JP7439724B2 - 無人産業車両 - Google Patents

Description

本発明は、無人産業車両に関する。

従来から、無人産業車両の一種である無人フォークリフトでは、例えば特許文献１のように、油圧回路装置によって操舵輪の操舵が行われている。油圧回路装置は、ステアリングホイールの操作に基づいて操舵輪の操舵を行う。無人フォークリフトは、操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出器と、ステアリングホイールの操作を制御する制御装置と、を備えている。制御装置は、操舵角検出器により検出される操舵角が目標操舵角に近づくようにステアリングホイールの操作を行う操舵角制御を実行する。そして、無人フォークリフトは、制御装置が操舵角制御を実行することにより、ステアリングホイールの操作が行われて、油圧回路装置によって操舵輪の操舵角が目標操舵角に近づくように操舵輪の操舵が行われることで、予め定められた走行経路に沿って走行するようになっている。

特開２０１８－１４０８４３号公報

ところで、このように、油圧回路装置によって操舵輪の操舵が行われる無人フォークリフトにおいては、ステアリングホイールから操舵輪までの間に作動油が存在しているため、例えば、電動パワーステアリングのように、ステアリングホイールから操舵輪までの間が全て剛体によって連結されていない。よって、例えば、ステアリングホイールの操作が行われて、操舵輪が一方向に操舵した後、無人フォークリフトを停止させたときに、操舵輪が地面からの反力を受けることで、操舵輪が、一方向とは逆方向へ僅かに操舵してしまう場合がある。

すると、無人フォークリフトを停止させたときに、操舵角検出器により検出される操舵角が目標操舵角に一致していたとしても、操舵角検出器により検出される操舵角が目標操舵角に対して僅かにずれてしまうことになる。このため、例えば、無人フォークリフトが停止しており、操舵輪の操舵を行う必要が無い場合であっても、制御装置は、操舵角制御を再び実行することになる。これが繰り返し行われることになると、例えば、無人フォークリフトが停止しており、操舵輪の操舵を行う必要が無い場合であっても、ステアリングホイールが操作され続けることになってしまうため、無人フォークリフトを用いて作業する作業者に不安を与えてしまう虞がある。なお、このような課題は、無人フォークリフトに限るものではなく、油圧回路装置によって操舵輪の操舵が行われる無人産業車両であれば、共通の課題が生じ得る。

上記課題を解決する無人産業車両は、車体と、前記車体に設けられる操舵輪と、前記車体に設けられるステアリングホイールと、前記ステアリングホイールの操作に基づいて前記操舵輪の操舵を行う油圧回路装置と、前記操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出器と、前記操舵角検出器により検出される操舵角が目標操舵角に近づくように前記ステアリングホイールの操作を行う操舵角制御を実行する制御装置と、備えた無人産業車両であって、車速を検出する車速検出部を備え、前記制御装置は、前記車速検出部によって検出された車速が予め定められた車速以上であった場合、もしくは、前記車速検出部によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ前記操舵輪の操舵を行う場合には、前記操舵角制御を実行し、前記車速検出部によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ前記操舵輪の操舵を行わない場合には、前記操舵角制御を実行しない。

これによれば、制御装置は、車速検出部によって検出された車速が予め定められた車速以上であった場合、もしくは、車速検出部によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ前記操舵輪の操舵を行う場合には、操舵角制御を実行する。よって、例えば、無人産業車両が走行していたり、無人産業車両が停止している状態において、据切りのような操舵輪の操舵を行う必要が有ったりする場合に、制御装置における操舵角制御が実行される。したがって、このような、操舵輪の操舵を行う必要が有る場合の操舵輪の操舵角の制御性が維持される。

一方で、制御装置は、車速検出部によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ操舵輪の操舵を行わない場合には、操舵角制御を実行しないため、例えば、無人産業車両が停止している状態において、操舵輪の操舵を行う必要が無い場合に、ステアリングホイールが操作され続けることが無い。したがって、無人産業車両を用いて作業する作業者の不安を低減させることができる。以上により、操舵輪の操舵角の制御性を維持しつつも、作業者の不安を低減させることができる。

この発明によれば、操舵輪の操舵角の制御性を維持しつつも、作業者の不安を低減させることができる。

実施形態における無人フォークリフトの概略平面図。 無人フォークリフトの電気的構成を示すブロック図。 制御装置の制御を説明するためのフローチャート。

以下、無人産業車両を無人フォークリフトに具体化した一実施形態を図１～図３にしたがって説明する。
図１に示すように、無人フォークリフト１０は、車体１１と、駆動輪１２及び操舵輪１３と、を備えている。駆動輪１２は、車体１１の前下部に設けられている。操舵輪１３は、車体１１の後下部に設けられている。また、無人フォークリフト１０は、駆動輪１２を駆動させる走行用モータＭ１を備えている。走行用モータＭ１は、図示しないバッテリの電力によって駆動する。したがって、本実施形態の無人フォークリフト１０は、バッテリから走行用モータＭ１へ電力が供給されることにより走行用モータＭ１が駆動され、走行用モータＭ１の駆動によって駆動輪１２が回転駆動されることで走行動作を行うバッテリ式である。

無人フォークリフト１０は、荷役装置１４を備えている。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に装備される一対のフォーク１７と、を備えている。フォーク１７には、荷が積載される。リフトブラケット１６及びフォーク１７は、図示しないリフトシリンダによって昇降動作する。マスト１５は、リフトブラケット１６を昇降可能に支持する。マスト１５は、図示しないティルトシリンダによってフォーク１７と共に傾動する。リフトシリンダ及びティルトシリンダは油圧シリンダである。

無人フォークリフト１０は、油圧ポンプ１８及び油圧タンク１９を備えている。油圧ポンプ１８及び油圧タンク１９は、車体１１に設けられている。油圧タンク１９には、作動油が貯留されている。油圧ポンプ１８は、油圧タンク１９に貯留されている作動油をリフトシリンダ及びティルトシリンダに供給する。そして、油圧ポンプ１８からリフトシリンダ及びティルトシリンダに対して作動油が供給されることにより、リフトシリンダによるリフトブラケット１６及びフォーク１７の昇降動作やティルトシリンダによるマスト１５の傾動動作といった無人フォークリフト１０の荷役動作が行われる。

無人フォークリフト１０は、ステアリングホイール２０及び運転シート２１を備えている。ステアリングホイール２０及び運転シート２１は、車体１１に設けられている。ステアリングホイール２０は、運転シート２１の前方に配置されている。運転シート２１には、作業者が着座可能である。そして、運転シート２１に着座した作業者は、無人フォークリフト１０の走行動作を行うために必要なステアリングホイール２０の操作や、無人フォークリフト１０の荷役動作を行うために必要な図示しない荷役レバーの操作を行うことが可能である。したがって、本実施形態の無人フォークリフト１０は、運転シート２１に着座する作業者が、無人フォークリフト１０の走行動作を行うために必要なステアリングホイール２０の操作や、無人フォークリフト１０の荷役動作を行うために必要な荷役レバーの操作を行う有人フォークリフトとしても機能する。

無人フォークリフト１０は、ステアリングシリンダ２２を備えている。ステアリングシリンダ２２は、車体１１に設けられている。ステアリングシリンダ２２は、復動型シリンダである。ステアリングシリンダ２２は、油圧タンク１９に貯留されている作動油が油圧ポンプ１８によって供給されることにより作動する。ステアリングシリンダ２２には、ステアリングホイール２０の操作に応じた作動油が油圧ポンプ１８から供給される。

そして、ステアリングシリンダ２２は、ステアリングホイール２０の操作に応じた作動油が油圧ポンプ１８から供給されることにより、ステアリングシリンダ２２に対する油圧ポンプ１８からの作動油の供給量に応じた操舵輪１３の操舵を行う。よって、油圧ポンプ１８及びステアリングシリンダ２２は、ステアリングホイール２０の操作に基づいて操舵輪１３の操舵を行う油圧回路装置２３を構成している。したがって、無人フォークリフト１０は、ステアリングホイール２０の操作に基づいて操舵輪１３の操舵を行う油圧回路装置２３を備えている。

図２に示すように、無人フォークリフト１０は、制御装置３０を備えている。制御装置３０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えている。また、制御装置３０は、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等により構成されるメモリを備えている。さらに、制御装置３０は、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えている。

無人フォークリフト１０は、操舵輪１３の操舵角を検出する操舵角検出器３１を備えている。操舵角検出器３１は、制御装置３０に電気的に接続されている。そして、操舵角検出器３１により検出された操舵輪１３の操舵角に関する検出信号が制御装置３０に送信される。制御装置３０には、操舵角検出器３１から送信された検出信号に基づいて、操舵輪１３の操舵角を演算する操舵角演算プログラムが予め記憶されている。

無人フォークリフト１０は、無人フォークリフト１０の走行速度、すなわち無人フォークリフト１０の車速を検出する車速検出部としてのエンコーダ３２を備えている。エンコーダ３２は、駆動輪１２の回転数から無人フォークリフト１０の車速を検出する。エンコーダ３２は、制御装置３０に電気的に接続されている。そして、エンコーダ３２によって検出された無人フォークリフト１０の車速に関する検出信号が制御装置３０に送信される。制御装置３０には、エンコーダ３２から送信された検出信号に基づいて、無人フォークリフト１０の車速を演算する車速演算プログラムが予め記憶されている。

制御装置３０は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）や、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等の公知の技術を用いて、無人フォークリフト１０の現在位置を取得する。そして、制御装置３０には、無人フォークリフト１０の現在位置に関する情報に基づいて、予め定められた走行経路に対する無人フォークリフト１０の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出プログラムが予め記憶されている。

制御装置３０には、無人フォークリフト１０の位置ずれ量に基づいて、無人フォークリフト１０が予め定められた走行経路へ復帰するための目標操舵角を算出する目標操舵角算出プログラムが予め記憶されている。そして、制御装置３０には、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に近づくようにステアリングホイール２０の操作を行う操舵角制御を実行する実行プログラムが予め記憶されている。したがって、制御装置３０は、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に近づくようにステアリングホイール２０の操作を行う操舵角制御を実行する。

制御装置３０は、管理サーバー４０と無線通信を行う。制御装置３０は、無人フォークリフト１０の現在位置や位置ずれ量等の情報を図示しない通信アンテナを介して管理サーバー４０に送信する。管理サーバー４０は、制御装置３０から送信された情報を受信して、無人フォークリフト１０の運行の管理を行ったり、無人フォークリフト１０のフォーク１７に積載されている荷に関する情報の管理を行ったりする。

例えば、管理サーバー４０は、制御装置３０から送信された情報に基づいて、無人フォークリフト１０に走行指令等の指令信号を送信する。制御装置３０は、例えば、管理サーバー４０から走行指令を受信すると、無人フォークリフト１０が走行動作を行うように走行用モータＭ１の駆動を制御する。

制御装置３０には、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速以上であった場合、もしくは、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ操舵輪１３の操舵を行う場合には、操舵角制御を実行するプログラムが予め記憶されている。なお、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であるときに、操舵輪１３の操舵を行う必要が有る場合としては、例えば、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りのような操舵輪１３の操舵を行う必要が有る場合が挙げられる。

据切りのような操舵輪１３の操舵を行う必要が有る場合とは、例えば、無人フォークリフト１０が停止している状態において、無人フォークリフト１０の走行指令を管理サーバー４０から制御装置３０が受信したときに、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に対してずれている場合である。したがって、制御装置３０には、無人フォークリフト１０が停止している状態において、無人フォークリフト１０の走行指令を管理サーバー４０から受信したときに、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に対してずれていると、据切りを行う必要が有ると判定する判定プログラムが予め記憶されている。

そして、制御装置３０には、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りを行う必要が有ると判定すると、操舵角制御を実行するプログラムが予め記憶されている。

一方で、制御装置３０には、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ操舵輪１３の操舵を行わない場合には、操舵角制御を実行しないプログラムが予め記憶されている。なお、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であるときに、操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合としては、例えば、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りのような操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合が挙げられる。

据切りのような操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合とは、例えば、無人フォークリフト１０が停止している状態において、無人フォークリフト１０の走行指令を管理サーバー４０から制御装置３０が受信していない場合である。したがって、制御装置３０には、無人フォークリフト１０が停止している状態において、無人フォークリフト１０の走行指令を管理サーバー４０から受信していない場合には、据切りを行う必要が無いと判定する判定プログラムが予め記憶されている。

また、据切りのような操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合とは、例えば、無人フォークリフト１０が停止している状態において、無人フォークリフト１０の走行指令を管理サーバー４０から制御装置３０が受信したときに、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に一致している場合である。したがって、制御装置３０には、無人フォークリフト１０が停止している状態において、無人フォークリフト１０の走行指令を管理サーバー４０から受信したときに、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に一致していると、据切りを行う必要が無いと判定する判定プログラムが予め記憶されている。

そして、制御装置３０には、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りを行う必要が無いと判定すると、操舵角制御を実行しないプログラムが予め記憶されている。

本実施形態において、「予め定められた車速」とは、例えば、０．０１ｍ／ｓである。エンコーダ３２によって検出された車速が０．０１ｍ／ｓ未満である場合、無人フォークリフト１０は停止した状態である。なお、エンコーダ３２によって検出される車速に関する信号にはノイズが重畳する場合があるため、無人フォークリフト１０が停止している状態であっても、エンコーダ３２によって検出される車速が零にならない場合がある。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図３に示すように、制御装置３０は、ステップＳ１１において、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速以上であるか否かを判定する。制御装置３０は、ステップＳ１１において、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速以上であると判定すると、ステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２において、操舵角制御を実行する。これにより、無人フォークリフト１０が走行している場合に、制御装置３０における操舵角制御が実行される。

一方、制御装置３０は、ステップＳ１１において、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速以上ではない、すなわち、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であると判定すると、ステップＳ１３に移行する。そして、制御装置３０は、ステップＳ１３において、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りを行う必要が有るか否かを判定する。

制御装置３０は、ステップＳ１３において、据切りを行う必要が有ると判定すると、ステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２において、操舵角制御を実行する。これにより、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りのような操舵輪１３の操舵を行う必要が有る場合に、制御装置３０における操舵角制御が実行される。したがって、制御装置３０は、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速以上であった場合、もしくは、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ操舵輪１３の操舵を行う場合には、操舵角制御を実行する。

一方で、制御装置３０は、ステップＳ１３において、据切りを行う必要が無いと判定すると、ステップＳ１４に移行し、ステップＳ１４において、操舵角制御を実行しない。これにより、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りのような操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合に、制御装置３０における操舵角制御が実行されない。したがって、制御装置３０は、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ操舵輪１３の操舵を行わない場合には、操舵角制御を実行しない。

油圧回路装置２３によって操舵輪１３の操舵が行われる無人フォークリフト１０においては、ステアリングホイール２０から操舵輪１３までの間に作動油が存在しているため、例えば、電動パワーステアリングのように、ステアリングホイール２０から操舵輪１３までの間が全て剛体によって連結されていない。よって、例えば、ステアリングホイール２０の操作が行われて、操舵輪１３が一方向に操舵した後、無人フォークリフト１０を停止させたときに、操舵輪１３が地面からの反力を受けることで、操舵輪１３が、一方向とは逆方向へ僅かに操舵してしまう場合がある。すると、無人フォークリフト１０を停止させたときに、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に一致していたとしても、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に対して僅かにずれてしまうことになる。

このとき、制御装置３０は、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りを行う必要が無いと判定すると、操舵角制御を実行しない。これにより、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りのような操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合に、制御装置３０における操舵角制御が実行されないため、無人フォークリフト１０が停止しており、操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合、制御装置３０が操舵角制御を再び実行してしまうことが無い。したがって、例えば、無人フォークリフト１０が停止しており、操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合であっても、ステアリングホイール２０が操作され続けてしまうことが回避される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）制御装置３０は、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速以上であった場合、もしくは、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ操舵輪１３の操舵を行う場合には、操舵角制御を実行する。よって、例えば、無人フォークリフト１０が走行していたり、無人フォークリフト１０が停止している状態において、据切りのような操舵輪１３の操舵を行う必要が有ったりする場合に、制御装置３０における操舵角制御が実行される。したがって、このような、操舵輪１３の操舵を行う必要が有る場合の操舵輪１３の操舵角の制御性が維持される。

一方で、制御装置３０は、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ操舵輪１３の操舵を行わない場合には、操舵角制御を実行しないため、例えば、無人フォークリフト１０が停止している状態において、操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合に、ステアリングホイール２０が操作され続けることが無い。したがって、無人フォークリフト１０を用いて作業する作業者の不安を低減させることができる。以上により、操舵輪１３の操舵角の制御性を維持しつつも、作業者の不安を低減させることができる。

（２）例えば、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に対して僅かだけずれている場合においては、制御装置３０における操舵角制御が実行されないように設定することが考えられる。これによれば、例えば、ステアリングホイール２０の操作が行われて、操舵輪１３が一方向に操舵した後、無人フォークリフト１０を停止させたときに、操舵輪１３が地面からの反力を受けることで、操舵輪１３が、一方向とは逆方向へ僅かに操舵しても、制御装置３０における操舵角制御が実行されない。したがって、ステアリングホイール２０が操作され続けることが無い。しかし、このように、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に対して僅かだけずれている場合においては、制御装置３０における操舵角制御が実行されないように設定してしまうと、例えば、操舵輪１３の操舵を精度良く行う必要が有る場合に、操舵輪１３の操舵角の制御性が悪化してしまう虞がある。そこで、本実施形態では、エンコーダ３２によって検出された車速が予め定められた車速未満であって、且つ操舵輪１３の操舵を行わない場合には、制御装置３０における操舵角制御が実行されないようにした。これによれば、操舵角検出器３１により検出される操舵角が目標操舵角に対して僅かだけずれている場合においては、制御装置３０における操舵角制御が実行されないように設定するといった必要が無く、操舵輪１３の操舵を行う必要が無い場合に限って、制御装置３０における操舵角制御が実行されないようにすることができる。したがって、操舵輪１３の操舵を精度良く行う必要が有る場合に、操舵輪１３の操舵角の制御性が悪化してしまうといったことが無く、操舵輪１３の操舵角の制御性を維持することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、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。

○ 実施形態において、車速検出部としては、エンコーダ３２に限らず、無人フォークリフト１０の車速を検出することができれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。

○ 実施形態において、無人フォークリフト１０は、バッテリ式に限らず、例えば、エンジン式であってもよいし、バッテリＢ１に加えてエンジンをさらに備えたハイブリッド式であってもよい。

○ 実施形態では、無人産業車両として、無人フォークリフト１０に具体化したが、これに限らず、無人フォークリフト１０以外の無人産業車両に具体化してもよい。例えば、無人トーイングトラクタ等の無人産業車両に具体化してもよい。

１０…無人産業車両としての無人フォークリフト、１１…車体、１３…操舵輪、２０…ステアリングホイール、２３…油圧回路装置、３０…制御装置、３１…操舵角検出器、３２…車速検出部としてのエンコーダ。

Claims (2)

1. 車体と、
   前記車体に設けられる操舵輪と、
   前記車体に設けられるステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールの操作に基づいて前記操舵輪の操舵を行う油圧回路装置と、
   前記操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出器と、
   前記操舵角検出器により検出される操舵角が目標操舵角に近づくように前記ステアリングホイールの操作を行う操舵角制御を実行する制御装置と、備えた無人産業車両であって、
   車速を検出する車速検出部を備え、
   前記制御装置は、
   前記車速検出部によって検出された車速が予め定められた車速以上であった場合には、前記操舵角制御を実行し、
   前記車速検出部によって検出された車速が予め定められた車速未満であった場合には、据切りを行う必要があるか否かを判定し、据切りを行う必要があると判定すると前記操舵角制御を実行し、据切りを行う必要がないと判定すると前記操舵角制御を実行しないことを特徴とする無人産業車両。
2. 前記制御装置は、前記車速検出部によって検出された車速が予め定められた車速未満である状態において、前記無人産業車両の走行指令を受信したときに、前記操舵角検出器により検出される操舵角が目標操舵角に対してずれていると、据切りを行う必要があると判定する、請求項１に記載の無人産業車両。