JP2020189746A - 作業車両の運転支援システム - Google Patents

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Abstract

【課題】積荷の高さを監視して適切なタイミングで報知できる作業車両の運転支援システムを提供する。【解決手段】作業車両(フォークリフトF)の積載物P(P1〜P3)の画像を取得可能な撮影手段(車載カメラ101)と、積載物の画像の変化状態のデータを格納する格納手段301と、積載物の画像の変化状態のデータに基づいて、積載物の高さを判定する判定手段302と、判定手段で判定された積載物の高さが予め設定される閾値を超えた場合に、作業車両の操作者に注意を促す報知を行う報知手段(スピーカ404、表示器405)とを備える。【選択図】図2

Description

本発明は、フォークリフト等の作業車両の運転支援システムに関する。
従来から、フォークリフトなどの作業車両について、車載カメラによって積荷(積載物)の状態を撮影し、その画像を参照することにより荷役作業を支援する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−155198号公報
ところで、フォークリフトなどの作業車両で積載物を運搬する場合には、積載物の重心の位置に細心の注意を払う必要がある。
即ち、例えばフォークリフトなどの作業車両で比較的背の高い(重心の高い)積載物を運搬する際に、急旋回等の急激な操作をした場合などには、積載物の重心がズレて、積載物の荷崩れや作業車両の横転などの重大事故が発生する恐れがある。
しかしながら、従来の技術では、積載物の重心が高くなった場合であっても運転者に適切なタイミングで報知をすることができないという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、積載物の高さを監視して適切なタイミングで報知できる作業車両の運転支援システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る作業車両の運転支援システムは、作業車両の積載物の画像を取得可能な撮影手段と、前記積載物の画像の変化状態のデータを格納する格納手段と、前記積載物の画像の変化状態のデータに基づいて、前記積載物の高さを判定する判定手段と、該判定手段で判定された前記積載物の高さが予め設定される閾値を超えた場合に、前記作業車両の操作者に注意を促す報知を行う報知手段とを備えることを要旨とする。
本発明によれば、積載物の高さを監視して適切なタイミングで報知できる作業車両の運転支援システムを提供することができる。
実施の形態に係る作業車両の運転支援システムが適用されるフォークリフトを示す側面図である。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムの機能構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムの一部を構成する判定手段の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムが適用されるフォークリフトの車載カメラによる積載物無し状態の例を示す画面図である。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムが適用されるフォークリフトの車載カメラによるパレットまたは高さの低い積載物の例を示す画面図である。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムが適用されるフォークリフトの車載カメラによるやや背の高い積載物の例を示す画面図である。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムが適用されるフォークリフトの車載カメラによる背の高い積載物(またはリフトアップ)の例を示す画面図である。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムに適用されるデジタルタコグラフの構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムに適用されるデジタルタコグラフにおける表示例を示す説明図である。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムで実行される報知処理の処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態に係る作業車両の運転支援システムで実行される報知処理の処理手順の続きを示すフローチャートである。
図1〜図9を参照して、本発明の実施の形態に係る作業車両の運転支援システムS1について説明する。
(作業車両の構成例)
図1を参照して、本実施の形態に係る作業車両の運転支援システムS1を適用可能な作業車両の構成例としてのフォークリフトFについて説明する。
作業車両としてのフォークリフトFは、昇降するフォーク部103、駆動輪(後輪)104、走行用車輪(前輪)105、インスツルメントパネル116、ステアリング110、変速レバー111等を備えている。
フォークリフトFは、ガソリンエンジン等の内燃機関を駆動源102とする所謂エンジン車であってもよいし、発電機等から充電可能な二次電池(バッテリ)などから供給される電力で駆動される電動モータを駆動源102とする所謂バッテリ車であってもよい。
フォーク部103を支持するマスト部115の上方には、積載物P(例えば、パレットP1〜P3)の画像および積載物P(P1〜P3)の背景画像を取得可能な撮影手段(車載カメラ)101が設けられている。なお、車載カメラ101の撮影範囲500は、フォーク部103、積載物P(P1〜P3)等を撮影可能な範囲に設定される。また、車載カメラ101が設けられる場所は、フォーク部103の画像を取得可能な位置であればマスト部115には限定されない。
インスツルメントパネル116内には、運転支援システムS1の一部を構成する車載器としてのデジタルタコグラフDT1等が設けられている。なお、デジタルタコグラフDT1等の詳細については後述する。
また、フォークリフトFの車体には、移動時の加速度(前後G、左右Gおよび上下G)を検出する加速度センサ(Gセンサ)201が取り付けられている。
そして、フォークリフトFのオペレータ(運転者)は、ステアリング110、変速レバー111および図示されないアクセルペダル、ブレーキペダル等のペダル等を操作して、フォーク部103の昇降、フォークリフトFの前進、後退、右折、左折等の動作を行わせる。
本実施の形態に係る作業車両の運転支援システムS1は、車載カメラ101による撮影情報に基づいて、積載物P(P1〜P3)の高さを監視し、積載物P(P1〜P3)の高さが予め設定される閾値を超えた際に、画面表示や音声による報知を行い、荷崩れやフォークリフトF自体の横転等を未然に防止することができる。
なお、作業車両としては、工場、倉庫等の構内などにおいて荷物、製品、製品等の積み降ろしや搬送等を行う車両であれば、フォークリフトFに限らず、搬送車等であってもよい。
(作業車両の運転支援システムの機能構成)
図2〜図7を参照して、本実施の形態に係る作業車両の運転支援システムS1の機能構成等について説明する。
ここで、図2は、実施の形態に係る作業車両の運転支援システムS1の機能構成を示す機能ブロック図、図3は、作業車両の運転支援システムS1の一部を構成する判定手段302の構成例を示すブロック図、図4は、作業車両の運転支援システムS1が適用されるフォークリフトFの車載カメラによる積載物無し状態の例を示す画面図、図5は、パレットP1または高さの低い積載物の例を示す画面図、図6は、やや背の高い積載物P2の例を示す画面図、図7は、背の高い積載物P3(またはリフトアップされた状態)の例を示す画面図である。
まず、図2に示すように、作業車両の運転支援システムS1は、作業車両としてのフォークリフトFのフォークブロック103に積載される積載物P(P1〜P3)の画像を取得可能な車載カメラ等で構成される撮影手段101と、積載物P(P1〜P3)の画像の変化状態のデータを格納するフラッシュメモリ等で構成される格納手段301と、積載物P(P1〜P3)の画像の変化状態のデータに基づいて、積載物P(P1〜P3)の高さを判定するCPU等で構成される判定手段302と、判定手段302で判定された積載物P(P1〜P3)の高さが予め設定される閾値を超えた場合に、フォークリフトFの操作者に注意を促す報知を行う報知手段(スピーカ404、表示器405)と、を備えている。
さらに、運転支援システムS1は、タイマ等で構成される計時手段303、フォークリフトFの加速度を検出する加速度センサ(Gセンサ)201を備えている。
図3等に示すように、判定手段302は、積載物P(例えば、パレットP1〜P3)の積載が推測される位置に複数の初期検知枠a1、a2(図4参照)を設定する初期検知枠設定手段601と、初期検知枠601内の画像(例えば、図5のパレットP1の画像等)の移動量に基づいて作業車両(フォークリフトF)が走行中か否かを判定する走行判定手段602と、初期検知枠a1、a2内の画像の特徴点が移動したか否かに基づいて積載物P(P1〜P3)の有無を判定する積載物判定手段603とをさらに備えている。
なお、初期検知枠設定手段601、走行判定手段602および積載物判定手段603は、CPU等で実行可能なソフトウェア等で構成することができる。
また、図4等において、画面G1内の左右に配置される検知枠c1、c2は、作業車両(フォークリフトF)の移動方向や旋回方向を検知するための枠である。
また、判定手段302は、走行判定手段602で走行中と判定された状態で、積載物判定手段603により積載物P(P1〜P3)が有ると判定された場合に、画像の上方に追加検知枠b1(図5等参照)を設定する追加検知枠設定手段604を備えている。
そして、追加検知枠設定手段604は、追加検知枠a1、a2、b1内の画像の特徴点が移動したか否かに基づいて、積載物が追加(例えば、図6に示すように、パレットP1の上に別のパレットP2が追加されたような場合)されたか否かを判定し、積載物(パレットP2等)が追加されたと判定する毎に新たな追加検知枠b2を前回追加枠b1の上方に追加して設定する。
判定手段302は、追加検知枠設定手段604で設定された最上位の追加検知枠(図6の追加検知枠b2、或いは図7の追加検知枠b3等)の位置に基づいて、積載物全体の高さを判定することができる。
さらに、判定手段302は、追加検知枠設定手段604で設定された最上位の追加検知枠(例えば、追加検知枠b2,b3等)以外の追加検知枠(例えば、追加検知枠b1)および所定の初期検知枠(例えば、初期検知枠a1、a2等)における画像の処理を行わないように制御することができる。これにより、処理負担を軽減して、高さ判定等の処理をより高速に行うことができる。
なお、積載物Pが有りと判定結果が確定した場合には、図6等に示すように、下方の初期検知枠a1のみを残し、他の初期検知枠a2等を画面G1に表示しないようにしてもよい。
また、判定手段302で判定された積載物P1等の高さに応じて、作業車両(フォークリフトF)の横Gに基づく警報を報知するか否かを決定する旋回警報閾値を変更する閾値変更手段605をさらに備えるようにしてもよい。これにより、積載物P1等が比較的高いために重心が上方側に有り、荷崩れやフォークリフトF自体の横転等が発生し易い場合には、旋回警報閾値を厳しく設定変更することができる。逆に、積載物P1等が比較的低いために重心が下方側に有り、荷崩れやフォークリフトF自体の横転等が発生し難い場合には、旋回警報閾値を緩めに設定変更することができる。
さらに、図2に示すように、作業車両(フォークリフトF)の加速度を検出する加速度センサ201を設けることにより、報知手段(スピーカ404、表示器405)は、加速度センサ201による縦方向の検出値が所定値を超えた場合には、路面に凹凸が有る虞があるので、作業車両(フォークリフトF)の速度を抑えるように促す報知を行うようにできる。これにより、操作者は報知に基づいてフォークリフトFを減速し、積載物P1等の揺れを抑えることができる。
また、判定手段302は、追加検知枠設定手段604で設定された最上位の追加検知枠(例えば、図7の追加検知枠b3等)内における画像の特徴点の移動量に基づいて、積載物P3の揺れの振幅を検知し、報知手段(スピーカ404、表示器405)は、振幅が所定値を超える場合には、その振幅が所定値以下となるまで、作業車両の速度を抑えるように促す報知を行うようにできる。これにより、操作者は報知に基づいて、振幅が十分収まるまでフォークリフトFを減速し、積載物P1等の揺れを抑えることができる。
(デジタルタコグラフの構成例)
図8および図9を参照して、デジタルタコグラフDT1の構成等について説明する。
ここで、図8は、作業車両の運転支援システムS1に適用される車載器としてのデジタルタコグラフDT1の構成例を示すブロック図、図9は、作業車両の運転支援システムS1に適用されるデジタルタコグラフDTにおける表示例を示す説明図である。
図8に示す車載器としてのデジタルタコグラフDT1は、フォークリフト(作業車両)Fに搭載され、エンジン回転数オーバ、急発進、急加速、急減速等の運転状態を表す運転データを含む稼働データを時刻毎に記録するものである。
デジタルタコグラフDT1は、CPU11、速度/エンジン回転数I/F12、外部入力I/F13、センサ入力I/F14、GPS受信部202、CAN_I/F16、記録手段301、カードI/F18、音声I/F19、スピーカ204、RTC(時計IC)21、出庫/入庫ボタンSW入力部22、表示コントローラ23、通信部24、電源部25、メモリ26、LED表示部403、陸送ON/OFFボタンSW入力部31を有している。
CPU11は、マイクロコンピュータにより構成される制御部であり、プログラムに従ってデジタルタコグラフDT1の全体を制御する。CPU11が実行するプログラムや制御に必要な定数等のデータはメモリ26上に保持されている。メモリ26は不揮発性であり、所定のプログラム、データの読み出しおよび書き込みが可能である。
メモリ26上には、定数のデータとして、2つの閾値テーブル26a、26bと、エリア情報テーブル26cとが格納されている。
記録手段301は、データの読み出しおよび書き込みが可能な不揮発性のメモリであり、稼働データの記録および保持のために利用される。
カードI/F(インタフェース)18は、所定の規格に適合するメモリカードをCPU11に接続するためのインタフェースであり、メモリカードを着脱自在に保持するカードスロットを備えている。このカードI/F18には、フォークリフト(作業車両)Fを運転する各オペレータ(操作者)が所持している所定のメモリカード55が装着される。このメモリカード55は、不揮発性のメモリを内蔵しており、各オペレータを特定するための番号などが登録された状態で使用される。
音声I/F19は、疑似音声信号を合成して出力するためのインタフェースであり、CPU11の制御により様々なメッセージに対応する音声信号を出力することができる。音声I/F19の出力には報知手段としてのスピーカ404が接続されている。
RTC(リアルタイムクロック)21は、所定のクロックパルスを常時計数することにより、現在時刻の情報を把握している。また、RTC21はタイマ(計時手段)303を兼ねている。CPU11は、RTC21を制御することにより、現在時刻の情報を取得したり、タイマ(計時手段)303を利用することができる。
出庫/入庫ボタンSW入力部22には、出庫/入庫ボタンのON/OFF信号が入力される。したがって、CPU11は、出庫/入庫ボタンSW入力部22を介して出庫/入庫ボタンのON/OFF状態を監視し、自車両が出庫/入庫のいずれの状態であるかを把握でき、フォークリフト(作業車両)Fの作業時間を取得することができる。
表示コントローラ23は、表示器405の表示内容を制御する。表示器405は、例えば、液晶表示装置や有機EL表示装置等で構成され、種々の情報をグラフィック表示を混じえて表示することができる。
LED表示部403は、複数のLED(発光ダイオード)を内蔵し、CPU11の制御により各LEDを点灯、消灯、または点滅し、通信や動作の状態を表示することができる。
陸送ON/OFFボタンSW入力部31は、オペレータ等により操作され、手動操作による陸送モードのオンオフ切り替えに使用される。
速度/エンジン回転I/F12には、車速センサやエンジン回転数センサからそれぞれ速度パルスや回転パルスが入力される。速度/エンジン回転数I/F12は、入力された信号をCPU11の処理に適した信号に変換する。
外部入力I/F13は、外部装置をCPU11に接続するためのインタフェースであり、車載カメラ(撮影手段)101等が接続される。
センサ入力I/F14は、様々なセンサをCPU11に接続するためのインタフェースである。センサ入力I/F14の入力には、エンジン温度を検知する温度センサ、燃料量を検知する燃料センサ、車両の加速度(G値)を感知するGセンサ201等の信号が入力される。
GPS受信部(GPSセンサ)202は、複数のGPS(Global Positioning System)衛星からの電波をGPSアンテナ202aで受信し、所定の計算処理を行って受信信号からフォークリフト(作業車両)Fの現在位置を表す緯度、経度の情報を取得する。これにより、フォークリフト(作業車両)Fの位置情報を取得することができる。
CAN_I/F16は、CAN(Controller Area Network)規格の通信ネットワークと接続するためのインタフェースである。CPU11は、車両上の通信ネットワークに接続されている様々な機器との間でCAN_I/F16を介して通信できる。実際には、速度、エンジン回転数、燃料量等の各種データの通信が行われる。
通信部24は、所定の無線通信インタフェースを内蔵しており、車両の外部との間で無線通信回線を利用して稼働データ等のデータ通信を行うことができる。
電源部25は、車両のバッテリなどから供給される電力に基づき、CPU11等が動作するために必要な安定した電圧(例えば+5[V])を生成し、イグニッションスイッチがオンの時にデジタルタコグラフDT1の各回路に電力を供給するようになっている。
そして、CPU11等で構成される判定手段302は、車載カメラ101による撮影情報に基づいて、積載物P(P1〜P3)の高さを監視し、積載物P(P1〜P3)の高さが予め設定される閾値を超えた際に、図9に示すように、表示器405に「荷崩れを起こさないように、速度を落として下さい。」等の表示を行うと共に、スピーカ404から音声による報知を行う。
これにより、オペレータ(操作者)が報知に基づく減速を行うことで、荷崩れやフォークリフトF自体の横転等を未然に防止することができる。
(報知処理について)
次に、図10A、10Bのフローチャートを参照して作業車両の運転支援システムS1で実行される報知処理の処理手順について説明する。
まず、ステップS10では、フォークリフト(作業車両)Fが出庫したか否かが判定され、「No」の場合には待機し、「Yes」の場合にはステップS11に移行する。
なお、フォークリフト(作業車両)Fが出庫したか否かの判断基準は、例えば位置情報取得手段(GPSセンサ)202で取得した位置情報に基づいて、所定の入庫位置から所定距離移動したか否か等で判定することができる。
ステップS11では、車載カメラ(撮影手段)101による撮影および格納手段301への記録を開始してステップS12に移行する。
ステップS12では、図4等に示すように画面G1に設定される検知枠c1,c2内の画像が移動しているか否かが判定され、「No」の場合には待機し、「Yes」の場合にはステップS13に移行する。
ステップS13では、フォークリフト(作業車両)Fは、走行中であると判定してステップS14に移行する。
ステップS14では、図5等に示すような初期検知枠a1、a2内の特徴点が移動したか否かが判定され、「No」の場合にはステップS13に戻り、「Yes」の場合にはステップS15に移行する。
ステップS15では、フォーク部103上に積載物Pが有ると判定して、ステップS16に移行する。
ステップS16では、図5〜図7に示すように、追加検知枠b1〜bn(nは、2以上の整数)を設定する。なお、追加検知枠は、積載物Pが増える毎に設定するようにしてもよい。
次いで、ステップS17では、最上位の追加検知枠(例えば、図6の追加検知枠b2、或いは図3の追加検知枠b3等)の位置に基づいて、積載物(例えば、図6の積載物P2、或いは図7の積載物P3等)の高さを判定してステップS18に移行する。
ステップS18では、積載物の高さが予め設定された閾値を超えているか否かが判定され、「No」の場合にはステップS14に戻り、「Yes」の場合にはステップS19に移行する。
ステップS19では、表示器405に例えば「速度を落として下さい」等のメッセージを表示すると共に、スピーカ404からも音声による報知を行って処理を終了する。
以上述べたように、本実施の形態に係る作業車両の運転支援システムによれば、オペレータ(操作者)が報知に基づく減速を行うことで、荷崩れやフォークリフトF自体の横転等を未然に防止することができる。
以上、本発明の作業車両の運転支援システムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
S1…作業車両の運転支援システム
F…フォークリフト(作業車両)
DT1…デジタルタコグラフ(車載器)
P(P1〜P3)…積載物(パレット)
101…撮影手段(車載カメラ)
102…駆動手段
103…フォーク部
201…加速度センサ(Gセンサ)
301…格納手段
302…判定手段
404…スピーカ(報知手段)
405…表示器(報知手段)
601…初期検知枠設定手段
602…走行判定手段
603…積載物判定手段
604…追加検知枠設定手段
605…閾値変更手段
a1、a2…初期検知枠
b1〜b3…追加検知枠

Claims (8)

  1. 作業車両の積載物の画像を取得可能な撮影手段と、
    前記積載物の画像の変化状態のデータを格納する格納手段と、
    前記積載物の画像の変化状態のデータに基づいて、前記積載物の高さを判定する判定手段と、
    該判定手段で判定された前記積載物の高さが予め設定される閾値を超えた場合に、前記作業車両の操作者に注意を促す報知を行う報知手段と
    を備える作業車両の運転支援システム。
  2. 前記判定手段は、
    前記積載物の積載が推測される位置に複数の初期検知枠を設定する初期検知枠設定手段と、
    前記初期検知枠内の前記画像の移動量に基づいて前記作業車両が走行中か否かを判定する走行判定手段と、
    前記初期検知枠内の画像の特徴点が移動したか否かに基づいて前記積載物の有無を判定する積載物判定手段と
    をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の作業車両の運転支援システム。
  3. 前記判定手段は、
    前記走行判定手段で走行中と判定された状態で、前記積載物判定手段により前記積載物が有ると判定された場合に、前記画像の上方に追加検知枠を設定する追加検知枠設定手段を備え、
    該追加検知枠設定手段は、前記追加検知枠内の画像の特徴点が移動したか否かに基づいて、積載物が追加されたか否かを判定し、積載物が追加されたと判定する毎に新たな追加検知枠を前回追加枠の上方に追加して設定することを特徴とする請求項2に記載の作業車両の運転支援システム。
  4. 前記判定手段は、
    前記追加検知枠設定手段で設定された最上位の前記追加検知枠の位置に基づいて、前記積載物全体の高さを判定することを特徴とする請求項3に記載の作業車両の運転支援システム。
  5. 前記判定手段は、
    前記追加検知枠設定手段で設定された前記最上位の追加検知枠以外の追加検知枠および所定の前記初期検知枠における前記画像の処理を行わないことを特徴とする請求項4に記載の作業車両の運転支援システム。
  6. 前記判定手段で判定された前記積載物の高さに応じて、前記作業車両の横Gに基づく警報を報知するか否かを決定する旋回警報閾値を変更する閾値変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の作業車両の運転支援システム。
  7. 前記作業車両の加速度を検出する加速度センサをさらに備え、
    前記報知手段は、前記加速度センサによる縦方向の検出値が所定値を超えた場合に、前記作業車両の速度を抑えるように促す報知を行うことを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の作業車両の運転支援システム。
  8. 前記判定手段は、
    前記追加検知枠設定手段で設定された前記最上位の追加検知枠内における前記画像の特徴点の移動量に基づいて、前記積載物の揺れの振幅を検知し、
    前記報知手段は、前記振幅が所定値を超える場合には、その振幅が所定値以下となるまで、前記作業車両の速度を抑えるように促す報知を行うことを特徴とする請求項3から請求項7の何れか1項に記載の作業車両の運転支援システム。
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