WO2021125035A1 - ロボット - Google Patents

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WO2021125035A1
WO2021125035A1 PCT/JP2020/046019 JP2020046019W WO2021125035A1 WO 2021125035 A1 WO2021125035 A1 WO 2021125035A1 JP 2020046019 W JP2020046019 W JP 2020046019W WO 2021125035 A1 WO2021125035 A1 WO 2021125035A1
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WO
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robot
arm
unit
linear motion
joint portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/046019
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
祥介 山之上
正樹 永塚
Original Assignee
Thk株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by Thk株式会社 filed Critical Thk株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages

Definitions

  • the present invention relates to a robot provided with an arm portion provided with a holding mechanism capable of holding an object.
  • Patent Document 1 in a store, a code of a product that a user wants to purchase is read by a reader, and a product corresponding to the read code is taken out from a product shelf (storage case), and then a product delivery machine is provided.
  • the technology relating to the automatic sales system for transporting the goods is disclosed.
  • a product taking-out device for taking out a product from the product shelf is installed in front of the product shelf. This product unloading device can move vertically and horizontally with respect to the product shelf, and takes out the product specified by the host computer from the product shelf.
  • the product taking-out device sequentially replenishes the products on the product shelves based on the command from the host computer. At this time, the product taking-out device takes out the product from the shelf of the product replenishment case in which the product for replenishment is placed, and replenishes the product in the product shelf.
  • an object of the present invention is to provide a technique capable of suitably replenishing a product shelf in a store.
  • the robot according to the first aspect of the present invention is The dolly part that has a running function and A linear moving part installed so as to extend in the vertical direction in the bogie part, and At least two arm portions, each of which is provided with a holding mechanism capable of holding an object on the tip side and whose base end side is movably assembled to the linear motion portion in the vertical direction.
  • An imaging unit that is vertically movable to the linear motion unit, With Each arm unit and the imaging unit can move independently of each other with respect to the linear motion unit. Each arm unit is controlled independently of each other based on the image captured by the imaging unit.
  • the robot according to the second aspect of the present invention is The dolly part that has a running function and A linear moving part installed so as to extend in the vertical direction in the bogie part, and A holding mechanism capable of holding an object is provided on the tip end side, and an arm portion whose base end side is assembled to the linear motion portion so as to be movable in the vertical direction is provided.
  • the arm portion has a plurality of joint portions and has a plurality of joint portions.
  • the proximal joint portion which is the joint portion on the proximal end side of the plurality of joint portions in the arm portion, is configured to be driveable only in the yaw direction.
  • a joint portion other than the proximal joint portion among the plurality of joint portions includes a joint portion configured to be driveable in a direction other than the yaw direction.
  • the robot according to the third aspect of the present invention is The dolly part that has a running function and A robot equipped with an arm portion having a holding mechanism capable of holding an object on the tip side.
  • the arm portion can be driven within a predetermined working range determined with reference to the position of the carriage portion.
  • a sensor provided at a position on the trolley portion opposite to the predetermined working range, which is determined based on the position of the trolley portion and does not include at least a part of the predetermined working range. With a sensor that can detect the situation inside When the arm unit is being driven while the trolley unit is stopped, and when the robot is traveling by the trolley unit, the monitoring unit monitors the situation within the predetermined monitoring range by the sensor. , Are further prepared.
  • the robot according to the first aspect and the second aspect of the present invention includes a carriage portion, a linear motion portion, and an arm portion.
  • the bogie part has a running function.
  • the robot can run on its own by this bogie.
  • the arm portion is provided with a holding mechanism capable of holding an object.
  • the robot can hold an object (that is, a product to be replenished in the product shelf) by the holding mechanism of the arm portion and move the object.
  • the linear motion part is installed so as to extend in the vertical direction in the bogie part.
  • the base end side of the arm portion is assembled to the linear motion portion so as to be movable in the vertical direction. That is, in the robot, the arm portion can move in the vertical direction with respect to the linearly moving portion. According to such a configuration, when the product shelves have a plurality of shelves in the height direction, the robot moves each shelf in the vertical direction by moving the arm portion holding the object (product) by the holding mechanism. It becomes possible to replenish the object.
  • the robot according to the first aspect of the present invention is provided with at least two arm portions. Further, the robot according to the first aspect of the present invention includes an imaging unit. Further, at least two arm portions are assembled to the linear motion portion so as to be movable in the vertical direction. Further, an imaging unit is assembled to the linear motion unit so as to be movable in the vertical direction.
  • each arm unit and the imaging unit can move independently of each other with respect to the linear motion unit. Then, each arm unit is controlled independently of each other based on the image captured by the imaging unit.
  • the state of each shelf is imaged by the imaging unit by moving the imaging unit in the vertical direction with respect to the linear motion unit. Can be done. Then, based on the image captured by the imaging unit, at least two arm units can be simultaneously driven with regions having different height directions as work targets. Therefore, it is possible to efficiently replenish each shelf of the product shelf with an object (product).
  • the arm portion has a plurality of joint portions.
  • the proximal joint which is the most proximal joint among the plurality of joints in the arm, is configured to be driveable only in the yaw direction.
  • the joint portion other than the proximal joint portion includes a joint portion configured to be driveable in a direction other than the yaw direction.
  • the arm By providing a plurality of joints on the arm of the robot, the arm can be a mechanism with a high degree of freedom. As a result, when the object (commodity) is replenished to the product shelf, the arm portion enables more flexible work.
  • a downward moment acts on each joint portion of the arm portion. At this time, the moment acting on the joint portion located on the proximal end side of the arm portion is larger than the moment acting on the joint portion located on the distal end side of the arm portion.
  • the proximal joint portion of the arm portion is configured to be driveable in the pitch direction, the movement of the proximal joint portion in the pitch direction while the object is held by the holding mechanism of the arm portion. It is necessary to generate a larger braking force when the base end joint is fixed (when the base end joint is fixed). Therefore, there is a risk that the size of the motor or the increase in power consumption for driving the proximal joint portion or stopping the movement in the pitch direction thereof may occur.
  • the proximal joint portion is configured to be driveable only in the yaw direction. That is, the proximal joint portion is not configured to be driveable in the pitch direction. Therefore, even if a downward moment acts on the proximal joint portion by holding the object by the holding mechanism of the arm portion, a braking force for stopping the movement of the proximal joint portion in the pitch direction. It becomes unnecessary to generate. Therefore, it is possible to suppress an increase in the size of the motor or an increase in power consumption for driving the proximal joint portion or stopping the movement in the pitch direction thereof.
  • the robot is configured to be able to be driven in a direction other than the yaw direction to a joint portion other than the proximal joint portion among a plurality of joint portions in the arm portion. Includes joints.
  • the arm portion can have a mechanism having a sufficient degree of freedom.
  • the robot according to the third aspect of the present invention includes a carriage portion and an arm portion.
  • the arm portion is provided with a holding mechanism capable of holding an object.
  • the robot can hold the object by the holding mechanism of the arm portion and move the object.
  • the robot drives the arm portion with the trolley portion stopped.
  • the arm portion can be driven within a predetermined working range determined with reference to the position of the carriage portion. Therefore, when the robot performs the replenishment work, the robot is arranged so that the product shelf to be replenished is located within a predetermined work range.
  • the robot self-propells by the carriage portion to a position suitable for such replenishment work.
  • the predetermined work range may be defined as a range in which the arm portion can be driven due to the structure of the arm portion in the robot.
  • the robot according to the third aspect of the present invention includes a sensor capable of detecting a situation within a predetermined monitoring range and a monitoring unit that monitors the situation within the predetermined monitoring range by the sensor. ..
  • the predetermined work range in the replenishment work as described above is a region located in the direction in which the arm portion extends with respect to the carriage portion.
  • the sensor is provided at a position on the trolley portion opposite to the predetermined working range. For example, assuming that the position where a predetermined work range is formed is the rear side of the robot, the sensor is provided on the front side of the bogie portion of the robot.
  • the predetermined monitoring range in which the situation can be detected by the sensor is a range determined based on the position of the carriage portion.
  • This predetermined monitoring range is a range that does not include at least a part of the predetermined work range in the replenishment work. Then, the monitoring unit monitors the situation within the predetermined monitoring range by the sensor when the arm unit is driven with the trolley unit stopped and when the robot is traveling by the trolley unit.
  • the monitoring unit monitors the situation within the predetermined monitoring range.
  • the predetermined monitoring range does not include at least a part of the predetermined work range. That is, during the execution of the replenishment work, the monitoring unit does not monitor the status of a part or all of the predetermined work range.
  • the person or the object when a person or an object intrudes into a predetermined work range while the robot is performing the replenishment work, the person or the object is generally in the direction in which the product shelf to be replenished is located with respect to the robot.
  • the predetermined work range is approached from the opposite side, that is, the direction opposite to the predetermined work range.
  • the sensor used for monitoring by the monitoring unit and detecting the situation within the predetermined monitoring range is provided at a position opposite to the predetermined working range in the trolley unit. Has been done. Therefore, even if the predetermined monitoring range does not include at least a part of the predetermined work range, the robot can be moved to the predetermined work range from the direction opposite to the predetermined work range with respect to the robot during the execution of the replenishment work. An approaching person or object is likely to be detected by a sensor. Therefore, even if the predetermined monitoring range does not include at least a part of the predetermined work range, the monitoring unit can monitor the surroundings of the robot, which is mainly required during the execution of the replenishment work.
  • the robot when the robot is self-propelled, mainly in order to generate a traveling path of the robot or to avoid a collision with a person or an object existing on the traveling path of the robot, the robot It is necessary to monitor the situation in the driving direction. Therefore, even when the robot is traveling by the trolley unit, the monitoring unit monitors the situation within the predetermined monitoring range.
  • the basic traveling direction of the robot is set to the direction on the side where the sensor is provided in the bogie (direction opposite to the predetermined work range in the replenishment work with respect to the robot).
  • the traveling direction of the robot is included in the monitoring range of. Therefore, the monitoring unit can also monitor the surroundings of the robot, which is mainly required while the robot is running.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a robot according to the present embodiment.
  • the robot 1 is a robot that performs a replenishment operation for replenishing an object (product) on a product shelf in a store.
  • the robot 1 includes a carriage unit 2, a linear motion unit 3, two arm units 4, a camera 6, and a sensor 7.
  • the carriage portion 2 is provided with a traveling device including four wheels 21.
  • the traveling device includes a motor serving as a power source for the four wheels 21, a braking device, and the like.
  • the bogie portion 2 is configured to be able to travel by this traveling device.
  • the robot 1 can self-propell by the carriage unit 2. That is, the robot 1 can self-propell to the position of the product shelf to be replenished with the product.
  • the trolley unit 2 is provided with a sensor 7.
  • the sensor 7 is a sensor that senses a situation within a predetermined monitoring range around the robot 1.
  • a LIDAR Light Detection and Ringing
  • a radar a radar
  • a stereo camera a stereo camera
  • a laser scanner can be used.
  • the direction on which the sensor 7 is installed is set to the front, and the opposite side is set to the rear.
  • only one sensor 7 is provided as a sensor for monitoring the surroundings thereof.
  • the linear motion unit 3 is installed so as to extend in the vertical direction in the carriage unit 2. Arm linear motion portions 30 are provided on both sides of the linear motion portion 3. Further, a camera linear motion unit 31 is provided at the rear portion of the linear motion unit 3. Then, the arm portion 4 is assembled to each of the two arm linear motion portions 30 of the linear motion unit 3 so as to be movable in the vertical direction. Further, the camera 6 is assembled to the camera linear motion unit 31 of the linear motion unit 3 so as to be movable in the vertical direction.
  • the linear motion unit 3 has a built-in drive mechanism for moving each of the two arm units 4 and the camera 6 in the vertical direction.
  • the drive mechanism includes, for example, a linear guide that functions as a guide unit and a ball screw device that functions as a drive unit.
  • the ball screw device is driven to move the arm portion 4 or the camera 6 in the vertical direction along the linear guide.
  • the two arm portions 4 and the camera 6 are configured to be movable independently of each other with respect to the linear motion portion 3 by each drive mechanism.
  • the camera 6 corresponds to the "imaging unit" according to the present invention.
  • the camera 6 is provided at the rear portion of the linear motion portion 3.
  • the two arm portions 4 are provided so as to extend rearward from the linear motion portion 3. Therefore, the work range when the robot 1 performs the replenishment work is the rear side of the robot 1. Therefore, when the robot 1 performs the replenishment work, the robot 1 is arranged so that the rear side of the robot 1 faces the product shelf.
  • FIG. 1 shows a state in which the first arm portion 4a is located in the upper portion of the linear motion portion 3 and the second arm portion 4b is located in the lower portion of the linear motion portion 3.
  • the first arm portion 4a and the second arm portion 4b can move independently of each other with respect to the linear motion portion 3. Therefore, the positional relationship between the first arm portion 4a and the second arm portion 4b is not limited to the positional relationship as shown in FIG.
  • first arm portion 4a may be located in the lower portion of the linear motion portion 3, and the second arm portion 4b may be located in the upper portion of the linear motion portion 3. Further, the first arm portion 4a and the second arm portion 4b may be arranged at the same position in the height direction. Further, the configurations of the two arm portions 4 are the same. Therefore, in the following, when it is not necessary to distinguish between the two arm portions 4, it is simply referred to as the arm portion 4.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the arm portion 4.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a driving direction of each movable portion including a plurality of joint portions in the arm portion 4.
  • the driving directions of the movable portions of the arm portion 4 are indicated by arrows a to i.
  • the arm portion 4 includes a holding mechanism 5, a first link portion 41, a second link portion 42, a third link portion 43, a fourth link portion 44, and a base end portion 45.
  • the holding mechanism 5 is provided at the tip of the arm portion 4.
  • the holding mechanism 5 has a function of holding an object (commodity).
  • the holding mechanism 5 includes two types of mechanisms, a suction mechanism 51 and a hand mechanism 52, as a mechanism for holding the object.
  • the adsorption mechanism 51 has a function of holding the object by adsorbing the object.
  • the hand mechanism 52 has a function of holding the object by grasping the object.
  • the base member 51b of the suction mechanism 51 and the base member 52b of the hand mechanism 52 are connected to the support member 50 connected to the first link portion 41.
  • the base member 51b of the suction mechanism 51 and the base member 52b of the hand mechanism 52 are connected to the wall surfaces of the support member 50 on opposite sides of each other.
  • the suction member 51a is connected to the tip end side of the base member 51b.
  • the suction member 51a is operably connected to the base member 51b in the direction indicated by the arrow a in FIGS. 2 and 3. That is, the suction member 51a is configured to be rotatable with respect to the base member 51b on a plane including the central axis of the base member 51b (or on a plane parallel to the plane including the central axis of the base member 51b).
  • the adsorption member 51a is a member to which the object is adsorbed by sucking the air inside in contact with the object. A compressor for sucking air when the object is sucked on the suction member 51a is built in the support member 50.
  • the base member 52b of the hand mechanism 52 is drivably connected to the support member 50 in the direction indicated by the arrow c in FIGS. 2 and 3. That is, the hand mechanism 52 is configured to be rotatable in the roll direction with respect to the support member 50.
  • three finger portions 52a are connected to the base member 52b.
  • the three finger portions 52a are connected to the base member 52b so as to be driveable in the directions indicated by the arrows b in FIGS. 2 and 3, respectively. That is, each of the three finger portions 52a is placed on a plane including the central axis of the base member 52b (or on a plane parallel to the plane including the central axis of the base member 52b) with respect to the base member 52b. It is configured to be swivelable. As a result, the hand mechanism 52 can sandwich the object between one finger portion 52a and the other two finger portions 52a.
  • a motor for rotating the suction member 51a with respect to the base member 51b a motor for rotating the hand mechanism 52 with respect to the support member 50 in the roll direction, and a base member 52b in the hand mechanism 52.
  • the motors for turning each of the three finger portions 52a are installed inside the holding mechanism 5 (for example, inside the support member 50).
  • the support member 50 of the holding mechanism 5 is driveably connected to one end side of the first link portion 41 in the direction indicated by the arrow d in FIGS. 2 and 3. That is, the holding mechanism 5 includes the support member 50 on the plane including the central axis of the first link portion 41 (or the central axis of the first link portion 41) with respect to the first link portion 41. It is configured to be rotatable (on a plane parallel to the plane).
  • the suction mechanism 51 and the hand mechanism 52 are provided with a mechanism for holding the object by rotating the holding mechanism 5 with respect to the first link portion 41 in the direction indicated by the arrow d in FIG.
  • the hand mechanism 52 is used as a mechanism for holding the object, the holding mechanism 5 is rotated so that the hand mechanism 52 is located on the tip end side of the arm portion 4.
  • the holding mechanism 5 is configured to be able to switch between the two types of mechanisms, the suction mechanism 51 and the hand mechanism 52, so that more types of objects can be held by the holding mechanism 5. Therefore, it is possible for the robot 1 to replenish the product shelves with more types of objects.
  • Which of the suction mechanism 51 and the hand mechanism 52 is used as the mechanism for holding the object can be set in advance according to the type of the object.
  • a motor for rotating the holding mechanism 5 with respect to the first link portion 41 is also installed inside the holding mechanism 5.
  • the other end side of the first link portion 41 is connected to one end side of the second link portion 42.
  • the first link portion 41 is driveably connected to the second link portion 42 in the direction indicated by the arrow e in FIGS. 2 and 3. That is, the first link portion 41 is configured to be rotatable in the roll direction with respect to the second link portion 42.
  • the other end side of the second link portion 42 is connected to one end side of the third link portion 43.
  • the second link portion 42 is driveably connected to the third link portion 43 in the direction indicated by the arrow f in FIGS. 2 and 3. That is, the second link portion 42 is configured to be able to turn in the yaw direction with respect to the third link portion 43.
  • the other end side of the third link portion 43 is connected to one end side of the fourth link portion 44.
  • the third link portion 43 is driveably connected to the fourth link portion 44 in the direction indicated by the arrow g in FIGS. 2 and 3. That is, the third link portion 43 is configured to be rotatable in the yaw direction with respect to the fourth link portion 44.
  • the other end side of the fourth link portion 44 is connected to the base end portion 45.
  • the fourth link portion 44 is driveably connected to the base end portion 45 in the direction indicated by the arrow h in FIGS. 2 and 3. That is, the fourth link portion 44 is configured to be rotatable with respect to the base end portion 45 in the yaw direction.
  • the base end portion 45 of the arm portion 4 is assembled to the linear moving portion 30 for the arm of the linear moving portion 3 so as to be movable in the direction indicated by the arrow i in FIGS. 2 and 3, that is, in the vertical direction.
  • the connecting portion between the holding mechanism 5 and the first link portion 41 forms the first joint portion 40a of the arm portion 4.
  • the connecting portion between the first link portion 41 and the second link portion 42 forms the second joint portion 40b of the arm portion 4.
  • the connecting portion between the second link portion 42 and the third link portion 43 forms the third joint portion 40c of the arm portion 4.
  • the connecting portion between the third link portion 43 and the fourth link portion 44 forms the fourth joint portion 40d of the arm portion 4.
  • the connecting portion between the fourth link portion 44 and the base end portion 45 forms the fifth joint portion 40e of the arm portion 4.
  • the fifth joint portion 40e is the joint portion on the most proximal side of the plurality of joint portions.
  • the fifth joint portion 40e, the fourth joint portion 40d, and the third joint portion 40f are oriented in the yaw direction (that is, in the moving direction (vertical direction) of the arm portion 4 with respect to the linear motion portion 3). It is a joint that can be driven only in the direction of turning on a plane that intersects vertically. Further, the second joint portion 40b is a joint portion configured to be driveable only in the roll direction (that is, the direction of rotation around the axis of the arm portion 4).
  • first joint portion 40a is configured to be driveable only in a direction of turning on a plane including the rotation axis of the second joint portion 40b (or on a plane parallel to the plane including the rotation axis of the second joint portion 40b). It is a joint part that has been removed.
  • the fifth joint portion 40e corresponds to the "base end joint portion” according to the present invention.
  • the second joint portion 40b corresponds to the “roll joint portion” according to the present invention.
  • the first joint portion 40a corresponds to the "swivel joint portion” according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the control device 200 for controlling the robot 1.
  • the control device 200 is composed of a computer provided on the carriage unit 2. Then, by executing a predetermined control program by the computer constituting the control device 200, each functional unit shown in FIG. 4 is realized.
  • the control device 200 includes an arm control unit 201, a camera control unit 202, an image processing unit 203, a monitoring unit 204, and a travel control unit 205.
  • the arm control unit 201 has a function of controlling two arm units 4.
  • the arm control unit 201 controls the vertical movement of each arm unit 4 with respect to the linear motion unit 3 and the movement of the holding mechanism 5 and each joint portion in each arm unit 4. That is, the arm control unit 201 controls a motor (for example, a motor for driving the ball screw device) included in the drive mechanism for moving each arm unit 4 in the vertical direction, which is built in the linear motion unit 3. Generate a control signal to do so.
  • a motor for example, a motor for driving the ball screw device
  • the arm control unit 201 generates a control signal for controlling the motor that drives the holding mechanism 5 provided in each arm unit 4 and the motor that drives each of the plurality of joint portions in each arm unit 4. .. Then, the arm control unit 201 transmits the generated control signal to the motor to be controlled via the driver. As described above, the arm control unit 201 independently controls the first arm unit 4a and the second arm unit 4b.
  • the camera control unit 202 has a function of controlling the vertical movement of the camera 6 with respect to the linear motion unit 3 and the operation of the camera 6.
  • the camera control unit 202 is a control signal for controlling a motor included in a drive mechanism for moving the camera 6 in the vertical direction, which is built in the linear motion unit 3, and a control signal for controlling the operation of the camera 6. To generate. Then, the camera control unit 202 transmits the generated control signal to the motor to be controlled or the camera 6 via the driver.
  • the camera 6 is controlled by the camera control unit 202, so that the state of the product shelf to be replenished is imaged. To.
  • the image processing unit 203 has a function of performing predetermined image processing on the image captured by the camera 6.
  • the image processing unit 203 acquires image data related to the image captured by the camera 6. Further, the image processing unit 203 generates shelf information which is information indicating the state of the product shelf by executing a predetermined image processing on the acquired image data.
  • the shelf information generated by the image processing unit 203 is input to the arm control unit 201. Then, the arm control unit 201 generates a control signal for controlling each arm unit 4 based on the input shelf information.
  • the monitoring unit 204 has a function of monitoring the situation within a predetermined monitoring range around the robot 1 by using the sensor 7.
  • the monitoring unit 204 detects the environment around the robot 1 based on the information regarding the situation within the predetermined monitoring range obtained by sensing by the sensor 7. For example, the monitoring unit 204 detects a person or an object existing within a predetermined monitoring range. Then, during the execution of the replenishment work by the robot 1, the information indicating the environment around the robot 1 detected by the monitoring unit 204 is input to the arm control unit 201.
  • the arm control unit 201 stops the operation of both arm portions 4. As a result, if a person or an object intrudes into the predetermined monitoring range during the execution of the replenishment work by the robot 1, the operation of the arm portion 4 is stopped.
  • the travel control unit 205 has a function of controlling the travel device of the carriage unit 2 when the robot 1 travels.
  • information indicating the surrounding environment of the robot 1 detected by the monitoring unit 204 is input to the traveling control unit 205.
  • the travel control unit 205 generates a control signal for controlling the travel device of the carriage unit 2 based on the information acquired from the monitoring unit 204. For example, when information indicating that a person or an object exists within a predetermined monitoring range is input from the monitoring unit 204 to the traveling control unit 205 while the robot 1 is traveling, the robot 1 may perform the traveling control unit 205. Generates a control signal that avoids the person or object. Then, the travel control unit 205 transmits the generated control signal to the travel device via the driver.
  • the surroundings of the robot 1 are monitored when the robot 1 is traveling by using the sensor 7 that monitors the surroundings of the robot 1 during the execution of the replenishment work by the robot 1. Is also done.
  • a sensor for monitoring the surroundings of the robot 1 when the robot 1 is traveling may be provided in the robot 1 separately from the sensor 7.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state of the robot 1 during the replenishment work.
  • the product shelves to be replenished with products are provided with three shelves (upper shelf, middle shelf, lower shelf) in the height direction. Then, the robot 1 replenishes the product A to the lower shelf by the first arm portion 4a, and replenishes the product B to the upper shelf by the second arm portion 4b.
  • the robot 1 first moves the camera 6 to the position of the lower shelf and images the situation of the lower shelf with the camera 6. Then, the robot 1 controls the first arm portion 4a that holds the product A by the holding mechanism 5 based on the image showing the state of the lower shelf. That is, the robot 1 moves the first arm portion 4a holding the product A by the holding mechanism 5 to the position of the lower shelf, and then arranges the product A on the lower shelf by controlling the first arm portion 4a. To do. In FIG. 5, the hand mechanism 52 of the holding mechanism 5 is used to hold the product A.
  • the robot 1 immediately moves the camera 6 to the position of the upper shelf after capturing the situation of the lower shelf with the camera 6. That is, the robot 1 moves the camera 6 upward while the control of the first arm portion 4a is being executed. Then, the robot 1 captures the situation of the upper shelf by the camera 6.
  • the robot 1 moves the camera 6 to the position of the middle shelf before moving it to the position of the upper shelf, and the camera 6 checks the status of the middle shelf. You may take an image.
  • the robot 1 controls the second arm portion 4b holding the product B by the holding mechanism 5 based on the image showing the situation of the upper shelf. That is, the robot 1 moves the second arm portion 4b holding the product B by the holding mechanism 5 to the position of the upper shelf, and then arranges the product B on the upper shelf by controlling the second arm portion 4b. To do. In FIG. 5, the product B is held by using the suction mechanism 51 of the holding mechanism 5.
  • the first arm portion 4a, the second arm portion 4b, and the camera 6 are configured to be movable independently of each other with respect to the linear motion portion 3. Therefore, as shown in FIG. 5, when the product shelves have a plurality of shelves in the height direction, the situation of one shelf is imaged by the camera 6, and then the position of one shelf is set based on the captured image.
  • the arm portion 4 of the camera 6 can be moved to start replenishing the product on one shelf, and the camera 6 can be moved to the position of another shelf. Further, after the situation of the other shelves is imaged by the camera 6, the other arm portion 4 can be moved to the position of the other shelves based on the captured images to start replenishing the products to the other shelves. .. That is, in the robot 1, based on the image captured by the camera 6, each of the two arm portions 4 can be simultaneously driven with regions having different height directions as work targets. Therefore, the products can be efficiently replenished on each shelf of the product shelves.
  • the arm portion 4 of the robot 1 has a plurality of joint portions (first joint portion 40a, second joint portion 40b, third joint portion 40c, fourth joint portion 40d, and fifth joint portion 40e).
  • first joint portion 40a first joint portion 40a, second joint portion 40b, third joint portion 40c, fourth joint portion 40d, and fifth joint portion 40e.
  • the arm portion 4 enables more flexible work.
  • FIG. 6 when the object (commodity) is held by the holding mechanism 5 of the arm portion 4, a downward moment acts on each joint portion of the arm portion 4.
  • the moment acting on the joint portion located on the proximal end side of the arm portion 4 is larger than the moment acting on the joint portion located on the distal end side of the arm portion 4.
  • the joint portion having the largest acting moment that is, the fifth joint portion 40e, which is the joint portion on the most proximal side in the arm portion 4, is configured to be driveable only in the yaw direction. That is, the fifth joint portion 40e is not configured to be driveable in the pitch direction. According to this, even if a downward moment acts on the fifth joint portion 40e due to the product being held by the holding mechanism 5 of the arm portion 4, the movement of the fifth joint portion 40e in the pitch direction (that is, that is). It is not necessary to generate a braking force for stopping the movement of the fourth link portion 44 so as to rotate with respect to the base end portion 45. Therefore, it is possible to suppress an increase in the size of the motor or an increase in power consumption for driving the fifth joint portion 40e or stopping the movement in the pitch direction thereof.
  • the second joint portion 40b is configured to be driveable in the roll direction.
  • the first joint portion 40a which is the most distal joint portion (that is, the joint portion located on the distal end side of the second joint portion 40b), rotates the axis of rotation of the second joint portion 40b. It is configured to be driveable in a direction of turning on a plane including the plane (or on a plane parallel to the plane including the rotation axis of the second joint portion 40b).
  • the arm portion 4 can be a mechanism having a sufficient degree of freedom.
  • the robot 1 not only the fifth joint portion 40e but also the fourth joint portion 40d and the third joint portion 40c can be driven only in the yaw direction. That is, the fourth joint portion 40d and the third joint portion 40c are also not configured to be driveable in the pitch direction. Therefore, even if a downward moment acts on the fourth joint portion 40d and the third joint portion 40c by holding the object (commodity) by the holding mechanism 5 of the arm portion 4, these joint portions 40c and 40d It is also unnecessary to generate a braking force for stopping the movement of the pitch direction. Therefore, it is also possible to suppress an increase in the size of the motor or an increase in power consumption for driving the fourth joint portion 40d and the third joint portion 40c and stopping their movement in the pitch direction. ..
  • the arm portion 4 can be miniaturized as compared with the case where the joint portion whose drive direction is restricted to the yaw direction is only the fifth joint portion 40e. , Power consumption associated with replenishment work can also be reduced.
  • the fourth joint portion 40d and the third joint portion 40c are also configured to be driveable only in the yaw direction.
  • the number of arm portions 4 included in the robot 1 is not limited to two.
  • the robot 1 may include three or more arm portions 4 that are independently controlled.
  • the linear motion unit 3 is rotatably installed with respect to the carriage unit 2.
  • the carriage unit 2 has a built-in rotating device for rotating the linear motion unit 3 in the direction around the axis.
  • the rotating device includes a motor and the like. By controlling the rotating device by the control device 200, the linear motion unit 3 rotates with respect to the bogie unit 2.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of the control device 200 for controlling the robot 1 in the present embodiment.
  • the control device 200 controls the linear motion unit in addition to the arm control unit 201, the camera control unit 202, the image processing unit 203, the monitoring unit 204, and the travel control unit 205.
  • the unit 206 is provided.
  • the linear motion unit control unit 206 has a function of controlling a rotating device for rotating the linear motion unit 3 with respect to the carriage unit 2.
  • the linear motion unit control unit 206 generates a control signal for controlling the rotating device. Then, the linear motion unit control unit 206 transmits the generated control signal to the rotating device via the driver.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state of the robot 1 when performing replenishment work in the present embodiment.
  • the robot 1 when the robot 1 performs the replenishment work of replenishing the product shelves, the robot 1 first lays itself on the product shelves as shown in the upper figure of FIG. That is, the robot 1 is arranged so that the side portion of the robot 1 faces the product shelf.
  • the linear motion unit 3 is rotated with respect to the carriage unit 2 while the arm unit 4 holds the product to be replenished in the product shelf.
  • the linear motion unit 3 is rotated so that the direction in which the arm portion 4 extends with respect to the linear motion unit 3 is the direction in which the product shelf is located. Therefore, in the lower figure of FIG. 8, the linearly moving portion 3 is rotated 90 ° clockwise with respect to the carriage portion 2. As a result, the work range when the robot 1 performs the replenishment work becomes the side side of the robot 1.
  • the working range of the robot 1 is limited to the rear side of the robot 1.
  • the side side of the robot 1 can be set as the working range of the robot 1. Then, since the work range of the robot 1 is on the side side of the robot 1, the product is placed on the product shelf by the shorter arm portion 4 as compared with the case where the work range is on the rear side of the robot 1. It becomes possible.
  • the arm portion 4 is more squeezed.
  • the length can be short.
  • Moment can be made smaller. Therefore, it is possible to further suppress an increase in the size of the motor or an increase in power consumption for driving each joint portion of the arm portion 4 or stopping the movement in the pitch direction thereof.
  • the configuration of the robot according to this embodiment is the same as that of the first embodiment. Further, in the present embodiment, the robot 1 monitors the surroundings using the sensor 7.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a state of the robot 1 during the replenishment work.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a state of the running robot 1.
  • the upper figures of FIGS. 9 and 10 show the robot 1 as viewed from above.
  • the lower views of FIGS. 9 and 10 show the robot 1 viewed from the side.
  • the region Es surrounded by the alternate long and short dash line represents a predetermined monitoring range.
  • the area Ew surrounded by a broken line in the upper part of FIG. 9 represents a predetermined work range which is a range in which the two arm portions 4 can be driven in the replenishment work.
  • the robot 1 when the robot 1 performs the replenishment work, the robot 1 is arranged so that the rear side of the robot 1 faces the product shelf. Therefore, in the replenishment work, the work direction in which the robot 1 drives the two arm portions 4 to perform the work is the direction toward the rear of the robot 1.
  • the work direction when the robot 1 performs the replenishment work is represented by a white arrow.
  • the robot 1 places the product on the product shelf by extending the arm unit 4 holding the product by the holding mechanism 5 in the working direction while the trolley unit 2 is stopped. At this time, the two arm portions 4 can be driven within a predetermined working range Ew. Therefore, as shown in FIG. 5, when the robot 1 performs the replenishment work, the robot 1 is arranged so that the product shelf to be replenished is located within the predetermined work range Ew.
  • the predetermined work range Ew is a range determined based on the position of the bogie portion 2 during the replenishment work (more specifically, the position of the linear motion portion 3 to which the base end sides of the two arm portions 4 are assembled). Is. In the example shown in FIG.
  • the predetermined working range Ew of the robot 1 is a range of 180 ° centered on the linear motion portion 3 to which the base end sides of the two arm portions 4 are assembled.
  • the predetermined working range Ew of the robot 1 is not necessarily limited to 180 °.
  • the predetermined monitoring range Es is performed by the sensor 7 provided at a position opposite to the predetermined work range Ew in the carriage portion 2 (that is, the front side of the robot 1).
  • the situation inside is sensed.
  • the situation within the predetermined monitoring range Es is monitored by the monitoring unit 204 of the control device 200.
  • the predetermined monitoring range Es is a range determined based on the position of the carriage portion 2 (more specifically, the position where the sensor 7 is provided in the carriage portion 2).
  • the predetermined monitoring range Es of the robot 1 is a range of 270 ° around the position where the sensor 7 is provided in the carriage portion 2.
  • the sensor 7 does not sense the entire circumference (360 °) of the robot 1. Therefore, as shown in FIG. 5, the predetermined monitoring range Es of the robot 1 does not include at least a part of the predetermined working range Ew of the robot 1. That is, during the execution of the replenishment work, the monitoring unit 204 of the control device 200 does not monitor the status of a part or all of the predetermined work range Ew.
  • the person or the object is generally said to be the same.
  • the sensor 7 is provided at a position on the carriage portion 2 opposite to the predetermined work range Ew.
  • the predetermined work range Ew is determined from the direction opposite to the predetermined work range Ew with respect to the robot 1 during the execution of the replenishment work.
  • the sensor 7 can detect a person or an object approaching the working range Ew. Therefore, even if the predetermined monitoring range Es does not include at least a part of the predetermined work range Ew, the monitoring unit 204 can monitor the surroundings of the robot 1 which is mainly required during the execution of the replenishment work. ..
  • the predetermined monitoring range Es (that is, the sensing range of the sensor 7) is not necessarily limited to 270 ° as shown in FIG. However, in order to detect a person or an object approaching the predetermined work range Ew with high accuracy when the robot 1 is performing the replenishment work, the predetermined monitoring range Es is at least a part of the predetermined work range Ew. It is preferable that the range does not include the above, and is 180 ° or more around the position where the sensor 7 is provided in the carriage portion 2. If the predetermined monitoring range Es is 180 ° or more around the position where the sensor 7 is provided in the carriage portion 2, the predetermined monitoring range Es is determined from the direction opposite to the predetermined work range Ew with respect to the robot 1. A person or an object approaching the working range Ew can be detected by the sensor 7.
  • the basic traveling direction of the robot 1 is set to the side where the sensor 7 is provided in the trolley unit 2 (in front of the robot 1).
  • the direction is (side).
  • the basic traveling direction of the robot 1 is represented by a white arrow.
  • the robot When the robot 1 is self-propelled, the robot is mainly used to generate a traveling path of the robot 1 or to avoid a collision with a person or an object existing on the traveling path of the robot 1. It is necessary to monitor the situation in the traveling direction of 1. Therefore, even when the robot 1 is traveling by the carriage unit 2, the sensor 7 senses the situation within the predetermined monitoring range Es. As a result, the situation within the predetermined monitoring range Es is monitored by the monitoring unit 204 of the control device 200. At this time, as shown in FIG. 10, by setting the basic traveling direction of the robot 1 to the direction on the side of the carriage 2 where the sensor 7 is provided, the robot 1 can be within a predetermined monitoring range Es. The traveling direction will be included. Therefore, the monitoring unit 204 can also monitor the surroundings of the robot 1, which is mainly required while the robot 1 is running.
  • the robot 1 may need to travel toward the rear of the robot 1.
  • the side of the carriage 2 where the sensor 7 is provided is once directed to the direction in which the robot 1 should travel, and the sensor 7 senses the situation in the direction in which the robot 1 should travel. After that, the robot 1 is inverted and then the robot 1 is run toward the rear thereof.
  • the configuration according to the present embodiment even if the configuration is not such that the entire circumference of the robot 1 is monitored, either when the robot 1 performs replenishment work or when the robot 1 is self-propelled. Also, it is possible to monitor the surroundings of the robot 1 which is necessary for ensuring safety. Further, the robot 1 may be provided with only one sensor for monitoring the surroundings thereof. Therefore, according to the configuration according to the present embodiment, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the robot is provided with a plurality of sensors for monitoring the surroundings thereof.

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Abstract

本発明に係るロボットは、台車部と、台車部において上下方向に延びるように設置された直動部と、直動部に上下方向に移動可能に組付けられた少なくとも二つのアーム部と、直動部に上下方向に移動可能に組付けられた撮像部と、を備えている。そして、ロボットにおいて、各アーム部と、撮像部とが、直動部に対して互いに独立して移動可能である。また、ロボットにおいて、撮像部によって撮像された画像に基づいて各アーム部が互いに独立して制御される。

Description

ロボット
 本発明は、対象物を保持可能な保持機構が設けられたアーム部を備えたロボットに関する。
 スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗においては、様々な商品が陳列された商品棚が設置されている。そして、ユーザ(店舗利用者)は、目当ての商品を商品棚から取り上げて、該商品を購入する。そのため、店舗においては、ユーザがある商品を購入することで、商品棚に陳列されている該商品の数が減少したり、または、商品棚から該商品がなくなったりした場合、該商品を該商品棚に補充する必要がある。
 一方、近年においては、ユーザの利便性向上等を目的として、店舗における商品の自動販売システムに関する様々な技術が開発されている。例えば、特許文献1には、店舗において、ユーザが購入を希望する商品のコードをリーダで読み取るとともに、読み取られたコードに対応する商品を商品棚(収納ケース)から取り出した上で、商品引渡機まで該商品を搬送する自動販売システムに関する技術が開示されている。また、この特許文献1に記載のシステムでは、商品棚から商品を取り出すための商品取出装置が該商品棚の正面に設置されている。この商品取出装置は、商品棚に対して縦方向および横方向に移動可能であり、ホストコンピュータによって指定された商品を商品棚から取り出す。さらに、この商品取出装置は、ホストコンピュータからの指令に基づき、商品棚に対する商品の補充も逐次行う。このとき、商品取出装置は、補充用の商品が置かれている商品補充ケースの棚から商品を取り出して、該商品を商品棚に補充する。
特開平8-161406号公報
 上記のように、店舗における商品棚への商品の補充を、店員に代えて、ロボット等の商品補充装置を用いて行うことが望まれている。しかしながら、例えば特許文献1に記載されているような商品補充装置を設置する場合、商品取出装置を商品棚全面に対して縦方向および横方向に移動させるためのスペースや設備が必要となり、設備の大型化を招く虞がある。そこで、本発明は、店舗における商品棚への商品の補充を好適に行うことが可能な技術を提供することを目的とする。
 本発明の第1の態様に係るロボットは、
 走行機能を有する台車部と、
 前記台車部において上下方向に延びるように設置された直動部と、
 対象物を保持可能な保持機構が先端側に設けられ、且つ、基端側が前記直動部にそれぞれ上下方向に移動可能に組付けられた、少なくとも二つのアーム部と、
 前記直動部に上下方向に移動可能に組付けられた撮像部と、
 を備え、
 各アーム部と、前記撮像部とが、前記直動部に対して互いに独立して移動可能であって、
 前記撮像部によって撮像された画像に基づいて各アーム部が互いに独立して制御される。
 本発明の第2の態様に係るロボットは、
 走行機能を有する台車部と、
 前記台車部において上下方向に延びるように設置された直動部と、
 対象物を保持可能な保持機構が先端側に設けられ、且つ、基端側が前記直動部に上下方向に移動可能に組付けられたアーム部と、を備え、
 前記アーム部が複数の関節部を有し、
 前記アーム部における前記複数の関節部のうち最も基端側の関節部である基端関節部がヨー方向にのみ駆動可能に構成されており、且つ、
 前記複数の関節部のうちの前記基端関節部の以外の関節部にヨー方向以外の方向に駆動可能に構成された関節部が含まれている。
 本発明の第3の態様に係るロボットは、
 走行機能を有する台車部と、
 対象物を保持可能な保持機構が先端側に設けられたアーム部と、を備えたロボットであって、
 前記アーム部が、前記台車部の位置を基準として定まる所定の作業範囲内において駆動可能であり、
 前記台車部における前記所定の作業範囲とは反対側の位置に設けられたセンサであって、前記台車部の位置を基準として定まる、前記所定の作業範囲の少なくとも一部を含まない所定の監視範囲内の状況を検知可能なセンサと、
 前記台車部が停止した状態で前記アーム部が駆動している時、および、前記ロボットが前記台車部によって走行している時に、前記センサによって前記所定の監視範囲内の状況を監視する監視部と、をさらに備える。
 本発明によれば、店舗における商品棚への商品の補充を好適に行うことができる。
実施形態に係るロボットの概略構成を示す図である。 アーム部の概略構成を示す図である。 アーム部における各可動部の駆動方向を説明するための図である。 ロボットを制御するための制御装置の機能構成を示すブロック図である。 補充作業中のロボットの様子を示す図である。 ロボットにおいてアーム部の保持機構によって商品が保持されている状態を示す図である。 ロボットを制御するための制御装置の機能構成を示すブロック図である。 補充作業を行うときのロボットの様子を示す図である。 補充作業中のロボットの様子を示す図である。 走行中のロボットの様子を示す図である。
 本発明の第1の態様および第2の態様に係るロボットは、台車部、直動部、およびアーム部、を備えている。台車部は走行機能を備えている。ロボットは、この台車部によって自走可能である。また、アーム部には、対象物を保持可能な保持機構が設けられている。ロボットは、このアーム部の保持機構によって対象物(すなわち、商品棚に補充する商品)を保持し、該対象物を移動させることが可能である。
 また、直動部は、台車部において上下方向に延びるように設置されている。そして、直動部にはアーム部の基端側が上下方向に移動可能に組付けられている。つまり、ロボットにおいては、直動部に対してアーム部が上下方向に移動可能である。このような構成によれば、商品棚が高さ方向に複数の棚を有する場合に、ロボットにおいて、保持機構によって対象物(商品)を保持したアーム部を上下方向に移動させることによって、各棚に該対象物を補充することが可能となる。
 そして、本発明の第1の態様に係るロボットは、少なくとも二つのアーム部を備えている。さらに、本発明の第1の態様に係るロボットは撮像部を備えている。また、直動部には、少なくとも二本のアーム部がそれぞれ上下方向に移動可能に組付けられている。また、直動部には、撮像部が上下方向に移動可能に組付けられている。ここで、各アーム部と、撮像部とは、直動部に対して互いに独立して移動可能である。そして、撮像部によって撮像された画像に基づいて各アーム部が互いに独立して制御される。
 上記構成によれば、商品棚が高さ方向に複数の棚を有する場合に、撮像部を直動部に対して上下方向に移動させることによって、各棚の状態を該撮像部によって撮像することができる。そして、撮像部によって撮像された画像に基づいて、少なくとも二つのアーム部それぞれを、高さ方向が異なる領域を作業対象として同時に駆動させることが可能となる。そのため、商品棚の各棚に対象物(商品)を効率的に補充することができる。
 また、本発明の第2の態様に係るロボットにおいては、アーム部が複数の関節部を有している。そして、アーム部における複数の関節部のうち最も基端側の関節部である基端関節部がヨー方向にのみ駆動可能に構成されている。また、アーム部における複数の関節部のうちの基端関節部の以外の関節部にヨー方向以外の方向に駆動可能に構成された関節部が含まれている。
 ロボットにおいてアーム部に複数の関節部を設けることで、該アーム部を自由度の高い機構とすることができる。これにより、対象物(商品)を商品棚に補充する際に、アーム部によってよりフレキシブルな作業を行うことが可能となる。ここで、アーム部の保持機構によって対象物が保持されている状態では、該アーム部の各関節部に対して下方向のモーメントが作用する。このとき、アーム部の基端側に位置する関節部に作用するモーメントは、該アーム部の先端側に位置する関節部に作用するモーメントよりも大きくなる。したがって、仮に、アーム部における基端関節部がピッチ方向に駆動可能に構成されていると、該アーム部の保持機構によって対象物が保持されている状態で該基端関節部のピッチ方向の動きを停止させておく場合(基端関節部を固定させておく場合)に、より大きな制動力を生じさせることが必要となる。そのため、基端関節部を駆動させたり、そのピッチ方向の動きを停止させたりするための、モータの大型化または消費電力の増加を招く虞がある。
 これに対し、本発明の第2の態様に係るロボットでは、上記のように、基端関節部がヨー方向にのみ駆動可能に構成されている。つまり、基端関節部が、ピッチ方向に駆動可能には構成されていない。したがって、アーム部の保持機構によって対象物が保持されることで基端関節部に下方向のモーメントが作用したとしても、該基端関節部のピッチ方向の動きを停止させておくための制動力を発生させることが不要となる。そのため、基端関節部を駆動させたり、そのピッチ方向の動きを停止させたりするための、モータの大型化または消費電力の増加を抑制することができる。また、本発明の第2の態様に係るロボットでは、上記のように、アーム部における複数の関節部のうちの基端関節部の以外の関節部にヨー方向以外の方向に駆動可能に構成された関節部が含まれている。これにより、基端関節部がヨー方向にのみ駆動可能な構成であったとしても、アーム部を十分な自由度を有する機構とすることができる。
 また、本発明の第3の態様に係るロボットは、台車部、およびアーム部、を備えている。アーム部には、対象物を保持可能な保持機構が設けられている。ロボットは、このアーム部の保持機構によって対象物を保持し、該対象物を移動させることが可能である。
 そして、ロボットが、商品棚に商品を補充する補充作業を行うときには、該ロボットは、台車部を停止させた状態でアーム部を駆動させる。このとき、アーム部は、台車部の位置を基準として定まる所定の作業範囲内において駆動可能である。そのため、ロボットが補充作業を行うときには、補充対象の商品棚が所定の作業範囲内に位置するように、該ロボットが配置される。また、ロボットは、このような補充作業に適した位置まで、台車部によって自走する。なお、所定の作業範囲は、ロボットにおけるアーム部の構造上、該アーム部が駆動可能な範囲として定められてもよい。
 また、本発明の第3の態様に係るロボットは、所定の監視範囲内の状況を検知可能なセンサと、該センサによって該所定の監視範囲内の状況を監視する監視部と、を備えている。ここで、上記のような、補充作業における所定の作業範囲は、台車部に対して、アーム部が延びる向きに位置する領域である。そして、ロボットにおいて、センサは、台車部における所定の作業範囲とは反対側の位置に設けられている。例えば、所定の作業範囲が形成される位置をロボットの後方とすると、センサは、ロボットの台車部における前方側に設けられる。また、センサによってその状況を検知可能な所定の監視範囲は、台車部の位置を基準として定まる範囲である。この所定の監視範囲は、補充作業における所定の作業範囲の少なくとも一部を含まない範囲である。そして、監視部は、台車部が停止した状態でアーム部が駆動している時、および、ロボットが台車部によって走行している時に、センサによって所定の監視範囲内の状況を監視する。
 上記のように、ロボットが補充作業を行う時には、監視部によって所定の監視範囲内の状況が監視される。ただし、所定の監視範囲には所定の作業範囲の少なくとも一部が含まれていない。つまり、補充作業の実行中において、監視部は、所定の作業範囲の一部または全部の状況を監視はしない。しかしながら、ロボットが補充作業を行っているときに所定の作業範囲内に人または物体が浸入するような場合、人または物体は、概ね、該ロボットに対して、補充対象の商品棚が位置する方向とは反対側、すなわち、所定の作業範囲とは反対側の方向から該所定の作業範囲に近づいてくることになる。ここで、上述したように、ロボットにおいて、監視部による監視に用いられるセンサであって所定の監視範囲内の状況を検知するセンサは、台車部における所定の作業範囲とは反対側の位置に設けられている。そのため、所定の監視範囲に所定の作業範囲の少なくとも一部が含まれていなくとも、補充作業の実行中において、ロボットに対して所定の作業範囲とは反対側の方向から該所定の作業範囲に近づいてくる人または物体については、センサによって検知できる可能性が高い。したがって、所定の監視範囲に所定の作業範囲の少なくとも一部が含まれていなくとも、補充作業の実行中において主に必要となるロボットの周囲の監視を監視部によって行うことができる。
 また、ロボットが自走する際には、該ロボットの走行経路を生成するため、または、該ロボットの走行経路上に存在する人または物体との衝突を回避するために、主に、該ロボットの走行方向の状況を監視する必要がある。そのため、ロボットが台車部によって走行する時にも、監視部によって所定の監視範囲内の状況が監視される。このとき、ロボットの基本的な走行方向を、台車部においてセンサが設けられている側の方向(ロボットに対して、補充作業における所定の作業範囲とは反対側の方向)とすることで、所定の監視範囲内に該ロボットの走行方向が含まれることになる。したがって、ロボットの走行中において主に必要となる該ロボットの周囲の監視も監視部によって行うことができる。
 このように、上記構成によれば、ロボットの全周囲を監視するような構成でなくとも、該ロボットが補充作業を行う時および該ロボットが自走する時のいずれにおいても、安全性を確保するために必要となるロボットの周囲の監視を行うことができる。したがって、補充作業を行うロボットであり且つ自走するロボットの周囲をより好適に監視することが可能となる。
 以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
 <第1実施形態>
 図1は、本実施形態に係るロボットの概略構成を示す図である。ロボット1は、店舗における商品棚への対象物(商品)を補充する補充作業を行うロボットである。ロボット1は、台車部2、直動部3、二つのアーム部4、カメラ6、およびセンサ7を備えている。台車部2には、4つの車輪21を含む走行装置が設けられている。走行装置には、4つの車輪21の動力源となるモータ、およびブレーキ装置等が含まれる。台車部2は、この走行装置によって走行可能に構成されている。そして、ロボット1は、この台車部2によって自走可能である。つまり、ロボット1は、商品の補充対象となる商品棚の位置まで自走することができる。
 また、台車部2にはセンサ7が設けられている。センサ7は、ロボット1の周囲における所定の監視範囲内の状況をセンシングするセンサである。センサ7としては、例えば、LIDAR(Light Detection and Ranging)、レーダ、ステレオカメラ、またはレーザスキャナを用いることができる。なお、ここでは、説明のための便宜上、図1に示す台車部2において、センサ7が設置されている側の方向を前方とし、その反対側を後方とする。なお、ロボット1においては、その周囲を監視するセンサとしてはセンサ7が一つのみ設けられている。
 直動部3は、台車部2において上下方向に延びるように設置されている。直動部3の両側方部にはアーム用直動部30が設けられている。また、直動部3の後方部にはカメラ用直動部31が設けられている。そして、直動部3の二つのアーム用直動部30それぞれにアーム部4が上下方向に移動可能に組付けられている。また、直動部3のカメラ用直動部31にはカメラ6が上下方向に移動可能に組付けられている。直動部3には、二つのアーム部4およびカメラ6それぞれを上下方向に移動させるための駆動機構が内蔵されている。駆動機構は、例えば、案内部として機能するリニアガイドと、駆動部として機能するボールねじ装置とを備えて構成される。この場合、ボールねじ装置が駆動することで、アーム部4またはカメラ6がリニアガイドに沿って上下方向に移動する。そして、それぞれの駆動機構によって、二つのアーム部4と、カメラ6とは、直動部3に対して互いに独立して移動可能に構成されている。なお、本実施例においては、カメラ6が、本発明に係る「撮像部」に相当する。また、上記のように、カメラ6は直動部3の後方部に設けられている。また、図1に示すように、二つのアーム部4は直動部3から後方側に延びるように設けられている。そのため、ロボット1が補充作業を行う際の作業範囲は該ロボット1の後方側となる。したがって、ロボット1が補充作業を行う際には、該ロボット1の後方側が商品棚に対向する向きに該ロボット1が配置される。
 なお、以下において、二つのアーム部4を区別して説明する場合には、一方のアーム部4を第1アーム部4aと称し、他方のアーム部4を第2アーム部4bと称する。図1は、第1アーム部4aが直動部3における上方部に位置し、第2アーム部4bが直動部3における下方部に位置する様子を示している。ただし、上述したように、第1アーム部4aと第2アーム部4bとは直動部3に対して互いに独立して移動可能である。そのため、第1アーム部4aと第2アーム部4bとの位置関係は図1に示すような位置関係に限られない。つまり、第1アーム部4aが直動部3における下方部に位置し、第2アーム部4bが直動部3における上方部に位置する状態にもなり得る。また、第1アーム部4aと第2アーム部4bとが高さ方向において同一の位置に配置された状態にもなり得る。また、二つのアーム部4の構成は同一である。そのため、以下において、二つのアーム部4を区別する必要がない場合は、単にアーム部4と称する。
 (アーム部の概略構成)
 ここで、アーム部4の概略構成について、図1に加え、図2および図3に基づいて説明する。図2は、アーム部4の概略構成を示す図である。図3は、アーム部4における、複数の関節部を含む各可動部の駆動方向を説明するための図である。図2および図3においては、アーム部4の各可動部の駆動方向を矢印a~iで表している。
 アーム部4は、保持機構5、第1リンク部41、第2リンク部42、第3リンク部43、第4リンク部44、および基端部45を備えている。保持機構5はアーム部4の先端部に設けられている。保持機構5は対象物(商品)を保持する機能を有する。保持機構5は、対象物を保持するための機構として吸着機構51およびハンド機構52の二種類の機構を備えている。吸着機構51は対象物を吸着することで該対象物を保持する機能を有する。ハンド機構52は対象物を把持することで該対象物を保持する機能を有する。
 保持機構5においては、第1リンク部41に接続される支持部材50に、吸着機構51のベース部材51bとハンド機構52のベース部材52bとが接続されている。吸着機構51のベース部材51bとハンド機構52のベース部材52bとは、それぞれ、支持部材50における互いに反対側の壁面に接続されている。
 吸着機構51においては、ベース部材51bの先端側に吸着部材51aが接続されている。吸着部材51aは、ベース部材51bに対して、図2および図3において矢印aで示す方向に駆動可能に接続されている。つまり、吸着部材51aは、ベース部材51bに対して、該ベース部材51bの中心軸を含む平面上(または該ベース部材51bの中心軸を含む平面と平行な平面上)を旋回可能に構成されている。ここで、吸着部材51aは、対象物に接触した状態で内部の空気が吸引されることで該対象物が吸着される部材である。なお、吸着部材51aに対象物を吸着させるときの空気の吸引を行うためのコンプレッサは支持部材50に内蔵されている。
 また、ハンド機構52のベース部材52bは、支持部材50に対して、図2および図3における矢印cで示す方向に駆動可能に接続されている。つまり、ハンド機構52は、支持部材50に対してロール方向に回転可能に構成されている。また、ハンド機構52においては、ベース部材52bに3本の指部52aが接続されている。3本の指部52aは、それぞれ、ベース部材52bに対して、図2および図3において矢印bで示す方向に駆動可能に接続されている。つまり、3本の指部52aは、それぞれ、ベース部材52bに対して、該ベース部材52bの中心軸を含む平面上(または、該ベース部材52bの中心軸を含む平面と平行な平面上)を旋回可能に構成されている。これにより、ハンド機構52は、1本の指部52aと、他の2本の指部52aとの間に対象物を挟み込むことができる。
 なお、吸着機構51においてベース部材51bに対して吸着部材51aを旋回させるためのモータ、ハンド機構52を支持部材50に対してロール方向に回転させるためのモータ、および、ハンド機構52においてベース部材52bに対して3本の指部52aそれぞれを旋回させるためのモータは、いずれも、保持機構5の内部(例えば、支持部材50の内部)に設置されている。
 また、保持機構5の支持部材50は、第1リンク部41の一端側に図2および図3における矢印dで示す方向に駆動可能に接続されている。つまり、保持機構5は、第1リンク部41に対して、支持部材50を中心に、第1リンク部41の中心軸を含む平面上を(または、該第1リンク部41の中心軸を含む平面と平行な平面上)を回転可能に構成されている。
 そして、アーム部4において、第1リンク部41に対して保持機構5を図3における矢印dで示す方向に回転させることで、対象物を保持するための機構を、吸着機構51およびハンド機構52の二種類のうちの一方か他方に切り換えることができる。つまり、対象物を保持するための機構として吸着機構51を用いるときは、該吸着機構51がアーム部4の先端側に位置するように保持機構5を回転させる。また、対象物を保持するための機構としてハンド機構52を用いるときは、該ハンド機構52がアーム部4の先端側に位置するように保持機構5を回転させる。このように、保持機構5が、吸着機構51およびハンド機構52の二種類の機構を切り換え可能に構成されることで、より多くの種類の対象物を該保持機構5によって保持することができる。したがって、より多くの種類の対象物をロボット1によって商品棚に補充することが可能となる。なお、対象物を保持するための機構として、吸着機構51およびハンド機構52のうちのどちらを用いるかについては、対象物の種類に応じて予め設定することができる。また、第1リンク部41に対して保持機構5を回転させるためのモータも、保持機構5の内部に設置されている。
 また、アーム部4においては、第1リンク部41の他端側が第2リンク部42の一端側に接続されている。第1リンク部41は、第2リンク部42に対して、図2および図3における矢印eで示す方向に駆動可能に接続されている。つまり、第1リンク部41は、第2リンク部42に対してロール方向に回転可能に構成されている。
 また、アーム部4においては、第2リンク部42の他端側が第3リンク部43の一端側に接続されている。第2リンク部42は、第3リンク部43に対して、図2および図3における矢印fで示す方向に駆動可能に接続されている。つまり、第2リンク部42は、第3リンク部43に対してヨー方向に旋回可能に構成されている。
 また、アーム部4においては、第3リンク部43の他端側が第4リンク部44の一端側に接続されている。第3リンク部43は、第4リンク部44に対して、図2および図3における矢印gで示す方向に駆動可能に接続されている。つまり、第3リンク部43は、第4リンク部44に対してヨー方向に旋回可能に構成されている。
 また、アーム部4においては、第4リンク部44の他端側が基端部45に接続されている。第4リンク部44は、基端部45に対して、図2および図3における矢印hで示す方向に駆動可能に接続されている。つまり、第4リンク部44は、基端部45に対してヨー方向に旋回可能に構成されている。また、アーム部4の基端部45が、直動部3のアーム用直動部30に、図2および図3における矢印iで示す方向、すなわち上下方向に移動可能に組付けられている。
 なお、アーム部4において、第1リンク部41を第2リンク部42に対してロール方向に回転させるためのモータ、第2リンク部42を第3リンク部43に対してヨー方向に旋回させるためのモータ、第3リンク部43を第4リンク部44に対してヨー方向に旋回させるためのモータ、および、第4リンク部44を基端部45に対してヨー方向に旋回させるためのモータは、いずれも、アーム部4の内部(例えば、各リンク部の内部)に設置されている。
 上記のようなアーム部4の構成では、保持機構5と第1リンク部41との接続部がアーム部4の第1関節部40aを形成する。また、第1リンク部41と第2リンク部42との接続部がアーム部4の第2関節部40bを形成する。また、第2リンク部42と第3リンク部43との接続部がアーム部4の第3関節部40cを形成する。また、第3リンク部43と第4リンク部44との接続部がアーム部4の第4関節部40dを形成する。また、第4リンク部44と基端部45との接続部がアーム部4の第5関節部40eを形成する。ここで、アーム部4においては、第5関節部40eが複数の関節部のうち最も基端側の関節部となる。
 そして、アーム部4においては、第5関節部40e、第4関節部40d、および第3関節部40fは、ヨー方向(すなわち、直動部3に対するアーム部4の移動方向(上下方向)に対して垂直に交わる平面上を旋回する方向)にのみ駆動可能に構成された関節部である。また、第2関節部40bは、ロール方向(すなわち、アーム部4の軸周りに回転する方向)にのみ駆動可能に構成された関節部である。また、第1関節部40aは、第2関節部40bの回転軸を含む平面上(または第2関節部40bの回転軸を含む平面と平行な平面上)を旋回する方向にのみ駆動可能に構成された関節部である。
 なお、本実施形態においては、第5関節部40eが、本発明に係る「基端関節部」に相当する。また、第2関節部40bが、本発明に係る「ロール関節部」に相当する。また、第1関節部40aが、本発明に係る「旋回関節部」に相当する。
 (制御装置)
 次に、ロボットを制御するための制御装置について図4に基づいて説明する。図4は、ロボット1を制御するための制御装置200の機能構成を示すブロック図である。制御装置200は、台車部2に設けられたコンピュータによって構成される。そして、制御装置200を構成するコンピュータによって所定の制御プログラムが実行されることで、図4に示す各機能部が実現される。
 図4に示すように、制御装置200は、アーム制御部201、カメラ制御部202、画像処理部203、監視部204、および走行制御部205を備えている。アーム制御部201は、二つのアーム部4を制御する機能を有する。アーム制御部201は、各アーム部4の直動部3に対する上下移動、および、各アーム部4における、保持機構5および各関節部の動きを制御する。つまり、アーム制御部201は、直動部3に内蔵された、各アーム部4を上下方向に移動させるための駆動機構に含まれるモータ(例えば、ボールねじ装置を駆動させるためのモータ)を制御するための制御信号を生成する。また、アーム制御部201は、各アーム部4に設けられた保持機構5を駆動させるモータ、および、各アーム部4における複数の関節部それぞれを駆動させるモータを制御するための制御信号を生成する。そして、アーム制御部201は、生成した制御信号を制御対象のモータにドライバを介して送信する。なお、上述したように、アーム制御部201は、第1アーム部4aと第2アーム部4bとを独立して制御する。
 カメラ制御部202は、カメラ6の直動部3に対する上下移動、および、カメラ6の動作を制御する機能を有する。カメラ制御部202は、直動部3に内蔵された、カメラ6を上下方向に移動させるための駆動機構に含まれるモータを制御するための制御信号、および、カメラ6の動作を制御する制御信号を生成する。そして、カメラ制御部202は、生成した制御信号を制御対象のモータまたはカメラ6にドライバを介して送信する。ロボット1によって商品棚に対象物(商品)を補充する補充作業が実行される際に、カメラ制御部202によってカメラ6が制御されることで、商品補充の対象となる商品棚の状態が撮像される。
 画像処理部203は、カメラ6が撮像した画像に対して所定の画像処理を行う機能を有する。画像処理部203は、カメラ6が撮像した画像に関する画像データを取得する。さらに、画像処理部203は、取得した画像データに対して所定の画像処理を実行することで、商品棚の状態を示す情報である棚情報を生成する。画像処理部203において生成された棚情報はアーム制御部201に入力される。そして、アーム制御部201は、入力された棚情報に基づいて、各アーム部4を制御するための制御信号を生成する。
 監視部204は、センサ7を用いてロボット1の周囲における所定の監視範囲内の状況を監視する機能を有する。監視部204は、センサ7によってセンシングすることで得られた所定の監視範囲内の状況に関する情報に基づいて、ロボット1の周囲の環境を検出する。例えば、監視部204は、所定の監視範囲内に存在する人または物体を検出する。そして、ロボット1による補充作業の実行中においては、監視部204によって検出された該ロボット1の周囲の環境を示す情報がアーム制御部201に入力される。このとき、例えば、ロボット1による補充作業の実行中に、所定の監視範囲内に人または物体が存在することを示す情報が監視部204からアーム制御部201に入力された場合、該アーム制御部201は両アーム部4の動作を停止させる。これにより、ロボット1による補充作業の実行中に所定の監視範囲内に人または物体が浸入した場合、アーム部4の動作が停止されることになる。
 走行制御部205は、ロボット1が走行する際に台車部2の走行装置を制御する機能を有する。ロボット1が走行する際には、監視部204によって検出された該ロボット1の周囲の環境を示す情報が走行制御部205に入力される。そして、走行制御部205は、監視部204から取得した情報に基づいて、台車部2の走行装置を制御するための制御信号を生成する。例えば、ロボット1の走行中に、所定の監視範囲内に人または物体が存在することを示す情報が監視部204から走行制御部205に入力された場合、該走行制御部205は、ロボット1が該人または物体を回避するような制信号を生成する。そして、走行制御部205は、生成した制御信号を走行装置にドライバを介して送信する。
 なお、上述したように、本実施形態では、ロボット1による補充作業の実行中における該ロボット1の周囲を監視するセンサ7を用いて、該ロボット1が走行する際の該ロボット1の周囲の監視も行われる。ただし、ロボット1が走行する際に該ロボット1の周囲を監視するためのセンサをセンサ7とは別にロボット1に設けてもよい。
 (補充作業)
 次に、補充作業を行う際のロボット1の動作の一例について図5に基づいて説明する。図5は、補充作業中のロボット1の様子を示す図である。図5においては、商品の補充対象である商品棚が高さ方向に三段の棚(上段棚、中段棚、下段棚)を備えている。そして、ロボット1は、第1アーム部4aによって商品Aを下段棚に補充し、第2アーム部4bによって上段棚に商品Bを補充する。
 このとき、ロボット1は、先ずカメラ6を下段棚の位置に移動させて該カメラ6によって下段棚の状況を撮像する。そして、ロボット1は、下段棚の状況を示す画像に基づいて、保持機構5によって商品Aを保持した第1アーム部4aを制御する。つまり、ロボット1は、保持機構5によって商品Aを保持した第1アーム部4aを下段棚の位置に移動させ、その後、該第1アーム部4aを制御することによって該商品Aを下段棚に配置する。なお、図5では、保持機構5のハンド機構52を使用して商品Aを保持している。
 このとき、ロボット1は、カメラ6によって下段棚の状況を撮像した後、直ぐに該カメラ6を上段棚の位置に移動させる。つまり、ロボット1は、上記の第1アーム部4aの制御の実行中にカメラ6を上方向に移動させる。そして、ロボット1は、カメラ6によって上段棚の状況を撮像する。なお、商品棚の中段棚にも商品を補充する場合は、ロボット1は、カメラ6を、上段棚の位置に移動させる前に中段棚の位置に移動させ、該カメラ6によって中段棚の状況を撮像してもよい。
 カメラ6によって上段棚の状況を撮像した後、ロボット1は、上段棚の状況を示す画像に基づいて、保持機構5によって商品Bを保持した第2アーム部4bを制御する。つまり、ロボット1は、保持機構5によって商品Bを保持した第2アーム部4bを上段棚の位置に移動させ、その後、該第2アーム部4bを制御することによって該商品Bを上段棚に配置する。なお、図5では、保持機構5の吸着機構51を使用して商品Bを保持している。
 (本実施形態の効果)
 上述したように、ロボット1は、直動部3に対して、第1アーム部4a、第2アーム部4b、およびカメラ6が互いに独立して移動可能に構成されている。そのため、図5に示すように、商品棚が高さ方向に複数の棚を有する場合に、一の棚の状況をカメラ6によって撮像した後、撮像した画像に基づいて一の棚の位置に一方のアーム部4を移動させて一の棚への商品の補充を開始するとともに、該カメラ6を他の棚の位置に移動させることができる。さらに、他の棚の状況をカメラ6によって撮像した後、撮像した画像に基づいて他の棚の位置に他方のアーム部4を移動させて他の棚への商品の補充を開始することができる。つまり、ロボット1では、カメラ6によって撮像された画像に基づいて、二つのアーム部4それぞれを、高さ方向が異なる領域を作業対象として同時に駆動させることができる。そのため、商品棚の各棚に商品を効率的に補充することができる。
 また、ロボット1のアーム部4は複数の関節部(第1関節部40a、第2関節部40b、第3関節部40c、第4関節部40d、および第5関節部40e)を有する。これにより、補充作業を行う際に、アーム部4によってよりフレキシブルな作業を行うことが可能となる。ただし、図6に示すように、アーム部4の保持機構5によって対象物(商品)が保持されている状態では、該アーム部4の各関節部に対して下方向のモーメントが作用する。このとき、アーム部4の基端側に位置する関節部に作用するモーメントは、該アーム部の先端側に位置する関節部に作用するモーメントよりも大きくなる。
 そこで、ロボット1では、作用するモーメントが最も大きくなる関節部、すなわち、アーム部4において最も基端側の関節部である第5関節部40eがヨー方向にのみ駆動可能に構成されている。つまり、第5関節部40eがピッチ方向に駆動可能には構成されていない。これによれば、アーム部4の保持機構5によって商品が保持されることで第5関節部40eに下方向のモーメントが作用したとしても、該第5関節部40eのピッチ方向の動き(すなわち、基端部45に対して第4リンク部44が可能に旋回する動き)を停止させておくための制動力を発生させることが不要となる。そのため、第5関節部40eを駆動させたり、そのピッチ方向の動きを停止させたりするための、モータの大型化または消費電力の増加を抑制することができる。
 そして、アーム部4においては、第2関節部40bがロール方向に駆動可能に構成されている。さらに、アーム部4においては、最も先端側の関節部(すなわち、第2関節部40bよりも先端側に位置する関節部)である第1関節部40aが、第2関節部40bの回転軸を含む平面上(または第2関節部40bの回転軸を含む平面と平行な平面上)を旋回する方向に駆動可能に構成されている。これにより、第5関節部40eがヨー方向にのみ駆動可能な構成であったとしても、アーム部4を十分な自由度を有する機構とすることができる。
 また、ロボット1では、第5関節部40eのみならず、第4関節部40dおよび第3関節部40cもヨー方向にのみ駆動可能に構成されている。つまり、第4関節部40dおよび第3関節部40cもピッチ方向に駆動可能には構成されていない。したがって、アーム部4の保持機構5によって対象物(商品)が保持されることで第4関節部40dおよび第3関節部40cに下方向のモーメントが作用したとしても、これらの関節部40c、40dのピッチ方向の動きを停止させておくための制動力を発生させることも不要となる。そのため、第4関節部40dおよび第3関節部40cについても、これらを駆動させたり、そのピッチ方向の動きを停止させたりするための、モータの大型化または消費電力の増加も抑制することができる。したがって、ロボット1に係る構成によれば、駆動方向がヨー方向のみに制限されている関節部を第5関節部40eのみとした場合に比べて、アーム部4を小型化することができ、且つ、補充作業に伴う消費電力も低減することができる。ただし、ロボット1において、第4関節部40dおよび第3関節部40cもヨー方向にのみ駆動可能に構成されることは必須ではない。
 また、ロボット1が備えるアーム部4の数は二つに限られるものではない。例えば、ロボット1が、それぞれ独立して制御される三つ以上のアーム部4を備えていてもよい。 
<第2実施形態>
 本実施形態に係るロボットの構成について、第1実施形態と異なる点について説明する。本実施形態では、ロボット1において、台車部2に対して直動部3が回転可能に設置されている。そして、台車部2には、直動部3を軸周りの方向に回転させるための回転装置が内蔵されている。回転装置は、モータ等を含んで構成される。回転装置が、制御装置200によって制御されることで、台車部2に対して直動部3が回転する。
 図7は、本実施形態においてロボット1を制御するための制御装置200の機能構成を示すブロック図である。図7に示すように、本実施形態においては、制御装置200が、アーム制御部201、カメラ制御部202、画像処理部203、監視部204、および走行制御部205に加えて、直動部制御部206を備えている。直動部制御部206は、台車部2に対して直動部3を回転させるための回転装置を制御する機能を有する。直動部制御部206は、回転装置を制御するための制御信号を生成する。そして、直動部制御部206は、生成した制御信号を回転装置にドライバを介して送信する。
 次に、補充作業を行う際のロボット1の動作の一例について図8に基づいて説明する。図8は、本実施形態において、補充作業を行うときのロボット1の様子を示す図である。図8に示す例では、ロボット1が商品棚に商品を補充する補充作業を行う際に、ロボット1は、先ず、図8の上図に示すように、商品棚に自身を横付けする。つまり、ロボット1の側方部が商品棚に対向する向きにロボット1が配置される。次に、図8の下図に示すように、ロボット1において、商品棚に補充すべき商品をアーム部4が保持した状態で、台車部2に対して直動部3が回転される。このとき、直動部3に対してアーム部4が延びる方向が商品棚が位置する方向となるように直動部3が回転される。そのため、図8の下図では、台車部2に対して直動部3が右回りに90°回転される。これにより、ロボット1が補充作業を行う際の作業範囲が該ロボット1の側方側となる。
 第1実施形態の構成のように、台車部2に対して直動部3が固定されている構成では、ロボット1の作業範囲が該ロボット1の後方側に限定される。これに対し、上記のように、台車部2に対して直動部3が回転可能に設置されていると、ロボット1の側方側を、ロボット1の作業範囲とすることが可能となる。そして、ロボット1の作業範囲が該ロボット1の側方側となることで、作業範囲が該ロボット1の後方側である場合に比べて、より短いアーム部4によって商品棚に商品を載置することが可能となる。つまり、ロボット1において台車部2に対して直動部3が回転可能であることで、ロボット1の作業範囲が該ロボット1の後方側に限定されてしまう場合に比べて、アーム部4をより長さが短い構成とすることができる。そして、アーム部4の長さをより短くすることで、アーム部4の保持機構5によって対象物(商品)が保持されている状態において該アーム部4の各関節部に対して作用する下方向のモーメントをより小さくすることができる。そのため、アーム部4の各関節部を駆動させたり、そのピッチ方向の動きを停止させたりするための、モータの大型化または消費電力の増加をより抑制することが可能となる。
 <第3実施形態>
 本実施形態に係るロボットの構成は第1実施形態と同様である。また、本実施形態では、ロボット1において、センサ7を用いて周囲監視が行われる。
 (センサによる監視)
 以下、本実施形態に係る、ロボット1において行われる周囲監視について図9および図10に基づいて説明する。図9は、補充作業中のロボット1の様子を概略的に示す図である。図9は、走行中のロボット1の様子を概略的に示す図である。図9および図10それぞれの上段の図はロボット1を上方から見た様子を示している。また、図9および図10ぞれぞれの下段の図はロボット1を側方から見た様子を示している。なお、図9および図10それぞれの上段の図において一点鎖線で囲まれる領域Esは所定の監視範囲を表している。また、図9の上段の図において破線で囲まれる領域Ewは、補充作業において二つのアーム部4が駆動可能な範囲である所定の作業範囲を表している。
 図9に示すように、ロボット1が補充作業を行う際には、該ロボット1の後方側が商品棚に対向する向きに該ロボット1が配置される。そのため、補充作業においてロボット1が二つのアーム部4を駆動させて作業を行う方向である作業方向はロボット1の後方に向かう方向となる。ここで、図9においては、ロボット1が補充作業を行う際の作業方向を白抜き矢印で表している。
 ロボット1は、台車部2を停止させた状態で、保持機構5によって商品を保持したアーム部4を作業方向に伸ばすことで該商品を商品棚に載置する。このとき、二つのアーム部4は所定の作業範囲Ew内において駆動可能である。そのため、図5に示すように、ロボット1が補充作業を行うときには、補充対象の商品棚が所定の作業範囲Ew内に位置するように、該ロボット1が配置される。なお、所定の作業範囲Ewは、補充作業中における台車部2の位置(より詳細には、二つのアーム部4の基端側が組付けられている直動部3の位置)を基準として定まる範囲である。そして、図9に示す例では、ロボット1の所定の作業範囲Ewは、二つのアーム部4の基端側が組付けられている直動部3を中心に180°の範囲となっている。ただし、ロボット1の所定の作業範囲Ewは必ずしも180°に限られるものではない。
 そして、ロボット1では、補充作業を行う時においても、台車部2における所定の作業範囲Ewとは反対側(すなわち、ロボット1の前方側)の位置に設けられたセンサ7によって所定の監視範囲Es内の状況がセンシングされる。これによって、所定の監視範囲Es内の状況が制御装置200の監視部204によって監視される。なお、所定の監視範囲Esは、台車部2の位置(より詳細には、台車部2においてセンサ7が設けられている位置)を基準として定まる範囲である。ここで、図5に示す例では、ロボット1の所定の監視範囲Esは、台車部2においてセンサ7が設けられている位置を中心に270°の範囲となっている。このように、センサ7は、ロボット1の全周囲(360°)のセンシングは行わない。そのため、図5に示すように、ロボット1の所定の監視範囲Esには該ロボット1の所定の作業範囲Ewの少なくとも一部が含まれない。つまり、補充作業の実行中において、制御装置200の監視部204は、所定の作業範囲Ewの一部または全部の状況を監視はしない。
 ここで、ロボット1が補充作業を行っているときに所定の作業範囲Ew内に人または物体が浸入するような場合、図9の上段の図に示すように、人または物体は、概ね、該ロボット1に対して、補充対象の商品棚が位置する方向とは反対側、すなわち、所定の作業範囲Ewとは反対側(ロボット1における前方側)の方向から該所定の作業範囲Ewに近づいてくることになる。一方で、ロボット1において、センサ7は、台車部2における所定の作業範囲Ewとは反対側の位置に設けられている。そのため、所定の監視範囲Esに所定の作業範囲Ewの少なくとも一部が含まれていなくとも、補充作業の実行中において、ロボット1に対して所定の作業範囲Ewとは反対側の方向から該所定の作業範囲Ewに近づいてくる人または物体については、センサ7によって検知できる可能性が高い。したがって、所定の監視範囲Esに所定の作業範囲Ewの少なくとも一部が含まれていなくとも、補充作業の実行中において主に必要となるロボット1の周囲の監視を監視部204によって行うことができる。
 なお、所定の監視範囲Es(すなわち、センサ7のセンシング範囲)は、必ずしも、図9に示すような270°に限られるものではない。ただし、ロボット1が補充作業を行っている時に所定の作業範囲Ewに近づいてくる人または物体を高い精度で検知するためには、所定の監視範囲Esは、所定の作業範囲Ewの少なくとも一部を含まない範囲で、台車部2においてセンサ7が設けられている位置を中心に180°以上の範囲であることが好ましい。所定の監視範囲Esが、台車部2においてセンサ7が設けられている位置を中心に180°以上の範囲であれば、ロボット1に対して所定の作業範囲Ewとは反対側の方向から該所定の作業範囲Ewに近づいてくる人または物体を該センサ7によって検知することができる。
 また、図10に示すように、ロボット1が台車部2によって走行する際には、該ロボット1の基本的な走行方向を、台車部2においてセンサ7が設けられている側(ロボット1の前方側)の方向とする。ここで、図10においては、ロボット1の基本的な走行方向を白抜き矢印で表している。
 ロボット1が自走する際には、該ロボット1の走行経路を生成するため、または、該ロボット1の走行経路上に存在する人または物体との衝突を回避するために、主に、該ロボット1の走行方向の状況を監視する必要がある。そのため、ロボット1が台車部2によって走行する時にも、センサ7によって所定の監視範囲Es内の状況がセンシングされる。これによって、所定の監視範囲Es内の状況が制御装置200の監視部204によって監視される。このとき、図10に示すように、ロボット1の基本的な走行方向を、台車部2においてセンサ7が設けられている側の方向とすることで、所定の監視範囲Es内に該ロボット1の走行方向が含まれることになる。したがって、ロボット1の走行中において主に必要となる該ロボット1の周囲の監視も監視部204によって行うことができる。
 なお、ロボット1が該ロボット1の後方に向けて走行する必要がある場合がある。このような場合は、一旦、台車部2においてセンサ7が設けられている側をロボット1が走行すべき方向に向けることで、該走行すべき方向の状況を該センサ7によってセンシングする。その後、ロボット1を反転させた上で、該ロボット1をその後方に向けて走行させる。
 上記のように、本実施形態に係る構成によれば、ロボット1の全周囲を監視するような構成でなくとも、該ロボット1が補充作業を行う時および該ロボット1が自走する時のいずれにおいても、安全性を確保するために必要となるロボット1の周囲の監視を行うことができる。また、ロボット1に対して、その周囲を監視するために設けるセンサを、センサ7の一つのみとすることができる。そのため、本実施形態に係る構成によれば、ロボットに対して、その周囲を監視するためのセンサを複数設ける場合に比べて、製造コストを低減させることができる。

Claims (10)

  1.  走行機能を有する台車部と、
     前記台車部において上下方向に延びるように設置された直動部と、
     対象物を保持可能な保持機構が先端側に設けられ、且つ、基端側が前記直動部にそれぞれ上下方向に移動可能に組付けられた、少なくとも二つのアーム部と、
     前記直動部に上下方向に移動可能に組付けられた撮像部と、
     を備え、
     各アーム部と、前記撮像部とが、前記直動部に対して互いに独立して移動可能であって、
     前記撮像部によって撮像された画像に基づいて各アーム部が互いに独立して制御される、
     ロボット。
  2.  前記撮像部と、各アーム部と、を制御する制御部をさらに備え、
     前記制御部は、前記撮像部によって撮像された画像を取得し、取得した画像に基づいて各アーム部を制御する、
     請求項1に記載のロボット。
  3.  前記制御部が、
     前記撮像部によって第1領域の画像を撮像し、
     前記第1領域の画像に基づいて、前記少なくとも二つのアーム部のうちの第1アーム部を制御し、且つ、
     前記第1アーム部を制御している間に、前記撮像部を移動させるとともに、前記第1領域とは高さ方向の位置が異なる第2領域の画像を前記撮像部によって撮像し、
     前記第2領域の画像に基づいて、前記少なくとも二つのアーム部のうちの第2アーム部を制御する、
     請求項2に記載のロボット。
  4.  走行機能を有する台車部と、
     前記台車部において上下方向に延びるように設置された直動部と、
     対象物を保持可能な保持機構が先端側に設けられ、且つ、基端側が前記直動部に上下方向に移動可能に組付けられたアーム部と、を備え、
     前記アーム部が複数の関節部を有し、
     前記アーム部における前記複数の関節部のうち最も基端側の関節部である基端関節部がヨー方向にのみ駆動可能に構成されており、且つ、
     前記複数の関節部のうちの前記基端関節部の以外の関節部にヨー方向以外の方向に駆動可能に構成された関節部が含まれている、
     ロボット。
  5.  前記複数の関節部における前記基端関節部の以外の関節部に、
     ロール方向に駆動可能に構成されたロール関節部と、
     前記アーム部における前記ロール関節部より先端側の関節部であって、前記ロール関節部の回転軸を含む平面上または前記ロール関節部の回転軸を含む平面と平行な平面上を旋回可能に構成された旋回関節部と、を含む、
     請求項4に記載のロボット。
  6.  前記保持機構が、
     前記対象物を吸着可能な吸着機構、および、前記対象物を把持可能なハンド機構を含み、
     保持する前記対象物に応じて前記吸着機構と前記ハンド機構とを切り換え可能に構成された、
     請求項4または5に記載のロボット。
  7.  前記直動部が前記台車部に対して回転可能に設置されている、
     請求項1から6のいずれか一項に記載のロボット。
  8.  走行機能を有する台車部と、
     対象物を保持可能な保持機構が先端側に設けられたアーム部と、を備えたロボットであって、
     前記アーム部が、前記台車部の位置を基準として定まる所定の作業範囲内において駆動可能であり、
     前記台車部における前記所定の作業範囲とは反対側の位置に設けられたセンサであって、前記台車部の位置を基準として定まる、前記所定の作業範囲の少なくとも一部を含まない所定の監視範囲内の状況を検知可能なセンサと、
     前記台車部が停止した状態で前記アーム部が駆動している時、および、前記ロボットが前記台車部によって走行している時に、前記センサによって前記所定の監視範囲内の状況を監視する監視部と、をさらに備えた、
     ロボット。
  9.  前記ロボットにおいて、前記ロボットの周囲の状況を検知するためのセンサとして前記センサが一つのみ設けられている、
     請求項8に記載のロボット。
  10.  前記所定の監視範囲が、前記台車部に設けられた前記センサを中心として180°以上の範囲である、
     請求項8または9に記載のロボット。
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