JP7365573B2 - Connecting devices, connecting moving devices, and autonomous moving devices - Google Patents
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Description
本発明は、連結装置、連結移動装置及び自律移動装置に関するものである。 The present invention relates to a coupling device, a coupling moving device, and an autonomous moving device.
従来、連結対象に連結する連結部材を備える連結装置が知られている。
特許文献1には、係る連結装置を備える連結移動装置として、連結対象であるカゴ台車に連結部材である爪部材を引掛けて連結し、カゴ台車を搬送するカゴ台車用補助車両が記載されている。
2. Description of the Related Art Connecting devices that include a connecting member that connects to an object to be connected are conventionally known.
Patent Document 1 describes an auxiliary car truck auxiliary vehicle that transports a car truck by hooking and connecting a claw member that is a connecting member to a car truck to be connected, as a connecting moving device including such a connecting device. There is.
特許文献1に記載の連結装置では、係る連結装置を備える連結移動装置が、連結対象と連結するために移動している間の障害物への対応について改善の余地があった。 In the connecting device described in Patent Document 1, there is room for improvement in dealing with obstacles while the connecting moving device including the connecting device is moving to connect with a connecting target.
上述した課題を解決するために、本発明は、連結対象に連結する連結手段を備える連結装置において、前記連結対象の側に存在する物体を検知するための物体検知部材と、前記物体検知部材の位置を、前記物体を検知するための作動位置と、前記作動位置から退避した退避位置との間で変更させる検知部材位置変更手段とを有し、前記検知部材位置変更手段は、前記連結対象との距離方向へ前記物体検知部材をスライドさせて位置変更することを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a connecting device including a connecting means for connecting to a connecting target, an object detecting member for detecting an object present on the side of the connecting target, and an object detecting member for detecting an object present on the side of the connecting target. a sensing member position changing means for changing the position between an actuated position for detecting the object and a retracted position retracted from the actuated position; The object detection member is slid in a distance direction to change its position .
本発明によれば、連結対象と連結するために移動している間の障害物の存在を作動位置にある物体検知部材を用いて検知できるので、障害物との衝突による損傷などを回避できるという優れた効果がある。 According to the present invention, the presence of an obstacle while moving to connect with a connection target can be detected using the object detection member in the activated position, so damage caused by collision with the obstacle can be avoided. This has an excellent effect.
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。
図1は、実施形態の自律移動装置である自走ロボット1と、連結対象であるカゴ台車2との説明図である。本実施形態は、カゴ台車2のような被牽引台車に自動で接続して、牽引することで所望の搬送先へ被牽引台車を自動搬送する自走ロボット1のような自律移動装置(連結移動装置、連結移動手段)と、この自走ロボット1を用いた搬送システムに関する実施形態である。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a self-propelled robot 1, which is an autonomous mobile device according to an embodiment, and a
自走ロボット1は、搬送物を積載するカゴ台車2に自動で連結する機能を持った自律移動装置である。これにより、自走ロボット1には積載可能な構成を持たせることなく、簡易な移動装置によってカゴ台車2を牽引させることができ、カゴ台車2に積載された多数の搬送物を搬送させることができる。
The self-propelled robot 1 is an autonomous mobile device that has a function of automatically connecting to a
自走ロボット1は、自走装置本体であるロボット本体部100、磁気センサ3、コントローラ4、カメラ5、電力源であるバッテリー6、動力モータ7、モータドライバ8、測域センサ9、連結装置10、駆動車輪71及び従動車輪72等を備える。磁気センサ3及び測域センサ9は、自走ロボット1の周辺環境を認識する環境認識手段である。
The self-propelled robot 1 includes a robot
本実施形態の搬送システムでは、自走ロボット1の走行可能な経路の床面に磁気テープを設置し、磁気センサ3を用いて磁気テープを検出することにより自走ロボット1が走行可能な経路上に位置していることを認識することができる。床面にテープを設置する誘導方式としては、磁気テープを用いる構成に限らず、光学テープを用いる構成としてもよい。光学テープを用いる場合は、磁気センサ3の代わりに反射センサやイメージセンサなどが利用できる。 In the conveyance system of the present embodiment, a magnetic tape is installed on the floor surface of the path on which the self-propelled robot 1 can travel, and the magnetic tape is detected using the magnetic sensor 3. It can be recognized that it is located in The guiding method for installing the tape on the floor is not limited to a configuration using a magnetic tape, but may also be a configuration using an optical tape. When using an optical tape, a reflective sensor, an image sensor, or the like can be used instead of the magnetic sensor 3.
また、本実施形態の搬送システムでは、二次元あるいは三次元地図と測域センサ9の検出結果との照合によって自己位置を認識する自律走行を行うことができる。測域センサ9は物体にレーザー光を照射してその反射光から物体までの距離を測定するレーザー測域センサである。検出結果と二次元あるいは三次元地図との照合によって自己位置の認識に用いるセンサとしては、ステレオカメラやデプスカメラなども利用できる。 In addition, the transport system of this embodiment can perform autonomous travel that recognizes its own position by comparing a two-dimensional or three-dimensional map with the detection results of the range sensor 9. The range sensor 9 is a laser range sensor that irradiates an object with laser light and measures the distance to the object from the reflected light. A stereo camera, a depth camera, etc. can also be used as a sensor used to recognize the self-position by comparing the detection results with a two-dimensional or three-dimensional map.
自走ロボット1は、磁気センサ3や測域センサ9の検出結果に基づいてコントローラ(制御手段)4がモータドライバ8を介して動力モータ7の駆動を制御し、動力モータ7が駆動車輪71を回動駆動することで自走ロボット1が自律走行を行う。カゴ台車2は、搬送物を積載する底板を備えた下部フレーム22と、底板上に積載された搬送物の周囲を囲むカゴ部20と、四角形状の下部フレーム22の四隅の下方に配置されたキャスター23と、カゴ部20の側面に配置されたID表示パネル21とを備える。
In the self-propelled robot 1, the controller (control means) 4 controls the drive of the power motor 7 via the motor driver 8 based on the detection results of the magnetic sensor 3 and the range sensor 9, and the power motor 7 drives the
自走ロボット1には、マーカー読取装置が設置されている。マーカー読取装置はID認識手段であるカメラ5と復号部とからなる。本実施形態ではコントローラ4が復号部としての機能を有する。カメラ5の撮影画像からマーカーの特徴の画像認識によってマーカーのコードを認識する。復号部では認識したマーカーのコード情報をデコードすることで、カゴ台車2の認識番号情報、搬送先情報、優先度情報を得る。
The self-propelled robot 1 is equipped with a marker reading device. The marker reading device consists of a camera 5, which is an ID recognition means, and a decoding section. In this embodiment, the
カゴ台車2に設置されたマーカー(標識)としては、カラーコードを用い、カメラ5で読み取っている。IDを表示するマーカーがバーコードやQRコード(登録商標)の場合は、ID認識手段としてバーコードリーダが使用できる。マーカーが濃淡バーコードの場合はレーザー測域センサの反射強度情報をIDコードに用いることができる。
A color code is used as a marker (sign) installed on the
自走ロボット1は、環境認識手段として、周辺環境との距離を取得するレーザーレンジファインダ(LRF)等の測域センサ9を備える。コントローラ4は、測域センサ9によって位置を認識したID表示パネル21と測域センサ9との距離情報からID表示パネル21の位置座標を算出する。算出したID表示パネル21の位置座標を用いて、コントローラ4が動力モータ7の駆動制御を行うことで、自走ロボット1をカゴ台車2におけるID表示パネル21正面の所定の位置に位置決めする。
The self-propelled robot 1 is equipped with a range sensor 9 such as a laser range finder (LRF) that obtains the distance to the surrounding environment as an environment recognition means. The
カゴ台車2との連結動作を制御するために、カゴ台車2に設置されたID表示パネル21の位置を認識するID表示パネル位置認識手段としては、ID認識手段でID表示パネル21の位置も読み取れる場合には兼用することが出来る。例えば、ID表示パネル21のマーカーのIDとして濃淡バーコードをID認識手段としてレーザー測域センサで読み取る場合は、レーザー測域センサによってID表示パネル21の位置を検出しながらID表示パネル21のIDを読み取ることができる。また、マーカーのIDとしてカラーコードを用いる場合もカメラ5で、ID表示パネル21の位置を検出しながらID表示パネル21のIDを読み取ることができる。
As an ID display panel position recognition means for recognizing the position of the
自走ロボット1を用いた本実施形態の搬送システムは、物流倉庫などにおける、カゴ台車などのキャスター付き搬送対象を搬送する作業を自動化するものである。
自走ロボット1による搬送動作は、次の(1)~(3)の三つの作業に分割される。
(1)仮置きエリアでの搬送対象の探索および連結。
(2)走行エリアの走行。
(3)保管エリアでの保管場所探索と荷卸し。
The transport system of this embodiment using the self-propelled robot 1 automates the work of transporting objects with casters such as carts in a distribution warehouse or the like.
The transport operation by the self-propelled robot 1 is divided into the following three tasks (1) to (3).
(1) Search and link objects to be transported in the temporary storage area.
(2) Driving in the driving area.
(3) Search for storage location and unload cargo in storage area.
図2は、本実施形態の搬送システムを模式的に示す説明図である。この搬送システムは、走行エリア50と、仮置きエリアAと、第一保管エリアBと、第二保管エリアCとを備える。走行エリア50には自走ロボット1の誘導用の磁気テープまたは光学テープがライン状に設けられ、自走ロボット1が走行する本線51が設けられている。本線51上には自走ロボット1のスタート位置Sがある。また、走行エリア50における仮置きエリアA、第一保管エリアB及び第二保管エリアCの入り口には、本線51の近傍に番地マーク52が配置されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the conveyance system of this embodiment. This conveyance system includes a
図3は、自走ロボット1が仮置きエリアAから保管エリア(BまたはC)にカゴ台車2を搬送する動作の流れを示すフローチャートである。
まず、本線51上に移動体である自走ロボット1を配置してライン認識できている状態でスタートさせることで、自走ロボット1は本線51に沿った走行を開始する(S1)。本線51を走行中はラインの位置を見て指定速度で走行する。仮置きエリアAの番地マーク52を探索しながら走行し、仮置きエリアAの番地マーク52を検出したら(S2で「Yes」)停止する。
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of operations in which the self-propelled robot 1 transports the
First, the self-propelled robot 1, which is a moving body, is placed on the
仮置きエリアAの番地マーク52を検出して(S2で「Yes」)停止すると、仮置きエリアAへの進入動作を開始する(S3)。
自走ロボット1は、本線51が設けられた走行エリア50から仮置きエリアAに進入すると、走行しながら、仮置きされているカゴ台車2のID表示パネル21のマーカーを読み取り、カゴ台車2のリストを生成する。このとき、IDとX,Y座標、搬送先、および優先順位があれば一緒に記録する。そして、仮置きエリアAの終端の番地マークで走行停止し、生成したカゴ台車2のリストから搬送対象を選定し(S4)、選定した搬送対象のカゴ台車2との連結動作を開始する(S5)。
When the
When the self-propelled robot 1 enters the temporary storage area A from the
連結動作では、リスト上のX,Y座標を元に指定されたカゴ台車2の列まで移動する。ID表示パネル21との相対位置情報を使って、カゴ台車2の手前まで移動する。その後、カゴ台車2に近接したら連結装置10によってカゴ台車2と連結する。搬送対象のカゴ台車2との連結を検知すると(S6で「Yes」)、本線51に戻り(S7)、本線51を走行し(S8)、搬送中のカゴ台車2を保管する保管エリア(BまたはC)の番地マーク52を検出したら(S9で「Yes」)停止する。
In the connection operation, the car is moved to the specified column of the
保管エリア(BまたはC)の番地マーク52を検出して(S9で「Yes」)停止すると、保管エリア(BまたはC)への進入動作を開始する(S10)。
自走ロボット1は、本線51が設けられた走行エリア50から保管エリア(BまたはC)に進入すると、走行しながら、保管されているカゴ台車2のID表示パネル21のマーカーを読み取り、カゴ台車2のリストを生成する。このとき、IDとX,Y座標、搬送先、および優先順位があれば一緒に記録する。次に、保管エリア(BまたはC)の終端の番地マークで走行停止し、生成したカゴ台車2のリストから空き番地を探す(S11)。そして、空き番地の中から搬送中のカゴ台車2を車庫入れする番地を選定し(S12)、選定した空き番地への車庫入れ動作を開始する(S13)。
When the
When the self-propelled robot 1 enters the storage area (B or C) from the
車庫入れ動作では、リスト上のX,Y座標を元に指定された空き番地の車庫の列まで移動する。その後、指定された空き番地に着いたら搬送中のカゴ台車2との連結を解除する。
連結を解除したら保管エリア(BまたはC)から本線51に戻り、再び仮置きエリアAの探索を開始する(S14)。
In the garage entry operation, the vehicle is moved to the designated vacant address garage column based on the X and Y coordinates on the list. Thereafter, when the car arrives at the designated vacant address, the car is disconnected from the
After the connection is released, the vehicle returns to the
自走ロボット1には、搬送対象のカゴ台車2を保持するための連結装置10(フックユニット)が取り付けられている。以下、自走ロボット1が備える連結装置10の詳細について説明する。
A coupling device 10 (hook unit) for holding a
図4は連結装置10の斜視図である。連結爪12が開いた状態を示す。図5は連結爪12が閉じた状態の連結装置10の斜視図である。連結装置10は、固定部材(連結装置本体)30、揺動部材11、連結部材(引掛け部材)である連結爪12、吸着部材である磁石13及びバンパー(緩衝装置)40等を備える。
FIG. 4 is a perspective view of the
固定部材30は自走ロボット1のロボット本体部100に対して連結装置10を固定する部材であり、固定ネジ30aでロボット本体部100のフレームにネジ止めすることで固定する。固定部材30は板金からなり、連結対象側において幅方向中央部が連結対象側に突出して回動軸111を保持する軸保持部30bを形成している。
The fixing
揺動部材11は、上下方向に延在する回動軸111を中心に固定部材30に対して揺動(回動)可能な部材であり、固定部材30が固定されたロボット本体部100に対して揺動可能となっている。例えば正逆4度、合計8度の揺動範囲で揺動可能である。
The swinging
揺動部材11の上面部には、連結爪12が両端に取り付けられた爪昇降用シャフト37が幅方向に延在するように、両端部それぞれをベアリングホルダ31a、31bによって保持されている。図中奥側のベアリングホルダ31bには、フックモータ15及び減速器16が取り付けられている。この減速器16からの駆動がタイミングベルト17やプーリーを介して爪昇降用シャフト37に伝えられるようになっている。フックモータ15、減速器16、爪昇降用シャフト37などで連結部材位置変更手段を構成している。
On the upper surface of the swinging
連結爪12は、爪昇降用シャフト37を中心に回転して、折れ曲がった先端が昇降移動する。このような連結爪12の折れ曲がった先端が、上方に退避した状態から下降することで、カゴ台車2の共通の形である跳ね上げ式の底板32と下部フレーム22(前側下部フレーム22a)との間に連結爪12を差し込める(図6参照)。これにより、幅広い種類のカゴ台車2に対して無改造で連結を行うことを可能にする。
The connecting
引掛け部材としては連結爪12のような爪部材に限るものではない。先端が直角に曲がった爪部材という簡易な構成で連結対象と連結する構成を実現することが出来る。
The hook member is not limited to a claw member such as the connecting
また、揺動部材11は連結対象側が幅方向全域にわたって下方に折れ曲がった連結側下垂板部11aを備えている。この連結側下垂板部11aの連結対象側の面部に磁石13やマイクロスイッチ14が設けられている。
Further, the swinging
磁石13はカゴ台車2の前側下部フレーム22aに吸着させるためのものである。一般的にカゴ台車2のフレームはスチール材でできており、磁石13が付くことができるものからなる。磁石13は、揺動部材11に複数個配置することが好ましい。カゴ台車2における連結対象となる前側下部フレーム22a(図6参照)は、一般的に高さ方向に短く、幅方向に長い。汎用の磁石は円筒型また角型のものが多いので、例えば小型の磁石を二個横方向(水平方向)に並べて使うことで、横長のフレームに対して磁力を作用させる面を大きくでき、大型の磁石を一個用いるよりも安価で確実に吸着させることができる。磁石13としては永久磁石を用いても良いし、電磁石を用いてもよい。
The
マイクロスイッチ14は、磁石13が前側下部フレーム22aに吸着した際に前側下部フレーム22aと接触する磁石13の表面と同一平面に物体が接触したことを検知することが可能な接触式(機械接触式)スイッチである。このマイクロスイッチ14によってカゴ台車2の前側下部フレーム22aに対する磁石13の吸着を確認することができる。
The
また、揺動部材11は、幅方向両側に下方に折れ曲がった側方下垂板部11bを備えている。この側方下垂板部11bの外側面部にスライドガイド41が取り付けられている。こスライドガイド41によって連結対象との距離方向に進退自在にスライダー42が保持されている。このスライダー42にバンパー40の両端それぞれが取り付けられ、これにより、バンパー40が揺動部材11に保持されている。
The swinging
このバンパー40には物体検知部材としてのテープスイッチと呼ばれる接触時に電流が流れる構成が組み込まれている。テープスイッチは電極板がわずかな空隙を空けた状態で配置され、接触時にこの隙間がなくなることで電流が流れ、接触を検知できる原理である。このテープスイッチで物体を検知した場合には、障害物と接触したとして、走行を停止するなどの制御を行う。
This
スライダー42上には保持板43(図示の例では一対)が設けられ、この保持板43で二本のシャフト44が保持されている。二本のシャフト44の上方まで延びている爪昇降用シャフト37の両端部それぞれには、作用片38が固定されている。この作用片38の先端部が二本のシャフト44の間に進入している。爪昇降用シャフト37が正逆回転によって爪を上下動させるのに伴って作用片38の先端を連結対象との距離方向に移動させ、二本のシャフト44を介してスライダー42を同距離方向に進退移動させるようになっている。フックモータ15、減速器16、爪昇降用シャフト37、作用片38、保持板43、シャフト44、スライダー42、スライドガイド41などの検知部材位置変更手段を構成している。
Holding plates 43 (a pair in the illustrated example) are provided on the
図6は、連結状態の斜視図である。以上の連結装置10を備える自走ロボット1は、仮保持機構を構成する磁石13の磁力を利用して仮保持した後に、連結爪12による連結を行う。しかも、連結爪12や磁石13などは数度の範囲で回転できる揺動部材11に保持し、自走ロボット1本体に対して固定されたフックユニットの中で揺動部材11が微小な揺動を行える。よって、接続するカゴ台車2が自律走行体に対して傾いていたとしても、揺動部材11が回動して、二つの連結爪12をカゴ台車2の前側下部フレーム22aに対して平行にすることができる。これにより、連結爪12とカゴ台車2の前側下部フレーム22aとの位置関係を連結可能な位置関係とすることが容易となる。
FIG. 6 is a perspective view of the connected state. The self-propelled robot 1 equipped with the above-described
このような自走ロボット1が、カゴ台車2のマーカ正面の所定の位置への位置決めと連結動作は、次の三つのステップによって行う。自走ロボット1をカゴ台車2に対して一定の距離でかつ略正対した姿勢になるように駆動する第一のステップと、略正対した姿勢のままでカゴ台車2に向かって進む第二のステップと、磁石13とカゴ台車2のフレームとの吸着が確認された後に自走ロボット1を停止させると共に、連結爪12を動作させて固定する第三のステップである。
The self-propelled robot 1 performs the following three steps to position the
磁石13とカゴ台車2フレームとの吸着を確認するには、磁石面と同一面への接触を検知することが可能なマイクロスイッチ14を用いる。カゴ台車2と磁石13が接触した状態でスイッチが入る位置にマイクロスイッチ14を配置する。
To confirm that the
連結のためカゴ台車2に近づく向きに進むときに、連結対象であるカゴ台車2側でもっとも突出する位置にはバンパー40が位置する。この位置にバンパー40を設けているのは次の理由による。
When moving toward the
一般に、物流倉庫や工場では、搬送物を積載する台車として、かご台車や板台車、ドーリーなどと呼ばれる4輪が自在キャスターで構成される台車がよく用いられている。これらの台車を搬送するための自律移動装置はその進行方向に障害物を検知した場合、安全性を確保するため緊急停止することが求められる。この検知手段として進行方向の前方に障害物の検知手段を有するが、検知の確実性とコスト優位の観点から、障害物の接触を検知することができるバンパーを設ける構成が考えられる。この構成をもたせることで自律移動装置が走行時に障害物に接触した際に異常と判断して緊急停止を行うことができる。 In general, in distribution warehouses and factories, carts with four wheels equipped with swivel casters, such as cage carts, plate carts, and dollies, are often used as carts for loading goods. Autonomous mobile devices for transporting these carts are required to make an emergency stop to ensure safety when an obstacle is detected in the direction of movement. As this detection means, there is an obstacle detection means in front in the direction of travel, but from the viewpoint of detection reliability and cost advantage, it is conceivable to provide a bumper that can detect contact with an obstacle. With this configuration, when the autonomous mobile device comes into contact with an obstacle while traveling, it can be determined that there is an abnormality and an emergency stop can be performed.
本実施形態の牽引型の自律移動装置の場合、後方に台車を接続するため、台車の接続時は後ろに進む必要がある。この時は通常とは逆に後進するため、前方のバンパーでは障害物を検知できず、後ろにも同様のバンパー等の障害物検知部材を設ける必要がある。すなわち、牽引型の自律移動装置が台車を接続するためには後方(牽引中の進行側とは逆側)に台車を接続するためのフック構成が必要となる。一方で、台車を接続するために通常の牽引中の進行とは逆側に進行しているときに障害物を検知するためには、フック構成と同じ側にもバンパーも位置させ、しかも、障害物検知のためには、フック構成よりも早いタイミングで障害物にバンパーが接触するように配置する必要がある。 In the case of the towed autonomous mobile device of this embodiment, since a trolley is connected to the rear, it is necessary to move backward when connecting the trolley. At this time, since the vehicle is moving backwards in the opposite direction to normal, the front bumper cannot detect obstacles, so it is necessary to provide a similar obstacle detection member such as a bumper at the rear. That is, in order for a towed autonomous mobile device to connect a trolley, a hook configuration for connecting the trolley at the rear (on the opposite side to the traveling side during towing) is required. On the other hand, in order to detect an obstacle while proceeding in the opposite direction during normal towing in order to connect the trolley, the bumper should also be located on the same side as the hook configuration. In order to detect objects, it is necessary to arrange the bumper so that it comes into contact with the obstacle at an earlier timing than the hook configuration.
ところが、連結のためカゴ台車2に近づく向きに進む際(牽引する向きを前進と呼べとすると、後進の際)に障害物を検知するバンパー40を先端に配置すると、バンパー40が最初にカゴ台車2に接触し、磁石13やマイクロスイッチ14をカゴ台車2のフレームに接触させることができない。この結果、後進時に後ろ側にバンパーが飛び出していると台車の接続を自動で行うことができないという問題が発生する。
However, if the
そこで、本実施形態では、バンパー40を移動させ、第二のステップであるカゴ台車2に向かって進む際に、カゴ台車2の直前まではバンパー40が先端に存在し、カゴ台車2の直前でバンパー40を内側に引き込み、磁石13やマイクロスイッチ14を先端として台車に接触させる。これにより、台車接続直前まではバンパーが先端に位置させることで、障害物の検知を行うことができるようにし、しかも、その後は、磁石13やマイクロスイッチ14を先端に位置させることで、台車の接続を自動で行うことができるようにした。
Therefore, in the present embodiment, when moving the
具体的には、図7に示すように、接続するカゴ台車2に近づくときには、連結爪12を最も高い位置にし、磁石13(位置P1)とマイクロスイッチ14(14aはマイクロスイッチのアクチュエータ部)(位置P0)よりもバンパー40を進行方向の前側に出した状態で接続対象である台車に接近を行う。これにより、この間に、バンパー40で障害物を検知できるようにするとともに、カゴ台車2との距離は前述した測距センサで測定を行う。この図7乃至図9では、図中手前側の保持板43を除いた状態を示している。
Specifically, as shown in FIG. 7, when approaching the
図7のバンパー40の位置が物体を検知するための作動位置である。この作動位置は、磁石13(位置P1)による吸着機能やマイクロスイッチ14の検知機能を阻害する位置である。バンパー40の先端が磁石13よりも連結対象の側に位置するからである。
The position of the
所定の距離となるまで台車直に近づいた後に、図7で矢印で示すようにモータの回転によってシャフトを回転させ、シャフトの両端に取り付けた作用片38がバンパー40を含むスライド部のシャフト44を押すことで、図8に示すように、磁石13とマイクロスイッチ14(位置P0)よりもバンパー40を内側に引き込む(位置P2)。この状態で自律移動装置が最後の移動を行うことで、台車の下部フレーム22に磁石13とマイクロスイッチ14を接触させる。この最後の移動は距離が小さいため、バンパー40による障害物検知を行わなくても問題ない。
After approaching directly to the cart until a predetermined distance is reached, the shaft is rotated by the rotation of the motor as shown by the arrow in FIG. By pressing, as shown in FIG. 8, the
この接触をマイクロスイッチ14で認識した後に、再度フックモータ15を稼働させて連結爪12をカゴ台車2の下部フレーム22に接触させることで図9の状態にする(バンパー40の位置は最も引き込まれた位置P3)。図10は接触した状態をカゴ台車2も含めて示す説明図である。この図8や図9の状態のバンパー40の位置が退避位置である。
After this contact is recognized by the
図11は図10の状態で、一部の部品を取り外して内部構造を示した図である。37aは爪昇降用シャフト37に固設されたピン、60はピン37aが当接する回転止め用の弾性部、61は揺動部材11の上面抑えベアリング、62は揺動部材11の下面支持部材、63は揺動部材11の揺動規制用のピンである。64は磁石13から延びるシャフトの後端の止めと揺動部材11の連結側下垂板部11aとの間に設けられたスプリングで、連結側下垂板部11aと磁石13との間の上記シャフト回りには弾性ワッシャなども設けられている。
FIG. 11 is a diagram showing the internal structure in the state shown in FIG. 10 with some parts removed. 37a is a pin fixed to the
図12及び図13は、バンパー40を進退させる機構の変形例を示す。この変形例は、爪昇降用シャフト37につけたホルダ70にバンパー40を直接保持させ、爪昇降用シャフトの回転でバンパー40を引き込む構成である。この構成ではフックユニットの下部にスペースが必要となるが、その一方で部品点数を減らすことが可能になるため、コスト優位になる。
12 and 13 show a modification of the mechanism for moving the
バンパー40を進退させる機構の更に他の変形例として、ギアによる駆動伝達を利用してもよい。これにすれば、上記変形例とは逆にバンパー40を上方のスペースに退避させる構成も取り得る。ただし、この場合はLRFなどの環境認識手段の光路を邪魔しないことが求められるところ、設計上の制約は小さくなる。さらに他の変形例として、コスト上昇につながるが、爪昇降用のモータとは別のモータを利用することや直動機構を設けて、バンパーを移動させる構成も採用してもよい。
As yet another modification of the mechanism for moving the
図14は自走ロボット1の具体構造例と連結装置10(フックユニット)の結合状態を示す斜視図である。図15はその部分拡大図である。接続(連結)すべき台車としては連結爪12をかける高さが色々の高さのものがあり得る。図16は連結爪12をかける高さが比較的高い例の斜視図である。このため、前述する構成を有する連結装置10は自律移動装置本体に対して上下方向に移動させる必要がある。
FIG. 14 is a perspective view showing a specific structural example of the self-propelled robot 1 and a coupled state of the coupling device 10 (hook unit). FIG. 15 is a partially enlarged view. The carts to be connected (coupled) may have various heights at which the connecting
設計上の狙いは、例えば図11に示すように連結装置10の連結爪12の上面が水平になった状態でカゴ台車2に接続することである。このため接続するカゴ台車2の下部フレーム22の高さに応じて連結装置10を上下させる必要がある。そこで自律移動装置に目盛り(距離あるいは位置測定用の目盛り)が刻まれたスケールテープ66を貼り付け、それを基準として高さの調整を行えるようにした。特に目盛りの示す値が接続する台車の高さになるように張り付けると、調整を行うことが容易である。さらに連結装置10には幅があり、左右方向に傾くことは望ましくないため、左右2か所にスケールテープ66を張り付けることが望ましい。この構成により、台車の種類に応じて、容易にフックユニットの高さを調整することが可能となる。
The design aim is to connect the connecting
以上、本実施形態の自走ロボット1は、移動手段と、台車を後方に接続する連結手段を備える自律移動装置であって、自動接続時に後進(牽引時の進行の向きとは逆の向き。牽引時の進行方向を第一方向とすれば、接続すなわち連結の際の進行方向は第一の方向は逆の第二の方向。)を行う。この後進時に障害物を検知するための検知手段としてのバンパー部材を有する。そして、台車を接続するための後進時はバンパーを進行方向の先端に配置し、台車の接続直前にバンパーを内側に移動させる手段を有し、バンパーの移動後は磁石とマイクロスイッチが先端となるフック構成であり、磁石による吸着で台車を固定することでフックによる台車接続が可能となる構成である。要するに、自律移動装置が台車の自動接続時に後進する際にはバンパーが先端に配置され、台車の直前まで移動してから、バンパーを内側に引き込むことで先端が磁石となり、この磁石を台車に接触させた状態でフックをかける構成であることが特徴になっている。 As described above, the self-propelled robot 1 of this embodiment is an autonomous mobile device that includes a moving means and a connecting means for connecting a trolley to the rear, and when automatically connected, it moves backward (in the opposite direction to the direction of movement when towing). If the direction of movement during towing is the first direction, the direction of movement during connection is the second direction, which is the opposite of the first direction. A bumper member is provided as a detection means for detecting obstacles during this backward movement. When moving backward to connect the truck, the bumper is placed at the tip in the direction of travel, and has a means for moving the bumper inward just before connecting the truck, and after the bumper is moved, the magnet and micro switch are at the tip. It has a hook configuration, and by fixing the trolley by magnet attraction, it is possible to connect the trolley using the hook. In short, when the autonomous mobile device moves backwards when the trolley is automatically connected, the bumper is placed at the tip, moves to just in front of the trolley, and then pulls the bumper inward, causing the tip to become a magnet, which is then brought into contact with the trolley. It is characterized by a structure in which the hook can be hooked in the suspended state.
なお、本実施形態とは異なり、磁石13を備えないもの、あるいは、備えるもので、連結部材(連結爪)を連結位置と退避位置との間で移動させるものの場合に、物体検知部材(バンパー40)の作動位置が、連結部材の連結位置への移動を阻害する位置であれば、この阻害する位置から退避位置へ移動させることで連結を可能にすることもできる。
Note that, unlike this embodiment, in the case of a device that does not include the
上述した実施形態では、動力モータ7及び駆動車輪71等の移動手段と、連結対象であるカゴ台車2と連結する連結装置10を備える連結移動装置が、移動手段をコントローラ4で制御する自律移動装置としての自走ロボット1である場合について説明した。連結装置10を備える連結移動装置としては、自律走行装置のように自動で走行するものに限らず、人間が運転する車等の走行装置であってもよい。
In the embodiment described above, the coupled moving device including the moving means such as the power motor 7 and the
本実施形態の連結移動装置は、路面上を走行する自走ロボット1であるが、本実施形態に係る連結装置10を備える連結移動装置としては、路面上を走行するものに限らない。水上や水中、空中を移動する装置に連結装置10を配置した連結移動装置であってもよい。
また、連結移動装置としては、連結した連結対象を牽引する構成に限らず、連結対象を押して移動させたり、持ち上げて移動させたりする構成であってもよい。
Although the coupling moving device of this embodiment is a self-propelled robot 1 that runs on a road surface, the coupling moving device including the
Furthermore, the connection moving device is not limited to a configuration in which the connected objects are towed, but may be configured to push and move the connected objects, or may be configured to lift and move the connected objects.
上述した実施形態の連結装置10は、図11及び図12に示すように、駆動伝達機構400が複数のベルトとプーリーとを備える。そして、一つのモータ(フックモータ15)によって連結爪12の昇降動作と、バンパー40の突き出し及び退避動作とを行う構成である。しかし、連結爪12の昇降動作を行う駆動源と、バンパー40の突き出し及び退避動作を行う駆動源とを個別に設けても良い。
In the
1 :自走ロボット
2 :カゴ台車
3 :磁気センサ
4 :コントローラ
5 :カメラ
6 :バッテリー
7 :動力モータ
8 :モータドライバ
9 :測域センサ
10 :連結装置
11 :揺動部材
11a :連結側下垂板部
11b :側方下垂板部
13 :磁石
14 :マイクロスイッチ
15 :フックモータ
16 :減速器
17 :タイミングベルト
20 :カゴ部
21 :ID表示パネル
22 :下部フレーム
22a :前側下部フレーム
23 :キャスター
30 :固定部材
30a :固定ネジ
30b :軸保持部
31a :ベアリングホルダ
31b :ベアリングホルダ
32 :底板
37 :爪昇降用シャフト
37a :ピン
38 :作用片
40 :バンパー
41 :スライドガイド
42 :スライダー
43 :保持板
44 :シャフト
50 :走行エリア
51 :本線
52 :番地マーク
66 :スケールテープ
70 :ホルダ
71 :駆動車輪
72 :従動車輪
100 :ロボット本体部
111 :回動軸
400 :駆動伝達機構
1: Self-propelled robot 2: Car cart 3: Magnetic sensor 4: Controller 5: Camera 6: Battery 7: Power motor 8: Motor driver 9: Range sensor 10: Connection device 11:
Claims (11)
前記連結対象の側に存在する物体を検知するための物体検知部材と、
前記物体検知部材の位置を、前記物体を検知するための作動位置と、前記作動位置から退避した退避位置との間で変更させる検知部材位置変更手段とを有し、
前記検知部材位置変更手段は、連結装置本体に対し、前記連結対象との距離方向へ前記物体検知部材をスライドさせて位置変更することを特徴とする連結装置。 A coupling device including a coupling means for coupling to a coupling target,
an object detection member for detecting an object present on the side of the connection target;
comprising a detection member position changing means for changing the position of the object detection member between an operating position for detecting the object and a retracted position retracted from the operating position,
The coupling device, wherein the detection member position changing means slides the object detection member in a distance direction from the coupling target with respect to the coupling device main body to change the position.
前記連結手段が、前記連結対象を機械的に連結する連結部材と、前記連結部材による連結に先立って前記連結対象を吸着する吸着部材とを有し、
前記作動位置は、前記吸着部材の吸着機能を阻害する位置であることを特徴とする連結装置。 The coupling device according to claim 1,
The connecting means includes a connecting member that mechanically connects the connecting objects, and an adsorption member that attracts the connecting objects prior to connection by the connecting member,
The connecting device is characterized in that the operating position is a position that inhibits the suction function of the suction member.
前記吸着部材は水平方向の互いに異なる位置に複数設けられ、
前記物体検知部材は水平方向において複数の前記吸着部材に跨る幅を有し機械接触によって物体を検知するものであることを特徴とする連結装置。 The connecting device according to claim 2,
A plurality of the suction members are provided at different positions in the horizontal direction,
The connecting device is characterized in that the object detection member has a width extending across the plurality of adsorption members in the horizontal direction and detects an object by mechanical contact.
複数の吸着部材はそれぞれ前記連結対象が吸着されたかを機械接触によって検知する検知手段を有することを特徴とする連結装置。 The coupling device according to claim 3,
A connecting device characterized in that each of the plurality of suction members has a detection means for detecting whether the connection target is suctioned by mechanical contact.
前記連結装置の本体に対して揺動可能な揺動部材を備え、
前記連結部材と前記吸着部材とを前記揺動部材に設けたことを特徴とする連結装置。 The coupling device according to any one of claims 2 to 4,
comprising a swinging member that is swingable relative to the main body of the coupling device;
A connecting device characterized in that the connecting member and the suction member are provided on the swinging member.
前記連結対象の側に存在する物体を検知するための物体検知部材と、an object detection member for detecting an object present on the side of the connection target;
前記連結対象と前記連結装置の接触を検知する接触検知部と、a contact detection unit that detects contact between the connection target and the connection device;
前記物体検知部材の位置を、前記物体を検知するための作動位置と、前記作動位置から退避した退避位置との間で変更させる検知部材位置変更手段とを有し、comprising a detection member position changing means for changing the position of the object detection member between an operating position for detecting the object and a retracted position retracted from the operating position,
前記作動位置は、前記連結対象との距離方向において前記接触検知部と前記物体の間であり、The operating position is between the contact detection unit and the object in a distance direction from the connection target,
前記退避位置は、前記連結対象との距離方向において前記接触検知部よりも前記物体から離れた位置であることを特徴とする連結装置。The connecting device is characterized in that the retracted position is a position farther from the object than the contact detection unit in a distance direction from the object to be connected.
前記連結手段として、請求項1乃至6の何れか一の連結装置を備えることを特徴とする連結移動装置。 A connected moving device comprising a moving device main body, a moving means, and a connecting means for connecting to a connected object,
A coupling and moving device comprising the coupling device according to any one of claims 1 to 6 as the coupling means.
前記移動装置本体における前記連結部材の高さ調整が可能であることを特徴とする連結移動装置。 The connecting and moving device according to claim 7 , comprising the connecting device according to any one of claims 2 to 5,
A connected moving device characterized in that the height of the connecting member in the moving device main body can be adjusted.
前記連結移動手段として、請求項7又は8の連結移動装置を備えることを特徴とする自律移動装置。 An autonomous moving device comprising a moving device main body, a moving device, a connecting device that connects to a connection target, and a control device that controls the moving device,
An autonomous moving device comprising the coupled moving device according to claim 7 or 8 as the coupled moving means.
前記連結手段が、連結部材と、前記連結部材を連結位置と退避位置との間で位置変更する連結部材位置変更手段とを備え、
前記制御手段が、前記検知部材位置変更手段と前記連結部材位置変更手段とを制御することを特徴とする自律移動装置。 The autonomous mobile device according to claim 9 ,
The connecting means includes a connecting member and a connecting member position changing means for changing the position of the connecting member between a connecting position and a retracted position,
An autonomous mobile device, wherein the control means controls the sensing member position changing means and the connecting member position changing means.
前記制御手段は、連結対象に接近した段階で、前記作動位置から前記退避位置へ変更するように前記検知部材位置変更手段を制御することを特徴とする自律移動装置。 The autonomous mobile device according to claim 9 or 10 ,
The autonomous mobile device is characterized in that the control means controls the detection member position changing means to change from the operating position to the retracted position when approaching a connection target.
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