JPH06105415B2 - 自立型搬送機並びにそれによる自動搬送装置 - Google Patents
自立型搬送機並びにそれによる自動搬送装置Info
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- JPH06105415B2 JPH06105415B2 JP63149523A JP14952388A JPH06105415B2 JP H06105415 B2 JPH06105415 B2 JP H06105415B2 JP 63149523 A JP63149523 A JP 63149523A JP 14952388 A JP14952388 A JP 14952388A JP H06105415 B2 JPH06105415 B2 JP H06105415B2
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Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は自立型の搬送機と、それによる自動搬送装置に
関するものである。
関するものである。
(従来の技術) 現在搬送用ロボットと呼ばれるものは3輪以上の台車型
が殆んどを占めており、この型は重心が低く、安定感が
あり、重量物の積載にも耐える利点を持っている。しか
し、 台車の占める床面積が大きい、 スピードが遅い、 安全面に問題がある、等 の短所もあるため、特にOA、MA或いは将来のHA分野に於
る搬送機としては不向きである。
が殆んどを占めており、この型は重心が低く、安定感が
あり、重量物の積載にも耐える利点を持っている。しか
し、 台車の占める床面積が大きい、 スピードが遅い、 安全面に問題がある、等 の短所もあるため、特にOA、MA或いは将来のHA分野に於
る搬送機としては不向きである。
占有面積の小のものとしては2足歩行型のものがあり、
例えば特開昭62−97005号が開示されている。
例えば特開昭62−97005号が開示されている。
(技術的課題) しかしながら2足歩行型の実用化には、例えば電圧等に
応じて自由に伸縮する人工筋肉、神経のように繊細かつ
小型で高感度のセンサそしてパワフルな動力源等が必要
であり、それらが開発されていない現段階では要求され
る機敏な動きを行なう自立型搬送機は現実化できないと
考えられた。
応じて自由に伸縮する人工筋肉、神経のように繊細かつ
小型で高感度のセンサそしてパワフルな動力源等が必要
であり、それらが開発されていない現段階では要求され
る機敏な動きを行なう自立型搬送機は現実化できないと
考えられた。
本発明は前記の実情に鑑み幾多の経緯を経てなされたも
ので、その目的は通常の室内でも安全に使用できる装置
システムであって、 占有面積が可能な限り小さく、 スピードが早く、機敏に動くことができ、 人に当っても危険性のない、 自立型搬送機とそれによる自動搬送装置を提供すること
にある。
ので、その目的は通常の室内でも安全に使用できる装置
システムであって、 占有面積が可能な限り小さく、 スピードが早く、機敏に動くことができ、 人に当っても危険性のない、 自立型搬送機とそれによる自動搬送装置を提供すること
にある。
(技術的手段) このような目的を達する自立型搬送機の移動手段につい
て研究開発を行なった結果、最も効率の良いのは車輪又
はそれと同等のものを用いることであり、その駆動制御
方式を適当なものとすることにより慣性と、作用反作用
の法則を利用した正確、迅速な移動が可能となることを
見出した。
て研究開発を行なった結果、最も効率の良いのは車輪又
はそれと同等のものを用いることであり、その駆動制御
方式を適当なものとすることにより慣性と、作用反作用
の法則を利用した正確、迅速な移動が可能となることを
見出した。
即ち本発明の自立型搬送機は、縦長に形成された搬送機
本体と、その下部に一軸上に配置された左右2箇所の走
行手段と、該走行手段を各別に作動させる駆動機構と、
走行時に前記軸方向と平行に収容され、停止時は前記軸
方向と直交する方向に移動し走行手段の前後に位置して
搬送機本体を支える停止時自立手段とを備え、走行手段
の作動により自立走行を行なうことを特徴とするもので
ある。
本体と、その下部に一軸上に配置された左右2箇所の走
行手段と、該走行手段を各別に作動させる駆動機構と、
走行時に前記軸方向と平行に収容され、停止時は前記軸
方向と直交する方向に移動し走行手段の前後に位置して
搬送機本体を支える停止時自立手段とを備え、走行手段
の作動により自立走行を行なうことを特徴とするもので
ある。
左右2個の走行手段が前述の車輪に該当する。該走行手
段は一軸上に離隔配置して軸方向への安定性を保つの
で、それと直交する前後方向のバランスのみを平衡セン
サ等により検出し、車輪等の回転数制御により保てば良
い。従ってこれは1軸2輪別駆動の方式であるというこ
とができる。
段は一軸上に離隔配置して軸方向への安定性を保つの
で、それと直交する前後方向のバランスのみを平衡セン
サ等により検出し、車輪等の回転数制御により保てば良
い。従ってこれは1軸2輪別駆動の方式であるというこ
とができる。
搬送機本体を縦長としたのは占有面積が少なくて済み、
安全性も確保し易いからである。特に筒状、柱状の場合
Z軸回りの慣性モーメントにより方向転換も容易であ
り、また前後方向のバランスも取り易い。
安全性も確保し易いからである。特に筒状、柱状の場合
Z軸回りの慣性モーメントにより方向転換も容易であ
り、また前後方向のバランスも取り易い。
停止時自立手段は、走行手段を制御せずに搬送機本体を
自立させる支えであり、一時的なリガー(rigger)であ
って、走行中は走行手段と平行にして走行の邪魔になら
ず、停止時は直交方向に向きを変えて停止指令により4
支点で倒れるのを防ぐものである。
自立させる支えであり、一時的なリガー(rigger)であ
って、走行中は走行手段と平行にして走行の邪魔になら
ず、停止時は直交方向に向きを変えて停止指令により4
支点で倒れるのを防ぐものである。
そして、一軸上に配置された2個の車輪の回転により自
立して走行するように構成された自立型搬送機と、停止
時に自立型搬送機を出入可能に直立状態で保持する複数
のステーションとによって構成された自動搬送装置によ
って、自立型搬送機が最も効果的に活用される。
立して走行するように構成された自立型搬送機と、停止
時に自立型搬送機を出入可能に直立状態で保持する複数
のステーションとによって構成された自動搬送装置によ
って、自立型搬送機が最も効果的に活用される。
(作用) 前記の構成を有する搬送機本体は、垂直に立てて保持し
た状態から手を放すと、走行手段の軸回り(前後)方向
へ倒れようとするが、そこで倒れる方向に走行手段を作
動させると、走行速度が適当であれば傾きが一定のまま
移動し、走行速度が早ければ傾きは少なくなり、更に早
くすると本体は鉛直に立って走行を継続することができ
る。
た状態から手を放すと、走行手段の軸回り(前後)方向
へ倒れようとするが、そこで倒れる方向に走行手段を作
動させると、走行速度が適当であれば傾きが一定のまま
移動し、走行速度が早ければ傾きは少なくなり、更に早
くすると本体は鉛直に立って走行を継続することができ
る。
搬送機本体が停止するときは二つの方法で自立させるこ
とができる。その第1は前述の停止時自立手段によるも
ので、走行手段と合せて4支点で安定に自立するので比
較的長期の待機等に向いている。第2は動的停止ともい
うべきもので、本体が傾むくとそれを平衡センサ等によ
り検出し、駆動機構を作動させ傾きが逆になるように調
整するが、動力を消費するので短時間の停止用である。
とができる。その第1は前述の停止時自立手段によるも
ので、走行手段と合せて4支点で安定に自立するので比
較的長期の待機等に向いている。第2は動的停止ともい
うべきもので、本体が傾むくとそれを平衡センサ等によ
り検出し、駆動機構を作動させ傾きが逆になるように調
整するが、動力を消費するので短時間の停止用である。
搬送機本体は、或る地点から或る地点へ移動するように
管理されるが、そのため複数のステーションが要所に配
置される。該ステーションは自立型搬送機を直立状態で
受け入れ、送り出すと同時にその間保持するので、ステ
ーションにあるときは自立型搬送機は停止時自立手段も
動的停止管理も不要である。
管理されるが、そのため複数のステーションが要所に配
置される。該ステーションは自立型搬送機を直立状態で
受け入れ、送り出すと同時にその間保持するので、ステ
ーションにあるときは自立型搬送機は停止時自立手段も
動的停止管理も不要である。
搬送物は、搬送機本体に固定式或いは交換式に装備され
た保持手段にあずけられ、ステーションからステーショ
ンへ搬送されることとなる。
た保持手段にあずけられ、ステーションからステーショ
ンへ搬送されることとなる。
(実施例) 図面を参照して説明すると、搬送機本体10は第1図乃至
第3図に示されている。11は円筒状のボディ、12はその
下端に設けられた走行手段で2個の車輪12a、12bが一つ
の軸l上に左右に離れて配置されている。13aは左車輪
駆動モータ、13bは右車輪駆動モータで、これらは走行
手段を各別に作動させる駆動手段である。
第3図に示されている。11は円筒状のボディ、12はその
下端に設けられた走行手段で2個の車輪12a、12bが一つ
の軸l上に左右に離れて配置されている。13aは左車輪
駆動モータ、13bは右車輪駆動モータで、これらは走行
手段を各別に作動させる駆動手段である。
14は停止時自立手段で小輪付きの2個のインナーリガー
14a、14bを備え、インナーリガー14a、14bは前記車輪12
a、12bの内側に位置し、その軸は前記軸lに対し平行な
位置(走行時)と、直交する位置(停止時)の間で垂直
軸回りに回動可能であり、該垂直軸はインナーリガー駆
動モータ14dの駆動軸14cを兼ねている。第4図参照。な
お15は走行手段12の取付部カバーを示す。
14a、14bを備え、インナーリガー14a、14bは前記車輪12
a、12bの内側に位置し、その軸は前記軸lに対し平行な
位置(走行時)と、直交する位置(停止時)の間で垂直
軸回りに回動可能であり、該垂直軸はインナーリガー駆
動モータ14dの駆動軸14cを兼ねている。第4図参照。な
お15は走行手段12の取付部カバーを示す。
16は搬送物の保持手段で、搬送機本体10の頂部に設けら
れており、図面は搬送物を収容する容器状アダプタが取
付けられた状態を示している(第1図〜第3図)。保持
手段16として別に搬送物を挾持するアームやハンド等を
有するアクチュエータが用意され交換使用される。
れており、図面は搬送物を収容する容器状アダプタが取
付けられた状態を示している(第1図〜第3図)。保持
手段16として別に搬送物を挾持するアームやハンド等を
有するアクチュエータが用意され交換使用される。
17は平衡センサ、18は映像センサを示す。平衡センサ17
は搬送機本体10の微小な傾きを正確に早く検出するため
に設けられ、例えばジャイロと振子を組合せロータリエ
ンコーダにより傾きを検出する方法がとられる。映像セ
ンサ18は対象の識別や距離計測等に用いられ、また平衡
センサ17と組合せられる。
は搬送機本体10の微小な傾きを正確に早く検出するため
に設けられ、例えばジャイロと振子を組合せロータリエ
ンコーダにより傾きを検出する方法がとられる。映像セ
ンサ18は対象の識別や距離計測等に用いられ、また平衡
センサ17と組合せられる。
19は受令及び制御装置で、ステーション21から有線又は
無線で走行中に受ける命令、更に誘導ラインからのデー
タ処理、人や物に近づいたときの処置、平衡センサから
のデータ分析などの機能を果し、さらに処理入力に応じ
た走行用のモータ13a、13b、インナーリガー用のモータ
14dへの出力制御を行なう。また必要によって組込れる
音声合成装置等とも結合してそれらを制御するためCPU
を内蔵する。
無線で走行中に受ける命令、更に誘導ラインからのデー
タ処理、人や物に近づいたときの処置、平衡センサから
のデータ分析などの機能を果し、さらに処理入力に応じ
た走行用のモータ13a、13b、インナーリガー用のモータ
14dへの出力制御を行なう。また必要によって組込れる
音声合成装置等とも結合してそれらを制御するためCPU
を内蔵する。
20は電源電池で、以上の各素子、装置類に電力を供給
し、それ自体はステーション21に於て、充電される。こ
の電池は軽量、低内部抵抗、高速充電性のものを使用す
る。
し、それ自体はステーション21に於て、充電される。こ
の電池は軽量、低内部抵抗、高速充電性のものを使用す
る。
ステーション21は1基又は2基以上の自立型搬送機10を
直立状態のまま出入可能に保持するもので、例えば廊下
や壁等の側面、机の側面等に設けられ、保持用の凹部22
を上下に1組以上有する。該ステーション21は搬送機本
体10の移動拠点であり、またそれが任務を終了したと
き、トラブル発生時に入るように設定され、目的地提供
のほか二つの役割を持つ。
直立状態のまま出入可能に保持するもので、例えば廊下
や壁等の側面、机の側面等に設けられ、保持用の凹部22
を上下に1組以上有する。該ステーション21は搬送機本
体10の移動拠点であり、またそれが任務を終了したと
き、トラブル発生時に入るように設定され、目的地提供
のほか二つの役割を持つ。
その第1は搬送機本体10の姿勢矯正である。
即ち、搬送機本体10の垂直状態は平衡センサ17により検
出されるが、経時的に誤差が集積し垂直状態をとらなく
なる前にステーション21に於て姿勢を矯正するもので、
上下の保持凹部22に磁気吸引したときに垂直を出し、内
部センサをリセットして矯正する。23は極性反転可能な
電磁石、24はデータ送受用の端子を示す。
出されるが、経時的に誤差が集積し垂直状態をとらなく
なる前にステーション21に於て姿勢を矯正するもので、
上下の保持凹部22に磁気吸引したときに垂直を出し、内
部センサをリセットして矯正する。23は極性反転可能な
電磁石、24はデータ送受用の端子を示す。
第2は電力供給であり、搬送機本体10の側面に設けられ
た端子と接続する充電端子25を有し、充電電流を流す。
た端子と接続する充電端子25を有し、充電電流を流す。
26は誘導手段として床に設けた誘導ラインで、誘導方式
としてはラジオコントロール式、電磁誘導式、光学式、
赤外線式、マグネットテープ式(例示のもの)など、現
在使用されているものがそのまま採用できる。ただ移動
速度が早く、検知範囲が狭いのでシステム制御による進
行方向、速度制御を行なうこととする。
としてはラジオコントロール式、電磁誘導式、光学式、
赤外線式、マグネットテープ式(例示のもの)など、現
在使用されているものがそのまま採用できる。ただ移動
速度が早く、検知範囲が狭いのでシステム制御による進
行方向、速度制御を行なうこととする。
作動 第7図(a)乃至(h)は走行と停止のしくみを示す。
(a)は作用の項で述べた動的停止による垂直自立状態
で、(b)〜(g)が走行開始から終了直前までを示
す。(b)では走行方向への前傾角をつけるため車輪を
逆方向へ回転させており、その後、車輪を進行方向へ回
転させて走行状態に入り(c)、定速走行状態となり
(d)、傾きの大なときは増速し(e)、傾きの小なと
きは減速し(f)、停止命令を受けると一旦増速して傾
きを減少傾向としてからその減少につれて停止直前まで
減速し(g)、垂直状態に入ったら車輪の回転を止めイ
ンナーリガーをセットする(h)。
(a)は作用の項で述べた動的停止による垂直自立状態
で、(b)〜(g)が走行開始から終了直前までを示
す。(b)では走行方向への前傾角をつけるため車輪を
逆方向へ回転させており、その後、車輪を進行方向へ回
転させて走行状態に入り(c)、定速走行状態となり
(d)、傾きの大なときは増速し(e)、傾きの小なと
きは減速し(f)、停止命令を受けると一旦増速して傾
きを減少傾向としてからその減少につれて停止直前まで
減速し(g)、垂直状態に入ったら車輪の回転を止めイ
ンナーリガーをセットする(h)。
第8図は急制動のしくみを示す。
第7図(d)で急制動を受令すると(第8図(a))、
車輪回転を急加速して搬送機本体を起し(b)、負方向
に傾けて車輪を急停止し、本体上部の慣性で垂直状態に
仕向け(c)、インナーリガーをセットする。(d)。
車輪回転を急加速して搬送機本体を起し(b)、負方向
に傾けて車輪を急停止し、本体上部の慣性で垂直状態に
仕向け(c)、インナーリガーをセットする。(d)。
方向転換は第9図に示されている。
同図(a)では直進走行しており、右車輪の回転数を相
対的に減少させて右回転し(b)、再度繰返すと(c)
反転直進となり、左車輪停止によりUターンを行ない
(d)、或いは短秒時の片側車輪停止によりLターン
(e)、更に直進から減速し停止と同時に左右各車輪を
各々逆方向へ回転させてその場反転(f)を行なうこと
ができる。その場反転はインナーリガーを出したままで
も可能である。
対的に減少させて右回転し(b)、再度繰返すと(c)
反転直進となり、左車輪停止によりUターンを行ない
(d)、或いは短秒時の片側車輪停止によりLターン
(e)、更に直進から減速し停止と同時に左右各車輪を
各々逆方向へ回転させてその場反転(f)を行なうこと
ができる。その場反転はインナーリガーを出したままで
も可能である。
外力を受けたときの対応 軸lの方向に外力が加わったとき、或る程度までは自己
復帰するが、限界を越えると片側車輪が浮くので(第10
図(a))、これを平衡センサ17により検出し、接地車
輪を倒れる方向に加速して回り込むように運動を行ない
収束に向わせる(同図(b))。
復帰するが、限界を越えると片側車輪が浮くので(第10
図(a))、これを平衡センサ17により検出し、接地車
輪を倒れる方向に加速して回り込むように運動を行ない
収束に向わせる(同図(b))。
自動搬送システム 自立型搬送機10による自動搬送システムを第11図に示
す。誘導ラインは主線100とそれより分岐した枝線101…
を有し、枝線は各種ステーション21の保持凹部22へ導び
かれており、各ステーションにはキーボード110が付属
し、データ送受用の端子24を通じて自立搬送機10との間
でデータ送受を行なう。全てのステーション21は全体制
御CPU120によって外部制御されるように構成されてい
る。130は動力充電用電源を示す。ステーション21はこ
こでは前述の内容の他に搬送機10の行先データを与え、
また搬送機10に入力されているデータを全体制御CPUへ
送る作業を行なう。
す。誘導ラインは主線100とそれより分岐した枝線101…
を有し、枝線は各種ステーション21の保持凹部22へ導び
かれており、各ステーションにはキーボード110が付属
し、データ送受用の端子24を通じて自立搬送機10との間
でデータ送受を行なう。全てのステーション21は全体制
御CPU120によって外部制御されるように構成されてい
る。130は動力充電用電源を示す。ステーション21はこ
こでは前述の内容の他に搬送機10の行先データを与え、
また搬送機10に入力されているデータを全体制御CPUへ
送る作業を行なう。
今、或るステーションに保持されている搬送機10はその
固定磁極と、ステーション側電磁石23によって磁気吸引
された状態にあり、充電を受け、かつ鉛直リセットが行
なわれた状態にある。そこへ「特定ステーションへ向
え」というキーボード110から命令を受けると電磁石23
の極性が反転し、搬送機10は押出されて、第7図の通り
の作動により誘導ラインをたどって走行を開始し、目的
地へ到着後搬送物を収容して次の命令により再び次の目
的地へ向う。走行中に命令を受けたときは受令及び制御
装置19の作動により割り込み作業を行なってから元の作
動状態へ復帰する。
固定磁極と、ステーション側電磁石23によって磁気吸引
された状態にあり、充電を受け、かつ鉛直リセットが行
なわれた状態にある。そこへ「特定ステーションへ向
え」というキーボード110から命令を受けると電磁石23
の極性が反転し、搬送機10は押出されて、第7図の通り
の作動により誘導ラインをたどって走行を開始し、目的
地へ到着後搬送物を収容して次の命令により再び次の目
的地へ向う。走行中に命令を受けたときは受令及び制御
装置19の作動により割り込み作業を行なってから元の作
動状態へ復帰する。
(効果) 本発明は以上の如く構成されているので、次のような効
果を発揮する。
果を発揮する。
縦長であるため占有面積が極めて少ない。
走行速度が早く、機敏に動作する。
人に当っても軽量なため安全である。
自立性のため動作中倒れることがなく、外力を受けた
場合でも倒れにくい。
場合でも倒れにくい。
縦長であり、機敏なため狭い場所でも自由に使うこと
ができる。
ができる。
水平面走行のほか傾斜面にも対応し易い。
搬送機本体にデータキャリアシステムを搭載しマルチ
コントロールシステムの構築が容易に行なえる。
コントロールシステムの構築が容易に行なえる。
単なる搬送のほか、各種アクチュエータの使用によ
り、作業、看護、案内、監視、防災、防犯その他応用は
多岐に亘る。
り、作業、看護、案内、監視、防災、防犯その他応用は
多岐に亘る。
図面は本発明に係る自立型搬送機並びにそれによる自動
搬送装置の実施例を示すもので、第1図は自立型搬送機
の斜視図、第2図は側面図、第3図は正面縦断説明図、
第4図は走行手段とその周辺の斜視図、第5図はステー
ションの斜視図、第6図は要部拡大斜視図、第7図は走
行と停止のしくみを示す説明図、第8図は急制動の説明
図、第9図は方向転換の説明図、第10図(a)、(b)
は外力への対応と復原を示す説明図、第11図は本発明に
よる自動搬送システムの部分説明図である。
搬送装置の実施例を示すもので、第1図は自立型搬送機
の斜視図、第2図は側面図、第3図は正面縦断説明図、
第4図は走行手段とその周辺の斜視図、第5図はステー
ションの斜視図、第6図は要部拡大斜視図、第7図は走
行と停止のしくみを示す説明図、第8図は急制動の説明
図、第9図は方向転換の説明図、第10図(a)、(b)
は外力への対応と復原を示す説明図、第11図は本発明に
よる自動搬送システムの部分説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 1/02 X 9323−3H H01R 13/00 C 7319−5E
Claims (6)
- 【請求項1】縦長に形成された搬送機本体と、その下部
に一軸上に配置された左右2箇所の走行手段と、該走行
手段を各別に作動させる駆動機構と、走行時に前記軸方
向と平行に収容され、停止時は前記軸方向と直交する方
向に移動し走行手段の前後に位置して搬送機本体を支え
る停止時自立手段とを備え、走行手段の作動により自立
走行を行なうことを特徴とする自立型搬送機。 - 【請求項2】搬送機本体は、上部に、搬送物を収容する
容器状アダプタ若しくは作業用のアクチュエータ等を着
脱交換可能に備えている請求項第1項記載の自立型搬送
機。 - 【請求項3】走行手段として一軸上に配置された2個の
車輪を備え、また停止時自立手段として2個の車輪間に
収まる間隔に配置された2個の小輪を備えており、2個
の小輪は走行時に前記車輪と平行の格納位置をとり、停
止時前記車輪と直交の位置をとるように構成された請求
項第1項記載の自立型搬送機。 - 【請求項4】搬送機本体は平衡センサと該センサにより
検出された前後方向の傾きを減少させる方向に走行手段
の回転方向と回転数を修正する演算装置を内蔵している
請求項第1項又は第3項記載の自立型搬送機。 - 【請求項5】一軸上に配置された2個の車輪の回転によ
り自立して走行するように構成された自立型搬送機と、
停止時に自立型搬送機を出入可能に直立状態で保持する
複数のステーションとによって構成された自動搬送装
置。 - 【請求項6】ステーションは自立型搬送機に内蔵された
平衡センサをリセットする矯正機構と、データの送受を
行なう端子と、内蔵の電源電池を充電するための端子を
備えている請求項第4項記載の自動搬送装置。
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JP63149523A JPH06105415B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 自立型搬送機並びにそれによる自動搬送装置 |
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Family Applications (1)
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