WO2021111839A1 - 産業車両 - Google Patents
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Abstract
Description
産業車両の車速が高いほど、物体に到達するまでの時間が短い。このため、産業車両の車速が高いほど、予想軌跡を進行方向に長くすることで、産業車両の車速に応じた適正な車速制限を行うことが可能になる。
予想軌跡導出部は、操舵角から予想軌跡を導出するため、産業車両が旋回すると、産業車両の旋回方向に合わせて予想軌跡を導出する。導出される予想軌跡の精度を向上させることができる。
荷が積載される産業車両では、荷が積載される関係上、安定性が求められる。車速上限値が設定されることで、産業車両の安定性を高めることができる。
上記産業車両について、前記荷役装置の揚高を検出する揚高センサを備え、前記車速上限設定部は、前記荷役装置の揚高が高いほど前記車速上限値を低くしてもよい。
図1に示すように、産業車両としてのフォークリフト10は、車体11と、車体11の前下部に配置された2つの駆動輪12,13と、車体11の後下部に配置された2つの操舵輪14と、荷役装置20と、を備える。駆動輪12,13は、車幅方向に離間して配置されている。2つの操舵輪14は、車幅方向に隣接して配置されている。2つの操舵輪14は、車幅方向において、駆動輪12,13同士の間の中央位置に配置されている。隣接して配置された2つの操舵輪14を1つの操舵輪14とみなすと、フォークリフト10は三輪式のフォークリフトとみなすことができる。車体11は、運転席の上部に設けられたヘッドガード15を備える。以下の説明において、前後左右は、フォークリフト10の前後左右を示す。
次に、ステップS110において、障害物検出装置55は、ステレオ処理を行うことで、視差画像を取得する。視差画像は、画素に対して視差[px]を対応付けたものである。視差画像とは、必ずしも表示を要するものではなく、視差画像における各画素に視差が対応付けられたデータのことを示す。視差は、ステレオカメラ52の備える2つのカメラ53,54によって撮像された画像を比較し、各画像に写る同一特徴点について画像間の画素数の差を導出することで得られる。障害物検出装置55は、2つのカメラ53,54によって撮像された画像のうち一方を基準画像、他方を比較画像とし、基準画像の画素毎に、最も類似する比較画像の画素を抽出する。障害物検出装置55は、基準画像の画素と、比較画像の画素の画素数の差を視差として算出する。これにより、基準画像の各画素に視差が対応付けられた視差画像を取得することができる。なお、特徴点とは、物体のエッジなど、境目として認識可能な部分である。特徴点は、輝度情報などから検出することができる。
フォークリフト10では、物体検出部51によって検出された物体の位置、及び物体の種類に応じて主制御装置31によって車速の制御が行われる。物体の種類とは、人と、人以外の障害物のいずれかである。以下の説明において、障害物とは人以外の物体を示す。車速の制御には、自動減速制御と、発進制限制御と、が含まれる。
図9に示すように、発進制限制御では、主制御装置31の状態を通常制御状態S10、発進制限状態S2、発進禁止状態S3、強制動作状態S4、及び強制動作プレ解除状態S5のいずれかの状態にすることで、各状態に応じた制御が行われる。
条件A2…ディレクションセンサ35の検出結果が中立、又はディレクションセンサ35の検出結果が後進であって物体が存在する領域N,NL,NRと予想軌跡Tの方向とが一致している。
条件A3…フォークリフト10が停止している。
条件B2…ディレクションセンサ35の検出結果が前進。
条件B3…ディレクションセンサ35の検出結果が後進であって物体が存在する領域N,NL,NRと予想軌跡Tの方向とが一致していない。
条件C2…アクセルオン。
条件C2のアクセルオンとは、フォークリフト10の操作者によりアクセルペダル16が操作されたことを示す。アクセルペダル16が操作されたことは、アクセルセンサ34の検出結果から判断することができる。なお、アクセルオンには、アクセルペダル16の遊び=不感帯領域でのアクセルペダル16の操作も含まれる。
アクセルオフとは、フォークリフト10の操作者によりアクセルペダル16が操作されていないことを示す。アクセルペダル16が操作されていないことは、アクセルセンサ34の検出結果から判断することができる。条件D1は、条件C2が不成立になることで成立するといえる。
条件E2…ディレクションセンサ35の検出結果が前回値とは異なる。
条件E3…フォークリフト10が走行している。
強制動作プレ解除条件は、発進制限解除条件と同一条件といえる。
図10に示すように、強制動作プレ解除状態S5とは、車速制限が解除される一方で、加速度上限値がAS1[m/s2]に設定されることで、加速度に制限が課される状態である。AS1は、0より大きい値であり、フォークリフト10の到達し得る最高加速度よりも低い値である。主制御装置31は、AS1以下でのフォークリフト10の加速を許容する。加速度制限が課されている場合、主制御装置31は、フォークリフト10の加速度が加速度上限値を上回らないように制御を行う。例えば、主制御装置31は、目標回転数を指示する指令と、目標加速度とを指示する指令とを走行制御装置43に送信する。走行制御装置43は、目標回転数と目標加速度から、フォークリフト10の加速度が目標加速度となるように走行用モータ41の回転数を制御する。主制御装置31は、加速度上限値が設定されると、目標加速度として加速度上限値を走行制御装置43に送信する。これにより、主制御装置31は、フォークリフト10に加速度制限を課すことができる。強制動作プレ解除状態S5では、警報装置58による警報は行われない。
条件G2…アクセルオフ。
条件G1は、目標車速と、フォークリフト10の車速との差である速度偏差が第1所定値未満になることといえる。強制動作プレ解除状態S5では、加速度制限が課されるため、フォークリフト10の速度追従性が低下し、フォークリフト10の車速が目標車速に到達しにくい。第1所定値は、加速度制限が課されている状態で、フォークリフト10の車速が操作者の意図する目標車速に到達したと判定するために設定されている。第1所定値としては、例えば、0.5[km/h]~2.0[km/h]から任意の値を設定することができる。
次に、自動減速制御について説明する。
主制御装置31が通常制御状態S10の際に、プレ走行制限条件が成立すると、主制御装置31はプレ走行制限状態S11に遷移する。プレ走行制限条件の成立とは、以下の条件H1,H2の両方が成立することである。
条件H2…フォークリフト10が後進方向に走行している。
警報エリアは、自動減速エリアAA2内のうち車速制限が課されるエリアとは異なるエリアである。警報エリアとは、予想軌跡T内に人が入る前に警報装置58による警報を行えるように設定されたエリアである。条件H1の警報エリアは、予想軌跡T内を除く自動減速エリアAA2の全体であってもよいし、予想軌跡Tから予想軌跡T外に拡がる所定の範囲のエリアであってもよい。
条件I2…後進方向への走行停止、かつ、後進操作されていない。
後進方向への走行停止とは、フォークリフト10の車速が停止判定閾値より高い状態から停止判定閾値以下となることである。即ち、走行しているフォークリフト10を停止させることである。後進操作されていない状態とは、アクセル開度が0%=アクセルペダル16が操作されていない状態、及びディレクションセンサ35の検出結果が後進ではない状態の少なくともいずれかが成立する状態である。ディレクションセンサ35の検出結果が後進ではない状態とは、ディレクションセンサ35の検出結果が中立又は前進の状態である。
条件J2…フォークリフト10が後進方向に走行している。
条件J1が成立しているか否かは、人のX座標及びY座標から判定することができる。予想軌跡Tは、X座標及びY座標で規定されているため、人のX座標及びY座標から、人が予想軌跡T内に存在しているかを判定することができる。予想軌跡Tは、自動減速エリアAA2内で導出されるため、予想軌跡T内に人が存在する場合、当該人は自動減速エリアAA2内、かつ、予想軌跡T内に存在しているといえる。条件J2は、条件H2と同一条件である。
条件K1は、条件I2と同一条件である。
主制御装置31が走行制限状態S12の際に、走行制限プレ解除条件が成立すると、主制御装置31は走行制限プレ解除状態S13に遷移する。走行制限プレ解除条件の成立とは、以下の条件L1,L2の全てが成立することである。
条件L2…フォークリフト10が後進方向に走行している。
条件L1は、条件J1が不成立になると成立するといえる。条件L2は、条件H2と同一条件である。
条件M2…後進操作されていない。
条件M1は、目標車速と、フォークリフト10の車速との差である速度偏差が第2所定値未満になることといえる。走行制限プレ解除状態S13では、加速度制限が課されるため、フォークリフト10の速度追従性が低下し、フォークリフト10の車速が目標車速に到達しにくい。第2所定値は、加速度制限が課されている状態で、フォークリフト10の車速が操作者の意図する目標車速に到達したと判定するために設定されている。第2所定値としては、例えば、0.5[km/h]~2.0[km/h]から任意の値を設定できる。第2所定値は、第1所定値と同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。
図14に示すように、主制御装置31が制限解除状態S21の際に、プレ制限開始条件が成立すると、主制御装置31はプレ制限開始状態S22に遷移する。プレ制限開始条件の成立とは、以下の条件N1,N2の全てが成立することである。
条件N2…フォークリフト10が後進方向に走行している。
事前警報エリアとは、車速制限が課される車速制限エリアよりも遠方に存在するエリアである。車速制限エリアとは、自動減速エリアAA2内、かつ、予想軌跡T外のエリアのうち車速制限が課されるエリアである。自動減速エリアAA2内のうちフォークリフト10から遠方の位置では、車速制限を課さない場合がある。即ち、自動減速エリアAA2内には、車速制限が課される車速制限エリアと車速制限エリアよりもフォークリフト10から離れたエリアであって車速制限が課されないエリアの両方が存在し得る。車速制限エリアは、予想軌跡Tから予想軌跡Tの後方及び予想軌跡Tの左右に拡がる領域である。車速制限エリアは、フォークリフト10の車速及び予想軌跡Tから定まる。事前警報エリアは、フォークリフト10の車速よりも高い車速上限値が設定されるエリアである。事前警報エリアは、フォークリフト10の車速と、人の位置に応じて設定される車速上限値から導出され、人が事前警報エリア内に入ってから車速制限エリアに入るまでの時間が予め定められた設定時間となるように導出される。予め定められた設定時間としては、例えば、1秒~3秒等である。
条件O2…後進方向への走行停止、かつ、後進操作されていない。
主制御装置31がプレ制限開始状態S22の際に、第1制限開始条件が成立すると、主制御装置31は制限開始状態S23に遷移する。第1制限開始条件の成立とは、以下の条件P1,P2の全てが成立することである。
条件P2…フォークリフト10が後進方向に走行している。
図10に示すように、制限開始状態S23とは、自動減速エリアAA2のうち車速制限エリアに人が存在することで、フォークリフト10に車速制限が課される状態である。車速上限値は、フォークリフト10から人までの距離が短いほど低い値に設定される。主制御装置31の記憶部33、あるいは、外部記憶装置などの記憶媒体には、フォークリフト10から人までの距離に車速上限値を対応付けたマップが記憶されている。主制御装置31は、マップに応じた車速上限値であるマップ値を車速上限値として設定する。なお、車速上限値は、フォークリフト10から人までの距離が短くなるのに比例して低くなる態様に限られず、フォークリフト10から人までの距離が短くなると車速上限値が低くなるような相関があればよい。自動減速エリアAA2のうち車速制限エリアに複数の人が存在する場合、最もフォークリフト10に近い人の位置によって車速上限値は定まる。
主制御装置31が制限開始状態S23の際に、制限プレ解除条件が成立すると、主制御装置31は制限プレ解除状態S24に遷移する。制限プレ解除条件の成立とは、以下の条件R1が成立することである。
図10に示すように、制限プレ解除状態S24とは、車速制限が解除される一方で、加速度上限値がAS3[m/s2]に設定されることで、加速度制限が課される状態である。AS3は、0より大きい値であり、フォークリフト10の到達し得る最高加速度よりも低い値である。主制御装置31は、AS3以下でのフォークリフト10の加速を許容する。AS3は、AS1やAS2と同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。
主制御装置31が制限プレ解除状態S24の際に、制限本解除条件が成立すると、主制御装置31は制限解除状態S21に遷移する。制限本解除条件の成立とは、以下の条件T1,T2の少なくともいずれかが成立することである。
条件T2…後進操作されていない。
条件T1は、目標車速と、フォークリフト10の車速との差である速度偏差が第3所定値未満になることといえる。制限プレ解除状態S24では、加速度制限が課されるため、フォークリフト10の速度追従性が低下し、フォークリフト10の車速が目標車速に到達しにくい。第3所定値は、加速度制限が課されている状態で、フォークリフト10の車速が操作者の意図する目標車速に到達したと判定するために設定されている。第3所定値としては、例えば、0.5[km/h]~2.0[km/h]から任意の値を設定することができる。第3所定値は、第1所定値や第2所定値と同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。
次に、物体が障害物の場合の車速制限制御について説明する。以下では、物体が人の場合に行われる車速制限制御と異なる点について説明し、物体が人の場合に行われる車速制限制御と同様な点については説明を省略する。
条件U1…自動減速エリアAA2のうち事前警報エリアに障害物が存在。
物体が障害物の場合の車速制限エリアは、自動減速エリアAA2のうち予想軌跡T内のエリアである。物体が障害物の場合、予想軌跡T内で車速制限エリアが設定される点が、物体が人の場合とは異なる。事前警報エリアは、車速制限エリアよりも遠方に存在するエリアである。事前警報エリアは、フォークリフト10の車速と、障害物の位置に応じて設定される車速上限値から導出され、障害物が事前警報エリア内に入ってから車速制限エリアに入るまでの時間が予め定められた設定時間となるように導出される。予め定められた設定時間としては、例えば、1秒~3秒等である。物体が障害物の場合、事前警報エリアは、例えば、予想軌跡T内のうち車速制限エリアよりも遠方のエリア、予想軌跡T外であって予想軌跡Tの延長線上のエリア、及びこれら両方を含むエリアのいずれかである。
本実施形態の作用について説明する。
(1)主制御装置31は、予想軌跡T内に物体が存在すると、車速上限値を設定する。詳細にいえば、発進制限制御、走行制限制御、人に対する車速制限制御、及び障害物に対する車速制限制御のそれぞれの制御で、予想軌跡T内に物体が存在する場合には、車速上限値が設定されるようにしている。主制御装置31は、車速上限値を上回らないようにフォークリフト10を制御する。フォークリフト10の操作者による減速操作がなくてもフォークリフト10の車速は車速上限値以下にされる。従って、フォークリフト10の操作者の作業性が向上される。
○強制動作状態S4の際に設定される車速上限値は、荷役装置20の揚高が高いほど低い値としてもよい。この場合、荷役装置20の揚高が高くなるのに比例して車速上限値が低くなる態様に限られず、マスト21を最低位置から最高位置まで上昇させた際に、少なくとも1点で車速上限値が低くなり、かつ、車速上限値が高くなる点が存在しなければよい。例えば、揚高に揚高閾値を設定し、揚高が揚高閾値よりも低い場合には低揚高、揚高が揚高閾値以上の場合には高揚高とする。主制御装置31は、揚高が高揚高の場合には揚高が低揚高の場合に比べて車速上限値を低く設定する。
○荷の重量に応じて車速上限値、加速度上限値及び減速度上限値のいずれも変更しない場合、フォークリフト10は重量センサ38を備えていなくてもよい。
○主制御装置31は、発進制限制御を行い、自動減速制御を行わなくてもよい。この場合、物体検出部51による物体の検出可能範囲内には自動減速エリアAA2が設定されず、発進制限エリアAA1が設定される。また、障害物検出装置55は、物体が人か否かの判定を行わなくてもよい。
○加速度上限値や減速度上限値の制限を行っていない各状態について、加速度上限値や減速度上限値を設定するようにしてもよい。
発進制限条件の成立は、以下の条件A11,A12,A13の全てが成立することであってもよい。
条件A12…フォークリフト10が停止している。
条件A13…ディレクションセンサ35の検出結果が前進ではない。
条件B11…発進制限エリアAA1、かつ、予想軌跡T内に物体が存在していない。
条件B11は、条件A11が不成立になったことともいえる。条件B12は、条件A13が不成立になったことともいえる。
強制動作プレ解除条件の成立は、条件B11が成立することとしてもよい。
条件G11…ディレクションセンサ35の検出結果が前進。
条件G12…以下の条件G21及び条件G22の両方が成立。
条件G22…フォークリフト10が走行している。
条件G12が成立するための条件の1つを条件G21とすることで、操作者が回避動作を行っている場合に強制動作プレ解除状態S5を通常制御状態S10に遷移させることができる。主制御装置31が強制動作プレ解除状態S5の場合、操作者はフォークリフト10の進行の妨げとなる物体を認識しており、この物体を回避するための回避動作を行っている場合がある。この際、加速度制限が課されていると、フォークリフト10の加速が制限されることで、フォークリフト10を円滑に進行させることができず、作業性の低下を招くおそれがある。条件G12が成立した場合には、主制御装置31を通常制御状態S10に遷移させることで、加速度制限を解除することができる。これにより、回避動作中や回避動作後のフォークリフト10の走行時に加速度制限が課されることが抑制され、作業性の低下を抑制することができる。
条件G13…条件G22及び以下の条件G23の両方が成立。
条件G23における規定時間は、条件G21における規定時間と同一の時間である。条件G12及び条件G13のいずれかが成立した場合に強制動作本解除条件を成立させることで、フォークリフト10の進行方向が前進方向であっても後進方向であっても、同様の操作によって主制御装置31を通常制御状態S10に遷移させることができる。詳細にいえば、前進方向への回避動作が規定時間継続して行われた場合と後進方向への回避動作が規定時間継続して行われた場合のいずれであっても主制御装置31は通常制御状態S10に遷移する。フォークリフト10の進行方向が前進方向であっても後進方向であっても、主制御装置31を通常制御状態S10に遷移させるために、操作者は同様の操作を行えばよく、操作性の向上が図られる。
強制動作本解除条件の成立は、条件G1,G2,G11,G12,G13のうちいずれかが成立することとしてもよい。この場合、条件G13が成立する場合には、条件G11が成立しており、条件G13は実質的に機能しない条件となる。従って、強制動作本解除条件の成立を条件G1,G2,G11,G12のいずれかの成立とした場合と同様の効果を得ることができる。
○発進禁止状態S3では、警報装置58による警報を強めなくてもよく、発進制限状態S2と同様の警報が行われるようにしてもよい。また、発進禁止状態S3では、警報装置58による警報を行わなくてもよい。
○プレ走行制限状態S11及びプレ制限開始状態S22での警報は、フォークリフト10のスイッチバック時にも行われるようにしてもよい。
○人に対する車速制限制御、及び障害物に対する車速制限制御の少なくともいずれかで、プレ制限開始状態S22を省略してもよい。この場合、事前警報エリアは設定されなくてもよい。
○中央領域Nの左右方向の寸法は、フォークリフト10の車幅方向の寸法より若干長くてもよいし、短くてもよい。
主制御装置31は、フォークリフト10の前方に延びる予想軌跡と、フォークリフト10の前方の物体が存在する領域とが一致していない状態が規定時間継続しているか否かを判定するといえる。
○障害物検出装置55は、ステレオカメラ52によって撮像された画像のうち比較画像を用いて、物体が人か障害物かの判定を行うようにしてもよい。物体の座標は、基準画像から導出されているため、物体の座標から比較画像上での物体の座標を導出すると、基線長に応じたずれが生じる。このため、障害物検出装置55は、基線長に応じて比較画像上での物体の座標を補正し、補正した座標に対して人検出処理を行う。
○警報装置58は、主制御装置31が直接作動させるようにしてもよい。
○フォークリフト10は、駆動装置であるエンジンの駆動によって走行するものでもよい。この場合、走行制御装置43は、エンジンへの燃料噴射量などを制御する装置となる。
○フォークリフト10は、フォークリフト10に搭乗していない操作者により遠隔操作されるものであってもよい。
○予想軌跡導出部及び車速上限設定部は、主制御装置31とは異なる装置であってもよい。この場合、予想軌跡導出部及び車速上限設定部と主制御装置31とをバス60によって接続し、主制御装置31、予想軌跡導出部及び車速上限設定部で互いの情報を取得可能に構成する。
○産業車両としては、荷等の搬送に用いられる牽引車、ピッキング作業に用いられるオーダーピッカー等、限られた領域での作業に用いられるものであればどのようなものであってもよい。即ち、産業車両としては、荷下ろしや荷積みを行う荷役装置20を備えていないものであってもよい。
AA2 自動減速エリア
10 産業車両としてのフォークリフト
20 荷役装置
31 予想軌跡導出部及び車速上限設定部としての主制御装置
37 揚高センサ
38 重量センサ
41 駆動装置としての走行用モータ
43 走行制御装置
51 物体検出部
55 判定部としての障害物検出装置
Claims (9)
- 駆動装置と、
前記駆動装置を制御する走行制御装置と、
前記走行制御装置に指令を与える主制御装置と、を備え、前記主制御装置の指令に応じて前記走行制御装置が前記駆動装置を制御することで走行する産業車両であって、
前記産業車両の進行方向に存在する物体の位置を検出する物体検出部と、
前記産業車両が通過すると予想される軌跡である予想軌跡を導出する予想軌跡導出部と、
前記物体検出部により検出された前記物体が前記予想軌跡内に位置している場合であって前記産業車両の進行方向が前記物体に近づく方向の場合に車速上限値を設定することで、前記産業車両に車速制限を課す車速上限設定部と、を備え、
前記主制御装置は、前記産業車両の車速が前記車速上限値を上回らないように前記走行制御装置に前記指令を与える、産業車両。 - 前記物体検出部による物体の検出可能範囲内には自動減速エリアが設定されており、
前記車速上限設定部は、前記自動減速エリア内、かつ、前記予想軌跡内に前記物体が存在している場合、前記自動減速エリア内、かつ、前記予想軌跡外に前記物体が存在している場合に比べて前記車速上限値を低く設定する、請求項1に記載の産業車両。 - 前記物体検出部は、前記物体が人か、人以外の障害物かを判定する判定部を備え、
前記車速上限設定部は、前記物体が人と判定された場合、前記物体が障害物と判定された場合に比べて前記車速上限値を低く設定する、請求項2に記載の産業車両。 - 前記物体検出部による物体の検出可能範囲内には発進制限エリアが設定されており、
前記車速上限設定部は、前記産業車両が停止している状態で、前記発進制限エリア内、かつ、前記予想軌跡内に前記物体が存在している場合、前記車速上限値を0に設定する、請求項1~請求項3のうちいずれか一項に記載の産業車両。 - 前記予想軌跡導出部は、前記車速が高いほど、前記進行方向に対する前記予想軌跡の寸法を長くする、請求項1~請求項4のうちいずれか一項に記載の産業車両。
- 前記予想軌跡導出部は、前記産業車両の操舵角から前記予想軌跡を導出する、請求項1~請求項5のうちいずれか一項に記載の産業車両。
- 荷が積載される荷役装置を備える、請求項1~請求項6のうちいずれか一項に記載の産業車両。
- 前記荷役装置に積載された荷の重量を検出する重量センサを備え、
前記車速上限設定部は、前記荷の重量が重いほど前記車速上限値を低くする、請求項7に記載の産業車両。 - 前記荷役装置の揚高を検出する揚高センサを備え、
前記車速上限設定部は、前記荷役装置の揚高が高いほど前記車速上限値を低くする、請求項7又は請求項8に記載の産業車両。
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