JP2020528630A - ロボット走行用のユニット地上マーク、地上マーク及び対応のロボット - Google Patents

Abstract

ロボット走行用のユニット地上マークは、ロボットが走行する全域を複数の領域ユニットに区画し、各領域ユニット内に、Ｎ極の極性又はＳ極の極性を持つ第１の磁性ブロックと、第１の磁性ブロックと異なる極性を持つ第２の磁性ブロックとが設置されている。さらに、ロボット走行用の地上マーク及び対応のロボットを提供する。

Description

本発明は、ロボット走行用のユニット地上マーク、地上マーク及び対応のロボットに関する。

ロボットで貨物の運送、卸しを行うとき、例えば、ＧＰＳや地上マークなどの多種類の方法で案内することができる。ロボットで荷物を仕分ける場合、仕分けシステムにおいて、数百台のロボットが同時に移動するようになっている。現在、地上マーク情報を利用して案内することが通常の手段であり、地上マーク情報として、方向情報及び位置情報を含む二次元コードが最も一般的である。ロボットは、領域ユニットから他領域ユニットへ移動する際、二次元コード情報を読み取って、命令に基づいて前後進又は転向等の動作を実行する。二次元コードは、優れた許容誤り率を有し、一部の情報を失ってもデコードすることができる。二次元コードの４つの隅における情報が方向情報であり、該方向情報がロボットの方向判断に用いられることが可能である。

二次元コードの４つの隅における情報の一部を読み取ることができなった場合、方向判断が不能になり、つまり、二次元コードが、摩損又は異物による遮蔽等の原因で、読み取り不能になることがある。

本発明は、上記の不足を鑑みて、磁性材料を設置することによりロボットの位置を特定するロボット走行用のユニット地上マークを提供する。

本発明の技術案は、以下のとおりである。
ロボット走行用のユニット地上マークは、ロボットが走行する全域が複数の領域ユニットに区画され、各領域ユニット内に、Ｎ極の極性又はＳ極の極性を持つ第１の磁性ブロックと、第１の磁性ブロックと異なる極性を持つ第２の磁性ブロックとが設置されている。
なお、極性の異なる２つの磁性ブロックだけによってロボットの位置を特定することができる。２つの磁性ブロックは、位置が任意に設置されてもよく、形状が様々に設計されてもよい。ロボットの磁気誘導センサは、それに合わせるように設置されるものである。

磁性ブロックの利用率を向上させ、全方向のカバー面積を増大し、ロボットの識別を容易に実現するため、前記第１の磁性ブロックが第１の磁性長尺体であり、前記第２の磁性ブロックが第２の磁性長尺体であることが好ましい。
なお、磁性ブロックが任意の形状に形成されてもよい。磁性長尺体が長方形に形成されている。磁性ブロックとして磁性長尺体が設けられた場合、２つの磁性長尺体の位置が任意に設置されてもよい。

前記第１の磁性長尺体がＹ軸方向に沿って設置され、前記第２の磁性長尺体がＸ軸方向に沿って設置されていることが好ましい。
なお、第１の磁性長尺体と第２の磁性長尺体は、平面座標系のように設置されることが可能である。平面座標系の設定により、該座標内に入ったロボットの位置及び走行方向を特定することができる。これによって、ロボットが、命令に基づいて前後進又は転向することができる。第１の磁性長尺体と第２の磁性長尺体が交差又は交差しないように設置されることが可能である。交差するように設置された場合、交点の位置が座標系の原点となり、Ｎ極又はＳ極が重なり、該交点の極性がロボットの磁気誘導センサにとって検出されることができないので、磁性長尺体及び磁気誘導センサにとって無駄になる。そのため、演算により該交点の位置を算出できる交差しない構成を利用することが好ましい。

Ｘ軸方向に沿って設置され、前記第２の磁性長尺体と同様な極性を持つ第３の磁性長尺体をさらに有することが好ましい。
なお、第１の磁性長尺体の長さが第２の磁性長尺体と第３の磁性長尺体との合計長さに等しく設計されてもよい。該構成の対称性が優れる。また、第１の磁性長尺体と、第２の磁性長尺体と、第３の磁性長尺体との長さが同じとなるように設計されてもよい。この場合、Ｘ軸方向の磁性長尺体がＹ軸方向の磁性長尺体より長く、ロボットのＸ軸方向における調整精度がＹ軸方向における精度より高いので、Ｙ軸方向をロボットの主な走行方向とするとき、この設計が好ましい。

Ｙ軸方向に沿って設置され、前記第２の磁性長尺体及び第３の磁性長尺体と同様な極性を持つ第４の磁性長尺体をさらに備える。

前記極性が異なる磁性長尺体が交差しないように設置され、前記極性が同様である磁性長尺体が交差又は交差しないように設置される。

前記第１の磁性長尺体、第２の磁性長尺体、第３の磁性長尺体及び第４の磁性長尺体は、十字形に配列されている。
前記十字の中心からそれぞれ該当する第１の磁性長尺体、第２の磁性長尺体、第３の磁性長尺体及び第４の磁性長尺体の最遠端までの長さが同じである。

前記磁性長尺体が領域ユニットに直接貼り付けられている。
磁性長尺体が比較的に薄い場合、基本的にロボットの走行に影響しない。又は、ロボットのホイールが磁性長尺体を回避するように設計されてもよい。

前記各領域ユニットに磁性材料板が取り付けられ、磁性材料板を直接着磁して前記Ｎ極又はＳ極の磁性長尺体に形成させる。
容易に取り付け、着磁するため、磁性材料板を用いる。磁性材料板の大きさが、領域ユニットを完全にカバーするように形成されてもよく、領域ユニットの中心部だけを占めすように形成されてもよい。

複数の前記領域ユニットは、マトリックスのように配列され、四角形を呈することが好ましい。

本発明に係るロボット走行用の地上マークは、上記のロボット走行用のユニット地上マークと、アドレス地上マークとを備え、各前記領域ユニットのそれぞれに異なるアドレス地上マークが配置されている。
ユニット地上マークが該領域ユニット内の位置及び方向だけを提供でき、アドレス地上マークが領域ユニットの全域における正確な位置を提供できる。

前記アドレス地上マークは、バーコード、二次元コード、図形マーク、色マーク、大小形状マーク又はＲＦＩＤタグである。
本発明に係るロボットは、ホールセンサを設置することにより地上マーク情報を読み取る。

ロボットは、前記ロボット走行用の地上マークの上を走行し、その底部に、前記極性が異なる磁性長尺体の極性を検出する複数の磁気誘導センサと、前記アドレス地上マークを読み取るアドレス地上マーク識別装置が取り付けられ、複数の磁気誘導センサ及びアドレス地上マーク識別装置は、ロボットの制御装置と接続され、ロボットは、命令及び取得した地上マーク情報に基づいて、前後進及び／又は転向して目的地となる領域ユニットまで走行することができる。

前記磁気誘導センサはホールセンサであることが好ましい。
複数のホールセンサは、２本の極性が異なる磁性長尺体の極性を検出すると、ロボットの領域ユニットにおける位置及び方向を特定することができる。複数のホールセンサは、直線状、折れ線状、曲線状、円形等のように配列されることができる。

前記アドレス地上マーク識別装置は、カメラ又はＲＦＩＤリーダーである。カメラがバーコード、二次元コード、図形マーク、色マーク及び／又は大小形状マークを識別するように構成され、ＲＦＩＤリーダーがＲＦＩＤ信号を取得するように構成されている。

複数の前記ホールセンサが、四角形をなすように配置され、前記アドレス地上マーク識別装置が、四角形の中心に位置することが好ましい。ホールセンサが四角形をなすように配置された場合、比較的に大きな面積をカバーすることができ、磁性長尺体の極性を容易に検出することができる。ロボットの走行に従って、複数のホールセンサの出力信号が変化するので、これによりロボットの正確な位置を特定することができる。

極性の検出感度を向上させるため、低残留磁束密度高透磁率材料板をさらに有し、前記ホールセンサが領域ユニットに近く取り付けられ、低残留磁束密度高透磁率材料板がホールセンサの上方かつホールセンサに近く固定されている。

前記ロボットは、仕分けロボット及び／又は貨物運送卸しロボットを含み、ロボットがサーバーと無線接続され、命令信号を受信したあと、予め設定されたルートに沿って前後進及び／又は転向して目的地となる領域ユニットまで走行し、貨物を該当枠内に卸し、そして戻って貨物を積む。

本発明は、磁性長尺体とホールセンサの組み合わせの技術案を用いることにより、カバー面積が単純な二次元コードを用いる技術案より大きく、埃又は異物の遮蔽に影響されない。
本発明の有益効果は、構成が簡単、コストが低く、位置の特定が確実、正確、メンテナンスが便利である。

本発明に係るユニット地上マークに設置された第１の磁性長尺体と第２の磁性長尺体の構成模式図である。 図１のユニット地上マークに第３の磁性長尺体を追加した場合の構成模式図である。 図２のユニット地上マークに第４の磁性長尺体を追加した場合の構成模式図である。 本発明に係るユニット地上マークにおいて、極性が異なる磁性長尺体が交差しなく、極性が同様である磁性長尺体が交差する場合の構成模式図である。 本発明に係るロボットが地上マークの上を通過するときの構成模式図である。 本発明における磁性長尺体、ホールセンサ及び低残留磁束密度高透磁率材料板の構成模式図である。

図面を参照しながら本発明を説明する。
[実施例１]
図面に示すように、ロボット走行用のユニット地上マークは、ロボットが走行する全域が複数の領域ユニットに区画され、各領域ユニット内に、Ｎ極の極性又はＳ極の極性を持つ第１の磁性ブロックと、第１の磁性ブロックと異なる極性を持つ第２の磁性ブロックとが設置されている。
第１の磁性ブロックが第１の磁性長尺体１であり、第２の磁性ブロックが第２の磁性長尺体２である。
第１の磁性長尺体１がＹ軸方向に沿って設置され、第２の磁性長尺体２がＸ軸方向に沿って設置されている（図１を参照）。

[実施例２]
実施例１に加え、Ｘ軸方向に沿って設置され、第２の磁性長尺体２と同様な極性を持つ第３の磁性長尺体３をさらに備える（図２を参照）。

[実施例３]
実施例２に加え、Ｙ軸方向に沿って設置され、第２の磁性長尺体２及び第３の磁性長尺体３と同様な極性を持つ第４の磁性長尺体４をさらに備える（図３を参照）。
極性が異なる磁性長尺体が交差しないように設置され、極性が同様である磁性長尺体が交差（図４を参照）又は交差しないように設置されることが可能である。

第１の磁性長尺体１、第２の磁性長尺体２、第３の磁性長尺体３及び第４の磁性長尺体４は、十字形に配列されている。
十字の中心からそれぞれ該当する第１の磁性長尺体１、第２の磁性長尺体２、第３の磁性長尺体３及び第４の磁性長尺体４の最遠端までの長さが同じである。
磁性長尺体が領域ユニットに直接貼り付けられてもよいし、各領域ユニットに磁性材料板を取り付け、磁性材料板を直接着磁してＮ極又はＳ極の磁性長尺体に形成させてもよい。

複数の領域ユニットは、マトリックスのように配列され、四角形を呈する。
ロボット走行用の地上マークは、ロボット走行用のユニット地上マークと、アドレス地上マーク５とを備え、各領域ユニットのそれぞれに異なるアドレス地上マーク５が配置されている（図５を参照）。
アドレス地上マーク５は、バーコード、二次元コード、図形マーク、色マーク、大小形状マーク又はＲＦＩＤである。

ロボットは、ロボット走行用の地上マークの上を走行するものであり、その底部に、極性が異なる磁性長尺体の極性を検出する複数の磁気誘導センサと、アドレス地上マークを読み取るアドレス地上マーク識別装置が取り付けられている。複数の磁気誘導センサ及びアドレス地上マーク識別装置は、ロボットの制御装置と接続され、ロボットは、命令及び取得した地上マーク情報に基づいて、前後進、転向して目的地となる領域ユニットまで走行することができる。

磁気誘導センサは、ホールセンサ６であり、地面から０．５〜２センチ離れるように設置されることが一般的であり、接触せずに磁性長尺体の極性を検出することができる。ホールセンサは、Ｎ極又はＳ極の極性を検出したとき、異なる電圧を出力する。
アドレス地上マーク識別装置は、カメラ又はＲＦＩＤリーダーである。

複数のホールセンサが四角形をなすように配置され、アドレス地上マーク識別装置が四角形の中心に位置する（図５を参照）。
図５に示すように、第４の磁性長尺体４及び第３の磁性長尺体３が設置されていない場合も、ロボットの位置を特定することが可能である。

低残留磁束密度高透磁率材料板７をさらに有し、ホールセンサ６が領域ユニットに近く取り付けられ、低残留磁束密度高透磁率材料板７がホールセンサ６の上方かつホールセンサ６に近く固定されている（図６を参照）。

ロボットは、仕分けロボット及び／又は貨物運送卸しロボットを含み、ロボットは、サーバーと無線接続され、命令信号を受信したあと、予め設定されたルートに沿って前後進、転向して目的地となる領域ユニットまで走行し、貨物の積み卸しを行う。

Claims (19)

1. ロボットが走行する全域が複数の領域ユニットに区画され、各領域ユニット内に、
   Ｎ極の極性又はＳ極の極性を持つ第１の磁性ブロックと、
   第１の磁性ブロックと異なる極性を持つ第２の磁性ブロックとが設置されている
   ことを特徴とするロボット走行用のユニット地上マーク。
2. 前記第１の磁性ブロックが第１の磁性長尺体（１）であり、前記第２の磁性ブロックが第２の磁性長尺体（２）であることを特徴とする請求項１に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
3. 前記第１の磁性長尺体（１）がＹ軸方向に沿って設置され、前記第２の磁性長尺体（２）がＸ軸方向に沿って設置されていることを特徴とする請求項２に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
4. Ｘ軸方向に沿って設置され、前記第２の磁性長尺体（２）と同様な極性を持つ第３の磁性長尺体（３）をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
5. Ｙ軸方向に沿って設置され、前記第２の磁性長尺体（２）及び前記第３の磁性長尺体（３）と同様な極性を持つ第４の磁性長尺体（４）をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
6. 前記極性が異なる磁性長尺体が交差しないように設置され、前記極性が同様である磁性長尺体が交差又は交差しないように設置されることを特徴とする請求項５に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
7. 前記第１の磁性長尺体（１）、前記第２の磁性長尺体（２）、前記第３の磁性長尺体（３）及び前記第４の磁性長尺体（４）は、十字形に配列されていることを特徴とする請求項６に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
8. 前記十字の中心からそれぞれ前記第１の磁性長尺体（１）、前記第２の磁性長尺体（２）、前記第３の磁性長尺体（３）及び前記第４の磁性長尺体（４）の最遠端までの長さが同じであることを特徴とする請求項７に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
9. 前記磁性長尺体が前記領域ユニットに直接貼り付けられていることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
10. 各前記領域ユニットに磁性材料板が取り付けられ、磁性材料板を直接着磁して前記Ｎ極又はＳ極の磁性長尺体に形成させることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
11. 複数の前記領域ユニットは、マトリックスのように配列され、四角形を呈することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載のロボット走行用のユニット地上マーク。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のロボット走行用のユニット地上マークと、アドレス地上マーク（５）とを備え、各前記領域ユニットのそれぞれに異なる前記アドレス地上マーク（５）が配置されていることを特徴とするロボット走行用の地上マーク。
13. 前記アドレス地上マーク（５）は、バーコード、二次元コード、図形マーク、色マーク、大小形状マーク又はＲＦＩＤタグであることを特徴とする請求項１２に記載のロボット走行用の地上マーク。
14. 請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のロボット走行用の地上マークの上を走行するロボットにおいて、
    前記ロボットの底部に、前記極性が異なる磁性長尺体の極性を検出する複数の磁気誘導センサと、前記アドレス地上マークを読み取るアドレス地上マーク識別装置が取り付けられ、
    複数の前記磁気誘導センサ及び前記アドレス地上マーク識別装置は、ロボットの制御装置と接続され、
    前記ロボットは、命令及び取得した地上マーク情報に基づいて、前後進及び／又は転向して目的地となる領域ユニットまで走行することができる
    ことを特徴とするロボット。
15. 前記磁気誘導センサは、ホールセンサ（６）であることを特徴とする請求項１４に記載のロボット。
16. 前記アドレス地上マーク識別装置は、カメラ又はＲＦＩＤリーダーであることを特徴とする請求項１４に記載のロボット。
17. 複数の前記ホールセンサが、四角形をなすように配置され、前記アドレス地上マーク識別装置が、四角形の中心に位置することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のロボット。
18. 低残留磁束密度高透磁率材料板（７）をさらに有し、前記ホールセンサ（６）が領域ユニットに近く取り付けられ、前記低残留磁束密度高透磁率材料板（７）が前記ホールセンサ（６）の上方かつ前記ホールセンサ（６）に近く固定されていることを特徴とする請求項１７に記載のロボット。
19. 前記ロボットは、仕分けロボット及び／又は貨物運送卸しロボットを含み、
    前記ロボットは、サーバーと無線接続され、命令信号を受信したあと、予め設定されたルートに沿って前後進及び／又は転向して目的地となる領域ユニットまで走行し、貨物の積み卸しを行うことを特徴とする請求項１４に記載のロボット。
    

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