JP2019175036A - Unmanned running truck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、全方向移動可能な無人走行台車に関するものである。 The present invention relates to an unmanned traveling cart that can move in all directions.
工場や倉庫等における搬送作業では、作業者の負担を軽減すべく、無軌道式の無人走行台車を用いて物品等を搬送することが従来から行われている。 In a transfer operation in a factory, a warehouse, or the like, in order to reduce the burden on an operator, it has been conventionally performed to transfer articles and the like using a trackless unmanned traveling cart.
かかる無人走行台車には、大別すると、工場等に設置された信号発信手段からの誘導信号を検出しながら走行する誘導型のものと、台車自体に設けられた走行距離計や方向計の計測値に基づいて位置や方向を検出しながら走行する自律型のものとがある。 Such unmanned traveling carts can be broadly divided into an inductive type that travels while detecting a guidance signal from a signal transmission means installed in a factory or the like, and a odometer or direction meter provided on the cart itself. Some autonomous vehicles run while detecting the position and direction based on the value.
自律型のものとして、例えば特許文献1には、全方向車輪と、記憶部と、加速度センサと、複数の光学センサと、演算処理部とを備え、記憶部の走行ルートに基づき、加速度センサと複数の光学センサからの検出内容を利用して演算処理部が移動量を算出し、算出結果に基づき全方向車輪を駆動させる無人搬送台車が開示されている。
As an autonomous type, for example,
ところで、工場や倉庫等における搬送設備としては、上記無人走行台車のみならず、コンベアも広く用いられていることから、搬送作業において無人走行台車がコンベアを横断しなければならないシチュエーションも想定されるが、その場合には以下のような問題が生じ得る。 By the way, not only the above-mentioned unmanned traveling cart but also a conveyor is widely used as a transport facility in factories, warehouses, etc., but there may be situations where the unmanned traveling cart has to cross the conveyor during transport work. In that case, the following problems may occur.
すなわち、無人走行台車が進行経路上に存在するコンベアを横断する場合には、進行方向前側の車輪→進行方向後側の車輪の順でコンベアに進入するため、進行方向前側の車輪はコンベア上にある一方、進行方向後側の車輪は固定床上に残っているという状態が不可避的に生じることになる。このような状態では、コンベアと固定床との速度差によって、例えば無人走行台車を旋回させるような外力が生じるため、無人走行台車の進行方向が振られてしまい、所望の方向への走行を継続することが困難となり、最悪の場合にはコンベア上で搬送されている物品に無人走行台車が衝突してしまうおそれがある。また、このような進行方向が振られてしまうという問題は、進行方向前側の車輪は固定床上にある一方、進行方向後側の車輪はコンベア上に残っている場合、すなわち、無人走行台車がコンベアから退出する場合にも生じ得る。 In other words, when an unmanned traveling vehicle crosses a conveyor existing on the traveling path, the front wheel in the traveling direction enters the conveyor in the order of the front wheel in the traveling direction and the rear wheel in the traveling direction. On the other hand, a state in which the rear wheel in the traveling direction remains on the fixed floor inevitably occurs. In such a state, for example, an external force that turns the unmanned traveling cart is generated due to the speed difference between the conveyor and the fixed floor, so that the traveling direction of the unmanned traveling cart is swung and the traveling in the desired direction is continued. It is difficult to do this, and in the worst case, the unmanned traveling carriage may collide with an article being conveyed on the conveyor. In addition, the problem that the traveling direction is swung is that the front wheel in the traveling direction is on the fixed floor while the rear wheel in the traveling direction remains on the conveyor, that is, the unmanned traveling cart is a conveyor. It can also happen when you leave.
ここで、工場内等にカメラやレーザセンサ等(以下、外部設置型センサともいう。)を設置し、これら外部設置型センサを用いて、コンベア上での無人走行台車の位置や速度を逐一計測し、無人走行台車に搭載された制御装置へ計測値を送信し、全方向移動車輪からなる前後輪を計測値に基づいて制御することで、進行方向が振られるのを回避することが考えられる。 Here, cameras, laser sensors, etc. (hereinafter also referred to as externally installed sensors) are installed in factories and the like, and using these externally installed sensors, the position and speed of the unmanned traveling carriage on the conveyor are measured one by one. Then, it is conceivable to avoid the movement of the traveling direction being shaken by transmitting the measurement value to the control device mounted on the unmanned traveling carriage and controlling the front and rear wheels made up of omnidirectional moving wheels based on the measurement value. .
また、上記特許文献1のものと同様に、無人走行台車自体にカメラやレーザセンサや回転角度センサ等(以下、台車搭載型センサともいう。)を搭載し、カメラの画像処理や、レーザオドメトリや、駆動輪(車輪)の回転数をカウントすること(駆動輪オドメトリ)で、コンベア上での無人走行台車の位置を逐一計測し、前後輪を計測値に基づいて制御することで、進行方向が振られるのを回避することも考えられる。
Similarly to the above-mentioned
しかしながら、前者の外部設置型センサを用いる手法では、計測システム全体が大型化かつ複雑化する傾向が強く、コストの増大を招くという問題がある。また、後者の台車搭載型センサを用いる手法では、カメラやレーザセンサの採用によりコストの増大を招くという問題に加えて、作業環境から生じる外乱の影響を無人走行台車が大きく受けてしまうため、誤認識や計測不良が増大する傾向にあり、制御精度が悪化するという問題がある。 However, the former method using the externally installed sensor has a problem in that the entire measurement system tends to be large and complicated, leading to an increase in cost. In addition, in the latter method using a cart-mounted sensor, in addition to the problem of increasing the cost due to the use of a camera or a laser sensor, the unmanned traveling cart is greatly affected by disturbances caused by the work environment. There is a tendency that recognition and measurement failures tend to increase, and control accuracy deteriorates.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、全方向移動可能な無人走行台車において、コンベアを横断する場合でも、簡単な構成で精度良く、所望の方向への走行を可能にする技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an unmanned traveling vehicle that can move in all directions, even in the case of crossing a conveyor, with a simple configuration with high accuracy and in a desired direction. The purpose is to provide technology that enables traveling.
前記目的を達成するため、本発明に係る無人走行台車では、全方向移動車輪に先立ちコンベアと接触することで回転する検出用車輪を進行方向端部に設け、当該検出用車輪の回転数に基づいて、コンベアの速度による影響を低減する(または打ち消す)ように、全方向移動車輪を制御するようにしている。 In order to achieve the above object, in the unmanned traveling vehicle according to the present invention, a detection wheel that rotates by contacting the omnidirectional moving wheel prior to the conveyor is provided at an end in the traveling direction, and based on the number of rotations of the detection wheel. Thus, the omnidirectional moving wheel is controlled so as to reduce (or cancel) the influence of the conveyor speed.
具体的には、本発明は、台車本体と、複数の全方向移動車輪と、当該各全方向移動車輪を制御する制御装置と、を備える無人走行台車を対象としている。 Specifically, the present invention is directed to an unmanned traveling cart including a cart body, a plurality of omnidirectional moving wheels, and a control device that controls the omnidirectional moving wheels.
そして、上記台車本体における進行方向端部に、進行方向の床面に接触し且つ進行方向に延びる軸線周りに回転可能に設けられた検出用車輪をさらに備え、上記制御装置は、上記検出用車輪の回転および当該検出用車輪と上記複数の全方向移動車輪との位置関係に基づき、上記全方向移動車輪の一部がコンベア上にあり、且つ、上記全方向移動車輪の他部が固定床上にあるコンベア跨ぎ状態か否かを判定するとともに、コンベア跨ぎ状態であると判定したときに、上記検出用車輪の回転数に基づいて、上記コンベアと上記固定床との速度差を打ち消しまたは低減しながら進行を継続するように、上記各全方向移動車輪を制御することを特徴とするものである。 And it is further provided with the detection wheel provided in the advancing direction edge part in the said trolley | bogie main body so that it can rotate to the periphery of the axis line which contacts the floor surface of a advancing direction, and extends in a advancing direction, The said control apparatus is the said detection wheel. And a part of the omnidirectional moving wheel is on the conveyor, and the other part of the omnidirectional moving wheel is on the fixed floor. While determining whether or not it is in a certain conveyor straddling state, when it is determined that it is in a conveyor straddling state, while negating or reducing the speed difference between the conveyor and the fixed floor based on the number of rotations of the detection wheel Each of the omnidirectional moving wheels is controlled so as to continue traveling.
なお、本発明において「全方向移動車輪」とは、台車本体の、前進、後進、左右平行移動、左右斜め移動、左右旋回等を可能とするものであり、例えば、メカナムホイールや、オムニホイール(登録商標)等を挙げることができる。 In the present invention, the “omnidirectional moving wheel” means that the carriage main body can move forward, backward, left / right parallel movement, left / right oblique movement, left / right turning, etc., for example, a Mecanum wheel or an omni wheel. (Registered trademark).
また、本発明において「複数の全方向移動車輪」としては、例えば、制御装置によって互いに独立して制御される、4つのメカナムホイールや4つのオムニホイール等を挙げることができる。 In the present invention, examples of the “plurality of omnidirectional wheels” include four mecanum wheels and four omni wheels that are controlled independently from each other by a control device.
これらを前提として、この構成によれば、検出用車輪は、進行方向の床面に接触し且つ進行方向に延びる軸線周りに回転可能に台車本体に設けられているので、当該検出用車輪が接触している床面と台車本体が乗っている床面とに速度差がない場合には回転しない一方、例えば検出用車輪のみがコンベアに到達する等、両者に速度差がある場合には回転する。それ故、検出用車輪の回転開始タイミングに基づいて、コンベアと固定床との境界を精度良く検出することができるとともに、検出用車輪の回転数に基づいて、当該速度差(すなわちコンベアの速度)を検出することができる。 Based on these assumptions, according to this configuration, the detection wheel is provided on the carriage main body so as to be in contact with the floor surface in the traveling direction and to be rotatable around an axis extending in the traveling direction. It does not rotate when there is no speed difference between the floor surface on which the carriage is on and the floor surface on which the carriage body is on, while it rotates when there is a speed difference between them, for example, only the detection wheel reaches the conveyor. . Therefore, the boundary between the conveyor and the fixed floor can be accurately detected based on the rotation start timing of the detection wheel, and the speed difference (that is, the speed of the conveyor) based on the rotation speed of the detection wheel. Can be detected.
また、検出用車輪と複数の全方向移動車輪との位置関係は既知であることから、検出用車輪がコンベアへ到達してから、更にどれだけ進行すれば、全方向移動車輪の一部がコンベアへ進入し始めるか、全方向移動車輪の全部がコンベア上に乗るか等も既知となる。それ故、制御装置は、検出用車輪の回転および検出用車輪と複数の全方向移動車輪との位置関係に基づき、全方向移動車輪の一部がコンベア上にあり、且つ、全方向移動車輪の他部が固定床上にある「コンベア跨ぎ状態」か否かを判定することができる。 In addition, since the positional relationship between the detection wheels and the plurality of omnidirectional moving wheels is known, a part of the omnidirectional moving wheels may become part of the conveyor after the detection wheels reach the conveyor. It is also known whether the vehicle starts to enter or all of the omnidirectional wheels are on the conveyor. Therefore, based on the rotation of the detection wheel and the positional relationship between the detection wheel and the plurality of omnidirectional moving wheels, the control device has a part of the omnidirectional moving wheel on the conveyor and the omnidirectional moving wheel. It can be determined whether or not the other part is in a “conveyor straddling state” on the fixed floor.
ここで、全方向移動車輪の全部が固定床上にある場合には、全方向移動車輪を制御することで、当然に、所望の方向へ走行することができる。また、全方向移動車輪の全部がコンベア上にある場合にも、絶対的にはコンベア下流側に移動されるものの、相対的にはコンベア上において所望の方向へ走行することができ、これにより、コンベア上で搬送されている物品との衝突を回避することができる。 Here, when all the omnidirectional moving wheels are on the fixed floor, it is possible to travel in a desired direction by controlling the omnidirectional moving wheels. In addition, even when all of the omnidirectional moving wheels are on the conveyor, although it is absolutely moved to the downstream side of the conveyor, it can travel relatively in the desired direction on the conveyor, Collisions with articles being conveyed on the conveyor can be avoided.
これらに対し、上記「コンベア跨ぎ状態」では、仮に全方向移動車輪の全部が固定床上にある場合と同じ制御を継続すると、コンベアと固定床との速度差により生じる外力によって進行方向が振られるため、コンベア進入時や退出時等に所望の方向への走行を継続することが困難になる状況も想定される。この点、本発明では、コンベア跨ぎ状態であると判定したときに、検出用車輪の回転数に基づいて、コンベアと固定床との速度差を打ち消しながら(または低減しながら)進行を継続するように、全方向移動車輪を制御することから、かかる状況を回避することができる。 On the other hand, if the same control as in the case where all of the omnidirectional moving wheels are on the fixed floor is continued in the “conveyor straddling state”, the traveling direction is shaken by the external force generated by the speed difference between the conveyor and the fixed floor. It is also assumed that it is difficult to continue running in a desired direction when entering or leaving the conveyor. In this regard, in the present invention, when it is determined that the conveyor is straddling, based on the number of rotations of the detection wheels, the progress is continued while canceling (or reducing) the speed difference between the conveyor and the fixed floor. Moreover, since the omnidirectional moving wheel is controlled, such a situation can be avoided.
なお、「速度差を打ち消」すとは、コンベアへの進入前後またはコンベアからの退出前後で、無人走行台車の進行方向が変わらない場合に相当し、「速度差を低減」するとは、速度差の一部を利用して、コンベアへの進入前後またはコンベアからの退出前後で、無人走行台車の進行方向の若干の変更を許す場合に相当する。 “Canceling the speed difference” corresponds to the case where the traveling direction of the unmanned carriage is not changed before and after entering the conveyor or before leaving the conveyor. “Reducing the speed difference” This corresponds to a case in which a part of the difference is used to allow a slight change in the traveling direction of the unmanned traveling vehicle before and after entering the conveyor or before and after leaving the conveyor.
このように、本発明の無人走行台車では、進行方向端部に設けられた検出用車輪の回転数に基づいて、全方向移動車輪を制御するという簡単な構成を採用することで、外部設置型センサや台車搭載型センサを用いるものと異なり、コストの増大や制御精度の悪化を抑えつつ、コンベアを横断する場合でも、所望の方向へ走行することができる。 Thus, in the unmanned traveling vehicle of the present invention, an external installation type is adopted by adopting a simple configuration in which the omnidirectional moving wheel is controlled based on the number of rotations of the detection wheel provided at the traveling direction end. Unlike a sensor or a vehicle-mounted sensor, the vehicle can travel in a desired direction even when crossing a conveyor while suppressing an increase in cost and deterioration in control accuracy.
以上説明したように、本発明に係る無人走行台車によれば、コンベアを横断する場合でも、簡単な構成で精度良く、所望の方向へ走行することができる。 As described above, the unmanned traveling vehicle according to the present invention can travel in a desired direction with a simple structure and high accuracy even when crossing a conveyor.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
−全体構成−
図1は、本実施形態に係る無人走行台車1を模式的に示す平面図である。この無人走行台車1は、メカナムホイールを採用することで全方向に移動可能に構成されていて、例えば自動車生産工場において、自律走行により、他の設備等の間を縫いながら自動車部品等を搬送することが可能になっている。この無人走行台車1は、図1に示すように、台車本体2と、一対の前輪11,12と、一対の後輪13,14と、4つの電動モータ21,22,23,24と、第1〜第4速度検出外界センサ15,16,17,18と、制御装置10と、を備えている。なお、図1では、各速度検出外界センサ15,16,17,18を台車本体2に対して支持するためのブラケット60等を図示省略している。
-Overall configuration-
FIG. 1 is a plan view schematically showing an
台車本体2は、フレーム部材(図示せず)等を組み合わせることで、外形略直方体状に形成されていて、その上部に搬送対象である自動車部品等を載置可能になっている。
The
図2は前後輪11,12,13,14を模式的に説明する図であり、同図(a)はメカナムホイールを模式的に示す斜視図であり、同図(b)〜(e)は前後輪11,12,13,14の回転方向と無人走行台車1の進行方向との関係を模式的に説明する図である。前輪11,12および後輪13,14は、台車本体2に回転自在に設けられたメカナムホイールでそれぞれ構成されている。前輪11,12および後輪13,14は、図2に示すように、主輪11a,12a,13a,14aと、各々主輪11a,12a,13a,14aの外周に車軸に対して45°傾いた姿勢で回転自在に支持される、周方向に並ぶ複数のフリーホイール11b,12b,13b,14bと、でそれぞれ構成されている。なお、図1や図2(b)〜(e)における、前後輪11,12,13,14内の斜線は、無人走行台車1を上から見た場合の、すなわち、前後輪11,12,13,14を上から見た場合の、フリーホイール11b,12b,13b,14bの回転軸の方向を表している。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the front and
前後輪11,12,13,14における主輪11a,12a,13a,14aは、台車本体2に搭載された電動モータ21,22,23,24とそれぞれ接続されている。つまり、各主輪11a,12a,13a,14aは、別個の電動モータ21,22,23,24を駆動源とする駆動輪として構成されており、各電動モータ21,22,23,24の制御を介して別個独立に制御可能になっている。なお、前後輪11,12,13,14の回転角度は、4つの回転角度センサ31,32,33,34によって、4つの前後輪11,12,13,14それぞれについて検出されるようになっている。
The main wheels 11a, 12a, 13a, 14a in the front and
制御装置10は、入出力インターフェースや、メモリや、CPU等を備えていて、前後輪11,12,13,14の制御を通じて無人走行台車1の進行方向を制御するように構成されている。入出力インターフェースは、第1〜第4速度検出外界センサ15,16,17,18や、回転角度センサ31,32,33,34からセンサ信号を取り込むとともに、電動モータ21,22,23,24に対して操作信号を出力するよう構成されている。メモリには、前後輪11,12,13,14を制御するための各種の制御プログラム等が記憶されている。CPUは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて電動モータ21,22,23,24の操作信号を生成するよう構成されている。
The
制御装置10は、各電動モータ21,22,23,24の制御を介して、メカナムホイールで構成された前後輪11,12,13,14を別個独立に制御することで、無人走行台車1を全方向に移動させることが可能となっている。例えば、図2(b)に示すように、前後輪11,12,13,14すべてを正転させると、無人走行台車1が前進し、図2(c)に示すように、右前輪11および左後輪14を正転させ且つ左前輪12および右後輪13を反転させると、無人走行台車1が左平行移動する。また、例えば、図2(d)に示すように、右前後輪11,13を正転させ且つ左前後輪12,14を反転させると、無人走行台車1が反時計回りに旋回し、図2(e)に示すように、左前輪12および右後輪13だけを正転させると、無人走行台車1が右斜め前方へ移動する。
The
なお、無人走行台車1では、図2(b)〜(d)における右前輪11を見比べれば分かるように、右前輪11の正転が必ずしも無人走行台車1の前進を意味する訳ではないことから、例えば回転角度センサ31で右前輪11の回転角度を検出しても、或る位置から無人走行台車1がどれだけ移動したかを把握することは難しい。このため、本実施形態では、4つの回転角度センサ31,32,33,34によって、4つの前後輪11,12,13,14それぞれについて回転角度を検出し、それらを制御装置10で演算することで、どの前後輪11,12,13,14を何回転させれば、或る位置から無人走行台車1がどの方向にどれだけ進むかを把握することが可能となっている。
In the
これらにより、請求項との関係では、主輪11a,12a,13a,14aと、フリーホイール11b,12b,13b,14bと、をそれぞれ有する4つの前後輪11,12,13,14が、本発明でいうところの「複数の全方向移動車輪」に相当する。
Accordingly, in relation to the claims, the four front and
なお、第1〜第4速度検出外界センサ15,16,17,18については、以下に詳細に説明する。
The first to fourth speed detection
−速度検出外界センサ−
ところで、自動車生産工場における搬送設備としては、無人走行台車1のみならず、コンベア80も広く用いられているところ、無人走行台車1がコンベア80を横断しなければならないシチュエーションも想定される。
-External sensor for speed detection-
By the way, not only the
図10は従来の無人走行台車101がコンベア80を横断する状態を模式的に説明する図であり、同図(a)はコンベア80への進入時であり、同図(b)はコンベア80からの退出時である。無人走行台車101がコンベア80を横断する場合には、前輪111,112→後輪113,114の順でコンベア80に進入するため、前輪111,112はコンベア80上にある一方、後輪113,114は固定床70上に残っているという状態が不可避的に生じることになる。このような状態では、図10(a)の白抜き矢印で示すように移動するコンベア80と固定床70との速度差によって、無人走行台車101を時計回り(図10(a)のドット矢印参照)に旋回させるような外力が生じるため、無人走行台車101の進行方向が振られてしまい、所望の方向(図10(a)の黒塗り矢印参照)への走行を継続することが困難となり、最悪の場合にはコンベア80上で搬送されている車体81に無人走行台車101が衝突するおそれがある。また、このような進行方向が振られてしまうという問題は、図10(b)に示すように、無人走行台車101がコンベア80から退出する場合にも生じ得る問題である。
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a state in which the conventional unmanned traveling
ここで、自動車生産工場内にカメラやレーザセンサ等(以下、外部設置型センサともいう。)を設置し、これら外部設置型センサを用いて、コンベア80上での無人走行台車101の位置や速度を逐一計測し、計測値に基づいて前後輪を制御する手法や、無人走行台車101自体にカメラやレーザセンサや回転角度センサ等(以下、台車搭載型センサともいう。)を搭載し、カメラの画像処理やレーザオドメトリや駆動輪オドメトリで、コンベア80上での無人走行台車101の位置を逐一計測し、計測値に基づいて前後輪を制御する手法も考えられる。
Here, a camera, a laser sensor, or the like (hereinafter also referred to as an externally installed sensor) is installed in the automobile production factory, and the position and speed of the
しかしながら、前者の外部設置型センサを用いる手法では、計測システム全体が大型化かつ複雑化する傾向が強く、コストの増大を招くという問題があり、また、後者の台車搭載型センサを用いる手法では、カメラやレーザセンサの採用によりコストの増大を招くという問題に加えて、作業環境から生じる外乱の影響を無人走行台車101が大きく受けてしまうため、誤認識や計測不良が増大する傾向にあり、制御精度が悪化するという問題がある。
However, in the former method using an externally installed sensor, there is a tendency that the entire measurement system tends to be large and complicated, leading to an increase in cost, and in the latter method using a cart mounted sensor, In addition to the problem of increasing costs due to the use of cameras and laser sensors, the
ところで、メカナムホイールとして構成された前後輪11,12,13,14は、主輪11a,12a,13a,14aの回転で駆動力を発生するが、フリーホイール11b,12b,13b,14bの回転方向に関してはフリーであるため、外力を逃がすことができる。この特性を利用して、例えばコンベア80に差し掛かった前輪11,12と、固定床70に残った後輪13,14とを適切に回転させることで、進行方向が振られるのを抑えることが可能となるが、そのためにはコンベア80の速度と、コンベア80と固定床70との境界を正確に知る必要がある。
By the way, the front and
そこで、上記問題を解決する前提として、コンベア80の速度と、コンベア80と固定床70との境界を精度良く検出するべく、本実施形態の無人走行台車1では、台車本体2における進行方向端部に、第1〜第4速度検出外界センサ15,16,17,18を設けるようにしている。より詳しくは、前進時に進行方向端部となる前端部に第1速度検出外界センサ15を、右平行移動時に進行方向端部となる右側端部に第2速度検出外界センサ16を、左平行移動時に進行方向端部となる左側端部に第3速度検出外界センサ17を、後進時に進行方向端部となる後端部に第4速度検出外界センサ18をそれぞれ配置している。
Therefore, as a premise for solving the above problem, in the
図3は速度検出外界センサ15,16,17,18を模式的に説明する図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は速度検出用車輪25,26,27,28およびエンコーダ35,36,37,38を模式的に示す斜視図である。図3(a)に示すように、第1〜第4速度検出外界センサ15,16,17,18は、速度検出用車輪25,26,27,28と、エンコーダ35,36,37,38と、回転軸55,56,57,58と、ガード部材45,46,47,48と、をそれぞれ有している。なお、第1〜第4速度検出外界センサ15,16,17,18はほぼ同様の構成ゆえ、以下では第1速度検出外界センサ15を中心に説明し、重複を避けるため、第2〜第4速度検出外界センサ16,17,18について詳細な説明を省略する。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the speed detection
第1速度検出外界センサ15のガード部材45は、球冠が底面をなす略球欠状に形成されていて、図3(a)に示すように、平面視で略T字状に切り欠かれた切欠き部45aが形成されている。ガード部材45は、切欠き部45a内に設置された前後方向(図1のX方向)に延びる回転軸55を回転自在に支持している。回転軸55と連結される速度検出用車輪25およびエンコーダ35も切欠き部45a内に収容されており、これにより、速度検出用車輪25およびエンコーダ35と障害物等との衝突が回避されるようになっている。
The
速度検出用車輪25は、オムニホイール(登録商標)として構成されていて、図3(b)に示すように、主輪25aと、各々主輪25aの外周に車軸に対して直交する姿勢で回転自在に支持される、周方向に並ぶ複数の従輪25bと、で構成されている。そうして、速度検出用車輪25は、主輪25aが回転軸55の前端側と連結されることで、回転軸55の軸線周りに回転可能な態様で切欠き部45a内に収容されているとともに、その下端が球冠の最下部(中央部)と面一になるように、切欠き部45a内に配置されている。
The
エンコーダ35は、回転軸55の後端側と連結されていて、速度検出用車輪25の回転角度や回転数(回転速度)を検出し、通信線35aを介して、検出結果をセンサ信号として制御装置10へ出力するように構成されている。
The
図4は第1速度検出外界センサ15を模式的に説明する図であり、同図(a)は側面図であり、同図(b)は段差75を下る場合の挙動を模式的に説明する図であり、同図(c)は段差75を上がる場合の挙動を模式的に説明する図である。以上のように構成された第1速度検出外界センサ15は、図4(a)に示すように、台車本体2の前端から前方に延びるブラケット60を介して、台車本体2の前端部に取り付けられている。より詳しくは、ガード部材45には、図4(a)に示すように、上方に延びるスライドバー61が設けられており、当該スライドバー61は、上下方向にスライド自在にブラケット60の支持されている。それ故、通常の状態(平坦な床上)では、第1速度検出外界センサ15およびスライドバー61が、自重によって下がることで、ブラケット60に対して最下端の位置となり、図4(a)に示すように、ガード部材45の球冠の最下部と速度検出用車輪25の下端が床面(固定床70)に接触することになる。
FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically illustrating the first speed detection
このような構成により、無人走行台車1が固定床70上を前進する場合には、ガード部材45および速度検出用車輪25が前方の床面(固定床70)に接触するが、ガード部材45における床面接触部は球状であり、且つ、速度検出用車輪25では従輪25bが回転することから、大きな摩擦抵抗を受けることなく、無人走行台車1を前進させることができる。なお、従輪25bは主輪25aの外周に車軸に対して直交する姿勢で回転自在に支持されていることから、無人走行台車1の前進に伴って従輪25bが回転しても、主輪25aが回転することはない。
With this configuration, when the
一方、無人走行台車1がコンベア80を横断する場合に、前輪11,12に先立って第1速度検出外界センサ15がコンベア80上に到達すると(図5(a)参照)、コンベア80の移動に伴って、コンベア80上の速度検出用車輪25が回転軸55の軸線周りに回転することになる。かかる速度検出用車輪25の回転角度や回転数は、エンコーダ35によって検出され、制御装置10へ出力されることから、制御装置10は、速度検出用車輪25の回転開始タイミングに基づいて、コンベア80と固定床70との境界を精度良く検出することができるとともに、速度検出用車輪25の回転数に基づいて、コンベア80の速度を取得することができる。
On the other hand, when the
また、図4(b)に示すように、無人走行台車1が段差75を下る場合には、自重によって第1速度検出外界センサ15が下がることで、台車本体2や前輪11,12に先立って、第1速度検出外界センサ15が下段76に接触することになる。この際、下段76と接触することで生じる衝撃が、ガード部材45によって緩和されることから、速度検出用車輪25やエンコーダ35が傷むのを抑えることができる。
Further, as shown in FIG. 4B, when the
これに対し、図4(c)に示すように、無人走行台車1が段差75を上がる場合には、ガード部材45の球冠が上段77の端部に接触しながら、無人走行台車1が前進することで、自重に抗して第1速度検出外界センサ15およびスライドバー61が上方に持ち上げられ、台車本体2や前輪11,12に先立って、第1速度検出外界センサ15が上段77に乗り上げることになる。仮にガード部材45がない場合には、速度検出用車輪25が段差75に衝突するとともに、上段77に乗り上げることが困難となるが、本実施形態では、略球欠状のガード部材45を採用することで、かかる不都合を回避することが可能となっている。
On the other hand, as shown in FIG. 4C, when the
これらにより、請求項との関係では、ブラケット60、スライドバー61およびガード部材45,46,47,48を介して、それぞれ台車本体2の前端部、右側端部、左側端部および後端部に、回転軸55,56,57,58の軸線周りに回転可能に取り付けられた速度検出用車輪25,26,27,28が、本発明でいうところの「台車本体における進行方向端部に、進行方向の床面に接触し且つ進行方向に延びる軸線周りに回転可能に設けられた検出用車輪」に相当する。
Accordingly, in relation to the claims, the front end, the right end, the left end, and the rear end of the
−コンベア横断時の走行制御−
次に、無人走行台車1がコンベア80を横断する場合に、制御装置10が実行する、第1速度検出外界センサ15を用いた走行制御について説明する。
-Travel control during conveyor crossing-
Next, traveling control using the first speed detection
本実施形態では、無人走行台車1がコンベア80を横断する場合に、所望の方向への走行を可能とするべく、第1速度検出外界センサ15の検出結果に基づいて、前後輪11,12,13,14を適切に制御することで、コンベア80の速度による影響を打ち消す(または低減する)ようにしている。
In the present embodiment, when the
具体的は、速度検出用車輪25の回転、および、速度検出用車輪25と4つの前後輪11,12,13,14との位置関係x1,x2に基づき、前後輪11,12,13,14の一部がコンベア80上にあり、且つ、前後輪11,12,13,14の他部が固定床70上にある「コンベア跨ぎ状態」か否かを判定するとともに、「コンベア跨ぎ状態」であると判定したときに、速度検出用車輪25の回転数に基づいて、コンベア80と固定床70との速度差により生じる進行方向角度偏差を打ち消しながら、または低減しながら進行を継続するように、前後輪11,12,13,14を制御する走行制御を実行するように制御装置10を構成している。
Specifically, based on the rotation of the
以下、かかる走行制御について、図5〜図8を参照しながら説明する。 Hereinafter, such travel control will be described with reference to FIGS.
図5〜図7は、無人走行台車1がコンベア80を横断する状態を段階的に説明する模式図である。なお、図5〜図7では、図を見易くするために、第2および第3速度検出外界センサ16,17を図示省略するとともに、第1および第4速度検出外界センサ15,18についても、速度検出用車輪25,28のみ図示している。また、図5〜図7における白抜き矢印はコンベア80の移動方向を、また、図5〜図7における黒塗り矢印は無人走行台車1の進行方向をそれぞれ示している。
5-7 is a schematic diagram explaining the state which the
先ず、図2(b)に示すように、前後輪11,12,13,14すべてを正転させて、図5(a)に示すように、第1エリアの固定床70Aにおける、コンベア80と直角な直線Y1上を速度vで前進していた無人走行台車1がコンベア80に到達して、速度検出用車輪25がコンベア80上に乗ると、速度検出用車輪25が正面視で(前方から見て)時計回りに回転し始める。それ故、速度検出用車輪25がコンベア80に乗ったタイミングで、エンコーダ35が速度検出用車輪25の回転の有無および回転速度を検出することから、制御装置10が、コンベア80と固定床70Aとの境界、および、コンベア80の速度を精度良く検出することができる。
First, as shown in FIG. 2 (b), all the front and
ここで、速度検出用車輪25と4つの前後輪11,12,13,14との位置関係x1,x2は既知であることから、速度検出用車輪25がコンベア80に乗ってから(回転し始めてから)、更にどれだけ主輪11a,12a,13a,14aを回転させれば、前輪11,12がコンベア80へ進入し始めるか(無人走行台車1がx1だけ進むか)、後輪13,14がコンベア80へ進入し始めるか(無人走行台車1がx2だけ進むか)等も既知となる。それ故、制御装置10は、速度検出用車輪25の回転、および、速度検出用車輪25と4つの前後輪11,12,13,14との位置関係x1,x2に基づき、回転角度センサ31,32,33,34によって検出される前後輪11,12,13,14の回転角度を参照することで、コンベア80に対する前輪11,12および後輪13,14の位置を正確に知ることができる。これにより、制御装置10は、前輪11,12がコンベア80上にあり、且つ、後輪13,14が固定床70A上にある「コンベア跨ぎ状態」か否かを判定することができる。
Here, since the positional relationship x1, x2 between the
なお、固定床70とコンベア80との間に段差がある場合には、例えば図4(b)に示すように、段差直後に、速度検出用車輪25が固定床70(上段77)にもコンベア80(下段76)にも接触していない期間が、換言すると、速度検出用車輪25は固定床70とコンベア80との境界を越えているが、第1速度検出外界センサ15によってコンベア80が検出されない期間が生じる。この場合、制御装置10は、真の境界を越えてから速度検出用車輪25とコンベア80とが接触したタイミングを、固定床70とコンベア80との境界と検出してしまい、想定よりも早いタイミング(短い移動距離)で前輪11,12がコンベア80へ進入し始めることになる。このような不都合を回避するべく、段差75の高さが予め分かっているような場合には、ガード部材45の設計寸法と段差75の高さを制御系に入力しておくのが好ましい。例えば、境界の検出角度を、速度検出用車輪25とコンベア80とが接触したタイミング(前輪11,12の回転角度)よりも所定値だけ進角させることで、より正確に固定床70とコンベア80との境界を検出することができる。
When there is a step between the fixed
そうして、制御装置10は、回転角度センサ31,32によって検出される前輪11,12の回転角度が、速度検出用車輪25の回転開始から、速度検出用車輪25と前輪11,12との位置関係x1に基づいて算出された第1所定角度に達するタイミングで、「コンベア跨ぎ状態」であると判定し、コンベア80と固定床70Aとの速度差により生じる進行方向角度偏差を打ち消しまたは低減するように、前後輪11,12,13,14を制御する。それ故、図5(b)に示すように、前輪11,12がコンベア80に乗り上げる一方、後輪13,14が固定床70A上に残る場合でも、無人走行台車1の前端部がコンベア80の下流側に振られるのを抑えることができる。
Thus, the
例えば、コンベア80と固定床70Aとの速度差によって、図10(a)のハッチング矢印と同様に、無人走行台車1を時計回りに旋回させるような外力が作用する場合には、制御装置10は、当該外力を打ち消すべく、速度検出用車輪25の回転数、換言すると、コンベア80の速度に基づいて、図2(d)に示すように、当該外力と同じ大きさの力で無人走行台車1を反時計回りに旋回させるように前後輪11,12,13,14を制御する。このような制御を行うことで、コンベア80と固定床70Aとの速度差により生じる外力を、フリーホイール11b,12b,13b,14bを回転させることによって逃がすことができるので、無人走行台車1の旋回を抑制することができる。
For example, when an external force that turns the
もっとも、これでは、図5(b)に示す状態で、無人走行台車1が時計回り、反時計回りのいずれにも旋回せず、進行が停止した状態となるので、制御装置10は、例えば、図2(d)に示すように、無人走行台車1を反時計回りに旋回させるような前後輪11,12,13,14の制御と、図2(b)に示すように、無人走行台車1を速度vで前進させるような前後輪11,12,13,14の制御と、を重ね合せて、無人走行台車1の進行を継続させる。これにより、コンベア80に進入する前と同じ速度vで、無人走行台車1を直線Y1上で前進させることができる。なお、前輪11,12がコンベア80に乗り上げると、速度検出用車輪25の回転が停止する。
However, in this state, in the state shown in FIG. 5B, the
これに対し、コンベア80上の車体81との衝突を避けることができれば、進行方向を多少変更してもよい場合や、コンベア80と固定床70Aとの速度差を利用して進行方向を修正するような場合には、コンベア80と固定床70Aとの速度差を打ち消す必要はなく、コンベア80と固定床70Aとの速度差を低減するように、前後輪11,12,13,14の制御を行えばよい。
On the other hand, if the collision with the
次いで、制御装置10は、回転角度センサ33,34によって検出される後輪13,14の回転角度が、速度検出用車輪25の回転開始から、速度検出用車輪25と後輪13,14との位置関係x2に基づいて算出された第2所定角度に達するタイミングで、「コンベア跨ぎ状態」ではないと判定し、無人走行台車1を前進させるように、前後輪11,12,13,14を制御する。それ故、図5(c)に示すように、後輪13,14がコンベア80に乗り上げるタイミングで、無人走行台車1の前端部がコンベア80の下流側に振られるのを抑える制御が終了される。なお、前後輪11,12,13,14すべてがコンベア80に乗り上げた状態では、速度検出用車輪25の回転は停止している。
Next, the
次いで、無人走行台車1はコンベア80上を前進するが、その間もコンベア80は流れているので、図6(a)に示すように、無人走行台車1は直線Y1よりもコンベア下流側に移動する。なお、この状態では、当然に、速度検出用車輪25の回転は停止している。
Next, the
そうして、図6(b)に示すように、無人走行台車1がコンベア80の端に到達して、速度検出用車輪25が第2エリアの固定床70B上に乗ると、速度検出用車輪25が正面視で反時計回りに回転し始める。それ故、速度検出用車輪25が固定床70Bに乗ったタイミングで、エンコーダ35が速度検出用車輪25の回転の有無および回転速度を検出することから、制御装置10が、コンベア80と固定床70Bとの境界、および、コンベア80の速度を精度良く検出することができる。
Then, as shown in FIG. 6B, when the
その後は、制御装置10が、回転角度センサ31,32によって検出される前輪11,12の回転角度が、速度検出用車輪25の回転開始から、速度検出用車輪25と前輪11,12との位置関係x1に基づいて算出された第1所定角度に達するタイミングで、「コンベア跨ぎ状態」であると判定し、コンベア80と固定床70Bとの速度差を打ち消しまたは低減するように、前後輪11,12,13,14を制御する。それ故、図6(c)に示すように、前輪11,12が固定床70Bに乗る一方、後輪13,14がコンベア80上に残る場合でも、無人走行台車1の後端部がコンベア80の下流側に振られるのを抑えることができる。なお、この場合には、例えば、図2(d)に示すのとは反対に、無人走行台車1を時計回りに旋回させるような前後輪11,12,13,14の制御と、図2(b)に示すように、無人走行台車1を速度vで前進させるような前後輪11,12,13,14の制御と、を重ね合せればよい。
Thereafter, the
次いで、制御装置10は、回転角度センサ33,34によって検出される後輪13,14の回転角度が、速度検出用車輪25の回転開始から、速度検出用車輪25と後輪13,14との位置関係x2に基づいて算出された第2所定角度に達するタイミングで、「コンベア跨ぎ状態」ではないと判定し、無人走行台車1を前進させるように、前後輪11,12,13,14を制御する。それ故、図7(a)に示すように、後輪13,14が固定床70Bに乗るタイミングで、無人走行台車1の後端部がコンベア80の下流側に振られるのを抑える制御が終了する。その後、無人走行台車1は、コンベア80を横断する前と同じ速度vで、直線Y1よりもコンベア下流側の直線Y2上を前進する。
Next, the
なお、図7(b)に示すように、第2エリアでの作業を終えた無人走行台車1がコンベア80を横断して元の第1エリアに戻ろうとする場合には、第4速度検出外界センサ18を用いて、上記同様の走行制御を行えばよい。
As shown in FIG. 7B, when the
以上説明したように、本実施形態の無人走行台車1では、進行方向端部に設けられた速度検出用車輪25,26,27,28の回転の有無および回転数に基づいて、メカナムホイールで構成される前後輪11,12,13,14を制御するという簡単な構成を採用することで、外部設置型センサや台車搭載型センサを用いるものと異なり、コストの増大や制御精度の悪化を抑えつつ、コンベア80を横断する場合でも、無人走行台車1を所望の方向へ走行させることができる。
As described above, in the
特に、本実施形態では、駆動輪オドメトリと同様に回転角度センサを用いるが、既知である位置関係x1,x2に基づき、回転角度センサ31,32,33,34によって検出される回転角度を参照することで、コンベア80に対する前後輪11,12,13,14の位置を検出することから、スタート地点からの距離に基づいて自己位置を推定する駆動輪オドメトリとは異なり、誤認識や計測不良が積み重なることがないので、高精度で無人走行台車1の走行を制御することができる。
In particular, in this embodiment, a rotation angle sensor is used in the same manner as the drive wheel odometry, but the rotation angles detected by the
なお、図8に示すように、横(左)平行移動で無人走行台車1がコンベア80を横断する場合にも、上記と同様の走行制御で所望の方向への走行が可能であり、この場合には、第3速度検出外界センサ17を用いて、コンベア80の速度、および、コンベア80と固定床70との境界を検出すればよい。
As shown in FIG. 8, even when the
(その他の実施形態)
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments, and can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof.
上記実施形態では、全方向移動車輪(前後輪11,12,13,14)としてメカナムホイールを採用したが、無人走行台車1が全方向に移動可能になるのであれば、これに限らず、例えば、図9に示すように、台車本体3に対し菱形配置される4つのオムニホイール90で全方向移動車輪を構成してもよい。
In the said embodiment, although the mecanum wheel was employ | adopted as an omnidirectional movement wheel (front-and-
また、上記実施形態では、ガード部材45,46,47,48を略球欠状に形成したが、第1〜第4速度検出外界センサ15,16,17,18が段差75の乗り降りをスムーズに行えるような形状であれば、これに限らず、例えばガード部材を縦断面台形状に形成してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 As described above, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明によると、コンベアを横断する場合でも、簡単な構成で精度良く、所望の方向へ走行することができるので、全方向移動可能な無人走行台車に適用して極めて有益である。 According to the present invention, even when traversing a conveyor, it is possible to travel in a desired direction with a simple configuration with high accuracy. Therefore, the present invention is extremely useful when applied to an unmanned traveling cart that can move in all directions.
1 無人走行台車
2 台車本体
10 制御装置
11,12 前輪(全方向移動車輪)
13,14 後輪(全方向移動車輪)
25,26,27,28 速度検出用車輪(検出用車輪)
70 固定床(床面)
80 コンベア(床面)
90 オムニホイール(全方向移動車輪)
DESCRIPTION OF
13, 14 Rear wheels (omnidirectional wheels)
25, 26, 27, 28 Speed detection wheels (detection wheels)
70 Fixed floor (floor surface)
80 conveyor (floor surface)
90 Omni Wheel (Omnidirectional Wheel)
Claims (1)
上記台車本体における進行方向端部に、進行方向の床面に接触し且つ進行方向に延びる軸線周りに回転可能に設けられた検出用車輪をさらに備え、
上記制御装置は、上記検出用車輪の回転および当該検出用車輪と上記複数の全方向移動車輪との位置関係に基づき、上記全方向移動車輪の一部がコンベア上にあり、且つ、上記全方向移動車輪の他部が固定床上にあるコンベア跨ぎ状態か否かを判定するとともに、コンベア跨ぎ状態であると判定したときに、上記検出用車輪の回転数に基づいて、上記コンベアと上記固定床との速度差を打ち消しまたは低減しながら進行を継続するように、上記各全方向移動車輪を制御することを特徴とする無人走行台車。 An unmanned traveling cart comprising a carriage body, a plurality of omnidirectional moving wheels, and a control device that controls the omnidirectional moving wheels,
The vehicle body further includes a detection wheel provided at an end portion in the traveling direction of the carriage main body so as to be rotatable around an axis line that contacts the floor surface in the traveling direction and extends in the traveling direction;
Based on the rotation of the detection wheel and the positional relationship between the detection wheel and the plurality of omnidirectional moving wheels, the control device includes a part of the omnidirectional moving wheel on a conveyor and the omnidirectional It is determined whether or not the other part of the moving wheel is in a conveyor straddling state on the fixed floor, and when it is determined to be in the conveyor straddling state, based on the number of rotations of the detection wheel, the conveyor and the fixed floor An unmanned traveling vehicle that controls each of the omnidirectional moving wheels so as to continue traveling while canceling or reducing the speed difference.
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