CN114852647A

CN114852647A - 运输系统、运输方法和计算机可读记录介质

Info

Publication number: CN114852647A
Application number: CN202210037163.1A
Authority: CN
Inventors: 岩本国大; 糸澤祐太; 古村博隆; 高木裕太郎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-08-05
Anticipated expiration: 2042-01-13
Also published as: US20240149436A1; CN114852647B; US11919157B2; JP7563212B2; US20220250239A1; JP2022120613A

Abstract

本公开涉及一种运输系统、运输方法和计算机可读记录介质。在所述运输系统中，通过使用运输机器人运输物体。所述运输机器人包括：臂，其包括在轴部的轴方向上能够伸缩的所述轴部，和从所述轴部在与所述轴方向不同的方向上延伸的突起部以与所述物体上形成的凹槽接合；驱动机构，其被配置为围绕作为旋转轴的所述轴方向旋转所述臂；以及检测部，其被配置为检测所述臂的旋转角度的异常。

Description

运输系统、运输方法和计算机可读记录介质

技术领域

本公开涉及一种运输系统、运输方法和计算机可读记录介质。

背景技术

日本未审查专利申请公开第11-29207号(JP 11-29207 A)描述了一种货物转移设备，其包括能够与容器的接合部接合的吊钩，并且货物转移设备在吊钩与接合部接合的情况下移动容器。

发明内容

根据JP 11-29207 A中描述的技术，存在这种问题，即操作者可能没有注意到吊钩未与容器的接合部接合而继续操作，并且在操作期间货物可能掉落。

本公开是为解决该问题而完成的，并且本公开的目的是提供一种运输系统和运输方法，其各个都能够降低物体在被放进或取出物体架时掉落的风险。

根据本公开的一个方案的运输系统是用于通过使用运输机器人运输物体的运输系统。所述运输机器人包括臂、驱动机构和检测单元。所述臂包括轴部和突起部，所述轴部在轴部的轴方向上能够伸缩，所述突起部从所述轴部在与所述轴方向不同的方向上延伸的突起部。所述突起部被配置为与所述物体上形成的凹槽接合。所述驱动机构被配置为围绕作为旋转轴的所述轴方向旋转所述臂。所述检测单元被配置为检测所述臂的旋转角度的异常。

根据本公开的一个方案的运输方法是通过使用运输机器人运输物体的运输方法。所述运输机器人包括臂，所述臂包括在轴部的轴方向上能够伸缩的所述轴部，以及从所述轴部在与所述轴方向不同的方向上延伸的突起部。所述突起部被配置为与所述物体上形成的凹槽接合。所述运输方法包括：围绕作为旋转轴的所述轴方向旋转所述臂的驱动步骤；以及检测所述臂的旋转角度的异常的检测步骤。

本公开能够实现降低物体在被放进或取出物体架时掉落所述物体的风险。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的标号示出相同的元件，并且其中：

图1是示出根据实施例的运输机器人的构造的透视图；

图2是示出根据实施例的运输机器人的构造的侧视图；

图3是示出根据实施例的运输机器人的功能的框图；

图4是示出根据实施例的运输机器人收缩其臂的状态的平面示意图；

图5是示出根据实施例的运输机器人延伸其臂的状态的平面示意图；

图6是示出在根据实施例的运输机器人延伸臂之后将臂旋转预定量的状态的平面示意图；

图7是示出运输机器人的控制部的功能的框图；

图8是示出其中容纳待由运输机器人运输的物体的架子的构造的示意图；

图9是示出待由运输机器人运输的物体的形状的透视图；

图10是示出在根据实施例的运输机器人拉出物体之前的状态的示意性侧视图；

图11是示出根据实施例的运输机器人将臂与物体上形成的凹槽接合的状态的示意性侧视图；

图12是示出在根据实施例的运输机器人将物体拉出之后的状态的示意性侧视图；

图13是示出将臂的突出部放进物体的凹槽中的状态的示意性前视图；

图14是示出物体的凹槽中充有异物的状态的示意性前视图；

图15是示出待由运输机器人运输的物体上形成的凹槽的示例的底视图；以及

图16是示出根据本实施例的运输方法的示例性处理的流程图。

具体实施方式

以下基于本发明的实施例描述本发明，但是不旨在将根据权利要求书的本发明限制于以下实施例。此外，实施例中描述的所有组件不一定是用于解决本发明的问题所不可或缺的手段。

以下将参照附图描述根据实施例的运输系统。根据实施例的运输系统包括运输机器人10。运输系统是运输机器人10运输诸如货物的物体的运输系统。

注意，运输系统可以包括配置为控制运输机器人10的行驶的服务器，或运输机器人10可以通过由自身生成的运输路线自主移动。根据本实施例的运输系统中，还可以包括处理自包含于运输机器人中而不包括服务器的系统。

图1是示出根据本实施例的运输系统中包括的运输机器人10的示例性构造的透视图。图2是示出运输机器人10的示例性构造的侧视图。图3是示出运输机器人10的示意性系统配置的框图。

运输机器人10包括可移动的移动部110、配置为在上下方向上伸缩的伸缩部120、配置为支撑放置在其上的物体的顶板130、臂140、配置为控制运输机器人10的控制部100、以及无线通信部150，对运输机器人10的控制包括对移动部110、伸缩部120和臂140的控制。

移动部110包括机器人主体111、可旋转地设置在机器人主体111中的一对右和左驱动轮112和一对前和后从动轮113，以及配置为可旋转地驱动驱动轮112的一对电机114。电机114经由各自的减速器等分别地旋转驱动轮112。当电机114响应于来自控制部100的控制信号旋转驱动轮112时，允许机器人主体111向前移动、向后移动和旋转。因此，能够将机器人主体111移动到给定位置。注意，移动部110的构造是示例，并且移动部110不限于此。例如，移动部110中的驱动轮112和从动轮113的数量能够是任意数量，并且移动部110能够采用任何构造，只要移动部110能够将机器人主体111移动到给定位置。

伸缩部120是配置为在上下方向上伸缩的伸缩机构。伸缩部120可以被配置为伸缩套管式伸缩机构。顶板130设置在伸缩部120的上端部中，并且顶板130通过伸缩部120的操作而升高和降低。伸缩部120包括诸如电机的第一驱动装置121，并且伸缩部120由第一驱动装置121驱动，以便于伸缩。即，顶板130通过第一驱动装置121的驱动而升高和降低。第一驱动装置121响应于来自控制部100的控制信号而驱动伸缩部120。注意，运输机器人10可以采用配置为控制顶板130的高度的已知给定机构来代替伸缩部120。

顶板130设置在伸缩部120的上部(远端)。顶板130通过诸如电机的驱动装置升高和降低。在本实施例中，顶板130用于在其上放置待由运输机器人10运输的物体。对于运输，运输机器人10在顶板130支撑物体的情况下连同所述物体一起移动。因此，运输机器人10运输物体。

顶板130由例如用作顶面的板材和用作下面的板材构成，并且顶板130可以在顶面与下面之间具有空间，使得将臂140收纳在空间中。在实施例中，板材的形状，即顶板130的形状，例如是平坦圆盘状，但可以是任意其他形状。此外，顶板130可以设置有沿臂140的流动线形成的切口。

配置为在水平方向上伸缩的臂140附接到顶板130。臂140包括在其轴方向上(沿轴部141的方向上，进一步换句话说，臂140的纵向方向上)能够伸缩的轴部141，以及突出部142。突出部142从轴部141在与轴方向不同的方向上延伸，并且与待运输的物体上形成的凹槽接合。这里，突出部142可以在轴部141的远端处在垂直于轴部141的方向上延伸。即，臂140可以具有L形。

此外，顶板130设置有配置为响应于来自控制部100的控制信号执行轴部141的伸缩和臂140的旋转的第二驱动装置143。第二驱动装置143也称为驱动机构。第二驱动装置143包括，例如电机和线性导轨，以便于执行轴部141的伸缩和臂140的旋转。作为第二驱动装置143，可以采用配置为执行这些运动的已知给定机构。用于轴部141的伸缩的机构不限于导轨机构。

这里，图4到图6中示出臂140的移动。图4是示出臂140的轴部141被收缩的状态的示意性平面图。图5是示出臂140的轴部141被延伸的状态的示意性平面图。图6是示出在臂140的轴部141被延伸之后，将臂140旋转预定量以使突出部142朝上的状态的示意性平面图。

因此，臂140在水平方向上能够伸缩并且能够连同臂140的旋转旋转突出部142。即，突出部142可围绕作为旋转轴的轴部141旋转。如稍后将描述，运输机器人10能够检测臂140的旋转角度的异常。

返回图1到图3，无线通信部150是配置为执行无线通信以便于根据需要与服务器、其他机器人等进行通信的电路。例如，无线通信部150包括无线收发电路和天线。注意，在运输机器人10不与其他装置进行通信的情况下，可以省略无线通信部150。

控制部100是配置为控制运输机器人10的装置并且包括处理器1001、存储器1002和接口(IF)1003。处理器1001、存储器1002和接口1003经由数据总线等彼此连接。

接口1003是用来与诸如移动部110、伸缩部120、臂140和无线通信部150的其他装置进行通信的输入输出电路。

例如，存储器1002由易失性半导体存储器和非易失性半导体存储器组合构成。存储器1002用来存储包括一个以上的口令的并且由处理器1001执行的软件(计算机程序)、待用于运输机器人10的各种处理的数据等。

例如，处理器1001可以是微处理器、微处理器单元(MPU)、中央处理单元(CPU)等。处理器1001可以包括多个处理器。因此，控制部100是用作计算机的装置。

注意，程序能够通过使用各种类型的非暂时性计算机可读介质存储并且供应给计算机。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁记录介质(诸如软盘、磁带和硬盘驱动器)和磁光记录介质(诸如磁光盘)、光盘只读存储器(CD-ROM)、CD-R和CD-R/W以及半导体存储器(诸如掩模ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、闪存ROM和随机存取存储器(RAM))。此外，程序可以使用各种类型的暂时性计算机可读介质供应给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质能够经由诸如电线或光纤等有线通信通路或无线通信通路向计算机供应程序。

接下来将描述控制部100的处理。图7是示出控制部100的功能配置的框图。控制部100包括驱动控制部101和检测部102。驱动控制部101通过向移动部110的电机114发送控制信号来控制驱动轮112的旋转，并且因此，驱动控制部101能够将机器人主体111移动到给定位置。此外，驱动控制部101能够通过向第一驱动装置121发送控制信号来控制顶板130的高度。

注意，驱动控制部101可以通过执行基于关于驱动轮112的旋转信息等的诸如反馈控制或鲁棒控制的已知控制，来控制运输机器人10的移动，关于驱动轮112的旋转信息由设置在驱动轮112中的各个旋转传感器检测。此外，驱动控制部101可以通过基于由设置在运输机器人10中的范围传感器检测到的距离信息或关于移动环境的地图信息来控制移动部110，以自主移动运输机器人10。范围传感器是例如相机、超声传感器等。

此外，驱动控制部101能够通过向第二驱动装置143发送控制信号来控制轴部141的伸缩和臂140的旋转角度。例如，驱动控制部101延伸轴部141并且然后旋转臂140使得突出部142朝上。当驱动控制部101向第二驱动装置143发送控制信号时，执行将物体从架子(后述)拉出的拉出操作和将物体推进架子中的推进操作。在检测部102检测到臂140的旋转角度异常的情况下，驱动控制部101可以使警报响起，停止将物体90拉出的拉出操作，或执行重试操作。

检测部102能够检测臂140的旋转角度的异常。例如，检测部102可以基于配置为旋转臂140的电机的电流值检测旋转角度的异常，该电机设置在第二驱动装置143中。例如，在电流值为阈值以上的情况下，检测部102检测到臂140的旋转角度的异常。注意，检测部102可以基于例如阻抗、转矩等除电流之外的物理量，检测臂140的旋转角度的异常。

此外，检测部102可以基于由附接到电机的编码器得到的检测结果检测旋转角度的异常，该电机被配置为旋转臂140。例如，检测部102可以基于指定位置与基于来自编码器的检测结果的位置之间的差值(位置偏差)是否超过阈值来检测旋转角度的异常。

在检测到旋转角度的异常的情况下，驱动控制部101可以停止通过臂140对物体90的拉出操作或推进操作。当突出部142将与物体90上形成的凹槽接合时，检测部102可以检测旋转角度的异常，或当轴部141在突出部142与凹槽接合的情况下要被收缩或延伸时，检测部102可以检测旋转角度的异常。

接下来将详细地描述作为待由运输机器人10运输的运输目标的物体。图8是示出架子80和架子80中收纳的作为运输目标的物体90的示意图。注意，在图8中，还示出放置在架子80前面的运输机器人10。此外，图9是示出物体90的前面、底面和侧面的透视图。如图8中所示，当运输机器人10将物体90移动到顶板130上时或当运输机器人10将放在顶板130上的物体90移动到架子80中时，运输机器人10移动到靠近架子80的位置。例如，运输机器人10在架子80的前面且在设置在架子80中的成对的导轨81a、81b之间的中间点处移动。

架子80包括配置为支撑物体90的相对两侧的导轨81a、81b。导轨81a、81b设置在相同高度以便于彼此平行。收纳在架子80中的物体90的第一侧由导轨81a支撑，并且所述物体90的第二侧由导轨81b支撑。导轨81a、81b都从架子80的前面设置到架子80的背面。

如图9中所示，例如，物体90的相对两侧设置有肋91。当肋91由导轨81a、81b从下侧支撑时，物体90支撑在架子80中。注意，肋91设置在物体90的相对两侧上，使得肋91从物体90的前面设置到物体90的背面。在图9示出的示例中，肋91设置在物体90的相对两侧的各个上部。然而，例如肋91可以设置在物体90的相对两侧的各个下部，并且肋91可以未必设置在各个上部。此外，在导轨81a、81b支撑物体90的底面的情况下，肋91可以未必设置在物体90中。

这样，架子80通过导轨81a、81b从下侧支撑物体90的相对两侧。物体90可以在架子80内部沿导轨81a、81b在前后方向上移动。即，当朝架子80的背面推进物体90时，物体90收纳在架子80内部。相反，当朝架子80的前面拉出物体90时，能够从架子80中取出物体90。

如图9中所示，在物体90的底面上的预定位置处形成凹槽92，使得臂140的突出部142卡在凹槽92中。例如，凹槽92可以具有轴方向是沿物体90的拉出方向的半圆柱形。注意，物体90是例如长方形实体容器。然而，物体90不限于此并且可以是任意物体。在作为容器的物体90内部能够收纳任意其他物体。

运输机器人10的控制部100操作臂140使得物体90从架子80移动到顶板130上，或者物体90从顶板130移动到架子80中。图10到图12是各自示出将收纳在架子80中的物体90放置在顶板130上的操作的示意性侧视图。

首先，控制部100通过将臂140延伸预定长度，使得臂140的突出部142移动到物体90上形成的凹槽92(参见图10)。注意，运输机器人10可以包括配置为检测物体90的凹槽92的位置的传感器(诸如相机)，并且可以基于传感器的检测结果判定臂140的延伸长度。

这里，突出部142的突出方向沿水平方向。因此，可以将臂140插入到作为运输目标的物体90的底面侧上的小空间中(例如，作为运输目标的物体90与收纳在比作为运输目标的物体90低一级的位置处的物体90之间的小间隙)。

如图11中所示,在控制部100延伸臂140之后，控制部100将臂140围绕作为旋转轴的臂140的轴部141旋转预定量。更具体地，控制部100将臂140旋转90°使得突出部142朝上。因此，突出部142被放进物体90上形成的凹槽92中。图13是示出臂140的突出部142被放进物体90的凹槽92中的状态的示意性前视图。注意，由虚线表示臂140被旋转之前突出部142的状态。

这里，在突出部142未充分地旋转的情况下，检测部102检测臂140的旋转角度的异常。图14是示出当凹槽92中充有异物921时旋转臂140的状态的示意性前视图。在这种情况下，即使当旋转了臂140时，突出部142也无法朝上。当在这种情况下继续拉出操作时，物体90可能掉落。由于配置为旋转臂140的电机的电流值大或臂140的旋转角度的位置偏差大，检测部102能够检测臂140的旋转角度的异常。

在检测到臂140的旋转角度的异常的情况下，运输机器人10停止对物体90的拉出操作。同时，如图12中所示，在检测到旋转角度没有异常的情况下，运输机器人10缩回卡在凹槽92中的臂140。因此，物体90从架子80拉出并且移动到顶板130上。

同时，当控制部100将卡在放置在顶板130上的物体90的凹槽92中的臂140推进到架子80中时，控制部100能够将顶板130上的物体90收纳在架子80中。当臂140要与顶板130上的物体90的凹槽92接合时，检测部102可以检测臂140的旋转角度的异常。

同时，如图9中所示，可以在物体90中设置一个凹槽92，或如图15中所示，可以设置多个凹槽92。图15是物体90的底面图。更具体地，物体90包括在竖直方向上(即，在物体90的移动方向上)并排设置的多个凹槽92。在这种情况下，在运输机器人10的控制部100将收纳在架子80中的物体90移动到顶板130上的情况下，控制部100可以通过使臂140的突出部142依序地从顶板130侧卡入凹槽92，重复从架子80拉出物体90的拉出操作。类似地，在运输机器人10的控制部100将放在顶板130上的物体90移动到架子80中的情况下，控制部100可以通过使臂140的末端依序地从架子180侧卡入凹槽92中，重复将物体90推进架子80的推进操作。

在任意凹槽92被异物等破坏的情况下，当运输机器人10将物体90移入或移出架子80时，运输机器人10会使物体90掉落。由于运输机器人10检测到臂140的旋转角度的异常并且停止对物体90的拉出操作或对物体90的推进操作，可以降低物体90掉落的风险。

接下来将参照流程图描述由运输机器人10执行的从架子80拉出物体90的拉出操作。图16是示出待由运输机器人10执行的将物体90从架子80移动到顶板130上的操作的流程图。注意，运输机器人10预先移动以布置在架子80前面的预定位置处。

在步骤S100中，控制部100仅将臂140延伸预定距离，以便于将臂140的远端移动到物体90的底面上的凹槽92(步骤S100)。随后，在步骤S101中，控制部100将臂140旋转预定量(步骤S101)。即，控制部100旋转臂140使得臂140的突出部142朝上。

随后，在步骤S102中，控制部100判定臂140的旋转角度是否异常(步骤S102)。在臂140的旋转角度正常的情况下(步骤S102中“否”)，控制部100继续对物体90的拉出操作，使得控制部100收缩卡在凹槽92中的臂140并且将物体90放置在顶板130上(步骤S103)。

同时，在臂140的旋转角度异常的情况下(步骤S102中“是”)，控制部100停止处理而不执行步骤S103的处理。即，在臂140的旋转角度异常的情况下，控制部100停止对物体90的拉出操作。在控制部100停止处理之后，控制部100可以使警报响起或可以尝试重试操作。例如，控制部100可以旋转臂140使得突出部142面对水平方向，并且之后，控制部100可以收缩臂140并且返回到步骤S100的处理。

注意，运输机器人10可以在对物体90的推进操作中执行上述异常检测。即，当突出部142将与顶板130上的物体90的凹槽92接合时，运输机器人10可以执行上述处理。这使得能够降低由于在突出部142未与凹槽92充分接合的状态下将物体90推进架子80而导致物体90掉落的风险。

此外，在执行步骤S103的处理的过程中，控制部100可以检测臂140的旋转角度的异常。在运输机器人10从架子80中拉出物体90的同时向物体90施加外力的情况下，运输机器人10可以停止拉出操作以降低物体90掉落的风险，或运输机器人10可以通过使警报响起进行警告。

最后，以下描述根据实施例的运输系统所产生的效果的细节。在一些情况下，可以通过使用具有突出部的臂将具有凹槽的物体放进或取出架子。这里，在凹槽被破坏的情况下，或在凹槽充有异物的情况下，可能无法正常完成物体的放进或取出。即，在突出部未被放进物体上形成的凹槽中的状态下继续进行诸如物体的放进或取出等的操作的情况下，物体可能掉落。

根据本实施例的运输机器人能够检测具有突出部的臂的旋转角度的异常。这使得能够防止在臂不与物体接合的情况下继续操作，并且从而使得能够降低物体掉落的风险。

注意，本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的要旨的范围内可以进行各种变型。

Claims

1.一种运输系统，其用于通过使用运输机器人运输物体，其中所述运输机器人包括：

臂，其包括在轴部的轴方向上能够伸缩的所述轴部，以及从所述轴部在与所述轴方向不同的方向上延伸的突起部，所述突起部被配置为与所述物体上形成的凹槽接合；

驱动机构，其被配置为围绕作为旋转轴的所述轴方向旋转所述臂；以及

检测单元，其被配置为检测所述臂的旋转角度的异常。

2.根据权利要求1所述的运输系统，其中当所述突起部要与所述凹槽接合时，或当所述轴部在所述突起部与所述凹槽接合的状态下要被收缩或延伸时，所述检测单元检测所述旋转角度的异常。

3.根据权利要求1或2所述的运输系统，其中，在所述检测单元检测到异常的情况下，所述运输机器人停止将所述物体拉出的拉出操作，或所述运输机器人使警报响起。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的运输系统，其中所述检测单元基于电机的电流值检测所述旋转角度的异常，所述电机被配置为旋转所述臂。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的运输系统，其中所述检测单元基于由附接到电机的编码器得到的检测结果检测所述旋转角度的异常，所述电机被配置为旋转所述臂。

6.一种运输方法，其用于通过使用运输机器人运输物体，所述运输机器人包括臂，其包括在轴部的轴方向上能够伸缩的所述轴部，以及从所述轴部在与所述轴方向不同的方向上延伸的突起部，所述突起部被配置为与所述物体上形成的凹槽接合，所述运输方法包括：

围绕作为旋转轴的所述轴方向旋转所述臂的驱动步骤；以及

检测所述臂的旋转角度的异常的检测步骤。

7.根据权利要求6所述的运输方法，其中当所述突起部要与所述凹槽接合时，或当所述轴部在所述突起部与所述凹槽接合的状态下要被收缩或延伸时，所述检测步骤检测所述旋转角度的异常。

8.一种计算机可读记录介质，存储有程序，所述程序使计算机执行通过使用运输机器人运输物体的处理，所述运输机器人包括臂，其包括在轴部的轴方向上能够伸缩的所述轴部，以及从所述轴部在与所述轴方向不同的方向上延伸的突起部，所述突起部被配置为与所述物体上形成的凹槽接合，所述处理包括：

围绕作为旋转轴的所述轴方向旋转所述臂的驱动步骤；以及

检测所述臂的旋转角度的异常的检测步骤。