JP2021115662A - 作業システム - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の周辺に障害物が接近した場合に、障害物と作業装置との干渉を防止又は効果的に抑制することができる作業システムを得る。【解決手段】領域設定部は、車両の外側における作業装置の可動領域の少なくとも一部を含む監視領域Aを設定し、周辺検出センサ24は、車両12の周辺情報を検出する。ここで、モード制御部は、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、監視領域Aに障害物が侵入したものと判断した場合又は監視領域Aへの障害物の侵入を予測した場合で、かつ作業モードが非常モードでない場合に、作業モードを非常モードに切り替えるように自動荷役装置30を制御する。【選択図】図2

Description

本発明は、作業システムに関する。
マニピュレータ等の作業装置が知られている(例えば特許文献1、2参照)。例えば、下記特許文献1には、マニピュレータが車体に搭載された車両に関する技術が開示されている。この先行技術では、車両を作業地点まで移動させたうえでマニピュレータに種々の作業をさせることができる。
特開2018−128847号公報 特開平8−300277号公報
しかしながら、上記先行技術では、車両の周辺に障害物が接近した場合に、障害物とマニピュレータ(作業装置)との干渉を防止又は効果的に抑制する観点で改善の余地がある。
本発明は、上記事実を考慮して、車両の周辺に障害物が接近した場合に、障害物と作業装置との干渉を防止又は効果的に抑制することができる作業システムを得ることが目的である。
請求項1に記載する本発明の作業システムは、車両に搭載されて当該車両の周辺で作業を行えるように構成され、通常の作業モードである通常モードと、所定の非常時において前記通常モードよりも安全に作業を行うために設定された非常モードと、を含む複数の作業モードが設定され、前記複数の作業モードを切り替え可能に構成された作業装置と、前記車両の外側における前記作業装置の可動領域の少なくとも一部を含む監視領域を設定する領域設定部と、前記車両の周辺情報を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は前記監視領域への障害物の侵入を予測した場合で、かつ前記作業モードが前記非常モードでない場合に、前記作業モードを前記非常モードに切り替えるように前記作業装置を制御するモード制御部と、を有する。
上記構成によれば、作業装置は、車両に搭載されて当該車両の周辺で作業を行える。作業装置には、通常の作業モードである通常モードと、所定の非常時において通常モードよりも安全に作業を行うために設定された非常モードと、を含む複数の作業モードが設定されており、作業装置は、複数の作業モードを切り替え可能になっている。また、領域設定部は、車両の外側における作業装置の可動領域の少なくとも一部を含む監視領域を設定し、検出部は、車両の周辺情報を検出する。ここで、モード制御部は、検出部の検出結果に基づいて、監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は監視領域への障害物の侵入を予測した場合で、かつ作業モードが非常モードでない場合に、作業モードを非常モードに切り替えるように作業装置を制御する。このため、車両の周辺に障害物が接近した場合に、障害物と作業装置との干渉が防止又は効果的に抑制される。
請求項2に記載する本発明の作業システムは、請求項1記載の構成において、前記非常モードは、前記作業装置が作業を停止することを含む。
上記構成によれば、非常モードは、作業装置が作業を停止することを含んでいるので、作業装置の作業が停止されることで、作業装置の作動に起因して作業装置が自ら障害物に接近してぶつかるといったことを防止することができる。
請求項3に記載する本発明の作業システムは、請求項1又は請求項2に記載の構成において、前記非常モードを第一非常モードとし、前記複数の作業モードには、所定の非常時において前記通常モードよりも安全に作業を行うために設定されて前記第一非常モードよりも少ない作業制限で前記作業装置が作業を行う第二非常モードが含まれ、前記監視領域を第一監視領域とし、前記領域設定部は、前記第一監視領域の全部を含んで前記第一監視領域よりも広い領域である第二監視領域を設定し、前記モード制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第一監視領域に障害物が侵入していないものと判断しかつ前記第一監視領域への障害物の侵入を予測していない場合であって、前記第二監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は前記第二監視領域への障害物の侵入を予測した場合で、かつ前記作業モードが前記第二非常モードでない場合に、前記作業モードを前記第二非常モードに切り替えるように前記作業装置を制御する。
上記構成によれば、前記非常モードを第一非常モードとし、複数の作業モードに含まれる第二非常モードは、所定の非常時において通常モードよりも安全に作業を行うために設定され、この第二非常モードにおいては、第一非常モードよりも少ない作業制限で作業装置が作業を行う。また、前記監視領域を第一監視領域としており、領域設定部は、第一監視領域の全部を含んで第一監視領域よりも広い領域である第二監視領域を設定している。ここで、モード制御部は、検出部の検出結果に基づいて、第一監視領域に障害物が侵入していないものと判断しかつ第一監視領域への障害物の侵入を予測していない場合であって、第二監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は第二監視領域への障害物の侵入を予測した場合で、かつ作業モードが第二非常モードでない場合に、作業モードを第二非常モードに切り替えるように作業装置を制御する。このように多段階の作業モードで作業装置を制御することで、作業の効率低下を極力抑えつつ、障害物と作業装置との干渉が防止又は効果的に抑制される。
請求項4に記載する本発明の作業システムは、請求項3記載の構成において、前記第二非常モードは、前記通常モードの場合よりも低速度の作業速度で前記作業装置が作業を行うことを含む。
上記構成によれば、第二非常モードは、通常モードの場合よりも低速度の作業速度で作業装置が作業を行うことを含むので、作業装置が停止せずに作業を行いつつ障害物と作業装置との干渉を防止又は効果的に抑制することが可能となる。
請求項5に記載する本発明の作業システムは、請求項3又は請求項4に記載の構成において、前記車両の周囲に警報する警報部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第二監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は前記第二監視領域への障害物の侵入を予測した場合に、前記車両の周囲に警報するように前記警報部を制御する警報制御部と、を有する。
上記構成によれば、警報制御部は、検出部の検出結果に基づいて、第二監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は第二監視領域への障害物の侵入を予測した場合に、車両の周囲に警報するように警報部を制御する。このため、車両の周囲に注意を喚起することができる。
請求項6に記載する本発明の作業システムは、請求項1又は請求項2に記載の構成において、前記監視領域の少なくとも平面視の範囲を視認可能に表示する表示部を備える。
上記構成によれば、歩行者等が監視領域の少なくとも平面視の範囲を容易に認識することができる。
請求項7に記載する本発明の作業システムは、請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載の構成において、前記第二監視領域の少なくとも平面視の範囲を視認可能に表示する表示部を備える。
上記構成によれば、歩行者等が第二監視領域の少なくとも平面視の範囲を容易に認識することができる。
請求項8に記載する本発明の作業システムは、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の構成において、前記検出部の検出結果に基づいて、前記監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は前記監視領域への障害物の侵入を予測した場合で、かつ前記作業装置が作業を停止している場合に、障害物の侵入及び侵入予測がなされていないエリアに前記監視領域が位置するように前記車両を移動させる制御を行う移動制御部を有する。
上記構成によれば、障害物の侵入及び侵入予測がなされていないエリアに監視領域が位置するように車両が移動するので、障害物と作業装置との干渉が防止又は効果的に抑制される。
請求項9に記載する本発明の作業システムは、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の構成において、前記作業装置は、予め定められたプログラムによって自動制御されるように構成されている。
上記構成によれば、操作者の操作指示が不要な作業装置でありながら、障害物と作業装置との干渉が防止又は効果的に抑制される。
以上説明したように、本発明の作業システムによれば、車両の周辺に障害物が接近した場合に、障害物と作業装置との干渉を防止又は効果的に抑制することができるという優れた効果を有する。
第1の実施形態に係る作業システムの概略構成を模式的に示す図である。 図1の作業システムが適用された車両を示す斜視図である。 図1の作業システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図1のECUの機能構成の一例を示すブロック図である。 図1のECUによる作業制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 車両に設けられた投影機を用いて監視領域の平面視の範囲を視認可能に表示している状態を示す斜視図である。 車両の外側の監視領域と、物が出し入れされる宅配ロッカーと、の位置関係の一例を示す斜視図である。 第1の実施形態の変形例を示す斜視図である。 第2の実施形態のECUの機能構成の一例を示すブロック図である。 第2の実施形態のECUによる作業制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第3の実施形態に係る作業システムが適用された車両を示す斜視図である。 図11の作業システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図11の作業システムにおけるECUの機能構成の一例を示すブロック図である。 図11の作業システムにおけるECUによる作業制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る作業システムについて図1〜図7を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印FRは車両前方側を示しており、矢印UPは車両上方側を示しており、矢印RHは車両進行方向に見て右方側を示している。
図1には、本実施形態に係る作業システム10の概略構成が模式的に示されている。作業システム10が適用された車両12は自動運転可能な電気自動車とされる。なお、目的地(本実施形態では荷役作業地点)まで自動運転するための技術については、公知技術を適用できるため、詳細説明を省略する。車両12は、自動運転を含む各種の制御を実行するECU(Electrical Control Unit)20を備える。ECU20は、ネットワークN1を介して図示しない種々のサーバ等に接続されている。また、車両12には、作業装置としての自動荷役装置30が搭載されている。自動荷役装置30は、荷役ロボットとして把握可能な装置である。
車両12の上部の所定位置にはGPS装置22(図1以外の図では適宜図示省略)が設けられている。また、車両12の前後及び側部における各上部には、検出部としての周辺検出センサ24(図1以外の図では適宜図示省略)が設けられている。さらに、車両12の側部の上部には、前後対で表示部としての投影機26が設けられている。
図2には、作業システム10が適用された車両12の斜視図が示されている。図2に示されるように、車両12の側部にはサイドドア開口部14が形成されている。このサイドドア開口部14は、車両前後方向にスライド可能な前後対のスライドドア16によって開閉可能とされている。なお、図示を省略するが、サイドドア開口部14の下縁部側からは路面に向けてスロープを延出させることが可能とされている。
車両12の車室18内には、自動荷役装置30が格納されている。自動荷役装置30は、予め定められたプログラムによって自動制御されるように構成されており、走行台車32と、走行台車32上に固定されたロボットアーム34と、を備えている。走行台車32は、自動荷役装置30が一例として車室18内で移動するための装置とされる。また、ロボットアーム34は、関節部を備えたアーム部34Aと、アーム部34Aの先端部側に連結されたハンド部34Bと、を有する。ハンド部34Bは、荷物Wを把持可能とされる。なお、走行台車32及びロボットアーム34の各基本構成については、公知技術を適用できるため、詳細説明を省略する。
自動荷役装置30には、通常の作業モードである通常モードと、所定の非常時において通常モードよりも安全に荷役作業を行うために設定された非常モードと、を含む複数の(本実施形態では二つの)作業モードが設定されている。すなわち、自動荷役装置30は、複数の作業モードを切り替え可能に構成されている。非常モードは、自動荷役装置30が荷役作業を停止することを含む。
図3には、本実施形態の作業システム10のハードウェア構成の一例がブロック図で示されている。作業システム10のECU20には、GPS(Global Positioning System)装置22、室内カメラ23、周辺検出センサ24、投影機26、アクチュエータ28及び自動荷役装置30が接続されている。GPS装置22は、車両12の現在位置を取得する。室内カメラ23は、車室18内を撮像する。周辺検出センサ24は、車両12の周辺情報を検出する。周辺検出センサ24には、例えば、所定範囲をスキャンするライダ(Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging)、所定範囲を撮像するカメラ(単眼カメラ、複眼カメラ)、所定範囲に探査波を送信するミリ波レーダ等を適用することができる。投影機26は、地面への投影によって、監視領域A(図2参照)の平面視の範囲を視認可能に表示する(図6の投影線26L参照)。アクチュエータ28は、車両12の加減速及び操舵を行う。自動荷役装置30は、荷役ロボットとして把握可能な装置であり、車両12が荷役作業地点に到着すると車両12の周辺で荷役作業を行えるように構成されている。
ECU20は、CPU(Central Processing Unit:プロセッサ)201、ROM(Read Only Memory)202、RAM(Random Access Memory)203、ストレージ204、通信I/F(Inter Face)205及び入出力I/F206を含んで構成されている。CPU201、ROM202、RAM203、ストレージ204、通信I/F205及び入出力I/F206は、バス208を介して相互に通信可能に接続されている。
CPU201は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、CPU201は、ROM202又はストレージ204からプログラムを読み出し、RAM203を作業領域としてプログラムを実行する。CPU201は、ROM202又はストレージ204に記録されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ROM202又はストレージ204には、監視領域A(図2参照)を設定する領域設定プログラム、及び荷役作業を良好に行うための作業プログラム等が格納されている。
ROM202は、各種プログラム及び各種データを格納する。RAM203は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ204は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等の記憶装置により構成され、各種プログラム及び各種データを格納する。通信I/F205は、ECU20が他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット(登録商標)、FDDI、Wi−Fi(登録商標)等の規格が用いられる。
入出力I/F206は、車両12に搭載される各装置と通信するためのインタフェースである。本実施形態のECU20には、入出力I/F206を介して、一例として、GPS装置22、室内カメラ23、周辺検出センサ24、投影機26、アクチュエータ28及び自動荷役装置30が接続されている。なお、GPS装置22、室内カメラ23、周辺検出センサ24、投影機26、アクチュエータ28及び自動荷役装置30は、バス208に対して直接接続されていてもよい。
図4には、ECU20の機能構成の一例がブロック図で示されている。図4に示されるように、ECU20は、機能構成として、領域設定部250及びモード制御部252を有する。各機能構成は、CPU201がROM202又はストレージ204に記憶されたプログラム(前述した領域設定プログラム及び作業プログラム)を読み出し、実行することにより実現される。
領域設定部250は、車両12の外側における自動荷役装置30の可動領域の少なくとも一部(本実施形態では車両12の外側における自動荷役装置30の可動領域の全部)を含む監視領域A(図2参照)を設定する。
モード制御部252は、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、監視領域Aに障害物が侵入したものと判断した場合又は監視領域Aへの障害物の侵入を予測した場合で、かつ作業モードが非常モードでない場合に、作業モードを非常モードに切り替えるように自動荷役装置30を制御する。
なお、監視領域Aへの障害物の侵入は、次のように予測できる。例えば、モード制御部252は、周辺検出センサ24による検出結果から、車両12の周辺の移動体を特定する。そして、モード制御部252は、特定した移動体のこれまでの移動軌跡から、移動体の将来の位置を予測し、予測した移動体の位置が監視領域A内に侵入する場合は、障害物の侵入が有るものと予測し、予測した移動体の位置が監視領域A内に侵入しない場合は、障害物の侵入が無いものと予測する。
次に、作業システム10の作用について説明する。
図5には、ECU20による作業制御処理の流れの一例がフローチャートで示されている。CPU201がROM202又はストレージ204から作業プログラムを読み出して、RAM203に展開して実行することにより、ECU20による作業制御処理が行なわれる。車両12が荷役作業予定地点に停止してかつ車両12の外側における自動荷役装置30の可動領域の少なくとも一部を含む監視領域A(図2参照)が設定された場合に、図5に示される制御処理の実行が開始される。
CPU201は、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、監視領域Aに障害物が侵入した場合又は監視領域Aへの障害物の侵入が予測される場合に該当するか否かを判断する(ステップS100)。
監視領域Aに障害物が侵入した場合及び監視領域Aへの障害物の侵入が予測される場合のいずれにも該当しない場合(ステップS100:N)、CPU201は通常モードを実行するように自動荷役装置30を制御し(ステップS102)、ステップS110(後述)の処理へ移行する。監視領域Aに障害物が侵入した場合又は監視領域Aへの障害物の侵入が予測される場合に該当する場合(ステップS100:Y)、CPU201はステップS104の処理へ移行する。
ステップS104において、CPU201は、作業モードが非常モードでないか否かを判断する。作業モードが非常モードである場合(ステップS104:N)、CPU201は、非常モードを実行するように自動荷役装置30を制御し(ステップS106)、ステップS110(後述)の処理へ移行する。作業モードが非常モードでない場合(ステップS104:Y)、CPU201は、モード制御部252として、作業モードを非常モードに切り替えるように自動荷役装置30を制御して、非常モードを実行するように自動荷役装置30を制御し(ステップS108)、ステップS110(後述)の処理へ移行する。
非常モードが実行されることで、車両12の周辺に障害物が接近した場合に、障害物と自動荷役装置30との干渉が防止又は効果的に抑制される。ここで、非常モードは、自動荷役装置30が荷役作業を停止することを含んでいる。このため、自動荷役装置30の荷役作業が停止されることで、自動荷役装置30の作動に起因して自動荷役装置30が自ら障害物に接近してぶつかるといったことを防止することができる。
さらに、次のステップS110において、CPU201は、自動荷役装置30による荷役作業が終了したか否かを判断する。自動荷役装置30による荷役作業が終了していない場合(ステップS110:N)、CPU201は、ステップS100からの処理を繰り返す。自動荷役装置30による荷役作業が終了した場合(ステップS110:Y)、CPU201は、荷役作業プログラムに基づく処理を終了する。
ここで、上述した監視領域A(図2参照)の設定の一例について補足説明する。図7には、車両12の外側の監視領域Aと、物が出し入れされる宅配ロッカー90と、の位置関係の一例が斜視図で示されている。車両12が荷役作業予定地点に停止した場合、CPU201は、一例として、荷役対象とする荷物の位置と大きさ、及び車両12の停止位置と荷物の目的位置(例えば宅配ロッカー90において荷物を収容させる位置)との相対位置に基づいて、自動荷役装置30が稼働可能な経路を決定する。そのうえで、CPU201は、予め設定された計算式に基づいて、車両12の外側で自動荷役装置30が通過する空間を含むように監視領域Aを設定する。すなわち、CPU201がROM202又はストレージ204から領域設定プログラムを読み出して、RAM203に展開して実行することにより、監視領域Aの設定処理が行なわれる。
また、本実施形態では、図2に示される監視領域Aの平面視の範囲は、図6に示される投影機26が路面に投影する投影線26Lによって視認可能に表示される。このため、歩行者等が監視領域A(図2参照)の平面視の範囲を容易に認識することができる。そして、監視領域A(図2参照)への侵入又は侵入しそうな状態が未然に回避されれば、安全性を確保しつつ、荷役作業効率の低下を防止できる。
また、本実施形態では、自動荷役装置30は、予め定められたプログラムによって自動制御されるように構成されているので、操作者の操作指示が不要な装置でありながら、障害物と自動荷役装置30との干渉が防止又は効果的に抑制される。
以上のように、本実施形態によれば、車両12の周辺に障害物が接近した場合に、障害物と自動荷役装置30との干渉を防止又は効果的に抑制することができる。
[第1の実施形態の変形例]
なお、上記第1の実施形態では、一例として、図2等に示される車両12のサイドドア開口部14から荷物Wを出し入れする形態において車両12の側方側に監視領域Aを設定する場合について説明したが、例えば、図8に示されるように、車両12のバックドア開口部15から荷物Wを出し入れする形態において車両12の後方側に監視領域A9を設定するような構成としてもよい。その場合、図8では、図示を省略しているが、例えば、バックドア開口部15の周囲部に車両の周辺情報を検出する検出部を追加で設ける形態を採り得る。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態について図2及び図3を流用しながら図9及び図10を用いて説明する。本実施形態の作業システムは、以下に説明する点を除いて第1の実施形態の作業システム10と同様とされる。第1の実施形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、本実施形態の作業システムのハードウェア構成は、第1の実施形態の作業システムのハードウェア構成(図3参照)と同様であるため、図3を流用して図示及び詳細説明を省略する。
本実施形態のECU20のROM202又はストレージ204には、第1の実施形態で説明した領域設定プログラムと同様の領域設定プログラム、及び第1の実施形態で説明した作業プログラムとは別の作業プログラム等が格納されている。
図9には、ECU20の機能構成の一例がブロック図で示されている。図9に示されるように、ECU20は、機能構成として、領域設定部250、移動制御部251及びモード制御部252を有する。各機能構成は、CPU201がROM202又はストレージ204に記憶されたプログラム(前述した本実施形態の領域設定プログラム及び作業プログラム)を読み出し、実行することにより実現される。
移動制御部251は、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、監視領域Aに障害物が侵入したものと判断した場合又は監視領域Aへの障害物の侵入を予測した場合で、かつ自動荷役装置30が荷役作業を停止している場合に、障害物の侵入及び侵入予測がなされていないエリアに監視領域A(図2参照)が位置するように車両12を移動させる制御を行う。
図10には、ECU20による作業制御処理の流れの一例がフローチャートで示されている。CPU201がROM202又はストレージ204から作業プログラムを読み出して、RAM203に展開して実行することにより、ECU20による作業制御処理が行なわれる。車両12が荷役作業予定地点に停止してかつ車両12の外側における自動荷役装置30の可動領域の少なくとも一部を含む監視領域Aが設定された場合に、図10に示される制御処理の実行が開始される。
図10に示されるフローチャートは、ステップS100とステップS104との間にステップS103Aが追加されている点、及びステップS103Aで肯定判断がされた場合に実行されるステップS103Bが追加されている点で第1の実施形態のフローチャート(図5参照)と異なる。
ステップS103Aにおいて、CPU201は、自動荷役装置30が荷役作業を停止している場合に該当するか否かを判断する。自動荷役装置30が荷役作業を停止していない場合(ステップS103A:N)、CPU201はステップS104の処理へ移行する。一方、自動荷役装置30が荷役作業を停止している場合(ステップS103A:Y)、CPU201は、移動制御部251として、障害物の侵入及び侵入予測がなされていないエリアに監視領域Aが位置するように車両12を移動させる制御を行う(ステップ:S103B)。このため、障害物と自動荷役装置30との干渉が防止又は効果的に抑制される。ステップS103Bの実行後、CPU201は、作業プログラムに基づく処理を終了する。
なお、ステップS103Bの処理によって車両12が移動して新たな荷役作業予定地点に停止した場合、本実施形態では一例として、車両12の外側における自動荷役装置30の可動領域の少なくとも一部を含む監視領域A(図2参照)が改めて設定され、図10に示される制御処理の実行が再び開始される。
本実施形態によっても、車両12の周辺に障害物が接近した場合に、障害物と自動荷役装置30との干渉を防止又は効果的に抑制することができる。
なお、上記第2の実施形態の変形例として、図10のステップS103B及びそのステップS103Bの実行後に処理を終了するフローに代えて、ステップS103AにおいてCPU201が自動荷役装置30の荷役作業が停止されていると判断した場合に、CPU201がステップS100の処理へ戻るフローとしてもよい。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態に係る作業システムについて図11〜図14を用いて説明する。なお、第1の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。
図11には、本実施形態に係る作業システム40が適用された車両42が斜視図で示されている。図11に示される車両42は、以下に説明する点を除いて第1の実施形態における車両12(図2参照)と実質的に同様の構成とされる。
図11に示されるように、車両42の側部には、前後対の投影機26の前方側及び後方側に表示部としての投影機27が設けられている。また、車両42には、警報部としての警報器29(図12参照)が設けられている。
さらに、車両42には、作業装置としての自動荷役装置50が搭載されている。自動荷役装置50は、予め定められたプログラムによって自動制御されるように構成されている。自動荷役装置50は、車両42の周辺で荷役作業を行えるように構成され、以下に説明する点を除いて第1の実施形態における自動荷役装置30(図2参照)と実質的に同様の構成とされる。自動荷役装置50の作業モードには、通常モード、第一非常モード、第二非常モードが含まれる。通常モードは、第1の実施形態の通常モードと同様であり、第一非常モードは、第1の実施形態の非常モードと同様である。第二非常モードは、所定の非常時において通常モードよりも安全に荷役作業を行うために設定されて第一非常モードよりも少ない作業制限で自動荷役装置50が荷役作業を行うモードである。ここで、第二非常モードは、通常モードの場合よりも低速度の作業速度(一例として、通常モードの場合の1/2の作業速度)で自動荷役装置50が荷役作業を行うことを含む。すなわち、本実施形態では、一例として、第二非常モードは、第一非常モードよりも作業速度の点で少ない作業制限がなされたモードとされている。
図12には、作業システム40のハードウェア構成の一例がブロック図で示されている。作業システム40のECU20のハードウェア構成は、第1の実施形態の作業システム10のECU20(図3参照)のハードウェア構成と同様であるため、便宜上、第1の実施形態のECU20と同一符号を付す。
本実施形態のECU20には、入出力I/F206を介して、一例として、GPS装置22、室内カメラ23、周辺検出センサ24、投影機26、投影機27、警報器29、アクチュエータ28及び自動荷役装置50が接続されている。投影機26は、第一監視領域A1(図11参照)の平面視の範囲を視認可能に表示し、投影機27は、第二監視領域A2(図11参照)の平面視の範囲を視認可能に表示する。警報器29は、車両42の周囲に、一例として音及び光の少なくとも一方によって警報する。
また、本実施形態のECU20のROM202又はストレージ204には、第一監視領域A1及び第二監視領域A2(いずれも図11参照)を設定する領域設定プログラム、及び第1、第2の実施形態で説明した作業プログラムとは別の作業プログラム等が格納されている。
図13には、ECU20の機能構成の一例がブロック図で示されている。図13に示されるように、ECU20は、機能構成として、領域設定部260、移動制御部261、警報制御部262及びモード制御部263を有する。各機能構成は、CPU201がROM202又はストレージ204に記憶されたプログラム(前述した本実施形態の領域設定プログラム及び作業プログラム)を読み出し、実行することにより実現される。
領域設定部260は、車両42の外側における自動荷役装置50の可動領域の少なくとも一部を含む第一監視領域A1(図11参照)を設定すると共に、第一監視領域A1の全部を含んで第一監視領域A1よりも広い領域である第二監視領域A2(図11参照)を設定する。なお、本実施形態の第一監視領域A1は、第1の実施形態の監視領域A(図2参照)と同様の範囲に設定されている。
移動制御部261は、第2の実施形態の移動制御部251(図9参照)と実質的に同様の機能部であり、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、第一監視領域A1に障害物が侵入したものと判断した場合又は第一監視領域A1への障害物の侵入を予測した場合で、かつ自動荷役装置50が荷役作業を停止している場合に、障害物の侵入及び侵入予測がなされていないエリアに第一監視領域A1が位置するように車両42を移動させる制御を行う。
警報制御部262は、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、第二監視領域A2に障害物が侵入したものと判断した場合又は第二監視領域A2への障害物の侵入を予測した場合に、車両42の周囲に警報するように警報器29を制御する。
モード制御部263は、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、第一監視領域A1に障害物が侵入していないものと判断しかつ第一監視領域A1への障害物の侵入を予測していない場合であって、第二監視領域A2に障害物が侵入したものと判断した場合又は第二監視領域A2への障害物の侵入を予測した場合で、かつ作業モードが第二非常モードでない場合に、作業モードを第二非常モードに切り替えるように自動荷役装置50を制御する。
また、モード制御部263は、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、第一監視領域A1に障害物が侵入したものと判断した場合又は第一監視領域A1への障害物の侵入を予測した場合で、かつ作業モードが第一非常モードでない場合に、作業モードを第一非常モードに切り替えるように自動荷役装置50を制御する。
次に、作業システム40の作用について説明する。
図14には、ECU20による作業制御処理の流れの一例がフローチャートで示されている。CPU201がROM202又はストレージ204から作業プログラムを読み出して、RAM203に展開して実行することにより、ECU20による作業制御処理が行なわれる。車両42が荷役作業予定地点に停止してかつ車両42の外側に第一監視領域A1及び第二監視領域A2(いずれも図11参照)が設定された場合に、図14に示される制御処理の実行が開始される。なお、第一監視領域A1及び第二監視領域A2は領域設定プログラムが実行されることで設定される。
まず、CPU201は、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、第一監視領域A1に障害物が侵入した場合又は第一監視領域A1への障害物の侵入が予測される場合に該当するか否かを判断する(ステップS120)。
第一監視領域A1に障害物が侵入した場合又は第一監視領域A1への障害物の侵入が予測される場合に該当する場合(ステップS120:Y)、CPU201はステップS134の処理へ移行する。ステップS134以降の処理は、第2の実施形態の図10のステップS103A以降の処理と実質的に同様であるが、後述する。一方、第一監視領域A1に障害物が侵入した場合及び第一監視領域A1への障害物の侵入が予測される場合のいずれにも該当しない場合(ステップS120:N)、CPU201はステップS122の処理へ移行する。
ステップS122において、CPU201は、周辺検出センサ24の検出結果に基づいて、第二監視領域A2に障害物が侵入した場合又は第二監視領域A2への障害物の侵入が予測される場合に該当するか否かを判断する。
第二監視領域A2に障害物が侵入した場合及び第二監視領域A2への障害物の侵入が予測される場合のいずれにも該当しない場合(ステップS122:N)、CPU201は、通常モードを実行するように自動荷役装置50を制御し(ステップS124)、ステップS144(後述)の処理へ移行する。第二監視領域A2に障害物が侵入した場合又は第二監視領域A2への障害物の侵入が予測される場合に該当する場合(ステップS122:Y)、CPU201はステップS126の処理へ移行する。
ステップS126において、CPU201は、車両42の周囲に警報するように警報器29を制御する。このため、車両42の周囲に注意を喚起することができる。また、次のステップS128において、CPU201は、作業モードが第二非常モードでないか否かを判断する。作業モードが第二非常モードである場合(ステップS128:N)、CPU201は、第二非常モードを実行するように自動荷役装置50を制御し(ステップS130)、ステップS144(後述)の処理へ移行する。作業モードが第二非常モードでない場合(ステップS128:Y)、CPU201は、モード制御部263として、作業モードを第二非常モードに切り替えるように自動荷役装置50を制御して、第二非常モードを実行するように自動荷役装置50を制御し(ステップS132)、ステップS144(後述)の処理へ移行する。
ここで、第二非常モードは、通常モードの場合よりも低速度の作業速度で自動荷役装置50が荷役作業を行うことを含むので、自動荷役装置50が停止せずに荷役作業を行いつつ障害物と自動荷役装置50との干渉を防止又は効果的に抑制することが可能となる。また、荷役作業の作業速度が急変することを避けられ、自動荷役装置50の耐久性を向上させることができる。
一方、ステップS134において、CPU201は、自動荷役装置50が荷役作業を停止している場合に該当するか否かを判断する。自動荷役装置50が荷役作業を停止していない場合(ステップS134:N)、CPU201はステップS138の処理へ移行する。また、自動荷役装置50が荷役作業を停止している場合(ステップS134:Y)、CPU201は、移動制御部261として、障害物の侵入及び侵入予測がなされていないエリアに監視領域Aが位置するように車両42を移動させる制御を行う(ステップ:S136)。このため、障害物と自動荷役装置50との干渉が防止又は効果的に抑制される。ステップS136の実行後、CPU201は、作業プログラムに基づく処理を終了する。
なお、ステップS136の処理によって車両42が移動して新たな荷役作業予定地点に停止した場合、車両42の外側における自動荷役装置50の可動領域の少なくとも一部を含む第一監視領域A1及び第二監視領域A2(いずれも図11参照)が改めて設定され、図14に示される制御処理の実行が再び開始される。
また、ステップS138において、CPU201は、作業モードが第一非常モードでないか否かを判断する。作業モードが第一非常モードである場合(ステップS138:N)、CPU201は、第一非常モードを実行するように自動荷役装置50を制御し(ステップS140)、ステップS144(後述)の処理へ移行する。作業モードが第一非常モードでない場合(ステップS138:Y)、CPU201は、モード制御部263として、作業モードを第一非常モードに切り替えるように自動荷役装置50を制御して、第一非常モードを実行するように自動荷役装置50を制御し(ステップS142)、ステップS144(後述)の処理へ移行する。
ステップS144において、CPU201は、自動荷役装置50による荷役作業が終了したか否かを判断する。自動荷役装置50による荷役作業が終了していない場合(ステップS144:N)、CPU201は、ステップS120からの処理を繰り返す。自動荷役装置50による荷役作業が終了した場合(ステップS144:Y)、CPU201は、作業プログラムに基づく処理を終了する。
このように多段階の作業モードで自動荷役装置50を制御することで、荷役作業の効率低下を極力抑えつつ、障害物と自動荷役装置50との干渉が防止又は効果的に抑制される。また、本実施形態では、自動荷役装置50は、予め定められたプログラムによって自動制御されるように構成されているので、操作者の操作指示が不要な装置でありながら、障害物と自動荷役装置50との干渉が防止又は効果的に抑制される。
また、本実施形態では、図11に示される第一監視領域A1の平面視の範囲は、投影機26が路面に投影する投影線(図示省略)によって視認可能に表示される。また、第二監視領域A2の平面視の範囲は、投影機27が路面に投影する投影線(図示省略)によって視認可能に表示される。このため、歩行者等が第一監視領域A1及び第二監視領域A2のそれぞれの平面視の範囲を容易に認識することができる。そして、第一監視領域A1への侵入又は侵入しそうな状態が未然に回避されれば、安全性を確保しつつ、荷役作業効率の低下を防止でき、第二監視領域A2への侵入又は侵入しそうな状態が未然に回避されれば、安全性を確保しつつ、荷役作業効率の低下を一層防止できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、車両42の周辺に障害物が接近した場合に、障害物と自動荷役装置50との干渉を防止又は効果的に抑制することができる。
なお、上記第3の実施形態の変形例として、図14のステップS134及びステップS136を省略してもよい。この場合、第一監視領域A1に障害物の侵入等が発生した場合で、第一非常モードではない場合、CPU201は、モード制御部263として、即座に第一非常モードに切り替える。また、他の変形例として、図14のステップS136及びそのステップS136の実行後に処理を終了するフローに代えて、ステップS134においてCPU201が自動荷役装置30の荷役作業が停止されていると判断した場合に、CPU201がステップS120の処理へ戻るフローとしてもよい。また、図14のステップS126が省略されてもよい。
[実施形態の補足説明]
なお、上記第1〜第3の実施形態の変形例として、表示部は、監視領域(第1、第2の実施形態では監視領域A、第3の実施形態では第一監視領域A1)の平面視の範囲を含む三次元の範囲を視認可能に表示してもよい。また、上記第3の実施形態の変形例として、表示部は、第二監視領域(A2)の平面視の範囲を含む三次元の範囲を視認可能に表示してもよい。
また、上記第1〜第3の実施形態の変形例として、監視領域(第1、第2の実施形態では監視領域A、第3の実施形態では第一監視領域A1)の境界の一部を例えば遮断機等の物理的な手段で人間が認知できる状態に可視化してもよい。この変形例でも監視領域への障害物の接近の回避に寄与し得る。同様に、上記第3の実施形態の変形例として、第二監視領域(A2)の境界の一部を例えば遮断機等の物理的な手段で人間が認知できる状態に可視化してもよい。
また、監視領域(第1、第2の実施形態では監視領域A、第3の実施形態では第一監視領域A1)への障害物の侵入及び第二監視領域(A2)への障害物の侵入は、基準線を設定して交差判定して求めてもよい。
また、CPU(201)は、検出部(周辺検出センサ24)の検出結果に基づいて、監視領域(第1、第2の実施形態では監視領域A、第3の実施形態では第一監視領域A1)に障害物が侵入したものと判断した場合又は前記監視領域への障害物の侵入を予測した場合に、車両(12、42)の周囲に警報するように警報部(警報器29)を制御してもよい。
また、上記第3の実施形態では、第二非常モードは、第一非常モードよりも作業速度の点で少ない作業制限がなされたモードとされているが、変形例として、第二非常モードは、第一非常モードよりも例えば作業範囲の点で少ない作業制限がなされたモードとされてもよい。
また、上記実施形態の変形例として、監視領域(第1、第2の実施形態では監視領域A、第3の実施形態では第一監視領域A1)及び第二監視領域(A2)は、作業装置の可動領域の全部が含まれるように、車両12、42に対する相対位置で予め設定されるようなものであってもよい。このような変形例では、荷役作業毎に、第一監視領域(監視領域)の設定をする必要がなく、第二監視領域の設定をする必要がないので、全体として見た場合に荷役作業の速度が向上する。
また、上記実施形態の変形例として、自動荷役装置(30、50)の走行台車(32)は車両から外に出るように構成されていてもよい。また、上記実施形態では、作業装置が自動荷役装置30、50とされているが、作業装置は、車両(12、42)に搭載されて当該車両(12、42)の周辺で荷役作業以外の作業を行えるように構成された装置でもよい。
また、上記実施形態の変形例として、作業装置は、自動制御でなく、例えば通常モードにおいて動作の一部が操作者の操作によってコントロール可能なように構成された作業装置(例えば、マニピュレータを備えた装置)でもよい。また、他の変形例として、作業装置は、作動開始スイッチが操作者によって押された場合に荷役作業の作動を開始するように構成されてもよい。
また、上記実施形態においてECU20で実現している制御の一部を自動荷役装置(30、50)内の制御装置で実現してもよい。
なお、上記各実施形態で図3及び図12に示されるCPU201がソフトウェア(プログラム)を読み込んで実行した各処理を、CPU以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、FPGA(Field−Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なPLD(Programmable Logic Device)、及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、各処理を、これらの各種のプロセッサのうちの1つで実行してもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGA、及びCPUとFPGAとの組み合わせ等)で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
また、上記実施形態で説明した各プログラムは、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
なお、上記実施形態及び上述の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
10 作業システム
12 車両
24 周辺検出センサ(検出部)
26 投影機(表示部)
27 投影機(表示部)
29 警報器(警報部)
30 自動荷役装置(作業装置)
40 作業システム
42 車両
50 自動荷役装置(作業装置)
250 領域設定部
251 移動制御部
252 モード制御部
260 領域設定部
261 移動制御部
262 警報制御部
263 モード制御部
A 監視領域
A1 第一監視領域(監視領域)
A2 第二監視領域
A9 監視領域

Claims (9)

  1. 車両に搭載されて当該車両の周辺で作業を行えるように構成され、通常の作業モードである通常モードと、所定の非常時において前記通常モードよりも安全に作業を行うために設定された非常モードと、を含む複数の作業モードが設定され、前記複数の作業モードを切り替え可能に構成された作業装置と、
    前記車両の外側における前記作業装置の可動領域の少なくとも一部を含む監視領域を設定する領域設定部と、
    前記車両の周辺情報を検出する検出部と、
    前記検出部の検出結果に基づいて、前記監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は前記監視領域への障害物の侵入を予測した場合で、かつ前記作業モードが前記非常モードでない場合に、前記作業モードを前記非常モードに切り替えるように前記作業装置を制御するモード制御部と、
    を有する作業システム。
  2. 前記非常モードは、前記作業装置が作業を停止することを含む、請求項1記載の作業システム。
  3. 前記非常モードを第一非常モードとし、
    前記複数の作業モードには、所定の非常時において前記通常モードよりも安全に作業を行うために設定されて前記第一非常モードよりも少ない作業制限で前記作業装置が作業を行う第二非常モードが含まれ、
    前記監視領域を第一監視領域とし、
    前記領域設定部は、前記第一監視領域の全部を含んで前記第一監視領域よりも広い領域である第二監視領域を設定し、
    前記モード制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第一監視領域に障害物が侵入していないものと判断しかつ前記第一監視領域への障害物の侵入を予測していない場合であって、前記第二監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は前記第二監視領域への障害物の侵入を予測した場合で、かつ前記作業モードが前記第二非常モードでない場合に、前記作業モードを前記第二非常モードに切り替えるように前記作業装置を制御する、請求項1又は請求項2に記載の作業システム。
  4. 前記第二非常モードは、前記通常モードの場合よりも低速度の作業速度で前記作業装置が作業を行うことを含む、請求項3記載の作業システム。
  5. 前記車両の周囲に警報する警報部と、
    前記検出部の検出結果に基づいて、前記第二監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は前記第二監視領域への障害物の侵入を予測した場合に、前記車両の周囲に警報するように前記警報部を制御する警報制御部と、
    を有する、請求項3又は請求項4に記載の作業システム。
  6. 前記監視領域の少なくとも平面視の範囲を視認可能に表示する表示部を備える、請求項1又は請求項2に記載の作業システム。
  7. 前記第二監視領域の少なくとも平面視の範囲を視認可能に表示する表示部を備える、請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載の作業システム。
  8. 前記検出部の検出結果に基づいて、前記監視領域に障害物が侵入したものと判断した場合又は前記監視領域への障害物の侵入を予測した場合で、かつ前記作業装置が作業を停止している場合に、障害物の侵入及び侵入予測がなされていないエリアに前記監視領域が位置するように前記車両を移動させる制御を行う移動制御部を有する、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の作業システム。
  9. 前記作業装置は、予め定められたプログラムによって自動制御されるように構成されている、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の作業システム。
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