JP2021084177A

JP2021084177A - 無人搬送ロボットシステム

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Publication number: JP2021084177A
Application number: JP2019214901A
Authority: JP
Inventors: 陽平山口; Yohei Yamaguchi; 一隆中山; Kazutaka Nakayama
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-03
Also published as: CN112859833A; DE102020130635A1; US20210162961A1

Abstract

【課題】ロボットが、無人搬送車の保守部品の状態を検出可能な位置にセンサを配置可能な動作範囲を備える無人搬送ロボットシステムを提供する。【解決手段】無人搬送車２と、無人搬送車２に搭載されるロボット３と、ロボット３に搭載され無人搬送車２の複数の保守部品１３，１４，１５の状態を検出可能なセンサ４とを備え、ロボット３が、無人搬送車２の保守部品１３，１４，１５の状態を検出可能な位置にセンサ４を配置可能な動作範囲を備え、搭載するセンサ４の数を抑えながら、多数の保守部品１３，１４，１５の保守の必要性を検出することができる無人搬送ロボットシステム１。【選択図】図１

Description

本開示は、無人搬送ロボットシステムに関するものである。

ハンド部にレーザセンサおよびカメラ等のセンサを備えるマニピュレータを搭載して走行するアレンジロボットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このアレンジロボットは、移動の際に、マニピュレータを作動させてセンサにより計測を行って、取得した情報を元に自動制御される。また、マニピュレータによって対象物を把持する際にも、マニピュレータを作動させてセンサにより計測を行って、取得した情報を元に、マニピュレータによる把持作業を自動制御する。

特開２０１２−１３９７９２号公報

無人搬送ロボットは、多くの保守を要する部品を備えており、安定的に走行させるためには、部品の機能が低下したか否かの状態を判定する必要がある。広範囲にわたって移動する無人搬送ロボットの保守の必要性を作業者が判定する場合、時間と場所を決めて作業者が無人搬送ロボットの位置に出向く必要があり、作業時間に無駄が生ずる。

一方、時間と場所を問わずに保守の必要性を判定するためには、各部品の状態を検出するセンサを搭載しておけばよいが、部品毎に個別にセンサを設けたのではコストが高くつく。したがって、搭載するセンサの数を抑えながら、多数の部品の保守の必要性を検出することが望まれている。

本開示の一態様は、無人搬送車と、該無人搬送車に搭載されるロボットと、該ロボットに搭載され前記無人搬送車の複数の保守部品の状態を検出可能なセンサとを備え、前記ロボットが、前記無人搬送車の前記保守部品の状態を検出可能な位置に前記センサを配置可能な動作範囲を備える無人搬送ロボットシステムである。

本開示の一実施形態に係る無人搬送ロボットシステムを示す斜視図である。図１の無人搬送ロボットシステムにおける無人搬送車の走行経路の一例を示す模式的な平面図である。図１の無人搬送ロボットシステムにより障害物センサの状態を検出するロボットの姿勢の一例を示す斜視図である。図１の無人搬送ロボットシステムにより車輪の状態を検出するロボットの姿勢の一例を示す斜視図である。図１の無人搬送ロボットシステムにより表示灯の状態を検出するロボットの姿勢の一例を示す斜視図である。図１の無人搬送ロボットシステムの制御装置を示すブロック図である。図１の無人搬送ロボットシステムにおいて加速度センサにより振動を検出するロボットの姿勢の一例を示す斜視図である。

本開示の一実施形態に係る無人搬送ロボットシステム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る無人搬送ロボットシステム１は、図１に示されるように、路面を走行可能な自走式の無人搬送車２と、無人搬送車２に搭載されたロボット３と、ロボット３に搭載されたセンサ４と、無人搬送車２に搭載され、ロボット３および無人搬送車２を制御する制御装置（制御部）５とを備えている。

無人搬送車２は、操舵可能な４輪車であり、その上面にロボット３を搭載するとともに、ロボット３の動作範囲内にワーク等を搭載する載置台６を備えている。
無人搬送車２は、図２に示されるように複数の作業ステーションＡ，Ｂにおいて、ロボット３による作業を実施するために、作業ステーションＡ，Ｂ間において予め定められた走行経路Ｃに従って走行させられる。走行経路Ｃは制御装置５に記憶されており、ＧＰＳ、ＳＬＡＭまたは磁気誘導等の任意の手法により、無人搬送車２が走行経路Ｃを辿って移動させられる。

ロボット３は、例えば、６軸多関節型ロボットである。ロボット３は、無人搬送車２の上面に固定されたベース７と、鉛直な第１軸線Ｊ１回りにベース７に対して回転可能に支持された旋回胴８とを備えている。さらに、ロボット３は、水平な第２軸線Ｊ２回りに旋回胴８に対して回転可能に支持された第１アーム９と、第２軸線Ｊ２に平行な第３軸線Ｊ３回りに第１アーム９に対して回転可能に支持された第２アーム１０とを備えている。さらに、ロボット３は、第２アーム１０の先端に、３軸の手首ユニット１１を備えている。

ロボット３の手首ユニット１１の先端には、ワークを把持する等の作業を行うツールであるハンド１２が装着されている。ベース７に対する旋回胴８、旋回胴８に対する第１アーム９、第１アーム９に対する第２アーム１０の移動を組み合わせることにより、手首ユニット１１を動作範囲内の任意の３次元位置に配置することができる。また、３軸の手首ユニット１１を作動させることにより、ハンド１２の姿勢を任意に移動させることができる。

センサ４は、例えば、２次元画像を取得するカメラである。本実施形態においては、センサ４はハンド１２に固定されている。これにより、ロボット３の動作によって、ハンド１２を任意の３次元位置の任意の姿勢に配置すると、センサ４も任意の３次元位置の任意の姿勢に配置することができる。

本実施形態においては、ロボット３は、無人搬送車２に備えられた複数の保守部品１３，１４，１５に、センサ４を対向させることができる動作範囲を有している。保守部品としては、例えば、無人搬送車２が走行する際に、走行方向前方の障害物等を検出するために無人搬送車２の前面に備えられた障害物センサ１３を挙げることができる。また、他の保守部品として、表示灯１５および４つのタイヤ１４を挙げることができる。

障害物センサ１３の状態を検出するには、ロボット３を図３に示される姿勢に動作させて、センサ４を障害物センサ１３に対向させ、センサ４の検出範囲内に障害物センサ１３を配置する。これにより、障害物センサ１３の外観の画像をセンサ４によって取得することができる。

また、タイヤ１４の状態を検出するには、ロボット３を例えば図４に示される姿勢に動作させて、センサ４を各タイヤ１４に対向させ、センサ４の検出範囲内に各タイヤ１４を配置する。これにより、各タイヤ１４の外観の画像をセンサ４によって取得することができる。

さらに、表示灯１５の状態を検出するには、ロボット３を図５に示される姿勢に動作させて、センサ４を表示灯１５に対向させ、センサ４の検出範囲内に表示灯１５を配置するとともに、表示灯１５を点灯および消灯させる。
これにより、点灯あるいは消灯指令が出力されているときの表示灯１５の画像をセンサ４によって取得することができる。

制御装置５は、図６に示されるように、プログラム等を記憶する記憶部１６と、記憶部１６に記憶されているプログラムに従ってロボット３および無人搬送車２を制御する制御部１７とを備えている。また、制御装置５は、センサ４により取得された画像に基づいて保守の必要性の有無を判定する判定部１８と、保守が必要であると判定されたときにその旨を報知する報知部１９とを備えている。記憶部１６はメモリ、制御部１７および判定部１８はプロセッサおよびメモリにより構成されている。

保守部品１３，１４，１５の状態としては、例えば、障害物センサ１３における凹みあるいは変形の有無、タイヤ１４における摩耗あるいはパンクの有無、表示灯１５における破損あるいは指令通りの表示の是非を挙げることができる。

制御部１７は、記憶部１６に記憶されているプログラムに従って、ロボット３を定期的に上述した保守の各姿勢に動作させ、センサ４を作動させ、無人搬送車２の表示灯１５を作動させる。そして、判定部１８は、センサ４により取得された画像から、保守部品１３，１４，１５に保守の必要性があるか否かを判定する。

例えば、センサ４により検出される保守部品１３，１４，１５の状態が、タイヤ１４の摩耗状態である場合、判定部１８は、画像を処理してトレッドの溝の深さあるいはスリップサインの大きさなどを抽出する。そして、判定部１８は、抽出された状態を記憶部１６に記憶されている閾値と比較することにより保守の必要性の有無を判定することができる。

一方、センサ４により検出される保守部品１３，１４，１５の状態が、障害物センサ１３における凹みあるいは変形の有無、タイヤ１４におけるパンクの有無、表示灯１５における破損あるいは指令通りの表示の是非である場合には、判定部１８は、画像を用いて判定を行うことができる。

例えば、判定部１８は、取得された画像と、記憶部１６に記憶されている正常な場合の画像との比較により、保守の必要性を判定してもよい。また、判定部１８は、取得された画像を、予め機械学習により生成された学習済みモデルに入力して、保守の必要性の有無を判定することにしてもよい。

保守部品１３，１４，１５の保守の必要性を確認するための動作の時期は、図示しないタイマにより計数した累積時間により設定してもよいし、毎日の動作開始時あるいは動作終了時等に設定されていてもよい。
報知部１９としては、モニタ、スピーカ、表示灯等、外部に保守の必要性を報知可能な任意の手段を採用することができる。

このように構成された本実施形態に係る無人搬送ロボットシステム１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る無人搬送ロボットシステム１において、保守の必要性を確認するための動作の時期に達した場合について説明する。

この場合には、制御装置５が、ロボット３を作動させて、図３から図５にそれぞれに示されるように、ハンド１２に取り付けたセンサ４による検出範囲内に各保守部品１３，１４，１５を配置する。この状態で、センサ４により保守部品１３，１４，１５の外観の画像を取得すると、取得された画像が判定部１８に送られる。
そして、取得された画像に基づいて、判定部１８により保守の必要性が判定され、保守の必要性があると判定された場合には、報知部１９により報知される。

本実施形態に係る無人搬送ロボットシステム１によれば、ロボット３に搭載したセンサ４を用いて、各保守部品１３，１４，１５の状態を検出するので、保守部品１３，１４，１５毎に状態を検出するセンサ４を用意しなくても済む。すなわち、単一のセンサ４によって複数の保守部品１３，１４，１５の状態を検出することができる。これにより、無人搬送ロボットシステム１のコストを低減することができるという利点がある。

また、無人搬送車２に搭載しているロボット３によって、保守部品１３，１４，１５の状態を検出可能な位置にセンサ４を配置するので、広範囲にわたって移動する無人搬送車２であっても時間と場所を決めずに保守の必要性を確認することができる。

なお、本実施形態においては、センサ４をカメラにより構成し、保守部品１３，１４，１５の外観を撮影した２次元画像を取得することとした。これに代えて、３次元画像を取得可能なカメラあるいはカメラ以外の他のセンサ４を採用してもよい。例えば、レーザ光を用いた距離センサを採用してもよい。

また、本実施形態においては、保守部品として、障害物センサ１３、表示灯１５および４つのタイヤ１４を例示した。これに加えて、保守部品として無人搬送車２に設けられたバンパー等の接触センサを備えていてもよい。
この場合、ロボット３が接触センサを第２アーム１０、手首ユニット１１またはハンド１２で押し、ロボット３のモータトルクまたはハンド１２に搭載した力センサによって押していることを確認する。ロボット３側において押されたことが確認されたときに、無人搬送車２側においても、押されたことが、接触センサにより検出できれば保守不要と判断する。

また、センサ４として、加速度センサあるいはマイクロフォンを採用してもよい。この場合、特に、無人搬送車２の駆動系（モータあるいは減速機）における異常を、振動の大きさあるいは異音の大きさにより検出することができる。

また、この場合には、無人搬送車２の駆動系を作動させながら検出する必要があるが、路面を走行中に検出すると路面の状態に起因する外乱を受けやすい。このため、制御部１７が無人搬送車２に指令して、ジャッキアップ等によってタイヤ１４を空転可能な場所に移動してから保守部品１３，１４，１５の状態の検出を行うことが好ましい。

そして、マイクロフォンによって異音を検出する場合には、ロボット３を作動させて、ロボット３の先端に取り付けたマイクロフォンを駆動系に近接させればよい。また、加速度センサ２０により振動を検出する場合には、図７に示されるように、ロボット３のアーム９，１０を可能な限り延ばして、ロボット３の先端に取り付けた加速度センサ２０の位置における振動の振幅を増幅させることが好ましい。これにより、センサ４，２０の感度を向上し、保守部品１３，１４，１５の状態を精度よく検出することができる。

また、上述したように、保守部品１３，１４，１５の状態として、ある保守部品１３，１４，１５については外観、他の保守部品１３，１４，１５については振動あるいは異音等、異なる複数の種類の状態を検出することが必要である場合には、無人搬送車２に複数種のセンサ４を搭載してもよい。この場合には、ロボット３にＡＴＣ（自動ツール交換装置）に類似するセンサ４のセンサ交換装置を備え、状態を検出しようとする保守部品１３，１４，１５に合わせてセンサ４を交換してもよい。

また、本実施形態においては、保守部品１３，１４，１５の保守の必要性の有無を判定する判定部１８を備えているが、これに代えて、保守部品１３，１４，１５の保守が必要となる時期を予測する保守時期予測部（図示略）を備えていてもよい。そして、報知部１９は、保守時期予測部により予測された時期を、モニタによる表示、音声あるいは表示灯の色等によって外部に報知する予測時期報知部であってもよい。

さらに、保守時期予測部は、センサ４により取得された保守部品１３，１４，１５の状態を予め機械学習により生成された学習済みモデルに入力して、保守の時期を予測することにしてもよい。
また、本実施形態においては、ロボット３として、６軸多関節型ロボットを採用したが、７軸多関節型ロボットまたは他の形式のロボットを採用してもよい。

また、センサ４がハンド１２に固定されているものを例示したが、センサ４は、旋回胴８、第１アーム９、第２アーム１０または手首ユニット１１に固定されていてもよい。
旋回胴８に固定する場合、保守部品１３，１４，１５の状態を検出可能にするため、無人搬送車２上面からセンサ４が飛び出すように、センサ４の固定位置をオフセットするアダプタを使用してもよい。

また、本実施形態においては、単体の制御装置５によってロボット３および無人搬送車２を制御するものを例示したが、制御装置５が複数であり、一方の制御装置５がロボット３を制御し、他方の制御装置５が無人搬送車２を制御してもよい。

また、本実施形態においては、ロボット３が自動で保守作業を行ってもよい。
具体的には、カメラであるセンサ４によって無人搬送ロボットシステム１における保守対象のボルト緩みを検出した場合には、ＡＴＣによってハンド１２をボルト締結用のものに交換して、緩んでいるボルトに対して増し締めを実行する。

また、カメラであるセンサ４によって無人搬送ロボットシステム１における保守対象の汚れを検出した場合には、ＡＴＣによってハンド１２を清掃用のものに交換して、汚れている部分に対して清掃を実行する。
また、保守判定の結果、部品交換が必要となった場合には、ＡＴＣによってハンド１２を交換して、予備部品保管庫等に保管されている予備部品との交換を行う。

１無人搬送ロボットシステム
２無人搬送車
３ロボット
４センサ（カメラ）
５制御装置（制御部）
１３障害物センサ（保守部品）
１４タイヤ（保守部品）
１５表示灯（保守部品）
１８判定部
１９報知部
２０加速度センサ（センサ）

Claims

無人搬送車と、
該無人搬送車に搭載されるロボットと、
該ロボットに搭載され前記無人搬送車の複数の保守部品の状態を検出可能なセンサとを備え、
前記ロボットが、前記無人搬送車の前記保守部品の状態を検出可能な位置に前記センサを配置可能な動作範囲を備える無人搬送ロボットシステム。
前記センサにより検出された状態に基づいて前記保守部品の保守の必要性を判定する判定部を備える請求項１に記載の無人搬送ロボットシステム。
前記判定部により保守の必要性があると判定された場合にその旨を報知する報知部を備える請求項２に記載の無人搬送ロボットシステム。
前記センサがカメラであり、前記保守部品の外観の状態を検出する請求項１から請求項３のいずれかに記載の無人搬送ロボットシステム。
前記ロボットが、検出しようとする前記保守部品の状態の種類に合わせて前記センサを交換するセンサ交換装置を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の無人搬送ロボットシステム。
前記センサにより検出された状態に基づいて前記保守部品の保守の時期を予測する保守時期予測部を備える請求項１に記載の無人搬送ロボットシステム。
前記保守時期予測部により予測された保守時期を報知する予測時期報知部を備える請求項６に記載の無人搬送ロボットシステム。