JP2020111198A - 作業車両 - Google Patents
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Abstract
Description
上記特許文献1の作業車両は、いわゆるケータリングトラック等と呼ばれる空港用ハイリフトトラックであり、シザースリンク式昇降機構により車台に対して箱状の荷物車載部が昇降可能に構成されている。また、この空港用ハイリフトトラックは、荷物車載部に対して相対移動可能に設けられて飛行機の機体と荷物車載部との間を接続する接続入替部としてのプラットフォームを備えている。
また、作業者が荷物車載部の高さ位置を機体の出入口の高さに一旦合わせた後、燃料補給等で荷物車載部の高さ位置と機体の出入口の高さ位置の位置ずれが生じたときには、再度、荷物車載部の高さ位置を合わせる微調整を行うことがあった。作業者は、当該位置ずれが許容範囲を超えていないか常時確認を行う必要がある点でも、作業者の負担が増えていた。
また、上記トラックでは、飛行機の機体出入口下方の所定位置に停車する際、ある程度機体に近づくと運転席の作業者の前方視界に当該出入口が入らず、荷物車載部を機体出入口に接続するために好適な停車位置が判断し難くなるために、誘導する別の作業者を必要としていた。
また、荷物車載部の高さ位置が機体の出入口の高さに一旦合わされた後、荷物車載部の高さ位置と機体の出入口の高さ位置の位置ずれが生じたときには、制御部が物体像取得部によりその位置ずれを認識して自動的に位置修正を行うことができる。
その結果、作業者は、従来の位置合わせ操作の必要がなくなり、作業負担が軽減される。空港用ハイリフトトラックにおいては、作業者がプラットフォームの先端を飛行機の機体出入口の下縁近傍に位置合わせする操作をしなくとも制御部により正確に位置合わせが行われる。これにより、空港用ハイリフトトラックによる機内食カート等の運搬業務において、作業者の負担を減らし、作業を正確に行いつつ作業時間の短縮化を図ることができる。
前記制御部は、前記物体像取得部の取得結果に基づき前記荷物車載部を下降させる際に、前記油圧ポンプを駆動停止させた状態で前記油圧コントロールバルブを切り替え、前記昇降機構の前記駆動アクチュエータからの作動油を前記作動油タンクに逃がすように構成した。
また、荷物車載部の高さ位置が機体の出入口の高さに一旦合わされた後、荷物車載部の高さ位置と機体の出入口の高さ位置の位置ずれが生じたときでも、上述した特徴を備える制御部なので、物体像取得部によりその位置ずれも認識可能でさらに自動的に位置修正できる。
その結果、従来の位置合わせ操作の必要がなくなった作業者にとって、作業負担が大きく軽減される。
支持部材435は、底辺と縦辺と斜辺の3本のフレーム材が三角状に組み付けられて形成されている。そのうち縦辺のフレーム材の外側面には、図示省略の縦辺ローラ部が設けられており、その縦辺ローラ部が上下ガイドレール434の溝部に嵌合されている。
また、基端PF440の底部には、油圧式の第2スライドシリンダ443が設けられている。当該シリンダ443のチューブが左右一対の支持部材435,435に架設されたクロスメンバ443aに固定されている。
第1PF450は、中間PF441よりも左右幅の細い平面視略長方形の板部材であり、その先端部を除く部分が中間PF441と中間底板441bとの間に挿入されている。第1PF450の基端部には、上下方向を軸心方向とする第1旋回軸445が固着され(図3(b)参照)、その第1旋回軸445の上下端は、PF441と中間底板441bのボス部(図示省略)に支持されている。
第1PF450は、中間底板441bに設けた油圧式の第1旋回モータ444(図8参照、図4では省略)により、第1旋回軸445を中心として中間PF441に対して水平面内で左右に旋回されるようになっている。
また、第2PF451の前部には、渡し板ユニット455が設けられている。当該渡し板ユニット455は、第2PF451の前部に設けられた渡し板456を有し、PF44に対して渡し板456が起立した姿勢からPF44とほぼ同じ水平な姿勢に回動可能となっている。なお、少なくとも荷台4が上昇動作中のときには、収容箱410に設けられた上記のシャッター413は閉状態となっている。
物体検出部223は、上記の特徴量を、記憶部225から読み出した後述の3種類の識別器M1,M2,M3のいずれかに入力して、出力されたスコアを判断処理部224に送るようになっている。
一方、第3カメラ439は、トラック1の停車後に接続入替部42を機体出入口12に対して接続する際に使用され、機体出入口12とPF44の先端との位置関係を上下左右の2次元的に認識できればよく距離情報を必要としない。第3カメラ439は、機体出入口12とPF44との両方をカメラ画像に含めて機体出入口12とPF44の先端との位置合わせを行うためにトンネル部430の天井部430cに設けられているが、この第3カメラ439の取付位置では、仮に距離情報を測定できるとしてもトンネル部430に対するPF44の先端の機体出入口12に対する距離の変化は認識しにくい(第3カメラ439と機体出入口12との距離関係はPF44の伸縮によって変化しないため)。そのため、本実施形態では、PF44の先端の機体出入口12に対する距離の変化は、第1距離センサ459aおよび第2距離センサ459bで検出している。
3種類の識別器M1,M2,M3は、カメラ437a,437b,439で取得された画像に写っている大量の「機体出入口」画像のHOG特徴量と、画像に機体出入口12が写っていない大量の「非機体出入口」画像のHOG特徴量からなる学習データを用いて、判定基準のパラメータをSVM(Support Vector Machine)により予め学習させたプログラムである。例えば、「機体出入口」画像は+1の正値とし、「非機体出入口」画像は−1の負値として予め学習させる。そして、各識別器を使用する場合、各識別器は、カメラ画像をラスタスキャンする検出窓の領域に機体出入口12が写っていれば0より大きく1未満のスコアを出力し、写っていなければ−1より大きく0以下のスコアを出力するように設定されている。機体出入口12の認識確度が高いほど1に近づいた値となり、認識確度が低いとほぼ0に近い値となる。
また、架装物制御部226は、作業者が操作する架装物操作部230と電気的に接続され、作業者は、この架装物操作部230から操作信号を架装物制御部226に送ることにより、各アクチュエータをマニュアルで操作可能となっている。
さらに、架装物制御部226は、車台制御部227と電気的に接続されて信号を入出力可能となっている。
上記目標位置情報は、上記型式情報と、接続対象の機体出入口12に関して飛行機11の前輪に対する相対位置情報と、到着する搭乗ゲート16に対応する駐機スポット(飛行機前輪停止位置)の水平座標情報とを基にして、管制塔15において算出される情報である。
なお、地上から機体出入口までの高さおよび機体出入口の形状が、請求項における「搬出入部情報」に相当する。
走行するトラック1の位置情報と上記目標位置情報を使用することで、架装物制御部226は、飛行機11の機体出入口12の半径L1の距離の算出や管制塔15との送受信すべき位置やタイミングなどを把握できる。さらに、トラック1の位置から機体出入口12までの距離Lが架装物制御部226によって継続して算出されるようになっており、架装物制御部226は、距離Lの情報を物体認識ユニット221の判断処理部224に継続的に送ることができる。
なお、第1閾値以上と判断される領域が複数存在する場合は、出力値が最大の領域に認識マークHを表示することが好ましい。
上記2種類のラインI,Jを利用することで、運転者は表示部201bに表示される位置を目標に運転するだけなので、停車位置Deを指示する指示者を別途配置させる必要もなく省人化できる。なお、同図では、左端に「左右×」と表示するように、認識マークHが目標左右ラインI,Iにまだ入っていない状態が示され、右端に「前後20m」と表示するように、トラック1が機体出入口12まで水平距離で20mの移動が必要な状態であることが示されている。
架装物制御部226は、機体出入口12を認識できたとの判断を判断処理部224から受ける(S5)と、第1カメラ437aおよび第2カメラ437bの画像データにおいて、当該カメラ画像内で機体出入口12の上下位置が不適切かどうかを判断処理部224からの出力データに基づいて判断する。
そこで、架装物制御部226は、光軸を水平方向に向けたカメラ437a,437bのカメラ画像内において、機体出入口12の上端が、カメラ画像の上端に接する状態となったかどうかを判断し、この接する状態の場合、不適切な状態と判断する(S6)。架装物制御部226が不適切と判断すると、架装物制御部226は、カメラ回動モータ438に信号を出力してカメラ437a,437bを所定角度だけ上方へ回動させ、機体出入口12の的確な認識状態を継続できる(例えば図11の状態となる)。
なお、架装物制御部226は、カメラ437a,437bのカメラ画像内で機体出入口12の上下位置が適切であると判断した場合、カメラ437a,437bの光軸を変更させない。
当該ステップにおいては、架装物制御部226は、車台制御部227を介してPTO212がオンであることを判断する(S11)と、判断処理部224に対し、使用するカメラを第1カメラ437aおよび第2カメラ437bから第3カメラ439へ切換える指示を出し、表示部201bに第3カメラ439で取得された画像を表示させ(S12)、使用する識別器を接近識別器M2から水平識別器M3に切り換える指示を出す(S13)。
上昇判定ラインNは、トラック1の停車位置Deから渡し板456を架け渡し可能な距離までPF44の先端を伸長させた場合に第3カメラ439のカメラ画像内でPF44の先端が到達する位置に描かれている。カメラ画像内ではカメラからの距離が遠いほど画像中央の方に表示されることから、上昇判定ラインNは、伸長前のPF44の先端位置と比較して少し上方に表示される。
第4作業状態に移行されて第3カメラ439に切り替えられる(S12)と上昇判定ラインNが表示され(S141)、第3カメラ439で取得された画像データが物体検出部223に入力される(S142)。
物体検出部223は、カメラ画像内で検出窓をラスタスキャンし、各検出窓領域でのHOG特徴量を算出し(S143)、水平識別器M3に入力された各HOG特徴量がに基づいて、物体検出部223において各領域での認識結果(正値もしくは負値)を判断処理部224に送る。判断処理部224は、その出力値が正で第4閾値以上の領域を検索して抽出する(S144)。さらに、第4閾値以上の領域が見つける(S145)ことで、架装物制御部226は、第4閾値以上と判断された領域(機体出入口12と認識される領域)を囲む認識マークPを表示部201bに表示する(S147a)。
このとき、架装物制御部226は、カメラ画像に機体出入口12が含まれない(荷台4がある程度上昇させるまでの)間はh1−h2が負になるので、表示部201bに未認識表示を行う(S146c)。未認識表示としては、機体出入口12の認識処理の実行中だが荷台4の上昇が不十分なために認識できていないことを報知する。
未認識表示の後、架装物制御部226は、昇降シリンダ302を所定ストローク伸長させて荷台4を所定高さ分上昇させ(S146d)、荷台上昇ステップを繰り返す。
こうしたベース部43のスライド移動と第1PF450および第2PF451の旋回移動とにより、渡し板456のずれ量が許容範囲内と判断されれば(S16)、前後調整ステップ(S20〜S23)に移行する。
接続可能距離L2以上の場合(S20でNO)、架装物制御部226は、スライドシリンダ412、443の一方もしくは両方を伸長させて、第2PF451の先端を所定距離だけ前方(図3における矢印E4又は矢印E5に示す方向)へ移動させる(S21)。
なお、接地信号が送られるタイミングから所定時間遅らせて、渡し板回動モータ458の駆動を停止させるようにしても良い。そうすれば、第2円盤457eにおいて、係合突起457fと係合する部分が係合長孔457gとなっているので、燃料等の積み込みによって飛行機11が沈み込んだ場合、その沈み込みに追従するようにして渡し板回動モータ458を動かすことなく渡し板456を少し傾動させることができる。
他にも、第1スライドシリンダ412の伸縮によって車台2に対して荷物車載部41が前後方向へ相対移動されるとともにスライド機構432によって車台2に対して接続入替部42が左右方向へ相対移動されるようになっているが、本発明はこれに限らず、荷物車載部と接続入替部のいずれか一方のみが車台に対して相対移動される構成でもよい。
また、本実施形態では、本発明を適用する作業車両の一例として航空用のハイリフトトラックをあげて説明したが、本発明はこれに限らず、様々な作業車両に適用することができる。
具体的に説明すると、例えば特開2003−154886で示されたような燃料給油車では、車両後部にリフト機構が設けられており、このリフト機構で作業台たるリフターを昇降させるようになっている。また、リフターには給油ホースの先端ノズルが配設されている。このような燃料給油車は、リフターが飛行機の翼下面の給油口の下方になるように位置合わせしてから停車される。そして、作業者が手動でリフターを上昇させて給油ホースの先端ノズルを給油口に手動で位置合わせしてから接続し、車載タンクに貯留された燃料を飛行機に給油するようになっている。例えば、このような燃料給油車の車載タンクを本発明の荷物車載部と考え、リフト機構を本発明の接続入替部と考える。そして、自動でリフターを上昇させるとともに給油ホースの先端ノズルを給油口に対し自動で位置合わせさせたい場合に、給油口を物体像取得部としてのカメラで撮影し、その出力データに基づき制御部でリフト機構の上昇を制御することにより、本発明を適用できる。
例えば、特開昭61−124402で示されたような塵芥車では、廃棄物を収容する塵芥収容箱と、車両側方に設けられた可動アームと、可動アーム先端に取り付けられて塵芥容器を掴む掴み装置とを備えている。塵芥車は、停車が行われる際、掴み装置が塵芥容器の置き場所の近傍となるように作業者により車両前後位置が合わされる。また、停車後に作業者は、可動アームを手動操作して掴み装置を車両側方に移動させて塵芥容器に位置合わせし、掴み装置に塵芥容器を把持させる。さらに、作業者は、可動アームを操作して塵芥容器の中の廃棄物を塵芥収容箱に投入させる。このような塵芥車の場合、塵芥収容箱を本発明の荷物車載部と考え、可動アームを本発明の接続入替部と考え、塵芥容器を荷物搬出入部と考える。そして、塵芥容器を物体像取得部としてのカメラで撮影し、その出力データに基づき制御部で可動アームの動きを制御することにより、本発明を適用できる。
今回、開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、前記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
2 車台
3 昇降機構
4 荷台
11 飛行機(荷物搬出入部)
12 機体出入口(荷物搬出入部の出入口)
15 管制塔(管理センタ)
41 荷物車載部
42 接続入替部
43 ベース部
44 プラットフォーム(PF)
201a 表示部
213 油圧ポンプ
214 作動油タンク
215 油圧コントロールバルブ
220 制御部
221 物体認識ユニット
222 距離画像生成部
223 物体検出部
224 判断処理部
225 記憶部
226 架装物制御部
228 通信部
229 位置情報取得部
231 PTOスイッチ(動力切替スイッチ)
412 第1スライドシリンダ(駆動アクチュエータ)
432 スライド機構
443 第2スライドシリンダ(駆動アクチュエータ)
437a 第1カメラ(物体像取得部)
437b 第2カメラ(物体像取得部)
439 第3カメラ(物体像取得部)
444 第1旋回モータ(駆動アクチュエータ)
452 第2旋回モータ(駆動アクチュエータ)
456 渡し板
458 渡し板回動モータ
De 停車位置
H 認識マーク
P 認識マーク
I 目標左右ライン(停車ガイド情報)
J 目標前後ライン(停車ガイド情報)
K 車両位置ライン(停車ガイド情報)
M1 遠方識別器(識別器)
M2 接近識別器(第1識別器)
M3 水平識別器(第2識別器)
N 上昇判定ライン
Claims (11)
- 車台上に設けられた荷物車載部と、
前記荷物車載部に設けられ、前記荷物車載部と荷物運搬先または荷物運搬元の荷物搬出入部との間に接続されて荷物を入れ替えるために使用される接続入替部と、
前記荷物車載部および/または前記接続入替部に設けられ、周囲の物体像のデータを取得する物体像取得部と、
前記物体像取得部の取得結果に基づき駆動アクチュエータを制御し、前記荷物車載部および/または前記接続入替部を前記車台に対して相対移動させる制御部と、
を備えることを特徴とする作業車両。 - 前記荷物車載部は、昇降機構により前記車台に対して昇降可能に構成され、
前記制御部は、前記物体像取得部の取得結果に基づき前記昇降機構の前記駆動アクチュエータを制御することによって、前記荷物車載部を昇降方向に移動させるように構成した請求項1に記載の作業車両。 - 前記駆動アクチュエータを駆動する油圧ポンプと、前記駆動アクチュエータの運動方向を切り替える油圧コントロールバルブと、前記油圧ポンプと前記油圧コントロールバルブとの間に設けられる作動油タンクと、を備え、
前記制御部は、前記物体像取得部の取得結果に基づき前記荷物車載部を下降させる際に、前記油圧ポンプを駆動停止させた状態で前記油圧コントロールバルブを切り替え、前記昇降機構の前記駆動アクチュエータからの作動油を前記作動油タンクに逃がすように構成した請求項2に記載の作業車両。 - 前記接続入替部は、前記荷物車載部とともに昇降するように前記荷物車載部に連結され、かつ、水平移動機構により前記荷物車載部に対して前記接続入替部の少なくとも一部が水平方向に移動可能に構成され、
前記制御部は、前記物体像取得部の取得結果に基づき前記水平移動機構の前記駆動アクチュエータを制御することによって、前記接続入替部を水平方向に移動させるように構成した請求項1〜3のいずれか1つに記載の作業車両。 - 前記制御部には、車両進行方向の表示を行う表示部が接続され、
前記制御部は、前記物体像取得部の取得結果に基づいて、前記荷物搬出入部に対する所定の停車位置に関する停車ガイド情報を作成して前記表示部に表示するように構成した請求項1〜4のいずれか1つに記載の作業車両。 - 前記制御部は、前記物体像取得部から取得したデータを加工して物体を認識する物体像認識ユニットを備え、
前記物体像認識ユニットは、前記データから距離画像を生成する距離画像生成部と、生成された前記距離画像から前記物体を検出する物体検出部と、前記荷物搬出入部の検出のために前記物体像検出部によって用いられる識別器を収めた記憶部と、を有している請求項1〜5のいずれか1つに記載の作業車両。 - 前記識別器は、車両走行により前記荷物搬出入部に自車が接近する際に使用される第1識別器と、前記荷物搬出入部に対する所定の停車位置への自車停車後において前記接続入替部を移動させる際に使用される第2識別器と、を有している請求項6に記載の作業車両。
- 車両走行のための動力と前記所定の停車位置への自車停車後に前記接続入替部を移動させるための動力とを切り替える動力切替スイッチの切替タイミングに基づいて、前記制御部は、前記第1識別器の使用と前記第2識別器の使用とを切り替えるように構成した請求項7に記載の作業車両。
- 前記制御部は、管理センタと無線通信する通信部を有するとともに前記制御部には位置情報取得部が接続され、
前記通信部には、前記管理センタから前記荷物搬出入部の現在位置に関する目標位置情報が送信され、
前記制御部は、前記位置情報取得部から自車の現在位置情報を得て前記目標位置情報に基づく前記荷物搬出入部の位置までの距離を算出することによって、自車が前記荷物搬出入部に対して所定の距離まで近づいたことを認識したことをトリガに、前記物体像取得部の取得結果に基づく前記荷物搬出入部の認識を開始するように構成した請求項1〜8のいずれか1つに記載の作業車両。 - 前記通信部には、前記管理センタから前記荷物搬出入部における出入口の位置と形状に関する情報を含む搬出入部情報が送信され、
前記制御部は、前記搬出入部情報に基づいて前記出入口の位置に合うように前記接続入替部の移動を制御するように構成した請求項9に記載の作業車両。 - 前記制御部は、前記物体像取得部で取得されるデータに前記出入口が含まれない位置から前記搬出入部情報に基づく前記出入口の位置まで前記駆動アクチュエータの制御により前記接続入替部を移動させた際に、前記物体検出部により前記出入口が認識されない場合には、前記駆動アクチュエータの駆動を停止するように構成した請求項10に記載の作業車両。
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