JP5412318B2

JP5412318B2 - 無人搬送車

Info

Publication number: JP5412318B2
Application number: JP2010037589A
Authority: JP
Inventors: 誠早川; 朗小野田
Original assignee: Toyota Industries Corp; Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: JP2011175369A

Description

本発明は、荷を積載する荷台を有するとともに、予め定めた走行経路に沿って無人走行する無人搬送車に関する。

無人搬送車は、例えば、埠頭内において、船から降ろされた大型のコンテナを所望の位置に搬送する手段として利用されている。そして、無人搬送車では、カーブ路を走行する際、遠心力によって荷崩れなどが生じる虞があるため、カーブ路を走行する場合の車速を直線路に比して低車速とする車速制限を行う必要がある。無人搬送車における車速制限方法としては、例えば、特許文献１で提案されている。

特開２００３−２０８２２６号公報

ところで、無人搬送車の荷をコンテナとする場合は、コンテナの重心位置が高い位置に設定されていることにより、カーブ路を走行する際の車速制限が特に必要とされる。また、無人搬送車でコンテナを搬送する場合、そのコンテナ内の状態（収容状態）は、外見から判断することができない。このため、コンテナを搬送する無人搬送車においては、車両本体に偏荷重が掛かることを前提とし、偏荷重が掛かった場合であっても安定した状態で走行可能な車速を一義的に設定してカーブ路の車速制限を行う方法が考えられる。しかしながら、この方法では、荷が積載されていること及車両がカーブ路に差し掛かったことを条件として車速制限を行うため、実際には通常の速度でも安定した状態で走行可能な場合にも車速に制限が加わることになる。その結果、搬送効率が低下する虞がある。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、荷の状態に応じた車速制限を実現することにより、搬送効率を向上させることができる無人搬送車を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、荷を積載する荷台を有するとともに、予め定めた走行経路に沿って無人走行する無人搬送車において、前記荷が前記荷台に積載された際に、車両の左右方向における前記荷の重心位置の偏りを算出する算出手段と、前記走行経路に設定されたカーブ路を走行する際に、前記荷の積載の際に前記算出手段により予め算出された算出結果と旋回方向を判定条件にして、前記重心位置の偏りが予め定めた許容範囲内にある場合の通常車速に比して低車速とする車速制限を行うか否かを判定する車速制限判定手段と、前記車速制限判定手段の判定結果に応じた車速で走行を制御する走行制御手段と、を備え、前記車速制限判定手段は、前記算出手段により予め算出された前記重心位置の偏りが前記許容範囲外であって、かつ前記偏りの方向と前記旋回方向とが異なる場合に前記車速制限を行うように判定することを要旨とする。

これによれば、カーブ路を走行する場合の車速を、荷の重心位置の偏りと旋回方向を判定条件として制御することから、荷の状態に応じたカーブ路の車速制限を実現できる。すなわち、安定した状態でカーブ路を走行可能である場合において、不安定な状態になる可能性が高い場合の車速制限と同じ制限を加える必要がなくなる。したがって、安定した状態でカーブ路を走行可能である場合には車速を上げることが可能となり、その結果、搬送効率を向上させることができる。

また、荷の状態により適合したカーブ路の車速制限を実現できる。すなわち、重心位置の偏りの方向と旋回方向が異なる場合には車速制限によって安定した状態でカーブ路を走行可能となる。一方で、重心位置の偏りの方向と旋回方向が同じ場合には車速制限を行わないため、搬送効率を向上させることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無人搬送車において、前記車速制限判定手段は、前記荷の重量又は前記カーブ路の旋回半径を前記判定条件に加えて前記車速制限を行うか否かの判定を行うことを要旨とする。

これによれば、判定条件をさらに加えることで、荷の状態により適合したカーブ路の車速制限を実現できる。その結果、搬送効率をさらに向上させることができる。

本発明によれば、荷の状態に応じた車速制限を実現することにより、搬送効率を向上させることができる。

無人搬送車の模式図。無人搬送車の走行形態を示す模式図。無人搬送車の制御構成を示す模式図。（ａ），（ｂ）は、重心位置の偏りと旋回方向に応じた車速制限の態様を示す模式図。実施形態における車速制御内容を説明する説明図。（ａ），（ｂ）は、別例における車速制御内容を説明する説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、無人搬送車１０の車体１０ａの上部には、荷Ｗを積載する荷台１１が設けられている。荷台１１には、位置決め手段（図示しない）によって積載位置を固定化した状態で荷Ｗが積載される。車体１０ａの前後左右には、何れも操舵輪として機能する車輪１２が設けられている。

本実施形態の無人搬送車１０は、例えば、埠頭内において船から降ろされたコンテナを搬送する車両として利用される。そして、荷台１１には、荷Ｗとして、鉄道やトラックなどの貨物輸送に用いる大型のコンテナが積載される。つまり、本実施形態の無人搬送車１０は、工場内で利用される無人搬送車に比して全長及び全幅が大きく設計された大型の無人搬送車とされている。また、荷台１１に積載されるコンテナは、当該コンテナ内の収納物の大きさは様々であるが、コンテナ自体の大きさ（サイズ）は一義的に定められているとともに規格化されている。

無人搬送車１０は、図２に示すように、施設内に敷設された走行経路Ｌに沿って走行する。走行経路Ｌは、直線路ＳＬやカーブ（曲線）路ＲＬ，ＬＬを組み合わせて構成されている。そして、無人搬送車１０は、所定の誘導方式により、走行経路Ｌ上を、所定の車速で走行するように制御される。

図３は、無人搬送車１０の制御構成を示す。
無人搬送車１０には、車両の走行を制御する車両制御装置１５が搭載されている。車両制御装置１５は、走行を制御するにあたって各種の演算処理を行う演算部１５ａと、走行ルートの情報や演算用の各種情報を記憶する記憶部１５ｂを有する。また、車両制御装置１５には、荷検知センサＳＥ１と、荷重センサＳＥ２，ＳＥ３，ＳＥ４，ＳＥ５と、走行用センサＳＥ６が接続されている。

荷検知センサＳＥ１は、荷台１１に荷Ｗが搭載されているか否かを検知するセンサである。荷重センサＳＥ２〜ＳＥ５は、荷台１１に積載されている荷Ｗの荷重を検知するセンサである。本実施形態において荷重センサＳＥ２〜ＳＥ５は、車体１０ａの前後左右の４箇所にそれぞれ配設されている。そして、本実施形態において荷重センサＳＥ２〜ＳＥ５は、車輪１２を回転可能に支持する車軸（図示しない）に連結された油圧式のサスペンションシリンダ（図示しない）の圧力を検知する圧力センサとされている。サスペンションシリンダは、車体１０ａを支持するために設けられている。車体１０ａは、荷台１１に荷Ｗを積載した際に荷重を受けるため、その荷重をサスペンションシリンダが支えることで走行に影響を与えない高さ位置に維持される。このため、サスペンションシリンダの圧力は、車体１０ａが荷Ｗから受ける荷重として代用することができる。

走行用センサＳＥ６は、無人搬送車１０の走行に必要な情報を検知するためのセンサである。本実施形態において走行用センサＳＥ６は、無人搬送車１０の現位置情報を得るために走行距離を検知する距離センサや、無人搬送車１０の走行方向情報を得るために方向を検知する方位角センサによって構成されている。

このような制御構成を具備する本実施形態の無人搬送車１０は、図４に示すように、荷台１１に積載された荷Ｗの重心位置と旋回方向によってカーブ走行時の車速が制御される。なお、以下に説明する「左」及び「右」は、無人搬送車１０の進行方向を基準とした場合の「左」及び「右」を示すものとする。

一般的に車両がカーブ走行する場合、そのカーブ走行に伴う遠心力は、車体外方（カーブの中心から遠ざかる向き）に働く。このため、荷Ｗの重心位置が、旋回方向と逆方向に偏っている場合（ずれている場合）は、遠心力の影響を受けて荷崩れが生じる可能性がある。

以上のことから、本実施形態の無人搬送車１０は、図４（ａ）に示すように、荷Ｗの重心位置が、基準重心位置Ｇに対して右方向に偏っている場合（右偏り）であって、かつ車体１０ａの右側方を外側にして旋回するとき（左旋回のとき）に、車速に制限が加えられる。また、本実施形態の無人搬送車１０は、図４（ｂ）に示すように、荷Ｗの重心位置が、基準重心位置Ｇに対して左方向に偏っている場合（左偏り）であって、かつ車体１０ａの左側方を外側にして旋回するとき（右旋回のとき）に、車速に制限が加えられる。すなわち、荷Ｗの重心の基準重心位置Ｇに対する偏りの方向と、無人搬送車１０の旋回方向とが異なる場合に車速制限が行われる。なお、基準重心位置Ｇは、荷Ｗの中心位置に対応する。そして、荷台１１には、荷Ｗの中心位置が、無人搬送車１０の中心（前後左右）と一致して積載されるように位置決め手段（図示しない）が設けられている。

以下、カーブ走行時における車両制御装置１５の制御内容を具体的に説明する。本実施形態では、以下の制御を実行する車両制御装置１５が、算出手段、車速制限判定手段、及び走行制御手段として機能する。

車両制御装置１５は、荷検知センサＳＥ１からの検知信号を入力することによって荷台１１に荷Ｗが積載されているか否かを把握する。また、車両制御装置１５は、荷Ｗが積載されている場合、当該荷Ｗの重心位置の偏りを算出する。本実施形態において車両制御装置１５は、無人搬送車１０の左右方向における偏りを算出する。

具体的に算出方法を説明すると、車両制御装置１５は、各荷重センサＳＥ２〜ＳＥ５の検知信号を入力することにより、各センサの配設位置における荷重を把握する。すなわち、車両制御装置１５は、車体１０ａの左側（左前輪と左後輪の各近傍）に配設した２つの荷重センサの検知結果をもとに、車体１０ａの左側の荷重（以下、「左荷重」と示す）を算出する。また、車両制御装置１５は、車体１０ａの右側（右前輪と右後輪の各近傍）に配設した２つの荷重センサの検知結果をもとに、車体１０ａの右側の荷重（以下、「右荷重」と示す）を算出する。なお、左荷重は２つの荷重センサがそれぞれ検知した荷重の合算値として算出されるとともに、右荷重は２つの荷重センサがそれぞれ検知した荷重の合算値として算出される。

そして、車両制御装置１５は、左荷重と右荷重の比率によって、荷Ｗの重心位置の偏りを算出する。すなわち、車両制御装置１５は、左荷重と右荷重が一致する場合、又は左荷重と右荷重の差が予め定めた許容範囲内にある場合、荷Ｗの重心位置が基準重心位置Ｇに存在することを把握する。また、車両制御装置１５は、左荷重と右荷重の差が許容範囲を超えているとともに、左荷重に対して右荷重の方が大きい場合、基準重心位置Ｇに対して荷Ｗの重心位置が右偏りであることを把握する。また、車両制御装置１５は、左荷重と右荷重の差が許容範囲を超えているとともに、右荷重に対して左荷重の方が大きい場合、基準重心位置Ｇに対して荷Ｗの重心位置が左偏りであることを把握する。

このように本実施形態の車両制御装置１５は、車体１０ａの左右方向における荷重差、すなわち車体１０ａに対して偏荷重が加えられているか否かによって、荷Ｗの重心位置の偏りを算出する。なお、荷Ｗをコンテナとした場合において、荷Ｗの重心位置の偏りは、コンテナ内の収容状態によって生じ得る。つまり、収容物が左右均等の重量となるように収容されていない場合には、偏りが生じることになる。

次に、荷Ｗの重心位置の偏りを把握した車両制御装置１５は、走行用センサＳＥ６からの検知信号をもとに無人搬送車１０の現位置を把握するとともに、記憶部１５ｂに記憶されている走行ルートの情報からカーブ路に差し掛かる地点を割り出す。そして、車両制御装置１５は、カーブ路に差し掛かると、カーブ走行のための車速制御を、図５に示すカーブ走行制御情報にしたがって行う。図５に示すカーブ走行制御情報は、記憶部１５ｂに記憶されている。

車両制御装置１５は、荷Ｗの重心位置が基準重心位置Ｇを含む許容範囲内に存在する場合（偏荷重なしの場合）、カーブ走行制御情報にしたがって、無人搬送車１０の車速を通常カーブ速度（通常車速）Ｓ１に設定し、走行させる。通常カーブ速度Ｓ１は、直線路を走行する直線速度（例えば、２０ｋｍ／ｈ前後）よりも低速度に設定されている。また、通常カーブ速度Ｓ１で走行させる場合は、車速制限なしとされる。一方、車両制御装置１５は、荷Ｗの重心位置が基準重心位置Ｇに対して偏っている場合、その偏り方向（右か、左か）と旋回方向（右旋回か、左旋回か）に応じて、無人搬送車１０の車速に制限を加える。

具体的に言えば、車両制御装置１５は、右偏り、かつ右旋回の場合、カーブ走行制御情報にしたがって、無人搬送車１０の車速を通常カーブ速度Ｓ１に設定し、走行させる。すなわち、右偏り、かつ右旋回の場合は、図４（ａ）に示すように、車速に制限を加える必要がない。一方、車両制御装置１５は、右偏り、かつ左旋回の場合、カーブ走行制御情報にしたがって、無人搬送車１０の車速を制限カーブ速度Ｓ２に設定し、走行させる。制限カーブ速度Ｓ２は、通常カーブ速度Ｓ１よりも低速度に設定されている（例えば、通常カーブ速度Ｓ１×０．５の速度）。すなわち、右偏り、かつ左旋回の場合は、図４（ａ）に示すように、車速に制限を加えて、カーブ走行時の速度をさらに低速度に制御する。

また、車両制御装置１５は、左偏り、かつ左旋回の場合、カーブ走行制御情報にしたがって、無人搬送車１０の車速を通常カーブ速度Ｓ１に設定し、走行させる。すなわち、左偏り、かつ左旋回の場合は、図４（ｂ）に示すように、車速に制限を加える必要がない。一方、車両制御装置１５は、左偏り、かつ右旋回の場合、カーブ走行制御情報にしたがって、無人搬送車１０の車速を制限カーブ速度Ｓ２に設定し、走行させる。すなわち、左偏り、かつ右旋回の場合は、図４（ｂ）に示すように、車速に制限を加えて、カーブ走行時の速度をさらに低速度に制御する。

その後、車両制御装置１５は、カーブ路を通過し、直線路へ復帰すると、無人搬送車１０の車速を直線速度に設定し、走行させる。車両制御装置１５は、積載した荷Ｗを所望の位置に搬送する迄、カーブ路に差し掛かる度に前述した車速制御（車速制限）を行う。また、車両制御装置１５は、荷Ｗの搬送後、新たな荷Ｗが積載されると、前述した車速制御を、新たな荷Ｗの重心位置の偏りに応じて行う。なお、車両制御装置１５は、荷Ｗが積載されていない場合（荷検知センサＳＥ１が荷Ｗを検知していない場合）、直線路については直線速度で走行を制御するとともに、カーブ路については通常カーブ速度Ｓ１で走行を制御する。

したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）カーブ路を走行する場合の車速を、荷の重心位置の偏り（右偏りか、左偏りか）と旋回方向（右旋回か、左旋回か）を判定条件として制御している。このため、右偏り、かつ左旋回や、左偏り、かつ右旋回など、車速制限を厳しくしなければならない場合には厳しい制限を設ける一方で、厳しい制限を設ける必要が無い場合であれば制限を緩和することができる。これにより、荷Ｗの状態に応じたカーブ路の車速制限を実現できる。また、同じカーブ路を走行する場合であっても、荷Ｗの状態に応じて制限を緩和する場合と厳しくする場合とを設定することにより、荷Ｗの状態に関係なく、全てを一律の条件のもとで制限を加える場合に比して、搬送効率を向上させることができる。つまり、制限を厳しくする必要がない場合の車速を上げることができるので、搬送効率を向上させることができる。

（２）荷台１１に対する荷Ｗの積載位置を位置決め手段によって固定化するので、精度の高い検出（偏りの検出）を実現できる。したがって、無人搬送車１０において荷Ｗの積み降ろしが繰り返される場合であっても、荷Ｗの状態に応じた車速制限を常に実現できるとともに、搬送効率を向上させることができる。

（３）荷Ｗが荷台１１に搭載された際に車体１０ａに加わる荷重をもとに、荷Ｗの重心位置の偏りを検出することから、積載前に荷Ｗの重心位置の偏りを別途検査する必要がない。例えば、本実施形態の無人搬送車１０において、荷Ｗをコンテナとした場合であっても、当該コンテナの中身を確認するなどの作業が不要となる。したがって、検査工程を省略することができるので、搬送効率を向上させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、車速制限を行うか否かの判定条件として、荷Ｗの重量を加えても良い。図６（ａ）は、判定条件に荷Ｗの重量を加えた場合のカーブ走行制御情報を示す。このカーブ走行制御情報は、右偏り、かつ左旋回の場合（又は左偏り、かつ右旋回の場合）の判定条件として重量を設定し、その判定結果毎に車速制御内容を対応付けている。図６（ａ）のカーブ走行制御情報では、重量の区分として「重量Ｚ１未満」と、「重量Ｚ１以上〜重量Ｚ２未満」と、「重量Ｚ２以上」を設定している。なお、重量Ｚ１は、重量Ｚ２よりも軽い数値を示す。このように構築したカーブ走行制御情報による車速制御では、重量Ｚ１未満の場合、通常カーブ速度ＳＡで走行が制御される。すなわち、この場合には、右偏り、かつ左旋回（又は左偏り、かつ右旋回）で走行させることにはなるが、重量が軽いので車速制限を必要としないとの判定がなされる。一方、図６（ａ）のカーブ走行制御情報による車速制御では、「重量Ｚ１以上〜重量Ｚ２未満」の場合、及び「重量Ｚ２以上」の場合について、通常カーブ速度ＳＡよりも低速度（制限カーブ速度ＳＢ，ＳＣ（ＳＢ＞ＳＣ））で走行が制御される。つまり、図６（ａ）のカーブ走行制御情報によれば、重量が重くなるほど、車速制限が厳しくなっている。このように重量の条件を加え、さらに重量を複数に区分することで、荷の状態により適合したカーブ路の車速制限を実現できる。その結果、搬送効率をさらに向上させることができる。なお、図６（ａ）には、実施形態において車速制限なしと判定する事項については図示していない。

○ 実施形態において、車速制限を行うか否かの判定条件として、カーブ路の旋回半径を加えても良い。図６（ｂ）は、判定条件に旋回半径を加えた場合のカーブ走行制御情報を示す。このカーブ走行制御情報は、右偏り、かつ左旋回（又は左偏り、かつ右旋回）の場合の判定条件として旋回半径を設定し、その判定結果毎に車速制御内容を対応付けている。図６（ｂ）のカーブ走行制御情報では、旋回半径の区分として「半径Ｒ１以上」と、「半径Ｒ１未満〜半径Ｒ２以上」と、「半径Ｒ２未満」を設定している。なお、半径Ｒ１は、半径Ｒ２よりも大きい数値に設定されており、緩やかなカーブ路であることを示す。このように構築したカーブ走行制御情報による車速制御では、半径Ｒ１以上の場合、通常カーブ速度ＳＡで走行が制御される。すなわち、この場合には、右偏り、かつ左旋回（又は左偏り、かつ右旋回）で走行させることにはなるが、旋回半径が大きい（すなわち、直線走行に近い状態となる）ので車速制限を必要としないとの判定がなされる。一方、図６（ｂ）のカーブ走行制御情報による車速制御では、「半径Ｒ１未満〜半径Ｒ２以上」の場合、及び「半径Ｒ２未満」の場合について、通常カーブ速度ＳＡよりも低速度（制限カーブ速度ＳＢ，ＳＣ（ＳＢ＞ＳＣ））で走行が制御される。つまり、図６（ｂ）のカーブ走行制御情報によれば、旋回半径が小さくなるほど、車速制限が厳しくなっている。このように旋回半径の条件を加え、さらに旋回半径を複数に区分することで、荷の状態により適合したカーブ路の車速制限を実現できる。その結果、搬送効率をさらに向上させることができる。なお、図６（ｂ）には、実施形態において車速制限なしと判定する事項については図示していない。

○ 実施形態において、荷Ｗの重心位置の偏り量を複数に区分し、その区分毎に車速制御内容を対応付けても良い。
○ 実施形態は、電波誘導方式の無人搬送車及び磁気誘導方式の無人搬送車の何れに具体化しても良い。

○ 実施形態は、小型の無人搬送車に具体化しても良い。すなわち、工場構内で使用される無人搬送車において、荷Ｗの重心位置の偏りと旋回方向をもとに車速制限を行うようにしても良い。なお、本実施形態における車速制限は、常には高速で走行される無人搬送車に適用することがより好ましい。

１０…無人搬送車、１１…荷台、１５…車両制御装置、Ｌ…走行経路、ＬＬ，ＬＲ…カーブ路、Ｗ…荷。

Claims

荷を積載する荷台を有するとともに、予め定めた走行経路に沿って無人走行する無人搬送車において、
前記荷が前記荷台に積載された際に、車両の左右方向における前記荷の重心位置の偏りを算出する算出手段と、
前記走行経路に設定されたカーブ路を走行する際に、前記荷の積載の際に前記算出手段により予め算出された算出結果と旋回方向を判定条件にして、前記重心位置の偏りが予め定めた許容範囲内にある場合の通常車速に比して低車速とする車速制限を行うか否かを判定する車速制限判定手段と、
前記車速制限判定手段の判定結果に応じた車速で走行を制御する走行制御手段と、を備え、
前記車速制限判定手段は、前記算出手段により予め算出された前記重心位置の偏りが前記許容範囲外であって、かつ前記偏りの方向と前記旋回方向とが異なる場合に前記車速制限を行うように判定することを特徴とする無人搬送車。
前記車速制限判定手段は、前記荷の重量又は前記カーブ路の旋回半径を前記判定条件に加えて前記車速制限を行うか否かの判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送車。