JP2020040817A - フォークリフト用操作支援装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】荷役対象物に対しフォークリフトを容易に所定位置に所定姿勢となるように配置することができるフォークリフト用操作支援装置を提供する。【解決手段】リーチ式フォークリフト20を操作する際に操作を支援する。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の周囲を撮像する車載カメラ71と、直進した後に指定した操舵角で旋回することによりパレットに対し正対することができる直進と旋回の境界を知らせるコントローラ61と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、フォークリフト用操作支援装置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。詳しくは、x軸、y軸、z軸別の距離に対応した点線の矢印を画面表示している。
特開2013−86959号公報
ところが、フォークリフトの操作を支援する際に、フォーク先端の基準点から目標点までの距離を表示すべく、x軸、y軸、z軸別の距離に対応した点線の矢印を画面表示しても、操作者は、フォーク先端を目標点まで正しく操作することが難しい。
本発明の目的は、荷役対象物に対しフォークリフトを容易に所定位置に所定姿勢となるように配置することができるフォークリフト用操作支援装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明では、フォークリフトを操作する際に操作を支援するフォークリフト用操作支援装置であって、前記フォークリフトに搭載され、前記フォークリフトの周囲を撮像するカメラと、直進した後に指定した操舵角で旋回することにより荷役対象物に対し正対することができる前記直進と前記旋回の境界を知らせる案内手段と、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、案内手段により、直進した後に指定した操舵角で旋回することにより荷役対象物に対し正対することができる直進と旋回の境界が知らせられる。よって、荷役対象物に対しフォークリフトを容易に所定位置に所定姿勢となるように配置することができる。
請求項2に記載のように、請求項1に記載のフォークリフト用操作支援装置において、前記案内手段は、表示部において前記カメラにより撮像された画像に前記境界を示すガイドラインを重畳するとよい。
請求項3に記載のように、請求項1に記載のフォークリフト用操作支援装置において、前記案内手段は、前記カメラが撮像した画像を取り込んで画像認識により仮想空間を形成し、荷役対象物の位置と姿勢を認識し、前記フォークリフトが前記境界に到達したことを音声で報知するとよい。
請求項4に記載のように、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフォークリフト用操作支援装置において、前記案内手段は、パレットの前端面と前記フォークリフトの前記前進の向きが平行となるように案内するとよい。
請求項5に記載のように、請求項1〜4のいずれか1項に記載のフォークリフト用操作支援装置において、前記フォークリフト用操作支援装置は、フォークリフト用遠隔操作システムに用いられるものであって、前記フォークリフト用遠隔操作システムは、前記フォークリフトと、遠隔操作装置とを備え、前記フォークリフトは、機台に荷役装置を備えるとともに車両通信部を有し、前記遠隔操作装置は、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、前記フォークリフト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とよい。
本発明によれば、荷役対象物に対しフォークリフトを容易に所定位置に所定姿勢となるように配置することができる。
フォークリフト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。 ガイドラインを説明するための平面図。 (a)は作業場でのリーチ式フォークリフトとパレットの関係を説明するための概略平面図、(b)は表示部での表示内容を説明するための図。 (a)は作業場でのリーチ式フォークリフトとパレットの関係を説明するための概略平面図、(b)は表示部での表示内容を説明するための図。 (a)は作業場でのリーチ式フォークリフトとパレットの関係を説明するための概略平面図、(b)は表示部での表示内容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とパレットの関係を説明するための概略平面図。 ガイドラインを説明するための平面図。 作業場でのリーチ式フォークリフトとパレットの関係、及び、表示部での表示内容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とパレットの関係、及び、表示部での表示内容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とパレットの関係を説明するための概略平面図。 作業場でのリーチ式フォークリフトとパレットの関係、及び、表示部での表示内容を説明するための図。
(第1実施形態)
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。
本実施形態では、フォークリフト用操作支援装置は、フォークリフト用遠隔操作システムに用いられるものである。
図1に示すように、フォークリフト用遠隔操作システム10は、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40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40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5(a)に示すように、作業場においてパレット80から距離D1だけ離れた場所にリーチ式フォークリフト20が位置している。この状態から、操作者はリーチ式フォークリフト20を遠隔操作して、リーチ式フォークリフト20をパレット80に近づけてフォークをパレット穴80aに差し込む動作を行わせる。パレット80は平面視において長方形をなし、直交する2つの面のうち一方が前端面Spfであり、他方が側面であり、側面で構成される線が側面線Lpsとなる。
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、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には各種のアクチュエータが備えられている。具体的には例えば、走行用アクチュエータとしての後輪25を駆動させる走行モータ33、昇降用アクチュエータとしてのインナマスト28に連結されたリフトシリンダ29、リーチ用アクチュエータとしてのマスト26に連結されたリーチシリンダ30等が挙げられる。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。
図1に示すように、リーチ式フォークリフト20は、フォークリフト搭載機器50として、コントローラ51と、車両通信部としての無線ユニット52と、画像処理部53と、車両通信部としての無線機54と、車載カメラ71を有する。
遠隔操作装置40は、コントローラ61と、操作部62と、表示部(モニタ)63と、操作装置通信部としての無線機64,65と、画像処理部66を有する。遠隔操作装置40において、操作室側機器60として、コントローラ61と操作部62と表示部(モニタ)63と画像処理部66を備える。
遠隔操作装置40の無線機64は作業場に配置されている。また、遠隔操作装置40の無線機65は作業場に配置されている。操作室に配置されるコントローラ61は有線L1により作業場に配置した無線機64と接続されている。コントローラ61は有線L2により作業場に配置した無線機65と接続されている。
作業場において、遠隔操作装置40の無線機64とフォークリフト搭載機器50の無線ユニット52とは双方向に無線通信できる。また、作業場において、フォークリフト搭載機器50の無線機54から遠隔操作装置40の無線機65に無線で通信できる。
このようにして、リーチ式フォークリフト20は無線ユニット52及び無線機54を有し、遠隔操作装置40は、無線ユニット52及び無線機54と無線通信を行う無線機64,65を有する。
遠隔操作装置40のコントローラ61は、操作部62、表示部(モニタ)63及び画像処理部66と接続されている。操作部62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)がコントローラ61に送られる。コントローラ61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、無線機64を介してフォークリフト搭載機器50の無線ユニット52に無線送信する。
フォークリフト搭載機器50において、コントローラ51と無線ユニット52と画像処理部53とは、それぞれ相互に通信(例えばCAN通信)可能に接続されている。コントローラ51は遠隔操作装置40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。
無線ユニット52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、無線機64を介してコントローラ61に無線送信する。
図1において、コントローラ61は、無線機64、無線ユニット52及びコントローラ51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40において、操作部62を用いて操作者が所望の操作を行うとコントローラ61により操作内容が無線機64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、無線ユニット52で遠隔操作装置40からの操作内容が受信され、コントローラ51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。
図2及び図3に示すように、リーチ式フォークリフト20において機台21に車載カメラ71が前方を向くように取り付けられており、車載カメラ71は、リーチ式フォークリフト20の周囲を撮像する。具体的には、車載カメラ71は、リーチ式フォークリフト20の進行方向前方を撮像する。
リーチ式フォークリフト20において、車載カメラ71により撮像された画像はコントローラ51により画像処理部53及び無線機54を介して遠隔操作装置40側に送られる。遠隔操作装置40において、無線機65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コントローラ61により表示部63で表示される。図5(b)には表示部63の画面を示す。図5(b)において表示部63はディスクトップ型ディスプレイであって、表示画面63aを有する。
遠隔操作装置40に設けられる表示部63において、車載カメラ71にて撮像された画像が表示される。操作者は表示部63における車載カメラ71の画像を見ながら操作することになる。
画像処理部66によりカメラ画像にガイドラインを重畳させることができるようになっている。図4に示すガイドラインLg1は、直進した後に指定した操舵角で旋回することによりパレット80に対し正対することができる直進と旋回の境界を知らせるためのものであり、ガイドラインLg1とパレット80の側面線Lpsが重なったら(一致したら)、旋回する。
カメラ画像に重畳して直進と旋回の境界を知らせるためのガイドラインLg1について説明する。
図4に示すように、ガイドラインLg1は、前輪軸中心O1から前方に距離Aの地点において左右に延びる直線であり、A=L−(W/2)としている。ここで、Lは、図4において実線で示す正対位置(パレット中心O2と前輪軸中心O1とが一致)から、図4において2点鎖線で示すように操舵角一定で90°後退旋回した場合の前輪軸中心O1の直進方向移動距離(=旋回半径)である。Lは、操舵角により一義的に定まる。予め代表的な操舵角を設定しておく(複数の操舵角を設定し、それぞれの境界を同時に重畳してもよい)。Wは、パレット幅であり、予め代表的な値を設定しておく(複数設定して選択できるようにしてもよい)。
次に、作用について説明する。
今、図5(a)に示すように、リーチ式フォークリフト20がパレット80に対し距離D1だけ離れた場所に位置している。この状態から、図6(a)に示すように、リーチ式フォークリフト20が距離D2だけパレット80に接近するように直進してパレット80に対し距離D3だけ離れた場所に位置する。さらに、この状態から、図7(a)に示すように、リーチ式フォークリフト20が距離D4だけパレット80に接近するように直進してパレット80に対し距離D5だけ離れた場所に位置する。そして、この状態から、図8に示すように、リーチ式フォークリフト20を指定した操舵角(例えば80°)で旋回することにより荷役対象物としてのパレット80に対し所定位置に所定姿勢となるように配置してパレット80に正対させる。この状態では、パレット80の左右のパレット穴80aに対しリーチ式フォークリフト20の左右のフォーク31が所定距離だけ離間している。よって、図8の状態から左右のフォーク31を前方に移動させることにより左右のフォーク31を左右のパレット穴80aに差し込むことができる。
リーチ式フォークリフト20を操作する際に以下の操作支援が行われる。
図5(a)に示すリーチ式フォークリフト20がパレット80に対し距離D1だけ離れた場所に位置しているときにおいて、表示部63には図5(b)に示すようにガイドラインLg1を用いてガイド表示しつつカメラ画像が表示される。ガイドラインLg1は、距離目安線のうちの前方近距離用のガイドラインであり、パレット80に正対すべく指定した操舵角(例えば80°)で旋回する際に直進(図7(a)参照)と旋回(図8参照)の境界を知らせるためのものである。図5(b)においては、ガイドラインLg1とパレット80の側面線Lpsとは、大きく離間している。
図6(a)に示すリーチ式フォークリフト20がパレット80に対し距離D3だけ離れた場所に位置しているときにおいて、表示部63には図6(b)に示すようにガイドラインLg1を用いてガイド表示しつつカメラ画像が表示される。この時、ガイドラインLg1とパレット80の側面線Lpsとは、まだ離間している。
図7(a)に示すリーチ式フォークリフト20がパレット80に対し距離D5だけ離れた場所に位置しているときにおいて、表示部63には図7(b)に示すようにガイドラインLg1を用いてガイド表示しつつカメラ画像が表示される。この時、ガイドラインLg1とパレット80の側面線Lpsが重なる(一致する)。
このように、ガイドラインLg1とパレット80の側面線Lpsが重なったら(一致したら)、指定した操舵角(例えば80°)で旋回する。これにより、図8に示すようにパレット80と正対できる。
具体的には、コントローラ61は、図8に示すように、直進した後に指定した操舵角で旋回することにより荷役対象物としてのパレット80に対し正対することができる直進と旋回の境界を知らせる。詳しくは、図7(a),(b)に示すように、パレット80の前端面Spfに対しリーチ式フォークリフト20(機台21)の向きが平行となる姿勢で前後を合わせた状態において、舵角80°一定として、旋回して図8に示すようにリーチ式フォークリフト20をパレット80に正対させる。
その結果、荷役対象物としてのパレット80とリーチ式フォークリフト20との相対位置関係においてリーチ式フォークリフト20を所望の位置に所望の姿勢(機台の向き)となるように案内することができる。つまり、パレット80に対しリーチ式フォークリフト20を容易に所定位置に所定姿勢となるように配置することができる。
詳しく説明する。
図8に示すように、遠隔操作でリーチ式フォークリフト20の機台21をパレット80に正対させるために、旋回を始めるためのガイドラインLg1を表示する。図5(a)の状態から図6(a)及び図7(a)で示すように前進した後に、旋回という簡単な操作で図8に示すようにパレット80と正対することができる。つまり、図7(b)に示すように、ガイドラインLg1とパレット80の側面線Lpsが重なったら旋回するとパレット80と正対できる。
よって、初心者でも熟練者のように操作できる。また、前進、旋回を別々に実施するため、簡単な操作でパレット80に正対することができる。
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)リーチ式フォークリフト20を操作する際に操作を支援するフォークリフト用操作支援装置の構成として、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の周囲を撮像する車載カメラ71と、直進した後に指定した操舵角(固定の操舵角、例えば80°)で旋回することにより荷役対象物(パレット80)に対し正対することができる直進と旋回の境界を知らせる案内手段としてのコントローラ61と、を備える。よって、荷役対象物(パレット80)に対しリーチ式フォークリフト20を容易に所定位置に所定姿勢となるように配置することができる。
(2)案内手段としてのコントローラ61は、表示部63においてカメラ71により撮像された画像に境界を示すガイドラインLg1を重畳するので、確実である。
(3)フォークリフト用操作支援装置は、フォークリフト用遠隔操作システム10に用いられるものであって、フォークリフト用遠隔操作システム10は、リーチ式フォークリフト20と、遠隔操作装置40とを備える。リーチ式フォークリフト20は、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ユニット52及び無線機54を有し、遠隔操作装置40は、無線ユニット52及び無線機54と無線通信を行う操作装置通信部としての無線機64,65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。よって、遠隔操作する際に、荷役対象物(パレット80)に対しリーチ式フォークリフト20を容易に所定位置に所定姿勢となるように配置することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態を、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
本実施形態では、画像処理部66によりカメラ画像に、図9に示すように、傾き補正用のガイドラインLg10を更に重畳させることができるようになっている。傾き補正用のガイドラインLg10は、直進方向に延び、かつ旋回方向側に距離αだけ離れた直線である。距離αは、予め適当な値に設定しておく。距離αが0の場合は車幅延長線になる。
以下、具体的に説明する。
図10に示すように、リーチ式フォークリフト20がパレット80から離れた場所から距離D10だけ直進した後に更に距離D11だけ直進して旋回した場合において、ガイドラインLg1とパレット80の側面線Lpsとでなす角度θがゼロでなく、パレット80に対して機台21が傾いていると、旋回してもパレット80と正対できない。即ち、所定量ΔLだけ左のフォーク31と左のパレット穴80aがずれる。
また、図11に示すように、パレット80に対し横方向の機台21の位置が最適な距離D20に対し、パレット80に接近する側においてずれ量D21だけずれたり、パレット80に離間する側においてずれ量D22だけずれると、ガイドラインLg1とパレット80の側面線Lpsを合わせても、所定位置に所定姿勢となるように配置することができない。このように、一定舵角で旋回することにより正対させたいが、パレット80に対し横方向にリーチ式フォークリフト20がずれていると、パレット80の見え方が変わるため旋回しただけではパレット80と正対できない。
その結果、例えば、図12に示すように、パレット80に向かって前進しながら操舵を行って微調整する必要があり、操作が複雑になる。
本実施形態においては、パレット80と機台21の傾きを補正する第1ステップ用のガイドラインLg10(図13参照)を表示する。ガイドラインLg10は機台21の向きに延びている。そして、第1ステップ用のガイドラインLg10にパレット80の前端面Spfを一致させるようにする(図13参照)。
具体的には、次のような第1ステップ、第2ステップの処理を実行する。
コントローラ61は、第1ステップにおいて、図13に示すように、パレット80と機台21の傾きθを補正するためのガイドラインLg10を表示する。そして、ガイド表示に合わせた修正を行って図13に示すようにパレット80の前端面SpfとガイドラインLg10を一致させてパレット80と機台21が平行になるように調整する。
コントローラ61は、第2ステップにおいて、図8で示すごとく、一定の操舵角(例えば80°)で旋回し、パレット80と正対させる。
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。
(4)案内手段としてのコントローラ61は、パレット80の前端面Spfとリーチ式フォークリフト20(機台21)の直進の向きが平行となるように案内するので、リーチ式フォークリフト20をパレット80に正対させることができる。
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。
○ 指定した操舵角は一定操舵角であればよく80°以外でもよい。
○ 案内手段としてのコントローラ61は、カメラ71が撮像した画像を取り込んで画像認識により仮想空間を形成し、荷役対象物の位置と姿勢を認識し、フォークリフトが境界に到達したことを図1において仮想線で示す音声報知部67から音声で報知するようにしてもよい。同様に、傾きをガイドラインLg10の重畳でなく音声で報知すべく案内手段としてのコントローラ61は、カメラ71が撮像した画像を取り込んで画像認識により仮想空間を形成し、荷役対象物の位置と姿勢を認識し、傾き補正を図1において仮想線で示す音声報知部67から音声で報知するようにしてもよい。
具体的には、ガイドラインが無い場合においては次のようになる。
カメラ画像を取り込んで画像認識により仮想空間を形成し、パレット80の位置と姿勢を認識し、パレット80の前端面Spfとガイドライン(Lg10)が一致すると音で知らせる。また、直進と旋回の境界に来たら「操舵角80°で曲がって下さい」を音で知らせ、旋回が終わったらまた知らせる。
○ 荷役対象物はパレット80に限ることはない。例えば、フォークリフトにより移送等する荷等であってもよい。
○ 車載カメラの台数は問わない。
○ 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。
○ フォークリフト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フォークリフトであってもよい。例えば、ロールをクランプするフォークリフト等でもよい。
○ フォークリフト用操作支援装置はフォークリフト用遠隔操作システムに用いられるものであったが、これに限るものではない。例えば、有人フォークリフトに用いてもよい。つまり、カメラを搭載した無人フォークリフトと、表示部を有する遠隔操作装置とを備えるではなく、例えば、カメラと表示部を搭載した有人フォークリフトに適用してもよい。
10…フォークリフト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…遠隔操作装置、52…無線ユニット、54…無線機、61…コントローラ、64,65…無線機、71…車載カメラ、80…パレット、Lg1…ガイドライン、Spf…前端面。

Claims (5)

  1. フォークリフトを操作する際に操作を支援するフォークリフト用操作支援装置であって、
    前記フォークリフトに搭載され、前記フォークリフトの周囲を撮像するカメラと、
    直進した後に指定した操舵角で旋回することにより荷役対象物に対し正対することができる前記直進と前記旋回の境界を知らせる案内手段と、
    を備えることを特徴とするフォークリフト用操作支援装置。
  2. 前記案内手段は、表示部において前記カメラにより撮像された画像に前記境界を示すガイドラインを重畳することを特徴とする請求項1に記載のフォークリフト用操作支援装置。
  3. 前記案内手段は、前記カメラが撮像した画像を取り込んで画像認識により仮想空間を形成し、荷役対象物の位置と姿勢を認識し、前記フォークリフトが前記境界に到達したことを音声で報知することを特徴とする請求項1に記載のフォークリフト用操作支援装置。
  4. 前記案内手段は、パレットの前端面と前記フォークリフトの前記直進の向きが平行となるように案内することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のフォークリフト用操作支援装置。
  5. 前記フォークリフト用操作支援装置は、フォークリフト用遠隔操作システムに用いられるものであって、
    前記フォークリフト用遠隔操作システムは、前記フォークリフトと、遠隔操作装置とを備え、
    前記フォークリフトは、機台に荷役装置を備えるとともに車両通信部を有し、
    前記遠隔操作装置は、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、前記フォークリフト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ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のフォークリフト用操作支援装置。
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