JP2013537852A - 移動装置および移動装置間のドッキング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動装置および移動装置間のドッキング方法が開示される。
【解決手段】本発明の一実施形態にかかる移動装置は、第１方向に伸びて作業ロボットを案内し、第１端と第２端を両端とする一対のロボット案内レールと、ロボット案内レールの第１端付近に備えられており、第１方向に直角な第２方向の回転軸を有する一対の第１ローラと、ロボット案内レールの第１端付近に備えられており、第１方向に伸びて上を向くフックを含む一対のフックアームと、ロボット案内レールの第２端付近に備えられており、フックアームに対応する箇所に位置し、フックアームのフックが下側で引っ掛け可能な一対のフック掛けと、ロボット案内レールの第２端付近に備えられており、第１方向に伸びて第１ローラと整列されており、第１ローラを案内する上面を有する一対のドッキング案内レールとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動装置および移動装置間のドッキング方法に関するものである。

船舶は一般建築物よりその規模がはるかに大きく複雑であるため、数多くの部材と機資材をブロック単位で製作した後、組み立てて作る過程を経る。船体ブロックを製作する時、作業ロボットを用いて行うのには、溶接、塗装、および検査などの作業を行い、ワイヤを用いて作業ロボットをブロック内で移動するための自律移動装置が開発されている。

１つのブロックに対する作業は、ブロックを複数のセルに区画し、各セルに１つずつ自律移動装置を設置し、作業ロボットを移載しながら行う。このように、作業ロボットを１つの移動装置から他の移動装置に移載するためには、まず、セルの間に形成された出入口を介して移動装置をドッキングさせなければならないが、従来のドッキング手段は、一般に、ボルトとナットの結合方式を利用したものである。

しかし、ボルトとナットを用いた方式は、ねじ部分に異物が混入する場合、ドッキングが難しいことがあり、出入口においてドッキングモジュールの占める空間が大きく、作業ロボットが移動可能な余裕空間が縮小することがあった。

本発明の一実施形態は、ドッキングが容易で、占有空間が小さい移動装置を提供しようとする。

本発明の一態様にかかる移動装置は、作業空間で作業する作業ロボットを搭載可能な移動装置であって、第１方向に伸びて前記作業ロボットを案内し、第１端と第２端を両端とする一対のロボット案内レールと、前記ロボット案内レールの第１端付近に備えられており、前記第１方向に直角な第２方向の回転軸を有する一対の第１ローラと、前記ロボット案内レールの第１端付近に備えられており、前記第１方向に伸びて上を向くフックを含む一対のフックアームと、前記ロボット案内レールの第２端付近に備えられており、前記フックアームに対応する箇所に位置し、前記フックアームのフックが下側で引っ掛け可能な一対のフック掛けと、前記ロボット案内レールの第２端付近に備えられており、前記第１方向に伸びて前記第１ローラと整列されており、前記第１ローラを案内する上面を有する一対のドッキング案内レールとを含む。

前記第１ローラは、真ん中が凹んだ楔型であり得る。

前記ドッキング案内レールの上面は、前記第１ローラの第１方向の位置を限定可能な案内部を含むことができる。

前記案内部は、前記ロボット案内レールの第２端から第１端に向かう方向に下りの傾斜部と、前記傾斜部の端から始まって上に上がっている終了部とを含むことができる。

前記終了部は、円弧状であり得る。

前記終了部と前記傾斜部との境界点は、前記案内部において高さが最も低くなり得る。

前記フックから前記第１ローラの回転軸までの第１方向の距離は、前記フック掛けから前記境界点までの第１方向の距離と同一であり、前記第１ローラの回転軸から前記ロボット案内レールの前端までの第１方向の距離は、前記境界点から前記ロボット案内レールの後端までの第１方向の距離と同一であり得る。

前記第１ローラおよび前記フックアームは、前記第１方向に沿って前記ロボット案内レールの第１端の外側に突出しており、前記フック掛けおよび前記ドッキング案内レールは、前記第１方向に沿って前記ロボット案内レールの第２端を外れなくて済む。

前記フック掛けは、前記フックアームのフックを収容する凹溝を有することができる。

前記移動装置は、本体と、前記本体と結合されており、前記第１ローラおよび前記フックアームを含む第１モジュールとを含むことができ、前記ロボット案内レールは、前記本体および前記第１モジュールの上面にそれぞれ備えられている第１および第２部分とを含むことができる。

前記第１モジュールは、前記本体に固定されている固定部と、前記ロボット案内レールの第２部分に固定されており、前記本体を基準として移動可能な可動部とを含むことができ、前記可動部は、前記第１ローラおよび前記フックアームを含むことができる。

前記本体は、前記可動部に一端が固定されているワイヤと、前記ワイヤを巻き取るウインチと、前記ウインチを回転させるモータとを含むことができる。

前記固定部は、前記本体の側面に固定されており、前記本体から遠くなるほど下りの傾斜辺を有する三角穴を有する一対の固定部材と、前記一対の固定部材の間に位置し、前記本体から遠くなるほど下りの傾斜面を有する滑り部材とを含むことができ、前記可動部は、前記固定部材の三角穴を貫通し、前記第２方向の回転軸を有する一対の第２ローラと、前記滑り部材に対応する位置に設置されているボールキャスタとをさらに含むことができる。

前記可動部の重心は、前記第１ローラと前記第２ローラとの間に位置することができる。

前記三角穴の傾斜辺は、前記滑り部材の傾斜面および前記ドッキング案内レールの傾斜部より傾斜が急となり得る。

前記移動装置は、前記本体を中心として前記第１モジュールと反対側で前記本体と結合されており、前記フック掛けおよび前記ドッキング案内レールを含む第２モジュールをさらに含むことができ、前記ロボット案内レールは、前記第２モジュールの上面に備えられている第３部分をさらに含むことができる。

前記ロボット案内レールは、前記本体の下面に備えられている第４部分をさらに含むことができ、前記第２モジュールは、前記本体を中心として回転可能であり、前記第２モジュールが前記本体を中心として１８０度回転した時、前記ロボット案内レールの第３部分と第４部分とが互いに連結できる。

本発明の他の態様にかかる移動装置間のドッキング方法は、本体およびドッキングモジュールを含む第１移動装置を第２移動装置の上部に接近させるステップと、前記ドッキングモジュールの可動部を回転させることにより、前記可動部を前記第２移動装置のドッキング案内レールに接触させるステップと、前記可動部を前記ドッキング案内レールに沿って下り移動させることにより、前記可動部のフックを前記第２移動装置のフック掛けの下部に位置させるステップと、前記ドッキング案内レールに沿った前記可動部の移動を中止させるステップと、前記第１移動装置を下降して前記可動部を逆回転させることにより、前記フックを上昇させて前記フック掛けに引っ掛けるステップとを含む。

前記ドッキングモジュールは、前記可動部のほか、前記本体に固定された固定部をさらに含むことができ、前記可動部は、前記本体とワイヤで連結できる。

前記接近ステップは、前記ワイヤが巻き取られている状態で行われ、前記回転ステップおよび前記移動ステップは、前記ワイヤを次第に巻き戻すことによって連続的に実施できる。

前記回転ステップ、前記移動ステップおよび前記逆回転ステップは、前記可動部の重力によって実施できる。

前記回転ステップは、前記固定部の支持部材に結合された前記可動部の支持ローラの回転軸を中心として前記可動部が回転するステップを含むことができる。

前記移動ステップは、前記可動部の楔型ローラが、前記可動部の重力によって前記ドッキング案内レールの傾斜部に沿って転動するステップを含むことができる。

前記回転ステップは、前記可動部のボールキャスタが前記固定部の滑り部材と接触するステップをさらに含み、前記移動ステップは、前記ボールキャスタが前記滑り部材の傾斜面に沿って滑降するステップをさらに含むことができる。

前記中止ステップは、前記ドッキング案内レールの傾斜部の端に形成された円弧状の終了部で前記楔型ローラの移動が停止するステップを含むことができる。

前記逆回転ステップは、前記第１移動装置を下降して前記ボールキャスタを前記滑り部材から離隔させるステップと、前記楔型ローラを中心として前記可動部が逆回転するステップとを含むことができる。

前記ドッキング方法は、前記逆回転ステップの後、前記本体を前記可動部に接近させるステップをさらに含むことができる。

本発明の一実施形態にかかる移動装置は、ドッキングが容易で、占有空間が小さく、ドッキングにかかる時間を短縮し、ドッキング性能を改善することができる。

本発明の一実施形態にかかる移動装置が船体ブロックの内部に設置された形態を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる移動装置の斜視図である。 本実施形態にかかる移動装置における本体の内部構造を概略的に示す斜視図である。 ドッキングモジュールの斜視図である。 ドッキングモジュールおよびドッキングモジュール駆動部の側面図である。 ドッキングモジュールおよびドッキングモジュール駆動部の平面図である。 ドッキングモジュールのフックアームを示す斜視図である。 ドッキングモジュールの楔型ローラを示す斜視図である。 ドッキングモジュールの固定部材を示す側面図である。 ドッキングモジュールの滑り部材を示す側面図である。 回転モジュールおよび回転モジュール駆動部の側面図である。 回転モジュールおよび回転モジュール駆動部の平面図である。 回転モジュールのフック掛けを示す斜視図である。 回転モジュールのフック掛けを示す正面図である。 回転モジュールのフック掛けを示す側面図である。 回転モジュールのドッキング案内レールを示す側面図である。 フックアームとフック掛けとが結合した状態を示す斜視図である。 フックアームとフック掛けとが結合した状態を示す正面図である。 フックアームとフック掛けとが結合した状態を示す側面図である。 フックアーム、楔型ローラ、フック掛けおよびドッキング案内レールの整列状態を示す平面図である。 フックアーム、楔型ローラ、フック掛けおよびドッキング案内レールの整列状態を示す側面図である。 本実施形態にかかる２つの移動装置のドッキング動作を順に示す概略図である。 本実施形態にかかる２つの移動装置のドッキング動作を順に示す概略図である。 ２つの移動装置間のドッキング過程を具体的に示す概略的な側面図である。 ２つの移動装置間のドッキング過程を具体的に示す概略的な側面図である。 ２つの移動装置間のドッキング過程を具体的に示す概略的な側面図である。 ２つの移動装置間のドッキング過程を具体的に示す概略的な側面図である。

以下、添付した図面を参考にして、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は、種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の図面符号を付した。

まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態にかかる移動装置の全体構造について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる移動装置が船体ブロックの内部に設置された形態を概略的に示す斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態にかかる移動装置の斜視図である。

図１を参照すれば、本実施形態にかかる移動装置１０は、作業空間に設置され、作業ロボット４０を搭載して指定位置に移動することにより、その位置で作業ロボット４０が作業を実施できるようにする装置である。この時、移動装置１０の作業空間は、例えば、船体ブロック１の内部または外部であり得る。しかし、移動装置の作業空間がこれに制限されるものではない。本実施形態では、移動装置１０が船体ブロックの内部で作業することを例として説明する。

一方、作業ロボット４０が行う作業は、作業空間で行われるべき作業であって、ロボットによって実施可能な多様な作業をすべて含むことができる。本実施形態では、作業ロボット４０が船体ブロック１の内部を塗装する作業を行うことを例として説明する。

本実施形態において、移動装置１０は、複数のワイヤ１６１によって船体ブロック１内に設置され、ワイヤ１６１の長さを調整することにより、船体ブロック１内の位置を変化させることができる。

図２を参照すれば、本実施形態の移動装置１０は、本体１００と、その両端に結合されているドッキングモジュール２００および回転モジュール３００とを含む。

本体１００は、略直方体状の外形を有することができ、特に、上面が平らであり得るが、その形状はこれに限定されない。ドッキングモジュール２００および回転モジュール３００の上面は平らであり得、本体１００の上面と同一面上で連結できる。

本体１００の上面および下面、ドッキングモジュール２００の上面、回転モジュール３００の上面には、それぞれ互いに対向する一対のロボット案内レール４００が固定されており、そのうち、一方のロボット案内レール４００上には、固定補助部材４５０が備えられている。本体１００、ドッキングモジュール２００および回転モジュール３００に設置されたロボット案内レール４００の部分は互いに分離可能である。

図２に双方向矢印で示すように、説明の便宜上、以下では、本体１００の長辺方向は長さ方向、上面および下面の短辺方向は幅方向、垂直辺の方向は高さ方向と定める。また、長さ方向において、ドッキングモジュール２００を向く方を前方、回転モジュール３００を向く方を後方とし、幅方向において、２つのロボット案内レール４００の間を向く方向を内側、その反対方向を外側とする。長さ方向、幅方向および高さ方向は、実質的に互いに直角をなす。

回転モジュール３００は、長さ方向に平行な回転軸を中心として回転可能であり、１８０度回転した後の回転モジュール３００のロボット案内レール４００部分は、本体１００の下面に備えられたロボット案内レール４００部分に連結される。

作業ロボット４０は、ロボット案内レール４００に沿って移動装置１０の上面または下面上を移動し、必要に応じて、移動装置１０の上面または下面の特定位置に固定部材（図示せず）によって固定される。

固定部材は、作業ロボット４０、固定補助部材４５０およびその下のロボット案内レール４００と結合し、固定補助部材４５０は、固定部材が動かないように摩擦力を強化させる役割を果たすもので、毛などからなる。

以下、本実施形態にかかる移動装置１０において、本体１００、ドッキングモジュール２００および回転モジュール３００の構造について、図３ないし図１６を図１および図２と共に参照して詳細に説明する。

図３は、本実施形態にかかる移動装置における本体の内部構造を概略的に示す斜視図である。図４は、ドッキングモジュールの斜視図である。図５は、ドッキングモジュールおよびドッキングモジュール駆動部の側面図である。図６は、ドッキングモジュールおよびドッキングモジュール駆動部の平面図である。図７は、ドッキングモジュールのフックアームを示す斜視図である。図８は、ドッキングモジュールの楔型ローラを示す斜視図である。図９は、ドッキングモジュールの固定部材を示す側面図である。図１０は、ドッキングモジュールの滑り部材を示す側面図である。図１１は、回転モジュールおよび回転モジュール駆動部の側面図である。図１２は、回転モジュールおよび回転モジュール駆動部の平面図である。図１３ないし図１５は、それぞれ回転モジュールのフック掛けを示す斜視図、正面図および側面図である。図１６は、回転モジュールのドッキング案内レールを示す側面図である。

図３を参照すれば、本体１００は、筐体（ｈｏｕｓｉｎｇ）１１０、移動手段駆動部１６０、回転モジュール駆動部１８０、ドッキングモジュール駆動部１７０、制御部１４０などを含む。

移動手段駆動部１６０は、移動装置１０を移動させる移動手段を駆動する部分であって、前述のように、本実施形態にかかる移動装置１０の移動手段は、複数のワイヤ１６１である。

移動手段駆動部１６０は、筐体１１０またはその内部のフレーム（図示せず）に固定されており、ワイヤ１６１が巻き取られるウインチ（ｗｉｎｃｈ）と、ウインチを回転させるモータとを含むことができる。

図１を参照すれば、移動装置１０の移動手段駆動部１６０に連結されたワイヤ１６１の他端は、筐体１１０に形成されている貫通孔１１２を通過し、船体ブロック１に固定される。

移動装置１０が上下左右に動くためには、ワイヤ１６１の数が６本以上でなければならず、移動手段駆動部１６０および貫通孔１１２の数はワイヤ１６１の数と同一である。

特に、移動装置１０が船体ブロック１の底に対して平行を維持しながら、船体ブロック１の内部を隈なく移動するためには、ワイヤ１６１の数が８本以上であり得る。

貫通孔１１２の位置は、貫通孔１１２の数、船体ブロック１の大きさや移動装置１０の大きさなどによって異なり得るが、例えば、移動装置１０の本体１００の外形が直方体で貫通孔１１２が６つの場合、貫通孔１１２が本体１００の６つの面にそれぞれ形成できる。図示のように、貫通孔１１２が８つの場合には、本体１００の４つの側面のうち、２つの長さ方向の側面にそれぞれ４つずつ形成され得、側面の４つの角部付近にそれぞれ１つずつ形成され得る。

移動装置１０の船体ブロック１内の位置は、移動手段駆動部１６０を用い、それぞれのワイヤ１６１を巻き取ったり巻き戻すことによって制御することができる。

各移動手段駆動部１６０は、対応する貫通孔１１２に隣接する箇所に位置することができる。

図５および図６を参照すれば、ドッキングモジュール駆動部１７０は、ドッキングモジュール２００側に位置する筐体１１０の壁面またはその内部のフレームに固定されており、ワイヤ１７１と、ウインチ１７２と、一対の平ギヤ１７３、１７４と、モータ１７５と、滑車１７６と、固定部材１７７とを含む。

ワイヤ１７１は、ウインチ１７２に巻き取られており、筐体１１０またはフレームに固定された固定部材１７７と結合された滑車１７６を経て筐体１１０の貫通孔１１４を通過し、その端はドッキングモジュール２００に固定されている。

ウインチ１７２は、一対の平ギヤ１７３、１７４を介してモータ１７５の動力が伝達されて回転することにより、ワイヤ１７１を巻き戻したり巻き取る。平ギヤ１７３、１７４は、それぞれウインチ１７２およびモータ１７５と同軸上に固定されており、互いに噛み合っている。

図１１および図１２を参照すれば、回転モジュール駆動部１８０は、回転モジュール３００側に位置する筐体１１０の壁面またはその内部のフレームに固定されており、モータ１８２と、これに連結された減速機１８４とを含む。

減速機１８４は、軸が平行で互いに噛み合った複数のギヤを含み、回転モジュール３００と結合されてモータ１８２の回転力を回転モジュール３００に伝達することにより、回転モジュール３００を回転させる。

再度図３を参照すれば、制御部１４０は、筐体１１０の内部または外部に設置され得、移動手段駆動部１６０、回転モジュール駆動部１８０、ドッキングモジュール駆動部１７０など、本体１００内の駆動装置を外部の信号によって制御する。

図２ないし図６を参照すれば、ドッキングモジュール２００は、本体１００に固定された固定部２６０、２７０と、本体１００を基準として移動可能な可動部２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２５５、２７５、２８０、２９０とを含む。

可動部２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２５５、２７５、２８０、２９０は、ワイヤ１７１によって本体１００に連結されており、ワイヤ１７１を巻き戻したり巻き取ることにより、本体１００から遠づかせたり近づかせたりすることができる。

固定部２６０、２７０は、可動部２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２５５、２７５、２８０、２９０と結合しており、可動部２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２５５、２７５、２８０、２９０の移動範囲を限定する。

可動部２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２５５、２７５、２８０、２９０は、ロボット案内レール４００に直接または間接的に固定されている。

図２を参照すれば、底板２９０は、ロボット案内レール４００に直接固定されており、その上面は平らで、本体１００の上面と実質的に同一平面上にあり得る。図２に示されていないが、底板２９０の下には複雑な構造が形成されており、これを明確に示すために、便宜上、図４では底板２９０を示しておらず、図６ではその境界だけを示した。同様の理由から、図６ではロボット案内レール４００および固定補助部材４５０を示していない。

図４を参照すれば、ロボット案内レール４００の前方の両側面には、一対のゲート部材２８０が備えられている。

ゲート部材２８０は、ロボット案内レール４００の側面に回転可能に結合された垂直部と、これより曲がって斜めに内側を向く傾斜部とを含む。

ゲート部材２８０は、移動装置１０に搭載された作業ロボット４０が、ドッキングモジュール２００を通り過ぎて移動装置１０の外側に離脱するのを防止する。

ゲート部材２８０は、垂直部の中心軸を中心として回転可能であり、ドッキング時には、ゲート部材２８０を回転させて傾斜部がロボット案内レール４００方向を向くように開放することにより、作業ロボット４０が他の装置に移動できるようにする。図５および図６には、便宜上、ゲート部材２８０を示していない。

両ロボット案内レール４００の前端には、一対のローラ（ｒｏｌｌｅｒ）アーム（ａｒｍ）２１０が固定されており、ローラアーム２１０それぞれの端部分の下側には、フック（ｈｏｏｋ）アーム２２０が固定されている。

ローラアーム２１０とフックアーム２２０は長さ方向に伸びており、フックアーム２２０がローラアーム２１０よりさらに前方に突出している。フックアーム２２０は、ローラアーム２１０に比べて若干外側に位置することができる。

図７を参照すれば、フックアーム２２０は、長さ方向に伸びた腕部分２２２と、その端から上側に折れ曲がったフック部分２２４とを含む。

腕部分２２２の上面は平らに水平を維持することができ、腕部分２２２とフック部分２２４との接する地点は丸く処理できる。

フックアーム２２０は、ローラアーム２１０に直接固定されてもよく、他の部材を介して間接的に結合されてもよい。

ローラアーム２１０それぞれの端には、ローラ結合部材２４０が固定されており、ローラ結合部材２４０には、幅方向の回転軸を有する楔型ローラ２３０が結合されている。

図８を参照すれば、楔型ローラ２３０は、一対の円錐台が上面を互いに突き合わせている形状であって、外周２３２が最も大きく、中央周２３４が最も小さい。しかし、これとは異なり、一対の円錐台が中間の円筒を挟んで連結された形態であってもよい。

楔型ローラ２３０には、中心軸を中心とする円筒状の挿入棒２３６が形成され、ローラ結合部材２４０に回転可能に挿入できる。これとは異なり、楔型ローラ２３０の中心軸付近を貫通する貫通孔が形成され、貫通孔内に挿入棒２３６が挿入された形態であってもよい。

楔型ローラ２３０は、ロボット案内レール４００の前端より前方にさらに突出しており、フックアーム２２０の外側に位置することができる。

底板２９０の底面には、二対の支持部材２５５が固定されており、一対ずつ対をなして両側に位置する。

それぞれの支持部材２５５は略逆直角三角形であって、底辺は底板２９０に固定されており、側辺は本体１００に隣接する。

４つの支持部材２５５のうち、外側に位置した２つの支持部材２５５と、内側に位置した２つの支持部材２５５の形状が互いに異なり得、図面では外側のものが内側のものより大きい。しかし、支持部材２５５の形状は前述したものに限定されない。

それぞれの支持部材２５５において、斜辺と側辺とが接してなす角部付近には穴が空いており、各対の支持部材２５５の穴には支持ローラ２５０の両端が挿入されている。

支持ローラ２５０は、幅方向の回転軸を中心として回転可能であり、２つの支持ローラ２５０は、実質的に一直線上に置かれている。

底板２９０の底面にはさらに、ボールキャスタ２７５が設置されている。

ボールキャスタ２７５の幅方向の位置は、２つの支持ローラ２５０間の中間地点であり、高さ方向の位置は、支持ローラ２５０より上側である。

ボールキャスタ２７５の長さ方向の位置は、ドッキングモジュール２００と本体１００との境界からドッキングモジュール２００側に若干入っている。ボールキャスタ２７５の上側には、本体１００から出たワイヤ１７１の端が固定される。

本体１００のドッキングモジュール２００側の外側面には、略三角形状の穴（以下、「三角穴」とする）２６２を有する一対の固定部材２６０が固定されている。

図９を参照すれば、三角穴２６２は、略本体１００側から遠くなるにつれて下に傾いた下辺（以下、「傾斜辺」とする）２６４と、これとは逆に上に傾いた上辺と、これら２つの辺を連結する縦辺とからなる。

それぞれの固定部材２６０は、対をなす２つの支持部材２５５の間に位置し、支持ローラ２５０が固定部材２６０の三角穴２６２を貫通する。

三角穴２６２の角部は丸く処理され、支持ローラ２５０と三角穴２６２の面が滑らかに接触可能とすることができる。

二対の固定部材２６０の間には、本体１００に固定された滑り部材２７０が備えられている。

図１０を参照すれば、滑り部材２７０は、ボールキャスタ２７５に対応する位置にある傾斜面２７４を有しており、傾斜面２７４の傾斜度は、固定部材２６０の三角穴２６２の傾斜辺２６４の傾斜度より小さい。

このようなドッキングモジュール２００における重心は、楔型ローラ２３０と支持ローラ２５０との間に位置する。

ドッキングモジュール２００と本体１００との間に左右方向の不整列が生じないように、Ｖ字溝のあるブラケットがドッキングモジュール２００または本体１００に具備できる。

図２、図１１および図１２を参照すれば、回転モジュール３００は、ロボット案内レール４００が上部に設置されたフレーム３１０を基本骨格として含み、回転モジュール３００に含まれるその他の部分はこのフレーム３１０によって支持される。

フレーム３１０は、容器３５０の外側の外部フレームと内側の内部フレームとを含むが、外部フレームは図示されているが、内部フレームは図示されていない。

内部フレームと外部フレームは、容器３５０を挟んでねじなどの結合部材によって互いに結合および固定可能である。

内部フレームは、本体１００の減速機１８４と結合され、所定の軸を中心として回転可能であり、内部フレームに固定された外部フレームおよび容器３５０も共に回転することができる。結局、フレーム３１０およびこれに結合または固定された他の部分も、同一軸を中心として回転可能である。

容器３５０の上面は平らであり得、本体１００の上面と実質的に同一平面上にあり得る。

容器３５０の内部には、本体１００の制御部１４０と、各駆動装置、つまり、移動手段駆動部１６０、回転モジュール駆動部１８０およびドッキングモジュール駆動部１７０に電気を供給する蓄電池（ｂａｔｔｅｒｙ）（図示せず）とが具備できる。

蓄電池は、移動装置１０に搭載された作業ロボット４０を介して外部の電気を充電することができる。

容器３５０の外側には、内部フレームおよび容器３５０と回転可能に結合されている回転補助部材３６０が備えられている。回転補助部材３６０は、本体１００と接触可能であり、回転モジュール３００が回転する時、回転モジュール３００と本体１００の対面が一定距離を維持して互いに当接しないようにすることにより、２つの面が当接した時に生じる摩耗や不完全回転などの問題を防止することができる。

容器３５０の両側面または両ロボット案内レール４００の外側面には、一対のゲート部材３８０が取り付けられている。

ゲート部材３８０の構造と動作は、ドッキングモジュール２００のゲート部材２８０の構造および動作とほぼ同一である。ただし、回転モジュール３００のゲート部材３８０は、ドッキングする時だけでなく、回転モジュール３００が回転する時にも開放される。回転を始める前に、ゲート部材３８０を開放して作業ロボット４０が回転モジュール３００上に移動するようにした後、作業ロボット４０を搭載した状態で、回転モジュール３００が１８０度回転し、この時、作業ロボット４０も１８０度逆転する。その後、作業ロボット４０を本体１００の下面に移動させ、船体ブロック１内部の下面に対する作業を実施する。図１１および図１２には、便宜上、ゲート部材３８０を示していない。

容器３５０の両側面［または両ロボット案内レール４００の外側面］、ゲート部材３８０の後方には、一対のフック掛け３２０が備えられており、フック掛け３２０それぞれの端には、ドッキング案内レール３３０が備えられている。

フック掛け３２０は、容器３５０またはロボット案内レール４００の側面から幅方向に外側に伸びている形態で、屈曲があり得る。

図１３ないし図１５の例を参照すれば、フック掛け３２０は、略４本の長方形の柱が直角をなして連結された形態であって、第１ないし第４柱３２１、３２２、３２３、３２４を含む。第１柱３２１は、容器３５０またはロボット案内レール４００の側面から幅方向に伸び、第２柱３２２は、第１柱３２１の端から上側に伸びる。第３柱３２３は、第２柱３２２の端から後方に伸び、第４柱３２４は、第３柱３２３の端から幅方向の外側に伸びる。

第３柱３２３の下面は、略アーチ状の曲面であり、第３柱３２３が第４柱３２４に接する面の高さＨ１が第４柱３２４の高さＨ２より小さく、第２柱３２２と第４柱３２４の対面を側壁とし、第３柱３２３の下面を天井とする凹溝３２６が第３柱３２３の下側に生じる。

第４柱３２４の下面と凹溝３２６の側面との間の角部は丸く処理できる。

フック掛け３２０は、フック部分２２４に対応する位置にあり、ドッキング時には、他の移動装置のフック部分２２４がフック掛け３２０の凹溝３２６の下側で引っ掛けられて収容される。しかし、フック掛け３２０は、単に幅方向に伸びた長方形の柱であってもよい。

ドッキング案内レール３３０は、フック掛け３２０の端から後方に伸びており、端部分および中間部分がフレーム３１０で支持される。ドッキング案内レール３３０の後端は、ロボット案内レール４００の後端と一致することができる。

図１６を参照すれば、ドッキング案内レール３３０の上面は、高さが一定でなく変化するが、ドッキング時、他の移動装置の楔型ローラ２３０を案内する案内部３３２を含む。

案内部３３２の大部分は、後方から前方へいくほど下りの傾斜部３３４が占め、傾斜部３３４は、固定部材２６０の三角穴２６２の傾斜辺２６４より傾斜が緩やかである。

案内部３３２はさらに、傾斜部３３４の前端および後端にそれぞれ連結される終了部３３６および開始部３３８をさらに含む。

終了部３３６は、傾斜部３３４との連結点から略円弧状に上がっており、開始部３３８は、傾斜部３３４との連結点から略円弧状に若干下がっている。終了部３３６は、略ドッキング案内レール３３０の中間部分に位置し、傾斜部３３４と終了部３３６との境界点３３５は、案内部３３２において最も低い位置にある。

同一の構造を有する２つの移動装置が、ドッキング時には、一方の移動装置のフックアーム２２０および楔型ローラ２３０が他の移動装置のフック掛け３２０およびドッキング案内レール３３０とそれぞれ結合して２つの移動装置のロボット案内レール４００が互いに連結されるが、このためには、いくつかの条件を満たさなければならない。図１７ないし図２１を参照して、これを詳細に説明する。

図１７ないし図１９は、それぞれフックアームとフック掛けとが結合した状態を示す斜視図、正面図および側面図である。図２０は、フックアーム、楔型ローラ、フック掛けおよびドッキング案内レールの整列状態を示す平面図である。図２１は、フックアーム、楔型ローラ、フック掛けおよびドッキング案内レールの整列状態を示す側面図である。

まず、図１７ないし図１９には、フックアーム２２０のフック部分２２４がフック掛け３２０に引っ掛かった状態が示されている。

この時、フック部分２２４は、凹溝３２６の内部に位置し、フックアーム２２０の上面は第４柱３２４の下面と接触する。フック部分２２４が凹溝３２６内に入っていると、長さ方向への移動が制限され、両者の結合が解除されにくいという利点があり得る。

図２０を参照すれば、フックアーム２２０がフック掛け３２０の凹溝３２６と長さ方向に整列されている。図２１を参照すれば、フックアーム２２０の腕部分２２２の上面の高さが、フック掛け３２０の第４柱３２４の下面の高さと実質的に同一である。

図２０を参照すれば、フック部分２２４の幅Ｗ１と長さＬ１は、それぞれ凹溝３２６の幅Ｗ２と長さＬ２より小さい。そして、図２１を参照すれば、フック部分２２４の端の高さが、凹溝３２６の第４柱３２４側の側壁の高さと実質的に同一またはそれより低い。ここで、凹溝３２６の幅Ｗ２と長さＬ１は、通常の意味とは反対であるが、前述した「幅方向」および「長さ方向」の定義と符合させるためにこのように表現した。他の部分に対する幅、長さ、高さも、同様の理由から通常の意味と違いが生じることがある。

図２０および図２１は、楔型ローラ２３０がドッキング案内レール３３０上に嵌められた状態を示しているが、ドッキング案内レール３３０の幅によって楔型ローラ２３０において最も狭い中央周２３４がドッキング案内レール３３０と接触せず、中央周２３４から若干外れた接触部２３８がドッキング案内レール３３０と接触する。したがって、ドッキング案内レール３３０の終了部３３６の円弧の直径は、楔型ローラ２３０の接触部２３８の直径と同一であり得る。

図２０を参照すれば、楔型ローラ２３０とドッキング案内レール３３０は長さ方向に整列されており、図２１を参照すれば、楔型ローラ２３０の接触部２３８の最下端の高さは、ドッキング案内レール３３０における傾斜部３３４と終了部３３６との境界点３３５の高さと実質的に同一であり得る。

一方、図２０を参照すれば、フックアーム２２０におけるフック部分２２４と腕部分２２２との境界地点から楔型ローラ２３０の回転軸までの長さ方向の距離Ｌ３は、フック掛け３２０における凹溝３２６の第４柱３２４側の側壁からドッキング案内レール３３０における傾斜部３３４と終了部３３６との境界点３３５までの長さ方向の距離Ｌ４と実質的に同一であり得る。

これを言い換えると、フック部分２２４から楔型ローラ２３０の回転軸までの長さ方向の距離と、フック掛け３２０からドッキング案内レール３３０の上面の最低点［または案内部３３２の最低点として境界点３３５と同一である］までの長さ方向の距離とが概略的に同一であるといえる。

また、楔型ローラ２３０の回転軸からロボット案内レール４００の前端までの長さ方向の距離Ｌ５は、ドッキング案内レール３３０の上面の最低点からロボット案内レール４００の後端までの長さ方向の距離Ｌ６と実質的に同一であり得る。

以下、本実施形態にかかる移動装置のドッキング動作について、図２２ないし図２７を図１および図２と共に参照して詳細に説明する。

図２２および図２３は、本実施形態にかかる２つの移動装置のドッキング動作を順に示す概略図である。図２４ないし図２７は、２つの移動装置間のドッキング過程を具体的に示す概略的な側面図である。図２４ないし図２７において、ドッキング過程に対する理解を容易にするために、関連する部分をやや変形させて示した。

船体ブロック１は、複数のセル２、３、例えば、左側セル２と右側セル３とに区分されており、各セル２、３に移動装置２０、３０が１つずつ設置される。船体ブロック１と外部との間およびセル２、３の間には、作業ロボット４０および移動装置２０、３０が通過できる出入口５、６、７が形成されている。

図２２を参照すれば、左側セル２の移動装置２０に搭載されている作業ロボット４０を右側セル３の移動装置３０に移すために、２つの移動装置２０、３０を２つのセル２、３間の出入口６に移動させる。

図２３を参照すれば、出入口６を介して２つのセル２、３の移動装置２０、３０をドッキングさせた後、作業ロボット４０を右側セル３の移動装置３０に移動させて搭載する。

ドッキングは、左側移動装置２０のフック掛け３２０およびドッキング案内レール３３０と右側移動装置３０のドッキングモジュール２００を用いて行われ、その詳細な過程について説明する。

まず、図２４を参照すれば、２つの移動装置２０、３０が接近する時、右側移動装置３０が左側移動装置２０より高い位置から接近し、右側移動装置３０のドッキングモジュール２００が左側移動装置２０のフック掛け３２０およびドッキング案内レール３３０の上側に位置するようにする。

この時、フックアーム２２０のフック部分２２４がフック掛け３２０より後方に位置し、楔型ローラ２３０がドッキング案内レール３３０の傾斜部３３４上に位置するように、２つの移動装置２０、３０間の距離を調整する。

右側移動装置３０のドッキングモジュール２００［厳密にいえば、ドッキングモジュール２００の可動部となるべきであるが、説明の便宜上、ドッキングモジュール２００として表現する］は本体１００に密着しており、これは、ワイヤ１７１を引っ張ってウインチ１７２に巻き取った状態であることを意味する。

この時、支持ローラ２５０は、固定部材２６０にある三角穴２６２の上辺と下辺［または傾斜辺２６４］との間の丸い角部に密着している状態となり、ボールキャスタ２７５は、滑り部材２７０の上面から若干上がっている状態となる。

図２５を参照すれば、ウインチ１７２に巻かれたワイヤ１７１を巻き戻し始める。すると、ドッキングモジュール２００の重心が支持ローラ２５０より前方にあるため、ドッキングモジュール２００が支持ローラ２５０を中心として時計反対方向に回転しながら前方に傾き、これにより、フックアーム２２０と楔型ローラ２３０が前方に若干前進しながら下に下降する。この時、ボールキャスタ２７５は、滑り部材２７０の傾斜面２７４と接触して滑降し始める。

図２６を参照すれば、ワイヤ１７１をさらに巻き戻すと、ドッキングモジュール２００がさらに傾きながら、右側移動装置３０の楔型ローラ２３０が左側移動装置２０のドッキング案内レール３３０に当接する。

楔型ローラ２３０がドッキング案内レール３３０と接触した後にワイヤ１７１をさらに巻き戻すと、ドッキングモジュール２００は、それ以上時計反対方向に回転せず、ドッキング案内レール３３０の傾斜部３３４と滑り部材２７０の傾斜面２７４に沿って転動したり滑降し、これと同時に、支持ローラ２５０が宙に浮くようになる。

これは、ドッキング案内レール３３０の傾斜部３３４と滑り部材２７０の傾斜面２７４の傾斜度が、固定部材２６０の三角穴２６２の傾斜辺２６４の傾斜度より小さいからである。

この時、ドッキングモジュール２００の荷重の支持点は、２つの楔型ローラ２３０とボールキャスタ２７５であるので３点支持となり、これにより、真ん中が凹んだ楔型ローラ２３０が左右方向の不整列を容易に補正することができる。

楔型ローラ２３０がドッキング案内レール３３０の傾斜部３３４の端にある終了部３３６に出会うまで、ドッキングモジュール２００は、ドッキング案内レール３３０および滑り部材２７０に沿って移動し続ける。

楔型ローラ２３０が終了部３３６に出会いそれ以上前進できなければ、ワイヤ１７１をさらに巻き戻してもそれ以上ドッキングモジュール２００が動かないため、ワイヤ１７１をそれ以上巻き戻さなくてもよい。

図２７を参照すれば、右側移動装置３０の本体１００を下方に移動し、２つの移動装置２０、３０の高さが同一になるようにする。

すると、ドッキングモジュール２００が楔型ローラ２３０を中心として時計方向に回転し、フックアーム２２０がフック掛け３２０に当接する。

フックアーム２２０がフック掛け３２０に完全に引っ掛かると、ドッキングモジュール２００の回転が停止し、右側移動装置３０の本体１００はその後も若干さらに下方に下降した後停止する。

この時、ボールキャスタ２７５は、滑り部材２７０の傾斜面２７４で浮いている状態となり、ドッキングモジュール２００の荷重は、楔型ローラ２３０とフックアーム２２０が支持する。

こうすると、左側移動装置２０のロボット案内レール（図示せず）と、右側移動装置３０のドッキングモジュール２００のロボット案内レール（図示せず）とが互いに平行に連結される。

最後に、本体１００をドッキングモジュール２００側に移動しながら、ワイヤ１７１を最大限巻き取って本体１００とドッキングモジュール２００とを密着させると、ドッキングが完了し、２つの移動装置２０、３０のロボット案内レール４００が互いに連結されながら整列される。

ここで、本体１００を移動する時には、図１に示すように、ワイヤ１６１を巻き戻したり巻き取ることによって位置を調整する。

このように、本発明の実施形態では、ドッキングモジュール２００の重力を利用することにより、簡便で速やかに移動装置２０、３０間のドッキングを実施できるだけでなく、ドッキングに必要な部分の占める空間が小さく、ドッキング性能も優れる。

前述した多様な動作のうち、ワイヤ１６１、１７１を巻き戻したり巻き取る動作は外部の制御によって行われ、この制御は、図３に示すような制御部１４０によって実施できる。

本実施形態では、移動装置１０が、本体１００、ドッキングモジュール２００および回転モジュール３００の３つの部分に分けられているものとして説明したが、回転モジュール３００が省略されてもよい。この場合には、フック掛け３２０およびドッキング案内レール３３０が本体１００の後端付近に設置され得る。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、以下の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

本実施形態にかかる移動装置は、作業空間に設置され、作業ロボットを搭載して指定位置に移動することにより、その位置で作業ロボットが作業を実施できるようにする装置である。本発明の一実施形態にかかる移動装置は、ドッキングが容易で、占有空間が小さく、ドッキングにかかる時間を短縮し、ドッキング性能を改善することができる。

Claims (27)

1. 作業空間で作業する作業ロボットを搭載可能な移動装置であって、
   第１方向に伸びて前記作業ロボットを案内し、第１端と第２端を両端とする一対のロボット案内レールと、
   前記ロボット案内レールの第１端付近に備えられており、前記第１方向に直角な第２方向の回転軸を有する一対の第１ローラと、
   前記ロボット案内レールの第１端付近に備えられており、前記第１方向に伸びて上を向くフックを含む一対のフックアームと、
   前記ロボット案内レールの第２端付近に備えられており、前記フックアームに対応する箇所に位置し、前記フックアームのフックが下側で引っ掛け可能な一対のフック掛けと、
   前記ロボット案内レールの第２端付近に備えられており、前記第１方向に伸びて前記第１ローラと整列されており、前記第１ローラを案内する上面を有する一対のドッキング案内レールと
   を含むことを特徴とする移動装置。
2. 前記第１ローラは、真ん中が凹んだ楔型であることを特徴とする請求項１記載の船体ブロック内部作業用移動装置。
3. 前記ドッキング案内レールの上面は、前記第１ローラの第１方向の位置を限定可能な案内部を含むことを特徴とする請求項２記載の移動装置。
4. 前記案内部は、
   前記ロボット案内レールの第２端から第１端に向かう方向に下りの傾斜部と、
   前記傾斜部の端から始まって上に上がっている終了部と
   を含むことを特徴とする請求項３記載の船体ブロック内部作業用移動装置。
5. 前記終了部は、円弧状であることを特徴とする請求項４記載の移動装置。
6. 前記終了部と前記傾斜部との境界点は、前記案内部において高さが最も低いことを特徴とする請求項５記載の移動装置。
7. 前記フックから前記第１ローラの回転軸までの第１方向の距離は、前記フック掛けから前記境界点までの第１方向の距離と同一であり、
   前記第１ローラの回転軸から前記ロボット案内レールの前端までの第１方向の距離は、前記境界点から前記ロボット案内レールの後端までの第１方向の距離と同一であることを特徴とする請求項６記載の移動装置。
8. 前記第１ローラおよび前記フックアームは、前記第１方向に沿って前記ロボット案内レールの第１端の外側に突出しており、前記フック掛けおよび前記ドッキング案内レールは、前記第１方向に沿って前記ロボット案内レールの第２端を外れないことを特徴とする請求項７記載の移動装置。
9. 前記フック掛けは、前記フックアームのフックを収容する凹溝を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載の移動装置。
10. 前記移動装置は、
    本体と、
    前記本体と結合されており、前記第１ローラおよび前記フックアームを含む第１モジュールと
    を含み、
    前記ロボット案内レールは、前記本体および前記第１モジュールの上面にそれぞれ備えられている第１および第２部分とを含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載の移動装置。
11. 前記第１モジュールは、
    前記本体に固定されている固定部と、
    前記ロボット案内レールの第２部分に固定されており、前記本体を基準として移動可能な可動部と
    を含み、
    前記可動部は、前記第１ローラおよび前記フックアームを含むことを特徴とする請求項１０記載の移動装置。
12. 前記本体は、
    前記可動部に一端が固定されているワイヤと、
    前記ワイヤを巻き取るウインチと、
    前記ウインチを回転させるモータと
    を含むことを特徴とする請求項１１記載の移動装置。
13. 前記固定部は、
    前記本体の側面に固定されており、前記本体から遠くなるほど下りの傾斜辺を有する三角穴を有する一対の固定部材と、
    前記一対の固定部材の間に位置し、前記本体から遠くなるほど下りの傾斜面を有する滑り部材と
    を含み、
    前記可動部は、
    前記固定部材の三角穴を貫通し、前記第２方向の回転軸を有する一対の第２ローラと、
    前記滑り部材に対応する位置に設置されているボールキャスタと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の移動装置。
14. 前記可動部の重心は、前記第１ローラと前記第２ローラとの間に位置することを特徴とする請求項１３記載の移動装置。
15. 前記三角穴の傾斜辺は、前記滑り部材の傾斜面および前記ドッキング案内レールの傾斜部より傾斜が急となることを特徴とする請求項１４記載の移動装置。
16. 前記移動装置は、前記本体を中心として前記第１モジュールと反対側で前記本体と結合されており、前記フック掛けおよび前記ドッキング案内レールを含む第２モジュールをさらに含み、
    前記ロボット案内レールは、前記第２モジュールの上面に備えられている第３部分をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の移動装置。
17. 前記ロボット案内レールは、前記本体の下面に備えられている第４部分をさらに含み、
    前記第２モジュールは、前記本体を中心として回転可能であり、
    前記第２モジュールが前記本体を中心として１８０度回転した時、前記ロボット案内レールの第３部分と第４部分とが互いに連結されることを特徴とする請求項１６記載の移動装置。
18. 本体およびドッキングモジュールを含む第１移動装置を第２移動装置の上部に接近させる接近ステップと、
    前記ドッキングモジュールの可動部を回転させることにより、前記可動部を前記第２移動装置のドッキング案内レールに接触させる回転ステップと、
    前記可動部を前記ドッキング案内レールに沿って下り移動させることにより、前記可動部のフックを前記第２移動装置のフック掛けの下部に位置させる移動ステップと、
    前記ドッキング案内レールに沿った前記可動部の移動を中止させる中止ステップと、
    前記第１移動装置を下降して前記可動部を逆回転させることにより、前記フックを上昇させて前記フック掛けに引っ掛ける逆回転ステップと
    を含むことを特徴とする移動装置間のドッキング方法。
19. 前記ドッキングモジュールは、前記可動部のほか、前記本体に固定された固定部をさらに含み、
    前記可動部は、前記本体とワイヤで連結されていることを特徴とする請求項１８記載のドッキング方法。
20. 前記接近ステップは、前記本体と前記可動部との間の前記ワイヤの長さが最も短い状態で行われ、
    前記回転ステップおよび前記移動ステップは、前記本体と前記可動部との間の前記ワイヤの長さを調整することによって連続的に行われることを特徴とする請求項１９記載のドッキング方法。
21. 前記回転ステップ、前記移動ステップおよび前記逆回転ステップは、前記可動部の重力によって行われることを特徴とする請求項２０記載のドッキング方法。
22. 前記回転ステップは、前記固定部の支持部材に結合された前記可動部の支持ローラの回転軸を中心として前記可動部が回転するステップを含むことを特徴とする請求項２１記載のドッキング方法。
23. 前記移動ステップは、前記可動部の楔型ローラが、前記可動部の重力によって前記ドッキング案内レールの傾斜部に沿って転動するステップを含むことを特徴とする請求項２２記載のドッキング方法。
24. 前記回転ステップは、前記可動部のボールキャスタが前記固定部の滑り部材と接触するステップをさらに含み、
    前記移動ステップは、前記ボールキャスタが前記滑り部材の傾斜面に沿って滑降するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３記載のドッキング方法。
25. 前記中止ステップは、前記ドッキング案内レールの傾斜部の端に形成された円弧状の終了部で前記楔型ローラの移動が停止するステップを含むことを特徴とする請求項２４記載のドッキング方法。
26. 前記逆回転ステップは、
    前記第１移動装置を下降して前記ボールキャスタを前記滑り部材から離隔させるステップと、
    前記楔型ローラを中心として前記可動部が逆回転するステップと
    を含むことを特徴とする請求項２５記載のドッキング方法。
27. 前記逆回転ステップの後、前記本体を前記可動部に接近させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８ないし２６のいずれか１項記載のドッキング方法。

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