JP5848915B2 - 自動搬送車及びそれを用いた自動搬送車システム - Google Patents

Description

本発明は、新規な自動搬送車及びそれを用いた自動搬送車システムを提供する技術に関し、特に、自動搬送車の編成により搬送の経路を自動的に判断して制御する自動搬送車に関するものである。さらに本発明は、走行時に走行軌跡を生成しながら走行する無軌道自動搬送車及びそれを用いた自動搬送車システムにおいて、自動搬送車がカーブをきる場合に、単独走行する場合の回転半径と１台以上の台車を連結して走行する場合の回転半径とを、編成の状況に応じて変化させるように制御可能な自動搬送車及びそれを用いた自動搬送車システムに関するものである。

本発明の実施例としては、具体的には、無軌道自動搬送車の走行経路（走行軌跡）の制御について説明するものであるが、発明としては、これに限定されるものではなく、自律して移動するロボット等の自律移動体に適用可能なものである。

本技術分野の背景技術として、特開２００９−２８８９３１号公報（特許文献１）がある。この公報には、「自機に被搬送物が連結されている場合に、障害物回避時に当該被搬送物が振られて周囲の環境に干渉することを防止する」と記載されている。また、特開２００４−９８２３３号公報（特許文献２）がある。この公報には、「最適な移動ルートを決定することを可能にする自律移動ロボットを提供する」と記載されている。

特開２００９−２８８９３１号公報 特開２００４−９８２３３号公報

生産ラインや自動倉庫等で使用される搬送システムにおいては、自動搬送車や移動ロボットがしばしば用いられる。これらの自動搬送車や移動ロボットの制御方式としては、あらかじめその走行軌跡を設定しておくものと、制御実行時に走行軌跡を生成しながら走行するものとがある。当然のことながら、制御実行時に走行軌跡を生成する方式の自動搬送車や移動ロボットは、あらかじめその走行軌跡を設定しておく方式のものに比べ、障害物回避の柔軟性や経路変更時の自由度において優れている。

一方、自動搬送車や移動ロボットを用いる搬送システムにおける搬送の効率を向上するためには、システム中の自動搬送車や移動ロボットに被搬送物として台車を連結して、牽引させる方法が多くの資材の搬送が可能であり、より有効であると考えられている。このとき、自動搬送車にとっては被搬送物となる台車は、その価格、構造の容易さ、及び普及の度合い（通常の工場には多く備えられている）等の観点から考えて、動力や電源を要する装置を持たないものが望ましい。

このような台車を、あらかじめ走行軌跡を設定してある自動搬送車に繋いで資材の搬送を行おうとすれば、直ちに自動搬送車と台車の接触が発生する虞がある。また、前述のように走行のための制御実行時に走行軌跡を生成しながら走行する自動搬送車や移動ロボットに台車を連結して牽引させた場合であっても、自動搬送車や移動ロボットは自らの編成に応じて走行軌跡を変更させる手段をそなえていないために、生成される走行軌跡と自らの編成の関係によっては自動搬送車ないし移動ロボットの本体と台車が接触するなどの干渉をおこし、従来よりも搬送の効率を低下させる場合があるという問題がある。

図３（ａ）および図３（ｂ）はこの問題を模式的に表した図である。図３（ａ）において、自動搬送車１００は、目標地点３０１に向かって移動する。このとき自動搬送車１００は、自機と目標点３０１と障害物３０２の位置関係から、走行時に、例えば走行経路３０３を生成し、その走行経路に沿って走行する。一方、図３（ｂ）においては、図３（ａ）における自動搬送車と同様の自動搬送車１００に台車２００が連結されている。この自動搬送車１００が目標地点３０１に向かって移動する際、図３（ａ）に示した場合と同じように、自機と目標点３０１と障害物３０２の関係から走行経路３０３を生成して走行する。この際、自動搬送車１００、障害物３０２及び目標地点３０１の位置が同じであれば、図３（ａ）と図３（ｂ）の走行経路３０３は同じであるから、その途中の地点３０４で自動搬送車と台車が干渉をおこす。本発明では、上記の問題を解決することを課題とする。

本発明の自動搬送車は、自機を移動させる移動機構と、自機の周囲の情報を取得する外界センサと、前記外界センサによって得られた情報に基づいて自機の走行経路を決定し、前記移動機構の制御を行う制御装置と、台車と連結および切り離しができ、かつ自機と台車の相対角度が可変である連結機構と、前記台車が連結されているか否かを検出する台車連結検出手段とを備え、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記台車が連結されていない場合よりも大きい旋回半径で走行するものであり、更に、自機と自機に連結された前記台車との相対角度を検出する台車相対角度検出手段を備え、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記制御装置は、前記台車相対角度検出手段により検出された角度に基づき走行経路を決定することを特徴とする。

また、本発明の自動搬送車は、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記台車相対角度検出手段によって測定された自機と台車の相対角度が大きいほど大きい旋回半径で走行することを特徴とする。

さらに、本発明の自動搬送車は、自機を移動させる移動機構と、自機の周囲の情報を取得する外界センサと、前記外界センサによって得られた情報に基づいて自機の走行経路を決定し、前記移動機構の制御を行う制御装置と、台車と連結および切り離しができ、かつ自機と台車の相対角度が可変である連結機構と、前記台車が連結されているか否かを検出する台車連結検出手段とを備え、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記台車が連結されていない場合よりも大きい旋回半径で走行するものであり、
更に、自機と自機に連結された前記台車との距離を検出する台車連結距離検出手段とを備え、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記制御装置は、前記台車連結距離検出手段により検出された距離に基づき走行経路を決定することを特徴とする。

さらに、本発明の自動搬送車は、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記台車連結距離検出手段によって測定された自機と台車の距離が短いほど大きい旋回半径で走行することを特徴とする。

本発明によれば、被搬送物として台車を連結し、牽引させた場合に、自機と台車の干渉をおこさずに走行する自動搬送車を提供することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明によれば、以上のような構成の自動搬送車によれば、予め設定した目的地へ自動搬送車が移動する際に、予期しない障害物等があった場合であっても、適切に回避することができ、その際牽引する台車と自動搬送車が干渉することがないため、自動搬送車及び台車が破損することなく、安全に積荷を搬送することができる。

本発明の実施例における自動搬送車および台車の構成を示す説明図である。 本発明の実施例における自動搬送車が備える車輪および連結装置と、台車が備える車輪の平面配置構成を示す説明図である。 一般的な自動搬送車の障害物回避の際の走行経路の例を示した図であり、自動搬送車単独走行の場合の説明図である。 一般的な自動搬送車の障害物回避の際の走行経路の例を示した図であり、台車を牽引した場合の自動搬送車と台車の干渉を示した説明図である。 本発明による走行経路の制御を説明する図であり、台車が連結されていない場合の自動搬送車の走行経路の例を示した図である。 本発明による走行経路の制御を説明する図であり、台車が連結されている場合の自動搬送車の走行経路の例を示した図である。 本発明による走行経路の変更制御を実施しない場合の説明図であり、自動搬送車と台車との干渉の例を示した図である。 本発明の実施例における自動搬送車の各車輪の回転数と走行軌跡の関係を表した図である。 本発明の実施例における自動搬送車の走行軌跡と、自動搬送車と台車の相対角度の関係を示した図である。 本発明の実施例において、自動搬送車と台車が接触しない範囲を示した図である。 本発明の実施例における自動搬送車の動作フローチャートである。 本発明の実施例における自動搬送車の駆動輪の配置を示す平面構成図であり、舵角を制御できる駆動輪を備えた自動搬送車の例を表した図である。 本発明の実施例における自動搬送車の駆動輪の配置を示す平面構成図であり、舵角を制御できるキャスタと、向きが固定された駆動輪とを備えた自動搬送車の例を表した図である。 本発明の実施例において、自動搬送車の周囲に台車を侵入させない領域を設定する場合の図である。 本発明の別の実施例における自動搬送車および台車の構成を表した図である。 本発明の別の実施例における、自動搬送車が備える車輪および連結装置と、台車が備える車輪の構成を表した図である。 本発明の別の実施例における、自動搬送車と台車の走行軌跡と、自動搬送車と台車の相対角度を示した図である。 本発明の更に別の実施例における、自動搬送車および台車の構成を示す説明図である。 本発明の更に別の実施例における、自動搬送車が備える車輪および連結装置と、台車が備える車輪の構成を表した図である。 本発明の実施例において、自動搬送車と台車が接触しない範囲と、自動搬送車と台車との間の距離の関係を表した図である。 本発明の実施例において、複数の距離センサを備える場合の自動搬送車の構成と、台車との関係を表した図である。 本発明の自動搬送車を用いた自動搬送車システムの実施例において、台車を連結した自動搬送車が、スタート点から目標点へ走行する際の走行可能な経路を探索する手法を説明するものである。

以下、本発明の実施形態を図を参照して詳細に説明する。ただし、図示の実施例はその具体的構成によって、発明の概念を限定するものではなく、その技術的思想の範囲内において当業者が容易な設計的変更は可能なものである。

図１は、本実施例における自動搬送車１００と、この自動搬送車１００が連結して搬送することのできる台車２００の構成を示している。
この自動搬送車１００は移動機構１０１と、連結機構１０６と、台車が連結されているか否かを検出する連結検出センサ１０３と、自機の周囲を計測する外界センサ１０７と、制御装置１０５とを備えている。

移動機構１０１は動力を発生する装置と、これに図示しない動力伝達機構（勿論、ダイレクトドライブ方式も含む）を介して接続された駆動輪１０２を備えており、この駆動輪１０２を回転させることで従動輪であるキャスタ１０３も回転し、自動搬送車１００を移動させることができる。この駆動輪１０２と従動輪であるキャスタ１０３の構成は、当業者であれば、適宜選択可能なものである。
連結機構１０６は、自動搬送車１００の後部に取り付けられたアーム状の機構であり、根元部分を軸にして上下させることができる。アーム部分１１２の先端には穴が開けられており、アームを下げてこの穴を台車２００に備えられたピン（図示なし）に引っ掛けることによって自動搬送車１００と台車２００を連結することができる。また、アーム１１２を上げると自動搬送車１００と台車２００は切り放される。

台車２００が連結機構１０６を介して、自動搬送車１００に連結された場合には、連結検出センサ１０７によって、連結されたことが検出され、制御装置１０５に伝えられる。この連結検出センサ１０７は、アーム１１２の状態を検知するものでよい。検知手段は、リミットスイッチによっても良く、電気的な接触状態を検知するものでも良い。
さらに、外界センサ１０４等を設ければ、自動搬送車１００の周辺の建物、物体、人等、およびそれらの情報を取得でき、その内容は制御装置１０５に伝えて処理することができる。

そして、制御装置１０５は、台車２００を搬送できるように、移動機構１０１の制御を行う。具体的には、外界センサ１０４によって取得された情報に基づいて得られる自動搬送車１００の現在の位置と、目標となる位置と、同じく外界センサ１０４によって得られた自動搬送車１００の周辺の状況とに基づいて移動機構１０１に対して走行制御信号を送信して、走行制御を行う。さらに、連結検出センサ１０７によって台車２００が自動搬送車１００に連結されたことが検出されている場合と、そうでない場合とで、内輪差によって台車２００の搬送が障害物に接触しないよう、異なる走行経路を選択し走行するように制御される。

図２は、図１の構成を上面から見たもので、本実施例における自動搬送車１００が備える車輪１０２，１０３および連結機構１０６と、台車２００が備える車輪２０２，２０３の構成を示した図である。
自動搬送車１００の移動機構１０１は２つの駆動輪１０２、１０２を備えている。これらの駆動輪１０２、１０２は互いに平行に、自動搬送車１００の進行方向に向かって向きを固定して配置されている。さらに自動搬送車１００は、従動輪としての自在キャスタ１０３、１０３を備えている。
駆動輪１０２、１０２の回転数はそれぞれ独立に制御することができる。駆動輪１０２、１０２の回転数を等しくした場合、自動搬送車１００は直進し、駆動輪１０２、１０２の回転数が異なる場合には、自動搬送車１００は旋回走行する。この場合、駆動輪１０２、１０２の回転数の差によってカーブの曲率が決定される。
この自動搬送車１００に連結機構１０６を介して連結される台車２００は、台車２００の前後方向に向きが固定された２つのキャスタ２０３、２０３と、２つの自在キャスタ２０２、２０２を備えている。
連結機構１０６の先端部分には前述の通り穴が開いており、この穴を台車２００に備えられたピン２０４に引っ掛けることによって、自動搬送車１００と台車２００は連結される。このとき、この自動搬送車１００と台車２００の相対角度をθとする。相対角度θは、具体的には自動搬送車１００の前後方向の中心線２１０と台車２００の前後方向の中心線２１１がなす角である。自動搬送車１００と台車２００の相対角度θは、自動搬送車１００の走行に伴って変化する。

図４（ａ）は、上記の自動搬送車１００に台車２００が連結されない場合に自動搬送車が走行する様子を模式的に表した図である。また、図４（ｂ）は、上記の自動搬送車１００に台車２００が連結された場合に自動搬送車が走行する様子を模式的に表した図である。
図４（ａ）において、台車が連結されていない自動搬送車１００は、目標点４０１に向かい、走行軌跡４０２を通って走行する。この際、自動搬送車は走行状態４１０，４２０，４３０を経由する。このとき一般に走行軌跡４０２は、走行に必要なスペースを小さく済ませるという観点から、できるだけ小回りとすることが望ましい。

一方、図４（ｂ）においては、自動搬送車１００には連結装置１０６によって台車２００が連結されている。自動搬送車１００と目標点４０１との位置関係は上述の台車２００が連結されていない場合と同様であるが、本実施例においては、自動搬送車１００は図１に示した連結検出センサ１０７によって台車２００が連結されていることを検出しており、台車２００が連結されていない場合の走行経路４０２とは異なる走行経路４０３に沿って走行するように構成されている。この際、自動搬送車１００は走行状態４５０を、台車は走行状態４４０をそれぞれ経由する。この結果、台車２００を自動搬送車１００に干渉させないで走行することができるようになる。

図５は、本発明の適用がない場合であり、図４（ｂ）に示す走行経路の制御は行われず。図４（ａ）に示す走行経路４０２と同一の走行経路５０２で、台車２００を連結して走行させた場合の例示である。図５では、前記実施例の図４（ｂ）の走行経路４０３の作用効果を説明するために、台車２００と連結された自動搬送車１００が、目標点５０１に向かって、図４（ａ）に示したと同じく、台車２００が連結されていない自動搬送車１００が走行する走行経路４０２と同一の走行経路５０２に沿って走行した場合、自動搬送車１００（位置５１０）と台車２００（位置５２０）間に発生する干渉の状態を判り易く説明的に表したものである。

以下では、本実施例における自動搬送車１００の走行軌跡について具体的に説明する。
図６は、本実施例における自動搬送車１００の動作を示している。
左駆動輪１０２の単位時間当たりの回転数をＲＬ、右駆動輪１０２の単位時間当たりの回転数をＲＲとする。もしＲＬとＲＲが等しいならば、自動搬送車１００は直線的に前進あるいは後退する。

一方、ＲＬとＲＲが等しくないならば、自動搬送車１００は旋回する。このとき、ＲＬの方がＲＲよりも大きいならば、自動搬送車１００は進行方向に対して右方向へ、逆にＲＲの方がＲＬよりも大きいならば、自動搬送車１００は進行方向に対して左方向へ旋回する。このとき自動搬送車１００の走行軌跡は、駆動輪１０２、１０２が横滑りしないと仮定すれば、それぞれの駆動輪１０２、１０２の中心を結んだ直線上の一点を中心とする円弧となる。この円弧の半径６００が自動搬送車１００の旋回半径である。旋回半径６００をＳＲとすると、ＳＲと左右の駆動輪の回転数ＲＬ，ＲＲの関係は（数１）となる。

ここでＤは、左右駆動輪の間の距離である。このＳＲのことを自動搬送車の旋回半径と呼ぶ。（数１）から明らかなように、自動搬送車１００の機械的構造からＤが決まっているので、自動搬送車１００の旋回半径ＳＲは左右の駆動輪の回転数ＲＬとＲＲによって定められる。ＲＬおよびＲＲが時間につれて変化している場合であっても、自動搬送車６００は各瞬間では円弧上を走行しており、それぞれの瞬間ごとに上記の旋回半径ＳＲが定まる。

この自動搬送車１００に台車２００を連結した場合の動作を図７に示す。自動搬送車１００には台車２００が連結されており、台車２００の左後輪１０２と右後輪１０２は向きが固定されたキャスタである。一方、台車の左前輪１０３と右前輪１０３は自在キャスタである。
自動搬送車１００の左駆動輪１０２と右駆動輪１０２の中間点から、台車２００と自動搬送車１００が連結されている点までの長さをＬＲとする。一方、台車２００の左後輪２０３と右後輪２０３との中間点と台車２００と自動搬送車１００が連結されている点までの長さをＬＣとする。さらに、自動搬送車１００と台車２００の相対角度をθとする。

自動搬送車１００が旋回半径ＳＲによって前進しながら旋回するとき、連結された台車２００は過渡状態を経た後に円弧を描いて自動搬送車１００に追従する。このとき自動搬送車１００が描く円弧の中心と台車２００が描く円弧の中心は一致する。台車２００が描く円弧の半径を台車の旋回半径と呼ぶことにし、ＣＲと表すことにする。このとき、台車２００の旋回半径ＣＲと自動搬送車１００の旋回半径ＳＲの関係は、（数２）となる。

このＣＲを用いて、自動搬送車１００と台車２００の相対角度θは、図より（数３）と表される。

自動搬送車１００と台車２００の相対角度θは、（数３）より、自動搬送車１００の旋回半径ＳＲと台車２００の旋回半径ＣＲによって定まることがわかる。一方、台車２００の旋回半径ＣＲは、（数２）より、自動搬送車１００の旋回半径ＳＲによって定まることがわかる。

一方、図８は、自動搬送車１００と台車２００が干渉しないで走行できるような、自動搬送車１００に対する台車２００の相対的な位置関係を示した図である。自動搬送車１００と台車２００は、連結機構１０６によって連結されている。本実施例においては、自動搬送車１００と台車２００が干渉しないで走行できるようにするためには、機械的寸法の条件から、台車２００の位置を自動搬送車１００に対して点線で示された範囲８００の中に保てばよい。

本実施例における連結機構１０６は前述のように関節状の機構であり、そのため自動搬送車１００と台車２００の位置関係は連結点１０８を中心とした相対角度によって定まる。そこで、台車２００を範囲８００の中に保つことのできる最大の相対角度をθｍとする。
本実施例においては、自動搬送車１００と台車２００の相対角度θを｜θ｜＜θｍの範囲に保つことによって、自動搬送車１００と台車２００を干渉しないように走行させることができる。自動搬送車１００と台車２００の相対角度θは、（数３）より、自動搬送車１００の旋回半径ＳＲと台車２００の旋回半径ＣＲによって決まる。また、台車２００の旋回半径ＣＲは（数２）より、自動搬送車１００の旋回半径ＳＲによって決まる。さらに、自動搬送車１００の旋回半径ＳＲは（数１）より、自動搬送車１００の左右の駆動輪１０２、１０２の単位時間当たりの回転数ＲＬとＲＲによって決まる。
そこで、｜θ｜＜θｍを満たすような自動搬送車１００の旋回半径の最小値ＳＲｍｉｎをあらかじめ求めておき、自動搬送車１００に台車２００が連結されている場合には、自動搬送車１００の旋回半径ＳＲがＳＲｍｉｎよりも大きくなる範囲で左右の駆動輪１０２、１０２の回転数を決定することで、台車２００が連結されていない場合と異なる走行経路を走行させ、自動搬送車１００と台車２００が干渉せずに効率的な搬送を実現できる。

図９は、自動搬送車１００に台車２００が連結されている場合と、されていない場合での、自動搬送車１００の制御の違いを示すフローチャートである。
図９において、自動搬送車１００の電源が入れられ起動すると（ステップ９００）、走行開始トリガ待ち状態（ステップ９０１）となり、走行開始トリガの有無をチェックする（ステップ９０２）。
もし走行開始トリガがなければ（ステップ９０２−Ｎｏ）、走行開始トリガ待ち状態（ステップ９０１）に戻る。
一方、もし走行開始トリガがあれば（ステップ９０２−Ｙｅｓ）、台車２００が連結されているかチェックする（ステップ９０３）。
もし台車２００が連結されていることが検出されたならば（ステップ９０３−Ｙｅｓ）、前述の方式に従って台車２００連結走行時の走行軌跡を生成し（ステップ９０４）、これに基づいて走行する（ステップ９０５）。走行した結果、目標点に到達したかどうかをチェックし（ステップ９０６）、目標点に到達したならば（ステップ９０６−Ｙｅｓ）、走行開始トリガ待ち状態（ステップ９０１）に戻る。もしまだ目標点に到達していないならば（ステップ９０６−Ｎｏ）、再度連結走行時の走行軌跡を生成し（ステップ９０４）、走行する（ステップ９０５）。
一方、もし台車２００が連結されていることが検出されなかったならば（ステップ９０３−Ｎｏ）、単独走行時の走行軌跡を生成し（ステップ９０７）、走行する（ステップ９０８）。走行した結果、目標点に到達したかどうかをチェックし（ステップ９０９）、目標点に到達したならば（ステップ９０９−Ｙｅｓ）、走行開始トリガ待ち状態（ステップ９０１）に戻る。もしまだ目標点に到達していないならば（ステップ９０９−Ｎｏ）、再度単独走行時の走行軌跡を生成し（ステップ９０７）、走行する（ステップ９０５）。
なお、本実施例における自動搬送車１００は向きが固定された２つの駆動輪１０２、１０２と自在キャスタ１０３，１０３を備えているものとしたが、これに限定される必要はなく、例えば下記のような構成であってもよい。

図１０（ａ）に示した自動搬送車１００は、舵角を制御できる駆動輪１０２ａ，１０２ａと、向きが固定されたキャスタ１０３ｂ，１０３ｂを備えている。この自動搬送車１００は、駆動輪１０２ａ、１０２ａの舵角によって定まる円弧状の軌跡を走行する。
また、図１０（ｂ）に示した自動搬送車１００は、向きが固定された駆動輪１０２ｂと、舵角を制御できるキャスタ１０３ｃと、自在キャスタ１０３ａ、１０３ａを備えている。この自動搬送車１００は、キャスタ１０３ｃの舵角によって定まる円弧状の軌跡を走行する。
上記の自動搬送車のように、舵角を制御できる車輪を備えた自動搬送車であっても、その走行軌跡は円弧状となることから、その旋回半径が適切な範囲となるように制御することによって、連結された台車を図８に示した範囲に保って牽引することができる。また、上記以外の構成の移動機構を有する自動搬送車であっても、本実施例と同様に、適切な範囲の旋回半径を持つ円弧状の走行軌跡を走行させることによって、連結された台車を図８に示した範囲に保って牽引することができる。

また、本実施例では台車の位置を図８に示す範囲８００に保って走行するようにしたが、これとは異なる範囲に台車の位置を保って走行するようにしてもよい。このような場合の例を図１１に示す。

図１１において、自動搬送車１００と台車２００は、関節状の連結機構１０６によって連結されている。また、自動搬送車１００の周囲には、自動搬送車１００よりも若干大きめの停止範囲１２０が設定されており、自動搬送車１００が備える外界センサ１０４（図では前方方向に１個設けたものが示されているが、外界センサは四方に複数設けてもよい）によって自機以外の物体がこの停止範囲１２０の内部に検出された場合には、自動搬送車１００は走行を停止するように制御する。このように停止範囲１２０を設定することは、自動搬送車１００の制御において、障害物との接触を避けるために有効な手法である。
このような場合には、台車２００が停止範囲１２０に入った時点で、自動搬送車１００は走行を停止するため、搬送の効率が低下する。そのため、台車２００が停止範囲１２０に入らない範囲に保って走行することが望ましい。
台車２００が停止範囲１２０に入らないように自動搬送車１００を走行させるためには、台車２００の位置を、自動搬送車１００に対して点線で示された範囲１２１の内部に保てばよい。この範囲１２１は、自動搬送車１００と台車２００の機械的寸法と、停止範囲１２０の大きさによって決まる。このとき、台車２００の位置が範囲１２１の内部に保たれるような、自動搬送車１００と台車２００の最大の相対角度をθＬとすると、自動搬送車１００と台車２００の相対角度θを｜θ｜＜θＬの範囲に保つことによって、自動搬送車１００と台車２００が干渉しないように走行させることができる。そのためには、本実施例で示した方法と同様に、自動搬送車１００の左右の駆動輪１０２、１０２の回転数を適切な範囲で決定すればよい。

図１１に示した停止範囲１２０は、あらかじめ一定の範囲として設定してもよい。あるいは、自機の状態や外界センサ１０４によって得られた情報に従い、各瞬間において逐次設定してもよい。例えば、走行速度が速い場合や、走行している路面の状態が悪い場合には、そうでない場合に比べて停止範囲１２０を広げることによって、より効果的に搬送の効率を向上させることができる。

実施例１では、向きが固定されたキャスタを備えた台車を牽引する自動搬送車の例を示したが、本発明の実施にあたっては、必ずしもこのような構成が必須ではない。以下では、台車が備える車輪が全て自在キャスタである場合の本発明の実施例を示す。尚、前記実施例１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１２は、本実施例における自動搬送車１００と、この自動搬送車１００が連結して搬送することのできる台車２００の構成を示している。

この自動搬送車は実施例１における自動搬送車１００と同様に、移動機構１０１、連結機構１０６、連結検出センサ１０７、外界センサ１０４、制御装置１０５を備えている。また、本実施例における自動搬送車１００は、連結されている台車２００との相対角度を計測する角度センサ１１０を備えており、計測された結果は制御装置１０５に伝えられる。
本実施例における制御装置１０５は、外界センサ１０４によって取得された情報に基づいて得られる自動搬送車１００の現在の位置と、目標となる位置と、同じく外界センサ１０４によって得られた自動搬送車１００の周辺の状況とに基づいて移動機構１０１に対して走行制御信号を送信して、走行制御を行う。さらに、連結検出センサ１０７によって台車２００が自動搬送車１００に連結されていることが検出された場合には、上記に加えて角度センサ１１０（図１３）によって得られる自動搬送車１００と台車２００との相対角度の情報も用いて、自動搬送車単独で走行する場合と異なる経路を走行し、台車２００を牽引して搬送できるようにする。

図１３は、図１２の構成を上面から見て、本実施例の自動搬送車１００が備える車輪および連結装置と、台車が備える車輪の構成を示した図である。
自動搬送車１００は、実施例１における自動搬送車１００と同様に、向きが固定された２つの駆動輪１０２，１０２と、２つの自在キャスタ１０３，１０３を備えている。駆動輪１０２、１０２の回転数はそれぞれ独立に制御できる。
また、台車２００は４つの自在キャスタ２０２，２０２，２０３，２０３を備えている。
自動搬送車１００は実施例１の自動搬送車１００と同様の連結機構１０６を備えている。すなわち、連結機構１０６はアーム状の機構であり、その先端部分に開けられた穴を台車に備えられたピン２０４に引っ掛けることによって、自動搬送車１００と台車２００とを連結する。
角度センサ１０９は、台車２００に備えられたピン２０４の、連結機構１０６に対する回転角度を計測することによって、自動搬送車１００と台車２００との相対角度θを検出する。

図１４は、このような自動搬送車１００と台車２００を連結して走行させた場合の動作を示す図である。自動搬送車１００の移動機構は実施例１における自動搬送車１００が備える移動機構１０５と同様の構成である。したがって自動搬送車１００の走行軌跡は、左右輪の回転数が等しい場合には直線になり、そうでない場合には図６に示したものと同様に円弧となる。
移動前の自動搬送車１００と台車２００の相対角度をθ_０とする。この状態から、自動搬送車１００を、円弧状の軌跡１４１に沿って走行させる。このときの走行距離をＬＤとする。また、自動搬送車１００の旋回半径をＳＲとする。また、移動前の自動搬送車１００の左右の駆動輪の中心を結ぶ直線と、破線にて示す移動後の自動搬送車１００の左右の駆動輪の中心を結ぶ直線のなす角をφとする。明らかに、φ＝ＬＤ÷ＳＲ（ｒａｄ）＝ＬＤ÷ＳＲ×１８０÷π（ｄｅｇ）である。
この実施例においては、台車２００は、自動搬送車１００の走行に追従して走行するが、台車２００が備える車輪は全て自在キャスタであるため、破線にて示す移動後の台車２００の位置は必ずしも１箇所には定まらず、ある範囲の中に収まることになる。具体的には、自動搬送車１００の牽引にも関わらず全く向きを変えずに平行移動した場合の台車２００の位置１４５から、移動後の自動搬送車１００の向きと全く同じ向きとなる位置１４６までの間である。

ここで、向きを変えずに平行移動した場合の台車２００の位置１４５と自動搬送車１００の相対角度をθ_１とする。幾何学的関係より、θ_１＝θ_０＋φである。一方、自動搬送車１００と全く同じ向きへ移動した場合の台車２００の位置１４６と自動搬送車１００の相対角度は明らかに０°である。
破線にて示す移動後の台車２００の位置１４５及び位置１４６の状態は、いずれも極端な場合であり、一般には台車２００は向きを変えながら自動搬送車１００に追従する。したがって、移動後の自動搬送車１００と台車２００の相対角度θは、一般に０≦θ≦θ_０＋φとなる。

φは、軌跡１４１の半径ＳＲが大きいほど小さくなる。したがって一般に、自動搬送車１００と、牽引される台車２００の相対角度θは、軌跡１４１の半径ＳＲが大きいほど小さくなる。一方、本実施例において自動搬送車１００と台車２００が干渉せずに走行できる範囲は実施例１の場合と同じく図８の範囲８００で表される。したがって自動搬送車１００と台車２００の相対角度θが図８に示した角度、すなわちθｍに対して｜θ｜＜θｍを満たすならば、台車の位置は図８の範囲８００の中に保たれ、自動搬送車１００と台車２００は干渉せずに走行することができる。

そこで、本実施例における自動搬送車１００は、角度センサ１０９によって計測された自動搬送車１００と台車２００の相対角度をもとに、相対角度が大きいほど旋回半径ＳＲが大きくなるような制御を行うことで、自動搬送車１００と台車２００が干渉しないように走行できるようにする。具体的には、例えば、αを適当な定数として、ＳＲ ＞ α／（θｍ−θ）となるように自動搬送車１００を制御すればよい。実施例１で示したように、このような制御は自動搬送車の左右の駆動輪１０２，１０２の回転数を制御することによって実現することができる。

なお、本実施例における自動搬送車は、向きが固定された２つの駆動輪１０２、１０２と自在キャスタ１０３，１０３を備えているものとしたが、実施例１と同様、これに限定される必要はなく、例えば図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示されるような構成であってもよい。

また、本実施例においては、台車の位置を図８に示した範囲８００の内部に保つようにしたが、実施例１と同様、これとは異なる範囲に台車の位置を保つようにしてもよい。例えば、実施例１と同様、台車の位置を図１１に示した範囲１２１の中に保つようにしてもよい。

実施例２においては、連結された台車との相対角度を検出するセンサを備えた自動搬送車の例を示したが、自動搬送車と台車との距離を検出することで同様の制御を行うこともできる。以下では、連結された台車との距離を検出するセンサを備えた自動搬送車による本発明の実施例を示す。尚、前記実施例１、２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１５は、本実施例における自動搬送車１００と、この自動搬送車１００が連結して搬送することのできる台車２００の構成を示している。
この自動搬送車１００は実施例１における自動搬送車１００と同様に、移動機構１０１、連結機構１０６、連結検出センサ１０７、外界センサ１０４、制御装置１０５を備えている。また、本実施例における自動搬送車１００は、連結されている台車との距離を計測する距離センサ１１１を備えており、計測された結果は制御装置１０５に伝えられる。

本実施例における制御装置１０５は、外界センサ１０４によって取得された情報に基づいて得られる自動搬送車１００の現在の位置と、目標となる位置と、同じく外界センサ１０４によって得られた自動搬送車１００の周辺の状況とに基づいて移動機構１０１に対して走行制御信号を送信して、走行制御を行う。さらに、連結検出センサ１０７によって台車２００が自動搬送車１００に連結されていることが検出された場合には、上記に加えて距離センサ１１１によって得られる、自動搬送車１００と台車２００との距離の情報も用いて、自動搬送車単独で走行する場合と異なる経路を走行し、台車２００を牽引して搬送できるようにする。

図１６は、図１５の構成を上から見て、本実施例における自動搬送車が備える距離センサが計測する部分を具体的に示した図である。
自動搬送車１００が備える車輪は、実施例１および実施例２と同様に、向きが固定され、回転数を独立に制御できる２つの駆動輪１０２、１０２と、２つの自在キャスタ１０３、１０３を備えている。また、台車２００は４つの自在キャスタ２０２，２０２，２０３，２０３を備えている。
自動搬送車１００は実施例１および実施例２の自動搬送車１００と同様の連結機構１０６を備えている。
距離センサ１１１は、台車２００の、自動搬送車１００に近い側の２つの角までの距離Ｌ１，Ｌ２を計測する。

図１７は、自動搬送車１００と連結された台車２００について、距離センサ１１１によって計測された距離と、自動搬送車１００と台車２００が接触しない範囲の関係を示した図である。
自動搬送車１００と台車２００は、連結機構１０６によって連結されている。このとき、自動搬送車１００が備える距離センサ１１１は、台車２００の角までの距離を計測する。この距離をＤｃとする。また、このような台車が自動搬送車１００と接触している場合、すなわち台車２００が破線で示した位置にある場合に、距離センサ１１１が検出する距離をＤｓとする。また、自動搬送車１００と台車２００の相対角度をθとする。

距離Ｄｃは自動搬送車１００と台車２００の相対角度θが大きくなるほど短くなっていき、自動搬送車１００と台車２００が接触したときに最短距離すなわち距離Ｄｓとなる。一方、自動搬送車１００が備える移動機構は実施例１および実施例２で示した自動搬送車と同様の機構であり、台車２００が備える車輪は実施例２と同じく全て自在キャスタである。したがって、自動搬送車１００と台車２００を連結して走行させた場合の動作は図１４と同様となる。すなわち、自動搬送車１００と台車２００の相対角度θは、図１４に示したように、自動搬送車の走行軌跡１４１の半径ＳＲが大きいほど小さくなる。

そこで、本実施例における自動搬送車は、距離センサ１１１で計測された距離Ｄｃをもとに、Ｄｃが小さくなるほど旋回半径ＳＲが大きくなるような制御を行うことで、自動搬送車と台車が干渉せずに走行できるようにする。具体的には、例えば、βを適当な定数として、ＳＲ＞β／（ｄｃ−ｄｓ）となるように自動搬送車１００を制御すればよい。このような制御は実施例１および実施例２における自動搬送車と同様、左右の駆動輪の回転数を制御することによって実現することができる。

なお、図１７では表記の簡単のために、上から見て自動搬送車の右側に台車がある場合のみを示したが、反対側についても全く同様である。
なお、本実施例において、自動搬送車１００は１つの距離センサを備え、台車の角までの距離を測るものとしたが、必ずしもこの構成にとらわれるものではない。例えば複数のセンサによって台車までの距離を測ってもよい。また、台車の角以外の部分までの距離を測ってもよい。

このような構成の例を図１８に示す。自動搬送車１００は距離センサ１１１ａおよび１１１ｂを備えており、後方の台車２００までの距離ＬＬおよびＬＲをそれぞれ測っている。このような構成の場合にも、上記の実施例と同様に、距離ＬＬもしくは距離ＬＲが小さくなるほど旋回半径が大きくなるような制御を行うことで、自動搬送車１００と台車２００が干渉せずに走行するようにできる。
また、本実施例における自動搬送車１００は、向きが固定された２つの駆動輪と自在キャスタを備えているものとしたが、実施例１および実施例２と同様、これに限定される必要はなく、例えば図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示されるような構成であってもよい。
また、本実施例においては、台車を自動搬送車１００に接触しないような位置に保って走行するようにしたが、これとは異なる範囲に台車の位置を保つようにしてもよい。例えば、実施例１および実施例２と同様に、台車の位置を図１１に示した範囲１２１の中に保つようにしてもよい。

本発明においては、上記のような自動搬送車を用いて自動搬送車システムを構築することができる。その発明においても単一性のある発明が完成している。つまり、本発明の自動搬送車システムは、自機を移動させる移動機構と、前記移動機構の制御を行う制御装置とを備えた自動搬送車を用いた自動搬送車システムであって、自動搬送車は、台車と連結および切り離しができる連結機構と、前記台車が連結されているか否かを検出する手段と、自機に前記台車が連結されているかいないかを判別する手段とを備えている。そのような自動搬送車システムの場合は、当該判別手段により前記台車が連結されていないと判断した場合には、通過が可能なパスであっても、台車が連結されている場合には、カーブの半径が維持できないと判断されたり、回避不能の障害物と判断される場合はおおいものである。その際には、台車が連結されていると判断した場合と異なる走行経路を走行する、つまり、大きく障害物を回避するルートを採るか、別の経路パス（例えば、大きな通路のみからなる経路パス）を走行するように制御することにより、台車が連結されていない場合も、連結されている場合にも効率的な経路の選択が可能となるものである。

本発明の自動搬送車システムの実施例を図１９を用いて説明する。図１９は、台車２００を連結した自動搬送車１００が、スタート点から目標点３０１へ走行する際の走行可能な経路を探索する手法を説明するものであり、平面的に配置された倉庫或いは生産装置エリア３５０ａ乃至３０５ｄの間の経路Ａ乃至Ｄが示されている。

台車２００を連結した自動搬送車１００がスタート点から目標点３０１へ走行する際に、走行可能な経路が探索される。走行可能な経路は、倉庫或いは生産装置エリア３５０ａ乃至３０５ｄの平面的配置は予め分かっていることから、経路Ａ乃至Ｄが候補経路として特定され、それらの候補経路の中から走行経路を探索する。最短経路は、経路Ａ及び経路Ｂである。本発明の自動搬送車システムでは、まず、経路Ａ及び経路Ｂの走行可能性を判断する。まず、経路Ａは、走行経路上に障害物等は存在していないので走行可能性を判断する。その際、自動搬送車１００は、台車２００を連結しているか否かを判断し、台車２００を連結していることから、比較的狭い間隔で配置されていることから倉庫或いは生産装置エリア３５０ｃ及び３０５ｄの間の経路Ａはカーブの曲率が小さ過ぎて台車を連結している場合には曲がりきれないとして経路Ａは走行経路としては選択されない。次に、経路Ｂの走行可能性を判断する。その際、自動搬送車１００は、備えられている外界センサにより、周囲の状況を判断して走行中の自動搬送車１００ａを認知し、渋滞の可能性ありと判断して経路Ｂの選択は行わない。

そこで、経路Ｃまたは経路Ｄが、走行可能な経路として直進走行を開始する。少し、走行すると、自動搬送車１００は、備えられている外界センサにより周囲の状況を判断して走行中の自動搬送車１００ｂを認知し、渋滞の可能性ありと判断して、やはり、経路Ｂの選択は行わない。そこで、一番遠回りの経路であるが、経路Ｄを選択して目標点３０１に向かうことになる。障害物は、他の自動搬送車のみではなく、人物や経路近傍に積載された部品等である場合もある。これは、自動搬送車１００の外界センサにより、走行中に認識判断することができる。しかしこれに限らず、各自動搬送車の位置は、本発明の自動搬送車システムとして認識する方式を採用することもできる。

本発明の自動搬送車システムにおいて、以上のような走行経路の選択を実施させるためには、自動搬送車の外界センサの設置が有効であり、その外界センサによって移動経路上に障害物を検出した場合、或いは、通行不能と判断した場合には、前記自動搬送車はその移動経路を変更して障害物を回避する、或いは、通行可能な別ルートを走行するように制御することができる。本発明の自動搬送車システムは、指定された目標点に対して、最短時間（最短距離）の経路、障害のない経路、渋滞していない経路等により、走行可能な経路を探索して走行する。その際に、本発明の自動搬送車システムは、台車を連結しているか否かにより、カーブの曲率を走行可能な経路の選択基準として採用するものである。

尚、本実施例においては台車を牽引する駆動輪を有する自動搬送車としたが、これに限定せず、台車の牽引を可能とする自律移動可能な移動体であればその形態は適宜選択すればよい。

１００ 自動搬送車
１０１ 移動機構
１０４ 外界センサ
１０５ 制御装置
１０６ 連結機構
１０７ 連結検出センサ（連結検出手段）
２００ 台車
θ 自動搬送車と台車の相対角度
ＳＲ 自動搬送車の旋回半径
８００ 自動搬送車と台車が接触しない範囲
１１０ 角度センサ（台車相対角度検出手段）
１１１ 距離センサ（台車連結距離検出）
Ｄｃ 自動搬送車と台車の距離
Ｄｓ 自動搬送車と台車の距離

Claims (4)

1. 自機を移動させる移動機構と、自機の周囲の情報を取得する外界センサと、前記外界センサによって得られた情報に基づいて自機の走行経路を決定し、前記移動機構の制御を行う制御装置と、台車と連結および切り離しができ、かつ自機と台車の相対角度が可変である連結機構と、前記台車が連結されているか否かを検出する台車連結検出手段とを備え、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記台車が連結されていない場合よりも大きい旋回半径で走行するものであり、
   更に、自機と自機に連結された前記台車との相対角度を検出する台車相対角度検出手段を備え、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記制御装置は、前記台車相対角度検出手段により検出された角度に基づき走行経路を決定することを特徴とする自動搬送車。
2. 請求項１に記載の自動搬送車であって、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記台車相対角度検出手段によって測定された自機と台車の相対角度が大きいほど大きい旋回半径で走行することを特徴とする自動搬送車。
3. 自機を移動させる移動機構と、自機の周囲の情報を取得する外界センサと、前記外界センサによって得られた情報に基づいて自機の走行経路を決定し、前記移動機構の制御を行う制御装置と、台車と連結および切り離しができ、かつ自機と台車の相対角度が可変である連結機構と、前記台車が連結されているか否かを検出する台車連結検出手段とを備え、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記台車が連結されていない場合よりも大きい旋回半径で走行するものであり、
   更に、自機と自機に連結された前記台車との距離を検出する台車連結距離検出手段とを備え、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記制御装置は、前記台車連結距離検出手段により検出された距離に基づき走行経路を決定することを特徴とする自動搬送車。
4. 請求項３に記載の自動搬送車であって、自機に対して前記台車が連結されている場合には、前記台車連結距離検出手段によって測定された自機と台車の距離が短いほど大きい旋回半径で走行することを特徴とする自動搬送車。
   

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