荷搬送ロボット
【目的】荷物を安定して支持することができる荷搬送ロボットの提供。
【解決手段】荷搬送ロボットの本体１６には、左右一対のアーム１７を設けるとともに荷物の下面を支持するための台座部２５を突出するように設けた。アーム１７は本体１６に対し、２つの回転軸にて回転可能な肩１８と、肩１８に対し１つの回転軸にて回転可能な中腕２０と、中腕２０に対し１つの回転軸にて回転可能な前腕２１とを有している。また前腕２１の先端には荷を当接支持する手先部３０を設けた。アーム１７は肩１８、上腕１９、中腕２０、前腕２１を介して手先部３０を変位させて荷物を本体１６に引寄せるように移動させるとともに、台座部２５の上面を荷物の下面に位置させる。荷搬送ロボットは、手先部３０にて荷物を当接支持するとともに、台座部２５にて荷物の下面を支持するため、荷物を安定して支持することができる。
【解決手段】荷搬送ロボットの本体１６には、左右一対のアーム１７を設けるとともに荷物の下面を支持するための台座部２５を突出するように設けた。アーム１７は本体１６に対し、２つの回転軸にて回転可能な肩１８と、肩１８に対し１つの回転軸にて回転可能な中腕２０と、中腕２０に対し１つの回転軸にて回転可能な前腕２１とを有している。また前腕２１の先端には荷を当接支持する手先部３０を設けた。アーム１７は肩１８、上腕１９、中腕２０、前腕２１を介して手先部３０を変位させて荷物を本体１６に引寄せるように移動させるとともに、台座部２５の上面を荷物の下面に位置させる。荷搬送ロボットは、手先部３０にて荷物を当接支持するとともに、台座部２５にて荷物の下面を支持するため、荷物を安定して支持することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、荷搬送ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
荷物の搬送においては搬送対象となる荷物の寸法や重量、また搬送用途に合わせて搬送機器や搬送形態が選定されており、搬送頻度が少ない場合や荷物が小さい場合には人による搬送作業が行われている。人による搬送作業では人にかかる負担を回避すること、さらに搬送効率を向上させることを目的とし、特許文献１のように人による搬送作業を代行するロボットが開発されている。
【０００３】
特許文献１には、物体を持上げて搬送する腕部を複数備えた搬送ロボットにおいて、物体の重さに応じて物体の持ち方を変更することが開示されている。物体を持上げる際に、フック付の腕部を用いるか、滑り止め付の把持手段を備えた腕部を用いるかを適宜選択するとともに、物体が重い場合や大きい場合には、腕部と胴体部に当接させて保持して搬送している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の搬送ロボットは、物体の把手をフックにて把持したり、腕部と胴体部にて抱き抱えて物体を持上げて搬送しているので、物体を安定して搬送するために搬送速度の調整などが必要であった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、荷物を安定して支持できる荷搬送ロボットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、荷物を搬送する荷搬送ロボットにおいて、 荷搬送ロボットの本体部と、本体部の少なくとも両側に設けられた複数のアームと、アームに突出して設けられた荷支持部と、本体部の側面に突出して設けられた台座部とを備え、アームは、一以上の回転軸を有して、アームを本体部に対し複数の自由度で動作可能であり、荷支持部は、台座部が設けられた本体部の側面よりも本体部の台座部が突出している側にアームにより変位可能であり、台座部は、荷物の下面を当接支持し、荷支持部は荷物を当接支持することを特徴とする。
【０００８】
これにより、荷物を荷支持部により支持するとともに、荷物の下面を台座部により支持することで荷物を安定して支持することができる。
【０００９】
また、本発明において、台座部は荷物に対して昇降可能に設けられ、荷搬送ロボットはさらに、荷物の下面高さを測定するセンサと、センサにより測定された荷物の下面高さに基づき下面高さと同じかそれより低い位置に台座部を昇降させる制御手段とを有しても良い。これにより、本体部および台座部を荷物の下面高さに合わせて昇降可能とするので、台座部により荷物の下面を確実に支持することができる。
【００１０】
さらに、本発明の荷搬送ロボットの制御手段は、荷支持部が荷物の側面を当接支持するようアームを動作させても良い。また、制御手段は、荷支持部が荷物の下面を当接支持するようアームを動作させても良い。さらに、アームはアームの長手方向に対して伸縮する伸縮部を有し、アームは、回転軸による本体部に対する回転可能な回転と、アームの長手方向に対する伸縮により複数の自由度で動作可能としても良い。また、荷搬送ロボットはさらに、油圧駆動源と、油圧駆動源からの油圧を制御する油圧コントロールバルブを有し、前記台座部は油圧を駆動源として、油圧コントロールバルブの切換えにより台座部を昇降駆動しても良い。また、荷搬送ロボットのアームは、本体部に左右対称に設けても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、荷物を安定して支持できる搬送ロボットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る荷搬送ロボットの概要を示す斜視図である。
【図２】図１の荷搬送ロボットと荷物Ｗとを示す側面図である。
【図３】台座部の昇降駆動に係る油圧回路図である。
【図４】図２においてエリアセンサ２６による測定の概要を示す側面図である。
【図５】エリアセンサ２６による測定のフローチャートである。
【図６】エリアセンサ２６による測定値を示すグラフである。
【図７】図６の測定値を変換したグラフである。
【図８】荷搬送ロボットによる荷役作業を示す側面図である。
【図９】荷搬送ロボットによる荷役作業を示す側面図である。
【図１０】荷搬送ロボットによる荷役作業を示す平面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る荷搬送ロボットによる荷役作業を示す平面図である。
【図１２】図１１（ｂ）の状態における側面図である。
【図１３】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す側面図である。
【図１４】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す側面図である。
【図１５】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す側面図である。
【図１６】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す斜視図である。
【図１７】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る荷搬送ロボットについて図１、図２に基づいて説明する。
荷搬送ロボットは、車両部としての車体１０の下面に設けられた複数の車輪１１により走行可能となっており、車体１０の後部の中には図示しない走行モータや制御手段としてのコントローラ１２が備えられている。コントローラ１２は、車体１０の走行を制御するため走行モータを駆動するとともに荷搬送ロボット全体の制御を行うものである。車体１０の前方には、荷役を行うための荷役部１５がその下端を軸に前後に傾動可能に支持されている。荷役部１５は、車体１０の前部から上方へ延設された本体１６（本体部）と本体１６に設けられた一対のアーム１７からなる。
【００１４】
本体１６の後面には上下方向にマスト１６Ａが設けられており、マスト１６Ａに沿って本体１６およびアーム１７が昇降可能となっている。マスト１６Ａの後面には、車体１０の後部上方から斜め前方に延びた油圧シリンダ１４のシリンダロッドが接続されており、油圧シリンダ１４の伸縮にともないマスト１６Ａおよび本体１６が傾動する。また、本体１６はマスト１６Ａに沿って昇降可能に設けられているが、マスト１６Ａにも図示しない油圧シリンダが設けられており本体１６を昇降する構成となっている。
【００１５】
本体１６の一つの側面である前面には、その下方において車体１０の前方に向かい水平に突出する台座部２５が設けられており、アーム１７により搬送する荷物Ｗを抱える際に台座部２５にて荷物Ｗの下面を支持することができる。台座部２５の上面は平坦面となっており、例えば１０ｃｍ×２０ｃｍの矩形となっている。台座部２５は本体１６より前方に向かい次第に厚さを薄くしているが、搬送する荷物Ｗを支持する強度が有れば良く、この形状に限定されるものではない。
【００１６】
台座部２５は本体１６の前面を下方から中央付近まで油圧駆動により昇降可能となっており、図３に示すように油圧シリンダ２４の伸縮により昇降される。油圧シリンダ２４には油圧回路に設けられた油圧コントロールバルブ２２を連通位置もしくは遮断位置に切換えることにより油圧ポンプ２３から油が送られる。油圧コントロールバルブ２２はコントローラ１２に接続されており、コントローラ１２からの信号で切換えられて油圧シリンダ２４の伸縮、つまり台座部２５の昇降を制御している。
【００１７】
図１および図２に示すように、本実施形態では、本体１６の前面上端の中央に１つのレーザレンジファインダをエリアセンサ２６として設けている。エリアセンサ２６は、本体１６の前方の下方から水平方向まで、さらに左右方向に所定範囲内をレーザにより検査することができる。エリアセンサ２６により車体１０の前方に位置する荷物Ｗまでの距離や荷物Ｗの横幅などを検出できる。
【００１８】
本体１６は中央から上方にかけて左右に幅が広がっており、本体１６の両側の側面である左右両端部には、一対のアーム１７が接続されている。夫々のアーム１７は、肩１８、上腕１９、中腕２０、前腕２１からなり、肩１８は、本体１６に接続されるとともに、本体１６に対し２つの回転軸を備えている。肩１８は、本体１６の左右に垂直な方向に延びる軸を回転軸として、アーム１７を左右に開閉させる回転運動とともに、本体１６の左右方向に延びる軸を回転軸としてアーム１７を前後へ回転運動させることができる。上腕１９は肩１８に固定されており、肩１８とともに回転運動可能である。
【００１９】
中腕２０は、上腕１９に接続されており、上腕１９の長手方向に延びる軸を回転軸として回転運動を行う。中腕２０の先端には、中腕２０の回転軸に垂直な方向に延びる回転軸が設けられ、前腕２１が回転運動可能に接続されている。アーム１７（前腕２１）の先端には、荷支持部として円柱状の手先部３０が左右のアーム１７が対向する内側に向けて突出し設けてある。なお、一対のアーム１７は左右対称で夫々同じ構造のアームを対向し配置されているものであり、本実施形態においては一対のアーム１７は同期して動作するように制御されている。また、アーム１７は、前腕２１を車体１０の前方に向けて配置されており、台座部２５と同じ方向に突出した状態である。
【００２０】
本実施形態のアーム１７は、肩１８の２つの回転軸による回転運動、中腕２０の１つの回転軸による回転運動、中腕２０の先端における回転軸による回転運動により複数の自由度で動作可能であり、アーム１７の先端に設けられた手先部３０は、アーム１７の各動作により任意の位置に変位可能である。本実施形態では、手先部３０は台座部２５が突出した本体１６の前面より前側へ変位可能にアーム１７の動作範囲が設定されている。またアーム１７の各動作は、コントローラ１２により運動量が制御されるものである。なお、本実施形態において、アーム１７の回転運動は、油圧装置により駆動されるものである。
【００２１】
次に荷搬送ロボットによる荷役作業について説明する。
荷搬送ロボットにて荷役を行う場合、搬送指示がコントローラ１２に入力され、対象の荷物Ｗが置かれた台Ｒの位置へと荷搬送ロボットが走行していく。図２に示すように、予め規定された台Ｒの前の停車位置に荷搬送ロボットが到着すると、エリアセンサ２６にて台Ｒの高さを測定するとともに、荷物Ｗの手前側、つまり荷搬送ロボットに最も近い側面である基端面Ｗ１について測定を行う。エリアセンサ２６により荷物Ｗの高さ、荷物Ｗの幅、荷物Ｗまでの距離を測定し、測定結果はコントローラ１２へ送られる。
【００２２】
ここで、エリアセンサ２６による測定について詳細を説明する。
図４は、台Ｒに荷物Ｗが載せられた状態をエリアセンサ２６にて検査する概要を示したものであり、図５はエリアセンサ２６による測定のフローを示している。荷搬送ロボットにより測定が開始されると、図５のステップ１（Ｓ１）にて最初にエリアセンサ２６を図４に示すように本体１６から荷物Ｗに向かい上下に揺動させる。このとき、床面から台Ｒの高さ（荷物Ｗの下面高さ）をｈ、荷物Ｗ高さをＨ、エリアセンサ２６から台Ｒの基端面までの水平距離をＤ１、エリアセンサ２６から荷物Ｗの基端面Ｗ１までの水平距離をＤ２とし、さらにエリアセンサ２６の鉛直方向からの回転角をθ、エリアセンサ２６の測定対象物までの距離をｄとする。そして図６に示すようにエリアセンサ２６の回転角θに対する距離ｄの値を得る。図６では、横軸を回転角θ、縦軸を距離ｄとしている。
【００２３】
図６の測定結果から、次はステップ２（Ｓ２）において取得データを直行座標系に変換する。エリアセンサ２６により得られた回転角θに対する距離ｄの値は図７に示すよう直行座標系に変換が行われ、検出対象物の水平距離Ｘを横軸、鉛直距離Ｙを縦軸として表される。次にステップ３（Ｓ３）として座標変換後のグラフから台Ｒと荷物Ｗの距離および高さを抽出する。グラフにおいて、台Ｒや荷物Ｗが存在するとエリアセンサ２６による検出値が大きく変化するため、図７に示すように横軸の水平距離には台Ｒの距離Ｄ１および荷物Ｗの基端面Ｗ１までの距離Ｄ２が順に現れ、縦軸に、台Ｒの高さであるｈおよび荷物Ｗの上面高さＨを抽出できる。
【００２４】
ここでは、エリアセンサ２６による台Ｒおよび荷物Ｗの高さ測定について詳細を説明したが、エリアセンサ２６を荷物Ｗの高さ位置に合わせて左右方向に揺動させると荷物Ｗの幅を同様の手順にて測定することができる。
【００２５】
次に、コントローラ１２は、エリアセンサ２６による測定で得た台Ｒの高さ、荷物Ｗの高さ、荷物Ｗの幅に合わせて本体１６をマスト１６Ａに沿って昇降させる。このとき、本体１６は、本体１６の前面における台座部２５が昇降可能な範囲を台Ｒの高さ位置に合わせるように昇降させる。さらに、台座部２５を台Ｒの高さと同じ高さ位置、もしくはわずかに低い高さ位置に昇降させる。図３で示す油圧回路において油圧コントロールバルブ２２を遮断位置から連通位置に切換えて油圧ポンプ２３から油圧シリンダ２４を縮める方向に油を送ることで台座部２５を上昇させ、図８に示す台Ｒより若干低い位置に台座部２５が到達したら油圧コントロールバルブ２２を遮断位置に切換える。また同時にコントローラ１２は、荷物Ｗの幅に合わせて一対のアーム１７の間隔を調整する。コントローラ１２は、アーム１７の間隔を荷物Ｗの側面位置にアーム１７が夫々位置するとともに、アーム１７に設けられた手先部３０が荷物Ｗの左右側面に若干の距離を置いて対向する位置に調整する。
【００２６】
台座部２５およびアーム１７の位置が整うと、次にコントローラ１２はアーム１７を荷物Ｗの基端面Ｗ１の反対側の側面である遠端面Ｗ２に向かって伸長させる。そして図８および図１０（ａ）に示すように前腕２１の先端に設けた手先部３０が遠端面Ｗ２を越えたら、アーム１７の伸長を停止し、次に手先部３０が遠端面Ｗ２に当接するように一対のアーム１７の間隔を狭める。そして、手先部３０を荷物Ｗの遠端面Ｗ２に当接させつつアーム１７を本体１６側へ縮め（屈曲させ）、図９および図１０（ｂ）に示すように荷物Ｗを本体１６側へ引寄せるように移動させる。なお、手先部３０は図９に示すように遠端面Ｗ２の上下方向において、やや上よりの位置に当接させておくのが良い。
【００２７】
荷物Ｗを引寄せるときは、図９に示すように基端面Ｗ１と本体１６にはわずかに隙間が残る位置まで引寄せれば良い。荷物Ｗを引寄せると台座部２５の上面は、荷物Ｗの基端面Ｗ１側の下面の一部に対向する状態となる。そして図９の状態から本体１６（台座部２５）を上方に上昇させると、手先部３０で荷物Ｗが本体１６から離れる方向へ傾倒しないように遠端面Ｗ２を支持しつつ、台座部２５が荷物Ｗの下面を支持することで荷物Ｗを三点で支持して持上げることができる。荷搬送ロボットは停止していた荷役位置から後退し、搬送指示の搬送先まで荷物Ｗを搬送する。
【００２８】
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）荷搬送ロボットは、手先部３０にて荷物Ｗを支持するとともに、台座部２５にて荷物Ｗを下面から支持するので、荷物Ｗを安定して支持することができる。
（２）荷搬送ロボットの本体１６および台座部２５はそれぞれ昇降可能に設けられており、荷物Ｗの下面高さ（台Ｒの高さ）や荷物Ｗの上面高さに合わせて昇降するので、異なる高さの台や荷に対しても荷役作業を行うことができる。
【００２９】
（３）台座部２５は油圧により昇降駆動され、油圧コントロールバルブの切換えにより制御されるため、油圧コントロールバルブを遮断位置にするだけで台座部２５の位置を固定することができ、荷を持上げる際も電流などを流し続ける必要が無い。
（４）本実施形態のアーム１７は左右一対に設けられており、荷物Ｗの側面から荷物Ｗを抱え込むとともに、左右のアーム１７に設けられた一対の手先部３０にて荷物Ｗの遠端面Ｗ２を支持するため、安定して荷物Ｗを持上げることができる。
【００３０】
（５）本実施形態のアーム１７は、肩１８にて２つの回転軸を有するとともに、中腕２０も１つの回転軸を有し、中腕２０と前腕２１の接続部材にも１つの回転軸を有することで、複数の自由度で動作可能に設けられている。そのため、手先部３０は任意の位置に変位可能であり、荷物Ｗの遠端面Ｗ２を確実に当接できるとともに、荷物Ｗを本体１６側へ容易に引寄せることができる。
（６）荷搬送ロボットはエリアセンサ２６を備えて台Ｒの高さｈを測定できるので、台座部２５を台Ｒに合わせて昇降可能であるとともに、本実施形態では台座部２５を台Ｒの高さよりわずかに低い位置に昇降することで、荷物Ｗを引寄せても荷物Ｗが台座部２５に引っかかることが無い。
【００３１】
（７）荷物Ｗをアーム１７にて荷物Ｗの基端面Ｗ１が本体１６に隙間を残して引寄せを停止させるため、荷物Ｗを押し潰すことが無い。
（８）荷物Ｗの下面を台座部２５により支持し、アーム１７の手先部３０により荷物Ｗの遠端面Ｗ２を支持するので、アーム１７のみで荷物Ｗを持上げる場合に比べてアーム１７の出力を抑えることができる。
【００３２】
（９）アーム１７の手先部３０により荷物Ｗの側面である遠端面Ｗ２を支持するので、一対のアーム１７のみで荷物Ｗを持上げる強度を必要としないため、アーム１７を軽量で小型化できる。また、アーム１７の各回転運動を駆動するための油圧装置も大きな出力を必要とせず、小型化することができる。
（１０）荷物Ｗを引寄せる際に手先部３０を遠端面Ｗ２の上下方向やや上よりの位置に当接さたため、荷物Ｗを引寄せて本体１６を上昇させたときに、そのまま遠端面Ｗ２のやや上よりの位置を手先部３０にて安定して支持できる。また、荷物Ｗを持上げる際に、遠端面Ｗ２の上下方向に手先部３０の位置を再度調整する必要が無い。
【００３３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図１１から図１２に基づき説明する。
第２の実施形態は、第１の実施形態と同じ構造の荷搬送ロボットを用いて、荷物Ｗを支持する方法を変更したものである。
【００３４】
第２の実施形態の作用について説明する。
荷搬送ロボットにて荷役を行う場合、搬送指示がコントローラ１２に入力され、対象の荷物Ｗが置かれた台Ｒの位置へと荷搬送ロボットが走行していく。荷搬送ロボットが予め規定された台Ｒの前の停車位置に到着すると、エリアセンサ２６にて台Ｒの高さを測定するとともに、荷物Ｗの手前側、つまり荷搬送ロボットに最も近い側面である基端面Ｗ１について測定を行う。エリアセンサ２６により荷物Ｗの高さ、荷物Ｗの幅、荷物Ｗまでの距離を測定し、測定結果をコントローラ１２へと送る。
【００３５】
次に、コントローラ１２は、エリアセンサ２６による測定で得た台Ｒの高さ、荷物Ｗの高さ、荷物Ｗの幅に合わせて本体１６をマスト１６Ａに沿って昇降させる。このとき、台座部２５の上面が台Ｒの高さと同じ高さに位置されるよう本体１６を昇降させるとともに、台座部２５を台Ｒの高さからわずかに低い高さ位置に昇降させる。またコントローラ１２は、同時に荷物Ｗの幅に合わせて一対のアーム１７の間隔を調整する。コントローラ１２は、荷物Ｗの側面位置にアーム１７が夫々位置するとともに、アーム１７に設けられた手先部３０が荷物Ｗの左右端部に若干の距離を置いて対向する位置にアーム１７の間隔を調整する。
【００３６】
台座部２５およびアーム１７の位置が整うと、次にコントローラ１２はアーム１７を荷物Ｗの基端面Ｗ１の反対側の側面である遠端面Ｗ２に向かって伸長させる。そして第１実施形態の図１０（ａ）に示す状態と同様に前腕２１の先端に設けた手先部３０が遠端面Ｗ２を越えたら、アーム１７の伸長を停止し、次に手先部３０を遠端面Ｗ２に当接するようにアーム１７の間隔を狭めて調整する。そして、手先部３０にて荷物Ｗの遠端面Ｗ２を当接させつつアーム１７を本体１６側へ縮め（屈曲させ）、図１０（ｂ）と同じように、図１１（ａ）に示す位置に荷物Ｗを本体１６側へ引寄せる。荷物Ｗを引寄せて荷物Ｗの重心が台Ｒの端面を過ぎると荷物Ｗが傾き、基端面Ｗ１側の下面中央が台座部２５の上面に載りかかる。
【００３７】
荷物Ｗを本体１６に引寄せた後で、荷搬送ロボットは若干後ろに後退する。ここで、荷物Ｗの遠端面Ｗ２が台Ｒ上から落ちないようにし、台Ｒと台座部２５（本体１６）の間に隙間を確保する。そして、図１１（ｂ）および図１２に示すようにアーム１７を動かして手先部３０を台Ｒと台座部２５（本体１６）との間において荷物Ｗの下面に当接させる。このとき、手先部３０は荷物Ｗの下面の左右両端に当接しつつ荷物Ｗを支持するとともに、遠端面Ｗ２に近い位置とすると良い。これにより荷物Ｗの下面が台座部２５と一対の手先部３０の三点にて支持される。
【００３８】
次に、アーム１７および台座部２５の位置を固定して本体１６をマスト１６Ａに沿って上昇させて荷物Ｗを持上げる。荷物Ｗを持上げて車体１０を走行させることで荷物Ｗを指定の搬送先へと搬送する。
【００３９】
第２の実施形態では第１の実施形態の効果（１）から（３）、（５）から（８）に加え、次の効果を得ることができる。
（１１）左右のアーム１７の手先部３０および台座部２５にて荷物Ｗを下面で当接支持するため、荷物Ｗを安定して持上げることができる。
（１２）荷物Ｗを台Ｒ上から本体１６に引寄せた後、遠端面Ｗ２が台Ｒから落ちない位置まで荷搬送ロボットが後退させるので、台Ｒと台座部２５の間に手先部３０が入る隙間を確保することができる。
【００４０】
本発明は上記実施形態に限られるものではなく、以下に、本発明の変更例について説明する。
○荷搬送ロボットは、荷物Ｗを持上げた後に、本体１６を後傾させても良い。本体１６はマスト１６Ａに接続された油圧シリンダ１４を伸縮させることで後傾可能であり、図１３に示すように荷物Ｗを持上げて後傾させることで、台座部２５および手先部３０に加え、本体１６にて荷物Ｗを支持できる。これにより、荷物Ｗを安定して支持するとともに、安定して荷物Ｗを搬送することができる。なお、図１３では手先部３０は荷物Ｗの下面を当接支持しているが、遠端面Ｗ２を当接支持しても良い。
【００４１】
○荷搬送ロボットは、手先部３０を荷物Ｗの遠端面Ｗ２に当接させて本体１６側へ荷物Ｗを引寄せる際に、荷物Ｗを台座部２５の先端に位置するまで引寄せたとき、台座部２５を台Ｒの高さよりも高い位置に若干上昇させても良い。荷物Ｗが台座部２５の先端に位置した状態で台座部２５を上昇させることで、荷物Ｗの下面は図１４に示すように遠端面Ｗ２にて台Ｒと接触するとともに台座部２５にて当接支持される。そしてアーム１７を縮める（屈曲させる）ことで荷物Ｗを本体１６まで引寄せる。これにより荷物Ｗの下面は、台Ｒとの接触面を減らすことができ、摩擦抵抗を低減するとともに、荷物Ｗの下面の損傷を低減でき、下面に設けられた梱包用の粘着テープなどの剥がれを抑制することができる。
【００４２】
○荷搬送ロボットは、台座部２５を本体１６に対し傾動可能としても良い。図１５に示すように、台座部２５Ａを荷物Ｗの下面に合わせて前方へ傾動させることで、荷物Ｗを持上げる際に接触面を増やし台座部２５Ａが台Ｒの高さより高い位置で荷物Ｗを持上げる状態でも安定させることができる。また、荷物Ｗを台Ｒなどに置く場合に、台座部２５を水平状態から下方に傾けることで、荷物Ｗの遠端面Ｗ２を台Ｒに最初に接地させ、その後、本体１６を下降させることで、荷物Ｗを台Ｒに置く際の衝撃を抑制することができる。
○荷搬送ロボットは、複数の台座部を設けても良い。台座部２５を複数設けることで荷物Ｗの下面をより多くの位置で支持することができるとともに、より多くの面で荷物Ｗを支持することができ、荷物Ｗの持上げをさらに安定させることができる。
【００４３】
○荷搬送ロボットは、台座部を回転可能に設けても良い。図１６に示すように２つの台座部２５Ｂを本体１６の前面に回転可能に設けることで、ロール紙など環状の荷を安定して持上げることができる。環状の荷の外周面は曲面であり、曲面に合わせて２つの台座部２５Ｂを回転させることで当接支持するとともに、アーム１７の手先部３０にて抱え込むように持上げることができる。
○台座部の上面は平面に限らず曲面としても良い。
○荷搬送ロボットの台座部２５は、油圧駆動に限定されない。また、アーム１７に設けられた回転軸についても油圧駆動に限定されず、電動モータなどを用いることができる。
【００４４】
○アームは回転軸による回転運動のみにより複数の自由度に動作可能である場合に限らない。図１７に示すように、アーム５７の長手方向に伸縮する直線運動を含むことで複数の自由度で動作可能とされても良い。アーム５７は、本体５６に接続部５６Ｂを介して台座部２５が設けられた本体１６の側面側、前方に向かい突出して設けられている。アーム５７は、左右に延びる方向を軸として接続部５６Ｂに回転軸を有しており、接続部５６Ｂを中心にアーム５７を回転運動させることができる。また、アーム５７は、回転部５７Ａと回転部５７Ａに嵌め込まれた伸縮部５７Ｂを有しており、伸縮部５７Ｂを直線的に伸縮させることできる。このように、回転運動と伸縮運動により手先部６０を複数の自由度で変位させても良い。
【００４５】
○各実施形態においてレーザレンジファイダをエリアセンサ２６として用いたが、エリアセンサ２６はレーザを使用するものに限らない。例えば、接触式のセンサを用いても良い。レーザでは、使用環境により外乱を受ける場合があるが、接触式では確実に検出対象を検出することができる。
○各実施形態におけるコントローラ１２は、台座部２５とアーム１７の他、荷搬送ロボット全体を制御するものとしたが、コントローラ１２にて台座部２５を制御し、アーム１７を別のコントローラにより制御しても良い。つまり制御手段として１つの制御装置（コントローラ１２）を用いても良いし、複数の制御装置を用いても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 車体
１２ コントローラ
１４ 油圧シリンダ
１６ 本体
１７ アーム
１８ 肩
１９ 上腕
２０ 中腕
２１ 前腕
２２ 油圧コントロールバルブ
２３ 油圧ポンプ
２４ 油圧シリンダ
２５ 台座部
２６ エリアセンサ
３０ 手先部
Ｗ 荷物
【技術分野】
【０００１】
この発明は、荷搬送ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
荷物の搬送においては搬送対象となる荷物の寸法や重量、また搬送用途に合わせて搬送機器や搬送形態が選定されており、搬送頻度が少ない場合や荷物が小さい場合には人による搬送作業が行われている。人による搬送作業では人にかかる負担を回避すること、さらに搬送効率を向上させることを目的とし、特許文献１のように人による搬送作業を代行するロボットが開発されている。
【０００３】
特許文献１には、物体を持上げて搬送する腕部を複数備えた搬送ロボットにおいて、物体の重さに応じて物体の持ち方を変更することが開示されている。物体を持上げる際に、フック付の腕部を用いるか、滑り止め付の把持手段を備えた腕部を用いるかを適宜選択するとともに、物体が重い場合や大きい場合には、腕部と胴体部に当接させて保持して搬送している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の搬送ロボットは、物体の把手をフックにて把持したり、腕部と胴体部にて抱き抱えて物体を持上げて搬送しているので、物体を安定して搬送するために搬送速度の調整などが必要であった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、荷物を安定して支持できる荷搬送ロボットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、荷物を搬送する荷搬送ロボットにおいて、 荷搬送ロボットの本体部と、本体部の少なくとも両側に設けられた複数のアームと、アームに突出して設けられた荷支持部と、本体部の側面に突出して設けられた台座部とを備え、アームは、一以上の回転軸を有して、アームを本体部に対し複数の自由度で動作可能であり、荷支持部は、台座部が設けられた本体部の側面よりも本体部の台座部が突出している側にアームにより変位可能であり、台座部は、荷物の下面を当接支持し、荷支持部は荷物を当接支持することを特徴とする。
【０００８】
これにより、荷物を荷支持部により支持するとともに、荷物の下面を台座部により支持することで荷物を安定して支持することができる。
【０００９】
また、本発明において、台座部は荷物に対して昇降可能に設けられ、荷搬送ロボットはさらに、荷物の下面高さを測定するセンサと、センサにより測定された荷物の下面高さに基づき下面高さと同じかそれより低い位置に台座部を昇降させる制御手段とを有しても良い。これにより、本体部および台座部を荷物の下面高さに合わせて昇降可能とするので、台座部により荷物の下面を確実に支持することができる。
【００１０】
さらに、本発明の荷搬送ロボットの制御手段は、荷支持部が荷物の側面を当接支持するようアームを動作させても良い。また、制御手段は、荷支持部が荷物の下面を当接支持するようアームを動作させても良い。さらに、アームはアームの長手方向に対して伸縮する伸縮部を有し、アームは、回転軸による本体部に対する回転可能な回転と、アームの長手方向に対する伸縮により複数の自由度で動作可能としても良い。また、荷搬送ロボットはさらに、油圧駆動源と、油圧駆動源からの油圧を制御する油圧コントロールバルブを有し、前記台座部は油圧を駆動源として、油圧コントロールバルブの切換えにより台座部を昇降駆動しても良い。また、荷搬送ロボットのアームは、本体部に左右対称に設けても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、荷物を安定して支持できる搬送ロボットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る荷搬送ロボットの概要を示す斜視図である。
【図２】図１の荷搬送ロボットと荷物Ｗとを示す側面図である。
【図３】台座部の昇降駆動に係る油圧回路図である。
【図４】図２においてエリアセンサ２６による測定の概要を示す側面図である。
【図５】エリアセンサ２６による測定のフローチャートである。
【図６】エリアセンサ２６による測定値を示すグラフである。
【図７】図６の測定値を変換したグラフである。
【図８】荷搬送ロボットによる荷役作業を示す側面図である。
【図９】荷搬送ロボットによる荷役作業を示す側面図である。
【図１０】荷搬送ロボットによる荷役作業を示す平面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る荷搬送ロボットによる荷役作業を示す平面図である。
【図１２】図１１（ｂ）の状態における側面図である。
【図１３】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す側面図である。
【図１４】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す側面図である。
【図１５】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す側面図である。
【図１６】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す斜視図である。
【図１７】本発明の変更例に係る荷搬送ロボットの概要を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る荷搬送ロボットについて図１、図２に基づいて説明する。
荷搬送ロボットは、車両部としての車体１０の下面に設けられた複数の車輪１１により走行可能となっており、車体１０の後部の中には図示しない走行モータや制御手段としてのコントローラ１２が備えられている。コントローラ１２は、車体１０の走行を制御するため走行モータを駆動するとともに荷搬送ロボット全体の制御を行うものである。車体１０の前方には、荷役を行うための荷役部１５がその下端を軸に前後に傾動可能に支持されている。荷役部１５は、車体１０の前部から上方へ延設された本体１６（本体部）と本体１６に設けられた一対のアーム１７からなる。
【００１４】
本体１６の後面には上下方向にマスト１６Ａが設けられており、マスト１６Ａに沿って本体１６およびアーム１７が昇降可能となっている。マスト１６Ａの後面には、車体１０の後部上方から斜め前方に延びた油圧シリンダ１４のシリンダロッドが接続されており、油圧シリンダ１４の伸縮にともないマスト１６Ａおよび本体１６が傾動する。また、本体１６はマスト１６Ａに沿って昇降可能に設けられているが、マスト１６Ａにも図示しない油圧シリンダが設けられており本体１６を昇降する構成となっている。
【００１５】
本体１６の一つの側面である前面には、その下方において車体１０の前方に向かい水平に突出する台座部２５が設けられており、アーム１７により搬送する荷物Ｗを抱える際に台座部２５にて荷物Ｗの下面を支持することができる。台座部２５の上面は平坦面となっており、例えば１０ｃｍ×２０ｃｍの矩形となっている。台座部２５は本体１６より前方に向かい次第に厚さを薄くしているが、搬送する荷物Ｗを支持する強度が有れば良く、この形状に限定されるものではない。
【００１６】
台座部２５は本体１６の前面を下方から中央付近まで油圧駆動により昇降可能となっており、図３に示すように油圧シリンダ２４の伸縮により昇降される。油圧シリンダ２４には油圧回路に設けられた油圧コントロールバルブ２２を連通位置もしくは遮断位置に切換えることにより油圧ポンプ２３から油が送られる。油圧コントロールバルブ２２はコントローラ１２に接続されており、コントローラ１２からの信号で切換えられて油圧シリンダ２４の伸縮、つまり台座部２５の昇降を制御している。
【００１７】
図１および図２に示すように、本実施形態では、本体１６の前面上端の中央に１つのレーザレンジファインダをエリアセンサ２６として設けている。エリアセンサ２６は、本体１６の前方の下方から水平方向まで、さらに左右方向に所定範囲内をレーザにより検査することができる。エリアセンサ２６により車体１０の前方に位置する荷物Ｗまでの距離や荷物Ｗの横幅などを検出できる。
【００１８】
本体１６は中央から上方にかけて左右に幅が広がっており、本体１６の両側の側面である左右両端部には、一対のアーム１７が接続されている。夫々のアーム１７は、肩１８、上腕１９、中腕２０、前腕２１からなり、肩１８は、本体１６に接続されるとともに、本体１６に対し２つの回転軸を備えている。肩１８は、本体１６の左右に垂直な方向に延びる軸を回転軸として、アーム１７を左右に開閉させる回転運動とともに、本体１６の左右方向に延びる軸を回転軸としてアーム１７を前後へ回転運動させることができる。上腕１９は肩１８に固定されており、肩１８とともに回転運動可能である。
【００１９】
中腕２０は、上腕１９に接続されており、上腕１９の長手方向に延びる軸を回転軸として回転運動を行う。中腕２０の先端には、中腕２０の回転軸に垂直な方向に延びる回転軸が設けられ、前腕２１が回転運動可能に接続されている。アーム１７（前腕２１）の先端には、荷支持部として円柱状の手先部３０が左右のアーム１７が対向する内側に向けて突出し設けてある。なお、一対のアーム１７は左右対称で夫々同じ構造のアームを対向し配置されているものであり、本実施形態においては一対のアーム１７は同期して動作するように制御されている。また、アーム１７は、前腕２１を車体１０の前方に向けて配置されており、台座部２５と同じ方向に突出した状態である。
【００２０】
本実施形態のアーム１７は、肩１８の２つの回転軸による回転運動、中腕２０の１つの回転軸による回転運動、中腕２０の先端における回転軸による回転運動により複数の自由度で動作可能であり、アーム１７の先端に設けられた手先部３０は、アーム１７の各動作により任意の位置に変位可能である。本実施形態では、手先部３０は台座部２５が突出した本体１６の前面より前側へ変位可能にアーム１７の動作範囲が設定されている。またアーム１７の各動作は、コントローラ１２により運動量が制御されるものである。なお、本実施形態において、アーム１７の回転運動は、油圧装置により駆動されるものである。
【００２１】
次に荷搬送ロボットによる荷役作業について説明する。
荷搬送ロボットにて荷役を行う場合、搬送指示がコントローラ１２に入力され、対象の荷物Ｗが置かれた台Ｒの位置へと荷搬送ロボットが走行していく。図２に示すように、予め規定された台Ｒの前の停車位置に荷搬送ロボットが到着すると、エリアセンサ２６にて台Ｒの高さを測定するとともに、荷物Ｗの手前側、つまり荷搬送ロボットに最も近い側面である基端面Ｗ１について測定を行う。エリアセンサ２６により荷物Ｗの高さ、荷物Ｗの幅、荷物Ｗまでの距離を測定し、測定結果はコントローラ１２へ送られる。
【００２２】
ここで、エリアセンサ２６による測定について詳細を説明する。
図４は、台Ｒに荷物Ｗが載せられた状態をエリアセンサ２６にて検査する概要を示したものであり、図５はエリアセンサ２６による測定のフローを示している。荷搬送ロボットにより測定が開始されると、図５のステップ１（Ｓ１）にて最初にエリアセンサ２６を図４に示すように本体１６から荷物Ｗに向かい上下に揺動させる。このとき、床面から台Ｒの高さ（荷物Ｗの下面高さ）をｈ、荷物Ｗ高さをＨ、エリアセンサ２６から台Ｒの基端面までの水平距離をＤ１、エリアセンサ２６から荷物Ｗの基端面Ｗ１までの水平距離をＤ２とし、さらにエリアセンサ２６の鉛直方向からの回転角をθ、エリアセンサ２６の測定対象物までの距離をｄとする。そして図６に示すようにエリアセンサ２６の回転角θに対する距離ｄの値を得る。図６では、横軸を回転角θ、縦軸を距離ｄとしている。
【００２３】
図６の測定結果から、次はステップ２（Ｓ２）において取得データを直行座標系に変換する。エリアセンサ２６により得られた回転角θに対する距離ｄの値は図７に示すよう直行座標系に変換が行われ、検出対象物の水平距離Ｘを横軸、鉛直距離Ｙを縦軸として表される。次にステップ３（Ｓ３）として座標変換後のグラフから台Ｒと荷物Ｗの距離および高さを抽出する。グラフにおいて、台Ｒや荷物Ｗが存在するとエリアセンサ２６による検出値が大きく変化するため、図７に示すように横軸の水平距離には台Ｒの距離Ｄ１および荷物Ｗの基端面Ｗ１までの距離Ｄ２が順に現れ、縦軸に、台Ｒの高さであるｈおよび荷物Ｗの上面高さＨを抽出できる。
【００２４】
ここでは、エリアセンサ２６による台Ｒおよび荷物Ｗの高さ測定について詳細を説明したが、エリアセンサ２６を荷物Ｗの高さ位置に合わせて左右方向に揺動させると荷物Ｗの幅を同様の手順にて測定することができる。
【００２５】
次に、コントローラ１２は、エリアセンサ２６による測定で得た台Ｒの高さ、荷物Ｗの高さ、荷物Ｗの幅に合わせて本体１６をマスト１６Ａに沿って昇降させる。このとき、本体１６は、本体１６の前面における台座部２５が昇降可能な範囲を台Ｒの高さ位置に合わせるように昇降させる。さらに、台座部２５を台Ｒの高さと同じ高さ位置、もしくはわずかに低い高さ位置に昇降させる。図３で示す油圧回路において油圧コントロールバルブ２２を遮断位置から連通位置に切換えて油圧ポンプ２３から油圧シリンダ２４を縮める方向に油を送ることで台座部２５を上昇させ、図８に示す台Ｒより若干低い位置に台座部２５が到達したら油圧コントロールバルブ２２を遮断位置に切換える。また同時にコントローラ１２は、荷物Ｗの幅に合わせて一対のアーム１７の間隔を調整する。コントローラ１２は、アーム１７の間隔を荷物Ｗの側面位置にアーム１７が夫々位置するとともに、アーム１７に設けられた手先部３０が荷物Ｗの左右側面に若干の距離を置いて対向する位置に調整する。
【００２６】
台座部２５およびアーム１７の位置が整うと、次にコントローラ１２はアーム１７を荷物Ｗの基端面Ｗ１の反対側の側面である遠端面Ｗ２に向かって伸長させる。そして図８および図１０（ａ）に示すように前腕２１の先端に設けた手先部３０が遠端面Ｗ２を越えたら、アーム１７の伸長を停止し、次に手先部３０が遠端面Ｗ２に当接するように一対のアーム１７の間隔を狭める。そして、手先部３０を荷物Ｗの遠端面Ｗ２に当接させつつアーム１７を本体１６側へ縮め（屈曲させ）、図９および図１０（ｂ）に示すように荷物Ｗを本体１６側へ引寄せるように移動させる。なお、手先部３０は図９に示すように遠端面Ｗ２の上下方向において、やや上よりの位置に当接させておくのが良い。
【００２７】
荷物Ｗを引寄せるときは、図９に示すように基端面Ｗ１と本体１６にはわずかに隙間が残る位置まで引寄せれば良い。荷物Ｗを引寄せると台座部２５の上面は、荷物Ｗの基端面Ｗ１側の下面の一部に対向する状態となる。そして図９の状態から本体１６（台座部２５）を上方に上昇させると、手先部３０で荷物Ｗが本体１６から離れる方向へ傾倒しないように遠端面Ｗ２を支持しつつ、台座部２５が荷物Ｗの下面を支持することで荷物Ｗを三点で支持して持上げることができる。荷搬送ロボットは停止していた荷役位置から後退し、搬送指示の搬送先まで荷物Ｗを搬送する。
【００２８】
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）荷搬送ロボットは、手先部３０にて荷物Ｗを支持するとともに、台座部２５にて荷物Ｗを下面から支持するので、荷物Ｗを安定して支持することができる。
（２）荷搬送ロボットの本体１６および台座部２５はそれぞれ昇降可能に設けられており、荷物Ｗの下面高さ（台Ｒの高さ）や荷物Ｗの上面高さに合わせて昇降するので、異なる高さの台や荷に対しても荷役作業を行うことができる。
【００２９】
（３）台座部２５は油圧により昇降駆動され、油圧コントロールバルブの切換えにより制御されるため、油圧コントロールバルブを遮断位置にするだけで台座部２５の位置を固定することができ、荷を持上げる際も電流などを流し続ける必要が無い。
（４）本実施形態のアーム１７は左右一対に設けられており、荷物Ｗの側面から荷物Ｗを抱え込むとともに、左右のアーム１７に設けられた一対の手先部３０にて荷物Ｗの遠端面Ｗ２を支持するため、安定して荷物Ｗを持上げることができる。
【００３０】
（５）本実施形態のアーム１７は、肩１８にて２つの回転軸を有するとともに、中腕２０も１つの回転軸を有し、中腕２０と前腕２１の接続部材にも１つの回転軸を有することで、複数の自由度で動作可能に設けられている。そのため、手先部３０は任意の位置に変位可能であり、荷物Ｗの遠端面Ｗ２を確実に当接できるとともに、荷物Ｗを本体１６側へ容易に引寄せることができる。
（６）荷搬送ロボットはエリアセンサ２６を備えて台Ｒの高さｈを測定できるので、台座部２５を台Ｒに合わせて昇降可能であるとともに、本実施形態では台座部２５を台Ｒの高さよりわずかに低い位置に昇降することで、荷物Ｗを引寄せても荷物Ｗが台座部２５に引っかかることが無い。
【００３１】
（７）荷物Ｗをアーム１７にて荷物Ｗの基端面Ｗ１が本体１６に隙間を残して引寄せを停止させるため、荷物Ｗを押し潰すことが無い。
（８）荷物Ｗの下面を台座部２５により支持し、アーム１７の手先部３０により荷物Ｗの遠端面Ｗ２を支持するので、アーム１７のみで荷物Ｗを持上げる場合に比べてアーム１７の出力を抑えることができる。
【００３２】
（９）アーム１７の手先部３０により荷物Ｗの側面である遠端面Ｗ２を支持するので、一対のアーム１７のみで荷物Ｗを持上げる強度を必要としないため、アーム１７を軽量で小型化できる。また、アーム１７の各回転運動を駆動するための油圧装置も大きな出力を必要とせず、小型化することができる。
（１０）荷物Ｗを引寄せる際に手先部３０を遠端面Ｗ２の上下方向やや上よりの位置に当接さたため、荷物Ｗを引寄せて本体１６を上昇させたときに、そのまま遠端面Ｗ２のやや上よりの位置を手先部３０にて安定して支持できる。また、荷物Ｗを持上げる際に、遠端面Ｗ２の上下方向に手先部３０の位置を再度調整する必要が無い。
【００３３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図１１から図１２に基づき説明する。
第２の実施形態は、第１の実施形態と同じ構造の荷搬送ロボットを用いて、荷物Ｗを支持する方法を変更したものである。
【００３４】
第２の実施形態の作用について説明する。
荷搬送ロボットにて荷役を行う場合、搬送指示がコントローラ１２に入力され、対象の荷物Ｗが置かれた台Ｒの位置へと荷搬送ロボットが走行していく。荷搬送ロボットが予め規定された台Ｒの前の停車位置に到着すると、エリアセンサ２６にて台Ｒの高さを測定するとともに、荷物Ｗの手前側、つまり荷搬送ロボットに最も近い側面である基端面Ｗ１について測定を行う。エリアセンサ２６により荷物Ｗの高さ、荷物Ｗの幅、荷物Ｗまでの距離を測定し、測定結果をコントローラ１２へと送る。
【００３５】
次に、コントローラ１２は、エリアセンサ２６による測定で得た台Ｒの高さ、荷物Ｗの高さ、荷物Ｗの幅に合わせて本体１６をマスト１６Ａに沿って昇降させる。このとき、台座部２５の上面が台Ｒの高さと同じ高さに位置されるよう本体１６を昇降させるとともに、台座部２５を台Ｒの高さからわずかに低い高さ位置に昇降させる。またコントローラ１２は、同時に荷物Ｗの幅に合わせて一対のアーム１７の間隔を調整する。コントローラ１２は、荷物Ｗの側面位置にアーム１７が夫々位置するとともに、アーム１７に設けられた手先部３０が荷物Ｗの左右端部に若干の距離を置いて対向する位置にアーム１７の間隔を調整する。
【００３６】
台座部２５およびアーム１７の位置が整うと、次にコントローラ１２はアーム１７を荷物Ｗの基端面Ｗ１の反対側の側面である遠端面Ｗ２に向かって伸長させる。そして第１実施形態の図１０（ａ）に示す状態と同様に前腕２１の先端に設けた手先部３０が遠端面Ｗ２を越えたら、アーム１７の伸長を停止し、次に手先部３０を遠端面Ｗ２に当接するようにアーム１７の間隔を狭めて調整する。そして、手先部３０にて荷物Ｗの遠端面Ｗ２を当接させつつアーム１７を本体１６側へ縮め（屈曲させ）、図１０（ｂ）と同じように、図１１（ａ）に示す位置に荷物Ｗを本体１６側へ引寄せる。荷物Ｗを引寄せて荷物Ｗの重心が台Ｒの端面を過ぎると荷物Ｗが傾き、基端面Ｗ１側の下面中央が台座部２５の上面に載りかかる。
【００３７】
荷物Ｗを本体１６に引寄せた後で、荷搬送ロボットは若干後ろに後退する。ここで、荷物Ｗの遠端面Ｗ２が台Ｒ上から落ちないようにし、台Ｒと台座部２５（本体１６）の間に隙間を確保する。そして、図１１（ｂ）および図１２に示すようにアーム１７を動かして手先部３０を台Ｒと台座部２５（本体１６）との間において荷物Ｗの下面に当接させる。このとき、手先部３０は荷物Ｗの下面の左右両端に当接しつつ荷物Ｗを支持するとともに、遠端面Ｗ２に近い位置とすると良い。これにより荷物Ｗの下面が台座部２５と一対の手先部３０の三点にて支持される。
【００３８】
次に、アーム１７および台座部２５の位置を固定して本体１６をマスト１６Ａに沿って上昇させて荷物Ｗを持上げる。荷物Ｗを持上げて車体１０を走行させることで荷物Ｗを指定の搬送先へと搬送する。
【００３９】
第２の実施形態では第１の実施形態の効果（１）から（３）、（５）から（８）に加え、次の効果を得ることができる。
（１１）左右のアーム１７の手先部３０および台座部２５にて荷物Ｗを下面で当接支持するため、荷物Ｗを安定して持上げることができる。
（１２）荷物Ｗを台Ｒ上から本体１６に引寄せた後、遠端面Ｗ２が台Ｒから落ちない位置まで荷搬送ロボットが後退させるので、台Ｒと台座部２５の間に手先部３０が入る隙間を確保することができる。
【００４０】
本発明は上記実施形態に限られるものではなく、以下に、本発明の変更例について説明する。
○荷搬送ロボットは、荷物Ｗを持上げた後に、本体１６を後傾させても良い。本体１６はマスト１６Ａに接続された油圧シリンダ１４を伸縮させることで後傾可能であり、図１３に示すように荷物Ｗを持上げて後傾させることで、台座部２５および手先部３０に加え、本体１６にて荷物Ｗを支持できる。これにより、荷物Ｗを安定して支持するとともに、安定して荷物Ｗを搬送することができる。なお、図１３では手先部３０は荷物Ｗの下面を当接支持しているが、遠端面Ｗ２を当接支持しても良い。
【００４１】
○荷搬送ロボットは、手先部３０を荷物Ｗの遠端面Ｗ２に当接させて本体１６側へ荷物Ｗを引寄せる際に、荷物Ｗを台座部２５の先端に位置するまで引寄せたとき、台座部２５を台Ｒの高さよりも高い位置に若干上昇させても良い。荷物Ｗが台座部２５の先端に位置した状態で台座部２５を上昇させることで、荷物Ｗの下面は図１４に示すように遠端面Ｗ２にて台Ｒと接触するとともに台座部２５にて当接支持される。そしてアーム１７を縮める（屈曲させる）ことで荷物Ｗを本体１６まで引寄せる。これにより荷物Ｗの下面は、台Ｒとの接触面を減らすことができ、摩擦抵抗を低減するとともに、荷物Ｗの下面の損傷を低減でき、下面に設けられた梱包用の粘着テープなどの剥がれを抑制することができる。
【００４２】
○荷搬送ロボットは、台座部２５を本体１６に対し傾動可能としても良い。図１５に示すように、台座部２５Ａを荷物Ｗの下面に合わせて前方へ傾動させることで、荷物Ｗを持上げる際に接触面を増やし台座部２５Ａが台Ｒの高さより高い位置で荷物Ｗを持上げる状態でも安定させることができる。また、荷物Ｗを台Ｒなどに置く場合に、台座部２５を水平状態から下方に傾けることで、荷物Ｗの遠端面Ｗ２を台Ｒに最初に接地させ、その後、本体１６を下降させることで、荷物Ｗを台Ｒに置く際の衝撃を抑制することができる。
○荷搬送ロボットは、複数の台座部を設けても良い。台座部２５を複数設けることで荷物Ｗの下面をより多くの位置で支持することができるとともに、より多くの面で荷物Ｗを支持することができ、荷物Ｗの持上げをさらに安定させることができる。
【００４３】
○荷搬送ロボットは、台座部を回転可能に設けても良い。図１６に示すように２つの台座部２５Ｂを本体１６の前面に回転可能に設けることで、ロール紙など環状の荷を安定して持上げることができる。環状の荷の外周面は曲面であり、曲面に合わせて２つの台座部２５Ｂを回転させることで当接支持するとともに、アーム１７の手先部３０にて抱え込むように持上げることができる。
○台座部の上面は平面に限らず曲面としても良い。
○荷搬送ロボットの台座部２５は、油圧駆動に限定されない。また、アーム１７に設けられた回転軸についても油圧駆動に限定されず、電動モータなどを用いることができる。
【００４４】
○アームは回転軸による回転運動のみにより複数の自由度に動作可能である場合に限らない。図１７に示すように、アーム５７の長手方向に伸縮する直線運動を含むことで複数の自由度で動作可能とされても良い。アーム５７は、本体５６に接続部５６Ｂを介して台座部２５が設けられた本体１６の側面側、前方に向かい突出して設けられている。アーム５７は、左右に延びる方向を軸として接続部５６Ｂに回転軸を有しており、接続部５６Ｂを中心にアーム５７を回転運動させることができる。また、アーム５７は、回転部５７Ａと回転部５７Ａに嵌め込まれた伸縮部５７Ｂを有しており、伸縮部５７Ｂを直線的に伸縮させることできる。このように、回転運動と伸縮運動により手先部６０を複数の自由度で変位させても良い。
【００４５】
○各実施形態においてレーザレンジファイダをエリアセンサ２６として用いたが、エリアセンサ２６はレーザを使用するものに限らない。例えば、接触式のセンサを用いても良い。レーザでは、使用環境により外乱を受ける場合があるが、接触式では確実に検出対象を検出することができる。
○各実施形態におけるコントローラ１２は、台座部２５とアーム１７の他、荷搬送ロボット全体を制御するものとしたが、コントローラ１２にて台座部２５を制御し、アーム１７を別のコントローラにより制御しても良い。つまり制御手段として１つの制御装置（コントローラ１２）を用いても良いし、複数の制御装置を用いても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 車体
１２ コントローラ
１４ 油圧シリンダ
１６ 本体
１７ アーム
１８ 肩
１９ 上腕
２０ 中腕
２１ 前腕
２２ 油圧コントロールバルブ
２３ 油圧ポンプ
２４ 油圧シリンダ
２５ 台座部
２６ エリアセンサ
３０ 手先部
Ｗ 荷物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷物を搬送する荷搬送ロボットにおいて、
荷搬送ロボットの本体部と、
前記本体部の少なくとも両側に設けられた複数のアームと、
前記アームに突出して設けられた荷支持部と、
前記本体部の側面に突出して設けられた台座部とを備え、
前記アームは、一以上の回転軸を有して、当該アームを前記本体部に対し複数の自由度で動作可能であり、
前記荷支持部は、前記台座部が設けられた前記本体部の側面よりも前記本体部の前記台座部が突出している側に前記アームにより変位可能であり、
前記台座部は、前記荷物の下面を当接支持し、前記荷支持部は前記荷物を当接支持することを特徴とする荷搬送ロボット。
【請求項２】
前記台座部は、前記荷物に対して昇降可能に設けられ、
前記荷搬送ロボットはさらに、
前記荷物の下面高さを測定するセンサと、
前記センサにより測定された前記荷物の下面高さに基づき当該下面高さと同じかそれより低い位置に前記台座部を昇降させる制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の荷搬送ロボット。
【請求項３】
前記制御手段は、前記荷支持部が前記荷物の側面を当接支持するよう前記アームを動作させることを特徴とする請求項２に記載の荷搬送ロボット。
【請求項４】
前記制御手段は、前記荷支持部が前記荷物の下面を当接支持するよう前記アームを動作させることを特徴とする請求項２に記載の荷搬送ロボット。
【請求項５】
前記アームは当該アームの長手方向に対して伸縮する伸縮部を有し、
前記アームは、前記回転軸による前記本体部に対する当該アームの回転と、前記伸縮部による伸縮により複数の自由度で動作可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに一項に記載の荷搬送ロボット。
【請求項６】
前記荷搬送ロボットはさらに、
油圧駆動源と、
油圧駆動源からの油圧を制御する油圧コントロールバルブを有し、
前記台座部は油圧を駆動源として、油圧コントロールバルブの切換えにより昇降駆動されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の荷搬送ロボット。
【請求項７】
前記アームは前記本体部に左右対称に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の荷搬送ロボット。
【請求項１】
荷物を搬送する荷搬送ロボットにおいて、
荷搬送ロボットの本体部と、
前記本体部の少なくとも両側に設けられた複数のアームと、
前記アームに突出して設けられた荷支持部と、
前記本体部の側面に突出して設けられた台座部とを備え、
前記アームは、一以上の回転軸を有して、当該アームを前記本体部に対し複数の自由度で動作可能であり、
前記荷支持部は、前記台座部が設けられた前記本体部の側面よりも前記本体部の前記台座部が突出している側に前記アームにより変位可能であり、
前記台座部は、前記荷物の下面を当接支持し、前記荷支持部は前記荷物を当接支持することを特徴とする荷搬送ロボット。
【請求項２】
前記台座部は、前記荷物に対して昇降可能に設けられ、
前記荷搬送ロボットはさらに、
前記荷物の下面高さを測定するセンサと、
前記センサにより測定された前記荷物の下面高さに基づき当該下面高さと同じかそれより低い位置に前記台座部を昇降させる制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の荷搬送ロボット。
【請求項３】
前記制御手段は、前記荷支持部が前記荷物の側面を当接支持するよう前記アームを動作させることを特徴とする請求項２に記載の荷搬送ロボット。
【請求項４】
前記制御手段は、前記荷支持部が前記荷物の下面を当接支持するよう前記アームを動作させることを特徴とする請求項２に記載の荷搬送ロボット。
【請求項５】
前記アームは当該アームの長手方向に対して伸縮する伸縮部を有し、
前記アームは、前記回転軸による前記本体部に対する当該アームの回転と、前記伸縮部による伸縮により複数の自由度で動作可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに一項に記載の荷搬送ロボット。
【請求項６】
前記荷搬送ロボットはさらに、
油圧駆動源と、
油圧駆動源からの油圧を制御する油圧コントロールバルブを有し、
前記台座部は油圧を駆動源として、油圧コントロールバルブの切換えにより昇降駆動されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の荷搬送ロボット。
【請求項７】
前記アームは前記本体部に左右対称に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の荷搬送ロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−８６３１０（Ｐ２０１２−８６３１０Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４９２９（Ｐ２０１０−２３４９２９）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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