JP2022154770A - Control device for industrial vehicle, industrial vehicle and control program for industrial vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業車両の制御装置、産業車両、及び産業車両の制御プログラムに関する。 The present invention relates to an industrial vehicle control device, an industrial vehicle, and an industrial vehicle control program.
従来の産業車両の制御装置としては、例えば特許文献1に記載されている技術が知られている。特許文献1に記載の制御装置は、産業車両に搭載されたものである。この制御装置は、産業車両の運転状態が分類された状態遷移モデルに基づき、産業車両の運転状態を判定する運転状態判定部を備える。運転状態判定部は、進行状態や荷役装置の操作状態に基づいて、運転状態を判定する。
2. Description of the Related Art As a conventional control device for industrial vehicles, for example, the technology described in
ここで、産業車両の分野においては、制御装置の産業車両の運転状態を判定することで、当該判定結果を作業支援、運転者の個人差の把握、自律走行、その他の様々な形で有効に利用することができる。従って、制御装置によって産業車両の運転状態を判定するときの判定の精度を更に高めることが求められていた。 Here, in the field of industrial vehicles, by determining the driving state of the industrial vehicle of the control device, the determination result can be effectively used in various forms such as work support, grasping individual differences of the driver, autonomous driving, etc. can be used. Therefore, it has been required to further improve the accuracy of determination when determining the driving state of the industrial vehicle by the control device.
本発明は、産業車両の運転状態の遷移を精度良く判定できる、産業車両の制御装置、産業車両、及び産業車両の制御プログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a control device for an industrial vehicle, an industrial vehicle, and a control program for the industrial vehicle, which can accurately determine the transition of the operating state of the industrial vehicle.
本発明の一態様に係る産業車両の制御装置は、車両、及び荷役装置を備える産業車両の制御装置であって、産業車両における各種の操作手段の操作に基づく操作情報を検出する検出部と、産業車両の運転状態が分類された状態遷移モデルに基づき、産業車両の運転状態を判定する運転状態判定部と、を備え、運転状態判定部は、検出部による検出結果と遷移条件とを比較することで、第1の運転状態を判定する遷移条件判定部と、検出部による検出結果に対する統計的処理を行い、モデル化したデータに基づいて第2の運転状態を判定する統計的処理判定部と、を有し、遷移条件判定部による判定結果と、統計的処理判定部による判定結果とを比較することによって、運転状態判定結果を確定する。 A control device for an industrial vehicle according to an aspect of the present invention is a control device for an industrial vehicle including a vehicle and a cargo handling device, comprising: a detection unit that detects operation information based on operations of various operation means in the industrial vehicle; a driving state determination unit that determines the driving state of the industrial vehicle based on the state transition model in which the driving state of the industrial vehicle is classified, and the driving state determination unit compares the detection result of the detection unit with the transition condition. Thus, a transition condition determination unit that determines the first operating state, and a statistical processing determination unit that performs statistical processing on the detection result of the detection unit and determines the second operating state based on the modeled data. , and determines the driving state determination result by comparing the determination result by the transition condition determination unit and the determination result by the statistical processing determination unit.
本発明の一態様に係る産業車両の制御装置において、運転状態判定部は、産業車両の運転状態が分類された状態遷移モデルに基づき、産業車両の運転状態を判定する。このように、運転状態判定部が、状態遷移モデルに基づいた判定を行うことで、産業車両の運転状態の判定が行い易くなる。ここで、本発明者らは、鋭意研究の結果、次のような知見を見出した。すなわち、産業車両における各種の操作手段の操作に基づく操作情報を検出し、検出結果に対する統計的処理を行った場合、当該処理結果は、運転状態の判定精度を向上させるために用いることが可能であることを見出した。従って、運転状態判定部は、検出部による検出結果と遷移条件とを比較することで、第1の運転状態を判定する遷移条件判定部と、検出部による検出結果に対する統計的処理を行い、モデル化したデータに基づいて第2の運転状態を判定する統計的処理判定部と、を有する。そして、運転状態判定部は、遷移条件判定部による判定結果と、統計的処理判定部による判定結果とを比較することによって、運転状態判定結果を確定する。このように、運転状態判定部は、遷移条件を用いての第1の運転状態の判定結果のみならず、統計的処理を用いた第2の運転結果も比較することで、より精度を高めた運転状態の判定が可能となる。以上より、産業車両の運転状態の遷移を精度良く判定できる。 In the industrial vehicle control device according to the aspect of the present invention, the driving state determination unit determines the driving state of the industrial vehicle based on a state transition model in which the driving states of the industrial vehicle are classified. In this manner, the driving state determination unit makes a determination based on the state transition model, making it easier to determine the driving state of the industrial vehicle. Here, the present inventors found the following knowledge as a result of earnest research. That is, when operation information based on operation of various operation means in industrial vehicles is detected and statistical processing is performed on the detection results, the processing results can be used to improve the accuracy of determining the driving state. I found something. Therefore, the driving state determination unit compares the detection result of the detection unit with the transition condition to perform statistical processing on the transition condition determination unit that determines the first driving state and the detection result of the detection unit. a statistical processing determination unit that determines the second operating state based on the converted data. Then, the driving state determination unit determines the driving state determination result by comparing the determination result by the transition condition determination unit and the determination result by the statistical processing determination unit. In this way, the driving state determination unit compares not only the first driving state determination result using the transition condition, but also the second driving result using the statistical processing, thereby improving accuracy. It becomes possible to determine the operating state. From the above, it is possible to accurately determine the transition of the driving state of the industrial vehicle.
運転状態判定部は、検出部で検出された操作情報に基づくヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムに基づいて運転状態の遷移を判定してよい。この場合、運転状態判定部は、状態遷移の精度が高い状態で、ヒストグラムを用いることで更に精度を向上することができる。 The driving state determination unit may create a histogram based on the operation information detected by the detection unit, and determine the transition of the driving state based on the histogram. In this case, the operating state determination unit can further improve the accuracy by using the histogram in a state where the accuracy of the state transition is high.
統計的処理判定部は、統計的処理として混合ガウスモデリング法を用いてよい。この場合、統計的処理判定部は、固有ベクトルを使うことによって、運転状態の判定の精度を高めることができる。 The statistical processing determination unit may use a Gaussian mixture modeling method as the statistical processing. In this case, the statistical processing determination unit can improve the accuracy of the driving state determination by using the eigenvector.
統計的処理判定部は、混合ガウスモデリング法による統計的処理において、クラスタリング設定数を状態遷移モデルの遷移数よりも大きい値に設定してよい。例えば、クラスタリング設定数が少なすぎる場合、運転状態判定部は、第2の運転状態の判定結果をフィードバックのタイミングを図ることが難しくなるが、遷移数より大きなクラスタリング設定数とすることで、適切なタイミングでフィードバックを行うことができる。 The statistical processing determination unit may set the clustering setting number to a value larger than the transition number of the state transition model in the statistical processing by the Gaussian mixture modeling method. For example, if the number of clustering settings is too small, the operating state determination unit may find it difficult to determine the timing of feedback of the determination result of the second operating state. You can give feedback in a timely manner.
運転状態判定部に入力されるデータは、少なくとも車両を動かすための情報と、荷役装置による荷役作業情報と、を含んでよい。この場合、運転状態判定部は、産業車両における車両の動作、及び荷役装置の動作の両方を考慮して、運転状態を判定することができる。 The data input to the driving state determination unit may include at least information for moving the vehicle and cargo handling work information by the cargo handling device. In this case, the driving state determination unit can determine the driving state in consideration of both the motion of the industrial vehicle and the motion of the cargo handling device.
本発明の一態様に係る産業車両は、上述の産業車両の制御装置を備えている。この産業車両は、上述の制御装置と同様な作用・効果を得ることができる。 An industrial vehicle according to an aspect of the present invention includes the industrial vehicle control device described above. This industrial vehicle can obtain the same actions and effects as those of the control device described above.
本発明の一態様に係る産業車両の制御プログラムは、上述の産業車両の制御装置を運転状態判定部として機能させる。この産業車両の制御プログラムは、上述の制御装置と同様な作用・効果を得ることができる。 A control program for an industrial vehicle according to an aspect of the present invention causes the above-described control device for an industrial vehicle to function as a driving state determination unit. This industrial vehicle control program can obtain the same functions and effects as those of the control device described above.
本発明によれば、産業車両の運転状態の遷移を精度良く判定できる、産業車両の制御装置、産業車両、及び産業車両の制御プログラムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of an industrial vehicle, an industrial vehicle, and the control program of an industrial vehicle which can determine the transition of the driving|running state of an industrial vehicle accurately can be provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る制御装置を備えるリーチ式フォークリフトの側面図である。なお、以降の説明においては「左」「右」を用いて説明するが、これらは後方から前方を見た時を基準としたときの「左」「右」に対応するものとする。図1に示すように、産業車両としてのリーチ式フォークリフト(以下、単にフォークリフトと称す)50は、前二輪従動・後一輪駆動の3輪車タイプであり、車両(機台)2の前部に収容されたバッテリを電源として走行するバッテリ車である。フォークリフト50は、車両2、及び荷役装置3を備える。
FIG. 1 is a side view of a reach-type forklift equipped with a control device according to this embodiment. In the following description, "left" and "right" will be used, but these correspond to "left" and "right" when viewed from the rear to the front. As shown in FIG. 1, a reach-type forklift truck (hereinafter simply referred to as a forklift truck) 50 as an industrial vehicle is a three-wheel vehicle type with two front driven wheels and one rear wheel drive. It is a battery car that runs on the power source of the housed battery. A
車両2は、前方へ延出する左右一対のリーチレグ4を備える。左右の前輪5は、左右のリーチレグ4にそれぞれ回転可能に支持されている。後輪6は、後一輪であって、操舵輪を兼ねた駆動輪である。車両2の後部は、立席タイプの運転席12となっている。運転席12の前側にあるインストルメントパネル9には、荷役操作のための荷役レバー10、及び前後進操作のためのアクセルレバー11が設けられている。また、インストルメントパネル9の上面にはステアリング13が設けられている。
The
荷役装置3は、車両2の前側に設けられる。荷役レバー10のうちのリーチレバー操作時には、リーチシリンダ22(図2参照)が伸縮駆動することによって、荷役装置3がリーチレグ4に沿って所定ストローク範囲内で前後方向に移動する。また、荷役装置3は、2段式のマスト23、リフトシリンダ24、ティルトシリンダ28(図2参照)及びフォーク25を備える。荷役レバー10のうちのリフトレバー操作時には、リフトシリンダ24が伸縮駆動することによりマスト23が上下方向にスライド伸縮し、これに連動してフォーク25が昇降する。
The
次に、図2を参照して、本実施形態に係るフォークリフト50の制御装置100について更に詳細に説明する。図2は、本実施形態に係る制御装置100及びそれに関わる構成要素を示すブロック構成図である。図2に示すように、制御装置100は、ステアリング13と、アクセルレバー11と、荷役レバー10と、に接続されており、これらの運転指令を受信する。なお、荷役レバー10は、リフトレバー10aと、リーチレバー10bと、ティルトレバー10cと、を備える。リフトレバー10aは、フォーク25を上下方向に移動させるリフト動作を操作するためのレバーである。リーチレバー10bは、荷役装置3を前後方向に移動させるリーチ動作を操作するためのレバーである。ティルトレバー10cは、荷役装置3を傾斜させるティルト動作を操作するためのレバーである。
Next, with reference to FIG. 2, the
制御装置100は、荷役駆動系40と、走行駆動系45と接続されており、これらに制御信号を送信する。荷役駆動系40は、荷役装置3を作動させるための駆動力を発生する駆動系である。走行駆動系45は、車両2を走行させるための駆動力を発生する駆動系である。
The
荷役駆動系40は、リーチシリンダ22、リフトシリンダ24、及びティルトシリンダ28へ作動油を供給することで、各シリンダ22,24,28を駆動させる。荷役駆動系40は、荷役モータ41と、バルブ部42と、を備える。荷役モータ41は、各シリンダ22,24,28へ作動油を圧送するポンプ(不図示)を駆動させるためのモータである。バルブ部42は、各シリンダ22,24,28へ供給する作動油の供給先、及び供給量をコントロールするためのバルブ群である。例えば、運転者がリフトレバー10aを操作した場合、荷役モータ41は、操作量に応じた回転数で回転し、バルブ部42は、リフトシリンダ24に対応するバルブを操作量に応じた開度で開く。このとき、バルブ部42は、リーチシリンダ22及びティルトシリンダ28に対応するバルブは閉じておく。
The cargo
走行駆動系45は、走行モータ46を備える。走行モータ46は、後輪6(図1参照)へ回転力を伝達する。運転者がアクセルレバー11を操作した場合、走行モータ46は、アクセルレバー11の操作方向に基づいた回転方向にて、アクセルレバー11のアクセル開度に応じた回転数で回転する。なお、走行駆動系45は、ステアリング13の操作に基づいて、後輪6を操舵する操舵機構も備えている。
The
制御装置100は、フォークリフト50の運転制御を行うための装置である。制御装置100は、各操作部10,11,13の操作に基づいて、荷役駆動系40及び走行駆動系45を制御する。また、本実施形態に係る制御装置100は、フォークリフト50の運転状態を判定することができる。すなわち、制御装置100は、フォークリフト50の運転中において、当該フォークリフト50がどのような運転状態にあるかをリアルタイムに判定することができる。運転状態とは、フォークリフト50の運転者が行う荷役作業を、フォークリフト50への操作に基づいて分類して定義した作業の状態である。制御装置100は、フォークリフト50の運転状態が分類された状態遷移モデルに基づいて、運転状態を判定する。ここでは、制御装置100の具体的な構成を説明する前に、図3及び図4を参照して、状態遷移モデルについて説明する。
The
図3(a)は、状態遷移モデルにおける各運転状態を示す表である。図3(b)は、状態遷移モデルにおけるフォークリフト50の挙動を示す概念図である。図3に示すように、状態遷移モデルは、フォークリフト50の一連の作業を13個の運転状態S1~S13に分類している。運転状態S1は、荷物無しで停止している状態である。運転状態S2は、荷物無しで前進を開始する状態である。運転状態S3は、荷物無しで前向きに旋回する状態である。運転状態S4は、荷積みのために棚SFに近づく状態である。運転状態S5は、荷積みを行う状態である。運転状態S6は、荷物有りで後進する状態である。運転状態S7は、荷物有りで後ろ向きに旋回する状態である。運転状態S8は、荷物有りで停止している状態である。運転状態S9は、荷物有りで前進を開始する状態である。運転状態S10は、荷物有りで前向きに旋回する状態である。運転状態S11は、荷降ろしのために棚SFに近づく状態である。運転状態S12は、荷降ろしを行う状態である。運転状態S13は、荷物無しで後進する状態である。
FIG. 3(a) is a table showing each driving state in the state transition model. FIG. 3(b) is a conceptual diagram showing the behavior of the
図4は、上述の分類に基づいて作成された状態遷移モデルを示す。この状態遷移モデルの破線の矢印は、フォークリフト50の運転状態の遷移を示しています。この状態遷移モデルは、フォークリフト50の運転者の操作パターンの複雑さを十分に表すことができる。なお、状態遷移モデルは、破線の矢印で示す基本モデルに対し、実線の矢印で示す自己ループとフィードバック/フィードフォワード遷移の流れを有している。実線の矢印の流れは、各種条件が、所定の運転状態に対応する特徴量と一致しない場合に、状態変更を行うためのものである。なお、運転状態S8,S9,S10,S11から運転状態S7へのフィードバックは、例えば、フォークリフト50を前後に繰り返し移動させることを想定している。
FIG. 4 shows a state transition model created based on the above classification. The dashed arrows in this state transition model indicate the transition of the operation state of the
次に、図2を再び参照し、制御装置100の具体的な構成について説明する。制御装置100は、装置を統括的に管理するECU[ElectronicControl Unit]を備えている。ECUは、CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]、CAN[Controller Area Network]通信回路等を有する電子制御ユニットである。ECUでは、例えば、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。ECUは、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。
Next, referring to FIG. 2 again, a specific configuration of the
図2に示すように、制御装置100は、運転状態判定部31と、検出部32と、設定部33と、学習部34と、記憶部35と、を備える。また、制御装置100には制御プログラムが組み込まれている。この制御プログラムは、制御装置100を運転状態判定部31と、検出部32と、設定部33と、学習部34と、記憶部35として機能させる。
As shown in FIG. 2 , the
運転状態判定部31は、上述の状態遷移モデルに基づき、フォークリフト50の運転状態を判定する。すなわち、運転状態判定部31は、運転中のフォークリフト50の運転状態が、運転状態S1~S13の何れの状態であるかを判定する。なお、運転状態判定部31の更なる詳細については後述する。
The operating
検出部32は、フォークリフト50における各種の操作手段の操作に基づく操作情報を検出する。検出部32は、ステアリング13の操舵方向および操舵量、アクセルレバー11のアクセル開度、及び荷役レバー10の操作方向及び操作量を検出する。具体的に、検出部32は、アクセルレバー11の操作からアクセル信号(ac信号)とブレーキ信号(br信号)を検出する。検出部32は、これらの信号をデータとして使用して、実行状態と停止状態を推定する。検出部32は、動作方向から、正逆信号(fb信号)を検出する。また、検出部32は、ステアリング13の操作に基づき、タイヤの方向を示す左右信号(lr信号)を検出し、タイヤの位置を示すタイヤ位置の信号(tp信号)を検出する。本実施形態では、タイヤ位置とは、駆動輪である後輪6の傾き(タイヤ角度)を示す。検出部32は、荷役レバー10のレバー操作に基づく、荷役装置3のリフトシリンダ24への作動油圧力(油圧変化を示すopc信号)を検出する。また、検出部32は、レバー操作から、積載および/または荷降ろしに関する情報、すなわちリフト動作に関する上下信号(luf信号)、ティルト動作に関する後傾信号(tbf信号)、リーチ動作に関するリーチイン・アウト信号(rio信号)を検出する。
The
設定部33は、運転状態判定部31が判定を行うための遷移条件を設定する。例えば、記憶部35に熟練度に応じた複数の遷移条件のデータが格納されていた場合、設定部33は、運転者の熟練度を把握し、適切な遷移条件を設定することができる。
The setting
学習部34は、運転者の運転の特徴を学習する。具体的には、学習部34は、運転状態判定部31において、運転状態の判定のために図8(b)のようなヒストグラムを作成した場合、当該ヒストグラムの内容を学習してよい。学習部34は、新たに作成したヒストグラムの特徴に基づいて、既存の基準ヒストグラムを補正する。これにより、作成されたヒストグラムの結果が、基準ヒストグラムに反映される。なお、学習部34は、特定の運転者に対して作成したヒストグラムが複数存在している場合、それらの過去の複数のヒストグラムの特徴を総合的に判断して、基準ヒストグラムを補正してよい。
The
記憶部35は、制御装置100内で用いられる各種情報を格納する。記憶部35は、運転状態判定部31が判定に用いる遷移条件を記憶する。記憶部35は、複数の運転者の癖や熟練度に応じた複数の遷移条件を格納してよい。また、記憶部35は、学習部34が学習した学習結果を格納する。
The
運転状態判定部31は、図5に示すように、検出部32から各種の操作手段の操作に基づく操作情報を取得する。運転状態判定部31に入力されるデータは、少なくとも車両2を動かすための情報と、前記荷役装置による荷役作業情報と、を含む、そして、運転状態判定部31は、取得した操作情報と遷移条件とを比較することによって、第1の運転状態を判定する。その一方、運転状態判定部31は、取得した操作情報について統計的処理を行うことによって第2の運転状態を判定する。そして、運転状態判定部31は、遷移条件判定部31Aによる判定結果と、統計的処理判定部31Bによる判定結果とを比較することによって、運転状態判定結果を確定する。具体的に、運転状態判定部31は、遷移条件判定部31Aと、統計的処理判定部31Bと、総合判定部31Cと、を有する。
As shown in FIG. 5, the driving
遷移条件判定部31Aは、検出部32による検出結果と遷移条件とを比較することで、第1の運転状態を判定する。遷移条件判定部31Aは、検出部32から各種の操作手段の操作に基づく操作情報を取得する。遷移条件判定部31Aは、検出結果から選択される判定パラメータに対して予め設定された遷移条件に基づいて、フォークリフト50の運転状態を判定する。遷移条件は、運転状態が他の運転状態へ遷移したことを判定するために設定された条件である。すなわち、遷移条件判定部31Aは、遷移条件が満たされた場合、フォークリフト50の運転状態が、ある運転状態から他の運転状態へ遷移したと判定する。このように、遷移条件判定部31Aが、フォークリフト50がある運転状態へ遷移したことを判定した場合、当該運転状態を遷移条件に基づいて判定した「第1の運転状態」とする。
31 A of transition condition determination parts are comparing the detection result by the
ここで、遷移条件の具体例について説明する。なお、ここで説明する遷移条件は一例にすぎず、適宜変更してもよい。また、以降の説明においては、「ベクトルVji(1):アクセル」、「ベクトルVji(2):タイヤ角」、「ベクトルVji(3):リフトレバー操作」、「Vji(4):リーチレバー操作」、「ベクトルVji(5):ティルトレバー操作」を示す。各操作がなされた場合、ベクトルVji(x)が1に近い値となる。なお、遷移条件判定部31Aは、検出部32の検出結果に基づいて、混合ガウスモデリング法によりクラスタリングされたクラスタ番号に係るガウス分布の共分散行列に対して、特異値分解という処理を行うことでベクトルVji(x)の値を演算する。
A specific example of the transition condition will now be described. Note that the transition conditions described here are merely examples, and may be changed as appropriate. Further, in the following description, "vector V ji (1): accelerator", "vector V ji (2): tire angle", "vector V ji (3): lift lever operation", "V ji (4) : reach lever operation" and "vector V ji (5): tilt lever operation". For each operation, the vector V ji (x) is close to one. Note that the transition
運転状態S1から運転状態S2への遷移条件は、停止から前進を開始することを判定する条件であり、例えば、アクセル信号が検出され(ac>0)、ベクトルVji(1)の反応が有ることである。運転状態S2から運転状態S3への遷移条件は、前進を続け、速度が上がることを判定する条件であり、例えば、アクセル信号(ac)がある値以上であり、ベクトルVji(1),Vji(2)の反応が有ることである。運転状態S3から運転状態S4への遷移条件は、フォークリフト50が前進しながら左に曲がり始めることを判定する条件であり、例えば、タイヤ角に左折の反応が有り、ベクトルVji(3),Vji(4),Vji(5)の反応が無いことである。運転状態S4から運転状態S5への遷移条件は、フォークリフト50が前進しながら棚SFに真直ぐ近づき、荷積みの準備をすることを判定する条件である、例えば、アクセル信号の反応が無くなりそうになり、タイヤ角もほぼ真直ぐの状態になる。このような動作が有った後に、タイヤ角の反応があっても、リフトとリーチの反応がある。さらに、リフトやティルトを使った反応が値になり、ベクトルVji(3),Vji(4),Vji(5)もある値になる。もしくは、アクセル反応が無の場合にリフトやティルトを使った反応がある値になり、ベクトルVji(3),Vji(4),Vji(5)もある値になる。遷移条件として、これらの状況を判定できる条件が設定されればよい。
The transition condition from the operating state S1 to the operating state S2 is a condition for determining to start moving forward from a stop. For example, an accelerator signal is detected (ac>0) and there is a reaction of vector V ji (1). That is. The transition condition from the driving state S2 to the driving state S3 is a condition for determining that the vehicle continues to move forward and the speed increases. It is that there is a reaction of ji (2). The transition condition from the operating state S3 to the operating state S4 is a condition for determining that the forklift 50 starts to turn left while moving forward. There is no reaction of ji (4) and V ji (5). The transition condition from the operating state S4 to the operating state S5 is a condition for determining that the
運転状態S5から運転状態S6への遷移条件は、荷積みが完了し、バックして棚SFから離れることを判定する条件であればよい。このような条件として、フォークリフト50が荷物を持ったことを確認できる所定の条件が採用されてよい。運転状態S6から運転状態S7への遷移状態は、フォークリフト50が右に曲がりながら後進することを判定する条件であればよい。運転状態S6では、フォークリフト50が荷物を取り、荷役レバー(リフト、またはリーチ、又はティルト)を使い、または、リフトだけに注目して、荷物を棚SFから降ろした状態にして、後進しながら移動できる状態にする。そして、フォークリフト50が後進して棚から離れていき、荷役レバーもほぼ使わない状態でタイヤ角が正の大きな値(右に曲がる)になる。遷移条件として、これらの状況を判定できる条件が設定されればよい。
The transition condition from the operating state S5 to the operating state S6 may be a condition for determining that the loading is completed and the vehicle is backed up to leave the shelf SF. As such a condition, a predetermined condition that can confirm that the
運転状態S7から運転状態S8への遷移条件は、後進後に停止することを判定する条件であればよく、例えば、アクセル信号がほぼ0であり、タイヤ角もほぼ真直な状態となることであることを判定できる条件が設定されればよい。運転状態S8から運転状態S9への遷移条件は、停止から前進になることを判定する条件であればよく、後進した後の前進で多少、タイヤ角が曲がっていてもよいが、荷役のレバーが使われていない状態を判定できる条件であればよい。運転状態S9から運転状態S10への遷移条件は、前進を続け、速度が上がることを判定できる条件を設定すればよく、例えば、アクセル信号がある値より大きくなり、荷役レバーに関するパラメータ(ベクトルVji(3),Vji(4))の反応が無い状態を判定できる条件であればよい。 The transition condition from the operating state S7 to the operating state S8 may be a condition for determining that the vehicle should stop after moving in reverse. For example, the accelerator signal should be approximately 0 and the tire angle should be approximately straight. It suffices if a condition for determining is set. The transition condition from the operating state S8 to the operating state S9 may be a condition for determining that the vehicle is moving forward from a stop. Any condition can be used as long as it can determine the unused state. As the transition condition from the operating state S9 to the operating state S10 , it is sufficient to set a condition under which it can be determined that the vehicle continues to move forward and the speed increases. (3), V ji (4)) can be any condition as long as it can be determined that there is no reaction.
運転状態S10から運転状態S11への遷移条件は、フォークリフト50が前進しながら右に曲がることを判定する条件であればよく、例えば、タイヤ角もある値より大きくなり、タイヤ角が真直ぐにもどりながらの前進、荷役レバーに関するパラメータ(ベクトルVji(3),Vji(4),Vji(5))の反応が無い状態を判定できる条件であればよい。運転状態S11から運転状態S12への遷移条件は、フォークリフト50が荷降ろしのために棚に近づく状態を判定できる条件であればよく、例えば、アクセル値が小さくなり、ほぼ真直ぐな状態になり、棚SFにほぼ正対した状態でリフト操作が有り、荷役レバー(ベクトルVji(3),Vji(4))の反応が有る状態を判定できる条件であればよい。
The transition condition from the operating state S10 to the operating state S11 may be a condition for determining that the
運転状態S12から運転状態S13への遷移条件は、フォークリフト50が荷物を降ろし、棚SFからバックで離れることを判定する条件であればよい。運転状態S12の条件として、荷物を降ろしたであろう状態までの所定の条件が設定される。例えば、フォークリフト50が荷降ろしの準備をする。まず、アクセル信号の反応が無くなりそうになり、タイヤ角もほぼ真直ぐの状態になる。このような動作が有った後に、荷役レバー(ベクトルVji(3),Vji(4),Vji(5))の反応が有る。また、単独でリフトを上下させる反応が有る。また、リーチの出し入れ、または、ティルトのフォーク後傾の反応が有る。その後に、リフトの降ろしやリーチを戻す反応がある。ほぼ停止した状態でタイヤ角の反応があっても、ベクトルVji(3),Vji(4),Vji(5)がある値になる。これらの反応があった後にバックする反応が有る。または、リフトやリーチの荷降ろしの後の反応が更に有る。遷移条件として、これらの状態を判定できるものが設定されればよい。
The transition condition from the operating state S12 to the operating state S13 may be a condition for determining that the
運転状態S13から運転状態S1への遷移条件は、一連の作業を終了して停止することを判定する条件であればよい。例えば、フォークリフト50がほぼ停止しながら、荷役レバーの反応が有る。その後、ほぼ停止の状態からリフトが降ろされた状態になる。遷移条件として、このような状態を判定できるものが設定されればよい。
The condition for transitioning from the operating state S13 to the operating state S1 may be any condition for determining that the series of operations should be completed and stopped. For example, there is reaction of the cargo handling lever while the
なお、遷移条件判定部31Aが一度、第1の運転状態を判定しても、当該判定が誤りである場合もある。このような誤りに基づく判定を正すために、遷移条件判定部31Aは、フィードバックのための遷移条件に基づいて判定を行ってもよい。
Note that even if the transition
統計的処理判定部31Bは、検出部32による検出結果に対する統計的処理を行い、モデル化したデータに基づいて第2の運転状態を判定する。統計的処理判定部31Bは、統計的処理として混合ガウスモデル(GMM:Gaussian Mixture Model)を用いる。混合ガウスモデルは、複数のガウス分布(正規分布)が重なったモデルを示す。複数のガウス分布が重なった場合、以下の式(1)のような混合ガウスモデルの式が得られる。例えば、アクセル、タイヤ角、リフトレバー操作、リーチレバー操作、ティルトレバー操作の信号x(t)が所定のサンプリング周波数(例えば10Hz)で取得される場合、x(t)がK個のガウス分布にどのくらいの確率で属しているのかを示すため、その合計値がp(x)で示される。ここで「K」は、クラスタリング設定数を示している。このクラスタリング設定数は、状態遷移モデルの遷移数よりも大きい値に設定される。本実施形態では、遷移数は13個であるため、クラスタリング設定数は、13よりも大きい値、例えば「20」などに設定される。これにより、統計的処理判定部31Bは、各時刻における信号x(t)に基づいて、各時刻の運転状態をクラスタ番号として取得することができる。
The statistical
統計的処理判定部31Bは、当該クラスタリング番号から得られる運転状態を第2の運転状態として判定する。なお、統計的処理判定部31Bが、クラスタリング設定数を「20」として混合ガウスモデリング法を用いて、第2の運転状態を判定した結果を図6(a)に示す。このように、統計的処理判定部31Bは、運転状態S1~S13と、クラスタリング番号1~20の対応関係を照会することで、第2の運転状態を判定できる。なお、統計的処理は、混合ガウスモデルを用いたものに限定されない。例えば、隠れマルコフモデル(HMM:Hidden Markov Model)が採用されてもよい。図6(b)に統計的処理判定部31Bが、隠れマルコフモデルを用いて第2の運転状態を判定した結果を示す。ただし、運転状態の判定のためには、隠れマルコフモデルを用いる時は、遷移状態に係る状態の意味付けを実験的あるいは経験的に行っておく。
The statistical
総合判定部31Cは、遷移条件判定部31Aによる判定結果と、統計的処理判定部31Bによる判定結果とを比較することによって、運転状態判定結果を確定する。すなわち、総合判定部31Cは、遷移条件判定部31Aによる第1の運転状態をベースとしつつ、統計的処理判定部31Bの第2の運転状態も考慮することで、運転状態判定結果を確定させる。例えば、図7(a)は、第1の運転状態のみによって、確定させた運転状態判定結果を示すグラフである。これに対し、図7(b)は、第1の運転状態及び第2の運転状態に基づいて確定した運転状態判定結果を示すグラフである。タイミングt1では、総合判定部31Cは、第1の運転状態に基づいて、運転状態S7から運転状態S9への遷移を判定している。しかし、総合判定部31Cは、タイミングt2にて、速やかに第2の運転状態を考慮し、統計的処理判定部31Bで取得されたクラスタリング番号が運転状態S9ではなく運転状態S7であると判断する。これにより、総合判定部31Cは、現状の運転状態S9が誤りであることを把握し、運転状態S9の運転状態を維持することはせずに、運転状態S7に戻り、運転状態S7を維持すると判定する。
The
本実施形態において、運転状態判定部31は、操作情報に基づくヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムに基づいて運転状態の遷移を判定する。例えば、運転状態判定部31は、第1の運転状態に遷移したときのタイヤ位置に対する、第1の運転状態と第2の運転状態との間のタイヤ位置の変化量を算出し、当該算出結果に基づいてヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムに基づいて第1の運転状態から第2の運転状態への遷移を判定する。運転状態判定部31は、第1の運転状態から第2の運転状態へ遷移する移行中のタイヤ位置の信号(tp信号)の変化量を演算する(例えば図8(a)参照)。また、運転状態判定部31は、時間tとともに変化する信号の変化量の値の数に基づいてヒストグラムを作成する(例えば図8(b)参照)。信号の変化量の値は、6つのカテゴリーに分割され、すべての値の合計が1に等しくなるように正規化されている。図7(b)の横軸は、各カテゴリーの番号を示している。図8(b)の縦軸は、各カテゴリーに存在する信号の変化量の値の確率を示す。このように、図8(b)に示すヒストグラムは、6つのカテゴリーに関する確率分布として扱うことができる。運転状態判定部31は、事前に作成された基準ヒストグラムを予め準備しておく。そして、運転状態判定部31は、フォークリフト50の運転中に作成したヒストグラムと基準ヒストグラムとをマッチングすることによって、遷移の判定を行う。運転状態判定部31は、作成中のヒストグラムと基準ヒストグラムとのマッチング度を演算し、当該マッチング度が所定の閾値を超えた場合、運転状態が遷移したと判定する。マッチングの方法は特に限定されないが、運転状態判定部31は、カルバック・ライブラー・ダイバージェンス(KL-divergence)法を用いて、作成したヒストグラムと基準ヒストグラムとをマッチングすることによって、遷移の判定を行ってよい。なお、運転状態判定部31がヒストグラムを用いて運転状態の判定を行う方法は、上述のものに限定されず、適宜変更可能である。
In this embodiment, the driving
次に、図9を参照して本実施形態に係る制御装置100の処理内容について説明する。図9は、制御装置100の処理内容を示すフローチャートである。
Next, processing contents of the
図9に示すように、設定部33は、遷移条件の設定を行う(ステップS10)。例えば、記憶部35が運転者に応じて複数の遷移条件を格納している場合、設定部33は、運転者に合わせて適切な遷移条件を選択し、選択した遷移条件を設定する。例えば、記憶部35が運転者に対して固有の遷移条件及び基準ヒストグラムを記憶している場合、設定部33は、運転者に合わせた基準ヒストグラムを設定する。なお、設定部33は、運転時の入力操作などによって、どのような運転者が運転を行うかを把握することができる。なお、S10の処理は、記憶部35が複数の遷移条件を格納しており、どの遷移条件を用いるか決定する必要がある場合になされる処理であるため、遷移条件が一つのみである場合は、S10は省略されてもよい。また、事前に設定された遷移条件をそのまま用いるような場合などもS10は省略されてもよい。
As shown in FIG. 9, the setting
その後、運転状態判定部31は、運転状態を判定するために必要な判定パラメータの取得を行う(ステップS20)。ここでは、運転状態判定部31は、検出部32で検出した操作情報を取得する。
After that, the driving
運転状態判定部31は、S20で取得した判定パラメータに基づいて、運転状態の遷移があるか否かを判定する(ステップS30)。ここでは、運転状態判定部31は、上述の遷移条件判定部31Aによる第1の運転状態の判定、統計的処理判定部31Bによる第2の運転状態の判定を行い、総合判定部31Cによる運転条件判定結果を確定する。運転状態判定部31は、S30において運転状態の遷移がないと判定した場合、現在と同じ運転状態が継続していると判断し、S20から処理を繰り返す。一方、運転状態判定部31は、S30において運転状態の遷移があると判定した場合、運転状態が新たな運転状態となったと判定する(ステップS40)。運転状態判定部31は、フォークリフト50が運転可能な状態か否かによって、フォークリフト50の運転が終了したか否かを判定する(ステップS50)。運転状態判定部31は、S50において運転が終了していないと判定した場合は、S20から再び処理を繰り返す。S50において運転が終了したと判定された場合、図9に示す処理が終了する。
The driving
次に、本実施形態に係る制御装置100、フォークリフト50、及び制御プログラムの作用・効果について説明する。
Next, functions and effects of the
本発明の実施形態に係るフォークリフト50の制御装置100において、運転状態判定部31は、フォークリフト50の運転状態が分類された状態遷移モデルに基づき、フォークリフト50の運転状態を判定する。このように、運転状態判定部31が、状態遷移モデルに基づいた判定を行うことで、フォークリフト50の運転状態の判定が行い易くなる。ここで、本発明者らは、鋭意研究の結果、次のような知見を見出した。すなわち、フォークリフト50における各種の操作手段の操作に基づく操作情報を検出し、検出結果に対する統計的処理を行った場合、当該処理結果は、運転状態の判定精度を向上させるために用いることが可能であることを見出した。従って、運転状態判定部31は、検出部による検出結果と遷移条件とを比較することで、第1の運転状態を判定する遷移条件判定部31Aと、検出部32による検出結果に対する統計的処理を行い、モデル化したデータに基づいて第2の運転状態を判定する統計的処理判定部31Bと、を有する。そして、運転状態判定部31は、遷移条件判定部31Aによる判定結果と、統計的処理判定部31Bによる判定結果とを比較することによって、運転状態判定結果を確定する。このように、運転状態判定部31は、遷移条件を用いての第1の運転状態の判定結果のみならず、統計的処理を用いた第2の運転結果も比較することで、より精度を高めた運転状態の判定が可能となる。以上より、フォークリフト50の運転状態の遷移を精度良く判定できる。
In the
運転状態判定部31は、検出部32で検出された操作情報に基づくヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムに基づいて運転状態の遷移を判定してよい。この場合、運転状態判定部31は、状態遷移の精度が高い状態で、ヒストグラムを用いることで更に精度を向上することができる。
The driving
統計的処理判定部31Bは、統計的処理として混合ガウスモデリング法を用いてよい。この場合、統計的処理判定部31Bは、固有ベクトルを使うことによって、運転状態の判定の精度を高めることができる。
The statistical
統計的処理判定部31Bは、混合ガウスモデリング法による統計的処理において、クラスタリング設定数を状態遷移モデルの遷移数よりも大きい値に設定してよい。例えば、クラスタリング設定数が少なすぎる場合、運転状態判定部31は、第2の運転状態の判定結果をフィードバックのタイミングを図ることが難しくなるが、遷移数より大きなクラスタリング設定数とすることで、適切なタイミングでフィードバックを行うことができる。
The statistical
運転状態判定部31に入力されるデータは、少なくとも車両2を動かすための情報と、荷役装置3による荷役作業情報と、を含んでよい。この場合、運転状態判定部31は、フォークリフト50における車両2の動作、及び荷役装置3の動作の両方を考慮して、運転状態を判定することができる。例えば、カウンタ車の場合、リーチイン/リーチアウトの信号が無いので、荷役に関する判断ができる情報であって、検出可能なデータを用いればよい。
The data input to the driving
本実施形態に係るフォークリフト50は、上述のフォークリフト50の制御装置100を備えている。このフォークリフト50は、上述の制御装置100と同様な作用・効果を得ることができる。
The
本実施形態に係るフォークリフト50の制御プログラムは、上述のフォークリフト50の制御装置100を運転状態判定部31として機能させる。このフォークリフト50の制御プログラムは、上述の制御装置100と同様な作用・効果を得ることができる。
The control program for the
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 The invention is not limited to the embodiments described above.
例えば、上述の実施形態では、産業車両の一例としてリーチ式のフォークリフトを例示したが、カウンターバランス式のフォークリフトといった、各種フォークリフトを採用してもよい。なお、カウンターバランス式のフォークリフトに採用する場合は、リーチ操作の検出を省略する。また、走行駆動系が走行モータを備えている場合を例示したが、走行駆動系がエンジンを備えている場合であってもよい。 For example, in the above-described embodiment, a reach-type forklift was exemplified as an industrial vehicle, but various forklifts such as a counterbalance-type forklift may be employed. Note that detection of the reach operation is omitted when the system is used in a counterbalance forklift. Moreover, although the case where the traveling drive system is provided with the traveling motor was illustrated, the case where the traveling drive system is provided with the engine may be sufficient.
また、上述の実施形態では、各実施形態に対応する判定パラメータを例示したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、他の判定パラメータを採用してもよい。また、判定条件も一例にすぎず、適宜変更してもよい。 Also, in the above-described embodiments, the determination parameters corresponding to each embodiment were exemplified, but other determination parameters may be adopted without departing from the gist of the present invention. Also, the determination conditions are merely examples, and may be changed as appropriate.
2…車両、3…荷役装置、31…運転状態判定部、31A…遷移条件判定部、31B…統計的処理判定部、32…検出部、50…フォークリフト(産業車両)、100…制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記産業車両における各種の操作手段の操作に基づく操作情報を検出する検出部と、
前記産業車両の運転状態が分類された状態遷移モデルに基づき、前記産業車両の前記運転状態を判定する運転状態判定部と、を備え、
前記運転状態判定部は、
前記検出部による検出結果と遷移条件とを比較することで、第1の運転状態を判定する遷移条件判定部と、
前記検出部による検出結果に対する統計的処理を行い、モデル化したデータに基づいて第2の運転状態を判定する統計的処理判定部と、を有し、
前記遷移条件判定部による判定結果と、前記統計的処理判定部による判定結果とを比較することによって、運転状態判定結果を確定する、産業車両の制御装置。 A control device for an industrial vehicle comprising a vehicle and a cargo handling device,
a detection unit that detects operation information based on the operation of various operation means in the industrial vehicle;
a driving state determination unit that determines the driving state of the industrial vehicle based on a state transition model in which the driving state of the industrial vehicle is classified;
The driving state determination unit is
a transition condition determination unit that determines a first operating state by comparing a detection result of the detection unit and a transition condition;
a statistical processing determination unit that performs statistical processing on the detection result of the detection unit and determines a second driving state based on modeled data;
A control device for an industrial vehicle, which establishes a driving state determination result by comparing a determination result by the transition condition determination unit and a determination result by the statistical processing determination unit.
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