CN205041676U

CN205041676U - 搬送装置

Info

Publication number: CN205041676U
Application number: CN201390001129.3U
Authority: CN
Inventors: 千千和淳; 见须惠次郎
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: WO2014147747A1; JPWO2014147747A1

Abstract

提供一种对搬送被搬送物的作业进行辅助的搬送装置(10)。搬送装置(10)具备：行驶部(20)，其至少一部分潜入具有多个车轮(CAS)的被搬送物(14)的下方，在行驶面上行驶；上提部(22)，其被行驶部(20)支承，用于使多个车轮(CAS)的一部分悬起；操作器(24)，其具有被操作者(12)把持的把持部(242a、242b)和输出施加于把持部(242a、242b)的力的大小和方向的信息的力检测传感器(244)，以可装卸的方式安装于位于被搬送物(14)的与上提部(22)相反的一侧的第1安装部(FRM2)；控制运算部(26)，其根据信息计算行驶部(20)的驱动力输出运算结果；以及驱动部(28)，其根据运算结果，驱动行驶部(20)。

Description

搬送装置

技术领域

本实用新型涉及搬送装置。

背景技术

在专利文献1中记载了在使床移动时所使用的床搬送车。该床搬送车根据通过远程操作发出的命令而被控制行进方向，能够在将床的一端抬起并使床的另一端的小脚轮附着在地板上的状态下使床移动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-146364号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

本实用新型的目的在于提供一种对搬送被搬送物的作业进行辅助的搬送装置。

用于解决问题的手段

[应用例1]

为了解决上述课题，根据本实用新型的一个观点，应用一种搬送装置，具备：行驶部，其至少一部分潜入具有多个车轮的被搬送物的下方，在行驶面上行驶；上提部，其被所述行驶部支承，用于使所述多个车轮的一部分悬起；操作器，其具有被操作者把持的把持部和输出施加于该把持部的力的大小和方向的信息的力检测传感器，并且以可装卸的方式安装在位于所述被搬送物的与所述上提部相反的一侧的第1安装部；控制运算部，其根据所述信息运算所述行驶部的驱动力，输出运算结果；以及驱动部，其根据所述运算结果，驱动所述行驶部。

[应用例2]

根据本实用新型的另一个观点，所述行驶部具有：第1全向轮，其绕着第1旋转中心轴而被驱动，位于所述被搬送物的下侧；以及第2全向轮及第3全向轮，它们绕着与所述第1旋转中心轴实质上垂直的第2旋转中心轴而被驱动，分别位于所述被搬送物的外侧。

[应用例3]

根据本实用新型的另一个观点，所述行驶部具有多个全方向移动车轮。

[应用例4]

根据本实用新型的另一个观点，所述搬送装置还具备第2安装部，该第2安装部载置于所述行驶部上，并且安装有所述操作器，所述控制运算部进行的所述驱动力的运算内容根据所述操作器安装于所述第2安装部的情况和未安装于所述第2安装部的情况而切换。

[应用例5]

根据本实用新型的另一个观点，所述行驶部还具有辅助车轮，该辅助车轮抑制所述第1全向轮落入所述行驶面的凹坑中。

[应用例6]、[应用例7]

根据本实用新型的另一个观点，所述把持部是所述操作者用左手把持的左侧把持部和所述操作者用右手把持的右侧把持部，所述控制运算部以使所述被搬送物沿着与施加于所述左侧把持部以及所述右侧把持部的力的方向相同的方向移动的方式计算所述驱动力。

[应用例8]、[应用例9]

根据本实用新型的另一个观点，在施加于所述左侧把持部和所述右侧把持部的力为相反方向的情况下，所述控制运算部以使所述被搬送物旋转的方式计算所述驱动力。

[应用例10]、[应用例11]

根据本实用新型的另一个观点，所述上提部具有支承部件，该支承部件沿上下方向移动，支承所述被搬送物，在所述支承部件上设置有用于检测所述被搬送物的重量的载荷传感器。

[应用例12]、[应用例13]

根据本实用新型的另一个观点，所述力检测传感器是使用应变传感器或静电电容传感器构成的。

实用新型效果

根据本实用新型，操作者搬送被搬送物的作业得到了辅助。

附图说明

图1是示出本实用新型的一个实施例的搬送装置的使用状态的说明图。

图2A是从该搬送装置的侧面观察的结构图。

图2B是该搬送装置的行驶部的结构图。

图3A是该搬送装置所具有的操作器的主视图。

图3B是该搬送装置所具有的操作器的俯视图。

图4是示出该搬送装置所具有的操作器的变形例的说明图。

图5是该搬送装置的功能框图。

图6是该搬送装置的控制系统整体的框线图。

图7是示出该搬送装置的操作方法的说明图。

图8A是示出该搬送装置的动作模式A的说明图。

图8B是示出该搬送装置的动作模式B的说明图。

图8C是示出该搬送装置的动作模式C的说明图。

具体实施方式

接下来，参照附图，对实现本实用新型的实施例进行说明，以供理解本实用新型。并且，在各图中，有时对与说明不相关的部分省略图示。

例如，如图1所示，本实用新型的一个实施例的搬送装置10检测护士(操作者的一例)12推送用于载置患者11的床(被搬送物的一例)14的力，并搬送床14，由此能够辅助该护士12移动床14的作业。

如图2A、图2B和图5所示，搬送装置10具备：行驶部20、上提部22、操作器24、控制运算部26、驱动部28。

如图2B所示，行驶部20的至少一部分能够潜入具有4个小脚轮(车轮的一例)CAS的床14的下方。

行驶部20具有第1全向轮WH1、第2全向轮WH2、第3全向轮WH3(全方向移动车轮的一例)、第1减速器202a及第2减速器202b、第1伺服马达SVM1及第2伺服马达SVM2、以及第1辅助车轮204a及第2辅助车轮204b，行驶部20能够在地面(行驶面)上行驶。

并且，将床14的成为搬送方向的长度方向作为第1方向DIR1，将与第1方向DIR1正交的方向定义为第2方向DIR2。并且，此处所说的“正交”并不是严格意义上的正交。即，“正交”是指“实质上正交”的意思(以下相同)。具体来说，例如，第1方向DIR1和第2方向DIR2只要在-5度～+5度的范围内交叉即可。

第1全向轮WH1在俯视时位于床14的下侧。第1全向轮WH1绕着沿第1方向延伸的第1驱动轴AX1而被驱动。第1驱动轴AX1经由联轴器CUP1与第1减速器202a的输出轴连结。第1减速器202a的输入轴经由联轴器CUP2与沿第2方向延伸的第1伺服马达SVM1的输出轴连结。

第2全向轮WH2和第3全向轮WH3在俯视时分别位于床14的外侧。另外，第2全向轮WH2和第3全向轮WH3在俯视时被配置成夹着第1全向轮WH1的第1旋转中心轴AX10。第2全向轮WH2和第3全向轮WH3分别绕着沿第2方向延伸的第2驱动轴AX2和第3驱动轴AX3(俯视时与第1旋转中心轴AX10正交的第2旋转中心轴AX11)驱动。第2驱动轴AX2和第3驱动轴AX3分别是第2减速器202b的输出轴。第2减速器202b的输入轴经由联轴器CUP3与沿第1方向延伸的第2伺服马达SVM2的输出轴连结。

因此，行驶部20在单体的情况下，第1伺服马达SVM1及第2伺服马达SVM2被驱动，因此，具有两个自由度。

第1辅助车轮204a及第2辅助车轮204b分别能够绕着沿第2方向延伸的旋转轴AX4、AX5旋转。辅助车轮204a、204b例如分别是小脚轮。如图2A所示，第1辅助车轮204a及第2辅助车轮204b在第1全向轮WH1、第2全向轮WH2、第3全向轮WH3与行驶面接触的状态下从行驶面悬起。

因此，第1辅助车轮204a及第2辅助车轮204b能够抑制第1全向轮WH1落入行驶面的凹坑。作为行驶面的凹坑的例子，可以列举出电梯入口的槽。

并且，辅助车轮204a、204b也可以分别是球体车轮。

上提部22例如能够从下侧将处于床14的下部的沿第2方向延伸的框架FRM1上提，从而能够使床14的4个小脚轮CAS中的、处于搬送装置10侧的2个小脚轮CAS从行驶面悬起。

在侧视时，上提部22在第2全向轮WH2和第3全向轮WH3的一侧被行驶部20支承。如图2A所示，对作为重物的床14进行支承的上提部22在2个全向轮WH2、WH3的一侧被支承，因此，抑制搬送装置10变得不稳定。

上提部22借助升降机构222在上下方向上移动，并且具有支承床14的支承部件224。

升降机构222例如由滚珠丝杠机构226和驱动该滚珠丝杠机构226的DC马达DCM构成。

在支承部件244上设有载荷传感器225，该载荷传感器225用于检测所支承的床14的重量。该载荷传感器225例如是测压元件(loadcell)。当载荷传感器225检测出预先决定的载荷时，升降机构222停止使支承部件224上升的动作。

上提部22收纳于在侧视时从行驶部20开始沿上下方向延伸的壳体30内。并且，在壳体30的内部搭载有成为搬送装置10的电源的电池BAT。升降机构222经由弹簧(未图示)安装在壳体30中。因此，抑制了下述情况：在搬送时对搬送装置10的壳体30施加的上下方向的冲击传递至床14上。

操作器24以可装卸的方式安装在位于床14的与上提部22相反的一侧(患者11的头部的一侧)的框架FRM2(第1安装部的一例)上。另外，如在图2A中双点划线所示，操作器24还以可装卸的方式安装于载置在行驶部20之上的壳体(第2安装部的一例)30。

并且，在壳体30上设有第1检测器SEN1(参照图5)，该第1检测器SEN1检测是否安装有操作器24。

如图3A和图3B所示，操作器24具有：护士12用左手把持的左侧把持部242a；护士12用右手把持的右侧把持部242b；力检测传感器244；解除开关SW1；以及紧急停止开关SW2。

左侧把持部242a和右侧把持部242b(以下，有时仅称作“把持部242a、242b”)分别从操作器24的左右两侧部向上方向延伸，供护士12把持。护士12对把持部242a、242b施加力，由此能够使搬送装置10移动。

并且，作为操作器24的变形例，也可以如图4所示的操作器25这样，使左侧把持部243a和右侧把持部243b分别从操作器25的左右两侧部向左右方向延伸。

另外，也可以在操作器24上设置第2检测器(未图示)，该第2检测器用于检测操作器24是否被固定于壳体30和床14的框架FRM2上。在第1检测器SEN1和第2检测器输出检测信号的情况下，判断为操作器24被安装于壳体30，在只有第2检测器输出检测信号的情况下，判断为操作器24被安装于床14的框架FRM2上。

力检测传感器244设置在各把持部242a、242b的基端侧。各力检测传感器244是用于检测施加于把持部242a、242b的力的大小和方向的检测器。力检测传感器244是能够检测沿第1方向和第2方向(参照图2B)施加的力的双轴力检测传感器。力检测传感器244例如使用应变传感器或静电电容传感器构成。施加于把持部242a、242b的力的大小和方向的信息通过无线或有线而输出至控制运算部26(参照图5)。

如图3A和图3B所示，解除开关SW1被设置于把持部242a、242b。只有在解除开关SW1被按压的情况下，搬送装置10才动作。

紧急停止开关SW2是用于在紧急时使搬送装置10停止动作的开关。

解除开关SW1和紧急停止开关SW2的输出通过无线或有线而输出至控制运算部26。

如图5所示，操作器24通过无线或有线与控制运算部26连接。

控制运算部26能够根据力检测传感器244所输出的力的大小和方向的信息，运算第1全向轮WH1、第2全向轮WH2、第3全向轮WH3的驱动力、即第1伺服马达SVM1及第2伺服马达SVM2的扭矩，输出其运算结果。

控制运算部26例如通过由CPU执行的软件来实现。

另外，检测在壳体30上是否安装有操作器24的上述第1检测器SEN1与控制运算部26连接。

控制运算部26能够对应于安装操作器24的位置来切换用于求出驱动力的运算内容。即，控制运算部26所进行的驱动力的运算内容根据操作器24被安装于床14的框架FRM2的情况和被安装于壳体30的情况而切换。

例如，在控制运算部26根据第1检测器SEN1的检测信号判断为操作器24被安装于床14的框架FRM2的情况(判断为操作器24没有被安装于壳体30的情况)下，以使搬送装置10的行进方向朝向第1全向轮WH1的相反侧的方向前进的方式进行运算。另一方面，在控制运算部26根据第1检测器SEN1的检测信号判断为操作器24被安装于壳体30的情况下，以使向第1全向轮WH1侧的方向前进的方式进行运算。

另外，例如在操作器24被安装于床14的框架FRM2且搬送装置10正在搬送床14的情况、和操作器24被安装于壳体30且通过搬送装置10单体进行移动的情况下，切换控制运算部26的运算内容，以使搬送装置的动作特性变化。

在此，基于图6对搬送装置10的控制系统整体的框线图进行说明。并且，在本说明书中，“’”表示是微分值。

根据在操作器24上设置的力检测传感器244的输入，进行力控制(阻抗控制，常数倍输出)，经由反向运动器转换为对伺服处理部SV的速度指令并输出。根据速度指令控制行驶部20。

详细来说，力增益Kf乘以力传感器检测值fext所得到的值被输入到阻抗控制处理(主运算处理)IMP，输出阻抗控制位置修正量xe。并且，在阻抗控制处理IMP的框中记载的Mi是惯性参数，Di是粘性参数，Ki是刚性参数。

对阻抗控制位置修正量xe进行微分，输出阻抗控制速度修正量x’e。另一方面，计算出常数倍输出增益Kfv乘以力传感器检测值fext而所得到的常数倍输出速度指令x’cmd。常数倍输出速度指令x’cmd和阻抗控制速度修正量x’e之和作为机器人坐标系(正交坐标系)的指令速度输出。该指令速度通过反向运动处理被转换为车轮轴速度指令θ’cmd。转换的车轮轴速度指令θ’cmd被输入到伺服处理部SV。伺服处理部SV参照作为来自行驶部20的反馈的车轮旋转角度θfb，输出车轮轴扭矩指令τcmd，来控制行驶部20。

并且，图6所示的变量的详细情况如下。

力检测传感器检测值

力增益

常数倍输出增益

Mi(其中，i＝x，y，)：惯性参数

Di(其中，i＝x，y，)：粘性参数

Ki(其中，i＝x，y，)：刚性参数

阻抗控制位置修正量

阻抗控制速度修正量

常数倍输出速度指令

θ’cmd＝[θ’cmd1θ’cmd2]^T：车轮轴速度指令

θfb＝[θfb1θfb2]^T：车轮旋转角度

τcmd＝[τcmd1τcmd2]^T：车轮轴扭矩指令

s：拉普拉斯算子

并且，下标x表示图2B中所示的第1方向，下标y表示第2方向。另外，下标表示绕沿上下方向延伸的轴。

驱动部28能够根据控制运算部26所输出的运算结果来驱动第1伺服马达SVM1及第2伺服马达SVM2。即，驱动部28能够驱动行驶部20。驱动部28例如由伺服放大器构成。

控制运算部26和驱动部28收纳在壳体30内。

这样，通过检测护士12的力来对搬送装置10使床14移动的作业进行辅助，因此，护士12能够一个人搬送载置有患者11的床14。

接下来，对搬送装置10的操作方法进行说明。

护士12对操作器24的把持部242a、242b施加力，由此能够使搬送装置10和被搬送装置10搬送的床14前进、后退、旋转以及横向移动。

如图7所示，为了使搬送装置10和被搬送装置10搬送的床14前进，护士12对用左右手把持的把持部242a、242b分别施加前方向的力。此时，控制运算部26能够以与施加于把持部242a、242b的力的大小成比例地增加前进速度的方式计算第1全向轮WH1、第2全向轮WH2、第3全向轮WH3的驱动力。

为了使搬送装置10和被搬送装置10搬送的床14后退，护士12对用左右手把持的把持部242a、242b分别施加近前方向的力。此时，控制运算部26能够以与施加于把持部242a、242b的力的大小成比例地增加后退速度的方式计算第1全向轮WH1、第2全向轮WH2、第3全向轮WH3的驱动力。

为了使搬送装置10和被搬送装置10搬送的床14旋转，护士12对用左右手把持的把持部242a、242b分别施加相反方向的力。例如，在欲使搬送装置10和被搬送装置10搬送的床14左旋转的情况下，对左侧的把持部242a施加近前方向的力，对右侧的把持部242b施加前方向的力。此时，控制运算部26能够以与施加于把持部242a、242b的力的大小成比例地增加旋转速度的方式计算第1全向轮WH1、第2全向轮WH2、第3全向轮WH3的驱动力。

为了使搬送装置10和被搬送装置10搬送的床14横向移动，护士12对用左右手把持的把持部242a、242b分别施加左方向或右方向的力。例如，在欲使搬送装置10和被搬送装置10搬送的床14向左方向横向移动的情况下，对左侧的把持部242a和右侧的把持部242b施加左方向的力。此时，控制运算部26能够以与施加于把持部242a、242b的力的大小成比例地增加横向移动速度的方式计算第1全向轮WH1、第2全向轮WH2、第3全向轮WH3的驱动力。

即，控制运算部26以使床14朝向与施加于左侧把持部242a和右侧把持部242b的力的方向相同的方向移动的方式计算驱动力。另外，在施加于左侧把持部242a和右侧把持部242b的力是相反方向的情况下，控制运算部26以使床14旋转的方式计算驱动力。

例如，如图8A所示，护士12能够通过将前述的前进和旋转的动作组合起来，使搬送装置10进行拐弯的动作(动作模式A)。

另外，例如，如图8B所示，护士12能够通过将前述的旋转和横向移动的动作组合起来，使搬送装置10进行使床14的近前侧(患者11的头部侧)接近走廊的墙壁的动作(动作模式B)。

而且，例如，如图8C所示，护士12能够通过将前述的旋转和横向移动的动作组合起来，使搬送装置10进行使床14的前方侧(患者11的脚侧)接近走廊的墙壁的动作(动作模式C)。

并且，即使在操作器24被安装于壳体30的情况下，护士12也同样能够进行操作。

接下来，对搬送装置10的使用方法进行说明。护士12能够根据以下所示的步骤来使用搬送装置10。

(步骤S1)

护士12使搬送装置10移动到有患者的病房，进行准备。此时，搬送装置10以第1全向轮WH1所处的一侧作为前方侧进行移动。

(步骤S2)

护士12使搬送装置10的行驶部20的末端侧潜入床下。

(步骤S3)

护士12操作在搬送装置10上设置的未图示的开关，使上提部22的支承部件224上升。支承部件224从下侧上提床14的框架FRM1(参照图2A)。在床14的腿部设置的4个小脚轮CAS内的、处于搬送装置10的一侧的2个小脚轮CAS从地面悬起。

当设置于支承部件224的载荷传感器225检测出预先确定的载荷时，支承部件224停止上升。

(步骤S4)

护士12将操作器24从壳体30卸下。通过第1检测器SEN1检测出操作器24从壳体30卸下的情况。护士12将卸下的操作器24安装至床14的与搬送装置10相反的一侧(患者11的头部侧)的框架FRM2上。

(步骤S5)

护士12操作操作器24使搬送装置10和被搬送装置10搬送的床14移动。搬送装置10的操作方法如前所述。

这样，护士12在患者11的头部侧操作操作器24，因此，能够一边观察患者11的状态，一边搬送床14。

这样，搬送装置10通过与护士12进行配合，尽管行驶部20只具有两个自由度，也能够沿所有方向移动。

本实用新型并不受前述的实施例限定，能够在不改变本实用新型的主旨的范围内进行变更。例如，对前述的实施例或变形例的一部分或全部进行组合来构成实用新型的情况也包含在本实用新型的技术范围内。

在前述的实施方式中，被搬送物不限定于床，例如可以是用于运输食品的手推车。

上提部只要能够使被搬送物所具有的多个车轮中的一部分悬起即可。

上提部的升降机构也可以不是DC马达而是通过手动驱动。

力检测传感器也可以是3轴的力传感器，该3轴的力传感器设置于操作器24的基部，分别检测沿第1方向(参照图2B)施加的力、沿第2方向施加的力和绕沿上下方向延伸的轴施加的力。

标号说明

10：搬送装置；11：患者；12：护士；14：床；20：行驶部；22：上提部；24：操作器；25：操作器；26：控制运算部；28：驱动部；30：壳体；202a：第1减速器；202b：第2减速器；204a：第1辅助车轮；204b：第2辅助车轮；222：升降机构；224：支承部件；225：载荷传感器；226：滚珠丝杠机构；242a：左侧把持部；242b：右侧把持部；243a：左侧把持部；243b：右侧把持部；244：力检测传感器；AX1～AX3：驱动轴；AX4、AX5：旋转轴；AX10、AX11：旋转中心轴；BAT：电池；CAS：小脚轮；CUP1～CUP3：联轴器；DCM：DC马达；FRM1：框架；FRM2：框架；SEN1：第1检测器；SV：伺服处理部；SVM1：第1伺服马达；SVM2：第2伺服马达；SW1：解除开关；SW2：紧急停止开关；WH1：第1全向轮；WH2：第2全向轮；WH3：第3全向轮。

Claims

1.一种搬送装置，其具备：

行驶部，其至少一部分潜入具有多个车轮的被搬送物的下方，在行驶面上行驶；

上提部，其被所述行驶部支承，用于使所述多个车轮的一部分悬起；

操作器，其具有被操作者把持的把持部和输出施加于该把持部的力的大小和方向的信息的力检测传感器，并且以可装卸的方式安装在位于所述被搬送物的与所述上提部相反的一侧的第1安装部；

控制运算部，其根据所述信息运算所述行驶部的驱动力，输出运算结果；以及

驱动部，其根据所述运算结果，驱动所述行驶部。

2.根据权利要求1所述的搬送装置，其中，

所述行驶部具有：

第1全向轮，其绕着第1旋转中心轴而被驱动，位于所述被搬送物的下侧；以及

第2全向轮及第3全向轮，它们绕着与所述第1旋转中心轴实质上垂直的第2旋转中心轴而被驱动，分别位于所述被搬送物的外侧。

3.根据权利要求1所述的搬送装置，其中，

所述行驶部具有多个全方向移动车轮。

4.根据权利要求2所述的搬送装置，其中，

所述搬送装置还具备第2安装部，该第2安装部载置于所述行驶部上，并且安装有所述操作器，

所述控制运算部进行的所述驱动力的运算内容根据所述操作器安装于所述第2安装部的情况和未安装于所述第2安装部的情况而切换。

5.根据权利要求4所述的搬送装置，其中，

所述行驶部还具有辅助车轮，该辅助车轮抑制所述第1全向轮落入所述行驶面的凹坑中。

6.根据权利要求4所述的搬送装置，其中，

所述把持部是所述操作者用左手把持的左侧把持部和所述操作者用右手把持的右侧把持部，

所述控制运算部以使所述被搬送物沿着与施加于所述左侧把持部以及所述右侧把持部的力的方向相同的方向移动的方式计算所述驱动力。

7.根据权利要求5所述的搬送装置，其中，

8.根据权利要求6所述的搬送装置，其中，

在施加于所述左侧把持部和所述右侧把持部的力为相反方向的情况下，所述控制运算部以使所述被搬送物旋转的方式计算所述驱动力。

9.根据权利要求7所述的搬送装置，其中，

10.根据权利要求8所述的搬送装置，其中，

所述上提部具有支承部件，该支承部件沿上下方向移动，支承所述被搬送物，

在所述支承部件上设置有用于检测所述被搬送物的重量的载荷传感器。

11.根据权利要求9所述的搬送装置，其中，

12.根据权利要求10所述的搬送装置，其中，

所述力检测传感器是使用应变传感器或静电电容传感器构成的。

13.根据权利要求11所述的搬送装置，其中，