JP2022124350A - 運搬システム - Google Patents

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裕太郎 高木
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Abstract

【課題】載置部に載せられた運搬対象の物体がずれることを抑制することができる運搬システムを提供する。【解決手段】運搬システムは、自律移動ロボット10により物体90を運搬する運搬システムであって、前記自律移動ロボット10が、前記物体90を載せるための載置部130と、前記載置部130に載置された前記物体90に下から引っ掛けるためのフック132とを有し、前記載置部130の上面は、前記載置部130に載せられる前記物体90の底面の形状に対応する形状の凹部131を有する。【選択図】図1

Description

本開示は運搬システムに関し、特に自律移動ロボットにより物体を運搬する運搬システムに関する。
物体を運搬するための様々なロボットが開発されている。例えば、特許文献1には、農作物を運搬するための農作業補助ロボットが開示されている。この農作業補助ロボットは、本体部の上面から突出した係合部を備えており、農作物を入れるための箱の底面に設けられた凹部とこの係合部とを係合させることで、本体部に載せられた箱がずれるのを防止している。
特開2005-66809号公報
特許文献1に記載された構成では、運搬中の振動等により係合部が凹部から抜けて、運搬対象の物体がずれる恐れがある。
本開示は、上記した事情を背景としてなされたものであり、載置部に載せられた運搬対象の物体がずれることを抑制することができる運搬システムを提供するものである。
上記目的を達成するための本開示の一態様は、自律移動ロボットにより物体を運搬する運搬システムであって、前記自律移動ロボットが、前記物体を載せるための載置部と、前記載置部に載置された前記物体に下から引っ掛けるためのフックとを有し、前記載置部の上面は、前記載置部に載せられる前記物体の底面の形状に対応する形状の凹部を有する運搬システムである。
この運搬システムによれば、物体の底面を凹部に嵌めることができるとともに、物体の下からフックを引っ掛けることができる。このため、載置部に載せられた物体が載置部上で水平方向に移動することも、上下方向に移動することも防ぐことができる。よって、載置部に載せられた運搬対象の物体がずれることを抑制することができる。
上記の一態様において、前記フックは、前記凹部に設けられた出し入れ可能なフックであってもよい。
このような構成によれば、フックが不要なときには邪魔にならないように収納しておくことができ、利便性が向上する。
上記の一態様において、前記自律移動ロボットは、前記フックを有するアームと、前記アームを制御する制御部とをさらに備え、前記制御部は、前記フックを前記載置部に載置された前記物体に下から引っ掛けてもよい。
このような構成によれば、フックを様々な用途に用いることができる。
上記の一態様において、前記凹部の形状は、前記物体の底面全体の形状に対応する形状であってもよい。
このような構成によれば、底面に凸部が設けられていない物体を載置部に載せることができる。
上記の一態様において、前記凹部の形状は、前記物体の底面に設けられた凸部の形状に対応する形状であってもよい。
このような構成によれば、凹部は、物体の底面全体を収容する必要がない。このため、凹部の大きさよりも大きい物体を載置部に載せることができる。
本開示によれば、載置部に載せられた運搬対象の物体がずれることを抑制することができる運搬システムを提供することができる。
実施の形態1に係る自律移動ロボットの概略的構成を示す斜視図である。 実施の形態1に係る自律移動ロボットの概略的構成を示す側面図である。 実施の形態1に係る自律移動ロボットの概略的なシステム構成を示すブロック図である。 載置部に載せられる物体の一例を示す斜視図である。 載置部に載せられる物体の他の一例を示す斜視図である。 フックがフック収納状態である様子を示す模式図である。 フックがフック利用状態である様子を示す模式図である。 フックが、載置部の凹部に嵌った物体のフック受け部に引っ掛けられた状態の一例を示す模式図である。 実施の形態2に係る自律移動ロボットの概略的構成を示す斜視図である。 実施の形態2に係る自律移動ロボットの概略的構成を示す側面図である。 実施の形態2に係る自律移動ロボットの概略的なシステム構成を示すブロック図である。 アームの先端が載置部の水平方向の外側に突き出た状態の載置部の平面図である。 アームの先端が載置部側に引き込まれた状態の載置部の平面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る自律移動ロボット10の概略的構成を示す斜視図である。図2は、実施の形態1に係る自律移動ロボット10の概略的構成を示す側面図である。図3は、実施の形態1に係る自律移動ロボット10の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る自律移動ロボット10は、例えば、住宅、施設、倉庫、工場、屋外などの移動環境内を自律的に移動するロボットであり、自律移動ロボット10により物体を支持して運搬する運搬システムに属してもよい。本実施形態に係る自律移動ロボット10は、移動可能な移動部110と、上下方向へ伸縮する伸縮部120と、載置された物体を支持するための載置部130と、移動部110及び伸縮部120の制御を含む、自律移動ロボット10の制御を行う制御部100と、無線通信部160とを備えている。
移動部110は、ロボット本体111と、ロボット本体111に回転可能に設けられた左右一対の駆動車輪112及び前後一対の従動車輪113、各駆動車輪112を回転駆動する一対のモータ114と、を有している。各モータ114は減速機などを介して、各駆動車輪112を回転させる。各モータ114は、制御部100からの制御信号に応じて、各駆動車輪112を回転させることで、ロボット本体111の前進移動、後進移動、及び回転を可能にする。これにより、ロボット本体111は、任意の位置に移動することができる。なお、上記移動部110の構成は一例であり、これに限定されない。例えば、移動部110の駆動車輪112及び従動車輪113の数は任意でよく、ロボット本体111を任意の位置に移動させることができれば任意の構成が適用可能である。
伸縮部120は、上下方向へ伸縮する伸縮機構である。伸縮部120は、テレスコピック型の伸縮機構として構成されていてもよい。伸縮部120の上端部には、載置部130が設けられており、伸縮部120の動作により、載置部130が上昇又は下降する。伸縮部120は、モータなどの駆動装置121を備えており、駆動装置121の駆動により伸縮する。すなわち、駆動装置121の駆動により、載置部130が上昇又は下降する。駆動装置121は、制御部100からの制御信号に応じて駆動する。なお、自律移動ロボット10において、伸縮部120の代わりに、ロボット本体111の上側に設けられた載置部130の高さを制御する公知の任意の機構が用いられてもよい。
載置部130は、伸縮部120の上部(先端)に設けられている。載置部130は、モータなどの駆動装置121により昇降し、本実施の形態では、載置部130は、自律移動ロボット10により運搬される物体を載せるために使用される。運搬のため、自律移動ロボット10は、物体を載置部130で支持したまま、物体とともに移動する。これにより、自律移動ロボット10は、物体を運搬する。
載置部130は、例えば、上面となる板材と下面となる板材とで構成されている。本実施の形態では、この板材の形状、すなわち、載置部130の形状は、例えば円盤状であるが、他の任意の形状であってもよい。
載置部130の上面は、載置部130に載せられる物体、すなわち運搬対象の物体の底面の形状に対応する形状の凹部131を有する(図1参照)。凹部131は、載置部130の上面に形成された窪みである。なお、本実施の形態では、凹部131の形状、すなわち、運搬対象の物体の底面の形状は、矩形であるが、円形など他の任意の形状であってもよい。
図4は、載置部130に載せられる物体90の一例を示す斜視図であり、図5は、載置部130に載せられる物体90の他の一例を示す斜視図である。図4及び図5は、物体90の正面、底面、及び側面を示す斜視図である。なお、物体90は、例えば、直方体形状の容器(箱)であるが、これに限らず任意の物体でもよい。容器としての物体90の中には、他の任意の物体を収納することができる。
載置部130の凹部131の形状は、図4に示すような物体90の底面全体91の形状に対応する形状であってもよいし、図5に示すような物体90の底面に設けられた凸部92の形状に対応する形状であってもよい。凹部131の形状が、物体90の底面全体91の形状に対応する形状である場合、底面に凸部が設けられていない物体90を載置部130に載せることができる。これに対し、凹部131の形状が、物体90の底面に設けられた凸部の形状に対応する形状である場合、凹部131は、物体90の底面全体を収容する必要がない。このため、凹部131の大きさよりも大きい物体90を載置部130に載せることができる。
載置部130に載せられた物体の底面は、凹部131に嵌ることとなる。例えば、物体90の底面全体91(図4参照)、又は、物体90の底面に設けられた凸部92が凹部131に嵌ることとなる。これにより、載置部130に載せられた物体90が載置部130上で移動することが妨げられる。すなわち、載置部130上で、物体90の位置がずれることが防がれる。このため、例えば、自律移動ロボット10の移動時の振動などが発生しても、載置部130上の物体90が載置部130から落ちることを抑制することができる。
また、本実施の形態では、載置部130の物体90が上下方向に移動することを防ぐための構成が載置部130に設けられている。具体的には、載置部130に載置された物体に下から引っ掛けるための出し入れ可能なフック132が凹部131に設けられている。図1に示した例では、フック132は、凹部131の底面から出し入れ可能に設けられている。すなわち、フック132は、凹部131の底面に設けられた開口部133から上方向に飛び出た状態(以下、フック利用状態と称す)と、開口部133の下に、すなわち載置部130の内部に収納した状態(以下、フック収納状態と称す)とを切り替えることができる。このため、フック132が不要なときには邪魔にならないように収納しておくことができ、利便性が向上する。
図6は、フック132がフック収納状態である様子を示す模式図であり、図7は、フック132がフック利用状態である様子を示す模式図である。図6及び図7に示すように、フック132は、回転して起き上がることにより、フック収納状態からフック利用状態へと状態が変化する。すなわち、フック132は、向きを変えることができる。フック132は、制御部100からの制御信号に応じて、フック利用状態とフック収納状態との切り換えが行われる。
物体90の底面には、フック132が引っ掛けられるフック受け部93が設けられている。例えば、フック受け部93は、フック132が引っ掛かる係合部であり、物体90の底面全体91における所定の位置、又は、物体90の凸部92における所定の位置に設けられている(図4又は図5参照)。フック132をフック利用状態とすることにより、載置部130に載置された物体90のフック受け部93にフック132が引っ掛けられる。図8は、フック132が、載置部130の凹部131に嵌った物体90のフック受け部93に引っ掛けられた状態の一例を示す模式図である。フック132がフック受け部93に引っ掛けられることにより、載置部130に載せられた物体の上下方向の移動が妨げられる。このため、自律移動ロボット10が物体を運搬する際などの物体の落下をさらに抑制することができる。なお、図8に示した例では、フック受け部93は、内部に水平方向の凹みがある穴であるが、バーやリングなどであってもよく、フックを引っ掛けるための任意の構造を有する。
なお、本実施の形態では、このように、載置部130は、フック132を有するが、載置部130上の物体90の上下方向の移動の規制が必要とされない場合には、フック132が省略されてもよい。
図3に戻り、無線通信部160は、必要に応じてサーバ又は他のロボットなどと通信するために、無線通信する回路であり、例えば、無線送受信回路及びアンテナを含む。なお、自律移動ロボット10が他の機器と通信を行わない場合には、無線通信部160が省略されてもよい。
制御部100は、自律移動ロボット10を制御する装置であり、プロセッサ101、メモリ102、及びインタフェース103を備える。プロセッサ101、メモリ102、及びインタフェース103は、データバスなどを介して相互に接続されている。
インタフェース103は、移動部110、伸縮部120、無線通信部160などの他の装置と通信するために使用される入出力回路である。
メモリ102は、例えば、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ102は、プロセッサ101により実行される、1以上の命令を含むソフトウェア(コンピュータプログラム)、及び自律移動ロボット10の各種処理に用いるデータなどを格納するために使用される。
プロセッサ101は、メモリ102からソフトウェア(コンピュータプログラム)を読み出して実行することで、制御部100の後述する処理を行う。
プロセッサ101は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU(Micro Processor Unit)、又はCPU(Central Processing Unit)などであってもよい。プロセッサ101は、複数のプロセッサを含んでもよい。
このように、制御部100は、コンピュータとして機能する装置である。
なお、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
次に、制御部100の処理について説明する。
制御部100は、自律移動ロボット10の動作を制御する。すなわち、制御部100は、移動部110、伸縮部120、及び、フック132の動作を制御する。制御部100は、移動部110の各モータ114に制御信号を送信することで、各駆動車輪112の回転を制御し、ロボット本体111を任意の位置に移動させることができる。また、制御部100は、伸縮部120の駆動装置121に対して制御信号を送信することで、載置部130の高さを制御することができる。また、制御部100は、フック132の向きを変えるモータなどのアクチュエータに対して制御信号を送信することで、フック132の向きを制御することができる。これにより、フック利用状態とフック収納状態との切り換えが行われる。
制御部100は、駆動車輪112に設けられた回転センサにより検出された駆動車輪112の回転情報などに基づいて、フィードバック制御、ロバスト制御等の周知の制御を行うことで、自律移動ロボット10の移動を制御してもよい。また、制御部100は、自律移動ロボット10に設けられたカメラや超音波センサなどの距離センサにより検出された距離情報、移動環境の地図情報などの情報に基づいて、移動部110を制御することで、自律移動ロボット10を自律的に移動させてもよい。
また、制御部100は、所定のロック作動条件が満たされると、フック132の状態をフック利用状態にする。すなわち、制御部100は、所定のロック作動条件が満たされると、フック132を物体90のフック受け部93に掛けるよう、フック132を制御する。ここで、ロック作動条件は、フック132をフック受け部93に掛けることを指示する入力を自律移動ロボット10が受付けたことであってもよいし、物体90が載置部130(凹部131)に載せられたこと、すなわち、物体90の底面が凹部131に嵌ったことであってもよい。物体90が載置部130(凹部131)に載せられたか否かについて、制御部100は、例えば、凹部131における物体の有無を検出するセンサの検知結果を取得することにより判定してもよいし、サーバなどの他の装置からの通知を取得することにより判定してもよい。また、制御部100は、所定のロック解除条件が満たされると、フック132の状態をフック収納状態にする。すなわち、制御部100は、所定のロック解除条件が満たされると、フック132を物体90のフック受け部93から外すよう、フック132を制御する。ここで、ロック解除条件は、フック132をフック受け部93から外すことを指示する入力を自律移動ロボット10が受付けたことであってもよいし、目的地への物体90の搬送が完了したことであってもよい。
以上、実施の形態1について説明した。上述した通り、載置部130の上面は、載置部130に載せられる物体の底面の形状に対応する形状の凹部131を有する。このため、物体の底面を凹部131に嵌めることができ、載置部130に載せられた物体が載置部130上で水平方向に移動することを防ぐことができる。また、本実施の形態では、載置部130は、さらにフック132を有する。このため、載置部130に載せられた物体の上下方向の移動も防ぐことができる。よって、載置部130に載せられた運搬対象の物体がずれることを抑制することができる。
<実施の形態2>
次に、実施の形態2について説明する。実施の形態1では、載置部130に載せられた物体の上下方向の移動を防ぐために、専用のフックが用いられた。しかしながら、専用のフックではなく、他の用途のための構成を流用することにより、載置部130に載せられた物体の上下方向の移動が防がれてもよい。本実施の形態では、自律移動ロボットが備えるアームを用いて、載置部130に載せられた物体の上下方向の移動を防ぐ。
図9は、実施の形態2に係る自律移動ロボット11の概略的構成を示す斜視図である。図10は、実施の形態2に係る自律移動ロボット11の概略的構成を示す側面図である。図11は、実施の形態2に係る自律移動ロボット11の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
本実施の形態に係る自律移動ロボット11は、移動部110と、伸縮部120と、載置部130と、アーム140と、アーム駆動機構150と、移動部110、伸縮部120、及びアーム140の制御を含む、自律移動ロボット11の制御を行う制御部100と、無線通信部160とを備えている。以下、実施の形態1と異なる構成について説明し、実施の形態1と同様の構成については適宜説明を省略する。
本実施の形態の載置部130は、上面と下面との間に、アーム140及びアーム駆動機構150を収める空間を有している。なお、実施の形態1と同様、載置部130の上面は、載置部130に載せられる物体90の底面の形状に対応する形状の凹部131を有する。
本実施の形態の載置部130には、載置部130から水平方向に出し入れされるアーム140が設けられている。アーム140は、水平方向に延びる軸部141と、当該軸部141の先端に設けられたフック142とを有する。また、載置部130には、制御部100からの制御信号に応じて、アーム140の水平方向(すなわち、軸部141に沿った方向、さらに換言するとアーム140の長手方向)の移動及び軸部141の回転を行うアーム駆動機構150が設けられている。アーム駆動機構150は、例えば、モータ及びリニアガイドを含み、アーム140の水平方向の移動及び軸部141の回転を行うが、アーム駆動機構150として、これらの動作を行うための公知の任意の機構が用いられてもよい。
このように、アーム140は、水平方向に移動可能であるとともに、軸部141の回転に伴いフック142が回転可能である。すなわち、軸部141を回転軸として、フック142が回転可能である。このように、フック142は、向きを変えることができる。
アーム140は、自律移動ロボット10の移動環境に存在する任意の操作対象物に対して操作を行うために用いられる。その際、自律移動ロボット11は、フック142を用いて操作対象物を操作してもよい。本実施の形態では、このアーム140の先端のフック142を、載置部130上の物体90の底面のフック受け部93に掛けることにより、物体90の上下方向の移動を防ぐ。すなわち、操作対象物に対して操作を行うためのアーム140を、載置部130上の物体90の上下方向の移動の規制に流用する。
ここで、アーム140の水平方向の移動について図に示す。図12は、アーム140の先端が載置部130の水平方向の外側に突き出た状態の載置部130の平面図である。また、図13は、アーム140の先端が載置部130側に引き込まれた状態の載置部130の平面図である。例えば、アーム140の先端が載置部130の水平方向の外側に突き出た状態で、操作対象物に対するアーム140を使った操作が行われる。また、アーム140の先端が載置部130側に引き込まれた状態で、アーム140のフック142と物体90の底面のフック受け部93との係合が行われる。図13に示すように、アーム140の先端が載置部130側に引き込まれることにより、フック142が、凹部131の底面に設けられた開口部133の位置に来る。フック142が、開口部133の真下に位置した状態において、フック142が上向きになるよう軸部141が回転することにより、フック142が、物体90のフック受け部93にかかることとなる。すなわち、フック収納状態からフック利用状態へと切り替えられることにより、フック142が、物体90のフック受け部93にかかることとなる。このように、フック142は、回転して起き上がることにより、フック収納状態からフック利用状態へと状態が変化する。フック142は、制御部100からの制御信号に応じて、フック利用状態とフック収納状態との切り換えが行われる。
本実施の形態の制御部100は、移動部110、伸縮部120、及びアーム140の動作を制御する。制御部100は、アーム駆動機構150に対して制御信号を送信することで、アーム140の水平方向の移動、及び、フック142の回転すなわちフック142の向きを制御することができる。これにより、制御部100は、アーム140を用いた操作対象物に対する操作を制御する。また、制御部100は、フック142を載置部130に載置された物体90に下から引っ掛ける。制御部100は、所定のロック作動条件が満たされると、フック142の状態をフック利用状態にする。すなわち、制御部100は、所定のロック作動条件が満たされると、アーム140を載置部130側に引き込み、さらに、軸部141を回転させてフック142を回転させるよう制御する。また、制御部100は、所定のロック解除条件が満たされると、フック142の状態をフック収納状態にする。すなわち、制御部100は、所定のロック解除条件が満たされると、フック142を物体90のフック受け部93から外すよう、軸部141を回転させる。このように、制御部100は、軸部141を回転軸として、フック142を回転させることにより、フック142を物体に引っ掛けたり、外したりする。
以上、実施の形態2について説明した。本実施の形態では、操作対象物を操作するためのアーム140が、物体の上下方向の移動の規制に用いられる。このため、専用のフックを設けることなく載置部130上の物体の上下方向の移動を防ぐことができる。つまり、アーム140のフック142を様々な用途に用いることができる。なお、本実施の形態では、実施の形態1で示されたフック132が省略されたが、自律移動ロボット11は、フック132を備えてもよい。すなわち、自律移動ロボット11は、フック132及びアーム140のフック142を用いて、より確実に、物体の上下方向の移動を防いでもよい。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
10、11 自律移動ロボット
90 物体
91 底面全体
92 凸部
93 フック受け部
100 制御部
101 プロセッサ
102 メモリ
103 インタフェース
110 移動部
111 ロボット本体
112 駆動車輪
113 従動車輪
114 モータ
120 伸縮部
121 駆動装置
130 載置部
131 凹部
132 フック
133 開口部
140 アーム
141 軸部
142 フック
150 アーム駆動機構
160 無線通信部

Claims (5)

  1. 自律移動ロボットにより物体を運搬する運搬システムであって、
    前記自律移動ロボットが、
    前記物体を載せるための載置部と、
    前記載置部に載置された前記物体に下から引っ掛けるためのフックと
    を有し、
    前記載置部の上面は、前記載置部に載せられる前記物体の底面の形状に対応する形状の凹部を有する
    運搬システム。
  2. 前記フックは、前記凹部に設けられた出し入れ可能なフックである
    請求項1に記載の運搬システム。
  3. 前記自律移動ロボットは、
    前記フックを有するアームと、
    前記アームを制御する制御部と
    をさらに備え、
    前記制御部は、前記フックを前記載置部に載置された前記物体に下から引っ掛ける
    請求項1に記載の運搬システム。
  4. 前記凹部の形状は、前記物体の底面全体の形状に対応する形状である
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の運搬システム。
  5. 前記凹部の形状は、前記物体の底面に設けられた凸部の形状に対応する形状である
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の運搬システム。
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