JP5448058B2 - 自律移動装置とこれを用いた搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、搬送物が積載される積載体（台車）を保持した状態で自律移動することで該搬送物を搬送する自律移動装置と、これを用いた搬送方法に関する。

自律移動装置は、例えば、誘導手段を検知する手段を有し、当該誘導手段に従って移動する無人搬送車（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）である。誘導手段は、例えば、高周波信号線、反射テープ、ランドマーク、磁気レール等である。

近年、自律移動装置に、台車と連結することができる機能を持たせることが提案されている。この構成により、自律移動装置に過剰な能力を持たせることなく、自律移動装置が多種類の搬送物を搬送することが可能になる。台車には、多種類の搬送物を積載させることができるので、自律移動装置に、自律制御により台車と連結させる機能を待たせるだけで、多種類の搬送物をこの自律移動装置により搬送することが可能になる。このような、自律移動装置は、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。

特開２００８−２４６５９６号公報 特開２００８−２６４９０１号公報 特開２００８−１８４１１２号公報

上述のような自律移動装置では、自律制御により、自律移動装置を台車に連結させるために、センシングによる連結箇所の位置特定や、機械的な工夫などが必要となる。

しかし、このような位置特定や機械的な工夫では対応できない場合がある。実際の物流や工場では、所定のエリアに、複数の台車が、互いの隙間を詰めて置かれたり、乱雑に配置されていたりすることが多い。このような環境においては、連結箇所の位置特定が困難であったり、機械的な工夫を実施しても連結が困難である場合が多い。例えば、所望の台車と連結させる時に他の台車との接触を回避するためには、高度な制御が必要となる。

そこで、本発明の目的は、複数の積載体（例えば台車）が、互いの隙間を詰めて置かれたり、乱雑に配置されていたりする場合であっても、高度な制御を必要とすることなく、積載体を保持（例えば連結）でき、かつ、所望の搬送先へ自律移動できる自律移動装置とこれを用いた搬送方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によると、搬送物が積載される積載体を保持した状態で自律移動することで該積載体を搬送する自律移動装置であって、
前記積載体と分離した状態から該積載体を保持可能な保持機構と、
所望の搬送先へ前記保持機構を移動させる移動機構と、
受動モードと自律モードとの間で切換可能な制御部と、を備え、
前記制御部は、受動モードにある時に、外部からの動作指令に従って前記保持機構と前記移動機構を動作させ、自律モードにある時に、前記移動機構を自律制御して前記所望の搬送先へ前記保持機構を移動させる、ことを特徴とする自律移動装置が提供される。

好ましくは、人が操作可能な操作部を備え、
前記制御部は、受動モードにある時に、前記操作部の操作により入力される動作指令に従って前記保持機構と前記移動機構を動作させる。

本発明の好ましい実施形態によると、前記積載体は、搬送物が積載される台車であり、
前記保持機構は、前記台車と連結することで該台車を保持する連結機構である。

本発明の他の実施形態によると、前記積載体は、搬送物が積載されるパレットであり、
前記保持機構は、前記パレットが所定の位置に置かれた状態から、該パレットを持ち上げて保持する持上機構である。

また、前記操作部は、加えられた力を検知する力センサを有し、
前記制御部は、受動モードにある時に、該力センサが検知した力の大きさに応じた駆動力で前記移動機構を駆動させてもよい。

上記目的を達成するため、本発明によると、上述の自律移動装置を用いた搬送方法であって、
（Ａ）所定のエリアで、前記制御部を受動モードにして、該制御部に動作指令を外部から入力することで、該動作指令に従って前記保持機構と前記移動機構を動作させ、これにより、前記保持機構に前記積載体を保持させ、
（Ｂ）次いで、前記制御部を自律モードにして、前記制御部が前記移動機構を自律制御することで、前記積載体と共に前記保持機構を所望の搬送先へ移動させる、ことを特徴とする搬送方法が提供される。

上述した本発明によると、前記制御部は、受動モードにより、外部からの動作指令に従って保持機構と移動機構を動作させることで、保持機構が積載体を保持することができ、自律モードにより、前記移動機構を自律制御して前記所望の搬送先へ保持機構を移動させる。その結果、複数の積載体が、互いの隙間を詰めて置かれたり、乱雑に配置されていたりする場合であっても、高度な制御を必要とすることなく、積載体を保持でき、かつ、所望の搬送先へ自律移動できる。

本発明の実施形態による自律移動装置の構成図である。 自律移動装置の連結機構が台車と連結した状態を示す平面図である。 自律移動装置に設けられた操作部の構成例を示す平面図である。 自律移動装置の移動経路を示す平面図である。 本発明の実施形態による搬送方法のフローチャートである。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態による自律移動装置１０の構成図である。図１（Ａ）は、平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。自律移動装置１０は、搬送物１ａが積載される積載体１を保持した状態で自律移動することで該積載体１とこれに積載された該搬送物１ａを搬送する。なお、本願において、自律移動とは、人から命令されずに、または、人からの詳しい命令がされずに、制御部７が、自己の判断により、自律移動装置１０を移動させることをいい、自律制御とは、人から命令されずに、または、人からの詳しい命令がされずに、制御部７が、自己の判断により、後述の保持機構３や移動機構５などの自律移動装置１０の各機構を制御するこという。

自律移動装置１０は、保持機構３、移動機構５、制御部７、および操作部９を備える。これら保持機構３、移動機構５、制御部７、および操作部９は、自律移動装置１０の本体（車体）に取り付けられてよい。

保持機構３は、積載体１と分離した状態から該積載体１を保持可能である。本実施形態では、積載体１は、搬送物１ａが積載される台車であり、保持機構３は、台車１と連結することで該台車１を保持する連結機構である。連結機構３は、台車１と連結できる機構であればよい。図１の例では、連結機構３は、台車１に設けられた被連結部１ｂと連結する。被連結部１ｂは、水平方向（即ち、図１（Ａ）の上下方向）の両端部において、台車１の幅方向外側に突出する突出部１１を有する。連結機構３は、１対の突出部１１と同じ高さに設けられ、ボールネジや油圧シリンダなどの適宜の手段により互いに水平方向（即ち、図１（Ａ）の上下方向）に離間または近接するように動作する１対の挟持部３ａを有する。この構成では、まず、図１（Ａ）のように、１対の挟持部３ａの間に、１対の突出部１１を間に挟む位置に保持機構３を位置させ、次いで、各挟持部３ａが互いに近接する方向に移動するように連結機構３を動作させ、これにより、図２のように、１対の突出部１１を１対の挟持部３ａで台車１の幅方向に挟持する。この時、各挟持部３ａにおいて、係止部１３が突出部１１を台車１の前後方向に挟持する。図１の例では、このように連結機構３が台車１と連結する。台車１を連結機構３から切り離す場合は、上述と逆の動作を行う。なお、図１において、符号１ｃは台車の車輪を示す。

移動機構５は、所望の搬送先へ保持機構３を移動させる機構である。移動機構５は、移動できる機構であればよい。図１の例では、移動機構５は、左右に間隔をおいて設けられた１対の駆動輪１５である。１対の駆動輪１５は、互いに平行に設けられてよいが、互いに独立して回転駆動される。これら駆動輪１５が、走行面と接触しながら回転駆動されることで、自律移動装置１０が移動（走行）する。なお、左側の駆動輪１５の回転速度を、右側の駆動輪１５の回転速度よりも大きくすることで、自律移動装置１０が右側へ曲り、右側の駆動輪１５の回転速度を、左側の駆動輪１５の回転速度よりも大きくすることで、自律移動装置１０が左側へ曲ることができる。

制御部７は、受動モードにある時に、外部からの動作指令に従って保持機構３と移動機構５を動作させ、自律モードにある時に、移動機構５を自律制御して前記所望の搬送先へ保持機構３を移動させる。制御部７は、受動モードにある時には、移動機構５に対する自律制御を行わず、外部からの動作指令に従って、連結機構３および移動機構５を制御する。制御部７は、自律モードにある時には、入力された搬送先を示す情報に基づいて、自律制御により、移動機構５を該搬送先まで移動させる。例えば、制御部７は、搬送先までの走行経路に沿って設けられた誘導手段を検知するセンサを有し、該誘導手段に沿って走行するように移動機構５を制御する。

操作部９は、人に操作されることで、該操作が示す上述の動作指令を制御部７へ出力する。操作部９は、人が操作可能な手段であればよく、例えばレバー、ハンドル、ボタンなどであってよい。前記操作が示す動作指令は、連結機構３の動作指令だけでなく、移動機構５の動作指令を含んでよい。連結機構３の動作指令は、連結機構３を台車１に連結させるための動作指令であり、図１の例では、１対の挟持部３ａが互いに離間または近接する動作、該動作の停止・ロックなどの動作に関する指令である。移動機構５の動作指令は、移動機構５により、連結機構３が台車１に連結可能となる位置（図１（Ａ）の位置）へ移動するための動作指令であり、例えば、移動機構５の正面への前進、停止、斜め右への前進、斜め左への前進、後退に関する指令である。操作部９は、自律移動装置１０の本体に取り付けられてもよいし、自律移動装置１０の本体と分離して人が携帯でき、かつ、無線で上述の動作指令を制御部７へ送信できるリモートコントローラであってもよい。

図３は、自律移動装置１０に設けられた操作部９の構成例を示す平面図である。図３の操作部９は、移動機構５を動作させるためのものであり、連結機構３の動作させるための操作部９は図示を省略する。図３の操作部９は、加えられた力を検知する力センサ２５を有する。制御部７は、受動モードにある時に、該力センサ２５が検知した力の大きさに応じた駆動力で移動機構５を駆動させる。これにより、人が力センサ２５に力を作用させることで移動機構５を駆動させることができる。また、この場合、自律移動装置１０の重量が大きくても、人が軽量な台車などを操作する（押す）ときと同等の感覚で自律移動装置１０を操作する（押す）ことができる。
図３の操作部９をより詳しく説明する。操作部９は、自律移動装置１０の本体に取り付けられる。また、操作部９は、人からの力を受ける力作用部２７と力作用部２７に作用した力を力センサ２５に伝達する力伝達部２８とをさらに有する。力作用部２７は、この例では、人が掴むことができ水平に配置された取っ手である。人は、力作用部２７に対し、自律移動装置１０の前進方向（図３の左側）、当該前進方向と自律移動装置１０の右方向（図３の上側）との両成分を有する前進右折方向、当該前進方向と自律移動装置１０の左方向（図３の下側）との両成分を有する前進左折方向、自律移動装置１０の後退方向（図３の右側）、当該後退方向と自律移動装置１０の右方向（図３の上側）との両成分を有する後退右折方向、または、当該後退方向と自律移動装置１０の左方向（図３の下側）との両成分を有する後退左折方向に力を加えることができる。一方、力センサ２７は、前記前進方向と前記後退方向に力作用部２７に加えられた力を検知する前後方向力センサ、および、前記右方向と左方向に力作用部２７に加えられた力を検知する左右方向力センサからなってよい。この構成で、力センサ２７は、前記前進方向または前記後退方向に力作用部２７に加えられた前後方向力を検知するとともに、前記右方向または前記左方向に力作用部２７に加えられた左右方向力を検知し、制御部７は、当該前後方向力に応じた駆動力で移動機構５（駆動輪１５）を前進方向または後退方向に移動させつつ、当該左右方向力に応じた量だけ移動機構５を前記右方向または左方向に曲げるように移動機構５を制御する。このとき、制御部７は、前記前進方向に力作用部２７に力が加えられた場合には、移動機構５を前進方向に移動させ、前記後退方向に力作用部２７に力が加えられた場合には、制御部７は、移動機構５を後退方向に移動させつつ、前記右方向に力作用部２７に力が加えられた場合には、移動機構５を右方向に曲げ、前記左方向に力作用部２７に力が加えられた場合には、制御部７は、移動機構５を左方向に曲げる。

受動モードと自律モードとの間の切換方法は、例えば次の（１）〜（４）のいずれか、または、（１）〜（４）のいくつかを組み合わせてなされてもよいし、他の方法でなされてもよい。
（１）人が操作部９を操作することで、受動モードと自律モードとの間の切り換えがなされる。
（２）自律移動装置１０に設けたセンサ（例えば赤外線センサ）が、人が自律移動装置１０の本体に接近して来たことを検知することで、受動モードと自律モードとの間の切り換えが自動的になされる。
（３）制御部７の自律制御により、台車１が置かれているエリア（後述のエリア２１）へ自律移動装置１０が進入したことを制御部７が検知することで、受動モードと自律モードとの間の切り換えが自動的になされる。
（４）連結機構３が台車１に連結する動作の完了（保持機構３が積載体１を保持する動作の完了）により、受動モードから自律モードに自動的に切り換わる。

次に、上述した自律移動装置１０を用いた搬送方法を図４と図５に基づいて説明する。図４は、自律移動装置１０の移動経路を示す平面図である。図５は、自律移動装置１０を用いた搬送方法を示すフローチャートである。

図４の例では、図示を省略するが、自律移動装置１０は、エリア２１と搬送先２３ａまたは２３ｂとの間を、高周波信号線、反射テープ、ランドマークなどの誘導手段を用いて自律移動してもよいし、誘導手段を用いないで自己位置をＧＰＳや計測などにより把握して自律走行してもよいし、他の適切な方法で自律移動してもよい。

ステップＳ１では、搬送物１ａが積載された１つまたは複数の台車１が置かれているエリア２１へ、搬送を終えた自律移動装置１０が自律移動して来る。

ステップＳ２では、ステップＳ１でエリア２１に移動して来た自律移動装置１０のモードが自律モードから受動モードに切り換わる。この切り換えは、上述したいずれかの切換方法で行われてよい。

ステップＳ３では、作業者が操作部９を操作することで、保持機構３が、次に搬送すべき搬送物１ａが積載されている積載体１を保持する。本実施形態では、作業者が操作部９を操作することで、次に搬送すべき搬送物１ａが積載されている台車１に連結機構３を連結させる。例えば、操作部９の操作により、連結機構３が台車１と連結できる位置に、移動機構５が連結機構３を移動させ、かつ位置決めし、この状態で、連結機構３を動作させ（図１の例では、１対の挟持部３ａを近接させる方向に移動させ）、これにより、連結機構３を台車１に連結し、その後、この状態を維持する。
なお、ステップＳ３では、保持機構３が、次に保持すべき積載体１（台車１）は、コンピュータで管理されている搬送計画に基づいて決定されてもよいし、作業者が決定してもよい。コンピュータで搬送計画を管理する場合には、コンピュータで管理されている搬送計画に基づいて、自律移動装置１０の表示装置が次に搬送すべき搬送物１ａを表示し、この表示を作業者が見て、操作部９の操作により、表示された搬送物１ａが積載されている積載体１（台車１）が、保持機構３に上述のように保持（連結）される。作業者が管理する場合には、作業者が次に搬送すべき搬送物１ａを選択し、操作部９の操作により、選択した搬送物１ａが積載されている積載体１（台車１）が、保持機構３に上述のように保持（連結）される。

ステップＳ４では、上述したいずれかの切換方法により、制御部７のモードが受動モードから自律モードに切り換わる。なお、人が操作部９を操作することで、制御部７のモードを受動モードから自律モードで切り換える場合には、他の台車１と干渉するおそれのない広いスペースまで自律移動装置１０を移動させる操作を人が操作部９に対し行い、その後に、制御部７のモードを受動モードから自律モードで切り換える操作を人が操作部９に対し行ってよい。また、上述の誘導手段を用いる場合には、自律移動装置１０のセンサが誘導手段を検知できる位置まで自律移動装置１０を移動させる操作を人が操作部９に対し行い、その後に、制御部７のモードを受動モードから自律モードで切り換える操作を人が操作部９に対し行ってもよい。

ステップＳ５では、制御部７は、自律制御により、指定された搬送先（例えば搬送先２３ａ）へ移動するように移動機構５を制御する。なお、搬送先は、コンピュータで搬送計画が管理されている場合には、制御部７は、設定されている搬送計画が指定する搬送先へ移動するように移動機構５を制御する。代わりに、作業者が、所定の入力装置を用いて搬送先を制御部７に入力し、制御部７は、当該入力により指定された搬送先へ移動するように移動機構５を制御してもよい。

ステップＳ６では、自律移動装置１０が、ステップＳ５で指定された搬送先に自律移動により到達したら、自律移動装置１０は、その制御部７の自律制御により、自身に保持（連結）されている積載体１（台車１）を保持機構３から切り離すように該保持機構３を動作させる。代わりに、ステップＳ６において、ステップＳ５で指定された搬送先に自律移動装置１０が到達したら、制御部７のモードが、上述したいずれかの切換方法で自律モードから受動モードに切り換わり、その後、人が操作部９を操作することで、積載体１（台車１）を保持機構３から切り離すように該保持機構３を動作させてもよい。

ステップＳ６が終わったらステップＳ１へ戻り、搬送を終え、台車１と切り離された自律移動装置１０は、その制御部７の自律制御によりエリア２１へ戻る。

上述した本発明の実施形態の自律移動装置１０とこれを用いた搬送方法によると、制御部７は、受動モードにより、外部からの動作指令に従って連結機構３と移動機構５を動作させることで、連結機構３を台車１と連結することができ、自律モードにより、移動機構５を自律制御して前記所望の搬送先へ連結機構３を移動させる。その結果、複数の台車１が、互いの隙間を詰めて置かれたり、乱雑に配置されていたりする場合であっても、高度な制御を必要とすることなく、台車１と連結でき、かつ、所望の搬送先へ自律移動できる。

［他の実施形態］
上述の実施形態では、積載体１は、搬送物１ａが積載される台車１であり、保持機構３は、台車１と連結することで該台車１を保持する連結機構３であったが、本発明によると、積載体１は、搬送物１ａが積載されるパレットであり、保持機構３は、パレット１が所定の位置に置かれた状態から、該パレット１を持ち上げて保持するハンドプラッタやフォークリフタ等の持上機構であってもよい。この場合、操作部９が人に操作されることで制御部７に出力される動作指令は、上述の実施形態で説明した移動機構５の動作指令と、持上機構３の動作指令を含んでよく、持上機構３の動作指令は、持上機構３が所定の位置に置かれたパレット１を持ち上げて保持する動作に関する指令であり、持上機構３が、パレット１を持ち上げて保持した状態から搬送先でパレット１を置いてパレット１から分離する動作に関する指令を含んでもよい。保持機構３が持上機構３である場合において、自律移動装置１０とこれを用いた搬送方法の他の構成、動作、手順は、上述の実施形態と同じである。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 積載体（台車、パレット）、１ａ 搬送物、１ｂ 被連結部、
１ｃ 車輪、３ 保持機構（連結機構、持上機構）、３ａ 挟持部、
５ 移動機構、７ 制御部、９ 操作部、
１０ 自律移動装置、１１ 突出部、１３ 係止部、
１５ 駆動輪、２１ エリア、２３ａ，２３ｂ 搬送先

Claims (6)

1. 複数の積載体が、互いの隙間を詰めて置かれ、または、乱雑に配置されている場合に、搬送物が積載される前記積載体を保持し、この状態で自律移動することで該積載体と該搬送物を搬送する自律移動装置であって、
   前記積載体と分離した状態から該積載体を保持可能な保持機構と、
   所望の搬送先へ前記保持機構を移動させる移動機構と、
   受動モードと自律モードとの間で切換可能な制御部と、
   人が操作可能な操作部と、を備え、
   前記制御部は、受動モードにある時に、前記操作部の操作により入力される動作指令に従って前記保持機構と前記移動機構を動作させ、自律モードにある時に、前記移動機構を自律制御して前記所望の搬送先へ前記保持機構を移動させ、
   前記積載体が置かれているエリアへ前記自律移動装置が進入したことを前記制御部が検知することで、前記制御部は、前記自律モードから前記受動モードへ自動的に切り換わる、ことを特徴とする自律移動装置。
2. 前記積載体は、搬送物が積載される台車であり、
   前記保持機構は、前記台車と連結することで該台車を保持する連結機構である、ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
3. 前記積載体は、搬送物が積載されるパレットであり、
   前記保持機構は、前記パレットが所定の位置に置かれた状態から、該パレットを持ち上げて保持する持上機構である、ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
4. 前記積載体は、搬送物が積載される台車であり、
   前記保持機構は、前記台車と連結することで該台車を保持する連結機構であり、
   前記制御部は、受動モードにある時に、前記操作部の操作により入力される前記移動機構の動作指令に従って、前記連結機構が前記台車と連結できる位置に、前記移動機構により前記連結機構を移動させ位置決めし、この状態で、前記操作部の操作により入力される前記連結機構の動作指令に従って、前記連結機構を動作させて前記連結機構を前記台車に連結させる、ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
5. 前記操作部は、加えられた力を検知する力センサを有し、
   前記制御部は、受動モードにある時に、該力センサが検知した力の大きさに応じた駆動力で前記移動機構を駆動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の自律移動装置を用いた搬送方法であって、
   （Ａ）所定のエリアで、前記制御部を受動モードにして、該制御部に動作指令を外部から入力することで、該動作指令に従って前記保持機構と前記移動機構を動作させ、これにより、前記保持機構に前記積載体を保持させ、
   （Ｂ）次いで、前記制御部を自律モードにして、前記制御部が前記移動機構を自律制御することで、前記積載体と共に前記保持機構を所望の搬送先へ移動させる、ことを特徴とする搬送方法。

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