JP7502318B2 - 無人地上搬送車、無人搬送システムおよび物品の搬送方法 - Google Patents
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Description
好ましくは、少なくとも3つの無人地上搬送車が、モニュメントの搬送のために使用されてもよい。例えば、本発明の第3の態様に係る方法は、例えば、トイレ組立体、搭乗者シート組立体、厨房または他の形式のキャビンモニュメントのようなモニュメントを搬送するために使用されてもよい。さらに、モニュメントという用語は、制限的に解釈されるべきではない。例えば、輸送ボックス、輸送ラック、または任意の種類のコンテナも、地上搬送車によって搬送することができる。モニュメントという用語は、航空機の貨物室内で輸送される貨物コンテナとして理解されてもよい。
UGV100,1000は、搬送されるべき物品を支持し、かつ、UGV100,1000のハウジング1,1001に連結された、少なくとも1つの荷重受け部材6または荷重支持部材6を備える。特に、荷重受け部材6は、例えば、取り付けられた状態で、ハウジング1,1001に対して静止するように、ハウジングに着脱可能に連結されてもよい。ホイール駆動装置10は、少なくとも1つのホイール13,130に運動学的に連結され、搬送面上においてUGV100,1000を移動させるためにホイール13,130を駆動するように構成されている。さらに、ホイール駆動装置10は、荷重受け部材6によって支持された物品を持ち上げるために、荷重支持部材6とともにハウジング1,1001を持ち上げるように、少なくとも1つのホイール13,130を偏向するように構成されていてもよい。
ハウジング1は、例えば、他の側面、すなわち、内部部品のための閉じた囲いを形成するためにハウジング1を完成させる側壁に、場合によって丸みを帯びた角を有する実質的に箱型構造を有していてもよい。ベースプレート1cの凹部1dには、例えば、2つのサスペンションアーム14A,14Bを有するホイールサスペンション14によって、UGV100内に懸架されたホイール13が配置されている。
ローラは、地面または搬送面に接触させられる。ローラは、傾斜した支持軸回りに自由に回転できる。そのようなホイール13は、ホイール駆動装置10によって、ハウジング1内において、可変の回転方向および可変の回転速度で駆動される。選択された回転方向および回転速度に応じて、全方向性のホイール13は、床の平面に平行な全方向に移動することができる。
ホイール駆動装置は、この場合、2つの別々の駆動モータを有していてもよく、駆動モータの一方は、走行/旋回モジュールの駆動ホイールを駆動し、他方は、垂直軸回りにアライメントを達成する。ホイール走行軸回りおよび鉛直軸回りの回転能力は、各場合において無限であり、これによって、終了位置のないホイールの連続的な移動を可能にしている。あるいは、UGV100の全方向移動性を実現するために、ホイール13は、全側ホイールとして、すなわち、主周面に取り付けられたホイールであって、ホイール13の主回転軸に対して直交する回転軸を有する多数の補助ホイールとして実現されてもよい。
コントローラ15は、例えば、ASIC、FPGA、または他の好適な演算手段またはプロセッサを備えていてもよい。コントローラ15は、UGV100のホイール駆動装置、センサおよび他の電子部品または電気部品を制御および監視する役割を果たす。
図1は、2つの荷重受け部材6a,6bを示しており、それぞれが、外向きに突出する荷重受けフォーク6a,6bを表している。
図2には、広い荷重受けプラットフォームまたは荷重受け板6cとして、単一の荷重受け部材6が示されている。
荷重受け部材6a,6b,6cは、それぞれ、ベースプレート1cに対して垂直に延びる鉛直方向に関して物品を支持するために、実質的に平坦な支持面60を備えている。
図12は、ハウジング側壁1aから外向きに突出する実質的にくさび形状の部品6dの形態の荷重受け部材6を例示している。
くさび状部品6dは、ハウジング側壁1aから外向きに突出し、かつ、ハウジング側壁1aに対して傾斜した、湾曲した凹状の支持面60を備えていてもよい。これにより、くさび状部品6dの支持面60は鉛直方向に関して物品を支持するように構成されている。任意に、くさび状部品6dに加えて対向部61がハウジング側壁1a,1001aに連結されていてもよい。
図12に例示するように、対向部61は、ハウジング側壁1a,1001aに沿って鉛直方向に延び、支持面60とは反対側に配置された凹状に湾曲した端部を含んでいてもよい。そのような構成は、図14に例示されるようにパイプPの持ち上げおよび搬送のために有利に使用されてもよい。一般的に、UGV1,1001の少なくとも1つの荷重受け部材6は、ベースプレート1c、1001cを横切って延びる鉛直方向に関して、物品を支持するための荷重支持面60を備えていてもよい。
吸着パッド4bは、例えば、搬送されるべき荷物の平坦な外面に当てられて吸着面と外面との間の真空によって荷物の改良された取扱いを可能にする真空吸引パッドであってもよい。
図9は、ツールキャリア4aに連結され、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能な水平ストッパ4cを例示している。ストッパ4cは、ベースプレート1c,1001cに平行な方向に関して搬送されるべき物品を支持するために使用されてもよい。
図10は、一例として、ツールキャリア4aに連結された鉛直ストッパまたはクランプ部材4dを示している。クランプ部材4dは、クランプ部材4dと荷重受け部材6の支持面60との間に物品をクランプする機能を有していてもよい。
図11は、ハウジング側壁1a,1001aに連結された磁気インターフェイス4eを例示している。磁気インターフェイス4eは、ハウジング側壁1aに、機械的に連結されたキャリアプレート40と、ツールキャリア4aに連結された磁気デバイス41、特に電磁石とを備えていてもよい。
キャリアプレート40は、例えば、荷重受け部材6に対して上述したのと同様に、T字状またはアリ状の溝5によって、ハウジング側壁1a,1001aに着脱可能に連結されていてもよい。
磁気デバイス41は、ツールキャリア4aに機械的にかつ/または電気的に連結されていてもよい。したがって、磁気デバイス41は、ツールキャリア4aにより、例えば、電気エネルギを供給されて起動されることができ、任意に、ツールキャリア4aによって、特に鉛直方向にキャリアプレート40に対して移動させられてもよい。
さらに、図12は、ツールキャリア4aに連結される対向部62を例示している。ツールのさらなる一例は、マニピュレータ、例えば、物品の操作、例えば、物品の把持および回転を可能にするマニピュレータアームを含んでいてもよい。
これらのリフティングモータ11は、ホイールサスペンションアーム14A,14Bをハウジング1に対してベースプレート1cに直交する方向、すなわち鉛直方向に偏向するように構成されている。
リフティングモータ11は、例えば、ステッピングモータまたはサーボモータのような電気モータであってもよい。
図1から図4に例示されるUGV100は、単一のホイール13を備えている。このホイール13には、単一のホイールサスペンション14と2つのリフティングモータ11とを備える単一のホイール駆動装置10が設けられている。一般的に、複数のホイールの場合においても、ホイール駆動装置10は、ホイール毎に少なくとも1つのホイールサスペンションと少なくとも1つのリフティングモータ11とを備えていてもよく、各リフティングモータ11はホイールをハウジング1に対して鉛直方向に偏向するように1つのホイールに運動学的に連結されている。
第1に、シナリオ(A)においては、全方向性ホイールがハウジング1内に完全にまたはほぼ完全に収容され、すなわち、床面からベースプレート1cまでの距離がゼロまたは少なくとも非常に小さくなるように、ホイールサスペンション14が鋸刃状ロッド12の上端に配置される。リフティングモータ11の駆動に従って、ホイールサスペンション14が鋸刃状ロッド12に沿って回転動作により下方に移動し、それによって、全方向性ホイール13が凹部1dの外側に、ハウジング1外に下方に向かって移動し、それによって、シナリオ(B)では、ハウジング1全体が、十分なリフティング高さに達するまで床面から持ち上げられる。
状態(I)では、UGV100は、搭乗者シート組立体20を持ち上げている。この目的のために、傾斜面に滑り止め材料をそれぞれ有する支持くさび7a,7bが荷重受け部材に配置され、または、UGV100の荷重受け部材に配置されてもよい。これによっても、UGV100は、例えば、搭乗者シート組立体20のクロスメンバ21のような傾斜した下面を、直線かつ傾かずに受けることができる。
UGV1000の全方向への移動性は、UGV1000が4つの特別に配列されたメカナムホイールを有していることによる。UGVに、ホイール走行軸を地面に対して垂直に回転させるための制御可能なロータリサスペンションを有する個別に操舵されるホイールを設けることもできる。一般的に、UGVは4つの全方向性ホイールを備えていてもよい。UGV100の基本的な部材および動作モードは、図1から図5に関連して説明されたUGV100と基本的には同じであり、ベースプレート1001cと、ベースプレート1001cに対して実質的に垂直な少なくとも1つのハウジング側壁1001aとを有するハウジング1001が同様に設けられている。側面の残りの部分、すなわち、内部の構成部品のための閉じた囲いを形成するためのハウジング1001を完成させる側壁においては、ハウジング1001は、例えば、場合によっては丸みを帯びた角部を有する実質的に箱型の構造を有していてもよい。ベースプレート1001cの凹部1001dには、UGVの内部にホイールサスペンション14によって懸架された4つのホイール130が配置されている。そのような設計は、例えば、搬送されるべき物品の荷重が、UGVの単一のホイールを介してのみならず、複数のホイールを介して搬送面に伝達され、それによって、複数の荷重付与点に伝達される場合に有利である。このことは、特に、搬送面が航空機の床面であり、この床面には過度の荷重がかけられるべきではない場合に有利である。
図16に模式的に示されるように、UGV1000は、所定の基準方向、すなわち、重力方向に対するベースプレート1001cの傾斜を捕捉するように構成された傾斜センサ8を備えていてもよい。例えば、傾斜センサ8は、3つの直交する軸に沿う加速度を測定する3つの電子式加速度センサを備えていてもよい。
UGV1000のコントローラ15は、ベースプレート1001cの測定または捕捉された傾斜を受信し、基準方向に対するベースプレート1001cの傾斜を所定の範囲内に維持するように、ホイール130に連結されたリフティングモータ11を制御する。任意に、一群の協調制御されたUGV1000が、単一の物品を搬送するために用いられるときには、UGV1000は相互のベースプレートの傾斜および、さらに各ホイール130の持ち上げ量を通信してもよく、先導車UGV1000のコントローラ15は、UGV1000の荷重受け部材6との接触から生じる、基準方向に対する物品の傾斜が、所定の範囲内に維持されるように、各UGV1000のリフティングモータ11を制御するために、一群のUGV1000の各UGV1000に対し制御指令を発するように構成されている。
ハウジング1001の内部において、駆動メカニズムまたはホイール駆動装置10および昇降メカニズムまたはホイールサスペンション(図8には示されていない)は、コンパクトに配置されている。また、UGV1000を独立した移動を可能にするエネルギ貯蔵装置も設けられている。
図15は、4つのUGV100,1000とベースステーション210とを備えるUTS200を模式的に示している。もちろん、4つより多い、または少ない他のUGV100,1000が設けられていてもよい。UGV100,1000は、上述したように構成されていてもよい。
ベースステーション210は、電源230、UGV100,1000を充電するための少なくとも1つの充電インターフェイス220および任意のツール交換機240を備えていてもよい。
充電インターフェイス220は、ベースステーション210の電源230に電気的に接続される。任意に、充電インターフェイス230の動作を制御するために、コントローラ(図示略)が設けられていてもよい。
例えば、UGV充電インターフェイス120は、UGV充電インターフェイス120を収容するハウジングのベースプレート1c,1001c上に、または、ベースプレート1c,1000cと一体的に配置された受信誘導コイル(図示略)を備えていてもよい。
電気エネルギ貯蔵装置16を充電するために、UGVはただベースステーションの充電プレート上を走行すればよい。このようにして、充電は非常にシンプルな方法で、自律的に実行され得る。
Claims (18)
- 無人地上搬送車UGV(100;1000)であって、
ベースプレート(1c;1001c)と、該ベースプレート(1c;1001c)に実質的に垂直な少なくとも1つのハウジング側壁(1a;1001a)とを有するハウジングと、
該ハウジング(1;1001)内に配置された少なくとも1つのホイール駆動装置(10)と、
少なくとも1つの該ホイール駆動装置(10)に連結され前記ベースプレート(1c;1001c)の凹部(1d;1001d)内に配置された少なくとも1つのホイール(13;130)と、
前記UGV(100;1000)の環境を感知する複数のセンサ(2a;2b;3)と、
複数の該センサ(2a;2b;3)の感知パラメータに基づく前記UGV(100;1000)の自律的な位置割出およびナビゲーションを行うコントローラ(15)と、
前記ハウジング側壁(1a;1001a)に連結され該ハウジング側壁(1a;1001a)から外方に延びる少なくとも1つの荷重受け部材(6)とを備え、
少なくとも1つの該荷重受け部材(6)が、前記ベースプレート(1c;1001c)を横切って延びる鉛直方向に関して物品を支持する荷重支持面(60)を備え、
少なくとも1つの前記荷重受け部材(6)が、前記ハウジング側壁(1a;1001a)に着脱可能に連結されている無人地上搬送車UGV(100,1000)。 - 少なくとも1つの前記ハウジング側壁(1a;1001a)が、前記ベースプレート(1c;1001c)に平行に延び、少なくとも1つの前記荷重受け部材(6)のT字状またはアリ形状のトングレールをぴったりと受け入れるように構成された少なくとも1つのT字状の溝またはアリ溝(5)を備える請求項1に記載の無人地上搬送車UGV(100,1000)。
- 無人地上搬送車UGV(100;1000)であって、
ベースプレート(1c;1001c)と、該ベースプレート(1c;1001c)に実質的に垂直な少なくとも1つのハウジング側壁(1a;1001a)とを有するハウジングと、
該ハウジング(1;1001)内に配置された少なくとも1つのホイール駆動装置(10)と、
少なくとも1つの該ホイール駆動装置(10)に連結され前記ベースプレート(1c;1001c)の凹部(1d;1001d)内に配置された少なくとも1つのホイール(13;130)と、
前記UGV(100;1000)の環境を感知する複数のセンサ(2a;2b;3)と、
複数の該センサ(2a;2b;3)の感知パラメータに基づく前記UGV(100;1000)の自律的な位置割出およびナビゲーションを行うコントローラ(15)と、
前記ハウジング側壁(1a;1001a)に連結され該ハウジング側壁(1a;1001a)から外方に延びる少なくとも1つの荷重受け部材(6)とを備え、
少なくとも1つの該荷重受け部材(6)が、前記ベースプレート(1c;1001c)を横切って延びる鉛直方向に関して物品を支持する荷重支持面(60)を備え、
少なくとも1つの前記ハウジング側壁(1a;1001a)に配置され、電気ツール接続部を有するツールキャリアを備える無人地上搬送車UGV(100,1000)。 - 前記電気ツール接続部に連結された、電気的に動作可能な吸着パッド(4b)をさらに備える請求項3に記載の無人地上搬送車UGV(100,1000)。
- 無人地上搬送車UGV(100;1000)であって、
ベースプレート(1c;1001c)と、該ベースプレート(1c;1001c)に実質的に垂直な少なくとも1つのハウジング側壁(1a;1001a)とを有するハウジングと、
該ハウジング(1;1001)内に配置された少なくとも1つのホイール駆動装置(10)と、
少なくとも1つの該ホイール駆動装置(10)に連結され前記ベースプレート(1c;1001c)の凹部(1d;1001d)内に配置された少なくとも1つのホイール(13;130)と、
前記UGV(100;1000)の環境を感知する複数のセンサ(2a;2b;3)と、
複数の該センサ(2a;2b;3)の感知パラメータに基づく前記UGV(100;1000)の自律的な位置割出およびナビゲーションを行うコントローラ(15)と、
前記ハウジング側壁(1a;1001a)に連結され該ハウジング側壁(1a;1001a)から外方に延びる少なくとも1つの荷重受け部材(6)とを備え、
少なくとも1つの該荷重受け部材(6)が、前記ベースプレート(1c;1001c)を横切って延びる鉛直方向に関して物品を支持する荷重支持面(60)を備え、
前記ホイール駆動装置(10)が、少なくとも1つのホイールサスペンション(14)と、少なくとも1つのリフティングモータ(11)とを備え、
各前記ホイール(13)が、1つの前記ホイールサスペンション(14)によって支持され、
少なくとも1つの前記リフティングモータ(11)が、各前記ホイール(13;130)に設けられ、
各前記リフティングモータ(11)が、前記ハウジング(1;1001)に対して鉛直方向に前記ホイール(13;130)を偏向するように、1つの前記ホイール(13;130)に運動学的に連結されている無人地上搬送車UGV(100,1000)。 - 少なくとも1つの前記ホイールサスペンション(14)が、前記ホイール(13)に設けられた2つの前記リフティングモータ(11)に連結された鋸刃状のロッド(12)によって前記ハウジング(1)に接続された、2つのサスペンションアーム(14A;14B)を備える請求項5に記載の無人地上搬送車UGV(100,1000)。
- 少なくとも2つの前記ホイール(13)と、予め設定された基準方向、すなわち、重力方向に対する前記ベースプレート(1001c)の傾きを捕捉するように構成された傾斜センサ(8)とを備え、
前記コントローラ(15)は、前記ベースプレート(1001a)の基準方向に対する傾きが所定の範囲内に維持されるように、前記ホイール(13)に連結された前記リフティングモータ(11)を制御するように構成されている請求項5または請求項6に記載の無人地上搬送車UGV(1000)。 - 無人地上搬送車UGV(100;1000)であって、
ベースプレート(1c;1001c)と、該ベースプレート(1c;1001c)に実質的に垂直な少なくとも1つのハウジング側壁(1a;1001a)とを有するハウジングと、
該ハウジング(1;1001)内に配置された少なくとも1つのホイール駆動装置(10)と、
少なくとも1つの該ホイール駆動装置(10)に連結され前記ベースプレート(1c;1001c)の凹部(1d;1001d)内に配置された少なくとも1つのホイール(13;130)と、
前記UGV(100;1000)の環境を感知する複数のセンサ(2a;2b;3)と、
複数の該センサ(2a;2b;3)の感知パラメータに基づく前記UGV(100;1000)の自律的な位置割出およびナビゲーションを行うコントローラ(15)と、
前記ハウジング側壁(1a;1001a)に連結され該ハウジング側壁(1a;1001a)から外方に延びる少なくとも1つの荷重受け部材(6)とを備え、
少なくとも1つの該荷重受け部材(6)が、前記ベースプレート(1c;1001c)を横切って延びる鉛直方向に関して物品を支持する荷重支持面(60)を備え、
4つの前記ホイール駆動装置に連結された4つの前記ホイール(130)を備え、
各該ホイール(13)が、前記ベースプレート(1001c)内の1つの前記凹部(1001d)内に配置されている記載の無人地上搬送車UGV(1000)。 - 無人地上搬送車UGV(100;1000)であって、
ベースプレート(1c;1001c)と、該ベースプレート(1c;1001c)に実質的に垂直な少なくとも1つのハウジング側壁(1a;1001a)とを有するハウジングと、
該ハウジング(1;1001)内に配置された少なくとも1つのホイール駆動装置(10)と、
少なくとも1つの該ホイール駆動装置(10)に連結され前記ベースプレート(1c;1001c)の凹部(1d;1001d)内に配置された少なくとも1つのホイール(13;130)と、
前記UGV(100;1000)の環境を感知する複数のセンサ(2a;2b;3)と、
複数の該センサ(2a;2b;3)の感知パラメータに基づく前記UGV(100;1000)の自律的な位置割出およびナビゲーションを行うコントローラ(15)と、
前記ハウジング側壁(1a;1001a)に連結され該ハウジング側壁(1a;1001a)から外方に延びる少なくとも1つの荷重受け部材(6)とを備え、
少なくとも1つの該荷重受け部材(6)が、前記ベースプレート(1c;1001c)を横切って延びる鉛直方向に関して物品を支持する荷重支持面(60)を備え、
前記ホイール駆動装置に連結され、前記ベースプレート(1c)内の1つの前記凹部(1d)内に配置された1つの前記ホイール(13)を備える無人地上搬送車UGV(100)。 - 少なくとも1つの前記荷重受け部材(6)が、前記ベースプレート(1c;1001c)に対して実質的に平行に延びている請求項1から請求項9のいずれかに記載の無人地上搬送車UGV(100,1000)。
- 少なくとも1つの前記荷重受け部材(6)が、少なくとも鉛直方向に関して、前記ベースプレート(1c;1001c)に対して静止させられるように前記ハウジング側壁(1a;1001a)に連結されている請求項1から請求項10のいずれかに記載の無人地上搬送車UGV(100,1000)。
- 前記コントローラ(15)が無線通信モジュール(15A)を備え、
該無線通信モジュール(15A)を介して、一の前記UGV(100;1000)の前記コントローラ(15)が他の前記UGV(100)の前記コントローラとデータを交換するように構成されている請求項1から請求項11のいずれかに記載の無人地上搬送車UGV(100,1000)。 - 請求項12に記載された複数のUGV(100;1000)を備え、
複数の該UGV(100;1000)の内の1つが先導車の役割を果たし、該先導車の前記コントローラ(15)が、複数の前記UGV(100;1000)の残りの前記コントローラ(15)に、無線通信を介して接続され、複数の前記UGV(100;1000)の残りの動作を制御するように設計されている無人搬送システム(200)。 - 充電インターフェイス(220)を有するベースステーション(210)をさらに備え、
前記UGV(100;1000)が、電気エネルギ貯蔵装置(16)と、該電気エネルギ貯蔵装置(16)を充電するために前記ベースステーション(210)の前記充電インターフェイス(220)に連結されるように構成されたUGV充電インターフェイス(120)とを備える請求項13に記載の無人搬送システム(200)。 - 航空機のキャビンモニュメントのような物品を、特に、協調して動作する一群の無人地上搬送車UGV(100;1000)を使用して搬送する方法であって、
請求項1から請求項12のいずれかに記載の少なくとも2つの前記UGV(100;1000)を前記物品の外周回りに分配し、
前記UGV(100)の前記荷重受け部材(6)を使用して前記物品を持ち上げ、
持ち上げられた前記物品を、少なくとも2つの前記UGV(100)の前記ホイールを協調制御することにより移動させる搬送方法。 - 少なくとも2つの前記UGV(100;1000)の内の1つが、先導車の役割を果たし、該先導車の前記コントローラ(15)は、複数の前記UGV(100)の残りの前記コントローラ(15)に、無線通信を介して接続され、少なくとも2つの他の前記UGV(100,1000)の移動を制御するよう設計されている請求項15に記載の方法。
- 傾斜センサ(8)によって、基準方向に対する各前記UGVの前記ハウジング(1)の前記ベースプレート(1c)の傾きを捕捉し、
前記ベースプレート(1001c)の傾きが所定範囲内になるように前記ベースプレート(1001c)に対する各前記UGV(1000)の前記ホイール(13)の偏向を制御し、
全ての前記UGV(1000)の前記ベースプレート(1001c)が共通の平面内に配置されるように、前記ベースプレート(1c)に対する全ての前記UGV(1000)の前記ホイール(13)の偏向を協調して制御する請求項15または請求項16に記載の方法。 - 航空機組立施設の最終組立ラインにおいて、トイレ組立体、搭乗者シート組立体または厨房を搬送するために使用される請求項15から請求項17のいずれかに記載の方法。
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