JP2008264901A

JP2008264901A - Mobile robot, its automatic coupling method, and drive control method for parallel link mechanism

Info

Publication number: JP2008264901A
Application number: JP2007108514A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Sonehara; 光治曽根原; Hiroki Murakami; 弘記村上; Koichiro Hayashi; 浩一郎林
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2008-11-06

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mobile robot and its automatic coupling method capable of generating coupling with an object to be handled upon performing positional alignment without requiring any particular devising and a reform to the coupling part on the side of the object (part to be coupled) in order to absorb dislocation, and to provide a drive control method for a parallel link mechanism suitable for the automatic coupling method. SOLUTION: The mobile robot 10 is equipped with a robot body 12, a coupling mechanism 20 having a movable region, a distance information acquiring device 17 to acquire distance information, and a computation control device 18 to make computational control in order to generate coupling with the object to be handled 1. From the distance information acquired by the device 17, the computation control device 18 acknowledges a marker 8 arranged in a position fixed to the object 1 and calculates position coordinates of the marker 8, and the device 8 controls the drive of the robot body 12 and the coupling mechanism 20 so that the coupling part 40 of the coupling mechanism 20 is coupled with the part to be coupled (grasping part 2 etc. of a carriage 1A) of the object 1. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、自律移動し所定の対象物と連結可能な移動ロボット及びその自動連結方法、並びにパラレルリンク機構の駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a mobile robot that can autonomously move and connect to a predetermined object, an automatic connection method thereof, and a drive control method of a parallel link mechanism.

移動ロボットがある特定の場所・物と連結（結合・接続・接触）するシステムが種々提案されており、下記特許文献１〜４では、移動ロボットの自動充電システムを提案している。これらの文献において提案されたシステムは、移動ロボットと充電ステーションとの相対位置を認識する手段をもち、その手段により移動ロボットを誘導し位置合わせを行なうことで、充電ステーションと連結するものである。 Various systems have been proposed in which a mobile robot is coupled (coupled, connected, or contacted) with a specific place / object. Patent Documents 1 to 4 below propose automatic charging systems for mobile robots. The systems proposed in these documents have means for recognizing the relative position between the mobile robot and the charging station, and the mobile robot is guided and aligned by the means to connect with the charging station.

特開２００３−１５７７号公報JP 2003-1577 A 特開２００６−２４４０２０号公報JP 2006-244020 A 特開２００４−３０３１３７号公報JP 2004-303137 A 特許第２８４６８３５号公報Japanese Patent No. 2846835

通常の非ホロノミック型車輪機構や脚などの移動手段をもつ移動ロボットでは、非ホロノミック性や摩擦・スリップ等の原因から高い精度での位置合せ・位置制御が困難である。一方、ホロノミック車輪機構の移動手段をもつ移動ロボットでは、移動手段が煩雑となるうえ、ホロノミック車輪機構であっても摩擦・スリップなどの影響から精密位置合せには限界がある。そのため、実際には特定の場所・物との相対位置を正確に測定・判定できても、最終的な微調整・精密位置合せが困難なため、連結（結合・接続・接触）に際しては、位置ズレを吸収するような機構的・電気的な工夫・改造等が必要となる。特に手押し台車などの物品搬送具を人と共有する場合には、把持部（物品搬送具のうち人・移動ロボットが把持する部分）の改造が必要になると、共有する上での問題が発生する可能性がある。 In a mobile robot having a normal nonholonomic wheel mechanism or a moving means such as a leg, it is difficult to perform alignment / position control with high accuracy due to nonholonomicity, friction, slip, and the like. On the other hand, in a mobile robot having a moving means of a holonomic wheel mechanism, the moving means becomes complicated, and even in the case of a holonomic wheel mechanism, there is a limit to precise alignment due to the influence of friction and slip. Therefore, even if the relative position with a specific place / object can be accurately measured / determined in practice, the final fine adjustment / precision alignment is difficult. Mechanical / electrical devices / modifications to absorb the deviation are required. In particular, when an article transporter such as a hand cart is shared with a person, if the gripping part (the part of the article transporter gripped by a person / mobile robot) needs to be modified, a problem in sharing occurs. there is a possibility.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、対象物側の連結部分に位置ズレを吸収するような特別の工夫・改造を必要とせずに、精密に位置合せを行なって対象物と連結することができる移動ロボット及びその自動連結方法を提供することを課題とする。また、本発明は、上記自動連結方法に好適なパラレルリンク機構の駆動制御方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and does not require any special contrivance / modification that absorbs misalignment in the connecting portion on the object side, and precisely aligns the object and the object. It is an object of the present invention to provide a mobile robot that can be connected and an automatic connection method thereof. Moreover, this invention makes it a subject to provide the drive control method of the parallel link mechanism suitable for the said automatic connection method.

上記の課題を解決するために、本発明の移動ロボット及びその自動連結方法、並びにパラレルリンク機構の駆動制御方法は、以下の手段を採用する。
（１）本発明は、自律移動し所定の対象物と連結可能な移動ロボットであって、移動を行なうロボット本体と、基端部が前記ロボット本体に連結され、前記対象物に設けられた被連結部に連結可能な連結部を先端部に有し、前記ロボット本体に対する前記連結部の相対位置及び姿勢を変化させるように可動する連結機構と、前記ロボット本体に設けられ、周囲に存在する物体までの距離情報を取得する距離情報取得装置と、該距離情報取得装置により取得した距離情報から、前記対象物に対して固定された位置に設けられたマーカを認識するとともにマーカの位置座標を算出し、該マーカの位置座標をもとに、前記連結部が前記被連結部に連結するように前記ロボット本体と前記連結機構の駆動を制御する演算制御装置と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the mobile robot, the automatic connection method thereof, and the drive control method of the parallel link mechanism of the present invention employ the following means.
(1) The present invention is a mobile robot that autonomously moves and can be connected to a predetermined object, the robot main body that moves, and a base end portion connected to the robot main body, and a target provided on the target object. A connecting mechanism that can be connected to the connecting part at the tip, and that is movable so as to change the relative position and posture of the connecting part with respect to the robot body, and an object that is provided in the robot body and exists in the surroundings The distance information acquisition device that acquires the distance information up to and the distance information acquired by the distance information acquisition device recognizes a marker provided at a fixed position with respect to the object and calculates the position coordinates of the marker And an arithmetic and control unit that controls the driving of the robot body and the coupling mechanism so that the coupling unit is coupled to the coupled unit based on the position coordinates of the marker. To.

上記構成によれば、距離情報取得装置により取得した距離情報から対象物に取り付けられたマーカを認識し、マーカの位置座標を算出し、該マーカの位置座標をもとに、移動ロボットの連結部が対象物の被連結部に連結するようにロボット本体と連結機構の駆動を制御するので、移動ロボットが対象物と自動で連結することができる。また、この移動ロボットは、可動領域をもつ連結機構を備えているので、対象物に連結する際には、ロボット本体で大まかな位置合せを行い、続いて連結機構で精密な位置合せを行なうことが可能である。したがって、本発明の移動ロボットは、対象物側の連結部分（被連結部）に位置ズレを吸収するような特別の工夫・改造を必要とせずに、精密に位置合せを行なって対象物と連結することができる。 According to the above configuration, the marker attached to the object is recognized from the distance information acquired by the distance information acquisition device, the position coordinate of the marker is calculated, and the connecting part of the mobile robot is based on the position coordinate of the marker. Since the driving of the robot body and the coupling mechanism is controlled so that the robot is coupled to the coupled portion of the object, the mobile robot can be automatically coupled to the object. In addition, since this mobile robot has a connection mechanism with a movable region, when connecting to an object, roughly align with the robot body, and then perform precise alignment with the connection mechanism. Is possible. Therefore, the mobile robot according to the present invention accurately connects and connects the object without requiring any special device or modification that absorbs the displacement in the connection part (connected part) on the object side. can do.

（２）また、上記の移動ロボットにおいて、前記演算制御装置は、前記マーカの位置座標をもとに、前記ロボット本体に固定されたロボット基準位置と前記被連結部との相対位置を算出し、前記ロボット本体が静止したままで前記連結部が前記被連結部と連結することが可能である場合には、前記ロボット本体を静止したまま前記連結部を前記被連結部に連結させるように前記連結機構の駆動を制御し、前記ロボット本体が静止したままでは前記連結部が前記被連結部と連結することができない場合には、前記連結部が前記被連結部と連結することができる位置に前記ロボット本体を移動させるよう前記移動ロボットの駆動を制御し、次に前記ロボット本体を静止したまま前記連結部を前記被連結部に連結させるように前記連結機構の駆動を制御する。 (2) In the above mobile robot, the arithmetic and control unit calculates a relative position between a robot reference position fixed to the robot body and the connected portion based on the position coordinates of the marker. If the connecting part can be connected to the connected part while the robot body is stationary, the connecting part is connected to the connected part while the robot body is stationary. When the driving of the mechanism is controlled and the connecting part cannot be connected to the connected part while the robot main body is stationary, the connecting part can be connected to the connected part at a position where the connecting part can be connected to the connected part. The drive of the mobile robot is controlled so as to move the robot body, and then the connection mechanism is driven so that the connecting part is connected to the connected part while the robot body is stationary. To your.

上記のような処理及びロボット本体と連結機構の駆動の制御を行うことにより、無駄のない動作で効率的に移動ロボットを対象物と連結させることができる。 By performing the processing as described above and controlling the driving of the robot body and the coupling mechanism, the mobile robot can be efficiently coupled to the object with a lean operation.

（３）また、上記の移動ロボットにおいて、前記距離情報取得装置はレーザレーダであり、前記演算制御装置は前記マーカの形状的特徴に基づいて該マーカを認識する。 (3) In the above mobile robot, the distance information acquisition device is a laser radar, and the arithmetic and control unit recognizes the marker based on the shape characteristic of the marker.

上記のように距離情報取得装置としてレーザレーダを用いることにより、リアルタイムで正確な距離情報を取得することができる。
また、マーカには、マーカを認識するための形状的特徴が付与されているので、レーザレーダからの距離情報から容易にマーカを認識することができる。 As described above, by using the laser radar as the distance information acquisition device, accurate distance information can be acquired in real time.
Further, since the marker is provided with a shape feature for recognizing the marker, the marker can be easily recognized from the distance information from the laser radar.

（４）また、上記の移動ロボットにおいて、前記レーザレーダは水平面内を走査する２次元レーザレーダであり、前記演算制御装置は前記マーカの水平面内の輪郭形状に基づいて該マーカを認識する。 (4) In the above mobile robot, the laser radar is a two-dimensional laser radar that scans in a horizontal plane, and the arithmetic and control unit recognizes the marker based on a contour shape of the marker in the horizontal plane.

このように水平面内の輪郭形状に特徴的形状をもつようなマーカであれば、３次元レーザレーダでなくても、水平面内を走査する２次元レーザレーダによっても距離情報取得装置を実現することができる。 Thus, if the marker has a characteristic shape in the contour shape in the horizontal plane, the distance information acquisition device can be realized not only by the three-dimensional laser radar but also by the two-dimensional laser radar that scans the horizontal plane. it can.

（５）また、上記の移動ロボットにおいて、前記演算処理装置は、前記マーカに付与された特徴に基づいて前記対象物に対して予め設定された属性を判別する。 (5) In the mobile robot described above, the arithmetic processing unit determines an attribute set in advance for the object based on a feature assigned to the marker.

上記のようにマーカに付与された特徴に基づいて対象物に対して予め設定された属性を判別するので、対象物の判別を細分化することができる。例えば、対象物の種類別（大・中・小）、識別符号別（Ｎｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３、Ａ，Ｂ，Ｃなど）等に属性を分類しておくことで、細分化された作業を効率的に移動ロボットに行なわせることができる。 Since the attribute set in advance for the object is determined based on the feature assigned to the marker as described above, the determination of the object can be subdivided. For example, by classifying attributes by type of object (large, medium, small), by identification code (No.1, No.2, No.3, A, B, C, etc.) It is possible to make the mobile robot perform the work efficiently.

（６）また、上記の移動ロボットにおいて、前記連結機構は、基端部が前記ロボット本体に連結されそれぞれ独立に駆動可能な複数のリンクと、該複数のリンクの先端に連結された出力部材とを有し、該複数のリンクの駆動状態により前記ロボット本体に対する前記出力部材の相対的な位置及び姿勢が定まるパラレルリンク機構である。 (6) In the above mobile robot, the connection mechanism includes a plurality of links whose base end portions are connected to the robot body and can be independently driven, and output members connected to distal ends of the links. A parallel link mechanism in which the relative position and posture of the output member with respect to the robot body are determined by the driving state of the plurality of links.

このようにパラレルリンク機構を採用することにより、連結機構による相対位置及び姿勢の制御に必要な自由度は、平面上の制御の場合は３自由でよく、空間上の制御する場合でも６自由度でよいので、人の腕とほぼ同様の動きをする２本の腕（１２自由度）と比較して、動作に必要な位置・姿勢・力等の制御が容易になる。 By adopting the parallel link mechanism in this way, the degree of freedom necessary for controlling the relative position and posture by the coupling mechanism may be three degrees of freedom in the case of control on a plane, and six degrees of freedom even in the case of control in space. Therefore, as compared with two arms (12 degrees of freedom) that move in substantially the same manner as a human arm, control of the position, posture, force, and the like necessary for the operation becomes easier.

（７）また、本発明の移動ロボットの自動連結方法は、移動を行なうロボット本体に、所定の対象物に設けられた被連結部に連結可能な連結部を先端部に有し前記ロボット本体に対する前記連結部の相対位置及び姿勢を変化させるように可動する連結機構を取り付けて、自律移動し前記所定の対象物と連結可能な移動ロボットを構成するとともに、所定の特徴をもつマーカを前記対象物に対して固定された位置に設けておき、前記ロボット本体に対して固定された位置からロボット本体の周囲に存在する物体までの距離情報を取得し、該距離情報取得装置により取得した距離情報から前記対象物に取り付けられたマーカを認識するとともにマーカの位置座標を算出し、該マーカの位置座標をもとに、前記連結部が前記被連結部に連結するように前記ロボット本体と前記連結機構を駆動させることを特徴とする。 (7) According to the mobile robot automatic connection method of the present invention, the moving robot main body has a connecting portion at a tip portion that can be connected to a connected portion provided on a predetermined object, and is connected to the robot main body. A moving mechanism that is movable so as to change the relative position and posture of the connecting portion is attached to form a mobile robot that can move autonomously and connect to the predetermined object. The distance information from the position fixed to the robot body to the object existing around the robot body is acquired, and the distance information acquired by the distance information acquisition device is used. Recognizing the marker attached to the object and calculating the position coordinate of the marker so that the connecting portion is connected to the connected portion based on the position coordinate of the marker Characterized in that to drive the coupling mechanism and the robot body.

（８）また、上記の移動ロボットの自動連結方法において、前記マーカの位置座標をもとに、前記ロボット本体に固定されたロボット基準位置と前記被連結部との相対位置を算出し、前記ロボット本体が静止したままで前記連結部が前記被連結部と連結することが可能である場合には、前記ロボット本体を静止したまま前記連結部を前記被連結部に連結させるように前記連結機構の駆動を制御し、前記ロボット本体が静止したままでは前記連結部が前記被連結部と連結することができない場合には、前記連結部が前記被連結部と連結することができる位置に前記ロボット本体を移動させるよう前記移動ロボットの駆動を制御し、次に前記ロボット本体を静止したまま前記連結部を前記被連結部に連結させるように前記連結機構の駆動を制御する。 (8) In the above-described automatic connection method of mobile robots, a relative position between a robot reference position fixed to the robot body and the connected portion is calculated based on the position coordinates of the marker, and the robot If the connecting portion can be connected to the connected portion while the main body is stationary, the connecting mechanism is configured to connect the connecting portion to the connected portion while the robot body is stationary. If the connecting portion cannot be connected to the connected portion while controlling the drive and the robot main body is stationary, the robot main body is in a position where the connecting portion can be connected to the connected portion. The driving of the mobile robot is controlled so as to move, and then the driving of the connecting mechanism is controlled so that the connecting part is connected to the connected part while the robot body is stationary. .

（９）また、上記の移動ロボットの自動連結方法において、前記マーカを認識するための形状的特徴を該マーカに付与しておき、前記距離情報を取得する手段としてレーザレーダを用い、前記マーカの形状的特徴に基づいて該マーカを認識する。 (9) Further, in the above mobile robot automatic connection method, a shape characteristic for recognizing the marker is given to the marker, and a laser radar is used as means for acquiring the distance information. The marker is recognized based on the shape feature.

（１０）また、上記の移動ロボットの自動連結方法において、前記レーザレーダとして水平面内を走査する２次元レーザレーダを用い、マーカの水平面内の輪郭形状に基づいて該マーカを認識する。 (10) In the above-described mobile robot automatic connection method, a two-dimensional laser radar that scans in a horizontal plane is used as the laser radar, and the marker is recognized based on the contour shape of the marker in the horizontal plane.

（１１）また、上記の移動ロボットの自動連結方法において、前記マーカに付与された特徴に基づいて前記対象物に対して予め設定された属性を判別する。 (11) In the automatic connection method of the mobile robot, an attribute set in advance for the object is discriminated based on a feature given to the marker.

上記（７）〜（１１）の自動連結方法によれば、対象物側の連結部分（被連結部）に位置ズレを吸収するような特別の工夫・改造を必要とせずに、移動ロボットが精密に位置合せを行なって対象物と連結することができる。 According to the automatic connection method of (7) to (11) above, the mobile robot is precise without requiring any special device or modification that absorbs the displacement in the connection part (connected part) on the object side. Can be aligned with the object.

（１２）また、本発明は、基端部が所定のベース部に連結されそれぞれ独立に駆動可能な複数のリンクと、該複数のリンクの先端に連結された出力部材とを有し、該複数のリンクの駆動状態により前記ベースに対する前記出力部材の相対的な位置及び姿勢が定まるパラレルリンク機構の駆動制御方法であって、予め、前記ベース部に対して固定された原点を基準としたベース座標系と、前記出力部材に対して固定された原点を基準としたワーク座標系が設定されるとともに、ベース座標系におけるワーク座標系の原点の位置及び回転角が手先ベクトルとして定義され、手先ベクトルから複数のリンクの関節ベクトルを求める逆運動学式が導出された状態を用意しておき、該逆運動学式を用いた演算により、目標手先ベクトルが得られるように前記複数のリンクの駆動を制御する、ことを特徴とする。 (12) Further, the present invention includes a plurality of links whose base end portions are connected to a predetermined base portion and can be independently driven, and output members connected to distal ends of the plurality of links. A drive control method for a parallel link mechanism in which the relative position and orientation of the output member with respect to the base are determined by the drive state of the link, wherein the base coordinates are based on an origin fixed to the base portion in advance. System and a work coordinate system based on the origin fixed with respect to the output member are set, and the position and rotation angle of the origin of the work coordinate system in the base coordinate system are defined as a hand vector. Prepare a state in which the inverse kinematic equation for obtaining the joint vectors of multiple links is derived, and obtain the target hand vector by calculation using the inverse kinematic equation Controlling the driving of the serial plurality of links, characterized in that.

上記の制御方法によれば、予め導出された逆運動学式を用いてパラレルリンク機構の各リンクの関節ベクトルが直接求まり、関節ベクトルから関節を駆動させる各モータ回転角（モータ速度ベクトル）を決定することができるので、座標変換などの煩雑な演算処理なしで簡便に制御指令値（速度軌道）を生成することができる。 According to the above control method, the joint vector of each link of the parallel link mechanism is directly obtained using the inverse kinematic equation derived in advance, and each motor rotation angle (motor speed vector) for driving the joint is determined from the joint vector. Therefore, a control command value (speed trajectory) can be easily generated without complicated calculation processing such as coordinate conversion.

本発明によれば、対象物側の連結部分に位置ズレを吸収するような特別の工夫・改造を必要とせずに、移動ロボットが精密に位置合せを行なって対象物と連結することができる。また、パラレルリンク機構の駆動制御方法は、上記の移動ロボットの制御方法として好適である。 According to the present invention, the mobile robot can precisely align and connect to the object without requiring any special device / modification that absorbs the displacement in the connecting part on the object side. Also, the drive control method for the parallel link mechanism is suitable as the control method for the mobile robot.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図１は本発明の実施形態にかかる移動ロボット１０の斜視図である。図１は、移動ロボット１０が対象物１（物品搬送具１Ａ）と連結している状態を示している。図２は、移動ロボット１０が対象物１（物品搬送具１Ａ、充電ステーション１Ｂ等）と未だ連結していない状態を示す平面模式図である。 FIG. 1 is a perspective view of a mobile robot 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in which the mobile robot 10 is connected to the object 1 (article carrier 1A). FIG. 2 is a schematic plan view showing a state in which the mobile robot 10 is not yet connected to the object 1 (article carrier 1A, charging station 1B, etc.).

この移動ロボット１０は、自律移動し所定の対象物１と連結（結合・接続・接触）可能なロボットである。連結する対象物１は、特に限定されないが、物品を載せて搬送するための物品搬送具１Ａや移動ロボット１０のバッテリーを充電するための充電ステーション１Ｂ、あるいは何らかの操作ボタン（例えば、エレベータの押しボタン）等が例示される。
物品７は、本実施形態では部品・半完成品・完成品等であるが、とくに限定されるものではない。物品搬送具Ａ１は、人が物品７の搬送を行なうために使用するものでよく、図１に示す手押し台車のほか、カート等であってもよい。なお、以下では、説明の便宜上、“手押し台車”に対しても参照符号「１Ａ」を使用する。 The mobile robot 10 is a robot that can move autonomously and be coupled (coupled / connected / contacted) with a predetermined object 1. The object 1 to be connected is not particularly limited, but the article transporter 1A for loading and transporting articles, the charging station 1B for charging the battery of the mobile robot 10, or any operation button (for example, an elevator push button) And the like.
The article 7 is a part, a semi-finished product, a finished product, or the like in the present embodiment, but is not particularly limited. The article transporter A1 may be used by a person to transport the article 7, and may be a cart or the like in addition to the hand cart shown in FIG. In the following, for convenience of explanation, reference numeral “1A” is also used for “hand cart”.

図２に示すように、対象物１（物品搬送具１Ａ、充電ステーション１Ｂ）には、マーカ８が取り付けられている。一つの対象物１に関して取り付けられるマーカ８は、単体でその機能を発揮するものでもよいし、複数のサブマーカの組み合わせで一つのマーカ８の機能を発揮するものでもよい。マーカ８には、取り付けられる対象物１の属性を示す特徴が付与されており、物品搬送具１Ａに取り付けられるマーカ８には物品搬送具１Ａであることを示す特徴が、充電ステーション１Ｂに取り付けられるマーカ８には充電ステーション１Ｂであることを示す特徴が、それぞれ付与されている。その特徴の付与の方法としては、特に限定されないが、例えば、２次元的又は３次元的形状や、互いに同一の又は異なるサブマーカの配置パターンによることができる。なお、マーカ８は、後述する距離情報取得装置１７の視野領域に入る高さに取り付けられる。 As shown in FIG. 2, a marker 8 is attached to the object 1 (article carrier 1 A, charging station 1 B). The marker 8 attached with respect to one target object 1 may exhibit its function alone, or may exhibit the function of one marker 8 by combining a plurality of sub-markers. The marker 8 is provided with a feature indicating the attribute of the object 1 to be attached, and the marker 8 attached to the article transporter 1A is attached to the charging station 1B with a feature indicating the article transporter 1A. Each marker 8 is provided with a feature indicating that it is a charging station 1B. The method for imparting the feature is not particularly limited, and for example, it can be based on a two-dimensional or three-dimensional shape, or an arrangement pattern of sub-markers that are the same or different from each other. The marker 8 is attached at a height that falls within the visual field region of the distance information acquisition device 17 described later.

移動ロボット１０は、物品搬送具１Ａと自動連結して、物品搬送具１Ａを移動させることにより搬送ロボットとして機能する。また、移動ロボット１０は、充電が必要であることを自己判断した場合、あるいは上位コントローラ（ホストＰＣ）からの指令を受けた場合に充電ステーション１Ｂと自動連結して、バッテリーの充電を行なう。また、移動ロボット１０は、何らかの操作ボタンに接触し、操作ボタンを押す。
図１及び図２に示すように、移動ロボット１０は、移動を行なうロボット本体１２と、ロボット本体１２に連結された連結機構２０とを備えている。 The mobile robot 10 functions as a transport robot by automatically connecting to the article transporter 1A and moving the article transporter 1A. In addition, when the mobile robot 10 self-determines that charging is necessary or receives a command from the host controller (host PC), the mobile robot 10 is automatically connected to the charging station 1B to charge the battery. Further, the mobile robot 10 touches some operation button and presses the operation button.
As shown in FIGS. 1 and 2, the mobile robot 10 includes a robot body 12 that moves and a connection mechanism 20 that is connected to the robot body 12.

ロボット本体１２の胴体部１３の下部の左右両側には、駆動モータ（図示せず）によって駆動される一対の駆動輪１４が設けられている。一対の駆動輪１４は、互いの回転軸心が一致し、それぞれ独立して駆動される。また、ロボット本体１２の下部の前後には自在キャスター１５が設けられている（より詳細には、図４参照）。上記構成により、ロボット本体１２は、前後進と左右旋回が可能となっている。 A pair of drive wheels 14 driven by a drive motor (not shown) are provided on both the left and right sides of the lower portion of the body 13 of the robot body 12. The pair of drive wheels 14 are driven independently of each other with their rotational axes coinciding with each other. A free caster 15 is provided on the front and rear of the lower portion of the robot body 12 (see FIG. 4 for more details). With the above configuration, the robot body 12 can move forward and backward and turn left and right.

連結機構２０は、基端部がロボット本体１２に連結され、対象物１に設けられた被連結部に連結可能な連結部４０を先端部に有し、ロボット本体１２に対する連結部４０の相対位置及び姿勢を変化させるように可動する。 The connection mechanism 20 has a base end portion connected to the robot main body 12, and has a connection portion 40 that can be connected to a connected portion provided on the object 1, and a relative position of the connection portion 40 with respect to the robot main body 12. And move to change the posture.

図１に示すように、本実施形態において、連結機構２０は、基端部が移動ロボット１０に連結されそれぞれ独立に駆動可能な複数のリンクと、複数のリンクの先端に連結された出力部材とを有し、複数のリンクの駆動状態によりロボット本体１２に対する出力部材の相対的な位置及び姿勢が定まるパラレルリンク機構２０Ａである。より具体的には、本実施形態の連結機構２０は、ロボット本体１２と出力部材２４との間に並列接続された第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３を有しており、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３の駆動状態により、ロボット本体１２に対する出力部材の水平面上の相対的な位置及び姿勢が定まる３自由度パラレルリンク機構として構成されている。 As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the coupling mechanism 20 includes a plurality of links whose base end portions are coupled to the mobile robot 10 and can be independently driven, and output members coupled to the distal ends of the plurality of links. And a parallel link mechanism 20A in which the relative position and posture of the output member with respect to the robot body 12 are determined by the drive states of the plurality of links. More specifically, the coupling mechanism 20 of the present embodiment includes a first link 21, a second link 22, and a third link 23 connected in parallel between the robot body 12 and the output member 24. It is configured as a three-degree-of-freedom parallel link mechanism in which the relative position and posture of the output member on the horizontal plane with respect to the robot body 12 are determined by the driving state of the first link 21, the second link 22, and the third link 23.

なお、パラレルリンク機構２０Ａは、複数のリンクの駆動状態により、ロボット本体１２に対する出力部材の空間上の相対位置及び姿勢が定まるものであってもよい。この場合のパラレルリンク機構２０Ａは、特に限定されないが、例えば、スチュアートプラットフォームと呼ばれる６自由度パラレルリンク機構として構成されてもよい。 The parallel link mechanism 20A may be configured such that the relative position and posture of the output member with respect to the robot body 12 in the space are determined by the driving states of the plurality of links. The parallel link mechanism 20A in this case is not particularly limited, but may be configured as, for example, a 6-degree-of-freedom parallel link mechanism called a Stuart platform.

連結する対象物１が物品搬送具１Ａの場合、物品搬送具１Ａの把持部２が上記の被連結部であり、連結機構２０の先端部に設けられ把持部２を把持する把持機構４０Ａが上記の連結部４０である。
上記の把持機構４０Ａは、パラレルリンク機構２０Ａの出力部材２４に連結され、出力部材２４と物品搬送具１Ａとの相対位置及び姿勢を固定可能なように、連結機構２０と物品搬送具１Ａとの連結及び切離しを行う機能を有する。本実施形態において把持機構４０Ａは、出力部材２４の左右方向に２つ設けられている。なお、ロボット本体１２に対する上記のパラレルリンク機構２０Ａの設置位置は、把持機構４０Ａが物品搬送台車の把持部２を把持し、連結できる高さに設定されている。 When the object 1 to be connected is the article transporter 1A, the gripping part 2 of the article transporter 1A is the above-described connected part, and the gripping mechanism 40A that is provided at the distal end of the connecting mechanism 20 and grips the gripping part 2 is the above. It is the connection part 40 of this.
The gripping mechanism 40A is connected to the output member 24 of the parallel link mechanism 20A, and the connection mechanism 20 and the article transporter 1A can be fixed so that the relative position and posture between the output member 24 and the article transporter 1A can be fixed. Has the function of connecting and disconnecting. In the present embodiment, two gripping mechanisms 40 A are provided in the left-right direction of the output member 24. The installation position of the parallel link mechanism 20A with respect to the robot body 12 is set to a height at which the gripping mechanism 40A can grip and connect the grip portion 2 of the article transport carriage.

連結する対象物１が充電ステーション１Ｂの場合、充電ステーション１Ｂの給電端子が上記の被連結部であり、連結機構２０の先端部に設けられた受電端子が上記の連結部４０である。この受電端子は上記の把持機構４０Ａの先端部に設けてもよく、把持機構４０Ａとは別の構成部分として設けても良い。なお、本実施形態では、把持機構４０Ａが受電端子を兼ねているものとする。 When the object 1 to be connected is the charging station 1B, the power supply terminal of the charging station 1B is the above-described connected portion, and the power receiving terminal provided at the tip of the connecting mechanism 20 is the above-described connecting portion 40. This power receiving terminal may be provided at the tip of the gripping mechanism 40A or may be provided as a component separate from the gripping mechanism 40A. In the present embodiment, it is assumed that the gripping mechanism 40A also serves as a power receiving terminal.

図１に示すように、移動ロボット１０は、さらに、距離情報取得装置１７及び演算制御装置１８を備えている。
距離情報取得装置１７は、ロボット本体１２に設けられており、周囲に存在する物体までの距離情報を取得する。
演算制御装置１８は、距離情報取得装置１７により取得した距離情報から、対象物１に対して固定された位置に設けられたマーカ８を認識するとともにマーカ８の位置座標を算出し、マーカ８の位置座標をもとに、連結部４０が対象物１の被連結部に連結するようにロボット本体１２と連結機構２０の駆動を制御する。 As shown in FIG. 1, the mobile robot 10 further includes a distance information acquisition device 17 and an arithmetic control device 18.
The distance information acquisition device 17 is provided in the robot body 12 and acquires distance information to an object existing around.
The arithmetic control device 18 recognizes the marker 8 provided at the position fixed with respect to the object 1 from the distance information acquired by the distance information acquisition device 17 and calculates the position coordinate of the marker 8. Based on the position coordinates, the drive of the robot body 12 and the coupling mechanism 20 is controlled so that the coupling unit 40 is coupled to the coupled portion of the object 1.

さらに、ロボット本体１２は、上位コントローラとの通信を行なう図示しない通信装置などを備えるとともに、上記の駆動モータ、連結機構２０、距離情報取得装置１７、通信装置等に電力を供給する図示しないバッテリーを備えている。 Further, the robot body 12 includes a communication device (not shown) that communicates with the host controller, and a battery (not shown) that supplies power to the drive motor, the coupling mechanism 20, the distance information acquisition device 17, the communication device, and the like. I have.

上記のように構成された移動ロボット１０によれば、距離情報取得装置１７により取得した距離情報から対象物１に取り付けられたマーカ８を認識し、マーカ８の位置座標を算出し、該マーカ８の位置座標をもとに、移動ロボット１０の連結部４０が対象物１の被連結部に連結するようにロボット本体１２と連結機構２０の駆動を制御するので、対象物１と自動で連結することができる。また、この移動ロボット１０は、可動領域をもつ連結機構２０を備えているので、対象物１に連結する際には、ロボット本体１２で大まかな位置合せを行い、続いて連結機構２０で精密な位置合せを行なうことが可能である。したがって、本発明の移動ロボット１０は、対象物１側の連結部分（被連結部）に位置ズレを吸収するような特別の工夫・改造を必要とせずに、精密に位置合せを行なって対象物１と連結することができる。 According to the mobile robot 10 configured as described above, the marker 8 attached to the object 1 is recognized from the distance information acquired by the distance information acquisition device 17, the position coordinates of the marker 8 are calculated, and the marker 8 Since the driving of the robot body 12 and the connecting mechanism 20 is controlled so that the connecting portion 40 of the mobile robot 10 is connected to the connected portion of the target object 1 based on the position coordinates of FIG. be able to. In addition, since the mobile robot 10 includes a connecting mechanism 20 having a movable region, when the mobile robot 10 is connected to the object 1, rough alignment is performed by the robot body 12, and then the connecting mechanism 20 performs precise adjustment. It is possible to perform alignment. Therefore, the mobile robot 10 of the present invention precisely aligns the object without requiring any special device or modification that absorbs the displacement in the connection part (connected part) on the object 1 side. 1 can be connected.

また、上記の移動ロボット１０によれば、連結機構２０により物品搬送具１Ａと連結し、連結機構２０に連結されたパラレルリンク機構２０Ａにより物品搬送具１Ａとの相対位置及び姿勢を制御しながら、ロボット本体１２を移動させることにより物品搬送具１Ａを移動させることができ、これにより物品７を搬送することができる。なお、移動ロボット１０は、引き動作によっても物品搬送具１Ａを移動させることが可能である。 Further, according to the mobile robot 10 described above, the connection mechanism 20 is connected to the article transporter 1A, and the parallel link mechanism 20A connected to the connection mechanism 20 is used to control the relative position and posture of the article transporter 1A. By moving the robot body 12, the article transport tool 1A can be moved, and thereby the article 7 can be transported. The mobile robot 10 can also move the article transporter 1A by a pulling operation.

また、上記の移動ロボット１０は、連結機構２０としてパラレルリンク機構２０Ａを採用することにより、連結機構２０による相対位置及び姿勢の制御に必要な自由度は、平面上の制御の場合は３自由でよく、空間上の制御する場合でも６自由度でよい。このため、人の腕とほぼ同様の動きをする２本の腕（１２自由度）と比較して、動作に必要な位置・姿勢・力等の制御が容易になる。 Further, the mobile robot 10 employs the parallel link mechanism 20A as the connecting mechanism 20, so that the degree of freedom required for controlling the relative position and posture by the connecting mechanism 20 is three in the case of control on a plane. Well, even when controlling in space, six degrees of freedom are sufficient. For this reason, as compared with two arms (12 degrees of freedom) that move in substantially the same manner as a human arm, control of the position, posture, force and the like necessary for the operation becomes easier.

上記の距離情報取得装置１７は、周囲に存在する物体までの距離情報を取得するものであれば特に限定されず、例えばステレオカメラであってもよいが、レーザレーダであるのが好ましい。距離情報取得装置１７としてレーザレーダを用いる場合、上記のマーカ８は形状的特徴が付与されたものである必要がある。そしてこの場合、演算制御装置１８は、マーカ８の形状的特徴に基づいてそのマーカ８を認識する。具体的には、演算制御装置１８は、レーダレーダにより取得した距離情報から、予め登録されたマーカ８の形状的特徴（パターン）に合致するものを抽出し、これをマーカ８と認識する。 The distance information acquisition device 17 is not particularly limited as long as it acquires distance information to an object existing in the surroundings, and may be a stereo camera, for example, but is preferably a laser radar. When a laser radar is used as the distance information acquisition device 17, the marker 8 needs to have a shape feature. In this case, the arithmetic and control unit 18 recognizes the marker 8 based on the shape feature of the marker 8. Specifically, the arithmetic and control unit 18 extracts from the distance information acquired by the radar radar what matches the shape feature (pattern) of the marker 8 registered in advance, and recognizes this as the marker 8.

このように距離情報取得装置１７としてレーザレーダを用いることにより、リアルタイムで正確な距離情報を取得することができる。このレーザレーダを用いて障害物を検出することもできるので、障害物検出用センサを別個に設ける必要が無い。
また、マーカ８には、マーカ８を認識するための形状的特徴が付与されているので、レーザレーダからの距離情報から容易にマーカ８を認識することができる。 Thus, by using a laser radar as the distance information acquisition device 17, accurate distance information can be acquired in real time. Since this laser radar can be used to detect an obstacle, it is not necessary to provide a separate obstacle detection sensor.
Further, since the marker 8 is provided with a shape feature for recognizing the marker 8, the marker 8 can be easily recognized from the distance information from the laser radar.

上記のレーザレーダは、空間内を走査する３次元レーザレーダに限られず、水平面内を走査する２次元レーザレーダであってもよい。２次元レーザレーダを用いる場合、水平面内の輪郭形状に特定のパターンをもつような形状的特徴をマーカ８に付与しておく必要がある。そしてこの場合、演算制御装置１８は、マーカ８の水平面内の輪郭形状に基づいてそのマーカ８を認識する。
上記構成によれば、３次元レーザレーダでなくても、水平面内を走査する２次元レーザレーダによっても距離情報取得装置１７を実現することができる。 The laser radar is not limited to a three-dimensional laser radar that scans in space, but may be a two-dimensional laser radar that scans in a horizontal plane. When the two-dimensional laser radar is used, it is necessary to give the marker 8 a shape feature having a specific pattern in the contour shape in the horizontal plane. In this case, the arithmetic and control unit 18 recognizes the marker 8 based on the contour shape of the marker 8 in the horizontal plane.
According to the above configuration, the distance information acquisition device 17 can be realized not only by a three-dimensional laser radar but also by a two-dimensional laser radar that scans in a horizontal plane.

上述したように、マーカ８には、取り付けられる対象物１の属性を示す特徴が付与されており、演算制御装置１８によりマーカ８が取り付けられた対象物１の属性を判別するので、対象物１の判別を細分化することができる。例えば、対象物１の種類別（大・中・小）、識別符号別（Ｎｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３、Ａ，Ｂ，Ｃなど）等に属性を分類しておくことで、細分化された作業を効率的に移動ロボット１０に行なわせることができる。 As described above, the marker 8 is provided with a feature indicating the attribute of the object 1 to be attached, and the arithmetic control device 18 determines the attribute of the object 1 to which the marker 8 is attached. Can be subdivided. For example, by classifying the attributes by type of object 1 (large, medium, small), by identification code (No. 1, No. 2, No. 3, A, B, C, etc.) The subdivided work can be efficiently performed by the mobile robot 10.

移動ロボット１０と対象物１とを連結させる場合、上記の演算制御装置１８は、マーカ８の位置座標をもとに、ロボット本体１２に固定されたロボット基準位置と対象物１の被連結部との相対位置を算出し、ロボット本体１２が静止したままで連結部４０が被連結部と連結することが可能である場合には、ロボット本体１２を静止したまま連結部４０を被連結部に連結させるように連結機構２０の駆動を制御し、ロボット本体１２が静止したままでは連結部４０が被連結部と連結することができない場合には、連結部４０が被連結部と連結することができる位置にロボット本体１２を移動させるよう移動ロボット１０の駆動を制御し、次にロボット本体１２を静止したまま連結部４０を被連結部に連結させるように連結機構２０の駆動を制御する。 When the mobile robot 10 and the target object 1 are connected, the arithmetic control device 18 described above is based on the position coordinates of the marker 8 and the robot reference position fixed to the robot body 12 and the connected portion of the target object 1. When the connecting part 40 can be connected to the connected part while the robot body 12 is stationary, the connecting part 40 is connected to the connected part while the robot body 12 is stationary. In the case where the drive of the coupling mechanism 20 is controlled so that the robot main body 12 remains stationary, and the connecting portion 40 cannot be connected to the connected portion, the connecting portion 40 can be connected to the connected portion. The driving of the mobile robot 10 is controlled so as to move the robot main body 12 to a position, and then the driving of the coupling mechanism 20 is controlled so that the connecting portion 40 is connected to the connected portion while the robot main body 12 is stationary. That.

以下、この処理・制御について具体的に説明する。図３は、上記の演算制御装置１８の自動連結制御に係る部分の構成図である。
図３に示すように、演算制御装置１８は、マーカモデル部４１、照合・認識部４２、相対位置算出部４３、判断部４４、連結機構軌道生成部４５、移動部軌道生成部４６、連結機構制御部４７及び移動部制御部４８を有している。
マーカモデル部４１には各マーカ８の特徴（形状等）がマーカモデルとして記憶されている。照合・認識部４２は、マーカモデルと距離情報取得装置１７からの距離情報を照合し、距離情報からマーカ８を認識する。相対位置算出部４４は、マーカ８の位置座標を算出するとともに、予め記憶されたマーカ８と対象物１の被連結部との相対位置、予め記憶された距離情報取得装置１７とロボット本体基準位置（例えばロボット本体１２の中心位置）との相対位置等から、ロボット本体基準位置と対象物１の被連結部との相対位置を算出する。 Hereinafter, this processing / control will be specifically described. FIG. 3 is a configuration diagram of a portion related to automatic connection control of the arithmetic control device 18 described above.
As shown in FIG. 3, the arithmetic and control unit 18 includes a marker model unit 41, a collation / recognition unit 42, a relative position calculation unit 43, a determination unit 44, a coupling mechanism trajectory generation unit 45, a moving unit trajectory generation unit 46, and a coupling mechanism. A control unit 47 and a moving unit control unit 48 are provided.
The marker model unit 41 stores the characteristics (shape, etc.) of each marker 8 as a marker model. The collation / recognition unit 42 collates the marker model with the distance information from the distance information acquisition device 17 and recognizes the marker 8 from the distance information. The relative position calculation unit 44 calculates the position coordinates of the marker 8, and also stores the relative position between the marker 8 stored in advance and the connected portion of the target 1, the distance information acquisition device 17 stored in advance and the robot body reference position. The relative position between the robot body reference position and the connected portion of the object 1 is calculated from the relative position with respect to (for example, the center position of the robot body 12).

判断部４４は、ロボット本体１２がその場に静止したままで連結部４０が対象物１の被連結部と連結することが可能であるか否かを判断する。この判断に際しては、連結機構２０の可動範囲、対象物１の被連結部とロボット本体１２との相対位置が考慮される。
判断部４４での判断が肯定的である場合、すなわちロボット本体１２がその場に静止したままで連結部４０が対象物１の被連結部と連結することが可能である場合には、連結機構軌道生成部４５が連結部４０を対象物１の被連結部に連結させるように連結機構２０の軌道を生成し、生成された軌道に従って、連結機構制御部４７が連結機構２０の駆動を制御する。 The determination unit 44 determines whether or not the connecting unit 40 can be connected to the connected part of the target object 1 while the robot body 12 remains stationary on the spot. In making this determination, the movable range of the coupling mechanism 20 and the relative position between the coupled portion of the object 1 and the robot body 12 are taken into consideration.
When the determination by the determination unit 44 is affirmative, that is, when the connecting unit 40 can be connected to the connected part of the object 1 while the robot body 12 remains stationary, the connecting mechanism The trajectory generating unit 45 generates a trajectory of the connecting mechanism 20 so that the connecting unit 40 is connected to the connected part of the object 1, and the connecting mechanism control unit 47 controls the driving of the connecting mechanism 20 according to the generated trajectory. .

判断部での判断が否定的である場合、すなわちロボット本体１２がその場に静止したままでは連結部４０が対象物１の被連結部と連結することができない場合には、まず、連結部４０が対象物１の被連結部と連結することができる位置にロボット本体１２を移動させるように、移動部軌道生成部４６がロボット本体１２の軌道を生成し、生成された軌道に従って、移動部制御部４８がロボット本体１２の駆動を制御する。次に、連結機構軌道生成部４５が連結部４０を対象物１の被連結部に連結させるように連結機構２０の軌道を生成し、生成された軌道に従って、連結機構制御部４７が連結機構２０の駆動を制御する。 If the determination by the determination unit is negative, that is, if the connecting part 40 cannot be connected to the connected part of the object 1 while the robot body 12 remains stationary, first the connecting part 40 The moving part trajectory generating unit 46 generates the trajectory of the robot main body 12 so that the robot main body 12 is moved to a position where the robot main body 12 can be connected to the connected part of the object 1, and the moving part control is performed according to the generated trajectory. The unit 48 controls the driving of the robot body 12. Next, the coupling mechanism trajectory generation unit 45 generates a trajectory of the coupling mechanism 20 so that the coupling unit 40 is coupled to the coupled portion of the object 1, and the coupling mechanism control unit 47 performs the coupling mechanism 20 according to the generated trajectory. Control the drive.

上記のような処理及びロボット本体１２と連結機構２０の駆動の制御を行うことにより、無駄のない動作で効率的に移動ロボット１０を対象物１と連結させることができる。
なお、ロボット本体基準位置と対象物１の被連結部との相対位置を算出する方法は、上述した方法に限られず、他の公知の算出方法を適用してもよい。 By performing the processing as described above and controlling the driving of the robot body 12 and the connection mechanism 20, the mobile robot 10 can be efficiently connected to the object 1 with a lean operation.
The method for calculating the relative position between the robot body reference position and the connected portion of the object 1 is not limited to the above-described method, and other known calculation methods may be applied.

以下、本発明の移動ロボット１０（特にパラレルリンク機構２０Ａ）の構成をより詳細に説明する。図４は、移動ロボット１０及び手押し台車Ａ１の模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
図４（Ａ）及び（Ｂ）において、紙面の左右方向が移動ロボット１０の前後方向である。図４に示すように、手押し台車Ａ１は、物品７を載せる荷台３と、荷台３の下面前方の左右両側に設けられた一対の自在キャスター５と、荷台３の下面後方の左右両側に設けられた一対の固定キャスター６と、荷台３の上面後方位置から上方に延びる支持部材４と、支持部材４の上端で支持された把持部２とから構成されている。 Hereinafter, the configuration of the mobile robot 10 (particularly the parallel link mechanism 20A) of the present invention will be described in more detail. 4A and 4B are schematic views of the mobile robot 10 and the hand cart A1, where FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view.
4A and 4B, the left-right direction of the paper is the front-rear direction of the mobile robot 10. As shown in FIG. 4, the hand cart A 1 is provided on the left and right sides of the lower surface of the cargo bed 3, the pair of free casters 5 provided on the left and right sides of the lower surface of the cargo bed 3. The pair of fixed casters 6, the support member 4 extending upward from the position behind the upper surface of the loading platform 3, and the grip portion 2 supported by the upper end of the support member 4.

上述したように、パラレルリンク機構２０Ａは、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３と、各リンクの先端に連結された出力部材２４を有している。
第１リンク２１及び第３リンク２３の各々は、一端がロボット本体１２に鉛直軸心を中心に回転可能に連結され、他端が出力部材２４に鉛直軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、駆動することによって両端間の距離が変化する。
第２リンク２２は、一端がロボット本体１２に鉛直方向を向く軸心（以下、この軸心を「基準軸心ａ」という）を中心に回転可能に連結され、他端が出力部材２４に鉛直軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、駆動することによってロボット本体１２に対する基準軸心ａを中心とする向きが変化する。また、第２リンク２２は、第１リンク２１及び第３リンク２３の駆動に従動して両端間の距離が変化する。 As described above, the parallel link mechanism 20A includes the first link 21, the second link 22, the third link 23, and the output member 24 connected to the tip of each link.
Each of the first link 21 and the third link 23 has one end connected to the robot body 12 so as to be rotatable about the vertical axis, and the other end connected to the output member 24 so as to be rotatable about the vertical axis. At the same time, the distance between both ends is changed by driving.
The second link 22 is connected to the robot body 12 so that one end of the second link 22 can rotate around an axis center (hereinafter, this axis center is referred to as “reference axis a”), and the other end is vertically connected to the output member 24. While being connected rotatably about the axis, the direction around the reference axis a with respect to the robot body 12 is changed by driving. In addition, the distance between both ends of the second link 22 changes as the first link 21 and the third link 23 are driven.

上記構成によれば、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３をそれぞれ独立して駆動させることにより、出力部材２４の位置及び姿勢を平面３自由度（水平面上での進行方向ｘ、水平面上でのｘ方向に直角なｙ方向、水平面に垂直なｚ軸まわりの回転角θｚ）で制御することができるので、ロボット本体１２に対する物品搬送具Ａ１の水平面上の相対位置及び姿勢を制御することができる。 According to the above configuration, the first link 21, the second link 22, and the third link 23 are independently driven, so that the position and posture of the output member 24 can be set to three degrees of freedom in the plane (the traveling direction x on the horizontal plane). , The y-direction perpendicular to the x-direction on the horizontal plane, and the rotation angle θz around the z-axis perpendicular to the horizontal plane), the relative position and posture of the article transporter A1 on the horizontal plane with respect to the robot body 12 can be controlled. Can be controlled.

図５は、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３の３種の構成例Ａ、Ｂ、Ｃを模式的に示した図である。
図５において、各図は、紙面左右方向に３列、上下に２段の枠内に示されており、左右方向の各列に分かれて各構成例Ａ、Ｂ、Ｃが示されている。また、各列において、上段は平面視での模式図、下段は側面視での模式図である。側面視での模式図では、枠内の上側が第１リンク２１（又は第３リンク２３）を示し、下側が第２リンク２２を示している。
なお、図４では、上記の構成例Ｃを採用した移動ロボット１０を示している。 FIG. 5 is a diagram schematically illustrating three types of configuration examples A, B, and C of the first link 21, the second link 22, and the third link 23.
In FIG. 5, each drawing is shown in a frame of three rows in the left-right direction and two steps in the vertical direction, and each configuration example A, B, and C is shown divided into each row in the left-right direction. In each row, the upper part is a schematic diagram in plan view, and the lower part is a schematic diagram in side view. In the schematic view in a side view, the upper side in the frame indicates the first link 21 (or the third link 23), and the lower side indicates the second link 22.
FIG. 4 shows the mobile robot 10 adopting the above configuration example C.

図５に示すように、構成例Ａ〜Ｃでは、いずれも、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３は、第１リンク２１と第３リンク２３の離間方向の中間位置に第２リンク２２が位置するように配置されている。以下、構成例ごとに構成を説明する。 As shown in FIG. 5, in each of the configuration examples A to C, the first link 21, the second link 22, and the third link 23 are each positioned at an intermediate position in the separation direction of the first link 21 and the third link 23. It arrange | positions so that the two links 22 may be located. Hereinafter, the configuration will be described for each configuration example.

［構成例Ａ］
構成例Ａでは、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３は、いずれも直線的に伸縮するように構成されており、第１リンク２１及び第３リンク２３は、伸縮駆動アクチュエータにより構成されている。伸縮駆動アクチュエータとしては、例えば、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等を使用することができる。第２リンク２２は、直線的に伸縮自在であるが、その伸縮は受動的であり、第１リンク２１と第２リンク２２の駆動に従動して伸縮する。また第２リンク２２は、ロボット本体１２との連結点の位置に固定された第２駆動モータ３３を有し、この第２駆動モータ３３の駆動により、ロボット本体１２に対する基準軸心ａを中心とした向きが変化するようになっている。 [Configuration example A]
In the configuration example A, the first link 21, the second link 22, and the third link 23 are all configured to linearly expand and contract, and the first link 21 and the third link 23 are configured by an expansion / contraction drive actuator. It is configured. As the telescopic drive actuator, for example, a hydraulic cylinder device, a pneumatic cylinder device, or the like can be used. The second link 22 is linearly expandable and contractible, but the expansion and contraction is passive, and the second link 22 expands and contracts following the driving of the first link 21 and the second link 22. The second link 22 has a second drive motor 33 fixed at the position of the connection point with the robot main body 12, and the second drive motor 33 drives the second link 22 around the reference axis a with respect to the robot main body 12. The direction is changed.

上記の構成例Ａによれば、第１リンク２１と第３リンク２３の伸縮駆動により出力部材２４に並進運動を与え、第２リンク２２の旋回駆動により出力部材２４に旋回運動を与えることができるので、出力部材２４の位置及び姿勢を平面３自由度（水平面上での進行方向ｘ、水平面上でのｘ方向に直角なｙ方向、水平面に垂直なｚ軸まわりの回転角θｚ）で制御することができる。 According to the configuration example A, the output member 24 can be given translational movement by the expansion and contraction drive of the first link 21 and the third link 23, and the turning movement can be given to the output member 24 by the turning drive of the second link 22. Therefore, the position and posture of the output member 24 are controlled by three degrees of freedom in the plane (the traveling direction x on the horizontal plane, the y direction perpendicular to the x direction on the horizontal plane, and the rotation angle θz about the z axis perpendicular to the horizontal plane). be able to.

［構成例Ｂ］
構成例Ｂでは、第１リンク２１、第２リンク２２及び第３リンク２３の各々は、両端間の途中部位（この例では中間点）を連結点とする２本のアーム２６，２７からなり、２本のアーム２６，２７の連結点を関節２９，３０，３１として屈伸運動し、この屈伸運動により両端間の距離が変化する。
第１リンク２１と第３リンク２３は、それぞれの関節２９，３１の位置に第１駆動モータ３２、第３駆動モータ３４を有し、各駆動モータの駆動により屈伸運動を行なう。
また、図４に示すように、第１リンク２１と第３リンク２３は、それぞれ、２本のアーム２６，２７が互いに鉛直軸心を中心に回転可能に連結しており、屈曲するときに互いの関節２９，３１の距離が広がる方向に凸形状となる。 [Configuration example B]
In the configuration example B, each of the first link 21, the second link 22, and the third link 23 includes two arms 26 and 27 having a connection point at an intermediate portion between both ends (in this example, an intermediate point) The connecting points of the two arms 26 and 27 are bent and extended as joints 29, 30 and 31, and the distance between both ends is changed by this bending and extending movement.
The 1st link 21 and the 3rd link 23 have the 1st drive motor 32 and the 3rd drive motor 34 in the position of each joint 29 and 31, and bend and extend by the drive of each drive motor.
Further, as shown in FIG. 4, the first link 21 and the third link 23 are respectively connected to each other so that the two arms 26 and 27 are rotatable about the vertical axis. It becomes a convex shape in the direction in which the distance between the joints 29 and 31 increases.

第２リンク２２は、２本のアーム２６，２７が互いに水平軸心を中心に回転可能に連結しており、屈伸運動によって伸縮自在であるが、その伸縮は受動的であり、第１リンク２１と第２リンク２２の駆動に従動して伸縮する。
また第２リンク２２は、ロボット本体１２との連結点の位置に固定された第２駆動モータ３３を有し、この第２駆動モータ３３の駆動により、ロボット本体１２に対する基準軸心ａを中心とした向きが変化するようになっている。 The second link 22 has two arms 26 and 27 connected to each other so as to be rotatable about a horizontal axis, and can be expanded and contracted by bending and extending movements. However, the expansion and contraction is passive. The second link 22 is driven to expand and contract.
The second link 22 has a second drive motor 33 fixed at the position of the connection point with the robot main body 12, and the second drive motor 33 drives the second link 22 around the reference axis a with respect to the robot main body 12. The direction is changed.

上記の構成例Ｂによれば、構成例Ａと同様に、出力部材２４の位置及び姿勢を平面３自由度で制御することができる。また、各リンクが関節を持つので、構成例Ａと比べて、両端間の距離が変化する範囲（伸縮範囲）を拡大することができる。したがって、パラレルリンク機構２０Ａの可動範囲を拡大することができる。また、各リンクが屈曲するときに、第１リンク２１と第３リンク２３が左右両側に広がるので、各リンク相互間の機械的干渉を防止することができる。 According to the above configuration example B, similarly to the configuration example A, the position and orientation of the output member 24 can be controlled with three degrees of freedom in the plane. Further, since each link has a joint, the range (expansion / contraction range) in which the distance between both ends is changed can be expanded as compared with the configuration example A. Therefore, the movable range of the parallel link mechanism 20A can be expanded. Further, when each link is bent, the first link 21 and the third link 23 spread on both the left and right sides, so that mechanical interference between the links can be prevented.

［構成例Ｃ］
構成例Ｃは、構成例Ｂと共通する点が多いので、以下では構成例Ｂとの相違点を中心に説明する。
構成例ＢとＣでは、まず、第１駆動モータ３２と第３駆動モータ３４の設置位置が異なる。構成例Ｃでは、第１リンク２１と第３リンク２３は、それぞれ、ロボット本体１２との連結点の位置に第１駆動モータ３２、第３駆動モータ３４を有し、各駆動モータの駆動により屈伸運動を行なう。
また、構成例Ｃでは、第１リンク２１は、第１駆動モータ３２の回転運動を第１リンク２１の屈伸運動に変換する第１リンク用動力変換機構３６ａを有し、第３リンク２３は、第３駆動モータ３４の回転運動を第３リンク２３の屈伸運動に変換する第３リンク用動力変換機構３６ｂを有する。 [Configuration example C]
Since the configuration example C has many points in common with the configuration example B, the following description will focus on differences from the configuration example B.
In the configuration examples B and C, first, the installation positions of the first drive motor 32 and the third drive motor 34 are different. In the configuration example C, each of the first link 21 and the third link 23 has a first drive motor 32 and a third drive motor 34 at the position of the connection point with the robot body 12, and is bent and stretched by driving each drive motor. Do exercise.
In the configuration example C, the first link 21 has a first link power conversion mechanism 36a that converts the rotational motion of the first drive motor 32 into the bending and stretching motion of the first link 21, and the third link 23 is A third link power conversion mechanism 36 b that converts the rotational motion of the third drive motor 34 into the bending and stretching motion of the third link 23 is provided.

構成例Ｃにおいて、第１リンク用動力変換機構３６ａと第３リンク用動力変換機構３６ｂは、平行リンク機構で構成されている。各平行リンク機構は、各駆動モータ３２，３４の出力軸に連結された駆動アーム３７と、出力部材２４側のアーム２６に連結された従動アーム３８と、一端が駆動アーム３７に鉛直軸心を中心に回転可能に連結され他端が従動アーム３８に鉛直軸心を中心に連結された中間アーム３９とから構成されている。駆動アーム３７と従動アーム３８の長さは同じであり、中間アーム３９の長さは、ロボット本体１２側のアーム２６の長さと同じである。
構成例Ｃの他の部分の構成は、構成例Ｂと同じである。 In the configuration example C, the first link power conversion mechanism 36a and the third link power conversion mechanism 36b are configured by a parallel link mechanism. Each parallel link mechanism includes a drive arm 37 connected to the output shaft of each drive motor 32, 34, a driven arm 38 connected to the arm 26 on the output member 24 side, and one end having a vertical axis on the drive arm 37. An intermediate arm 39 is rotatably connected to the center and the other end is connected to the driven arm 38 about the vertical axis. The drive arm 37 and the follower arm 38 have the same length, and the intermediate arm 39 has the same length as the arm 26 on the robot body 12 side.
The configuration of the other parts of the configuration example C is the same as that of the configuration example B.

上記の構成例Ｃによれば、上記の構成例Ｂの効果に加え、以下の効果が得られる。
各リンク２１，２２，２３を駆動する各駆動モータ３２，３３，３４がロボット本体１２との連結点の位置に設けられているので、各リンク２１，２２，２３に作用するモーメントを小さくすることができる。
また、各駆動モータ３２，３３，３４を上記の位置に設置することで、移動ロボット１０全体の重心をロボット本体１２側に設定しやすくなるので、移動ロボット１０が安定して移動及び停止を行なうことができる。
各動力変換機構３６ａ，３６ｂが平行リンク機構により構成されるので、簡単な構成で確実に、各駆動モータ３２，３４の回転運動を各リンク２１，２３の屈伸運動に変換することができる。 According to the above configuration example C, in addition to the effects of the above configuration example B, the following effects can be obtained.
Since the drive motors 32, 33, 34 that drive the links 21, 22, 23 are provided at the connection points with the robot body 12, the moment acting on the links 21, 22, 23 can be reduced. Can do.
Further, by installing the drive motors 32, 33, 34 at the above positions, the center of gravity of the entire mobile robot 10 can be easily set on the robot body 12 side, so that the mobile robot 10 stably moves and stops. be able to.
Since each power conversion mechanism 36a, 36b is configured by a parallel link mechanism, the rotational motion of each drive motor 32, 34 can be reliably converted into the bending motion of each link 21, 23 with a simple configuration.

なお、第１リンク用動力変換機構３６ａと第３リンク用動力変換機構３６ｂは、上述した平行リンク機構に限られず、例えばベルト伝動機構やチェーン伝動機構などの他の機構を用いたものであってもよい。 The first link power conversion mechanism 36a and the third link power conversion mechanism 36b are not limited to the parallel link mechanism described above, and use other mechanisms such as a belt transmission mechanism and a chain transmission mechanism. Also good.

次に、上述したパラレルリンク機構２０Ａの駆動制御方法について説明する。
なお、以下に説明するパラレルリンク機構２０Ａの駆動制御方法は、パラレルリンク機構２０Ａを上述した移動ロボット１０の連結機構２０として用いる場合に限られず、他の機構、例えば物品搬送装置の搬送機構や加工装置の位置決め機構として用いる場合にも同様に適用可能である。また、以下では３自由パラレルリンク機構を例に説明するが、本発明は他の自由度をもつパラレルリンク機構にも応用することが可能である。 Next, a drive control method for the parallel link mechanism 20A described above will be described.
In addition, the drive control method of the parallel link mechanism 20A described below is not limited to the case where the parallel link mechanism 20A is used as the connection mechanism 20 of the mobile robot 10 described above, and other mechanisms such as the transport mechanism and processing of the article transport device. The present invention can be similarly applied when used as a positioning mechanism of an apparatus. In the following, a three-free parallel link mechanism will be described as an example, but the present invention can be applied to a parallel link mechanism having other degrees of freedom.

図６は、パラレルリンク機構２０Ａの平面模式図である。図６において、符号１２ａは、各リンクの基端部が連結されたベース部であり、このパラレルリンク機構２０Ａを上述した移動ロボット１０の連結機構２０として用いる場合は、ロボット本体１２に相当する部分である。 FIG. 6 is a schematic plan view of the parallel link mechanism 20A. In FIG. 6, reference numeral 12 a denotes a base portion to which the base ends of the links are connected. When this parallel link mechanism 20 A is used as the connecting mechanism 20 of the mobile robot 10 described above, a portion corresponding to the robot body 12. It is.

第１リンク２１及び第３リンク２３の各々は、一端が所定平面に垂直な軸心を中心にベース部１２ａに回転可能に連結され、他端が出力部材２４に所定平面に垂直な軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、駆動することによって両端間の距離が変化する。
第２リンク２２は、一端が所定平面に垂直な軸心ａを中心にベース部１２ａに回転可能に連結され、他端が出力部材２４に所定平面に垂直な軸心を中心に回転可能に連結されるとともに、駆動することによってロボット本体１２に対する軸心ａを中心とする向きが変化する。また、第２リンク２２は、第１リンク２１及び第３リンク２３の駆動に従動して両端間の距離が変化する。 Each of the first link 21 and the third link 23 is rotatably connected to the base portion 12a about an axis perpendicular to a predetermined plane, and the other end has an axis perpendicular to the predetermined plane to the output member 24. While being rotatably connected to the center, the distance between both ends is changed by driving.
The second link 22 has one end rotatably connected to the base portion 12a around an axis a perpendicular to a predetermined plane, and the other end connected to the output member 24 rotatably about an axis perpendicular to the predetermined plane. At the same time, the direction around the axis a with respect to the robot body 12 is changed by driving. In addition, the distance between both ends of the second link 22 changes as the first link 21 and the third link 23 are driven.

以上の機構的特徴は、上述した構成例Ａ〜Ｃに共通であることから、構成例Ａは、構成例Ｂ，Ｃに対して等価な機構ということができる。そこで、図６では、構成例Ａに基づいて、ベース部１２ａに固定された原点を基準としたベース座標系Ｏ_ｂ−Ｘ_ｂＹ_ｂＺ_ｂと、出力部材２４に対して固定された原点を基準としたワー側座標系Ｏ_ｗ−Ｘ_ｗＹ_ｗＺ_ｗを定義する。なお、パラレルリンク機構２０Ａを移動ロボット１０に適用する場合、ベース側座系の原点は、例えば、ロボット本体１２の中心（２つの駆動輪１４，１４の中心を結ぶ線分の中点）であり、ワーク側座標系の原点は、例えば、連結部４０（把持機構４０Ａ、受電端子）の位置又は手押し台車１Ａの固定キャスター６，６の中心間を結ぶ線分の中点である。 Since the above mechanical features are common to the above-described configuration examples A to C, it can be said that the configuration example A is a mechanism equivalent to the configuration examples B and C. Therefore, in FIG. 6, based on the configuration example A, the base coordinate system O _b -X _b Y _b Z _b based on the origin fixed to the base portion 12 a and the origin fixed to the output member 24 are shown. reference the word side coordinate system _O w _-X w _Y w defines a _{Z w.} When the parallel link mechanism 20A is applied to the mobile robot 10, the origin of the base side seating system is, for example, the center of the robot body 12 (the midpoint of the line segment connecting the centers of the two drive wheels 14 and 14). The origin of the workpiece side coordinate system is, for example, the midpoint of the line connecting the positions of the connecting portion 40 (gripping mechanism 40A, power receiving terminal) or the centers of the fixed casters 6 and 6 of the hand cart 1A.

ここで、図６に示した記号の意味は下記［数１］に示す通りである。

Here, the meanings of the symbols shown in FIG. 6 are as shown in [Formula 1] below.

次に、パラレルリンク機構２０Ａの逆運動学式を導出するため、入出力を下記［数２］の（１）〜（３）式のように設定する。

Next, in order to derive the inverse kinematic equation of the parallel link mechanism 20A, the input / output is set as in the following equations (1) to (3).

手先速度ベクトル（１）式から関節速度ベクトル（２）式を導出する逆運動学式は下記［数３］の（４）式で、ヤコビ行列は（５）式で示される。

The inverse kinematic equation for deriving the joint velocity vector (2) from the hand velocity vector (1) is given by equation (4) in [Equation 3] below, and the Jacobian matrix is given by equation (5).

本発明のパラレルリンク機構の駆動制御方法は、上記の逆運動学式を用いて目標手先速度ベクトルを得るための関節ベクトル（関節速度ベクトル）を算出し、各リンクの駆動を制御する。すなわち、本発明のパラレルリンク機構の駆動制御方法は、予め、ベース部１２ａに対して固定された原点を基準としたベース座標系と、出力部材２４に対して固定された原点を基準としたワーク座標系が設定されるとともに、ベース座標系におけるワーク座標系の原点の位置及び回転角が手先ベクトルとして定義され、手先ベクトルから複数のリンクの関節ベクトルを求める逆運動学式が導出された状態を用意しておき、逆運動学式を用いた演算により、目標手先ベクトルが得られるように複数のリンクの駆動を制御するものである。 The drive control method for a parallel link mechanism according to the present invention calculates a joint vector (joint speed vector) for obtaining a target hand speed vector using the above inverse kinematic formula, and controls the drive of each link. That is, the drive control method for the parallel link mechanism of the present invention includes a base coordinate system based on the origin fixed in advance to the base portion 12a and a work based on the origin fixed to the output member 24 in advance. When the coordinate system is set, the position and rotation angle of the workpiece coordinate system in the base coordinate system are defined as the hand vector, and the inverse kinematic formula for obtaining the joint vectors of multiple links is derived from the hand vector The drive of a some link is controlled so that a target hand vector may be obtained by the calculation using an inverse kinematic equation.

上記の方法によれば、予め導出された逆運動学式を用いてパラレルリンク機構２０Ａの各リンクの関節ベクトルが直接求まり、関節ベクトル（関節速度ベクトル）から関節を駆動させる各モータ回転角（モータ速度ベクトル）を決定することができるので、座標変換などの煩雑な演算処理なしで簡便に制御指令値（速度軌道）を生成することができる。
また、ワーク側座標系の原点は任意に設定及び変更が可能であるので、パラレルリンク機構２０Ａを上述した移動ロボット１０の連結機構２０として適用する場合、対象物１と連結する際にはワーク座標系の原点を連結部４０（把持機構４０Ａ、受電端子等）に設定しておくことにより連結部４０の位置及び姿勢を直接制御することができ、物品搬送具１Ａを移動させる際にはワーク座標系の原点を物品搬送具１Ａの適当な位置（例えば、手押し台車１Ａの場合、固定キャスター６，６の中心間を結ぶ線分の中点）に設定しておくことにより、物品搬送具１Ａの位置及び姿勢を直接制御することができる。 According to the above method, the joint vector of each link of the parallel link mechanism 20A is directly obtained using the inverse kinematics derived in advance, and each motor rotation angle (motor) for driving the joint from the joint vector (joint velocity vector) is obtained. (Speed vector) can be determined, and a control command value (speed trajectory) can be easily generated without complicated calculation processing such as coordinate conversion.
In addition, since the origin of the workpiece side coordinate system can be arbitrarily set and changed, when the parallel link mechanism 20A is applied as the connecting mechanism 20 of the mobile robot 10 described above, the workpiece coordinates are used when connecting to the object 1. By setting the origin of the system to the connecting portion 40 (gripping mechanism 40A, power receiving terminal, etc.), the position and orientation of the connecting portion 40 can be directly controlled. By setting the origin of the system to an appropriate position of the article transporter 1A (for example, in the case of the handcart 1A, the midpoint of the line segment connecting the centers of the fixed casters 6 and 6), the article transporter 1A The position and orientation can be directly controlled.

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. . The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

本発明の実施形態にかかる移動ロボットの斜視図である。1 is a perspective view of a mobile robot according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態にかかる移動ロボットが、対象物と未だ連結していない状態を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the state which the mobile robot concerning embodiment of this invention has not yet connected with the target object. 演算制御装置の構成図である。It is a block diagram of a calculation control apparatus. 移動ロボット及び手押し台車の模式図である。It is a schematic diagram of a mobile robot and a handcart. 第１リンク、第２リンク及び第３リンクの構成例Ａ、Ｂ、Ｃを模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structural examples A, B, and C of a 1st link, a 2nd link, and a 3rd link. 本発明の実施形態にかかるパラレルリンク機構の駆動制御方法について説明する図である。It is a figure explaining the drive control method of the parallel link mechanism concerning embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１対象物
１Ａ物品搬送具（手押し台車）
１Ｂ充電ステーション
２把持部
３荷台
４支持部材
５自在キャスター
６固定キャスター
７物品
８マーカ
１０移動ロボット
１２ロボット本体
１３胴体部
１４駆動輪
１５自在キャスター
１７距離情報取得装置
１８演算制御装置
２０連結機構
２０Ａパラレルリンク機構
２１第１リンク
２２第２リンク
２３第３リンク
２４出力部材
２６，２７アーム
２９，３０，３１関節
３２第１駆動モータ
３３第２駆動モータ
３４第３駆動モータ
３６ａ第１リンク用動力変換機構
３６ｂ第３リンク用動力変換機構
３７駆動アーム
３８従動アーム
３９中間アーム
４０連結部
４０Ａ把持機構
４１マーカモデル部
４２照合・認識部
４３相対位置算出部
４４判断部
４５連結機構軌道生成部
４６移動部軌道生成部
４７連結機構制御部
４８移動部制御部 1 Object 1A Goods conveying tool (handcart)
1B Charging station 2 Grasping part 3 Loading platform 4 Support member 5 Swivel caster 6 Fixed caster 7 Article 8 Marker 10 Mobile robot 12 Robot body 13 Body 14 Driving wheel 15 Swivel caster 17 Distance information acquisition device 18 Arithmetic control device 20 Connecting mechanism 20A Parallel Link mechanism 21 First link 22 Second link 23 Third link 24 Output members 26, 27 Arms 29, 30, 31 Joint 32 First drive motor 33 Second drive motor 34 Third drive motor 36a Power conversion mechanism for first link 36b Third-link power conversion mechanism 37 Drive arm 38 Driven arm 39 Intermediate arm 40 Linking unit 40A Grip mechanism 41 Marker model unit 42 Collation / recognition unit 43 Relative position calculation unit 44 Judgment unit 45 Linking mechanism trajectory generation unit 46 Moving unit trajectory Generating unit 47 Coupling mechanism control unit 48 Moving unit control

Claims

A mobile robot that can move autonomously and connect to a predetermined object,
A robot body that moves,
A proximal end portion is connected to the robot body, and a connecting portion connectable to a connected portion provided on the object is provided at a distal end portion so as to change a relative position and posture of the connecting portion with respect to the robot body. A movable coupling mechanism;
A distance information acquisition device that is provided in the robot body and acquires distance information to an object existing in the surroundings;
From the distance information acquired by the distance information acquisition device, the marker provided at the position fixed with respect to the object is recognized and the position coordinates of the marker are calculated. Based on the position coordinates of the marker, A mobile robot, comprising: an arithmetic control device that controls driving of the robot body and the coupling mechanism so that a coupling unit is coupled to the coupled unit.

The arithmetic and control unit is
Based on the position coordinates of the marker, calculate the relative position between the robot reference position fixed to the robot body and the connected part,
If the connecting part can be connected to the connected part while the robot body is stationary, the connecting part is connected to the connected part while the robot body is stationary. Controlling the drive of the mechanism,
If the connecting portion cannot be connected to the connected portion while the robot main body is stationary, the robot main body is moved to a position where the connecting portion can be connected to the connected portion. The mobile robot according to claim 1, wherein the driving of the mobile robot is controlled, and then the drive of the connecting mechanism is controlled so that the connecting portion is connected to the connected portion while the robot body is stationary.

The mobile robot according to claim 1, wherein the distance information acquisition device is a laser radar, and the arithmetic and control device recognizes the marker based on a shape characteristic of the marker.

The mobile robot according to claim 3, wherein the laser radar is a two-dimensional laser radar that scans in a horizontal plane, and the arithmetic and control unit recognizes the marker based on a contour shape of the marker in the horizontal plane.

The mobile robot according to claim 1, wherein the arithmetic processing unit determines an attribute set in advance for the object based on a feature given to the marker.

The connection mechanism has a plurality of links whose base end portions are connected to the robot body and can be driven independently, and an output member connected to the distal ends of the links, and the driving state of the plurality of links The mobile robot according to claim 1, wherein the mobile robot is a parallel link mechanism that determines a relative position and posture of the output member with respect to the robot body.

A moving robot body having a connecting portion that can be connected to a to-be-connected portion provided on a predetermined object at a distal end and movable so as to change the relative position and posture of the connecting portion with respect to the robot body. Attach a mechanism, configure a mobile robot that can move autonomously and connect to the predetermined object, and provide a marker having a predetermined characteristic at a position fixed to the object,
Obtaining distance information from a position fixed to the robot body to an object existing around the robot body, and recognizing a marker attached to the object from the distance information obtained by the distance information obtaining device A position coordinate of a marker is calculated, and based on the position coordinate of the marker, the robot body and the coupling mechanism are driven so that the coupling unit is coupled to the coupled unit. Automatic connection method.

Based on the position coordinates of the marker, calculate the relative position between the robot reference position fixed to the robot body and the connected part,
If the connecting part can be connected to the connected part while the robot body is stationary, the connecting part is connected to the connected part while the robot body is stationary. Controlling the drive of the mechanism,
If the connecting portion cannot be connected to the connected portion while the robot main body is stationary, the robot main body is moved to a position where the connecting portion can be connected to the connected portion. 8. The method of automatically connecting a mobile robot according to claim 7, wherein the driving of the mobile robot is controlled, and then the drive of the connecting mechanism is controlled so that the connecting portion is connected to the connected portion while the robot body is stationary. .

8. A shape feature for recognizing the marker is given to the marker, a laser radar is used as means for acquiring the distance information, and the marker is recognized based on the shape feature of the marker. Automatic connection method for mobile robots.

The method for automatically connecting mobile robots according to claim 9, wherein a two-dimensional laser radar that scans in a horizontal plane is used as the laser radar, and the marker is recognized based on a contour shape of the marker in the horizontal plane.

The method for automatically connecting mobile robots according to claim 7, wherein an attribute set in advance for the object is determined based on a feature assigned to the marker.

A plurality of links whose base end portions are connected to a predetermined base portion and can be driven independently; and output members connected to distal ends of the plurality of links. A drive control method for a parallel link mechanism in which a relative position and posture of the output member are determined,
A base coordinate system based on the origin fixed relative to the base portion and a work coordinate system based on the origin fixed relative to the output member are set in advance, and the work coordinates in the base coordinate system are set. The position of the origin of the system and the rotation angle are defined as hand vectors, and a state in which an inverse kinematic equation for obtaining joint vectors of a plurality of links is derived from the hand vectors is prepared,
A drive control method for a parallel link mechanism, wherein the drive of the plurality of links is controlled so that a target hand vector can be obtained by calculation using the inverse kinematic equation.