CN114939856B - 运输***和运输方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及运输***和运输方法。运输***使用运输机器人运输物体。运输机器人包括物体被放置于其上的顶板、沿水平方向移动物体以便将物体放置在顶板上或从顶板移除物体的臂部、布置在顶板上并检测物体已到达顶板上的预定位置的传感器，以及用于控制臂部的操作的控制单元。控制单元基于传感器的检测结果将物体放置在顶板上，或者基于传感器的检测结果从顶板移除物体。

Description

运输***和运输方法

技术领域

本公开涉及运输***和运输方法。

背景技术

日本未审查专利申请公开第2019-091770号(JP 2019-091770 A)公开了一种能够连接手推车和无人运输机器以能够使被运输物体在水平方向上移动的技术。

发明内容

在这样的技术中，期望更准确地移动被输送物体以抑制被输送物体的掉落。

本公开是为了解决这样的问题而做出的，本公开的目的是提供一种能够降低被运输物体掉落的风险的运输***和运输方法。

根据本实施例的运输***是用于使用运输机器人运输物体的运输***。运输机器人包括物体被放置于其上的顶板、在水平方向上移动物体以将物体放置在顶板上或从顶板上移除物体的臂部、布置在所述顶板上并检测所述物体已到达所述顶板上的预定位置的传感器，以及用于控制臂部的操作的控制器。控制器基于传感器的检测结果将物体放置在顶板上，或者基于传感器的检测结果从顶板移除物体。

本实施例的运输方法是用于使用运输机器人运输物体的运输方法。运输机器人包括物体被放置于其上的顶板、在水平方向上移动物体以将物体放置在顶板上或从顶板上移除物体的臂部，以及布置在顶板上并且检测物体已到达顶板上的预定位置的传感器。该运输方法包括用于基于传感器的检测结果将物体放置在顶板上，或者基于传感器的检测结果从顶板移除物体的步骤。

本公开能够提供一种能够降低被运输物体掉落的风险的运输***和运输方法。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的标号表示相同的元件，并且其中：

图1是示出根据实施例的运输机器人的结构的立体图；

图2是示出根据实施例的运输机器人的结构的侧视图；

图3是示出根据实施例的运输机器人的功能的框图；

图4是示出运输机器人收缩臂的状态的示意性俯视图；

图5是示出运输机器人伸展臂的状态的示意性俯视图；

图6是示出运输机器人伸展臂并且然后突出部朝上指向的状态的示意性俯视图；

图7是示出架子和容纳在架子内的作为运输目标的物体的示意图；

图8是由运输机器人运输的物体的立体图；

图9是示出在根据实施例的运输机器人取出物体之前的状态的示意性侧视图；

图10是示出根据实施例的运输机器人已经用臂部接合物体的状态的示意性侧视图；

图11是示出根据实施例的运输机器人已经将物体移动到顶板上的预定位置的状态的示意性侧视图；

图12是示出根据实施例的运输机器人已经将物体放置于顶板上的状态的示意性侧视图；

图13是图示出由运输机器人运输的物体的形状的示意性仰视图；

图14是示出在根据实施例的运输机器人的顶板上布置有多个传感器的状态的示意性俯视图；

图15是图示出根据实施例的运输方法的流程的流程图；

图16是示出在根据实施例的运输机器人拉出物体之前的状态的示意性俯视图；

图17是示出根据实施例的运输机器人已经将物体移动到传感器150a的检测位置的状态的示意性俯视图；

图18是示出根据实施例的运输机器人已经将物体移动到传感器150b的检测位置的状态的示意性俯视图；并且

图19是示出根据实施例的运输机器人已经将物体移动到传感器150c的检测位置的状态的示意性俯视图。

具体实施例

以下，将通过本发明的实施例来描述本发明，但根据权利要求的范围的本发明不限于以下实施例。并非实施例中描述的所有配置作为解决问题的手段都是必不可少的。

将参照附图描述根据实施例的运输***。根据实施例的运输***包括运输机器人10。运输***是运输机器人10在其中运输物体的运输***。运输***还可以包括用于存放由运输机器人运输的物体的架子。

运输***可以设置有控制运输机器人10的行进的服务器，但是运输机器人10可以自己生成运输路线以执行自主运动。在根据实施例的运输***中，也可以包括在不具备服务器的运输机器人10内完成处理的***。

图1是示出包括在根据实施例的输送***中的输送机器人10的示意性构造的立体图。图2是示出运输机器人10的示意性构造的示意性侧视图。图3是示出运输机器人10的示意性***构造的框图。

运输机器人10包括能够移动的移动部110、在竖直方向上伸展和收缩的伸缩部120、用于支撑放置物体的顶板130、臂部140、控制单元100、传感器150以及无线通信单元160。控制单元100控制运输机器人10，包括对移动部110、伸缩部120和臂部140的控制。

移动部110包括机器人主体111、可旋转地设置在机器人主体111上的一对左右驱动轮112和一对前后从动轮113，以及旋转并驱动相应的驱动轮112的一对电机114。各个电机114经由减速装置等使相应的驱动轮112旋转。各个电机114根据来自控制单元100的控制信号旋转相应的驱动轮112，从而使机器人主体111能够向前移动、向后移动和旋转。通过这种构造，机器人主体111能够移动到给定的位置。注意，移动部110的构造是示例，并且本公开不限于此。例如，移动部110的驱动轮112和从动轮113的数量可以是任意数量，并且可以采用任意构造，只要机器人主体111能够移动到给定位置即可。

伸缩部120是在竖直方向上伸缩的伸缩机构。伸缩部120可以被构造为伸缩式伸缩机构。顶板130设置在伸缩部120的上端处，通过伸缩部120的操作使顶板130升高或降低。伸缩部120包括第一驱动装置121，例如电机，并且随着第一驱动装置121被驱动而伸展和收缩。也就是说，顶板130随着第一驱动装置121被驱动而升高或降低。响应于来自控制单元100的控制信号来驱动第一驱动装置121。注意，在运输机器人10中，用于控制设置在机器人主体111的上侧的顶板130的高度的任何已知机构都可以代替伸缩部120使用。

顶板130设置在伸缩部120的上端处。顶板130通过诸如电机的驱动装置升高和降低。顶板130用于放置要由运输机器人10运输的物体。为了运输，运输机器人10在物体由顶板130支撑的同时与物体一起移动。因此，运输机器人10运输该物体。

物体被放置在顶板130上。顶板130可以包括例如用作上表面(放置表面)的板材和用作下表面的板材。在上表面和下表面之间可以设置用于容纳臂部140的空间。顶板130的形状例如是平坦的圆盘形状，但可以使用任何其他形状。顶板130可以沿着臂部140的移动线设置有凹口。

顶板130设置有臂部140，臂部140在水平方向上移动物体，以便将要运输的物体放置在顶板130上或从顶板130移除物体。臂部140具有能够沿轴线伸缩的轴部141，以及突出部142。突出部142从轴部141沿与轴部141不同的方向延伸并与设置在物体的底面上的凹槽接合。突出部142可以在垂直于轴部141的方向上从轴部141的尖端延伸。也就是说，臂部140可以具有L形。

此外，臂部140设置有第二驱动装置143，其基于从控制单元100接收的控制信号在水平方向(也就是说，沿轴部141的方向，换言之，臂部140的纵向方向)上伸展和收缩臂部140。第二驱动装置143还可以具有以轴部141作为旋转轴线旋转臂部140的功能。第二驱动装置143包括例如电机和线性导轨，但是用于执行上述操作的任何已知机构都可以用作第二驱动装置143。臂部140的伸缩机构不限于导轨机构。

这里，臂部140的移动如图4至图6所示。图4是示出臂部140收缩的状态的示意性俯视图。图5是示出臂部140伸展的状态的示意性俯视图。图6是示出臂部140伸展然后臂部140旋转使得突出部142向上指向的状态的示意性俯视图。

通过这种方式，臂部140能够在水平方向上伸展和收缩。此外，如上所述，臂部140可以能够以轴部141作为旋转轴线旋转突出部142。运输机器人10还可具有检测臂部140的突出部142的旋转角度异常的功能。

返回到图1至图4，传感器150布置在顶板130上。传感器150的数量可以是多个。传感器150检测物体已经到达顶板130上的预定位置。例如，传感器150可以使用光来检测物体。传感器150例如是光反射器，并且可以通过接收由物体反射的光来检测物体。此外，传感器150可以通过读取附接在物体底面的射频识别器(RFID)来检测物体。基于传感器150的检测结果，运输机器人10能够确认物体已经移动到设置传感器150的位置。

无线通信单元160是用于执行无线通信以根据需要与服务器或其他机器人进行通信的电路，并且包括例如无线发送和接收电路以及天线。注意，当运输机器人10不与其他装置通信时，可以省略无线通信单元160。

控制单元100是控制运输机器人10的装置，并且包括处理器1001、存储器1002和接口(IF)1003。处理器1001、存储器1002和接口1003经由数据总线等彼此连接。

接口1003是用于与诸如移动部110、伸缩部120、臂部140和无线通信单元160等其他装置进行通信的输入输出电路。

存储器1002例如由易失性存储器和非易失性存储器的组合构成。存储器用于存储包括要由处理器执行的一个或多个命令、用于执行运输机器人的各种处理的数据等的软件(计算机程序)。

处理器1001可以是例如微处理器、微处理器单元(MPU)或中央处理单元(CPU)。处理器1001可以包括多个处理器。如上所述，控制单元100是用作计算机的装置。

可以使用各种类型的非暂时性计算机可读介质来存储上述程序并将其提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形记录介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁记录介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁光记录介质(例如磁光盘)、光盘只读存储器(CD-ROM)、可刻录光盘(CD-R)、可擦写光盘(CD-R/W)和半导体存储器(例如掩模型ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、闪存ROM、随机存取存储器(RAM))。此外，可以使用各种类型的暂时性计算机可读介质将程序提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质能够经由诸如电线和光纤的有线通信路径或无线通信路径将程序提供给计算机。

接下来，将描述控制单元100的处理。控制单元100可以通过将控制信号发送到移动部110的各个电机114来控制各个驱动轮112的旋转并将机器人主体111移动到给定位置。

注意，控制单元100可以基于由设置在驱动轮112上的旋转传感器检测到的驱动轮112的旋转信息，通过执行诸如反馈控制或鲁棒控制的已知控制来控制运输机器人10的移动。此外，控制单元100可以通过基于由设置在运输机器人10上的诸如相机或超声波传感器的距离传感器检测到的距离信息和关于移动环境的地图信息，通过控制移动部110来使运输机器人10自主移动。

此外，控制单元100可以通过向伸缩部120的第一驱动装置121发送控制信号来控制顶板130的高度。

控制单元100可以通过向第二驱动装置143发送控制信号来控制臂部140在水平方向上的伸展和收缩。这里，控制单元100基于传感器150的检测结果将物体放置在顶板130上，或者基于传感器150的检测结果从顶板130移除物体。控制单元100可以在确认传感器150的检测结果的同时移动物体。基于传感器150的检测结果移动物体的方法的细节稍后将描述。

这里，将具体描述作为运输机器人10的运输目标的物体。图7是示出架子80和作为容纳在架子80中的运输目标的物体90的示意图。注意，图7还示出了位于架子80前方的运输机器人10。图8是示出物体90的前表面、底面和侧面的立体图。如图7所示，当运输机器人10将架子80上的物体90转移到顶板130时，或者当运输机器人10将放置在顶板130上的物体90转移到架子80时，运输机器人10移动到靠近架子80的位置。更具体地，例如，运输机器人10移动到架子80前方的位置并且在架子80的一对轨道81a、81b之间的中间点处。

架子80包括支撑物体90的各自侧面的轨道81a、81b。该对轨道81a、81b以相同的高度平行设置。容纳在架子80中的物体90的一侧由轨道81a支撑，并且物体90的另一侧由轨道81b支撑。轨道81a、81b都设置为从架子80的前表面延伸到后表面。

例如，如图8所示，凸缘91设置在物体90的各个侧上。随着凸缘91被轨道81a、81b从下方支撑，物体90被支撑在架子80中。注意，凸缘91从前表面到后表面设置在物体90的各个侧上。在图8所示的示例中，各个凸缘91均设置在物体90的侧面的上部。然而，例如，凸缘91可以设置在下部，并且不一定设置在上部。此外，当轨道81a、81b支撑物体90的底面时，物体90必须设置有凸缘91。

如上所述，架子80通过轨道81a、81b从下方支撑物体90的两侧。物体90能够在架子80中沿着轨道81a、81b在前后方向上移动。也就是说，通过朝向架子80的后表面推动物体90，物体90被容纳在架子80中。相反，通过朝向架子80的前方拉出物体90，能够从架子80中取出物体90。

如图8所示，用于钩住臂部140的突出部142的凹槽92设置在物体90的底面上的预定位置处。凹槽可具有例如半圆柱形状，其轴向与拉出物体90的方向一致。物体90例如是长方体容器，但物体90不限于此并且可以是任何物体。物体90可以作为容器容纳任何其他物体。

接下来，将参照图9至图11描述控制单元100将物体90放置在顶板130上的操作。图9至图11是示意性侧视图，示出了将容纳在架子80中的物体90转移到顶板130的操作。

如图9所示，首先，控制单元100将臂部140从顶板130伸展预定长度，以便将臂部140的突出部142移向物体90的底面上的凹槽92。图9是示出在运输机器人10取出物体90之前的状态的示意侧视图。运输机器人10可以包括检测物体90的凹槽92的位置的诸如相机的传感器，并且可以基于传感器的检测结果确定用于伸展臂部140的长度。

此时，突出部142的突出方向可以是水平方向。接着，如图10所示，控制单元100以臂部140的轴部141为旋转轴线使突出部142旋转。具体地，控制单元100旋转突出部142，使得突出部142朝上面向。图10是示意性侧视图，示出了运输机器人10已经将物体90与臂部140接合的状态。通过该操作，突出部142进入物体90的凹槽92中。控制单元100可以在突出部142朝上面向的情况下伸展臂部140，然后升高顶板130以将突出部142***凹槽92中。

然后，控制单元100收缩钩住在凹槽92中的臂部140。因而，从架子80拉出物体90。

这里，运输机器人10首先将物体90移动到传感器150的检测位置，如图11所示。图11是示出运输机器人10已经将物体90移动到顶板130上的预定位置的状态的示意性侧视图。然后，运输机器人10的控制单元100确认传感器150的检测结果。当传感器150没有检测到物体90时，认为物体90没有被正确地拉出。在这种情况下，当继续进行物体90的拉出操作时，运输机器人10可能会掉落物体90。例如，当凹槽92和臂部140彼此之间没有充分接合时，运输机器人10可能无法将物体90移动到传感器150的检测位置。凹槽92和臂部140未相互接合的原因被认为是由于凹槽92被损坏的情况或异物进入凹槽92的情况。

在确认传感器150的检测结果后，运输机器人10进一步移动物体90，如图12所示。图12是示出运输机器人10已经将物体90放置在顶板130上的状态的示意性侧视图。另一方面，当传感器150没有检测到物体90时，运输机器人10执行重试操作。例如，运输机器人10使用传感器等再次检测凹槽92的位置，并且伸展和收缩臂部140以拉出物体90。运输机器人10可以结束拉出处理或输出警报声而不是重试操作。

物体90的凹槽92的数量可以是如图8所示的一个，但也可以是如图13所示的多个。图13是图示出物体90的形状的示意性仰视图。具体地，物体90具有沿垂直方向(即沿物体90的移动方向)布置的多个凹槽92。在这种情况下，当运输机器人10的控制单元100将容纳在架子80中的物体90移动到顶板130时，控制单元100可以从顶板130一侧的凹槽92开始依次钩住臂部140的突出部142，并重复从架子80的拉出操作。类似地，当运输机器人10的控制单元100将顶板130上的物体90移动到架子80时，控制单元100可以从架子80侧的凹槽92开始依次钩住臂部140的突出部142，并重复推入架子80的操作。根据这样的配置，臂部140的长度可以缩短。

此外，多个传感器150可以被布置在顶板130上。图14是示出多个传感器150a、150b和150c被布置在运输机器人10的顶板130上的状态的示意性俯视图。传感器150a、150b和150c沿着物体90被移动的方向布置。传感器150的数量可以是两个或四个或更多。相邻传感器150之间的距离可以与物体90的相邻凹槽92之间的距离相匹配。控制单元100在确认各个传感器150a、150b和150c的检测结果的同时将物体90放置在顶板130上。类似地，控制单元100在确认各个传感器150a、150b和150c的检测结果的同时从顶板130移除物体90。

图15是图示出根据实施例的运输方法的流程的流程图。图15示出了将物体90从架子80转移到布置有传感器150a、150b和150c的顶板130的操作流程。假设运输机器人10已经预先移动到架子80前方的预定位置。图16示出了运输机器人10已经移动到容纳有物品90的架子80的前方后的状态。也就是说，图16是示出运输机器人10拉出物体90之前的状态的示意性俯视图。

首先，运输机器人10的控制单元100使臂部140伸展和收缩，以使物体90移动到传感器150a的检测位置(步骤S101)。图17是示出物体90已经移动到传感器150a的检测位置的状态的示意性俯视图。

接下来，控制单元100确认传感器150a的检测结果并且判定传感器150a的检测结果的存在或不存在(步骤S102)。当传感器150a没有检测到物体90时(步骤S102中，否)，控制单元100返回到步骤S101的处理。控制单元100可以结束拉出处理或输出警报声，代替返回到步骤S101的处理。

当传感器150a检测到物体90时(步骤S102中，是)，控制单元100进一步将物体90移动到与传感器150a相邻的传感器150b的检测位置(步骤S103)。图18是示出物体90已经移动到传感器150b的检测范围的状态的示意性俯视图。

这里，运输机器人10可以从步骤S101改变凹槽92以与臂部140接合。此外，运输机器人10可以使用与步骤S101相同的凹槽，进一步收缩臂部140。接下来，控制单元100确认传感器150b的检测结果并判定检测结果的存在或不存在(步骤S104)。

当传感器150b没有检测到物体90时(步骤S104中，否)，控制单元100以与步骤S102相同的方式返回到步骤S103的处理。

当传感器150b检测到物体90时(步骤S104中，是)，控制单元100以与步骤S103相同的方式将物体90移动到传感器150c的检测位置(步骤S105)。图19是示出物体90已经移动到传感器150c的检测位置的状态的示意性俯视图。接下来，控制单元100确认传感器150c的检测结果并且判定检测结果的存在或不存在(步骤S106)。

当传感器150c没有检测到物体90时(步骤S106中，否)，控制单元100以与步骤S102和S104中相同的方式返回到步骤S105的处理。另一方面，当传感器150c检测到物体90时(步骤S106中，是)，控制单元100结束物体90的拉出处理。

通过以上操作，将物体90从架子80放置在顶板130上。运输机器人10从设置在架子80一侧的传感器150a开始依次确认传感器150a、150b和150c的检测结果。

另一方面，当物体90被从顶板130转移到架子80时，控制单元100首先将物体90移动到未被传感器150c检测到的位置，如图18所示。然后，当传感器150c不再检测到物体90时，控制单元100将物体90移动到传感器150b没有检测到的位置，如图17所示。然后，当传感器150b不再检测到物体90时，控制单元100将物体90推入架子80中，如图16所示。最后，控制单元100确认传感器150a不再检测到物体90。控制单元100从布置在与架子80侧相对的一侧上的传感器150c依次确认传感器150a、150b和150c的检测结果。

最后，将详细描述根据实施例的运输***的效果。具有突出部的臂部能够用于将设置有凹槽的物体移入和移出架子。这里，当凹槽损坏或异物进入凹槽时，可能无法正常完成物体的装卸。例如，当在突出部不在凹槽中的状态下拉出物体时，物体可能会掉落。

根据实施例的运输机器人基于设置在顶板上的传感器的检测结果移动物体，这能够降低物体掉落的风险。此外，当沿着物体的移动方向设置多个传感器时，根据本实施例的运输***能够更准确地确认物体的移动，并进一步降低物体掉落的风险。

本发明不限于上述实施例，并且在不脱离其精神的情况下可以被适当地修改。

Claims (6)

1.一种用于使用运输机器人运输物体的运输***，其中：

所述运输机器人包括：

顶板，所述物体被放置于其上，

臂部，其在水平方向上移动所述物体以将所述物体放置在所述顶板上或从所述顶板移除所述物体，

传感器，其布置在所述顶板上并检测所述物体已到达所述顶板上的预定位置，以及

控制器，其用于控制所述臂部的操作；并且

所述控制器基于所述传感器的检测结果将所述物体放置在所述顶板上，或者基于所述传感器的所述检测结果从所述顶板移除所述物体；

其中，所述臂部具有突出部，所述突出部垂直于所述臂部的轴部的尖端延伸；其中，所述控制器被配置为在所述突出部在水平方向上突出的情况下，使所述臂部在所述水平方向上伸展以将所述突出部移向布置在所述物体的底面上的凹槽，并且以所述轴部为旋转轴线使所述突出部旋转至朝上面向，以便进入所述物体的所述凹槽。

2. 根据权利要求1所述的运输***，其中：

多个所述传感器沿所述物体移动的方向布置在所述顶板上；并且

所述控制器在确认多个所述传感器中的每一个的所述检测结果的同时将所述物体放置在所述顶板上，或者在确认多个所述传感器中的每一个的所述检测结果的同时从所述顶板移除所述物体。

3.根据权利要求1或2所述的运输***，还包括容纳所述物体的架子，其中，当所述物体从所述架子被转移到所述顶板时，所述控制器从布置在架子侧的所述传感器开始依次确认所述检测结果，当所述物体从所述顶板被转移到所述架子时，所述控制器从布置在与所述架子侧相对的一侧的所述传感器开始依次确认所述检测结果。

4.根据权利要求1或2所述的运输***，其中，所述传感器是光反射器。

5.一种用于使用运输机器人运输物体的运输方法，其中：

所述运输机器人包括：

顶板，所述物体被放置于其上，

臂部，其在水平方向上移动所述物体以将所述物体放置在所述顶板上或从所述顶板移除所述物体，所述臂部具有突出部，所述突出部垂直于所述臂部的轴部的尖端延伸，以及

传感器，其布置在所述顶板上并且检测所述物体已到达所述顶板上的预定位置；并且

所述运输方法包括用于基于所述传感器的检测结果将所述物体放置在所述顶板上或者基于所述传感器的所述检测结果从所述顶板移除所述物体的步骤；

所述运输方法还包括在所述突出部在水平方向上突出的情况下，使所述臂部在所述水平方向上伸展以将所述突出部移向布置在所述物体的底面上的凹槽，并且以所述轴部为旋转轴线使所述突出部旋转至朝上面向，以便进入所述物体的所述凹槽的步骤。

6. 根据权利要求5所述的运输方法，其中：

多个所述传感器沿所述物体移动的方向布置在所述顶板上；并且

所述运输方法包括用于在确认多个所述传感器中的每一个的所述检测结果的同时将所述物体放置在所述顶板上或者在确认多个所述传感器中的每一个的所述检测结果的同时从所述顶板移除所述物体的步骤。