JP7050429B2 - 追従式台車および台車 - Google Patents

Description

本発明は、追従対象物に追従して移動する追従式台車および台車に関する。

従来、作業者や他の台車などの追従対象物に追従して自動的に移動する追従式台車が開発されている。
例えば、下記特許文献１には、台車に取り付けられる受光器と、追従対象に取り付けられて、その追従対象を特定するための所定の発光パターンで発光する発光器と、上記受光器で受光した発光パターンを識別することにより追従対象を識別し、その追従対象を追従するよう移動制御を行う制御手段とを備えた自動追従式台車が開示されている。

特開２０１２－１６８６０２号公報

一般的な追従式台車には、周囲の障害物を検知して、障害物と接触する可能性がある場合に移動を停止する接触防止機構が搭載されている。このような接触防止機構では、台車本体を基準として、台車本体と障害物との距離が所定値以下となった場合に接触可能性があると判断している。
ここで、建設現場などで使用される追従式台車には、建設資材などの荷台からはみ出すような大きな物品が積載される場合がある。従来技術における接触防止機構では、荷台からはみ出した積載物が周囲の障害物に接触するのを回避することができず、改善の余地がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、自動走行可能な追従式台車および台車において、大型積載物の積載時にも周囲の障害物との接触を防止することにある。

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる追従式台車は、荷台および前記荷台を移動させる移動機構を有する台車本体と、追従対象物に追従して移動するよう前記移動機構を制御する移動制御部と、を備える追従式台車であって、前記台車本体および前記荷台に積載された積載物の存在範囲のうち前記荷台からはみ出した積載物の存在範囲を検出する検出部と、前記台車本体および前記はみ出した積載物の存在範囲に基づいて、前記台車本体または前記積載物への障害物の接触可能性を判定する判定部と、前記台車本体または前記積載物への障害物の接触可能性がある場合、前記移動機構の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行う接触防止制御部と、を備え、前記検出部が前記荷台の少なくとも左右側板の外面に設けられ、前記はみ出した積載物の存在範囲を検出する、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる追従式台車は、前記検出部は、前記台車本体の移動中に逐次前記はみ出した積載物の存在範囲を検出し、前記判定部は、前記はみ出した積載物の存在範囲が変化した場合には、変化後の前記はみ出した積載物の存在範囲に基づいて前記接触可能性を判定する、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる追従式台車は、前記接触防止制御部は、前記台車本体の移動中に前記はみ出した積載物の存在範囲が所定範囲以上変化した場合、前記移動機構の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行う、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる追従式台車は、前記移動機構はクローラである、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる追従式台車は、前記荷台を昇降させる昇降機構を更に備える、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかる追従式台車は、前記積載物を積み下ろし可能なロボットアームを更に備える、ことを特徴とする。
請求項７の発明にかかる追従式台車は、前記検出部は前記荷台の左右側板および後側板の外面に設けられたカメラを含み、少なくとも天井方向および地面方向を含めた画像撮影を行い、画像解析により前記はみ出した積載物の存在範囲を検出する、ことを特徴とする。
請求項８の発明にかかる台車は、荷台および前記荷台を移動させる移動機構を有する台車本体と、前記移動機構を制御する移動制御部と、を備える台車であって、前記台車本体および前記荷台に積載された積載物の存在範囲のうち前記荷台からはみ出した積載物の存在範囲を検出する検出部と、前記台車本体および前記はみ出した積載物の存在範囲に基づいて、前記台車本体または前記積載物への障害物の接触可能性を判定する判定部と、前記台車本体または前記積載物への障害物の接触可能性がある場合、前記移動機構の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行う接触防止制御部と、を備え、前記検出部が前記荷台の少なくとも左右側板の外面に設けられ、前記はみ出した積載物の存在範囲を検出する、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、台車本体のみならず、積載物への障害物の接触可能性がある場合に、移動機構の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行うので、建設資材などの荷台からはみ出すような大きな積載物を積載した際にも積載物が周囲の障害物に接触するのを回避する上で有利となる。
請求項２の発明によれば、台車本体の移動中に逐次積載物の存在範囲を検出し、接触可能性を判定するので、移動中の振動などにより積載物の存在範囲（位置）が変化した場合でも障害物に接触するのを回避する上で有利となる。
請求項３の発明によれば、台車本体の移動中に積載物の存在範囲が所定範囲以上変化した場合にも、移動機構の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行うので、積載物の落下や破損等を防止することができ、積載物を搬送する際の安全性をより向上させる上で有利となる。
請求項４の発明によれば、移動機構がクローラであるので、不整地や段差が多い環境でも安定して移動する上で有利となる。
請求項５の発明によれば、荷台を昇降させる昇降機構を備えるので、積載物を高所に搬送したり、高所における作業を容易にする上で有利となる。
請求項６の発明によれば、積載物を積み下ろし可能なロボットアームを備えるので、積載物の積み下ろしの補助の他、積載物の組み立てや取り付け等の作業を容易にする上で有利となる。
請求項７の発明によれば、荷台上の積載物のはみ出し量を画像解析により把握することができ、積載物が周囲の障害物に接触するのを回避する上で有利となる。
請求項８の発明によれば、台車本体のみならず、積載物への障害物の接触可能性がある場合に、移動機構の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行うので、建設資材などの荷台からはみ出すような大きな積載物を積載した際にも積載物が周囲の障害物に接触するのを回避する上で有利となる。

実施の形態にかかる追従式台車１０の外観図である。 追従式台車１０の移動態様を示す説明図である。 追従式台車１０の機能的構成を示すブロック図である。 追従式台車１０の移動態様を示す説明図である。 追従式台車１０の他の形態を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる追従式台車の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかる追従式台車１０の外観図であり、図１Ａは側面視図、図１Ｂは正面視図、図１Ｃは上面視図である。追従式台車１０が前進する際は、矢印Ｆ方向に走行するものとする。また、本実施の形態では、追従式台車１０は、建設現場等、不整地や段差が多い環境で主に使用されるものとする。

追従式台車１０は、荷台１２および荷台１２を移動させる移動機構３０を有する台車本体１１と、追従対象物に追従して移動するよう移動機構３０を制御する移動制御部４２（図３参照）とを備える。
荷台１２は、底板１３と、底板１３から垂直に起立する側板１４（右側板１４Ａ、左側板１４Ｂ、後側板１４Ｃ、前側板１４Ｄ）、側板１４と一体に設けられた手すり１６（右手すり１６Ａ、左手すり１６Ｂ、後手すり１６Ｃ）、前側板１４Ｄの端部から地面と平行方向に延びるセンサ台板１８を備えている。
各側板１４は、荷台１２に荷物を積載した際に、荷物の落下を防止するあおり板として機能する。あおり板を設けることにより、荷台１２の左右幅または前後幅よりも大きい荷物を積載することができる。

移動機構３０は、ベルト３２と、回転輪３４とを備えたクローラである。移動機構３０としてクローラを用いることによって、不整地や段差が多い環境でも安定して走行することができる。本実施の形態では、追従式台車１０には図示しないバッテリおよびモータが搭載されており、電力でクローラを駆動するものとする。
なお、本実施の形態では移動機構３０をクローラとしたが、例えばキャスター等、従来公知の様々な移動機構を採用することができる。

センサ台板１８上には、追従センサ２０およびカメラ２２Ｄが設置されている。
追従センサ２０は、例えば作業者や他の台車などの追従対象物に設置された発振器からの信号（電波や光など）を受信して、追従対象物までの距離および方向を検知する。
また、追従センサ２０を設けずにカメラ２２Ｄの撮影画像を用いて追従対象物までの距離および方向を検知してもよい。

また、右側板１４Ａ、左側板１４Ｂ、後側板１４Ｃの外面（底板１３に面していない方の面）には、カメラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが設置されている。
センサ台板１８に設置されたカメラ２２Ｄを含むカメラ２２Ａ～２２Ｄは、例えば１８０°以上の画角を有する広角カメラであり、それぞれ追従式台車１０の周囲を撮影する。例えば、右側板１４Ａに設置されたカメラ２２Ａは、右側板１４Ａから外側の様子を上面（天井）方向および下面（地面）方向を含めて画像を撮影する。また、センサ台板１８に設置されたカメラ２２Ｄは、追従式台車１０の進行方向である前方向、荷台１２が位置する後方向を含めて画像を撮影する。
カメラ２２Ａ～２２Ｄの撮影画像を用いて、追従式台車１０と周辺の障害物との距離や、荷台１２上の積載物の位置（存在範囲）を把握することができる。

なお、追従式台車１０は、図５に示すように、荷台１２を昇降させる昇降機構６０や積載物を積み下ろし可能なロボットアーム（多軸ロボットアーム）６２を更に備えていてもよい。図５では、荷台１２の底板１３が昇降機構６０により高さ方向に移動可能となっており、高所へのアクセスおよび高所での作業が容易となっている。また、底板１３にロボットアーム６２が固定されており、積載物の積み下ろしの補助の他、積載物の組み立てや取り付け等の作業を補助することができる。

図３は、追従式台車１０の機能的構成を示すブロック図である。
追従式台車１０は、上述したに台車本体１１（荷台１２および移動機構３０）、追従センサ２０、カメラ２２（２２Ａ～２２Ｄ）の他、制御部４０を備えている。
制御部４０は、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。

制御部４０は上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより、移動制御部４２、検出部４４、判定部４６、接触防止制御部４８として機能する。
移動制御部４２は、追従対象物に追従して移動するよう移動機構３０を制御する。移動制御部４２は、例えば追従センサ２０で検知された追従対象物までの距離および方向に基づいて、追従対象物と一定距離を保ちながら、追従対象物の移動軌跡と同じ経路を追従式台車１０が走行するよう移動機構３０を駆動させる。
例えば図２Ａでは、１台の追従式台車１０が作業者Ｗを追従対象物として走行している。また、例えば図２Ｂでは、複数の追従式台車１０が直列になり走行している。この場合、先頭の追従式台車１０Ａは作業者Ｗを追従対象物としているが、２番目および３番目の追従式台車１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ前方の追従式台車１０Ａ，１０Ｂを追従対象物としている。また、１つの追従対象物（例えば作業者）を複数の追従式台車１０で同時に追従させることにより、複数の追従式台車１０を並列に走行させることも可能である。
このように、複数台の追従式台車１０を連動させることができるので、必要に応じて積載物の運搬量を変更することができ、効率性を向上させることができる。

検出部４４は、台車本体１１および荷台１２に積載された積載物の存在範囲を検出する。
検出部４４は、例えばカメラ２２Ａ～２２Ｄの撮影画像を解析して、台車本体１１および荷台１２に積載された積載物の存在範囲、特に荷台１２からはみ出した積載物の存在範囲を検出する。
検出部４４は、台車本体１１の移動中に逐次積載物の存在範囲を検出する。これは、上述のように、追従式台車１０の使用環境は、建設現場等、不整地や段差が多い環境であり、移動中の振動により積載物の存在範囲が変化する可能性があるためである。

判定部４６は、台車本体１１および積載物の存在範囲に基づいて、台車本体１１または積載物への障害物の接触可能性を判定する。
判定部４６は、例えばカメラ２２Ａ～２２Ｄの撮影画像を解析して、台車本体１１の周辺に位置する障害物を検出するとともに、障害物と台車本体１１との距離、または障害物と積載物との距離が所定値以下となるか否かを判断する。そして、台車本体１１または積載物と障害物との距離が所定値以下となる場合には、障害物との接触可能性があると判定する。
なお、判定部４６は、台車本体１１の移動中に積載物の存在範囲が変化した場合には、変化後の積載物の存在範囲に基づいて接触可能性を判定する。
また、判定部４６は、例えばカメラ２２Ａ～２２Ｄの撮影画像に基づいて障害物との接触回避動作が可能か否かを判断し、接触回避動作が不可の場合に接触可能性があると判定してもよい。例えば、一方の側面側（例えば進行方向左側）に障害物との接触可能性がある際に、他方の側面側（例えば進行方向右側）に移動可能か（障害物がないか）判断する。そして、他方の側面側に移動可能な場合には接触回避動作（他方の側面側への移動）を行うように移動制御部４２を制御するとともに、移動不可な場合には接触可能性があると判定する。

接触防止制御部４８は、台車本体１１または積載物への障害物の接触可能性がある場合、移動機構３０の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行う。移動機構３０の停止により、台車本体１１または積載物と障害物との接触を回避することができる。また、作業者への報知により、移動経路の再設定の検討などが可能となる。
また、接触防止制御部４８は、台車本体１１の移動中に積載物の存在範囲が所定範囲以上変化した場合、移動機構３０の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行うようにしてもよい。台車本体１１の移動中に積載物の存在範囲が大きく変化した場合、積載物の落下等が生じる可能性がある。移動機構３０の停止または作業者への報知を行うことにより、積載物の状態の確認を促し、積載物を搬送する際の安全性をより向上させることができる。

図４は、追従式台車１０の移動態様を示す説明図である。
図４Ａでは、追従式台車１０は、荷台１２から側方にはみ出さない大きさの荷物Ｍ１を積載している。このため、追従式台車１０全体（台車本体１１＋積載物）の存在範囲の外縁は台車本体１１の側面位置Ｄ１，Ｄ２となる。
ここで、追従式台車１０前方の左右に柱Ｐ１，Ｐ２（障害物）があり、追従対象者が柱Ｐ１，Ｐ２間を通過する経路を移動した場合、判定部４６は、追従式台車１０の存在範囲の外縁である台車本体１１の側面位置Ｄ１，Ｄ２と柱Ｐ１，Ｐ２との間の距離が所定値ＬＸ以下となるか否かを判断する。
図４Ａの場合には、台車本体１１の側面位置Ｄ１，Ｄ２と柱Ｐ１，Ｐ２との間の距離の最小値はＬ１，Ｌ２となる。Ｌ１，Ｌ２＞ＬＸとすると、判定部４６は障害物との接触可能性はないと判断し、そのまま追従式台車１０の移動が継続される。

一方、図４Ｂでは、追従式台車１０は、荷台１２から側方（図面左側）にはみ出す大きさの荷物Ｍ２を積載している。このため、追従式台車１０全体（台車本体１１＋積載物）の存在範囲の外縁は荷物Ｍ２の端部位置Ｄ３および台車本体１１の右側側面位置Ｄ２となる。
追従式台車１０がこのまま直進した場合、最終的には荷物Ｍ２の端部位置Ｄ３と柱Ｐ１との距離が０となる、すなわち、荷物Ｍ２と柱Ｐ１が衝突する。判定部４６は、荷物Ｍ２の端部位置Ｄ３と柱Ｐ１との距離が所定値ＬＸ以下となることが予測される時点で、障害物との接触可能性があると判断し、接触防止制御部４８は、移動機構３０を停止させる。

また、図４Ｃは、図４Ｂにおける積載位置から一部の荷物Ｍ２’が移動している様子を示している。より詳細には、図４Ｃでは、５本ある柱状の荷物Ｍ２のうち、最後尾に位置するＭ２’が振動などの影響により図４Ｂにおける積載位置よりも距離Ｌ３ほど後方にずれている。このずれ距離Ｌ３が所定範囲ＬＹ以上である場合、接触防止制御部４８は、移動機構３０の停止や作業者への報知などを行う。

以上説明したように、実施の形態にかかる追従式台車１０は、台車本体１１のみならず、積載物への障害物の接触可能性がある場合に、移動機構３０の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行うので、建設資材などの荷台からはみ出すような大きな積載物を積載した際にも積載物が周囲の障害物に接触するのを回避する上で有利となる。
また、追従式台車１０は、台車本体１１の移動中に逐次積載物の存在範囲を検出し、接触可能性を判定するので、移動中の振動などにより積載物の存在範囲（位置）が変化した場合でも障害物に接触するのを回避する上で有利となる。
また、追従式台車１０は、台車本体１１の移動中に積載物の存在範囲が所定範囲以上変化した場合にも、移動機構３０の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行うので、積載物の落下や破損等を防止することができ、積載物を搬送する際の安全性をより向上させる上で有利となる。

１０ 追従式台車
１１ 台車本体
１２ 荷台
１３ 底板
１４（１４Ａ－１４Ｄ） 側板
１６（１６Ａ－１６Ｃ） 手すり
１８ センサ台板
２０ 追従センサ
２２（２２Ａ－２２Ｄ） カメラ
３０ 移動機構
４０ 制御部
４２ 移動制御部
４４ 検出部
４６ 判定部
４８ 接触防止制御部

Claims (8)

1. 荷台および前記荷台を移動させる移動機構を有する台車本体と、追従対象物に追従して移動するよう前記移動機構を制御する移動制御部と、を備える追従式台車であって、
   前記台車本体および前記荷台に積載された積載物の存在範囲のうち前記荷台からはみ出した積載物の存在範囲を検出する検出部と、
   前記台車本体および前記はみ出した積載物の存在範囲に基づいて、前記台車本体または前記積載物への障害物の接触可能性を判定する判定部と、
   前記台車本体または前記積載物への障害物の接触可能性がある場合、前記移動機構の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行う接触防止制御部と、
   を備え、
   前記検出部が前記荷台の少なくとも左右側板の外面に設けられ、前記はみ出した積載物の存在範囲を検出する、
   ことを特徴とする追従式台車。
2. 前記検出部は、前記台車本体の移動中に逐次前記はみ出した積載物の存在範囲を検出し、
   前記判定部は、前記はみ出した積載物の存在範囲が変化した場合には、変化後の前記はみ出した積載物の存在範囲に基づいて前記接触可能性を判定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の追従式台車。
3. 前記接触防止制御部は、前記台車本体の移動中に前記はみ出した積載物の存在範囲が所定範囲以上変化した場合、前記移動機構の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行う、
   ことを特徴とする請求項２記載の追従式台車。
4. 前記移動機構はクローラである、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の追従式台車。
5. 前記荷台を昇降させる昇降機構を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の追従式台車。
6. 前記積載物を積み下ろし可能なロボットアームを更に備える、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の追従式台車。
7. 前記検出部は前記荷台の左右側板および後側板の外面に設けられたカメラを含み、少なくとも天井方向および地面方向を含めた画像撮影を行い、画像解析により前記はみ出した積載物の存在範囲を検出する、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の追従式台車。
8. 荷台および前記荷台を移動させる移動機構を有する台車本体と、前記移動機構を制御する移動制御部と、を備える台車であって、
   前記台車本体および前記荷台に積載された積載物の存在範囲のうち前記荷台からはみ出した積載物の存在範囲を検出する検出部と、
   前記台車本体および前記はみ出した積載物の存在範囲に基づいて、前記台車本体または前記積載物への障害物の接触可能性を判定する判定部と、
   前記台車本体または前記積載物への障害物の接触可能性がある場合、前記移動機構の停止または作業者への報知の少なくともいずれかを行う接触防止制御部と、
   を備え、
   前記検出部が前記荷台の少なくとも左右側板の外面に設けられ、前記はみ出した積載物の存在範囲を検出する、
   ことを特徴とする台車。

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