(57)【要約】【課題】  障害物を飛び越えて被搬送物を搬送する空中搬送装置及び空中搬送方法を提供する。【解決手段】  ロボットハンド８のフレーム部９にはワイヤー３、４が結合し、またハンド部１０は複数のフィンガー１１と操作ロッド９からなり、操作ロッド９の上端に前記ワイヤー５、６が連結されている。ワイヤー５、６はフレーム部９に設けたプーリ１３にガイドされ、プーリ１３の外側に設けたブレーキ部材１４を遠隔操作してプーリ１３にワイヤー５、６を押し付けることでロックされる。ワイヤー３、４、５、６を繰り出したり、巻き取ることでロボットハンド８を移動させる際は、ブレーキを効かせた状態で行い、目的の位置まで移動した時点でワイヤー５，６のブレーキを解除する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送空間の３箇所以上の所定高さ位置から搬送空間の中央に向かって伸びるワイヤーと、これらワイヤーを巻取り及び繰出す巻取り繰出し装置と、前記搬送空間の中央に向かって繰出されたワイヤーの先端に連結されるロボットハンドとからなり、前記ワイヤーのうち少なくとも１本はロボットハンドの移動用兼ロボットハンドの開閉用として機能し、他のワイヤーはロボットハンドの移動用として機能することを特徴とする空中搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空中搬送装置において、前記ロボットハンドは前記移動用兼ロボットハンドの開閉用として機能するワイヤーの動きをロックするロック機構を備え、このロック機構は遠隔操作にてロック・アンロックの切替がなされることを特徴とする空中搬送装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の空中搬送装置を用いた搬送方法において、搬送空間を複数の大きさの等しい立方体に分割し、搬送空間内に存在する障害物の高さを前記立方体単位で表現し、被搬送体の移動開始点と移動終了点の間の立方体に干渉しない高さとなるワイヤーの巻取り量及び繰出し量をコンピュータで計算して巻取り繰出し装置を駆動することを特徴とする空中搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤーを用いて重量物を空中搬送する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
倉庫内や工場内などにおいて、部品などを入れた梱包体を移動させるには、一般的にフォークリフトなどを用いている。フォークリフトを用いて梱包体などを移動させるのは障害物を迂回したり、梱包体の上げ下げなどに時間がかかる。
【０００３】
そこで、ドローンを用いて物品を空中搬送することが考えられるが、重量物をドローンで搬送することに無理があるため、一定の範囲に限定されるがワイヤーを用いて重量物を空中搬送する提案がなされている。
【０００４】
特許文献１には気球の下に重量物を吊り下げるフックを取付け、このフックに４か所に設置した巻取機から繰り出したワイヤーの先端を連結し、ワイヤーの繰出しと巻取りをコントロールすることで重量物を吊り下げた状態でフックが空中を移動する内容が開示されている。
【０００５】
特許文献２には固定翼を備えた飛行体に回転半径の小さな旋回動を行わせ、飛行体から垂下するワイヤーの下端に取付けたフックに重量物を引っ掛け、飛行体に上昇旋回動を行わせることで重量物を持ち上げて空中移動させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３５４１９６号公報
【特許文献２】特開２００６−２９００１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示される方法では、気球を浮かべる空間が必要になり、屋内での搬送には利用できない。気球を用いずに屋内の四隅に支柱を設け、この支柱の頂点からワイヤーを繰り出すことも考えられるが、フックへの梱包体（重量物）の取付け・取外し作業が問題になる。特に、梱包体を積み上げて保管する場合などに、高い場所でフックを外さなければならないケースがあり極めて作業性が悪くなる。
【０００８】
特許文献２に開示される方法も特許文献１と同様に固定翼飛行体が旋回できる広い空間を必要とし、且つ固定翼飛行体の安定した旋回を確保することができないため、正確な位置に重量物を移送することができない。
【０００９】
特許文献１のフックの代わりにロボットハンドをワイヤーの先端に取付け、無線によりロボットハンドを開閉することも考えられるが、この場合には無線によって遠隔操作されるアクチュエータをロボットハンドが備えなければならず大幅に重量が増し、重量物の搬送には不利になる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係る空中搬送装置は、搬送空間の３箇所以上の所定高さ位置から搬送空間の中央に向かって伸びるワイヤーと、これらワイヤーを巻取り及び繰出す巻取り繰出し装置と、前記搬送空間の中央に向かって繰出されたワイヤーの先端に連結されるロボットハンドとからなり、前記ワイヤーのうち少なくとも１本はロボットハンドの移動用兼ロボットハンドの開閉用として機能し、他のワイヤーはロボットハンドの移動用として機能するものとした。
【００１１】
前記ワイヤーのうち少なくとも１本をロボットハンドの移動用兼ロボットハンドの開閉用として機能させるには、例えばロック機構によりワイヤーを固定及び解放することが考えられる。ロック機構としては遠隔操作によって作動するブレーキ装置などが挙げられる。
【００１２】
ロボットハンドの形状や位置、或いはワイヤーの本数などによって或いはロボットハンドの姿勢が不安定になることも想定される。このような問題を解消するため、ロボットハンドにジャイロを組み込むことも可能である。
【００１３】
また、本発明に係る空中搬送方法は、上記空中搬送装置を用いることを前提として搬送空間を複数の大きさの等しい立方体に分割し、搬送空間内に存在する障害物の高さを前記立方体単位で表現し、被搬送体の移動開始点と移動終了点の間の立方体に干渉しない高さとなるワイヤーの巻取り量及び繰出し量をコンピュータで計算して巻取り繰出し装置を駆動する構成である。
【発明の効果】
【００１４】
従来にあっては倉庫内や工場内では、フォークリフトやキャスター付きのキャリヤーを用いたり、ベルトコンベアやローラコンベアを駆動することで被搬送物を搬送していたが、本発明に係る空中搬送装置（方法）によれば、これら各種搬送手段を省略することができる。
【００１５】
また、従来にあっては被搬送物の移動は平面的であったが、本発明によれば、障害物を飛び越えて移動することができるため、２点間を直線で結んだ最短距離の移動が可能となり短時間で被搬送物を搬送することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、被搬送物を持ち上げたり降ろしたりする作業を遠隔で行うことができるので、作業効率が向上する。
【００１７】
更に本発明にあっては重量がかさむアクチュエータとしては、ブレーキ(ロック機構）を動作させる小さなアクチュエータのみでも足りるため、ロボットハンド（劣駆動型）を軽量化でき、巻取り・繰出し装置としては小さな動力のもので済み、また搬送対象となる物の重量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る空中搬送装置の全体図
【図２】同空中搬送装置の平面図
【図３】ロボットハンド（劣駆動型）の一例を示す図
【図４】図３の横方向から見た図
【図５】搬送空間の平面図
【図６】搬送空間の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１及び図２に示すように空中搬送装置は、搬送空間の４隅に支柱１を立設し、各支柱１の基部にはステッピングモータにてドラム（ウィンチ）が回転する巻取り・繰出し装置２が設けられ、各ドラムにはワイヤー３、４、５、６が巻回され、各ワイヤーは各支柱１の上端部に設けられたプーリ７を介して搬送空間の中央に向かって伸びている。
【００２０】
搬送空間の中央に向かって伸びるワイヤー３、４、５、６の先端にはロボットハンド８が取り付けられている。ロボットハンド８は図２及び図３に示すように、フレーム部９とハンド部１０とから構成され、ハンド部１０はフレーム部９に支持されている。
【００２１】
前記フレーム部９には前記ワイヤー３、４が結合し、またハンド部１０は複数のフィンガー１１と操作ロッド９からなり、操作ロッド９の上端に前記ワイヤー５、６が連結されている。ワイヤー５、６はフレーム部９に設けたプーリ１３にガイドされ、プーリ１３の外側に設けたブレーキ部材１４を遠隔操作してプーリ１３にワイヤー５、６を押し付けることでロックされる。ロック機構としてはブレーキ機構以外の構造であってもよい。
【００２２】
ワイヤー３、４、５、６を繰り出したり、巻き取ることでロボットハンド８を移動させる際は、ブレーキを効かせた状態で行い、目的の位置まで移動した時点でワイヤー５，６のブレーキを解除する。ワイヤー５，６のブレーキを解除してもワイヤー３、４はロボットハンド８に結合しているためロボットハンド８の位置は変わらない。
【００２３】
この状態では２本のワイヤー３、４でロボットハンド８を支持しているので、ロボットハンド８の形状によっては姿勢が不安定になるおそれもある。このような場合にはジャイロを組み込み姿勢の安定化を図ることが好ましい。
【００２４】
図示例にあっては、ブレーキを解除した後、ワイヤー５，６を巻き取るとフィンガー１１が閉じ方向に回動し、ワイヤー５，６を繰り出すことでフィンガー１１が開方向に回動する構造になっている。
【００２５】
プーリ１３とブレーキ部材１４によりロック機構を構成したが、ロック機構はこれに限らず任意である。例えば筒体内をワイヤーが通過する構造とし、筒体内にプランジャーを押出すような機構でもよい。
【００２６】
以上において、被搬送物を掴んだロボットハンド５を所定の位置から別の位置に搬送するには、ワイヤー５，６をブレーキ部材１４でロボットに固定（ワイヤー３、４は常に固定）した状態で、特定のワイヤー３を巻き取ると同時に特定のワイヤーを繰り出す。どのワイヤーをどれだけ巻き取るか繰出すかは、コンピュータによってステッピングモータによるドラムの回転量を計算することで行う。
【００２７】
図示例では、ワイヤーを４本としたが、３本でも５本、更にはこれより多くしてもよい。また、４本のワイヤーのうち２本をロボットハンドの移動用兼ロボットハンドの開閉用とし、他のワイヤーをロボットハンドの移動用としているが、ロボットハンドの移動用兼開閉用のワイヤーは１本でもよい。
【００２８】
ロボットハンド８の移動軌跡の算出例を以下に説明する。この例では、図５及び６に示すように搬送空間を複数の大きさの等しい立方体に分割している。そして、搬送空間内に存在する障害物（壁や既に積まれている被搬送物）の高さを前記立方体単位で表現する。
【００２９】
例えば、図５は搬送空間の平面図であり、各立方体に付された数字は障害物の高さを立方体単位で表している。具体的には数字３は障害物の高さが３個の立方体の高さという意味である。尚、高さを表す数値は煩雑さを避けるため、全部については示していない。
【００３０】
図５において、A点からB点に搬送する際の、A点からB点までの直線に沿った側面図が図６である。この図６に示すように、A点からB点まで障害物に当たらないように被搬送物を掴んだロボットハンド８を移動させることができる軌跡を描くことができる。
【００３１】
コンピュータでは上記の軌跡に沿ってA点からB点までロボットハンド８を移動させるに必要な各ワイヤーの巻取り（繰出し）量を算出し、ステッピングモータに指令を送り必要量だけドラムを回転させる。
【００３２】
上記の搬送においては、A点では開閉用ワイヤー５、６を巻き取ってロボットハンド８で被搬送物を把持し、B点では開閉用ワイヤー５、６を緩めて（繰り出し）ロボットハンド８による被搬送物の把持状態を解除する。
【００３３】
ロボットハンド８は支柱１よりも高い位置に移動することはできない。また支柱１の高さに近づくにつれて大きな動力が要求される。そこで、障害物の高さが支柱１の高さに近いような場合には、直線ルートではなく迂回ルートを選択するプログラムをコンピュータのソフトウェアに組み込んでおく。
【００３４】
実施例では４本の支柱を示したが、既に支柱が存在している倉庫や工場などにおいては、既存の支柱を利用することができる。
【００３５】
実施例ではワイヤーは必ずロボットハンドの移動用として機能する例を示したが、これら移動用ワイヤーとは別のワイヤーを用いてロボットの開閉を行うことで、アクチュエータの省略を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
図示例では倉庫や工場内の物品の移動に応用した例を説明したが、本発明に係る空中搬送装置（方法）は屋外で利用することができる。例えば、４本（３本）の支柱、ワイヤー、ロボットハンド及び巻取り繰出し装置をセットとして用意し、このセットを屋外に設置することで、農作業や建築現場でも利用することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１…支柱、２…巻取り・繰出し装置、３、４，５、６…ワイヤー、７…プーリ、８…ロボットハンド、９…フレーム部、１０…ハンド部、１１…フィンガー、１２…操作ロッド、１３…プーリ、１４…ブレーキ部材。
【図１】
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【図２】
2020111180.tif 000004
【図３】
2020111180.tif 000005
【図４】
2020111180.tif 000006
【図５】
2020111180.tif 000007
【図６】
2020111180.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月13日(2019.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送空間の３箇所以上の所定高さ位置から搬送空間の中央に向かって伸びるワイヤーと、これらワイヤーを巻取り及び繰出す巻取り繰出し装置と、前記搬送空間の中央に向かって繰出されたワイヤーの先端に連結されるロボットハンドとからなり、前記ワイヤーのうち少なくとも１本はロボットハンドの移動用兼ロボットハンドの開閉用として機能し、他のワイヤーはロボットハンドの移動用として機能し、更に前記ロボットハンドは前記移動用兼ロボットハンドの開閉用として機能するワイヤーの動きをロックするロック機構を備え、このロック機構は搬送中はロック状態を維持し且つ遠隔操作にてロック・アンロックの切替がなされることを特徴とする空中搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空中搬送装置を用いた搬送方法において、搬送空間を複数の大きさの等しい立方体に分割し、搬送空間内に存在する障害物の高さを前記立方体単位で表現し、被搬送体の移動開始点と移動終了点の間の立方体に干渉しない高さとなるワイヤーの巻取り量及び繰出し量をコンピュータで計算して巻取り繰出し装置を駆動することを特徴とする空中搬送方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
前記フレーム部９には前記ワイヤー３、４が結合し、またハンド部１０は複数のフィンガー１１と操作ロッド１２からなり、操作ロッド１２の上端に前記ワイヤー５、６が連結されている。ワイヤー５、６はフレーム部９に設けたプーリ１３にガイドされ、プーリ１３の外側に設けたブレーキ部材１４を遠隔操作してプーリ１３にワイヤー５、６を押し付けることでロックされる。ロック機構としてはブレーキ機構以外の構造であってもよい。