JP6137005B2 - 搬送ロボット及び搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は搬送ロボット及び搬送方法に関し、特に棚に置かれた荷物を搬送可能な搬送ロボット及び搬送方法に関する。

近年、工場や倉庫などで荷物等を搬送する搬送ロボットの開発が進められている。特許文献１には、小さな操作力で重い荷物を効率よく積載、荷下ろしすることを目的とした搬送ロボットが開示されている。

特許文献１に開示されている搬送ロボットは、走行部を備えた荷台と、荷物をハンドリングするアームとを有する。アームは、床面上の荷物の縁部を引き上げて荷物を傾斜姿勢とした後、荷物の裏面が荷台の縁により荷重支持された状態で荷台側に引き込んで荷物を荷台上に載置するように構成されている。

特開２００８−０２３６３９号公報

搬送ロボットが使用される工場や倉庫などでは、高さが異なる棚に荷物が置かれている場合が多い。このため、高さが異なる棚に置かれている荷物を搬送することができる搬送ロボットが必要とされている。しかしながら、特許文献１に開示されている搬送ロボットは、床面に置かれた荷物の搬送を想定している。このため、高さが異なる棚に置かれている荷物を搬送することは困難であるという問題がある。

上記課題に鑑み本発明の目的は、任意の高さの棚に置かれた荷物を搬送可能な搬送ロボット及び搬送方法を提供することである。

本発明にかかる搬送ロボットは、自律移動可能な台車と、前記台車の上側に配置された荷台部と、前記台車と前記荷台部との間に設けられ、前記荷台部を昇降する第１の昇降機構と、前記荷台部に対して昇降可能に構成されたロボットアームと、を備える。

本発明にかかる搬送方法は、台車と、当該台車の上側に配置された荷台部と、当該荷台部に荷物を移動するロボットアームと、を備える搬送ロボットを用いた荷物の搬送方法であって、搬送対象である荷物が載置されている第１の棚に移動し、前記荷台部の載置面の高さと前記荷物が載置されている前記第１の棚の載置面の高さとが略同一となるように、前記荷台部の載置面の高さを制御し、前記ロボットアームを用いて前記荷物を前記第１の棚から前記荷台部に移動する。

本発明では、搬送ロボットが備える荷台部の高さを昇降することができるように構成している。よって、荷物が置かれている棚の高さに応じて、荷台部の高さを調整することができるので、任意の高さの棚に置かれた荷物を搬送することができる。

本発明により、任意の高さの棚に置かれた荷物を搬送可能な搬送ロボット及び搬送方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる搬送ロボットを説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットを説明するための上面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットのシステム構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作（荷物を取り出す動作）を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作（荷物を載置する動作）を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態１にかかる搬送ロボットの動作を説明するための側面図である。 実施の形態２にかかる搬送ロボットの動作を説明するための上面図である。 実施の形態２にかかる搬送ロボットの動作を説明するための上面図である。 実施の形態２にかかる搬送ロボットの動作を説明するための上面図である。 実施の形態２にかかる搬送ロボットの動作を説明するための上面図である。 実施の形態２にかかる搬送ロボットの動作を説明するための上面図である。 実施の形態２にかかる搬送ロボットの動作を説明するための上面図である。 実施の形態２にかかる搬送ロボットの変形例を説明するための上面図である。 実施の形態２にかかる搬送ロボットの変形例を説明するための側面図である。 実施の形態２にかかる搬送ロボットの変形例を説明するための上面図である。 図１１に示す搬送ロボットの動作を説明するための上面図である。 図１１に示す搬送ロボットの動作を説明するための上面図である。

＜実施の形態１＞
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。
図１および図２はそれぞれ、実施の形態１にかかる搬送ロボットを説明するための側面図および上面図である。図１、図２に示すように、本実施の形態にかかる搬送ロボット１は、台車１１、昇降機構（第１の昇降機構）１２、荷台部１３、ロボットアーム１４、及び画像取得部１７を備える。

台車１１は車輪１５を備えており、床面を自律移動可能に構成されている。例えば、台車１１は全方位に移動可能に構成されている。

昇降機構１２は、台車１１と荷台部１３との間に設けられており、荷台部１３を昇降することができるように構成されている。つまり、昇降機構１２は、荷台部１３を上下方向に移動することができるように構成されている。

荷台部１３は、台車１１の上側に配置されており、荷物を載置することができるように構成されている。荷台部１３の載置面の高さは、昇降機構１２を用いて調整することができる。また、荷台部１３には、載置された荷物の底面と荷台部１３の載置面との間の摩擦を低減させるための突起部１６が載置面全体に形成されている。突起部１６は、荷台部１３の載置面上を荷物が移動する際に回転するように構成されていてもよい。なお、突起部１６は必須ではなく、例えば荷台部１３の載置面と荷物の底面との間の摩擦係数が十分に小さい場合は、突起部１６を設ける必要はない。

また、荷台部１３は、搬送ロボット１を平面視した際に、荷台部１３の占める範囲が台車１１の占める範囲よりも大きくなるように構成することが好ましい。このように構成することで、棚から荷物を移動する際に、荷台部１３の端部が棚の端部と確実に接するようにすることができる。

ロボットアーム１４は、棚に置かれている荷物を荷台部１３に移動したり、荷台部１３に置かれている荷物を棚に移動したりすることができるように構成されている。ロボットアーム１４は、複数のリンク２３_１〜２３_３と複数の関節２５_１〜２５_３と把持部２４とを備えるアーム部２６（スカラ型アーム）、および柱状部材２１と昇降部２２とを備える昇降機構（第２の昇降機構）２７とを備える。昇降機構２７は荷台部１３に取り付けられているので、ロボットアーム１４が備えるアーム部２６は、荷台部１３に対して上下方向に移動することができる。

昇降部２２は、柱状部材２１に沿って上下方向に移動可能に構成されている。昇降部２２にはリンク２３_１が連結されている。リンク２３_１およびリンク２３_２は、関節２５_１を用いて水平面内において回動可能に連結されている。リンク２３_２およびリンク２３_３は、関節２５_２を用いて水平面内において回動可能に連結されている。リンク２３_３および把持部２４は、関節２５_３を用いて水平面内において回動可能に連結されている。つまり、ロボットアーム１４は、把持部２４の水平面内における位置を決定することができるように３自由度（関節２５_１〜２５_３）で構成され、また把持部２４の鉛直方向における位置を決定することができるように１自由度（昇降機構２７）で構成されている。このとき、関節２５_１を荷台部１３の中央部付近に配置することで（図２参照）、把持部２４の移動範囲を荷台部１３の全範囲、すなわち荷台部１３の周囲の４辺を含む範囲とすることができる。

把持部２４は、荷物の端部（具体的には、荷物の側壁の上端部）を把持することができるように構成されている。関節２５_１〜２５_３および把持部２４には、関節２５_１〜２５_３および把持部２４をそれぞれ駆動するためのアクチュエータ（サーボモータなど）が設けられている。

なお、上記で説明したロボットアーム１４の構成は一例であり、本実施の形態では、棚に置かれている荷物を荷台部１３に移動したり、荷台部１３に置かれている荷物を棚に移動したりすることができるのであれば、ロボットアームの構成はどのような構成であってもよい。また、図１に示した例では、ロボットアーム１４を荷台部１３に取り付けている場合を示したが、本実施の形態では、ロボットアーム１４を台車１１に取り付けるようにしてもよい。換言すると、図１に示した例では、柱状部材２１を荷台部１３に取り付けている場合を示したが、本実施の形態では、柱状部材２１を台車１３に取り付けるようにしてもよい。

画像取得部１７は、柱状部材２１の上端に取り付けられている。画像取得部１７は、棚に載置されている荷物の位置や形状を認識したり、荷台部１３に載せた荷物の位置や形状を認識したりするために設けられている。また、画像取得部１７は、荷台部１３の載置面と棚の載置面とを検出する載置面検出部としても機能する。また、本実施の形態では、画像取得部１７を用いて、台車１１が自律移動するための情報を取得するようにしてもよい。台車が自律移動するための情報としては、例えば台車の自律移動を支援するためのマーカ（つまり、経路情報が格納されたマーカ）等が挙げられる。なお、図１に示した例では、画像取得部１７を柱状部材２１の上端に取り付けている場合を示したが、画像取得部１７は、必要な情報を取得することができるのであればどのような場所に取り付けてもよい。

図３は、本実施の形態にかかる搬送ロボット１のシステム構成を示すブロック図である。図３に示すように、画像取得部１７で取得した画像情報は制御部１８に供給される。また、センサ１９で取得した情報は制御部１８に供給される。例えば、センサ１９は、荷台部１３の鉛直方向における位置を検出するためのセンサや把持部２４の位置（３次元座標における位置）を検出するためのセンサである。把持部２４の水平面内における位置は、例えば、各関節２５_１〜２５_３に回転角センサを設けることで検出することができる。また、把持部２４の鉛直方向における位置は、例えば、昇降部２２に変位センサを設けることで検出することができる。

制御部１８は、台車制御部１８_１、載置面制御部１８_２、及びロボットアーム制御部１８_３を備える。台車制御部１８_１は、台車１１が自律移動するように、台車１１を制御することができる。例えば、台車制御部１８_１は、画像取得部１７で取得した経路情報や予め設定された経路情報を用いて台車１１の経路を決定し、この決定した経路に従って台車１１が移動するように、台車１１を制御してもよい。また、台車制御部１８_１は、画像取得部１７で取得した荷物の位置情報とセンサ１９で取得した把持部２４の位置情報とを用いて、把持部２４で荷物を把持可能な位置までの経路を決定し、この決定した経路に従って台車１１が移動するように、台車１１を制御してもよい。

載置面制御部１８_２は、ロボットアーム１４を用いて荷物を棚から荷台部１３に又は荷台部１３から棚に移動させる際、荷台部１３の載置面の高さが棚の載置面の高さと略同一になるように、荷台部１３の載置面の高さを制御する。具体的には、載置面制御部１８_２は、画像取得部（載置面検出部）１７から、荷台部１３の載置面の位置情報（高さ情報）と棚の載置面の位置情報（高さ情報）とを取得する。そして、荷台部１３の載置面の高さと棚の載置面の高さとが略同一になるように、昇降機構１２を制御する。

ここで、荷台部１３の載置面の高さと棚の載置面の高さとが略同一である場合とは、荷台部１３の載置面の高さと棚の載置面の高さとが同一である場合に加えて、荷台部１３と棚との間で荷物を移動することができる程度に、荷台部１３の載置面の高さと棚の載置面の高さとが近い状態である場合を含んでいる。

ロボットアーム制御部１８_３は、ロボットアーム１４を制御する。つまり、ロボットアーム制御部１８_３は、アーム部２６および昇降部２２を制御して、把持部２４を所定の位置まで移動させる。また、ロボットアーム制御部１８_３は、把持部２４が荷物を把持している状態となるように、又は把持部２４が荷物を把持していない状態となるように制御する。

このように、本実施の形態にかかる搬送ロボット１では、画像取得部１７で取得した画像情報およびセンサ１９で取得した各種情報に基づいて、制御部１８が、台車１１、昇降機構１２、及びロボットアーム１４を制御するように構成している。このような構成とすることで、搬送ロボット１は、所定の棚に置かれている荷物を取り出したり、所定の棚に荷物を載置したりすることができる。

また、搬送ロボット１は無線通信部２０を備えていてもよい。無線通信部２０は、搬送ロボット１を操作するための操作用端末２８と無線通信することができるように構成されている。例えば、無線通信部２０は、操作用端末２８から送信された制御情報（設定情報）を制御部１８に供給することができる。また、無線通信部２０は、制御部１８から供給された情報を操作用端末２８に供給することができる。

操作用端末２８は表示部（不図示）を備えており、表示部には搬送ロボット１の移動コース、搬送対象となっている荷物の位置情報、搬送ロボット１の状態（正常状態、異常状態）等が表示される。また、操作用端末２８が搬送ロボット１に対して教示情報を供給する際は、教示情報の供給状態を表示部に表示することができる。ここで、教示情報には、台車１１の経路、搬送対象となっている荷物の位置情報、荷物のサイズに関する情報、荷物の置き方に関する情報などが含まれる。なお、操作用端末２８は、搬送ロボット１に教示情報を供給することができるのであればどのような端末であってもよい。つまり、タブレット端末であってもよく、またパーソナルコンピュータであってもよい。

次に、本実施の形態にかかる搬送ロボット１の動作について説明する。まず、搬送ロボットが棚から荷物を取り出す動作について、図４に示すフローチャートおよび図５Ａ〜図５Ｅを用いて説明する。具体的には、図５Ａに示す棚３１に置かれている荷物３３を、搬送ロボット１の荷台部１３に移動させる動作について説明する。

図５Ａ〜図５Ｅに示す例では、荷物３３が棚３１の取り出し口側に移動するように、棚３１（シュータ）を傾斜させている。棚３１の取り出し口側の端部には、荷物３３の落下を防止するためのストッパ３２が設けられている。また、搬送ロボット１には、予め、台車１１の経路情報（自律移動の経路情報）、搬送対象となっている荷物の位置情報、荷物のサイズに関する情報、荷物の置き方に関する情報などの教示情報が供給されているものとする。

まず、図５Ａに示すように、搬送ロボット１は、搬送対象である荷物３３が載置されている棚３１の前に移動する（ステップＳ１）。このとき、搬送ロボット１は、予め教示された経路情報に従って棚３１の前に移動することができる。また、本実施の形態にかかる搬送ロボット１は、対象となる棚３１に設けられたマーカを用いて、棚３１の位置を認識するようにしてもよい。マーカの画像は、画像取得部１７を用いて取得することができる。更に、本実施の形態では、搬送ロボット１から棚３１に設けられたマーカが見える範囲ではマーカに記録された経路情報を用いて棚３１の位置へと移動し、搬送ロボット１から棚３１に設けられたマーカが見えない範囲では予め教示された教示経路に従って移動するようにしてもよい。

次に、図５Ｂに示すように、ロボットアーム１４を動かして、把持部２４を荷物３３の端部に移動させ、その後、把持部２４を用いて荷物３３の端部を把持する（ステップＳ２）。把持する荷物３３は、荷物３３や荷物３３の近傍に設けられたマーカ（つまり、荷物３３の位置を教示するためのマーカ）を用いて認識するようにしてもよい。マーカの画像は、画像取得部１７を用いて取得することができる。

そして、図５Ｃに示すように、ロボットアーム１４（把持部２４）を上方向に移動させて、荷物３３の底面がストッパ３２の上面よりも高くなるように荷物３３を持ち上げる（ステップＳ３）。このとき、荷台部１３の棚３１側の端部が、棚３１と更に近づくように（又は、接触するように）、台車１１を棚３１側に移動させる。

その後、図５Ｄに示すように、荷台部１３の載置面の高さと棚３１の載置面の高さとが略同一となるように、荷台部１３の載置面の高さを調整する（ステップＳ４）。図５Ｄに示す場合は、荷台部１３を上昇させることで、荷台部１３の載置面の高さと棚３１の載置面の高さとが略同一となるようにしている。

また、図５Ｄに示す場合は、棚３１の取り出し口側の端部にストッパ３２が設けられている。よってこの場合は、ストッパ３２の上端の高さと荷台部１３の載置面の高さとが略同一となるように、荷台部１３の載置面の高さを調整する。このとき、ストッパ３２の上端の高さよりも荷台部１３の載置面の高さが若干低くなるようにしてもよい。換言すると、荷台部１３の載置面が荷物３３の底面よりも若干低くなるようにしてもよい。このようにすることで、荷物３３を荷台部１３に安定的に移動させることができる。なお、本明細書において、「荷台部１３の載置面の高さと棚３１の載置面の高さとを略同一にする」には、「ストッパ３２の上端の高さと荷台部１３の載置面の高さとが略同一となるようにする」ことを含むものとする。

次に、図５Ｅに示すように、ロボットアーム１４を用いて、荷物３３を棚３１から荷台部１３に移動して、荷物３３を荷台部１３に載せる（ステップＳ５）。
以上で説明した動作により、棚３１に置かれている荷物３３を、搬送ロボット１の荷台部１３に移動させることができる。

なお、図５Ｂに示す動作の際、荷台部１３の高さと棚３１の載置面の高さとの差が大きい場合は、把持部２４で荷物３３を把持する前に、予め荷台部１３の高さと棚３１の載置面の高さとが近づくように、荷台部１３の高さを調整するようにしてもよい。

また、上記で示した例では、図５Ｄに示す動作の際に、荷台部１３の高さを調整（微調整）しているが、荷台部１３の最終的な高さ（つまり、図５Ｄに示す荷台部１３の高さ）がわかっているのであれば、把持部２４で荷物３３を把持する前（ステップＳ２の前）に荷台部１３の高さを調整するようにしてもよい。

また、上記で示した例では、図５Ｃに示す動作の際、つまりロボットアーム１４を上方向に移動させる際に、荷台部１３の棚３１側の端部が、棚３１と更に近づくように（又は、接触するように）、台車１１を棚３１側に移動させていた。しかし、台車１１を棚３１側に更に移動させる動作は、例えば、ステップＳ１において搬送ロボット１を棚３１の前に移動させた際に、荷台部１３を棚３１と接触させることで（又は、近づけることで）、省略することができる。

次に、搬送ロボットが棚に荷物を載置する動作について、図６に示すフローチャートおよび図７Ａ〜図７Ｅを用いて説明する。具体的には、図７Ａに示すように、搬送ロボット１の荷台部１３に置かれている荷物３３を、棚４１に移動させる動作について説明する。搬送先の棚４１は搬送元の棚３１よりも高い位置にある。また、図７Ａ〜図７Ｅに示す例では、荷物３３が投入口から離れる方向に移動するように棚４１（シュータ）を傾斜させている。また、搬送ロボット１には、予め、台車１１の経路情報（自律移動の経路情報）、搬送対象となっている荷物の位置情報、荷物のサイズに関する情報、荷物の置き方に関する情報などの教示情報が供給されているものとする。

まず、図７Ａ、図７Ｂに示すように、搬送ロボット１は、荷物３３の搬送先の棚４１の前に移動する（ステップＳ１１）。このとき、搬送ロボット１は、予め教示された経路情報に従って棚４１の前に移動することができる。また、本実施の形態にかかる搬送ロボット１は、対象となる棚４１に設けられたマーカを用いて、棚４１の位置を認識するようにしてもよい。マーカの画像は、画像取得部１７を用いて取得することができる。更に、本実施の形態では、搬送ロボット１から棚４１に設けられたマーカが見える範囲ではマーカに記録された経路情報を用いて棚４１の位置へと移動し、搬送ロボット１から棚４１に設けられたマーカが見えない範囲では予め教示された教示経路に従って移動するように構成してもよい。

また、搬送ロボット１が荷物３３を搬送する際、把持部２４で荷物３３の端部を把持した状態で搬送するようにしてもよい。このように、把持部２４で荷物３３の端部を把持した状態で搬送することで、搬送時の振動によって荷物３３が荷台部１３から落下したり、荷物３３の位置がずれたりすることを抑制することができる。

次に、図７Ｃに示すように、荷台部１３の載置面の高さと棚４１の載置面の高さとが略同一となるように、荷台部１３の載置面の高さを調整する（ステップＳ１２）。図７Ｃに示す場合は、荷台部１３を上昇させている。このとき、荷台部１３の載置面の高さが棚４１の載置面の高さよりも若干高くなるようにしてもよい。換言すると、荷物３３の底面よりも棚４１の載置面が若干低くなるようにしてもよい。このようにすることで、荷物３３を棚４１に安定的に移動させることができる。

次に、図７Ｄに示すように、ロボットアーム１４を用いて、荷物３３を荷台部１３から棚４１に移動する（ステップＳ１３）。このとき、搬送ロボット１は、画像取得部１７を用いて棚４１の投入口が他の荷物でふさがれていないことを確認した後に、荷物３３を荷台部１３から棚４１に移動するようにしてもよい。その後、搬送ロボット１は、図７Ｅに示すように、ロボットアーム１４を収容し、荷台部１３の高さを初期設定の位置へと戻す。
以上で説明した動作により、搬送ロボット１の荷台部１３に置かれている荷物３３を、棚４１に移動させることができる。

背景技術で説明したように、搬送ロボットが使用される工場や倉庫などでは、高さが異なる棚に荷物が置かれている場合が多い。このため、高さが異なる棚に置かれている荷物を搬送することができる搬送ロボットが必要とされている。しかしながら、特許文献１に開示されている搬送ロボットは、床面に置かれた荷物の搬送を想定している。このため、高さが異なる棚に置かれている荷物を搬送することは困難であるという問題があった。

そこで本実施の形態にかかる搬送ロボット１では、搬送ロボット１が備える荷台部１３の高さを昇降することができるように構成している。よって、荷物が置かれている棚の高さに応じて、荷台部１３の高さを調整することができるので、任意の高さの棚に置かれた荷物を搬送することができる。

また、本実施の形態にかかる搬送ロボット１では、図１に示すようにロボットアーム１４が荷台部１３に取り付けられている。よって、荷台部１３の高さが変化した場合であっても、荷台部１３とロボットアーム１４との相対的な位置関係を一定に保つことができるので、荷台部１３への荷物の搬入および荷台部１３からの荷物の搬出を安定的に行うことができる。

また、本実施の形態にかかる搬送ロボット１では、荷物３３を荷台部１３に移動させる際、図５Ｂ〜図５Ｅに示したように、ロボットアーム１４の把持部２４を用いて荷物３３の端部を把持して荷物３３の一方を持ち上げ、荷物３３の他方を引きずった状態で移動させている。よって、小さな出力のロボットアーム１４を用いた場合であっても、荷物３３を安定して移動させることができる。

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、任意の高さの棚に置かれた荷物を搬送可能な搬送ロボット及び搬送方法を提供することができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、棚から荷物を取り出した際の棚に対する荷物の向きと、その後、別の棚に荷物を置く際の棚に対する荷物の向きとが異なる場合について説明する。これ以外については、実施の形態１で説明した搬送ロボット１と同様であるので重複した説明は省略する。

図８Ａ〜図８Ｆは、本実施の形態にかかる搬送ロボットの動作を説明するための上面図である。図８Ａ〜図８Ｆでは、棚５０から荷物５２（平面視した際の形状が矩形状）を取り出し、その後、棚５１の破線５３に示す位置に荷物５２を置く場合について示している。つまり、荷物５２が棚５０に載置されている場合、荷物５２の長手方向が棚５０の奥行き方向（Ｘ方向）であるのに対して、棚５１に荷物５２を置く場合、荷物５２の長手方向が棚５１の幅方向（Ｘ方向）となる場合について説明する。

図８Ａに示すように、搬送ロボット１は、搬送対象である荷物５２が載置されている棚５０の前に移動し、ロボットアーム１４を動かして、把持部２４を用いて荷物５２の端部５５を把持する。つまり、把持部２４は、荷物５２の端部のうち、荷物５２のＸ方向の下流側の端部５５を把持する。その後、図８Ｂに示すように、ロボットアーム１４を用いて、荷物５２を棚５０から荷台部１３に（つまり、Ｘ方向に）移動する。なお、搬送ロボット１の荷物の取り出し動作については、実施の形態１で説明した場合（特に、図５Ａ〜図５Ｅ参照）と同様であるので、詳細な説明は省略する。

その後、図８Ｃに示すように、搬送ロボット１はＸ方向に移動する。そして、搬送ロボット１は、図８Ｃに示す位置からＹ方向（Ｘ方向とＹ方向は水平面内において直交している）に移動して棚５１の前で停止し、その後、ロボットアーム１４を用いて荷物５２を棚５１の破線５３に示す位置に移動することで、荷物５２を棚５１の破線５３に示す位置に置くことができる。しかし、図８Ｃに示すように、把持部２４が把持しているのは荷物５２の端部５５（短辺）であり、この場合は、荷物５２を棚５１に移動する際、ロボットアーム１４は荷物５２の側面５７側に力を加えて、荷物５２を移動することになる。このため、ロボットアーム１４が棚５１に荷物５２を移動する際、安定的に荷物５２を移動することができない。

そこで本実施の形態では、図８Ｄに示すように、把持部２４の把持位置を荷物５２の端部５５（短辺側）から端部５６（長辺側）に変更している。つまり、把持部２４は、荷物５２の端部のうち、荷物５２のＹ方向の上流側の端部５６を把持する。このとき、荷物５２の長辺の中央部付近の端部５６を把持するようにする。

把持する位置を変更する際は、まず、画像取得部１７で荷物の位置情報を取得する。次に、変更先の把持位置を決定する。この場合は、荷物５２の端部５６（長辺側）を変更先の把持位置として決定する。その後、ロボットアーム１４を制御して、把持部２４の把持位置を端部５５から端部５６に変更する。このとき、把持部２４が荷物５２と干渉しないように、ロボットアーム１４を制御する。なお、把持位置の変更方法は、この方法に限定されることはない。例えば、荷物５２の位置の認識は、必ずしも画像取得部１７を用いて認識する必要はなく、例えば別に設けたセンサ等を用いて認識してもよい。

その後、図８Ｅに示すように、搬送ロボット１は荷物５２を載置するための棚５１の前に（つまり、Ｙ方向に）移動する。そして、図８Ｆに示すように、ロボットアーム１４を用いて、荷物５２を棚５１に移動する。このとき、把持部２４は、荷物５２の長辺の中央部付近を把持しているので、安定的に荷物５２を移動することができる。なお、搬送ロボット１が荷物を載置する動作については、実施の形態１で説明した場合（特に、図７Ａ〜図７Ｅ参照）と同様であるので、詳細な説明は省略する。

以上で説明したように、把持部２４の把持位置を変更することで、棚５０から荷物５２を取り出した際の荷物５２の向きとは異なる向きで、別の棚５１に荷物５２を置くことができる。

また、本実施の形態にかかる搬送ロボット１では、図９の上面図および図１０の側面図に示すように、荷台部１３の周囲の辺のうち、Ｘ方向（荷物の取り出し方向）の下流側の辺に、荷物５２を当接させて荷物５２の位置を決定するための凸部６１を設けてもよい。つまり、荷物５２を棚から取り出した際に、荷物５２の側面５７を凸部６１に当接させることで、荷物の位置を一定にすることができる。また、荷物の姿勢を整えることができる（すなわち、荷物５２の側面５７がＹ方向と平行になるようにすることができる）。

このように、凸部６１を設けて荷物５２の位置を一定にすることで、荷物５２の把持位置の変更（図８Ｃ、図８Ｄ参照）を確実に行うことができる（すなわち、成功率を向上させることができる）。

例えば、荷物５２を棚から取り出した後、荷物５２が凸部６１と当接する際に、ロボットアーム１４の関節２５_１〜２５_３にコンプライアンス（倣い機能）を持たせることで（つまり、関節２５_１〜２５_３をゆるくすることで）、凸部６１に沿って荷物５２を倣わせることができる。これにより、凸部６１の側面と荷物５２の側面５７とが平行になるようにすることができ、荷物５２の位置を一定にすることができる。コンプライアンス（倣い機能）を持たせるには、ロボットアームをソフト的に制御する方法と、ロボットアームの構造を工夫してハード的に倣わせる方法がある。ロボットアームの構造をハード的に倣わせる場合は、関節にバネを設ける方法や、指先に変形しやすく柔らかい部材を使用する等の方法がある。例えば、箱の一端をゆるくつかみながら箱を移動させることで、箱を引きずり移動する過程で、箱の向きを移動方法と平行な向きに倣わせることができる。

また、本実施の形態にかかる搬送ロボット１では、図１１の上面図に示すように、荷台部１３の周囲の辺のうち、Ｙ方向（荷物の押し出し方向）の上流側の辺に、荷物５２を当接させて荷物５２の位置を決定するための凸部６２を設けてもよい。この場合は、図１２Ａに示すように、把持部２４の把持位置を端部５６（長辺側）に変更した後（図８Ｄに対応）、図１２Ｂに示すように、ロボットアーム１４を用いて荷物５２を凸部６２側（Ｙ方向と反対側）に移動して、荷物５２の側面５８を凸部６２に当接させる。

これにより、荷物５２の位置を一定にすることができ、また、荷物の姿勢を整えることができる（すなわち、側面５８がＸ方向と平行になるようにすることができる）。このように凸部６２を設けて、荷台部１３に載置されている荷物５２の位置を一定にすることで、荷物５２の棚への移動（押し出し）を正確に行うことができる。

この場合も、荷物５２の側面５８を凸部６２の側面に当接させる際に、ロボットアーム１４の関節２５_１〜２５_３にコンプライアンス（倣い機能）を持たせることで（つまり、関節２５_１〜２５_３をゆるくすることで）、凸部６２に沿って荷物５２を倣わせることができる。これにより、凸部６２の側面と荷物５２の側面５８とが平行になるようにすることができ、荷物５２の位置を一定にすることができる。

なお、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、凸部６２を設けた場合は、荷物５２の側面５８を凸部６２の側面に当接させた後、再度、把持部２４で荷物５２を把持し直す必要がある。つまり、荷物５２の側面５８を凸部６２の側面に当接させる際は、ロボットアーム１４の関節２５_１〜２５_３にコンプライアンス（倣い機能）を持たせているので、再度、把持部２４で荷物５２を把持し直す必要がある。この場合は、図９、図１０に示した凸部６１を設けた場合と比べて工程数が多くなる。よって本実施の形態では、図９、図１０に示したように、Ｘ方向（荷物の取り出し方向）の下流側の辺に凸部６１を設けるほうが好ましい。

また、本実施の形態にかかる搬送ロボット１では、Ｘ方向（荷物の取り出し方向）の下流側の辺に凸部６１を設け、更に、Ｙ方向（荷物の押し出し方向）の上流側の辺に凸部６２を設けてもよい。このように、荷台部１３の周囲の辺のうちの２辺に凸部６１、６２を設けることで、荷物５２の位置をより確実に整えることができる。しかしこの場合は、凸部６１、６２が設けられている方向には荷物５２を搬出することができないので、荷物５２の搬出方向が限定されてしまう。

この点を考慮して、本実施の形態にかかる搬送ロボット１では、凸部６１、６２を収納する機構を設けてもよい。すなわち、荷物５２の位置を整える際に凸部６１、６２を突出させ、荷物５２を搬出する際に凸部６１、６２を収納するようにしてもよい。凸部に収納機構を設けた場合は、荷台部１３の周囲の４辺に凸部を設けてもよい。

以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１
１１ 台車
１２ 昇降機構（第１の昇降機構）
１３ 荷台部
１４ ロボットアーム
１５ 車輪
１６ 突起部
１７ 画像取得部
１８ 制御部
１８_１ 台車制御部
１８_２ 載置面制御部
１８_３ ロボットアーム制御部
１９ センサ
２０ 無線通信部
２１ 柱状部材
２２ 昇降部
２３_１〜２３_３ リンク
２４ 把持部
２５_１〜２５_３ 関節
２６ アーム部
２７ 昇降機構（第２の昇降機構）
２８ 操作用端末
３１、４１、５０、５１ 棚
３２ ストッパ
３３、５２ 荷物
６１、６２ 凸部

Claims (6)

1. 自律移動可能な台車と、
   前記台車の上側に配置された荷台部と、
   前記台車と前記荷台部との間に設けられ、前記荷台部を昇降する第１の昇降機構と、
   前記荷台部に対して昇降可能に構成されたロボットアームと、
   前記ロボットアームを制御するロボットアーム制御部と、を備え、
   前記ロボットアーム制御部は、
   荷物を第１の移動方向に移動して第１の棚から前記荷台部に前記荷物を移動する際、前記荷物の端部のうち、前記荷物の前記第１の移動方向の下流側の端部を把持部で把持した後、前記荷物を前記第１の移動方向に移動するように前記ロボットアームを制御し、
   前記第１の移動方向と水平面内において垂直な第２の移動方向に前記荷物を移動して前記荷台部から第２の棚に前記荷物を移動する際、前記荷物の前記第１の移動方向の下流側の端部から、前記荷物の前記第２の移動方向の上流側の端部に前記把持部の把持位置を変更した後、前記荷物を前記第２の移動方向に移動するように前記ロボットアームを制御する、
   搬送ロボット。
2. 前記ロボットアームは前記荷台部に取り付けられている、請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 前記ロボットアームは、
   前記荷物を把持する前記把持部を備えるアーム部と、
   前記アーム部を昇降する第２の昇降機構と、を備え、
   前記ロボットアームの前記第２の昇降機構は前記荷台部に取り付けられている、
   請求項２に記載の搬送ロボット。
4. 前記荷台部の載置面と棚の載置面とを検出する載置面検出部と、
   前記ロボットアームを用いて前記荷物を前記棚から前記荷台部に又は前記荷台部から前記棚に移動させる際、前記荷台部の載置面の高さが前記棚の載置面の高さと略同一となるように、前記荷台部の載置面の高さを制御する載置面制御部と、を備える、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の搬送ロボット。
5. 前記荷台部は、前記荷台部の周囲の辺のうち、前記第１の移動方向の下流側の辺および前記第２の移動方向の上流側の辺の少なくとも一辺に、前記荷物を当接させて前記荷物の位置を決定するための凸部を備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の搬送ロボット。
6. 台車と、当該台車の上側に配置された荷台部と、当該荷台部に荷物を移動するロボットアームと、を備える搬送ロボットを用いた荷物の搬送方法であって、
   搬送対象である荷物が載置されている第１の棚に移動し、
   前記荷台部の載置面の高さと前記荷物が載置されている前記第１の棚の載置面の高さとが略同一となるように、前記荷台部の載置面の高さを制御し、
   前記ロボットアームを用いて、前記荷物を第１の移動方向に移動して前記荷物を前記第１の棚から前記荷台部に移動し、
   前記荷物を載置する第２の棚に移動し、
   前記荷台部の載置面の高さと前記第２の棚の載置面の高さとが略同一となるように、前記荷台部の載置面の高さを制御し、
   前記ロボットアームを用いて、前記第１の移動方向と水平面内において垂直な第２の移動方向に前記荷物を移動して前記荷物を前記荷台部から前記第２の棚に移動し、
   前記荷物を前記第１の移動方向に移動して前記第１の棚から前記荷台部に前記荷物を移動する際、前記荷物の端部のうち、前記荷物の前記第１の移動方向の下流側の端部を前記ロボットアームの把持部で把持した後、前記荷物を前記第１の移動方向に移動し、
   前記第２の移動方向に前記荷物を移動して前記荷台部から前記第２の棚に前記荷物を移動する際、前記荷物の前記第１の移動方向の下流側の端部から、前記荷物の前記第２の移動方向の上流側の端部に前記ロボットアームの把持位置を変更した後、前記荷物を前記第２の移動方向に移動する、
   搬送方法。

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