JP6980637B2 - 無人搬送車、無人搬送車の制御方法、及びプログラム - Google Patents

無人搬送車、無人搬送車の制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、無人搬送車、無人搬送車の制御方法、及びプログラムに関する。
物流分野では人手不足やコスト削減のため、省人化の要望がある。例えば、かご台車のような搬送対象物の搬送を自動化する手法の一つとして、搬送対象物を無人搬送車により搬送させる手法が提案されている。また、無人搬送車としては、自己位置推定機能を有したガイドレスの無人搬送車が開示されている。このような無人搬送車には、かご台車を移動させる際に、障害物との接触などを避けて運搬移動動作の効率を高めることが期待されている。
特開2001−255939号公報 特開2012−122250号公報
本発明が解決しようとする課題は、運搬移動動作の効率の向上を図ることができる無人搬送車、無人搬送車の制御方法、及びプログラムを提供することである。
実施形態の無人搬送車は、車体と、移動機構と、動作制御部と、を持つ。車体は、搬送対象物と結合するためのものである。移動機構は、前記車体を移動させる。動作制御部は、前記移動機構を動作制御する。動作制御部は、疑似基準位置設定部と、経路取得部と、動作指令生成部と、駆動制御部と、を持つ。疑似基準位置設定部は、前記車体と前記搬送対象物との結合体の動作基準位置となる疑似基準位置を、前記車体の動作基準位置である車体基準位置とは異なる位置に設定する。経路取得部は、前記結合体の現在位置から目標位置までの移動経路を取得する。動作指令生成部は、前記疑似基準位置に基づいて、前記経路取得部によって取得された移動経路に沿って移動する前記結合体の動作を決定し、決定した前記結合体の動作を実現する車体動作に関する動作指令を生成する。駆動制御部は、前記動作指令に基づいて、前記移動機構を駆動させる。
第1の実施形態の無人搬送車1及び台車90の一例を示す斜視図。 第1の実施形態の無人搬送車1の平面図。 第1の実施形態の無人搬送車1の側面図。 第1の実施形態の無人搬送車1における各部の機能構成を示すブロック図。 第1の実施形態の動作制御装置50における処理の流れの一例を示すフローチャート。 第1の実施形態の無人搬送車1が台車90に結合される前の平面図。 第1の実施形態の無人搬送車1が台車90に結合される前の側面図。 第1の実施形態の無人搬送車1が台車90に結合された後の平面図。 第1の実施形態の無人搬送車1が台車90に結合された後の側面図。 第1の実施形態の無人搬送車1の基準動作位置を示す図。 第1の実施形態の無人搬送車1を説明する図。 第1の実施形態の変形例の無人搬送車1を説明する図。 第1の実施形態の変形例の無人搬送車1を説明する図。 第1の実施形態の変形例の無人搬送車1を説明する図。 第2の実施形態の無人搬送車1及び台車90の一例を示す側面図。 第3の実施形態の無人搬送車1及び台車90の一例を示す側面図。 第4の実施形態の無人搬送車1における各部の機能構成を示すブロック図。 第5の実施形態の無人搬送車1を含む無人搬送システムにおける各部の機能構成を示すブロック図。 第6の実施形態の無人搬送車1が利用される倉庫の概要を示す図。
以下、実施形態の無人搬送車、無人搬送車の制御方法、及びプログラムを、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。なお、本願でいう「XXに基づく」とは、「少なくともXXに基づく」ことを意味し、XXに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「XXに基づく」とは、XXを直接に用いる場合に限定されず、XXに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「XX」は、任意の要素(例えば、任意の情報)である。
また先に、+X方向、−X方向、+Y方向、−Y方向、+Z方向、及びZ方向について定義する。+X方向、−X方向、+Y方向、及びY方向は、無人搬送車が移動する床面に沿う方向である。+X方向は、例えば、無人搬送車1の1つの移動方向であり、「前方」と称されることがある。+X方向は、「第1方向」の一例である。−X方向は、+X方向とは反対方向であり、「後方」と称されることがある。+X方向と−X方向とを区別しない場合は、単に「X方向」と称する。+Y方向及びY方向は、X方向とは交差する(例えば略直交する)方向であり、車両本体10の車幅方向、または「側方」と称されることがある。+Y方向と−Y方向は互いに反対方向である。+Y方向は、「第2方向」の一例である。−Y方向は、「第3方向」の一例である。+Y方向と−Y方向とを区別しない場合は、単に「Y方向」と称する。+Z方向及びZ方向は、X方向及びY方向とは交差する(例えば略直交する)方向であり、例えば鉛直方向である。+Z方向は、上方に進む方向である。−Z方向は、+Z方向とは反対方向である。+Z方向と−Z方向とを区別しない場合は、単に「Z方向」と称する。なお、本明細書でいう「前方」、「後方」、「側方」、「車幅方向」などの用語は、説明の便宜上、無人搬送車1の1つの移動方向を基準とした視点で表現されたものである。ただし、無人搬送車1の移動方向は、+X方向に限らない。無人搬送車1は、−X方向や+Y方向、−Y方向に移動可能であってもよい。このため、本願でいう「第1方向」、「第2方向」、「第3方向」は、+X方向、+Y方向、−Y方向にそれぞれ限定されず、それぞれ異なる方向が該当してもよい。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の無人搬送車1及び搬送対象物である台車90の一例を示す斜視図、図2は第1の実施形態の無人搬送車1の平面図、図3は、第1の実施形態の無人搬送車1の側面図である。無人搬送車1は、例えば、オペレータによる操縦が不要な自律移動台車である。無人搬送車1は、例えば、低床型のAGV(Automatic Guided Vehicle)である。ただし、無人搬送車1は、床面に描かれたラインなども不要なラインレスタイプでもよい。無人搬送車1は、台車90の下方に潜り込んで台車90に結合される。無人搬送車1と無人搬送車1に結合された台車90によって結合体100が形成される。無人搬送車1は、上記例に限定されず、別のタイプの無人搬送車でもよい。例えば、無人搬送車1は、オペレータにより操縦されるものでもよい。無人搬送車1は、例えば、作業場内において、荷物を積載する台車90を搬送する。
台車90は、無人搬送車1による搬送対象物であり、例えば、ロールボックスパレット(RBP)のようなかご台車である。無人搬送車1は、台車90と結合される。台車90は、例えば、積載部91と、キャスタ(車輪)92と、案内部93(図7参照)と、を備える。積載部91は、荷物が積載される部分である。積載部91は、積載板91aと保護柵91bとを備える。積載板91aは、例えば平面形状の板材である。積載板91aには荷物が積載される。保護柵91bは、例えば積載板91aの外縁の3辺に沿って立設されており、一方の側面(+X方向を向いた面)が開口している。
キャスタ92は、積載板91aの裏面の四隅にそれぞれ取り付けられている。キャスタ92は、積載部91を下方から支持する。キャスタ92は、走行部である。キャスタ92は、いずれも鉛直軸回りに回転可能であり、進行方向を変更できる。なお、搬送対象物は、台車90に限定されない。このため、積載部91は、一般化して「搬送対象物本体」と称してもよい。
案内部93は、台車90における積載板91aの裏面に設けられている。案内部93は、下向き(−Z方向)に凹となる形状をなす。案内部93の側面は、上方に行くにしたがって傾斜する。案内部93の天面の平面視形状は矩形である。案内部93の天面は、積載板91aの裏面の一部に相当する。
無人搬送車1は、図2に示すように、例えば、車両本体10、リフト機構20、センサ装置30、台車検知装置40、及び動作制御装置50を有する。車両本体10は、車体である車体ケース11と、移動機構12と、を有する。車両本体10の厚さは、台車90の積載部91の下方に潜り込める厚さである。車体ケース11は、車両本体10の外郭を形成している。移動機構12は、車両本体10の4隅にそれぞれ配置された4つの車輪12a〜12dと、各車輪12a〜12dを駆動するモータ13a〜13dを備えた走行機構である。モータ13a〜13dは、それぞれ車軸を介して車輪12a〜12dに接続されている。
移動機構12の車輪12a〜12dは、例えばメカナムホイールからなる。移動機構12は、車体ケース11を移動させる。移動機構12は、各車輪12a〜12dをモータ13a〜13dでそれぞれ個別に回転駆動することにより、全方向に移動する全方向移動機構である。無人搬送車1は、移動機構12における各車輪の回転方向や回転速度を調整することによって全方向へ移動可能である。
移動機構12は、メカナムホイール以外の車輪を有する全方向移動機構、例えばオムニホイールでもよい。また、移動機構12は、操舵機構を備え、車輪の回転速度や回転方向以外にも各車輪の一部または全部を操舵可能としてもよい。車輪12a〜12dとモータ13a〜13dをそれぞれ接続する車軸には、エンコーダが取り付けられており、各車輪12a〜12dの回転数が連続的に計測可能となっている。
リフト機構20は、図3に示すように、2枚の昇降板21a,21bと、各昇降板21a,21bを昇降させる昇降機構22a,22bを備える。昇降板21a,21bは、互いに同一形状をなしている。昇降板21a,21bの形状は、いずれも平面視した形状が矩形の板状であり、案内部93の天面を平面視した形状と同一である。昇降板21a,21bが、台車90の底面に設けられ、下向きに凹となる案内部93に挿入されて、無人搬送車1の台車90に対する相対位置関係が固定される。昇降板21a,21b及び昇降機構22は、結合部である。
昇降機構22a,22bは、リンク機構及びアクチュエータを備える。昇降機構22a,22bでは、アクチュエータを作動させることによりリンク機構が上下方向(±Z方向)に伸縮する。昇降板21a,21bは、昇降機構22a,22bにおけるリンク機構が伸縮することによって昇降可能である。昇降機構22a,22bによって昇降板21a,21bが最下端に下降(−Z方向に移動)させられた状態のときに、昇降板21a,21bの高さは、台車90の下面(底面)よりも低い位置に配置される。
昇降機構22a,22bは、昇降板21a,21bが台車90における案内部93の天面(積載部91の底面)を荷重受高さ位置まで持ち上げる。荷重受高位置とは、積載部91の重量を昇降板21a,21bで受けているが、キャスタ92が接地した状態での積載部91の高さ位置である。キャスタ92には、例えば緩衝スプリングが設けられている。キャスタ92は、緩衝スプリングの弾性力の分の移動が上下方向に可能となっている。このため、昇降板21a,21bが積載部91の重量を受けているが、キャスタ92は接地した状態となる。
リフト機構20が昇降板21a,21bを荷重受高位置まで上昇させて昇降板21a,21bが積載部91の荷重を受けて支持することにより、無人搬送車1と台車90が結合されて結合体100(図1参照)となる。リフト機構20が昇降板21a,21bを荷重受高位置から下降させ、昇降板21a,21bが積載部91を支持した状態から解放されることにより、結合体100における無人搬送車1と台車90の結合が解除される。
案内部93は、上方にいくにしたがって内側に傾斜することにより、上昇した昇降板21a,21bを案内部93の天井の表面に案内する。したがって、無人搬送車1が後に説明する結合実行位置からわずかにずれていた場合でも、昇降板21a,21bを確実に案内部93の天面に案内できる。
本願でいう「結合」とは、「2つの対象を関係付ける」程度の広い概念を意味し、台車90を支持する(例えば下方から持ち上げる)ことの他、例えば台車90に係合する(例えば引っ掛かる)ことなども該当する。例えば、台車90に向けて突出して台車90に係合する係合部が設けられていてもよい。
図3に示すように、センサ装置30は、距離センサ31と、支持部32を備える。支持部32は、車両本体10に設けられて距離センサ31を支持する。距離センサ31は、例えば、台車90に向けてレーザを照射可能なレーザーレンジファインダ(LRF)などの3次元距離センサである。距離センサ31は、無人搬送車1が台車90に近付く過程で、前方(+X方向)における台車90との距離に関する情報である検出距離情報を取得する。検出距離情報とは、台車90に対してレーザが照射された場合のレーザの反射波の測定結果などであるが、これらに限定されない。距離センサ31は、取得した検出距離情報を、台車検知装置40に出力する。また、無人搬送車1は、図示しないSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)のための各種センサやエンコーダオドメトリなどの各種センサを備える。
台車検知装置40は、搬送特徴記憶部41と、搬送対象特定部42と、を備える。搬送対象特定部42は、距離センサ31によって距離が検出された台車90を特定する。台車90の特定は、例えば、距離センサ31で検出した検出距離情報に基づいて台車90との距離を計測し、無人搬送車1に最も近い台車90を選択することによって行う。あるいは、台車90の特定は、台車90に種類を特定するタグなどを取り付けておき、台車90に取り付けられたタグを読み取ることで行ってもよい。
搬送特徴記憶部41は、台車90の種類ごとに台車90の搬送特徴を記憶している。搬送特徴としては、台車90の寸法に関する寸法情報、無人搬送車1との結合に関する結合情報、台車90に設けられた走行部に関する走行部情報が含まれる。搬送特徴記憶部412は、寸法情報として、例えば、台車90における積載部91の高さ(床面から積載板91aの裏面までの高さ)、積載板91aの幅(X方向及びY方向の幅)、等を記憶する。台車検知装置40は、結合情報として、例えば、台車90の案内部93の形状や大きさや、無人搬送車1との結合部の位置の情報を記憶する。台車検知装置40は、走行部情報として、例えば、キャスタ92間のそれぞれの間隔、積載板91aの裏面における車輪92の位置、車輪92の種類等を記憶する。
搬送対象特定部42は、特定した台車90の搬送特徴を搬送特徴記憶部41から読み出し、特定した台車90と、特定した台車90の搬送特徴を動作制御装置50に出力する。また、搬送対象特定部42は、例えば特定した台車の搬送特徴を参照し、無人搬送車1との結合に適するか否かを判定し、無人搬送車1との結合に適しない場合には、搬送対象の台車90を特定し直してもよい。
台車検知装置40は、距離センサ31で検出した検出距離情報に基づいて取得した3次元的な距離によって搬送特徴を取得してもよい。台車検知装置40は、特定した台車90の搬送特徴に関する搬送特徴情報を生成し、動作制御装置50に出力する。距離センサ31によって距離が計測された台車90が複数ある場合に、複数の台車90の中から搬送特徴を参照したり、無人搬送車1との距離及び搬送特徴を参照したりして、搬送対象の台車90を特定してもよい。
動作制御装置50は、移動機構12及びリフト機構20を動作制御する。動作制御装置50は、距離センサ31により出力された検出距離情報に基づいて、無人搬送車1を移動させて台車90の下に潜り込ませる。動作制御装置50は、台車90との位置関係が所定の位置関係となるまで無人搬送車1を移動させる。動作制御装置50は、台車90との位置関係が所定の位置関係となる位置まで無人搬送車1を移動させた後、リフト機構20を作動させて、昇降板21a,21bを荷重受高位置まで上昇させ台車90の積載部91を支持する。動作制御装置50は、台車90を支持する無人搬送車1の動作制御を行う。その後、動作制御装置50は、台車90を目標位置まで搬送する無人搬送車1の動作制御を行う。
図4は、無人搬送車1における各部の機能構成を示すブロック図である。図4に示すように、動作制御装置50は、目標位置取得部51と、情報記憶部52と、自己位置推定部53と、台車結合制御部54と、疑似基準位置設定部55と、移動経路生成部56と、動作指令生成部57と、アクチュエータ制御部58と、モータ制御部59と、を備える。動作制御装置50の各機能部(例えば、目標位置取得部51と、台車結合制御部54と、疑似基準位置設定部55と、移動経路生成部56と、動作指令生成部57と、アクチュエータ制御部58と、モータ制御部59)は、例えば、少なくとも一部が、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェアプロセッサが記憶部に格納されたプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、動作制御装置50の各機能部の一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェア(回路部;circuitry)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
動作制御装置50は、逆運動学(Inverse Kinematics (IK))機能及び順運動学(Direct Kinematics (DK)))機能を備える。逆運動学機能では、代表位置(ここでは車両中心位置)における並進速度・旋回角速度を各車輪軸の回転角速度に変換する。また、順運動学機能では、各車輪軸の回転速度を代表位置の並進速度・旋回角速度に変換する。動作制御装置50は、逆運動学機能及び順運動学機能により、任意のタイミングで任意の台車速度の制御が可能となっている。
目標位置取得部51は、無人搬送車1が台車90を搬送する際の搬送先となる目標位置として取得する。目標位置取得部51は、例えば、図示しない入力装置を用いてオペレータにより入力された台車90の搬送先の位置を目標位置として取得する。あるいは、目標位置取得部51は、台車90毎に定められた搬送先の位置を取得し、取得した搬送先の位置を目標位置として取得する。目標位置取得部51は、取得した目標位置に関する目標位置情報を移動経路生成部56に出力する。また、目標位置取得部51は、目標位置を取得した際に、目標位置を取得したことを表す目標位置取得情報を生成し、台車結合制御部54に出力する。
情報記憶部52は、無人搬送車1が台車90を搬送する作業場内における地図や障害物に関する情報である障害物マップ情報及び無人搬送車1の特徴情報を記憶している。障害物マップ情報としては、例えば、台車90の保管位置、作業場の壁や柱、作業場に置かれたコンベアなどの作業道具、荷物の仕分けを行う仕分け場など、無人搬送車1と結合する台車90の位置に関する情報や無人搬送車1が台車90を搬送する際に避けて通る場所の位置及び大きさ(広さ)に関する情報が含まれる。情報記憶部52は、特徴情報として、無人搬送車1の形状や大きさなど、無人搬送車1の外形(形状)に関する形状情報を記憶している。
自己位置推定部53は、情報記憶部52から障害物情報を読み出し、無人搬送車1の並進速度・旋回角速度の時間積分(デッドレコニング)と、距離センサ31により出力された検出距離情報を用いて、読み出した障害物マップ情報を参照したマッチングを行い、自己位置の推定を行う。台車結合制御部54において自己位置を推定する際には、他の手段を用いてもよく、例えば、GPS装置でもよいし、無人搬送車1が利用される場所に設置された位置指示マーカを検出する装置でもよい。自己位置推定部53は、推定した自己位置に関する自己位置情報を台車結合制御部54及び移動経路生成部56に出力する。
台車結合制御部54は、情報記憶部52から障害物情報を読み出す。台車結合制御部54は、自己位置推定部53により出力された自己位置情報に基づく自己位置と、距離センサ31により出力された距離情報に基づいて、読み出した障害物マップ情報を参照し、搬送対象となる台車90の付近に無人搬送車1を接近させる接近情報を生成する。台車結合制御部54は、生成した接近情報を動作指令生成部57に出力する。台車結合制御部54は、距離センサ31により出力される検出距離情報に基づいて、台車90に接近したことを判定する。台車結合制御部54は、台車90付近に無人搬送車1が接近した後、距離センサ31により出力される検出距離情報に基づいて、無人搬送車1を結合実行位置まで移動させるための結合実行位置移動情報を生成する。
台車結合制御部54は、生成した結合実行位置移動情報を動作指令生成部57に出力する。台車結合制御部54は、結合実行位置に移動した無人搬送車1のリフト機構20によって台車90を持ち上げて無人搬送車1と台車90を結合させるための結合制御情報を生成する。台車結合制御部54は、生成した結合制御情報を動作指令生成部57に出力する。無人搬送車1は、リフト機構20によって台車90を持ち上げる際、リフト機構20の昇降板21a,21bが結合位置に配置される位置に位置する。なお、結合実行位置とは、昇降板21a,21bが結合位置に配置されているときの無人搬送車1の位置(台車90に対する相対位置)をいう。また、結合位置とは、台車90の積載部91における積載板91aの裏面における昇降板21a,21bが結合される位置をいう。
疑似基準位置設定部55は、台車検知装置40により出力された搬送特徴情報を取得する。疑似基準位置設定部55は、取得した搬送特徴情報に基づいて、結合される台車90の搬送特徴を取得する。また、疑似基準位置設定部55は、情報記憶部52に記憶された無人搬送車1の特徴情報を読み出す。疑似基準位置設定部55は、取得した搬送特徴及び読み出した特徴情報に基づいて、疑似基準位置を設定する。こうして、疑似基準位置設定部55は、結合体100の動作基準位置となる疑似基準位置を、台車90が結合されていない場合の無人搬送車1の動作基準位置である車体基準位置とは異なる位置に設定する。疑似基準位置設定部55は、設定した疑似基準位置に関する疑似基準位置情報を移動経路生成部56に出力する。
移動経路生成部(移動経路取得部)56は、結合体100の現在位置から搬送先となる目標位置までの移動経路を生成して取得する。目標位置取得部51により目標位置情報が出力された際に、情報記憶部52から障害物マップ情報を読み出す。移動経路生成部56は、自己位置推定部53により出力された自己位置情報に基づく自己位置、目標位置情報に基づく目標位置、及び障害物マップ情報に基づく障害物マップに基づいて、無人搬送車1の移動経路に関する移動経路情報を生成する。移動経路生成部56は、目標位置が与えられると、障害物マップを頼りに現在位置から目標位置までの経路を生成する。移動経路生成部56は、生成した移動経路情報を動作指令生成部57に出力する。
動作指令生成部57は、台車結合制御部54により出力された接近情報に基づいて、無人搬送車1を台車90に接近させるために移動機構12におけるモータ13a〜13dを作動させるための接近動作指令情報を生成する。動作指令生成部57は、生成した接近情報をモータ制御部59に出力する。
動作指令生成部57は、台車結合制御部54により出力された結合実行位置移動情報に基づいて、無人搬送車1を台車90の下に潜り込ませて結合実行位置まで移動させるために移動機構12におけるモータ13a〜13dを作動させるための結合実行位置移動指令情報を生成する。動作指令生成部57は、生成した結合実行位置移動指令情報をモータ制御部59に出力する。
動作指令生成部57は、台車結合制御部54により出力された結合制御情報に基づいて、リフト機構20におけるアクチュエータを作動させるための昇降指令情報を生成する。動作指令生成部57は、生成した昇降指令情報をアクチュエータ制御部58に出力する。動作指令生成部57は、移動経路生成部56により出力される移動経路情報に基づいて、生成経路を辿るように速度出力しながら目標位置へ到達可能な位置制御機能を有する。
動作指令生成部57は、移動経路生成部56により出力された移動経路情報及び疑似基準位置設定部55により出力された疑似基準位置情報に基づいて、結合体100が目標位置まで移動するための車体動作に応じた動作指令を生成する。動作指令生成部57は、車体動作に関する動作指令に応じた動作指令情報を生成する。
動作指令生成部57は、車体動作に関する動作指令を求めるにあたり、まず、移動経路情報及び疑似基準位置設定部55によりが出力された疑似基準位置情報に基づいて、結合体100の動作に関する結合体動作を決定する。動作指令生成部57は、決定した結合体動作を疑似基準位置情報に基づいて変換することによって車体動作を求める。結合体動作から車体動作への変換については後に説明する。
動作指令生成部57は、生成した動作指令情報に応じた移動を実現するようにモータ13a〜13dを作動させるための目標位置移動指令情報を生成する。動作指令生成部57は、生成した目標位置移動指令情報をモータ制御部59に出力する。
アクチュエータ制御部58は、動作指令生成部57により出力された昇降指令情報に基づいて、リフト機構20におけるアクチュエータを制御する。アクチュエータ制御部58の制御によってアクチュエータが作動することにより、昇降板21a,21bが上下方向に移動する。
モータ制御部59は、動作指令生成部57により出力された接近動作指令情報、結合実行位置移動指令情報、または目標位置移動指令情報に基づいて、モータ13a〜13dを制御し、車輪12a〜12dを回転させる。モータ制御部59は、駆動制御部である。具体的には、モータ制御部59は、動作指令生成部57により出力された接近動作指令情報に基づいて、無人搬送車1が台車90に接近する際のモータ回転速度指令値を生成する。モータ制御部59は、動作指令生成部57により出力された結合実行位置移動指令情報に基づいて、無人搬送車1を台車90の下に潜り込ませて結合実行位置まで移動するためのモータ回転速度指令値を生成する。また、モータ制御部59は、動作指令生成部57により出力された目標位置移動指令情報に基づいて、結合体100が目標位置まで移動する際のモータ回転速度指令値を生成する。モータ制御部59は、生成したモータ回転速度指令値によってモータ13a〜13dを制御し、車輪12a〜12dを回転させる。
次に、動作制御装置50における処理について説明する。図5は、動作制御装置50における処理の流れの一例を示すフローチャートである。図5に示すように、動作制御装置50は、目標位置取得部51において、目標位置を取得する(ステップS11)。目標位置は、例えば、オペレータによる入力装置への入力によって決定される。目標位置取得部51は、入力装置から出力された情報に基づいて、目標位置を取得する。
動作制御装置50は、台車検知装置40により出力された情報に基づいて、搬送対象となる台車を特定する(ステップS12)。続いて、動作制御装置50は、特定した台車90に接近する方向に無人搬送車1を移動させる(ステップS13)。動作制御装置50は、無人搬送車1を移動させるにあたり、台車結合制御部54において接近情報を生成する。台車結合制御部54は、生成した接近情報を動作指令生成部57に出力し、動作指令生成部57は、無人搬送車1を台車90に接近させるための接近動作指令情報をモータ制御部59に出力する。台車結合制御部54は、無人搬送車1の単独走行を想定して接近情報を生成する。無人搬送車1は、接近情報に基づく走行により、台車90に接近する。
動作制御装置50は、台車結合制御部54において、無人搬送車1が台車90に接近したか否かを判定する(ステップS14)。台車結合制御部54は、距離センサ31により出力される検出距離情報に基づいて、台車90と無人搬送車1の距離を求める。ここで、台車90と無人搬送車1の距離が所定のしきい値未満となったときに、無人搬送車1が台車に接近したと判定する。また、台車90と無人搬送車1の距離が所定のしきい値以上のときには、無人搬送車1が台車に接近していないと判定する。
無人搬送車1が台車に接近していないと判定した場合(ステップS14:NO)、台車結合制御部54は、ステップS13に戻り、無人搬送車1を台車90に接近させる。無人搬送車1が台車90に接近したと判定した場合(ステップS14:YES)、動作制御装置50は、図6及び図7に示すように、無人搬送車1を結合実行位置まで移動させる(ステップS15)。
無人搬送車1を結合実行位置まで移動させるにあたり、動作制御装置50は、台車結合制御部54において、距離センサ31により出力される検出距離情報に基づいて、無人搬送車1と台車90との距離を測りながら、結合実行位置移動情報を生成する。台車結合制御部54は、生成した、結合実行位置移動情報を動作指令生成部57に出力し、動作指令生成部57は、無人搬送車1を結合実行位置に移動させるための結合実行位置移動指令情報をモータ制御部59に出力する。無人搬送車1は、結合実行位置移動情報に基づく走行によって結合実行位置まで移動する。
無人搬送車1が台車90に接近し、結合実行位置に到達するまでの間、台車検知装置40は、距離センサ31により出力された検出距離情報に基づいて、台車90の搬送特徴を取得し、搬送特徴に関する搬送特徴情報を動作制御装置50に出力する。動作制御装置50は、台車検知装置40により出力された搬送特徴情報を疑似基準位置設定部55において入力する(ステップS16)。搬送特徴情報の入力は、搬送対象を特定した後(ステップS12)、疑似基準位置を設定(ステップS19)するまでの間であれば、ステップS16以外のタイミングで行ってもよい。
動作制御装置50は、台車結合制御部54において、無人搬送車1が結合実行位置に到達したか否かを判定する(ステップS17)。台車結合制御部54は、距離センサ31により出力される検出距離情報に基づいて、無人搬送車1が結合実行位置に到達したか否かの判断を行う。無人搬送車1が結合実行位置に到達していないと判定した場合(ステップS17:NO)、台車結合制御部54は、ステップS15に戻り、動作制御装置50は、無人搬送車1を結合実行位置まで移動させる。
無人搬送車1が結合実行位置に到達したと判定した場合(ステップS17:YES)、動作制御装置50は、無人搬送車1と台車90の結合作業を行う(ステップS18)。動作制御装置50における台車結合制御部54は、結合制御情報を生成して動作指令生成部57に出力する。動作指令生成部57は、結合制御情報に応じて昇降指令情報を生成してアクチュエータ制御部58に出力する。アクチュエータ制御部58は、動作指令生成部57により出力され昇降指令情報に基づいてアクチュエータを作動させ、図8及び図9に示すように、リフト機構20における昇降板21a,21bを荷重受高位置まで上昇させる。昇降板21a,21bが荷重受高位置まで上昇することにより、昇降板21a,21bが積載部91の荷重を受けて昇降板21a,21bを支持する。こうして、無人搬送車1と台車90が結合される。なお、台車90における車輪12a〜12dは、床面に接地したままである。
こうして、リフト機構20は、昇降板21a,21bが台車90を支持するが、台車90の車輪12a〜12dが床面に接地する高さまで台車90をリフトアップする。台車90は、完全には浮き上がらず、車輪12a〜12dが床面に接地した状態となるので、台車90の安定性を高くできる。一方で、リフト機構20による十分な力で台車90を持ち上げているため、その反力として無人搬送車1には鉛直下向きの力が加わっている。したがって、車輪12a〜12dのグリップ力が向上しているので、車輪12a〜12dがスリップしにくくなり、大きな力で荷物を搭載した台車90を移動させることができる。また、リフト機構20による十分な力でカゴ台車をリフトさせているので、リフト機構20における昇降板21a,21bと台車90の積載板91aの裏面との間の摩擦力も十分に発生する。その結果、無人搬送車1と台車90が一体となって床面を移動する剛体とみなせるようになっている。リフト機構20によって台車90をリフトアップした際、キャスタ92は、床面から離反して完全に浮いた状態としてもよい。キャスタ92は、床面から離反して完全に浮いた状態とするのは、例えば、リフト機構20によって台車90をバランスよく支えられることを条件としてもよい。
無人搬送車1と台車90の結合作業が終了したら、動作制御装置50は、疑似基準位置設定部55において、疑似基準位置を設定する(ステップS19)。動作制御装置50は、台車検知装置40により出力された台車90の搬送特徴情報に基づいて取得した搬送特徴及び情報記憶部52から読み出した無人搬送車1の特徴情報に基づいて、疑似基準位置を設定する。
ここで、疑似基準位置について説明する。例えば、無人搬送車1を単独で走行させる場合、無人搬送車1の形状に基づく動作基準位置(以下「車体基準位置」という)を設定する。例えば、図10に示すように、無人搬送車1の運動中心位置を無人搬送車1の車体基準位置とする。無人搬送車1の運動中心位置は、例えば、無人搬送車1を平面視した際に、無人搬送車1に対して最小半径となる外接円の中心位置に設定できる。無人搬送車1の運動中心位置を車体基準位置Oとして設定し、車体基準位置の動作を生成することにより、無人搬送車1の動作を生成できる。
これに対して、結合体100においても、結合体100の運動中心位置を動作基準位置として設定し、結合体100の動作基準位置(以下「疑似基準位置」という)の動作を生成することにより、結合体100の動作を生成できる。図10に示すように、結合体100の運動中心位置は、結合体100に対して最小半径rminとなる外接円の中心である。疑似基準位置設定部55は、無人搬送車1の特徴情報より得られる無人搬送車1の形状及び台車90の搬送特徴に基づいて、結合体100の外形を特定する。疑似基準位置設定部55は、特定した結合体100の外形から、結合体100に対して最小半径rminとなる外接円を生成し、生成した外接円の中心点を結合体100の疑似基準位置O′として設定する。
続いて、動作制御装置50は、移動経路生成部56において、結合体100の移動経路を生成する(ステップS20)。移動経路生成部56は、目標位置取得部51で取得した目標位置と自己位置推定部53で推定した自己位置とをつなぐ経路であって、障害物と衝突(接触)しない経路を移動経路として生成する。移動経路は、例えば、目標位置と自己位置つなぐ経路であって、障害物と衝突(接触)しない経路のうちの最短の経路としてもよいし、無人搬送車1の走行性能に適した移動経路でもよい。移動経路は、その他の経路でもよい。
続いて、動作制御装置50は、動作指令生成部57において、結合体100が移動経路に沿って移動する際の無人搬送車1の動作指令情報を生成する(ステップS21)。結合体100の車輪(無人搬送車1の車輪12a〜12d及び台車90のキャスタ92)を駆動して結合体100を動作させる場合には、車体基準位置に基づいて無人搬送車1を動作させるための車体動作を求める場合と同様にして、疑似基準位置に基づいて結合体100を動作させるための結合体動作を求めればよい。しかし、結合体100では、キャスタ92は従動するのみで駆動することはなく、もっぱら無人搬送車1の車輪12a〜12dによって結合体100を作動させることになる。
そこで、動作指令生成部57は、無人搬送車1が単独で走行する車体動作と、無人搬送車1が結合体100となって走行する結合体動作を生成し、結合体動作を車体動作に変換することで、動作指令情報を生成する。動作指令生成部57は、具体的には以下の手順で動作指令情報を生成する。
無人搬送車1が単独で走行する場合には、動作指令生成部57は、移動経路に沿った連続的な移動目標位置及び無人搬送車1の姿勢(自己姿勢)などを定める。動作指令生成部57は、図示しないSLAMやエンコーダオドメトリなどの各種センサから得られる情報をもとに自己位置及び自己位置姿勢(推定自己位置姿勢)を推定し、各自己位置における推定自己位置姿勢の偏差に基づき、車体動作として車体基準位置Oの移動方向及び移動速度を求める。
無人搬送車1が結合体100として走行する場合には、動作指令生成部57は、移動経路に沿った疑似基準位置O′の移動目標位置及び結合体100の姿勢(自己姿勢)などを定める。動作指令生成部57は、無人搬送車1単体での自己位置及び推定自己位置姿勢について、無人搬送車1の車体基準位置Oを結合体100の疑似基準位置O′に変換する際の変換式によって、結合体100での自己位置(疑似自己位置)及び疑似自己位置での自己姿勢(疑似推定自己姿勢)に変換する。
そして、動作指令生成部57は、各疑似自己位置における疑似推定自己姿勢の偏差に基づき、結合体動作として、結合体100の移動方向及び移動速度を求める。動作指令生成部57は、車体基準位置Oを疑似基準位置O′に変換する際の変換式の逆変換式によって逆変換を行うことで、疑似基準位置O′の移動方向及び移動速度を、無人搬送車1が走行する際の車体基準位置Oの移動方向及び移動速度に変換して生成する。動作指令生成部57は、生成した車体基準位置Oの移動方向及び移動速度に応じた目標位置移動指令情報を生成し、モータ制御部59に出力する。モータ制御部59は、出力された目標位置移動指令情報に基づいてモータ13a〜13dを制御し、車輪12a〜12dを回転させて結合体100を移動させる。
その後、動作制御装置50は、結合体100が目標位置に到達したか否かを判定する(ステップS22)。目標位置に到達したか否かの判定は、例えば移動経路生成部56において障害物マップを参照し、自己位置が目標位置となっているか否かに基づいて行う。結合体100が目標位置に到達していないと判定した場合(ステップS22:NO)、動作制御装置50は、ステップS21に戻り、目標位置までの移動を継続する。結合体100が目標位置に到達したと判定した場合(ステップS22:YES)、動作制御装置50は、図5に示すフローの処理を終了する。
以上のような構成によれば、無人搬送車1と台車90が一体となった結合体100に対して、最適となる移動動作を無人搬送車1の移動動作として算出できる。ここで、例えば、無人搬送車1単体での移動動作を算出し、結合体100を移動させようとしても、無人搬送車1単体では通行可能であるが、結合体100としては幅狭で通行ができない通路を通行しようとしたり、無人搬送車1を中心として旋回することで、結合された台車90が大きく振り回されて他の障害物と接触したりする可能性が高まり、広い移動スペースを必要とするなどの問題が生じ得る。
この点、無人搬送車1は、台車90と一体となった結合体100を基準として車輪12a〜12dに対する動作の指令を生成している。したがって、無人搬送車1によって台車90を移動させる際に、障害物との接触などを避けることができ、運搬移動動作の効率の向上を図ることができる。
また、本実施形態では、結合体100の疑似基準位置に基づいて結合体100の動作を生成し、結合体100の動作を無人搬送車1の動作に変換している。このため、無人搬送車1の動作を容易に生成できるので、運搬移動動作の効率のさらなる向上を図ることができる。
また、本実施形態では、結合体100の搬送特徴に基づいて疑似基準位置O′を設定し、疑似基準位置O′を基準として結合体100の動作を取得している。このため、適切な結合体100の動作を取得できるので、無人搬送車1の動作として、より効率的な動作を生成できる。
また、本実施形態では、結合体100に対して最小半径となる外接円の中心位置を疑似基準位置として設定する。このため、疑似基準位置を容易に設定できるとともに、適正な疑似基準位置を設定できる。したがって、無人搬送車1の動作として、より効率的な動作を生成できる。
また、上記の台車90に設けられたキャスタ92は、いずれも鉛直軸回りに回転可能であり、進行方向を変更できる可動のキャスタである。しかしながら、キャスタ92としては、進行方向が一定である固定のキャスタと可動であるキャスタがある。固定のキャスタは、鉛直軸回りに回転不能である自転抑制構造を有し、接地しているときには走行方向が固定であり、規定進行方向にのみ回転移動可能なキャスタである。また、可動のキャスタは、走行方向を変換可能であり、走行方向を変換可能なキャスタである。
動作制御装置50は、台車90に設けられたキャスタ92の種類に応じて、車輪12a〜12dの駆動力を調整する。例えば、動作制御装置50は、固定のキャスタの近傍に配置された車輪については、駆動力を大きくし、可動のキャスタの近傍に配置された車輪については、駆動力を小さくする。台車90に設けられたキャスタ92の種類に応じて、車輪12a〜12dの駆動力を調整することにより、適切な動力で結合体100を駆動できる。
無人搬送車1の使用環境として、キャスタ92が全て可動のキャスタ92である台車90と、固定のキャスタ92と可動のキャスタ92を有する台車90が混在する環境がある。このような複数種類の台車90が存在する環境では、動作制御装置50は、キャスタ92を回転させたときの駆動トルクを検出し、検出した駆動トルクに基づいてキャスタの種類を特定してもよい。例えば、無人搬送車は1、台車90と結合した後に、いくつかの試験動作を行い、キャスタの種類の判別及び特定を行ってもよい。以下、台車90に設けられたキャスタの種類の判別手順について説明する。
例えば、台車90と無人搬送車1が結合する前に距離センサ31により出力される検出距離情報に基づいて、台車90の形状を取得しておく。続いて、任意の2つのキャスタとして、図11に示すように、第1キャスタ92a及び第2キャスタ92bを選択する。選択された第1キャスタ92a及び第2キャスタ92bは、回転動作の回転中心を設定するために選定したキャスタである。この時点では、各キャスタ92が可動のキャスタか固定のキャスタかは不明である。続いて、動作制御装置50は、車輪12a〜12dを駆動し、第1キャスタ92a及び第2キャスタ92bの中点OABを回転中心とする疑似回転動作ωACを算出する。
また、動作制御装置50は、疑似回転動作ωACを行う際に車輪12a〜12dにかかる駆動トルクを検出する。駆動トルクの検出は、車軸に設けたトルクセンサを用いて行ってもよいし、車輪12a〜12dの回転のためにモータ13a〜13dに供給する電流の電流値をモニタして代用してもよい。
回転動作の回転中心を設定するために選定した第1キャスタ92a及び第2キャスタ92b以外の全てのキャスタである第3キャスタ92c及び第4キャスタ92dが可動のキャスタである場合には、回転動作の出力に対して第3キャスタ92c及び第4キャスタ92dのキャスタがその回転方向に倣う方向へ向きを変え、小さなトルクで回転動作を行うことができる。
これに対して、第3キャスタ92c及び第4キャスタ92dに固定のキャスタが含まれる場合には、向きを変えられない固定のキャスタが抵抗となり、回転動作を行うには大きなトルクが必要となる。そこで、動作制御装置50は、第3キャスタ92c及び第4キャスタ92dが自由キャスタの場合に要するトルクより大きく、固定のキャスタの場合に要するトルクより小さい範囲で適切なしきい値を用意する。動作制御装置50は、このしきい値以下のトルクで旋回動作が実現する場合に、第3キャスタ92c及び第4キャスタ92dは可動のキャスタであると認識する。また、動作制御装置50は、旋回動作が実現するためにしきい値以上のトルクを要する場合には、第3キャスタ92c及び第4キャスタ92dの中に1個以上の固定のキャスタが含まれる可能性を残して判断を保留する。
続いて、動作制御装置50は、回転中心を設定するために選定した第1キャスタ92a及び第2キャスタ92b以外の組合せで新たに2つのキャスタを選択する。例えば、図11に示すように、第1キャスタ92a及び第3キャスタ92cを選択する。動作制御装置50は、選択した第1キャスタ92a及び第3キャスタ92cの中点OACで旋回するような疑似回転動作ωACを算出する。また、動作制御装置50は、疑似回転動作を行う際に車輪12a〜12dにかかる駆動トルクを検出し、同様の基準で第2キャスタ92b及び第4キャスタ92dの種類を特定する。
動作制御装置50は、このような特定作業を繰り返し、台車90に設けられたキャスタ92の中で固定のキャスタを2個にまで絞り込んで特定できたかを判定する。動作制御装置50は、固定のキャスタを2個にまで絞り込んで特定できた場合には、固定のキャスタを利用して反動移動動作を計画する。例えば、図12に示すように、第1キャスタ92a及び第2キャスタ92bが固定のキャスタであると判定したときには、無人搬送車1の動作がその回転成分ωrefに関しては、回転中心が第1キャスタ92a及び第2キャスタ92bの中間位置に配置されるように計画する。また、並進成分Vrefに関しては第1キャスタ92a及び第2キャスタ92bの配置と交差(直交)するように計画する。
図12に示す例では、固定のキャスタである第1キャスタ92a及び第2キャスタ92bの規定進行方向は、無人搬送車1における車輪12a〜12dが接続される車軸の軸方向に沿った方向に交差(直交)する方向である。これに対して、図13に示すように、第2キャスタ92b及び第4キャスタ92dが固定のキャスタである台車90もある。この台車90の場合、第2キャスタ92b及び第4キャスタ92dの規定進行方向が無人搬送車1における車輪12a〜12dが接続される車軸の軸方向に沿った方向である。
このような台車90を搬送する場合においては、無人搬送車1の動作について、その回転成分ωrefに関しては、回転中心が第2キャスタ92b及び第4キャスタ92dの中間位置に配置されるように計画する。また、並進成分Vrefに関しては第1キャスタ92a及び第2キャスタ92bの配置と交差(直交)するように計画する。また、図14に示すように、図13に対して、無人搬送車1の車輪12a〜12dの向きが変更して回転成分ωref及び並進成分Vrefを設定して計画を行うことができる。回転成分ωrefに関しては回転中心が第2キャスタ92b及び第4キャスタ92dの中間位置に配置されるように計画することができる。
なお、以上のキャスタ92の特定の手順は一例であり、他の手順でキャスタ92の特定を行ってもよい、また、回転中心を2つのキャスタの中点とすることなく、2つのキャスタ92を結ぶ直線上の任意の一点としてもキャスタの特定を行ってもよい。または、2つのキャスタ92を結ぶ直線と交差(直交)し、3つめのキャスタ92を通過する直線との交点を回転中心とする回転動作を実行することでキャスタ種類の特定を行ってもよい。
また、上記の例では、前提として、台車90における固定のキャスタの存在は、対角位置にはならずカゴ台車のある1辺に平行になるよう存在していた。また、固定のキャスタ進行方向は2つの固定のキャスタを通過する直線に直交する方向としていた。これに対して、上記の前提をないものとし、固定のキャスタの進行方向を推定するフェーズを設けてもよい。固定のキャスタの進行方向を推定する際には、キャスタ種類の特定用の出力動作として並進動作を用意して回転動作と同様にその動作に必要なトルクを計測することで、固定のキャスタの可動方向を推定してもよい。
また、上記の特定方法で固定のキャスタの候補が2個にまで絞り込むことができない場合や、どの方向にも並進動作出力が既定閾値以下の出力で動かせられない場合がある。これらの場合には、例えば、キャスタ92にロックがかかっているものと推測してもよい。キャスタ92にロックがかかっている場合には、例えば、搬送対象となる台車90を他の台車90としてもよい。あるいは、キャスタロックの警報を発し、周囲にいる作業員やオペレータにキャスタのロックを解除してもらうようにしてもよい。
(第2の実施形態)
次に、図15を参照して、第2の実施形態について説明する。本実施形態の無人搬送車1の端部には、結合装置70が設けられている。結合装置70は、楔部材71と、楔部材昇降装置72と、を備える。楔部材71は、例えば平断面が正方形であり、上方に行くほど断面積が小さくなる柱状体である。楔部材71は、無人搬送車1に設けられた凸部である。
楔部材昇降装置72は、楔部材71を上下動させる装置である。楔部材昇降装置72は、動作制御装置50によって上下動制御される。結合装置70は、無人搬送車1の車体ケース11の側方に配置されている。楔部材71の頂点位置は、楔部材昇降装置72によって最も低い位置に下げられているとき、台車90の積載板91aの裏面よりも低くなる。楔部材71の頂点位置は、楔部材昇降装置72によって最も高い位置に上げられているとき、台車90の積載板91aの裏面よりも高くなる。
台車90の積載板91aの裏面には、楔部材71が進入可能となる穴部94が設けられている。穴部94の外形は、正方形である。穴部94の大きさは、結合装置70の楔部材71の下端部よりも小さく上端部よりも大きい。このため、楔部材71を穴部94の下方から挿入して進入させると、楔部材71の大きさと穴部94の大きさが一致する位置において、穴部94に楔部材71が嵌め込まれ、楔部材71の上昇が抑制される。楔部材71は、この位置で穴部94と結合する。穴部94は、台車90の積載部91に設けられた凹部である。
次に、本実施形態の無人搬送車1と台車90の結合作業について説明する。無人搬送車1と台車90を結合する際には、まず、動作制御装置50は、無人搬送車1を台車90付近まで移動させる。続いて、動作制御装置50(図3参照)は、距離センサ31により出力される検出距離情報に基づいて、結合装置70の楔部材71が台車90の穴部94の真下位置にくるように無人搬送車1を移動させる。
続いて、動作制御装置50は、楔部材昇降装置72を制御して、結合装置70の楔部材71を上昇させる。動作制御装置50は、上昇する楔部材71が穴部94に進入し、穴部94に引っかかる位置まで楔部材昇降装置72を制御して楔部材71を上昇させる。動作制御装置50は、穴部94に嵌め込まれる位置まで楔部材71を上昇させることにより、無人搬送車1と台車90の結合作業を完了する。
本実施形態の無人搬送車1では、無人搬送車1によって台車90を移動させる際に、障害物との接触などを避けることができ、運搬移動動作の効率の向上を図ることができる。また、本実施形態の無人搬送車1では、結合装置70の楔部材71が台車90の穴部94の真下に来る位置まで移動した後は、結合装置70の楔部材71を上昇させるだけで無人搬送車1と台車90を結合することができる。したがって、無人搬送車1と台車90の結合作業を容易に行うことができる。
なお、凸部の形状は、楔部材71に代えて、他の形状の錐体としてもよいし、柱状などの他の形状としてもよい。また、凹部は、凸部が嵌め込まれるものであればよい。また、無人搬送車1に凹部が設けられ、台車90に凸部が設けられてもよい。また、楔部材71を複数個所に設けて、複数の位置で無人搬送車1と台車90を結合してもよい。この場合、台車90を持ち上げるリフト機構20を複数設けてもよい。
(第3の実施形態)
次に、図16を参照して第3の実施形態について説明する。本実施形態の無人搬送車1の端部には、結合装置80が設けられている。本実施形態の結合装置80は、図15に示す第2の実施形態の結合装置70と異なる。図16に示すように、本実施形態の無人搬送車1における結合装置80は、ピン81と、押付部82とを備える。
ピン81は、円柱状をなす部材である。ピン81には、不図示のピン上下動機構が接続され、動作制御装置50(図3参照)は、ピン上下動機構(アクチュエータ)を作動させることにより、ピン81を上下動可能としている。押付部82は、台車90の積載部91の側面と当接する当接部82aと、当接部82aを支持する支持部82bを備える。当接部82aは、平板状をなし、台車90の積載部91の側面に向かい合って配置されている。支持部82bは、台車90から見て当接部82aを介した反対側に配置されている。支持部82bは、当接部82aを台車90の方向に付勢する圧縮スプリングを内蔵している。当接部82aは、圧縮スプリングの付勢力によって台車90に押し付けられる。結合装置80は、姿勢固定部であり、当接部82aを台車90に押し付けることにより、無人搬送車1と台車90の間の姿勢関係を固定する。
台車90の積載部91の側面には、ピン穴部材95が設けられている。ピン穴部材95は、ピン81の径よりわずかに大きい系のピン穴が設けられている。ピン81は、ピン上下動機構によって上昇させられることによりピン穴部材95のピン穴に挿入可能である。ピン81は、接続部である。ピン81がピン穴部材95のピン穴に挿入されることにより、無人搬送車1と台車90が接続される。押付部82において、圧縮スプリングが伸長しているときには、当接部82aはピン81よりも台車90側に突出している。ピン81がピン穴部材95の下方に位置するときには、当接部82aは、台車90の積載部91の側面に当接し、圧縮スプリングが圧縮された状態となる。
次に、本実施形態の無人搬送車1と台車90の結合作業について説明する。無人搬送車1と台車90を結合する際には、まず、動作制御装置50は、無人搬送車1を台車90付近まで移動させる。続いて、動作制御装置50(図3参照)は、距離センサ31により出力される検出距離情報に基づいて、結合装置80のピン81が台車90のピン穴部材95のピン穴の真下位置にくるように無人搬送車1を移動させる。このとき、台車90のキャスタ92の回転を止めて置いたり、あるいは台車90を押さえたりして、台車90が動かないようにしておく。こうして、結合装置80の押付部82を台車90に押し付ける際に、台車90が逃げることを防止できる。
無人搬送車1を移動させると、台車90の積載部91の側面に押付部82の当接部82aが当接し、圧縮スプリングが圧縮される。圧縮スプリングは、圧縮されることで、当接部82aを積載部91の方向に付勢する付勢力を発する。当接部82aは、圧縮スプリングの付勢力によって、台車90の積載部91に押し付けられる。
続いて、動作制御装置50は、ピン上下動機構を制御して、ピン81をピン穴部材95のピン穴に挿入させる。ピン81をピン穴部材95のピン穴に挿入することにより、ピン81がピン穴部材95に対して位置決めされる。こうして、無人搬送車1が台車90に対して位置決めされ、押付部82が台車90に押し付けられることにより、無人搬送車1と台車90の結合作業が完了する。
本実施形態の無人搬送車1では、無人搬送車1によって台車90を移動させる際に、障害物との接触などを避けることができ、運搬移動動作の効率の向上を図ることができる。また、本実施形態の無人搬送車1では、結合装置80のピン81が台車90のピン穴部材95のピン穴の真下に来る位置まで移動した後は、結合装置80のピン81を上昇させるだけで無人搬送車1と台車90を結合することができる。したがって、無人搬送車1と台車90の結合作業を容易に行うことができる。
また、第3の実施形態では、押付部82にアクチュエータを設けて押付部82が前後方向に移動可能となるようにしてもよい。この例では、ピン穴部材95のピン穴にピン81を挿入するときには、アクチュエータによって押付部82を台車90から遠ざけておく。そして、ピン穴部材95のピン穴にピン81が挿入された後、アクチュエータによって押付部82を台車90の積載部91の側面に押し付けるようにしてもよい。この場合、押付部82が駆動されて台車側へ押し出され、当接部82aが台車に接触して押しつけ反力で押付部内の圧縮スプリングが縮められ、圧縮スプリングによって押しつけがさらに進行して適切な荷重にまで到達する。その結果、両側の当接部82aを台車90と無人搬送車1との間でバランスよく突っ張った状態で姿勢を固定できる。こうして、安定して台車90に無人搬送車1を結合させることができる。
なお、押付部82にアクチュエータを設ける場合には、両側の押付部82に独立したアクチュエータをそれぞれ設けて動作タイミングをシーケンス制御でコントロールしても良い。あるいは、ピン81の挿入を行うピン上下動機構(アクチュエータ)の上下位置と押付部82の押付方向の動きが連動するような機構を設けることで、ピン81がピン穴部材95のピン穴を通過するタイミングでちょうど当接部82aがピン81より台車90側へ飛び出して台車90と接触するような連動動作を実現し、押付部82のアクチュエータを上下動機構のアクチュエータと共用としてもよい。
(第4の実施形態)
次に、図17を参照して、第4の実施形態について説明する。図17に示すように、本実施形態の無人搬送車1は、第1の実施形態の距離センサ31に代えて撮像部であるカメラ201を備え、台車検知装置40に代えて画像認識装置202を備える。無人搬送車1は、画像データベース203を備える。
カメラ201は、無人搬送車1の周囲の画像を撮像する。カメラ201は、撮像した画像に関する画像情報を生成し、画像認識装置202に出力する。画像認識装置202は、カメラ201により出力された画像情報に基づく画像を認識し、認識した画像に対して画像処理を行う。画像認識装置202は、画像処理の結果から、無人搬送車1の周囲の台車90を認識する。画像認識装置202は、認識部である。画像認識装置202は、画像処理の結果に基づいて、台車の種々の点との距離を計測する。画像認識装置202は、計測した距離に基づいて、台車の形状特徴を計測する。画像認識装置202は、距離計測部及び形状特徴計測部である。なお、画像認識装置202は、各種類の台車90の正解画像を事前学習しておき、実動作時のカメラ201で撮像された画像に含まれる台車90がどの種類の台車90に一番近いかを判定するようにしてもよい。
画像データベース203は、複数種類の台車90について、その種類及び搬送特徴を紐付けされた搬送特徴データを記憶している。画像データベース203は、搬送特徴のうちの台車90の形状の関するものを形状特徴として記憶している。画像データベース203は、形状特徴データベースである。画像認識装置202は、カメラ201により出力された画像情報から計測されて得られた形状特徴を認識する。画像認識装置202は、画像データベース203に記憶された複数の台車の中から、認識した形状特徴を有する台車の種類を探索する探索機能を有する。画像認識装置202は、カメラ201により出力された画像情報に計測された形状特徴を有する種類の台車90の搬送特徴を認識する。画像認識装置202は、認識した台車90の搬送特徴を読み出す。画像認識装置202は、読み出した搬送特徴に関する搬送特徴情報を動作制御装置50に出力する。
本実施形態の無人搬送車1では、無人搬送車1によって台車90を移動させる際に、障害物との接触などを避けることができ、運搬移動動作の効率の向上を図ることができる。また、本実施形態の無人搬送車1では、画像データベース203に記憶された情報に基づいて台車90を特的できるので、台車90の特定を容易に行うことができる。なお、画像データベース203は、上記の搬送特徴に加えて、結合情報、疑似中心位置情報などのこれまで台車90の搬送特徴から間接的に求めていた搬送パラメータを記憶しておき、画像認識装置202は、その値を読み出すようにしてもよい。結合情報は、無人搬送車1と台車90の結合に関する情報であり、台車90の案内部93の形状や大きさの情報のほか、無人搬送車1と台車90の結合時の台車90の進入位置や方向・距離などの情報が含まれる。疑似中心位置情報は、無人搬送車1と台車90が結合した後の疑似中心位置の情報が含まれる。
本実施形態では、搬送特徴を認識するにあたり台車90の形状特徴を計測し、計測した形状特徴に基づいて台車の種類を特定するが、台車の種類の特定は他の方法でもよい。例えば、各台車90に台車の種類に応じたRFタグを取り付けておき、無人搬送車1には、RFタグを読み取る読取部及び複数種類のRFタグ情報に対応する台車の種類を記憶するタグデータベースを設けておく。無人搬送車1は、読取部で読み取ったRFタグ情報を、タグデータベースに記憶された複数種類のRFタグ情報の中から検索し、探索したRFタグ情報を用いて前記搬送対象物の種類を認識するようにしてもよい。
本実施形態では、台車90の種類を特定するために画像処理を行って形状特徴を計測するが、形状特徴を計測することなく、搬送特徴を認識してもよい。例えば、画像処理を行うことにより、個々の台車90に付された台車番号等の目印を取得し、台車番号等の目印によって台車90の種類を特定してもよい。また、カメラ201により撮像された画像ではなく、例えば距離センサによって台車の形状を計測するようにしてもよい。
また、画像認識装置202は、画像処理によって計測した無人搬送車1から台車90の種々の点までの計測結果である距離に応じた距離情報に基づいて、台車90の形状やキャスタ92の位置や種別を推定するようにしてもよい。この場合、画像認識装置202は、距離情報に基づいて、形状推定アルゴリズムによって台車90の外形形状を推定する。画像認識装置202は、台車90の外形形状を推定する形状推定部である。画像認識装置202は、距離情報に基づいて、キャスタ種別推定アルゴリズムによって、台車90に設けられたキャスタの種別を推定する。画像認識装置202は、距離情報に基づいて、台車90における走行部を推定する走行部位置推定部である。
さらに、無人搬送車1は、無人搬送車1と台車90を結合した後に結合体100を特定のパターンで作動させ、そのときに無人搬送車1にかかる負荷を検出して取得する不図示のトルクセンサを備える。トルクセンサは、台車90の移動時に台車90にかかる負荷を取得する負荷取得部である。画像認識装置202は、トルクセンサによって検出された無人搬送車1にかかる負荷に応じた負荷情報に基づいて、キャスタ位置推定アルゴリズムによって、台車90に設けられたキャスタ92の位置を推定する。画像認識装置202は、トルクセンサによって取得された負荷に基づいて、キャスタ92の種類を推定する走行部種類推定部である。
(第5の実施形態)
次に、図18を参照して、第5の実施形態について説明する。図18に示すように、無人搬送車1は、外部サーバ300と通信する通信装置210を備える。通信装置210は、外部サーバ300により送信された搬送特徴情報等の各種情報を受信し、台車検知装置40及び動作制御装置50に出力する。無人搬送車1は、カメラ201により出力された画像を認識する。画像認識装置202によって認識した画像に関する画像情報及び画像情報に基づいて認識した搬送特徴に関する搬送特徴情報を通信装置210に出力する。通信装置210は、画像認識装置202により出力された画像情報及び搬送特徴情報を外部装置である外部サーバ300に送信する。
外部サーバ300は、送受信装置301と、マッチング処理部302と、搬送特徴データベース303と、搬送特徴画像データベース304と、を備える。送受信装置301は、画像認識装置202の通信装置210により送信された画像情報及び搬送特徴情報をマッチング処理部302に出力する。マッチング処理部302は、送受信装置301により出力された搬送特徴情報を搬送特徴データベース303に記憶させる。マッチング処理部302は、送受信装置301により出力された画像情報を搬送特徴画像データベース304に記憶させる。
無人搬送車1は、画像認識装置202によって画像情報を認識し、認識した画像情報を通信装置210に出力し、通信装置210は、出力された画像情報を外部サーバ300に送信することもある。外部サーバ300は、通信装置210により送信された画像情報を送受信装置301において受信し、マッチング処理部302に出力する。マッチング処理部302は、送受信装置301により出力された画像情報と搬送特徴画像データベース304に記憶された画像情報をマッチングして、無人搬送車1により送信された画像を特定する。マッチング処理部302は、マッチングした画像に基づいて、搬送対象となる台車90を特定し、特定した台車90の搬送特徴情報を搬送特徴データベース303から読み出す。マッチング処理部302は、読み出した搬送特徴情報を送受信装置301に出力する。送受信装置301は、マッチング処理部302により出力された搬送特徴情報を無人搬送車1の通信装置210に送信して提供する。通信装置210は、送受信装置301により送信された搬送特徴情報を受信して入力し、画像認識装置202に出力する。通信装置210は、外部サーバ300から提供された台車90の搬送特徴を入力する入力部である。こうして、画像認識装置202は、搬送特徴情報を取得できる。このように、画像認識装置202は、外部サーバ300から搬送特徴を取得できる。
本実施形態の無人搬送車1では、無人搬送車1によって台車90を移動させる際に、障害物との接触などを避けることができ、運搬移動動作の効率の向上を図ることができる。また、本実施形態の無人搬送車1は、外部装置である外部サーバ300から台車90の搬送特徴を取得できる。したがって、無人搬送車1の記憶負担を軽減できる。
(第6の実施形態)
次に、図19を参照して、第6の実施形態について説明する。図19に示すように、作業場400には、複数の無人搬送車1及び台車90が収容されている。無人搬送車1は、第の実施形態と同様の構成を有し、不図示の通信装置を備えている。作業場400には、外部通信装置410と、統括管理システム420と、台車特定処理部430と、搬送特徴データベース440と、が設置されている。通信装置210は、外部通信装置410と通信可能である。
作業場400には、複数の室内カメラ450とタグリーダ460と、が設置されている。室内カメラ450は、作業場400内の状況を撮像し、撮像した画像を撮像情報として台車特定処理部430に送信する。台車90には、台車90の種類を示すRFタグ99が取り付けられている。タグリーダ460は、台車90に取り付けられたRFタグ99を読み取り、タグリーダ460に対面する台車90の種類を特定し、台車種類情報として台車特定処理部430に送信する。
統括管理システム420は、作業場400に設置された外部通信装置410と、台車特定処理部430と、搬送特徴データベース440と、を統括制御する。統括管理システム420は、複数の台車90を管理する管理装置である。台車特定処理部430は、無人搬送車1の通信装置210により送信される画像情報に基づいて、無人搬送車1の搬送対象となる台車90を特定する。台車特定処理部430は、無人搬送車1の搬送対象として特定した台車90の種類を台車種類情報に基づいて特定する。台車特定処理部430は、無人搬送車1の搬送対象として特定した台車90の種類に基づいて、台車90の搬送特徴を搬送特徴データベース440から読み出す。台車特定処理部430は、読み出した搬送特徴を、搬送対象を特定した無人搬送車1に送信する。
本実施形態の無人搬送車1では、無人搬送車1によって台車90を移動させる際に、障害物との接触などを避けることができ、運搬移動動作の効率の向上を図ることができる。また、本実施形態の無人搬送車1は、外部通信装置410を介して、台車特定処理部430により出力される台車90の搬送特徴を取得できる。したがって、無人搬送車1の記憶負担を軽減できる。また、室内カメラ450及びタグリーダ460によって無人搬送車1の搬送対象となる台車90を特定し、特定した台車90の搬送特徴を無人搬送車1に送信する。このため、無人搬送車1は、搬送対象の特定も不要となるので、無人搬送車1における処理負担を軽減できる。
以上、いくつかの実施形態および変形例について説明したが、実施形態は、上記例に限定されない。例えば、搬送対象となる台車90の種類が特定され、その台車の搬送特徴が既知である場合がある。この場合には、台車90の種類及び搬送情報や搬送パラメータを予め入力しておき、テキストファイルやGUIを用いて無人搬送車1の動作制御装置50にセットしておいてもよい。
また、搬送対象は台車90に限らず、他のものでもよい。例えば、手押し台車でもよいし、スマートキャリーなどでもよい。また、台車以外のものでもよい。また、外部から搬送特徴等を送信(入力)する場合には、外部サーバ300以外から入力してもよく、例えばタッチパネルやキーボードなどの入力装置をオペレータが操作することによって入力してもよい。また、搬送特徴等は、無人搬送車1と台車90を結合して結合体100を生成する前から入力しておいてもよい。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、無人搬送車1の動作基準位置とは異なる疑似基準位置に基づいて、移動経路に沿って移動する結合体100の動作を決定し、決定した結合体100の動作を実現する車体動作に関する動作指令を生成するので、運搬移動動作の効率の向上を図ることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…無人搬送車、11…車体ケース、12…移動機構、12a〜12d…車輪、13a〜13d…モータ、20…リフト機構、21a,21B…昇降板、22a,22b…昇降機構、31…距離センサ、40…台車検知装置、50…動作制御装置、51…目標位置取得部、52…情報記憶部、53…自己位置推定部、54…台車結合制御部、55…疑似基準位置設定部、56…移動経路生成部(移動経路取得部)、57…動作指令生成部、58…アクチュエータ制御部、59…モータ制御部、70,80…結合装置、71…楔部材、72…楔部材昇降装置、80…結合装置、81…ピン、82…押付部、90…台車、91…積載部、91a…積載板、92…車輪、92a〜92D…第1キャスタ〜第4キャスタ、93…案内部、94…穴部、95…ピン穴部材、100…結合体。

Claims (26)

  1. 搬送対象物と結合するための車体と、
    前記車体を移動させる移動機構と、
    前記移動機構を動作制御する動作制御装置と、を備え、
    前記動作制御装置は、
    前記車体と前記搬送対象物との結合体の動作基準位置となる疑似基準位置を、前記車体の動作基準位置である車体基準位置とは異なる位置に設定する疑似基準位置設定部と、
    前記結合体の現在位置から目標位置までの移動経路を取得する経路取得部と、
    前記疑似基準位置に基づいて、前記経路取得部によって取得された移動経路に沿って移動する前記結合体の動作を決定し、決定した前記結合体の動作を実現する車体動作に関する動作指令を生成する動作指令生成部と、
    前記動作指令に基づいて、前記移動機構を駆動させる駆動制御部と、
    を備えた無人搬送車。
  2. 前記動作指令生成部は、
    前記疑似基準位置に基づいて、前記経路取得部によって取得された移動経路に沿って移動する前記結合体の動作に関する結合体動作を求め、前記結合体動作を前記車体動作に変換して前記動作指令を生成する、
    請求項1に記載の無人搬送車。
  3. 前記動作指令生成部は、前記結合体の搬送特徴に基づいて前記結合体の動作を取得する、
    請求項1または2に記載の無人搬送車。
  4. 前記搬送対象物は、走行部を備えており、
    前記動作制御装置は、前記走行部の種類に応じて、前記移動機構を駆動させる駆動力を調整する、
    請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  5. 前記走行部は、複数のキャスタを備えており、
    前記動作制御装置は、前記キャスタを回転させたときの駆動トルクを検出し、
    検出した駆動トルクに基づいて前記キャスタの種類を特定する、
    請求項4に記載の無人搬送車。
  6. 前記複数のキャスタの走行方向が変換可能であり、
    前記疑似基準位置設定部は、前記結合体に対して最小半径となる外接円の中心位置を前記疑似基準位置として設定する、
    請求項5項に記載の無人搬送車。
  7. 前記複数のキャスタの一部は、走行方向が固定された複数の固定のキャスタであり、
    前記複数の固定のキャスタの中点を前記疑似基準位置として設定する、
    請求項5項に記載の無人搬送車。
  8. 前記車体と前記搬送対象物とを結合し、前記車体と前記搬送対象物との相対位置関係を固定する結合部が設けられている、
    請求項1から7のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  9. 前記結合部は、前記車体に設けられ、前記搬送対象物を持ち上げる昇降板と、
    前記昇降板を昇降させる昇降機構と、を有し、
    前記昇降板が、前記搬送対象物の底面に設けられ、凹状の案内部に挿入されて、前記搬送対象物に対する相対位置関係が固定される、
    請求項8に記載の無人搬送車。
  10. 前記結合部は、前記搬送対象物に嵌め合わされるに凹部または凸部を備える、
    請求項8に記載の無人搬送車。
  11. 前記結合部は、
    前記車体と前記搬送対象物を接続する接続部と、
    前記車体と前記搬送対象物の間の姿勢関係を固定する姿勢固定部と、
    を備える、
    請求項8に記載の無人搬送車。
  12. 前記搬送対象物の搬送特徴を認識する認識部を備える、
    請求項1から11のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  13. 前記搬送特徴には、前記車体との結合に関する結合情報が含まれる、
    請求項12に記載の無人搬送車。
  14. 前記搬送特徴には、前記搬送対象物の寸法に関する寸法情報が含まれる、
    請求項12または13に記載の無人搬送車。
  15. 前記搬送特徴には、前記疑似基準位置に関する疑似基準位置情報が含まれる、
    請求項12から14のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  16. 前記搬送特徴には、前記搬送対象物に設けられた走行部に関する走行部情報が含まれる、
    請求項12から15のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  17. 前記搬送対象物を撮像する撮像部と、
    前記搬送対象物の画像に関する画像情報を記憶する画像データベースと、
    をさらに備え、
    前記認識部は、前記撮像部が前記搬送対象物を撮像して得られた画像に関する画像情報と、前記画像データベースに記憶された画像情報をマッチングして、前記搬送特徴を認識する、
    請求項12から16のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  18. 前記搬送対象物に取り付けられ、前記搬送対象物の種類に対応するRFタグからRFタグ情報を読み取る読取部と、
    複数種類の前記RFタグ情報と、当該RFタグ情報に対応する台車の種類を記憶するタグデータベースと、
    をさらに備え、
    前記認識部は、前記読取部で読み取ったRFタグ情報を、前記タグデータベースに記憶された複数種類のRFタグ情報の中から検索し、探索した前記RFタグ情報を用いて前記搬送対象物の種類を認識する、
    請求項12から16のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  19. 前記搬送対象物の形状特徴を計測する形状特徴計測部と、
    複数種類の前記形状特徴と、当該形状特徴に対応する搬送特徴を記憶する形状特徴データベースと、
    をさらに備え、
    前記認識部は、前記形状特徴計測部で計測した形状特徴を有する前記搬送対象物の搬送特徴を前記形状特徴データベースの中から検索し、探索した前記形状特徴を用いて前記搬送対象物の種類を認識する、
    請求項12から16のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  20. 距離計測部の計測結果に基づいて、前記搬送対象物の外形形状を推定する形状推定部と、
    前記距離計測部の計測結果に基づいて、前記搬送対象物における走行部を推定する走行部位置推定部と、
    前記搬送対象物の移動時に前記搬送対象物にかかる負荷を取得する負荷取得部と、
    前記負荷取得部によって取得された負荷に基づいて、前記走行部の種類を推定する走行部種類推定部と、
    をさらに備える、
    請求項12から16のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  21. 外部装置から提供された前記搬送特徴を入力する入力部を備え、
    前記認識部は、前記入力部により入力された前記搬送特徴に基づいて、前記搬送対象物の搬送特徴を認識する、
    請求項12から16のうちのいずれか1項に記載の無人搬送車。
  22. 前記入力部は、複数の前記搬送対象物を管理する管理装置から提供される前記搬送特徴を入力する、
    請求項21に記載の無人搬送車。
  23. 前記入力部は、前記搬送対象物から提供された前記搬送特徴を入力する、
    請求項21に記載の無人搬送車。
  24. 前記外部装置は、オペレータの操作による入力を行う入力装置であり、
    前記入力部は、前記入力装置により提供された前記搬送特徴を入力する、
    請求項21に記載の無人搬送車。
  25. コンピュータが、
    搬送対象物と結合するための車体と前記搬送対象物との結合体の動作基準位置となる疑似基準位置を、前記搬送対象物が結合されていない場合の前記車体の動作基準位置である車体基準位置とは異なる位置に設定し
    前記結合体の現在位置から搬送先となる目標位置までの移動経路を取得し
    前記疑似基準位置に基づいて、前記結合体の現在位置から搬送先となる目標位置までの移動経路に沿って移動する前記結合体の動作を決定し、決定した前記結合体の動作を実現する車体動作に関する動作指令を生成し
    前記動作指令に基づいて、前記車体を移動させる移動機構を駆動させる、
    人搬送車の制御方法。
  26. コンピュータに、
    搬送対象物と結合するための車体と前記搬送対象物との結合体の動作基準位置となる疑似基準位置を、前記搬送対象物が結合されていない場合の前記車体の動作基準位置である車体基準位置とは異なる位置に設定させ、
    前記結合体の現在位置から搬送先となる目標位置までの移動経路を取得させ、
    前記疑似基準位置に基づいて、前記結合体の現在位置から搬送先となる目標位置までの移動経路に沿って移動する前記結合体の動作を決定し、決定した前記結合体の動作を実現する車体動作に関する動作指令を生成させ、
    前記動作指令に基づいて、前記車体を移動させる移動機構を駆動させる、
    プログラム。
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