JP2021109711A - トランスファークレーン - Google Patents

Abstract

【課題】制御応答の遅れを低減することが可能なトランスファークレーンを提供する。【解決手段】路面に設けられたガイドライン２に沿って走行するトランスファークレーン１であって、車両１０と、車両１０の走行方向に向けて設置された複眼カメラ２０Ｒ，２０Ｌと、車両１０の走行速度に関する速度指令値に応じて車両１０の走行制御を行う制御部とを備え、複眼カメラ２０Ｒ，２０Ｌは、生成した画像データに基づいてガイドライン２までの距離情報を取得し、距離情報に基づいてガイドライン２に対する車両１０の予想ずれ量を算出し、制御部は、予想ずれ量に基づいて速度指令値を補正することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ガイドラインに沿って走行するトランスファークレーンに関する。

トランスファークレーンは、路面に設けられたガイドラインに沿って走行し、コンテナの荷役作業を行うよう構成されている。路面には、雨水が溜まるのを防ぐ水切り勾配が設けられており、この水切り勾配はガイドラインに直交する方向に高低差がつくような傾斜面となっている。トランスファークレーンは、傾斜面の下側への重力を受けるので、走行中にガイドラインからずれてしまうことがある。

このため、従来のトランスファークレーンには、ガイドラインを撮影するための第１カメラおよび第２カメラが備えられている（例えば、特許文献１参照）。第１カメラおよび第２カメラとしては、真下を向けて車両に設置された単眼カメラが使用される。

単眼カメラは、ガイドラインを含む画像データを生成し、当該画像データから車両とガイドラインとのずれ量を算出することができる。なお、単眼カメラは距離情報を取得することができないため、単眼カメラ−ガイドライン間の距離を算出することはできない。

特許文献１に記載のトランスファークレーンは、算出したずれ量が小さくなるようにフィードバック制御を行うことで、車両をガイドラインに沿って走行させることができる。しかしながら、フィードバック制御は、制御応答に遅れが生じる場合がある。

特開２００５−６７７５３号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、制御応答の遅れを低減することが可能なトランスファークレーンを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るトランスファークレーンは、
路面に設けられたガイドラインに沿って、第１方向および前記第１方向とは逆の第２方向に走行するトランスファークレーンであって、
車両と、
前記車両の走行方向に向けて前記車両に設置され、前記走行方向の画像データを生成する複眼カメラと、
前記車両の走行速度に関する速度指令値に応じて前記車両の走行制御を行う制御部と、
を備え、
前記複眼カメラは、前記画像データに基づいて前記ガイドラインまでの距離情報を取得し、前記距離情報に基づいて前記ガイドラインに対する前記車両の予想ずれ量を算出し、
前記制御部は、前記予想ずれ量に基づいて前記速度指令値を補正することを特徴とする。

上記トランスファークレーンにおいて、
前記複眼カメラは、前記ガイドラインの第１地点における前記車両の第１予想ずれ量と、前記ガイドラインの第２地点における前記車両の第２予想ずれ量と、前記ガイドラインに対する前記車両の傾斜角とを算出し、
前記制御部は、前記傾斜角が小さくなるように前記速度指令値を補正するよう構成できる。

上記トランスファークレーンにおいて、
前記制御部は、
前記傾斜角が所定の閾値以上の場合に、前記傾斜角が小さくなるように前記速度指令値を補正する第１補正処理と、前記第２予想ずれ量が小さくなるように前記速度指令値を補正する第２補正処理とを行う一方、
前記傾斜角が前記閾値よりも小さい場合に、前記第１補正処理を行うことなく前記第２補正処理を行うよう構成できる。

上記トランスファークレーンにおいて、
前記複眼カメラは、前記ガイドラインの第１地点における前記車両の第１予想ずれ量と、前記ガイドラインの第２地点における前記車両の第２予想ずれ量とを算出し、
前記制御部は、前記第１予想ずれ量と前記第２予想ずれ量との差分が小さくなるように前記速度指令値を補正するよう構成できる。

上記トランスファークレーンにおいて、
前記制御部は、
前記差分が所定の閾値以上の場合に、前記差分が小さくなるように前記速度指令値を補正する第１補正処理と、前記第２予想ずれ量が小さくなるように前記速度指令値を補正する第２補正処理とを行う一方、
前記差分が前記閾値よりも小さい場合に、前記第１補正処理を行うことなく前記第２補正処理を行うよう構成できる。

上記トランスファークレーンにおいて、
前記車両の走行方向に障害物が存在する場合、
前記複眼カメラは、前記画像データに基づいて前記障害物までの距離に関する障害物情報を取得するよう構成できる。

本発明によれば、予想ずれ量を算出して速度指令値を補正するので、フィードフォワード制御が可能になり、制御応答の遅れを低減することが可能なトランスファークレーンを提供することができる。

本発明に係るトランスファークレーンの斜視図である。 （Ａ）右方向走行時における第１予想ずれ量（ＸＲ１）、第２予想ずれ量（ＸＲ２）および傾斜角（θＲ）を説明するための図である。（Ｂ）左方向走行時における第１予想ずれ量（ＸＬ１）、第２予想ずれ量（ＸＬ２）および傾斜角（θＬ）を説明するための図である。 本発明に係るトランスファークレーンの走行速度の補正処理（右方向走行時）を示すフローチャートである。 本発明に係るトランスファークレーンの走行速度の補正処理（左方向走行時）を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るトランスファークレーンの実施形態について説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係るトランスファークレーン１を示す。トランスファークレーン１は、車両１０と、車両１０に設置された複眼カメラ２０Ｒ，２０Ｌと、車両１０の走行制御を行う制御部（図示略）とを備え、コンテナの荷役作業を行う。

トランスファークレーン１は、路面に設けられたガイドライン２（例えば、白線）に沿って、図１に示す右方向（本発明の「第１方向」に相当）および左方向（本発明の「第２方向」に相当）に走行する。

車両１０は、左右一対のガータ１１と、ガータ１１を支持する４本のコラム１２と、コラム１２の下部に位置する前後一対のシルビーム１３とで構成されたフレームを備える。ガータ１１上には、ガータ１１に沿って移動可能に構成されたトロリ１４が設けられている。

トロリ１４には、運転室１５が設けられており、運転室１５の前方に荷役作業を行うためのスプレッダ１６が昇降可能に吊り下げられている。運転室１５には、オペレータが座る運転席、車両１０の走行および荷役操作を行うための操作部が設けられている。操作部にはノッチが含まれており、オペレータによるノッチ操作が行われると、制御部は車両１０の走行速度に関する速度指令値をノッチの操作量に応じて設定する。なお、本発明における前後左右の方向は、運転席にいるオペレータから見た方向である。

前側のシルビーム１３には、４つの車輪１７ａおよび車輪１７ａを駆動させる走行モータ（図示略）が設けられている。後側のシルビーム１３には、４つの車輪１７ｂおよび車輪１７ｂを駆動させる走行モータ（図示略）が設けられている。車輪１７ａの走行モータと車輪１７ｂの走行モータとは、制御部の制御下でそれぞれ独立に駆動する。車輪１７ａの回転速度と車輪１７ｂの回転速度との速度差を制御することで、車両１０の走行方向を調整することができる。

後側のシルビーム１３の右側には、複眼カメラ２０Ｒが右方向に向けて設置されている。本実施形態では、複眼カメラ２０Ｒとしてステレオカメラを用いる。複眼カメラ２０Ｒは、複数のレンズ機構と、シャッター機構と、画像処理部とを備える。複眼カメラ２０Ｒは、右方向の画像データを生成し、画像データに基づいてガイドライン２および走行ライン（図２に示す車両１０の実際の走行方向に沿った仮想線）を認識するとともに、ガイドライン２までの距離情報を取得する。

図２（Ａ）に示すように、複眼カメラ２０Ｒは、ガイドライン２の第１地点ＰＲ１までの距離（第１距離ＬＲ１）に関する距離情報と、ガイドライン２の第２地点ＰＲ２までの距離（第２距離ＬＲ２）に関する距離情報とを取得する。また複眼カメラ２０Ｒは、第１地点ＰＲ１における車両１０の第１予想ずれ量ＸＲ１と、第２地点ＰＲ２における車両１０の第２予想ずれ量ＸＲ２と、ガイドライン２に対する車両１０の傾斜角θＲ（ガイドライン２の平行線と走行ラインとのなす角）とを算出する。

後側のシルビーム１３の左側には、複眼カメラ２０Ｌが左方向に向けて設置されている。本実施形態では、複眼カメラ２０Ｌとしてステレオカメラを用いる。複眼カメラ２０Ｌは、複数のレンズ機構と、シャッター機構と、画像処理部とを備える。複眼カメラ２０Ｌは、左方向の画像データを生成し、画像データに基づいてガイドライン２および走行ラインを認識するとともに、ガイドライン２までの距離情報を取得する。

図２（Ｂ）に示すように、複眼カメラ２０Ｌは、ガイドライン２の第１地点ＰＬ１までの距離（第１距離ＬＬ１）に関する距離情報と、ガイドライン２の第２地点ＰＬ２までの距離（第２距離ＬＬ２）に関する距離情報とを取得する。また複眼カメラ２０Ｌは、第１地点ＰＬ１における車両１０の第１予想ずれ量ＸＬ１と、第２地点ＰＬ２における車両１０の第２予想ずれ量ＸＬ２と、ガイドライン２に対する車両１０の傾斜角θＬ（ガイドライン２の平行線と走行ラインとのなす角）とを算出する。

なお、第２地点ＰＲ２，ＰＬ２を車両１０の近傍（例えば、複眼カメラ２０Ｒ，２０Ｌから１．０［ｍ］の地点）に設定することで、第２予想ずれ量ＸＲ２，ＸＬ２を現時点における車両１０のずれ量とみなすことができる。

制御部は、速度指令値に応じて車両１０の走行制御を行うとともに、予想ずれ量（本実施形態では、第１予想ずれ量ＸＲ１，ＸＬ１、第２予想ずれ量ＸＲ２，ＸＬ２および傾斜角θＲ，θＬ）に基づいて速度指令値を補正するよう構成される。制御部は、例えば、少なくとも１つのマイコンを含み、マイコンのＣＰＵが所定のプログラムを実行すること等によって各種機能が実現される。制御部は車両１０に設けられているが、制御部の少なくとも一部を運転室１５や複眼カメラ２０Ｒ，２０Ｌに設けることもできる。

制御部は、車輪１７ａ，１７ｂの各走行モータの回転速度を制御することにより、車両１０の走行制御を行う機能を有する。具体的には、制御部は、第１予想ずれ量ＸＲ１，ＸＬ１、第２予想ずれ量ＸＲ２，ＸＬ２および傾斜角θＲ，θＬの少なくとも１つの情報に基づいて制御を行う。これらの情報は未来の（例えば、数秒後の）車両１０の予想ずれ量に関するものであるため、制御部の制御はフィードフォワード制御となる。

次に、図３，４に示した走行速度の補正処理のフローチャートを参照し、車両１０の走行制御方法について説明する。

オペレータによるノッチ操作が行われると、制御部は、ノッチの操作量に応じて速度指令値Ｖを設定し（Ｓ１）、設定した速度指令値Ｖが０か否かを判定する（Ｓ２）。速度指令値Ｖが０の場合（Ｓ２でＹＥＳ）、制御部は、再びノッチ操作が行われるまで補正処理を待機させる。

速度指令値Ｖが０でない場合（Ｓ２でＮＯ）、制御部は、速度指令値Ｖの正負を判定する（Ｓ３）。速度指令値Ｖが正の場合（Ｓ３でＶ＞０）、車両１０は右方向に走行するので、制御部は右側の複眼カメラ２０Ｒを選択して動作させる（Ｓ４）。この場合、左側の複眼カメラ２０Ｌを動作させる必要はない。

複眼カメラ２０Ｒは、右方向の画像データを生成し、当該画像データに基づいてガイドライン２および走行ラインを認識するとともに、ガイドライン２までの距離情報を取得する。本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、第１地点ＰＲ１までの距離（第１距離ＬＲ１）に関する距離情報と第２地点ＰＲ２までの距離（第２距離ＬＲ２）に関する距離情報とを取得する。

上記の距離情報を取得した複眼カメラ２０Ｒは、第１地点ＰＲ１におけるガイドライン２と走行ラインとのずれ量（遠距離での予想ずれ量）に相当する第１予想ずれ量ＸＲ１を算出するとともに（Ｓ５）、第２地点ＰＲ２におけるガイドライン２と走行ラインとのずれ量（近距離での予想ずれ量）に相当する第２予想ずれ量ＸＲ２を算出する（Ｓ６）。

次いで、複眼カメラ２０Ｒは、上記の距離情報と第１予想ずれ量ＸＲ１および第２予想ずれ量ＸＲ２とに基づいて、ガイドライン２に対する車両１０の傾斜角θＲを算出する（Ｓ７）。傾斜角θＲに関する情報は、予想ずれ量に関する情報として制御部に送信される。

予想ずれ量に関する情報を受信した制御部は、傾斜角θＲが所定の閾値ＴＲ１以上か否かを判定する（Ｓ８）。傾斜角θＲが閾値ＴＲ１以上の場合（Ｓ８でＹＥＳ）、制御部は、傾斜角θＲを小さくするための第１補正値ＺＲ１を算出する（Ｓ９）。

第１補正値ＺＲ１は、速度指令値Ｖの補正値であり、例えば、傾斜角θＲに所定の係数ＫＲ１およびゲインＧＲ１を乗算したものである。なお、係数ＫＲ１は車両１０の寸法等によって決まる固定値であり、ゲインＧＲ１は環境等に応じて変更可能なパラメータである。後述する係数ＫＲ２，ＫＬ１，ＫＬ２およびゲインＧＲ２，ＧＬ１，ＧＬ２も同様とする。

第１補正値ＺＲ１を算出した制御部は、第１補正処理を行い、第１補正値ＺＲ１に基づいて速度指令値Ｖを補正する（Ｓ１０）。

第１補正処理を行った場合、または傾斜角θＲが閾値ＴＲ１よりも小さい場合（Ｓ８でＮＯ）、制御部は、第２予想ずれ量ＸＲ２を小さくするための第２補正値ＺＲ２を算出する（Ｓ１１）。第２補正値ＺＲ２は、速度指令値Ｖの補正値であり、例えば、第２予想ずれ量ＸＲ２に所定の係数ＫＲ２およびゲインＧＲ２を乗算したものである。

第２補正値ＺＲ２を算出した制御部は、第２補正処理を行い、第２補正値ＺＲ２に基づいて速度指令値Ｖ（または第１補正処理後の速度指令値Ｖ）を補正する（Ｓ１２）。制御部は、第２補正処理後の速度指令値Ｖに基づいて、車輪１７ａ，１７ｂの各走行モータの回転速度の指令値を算出し、各走行モータをフィードフォワード制御する。

Ｓ３の判定において速度指令値Ｖが負の場合（Ｓ３でＶ＜０）、車両１０は左方向に走行するので、制御部は左側の複眼カメラ２０Ｌを選択して動作させる（Ｓ１３）。この場合、右側の複眼カメラ２０Ｒを動作させる必要はない。

複眼カメラ２０Ｌは、左方向の画像データを生成し、当該画像データに基づいてガイドライン２および走行ラインを認識するとともに、ガイドライン２までの距離情報を取得する。本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、第１地点ＰＬ１までの距離（第１距離ＬＬ１）に関する距離情報と第２地点ＰＬ２までの距離（第２距離ＬＬ２）に関する距離情報とを取得する。

上記の距離情報を取得した複眼カメラ２０Ｌは、第１地点ＰＬ１におけるガイドライン２と走行ラインとのずれ量（遠距離での予想ずれ量）に相当する第１予想ずれ量ＸＬ１を算出するとともに（Ｓ１４）、第２地点ＰＬ２におけるガイドライン２と走行ラインとのずれ量（近距離での予想ずれ量）に相当する第２予想ずれ量ＸＬ２を算出する（Ｓ１５）。

次いで、複眼カメラ２０Ｌは、上記の距離情報と第１予想ずれ量ＸＬ１および第２予想ずれ量ＸＬ２とに基づいて、ガイドライン２に対する車両１０の傾斜角θＬを算出する（Ｓ１６）。傾斜角θＬに関する情報は、予想ずれ量に関する情報として制御部に送信される。

予想ずれ量に関する情報を受信した制御部は、傾斜角θＬが所定の閾値ＴＬ１以上か否かを判定する（Ｓ１７）。傾斜角θＬが閾値ＴＬ１以上の場合（Ｓ１７でＹＥＳ）、制御部は、傾斜角θＬを小さくするための第１補正値ＺＬ１を算出する（Ｓ１８）。第１補正値ＺＬ１は、速度指令値Ｖの補正値であり、例えば、傾斜角θＬに所定の係数ＫＬ１およびゲインＧＬ１を乗算したものである。

第１補正値ＺＬ１を算出した制御部は、第１補正処理を行い、第１補正値ＺＬ１に基づいて速度指令値Ｖを補正する（Ｓ１９）。

第１補正処理を行った場合、または傾斜角θＬが閾値ＴＬ１よりも小さい場合（Ｓ１７でＮＯ）、制御部は、第２予想ずれ量ＸＬ２を小さくするための第２補正値ＺＬ２を算出する（Ｓ２０）。第２補正値ＺＬ２は、速度指令値Ｖの補正値であり、例えば、第２予想ずれ量ＸＬ２に所定の係数ＫＬ２およびゲインＧＬ２を乗算したものである。

第２補正値ＺＬ２を算出した制御部は、第２補正処理を行い、第２補正値ＺＬ２に基づいて速度指令値Ｖ（または第１補正処理後の速度指令値Ｖ）を補正する（Ｓ２１）。制御部は、第２補正処理後の速度指令値Ｖに基づいて、車輪１７ａ，１７ｂの各走行モータの回転速度の指令値を算出し、各走行モータをフィードフォワード制御する。

結局、本実施形態に係るトランスファークレーン１は、車両１０の走行方向に向けて設置された複眼カメラ２０Ｒ，２０Ｌを備え、複眼カメラ２０Ｒ，２０Ｌで生成した画像データに基づいて第１予想ずれ量ＸＲ１，ＸＬ１、第２予想ずれ量ＸＲ２，ＸＬ２および傾斜角θＲ，θＬを算出し、各走行モータをフィードフォワード制御する。このため、本実施形態に係るトランスファークレーン１によれば、従来の制御（フィードバック制御）と比較して制御応答の遅れを低減することが可能となる。

また、本実施形態に係るトランスファークレーン１は、傾斜角θＲ，θＬが閾値ＴＲ１，ＴＬ１以上の場合に、第１補正処理と第２補正処理との２段階の補正処理を行うことで補正量を増やすことができる。このため、本実施形態に係るトランスファークレーン１によれば、ガイドライン２から大きくずれた場合であっても、素早くガイドライン２に沿った走行に復帰させることができる。

［変形例］
以上、本発明に係るトランスファークレーンの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、傾斜角θＲ，θＬを算出し、傾斜角θＲ，θＬに基づいて速度指令値Ｖの補正処理を行っているが、傾斜角θＲ，θＬの代わりに第１予想ずれ量ＸＲ１，ＸＬ１と第２予想ずれ量ＸＲ２，ＸＬ２との差分ＤＲ，ＤＬを算出し、差分ＤＲ，ＤＬが小さくなるように速度指令値Ｖの補正処理を行ってもよい。

例えば、制御部は、差分ＤＲ，ＤＬが所定の閾値ＴＲ２，ＴＬ２以上の場合に、差分ＤＲ，ＤＬが小さくなるように速度指令値Ｖを補正する第１補正処理と、第２予想ずれ量ＸＲ２，ＸＬ２が小さくなるように速度指令値Ｖを補正する第２補正処理とを行う一方、差分ＤＲ，ＤＬが閾値ＴＲ２，ＴＬ２よりも小さい場合に、第１補正処理を行うことなく第２補正処理を行うよう構成できる。

また、車両１０の走行方向に障害物（例えば、歩行者）が存在する場合、複眼カメラ２０Ｒ，２０Ｌは、生成した画像データに基づいて障害物までの距離に関する障害物情報を取得するよう構成できる。例えば、複眼カメラ２０Ｒ，２０Ｌが取得した障害物情報を制御部に送信する場合、制御部は障害物情報に応じて車両１０を減速または停止させてもよい。

本発明に係るトランスファークレーンは、車両と、車両の走行方向に向けて車両に設置され、走行方向の画像データを生成する複眼カメラと、車両の走行速度に関する速度指令値に応じて車両の走行制御を行う制御部とを備え、複眼カメラが、画像データに基づいてガイドラインまでの距離情報を取得してガイドラインに対する車両の予想ずれ量（例えば、第１予想ずれ量ＸＲ１，ＸＬ１）を算出し、制御部が予想ずれ量に基づいて速度指令値を補正するのであれば、適宜構成を変更できる。

１ トランスファークレーン
２ ガイドライン
１０ 車両
１１ ガータ
１２ コラム
１３ シルビーム
１４ トロリ
１５ 運転室
１６ スプレッダ
１７ａ，１７ｂ 車輪
２０Ｒ，２０Ｌ 複眼カメラ

Claims (6)

1. 路面に設けられたガイドラインに沿って、第１方向および前記第１方向とは逆の第２方向に走行するトランスファークレーンであって、
   車両と、
   前記車両の走行方向に向けて前記車両に設置され、前記走行方向の画像データを生成する複眼カメラと、
   前記車両の走行速度に関する速度指令値に応じて前記車両の走行制御を行う制御部と、
   を備え、
   前記複眼カメラは、前記画像データに基づいて前記ガイドラインまでの距離情報を取得し、前記距離情報に基づいて前記ガイドラインに対する前記車両の予想ずれ量を算出し、
   前記制御部は、前記予想ずれ量に基づいて前記速度指令値を補正することを特徴とするトランスファークレーン。
2. 前記複眼カメラは、前記ガイドラインの第１地点における前記車両の第１予想ずれ量と、前記ガイドラインの第２地点における前記車両の第２予想ずれ量と、前記ガイドラインに対する前記車両の傾斜角とを算出し、
   前記制御部は、前記傾斜角が小さくなるように前記速度指令値を補正することを特徴とする請求項１に記載のトランスファークレーン。
3. 前記制御部は、
   前記傾斜角が所定の閾値以上の場合に、前記傾斜角が小さくなるように前記速度指令値を補正する第１補正処理と、前記第２予想ずれ量が小さくなるように前記速度指令値を補正する第２補正処理とを行う一方、
   前記傾斜角が前記閾値よりも小さい場合に、前記第１補正処理を行うことなく前記第２補正処理を行うことを特徴とする請求項２に記載のトランスファークレーン。
4. 前記複眼カメラは、前記ガイドラインの第１地点における前記車両の第１予想ずれ量と、前記ガイドラインの第２地点における前記車両の第２予想ずれ量とを算出し、
   前記制御部は、前記第１予想ずれ量と前記第２予想ずれ量との差分が小さくなるように前記速度指令値を補正することを特徴とする請求項１に記載のトランスファークレーン。
5. 前記制御部は、
   前記差分が所定の閾値以上の場合に、前記差分が小さくなるように前記速度指令値を補正する第１補正処理と、前記第２予想ずれ量が小さくなるように前記速度指令値を補正する第２補正処理とを行う一方、
   前記差分が前記閾値よりも小さい場合に、前記第１補正処理を行うことなく前記第２補正処理を行うことを特徴とする請求項４に記載のトランスファークレーン。
6. 前記車両の走行方向に障害物が存在する場合、
   前記複眼カメラは、前記画像データに基づいて前記障害物までの距離に関する障害物情報を取得することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のトランスファークレーン。

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