JP2019059460A - 荷台搬送用ロボット - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2に開示されたロボットは牽引部を有し、この牽引部を車輪付き荷台に着脱可能に連結して走行する。荷台はロボットに牽引されロボットに追随して移動する。
特許文献3,4に開示されたロボットは荷台を有し、この荷台に直接荷物を載せて搬送する。
特許文献5に開示されたロボットは、本願の実施形態と同様に2方向に走行可能なクローラ装置を備えている。
特許文献2に開示されたロボットでは、車輪付き荷台を牽引するだけであるため、荷台の搬送が不安定である。また、牽引部を荷台に着脱可能に連結する作業も煩雑である。
特許文献3,4に開示されたロボットでは、ロボットの荷台に直接荷物を載せるため、作業スペースは狭くて済むが、荷物の揚げ降ろし作業が煩雑である。
特許文献5に開示されたロボットは荷物を搬送するためのものではないが、仮に荷物を搬送することができるとしても特許文献3,4と同様の不都合が生じる。
上記構成によれば、荷物を荷台ごとロボットで搬送するので、ロボットへの揚げ降ろし作業をすることなく荷物を搬送することができる。荷台の下に潜り込んで持ち上げることができるので、搬送に要するスペースを小さくすることができる。リフタを昇降させるだけで、ロボットと荷台の連携および連携解消が可能であるので、作業性が良い。
3つ以上のリフタを用いることにより、荷重を分散でき、各リフタの荷重負担を軽減できるとともに、荷台を安定して持ち上げかつ搬送することができる。
上記構成によれば、荷台をより一層安定して持ち上げたり搬送したりすることができる。
上記構成によれば、荷台に乗せられた荷物の荷重分布に大きな偏りがある場合に、この偏りを検出することができる。
上記構成によれば、荷台に乗せられた荷物の荷重分布に大きな偏りがある場合でも、ロボット位置を修正することにより、荷重の偏りを軽減ないしは解消し、荷台を安定して持ち上げて搬送することができる。
上記構成によれば、荷台に乗せられた荷物の荷重分布に大きな偏りがある場合でも、荷重の偏りを軽減ないしは解消し、荷台を安定して持ち上げて搬送することができる。
上記荷重の偏りの軽減ないしは解消のための制御の他の具体例として、上記リフタのアクチュエータはPWM制御され、上記コントローラは、上記荷重の偏りとして、上記3つ以上のリフタの受台が担う荷重の最大値と最小値の差を演算し、これら最大値と最小値の差が許容範囲を超えていると判断した時には、少なくとも最大値の荷重を担う受台に対応するアクチュエータのデューティ比を、他の受台に対応するデューティ比より低くする。
上記構成によれば、荷台の底部が平坦でなく、例えば多数の穴が形成されていたり網状であっても、荷台を平板状の広い受けプレートで安定して持ち上げることができる。
上記構成によれば、荷台をその底部が水平を維持した状態で持ち上げることができる。共通の受けプレートを用いる場合には、リフト高さの偏差を許容範囲に収めることにより、共通の受けプレートで互いに規制される3つ以上のリフタのアクチュエータのいずれにも過大な負荷が発生するのを回避することもできる。
より好ましくは、上記コントローラは、上記第1閾値より大きい第2閾値を設定し、監視対象のリフタのリフト高さと上記3つ以上のリフタのリフト高さの最小値との偏差が第2閾値より大である場合には、当該偏差が第2閾値内に収まるまで上記監視対象のリフタを下降させる。この構成によれば、迅速にリフト高さの偏差を小さくすることができる。
上記構成によれば、走行装置がクローラ装置であるので、車輪式走行装置に比べて接地領域が広く、滑りを抑制できる。また、クローラ部の駆動によるクローラ走行では通常のクローラ式走行装置と同様に溝や小さな障害物に対して容易に乗り越えられる。クローラユニット全体がローリングするので、十分に大きな径でローリング走行を行なうことができ、溝や小さな障害物に対して容易に乗り越えられる。その結果、安定して荷台を搬送することができる。また、2方向に走行可能なクローラ装置を用いることにより方向転換が簡単である。
一対のクローラ部20A,20Bの従動スプロケットホイール22,22は、従動側シャフト13に回転可能に支持されている。
上記接地構造30A,30Bは、クローラユニット3に所定範囲のデッドゾーンを提供している。
第1回転シャフト41の外端部は一方(図3における右側)のブラケット4に回転可能に支持されている。第1回転シャフト41の内端部は固定板14に回転可能に支持されている。第1回転シャフト41の内端部には傘歯車42aが固定されており、この傘歯車42aは、原動側シャフト12に固定された傘歯車42bと噛み合っている。第1回転シャフト41はその中間部で上記従動側シャフト13を貫通している。なお、この貫通状態において、第1回転シャフト42の第1回転軸線L1を中心とする回転は許容されている。
コントローラ1aは、4つの受台71が下限位置と上限位置の2つの位置を選択するようにリフタ70のモータ75を制御する。この制御例1では、受台71の上限位置と下限位置を、モータ75のロータリーエンコーダ75aの情報を用いて検出する代わりに、リミットスイッチを用いて検出してもよい。
コントローラ1aは、4つのリフタ70を駆動して、受台71を上昇させ、ロードセル78からの荷重情報に基づき、4つの受台71の検出荷重が設定荷重を超えた時(カーゴ100が床面から浮いた時)に、4つの受台71で担う荷重に偏りがあるか否か、すなわち4つの受台71で負担する荷重の最大値と最小値の差が許容範囲を超えるか否かを判断する。4つの受台71で受ける荷重の差が許容範囲を超えていない場合には、持ち上げ制御が終了する。
制御例3では、荷重検出手段として、上記実施形態のロードセル78の代わりに、リフタ70のモータ75の負荷電流(以下、リフト電流と略称する)を検出する負荷電流検出手段が用いられる。このリフト電流は、受台71の荷重情報を含んでいる。以下、リフト電流に基づくコントローラ1aの制御を、図7を参照しながら説明する。
過負荷のリフタ70として、例えば、4つのリフタ70でのリフト電流の平均値との差が閾値以上のリフト電流となるリフタ70を選択する。あるいは、最も大きなリフト電流のリフタ70を選択してもよい。
リフタ70のモータ75は、PWM(パルス幅変調)による制御を行うモータを用いる。図7に示す制御例3と相違する点は下記の通りである。ステップS1では全ての受台71のモータ75のデューティ比を等しくする。ステップS7では、全ての受台71を上昇させつつ、過負荷の受台71のモータ75のデューティ比を選択的に所定時間だけ低下させる。これにより、4つの受台71での荷重バランスを改善させる。
図7において、ステップS6〜S8を省いてもよい。すなわち、ステップS1〜S4を実行し、ステップS4で肯定判断した時、すなわちリフト電流の最大値と最小値の値が許容範囲を以上であると判断した時に、ステップS5を実行した後、ステップS9,S10を実行してもよい。
搬送終了後に受台71を下降させてカーゴ100を降ろし、クローラ装置2を制御してロボットRをカーゴ100から脱出させる。
中央のセンサ9aがラインを検出し、左右両方のセンサ9x、9xがラインを検出していない場合には、コントローラ1aはロボットRがライン上を直進していると判断し、ローリング走行による直進を続行する。中央のセンサ9aがラインを検出するとともに、左右両方のセンサ9x、9xもラインを検出している場合にもライン上を直進していると判断し、ローリング走行による直進を続行する。これはラインが太い場合を想定している。
上記とは逆に、左右のセンサ9x、9xのうち右側のセンサがラインを検出し、左側のセンサがラインを検出しない場合には、前進している状況であれば右に超信地旋回し、後退している状況であれば左に超信地旋回する。
中央のセンサ9aがラインを検出しなくなってから所定時間例えば3秒を経過した時には、ラインから外れたと認識し、メッセージを出力する。
簡単に説明すると、直進走行の際に、角速度センサからの角速度値を積分して、現在のロボットの向きを演算し、走行開始前の向きとの差が設定値を超えた場合には、ロボットの向きを調整する。具体的には、クローラ走行モードで直進している場合には、一対のクローラ装置2,2の速度を異ならせてロボットRの向きを修正する。ローリング走行モードで直進している場合には、一時停止して一対のクローラ装置2,2を異なる方向にクローラ走行させてロボットRの向きを修正し、その後でローリング走行を再開する。
また、コントローラ1aは、ロータリーエンコーダからの情報に基づき走行距離を演算し、この走行距離が設定された距離に達したら走行または搬送を停止する。なお、クローラ走行モードで直進している場合には、モータ51のロータリーエンコーダの情報を用い、ローリング走行モードで直進している場合には、モータ61のロータリーエンコーダの情報を用いる。
上記実施形態では、ロボットRの走行、カーゴ100の持ち上げ、搬送を全てコントローラ1aによる自動制御で行ったが、リモートコントローラからの遠隔操作信号をコントローラ1aに送信することにより、遠隔制御してもよい。
ボデイ1には、その4隅部に対応して4つのリフタ70が設けられている。
コントローラ1aは、4つのリフタ70のリフト高さ情報を監視し、4つのリフタ70を制御する。4つのリフタ70を区別するために、図9において例えば左上のリフタ70をリフタ1と名付け、このリフタ1から時計回りに順にリフタ2,3,4と名付ける。持ち上げ制御に際して、第1閾値αと、第1閾値αより大きい第2閾値βが設定されている。
ステップS20の後に、ステップS21で全てのリフト高さH1〜H4がリフト高さの上限値HUに達したか否かを判断する。持ち上げ制御の開始直後は否定判断しステップS11に戻る。
すべてのリフト高さH1〜H4が上限値HUに達したら、ステップS21で肯定判断して持ち上げ制御を終了する。
リフタ1のリフト高さH1が下限値HLに達すると、ステップS31で肯定判断してステップS37に進み、ここでリフタ1を停止させる。
他のリフタ2〜4もステップS40においてリフタ1と同様に制御する。
すべてのリフト高さH1〜H4が下限値HLに達したら、ステップS41で肯定判断して荷降ろし制御を終了する。
なお、荷降ろし制御での第1、第2閾値は持ち上げ制御での第1、第2閾値と異なっていてもよい。
接地構造は無くてもよい。この場合、クローラ部の接地部材が占める角度範囲を実施形態より大きくする。
クローラ走行用駆動機構はクローラユニットに内蔵してもよい。
クローラユニットは片持ちで支持してもよい。
搬送される荷台としては、カーゴの他に荷車であってもよい。
1a コントローラ
2 クローラ装置(走行装置)
3 クローラユニット
8 レーザ距離センサ(位置検出手段)
20A,20B クローラ部
50 クローラ走行用駆動機構(走行駆動手段)
60 ローリング走行用駆動機構(走行駆動手段)
70 リフタ
71 受台
73 アクチュエータ
75a ロータリーエンコーダ(リフト高さ検出手段)
78 ロードセル(荷重検出手段)
79 ポテンショメータ(リフト高さ検出手段)
80 受けプレート
100 カーゴ(荷台)
L1 第1回転軸線
L2,L2’ 第2回転軸線
R ロボット
Claims (15)
- 荷台を搬送するロボットであって、
ボデイと、
上記ボデイに設けられた走行装置と、
上記ボデイに設けられ、上記荷台を持ち上げる3つ以上のリフタと、
上記ボデイに設けられ、上記走行装置と上記リフタを制御するコントローラと、
を備えていることを特徴とする荷台搬送用ロボット。 - 上記ボデイが平面矩形をなし、上記リフタは上記ボデイの4隅部に対応して4つ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記リフタの各々は、上記荷台からの荷重を受ける互いに独立した受台と、この受台を昇降させるアクチュエータを有することを特徴とする請求項1または2に記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記3つ以上のリフタの各々は、上記受台が上記荷台から受ける荷重を検出する荷重検出手段を含み、
上記コントローラは、上記3つ以上のリフタにより上記荷台を持ち上げている状態で、上記3つ以上のリフタの荷重検出手段からの荷重情報に基づいて、上記リフタ3つ以上のリフタの上記受台が受ける荷重の偏りを検出することを特徴とする請求項3に記載の荷台搬送用ロボット。 - 上記荷重検出手段が、上記受台の下方に組み込まれたロードセルであることを特徴とする請求項4に記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記荷重検出手段が、上記荷台を持ち上げる過程での上記アクチュエータの負荷電流を検出する負荷電流検出手段であることを特徴とする請求項4に記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記ボデイには、上記荷台に対する上記ボデイの相対的位置を検出する位置検出手段が設けられており、
上記コントローラは、上記複数の3つ以上のリフタの上記受台が受ける荷重の偏りが許容範囲を超えていると判断した時には、上記3つ以上のリフタを制御することにより上記受台を下降させて上記荷台から離し、さらに上記荷重情報と上記位置検出手段からの位置情報に基づき上記走行装置を制御することにより、上記荷重の偏りが許容範囲内で収まるような修正位置へと上記ボデイを移動させ、上記ボデイが修正位置に達した後に、上記複数の3つ以上のリフタを制御することにより上記荷台を再び持ち上げることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の荷台搬送用ロボット。 - 上記コントローラは、上記3つ以上のリフタの上記受台が受ける荷重の偏りが許容範囲を超えていると判断した時には、上記荷重の偏りを解消ないしは許容範囲に収めるように、上記3つ以上のリフタを選択的に制御することを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記コントローラは、上記荷重の偏りとして、上記3つ以上のリフタの受台が担う荷重の最大値と最小値の差を演算し、これら最大値と最小値の差が許容範囲を超えていると判断した時には、少なくとも最大値の荷重を担う受台を下降させるように当該受台に対応する上記リフタを選択的に制御することを特徴とする請求項8に記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記リフタのアクチュエータはPWM制御され、
上記コントローラは、上記荷重の偏りとして、上記3つ以上のリフタの受台が担う荷重の最大値と最小値の差を演算し、これら最大値と最小値の差が許容範囲を超えていると判断した時には、少なくとも最大値の荷重を担う受台に対応するアクチュエータのデューティ比を、他の受台に対応するデューティ比より低くすることを特徴とする請求項8に記載の荷台搬送用ロボット。 - 上記3つ以上のリフタは、その上端が平板状の1枚の共通の受けプレートに連結されており、この受けプレートを介して上記荷台を持ち上げることを特徴とする請求項1または2に記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記3つ以上のリフタは、それぞれリフト高さ検出手段を有しており、上記コントローラは、上記荷台を持ち上げる際に、上記リフト高さ検出手段からのリフト高さ情報に基づき、上記3つ以上のリフタのリフト高さの偏差が許容範囲に収まるように上記リフタを制御することを特徴とする請求項3または11に記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記コントローラは、上記3つ以上のリフタの各々のリフト高さを監視し、監視対象のリフタのリフト高さと3つ以上のリフタのリフト高さの最小値との偏差が第1閾値より大である場合には停止して、当該偏差が第1閾値内に収まるまで待機することを特徴とする請求項12に記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記コントローラは、上記第1閾値より大きい第2閾値を設定し、監視対象のリフタのリフト高さと上記3つ以上のリフタのリフト高さの最小値との偏差が第2閾値より大である場合には、当該偏差が第2閾値内に収まるまで上記監視対象のリフタを下降させることを特徴とする請求項13に記載の荷台搬送用ロボット。
- 上記走行装置は、第1方向に延びるとともにこの第1方向と直交する第2方向に互いに離間して配置された一対のクローラ装置を有し、
上記一対のクローラ装置の各々は、上記第1方向に延びる第1回転軸線を中心に回転可能にして上記ボデイに支持されたクローラユニットを有し、各クローラユニットは、上記第1回転軸線に沿って延びるサポ―トと、上記サポ―トに設けられるとともに上記第1回転軸線を挟んで配置された一対のクローラ部とを有しており、
さらに上記クローラ装置の各々は、上記クローラユニットを上記第1回転軸線を中心に回転させるローリング走行用駆動機構と、上記一対のクローラ部を同時駆動するクローラ走行用駆動機構とを有することを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の荷台搬送用ロボット。
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