JP4159435B2

JP4159435B2 - オートガイダンス式車両

Info

Publication number: JP4159435B2
Application number: JP2003320498A
Authority: JP
Inventors: 正馬場
Original assignee: 日本輸送機株式会社
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: JP2005092264A

Description

本発明は、走行路に敷設されたガイド部材に沿って、ステアリングの自動制御を行いながら走行するオートガイダンス式車両に関するものである。

オートガイダンス式車両においては、手動ステアリングモードと自動ステアリングモードの２つの運転モードが備わっているものがある。手動ステアリングモードでは、ハンドルを手動で操作することにより、その操舵角に応じた角度だけステアリングタイヤが旋回し、車体が所定の方向に旋回する。これに対して、自動ステアリングモードでは、ハンドルがフリーな状態となるとともに、車体に設けられたセンサが走行路に敷設されたテープ磁石や誘導線等のガイド部材を検出し、この検出出力に基づいてステアリングの自動制御が行われて、車体が走行路のガイド部材に沿って走行する。

このオートガイダンス式車両では、通常の車両と同様に、走行速度を可変するためのアクセラレータが運転席に設けられている。アクセラレータは運転者によってレバーで操作するようになっていて、レバーを倒すほど走行速度が上昇し、レバーを戻すと走行速度は低下する。この走行速度に関しては、上記自動ステアリングモードの場合であっても、ステアリングの場合のような自動制御は行われない。すなわち、自動ステアリングモードの場合、自動制御が行われるのはステアリングに関してのみであり、走行速度に関しては運転者の操作に委ねられている。

オートガイダンス式車両を開示した先行技術文献としては、例えば下記の特許文献１がある。また、特許文献２には、走行路に敷設された誘導線路に従って直進・旋回動作する無人搬送車の走行速度制御に関する技術が開示されている。この特許文献２では、ステアリング操作を伴う旋回動作の開始期間または終了期間は低速で走行し、旋回動作の途中期間は高速で走行するように走行速度を制御することにより、旋回動作に要する時間を短縮できるようにしている。
特開平９−２３５１００号公報特開２００２−６９５４号公報

上述したように、オートガイダンス式車両は、自動ステアリングモードとした場合に車体の方向が自動制御されて走行するため、運転者はハンドル操作に注意を払う必要はないが、走行速度については運転者に委ねられているため、運転者の判断により適正な速度で走行することが要求される。例えば、倉庫においてラックの棚に対して荷取りや荷置きなどの荷役作業を行うフォークリフトの場合、ラックの設置された場所以外で走行する場合は、走行速度を上げても問題はないが、ラックとラックの間に進入する際や、ラック間の通路を走行する際には、安全のために走行速度を落す必要がある。しかるに、運転者が注意散漫で、ラック間への進入時にアクセラレータを全開にしてフォークリフトを発進させたような場合は、車体がラックに衝突して、車体やラックが損傷したり、場合によっては運転者が負傷したりすることがある。これについて、図８〜図１０を参照しつつ更に詳しく述べる。

図８は、倉庫内に設置されたラック間にオートガイダンス式フォークリフトが進入する様子を示した平面図である。図において、２０は倉庫内に設置されたラック、２１はラック２０，２０間に形成された通路、２２は通路２１の床面に敷設されたテープ磁石や誘導線等のガイド部材、３０はラック２０の棚に対して荷取りや荷置きなどの荷役作業を行うオートガイダンス式車両、この例ではオートガイダンス式のフォークリフト（以下、単に「フォークリフト」と記す）である。通路２１の幅Ｗは、例えば１５００ｍｍとなっている。

フォークリフト３０は、倉庫のフロアを図の右方向から左方向へ走行してきて、Ａ位置において、ラック２０，２０間に進入するため旋回動作を行う。このとき、フォークリフト３０の運転モードは手動ステアリングモードとなっており、運転者はハンドルを操作してフォークリフト３０の車体を進行方向に対して右方向に旋回させる。車体が旋回してＢ位置に来ると、運転者はフォークリフト３０をいったん停止させ、運転モードを手動ステアリングモードから自動ステアリングモードへ切り換える。その後、アクセラレータのレバーを倒してフォークリフト３０を発進させる。この発進の際に車体が直進すれば、Ｃ位置の実線で示したように、フォークリフト３０は通路２１に敷設されたガイド部材２２をセンサ（図示省略）で検出しつつ、センサの検出出力に基づいてステアリングを自動制御しながら、ガイド部材２２に沿って通路２１を走行してゆく。

しかしながら、Ｂ位置でフォークリフト３０を停止させた際に、図９（ａ）に示すように、ステアリングタイヤ３１がフォークリフト３０の直進方向ｍに対して傾いていると（傾斜角θ１）、フォークリフト３０は発進後に直進せず、自動ステアリング制御により図９（ｂ）のように左右に振れながら走行する。Ｚ１は左右の振れ幅の最大値を表している。このときの振れ幅は、ステアリングタイヤ３１の傾斜角により異なり、図１０（ａ）に示すように、傾斜角θ２がθ１より小さければ、振れ幅は小さくなる。Ｚ２は左右の振れ幅の最大値を表しており、Ｚ１＞Ｚ２となる。

いずれにせよ、ステアリングタイヤ３１が傾いた状態で発進を開始すると、フォークリフト３０は直進せず、図８のＣ位置の破線で示したフォークリフト３０のように、ラック２０に接触する。このため、アクセラレータを全開にして発進させた場合には、フォークリフト３０が通路２１の入口や内部でラック２０と激しく衝突し、安全上問題となる。これを回避するには、通路２１の幅Ｗを大きくすればよいが、これではラック２０の設置スペースが増大するばかりでなく、フォークリフト３０とラック２０との距離が離れて荷役作業上も支障が生じる。以上のような課題に対しては、前記の特許文献１、特許文献２に解決策は開示されていない。

本発明は、上述した課題を解決するものであって、その目的とするところは、自動ステアリングモードにおいて発進させた場合の直進性能を改善したオートガイダンス式車両を提供することにある。

本発明は、車体を走行させるための走行モータと、ステアリングタイヤを操舵して車体の方向を変えるためのステアリングモータと、走行路に敷設されたガイド部材を検出する検出手段と、前記走行モータを運転者によるアクセラレータの操作に基づいて制御すると共に、前記ステアリングモータを前記検出手段の検出出力に基づいて自動制御する制御部と、を備え、ステアリングの自動制御を行いつつ車体を走行させるオートガイダンス式車両において、前記制御部は、前記運転者によるアクセラレータの操作に基づいて前記車体の発進が開始されたときに、発進開始から一定時間が経過するまでは、該運転者によるアクセラレータの操作に基づく走行速度の指示が大きくても車体の走行速度が所定値を越えないように前記走行モータを制御するとともに、前記ステアリングタイヤの操舵速度が通常の操舵速度よりも大きくなるように前記ステアリングモータを制御するものである。

このようにすると、自動ステアリングモードに設定されている場合に、発進を開始してから一定時間が経過するまでは、アクセラレータのレバーを大きく倒しても、走行速度が一定以下に制限されるので、車両が左右に振れながら走行する距離が短くなる。また一方で、発進を開始してから一定時間が経過するまでは、ステアリングタイヤの操舵速度を大きくすることにより、左右の振れ幅が小さくなり、振れが収束するまでの時間も短くなる。したがって、走行速度を制限し、かつ操舵速度を大きくすることで、車両は発進直後から大きな振れを生じることなく、短時間で安定した直進走行状態へと移行する。この結果、ラック間の通路のような狭い場合へ進入する場合でも、車体の接触や衝突が生じにくくなり、車体等の損傷を回避できるとともに、運転者の安全が確保される。

本発明においては、上述した発進開始からの経過時間に代えて、発進開始からの走行距離を用いてもよい。この場合は、距離を計測する手段が必要となるが、車両の中には走行距離を算出するための距離計を備えているものがあり、この場合は距離計測手段として距離計を利用することができる。

本発明によれば、発進直後の走行速度を制限するとともに操舵速度を上昇させるような制御を行うことで、自動ステアリングモードで発進させた場合の車両の直進性能を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るオートガイダンス式車両、特にオートガイダンス式のフォークリフトを例にしたときの電気ブロック図である。なお、ここでは本発明に関係するブロックのみを図示している。

図１において、１はモード切換手段としての運転モード切換スイッチであり、このスイッチの操作により、運転モードが手動ステアリングモードと自動ステアリングモードとに切り換えられる。２は走行速度を可変するためのアクセラレータであって、レバーで操作するようになっており、レバーを倒すほど車体の走行速度が上昇し、レバーを戻すと走行速度は低下する。３は検出手段としてのガイドセンサであって、図８で述べたガイド部材２２を検出するためのセンサである。ガイド部材２２がテープ磁石からなる場合は、ガイドセンサ３は磁気センサから構成され、ガイド部材２２が誘導線からなる場合は、ガイドセンサ３は一対のピックアップコイルから構成される。いずれの場合も、ガイドセンサ３はガイド部材２２からのずれ量を検出するように構成されている。４はタイマーであって、フォークリフトが発進してからの経過時間を計数するものである。このタイマー４は、後述するＣＰＵ１１の内部に設けられていてもよい。

５は走行モータ駆動部であり、車体を走行させるための走行モータ６へ電流を供給するモータ駆動回路等からなる。７はステアリングモータ駆動部であり、ステアリングタイヤを操舵して車体の方向を変えるためのステアリングモータ８へ電流を供給するモータ駆動回路等からなる。９はＣＰＵ１１のプログラムや制御パラメータ等が格納されているＲＯＭ、１０は各種のデータが一時的に記憶されるＲＡＭである。１１は走行モータ６およびステアリングモータ８を制御する制御部としてのＣＰＵである。ＣＰＵ１１は、自動ステアリングモード時に、タイマー４の計数値に基づき、走行モータ６とステアリングモータ８の回転制御を行い、走行速度と操舵速度（ステアリングタイヤの旋回速度）を制御する。その詳細については後述する。

次に、本発明の原理について説明する。本発明では、運転モード切換スイッチ１が自動ステアリングモードに設定されている場合に、アクセラレータ２が操作されてフォークリフトが発進を開始すると、タイマー４が一定時間（例えば３秒間）を計数するまでは、アクセラレータ２のレバーを大きく倒しても走行モータ６の速度が所定値（例えば１Ｋｍ／ｈ）を超えないように、ＣＰＵ１１が走行モータ駆動部５を制御する。図２は、走行速度を制限しない場合と制限した場合におけるフォークリフト３０の走行状況を比較した図である。走行速度を制限しない場合は、図２（ａ）のように、フォークリフト３０が左右に振れながら走行する距離Ｌ１が長くなるが、走行速度を制限した場合は、図２（ｂ）のように、フォークリフト３０が左右に振れながら走行する距離Ｌ２は短くなる。

また、本発明では、上記タイマー４が一定時間を計数するまでは、ステアリングモータ８によるステアリングタイヤの操舵速度が通常の操舵速度よりも大きくなるように、ＣＰＵ１１がステアリングモータ駆動部７を制御する。例えば、通常の操舵速度が１２０ｄｅｇ／ｓｅｃであれば、２００ｄｅｇ／ｓｅｃ程度まで操舵速度をアップする。図３は、操舵速度をアップしない場合とアップした場合におけるフォークリフト３０の走行状況を比較した図である。操舵速度をアップしない場合は、自動ステアリング制御を行っても、ステアリングタイヤの旋回が緩慢であるため、図３（ａ）のように、フォークリフト３０の左右の振れ幅（最大値Ｘ）が大きく、振れが収束するまでの時間ｔ１も長くなる。これに対して、操舵速度をアップした場合は、自動ステアリング制御によるステアリングタイヤの旋回が急峻となるため、フォークリフト３０の左右の振れ幅（最大値Ｙ）が小さくなり、振れが収束するまでの時間ｔ２も短くなる。なお、操舵速度をアップすると、車体がガタガタと揺れやすくなるが、これは走行速度を制限して低速で走行することにより緩和することができる。

そこで、上述したような走行速度の制限と操舵速度のアップを共に行うことにより、フォークリフト３０の走行状態は図４のようになる。すなわち、発進時にステアリングタイヤ３１が図９や図１０のように傾斜した状態であっても、フォークリフト３０は発進直後から大きな振れを生じることなく、短時間で安定した直進走行状態へと移行する。この結果、図８で示したようなラック２０，２０間の狭い通路２１へ進入する場合でも、フォークリフト３０の車体がラック２０に接触したり、強く衝突したりする恐れが少なくなり、車体やラックの損傷を回避できるとともに、運転者の安全を確保することができる。

図５は、ＣＰＵ１１が実行する走行速度と操舵速度の制御手順を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに従って、本発明に係るフォークリフト３０の動作を説明する。

運転モード切換スイッチ１の切り換えがあると（ステップＳ１）、切り換えたモードが自動ステアリングモードか否かを判定し（ステップＳ２）、自動ステアリングモードでない場合は（ステップＳ２：ＮＯ）、手動ステアリングモードによる運転を行う（ステップＳ１１）。自動ステアリングモードの場合は（ステップＳ２：ＹＥＳ）、次に、アクセラレータ２が操作されて発進を開始したか否かを判定する（ステップＳ３）。発進が開始されると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、その時点からタイマー４をスタートさせて計時を行う（ステップＳ４）。また、ＣＰＵ１１は走行モータ駆動部５を制御して、走行モータ６の走行速度を制限し、アクセラレータ２のレバーを大きく倒しても走行モータ６の速度Ｖが所定値Ｖｓを超えないようにする（ステップＳ５）。さらに、ＣＰＵ１１はステアリングモータ駆動部７を制御して、ステアリングモータ８による操舵速度を通常のＶ１からこれより速いＶ２へアップさせる（ステップＳ６）。

その後、タイマー４の計数値をみて一定時間ｔ秒が経過したか否かを判定する（ステップＳ７）。ｔ秒が経過してなければ（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ５へ戻り、ステップＳ５での走行速度制限と、ステップＳ６での操舵速度アップ状態をそれぞれ継続する。以後、ｔ秒が経過するまで、ステップＳ５〜Ｓ７が反覆される。そして、ｔ秒が経過すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、タイマー４の計数値を零にリセットするとともに（ステップＳ８）、ステップＳ５での走行速度制限を解除し（ステップＳ９）、さらに、ステップＳ６でアップした操舵速度Ｖ２を元の操舵速度Ｖ１までダウンさせる（ステップＳ１０）。これによって、フォークリフト３０は、アクセラレータ２の操作により速度が最大値まで可変となり、運転者の操作する走行速度に従い、自動ステアリング制御の下で走行を行う。

図６は、本発明の他の実施形態に係るオートガイダンス式フォークリフトの電気ブロック図である。図において、図１と同一部分には同一符号を付してある。図において、１は運転モードを切り換える運転モード切換スイッチ、２は走行速度を可変するためのアクセラレータ、３はガイド部材２２を検出するガイドセンサ、５は走行モータ６を駆動する走行モータ駆動部、７はステアリングモータ８を駆動するステアリングモータ駆動部、９はＣＰＵ１１のプログラム等が格納されＲＯＭ、１０はデータを一時記憶するＲＡＭ、１１は走行モータ６およびステアリングモータ８を制御するＣＰＵであって、これらは図１に示したものと同じものである。１２はフォークリフト３０の走行距離を計測する距離計測手段としての距離計であって、例えば、走行モータ６の回転数を検出するエンコーダと、このエンコーダからの出力信号に基づいて走行距離を算出する演算回路部などから構成される。

図７は、図６のＣＰＵ１１が実行する走行速度と操舵速度の制御手順を示したフローチャートである。なお、図７では図５と同一のステップには同一符号を付してある。以下、このフローチャートについて説明する。運転モード切換スイッチ１の切り換えがあると（ステップＳ１）、切り換えたモードが自動ステアリングモードか否かを判定し（ステップＳ２）、自動ステアリングモードでない場合は（ステップＳ２：ＮＯ）、手動ステアリングモードによる運転を行う（ステップＳ１１）。自動ステアリングモードの場合は（ステップＳ２：ＹＥＳ）、次に、アクセラレータ２が操作されて発進を開始したか否かを判定する（ステップＳ３）。発進が開始されると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、距離計１２から読み込んだ走行距離に基づいて、発進開始後の走行距離の計測を開始する（ステップＳ４ａ）。この発進開始後の走行距離は、例えば、発進開始後の累計走行距離から発進開始時までの累計走行距離を差し引くことにより算出することができる。なお、これらの距離データはＲＡＭ１０の所定エリアに格納される。また、ＣＰＵ１１は走行モータ駆動部５を制御して、走行モータ６の走行速度を制限し、アクセラレータ２のレバーを大きく倒しても走行モータ６の速度Ｖが所定値Ｖｓを超えないようにする（ステップＳ５）。さらに、ＣＰＵ１１はステアリングモータ駆動部７を制御して、ステアリングモータ８による操舵速度を通常のＶ１からこれより速いＶ２へアップさせる（ステップＳ６）。

その後、ＲＡＭ１０の距離データを参照して、フォークリフト３０が一定距離だけ走行したか否かを判定する（ステップＳ７ａ）。一定距離走行してなければ（ステップＳ７ａ：ＮＯ）、ステップＳ５へ戻り、ステップＳ５での走行速度制限と、ステップＳ６での操舵速度アップ状態をそれぞれ継続する。以後、フォークリフト３０が一定距離走行するまで、ステップＳ５〜Ｓ７が反覆される。そして、一定距離だけ走行すると（ステップＳ７ａ：ＹＥＳ）、ＲＡＭ１０における走行距離の値をリセットするとともに（ステップＳ８ａ）、ステップＳ５での走行速度制限を解除し（ステップＳ９）、さらに、ステップＳ６でアップした操舵速度Ｖ２を元の操舵速度Ｖ１までダウンさせる（ステップＳ１０）。これによって、フォークリフト３０は、アクセラレータ２の操作により速度が最大値まで可変となり、運転者の操作する走行速度に従い、自動ステアリング制御の下で走行を行う。

上記実施形態では、オートガイダンス式車両としてフォークリフトを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、その他の車両、例えば単なる走行車両、荷を積むスペースがあるだけの車両、荷を移動させるための装置（コンベア、アーム、スライドフォーク等）が装備された車両等でも良い。また、上記実施形態では、オートガイダンス式車両が運転モード切り換えスイッチを備え、自動ステアリングモードのときに、発進開始から一定時間が経過するまで、または発進開始から距離計測手段が一定距離を計測するまでは、走行速度が所定値を越えないように走行モータを制御するとともに、ステアリングタイヤの操舵速度が通常の操舵速度よりも大きくなるようにステアリングモータを制御する例を挙げたが、上記運転モード切り換えスイッチをもたない車両にも本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係るオートガイダンス式フォークリフトの電気ブロック図である。走行速度を制限しない場合と制限した場合におけるフォークリフトの走行状況を比較した図である。操舵速度をアップしない場合とアップした場合におけるフォークリフトの走行状況を比較した図である。本発明によるフォークリフトの走行状態を説明する図である。走行速度と操舵速度の制御手順を示したフローチャートである。本発明の他の実施形態に係るオートガイダンス式フォークリフトの電気ブロック図である。他の実施形態における走行速度と操舵速度の制御手順を示したフローチャートである。倉庫におけるラック間にフォークリフトが進入する様子を示した平面図である。ステアリングタイヤの傾斜角が大きい場合のフォークリフトの走行状態を説明する図である。ステアリングタイヤの傾斜角が小さい場合のフォークリフトの走行状態を説明する図である。

符号の説明

１運転モード切換スイッチ
２アクセラレータ
３ガイドセンサ
４タイマー
５走行モータ駆動部
６走行モータ
７ステアリングモータ駆動部
８ステアリングモータ
９ＲＯＭ
１０ＲＡＭ
１１ＣＰＵ
１２距離計
２０ラック
２１通路
２２ガイド部材
３０フォークリフト
３１ステアリングタイヤ

Claims

車体を走行させるための走行モータと、ステアリングタイヤを操舵して車体の方向を変えるためのステアリングモータと、走行路に敷設されたガイド部材を検出する検出手段と、前記走行モータを運転者によるアクセラレータの操作に基づいて制御すると共に、前記ステアリングモータを前記検出手段の検出出力に基づいて自動制御する制御部と、を備え、ステアリングの自動制御を行いつつ車体を走行させるオートガイダンス式車両において、
前記制御部は、前記運転者によるアクセラレータの操作に基づいて前記車体の発進が開始されたときに、発進開始から一定時間が経過するまでは、該運転者によるアクセラレータの操作に基づく走行速度の指示が大きくても車体の走行速度が所定値を越えないように前記走行モータを制御するとともに、前記ステアリングタイヤの操舵速度が通常の操舵速度よりも大きくなるように前記ステアリングモータを制御することを特徴とするオートガイダンス式車両。
車体を走行させるための走行モータと、ステアリングタイヤを操舵して車体の方向を変えるためのステアリングモータと、走行路に敷設されたガイド部材を検出する検出手段と、走行距離を計測する距離計測手段と、前記走行モータを運転者によるアクセラレータの操作に基づいて制御すると共に、前記ステアリングモータを前記検出手段の検出出力に基づいて自動制御する制御部と、を備え、ステアリングの自動制御を行いつつ車体を走行させるオートガイダンス式車両において、
前記制御部は、前記運転者によるアクセラレータの操作に基づいて前記車体の発進が開始されたときに、発進開始から前記距離計測手段が一定距離を計測するまでは、該運転者によるアクセラレータの操作に基づく走行速度の指示が大きくても車体の走行速度が所定値を越えないように前記走行モータを制御するとともに、前記ステアリングタイヤの操舵速度が通常の操舵速度よりも大きくなるように前記ステアリングモータを制御することを特徴とするオートガイダンス式車両。