JP7468503B2 - 搬送ロボット - Google Patents

Description

本開示は、搬送ロボットに関する。

特許文献１には、自律搬送ロボットが開示されている。この自律搬送ロボットは、対象物（搬送物）を積卸しするロボットアームを有している。ロボットアームが対象物を板状の搭載部材の上に載せている。

特表２０２１－５１７０７６号公報

このようなロボットで荷物を搬送する場合、荷物の移載（積み込み、又は卸し）を効率よく行うことが望まれる。つまり、搬送物の移載を簡便に行うことで、搬送効率を高くすることができきる。

本実施形態にかかる搬送ロボットは、設置棚を通過することで、前記設置棚との間で搬送物を移載することが可能な搬送ロボットであって、前記搬送物を保持する棚部であって、前記搬送ロボットの移動によって設置棚を通過する棚部と、前記棚部を支持する車台と、前記搬送ロボットの左右方向における一端側に配置され、前記車台から上方に延びるスタンドと、前記スタンドに設置された操作部と、を備えている。

上記の搬送ロボットにおいて、前記車台には、昇降可能に設けられた昇降ステージが設けられており、前記スタンドは、昇降ステージの外側に配置されていてもよい。

上記の搬送ロボットにおいて、前記操作部が前記スタンドに取り付けられたタッチパネルモニタであり、前記タッチパネルモニタが、前記スタンドから前記左右方向の他端側に延在して取り付けられていてもよい。

本実施形態に係る搬送ロボットの全体構成を示す斜視図である。 ワゴンを搬送している搬送ロボットの構成を示す斜視図である。 ワゴンを搬送している搬送ロボットの構成を示す正面図である。 ワゴンを搬送している搬送ロボットの構成を示す側面図である。 棚部を装着した状態の搬送ロボットの構成を示す斜視図である。 棚部を装着した状態の搬送ロボットの構成を示す正面図である。 棚部を装着した状態の搬送ロボットの構成を示す側面図である。 棚部モードでの積み込み動作を説明するための上面図である。 棚部モードでの積み込み動作を説明するための上面図である。 棚部モードでの積み込み動作を説明するための上面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明は以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

図１は、本実施の形態にかかる搬送ロボット１００の全体構成を示す斜視図である。以下の説明において、適宜ＸＹＺ直交座標系を用いて説明を行う。Ｘ方向が搬送ロボット１００の前後方向、Ｙ方向が左右方向、Ｚ方向が鉛直上下方向となる。より具体的には、＋Ｘ方向が搬送ロボット１００の前方向、－Ｘ方向を搬送ロボット１００の後ろ方向と規定する。＋Ｙ方向が搬送ロボット１００の左方向であり、＋Ｙ方向が搬送ロボット１００の左方向である。＋Ｚ方向が鉛直上方向であり、－Ｚ方向が鉛直下方向である。

なお、搬送ロボット１００は前方向及び後ろ方向のいずれにも移動可能である。つまり、車輪を順回転させると搬送ロボット１００が前方向に移動し、逆回転させると搬送ロボット１００が後ろ方向に移動する。左右の車輪の回転速度を変えることで、搬送ロボット１００が左右に曲がることできる。

搬送ロボット１００は、車台１１０と、スタンド１２０と、操作部１３０とを備えている。車台１１０には、車輪、車軸、バッテリ、制御コンピュータ、駆動モータなどが搭載されている。車台１１０は、車輪（図１では不図示）を回転可能に保持している。さらに、車台１１０には、カメラ、測距センサ等の各種センサが設けられていてもよい。ここでは、搬送ロボット１００が自律移動ロボットであるとして説明する。もちろん、搬送ロボット１００は、ユーザの操作により移動する移動ロボットであってもよい。

車台１１０には、搬送物を積み下ろすための昇降機構１４０が収容されている。昇降機構１４０は、車台１１０の上面側に配置されている。昇降機構１４０は、昇降可能に設けられた昇降ステージである。車台１１０には、昇降用のモータやガイド機構が設けられている。昇降機構１４０の上面がワゴン（図２～図４のワゴン５００）を載せる載置面となる。昇降機構１４０はワゴンを持ち上げるリフト機構を有している。昇降機構１４０の上方の空間が搬送物を搭載する搭載スペースとなる。

スタンド１２０は、車台１１０に取り付けられている。スタンド１２０は、車台１１０から上方に延びる棒状の部材である。ここでは、スタンド１２０はＺ方向を長手方向とする円柱状に形成されている。スタンド１２０の長手方向は、Ｚ方向に平行に設けられている。スタンド１２０は、昇降機構１４０の外側に配置されている。つまり、スタンド１２０は昇降機構１４０の昇降動作と干渉しないように配置されている。スタンド１２０は、車台１１０のＹ方向（左右方向）の一端側に配置されている。スタンド１２０は、車台１１０の左前方の角部の近傍に取付けられている。ＸＹ平面において、＋Ｘ側かつ－Ｙ側の車台１１０の端部にスタンド１２０が設けられている。

スタンド１２０は、操作部１３０を支持している。スタンド１２０の上端近傍には、操作部１３０が取付けられている。これにより、操作部１３０は、ユーザが操作しやすい高さに設置することができる。つまり、スタンド１２０は、立った状態のユーザが操作しやすい高さまで延びている。操作部１３０は、スタンド１２０から＋Ｙ側に延在している。左右方向において、操作部１３０は車台１１０の中央に配置されている。

操作部１３０は、ユーザの操作を受け付けるタッチパネルモニタなどを有している。もちろん、操作部１３０は、音声入力のためのマイクなどを有していてもよい。操作部１３０のモニタは車台１１０と反対側を向いている。つまり、操作部１３０の表示面（操作面）は＋Ｘ側の面となっている。操作部１３０は、スタンド１２０から脱着可能に設けられていてもよい。つまり、スタンド１２０は、タッチパネルを保持するホルダが取付けられていてもよい。ユーザは、操作部１３０を操作することで、搬送物の搬送先や搬送物に関する搬送情報等を入力することができる。さらに、操作部１３０は、ユーザに対して、搬送中、搬送物、搬送予定の搬送物に関する内容やその目的地などの情報を表示することができる。

ユーザは、搬送ロボット１００に載せられたワゴンに搬送物を収容して、搬送を依頼する。搬送ロボット１００は、設定された目的地まで自律的に移動して、搬送物を搬送する。つまり、搬送ロボット１００は荷物の搬送タスク（以下、単にタスクともいう）を実行する。以下の説明では、搬送物を搭載する場所を搬送元又は積み込み場所とし、搬送物を届ける場所を搬送先又は目的地ともいう。

例えば、搬送ロボット１００が複数の診療科がある総合病院内を移動するものとする。搬送ロボット１００は、複数の診療科間で備品、消耗品、医療器具等を搬送する。例えば、搬送ロボット１００は、搬送物をある診療科のナースステーションから、別の診療科へのナースステーションに届ける。あるいは、搬送ロボット１００は、備品や医療器具の保管庫から診療科のナースステーションまで搬送物を届ける。また、搬送ロボット１００は、調剤科で調剤された薬品を使用予定の診療科や患者まで届ける。

搬送物の例としては、薬剤、包帯などの消耗品、検体、検査器具、医療器具、病院食、文房具などの備品等が挙げられる。医療機器としては、血圧計、輸血ポンプ、シリンジポンプ、フットポンプ、ナースコール、離床センサ、フットポンプ、低圧持続吸入器心電図モニタ、医薬品注入コントローラ、経腸栄養ポンプ、人工呼吸器、カフ圧計、タッチセンサ、吸引器、ネブライザ、パルスオキシメータ、血圧計、人工蘇生器、無菌装置、エコー装置などが挙げられる。また、病院食、検査食などの食事を搬送しても良い。さらに、搬送ロボット１００は、使用済みの機器、食事済みの食器などを搬送しても良い。搬送先が異なる階にある場合、搬送ロボット１００はエレベータなどを利用して移動してもよい。

図２～図４に示すように、搬送ロボット１００は、昇降機構１４０によりワゴン５００を保持することができる。ワゴン５００は、搬送物を収容する。さらに、図５～図７に示すように、搬送ロボット１００は、ワゴン５００を用いずに搬送物４００を搬送することができる。図５～図７に示す状態では移載用の棚部２００が車台１１０に固定されている。図２～図４に示す状態を第１のモード又はワゴンモードとし、図５～図７に示す状態を第２のモード又は棚モードとする。

棚モードでは、車台１１０に棚部２００が固定される。棚部２００が車台１１０から取り外されることでワゴンモードとなる。車台１１０に棚部２００に取付けることで棚モードとなる。つまり、棚部２００は、車台１１０に脱着可能に設けられた移載棚となる。

（ワゴンモード）
図２～図４を用いて、ワゴンモードについて説明する。図２～図４に示すように、ワゴン５００の下側には、図３に示すように、車台１１０が進入する空間Ｓが設けられている。つまり、ワゴン５００の直下の空間Ｓに車台１１０が進入することができる。なお、車台１１０が、ワゴン５００を搭載する場合、搬送ロボット１００が－Ｘ方向に移動して、ワゴン５００の直下に進入する。前後方向においてスタンド１２０が設けられていない側から、車台１１０がワゴン５００の直下に進入する。このようにすることで、スタンド１２０がワゴン５００と干渉することなく、ワゴン５００を搭載することができる。換言すると、スタンド１２０は、ワゴン５００と干渉しないように、車台１１０の角部近傍に取り付けられている。

ワゴン５００が車輪５０２を有する台車として示されているが、ワゴン５００の形状や構成は特に限定されるものではない。ワゴン５００はその内部に搬送物を収容する。ワゴン５００は開閉可能なカバー５０１を有していてもよい。ユーザがカバー５０１を開けることで搬送物の積み下ろしが可能になる。

ワゴン５００の積み込み動作について説明する。ワゴン５００の直下の空間Ｓに車台１１０が進入すると、昇降機構１４０が上昇する。これにより、昇降機構１４０の上面である昇降ステージがワゴン５００に接触する。昇降機構１４０がワゴン５００を持ち上げることができる。つまり、昇降機構１４０が上昇すると車輪５０２が離地して、車台１１０にワゴン５００が搭載される。

ワゴン５００を車台１１０から下ろす場合、昇降機構１４０が下降する。車輪５０２が床面と接触して、昇降機構１４０の上面がワゴン５００から離れる。ワゴン５００が床面に置かれる。ワゴン５００を車台１１０から下ろすことができる。なお、車台１１０には４つの車輪１１１が設けられている。４つの車輪１１１は左右の前輪と左右の後輪となる。そして、車輪１１１の回転方向及び回転速度を独立して制御することで、搬送ロボット１００が所望のルートで移動する。４つの車輪１１１の一部が駆動輪であり、残りが従動輪であってもよい。

（棚モード）
次に、図５～図７を用いて、棚モードでの構成について説明する。車台１１０の上方には棚部２００が設けられている。棚部２００は、車台１１０に取付けられている。したがって、車台１１０が棚部２００を支持している。棚部２００は、棚板２１０と、フレーム２２０と、ベースプレート２４０と、を備えている。後述するように、搬送ロボット１００が、設置棚を通過することで、設置棚との間で搬送物を移載することができる。つまり、搬送ロボット１００が設置棚を通過することで、設置棚の搬送物を受け取ることができる。あるいは、搬送ロボット１００が設置棚を通過することで、棚部２００の搬送物が設置棚に移載することができる。

棚板２１０はＸＹ平面に沿って設けられた板状の部材である。図５～図７では、棚部２００に２枚の棚板２１０が設けられている。棚板２１０には、搬送物４００が載せられている。つまり、棚板２１０は搬送物４００を支持している。２枚の棚板２１０は異なる高さで配置されている。２枚の棚板２１０のそれぞれに搬送物４００が載置されている。つまり、２枚の棚板２１０は、搬送物４００の高さ以上、Ｚ方向に離間している。

なお、図５～図７では、２枚の棚板２１０を有しているが、棚板２１０の数は特に限定されるものではない。棚板２１０は１枚でもよく、３枚以上であってもよい。棚板２１０は、車台１１０の真上に配置されている。つまり、ＸＹ平面視において、棚板２１０は、車台１１０と重なっている。棚板２１０は、昇降機構１４０の上方に配置されている。棚モードでは昇降機構１４０が動作せずに搬送物４００の受け渡しが行われる。

ベースプレート２４０は、ＸＹ平面に沿って設けられた板状の部材である。ベースプレート２４０は、昇降機構１４０の上面に取り付けられている。ベースプレート２４０は、スタンド１２０よりも－Ｘ側に配置されている。例えば、ボルトなどの固定手段を用いてベースプレート２４０が車台１１０に固定されていてもよい。

フレーム２２０は、ベースプレート２４０に取り付けられている。ベースプレート２４０は、フレーム２２０を支持している。ベースプレート２４０の－Ｙ側の端部の位置で、フレーム２２０がベースプレート２４０に取付けられている。フレーム２２０は、ベースプレート２４０から上方に延びている。つまり、フレーム２２０は車台１１０の右端部の上方に配置されている。フレーム２２０は、スタンド１２０よりも－Ｘ側に配置されている。

フレーム２２０は棚板２１０を支持している。フレーム２２０は、昇降機構１４０の外側において、車台１１０に取付けられている。昇降機構１４０の外側において、フレーム２２０は上方に延びている。棚板２１０は、フレーム２２０から＋Ｙ側に延びている。つまり、棚板２１０はフレーム２２０から＋Ｙ側に突出して設けられている。ＸＹ平面において、棚板２１０は車台１１０と同程度のサイズとなっている。

棚部２００は、設置棚との間で搬送物４００の受け渡しを行う。搬送ロボット１００が利用されている施設には設置棚が設けられている。そして、設置棚に載置されている搬送物が棚部２００に移載される。あるいは、棚部２００に載置されている搬送物４００が設置棚に移載される。フレーム２２０には、搬送物４００の受け渡しを行うための受渡し機構２３０が設けられている。受渡し機構２３０は＋Ｙ方向に延びる棒状の部材である。

搬送ロボット１００が設置棚を通過することで、搬送物４００の受け渡しが行われる。搬送用のアクチュエータを用いずに棚部２００と設置棚との搬送物の受け渡しを行うことができる。つまり、設置棚や搬送ロボットに移載用のロボットアームを設ける必要がなくなる。棚部２００を装着することで、簡便かつ速やかに搬送物の積み降ろしを行うことができる。また、搬送物の容量が大きい場合や、搬送物の数が多い場合は、搬送容量の大きいワゴン５００を用いることができる。

次に、図８～図１０を用いて、棚モードでの搬送物４００の積み込みについて説明する。図８～図１０は、搬送ロボット１００の動作を説明する上面図である。図８～図１０は設置棚３００に載せられている搬送物４００を搬送ロボット１００に移載する様子を示す上面図である。なお、図８～図１０は適宜簡略化がなされた模式図となっている。図８は、棚部２００への移載前を示し、図９は、移載時を示している。図１０は、移載後を示している。

搬送ロボット１００が設置棚３００を通過することで、搬送物４００が設置棚３００から棚部２００に移載される。設置棚３００は、棚板３１０とフレーム３２０とを備えている。棚板３１０は、棚部２００の棚板２１０と異なる高さになっている。例えば、棚板２１０は、棚板３１０よりも低い位置に配置されている。よって、棚板２１０は、棚板３１０の下側を通過する。搬送ロボット１００が移動することで、棚部２００が設置棚３００を通過する。なお、設置棚３００は、複数の棚板３１０を有していてもよい。

棚板３１０はフレーム３２０に取付けられている。フレーム３２０は、棚板３１０を支持している。棚板３１０の＋Ｙ側の端部にフレーム３２０が設けられている。棚板３１０はフレーム３２０から－Ｙ側に延びている。棚板３１０はフレーム３２０から－Ｙ側に突出している。棚板３１０は、スタンド１２０よりも＋Ｙ側に配置されている。換言すると、搬送ロボット１００はスタンド１２０が設置棚３００に当たらないような経路を移動する。

図８は、搬送ロボット１００が設置棚３００を通過する前を示している。よって、搬送物４００が棚板３１０に載っている。図９は、搬送ロボット１００が設置棚３００を通過する途中を示している。つまり、図９は、搬送物４００を移載中の構成を示している。図１０は、搬送ロボット１００が設置棚３００を通過した後を示している。よって、図１０は、搬送ロボット１００が搬送物４００を搬送している。

ここでは、搬送ロボット１００が＋Ｘ方向に直進している。図８では、設置棚３００が搬送ロボット１００の前方にある。つまり、図８では、搬送ロボット１００が搬送物４００の－Ｘ側にいる。図９では、ＸＹ平面視において、設置棚３００が搬送ロボット１００と重複している。つまり、図９では、ＸＹ平面において、搬送ロボット１００と搬送物４００とが同じ位置にいる。図１０では、設置棚３００が搬送ロボット１００の移動方向後方にある。つまり、図１０では、搬送ロボット１００が搬送物４００の＋Ｘ側を移動している。

搬送物４００を受け取るための受渡し機構２３０が棚部２００に設けられている。図８に示す状態から搬送ロボット１００が＋Ｘ方向に移動すると、図９に示す構成となる。図９に示す構成では、例えば、受渡し機構２３０が搬送物４００に当接する。受渡し機構２３０が搬送物４００と当接することで、搬送物４００の受渡しが行われる。なお、受渡し機構２３０は、搬送物４００ではなく、棚部２００と接触してもよい。あるいは、受渡し機構２３０は、設置棚３００に設けられていてもよい。受渡し機構２３０の詳細な説明については省略する。

図９に示す構成から搬送ロボット１００がさらに＋Ｘ方向に移動すると、図１０に示す構成となる。図１０では、棚部２００の上に搬送物４００が載っている。例えば、受渡し機構２３０が搬送物４００と接触した状態で、搬送ロボット１００が移動すると、搬送物４００が移動する。搬送ロボット１００の移動とともに、搬送物４００が移動する。搬送ロボット１００が移動することで、搬送物４００が棚板３１０から押し出される。搬送ロボット１００が設置棚３００を通過すると、搬送物４００が棚板３１０から押し出されて、棚板３１０の上から棚板２１０の上に搬送物４００が移載される。

このように、棚モードでは搬送ロボット１００が設置棚３００を通過することで、棚板３１０上の搬送物４００を棚板２１０上に移載することができる。つまり、搬送ロボット１００の移動によって、搬送物４００の受渡しを行うことができる。搬送物を移載するためのアーム機構などが不要となる。よって、簡便な構成で搬送物４００を移載することができる。

操作部１３０を支持するスタンド１２０が車台１１０から上方に延びている。スタンド１２０が搬送ロボット１００の左右方向における一端側に配置されている。スタンド１２０は、左右方向の中央から左右の片側にずれて配置されている。このようにすることで、スタンド１２０が設置棚３００と接触することなく、搬送ロボット１００が設置棚３００を通過することができる。スタンド１２０が邪魔とならずに、搬送物４００の受渡しを行うことが可能となる。

例えば、左右方向の中央にスタンド１２０が設置されている場合、搬送ロボット１００が設置棚３００を通過する時に、スタンド１２０が設置棚３００に当たってしまう。スタンド１２０が設置棚３００に当たらないようにするためには、左右方向における棚部２００のサイズを小さくする必要が生じてしまう。よって、サイズの大きな搬送物を搬送することが困難となってしまう。

これに対して、本実施形態にかかる搬送ロボット１００では、左右方向において、棚部２００のサイズが車台１１０と同程度のサイズとなっている。つまり、車台１１０の真上の空間のほぼ全体を搭載スペースとすることができる。よって、搬送物４００の搭載容量を向上することができるため、効率良く搬送することが可能になる。

このように車台１１０の右端部からスタンド１２０が上方に突出している。もちろん、スタンド１２０の配置は左右反転していていもよい。例えば、スタンド１２０は、車台１１０の左端部から上方に延びていてもよい。この場合、設置棚３００と棚部２００の配置関係が左右反転する。スタンド１２０は、左右方向における車台１１０の一端側に配置されて、車台から上方に延びていれば良い。

本実施の形態では、スタンド１２０が設置棚３００に接触することなく、棚部２００が設置棚３００を通過することができる。スタンド１２０が移載の邪魔とならないため、簡便な移載が可能となる。さらに、車台１１０の上方の空間全体を搭載スペースとして利用することができるため、搭載容量を高くすることができる。これにより、搬送効率を高くすることができる。

操作部１３０であるタッチパネルモニタが、スタンド１２０から左端側に延在して取り付けられている。これにより、操作部１３０が、車台１１０の左右方向の中央に配置される。例えば、操作部１３０は、搬送ロボット１００の進行方向の前端又は後端において、左右方向の中央に配置されている。よって、操作部１３０が邪魔にならずに、搬送ロボット１００が移動することができる。もちろん、スタンド１２０が左端に設けられている場合、操作部１３０が右側に延在することになる。

スタンド１２０が車台１１０の左右方向の一端に配置されおり、操作部１３０が、スタンド１２０から左右方向の他端側に延在して取り付けられている。このようにすることで、搬送ロボット１００の左右方向の中央にユーザが立った状態で、操作部１３０を操作することができる。よって、操作性を向上することができる。

なお、上記の説明では、設置棚３００から棚部２００へ搬送物４００が移載される動作について説明したが、棚部２００から設置棚３００に搬送物４００を移載する動作についても同様の動作となる。つまり、棚部２００の搬送物４００を設置棚３００に移載する場合も、搬送ロボット１００が設置棚３００を通過すればよい。よって、詳細な説明を省略する。

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。

１００ 搬送ロボット
１１０ 車台
１１１ 車輪
１２０ スタンド
１３０ 操作部
１４０ 昇降機構
２００ 棚部
２１０ 棚板
２２０ フレーム
２３０ 受渡し機構
２４０ ベースプレート
３００ 設置棚
３１０ 棚板
３２０ フレーム
４００ 搬送物
５００ ワゴン
５０１ カバー
５０２ 車輪

Claims (3)

1. 設置棚を通過することで、前記設置棚との間で搬送物を移載することが可能な搬送ロボットであって、
   前記搬送物を保持する棚部であって、前記搬送ロボットの移動によって設置棚を通過する棚部と、
   前記棚部を支持する車台と、
   前記搬送ロボットの左右方向における一端側に配置され、前記車台から上方に延びるスタンドと、
   前記スタンドに設置された操作部と、を備えた搬送ロボット。
2. 前記車台には、昇降可能に設けられた昇降ステージが設けられており、前記スタンドは、昇降ステージの外側に配置されている請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 前記操作部が前記スタンドに取り付けられたタッチパネルモニタであり、
   前記タッチパネルモニタが、前記スタンドから前記左右方向の他端側に延在して取り付けられている請求項１、又は２に記載の搬送ロボット。

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