JP2001306148A - ロボット搭載の無人搬送車とそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ロボット１０を搭載した無人搬送車２に、レ
ーザーナビゲータ８を設けて、台車４の位置と方位とを
認識し、同時にロボット１０のティーチングデータとの
差から、ロボット１０の作動量への補正量を求める。 【効果】 台車４とロボット１０とを、共通のレーザー
ナビゲータ８で誘導でき、台車の位置や方位の精度が高
いので、ロボット１０の動作が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は移載ロボット搭載の無人
搬送車と、これを用いたシステムに関し、特に無人搬送
車の誘導と、移載ロボットの作動量のティーチングデー
タからの補正に関する。

【０００２】

【従来技術】台車に移載ロボットを搭載した無人搬送車
が知られ、半導体工場のクリーンルームなどで、半導体
を収容したカセット等の搬送に用いられている。ロボッ
ト搭載の無人搬送車では、ロボットのハンドの及ぶ範囲
で、様々な位置や高さの場所との間で、カセット等をピ
ックアップあるいは荷下ろしできるとの利点がある。し
かしながら移載ロボットは、関節の数も多く、姿勢の自
由度も高いだけに、無人搬送車の台車とは別個に制御す
る必要があるとされ、台車とは別個の誘導システムを用
いている。例えば台車をクリーンルームの天井に設置し
たＣＣＤカメラの画像等で誘導し、移載ロボットをロボ
ットに取り付けた別のＣＣＤカメラの画像で制御するな
どのことが行われている。

【０００３】

【発明の課題】この発明の基本的課題は、無人搬送車そ
れ自体と搭載したロボットとを、共通の位置や方位の認
識手段で制御することにある（請求項１〜３）。請求項
２の発明での追加の課題は、無人搬送車とロボットとを
高精度で誘導することにある。請求項３の発明での追加
の課題は、狭い通路の壁などに配置しても誘導体の認識
が容易になるようにすることにある。

【０００４】

【発明の構成】この発明は、自由度が３以上の移載ロボ
ットを搭載した無人搬送車において、該無人搬送車の位
置と方位とを認識するための認識手段を設けて、無人搬
送車の位置と方位とを制御すると共に、求めた無人搬送
車の位置と姿勢とにより、前記ロボットの状態のティー
チングデータからの誤差を求めて補正量を決定するため
の制御手段を設けたことを特徴とする。

【０００５】好ましくは、前記認識手段をレーザーナビ
ゲータで構成する。特に好ましくは、前記無人搬送車の
走行経路に、断面が弧状でほぼ鉛直方向を向いた軸を有
する誘導体を、複数個配置する。

【０００６】

【発明の作用と効果】この発明では、認識手段で無人搬
送車の位置と方位を求めて、走行を制御すると共に、停
止時の位置と方位とを、移載ロボットへのティーチング
時の無人搬送車の位置と方位と比較して誤差を求め、こ
の誤差を補正するように、ティーチングデータへの補正
量を求める。このため、無人搬送車とロボットとを同じ
認識手段で誘導できる（請求項１）。

【０００７】ここでレーザーナビゲータを用いると、無
人搬送車の停止位置や方位の精度が高いため、ティーチ
ングデータからの補正量も少なくて済む（請求項２）。
さらに誘導体に断面が弧状で軸がほぼ鉛直のものを用い
ると、クリーンルームの狭い通路の壁などに誘導体を配
置しても、強い反射光が得られる。またガラスや金属板
等と、誘導体との区別が容易になる。このため、無人搬
送車の位置や方位をより正確に認識できる（請求項
３）。

【０００８】

【実施例】図１〜図６に実施例を示す。図１に、実施例
でのロボット搭載の無人搬送車２を示すと、無人搬送車
２はクリーンルーム内などを走行し、半導体ウエハーな
どのデリケートな物品を収容したカセット、等を搬送す
るために用いられる。４は無人搬送車２の台車で、クリ
ーンルーム内を自立走行し、６はその荷台で、８は台車
４の位置と方位とを認識するためのレーザーナビゲータ
である。１０は６関節のロボット（自由度６）で、移載
用であり、少なくとも自由度が３以上、好ましくは自由
度が４以上のロボットを用い、１２はロボット１０の先
端のハンドで、半導体ウエハーなどを収容したカセット
などを把持するためのものである。ロボット１０は６関
節なので、ハンド１２の位置に３つの自由度を割り当
て、ハンド１２の向きに３つの自由度を割り当てる。

【０００９】１４は、クリーンルームなどの壁面に設け
た誘導体で、ほぼ円筒状をし、その軸方向がほぼ鉛直方
向を向いている。そして前記のレーザーナビゲータ８
は、レーザー光の向きを水平面内で回転させながら、誘
導体１４からの反射光を探し、これによって台車４の位
置と方位（向き）とを求める。誘導体１４で必要なの
は、表面でレーザーナビゲータ８からのレーザー光を反
射させることなので、円筒の上下両端は閉じていても良
く、また円筒状でなくても断面がほぼ弧状であれば良
く、軸方向もほぼ鉛直方向を向いていればよい。

【００１０】図１の鎖線で、従来例での無人搬送車２の
誘導を示すと、クリーンルームなどの天井に誘導部２０
を設け、誘導部２０にはＣＣＤカメラなどを設けて、無
人搬送車２と周囲との画像を撮影し、画像認識により無
人搬送車２の位置を認識して、赤外線通信などにより無
人搬送車２を誘導する。そして従来例では、クリーンル
ーム内で途切れなく無人搬送車２を誘導するため、かな
りの個数の誘導部２０を設ける必要があった。また２２
はロボット１０に取り付けた画像認識装置で、ここでは
ハンド１２の付近に取り付ける。そして画像認識装置２
２で、ハンド１２が把持しようとしている物品などの姿
を撮影し、ロボット１０を制御する。

【００１１】図２に、実施例での台車４とロボット１０
との制御を示す。レーザーナビゲータ８は、水平面内で
レーザー光を旋回させるように回動し、反射光から誘導
体１４の方位を求める。レーザーナビゲータ８へのノイ
ズとして、ガラスや艶消ししていない金属板の表面での
反射がある。しかしこれらのものでのレーザー光の反射
パターンと、誘導体１４での反射パターンとでは、ピー
クの幅が異なるので、判別部３０でピーク幅が狭いもの
のみを有効な信号として、ノイズを除去する。

【００１２】同時に３カ所以上の誘導体１４からの反射
光が得られれば、レーザーナビゲータ８は、台車４の位
置と方位とを認識できる。またこれらの値を微分すれ
ば、速度や角速度も求められる。そこでレーザーナビゲ
ータ８は、これらの値を台車４の走行制御部３２へ転送
する。走行制御部３２は、図示しないマップなどに記載
の目標位置や目標方位ならびに目標速度や目標角速度
と、現実の位置や方位、速度や角速度などを比較し、走
行駆動部３３を制御し、目的位置へ目的の姿勢で到着す
るようにする。さらに走行制御部３２は通信部３４を介
して、図示しない上位コンピュータなどと通信し、搬送
指令などを受信すると共に、現在位置や現在の状態など
を報告する。

【００１３】３６は、ロボット１０に設けたロボット制
御部で、レーザーナビゲータ８から、台車４の位置と方
位との報告を受ける。そして台車４が目的地で停止する
と、走行制御部３２はその旨をロボット制御部３６に報
告する。３７はティーチングデータ記憶部で、ティーチ
ング時における、移載前の台車４の位置や方位を記憶し
ている。また移載前には、アクチュエータ３８により、
ロボット１０の６つの関節は所定の状態（作動原点等）
にセットされている。ティーチングデータ記憶部３７に
記憶した移載前の台車４の位置と方位とに対する、レー
ザーナビゲータ８から報告された現実の位置と方位との
差を求めれば、ティーチング時に対して台車４の位置や
方位がどれだけずれているかが判明する。

【００１４】ロボット制御部３６は、台車４の位置や方
位の誤差量に基づき、ティーチング時に対する６つのア
クチュエータの作動量への補正量を求め、ティーチング
データでの作動量にこれらの補正量を加算して、アクチ
ュエータ３８へ指令する。これに伴ってアクチュエータ
３８が作動し、ロボット１０は処理装置のステーション
上などの所定の位置に、ハンド１２を所定の向きで到着
させる。次いでハンド１２が物品を把持あるいは解放す
ることにより、処理装置などとの間で物品を移載する。

【００１５】図３に、実施例での荷積みのアルゴリズム
を示す。なお１つの搬送サイクルは、荷積みと荷下ろし
とで構成され、荷積みではステーション上の物品をハン
ド１２で把持するのに対して、荷下ろしではハンド１２
で把持した物品をステーション上で荷下ろしするのが違
いである。そこで荷積みのアルゴリズムを示せば、荷下
ろしのアルゴリズムは明らかである。

【００１６】搬送指令を受けた無人搬送車２は、台車４
により目的ステーション等へ走行する。この間、レーザ
ーナビゲータ８により台車４の位置と速度並びに方位と
角速度とを求め、これらの値の目標値からの誤差を求め
て、走行駆動部３３にフィードバックする。そして目的
ステーションに到着すると、レーザナビゲータ８のデー
タから台車４の位置と姿勢について、ティーチング時の
データからの誤差を求め、これらによってロボット１０
の作動量を、ティーチング時のデータから補正する。そ
してアクチュエータ３８を用いて、ロボット１０を作動
させ、ハンド１２で物品を移載する。なお移載の間、ア
クチュエータ３８のサーボモータやステッピングモータ
などは、それらの回転数などを検出する内界センサ等に
より制御する。

【００１７】ステーションでの荷積みが終了すると、ロ
ボット１０を作動させて、ハンド１２を荷台６上に復帰
させ、把持したカセットなどを荷台６に移す。この後ロ
ボット１０の６つの関節の状態を初期状態（原点）に戻
して、次の移載に備える。

【００１８】図４に、実施例の誘導体１４と、ノイズと
なる窓ガラス４０などとでの、反射光のパターンの違い
を示す。円筒状の誘導体１４の場合、表面に垂直に入射
したレーザー光は垂直に反射し、レーザーナビゲータ８
に戻る。しかしながら僅かでも斜めに入射したレーザー
光は、図４の右側に示すように、大きく角度がそれて反
射する。このため図４の右下に示すように、レーザーナ
ビゲータ８の旋回方向θに沿って、反射光は鋭いピーク
を示す。

【００１９】これに対してノイズとなる窓ガラス４０の
場合でも、レーザーナビゲータ８から直射したレーザー
光が、垂直に反射してレーザーナビゲータ８に戻ること
は同様である。ここで垂直から僅かにずれた角度で入射
した場合、反射光の方向は、実施例の誘導体１４ほど大
きく外れることはなく、このため反射光のパターンはブ
ロードになる。そこで反射光のピークがシャープかブロ
ードかを求めれば、ノイズと誘導体１４とを区別でき
る。

【００２０】図５に、小さな入射角で誘導体１４に入射
した光の反射を示す。これはクリーンルームでの狭い通
路に沿って、誘導体１４を設置した場合の状況を示して
いる。また４２は従来例でのコーナーキューブを示し、
これは板状体の表面に多数のポリゴン（多面体）を配置
したもので、必ず入射方向に光を返すとの性質がある。
無人搬送車の進行方向前方や進行方向後方の、左右の壁
に誘導体があるものとして、実施例の誘導体１４では、
このような場合でも、強い反射光がレーザーナビゲータ
８に戻り、図５の下部の反射光のパターン５０のよう
に、強い反射光が得られる。これに対して従来例のコー
ナーキューブ４２では、このような場合、反射光は弱
く、図５の下部の反射光のパターン５１のパターンとな
る。

【００２１】図４，図５から明らかなように、誘導体１
４で実際に用いているのは、レーザーナビゲータ８から
のレーザー光を反射する部分のみであり、これは誘導体
１４のうち、通路側を向いた半円の部分である。また誘
導体１４で重要な性質は、垂直に入射した光を垂直に返
し、それ以外の光を左右へ反らせて反射する点である。
これらのことをまとめると、誘導体１４の表面は弧状で
あれば良く、断面で見て真円状に限らず楕円状などでも
良く、また円や楕円の半分でも良く、さらに異は弧の外
側（凸面）のみでなく、弧の内側（凹面）も誘導体とし
て用いることができる。いずれの場合も、誘導体はほぼ
鉛直方向に軸を持つものを用いる。図５に、半円状より
もやや大きな弧を用いた誘導体１５の例を示す。

【００２２】従来例と実施例との、台車４のステーショ
ンＳＴ前での到着位置の例を、図６に示す。天井の誘導
部２０などで誘導する場合に比べて、実施例ではステー
ションＳＴに対する車体中心Ｐの停止位置の範囲が狭
く、また車体の向きφの範囲も狭い。このためロボット
１０側から見れば、ステーションＳＴに対して、停止位
置の精度が高いことになり、従ってロボット１０による
移載時間が短縮し、また移載不能な位置に停止している
などにより、台車４の位置を再修正する必要も解消す
る。これらによってサイクルタイムを短縮できる。さら
に実施例では、クリーンルームの天井などに多数の誘導
部２０を設ける必要もなく、画像認識装置２２を設ける
必要もない。そして１つのレーザーナビゲータ８で、台
車４の誘導と、ロボット１０の作動量への補正データの
演算の２つを行うことができる。

【００２３】実施例にはレーザーナビゲータ８による誘
導を示したが、これに限ることなく、ＣＣＤカメラなど
で床面を撮影して、台車の位置と姿勢とを求めたり、Ｃ
ＣＤカメラで位置を求めて、ジャイロセンサなどで方位
を求めてもよい。しかし最も高精度で好ましいのは、レ
ーザーナビゲータである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の無人搬送車と誘導体とを示す側面図
で、鎖線部は従来例での構成を示す。

【図２】 実施例での台車とロボットとの制御を示すブ
ロック図

【図３】 実施例での荷積み制御のアルゴリズムを示す
フローチャート

【図４】 実施例で用いた円筒状の誘導体による、窓ガ
ラスと誘導体との反射パターンの違いを示す図

【図５】 実施例で用いた円筒状の誘導体と従来のコー
ナーキューブとの、入射角が小さい場合の反射光の強度
を示す図

【図６】 実施例と従来例との、無人搬送車の停止位置
と方位とを概念的に示す図

【符号の説明】

２ ロボット搭載の無人搬送車 ４ 台車 ６ 荷台 ８ レーザーナビゲータ １０ ６関節ロボット １２ ハンド １４，１５ 誘導体 ２０ 誘導部 ２２ 画像認識装置 ３０ 判別部 ３２ 走行制御部 ３３ 走行駆動部 ３４ 通信部 ３６ ロボット制御部 ３７ ティーチングデータ記憶部 ３８ アクチュエータ ４０ 窓ガラス ４２ コーナーキューブ ５０，５１ 反射光のパターン Ｐ 車体中心 ＳＴ ステーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F059 AA01 BA02 BA08 BB07 CA05 CA06 DA02 DA05 DA09 DB04 DC08 DD01 DD08 DD11 DE04 DE06 FA03 FA05 FA10 FB01 FB12 FB15 FC02 FC13 FC14 3F060 AA01 AA08 CA12 CA21 CA26 DA03 DA10 EA07 EB13 EC02 EC13 FA03 GA05 GA13 GD05 GD12 GD14 HA11 HA35 5H301 AA02 AA09 BB05 CC03 CC06 CC09 CC10 DD01 DD17 EE08 EE28 EE31 FF10 FF21 FF27 HH02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自由度が３以上の移載ロボットを搭載し
   た無人搬送車において、 該無人搬送車の位置と方位とを認識するための認識手段
   を設けて、無人搬送車の位置と方位とを制御すると共
   に、求めた無人搬送車の位置と姿勢とにより、前記ロボ
   ットの状態のティーチングデータからの誤差を求めて補
   正量を決定するための制御手段を設けたことを特徴とす
   る、ロボット搭載の無人搬送車。
2. 【請求項２】 前記認識手段を、レーザーナビゲータで
   構成したことを特徴とする請求項１のロボット搭載の無
   人搬送車。
3. 【請求項３】 前記無人搬送車の走行経路に、断面が弧
   状でほぼ鉛直方向を向いた軸を有する誘導体を、複数個
   配置したことを特徴とする、請求項２のロボット搭載の
   無人搬送車システム。