JP7081562B2

JP7081562B2 - フォークリフト及びコンテナ姿勢検出方法

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Publication number: JP7081562B2
Application number: JP2019080259A
Authority: JP
Inventors: 晋悟服部
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2039-04-19
Also published as: JP2020175997A

Description

本発明は、フォークリフト及びコンテナ姿勢検出方法に関する。

荷の輸送には、荷を積載可能なコンテナが用いられる。コンテナに荷を積載する際には、フォークリフトによってコンテナに荷を搬送する。コンテナは、開閉可能な扉を備えている。荷を積載する際には、扉を開けることで生じた開口部からコンテナに荷を積載する。コンテナに効率良く荷を積載するためには、コンテナの内面に対する荷の傾きを小さくすることが好ましい。コンテナの内面に対する荷の傾きを小さくするためには、コンテナの開口部に対してフォークリフトが真っ直ぐに近付く必要がある。即ち、フォークリフトの前進方向が開口部に対して垂直に交わる状態でコンテナに荷を積載する必要がある。

フォークリフトを、フォークリフトの前進方向が開口部に対して垂直に交わる状態にするためには、フォークリフトに対するコンテナの相対角度を求め、相対角度に合わせて操舵を行う。フォークリフトに対するコンテナの相対角度を求めるには、例えば、特許文献１に記載されたマーカーを用いることが考えられる。特許文献１では、自律移動体の自己位置推定のために、自律移動体が用いられる区画にマーカーを配置している。自律移動体は、マーカーを検出する検出部を備え、マーカーを検出することで自己位置を推定している。

マーカーを用いてフォークリフトに対するコンテナの相対角度を求める場合、コンテナにマーカーを配置し、フォークリフトにマーカーを検出できる検出部を配置する。例えば、コンテナの２箇所にマーカーを配置し、検出部によって各マーカーまでの距離を検出することで、フォークリフトに対するコンテナの相対角度を求めることができる。

特開２０１７－２０４０４３号公報

ところで、コンテナにマーカーを設ける場合、それぞれのコンテナにマーカーを取り付ける必要があるため手間がかかる。また、マーカーの取付精度によっては、フォークリフトに対するコンテナの相対角度が正確に求められない場合が生じる。

本発明の目的は、フォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出することができるフォークリフト及びコンテナ姿勢検出方法を提供することにある。

上記課題を解決するフォークリフトは、車体と、前記車体に設けられた荷役装置と、水平方向に対する照射角度を変更しながら前記荷役装置の前方にレーザーを照射し、前記レーザーが当たった照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定するレーザーレンジファインダと、を備えたフォークリフトであって、前記荷役装置の前方に配置されたコンテナに荷を積載する荷役状態において、前記コンテナの内面に照射された前記レーザーの前記照射点から直線を取得する直線取得部と、前記直線取得部により得られた前記直線から、前記コンテナにおける側壁の内面に照射された前記レーザーの前記照射点から取得した側直線を抽出する側直線抽出部と、前記側直線の傾きからフォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出部と、を備える。

側直線は、コンテナの側壁における内面にレーザーを照射することで得られる直線である。フォークリフトに対するコンテナの相対角度は、側直線の傾きとなって現れる。このため、側直線の傾きからフォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出することができる。

上記フォークリフトについて、前記コンテナを構成する複数の壁部のうち同一の前記壁部の内面に照射された複数の照射点を点群とすると、前記直線取得部は、前記点群の両端の照射点を検出し、当該照射点から前記直線を取得してもよい。これによれば、直線の抽出を行いやすい。

上記フォークリフトについて、前記直線取得部は、回帰分析により前記直線を取得してもよい。これによれば、距離計の測定精度により生じる誤差の影響を低減することができる。

上記フォークリフトについて、前記荷役状態において、前記コンテナを構成する複数の壁部のうち、フォークリフトに向かい合う前記壁部を後壁とすると、前記直線取得部により得られた前記直線から、前記後壁の内面に照射された前記レーザーの前記照射点から取得した後直線を抽出する後直線抽出部を備え、前記コンテナ姿勢検出部は、前記側直線の傾き及び前記後直線の傾きの両方から前記相対角度を検出してもよい。

フォークリフトに対するコンテナの相対角度は、後直線の傾きとなって現れる。従って、側直線の傾き及び後直線の傾きの両方からフォークリフトに対するコンテナの相対角度を算出することで、検出精度を向上させることができる。

上記フォークリフトについて、前記コンテナの寸法情報を記憶した記憶部を備え、前記側直線抽出部は、前記直線により得られた寸法と、前記記憶部に記憶された寸法情報とを照合することで、前記直線から前記側直線を抽出してもよい。これによれば、より正確に側直線を抽出することができる。

上記課題を解決するコンテナ姿勢検出方法は、車体に設けられた荷役装置を備えるフォークリフトによって前記荷役装置の前方に配置されたコンテナに荷を積載する荷役状態において、前記フォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出方法であって、水平方向に対する照射角度を変更しながら前記荷役装置の前方にレーザーを照射し、前記レーザーが当たった照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定するレーザーレンジファインダによって前記照射点までの距離を測定し、前記コンテナの内面に照射されたレーザーの照射点から直線を取得し、取得した前記直線から、前記コンテナにおける側壁の内面に照射された前記レーザーの前記照射点から取得した側直線を抽出し、前記側直線の傾きからフォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出する。

側直線は、コンテナの側壁における内面にレーザーを照射することで得られる直線である。フォークリフトに対するコンテナの相対角度は、側直線の傾きとなって現れる。このため、側直線の傾きから前記フォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出することができる。

上記コンテナ姿勢検出方法について、前記コンテナを構成する複数の壁部のうち同一の前記壁部の内面に照射された複数の照射点を点群とすると、前記点群の両端の照射点を検出し、当該照射点から前記直線を取得してもよい。

上記コンテナ姿勢検出方法について、回帰分析により前記直線を取得してもよい。
上記コンテナ姿勢検出方法について、前記荷役状態において、前記コンテナを構成する複数の壁部のうち、前記フォークリフトに向かい合う前記壁部を後壁とすると、前記直線から、前記後壁の内面に照射された前記レーザーの前記照射点から取得した後直線を抽出し、前記側直線の傾き及び前記後直線の傾きの両方から前記相対角度を検出してもよい。

上記コンテナ姿勢検出方法について、前記直線により得られた寸法と、記憶部に記憶された前記コンテナの寸法情報とを照合することで、前記直線から前記側直線を抽出してもよい。

本発明によれば、フォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出することができる。

フォークリフトを示す概略側面図。フォークリフトの概略構成図。フォークリフトが用いられる作業場の模式図。コンテナの斜視図。コンテナの断面図と距離計の照射範囲を模式的に示す図。フォークリフトが荷役状態の際に制御装置が行う処理を示すフローチャート。コンテナにレーザーを照射したときの照射点を模式的に示す図。フォークリフトに対するコンテナの相対角度を検出した後のフォークリフトの動きを示す図。

以下、フォークリフト及びコンテナ姿勢検出方法の一実施形態について説明する。
図１に示すように、フォークリフト１０は、車体１１と、車体１１の前下部に配置された駆動輪１２と、車体１１の後下部に配置された操舵輪１３と、を備える。フォークリフト１０は、車体１１の前方に、荷役装置１４を備える。荷役装置１４は、車体１１の前部に立設されたマスト１５と、マスト１５に固定されたリフトブラケット１６と、リフトブラケット１６に固定された一対のフォーク１７と、を備える。フォーク１７には、荷Ｗが積載される。図示は省略するが、荷Ｗはパレットに搭載された状態でフォーク１７に積載される。本実施形態において、荷役装置１４の前方と車体１１の前方とは一致している。荷役装置１４の前方とは、フォーク１７の延びる方向である。荷役装置１４は、マスト１５を昇降動作させるリフトシリンダ１８を備える。荷役装置１４は、マスト１５を傾動させるティルトシリンダ１９を備える。リフトシリンダ１８及びティルトシリンダ１９は油圧シリンダである。

図２に示すように、フォークリフト１０は、駆動機構２１と、油圧機構２２と、制御装置２３と、距離計３０と、を備える。駆動機構２１は、フォークリフト１０を走行動作させるための部材であり、駆動輪１２を駆動させるための走行用モータや、操舵輪１３を操舵させるための操舵機構を含む。油圧機構２２は、リフトシリンダ１８及びティルトシリンダ１９への作動油の給排を制御するための部材であり、ポンプを駆動させるための荷役モータや、コントロールバルブを含む。

制御装置２３は、処理部２４及び記憶部２５を備える。記憶部２５には、フォークリフト１０を制御するための種々のプログラムが記憶されている。制御装置２３は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。制御装置２３は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。

制御装置２３は、記憶部２５に記憶されたプログラムに従い、駆動機構２１及び油圧機構２２を制御することで、フォークリフト１０を動作させる。本実施形態のフォークリフト１０は、搭乗者による操作が行われることなく、制御装置２３による制御によって自動で走行、操舵、荷役の動作を行うフォークリフトである。

図３に示すように、フォークリフト１０は、工場、港湾などの荷Ｗを搬送する必要のある作業場で使用される。作業場には、荷Ｗが置かれる第１位置Ａ１と、コンテナＣが配置される第２位置Ａ２と、フォークリフト１０が荷ＷをコンテナＣに積載する荷役状態になる第３位置Ａ３と、が設定されている。

フォークリフト１０は、第１位置Ａ１に置かれた荷ＷをコンテナＣまで搬送し、コンテナＣに荷Ｗを積載する。コンテナＣに荷Ｗを積載する場合、フォークリフト１０は、第１位置Ａ１でフォーク１７に荷Ｗを積載した後に、第３位置Ａ３に移動する。第３位置Ａ３に到着した状態で、荷役装置１４の前方が第２位置Ａ２を向くようにフォークリフト１０は第３位置Ａ３に移動する。

制御装置２３の記憶部２５には、地図情報が記憶されている。地図情報とは、環境地図と、第１位置Ａ１の座標と、第２位置Ａ２の座標と、第３位置Ａ３の座標と、を示す情報である。環境地図は、フォークリフト１０の用いられる環境の形状、広さなど、フォークリフト１０の周辺環境の物理的構造に関する情報である。第１位置Ａ１の座標、第２位置Ａ２の座標及び第３位置Ａ３の座標は、環境地図内に設定されている。

環境地図は、フォークリフト１０が用いられる周辺環境を予め把握できていれば、予め記憶部２５に記憶されていてもよい。環境地図を予め記憶部２５に記憶する場合、建築物の壁、柱など位置の変化しにくい物の座標を環境地図として記憶する。環境地図は、SLAM：Simultaneous Localization and Mappingによるマッピングにより作成されてもよい。マッピングは、例えば、カメラや測域センサ等の環境センサによって得られた座標から局所地図を作成し、この局所地図を自己位置に応じて組み合わせることによって行われる。なお、環境センサとしては、後述する距離計３０を用いることもできる。

制御装置２３は、環境地図上でのフォークリフト１０の位置を推定する自己位置推定を行いながら駆動機構２１を制御することで、第３位置Ａ３にフォークリフト１０を移動させることが可能である。自己位置推定は、例えば、走行用モータの回転数を用いてフォークリフト１０の自己移動量を推定するオドメトリと、ランドマークと環境地図とのマッチング結果と、をベイズフィルタにより統合することで行われる。即ち、制御装置２３は、オドメトリにより得られた自己位置をランドマークとの相対位置で補正することで自己位置を推定する確率的自己位置推定を行う。また、フォークリフト１０が用いられる環境が屋外であれば、GPS：Global Positioning Systemを用いて自己位置を推定してもよい。なお、自己位置とは、車体１１の一点を示す座標であり、例えば、車体１１の水平方向の中央の座標である。

コンテナＣは、例えば、コンテナトラックＴによって第３位置Ａ３に配置される。
図４及び図５に示すように、コンテナＣは中空状であり、内部が荷Ｗを収容する収容空間になっている。コンテナＣは、底部ＢＷと、天部ＣＷと、２つの前壁ＦＷ１，ＦＷ２と、２つの後壁ＲＷ１，ＲＷ２と、２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２と、を備える。底部ＢＷ、天部ＣＷ、前壁ＦＷ１，ＦＷ２、後壁ＲＷ１，ＲＷ２及び側壁ＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれ、四角板状の壁部である。底部ＢＷと天部ＣＷとは互いに向かい合っている。前壁ＦＷ１，ＦＷ２、後壁ＲＷ１，ＲＷ２及び側壁ＳＷ１，ＳＷ２は、底部ＢＷと天部ＣＷとの間に位置する。２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２同士は、互いに向かい合って配置されている。２つの前壁ＦＷ１，ＦＷ２と、２つの後壁ＲＷ１，ＲＷ２とは互いに向かい合って配置されている。前壁ＦＷ１はヒンジ等により回動可能な状態で側壁ＳＷ１に取り付けられている。前壁ＦＷ２はヒンジ等により回動可能な状態で側壁ＳＷ２に取り付けられている。後壁ＲＷ１はヒンジ等により回動可能な状態で側壁ＳＷ１に取り付けられている。後壁ＲＷ２はヒンジ等により回動可能な状態で側壁ＳＷ２に取り付けられている。前壁ＦＷ１，ＦＷ２及び後壁ＲＷ１，ＲＷ２は、扉といえる。前壁ＦＷ１，ＦＷ２が回動することで、底部ＢＷ、天部ＣＷ及び側壁ＳＷ１，ＳＷ２に囲まれた開口部Ｏ１の開放と閉塞とが切り替えられる。後壁ＲＷ１，ＲＷ２が回動することで、底部ＢＷ、天部ＣＷ及び側壁ＳＷ１，ＳＷ２に囲まれた開口部Ｏ２の開放と閉塞とが切り替えられる。なお、コンテナＣとは、荷Ｗが収容される収容体であり、荷Ｗが収容可能な形状であればどのような形状であってもよい。例えば、天部ＣＷがない形状であってもよいし、後壁ＲＷ１，ＲＷ２が開かない形状であってもよい。

本実施形態では、記憶部２５にはコンテナＣの寸法情報が記憶されている。コンテナＣの寸法情報としては、側壁ＳＷ１の内面Ｉ１と、ＳＷ２の内面Ｉ２の間の長さｄ１と、各側壁ＳＷ１，ＳＷ２の内面Ｉ１，Ｉ２における前壁ＦＷ１，ＦＷ２と後壁ＲＷ１，ＲＷ２との間の長さｄ２と、が記憶されている。

なお、便宜上、コンテナＣを構成する開閉可能な壁部のうちフォークリフト１０がコンテナＣと向かい合っている状態でフォークリフト１０側に位置している壁部を前壁ＦＷ１，ＦＷ２、前壁ＦＷ１，ＦＷ２よりもフォークリフト１０から離れて位置する壁部を後壁ＲＷ１，ＲＷ２と称している。従って、フォークリフト１０とコンテナＣとの位置関係によって、開閉可能な壁部のうちいずれが前壁ＦＷ１，ＦＷ２になり、いずれが後壁ＲＷ１，ＲＷ２になるかが異なる。そして、前壁ＦＷ１，ＦＷ２と、後壁ＲＷ１，ＲＷ２との間で延びる壁部が側壁ＳＷ１，ＳＷ２になる。コンテナＣは、開閉可能な壁部である前壁ＦＷ１，ＦＷ２が第３位置Ａ３を向くように配置される。

フォークリフト１０が第３位置Ａ３に移動すると、フォークリフト１０が荷役状態になる。荷役状態とは、荷役装置１４の前方に配置されたコンテナＣに荷Ｗを積載する状態である。荷役状態では、フォークリフト１０がコンテナＣとの位置関係を調整しながら、コンテナＣに荷Ｗを積載する。荷役状態になると、制御装置２３は、距離計３０の測定結果からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度及びフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置とを検出する。

図１に示すように、距離計３０は、マスト１５とともに上下動するように荷役装置１４に配置されている。距離計３０は、マスト１５とともに上下動できればよく、マスト１５やリフトブラケット１６等、どのような位置に配置されていてもよい。

図５に示すように、距離計３０は、レーザーを周辺に照射し、レーザーが当たった照射点から反射された反射光を受信することで周辺環境を認識可能なレーザーレンジファインダである。本実施形態の距離計３０としては、水平方向の照射角度を変更しながらレーザーを照射する二次元のレーザーレンジファインダが用いられているが、水平方向に加えて鉛直方向への照射角度を変更する三次元のレーザーレンジファインダを用いてもよい。距離計３０のレーザーの照射範囲θ１は、例えば、フォークリフト１０の前方に延びる軸Ｂを中心とした範囲である。照射範囲θ１は、例えば、第３位置Ａ３にあるフォークリフト１０から第２位置Ａ２にあるコンテナＣにレーザーを照射したときに、水平方向に対してコンテナＣの全体が照射範囲θ１に含まれるように設定されている。距離計３０は、フォークリフト１０の前方にレーザーを照射するように配置されている。以下の説明において、軸Ｂの延びる方向をＸ方向、水平方向のうち軸Ｂに直交する方向をＹ方向として説明を行う。

距離計３０は、照射点までの距離を測定する。距離計３０は、照射点までの距離を、照射角度に対応付けて制御装置２３に出力する。距離計３０の測定結果は、フォークリフト１０に対する照射点の相対座標を示しているともいえる。制御装置２３は、距離計３０の測定結果からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度と、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置とを検出する。フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度とは、フォークリフト１０が直進している状態、即ち、フォークリフト１０の舵角が０の状態での前進方向が開口部Ｏ１に対して垂直に交わる状態からのずれ角である。フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置とは、フォークリフト１０から開口部Ｏ１までのＸ方向の距離である。

以下、フォークリフト１０が荷役状態の際に制御装置２３によって行われる処理について、コンテナ姿勢検出方法とともに説明する。なお、フォークリフト１０がコンテナＣに荷Ｗを積載する際には、前壁ＦＷ１，ＦＷ２が開かれた状態にされる。前壁ＦＷ１，ＦＷ２は、前壁ＦＷ１，ＦＷ２の外面と側壁ＳＷ１，ＳＷ２の外面とのなす角の角度が鈍角になる状態で維持される。

図６に示すように、制御装置２３は、ステップＳ１において、コンテナＣ内の荷Ｗにレーザーが当たらないようにマスト１５を上下動させて位置を調整する。制御装置２３は、荷Ｗの搬送を繰り返し行い、側壁ＳＷ１から側壁ＳＷ２に向けて、順次、荷Ｗを積載していく。荷Ｗが積載されたコンテナＣの空き領域に更に荷Ｗを積載する際には、コンテナＣ内の荷Ｗによってレーザーが遮られるおそれがある。コンテナＣに荷Ｗが積載されている場合であっても、荷Ｗと天部ＣＷとの間には空間が生じるため、この空間にレーザーが照射されるように距離計３０の位置を調整する。荷Ｗと天部ＣＷとの間の空間の探索は、種々の態様で行うことができる。例えば、荷Ｗにレーザーが遮られているか否かにより、照射点の位置が異なるため、測定される距離の変化量からレーザーが荷Ｗに照射されているか否かを判定できる。また、コンテナＣの配置位置である第２位置Ａ２は予め記憶部２５に記憶されているため、距離計３０により測定される距離の取り得る範囲は予め算出することができる。距離計３０により測定される距離の取り得る範囲外の距離が測定された場合、荷Ｗによってレーザーが遮られていると判定することもできる。

次に、制御装置２３は、ステップＳ２において、距離計３０の測定結果を取得する。距離計３０の位置を調整した後に距離計３０から測定結果を取得することで、仮にコンテナＣに荷Ｗが積載されていたとしても、荷Ｗによる干渉を受けていない測定結果を得ることができる。一例として、本実施形態のコンテナＣにレーザーを照射することで、図７に示す照射点Ｐまでの距離と、照射角度を測定結果として取得できた場合について説明する。

図６及び図７に示すように、制御装置２３は、ステップＳ３において、照射点Ｐから直線Ｌ１～Ｌ５を取得する。取得された直線Ｌ１～Ｌ５は、コンテナＣにおける各壁部の内面にレーザーが当たることで生じた直線である。また、図示は省略するが、コンテナＣの周囲にレーザーが照射される物体が存在している場合、この物体にレーザーが照射されることで生じた直線も取得される。従って、ステップＳ３で取得される直線は、コンテナＣにおける各壁部の内面にレーザーが照射されることで生じた直線の候補といえる。

照射点Ｐからの直線Ｌ１～Ｌ５の取得は、コンテナＣにおける同一の壁部の内面に照射されたと予測される複数の照射点Ｐを１つの点群ＰＧとして捉え、点群ＰＧに基づき直線Ｌ１～Ｌ５を取得することで行われる。照射点ＰがコンテナＣにおける同一の壁部の内面に照射されたか否かの判定は、例えば、隣り合う照射点Ｐ同士を比較することで行われる。コンテナＣにおける同一の壁部の内面に照射された照射点Ｐ同士は一直線上に位置しやすい。一方で、２つの内面が交わる部分には角が生じるため、この角の影響によってコンテナＣにおける異なる壁部の内面に照射された照射点Ｐ同士は一直線上に位置しにくくなる。コンテナＣにおける異なる壁部の内面に照射された照射点Ｐ同士を線分で結んだ場合、線分の傾き、即ち、線分の傾斜角度が急激に変化する照射点Ｐが生じることになる。従って、照射点Ｐ同士を線分で結んだ際に生じる傾斜角度に閾値を設定し、傾斜角度が閾値以上に変化する位置で、レーザーが照射される内面が異なる内面に変化したと判断すればよい。傾斜角度が急激に変化する照射点Ｐは、点群ＰＧのうち両端に位置する照射点Ｐである。図７に示す例では、各点群ＰＧのうち両端に位置する照射点Ｐ１～Ｐ１０が検出されることになる。

制御装置２３は、両端の照射点Ｐ１～Ｐ１０を用いて直線Ｌ１～Ｌ５を取得する。詳細にいえば、制御装置２３は、両端の照射点Ｐ１～Ｐ１０と、両端の照射点Ｐ１～Ｐ１０との間の照射点Ｐを用いて、回帰分析により直線Ｌ１～Ｌ５を得る。回帰分析としては、例えば、最小二乗法やRANSAC：Random Sample Consensusを用いることができる。回帰分析により得られた直線Ｌ１～Ｌ５は、近似直線である。制御装置２３は、ステップＳ３の処理を行うことで、直線取得部として機能する。

次に、制御装置２３は、ステップＳ４において、取得された直線Ｌ１～Ｌ５から側直線Ｌ１，Ｌ２を抽出する。側直線Ｌ１，Ｌ２とは、直線Ｌ１～Ｌ５のうちコンテナＣにおける側壁ＳＷ１，ＳＷ２の内面Ｉ１，Ｉ２に照射されたレーザーの照射点Ｐによって生じた直線である。本実施形態では、記憶部２５に記憶されたコンテナＣの寸法情報と、直線Ｌ１～Ｌ５により得られた寸法とを照合することで側直線Ｌ１，Ｌ２を抽出する。

コンテナＣは、前壁ＦＷ１，ＦＷ２が第３位置Ａ３を向いた状態で配置されているため、２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２により生じた側直線Ｌ１，Ｌ２は、Ｘ方向又はＸ方向に若干傾いて延びた２つの平行な直線といえる。なお、ここでいう平行とは、回帰分析による近似や距離計３０の測定精度によって生じた差を許容するものである。側直線Ｌ１，Ｌ２の寸法は、長さｄ２と一致、あるいは、略一致する。側直線Ｌ１，Ｌ２同士の間の寸法は、長さｄ１と一致、あるいは、略一致する。従って、取得された直線Ｌ１～Ｌ５のうち、Ｘ方向又はＸ方向に若干傾いて延びた２つの平行な直線であって、直線間の距離と記憶部２５に記憶された長さｄ１との差が許容範囲であり、かつ、記憶部２５に記憶された長さｄ２との差が許容範囲内の長さの直線を側直線Ｌ１，Ｌ２として抽出することができる。なお、許容範囲とは、距離計３０の測定精度等を原因として生じる誤差に基づき設定されたものである。制御装置２３は、ステップＳ４の処理を行うことで、側直線抽出部として機能する。

次に、制御装置２３は、ステップＳ５において、側直線Ｌ１，Ｌ２からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度及びフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置を検出する。フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度は、側直線Ｌ１，Ｌ２の傾きから算出することができる。側直線Ｌ１，Ｌ２の傾きは、Ｘ方向、即ち、フォークリフト１０の前進方向に対する傾きとなる。従って、Ｘ方向に対する側直線Ｌ１，Ｌ２の傾斜角θ１０がフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度になる。なお、傾斜角θ１０は、２つの側直線Ｌ１，Ｌ２のうちいずれの側直線から求めてもよい。

フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置は、側直線Ｌ１，Ｌ２の前端Ｅ１，Ｅ２から算出できる。側直線Ｌ１，Ｌ２の前端Ｅ１，Ｅ２は、開口部Ｏ１の位置を表しているといえる。従って、側直線Ｌ１，Ｌ２の前端Ｅ１，Ｅ２までのＸ方向の距離を算出することで、制御装置２３はフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置を検出することができる。側直線Ｌ１，Ｌ２の前端Ｅ１，Ｅ２までのＸ方向の距離とは、２つの側直線Ｌ１，Ｌ２の前端Ｅ１，Ｅ２を繋ぐ線分までの距離ともいえる。制御装置２３の処理によるコンテナ姿勢検出方法により、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度と、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置とを検出することができる。制御装置２３は、ステップＳ５の処理を行うことでコンテナ姿勢検出部として機能する。

本実施形態の作用について説明する。
制御装置２３は、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度及びフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置を検出する。そして、制御装置２３は、検出された相対角度及び相対位置からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度が０になるように駆動機構２１を制御する。これにより、フォークリフト１０は、図８に示すように、前進方向がコンテナＣの開口部Ｏ１に対して垂直に交わる状態でコンテナＣに近付くことができる。なお、ここでいう垂直とは、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度の検出精度等を原因とした誤差を許容するものである。

図８から把握できるように、フォークリフト１０の前進方向がコンテナＣの開口部Ｏ１に対して垂直に交わる状態にするためには、駆動機構２１を制御して、フォークリフト１０を旋回させる必要がある。従って、第２位置Ａ２と第３位置Ａ３との離間距離は、フォークリフト１０の旋回半径等に基づき、フォークリフト１０の前進方向をコンテナＣの開口部Ｏ１に対して垂直に交わる状態にできる距離に設定される。

側壁ＳＷ１から側壁ＳＷ２に向けて荷Ｗを並べて積載する場合、荷Ｗを隙間無く積載することが好ましい。フォークリフト１０がコンテナＣの開口部Ｏ１に対して垂直に交わるように前進すると、荷Ｗが側壁ＳＷ１，ＳＷ２に対して傾いた状態で積載されることが抑制され、荷Ｗを効率良く積載することができる。

なお、フォークリフト１０では、距離計３０の情報によってパレットの前面の傾きを検出することで、フォークリフト１０に対するパレットの相対角度を検出する場合がある。従って、パレットと同様に、コンテナＣの前面の傾きからフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出することも考えられる。しかしながら、コンテナＣに荷Ｗを積載する際には、前壁ＦＷ１，ＦＷ２は開かれた状態になり、コンテナＣの前面は開口した状態になる。前壁ＦＷ１，ＦＷ２が開かれた状態でコンテナＣの前面を検出しようとすると、開口部Ｏ１を囲む縁にレーザーを当てる必要があり困難である。本実施形態のように、側直線Ｌ１，Ｌ２を用いてフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を求めることで、コンテナＣの前面からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を求める場合に比べて、容易にコンテナＣの相対角度を求めることができる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）制御装置２３は、側直線Ｌ１，Ｌ２の傾きからフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出している。側直線Ｌ１，Ｌ２は、コンテナＣの側壁ＳＷ１，ＳＷ２における内面Ｉ１，Ｉ２にレーザーを照射することで得られる直線である。フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度は、側直線Ｌ１，Ｌ２の傾きとなって現れるため、側直線Ｌ１，Ｌ２の傾きからフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出することができる。

（２）側直線Ｌ１，Ｌ２からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出できるため、コンテナＣにマーカーを設けることなく、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出することができる。

（３）制御装置２３は、同一の壁部に照射されたレーザーに生じた点群ＰＧの両端の照射点Ｐ１～Ｐ１０を検出している。直線Ｌ１～Ｌ５は、両端の照射点Ｐ１～Ｐ１０同士の間で延びるため、制御装置２３が直線Ｌ１～Ｌ５の抽出を取得しやすい。

（４）制御装置２３は、回帰分析によって直線Ｌ１～Ｌ５を取得している。距離計３０の測定精度により生じる誤差の影響を低減することができる。
（５）コンテナＣの寸法情報を記憶部２５に記憶しておき、直線Ｌ１～Ｌ５により得られた寸法との照合を行うことで制御装置２３は側直線Ｌ１，Ｌ２を抽出している。従って、より正確に直線Ｌ１～Ｌ５から側直線Ｌ１，Ｌ２を抽出することができる。

（６）距離計３０を用いたコンテナ姿勢検出方法では、側直線Ｌ１，Ｌ２の傾きからフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出している。従って、（１）～（５）と同様の効果を得ることができる。

実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○図７に示すように、制御装置２３は、直線Ｌ１～Ｌ５から後直線Ｌ３を抽出し、後直線Ｌ３の傾き及び側直線Ｌ１，Ｌ２の傾きの両方からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出してもよい。図５及び図７に示すように、後直線Ｌ３とは、直線Ｌ１～Ｌ５のうちコンテナＣにおける後壁ＲＷ１，ＲＷ２の内面Ｉ３，Ｉ４に照射されたレーザーの照射点Ｐによって生じた直線である。直線Ｌ１～Ｌ５からの後直線Ｌ３の抽出は、記憶部２５に記憶されたコンテナＣの寸法情報と、直線Ｌ１～Ｌ５により得られた寸法とを照合することで行われる。記憶部２５には、コンテナＣの寸法情報として、後壁ＲＷ１，ＲＷ２の内面Ｉ３，Ｉ３における側壁ＳＷ１，ＳＷ２同士の間の長さｄ３が記憶されている。なお、長さｄ３は、長さｄ１と同一とみなすことができる。

制御装置２３は、直線Ｌ１～Ｌ５のうち、Ｙ方向又はＹ方向に若干傾いて延びる直線であって、かつ、記憶部２５に記憶された長さｄ３との寸法の差が許容範囲内の直線を後直線Ｌ３として抽出する。なお、後直線Ｌ３の抽出は、これに限られず、Ｙ方向又はＹ方向に若干傾いて延びる直線を後直線Ｌ３と判断してもよいし、側直線Ｌ１，Ｌ２に垂直に交わる直線を後直線Ｌ３と判断してもよい。制御装置２３は、後直線抽出部として機能する。

図７に示すように、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度は、後直線Ｌ３の傾きとなって現れる。従って、制御装置２３は、Ｙ方向に対する後直線Ｌ３の傾きから傾斜角θ２０を求めることで、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を算出することができる。制御装置２３は、側直線Ｌ１，Ｌ２の傾きから検出したフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度と、後直線Ｌ３の傾きから検出したフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度との平均値をフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度としてもよい。また、制御装置２３は、側直線Ｌ１，Ｌ２から検出したフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度及び後直線Ｌ３の傾きから検出したフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度のうちいずれの相対角度を用いるかを予め定めていてもよい。この場合、側直線Ｌ１，Ｌ２の傾きから検出したフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度と、後直線Ｌ３の傾きから検出したフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度との差が許容範囲外の場合には再検出を実施する。このように、側直線Ｌ１，Ｌ２の傾き及び後直線Ｌ３の傾きの両方からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を算出することで、検出精度を向上させることができる。

○直線Ｌ１～Ｌ５から側直線Ｌ１，Ｌ２を抽出する方法は、適宜変更してもよい。例えば、Ｘ方向に延びる直線を側直線Ｌ１，Ｌ２として抽出してもよい。レーザーの照射される照射範囲θ１に、コンテナＣのみしか存在しない場合、Ｘ方向に延びる直線は側直線Ｌ１，Ｌ２のみになる。従って、Ｘ方向に延びる直線を側直線Ｌ１，Ｌ２として抽出することができる。また、Ｘ方向に延びており、かつ、平行な２つの直線を側直線Ｌ１，Ｌ２として抽出することで、直線から側直線Ｌ１，Ｌ２を抽出する精度を高めることができる。なお、制御装置２３は、２つの側直線Ｌ１，Ｌ２のうちいずれかを抽出できればよい。

○制御装置２３は、両端の照射点Ｐ１～Ｐ１０同士を結ぶことで直線Ｌ１～Ｌ５を取得してもよい。
○制御装置２３は、両端の照射点Ｐ１～Ｐ１０を検出することなく直線Ｌ１～Ｌ５を取得してもよい。例えば、隣り合う照射点Ｐ同士を結んで１つの直線を取得し、直線の傾斜が閾値以上変化する切替点で直線を分割して複数の直線Ｌ１～Ｌ５を取得してもよい。

○フォークリフト１０は、搭乗者による操作によって手動で動作するフォークリフト１０であってもよいし、自動での動作と手動での動作を切り替え可能なフォークリフト１０であってもよい。この場合、制御装置２３は、搭乗者の視認可能な表示部に、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を表示する。搭乗者は、表示部の表示からフォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を把握できるため、フォークリフト１０を操作して開口部Ｏ１に対してフォークリフト１０の前進方向が垂直に交わるようにフォークリフト１０を進行させる。なお、搭乗者によりフォークリフト１０が操作される場合、制御装置２３は、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対位置を検出しなくてもよい。搭乗者の目視によりコンテナＣの位置を把握することが可能である。

○駆動機構２１及び油圧機構２２を制御することでフォークリフト１０を動作させる制御装置と、フォークリフト１０に対するコンテナＣの相対角度を検出する制御装置とを別々に設けてもよい。

Ｃ…コンテナ、Ｌ１～Ｌ５…直線、Ｌ１，Ｌ２…側直線、Ｌ３…後直線、Ｐ…照射点、ＰＧ…点群、ＲＷ１，ＲＷ２…後壁、ＳＷ１，ＳＷ２…側壁、Ｗ…荷、１０…フォークリフト、１１…車体、１４…荷役装置、２３…直線取得部、側直線抽出部、後直線抽出部及びコンテナ姿勢検出部として機能する制御装置、３０…レーザーレンジファインダとしての距離計。

Claims

車体と、
前記車体に設けられた荷役装置と、
水平方向に対する照射角度を変更しながら前記荷役装置の前方にレーザーを照射し、前記レーザーが当たった照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定するレーザーレンジファインダと、を備えたフォークリフトであって、
前記荷役装置の前方に配置されたコンテナに荷を積載する荷役状態において、前記コンテナの内面に照射された前記レーザーの前記照射点から直線を取得する直線取得部と、
前記直線取得部により得られた前記直線から、前記コンテナにおける側壁の内面に照射された前記レーザーの前記照射点から取得した側直線を抽出する側直線抽出部と、
前記側直線の傾きからフォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出部と、を備えるフォークリフト。
前記コンテナを構成する複数の壁部のうち同一の前記壁部の内面に照射された複数の照射点を点群とすると、
前記直線取得部は、前記点群の両端の照射点を検出し、当該照射点から前記直線を取得する請求項１に記載のフォークリフト。
前記直線取得部は、回帰分析により前記直線を取得する請求項１又は請求項２に記載のフォークリフト。
前記荷役状態において、前記コンテナを構成する複数の壁部のうち、フォークリフトに向かい合う前記壁部を後壁とすると、
前記直線取得部により得られた前記直線から、前記後壁の内面に照射された前記レーザーの前記照射点から取得した後直線を抽出する後直線抽出部を備え、
前記コンテナ姿勢検出部は、前記側直線の傾き及び前記後直線の傾きの両方から前記相対角度を検出する請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載のフォークリフト。
前記コンテナの寸法情報を記憶した記憶部を備え、
前記側直線抽出部は、前記直線により得られた寸法と、前記記憶部に記憶された寸法情報とを照合することで、前記直線から前記側直線を抽出する請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載のフォークリフト。
車体に設けられた荷役装置を備えるフォークリフトによって前記荷役装置の前方に配置されたコンテナに荷を積載する荷役状態において、前記フォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出方法であって、
水平方向に対する照射角度を変更しながら前記荷役装置の前方にレーザーを照射し、前記レーザーが当たった照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定するレーザーレンジファインダによって前記照射点までの距離を測定し、
前記コンテナの内面に照射されたレーザーの照射点から直線を取得し、
取得した前記直線から、前記コンテナにおける側壁の内面に照射された前記レーザーの前記照射点から取得した側直線を抽出し、
前記側直線の傾きから前記フォークリフトに対する前記コンテナの相対角度を検出するコンテナ姿勢検出方法。
前記コンテナを構成する複数の壁部のうち同一の前記壁部の内面に照射された複数の照射点を点群とすると、
前記点群の両端の照射点を検出し、当該照射点から前記直線を取得する請求項６に記載のコンテナ姿勢検出方法。
回帰分析により前記直線を取得する請求項６又は請求項７に記載のコンテナ姿勢検出方法。
前記荷役状態において、前記コンテナを構成する複数の壁部のうち、前記フォークリフトに向かい合う前記壁部を後壁とすると、
前記直線から、前記後壁の内面に照射された前記レーザーの前記照射点から取得した後直線を抽出し、
前記側直線の傾き及び前記後直線の傾きの両方から前記相対角度を検出する請求項６～請求項８のうちいずれか一項に記載のコンテナ姿勢検出方法。
前記直線により得られた寸法と、記憶部に記憶された前記コンテナの寸法情報とを照合することで、前記直線から前記側直線を抽出する請求項６～請求項９のうちいずれか一項に記載のコンテナ姿勢検出方法。