JP6520318B2 - 作業車両用の安全装置及び作業車両の監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両と作業者の接触を避けるのに利用して好適な作業車両用の安全装置及び作業車両の監視方法に関する。

工場、倉庫、船内等では、フォークリフト等の作業車両と作業者が接近して作業することも多く、両者の接触を避ける必要がある。そこで、作業車両に作業者が接近したことを検知して通報等する安全装置が提案されているが、安全装置が過剰に作動すると、作業能率が低下する。

例えば特許文献１には、作業車両の周囲に侵入禁止領域を予め設定し、作業領域内に侵入した作業者などの侵入物が前記設定された侵入禁止領域内に入ったときに作業車両を停止させるようにした作業車両の侵入禁止領域での停止制御方法が開示されている。より詳細には、侵入物の作業内容に応じて、侵入禁止領域を変更可能としている。また、侵入禁止領域の変更は、予め設定された複数の侵入禁止領域の中から一つを選択して行うようにしている。作業内容（侵入許可レベル）の検出は、侵入物に表した識別マーク又は識別コードを画像データ処理で認定してもよい。また、侵入物に装着された赤外線信号発信器からの識別コードの信号を３次元赤外線信号受信器により受信してもよい。
しかしながら、特許文献１のように画像データ処理を行う場合、画像処理用のカメラの設置が必要となり、使用場所に制限が課されることがある。また、赤外線通信を行う場合、作業車両と作業者の間に障害物があると、作業者を検知できないことがある。

また、特許文献２には、障害物検出器（超音波センサや赤外線レーザ）と、油圧ショベル周辺に設定された監視範囲に関するデータが入力され、障害物検出器での検出結果に基づいて障害物が監視範囲内に位置するか否かを判定する障害物判定部と、障害物への接触事故を防止する複数種類の安全手段とを備え、障害物が監視範囲内に位置すると判定されたときに安全手段のどれかを作動させる作業機械の安全装置が開示されている。
しかしながら、超音波センサや赤外線レーザのみによる検知であるため、人と物の判別ができず、過剰に作動して、作業能率が低下するおそれがある。

また、特許文献３には、対象物が持つＲＦＩＤタグとの間で通信可能なアンテナを備えたＲＦＩＤリーダを車体の一部に配設した産業車両が開示されている。
しかしながら、ＲＦＩＤのみによる検知であるため、監視範囲を細かく設定できず、過剰に作動して、作業能率が低下するおそれがある。

また、特許文献４には、作業者が着用する頭部保護具に装着された超音波送信器と、産業車両に設置され、前記超音波送信器からの超音波を受信して前記産業車両に前記作業者が接近したことを検知すると警報する超音波受信器と、を備えた作業者検知装置が開示されている。
しかしながら、超音波の送受信のみによる検知であるため、監視範囲を細かく設定できず、過剰に作動して、作業能率が低下するおそれがある。

特開２００３−１０５８０７号公報 特開２００６−２５７７２４号公報 特開２００９−１３８８号公報 特開２０１０−２０５４８号公報

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、作業車両と作業者の接触を避けられるようにするとともに、安全装置の過剰な作動を減らすことを目的とする。

本発明の作業車両用の安全装置は、前記作業車両の周辺に侵入物（人も含む）が存在するか否かを検知する検知装置と、前記作業車両にＲＦＩＤタグが接近したことを検知するＲＦＩＤリーダと、前記検知装置による検知可能範囲内で監視領域を設定する監視領域設定手段と、前記監視領域に侵入物が存在する状態で、前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知したときに、所定のアクションを実行するアクション実行手段とを備え、前記監視領域設定手段は、前記作業車両の走行軌跡を予測し、予測された走行軌跡が直進方向である場合、前記作業車両の進行方向に、車幅と同程度の幅を有する矩形状の前記監視領域を設定し、予測された走行軌跡が旋回方向である場合、前記作業車両の旋回方向に合わせて前記監視領域を湾曲させた形状に設定することを特徴とする。例えば操舵輪の舵角及び車速に基づいて、車両の走行軌跡を予測して前記監視領域を設定する。
また、本発明の作業車両用の安全装置の他の特徴とするところは、前記監視領域設定手段は、前記作業車両の車速に応じて前記監視領域を可変とする点にある。例えば車速に応じた制動距離と空走距離から算出した停止距離に基づいて、前記監視領域を可変とする。
また、本発明の作業車両用の安全装置の他の特徴とするところは、前記検知装置はレーザスキャナである点にある。
また、本発明の作業車両用の安全装置の他の特徴とするところは、前記アクション実行手段は、前記監視領域に侵入物が存在する状態で、前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知したときに、警報を発する点にある。
また、本発明の作業車両用の安全装置の他の特徴とするところは、前記ＲＦＩＤリーダの複数の電波受信アンテナを有し、前記作業車両の進行方向に応じて使用する電波受信アンテナを切り替える点にある。
また、本発明の作業車両用の安全装置の他の特徴とするところは、ＲＦＩＤタグからの信号を受信するアンテナとして複数の指向性アンテナを設置し、車両の進行方向に応じて使用するアンテナを切り替えることで、タグの接近を検知する方向を可変とする点にある。
また、本発明の作業車両用の安全装置の他の特徴とするところは、前記アクション実行手段は、前記監視領域に侵入物が存在する状態で、前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知したときに、前記作業車両を制動する点にある。
本発明の作業車両の監視方法は、作業車両の周辺に侵入物（人も含む）が存在するか否かを検知する検知装置と、前記作業車両にＲＦＩＤタグが接近したことを検知するＲＦＩＤリーダとを用いて作業車両を監視する作業車両の監視方法であって、前記検知装置による検知可能範囲内で監視領域を設定するステップと、前記監視領域に侵入物が存在するか否かを検知するステップと、前記監視領域に侵入物が存在することを検知した場合、前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知するか否かを判定するステップと、前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知した場合、所定のアクションを実行するステップとを有し、前記監視領域を設定するステップでは、前記作業車両の走行軌跡を予測し、予測された走行軌跡が直進方向である場合、前記作業車両の進行方向に、車幅と同程度の幅を有する矩形状の前記監視領域を設定し、予測された走行軌跡が旋回方向である場合、前記作業車両の旋回方向に合わせて前記監視領域を湾曲させた形状に設定することを特徴とする。

本発明によれば、作業車両と作業者の接触を避けられるようにするとともに、安全装置の過剰な作動を減らすことができる。

実施形態に係る作業車両用の安全装置を利用するフォークリフトを模式的に示す平面図である。 監視領域の設定について説明するための図である。 実施形態に係る作業車両用の安全装置の制御系統の機能構成を示すブロック図である。 実施形態に係る作業車両用の安全装置による作業車両の監視方法を示すフローチャートである。 警報装置が警報を発する場合、警報を発しない場合の例を説明するための図である。 警報装置が警報を発する場合、警報を発しない場合の例を説明するための図である。 警報装置が警報を発する場合、警報を発しない場合の例を説明するための図である。 警報装置が警報を発する場合、警報を発しない場合の例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係る作業車両用の安全装置及び作業車両の監視方法を利用するフォークリフト１を模式的に示す平面図である。なお、図１には、以下に説明するレーザスキャナ２、ＲＦＩＤリーダ３、警報装置５及び指向性アンテナ７を図示するが、図１以外ではその図示を省略する。

フォークリフト１には、フォークリフト１の周辺に侵入物（人も含む）が存在するか否かを検知するレーザスキャナ２が搭載されている。図１の範囲２０２はレーザスキャナ２による検知可能範囲である。このように検知可能範囲２０２がフォークリフト１の周辺で前後左右全方向において、最高速度で走行した場合の停止距離をカバーするように、フォークリフト１の四隅にレーザスキャナ２が配置される。レーザスキャナ２では、検知可能範囲２０２に侵入物が存在するか否かだけでなく、その位置も高精度に特定することができる。

本実施形態では、レーザスキャナ２による検知可能範囲２０２内で監視領域２０１を設定する。具体的には、図２に示すように、フォークリフト１の進行方向に監視領域２０１を設定する。フォークリフト１が直進するときは、図２（ａ）に示すように、進行方向（図２（ａ）中の矢印を参照）に、車幅と同程度の幅を有する矩形状の監視領域２０１を設定する。そして、フォークリフト１が旋回するときは、操舵輪の舵角及び車速に基づいてフォークリフト１の軌跡を予測し、図２（ｂ）に示すように、軌跡に合わせて矩形状を湾曲させた形状の監視領域２０１を設定する。この場合に、図２（ｂ）に示すように、内輪側では監視領域２０１を広げるようにしてもよい。なお、図２ではフォークリフト１が後進する状況を示すが、前進するときも同様に進行方向に監視領域２０１を設定する。

さらに、フォークリフト１の車速に応じて監視領域２０１を可変とする。具体的には、フォークリフト１の車速が高速であるほど、監視領域２０１が進行方向に長くなるように変更する。例えばフォークリフト１が制動により停止するまでの車速ごとの距離（制動距離）は予め知ることができるので、その値に空走距離を加えた停止距離に基づいて、車速ごとに監視領域２０１の長さを設定しておけばよい。

また、フォークリフト１には、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグ４が接近したことを検知するＲＦＩＤリーダ３と複数の電波受信アンテナとして指向性アンテナ（例えば平面アンテナ）７が搭載されている。現場に入る作業者Ｐは、ＲＦＩＤタグ４を装着することが義務付けられているものとする。また、他の作業車両等に、ＲＦＩＤタグが装着されることもある。すなわち、ＲＦＩＤリーダ３が指向性アンテナ（例えば平面アンテナ）７を介してＲＦＩＤタグ４の接近を検知したときには、フォークリフト１に作業者や他の作業車両等が接近していると判別することができる。図１の範囲３０１はＲＦＩＤリーダ３によるＲＦＩＤタグ４の検知範囲である。

本実施形態では、フォークリフト１の進行方向に応じて、ＲＦＩＤタグ４の検知範囲３０１を可変とする。具体的には、操舵輪の舵角及び車速に基づいてフォークリフト１の軌跡と停止距離を予測し、使用する指向性アンテナ７を切り替え、図２（ｃ）に示すように停止距離分の軌跡をカバーするように、検知範囲３０１を設定する。

また、フォークリフト１には、音及び／又は色灯で警報を発する警報装置５が搭載されている。警報装置５は、監視領域２０１に侵入物が存在する状態で、ＲＦＩＤリーダ３がＲＦＩＤタグ４の接近を検知したときに警報を発する。なお、警報装置５がフォークリフト１に搭載されているとしたが、フォークリフト１に搭載されるのではなく、作業現場の適所に配置されていてもかまわない。

図３に、作業車両用の安全装置の制御系統１０の機能構成を示す。この制御系統１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータ装置により構成される。なお、図３では一つの装置のように図示したが、例えばレーザスキャナ２、ＲＦＩＤリーダ３及び警報装置５の全て或いは一部がＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、相互に通信しながら、分散的に処理する形態でもかまわない。
１１は監視領域設定部であり、フォークリフト１の周辺に監視領域２０１を設定する。既述したように、フォークリフト１の進行方向に監視領域２０１を設定し、フォークリフト１の車速に応じて監視領域２０１を可変とする。
１２は侵入物検知部であり、監視領域設定部１１で設定した監視領域２０１に侵入物が存在するか否かを検知する。
１３はＲＦＩＤタグ検知部であり、ＲＦＩＤタグ４の接近を検知する、すなわちＲＦＩＤリーダ３による検知範囲３０１にＲＦＩＤタグ４が存在するか否か、換言すればＲＦＩＤタグ４を装着した作業者や他の作業車両が存在するか否かを検知する。
１４はアクション実行部であり、監視領域２０１に侵入物が存在する状態で、ＲＦＩＤリーダ３がＲＦＩＤタグ４の接近を検知したときに、警報装置５に警報を発するよう指示する。

図４は、作業車両用の安全装置による作業車両の監視方法を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、例えば一定間隔で繰り返し実行される。
ステップＳ１０１で、監視領域設定部１１は、フォークリフト１の周辺に監視領域２０１を設定する。
ステップＳ１０２で、侵入物検知部１２は、ステップＳ１０１において設定した監視領域２０１に侵入物が存在するか否かを検知する。侵入物が存在することを検知した場合、ステップＳ１０３に進み、侵入物が存在することを検知しない場合、本処理を抜ける。
ステップＳ１０３で、ＲＦＩＤタグ検知部１３は、ＲＦＩＤリーダ３がＲＦＩＤタグ４の接近を検知するか否かを判定する。ＲＦＩＤタグ４の接近を検知した場合、ステップＳ１０４に進み、ＲＦＩＤタグ４の接近を検知しない場合、本処理を抜ける。
ステップＳ１０４で、アクション実行部１４は、警報装置５に警報を発するよう指示する。

以下、図５〜図８を参照して、警報装置５が警報を発する場合、警報を発しない場合の例を説明する。
図５に示すように、例えばＲＦＩＤタグ４を装着した作業者Ｐが、ＲＦＩＤリーダ３による検知範囲３０１であって、監視領域２０１に侵入した場合、警報装置５は警報を発する。すなわち、作業者Ｐがフォークリフト１の近くであって進行方向に侵入した場合である。この場合は、フォークリフト１と作業者Ｐが接触する蓋然性が高く、本発明を適用することにより警報を発して注意を促すことができる。

それに対して、図６に示すように、例えばＲＦＩＤタグ４を装着した作業者Ｐが、ＲＦＩＤリーダ３による検知範囲３０１に侵入しているが、監視領域２０１には侵入していない場合、警報装置５は警報を発しない。すなわち、作業者Ｐがフォークリフト１の近くにいるが、進行方向には侵入していない場合である。この場合に警報を発すると過剰な警報となることが多く、本発明を適用することにより過剰な警報を減らすことができる。

また、図７に示すように、監視領域２０１に障害物（壁、他の作業車両、地上設備等）６が存在するが、例えばＲＦＩＤタグ４を装着した作業者Ｐが、ＲＦＩＤリーダ３による検知範囲３０１内に侵入していない場合は、警報装置５は警報を発しない。フォークリフト１の操作者は進行方向に障害物６があることを認識しているので、この場合に警報を発すると過剰な警報となることが多く、本発明を適用することにより過剰な警報を減らすことができる。

なお、図８に示すように、監視領域２０１に障害物６が存在する状況で、例えばＲＦＩＤタグ４を装着した作業者ＰがＲＦＩＤリーダ３による検知範囲３０１に侵入すると、警報装置５は警報を発する。この場合、過剰な警報となることもあるが、進行方向に障害物６が存在するときはフォークリフト１が旋回する可能性が高く、図８に示すように例えばフォークリフト１の側方に作業者Ｐがいるときにも警告を発するメリットの方が高いといえる。

以上のように、フォークリフト１と作業者Ｐの接触を避けられるようにするとともに、安全装置の過剰な作動を減らすことができる。

ここで、検知可能範囲２０２がフォークリフト１の前後左右をカバーするようにした上で、この検知可能範囲２０２内で監視領域２０１を設定するようにしている。
他の方式として、フォークリフト１の動きに合わせて、進行方向だけに検知可能範囲２０２を設定するように、検知可能範囲２０２を逐次変更する方式も考えられる。すなわち、検知可能範囲２０２＝監視領域２０１とする方式である。しかしながら、フォークリフト１は前後進や旋回を頻繁に繰り返すことから、フォークリフト１の動きに合わせて検知可能範囲２０２を逐次変更する方式では追従性に劣るという課題がある。
それに対して、予め定められた検知可能範囲２０２内で監視領域２０１を設定する方式とすることで、追従性を高めるとともに、例えば上述したように旋回時に監視領域２０１を湾曲させた形状に容易に設定することが可能になる。

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
上記実施形態では、所定のアクションとして警報を発する例を説明したが、それに限定されるものではない。例えば警報に替えて、或いは警報に加えて、監視領域２０１に侵入物が存在する状態で、ＲＦＩＤリーダ３がＲＦＩＤタグ４の接近を検知したときに、制動装置によりフォークリフト１を自動制動する構成としてもよい。
また、本発明でいう検知装置としてレーザスキャナ２を用いたが、侵入物の位置座標を高精度で検出できるものであれば、それに限定されるものではない。例えば超音波を送信してそれを検出する装置を用いるようにしてもよい。

１：フォークリフト、２：レーザスキャナ、３：ＲＦＩＤリーダ、４：ＲＦＩＤタグ、５：警報装置、７:指向性アンテナ、１０：制御系統、１１：監視領域設定部、１２：侵入物検知部、１３：ＲＦＩＤタグ検知部、１４：アクション実行部

Claims (7)

1. 作業車両用の安全装置であって、
   前記作業車両の周辺に侵入物（人も含む）が存在するか否かを検知する検知装置と、
   前記作業車両にＲＦＩＤタグが接近したことを検知するＲＦＩＤリーダと、
   前記検知装置による検知可能範囲内で監視領域を設定する監視領域設定手段と、
   前記監視領域に侵入物が存在する状態で、前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知したときに、所定のアクションを実行するアクション実行手段とを備え、
   前記監視領域設定手段は、前記作業車両の走行軌跡を予測し、
   予測された走行軌跡が直進方向である場合、前記作業車両の進行方向に、車幅と同程度の幅を有する矩形状の前記監視領域を設定し、
   予測された走行軌跡が旋回方向である場合、前記作業車両の旋回方向に合わせて前記監視領域を湾曲させた形状に設定することを特徴とする作業車両用の安全装置。
2. 前記監視領域設定手段は、前記作業車両の車速に応じて前記監視領域を可変とすることを特徴とする請求項１に記載の作業車両用の安全装置。
3. 前記検知装置はレーザスキャナであることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車両用の安全装置。
4. 前記ＲＦＩＤリーダの複数の電波受信アンテナを有し、前記作業車両の進行方向に応じて使用する電波受信アンテナを切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の作業車両用の安全装置。
5. 前記アクション実行手段は、前記監視領域に侵入物が存在する状態で、前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知したときに、警報を発することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の作業車両用の安全装置。
6. 前記アクション実行手段は、前記監視領域に侵入物が存在する状態で、前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知したときに、前記作業車両を制動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の作業車両用の安全装置。
7. 作業車両の周辺に侵入物（人も含む）が存在するか否かを検知する検知装置と、前記作業車両にＲＦＩＤタグが接近したことを検知するＲＦＩＤリーダとを用いて作業車両を監視する作業車両の監視方法であって、
   前記検知装置による検知可能範囲内で監視領域を設定するステップと、
   前記監視領域に侵入物が存在するか否かを検知するステップと、
   前記監視領域に侵入物が存在することを検知した場合、前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知するか否かを判定するステップと、
   前記ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグの接近を検知した場合、所定のアクションを実行するステップとを有し、
   前記監視領域を設定するステップでは、前記作業車両の走行軌跡を予測し、
   予測された走行軌跡が直進方向である場合、前記作業車両の進行方向に、車幅と同程度の幅を有する矩形状の前記監視領域を設定し、
   予測された走行軌跡が旋回方向である場合、前記作業車両の旋回方向に合わせて前記監視領域を湾曲させた形状に設定することを特徴とする作業車両の監視方法。

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