、産業車両としてのリーチ式フォークリフト20と、リーチ式フォークリフト20の走行及び荷役を遠隔操作するのに用いられる遠隔操作装置50と、を備えている。リーチ式フォークリフト20は作業場に配置される。そして、遠隔操作装置50を用いて操作室から作業場のリーチ式フォークリフト20を遠隔操作することができるようになっている、
図2に示すように、リーチ式フォークリフト20の機台21には荷役装置22が設けられている。荷役装置22は前方へ延出している一対のリーチレグ23を備える。各リーチレグ23にはそれぞれ前輪24が設けられている。つまり、機台21の前側に左右一対の前輪24が設けられている。また、機台21の後ろ側には後輪25が設けられている。本実施形態では、後輪25が、操舵輪及び駆動輪となる。
荷役装置22は、2段式のマスト26を備える。マスト26は、アウタマスト27と、インナマスト28とを備える。荷役装置22は、インナマスト28に連結されたリフトシリンダ29を備える。荷役装置22は、マスト26に連結されたリーチシリンダ30を備える。インナマスト28は、リフトシリンダ29への作動油の給排によって昇降する。マスト26は、リーチシリンダ30への作動油の給排によってリーチレグ23に沿って移動する。
荷役装置22は、一対のフォーク31と、フォーク31をマスト26に固定するリフトブラケット32とを備える。フォーク31及びリフトブラケット32は、インナマスト28の昇降とともに昇降する。リーチ式フォークリフト20は、後輪25を駆動させる走行モータ33を備える。
図1に示すように、リーチ式フォークリフト20は、車両通信部としての無線部40と、制御部41と、映像信号処理部42と、カメラ切替部43と、リーチ式フォークリフト20の周囲を撮像するカメラ71〜78を有する。リーチ式フォークリフト20に搭載されるカメラ71〜78は、走行系のカメラ71,72,73,74と、荷役系のカメラ75,76,77,78を有する。
複数のカメラ71〜78は、リーチ式フォークリフト20側において、作業別に(走行作業、荷役作業毎に)割当てられている。カメラ切替部43によりカメラが切り替えられる。映像信号処理部42は、カメラで撮像した画像を圧縮変換する。制御部41は、カメラ71〜78の切替指示を制御する。無線部40は、画像や切替指示信号の無線伝送を行う。
遠隔操作装置50は、操作装置通信部としての無線部51と、制御部52と、操作部53と、表示部(モニタ)54と、映像信号処理部55と、作業検知部56を備えている。
無線部51は、画像やカメラ切替指示などの無線伝送を行う。映像信号処理部55は、画像を復元変換する。表示部54は、画像をディスプレイ表示する。操作部53は、操作を行うためのものである。作業検知部56は、タッチセンサなどでどの作業の操作かがわかる。制御部52は、カメラ71〜78の切替指示を制御する。
リーチ式フォークリフト20の無線部40と遠隔操作装置50の無線部51とは無線通信を行うことができる。このように、リーチ式フォークリフト20は無線部40を有し、遠隔操作装置50は、無線部40と無線通信を行う無線部51を有する。
遠隔操作装置50において、操作部53は、操作者によりリーチ式フォークリフト20を遠隔操作するためのものであり、操作者によるリーチ式フォークリフト20の操作内容(リフト、リーチ、ティルトの操作指令値、及び、速度、加速度、操舵角の操作指令値等)が作業検知部56を介して制御部52に送られる。制御部52は、リフト、リーチ、ティルトの操作指令値、及び、速度、加速度、操舵角の操作指令値等の車両制御信号を、無線部51を介してリーチ式フォークリフト20の無線部40に無線送信する。
リーチ式フォークリフト20において、制御部41は遠隔操作装置50側からの指示により走行系アクチュエータ(走行モータ33、図示しない操舵モータ等)及び荷役系アクチュエータ(リフトシリンダ29、リーチシリンダ30、図示しないティルトシリンダ等)を駆動することができる。
無線部40は、リーチ式フォークリフト20の車速等の車両情報、異常情報(障害物検知情報等)を、遠隔操作装置50の制御部52に無線送信する。
図1において、遠隔操作装置50の操作部53は、無線部51,40、制御部41を介してリーチ式フォークリフト20の走行及び荷役装置22による荷役を遠隔操作することができるようになっている。
そして、遠隔操作装置50において、操作部53を用いて操作者が所望の操作を行うと制御部52により操作内容が無線部51を介してリーチ式フォークリフト20側に送られる。リーチ式フォークリフト20において、無線部40で遠隔操作装置50からの操作内容が受信され、制御部41によりアクチュエータ部が駆動されて所望の動作が実行される。
走行系のカメラ71,72,73,74は、図2,3に示すように設けられている。走行系のカメラ71,72,73,74は、リーチ式フォークリフト20の機台21に取り付けられている。走行系のカメラ71,72,73,74は、機台21の周囲を撮像する。詳しくは、走行系のカメラ71は、進行方向前方を撮像する。走行系のカメラ72は、後方を撮像する。走行系のカメラ73は、左方を撮像する。走行系のカメラ74は、右方を撮像する。
荷役系のカメラ75,76,77,78は、図2,3に示すように設けられている。荷役系のカメラ75,76,77,78は、リーチ式フォークリフト20の荷役装置22に取り付けられている。荷役系のカメラ75,76,77,78は、荷役装置22における荷役対象領域を撮像する。詳しくは、荷役系のカメラ75は、リフトブラケット32の左側の上部に取り付けられ、荷役装置22における左側から前方を撮像する。荷役系のカメラ76は、リフトブラケット32の右側の上部に取り付けられ、荷役装置22における右側から前方を撮像する。荷役系のカメラ77は、インナマスト28の上部に取り付けられ、前方下方を撮像する。荷役系のカメラ78は、左側のフォーク31に取り付けられ、フォーク31の前方を撮像する。
一方、図1に示すように、リーチ式フォークリフト20において、カメラ71〜78により撮像された画像は映像信号処理部42及び無線部40を介して遠隔操作装置50側に送られる。遠隔操作装置50において、無線部51でリーチ式フォークリフト20からのカメラ画像が受信されて制御部52により映像信号処理部55を介して表示部54で表示される。
操作部53を用いて、走行系のカメラにて撮像された画像から荷役系のカメラにて撮像された画像への切り替えを指示できるとともに荷役系のカメラにて撮像された画像から走行系のカメラにて撮像された画像への切り替えを指示できる。このカメラ選択信号は、無線部51を介してリーチ式フォークリフト20に送られる。リーチ式フォークリフト20の制御部41は、無線部40を介して無線受信したカメラ選択信号に基づいてカメラ選択信号により指示されたカメラ群(走行系のカメラ71,72,73,74、又は、荷役系のカメラ75,76,77,78)の映像を、映像信号処理部42を介して遠隔操作装置50の制御部52に無線送信する。
遠隔操作装置50に設けられる表示部54は、図4に示すように、走行系のカメラ71,72,73,74にて撮像された画像及び荷役系のカメラ75,76,77,78にて撮像された画像を切り替えながら表示することができるようになっている。そして、操作者は表示部54に表示されたカメラ画像(画面)を見ながら操作することになる。
次に、作用について説明する。
今、図5に示す状況下にあったとする。
図5において、作業場においてリーチ式フォークリフト20がパレット60から離れた場所に位置している。パレット60は、左右のフォーク31が挿入される左右の穴(パレット穴)60aを有する。リーチ式フォークリフト20によりパレット60の荷を搬送するには(荷積みするには)、リーチ式フォークリフト20をパレット60に正対させるべくリーチ式フォークリフト20の現在位置Pcから、目標位置Ptまで移動させる必要がある。そして、その後、リーチ式フォークリフト20のフォーク31がパレット穴60aに差し込まれることになる。
具体的には、図5においては、リーチ式フォークリフト20の右側のフォーク31の先端部を現在位置Pcとして、パレット60の右側のパレット穴60aの前方の距離d1だけ離間した位置を目標位置Ptとしている。また、パレット60における前面をX方向とする。パレット60における前面のX方向に直交する方向をY方向とする。
リーチ式フォークリフト20の現在位置Pcにおいて、リーチ式フォークリフト20の進行方向L1とパレット60における前面(X方向)L2とでなす角度がθである。図5においては、θは例えば45度程度ある。リーチ式フォークリフト20をパレット60の正面に位置させて(正対させて)リーチ式フォークリフト20の右側のフォーク31の先端を、パレット60の右側のパレット穴60aの前側に所定距離d1だけ離間した位置(目標位置Pt)に配置させるには、リーチ式フォークリフト20をパレット60に接近するように所定距離d2だけ直進(前進)させて中継点Prまで走行させ、中継点Prにおいてθ=90°となるように左旋回させる必要がある。
図6の処理により、θ=0°、図5のX方向の距離X1=0とすべく位置ずれ量を解消するための操作量の表示が行われる。
図6において、制御部52は、ステップS100でカメラ71〜78の画像から車両(リーチ式フォークリフト20)と目標物(パレット60)の位置関係を検出する。制御部52は、ステップS101で車両の状態を検出する。制御部52は、ステップS102で目標位置Ptに到達するための操作量を算出する。即ち、目標位置(フォークがパレット穴に正対する位置)Ptに到達するための操作量を算出する。
制御部52は、ステップS103で入力方法に応じて最適な操作量を算出する。つまり、制御部52は、複数のカメラ71〜78にて撮像された画像から画像認識によりリーチ式フォークリフト20の現在位置Pcに対する目標位置Ptまでの位置ずれ量を演算して最適な操作量を算出する。
制御部52は、ステップS104で操作者に通知する。つまり、制御部52は、演算した位置ずれ量に応じて目標位置Ptに至る操作量を表示部54に表示させる。また、制御部52は操作手順も表示部54に表示させる。
具体的に、説明する。
図7に示すように、表示部と操作部を兼ねるタッチパネル式リモコン100は、画面においてアクセル用のスライダ110と操舵角表示用のインジケータ120を有する。スライダ110は、前進/後退のアクセル量を指示するためのものである。スライダ110は、図7において上側にずらす量により前進量を指示できるとともに、図7において下側にずらす量により後退量を指示できる。インジケータ120は、図7において中央位置120aの右側が右操舵角表示のための領域であるとともに、図7において中央位置120aの左側が左操舵角表示のための領域である。タッチパネル式リモコン100は、リモコン自体をハンドルのように回すことで操舵角を指示でき、回した角度に応じた操舵角がインジケータ120に表示される。
タッチパネル式リモコン100の画面に、三角マーク111,121により、必要な操作量が表示される。三角マーク111は、スライダ110の操作位置において、必要な走行量(図7では所定量の前進)を指定している。三角マーク121は、インジケータ120上において必要な操舵角(図7では所定量の左操舵)を指定している。
さらに、図7においては、操作手順1及び操作手順2が表示される。操作手順1は、三角マーク111に付与されている。操作手順2は、三角マーク121に付与されている。これにより、所定量の前進走行後に所定量の左旋回操作を行う旨の指示がなされる。
図5の現在位置Pcから中継点Prまでは、三角マーク111(操作手順1)及び三角マーク121(操作手順2)が表示される。また、図5の中継点Prから目標位置Ptまでは、図5の角度θ=90°とするための舵角である三角マーク121(操作手順2)のみが表示される。
詳しい操作の手順は以下の通りである。
第1段階として、スライダ110を上にずらして機台21を前進させる。
第2段階として、所定量だけ前進すると三角マーク111(操作手順1)の表示が消えるのでスライダ110から指を離す(アクセルオフ)。つまり、三角マーク111(操作手順1)の表示が消えるタイミングが操舵開始タイミングとなる。
第3段階として、リモコン100を左に回す。これによりインジケータ120の中央位置120aが左に移動する。
第4段階として、インジケータ120の中央位置120aが三角マーク121(操作手順2)の位置まで来たらリモコン100を中立位置に戻す。
第5段階として、前進してパレット穴にフォークを差し込む。
このように、制御部52は、複数のカメラ71〜78にて撮像された画像から画像認識によりリーチ式フォークリフト20の現在位置Pcに対する目標位置Ptまでの位置ずれ量を演算して、演算した位置ずれ量に応じて目標位置Ptに至る操作量を表示部54に表示させる。よって、目標位置Ptまで容易に至るようにすることができる。なお、現在位置Pcから中継点Prに到達すると自動で操舵するようにしてもよい。
詳しく説明する。
従来、フォークリフトを使用してパレットを持ち上げる際、パレット穴とフォークが正対している必要がある。フォーク位置とパレット穴の位置が合っていない場合、切り返し操作などをして再度位置を合わせる必要がある。さらに、簡単な操作でフォークの位置を合わせられるようにしたい。
本実施形態においては、映像認識により対象物(パレット)と自車(フォーク)の角度θ、及び図5の位置ずれ量(距離X1)を検出する。そして、現在のリーチ式フォークリフト20の位置(現在位置Pc)、方向から車両がパレット穴と正対する地点(Pt)に到達するために必要な車両の制御量(図5におけるθ=90°、X1=0)、操作順序を算出する。
このようにすることにより、操作者が簡単にフォークとパレットの位置合わせができる。詳しくは、操作順序を通知しない場合、操作者が自分の判断で走行と操舵を操作しなければならないため、習熟度の低い操作者では位置を合わせるのに余分な操作と時間がかかる可能性がある。具体的には、走行が先で操舵を後にすることにより時間がかからない。なぜなら、車両を間違いなく目標位置(目標地点)Ptに到達させるためには目標位置(目標地点)Ptと車両(リーチ式フォークリフト20)の距離、車両の速度に合わせて最適な操作順序、操舵角(操作量)と操作タイミングで操作を行う必要がある。それができない場合、位置ずれ量が発生し、再操作が必要になり、その結果、操作時間の増加を招く。
本実施形態では、カメラ映像よりフォークとパレットの位置関係を算出し、目標位置Ptであるフォークがパレット穴に正対する位置に到達するための操作量を算出する。さらに、操作手順を算出して、必要な操作量及び操作手順を操作者にガイドする。
つまり、必要な車両制御を実施するための操作手順を操作者に通知する。具体的には、直進走行量(d2相当量)に応じた前進操作量、θを90°とするために必要な操舵量の目標値を表示する。図7では操作順序と操作タイミング、操作量を通知する。
これにより、フォークの位置合わせの作業を簡略化することができる。その結果、作業者の負担を減らすことができる。さらに、作業効率の向上が期待できる。
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)産業車両用遠隔操作システム10の構成として、機台21に荷役装置22を備えるとともに車両通信部としての無線部40を有する産業車両としてのリーチ式フォークリフト20と、無線部40と無線通信を行う操作装置通信部としての無線部51を有し、リーチ式フォークリフト20の走行及び荷役装置22による荷役を遠隔操作するのに用いられる遠隔操作装置50と、を備える。リーチ式フォークリフト20に搭載され、リーチ式フォークリフト20の周囲を撮像する複数のカメラ71〜78と、遠隔操作装置50に設けられ、複数のカメラ71〜78にて撮像された画像を表示するための表示部54と、制御部52を備える。演算手段としての制御部52は、複数のカメラ71〜78にて撮像された画像から画像認識によりリーチ式フォークリフト20の現在位置Pcに対する目標位置(作業位置)Ptまでの位置ずれ量を演算する。表示制御手段としての制御部52は、演算した位置ずれ量に応じて目標位置Ptに至る操作量を表示部54に表示させる。
つまり、画像認識により現在位置から目標地点までの位置ずれ量(偏差)が分かるので位置ずれ量を解消するための操作量を表示する。よって、目標位置Ptまで容易に至るようにすることができる。
(2)表示制御手段としての制御部52は、操作手順も表示部54に表示させるので、目標位置Ptまで更に容易に至るようにすることができる。
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。
○ 図7に代わり図8に示すように表示してもよい。図8において、表示部54において、画面54aの中央部において前進を示す押しボタンBp1と後退を示す押しボタンBp2が表示される。また、表示部54の画面54aにおいて左旋回を示す押しボタンBp3が表示されるとともに右旋回を示す押しボタンBp4が表示される。リーチ式フォークリフトの前進を指し示す押しボタンBp1に対し、タップ数(具体的には2)の操作を指示する表示がされる。また、左旋回を指し示す押しボタンBp3に対し、タップ数(具体的には1)の操作を指示する表示がされる。図8においては、操作手順1及び操作手順2が表示されている。操作手順1は、リーチ式フォークリフトの前進を指し示す押しボタンBp1に付与されている。操作手順2は、左旋回を指し示す押しボタンBp3に付与されている。
つまり、操作手順として、リーチ式フォークリフトの進行方向前方に操作するとともに、その後において、所定の角度で左旋回を行う旨のガイド表示がなされている。
このようにして、操作順序と入力回数を表示するようにしてもよい。具体的には、入力するボタンをガイドする(前進用の押しボタンBp1を2回入力した後に左旋回用の押しボタンBp3を1回入力する等)。図8では操作順序と操作量(回数)のみ通知し、操作タイミングは車両側で自動的に判断される。
○ 図7に代わり図9に示すように表示してもよい。図9において、表示部54の画面54aの一部において、文字情報として直進走行X秒と左旋回操舵Y度が表示される。さらに、図9においては、操作手順1及び操作手順2が表示される。操作手順1は、直進走行X秒に付与されている。操作手順2は、左旋回操舵Y度に付与されている。操作者は、表示された文字情報と操作手順に従って図示しない操作部材(アクセル、ハンドル又はレバー等)を操作する。
つまり、操作手順として、リーチ式フォークリフトの進行方向前方に操作するとともに、その後において、所定の角度で左旋回を行う旨のガイド表示がなされている。
○ 操作手順2が表示されるタイミングが操舵を開始するタイミングであり、表示制御手段としての制御部52は操作タイミングも表示部54に表示させるようにしてもよい。つまり、操作手順2が表示されるタイミングを操舵を開始するタイミングとするのではなく、文字で何秒後に操舵を開始するタイミングであることを表示するようにしてもよい。この場合、目標位置Ptまで更に容易に至るようにすることができる。
○ 操作タイミングを自動制御する手段を更に備えるようにしてもよい。この場合、目標位置Ptまで更に容易に至るようにすることができる。つまり、操作タイミングを作業者の入力によらずに、操作タイミングを自動制御する手段を更に備える構成としてもよい。
○ 図6における制御部52が行う処理は制御部41が実行してもよい。
○ 図5では目標位置Ptを、フォークをパレット穴に差し込む前の正対位置とした。これに代わり、目標位置Ptを、フォークをパレット穴に差し込んだ位置としてもよい。
○ 車載カメラの台数は問わない。またカメラの向きも問わない。
○ 車載カメラに加えて設備側(インフラ側)にカメラを設置し、インフラカメラにより周辺を撮像して当該カメラ画像を使用してもよい。例えば、図5において仮想線で示すようにインフラカメラC1,C2を配置したシステム構成としてもよい。
○ 産業車両はリーチ式フォークリフトであったが、これに限るものではなく、リーチ式フォークリフト以外の産業車両であってもよい。
10…産業車両用遠隔操作システム、20…リーチ式フォークリフト、21…機台、22…荷役装置、40…無線部、50…遠隔操作装置、51…無線部、52…制御部、54…表示部、71,72,73,74,75,76,77,78…カメラ、Pc…現在位置、Pt…目標位置。

Claims (3)

  1. 機台に荷役装置を備えるとともに車両通信部を有する産業車両と、
    前記車両通信部と無線通信を行う操作装置通信部を有し、前記産業車両の走行及び前記荷役装置による荷役を遠隔操作するのに用いられる遠隔操作装置と、
    を備えた産業車両用遠隔操作システムであって、
    前記産業車両に搭載され、前記産業車両の周囲を撮像する複数のカメラと、
    前記遠隔操作装置に設けられ、前記複数のカメラにて撮像された画像を表示するための表示部と、
    前記複数のカメラにて撮像された画像から画像認識により前記産業車両の現在位置に対する目標位置までの位置ずれ量を演算する演算手段と、
    前記演算手段により演算した位置ずれ量に応じて目標位置に至る操作量を前記表示部に表示させる表示制御手段と、
    を備えることを特徴とする産業車両用遠隔操作システム。
  2. 前記表示制御手段は、操作手順も前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1に記載の産業車両用遠隔操作システム。
  3. 前記表示制御手段は、操作タイミングも前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1または2に記載の産業車両用遠隔操作システム。
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