KR20210135589A - 중량 추정 시스템 - Google Patents

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KR20210135589A
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요시오 카츠키
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가부시키가이샤 아이에이치아이
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Abstract

차량의 적재 전 적재대(N)의 높이와 차량의 적재 후 적재대(N)의 높이를 취득해 적재 전후의 적재대(N) 높이의 변화량을 산출하는 변화량 산출 장치(2)와, 미리 기억되어 있는 상기 변화량과 적하 중량의 상관관계에 기초해 적하 중량을 추정하는 적하 중량 추정 장치(4)를 구비하는 중량 추정 시스템(S).

Description

중량 추정 시스템
본 개시는 중량 추정 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 4월 3일에 출원된 일본 특허출원 2019-071473호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
예를 들면, 특허 문헌 1에는 무인 반송 차량이 개시되어 있다. 이와 같은 특허 문헌 1의 무인 반송 차량은 컨테이너선에 대한 컨테이너의 하역에 이용되며, 운행 제어를 실시하는 프로세스 컴퓨터의 명령에 기초해 주행 경로상을 자율 주행한다. 또한, 특허 문헌 1의 무인 반송 차량은, 차량에 적재된 컨테이너의 중량을 주행시의 전동 모터의 토크에 기초해 추정하고 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개 2013-125350호 공보
현재, 트럭 등의 대형 운반 차량을 이용한 자율 주행이 검토되고 있다. 이와 같은 자율 주행 차량에는 운전자가 승차하지 않기 때문에, 컨테이너(적하)의 중량을 인식하기 힘들다. 또한, 대형 운반 차량의 상당수는 전동이 아니기 때문에, 상기 특허 문헌 1에 기재된 중량 추정 기술을 이용할 수 없다.
본 개시는 전술한 문제점을 감안해 이루어진 것으로, 운반 차량에 있어서 적하 중량을 추정하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시에서는 중량 추정 시스템에 관한 제1 형태로서, 차량의 적재 전 적재대의 높이와 상기 차량의 적재 후의 상기 적재대의 높이를 취득해 적재 전후의 상기 적재대의 높이의 변화량을 산출하는 변화량 산출 장치와, 미리 기억되어 있는 상기 변화량과 적하 중량의 상관관계에 기초해 상기 적하 중량을 추정하는 적하 중량 추정 장치를 구비하는, 중량 추정 시스템을 채용한다.
중량 추정 시스템에 관한 제2 형태로서, 상기 제1 형태에 있어서, 상기 차량에 탑재되어 상기 차량의 상기 적재대의 높이를 계측하는 계측 장치를 구비해도 된다.
중량 추정 시스템에 관한 제3 형태로서, 상기 제2 형태에 있어서, 상기 계측 장치는 복수의 계측 장치 중 하나이고, 상기 복수의 계측 장치가 상기 차량에 마련되고, 상기 복수의 계측 장치로부터 취득한 적재 후의 상기 적재대의 높이의 차분에 기초해 무게중심 위치를 추정하는 무게중심 위치 추정 장치를 구비해도 된다.
중량 추정 시스템에 관한 제4 형태로서, 상기 제3 형태에 있어서, 상기 무게중심 위치에 기초해 상기 차량의 제한 속도를 설정하는 제한 속도 설정 장치를 구비해도 된다.
본 개시에 의하면, 적하 중량 추정 장치에 의해 운반 차량에서 적하 중량을 추정할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 중량 추정 시스템을 포함하는 모식도이다.
도 2는 운반 차량에서의 거리 센서의 장착 위치를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 중량 추정 시스템의 중량 추정 순서를 설명하는 플로우차트이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 중량 추정 시스템의 무게중심 및 운전 제어 순서를 설명하는 플로우차트이다.
이하, 본 개시의 일 실시 형태를 도면을 이용해 설명한다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 운전 제어 시스템(S, 중량 추정 시스템)은, 운반 대상물(예를 들면, 컨테이너(C))을 목적하는 장소에 운반하거나 또는 그 운반을 지원하는 시스템이다. 본 개시의 운전 제어 시스템(S)은, 운반 대상물을 운반하고 있는 운반 차량의 자율 주행을 행하는 시스템이다.
본 실시 형태에 따른 운전 제어 시스템(S)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수의 거리 센서(1, 계측 장치), 변화량 산출부(2, 변화량 산출 장치), 무게중심 위치 추정부(3, 무게중심 위치 추정 장치), 적하 중량 추정부(4, 적하 중량 추정 장치), 제한 속도 설정부(5, 제한 속도 설정 장치) 및 운전 제어부(6)를 구비한다. 한편, 변화량 산출부(2), 무게중심 위치 추정부(3), 적하 중량 추정부(4), 제한 속도 설정부(5) 및 운전 제어부(6)는 연산 장치의 일 기능으로서 구성되어 있다. 또한, 상기 연산 장치는, CPU(Central Processing Unit), 메모리 등으로 구성된 컴퓨터이다. 상기 연산 장치는, 예를 들면 운반 차량에 탑재된 ECU(Electronic Control Unit)이다. 한편, 변화량 산출부(2, 변화량 산출 장치), 무게중심 위치 추정부(3, 무게중심 위치 추정 장치), 적하 중량 추정부(4, 적하 중량 추정 장치), 제한 속도 설정부(5, 제한 속도 설정 장치) 및 운전 제어부(6)가 각각 CPU, 메모리 등으로 구성된 컴퓨터라도 된다.
거리 센서(1)는, 예를 들면 운반 차량(차량)의 하부에, 도 2에 나타낸 바와 같이, 진행 방향의 전후에서 서로 마주해 2개가 장착되고, 또한 도 1에 나타낸 바와 같이, 진행 방향에 직교하는 방향(좌우 방향)을 따라 배치되는 섀시에, 소정의 거리만큼 이격되어 2개가 장착되어 있다. 즉, 거리 센서(1)는 차량 하부의 좌우 전후의 총 4개소의 계측점에 장착되어 있다. 이와 같은 거리 센서(1)는, 연직 방향 하방으로 레이저광을 주사하는 것으로, 적재대(N)의 지면으로부터의 거리(적재대(N)의 높이)를 계측하는 장치이다. 한편, 진행 방향 앞쪽에 장착되는 거리 센서(1)는, 운반 차량의 전방 및 후방을 포함하는 영역을 주사 가능하게 되어 있어, 장애물의 검지도 가능하다. 거리 센서(1)는, 예를 들면, 2차원 또는 3차원의 LRF(Laser Range Finder)나 2차원 또는 3차원의 LIDAR(Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging)이다. 또한, 거리 센서(1)는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)에 이용되는 센서의 데이터를 응용하는 것이라도 무방하다.
변화량 산출부(2)는, 거리 센서(1)로부터 운반 차량의 섀시에서 지면까지의 거리를 취득한다. 그리고, 변화량 산출부(2)는, 각 거리 센서(1)에서의 적재 전후의 운반 차량의 섀시에서 지면까지의 거리의 차분(변화량)을 산출한다.
무게중심 위치 추정부(3)는, 변화량 산출부(2)에 의해 산출된 4개의 거리 센서(1)의 각각에서의 지면까지의 거리의 차분을 취득한다. 그리고, 무게중심 위치 추정부(3)는, 4개의 거리 센서(1)로부터 취득한 지면까지의 거리의 차분에 기초해 운반 차량의 무게중심 위치를 추정한다. 차분의 크기는 계측점에서의 하중의 크기와 상관이 있다. 따라서, 무게중심 위치 추정부(3)는 미리 지면으로부터의 거리의 차분과 무게중심 위치의 상관관계의 매핑을 산출함으로써, 전후 방향 및 좌우 방향의 각각의 계측점에 대한 지면으로부터의 거리의 차분으로부터 무게중심 위치를 추정하는 것이 가능하다.
적하 중량 추정부(4)는, 변화량 산출부(2)에 의해 산출된 4개의 거리 센서(1) 각각에서의 지면까지의 거리의 차분을 취득해, 예를 들면 평균치를 산출한다. 그리고, 적하 중량 추정부(4)는, 미리 기억되어 있는 적하 중량과 지면까지의 거리의 차분의 상관관계 매핑 데이터에 기초해 적하 중량을 추정한다. 한편, 이 적하 중량과 지면까지의 거리의 차분의 상관관계 매핑 데이터는, 지면까지의 거리의 차분이 클수록 적하 중량이 큰 경향을 갖고 있다.
제한 속도 설정부(5)는, 무게중심 위치 및 적하 중량과 적하물 붕괴 및 전도되지 않는 제한 속도의 상관관계의 매핑을 미리 기억하고 있다. 그리고, 제한 속도 설정부(5)는, 무게중심 위치 및 적하 중량을 무게중심 위치 추정부(3) 및 적하 중량 추정부(4)로부터 취득하고, 상기 무게중심 위치 및 적하 중량과 적하물 붕괴 및 전도되지 않는 제한 속도의 상관관계 매핑에 기초해 운반 차량의 제한 속도를 설정한다. 한편, 이 상관관계의 매핑은, 예를 들면 운반 차량의 무게중심 위치가 운반 차량의 한쪽으로 치우쳐 있는 경우나 적하 중량이 무거운 경우에, 제한 속도를 낮게 설정하는 경향을 갖고 있다.
운전 제어부(6)는, 추정된 무게중심 위치 및 적하 중량과 제한 속도에 기초해 운반 차량을 자율 운전하는 장치이다. 한편, 운전 제어부(6)는, 운전 경로를 미리 기억하고 있을 뿐만 아니라, 카메라 또는 LIDAR(LIght Detection And Ranging) 등의 장애물 검지 시스템을 이용해 운반 차량을 자율 운전할 수 있다.
이와 같은 운전 제어 시스템(S)에서의 중량 추정의 플로우를 도 3을 참조해 설명한다.
운전 제어 시스템(S)은, 우선, 미리 적재 전후의 운반 차량의 지면으로부터의 거리의 차분과 적하 중량의 상관관계를 사전에 계측하여 취득한다(스텝 S1).
실제 운반 차량에서의 적하 중량의 추정에 있어서, 운전 제어 시스템(S)은 먼저 적재 전의 지면으로부터의 거리를 거리 센서(1)에 의해 계측하고(스텝 S2), 그 후 컨테이너(C)를 운반 차량에 적재한다(스텝 S3).
그리고, 운전 제어 시스템(S)은 적재 후의 지면으로부터의 거리를 거리 센서(1)에 의해 계측한다(스텝 S4). 계속해서, 운전 제어 시스템(S)은, 변화량 산출부(2)에 의해, 거리 센서(1)에 의해 계측된 적재 전후의 지면으로부터의 거리의 차분을 산출한다(스텝 S5). 한편, 본 실시 형태의 스텝 S5에서는 4개의 거리 센서(1)의 차분의 평균을 더 산출한다.
운전 제어 시스템(S)은, 적하 중량 추정부(4)에 의해, 상기 차분의 평균을 스텝 S1에서 미리 취득한 상관관계와 비교해 적하 중량을 추정한다(스텝 S6).
다음으로, 운전 제어 시스템(S)에서의 무게중심 위치 추정 및 제한 속도 설정의 플로우를 도 4를 참조해 설명한다.
운전 제어 시스템(S)은, 무게중심 위치 추정부(3)에 의해, 미리 운반 차량의 지면으로부터의 거리의 차분과 무게중심 위치의 상관관계를 사전에 계측하여 취득한다(스텝 S11).
그리고, 운전 제어 시스템(S)은, 상기 중량 추정시에서의 스텝 S2∼S4에서 취득한 적재 전후의 지면으로부터의 거리의 차분을 산출한다(스텝 S12). 또한, 운전 제어 시스템(S)은, 상기 차분을 스텝 S11에서 미리 취득한 상관관계와 비교해 무게중심 위치를 추정한다(스텝 S13).
또한, 운전 제어 시스템(S)은, 제한 속도 설정부(5)에 의해, 적하 중량을 취득함과 함께, 미리 기억된 무게중심 위치 및 적하 중량과 적하물 붕괴 및 전도되지 않는 제한 속도의 상관관계 매핑에 기초해, 무게중심 위치와 적하 중량으로부터 제한 속도를 설정한다(스텝 S14). 그리고, 운전 제어 시스템(S)은, 운반 차량의 주행시에, 운전 제어부(6)에 의해 운반 차량의 현재 주행 속도를 취득한다(스텝 S15). 그리고, 운전 제어 시스템(S)은, 운전 제어부(6)에 의해, 현재 속도가 제한 속도 설정부(5)에 의해 설정된 제한 속도 이상인지 여부를 판단한다(스텝 S16). 현재 속도가 제한 속도 이상인 경우, 즉, 판단이 '예'인 경우에는, 운전 제어 시스템(S)은 운전 제어부(6)에 의해 운반 차량의 감속을 실시한다(스텝 S17). 한편, 제한 속도 미만인 경우, 즉, 판단이 '아니오'인 경우에는 감속을 실시하지 않고, 속도를 유지한다.
이와 같은 본 실시 형태에 따른 운전 제어 시스템(S)에 의하면, 거리 센서(1)를 이용해 중량을 추정할 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 운반 차량의 적하 중량을 추정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 운전 제어 시스템(S)에 의하면, 거리 센서(1)를 운반 차량에 복수 개 마련함으로써 무게중심 위치를 추정할 수 있다. 따라서, 무게중심 위치에 기초하는 운전에 의해, 운반 차량에 적재된 컨테이너(C)의 적하물 붕괴나 전도를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 운전 제어 시스템(S)에 의하면, 추정된 무게중심 위치와 적하 중량에 기초해 제한 속도를 설정한다. 이에 따라, 무게중심 위치와 적하 중량에 기초해 운반 차량의 자율 운전을 실시하는 것이 가능하고, 컨테이너(C)의 적하물 붕괴나 운반 차량의 전도를 방지할 수 있다.
한편, 본 개시는 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 이하와 같은 변형예가 가능하다.
(1) 상기 실시 형태에서는 운전 제어 시스템(S)을 운반 차량의 자율 운전을 지원하는 시스템으로 하였지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 운반 차량의 운전자에게 운전 지원 정보를 제공하는 시스템이라도 된다. 이 경우, 운반 차량의 운전자가 눈으로 확인 가능한 모니터나 자동차 앞유리에 제한 속도나 중량 및 무게중심 위치를 표시한다. 또한, 운전자에 의한 운전시에, 속도가 제한 속도 설정부(5)에 의해 설정된 제한 속도를 초과한 경우에만, 운전 제어부(6)에 의해 감속을 행하는 것으로 해도 된다.
(2) 또한, 상기 실시 형태에서는 제한 속도 설정부(5)에 의해 일반 주행시의 제한 속도를 설정하는 것으로 하였지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제한 속도 설정부(5)는 전도가 발생하기 쉬운 커브를 돌 때의 제한 속도를 설정하는 것으로 해도 된다.
(3) 또한, 상기 실시 형태에서는 제한 속도 설정부(5)에 의해 제한 속도를 설정하는 것으로 하였지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 운전 제어 시스템(S)은 주행시의 가속도의 상한을 설정하는 것도 가능하다. 이 경우, 운반 차량에 대해 가속도계를 마련함으로써, 주행시의 가속도가 상한을 초과한 경우, 운전 제어부(6)에 의해 가속도를 저감시키는 제어를 실시하는 것이 가능하다.
(4) 또한, 상기 실시 형태에서는 운전 제어 시스템(S)이 거리 센서(1)를 구비하는 것으로 하였지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 운전 제어 시스템(S)은 장애물 검출용의 LIDAR를 이용해 적재대의 높이를 측정하는 것으로 해도 된다.
(5) 또한, 운반 차량의 주위에 마커를 마련하고, 마커와 거리 센서(1)의 거리를 계측해, 적재 전후의 마커와 거리 센서(1)의 거리의 차분으로부터 적재 중량을 계측하는 것도 가능하다. 이 경우, 운반 차량이 평면이 아닌 지면에 주차된 경우에도 적용이 가능하다.
(6) 또한, 공장 등에 설치되어 있는 크레인이나 포크리프트에 장착된 거리 센서(장애물 검출 센서)를 이용해 운반 차량의 적재 전후의 적재대(N)의 높이를 계측하고, 무선 통신 등에 의해 운반 차량에 송신하는 것도 가능하다. 이 경우, 차량에 거리 센서 등을 구비할 필요가 없다.
(7) 또한, 상기 실시 형태에서는 거리 센서(1)를 복수 개 마련하는 것으로 하였지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 거리 센서(1)는 운반 차량에 1개만 마련되는 것으로 해도 된다.
(8) 또한, 운반 차량의 헤드(차량 전방)에 장착된 장애물 센서를 이용해, 적재대(N)의 적재 전후의 높이 변화를 계측하는 것도 가능하다. 이 경우, 거리 센서(1)를 새롭게 마련할 필요가 없다.
(9) 또한, 상기 실시 형태에서는 4개의 거리 센서(1) 각각에서의 지면까지의 거리의 차분을 취득하고 평균을 구하는 것으로 하였지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 거리 센서(1)의 차분과 적하 총중량 및 무게중심 위치의 매핑 데이터에 의한 가중 평균치를 산출해도 된다.
《산업상 이용 가능성》
본 개시에 의하면, 적하 중량 추정 장치에 의해 운반 차량에서 적하 중량을 추정할 수 있다.
1: 거리 센서
2: 변화량 산출부
3: 무게중심 위치 추정부
4: 적하 중량 추정부
5: 제한 속도 설정부
6: 운전 제어부
C: 컨테이너
N: 적재대
S: 운전 제어 시스템

Claims (4)

  1. 차량의 적재 전 적재대의 높이와 상기 차량의 적재 후의 상기 적재대의 높이를 취득해 적재 전후의 상기 적재대의 높이의 변화량을 산출하는 변화량 산출 장치와,
    미리 기억되어 있는 상기 변화량과 적하 중량의 상관관계에 기초해 상기 적하 중량을 추정하는 적하 중량 추정 장치를 구비하는, 중량 추정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량에 탑재되어 상기 차량의 상기 적재대의 높이를 계측하는 계측 장치를 더 구비하는, 중량 추정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 계측 장치가 복수의 계측 장치 중 하나이고,
    상기 복수의 계측 장치가 상기 차량에 마련되고,
    상기 복수의 계측 장치로부터 취득한 적재 후의 상기 적재대의 높이의 차분에 기초해 무게중심 위치를 추정하는 무게중심 위치 추정 장치를 더 구비하는, 중량 추정 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무게중심 위치에 기초해 상기 차량의 제한 속도를 설정하는 제한 속도 설정 장치를 더 구비하는, 중량 추정 시스템.
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