JP7141040B2 - 走行ロボット - Google Patents

Description

本発明は、自走可能な走行ロボット、特に、荷物を積み下ろしする作業を行う装置を搭載した走行ロボットに関する。

特許文献１に開示されるように、走行体と荷役作業を行うアームを備えた車両が知られている。これにより、コンテナからパレットへの荷積み、パレット間の積み降ろしを行える。

特開２０１５－２０２９１０号公報

この車両では、左右一対のマストが前車軸よりも前方に設けられ、荷役アームが左マストの側面の上下中間部に取り付けられている。荷役アームがいわゆるフロントオーバーハング領域に配置されるので、重量バランスの確保あるいは操舵輪である後輪の接地荷重の確保のため、カウンターウェイトの大重量化を招く。荷役アームが比較的に上方の位置で取り付けられるので、車両全体の重心位置が高くなり、横転しやすい。

そこで本発明は、荷物を積み下ろしする装置を搭載した走行ロボットであって、軽量化あるいは低重心化を実現可能な走行ロボットを提供することを目的としている。

本発明の一形態に係る走行ロボットによれば、前後の車輪および床フレームを含む台車、および、前記車輪を駆動する駆動ユニットを備えた走行体と、載置台を支持可能な保持具を昇降可能に構成された支持機構と、前記載置台上に荷物を積み込み、あるいは、前記載置上の荷物を降ろすピッキングロボットと、を備え、前記駆動ユニットは、前記床フレームの後部上に搭載され、前記床フレームは、前記駆動ユニットを搭載している個所から前方に突出する突出部を形成し、前記支持機構は、前記突出部の前端部に取り付けられ、前記ピッキングロボットが、前記突出部に設置され、前後方向において前記支持機構と前記駆動ユニットとの間に配置され、前車軸を通過する仮想鉛直線上またはそれよりも後方に配置されている。

上記構成によれば、床フレームに突出部が設けられている。ピッキングロボットは、この突出部に設置されると共に、前車軸を通過する仮想鉛直線上またはそれよりも後方に配置される。よって、ピッキングロボットがオーバーハング領域に配置されている場合と比べ、カウンターウェイトの大重量化を避けることができる。また、ピッキングロボットが支持機構の側部に取り付けられている場合と比べ、車両全体の重心位置を低くすることができる。

本発明によれば、荷物を積み下ろしする装置としてピッキングロボットを搭載した走行ロボットであって、軽量化あるいは低重心化を実現可能な走行ロボットを提供できる。

実施形態に係る走行ロボットの斜視図である。 実施形態に係る走行ロボットの斜視図である。 図３Ａが、実施形態に係る走行ロボットの平面図である。図３Ｂが、同側面図である。 実施形態に係るモバイルロボットからピッキングロボットを除いて示す斜視図である。 変形例に係るモバイルロボットの斜視図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。全図を通じて同一又は対応する要素には同一の符号を付して重複する詳細な説明を省略する。

図１，２Ａ，２Ｂ，３Ａおよび３Ｂに示すように、本実施形態に係る走行ロボット１は、自走可能に構成されている。走行ロボット１は、荷物Ｂを載置台上に積み込む作業、あるいは、走行ロボット１は、載置台から荷物Ｂを降ろす作業を行うことができる。図１に例示するように、走行ロボット１は、コンテナＣ内の荷物Ｂのデバンニングに使用される。

走行ロボット１は、走行体２、支持機構３およびピッキングロボット４を備える。

走行体２は、台車１０と駆動ユニット２０とを備える。台車１０は、前後の車輪１１，１２および床フレーム１３を含む。駆動ユニット２０は、車輪を駆動するように構成されている。本実施形態では、前輪が２つであり後輪が１つであるが、車輪数に限定はない。後輪１２が駆動輪であり且つ操舵輪であるが、前輪１１または前後輪１１，１２が駆動輪でもよいし、前輪１１が操舵輪でもよい。

また、本実施形態に係る走行体２は、人間が運転操作を行わなくても自動的に走行できるように構成されている。すなわち、走行体２は、いわゆる無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）である。無人搬送車としての走行体２の誘導方式は、特に限定されない。

床フレーム１３は、駆動ユニット２０が設置される設置部１３ａと、設置部１３ａあるいは駆動ユニット２０に対して前方に突出する突出部１３ｂとを有する。前輪１１は突出部１３ｂに左右に離れて取り付けられている。後輪１２は、設置部１３ａから下方に部分的に突出するように設けられ、車幅方向中心部に位置づけられている。

駆動ユニット２０は、筐体２１と、筐体２１内に収容される各種の機器類で構成されている。機器類には、車輪を回転駆動するための駆動アクチュエータ、車輪を操舵するための操舵アクチュエータ、アクチュエータにおいて発生される動力を車輪に伝達する機構、アクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置、これらアクチュエータおよび制御装置の電源装置が含まれる。アクチュエータ制御装置により、走行体２の自動走行が実現される。本実施形態では、更に、ピッキングロボット４の動作を制御するロボット制御装置も筐体内に収納されており、アクチュエータおよび制御装置用の電源がピッキングロボットの電源も兼ねている。そのため、走行体２にピッキングロボット４に給電するための配線部材を接続する必要がなく、このような配線部材が無人搬送車としての走行体２の走行を妨げることはない。更に、筐体２１の後部にはカウンターウェイトが取り付けられる。

筐体２１は概略四角箱状である。本実施形態では、前面が上方に向かうほど後方に傾斜しており、筐体２１は側面視で概略台形状に形成されている。前述の突出部１３ｂは、この筐体２１の前面よりも前方に突出する部分である。

支持機構３は、載置台を支持可能な保持具３２を昇降可能に構成されている。支持機構３は、突出部１３ｂの前端部に取り付けられている。支持機構３は、突出部１３ｂの前端部に立設する基枠部３１を有する。保持具３２は、基枠部３１から前方に突出する。支持機構３は、基枠部３１内に配置されて保持具３２を昇降させる昇降機構３３を備える。一例として、載置台はパレットＰであり、保持具３２は左右一対のフォークである。

保持具３２を下限位置に位置づけた状態で、走行体２が前方に進むことで、フォークがパレットＰに挿し込まれ、保持具３２が載置台を支持した状態となる。フォークを上動させることで、パレットＰを上昇させることができる。フォークを下限位置に位置づけた状態で走行体２が後方に進むことで、パレットＰを地面においたままとしてフォークをパレットＰから抜くことができ、保持具３２で載置台を支持する状態が解かれる。

ピッキングロボット４は、突出部１３ｂの上面に設置されている。前後方向において、ピッキングロボット４は、フォーク装置３と駆動ユニット２０との間に配置される。ピッキングロボット４は、多関節ロボットであり、その先端位置は大きく上下前後左右に移動する。この点考慮して、ピッキングロボット４の基台は、フォーク装置３の基枠部よりも後方に配置され、駆動ユニット２０の筐体２１の前面よりも前方に配置される。

前輪１１は突出部１３ｂに配置される。ここで、前車軸を通過する仮想鉛直線Ｖ１を想定する。ピッキングロボット４は、この仮想鉛直線Ｖ１上あるいはそれよりも後方に配置されている。突出部１３ｂを形成するように台車１０が構成されているので、ピッキングロボット４を前輪１１とこのような配置関係におくことができる。

ピッキングロボット４の設置面は、駆動ユニット２０の上端位置よりも下方に位置づけられている。ピッキングロボット４は、突出部１３ｂに設置される基台４１と、基台４１に動作可能に連結される垂直多関節型のロボットアーム４２とを備える。ロボットアーム４２は、基台４１に対して鉛直軸Ｖ２周りに回転可能に連結されて基台４１から上方に延びる第１アーム４２ａと、第１アーム４２ａの上端部に水平の揺動軸Ａ２周りに回転可能に連結された第２アーム４２ｃを有する。第２アーム４２ｃの下端部が第１アーム４２ａの上端部に連結されている。鉛直軸Ｖ２は仮想鉛直線Ｖ１よりも後方に配置されている。揺動軸Ａ２は、駆動ユニット２０の上端位置、または、支持機構３の上端位置よりも上方に位置付けられている。

ロボットアーム４２は、更に第２アーム４２ｃの上端部に連結された手首部４２ｄを有し、手首部４２ｄの先端部に荷物Ｂを把持する把持具４３が取り付けられている。

上記のように構成される走行ロボット１においては、床フレーム１３に突出部１３ｂを形成し、ピッキングロボット４をこの突出部１３ｂに設置している。ピッキングロボット４は、前車軸を通過する仮想鉛直線Ｖ１上またはそれよりも後方に配置される。よって、ピッキングロボット４がオーバーハング領域に配置されている場合と比べ、カウンターウェイトの大重量化を避けることができる。また、ピッキングロボット４が支持機構３の側部に取り付けられている場合と比べ、車両全体の重心位置を低くすることができる。

また、ピッキングロボット４は走行体２の車幅中心線上に配置されている。このため、車両全体の重心を車幅方向において車両の中央部に配置しやすく、走行ロボット２の動作が安定する。特に、本実施形態では後輪が１輪であるので、このような車輪配置の場合に特に有益である。

特に、基台４１が設置される設置面が駆動ユニット２０の上端位置よりも下方に位置づけられている。このようにピッキングロボット４を低い位置に配置することで、車両の低重心化を一層実現しやすい。そのうえで、ピッキングロボット４を垂直多関節型としており、基台４１に連結される第１アーム４２ａが上方に延びている。これにより、低重心化を実現しつつ、第１アーム４２ａよりも先端側のアームが駆動ユニット２０や支持機構３と干渉するのを防ぐことができる。特に、第１アーム４２ａと第２アーム４２ｃを連結する揺動軸Ａ２が駆動ユニット２０の上端位置または支持機構３の上端位置よりも上方に位置づけている。そのため、把持具４３の可動範囲を上下前後に大きくとることができる。第２アーム４２ｃが第１アーム４２ａから上方に延びる姿勢において車輪接地面から第２アーム４２ｃの先端までの高さは、2200mm～2500mmである。これにより、２０ｆｔコンテナ内での積み込み作業あるいは積み下ろし作業を実現できる。

本実施形態では、駆動ユニット２０を走行体２の後部に配置し、後輪を駆動輪かつ操舵輪としている。前輪を駆動輪および／または操舵輪とする場合と比較し、前輪周辺の構造を簡素化することができる。よって、ピッキングロボット４の設置面を低く配置することを実現しやすい。

なお、ピッキングロボット４の基台４１は、突出部１３ｂに直接設置されるものに限らない。図４に示すように、突出部１３ｂにピッキングロボット４の基台４１を据え付けるための台座部材１９が台車１０とは別部品で取り付けられてもよい。台座部品１９はピッキングロボット４と突出部１３ｂとの間に着脱可能に介在する。この場合、台座部材１９が交換品となるので、様々なサイズのピッキングロボット４を、これに適合する台座部材１９を介在させることで、走行ロボット１に搭載することができるようになる。

これまで実施形態について説明したが、上記構成は一例であり適宜追加、変更および／または削除可能である。また、走行ロボット１は、図１に示すようにコンテナデバンニングの他、図５に示すように、倉庫棚Ｓ内に積まれた荷物Ｂのピッキング作業にも用いることができ、また、パレット間の荷物Ｂの移載にも用いることができる。

１ 走行ロボット
２ 走行体
３ 支持機構
４ ピッキングロボット
１０ 台車
１１，１２ 車輪
１３ 床フレーム
１３ｂ 突出部
１９ 台座部材

Claims (8)

1. 前後の車輪および床フレームを含む台車、および、前記車輪を回転駆動する駆動ユニットを備えた走行体と、
   載置台を支持可能な保持具を昇降可能に構成された支持機構と、
   前記載置台上に荷物を積み込み、あるいは、前記載置台上の荷物を降ろすピッキングロボットと、を備え、
   前記駆動ユニットは前記床フレームに搭載され、前記床フレームは、前記駆動ユニットを搭載している個所から前方に突出する突出部を形成し、
   前記支持機構は、前記突出部の前端部に取り付けられ、
   前記ピッキングロボットが、前記突出部に設置され、前後方向において前記支持機構と前記駆動ユニットとの間に配置され、前車軸を通過する仮想鉛直線上またはそれよりも後方に配置され、
   前記駆動ユニットが、前記車輪を回転駆動するアクチュエータの電源装置を含み、
   前記ピッキングロボットが前後方向において前記支持機構と前記電源装置との間に配置されている、走行ロボット。
2. 前記駆動ユニットが、後輪を操舵するように構成されている、請求項１に記載の走行ロボット。
3. 前記ピッキングロボットは、前記走行体の車幅中心線上に配置されている、請求項１または２に記載の走行ロボット。
4. 前記ピッキングロボットの設置面が、前記駆動ユニットの上端位置よりも下方に位置づけられている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の走行ロボット。
5. 前記ピッキングロボットは、前記突出部に設置される基台と、前記基台に動作可能に連結される垂直多関節型のロボットアームと、を備え、
   前記ロボットアームが、前記基台に対して鉛直軸周りに回転可能に連結されて前記基台から上方に延びる第１アームを有する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の走行ロボット。
6. 前記ロボットアームが、前記第１アームの上端部に水平の揺動軸周りに回転可能に連結された第２アームを有し、
   前記揺動軸が、前記駆動ユニットの上端位置、または、前記支持機構の上端位置よりも上方に位置づけられている、請求項５に記載の走行ロボット。
7. 前記第２アームが前記第１アームから上方に延びる姿勢において、車輪接地面から前記第２アームの先端までの高さが、2200mm～2500mmである、請求項６に記載の走行ロボット。
8. 前記ピッキングロボットと前記突出部との間に着脱可能に介在する台座部材を更に備える、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の走行ロボット。
   

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