JP2005149008A - 自動搬送台車および搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】
先行する自動搬送台車と一定間隔を保つような自動搬送台車、および、多数の自動搬送台車が自律的かつ安全に運行されるような搬送システムを提供する。
【解決手段】
搬送路３０上に並置されたＲＦＩＤ２０には、先行している自動搬送台車１０により先行台車通過時刻データが書き込まれている。後続の自動搬送台車１０は、この先行台車通過時刻データを読み出し、先行台車通過時刻データの時刻と自己の時刻とにより差分時間を算出し、算出した差分時間に基づいて自律して移動する。このような複数の自動搬送台車１０により、それぞれ一定距離を保つような搬送システムとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、屋内外の敷地に設置された搬送路に沿って自律的に移動する自動搬送台車、および、この自動搬送台車を用いる搬送システムに関する。

自律的に移動する車は従来より鋭意研究開発がなされており、例えば、特許文献１（発明の名称：自律移動車の進路誘導方法ならびに自律移動車の進路誘導装置および進路誘導装置を備えた自律移動車）がある。
この自律移動車は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification Device：超短波標識）を用いるシステムである。ＲＦＩＤでは、互いに近接した情報記憶部と情報読み取り部の間で超短波の電波を授受し、情報読み取り部から情報記憶部へ電力を供給して情報記憶部を作動させ、そして情報記憶部に記録されている情報（例えば位置データ）を情報読み取り部へ伝送し、情報読み取り部でその情報を受信している。

このようなＲＦＩＤを利用し、通路における位置情報を記録した多数の情報記憶部を通路に沿って配設して経路を形成する。情報読み取り部を搭載した移動車は走行に伴って情報読み取り部が上記各情報記憶部と順次十分接近したときに情報読み取り部・情報記憶部間で電波を受発信し、この電波の授受を介して移動車から情報記憶部へ電力を伝送し、この電力で情報記憶部を動作させて上記位置情報即ち移動車位置情報を情報読み取り部に取り込み、この位置情報を基に移動車の進行方向を制御するというものである。

特開２００１−２８２３５４号公報（段落番号００１４〜００２８）

上記したシステムでは、多数の車が連なるような事態を考慮していなかった。このようなシステムでは先行者に後続車が追いついて、渋滞が発生するおそれもあった。
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、先行する自動搬送台車と一定間隔を保つような自動搬送台車、および、多数の自動搬送台車が自律的かつ安全に運行されるような搬送システムを提供することにある。

本発明の請求項１に係る自動搬送台車は、
複数のＲＦＩＤが並べて設けられた搬送路を自律的に移動する自動搬送台車であって、
台車制御装置と、
台車制御装置と通信信号を送受信するＲＦＩＤ読み書き装置と、
ＲＦＩＤ読み書き装置と無線信号を送受信し、また、ＲＦＩＤと電波を送受信するＲＦＩＤアンテナと、
台車制御装置から送信される操舵制御信号により操舵力を出力する台車操舵装置と、
台車操舵装置から出力される操舵力により操舵される操舵輪と、
台車制御装置から送信される駆動制御信号により駆動信号を送信する駆動装置と、
駆動装置から送信される駆動信号により駆動力を出力するモータと、
モータから出力される駆動力により駆動される駆動輪と、
を備え、
台車制御装置は、
先行する自動搬送台車によりＲＦＩＤに書き込まれた先行台車通過時刻データを読み出す読み出し手段と、
自己の通過時刻を先行台車通過時刻データとしてＲＦＩＤに書き込む書き込み手段と、
先行台車通過時刻データの時刻と自己の通過時刻とにより差分時間を算出する算出手段と、
算出した差分時間に基づいて運行制御を行う制御手段と、
して機能し、自律的な運行を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る自動搬送台車は、
請求項１に記載された自動搬送台車において、
運行制御は、先行する自動搬送台車と後行する自動搬送台車との差分時間を一定とする速度制御であって、先行する自動搬送台車と一定距離を保つことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る自動搬送台車は、
請求項１または請求項２に記載された自動搬送台車において、
ＲＦＩＤ読み書き装置とＲＦＩＤアンテナとによる系統を二系統設け、
一方は先行する自動搬送台車によりＲＦＩＤに書き込まれた先行台車通過時刻データを読み出す読み出し系統とし、他方は自己の通過時刻を先行台車通過時刻データとしてＲＦＩＤに書き込む書き込み系統とすることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る自動搬送台車は、
請求項３に記載された自動搬送台車において、
読み出し系統を自動搬送台車の進行方向の前側に設置し、書き込み系統を自動搬送台車の進行方向の後側に設置することを特徴とする。

本発明の請求項５に係る搬送システムは、
所定経路となる搬送路と、
搬送路に沿って並べて設けられた複数のＲＦＩＤと、
この搬送路を自律的に移動する請求項１〜請求項４の何れか一項の複数の自動搬送台車と、
を備える搬送システムであって、
自動搬送台車は、
先行している自動搬送台車によりＲＦＩＤに書き込まれた先行台車通過時刻データを読み出し、
自己の通過時刻を先行台車通過時刻データとしてＲＦＩＤに書き込み、
先行台車通過時刻データの時刻と自己の通過時刻とにより差分時間を算出し、
算出した差分時間に基づいて運行制御を自律して行うことにより、複数の自動搬送台車が一定距離を保つことを特徴とする。

以上のような本発明によれば、先行する自動搬送台車と一定間隔を保つような自動搬送台車、および、多数の自動搬送台車が自律的かつ安全に運行されるような搬送システムを提供することができる。

続いて本発明を実施するための最良の形態の自動搬送台車および搬送システムについて図を参照しつつ説明する。まず、第１発明の最良の形態の自動搬送台車および搬送システムについて一括して説明する。図１は本形態の自動搬送台車の構成図、図２は搬送路およびＲＦＩＤの配置図、図３は本形態の自動搬送台車の一部構成図、図４はＲＦＩＤの構成図、図５はＲＦＩＤのメモリに記憶される情報の説明図である。

自動搬送台車１０は、図１で示すように、台車制御装置１と、センサ２と、ＲＦＩＤ読み書き装置３と、ＲＦＩＤアンテナ４と、台車操舵装置５と、前輪６と、駆動装置７と、モータ８と、後輪９と、を備えている。自動搬送台車１０は、図１の矢印Ａ方向に移動する。このような自動搬送台車１０は、図２で示すように、複数のＲＦＩＤ２０が連続して並べられた搬送路３０上を、移動制御プログラムに沿って自律的に移動するものである。

台車制御装置１は、センサ２、ＲＦＩＤ読み書き装置３、台車操舵装置５、駆動装置７と接続されており、内部に搭載された移動制御プログラムに基づき、接続されている各部と信号の送受信を行って制御する（制御内容については後述する）。
センサ２は、自動搬送に必要な各種の検出信号を出力する。このセンサ２は、例えば、画像信号を出力するカメラ、距離信号を出力する測距センサなどである。センサ２が検出した検出信号は台車制御装置１へ出力される。

ＲＦＩＤ読み書き装置３は、ＲＦＩＤアンテナ４と台車制御装置１とに接続される。そして、ＲＦＩＤ読み書き装置３は、台車制御装置１から送信された通信信号に、電源搬送波を重畳した無線信号に変換してＲＦＩＤアンテナ４へ送信する。また、ＲＦＩＤ読み書き装置３はＲＦＩＤアンテナ４が受信した無線信号を増幅・整形して通信信号に変換して台車制御装置１へ送信する。

ＲＦＩＤアンテナ４は、ＲＦＩＤ読み書き装置３に接続され、図３で示すように、ＲＦＩＤ２０と電磁結合により接続される。そして、ＲＦＩＤアンテナ４は、ＲＦＩＤ読み書き装置３から送信された無線信号を微弱電波としてＲＦＩＤ２０へ出力する。この微弱電波には電源搬送波・送信信号が含まれている。
また、ＲＦＩＤアンテナ４は、ＲＦＩＤ２０から出力された微弱電波を無線信号としてＲＦＩＤ読み書き装置３へ送信する。この微弱電波には返信信号が含まれている。

台車操舵装置５は、台車制御装置１と接続されており、台車制御装置１から送信される操舵制御信号により操舵力を出力する。台車操舵装置５は、具体的には操舵制御信号に基づいて前輪６の切れ角を変更して移動方向を変更する操舵機構（図示せず）である。
前輪６は、台車操舵装置５と連結されて操舵される。

駆動装置７は、台車制御装置１から送信される駆動制御信号を受信して、モータ駆動用の駆動信号を送信する。
モータ８は、駆動装置７から送信される駆動信号により駆動力を出力する。
後輪９は、駆動力に応じて回転し、自動搬送台車１０は推進力を得る。

このような自動搬送台車１０は、図１からも明らかなように、前輪６が操舵輪に、また、後輪９が駆動輪となる前輪操舵・後輪駆動方式である。このように本形態では前輪操舵・後輪駆動方式であるとして説明しているが、この方式に限定するものではなく、後輪操舵・前輪駆動方式（図示せず）を採用しても良い。

続いて、搬送システムについて説明する。
搬送システムは、図２で示すように、複数（図２では２台）の自動搬送台車１０と、複数のＲＦＩＤ２０と、一筆（図２では長方形状の路）の搬送路３０と、を備えるシステムである。

ＲＦＩＤ２０は、図４で示すように、ＲＦＩＤアンテナ２１、電源回路２２、ＲＦＩＤ読み書き装置２３、メモリ２４を備えている。
ＲＦＩＤアンテナ２１が受信した微弱電波の中の電源搬送波が電源回路２２へ出力される。電源回路２２は電源搬送波から電力を受電し、ＲＦＩＤ読み書き装置２３へ電力を供給する。

ＲＦＩＤ読み書き装置２３は、ＲＦＩＤアンテナ２１が受信した微弱電波の中の送信信号を解読して各種の制御（後述）を行う。また、無線信号を生成し、ＲＦＩＤアンテナ２１を介して出力する。
メモリ２４は、内部に数〜数十バイトの情報を保持することができ、後述する各種のデータを記憶する。

このようにＲＦＩＤ２０へは電源搬送波によって電源が供給され、非接触近接型で読み取り／書き込みとを行う通信方式を採用している。
ＲＦＩＤ２０そのものは、非常に小さく、頑丈で、また薄く製造することが可能であり、カード状の薄型品を使用することもできる。また、ＲＦＩＤ２０は様々な形状をとることが可能である。

搬送路３０は、例えばゴム製マットなどの敷物により、図２で示すような一筆の路を形成したものである。ＲＦＩＤ２０は搬送路３０に埋め込まれ、工場内に台車走行路として敷設される。床面の搬送路３０にＲＦＩＤ２０を埋設しても、自動搬送台車１０のＲＦＩＤアンテナ４と、ＲＦＩＤ２０のＲＦＩＤアンテナ２１との間に、金属板などの電波阻害要因となる物体がなければ、通信が可能である。

また、工場内に電波ノイズが多く存在する場合でも、ＲＦＩＤアンテナ４とＲＦＩＤアンテナ２１との距離が十分近く、また自動搬送台車１０そのものの構造で周辺ノイズを遮断すれば、非常に対ノイズ性の高い通信性能を持たせることができる。
このような搬送路３０は、走行路に変更、工場ラインの移動、増改築、拡張などに非常に容易に対応できる。

このような搬送システムでは、自動搬送台車１０は、多数のＲＦＩＤ２０が設置される搬送路３０上を自動的に移動するシステムであり、先に説明したが工場内の製造ラインの一部を担っている。この搬送システムの搬送路３０には、人が作業する作業区間と、台車専用走行区間と、があり、人が作業する作業区間では自動搬送台車１０は低速直進し、台車専用走行区間では高速直進し、また、四隅の角部では低速で９０度右折するものとして説明する。なお、本形態ではこのような搬送路３０に限定する趣旨ではなく、各種の経路設定が可能である。

続いて、本形態の搬送システムによる自動搬送台車１０の自律的な移動について説明する。
まず、通信の詳細について説明する。自動搬送台車１０が移動して、図３で示すように、自動搬送台車１０のＲＦＩＤアンテナ４が、ＲＦＩＤ２０のＲＦＩＤアンテナ２１に近接した場合、まず読み出しを行う。

ＲＦＩＤ読み書き装置３は、電源搬送波と、送信信号である読み出し制御信号と、を含む無線信号を常時送信しており、ＲＦＩＤアンテナ４は微弱電波として出力する。微弱電波をＲＦＩＤ２０側のＲＦＩＤアンテナ２１で受信した場合、電源搬送波により電力を受電した電源回路２２がＲＦＩＤ読み書き装置２３に電力を供給し、さらにＲＦＩＤ読み書き装置２３が読み出し制御信号に応じてメモリ２３の読み出し情報領域および書き込み情報領域にアクセスして、図５で示すような読み出し情報および書き込み情報を読み出す。

ＲＦＩＤ読み書き装置２３はこれら読み出し情報および書き込み情報を含む返信信号を、ＲＦＩＤアンテナ２１を介してＲＦＩＤ読み書き装置３へ出力する。返信信号の読み出し情報および書き込み情報は、ＲＦＩＤ読み書き装置３を経て台車制御装置１へ送信される。

続いて書き込みを行う。図３で示すように、書き込み制御信号と書き込み情報とを含む送信信号、および、電源搬送波からなる無線信号をＲＦＩＤアンテナ４が出力し、ＲＦＩＤ２０側のＲＦＩＤアンテナ２１で受信した場合、ＲＦＩＤ読み書き装置２３はメモリ２４の図５で示すような書き込み情報領域にアクセスして書き込みを行い、先行台車通過時刻データ・先行台車番号データを更新する。

そして台車制御装置１は、ＲＦＩＤ２０から読み出された読み出し情報および書き込み情報、すなわち、図５で示すような、絶対位置データ（座標データ）、進行方向データ（直進、９０度右折、９０度左折）、適正速度データ（ｋｍ／ｈ）、領域データ（台車専用／作業領域）に応じて速度制御を行う。

例えば、適正速度情報（ｋｍ／ｈ）、領域情報（台車専用／作業領域）から台車専用走行区間であると判断されるなら高速直進とし、また、人間が作業する区間と判断されるなら低速直進とするように、駆動装置７に駆動制御信号を出力する。

また、進行方向情報（直進、９０度右折、９０度左折）、適正速度情報（ｋｍ／ｈ）から角部であると判断されるなら、低速９０度右折をするように、台車操舵装置５に操舵制御信号を、また、駆動装置７に駆動制御信号をそれぞれ出力する。
これら制御により台車制御装置１０は速度制御がなされる。

なお、搬送路３０上の軌道のふらつきの修正（トラッキング）、その他の運転制御が行われるが、例えば自動搬送台車１０のセンサ３から出力される画像信号などの検出信号を用いて、画像処理により位置決め、台車軌道制御を行っており、埋設もしくは敷設されたＲＦＩＤ２０による識別標を蛇行することなく正しくトレースする。

さて、このような読み出し・書き込みを行う自動搬送台車１０は、搬送路３０に沿って走行する。この際、搬送路３０に敷設されたＲＦＩＤ２０上を順次通過していく。その都度、ＲＦＩＤ２０に対して先に説明した読み出し・書き込みを行う。先行する自動搬送台車１０が、搬送路３０上の識別標であるＲＦＩＤ２０を通過する際、先行台車通過時刻データを書き込んでおり、後続の自動搬送台車１０がそれを読み出すことで、後続の自動搬送台車１０は先行する台車と自己との時間間隔を知ることができる。なお、この時間間隔による制御については後述する。

このような自動搬送台車１０では、単に搬送するだけでなく、搭載物の積み下ろし処理が行われる。これらは自動もしくは手動で行われるので、必要な処理時間を確保して順序よく自動搬送台車１０が運行されることが望ましい。ここでは、敷地内のエリアごとに、適正な速度を設定し、それらの適正速度データ・領域データをＲＦＩＤ２０から読み出して、エリアごとの速度制御を行っている。
例えば、図２で示すように人や障害物などが存在しない台車専用走行区間と、作業車や人が作業する作業区間周辺などで、台車の走行速度を明確に変えることができ、それも台車が中央からの指示無しに自己の動作に反映している。

しかしながら、この速度制御は先行する自動搬送台車を考慮した制御ではなく、このままでは渋滞を引き起こすおそれもある。そこで、ＲＦＩＤ２０から読み出した先行台車通過時刻を用いて、先行する自動搬送台車１０を考慮した速度制御を行う。まず、自己のタイマー装置（図示せず）から現在時刻を読み出し、この現在時刻から先行台車通過時刻を引いて差分時間を算出する。
そして、自動搬送台車１０は、搬送路３０に沿って走行し、搬送路３０に敷設されたＲＦＩＤ２０上を順次通過していく都度、差分時間を算出していく。

この差分時間を用いて速度制御を行う。例えば、差分時間が減少していくならば、駆動装置７・モータ８を制御して、後輪（駆動輪）９の回転速度を落とすように制御する。すると差分時間が増加して、先行する自動搬送台車１０に近づかないようにすることができる。
同様に、差分時間が増加していくならば、駆動装置７・モータ８を制御して、後輪（駆動輪）９の回転速度を大きくするように制御する。すると差分時間が減少して、先行する自動搬送台車１０から遠ざからないようにすることができる。
このようにして差分時間が増減することなく一定となるように制御すれば、先行する自動搬送台車１０との距離を一定にすることができる。

このように、自動搬送台車１０の台車制御装置１は、ＲＦＩＤ２０のメモリ２４に登録された適正速度データにより速度制御を行い、さらに先行する自動搬送台車１０との間に一定の時間間隔をおいてから進行するような移動制御プログラムを登録しておけば、図示しない中央の監視制御装置からの制御を不要として、自律して待ち合わせるような移動制御を行うことができる。

続いて、第２発明の最良の形態の自動搬送台車および搬送システムについて一括して説明する。図６は本形態の自動搬送台車の構成図である。
この自動搬送台車１０’は、前方底面と後方底面との二箇所にＲＦＩＤ読み書き装置３およびＲＦＩＤアンテナ４を配置している。なお、各部構成は先に図１を用いて説明した構成と同じであり、同じ符号を付するとともに重複する説明を省略している。

本形態では、ＲＦＩＤ読み書き装置３とＲＦＩＤアンテナ４とによる系統を二系統設け、一方は先行する自動搬送台車によりＲＦＩＤに書き込まれた先行台車通過時刻データを読み出す読み出し系統とし、他方は自己の通過時刻を先行台車通過時刻データをＲＦＩＤに書き込む書き込み系統とするものである。本形態では読み出し系統を自動搬送台車の進行方向の前側に設置し、書き込み系統を自動搬送台車の進行方向の後側に設置する。

このように前後方に２つのＲＦＩＤアンテナ４を配置し、前方のＲＦＩＤアンテナ４で読み出し動作を行って台車制御装置１が速度制御を行い、自動搬送台車１０’が移動して、後方のＲＦＩＤアンテナ４が、同じＲＦＩＤ２０の上方に位置した場合に書き込み動作を行う。このような自動搬送台車１０’では読み出し動作と書き込み動作とを時間をずらして行えるため、自動搬送台車１０’の速度を上昇させることができる。

以上、本発明について概略説明した。本発明では自動搬送台車１０，１０’がＲＦＩＤ読み書き装置３・台車制御装置１とを搭載したため、中央制御装置からの通信無しに、自己の位置情報、その区間の適正速度、進行方向などを知り、自律した走行制御を実現することができる。

また、ＲＦＩＤ２０のメモリ２４が登録する読み出し情報・書き込み情報は、自動搬送台車１０，１０’台車とは別に用意された読み取り／書き込み装置（図示せず）によっても読み出し・書き込みが容易に行うことができる。このため、運行中のメンテナンス・試験なども容易に行える。特に、既存の工場設備などにおいて、例えば床面の掘削工事や、無線、有線通信設備の敷設などの必要がないため、自動搬送台車による搬送システムを導入する際の初期投資を小さく抑えることが可能となる。

また、ＲＦＩＤによる通信システムは、通常の無線通信システムに比べ、比較的安価に製造することができる。また、台車本体の自律性を高めることによって、中央制御装置に処理負荷、移動制御プログラム容量などを低く抑えることができ、自動搬送台車および搬送システム全体のコストダウンにつながる。

第１発明を実施するための最良の形態の自動搬送台車の構成図である。 搬送路およびＲＦＩＤの配置図である。 第１発明を実施するための最良の形態の自動搬送台車の一部構成図である。 ＲＦＩＤの構成図である。 ＲＦＩＤのメモリに記憶される情報の説明図である。 第２発明を実施するための最良の形態の自動搬送台車の構成図である。

符号の説明

１：台車制御装置
２：センサ
３：ＲＦＩＤ読み書き装置
４：ＲＦＩＤアンテナ
５：台車操舵装置
６：前輪
７：駆動装置
８：モータ
９：後輪
１０，１０’：自動搬送台車
２０：ＲＦＩＤ
２１：ＲＦＩＤアンテナ
２２：電源回路
２３：ＲＦＩＤ読み書き装置
２４：メモリ
３０：搬送路

Claims (5)

1. 複数のＲＦＩＤが並べて設けられた搬送路を自律的に移動する自動搬送台車であって、
   台車制御装置と、
   台車制御装置と通信信号を送受信するＲＦＩＤ読み書き装置と、
   ＲＦＩＤ読み書き装置と無線信号を送受信し、また、ＲＦＩＤと電波を送受信するＲＦＩＤアンテナと、
   台車制御装置から送信される操舵制御信号により操舵力を出力する台車操舵装置と、
   台車操舵装置から出力される操舵力により操舵される操舵輪と、
   台車制御装置から送信される駆動制御信号により駆動信号を送信する駆動装置と、
   駆動装置から送信される駆動信号により駆動力を出力するモータと、
   モータから出力される駆動力により駆動される駆動輪と、
   を備え、
   台車制御装置は、
   先行する自動搬送台車によりＲＦＩＤに書き込まれた先行台車通過時刻データを読み出す読み出し手段と、
   自己の通過時刻を先行台車通過時刻データとしてＲＦＩＤに書き込む書き込み手段と、
   先行台車通過時刻データの時刻と自己の通過時刻とにより差分時間を算出する算出手段と、
   算出した差分時間に基づいて運行制御を行う制御手段と、
   して機能し、自律的な運行を行うことを特徴とする自動搬送台車。
2. 請求項１に記載された自動搬送台車において、
   運行制御は、先行する自動搬送台車と後行する自動搬送台車との差分時間を一定とする速度制御であって、先行する自動搬送台車と一定距離を保つことを特徴とする自動搬送台車。
3. 請求項１または請求項２に記載された自動搬送台車において、
   ＲＦＩＤ読み書き装置とＲＦＩＤアンテナとによる系統を二系統設け、
   一方は先行する自動搬送台車によりＲＦＩＤに書き込まれた先行台車通過時刻データを読み出す読み出し系統とし、他方は自己の通過時刻を先行台車通過時刻データとしてＲＦＩＤに書き込む書き込み系統とすることを特徴とする自動搬送台車。
4. 請求項３に記載された自動搬送台車において、
   読み出し系統を自動搬送台車の進行方向の前側に設置し、書き込み系統を自動搬送台車の進行方向の後側に設置することを特徴とする自動搬送台車。
5. 所定経路となる搬送路と、
   搬送路に沿って並べて設けられた複数のＲＦＩＤと、
   この搬送路を自律的に移動する請求項１〜請求項４の何れか一項の複数の自動搬送台車と、
   を備える搬送システムであって、
   自動搬送台車は、
   先行している自動搬送台車によりＲＦＩＤに書き込まれた先行台車通過時刻データを読み出し、
   自己の通過時刻を先行台車通過時刻データとしてＲＦＩＤに書き込み、
   先行台車通過時刻データの時刻と自己の通過時刻とにより差分時間を算出し、
   算出した差分時間に基づいて運行制御を自律して行うことにより、複数の自動搬送台車が一定距離を保つことを特徴とする搬送システム。
   

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