JP4739012B2

JP4739012B2 - 自動走行台車

Info

Publication number: JP4739012B2
Application number: JP2005367944A
Authority: JP
Inventors: 吉隆城山; 英和野田
Original assignee: Shinmei Industry Co Ltd
Current assignee: Shinmei Industry Co Ltd
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: JP2007174786A

Description

本発明は、例えば工場内に点在配置されている各種の加工装置間等にわたってワークを搬送するような場合に用いられる自動走行台車に関する。

無人で所定の走行経路を走行する自動走行台車を複数同時に用いる場合、それらの走行経路が合流、分岐あるいは交差する交差エリアにおいて、自動走行台車どうしが衝突するなどの事故が起こり得る。そこで、上記の交差エリアにおける事故を防止するための制御を各自動走行台車について行う必要があり、この制御方法として、地上に固定されたセンサ等を用いて制御を行う地上制御方法と、自動走行台車に設けたセンサ等のみによって制御を行う自律制御方法とがある。

図３は、前記地上制御方法を用いた従来の制御システムの構成を概略的に示す説明図である。この図に示すように、図示下向きに走行する自動走行台車５１の走行経路５２と、図示右向きに走行する自動走行台車５３の走行経路５４とが交差エリア５５において交わっている。

そして、自動走行台車５１の走行経路５２に沿って、前記自動走行台車５１が交差エリア５５内に進入したことを検知する進入検知センサ５６と、送信機５７と、自動走行台車５１が交差エリア５５外に退出したことを検知する退出検知センサ５８とが交差エリア５５内に配置されている。同様に、自動走行台車５３の走行経路５４に沿って、前記自動走行台車５３が交差エリア５５内に進入したことを検知する進入検知センサ５９と、送信機６０と、自動走行台車５３が交差エリア５５外に退出したことを検知する退出検知センサ６１とが交差エリア５５内に配置されている。

また、前記自動走行台車５１，５３には、前記送信機５７，６０からの信号を受信する受信機６２，６３が搭載されている。

そして、交差エリア５５内に自動走行台車５１，５３の一方が進入したときには、進入した自動走行台車５１，５３が交差エリア５５内を通過するまで他方の自動走行台車５１，５３が交差エリア５５内を通過することを禁止するように制御される。

具体的には、例えば、先に自動走行台車５１が交差エリア５５内に進入すると、この自動走行台車５１の交差エリア５５内への進入が進入検知センサ５６に検知され、図外のコントローラはこれを受けて送信機５７に自動走行台車５１の受信機６２への通過許可信号の送信を行わせ、自動走行台車５１はそのまま交差エリア５５を通過する。そして、この自動走行台車５１の交差エリア５５の通過中に他の自動走行台車５３の交差エリア５５内への進入を進入検知センサ５９が検知すると、前記コントローラはこれを受けて前記送信機６０に自動走行台車５３の受信機６３への通過禁止信号の送信を行わせ、自動走行台車５３はその場で待機する。その後、自動走行台車５１の交差エリア５５からの退出が退出検知センサ５８に検知されると、前記コントローラはこれを受けて前記送信機６３に自動走行台車５３の受信機６３への通過許可信号の送信を行わせ、自動走行台車５３は交差エリア５５を通過することになる。

上記の制御を行う制御システムでは、自動走行台車５１，５３どうしの衝突等を確実に防止することができる。

しかし、上記制御システムでは、交差エリア５５にセンサ５６，５８，５９，６１と送信機５７，６０との配置が必要となり、その設置コストが高価になるという問題がある。また、少なくとも上記四つのセンサと二つの送信機とを、フロア上の通路などに設けられる各交差エリア５５に設置しないといけないため、人や運搬台車が通行するのに邪魔になる上、人や運搬台車がセンサや送信機に衝突して故障が生じると、上記制御が不可能となって自動走行台車５１，５３どうしの衝突等の二次的な被害がもたらされるおそれもある。さらに、複数のセンサや送信機を設置しないといけないので、容易に自動走行台車の走行経路の変更をすることができないという問題もある。

そこで、図４に示す自律制御方法を用いることが考えられる。すなわち、図４は、自律制御方法を用いた従来の制御システムの構成を概略的に示す説明図であり、この図において、図３に示した部材等と同一または同等の部材等については同じ符号を付し、その説明を省略する。

図４に示すように、自動走行台車５１，５３の前部にはそれぞれ、反射型のセンサ（例えば光電センサ、超音波センサ）６４が左右に一つずつ設けられている。なお、前記センサ６４が自動走行台車５１，５３にそれぞれ二つずつ設けられているのは、一つのセンサ６４だけでは検出範囲が十分とならないからである。

また、前記交差エリア５５内には、前記送信機５７，６０が設けられていないのに加え、走行経路５２に沿って設けられた前記進入検知センサ５６，退出検知センサ５８に代えて進入検知マーカ６５，退出検知マーカ６６が設けられ、走行経路５４に沿って設けられた進入検知センサ５９，退出検知センサ６１に代えて進入検知マーカ６７，退出検知マーカ６８が設けられている。

上記のように構成された図４に示す制御システムにおいても、交差エリア５５内に自動走行台車５１，５３の一方が進入したときには、進入した自動走行台車５１，５３が交差エリア５５内を通過するまで他方の自動走行台車５１，５３が交差エリア５５内を通過することを禁止するように制御される。

具体的には、例えば、先に自動走行台車５１が交差エリア５５内に進入すると、この進入の際に通過した前記進入検知マーカ６５の存在を自動走行台車５１に搭載されたコントローラ（図示していない）が認識し、このコントローラは所定の信号を無線で送信する状態となって自動走行台車５１はそのまま交差エリア５５を通過する。そして、この送信を受けた他の自動走行台車５３が交差エリア５５内に進入すると、この進入の際に通過した前記進入検知マーカ６７の存在に加えて前記信号の受信を自動走行台車５３に搭載されたコントローラ（図示していない）が認識することになり、この認識をした自動走行台車５３のコントローラは自動走行台車５３の走行を停止する制御を行う。その後、前記自動走行台車５１が交差エリア５５から退出すると、この退出の際に通過した前記退出検知マーカ６５の存在を自動走行台車５１に搭載されたコントローラが認識し、このコントローラは前記信号の送信を中止する。これに伴い、自動走行台車５３に搭載されたコントローラは前記信号の受信を認識しなくなるため、今度はこのコントローラが所定の信号を無線で送信する状態となるとともに、自動走行台車５３に走行を開始させ、この自動走行台車５３も交差エリア５５を通過することになる。

しかし、図４に示す上記従来の制御システムでも、二台の自動走行台車５１，５３が同時に交差エリア５５内に入ったときには以下の問題を生じる。すなわち、図５（Ａ）に示すように、交差エリア５５における自動走行台車５１，５３どうしの交差角度が比較的小さいときには、自動走行台車５１，５３がそれぞれ設けられたセンサ６４によって互い検出しあうことができず、図５（Ｂ）に示すように衝突してしまう。また、図６（Ａ）に示すように、交差エリア５５における自動走行台車５１，５３どうしの交差角度が９０°に近いときには、自動走行台車５１，５３にそれぞれ設けられたセンサ６４どうしが相互干渉してしまい、図６（Ｂ）に示す状態から動かなくなってしまう。

本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、低コストで制御や製造をすることができ、不具合が生じにくく、さらに、走行経路を容易に変更することができる自動走行台車を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る自動走行台車は、走行経路を自動走行する自動走行台車であって、他の自動走行台車の探知を行う障害物センサと、この障害物センサによって探知された他の自動走行台車の位置が基準範囲内であるときに走行停止制御または減速制御が行われる走行部と、前記走行経路に沿って配置されたマーカを検出するマーカ検出部と、前記マーカ検出部によるマーカの検出結果に基づいて前記基準範囲及び前記障害物センサの検出範囲を変更する制御部とを備えていることを特徴としている（請求項１）。

前記自動走行台車が、前記基準範囲が、第一基準範囲と、この第一基準範囲よりも前記障害物センサからの距離が大である第二基準範囲とを含み、前記障害物センサによって探知された他の自動走行台車の位置が、前記第一基準範囲内であるときに前記走行停止制御が行われ、前記第二基準範囲内であるときに前記減速制御が行われるように構成されている（請求項２）。

請求項１および２に係る発明では、複数の自動走行台車が交差して衝突等するおそれがある場合、その交差エリアに進入する自動走行台車の各基準範囲を前記マーカを利用して異ならせ、複数の自動走行台車間において走行に関する優先順位が適宜につけられるようにすることにより、上記衝突等を確実に防止することができる。また、上記発明では、従来の制御システムのように多数のセンサや送信機等が必要でないので、自動走行台車の制御を低コストで行うことができると共に、自動走行台車の走行経路も容易に変更可能となる。その上、人や運搬台車が自動走行台車以外のセンサや送信機等の部材に衝突することによる損傷等も極めて生じにくく、人や運搬台車の走行の邪魔になるような部材等の配置も極力排除して最小限に抑えることができる。

従って、請求項１および２に係る発明では、低コストで制御や製造をすることができ、不具合が生じにくく、さらに、走行経路を容易に変更することができる自動走行台車が得られる。

図１（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る自動走行台車１，２およびこの自動走行台車１，２の制御方法の構成を概略的に示す説明図である。まず、前記自動走行台車１，２は、下部に走行部としての複数（例えば四つ）の車輪（図示していない）を備え、そのうち少なくとも一つの車輪を駆動回転させることにより、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、床面に設けた誘導マーク３，４に沿って所定の走行経路を駆動走行可能に構成されている。

ここで、自動走行台車１，２を誘導マーク３，４に沿って走行させるに際しては、種々の構成を採用可能であるが、その一例としては、高い光反射性を有する光反射式帯状体を誘導マーク３，４として床面に設けると共に、この誘導マーク３，４を検出するための光照射部および反射式光電管よりなるセンサ等の検出手段（図示していない）を自動走行台車１，２に設ける構成が挙げられる。この場合、前記検出手段による検出結果を自動走行台車１，２の操舵（車輪の向き）の制御に用いることにより、自動走行台車１，２に所定走行経路を走行させることができる。

なお、自動走行台車１，２の全体的な構成は、本願出願人の出願に係る特願２００４−２４３６００号の願書に添付された明細書および図面に記載されたものと同様であるので、ここではその詳細な説明を省略する。

そして、図１（Ａ）に示すように、上記誘導マーク３，４がほぼ直交する交差エリア５や、図１（Ｂ）に示すように、上記誘導マーク３，４が比較的小さい角度（鋭角）で合流する交差エリア６が設けられており、これらの交差エリア５，６において自動走行台車１，２どうしが衝突するなどの事故を防止するために、本実施形態では、自律制御方法により自動走行台車１，２を制御する。以下、この制御のための構成について、まず、図１（Ａ）を参照しながら詳述する。

まず、図１（Ａ）に示すように、図示下向きに走行する自動走行台車１を導く誘導マーク３に沿って、この自動走行台車１が交差エリア５内に進入したことを自動走行台車１に搭載された制御部７に認識させるための進入マーカ８と、自動走行台車１が交差エリア５外に退出したことを前記制御部７に認識させるための退出マーカ９とが交差エリア５内に配置されている。同様に、図１（Ａ）において図示右向きに走行する自動走行台車２を導く誘導マーク４に沿って、この自動走行台車２が交差エリア５内に進入したことを自動走行台車２に搭載された制御部１０に認識させるための進入マーカ１１と、自動走行台車２が交差エリア５外に退出したことを前記制御部１０に認識させるための退出マーカ１２とが交差エリア５内に配置されている。

また、前記自動走行台車１，２は、他の自動走行台車１，２の探知を行う障害物センサ（レーダ）１３と、各自動走行台車１，２の走行経路を形成する誘導マーク３，４に沿って配置された前記マーカ８，９，１１，１２を検出するマーカ検出部（図示していない）とを備えている。

ここで、前記障害物センサ１３は、アンテナから電波を照射して得られる反射波を受信して、その往復時間およびアンテナの指向特性などから障害物としての他の自動走行台車１，２を検出し、その位置を測定すると共に、所定の角度範囲（例えば１６０°〜２４０°程度、好ましくは１９０°〜２００°程度）をレーダ走査できるように構成されている。

また、障害物センサ１３は、通常モード、優先モードおよび非優先モードの３段階に切り換えられ、この切り換えに伴ってその検出範囲が図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように切り換わるように構成されている。すなわち、図２（Ａ）〜（Ｃ）は、障害物センサ１３の検出範囲を概略的に示す平面図であり、通常モードでは、図２（Ａ）に示すように、左右に０．８ｍまで、前方に０．８ｍまでが検出範囲となる。また、後述する優先モードでは、図２（Ｂ）に示すように、左右に０．５ｍまで、前方に１．５ｍまでが検出範囲となり、同じく後述する非優先モードでは、図２（Ｃ）に示すように、左右に１．５ｍまで、前方に１．５ｍまでが検出範囲となる。

さらに、前記障害物センサ１３による上記検出範囲には、各モードにおいて異なる基準範囲１４が設けられ、各基準範囲１４は、第一基準範囲１４Ａと、この第一基準範囲１４Ａよりも前記障害物センサ１３からの距離が大である第二基準範囲１４Ｂとを含んでいる。具体的に説明すると、通常モードにおける基準範囲１４は、図２（Ａ）に示す検出範囲内において半径０．５ｍの範囲内を第一基準範囲１４Ａとして、この第一基準範囲１４Ａを除く半径０．８ｍの範囲内を第二基準範囲１４Ｂとしてそれぞれ含んでいる。一方、優先モードにおける基準範囲１４は、図２（Ｂ）に示す検出範囲内において半径０．８ｍの範囲内を第一基準範囲１４Ａとして、この第一基準範囲１４Ａを除く半径１．２ｍの範囲内を第二基準範囲１４Ｂとしてそれぞれ含んでいる。他方、非優先モードにおける基準範囲１４は、図２（Ｃ）に示す検出範囲内において半径０．５ｍの範囲内を第一基準範囲１４Ａとして、この第一基準範囲１４Ａを除く半径１．５ｍの範囲内を第二基準範囲１４Ｂとしてそれぞれ含んでいる。

そして、前記障害物センサ１３によって探知された他の自動走行台車１，２の位置が第一基準範囲１４Ａ内であるときに、前記走行部の走行停止制御が行われ、第二基準範囲１４Ｂ内であるときに、走行部の減速制御が行われる。なお、上記検出範囲において基準範囲１４に含まれない部分は、本実施形態では使用されない。

また、前記マーカ検出部によるマーカ８，９，１１，１２の検出結果に基づいて前記制御部７が前記障害物センサ１３のモード切り換えを行って基準範囲１４を変更するように構成されている。なお、前記マーカ８，９，１１，１２は、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用タグ（非接触ＩＤタグ）よりなり、障害物センサ１３を上記三つのモードのいずれに切り換えるのかを指示するための情報データが蓄積されている。これに対応して、前記マーカ検出部は、ＲＦＩＤ用タグの情報データの検出（読み取り）を行えるタグリーダ（ＲＦＩＤ用アンテナ）よりなる。

次に、上記の構成からなる制御システムによる自動走行台車１，２の制御方法について説明する。上記制御システムは、交差エリア５内に自動走行台車１，２の一方が進入したときには、進入した自動走行台車１，２が交差エリア５内を通過するまで他方の自動走行台車１，２が交差エリア５内を通過することを禁止するように制御される。

具体的に説明すると、図１（Ａ）に示す例では、自動走行台車１を自動走行台車２よりも優先させて走行させるように構成されており、そのために、進入マーカ８には障害物センサ１３を上記優先モードに切り換える指示をするための情報データが蓄積され、進入マーカ１１には障害物センサ１３を上記非優先モードに切り換える指示をするための情報データが蓄積され、退出マーカ９，１２には障害物センサ１３を上記通常モードに切り換える指示をするための情報データが蓄積されている。

そして、自動走行台車１，２はともに障害物センサ１３が上記通常モードとなっている状態で交差エリア５内に進入してくるのであり、自動走行台車１が交差エリア５内に進入すると、この進入の際に自動走行台車１に搭載されたマーカ検出部が進入マーカ８の情報データを検出し、この検出結果に基づいて制御部７が障害物センサ１３を通常モードから優先モードへと切り換える。その後、この自動走行台車１は交差エリア５を通過してその外部へと退出するのであり、この退出の際に自動走行台車１に搭載されたマーカ検出部が退出マーカ９の情報データを検出し、この検出結果に基づいて制御部７が障害物センサ１３を優先モードから通常モードへと切り換える。

他方、自動走行台車２が交差エリア５内に進入すると、この進入の際に自動走行台車２に搭載されたマーカ検出部が進入マーカ１１の情報データを検出し、この検出結果に基づいて制御部１０が障害物センサ１３を通常モードから非優先モードへと切り換える。その後、この自動走行台車２は交差エリア５を通過してその外部へと退出するのであり、この退出の際に自動走行台車２に搭載されたマーカ検出部が退出マーカ１２の情報データを検出し、この検出結果に基づいて制御部１０が障害物センサ１３を非優先モードから通常モードへと切り換える。

従って、前記交差エリア５内に自動走行台車１，２が同時に進入したとしても、それぞれの基準範囲１４が異なっており、自動走行台車２の基準範囲１４が自動走行台車１の基準範囲１４よりも拡大しているので、自動走行台車１の走行が優先されることになる。

図１（Ｂ）に示す交差エリア６における自動走行台車１，２の制御も、基本的には図１（Ａ）に示す交差エリア５における制御方法と同様に行うことができる。図１（Ｂ）において、図１（Ａ）に示した部材等と同一または同等の部材等については同じ符号を付し、その説明を省略する。

具体的に説明すると、まず、図１（Ｂ）に示すように、図示左向きに走行する自動走行台車１を導く誘導マーク３に沿って、この自動走行台車１が交差エリア６内に進入したことを自動走行台車１に搭載された制御部７に認識させるための進入マーカ８と、自動走行台車１が交差エリア６外に退出したことを前記制御部７に認識させるための退出マーカ９とが交差エリア５内に配置されている。同様に、図１（Ｂ）において図示左向きに走行し、かつ前記自動走行台車１に合流する自動走行台車２を導く誘導マーク４に沿って、この自動走行台車２が交差エリア６内に進入したことを自動走行台車２に搭載された制御部１０に認識させるための進入マーカ１１が交差エリア５内に配置されている。なお、前記退出マーカ９は、自動走行台車２が交差エリア６外に退出したことを前記制御部１０に認識させるための退出マーカを兼ねている。

次に、図１（Ｂ）に示す制御システムによる自動走行台車１，２の制御方法について説明する。図１（Ｂ）に示す例でも、自動走行台車１を自動走行台車２よりも優先させて走行させるように構成されており、そのために、進入マーカ８には障害物センサ１３を上記優先モードに切り換える指示をするための情報データが蓄積され、進入マーカ１１には障害物センサ１３を上記非優先モードに切り換える指示をするための情報データが蓄積され、退出マーカ９には障害物センサ１３を上記通常モードに切り換える指示をするための情報データが蓄積されている点は、図１（Ａ）に示す例と同じである。

前記自動走行台車１，２はともに障害物センサ１３が上記通常モードとなっている状態で交差エリア６内に進入してくるのであり、自動走行台車１が交差エリア６内に進入すると、この進入の際に自動走行台車１に搭載されたマーカ検出部が進入マーカ８の情報データを検出し、この検出結果に基づいて制御部７が障害物センサ１３を通常モードから優先モードへと切り換える。その後、この自動走行台車１は交差エリア６を通過してその外部へと退出するのであり、この退出の際に自動走行台車１に搭載されたマーカ検出部が退出マーカ９の情報データを検出し、この検出結果に基づいて制御部７が障害物センサ１３を優先モードから通常モードへと切り換える。

他方、自動走行台車２が交差エリア６内に進入すると、この進入の際に自動走行台車２に搭載されたマーカ検出部が進入マーカ１１の情報データを検出し、この検出結果に基づいて制御部１０が障害物センサ１３を通常モードから非優先モードへと切り換える。その後、この自動走行台車２は交差エリア６を通過してその外部へと退出するのであり、この退出の際に自動走行台車２に搭載されたマーカ検出部が退出マーカ９の情報データを検出し、この検出結果に基づいて制御部１０が障害物センサ１３を非優先モードから通常モードへと切り換える。

従って、前記交差エリア６内に自動走行台車１，２が同時に進入したとしても、それぞれの基準範囲１４が異なっており、自動走行台車２の基準範囲１４が自動走行台車１の基準範囲１４よりも拡大しているので、自動走行台車１の走行が優先されることになる。

ここで、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す例において、自動走行台車１よりも自動走行台車２の走行を優先させたい場合には、進入マーカ８に障害物センサ１３を上記非優先モードに切り換える指示をするための情報データを蓄積し、進入マーカ１１に障害物センサ１３を上記優先モードに切り換える指示をするための情報データを蓄積すればよい。

なお、本発明は上記実施の形態に限られず、種々に変形して実施することができる。例えば、前記マーカ８，９，１１，１２は、ＲＦＩＤ用タグ等のＩＣタグに限られず、バーコードやマークプレート（板状部材）であってもよく、この場合、マーカ検出部はバーコードリーダや近接スイッチによって構成すればよい。マーカ検出部を近接スイッチとする場合には、例えば、複数の近接スイッチを自動走行台車１，２に設けると共に、近接スイッチを設けた位置に対応するように前記マークプレートを設ければよく、これにより、前記障害物センサ１３のモード切り換えを近接スイッチで行うことができる。

前記障害物センサ１３の切り換えは、三つのモード間で行われるものに限られず、二つのモード（例えば優先モードと非優先モード、優先モードと通常モード、通常モードと非優先モード）間あるいは四つ以上のモード間で行うようにしてもよい。また、各モードにおける検出範囲および基準範囲１４の設定は適宜に行うことができる。

上記実施形態における制御システムの制御対象は二台の自動走行台車１，２に限られず、三台以上の自動走行台車であってもよい。

（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る自動走行台車およびこの自動走行台車の制御方法の構成を概略的に示す説明図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、上記実施の形態における障害物センサの通常モード、優先モードおよび非優先モードのときの検出範囲と基準範囲とを概略的に示す平面図である。地上制御方法を用いた従来の制御システムの構成を概略的に示す説明図である。自律制御方法を用いた従来の制御システムの構成を概略的に示す説明図である。（Ａ）および（Ｂ）は、図４に示す制御システムの問題点を概略的に示す説明図である。（Ａ）および（Ｂ）は、図４に示す制御システムの他の問題点を概略的に示す説明図である。

１自動走行台車
２自動走行台車
３走行経路（誘導マーク）
４走行経路（誘導マーク）
７制御部
８進入マーカ
９退出マーカ
１０制御部
１１進入マーカ
１２退出マーカ
１３障害物センサ
１４基準範囲

Claims

走行経路を自動走行する自動走行台車であって、他の自動走行台車の探知を行う障害物センサと、この障害物センサによって探知された他の自動走行台車の位置が基準範囲内であるときに走行停止制御または減速制御が行われる走行部と、前記走行経路に沿って配置されたマーカを検出するマーカ検出部と、前記マーカ検出部によるマーカの検出結果に基づいて前記基準範囲及び前記障害物センサの検出範囲を変更する制御部とを備えていることを特徴とする自動走行台車。
前記基準範囲が、第一基準範囲と、この第一基準範囲よりも前記障害物センサからの距離が大である第二基準範囲とを含み、前記障害物センサによって探知された他の自動走行台車の位置が、前記第一基準範囲内であるときに前記走行停止制御が行われ、前記第二基準範囲内であるときに前記減速制御が行われるように構成されている請求項１に記載の自動走行台車。