JP2000288967A - 移動ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動ロボットにおいて、手動にて台車を操縦
するための専用の機器を必要とせず、しかも、台車を小
さく旋回させることができるようにする。 【解決手段】 ロボットアームの動作を教示するティー
チングペンダントのスイッチを、台車を手動によって操
縦するための操作部に兼用する。台車の手動モードにし
て、ティーチングペンダントの旋回用のスイッチを操作
すると、そのスイッチが操作されている間、旋回半径を
次第に小さくなるように走行機構を制御するので、台車
を小さく旋回させたい場合、何度も切り返さなくとも済
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボットアームの動
作を教示するためのティーチングペンダントを備えた移
動ロボットに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】移動ロボットは、通常
は、プログラムによって定められた通りの経路を辿って
自動走行するように制御され、そして、定められた場所
で停止し、ロボットアームにより定められた作業を行
う。このような移動ロボットは、プログラムを変更する
ことにより、走行経路や作業内容を変えることができ
る。このため、それまで使用されていたエリアで移動ロ
ボットの台数に余剰が生じたような場合、移動ロボット
を台数不足を生じた別のエリアに移動させて別の作業を
行わせるというようなことが良く行われる。

【０００３】移動ロボットを或るエリアから別のエリア
に移動させるような場合、その移動は手動操縦によって
行われる。この手動操縦は、付属機器として設けられた
ジョイスティックを用いて行われ、スティックを前後に
操作すると、移動ロボットの台車が直線的に前進或いは
後退し、また、スティックを左右に操作すると、その操
作方向に台車が旋回するようになっている。

【０００４】このように、従来の移動ロボットでは、手
動にて台車を操縦するために、それ専用のジョイスティ
ックを必要とし、コスト的に不利である。また、台車の
旋回は、一定の半径で行われるようになっており、その
ために台車を小回りさせたいような場合があってもそれ
が困難で、台車を前後に移動させながら右左に旋回させ
るという切り返し操作を何度も行わねばならず、操作が
面倒であるという問題があった。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、台車を手動にて操縦するための専用の
機器を必要とせず、しかも、台車の旋回半径を変えるこ
とができ、台車を小さな半径で旋回させることができる
移動ロボットを提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、ロ
ボットアームの動作を教示するティーチングペンダント
に、台車を手動により操縦するための操作部を設けたの
で、移動ロボットに本来的に備えられているティーチン
グペンダントを使用して台車を手動で操縦することがで
き、ジョイスティックなどの専用の機器を別途設けなく
とも済む。また、ティーチングペンダントに設けられた
操作部により台車を旋回させる操作が行われたとき、そ
の操作部が操作されている間、旋回半径が次第に小さく
なるように制御されるので、台車の旋回半径を変えるこ
とができ、台車を小さく旋回させたい場合、何度も切り
返さなくとも済む。請求項２の発明では、台車を手動に
よって操縦するための操作部は、ロボットアームを手動
操作するための操作部と兼用されているので、操作部の
数を少なくすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図６に示すように、移動ロボット１
は、台車２上にロボットアーム３を搭載して構成されて
いる。上記台車２の底部には、図５に示すように、前後
方向（図５で左右方向）の中央部の左右（図５で上下）
両側に位置して駆動車輪４，５が設けられていると共
に、前後両側の幅方向中央部に位置して補助車輪６，７
が設けられている。

【０００８】上記の車輪４〜７のうち、中央部の左駆動
車輪４および右駆動車輪５は、それぞれ左車輪用モータ
８および右車輪用モータ９によって回転駆動されるよう
になっている。左右の車輪用モータ８，９は、例えば直
流サーボモータからなり、回転数制御可能となってい
る。そして、左右の駆動車輪４，５が同じ回転速度で駆
動されると、台車２は直線的に走行し、左右の駆動車輪
４，５の回転速度が異なると、台車２は前進或いは後進
しながら、低回転数の駆動車輪側に旋回する。従って、
左右の駆動車輪４，５は車輪用モータ８，９と共に台車
２の走行機構を構成すると共に、台車２の走行方向を制
御する操舵機構として機能する。

【０００９】さて、移動ロボット１には、ロボットアー
ム３の動作をティーチングするためのティーチングペン
ダント１０が付属機器として備えられている。このティ
ーチングペンダント１０は、図３に示すように、ディス
プレイ１１の周りに各種のスイッチを配設して構成され
ている。

【００１０】ここで、ティーチングペンダント１０に設
けられた各種スイッチのうち、本願発明に直接関係する
スイッチについて説明する。まず、ディスプレイ１１の
左上に配置されたロータリ式のスイッチ１２は、モード
選択のためのもので、このスイッチ１２を操作すること
により、ティーチングモード、ロボットアーム３をプロ
グラムに定められた通りに動作させる自動モード、移動
ロボット１を手動で操縦する手動モードのいずれかを選
択できるようになっている。また、ディスプレイ１１の
上部に配置された複数のスイッチのうちの一つのスイッ
チ１３は、手動モードを選択したとき、ロボットアーム
３を手動動作させるのか、台車２を手動動作させるのか
を選択するためのものである。

【００１１】ディスプレイ１１の右側に配置された多数
のスイッチ１４〜２５を図２に拡大して示す。これらス
イッチ１４〜２５は、ティーチングモード時および手動
モード時に、ロボットアーム３の先端を任意の位置に移
動させたり、任意の角度回転させたりするためのロボッ
トアーム３の操作部として機能する。これらのロボット
アーム３の操作用のスイッチ１４〜２５のうち、２個の
スイッチ２２，２３を除いた残りのスイッチ１４〜２
１，２４，２５は、手動で台車２を移動させる場合の台
車操縦用の操作部に兼用されている。

【００１２】すなわち、スイッチ１４は、ロボット先端
を基準座標のＸ軸のマイナス方向に移動させるためのも
ので、台車２を左方向に旋回させるためのスイッチとし
ても機能する。スイッチ１５は、ロボット先端をＸ軸の
プラス方向に移動させるためのもので、台車２を右方向
に旋回させるためのスイッチとしても機能する。

【００１３】スイッチ１６は、ロボット先端を基準座標
のＹ軸のマイナス方向に移動させ、スイッチ１７は、ロ
ボット先端をＹ軸のプラス方向に移動させるためのもの
で、これら両スイッチ１６，１７は、双方共に台車２を
直線的に前進させるためのスイッチとしても機能する。
スイッチ１８は、ロボット先端を基準座標のＺ軸のマイ
ナス方向に移動させ、スイッチ１９は、ロボット先端を
Ｚ軸のプラス方向に移動させるためのもので、これら両
スイッチ１８，１９は、双方共に台車２を直線的に後退
させるためのスイッチとしても機能する。

【００１４】スイッチ２０は、ロボット先端をＸ軸、或
いはこれと平行な直線の周りで例えば時計回り方向に回
転させるためのもので、台車２を左方向に旋回させなが
ら後退させるためのスイッチとしても機能する。また、
スイッチ２１は、ロボット先端をＸ軸、或いはこれと平
行な直線の周りで反時計回り方向に回転させるためのも
ので、台車２を右方向に旋回させながら後退させるため
のスイッチとしても機能する。

【００１５】スイッチ２４は、ロボット先端をＺ軸、或
いはこれと平行な直線の周りで例えば時計回り方向に回
転させるためのもので、台車２を左方向にスピンターン
させるためのスイッチとしても機能する。また、スイッ
チ２５は、ロボット先端をＺ軸、或いはこれと平行な直
線の周りで反時計回り方向に回転させるためのもので、
台車２を右方向にスピンターンさせるためのスイッチと
しても機能する。ここで、スピンターンとは、左右両駆
動車輪４，５間のほぼ中央（台車２のほぼ中央）を中心
にして台車２を回転させることをいう。

【００１６】なお、台車２の手動操作のための操作部と
して利用されていないスイッチ２２，２３のうち、スイ
ッチ２２は、ロボット先端をＹ軸、或いはこれと平行な
直線の周りで例えば時計回り方向に回転させるためのも
の、スイッチ２３は、ロボット先端をＹ軸、或いはこれ
と平行な直線の周りで反時計回り方向に回転させるため
のものである。

【００１７】図４は移動ロボットの電気的構成の概略を
示している。同図において、台車２の内部に設けられた
制御手段としての制御装置２６は、主制御部２７、台車
２の走行プログラムやロボットアーム３の動作プログラ
ムなどを記憶した記憶部２８、ロボット用制御部２９、
走行用制御部３０などを備えている。そして、この制御
装置２６には、前記ティーチングペンダント９がコード
３１を介して着脱可能に接続されるようになっている。

【００１８】上記記憶部２８には、移動ロボット１全体
の制御プログラム、ロボットアーム３が行うワークの移
載作業などの動作プログラム、台車２の走行経路や停止
位置などを定めた走行プログラム、ロボットアーム３の
ティーチング時の制御プログラム、台車２の手動による
操縦時の制御プログラムなどが記憶されている。そし
て、主制御部２７は、ティーチングペンダント９からの
入力信号、上記のプログラムなどに基づいてロボット用
制御部２９や走行用制御部３０に各種の指令を与える。
ロボット用制御部２９は主制御部２７から与えられた指
令に基づいてロボットアーム３の動作を制御し、走行用
制御部３０は主制御部２７から与えられた指令に基づい
て左右の車輪用駆動回路３２，３３を介して左右の車輪
用モータを制御する。

【００１９】次に、上記構成の作用を図１に示すフロー
チャートを参照しながら説明する。この説明により、台
車２の手動による操縦時の制御プログラムが理解され
る。例えば、工場の或るエリアで使用していた移動ロボ
ット１を別のエリアで使用するために、手動によって移
動ロボット１を操縦する場合、まず、ティーチングペン
ダント９のコード３１を制御装置２６に接続し、ティー
チングペンダント９のスイッチ１２を操作して手動モー
ドを選択すると共に、スイッチ１３を操作して台車２を
選択する。すると、その操作されたスイッチ１２，１３
に応じた信号がティーチングペンダント９から制御装置
２６に出力され、主制御部２７は、手動による台車２の
制御プログラムに基づく制御を開始する。

【００２０】この制御の開始時点では、スイッチ１４〜
２１，２４，２５のどのスイッチも操作されていないの
で、主制御部２７は、ステップＳ１でスイッチの操作を
検出する動作を実行した後、「操作されているスイッチ
は複数個、或いは操作されたスイッチは無し」を判断す
るステップＳ２で「ＹＥＳ」となり、次にフラグを
「０」、旋回（回転）半径や速度指令値などのデータを
リセットするステップＳ３を実行し、ステップＳ１に戻
るという動作を繰り返す。

【００２１】この状態で、ティーチングペンダント９の
スイッチ１４〜２１，２４，２５のうちから、所望する
走行方向に応じたスイッチを押し操作する。今、台車２
を直線的に前進させるべくスイッチ１６または１７を押
し操作したとする。すると、主制御部２７は、ステップ
Ｓ１でスイッチが操作されたことを検出してステップＳ
２に移行する。このとき、誤って２個以上のスイッチを
操作していたりすると、主制御部２７はステップＳ２で
「ＹＥＳ」と判断してステップＳ３に移行し、以下、１
個のスイッチが操作された状態となるまでステップＳ
１、ステップＳ２で「ＹＥＳ」、ステップＳ３を繰り返
す。

【００２２】スイッチ１６または１７以外のスイッチを
操作していないとき、主制御部２７は、ステップＳ２で
「ＮＯ」と判断してステップＳ４に移行し、操作されて
いるスイッチから台車２の動作内容を判定する。ここで
は、前進用のスイッチ１６または１７が操作されたので
あるから、主制御部２７は、前進動作と判定してステッ
プＳ５に移行する。

【００２３】そして、主制御部２７は、ステップＳ５で
フラグを「０」にセットすると共に、直線的な前進であ
るから旋回半径Ｒを無限大、回転方向を正方向（前進）
に設定してステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０
で主制御部２７は、旋回半径Ｒが無限大、回転方向が正
のセット内容に基づき、左右の車輪用モータ８，９の双
方について、共に正方向に回転速度Ｎで回転するように
速度指令値を計算し、その指令指令値を走行用制御部３
０に出力する。走行用制御部３０は、出力制御部２７か
らの速度指令値に基づいて、左右の車輪用駆動回路３
２，３３を介して左右の車輪用モータ８，９を制御し、
これにより、左右の駆動車輪４，５が正方向に同一の回
転速度で回転し、台車２は直線的に前進方向に走行す
る。

【００２４】この後、主制御部２６は、ステップＳ１に
戻り、以下、スイッチ１６または１７が操作されている
限り、ステップＳ２で「ＮＯ」、ステップＳ４、ステッ
プＳ５、ステップＳ１０、ステップＳ１１を経てステッ
プＳ１に戻るという動作を繰り返し実行し、台車２は直
線的に前進し続ける。

【００２５】台車２を直線的に後退させるべくスイッチ
１８または１９を操作した場合も、左右の車輪用モータ
８，９（駆動車輪４，５）の回転方向が逆方向となるよ
うに制御される点が異なるだけで、主制御部２７は、上
記したと同様に、ステップＳ１、ステップＳ２で「Ｎ
Ｏ」、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ１０、
ステップＳ１１を経てステップＳ１に戻るという動作を
繰り返し実行し、台車２は直線的に後退する。

【００２６】また、台車２を右方向にスピンターンさせ
るべく、スイッチ２５を操作すると、主制御部２７は、
ステップＳ１、ステップＳ２で「ＮＯ」となり、次のス
テップＳ４で右方向のスピンターン動作と判定してステ
ップＳ６に移行する。

【００２７】そして、主制御部２７は、ステップＳ６で
フラグを「０」にセットすると共に、右方向のスピンタ
ーンであるから旋回半径を０（ゼロ）に設定し、ステッ
プＳ１０に移行する。主制御部２７は、ステップＳ１０
で旋回半径０というセット内容に基づき、左駆動用モー
タ８が正方向に所定速度Ｎで回転し、右駆動用モータ９
が逆方向に所定速度Ｎで回転するように速度指令値を計
算し、その指令指令値を走行用制御部３０に出力する。
そして、走行用制御部３０は、主制御部２７からの速度
指令値に基づいて左右の車輪用駆動回路３２，３３を介
して左右の車輪用モータ８，９を制御し、これにより、
左駆動車輪４が正方向に、右車輪用モータ９が逆方向に
それぞれ所定速度で回転し、台車２は左右両駆動車輪
４，５のほぼ中央を中心にして回転する。

【００２８】台車２を左方向にスピンターンさせるべ
く、スイッチ２４を操作した場合には、右駆動用モータ
９が正方向に所定速度Ｎで回転し、左駆動用モータ８が
逆方向に所定速度Ｎで回転するように制御されるところ
が異なるだけで、左右両車輪用モータ８，９は右方向の
スピンターンのときと同様に制御され、これにより、台
車２が左右両駆動車輪４，５のほぼ中央を中心にして回
転する。

【００２９】さて、台車２を前進させながら右方向に旋
回させるべく、スイッチ１５を操作すると、主制御部２
７は、ステップＳ１、ステップＳ２で「ＮＯ」となり、
次のステップＳ４で前進しながら右方向に旋回する動作
と判定してステップＳ７に移行し、ここでフラグが
「１」にセットされているか否かを判断する。この場
合、フラグは未だ「０」にセットされたままであるか
ら、主制御部２７は、ステップＳ７で「ＮＯ」と判断し
てステップＳ８に移行し、ここでフラグを「１」にセッ
トすると共に、旋回半径Ｒを右方向のＲ0 にセットす
る。

【００３０】この後、主制御部２７は、セットされた旋
回半径に基づき、左車輪用モータ８が正方向に所定速度
Ｎで回転し、右車輪用モータ９が旋回半径がＲ0 となる
ように左車輪用モータ８よりも所定速度Ｎ１だけ低い速
度（Ｎ−Ｎ１）で正方向に回転するように速度指令値を
演算し、その指令値を走行用制御部３０に出力する。走
行用制御部３０は、主制御部２７からの速度指令値に基
づき、左右車輪用駆動回路３２，３３を介して左右両車
輪用モータ８．９を制御し、これにより、左駆動車輪４
が正方向に所定速度で回転し、右車輪用モータ９が左駆
動車輪４より所定速度だけ遅い速度で回転するようにな
って台車２が前進しながら右方向に半径Ｒ0 で旋回する
ようになる。

【００３１】この後、主制御部２７は、ステップＳ１に
戻り、ステップＳ２で「ＮＯ」、ステップＳ４、ステッ
プＳ７を実行した後、フラグが「１」であるか否かを判
断するステップＳ７に移行する。ここでは、フラグは既
に「１」にセットされているから、主制御部２７は、ス
テップＳ７で「ＹＥＳ」となって次のステップＳ９で旋
回半径を所定値ｒだけ小さい値（Ｒ0 −ｒ）に設定す
る。

【００３２】続いて、主制御部２７は、セットされた旋
回半径に基づき、左車輪用モータ８を正方向に所定速度
Ｎで回転し、右車輪用モータ９を旋回半径Ｒ0 のときの
速度（Ｎ−Ｎ１）より更に所定速度だけ低い速度で正方
向に回転するように速度指令値を演算し、その指令値を
走行用制御部３０に出力する。ここで、旋回半径Ｒをｒ
だけ小さくするために必要な左右両車輪用モータ８，９
の速度差をｎとすると、旋回半径（Ｒ0 −ｒ）で右方向
に旋回するための右車輪用モータ９の速度指令値は、
（Ｎ−Ｎ１−ｎ）に相当する値となる。

【００３３】そして、走行用制御部３０は、左右両駆動
回路３２，３３を介して左右両車輪用モータ８，９を制
御し、これにより、左駆動車輪４が正方向に所定速度で
回転し、右駆動車輪５が左駆動車輪４より所定速度だけ
遅い速度で回転するようになり、台車２は前進しながら
旋回半径（Ｒ0 −ｒ）で右方向に旋回する。

【００３４】スイッチ１５が更に操作し続けられている
と、主制御部２７は、ステップＳ９で旋回半径を更にｒ
だけ小さい値（Ｒ0 −２ｒ）に設定し、次のステップＳ
１０で右車輪用モータ９を旋回半径（Ｒ0 −ｒ）のとき
より２ｎ回転だけ遅い速度で回転するように速度指令を
出力する。これにより、右駆動車輪５が左駆動車輪４よ
り更に遅い速度で回転するようになり、台車２は前進し
ながら右方向に（Ｒ0−２ｒ）の半径で旋回する。

【００３５】このようにスイッチ１５が操作し続けられ
ていると、その間、台車２の旋回半径Ｒが所定の時間毎
にｒずつ次第に減少する。この結果、台車２は、図７
（ａ）に示すように、ほぼ渦巻き状の経路を辿って旋回
するようになる。そして、スイッチ１５の操作が解除さ
れると、主制御部２７は、次に操作されたスイッチに応
じてステップＳ５〜７のうちのいずれかに移行し、上述
したようにして操作されたスイッチに応じた内容で台車
２の走行を制御する。

【００３６】以上のことは、台車２を前進しながら左方
向に旋回させるべくスイッチ１４を操作した場合も、左
駆動車輪４が右駆動車輪５より遅い速度で回転すること
が相違するだけで、上記と同様に台車２は旋回半径を次
第に減少させながら左方向に旋回する。また、台車２を
後退させながら右方向、或るは左方向に旋回させるべく
スイッチ２１或いは２２を操作した場合も同様にして、
スイッチ２１或いは２２が操作されている間、台車２は
後退方向に移動しながら旋回半径を次第に減少させなが
ら右方向、或るいは左方向に旋回する。

【００３７】もちろん、台車２を渦巻き状の軌跡で旋回
させるのではなく、或る半径、例えば半径Ｒ0 の円弧状
の軌跡で旋回させることもできる。例えば、前進しなが
ら右方向に旋回させる場合、スイッチ１５を押す操作
と、スイッチ１７を押す操作とを交互に行うと、スイッ
チ１７を操作する度に台車２は直線的に前進し、再度ス
イッチ１５の操作するときには、その都度、台車２は旋
回半径ＲO に戻されるので、台車２は図７（ｂ）に示す
ように、ほぼ半径Ｒ0 の円弧状軌跡を辿るように旋回す
るものである。

【００３８】このように本実施例によれば、台車２を手
動で操縦する場合、その操縦のための機器として、移動
ロボット１に本来的に備えられているティーチングペン
ダント１０を利用して行うことができるので、ジョイス
ティックなどの専用の機器を別途設けなくとも済み、コ
ストを低減することができる。しかも、ロボットアーム
３を動作させるためのスイッチを台車２の操縦用のスイ
ッチとしても使用することができるので、スイッチの数
を少なくすることができる。また、台車２を旋回させる
場合、スイッチが操作されている間、旋回の半径が次第
に小さくなる。このため、台車２を小さく旋回させたい
場合、台車２を前進或いは後退させながら、左右に旋回
させるという切り返し操作を何度も繰り返さなくとも済
み、操作性に優れたものとなる。

【００３９】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは
変更が可能である。台車２の車輪の数は４個に限られな
い。台車２の前後両側に２個ずつの車輪を設け、左側の
前後車輪のうちの少なくとも一方、および右側の前後車
輪のうち少なくとも一方をモータによって駆動するよう
にしても良い。台車２の前後両側のうち、一方に２個の
車輪、他方に１個の車輪を設け、前側の車輪、或いは後
側の車輪をモータによって駆動するようにしても良い。
前後両側の車輪の向きを変更できるようにしてこれを操
舵機構とする構成としても良い。この場合、旋回用のス
イッチが操作された時、操舵機構の車輪の向きを所定時
間経過毎に所定角度ずつ変えるようにして、台車２の回
転半径が漸次減少するように構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における台車の手動運転の制
御内容を示すフローチャート

【図２】ティーチングペンダントのスイッチ部分の正面
図

【図３】ティーチングペンダントの正面図

【図４】移動ロボットの電気的構成を示すブロック図

【図５】移動ロボットの台車の底面図

【図６】移動ロボットの全体の概略を示す側面図

【図７】移動ロボットの走行経路の例を示す図

【符号の説明】

図中、２は台車、３はロボットアーム、４，５は左右の
駆動車輪、８，９は左右の車輪用モータ、１０はティー
チングペンダント、１４〜２１，２４，２５は操作部を
構成するスイッチ、２６は制御装置（制御手段）であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 強志 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3F059 BB07 BC06 BC07 3F060 CA00 CA12 GA13 HA00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行装置を備えた台車と、 この台車に搭載されたロボットアームと、 このロボットアームの動作を教示するティーチングペン
   ダントと、 このティーチングペンダントに設けられ、前記台車を手
   動操作によって操縦するための操作部と、 この操作部により操作された内容に応じて前記台車の走
   行を制御する制御手段とを具備し、 前記制御手段は、前記操作部により前記台車を旋回させ
   る操作が行われたとき、その操作が行われている間、旋
   回半径が次第に小さくなるように前記台車の走行を制御
   することを特徴とする移動ロボット。
2. 【請求項２】 前記台車を手動操作によって操縦するた
   めの前記操作部は、前記ロボットアームを手動操作によ
   って動作させるための操作部と兼用されていることを特
   徴とする請求項１記載の移動ロボット。