JP2001112102A - 移動ロボット - Google Patents

移動ロボット

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JP2001112102A
JP2001112102A JP28411799A JP28411799A JP2001112102A JP 2001112102 A JP2001112102 A JP 2001112102A JP 28411799 A JP28411799 A JP 28411799A JP 28411799 A JP28411799 A JP 28411799A JP 2001112102 A JP2001112102 A JP 2001112102A
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mobile robot
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徳仁 肥後
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動ロボットにおいて、設備の故障などで待
機状態になったとき、無駄な消費電力を防止して、バッ
テリの消費電力を低く抑える。 【解決手段】 周辺設備から異常が発生した旨の信号を
受けると、その異常を発生した周辺設備が作業中の設備
であるか否かを判断し、「ＹＥＳ」のとき、走行用およ
びロボット本体駆動用のサーボモータの駆動装置への電
力供給を停止し、サーボモータを断電する。次に、走行
制御装置、ロボット本体制御装置、走行路探索用の磁気
センサ回路への電力供給を断つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、周辺設備が故障し
たときなどに、バッテリの無駄な電力消費を防ぐために
低消費電力モードを実行するようにした移動ロボットに
関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】移動台車にロボット本
体を搭載してなる移動ロボットは、充電式のバッテリを
動力源として動作して移動したり、ロボット本体による
作業を行ったりする。バッテリの残容量が少なくなって
くると、移動ロボットは途中で作業を中断して充電ステ
ーションへ移動し、そして充電を受けた後、元の位置に
戻り、中断した作業を再開するようになっている。従っ
て、移動ロボットの作業能率を向上するには、バッテリ
の無駄な消費をできるだけ抑えて充電回数をできるだけ
少なくすることが好ましい。
【０００３】ところで、周辺設備が故障したりして、作
業を継続できなくなったような場合、移動ロボットは作
業を途中で停止したままの状態で待機することとなる。
この場合、従来の移動ロボットでは、待機状態において
も、ロボット本体のアームの駆動源であるサーボモータ
に姿勢保持のための電流を供給し続けていた。このた
め、無駄に電力を消費し、バッテリの充電回数の増加原
因になったり、また、バッテリが上がることもある。
【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、周辺設備の故障などで待機状態になっ
たとき、無駄な電力消費を防止して、バッテリの消費電
力を低く抑えることができる移動ロボットを提供するに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、移動台車の移動やロボット本体の動作
を停止させるべき異常が発生すると、少なくとも移動台
車の移動用およびロボット本体の駆動用のモータへの通
電を停止する低消費電力モードを実行するので、待機中
の無駄な電力消費を極力抑えることができる。この場
合、移動停止原因は周辺設備の故障、或いは移動経路中
に障害物が存在することとすることができる。
【０００６】ところで、低消費電力モードの実行中で
も、制御手段などには電源を供給し続けるため、バッテ
リは電力を消費する。バッテリが上がると、移動ロボッ
トを充電ステーションまで自走させることができなくな
る。このことを考慮して、請求項４の発明は、バッテリ
の蓄電量が所定レベル以下となったとき、バッテリを遮
断するので、少なくとも移動ロボットを充電ステーショ
ンまで自走させることができ、移動ロボットを人力で移
動させねばならなくなるといった事態の発生を防止でき
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図２に示すように、移動ロボット１
は、移動台車２上にロボット本体３を搭載して構成され
ている。上記移動台車２の底部には、例えば中央の左右
両側に車輪４（１個のみ図示）が設けられていると共
に、前後両側にも車輪５が設けられており、そのうち、
中央の車輪４は、図３に示すサーボモータ６によって回
転駆動される駆動輪とされている。また、ロボット本体
３は、例えば水平多関節型のロボットから構成され、各
アームは図３に示す関節用のサーボモータ７によって駆
動される。そして、移動ロボット１は、充電式のバッテ
リ８（図４参照）を搭載し、このバッテリ８を駆動源と
して自動走行したり、ロボット本体３による各種の作業
を行ったりする。なお、走行用サーボモータ６は２個の
車輪４毎に設けられ、関節用サーボモータ７は関節毎に
設けられているが、図３にはそれぞれ１台のみ示した。
【０００８】上記移動ロボット１は、例えば、床面に張
り付けられた磁気テープによって構成される走行案内部
に沿って自動走行するようになっており、移動台車２の
下部には、磁気テープを検出するための走行路検出手段
としての磁気センサ９が設けられている。また、この自
動走行時に障害物との衝突を避けるために、移動台車２
の前後両側には、走行方向前方に存在する障害物を検出
する例えば超音波センサなどの障害物センサ１０が設け
られている。
【０００９】図３は移動ロボット１の電気的構成の概略
を示す。同図のように、移動ロボット１は制御手段とし
ての主制御装置１１を備え、この主制御装置１１に、走
行制御装置１２、ロボット本体制御装置１３、検知手段
としての無線通信制御装置１４、磁気センサ６からの出
力信号を処理する磁気センサ回路１５、障害物センサ７
からの出力信号を処理する障害物センサ回路１６、蓄電
状態検出手段としてのバッテリ残量計１７などが接続さ
れている。
【００１０】上記走行制御装置１２は、主制御装置１１
からの走行指令に基づき、駆動回路１８を介してサーボ
モータ６を駆動し、移動台車２を自動走行させる。ま
た、ロボット本体制御装置１３は、主制御装置１１から
の作業指令に基づき、駆動回路１９を介してサーボモー
タ７を駆動し、ロボット本体３を動作させる。
【００１１】ところで、移動台車２の駆動輪を構成する
車輪４には機械式の制動手段として例えば電磁ブレーキ
（図示せず）が設けられている。また、ロボット本体３
の各関節には、関節を回転駆動する前記サーボモータ７
の他に、機械式の制動手段として例えば電磁ブレーキ
（図示せず）が設けられている。これら車輪４の電磁ブ
レーキおよびロボット本体３の電磁ブレーキは、いずれ
も電磁ソレノイドが断電されると制動状態となって車輪
および関節を動かないように固定するもので、走行制御
装置１２およびロボット本体制御装置１３は、主制御装
置１１から走行指令および作業指令があったとき、電磁
ソレノイドに通電して電磁ブレーキを制動解除状態にす
る。
【００１２】前記バッテリ８は、電力供給のために、図
４に示すように主制御装置１１、走行制御装置１２、ロ
ボット本体制御装置１３、無線通信制御装置１４、磁気
センサ回路１５、障害物センサ回路１６、駆動回路１
８，１９などに導電線により接続されている。そのう
ち、走行制御装置１２、ロボット本体制御装置１３、駆
動回路１８，１９、磁気センサ回路１５に対しては、ス
イッチ要素としてのリレー２０〜２４を介して接続され
ている。そして、それらリレー２０〜２４は、主制御装
置１１によって開閉制御される。
【００１３】ここで、前記バッテリ残量計１７は、バッ
テリ８の充放電電流を検出する電流センサ２５に接続さ
れている。このバッテリ残量計１７は、積分器を備え、
電流センサ２５の検出電流を積分して充電時の電力と放
電時の電力を検出する。そして、バッテリ残量計１７
は、記憶部に記憶した蓄電量に対し、充電時には積分器
による充電量を加算し、放電時には減算するようになっ
ており、従って、バッテリ残量計１７は常に現在のバッ
テリ８の蓄電容量データを保有しており、主制御装置１
１は、バッテリ残量計１７から与えられる蓄電容量情報
によって、バッテリ８の蓄電量が所定値以下となったと
き、充電ステーションに走行して充電を受けるように移
動ロボット１を制御する。なお、図４中、２６は充電ス
テーションの充電カップに接続される受電カップであ
る。
【００１４】一方、図５に示すように、移動ロボット１
の移動経路周辺の設備、例えば、組立ステーションを構
成する各種の装置、コンベアなどの各設備には、当該設
備を統括制御する制御装置２７が設けられている。この
制御装置２７には、設備の電力系の異常、圧縮空気の供
給系の異常、機械的動作の異常、電気部品の異常などを
検出する各種の異常検出用センサ２８が設けられてい
る。
【００１５】なお、電力系の異常としては停電や漏電な
ど、圧縮空気の供給系の異常としてはコンプレッサの停
止や配管の異常などがあり、また、機械的動作の異常と
しては可動部分のロックやベアリングの焼付きなどがあ
る。そして、異常検出用センサとしては、電力系の異常
に対しては停電や漏電などの検出回路、圧縮空気の供給
系の異常に対しては圧力センサなど、機械的動作の異常
に対しては駆動モータの過負荷電流を検出する過負荷検
出用の電流センサなど、電気部品の異常に対しては電流
センサなどが考えられる。
【００１６】そして、制御装置２７は、異常検出用セン
サ２８から異常検出信号の入力があったとき、異常が発
生した旨の信号を通信制御装置２９から移動ロボット１
による作業システム全体を統括管理する管理装置３０に
送る。すると、管理装置３０の制御装置３１は、無線通
信制御装置３２から設備を特定してその設備に異常が発
生した旨の信号を空中伝播信号、例えば電波信号として
送信するようになっている。
【００１７】次に上記の構成において設備異常を生じた
場合の制御内容を図１に示すフローチャートをも参照し
ながら説明する。なお、この図１に示すフローチャート
は割込みルーチンとなっている。今、異常検出用センサ
２８が設備の異常を検出して検出信号を出力したとす
る。すると、設備の制御装置２７が管理装置３０に異常
検出信号を出力するため、管理装置３０は無線通信制御
装置３２から異常発生信号を異常を発生した設備を特定
する信号と共に送信する。
【００１８】移動ロボット１の無線通信制御装置１４が
管理装置３０側から送信された異常発生信号を設備特定
信号と共に受信すると、主制御装置１１は、図１（ａ）
に示す異常発生対応ルーチンに入り、異常を発生した設
備が自身に関連する設備、すなわち移動台車２の移動を
停止すべき設備であるか、ロボット本体１が現在作業中
の設備であるかなど、自身の移動や動作を中止して待機
状態になるべき設備であるが否かを判断する（ステップ
Ｓ１）。
【００１９】異常を発生した設備がその移動ロボット１
自身に関連する設備であった場合には、主制御装置１１
は、ステップＳ１で「ＹＥＳ」となってステップＳ２以
降の低消費電力モードの実行に入り、まずステップＳ２
で車輪４の電磁ブレーキおよびロボット本体３の関節の
電磁ブレーキを断電すると共に、リレー２２および２３
をオフし、走行用サーボモータ６および関節用サーボモ
ータ７の駆動回路１８および１９への電力供給を停止す
る。
【００２０】駆動回路１８および１９への電力供給を停
止すると、走行用サーボモータ６および関節用サーボモ
ータ７への電流の供給が停止される。これにより、ロボ
ット本体３は作業を中断する。このとき、電磁ブレーキ
が制動状態になっているので、移動台車２が動いたりや
ロボット本体３の姿勢が変化したりすることはない。次
に、主制御装置１１は、ステップＳ３に移行し、ここで
リレー２０，２１，２４をオフして走行制御装置１２、
ロボット本体制御装置１３、磁気センサ回路１５への電
力供給を停止し、リターンとなる。
【００２１】設備が修理され、異常がなくなると、設備
の制御装置２７がその旨の信号を管理装置３０に送る。
すると、管理装置３０は、その設備を特定して異常解消
信号を無線通信制御装置３２から送信する。そして、移
動ロボット１が異常解消信号を受信すると、その主制御
装置１１は、図１（ｂ）の異常解消対応ルーチンに入
り、まずステップＳＡ１で異常を解消した設備が自身に
関連する設備であるか否かを判断し、そうであった場合
には、ステップＳＡ１で「ＹＥＳ」となってステップＳ
Ａ２に移行する。
【００２２】主制御装置１１は、ステップＳＡ２で車輪
４の電磁ブレーキおよびロボット本体３の関節の電磁ブ
レーキに通電すると共に、リレー２２および２３をオン
し、走行用サーボモータ６および関節用サーボモータ７
の駆動回路１８および１９への電力供給を再開する。次
に主制御装置１１は、ステップＳＡ３に移行し、ここで
リレー２０，２１，２４をオンして走行制御装置１２、
ロボット本体制御装置１３、磁気センサ回路１５への電
力供給を再開し、リターンとなる。
【００２３】さて、設備に異常が発生すると、上述のよ
うに、その設備に関連する移動ロボット１は、そこで待
機状態となる。待機状態となった移動ロボット１以外の
移動ロボット１は、異常を発生した設備が自身に関連し
たものでないことから、他の設備での作業をそのまま継
続し、作業を終了すると次の設備へと移動する。
【００２４】このため、正常な設備から異常を発生した
設備に移動する移動ロボット１は、その異常を発生した
設備で停止している移動ロボット１を障害物センサ１０
により検出する。すると、障害物センサ回路１６は障害
物検出信号（異常発生信号）を出力し、検知手段として
の主制御装置１１はその検出信号に基づき、走行制御装
置１２に走行停止指令を出力すると共に、前述したと同
様の低消費電力モードを実行する。
【００２５】設備の異常が解除され、当該設備で停止し
ていた移動ロボット１が移動すると、障害物センサ回路
１６からの障害物検出信号に基づき待機状態にあった移
動ロボット１は、障害物センサ１６が障害物を検出しな
くなることに基づき、前述したと同様にして低消費電力
モードを解消し、そして異常が解除された設備へと移動
する。
【００２６】このように本実施例によれば、設備側に異
常が発生すると、移動ロボット１は低消費電力モードと
なって主制御装置１１、無線通信制御装置１４、障害物
センサ回路１６以外の装置への電力供給を停止するの
で、設備の異常によって移動ロボット１が待機状態とな
った場合の消費電力量を必要最小限のものに抑えること
ができる。このため、設備の異常解消後に動作を再開し
て間もなくバッテリ８を充電するために充電ステーショ
ンに移動しなければならなくなるという不具合を極力防
止することができる。
【００２７】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは
変更が可能である。設備の異常によって待機状態となる
場合には、障害物センサ回路１６への電力供給も停止す
るように構成しても良い。周辺設備に異常が発生したと
き、移動ロボット１に異常発生を伝達するための空中伝
搬信号は、電波に限られず、光、超音波などであっても
良い。周辺設備に異常が発生したとき、移動ロボット１
に異常発生を伝達する手段はは空中伝播信号によるもの
に限らず、有線によるものであっても良い。
【００２８】低消費電力モードでは、走行制御装置１
２、ロボット本体制御装置１３、磁気センサ回路１５に
通電するものであっても良く、要は電力を比較的多く消
費する走行用サーボモータ６および関節用サーボモータ
７を断電する構成であれば、バッテリ８の蓄電量の早期
減少を防止できるものである。
【００２９】設備の異常判断は種々の形態のものが考え
られる。例えば、移動ロボットでは、一般に各設備で予
め決められたシーケンスに基づき動作するため、各シー
ケンスでの処理時間が決められている。そこで、各処理
毎にタイムアップ時間を設定し、その時間を越えても処
理が終了しない場合、異常と判断するようにしても良
い。また、視覚装置によって異常を判断したりするよう
にしても良い。図１（ａ）のルーチンは設備の異常発生
信号を受信した時、直ちに実行するのではなく、所定時
間経過後に実行するようにしても良い。障害物センサ１
０によって障害物を検出した時も同様である。本発明に
は、移動ロボット１自身が搭載している設備の異常を検
出して低消費電力モードに入るように構成したものも含
まれる。バッテリ８と各負荷を接続する電源線にリレー
を設け、周辺設備の異常により、移動ロボット１が低消
費電力モードに入った状態で、バッテリ残量計１７によ
るバッテリ８の蓄電量が所定値以下となったとき、主制
御装置１１がリレーを開路してバッテリ８を遮断するよ
うにしても良い。つまり、低消費電力モードに入って
も、主制御装置１１、無線通信制御装置１４、障害物セ
ンサ回路１６などにはバッテリ８から電源が供給される
ため、バッテリ８は電力を消費し続け、設備の異常が長
く続くと、蓄電量がゼロとなってしまい、充電ステーシ
ョンまで走行できなくなる。しかし、上記のように構成
すれば、バッテリ８の蓄電量が所定値まで低下したと
き、主制御装置１１がリレーを開路してバッテリ８を遮
断するので、主制御装置１１、無線通信制御装置１４、
障害物センサ回路１６などにもバッテリ８から電源が供
給されなくなり、充電ステーションまで走行できる電力
量を残しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における制御内容を示すフロ
ーチャート
【図２】移動ロボットの概略を示す側面図
【図３】電気的構成を示すブロック図
【図４】電力供給系を示すブロック図
【図５】設備側の電気的構成を示すブロック図
【符号の説明】
図中、１は移動ロボット、２は移動台車、３はロボット
本体、８はバッテリ、１１は主制御装置（制御手段、検
知手段）、１２は走行制御装置、１３はロボット本体制
御装置、１４は無線通信制御装置（検知手段）、１７は
バッテリ残量計（蓄電状態検出手段）、２０〜２４はリ
レーである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA11 PG03 PI16 PU01 QI07 QN03 QN23 RB11 SE06 SJ09 SL01 SL06 TD03 TI02 TI06 TO30 TR19 TZ03 5H301 BB14 CC03 CC06 DD11 DD15 EE04 FF02 JJ01 LL03 LL08 MM04 QQ04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動台車にロボット本体を搭載し、それ
    ら移動台車およびロボット本体の動力源をバッテリとし
    た移動ロボットにおいて、 前記移動台車の移動や前記ロボット本体の動作を停止さ
    せるべき異常の発生を検知する検知手段と、 この検知手段が前記異常の発生を検知したとき、少なく
    とも前記移動台車の移動用および前記ロボット本体の駆
    動用のモータへの通電を停止する低消費電力モードを実
    行する制御手段とを具備してなる移動ロボット。
  2. 【請求項２】 前記異常は周辺設備の故障であり、その
    故障の発生を検知する検知手段は設備側から送信される
    信号を受信する通信手段である事を特徴とする請求項１
    記載の移動ロボット。
  3. 【請求項３】 前記異常は前記移動台車の移動経路中に
    障害物が存在することであり、その障害部の存在を検知
    する検知手段は障害物センサであることを特徴とする請
    求項１記載の移動ロボット。
  4. 【請求項４】 前記バッテリは充電可能で、この充電式
    バッテリの蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段を備
    え、前記制御手段は、前記蓄電状態検出手段が前記バッ
    テリの蓄電量が所定レベル以下となったとき、前記バッ
    テリを遮断することを特徴とする請求項２記載の移動ロ
    ボット。
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