JPWO2017073055A1

JPWO2017073055A1 - 搬送装置

Info

Publication number: JPWO2017073055A1
Application number: JP2017547619A
Authority: JP
Inventors: 植村　猛; 猛植村; 寺尾　篤人; 篤人寺尾; 孔明藤田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-08-16
Also published as: CN108136586A; WO2017073055A1; US20180236668A1

Abstract

搬送装置は、対象物を載せるように構成された積載面を有する作用部と、移動するように構成されたベース部と、作用部をベース部に対して可動に支持する支持部と、作用部とベース部のうちの一方に設けられた検出部と、制御部とを備える。検出部は、印加された重力加速度とリニア加速度とを検出するように構成されている。制御部は、重力加速度とリニア加速度とに基づき、作用部を傾斜させかつ作用部をベース部に対して直線移動させるように支持部を制御するように構成されている。この搬送装置は、移動しても対象物が積載面で転倒することを防ぐことができる。

Description

本発明は、対象物を載せて搬送するように構成された搬送装置に関する。

特許文献１は、被搬送物を積載するように構成された積載部を有する移動機器を開示している。この移動装置は、積載部を傾斜させることで、被搬送物を積載部に対して相対的に停止させたまま移動できることを目指している。

特開２０１０−２２５１３９号公報

搬送装置は、対象物を載せるように構成された積載面を有する作用部と、移動するように構成されたベース部と、作用部をベース部に対して可動に支持する支持部と、作用部とベース部のうちの一方に設けられた検出部と、制御部とを備える。検出部は、印加された重力加速度とリニア加速度とを検出するように構成されている。制御部は、重力加速度とリニア加速度とに基づき、作用部を傾斜させかつ作用部をベース部に対して直線移動させるように支持部を制御するように構成されている。

この搬送装置は、移動しても対象物が積載面で転倒することを防ぐことができる。

図１は実施の形態における搬送装置の斜視図である。図２は実施の形態における搬送装置の上面図である。図３は実施の形態における搬送装置の側面図である。図４は実施の形態における搬送装置の機能ブロック図である。図５は移動している実施の形態における搬送装置の側面図である。

図１と図２と図３はそれぞれ実施の形態における搬送装置１００の斜視図と上面図と側面図である。図４は搬送装置１００の機能ブロック図である。搬送装置１００は、対象物１０２を載せるように構成された積載面１１Ａを有する作用部１１と、移動するように構成されたベース部１２と、作用部１１をベース部１２に対して可動に支持する支持部１３と、ベース部１２に固定された検出部１５と、作用部１１に固定された検出部１６と、検出部１５、１６と支持部１３に接続された制御部１４とを備える。

支持部１３は、作用部１１とベース部１２とに結合するアーム部３１と、アーム部３１を折り曲げるように変形させる関節部３２と、関節部３２の状態を検知するエンコーダ３４と、関節部３２を駆動するモータ３５とを有する。制御部１４はエンコーダ３４の出力をフィードバックしてモータ３５を制御することで、アーム部３１を折り曲げるように変形させる。これにより、作用部１１をベース部１２に対して積載面１１Ａ上の複数の方向Ｄｍのうちの所望の中心軸Ｃ１１について所望の角度だけ回転させて傾斜させ、かつベース部１２に対して所望の方向に所望の距離だけ直線移動させることができる。作用部１１をベース部１２に対して積載面１１Ａ上の複数の方向Ｄｍについて傾斜させることができる。

図４に示すように、検出部１５は、運動センサ１５Ａと姿勢センサ１５Ｂとを有する。運動センサ１５Ａは印加されている加速度を検知し、実施の形態では慣性力センサよりなる。姿勢センサ１５Ｂは、鉛直方向Ｄ１等の絶対的な方向に対する姿勢を直接的または間接的に検知し、実施の形態ではジャイロセンサよりなる。検出部１５は、検出する加速度や姿勢の基準となる基準方向Ｄ１５を有する。検出部１５はベース部１２に固定されているので、運動センサ１５Ａは印加されている加速度を検知し、姿勢センサ１５Ｂは、鉛直方向Ｄ１等の絶対的な方向に対する検出部１５の姿勢すなわち基準方向Ｄ１５の角度を直接的または間接的に検知する。運動センサ１５Ａは検出部１５に印加されている角速度をさらに検知してもよい。検出部１５はベース部１２に固定されているので、基準方向Ｄ１５はベース部１２に対して固定されており、方向Ｄｍに対して固定されている。したがって、検出部１５は方向Ｄｍの加速度Ａ１に対して慣性により印加されるリニア加速度ＡＬ１００の方向を検出することができる。

図２、図３に示すように、搬送装置１００は実質的に水平な様々な方向Ｄｍに移動することができる。制御部１４は、作用部１１を回転させかつ作用部１１をベース部１２に対して直線移動させるように支持部１３を制御するように構成されている。これにより、搬送装置１００は、積載面１１Ａに載せられた対象物１０２を倒さないように様々な方向Ｄｍに移動することができる。

搬送装置１００の動作を以下に説明する。図５は方向Ｄｍのうちの方向Ｄｍ１に加速度Ａ１で移動している搬送装置１００の側面図である。このとき、慣性により対象物１０２には加速度Ａ１の反対の方向のリニア加速度ＡＬ１００が印加される。対象物１０２には重力加速度ＡＧ１００も印加されているので、対象物１０２にはリニア加速度ＡＬ１００と重力加速度ＡＧ１００との和である合成加速度Ａ１００が印加されている。搬送装置１００では、作用部の積載面１１Ａの法線方向Ｎ１１Ａがリニア加速度ＡＬ１００の反対の方向に傾斜するように支持部１３が作用部１１の積載面１１Ａを傾斜させることで、対象物１０２が積載面１１Ａで転倒することを防ぐ。

図４に示す検出部１５の運動センサ１５Ａは、検出部１５に印加された合成加速度Ａ１００を検知する。姿勢センサ１５Ｂは検出部１５に印加された重力加速度ＡＧ１００の方向を検知する。検出部１５は、検出した合成加速度Ａ１００と重力加速度ＡＧ１００の方向とリニア加速度ＡＬ１００の方向とに基づき、合成加速度Ａ１００をリニア加速度ＡＬ１００と重力加速度ＡＧ１００とに分離する。

制御部１４は、検出部１５が検出した重力加速度ＡＧ１００とリニア加速度ＡＬ１００とに基づき、作用部１１を積載面１１Ａ上の中心軸Ｃ１１を中心に回転させ傾斜させかつ作用部１１をベース部１２に対してリニア加速度ＡＬ１００と平行な方向に移動させるように支持部１３を制御する。具体的には、制御部１４は、重力加速度ＡＧ１００とリニア加速度ＡＬ１００とから作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させる角度を求め、作用部１１をベース部１２に対して移動させる距離と方向を求める。制御部１４は、求めた角度だけ作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させ、求めた距離だけ求めた方向に作用部１１をベース部１２に対して移動させるように支持部１３を制御する。このように、制御部１４は、重力加速度ＡＧ１００とリニア加速度ＡＬ１００とに基づき、支持部１３をフィードフォワード制御により制御する。

制御部１４は、リニア加速度ＡＬ１００が変化した場合に、作用部１１をベース部１２に対して直線移動させ始めた後に作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させてベース部１２に対して傾斜する角度を変えるように支持部１３を制御する。詳細には、制御部１４は、リニア加速度ＡＬ１００が大きくなった場合に、作用部１１をベース部１２に対してリニア加速度ＡＬ１００の方向の成分を有する速度で直線移動させ始めた後に作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させてベース部１２に対して傾斜する角度を変えるように支持部１３を制御する。一方、制御部１４は、リニア加速度ＡＬ１００が小さくなった場合に、作用部１１をベース部１２に対してリニア加速度ＡＬ１００と反対の方向の成分を有する速度で直線移動させ始めた後に作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させてベース部１２に対して傾斜させる角度を変えるように支持部１３を制御する。実施の形態では、制御部１４は、リニア加速度ＡＬ１００が大きくなった場合に、作用部１１をベース部１２に対してリニア加速度ＡＬ１００の方向の速度で直線移動させ始めた後に作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させてベース部１２に対して傾斜する角度を変えるように支持部１３を制御する。一方、制御部１４は、リニア加速度ＡＬ１００が小さくなった場合に、作用部１１をベース部１２に対してリニア加速度ＡＬ１００と反対の方向の速度で直線移動させ始めた後に作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させてベース部１２に対して傾斜させる角度を変えるように支持部１３を制御する。

リニア加速度ＡＬ１００すなわち加速度Ａ１が小さくなって、加速度Ａ１の方向Ｄｍ１の反対の方向Ｄｍ２の加速度になった場合には、搬送装置１００は方向Ｄｍ２を方向Ｄｍ１とみなして、上記と同様に動作する。

特許文献１に開示されている移動機器では、積載部を傾斜させることで、被搬送物を積載部に対して相対的に停止させたまま移動できることを目指している。この移動機器と同様に、搬送装置１００が移動している加速度Ａ１が一定であるときには、作用部１１の積載面１１Ａをベース部１２に対して一定の角度で傾斜させることで対象物１０２を転倒させないようにすることができる。

加速度Ａ１が変化した場合には、その変化と同時に作用部１１を回転させて傾斜させれば、対象物１０２を倒れないようにすることができる。しかし、加速度Ａ１の変化を検知して作用部１１を回転させるので、現実的には加速度Ａ１の変化と同時に同時に作用部１１を回転させることはできず、加速度Ａ１の変化と作用部１１の回転との間にはタイムラグが生じる。これにより対象物１０２が積載面１１Ａに対して傾いて転倒する可能性があり、したがって、特許文献１に開示されている移動機器でも同様に被搬送物が積載部に対して傾いて転倒する可能性がある。また、対象物１０２が重力加速度ＡＧ１００の反対の方向で上方に移動するように作用部１１を傾けると、対象物１０２がさらに傾いて転倒する場合がある。

実施の形態における搬送装置１００では、上述のように、制御部１４は、リニア加速度ＡＬ１００が変化した場合に、作用部１１をベース部１２に対して直線移動させ始めた後に作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させてベース部１２に対して傾斜する角度を変えるように支持部１３を制御する。これにより、直線移動によりリニア加速度ＡＬ１００を低減した後に作用部１１が傾斜するので、加速度Ａ１が変化しても対象物１０２が作用部１１の積載面１１Ａに対して傾いて転倒することを防止できる。

実施の形態における搬送装置１００の対象物１０２に対する効果を説明する。制御部１４は、重力加速度ＡＧ１００とリニア加速度ＡＬ１００との和である合成加速度Ａ１００が積載面１１Ａに対して実質的に直角になるように支持部１３を制御する。これにより対象物１０２が作用部１１の積載面１１Ａに対して傾いて転倒することを防止する。詳細には、対象物１０２は少なくとも２つの位置Ｐ１、Ｐ２で積載面１１Ａと接触している。制御部１４は、対象物１０２の重心Ｇ１０２を通りかつ合成加速度Ａ１００の方向に延びる直線Ｌ１０２が２つの位置Ｐ１、Ｐ２の間を通るように支持部１３を制御するように構成されている。これにより、合成加速度Ａ１００が積載面１１Ａに対して正確には直角ではない場合でも対象物１０２が作用部１１の積載面１１Ａに対して傾いて転倒することを防止する。

上述の動作により、搬送装置１００では、制御部１４は検出部１５の出力のみで支持部１３を制御することができる。この制御では、検出部１５はベース部１２に設けられているので、角度や加速度や角速度を正確に早く得ることができ、支持部１３を早く制御できる。しかし、制御部１４は作用部１１の位置や傾斜の角度をエンコーダ３４の出力から間接的に検出する。したがって、作用部１１の角度や移動の距離や速度がそれぞれ正確に求められた値になっているとは限らない。

搬送装置１００では、制御部１４は検出部１６の出力のみで支持部１３を制御することができる。以下にその動作を説明する。

図４、図５に示すように、検出部１６は、運動センサ１６Ａと姿勢センサ１６Ｂとを有する。運動センサ１６Ａは印加されている加速度を検知し、実施の形態では慣性力センサよりなる。姿勢センサ１６Ｂは、鉛直方向Ｄ１等の絶対的な方向に対する姿勢を直接的または間接的に検知し、実施の形態ではジャイロセンサよりなる。検出部１６は、検出する加速度や姿勢の基準となる基準方向Ｄ１６を有する。検出部１６は作用部１１に固定されているので、運動センサ１６Ａは印加されている加速度を検知し、姿勢センサ１６Ｂは、鉛直方向Ｄ１等の絶対的な方向に対する検出部１６の姿勢すなわち基準方向Ｄ１６の角度を直接的または間接的に検知する。運動センサ１６Ａは検出部１６に印加されている角速度をさらに検知してもよい。検出部１６は作用部１１に固定されているので、基準方向Ｄ１６は作用部１１に対して固定されており、方向Ｄｍに対して固定されている。したがって、検出部１６は方向Ｄｍの加速度Ａ１に対して慣性により印加されるリニア加速度ＡＬ１００の方向を検出することができる。

検出部１６の運動センサ１６Ａは、検出部１６に印加された合成加速度Ａ１００を検知する。姿勢センサ１６Ｂは検出部１６に印加された重力加速度ＡＧ１００の方向を検知する。検出部１６は、検出した合成加速度Ａ１００と重力加速度ＡＧ１００の方向とリニア加速度ＡＬ１００の方向とに基づき、合成加速度Ａ１００をリニア加速度ＡＬ１００と重力加速度ＡＧ１００とに分離する。

制御部１４は、検出部１６が検出した合成加速度Ａ１００の方向が基準方向Ｄ１６に対して固定されている積載面１１Ａに対して実質的に直角になるように支持部１３を制御して作用部１１をベース部１２に対して直線移動させて、回転させて傾斜させる。このように、制御部１４は、合成加速度Ａ１００に基づき、支持部１３をフィードバック制御により制御する。

上記の動作により、制御部１４は、検出部１５の出力を用いた場合と同様に、検出部１６の出力のみに基づいて作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させてベース部１２に対して傾斜する角度を変えるように支持部１３を制御する。これにより、合成加速度Ａ１００が積載面１１Ａに対して正確には直角ではない場合でも対象物１０２が作用部１１の積載面１１Ａに対して傾いて転倒することを防止する。

上記の動作では、検出部１６が作用部１１の傾斜の角度を直接的に正確に検出することができる。

実施の形態における搬送装置１００では、検出部１５、１６の双方の出力に基づき制御部１４は支持部１３を制御する。以下にその動作を説明する。

上述のように、制御部１４は、検出部１５が検出した重力加速度ＡＧ１００とリニア加速度ＡＬ１００とに基づき求めた角度だけ作用部１１を中心軸Ｃ１１を中心に回転させ、求めた距離だけ求めた方向に作用部１１をベース部１２に対して移動させるようにフィードフォワード制御で支持部１３を制御する。さらに、制御部１４は、検出部１６の出力に基づき、作用部１１の傾斜の角度が求めた角度となるようにフィードバック制御で支持部１３を制御する。すなわち、制御部１４は、重力加速度ＡＧ１００とリニア加速度ＡＬ１００とに基づき支持部１３をフィードフォワード制御により制御し、重力加速度ＡＧ１００とリニア加速度ＡＬ１００とに基づき支持部１３をフィードバック制御により制御するように構成されている。

これにより、検出部１５、１６をそれぞれ単独で用いた上述の効果を得られ、作用部１１を早く正確に制御することができる。また、検出部１５と検出部１６がベース部１２と作用部１１の加速度や角度をそれぞれ直接的に検出するので、支持部１３の構造によらず制御部１４は共通の制御アルゴリズムで支持部１３を制御することができる。これにより制御アルゴリズムの開発効率を向上させることができる。例えば、支持部１３はアーム部３１と関節部３２とを有するパンタグラフの構造とは別の構造を有していても、共通の制御アルゴリズムで支持部１３を制御することができる。

なお、搬送装置１００が方向を変えながら移動している場合でも、瞬時的にはある方向の加速度で移動しているとみなすことができる。したがって、その加速度の方向を方向Ｄｍ１の加速度Ａ１として上記のように動作することで、搬送装置１００は方向を変えながら移動している場合でも、対象物１０２の転倒を防ぐことができる。

１１作用部
１１Ａ積載面
１２ベース部
１３支持部
１４制御部
１５検出部（第１の検出部）
１６検出部（第２の検出部）
３１アーム部
３２関節部
３４エンコーダ
１００搬送装置。
１０２対象物
Ａ１００合成加速度
ＡＧ１００重力加速度（第１の重力加速度、第２の重力加速度）
ＡＬ１００リニア加速度（第１のリニア加速度、第２のリニア加速度）

Claims

対象物を載せるように構成された積載面を有する作用部と、
移動するように構成されたベース部と、
前記作用部を前記ベース部に対して可動に支持する支持部と、
印加された第１の重力加速度と第１のリニア加速度とを検出するように構成されて、前記作用部と前記ベース部のうちの一方に設けられた第１の検出部と、
前記第１の重力加速度と前記第１のリニア加速度とに基づき、前記作用部を傾斜させかつ前記作用部を前記ベース部に対して直線移動させるように前記支持部を制御するように構成された制御部と、
を備えた搬送装置。
前記制御部は、前記第１のリニア加速度が変化した場合に、前記作用部を直線移動させ始めた後に前記作用部を回転させて傾斜する角度を変化させるように前記支持部を制御するように構成されている、請求項１に記載の搬送装置。
前記制御部は、前記第１のリニア加速度が変化した場合に、前記第１のリニア加速度と平行な方向に前記作用部を直線移動させ始めた後に前記作用部を回転させて傾斜する角度を変化させるように前記支持部を制御するように構成されている、請求項２に記載の搬送装置。
前記制御部は、前記第１のリニア加速度が大きくなった場合に、前記第１のリニア加速度の方向の成分を有する速度で前記作用部を直線移動させ始めた後に前記作用部を回転させて傾斜する角度を変化させるように前記支持部を制御するように構成されている、請求項３に記載の搬送装置。
前記制御部は、前記第１のリニア加速度が小さくなった場合に、前記第１のリニア加速度と反対の方向の成分を有する速度で前記作用部を直線移動させ始めた後に前記作用部を回転させて傾斜する角度を変化させるように前記支持部を制御するように構成されている、請求項３または４に記載の搬送装置。
前記制御部は、前記第１のリニア加速度が大きくなった場合に、前記第１のリニア加速度の方向の速度で前記作用部を直線移動させ始めた後に前記作用部を回転させて傾斜する角度を変化させるように前記支持部を制御するように構成されている、請求項３に記載の搬送装置。
前記制御部は、前記第１のリニア加速度が小さくなった場合に、前記第１のリニア加速度と反対の方向の速度で前記作用部を直線移動させ始めた後に前記作用部を回転させて傾斜する角度を変化させるように前記支持部を制御するように構成されている、請求項３または６に記載の搬送装置。
印加された第２の加速度を検出するように構成されて、前記作用部に設けられた第２の検出部をさらに備え、
前記作用部と前記ベース部のうちの前記一方は前記ベース部であり、
前記制御部は、前記第１の重力加速度と前記第１のリニア加速度と前記第２の加速度とに基づき、前記作用部を傾斜させかつ前記作用部を前記ベース部に対して直線移動させるように前記支持部を制御するように構成されている、請求項１に記載の搬送装置。
前記第２の検出部は、前記第２の加速度に基づき、前記作用部に印加された第２の重力加速度と第２のリニア加速度とを検出し、
前記制御部は、前記第１の重力加速度と前記第１のリニア加速度と前記第２のリニア加速度と前記第２の重力加速度とに基づき、前記作用部を傾斜させかつ前記作用部を前記ベース部に対して直線移動させるように前記支持部を制御するように構成されている、請求項８に記載の搬送装置。
前記制御部は、
前記第１の重力加速度と前記第１のリニア加速度とに基づき、前記支持部をフィードフォワード制御により制御し、
前記第２の重力加速度と前記第２のリニア加速度とに基づき、前記支持部をフィードバック制御により制御する、
ように構成されている、請求項９に記載の搬送装置。
前記制御部は、前記第１の重力加速度と前記第１のリニア加速度との和である合成加速度が前記積載面に対して実質的に直角になるように前記支持部を制御するように構成されている、請求項１に記載の搬送装置。
前記対象物は少なくとも２つの位置で前記積載面と接触しており、
前記制御部は、前記対象物の重心を通りかつ前記第１の重力加速度と前記第１のリニア加速度との和である合成加速度の方向に延びる直線が前記２つの位置の間を通るように前記支持部を制御するように構成されている、請求項１に記載の搬送装置。
前記支持部は、
前記作用部と前記ベース部とに結合するアーム部と、
前記アーム部を折り曲げるように変形させる関節部と、
前記関節部の状態を検知するエンコーダと、
を有し、
前記制御部は、前記エンコーダの出力と前記第１の検出部の出力とに基づき前記支持部を制御するように構成されている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の搬送装置。