JP6779484B2

JP6779484B2 - 移動式作業ロボット支持装置及びその操作方法

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Publication number: JP6779484B2
Application number: JP2016197971A
Authority: JP
Inventors: 啓一本田; 茂久池井
Original assignee: Institute of National Colleges of Technologies Japan; Heads Corp
Current assignee: Institute of National Colleges of Technologies Japan; Heads Corp
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-10-06
Also published as: JP2018060390A

Description

本発明は、自動運転ユニットにより目的場所まで自動走行して停止する無人搬送台車と、特定場所で無人搬送台車に搭載された二次電池の充電を行う充電ユニットと、無人搬送台車に設けられ、作業ロボットを取付け可能な台座とを有する移動式作業ロボット支持装置及びその操作方法に関する。

例えば、特許文献１には、走行台車上に作業ロボットを搭載した走行ロボットを、複数の作業場所間で移動させて複数の作業を行わせる作業システムとして、走行ロボットに受電機器（受圧機器）を設けると共に、少なくとも１つの作業場所に、走行ロボットの受電機器（受圧機器）に対応する給電機器（給圧機器）を着脱する給電設備（給圧設備）を設け、走行ロボットには作業場所間の移動中の給電を行うバッテリーを搭載することが記載されている。更に、特許文献１には、作業ロボットにカメラを、各作業場所にカメラで撮影可能な作業場所識別表示をそれぞれ設け、走行ロボットにカメラで撮像した作業場所識別表示の画像に基づき作業場所を識別させると共に、作業場所に対して走行ロボットを位置決めすること、更に、走行台車に作業台を設け、高い位置決め精度が要求される作業は作業台を用いて行うことが記載されている。

特開２０１５−２１１９９７

しかしながら、特許文献１の作業システムでは、作業場所に対して走行ロボットを位置決めするため、走行ロボットの位置決め精度が作業ロボットの作業精度に影響し、常に一定の精度で作業を行うことが困難になるという問題を有する。また、作業ロボットが作業を開始すると、走行ロボットの重心位置が変動するため、走行台車に微小な傾きが生じたり、徐々に走行台車が微小移動することになって、作業ロボットの作業精度が変動するという問題も生じる。
更に、走行台車には高精度の作業に用いる作業台が常時搭載されているため、作業台の分だけ走行台車のサイズが大きくなり製作コストの上昇が生じると共に、走行台車が移動するためには十分な広さの空間を確保しなければならないという問題も生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、目的場所に設けられた作業台を用いて、停止した無人搬送台車の位置決め精度の影響を受けずに高精度の作業を安定して実行することが可能な移動式作業ロボット支持装置及びその操作方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置は、自動運転ユニットを備え、該自動運転ユニットにより目的場所まで自動走行して停止する無人搬送台車と、特定場所に設置された給電装置と前記無人搬送台車に設けられた受電装置との間で電力の非接触送受電を行って前記無人搬送台車に搭載された二次電池の充電を行う充電ユニットと、前記無人搬送台車に設けられた、前記二次電池又は前記充電ユニットから電力を供給される作業ロボットを位置決めして取付け可能な台座とを有する移動式作業ロボット支持装置であって、
前記無人搬送台車は、
前記無人搬送台車が前記目的場所に停止したことを確認して、該無人搬送台車の姿勢を安定化する姿勢保持ユニットと、
前記台座に設けられ、異なる２方向の傾斜角度を検知して、該台座の台座傾斜角度を出力する傾斜センサと、
前記傾斜センサから出力された前記台座傾斜角度を受けて、前記台座を動かして、該台座を前記作業ロボットの許容傾き水平角度内で保持する水平維持手段と、
位置検知センサによって前記台座の前記目的場所での位置を検知し、台座位置情報として前記作業ロボットに通知する位置情報告知手段とを有する。

第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置において、前記位置情報告知手段には、前記位置検知センサの他に前記台座の高さを測定する高さセンサが設けられて、該台座の三次元位置を前記作業ロボットに知らせることが好ましい。
これによって、より正確な三次元の台座位置情報を作業ロボットに通知することができる。
ここで、台座に設けられた傾斜センサによって測定した台座傾斜角度、又は別の傾斜センサ（例えば、作業ロボットに取り付けた傾斜センサ）によって測定した作業ロボット傾斜角度を、傾斜角度情報として作業ロボットに知らせる傾斜情報告知手段を更に設けてもよい。
これによって、より高い位置決め精度が要求される作業を作業ロボットで行うことが可能になる。

第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置において、前記位置検知センサは、前記無人搬送台車外にある特定物を撮像する１台又は２台のカメラを有する構成とすることができる。
これによって、特定物の画像から特定物に対する台座の相対的な位置情報を求めることができ、予め判明している特定物の位置情報を用いて台座位置情報を求めることができる。

第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置において、前記水平維持手段は、（１）前記無人搬送台車の中央部に立設され、上端部が自動調心軸受を介して前記台座の下面の中央部に取付けられる中央支持機構と、（２）前記無人搬送台車の前側の左右方向の中央部に立設された筒状部材、少なくとも上端側が突出状態で該筒状部材に上下動可能に内装される可動部材、及び該可動部材の上端部に対して前記台座の下面の前側の左右方向の中央部を、前後方向に移動可能かつ該台座を左回り及び右回りに傾斜可能に接続する連結手段（自在継手）を備えた第１の支持機構と、（３）前記無人搬送台車の前側の左右方向の両側にそれぞれ立設された第１、第２の電動シリンダと、該第１、第２の電動シリンダの各ピストンロッドの先部を前記台座の下面の前側の左右方向の両側にそれぞれ接続する球面軸受を備えた第２の支持機構と、（４）前記無人搬送台車の後側の左右方向の中央部に立設された第３の電動シリンダと、該第３の電動シリンダのピストンロッドの先部を前記台座の下面の後側の左右方向の中央部に接続する球面軸受を備えた第３の支持機構とを有する構成とすることが好ましい。

台座が中央支持機構の中心軸を回転軸として回転するのを第１の支持機構により防止しながら、台座を中央支持機構により無人搬送台車に対して任意の方向に傾斜可能な状態にすることができる。このため、第２、第３の支持機構の各ピストンロッドを進退させて、所望の方向に台座を傾斜させることで、台座を水平状態に保つことができる。

第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置において、前記自動運転ユニットは、前記無人搬送台車を前記目的場所まで案内する誘導信号を受信する受信手段と、前記無人搬送台車の台車フレームの下面の前後の左右両側にそれぞれ配置された自在車輪と、前記台車フレームの下面の左右の前後両側に配置された前記自在車輪の中間部にそれぞれ設けられた対となる駆動輪と、該対となる駆動輪をそれぞれ回転させるサーボモータと、前記受信手段を介して取得した前記誘導信号に基づいて前記各サーボモータをそれぞれ駆動させる制御手段とを有することが好ましい。
これによって、無人搬送台車を任意の方向に移動可能な状態で床面上に配置することができる。

第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置において、前記自動運転ユニットは、前記無人搬送台車の左右の両側に前後方向に沿って下方に突出して設けられた対となる板状ガイド部材と、前記目的場所に設定された前記無人搬送台車の停止領域に設けられ、該停止領域に進入する該無人搬送台車の対となる前記板状ガイド部材をそれぞれ厚み方向両側から挟持して該無人搬送台車の進入方向を案内する複数のカムフォロアが設けられたカムフォロアガイドとを備えた補助誘導手段を更に有することが好ましい。
これによって、目的場所に向けて無人搬送台車を正確に誘導することができる。

第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置において、前記姿勢保持ユニットは、前記無人搬送台車の前後の左右両側にそれぞれ取付けられ、下方に向けて進退するロッドを備えた第１〜第４の押圧電動シリンダと、該各ロッドの下端部に球面軸受を介して上端部が接続し、下端部に床面当接部を備えた脚部材とを有することが好ましい。
第１〜第４の押圧電動シリンダの各ロッドの移動（突出）長さを調節することで、床面当接部を床面に押し当てて無人搬送台車を支えることができ、無人搬送台車の姿勢を安定化させることができる。

第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置において、前記受電装置の受電器は、前記無人搬送台車の左右にそれぞれ、又は前後の左右にそれぞれ設けることができる。
これによって、給電装置を設置する際の制約が少なくなる。

第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置において、前記無人搬送台車は、前記二次電池又は前記充電ユニットの出力電力を前記作業ロボットの入力電源に変換する電源変換手段が設けられていることが好ましい。
これによって、目的場所に作業ロボット用の電源設備を設ける必要がなく、例えば、作業工程の見直しに伴う目的場所の変更等に容易に対応することができる。

前記目的に沿う第２の発明に係る移動式作業ロボット支持装置の操作方法は、自動運転ユニットを備え、該自動運転ユニットにより目的場所まで自動走行して停止する無人搬送台車と、特定場所に設置された給電装置と前記無人搬送台車に設けられた受電装置との間で電力の非接触送受電を行って前記無人搬送台車に搭載された二次電池の充電を行う充電ユニットと、前記無人搬送台車に設けられた、前記二次電池又は前記充電ユニットから電力を供給される作業ロボットを位置決めして取付け可能な台座とを有する移動式作業ロボット支持装置の操作方法であって、
前記無人搬送台車が前記目的場所に停止したことを確認して、前記無人搬送台車に設けられた姿勢保持ユニットにより前記目的場所における該無人搬送台車の姿勢を安定化した後に、
前記台座に設けられた傾斜センサにより、該台座の異なる２方向の傾斜角度を検知して台座傾斜角度を出力し、
前記無人搬送台車に設けられた水平維持手段により、前記台座傾斜角度に基づいて該台座を動かして、前記作業ロボットを許容傾き水平角度内で保持して、
前記無人搬送台車に設けられた位置情報告知手段により、該無人搬送台車に設けた位置検知センサを用いて検知した前記台座の位置を台座位置情報として前記作業ロボットに通知する。

第１の発明に係る移動式作業ロボット支持装置及び第２の発明に係る移動式作業ロボット支持装置の操作方法においては、姿勢保持ユニットにより無人搬送台車を停止位置に固定して、水平維持手段により無人搬送台車に設けられた台座を作業ロボットの許容傾き水平角度内で保持することができるので、作業ロボットの稼働に伴って作業ロボットに重心移動が生じても、作業ロボットの姿勢を安定させることができる。
また、目的場所における無人搬送台車の台座の位置が位置情報告知手段により作業ロボットに通知され、作業ロボットは台座に位置決めして取付けられているので、目的場所における無人搬送台車の位置決め精度の影響を受けずに、作業ロボットの目的場所における位置が正確に特定できる。
その結果、作業ロボットを複数の目的場所の間で移動させながら、高精度の作業を安定して実行させる（１台の作業ロボットの多能工化を促進する）ことができ、作業ロボットの稼働率を向上させることが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る移動式架台設備及び移動式架台設備が走行する作業場の一部を模式的に示す平面図である。同移動式架台設備を一部省略して模式的に示した側面図である。同移動式架台設備を一部省略して模式的に示した正面図である。同移動式架台設備を一部省略して模式的に示した背面図である。図２のＡ−Ａ矢視図である。図２のＢ−Ｂ矢視図である。同移動式架台設備の計測及び制御系統のブロック図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る移動式作業ロボット支持装置１０は、自動運転ユニット１１を備え、自動運転ユニット１１により指定された目的場所まで自動走行して停止する無人搬送台車１２と、目的場所とは異なる場所に設けられた給電エリアＰ_ＳＡ（特定場所の一例）に設置された給電装置１３と無人搬送台車１２に設けられた受電装置１４（図４参照）との間で電力の非接触送受電を行って無人搬送台車１２に搭載された二次電池（図示せず）の充電を行う充電ユニット１５（図４参照）と、無人搬送台車１２に設けられ、二次電池から電力を供給される作業ロボット（図示せず）を取付け面Ｐ上に位置決めして取付け可能な台座１６とを有する。

なお、図１において、符号Ｔは作業ロボットが目的場所において作業を行う際に使用する作業台、符号１７は自動運転ユニット１１により無人搬送台車１２を目的場所まで自動走行させる際に、無人搬送台車１２を目的場所の方向に向けて移動させる誘導信号を自動運転ユニット１１に送信する左右対となる移動方向案内磁気テープ、符号１７ａは無人搬送台車１２を給電エリアＰ_ＳＡに誘導する誘導信号を自動運転ユニット１１に送信する左右対となる給電用案内磁気テープ、符号１８は移動方向案内磁気テープ１７から分岐して、無人搬送台車１２を目的場所の所定の位置まで移動させる誘導信号を自動運転ユニット１１に送信する左右対となる目的場所案内磁気テープである。

図２〜図４、図６に示すように、無人搬送台車１２は、台車フレーム２８と自動運転ユニット１１を有し、自動運転ユニット１１は、台車フレーム２８の下面の前側の左右両側にそれぞれ配置された自在車輪２９、３０と、台車フレーム２８の下面の後側の左右両側にそれぞれ配置された自在車輪３１、３２とを有している。また、自動運転ユニット１１は、台車フレーム２８の下面で自在車輪２９、３１の中間部に設けられた駆動輪３３と、台車フレーム２８の下面で自在車輪３０、３２の中間部に設けられた駆動輪３４と、左右対となる駆動輪３３、３４をそれぞれ回転させるサーボモータ３５、３６とを有している。

このような構成とすることにより、無人搬送台車１２を自在車輪２９、３０、３１、３２を介して床面Ｆ上に移動可能に配置することができる。そして、左右の駆動輪３３、３４を等速回転させることにより無人搬送台車１２を回転方向に直進移動させることができる。また、左右の駆動輪３３、３４の回転速度を変えることにより、回転速度の差に応じた速度で無人搬送台車１２の進行方向を変えることができる。これにより、無人搬送台車１２を目的場所に向けて移動させて停止させることができる。

図２〜図４に示すように、台座１６は、例えば、作業ロボットの取付け面Ｐが上面に対応する平面視して長方形の平板であって、無人搬送台車１２の台車フレーム２８に水平維持手段２１を介して設けられている。このため、例えば、取付け面Ｐ上に設定された作業ロボットの位置決めに用いる基準点を原点として、取付け面Ｐ内にｘ軸とｙ軸を、取付け面Ｐに垂直にｚ軸を有する三次元の台座座標系を設定することができる。

図２〜図６に示すように、更に、自動運転ユニット１１は、無人搬送台車１２を指定された目的場所まで案内する移動方向案内磁気テープ１７及び目的場所案内磁気テープ１８から放出される磁気信号（誘導信号の一例）を受信する磁気ガイドセンサ３７（受信手段の一例）と、移動方向案内磁気テープ１７及び目的場所案内磁気テープ１８の両端をそれぞれ検出する対となるスポットセンサ３８、３９と、磁気ガイドセンサ３７を介して取得した磁気信号に基づいて各サーボモータ３５、３６をそれぞれ駆動させる制御手段（図示せず）とを有している。

そして、自動運転ユニット１１は、図３、図４に示すように、無人搬送台車１２の台車フレーム２８の左右の両側に前後方向に沿って下方に突出して設けられた対となる板状ガイド部材４１、４２と、目的場所に設定された無人搬送台車１２の停止領域に沿って設けられ、停止領域に進入する無人搬送台車１２の対となる板状ガイド部材４１、４２をそれぞれ厚み方向両側から順次挟持しながら無人搬送台車１２の進入方向を修正（案内）する複数のカムフォロア４３が設けられたカムフォロアガイド４４とを備えた補助誘導手段４５を更に有する。

このような構成とすることにより、無人搬送台車１２を移動方向案内磁気テープ１７から放出される磁気信号により目的場所に向けて移動させることができ、目的場所案内磁気テープ１８から放出される磁気信号により目的場所の所定の位置まで移動させることができる。そして、補助誘導手段４５を設けることにより、無人搬送台車１２が目的場所の所定の位置に近接した際に、無人搬送台車１２の進行方向と、進行方向に対する左右方向位置を強制的に修正することができる。これにより、無人搬送台車１２を目的場所の所定の位置に正確に停止させることができる。

無人搬送台車１２は、図２〜図６に示すように、無人搬送台車１２が目的場所に停止したことを確認して、無人搬送台車１２の姿勢を安定化する姿勢保持ユニット１９と、台座１６の異なる位置に設けられて、互いに直交する方向（異なる２方向の一例）の傾斜角度を検知して、台座１６の台座傾斜角度を出力する２つの傾斜センサ２０、２０aと、傾斜センサ２０、２０aから出力された台座傾斜角度を受けて、台座１６を動かして（台座１６の傾きを変化させて）、台座１６を作業ロボットの許容傾き水平角度内で保持する水平維持手段２１と、無人搬送台車１２の前後にそれぞれ設けられ、目的場所の異なる位置、例えば、目的場所で停止して姿勢保持ユニット１９により姿勢が安定化された無人搬送台車１２の周囲にそれぞれ配置された非円形の複数のマーカー２２（無人搬送台車１２外にある特定物の一例）を撮像するカメラ２３、２４（位置検知センサの一例）によって台座１６の目的場所での位置、例えば、作業ロボットの位置決めに用いる基準点の目的場所での位置（三次元位置）を検知し、台座位置情報として作業ロボットに通知する位置情報告知手段２７とを有している。

図２〜図７に示すように、姿勢保持ユニット１９は、無人搬送台車１２の台車フレーム２８の前側の左右両側にそれぞれ取付けられ、下方に向けて進退するロッド４６、４７を備えた第１、第２の押圧電動シリンダ４８、４９と、無人搬送台車１２の台車フレーム２８の後側の左右両側にそれぞれ取付けられ、下方に向けて進退するロッド５０、５１を備えた第３、第４の押圧電動シリンダ５２、５３と、各ロッド４６、４７、５０、５１の下端部に球面軸受（図示せず）を介して上端部が接続し、下端部に床面当接部５４を備えた脚部材５５、５６、５８、５７と、第１〜第４の押圧電動シリンダ４８、４９、５２、５３をそれぞれ駆動させる第１〜第４の押圧電動シリンダ制御器４８ａ、４９ａ、５２ａ、５３ａを有している。

ここで、無人搬送台車１２が指定された目的場所の所定の位置に停止したことを受けて（例えば、目的場所案内磁気テープ１８からの到着信号を自動運転ユニット１１が受信することにより）、自動運転ユニット１１から無人搬送台車１２が指定された目的場所の所定の位置に停止したことを知らせる停止信号を出力させ、停止信号が第１〜第４の押圧電動シリンダ制御器制御器４８ａ、４９ａ、５２ａ、５３ａに入力されるようにしておくと、無人搬送台車１２の目的場所における停止に連動させて、第１〜第４の押圧電動シリンダ４８、４９、５２、５３をそれぞれ駆動させることができる。

姿勢保持ユニット１９を設けることにより、無人搬送台車１２が目的場所の所定の位置に停止した後に第１〜第４の押圧電動シリンダ４８、４９、５２、５３を駆動させてロッド４６、４７、５０、５１を下方に向けて突出させて床面当接部５４を床面Ｆに対して垂直方向から押圧させることができ、目的場所において無人搬送台車１２を脚部材５５、５６、５８、５７を用いて支えることによりその場に固定することができる。これにより、無人搬送台車１２の姿勢を安定化させることができる。
ここで、脚部材５５、５６、５７、５８の下端（床面Ｆに当接する部分）には、例えば、硬質ゴム板が取付けられている。これにより、床面Ｆ上における脚部材５５、５６、５７、５８の滑りを防止することができる。なお、硬質ゴム板の代わりに、硬質プラスチック板、金属板（例えば、ステンレス板）を使用することもできる。

図２に示すように、傾斜センサ２０、２０aの検出方向がそれぞれｘ軸とｙ軸に平行となるように傾斜センサ２０、２０aを台座１６に取付けると、台座１６のｘ軸回りの回転角度とｙ軸回りの回転角度がそれぞれわかるので、台座座標系における台座１６の傾斜状態が分かる。なお、台座１６のｘ（ｙ）軸回りの回転角度が０度であると、台座１６はｙ（ｘ）軸を回転軸として回転し、台座１６のｘ軸及びｙ軸回りの回転角度がいずれも０度であると、台座１６は水平となっている。

図２〜図６に示すように、水平維持手段２１は、無人搬送台車１２の台車フレーム２８の中央部に立設され、上端部が自動調心軸受５９を介して台座１６の下面の中央部に取付けられる中央支持機構６０を有している。ここで、中央支持機構６０は、台車フレーム２８の中央部に立設された筒状部材６１と、自動調心軸受５９に上端部が連結され、筒状部材６１に上下動可能に内装された断面円形のロッド部材６２とを有している。中央支持機構６０を設けることにより、台座１６を台車フレーム２８（無人搬送台車１２）に対して、任意の方向に向けて傾斜させることができる。

そして、水平維持手段２１は、無人搬送台車１２に設けられた台車フレーム２８の前側の左右方向の中央部に立設された筒状部材６３と、少なくとも上端側が突出状態で筒状部材６３に上下動可能に内装される断面円形の棒状の可動部材６４と、可動部材６４の上端部を台座１６の下面の前側の左右方向の中央部に、台座１６が前後方向に移動可能かつ台座１６の台座中心軸の回りに回転可能に接続する連結手段（自在継手、以下同じ）６５を備えた第１の支持機構６６を有している。第１の支持機構６６を設けることにより、台座１６が中央支持機構６０の中心軸を回転軸として回転するのを防止でき、無人搬送台車１２に取り付けた台座１６の自由度を低下させることができる。

ここで、連結手段６５は、例えば、可動部材６４の上端部側に、軸心方向を可動部材６４の軸心方向（上下方向）と直交させ、かつ左右方向に向けた連結ピン６７を介して傾動可能に取付けられたボールリテーナ６８と、ボールリテーナ６８内に摺動可能に挿入され、両端側がそれぞれ台座１６の下面に下方に向けて垂下された取付け部材６９を介して台座１６の下方に保持されている断面円形の摺動ロッド７０とを用いて構成されている。連結手段６５を設けることにより、台座１６が中央支持機構６０の中心軸の回りに回転することを防止しながら、台座１６を台車フレーム２８（無人搬送台車１２）に対して、任意の方向に向けて傾斜させることが可能になる。

また、水平維持手段２１は、無人搬送台車１２の台車フレーム２８の前側、例えば、中央支持機構６０と第１の支持機構６６の中間部の左右方向の両側にそれぞれ立設された第１、第２の電動シリンダ７１、７２と、第１、第２の電動シリンダ制御器７３、７４と、第１、第２の電動シリンダ７１、７２の各ピストンロッド７５、７６の先部を台座１６の下面の前側の左右方向の両側にそれぞれ接続する球面軸受７７、７８を備えた第２の支持機構７９を有している。

更に、水平維持手段２１は、無人搬送台車１２の台車フレーム２８の後側の左右方向の中央部に立設された第３の電動シリンダ８０と、第３の電動シリンダ制御器８１と、第３の電動シリンダ８０のピストンロッド８２の先部を台座１６の下面の後側の左右方向の中央部に接続する球面軸受８３を備えた第３の支持機構８４を有している。

そして、水平維持手段２１には、図７に示すように、傾斜センサ２０、２０aにより検知された直交三次元座標系における台座１６傾斜状態（台座１６のｘ軸回りの回転角度とｙ軸回りの回転角度）に基づいて、第１〜第３の電動シリンダ制御器７３、７４、８１を介して第１〜第３の電動シリンダ７１、７２、８０のピストンロッド７５、７６、８２を進退させる水平度調節器８５が設けられている。
これによって、台座１６が中央支持機構６０の中心軸を回転軸として回転するのを第１の支持機構６６により防止しながら、台座１６を中央支持機構６０により無人搬送台車１２に対して任意の方向に傾斜可能な状態にすることができると共に、第２、第３の支持機構７９、８４の各ピストンロッド７５、７６、８２を進退させて、所望の方向に台座１６を傾斜させることで、台座１６（取付け面Ｐ）を水平状態に保つことができる。

図２〜図７に示すように、位置情報告知手段２７は、カメラ２３、２４と、カメラ２３、２４のいずれか一方で撮像された各マーカー２２の画像から、目的場所に設定された三次元の作業空間座標系で表示された各マーカー２２の三次元座標を用いて各マーカー２２を撮像したカメラ２３、２４の作業空間座標系における座標を求め、台座座標系における基準点とカメラ２３、２４の各三次元座標の関係から、基準点の作業空間座標系における座標、即ち、基準点の目的場所における三次元位置座標を検知（算出）する位置検知演算器２５と、基準点の三次元位置座標を台座位置情報として作業ロボットに通知する台座位置情報出力器２６とを有する。ここで、床面Ｆに対する基準点の高さを測定する高さセンサ（図示せず）を台座１６の下部に設け、位置検知演算器２５では、位置検知演算器２５で算出した基準点の三次元位置座標の中で、高さ座標の値を、高さセンサで求めた基準点の高さの値に置き換えるようにしてもよい。
更に、無人搬送台車１２は、傾斜センサ２０、２０aによって測定した台座１６の傾斜方向と傾斜角度、即ち、台座傾き情報）を作業ロボットに知らせる傾斜情報告知手段２７ａを備える。

ここで、無人搬送台車１２が指定された目的場所の所定の位置に停止すると、自動運転ユニット１１から停止信号が出力される。また、マーカー２２の設置位置は目的場所毎に予め決めることができるので、位置情報告知手段２７では、停止信号が出力されたことを受けて、カメラ２３、２４の中でマーカー２２を撮像可能な位置に配置されている方のカメラを作動させることができる。
なお、マーカー２２の画像の識別は、カメラ２３、２４で撮像した画像に、例えば、特許第４６８３３９５号公報、特許第５１０５３７９号公報、又は特許第５１０５３８１号公報に記載された方法を応用して行う。

以上に説明したように、無人搬送台車１２が目的場所に到着した際、姿勢保持ユニット１９により無人搬送台車１２の姿勢が安定化され、水平維持手段２１により台座１６の傾きが作業ロボットの許容傾き水平角度内で保持されるため、目的場所において作業ロボットの位置を固定して稼働させることができる。
このとき、位置情報告知手段２７により基準点の目的場所における三次元位置が作業ロボットに通知されるため、作業ロボットは自己の目的場所における三次元位置を認識することができる。また、傾斜情報告知手段２７ａにより台座１６の傾き、即ち、作業ロボットの傾きが作業ロボットに通知されるため、作業ロボットは自己の目的場所における傾きを認識することができる。
その結果、作業空間座標系と台座座標系の関係に基づいて、目的場所（作業空間座標系）において作業ロボットに要求される動作距離が実現されるように、作業ロボットを動作させることができ、高い位置決め精度が要求される作業が可能になる。

充電ユニット１５は、給電エリアＰ_ＳＡに設けられ、電力の非接触送電を行う給電装置１３と、無人搬送台車１２に設けられ、電力の非接触受電を行うた受電装置１４と、無人搬送台車１２に設けられ、受電装置１４からの出力電力を用いて二次電池の充電を行う充電器（図示せず）とを有している。ここで、図１、図４に示すように、受電装置１４の受電器８６は、例えば、無人搬送台車１２の前後の左右にそれぞれ設けられている。

図１に示すように、床面Ｆには、自動運転ユニット１１により無人搬送台車１２を目的場所とは異なる場所に設けられた給電エリアＰ_ＳＡに移動させるため、例えば、移動方向案内磁気テープ１７から分岐して給電エリアＰ_ＳＡを通過し、再び移動方向案内磁気テープ１７に合流する給電用案内磁気テープ１７ａが配置されている。
ここで、給電用案内磁気テープ１７ａの給電エリアＰ_ＳＡを通過する領域の、例えば、片側には給電用案内磁気テープ１７ａに沿って給電装置１３が複数並べて設けられている。なお、各給電装置１３には間隔を設けて２つの給電器８７が設けられている。

受電器８６を無人搬送台車１２の前後の左右にそれぞれ設けることにより、無人搬送台車１２が給電用案内磁気テープ１７ａに沿って任意の方向から給電エリアＰ_ＳＡに進入しても、給電装置１３の給電器８７に対して受電装置１４の受電器８６を位置合わせすることができる。更に、給電装置１３にも２つの給電器８７を設けることにより、給電器８７と受電器８６との位置合わせがより容易となる。

無人搬送台車１２には、２４ボルト又は４８ボルトの直流出力（二次電池の出力電力の一例）を、三相交流の２００ボルト出力（作業ロボットの入力電源の一例）に変換する電源変換手段（図示せず）が設けられている。これにより、二次電池から供給される電力を用いて作業ロボットを駆動させることができる。
また、電源変換手段により二次電池から三相交流の２００ボルト出力が得られるので、例えば、無人搬送台車１２に油圧装置や空気圧縮装置を搭載すれば、目的場所に油圧源や空気圧源を準備する必要もない。このため、目的場所における作業環境を容易かつ安価に構築することができると共に、作業工程の見直し等に応じた生産ラインの変更にも柔軟に対応することが可能になる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る移動式作業ロボット支持装置１０の操作方法について説明する。
無人搬送台車１２を、自動運転ユニット１１により指定された目的場所まで自動走行させて停止させる。次いで、無人搬送台車１２が目的場所に停止したことを確認して、無人搬送台車１２に設けられた姿勢保持ユニット１９の第１〜第４の押圧電動シリンダ４８、４９、５２、５３をそれぞれ操作して、各ロッド４６、４７、５０、５１を一定長さだけ下方に突出させ、脚部材５５、５６、５８、５７で床面Ｆを押圧することにより、台車フレーム２８に取り付けられた自在車輪２９、３０、３１、３２及び駆動輪３３、３４を床面Ｆから持上げる。これにより、無人搬送台車１２は目的場所で脚部材５５、５６、５７、５８を介して支えられることになって、目的場所において無人搬送台車１２の姿勢を安定化する。

なお、第１〜第４の押圧電動シリンダ４８、４９、５２、５３の各ロッド４６、４７、５０、５１を一定長さだけ下方に突出させた後、第１〜第４の押圧電動シリンダ４８、４９、５２、５３の各モータの負荷電流の値が同値となるように、各ロッド４６、４７、５０、５１の突出量を調整することにより無人搬送台車１２の姿勢を安定化させてもよい。これにより、無人搬送台車１２を目的場所で脚部材５５、５６、５７、５８を介して支えた際、各脚部材５５、５６、５７、５８による床面Ｆに対する押圧力を同値とすることができる。

次いで、台座１６に設けられた傾斜センサ２０、２０aにより、台座１６の異なる２方向の傾斜角度を検知して台座傾斜角度を出力する。そして、無人搬送台車１２に設けられた水平維持手段２１により、台座傾斜角度が作業ロボットの許容傾き水平角度内となるように台座１６を動かして（台座１６の傾斜角度を調整して）保持する。

続いて、無人搬送台車１２に設けられた位置情報告知手段２７のカメラ２３、２４のいずれか一方を用いて、停止した無人搬送台車１２の周囲に配置された複数のマーカー２２を撮像し、位置検知演算器２５により基準点の目的場所における三次元位置を検知し、台座位置情報出力器２６を介して基準点の三次元位置を台座位置情報として作業ロボットに通知する。
また、台座１６に設けた傾斜センサ２０、２０aによって測定される台座傾斜角度を、傾斜情報告知手段２７ａを介して台座傾き情報として作業ロボットに通知する。

目的場所における無人搬送台車１２の台座１６に設定した基準点の三次元位置座標が位置情報告知手段２７により作業ロボットに通知されるので、台座１６に設定した基準点に対して位置決めされている作業ロボットは、目的場所における無人搬送台車１２の位置決め精度の影響を受けずに、目的場所（作業空間座標系）における位置（三次元座標）を正確に把握することができる。これにより、目的場所において作業ロボットを正確に動作させることが可能になる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
例えば、水平維持手段の傾斜センサによって測定した台座の傾きを傾斜角度情報として作業ロボットに通知したが、水平維持手段の傾斜センサの代わりに別の傾斜センサ、例えば、作業ロボットに取り付けた傾斜センサによって測定した作業ロボット傾斜角度を傾斜角度情報として作業ロボットに通知してもよい。

また、給電エリアＰ_ＳＡと目的場所を同一場所にして、目的場所に給電装置を設けてもよい。目的場所に給電装置を設けると、二次電池からの出力を電源変換手段を介して三相交流の２００ボルト出力に変換して作業ロボットを稼働させることに加えて、充電ユニット（充電器）からの出力を電源変換手段を介して三相交流の２００ボルト出力に変換して作業ロボットを稼働させることもできる。
更に、受電装置の受電器を無人搬送台車の前後の左右にそれぞれ設けたが、特定場所に設置された給電装置の給電器の配置に対応させて、受電装置の受電器を、無人搬送台車の前又は後の左右にそれぞれ設けても、無人搬送台車の前又は後の左右のいずれか一方に設けることもできる。

１０：移動式作業ロボット支持装置、１１：自動運転ユニット、１２：無人搬送台車、１３：給電装置、１４：受電装置、１５：充電ユニット、１６：台座、１７：移動方向案内磁気テープ、１７ａ：給電用案内磁気テープ、１８：目的場所案内磁気テープ、１９：姿勢保持ユニット、２０、２０ａ：傾斜センサ、２１：水平維持手段、２２：マーカー、２３、２４：カメラ、２５：位置検知演算器、２６：台座位置情報出力器、２７：位置情報告知手段、２７ａ：傾斜情報告知手段、２８：台車フレーム、２９、３０、３１、３２：自在車輪、３３、３４：駆動輪、３５、３６：サーボモータ、３７：磁気ガイドセンサ、３８、３９：スポットセンサ、４１、４２：板状ガイド部材、４３：カムフォロア、４４：カムフォロアガイド、４５：補助誘導手段、４６、４７：ロッド、４８：第１の押圧電動シリンダ、４８ａ：第１の押圧電動シリンダ制御器、４９：第２の押圧電動シリンダ、４９ａ：第２の押圧電動シリンダ制御器、５０、５１：ロッド、５２：第３の押圧電動シリンダ、５２ａ：第３の押圧電動シリンダ制御器、５３:第４の押圧電動シリンダ、５３ａ：第４の押圧電動シリンダ制御器、５４：床面当接部、５５、５６、５７、５８：脚部材、５９：自動調心軸受、６０：中央支持機構、６１：筒状部材、６２：ロッド部材、６３：筒状部材、６４：可動部材、６５：連結手段、６６：第１の支持機構、６７：連結ピン、６８：ボールリテーナ、６９：取付け部材、７０：摺動ロッド、７１：第１の電動シリンダ、７２：第２の電動シリンダ、７３：第１の電動シリンダ制御器、７４：第２の電動シリンダ制御器、７５、７６：ピストンロッド、７７、７８：球面軸受、７９：第２の支持機構、８０：第３の電動シリンダ、８１：第３の電動シリンダ制御器、８２：ピストンロッド、８３：球面軸受、８４：第３の支持機構、８５：水平度調節器、８６：受電器、８７：給電器

Claims

自動運転ユニットを備え、該自動運転ユニットにより目的場所まで自動走行して停止する無人搬送台車と、特定場所に設置された給電装置と前記無人搬送台車に設けられた受電装置との間で電力の非接触送受電を行って前記無人搬送台車に搭載された二次電池の充電を行う充電ユニットと、前記無人搬送台車に設けられた、前記二次電池又は前記充電ユニットから電力を供給される作業ロボットを位置決めして取付け可能な台座とを有する移動式作業ロボット支持装置であって、
前記無人搬送台車は、
前記無人搬送台車が前記目的場所に停止したことを確認して、該無人搬送台車の姿勢を安定化する姿勢保持ユニットと、
前記台座に設けられ、異なる２方向の傾斜角度を検知して、該台座の台座傾斜角度を出力する傾斜センサと、
前記傾斜センサから出力された前記台座傾斜角度を受けて、前記台座を動かして、該台座を前記作業ロボットの許容傾き水平角度内で保持する水平維持手段と、
位置検知センサによって前記台座の前記目的場所での位置を検知し、台座位置情報として前記作業ロボットに通知する位置情報告知手段とを有することを特徴とする移動式作業ロボット支持装置。
請求項１記載の移動式作業ロボット支持装置において、前記位置情報告知手段には、前記位置検知センサの他に前記台座の高さを測定する高さセンサが設けられて、該台座の三次元位置を前記作業ロボットに知らせることを特徴とする移動式作業ロボット支持装置。
請求項１又は２記載の移動式作業ロボット支持装置において、前記位置検知センサは、前記無人搬送台車外にある特定物を撮像する１台又は２台のカメラを有していることを特徴とする移動式作業ロボット支持装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動式作業ロボット支持装置において、前記水平維持手段は、（１）前記無人搬送台車の中央部に立設され、上端部が自動調心軸受を介して前記台座の下面の中央部に取付けられる中央支持機構と、（２）前記無人搬送台車の前側の左右方向の中央部に立設された筒状部材、少なくとも上端側が突出状態で該筒状部材に上下動可能に内装される可動部材、及び該可動部材の上端部に対して前記台座の下面の前側の左右方向の中央部を、前後方向に移動可能かつ該台座を左回り及び右回りに傾斜可能に接続する連結手段を備えた第１の支持機構と、（３）前記無人搬送台車の前側の左右方向の両側にそれぞれ立設された第１、第２の電動シリンダと、該第１、第２の電動シリンダの各ピストンロッドの先部を前記台座の下面の前側の左右方向の両側にそれぞれ接続する球面軸受を備えた第２の支持機構と、（４）前記無人搬送台車の後側の左右方向の中央部に立設された第３の電動シリンダと、該第３の電動シリンダのピストンロッドの先部を前記台座の下面の後側の左右方向の中央部に接続する球面軸受を備えた第３の支持機構とを有することを特徴とする移動式作業ロボット支持装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動式作業ロボット支持装置において、前記自動運転ユニットは、前記無人搬送台車を前記目的場所まで案内する誘導信号を受信する受信手段と、前記無人搬送台車の台車フレームの下面の前後の左右両側にそれぞれ配置された自在車輪と、前記台車フレームの下面の左右の前後両側に配置された前記自在車輪の中間部にそれぞれ設けられた対となる駆動輪と、該対となる駆動輪をそれぞれ回転させるサーボモータと、前記受信手段を介して取得した前記誘導信号に基づいて前記各サーボモータをそれぞれ駆動させる制御手段とを有することを特徴とする移動式作業ロボット支持装置。
請求項５記載の移動式作業ロボット支持装置において、前記自動運転ユニットは、前記無人搬送台車の左右の両側に前後方向に沿って下方に突出して設けられた対となる板状ガイド部材と、前記目的場所に設定された前記無人搬送台車の停止領域に設けられ、該停止領域に進入する該無人搬送台車の対となる前記板状ガイド部材をそれぞれ厚み方向両側から挟持して該無人搬送台車の進入方向を案内する複数のカムフォロアが設けられたカムフォロアガイドとを備えた補助誘導手段を更に有することを特徴とする移動式作業ロボット支持装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の移動式作業ロボット支持装置において、前記姿勢保持ユニットは、前記無人搬送台車の前後の左右両側にそれぞれ取付けられ、下方に向けて進退するロッドを備えた第１〜第４の押圧電動シリンダと、該各ロッドの下端部に球面軸受を介して上端部が接続し、下端部に床面当接部を備えた脚部材とを有することを特徴とする移動式作業ロボット支持装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の移動式作業ロボット支持装置において、前記受電装置の受電器は、前記無人搬送台車の左右にそれぞれ、又は前後の左右にそれぞれ設けられていることを特徴とする移動式作業ロボット支持装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の移動式作業ロボット支持装置において、前記無人搬送台車は、前記二次電池又は前記充電ユニットの出力電力を前記作業ロボットの入力電源に変換する電源変換手段が設けられていることを特徴とする移動式作業ロボット支持装置。
自動運転ユニットを備え、該自動運転ユニットにより目的場所まで自動走行して停止する無人搬送台車と、特定場所に設置された給電装置と前記無人搬送台車に設けられた受電装置との間で電力の非接触送受電を行って前記無人搬送台車に搭載された二次電池の充電を行う充電ユニットと、前記無人搬送台車に設けられた、前記二次電池又は前記充電ユニットから電力を供給される作業ロボットを位置決めして取付け可能な台座とを有する移動式作業ロボット支持装置の操作方法であって、
前記無人搬送台車が前記目的場所に停止したことを確認して、前記無人搬送台車に設けられた姿勢保持ユニットにより前記目的場所における該無人搬送台車の姿勢を安定化した後に、
前記台座に設けられた傾斜センサにより、該台座の異なる２方向の傾斜角度を検知して台座傾斜角度を出力し、
前記無人搬送台車に設けられた水平維持手段により、前記台座傾斜角度に基づいて該台座を動かして、前記作業ロボットを許容傾き水平角度内で保持して、
前記無人搬送台車に設けられた位置情報告知手段により、該無人搬送台車に設けた位置検知センサを用いて検知した前記台座の位置を台座位置情報として前記作業ロボットに通知することを特徴とする移動式作業ロボット支持装置の操作方法。