JP7196522B2 - 走行台車 - Google Patents

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Description

本発明は、予め定められた走行経路を走行する走行台車に関する。
物流拠点、工場、オフィス、病院などにおいて、予め定められた走行経路を自律的に走行する走行台車が採用される場合がある。このような走行台車は、障害物センサを用いて壁、椅子、テーブルなどの固定的な障害物を検出しながら障害物と衝突しないように走行経路に沿って走行する。さらに、人などの移動する障害物も障害物センサを用いて検出し、移動する障害物との距離が一定の距離よりも短くなると走行を停止する制御が行われる。
このような走行台車は、狭いカーブを走行する、または複数の走行台車間における車間を詰めて走行するなどの場合、障害物センサが過敏に障害物を検知し走行台車が減速したり停止を繰り返したりして走行効率が低下する場合がある。そこで、特許文献1に記載の技術は、狭いカーブを含む領域などの特定の領域に走行台車が進入した場合、障害物センサを無効にすることで走行効率の向上を図る技術が記載されている。
特開2000-214928号公報
ところが、障害物センサを無効とする特定の領域に人などの移動する障害物が進入することは否定できない。従って障害物センサを無効とすることにより移動する障害物と走行台車とが接触してしまうという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、センサを無効とするような領域であっても人などの移動する障害物との衝突をできる限り回避する走行台車の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の1つである走行台車は、予め定められた走行経路を走行する走行台車であって、前記走行経路における障害物を検出する第一検出器と、前記走行台車の状態を報知する報知手段と、前記走行経路における前記走行台車の位置を特定する特定部と、前記特定部により前記走行台車が予め定められた第一領域内に位置することが特定されると、前記第一検出器からの信号に基づき前記走行台車を停止させる第一停止機能を実行しない無効状態とする無効部と、前記無効部が前記第一停止機能を実行しない無効状態としていることを前記報知手段に報知させる報知制御部とを備える。
これにより、第一停止機能が無効になっていることを報知手段が報知することにより、例えば走行台車の遠方にいる作業者が危険を認識し、第一停止機能が無効になっている状態に応じて走行台車に近づかない等の行動を取ることが可能となる。
また、前記無効部が、前記第一停止機能を実行しない無効状態としている状態において、前記第一検出器が障害物を検出した場合、前記走行台車を検出前の第一速度から第一速度より遅い第二速度で走行させるように制御する走行制御部を備えてもよい。
これによれば、第一停止機能が無効になっている状態において、移動する障害物などと接触しても、第一検出器が障害物を検出した際に走行台車が減速することで、走行台車、および障害物の両者の被害を抑制することが可能となる。
また、前記第一検出器の最大検出距離よりも検出距離が短く、かつ走行台車の近傍の位置の障害物を検出する第二検出器と、前記無効部が、前記第一停止機能を実行しない無効状態としている状態においても、前記第二検出器により障害物が検出されると、前記走行台車を強制的に停止させる停止部とを備えてもよい。
これによれば、第一停止機能を実行しない無効状態としている状態において、走行台車に対し障害物が接触する、または接触する寸前の状態などにおいて走行台車を停止させることができ、走行台車、および障害物の損傷を低減させることが可能となる。
また、前記無効部は、前記特定部により前記走行台車が予め定められた前記第一領域とは異なる第二領域に位置することが特定されると、前記第一検出器からの信号に基づき、前記第一停止機能とは異なる第二停止機能を実行しない無効状態とし、前記報知制御部は、前記無効部が前記第二停止機能を実行しない無効状態としていることを前記報知手段に前記第一停止機能を実行しない無効状態としている場合と異なる状態で報知させてもよい。
これによれば、第一停止機能の無効状態と第二停止機能の無効状態とを異なる状態で報知することにより、作業者等がより詳細に走行台車の状態を把握し、走行台車の状態に応じた行動を取ることが可能となる。
なお、前記各処理は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。また、記録媒体は、非一時的な記録媒体であってもよい。
本発明によれば、領域に対応した走行台車の状態を周囲の作業者などに報知することができ、危険性を周知させることができる。
図1は、走行台車と走行経路とを示す図である。 図2は、走行台車の機能部と機構部とを示すブロック図である。 図3は、走行台車の制御、動作の流れを示すフローチャートである。 図4は、走行台車の速度低下の場合を示すフローチャートである。 図5は、走行台車の報知状態を示す図である。
次に、本発明に係る走行台車の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
図1は、走行台車と走行経路とを示す図である。図2は、走行台車の機能部と機構部とを示すブロック図である。図1に示すように、走行台車100は、予め定められた走行経路200を走行する台車である。走行台車100の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、荷物を移載することができる移載装置を搭載し無軌道を無人で自律的に走行することができる無人搬送車を走行台車100として例示することができる。走行台車100は、図2に示すように、機構部として第一検出器101と、報知手段110と、駆動手段120と、制御手段130とを備え、制御手段130を実行することにより機能する機能部として、特定部131と、無効部132と、報知制御部133と、検出部136とを備えている。本実施の形態の場合、走行台車100はさらに、第二検出器102と、走行制御部134と、停止部135とを備えている。
走行経路200は、走行台車100が走行すべきある程度の幅を有する道である。具体的な走行経路200は、特に限定されるものではないが、例えばSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)により得られたマップ、実測により得られたマップなどに基づいて、作業者が任意に決定した仮想的な経路を例示することができる。また、走行経路200は、実際に床面、天井などに取り付けられたマーカー、目印などにより定められるもの、壁などの物理的な部材により定められるものなどでも構わない。
また、走行経路200内の所定の箇所においては、走行台車100の制御モードを異ならせる第一領域201が定められている。本実施の形態の場合は、第一領域201とは制御モードが異なる第二領域202も定められている。第一領域201は通常領域(後述)より走行台車100の周囲にある障害物との距離が近くなることが想定される領域であり、第二領域202は第一領域よりも走行台車の周囲にある障害物との距離が近くなることが想定される領域である。上記のため第一領域201は通常領域よりも作業者との接触する可能性が高く、第二領域202は第一領域201よりも作業者との接触が高い領域である。
駆動手段120は、走行台車100を走行させるための機構であり、例えば車輪121を回転させるためのモータ、モータに電力を供給するバッテリ、回転軸体、歯車、ブレーキなどを備える。
第一検出器101は、平面視において走行台車100を基準として設定される領域に存在する障害物を検出するセンサを備えた装置である。第一検出器101の種類は、特に限定されるものではないが、例えばステレオカメラ、レーザレンジファインダ、TOF(Time of Flight)カメラ、超音波センサなどを障害物を非接触で検出する装置を例示することができる。
本実施の形態の場合、第一検出器101は、走行台車100の前方部に取り付けられ、走行台車100の前方に存在する固定的な障害物、移動する障害物などを検出する。なお、走行台車100は、第一検出器101を複数台備えていてもよく、複数台の第一検出器101により、走行台車100の周囲にある障害物を検出してもよい。また、第一検出器101は、機能が異なる複数種類の検出器を備えていても構わない。例えば、測定レンジの異なる複数のセンサを備えてもよく、レーザと超音波など複数の測定機能を備えていても構わない。
第二検出器102は、第一検出器101の最大検出距離よりも検出距離が短く、かつ走行台車の近傍の位置の障害物を検出するセンサを備えた装置である。第二検出器102の種類は、特に限定されるものではないが、例えば接触式のセンサを例示することができる。なお、第二検出器102は、接触式ばかりで無く非接触式であってもよい。
本実施の形態の場合、第二検出器102は、走行台車100の周囲に設けられたバンパー109に取り付けられ、バンパー109に移動する障害物が当たった場合や、固定的な障害物に走行台車100が当たった場合に、障害物を検出する。
報知手段110は、走行台車100の状態を報知する装置である。報知手段110の報知方法は特に限定されるものではなく、例えば音、光、表示、および形状変化等を用い、またはこれらを組み合わせて報知する方法を例示できる。具体的に例えば、スピーカなどから音声や音楽を流すことにより周知に報知する方法や、消灯状態から光を点灯する方法、光を点滅させる方法、光の色を変更する方法、電子ペーパー、液晶ディスプレイなどにより文字、絵などを表示する方法、旗などを立てる方法などを例示できる。また、報知手段110は、走行台車100の状態を情報として通信により報知しても構わない。
本実施の形態の場合、走行台車100に備えられ、走行台車100の走行方向を示すウインカーなどと称される方向指示器を報知手段110としても機能させている。なお、報知手段110として方向指示器を用いた場合の具体的な報知方法は後述する。
制御手段130の具体的な態様は特に限定されるものではなく、例えば、入出力手段、プロセッサなどの演算手段、および記憶手段などを組み合わせ、記憶手段に記憶されているプログラムを実行することにより制御を行ういわゆるコンピュータを例示することができる。また、制御手段130は、電子部品を組み合わせたハードウエア回路により構築されたものでも構わない。なお、制御手段130は、以下の処理部を実現するばかりでなく、例えば荷物の移載の制御を行う処理部などを備えていても構わない。
検出部136は、第一検出器101、および第二検出器102からの信号を取得し、制御手段130で用いられる情報に変換する処理部である。検出部136は、第一検出器101からの信号に基づき、第一距離以内に障害物があるか、第二距離以上に障害物が遠ざかったか、第一距離よりも第三距離以内に障害物があるか等の判断も行う。
特定部131は、走行経路200における走行台車100の位置を特定する処理部である。特定部131による走行台車100の位置の特定方法は特に限定されるものではないが、例えばSLAM技術によりマップ中の自己位置を認識し、マップ中に予め定めた走行経路200に当てはめて走行経路200中の位置を特定する方法を例示できる。また、床、天井などに取り付けられた目印から情報を取得することで自己位置を認識する方法などもある。また、特定部131は、走行台車100が第一領域201の出入り口に設けられたマーカー、ゲートなどを通過することにより得られる通過情報に基づき走行台車100が第一領域201に位置しているかいないかを特定しても構わない。この位置の特定方法は、第二領域202について同様でも構わない。
無効部132は、特定部131により走行台車100が予め定められた第一領域201内に位置することが特定されると、第一停止機能を実行しない無効状態とする処理部である。第一停止機能とは、第一検出器101からの信号に基づき、走行台車100から所定の第一距離以下の範囲に障害物が存在していた場合に、停止部135等を介して駆動手段120のブレーキを制御して走行台車100を停止させる機能である。また、第一停止機能は、走行台車100を停止させた障害物が所定の第二距離(第一距離と同じでもよく第一距離より長くてもよい)よりも遠くに存在するようになった場合、走行台車100の走行を自律的に再開させる。
本実施の形態の場合、無効部132は、特定部131により走行台車100が予め定められた第一領域201とは異なる第二領域202に位置することが特定されると、第二停止機能を実行しない無効状態とする。第二停止機能とは、第一停止機能とは異なる機能であり、第一停止機能が有効状態か無効状態かにリンクすることなく第二停止機能が有効状態、または無効状態になっても構わない。また、第一停止機能と第二停止機能がリンクしていても構わない。これらは第一領域201、第二領域202においてそれぞれ任意に設定される。なお、「第一停止機能と第二停止機能とが異なる」という文言には、走行台車100が第一検出器101からの信号に基づき走行台車100が停止するという機能は同一であるが、その後の走行台車100の挙動が異なる場合は機能が異なる場合が含まれる。また、第一検出器101の検出モード、検出距離、検出エリア、検出した障害物の大きさなどにおいて異なる情報に基づき走行台車100が停止した場合も「第一停止機能と第二停止機能とが異なる」という文言に含まれる。具体的に例えば、第二停止機能は、第一検出器101からの信号に基づき、走行台車100から例えば第一距離以下の距離である第三距離以下の範囲に障害物が存在していた場合に、停止部135等を介して駆動手段120をシャットダウンなどして走行台車100を停止させる機能である。つまり、第二停止機能は、走行台車100をシャットダウンにより停止させているため、走行台車100は、走行を自律的に再開させることはできない。走行台車100を再度走行可能にするには、作業者の操作などが必要となる。
無効部132が第一停止機能を実行しない無効状態にする方法は、特に限定されるものではなく、例えば、第一検出器101をオフにすることにより無効にしてもよい。また、検出部136が第一検出器101からの信号を取得しない、または取得しても第一距離以下の範囲に障害物が存在することを示す情報を出力しないように指示することにより無効にしてもよい。また、停止部135に第一距離以下の範囲に障害物が存在することを示す情報を取得しても走行台車100を停止させないよう指示することにより無効にしても構わない。また、無効部132が第二停止機能を実行しない無効状態にする方法も同様である。
報知制御部133は、無効部132が第一停止機能を実行しない無効状態としていることを報知手段110に報知させる処理部である。本実施の形態の場合、報知制御部133は、無効部132が第二停止機能を実行しない無効状態としていることを報知手段110に第一停止機能を実行しない無効状態としている場合と異なる状態で報知させる。報知制御部133による報知手段110の制御方法は、報知手段110の種類によって異なり限定されるものではない。本実施の形態の場合、報知制御部133は、報知手段110として走行台車100の方向指示器を利用している。従って、報知制御部133は、報知制御部133に対し第一領域201における方向指示器の発光状態を第一領域201以外における方向指示器の発光状態と異ならせる制御をすることにより、第一停止機能が無効になっている旨を走行台車100の周囲の作業者などに報知する。具体的に例えば、第一領域201内、および第二領域202内ではなく、所定の第一距離以下の範囲に障害物が存在していた場合に自律復帰可能に停止する領域(以下「通常領域」と記す。)において、報知手段110として機能する方向指示器は、全て緑色で点灯する。なお、方向転換する場合、方向転換する方向に配置された方向指示器が点滅するものとなっている。また、通常領域においても障害物と走行台車100との距離が第三距離以下の場合非常停止する場合がある。走行台車100が第一領域201内に位置し、第一停止機能が無効となった場合、報知制御部133は、報知手段110である方向指示器を全て黄色に点灯するように制御する。なお、転換方向指示の方法は同様である。また、走行台車100が第二領域202内に位置し、第二停止機能が無効となった場合、報知制御部133は、報知手段110である方向指示器を全て赤色に点灯するように制御する。
走行制御部134は、無効部132が、第一停止機能を実行しない無効状態としている状態において、第一検出器101が第四距離内に障害物を検出した場合、走行台車100を検出前の第一速度から第一速度より遅い第二速度で走行させるように駆動手段120を制御する処理部である。なお、走行制御部134は、通常領域における走行台車100の走行を駆動手段120を介して制御してもよい。なお、第四距離は、特に限定されるものではなく、任意に設定可能である。具体的に第四距離は、第一距離と同等であることが望ましい。
また、走行制御部134は、無効部132が、第二停止機能を実行しない無効状態としている状態において、第一検出器101が第五距離内に障害物を検出した場合、走行台車100を第二速度よりも遅い第三速度で走行させるように駆動手段120を制御しても構わない。なお、第五距離は、特に限定されるものではなく、任意に設定可能である。具体的に第五距離は、第三距離と同等であることが望ましい。
停止部135は、無効部132が、第一停止機能を実行しない無効状態としている状態においても、第二検出器102により障害物が検出されると、走行台車100を強制的に停止させる処理部である。本実施の形態の場合、第二検出器102は、バンパー109に取り付けられた接触センサである。従って、停止部135は、第一停止機能、および第二停止機能のいずれかが無効である場合であっても、第二検出器102が障害物の接触を検出した場合は、走行台車100を停止させる。これにより走行台車100の安全性を向上させることが可能となる。
次に、走行台車100の制御の流れ、および動作の流れを説明する。図3は、走行台車の制御、動作の流れを示すフローチャートである。同図に示すように、走行台車100は、自己位置を認識しながら予め定められた走行経路200に沿って走行する(S100)。
走行台車100が、第一領域201、および第二領域202内に位置していないと特定部131が判断する場合(S101:No)、通常領域を走行中であるため無効部132は、第一停止機能を実行する状態であり、かつ第二停止機能を実行する状態である。
走行台車100が、第一領域201内に位置したと特定部131が判断した場合(S101:n=1)、無効部132は、第一停止機能を実行しない無効状態にする(S102)。これにより、第一距離内に障害物が存在した場合でも、走行台車100は走行を継続する。これは、例えば図1の第一領域201に示すような細く、突出した障害物などがあるカーブを走行台車100が走行する場合、第一停止機能を実行しない無効状態にしなければスムーズに走行台車100がカーブを通過できないためである。
第一停止機能が無効になると、報知制御部133は、報知手段110に対し通常領域を走行中において図5に示すように、方向指示器が緑色に点灯する通常状態から、方向指示器が黄色に点灯する第一状態に変更する制御を行う(S103)。この状態は第一領域201から脱出するまで維持される(S104)。
一方、走行台車100が、第二領域202内に位置したと特定部131が判断した場合(S101:n=2)、無効部132は、第二停止機能を実行しない無効状態にする(S105)。なお、本実施の形態の場合第二停止機能を実行しない無効状態とした場合、これにリンクして第一停止機能も無効状態になるように設定されている。これにより、第三距離内に障害物が存在した場合でも、走行台車100は走行を継続する。これは、例えば図1の第二領域202に示すような袋小路状の走行経路200に走行台車100を容易に進入させることができる。
第二停止機能が無効になると、報知制御部133は、図5に示すように、報知手段110に対し通常領域を走行中において方向指示器が緑色に点灯する通常状態から、方向指示器が赤色に点灯する第二状態に変更する制御を行う(S106)。この状態は第二領域202から脱出するまで維持される(S107)。
以上の様な制御、および動作の流れにより走行台車100は、第一領域201、第二領域202等を通過しながら予定の走行経路200をタスクが終了するまで走行する(S108)。
なお、第二検出器102により障害物が検出された場合は、上記処理の流れに関係無く割り込みにより走行台車100は強制的に停止する。
次に、走行台車100の速度を低下させる場合の処理の流れを説明する。図4は、走行台車の速度低下の場合を示すフローチャートである。本実施の形態の場合、図3に示すように、走行台車100が第一領域201に進入し、第一停止機能が無効になる(S102、図4にも記載)場合でも、検出部136は、第一検出器101からの信号を取得し、第一距離内の障害物を探索している(S201)。障害物が検出されていない状態では(S201:No)、走行台車100は、第一速度で走行する(S204)。一方、第一検出器101が第四距離内の障害物を検出すると(S201:Yes)、走行台車100を検出前の第一速度から第一速度より遅い第二速度で走行させるように走行制御部134が制御する(S202)。第二速度は、第一検出器101が第四距離内に障害物を検出しなくなるまで維持され(S203:Yes)、障害物が検出されなくなると(S203:No)走行制御部134は、走行台車100を第一速度に戻す(S204)。以上の処理を第一領域201を脱出するまで実行する(S104)。なお、第二速度の状態で第一領域201を脱出すると第一速度に戻してもよい。
実施の形態に係る走行台車100を上記の様に動作させることにより、第一停止機能を実行しない無効状態にする状態を走行台車100の周囲にいる作業者などに周知させることが可能となる。さらに、第一停止機能を実行しない無効状態とした状態とは異なる第二停止機能を実行しない無効状態にした状態を走行の周囲にいる作業者などに区別して周知させることが可能となる。従って、作業者は、走行台車100の状況を的確に把握して、危険を回避することが可能となる。
また、少なくとも第一領域201内において障害物が近づいた場合、走行台車100の速度を落とすことで、走行台車、および障害物の損傷を低減させることが可能となる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
例えば、無効状態の報知の仕方として、第一領域201においてはウインカー、第二領域202においては音など異なる手段で報知しても良い。
また、第一領域201においてはウインカーで報知し、第二領域202においてはウインカーと音の両方で報知しても構わない。
さらに、危険度に応じて作業者が気づきやすい手段で報知しても構わない。
また、上記実施の形態では、走行台車100が備える方向指示器を報知手段110として利用したが、走行台車100は、専用の装置として報知手段110を備えていても構わない。
また、第一検出器101が距離に基づき障害物を検出する場合を説明したが、距離だけではなく方向や障害物の大きさなどに基づいて障害物を検出しても構わない。
また、走行台車100は、荷物を搬送するものばかりでなく、吸引手段などが設けられた自律走行掃除機なども走行台車100に含まれる。
また、走行台車100は有軌道であってもかまわない。
本発明は、障害物を認識しながら自律的に走行経路を走行する走行台車に利用可能である。
100 走行台車
101 第一検出器
102 第二検出器
109 バンパー
110 報知手段
120 駆動手段
121 車輪
130 制御手段
131 特定部
132 無効部
133 報知制御部
134 走行制御部
135 停止部
136 検出部
200 走行経路
201 第一領域
202 第二領域

Claims (5)

  1. 予め定められた走行経路を走行する走行台車であって、
    前記走行経路における障害物を検出する第一検出器と、
    前記走行台車の状態を前記走行台車の周囲にいる作業者に報知する報知手段と、
    前記走行経路における前記走行台車の位置を特定する特定部と、
    前記特定部により前記走行台車が予め定められた第一領域内に位置することが特定されると、前記第一検出器からの信号に基づき、前記走行台車を停止させ、走行を自律的に再開させる第一停止機能を実行しない無効状態とし、前記走行台車の走行を自律的に再開させることはできない第二停止機能を無効にしない無効部と、
    前記無効部が前記第一停止機能を実行しない無効状態としていることを前記報知手段に報知させる報知制御部と
    を備える走行台車。
  2. 前記無効部が、前記第一停止機能を実行しない無効状態としている状態において、前記第一検出器が障害物を検出した場合、前記走行台車を検出前の第一速度から第一速度より遅い第二速度で走行させるように制御する走行制御部を備える
    請求項1に記載の走行台車。
  3. 前記第一検出器の最大検出距離よりも検出距離が短く、かつ走行台車の近傍の位置の障害物を検出する第二検出器と、
    前記無効部が、前記第一停止機能を実行しない無効状態としている状態においても、前記第二検出器により障害物が検出されると、前記走行台車を強制的に停止させる停止部とを備える請求項1または2に記載の走行台車。
  4. 前記無効部は、
    前記特定部により前記走行台車が予め定められた前記第一領域とは異なる第二領域に位置することが特定されると、前記第一検出器からの信号に基づき、前記第二停止機能を実行しない無効状態とし、
    前記報知制御部は、
    前記無効部が前記第二停止機能を実行しない無効状態としていることを前記報知手段に前記第一停止機能を実行しない無効状態としている場合と異なる状態で報知させる
    請求項1から3のいずれか一項に記載の走行台車。
  5. 前記第一停止機能は前記走行台車の停止であり、前記第二停止機能は非常停止である
    請求項4に記載の走行台車。
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