JP7327895B2 - cargo handling system - Google Patents
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Description
本願発明は、荷役システムに関する。 The present invention relates to cargo handling systems.
特許文献1に記載のように、自律して動作するバッテリ式の無人フォークリフトが知られている。この無人フォークリフトは、施設内外で荷役作業を行う。施設内での荷役作業には、棚に荷置きしたり、棚から荷取りする作業が含まれている。無人フォークリフトは、棚と棚との間の通路に進入し棚に荷置きするとき、通常、一度方向転換しなければならない。フォークリフトの電力は、この方向転換のたびに消費される。一方、特許文献2に記載のように、通路に進入した後、自らは方向転換せずにフォークの方向のみ左右に90°角度変更することのできる3方向フォークリフトが知られている。このフォークリフトは、進行方向から棚方向に方向転換することなく荷役作業を行うことができるので、電力効率がよい。この3方向フォークリフトのうち、フォークのシフト(左右スライド)とローテート(旋回)の駆動方式を電動式としたフォークリフトが、特に電力効率に優れている。 As described in Patent Document 1, a battery-powered unmanned forklift that operates autonomously is known. This unmanned forklift performs cargo handling work inside and outside the facility. Loading and unloading operations within the facility include placing and unloading items on racks. An unmanned forklift usually has to turn once when entering the aisle between shelves and placing a load on the shelf. Forklift power is consumed at each turn. On the other hand, as described in Patent Document 2, there is known a three-way forklift that can change only the direction of the fork by 90 degrees to the left and right without changing the direction itself after entering the aisle. This forklift can perform cargo handling work without turning from the direction of travel to the direction of the shelf, so it has good power efficiency. Among these three-way forklifts, forklifts in which the drive system for fork shift (left and right slide) and rotation (turning) are electrically driven are particularly excellent in power efficiency.
また、特許文献3のように、受電部を有する無人搬送車に対してマイクロ波送電する送電装置を備えた無線給電システムが知られている。この無線給電システムによれば、無人搬送車は、荷役中および移動中に給電されることにより、バッテリ切れになるタイミングを遅らせることができる。そのため、この無線給電システムによれば、フォークリフトの稼働率を上げることができる。
Also, as in
ところで、複数のフォークリフトを備えた荷役システムの場合、上記フォークリフトのように電力効率の差があるフォークリフトが含まれる場合がある。その場合、各フォークリフトの電力効率を考慮して、荷役作業を割り振ったり、給電したりすることが好ましい。しかしながら、そういった荷役システムはこれまでなかった。そのため、これまでの荷役システムでは、荷役車全体における荷役作業の効率化が実現されないことがある。 By the way, in the case of a cargo handling system equipped with a plurality of forklifts, forklifts with different power efficiencies may be included, like the above-mentioned forklifts. In that case, it is preferable to allocate cargo handling work and supply power in consideration of the power efficiency of each forklift. However, there has never been such a cargo handling system. For this reason, conventional cargo handling systems may not achieve efficiency in cargo handling work for the entire cargo handling vehicle.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、無人フォークリフトに無線給電をすることができ、しかも、無人フォークリフトの電力効率を考慮して荷役車全体における荷役作業の効率化をはかることができる荷役システムを提供することにある。 Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a cargo handling system capable of wirelessly supplying power to an unmanned forklift and further improving the efficiency of cargo handling work in the entire cargo handling vehicle by considering the power efficiency of the unmanned forklift. is to provide
上記課題を解決するために、本発明に係る荷役システムは、
受電部を有する複数の無人フォークリフトと、無人フォークリフトに無線送電し充電させる送電装置と、管理装置と、を備えた荷役システムであって、
管理装置は、
各荷役作業における、無人フォークリフトの識別子、荷役動作および荷の重量を入力データとし荷役消費電力を出力データとする教師データによって、それらの相関を予め学習させられている第1ニューラルネットワークと、
消費電力予測部と、
荷役車予定出力部と、
前の荷役作業における荷置位置の座標と、次の荷役作業における荷取位置の座標とに基づいて、各荷役作業間における無人フォークリフトの走行消費電力を算出する荷役間消費電力算出部と、
第2ニューラルネットワークと、
荷役作業追加部と、を備え、
消費電力予測部は、無人フォークリフトの識別子、荷役動作、荷の重量を第1ニューラルネットワークに入力して、各荷役作業における各無人フォークリフトの荷役予測消費電力を出力させ、
第2ニューラルネットワークは、各無人フォークリフトに搭載されるバッテリのバッテリ容量と、各荷役作業における各無人フォークリフトの荷役予測消費電力と、各荷役作業の荷取位置および荷置位置の座標と、各荷役作業間の無人フォークリフトの走行消費電力とに基づいて、電力効率の順位が上の無人フォークリフトが電力効率の順位が下の無人フォークリフトよりも多くの荷役作業をすることができる荷役予定を出力するよう学習させられており、
荷役車予定出力部は、各無人フォークリフトに搭載されるバッテリのバッテリ容量と、各荷役作業における各無人フォークリフトの荷役予測消費電力とを第2ニューラルネットワークに入力して荷役予定を出力させ、
さらに、第2ニューラルネットワークは、無線送電による充電によって電力効率のよい無人フォークリフトにさらに荷役作業をさせることができるとき、電力効率のよい無人フォークリフトのバッテリ残量と、各荷役作業における電力効率のよい無人フォークリフトの荷役予測消費電力と、各荷役作業の荷取位置および荷置位置の座標と、各荷役作業間の電力効率のよい無人フォークリフトの走行消費電力とに基づいて、電力効率のよい無人フォークリフトがより多くの荷役作業をすることができる追加の荷役予定を出力するよう学習させられており、
荷役作業追加部は、電力効率のよい無人フォークリフトのバッテリ残量と、各荷役作業における当該無人フォークリフトの荷役予測消費電力とを第2ニューラルネットワークに入力し、第2ニューラルネットワークに追加の荷役作業を出力させる、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the cargo handling system according to the present invention includes:
A cargo handling system comprising a plurality of unmanned forklifts having power receiving units, a power transmission device for wirelessly transmitting power to the unmanned forklifts for charging, and a management device,
The management device
a first neural network pre-learned the correlation between the identifier of the unmanned forklift, the cargo handling operation and the weight of the cargo in each cargo handling work, and the teacher data having the cargo handling power consumption as the output data;
a power consumption prediction unit;
a cargo handling vehicle schedule output unit;
an inter-loading power consumption calculator that calculates traveling power consumption of an unmanned forklift between cargo handling tasks based on the coordinates of the load placement position in the previous cargo handling task and the coordinates of the load picking position in the next cargo handling task;
a second neural network;
a cargo handling addition section;
The power consumption prediction unit inputs the identifier of the unmanned forklift, the cargo handling operation, and the weight of the cargo to the first neural network, and outputs predicted cargo handling power consumption of each unmanned forklift in each cargo handling work,
The second neural network includes the battery capacity of the battery mounted on each unmanned forklift, the cargo handling prediction power consumption of each unmanned forklift in each cargo handling work, the coordinates of the cargo pick-up position and cargo placement position of each cargo handling work, and the coordinates of each cargo handling work. Based on the traveling power consumption of the unmanned forklift during work, an unmanned forklift with a higher power efficiency rank outputs a cargo handling schedule that can handle more cargo than an unmanned forklift with a lower power efficiency rank. have been taught,
The cargo handling vehicle schedule output unit inputs the battery capacity of the battery mounted on each unmanned forklift and the cargo handling predicted power consumption of each unmanned forklift in each cargo handling work to a second neural network to output a cargo handling schedule,
Furthermore, when the power-efficient unmanned forklift can be made to carry out further cargo handling work by charging by wireless power transmission, the second neural network determines the power-efficient remaining battery level of the power-efficient unmanned forklift and the power-efficient power efficiency in each cargo handling task. An unmanned forklift with good power efficiency based on the predicted cargo handling power consumption of the unmanned forklift, the coordinates of the loading and unloading positions of each cargo handling work, and the running power consumption of the unmanned forklift with good power efficiency between each cargo handling work. is trained to output additional cargo handling schedules that can do more cargo handling work,
The cargo handling work addition unit inputs the remaining battery power of the unmanned forklift with good power efficiency and the predicted cargo handling power consumption of the unmanned forklift in each cargo handling work to the second neural network, and performs additional cargo handling work to the second neural network. It is characterized by outputting.
上記荷役システムは、好ましくは、
送電装置が、電力効率の順位が上の無人フォークリフトを電力効率の順位が下の無人フォークリフトよりも優先して送電する。
The cargo handling system preferably includes:
A power transmission device preferentially transmits power to an unmanned forklift having a higher power efficiency rank than to an unmanned forklift having a lower power efficiency rank.
上記荷役システムは、例えば、
複数の無人フォークリフトには、3方向フォークリフトおよび1方向フォークリフトが含まれており、3方向フォークリフトは、1方向フォークリフトよりも電力効率が高い。
For example, the cargo handling system
Multiple unmanned forklifts include 3-way forklifts and 1-way forklifts, where 3-way forklifts are more power efficient than 1-way forklifts.
上記荷役システムは、好ましくは、
第2ニューラルネットワークが、強化学習によって学習させられている。
The cargo handling system preferably includes:
A second neural network is trained by reinforcement learning.
上記荷役システムは、好ましくは、
第2ニューラルネットワークに与える報酬を生成する報酬生成部をさらに備え、
報酬生成部が、第2ニューラルネットワークが出力する荷役予定に対して、電力効率のよい無人フォークリフトが給電場所での給電までの間により多くの荷役作業を割り当てられれば割り当てられるほど、より多くの報酬を生成する。
The cargo handling system preferably includes:
further comprising a reward generation unit that generates a reward to be given to the second neural network;
The more unmanned forklifts with good power efficiency are assigned to the cargo handling schedule output by the second neural network, the more cargo handling work is assigned by the reward generation unit until power is supplied at the power supply location, the more reward is given. to generate
上記荷役システムは、好ましくは、
報酬生成部が、第2ニューラルネットワークが出力する荷役予定に対して、各無人フォークリフトの荷役間消費電力が少なければ少ないほど、より多くの報酬を生成する。
The cargo handling system preferably includes:
The remuneration generation unit generates more remuneration for the cargo handling schedule output by the second neural network as the power consumption during cargo handling of each unmanned forklift is smaller.
上記荷役システムは、好ましくは、
報酬生成部が、第2ニューラルネットワークが出力する荷役予定に対して、電力効率のよい無人フォークリフトに配分された荷役作業の荷取位置および荷置位置のいずれかまたはその両方が送電部の距離に近ければ近いほど、より多くの報酬を生成する。
The cargo handling system preferably includes:
The remuneration generation unit determines whether one or both of the loading and unloading positions of the loading and unloading work allocated to the unmanned forklift with good power efficiency is within the distance of the power transmission unit for the cargo handling schedule output by the second neural network. The closer you are, the more rewards you generate.
上記荷役システムは、好ましくは、
送電装置が、荷取位置および荷置位置を有する棚に設けられている。
The cargo handling system preferably includes:
A power transmission device is provided on a shelf having a pickup position and a storage position.
本発明のバッテリ管理システムは、無人フォークリフトの電力効率を考慮して荷役車全体における荷役作業の効率化をはかることができる。 The battery management system of the present invention can improve the efficiency of cargo handling work in the entire cargo handling vehicle by considering the power efficiency of the unmanned forklift.
以下、添付図面を参照して、本発明の荷役システムに係る一実施形態について説明する。図中において両矢印Xは前後方向を示し、両矢印Zは上下方向を示している。 An embodiment of a cargo handling system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, a double-headed arrow X indicates the front-rear direction, and a double-headed arrow Z indicates the up-down direction.
図1に示すように、荷役システムSは、バッテリ式無人フォークリフト1(以下、単に、「フォークリフト」という)1と、送電装置3と、管理装置4と、棚6と、給電装置7と、を備えている。フォークリフト1は、4つのフォークリフト1a、1b1、1b2、1b3から構成されており、送電装置3は、4つの送電装置3から構成されている。また、棚6は、4つの棚61、62、63、64から構成されている。以下において、フォークリフト全体における説明の場合には、「フォークリフト1」といい、棚全体における説明の場合には、「棚6」ということがある。複数のフォークリフト1および管理装置4は、互いに通信可能に構成されている。本実施形態に係る複数のフォークリフト1には、2種類のフォークリフト1a、1bが含まれているが単なる一例であって、本発明に係る複数のフォークリフト1は、下記フォークリフト1a、1b以外のフォークリフト1が含まれていてもよい。以下、荷役システムSの各構成要素について説明する。
As shown in FIG. 1, the cargo handling system S includes a battery-powered unmanned forklift 1 (hereinafter simply referred to as a "forklift") 1, a
<フォークリフト>
図2に示すように、フォークリフト1aは、前後の車輪10と、車体11と、車体11の上方に配置されたレーザスキャナ12と、バッテリ20と、バッテリ残量検出部13と、を備えている。レーザスキャナ12は、回転しながら水平方向にレーザを照射し、施設内の所定箇所に配置された反射板からの反射光を受信することによりフォークリフト1aの現在位置を検出する。
<Forklift>
As shown in FIG. 2, the
バッテリ残量検出部13は、バッテリ20の残量を検出する。検出されたバッテリ20の残量は、管理装置4に送信される。
The battery remaining
フォークリフト1aは、さらに、上下に延びる左右一対のマスト14と、左右のマスト14に連結され上下に昇降させられるリフトブラケット15と、リフトブラケット15に設けられ左右方向に延びる上下一対のサイドレール16と、サイドレール16に沿って左右方向にシフトするシフトキャリッジ17と、を備えている。シフトキャリッジ17には、フィンガーバー18が設けられ、フィンガーバー18には、左右一対のフォーク19が設けられている。フィンガーバー18は、シフトキャリッジ17に旋回可能に設けられている。フォークリフト1aは、これら構成を備えていることにより、車体11の向きを変えずにフォーク19の向きを3方向に変更することができる。
The
フォークリフト1aは、さらに受電部21(図4参照)を備えている。受電部21は、パイロット信号送信部(図示略)と、レクテナ(図示略)と、を有するとともに、バッテリ20に電気的に接続されている。パイロット信号送信部は、送電装置3にパイロット信号を送信する。受電部21は、レクテナによってマイクロ波を受電すると、マイクロ波を充電電力に変換し充電電力をバッテリ20に供給することによりバッテリ20を充電する。レクテナは、例えば、車体11の外面に配置されていてもよい。パイロット信号送信部は、荷役作業時だけでなく非荷役作業時においても、パイロット信号を送電装置3に送信するよう構成されている。
The
図3に示すように、フォークリフト1bは、前後の車輪10と、車体11と、車体11の上方に配置されたレーザスキャナ12と、を備えており、上述のように、レーザスキャナ12によって現在位置を取得する。また、フォークリフト1bは、フォークリフト1aと同様に、バッテリ20の残量を検出するバッテリ残量検出部13を備えている。さらに、フォークリフト1bは、上下に延びる左右一対のマスト14と、マスト14に連結され上下に昇降させられるリフトブラケット15と、リフトブラケット15に連結された左右一対のフォーク19と、を備えている。このフォークリフト1bは、車体11の向きを変更することによりフォーク19の向きを変更する。
As shown in FIG. 3, the
フォークリフト1bは、さらに、フォークリフト1aと同様に受電部21(図4参照)を備えている。フォークリフト1bの受電部21の構成は、フォークリフト1aの受電部21の構成と同様であるので説明を省略する。
The
フォークリフト1は、荷Wを荷取位置から荷置位置に自律して搬送するように構成されている。フォークリフト1が荷Wを荷取位置から荷置位置に搬送することを以下において「荷役作業」という。フォークリフト1は、後で説明するように、管理装置4から帰還指令を受信すると、給電場所CPに帰還し給電装置7によって給電される。
The forklift 1 is configured to autonomously transport a load W from a loading position to a loading position. The operation of the forklift 1 to transport the load W from the loading position to the loading position is hereinafter referred to as "loading work". Upon receiving a return command from the
本実施形態における3方向フォークリフト1aは、荷役作業において車体11の向きを変更せずにフォーク19の向きだけを変更して荷役作業をすることができるので、1方向フォークリフト1bに比して電力効率がよい。また、フォークリフト1bは、同じ1方向フォークリフト1bでも、型式、年式、経年劣化により電力効率が同じではない。本実施形態では、1方向フォークリフト1bは、1b1、1b2、1b3の順に電力効率がよい、としている。
The three-
<送電装置>
送電装置3は、棚61および棚62の上面にそれぞれ配置されており、パイロット信号受信部30と、送電部31と、を有する。送電装置3は、パイロット信号を受信すると、フォークリフト1の位置を推定し、送電部31によってフォークリフト1の位置にマイクロ波を送電する。これにより、フォークリフト1は、荷役作業時および非荷役作業時においてこの送電電力を充電することにより、バッテリ残量の減少を軽減して帰還タイミングを遅らせることができる。なお、本実施形態では、無線送電方式は、レトロディレクティブ方式を採用しているが、単なる一例であって、本発明に係る無線送電方式はこれに限定されるものではない。送電装置3は、棚61および棚62の上面に配置されていることにより、棚61および棚62の間の通路を通るフォークリフト1を集中して無線送電することができる。また、送電装置3は、フォークリフト1との距離に応じて無線送電するか否かを判定してもよい。
<Power transmission device>
送電装置3は、電力効率のよいフォークリフト1を優先して無線送電するよう構成されている。本実施形態では、送電装置3は、フォークリフト1aをフォークリフト1bよりも優先して無線送電する。したがって、送電装置3は、フォークリフト1bに無線送電中にフォークリフト1aからパイロット信号を受信すると、フォークリフト1bに対する無線送電を中止して、フォークリフト1aに無線送電を開始する。
The
<管理装置>
図4に示すように、管理装置4は、施設記憶部40と、バッテリ情報記憶部41と、走行消費電力記憶部42と、荷役記憶部43と、荷役動作出力部46と、消費電力算出部47と、第1ニューラルネットワーク48と、消費電力予測部49と、荷役間消費電力算出部51と、第2ニューラルネットワーク53と、報酬生成部54と、荷役車予定出力部55と、荷役指令部56と、荷役作業追加部57と、帰還指令部58と、を備えている。
<Management device>
As shown in FIG. 4, the
施設記憶部40は、荷役作業に係る施設内の棚6、通路および給電場所CPの座標を記憶している。
The
バッテリ情報記憶部41は、バッテリ容量を含むバッテリ20の情報をフォークリフト1に搭載されたバッテリ20ごとに記憶している。
The battery
走行消費電力記憶部42は、非荷役時における各フォークリフト1の走行距離当たりの消費電力を記憶している。非荷役時の走行とは、フォークリフト1が荷Wを積載していないときの走行のことである。すなわち、前の荷役作業の荷置位置から次の荷役作業の荷取位置に向かうとき、給電場所CPから次の荷取り位置に向かうとき、および荷置位置から給電場所CPに向かうときの走行が非荷役時の走行となる。この非荷役時の走行距離当たりの走行消費電力は、各フォークリフト1の仕様から取得してもよいし、または走行時におけるフォークリフト1の実消費電力から取得してもよい。なお、この走行消費電力は、無線送電されていないときの消費電力である。また、以下において、先の荷役作業における荷取位置から次の荷役作業における荷置位置まで、給電場所CPから次の荷取り位置まで、および荷置位置から給電場所CPまでのこと、またはそのいずれかを「荷役作業間」ということがある。
The travel power
荷役記憶部43は、荷役情報を記憶している。荷役情報は、各荷役作業の荷取位置および荷置位置の座標ならびに荷Wの重量を含む。荷取位置および荷置位置の座標は、水平方向の座標と高さ方向の座標とを含んでいる。
The cargo
図5に示すように、荷役動作出力部46は、フォークリフト1の種類、施設内情報ならびに荷取位置および荷置位置の座標に基づいて、各荷役作業における各フォークリフト1の走行距離、荷取時フォーク揚高、荷置時フォーク揚高および車体11方向転換回数を含む荷役動作を出力する。なお、荷役動作出力部46は、「過去の荷役作業」におけるフォークリフト1の荷役動作だけでなく、まだ行われていない「先の荷役作業」におけるフォークリフト1の荷役動作も出力する。
As shown in FIG. 5, based on the type of forklift truck 1, the information in the facility, the pick-up position, and the coordinates of the pick-up position, the cargo handling
「各フォークリフト1の走行距離」とは、荷取位置から荷置位置までの走行距離のことである。荷役動作出力部46は、施設内情報および荷取位置および荷置位置の座標からそのルートを取得し、次いで、そのルートの距離に基づいて荷役時の走行距離を出力する。
"Travel distance of each forklift 1" is the travel distance from the pick-up position to the dump position. The cargo handling
「荷取時および荷置時フォーク揚高」とは、荷取作業および荷置作業の際のフォーク19の揚高のことである。荷役動作出力部46は、荷取位置および荷置位置の高さ座標とフォークリフト1の仕様とに基づいて荷取時および荷置時におけるフォークリフト1のフォーク19の揚高を出力する。
The "fork lifting height during unloading and unloading" refers to the lift of the
「車体11方向転換回数」とは、荷取位置から荷置位置までに行われるフォークリフト1の車体11の方向転換のことである。荷役動作出力部46は、フォークリフト1の種類、施設内情報ならびに荷取位置および荷置位置の座標からフォークリフト1が荷取位置から荷置位置まで何回方向転換が必要かを出力する。当然ながら、フォークリフト1aの方向転換回数は、フォークリフト1bの方向転換回数よりも少なく出力される。
The "number of turns of the
消費電力算出部47は、通信によってバッテリ残量検出部13からフォークリフト1のバッテリ20の残量を受信する。消費電力算出部47は、荷役作業開始時のバッテリ20の残量と荷役作業完了時のバッテリ20の残量とに基づいて、各荷役作業におけるフォークリフト1の荷役消費電力を算出する。なお、この荷役消費電力は、無線送電されていないときの消費電力である。
The power
図6Aに示すように、第1ニューラルネットワーク48は、過去に行われた各荷役作業における、フォークリフト1の識別子、各フォークリフト1の荷役動作および荷Wの重量を入力データとし、荷役消費電力を出力データとする教師データによって、ディープラーニングによる教師あり学習を予めさせられている。これにより、第1ニューラルネットワーク48は、各フォークリフト1、各フォークリフト1の荷役動作および荷Wの重量と、荷役消費電力との相関を予め学習している。
As shown in FIG. 6A, the first
図6Bに示すように、消費電力予測部49は、各荷役作業における各フォークリフト1の荷役予測消費電力を出力するために、先の各荷役作業における、フォークリフト1の識別子、各フォークリフト1の荷役動作および荷Wの重量を第1ニューラルネットワーク48に入力して、先の各荷役作業における各フォークリフト1の荷役予測消費電力を出力させる。第1ニューラルネットワーク48は、機械学習によって得られた相関に基づいて、荷役予測消費電力を出力する。
As shown in FIG. 6B , the power
荷役間消費電力算出部51は、前の荷役作業における荷置位置の座標と、次の荷役作業における荷取位置の座標と、施設内情報とに基づいて、各荷役作業間におけるフォークリフト1の走行消費電力RCPを算出する。例えば、荷役間消費電力算出部51は、前の荷役作業における荷置位置の座標と、次の荷役作業における荷取位置の座標と、施設内情報とから、荷役作業間の走行ルートを割り出すとともに、当該走行ルートの走行距離(すなわち荷役作業間の走行距離)を算出する。次いで、荷役間消費電力算出部51は、非荷役時における各フォークリフト1の走行距離当たりの消費電力を荷役作業間の走行距離に積算して各荷役作業間におけるフォークリフト1の走行消費電力RCPを算出する。
The inter-cargo handling power
第2ニューラルネットワーク53は、各フォークリフト1に搭載されるバッテリ20のバッテリ容量と、各荷役作業における各フォークリフト1の荷役予測消費電力と、各荷役作業の荷取位置および荷置位置の座標と、各荷役作業間のフォークリフト1の走行消費電力とに基づいて、電力効率の順位が上のフォークリフト1が電力効率の順位が下のフォークリフト1よりも多くの荷役作業をすることができる荷役予定を出力するよう、ディープラーニングによって強化学習させられている。なお、第2ニューラルネットワーク53は、本実施形態では、強化学習を採用しているが、第2ニューラルネットワーク53の機械学習は、電力効率の順位が上のフォークリフト1が電力効率の順位が下のフォークリフト1よりも多くの荷役作業をすることができる荷役予定を出力するよう機械学習されるのであれば、これに限定されない。
The second
報酬生成部54は、第2ニューラルネットワーク53に割り当てる報酬を生成する。報酬生成部54は、第2ニューラルネットワーク53が出力する荷役予定において、電力効率のよいフォークリフト1が給電場所CPでの給電までの間により多くの荷役作業を割り当てられれば割り当てられるほどより多くの報酬を生成する。さらに、報酬生成部54は、第2ニューラルネットワーク53が出力する荷役予定に対して、荷役作業間の走行距離が短ければ短いほどより多くの報酬を生成する。さらに、報酬生成部54は、荷取位置および荷置位置のいずれかまたはその両方が送電装置3に近ければ近いほど報酬を生成する。
The
図7を参照して、第2ニューラルネットワーク53の動作を説明する。図7は、第2ニューラルネットワーク53の動作をビジュアル化したものである。図7中における「jn」は各荷役作業の消費電力を示しており、「jn」を囲む四角部の面積が消費電力をビジュアル的に示している。四角部の高さはどれも同じなので、四角部の横幅の差が、各荷役作業における各フォークリフト1の消費電力の差を示している。つまり四角部の横幅が短いほどその荷役作業によるフォークリフト1の消費電力が少ないことを示している。例えば、各フォークリフト1a、1b1、1b2、1b3の参照番号段に示されているように、荷役作業j3の場合、フォークリフト1aの方が他のフォークリフト1b1、1b2、1b3よりも消費電力が少ないことを示している。
The operation of the second
図7の上段の各右向き矢印において、各フォークリフト1のバッテリ20のバッテリ容量を示している。「CC」は、各バッテリ20の満バッテリ容量を示しており、「CT」は、給電場所CPでの給電を示している。各CCの長さの違いは、バッテリ容量の差を示している。図7に示されるように、フォークリフト1aは、バッテリ容量の多いバッテリ20を配分されているので、他のフォークリフト1b1、1b2、1b3よりも、給電場所CPでの給電回数が少ない。これにより、フォークリフト1aは、他のフォークリフト1b1、1b2、1b3よりも稼働時間が長くなり、その結果、より多くの荷役作業をすることができる。
Each rightward arrow in the upper part of FIG. 7 indicates the battery capacity of the
第2ニューラルネットワーク53は、バッテリ20の満バッテリ容量CC上に荷役作業jn(四角部)を配置していく。配置された荷役作業jnと荷役作業jnとの間には、荷役作業間の走行消費電力RCPが加算配置されていく。また、最初の荷役作業jnの前および給電場所CPでの給電の直前の荷役作業jnの後にも荷役間消費電力RCPが加算配置される。
The second
なお、第2ニューラルネットワーク53は、同じ荷役作業jnを図7における上段に配置することはできない。また、第2ニューラルネットワーク53は、満バッテリ容量CCに、各荷役作業jnおよび各荷役間消費電力RCPが収まるように、各荷役作業jnを配置しなければならない。第2ニューラルネットワーク53は、これら環境のもと順々にこの作業を行っていく。これにより、各荷役作業jnが、各フォークリフト1a、1b1、1b2、1b3に割り振られるとともに、各フォークリフト1a、1b1、1b2、1b3の荷役作業の順序もそれぞれ決定されていく。その結果、第2ニューラルネットワーク53は、フォークリフト1全体の荷役予定を出力することができる。
It should be noted that the second
報酬生成部54は、第2ニューラルネットワーク53が荷役作業jnを配置した結果に対して、報酬を生成する。すなわち、報酬生成部54は、上述したように、電力効率のよいフォークリフト1が給電場所CPでの給電までの間により多くの荷役作業を割り当てられれば割り当てられるほど、より多くの報酬を生成する。第2ニューラルネットワーク53は、報酬が最大化するように上記作業を繰り返す。第2ニューラルネットワーク53は、報酬が最大化するように、荷取位置および荷置位置の座標を参照して、荷役作業間の距離を短く配置することができるように、かつ、荷取位置および荷置位置のいずれかまたはその両方が送電装置3に近くなるように何度も繰り返し学習していく。報酬生成部54は、この荷役作業間の走行距離を短くすること、および荷取位置もしくは荷置位置が送電装置3に近くなることに対する報酬を強化学習のQ学習における「Q値」としてもよい。この場合、荷取位置または荷置位置が送電装置3に近くなっても、荷役作業間の距離が長くなるようでは荷役全体の効率が悪くなる。そこで、報酬生成部54は、荷役作業間の距離が一定以上長くなるときはその距離に応じて、負の報酬を生成してもよい。
The
第2ニューラルネットワーク53は、上記強化学習により、各フォークリフト1a、1b1、1b2、1b3に搭載されるバッテリ20の容量と、各荷役作業におけるフォークリフト1a、1b1、1b2、1b3の荷役予測消費電力とを入力されるとフォークリフト1の最適な荷役予定を出力可能になる。本実施形態における第2ニューラルネットワーク53の強化学習は単なる一例であって、本発明における第2ニューラルネットワーク53の強化学習は、これに限定されるものではない。
The second
荷役車予定出力部55は、各フォークリフト1a、1b1、1b2、1b3に搭載されるバッテリ20の容量と、各荷役作業における各フォークリフト1a、1b1、1b2、1b3の荷役予測消費電力と、を第2ニューラルネットワーク53に入力して、第2ニューラルネットワーク53に荷役予定を出力させる。
The cargo handling vehicle
荷役指令部56は、荷役車予定出力部55によって出力させられた荷役予定に基づいて、各フォークリフト1に荷役作業を指令する。フォークリフト1は、受信した指令に従って荷役作業を行う。
The cargo
第2ニューラルネットワーク53は、さらに、送電装置3による無線送電によって電力効率のよいフォークリフト1aのバッテリ残量が増えた場合、当該バッテリ残量に基づいて荷役作業を追加することができるようディープラーニングによって強化学習されている。
The second
図8を参照して、具体例によって説明する。図8は、荷役開始からの無線送電による充電によってバッテリ残量APが追加されていることを示している。バッテリ残量追加分APと、無線送電による充電前のバッテリ残量BR1とを足し合わせたのが、現在のバッテリ残量BR2である。図8に示すように、第2ニューラルネットワーク53は、バッテリ残量BR2に対して、図8下段のまだ割り振られていない荷役作業のうちのいずれかの荷役作業jnを配分することができるとき、その荷役作業jnを追加配置する。また、配置された荷役作業jnの前後に荷役間消費電力RCPが加算配置される。「荷役作業jnを配分することができるとき」は、役間消費電力RCPの加算も含めて判断されている。
A specific example will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows that the remaining battery amount AP is added by charging by wireless power transmission from the start of cargo handling. The current battery remaining amount BR2 is obtained by adding the remaining battery amount AP and the remaining battery amount BR1 before charging by wireless power transmission. As shown in FIG. 8, when the second
報酬生成部54は、さらに、第2ニューラルネットワーク53が荷役作業jnを追加配置した結果に対して報酬を生成する。配置される荷役作業jnの消費電力は、フォークリフト1aがより多くの荷役作業をできるためには少ない方がよい。また配置される荷役作業jnの荷取位置と、その前の荷役作業jnの荷置位置とが近い方がフォークリフト1aの荷役作業間の走行時間も消費電電力も少なくなる。また、配置された荷役作業jnの荷取位置または荷置位置が送電装置3に近い方が無線送電されやすくなる。したがって、報酬生成部54は、より少ない荷役予測消費電力の荷役作業jnが配置されたり、配置された荷役作業jnの荷取位置と、その前の荷役作業(図8では、j18)の荷置位置との距離が近かったり、配置された荷役作業jnの荷取位置および荷置位置のいずれかまたはその両方が送電装置3に近かったりすれば、その度合に応じて報酬を生成する。
The
第2ニューラルネットワーク53は、報酬が最大化するように上記作業を繰り返す。なお、報酬生成部54は、上記と同様に、荷役作業間の走行距離を短くすること、および荷取位置または荷置位置が送電装置3に近くなることに対する報酬を強化学習のQ学習における「Q値」としてもよい。第2ニューラルネットワーク53は、これら強化学習により、フォークリフト1aのバッテリ残量と、各荷役作業におけるフォークリフト1aの荷役予測消費電力とを入力されるとフォークリフト1aの最適な追加の荷役作業の出力が可能になる。
The second
荷役作業追加部57は、フォークリフト1aが荷役予定に係る各荷役作業を完了するたびに、フォークリフト1aのバッテリ残量(図8のBR2)と、各荷役作業におけるフォークリフト1aの荷役予測消費電力とを第2ニューラルネットワーク53に入力し、第2ニューラルネットワーク53に追加の荷役作業(荷役予定)を出力させる。
Each time the
荷役指令部56は、荷役作業追加部57によって出力させられた追加の荷役予定に基づいて、フォークリフト1aに荷役作業を追加指令する。
Based on the additional cargo handling schedule output by the cargo handling
帰還指令部58は、フォークリフト1aが荷役予定に係る荷役作業を全て完了し、かつ、荷役作業を追加不可能なとき、フォークリフト1aに給電場所CPへの帰還を指令する。
The return command unit 58 commands the
図9を参照して、上記管理部の動作を簡略的に説明すると、次のようになる。
(1)荷役車予定出力部55が、第2ニューラルネットワーク53に荷役予定を出力させる(図9のS91)
(2)各フォークリフト1a、1b1、1b2、1b3が荷役作業を開始する(図9のS92)。
(3)荷役予定に係るフォークリフト1aの各荷役予定が完了する(図9のS93)と、
(4)荷役作業追加部57は、フォークリフト1aのバッテリ残量と、各荷役作業におけるフォークリフト1aの荷役予測消費電力とを、第2ニューラルネットワーク53に入力する(図9のS94)。
(5)第2ニューラルネットワーク53は、荷役作業を追加可能であるとき(図9のS95のYes)、追加の荷役作業を出力する。荷役指令部56は、出力された荷役作業をフォークリフト1aに追加指令し(図9のS96)、
(6)フォークリフト1aは、荷役作業を継続する(図9のS97)。
(7)荷役作業を追加不可能であって(図9のS95のNo)、かつ、荷役予定に係る全ての荷役作業が完了していないとき(図9のS98のNo)も、フォークリフト1aは、荷役作業を継続する(図9のS97)。
(8)荷役作業を追加不可能であって(図9のS95のNo)、かつ、荷役予定に係る全ての荷役作業が完了すると(図9のS98のYes)、帰還指令部58によって帰還指令がフォークリフト1aになされ、フォークリフト1aが給電場所CPに帰還する(図9のS99)。
A brief description of the operation of the management unit is as follows with reference to FIG.
(1) The cargo handling vehicle
(2) Each
(3) When each cargo handling schedule of the
(4) The cargo handling
(5) The second
(6) The
(7) Even when cargo handling work cannot be added (No in S95 of FIG. 9) and all cargo handling work related to scheduled cargo handling has not been completed (No in S98 of FIG. 9), the
(8) If the cargo handling work cannot be added (No in S95 of FIG. 9) and all the cargo handling work related to the cargo handling schedule is completed (Yes in S98 of FIG. 9), the return command unit 58 issues a return command. is applied to the
これにより、フォークリフト1は、バッテリ20の残量によって帰還させられるのではなく、荷役予定どおりに帰還することになる。そのため、管理装置4は、フォークリフト1が次の荷役位置に向かう途中で電力不足になり帰還させられることを防止しフォークリフト1を適切なタイミングで帰還させるので、荷役システムS全体の荷役作業の効率を上昇させることができる。
As a result, the forklift 1 is not returned according to the remaining amount of the
しかも、管理装置4は、以上の構成を備えていることにより、電力効率のよいフォークリフト1aにより多くの荷役作業をさせることにより、荷役システムS全体の電力効率を上昇させることができる。さらに、管理装置4は、電力効率のよいフォークリフト1aに優先的に無線送電することにより、電力効率のよいフォークリフト1により多くの荷役作業をさせることができるので、荷役システムS全体の電力効率をさらに上昇させることができる。したがって、荷役システムS全体の電力効率がよくなることにより、フォークリフト1全体における給電場所CPでの給電回数が減少するので、荷役システムS全体の荷役作業の効率化が実現する。
Moreover, with the above configuration, the
以上、本発明の一実施形態に係る荷役システムSについて説明してきたが、本発明に係る荷役システムは、上記実施形態に限定されるものではない。本発明に係る荷役システムは、公知の技術と組み合わせて実施されてもよい。 Although the cargo handling system S according to one embodiment of the present invention has been described above, the cargo handling system according to the present invention is not limited to the above embodiment. The cargo handling system according to the present invention may be implemented in combination with known techniques.
S 荷役システム
W 荷
CP 給電場所
1a、1b バッテリ式無人フォークリフト
10 車輪
11 車体
12 レーザスキャナ
13 バッテリ残量検出部
14 マスト
15 リフトブラケット
16 サイドレール
17 シフトキャリッジ
18 フィンガーバー
19 フォーク
20 バッテリ
21 受電部
3 送電装置
30 パイロット信号受信部
31 送電部
4 管理装置
40 施設記憶部
41 バッテリ情報記憶部
42 走行消費電力記憶部
43 荷役記憶部
46 荷役動作出力部
47 消費電力算出部
48 第1ニューラルネットワーク
49 消費電力予測部
51 荷役間消費電力算出部
53 第2ニューラルネットワーク
54 報酬生成部
55 荷役車予定出力部
56 荷役指令部
57 荷役作業追加部
58 帰還指令部
6、61、62、63、64 棚
7 給電装置
S Cargo handling system W Cargo CP
Claims (8)
前記管理装置は、
各荷役作業における、前記無人フォークリフトの識別子、荷役動作および荷の重量を入力データとし荷役消費電力を出力データとする教師データによって、それらの相関を予め学習させられている第1ニューラルネットワークと、
消費電力予測部と、
荷役車予定出力部と、
前の荷役作業における荷置位置の座標と、次の荷役作業における荷取位置の座標とに基づいて、各荷役作業間における前記無人フォークリフトの走行消費電力を算出する荷役間消費電力算出部と、
第2ニューラルネットワークと、
荷役作業追加部と、を備え、
前記消費電力予測部は、前記無人フォークリフトの識別子、前記荷役動作、前記荷の重量を前記第1ニューラルネットワークに入力して、各荷役作業における各前記無人フォークリフトの荷役予測消費電力を出力させ、 前記第2ニューラルネットワークは、各前記無人フォークリフトに搭載される前記バッテリのバッテリ容量と、各荷役作業における各前記無人フォークリフトの前記荷役予測消費電力と、各荷役作業の前記荷取位置および前記荷置位置の座標と、各荷役作業間の前記無人フォークリフトの前記走行消費電力とに基づいて、電力効率の順位が上の前記無人フォークリフトが電力効率の順位が下の前記無人フォークリフトよりも多くの荷役作業をすることができる荷役予定を出力するよう学習させられており、
前記荷役車予定出力部は、各前記無人フォークリフトに搭載される前記バッテリのバッテリ容量と、各荷役作業における各前記無人フォークリフトの前記荷役予測消費電力とを前記第2ニューラルネットワークに入力して荷役予定を出力させ、
さらに、前記第2ニューラルネットワークは、前記無線送電による充電によって前記電力効率のよい無人フォークリフトにさらに荷役作業をさせることができるとき、前記電力効率のよい無人フォークリフトのバッテリ残量と、各荷役作業における前記電力効率のよい無人フォークリフトの前記荷役予測消費電力と、各荷役作業の前記荷取位置および前記荷置位置の座標と、各荷役作業間の前記電力効率のよい無人フォークリフトの前記走行消費電力とに基づいて、前記電力効率のよい無人フォークリフトがより多くの荷役作業をすることができる追加の荷役予定を出力するよう学習させられており、
荷役作業追加部は、前記電力効率のよい無人フォークリフトのバッテリ残量と、各荷役作業における当該無人フォークリフトの前記荷役予測消費電力とを前記第2ニューラルネットワークに入力し、前記第2ニューラルネットワークに追加の荷役作業を出力させる
ことを特徴とする荷役システム。 A cargo handling system comprising a plurality of unmanned forklifts having power receiving units, a power transmission device for wirelessly transmitting power to the unmanned forklifts for charging, and a management device,
The management device
a first neural network pre-learned the correlation between the identifier of the unmanned forklift, the cargo handling operation and the weight of the cargo in each cargo handling work, and the teacher data having the cargo handling power consumption as the output data;
a power consumption prediction unit;
a cargo handling vehicle schedule output unit;
an inter-loading power consumption calculation unit that calculates the running power consumption of the unmanned forklift during each load-handling task based on the coordinates of the load-placement position in the previous load-handling task and the coordinates of the load-taking position in the next load-handling task;
a second neural network;
a cargo handling addition section;
The power consumption prediction unit inputs the identifier of the unmanned forklift, the cargo handling operation, and the weight of the cargo to the first neural network, outputs predicted cargo handling power consumption of each unmanned forklift in each cargo handling work, The second neural network includes the battery capacity of the battery mounted on each of the unmanned forklifts, the predicted cargo handling power consumption of each of the unmanned forklifts in each cargo handling work, the cargo pickup position and the cargo placement position of each cargo handling work. and the traveling power consumption of the unmanned forklift during each cargo handling operation, the unmanned forklift with higher power efficiency rank performs more cargo handling operations than the unmanned forklift with lower power efficiency rank. It is learned to output the cargo handling schedule that can be done,
The cargo handling vehicle schedule output unit inputs the battery capacity of the battery mounted on each of the unmanned forklifts and the predicted cargo handling power consumption of each of the unmanned forklifts in each cargo handling work into the second neural network to input the cargo handling schedule. and
Furthermore, when the power-efficient unmanned forklift can be caused to perform further cargo handling work by charging through the wireless power transmission, the second neural network determines the remaining battery level of the power-efficient unmanned forklift and the The predicted cargo handling power consumption of the power efficient unmanned forklift, the coordinates of the cargo pickup position and the cargo placement position for each cargo handling work, and the traveling power consumption of the power efficient unmanned forklift between cargo handling tasks. is trained to output additional cargo handling schedules that allow the power efficient unmanned forklift to do more cargo handling work based on
The cargo handling work addition unit inputs the remaining battery capacity of the power efficient unmanned forklift and the predicted cargo handling power consumption of the unmanned forklift in each cargo handling work to the second neural network, and adds them to the second neural network. A cargo handling system characterized by outputting cargo handling work.
ことを特徴とする請求項1に記載の荷役システム。 2. The cargo handling system according to claim 1, wherein the power transmission device preferentially transmits power to the unmanned forklift with higher power efficiency than to the unmanned forklift with lower power efficiency.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の荷役システム。 3. The plurality of unmanned forklifts of claim 1 or 2, wherein the plurality of unmanned forklifts includes a three-way forklift and a one-way forklift, the three-way forklift being more power efficient than the one-way forklift. cargo handling system.
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の荷役システム。 The cargo handling system according to any one of claims 1 to 3, wherein the second neural network is trained by reinforcement learning.
前記報酬生成部は、前記第2ニューラルネットワークが出力する前記荷役予定に対して、電力効率のよい前記無人フォークリフトが給電場所での給電までの間により多くの荷役作業を割り当てられれば割り当てられるほど、より多くの報酬を生成する
ことを特徴とする請求項4に記載の荷役システム。 Further comprising a reward generation unit that generates a reward to be given to the second neural network,
The remuneration generation unit is configured such that the more cargo handling work that the unmanned forklift with good power efficiency is assigned to the cargo handling schedule output by the second neural network, the more cargo handling work is assigned until the power supply at the power supply location. 5. The cargo handling system of claim 4, which generates more rewards.
ことを特徴とする請求項5に記載の荷役システム。 3. The remuneration generation unit generates more remuneration for the cargo handling schedule output by the second neural network as the power consumption during cargo handling of each of the unmanned forklift trucks decreases. 5. The cargo handling system according to 5.
ことを特徴とする請求項5または6に記載の荷役システム。 The remuneration generating unit selects one or both of the loading position and the loading position of cargo handling work allocated to the unmanned forklift with good power efficiency for the cargo handling schedule output by the second neural network. 7. A cargo handling system according to claim 5 or 6, characterized in that the closer to the distance of the transmission unit, the more rewards are generated.
ことを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の荷役システム。 The cargo handling system according to any one of claims 1 to 7, wherein the power transmission device is provided on a shelf having the cargo pickup position and the cargo storage position.
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