JP2015187798A - 無人搬送台車 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、工場や倉庫においてレイアウト変更があったとしても、磁気マーカーのセメント内の埋込や、磁気テープの貼り直しなどを必要とせず、必要であったとしても最小限にできる無人搬送台車を提供することを目的とする。【解決手段】無人搬送台車１は、筐体２と、全方向車輪３とを備えており、前記筐体２は、記憶部２０と、加速度センサ２１と、複数の光学センサ２２と、演算処理部２３と、駆動部２４を備えており、前記全方向車輪３は、主輪３０と主輪の外周側に位置する副輪３１により、無人搬送台車１を少なくとも前後進移動、左右横移動、斜め移動、旋回移動を可能とするものであり、前記移動それぞれは、記憶部２０の走行ルートに基づき、加速度センサ２１と複数の光学センサ２２からの検出内容を利用して演算処理部２３が移動量を算出し、前記算出に基づき駆動部２４が駆動する。【選択図】図１

Description

発明は、工場や倉庫などでコンテナの運搬に利用する無人搬送台車に関するものである。

製品の保管・出荷を担う工場、倉庫、物流センター、病院などの運搬教務において、コンテナや段ボールなどは、人力での作業を減らすためベルトコンベヤや無人搬送台車が用いられている。
この無人搬送台車は、ＡＧＶと記載されることもあるが、ＡＧＶとは、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅの略称で、直訳すると「自動的に誘導される車両」という意味になる。

しかしながら、前述の自動的な誘導は、図５に示すように磁気テープなどの磁気誘導物１０に対応した走行ルートを走るのみであり、工場や倉庫にある棚などレイアウトを変更すると、それに応じて変更した走行ルート全ての磁器誘導物を図６のように変更する必要があった。（例えば、特許文献１）
この作業は大がかりなものであり、費用もかかる為、ＡＧＶを利用している工場や倉庫においては、レイアウト変更行いにくいものであった。

特許第５３３２９５２号公報

そこでこの発明は、工場や倉庫においてレイアウト変更があったとしても、磁気マーカーのセメント内の埋込や、磁気テープの貼り直しなどを必要とせず、必要であったとしても最小限にできる無人搬送台車を提供することを目的とする。

（請求項１記載の発明）
請求項１記載の発明は、磁気誘導物の無い走行ルートを走行可能とした無人搬送台車であって、無人搬送台車は、筐体と、全方向車輪とを備え、前記筐体は、記憶部と、加速度センサと、複数の光学センサと、演算処理部と、駆動部を備えており、前記全方向車輪は、主輪と主輪の外周側に位置する副輪により、無人搬送台車を少なくとも前後進移動、左右横移動、斜め移動、旋回移動を可能とするものであり、前記移動それぞれは、記憶部の走行ルートに基づき、加速度センサと複数の光学センサからの検出内容を利用して演算処理部が移動量を算出し、前記算出に基づき駆動部が駆動するものであることを特徴とする。
（請求項２記載の発明）
請求項２記載の発明は、請求項１記載の無人搬送台車において、前記筐体が、磁気誘導物検出手段を備えていることを特徴とする。

（請求項３記載の発明）
請求項３記載の発明は、請求項２記載の無人搬送台車であって、前記筐体は、直線部を備えており、目的地到着への誘導は、磁気誘導物の検出によってなされ前記直線部が到着地点直線部に対して並行に到着することを特徴とする。
（請求項４記載の発明）
請求項４記載の発明は、請求項３記載の無人搬送台車であって、前記全方向車輪が、メカナムホイールであることを特徴とする。
（請求項５記載の発明）
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の無人搬送台車であって、複数の光学センサが、光学式マウスの光学センサを用いたことを特徴とする。

（請求項１記載の発明の効果）
請求項１記載の発明であると、磁気マーカーや磁気テープなど磁気誘導物が存在しない領域であっても、無人搬送台車を自動運転することが可能となる。
（請求項２記載の発明の効果）
従来の磁気誘導物検出手段も検出手段として用いることができる。特に、主輪と副輪とを備える全方向車輪は、車軸による遊び部分が多数存在してしまうため、移動誤差を生じやすいものである。したがって、「加速度センサと複数の光学センサ」と「磁気誘導物検出手段」とを相互に利用して、位置補正するのが好ましい。

（請求項３記載の発明の効果）
磁気誘導物の検出を用いると、精度の高い移動を可能とする。例えば、直方体形状の筐体の直線部と、工場や倉庫内の棚の直線部とを一致させることができる。
（請求項４記載の発明の効果）
全方向車輪には、メカナムホイールを用いるのが好ましい。
（請求項５記載の発明の効果）
パソコンに使用される光学式マウスの光学センサを用いると、量産品であるために、費用を安くすることができる。

無人搬送台車の全体斜視図である。 無人搬送台車の全体平面図である。 無人搬送台車の全体側面図である。 無人搬送台車の全体前面図である。 レイアウト変更を行う前の状態における工場の平面図である。 従来技術でレイアウト変更を行った工場の平面図である。 この発明でレイアウト変更を行った工場の平面図である。 無人搬送台車位置検出の第１フローチャートである。 無人搬送台車位置検出の第２フローチャートである。 レイアウト変更を行い、磁気誘導物を設置した工場の平面図である。 無人搬送台車位置検出の第３フローチャートである。 無人搬送台車位置検出の第４フローチャートである。

以下にこの発明の無人搬送台車を各図と共に実施例を説明する。

〔１．無人搬送台車１について〕
図１は無人搬送台車１の全体斜視図であり、図２は無人搬送台車１の全体平面図であり、図３は無人搬送台車１の全体側面図であり、図４は無人搬送台車１の全体前面図であり、図５はレイアウト変更を行う前の状態における工場の平面図である。
図１〜図４に示す無人搬送台車１は、以下に記載の構成によって、図５に示す磁気誘導物１０が存在しない走行ルートをも走行可能とした。

無人搬送台車１は、図１〜図４に示すように、筐体２と全方向車輪３とを備えており、全長１４５０ｍｍ、全幅４８１．４ｍｍ、全高１６３．９ｍｍとした。無人搬送台車１は、全長１６００〜３０００ｍｍ、全幅５００〜１２００ｍｍ、全高１８５〜５５０ｍｍとし、最大積載量を１５０〜２０００ｋｇとするのが好ましい。

〔２．筐体２について〕
筐体２は、図１〜図４に示すように、少なくとも記憶部２０と、加速度センサ２１と、複数の光学センサ２２と、演算処理部２３と、駆動部２４を備えており、必要であれば、磁気誘導物検出手段２５と、方位センサと、ジャイロセンサを備えることができる。
筐体２は、全長１４５０ｍｍ、全幅３２０ｍｍ、全高１４３ｍｍの直方体形状とし、図２と図４に示す幅方向の直線部２６を備えるものとした。

〔３．全方向車輪３について〕
全方向車輪３は、図１〜４に示すように、主輪３０と主輪の外周側に位置する副輪３１により、無人搬送台車１を少なくとも前後進移動、左右横移動、斜め移動、旋回移動を可能とするものであり、前述の駆動部２４によって駆動される。全方向車輪３にはメカナムホイールを用いるのが好ましい。
メカナムホイールは、主輪３０の表面（円周上）が車軸に対して４５°傾けた樽形状の副輪３１（バレル）によって覆われる構成である。駆動部２４として例示できるモータの駆動力の伝達により、従来の車輪と同じ動きをすることに加え、円周上の副輪３１が回転可能になっているため、無人搬送台車１は斜め４５°の方向に移動することが可能である。
主輪３０それぞれ各自に取り付けられた駆動部２４のモータの回転方向と速度制御を微妙に調整することで、主輪３０の回転と円周上の副輪３１による動きとのコンビネーションを生み出し、全方向移動を実現した全方向車輪３となる。メカナムホイールは、直径１７１．８ｍｍ、幅４７ｍｍのものを用い、無人搬送台車１の車高が２０．９ｍｍとなるように取り付けた。

〔４．光学センサ２２について〕
複数の光学センサ２２には、パソコンに使用される光学式マウスを用いた。より具体的には、モデル番号：ＡＤＳＮ−３０８０高性能光学マウスセンサー（ＡＤＮＳ−３０８０ Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｕｓｅ Ｍｏｖｅｍｅｎｔ Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ ＡＰＭ２．０／ＡＰＭ ２．５ Ｆｌｉｇｈｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いた。
ここでいう高性能とは、「最大４０ｉｐｓ１５ｇのモーション検出、毎秒６４００以上のフレームをプログラム可能なフレームレート、高速データ用のシリアル・ポート・バースト・モード転送を４００ｃｐｉまたは１６００ｃｐｉ選択可能解像度」の意味である。
パソコン用マウスの光学センサは量産品であるために、ロット数が多く、費用を安くすることができる。パソコン用マウスの光学センサを用いる場合、地面から光学センサレンズまでのレンズ高さを５０〜１５０ｍｍとするのが好ましい。

〔５．工場のレイアウト変更について〕
図５はレイアウト変更を行う前の状態における工場の平面図であり、図６は従来技術でレイアウト変更を行った工場の平面図であり、図７はこの発明でレイアウト変更を行った工場の平面図である。
従来の工場や倉庫におけるレイアウト変更においては、図５から図６に変化するように、搬入部１１または搬出部１２の位置を変更すると、対応する磁気誘導物１０（磁気テープや磁気マーカー）を配置し直す必要があった。
しかしながら、この発明の無人搬送台車１は、上述した構成によって、図７に示すような磁気誘導物１０が存在しない工場や倉庫においても搬送を行うことができる。

〔６．無人搬送台車１の移動制御について〕
磁気誘導物１０が存在しない工場や倉庫において、無人搬送台車１の前後進移動、左右横移動、斜め移動、旋回移動それぞれは、記憶部２０の走行ルートに基づき、加速度センサ２１と複数の光学センサ２２からの検出内容を利用して演算処理部２３が移動量を算出し、前記算出に基づき駆動部２４が駆動するものである。無人搬送台車１の筐体２は、記憶部２０と演算処理部２３を備えるが、これらは、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）基盤に接続されており、プログラマブル・ロジック・コントローラとして三菱電機株式会社製のシーケンサを用いた。

図８は、無人搬送台車１位置検出の第１フローチャートであり、図９は、無人搬送台車１位置検出の第２フローチャートである。これらのフローチャートに基づき、無人搬送台車１の移動制御について説明する。
（図８−１） 電源を入れ、装置の初期化を行いＡのメインフローを開始する。
（図８−２） 無人搬送台車１のリモコン情報を取得する。
（図８−３） リモコン情報があれば、手動制御となり、Ｃの設定値確認へ進む。リモコン情報がなければ、シーケンサ情報を取得しようとする。
（図８−４） シーケンサ情報があれば、光学センサ２２の情報を取得しＢのデータ取得へ進む。シーケンサ情報がなければ、動作を停止し、Ｄの設定値を取得しシーケンサへ情報出力を行い初期化（図８−１）後のＡへ戻る。

（図９−１） Ｂのデータ取得は、加速度センサの値を取得し、光学センサのＸ軸Ｙ軸の変化量を取得し、光学センサのＸ軸Ｙ軸の変化量と加速度センサのバッファリングから移動距離を算出し、自己位置を算出し、現在のステップの設定値を取得する。筐体２が方位センサ、ジャイロセンサを備えている場合、方位センサの値を取得し、ジャイロセンサの値を取得し、光学センサ、方位センサ、ジャイロセンサのバッファリングから移動量を算出して前述の移動距離値を補正して現在のステップの設定値を取得することもできる。
（図９−２） Ｃの設定値確認は、移動方向が設定値と等しいか否か確認し、移動方向が設定値と等しい場合、距離が設定値に達しているか確認する。移動方向と距離が正しい場合次のステップに進み、間違えている場合設定値へ無人搬送台車１を回転または移動し、図８のＤへ進む。

〔７．無人搬送台車１の機構的問題点〕
光学センサ２２に高性能光学マウスセンサーを採用し、加速度センサ２１を用いたことによって、精密な位置検出が可能な無人搬送台車１であるが、無人搬送台車１は、全方向車輪３にメカナムホイールを用いており、全方向車輪３は図４に示すようにスプリング３２という弾性体を介して取り付けられている。したがって、たとえ精密な位置検出や制御を行ったとしても、機構的な遊びによって誤差を生じる。
無人搬送台車１は、前述の誤差を解消するために、更に以下の構成を備えることができる。

図１０は、レイアウト変更を行い、磁気誘導物１０を設置した工場の平面図である。
無人搬送台車１は、図１０に示すように、必要最低限の磁気誘導物１０を設けることで、移動位置の精度を向上させることができる。
無人搬送台車１の目的地到着への誘導は、磁気誘導物１０の検出によってなされ、位置情報が補正され、精度が向上し、前記直線部２６が到着地点直線部１３に対して並行に到着することができる。

〔８．磁気誘導物１０をも利用した無人搬送台車１の移動制御について〕
図１１は、無人搬送台車１位置検出の第３フローチャートであり図８のフローチャートに追加設定加えたものである。図１２は、無人搬送台車位置検出の第４フローチャートであり、図９フローチャートのＢのデータ取得に追加設定を加えたものである。これらのフローチャートに基づき、磁気誘導物１０をも利用した無人搬送台車１の移動制御をすることができる。
（図１１−１） 前述の（図８−１）欄と同様である。
（図１１−２） 前述の（図８−２）欄と同様である。
（図１１−３） 前述の（図８−３）欄と同様である。
（図１１−４） シーケンサ情報があり、磁気誘導物１０の検出があれば、光学センサ２２の情報を取得しＢのデータ取得へ進む。
磁気誘導物１０の検出情報がなければ、動作を停止し、Ｃの設定値を取得しシーケンサへ情報出力を行い初期化（図１１−１）後のＡへ戻る。
（図１２−１） Ｂのデータ取得は、前述の（図９−１）欄に記載した内容に、磁気誘導物１０の検出によってなされた位置情報が補正されるフローチャートである。

無人搬送台車１は主に工場や倉庫での重量物の搬送に用いられるものであるが、病院において、患者ベッド移動の自動化などに応用しても良い。

１ 無人搬送台車
１０ 磁気誘導物
１１ 搬入部
１２ 搬出部
１３ 到着地点直線部
２ 筐体
２０ 記憶部
２１ 加速度センサ
２２ 光学センサ
２３ 演算処理部
２４ 駆動部
３ 全方向車輪
３０ 主輪
３１ 副輪
３２ スプリング

Claims (5)

1. 磁気誘導物（１０）の無い走行ルートを走行可能とした無人搬送台車（１）であって、
   無人搬送台車（１）は、
   筐体（２）と、全方向車輪（３）とを備えており、
   前記筐体（２）は、
   記憶部（２０）と、加速度センサ（２１）と、複数の光学センサ（２２）と、演算処理部（２３）と、駆動部（２４）を備えており、
   前記全方向車輪（３）は、
   主輪（３０）と主輪の外周側に位置する副輪（３１）により、無人搬送台車（１）を少なくとも前後進移動、左右横移動、斜め移動、旋回移動を可能とするものであり、
   前記移動それぞれは、
   記憶部（２０）の走行ルートに基づき、加速度センサ（２１）と複数の光学センサ（２２）からの検出内容を利用して演算処理部（２３）が移動量を算出し、前記算出に基づき駆動部（２４）が駆動するものであることを特徴とする無人搬送台車。
2. 前記筐体（２）は、磁気誘導物検出手段（２５）を備えていること
   を特徴とする請求項１記載の無人搬送台車。
3. 前記筐体（２）は、直線部（２６）を備えており、
   目的地到着への誘導は、磁気誘導物（１０）の検出によってなされ
   前記直線部（２６）が到着地点直線部（１３）に対して並行に到着すること
   を特徴とする請求項２記載の無人搬送台車。
4. 前記全方向車輪（４）は、メカナムホイールであること
   を特徴とする請求項３記載の無人搬送台車。
5. 複数の光学センサ（２２）は、光学式マウスの光学センサを用いたこと
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無人搬送台車。

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