JP7615812B2 - 運搬装置、および運搬方法 - Google Patents

Description

本発明は、運搬装置、および運搬方法に関する。

工場や物流倉庫では、パレットや台車などを使用して物を搬送することが一般的である。前記のような運搬形態での搬送を運搬装置の一例であるＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）で自動化する際には、運搬対象物の置かれている位置を正確に認識し、確実に接続することが安全上重要である。また、工場や物流倉庫内では、パレットと台車が混在している事例が多くある。また、台車にはカゴ台車や６輪台車等、様々な形態のものが存在する。そのような工場、物流倉庫における搬送工程をＡＧＶで自動化する場合、パレットを搬送するフォークリフト型ＡＧＶ、ハンドパレット型ＡＧＶ、台車を牽引する牽引型ＡＧＶがそれぞれ必要となる。

しかしながら、従来、運搬対象物の位置を認識する際、運搬対象物との接続部（例えば、フォーク）がある方向を向いたセンサを１つのみ使用している。その場合、ＡＧＶの接続部を運搬対象物の方を向けないと正確に運搬対象物の位置が認識できなくなる。センサの検知エリアが１８０度以上のセンサを使用し、横方向への検知ができた場合でも、１つのセンサで１８０度以上を死角なく検知可能に配置するためには工夫が必要になる。実際の工場や物流倉庫では、ＡＧＶが走行する通路幅を広く確保することが難しい場合もあり、ＡＧＶが接続部を運搬対象物の方を向けてから確実に挿し込める位置に移動するだけの通路幅を確保できない場合が考えられる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、狭い通路でも運搬対象物の対して正しく接続可能な位置にアプローチすることを可能とする運搬装置、および運搬方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、駆動車輪を有する本体と、前記本体から所定方向に延在する、運搬対象物を持ち上げるための一対のフォークと、前記一対のフォークのそれぞれの先端に設けられる従動車輪と、前記一対のフォークを昇降させる昇降装置と、前記本体の左方向および右方向に設けられ、運搬対象物の位置を検出可能な複数個のセンサと、前記センサによる運搬対象物の検出結果に基づいて、前記一対のフォークを挿し込み可能な位置に移動する円弧アプローチの軌跡データを生成する演算装置と、を備え、前記演算装置は、前記軌跡データの終点と、前記終点に移動可能な前記円弧の軌跡データの始点と、前記軌跡データの始点上における前記本体の姿勢とを決定し、前記運搬対象物に対して横向きの姿勢で前記センサにより前記運搬対象物の位置を検出した後に、前記軌跡データの始点まで後退する。

本発明によれば、狭い通路でも運搬対象物の対して正しく接続可能な位置にアプローチすることを可能とする、という効果を奏する。

図１は、本実施の形態にかかる運搬装置の斜視図である。 図２Ａは、本実施の形態にかかる運搬装置の側面図である。 図２Ｂは、本実施の形態にかかる運搬装置における運搬対象物に対する円弧アプローチの一例を説明するための図である。 図２Ｃは、本実施の形態にかかる運搬装置における運搬対象物に対する円弧アプローチの一例を説明するための図である。 図２Ｄは、本実施の形態にかかる運搬装置における運搬対象物に対する円弧アプローチの一例を説明するための図である。 図２Ｅは、本実施の形態にかかる運搬装置における運搬対象物に対する円弧アプローチの一例を説明するための図である。 図２Ｆは、本実施の形態にかかる運搬装置における運搬対象物に対する円弧アプローチの一例を説明するための図である。 図２Ｇは、本実施の形態にかかる運搬装置における運搬対象物に対する円弧アプローチの一例を説明するための図である。 図２Ｈは、本実施の形態にかかる運搬装置における運搬対象物に対する円弧アプローチの一例を説明するための図である。 図２Ｉは、本実施の形態にかかる運搬装置における運搬対象物に対する円弧アプローチの一例を説明するための図である。 図３は、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬する運搬対象物の一例であるパレットの形態の一例を示す斜視図である。 図４は、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬する運搬対象物の一例である台車の一例としてのかご台車の斜視図である。 図５は、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬対象物の一例であるパレットの位置を認識する処理を説明するための平面図である。 図６は、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬対象物の一例である台車の位置を認識する処理を説明するための平面図である。 図７Ａは、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬対象物の位置を認識した後にその運搬対象物に対してフォークを挿し込める位置にアプローチをする際の軌跡の一例を説明するための図である。 図７Ｂは、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬対象物の位置を認識した後にその運搬対象物に対してフォークを挿し込める位置にアプローチをする際の軌跡の一例を説明するための図である。 図７Ｃは、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬対象物の位置を認識した後にその運搬対象物に対してフォークを挿し込める位置にアプローチをする際の軌跡の一例を説明するための図である。 図７Ｄは、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬対象物の位置を認識した後にその運搬対象物に対してフォークを挿し込める位置にアプローチをする際の軌跡の一例を説明するための図である。

以下に添付図面を参照して、運搬装置、および運搬方法の実施の形態を詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

なお、以下の説明において、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は、互いに垂直な方向である。ｘ方向およびｙ方向は典型的には水平方向であり、ｚ方向は典型的には鉛直方向である。ｘ方向は一対のフォーク６の長手方向である。ｙ方向は、一対のフォーク６の配列方向であり、一対のフォーク６の開閉方向である。また、以下の説明では、説明の便宜上、ｘ負方向側を前側、ｘ正方向側を後側、ｙ正方向側を右側、ｙ負方向側を左側、ｚ正方向側を上側、ｚ負方向側を下側とも表現する場合がある。

本実施の形態にかかる運搬装置１は、パレット３１（図４参照）、かご台車，六輪台車，ドーリー等の台車４１（図５等参照）を保持することができ、パレット３１や台車４１を保持した状態で自律的に移動することで、パレット３１や被搬送物（運搬対象物）としての台車４１を所望の位置まで運搬することができる。なお、運搬装置１が対象とする被搬送物は、台車４１以外の車輪を有する物が含まれる。

図１，２Ａを参照して、本実施の形態にかかる運搬装置１の構成の一例について説明する。図１は、本実施の形態にかかる運搬装置の斜視図である。図２Ａは、本実施の形態にかかる運搬装置の側面図である。図１に示すように、運搬装置１は、本体２と、駆動車輪３と、駆動モータ４と、一対の従動車輪５と、一対のフォーク６と、昇降装置７と、昇降モータ８と、開閉装置９と、開閉モータ１０と、測距センサ１１と、を備える。また、運搬装置１は、測距センサ１１による運搬対象物の認識（検出）結果に基づいて、一対のフォーク６を挿し込み可能な位置に移動する円弧アプローチの軌跡データを生成する演算装置１２を備える。

駆動車輪３は、例えば、一対の駆動車輪３が本体２のｙ方向中央に配置される。駆動車輪３は、進行方向が可変である。駆動モータ４は、駆動車輪３を駆動する。駆動モータ４は、例えば、図１に示すように、一対の駆動車輪３のそれぞれに個別に設置される。なお、駆動車輪３および駆動モータ４は、１個ずつでもよい。

一対のフォーク６は、本体２から所定方向の一例であるｘ正方向（後方側）に延在する長尺上の部材である。一対のフォーク６のそれぞれは所定の間隔を空けて平行に配置されている。一対のフォーク６は、駆動車輪３の後方に設けられる。一対のフォーク６は、運搬対象物としてのパレット３１を持ち上げるためのものである。

一対の従動車輪５は、一対のフォーク６のそれぞれの先端に設けられる。すなわち、一対の従動車輪５も、駆動車輪３の後方に設けられる。従動車輪５は、ｙ軸方向に沿った回転軸を有する。

昇降装置７は、一対のフォーク６をｚ方向に沿って昇降させる。昇降モータ８は、昇降装置７を駆動する。昇降装置７は、例えば、昇降モータ８によってボールねじを回転させ、ボールねじのナットと締結等によって固定された昇降装置７を昇降するような機構が考えられるが、昇降装置７の形態や機構はこれに限定されるものでない。

測距センサ１１は、例えば、深度カメラ、測域センサ、３Ｄ－ＬｉＤＡＲ等、本体２に設けられ、運搬対象物の位置を検出可能なセンサの一例である。この測距センサ１１は、フォーク６に設置され、フォーク６と共にｙ方向、ｚ方向に可動であってもよい。また、測距センサ１１は、複数個設置されていてもよい。例えば、本体２の右方向に少なくとも一つ、本体２の左方向に少なくとも一つ設置されている場合もあれば、本体２のｙ方向中央に少なくとも一つ設置される場合もある。また、測距センサ１１は、認識範囲内に運搬対象物の検出位置があれば、ｘ，ｙ，ｚ方向のそれぞれの位置は問わない。また、運搬装置１は、測距センサ１１によって、運搬対象物のｙ方向（幅方向）の長さを認識し、その長さに応じて開閉装置９による一対のフォーク６の間隔の変更を実行する。

演算装置１２は、測距センサ１１による運搬対象物の認識（検出）結果に基づいて、一対のフォーク６を挿し込み可能な位置に移動する円弧アプローチの軌跡データを生成する演算装置の一例である。演算装置１２は、円弧アプローチの軌跡データを生成する際、運搬対象物の中心に対して、一対のフォーク６の中心が一致するような円弧アプローチの軌跡データの終点を決定し、その終点まで到達可能な円弧アプローチの軌跡データの始点を決定する。また、演算装置１２は、軌跡データの始点上での運搬装置１の姿勢も決定する。運搬対象物の位置を認識する測距センサ１１を複数設けることにより、主に横方向の測距センサ１１の検知エリアを広げ、運搬対象物が運搬装置１の横方向に置かれている状態でも運搬対象物の位置を認識可能になる。そして、運搬対象物の中心に対して、一対のフォーク６の中心が一致するような円弧アプローチが可能となるので、狭い通路でも運搬対象物の対して正しく接続可能な位置にアプローチすることが可能となる。

運搬対象物の位置を認識する測距センサ１１によって運搬装置１の横方向を認識できない場合、運搬装置１は、運搬対象物に対して円弧アプローチをした後、運搬対象物に対して一対のフォーク６を挿し込む方向に進みながらで位置を合わせ、運搬対象物に対してフォーク６を挿し込む必要がある。通路が狭い場合、円弧アプローチ後に、運搬対象物に対してフォーク６を差し込む方向に運搬装置１が進める距離が短くなるため、運搬対象物に対してフォーク６の位置合わせをするのが困難である。

そのため、本実施の形態にかかる運搬装置１は、運搬対象物の位置を認識する測距センサ１１を複数設けることにより、主に横方向の測距センサ１１の検知エリアを広げ、円弧アプローチを実施する前に運搬対象物の位置を認識可能にする。そして、横方向を認識可能な場合、円弧アプローチの前に運搬対象物の位置を認識できる。すなわち、運搬対象物に対して、一対のフォーク６を挿し込み可能な位置を特定し、そこに向かって円弧アプローチが可能な位置を算出することで、円弧アプローチ後に運搬対象物に対して一対のフォーク６を挿し込む方向に進みながらで位置を合わせる動作が不要になる。したがって、円弧アプローチが可能な通路幅さえあれば、運搬対象物に対して正しく一対のフォーク６を挿し込むことが可能になる。

図２Ｂ～２Ｉは、本実施の形態にかかる運搬装置における運搬対象物に対する円弧アプローチの一例を説明するための図である。図２Ｂに示すように、狭い通路等、運搬装置１が運搬対象物に対して円弧アプローチ後、運搬装置１と運搬対象物と間の距離が短く運搬対象物に対して位置合わせをしながら一対のフォーク６の挿し込みを行うことが難しい場合がある。この場合、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、運搬対象物に近づきながら一対のフォーク６が挿し込み可能な位置関係になるように、運搬対象物に対して運搬装置１をアプローチさせる必要がある。

ところが、運搬装置１が、図２Ｅに示すように円弧アプローチした場合、運搬対象物と一対のフォーク６の距離が近く、運搬対象物に近づきながら一対のフォーク６が挿し込み可能な位置関係になるように動くことが困難な場合がある。この場合には、図２Ｆおよび図２Ｇに示すように、運搬装置１は、一度、運搬対象物から遠ざかる方向に移動し、その後、運搬対象物に対して一対のフォーク６が挿し込み可能な位置関係にする必要があり、その遠ざかる分、余計に通路幅が必要になる。

そこで、本実施の形態では、運搬装置１は、上述したように、運搬対象物に対して、一対のフォーク６を挿し込み可能な位置を特定し、そこに向かって円弧アプローチが可能な位置を算出することで、円弧アプローチ後に運搬対象物に対して一対のフォーク６を挿し込む方向に進みながらで位置を合わせる動作が不要になる。したがって、円弧アプローチが可能な通路幅さえあれば、運搬対象物に対して正しく一対のフォーク６を挿し込むことが可能になる。

また、図２Ｈに示すように、運搬装置１に対して運搬対象物が斜めに置かれていると認識した場合、運搬装置１は、図２Ｉに示すように、運搬対象物の中心に対して、一対のフォーク６の中心が一致するように円弧アプローチが可能となるように、始点の位置における姿勢を決定する。これにより、運搬装置１は、始点の姿勢を合わせることで、運搬対象の置かれ方に関係なく、常に同様の円弧半径を描いて運搬対象物に対してアプローチが可能になる。

また、運搬装置１は、開閉装置９および開閉モータ１０を備える。開閉装置９は、一対のフォーク６（およびフォーク６に設けられる従動車輪５）の間隔を可変にする。開閉モータ１０は、開閉装置９を駆動する。図１に示した開閉装置９は、一対の従動車輪５を保持するフォーク６あるいは一対の従動車輪５を保持するフォーク６を昇降するための昇降装置７に、ラックギヤを設けた構造部材を取り付け、ラックギヤと噛み合ったギヤを開閉モータ１０で回転させることで開閉を実現するような機構が考えられるが、一対の従動車輪５の間隔、あるいは一対の従動車輪５を保持するフォーク６の間隔を可変にできる機構であれば、その形態は限定されない。

本実施の形態では、運搬装置１は、本体２を前にして進行する場合、つまりｘ負方向側への移動を前進とし、一対のフォーク６を前にして進行する場合、つまりｘ正方向側への移動を後進とする。すなわち、運搬装置１は、本体２側が前、一対のフォーク６側が後ろとなる。

また、運搬装置１は、例えば、ＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle：無人搬送車）など、操作者からの操作入力なしに自律的に走行できる自律走行機能を備えるのが好ましい。また、これらの自律走行機能や、運搬対象物との自動連結制御機能により、運搬装置１は、作業者の手を借りずに、パレット３１や台車４１を自動運搬することが可能となり、運搬装置１の利便性や汎用性を向上できる。なお、上記の自動連結制御機能や自律走行機能は、運搬装置１の本体２の内部に設置されるコンピュータ等の制御装置によって実施される。制御装置は、運搬装置１の外部に設置され、運搬装置１と有線または無線で通信可能に接続されてもよい。

図３を参照して、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬する対象の運搬対物の一例について説明する。図３は、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬する運搬対象物の一例であるパレットの形態の一例を示す斜視図である。パレット３１は、荷物を乗せるデッキボード３２と、床に接地するアンダーデッキ３３と、デッキボード３２とアンダーデッキ３３を接続する桁３４で構成される。パレット３１の側面は、複数の桁３４の間隙がフォーク６を挿入可能な挿込み口３５として機能する。パレット３１の種類によって、アンダーデッキ３３が存在しなかったり、デッキボード３２やアンダーデッキ３３に肉抜きがされていたりするものもある。また、パレット３１の材質は、木材やプラスチック、ダンボール等がある。

図４は、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬する運搬対象物の一例である台車の一例としてのかご台車の斜視図である。台車４１は、床に対して平行なベース板４２と、ベース板４２を保持するベース板フレーム４３と、ベース板フレーム４３に設けられる車輪４４と、を備える。台車４１は、種類によっては（例えば、かご台車の場合に）、ベース板４２に設けられた柵４５を有する場合もある。本実施の形態において運搬対象物とする台車４１は、物流倉庫や工場で一般的に使用されている、車輪付きの台車である。なお、車輪の数や、それらが旋回自在車輪であるか固定車輪であるかは問わない。この台車４１の例を挙げると、かご台車、六輪カート、ドーリー等がある。例えば、かご台車の場合は、四輪構成が一般的だが、その四輪のうち二輪が旋回自在車輪、残り二輪が固定車輪であることもあれば、四輪全てが旋回自在車輪である場合もある。また、六輪台車は六輪構成で、中央二輪が固定車輪、残り四輪が旋回自在車輪であることが一般的である。このように台車の種類によって車輪構成の形態が異なるが、本実施の形態の運搬装置１では、台車４１の車輪構成の形態によらず、運搬することが可能である。また、ドーリー等のように、ベース板４２と、ベース板フレーム４３が同一部材となっているものもある。

図５は、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬対象物の一例であるパレットの位置を認識する処理を説明するための平面図である。運搬装置１は、測距センサ１１によって、パレット３１の正面に設けられた３本の桁３４を検出し、その３本のうちの中央の桁３４の中心位置を算出することによって、パレット３１の中心を認識し、パレット３１の位置を特定する。また、運搬装置１は、パレット３１の正面に設けられた３本の桁３４を検出し、その３本のうちの中央の桁３４の幅の長さを算出することによってパレット３１の内幅を特定し、また、左右の桁３４からパレット３１の外幅を特定する。

図６は、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬対象物の一例である台車の位置を認識する処理を説明するための平面図である。運搬装置１は、測距センサ１１によって、台車４１の正面に設けられた２つの車輪４４を検出し、その２つの車輪４４のそれぞれの中心点間を結ぶ線分の中点の位置を算出することによって、台車４１の中心を認識し、台車４１の位置を特定する。また、運搬装置１は、台車４１の正面に設けられた２つの車輪４４を検出し、その２つの車輪４４の内幅の長さを算出することによって台車４１の幅を特定する。

図７Ａ～７Ｄは、本実施の形態にかかる運搬装置が運搬対象物の位置を認識した後にその運搬対象物に対してフォークを挿し込める位置にアプローチをする際の軌跡の一例を説明するための図である。本実施の形態では、運搬装置１は、弧を描いて後退することによって、運搬対象物に対して一対のフォーク６を挿し込める位置にアプローチを実施する。点Ａは、運搬装置１が運搬対象物（例えば、パレット３１）の位置を認識する際の一対の従動車輪５の中心である。運搬装置１が運搬対象物の位置を認識した後、運搬装置１は、図７Ｂに示すように、一対のフォーク６の幅方向の中心（図７Ｄに示す点Ｄ）と運搬対象物の正面幅方向の中心が一致するような円弧アプローチの軌跡データを計算する。

その後、図７Ａのように、運搬装置１は、一対の従動車輪５の中心が点Ａから点Ｂに移動することで、その円弧アプローチの始点に到着する。この時、運搬装置１は、開閉装置９によって一対のフォーク６の幅を運搬対象物の挿し込みに適した幅に変更しても良い。なお、一対のフォーク６の幅を変更するのは、運搬装置１が運搬対象物の位置、幅を認識してから、運搬対象物に接続するまで間であればタイミングは限定されない。運搬装置１は、一対の従動車輪５の中心が円弧アプローチの始点に移動した後、図７Ｂ～７Ｄに示すように、一対のフォーク６の幅方向の中心が計算した円弧アプローチの軌跡を描くように、一対のフォーク６が運搬対象物の方向を向くように後退し、一対の従動車輪５の中心を、点Ｃを経て点Ｄに位置させる。

このように、本実施の形態にかかる運搬装置１によれば、運搬対象物の位置を認識する測距センサ１１を複数設けることにより、主に横方向の測距センサ１１の検知エリアを広げ、運搬対象物が運搬装置１の横方向に置かれている状態でも運搬対象物の位置を認識可能になるので、狭い通路でも運搬対象物の対して正しく接続可能な位置にアプローチすることが可能となる。

１ 運搬装置
２ 本体
３ 駆動車輪
４ 駆動モータ
５ 従動車輪
６ フォーク
７ 昇降装置
８ 昇降モータ
９ 開閉装置
１０ 開閉モータ
１１ 測距センサ
１２ 演算装置
３１ パレット
３２ デッキボード
３３ アンダーデッキ
３４ 桁
３５ 挿込み口
４１ 台車
４２ ベース板
４３ ベース板フレーム
４４ 車輪

特許第６４６９５０６号公報

Claims (2)

1. 駆動車輪を有する本体と、
   前記本体から所定方向に延在する、運搬対象物を持ち上げるための一対のフォークと、
   前記一対のフォークのそれぞれの先端に設けられる従動車輪と、
   前記一対のフォークを昇降させる昇降装置と、
   前記本体の左方向および右方向に設けられ、運搬対象物の位置を検出可能な複数個のセンサと、
   前記センサによる運搬対象物の検出結果に基づいて、前記一対のフォークを挿し込み可能な位置に移動する円弧アプローチの軌跡データを生成する演算装置と、を備え、
   前記演算装置は、前記軌跡データの終点と、前記終点に移動可能な前記軌跡データの始点と、前記軌跡データの始点上における前記本体の姿勢とを決定し、
   前記運搬対象物に対して横向きの姿勢で前記センサにより前記運搬対象物の位置を検出した後に、前記軌跡データの始点まで後退する、運搬装置。
2. 駆動車輪を有する本体と、前記本体から所定方向に延在する、運搬対象物を持ち上げるための一対のフォークと、前記一対のフォークのそれぞれの先端に設けられる従動車輪と、前記一対のフォークを昇降させる昇降装置と、前記本体の左方向および右方向に設けられ、運搬対象物の位置を検出可能な複数個のセンサと、を備える運搬装置で実行される運搬方法であって、
   前記センサによる運搬対象物の検出結果に基づいて、前記一対のフォークを挿し込み可能な位置に移動する円弧アプローチの軌跡データを生成するステップと、
   前記軌跡データの終点と、前記終点に移動可能な前記軌跡データの始点と、前記軌跡データの始点上における前記本体の姿勢とを決定するステップと、
   前記運搬対象物に対して横向きの姿勢で前記センサにより前記運搬対象物の位置を検出した後に、前記軌跡データの始点まで後退するステップと、
   を含む運搬方法。

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