JP2017228158A

JP2017228158A - 無人搬送システム

Info

Publication number: JP2017228158A
Application number: JP2016124880A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　貴幸; Takayuki Ito; 貴幸伊藤; 裕司近藤; Yuji Kondo; 敬大大島; Takahiro Oshima; 慎治北田; Shinji Kitada
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2017-12-28

Abstract

【課題】外乱に強い誘導方法を備えた無人搬送システムの提供。
【解決手段】ベース２１０と脚部２２０を備えるパレット２００と、パレット２００を持ち上げ支持するリフタ１４０と走行装置１２０と制御部１６０を備える無人搬送車１００を有し、無人搬送車１００をパレット２００の脚部２２０の間の所定位置まで走行させる無人搬送システム５００において、ベース２１０の下面には、下方に突出しパレット２００の中心線を貫くように延配されるブラケット２３０が備えられ、無人搬送車１００には、少なくとも３つのレーザーセンサ１５０と、レーザーセンサ１５０から得られたデータを元に運転を行う制御部１６０が備えられ、レーザーセンサ１５０でブラケット２３０までの距離を検出し、制御部１６０によりデータに基づいて走行装置１２０の角度を調整し、無人搬送車１００を適切な位置に誘導する。
【選択図】図７

Description

本発明は、無人搬送車の誘導に関する技術であり、特にパレットの脚部の設置位置によること無く、パレットの脚部間に無人搬送車を正確に誘導する技術に関する。

工場内において、大型の搬送物が載置されたパレットを移動させる為に無人搬送車が用いられるケースがある。しかしながら、パレットが事前に定められた設置場所に精確に設置されていないケースもある。こうしたケースでは無人搬送車をパレットの脚部の間に移動させる為には、その運転経路を補正する必要がある。このため、作業者がペンダントスイッチ等のコントローラを用いて無人搬送車の操作を行い、正しくパレットの脚部の間に無人搬送車が収まるようにしていた。そして、パレットの脚部の間に無人搬送車を移動させた後、無人搬送車によってパレットを持ち上げ、そのまま搬送するといった運用がなされていた。

しかしながら縦長のパレットの脚部の間は狭く、パレットに対して無人搬送車の進入角度が大きく付いている場合、パレットの脚部の間に無人搬送車を移動させる操作は困難である。このため、無人搬送車のコントローラを操作する作業者の他に、監視役の作業者を多数必要とし、無人搬送車を慎重に誘導するという作業が必要であった。このため、この問題を解消する技術が望まれていた。

特許文献１には、無人搬送システム及び無人搬送車に関する技術が開示されている。進入口からパレットの下方へ進入した無人搬送車は、第１及び第２レーザーセンサを用いてパレットの台部の下面に設けられている誘導体までの距離を測定する。そしてその測定値とレーザー測定メモリに記憶されている目標値とが一致するように走行方向に制御を行う。ここで、誘導体は脚部の設置状況とは無関係に台部の前後方向に伸びる中心線に沿って連続して設けられているので、脚部の設置状況によることなく無人搬送車を誘導することが出来る。

特許文献２には、全方位走行無人搬送車の誘導走行方法に関する技術が開示されている。無人搬送車は前提条件として車体前部の誘導センサから前方に距離Ｌだけ離れた目標点を設定し、距離Ｌ及び誘導センサにより検出された誘導偏差に基づいて操舵輪の操舵角を計算によって求める。この際に、誘導偏差について距離Ｌの条件によって操舵角の補正をすることで、直進時の直進性及び収束性の向上を図っている。

特許文献３には、無人搬送車の操舵駆動方法及び装置に関する技術が開示されている。無人搬送車の一方の対角位置には操舵駆動輪が設けられ、無人搬送車の他方の対角位置にはフリーキャスタが備えられている。そして、制御装置によって操舵駆動輪の操舵駆動制御を行うにあたり、無人搬送車の中心点を通る車幅方向の中心線であるＸ座標軸上に無人搬送車の旋回中心点を設定している。また、入力された前側の操舵駆動輪の操舵角と中心点における速度に基づいて、操舵駆動輪を操舵駆動する制御値を算出している。こうすることで半自動走行時における無人搬送車の操舵駆動の制御を行っている。

特開２０１２−１９８７５６号公報特許第４０８９３４４号公報特許第５４０７５１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるような無人搬送システムを用いた場合でも、無人搬送車を誘導する際に問題が生じることが分かった。無人搬送車を移動させる場所は、工場内でありコンクリートが打たれるなどして舗装されているものの、床面の荒れや小さな障害物によって外乱が発生する場合がある。この様な場合に、無人搬送車の誘導がうまく完了せず、誘導のやり直しなどの手間が発生する。

特許文献１には、パレットの前後方向に伸びる中心線に沿って設けられた誘導体と、無人搬送車の中心線とを重ねるように誘導するという手法は提案されているが、例えば無人搬送車と、パレット中央に設けたブラケットとの角度のずれ、及び無人搬送車とブラケットまでの距離を求め、角度ずれや距離が小さくなるよう修正する場合、特許文献２や特許文献３に示すような計算方法が考えられる。しかしながら、いずれの技術でも旋回中心の位置が限定される上、複雑な計算を必要とする為に、無人搬送車を適切に誘導できない虞がある。

そこで、本発明はこの様な課題を解決する為に、外乱に強い誘導方法を備えた無人搬送システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様による無人搬送システムは、以下のような特徴を有する。

（１）搬送物を載置する台部と、該台部を支持する脚部と、を備えるパレットと、該パレットを持ち上げ支持する持上手段と、複数の独立制御可能な走行装置と、該走行装置を制御する制御手段と、を備える無人搬送車と、を有し、前記無人搬送車を、前記持上手段により前記パレットを持ち上げ可能な前記脚部の間の位置まで走行させる無人搬送システムにおいて、前記台部の下面には、下方に突出し前記パレットの中心線を貫くように延配される被検出体が備えられ、前記無人搬送車には、少なくとも３つの距離測定手段が備えられ、該距離測定手段から得られたデータを元に前記制御手段によって前記距離測定手段で前記被検出体までの距離を検出し、前記制御手段により前記データに基づいて前記走行装置の舵角を調整し、前記無人搬送車を適切な位置に誘導すること、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様により、３つの距離測定手段を備えて無人搬送車を誘導するため、外乱の影響を抑えて適切な誘導が可能となる。

（２）（１）に記載の無人搬送システムにおいて、前記距離測定手段は、特定の波長を出してその反射波を測定することにより距離を算出する距離センサを用いたものであり、３つの前記距離測定手段は、第１距離センサ、第２距離センサ、及び第３距離センサよりなり、前記第１距離センサが前記無人搬送車の前端付近に、前記第２距離センサが前記第１距離センサの近傍であって前記無人搬送車の中央より前に、前記第３距離センサが前記無人搬送車の中央より後方で後端より前方に配置され、前記第１距離センサと前記第２距離センサ、又は前記第１距離センサと前記第３距離センサより得られた前記データを用い、前記制御手段に備える演算装置により前記無人搬送車の旋回中心を算出し、該旋回中心からの距離である旋回半径から前記走行装置の舵角を算出すること、が好ましい。

上記（２）に記載の態様により、距離センサを用いてパレットに取り付けられた被検出体までの距離を検出し、その距離に応じて走行装置の舵角を決定して無人搬送車を制御することが可能となる。この際に、第１距離センサが前端付近に設けられ、第２距離センサが第１距離センサより後方であって、第１距離センサの近傍であって前記無人搬送車の中央より前に配置され、第３距離センサは無人搬送車の中央より後方で後端より前方に配置される。このため、第２距離センサは無人搬送車の進入初期の位置検出を行い、第３距離センサは無人搬送車の進入中期以降の位置検出に用いて、より検出精度を高めることが可能となる。

また、前記目的を達成するために、本発明の別の態様による無人搬送システムは、以下のような特徴を有する。

（３）搬送物を載置する台部と、該台部を支持する脚部と、を備えるパレットと、該パレットを持ち上げ支持する持上手段と、複数の独立制御可能な走行装置と、該走行装置を制御する制御手段と、を備える無人搬送車と、を有し、前記無人搬送車を、前記持上手段により前記パレットを持ち上げ可能な前記脚部の間の位置まで走行させる無人搬送システムにおいて、前記無人搬送車の中心線上に仮想原点を定め、該仮想原点が前記パレットの中心線の直下に位置するように前記無人搬送車の走行位置を補正すること、を特徴とする。

上記（３）に記載の態様により、仮想原点を定めて旋回中心を決定するという比較的単純な計算によって旋回中心を決定出来る。この結果、無人搬送車の誘導にあたって、複雑な計算を高速で演算処理する必要が無いために、比較的安価に精度の高い誘導を実現することができる。

本実施形態の、無人搬送システムの側面図である。本実施形態の、無人搬送システムの上面図である。本実施形態の、無人搬送システムの図１のＡＡ矢視図である。本実施形態の、無人搬送車の底面図である。本実施形態の、無人搬送システムの制御に関するフローチャートである。本実施形態の、仮想原点位置ずれ計算に用いた仮想点と距離に関する説明図である。本実施形態の、パレットに対して無人搬送車を誘導する様子を示すグラフである。本実施形態の、距離センサによるブラケットとの計測距離に関するグラフである。本実施形態の、走行軸の舵角に関するグラフである。比較のために用意した、従来技術における外乱が発生した場合の走行軸の舵角に関するグラフである。本実施形態の、外乱が発生した場合の走行軸の舵角に関するグラフである。

まず、本発明の実施形態について図面を用いて説明を行う。図１に、本実施形態の無人搬送システム５００の側面図を示す。図２に、無人搬送システム５００の上面視図を示す。なお、図２ではリフタ１４０は省略されている。図３に、無人搬送システム５００のＡＡ矢視図を示す。図１のＡＡ矢視図に相当する。本実施形態の無人搬送システム５００は、無人搬送車１００とパレット２００よりなる。

無人搬送車１００は、車体１１０と複数の走行装置１２０と複数のリフタ１４０と複数の距離測定手段であるレーザーセンサ１５０とを有している。車体１１０は、無人搬送車１００の進行方向に向かって細く形成されている。この形状は、パレット２００の形状にあわせている。

図４に、無人搬送車１００の底面図を示す。走行装置１２０は、第１走行装置１２１、第２走行装置１２２、第３走行装置１２３、第４走行装置１２４、第５走行装置１２５、第６走行装置１２６、第７走行装置１２７、第８走行装置１２８、第９走行装置１２９、及び第１０走行装置１３０の１０個の走行装置よりなる。それぞれの走行装置１２０は、車体１１０の下面に配置されて車体１１０の長手方向をＸ軸とするとＺ軸に回転軸を有し、任意にその角度を変更することが可能である。また、走行装置１２０はそれぞれが２つの車輪を備えており、その車輪は車軸によって繋がれている。そして走行装置１２０のうち少なくとも幾つかは駆動輪とされている。本実施形態では、第１走行装置１２１、第２走行装置１２２、第５走行装置１２５、第６走行装置１２６、第９走行装置１２９、第１０走行装置１３０が駆動輪となっている。また、それぞれの走行装置１２０の舵角は任意に制御可能な構成となっている。

第１走行装置１２１と第２走行装置１２２は、車体１１０の一番前、第１列に並んで配置される。第３走行装置１２３と第４走行装置１２４は、その後方に少し離れて第２列に並べて配置され、第５走行装置１２５と第６走行装置１２６は、第２列の直ぐ後方の第３列に並べて配置される。第７走行装置１２７と第８走行装置１２８は、第３列の後方に少し離れて第４列に並べて配置され、第９走行装置１２９と第１０走行装置１３０は、第４列の直ぐ後方の第５列に並べて配置される。

リフタ１４０は、車体１１０の上面の６箇所に設けられている。リフタ１４０は図示しない油圧機構を備え、後述の制御部１６０等によって制御されて無人搬送車１００の高さ方向に昇降する。リフタ１４０は、パレット２００の下に無人搬送車１００が移動した後、パレット２００の下面にリフタ１４０の上面が当接して押し上げ、パレット２００を持ち上げるのに利用される。車体１１０には、このほかに演算装置などを備えた制御部１６０を備えており、この制御部１６０には有線で図示しない操作用ペンダントが接続されている。操作用ペンダントで無人搬送車１００の誘導が可能である。

レーザーセンサ１５０は、図４に示されるように２個ずつ３列に設けられ、合計６個が車体１１０の上面に取り付けられる。レーザーセンサ１５０は図３に示すように、無人搬送車１００の少なくとも一部がパレット２００の下方に進入した際に、パレット２００のベース２１０の中央下部に設けられるブラケット２３０を検出するように、レーザー光Ｌが一定の角度をもって照射されるように車体１１０に固定されている。

レーザーセンサ１５０は、第１センサ１５１、第２センサ１５２、第３センサ１５３、第４センサ１５４、第５センサ１５５、及び第６センサ１５６の６個よりなる。そして、第１距離センサに相当する第１センサ１５１と第２センサ１５２とで対となり、第２距離センサに相当する第３センサ１５３と第４センサ１５４とで対になり、第３距離センサに相当する第５センサ１５５と第６センサ１５６とで対になって運用される。

第１センサ１５１と第２センサ１５２は車体１１０の前端付近の左右、つまり第１ラインＬ１上に取り付けられる。第３センサ１５３と第４センサ１５４は、車体１１０の前進側であって車体１１０の上から見て走行装置１２０の第１列と同じ位置、つまり第２ラインＬ２上に並んで左右に配置されている。第５センサ１５５と第６センサ１５６は、車体１１０の中央より後ろ側、走行装置１２０の第３列より後ろに並んで左右、つまり第３ラインＬ３上に配置されている。

よって、第１ラインＬ１、第２ラインＬ２、第３ラインＬ３はそれぞれレーザーセンサ１５０の光軸の通るラインであるとも言える。つまり、この線上にレーザー光Ｌが重なることとなる。なお、各センサは車体１１０の幅方向中心（中心線ＣＬ）からの距離が等しくなるように配置されている。

パレット２００は、図１に示されるように略台形の板材で構成されるベース２１０と、ベース２１０の下方に突出するよう固定されて設けられる脚部２２０、そして、ベース２１０の下面にブラケット２３０が備えられる。ベース２１０の上面には、ワーク２８０が載置される。ベース２１０の下面には台形の上辺と下辺の中心を貫くようにブラケット２３０が取り付けられている。このブラケット２３０はレーザーセンサ１５０から出るレーザーを良好に反射するような金属部材よりなり、ベース２１０の長手方向に均一な高さで突出するよう構成することが望ましい。なお、ブラケット２３０の材質は金属に限定されるものではなく、レーザーを良好に反射するものであれば良い。

脚部２２０は、ベース２１０の下方に突出するよう固定されて設けられている。脚部２２０は、ワーク２８０が載せられたベース２１０を支持する機能を有する。ベース２１０の斜辺部分に沿って合計１０本の脚部２２０が備えられているが、この脚部２２０の数は特に限定されるものではない。

次に、無人搬送システム５００の制御について説明する。図５に、無人搬送システム５００の制御に関するフローチャートを示す。以下その内容を大まかに説明する。

まず、Ｓ１０にてレーザーセンサ１５０の測定結果を取得する。上述の６つのレーザーセンサ１５０の計測データを読み取り値として、制御部１６０に渡す。そしてＳ１１にて、第１ラインＬ１における読み取り値が「条件」を満足しているかを判断する。第１ラインＬ１には前述の通り第１センサ１５１と第２センサ１５２が配置されており、その第１センサ１５１と第２センサ１５２の読み取り値が「条件」を満足すればＳ１２に移行し、「条件」を満足しなければＳ２１に移行する。

その「条件」は、具体的には第１センサ１５１と第２センサ１５２の読み取り値が異常であるかを調べる他、第１センサ１５１又は第２センサ１５２の読み取り値の変化が２０ｍｍ以下か、或いは第１センサ１５１又は第２センサ１５２の読み取り値が１ｍ以上か、をチェックする。第１センサ１５１又は第２センサ１５２の読み取り値の変化は、レーザーセンサ１５０のスキャンタイミングと無人搬送車１００の速度とに関連するが、本実施形態では無人搬送車１００の変化が２０ｍｍを超える事を想定していないため、異常と判定する。

また、本実施形態では第１センサ１５１又は第２センサ１５２から無人搬送車１００の中心までの距離を２ｍとしており、ブラケット２３０の位置が無人搬送車１００の中心から１ｍ以上離れたら、無人搬送車１００がパレット２００に接触、つまり異常と判定する。

Ｓ１２にて、第１ポジションデータＬＺＳ１の取得を行う。ここで、第１ポジションデータＬＺＳ１とは、第１ラインＬ１における車体１１０の中心からブラケット２３０までの距離と定義しており、第１ラインＬ１に配置された第１センサ１５１と第２センサ１５２の読み取り値の少なくとも一方から算出する。

Ｓ１３にて、第３ラインＬ３における読み取り値が「条件」を満足しているかを判断する。第３ラインＬ３には上述したように、第５センサ１５５と第６センサ１５６が配置されている。なお、ここでの「条件」も、Ｓ１１と同様に設定されている。第５センサ１５５と第６センサ１５６の読み取り値が条件を満足すればＳ１４に移行し、条件を満足しなければＳ１６に移行する。

第５センサ１５５と第６センサ１５６の読み取り値が条件を満足していれば、Ｓ１４にて、第３ポジションデータＬＺＳ３を取得する。ここで第３ポジションデータＬＺＳ３とは、第３ラインＬ３における車体１１０の中心からブラケット２３０までの距離と定義しており、第３ラインＬ３に配置された第５センサ１５５と第６センサ１５６の読み取り値の少なくとも一方から算出する。

Ｓ１５にて、第１ポジションデータＬＺＳ１と第３ポジションデータＬＺＳ３より旋回中心ＡＲを算出する。

数式１に用いられるＬＺＳｎは、第１ポジションデータＬＺＳ１、第２ポジションデータＬＺＳ２、第３ポジションデータＬＺＳ３の何れかである。また、Ｌ_ｓ１は車体１１０の先端から第１ラインＬ１までの距離であり、Ｌ_ｓ２は車体１１０の先端から第２ラインＬ２までの距離である。θ_ｎは仮想原点ＶＰｎと旋回中心ＡＲを結ぶ直線と、旋回中心ＡＲから車体１１０の幅方向の中心線ＣＬに引いた垂線がなす角である。図６に、仮想原点位置ずれ計算に用いた仮想点と距離に関する説明図を示す。

第１仮想原点ＶＰ１と旋回中心ＡＲを結ぶ直線と、旋回中心ＡＲと車体１１０の幅方向の中心線ＣＬに引いた垂線ＰＬがなす第１角θ_１は、第１仮想原点ＶＰ１と旋回中心ＡＲを結ぶ直線と直角に交わり第１仮想原点ＶＰ１を通過する直線と中心線ＣＬとがなす角度と同じとなる。これは第１三角形Ａ_１と第２三角形Ａ_２とが相似関係にある為に成立する。図６に示す旋回中心ＡＲを頂点とする第１三角形Ａ_１は、第１仮想原点ＶＰ１を頂点とする第２三角形Ａ_２と相似関係だと言えるので、各々の角度も等しくなる。

また、旋回中心ＡＲと第３仮想原点ＶＰ３を結ぶ直線と垂線ＰＬがなす第３角θ_３は、旋回中心ＡＲと第３仮想原点ＶＰ３を通過する直線と直角に交る直線と中心線ＣＬとがなす角度と同じとなる。これは第３三角形Ｂ_１と第４三角形Ｂ_２とが相似関係にある為に成立する。図６に示す旋回中心ＡＲを頂点とする第３三角形Ｂ_１と第３仮想原点ＶＰ３を頂点とする第４三角形Ｂ_２と相似関係と言えるので、各々の角度も等しい。数式１はこの関係を利用してθ_ｎを求めている。

次に、数式２を用いて中心線ＣＬから旋回中心ＡＲまでの距離Ａを算出する。数式２も、旋回中心ＡＲを頂点とする第１三角形Ａ_１は第１仮想原点ＶＰ１を頂点とする第２三角形Ａ_２と、旋回中心ＡＲを頂点とする第３三角形Ｂ_１は第３仮想原点ＶＰ３を頂点とする第４三角形Ｂ_２と、それぞれ相似関係にある為、これを利用して距離Ａを算出できる。なお、数式２の場合は、中心線ＣＬに対して左側に第２三角形Ａ_２が位置し、中心線ＣＬに対して右側に第４三角形Ｂ_２が位置しているので、数式２で距離Ａを求められるが、この位置関係によっては符合を変化させる必要がある。

そして、数式３を用いて、旋回中心ＡＲから第１走行装置１２１または第２走行装置１２２までの車体１１０の長手方向の距離、すなわち垂線ＰＬから第２ラインＬ２までの第１距離ＦＢを求める。こうして距離Ａと第１距離ＦＢより旋回中心ＡＲが算出される。

また、数式４を用いて、旋回中心ＡＲから第９走行装置１２９又は第１０走行装置１３０までの車体１１０の長手方向の第２距離ＲＢを算出できる。ここで、距離ＷＢは第１走行装置と第２走行装置の配置されている第１列から第９走行装置と第１０走行装置の配置される第５列までの距離を示している。

第５センサ１５５で第６センサ１５６の読み取り値が条件を満足していなければ、Ｓ１６にて、第２ラインＬ２における読み取り値が「条件」を満足しているかを判断する。第２ラインＬ２には前述の通り第３センサ１５３と第４センサ１５４が配置されている。ここで言う「条件」は、Ｓ１１と同様に設定されている。第３センサ１５３と第４センサ１５４の読み取り値が「条件」を満足すればＳ１７に移行し、「条件」を満足しなければＳ２１に移行する。

Ｓ１７にて、第２ポジションデータＬＺＳ２を取得する。ここで第２ポジションデータＬＺＳ２とは、第２ラインＬ２における車体の中心からブラケット２３０までの距離と定義しており、第２ラインＬ２に配置された第３センサ１５３と第４センサ１５４の読み取り値の少なくとも一方より算出する。

Ｓ１８にて、第１ポジションデータＬＺＳ１と第２ポジションデータＬＺＳ２より旋回中心ＡＲを算出する。旋回中心ＡＲの算出は数式１、数式３、数式４及び下記の数式５を用いる。

Ｓ１９にて、各走行装置の舵角δ_ｎと速度Ｖ_ｎを算出する。Ｓ１５又はＳ１８で旋回中心ＡＲを算出した後、第１走行装置１２１乃至第１０走行装置１３０の各軸の舵角δ_ｎを、三角関数を用いて算出する。

また、各軸の旋回半径Ｒ_ｎも舵角δ_ｎと三平方の定理を用いて計算が可能である。何れも数式は省略する。速度Ｖ_ｎは以下の式を用いて算出できる。

数式６に用いられるＶは、ユーザーが任意に定める。またＲ_ｍａｘはＲｎの最大値を用いている。この数式６によって、走行装置１２０である、第１走行装置１２１、第２走行装置１２２、第５走行装置１２５、第６走行装置１２６、第９走行装置１２９、及び第１０走行装置１３０の各軸の速度が決定される。そしてＳ２０にて算出した舵角δ_ｎと速度Ｖ_ｎの通り、各走行装置を制御する。

本実施形態の無人搬送システム５００では、上記流れでパレット２００の下に無人搬送車１００を誘導する。

考え方としては、無人搬送車１００の車体１１０の中心線ＣＬ上の任意の２点を仮想原点とする。本実施形態では、第１仮想原点ＶＰ１及び第３仮想原点ＶＰ３とし、第１仮想原点ＶＰ１及び第３仮想原点ＶＰ３をブラケット２３０に重なるように無人搬送車１００を誘導することで，車体１１０を目的の位置に移動させることが可能としている。

そして、仮想原点の進行方向を仮想原点の旋回軌跡の接線方向とすると、仮想原点から引いた垂線上に旋回中心は存在する。従って２つの仮想原点である第１仮想原点ＶＰ１及び第３仮想原点ＶＰ３の旋回中心が一致する点は２つの垂線の交点となり、無人搬送車１００の旋回中心ＡＲが決定できる。なお、本実施形態では、第１ポジションデータＬＺＳ１と第３ポジションデータＬＺＳ３を用いた例を示しているため、第１仮想原点ＶＰ１及び第３仮想原点ＶＰを仮想原点としている。よって、第２ポジションデータＬＺＳ２を利用する場合には、第２仮想原点ＶＰ２を設定することになる。

本実施形態の無人搬送システム５００は上記に説明した構成であるため、以下に説明するような効果及び作用を奏する。まず、本実施形態における無人搬送システム５００を備えるため、無人搬送車１００の外乱に強い誘導方法を提供することが可能である。

これは、本実施形態の無人搬送システム５００が、ワーク２８０を載置するベース２１０と、ベース２１０を支持する脚部２２０と、を備えるパレット２００と、パレット２００を持ち上げ支持するリフタ１４０と、複数の独立制御可能な走行装置１２０を備える無人搬送車１００と、を有し、無人搬送車１００を、リフタ１４０によりパレット２００を持ち上げ可能な脚部２２０の間の位置まで走行させる無人搬送システム５００において、ベース２１０の下面には、下方に突出しパレット２００の中心線を貫くように延配されるブラケット２３０が備えられ、無人搬送車１００には、少なくとも３つのレーザーセンサ１５０と、レーザーセンサ１５０から得られたデータを元に運転を行う制御部１６０が備えられ、レーザーセンサ１５０でブラケット２３０までの距離を検出し、制御部１６０によりデータに基づいて走行装置１２０の角度を調整し、無人搬送車１００を適切な位置に誘導するものだからである。

図７に、パレット２００に対して無人搬送車１００を自動で誘導する様子をグラフに示す。無人搬送車１００の移動の様子を５秒ごとに重ねて書き表していて、図７の初期位置ではパレット２００の中心に対して無人搬送車１００の中心がズレ角θ₀だけズレている。この状態から、無人搬送車１００を自動で誘導し、パレット２００の下に収まる様子が示されている。図８には、距離センサによるブラケットとの計測距離に関するグラフを示す。縦軸にレーザーセンサ１５０の位置（ｍ）を、横軸に経過時間（秒）を示す。図９には、走行装置の舵角に関するグラフを示す。縦軸に角度（ｄｅｇ）を、横軸に経過時間（秒）を示す。

車体１１０に取り付けたレーザーセンサ１５０は、第１ラインＬ１上に設けられた第１センサ１５１、第２センサ１５２と、第２ラインＬ２上に設けられた第３センサ１５３、第４センサ１５４がセットになって、或いは、第１ラインＬ１上に設けられた第１センサ１５１、第２センサ１５２と、第３ラインＬ３上に設けられた第５センサ１５５、第６センサ１５６がセットになって運用される。図４に示すように、第１ラインＬ１は車体１１０の先端に設けられるが、センサ保護などの観点から先端より少し後ろ側に配置しても良い。ただし、第１ラインＬ１に配置される第１センサ１５１と第２センサ１５２は車体１１０がパレット２００に入った時に真っ先に検知する機能を担うため、出来るだけ車体１１０の先端に近い位置に配置されることが望ましい。

第２ラインＬ２は、上述した通り走行装置の１列目、即ち第１走行装置１２１及び第２走行装置１２２の上辺りに設けられる。この位置は第１ラインに近い方が良いため、角度検出に支障が無いレベルで、車体１１０の先端寄りで、車体１１０の中央より前に配置されるのが好ましい。これは、センサ１５０を用いた車体１１０の位置検出を出来るだけ早い段階で行いたいという要望による。本実施形態の構成であれば、第１ラインＬ１及び第２ラインＬ２の両方がブラケット２３０に交差する位置から誘導が開始出来る。

一方で、第３ラインＬ３は、第５走行装置１２５、第６走行装置１２６より後ろ、車体１１０の中心よりも後ろに設けられているので、第３ラインＬ３がブラケット２３０と交差する位置に移動した後、無人搬送車１００の誘導に使うことが出来る。その結果が図８に示される第２ポジションデータＬＺＳ２の使用の範囲と第３ポジションデータＬＺＳ３の使用の範囲となる。なお、第３ラインＬ３の設定は、車体１１０の補正を考えると出来るだけ車体１１０の先頭から離れた位置が望ましいが、あまり車体１１０の後方に配置しすぎると、車体１１０の大半がパレット２００の下に収まってしまい、誘導に使える区間が短くなる。このため、本実施形態では第３ラインＬ３を車体１１０の先端から中程より少し後方に位置するように配置している。

車体１１０の傾きは第１センサ１５１及び第２センサ１５２からより離れている第５センサ１５５及び第６センサ１５６の方が優位に検出することが出来る。これは、レーザーセンサ１５０が距離を検出する為、無人搬送車１００の先頭から距離がある方が差は大きく開く傾向にある為である。そして、図９に示す各軸の舵角に関するグラフでも同様の傾向を示している。各軸の舵角δ_ｎも時間経過と共に角度０に収束する事が分かる。つまり、第２ポジションデータＬＺＳ２より第３ポジションデータＬＺＳ３を用いた方が検出に有利だと言える。この結果、無人搬送車１００の誘導に対しても有利となる。

次に、無人搬送車１００に対して外乱が加えられた時の状況について説明する。外乱は、無人搬送車１００が通過する路面に凹凸があったり、レーザーセンサ１５０にノイズが発生したりした場合に発生することが考えられ、実際の運用時には想定される事態である。図１０には、従来技術における比較のために用意した外乱が発生した場合の、走行装置１２０の舵角に関するグラフを示す。図１０では、第３ラインＬ３に備えるセンサ、つまり第５センサ１５５、第６センサ１５６を使わなかった場合を示している。図１１には、本実施形態の、外乱が発生した場合の、走行装置１２０の舵角に関するグラフを示す。図１０、図１１共に誘導開始から５０秒後に外乱が加わった場合の様子を示している。何れも同じ条件での外乱付与で比較した。

比較して分かるように、第３ラインＬ３に備えるセンサ、つまり第５センサ１５５、第６センサ１５６を使わなかった場合には、各軸の舵角が大きく乱れている事が分かるが、本実施例によれば、大きく乱れること無く位置を修正することが出来ている。すなわち外乱が発生するような場合にも、本実施形態による無人搬送車１００であれば素早く位置修正が可能である。

なお、第１ポジションデータＬＺＳ１乃至第３ポジションデータＬＺＳ３はそれぞれ２つずつのレーザーセンサ１５０を用いている。距離計測はこの何れを使っても良いが、相互にデータを補完し合うのが望ましい。そうすることで外乱があった場合等でも対応が可能となる。その結果、車体１１０の正確な位置把握が可能となり、無人搬送車１００の正確な誘導に貢献することができる。もちろん、外乱が発生しない場合には、第２ラインＬ２の第３センサ１５３及び第４センサ１５４、又は第３ラインＬ３の第５センサ１５５及び第６センサ１５６の何れかだけを用いて、無人搬送車１００を誘導することが可能である。

また、無人搬送システムの課題として、特許文献１に示すような無人搬送システムは従来から考案されていたものの、実際の現場ではコストに見合わないとして無人搬送車の誘導は行われてこなかった。

しかし本実施形態では、搬送物を載置する台部と、該台部を支持する脚部と、を備えるパレットと、該パレットを持ち上げ支持する持上手段と、複数の独立制御可能な走行装置と、該走行装置を制御する制御手段と、を備える無人搬送車と、を有し、前記無人搬送車を、前記持上手段により前記パレットを持ち上げ可能な前記脚部の間の位置まで走行させる無人搬送システムにおいて、前記無人搬送車の中心線上に仮想原点を定め、該仮想原点が前記パレットの中心線の直下に位置するように前記無人搬送車の走行位置を補正すること、を特徴とする無人搬送システムを提案している。

つまり、ワーク２８０を載置するベース２１０と、ベース２１０を支持する脚部２２０と、を備えるパレット２００と、パレット２００を持ち上げ支持するリフタ１４０と、複数の独立制御可能な走行装置１２０を備える無人搬送車１００と、を有し、無人搬送車１００を、リフタ１４０によりパレット２００を持ち上げ可能な脚部２２０の間の位置まで走行させる無人搬送システム５００において、無人搬送車１００の中心線上に仮想原点を定め、該仮想原点がパレット２００の中心線の直下に位置するように無人搬送車１００の走行位置を補正している。

この結果、例えば図６に示される仮想原点である第１仮想原点ＶＰ１及び第３仮想原点ＶＰ３を車体１１０の中心線ＣＬ上の任意の２点に定め、これを元に第１三角形Ａ_１と第２三角形Ａ_２及び第３三角形Ｂ_１と第４三角形Ｂ_２が設定される。そして、これらの三角形の相似性を利用して、旋回中心ＡＲを求めている。そうして、無人搬送車１００を求められた旋回中心ＡＲや旋回半径を実現するように、各軸の舵角δを決定して移動することで、無人搬送車１００をパレット２００の下の所定の位置に誘導が可能となる。

以上、本発明に係る無人搬送システム５００の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、本実施形態で示す無人搬送車１００の車体１１０の形状は、略台形の形状をしているが、この形状に限定されるものではなく例えば特許文献１の様な形状でも適用が可能である。また、パレット２００の形状などもこれに限定されるものではない。また、本実施形態では走行装置１２０の駆動輪を６箇所としているが、これを増減することを妨げない。

また、本実施形態では仮想原点を第１仮想原点ＶＰ１及び第３仮想原点ＶＰ３として計算しているが、前述したように第２仮想原点を用いても計算できる。仮想原点は、前述の通りに無人搬送車１００の車体１１０の中心線ＣＬ上の任意の２点を仮想原点とすれば良く、第１仮想原点ＶＰ１乃至第３仮想原点ＶＰ３以外を用いることでも、無人搬送車１００の誘導が可能である。

このほか、本実施形態においては第１仮想原点ＶＰ１を第２ラインＬ２と無人搬送車１００の中心線ＣＬの交点に定めると共に、第２仮想原点ＶＰ２から第２ラインＬ２までの距離、及び第３仮想原点ＶＰ３から第３ラインＬ３までの距離が第１仮想原点ＶＰ１から第１ラインＬ１までの距離と等しくなるように仮想原点を定めているが、仮想原点の位置はこれに限定されるものではない。この場合でも、仮想原点の進行方向を仮想原点の旋回軌跡の接線方向とすると、仮想原点から引いた垂線上に旋回中心が存在するように設定する事で無人搬送車１００の誘導を行う。

１００無人搬送車
１１０車体
１２０走行装置
１４０リフタ
１５０レーザーセンサ
２００パレット
２１０ベース
２２０脚部
２３０ブラケット
２８０ワーク
５００無人搬送システム

Claims

搬送物を載置する台部と、該台部を支持する脚部と、を備えるパレットと、
該パレットを持ち上げ支持する持上手段と、複数の独立制御可能な走行装置と、該走行装置を制御する制御手段と、を備える無人搬送車と、を有し、
前記無人搬送車を、前記持上手段により前記パレットを持ち上げ可能な前記脚部の間の位置まで走行させる無人搬送システムにおいて、
前記台部の下面には、下方に突出し前記パレットの中心線を貫くように延配される被検出体が備えられ、
前記無人搬送車には、少なくとも３つの距離測定手段が備えられ、該距離測定手段から得られたデータを元に前記制御手段によって前記距離測定手段で前記被検出体までの距離を検出し、前記制御手段により前記データに基づいて前記走行装置の舵角を調整し、前記無人搬送車を適切な位置に誘導すること、
を特徴とする無人搬送システム。
請求項１に記載の無人搬送システムにおいて、
前記距離測定手段は、特定の波長を出してその反射波を測定することにより距離を算出する距離センサを用いたものであり、
３つの前記距離測定手段は、第１距離センサ、第２距離センサ、及び第３距離センサよりなり、
前記第１距離センサが前記無人搬送車の前端付近に、前記第２距離センサが前記第１距離センサの近傍であって前記無人搬送車の中央より前に、前記第３距離センサが前記無人搬送車の中央より後方で後端より前方に配置され、
前記第１距離センサと前記第２距離センサ、又は前記第１距離センサと前記第３距離センサより得られた前記データを用い、前記制御手段に備える演算装置により前記無人搬送車の旋回中心を算出し、該旋回中心からの距離である旋回半径から前記走行装置の舵角を算出すること、
を特徴とする無人搬送システム。
搬送物を載置する台部と、該台部を支持する脚部と、を備えるパレットと、
該パレットを持ち上げ支持する持上手段と、複数の独立制御可能な走行装置と、該走行装置を制御する制御手段と、を備える無人搬送車と、を有し、
前記無人搬送車を、前記持上手段により前記パレットを持ち上げ可能な前記脚部の間の位置まで走行させる無人搬送システムにおいて、
前記無人搬送車の中心線上に仮想原点を定め、該仮想原点が前記パレットの中心線の直下に位置するように前記無人搬送車の走行位置を補正すること、
を特徴とする無人搬送システム。