CN114728697A - 拾取系统和拾取方法 - Google Patents
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Abstract
实现一种即使在使用一个无人飞行体来搬运货物的情况下也不易发生无人飞行体的倾斜或货物的倾斜的拾取系统。拾取系统(1)具备:保持用具(11),其用于保持货物(L);测定器(14),其用于测定保持有货物(L)的保持用具(11)的重心位置;以及控制器(15),其用于使连结器(12)移动到保持有货物(L)的保持用具(11)的重心位置的正上方,所述连结器(12)是以能够移动的方式安装于保持用具(11)的、用于将保持用具(11)连结于无人机(D)的连结器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于使无人飞行体拾取货物的拾取系统和拾取方法。
背景技术
近年来,使用无人飞行体(无人机)来搬运货物的技术被实用化。通过使用无人飞行体,能够降低搬运成本并扩大可搬运区域。
在使无人飞行体拾取货物时,将货物的何处连结于无人飞行体变得重要。这是由于,如果连结的位置不恰当,则飞行体因货物的重量而倾斜、燃料消耗率劣化,或者飞行路径的控制变得困难(飞行体与货物的连结固定的情况)。或者由于货物倾斜、在搬运中货物损坏的可能性增加(飞行体与货物的连结不固定的情况,例如通过球接头连结的情况)。
作为公开了用于使无人飞行体拾取货物的技术的文献,例如能够列举专利文献1。在专利文献1所记载的技术中,使用多个无人机来搬运一个货物。在货物上安装有多个吊环螺栓,在各无人机上安装有用于钩挂于吊环螺栓的钩。在使无人机拾取货物时,控制装置根据货物的重量和重心位置来决定使用几台无人机、使用哪个吊环螺栓来吊起货物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2020-157922号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在专利文献1所记载的技术中,以利用多个无人机拾取货物为前提。因此,存在导入成本和运用成本高的问题。另外,如果使用大升力的无人机,则虽然也能够用一个无人机来拾取货物,但由于吊环螺栓被安装在货物的顶板的外缘附近,因此搬运中的货物的倾斜不可避免。
本发明的一个方式是鉴于上述问题而完成的,其目的在于实现一种即使在使用一个无人飞行体来搬运货物的情况下也不易发生无人飞行体的倾斜或货物的倾斜的拾取系统和拾取方法。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式所涉及的拾取系统具备保持用具、测定器以及控制器。在此,保持用具是用于保持货物的结构。另外,测定器是用于测定所述货物的重心位置或者保持有所述货物的所述保持用具的重心位置的结构。另外,控制器是用于使连结器移动到所述重心位置的正上方的结构,所述连结器是以能够移动的方式安装于所述保持用具的、用于将所述保持用具连结于无人飞行体的连结器。
另外,本发明的一个方式所涉及的拾取方法包括保持工序、测定工序以及移动工序。在此,保持工序是使用保持用具来保持货物的工序。另外,测定工序是使用测定器来测定所述货物的重心位置或者保持有所述货物的所述保持用具的重心位置的工序。另外,移动工序是使用控制器使可动式连结器的位置移动到所述重心位置的正上方的工序,所述可动式连结器是设置于所述保持用具的、用于将所述保持用具连结于无人飞行体的可动式连结器。
发明的效果
根据本发明的一个方式,能够实现一种即使在使用单个的无人飞行体来搬运货物的情况下也不易发生无人飞行体的倾斜或货物的倾斜的拾取系统和拾取方法。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的拾取系统的结构的立体图。
图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的拾取方法的流程的流程图。
图3是表示图1的拾取系统中包括的作为控制器发挥功能的计算机的结构的框图。
图4是表示本发明的第二实施方式所涉及的拾取系统的结构的立体图。
图5是从上方观察本发明的第二实施方式所涉及的拾取系统所具备的保持用具的情况下的俯视图。图5的(a)~(c)分别示出本发明的第二实施方式所涉及的拾取方法所包括的移动工序中的保持用具的动作。
图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的拾取方法的流程的流程图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
(拾取系统的结构)
参照图1来说明本发明的第一实施方式所涉及的拾取系统1。图1是表示拾取系统1的结构的立体图。
拾取系统1是用于使无人机D(权利要求书中的“无人飞行体”的一例)拾取货物L的系统。如图1所示,拾取系统1具备保持用具11、连结器12、移动机构13、测定器14以及控制器15。
保持用具11是用于保持货物L的结构。在本实施方式中,作为保持用具11,使用了由一块顶板11a、两块侧板11b、11c、两块底板11d、11e构成的保持用具。
顶板11a、两块侧板11b、11c以及两块底板11d、11e的俯视观察时的形状分别为长方形。在图1示出的坐标系中,一块侧板11b的靠z轴正方向侧的与y轴平行的端边同顶板11a的靠x轴正方向侧的与y轴平行的端边连结。另外,另一块侧板11c的靠z轴正方向侧的与y轴平行的端边同顶板11a的靠x轴负方向侧的与y轴平行的端边连结。另外,一块底板11d的靠x轴正方向侧的与y轴平行的端边同侧板11b的靠z轴负方向侧的与y轴平行的端边连结。另外,另一块底板11d的靠x轴负方向侧的与y轴平行的端边同侧板11c的靠z轴负方向侧的与y轴平行的端边连结。两块底板11d、11e的x轴方向上的尺寸之和比顶板11a的x轴方向上的尺寸小。简单来说,保持用具11为彼此相向的一对侧面敞开且底面中央部以横切的方式敞开的箱型的形状。
货物L被经由敞开的侧面和/或底面中央部收容于保持用具11。货物L的x轴正方向和x轴负方向的动作被两块侧板11b、11c限制。另外,货物L的z轴负方向的动作被两块底板11d、11e限制。另外,也可以针对保持用具11安装用于限制货物L的y轴正方向、y轴负方向以及z轴正方向的动作的夹具(未图示)。
连结器12是用于将保持用具11连结于无人机D的结构。移动机构13是用于使连结器12移动的结构。在本实施方式中,作为移动机构13,使用了由第一滑动件13a和第二滑动件13b构成的移动机构。
第一滑动件13a是在保持用具11上沿第一方向滑动的滑动件。在本实施方式中,在保持用具11的顶板11a上设置有与x轴平行地延伸的一对导轨。第一滑动件13a以能够滑动的方式安装于这一对导轨。因此,第一滑动件13a在保持用具11上沿x轴方向滑动。
第二滑动件13b是在第一滑动件13a上沿与第一方向交叉的第二方向滑动的滑动件。在本实施方式中,在第一滑动件13a上设置有与y轴平行地延伸的一对导轨。第二滑动件13b以能够滑动的方式安装于这一对导轨。因此,第二滑动件13b在第一滑动件13a上沿y轴方向滑动。
在本实施方式中,连结器12被固定于第二滑动件13b。如上所述,第二滑动件13b能够在第一滑动件13a上沿第二方向(在本实施方式中为y轴方向)滑动,第一滑动件13a能够在保持用具11上沿第一方向(在本实施方式中为x轴方向)滑动。因而,连结器12能够在保持用具11上在第一方向和第二方向延展出的面(在本实施方式中为xy面)的面内自由地移动。
测定器14是用于测定保持有货物L的保持用具11的重心位置的结构。测定器14可以是使用多个负荷传感器进行运算的结构,但在本实施方式中使用了六轴力传感器。在本实施方式中,测定器14具有:板14a,其用于载置保持有货物L的保持工具11;以及以支承板14a的方式配置的四个六轴力传感器14b1~14b4。在此,六轴力传感器是能够检测x轴方向的力Fx、y轴方向的力Fy、z轴方向的力Fz、绕x轴的力矩Mx、绕y轴的力矩My以及绕z轴的力矩Mz的传感器。测定器14将从四个六轴力传感器14b1~14b4的各六轴力传感器输出的传感器信号提供给控制器15。此外,在图1中,四个六轴力传感器14b1~14b4配置在板14a的四角。六轴力传感器14b4隐藏在板14a的背面而未图示。
控制器15用于进行以下处理的结构:基于从测定器14获取到的传感器信号来计算保持有货物L的保持用具11的重心位置,并且控制移动机构13以使连结器12位于计算出的重心位置的正上方。在本实施方式中,作为控制器15,使用了具备至少一个处理器和至少一个存储器的计算机。基于从四个六轴力传感器14b1~14b4的各六轴力传感器输出的传感器信号来计算被载置在板14a上的对象物(保持有货物L的保持用具11)的重心位置的方法是公知的,因此在此省略其说明。
此外,无人机D侧的连结器D1与保持用具11侧的连结器12的连结作业既可以由作业者手动地进行,也可以由无人机D自动地进行。在后者的情况下,控制器15在使连结器12移动到计算出的重心位置的正上方之后,向无人机D或者对无人机D进行管制的管制装置(未图示,以下相同)通知移动后的连结器12的位置。由此,无人机D能够自动地进行无人机D侧的连结器D1与保持用具11侧的连结器12的连结作业。
(拾取方法的流程)
参照图2来说明本发明的第一实施方式所涉及的拾取方法S1。图2是表示拾取方法S1的流程的流程图。
拾取方法S1是用于使用拾取系统1使无人机D拾取货物L的方法。如图2所示,拾取方法S1包括保持工序S11、测定工序S12以及移动工序S13。
保持工序S11是使用上述保持用具11来保持货物L的工序。测定工序S12是使用上述测定器14来测定保持有货物L的保持用具11的重心位置的工序。移动工序S13是使用上述控制器15使连结器12的位置移动到保持有货物L的保持用具11的重心位置的正上方的工序,所述连结器12是设置于保持用具11的、用于将保持用具11连结于无人机D的连结器。
此外,无人机D侧的连结器D1与保持用具11侧的连结器12的连结作业既可以由作业者手动地进行,也可以由无人机D自动地进行。在后者的情况下,还可以在实施移动工序S13之后实施通知工序。通知工序是使用控制器15向无人机D或者对无人机D进行管制的管制装置通知移动后的连结器12的位置的工序。由此,无人机D能够自动地进行无人机D侧的连结器D1与保持用具11侧的连结器12的连结作业。
(拾取系统和拾取方法的效果)
如上所述,本实施方式所涉及的拾取系统1具备:保持用具11,其用于保持货物L;测定器14,其用于测定保持有货物L的保持用具11的重心位置;以及控制器15,其用于使连结器12移动到保持有货物L的保持用具11的重心位置的正上方,所述连结器12是以能够移动的方式安装于保持用具11的、用于将保持用具11连结于无人机D的连结器。
另外,本实施方式所涉及的拾取方法S1包括以下工序:保持工序S11,使用保持用具11来保持货物L;测定工序S12,使用测定器14来测定保持有货物L的保持用具11的重心位置;以及移动工序S13,使用控制器15使连结器12的位置移动到保持有货物L的保持用具11的重心位置的正上方,所述连结器12是设置于保持用具11的、用于将保持用具11连结于无人机D的连结器。
因此,当使用拾取系统1或者按照拾取方法S1将保持用具11侧的连结器12与无人机D侧的连结器D1连结时,保持有货物L的保持用具11的重心位置位于无人机D侧的连结器D1的正下方。因而,能够有效地防止无人机D倾斜或货物L倾斜的情况。另外,无人机D具备多个(在本实施方式中为四个)螺旋桨。根据拾取系统1和拾取方法S1,能够使多个螺旋桨的驱动输出均等化,因此能够抑制无人机D的消耗电力。即,能够提高无人机D的驱动效率。
另外,在本实施方式中,测定器14具备:板14a,其用于载置保持有货物L的保持用具11;以及以支承板14a的方式配置的至少一个六轴力传感器14b1~14b4。
因此,能够准确地测定保持有货物L的保持用具11的重心位置。
特别地,在本实施方式中,测定器14具备:板14a,其用于载置保持有货物L的保持用具11;以及以支承板14a的方式配置的四个六轴力传感器14b1~14b4。
因此,能够更准确地测定保持有货物L的保持用具11的重心位置。
另外,在本实施方式中,拾取系统1还具备用于使连结器12移动的移动机构13。该移动机构13由第一滑动件13a和第二滑动件13b构成,该第一滑动件13a在保持用具11上沿第一方向滑动,该第二滑动件13b在第一滑动件13a上沿与第一方向交叉的第二方向滑动,连结器12被固定于第二滑动件13b。
因此,能够容易地将连结器12的位置移动到保持有货物L的保持用具11的重心位置的正上方。
另外,在本实施方式中,控制器15在使连结器12移动到保持有货物L的保持用具11的重心位置的正上方之后,向无人机D或者对无人机D进行管制的管制装置通知连结器12的位置。
因此,无人机D能够自动地进行无人机D侧的连结器D1与保持用具11侧的连结器12的连结作业。
此外,在本实施方式中,采用了使用测定器14测定保持有货物L的保持用具11的重心位置的结构,但本发明不限定于此。即,也可以采用使用测定器14测定货物L的重心位置的结构。在该情况下,控制器15使连结器12移动到货物L的重心位置的正上方。
在保持用具11的重量与货物L的重量相比足够小的情况下,货物L的重心位置与保持有货物L的保持用具11的重心位置大致一致。因而,即使在采用测定货物L的重心位置的结构的情况下,也能够得到与采用测定保持货物L的保持用具11的重心位置的结构的情况大致同样的效果。
(基于控制器的软件的实现例)
控制器15的一部分或全部功能既可以通过集成电路(IC芯片)等硬件来实现,也可以通过软件来实现。在后者的情况下,控制器15的各功能例如通过执行作为软件的程序P的命令的计算机来实现。
在图3中示出这样的计算机的一例(以下记载为计算机C)。如图3所示,计算机C具备至少一个处理器C1和至少一个存储器C2。在存储器C2中记录有用于使计算机C作为控制器15进行动作的程序P。在计算机C中,处理器C1通过从存储器C2读取该程序P并执行该程序P来实现控制器15的各功能。
作为处理器C1,例如能够使用CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、GPU(Graphic Processing Unit:图形处理单元)、DSP(Digital Signal Processor:数字信号处理器)、MPU(Micro Processing Unit:微处理单元)、FPU(Floating point numberProcessing Unit:浮点处理单元)、PU(Physics Processing Unit:物理处理单元)、微控制器或者它们的组合等。作为存储器C2,例如能够使用闪存、HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive:固态硬盘)或者它们的组合等。
此外,计算机C还可以具备RAM(Random Access Memory:随机存取存储器),该RAM用于在执行程序P时展开该程序P、或者临时存储各种数据。另外,计算机C还可以具备用于与其它装置之间发送和接收数据的通信接口。另外,计算机C还可以具备用于连接键盘、鼠标等输入设备和/或显示器、打印机等输出设备的输入输出接口。
另外,程序P能够记录在可由计算机C读取的有形的非临时性记录介质M中。作为这样的记录介质M,例如能够使用磁带、磁盘、卡、半导体存储器或可编程逻辑电路等。计算机C能够经由这样的记录介质M获取程序P。另外,能够经由传输介质传输程序P。作为这样的传输介质,例如能够使用通信网络或广播波等。计算机C也能够经由这样的传输介质获取程序P。
〔第二实施方式〕
(拾取系统的结构)
参照图4和图5来说明本发明的第二实施方式所涉及的拾取系统2。图4是表示拾取系统2的结构的立体图。图5是从上方(z轴正方向侧)观察拾取系统2所具备的保持用具21的情况下的俯视图。图5的(a)~(c)分别示出本发明的第二实施方式所涉及的拾取方法所包括的移动工序S24的动作。
与拾取系统1同样地,拾取系统2是用于使无人机D(权利要求书中的“无人飞行体”的一例)拾取货物L的系统。如图4所示,拾取系统2具备保持用具21、连结器22、移动机构23、连结器24、测定器25、箱体26以及致动器组27。另外,拾取系统2具备在图4中省略了图示的控制器。
如图1所示,第一实施方式所涉及的拾取系统1采用了在测定器14上载置保持用具11的结构。另一方面,如图4所示,拾取系统2经由连结器22、连结器24以及测定器25将保持用具21以悬吊方式固定于箱体26的顶板26a。因此,在本实施方式中,首先,对箱体26和致动器组27进行说明,之后对保持用具21、连结器22、移动机构23、连结器24以及测定器25进行说明。
作为支承体的一例的箱体26具备顶板26a、四根柱26b1、26b2、26b3、26b4以及框26c。另外,框26c由四根梁26c1、26c2、26c3、26c4构成。
顶板26a是俯视观察主面的情况下的形状为长方形的板状构件。在顶板26a的一对主面中的一个主面(在图4中为下侧的主面)的中央设置有设置区域,经由测定器25将连结器24设置于该设置区域。在后文中叙述连结器24和测定器25。顶板26a优选具有高的刚性,以使得即使在货物L的重量重的情况下也不易发生挠曲等变形。在本实施方式中,将金属板用作顶板26a。
柱26b1、26b2、26b3、26b4分别以延伸方向与下侧的主面正交的方式固定于长方形的顶板26a的四个角处。即,柱26b1、26b2、26b3、26b4作为用于支撑顶板26a的腿部发挥功能。柱26b1、26b2、26b3、26b4的长度相等。此外,也可以在各柱26b1、26b2、26b3、26b4的下端部设置有用于调整各腿部的长度的螺杆式的调整机构。通过使用这样的调整机构,能够将顶板26a以上述设置区域为大致水平(更优选为水平)的方式固定。
在各柱26b1、26b2、26b3、26b4的中途部分设置有由将相邻的柱彼此连接的梁26c1、26c2、26c3、26c4构成的框26c。梁26c1将柱26b1与柱26b2连接。梁26c2将柱26b2与柱26b3连接。梁26c3将柱26b3与柱26b4连接。梁26c4将柱26b4与柱26b1连接。在经由连结器22及移动机构23将保持用具21连结于连结器24的情况下,像这样构成的框26c包围保持用具21的底板21d。
在框26c设置有由致动器271、272、273、274构成的致动器组27。致动器组27是调整机构的一例。各致动器271、272、273、274是直线状地延伸的轴状构件,构成为能够任意地调整沿着其中心轴的长度即轴长。在本实施方式中,将利用气压来调整轴长的空气致动器用作各致动器271、272、273、274。但是,用于调整轴长的力的来源不限定于气压,也可以是液压,也可以是电力。
致动器271以其中心轴与梁26c1的延伸方向正交的方式固定于梁26c1的中点处。同样地,致动器272以其中心轴与梁26c2的延伸方向正交的方式固定于梁26c2的中点处。同样地,致动器273以其中心轴与梁26c3的延伸方向正交的方式固定于梁26c3的中点处。同样地,致动器274以其中心轴与梁26c4的延伸方向正交的方式固定于梁26c4的中点处。各致动器271、272、273、274均以可动的前端部朝向框26c的内侧方向突出的方式设置。
根据像这样构成的致动器组27,通过控制彼此相向的致动器271和致动器273的轴长,能够限制保持用具21的y轴方向的动作,并使其位置移动。同样地,通过控制彼此相向的致动器272和致动器274的轴长,能够限制保持用具21的x轴方向的动作,并使其位置移动。在本实施方式中,使用致动器组27使保持用具21在水平面的面内移动,以使与连结器22的位置对应的六轴力传感器25的中心C25(参照图6)移动到保持有货物L的保持用具21的重心位置CL(参照图5)的正上方。此外,致动器组27的动作由后述的控制器进行控制。
接着,对保持用具21、连结器22、移动机构23、连结器24以及测定器25进行说明。
与保持用具11同样地,保持用具21是用于保持货物L的结构。在本实施方式中,作为保持用具21,使用了由一块顶板21a、四根柱21b1、21b2、21b3、21b4以及一块底板21d构成的保持用具。
顶板21a和底板21d的俯视观察时的形状分别为长方形。顶板21a与底板21d的俯视观察时的形状相同。而且,在顶板21a与底板21d之间设置有长度相等的四根柱21b1~21b4。因而,顶板21a与底板21d的间隔等于各柱21b1~21b4的长度。各柱21b1~21b4分别设置在构成顶板21a和底板21d的四个角部分的各角部分。像这样构成的保持用具21为彼此相向的两对侧面敞开的箱形的形状。在图4的坐标系中,保持用具21以如下方式配置:长方形的顶板21a及底板21d的长边与x轴平行,短边与y轴平行,各柱21b1~21b4的延伸方向与z轴平行。此外,图4的坐标系被规定为xy平面为水平且z轴与铅垂方向平行。
在本实施方式中,使用带状的吊索将货物L固定于保持用具21的底板21d。另外,也能够使用例如魔术贴(注册商标)将货物L固定于保持用具21的底板21d。另外,为了将货物L固定于底板21d,也能够一并使用吊索和魔术贴。通过这样,保持用具21保持货物L。
与连结器12同样地,作为第一连结器的一例的连结器22是用于将保持用具21与无人机D连结的结构。连结器22与连结器12同样地构成,因此在此省略说明。
与移动机构13同样地,移动机构23是用于使连结器22沿水平面(xy平面)移动的恒星,所述水平面是第一方向(x轴方向)和第二方向(y轴方向)延展出的面。在本实施方式中,作为移动机构23,使用了具备第一滑动件23a、第二滑动件23b、第一引导件23c、第二引导件23d、第一同步带23e、第二同步带23f、第一同步带轮23g以及第二同步带轮23h的移动机构。
另外,第一滑动件23a及第二滑动件23b分别与第一滑动件13a及第二滑动件13b同样地构成。因而,在本实施方式中,省略第一滑动件23a和第二滑动件23b的说明。
第一引导件23c是如下的引导件:介于第一滑动件23a与在保持用具21的顶板21a上设置的一对导轨之间,在作为第一方向的x轴方向上限制第一滑动件23a相对于一对导轨的动作。为了在x轴方向上限制第一滑动件23a的动作,一对导轨与x轴方向平行地延伸。
第二引导件23d是如下的引导件:介于第一滑动件23a与第二滑动件23b之间,在作为第二方向的y轴方向上限制第二滑动件23b相对于第一滑动件23a的动作。
第一同步带23e以及两个第一同步带轮23g是用于将第一滑动件23a的状态在可滑动状态与不可滑动状态之间进行切换的结构。即,第一同步带23e以及两个第一同步带轮23g是第一开关的一例。两个第一同步带轮23g是设置在与一对导轨分别平行且与一对导轨的各导轨之间的间隔相等的直线上的皮带轮。第一同步带23e挂设于像这样设置的两个第一同步带轮23g,因此第一同步带23e的延伸方向与x轴方向平行。在两个第一同步带轮23g中的至少一方设置有电磁离合器,该电磁离合器用于将皮带轮的状态在可旋转状态与不可旋转状态之间进行切换。该电磁离合器由控制器控制。而且,在两个第一同步带轮23g上架设有环状的第一同步带23e。第一滑动件23a的一部分与第一同步带23e的一部分嵌合。因而,在第一同步带轮23g为可旋转状态的情况下,第一滑动件23a成为可滑动状态,在第一同步带轮23g为不可旋转状态的情况下,第一滑动件23a成为不可滑动状态。根据该结构,通过将设置于第一同步带轮23g的电磁离合器接合,第一滑动件23a成为可滑动状态,通过将所述电磁离合器分离,第一滑动件23a成为不可滑动状态。
第二同步带23f以及两个第二同步带轮23h是用于将第二滑动件23b的状态在可滑动状态与不可滑动状态之间进行切换的结构。即,第二同步带23f以及两个第二同步带轮23h是第二开关的一例。两个第二同步带轮23h分别是设置在一对导轨上的皮带轮。第二同步带23f挂设于像这样设置的两个第二同步带轮23h,因此第二同步带23f的延伸方向与y轴方向平行。第二同步带23f以及两个第二同步带轮23h除了第二同步带23f的架设方向不是x轴方向而是y轴方向这一点以外,与第一同步带23e以及两个第一同步带轮23g同样地构成。根据该结构,通过将设置于第二同步带轮23h的电磁离合器接合,第二滑动件23b成为可滑动状态,通过将所述电磁离合器分离,第二滑动件23b成为不可滑动状态。
如上所述,在本实施方式中,为了将第一滑动件23a和第二滑动件23b的状态在可滑动状态与不可滑动状态之间进行切换,即,为了将第一同步带23e和第二同步带23f的状态在可驱动状态与不可驱动状态之间进行切换,第一同步带轮23g和第二同步带轮23h具备电磁离合器。但是,第一同步带轮23g和第二同步带轮23h既可以具备机械式的离合器来代替电磁离合器,也可以具备机械式的制动器来代替电磁离合器。
作为第二连结器的一例的连结器24与连结器22连结。连结器24是与连结器22对应的连结器,与连结器22一起构成一对连结器。在本实施方式中,作为连结器22和连结器24,使用了快速联轴器。因而,能够通过一次操作来针对连结器24装卸连结器22。连结器24与设置于无人机D的连结器同样地构成。
在连结器24的与连结器22相反一侧的部分设置有测定器25。在本实施方式中,作为测定器25,使用六轴力传感器。该六轴力传感器能够检测正交坐标系的三个轴各自的力和力矩。在拾取系统2中,六轴力传感器以如下方式配置:六轴力传感器的三个轴中第一轴与x轴平行,第二轴与y轴平行,第三轴与z轴平行。即,该六轴力传感器是能够检测x轴方向的力Fx、y轴方向的力Fy、z轴方向的力Fz、绕x轴的力矩Mx、绕y轴的力矩My以及绕z轴的力矩Mz的传感器。在本实施方式中,使用一个六轴力传感器来作为测定器25,因此将测定器25也称为六轴力传感器25。
控制器(在图4中未图示)是用于进行以下处理的结构:基于从六轴力传感器25获取到的传感器信号,以与连结器22的位置对应的六轴力传感器25的中心C25(参照图6)为基准来测定保持有货物L的保持用具21的重心CL(参照图6)的位置,并且控制移动机构23以使中心C25位于重心CL的位置的正上方。
控制器使连结器22相对于保持用具21的位置移动,以使六轴力传感器所检测的三个力Fx、Fy、Fz以及三个力矩Mx、My、Mz中的三个力矩Mx、My、Mz成为规定值以下(优选的是,三个力矩Mx、My、Mz为0),由此使中心C25移动到重心位置CL的正上方。此外,控制器控制致动器组27,以使连结器22相对于保持用具21的位置移动。在后文中叙述致动器组27。
如图4所示,保持用具21经由连结器22、连结器24以及六轴力传感器25以从顶板26a悬吊下来的方式固定于箱体26的顶板26a。因而,无论中心C25是否位于重心位置CL的正上方,三个力矩Mx、My以及Mz中的力矩Mz均为0。另一方面,在中心C25位于重心位置CL的正上方的情况下,三个力矩Mx、My以及Mz中的绕水平面中包含的x轴和y轴的力矩即力矩Mx、My这双方为零,在中心C25不位于重心位置CL的正上方的情况下,三个力矩Mx、My以及Mz中的力矩Mx、My至少某一方不为零。因而,控制器使保持用具21的位置移动,以使力矩Mx和力矩My均为规定值以下,由此使重心CL的位置与中心C25的位置一致。
在本实施方式中,在图4中省略了图示的控制器与控制器15同样地构成。即,与控制器15同样地,控制器既可以通过集成电路(IC芯片)等硬件来实现,也可以通过软件来实现。在后者的情况下,控制器的各功能例如通过执行作为软件的程序P的命令的计算机来实现。
(拾取方法的流程)
参照图5和图6来说明本发明的第二实施方式所涉及的拾取方法S2。如上所述,图5是从上方(z轴正方向侧)观察拾取系统2所具备的保持用具21的情况下的俯视图。图5的(a)~(c)分别示出本发明的第二实施方式所涉及的拾取方法中包括的移动工序S24的动作。图6是表示本实施方式所涉及的拾取方法的流程的流程图。
与拾取方法S1同样地,拾取方法S2是用于使用拾取系统2使无人机D拾取货物L的方法。如图6所示,拾取方法S2包括保持工序S21、固定工序S22、测定工序S23以及移动工序S24。保持工序S21是与保持工序S11对应的工序,测定工序S23是与测定工序S12对应的工序,移动工序S24是与移动工序S13对应的工序。
保持工序S21是使用上述的保持用具21来保持货物L的工序。在保持工序S21中,使用例如带状的吊索将货物L固定于保持用具21的底板21d。此时,并不限于以货物L的重心与保持用具21的重心一致的方式固定。
固定工序S22是在保持工序S21之后实施的工序。固定工序S22是经由连结器22、连结器24以及六轴力传感器25将设置有货物L的保持用具21固定于箱体26的顶板26a的工序。在图5的(a)中示出将保持用具21固定于顶板26a的状态。但是,在图5中省略了顶板26a的图示。在图5的(a)中,与连结器22的中心及连结器24的中心对应的六轴力传感器25的中心C25被设置在作为基准位置的顶板26a的中央。顶板26a以设置区域为大致水平(更优选为水平)的方式固定。而且,六轴力传感器25以检测力和力矩的三个轴中的第一轴(与x轴平行的轴)及第二轴(与y轴平行的轴)延展出的平面与设置区域平行的方式设置。因而,六轴力传感器25以第一轴和第二轴延展出的平面为大致水平的方式设置。另外,在图5的(a)中,保持有货物L的保持用具21的重心CL位于x轴正方向侧且y轴负方向侧的区域。
测定工序S23是使用上述六轴力传感器25来测定重心CL的位置的工序。具体地说,控制器参照由六轴力传感器25输出的传感器信号中的表示三个力矩Mx、My的两个力矩信号,来测定重心CL的位置。力矩Mx是绕第一轴的力矩的一例,力矩My是绕第二轴的力矩的一例。
移动工序S24是使用上述控制器将中心C25的位置移动到重心CL的位置的正上方的工序。控制器根据在测定工序S23中测定出的重心CL的位置,使用致动器组27使保持用具21移动。图5的(a)中示出的箭头F27表示在使用致动器272、274将保持用具21向y轴正方向侧移动时作用于保持用具21的力的方向。另外,图5的(b)中示出的箭头F27表示使用致动器的271、273使保持用具21向x轴负方向侧移动时作用于保持用具21的力的方向。
这样,通过实施拾取方法S2,能够将中心C25的位置移动到重心CL的位置的正上方。
此外,拾取方法S2也可以构成为在移动工序S24之后再次实施测定工序S23。在此,控制器参照表示三个力矩Mx、My、Mz的三个力矩信号来测定重心CL的位置。在三个力矩Mx、My、Mz为规定值以下的情况下,控制器判定为中心C25的位置位于重心CL的位置的正上方,结束拾取方法S2即可。另一方面,在三个力矩Mx、My、Mz中的任一个力矩超过规定值的情况下,控制器重新执行移动工序S24即可。这样,拾取方法S2也可以构成为重复执行测定工序S23和移动工序S24,直到三个力矩Mx、My、Mz成为规定值以下为止。
(拾取系统和拾取方法的效果)
如上所述,本实施方式所涉及的拾取系统2发挥与拾取系统1同样的效果。另外,本实施方式所涉及的拾取方法S2发挥与拾取方法S1同样的效果。以下,除了这些效果之外,还记载拾取系统2和拾取方法S2所发挥的效果。
拾取系统2还具备:移动机构23,其包括第一滑动件23a和第二滑动件23b;第二连结器(在本实施方式中为连结器24);支承体26,其以设置第二连结器(连结器24)的设置区域为大致水平的方式设置;六轴力传感器25;以及致动器组27。在拾取系统2中,第一连结器(在本实施方式中为连结器22)被固定于第二滑动件23b。
根据上述结构,能够使用一个六轴力传感器25构成拾取系统2,因此能够实现比拾取系统1简单的拾取系统2。
另外,拾取系统2还具备第一开关(在本实施方式中为第一同步带23e以及两个第一同步带轮23g)和第二开关(在本实施方式中为第二同步带23f以及两个第二同步带轮23h)。
根据上述结构,能够在使保持用具21保持货物L之后对连结器22相对于保持有货物L的保持用具21的重心CL的位置进行调整的期间,预先将第一滑动件23a和第二滑动件23b的状态设为可滑动状态,在该调整结束之后,将第一滑动件23a和第二滑动件23b的状态设为不可滑动状态。因而,能够在无人机D正在搬运货物L的期间防止连结器22的位置相对于保持有货物L的保持用具21的重心CL的位置发生偏移。
另外,拾取方法S2还包括在保持工序S21之后实施的固定工序S22。在固定工序S22中,六轴力传感器25以检测力和力矩的三个轴中的第一轴和第二轴延展出的平面为大致水平的方式设置。另外,在移动工序S24中,参照由六轴力传感器25输出的传感器信号中的表示绕第一轴的力矩的第一力矩信号和表示绕第二轴的力矩的第二力矩信号来移动连结器22的位置,以使绕所述第一轴的力矩和绕所述第二轴的力矩成为规定值以下。
根据上述结构,能够将一个六轴力传感器25用作测定器来构成拾取方法S2,因此能够实现比拾取方法S1简单的拾取方法S2。
(附记事项)
本发明不限定于上述实施方式,在权利要求示出的范围内能够进行各种变更。例如,通过适当地组合上述实施方式所公开的技术手段而获得的实施方式也包括在本发明的技术范围内。
附图标记说明
1、2:拾取系统;11、21:保持用具;12、22:连结器;13、23:移动机构;14:测定器;14a:板;14b:六轴力传感器;15:控制器;24:连结器;25:六轴力传感器;26:支承体;26a:顶板(设置有设置区域);S1、S2:拾取方法;S11、S21:保持工序;S22:固定工序;S12、S23:测定工序;S13、S24:移动工序;D:无人机;L:货物。
Claims (9)
1.一种拾取系统,其特征在于,具备:
保持用具,其用于保持货物;
测定器,其用于测定所述货物的重心位置或者保持有所述货物的所述保持用具的重心位置;以及
控制器,其用于使连结器移动到所述重心位置的正上方,所述连结器是以能够移动的方式安装于所述保持用具的、用于将所述保持用具连结于无人飞行体的连结器。
2.根据权利要求1所述的拾取系统,其特征在于,所述测定器具有:
板,其用于载置所述货物或者保持有所述货物的所述保持用具;以及
以支承所述板的方式配置的至少一个六轴力传感器。
3.根据权利要求2所述的拾取系统,其特征在于,
所述测定器具有以支承所述板的方式配置的四个六轴力传感器。
4.根据权利要求1或2所述的拾取系统,其特征在于,
还具备移动机构,所述移动机构用于使所述连结器移动,所述移动机构包括第一滑动件和第二滑动件,所述第一滑动件在所述保持用具上沿第一方向滑动,所述第二滑动件在所述第一滑动件上沿与所述第一方向交叉的第二方向滑动,
所述连结器被固定于所述第二滑动件。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的拾取系统,其特征在于,
所述控制器在使所述连结器移动到所述重心位置的正上方之后,向所述无人飞行体或者对所述无人飞行体进行管制的管制装置通知所述连结器的位置。
6.根据权利要求1所述的拾取系统,其特征在于,还具备:
移动机构,其用于使所述连结器移动,所述移动机构包括第一滑动件和第二滑动件,所述第一滑动件在所述保持用具上沿第一方向滑动,所述第二滑动件在所述第一滑动件上沿与所述第一方向交叉的第二方向滑动;
第二连结器,将所述连结器设为第一连结器,所述第二连结器用于与该第一连结器连结;
支承体,其以设置所述第二连结器的设置区域为大致水平的方式设置;
六轴力传感器,其介于所述第二连结器与所述设置区域之间;以及
调整机构,在所述第一连结器连结于所述第二连结器的状态下,所述调整机构在所述第一方向和所述第二方向延展出的面的面内调整所述保持用具的位置,
其中,所述第一连结器被固定于所述第二滑动件。
7.根据权利要求6所述的拾取系统,其特征在于,还具备:
第一开关,其将所述第一滑动件的状态在可滑动状态与不可滑动状态之间进行切换;以及
第二开关,其将所述第二滑动件的状态在可滑动状态与不可滑动状态之间进行切换。
8.一种拾取方法,其特征在于,包括以下工序:
保持工序,使用保持用具来保持货物;
测定工序,使用测定器来测定所述货物的重心位置或者保持有所述货物的所述保持用具的重心位置;以及
移动工序,使用控制器使连结器移动到所述重心位置的正上方,所述连结器是设置于所述保持用具的、用于将所述保持用具连结于无人飞行体的连结器。
9.根据权利要求8所述的拾取方法,其特征在于,
还包括在所述保持工序之后实施的固定工序,在所述固定工序中,经由所述连结器和作为所述测定器的六轴力传感器将所述保持用具固定于支承体,
在所述固定工序中,六轴力传感器以检测力和力矩的三个轴中的第一轴和第二轴延展出的平面为大致水平的方式设置,
在所述移动工序中,参照由所述六轴力传感器输出的传感器信号中的、表示绕第一轴的力矩的第一力矩信号和表示绕第二轴的力矩的第二力矩信号来移动所述连结器的位置,以使绕所述第一轴的力矩和绕所述第二轴的力矩成为规定值以下。
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