(57)【要約】  フォークリフト（７）上の荷物を識別し、監視するための可動荷物センサ（１）が開示されている。前記荷物センサ（１）は、フォークリフト（７）の、荷物、リフティングフォーク（２）、及び前方周囲を検出する。次いで、検出されたセンサデータは、演算装置（４）によって評価される。本発明による荷物センサ（１）は、フォークリフト（７）の周囲の動的な変化が、困難な照明条件においても、ドッキングプロセス中に考慮され得るように、荷物支持手段（６）と同時にフォークリフト（７）のマスト（５）に対して移動可能であり、また荷物支持手段（６）に対して移動可能であるように取り付けられる。
2006528122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォークリフト上の荷物の検出及び荷物の監視用可動荷物センサ（１）を操作する方法であって、前記フォークリフト（７）の、前記荷物（３）及び／又はリフティングフォーク（２）及び／又は前方周囲が、前記荷物センサ（１）によって観察され、前記荷物センサ（１）によって取得されたセンサデータが、演算装置（４）によって分析され、前記荷物センサ（１）が、前記フォークリフトのマストに対して荷物支持手段と共に移動可能であり、
前記荷物センサ（１）が、予め定められた範囲内で、前記荷物支持手段（６）に対してさらに移動可能であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記荷物センサ（１）が、前記リフティングフォーク（２）のレベルより上又は下の位置へと垂直方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記荷物センサ（１）が、前記リフティングフォーク（２）の左又は右の位置へと水平方向に移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記荷物センサ（１）が、垂直方向に及び／又は水平方向に傾き得ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記荷物の確認及び監視が、距離情報を利用して行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記荷物の確認及び監視が、視覚情報を利用して行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記荷物の該確認及び監視が、音響情報を利用して行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
フォークリフト上の荷物の確認及び荷物の監視用可動荷物センサ（１）であって、前記荷物センサ（１）が、前記フォークリフトの、前記荷物（３）及び／又はリフティングフォーク（２）及び／又は前方周囲を観察し得るように配置され、前記荷物センサ（１）を用いて取得されたデータを分析するための演算装置（４）を含み、前記荷物センサが、前記フォークリフトのマストに対して荷物支持手段と共に移動可能に支持され、
前記荷物センサ（１）を予め定められた範囲内で、前記荷物支持手段（６）に対して移動可能にする手段が設けられることを特徴とする可動荷物センサ（１）。
【請求項９】
前記リフティングフォーク（２）のレベルの上又は下に、前記荷物センサ（１）を垂直方向に位置決めするための、移動手段が設けられることを特徴とする請求項８に記載のセンサ機器。
【請求項１０】
前記リフティングフォーク（２）の左又は右に、前記荷物センサ（１）を水平方向に位置決めするための、移動手段が設けられることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のセンサ機器。
【請求項１１】
前記荷物センサ（１）が、垂直方向に傾き得る及び／又は水平方向に回転し得ることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のセンサ機器。
【請求項１２】
前記荷物センサ（１）が、少なくともレーザスキャナであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のセンサ機器。
【請求項１３】
前記荷物センサ（１）が、少なくとも画像センサであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のセンサ機器。
【請求項１４】
前記荷物センサ（１）が、少なくとも超音波センサであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のセンサ機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１及び８の前段による、フォークリフト上の荷物の確認及び監視用可動荷物センサを操作する方法、及びフォークリフト上の可動荷物センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業分野において、無人輸送システムが目立って使用されるようになってきた。しかし、今日市販されている無人輸送システムは、比較的柔軟性を欠いている。これらは、予め定められた順路のみを動くものであり、順路を自律的に見つけることができない。同様に、固定型の産業用ロボットについても、作業環境をロボットに合わせなければならない。それ故、これらのロボットは、動的に変化する作業環境において、又は荷物を正しい位置に置くことを予め定めることができない場合には、作業に使用され得ない。将来は、自律的な自己操縦型汎用ロボットが、予め定められた位置又は順路の境界を超えて作業するようになるであろう。これらは、動的に変化する環境において、人間の作業者と協力して作業するであろう。最新式の移動ロボットには、このような形で使用するのに必要かつ要求の厳しい要件を果たすことができるための、追加センサが必要である。市販されている距離センサ、画像処理センサ、又は超音波センサにより、車両の正確な場所及び荷物位置の判断、及び衝突を回避するための障害物の確認が可能となる。
【０００３】
特許文献１では、手動又は自動モードのいずれかで操作され得る、産業用トラック、特にカウンタウェイトフォークリフトが開示されている。フォークリフトは、自動運転のために、リフティングフォークの、牽引駆動、ステアリング、ブレーキ系、及び動作制御を管理する制御システムを利用する。さらに、潜在的な順路及び輸送作業を入力し、格納する手段が配置されている。その空間位置及び予め定められた輸送作業に依存するトラックの動作を制御するための追加手段が設けられる。走行距離システム、及びこの場合リフティングフォークの反対側の運転者保護ルーフの上部区域に取り付けられた、少なくとも１つのナビゲーションカメラを備えた画像処理システムを使用して、トラックの空間位置が自律的に決められる。少なくとも１つの追加カメラを使用して、パレットの、現実の所在、配置構造、及び位置が確認される。このカメラを産業用トラックに装着することにより、動いているリフティングフォークに対してカメラが一定の位置をとることが保証される。パレットの位置及び配置、及び輸送作業によって、リフティングフォーク及び／又はトラックの動作が制御される。その経路に障害物がある場合にトラックを停止させるための追加手段が提供される。
【０００４】
特許文献２では、コンテナクレーンを制御するための機器及び方法が示されている。少なくとも１つのセンサを利用して、荷役装置又は荷役装置内のコンテナの隆起線上の点、及び目標場所内の隆起線上の１つの点の位置が決められる。次いで、このデータを使用して、クレーンの動作が制御される。この適用形態において、２Ｄセンサは、レーザビーム又はマイクロ波ビームを利用する。２Ｄセンサを傾けることにより、区域走査が生成される。このため、センサは、測定された隆起線の方向に対して移動可能に取り付けられる。このような３Ｄセンサは、３つの座標値のすべてを送って、空間内の点を決める。
【０００５】
特許文献３では、昇降装置を、特にフォークリフトの荷物支持手段を位置合わせするための機器が示されている。フォークリフトは、この場合、自動又は半自動のフォークリフトのいずれかであり得る。この機器は、荷物に対して特定の位置に荷物支持手段を配置する。この機器は、荷物の画像を生成するカメラから構成される。カメラに機械的に接続された、均一な光源により、影及び反射からなる、はっきりした画像が、光電子的に検出される。カメラ及び光源は、同時に動作するよう荷物支持手段に装着される。この場合、走査中、荷物支持手段の移動により第２の次元寸法が送られるので、一次元カメラを配置するだけで十分である。カメラの視界を荷物支持手段によって遮られないようにしておくために、カメラは、荷物支持手段の下に置かれる。荷物支持手段が床まで下げられた時、カメラは、伸縮装置によりカメラを荷物支持手段のレベルより上に押す機械止めによって保護され、したがって機械的な損傷が防止される。しかし、荷物支持手段のレベルより上にカメラを上げると、カメラの視界が少なくとも一部分妨害され、特に、リフティングフォーク又は荷物に対して視界が遮られないように防止することが不可能となる。さらに困ったことには、カメラと共に動く光源が、荷物支持手段の部品により部分的に覆われ、この結果、照明が不均一となる。このため、荷物支持手段が下に置かれている間、又はリフティングフォークがユーロパレットのポケット内へと動いている（ドッキングしている）間、履歴データのみに頼りながら、実際の視覚情報なしに、荷物支持手段をあちこち動かす必要がある。明らかに、履歴データに頼る制御機構の欠点は、周囲の動的な変化、及び荷物支持手段の比較的不正確な位置決めに対応できないことである。
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０８００１２９Ｂ１号明細書
【特許文献２】国際公開第９４／０５５８６号パンフレット
【特許文献３】米国特許第４,２７９,３２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、請求項１及び８の前段に従って、動的環境の変化を考慮することにより、フォークリフトの荷物支持手段の極めて正確な位置決めを可能とする、フォークリフトの荷物支持手段の可動荷物センサ、及び前記荷物センサを操作する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、本発明により、請求項１及び８に記載の方法及び機器によって達成される。本発明の好ましい実施形態及びさらなる発展形態が、従属請求項に示されている。
【０００９】
本発明によれば、荷物の確認及び荷物の監視用可動荷物センサが、フォークリフトで利用される。フォークリフトへの前記荷物センサの装着及び配置は、フォークリフトの、荷物及び／又はリフティングフォーク及び／又は前方周囲を観察できるように行われる。次いで、荷物センサによって取得されたデータが、演算装置によって分析される。荷物センサの装着は、荷物支持手段と共に動き、かつフォークリフトのマストに対して移動可能であるように行われる。その上、センサは、荷物支持手段に対しても移動可能である。フォークリフトの構成部品が視界の中に侵入した場合、この特徴により、荷物センサは、予め定められた境界内を荷物支持手段に対して、遮られない視界を有する位置まで、好ましい方法で動くことができる。荷物支持手段に対して荷物センサを動かすことができることによって生じる、このような配置の別の利点は、輸送中に荷物の位置及び配置を確認できることである。荷物センサを移動するために、例えば、荷物支持手段上の線形駆動装置が利用され得る。本発明により、初めて、ドッキング中のフォークリフトの周囲の動的な変化を示す実際のデータを利用することができる。自動的に設置された荷物とは異なり、例えば、作業者によって動かされた荷物は、常に全く同じ位置に位置決めされるとは限らない。また、ドッキング中に、荷物がフォークリフトの荷物支持手段により誤って位置を外れる場合もある。可動荷物センサにより、すべての状況において、産業環境における最適状態ではない照明条件においてさえも、周囲の動的な変化に合わせるための、荷物の位置及び配置の正確な検出、及びその後の荷物支持手段の正確な位置決めが可能となる。
【００１０】
荷物のない運転中、フォークリフトの荷物支持手段は、通常、上部の位置にある。荷物センサをリフティングフォークの下の位置へと垂直方向に動かすことが好ましい。これにより、荷物センサは、フォークリフトの前方周囲を写像し得る。次いで、取得された情報は、例えば、順路計画用に又は衝突を回避するための障害物確認用に使用され得る。荷物を運んでいる間も、フォークリフトの荷物支持手段は、高い位置にある。次いで、荷物センサをリフティングフォークのレベルより上に垂直方向に動かすことが好ましい。これにより、荷物の位置及び配置が観察され得る。また、フォークリフトを運転している間、荷物の潜在的な変位が、荷物センサによって検出され得る。リフティングフォークのレベルより下に位置決めされた荷物センサも、荷物の変位を検出し得る。本明細書においては、リフティングフォークに対する荷物の変位が、好ましい方法で検出される。
【００１１】
本発明の別の好ましい実施形態においては、荷物センサは、リフティングフォークの左又は右の位置へと水平方向に移動可能である。次いで、フォークリフトで荷物を動かしている間、荷物センサは、荷物及び荷物の側部周囲を観察する。例えば、荷物とその順路の境界との間の側方距離の取得が、より正確となろう。また、高いラックのある倉庫区域において使用する場合には、リフティングフォークの側部の視界が大きな利点である。リフティングフォーク上に荷物がない場合も、荷物センサの水平移動は、例えば、より好適な角度からドッキング前の荷物を走査するために、好ましい場合がある。特に、さらに荷物センサを垂直方向に及び／又は水平方向に傾けることができると、異なる視界を利用できるので、非常に好ましいことが実証されている。
【００１２】
荷物の確認及び監視については、距離検出センサが最も好適である。専門家には、これらのセンサのいくつかの変形形態が知られている。特に、市販されているレーザスキャナが、荷物センサとして適していることが実証されている。レーザスキャナは、８ｍの半径で約１ｃｍの深さ分解能及び少なくとも１８０度の視角を有する距離の２Ｄデータを取得する。確かに、フォークリフトの周りのより大きい区域を含むことができるようにするために、これらのセンサのいくつかを荷物支持手段に配置することができる。荷物の検出及び監視のために、視覚情報を利用することも考えられる。この場合、ＣＣＤアレイを備えた、画像処理センサのようなカメラが使用されることがある。専門家には、可視光及び不可視光のスペクトル範囲内の感度を有する、様々な種類のカメラが知られている。フォークリフトの、移動性の荷物支持手段上の荷物センサとして使用するためには、シングルラインカメラで十分である。荷物支持手段を移動することにより、２Ｄ距離データが生成される。荷物支持手段にいくつかのセンサを配置することも考えられる。次いで、特に、立体配置により、深さ情報が生成され得る。荷物の確認及び監視用の音響情報の利用も、考えられる別の実施形態である。産業環境においては、主として、超音波センサが使用されるであろう。光電子センサと比較して、超音波センサは、解像度はわずかに低いが、より費用対効果が高いという特徴を有する。荷物センサの場合には、勿論、可動荷物センサとして多様な異なるセンサを組み合わせ、必要な場合には、様々なセンサデータを結合することが考えられる。さらに、異なるセンサによって取得された周囲データは、フォークリフトの走行距離システムからのデータと照合され得る。
【００１３】
例示した異なる実施形態についての以下の記述より、本発明のさらなる属性及び利点が見出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、フォークリフト７上の可動荷物センサ１の例示的配置を示している。荷物センサ１は、荷物支持手段６に物理的に接続され、マスト５に対して荷物支持手段６と共に移動可能である。荷物センサ１は、予め定められた範囲内で、リフティングフォーク２に対してさらに移動可能である。次いで、荷物センサ１によって取得された周囲データは、演算装置４によって評価される。演算装置４はまた、フォークリフト及びフォークリフトの他のセンサの制御システムとしても使用されることがある。
【００１５】
図２ａは、荷物支持手段６に物理的に接続され、かつ荷物支持手段６と共に移動可能である、例示的荷物センサ１を示す詳細図である。ここでは、荷物センサ１は、線形駆動装置３により、予め定められた範囲内で、リフティングフォーク２に対してさらに移動可能である。図２ａの例示的実施形態においては、荷物センサ１は、リフティングフォーク２のレベルより下に位置決めされる。この変形形態は、フォークリフトの荷物支持手段６が高い位置にある場合に特に利点を有する。これに対して、荷物センサ１の詳細図が示されている図２ｂには、前記荷物センサ１が、リフティングフォーク２のレベルより上に位置決めされている。ここでは、線形駆動装置３の機械構成部品も、リフティングフォーク２のレベルより上に置かれる。これにより、線形駆動装置３又は荷物センサ１を傷つけることなく、リフティングフォーク２を床まで完全に下げることができる。
【００１６】
図３では、フォークリフト７は、本発明による機器と共に示されている。フォークリフト７は、荷物８を持ち上げるために荷物８に近づいている。ドッキングの前の荷物支持手段６は、まだ高い位置にある。それ故、荷物センサ１は、リフティングフォーク２のレベルより下に位置決めされることが好ましい。異なる視界を可能にするために、荷物センサ１を水平方向及び垂直方向に傾けるための旋回機構９が配置される。荷物センサ１の配置は、順路１０及び荷物８を観察し得るように行われる。
【００１７】
図４では、フォークリフト７は、荷物８を持ち上げるために下げられた荷物支持手段６と共に示されている。ここでは、荷物センサ１は、線形駆動装置３により、リフティングフォーク２のレベルより上に上昇する。したがって、荷物センサ１は、困難な照明条件においても、ドッキング中に、リフティングフォーク２をユーロパレット１のポケット内へと運転しながら、リフティングフォーク２及び荷物８を正確に観察することができ、これにより、必要な場合には、位置の補正が可能となる。
【００１８】
図５は、フォークリフト７を用いた、荷物８の輸送を示している。ここでは、荷物センサ１は、例えば障害物が確認された場合に、フォークリフトの順路が観察され得るように、リフティングフォーク２のレベルより下に位置決めされる。荷物センサ１がリフティングフォーク２のレベルよりやや下に置かれた場合、リフティングフォーク２に対する荷物８の潜在的な変位を同時に検出し得る。
【００１９】
図６に示されているように、荷物８の輸送中に、リフティングフォーク２のレベルより上に荷物センサ１を位置決めすることも考えられる。この場合、フォークリフト７での輸送中に、荷物８、及び順路及びリフティングフォーク２の一部が観察され得る。好ましい方法においては、荷物センサ１は、水平方向にも移動可能である。
【００２０】
当然のことながら、多くの／異なるセンサは、取得された周囲データの品質がさらに向上するように、荷物センサとして組み合わせられ得る。この結果、新しい適用形態が生じ得る。さらに、センサと一緒に、追加旋回機構が利用されることもある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】可動荷物センサを備えたフォークリフトを示す図である。
【図２ａ】リフティングフォークのレベルより下に位置する可動荷物センサを示す詳細図である。
【図２ｂ】リフティングフォークのレベルより上に位置する可動荷物センサを示す詳細図である。
【図３】荷物を持ち上げるためのフォークリフトの侵入路を示す図である。
【図４】ドッキングの際に荷物支持手段を下げている図である。
【図５】順路を監視しながらの荷物の輸送を示す図である。
【図６】荷物を監視しながらの荷物の輸送を示す図である。
【図１】
2006528122.tif 000003
【図２ａ】
2006528122.tif 000004
【図２ｂ】
2006528122.tif 000005
【図３】
2006528122.tif 000006
【図４】
2006528122.tif 000007
【図５】
2006528122.tif 000008
【図６】
2006528122.tif 000009
【国際調査報告】
2006528122.tif 000010
2006528122.tif 000011
2006528122.tif 000012
2006528122.tif 000013
2006528122.tif 000014
2006528122.tif 000015