JP2013191138A - 自律搬送システムおよび自律搬送制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送台車側に電源を備える必要がないバンパスイッチによって、搬送台車と障害物との接触検知することができる自律搬送システムを提供する。
【解決手段】自律搬送車１０と、自律搬送車１０が牽引する搬送台車３０とを備える自律搬送システム１００であって、搬送台車３０は、外側部に設けられ流体を封入した弾性を有する配管部２と、配管部２と連通し配管部２の変形に基づき搬送台車３０の接触状態を表示するインジケータ４とを有する。自律搬送車１０は、インジケータ４を観測するカメラ５と、カメラ５により得られた観測値が、所定の閾値以上であると判定された場合、自律搬送車１０の停止または回避行動を駆動手段に指令する制御装置とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、障害物との接触の緩衝手段と検出手段とを有する自律搬送システムおよび自律搬送制御方法に関するものである。

自動搬送車の多くは全方向への接触を感知可能なバンパスイッチが取り付けられている。例えば、特許文献１には枠状に構成されたバンパと、クランク、バネ、センサにより障害物の接触を検知可能な自動搬送車の安全装置が開示されている。

特開昭６２−２３２００９号公報

特許文献１に代表されるバンパスイッチを、様々な大きさや形状を有する台車に適用すると、数量の多い１台１台に対し、多くの構成部品を要し、製造工程の増大と、高いコストが課題となっている。また、特許文献１の記載のように、機械接点や導電ゴムを接触検知に用いると、緩衝効果が得られず、別途、緩衝材を取り付けなければならなくなり、煩雑な組立て作業を強いられているのが課題である。

また、自律搬送車によって台車を牽引する自律搬送システムにおいては、台車の陰に存在する工場作業員や障害物を自律搬送車のセンサで検出することは困難である。一方、台車側には電源が備えられていないことが多いことから、電源を必要とする前記のバンパスイッチを取り付けると、コストや管理が必要となり課題となる。

本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、搬送台車側に電源を備える必要がないバンパスイッチによって、搬送台車と障害物との接触を検知することができる自律搬送システムおよび自律搬送制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の自律搬送システムは、自律搬送機能を備えた車体（例えば、自律搬送車１０）と、車体が牽引する台車（例えば、搬送台車３０）とを備える自律搬送システムであって、台車は、台車の外側部に設けられ気体または液体の状態である流体を封入した弾性を有する部材（例えば、配管部２）と、部材と連通し部材の変形に基づき台車の接触状態を表示する表示手段（例えば、インジケータ４）とを有し、車体は、表示手段を観測する観測手段（例えば、カメラ５）と、観測手段により得られた観測値が、所定の閾値以上であると判定された場合、車両の停止または回避行動を車体の駆動手段に指令する制御手段（例えば、制御装置１０３）とを有することを特徴とする。

本発明によれば、搬送台車側に電源を備える必要がないバンパスイッチによって、搬送台車と障害物との接触を検知することができる。

実施形態１の自律搬送システムの全体構成を示す説明図である。 実施形態１のインジケータの構成を示す説明図である。 本発明に係る無人搬送車の障害物検知の保護制御システムを示す説明図である。 実施形態１のバンパスイッチの取り付け例を示す上面図である。 実施形態１の硬質樹脂管の配置を示す説明図である。 実施形態1のバンパスイッチの機能を示す説明図である。 実施形態１の保護制御システムの機能を示すフロー図である。 複数の台車を連結して牽引する場合の例を示す説明図である。 実施形態２のインジケータの構成を示す説明図である。 実施形態２のインジケータの他の構成を示す説明図である。 実施形態３の自律搬送システムの全体構成を示す説明図である。 実施形態３のバンパスイッチの構成を示す説明図である。 実施形態３のインジケータの構成を示す説明図である。 実施形態３の荷物の出し入れをする際の作業を示す説明図である。 台車の他の構成を示す説明図である。 図１５の台車を牽引して走行する際の処理を示すフロー図である。 工場内の自律搬送システムの走行を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１の自律搬送システムの全体構成を示す説明図である。図１（ａ）は、自律搬送システム１００の側面図であり、図１（ｂ）は、自律搬送システム１００の上面図である。図１を参照して、障害物との接触による衝撃の低減、接触検知を行う自律搬送システム１００の例を説明する。自律搬送システム１００は、自律搬送機能を有する無人搬送車１０（車体）と、本実施形態のバンパスイッチ２０（緩衝手段）を適用した搬送台車３０とを含んで構成される。

本実施形態のバンパスイッチ２０（緩衝手段）は、搬送台車３０の外周に取り付けられる弾性を有し内部に空気、窒素などの流体２ｆが流通するゴム管又は軟質ビニール管からなる配管部２と、この配管部２内に流体２ｆを供給または排出する弁３と、配管部２の先端に配置した流体の圧力監視手段であるインジケータ４（表示手段）とを有している。配管部２が透明である場合には、配管部２内の流体２ｆの状態を可視化することができる。なお、インジケータ４の詳細については後記する。

図１７は、工場内の自律搬送システムの走行を示す説明図である。図１７を参照して、工場内での課題について説明する。図１７に示すような工場における自律搬送システム１００では、走行路として、棚５０１と棚５０１の間が狭いケースがあり、棚５０１間の奥まで搬送台車３０を運ぶためには、後退する必要がある。このとき、自律搬送システム１００の走行経路上に、工場の作業員５０２や障害物５０３が存在する可能性がある場合には、搬送台車３０の陰を常に観測しておき衝突を防ぐ必要がある。

図１に戻り、このため、本実施形態では、無人搬送車１０には、インジケータ４を観測するカメラ５（観測手段）を有しており、インジケータ４をカメラ５により監視することにより、障害物などをすばやく検知することができる。また、搬送台車３０側には、従来必要であった電源装置などが不要である。このため、多数の搬送台車３０を必要とする工場などにおいて、安価に障害物との接触の緩衝手段であるバンパスイッチ２０を提供することができる。

図１（ａ）に示すように、インジケータ４の下部付近には、台車連結部１３を有している。台車連結部１３は、例えば、搬送台車３０側にある凸部のピンと、無人搬送車１０側にあるピンが入る開口部を有するアングルなどで構成される。また、図１（ｂ）に示すように、カメラ５は、台車連結部１３のアングル端の位置に配置されているので、搬送台車３０が走行により振られても（図１（ｂ）の矢印Ｙ参照）、インジケータ４の変化をカメラ５で、確実に計測することができる。

図２は、実施形態１のインジケータの構成を示す説明図である。図２は、図１のＡＡ断面視図である。配管部２の分岐管１２を介して取り付けられたインジケータ４は、内部がカメラ５で観測できるように、透明管７内に液体６を注入して構成されている。インジケータ４の背面には、目盛板１１が配置されている。分岐管１２の一端には弁３が設けられており、バンパスイッチ２０内の流体２０ｆの補給などのときに用いる。

透明管７の上部端は閉じており、具体的には、透明管７は内径数ｍｍの細管で構成されている。透明管７の内部に留まっている液体６の下端に表面張力が働いているので、液体６は透明管７の内部に維持される。また、配管部２内の流体と、インジケータ４の液体６の上部空間の流体は、異質のものであってもよい。例えば、配管部２内の流体が空気であり、インジケータ４の液体６の上部空間の流体が窒素などの組み合わせがある。

図３は、本発明に係る無人搬送車の障害物検知による保護制御システムを示す説明図である。無人搬送車１０の保護制御システムは、障害物までの距離を超音波などにより検知する検知センサ１０１と、カメラ５とを有し、検知センサ１０１およびカメラ５との情報に基づき周囲環境を計測する周囲環境計測装置１０２、駆動モータ１０５および検知センサ１０１の情報に基づき自己位置を計測する自己位置計測装置１０４、周囲環境計測装置１０２の障害物の検知情報および自己位置計測装置１０４の位置情報に基づき走行の停止または障害物回避行動の指令をする制御装置１０３（制御手段）、制御装置１０３の指令により駆動する駆動モータ１０５（駆動手段）、および、制御装置１０３の連結可否指令により搬送台車３０と連結、解除（切り離し）を行う連結装置１０６とを有している。

なお、本実施形態では、保護制御システムとして、周囲環境計測装置１０２、自己位置計測装置１０４、制御装置１０３などと分けて表記しているが、制御装置１０３に、例えば、周囲環境計測装置１０２、自己位置計測装置１０４を含めてもよい。

無人搬送車１０は、例えば、搬送台車３０の待機場所の所定位置に到達すると、連結装置１０６に搬送台車３０の連結指令をする。また、無人搬送車１０は、予め予約された走行路を走行した場合、元の待機場所に戻り、搬送台車３０の解除指令をする。そして、無人搬送車１０は、次の搬送台車３０を連結するために移動する。

図４は、実施形態１のバンパスイッチの取り付け例を示す上面図である。図４に示すように、バンパスイッチ２０は、あらかじめ搬送台車３０の外周部に硬質樹脂管５１〜５４を具備することで、配管部２の搬送台車３０への取り付けが容易となる。このとき、硬質樹脂管５１，５２，５３，５４のサイズ、形状、数については、台車に合わせて変更するとよい。硬質樹脂管５１，５２，５３，５４は、伸縮ジャバラで構成してもよい。これにより、台車側と周囲環境側で硬さを変えることができ、バンパスイッチ２０は、周囲環境側からの接触のみを検出することができる。

図５は、実施形態１の硬質樹脂管の配置を示す説明図である。図５（ａ）は、自律搬送システム１００の側面図であり、図５（ｂ）は、自律搬送システム１００の上面図である。図５（ａ）に示すように、搬送台車３０の側面から荷物を出し入れするために、接触検知を望まない領域がある場合には、その領域を硬質樹脂管５５で覆っている。具体的には、図５（ａ）、図５（ｂ）は、籠が配置された搬送台車３０である。硬質樹脂管５５のある側の籠の側面が開いており、そこから荷物Ｌを出し入れする。

硬質樹脂管５５を伸縮ジャバラで構成した場合、自律搬送システム１００の運用に応じて、接触検知を行う領域をいつでも変更することが可能となる。無人搬送車１０には、既に説明したように、インジケータ４を観測するカメラ（観測手段）５を有している。なお、観測手段としては、カメラ５以外のセンサを使用してもよい。

本実施形態では、流体２ｆ（図１（ｂ）参照）として空気を用いて構成しているが、本実施形態では、流体の種類を限定するものではなく、空気、窒素の他、例えば、水、オイルなどを使用できる。流体を空気、窒素として構成した場合、回収作業が不要で、簡易に大気への放出ができ、一層コスト的に安価な流体スイッチ装置を実現できる。

図６は、実施形態１のバンパスイッチの機能を示す説明図である。図６に示すように、搬送台車３０と障害物４０とが接触すると、配管部２内の内部圧力が上昇する。バンパスイッチ２０において、既に説明したように、配管部２の中に常時流体を満たしておき、圧力計となるインジケータ４により配管２内の流体２ｆの圧力をカメラ５により監視することができる。図７において、無人搬送車１０の障害物に対する保護制御の処理フローについて説明する。

図７は、実施形態１の保護制御システムの機能を示すフロー図である。ステップＳ２０１において搬送台車３０が障害物４０に接触すると（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、配管部２は障害物４０に押されて変形（圧縮）する（ステップＳ２０２）。これにより、配管部２内の圧力上昇がインジケータ４に伝達される（ステップＳ２０３）。なお、ステップＳ２０１において、接触がなければ（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻る。

ステップ２０４において、インジケータ４の変化を無人搬送車１０のカメラ５で計測（観測）することで、接触の有無を検出することができる。周囲環境計測装置１０２（図３参照）は、計測したインジケータ４の変化量が所定の閾値以上であれば接触として判断する（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）。計測したインジケータ４の変化量が所定の閾値未満であれば（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻る。

そして、接触と判断された場合、制御装置１０３は、自律車両の停止もしくは障害物回避行動を指令する（ステップＳ２１０）。自律車両の停止もしくは障害物回避行動のいずれを指令するかは、予め規定されている走行路の状態により規定しておくのがよい。例えば、障害物の回避行動がとれるだけのスペースがある場合には、障害物回避行動をとると設定しておけばよい。

図８は、複数の台車を連結して牽引する場合の例を示す説明図である。図８に示すように、複数の搬送台車３０を連結して牽引する場合にも、それぞれの台車の配管部２を繋げて、先頭の台車のインジケータ４を観測することで、全ての台車の接触検知を行うことが可能となる。

本実施形態によれば、搬送台車３０に取り付けた弾性を有し内部に流体が流通する配管部２に対する障害物４０の接触に伴って、障害物４０の存在を的確、迅速に検出できる。また、搬送台車３０の外周部に対する取り付けを速やかに行うことができ、衝突時の緩衝作用を発揮させることもできる。さらに、部品点数も少ないため、受注から納品に至る納期が短期間ですみ、低価格に構成することが可能となる。

＜実施形態２＞
実施形態２では、配管内の流体２ｆの圧力ではなく、体積の増減に基づいて接触検知を行うバンパスイッチ２０の例を説明する。基本的構成は、図１に示した実施形態１のバンパスイッチ２０の場合と同様であるが、特に、インジケータ４が実施形態１の場合（図２参照）と異なる。

図９は、実施形態２のインジケータの構成を示す説明図である。分岐管１２の先端に取り付けられたインジケータ４は、内部がカメラ５で観測できるように、透明管７内にカメラ５で観測しやすい塗料を含む液体６を注入して構成され、透明管７の両端を空気のみを通し液体を通さないフィルタ８およびフィルタ９で塞ぐようにする。これにより、液体６が配管部２に進入し外部に漏れることを防ぐことができる。

図１０は、実施形態２のインジケータの他の構成を示す説明図である。図１０に示すように、透明管７の一部をＳ字に構成することで、インジケータ４を配管部２の一部が損傷した場合でも、液体６が配管部２に進入し外部に漏れることを防ぐことができる。

液体６の塗料に関しては、太陽熱高反射塗料「ＡＴＴＳＵ−９（登録商標）」などのように、特定の波長（ここでは赤外線）を選択的に反射する塗料を使用したうえで、自律搬送車１０から赤外線を照射する。さらに、自律搬送車１０のカメラ５のレンズに赤外線のみを透過するフィルタを取り付けることで、昼夜稼働する無人工場などのように，夜に電灯を消した環境、または、場所によって電灯の色が異なるような環境でも、非常に高い信頼性を持って接触検知を行うことができる。

なお、液体６は、流体２ｆとは混ざらない物質を用いる。たとえば、流体２ｆが空気なら液体６には水を使用するとよい。一方、流体２ｆが水ならば、液体６にはオイルを使用し、フィルタ８，９には、水を通すがオイルを通さないものを使用するとよい。

このバンパスイッチ２０において、配管部２の中に常時空気を満たしておき、前記インジケータ４により配管部２内からの空気の入出量を監視する。搬送台車３０が図６に示す障害物４０に接触すると、障害物４０により配管部２が変形する。これにより、配管部２からインジケータ４へと空気が排出され、無人搬送車１０のカメラ５によりインジケータ４を観測することで、配管部２の変形が検出することができる。

実施形態２では、障害物との接触による配管内の流体２ｆの圧力変化はほとんど生じない。そのため、配管部２の負担が小さく、メンテナンスコストを下げることが可能となる。

＜実施形態３＞
図１１は、実施形態３の自律搬送システムの全体構成を示す説明図である。実施形態３は、実施形態１（図１（ｂ）参照）に示したものと基本的には同様であるが、バンパスイッチ２０の構成が異なる。実施形態３のバンパスイッチ２０は、配管部２とインジケータ４を複数組備えていることである。すなわち、配管部２の気室２１，２２，２３，２４が、それぞれのインジケータ３１，３２，３３，３４に接続されており、複数のインジケータ３１，３２，３３，３４をカメラ５で同時に観測することを可能としたことを特徴とする。

図１２は、実施形態３のバンパスイッチの構成を示す説明図である。図１２においては、説明のため一組の配管部である気室２１とインジケータ３１について説明する。気室２１と、接触判定のセンサ部分であるインジケータ３１、それらを結ぶ配管部２６で構成される。これにより、バンパスイッチ２０への単なる接触判定だけでなく、バンパスイッチの接触位置を知ることが可能となる。

図１３は、実施形態３のインジケータの構成を示す説明図である。図１３（ａ）は、インジケータ３１，３２，３３，３４の透明管７（図２参照）の太さが同一の場合であり、図１３（ｂ）は、インジケータ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａの透明管７の太さが異なる場合である。図１３（ｂ）に示すように、透明管７の太さを変えることで、各部の接触に対する検出感度を変えることができる。

図１４は、実施形態３の荷物の出し入れをする際の作業を示す説明図である。図１４に示すように、気室２２，２３の上部から荷物Ｌの出し入れをする場合、気室２２，２３に接続されるインジケータ３２，３３の透明管７を太くし、感度を下げることで、荷物の出し入れ時の誤検出を防ぐことができる。

図１５は、台車の他の構成を示す説明図である。図１６は、図１５の台車を牽引して走行する際の処理を示すフロー図である。図１５に示すように、搬送台車３０の一部を円弧形状とし、搬送台車３０に合わせて、気室２１Ａ、２４Ａの形状を円弧形状としている。緩衝材のチューブで構成される気室は、気室２１Ａ，２４Ａと気室２２Ａ，２３Ａとの弾力性を変更することにより、障害物検知の感度を変更することができる。気室２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａは、それぞれインジケータ３１，３２，３３，３４に接続されている。図１６の処理フローにおいて、図７の処理フローと比較して、ステップＳ２０８が付加されている。

接触を検知したインジケータの情報を無人搬送車１０の制御に利用することで、自律搬送システム１００は良好な走行をすることができる。例えば、図１５のような台車を用い、図１６に示すステップＳ２０８において、制御装置１０３（図３参照）は、障害物の接触位置を判断し、接触を検知したバンパスイッチとは逆方向に向きを変えながら、低速で走行させることで、多数の障害物で囲まれた狭路を走行することも可能となる。このとき、走行速度に応じて気室の大きさを調整することで、周囲の人、物体を損傷させてしまう前に、それらを避けることが可能となる。

具体的には、搬送台車３０が障害物４０（図６参照）との接触を検知してから、緩衝材(ここでは気質の構成材のチューブ）の緩衝作用を超えて障害物４０にダメージを与えるまでには、その緩衝材の大きさ分の猶予があり、その間に旋回もしくは停止すれば、ダメージを与えなくてすむ。逆に、走行速度が前もって決まっている工場搬送のような場面では、前記の接触検知から障害物４０にダメージを与えるまでの猶予分(気室の大きさ、緩衝材の材質で決まる）をその速度に応じて決めるとよい。

本実施形態によれば、障害物との接触の緩衝手段と検出手段を、様々な大きさや形状の搬送台車に備える場合に、部材の切断長さ、取り付け形状を変えるだけで速やかに対応可能である。また、バンパスイッチは柔軟な部材の中を常時、気体または液体、またはその両方が満たされており、緩衝効果があるので搬送台車に保護用の部材を付けなくとも良く、また、台車側に電源を備えなくても良い。よって、短納期、安価な台車搬送自律搬送システムを提供できる。

２ 配管部（部材）
３ 弁
４ インジケータ（表示手段）
５ カメラ（観測手段）
６ 液体（指示液）
７ 透明管
８，９ フィルタ
１０ 無人搬送車（車体）
１１ 目盛板
１２ 分岐管
１３ 台車連結部
２０ バンパスイッチ
２ｆ 流体
２１，２２，２３，２４ 気室
３０ 搬送台車
３１，３２，３３，３４ インジケータ
４０ 障害物
５１，５２，５３，５４ 硬質樹脂管
１００ 自律搬送システム
１０１ 検知センサ
１０２ 周囲環境計測装置
１０３ 制御装置（制御手段）
１０４ 自己位置計測装置
１０５ 駆動モータ（駆動手段）

Claims (7)

1. 自律搬送機能を備えた車体と、前記車体が牽引する台車とを備える自律搬送システムであって、
   前記台車は、前記台車の外側部に設けられ気体または液体の状態である流体を封入した弾性を有する部材と、前記部材と連通し前記部材の変形に基づき台車の接触状態を表示する表示手段とを有し、
   前記車体は、前記表示手段を観測する観測手段と、前記観測手段により得られた観測値が、所定の閾値以上であると判定された場合、前記車両の停止または回避行動を前記車体の駆動手段に指令する制御手段とを有する
   ことを特徴とする自律搬送システム。
2. 前記部材には、気体が注入されており、
   前記表示手段は、内部に塗料を含む液体が注入された前記部材と連通する透明管を有し、前記透明管の両端部は、前記気体のみが通過するフィルタが設置されており、前記表示手段は、前記液体の動きにより前記台車の接触状態を表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自律搬送システム。
3. 前記部材には、気体が注入されており、
   前記表示手段は、内部に塗料を含む液体が注入された前記部材と連通する透明管を有し、前記表示手段は、前記液体の動きにより前記台車の接触状態を表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自律搬送システム。
4. 前記液体の塗料は、赤外線を反射する塗料であり、
   前記車体は該赤外線を照射し、前記観測手段に赤外線のみを透過するフィルタが取り付けられている
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の自律搬送システム。
5. 前記台車は、前記部材と前記表示手段との組合せを複数設置し、
   前記観測手段は、前記複数の表示手段を観測する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自律搬送システム。
6. 前記制御装置は、前記複数の表示手段の観測結果に基づいて前記車体の自律制御方法を変更する
   ことを特徴とする請求項５に記載の自律搬送システム。
7. 自律搬送機能を備えた車体と、前記車体が牽引する台車とを備える自律搬送システムの自律搬送制御方法であって、
   前記台車は、前記台車の外側部に設けられ気体または液体の状態である流体を封入した弾性を有する部材と、前記部材と連通し前記部材の変形に基づき台車の接触状態を表示する表示手段とを有し、
   前記車体は、前記表示手段を観測する観測手段により得られた観測値が、所定の閾値以上であると判定された場合、前記車両の停止または回避行動を前記車体の駆動手段に指令する
   ことを特徴とする自律搬送制御方法。

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