JP7273757B2

JP7273757B2 - 被搬送物および無人搬送システム

Info

Publication number: JP7273757B2
Application number: JP2020047665A
Authority: JP
Inventors: 淳也田中; 秀樹小川; 大介山本; 隆史園浦; 征司十倉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2023-05-15
Anticipated expiration: 2040-03-18
Also published as: US20210292088A1; JP2021149410A

Description

本発明の実施形態は、被搬送物および無人搬送システムに関する。

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、台車のような被搬送物の搬送を自動化する手法の一つとして、被搬送物を無人搬送車により搬送させる無人搬送システムが提案されている。このような無人搬送システムは、被搬送物と無人搬送車とのドッキング動作のさらなる向上が期待されている。

特表２０１５―５３５３７３号公報

本発明が解決しようとする課題は、被搬送物と無人搬送車とのドッキング動作を向上することができる被搬送物および無人搬送システムを提供する。

実施形態の被搬送物は、無人搬送車に搬送される被搬送物であって、筺体と、マーカと、マーカ保持部と、を持つ。筐体は、前記無人搬送車が進入する進入経路を持つ。マーカは、前記無人搬送車が有するセンサが認識可能である。マーカ保持部は、前記進入経路において前記無人搬送車と当接する初期位置に前記マーカを退避可能に保持する。

第１の実施形態の無人搬送システムの斜視図。同無人搬送システムの無人搬送車の側面図。同無人搬送システムの台車の平面図。同台車の側面図。同台車と同無人搬送車とのドッキング動作を説明する図。同台車と同無人搬送車とのドッキング動作を説明する図。同無人搬送車が進入経路に進入した後の同無人搬送システムの平面図。同台車を搬送する同無人搬送車を示す平面図。同台車を搬送する同無人搬送車を示す平面図。第２の実施形態の無人搬送システムの台車の斜視図。同無人搬送システムの平面図。被搬送物の他の例であるカゴ台車を示す斜視図。

以下、実施形態の被搬送物および無人搬送システムを、図面を参照して説明する。
本願において、直交座標系のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向が以下のように定義される。Ｚ方向は鉛直方向であって、＋Ｚ方向は上方向である。Ｘ方向は水平方向であって、無人搬送車の前後方向であり、＋Ｘ方向は無人搬送車の前方向である。Ｙ方向は水平方向であって、Ｘ方向に直交する方向であり、無人搬送車の左右方向（幅方向）である。本願において「水平面方向」の用語には、Ｘ方向およびＹ方向に加えて、Ｚ軸周りの周方向が含まれる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の無人搬送システム３００の斜視図である。
無人搬送システム３００は、台車１００と、無人搬送車２００と、を有する。台車１００は、無人搬送車２００により搬送される被搬送物の一例である。

図２は、無人搬送車２００の側面図である。
無人搬送車２００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り、床面に描かれたラインなども不要なラインレスタイプの自律移動台車である。無人搬送車２００は、例えば、低床型の自律移動台車であり、台車１００の下方に潜り込んで台車１００に結合され、台車１００を搬送する。ただし、無人搬送車２００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２００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２００は、車体２０１と、車輪２０２と、車輪２０２を駆動する駆動モータと、リフトユニット２０５と、バンパ２０８と、センサ２１０と、制御装置２２０と、を有する。

車体２０１は、略直方体の箱状に形成される。車体２０１は、平面視において無人搬送車２００の中央部に配置される。

車輪２０２は、平面視において車体２０１の四隅の外側に配置される。車輪２０２は、Ｙ方向と平行な車軸を有する。駆動モータ（不図示）は、車体２０１の四隅の内側に配置される。駆動モータは、複数の車輪２０２を相互に独立して回転駆動する。駆動モータには、回転量を検知するエンコーダが付属している。

車輪２０２は、例えばメカナムホイールを形成する。メカナムホイールは、車輪２０２の円周上に複数の樽を有する。樽は、車輪２０２の車軸に対して４５度傾いた回転軸の周りを自由回転する。メカナムホイールは、４個の車輪２０２の回転方向の組み合わせや回転速度を変えることにより、車体２０１をあらゆる方向に移動させる。４個の車輪２０２は、通常の２輪独立駆動方式（２個の駆動輪および２個の従動輪）でもよく、アクティブキャスターと呼ばれる操舵輪方式でもよい。

リフトユニット２０５は、被搬送物である台車１００との結合部である。結合部は、台車１００に対して着脱可能に結合（ドッキング）する。本願における「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１００を支持する（例えば下方から持ち上げる）ことや、台車１００に係合する（例えば引っ掛かる）ことなども該当する。結合部であるリフトユニット２０５は、被搬送物である台車１００の重量の少なくとも一部を支持する。以下には、台車１００の重量の一部を支持することを「台車１００を半支持する」という場合がある。

リフトユニット２０５は、台車１００を載置する天板２０６と、天板２０６を昇降させる昇降機構２０７と、を有する。天板２０６は、平面視において略矩形の平板状に形成される。天板２０６は、車体２０１の＋Ｚ方向に配置される。

昇降機構２０７は、天板２０６の－Ｚ方向に配置される。昇降機構２０７は、リンク機構と、モータやアクチュエータなどの動力源（不図示）と、を含む。リンク機構の上端部は天板２０６に接続され、下端部は車体２０１に接続される。動力源は、リンク機構をＺ方向に伸縮させる。これにより、リンク機構に接続された天板２０６がＺ方向に昇降する。昇降機構２０７は、直動アクチュエータにより直接的に天板２０６を昇降させてもよい。

バンパ２０８は、衝撃や振動を和らげる部材であり、弾力性を有する素材で形成されている。バンパは、図２に示すように、車体２０１の前方（＋Ｘ方向）の端部および後方（－Ｘ方向）の端部に取り付けられている。

センサ２１０は、車体２０１の前方（＋Ｘ方向）の端部に取り付けられている。センサ２１０は、空間の物理的な形状データを測定するレーザ測域センサであり、例えばレーザレンジファインダ（ＬＲＦ）である。センサ２１０のレーザ走査範囲は、例えば２７０°の範囲である。センサ２１０は、ＬＲＦが照射したレーザの反射の有無により、物体の存在が検知可能である。センサ２１０は、照射したレーザの反射の度合いにより、物体までの距離が検出可能である。センサ２１０は、測定対象に対する相対的な距離や方角を出力する。なお、センサ２１０は、上記例に限定されず、別のタイプのセンサでもよい。例えば、センサ２１０は、超音波センサやカメラであってもよい。

制御装置２２０は、センサ２１０の出力等に基づいて車輪２０２や駆動モータやリフトユニット２０５の昇降機構２０７などを制御する装置である。制御装置２２０は、ＣＰＵ等のソフトウェアを実行可能なコンピュータを有する。制御装置２２０の制御機能は、ソフトウェアによって実現される。

図３は、台車１００の平面図である。
台車１００は、筐体１と、自在キャスタ２と、可動マーカ３と、を有する。台車１００は、図１に示すように、搬送物Ｇを載置して搬送される被搬送物である。

筐体１は、枠体１０と、平板１３と、を有する。枠体１０は、平面視において四角形状の外枠１１と、外枠１１の内側に梁状に接続された棒部材１２と、を有する。枠体１０の上面が、搬送物Ｇを載置する載置面である。平板１３は、平面視において四角形状の板材であり、外周が枠体１０に支持されている。平板１３は、透明なプラスチックなどの素材で形成されている。

自在キャスタ２は、筐体１の四隅に設けられている。自在キャスタ２は、車輪２１と、車輪保持部２３とを有する。車輪保持部２３は、枠体１０の下面に取り付けられ、車輪２１の車軸２２を支持する。車軸２２は、軸線が水平方向を向いている。また、車輪保持部２３は、水平方向を向く車軸２２を垂直方向に沿う回転軸を中心に回転させることができる。

図４は、台車１００の側面図である。
枠体１０の下面と床面Ｆとの間には、無人搬送車２００が床面に沿って進入可能な進入経路Ｓが形成される。進入経路Ｓの高さ（枠体１０の下面から床面Ｆまでの長さ）は、無人搬送車２００の上下方向の寸法より大きい。また、進入経路Ｓの幅（自在キャスタ２間の長さ）は、無人搬送車２００の左右方向の寸法より大きい。進入経路Ｓは、無人搬送車２００が進入する第一開口Ｓ１と、無人搬送車２００が進入する進入方向Ｄにおいて第一開口Ｓ１と反対側に第二開口Ｓ２と、を有する。

可動マーカ３は、図４に示すように、進入経路Ｓに設けられた可動式のマーカである。可動マーカ３は、進入経路Ｓにおいて、第一開口Ｓ１よりも第二開口Ｓ２に近い位置に設けられている。可動マーカ３は、マーカ４と、マーカ４を保持するマーカ保持部５と、を有する。

マーカ４は、無人搬送車２００が有するセンサ２１０が認識可能なマーカである。マーカ４は板状に形成されている。マーカ４の法線方向は、進入経路Ｓの進入方向Ｄと略一致している。本実施形態では、センサ２１０はＬＲＦであるため、マーカ４は、ＬＲＦが認識可能なプラスチックなどの素材で形成されている。センサ２１０が認識可能であれば、マーカ４は布等の繊維で形成されていてもよい。センサ２１０がカメラである場合、マーカ４はカメラによる認識に適した模様等を有してもよい。

マーカ保持部５は、図４に示すように、進入経路Ｓにマーカ４を保持する。マーカ保持部５は、ヒンジ５１と、ストッパ５２と、を有する。

ヒンジ５１は、例えば平蝶番であり、一方が筐体１の平板１３に取り付けられ、他方がマーカ４に取り付けられている。ヒンジ５１は、マーカ４を筐体１に対して回転可能に支持する。ヒンジ５１に支持されたマーカ４の下端は、進入方向Ｄに沿って回転する。

ヒンジ５１に支持されたマーカ４は、無人搬送車２００が進入経路Ｓに進入しない状態において、マーカ４が重力により停止する平衡位置に配置される。この平衡位置をマーカ４の「初期位置」という。初期位置に配置されたマーカ４は、進入経路Ｓに進入した無人搬送車２００と当接する。ヒンジ５１に支持されたマーカ４は、回転させることで進入経路Ｓから退避させることができる。

ストッパ５２は、マーカ４の回転範囲を規制する部材であり、ヒンジ５１に隣接し設けられている。ストッパ５２は、図４に示すように、ヒンジ５１よりも第一開口Ｓ１側に設けられている。ストッパ５２は、初期位置にあるマーカ４の下端が第一開口Ｓ１側に回転することを規制する。

次に、台車１００と無人搬送車２００とのドッキング動作について説明する。図５および図６は、台車１００と無人搬送車２００とのドッキング動作を説明する図である。

無人搬送車２００の制御装置２２０は、図１に示すように、台車１００から離れた位置からセンサ２１０によりマーカ４との相対的な距離やマーカ４の方角を取得する。無人搬送車２００の制御装置２２０は、無人搬送車２００の駆動モータを制御して、無人搬送車２００を第一開口Ｓ１から進入経路Ｓに進入させる。

無人搬送車２００は、図５に示すように、第一開口Ｓ１から進入経路Ｓに進入する。無人搬送車２００の制御装置２２０は、センサ２１０が取得するマーカ４との相対的な距離やマーカ４の方角に基づいて、無人搬送車２００を進入経路Ｓに沿ってマーカ４まで前進させる。マーカ４は進入経路Ｓ上に配置されている。そのため、マーカ４が進入経路Ｓ上に配置されていない場合と比較して、センサ２１０をマーカ４に近接させることができる。その結果、無人搬送車２００の制御装置２２０は、マーカ４の位置をより正確に把握できる。

無人搬送車２００の制御装置２２０は、無人搬送車２００がマーカ４を押し除けて、無人搬送車２００をさらに前進させる。無人搬送車２００は、図６に示すように、マーカ４と当接して、マーカ４の下端を第二開口Ｓ２側に回転させ、マーカ４を進入経路Ｓから退避させて前進する。マーカ４は、マーカ４を駆動するアクチュエータ等を有していないにも関わらず、進入経路Ｓから退避できる。

図７は、無人搬送車２００が進入経路Ｓに進入した後の無人搬送システム３００の平面図である。無人搬送車２００の前後方向の寸法は、台車１００の進入経路Ｓの長さ（第一開口Ｓ１から第二開口Ｓ２までの長さ）よりも長い。そのため、進入経路Ｓに進入した無人搬送車２００のセンサ２１０は、図７に示すように、第二開口Ｓ２から露出する。

無人搬送車２００の制御装置２２０は、昇降機構２０７を駆動して天板２０６を＋Ｚ方向に上昇させ、天板２０６を台車１００に当接させる。無人搬送車２００の制御装置２２０は、さらに天板２０６を上昇させ、台車１００を支持または半支持する。無人搬送車２００の天板２０６と台車１００のとの間の摩擦力により、無人搬送車２００と台車１００との水平面方向の相対移動が抑制される。無人搬送車２００が台車１００を支持または半支持することで、無人搬送車２００と台車１００とがドッキングする。

マーカ４は、無人搬送車２００と台車１００とのドッキング動作を妨げない。マーカ４は、無人搬送車２００のリフトユニット２０５や台車１００などと接触した状態となり、初期位置に戻らない。

図８および図９は、台車１００を搬送する無人搬送車２００を示す平面図である。
無人搬送車２００は、図８に示すように、台車１００を目的位置Ｔまで搬送する。台車１００を支持または半支持した状態において、無人搬送車２００のセンサ２１０は、第二開口Ｓ２から露出する。そのため、台車１００を支持または半支持した無人搬送車２００は、センサ２１０を使用して空間の物理的な形状データを測定できる。

目的位置Ｔにはマーカ４が設けられているため、無人搬送車２００の制御装置２２０は、センサ２１０によりマーカ４との相対的な距離やマーカ４の方角を取得する。無人搬送車２００の制御装置２２０は、図９に示すように、台車１００の駆動モータを制御して、台車１００を目的位置Ｔに搬送する。

台車１００を目的位置Ｔに搬送した後、無人搬送車２００の制御装置２２０は、昇降機構２０７を駆動して天板２０６をーＺ方向に下降させ、天板２０６を台車１００から離す。台車１００は目的位置Ｔの床面Ｆに載置される。

無人搬送車２００の制御装置２２０は無人搬送車２００を後退させて、無人搬送車２００を第一開口Ｓ１から進入経路Ｓの外部に退出させる。マーカ４は、重力により停止する平衡位置である初期位置に戻る。マーカ４は、マーカ４を駆動するアクチュエータ等を有していないにも関わらず、初期位置に戻れる。

本実施形態の無人搬送システム３００によれば、台車（被搬送物）１００と無人搬送車２００とのドッキング動作を向上することができる。マーカ４は進入経路Ｓ上に配置されており、無人搬送車２００はセンサ２１０をマーカ４に近接させて、マーカ４の位置を正確に把握しやすい。

本実施形態の無人搬送システム３００によれば、マーカ４は、マーカ４を駆動するアクチュエータ等を有していないにも関わらず、進入経路Ｓに進入する無人搬送車２００と当接することで進入経路Ｓから退避できる。無人搬送車２００が第一開口Ｓ１から進入経路Ｓの外部に退出すると、マーカ４は、マーカ４を駆動するアクチュエータ等を有していないにも関わらず、初期位置に戻れる。

本実施形態の無人搬送システム３００によれば、台車１００を支持または半支持した状態において、無人搬送車２００のセンサ２１０は、第二開口Ｓ２から露出する。そのため、台車１００を支持または半支持した無人搬送車２００は、ドッキング後に使用する別途のセンサが設けられていなくとも、センサ２１０を引き続き使用して台車１００を目的位置Ｔまで搬送できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の無人搬送システム３００Ｂは、台車１００Ｂと、無人搬送車２００と、を有する。台車１００Ｂは、無人搬送車２００により搬送される被搬送物の一例である。

図１０は、台車１００Ｂの斜視図である。
台車１００Ｂは、筐体１と、自在キャスタ２と、可動マーカ３Ｂと、を有する。台車１００Ｂは、図１０に示すように、搬送物Ｇを載置して搬送する車である。

可動マーカ３Ｂは、図１０に示すように、進入経路Ｓに設けられた可動式のマーカである。可動マーカ３Ｂは、進入経路Ｓにおいて、第一開口Ｓ１よりも第二開口Ｓ２に近い位置に設けられている。可動マーカ３Ｂは、マーカ４Ｂと、マーカ４Ｂを保持するマーカ保持部５Ｂと、を有する。

図１１は、無人搬送システム３００Ｂの平面図である。
マーカ４Ｂは、第一マーカ４１と、第二マーカ４２と、を有する。第一マーカ４１および第二マーカ４２は、第一実施形態のマーカ４と同様のマーカである。第一マーカ４１と第二マーカ４２とは、進入経路Ｓの進入方向Ｄに沿う中心軸Ｏを挟んで左右方向に配列している。また、第一マーカ４１と第二マーカ４２とは、中心軸Ｏに対して線対称な位置に配置されている。

第一マーカ４１および第二マーカ４２は、法線方向が進入経路Ｓの進入方向Ｄに対して傾いている。第一マーカ４１の無人搬送車２００と対向する面４１ｓの法線Ｎ１は、進入方向Ｄに対して中心軸Ｏ側を向いている。第二マーカ４２の無人搬送車２００と対向する面４２ｓの法線Ｎ２は、進入方向Ｄに対して中心軸Ｏ側を向いている。第一マーカ４１の面４１ｓと第二マーカ４２の面４２ｓとがなす角度は、図１１に示すように、平面視において１８０度より小さく、１１０度から１４０度であることが望ましい。

マーカ保持部５Ｂは、第１の実施形態のマーカ保持部５同様、進入経路Ｓに第一マーカ４１および第二マーカ４２を保持する。マーカ保持部５Ｂは、第一マーカ４１と第二マーカ４２とをそれぞれ独立して保持する。

本実施形態の無人搬送システム３００Ｂによれば、無人搬送車２００は、第一マーカ４１および第二マーカ４２の二つのマーカを用いて、センサ２１０によりマーカ４Ｂとの相対的な距離やマーカ４の方角をより正確に取得できる。第一マーカ４１および第二マーカ４２の無人搬送車２００と対向する面の法線Ｎ１，Ｎ２は、進入方向Ｄに対して中心軸Ｏ側を向いており、無人搬送車２００は、進入経路Ｓの中心軸Ｏを認識しやすく、進入経路Ｓにおいてより正確な位置に進入できる。

上記各実施形態では、マーカ４等はマーカの下端が前後方向に回転することで進入経路Ｓから退避していた。マーカ４等は左右方向の端部が回転することで進入経路Ｓから退避してもよい。

上記各実施形態では、被搬送物として台車１００および台車１００Ｂを記載したが、被搬送物はこれに限定されない。図１２は、被搬送物の他の例であるカゴ台車１００Ｃを示す斜視図である。カゴ台車１００Ｃは、カゴ状の筐体１Ｃと、自在キャスタ２と、可動マーカ３と、を有する。可動マーカ３は、筐体１Ｃにおける無人搬送車２００の進入経路Ｓに設けられている。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、可動マーカ３，３Ｂを持つことにより、被搬送物１００と無人搬送車２００とのドッキング動作を向上することができる。

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。

３００，３００Ｂ…無人搬送システム、２００…無人搬送車、２０１…車体、２０２…車輪、２０５…リフトユニット、２０６…天板、２０７…昇降機構、２１０…センサ、２２０…制御装置、１００，１００Ｂ…台車（被搬送物）、１００Ｃ…カゴ台車（被搬送物）、１，１Ｃ…筐体、２…自在キャスタ、３，３Ｂ…可動マーカ、４，４Ｂ…マーカ、５，５Ｂ…マーカ保持部、１０…枠体、４１…第一マーカ、４２…第二マーカ、５１…ヒンジ、５２…ストッパ、Ｓ…進入経路、Ｓ１…第一開口、Ｓ２…第二開口

Claims

無人搬送車に搬送される被搬送物であって、
前記無人搬送車が進入する進入経路を有する筺体と、
前記無人搬送車が有するセンサが認識可能なマーカと、
前記進入経路において前記無人搬送車と当接する初期位置に前記マーカを退避可能に保持するマーカ保持部と、
を備える、
被搬送物。
前記マーカ保持部は、前記マーカを回転可能に保持し、
前記マーカは、前記無人搬送車と当接して回転することで前記進入経路から退避する、
請求項１に記載に被搬送物。
前記初期位置は、前記マーカが重力により停止する平衡位置であり、
前記無人搬送車が前記進入経路から退出すると、前記マーカは前記初期位置にもどる、
請求項２に記載に被搬送物。
前記マーカは、板状に形成されている、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載に被搬送物。
前記マーカは、分離した第一マーカと第二マーカとを有し、
前記第一マーカと前記第二マーカとは、前記無人搬送車が進入する進入方向に垂直な左右方向に配列する、
請求項４に記載に被搬送物。
前記第一マーカと板面と前記第二マーカの板面とがなす角度は１８０度より小さい、
請求項５に記載に被搬送物。
前記筺体の前記進入経路は、前記筺体の底面下に形成されている、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の被搬送物。
請求項１から請求項７のいずれか一項の被搬送物と、
前記無人搬送車と、
を備えた、
無人搬送システム。
前記無人搬送車が有するセンサは、レーザ測域センサである、
請求項８に記載の無人搬送システム。
前記無人搬送車が有するセンサは、カメラである、
請求項８に記載の無人搬送システム。
前記被搬送物は車輪を有する台車である、
請求項８に記載の無人搬送システム。
前記進入経路は、前記無人搬送車が進入する第一開口と、前記無人搬送車が進入する進入方向において前記第一開口と反対側に第二開口と、を有し、
前記無人搬送車は、前記進入方向における先端にセンサを有し、
前記進入経路に進入した前記無人搬送車の前記センサは、前記第二開口から露出する、
請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の無人搬送システム。