JP7014193B2 - 移動ロボット - Google Patents

Description

本発明は、移動ロボットに関する。

従来、搬送対象物であるワークを把持するロボットアームを備えたマニピュレータを、無人搬送台車に積載した、移動ロボットが知られている（例えば、非特許文献１参照）。また、無人搬送台車に荷物を積載して搬送する移動ロボットも知られている（例えば、非特許文献２参照）。

インターネット＜URL：http://www.castec.com.tw/index.php?option=product&lang=en&task=pageinfo&id=18&index=2＞ インターネット＜URL：https://www.fa.omron.co.jp/products/family/3664/feature.html＞

例えば、図５に示すように、対象物と、ロボットアームとを含む積載物をカート１２０に積載して、当該カートを無人搬送台車によって移動させる移動ロボット１００がある。しかしながら、ロボットアームによる把持対象物をより重いものとする要望、ロボットアームの移動範囲をより広くする要望、および、ロボットアームの移動速度をより速くする要望、などがあり、これに対応するために、より大型のロボットアームをカートに積載する必要が生じている。このようにロボットアームが大型化すると、ロボットアームの動作時の振動力、および衝撃力に対する、更なる高い剛性がカートに要求されることになる。

本発明の一態様は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高い剛性を有する移動ロボットを提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る移動ロボットは、対象物に対する把持動作を行うロボットアームと、前記対象物と、前記ロボットアームとを含む積載物を積載するカート部と、前記カート部を移動させる無人搬送台車と、を備えた移動ロボットであって、前記カート部は、前記無人搬送台車の両側方で前後に延びる側方構造部と、前記無人搬送台車の進行方向前方で、２つの前記側方構造部の間を接続する前方構造部と、を備え、前記側方構造部、および、前記前方構造部の少なくともいずれか一方には、床面に接し、前記無人搬送台車の動作に応じて回転するタイヤが設けられている構成である。

前記の構成によれば、カート部の機械的強度を向上し、移動ロボットにより、対象物の把持動作、および、搬送動作を行う際の移動ロボットの振動力、および衝撃力に対する、剛性を向上することができる。

また、本発明の一態様に係る移動ロボットは、前記前方構造部は、前記無人搬送台車の前面に取り付けられた物体検知センサのスキャンニング領域以外の領域に配置されていてもよい。

前記の構成によれば、物体検知センサによる物体検知の妨げとなることなく、前方構造部を設けることができ、高重量の積載物を安全に搬送することができる移動ロボットを実現することができる。

また、本発明の一態様に係る移動ロボットは、前記物体検知センサは、前記無人搬送台車の前面であって、床面から所定の高さ位置に設けられ、前記無人搬送台車の進行方向前方の物体を検知する第１のセンサと、前記無人搬送台車の進行方向の床面の物体を検知する第２のセンサと、を含み、前記前方構造部は、前記第１のセンサのスキャニング領域と、前記第２のセンサのスキャニング領域との間の領域に配置されていてもよい。

前記の構成によれば、第１のセンサによる進行方向前方の物体検知と、第２のセンサによる進行方向の床面の物体検知との妨げとなることなく、前方構造部を設けることができる。これにより、カート部に前方構造部を設けるという簡単な構成で、高重量の積載物を安全に搬送することができる移動ロボットを実現することができる。

また、本発明の一態様に係る移動ロボットは、前記前方構造部は、物体との接触を検知するバンパースイッチを備えていてもよい。

前記の構成によれば、無人搬送台車の進行方向前方に前方構造部を設けることにより、無人搬送台車のバンパースイッチの機能が妨げられても、移動ロボットを安全に移動させることができる。

また、本発明の一態様に係る移動ロボットは、前記前方構造部には、一対のタイヤが設けられ、前記一対のタイヤは、設置位置が、前記第２のセンサのスキャンニング領域の外側となるように、互いに間隔をあけて設けられていてもよい。

前記の構成によれば、カート部２０により、積載物の重量をバランス良く支えることができる。よって、高重量の積載物を安全に搬送することができる移動ロボットを実現することができる。

また、本発明の一態様に係る移動ロボットは、前記ロボットアームの動作を制御するロボット制御部を内蔵した筐体を備え、前記筐体は、当該筐体の上面と側面との間に設けられた、法線方向が斜め上方となる傾斜面を少なくとも２カ所に備えており、前記傾斜面に、前記移動ロボットの所定の動作を停止させる非常停止スイッチがそれぞれ設けられていてもよい。

前記の構成によれば、非常停止スイッチへのアクセスの容易性を向上することができるとともに、筐体の外側面に面取りが追加されるため、ロボットアームの稼働範囲を広くすることができる。

また、本発明の一態様に係る移動ロボットは、２つの前記非常停止スイッチが、前記筐体における前記ロボットアームの配置位置を中心にして、互いに反対側となる位置に配置されていてもよい。

前記の構成によれば、ロボットアームの位置、および、移動ロボットと周辺設備との位置関係等によらず、作業者は、安全に非常停止スイッチにアクセスすることができる。

本発明の一態様によれば、高い剛性を有する移動ロボットを提供することができる。

本実施形態に係る移動ロボットの外観構成を示す斜視図である。 バンパースイッチを備えた移動ロボットの外観構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る移動ロボットの外観構成を示す三面図であり、(a)は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 無人搬送台車に設けられたセンサのスキャンニング範囲を模式的に示す図である。 従来の、積載物を積載するカートを備えた移動ロボットの例を示す図である。 従来の、非常停止スイッチを備えた移動ロボットの例を示す図である。

以下、本発明の一側面に係る実施形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

§１ 適用例
図１は、本実施形態に係る移動ロボット１０の外観構成の一例を示す図である。

移動ロボット１０は、製造現場、および物流の現場等で、搬送する対象の対象物をロボットアーム１５により把持し、無人搬送台車５０により所定の搬送開始位置から所定の搬送先まで搬送するのに用いられる。ロボットアーム１５は、当該ロボットアーム１５を制御する制御部を内蔵した筐体３０とともにマニピュレータを構成する。

対象物、およびマニピュレータを含む積載物は、カート部２０に積載される。無人搬送台車５０は、積載物が積載されたカート部２０を移動させることで、対象物を搬送する。

カート部２０は、無人搬送台車５０の両側方と、進行方向前方と、を囲む構造であり、高い機械的強度を有する。このように、移動ロボット１０は、高い機械的強度を有するカート部２０に、積載物を積載して搬送するため、安定して、高重量の積載物を搬送することができる。

§２ 構成例
〔実施形態〕
以下、本発明の実施形態に係る移動ロボット１０の構成について、図１、図２、図３、および図４に基づいて詳細に説明する。図１は、移動ロボット１０の外観構成を示す斜視図である。図２は、バンパースイッチ２８を備えた移動ロボット１０の外観構成を示す斜視図である。図３は、図２に示した移動ロボット１０の外観構成を示す三面図であり、図３の（ａ）は、移動ロボット１０の上面図、図３の（ｂ）は移動ロボット１０を、無人搬送台車５０の進行方向前方から視た正面図、図３の（ｃ）は、移動ロボット１０の側面図である。図４は、無人搬送台車５０に設けられた物体検知センサのスキャンニング領域を模式的に示す図である。

〔移動ロボットの構成について〕
図１に示すように、移動ロボット１０は、ロボットアーム１５と、筐体３０と、カート部２０と、無人搬送台車５０と、を含んでいる。

ロボットアーム１５は、アームの先端に、対象物を把持する把持部１６を備え、当該把持部１６により、対象物に対する把持動作を行う。把持部１６は、例えば、負圧により対象物を吸着させて把持するように構成されている。ロボットアーム１５は、筐体３０の上面３１に、水平方向に回転可能に設けられている。

筐体３０には、ロボットアーム１５の動作を制御するロボット制御部が内蔵されている。また、筐体３０には、ロボット制御部の制御により、把持部１６の把持動作を実現する負圧を発生させる真空ポンプが設けられている。

ロボットアーム１５と、ロボット制御部を内蔵した筐体３０とは、ロボットアーム１５によって把持される対象物とともに、移動ロボット１０の積載物を構成する。これらの積載物は、カート部２０に積載される。なお、ロボットアーム１５によって把持される対象物は、筐体３０の上面の積載面に積載された状態となる場合もある。

無人搬送台車５０は、積載物が積載されたカート部２０を所定の移動開始位置から、所定の移動終了位置まで移動させる。無人搬送台車５０と、カート部２０とは、無人搬送台車５０が、上面視で、カート部２０の外形寸法内に収まるように、互いに連結され、無人搬送台車５０の移動に応じて、積載物が積載されたカート部２０が移動する。無人搬送台車５０と、カート部２０とは、既知の如何なる連結構造を用いて連結されていてもよい。無人搬送台車５０は、カート部２０との間で積載物の重量を共有する構成であってもよいし、積載物からの荷重を受けない構成であってもよい。

〔カート部の構成について〕
カート部２０は、積載部２３、側方構造部２１、および、前方構造部２２を備えている。

積載部２３は、対象物と、ロボットアーム１５と、筐体３０とを含む積載物を積載する部分であり、例えば、積載物が載置される板状部であってもよい。そして、積載部２３に、カート部２０と、無人搬送台車５０とを連結させる連結部が設けられていてもよい。

側方構造部２１は、積載部２３に連結され、無人搬送台車５０の両側方で前後に延びている。側方構造部２１は、例えば、図１に示すようにパイプ状の部材を用いて構成されていてもよい。また、側方構造部２１は、パイプ状の部材に限らず、棒状や、板状の部材を用いて構成されていてもよい。なお、積載部２３は、側方構造部２１にそれぞれ、台状に設けられ、無人搬送台車５０の一方の側方と、無人搬送台車５０の他方の側方とにおいて、積載物を保持する構成であってもよい。この場合、無人搬送台車５０は、筐体３０に連結される構成であってもよい。

前方構造部２２は、無人搬送台車５０の進行方向前方で、２つの側方構造部２１の間を接続している。前方構造部２２は、例えば、図１に示すようにパイプ状の部材を用いて構成されていてもよい。また、前方構造部２２は、パイプ状の部材に限らず、棒状や、板状の部材を用いて構成されていてもよい。

側方構造部２１、および、前方構造部２２の少なくともいずれか一方には、床面に接し、無人搬送台車５０の動作に応じて回転するタイヤ２５が設けられている。本実施形態においては、タイヤ２５は、各側方構造部２１の１カ所、および前方構造部２２の２カ所の、４カ所に設けられている。このように、各側方構造部２１の１カ所、および前方構造部２２の２カ所にタイヤ２５が設けられている場合には、各側方構造部２１においては、無人搬送台車５０の進行方向後方に設けられているのが望ましい。これにより、積載物の重量をバランス良く支えることができる。

なお、タイヤ２５は、前方構造部２２には設けられておらず、各側方構造部２１において、無人搬送台車５０の進行方向の、前端近傍と、後端近傍とにそれぞれ設けられていてもよい。

図２、および図３に示すように、側方構造部２１、および前方構造部２２には、物体との接触を検知するバンパースイッチ２８が設けられていてもよい。バンパースイッチ２８は、上面視で、筐体３０よりも外側に出っ張り、移動ロボット１０の両側方で前後に延びるとともに、移動ロボット１０の進行方向前方で左右に延びている。バンパースイッチ２８によって、物体との接触が検知された場合には、無人搬送台車５０は、進行を停止する、進行方向を変更する、バックする等の制御が行われる。

〔無人搬送台車のセンサ構成について〕
図４に示すように、無人搬送台車５０には、複数の物体検知センサ５１，５２，５３，５４が備えられている。図４には、各物体検知センサ５１，５２，５３，５４が、物体の有無を検知するためにスキャンニングするスキャンニング領域が示されている。

複数の物体検知センサ５１，５２，５３，５４のうち、無人搬送台車５０の前面に取り付けられ、無人搬送台車５０の進行方向前方の物体を検知するセンサを、第１のセンサ５１と称する。第１のセンサ５１は、床面から所定の高さ位置に設けられ、当該所定の高さの、無人搬送台車５０の進行方向前方の領域をスキャンニングする。第１のセンサ５１は、無人搬送台車５０の進行方向前方のみならず、無人搬送台車５０の側方の所定の範囲をスキャンニング可能であってもよい。

また、複数の物体検知センサ５１，５２，５３，５４のうち、無人搬送台車５０の進行方向の床面の物体を検知するセンサを、第２のセンサ５２と称する。第２のセンサ５２は、無人搬送台車５０の進行方向の床面であって、進行方向に対して左右に所定の角度範囲内の領域をスキャンニングする。

また、無人搬送台車５０の前面には、バンパースイッチとして機能するフロントバンパー５３が設けられていてもよい。

また、無人搬送台車５０には、無人搬送台車５０の進行方向後方の物体を検知するセンサであるバックソナー５４が設けられていてもよい。

無人搬送台車５０は、これらの複数の物体検知センサ５１，５２，５３，５４の何れかによって物体が検知された場合に、進行を停止する、進行方向を変更する、またはバックするなど所定の動作を実行する。

〔前方構造部と物体検知センサと位置関係について〕
前方構造部２２は、無人搬送台車５０の前面に取り付けられた第１のセンサ５１、および第２のセンサ５２のスキャンニング領域以外の領域に配置されている。望ましくは、前方構造部２２は、第１のセンサ５１のスキャニング領域と、第２のセンサ５２のスキャニング領域との間の領域に配置されている。

このように、前方構造部２２を、無人搬送台車５０の前面に取り付けられた第１のセンサ５１、および第２のセンサ５２のスキャンニング領域以外の領域に配置したため、これらのセンサ５１，５２による物体の検知の妨げとなることなく、カート部２０の剛性を向上させ、高重量の積載物を安定して搬送することができる。

また、上述したように、前方構造部２２は、物体との接触を検知するバンパースイッチ２８を備えているため、前方構造部２２によって、フロントバンパー５３のバンパースイッチとして機能が妨げられても、安全に移動ロボット１０の動作を実行させることができる。

前方構造部２２に一対のタイヤ２５を設ける場合には、当該一対のタイヤ２５は、設置位置が、第２のセンサ５２のスキャンニング領域の外側となるように、互いに間隔をあけて設けられているのが望ましい。このように、前方構造部２２に一対のタイヤ２５を設けることにより、第２のセンサ５２による床面の物体の検知の妨げとなることなく、移動ロボット１０の自律走行動作を安定させ、高重量の積載物を安定して搬送することができる。

〔非常停止スイッチ〕
ところで、図６に示すように、従来、進行方向前側に非常停止スイッチ２３４を備えた移動ロボット２００が知られている。しかしながら、ロボットアームの位置、および移動ロボット１００と周辺設備との位置関係等によっては、非常停止スイッチが押しづらい場合があるといった問題がある。

図１～３に示すように、本実施形態の移動ロボット１０は、筐体３０の上面３１と、側面３２との間に設けられた、法線方向が斜め上方となる傾斜面３３を、少なくとも２カ所に備えている。これらの、少なくとも２カ所の傾斜面３３には、移動ロボット１０の所定の動作を停止させる非常停止スイッチ３４がそれぞれ設けられている。非常停止スイッチ３４が、作業者によって押下された場合には、ロボットアーム１５の動作、および無人搬送台車の動作の少なくとも何れか一方が停止されてもよい。

このように、非常停止スイッチ３４は、法線方向が斜め上方となる傾斜面３３に設けられているため、作業者は、例えばしゃがみこんだ体制であっても、安全に非常停止スイッチ３４にアクセスすることができる。また、筐体３０の上面３１と、側面３２との間に傾斜面３３を設けることで、筐体３０に面取りが追加される。これにより、筐体３０のエッジ部分を削減することができ、ロボットアーム１５の旋回動作範囲を大きく取ることができ、安全性を向上することができるとともに、ロボットアーム１５の稼働範囲を広くすることができる。また、非常停止スイッチ３４を、筐体３０の少なくとも２カ所に設けることで、ロボットアーム１５の位置、および移動ロボット１０と周辺設備との位置関係等によらず、安全に非常停止スイッチ３４にアクセスすることができる。

本実施形態においては、２つの非常停止スイッチ３４が、筐体３０における、無人搬送台車５０の進行方向前面と、上面３１との間の傾斜面３３であって、筐体３０におけるロボットアーム１５の配置位置を中心にして、互いに反対側となる位置に配置されている。また、別の２つの非常停止スイッチ３４が、筐体３０の進行方向後方の背面に、互いに左右対称に設けられている。このように、移動ロボット１０には、筐体３０の外周面の複数個所に非常停止スイッチ３４が設けられているため、ロボットアーム１５の位置、および移動ロボット１０と周辺設備との位置関係等によらず、作業者は安全に非常停止スイッチ３４にアクセスすることができる。

また、移動ロボットには、これに限らず、２つの非常停止スイッチ３４が、筐体３０におけるロボットアーム１５の配置位置を中心にして、対角線上に設けられていてもよい。また、筐体３０における、無人搬送台車５０の進行方向の前側左右２カ所、および後側左右の２カ所の４カ所のうち、少なくとも２カ所に、傾斜面３３、および非常停止スイッチ３４が設けられていてもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ 移動ロボット
１５ ロボットアーム
２０ カート部
２１ 側方構造部
２２ 前方構造部
２５ タイヤ
２８ バンパースイッチ
３０ 筐体
３１ 上面
３２ 側面
３３ 傾斜面
３４ 非常停止スイッチ
５０ 無人搬送台車
５１ 第１のセンサ（物体検知センサ）
５２ 第２のセンサ（物体検知センサ）

Claims (7)

1. 対象物に対する把持動作を行うロボットアームと、
   前記対象物と、前記ロボットアームとを含む積載物を積載するカート部と、
   前記カート部に連結されるとともに、当該カート部を移動させる無人搬送台車と、を備えた移動ロボットであって、
   前記カート部は、
   前記無人搬送台車の両側方で前後に延びる側方構造部と、
   前記無人搬送台車の進行方向前方で、２つの前記側方構造部の間を接続する前方構造部と、を備え、
   前記側方構造部、および、前記前方構造部の少なくともいずれか一方には、床面に接し、前記無人搬送台車の動作に応じて回転するタイヤが設けられ、
   ２つの前記側方構造部はそれぞれ、前記無人搬送台車の両側方で前後に延びるパイプ状または棒状の部材を有し、前記前方構造部はパイプ状または棒状の部材を用いて構成され、２つの前記側方構造部の前記パイプ状または棒状の部材と、前記前方構造部の前記パイプ状または棒状の部材とが、一連に接続されていることにより、前記カート部が、前記無人搬送台車の両側方と、進行方向前方と、を囲む、機械的強度を有する構造を備えるように構成された移動ロボット。
2. 対象物に対する把持動作を行うロボットアームと、
   前記対象物と、前記ロボットアームとを含む積載物を積載するカート部と、
   前記カート部を移動させる無人搬送台車と、を備えた移動ロボットであって、
   前記カート部は、
   前記無人搬送台車の両側方で前後に延びる側方構造部と、
   前記無人搬送台車の進行方向前方で、２つの前記側方構造部の間を接続する前方構造部と、を備え、
   前記側方構造部、および、前記前方構造部の少なくともいずれか一方には、床面に接し、前記無人搬送台車の動作に応じて回転するタイヤが設けられ、
   前記前方構造部は、前記無人搬送台車の前面に取り付けられた物体検知センサのスキャンニング領域以外の領域に配置されており、
   前記カート部は、前記前方構造部と２つの前記側方構造部を有することにより、前記無人搬送台車の両側方と、進行方向前方と、を囲む、機械的強度を有する構造である移動ロボット。
3. 前記物体検知センサは、
   前記無人搬送台車の前面であって、床面から所定の高さ位置に設けられ、前記無人搬送台車の進行方向前方の物体を検知する第１のセンサと、
   前記無人搬送台車の進行方向の床面の物体を検知する第２のセンサと、を含み、
   前記前方構造部は、前記第１のセンサのスキャニング領域と、前記第２のセンサのスキャニング領域との間の領域に配置されている請求項２に記載の移動ロボット。
4. 前記前方構造部は、物体との接触を検知するバンパースイッチを備える請求項１から３の何れか１項に記載の移動ロボット。
5. 前記前方構造部には、一対のタイヤが設けられ、
   前記一対のタイヤは、設置位置が、前記第２のセンサのスキャンニング領域の外側となるように、互いに間隔をあけて設けられている請求項３に記載の移動ロボット。
6. 前記ロボットアームの動作を制御するロボット制御部を内蔵した筐体を備え、
   前記筐体は、当該筐体の上面と側面との間に設けられた、法線方向が斜め上方となる傾斜面を少なくとも２カ所に備えており、
   前記傾斜面に、前記移動ロボットの所定の動作を停止させる非常停止スイッチがそれぞれ設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載の移動ロボット。
7. ２つの前記非常停止スイッチが、前記筐体における前記ロボットアームの配置位置を中心にして、互いに反対側となる位置に配置されている請求項６に記載の移動ロボット。

Images