JP2020175979A - フォークリフト及びコンテナ姿勢検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出すること。【解決手段】フォークリフトは、制御装置と、距離計と、を備える。距離計は、レーザーを周辺に照射し、レーザーが当たった照射点Ｐから反射された反射光を受信することで周辺環境を認識可能なレーザーレンジファインダである。制御装置は、照射点Ｐから縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４を抽出する。縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とは、コンテナの開口部を囲む縁のうち互いに水平方向に離間した２つの縁に当たった照射点Ｐである縁照射点Ｐ１，Ｐ２の候補である。制御装置は、距離情報、位置情報及び姿勢情報と、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とを照合することで縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出する。制御装置は、縁照射点Ｐ１，Ｐ２同士を結ぶ直線Ｌの傾きからフォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出する。【選択図】図７

Description

本発明は、フォークリフト及びコンテナ姿勢検出方法に関する。

荷の輸送には、荷を積載可能なコンテナが用いられる。コンテナに荷を積載する際には、フォークリフトによってコンテナに荷を搬送する。コンテナは、開閉可能な扉を備えている。荷を積載する際には、扉を開けることで生じた開口部からコンテナに荷を積載する。コンテナに効率良く荷を積載するためには、コンテナの内面に対する荷の傾きを小さくすることが好ましい。コンテナの内面に対する荷の傾きを小さくするためには、コンテナの開口部に対してフォークリフトが真っ直ぐに近付く必要がある。即ち、フォークリフトの前進方向が開口部に対して垂直に交わる状態でコンテナに荷を積載する必要がある。

フォークリフトを、フォークリフトの前進方向が開口部に対して垂直に交わる状態にするためには、フォークリフトに対するコンテナの相対角度を求め、相対角度に合わせて操舵を行う。フォークリフトに対するコンテナの相対角度を求めるには、例えば、特許文献１に記載されたマーカーを用いることが考えられる。特許文献１では、自律移動体の自己位置推定のために、自律移動体が用いられる区画にマーカーを配置している。自律移動体は、マーカーを検出する検出部を備え、マーカーを検出することで自己位置を推定している。

マーカーを用いてフォークリフトに対するコンテナの相対角度を求める場合、コンテナにマーカーを配置し、フォークリフトにマーカーを検出できる検出部を配置する。例えば、コンテナの２箇所にマーカーを配置し、検出部によって各マーカーまでの距離を検出することで、フォークリフトに対するコンテナの相対角度を求めることができる。

特開２０１７−２０４０４３号公報

ところで、コンテナにマーカーを設ける場合、それぞれのコンテナにマーカーを取り付ける必要があるため手間がかかる。また、マーカーの取付精度によっては、フォークリフトに対するコンテナの相対角度が正確に求められない場合が生じる。

本発明の目的は、フォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出することができるフォークリフト及びコンテナ姿勢検出方法を提供することにある。

上記課題を解決するフォークリフトは、車体と、前記車体に設けられた荷役装置と、水平方向に対する照射角度を変更しながら前記荷役装置の前方にレーザーを照射し、前記レーザーが当たった照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定するレーザーレンジファインダと、を備えたフォークリフトであって、前記荷役装置の前方に配置されたコンテナに荷を積載する荷役状態において、前記コンテナ内に荷を積載するための開口部を囲む前記コンテナの縁のうち、互いに水平方向に離間した２つの縁のそれぞれに当たる前記照射点の候補である縁照射点候補を抽出する縁照射点候補抽出部と、前記２つの縁の間の距離情報、前記コンテナの位置情報及び前記コンテナの姿勢情報の少なくとも１つが記憶された記憶部と、前記距離情報、前記位置情報及び前記姿勢情報の少なくとも１つと、前記縁照射点候補とを照合することで、前記２つの縁のそれぞれに当たる前記照射点である縁照射点を抽出する縁照射点抽出部と、前記縁照射点同士を結ぶ直線の傾きからフォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出部と、を備える。

直線は、開口部を囲む縁のうち互いに水平方向に離間した２つの縁に当たる縁照射点同士を結ぶことで得られる。縁照射点は、距離情報、位置情報及び姿勢情報の少なくとも１つと、縁照射点候補とを照合することで抽出できる。フォークリフトに対するコンテナの相対角度は、直線の傾きとなって現れるため、直線の傾きからフォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出することができる。

上記フォークリフトについて、前記縁照射点抽出部は、前記距離情報、前記位置情報及び前記姿勢情報のうちの２つ又は全てと、前記縁照射点候補とを照合することで前記縁照射点を抽出してもよい。これによれば、より正確に縁照射点を抽出することができる。

上記フォークリフトについて、前記縁照射点候補抽出部は、隣り合う前記照射点同士を結んだときの線分の傾きから前記縁照射点候補を抽出してもよい。これによれば、縁照射点候補をより正確に抽出することができる。

上記課題を解決するコンテナ姿勢検出方法は、車体に設けられた荷役装置を備えるフォークリフトによって前記荷役装置の前方に配置されたコンテナに荷を積載する荷役状態において、前記フォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出方法であって、水平方向に対する照射角度を変更しながら前記荷役装置の前方にレーザーを照射し、前記レーザーが当たった照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定するレーザーレンジファインダによって前記照射点までの距離を測定し、前記コンテナ内に荷を積載するための開口部を囲む前記コンテナの縁のうち、互いに水平方向に離間した２つの縁のそれぞれに当たる前記照射点の候補である縁照射点候補を抽出し、前記２つの縁の間の距離情報、前記コンテナの位置情報及び前記コンテナの姿勢情報の少なくとも１つと、前記縁照射点候補とを照合することで、前記２つの縁のそれぞれに当たる前記照射点である縁照射点を抽出し、前記縁照射点同士を結ぶ直線の傾きから前記フォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出する。

直線は、開口部を囲む縁のうち互いに水平方向に離間した２つの縁に当たる縁照射点同士を結ぶことで得られる。縁照射点は、距離情報、位置情報及び姿勢情報の少なくとも１つと、縁照射点候補とを照合することで抽出できる。フォークリフトに対するコンテナの相対角度は、直線の傾きとなって現れるため、直線の傾きからフォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出することができる。

上記コンテナ姿勢検出方法について、前記距離情報、前記位置情報及び前記姿勢情報のうちの２つ又は全てと、前記縁照射点候補とを照合することで前記縁照射点を抽出してもよい。

上記コンテナ姿勢検出方法について、隣り合う前記照射点同士を結んだときの線分の傾きから前記縁照射点候補を抽出してもよい。

本発明によれば、フォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出することができる。

フォークリフトを示す概略側面図。 フォークリフトの概略構成図。 フォークリフトが用いられる作業場の模式図。 コンテナの斜視図。 コンテナの断面図と距離計の照射範囲を模式的に示す図。 フォークリフトが荷役状態の際に制御装置が行う処理を示すフローチャート。 コンテナにレーザーを照射したときの照射点を模式的に示す図。 フォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出した後のフォークリフトの動きを示す図。

以下、フォークリフト及びコンテナ姿勢検出方法の一実施形態について説明する。
図１に示すように、フォークリフト１０は、車体１１と、車体１１の前下部に配置された駆動輪１２と、車体１１の後下部に配置された操舵輪１３と、を備える。フォークリフト１０は、車体１１の前方に、荷役装置１４を備える。荷役装置１４は、車体１１の前部に立設されたマスト１５と、マスト１５に固定されたリフトブラケット１６と、リフトブラケット１６に固定された一対のフォーク１７と、を備える。フォーク１７には、荷Ｗが積載される。図示は省略するが、荷Ｗはパレットに搭載された状態でフォーク１７に積載される。本実施形態において、荷役装置１４の前方と車体１１の前方とは一致している。荷役装置１４の前方とは、フォーク１７の延びる方向である。荷役装置１４は、マスト１５を昇降動作させるリフトシリンダ１８を備える。荷役装置１４は、マスト１５を傾動させるティルトシリンダ１９を備える。リフトシリンダ１８及びティルトシリンダ１９は油圧シリンダである。

図２に示すように、フォークリフト１０は、駆動機構２１と、油圧機構２２と、制御装置２３と、距離計３０と、を備える。駆動機構２１は、フォークリフト１０を走行動作させるための部材であり、駆動輪１２を駆動させるための走行用モータや、操舵輪１３を操舵させるための操舵機構を含む。油圧機構２２は、リフトシリンダ１８及びティルトシリンダ１９への作動油の給排を制御するための部材であり、ポンプを駆動させるための荷役モータや、コントロールバルブを含む。

制御装置２３は、処理部２４及び記憶部２５を備える。記憶部２５には、フォークリフト１０を制御するための種々のプログラムが記憶されている。制御装置２３は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。制御装置２３は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。

制御装置２３は、記憶部２５に記憶されたプログラムに従い、駆動機構２１及び油圧機構２２を制御することで、フォークリフト１０を動作させる。本実施形態のフォークリフト１０は、搭乗者による操作が行われることなく、制御装置２３による制御によって自動で走行、操舵、荷役の動作を行うフォークリフトである。

図３に示すように、フォークリフト１０は、工場、港湾などの荷Ｗを搬送する必要のある作業場で使用される。作業場には、荷Ｗが置かれる第１位置Ａ１と、コンテナＣが配置される第２位置Ａ２と、フォークリフト１０が荷ＷをコンテナＣに積載する荷役状態になる第３位置Ａ３と、が設定されている。

フォークリフト１０は、第１位置Ａ１に置かれた荷ＷをコンテナＣまで搬送し、コンテナＣに荷Ｗを積載する。コンテナＣに荷Ｗを積載する場合、フォークリフト１０は、第１位置Ａ１でフォーク１７に荷Ｗを積載した後に、第３位置Ａ３に移動する。第３位置Ａ３に到着した状態で、荷役装置１４の前方が第２位置Ａ２を向くようにフォークリフト１０は第３位置Ａ３に移動する。

制御装置２３の記憶部２５には、地図情報が記憶されている。地図情報とは、環境地図と、第１位置Ａ１の座標と、第２位置Ａ２の座標と、第３位置Ａ３の座標と、を示す情報である。環境地図は、フォークリフト１０の用いられる環境の形状、広さなど、フォークリフト１０の周辺環境の物理的構造に関する情報である。第１位置Ａ１の座標、第２位置Ａ２の座標及び第３位置Ａ３の座標は、環境地図内に設定されている。

環境地図は、フォークリフト１０が用いられる周辺環境を予め把握できていれば、予め記憶部２５に記憶されていてもよい。環境地図を予め記憶部２５に記憶する場合、建築物の壁、柱など位置の変化しにくい物の座標を環境地図として記憶する。環境地図は、SLAM：Simultaneous Localization and Mappingによるマッピングにより作成されてもよい。マッピングは、例えば、カメラや測域センサ等の環境センサによって得られた座標から局所地図を作成し、この局所地図を自己位置に応じて組み合わせることによって行われる。なお、環境センサとしては、後述する距離計３０を用いることもできる。

制御装置２３は、環境地図上でのフォークリフト１０の位置を推定する自己位置推定を行いながら駆動機構２１を制御することで、第３位置Ａ３にフォークリフト１０を移動させることが可能である。自己位置推定は、例えば、走行用モータの回転数を用いてフォークリフト１０の自己移動量を推定するオドメトリと、ランドマークと環境地図とのマッチング結果と、をベイズフィルタにより統合することで行われる。即ち、制御装置２３は、オドメトリにより得られた自己位置をランドマークとの相対位置で補正することで自己位置を推定する確率的自己位置推定を行う。また、フォークリフト１０が用いられる環境が屋外であれば、GPS：Global Positioning Systemを用いて自己位置を推定してもよい。なお、自己位置とは、車体１１の一点を示す座標であり、例えば、車体１１の水平方向の中央の座標である。

コンテナＣは、例えば、コンテナトラックＴによって第３位置Ａ３に配置される。
図４及び図５に示すように、コンテナＣは中空状であり、内部が荷Ｗを収容する収容空間になっている。コンテナＣは、底部ＢＷと、天部ＣＷと、２つの前壁ＦＷ１，ＦＷ２と、２つの後壁ＲＷ１，ＲＷ２と、２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２と、を備える。底部ＢＷ、天部ＣＷ、前壁ＦＷ１，ＦＷ２、後壁ＲＷ１，ＲＷ２及び側壁ＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれ、四角板状の壁部である。底部ＢＷと天部ＣＷとは互いに向かい合っている。前壁ＦＷ１，ＦＷ２、後壁ＲＷ１，ＲＷ２及び側壁ＳＷ１，ＳＷ２は、底部ＢＷと天部ＣＷとの間に位置する。２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２同士は、互いに向かい合って配置されている。２つの前壁ＦＷ１，ＦＷ２と、２つの後壁ＲＷ１，ＲＷ２とは互いに向かい合って配置されている。前壁ＦＷ１はヒンジ等により回動可能な状態で側壁ＳＷ１に取り付けられている。前壁ＦＷ２はヒンジ等により回動可能な状態で側壁ＳＷ２に取り付けられている。後壁ＲＷ１はヒンジ等により回動可能な状態で側壁ＳＷ１に取り付けられている。後壁ＲＷ２はヒンジ等により回動可能な状態で側壁ＳＷ２に取り付けられている。前壁ＦＷ１，ＦＷ２及び後壁ＲＷ１，ＲＷ２は、扉といえる。前壁ＦＷ１，ＦＷ２が回動することで、底部ＢＷ、天部ＣＷ及び側壁ＳＷ１，ＳＷ２に囲まれた開口部Ｏ１の開放と閉塞とが切り替えられる。開口部Ｏ１を囲む縁は、底部ＢＷの縁Ｅ１、天部ＣＷの縁Ｅ２、側壁ＳＷ１の縁Ｅ３及び側壁ＳＷ２の縁Ｅ４の４つである。後壁ＲＷ１，ＲＷ２が回動することで、底部ＢＷ、天部ＣＷ及び側壁ＳＷ１，ＳＷ２に囲まれた開口部Ｏ２の開放と閉塞とが切り替えられる。なお、コンテナＣとは、荷Ｗが収容される収容体であり、荷Ｗが収容可能な形状であればどのような形状であってもよい。例えば、天部ＣＷがない形状であってもよいし、後壁ＲＷ１，ＲＷ２が開かない形状であってもよい。

コンテナＣは、冷蔵仕様のコンテナである。コンテナＣの内面は、鏡面仕様である。
記憶部２５には、コンテナＣの情報として、距離情報、位置情報及び姿勢情報が記憶されている。距離情報とは、開口部Ｏ１を囲む縁のうち互いに水平方向に離間した縁Ｅ３と縁Ｅ４との間の距離ｄ１を示す情報である。距離ｄ１は、縁Ｅ３と縁Ｅ４とを最短距離で結ぶ線分の長さともいえる。位置情報とは、コンテナＣの配置される位置を示す情報である。即ち、第２位置Ａ２の座標である。姿勢情報とは、コンテナＣの姿勢を示す情報である。コンテナＣの姿勢とは、コンテナＣがどのような姿勢で第２位置Ａ２に配置されるかを示す情報である。例えば、コンテナＣの角度や、コンテナＣの開口部Ｏ１の向きが記憶される。

なお、便宜上、コンテナＣを構成する開閉可能な壁部のうちフォークリフト１０がコンテナＣと向かい合っている状態でフォークリフト１０側に位置している壁部を前壁ＦＷ１，ＦＷ２、前壁ＦＷ１，ＦＷ２よりもフォークリフト１０から離れて位置する壁部を後壁ＲＷ１，ＲＷ２と称している。従って、フォークリフト１０とコンテナＣとの位置関係によって、開閉可能な壁部のうちいずれが前壁ＦＷ１，ＦＷ２になり、いずれが後壁ＲＷ１，ＲＷ２になるかが異なる。そして、前壁ＦＷ１，ＦＷ２と、後壁ＲＷ１，ＲＷ２との間で延びる壁部が側壁ＳＷ１，ＳＷ２になる。コンテナＣは、開閉可能な壁部である前壁ＦＷ１，ＦＷ２が第３位置Ａ３を向くように配置される。

フォークリフト１０が第３位置Ａ３に移動すると、フォークリフト１０が荷役状態になる。荷役状態とは、荷役装置１４の前方に配置されたコンテナＣに荷Ｗを積載する状態である。荷役状態では、フォークリフト１０がコンテナＣとの位置関係を調整しながら、コンテナＣに荷Ｗを積載する。荷役状態になると、制御装置２３は、距離計３０の測定結果からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度及びフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置とを検出する。

図１に示すように、距離計３０は、マスト１５とともに上下動するように荷役装置１４に配置されている。距離計３０は、マスト１５とともに上下動できればよく、マスト１５やリフトブラケット１６等、どのような位置に配置されていてもよい。

図５に示すように、距離計３０は、レーザーを周辺に照射し、レーザーが当たった照射点から反射された反射光を受信することで周辺環境を認識可能なレーザーレンジファインダである。本実施形態の距離計３０としては、水平方向の照射角度を変更しながらレーザーを照射する二次元のレーザーレンジファインダが用いられているが、水平方向に加えて鉛直方向への照射角度を変更する三次元のレーザーレンジファインダを用いてもよい。距離計３０のレーザーの照射範囲θ１は、例えば、フォークリフト１０の前方に延びる軸Ｂを中心とした範囲である。照射範囲θ１は、例えば、第３位置Ａ３にあるフォークリフト１０から第２位置Ａ２にあるコンテナＣにレーザーを照射したときに、水平方向に対してコンテナＣの全体が照射範囲θ１に含まれるように設定されている。距離計３０は、フォークリフト１０の前方にレーザーを照射するように配置されている。以下の説明において、軸Ｂの延びる方向をＸ方向、水平方向のうち軸Ｂに直交する方向をＹ方向として説明を行う。

距離計３０は、照射点までの距離を測定する。距離計３０は、照射点までの距離を、照射角度に対応付けて制御装置２３に出力する。距離計３０の測定結果は、フォークリフト１０に対する照射点の相対座標を示しているともいえる。制御装置２３は、距離計３０の測定結果からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度と、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置とを検出する。フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度とは、フォークリフト１０が直進している状態、即ち、フォークリフト１０の舵角が０の状態での前進方向が開口部Ｏ１に対して垂直に交わる状態からのずれ角である。フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置とは、フォークリフト１０から開口部Ｏ１までのＸ方向の距離である。

以下、フォークリフト１０が荷役状態の際に制御装置２３によって行われる処理について、コンテナ姿勢検出方法とともに説明する。なお、フォークリフト１０がコンテナＣに荷Ｗを積載する際には、前壁ＦＷ１，ＦＷ２が開かれた状態にされる。前壁ＦＷ１，ＦＷ２は、前壁ＦＷ１，ＦＷ２の外面と側壁ＳＷ１，ＳＷ２の外面とのなす角の角度が鈍角になる状態で維持される。開口部Ｏ１が開放された状態に維持され、開口部Ｏ１は、コンテナＣ内に荷を積載するための開口部となる。

図６に示すように、制御装置２３は、ステップＳ１において、コンテナＣ内の荷Ｗにレーザーが当たらないようにマスト１５を上下動させて位置を調整する。制御装置２３は、荷Ｗの搬送を繰り返し行い、側壁ＳＷ１から側壁ＳＷ２に向けて、順次、荷Ｗを積載していく。荷Ｗが積載されたコンテナＣの空き領域に更に荷Ｗを積載する際には、コンテナＣ内の荷Ｗによってレーザーが遮られるおそれがある。コンテナＣに荷Ｗが積載されている場合であっても、荷Ｗと天部ＣＷとの間には空間が生じるため、この空間にレーザーが照射されるように距離計３０の位置を調整する。荷Ｗと天部ＣＷとの間の空間の探索は、種々の態様で行うことができる。例えば、荷Ｗにレーザーが遮られているか否かにより、照射点の位置が異なるため、測定される距離の変化量からレーザーが荷Ｗに照射されているか否かを判定できる。また、コンテナＣの配置位置である第２位置Ａ２は予め記憶部２５に記憶されているため、距離計３０により測定される距離の取り得る範囲は予め算出することができる。距離計３０により測定される距離の取り得る範囲外の距離が測定された場合、荷Ｗによってレーザーが遮られていると判定することもできる。

次に、制御装置２３は、ステップＳ２において、距離計３０の測定結果を取得する。距離計３０の位置を調整した後に距離計３０から測定結果を取得することで、仮にコンテナＣに荷Ｗが積載されていたとしても、荷Ｗによる干渉を受けていない測定結果を得ることができる。一例として、本実施形態のコンテナＣにレーザーを照射することで、図７に示す照射点Ｐまでの距離と、照射角度を測定結果として取得できた場合について説明する。

図６及び図７に示すように、制御装置２３は、ステップＳ３において、複数の照射点Ｐから縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４を抽出する。縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とは、縁Ｅ３，Ｅ４に当たった照射点Ｐである縁照射点Ｐ１，Ｐ２の候補である。コンテナＣの内面が鏡面仕様の場合、コンテナＣの内面に入射したレーザーが正反射しやすく、照射点Ｐを取得できない照射角度が多くなる。従って、本実施形態では、内面が鏡面仕様ではないコンテナに比べて得られる照射点Ｐの数が少なくなっている。縁Ｅ３，Ｅ４に対しては、レーザーが垂直に入射しやすいため、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる縁照射点Ｐ１，Ｐ２を取得しやすい。

縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４の抽出は、例えば、隣り合う照射点Ｐ同士を比較することで行われる。縁Ｅ３，Ｅ４は、水平方向に対する寸法が僅かであり、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる照射点Ｐの数は少ない。従って、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる縁照射点Ｐ１，Ｐ２に隣り合う照射点Ｐは、側壁ＳＷ１，ＳＷ２に当たる照射点Ｐ又は前壁ＦＷ１，ＦＷ２に当たる照射点Ｐになりやすい。同一面に当たる照射点Ｐは一直線上に位置しやすい一方で、異なる面に当たる照射点Ｐは一直線上に位置しにくい。従って、コンテナＣに当たる照射点Ｐ同士を線分で結んだ場合、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる縁照射点Ｐ１，Ｐ２と、縁照射点Ｐ１，Ｐ２に隣り合う照射点Ｐとを結ぶ線分で、傾斜角度が急激に変化することになる。言い換えれば、縁照射点Ｐ１，Ｐ２と、縁照射点Ｐ１，Ｐ２に隣り合う照射点Ｐを線分で結ぶと、線分の傾きが大きく変化する。縁照射点Ｐ１を例に挙げて説明する。縁照射点Ｐ１に隣り合う照射点Ｐのうちの一方と縁照射点Ｐ１とを結ぶ線分を線分Ｌ１、縁照射点Ｐ１に隣り合う照射点Ｐのうちの他方と縁照射点Ｐ１とを結ぶ線分を線分Ｌ２とする。線分Ｌ１と線分Ｌ２では傾きが大きく変化する。従って、傾きの変化量に閾値を設定して、傾きが閾値以上に変化する照射点Ｐを縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４と判断すればよい。また、照射点Ｐ同士を結んだ線分のＸ方向又はＹ方向に対する傾斜角に閾値を設定して、傾斜角から縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４を抽出してもよい。図７に示す例では、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４が抽出されることになる。ステップＳ３の処理を行うことで、制御装置２３は、縁照射点候補抽出部として機能する。

次に、制御装置２３は、ステップＳ４において、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４から縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出する。縁照射点Ｐ１，Ｐ２の抽出は、記憶部２５に記憶された距離情報、位置情報及び姿勢情報と、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４の全てとを照合することで行われる。

制御装置２３は、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４の全ての組み合わせについて、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４同士の離間距離を算出する。制御装置２３は、算出した離間距離と、距離情報により示される縁Ｅ３と縁Ｅ４との間の距離ｄ１とを比較する。制御装置２３は、距離ｄ１と離間距離との差が許容範囲内の組み合わせが、縁照射点であると判定する。図７では、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ、又は、縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせが縁照射点であると判定される。

制御装置２３は、フォークリフト１０から縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４までの距離と、位置情報により示されるコンテナＣの位置とを比較する。制御装置２３は、位置情報に基づきフォークリフト１０からコンテナＣの縁Ｅ３，Ｅ４までの距離の取り得る範囲を算出することができる。制御装置２３は、フォークリフト１０からの距離が、上記した距離の取り得る範囲内の縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４を縁照射点と判定する。図７では、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２が縁照射点であると判定される。

制御装置２３は、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４の全ての組み合わせについて、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４同士を線分で結んだときの角度を算出する。なお、角度とは、Ｘ方向又はＹ方向に対する線分の傾斜角度である。制御装置２３は、姿勢情報から縁Ｅ３，Ｅ４同士を線分で結んだときの角度の取り得る範囲を把握できる。制御装置２３は、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４同士を線分で結んだときの角度が、縁Ｅ３，Ｅ４同士を線分で結んだときの角度の取り得る範囲内の組み合わせを縁照射点と判定する。図７では、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ、又は、縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせが縁照射点であると判定される。

本実施形態では、距離情報、位置情報及び姿勢情報と、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とを照合した結果、全ての条件に合致する縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２が縁照射点Ｐ１，Ｐ２として抽出される。制御装置２３は、ステップＳ４の処理を行うことで、縁照射点抽出部として機能する。

次に、制御装置２３は、ステップＳ５において、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度及びフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置を検出する。フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度は、縁照射点Ｐ１，Ｐ２同士を結ぶ直線Ｌの傾きから算出することができる。直線Ｌの傾きは、Ｙ方向、即ち、フォークリフト１０の前進方向に直交する方向に対する傾きとなる。直線ＬのＹ方向に対する傾斜角θ１０がフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度になる。なお、傾斜角θ１０に９０°を加算して、Ｘ方向、即ち、フォークリフト１０の前進方向に対する傾斜角をフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度として算出してもよい。

直線Ｌは、開口部Ｏ１の位置を表しているといえる。従って、制御装置２３は、フォークリフト１０から直線ＬまでのＸ方向の距離を算出することで、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置を検出することができる。制御装置２３の処理によるコンテナ姿勢検出方法により、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度と、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置とを検出することができる。制御装置２３は、ステップＳ５の処理を行うことでコンテナ姿勢検出部として機能する。

本実施形態の作用について説明する。
制御装置２３は、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度及びフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置を検出する。そして、制御装置２３は、検出された相対角度及び相対位置からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度が０になるように駆動機構２１を制御する。これにより、フォークリフト１０は、図８に示すように、前進方向がコンテナＣの開口部Ｏ１に対して垂直に交わる状態でコンテナＣに近付くことができる。なお、ここでいう垂直とは、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度の検出精度等を原因とした誤差を許容するものである。

図８から把握できるように、フォークリフト１０の前進方向がコンテナＣの開口部Ｏ１に対して垂直に交わる状態にするためには、駆動機構２１を制御して、フォークリフト１０を旋回させる必要がある。従って、第２位置Ａ２と第３位置Ａ３との離間距離は、フォークリフト１０の旋回半径等に基づき、フォークリフト１０の前進方向をコンテナＣの開口部Ｏ１に対して垂直に交わる状態にできる距離に設定される。

側壁ＳＷ１から側壁ＳＷ２に向けて荷Ｗを並べて積載する場合、荷Ｗを隙間無く積載することが好ましい。フォークリフト１０がコンテナＣの開口部Ｏ１に対して垂直に交わるように前進すると、荷Ｗが側壁ＳＷ１，ＳＷ２に対して傾いた状態で積載されることが抑制され、荷Ｗを効率良く積載することができる。

ここで、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる複数の照射点Ｐの点群と、縁Ｅ３，Ｅ４の形状とを照合することで縁Ｅ３，Ｅ４の位置を検出することも考えられる。しかしながら、点群を用いる場合、点群が縁Ｅ３，Ｅ４に当たった照射点Ｐの集合なのか柱等の構造物に当たった照射点Ｐの集合なのかを判別することが困難である。また、上記したように、第２位置Ａ２と第３位置Ａ３との離間距離は、フォークリフト１０の旋回半径等に基づき、フォークリフト１０の前進方向をコンテナＣの開口部Ｏ１に対して垂直に交わる状態にできる距離に設定されている。距離計３０からの距離が遠くなるほど、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる照射点Ｐの数は少なくなる。フォークリフト１０を円滑に移動させるための距離を確保することで、距離計３０から縁Ｅ３，Ｅ４までの距離が遠くなると、点群を得られない場合もある。これに対し、本実施形態では、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる照射点Ｐが１つであっても、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出することが可能である。

また、コンテナＣの内面に照射された照射点Ｐからフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出することも考えられる。本実施形態のように、コンテナＣの内面が鏡面の場合、十分な照射点Ｐを得ることができず、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出できないおそれがある。前述したように、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる縁照射点Ｐ１，Ｐ２は取得しやすいため、本実施形態では、コンテナＣの内面が鏡面であっても、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出することができる。

なお、フォークリフト１０では、距離計３０によってパレットの前面の傾きを検出することで、フォークリフト１０に対するパレットの相対角度を検出する場合がある。従って、パレットと同様に、コンテナＣの前面の傾きからフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出することも考えられる。しかしながら、コンテナＣに荷Ｗを積載する際には、前壁ＦＷ１，ＦＷ２は開かれた状態になり、コンテナＣの前面は開口した状態になる。前壁ＦＷ１，ＦＷ２が開かれた状態でコンテナＣの前面を検出しようとすると、開口部Ｏ１を囲む縁のうち互いに鉛直方向に向かい合う縁Ｅ１，Ｅ２にレーザーを当てる必要があり困難である。本実施形態のように、直線Ｌを用いてフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を求めることで、コンテナＣの前面からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を求める場合に比べて、容易にコンテナＣの相対角度を求めることができる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）制御装置２３は、直線Ｌの傾きからフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出している。直線Ｌは、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる縁照射点Ｐ１，Ｐ２同士を結ぶことで得られる。縁照射点Ｐ１，Ｐ２は、距離情報、位置情報及び姿勢情報と、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とを照合することで抽出できる。フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度は、直線Ｌの傾きとなって現れるため、直線Ｌの傾きからフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出することができる。

（２）直線Ｌは、縁Ｅ３，Ｅ４に当たる縁照射点Ｐ１，Ｐ２同士を結ぶことで得られる。従って、コンテナＣにマーカーを設けることなく、フォークリフト１０に対するコンテナの相対角度を検出することができる。

（３）制御装置２３は、距離情報、位置情報及び姿勢情報と、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とを照合することで縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出している。従って、距離情報、位置情報及び姿勢情報のうちの１つと、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とを照合することで縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出する場合に比べて、より正確に縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出することができる。

（４）制御装置２３は、隣り合う照射点Ｐ同士を結んだときの線分の傾きから縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４を抽出している。従って、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４をより正確に抽出することができる。

（５）制御装置２３は、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４を抽出した後に、縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出している。従って、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４を抽出せずに、全ての照射点Ｐについて縁照射点Ｐ１，Ｐ２か否かを判定する場合に比べて制御装置２３の負荷を軽減できる。

（６）距離計３０を用いたコンテナ姿勢検出方法では、直線Ｌの傾きからフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出している。従って、（１）〜（５）と同様の効果を得ることができる。

実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○制御装置２３は、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４と、距離情報との照合結果のみから縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出してもよい。この場合、記憶部２５には、コンテナＣの情報として、距離情報のみが記憶される。実施形態で記載したように、制御装置２３は、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４の全ての組み合わせについて、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４同士の離間距離を算出し、距離ｄ１との比較を行う。これにより、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ、又は、縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせが縁照射点であると判定することができる。制御装置２３は、例えば、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ及び縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせのうち、フォークリフト１０に近い方を縁照射点Ｐ１，Ｐ２として抽出する。

制御装置２３は、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４と、距離情報及び位置情報との照合結果から縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出してもよい。この場合、記憶部２５には、コンテナＣの情報として、距離情報及び位置情報が記憶される。制御装置２３は、距離情報から縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ、又は、縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせが縁照射点であると判定する。制御装置２３は、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ及び縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４のうち、位置情報から算出したフォークリフト１０からコンテナＣの縁Ｅ３，Ｅ４までの距離の取り得る範囲内のものを縁照射点Ｐ１，Ｐ２であると判定する。

制御装置２３は、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４と、距離情報及び姿勢情報との照合結果から縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出してもよい。この場合、記憶部２５には、コンテナＣの情報として、距離情報及び姿勢情報が記憶される。制御装置２３は、距離情報から縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ、又は、縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせが縁照射点であると判定する。制御装置２３は、姿勢情報から開口部Ｏ１の向きを把握できる。従って、制御装置２３は、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ及び縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせのうちいずれがフォークリフト１０を向いた縁Ｅ３，Ｅ４に当たった縁照射点Ｐ１，Ｐ２かを判定することができる。

制御装置２３は、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４と、位置情報との照合結果のみから縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出してもよい。この場合、記憶部２５には、コンテナＣの情報として、位置情報のみが記憶される。実施形態で記載したように、制御装置２３は、位置情報に基づきフォークリフト１０からコンテナＣの縁Ｅ３，Ｅ４までの距離の取り得る範囲を算出することができる。制御装置２３は、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２が縁照射点Ｐ１，Ｐ２であると判定できる。

制御装置２３は、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４と、位置情報及び姿勢情報との照合結果から縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出してもよい。この場合、記憶部２５には、コンテナＣの情報として、位置情報及び姿勢情報が記憶される。制御装置２３は、位置情報から縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２が縁照射点Ｐ１，Ｐ２であると判定できる。また、制御装置２３は、姿勢情報から、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ、又は、縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせが縁照射点であると判定できる。図７に示す例では、位置情報のみで縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２が縁照射点Ｐ１，Ｐ２であると判定することができるが、障害物に当たった照射点Ｐの影響によっては位置情報のみで縁照射点Ｐ１，Ｐ２を特定できない場合がある。このような場合、姿勢情報を用いることで縁照射点Ｐ１，Ｐ２を特定することができる。

制御装置２３は、４つの縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４と、姿勢情報との照合結果のみから縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出してもよい。この場合、記憶部２５には、コンテナＣの情報として、姿勢情報が記憶される。制御装置２３は、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ、又は、縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせが縁照射点であると判定できる。制御装置２３は、例えば、縁照射点候補Ｐ１，Ｐ２の組み合わせ及び縁照射点候補Ｐ３，Ｐ４の組み合わせのうち、フォークリフト１０に近い方を縁照射点Ｐ１，Ｐ２として抽出する。

上記したように、制御装置２３は、距離情報、位置情報及び姿勢情報のうちの１つ又は２つの組み合わせと、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とを照合することで縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出することができる。なお、距離情報、位置情報及び姿勢情報のうちの１つ又は２つの組み合わせと、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とを照合することで縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出できるか否かは、コンテナＣの周辺環境によって異なる。縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４との照合に用いる情報が多いほど、制御装置２３は周辺環境に依存することなく、縁照射点Ｐ１，Ｐ２を抽出することができる。従って、縁照射点Ｐ１，Ｐ２の抽出に用いる情報は、コンテナＣの周辺環境に応じて、適宜選択すればよい。

○制御装置２３は、縁照射点候補を線分の傾き以外の方法で抽出してもよい。例えば、照射点Ｐ同士を結ぶ線分が予め設定された所定角度以上で交わる照射点Ｐを縁照射点候補と判定してもよい。

○制御装置２３は、距離情報、位置情報及び姿勢情報と、縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４とを照合する際に、全ての縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４についての照合を行う前に縁照射点Ｐ１，Ｐ２が抽出されれば、その時点で縁照射点Ｐ１，Ｐ２の抽出を終えてもよい。即ち、全ての縁照射点候補Ｐ１〜Ｐ４について距離情報、位置情報及び姿勢情報との照合を行わなくてもいい場合が生じ得る。

○フォークリフト１０は、搭乗者による操作によって手動で動作するフォークリフト１０であってもよいし、自動での動作と手動での動作を切り替え可能なフォークリフト１０であってもよい。この場合、制御装置２３は、搭乗者の視認可能な表示部に、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を表示する。搭乗者は、表示部の表示からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を把握できるため、フォークリフト１０を操作して開口部Ｏ１に対してフォークリフト１０の前進方向が垂直に交わるようにフォークリフト１０を進行させる。なお、搭乗者によりフォークリフト１０が操作される場合、制御装置２３は、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置を検出しなくてもよい。搭乗者の目視によりコンテナＣの位置を把握することが可能である。

○駆動機構２１及び油圧機構２２を制御することでフォークリフト１０を動作させる制御装置と、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出する制御装置とを別々に設けてもよい。

○コンテナＣは、冷蔵仕様のコンテナでなくてもよい。この場合であっても、実施形態と同様の効果が得られる。

Ｃ…コンテナ、Ｅ３，Ｅ４…縁、Ｌ…直線、Ｌ１，Ｌ２…線分、Ｏ１…開口部、Ｐ…照射点、Ｐ１〜Ｐ４…縁照射点候補、Ｐ１，Ｐ２…縁照射点、Ｗ…荷、１０…フォークリフト、１１…車体、１４…荷役装置、２３…縁照射点候補抽出部、縁照射点抽出部及びコンテナ姿勢検出部として機能する制御装置、２５…記憶部、３０…レーザーレンジファインダとしての距離計。

Claims (6)

1. 車体と、
   前記車体に設けられた荷役装置と、
   水平方向に対する照射角度を変更しながら前記荷役装置の前方にレーザーを照射し、前記レーザーが当たった照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定するレーザーレンジファインダと、を備えたフォークリフトであって、
   前記荷役装置の前方に配置されたコンテナに荷を積載する荷役状態において、前記コンテナ内に荷を積載するための開口部を囲む前記コンテナの縁のうち、互いに水平方向に離間した２つの縁のそれぞれに当たる前記照射点の候補である縁照射点候補を抽出する縁照射点候補抽出部と、
   前記２つの縁の間の距離情報、前記コンテナの位置情報及び前記コンテナの姿勢情報の少なくとも１つが記憶された記憶部と、
   前記距離情報、前記位置情報及び前記姿勢情報の少なくとも１つと、前記縁照射点候補とを照合することで、前記２つの縁のそれぞれに当たる前記照射点である縁照射点を抽出する縁照射点抽出部と、
   前記縁照射点同士を結ぶ直線の傾きからフォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出部と、を備えるフォークリフト。
2. 前記縁照射点抽出部は、前記距離情報、前記位置情報及び前記姿勢情報のうちの２つ又は全てと、前記縁照射点候補とを照合することで前記縁照射点を抽出する請求項１に記載のフォークリフト。
3. 前記縁照射点候補抽出部は、隣り合う前記照射点同士を結んだときの線分の傾きから前記縁照射点候補を抽出する請求項１又は請求項２に記載のフォークリフト。
4. 車体に設けられた荷役装置を備えるフォークリフトによって前記荷役装置の前方に配置されたコンテナに荷を積載する荷役状態において、前記フォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出方法であって、
   水平方向に対する照射角度を変更しながら前記荷役装置の前方にレーザーを照射し、前記レーザーが当たった照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定するレーザーレンジファインダによって前記照射点までの距離を測定し、
   前記コンテナ内に荷を積載するための開口部を囲む前記コンテナの縁のうち、互いに水平方向に離間した２つの縁のそれぞれに当たる前記照射点の候補である縁照射点候補を抽出し、
   前記２つの縁の間の距離情報、前記コンテナの位置情報及び前記コンテナの姿勢情報の少なくとも１つと、前記縁照射点候補とを照合することで、前記２つの縁のそれぞれに当たる前記照射点である縁照射点を抽出し、
   前記縁照射点同士を結ぶ直線の傾きから前記フォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出方法。
5. 前記距離情報、前記位置情報及び前記姿勢情報のうちの２つ又は全てと、前記縁照射点候補とを照合することで前記縁照射点を抽出する請求項４に記載のコンテナ姿勢検出方法。
6. 隣り合う前記照射点同士を結んだときの線分の傾きから前記縁照射点候補を抽出する請求項４又は請求項５に記載のコンテナ姿勢検出方法。