JP7444014B2 - 運搬システム、及び運搬方法 - Google Patents

Description

本開示は運搬システム、及び運搬方法に関し、特に自律移動ロボットによる運搬に関する。

近年、工場や倉庫などにおいて、自律移動ロボットにより物を運搬するための技術が開発されている。例えば、特許文献１は、物流倉庫において、搬送ロボットを用いて棚を自動的に整列配置する棚配置システムについて開示している。このシステムでは、搬送ロボットが、棚の下の空間に入り込み、下から棚を持ち上げて、棚とともに移動する。

国際公開第２０１７／０９０１０８号

特許文献１に記載されたシステムでは、床の上に置かれた物体を運搬対象としている。このため、ラックに収納される物体を運搬することはできない。

本開示は、上記した事情を背景としてなされたものであり、ラックに収納される物体を運搬することができる運搬システム、及び運搬方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本開示の一態様は、自律移動ロボットにより物体を運搬する運搬システムであって、前記自律移動ロボットが、載置部と、前記載置部から水平方向に出し入れされるアームと、前記アームの動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、下から支持され底面に溝を有する物体の当該溝へと前記アームの先端を移動した後、当該溝に引っ掛かった前記アームの先端を前記載置部に向けて戻す、又は、前記載置部の上に載置され底面に溝を有する物体の当該溝に引っ掛かった前記アームの先端を、当該物体を下から支持するラックに向けて移動する運搬システムである。
この運搬システムによれば、アームの水平方向の移動により、物体がラックから載置部へ、又は、載置部からラックへと移動する。このため、ラックに収納される物体を自律移動ロボットが運搬することができる。

上記の一態様において、前記アームは、水平方向に延びる軸部と、当該軸部の先端で当該軸部と垂直方向に延びる突起部とを有してもよい。
このようにすることで、簡易な構成で、アームを構成することができる。

上記の一態様において、前記制御部は、前記軸部を回転軸として、前記突起部を回転させてもよい。
このようにすることで、アームの先端を溝に引っ掛けるためのアームの状態と、そうではないアームの状態とを容易に切り替えることができる。

上記の一態様において、前記アームの前記軸部と平行に設けられ、第１のナットギアを有する第１のボールねじと、前記アームの前記軸部及び前記第１のボールねじと平行に設けられ、第２のナットギアを有する第２のボールねじと、前記第１のナットギアと前記第２のナットギアを収容し、前記第１のナットギアと前記第２のナットギアの移動に伴い、前記軸部の方向に移動するスライダとをさらに有し、前記アームの前記軸部は、ギアを有し、前記ギアは、前記スライダ内で、前記第１のナットギア及び前記第２のナットギアのうちの少なくともいずれか一方と噛み合い、前記制御部は、前記第１のボールねじの回転方向と前記第２のボールねじの回転方向とを制御してもよい。
このような構成によれば、簡易な構成により、アームの直線運動及び回転を実現することできる。

上記の一態様において、前記制御部は、前記載置部の高さを変更してもよい。
このようにすることで、ラックから載置部への物体の移動作業又は載置部からラックへの物体の移動作業を任意の高さで行うことができる。

上記の一態様において、前記運搬システムは、容器である前記物体を含み、前記物体の前記底面は、前記アームによる当該物体の移動方向に並んだ複数の前記溝を有していてもよい。
このようにすることで、アームの長さについての設計自由度を向上させることができる。

上記の一態様において、前記運搬システムは、容器である前記物体を含み、前記物体の前記底面の前記溝は、Ｖ字形状であってもよい。
このようにすることで、アームの先端を溝に引っ掛けて物体を移動させる際のアームの先端と物体との位置関係が規制される。このため、物体の移動を安定させることができる。

上記の一態様において、前記運搬システムは、容器である前記物体を含み、前記物体の前記底面の前記溝は、円形状、楕円形状、又は菱形形状であってもよい。
このようにすることで、アームの先端を溝に引っ掛けて物体を移動させる際、ラックから載置部への物体の移動であっても、載置部からラックへの物体の移動であっても、アームの先端と物体との位置関係が規制される。このため、ラックから載置部への物体の移動であっても、載置部からラックへの物体の移動であっても、物体の移動を安定させることができる。

上記目的を達成するための本開示の他の一態様は、自律移動ロボットにより物体を運搬する運搬方法であって、載置部と前記載置部から水平方向に出し入れされるアームとを備える前記自律移動ロボットの前記アームの先端を、下から支持され底面に溝を有する物体の当該溝へと移動し、当該溝に引っ掛かった前記アームの先端を前記載置部に向けて戻す、又は、前記載置部の上に載置され底面に溝を有する物体の当該溝に引っ掛かった前記アームの先端を、当該物体を下から支持するラックに向けて移動する運搬方法である。
この運搬方法によれば、アームの水平方向の移動により、物体がラックから載置部へ、又は、載置部からラックへと移動する。このため、ラックに収納される物体を自律移動ロボットが運搬することができる。

本開示によれば、ラックに収納される物体を運搬することができる運搬システム、及び運搬方法を提供することができる。

実施形態に係る自律移動ロボットの概略的構成を示す斜視図である。 実施形態に係る自律移動ロボットの概略的構成を示す側面図である。 実施形態に係る自律移動ロボットの概略的なシステム構成を示すブロック図である。 アームの先端が載置部の水平方向の外側に突き出た状態の載置部の平面図である。 アームの先端が載置部側に引き込まれた状態の載置部の平面図である。 駆動機構の構成の一例を示す模式図である。 駆動機構の構成の一例を示す模式図である。 駆動機構の構成の一例を示す模式図である。 駆動機構の構成の変形例を示す模式図である。 ラックと、ラックに収納された運搬対象の物体とを示す模式図である。 物体の正面、底面、及び側面を示す斜視図である。 ラックに収納された物体を載置部に載せる動作を示す模式図である。 ラックに収納された物体を載置部に載せる動作を示す模式図である。 ラックに収納された物体を載置部に載せる動作を示す模式図である。 物体の底面図である。 物体の底面図である。 物体の底面図である。 物体の底面図である。 実施形態に係る自律移動ロボットによるラックから載置部への物体の移動動作の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る自律移動ロボットによる載置部からラックへの物体の移動動作の流れの一例を示すフローチャートである。 物体の上方に内力が発生しない形状の組み合わせを示す模式図である。 物体の上方に内力が発生しない形状の組み合わせを示す模式図である。 物体の上方に内力が発生しない形状の組み合わせを示す模式図である。 物体の上方に内力が発生しない形状の組み合わせを示す模式図である。 物体の上方に内力が発生する形状の組み合わせを示す模式図である。 物体の上方に内力が発生する形状の組み合わせを示す模式図である。 物体の上方に内力が発生する形状の組み合わせを示す模式図である。 物体の上方に内力が発生する形状の組み合わせを示す模式図である。 物体の上方に内力が発生する形状の組み合わせを示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る自律移動ロボット１０の概略的構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る自律移動ロボット１０の概略的構成を示す側面図である。図３は、本実施形態に係る自律移動ロボット１０の概略的なシステム構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る自律移動ロボット１０は、例えば、住宅、施設、倉庫、工場、屋外などの移動環境内を自律的に移動するロボットであり、自律移動ロボット１０により物体を支持して運搬する運搬システムに属してもよい。本実施形態に係る自律移動ロボット１０は、移動可能な移動部１１０と、上下方向へ伸縮する伸縮部１２０と、載置された物体を支持するための載置部１３０と、アーム１４０と、駆動機構１５０と、移動部１１０、伸縮部１２０、及びアーム１４０の制御を含む、自律移動ロボット１０の制御を行う制御部１００と、無線通信部１６０とを備えている。

移動部１１０は、ロボット本体１１１と、ロボット本体１１１に回転可能に設けられた左右一対の駆動車輪１１２及び前後一対の従動車輪１１３、各駆動車輪１１２を回転駆動する一対のモータ１１４と、を有している。各モータ１１４は減速機などを介して、各駆動車輪１１２を回転させる。各モータ１１４は、制御部１００からの制御信号に応じて、各駆動車輪１１２を回転させることで、ロボット本体１１１の前進移動、後進移動、及び回転を可能にする。これにより、ロボット本体１１１は、任意の位置に移動することができる。なお、上記移動部１１０の構成は一例であり、これに限定されない。例えば、移動部１１０の駆動車輪１１２及び従動車輪１１３の数は任意でよく、ロボット本体１１１を任意の位置に移動させることができれば任意の構成が適用可能である。

伸縮部１２０は、上下方向へ伸縮する伸縮機構である。伸縮部１２０は、テレスコピック型の伸縮機構として構成されていてもよい。伸縮部１２０の上端部には、載置部１３０が設けられており、伸縮部１２０の動作により、載置部１３０が上昇又は下降する。伸縮部１２０は、モータなどの駆動装置１２１を備えており、駆動装置１２１の駆動により伸縮する。すなわち、駆動装置１２１の駆動により、載置部１３０が上昇又は下降する。駆動装置１２１は、制御部１００からの制御信号に応じて駆動する。なお、自律移動ロボット１０において、伸縮部１２０の代わりに、ロボット本体１１１の上側に設けられた載置部１３０の高さを制御する公知の任意の機構が用いられてもよい。

載置部１３０は、伸縮部１２０の上部（先端）に設けられている。載置部１３０は、モータなどの駆動装置１２１により昇降し、本実施の形態では、載置部１３０は、自律移動ロボット１０により運搬される物体を載せるために使用される。運搬のため、自律移動ロボット１０は、物体を載置部１３０で支持したまま、物体とともに移動する。これにより、自律移動ロボット１０は、物体を運搬する。

載置部１３０は、例えば、上面となる板材と下面となる板材とで構成されており、上面と下面との間に、アーム１４０及び駆動機構１５０を収める空間を有している。本実施の形態では、この板材の形状、すなわち、載置部１３０の形状は、例えば平らな円盤状であるが、他の任意の形状であってもよい。なお、より詳細には、本実施の形態では、アーム１４０の移動の際に、アーム１４０の突起部１４２が載置部１３０にぶつからないように、載置部１３０にはアーム１４０の動線に沿って切り欠き１３１が設けられている。なお、切り欠き１３１は、少なくとも載置部１３０の上面に設けられている。

載置部１３０には、載置部１３０から水平方向に出し入れされるアーム１４０が設けられている。アーム１４０は、水平方向に延びる軸部１４１と、当該軸部１４１の先端で当該軸部１４１と垂直方向に延びる突起部１４２とを有する。すなわち、本実施の形態では、アーム１４０は、Ｌ字形状を有している。また、載置部１３０には、制御部１００からの制御信号に応じて、アーム１４０の水平方向（すなわち、軸部１４１に沿った方向、さらに換言するとアーム１４０の長手方向）の移動及び軸部１４１の回転を行う駆動機構１５０が設けられている。駆動機構１５０は、例えば、モータ及びリニアガイドを含み、アーム１４０の水平方向の移動及び軸部１４１の回転を行うが、駆動機構１５０として、これらの動作を行うための公知の任意の機構が用いられてもよい。なお、本実施の形態における駆動機構１５０の詳細については後述する。

このように、アーム１４０は、水平方向に移動可能であるとともに、軸部１４１の回転に伴い突起部１４２が回転可能である。すなわち、軸部１４１を回転軸として、突起部１４２が回転可能である。

ここで、アーム１４０の水平方向の移動について図に示す。図４Ａは、アーム１４０の先端が載置部１３０の水平方向の外側に突き出た状態の載置部１３０の平面図である。また、図４Ｂは、アーム１４０の先端が載置部１３０側に引き込まれた状態の載置部１３０の平面図である。なお、載置部１３０の切り欠き１３１は、図に示されるように、載置部１３０の外周端からアーム１４０の軸に沿って延びた所定の長さの切り欠きである。切り欠き１３１の終端の位置は、具体的には、例えば、図４Ｂに示されるように、アーム１４０が載置部１３０側に最も引き込まれた際のアーム１４０の先端（突起部１４２）の位置に相当する位置である。このように、載置部１３０に切り欠き１３１があるため、アーム１４０の突起部１４２を載置部１３０の外周の内側まで引き込むことができる。

次に、本実施の形態の駆動機構１５０について具体的に説明する。図５Ａから図５Ｃは、駆動機構１５０の構成の一例を示す模式図である。特に、図５Ｂは、アーム１４０の先端が載置部１３０側に最も引き込まれた状態を示す模式図であり、図５Ｃは、アーム１４０の先端が載置部１３０の水平方向の外側に最も突き出た状態を示す模式図である。

駆動機構１５０は、モータ１５１ａ、１５１ｂと、減速機１５２ａ、１５２ｂと、ボールねじ１５３ａ、１５３ｂと、スライダ１５４と、レール１５５ａ、１５５ｂと、支持枠１５６を含む。ボールねじ１５３ａ、１５３ｂと、レール１５５ａ、１５５ｂと、アーム１４０の軸部１４１は、平行に並んでいる。図５Ａから図５Ｃに示した構成例では、２本のレール１５５ａ、１５５ｂの間に、ボールねじ１５３ａ、アーム１４０の軸部１４１、ボールねじ１５３ｂの順で、ボールねじ１５３ａ、１５３ｂ及び軸部１４１が配置されている。つまり、アーム１４０は、ボールねじ１５３ａとボールねじ１５３ｂの間に配置されている。

ボールねじ１５３ａは、ねじ軸１５３１ａとナットギア１５３２ａとを含む。ナットギア１５３２ａは、外周面に歯車として機能する歯が形成されている。すなわち、ナットギア１５３２ａは、ねじ軸１５３１ａと螺合するナットであり、かつ、ギアでもある。同様に、ボールねじ１５３ｂは、ねじ軸１５３１ｂとナットギア１５３２ｂとを含む。ナットギア１５３２ｂは、外周面に歯車として機能する歯が形成されている。すなわち、ナットギア１５３２ｂは、ねじ軸１５３１ｂと螺合するナットであり、かつ、ギアでもある。なお、本実施の形態では、ねじ軸１５３１ａとねじ軸１５３１ｂのねじの向きは逆向きになっている。

また、アーム１４０の軸部１４１の突起部１４２とは逆側の端部には、ギア１４３が設けられている。ギア１４３の回転に伴い軸部１４１も回転する。スライダ１５４内で、ナットギア１５３２ａとギア１４３は噛み合っており、ギア１４３はナットギア１５３２ａ及びナットギア１５３２ｂと噛み合っており、ナットギア１５３２ｂはギア１４３と噛み合っている。

スライダ１５４は、ナットギア１５３２ａ、１５３２ｂ、ギア１４３を収めており、ボールねじ１５３ａ、１５３ｂの回転によって、レール１５５ａ、１５５ｂに沿って直線運動する。スライダ１５４の直線運動によりアーム１４０が直線運動を行う。スライダ１５４には、レール１５５ａ、１５５ｂ、ねじ軸１５３１ａ、１５３１ｂが貫通している。スライダ１５４内において、ナットギア１５３２ａ、１５３２ｂ、ギア１４３は、アーム１４０の軸部１４１と垂直な方向に並んで配置されている。このように、スライダ１５４は、ナットギア１５３２ａ、１５３２ｂとギア１４３を収容し、ナットギア１５３２ａとナットギア１５３２ｂの移動に伴い、軸部１４１の方向に移動する。これにより、軸部１４１も移動する。レール１５５ａ、１５５ｂは、ボールねじ１５３ａ、１５３ｂと平行に配置された棒状の部材である。また、支持枠１５６は、駆動機構１５０の各構成要素を支持するための枠である。

モータ１５１ａ、１５１ｂは、それぞれ、制御部１００からの制御信号に応じて駆動する。モータ１５１ａの回転により、減速機１５２ａを介してモータ１５１ａと接続されたボールねじ１５３ａが回転する。同様に、モータ１５１ｂの回転により、減速機１５２ｂを介してモータ１５１ｂと接続されたボールねじ１５３ｂが回転する。減速機１５２ａ、１５２ｂは、例えばベルトとプーリーにより構成されている。

本実施の形態では、制御部１００は、モータ１５１ａ、１５１ｂを用いて、ねじ軸１５３１ａ、１５３１ｂの回転を制御することにより、アーム１４０の動作を制御する。具体的には、制御部１００は、アーム１４０を載置部１３０の外に向かって送り出す場合、ねじ軸１５３１ａを第１の回転方向に回転させ、ねじ軸１５３１ｂを第１の回転方向とは逆の第２の方向に回転させる。上述の通り、ねじ軸１５３１ａとねじ軸１５３１ｂのねじの向きは互いに逆であるため、このようなねじ軸１５３１ａ、１５３１ｂの回転により、スライダ１５４がアーム１４０を送り出す方向に直線運動する。同様に、制御部１００は、アーム１４０を戻す場合、ねじ軸１５３１ａを第２の回転方向に回転させ、ねじ軸１５３１ｂを第１の回転方向に回転させる。このようなねじ軸１５３１ａ、１５３１ｂの回転により、スライダ１５４がアーム１４０を戻す方向に直線運動する。

これに対し、制御部１００は、アーム１４０の突起部１４２を第１の方向に回転させる場合、ねじ軸１５３１ａ、１５３１ｂをいずれも第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に回転させる。ねじ軸１５３１ａとねじ軸１５３１ｂのねじの向きは互いに逆であるため、ねじ軸１５３１ａとねじ軸１５３１ｂが同じ方向に回転する場合、スライダ１５４の直線運動の代わりに、ナットギア１５３２ａ、１５３２ｂがねじ軸１５３１ａ、１５３１ｂの回転方向と同じ方向に回転する。これにより、アーム１４０のギア１４３が第１の回転方向に回転し、突起部１４２も第１の回転方向に回転する。同様に、制御部１００は、アーム１４０の突起部１４２を第２の方向に回転させる場合、ねじ軸１５３１ａ、１５３１ｂをいずれも第１の回転方向に回転させる。これにより、アーム１４０のギア１４３が第２の回転方向に回転し、突起部１４２も第２の回転方向に回転する。

なお、本実施の形態では、ねじの向きが互いに逆であるボールねじ１５３ａとボールねじ１５３ｂの間にアーム１４０の軸部１４１を配置したが、次のような変形例も考えられる。図６は、アーム１４０の駆動機構１５０の変形例を示す模式図である。図６に示したアーム１４０の駆動機構１５０は、図５Ａ乃至図５Ｃに示した駆動機構１５０と次の点で異なっている。図６に示した駆動機構１５０では、ボールねじ１５３ａ、１５３ｂの代わりにボールねじ１５３ｃ、１５３ｄが用いられている。そして、図６に示した駆動機構１５０では、ボールねじ１５３ｃ、１５３ｄとアーム１４０の軸部１４１の並び方が、図５Ａ乃至図５Ｃに示した駆動機構１５０から変更されている。

ボールねじ１５３ｃ、１５３ｄは、両者のねじの向きが同じである点で、ボールねじ１５３ａ、ｂと異なっている。すなわち、ボールねじ１５３ｃは、ねじ軸１５３１ｃとナットギア１５３２ｃとを含む。同様に、ボールねじ１５３ｄは、ねじ軸１５３１ｄとナットギア１５３２ｄとを含む。そして、ねじ軸１５３１ｃとねじ軸１５３１ｄのねじの向きは同じ向きになっている。

また、ボールねじ１５３ｃ、１５３ｄとアーム１４０の軸部１４１は、ボールねじ１５３ａ、ボールねじ１５３ｂ、アーム１４０の軸部１４１の順で、配置されている。
つまり、アーム１４０は、平行に並んだ２つのボールねじ１５３ｃ、１５３ｄの外側に配置されている。このため、スライダ１５４内において、ナットギア１５３２ｃはナットギア１５３２ｄが噛み合っており、ナットギア１５３２ｄはナットギア１５３２ｃとギア１４３と噛み合っており、ギア１４３はナットギア１５３２ｄと噛み合っている。

なお、ボールねじ１５３ｃ、１５３ｄは、図５Ａから図５Ｃで示した駆動機構１５０と同様、アーム１４０の軸部１４１と平行に並んでいる。ボールねじ１５３ｃは、モータ１５１ａにより回転される。同様に、ボールねじ１５３ｄは、モータ１５１ｂにより回転される。

このような構成を備える駆動機構１５０に対して、制御部１００は、モータ１５１ａ、１５１ｂを用いて、ねじ軸１５３１ａ、１５３１ｂの回転を制御することにより、次のようにアーム１４０の動作を制御する。具体的には、制御部１００は、アーム１４０を載置部１３０の外に向かって送り出す場合、ねじ軸１５３１ｃ、１５３１ｄをいずれも第１の回転方向に回転させる。このようなねじ軸１５３１ｃ、１５３１ｄの回転により、スライダ１５４がアーム１４０を送り出す方向に直線運動する。同様に、制御部１００は、アーム１４０を戻す場合、ねじ軸１５３１ｃ、１５３１ｄをいずれも第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に回転させる。このようなねじ軸１５３１ｃ、１５３１ｄの回転により、スライダ１５４がアーム１４０を戻す方向に直線運動する。

これに対し、制御部１００は、アーム１４０の突起部１４２を第１の方向に回転させる場合、ねじ軸１５３１ｃを第１の回転方向に回転させ、ねじ軸１５３１ｄを第１の回転方向とは逆の第２の方向に回転させる。ねじ軸１５３１ｃとねじ軸１５３１ｄのねじの向きは同じであるため、ねじ軸１５３１ｃとねじ軸１５３１ｄが互いに逆方向に回転する場合、スライダ１５４の直線運動の代わりに、ナットギア１５３２ｃがねじ軸１５３１ｃの回転方向と同じ方向に回転し、ナットギア１５３２ｄがねじ軸１５３１ｄの回転方向と同じ方向に回転する。これにより、アーム１４０のギア１４３が第１の回転方向に回転し、突起部１４２も第１の回転方向に回転する。同様に、制御部１００は、アーム１４０の突起部１４２を第２の方向に回転させる場合、ねじ軸１５３１ｃを第２の回転方向に回転させ、ねじ軸１５３１ｄを第１の方向に回転させる。これにより、アーム１４０のギア１４３が第２の回転方向に回転し、突起部１４２も第２の回転方向に回転する。

このように、駆動機構１５０は、２本のボールねじ１５３ａ、１５３ｂ（１５３ｃ、１５３ｄ）を有し、アーム１４０の軸部１４１に設けられたギア１４３が、２本のボールねじのナットギアのうちの少なくともいずれか一方と噛み合っている。そして、制御部１００は、それぞれのボールねじの回転方向を制御することにより、アーム１４０の動作を制御する。このような構成によれば、簡易な構成により、アーム１４０の直線運動及び回転を実現することできる。

無線通信部１６０は、必要に応じてサーバ又は他のロボットなどと通信するために、無線通信する回路であり、例えば、無線送受信回路及びアンテナを含む。なお、自律移動ロボット１０が他の機器と通信を行わない場合には、無線通信部１６０が省略されてもよい。

制御部１００は、自律移動ロボット１０を制御する装置であり、プロセッサ１０１、メモリ１０２、及びインタフェース１０３を備える。プロセッサ１０１、メモリ１０２、及びインタフェース１０３は、データバスなどを介して相互に接続されている。

インタフェース１０３は、移動部１１０、伸縮部１２０、駆動機構１５０、無線通信部１６０などの他の装置と通信するために使用される入出力回路である。

メモリ１０２は、例えば、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１０２は、プロセッサ１０１により実行される、１以上の命令を含むソフトウェア（コンピュータプログラム）、及び自律移動ロボット１０の各種処理に用いるデータなどを格納するために使用される。

プロセッサ１０１は、メモリ１０２からソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して実行することで、制御部１００の後述する処理を行う。

プロセッサ１０１は、例えば、マイクロプロセッサ、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）、又はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などであってもよい。プロセッサ１０１は、複数のプロセッサを含んでもよい。
このように、制御部１００は、コンピュータとして機能する装置である。

なお、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

次に、制御部１００の処理について説明する。
制御部１００は、自律移動ロボット１０の動作を制御する。すなわち、制御部１００は、移動部１１０、伸縮部１２０、及びアーム１４０の動作を制御する。制御部１００は、移動部１１０の各モータ１１４に制御信号を送信することで、各駆動車輪１１２の回転を制御し、ロボット本体１１１を任意の位置に移動させることができる。また、制御部１００は、伸縮部１２０の駆動装置１２１に対して制御信号を送信することで、載置部１３０の高さを制御することができる。また、制御部１００は、駆動機構１５０に対して制御信号を送信することで、アーム１４０の水平方向の移動及び突起部１４２の回転を制御することができる。

制御部１００は、駆動車輪１１２に設けられた回転センサにより検出された駆動車輪１１２の回転情報などに基づいて、フィードバック制御、ロバスト制御等の周知の制御を行うことで、自律移動ロボット１０の移動を制御してもよい。また、制御部１００は、自律移動ロボット１０に設けられたカメラや超音波センサなどの距離センサにより検出された距離情報、移動環境の地図情報などの情報に基づいて、移動部１１０を制御することで、自律移動ロボット１０を自律的に移動させてもよい。

ここで、自律移動ロボット１０が運搬対象とする物体について具体的に説明する。図７は、ラック８０と、ラック８０に収納された運搬対象の物体９０とを示す模式図である。なお、図７では、ラック８０の正面に位置する自律移動ロボット１０も図示されている。また、図８は、物体９０の正面、底面、及び側面を示す斜視図である。図７に示すように、自律移動ロボット１０は、ラック８０の物体９０を載置部１３０に移す際、又は、載置部１３０に置かれた物体９０をラック８０に移す際、ラック８０に近接した位置に移動する。より詳細には、例えば、自律移動ロボット１０は、ラック８０の正面、かつ、ラック８０の対のレール８１ａ、８１ｂの中間地点に移動する。

ラック８０は、物体９０の両サイドを支持する対のレール８１ａ、８１ｂを有する。対のレール８１ａ、８１ｂは、同じ高さに平行に設けられている。ラック８０に収納された物体９０は、物体９０の一方のサイドがレール８１ａにより支持され、他方のサイドがレール８１ｂに支持される。レール８１ａ、８１ｂは、いずれも、ラック８０の正面から背面にわたって設けられている。

物体９０の両サイドには、例えば、図８に示すように、つば９１が設けられており、つば９１がレール８１ａ、８１ｂに下から支持されることにより、ラック８０において物体９０が支持される。なお、つば９１は、物体９０の両サイドに正面から背面にわたって設けられている。図８に示した例では、つば９１は、物体９０のサイドの上部に設けられているが、例えば下部に設けられてもよく、必ずしも上部でなくてもよい。また、物体９０の底面をレール８１ａ、８１ｂが支持する場合には、必ずしもつば９１が物体９０に設けられていなくてもよい。

このように、ラック８０は、物体９０の両サイドをレール８１ａ、８１ｂにより下から支持する。そして、物体９０は、レール８１ａ、８１ｂに沿って、ラック８０内で、前後方向に移動可能である。すなわち、物体９０をラック８０の背面に向かって押し込むことにより、物体９０はラック８０に収納される。逆に、物体９０をラック８０の正面に向かって引き出すことにより、物体９０をラック８０から取り出すことができる。

図８に示すように、物体９０の底面には、アーム１４０の突起部１４２を引っ掛けるための溝９２が所定の位置に形成されている。なお、物体９０は、例えば、直方体形状の容器であるが、これに限らず任意の物体でもよい。容器としての物体９０の中には、他の任意の物体を収納することができる。

自律移動ロボット１０の制御部１００は、アーム１４０を操作することにより、ラック８０から載置部１３０へ物体９０を移動させ、又は、載置部１３０からラック８０へ物体９０を移動させる。図９Ａから図９Ｃは、ラック８０に収納された物体９０を載置部１３０に載せる動作を示す模式図である。

図９Ａに示すように、まず、制御部１００は、アーム１４０を載置部１３０から所定の長さ分だけ送り出し、物体９０の底面の溝９２へとアームの先端（突起部１４２）を移動する。このとき、運搬対象の物体９０の底面側の狭い空間（例えば、運搬対象の物体９０の一段下に収納されている物体９０と運搬対象の物体９０との狭い隙間）にアーム１４０を挿入するために、突起部１４２の突起の方向は、水平方向であることが好ましい。

次に、図９Ｂに示すように、制御部１００は、アーム１４０の軸部１４１を回転軸として、突起部１４２を回転させる。具体的には、制御部１００は、突起部１４２が上側を向くように突起部１４２を回転させる。これにより、突起部１４２が、物体９０の溝９２に入る。このように、本実施の形態では、突起部１４２の回転により、アーム１４０の先端を溝に引っ掛けるためのアーム１４０の状態と、そうではないアーム１４０の状態とを容易に切り替えることができる。

次に、図９Ｃに示すように、制御部１００は、溝９２に引っ掛かったアーム１４０の先端（突起部１４２）を載置部１３０に向けて戻す。これにより、物体９０がラックから引き出され、ラックから載置部１３０上へと移動する。

これに対し、制御部１００は、載置部１３０上に載置された物体９０の溝９２に引っ掛かったアーム１４０の先端をラックに向けて移動することにより、すなわち、溝９２に突起部１４２が入った状態でアーム１４０を載置部１３０から所定の長さ分だけ送り出すことにより、載置部１３０上の物体９０をラックに収納することができる。

なお、本実施の形態では、物体９０の溝９２の位置は予め定められている。すなわち、ラックの正面に位置した自律移動ロボット１０から溝９２までの距離は予め定められている。このため、本実施の形態では、制御部１００は、この距離に相当する長さだけアーム１４０を載置部１３０から送り出す。しかしながら、例えば、自律移動ロボット１０は、物体９０の溝９２の位置を検知するカメラなどのセンサを備えてもよい。この場合、制御部１００は、センサによる検出結果に基づいて、アーム１４０を載置部１３０から送り出す長さを決定してもよい。

なお、載置部１３０とラックとの間で物体を移動する際、載置部１３０の高さは、物体の移動に適した高さに予め調整されている。すなわち、制御部１００は、予め載置部１３０の高さが所定の高さとなるように制御する。このように、本実施の形態では、制御部１００は、載置部１３０の高さを変更する制御を行うため、ラックから載置部１３０への物体の移動作業又は載置部１３０からラックへの物体の移動作業を任意の高さで行うことができる。例えば、ラックに収納された物体を載置部１３０に移動させる場合、制御部１００は、載置部１３０の上面の高さが、第１の高さから第２の高さの間に収まるように、載置部１３０の高さを調整する。ここで、第１の高さは、ラックに収納された状態の物体の底面の高さであり、第２の高さは、載置部１３０の上面の高さと物体の底面の高さの差の許容範囲を規定する高さであり、第１の高さから所定の長さだけ下方の高さである。同様に、載置部１３０上の物体をラックに収納する場合、制御部１００は、載置部１３０の上面の高さが、第３の高さから第４の高さの間に収まるように、載置部１３０の高さを調整する。ここで、第３の高さは、ラックに収納された場合の物体の底面の高さであり、第４の高さは、載置部１３０の上面の高さとラックに収納された場合の物体の底面の高さの差の許容範囲を規定する高さであり、第３の高さから所定の長さだけ上方の高さである。なお、第３の高さは、例えば、制御部１００にとって既知の高さである。

ところで、物体９０の溝９２の数は、図８に示したように、一つであってもよいが、図１０に示すように複数であってもよい。図１０は、物体９０の底面図である。具体的には、図１０に示した例では、物体９０の底面は、つば９１が設けられた両サイドを結ぶ方向と垂直な方向、すなわち物体９０の移動方向に並んだ複数の溝９２を有している。この場合、自律移動ロボット１０の制御部１００は、ラックに収納された物体９０を載置部１３０に移動させる場合、載置部１３０側の溝９２から順にアーム１４０の先端を引っ掛けることにより、ラックからの引き出し動作を繰り返してもよい。すなわち、制御部１００は、まず、載置部１３０側から数えて１番目の溝９２を用いて、物体９０をラックから部分的に引き出して、次に、載置部１３０側から数えて２番目の溝９２を用いて、物体９０をラックからさらに部分的に引き出す。このような動作を、対象とする溝９２を変更しつつ繰り返すことにより、物体９０をラックから完全に引き出してもよい。このような構成によれば、アーム１４０の長さを短くすることができる。すなわち、物体９０の溝を複数設けることにより、アーム１４０の軸部１４１の長さについての設計自由度を向上させることができる。同様に、自律移動ロボット１０の制御部１００は、載置部１３０上の物体をラックに移動させる場合、ラック側の溝９２から順にアーム１４０の先端を引っ掛けることにより、ラックへの押し入れ動作を繰り返してもよい。

また、図１０に示した例では、それぞれの溝９２は、つば９１が設けられた両サイドを結ぶ方向に延びる長方形であるが、溝９２の形状は他の形状であってもよい。例えば、図１１に示すように、物体９０の底面の溝９２は、所定の幅を有するＶ字形状の線であってもよい。より詳細には、図１１に示した例では、Ｖ字の角部分が、つば９１が設けられた両サイドを結ぶ方向と垂直な方向、すなわち物体９０の移動方向を向くように、溝９２が設けられている。このようにすることで、アーム１４０の先端を溝９２に引っ掛けて物体を移動させる際のアーム１４０の先端と物体９０との位置関係が規制される。このため、物体９０の移動を安定させることができる。なお、図１１に示した例では、Ｖ字形状の溝９２は物体９０の底面に複数設けられているが、溝９２は１つでもよい。

また、溝９２の形状は図１２に示すような楕円形状であってもよいし、図１３に示すような菱形形状であってもよい。また、溝９２の形状は楕円形状に限らず、円形状であってもよい。このような形状の場合、アーム１４０の先端を溝９２に引っ掛けて物体９０を移動させる際、ラックから載置部１３０への物体の移動であっても、載置部１３０からラックへの物体の移動であっても、アーム１４０の先端と物体との位置関係が規制される。このため、ラックから載置部１３０への物体９０の移動であっても、載置部１３０からラックへの物体の移動であっても、物体９０の移動を安定させることができる。なお、楕円形状、円形状、又は菱形形状の溝９２は１つでもよい。

次に、自律移動ロボット１０によるラックから載置部１３０への物体の移動動作について、フローチャートを参照して説明する。図１４は、自律移動ロボット１０によるラックから載置部１３０への物体の移動動作の流れの一例を示すフローチャートである。なお、自律移動ロボット１０は、ラックの正面の所定位置に予め移動しているものとする。

ステップＳ１００において、制御部１００は、所定の距離だけアーム１４０を送り出し、物体の底面の溝９２へとアームの先端を移動する。

次に、ステップＳ１０１において、制御部１００は、アーム１４０を回転させる。すなわち、制御部１００は、アーム１４０の突起部１４２が上側を向くように突起部１４２を回転させる。これにより、突起部１４２が溝９２に入る。

次に、ステップＳ１０２において、制御部１００は、所定の距離だけアーム１４０を戻す。すなわち、制御部１００は、溝９２に引っ掛かったアーム１４０の先端を載置部１３０に向けて戻す。

次に、ステップＳ１０３において、制御部１００は、アーム１４０を回転させる。すなわち、制御部１００は、アーム１４０の突起部１４２が上側以外（例えば水平方向）を向くように突起部１４２を回転させる。これにより、突起部１４２が溝９２から出る。なお、アーム１４０の突起部１４２が溝９２に入ったままでもよい場合には、ステップＳ１０３は省略されてもよい。

以上の動作により、ラックから載置部１３０への物体の移動が行われる。ただし、上述のように、物体の底面に溝９２が複数設けられている場合には、制御部１００は、上述したステップＳ１００からステップＳ１０３を繰り返すこととなる。載置部１３０の上に物体を載せた後、制御部１００は、目的地に移動するよう移動部１１０を制御してもよい。

次に、自律移動ロボット１０による載置部１３０からラックへの物体の移動動作について、フローチャートを参照して説明する。図１５は、自律移動ロボット１０による載置部１３０からラックへの物体の移動動作の流れの一例を示すフローチャートである。なお、自律移動ロボット１０は、ラックの正面の所定位置に予め移動しているものとする。

ステップＳ２００において、制御部１００は、アーム１４０を回転させる。すなわち、制御部１００は、アーム１４０の突起部１４２が上側を向くように突起部１４２を回転させる。これにより、突起部１４２が溝９２に入る。なお、溝９２の位置に突起部１４２が位置していない場合には、制御部１００は、ステップＳ２００の前に、突起部１４２の位置を調整してもよい。また、アーム１４０の突起部１４２が既に溝９２に入った状態である場合には、ステップＳ２００は省略されてもよい。

次に、ステップＳ２０１において、制御部１００は、所定の距離だけアーム１４０を送り出す。すなわち、制御部１００は、溝９２に引っ掛かったアーム１４０の先端をラックに向けて送り出す。

次に、ステップＳ２０２において、制御部１００は、アーム１４０を回転させる。すなわち、制御部１００は、アーム１４０の突起部１４２が上側以外（例えば水平方向）を向くように突起部１４２を回転させる。これにより、突起部１４２が溝９２から出る。

次に、ステップＳ２０３において、制御部１００は、所定の距離だけアーム１４０を戻す。

以上の動作により、載置部１３０からラックへの物体の移動が行われる。ただし、上述のように、物体の底面に溝９２が複数設けられている場合には、制御部１００は、上述したステップＳ２００からステップＳ２０３を繰り返すこととなる。

以上、実施の形態について説明した。本実施の形態にかかる運搬システムによれば、アーム１４０の水平方向の移動により物体が載置部１３０へと移動する。このため、引き出し可能にラックに収納された物体を自律移動ロボット１０の載置部１３０に載せて運搬を行うことができる。また、アーム１４０の水平方向の移動により物体を載置部１３０からラックへと移動させることもできる。このため、物体をラックに収納することができる。特に、自律移動ロボット１０とラックとを結ぶ方向におけるアーム１４０の移動により物体の移動が行われるため、複雑なマニピュレータなどを用いる場合に比べて、簡単な制御で、物体の移動が可能となっている。また、アーム１４０は、軸部１４１と突起部１４２により構成されているため、複雑なマニピュレータなどを用いる場合に比べて、簡易的な構成で、物体の移動が可能となっている。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、溝９２は、物体９０の底面をくり抜いたものであってもよいし、底面に設けられた枠により形成されるものであってもよい。また、上述した実施の形態では、アーム１４０は、載置部１３０の内部に設けられたが、アーム１４０は、載置部１３０の下面に設けられてもよい。

また、例えば、突起部１４２の形状と溝９２の形状は、溝９２に突起部１４２が入った状態でアーム１４０が水平方向に移動した際に、物体９０の上方に内力が発生しない形状の組み合わせとしてもよい。図１６Ａから図１６Ｄは、物体９０の上方に内力が発生しない形状の組み合わせを示す模式図であり、図１６Ｅから図１６Ｉは、物体９０の上方に内力が発生する形状の組み合わせを示す模式図である。図１６Ａから図１６Ｄに示すように、例えば、突起部１４２と溝９２の形状（より詳細には、アーム１４０の移動方向（すなわち物体９０の移動方向）を通る鉛直面の断面の形状）が、いずれも、長方形、又は、上底が下底に比べて長い台形などである場合、物体９０の上方に内力が発生しない形状の組み合わせとなる。このような形状によれば、物体９０をアーム１４０で移動させる際に、突起部１４２が溝９２から外れてしまうことを抑制できる。

１０ 自律移動ロボット
８０ ラック
８１ａ、８１ｂ レール
９０ 物体
９２ 溝
１００ 制御部
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１０３ インタフェース
１１０ 移動部
１１１ ロボット本体
１１２ 駆動車輪
１１３ 従動車輪
１１４ モータ
１２０ 伸縮部
１２１ 駆動装置
１３０ 載置部
１４０ アーム
１４１ 軸部
１４２ 突起部
１４３ ギア
１５０ 駆動機構
１５１ａ、１５１ｂ モータ
１５２ａ、１５２ｂ 減速機
１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄ ボールねじ
１５３１ａ、１５３１ｂ、１５３１ｃ、１５３１ｄ ねじ軸
１５３２ａ、１５３２ｂ、１５３２ｃ、１５３２ｄ ナットギア
１５４ スライダ
１５５ａ、１５５ｂ レール
１５６ 支持枠
１６０ 無線通信部

Claims (7)

1. 自律移動ロボットにより物体を運搬する運搬システムであって、
   前記自律移動ロボットが、
   載置部と、
   水平方向に延びる軸部と、当該軸部の先端で当該軸部と垂直方向に延びる突起部とを有し、前記載置部から水平方向に出し入れされるアームと、
   前記アームの動作を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   下から支持され底面に溝を有する物体の当該溝へと前記アームの先端を移動した後、当該溝に引っ掛かった前記アームの先端を前記載置部に向けて戻す、
   又は、
   前記載置部の上に載置され底面に溝を有する物体の当該溝に引っ掛かった前記アームの先端を、当該物体を下から支持するラックに向けて移動し、
   前記制御部は、前記軸部を回転軸として、前記突起部を回転させる
   運搬システム。
2. 前記アームの前記軸部と平行に設けられ、第１のナットギアを有する第１のボールねじと、
   前記アームの前記軸部及び前記第１のボールねじと平行に設けられ、第２のナットギアを有する第２のボールねじと、
   前記第１のナットギアと前記第２のナットギアを収容し、前記第１のナットギアと前記第２のナットギアの移動に伴い、前記軸部の方向に移動するスライダと
   をさらに有し、
   前記アームの前記軸部は、ギアを有し、
   前記ギアは、前記スライダ内で、前記第１のナットギア及び前記第２のナットギアのうちの少なくともいずれか一方と噛み合い、
   前記制御部は、前記第１のボールねじの回転方向と前記第２のボールねじの回転方向とを制御する
   請求項１に記載の運搬システム。
3. 前記制御部は、前記載置部の高さを変更する
   請求項１又は２に記載の運搬システム。
4. 前記運搬システムは、容器である前記物体を含み、
   前記物体の前記底面は、前記アームによる当該物体の移動方向に並んだ複数の前記溝を有している
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の運搬システム。
5. 前記運搬システムは、容器である前記物体を含み、
   前記物体の前記底面の前記溝は、Ｖ字形状である
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の運搬システム。
6. 前記運搬システムは、容器である前記物体を含み、
   前記物体の前記底面の前記溝は、円形状、楕円形状、又は菱形形状である
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の運搬システム。
7. 自律移動ロボットにより物体を運搬する運搬方法であって、
   載置部と前記載置部から水平方向に出し入れされるアームであって水平方向に延びる軸部と当該軸部の先端で当該軸部と垂直方向に延びる突起部とを有するアームとを備える前記自律移動ロボットの前記アームの先端を、下から支持され底面に溝を有する物体の当該溝へと移動し、当該溝に引っ掛かった前記アームの先端を前記載置部に向けて戻す、
   又は、
   前記載置部の上に載置され底面に溝を有する物体の当該溝に引っ掛かった前記アームの先端を、当該物体を下から支持するラックに向けて移動する
   前記アームの移動制御ステップと、
   前記軸部を回転軸として、前記突起部を回転させる前記アームの回転制御ステップと
   を行う運搬方法。

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