JPH1044072A - 移動ロボット及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットの動作範囲の一部に存在する動作制
限領域の位置を変更することにより、マニピュレータの
取り付け位置が制限されず、マニピュレータを最適位置
に設定し、搬送物を所望の経路で搬送することを可能と
する移動ロボットおよび移動ロボットの制御方法を提供
することである。 【解決手段】 移動ロボット１を、台車手段１６と、台
車手段の設置部１０に置かれたワーク１１を回転動作に
よって移動させるマニピュレータ手段９と、マニピュレ
ータ手段９を動作させる制御手段８とによって構成し、
該制御手段８が、マニピュレータ手段の回転動作を、そ
の回転角の一部に存在する動作制限領域を回避して動作
させる領域位置変更手段を備えることによる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行台車に取り付
けられたマニピュレータが回転動作により該走行台車と
地上側所定の装置位置との間でワークを授受する移動ロ
ボット及びその制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の工程が存在する自動車や電子部品
等の製造ラインにおいては、自動化により製造コストを
低減させて製品に競争力を持たせるため、各工程内の処
理が自動化されるのに加えて、工程内および工程間にお
ける部品や中間製品の搬送も自動化されるようになって
いる。

【０００３】上記のワークの搬送は、通常、回転動作お
よび昇降動作により部品等の搬送物を移載するマニピュ
レータと、マニピュレータを搬送物と共に移動させる走
行台車とを有した移動ロボットにより行われている。こ
の際、マニピュレータの回転動作は、マニピュレータの
関節角度を関節センサにより検出して直交座標に変換す
ることにより行われるため、後に実施の態様の項で説明
するような変換に用いられる演算式の制約により、回転
角度の一部に動作制限を受ける領域が存在する。

【０００４】従って、従来の移動ロボットは、この回転
動作の制限を受けることのないように、図１４に示すよ
うに作業台１８が走行台車１６の右側および左側のいず
れの側に存在したとしても、動作領域Ｓ内に常に作業台
１８が存在した状態となるように、走行台車１６の後部
（前部）にマニピュレータ９を取り付け、マニピュレー
タ９よりも前方（後方）に搬送物１１を設置する構成と
されている。

【０００５】しかしながら、上記従来のように、マニピ
ュレータ９を走行台車１６の後部等の一方側に配置した
構成では、当然のことながら走行台車１６の他方側に設
置された搬送物（以後ワークともいう）１１を取り扱う
べく、走行台車１６の一方側から他方側までカバーでき
る長さのアームをマニピュレータ９に備えることが必要
となっている。

【０００６】従って、従来は、マニピュレータ９による
搬送物１１の移載を短時間で完了させようとすると、マ
ニピュレータ９の長いアームを高速で作動させることが
できる大きな定格の駆動モータを備えることが必要とな
るため、移動ロボットが大型化およびコストアップする
という問題がある。一方、小さな定格の駆動モータで
は、移動ロボットの小型化およびコストダウンは可能で
あるが、アームの作動が低速となるため、搬送物１１の
移載に長時間を要し、製造ライン全体の生産性を低下さ
せる要因になるという問題がある。

【０００７】そこで、アームを短くして小さな定格の駆
動モータでも高速に作動させ得る構成として、マニピュ
レータを走行台車の中心部に配置することが望まれる
が、上記の説明の如く、回転角度の一部に動作制限を受
ける領域が存在するため、搬送物の設置位置によって
は、この領域を回避してマニピュレータ９を大回りで回
転させなければならない場合があり、結果として搬送物
を最短距離で移動させることができず、搬送物の移載時
間の短縮が不十分となることが予想される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】係る問題は、上記のマ
ニピュレータの動作が制限を受ける領域が固定されてい
ることに起因するのであり、上記動作の制限を受けるこ
とのないようにマニピュレータの取り付け位置を決めな
ければならないことから生じている。

【０００９】従って、本発明は、上記動作制限領域を変
更することによって、マニピュレータの取り付け位置が
制限されず、マニピュレータを最適位置に設定し、搬送
物を所望の経路で搬送することを可能とする移動ロボッ
トおよび移動ロボットの制御方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の移動ロボットは、ワークを置かれる
設置部を有して走行自在な台車手段と、上記台車手段に
取り付けられ上記設置部に置かれた前記ワークを把持し
て所定位置の装置位置へと回転動作によって移動させる
マニピュレータ手段と、上記回転動作時の回転角の一部
に動作制限領域を有し、該動作制限領域を回避しながら
上記マニピュレータ手段を回転動作させる制御手段とを
有してなり、上記制御手段は、移動しようとするワーク
の位置と装置位置を結ぶ経路に応じて上記動作制限領域
を変更する領域位置変更手段を有することを特徴として
いる。

【００１１】これにより、ワークを置こうとする装置位
置が存在する作業台へマニピュレータ手段を取り付けら
れた台車手段が走行し到着した後、該台車手段の設置部
に置かれたワークを該マニピュレータ手段が把持して装
置位置へ回転動作により移動させるにあたり、上記設置
部のワーク位置と装置位置を結ぶ経路であって上記マニ
ピュレータ手段を回転動作させようとするものの一部に
上記動作制限領域が存在する場合に、上記領域位置変更
手段が該動作制限領域を上記マニピュレータ手段を回転
動作させようとする経路から他の領域へと変更する。

【００１２】請求項２記載の移動ロボットは、請求項１
記載のロボットの上記領域位置変更手段が、上記動作制
限領域を上記マニピュレータ手段が回転動作を行う前に
装置位置の他方側に設定することを特徴としている。

【００１３】これにより、該動作制限領域を上記装置位
置の他方側に設定すると、上記装置位置の側にはマニピ
ュレータ手段の回転動作が制限される領域は存在しなく
なる。

【００１４】請求項３記載の移動ロボットは、請求項１
記載のロボットのマニピュレータ手段が上記台車手段の
上記設置部の中央に取り付けられており、上記ワークが
上記設置部の周囲に置かれていることを特徴としてい
る。

【００１５】これにより、請求項１に記載される移動ロ
ボットについて、マニピュレータ手段の取り付け位置か
ら移動ロボットの走行台車手段の設置部に載せられてい
る各々のワークの位置までの各々の距離が著しく異なる
ことなくほぼ等距離とすることができる。

【００１６】請求項４記載の移動ロボットは、請求項３
記載の移動ロボットの上記領域位置変更手段は、上記装
置位置が上記台車手段の走行方向に向かって右側にある
場合には動作制限領域を上記走行方向の左側に位置さ
せ、上記装置位置が上記台車手段の走行方向に向かって
左側にある場合には、動作制限領域を上記走行方向の右
側に位置させることを特徴としている。

【００１７】これにより、マニピュレータ手段がワーク
を搬送しようとする装置位置が存在する側の領域におい
ては、マニピュレータ手段の回転動作が制限される領域
は存在しない。

【００１８】請求項５記載の移動ロボットは、請求項３
記載のロボットの上記領域位置変更手段は、上記動作制
限領域を上記台車手段の走行方向に向かって右側又は左
側に切り換える切換手段を設けられたことを特徴として
いる。

【００１９】これにより、上記切換手段による右側また
は左側の選択に応じて、請求項３記載のロボットの上記
領域位置変更手段は、上記動作制限領域を上記台車手段
の走行方向に向かって右側又は左側に位置させる。

【００２０】請求項６記載の発明は、移動ロボットの制
御を、ワークが周囲に配置されるように走行台車に取付
けられたマニピュレータが回転角の一部に動作制限領域
を有しながら回転動作により上記ワークを装置位置に移
動しようとする場合に、移動しようとするワークの位置
と装置位置を結ぶ経路に応じて上記動作制限領域を変更
した後、マニピュレータを回転動作させる工程を含む方
法で行うことを特徴としている。

【００２１】これにより、上記マニピュレータが取り付
けられた上記台車がワークを置こうとする装置位置が存
在する作業台へ走行して到着し、次に該台車の設置部に
置かれたワークを該マニピュレータが回転動作により装
置位置へ移動させる。係る回転動作により移動させる過
程において、上記設置部のワーク位置と装置位置を結ぶ
経路であって上記マニピュレータを回転動作させようと
するものの一部に上記動作制限領域が存在する場合に、
該動作制限領域を上記マニピュレータを回転動作させよ
うとする経路から他の領域へと変更することを行う。

【００２２】請求項７記載の発明は、請求項６記載の制
御方法であって、上記動作制限領域を装置位置の他方側
に設定した後に上記マニピュレータを回転動作させるこ
とを特徴としている。

【００２３】これにより、請求項７記載の動作制限領域
が存在する場合に、該動作制限領域を上記マニピュレー
タ手段を回転動作させようとする経路から装置位置の他
方側に設定する。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に係る移動ロボットの実施
の形態のー例を図１の側面図及び、図２の上面図に示
す。本発明に係る移動ロボット１は、主にマニピュレー
タ９と、走行台車１６と、制御装置８とによって構成さ
れる。

【００２５】マニピュレータ９は、マニピュレータ手段
を構成し、各関節１０１、１０２、１０３、１０６、各
アーム１０４、１０５、１０７、ハンド１２、および動
力伝達機構１５、アクチュエータ１４、センサ１３等か
ら成る。ここではマニピュレータ手段として、多関節ロ
ボットを例示している。マニピュレータ９は、走行台車
１６の上面中央に第一関節１０１を突設し、第一関節１
０１に対して第二関節１０２と第三関節１０３を介して
アーム１０４が繋がっており、第二関節１０３と第三関
節１０６を介してアーム１０５が繋がっている。第四関
節１０６の先端にはアーム１０７を介してワーク１１を
把持するためのハンド１２が回動自在に接続されてい
る。

【００２６】ワーク１１の装置位置５への移動は、第一
関節１０１の他各関節が回転することによるアーム１０
４、１０５、１０７の揺動動作等による。各関節１０
１、１０２、１０３、１０６の回転は、制御装置８の制
御により、アクチュエータ１４を介した動力伝達機構１
５を回転させることにより行われる（図１においては、
関節の全てについてアクチュエータ１４、動力伝達機構
１５、センサ１３を図示していない）。図３は、マニピ
ュレータ９の回転動作の制御に関する制御ブロックを示
す図である。

【００２７】マニピュレータ９の各関節１０１、１０
２、１０３、１０６は、センサ１３、アクチュエータ１
４、動力伝達機構１５を、各々が備えている。制御装置
８の指令によるアクチュエータ１４を介した動力伝達機
構１５の駆動により、上記の各関節が回転する。なお、
動力伝達機構１５には、例としてサーボモータがある。
各関節の回転角度は、センサ１３により検出され、制御
装置８に読み込まれる。各関節が目標とする角度を回転
したかどうかを制御装置８が判断することにより、アー
ム１０４等の揺動が制御される。

【００２８】走行台車１６は台車手段を形成するが、そ
の底部には回転自在に車輪１１０が取り付けられ、その
上部にはワーク１１が載せられる設置部１０を有する。
車輪１１０が回転駆動されることにより、ワーク１１を
移動しようとする装置位置５が存在する作業台１８へ向
かって走行する。また、ワーク１１は、図２に示すよう
に矩形の設置部１０の中心に取り付けられたマニピュレ
ータ９の周囲において、設置部１０の四隅に載せられて
いる。

【００２９】図４は前記の制御装置８の構成を示してい
る。制御装置８は制御手段を形成し、図４（Ｉ）に示す
ように、演算部２１と、入出力部２２と、交信部２３
と、記憶部２４とにより構成される。演算部２１は、後
で説明する動作制限領域の位置を変更する手段も含めた
マニピュレータ９の動作の制御に必要な演算を行う。入
出力部２２は、センサ１３の出力を制御装置８に読み込
むための信号変換、および制御装置８からアクチュエー
タ１４へ信号を出力するための信号変換を行う。

【００３０】交信部２３は、制御装置８に対するホスト
コンピュータ７からの指令を受信し、またマニピュレー
タの動作状況等に関するデーターを必要に応じて上記ホ
ストコンピューター７に送信する。この実施の態様にお
いては、領域位置の変更にかかるマニピュレータの制御
点の座標値等は、予めホストコンピューター７から制御
装置８へ送信され、記憶されるものとしている。また、
後に説明する切換手段の実行は、ホストコンピューター
７の操作により、制御装置８を介して行うこととしてい
る。なお、制御装置８がホストコンピューター７からの
指令を適宜に受けて応答しながら、領域位置の変更およ
び切換手段の実行を行う構成とすることもできる。ま
た、領域位置変更手段および切換手段ともに制御装置８
に予め格納しておき、ホストコンピューター７との応答
は行わず、これらの手段を実行する構成とすることもで
きる。

【００３１】記憶部２４は、ロボットの動作を制御する
上で必要な動作プログラム群を格納する領域２４ａと、
一定のパラメータ群を格納する領域２４ｂとを備えてい
る。記憶部２４の詳しい構成を図４（II) に示す。記憶
部２４のうち２４ａには、本願発明にかかる領域位置変
更手段を実行し、マニピュレータ９の動作を制御するた
めの動作プログラム群が予め格納されている。２４ａに
格納される動作プログラムは、動作制限領域に関係する
基準の座標軸決定のパラメータをも含めたティーチング
データに対応して、図４（II）に示す・・・のよ
うに、各記憶領域に各まとめられる。

【００３２】領域２４ｂのパラメータ群には、先の動作
プログラムを実行する上で必要となる、例えば、マニピ
ュレータ自身がどのように設定されているかに関するパ
ラメータや、関節センサの分解能Ｂがある。

【００３３】また、本発明にかかる領域位置変更手段の
構成例として、図４の記憶領域２４の（ｉ）（ｉｉ）を
備えている。領域位置変更手段の構成例（ｉ）について
は、領域位置変更にかかるマニピュレータの制御点の座
標位置（ｘ_R ，ｙ_R ）等は動作プログラム内の同じ記憶
領域に設定される構成である。該動作プログラムは記憶
領域２４ａに記憶されており、その動作に必要なパラメ
ータ群が記憶領域２４ｂに記憶される。この構成例
（ｉ）においては、マニピュレータの動作位置に関する
Ｘ−Ｙ座標系におけるセンサ１３の角度位置ψは、記憶
領域２４ａに記憶される。このセンサの角度位置ψにつ
いては、具体的には、マニピュレータがワークを右側に
移動する場合のψ_R や、ワークを左側に移動する場合の
ψ_L がある。このψ_R やψ_L の意味については、後の領
域位置変更手段の実行手順において説明する。

【００３４】領域位置変更手段の構成例（ｉｉ）につい
ては、動作プログラムとマニピュレータの制御点の座標
位置（ｘ_R ，ｙ_R ）等を異なる記憶領域に記憶する構成
である。動作プログラムは記憶領域２４ａに格納され、
制御点の座標位置（ｘ_R ，ｙ_R）等はパラメータとして
記憶領域２４ｂに記憶される。前記動作プログラムは、
マニピュレータの動作すべき位置等に対応するパラメー
タ・・によって各まとめられており、各動作プログ
ラムが実行されると、制御点の座標位置（ｘ_R ，ｙ_R ）
等が動作プログラムに読み込まれる構成である。また、
この構成においては、前記のセンサ１３の角度位置に関
するψ_R やψ_Lも記憶領域２４ｂに格納される。

【００３５】以降において、領域位置変更手段の具体的
な実行手順についての説明を行うが、領域位置変更手段
は、異なる座標系で表現される制御点Ｐの座標位置等に
基づいて、マニピュレータ９を回転動作させる制御にか
かるものである。初めに、マニピュレータ９の関節の回
転角θと、その制御点Ｐの座標位置（ｘ，ｙ）の関係か
ら説明する。図１、図２で説明したマニピュレータ９の
関節の一部を取り出して示したのが図５（ａ）である。
以下に、制御点Ｐの座標値（ｘ，ｙ）と、関節角度θと
の関係を説明するにあたっては、説明の都合上、図５
（ａ）に模式的に示される一関節を取り出したものを用
いて行うが、図５（ａ）に示されるアーム２５、関節２
０は、各々に図２におけるアーム１０４等、関節１０２
等に対応する。

【００３６】図５（ａ）に示すように、回転の中心であ
る関節２０よりアーム２５の長さｒの位置に制御点Ｐ
（ｘ，ｙ）が位置する。図５（ｂ）は、マニピュレータ
に対して設定されるＸ−Ｙ座標系における、関節２０の
回転角θと制御点Ｐ（ｘ，ｙ）との関係を示している。
関節２０の回転角を検出するための関節センサ１３は、
Ｘ軸より角度ψの位置に取り付けられている。

【００３７】アーム２５の長さｒと、関節角θと、マニ
ピュレータの制御点Ｐの位置（ｘ，ｙ）との関係は、以
下の（１）式ないし（４）式で与えられる。 ｘ＝ｒｃｏｓθ ・・・（１） ｙ＝ｒｓｉｎθ ・・・（２） ｒ＝（ｘ² ＋ｙ² ）^-1/2 ・・・（３） θ＝ａｔａｎ２（ｙ，ｘ） ・・・（４） （−１８０°＜θ≦１８０°）

【００３８】上記の（１）式ないし（４）式の関係を導
くにあたり、関節角度θの基準は、図５（ｂ）に示すよ
うにＸ軸に置かれる。従って、Ｘ−Ｙ座標系の設定の仕
方によって、マニピュレータ９の各アームの関節角θ、
即ち、制御点Ｐの座標位置（ｘ，ｙ）についての表現が
変更されることになる。例えば、図６（ａ）に示される
ように、ロボット１の進行方向ＡとＸ軸とが一致するよ
うにＸ−Ｙ座標系を設定することができる。この場合に
は、制御点Ｐの座標位置（ｘ，ｙ）および関節角度θは
同図（ａ）に示されるように表されるが、ロボット１に
対するＸ−Ｙ座標系の設定を図６（ｂ）のように変更す
ると、物理的には一致する制御点Ｐの座標位置および関
節角度の基準は変更されることになる。

【００３９】ここで、上記の関節角度θと関節センサ１
３の出力との関係は、以下のように表される。 θ＝ψ＋Ｃ×Ｂ ・・・（５） Ｃ＝（θ−ψ）／Ｂ ・・・（６） ここで、Ｃはセンサ出力値、Ｂはセンサの分解能であ
り、ψはＸ軸からセンサ原点Ｏ’までの角度である。

【００４０】以上のことから、マニピュレータ９の回転
動作を制御するにあたって、以下のことが確認される。
即ち、マニピュレータ９の関節角度θは、上記（４）式
における−１８０°＜θ≦１８０°であることの制限を
受けること、また、関節センサの取付位置Ｏ’までのＸ
軸から図った角度ψが、マニピュレータ９の動作を制御
する上での基準とされることである。

【００４１】ここで、図６に示される移動ロボット１の
走行方向（矢印Ａ）の右側に装置位置５が存在する場合
を例として、前記の制御点Ｐの座標位置等を変更するこ
との意義を、具体的なマニピュレータの回転動作を交え
て説明する。

【００４２】先に説明したように、マニピュレータの回
転動作が制限を受けるのはθ＝１８０°の領域である。
制御点Ｐの座標位置（ｘ，ｙ）が、図６（ａ）に示され
るＸ−Ｙ座標系により表現される場合には、前記の動作
制限を受けるθ＝１８０°に対応する領域Ｄは、図８に
示すように走行方向の反対側に位置する。この図８に示
される場合には、マニピュレータ９がワーク１１ａを装
置位置５へ移動しようとすると、同図に示すように大回
りする必要がある。即ち、ワークが載せられている設置
部１０の位置によっては、マニピュレータ９は大回りし
なければならないことになる。

【００４３】制御点Ｐの座標位置（ｘ，ｙ）を、前記の
領域Ｄが図９に示される位置となる座標系に基づいて与
えることができると、マニピュレータ９はその右側に存
在する装置位置へ移動するために大回りをする必要がな
い。即ち、図９に示されるように領域Ｄを位置させる座
標系により制御点Ｐの座標位置を与えると、ワーク１１
ａ、１１ｂについては左回転により、ワーク１１ｃ、１
１ｄについては右回転により装置位置５へ移動させるこ
とができるので、マニピュレータ９は最短経路を回転し
てワーク１１ａ〜１１ｄを移動することができる。

【００４４】図６（ｂ）は、前記の領域Ｄが図９に示さ
れる位置となるよう設定される座標系Ｘ_R −Ｙ_R におけ
るロボットおよび装置位置５等の座標位置の関係を表し
ており、図６（ｃ）は、前記座標系Ｘ_R −Ｙ_R における
関節センサ１３の取付位置の角度ψ_R を表すものであ
る。この座標系Ｘ_R −Ｙ_R は、前記のロボットの進行方
向ＡとＸ軸が一致する座標系Ｘ−Ｙを基準として−９０
度回転した位置にある。

【００４５】なお、この制御点Ｐの座標位置を変更する
ための座標系の位置決めについては、前記の動作制限領
域Ｄが装置位置５の他方側となるように、装置位置５の
位置に応じて各別に決められることになる。

【００４６】ここで、動作制限領域Ｄを装置位置５の他
方側に設定するための領域位置変更手段の具体的な実行
の手順と、その設定の後に制御点Ｐの座標位置に基づい
てマニピュレータ９を回転動作させる制御の手順を以下
に説明する。まず、領域位置変更手段の構成例（ｉ）に
基づく制御手順を、図７のフローチャートに沿って説明
する。領域位置変更手段の構成例（ｉ）は、制御点Ｐの
座標位置（ｘ_R ，ｙ_R ）、センサ取付位置ψ_R 等が動作
プログラムに設定される場合である。図７に示すフロー
チャートは、図６に示したような移動ロボット１の走行
方向（矢印Ａ）の右側に装置位置５が存在する場合の例
に対応しており、前記領域Ｄを、装置位置５の方向Ａに
対する他方側である左側に位置させる場合である。

【００４７】記憶部２４に備わる動作プログラム群のう
ち、記憶領域２４ａに格納されている座標系Ｘ_R −Ｙ
_R における制御点Ｐの座標位置（ｘ_R ，ｙ_R ）、および
センサ取付位置ψ_R が記述される動作プログラムに基づ
いて、マニピュレータ９を動作させる。演算部２１は、
制御点Ｐの座標位置（ｘ_R ，ｙ_R ）、およびセンサ取付
位置ψ_R を読み込む（Ｓ１１）。

【００４８】前記の（１）ないし（４）の関係に基づ
き、制御点Ｐの座標位置に対応する角度位置θ_R を演算
する（Ｓ１２）。この場合に、マニピュレータ９が目的
の座標位置Ｐまで回転するために関節センサが出力すべ
き値は、前記の（５）、（６）の関係より、 Ｃ_R ＝（θ_R −ψ_R ）／Ｂ ・・・（７） である（Ｓ１３）。なお、パラメータＢは、この演算を
行うにあたり記憶領域２４ｂより読み込まれる。

【００４９】マニピュレータ９が目的の位置まで回転し
たことの確認は、関節センサの実際の出力Ｃ０を演算装
置に読み込み（Ｓ１４）、上記Ｃ_R と一致するか否か比
較することにより行う（Ｓ１６、ＹＥＳ）。Ｃ０＝Ｃ_R
であれば、制御装置８はマニピュレータの制御を終了す
る（Ｓ１７）。

【００５０】Ｃ０＜Ｃ_R であれば（Ｓ１６、ＮＯ）、Ｃ
０＝Ｃ_R となるまでマニピュレータを回転させ（Ｓ１
５）、Ｃ０＝Ｃ_R が成立すると、制御装置８はマニピュ
レータの制御を終了する（Ｓ１７）。

【００５１】また、装置位置５が進行方向の左側に存在
する場合には、前記のθ＝１８０°に対応する領域Ｄ
が、ロボット１の進行方向Ａの他方側である右側となる
よう設定されるＸ_L −Ｙ_L 座標系の下に、マニピュレー
タ９の動作が制御される。即ち、記憶領域２４ａに備
わる動作プログラムに基づいて、Ｘ_L −Ｙ_L 座標系の下
に表される制御点Ｐの座標位置（ｘ_L ，ｙ_L ）、および
センサ取付位置ψ_L が演算部２１に読み込まれ、マニピ
ュレータ９の動作の制御が行われる。この動作制御の具
体的な手順の内容については、前記のＳ１１〜Ｓ１７と
同じである。

【００５２】さらに、装置位置５が進行方向に対して左
側でなく、右側でもない位置にある場合には、その装置
位置に対応して前記の領域Ｄを装置位置の他方側に設定
しうるＸ_F −Ｙ_F 座標系の下にマニピュレータ９の動作
が制御される。この場合には、Ｘ_F −Ｙ_F 座標系の下に
表される制御点Ｐの座標位置（ｘ_F ，ｙ_F ）、およびセ
ンサ取付け位置ψ_F が演算部２１に読み込まれ、マニピ
ュレータ９の動作が制御される。なお、この場合のマニ
ピュレータ９の制御は、記憶領域２４ａ、またはそれ
以降の記憶領域に格納される動作プログラムによる。

【００５３】次に、領域位置変更手段の構成例（ｉｉ）
に基づく制御手順について説明する。この場合には、装
置位置５が、ロボット１の進行方向に対して、どの位置
に存在するかを表す複数のパラメータが予め設けられ、
このパラメータに応じて前記の領域Ｄが異なる位置に設
定される。

【００５４】例えば、記憶領域２４ａに格納される動
作プログラムは、装置位置５が右側に存在する場合に対
応しており、前記の領域Ｄを左側に設定する。記憶領域
２４ａに格納される動作プログラムはパラメータを
選択し、記憶領域２４ｂに格納される動作パラメータ
が読み込まれる。記憶領域２４ｂには、動作パラメー
タとして制御点Ｐの座標位置（ｘ_R ，ｙ_R ）、センサ取
付位置ψ_R が格納されている。これらの動作パラメータ
が演算部２１に読み込まれ、領域Ｄを回避してマニピュ
レータ９を回転動作させるための制御が行われる。マニ
ピュレータ９を回転動作させるためのこれ以外の手順、
即ち、制御点Ｐの座標位置に対応する回転角（θ_R ）を
演算し、また、関節センサ１３の出力値との比較演算等
を行う手順については、前記で説明した図７に示される
Ｓ１２〜Ｓ１７の手順と同じである。

【００５５】なお、装置位置５がロボット１の進行方向
の左側に存在する場合や、それ以外の位置に存在する場
合については、これらの位置に対応する動作プログラム
がパラメータ等を選択し、各々に記憶領域２４ｂ
、領域２４ｂ等に格納される動作パラメータが読み
込まれる。

【００５６】次に、切り換え手段について説明する。切
換手段は、前記の動作制限領域Ｄを他の位置へ順次に変
更する手順を実行するものであるが、具体的には、上述
した領域位置変更手段に対する設定を切り換えることを
行う。

【００５７】切換手段は、その手順がホストコンピュー
ター７のここには図示しない記憶装置にプログラムの一
部として格納されている。当該手段の実行は、ホストコ
ンピューター７に備えられたテンキーの操作を、該コン
ピュータ７の表示画面で確認することにより行う。切換
手段の実行により変更された領域の設定は、制御装置８
の交信部２３を介して、上記領域位置変更手段に設定さ
れる。

【００５８】切換手段の実行の一例を、図１０および図
１１に基づいて説明する。ホストコンピューター７の表
示画面には、作業台１８に備わる装置位置５がロボット
１の走行方向の右に存在するか左に存在するかを確認す
る問い合わせが表示され、右または左を入力する（Ｓ２
０）。テンキーの操作により装置位置が右であると入力
されると、動作制限領域Ｄは走行方向の左側に設定され
る（Ｓ２１）。次に、装置位置が左であると入力される
と、領域Ｄは右側に設定され（Ｓ２２、Ｓ２３）、領域
Ｄの設定が左側から右側に切り換えられる。上記の領域
Ｄを左側に設定し、次に、領域Ｄの設定を右側に切り換
えることは、ホストコンピュータ７の指令によって制御
装置８に設定される（Ｓ２４）。

【００５９】この切り換え手段の実行に伴う前記の制御
装置８に対する設定により、前記で説明した領域位置変
更手段が、領域Ｄをロボット１の走行方向の左側または
右側に設定する。この制御装置８に対する設定によっ
て、領域位置変更手段の具体的な順次の切り換えを、前
記で説明した領域位置変更手段の構成例（ｉ）を例に上
げて以下に説明する。マニピュレータ９がワークを移載
しようとする最初の装置位置５が右側に存在すれば、記
憶領域２４ａに備わる動作プログラムの実行によ
り、領域Ｄが左側に設定される。次に、ワークを移載し
ようとする装置位置５が左側に存在すれば、領域Ｄを右
側に設定することが必要となる。ここで切換手段の実行
によって、実行するべき動作プログラムを記憶領域２４
ａに備わる動作プログラムに変更することができ
る。この動作プログラムが実行されれば、領域Ｄを右
側に設定することができる。即ち、領域Ｄを先に設定さ
れた左側から右側に切り換えることができる。

【００６０】図１１は、前記の切り換え手段の実行によ
り、当初左側に設定した領域Ｄを右側に変更する状態を
示している。図１１（ａ）では、移動ロボット１の走行
方向（矢印Ａ）の右側に装置位置５が存在し、装置位置
５の反対側に領域Ｄを位置させている。図１１（ｂ）
は、移動ロボット１の走行方向（矢印Ａ）の左側に装置
位置５が存在し、切り換え手段の実行により領域Ｄを装
置位置５の反対側に切り換えた状態を示している。

【００６１】なお、ここではマニピュレータの回転動作
についての説明を、マニピュレータの一関節のみを取り
出して行ったが、本発明にかかる領域位置の変更につい
て、回転動作を行う個々の関節に適用することが可能で
ある。即ち、制御点Ｐ（ｘ，ｙ）を個々の関節について
与えると、前記の（１）式ないし（４）式に示す関係は
成立するので、個々の関節において領域位置の変更を実
行することが可能である。また、ホストコンピューター
７には、本例に係る移動ロボットの製造ラインにおける
全ての工程を統括するための手順を記述したプログラム
も格納されており、既に説明した制御装置８によるマニ
ピュレータ９の回転動作の制御についても直接、間接に
ホストコンピューター７の指令に基づいて行われれる。

【００６２】本実施例に係る移動ロボットが、製造ライ
ンにおいてパーツを装置位置へと搬送する工程を図１
２、図１３により説明する。図１２は、移動ロボットが
ＨＰより走行を開始し、パーツの搬送作業を終了してＨ
Ｐに帰還するまでの製造ラインの全体概要を示す。図１
３は、移動ロボットの全体的な制御に関するフローチャ
ートである。

【００６３】ホストコンピューター７は、移動ロボット
１の全ての作業を統括する。移動ロボット１は、搬送作
業のーサイクル毎に作業を開始する前には常にホームポ
ジション（ＨＰ）に位置する。この位置からパーツが並
べられているパーツ棚１７へと走行し（Ｓ１）、パーツ
群の中から必要なパーツを選別した後、該ロボットのマ
ニピュレーター９がワークとして把持し、パーツ棚１７
より取り出して、該ロボットの設置部１０にワーク１１
を載せる（Ｓ２）。マニピュレーター９がパーツ棚１７
中から取り出すべきパーツの存在位置、該ロボットの設
置部１０においてワーク１１が載せられる位置は、ホス
トコンピューター７の指令に基づいて決められる。次
に、ホストコンピューター７の指令に基づいて、移動ロ
ボット１は、最初の作業台１８へと走行し（Ｓ３）、マ
ニピュレーター９は設置部１０に載っているワーク１１
を作業台１８の装置位置へ移動する。設置部１０に載っ
ているワーク１１を装置位置５へ移動するためのマニピ
ュレーター９の回転動作の制御は、ホストコンピュータ
ー７の指令に基づき、移動ロボット１に取り付けられて
いる制御装置８による（Ｓ４、Ｓ５）。制御装置８が備
えるマニピュレーター９の回転動作を制御するための手
段については、既に説明したとおりである。

【００６４】作業台１８での作業が終了すると（Ｓ
６）、移動ロボット１は次の作業先である作業台１９へ
走行し（Ｓ７）、制御装置８がマニピュレーター９の回
転動作を制御することにより上述のようにワークの移動
を行う（Ｓ８）。移動ロボット１は、これらの動作を上
記指令に基づく最後の作業台での作業が終了するまで
（Ｓ９）繰り返す。最後の作業台での作業が終了する
と、移動ロボットはＨＰに帰還する（Ｓ１０）。

【００６５】

【発明の効果】請求項１記載の移動ロボットは、ワーク
を置かれる設置部を有して走行自在な台車手段と、上記
台車手段に取り付けられ上記設置部に置かれた前記ワー
クを把持して所定位置の装置部へと回転動作によって移
動させるマニピュレータ手段と、上記回転動作時の回転
角の一部に存在する動作制限領域を移動しようとするワ
ークの位置と装置部の位置を結ぶ経路に応じて変更し上
記マニピュレータ手段を回転動作させる制御手段によっ
て構成される。

【００６６】これにより、上記台車手段の設置部に置か
れたワークを該マニピュレータ手段が把持して装置部へ
回転動作により移動させるにあたり、上記設置部のワー
ク位置と装置部の位置を結ぶ経路であって上記マニピュ
レータ手段を回転動作させようとする経路の一部に動作
が制限される領域が存在しても、上記領域位置変更手段
が該動作制限領域を他の領域へと変更するので、上記マ
ニピュレータ手段を所定の経路により回転動作させるこ
とができ、前記動作制限領域の存在にも関わらず、上記
設置部のワーク位置と装置部の位置に応じて上記マニピ
ュレータ手段は最適経路によりワークを搬送することが
できるという効果を奏する。また、この効果から、設置
部の任意の位置にあるワークを装置部へ移動させる必要
から生じたマニピュレータ手段の取り付け位置について
の制限を受けないという効果をも奏する。例として、移
動しようとするワークの位置と装置部の位置の関係か
ら、上記マニピュレータ手段が回転する経路のうち最短
のものの途中に上記動作制限領域が存在しても、マニピ
ュレータは最短の経路でワークを移動することができる
という効果を奏する。

【００６７】請求項２記載の移動ロボットは、請求項１
記載のロボットの領域位置変更手段が、上記動作制限領
域を上記マニピュレータ手段が回転動作を行う前に装置
部の他方側に設定する構成である。

【００６８】これにより、請求項１の効果が具体的なも
のとなる。即ち、該動作制限領域を上記装置部の他方側
に設定し、上記装置部の側にはマニピュレータ手段の回
転動作が制限される領域が存在しないようにするので、
上記マニピュレータ手段は所定の最短経路でワークを上
記設置部のワーク位置から装置位置へと移動することが
できるという効果を奏する。

【００６９】請求項３記載の移動ロボットは、請求項１
記載のロボットのマニピュレータ手段が上記台車手段の
上記設置部の中央に取り付けられており、上記ワークが
上記設置部の周囲に置かれている構成である。

【００７０】これにより、請求項１の効果に加えて上記
台車手段の設置部に置かれたワークを、該マニピュレー
タ手段が装置部へ移動させるにあたり、ワークの位置に
関わらずマニピュレータのアームの長さを短くすること
ができることにより、小さな定格の駆動モータであって
もマニピュレータを高速で作動させることが可能である
と共に、搬送物の移載を短時間で完了することができる
ので製造ラインの生産性を高め、移動ロボットの小型化
およびコストダウンが可能になるという効果を奏する。

【００７１】請求項４記載の移動ロボットは、請求項３
記載の移動ロボットの上記領域位置変更手段は、上記装
置部が上記台車手段の走行方向に向かって右側にある場
合には動作制限領域を上記走行方向の左側に位置させ、
上記装置部が上記台車手段の走行方向に向かって左側に
ある場合には、動作制限領域を上記走行方向の右側に位
置させる構成である。

【００７２】これにより、請求項３記載の効果がより具
体的となる。即ち、上記設置部の中央に取り付けられた
マニピュレータ手段がワークを搬送しようとする装置部
の位置が上記台車手段の走行方向に向かって左側である
か右側であるかに応じて、上記走行方向に対して装置部
の反対側に動作制限領域が位置するため、マニピュレー
タ手段は短いアームで最短の経路により上記台車手段に
載せられているワークを上記装置部へ搬送できるという
効果がある。

【００７３】請求項５記載の移動ロボットは、請求項３
記載のロボットの上記領域位置変更手段は、上記動作制
限領域を上記台車手段の走行方向に向かって右側又は左
側に切り換える切換手段を設けられた構成である。

【００７４】これにより、請求項３記載の効果に加えて
マニピュレータ手段がワークを搬送しようとする装置部
の位置が上記台車手段の走行方向に向かって左側に存在
する場合には、上記領域位置変更手段は上記動作制限領
域を右側に位置させ、上記装置部の位置が上記台車手段
の走行方向に向かって右側に存在する場合には、上記領
域位置変更手段は上記動作制限領域を左側に位置させ、
上記装置部の位置に応じて上記領域位置変更手段は上記
動作制限領域を自動又は手動によって自在に切り換える
ことができるという効果を奏する。

【００７５】請求項６記載の発明は、移動ロボットの制
御を、ワークが周囲に配置されるように走行台車に取付
けられたマニピュレータが回転角の一部に動作制限領域
を有しながら回転動作により上記ワークを装置部に移動
しようとする場合に、移動しようとするワークの位置と
装置部の位置を結ぶ経路に応じて上記動作制限領域を変
更した後、マニピュレータを回転動作させる工程を含む
方法で行う構成である。

【００７６】これにより、マニピュレータが回転角の一
部に動作制限領域を有しながら回転動作により上記ワー
クを装置部に移動しようとする場合に、移動しようとす
るワークの位置と装置部の位置を結ぶ経路に応じて上記
動作制限領域を変更できるため、ワークを装置部へ移動
する上で動作の制限を受けないという効果を奏する。例
として、移動しようとするワークの位置と装置部の位置
の関係から、上記マニピュレータ手段が回転する経路の
うち最短のものの途中に上記動作制限領域が存在して
も、マニピュレータは最短の経路でワークを移動するこ
とができるという効果を奏する。

【００７７】請求項７記載の発明は、請求項７記載の移
動ロボットの制御を上記動作制限領域を装置部の他方側
に設定した後に上記マニピュレータを回転動作させるこ
とにより行うという構成である。

【００７８】これにより、請求項７記載の効果が確実と
なり、動作制限領域が存在しても、該動作制限領域を上
記マニピュレータを回転動作させようとする経路から装
置部の他方側へ変更・設定を行った後に上記マニピュレ
ータを回転動作させることができるため、上記動作制限
を受けることなくワークを上記設置部から上記装置部へ
移動することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる移動ロボットの側面図である。

【図２】本発明にかかる移動ロボットの上面図である。

【図３】ロボットの制御ブロックを示す図である。

【図４】ロボットの制御装置の構成を示す図である。

【図５】マニピュレータの模式図および回転角と座標系
の関係を示す図である。

【図６】領域位置変更を行うための座標位置等を変換す
る状態を示す図である。

【図７】制御装置８の制御ルーチンを示す図である。

【図８】動作制限領域の存在位置を示す図である。

【図９】動作制限領域を変更した後のマニピュレータの
動作を示す図である。

【図１０】切換手段のルーチンを示す図である。

【図１１】動作制限領域が切換られた状態を示す図であ
る。

【図１２】移動ロボットが作業を行う製造ラインの全体
概要を示す図である。

【図１３】移動ロボットの制御ルーチンを示す図であ
る。

【図１４】従来の移動ロボットのマニピュレータの動作
を示す図である。

【符号の説明】

１ 移動ロボット ５ 装置位置 ７ ホストコンピュータ ８ 制御装置 ９ マニピュレータ １０ 設置部 １１ ワーク １２ ハンド １３ 関節センサ １４ アクチュエータ １５ 動力伝達機構 １６ 走行台車 １７ パーツ棚 １８ 作業台 ２１ 演算部 ２２ 入出力部 ２３ 交信部 ２４ 記憶部 １０１ 第一関節 １０２ 第二関節 １０３ 第三関節 １０４ アーム １０５ アーム １０６ 第四関節 １０７ アーム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークが置かれる設置部を有して走行自
   在な台車手段と、 上記台車手段に取り付けられ、上記設置部に置かれた前
   記ワークを把持して所定の装置位置へと回転動作によっ
   て移動させるマニピュレータ手段と、 上記回転動作時の回転角の一部に動作制限領域を有し、
   該動作制限領域を回避しながら上記マニピュレータ手段
   を回転動作させる制御手段とを備えており、 上記制御手段は、移動しようとするワークの位置と装置
   位置を結ぶ経路に応じて上記動作制限領域を変更する領
   域位置変更手段を有していることを特徴とする移動ロボ
   ット。
2. 【請求項２】 請求項１記載の領域位置変更手段が、上
   記マニピュレータ手段の回転動作前に装置位置の他方側
   に上記動作制限領域を設定するものである請求項１記載
   の移動ロボット。
3. 【請求項３】 上記マニピュレータ手段は上記台車手段
   の上記設置部の中央に取り付けられ、上記ワークは上記
   設置部の周囲に置かれている請求項１記載の移動ロボッ
   ト。
4. 【請求項４】 上記台車手段の走行方向に向かって右側
   に上記装置位置がある場合には、上記領域位置変更手段
   は上記走行方向の左側に動作制限領域を位置させ、上記
   台車手段の走行方向に向かって左側に上記装置位置があ
   る場合には、上記領域位置変更手段は上記走行方向の右
   側に動作制限領域を位置させる請求項３記載の移動ロボ
   ット。
5. 【請求項５】 上記領域位置変更手段の上記動作制限領
   域を、上記台車手段の走行方向に向かって右側又は左側
   に切り換える切換手段が設けられた請求項３記載の移動
   ロボット。
6. 【請求項６】 ワークが周囲に配置されるようにマニピ
   ュレータを走行台車に取付け、回転角の一部に動作制限
   領域を有した上記マニピュレータの回転動作により上記
   ワークを装置位置に移動させる移動ロボットの制御方法
   であって、 移動しようとするワークの位置と装置位置を結ぶ経路に
   応じて上記動作制限領域を変更した後、マニピュレータ
   手段を回転動作させる工程を含むことを特徴とする移動
   ロボットの制御方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の移動ロボットの制御方法
   であって、 装置位置の他方側に上記動作制限領域を設定した後、上
   記マニピュレータを回転動作させることを特徴とする移
   動ロボットの制御方法。