JP2000042958A - Coordination conveying system by moving robot - Google Patents
Coordination conveying system by moving robotInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、建設現場や工場
などの重量物や長尺物などを複数台の台車にて移動させ
るような移動ロボットによる協調搬送方式に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooperative transfer system using a mobile robot for moving heavy or long objects such as construction sites and factories with a plurality of carts.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の協調搬送方式は、２輪独
立駆動方式のロボットを用いているものが多く、各移動
ロボットは２輪の中点の真上にて搬送物を支持するよう
にしていることから、搬送物を動かすことなく移動ロボ
ットの方向転換ができたが、全ての移動ロボットの方向
が一致していないと物体を搬送することができないとい
う問題がある。また、互いの移動ロボットの方向が少し
でもずれていたり、または移動速度に差があると、長い
距離を走行する間に物体に対して内力が発生し、各移動
ロボットが物体を介して互いに押し合う、または引っ張
り合うという現象が生じ、車輪のスリップもしくは移動
ロボットや搬送物が破損する等の危険性のあることが指
摘されている。2. Description of the Related Art Conventionally, this type of cooperative transfer system often uses a two-wheel independent drive type robot, and each mobile robot supports a conveyed object just above a midpoint of two wheels. Therefore, the direction of the mobile robot can be changed without moving the transported object, but there is a problem that the object cannot be transported unless the directions of all the mobile robots match. In addition, if the directions of the mobile robots are slightly deviated from each other, or if there is a difference in the moving speed, an internal force is generated against the object while traveling a long distance, and the mobile robots push each other through the object. It has been pointed out that a phenomenon of fitting or pulling occurs, and there is a danger of slipping wheels or damaging a mobile robot or a conveyed object.
【０００３】また一方、多数の移動ロボットの中から、
指導的な移動ロボットを１台選定し、他の全ての移動ロ
ボットがこの指導者としての移動ロボットの運動に従う
という協調搬送方式も提案されている（例えば、日本ロ
ボット学会誌 Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．６，ｐｐ８８６〜
８９３，１９９５参照）。この方法は、指導者としての
移動ロボットが搬送物体を固定的に把持するため、搬送
物体の搬送経路の計画は全て指導者としての移動ロボッ
トに任されている。このため、例えば他の或る１台の移
動ロボットが障害物を発見したとしても、一度指導者と
しての移動ロボットに情報を知らせる必要がある。この
ため、従来の搬送方式では、各移動ロボットは互いに向
いている方向，移動速度，または周りの環境情報を正確
に、かつ頻繁に知らせ合う必要がある。また、これに加
えて搬送物体を弾性的に支持し、若干の内力が発生して
もこれを許容できる構造を備えているのが普通である。On the other hand, among many mobile robots,
A cooperative transport system has been proposed in which one instructive mobile robot is selected, and all other mobile robots follow the motion of the mobile robot as the instructor (for example, Journal of the Robotics Society of Japan, Vol. 13, No. 1). 6, pp886 ~
893, 1995). In this method, since the mobile robot as the instructor grips the transported object in a fixed manner, the planning of the transport path of the transported object is entirely left to the mobile robot as the instructor. For this reason, even if, for example, another certain mobile robot finds an obstacle, it is necessary to inform the mobile robot as the instructor once of the information. For this reason, in the conventional transport system, it is necessary for each mobile robot to accurately and frequently report information on a direction facing each other, a moving speed, or surrounding environment. In addition, it is common to provide a structure that elastically supports the conveyed object and can tolerate a slight internal force even if it is generated.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
協調搬送方式では、各移動ロボット間の通信を頻繁に行
なわなければならず、その通信頻度は移動ロボット数の
増加に伴って飛躍的に増加し、問題化している。さら
に、物体に対する内力については、機構的にバネなどを
挿入するなどの対策を施しているので、その力，変位の
許容範囲には限界があり、機構的な許容範囲以上では、
これを抑制しながら搬送することは非常に困難であると
いう問題がある。したがって、この発明の課題は、各移
動ロボット間での頻繁な通信を必要とせず、内力が発生
してもこれに容易に対処し得るようにすることにある。As described above, in the conventional cooperative transfer system, communication between the mobile robots must be performed frequently, and the communication frequency is dramatically increased with the increase in the number of mobile robots. Is increasing and becoming a problem. Furthermore, as for the internal force on the object, measures such as mechanically inserting a spring etc. are taken, so the allowable range of the force and displacement is limited.
There is a problem that it is very difficult to convey while suppressing this. Therefore, an object of the present invention is to eliminate the need for frequent communication between mobile robots, and to easily deal with internal forces even if they occur.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、請求項１の発明では、複数の２輪独立駆動式移動
ロボットにより搬送物体を協調搬送する移動ロボットに
よる協調搬送方式において、前記移動ロボットの各々
は、２車輪の中点から車輪の進行方向に所定距離を隔て
た位置で、その垂直軸の周りに回転自在に搬送物体を支
持するようにしている。この請求項１の発明では、前記
移動ロボットの各々が搬送物体を支持している点を含む
平面上の水平方向の速度の大きさと方向を制御すること
により、搬送物体を搬送することができ（請求項２の発
明）、この請求項２の発明では、前記移動ロボットの各
々が搬送物体の動作指令の情報のみを共通に受けること
により、搬送物体を搬送することができる（請求項３の
発明）。According to a first aspect of the present invention, there is provided a cooperative transport system in which a plurality of two-wheel independently driven mobile robots cooperatively transport a transport object. Each of the robots is configured to support a transport object rotatably around its vertical axis at a position separated from the midpoint of the two wheels by a predetermined distance in the traveling direction of the wheels. According to the first aspect of the present invention, the transfer object can be transferred by controlling the magnitude and direction of the horizontal speed on a plane including the point at which each of the mobile robots supports the transfer object ( According to the second aspect of the present invention, the mobile robot can transport the transported object by receiving only the information of the operation command of the transported object in common (the invention of the third aspect). ).
【０００６】上記請求項３の発明においては、前記搬送
物体の動作指令の情報にもとづき前記移動ロボットの各
々が支持している点の移動速度の大きさと方向を求める
計算手段を、前記移動ロボットの各々が備えていること
ができ（請求項４の発明）、または、前記移動ロボット
の各々は、自分の支持点と、自分以外の移動ロボットの
支持点との距離を計測して、搬送物体の搬送基準点を求
める初期化のための計算手段を備えていることができる
（請求項５の発明）。この請求項５の発明では、前記移
動ロボットの各々は、搬送物体を把持するハンド部に距
離センサと、この距離センサにより検出される被検出物
体とを備え、相互のハンド間の距離を計測することがで
きる（請求項６の発明）。According to the third aspect of the present invention, the calculating means for determining the magnitude and direction of the moving speed of the point supported by each of the mobile robots based on the information on the operation command of the transported object is provided. Each of the mobile robots can be provided (invention of claim 4), or each of the mobile robots measures a distance between its own support point and a support point of a mobile robot other than its own, and measures the distance of the transfer object. Calculation means for initialization for obtaining a transfer reference point can be provided (the invention of claim 5). According to the fifth aspect of the present invention, each of the mobile robots includes a hand sensor for gripping a conveyed object, a distance sensor, and an object to be detected detected by the distance sensor, and measures the distance between the hands. (The invention of claim 6).
【０００７】また、上記請求項３の発明においては、前
記搬送物体の移動ロボットにて把持される箇所の近傍
に、その箇所の搬送基準点からの距離および方向を記録
した記録部を設ける一方、前記移動ロボットの搬送物体
を把持するハンド部には、前記距離および方向を解読す
る読取部を設置することができ（請求項７の発明）、ま
たは、前記移動ロボットの各々は、前記搬送物体を把持
するハンド部に力センサを備え、搬送物体に掛かる内力
を制御することができる（請求項８の発明）。According to the third aspect of the present invention, a recording unit for recording a distance and a direction from a transport reference point of the location is provided near a location where the transported object is gripped by a mobile robot. A reading unit that decodes the distance and the direction can be installed in a hand unit that grips the transport object of the mobile robot (the invention of claim 7), or each of the mobile robots A force sensor is provided in the hand portion to be gripped, so that the internal force applied to the transported object can be controlled (the invention of claim 8).
【０００８】上記請求項８の発明では、前記力センサに
より計測された力情報にもとづき前記搬送物体に作用す
る内力を制御する制御手段を、前記移動ロボットの各々
に設けることができ（請求項９の発明）、この請求項９
の発明では、前記移動ロボットの各々には、その外周に
複数の障害物認識手段を設け、この障害物認識手段によ
り障害物を検出したときは、障害物を避けるように前記
搬送物体の搬送経路を随時変更することができ（請求項
１０の発明）、この請求項１０の発明では、前記障害物
を認識した移動ロボットは制御モードを切り換え、前記
搬送物体に積極的に内力を発生させることにより、他の
移動ロボットの搬送経路の変更に追従させることができ
る（請求項１１の発明）。According to the invention of claim 8, each of the mobile robots can be provided with control means for controlling an internal force acting on the transported object based on force information measured by the force sensor (claim 9). Invention), claim 9
In the invention, each of the mobile robots is provided with a plurality of obstacle recognizing means on an outer periphery thereof, and when an obstacle is detected by the obstacle recognizing means, the transfer path of the transfer object is set so as to avoid the obstacle. Can be changed at any time (invention of claim 10). In the invention of claim 10, the mobile robot recognizing the obstacle switches the control mode and actively generates an internal force on the transport object. Thus, it is possible to follow the change of the transfer route of another mobile robot (the invention of claim 11).
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す概要図である。同図において、１は移動ロボッ
ト本体、２，３は対をなす駆動輪でロボット本体１に回
転自在に軸支され、図示されないアクチュエータにより
独立に回転駆動される。ロボット本体１の上にはロボッ
トアーム４が設置され、ロボットアーム４の先端には、
物体を把持するためのハンド５が装着されている。これ
らのロボットアーム４，ハンド５も、図示されないアク
チュエータによりそれぞれ駆動される。FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a mobile robot main body, and reference numerals 2 and 3 denote drive wheels which form a pair and are rotatably supported by the robot main body 1 and are independently rotated and driven by actuators (not shown). A robot arm 4 is installed on the robot main body 1, and a tip of the robot arm 4 is
A hand 5 for gripping an object is mounted. The robot arm 4 and the hand 5 are also driven by actuators (not shown).
【００１０】図示のように、この発明による移動ロボッ
トは、ロボットアーム４を前方に伸ばし、駆動輪２，３
の中点Ｏからは所定距離ｓだけ隔てた位置Ｍにおいて、
ハンド５により搬送物体７を、その支持棒６を介して支
持している。つまり、搬送中にロボットアーム４は、距
離ｓだけ隔てた点Ｍでハンド５の位置を維持するように
なっている。なお、前方の点Ｍにロボットアーム４では
なく、ハンドまたはリフタなどを固定的に設置するよう
にしても良い。As shown in the figure, in the mobile robot according to the present invention, the robot arm 4 is extended forward, and the driving wheels 2 and 3 are driven.
At a position M separated from the midpoint O by a predetermined distance s,
The transport object 7 is supported by the hand 5 via the support bar 6. That is, during the transfer, the robot arm 4 maintains the position of the hand 5 at the point M separated by the distance s. Note that, instead of the robot arm 4, a hand or a lifter or the like may be fixedly installed at the front point M.
【００１１】図２はこの発明の第２の実施の形態の説明
図で、移動ロボットおよび搬送物体を上方から見た平面
図である。ＧR ，ＧL は駆動輪２，３の各接地点を示
す。同図において、駆動輪２，３の外径をＤとし、それ
ぞれωR ，ωL の角速度で回転駆動するとき、接地点Ｇ
R ，ＧL の中点Ｏには、次の（１）式で示すような移動
ロボット前方への並進速度Ｖが発生し、また点Ｏの周り
には（２）式で示すような回転角速度φ（・）が発生す
ることが良く知られている。 Ｖ＝（ＤωR ／２＋ＤωL ／２）／２＝Ｄ・（ωR ＋ωL ）／４ …（１） φ（・）＝（ＤωR ／２Ｌ−ＤωL ／２Ｌ）／２ ＝Ｄ・（ωR −ωL ）／４Ｌ …（２）FIG. 2 is an explanatory view of a second embodiment of the present invention, and is a plan view of a mobile robot and a transported object as viewed from above. G R, G L denotes the respective grounding points of the driving wheels 2 and 3. In the figure, when the outer diameters of the drive wheels 2 and 3 are D, and they are driven to rotate at angular speeds of ω R and ω L respectively,
At the midpoint O between R and GL , a translational velocity V forward of the mobile robot as expressed by the following equation (1) is generated, and around the point O, the rotational angular velocity as expressed by the equation (2) It is well known that φ (•) occurs. V = (Dω R / 2 + Dω L / 2) / 2 = D · (ω R + ω L) / 4 ... (1) φ (·) = (Dω R / 2L-Dω L / 2L) / 2 = D · ( ω R −ω L ) / 4L (2)
【００１２】このとき点Ｍ、つまりハンド５には、床座
標をＸ−Ｙとして下記のような速度ｖx ，ｖy がそれぞ
れ発生することが、図３の関係からも明らかである。な
お、図３のｖ’＝ｓφ（・）である。 ｖx ＝ｖｃｏｓφ−ｓφ（・）ｓｉｎφ ＝Ｄ・（Ｌｃｏｓφ−ｓ・ｓｉｎφ）ωR ／４Ｌ ＋Ｄ・（Ｌｃｏｓφ＋ｓ・ｓｉｎφ）ωL ／４Ｌ …（３） ｖy ＝ｖｓｉｎφ＋ｓφ（・）ｃｏｓφ ＝Ｄ・（Ｌｓｉｎφ＋ｓ・ｃｏｓφ）ωR ／４Ｌ ＋Ｄ・（Ｌｓｉｎφ−ｓ・ｃｏｓφ）ωL ／４Ｌ …（４）[0012] point this time M, the words hand 5, the speed v x as follows floor coordinates as X-Y, that v y occurs respectively, it is clear from the relationship of FIG. Note that v ′ = sφ (·) in FIG. v x = vcosφ-sφ (· ) sinφ = D · (Lcosφ-s · sinφ) ω R / 4L + D · (Lcosφ + s · sinφ) ω L / 4L ... (3) v y = vsinφ + sφ (·) cosφ = D · (L sinφ + s · cos φ) ω R / 4L + D · (L sin φ−s · cos φ) ω L / 4L (4)
【００１３】上記（３），（４）式をωR ，ωL につい
て解くと、下記（５），（６）式を得る。 ωR ＝（２ｃｏｓφ／Ｄ−２Ｌｓｉｎφ／Ｄｓ）ｖx ＋（２ｓｉｎφ／Ｄ＋２Ｌｃｏｓφ／Ｄｓ）ｖy …（５） ωL ＝（２ｃｏｓφ／Ｄ＋２Ｌｓｉｎφ／Ｄｓ）ｖx ＋（２ｓｉｎφ／Ｄ−２Ｌｃｏｓφ／Ｄｓ）ｖy …（６）When the above equations (3) and (4) are solved for ω R and ω L , the following equations (5) and (6) are obtained. ω R = (2 cos φ / D−2L sin φ / Ds) v x + (2 sin φ / D + 2L cos φ / Ds) v y (5) ω L = (2 cos φ / D + 2L sin φ / Ds) v x + (2 sin φ / D−2L cos φ / Ds) v y ... (6)
【００１４】上記ｖx ，ｖy を合成した速度ｖM が点
Ｍ、つまりハンド５に発生する。この速度ｖM は、移動
ロボット１の進行方向とは必ずしも一致していない。逆
に、要求される速度を発生させるために、駆動輪２，３
の回転数ωR ，ωL を上記（５），（６）式に従う速度
で駆動することで、ハンド５にあらゆる方向の速度を発
生させることが可能となる。The speed v M obtained by combining v x and v y is generated at the point M, that is, at the hand 5. This speed v M does not always coincide with the traveling direction of the mobile robot 1. Conversely, in order to generate the required speed, the drive wheels 2, 3
By driving the rotation speeds ω R and ω L at speeds according to the above equations (5) and (6), the hand 5 can generate speeds in all directions.
【００１５】図４はこの発明の第３の実施の形態の説明
図で、図２と同じく移動ロボット１と搬送物体７との関
係を示す平面図である。図４において、Ｐは搬送物体７
の基準点であり、搬送物体７の運動はＰの各軸方向の速
度ｖ0x，ｖ0yと、Ｐ点まわりの旋回角速度φ0 （・）で
表わされる。移動ロボット１は、搬送物体７に固定され
た支持棒６を把持することにより、搬送物体７を移動さ
せる。このとき、基準点Ｐと支持棒６の距離は一定であ
り、これをＬとする。また、移動ロボット１が支持棒６
を把持した初期の角度は既知であるとすると、その後の
角度θh は、ハンド５に設置されている角度検出器（図
示なし）により測定可能である。FIG. 4 is an explanatory view of the third embodiment of the present invention, and is a plan view showing the relationship between the mobile robot 1 and the transfer object 7 as in FIG. In FIG. 4, P is a transport object 7
And the motion of the transfer object 7 is represented by the velocities v 0x and v 0y of each axis of P and the turning angular velocity φ 0 (·) around the point P. The mobile robot 1 moves the transport object 7 by gripping the support rod 6 fixed to the transport object 7. At this time, the distance between the reference point P and the support bar 6 is constant, and is L. In addition, the mobile robot 1 uses the support rod 6
Assuming that the initial angle at which is held is known, the subsequent angle θ h can be measured by an angle detector (not shown) installed on the hand 5.
【００１６】図４のように、搬送物体７の基準点Ｐに、
各軸方向の速度ｖ0x，ｖ0yと、Ｐ点まわりの旋回角速度
φ0 （・）が目標値として与えられた場合、支持棒６に
発生させるべき各軸方向の速度ｖx ，ｖy は次式のよう
になる。 ｖx ＝ｖ0x＋Ｌφ0 （・）ｃｏｓ（φ＋θh ）／２ …（７） ｖY ＝ｖ0Y＋Ｌφ0 （・）ｓｉｎ（φ＋θh ）／２ …（８） これら（７），（８）式に従って移動ロボット１のハン
ド５における各軸方向の速度ｖx ，ｖy を求め、さら
に、先の（５），（６）式により移動ロボット１の駆動
輪２，３を駆動する。As shown in FIG. 4, a reference point P of the transfer object 7 is
When the velocities v 0x and v 0y in the respective axial directions and the turning angular velocity φ 0 (·) about the point P are given as target values, the velocities v x and v y in the respective axial directions to be generated on the support rod 6 are as follows. It becomes like the following formula. v x = v 0x + Lφ 0 (·) cos (φ + θ h ) / 2 (7) v Y = v 0Y + Lφ 0 (·) sin (φ + θ h ) / 2 (8) These (7), (8) each axial velocity v x in the hand 5 of the robot 1, the v y calculated according to the equation, further previous (5), to drive the drive wheels 2,3 of the robot 1 by (6).
【００１７】図５はこの発明の第４の実施の形態の説明
図で、複数（図では２台）の移動ロボット１と１つの搬
送物体７との関係を示す。すなわち、各移動ロボット１
は図示されないそれぞれの制御装置にて、以上のような
演算を独立に実行することにより、搬送物体７の搬送を
実行する。その演算は、搬送物体７の動作指令ｖ0x，ｖ
0yおよびφ0 （・）が与えられれば実行できる。また、
移動ロボット１がどのような角度で搬送物体７を把持し
ていようとも、移動ロボット１自身の姿勢φ1 ，φ2 お
よびハンド５の角度θh1，θh2を計測することで、
ｖ0x，ｖ0yおよびφ0 （・）の動作を実現できる。つま
り、互いの移動ロボットの情報，およびその数，支持棒
の位置などの情報を一切必要とせず、搬送物体７の動作
指令のみを受けるだけで協調搬送が可能となる。FIG. 5 is an explanatory view of a fourth embodiment of the present invention, and shows the relationship between a plurality of (two in the figure) mobile robots 1 and one transfer object 7. That is, each mobile robot 1
The control device (not shown) executes the above-described calculation independently to execute the transfer of the transfer object 7. The calculation is based on the operation commands v 0x , v
It can be executed if 0y and φ 0 (•) are given. Also,
Regardless of the angle at which the mobile robot 1 grips the transported object 7, by measuring the postures φ 1 and φ 2 of the mobile robot 1 itself and the angles θ h1 and θ h2 of the hand 5,
The operations of v 0x , v 0y and φ 0 (•) can be realized. In other words, information on the mobile robots, information on the number of the mobile robots, and information on the positions of the support rods is not required at all, and cooperative transport is possible only by receiving an operation command of the transported object 7 only.
【００１８】図６はこの発明の第５の実施の形態の説明
図で、複数（図では３台）の移動ロボット１で１つの搬
送物体７を同時に把持，搬送する例である。すなわち、
各移動ロボット１はそれぞれのハンド５に距離センサ８
を備え、ハンド５の周囲を全周走査させることで、搬送
物体７に設置された支持棒６をすべて検出する。この検
出した支持棒により構成される図示の如き多角形７１の
面積中心Ｇを求めることで、この点Ｇを搬送物体７の基
準点Ｐと認識し、基準点Ｐと支持棒６との距離および角
度を計算する。各移動ロボット１で独立にこのような演
算を実行すれば、それぞれ求めた多角形７１の面積中心
Ｇ、つまり基準点Ｐは一致することになるので、任意の
形状の搬送物体７を扱うことができる。ここでも、各移
動ロボット間相互の情報交換のための通信は不要であ
る。FIG. 6 is an explanatory view of a fifth embodiment of the present invention, in which a plurality of (three in the figure) mobile robots 1 simultaneously hold and transfer one transfer object 7. That is,
Each mobile robot 1 has a distance sensor 8
By scanning the entire circumference of the hand 5, all the support rods 6 installed on the transport object 7 are detected. By calculating the area center G of the polygon 71 as shown in the figure constituted by the detected support rods, this point G is recognized as the reference point P of the transported object 7, and the distance between the reference point P and the support rod 6 and Calculate the angle. If each of the mobile robots 1 performs such an operation independently, the area center G of the polygon 71 thus obtained, that is, the reference point P will coincide, so that the transport object 7 having an arbitrary shape can be handled. it can. Here, communication for exchanging information between the mobile robots is unnecessary.
【００１９】図７はこの発明の第６の実施の形態の説明
図で、図６の変形例を示す。すなわち、各移動ロボット
１はそれぞれのハンド５に距離センサ８と、距離センサ
により検出される被検出物とを有している。ここで、距
離センサ８は支持棒６ではなく、被検出物からの反射の
みを検出するものとする。この場合に、各移動ロボット
１で図６と同様の演算をして認識される多角形は、符号
７２のようになる。この多角形７２は、移動ロボット１
が支持した支持棒６のみで構成されるので、その面積中
心Ｇは、協調する移動ロボット１に平均的に速度が分配
される点が選択されることになる。その結果、各移動ロ
ボット１に同機種のものが用いられるとき、それぞれの
限界付近まで性能を引き出すことができるため、より効
率的な作業ができるという利点が得られる。FIG. 7 is an explanatory view of a sixth embodiment of the present invention, and shows a modification of FIG. That is, each mobile robot 1 has a distance sensor 8 in each hand 5 and an object to be detected detected by the distance sensor. Here, the distance sensor 8 detects not the support bar 6 but only the reflection from the object to be detected. In this case, the polygon recognized by each mobile robot 1 by performing the same calculation as in FIG. This polygon 72 is the mobile robot 1
Is constituted only by the supporting rods 6 that are supported, the point at which the speed is distributed on average to the cooperating mobile robot 1 is selected as the area center G. As a result, when the same type of mobile robot 1 is used, the performance can be brought out to the vicinity of each limit, so that there is an advantage that more efficient work can be performed.
【００２０】協調搬送のための演算を簡略化するため
に、例えば以下のような方法が考えられる。例えば、図
７を参照すると、搬送物体７の各支持棒６の近傍に、搬
送物体７の予め決められた基準点Ｐからの距離と角度を
記録した記録部（コード部）を形成する一方、移動ロボ
ット１のハンド５にその符号コードを検出，解読するた
めの読取部（センサ部）を設ける。そして、移動ロボッ
ト１が支持棒６を把持するときに上記符号コードを検
出，解読し、搬送物体７の基準点Ｐからの距離Ｌ，角度
θh を得、これを初期値として用いるようにする。こう
すれば、搬送物体７の基準点Ｐが移動ロボットの数，把
持位置などにより変動せず、しかも既知であるので、上
位制御装置が搬送物体７の搬送経路を事前に計画すると
きなどに、計算を簡素化し得る点で有利となる。In order to simplify the operation for cooperative transport, for example, the following method can be considered. For example, referring to FIG. 7, a recording unit (code unit) that records a distance and an angle of the transport object 7 from a predetermined reference point P is formed near each support rod 6 of the transport object 7. The hand 5 of the mobile robot 1 is provided with a reading unit (sensor unit) for detecting and decoding the code. Then, detecting the code code when the mobile robot 1 grips the support rod 6, decrypted, to obtain a distance L, the angle theta h from the reference point P of the conveyance object 7, so that using this as an initial value . In this case, since the reference point P of the transported object 7 does not fluctuate due to the number of mobile robots, the gripping position, and the like, and is known, the upper-level control device plans the transport path of the transported object 7 in advance. This is advantageous in that the calculation can be simplified.
【００２１】図８はこの発明の第７，第８の実施の形態
の説明図で、２台の移動ロボット１で１つの搬送物体７
を同時に把持，搬送する例である。ここで各移動ロボッ
ト１は、それぞれのハンド５に図示されない力センサを
持ち、搬送物体７を互いに押し合う力または引っ張り合
う力、つまり内力Ｆを検出する。また、ハンド５に角度
検出器を設けておけば、力を受けている方向θh も検出
することができる。図４，図５の例では搬送物体７の基
準点Ｐの各軸方向の速度ｖ0x，ｖ0yと、Ｐ点まわりの旋
回角速度φ0 （・）の３つの値から、２台の移動ロボッ
トの計４つの駆動輪の駆動速度を求めている。これは、
総合的に駆動輪の数が１つ多いことになるので、その
分、自由度が高いことになる。これを利用し、搬送物体
７に作用する内力Ｆを制御する。FIG. 8 is an explanatory view of the seventh and eighth embodiments of the present invention.
Are simultaneously gripped and transported. Here, each mobile robot 1 has a force sensor (not shown) on each hand 5 and detects a force that pushes or pulls the transported object 7 together, that is, an internal force F. Further, if the angle detector provided in the hand 5, a direction theta h undergoing force can be detected. In the examples of FIGS. 4 and 5, two mobile robots are obtained from three values of the velocities v 0x and v 0y of the reference point P of the transported object 7 in the respective axial directions and the turning angular velocity φ 0 (·) around the point P. Of the four driving wheels in total. this is,
Since the number of drive wheels is increased by one overall, the degree of freedom is increased accordingly. Using this, the internal force F acting on the transport object 7 is controlled.
【００２２】すなわち、各移動ロボット１のハンド５に
は力センサが備えられているので、搬送物体７に作用す
る内力Ｆは、各移動ロボット１の把持位置の相対的な距
離の微小な変化に比例すると考えられる。つまり、それ
ぞれの把持点の相対的な距離が一定となるように、移動
ロボットを制御することで、搬送物体７に作用する内力
Ｆを制御することができる。いま、２台の移動ロボット
の把持する支持棒６間の距離をＷ0 とし、各力センサの
変位をΔＷ／２とする。移動ロボット１の真の把持する
距離はＷ0 ＋ΔＷで表わされる。ここで、ΔＷ／２は搬
送物体７に作用する内力Ｆに比例して変化する。その変
化率をΔＷ（・）／２とすると、移動ロボットの把持点
の各軸方向の速度ｖx ，ｖy との関係は次のようにな
る。That is, since the hand 5 of each mobile robot 1 is provided with a force sensor, the internal force F acting on the transported object 7 changes to a minute change in the relative distance of the gripping position of each mobile robot 1. Probably proportional. In other words, by controlling the mobile robot so that the relative distance between the gripping points is constant, the internal force F acting on the transported object 7 can be controlled. Now, the distance between the support rods 6 for gripping the two mobile robot and W 0, the displacement of each force sensor and [Delta] W / 2. The true gripping distance of the mobile robot 1 is represented by W 0 + ΔW. Here, ΔW / 2 changes in proportion to the internal force F acting on the transported object 7. When the rate of change and ΔW (·) / 2, the speed v x of the axial gripping point of the mobile robot, the relationship between v y is as follows.
【００２３】 ｖx ＝ΔＷ（・）ｓｉｎφ／２ …（９） ｖy ＝ΔＷ（・）ｃｏｓφ／２ …（１０） また、内力Ｆと力センサの変位ΔＷ／２との間には、 ΔＷ／２＝Ｆ／Ｋ …（１１） なる関係式が成立する。なお、Ｋは力センサのバネ定数
である。これらのことから、搬送物体７に作用する内力
を一定に保ちながら搬送するための制御式は、上記
（７），（８）式を参酌して、次式のようになる。 ｖx ＝ｖ0x＋Ｌφ0 （・）ｃｏｓ（φ＋θh ）／２＋ΔＷ（・）ｓｉｎ（φ ＋θh ）／２ …（１２） ｖY ＝ｖ0Y＋Ｌφ0 （・）ｓｉｎ（φ＋θh ）／２＋ΔＷ（・）ｃｏｓ（φ ＋θh ）／２ …（１３） すなわち、（１２），（１３）式に従ってそれぞれの移
動ロボット１のハンド５における速度を算出し、さらに
（５），（６）式に従って駆動輪２，３を駆動すれば、
内力を一定に保ちながら搬送物体７を望みの方向に、望
みの速度で移動させることができる。V x = ΔW (•) sin φ / 2 (9) v y = ΔW (•) cos φ / 2 (10) Also, ΔW is defined between the internal force F and the displacement ΔW / 2 of the force sensor. / 2 = F / K (11) K is a spring constant of the force sensor. From these facts, the control formula for carrying while keeping the internal force acting on the carrying object 7 constant is as follows, taking the above formulas (7) and (8) into consideration. v x = v 0x + Lφ 0 (·) cos (φ + θ h ) / 2 + ΔW (·) sin (φ + θ h ) / 2 (12) v Y = v 0Y + Lφ 0 (•) sin (φ + θ h ) / 2 + ΔW (・) Cos (φ + θ h ) / 2 (13) That is, the speed of each mobile robot 1 in the hand 5 is calculated according to the equations (12) and (13), and further driven according to the equations (5) and (6). If you drive wheels 2 and 3,
The transport object 7 can be moved in a desired direction at a desired speed while keeping the internal force constant.
【００２４】図８では、それぞれの移動ロボットは、力
センサにより計測される力を一定にすることで、互いの
相対位置を保ちながら移動することが許される。例え
ば、１台の移動ロボットが動いていなくても、他の移動
ロボットはその移動ロボットを中心に回転運動をするこ
とができる。すなわち、図９に示すように、各移動ロボ
ット１にはその周囲に障害物センサ９（三角印参照）を
複数設置して、障害物の方向α，距離ｄを認識し、その
障害物１０を避けるられるような速度ｖx ，ｖy を次式
の関係から決定する。なお、ＫG はフィードバックゲイ
ンを示す。 ｖx ＝ＫG ・ｄ・ｃｏｓ（φ＋α） …（１４） ｖy ＝ＫG ・ｄ・ｓｉｎ（φ＋α） …（１５）In FIG. 8, each mobile robot is allowed to move while keeping its relative position by keeping the force measured by the force sensor constant. For example, even if one mobile robot is not moving, other mobile robots can make a rotational movement around that mobile robot. That is, as shown in FIG. 9, a plurality of obstacle sensors 9 (see triangles) are installed around each mobile robot 1 to recognize the direction α and the distance d of the obstacle, and the obstacle 10 is recognized. The velocities v x and v y that can be avoided are determined from the following relation. Incidentally, K G represents a feedback gain. v x = K G · d · cos (φ + α) ... (14) v y = K G · d · sin (φ + α) ... (15)
【００２５】（１４），（１５）式は、移動ロボット間
の相対距離を考慮していないので、この実際に達成され
ると、移動ロボット間の相対距離は変化してしまう。し
かし、その瞬間に内力が発生するので、これを補正しよ
うとする制御が働き、結果的に移動ロボットは相互の相
対距離を一定にしながら、障害物１０を避けることが可
能となる。（１４），（１５）式をも考量した総合的な
制御式は、次式のようになる。 ｖx ＝ｖ0x＋Ｌφ0 （・）ｃｏｓ（φ＋θh ）／２＋ΔＷ（・）ｓｉｎ（φ ＋θh ）／２＋ＫG ・ｄ・ｃｏｓ（φ＋α） …（１６） ｖY ＝ｖ0Y＋Ｌφ0 （・）ｓｉｎ（φ＋θh ）／２＋ΔＷ（・）ｃｏｓ（φ ＋θh ）／２＋ＫG ・ｄ・ｓｉｎ（φ＋α） …（１７）Equations (14) and (15) do not take into account the relative distance between the mobile robots, so if this is actually achieved, the relative distance between the mobile robots will change. However, since an internal force is generated at that moment, a control for correcting the internal force works, and as a result, the mobile robot can avoid the obstacle 10 while keeping the relative distance between the mobile robots constant. The overall control equation that takes into account the equations (14) and (15) is as follows. v x = v 0x + Lφ 0 (·) cos (φ + θ h ) / 2 + ΔW (·) sin (φ + θ h ) / 2 + K G · d · cos (φ + α) (16) v Y = v 0Y + Lφ 0 (·) sin (φ + θ h ) / 2 + ΔW (·) cos (φ + θ h ) / 2 + K G · d · sin (φ + α) (17)
【００２６】図９は１つの搬送物体に協調する移動ロボ
ットの台数が２台の場合で、３台以上の場合は適用でき
ない。つまり、３台以上の協調搬送の場合には、他の２
台以上の移動ロボットで搬送物体の運動が決定されるた
め、障害物を発見した移動ロボットが発生する内力を一
定にしながら障害物回避動作を行なうことは不可能であ
る。そこで、図１０のようにする。図１０は協調する移
動ロボットの台数が３台の場合を示す。すなわち、障害
物１０を認識した移動ロボットはその瞬間に制御モード
を切り換え、搬送物体７に作用する内力を制御すること
をやめ、自身がその障害物を避けるような、各軸方向の
速度ｖx ，ｖY を（１４），（１５）式の関係から決定
する。これは、搬送物体７を意識的に押すか、または引
っ張ることに相当する。このとき、他の移動ロボットは
（１６），（１７）式に従う、力を制御するモードであ
るので、このとき発生した内力を一定値に戻そうとして
押され、または引っ張られた方向に移動することにな
る。これにより、互いの通信による情報交換なしに、３
台以上の移動ロボットによる搬送物体の障害物の回避動
作が可能となる。なお、障害物回避動作を終了すると、
障害物を認識した移動ロボットではその制御モードを
（１６），（１７）式による力制御を行なうモードに再
び切り換え、通常の搬送作業を行なう。これにより、あ
らゆる移動ロボットが障害物を発見したときにも対応す
ることができる。FIG. 9 shows a case where the number of mobile robots cooperating with one transfer object is two, and cannot be applied to a case where the number is three or more. In other words, in the case of three or more cooperative transports, the other two
Since the movement of the transport object is determined by more than one mobile robot, it is impossible to perform an obstacle avoiding operation while keeping the internal force generated by the mobile robot that has found the obstacle constant. Therefore, the configuration is as shown in FIG. FIG. 10 shows a case where the number of cooperating mobile robots is three. That is, the mobile robot recognizes the obstacle 10 switches the control mode to the moment, stop controlling the internal forces acting on the conveying object 7 itself is such as to avoid the obstacle, the speed v x of the axial , V Y are determined from the relationship of equations (14) and (15). This corresponds to intentionally pushing or pulling the transport object 7. At this time, since the other mobile robots are in the force control mode according to the equations (16) and (17), they are pushed or moved to return the internal force generated at this time to a constant value. Will be. As a result, without information exchange by mutual communication,
It is possible to perform an operation of avoiding an obstacle of a transport object by more than one mobile robot. When the obstacle avoidance operation is completed,
The mobile robot that recognizes the obstacle switches its control mode again to a mode in which force control is performed by the equations (16) and (17), and performs a normal transfer operation. This makes it possible to respond to any mobile robot that has found an obstacle.
【００２７】[0027]
【発明の効果】この発明によれば、各移動ロボットは、
２車輪の中点から車輪の進行方向に所定距離を隔てた位
置で、その垂直軸の周りに回転自在に物体を支持し、そ
の支持点の移動速度，搬送物体に掛かる内力を制御して
協調搬送するようにしたので、各移動ロボット間での頻
繁な通信を必要とせず、内力が発生してもこれに容易に
対処し得る利点が得られる。According to the present invention, each mobile robot has:
At a position separated from the midpoint of the two wheels by a predetermined distance in the traveling direction of the wheel, the object is supported rotatably around its vertical axis, and the movement speed of the supporting point and the internal force applied to the conveyed object are controlled to coordinate. Since the transfer is performed, frequent communication between the mobile robots is not required, and even if an internal force is generated, an advantage that the mobile robot can easily cope with the internal force can be obtained.
【図１】この発明の第１の実施の形態を説明するための
説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の第２の実施の形態を説明するための
説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a second embodiment of the present invention.
【図３】図２のハンドに発生する速度導出過程を説明す
るための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a speed deriving process occurring in the hand of FIG. 2;
【図４】この発明の第３の実施の形態を説明するための
説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a third embodiment of the present invention.
【図５】この発明の第４の実施の形態を説明するための
説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.
【図６】この発明の第５の実施の形態を説明するための
説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention.
【図７】この発明の第６の実施の形態を説明するための
説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for describing a sixth embodiment of the present invention.
【図８】この発明の第７，第８の実施の形態を説明する
ための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining seventh and eighth embodiments of the present invention.
【図９】この発明の第９の実施の形態を説明するための
説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a ninth embodiment of the present invention.
【図１０】この発明の第１０の実施の形態を説明するた
めの説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a tenth embodiment of the present invention.
１…移動ロボット、２…移動ロボット右駆動輪、３…移
動ロボット左駆動輪、４…ロボットアーム、５…ハン
ド、６…支持棒、７…搬送物体、８…距離センサ、９…
障害物センサ、１０…障害物、７１，７２…多角形。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mobile robot, 2 ... Mobile robot right drive wheel, 3 ... Mobile robot left drive wheel, 4 ... Robot arm, 5 ... Hand, 6 ... Support rod, 7 ... Conveyed object, 8 ... Distance sensor, 9 ...
Obstacle sensor, 10 ... obstacle, 71, 72 ... polygon.
Claims (11)
り搬送物体を協調搬送する移動ロボットによる協調搬送
方式において、 前記移動ロボットの各々は、２車輪の中点から車輪の進
行方向に所定距離を隔てた位置で、その垂直軸の周りに
回転自在に搬送物体を支持することを特徴とする移動ロ
ボットによる協調搬送方式。1. A cooperative transport system in which a plurality of two-wheel independently driven mobile robots cooperatively transport a transport object, wherein each of the mobile robots moves a predetermined distance from a midpoint of two wheels in a traveling direction of the wheels. A cooperative transfer method using a mobile robot, wherein a transfer object is supported at a separated position so as to be rotatable about its vertical axis.
持している点を含む平面上の水平方向の速度の大きさと
方向を制御することにより、搬送物体を搬送することを
特徴とする請求項１に記載の移動ロボットによる協調搬
送方式。2. The transport object is transported by controlling the magnitude and direction of a horizontal velocity on a plane including a point at which each of the mobile robots supports the transport object. A cooperative transfer method by the mobile robot according to 1.
作指令の情報のみを共通に受けることにより、搬送物体
を搬送することを特徴とする請求項２に記載の移動ロボ
ットによる協調搬送方式。3. The cooperative transport system according to claim 2, wherein each of the mobile robots transports the transported object by receiving only information on an operation command of the transported object in common.
き前記移動ロボットの各々が支持している点の移動速度
の大きさと方向を求める計算手段を、前記移動ロボット
の各々が備えていることを特徴とする請求項３に記載の
移動ロボットによる協調搬送方式。4. Each of the mobile robots is provided with calculation means for determining the magnitude and direction of a moving speed of a point supported by each of the mobile robots based on information on an operation command of the transported object. The cooperative transfer system by a mobile robot according to claim 3.
点と、自分以外の移動ロボットの支持点との距離を計測
して、搬送物体の搬送基準点を求める初期化のための計
算手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の
移動ロボットによる協調搬送方式。5. Each of the mobile robots measures a distance between a support point of the mobile robot and a support point of a mobile robot other than the mobile robot, and performs a calculation unit for initialization for obtaining a transfer reference point of the transfer object. The cooperative transport system by a mobile robot according to claim 3, wherein the system is provided.
把持するハンド部に距離センサと、この距離センサによ
り検出される被検出物体とを備え、相互のハンド間の距
離を計測することを特徴とする請求項５に記載の移動ロ
ボットによる協調搬送方式。6. Each of the mobile robots includes a hand sensor for gripping a transported object, a distance sensor and an object to be detected detected by the distance sensor, and measures a distance between the hands. The cooperative transfer system by the mobile robot according to claim 5.
れる箇所の近傍に、その箇所の搬送基準点からの距離お
よび方向を記録した記録部を設ける一方、前記移動ロボ
ットの搬送物体を把持するハンド部には、前記距離およ
び方向を解読する読取部を設置することを特徴とする請
求項３に記載の移動ロボットによる協調搬送方式。7. A recording unit for recording a distance and a direction from a transport reference point of the transport object near a location where the transport object is gripped by the mobile robot, while gripping the transport object of the mobile robot. 4. The cooperative transport system according to claim 3, wherein a reading unit for decoding the distance and the direction is provided in the hand unit.
体を把持するハンド部に力センサを備え、搬送物体に掛
かる内力を制御することを特徴とする請求項３に記載の
移動ロボットによる協調搬送方式。8. The cooperative transport by the mobile robot according to claim 3, wherein each of the mobile robots includes a force sensor in a hand unit for gripping the transported object, and controls an internal force applied to the transported object. method.
もとづき前記搬送物体に作用する内力を制御する制御手
段を、前記移動ロボットの各々に設けたことを特徴とす
る請求項８に記載の移動ロボットによる協調搬送方式。9. The mobile robot according to claim 8, wherein control means for controlling an internal force acting on the transported object based on force information measured by the force sensor is provided in each of the mobile robots. Cooperative transfer method by robot.
周に複数の障害物認識手段を設け、この障害物認識手段
により障害物を検出したときは、障害物を避けるように
前記搬送物体の搬送経路を随時変更することを特徴とす
る請求項９に記載の移動ロボットによる協調搬送方式。10. Each of the mobile robots is provided with a plurality of obstacle recognizing means on an outer periphery thereof. When an obstacle is detected by the obstacle recognizing means, the moving object is transported so as to avoid the obstacle. The cooperative transport system by a mobile robot according to claim 9, wherein the route is changed at any time.
制御モードを切り換え、前記搬送物体に積極的に内力を
発生させることにより、他の移動ロボットの搬送経路の
変更に追従させることを特徴とする請求項１０に記載の
移動ロボットによる協調搬送方式。11. The mobile robot recognizing the obstacle switches a control mode and actively generates an internal force on the transported object so as to follow a change in the transport path of another mobile robot. A cooperative transport method using the mobile robot according to claim 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10209639A JP2000042958A (en) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | Coordination conveying system by moving robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10209639A JP2000042958A (en) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | Coordination conveying system by moving robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000042958A true JP2000042958A (en) | 2000-02-15 |
Family
ID=16576129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10209639A Pending JP2000042958A (en) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | Coordination conveying system by moving robot |
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