JP2002086377A - 移動ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プログラミング及びデバッグの作業を簡単且
つ効率的に行う。 【解決手段】 無人搬送車６の移動制御用の動作プログ
ラムを、ロボットアーム７の動作プログラムと同じロボ
ット言語体系で記述可能とし、更に、それら無人搬送車
６の移動制御用のプログラムとロボットアーム７の動作
プログラムとが統合された動作プログラムとする。無人
搬送車６の移動制御にあっては、走行路に設けられたマ
ーカの検出位置Ａ，Ｂ，Ｃを、目標位置（停止位置及び
通過点）として位置制御するようなプログラミングがな
される、この動作プログラムでは、無人搬送車６の次の
マーカ検出位置までの移動距離及び最高速度f12,f22,f3
2 を変数で指定する。また、マーカの検出に基づいて移
動距離の補正が行われ、さらには、動作プログラムで
は、指定されたマーカを通過するパス動作の指定を可能
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無人搬送車上にロ
ボットアームを搭載してなり、設備に沿って設けられた
走行路上を複数個のマーカを順次検出しながら移動し、
ロボットアームによる作業を行う移動ロボットに関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、例えば自動車用
部品の組立ライン等においては、走行機構を有する無人
搬送車（ＡＧＶ）上にロボットアーム（例えば６軸型ロ
ボットアーム）を搭載してなる移動ロボットを用いたシ
ステムが採用されてきている。このシステムでは、移動
ロボットを、複数の設備に沿って設けられた走行路を移
動させ、設備前の所定の作業位置に停止させた状態で、
ロボットアームによるワークの受渡しや組付け等の各種
の作業を行なわせるようになっている。

【０００３】このとき、移動ロボットには、ロボットア
ームの動作を制御（位置・姿勢制御）するアーム用コン
トローラ、及び、無人搬送車の移動を制御（速度制御）
する走行用コントローラとが設けられ、夫々動作用プロ
グラム及び移動用プログラムに従ってロボットアーム及
び走行機構を制御するようになっている。尚、前記走行
路には、磁気ガイドテープからなるガイドラインが敷設
されていると共に、各設備前の作業位置等の所定位置に
複数個のマーカが設けられており、無人搬送車の底部に
は、前記ガイドラインを検出するガイドセンサや、前記
マーカを検出するマーカセンサが設けられている。

【０００４】しかしながら、従来の移動ロボットでは、
ロボットアームのプログラミングに関しては標準的なロ
ボット言語が存在するのに対し、無人搬送車については
標準的な言語が存在せず、また、無人搬送車とロボット
アームとは、別途に製作された後に組付けられるといっ
た事情もあり、プログラムの形式（言語体系）が全く異
なっていた。このため、オペレータ（ユーザ）は、ロボ
ットアーム及び無人搬送車に対するプログラミング（テ
ィーチング）を、２種類の手段（方法）により夫々行わ
なければならず、その作業が煩雑で非効率的であった。

【０００５】特に、例えば移動ロボットと作業者とが一
部で共存するシステムにあっては、その共存領域では無
人搬送車の移動速度を低くしたいといった要望があり、
あるいはカーブの移動時や、無人搬送車を移動させなが
らロボットアームによる作業を同時に行う場合なども無
人搬送車の移動速度をその部分だけ低くしたいというよ
うに、無人搬送車の移動中にその速度を変更するような
制御を行いたいケースがある。このような場合、無人搬
送車を制御するにあたっては、移動用プログラムの複数
のコマンド行を停止部分まで一度に読込んで実行するこ
とが行われている。そのため、無人搬送車の動作と、走
行用コントローラの実行コマンド行とが一致せず、デバ
ッグ作業等が困難となってティーチング時間が増大する
問題もあった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、プログラミング及びデバッグの作業を
簡単且つ効率的に行うことができる移動ロボットを提供
するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、移動ロボッ
トの無人搬送車の移動空間（走行路）中に、複数のマー
カを設け、無人搬送車にそのマーカの検出機能を設けて
そのマーカ検出位置を目標位置（基準位置）の点列とす
ることにより、無人搬送車の移動制御を、従来のような
速度制御に代えて、ロボットアームの動作制御と同様の
位置制御とすることができ、この結果、無人搬送車の移
動制御用の動作プログラムを、ロボットアームの動作プ
ログラムと同等のロボット言語体系で記述することが可
能となることを確認し、本発明を成し遂げたのである。

【０００８】即ち、本発明の移動ロボットは、無人搬送
車を、走行路に設けられた複数個のマーカを目標位置と
して検出しながら移動するように構成することにより、
無人搬送車の移動制御用の動作プログラムを、ロボット
アームの動作プログラムと同じロボット言語体系で記述
可能に構成したところに特徴を有する（請求項１の発
明）。

【０００９】これによれば、オペレータは、ロボットア
ーム及び無人搬送車に対するプログラミング（ティーチ
ング）を、同様の手段（方法）により行うことができ、
その作業を簡単且つ効率的に行うことができるようにな
る。また、ロボット言語体系で記述されたプログラムに
あっては、無人搬送車の動作と、コントローラの実行コ
マンド行とを一致させることができるようになるので、
デバッグ作業等を容易とすることができる。

【００１０】さらに、無人搬送車の動作プログラムとロ
ボットアームの動作プログラムとを統合させ、それらの
制御を１つのコントローラにより実行する構成とするこ
ともできる（請求項２の発明）。これによれば、動作プ
ログラムが１つとなってより効率的なプログラミングが
可能となると共に、ハードウエア構成も簡単化すること
ができる。

【００１１】この場合、上記動作プログラムにおいて、
無人搬送車の次のマーカ検出位置までの移動距離及び最
高速度が変数で指定される構成とすることができ（請求
項３の発明）、これにより、例えば移動途中において外
部からの指示により、速度や目標位置の変更などを容易
に行うことができる。このとき、マーカの検出に基づい
て移動距離の補正を行うようにしても良く（請求項４の
発明）、これにより、位置精度を高めることができる。

【００１２】また、上記動作プログラムにおいて、指定
されたマーカを通過するパス動作の指定を可能に構成す
ることもでき（請求項５の発明）、これにより、無人搬
送車を複数のマーカ間を連続的に移動させて移動時間の
短縮化を図ることができると共に、その際の速度変化を
容易且つスムーズに行わせることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図１ないし図４を参照しながら説明する。まず、図
２には、本実施例に係る移動ロボット１が稼働されるシ
ステム（例えば自動車用部品等の生産ライン）の一部を
概略的に示しており、ここで、このシステムは、例えば
加工機等の複数の設備２，２（２個のみ図示）を備える
と共に、それら設備２に沿う床部に、この場合図で左右
方向に延びて移動ロボット１が移動する走行路３を備え
て構成されている。また、ここでは、前記走行路３を横
切って設備２，２間を通るように、作業者用通路４が設
けられている。

【００１４】このとき、前記走行路３には、移動ロボッ
ト１の移動方向に沿って磁気ガイドテープからなるガイ
ドライン３ａが敷設されていると共に、そのガイドライ
ン３ａに沿うようにして複数個の例えば磁気的なマーカ
５（１個のみ図示）が設けられている。後述するよう
に、これらマーカ５は、移動ロボット１の移動の目標位
置となるもので、各設備２前の停止位置及び走行路３中
の要所に位置して設けられている。本実施例では、移動
ロボット１を、各設備２前の停止位置に移動させて、各
設備２に対するワークの受渡しの作業を行なわせるよう
になっている。

【００１５】ここで、前記移動ロボット１について述べ
る。図４は、移動ロボット１の外観を示しており、この
移動ロボット１は、全体として前後にやや長いほぼ矩形
箱状に構成された無人搬送車（ＡＧＶ）６上に、例えば
多関節型（６軸型）のロボットアーム７を搭載して構成
される。図示はしないが、前記ロボットアーム７の先端
部には、例えばワークを把持するためのハンドが着脱可
能に取付けられるようになっている。

【００１６】詳しい説明は省略するが、そのうちロボッ
トアーム７は、前記無人搬送車６の上面部後部寄り部分
に固定されたベース１２上に、第１〜第６アーム１３〜
１８を、夫々軸Ｊ１〜Ｊ６を中心に旋回あるいは同軸回
転可能に順に連結して構成されている。このロボットア
ーム７には、各軸（第１〜第６アーム１３〜１８）を夫
々駆動するための各軸モータ（位置検出器付きのサーボ
モータ）１９（図３にのみ図示）が組込まれている。

【００１７】一方、前記無人搬送車６は、その上面部に
ワーク等が載置される載置台６ａが設けられていると共
に、底部に複数個の車輪８や、それを駆動するための、
走行用モータ及び操舵用モータ等からなる走行機構９
（図３にのみ図示）が設けられている。また、この無人
搬送車６の側壁部（カバー）には、周囲の検知領域内に
障害物が侵入したことを検知するための赤外線センサか
らなる複数個の障害物センサ１０や、外部との通信手段
としての光通信機１１が設けられている。

【００１８】そして、図３にのみ示すように、無人搬送
車６の底部には、前記ガイドライン３ａを検出するガイ
ドセンサ２０や、前記マーカ５を検出するマーカセンサ
２１が設けられている。詳しい図示及び説明は省略する
が、そのうちガイドセンサ２０は、多数個の磁気センサ
素子を横方向（ガイドライン３ａに対して直交する方
向）に並べて備え、前後部に位置して一対が設けられて
いる。無人搬送車６の移動時においては、例えばガイド
ライン３ａが両ガイドセンサ２０の中心で検出されるよ
うに操舵がなされるようになっている。

【００１９】また、前記マーカセンサ２１は磁気センサ
からなり、前記マーカ５の真上に位置することを検出す
るようになっている。後述するように、このマーカセン
サ２１がマーカ５を検出する位置が、無人搬送車６の位
置制御の際の目標位置とされるようになっている。さら
に、無人搬送車６内には、マイコン（ＣＰＵ）を主体と
して構成され全体の制御を行うためのロボットコントロ
ーラ２２が配設されている。

【００２０】図３は、このロボットコントローラ２２を
中心とした移動ロボット１の基本的な電気的構成を示し
ている。このコントローラ２２には、前記障害物センサ
１０、光通信機１１、ガイドセンサ２０及びマーカセン
サ２１がＩ／Ｏ２３を介して接続され、各センサ１０，
２０，２１の検出信号が入力されると共に、このコント
ローラ２２が光通信機１１の制御を行うようになってい
る。

【００２１】そして、このコントローラ２２は、ドライ
バ２４を介して前記ロボットアーム７の各軸モータ１９
を制御するようになっていると共に、ドライバ２５を介
して前記走行機構９を制御するようになっている。ま
た、コントローラ２２には、後述する動作プログラム
（ユーザプログラム）や必要なデータを入力したり、移
動ロボット１を手動操作したりするためのティーチング
ペンダント２６が接続されている。尚、図示はしない
が、このコントローラ２２には、プログラミング用のパ
ソコン等も接続可能とされている。

【００２２】これにて、ロボットコントローラ２２は、
予め入力された動作プログラムを解釈しながら、動作ポ
イント等の位置データや検出信号等に基づいて、走行機
構９やロボットアーム７の各軸モータ１９等を制御し、
以て、移動ロボット１（無人搬送車６）を、走行路３を
移動させて設備２前の所定の作業位置に停止させた状態
で、ロボットアーム７による設備２との間でのワークの
受渡し等の作業を行うことを自動で繰返し実行させるよ
うになっている。

【００２３】さて、オペレータ（ユーザ）は、例えばテ
ィーチングペンダント２６を操作して、移動ロボット１
の動作手順を記述した動作プログラムを作成（プログラ
ミング及びデバッグの作業）し、コントローラ２２に入
力するようになっているのであるが、本実施例では、無
人搬送車６の移動制御用の動作プログラムが、ロボット
アーム７の動作プログラムと同じロボット言語体系（例
えば「ＳＬＩＭ」（ＪＩＳ規格標準ロボット言語）をベ
ースとしたロボット言語）で記述されるようになってい
る。更に、本実施例では、それら無人搬送車６の移動制
御用のプログラムとロボットアーム７の動作プログラム
とが統合された動作プログラムとされるようになってい
る。

【００２４】このとき、後の作用説明にて具体例を述べ
るように、無人搬送車６の移動制御にあっては、走行路
３に設けられたマーカ位置（マーカセンサ２１によるマ
ーカ５の検出位置）を、目標位置（停止位置及び通過
点）として位置制御するようなプログラミングがなされ
るようになっている。この場合、この動作プログラムで
は、無人搬送車６の次のマーカ検出位置までの移動距離
及び最高速度が変数で指定されるようになっている。ま
た、マーカ５の検出に基づいて前記移動距離の補正が行
われるようになっている。さらには、動作プログラムで
は、指定されたマーカ５を通過するパス動作の指定が可
能に構成されている。

【００２５】次に、上記構成の作用について、図１も参
照して述べる。今、具体例として、図１に示すように、
移動ロボット１（無人搬送車６）をStart 位置から、マ
ーカ位置Ａ，Ｂを通過してマーカ位置Ｃ（設備２前の作
業位置）に停止させ、ロボットアーム７による作業を実
行させる場合を考える。このとき、マーカ位置Ａ，Ｂに
ついては、移動ロボット１を停止させることなく連続移
動（パス動作）させるものとする。また、マーカ位置Ａ
とマーカ位置Ｂとの間は、例えば作業者用通路４を横切
るため、移動ロボット１の移動速度を低速とするものと
する。

【００２６】この場合、動作プログラム（Program1）
は、例えば次のように記述される。即ち、 Program1 travelg＠ｐ＠ｍ,f11,tspeed=f12 … travelg＠ｐ＠ｍ,f21,tspeed=f22 … travelg＠ｍ,f31,tspeed=f32 … move1,p1 … end

【００２７】ここで、「travelg 」は無人搬送車６を動
作（移動）させるコマンド語であり、「＠ｐ」はパス動
作の指定、「＠ｍ」はマーカ位置指定、「tspeed」は最
高速度の設定を示す。また、f11,f21,f31 は移動距離を
示す変数であり、f12,f22,f32 は最高速度を示す変数で
ある。さらに、「move1 」はロボットアーム７を動作さ
せるコマンド語であり、p1は移動ポイントを示す。

【００２８】従って、１行目（）は、移動ロボット１
をマーカ位置Ａまでの距離f12 を最高速度f12 で移動さ
せる動作コマンドであり、２行目（）は、移動ロボッ
ト１をマーカ位置Ｂまでの距離f21 を最高速度f22 で移
動させる動作コマンドであり、３行目（）は、移動ロ
ボット１をマーカ位置Ｃまでの距離f31 を最高速度f32
で移動させて停止させる動作コマンドである。そして、
４行目（）は、ロボットアーム７を目標ポイントp1へ
動作させる動作コマンドである。このように、簡単なコ
マンド語の組合わせにより動作プログラムを記述するこ
とができ、また、無人搬送車６の動作プログラムと、ロ
ボットアーム７の動作プログラムとが統合されるのであ
る。

【００２９】ロボットコントローラ２２は、上記した動
作プログラムを１行ずつ順に読込み、その命令を解釈し
て次のようなアルゴリズムで処理を実行する。ここで、
図１には、移動ロボット１（無人搬送車６）の移動速度
のパターンを示している。即ち、１行目（）の動作コ
マンドを読込むと、Start 位置から、マーカ位置Ａまで
の距離f11 と、最高速度f12 とに基づいて、その間の走
行機構９の走行用モータの速度パターンａを生成する。

【００３０】その速度パターンａは、時刻ｔ０から最高
速度f12 まで一定の加速度で加速した後、その速度f12
を保ち、その後（時刻ｔ１）一定の加速度で減速する、
いわゆる台形パターンが採用される。コントローラ２２
は、その速度パターンａに基づいてドライバ２５に指令
信号を出力し、走行機構９（走行用モータ）を制御す
る。尚、このとき、走行用モータの位置検出器からの信
号に基づいてフィードバック制御が行われる。

【００３１】そして、この１行目（）の動作コマンド
では、パス動作が指定（＠ｐ）されていたので、減速開
始時（時刻ｔ１）に次の行（２行目）の動作コマンドを
読込む。この場合も、同様に、距離f21 と最高速度f22
とに基づいて、基本的には台形の速度パターンｂを生成
するのであるが、このときには、最高速度f22 が速度f1
2 に比べて小さいため、この２行目（）の加速時間
と、上記１行目の動作の残り時間が同じになった時点
（時刻ｔ２）から、速度が最高速度f22 となるように速
度パターンｂが生成される。

【００３２】また、この際、１行目（）で指定された
マーカ（＠ｍ）即ちマーカ位置Ａを検出すると、その時
点で目標距離を再度f21 とするような補正を行う。これ
にて、移動ロボット１はマーカ位置Ａで停止することな
く、マーカ位置Ｂに向けて連続的に移動（パス動作）さ
れるようになり、この区間では、移動速度がf22 となり
低速が維持される。

【００３３】さらに、この２行目（）でもパス動作が
指定（＠ｐ）されているので、減速開始時（時刻ｔ３）
に次の行（３行目）の動作コマンドを読込み、距離f31
と最高速度f32 とに基づいて、マーカ位置Ｃへ向けての
台形の速度パターンｃを生成する。この場合には、最高
速度f32 が速度f22 に比べて十分に大きいため、この２
行目（）の減速開始時（時刻ｔ３）から、速やかに加
速を開始するように速度パターンｃが生成される。ま
た、２行目（）で指定されたマーカ（＠ｍ）即ちマー
カ位置Ｂを検出すると、その時点で目標距離を再度f31
とするような補正を行う。

【００３４】この３行目（）の動作コマンドは、マー
カ位置Ｃで停止する動作であり、移動ロボット１はマー
カ位置Ｃを検出してそのまま停止する（時刻ｔ４）。停
止後、４行目（）の動作コマンドが読込まれて、ロボ
ットアーム７による作業が実行される。このロボットア
ーム７の動作についての詳しい説明は省略するが、目標
ポイントp1へ向けての各軸モータ１９に関する速度パタ
ーンを生成し、ドライバ２４に出力することにより実行
される。

【００３５】このように本実施例によれば、無人搬送車
６の移動制御用の動作プログラムを、ロボットアーム７
の動作プログラムと同じロボット言語体系で記述可能に
構成し、それらを統合するようにしたので、ロボットア
ーム及び無人搬送車に対するプログラミングを２種類の
手段により夫々行わなければならなかった従来と異な
り、オペレータは、ロボットアーム７及び無人搬送車６
に対するプログラミング（ティーチング）を、同様の手
段（方法）により行うことができ、その作業を簡単且つ
効率的に行うことができるようになるのである。

【００３６】また、上記した動作プログラムにあって
は、無人搬送車６の移動速度が自在に変更される場合に
おいても、移動ロボット１の動作と、ロボットコントロ
ーラ２２の実行コマンド行とを一致させることができる
ようになるので、無人搬送車の動作と走行用コントロー
ラの実行コマンド行とが一致しなかった従来と異なり、
デバッグ作業等も容易とすることができる。さらに、特
に本実施例では、動作プログラムを１つに統合して１つ
のコントローラ２２により制御を実行する構成としたの
で、ハードウエア構成の簡単化も図ることができる。

【００３７】図５は、本発明の他の実施例を示し、移動
ロボット１の動作中に、移動速度や目標位置つまり移動
距離を変更する場合を示している。ここでは、例えば、
設備３１において作業を実行している移動ロボット１の
次の移動先を、設備３２から設備３３へ変更し、また、
その指示は、設備３１に設けられた光通信機（図示せ
ず）からの移動ロボット１の光通信機１１に対する通信
により行われるようになっている。

【００３８】この場合、移動ロボット１の動作プログラ
ムは、やはり、 Program1 travelg f11,tspeed=f12 end のように記述され、外部からの指示によって、移動距離
を示す変数f11 、最高速度を示す変数f12 を変更するこ
とにより、移動先や速度の変更を容易に行うことができ
るのである。

【００３９】尚、上記実施例では、無人搬送車６の移動
制御用の動作プログラムを、ロボットアーム７の動作プ
ログラムと統合するようにしたが、少なくともその記述
を同一のロボット言語体系により行うことができるよう
にすれば、別途の動作プログラム（コントローラ）が必
要となるものの、１種類の手段でプログラミングを行う
ことができるようになり、プログラミング及びデバッグ
の作業を簡単且つ効率的に行うという所期の目的を達成
することができる。

【００４０】その他、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、例えばマーカとしては磁気的なものでは
なく、光学的あるいは電気的なものを採用しても良く、
また、移動ロボットのハード構成などについても種々の
変形が可能であり、更には本発明は自動車用部品の組立
ライン等に限らず移動ロボットを使用する各種のシステ
ムに適用することができるなど、要旨を逸脱しない範囲
内で適宜変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、移動ロボット
の移動動作とその際の速度パターンとの関係を示す図

【図２】システムの一部を示す図

【図３】移動ロボットの電気的構成を概略的に示すブロ
ック図

【図４】移動ロボットの外観を示す側面図

【図５】本発明の他の実施例を示す図２相当図

【符号の説明】

図面中、１は移動ロボット、２，３１，３２，３３は設
備、３は走行路、５はマーカ、６は無人搬送車、７はロ
ボットアーム、９は走行機構、１１は光通信機、１９は
各軸モータ、２１はマーカセンサ、２２はコントロー
ラ、２６はティーチングペンダントを示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無人搬送車上にロボットアームを搭載し
   てなり、設備に沿って設けられた走行路上を移動しなが
   ら、前記ロボットアームによる作業を行う移動ロボット
   であって、 前記無人搬送車を、前記走行路に設けられた複数個のマ
   ーカを目標位置として検出しながら移動するように構成
   すると共に、 前記無人搬送車の移動制御用の動作プログラムを、前記
   ロボットアームの動作プログラムと同じロボット言語体
   系で記述可能に構成したことを特徴とする移動ロボッ
   ト。
2. 【請求項２】 前記無人搬送車の動作プログラム及びロ
   ボットアームの動作プログラムが統合され、それらの制
   御が１つのコントローラにより実行されることを特徴と
   する請求項１記載の移動ロボット。
3. 【請求項３】 前記動作プログラムでは、前記無人搬送
   車の次のマーカ検出位置までの移動距離及び最高速度が
   変数で指定されることを特徴とする請求項１又は２記載
   の移動ロボット。
4. 【請求項４】 前記マーカの検出に基づいて前記移動距
   離の補正が行われることを特徴とする請求項３記載の移
   動ロボット。
5. 【請求項５】 前記動作プログラムでは、指定されたマ
   ーカを通過するパス動作の指定が可能であることを特徴
   とする請求項１ないし４のいずれかに記載の移動ロボッ
   ト。