JPH09300252A - 移動ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 障害物に対する安全機能を実現しながらも、
ロボットアームによる作業を効率良く行う。 【解決手段】 ロボットアーム１３を搭載した搬送台車
１２の前部及び後部に、非接触形の台車用障害物検知セ
ンサ２５を設ける。台車用センサ２５の検知範囲Ａ１を
走行路の路面とほぼ平行に設定する。搬送台車１２の周
囲部に、非接触形のアーム用障害物検知センサ２６を設
ける。アーム用センサ２６を斜め上方を指向するように
取付け、その検知範囲Ａ２をアーム１３の動作領域の高
さまでに設定する。台車用センサ２５の進行方向の障害
物検知距離を、アーム用センサ２６の同方向の障害物検
知距離よりも長く設定する。制御装置は、台車用センサ
２５から障害物検知信号が入力されると、搬送台車１２
を停止させ、アーム用センサ２６から障害物検知信号が
入力されると、アーム１３を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の設備間を移
動する無人搬送台車に、各種作業を行うロボットアーム
を搭載してなる移動ロボットに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】無人搬送台車にロボッ
トアームを搭載した移動ロボットは、近年、例えば自動
車用の部品の組立ライン等に採用されてきている。この
種の移動ロボットにおいては、例えば実開平６−３３２
１０号公報に示されるように、近傍に、人あるいは他の
移動ロボット等が近付いているときに、その動作を停止
させるような安全機能を設けることが考えられている。

【０００３】具体的には、図７に部分的に示すように、
この種の組立ラインにおいては、走行路１に沿って複数
の設備２，３，４（３つのみ図示）が設けられ、複数台
の移動ロボット５，６（２台のみ図示）がその走行路１
上を矢印ａ方向に移動（自走）するようになっている。
各移動ロボット５，６は、例えば設備２においてワーク
を受取り、そのワークの検査を行いながら次の設備３へ
移動し、設備３において検査が終了したワークの組付け
作業を行い、さらに隣の設備４で別のワークを受取ると
いった作業を行うのである。

【０００４】ここで、各移動ロボット５，６は、無人搬
送台車７上にロボットアーム８を備えてなると共に、前
記無人搬送台車７の前後左右に、障害物を検知するため
の光電センサ９（前部の光電センサ９のみ図示）を備え
ている。この場合、各光電センサ９は、搬送路１と平行
（水平）に指向して取付けられる。そして、光電センサ
９の検知範囲Ａ内に作業者等の障害物を検出すると、無
人搬送台車７及びロボットアーム８の動作を停止させる
ことにより、安全機能が実現されるようになっている。

【０００５】従来のものでは、図７に示したように、例
えば前の移動ロボット５が設備４に停止している状態で
は、後の移動ロボット６は、設備２と設備３との間で停
止され、前の移動ロボット５が次の設備へ向けて移動し
た後に、後の移動ロボット６が設備３へ移動することに
なる。ところが、後の移動ロボット６が設備２と設備３
との間で停止している待ち時間中には、そのロボットア
ーム８の作業を安全に行い得るにもかかわらず、ロボッ
トアーム８の作業が停止されることになり、作業が停滞
してしまい稼働率が低下する問題点があった。

【０００６】また、図８に示すように、いわば二車線を
有する走行路１を、矢印ｂ，ｃで示すように、移動ロボ
ット５，６が対面して移動するような場合があるが、例
えば一方の移動ロボット５が、設備２部分で停止しその
ロボットアーム８により作業を行っている際に、他方の
移動ロボット６が、設備３へ移動してくることが考えら
れる。

【０００７】このとき、走行路１の幅が比較的狭いと、
無人搬送台車７の側方の障害物を検知するための光電セ
ンサ９の検知範囲Ａ内に、両移動ロボット５，６が互い
に侵入し合ってしまうことになる。このため、先に設備
２部分で停止していた移動ロボット５のロボットアーム
８の作業が途中で停止され、これと共に、他方の移動ロ
ボット６に関してもロボットアーム８の作業が停止され
ることになり、双方が停止したまま動けなくなるといっ
た不具合も生ずる。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、障害物に対する安全機能を実現しなが
らも、ロボットアームによる作業を効率良く行うことが
できる移動ロボットを提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の移動ロボット
は、無人搬送台車の進行方向の障害物を検知する台車用
障害物検知センサと、ロボットアームの周囲部の障害物
を検知するアーム用障害物検知センサとを別途に設ける
と共に、それら各障害物検知センサの検知信号に基づい
て、無人搬送台車及びロボットアームに関して夫々独立
して安全確保動作を実行させる構成に特徴を有する（請
求項１の発明）。

【００１０】これによれば、安全確保動作が実行される
ことにより、無人搬送台車及びロボットアームの接触事
故等を未然に防止することができ、安全に作業を行うこ
とができる。そして、台車用障害物検知センサの障害物
の検知範囲と、アーム用障害物検知センサの障害物の検
知範囲とを別々に設定することができ、例えば台車用障
害物検知センサの検知範囲に障害物が存在しても、アー
ム用障害物検知センサが障害物を検知していないときに
は、ロボットアームの作業を継続して行うことができ
る。この結果、障害物に対する安全機能を実現しながら
も、ロボットアームによる作業を効率良く行うことがで
きる。

【００１１】この場合、前記台車用障害物検知センサの
進行方向の障害物検知距離を、アーム用障害物検知セン
サの同方向の障害物検知距離よりも長く設定すると効果
的である（請求項２の発明）。これにより、例えば無人
搬送台車の進行方向前方に他の無人搬送台車等の障害物
が存在する場合でも、その障害物がアーム用障害物検知
センサの検出範囲に入る前に無人搬送台車を停止させる
ことができ、この結果、ロボットアームの安全確保動作
を実行させるに至らずに、その作業を継続させることが
できる。

【００１２】さらには、前記アーム用障害物検知センサ
を、上方を指向するように傾けて取付けることにより、
その検知範囲をロボットアームの動作領域の高さまでに
設定することもできる（請求項３の発明）。これによれ
ば、実質的なロボットアームの動作領域に検知範囲を設
定することができ、ロボットアームの動作に伴う安全性
を確保することができる。しかも、ロボットアームの動
作領域の下方においては、水平方向の検知範囲をさほど
広げずに済ませることができ、例えば他の無人搬送台車
等とのすれ違い等に支障を来すことがなくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例（請求項
１，２，３に対応）について、図１ないし図６を参照し
ながら説明する。図１ないし図３は、本実施例に係る移
動ロボット１１の構成を概略的に示しており、この移動
ロボット１１は、無人搬送台車１２上にロボットアーム
１３を備えて構成されている。

【００１４】このうち無人搬送台車１２（以下「搬送台
車１２」と略す）は、周知のように、全体としてほぼ矩
形箱状をなし上面が作業台（載置台）とされた本体１２
ａの底部に、車輪１２ｂ（図２参照）を有して構成され
ている。そして、前記車輪１２ｂは、図示はしないが、
バッテリーを電源として駆動モータやステアリングモー
タにより駆動されるようになっており、これらにより図
３に示す走行部１４が構成されている。

【００１５】そして、図３に示すように、この走行部１
４は、走行用コントローラ１５により制御されるように
なっている。この場合、無人搬送台車１２は、前進及び
後退方向に移動するようになっている。尚、これも図示
はしないが、後述する走行路の床部には、経路誘導用の
ガイドテープあるいはガイドワイヤ等が設けられ、搬送
台車１２（本体１２ａ）の底部にはそれらを検出する誘
導用センサが設けられている。

【００１６】一方、前記ロボットアーム１３（以下「ア
ーム１３」と略す）は、例えば多関節形アームからな
り、先端部に、図示しないワークを把持して所定の作業
を行うハンド１６を備えて構成されている。また、この
アーム１３（及びハンド１６）は、図３に示すアーム用
コントローラ１７により制御されるようになっている。
これにて、アーム１３は、例えばワークの組付け，加
工，検査等の作業を実行するようになっている。

【００１７】尚、本実施例に係る移動ロボット１１は、
例えば自動車用部品の組立ラインに用いられ、複数台が
同時に組立ライン内で作業を行うようになっている。こ
の組立ラインは、移動ロボット１１が走行する走行路に
沿って複数の設備を備えており、図５及び図６は、その
組立ラインの一部を夫々示している。

【００１８】ここで、図５に示す走行路１８の近傍に
は、走行路１８に沿って図で左側から順に３つの設備１
９，２０，２１が設けられている。複数台の移動ロボッ
ト１１は、矢印ａ方向に移動しながら、例えば設備１９
においてワークを受取り、そのワークの検査を行いなが
ら次の設備２０へ移動し、設備２０において検査が終了
したワークの組付け作業を行い、さらに隣の設備２１で
別のワークを受取るといった作業を行う。また、図６に
示す走行路２２は、いわば二車線を有するものであり、
矢印ｂ，ｃで示すように、移動ロボット１１が対面して
移動し、各車線で設備２３，２４に夫々停止して所定の
作業を行うようになっている。

【００１９】さて、前記搬送台車１２の本体１２ａの前
部及び後部には、該搬送台車１２の進行方向（前進及び
後退方向）の障害物を検知するための台車用障害物検知
センサ２５が夫々左右に２個ずつ設けられている。これ
ら台車用障害物検知センサ２５（以下「台車用センサ２
５」と略す）は、非接触形の物体検知センサ例えば超音
波センサからなり、設定された検知範囲Ａ１（前方のみ
図示）内における障害物（人や他の移動ロボット１１の
搬送台車１２等）を検知するようになっている。尚、こ
の台車用センサ２５の検知範囲Ａ１は、走行路１８，２
２の路面とほぼ平行（水平）に設定されている。

【００２０】そして、搬送台車１２の本体１２ａには、
前記アーム１３の周囲部の障害物を検知するためのアー
ム用障害物検知センサ２６が設けられている。このアー
ム用障害物検知センサ２６（以下「アーム用センサ２
６」と略す）は、やはり非接触形の例えば超音波センサ
からなり、本体１２ａの前部及び後部の夫々中央部に位
置して各１個、左右の側壁部の夫々前後に位置して各２
個の合計６個が設けられている。

【００２１】これらアーム用センサ２６は、設定された
検知範囲Ａ２内における障害物（人や他の移動ロボット
１１のアーム１３等）を検知するのであるが、このと
き、本実施例では、図１に示すように、台車用センサ２
５の進行方向（図１で矢印ａ方向）の障害物検知距離
が、アーム用センサ２６の同方向（前方水平方向）の障
害物検知距離よりも長く設定されるようになっている。
さらに、本実施例では、図２に示すように、これらアー
ム用センサ２６は、斜め上方を指向するように角度θだ
け傾けて取付けられており、その検知範囲Ａ２が、アー
ム１３の動作領域の高さまでに設定されている。

【００２２】一方、図３に示すように、搬送台車１２の
本体１２ａには、各機構を制御するための制御装置２７
が設けられている。この制御装置２７は、マイコン等を
含んでなり、演算処理部２７ａ，入出力ポート部２７ｂ
等を備えて構成されている。この制御装置２７は、予め
設定された作業プログラムに従って、前記走行用コント
ローラ１５及びアーム用コントローラ１７に制御信号を
与え、組立作業を実行させるようになっている。そし
て、この制御装置２７は、前記台車用センサ２５及びア
ーム用センサ２６からの信号が入力されるようになって
いると共に、それら台車用センサ２５及びアーム用セン
サ２６のオン，オフを個々に制御したり、検知範囲Ａ
１，Ａ２を調整したりするようになっている。

【００２３】このとき、後の作用説明にて述べるよう
に、制御装置２７は、そのソフトウエア構成により、前
記台車用センサ２５から障害物検知信号が入力される
と、搬送台車１２の安全確保動作を実行させるこの場合
停止させるようになっている。そして、前記アーム用セ
ンサ２６から障害物検知信号が入力されると、アーム１
３の安全確保動作を実行させるこの場合停止させるよう
になっている。従って、制御装置２７が、本発明にいう
搬送台車制御手段及びロボット制御手段として機能する
のである。尚、台車用センサ２５及びアーム用センサ２
６は、作業プログラムに従い必要なもののみがオンされ
るようになっている。

【００２４】次に、上記構成の作用について、図４ない
し図６も参照しながら述べる。移動ロボット１１の電源
がオンされ、作業プログラムが起動されると、そのプロ
グラム内の命令によって、台車用センサ２５及びアーム
用センサ２６がオンされる。図４のフローチャートは、
台車用センサ２５の電源がオンされたときの制御装置２
７が実行する制御手順（ａ）、及び、アーム用センサ２
６の電源がオンされたときの制御装置２７が実行する制
御手順（ｂ）を示している。

【００２５】ここで、図４（ａ）に示すように、台車用
センサ２５の電源がオンされているときには、台車用セ
ンサ２５の検知信号が常に監視されており、台車用セン
サ２５が障害物を検知しておらず（ステップＳ１にてＮ
ｏ）、且つ、アーム用センサ２６が障害物を検知してい
ないとき（ステップＳ２にてＮｏ）にのみ、搬送台車１
２の移動（走行）が可能となり、搬送台車１２がスター
トされる（ステップＳ３）。

【００２６】これに対し、台車用センサ２５の検知範囲
Ａ１内に、人や他の搬送台車１２が存在すると、台車用
センサ２５がその障害物を検知し、検知信号を出力する
（ステップＳ１にてＹｅｓ）。すると、搬送台車１２は
一時停止される（ステップＳ４）。また、このとき、ア
ーム用センサ２６がオンされていて、障害物を検出して
いるときにも（ステップＳ２にてＹｅｓ）、搬送台車１
２は一時停止されるようになっている（ステップＳ
４）。これにて、搬送台車１２の進行方向の所定距離内
に障害物が存在するときには、搬送台車１２が停止さ
れ、障害物が存在しなくなると、搬送台車１２が移動さ
れるのである。

【００２７】一方、図４（ｂ）に示すように、アーム用
センサ２６の電源がオンされているときには、アーム用
センサ２６の検知信号が常に監視されており、アーム用
センサ２６が障害物を検知していないとき（ステップＳ
１０にてＮｏ）ときにのみ、アーム１３が動作され（ス
テップＳ１１）、アーム用センサ２６の検知範囲Ａ２内
に障害物を検知すると（ステップＳ１０にてＹｅｓ）、
アーム１３が一時停止されるのである（ステップＳ１
２）。

【００２８】このようにして搬送台車１２及びアーム１
３が制御されるので、例えば図５に示すように、前の移
動ロボット１１が設備２１に停止して作業を行っている
状態で、移動ロボット１１が設備１９から設備２０へ向
かって移動しているときには、その途中で、前の移動ロ
ボット１１（搬送台車１２）が、台車用センサ２５の検
知範囲Ａ１内に侵入するようになる。このため、後の移
動ロボット１１の搬送台車１２が停止され、接触等が未
然に防止される。

【００２９】そして、このとき、前の移動ロボット１１
が、検知範囲Ａ１内に入っていても、アーム用センサ２
６の検知範囲Ａ２内には入らないところで停止されるこ
とになり、後の移動ロボット１１においてはアーム１３
による作業（検査作業）は継続して実行されるようにな
る。前の移動ロボット１１が設備２１から移動して台車
用センサ２５の検知範囲Ａ１から外れると、後の移動ロ
ボット１１の搬送台車１２が移動して設備２０に至るよ
うになる。この場合、搬送台車１２が一時停止している
際にも、アーム１３による作業を行うことができるの
で、時間のロスがなく効率的な作業を行うことができる
のである。

【００３０】また、例えば図６に示すように、幅が比較
的狭い走行路２２を２台の移動ロボット１１が対面移動
するような場合、一方の移動ロボット１１が、設備２３
部分で停止してアーム１３により作業を行っている際
に、他方の移動ロボット１１が、設備２４へ移動してく
ることが考えられる。ところが、このとき、アーム用セ
ンサ２６の検知範囲Ａ２は、斜め上向きに設定されてい
るので、アーム用センサ２６の検知範囲Ａ２内に、両移
動ロボット１１が互いに侵入しあうことはなく、双方の
移動ロボット１１は夫々作業を実行することができるの
である。

【００３１】ところで、例えば図６に示すように、各移
動ロボット１１においては、設備２３，２４に停止して
いるときには、その側（進行方向に向かって右側面部）
のアーム用センサ２６がオフされるようになっている。
これにより、アーム１３を設備２３，２４側まで延ばし
て作業を行うことができるのである。ここで、もし万
一、作業プログラムの間違い等があると、アーム１３が
例えば設備とは反対側に動くなどの誤った動作を行う虞
がある。

【００３２】ところが、本実施例では、アーム用センサ
２６の検知範囲Ａ２が、アーム１３の周囲の動作領域の
高さまで設定されているので、アーム１３の誤った動作
によってそのアーム１３が検知範囲Ａ２に侵入したとき
には、そのアーム１３自身によって自らの動作が停止さ
れるようになり、いわば安全スクリーンとしての機能も
果たすようになるのである。

【００３３】このように本実施例によれば、台車用セン
サ２５及びアーム用センサ２６の検知信号に基づいて安
全確保動作を行わせることにより、障害物に対する安全
機能を実現することができる。そして、別個に設けられ
た台車用センサ２５及びアーム用センサ２６に基づい
て、夫々搬送台車１２及びアーム１３を独立して制御す
るものであるから、光電センサ９の障害物検知によって
無人搬送台車７及びロボットアーム８の双方が停止され
てしまう従来のものと異なり、台車用センサ２５が障害
物を検知した場合でも、アーム用センサ２６の検知がな
い限りはアーム１３による作業を継続して実行させるこ
とができ、アーム１３による作業を効率良く行うことが
できるという優れた実用的効果を得ることができる。

【００３４】尚、上記実施例では、安全確保動作として
搬送台車１２，アーム１３を停止させるようにしたが、
安全確保動作としては、搬送台車１２を減速させたり、
アーム１３を所定の退避位置へ移動させたりする等の動
作も考えられる。また、非接触形の物体検知センサとし
ては、超音波センサに限らず、赤外線センサなどの光を
利用したセンサも採用することができる。その他、障害
物が検知されたときには、視覚的あるいは聴覚的な警報
を行うようにしても良い等、本発明は要旨を逸脱しない
範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、移動ロボット
の構成を検知範囲と共に概略的に示す平面図

【図２】移動ロボットの構成を検知範囲と共に概略的に
示す側面図

【図３】電気的構成を概略的に示すブロック図

【図４】台車用センサのオン時（ａ）及びアーム用セン
サのオン時（ｂ）における制御手順を示すフローチャー
ト

【図５】組立ラインの一部を概略的に示す平面図

【図６】組立ラインの別の一部を概略的に示す平面図

【図７】従来例を示す図５相当図

【図８】図６相当図

【符号の説明】

図面中、１１は移動ロボット、１２は無人搬送台車、１
３はロボットアーム、１８，２２は走行路、１９，２
０，２１，２３，２４は設備、２５は台車用障害物検知
センサ、２６はアーム用障害物検知センサ、２７は制御
装置（搬送台車制御手段，ロボット制御手段）、Ａ１，
Ａ２は検知範囲を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無人搬送台車にロボットアームを搭載し
   てなり、複数の設備間を移動しながら前記ロボットアー
   ムによる作業を行うものにおいて、 前記無人搬送台車に設けられ該無人搬送台車の進行方向
   の障害物を検知する非接触形の台車用障害物検知センサ
   と、 この台車用障害物検知センサの障害物検知信号に基づい
   て前記無人搬送台車の安全確保動作を実行させる搬送台
   車制御手段と、 前記無人搬送台車に設けられ前記ロボットアームの周囲
   部の障害物を検知する非接触形のアーム用障害物検知セ
   ンサと、 このアーム用障害物検知センサの検知信号に基づいて前
   記ロボットアームの安全確保動作を実行させるロボット
   制御手段とを具備することを特徴とする移動ロボット。
2. 【請求項２】 前記台車用障害物検知センサの進行方向
   の障害物検知距離は、前記アーム用障害物検知センサの
   同方向の障害物検知距離よりも長く設定されることを特
   徴とする請求項１記載の移動ロボット。
3. 【請求項３】 前記アーム用障害物検知センサは、上方
   を指向するように傾いて取付けられることにより、検知
   範囲が前記ロボットアームの動作領域の高さまで設定さ
   れること特徴とする請求項１または２記載の移動ロボッ
   ト。