JP7544649B2 - 荷役システム - Google Patents
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Description
この種の荷役作業に関する技術として、例えば特許文献1に記載のものでは、作業者の作業スケジュール及び不得手作業を予め記憶させておき、作業者が不得手作業を行うときに支援者が遠隔から作業支援を行って、効率的な運転支援を行っている。
そこで、本発明は、荷役作業の効率化を図ることを目的とする。
操作者による手動運転と自動運転とが可能な複数の荷役車両と、
前記複数の荷役車両の動作を制御可能な制御手段と、
を備え、
前記複数の荷役車両の作業エリアは、前記複数の荷役車両が前記制御手段の制御により自動走行する第1領域と、前記複数の荷役車両が手動操作により荷役を行う第2領域と、
を含み、
前記制御手段は、前記複数の荷役車両が互いに異なるタイミングで前記第2領域に進入するように、前記複数の荷役車両の動作を制御する構成とした。
また、本発明に係る荷役システムは、
操作者による手動運転と自動運転とが可能な複数の荷役車両と、
前記複数の荷役車両の動作を制御可能な制御手段と、
を備え、
前記複数の荷役車両の作業エリアは、前記複数の荷役車両が前記制御手段の制御により自動走行する第1領域と、前記複数の荷役車両が手動操作により荷役を行う第2領域と、を含み、
前記第1領域は、2つの前記第2領域の間の領域であって、前記複数の荷役車両が走行する領域であり、
前記制御手段は、
前記複数の荷役車両が、互いに異なるタイミングで前記2つの第2領域のうちの一方の第2領域に進入するとともに、
前記複数の荷役車両が、互いに異なるタイミングであり、かつ、前記一方の第2領域に進入するいずれのタイミングとも異なるタイミングで、他方の第2領域に進入するように、
前記複数の荷役車両の動作を制御する構成とした。
また、本発明に係る荷役システムは、
操作者による手動運転と自動運転とが可能な複数の荷役車両と、
前記複数の荷役車両の動作を制御可能な制御手段と、
を備え、
前記複数の荷役車両の作業エリアは、前記複数の荷役車両が前記制御手段の制御により自動走行する第1領域と、前記複数の荷役車両が手動操作により荷役を行う第2領域と、を含み、
前記操作者による、前記複数の荷役車両の手動操作と、前記第2領域での前記荷役車両の手動操作が終了したことの前記制御手段への報知と、が可能な遠隔操作手段を備える構成とした。
図1は、本実施形態に係る荷役システム1を示す図である。
この図に示すように、荷役システム1は、複数(本実施形態では3台)の荷役車両20により、作業エリア10において荷取エリア51の荷Lを駐車エリア54の複数の搬送車両(例えばトラック)Tに積み込むシステムである。本実施形態の荷Lは、特に限定はされないが、パレット(荷役台)70上に少なくとも1つの積み荷が載置されたものである。
このうち、荷取エリア51は、例えば倉庫などであって、多数の荷Lが収納・保管されたエリアである。本実施形態の荷取エリア51では、荷役車両20による荷取作業が行われる。
走行エリア52は、荷取エリア51と荷積みエリア53との間のエリア(荷取エリア51と荷積みエリア53を結ぶエリア)であって、荷役車両20が走行するエリアである。走行エリア52は、荷取エリア51及び荷積みエリア53と一部が重複していてもよい。
荷積みエリア53は、荷役車両20により、搬送車両Tの荷台に荷Lを積み込む荷積み作業が行われるエリアである。
駐車エリア54は、搬送車両Tが駐車されるエリアであり、荷積みエリア53と一部が重複している。
本明細書において、荷役車両20による「荷役」とは、荷役車両20が荷Lに対して行う荷取り、荷積み、荷下ろし等をいい、本実施形態では荷役エリア55で行われる荷役車両20の動作をいう。また、荷役車両20による「荷役作業」とは、荷役に加えて、それに付随する荷役車両20の動作(荷役のための走行、荷Lの搬送等)を含む。
なお、荷役システム1では、複数の搬送車両Tと、それに対して荷役を行う複数の荷役車両20とが対応付けられていればよく、各エリア51~54が複数の作業ラインに対応して区画されていなくともよい。例えば、1つの倉庫(荷取エリア51)から複数の搬送車両Tに荷Lが搬出されることとしてもよいし、複数の走行エリア52が互いに重複していてもよい。
この図に示すように、荷役システム1は、第1撮影カメラ61と、第2撮影カメラ62と、複数の荷役車両20と、制御サーバ30とを備えている。
第2撮影カメラ62は、各荷積みエリア53に設けられ、当該荷積みエリア53における荷役車両20の映像を取得して、制御サーバ30に出力する。ただし、第2撮影カメラ62は、取得した映像から複数のうちのいずれの荷役車両20かを検知可能であれば、荷積エリア53全体で一台だけであってもよい。
具体的に、各荷役車両20は、駆動部21、操作部22、位置計測装置23、撮影部24、通信部25、記憶部26、制御部27を備える。
操作部22は、運転者が各種操作を行う操作手段である。操作部22は、例えばハンドルやペダル、荷役レバー(リフトレバー、チルトレバー、リーチレバーを含む)、各種ボタン等を含み、これらの操作内容に応じた操作信号を制御部27に出力する。
ただし、位置計測装置23は、荷役車両20に搭載した各種センサにより当該荷役車両20の位置を計測できるものであればよく、上記の構成に限定されない。例えば、走行距離センサと走行方向を計測するセンサ(慣性計測装置等)とを用い、微少時間に走行した距離と方向とを逐次積算して位置を計測するものなどでもよい。
なお、撮影部24は、撮影対象の二次元画像と、深度情報を含む三次元画像とを取得できるものであればよい。すなわち、撮影部24は、撮影対象の二次元画像を取得する手段と、三次元画像を取得する手段とを個別に備えるものであってもよい。
記憶部26は、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等により構成されるメモリであり、各種のプログラム及びデータを記憶するとともに、制御部27の作業領域としても機能する。
制御部27は、CPU(Central Processing Unit)等により構成され、荷役車両20各部の動作を制御する。具体的に、制御部27は、操作部22の操作内容等に基づいて駆動部21を動作させたり、記憶部26に予め記憶されているプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。
具体的に、制御サーバ30は、操作部31、表示部32、遠隔操作部33、通信部34、記憶部36、制御部37を備える。
表示部32は、例えば液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイその他のディスプレイである。表示部32は、制御部37から入力される表示信号に基づいて各種情報を表示し、本実施形態では、荷役車両20の撮影部24や、作業エリア10の第1撮影カメラ61及び第2撮影カメラ62で撮影された映像等を表示する。なお、表示部32は、操作部31の一部を兼ねるタッチパネルであってもよい。
記憶部36は、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等により構成されるメモリであり、各種のプログラム及びデータを記憶するとともに、制御部37の作業領域としても機能する。
制御部37は、CPU(Central Processing Unit)等により構成され、制御サーバ30各部の動作を制御する。具体的に、制御部37は、操作部31の操作内容等に基づいて、記憶部36に予め記憶されているプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。
続いて、複数の荷役車両20により荷取エリア51の荷Lを複数の搬送車両Tに積み込んで搬出する荷役処理を実行するときの荷役システム1の動作について説明する。
図3は、この荷役処理の流れを示すフローチャートであり、図4は、荷役処理における複数の荷役車両20の移動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
荷役処理は、制御サーバ30の制御部37が、操作者の操作に基づいて、記憶部36から該当するプログラムを読み出して展開することで実行される。この荷役処理は、搬送車両Tが駐車エリア54に停車したことが、第2撮影カメラ62等の検知手段によって検知されるか、搬送車両Tの運転手等の操作によって制御サーバ30に報知されるかした場合に、実行されることとしてもよい。
このステップでは、操作者は、各荷役車両20について、対応する走行エリア52における荷取エリア51側と荷積みエリア53側との停止位置等を指定し、これら停止位置間の経路として荷役車両20の走行経路を設定する。
このとき、操作者は、図4に示すように、複数の荷役車両20が、いずれの荷役エリア55にも互いに異なるタイミングで進入するように、その移動をスケジューリングする。
これにより、複数の荷役車両20は、荷役エリア55での荷役が互いに異なるタイミングで行われる。したがって、各荷役エリア55で荷役車両20を操作する操作者は一人で足りる。
ここでは、荷役車両20が荷取エリア51に位置する場合には荷積みエリア53に向けて、荷積みエリア53に位置する場合には荷取エリア51に向けて、各荷役車両20が自動走行する。各荷役車両20は、制御サーバ30から走行経路を受信し、位置計測装置23により自車位置を計測しつつ走行経路に沿って自動走行する。
なお、作業開始時であって、荷役車両20が走行エリア52以外に位置していた場合には、予め走行エリア52の走行開始位置まで移動させる。
ここでは、制御部37は、荷取エリア51に設置された第1撮影カメラ61と、荷積みエリア53に設置された第2撮影カメラ62とからの映像に基づいて、当該映像の画像処理(又は表示部32を通じた操作者の目視)により、各荷役車両20の荷取エリア51又は荷積みエリア53への進入を検知する。
そして、いずれの荷役車両20も荷役エリア55に進入していないと判定した場合(ステップS4;No)、制御部37は、当該ステップS4を繰り返す。
そして、操作者は、表示部32に表示された撮影部24の撮影画像を見ながら遠隔操作部33を操作して当該荷役車両20を遠隔操作し、荷役エリア55での荷役を実行する。すなわち、操作者は、荷役車両20が荷取エリア51に位置する場合には、当該荷取エリア51にある荷Lの荷取作業を行い、荷積みエリア53に位置する場合には、当該荷積みエリア53に対応する駐車エリア54内の搬送車両Tの荷台に、搬送してきた荷Lを積み込む。
具体的に、まず荷役車両20の制御部27は、操作者の操作に基づいて、撮影部24を動作させ、深度情報を含むパレット70の画像(三次元の点群データを含む画像)を取得する。つまり、ここでは、深度情報を含む三次元画像と、これに対応するRGB画像(二次元画像)とを取得する。取得した画像は記憶部26に記憶される。これにより、図5(a)に示すようなパレット70の画像が得られる。なお、所定の撮影タイミングで定期的に荷役車両20前方の画像を取得し、その画像からパレット70を検出することとしてもよい。
次に、制御部27は、取得した画像(深度情報を含まないRGB画像(二次元画像))から、パレット70の側面71を含む部分を対象領域として抽出する。この抽出手法は、特に限定はされないが、例えば撮影された画像からパレット70の側面71が写っている領域を含む矩形の範囲の画像部分を特定して出力するように学習されたニューラルネットワークが利用される。これにより、パレット70の1つの側面71を囲う矩形の画像部分Gが抽出される。
次に、制御部27は、対象領域として抽出された画像部分Gから、局所点群を抽出する。つまり、このステップでは、画像部分G内の側面71に含まれる点群データが深度情報として抽出される。
次に、制御部27は、抽出した点群データから平面を抽出する。側面71に含まれる点群データに平面をフィッティングすることで、図5(b)に示すように、パレット70の特徴部分として、側面71に対応した平面部分Gaが得られる。この平面部分Gaの向きにより、パレット70の姿勢が得られる。ここで、パレット70の「特徴部分」とは、フォークによるパレット70の保持に関係する部分をいう。
次に、制御部27は、側面71の画像部分Gから、2つの孔部72を抽出(検出)する。ここでは、画像部分Gのうち、点群データを含まない部分として、孔部72に対応する孔部領域Gbが抽出される。そして、制御部27は、得られた孔部領域Gbの位置を正として、必要に応じてパレット70全体の位置を算出して修正する。それから、制御部27は、各孔部領域Gbの位置(例えば中心位置等)を算出する。
そして、制御部27は、荷Lを保持する保持部(例えばフォーク)の孔部72への挿入可否を判定し、その結果を操作者に報知する。これにより、遠隔操作であっても、荷取作業をより容易に行うことができる。
なお、パレット70の側面71のうち、孔部72を画成する柱状部73を画像から抽出し、その間の部分として孔部72を求めてもよい。また、二次元画像と三次元画像は双方を使用しなくともよく、これらのうち少なくとも一方に基づいてパレット70の孔部72が検出されればよい。
ここでは、制御部37は、例えば、操作者による遠隔操作部33(又は操作部31)への所定の操作により、ステップS5の荷役が終了したことを検知する。
そして、ステップS5の荷役が終了しないと判定した場合(ステップS6;No)、制御部37は、当該ステップS6を繰り返す。
一方、例えば全ての荷Lが搬出された等により、荷役処理を終了させると判定した場合には(ステップS7;Yes)、制御部37は、荷役処理を終了させる。
以上のように、本実施形態によれば、複数の荷役車両20の作業エリア10は、複数の荷役車両20が制御サーバ30の制御により自動走行する走行エリア52と、操作者の手動操作により荷役を行う荷役エリア55とを含む。
つまり、単純に走行するだけの走行エリア52では複数の荷役車両20を自動走行させ、相対的に作業難度の高い荷役エリア55では操作者が複数の荷役車両20を遠隔操作して荷役を行うことができる。これにより、操作者の作業負荷を減らし、荷役車両20の台数よりも少ない操作者で複数の荷役車両20による荷役作業を並行して行うことができる。
したがって、運転者(操作者)一人につき荷役車両一台しか操作できなかった従来に比べ、荷役作業の効率化を図ることができる。ひいては、操作者の負荷が減って疲労を軽減でき、操作者の操作内容が限定されて訓練対象を少なくでき、作業中に追加作業が発生した場合でも容易に追加に対応でき、自動運転の範囲が限定的であるためその導入コストを抑えられる。
これにより、各荷役エリア55で荷役車両20を操作する操作者は一人で足りる。つまり、操作者一人で複数の荷役車両20による荷役作業を行うことができる。
また、パレット70の二次元画像と三次元画像の少なくとも一方に基づいて、パレット70の孔部72が検出されるので、三次元データのみに基づく場合に比べ、演算処理のロバスト性を高めることができる。
これにより、取得された画像のうち、孔部72を含む対象領域についての三次元点群データの演算処理だけで、パレット70の位置及び姿勢を算出できる。したがって、取得した画像全体について三次元点群データの演算処理を行う場合に比べ、演算コストを低減し、演算レートを向上できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態(変形例含む)に限られない。
例えば、上記実施形態では、荷役処理のステップS2において、複数の荷役車両20がいずれの荷役エリア55にも互いに異なるタイミングで進入するように移動をスケジューリングされることとした。しかし、複数の荷役車両20は、同種の荷役エリア55に対して互いに異なるタイミングで進入するように制御されればよい。つまり、図6に示すように、異なる荷役車両20が、重複するタイミングで異なる荷役エリア55(荷取エリア51と荷積みエリア53)に進入してもよい。このような場合でも、荷取エリア51と荷積みエリア53での荷役操作を異なる操作者が行えばよく、つまり操作者二人で複数の荷役車両20による荷役作業を行うことができる。
さらに言えば、複数の荷役車両20は、重複するタイミングで荷役エリア55に進入してもよい。この場合、操作者は、例えば先に進入した荷役車両20から順番に荷役を行って再び自動走行させるなどすればよい。
また、荷積みエリア53での荷役は、搬送車両Tと荷役車両20とが対応していなくともよい。例えば1台の搬送車両Tに対して複数の荷役車両20が荷役を行ってもよい。
また、本発明に係る荷役台は、荷が載置されるとともに荷役車両により保持されるものであれば、パレットに限定されず、すのこなどを含む。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
10 作業エリア
20 荷役車両
23 位置計測装置
24 撮影部
27 制御部
30 制御サーバ(制御手段)
31 操作部
32 表示部
33 遠隔操作部
37 制御部
51 荷取エリア
52 走行エリア(第1領域)
54 駐車エリア
55 荷役エリア(第2領域)
61 第1撮影カメラ
62 第2撮影カメラ
70 パレット
71 側面
72 孔部
73 柱状部
G 画像部分
Ga 平面部分
Gb 孔部領域
L 荷
T 搬送車両
Claims (10)
- 操作者による手動運転と自動運転とが可能な複数の荷役車両と、
前記複数の荷役車両の動作を制御可能な制御手段と、
を備え、
前記複数の荷役車両の作業エリアは、前記複数の荷役車両が前記制御手段の制御により自動走行する第1領域と、前記複数の荷役車両が手動操作により荷役を行う第2領域と、を含み、
前記制御手段は、前記複数の荷役車両が互いに異なるタイミングで前記第2領域に進入するように、前記複数の荷役車両の動作を制御する、
荷役システム。 - 操作者による手動運転と自動運転とが可能な複数の荷役車両と、
前記複数の荷役車両の動作を制御可能な制御手段と、
を備え、
前記複数の荷役車両の作業エリアは、前記複数の荷役車両が前記制御手段の制御により自動走行する第1領域と、前記複数の荷役車両が手動操作により荷役を行う第2領域と、を含み、
前記第1領域は、2つの前記第2領域の間の領域であって、前記複数の荷役車両が走行する領域であり、
前記制御手段は、
前記複数の荷役車両が、互いに異なるタイミングで前記2つの第2領域のうちの一方の第2領域に進入するとともに、
前記複数の荷役車両が、互いに異なるタイミングであり、かつ、前記一方の第2領域に進入するいずれのタイミングとも異なるタイミングで、他方の第2領域に進入するように、
前記複数の荷役車両の動作を制御する、
荷役システム。 - 操作者による手動運転と自動運転とが可能な複数の荷役車両と、
前記複数の荷役車両の動作を制御可能な制御手段と、
を備え、
前記複数の荷役車両の作業エリアは、前記複数の荷役車両が前記制御手段の制御により自動走行する第1領域と、前記複数の荷役車両が手動操作により荷役を行う第2領域と、を含み、
前記操作者による、前記複数の荷役車両の手動操作と、前記第2領域での前記荷役車両の手動操作が終了したことの前記制御手段への報知と、が可能な遠隔操作手段を備える、
荷役システム。 - 前記制御手段は、前記複数の荷役車両が互いに異なるタイミングで前記第2領域に進入するように、前記複数の荷役車両の動作を制御する、
請求項2又は請求項3に記載の荷役システム。 - 前記第1領域は、2つの前記第2領域の間の領域であって、前記複数の荷役車両が走行する領域である、
請求項1又は請求項3に記載の荷役システム。 - 前記制御手段は、
前記複数の荷役車両が、互いに異なるタイミングで前記2つの第2領域のうちの一方の第2領域に進入するとともに、
前記複数の荷役車両が、互いに異なるタイミングであり、かつ、前記一方の第2領域に進入するいずれのタイミングとも異なるタイミングで、他方の第2領域に進入するように、
前記複数の荷役車両の動作を制御する、
請求項5に記載の荷役システム。 - 前記操作者による、前記複数の荷役車両の手動操作と、前記第2領域での前記荷役車両の手動操作が終了したことの前記制御手段への報知と、が可能な遠隔操作手段を備える、
請求項1又は請求項2に記載の荷役システム。 - 前記複数の荷役車両の各々は、
孔部を有する荷役台の二次元画像を取得する2D撮像手段と、
前記荷役台の三次元画像を取得する3D撮像手段と、
前記二次元画像及び前記三次元画像の少なくとも一方に基づいて、前記荷役台の前記孔部を検出する検出手段と、
を備える、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の荷役システム。 - 前記検出手段は、前記三次元画像から前記荷役台の深度情報を取得し、当該深度情報に基づいて前記荷役台の位置及び姿勢を算出する、
請求項8に記載の荷役システム。 - 前記荷役車両が前記第1領域から前記第2領域に進入したことを前記操作者に報知する報知手段を備える、
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の荷役システム。
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