JP2020045246A - コンプライアントピニオン駆動装置付きのクライミングロボット - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2018年9月14日に出願された米国特許仮出願第62/731,300号(発明の名称:Climbing Robot with Compliant Pinion Drive)の優先権主張出願であり、発明内容全体は、これら両方の出願に共通である。上述の米国特許仮出願を参照により引用し、その開示内容全体を本明細書の一部とする。
12 駆動ホイール
16 案内ローラ
14 支持ホイール
18 ピニオン
19,20 カウンターホイール
5500 注文履行ワークステーション
5550A,5550B 運送デッキ
5563 保管構造体
Claims (25)
- 自動出庫・保管システム内の垂直又は傾斜通路内を移動するよう構成された移動ロボットであって、前記通路は、歯車歯を備えたラックを有し、前記移動ロボットは、
回転軸線回りにシャフト上で回転するよう構成されたピニオン歯車を有し、前記シャフトは、前記移動ロボットが前記通路内を移動しようとしているとき、前記ピニオン歯車を前記ラックと噛み合い係合関係をなして位置決めするために前記回転軸線に沿って軸方向に伸長するよう構成され、前記ピニオン歯車は、前記シャフトの軸方向伸長時に動かなくなることなく前記ピニオン歯車と前記ラックの噛み合い係合を容易にするよう構成されている面取り導入部分を備えた歯車歯を有する、移動ロボット。 - 前記ラックは、前記通路の第1の側部に設けられた第1のラックを含み、前記通路は、前記第1の側部と反対側の前記通路の第2の側部に設けられた第2のラックをさらに含み、前記ピニオンは、第1のピニオンを含み、前記シャフトは、第1のシャフトを含み、前記移動ロボットは、
回転軸線回りに第2のシャフト上で回転するよう構成された第2のピニオン歯車を有し、前記第2のシャフトは、前記移動ロボットが前記通路内を移動しようとしているとき、前記第2のピニオン歯車を前記第2のラックと噛み合い係合関係をなして位置決めするために前記回転軸線に沿って軸方向に伸長するよう構成され、前記第2のピニオン歯車は、前記第2のシャフトの軸方向伸長時に動かなくなることなく前記第2のピニオン歯車と前記第2のラックの噛み合い係合を容易にするよう構成されている面取り導入部分を備えた歯車歯を有する、請求項1記載の移動ロボット。 - 前記第1のシャフトと前記第2のシャフトは、互いに同軸である、請求項2記載の移動ロボット。
- 自動出庫・保管システム内の垂直又は傾斜通路内を移動するよう構成された移動ロボットであって、前記通路は、リニア駆動装置マウントを有し、前記移動ロボットは、
前記移動ロボットを前記通路内で動かすためのコンプライアント駆動装置組立体を有し、前記コンプライアント駆動装置組立体は、
前記移動ロボット内に設けられたモータを含み、前記モータは、第1のスプラインを有し、
第2のスプラインを備えたシャフトを含み、前記シャフトは、前記モータの前記第1のスプラインが前記シャフトの前記第2のスプラインに力を及ぼすことにより前記モータによって回転軸線回りに回転するよう構成され、前記シャフトはさらに、前記回転軸線に沿って軸方向に伸長されるよう構成され、
前記シャフトの一端部に取り付けられた駆動歯車を含み、前記駆動歯車は、前記シャフトの伸長時に移動して前記リニア駆動装置マウントに係合するよう構成され、
前記第1のスプライン及び前記第2のスプラインは、前記第1のスプラインと前記第2のスプラインとの間に回転遊びが得られるよう構成され、前記回転遊びにより、前記リニア駆動装置マウントに対する前記駆動歯車の幾分かの自由回転が、前記駆動歯車が前記シャフトの伸長時に動いて前記リニア駆動装置マウントに係合したとき、前記リニア駆動装置マウントに当たって前記駆動歯車が動かなくなるのを阻止することができる、移動ロボット。 - 前記移動ロボットは、前記リニア駆動装置マウントに当たる前記駆動歯車の前記回転によって通路内で上又は下に動くよう構成されている、請求項4記載の移動ロボット。
- 前記駆動歯車は、ピニオン歯車を含み、前記リニア駆動装置マウントは、前記ピニオンの前記歯車と噛み合うよう構成された歯を備えたラックを含む、請求項4記載の移動ロボット。
- 前記ピニオン歯車は、前記シャフトの軸方向伸長時に動かなくなることなく前記ピニオン歯車と前記ラックの噛み合い係合を容易にするよう構成されている面取り導入部分を備えた歯車歯を有する、請求項6記載の移動ロボット。
- 前記駆動歯車は、スプロケットを有し、前記リニア駆動装置マウントは、チェーンを有し、前記スプロケットの前記歯は、前記チェーンのリンクと噛み合うよう構成されている、請求項4記載の移動ロボット。
- 前記リニア駆動装置マウントは、前記通路内で軌道に沿って設けられ、前記移動ロボットは、前記駆動歯車に隣接して位置する前記シャフトの一端部に取り付けられたカウンターホイールをさらに有し、前記カウンターホイールは、前記移動ロボットをその移動方向に対して横の方向に心出しされたままの状態に保つよう前記軌道内に形成された溝内に乗るよう構成されている、請求項4記載の移動ロボット。
- 前記リニア駆動装置マウントは、前記通路の第1の側部に取り付けられた第1のリニア駆動装置マウントを含み、前記通路は、前記第1の側部と反対側の前記通路の第2の側部に取り付けられた第2のリニア駆動装置マウントをさらに有し、前記コンプライアント駆動装置組立体は、第1のコンプライアント駆動装置組立体を含み、前記モータは、第1のモータを含み、前記シャフトは、第1のシャフトを含み、前記駆動歯車は、第1の駆動歯車を含み、前記移動ロボットはさらに、
前記移動ロボットを前記通路内で動かすための第2のコンプライアント駆動装置組立体をさらに有し、前記コンプライアント駆動装置組立体は、
前記移動ロボット内に設けられた第2のモータを含み、前記第2のモータは、第3のスプラインを有し、
第4のスプラインを備えた第2のシャフトを有し、前記第2のシャフトは、前記第2のモータの前記第3のスプラインが前記第2のシャフトの前記第4のスプラインに力を及ぼすことにより前記第2のモータによって回転軸線回りに回転するよう構成され、前記第2のシャフトはさらに、前記回転軸線に沿って軸方向に伸長されるよう構成され、
前記第2のシャフトの一端部に取り付けられた第2の駆動歯車を有し、前記第2の駆動歯車は、前記第2のシャフトの伸長時に移動して前記第2のリニア駆動装置マウントに係合するよう構成され、
前記第3のスプライン及び前記第4のスプラインは、前記第3のスプラインと前記第4のスプラインとの間に回転遊びが得られるよう構成され、前記回転遊びにより、前記第2のリニア駆動装置マウントに対する前記第2の駆動歯車の幾分かの自由回転が、前記第2の駆動歯車が前記第2のシャフトの伸長時に動いて前記第2のリニア駆動装置マウントに係合したとき、前記第2のリニア駆動装置マウントに当たって前記第2の駆動歯車が動かなくなるのを阻止することができる、請求項4記載の移動ロボット。 - 前記第1のシャフトと前記第2のシャフトは、共通回転軸線を共有している、請求項10記載の移動ロボット。
- 前記第1及び前記第2のリニア駆動装置マウントは、前記通路の互いに反対側の側部内の第1及び第2の軌道に沿って設けられ、前記移動ロボットは、前記第1及び前記第2のシャフトの互いに反対側の端部に取り付けられた第1及び第2のカウンターホイールをさらに有し、前記第1及び前記第2のカウンターホイールは、前記移動ロボットをその移動方向に対して横の方向に心出ししたままにするよう前記第1及び前記第2の軌道内に形成された第1及び第2の溝内に乗るよう構成されている、請求項11記載の移動ロボット。
- 第3のモータと、
前記第3のモータによって駆動される第1及び第2の互いに逆回りの親ねじとをさらに有し、前記互いに逆回りの親ねじの回転により、前記第1及び前記第2のシャフトは、互いに反対側の方向に軸方向に伸長して前記第1及び前記第2の駆動歯車を前記第1及び前記第2のリニア駆動装置マウント内に位置決めするとともに前記第1及び前記第2のカウンターホイールを前記第1及び前記第2の溝内に位置決めする、請求項12記載の移動ロボット。 - 前記第3のモータに設けられていて、前記第1のカウンターホイールと前記第2のカウンターホイールが前記第1及び前記第2の溝内に乗っている間にどれほど遠く離れるかを測定するエンコーダをさらに有する、請求項13記載の移動ロボット。
- 注文履行システムであって、
互いに異なるレベルにある保管ロケーション、及び前記互いに異なるレベル相互間に延びる垂直又は傾斜通路を有するマルチレベル保管構造体を含み、前記通路は、その長さに沿ってリニア駆動装置マウントを有し、
前記通路内の前記レベル相互間で移動するよう構成された移動ロボットを含み、前記移動ロボットは、
前記移動ロボット内に設けられたモータを有し、前記モータは、第1のスプラインを有し、
第2のスプラインを備えたシャフトを有し、前記シャフトは、前記モータの前記第1のスプラインが前記シャフトの前記第2のスプラインに力を及ぼすことにより前記モータによって回転軸線回りに回転するよう構成され、前記シャフトはさらに、前記回転軸線に沿って軸方向に伸長されるよう構成され、
前記シャフトの一端部に取り付けられた駆動歯車を有し、前記駆動歯車は、前記シャフトの伸長時に移動して前記リニア駆動装置マウントに係合するよう構成され、
前記第1のスプライン及び前記第2のスプラインは、前記第1のスプラインと前記第2のスプラインとの間に回転遊びが得られるよう構成され、前記回転遊びにより、前記リニア駆動装置マウントに対する前記駆動歯車の幾分かの自由回転が、前記駆動歯車が前記シャフトの伸長時に動いて前記リニア駆動装置マウントに係合したとき、前記リニア駆動装置マウントに当たって前記駆動歯車が動かなくなるのを阻止することができる、注文履行システム - 前記移動ロボットは、前記リニア駆動装置マウントに当たる前記駆動歯車の前記回転によって通路内で上又は下に動くよう構成されている、請求項15記載の移動ロボット。
- 前記駆動歯車は、ピニオン歯車を含み、前記リニア駆動装置マウントは、前記ピニオンの前記歯車と噛み合うよう構成された歯を備えたラックを含む、請求項15記載の移動ロボット。
- 前記ピニオン歯車は、前記シャフトの軸方向伸長時に動かなくなることなく前記ピニオン歯車と前記ラックの噛み合い係合を容易にするよう構成されている面取り導入部分を備えた歯車歯を有する、請求項17記載の移動ロボット。
- 前記ラックは、前記シャフトの軸方向伸長時に動かなくなることなく前記ピニオン歯車と前記ラックの噛み合い係合を容易にするよう構成されている面取り導入部分を備えた歯車歯を有する、請求項18記載の移動ロボット。
- 移動ロボットを注文履行施設内の保管レベル相互間で垂直又は傾斜通路に沿って搬送する方法であって、前記通路は、リニア駆動装置マウントを有し、前記方法は、
(a)前記移動ロボットの駆動歯車を前記リニア駆動装置マウントから間隔を置いて位置する第1の位置から前記駆動装置が前記駆動装置マウントと係合する第2の位置まで伸長させるステップを含み、前記駆動歯車は、シャフトに取り付けられ、
(b)前記シャフト及び前記駆動歯車をモータによって回転させるステップを含み、前記モータは、第1のスプラインを有し、前記シャフトは、第2のスプラインを有し、前記シャフトは、前記第1のスプラインによって前記第2のスプラインに及ぼされた力によって回転し、
(c)前記リニア駆動装置マウントに当たる前記駆動歯車の不適切な着座を、少なくとも部分的に、前記第1のスプラインと前記第2のスプラインとの間に幾分かの遊びを提供することによって阻止するステップを含み、前記遊びは、前記駆動歯車が前記第1の位置から前記第2の位置まで伸長しているときに前記リニア駆動装置マウントに対する前記駆動歯車の幾分かの自由回転を可能にする、方法。 - 前記リニア駆動装置マウントに当たる前記駆動歯車の不適切な着座を阻止する前記ステップ(c)は、前記駆動歯車の歯車歯に、前記第1の位置から前記第2の位置までの前記駆動歯車の運動時に前記駆動歯車と前記リニア駆動装置マウントの噛み合い係合を容易にするよう構成された面取り導入部分を提供するステップをさらに含む、請求項20記載の方法。
- 前記駆動歯車が前記リニア駆動装置マウントに係合している間、前記シャフト及び前記駆動歯車を回転させることによって前記移動ロボットを駆動して該移動ロボットが前記通路を上又は下に動くようにするステップをさらに含む、請求項20記載の方法。
- 移動ロボットを注文履行施設内の保管レベル相互間で垂直又は傾斜通路に沿って搬送する方法であって、前記通路は、リニア駆動装置マウントを有し、前記方法は、
(a)前記移動ロボットの駆動歯車を前記リニア駆動装置マウントに向かって伸長させ、ついには前記駆動歯車が前記リニア駆動装置マウントに最初に係合するようにするステップを含み、前記駆動歯車は、シャフトに取り付けられ、
(b)前記駆動歯車と前記リニア駆動装置マウントのオーバーラップ又は不適切な噛み合いが起こった場合に前記シャフト及び前記駆動歯車を引っ込めて前記リニア駆動装置マウントから遠ざけるステップを含み、
(c)前記ステップ(a)において前記駆動歯車と前記リニア駆動装置マウントのオーバーラップ又は不適切な噛み合いが起こった場合に前記シャフト及び前記駆動歯車を前記駆動歯車の歯車歯相互間のピッチよりも少ない量回転させるステップを含み、
(d)前記ステップ(c)の実施後、前記駆動歯車及び前記シャフトを前記リニア駆動装置マウントに向かって再び伸長させ、ついには、前記ステップ(a)において前記駆動歯車と前記リニア駆動装置マウントのオーバーラップ又は不適切な噛み合いが起こった場合に前記駆動歯車が再び前記リニア駆動装置マウントに係合するようにするステップを含み、
(e)前記駆動歯車と前記リニア駆動装置マウントの適切な噛み合いが起こった場合に前記駆動歯車を伸長させて該駆動歯車を前記リニア駆動装置マウントに完全噛み合い係合させるステップを含む、方法。 - 前記駆動歯車が前記リニア駆動装置マウントと完全噛み合い係合関係をなしている間に前記シャフト及び前記駆動歯車を回転させることによって前記移動ロボットを駆動して該移動ロボットが前記通路を上又は下に動くようにするステップをさらに含む、請求項23記載の方法。
- 前記駆動歯車の前記歯の縁部を面取りして前記駆動歯車が前記リニア駆動装置マウントに最初に係合したときのオーバーラップ又は不適切な噛み合いの恐れを減少させるステップをさらに含む、請求項23記載の方法。
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