(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する移動機構と荷物の積込み・積降しを行う搭載ローダを備えたロボットと、前記搭載ローダとの間で荷物の移載を行う設備ローダから構成されるロボットシステムにおいて、
前記搭載ローダ、及び、前記設備ローダにおける荷物の積載の有無をそれぞれ検出する第１、及び、第２の荷物検出手段と、
該第１、及び、第２の荷物検出手段の出力を基に、前記ロボットが前記設備ローダまでの進行の可否を判断し、進行可能であるとき、前記設備ローダまで移動する走行制御手段と、
前記ロボットが前記設備ローダまで移動した後、前記設備ローダに対する相対的な位置及び方向の制御を行う位置決め制御手段と、
前記搭載ローダと前記設備ローダの間で、移載開始から移載終了までの荷物の移載動作を通信して制御する移載制御手段とを備え、
前記移載制御手段が移載終了と判断した後、前記ロボットが設備ローダから移動し、
前記移載制御手段が、荷物の移載が失敗したと判断したときには、前記荷物を元の状態に移動するとともに、前記位置決め制御手段により、前記ロボットの位置・角度を補正して、再度、荷物の移載を行うことを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
移動する移動機構と荷物の積込み・積降しを行う搭載ローダを備えたロボットと、前記搭載ローダとの間で荷物の移載を行う設備ローダから構成されるロボットシステムにおいて、
前記搭載ローダ、及び、前記設備ローダにおける荷物の積載の有無をそれぞれ検出する第１、及び、第２の荷物検出手段と、
該第１、及び、第２の荷物検出手段の出力を基に、前記ロボットが前記設備ローダまでの進行の可否を判断し、進行可能であるとき、前記設備ローダまで移動する走行制御手段と、
前記ロボットが前記設備ローダまで移動した後、前記設備ローダに対する相対的な位置及び方向の制御を行う位置決め制御手段と、
前記搭載ローダと前記設備ローダの間で、移載開始から移載終了までの荷物の移載動作を通信して制御する移載制御手段とを備え、
前記移載制御手段が移載終了と判断した後、前記ロボットが設備ローダから移動し、
前記位置決め制御手段で行う位置決め終了時における前記搭載ローダと前記設備ローダの対面した平行方向（荷物移載方向に対する垂直方向）の位置ずれ最大誤差をΔX0とすると、前記搭載ローダ及び前記設備ローダにおける移載入口の幅L1、荷物積載領域の幅L2は、L1-L2≧２ΔX0＞０を満たす形状であることを特徴とするロボットシステム。
【請求項３】
請求項１または２記載のロボットシステムにおいて、
前記移載制御手段が前記搭載ローダへの荷物の積込みを終了と判断した後、前記ロボットは前記荷物の転落を防止する転落防止装置をセットすることを特徴とするロボットシステム。
【請求項４】
請求項１または２記載のロボットシステムにおいて、
前記移載制御手段が前記搭載ローダからの荷物の積降しを行う前に、前記ロボットは前記荷物の転落を防止する転落防止装置を解除することを特徴とするロボットシステム。
【請求項５】
請求項１または２記載のロボットシステムにおいて、
前記第１及び第２の荷物検出手段は、移載方向に対する荷物の傾きを検知する機能を備えたことを特徴とするロボットシステム。
【請求項６】
請求項１または２記載のロボットシステムにおいて、
前記ロボットが前記設備ローダに移動する前に、前記走行制御手段は、前記搭載ローダに荷物を積込む場合には搭載ローダに荷物が積載されていないことを、荷物を積降す場合には荷物が積載されていることを判断して、前記設備ローダへの移動の実施・不実施を決定することを特徴とするロボットシステム。
【請求項７】
請求項１または２記載のロボットシステムにおいて、
前記搭載ローダ及び設備ローダは上面から見た床投影形状が同一であり、かつ、前記ロボットの周囲に取り付けたバンパの床投影形状の内側にあることを特徴とするロボットシステム。
【請求項８】
請求項１または２記載のロボットシステムにおいて、
前記ロボットが前記設備ローダから荷物を積込む前に、前記設備ローダに荷物がないことを検出したとき、
前記ロボットは、
前記荷物が前記設備ローダに搭載され、前記ロボットに移載された後に、前記ロボットを移動する機能と、
前記荷物が前記ロボットに直接搭載された後に、前記ロボットを移動する機能と、
を備えたことを特徴とするロボットシステム。
【請求項９】
請求項１または２記載のロボットシステムにおいて、
前記ロボットが前記設備ローダに第１の荷物を積降す前に、前記設備ローダに第２の荷物があることを検出したとき、
前記ロボットは、前記第２の荷物が前記設備ローダから取り除かれて、前記ロボットから第１の荷物が移載された後、前記ロボットが移動する機能と、前記第１の荷物が前記ロボットから直接積降ろされた後、前記ロボットが移動する機能と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。
【請求項１０】
請求項８または９記載のロボットシステムにおいて、前記設備ローダの荷物が正常状態にないときには、設備ローダの荷物の有無を周囲に報知するとともに、予め設定した時間を経過した後は、異なる状態で報知することを特徴とするロボットシステム。 
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれかに記載のロボットシステムにおいて、前記ロボットに荷物の搬送方法を指示するロボット管理装置を備え、
前記ロボットは、前記ロボット管理装置の指示に従い、移動、搬送を行うとともに、前記指示どおりに機能できない場合には、前記ロボットの状態を伝達することを特徴とするロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移載機能を備えた移動ロボットシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無人搬送車で荷物を搬送する方法として、例えば、特許文献1（特開平９−２６７９０５号公報）の搬送車用荷物移載装置において、停止ステーションの荷物搬出入部に設けられ荷物Ｗを搬出入方向（左右方向）へ搬送可能な第１搬送機構と、無人搬送車に設けられ荷物Ｗを搬出入方向（左右方向）へ搬送可能な第２搬送機構と、第１搬送機構を駆動する駆動機構であって、停止ステーションに停止した無人搬送車の第２搬送機構を駆動可能な駆動機構を有し、駆動機構の駆動伝達機構により、第１、第２搬送機構を同期駆動可能に構成したことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６７９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献1に記載された技術では、無人搬送車と停止ステーションとで荷物を搬出入するとき、ローラを有した搬送機構で行うが、その制御については開示されていない。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロボットに搭載した搭載ローダにより荷物を搬送し、確実に荷物の積込み・積降しを行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、ロボットシステムにおいて、移動する移動機構と荷物の積込み・積降しを行う搭載ローダを備えたロボットと、前記搭載ローダとの間で荷物の移載を行う設備ローダから構成されるロボットシステムにおいて、前記搭載ローダ、及び、前記設備ローダにおける荷物の積載の有無をそれぞれ検出する第１、及び、第２の荷物検出手段と、該第１、及び、第２の荷物検出手段の出力を基に、前記ロボットが前記設備ローダまでの進行の可否を判断し、進行可能であるとき、前記設備ローダまで移動する走行制御手段と、前記ロボットが前記設備ローダまで移動した後、前記設備ローダに対する相対的な位置及び方向の制御を行う位置決め制御手段と、前記搭載ローダと前記設備ローダの間で、移載開始から移載終了までの荷物の移載動作を通信して制御する移載制御手段とを備え、前記移載制御手段が移載終了と判断した後、前記ロボットが設備ローダから移動することを特徴とする。
また、上記ロボットシステムにおいて、前記移載制御手段が前記搭載ローダへの荷物の積込みを終了と判断した後、前記ロボットは前記荷物の転落を防止する転落防止装置をセットすることを特徴とする 。
また、上記ロボットシステムにおいて、前記移載制御手段が前記搭載ローダからの荷物の積降しを行う前に、前記ロボットは前記荷物の転落を防止する転落防止装置を解除することを特徴とする 。 
また、上記ロボットシステムにおいて、前記第１及び第２の荷物検出手段は、移載方向に対する荷物の傾きを検知する機能を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、上記ロボットシステムにおいて、前記移載制御手段が、
荷物の移載が失敗したと判断したときには、前記荷物を元の状態に移動するとともに、
前記位置決め制御手段により、前記ロボットの位置・角度を補正して、再度、荷物の移載を行うことを特徴とする。
また、上記ロボットシステムにおいて、前記ロボットが前記設備ローダに移動する前に、
前記走行制御手段は、前記搭載ローダに荷物を積込む場合には搭載ローダに荷物が積載されていないことを、荷物を積降す場合には荷物が積載されていることを判断して、前記設備ローダへの移動の実施・不実施を決定することを特徴とする。
また、上記ロボットシステムにおいて、前記位置決め制御手段で行う位置決め終了時における前記搭載ローダと前記設備ローダの対面した平行方向（荷物移載方向に対する垂直方向）の位置ずれ最大誤差をΔX0とすると、前記搭載ローダ及び前記設備ローダにおける移載入口の幅L1、荷物積載領域の幅L2は、L1-L2≧２ΔX0＞０を満たす形状であることを特徴とする。
また、上記ロボットシステムにおいて、前記搭載ローダ及び設備ローダは上面から見た床投影形状が同一であり、かつ、前記ロボットの周囲に取り付けたバンパの床投影形状の内側にあることを特徴とする。
また、移動する移動機構と荷物の積込み・積降しを行う搭載ローダを備えたロボットと、前記搭載ローダとの間で荷物の移載を行う設備ローダから構成されるロボットシステムにおいて、前記ロボットが前記設備ローダから荷物を積込む前に、前記設備ローダに荷物がないことを検出したとき、前記ロボットは、前記荷物が前記設備ローダに搭載され、前記ロボットに移載された後に、前記ロボットを移動する機能と、前記荷物が前記ロボットに直接搭載された後に、前記ロボットを移動する機能と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、移動する移動機構と荷物の積込み・積降しを行う搭載ローダを備えたロボットと、前記搭載ローダとの間で荷物の移載を行う設備ローダから構成されるロボットシステムにおいて、前記ロボットが前記設備ローダに第１の荷物を積降す前に、前記設備ローダに第２の荷物があることを検出したとき、前記ロボットは、前記第２の荷物が前記設備ローダから取り除かれて、前記ロボットから第１の荷物が移載された後、前記ロボットが移動する機能と、前記第１の荷物が前記ロボットから直接積降ろされた後、前記ロボットが移動する機能と、を備えたことを特徴とする。
また、上記ロボットシステムにおいて、前記設備ローダの荷物が正常状態にないときには、設備ローダの荷物の有無を周囲に報知するとともに、予め設定した時間を経過した後は、異なる状態で報知することを特徴とする 。 
また、ロボット上記システムにおいて、前記ロボットに荷物の搬送方法を指示するロボット管理装置を備え、前記ロボットは、前記ロボット管理装置の指示に従い、移動、搬送を行うとともに、前記指示どおりに機能できない場合には、前記ロボットの状態を伝達することを特徴とする。
【０００９】
さらに、移動する移動機構と荷物の積込み・積降しを行う搭載ローダを備えたロボットと、前記搭載ローダとの間で荷物の移載を行う設備ローダから構成されるロボットシステムにおいて、前記ロボットが前記設備ローダに対する相対的な位置及び方向の制御を行う位置決め制御手段と、前記搭載ローダ、及び、前記設備ローダにおける荷物の積載の有無をそれぞれ検出する第１、及び、第２の荷物検出手段と、該第１、及び、第２の荷物検出手段の出力により、前記搭載ローダと前記設備ローダの間で、移載開始から移載終了までの荷物の移載動作を通信して制御する移載制御手段とを備え、前記移載制御手段が移載終了と判断した後、前記ロボットが設備ローダから移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る移動ロボットは、複数の荷物検出手段により、人手に頼ることなく、常に安定して自動積込み・自動積降し、実現することができる。これにより、現場搬送における省力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の移載機能付移動ロボットシステムである。
【図２】本発明の搭載ローダを有した移動ロボットの外観図を示す。
【図３】本発明の設備ローダの外観図を示す。
【図４】本発明の移動ロボットと設備ローダとで荷物を受け渡す斜視図である。
【図５】本発明の移動ロボットの上部に設置された搭載ローダを示す図である。
【図６】本発明の設備ローダと移動ロボットの搭載ローダの位置関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２における移載機能付移動ロボットシステムである。
【図８（ａ）】本発明の荷物の傾きを計測し、積み降ろしをリトライする図である。
【図８（ｂ）】本発明の荷物を搭載ローダに戻した図である。
【図９（ａ）】本発明の荷物を続けて搭載ローダに戻した図である。
【図９（ｂ）】本発明の荷物を後ろまで戻した図である。
【図１０（ａ）】本発明の移動ロボットの位置決めを終了した図である。
【図１０（ｂ）】本発明の荷物の積み降ろしを続け、設備ローダで荷物が荷物停止部材で停止した状態を示す図である。
【図１１（ａ）】本発明の荷物を設備ローダに移動した状態を示す図である。
【図１１（ｂ）】本発明の荷物の傾きを計測し、積み降ろしをリトライする図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について図を用いて説明する。また、各図において共通の構成については同一の参照番号を付している。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る移載機能付移動ロボットシステムの概略構成であって、移動ロボット、設備ローダ、及びロボット管理システムよりなるシステムブロック図である。図1において、１は移載機能を有した移動ロボット、２は設備ローダ装置、３はロボット管理システムである。移動ロボット1において、４は走行制御手段で、ロボット管理システム３から搬送命令を受けながら走行を制御する。５は位置決め制御手段で、移動ロボット１が設備ローダ装置２までに位置計測やアプローチを行い、位置決めを制御する。６は、レーザ距離センサで、移動ロボット１の周辺に存在する物体との距離、及び移動ロボットの正面方向に対する角度を検出する。７は、移載ローダで、荷物８を載置する載置台を有し、荷物８が落ちないように両側にはガイドを設け、さらに載置台には荷物８を出し入れし易いようにローラを設けている。
【００１３】
また、搭載ローダ７の載置台には、荷物検出センサ９を前後に複数個設けており、さらに荷物用にストッパ１０を設置している。１１は、移動ロボット１の搭載ローダ７の移載制御手段で、荷物８の積み込み、及び積み降ろしを制御している。１２は、移動ロボットの前面部又は周囲に設置された赤外線通信センサである。１３は、移動ロボットが移動するための車輪である。１４はロボット管理システム３と情報をやり取りするための通信装置である。また、ロボット管理システム３には移動ロボット１と通信を行う通信装置１５を備えている。
【００１４】
次に設備ローダ装置２は、下部の設備ローダ設置台１６と上部の設備ローダ１７より構成される。設備ローダ１７は、荷物８を載置する載置台を有し、荷物８が落ちないように両側にはガイドを有している。また、載置台の荷物８の積み込み、積み降ろしがスムーズにできるようにローラを載置台に設けている。また、設備ローダ１７には荷物８の有無を検出する荷物検出センサ１８を備えている。１９は、設備ローダ１７の移載制御手段１９で、荷物８の積み込む、積み降ろしを制御するものである。２０は設備１７に設けた赤外線通信センサである。
【００１５】
次にこの移動ロボットシステムの動作について説明する。
【００１６】
先ず、ロボット管理システム３より通信装置１５を介して移動ロボット１の通信装置１４へ荷物の搬送指令を送信する。移動ロボット1はこの信号を受け、設備ローダ１７に出発する前、荷物検出センサ９、９ａにより積載荷物のチェックを行う。
【００１７】
次に、（１）積載荷物を設備ローダ１７に積み降ろしに出発するとき、
（i）搭載ローダ７に荷物がある場合、移動ロボット1は設備ローダ１７に向かって出発する。
【００１８】
（ii）搭載ローダ７に荷物がない場合、ロボット管理システム３と他の移動ロボット等周囲に連絡し、ロボット管理システム３からの指示を待つ。指示を待っている際に、荷物検出センサ９、９ａにより、荷物があることを検出したときには、ロボット管理システム３に通報し、出発の許可を得て、移動ロボット１は設備ローダ１７に向かって出発する。
【００１９】
次に、(２) 積載荷物を設備ローダ１７に積み込み場合、搭載ローダ７に荷物が積載されていないことを確認し、
（i）搭載ローダ７に荷物がない場合、移動ロボット1は設備ローダ１７に向かって出発する。
【００２０】
（ii）搭載ローダ７に荷物がある場合、ロボット管理システム３と他の移動ロボット等周囲に連絡し、ロボット管理システム３からの指示を待つ。この場合も、荷物がなくなったときには、移動ロボット１はロボット管理システム３に通報して、設備ローダ１７に発進する。
【００２１】
次に、移動ロボット１が設備ローダ１７までは、レーザ距離センサ６と内蔵した地図情報を照合することにより、移動ロボット自体の位置、方向を同定し、それに基づき走行制御を行い、自律走行する。そして、設備ローダ１７の予め指定された地点Ａに一旦停止する。
【００２２】
次に、図１の位置決め手段が起動し、位置決め手段が終了するまで走行制御手段４は待機する。
【００２３】
次に、位置決め制御手段５では、
（１）設備ローダ１７までの相対位置を計測する。すなわち、レーザ距離センサにより、移動ロボットから設備ローダ１７の設置台までの相対位置・相対方向を計測する。予め指定された地点Ａを含む位置決め可能領域にあることを確認する。位置決め可能領域にない場合には、一旦、位置決め可能領域に移動する制御を行い、相対位置を再計測する。それを繰り返す。
【００２４】
次に、（２）設備ローダ１７へのアプローチを行う。位置決め可能領域にあることを確認した後、レーザ距離センサを用いた相対位置・相対方向を計測し、フィードバック制御により、位置決め制御を行いながら、設備ローダ１７に接近する。
【００２５】
さらに、（３）位置決め終了判断設備ローダ１７の直前にある目標位置・目標方向に位置決めしたことを判断して、位置決めを終了する。
【００２６】
上記の位置決め手段が終了したら、走行制御手段４に連絡して、走行制御手段４は搭載ローダ７の移載制御手段１１を起動し、移載終了となるまで待機する。
【００２７】
この移載制御手段１１については後で説明する。
【００２８】
次に、荷物の移載が終了したら、位置決め手段による移動によって、移動ロボットを移動し、上記の地点Ａまで移動する。ここで、地点Ａは、搭載ローダ７が設備ローダ１７に積み込み、積み降ろしで位置決めする点の少し手前の点である。
【００２９】
次に、ロボット管理システム３との通信を行い、搬送指令に対して、仕事が完了したことを報告する。積み込み終了のときは、荷物の搬送先まで自律走行する。積み降ろし終了のときは、ロボット管理システム３からの次に指令を待つ。
【００３０】
次に、移動ロボット１の上部にある搭載ローダ７の移載制御手段１１について説明する。
【００３１】
搭載ローダ７の移載制御は、
（１）  荷物の積み降ろしの場合
（１−１）設備ローダ１７の上の荷物の有無を確認し、
(1-1-1)荷物がない場合は、次の（１−２）の作業を行う。
【００３２】
(1-1-2)荷物がある場合は、荷物積み降ろし要求を移動ロボットが音声で報知し、ロボット管理システム３へ連絡する。
【００３３】
設備ローダ１７の荷物がなくなった場合、次の（１−２）の作業を行う。
【００３４】
搭載ローダ７の荷物がなくなった場合、ロボット管理システム３に連絡し、（１−２）を実施しないで次の指令を待つ。そしてロボット管理システム３の指示に従い、次の場所に移動し、音声報知は停止する。
【００３５】
移動ロボットが音声報知する際、所定時間経過したときは音声報知の音量を上げ、周囲に警告を促す。また、音声の音量は次第に大きくしていっても良い。
【００３６】
さらに、そのまま音声報知を続けるときは音声報知を停止し、待機する。
【００３７】
（１−２）積み降ろしの移載制御は、搭載ローダ７のストッパを下げ、赤外線通信センサにより設備ローダ１７と通信を行い、設備ローダ１７の運転を開始した後、搭載ローダ７の運転を開始する。荷物の移載は、搭載ローダ７の荷物検出センサと設備ローダ１７の荷物検出センサの出力の変化で検出することで確認できる。
【００３８】
（１−３）次に荷物の移載が終了を判断する。すなわち、所定時間内に移載が終了することをチェックし、積み降ろし終了の場合は、移載終了と判断する。荷物の移載が時間内に終了しない場合は、周囲に音声で報知し警告を促す。そしてロボット管理システム３に連絡し、指令を待つ。ロボット管理システム３は、所定時間経過後、荷物の移載が終了しないときは次の指令を移動ロボットに送信する。
【００３９】
以上が積み降ろしの場合で、次に積み込み場合の移載の制御について説明する。
（２）荷物の積み込みの場合
（２−１）設備ローダ１７の上の荷物の有無を確認し、
(2-1-1)荷物がある場合、次の（２−２）の作業を行う。
【００４０】
(2-1-2)荷物がない場合、荷物積み込み要求を移動ロボットが音声で周囲に報知し、ロボット管理システム３にも連絡する。
【００４１】
設備ローダ１７の荷物がセットされた場合、次の（２−２）の作業を行う。
【００４２】
また、搭載ローダ７に荷物がセットされた場合、ロボット管理システム３に連絡し、（２−２）を実施しないで（２−３）の作業を実施する。
【００４３】
また、荷物がない場合、音声報知を行うが、所定時間経過したときは音声報知の音量を上げて更に警告を促す。それでもそのままの状態が続けば、音声報知は停止し、待機する。
【００４４】
（２−２）荷物の積み込みの制御は、搭載ローダ７が下がっていることを確認して、搭載ローダ７の運転を開始した後、設備ローダ１７の運転を開始する。そして、設備ローダ１７と搭載ローダ７に設置された荷物検出センサにより荷物が移載されたことを確認する。
【００４５】
また、所定時間内に荷物の移載が終了することをチェックし、時間内に終了しない場合、荷物の移載未終了をロボット管理システム３に報告し、指令を待つ。
（２−３）次に、移載終了判断は、所定時間内に荷物の移載が終了することをチェックし、積み込み移載終了の場合は、ストッパを上げてセットし、移載終了と判断する。荷物の移載が時間内に終了しない場合は、音声で報知し周囲に知らせる。また、移載未終了をロボット管理システム３に連絡して、指令を待つ。
【００４６】
ロボット管理システム３は、所定時間経過後、移載未終了のときの次の指令を移動ロボットに送信する。
【００４７】
図２は、図１の移載機能付移動ロボットシステムの移動ロボットの外観図を示す。図２において、１ａは移動ロボット本体部を示し、走行制御や移動機構を有する部分である。移動ロボット１ａの上部に搭載ローダ７を有し、搭載ローダ７は、荷物８を載置する載置台２４を有し、載置台２４の両側面にはガイド２２と後方にガイド２３を設け、荷物８の落下を防止する。また、載置台２４で荷物８を積み込み、積み降ろしする前方側にはストッパ１０を設け、ストッパ１０は上下する可動式で、荷物の積み込み、積み降ろしの場合は下がり、荷物を積み込んで移動ロボットが移動中は上がっている。また、載置台２４には、荷物８を積み込み、積み降ろしする方向に直角にローラが配置され、荷物の積み込み、積み降ろしがスムーズに行えるようにしている。
【００４８】
また、載置台２４の側面ガイド２２においては、荷物８の積み込み、積み降ろしがしやすいように外側に向かってテーパ形状としている。
【００４９】
移動ロボット１に下部には、バンパ２５を設け、バンパ２５の外形寸法は、搭載ローダ７の外形寸法より小さくしている。
次に、図３に本発明の設備ローダ１７の外観図を示す。図３(ａ)は、設備ローダ１７の斜視図で、図３（ｂ）は上方斜めから見た設備ローダ１７の外観図である。
【００５０】
図３の設備ローダ１７において、荷物８を積み降ろしを行う載置台２８の両側には側面ガイド２７を設け、移動ロボット１との間で荷物８を移動する側の反対側（後方側）には、荷物８を停止させる荷物停止部材２６を設ける。この荷物停止部材２６は固定させても、
可動式でも良い。
【００５１】
また、載置台にはローラ３０を設け、荷物８が負荷なく搬送でき、荷物８の積み込み、積み降ろしがスムーズにできる。また、移動ロボット１が近接する側（前面側）と後方側の載置台には荷物検出センサ１８、１８ａを設置し、荷物８の有無を検出し、移載制御手段１９にその情報を送信している。
【００５２】
図４は、移載機能を有した移動ロボット１が設備ローダ装置２に接近し位置決めして、荷物の受け渡しを行っている外観図である。図４で、１ａは移動ロボット本体、２５はバンパ、７は搭載ローダ、２４は荷物の載置台である。また、２は設備ローダ装置で、１６は設備ローダ設置台、１７は設備ローダ、８は荷物で、荷物８はプラスチック製のコンテナ等を用い、荷物を搬送する。
【００５３】
図５は、移動ロボット１の上部に設置した搭載ローダ７の構造図である。図５（ａ）は搭載ローダ７の上面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【００５４】
図５において、９、９ａは荷物検出センサ、２４は荷物の載置台、１０はストッパ、２１はローラ、２２は側面ガイド、２３は後方の背面ガイドである。ローラ２１において、中央部のローラは駆動ローラで、移載入口ローラ２１ｂと終端部のローラ２１ａはフリーローラである。駆動ローラ２１はモータによりベルトを介して回転駆動し、荷物を移載する。側面ガイド２２は、搭載入口側に開口するテーパ形状とし、開口角は１０〜２０度が適切である。このように開口させることにより、荷物の移載をスムーズに行うことができ、荷物が開口部（テーパ部）に接触しても本来の方向に復元して、載置台の中央部の所定位置に移載することができる。荷物検出センサ９、９ａは、２つを１組として、移載入口側と終端側にそれぞれ１組配置している。２個１組の荷物検出センサは、荷物の移動方向に対して、垂直方向（ロータ軸方向）に配置している。このように４個の荷物検出センサを配置することによって、載置台上の荷物の置き方がローラ軸に対して直角に置かれているか、斜めに置かれているかを計測することができる。さらに、４個のセンサのうち１個のセンサが故障した場合、容易にどのセンサが故障したかを判定することができる。
【００５５】
次に、ストッパ１０について、ストッパ１０は、搭載ローダ７の移載入り口に配置し、荷物を搭載し、送行時に落下するのを防止する。また、搭載ローダ７の終端部には、背面ガイド２３を設け、荷物の落下を防止する。
【００５６】
次に図６を用いて、移動ロボットの搭載ローダ７と設備ローダ１７との位置決めについて説明する。
【００５７】
図６は、移載ローダ７と設備ローダ装置２が向き合い、荷物を移載するときの位置関係を示す図である。図６において、左側が移動ロボットに搭載した搭載ローダ７で、右側が設備ローダ装置２に設備ローダ１７である。
【００５８】
設備ローダ１７において、２８は荷物の載置台、１８．１８ａは荷物検出センサ、３０、３０ａ，３０ｂはローラで、中央の３本が駆動ローラ３０、３０ａ，３０ｂはフリーローラである。２７は側面ガイドで、２６は荷物停止部材で固定である。駆動ローラ３０は、モータよりベルトを介して駆動ローラを回転させ、荷物を移載する構成としている。設備ローダ１７の移載入口は、搭載ローダ７と同じように、側面ガイド２７を開口となるようにテーパ形状としている。そしてその角度は１０〜２０度が最適である。
【００５９】
また、荷物検出センサは、搭載ローダ７と同じように、荷物検出センサ１８、１８ａは、２つを１組として、移載入口側と終端側にそれぞれ１組配置している。２個１組の荷物検出センサは、荷物の移動方向に対して、垂直方向（ロータ軸方向）に配置している。このように４個の荷物検出センサを配置することによって、載置台上の荷物の置き方がローラ軸に対して直角に置かれているか、斜めに置かれているかを計測することができる。さらに、４個のセンサのうち１個のセンサが故障した場合、容易にどのセンサが故障したかを判定することができる。
【００６０】
また、図６は、移動ロボットが設備ローダ１７に位置決めしたときの関係図を示し、この図で、搭載ローダ７の荷物を移載する方向の中心線と設備ローダ１７の荷物の移載する方向の中心線の位置ずれの最大値がΔＸ０とし、図５に示すように、搭載ローダ７の搭載入口幅をＬ1、荷物積載領域の幅をＬ２とすると、積載できる荷物は、荷物積載領域の幅Ｌ２の幅より小さいので、搭載ローダ７と設備ローダ１７の中心線が一致するように、移動ロボットの位置決め制御を行う。このようにすることで、位置ずれが最大値ΔＸ０であったとしても、下記の(式１)の条件を満足すれば、荷物を搭載することができる。
【００６１】
Ｌ１―Ｌ２≧２ΔＸ０＞０      （式１）
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る移載機能付移動ロボットシステムについて、図７を用いて説明する。
【００６２】
図７は、移載機能付移動ロボットシステムの概略構成で、図１の構成と異なる点は、ロボット管理システム３と設備ローダ１７とにおいて、設備ローダ１７に設置した通信装置３５とロボット管理システム３の通信装置１５とで情報を相互に通信できる点である。
このような構成にすることにより、設備ローダ１７はロボット管理システム３と直接通信でき、設備ローダ１７の状態を連絡するとともに、ロボット管理システム３が設備ローダ１７を制御することが可能となる。
【００６３】
また、実施の形態２の走行手段４の動作について説明するが、制御のフローに従って説明する。
【００６４】
先ず、ロボット管理システム３より通信装置１５を介して移動ロボット１の通信装置１４へ荷物の搬送指令を送信する。移動ロボット1はこの信号を受け、設備ローダ１７に出発する前、通信装置１５、通信装置１４を介して、荷物検出センサ９、９ａにより積載荷物のチェックを行う。
【００６５】
ここでは、設備ローダ１７での積み降ろしが指令されている場合について、初めに説明する。
まず、設備ローダ１７での積み降ろしが指令されているときには、設備ローダ１７に荷物がないことを確認する。荷物がある場合には、設備ローダ１７の荷物を移動ロボット１が到着するまでに、取り除くように、移動ロボット１は設備ローダ１７に指示する。設備ローダ１７では、荷物を他に自動的に移載できる場合には、事前に移載する。できない場合には、設備ローダ１７の上の荷物を移動するように周囲に報知する。それを実施した後、移動ロボット１は搭載ローダ７の荷物の有無を確認する。
（i）搭載ローダ７に荷物がある場合、移動ロボット1は設備ローダ１７に向かって出発する。
（ii）搭載ローダ７に荷物がない場合、ロボット管理システム３と他の移動ロボット等周囲に連絡し、ロボット管理システム３からの指示を待つ。その後、荷物が搭載された場合の処理は、実施例１と同様でよい。
【００６６】
次に、移動ロボット１が設備ローダ１７までは、レーザ距離センサ６と内蔵した地図情報を照合することにより、移動ロボット自体の位置、方向を同定し、それに基づき走行制御を行い、自律走行する。そして、設備ローダ１７の予め指定された地点Ａに一旦停止する。
ここで、地点Ａは、搭載ローダ７が設備ローダ１７に積み込み、積み降ろしで位置決めする点の手前の点である。
【００６７】
次に、図７の位置決め手段が起動し、位置決め手段が終了するまで走行制御手段４は待機する。
【００６８】
次に、位置決め制御手段５では、
（１）設備ローダ１７までの相対位置を計測する。すなわち、レーザ距離センサにより、移動ロボットから設備ローダ１７の設置台までの相対位置・相対方向を計測する。予め指定された地点Ａを含む位置決め可能領域にあることを確認する。位置決め可能領域にない場合には、一旦、位置決め可能領域に移動する制御を行い、相対位置を再計測する。それを繰り返す。
【００６９】
次に、（２）設備ローダ１７へのアプローチを行う。位置決め可能領域にあることを確認した後、レーザ距離センサを用いた相対位置・相対方向を計測し、フィードバック制御により、位置決め制御を行いながら、設備ローダ１７に接近する。
【００７０】
さらに、（３）位置決め終了判断について、設備ローダ１７の直前にある目標位置・目標方向に位置決めしたことを判断して、位置決めを終了する。
【００７１】
上記の位置決め手段が終了したら、走行制御手段４に連絡して、走行制御手段４は搭載ローダ７の移載制御手段１１を起動し、移載終了となるまで待機する。
【００７２】
この移載制御手段１１については後述する。
【００７３】
次に、荷物の移載が終了したら、位置決め手段による移動によって、移動ロボットを移動し、上記の地点Ａまで移動する。
【００７４】
次に、ロボット管理システム３との通信を行い、搬送指令に対して、仕事が完了したことを報告する。積み込み終了のときは、荷物の搬送先まで自律走行する。積み降ろし終了のときは、ロボット管理システム３からの次に指令を待つ。以上が、設備ローダ１７での積み降ろしが指令された場合の説明である。
【００７５】
これに対して、設備ローダ１７での積込みが指令されたときについて、積み降しと異なる点を主に説明する。
【００７６】
設備ローダ１７で移動ロボット１に荷物を積込む場合、設備ローダ１７に荷物があることを確認する。設備ローダ１７に荷物がない場合には、移動ロボット１が設備ローダ１７に到着するまでに、荷物を設備ローダ１７に置くように、設備ローダ１７に通信により指令する。他の機器から設備ローダ１７への荷物の移載ができる機能を持っている場合には、自動的に設備ローダ１７への移載を行う。できない場合には、作業者に設備ローダ１７への荷物の積載をするように周囲に報知する。
【００７７】
次に、移動ロボット１は搭載ローダ７に荷物が積載されていることを確認する。
【００７８】
（i）搭載ローダ７に荷物がない場合、移動ロボット1は設備ローダ１７に向かって出発する。
【００７９】
（ii）搭載ローダ７に荷物がある場合、ロボット管理システム３と他の移動ロボット、作業者等、周囲に連絡し、ロボット管理システム３からの指示を待つ。
【００８０】
次に、実施の形態２の移動ロボット１の上部の搭載ローダ７の移載制御手段１１について説明する。
【００８１】
搭載ローダ７の移載制御は、
搭載ローダ７から設備ローダ１７への荷物の積み降ろしの場合
（１−１）設備ローダ１７の上の荷物の有無を確認し、
(1-1-1)荷物がない場合は、次の（１−２）の作業を行う。
【００８２】
(1-1-2)荷物がある場合は、荷物積み降ろし要求を移動ロボットが音声で報知し、ロボット管理システム３へ連絡する。
【００８３】
設備ローダ１７の荷物がなくなった場合、次の（１−２）の作業を行う。
【００８４】
搭載ローダ７の荷物がなくなった場合、ロボット管理システム３に連絡し、（１−２）を実施しないで次の指令を待つ。そしてロボット管理システム３の指示に従い、次の場所に移動し、音声報知は停止する。
【００８５】
移動ロボットが音声報知する際、所定時間経過したときは音声報知の音量を上げ、周囲に警告を促す。また、音声の音量は次第に大きくしていっても良い。
【００８６】
さらに、そのまま音声報知を続けるときは音声報知を停止し、待機する。
【００８７】
（１−２）積み降ろしの移載制御は、搭載ローダ７のストッパを下げ、赤外線通信センサにより設備ローダ１７と通信を行い、設備ローダ１７の運転を開始した後、搭載ローダ７の運転を開始する。荷物の移載は、搭載ローダ７の荷物検出センサと設備ローダ１７の荷物検出センサの出力の変化で検出することで確認できる。
【００８８】
（１−３）次に荷物の移載が終了を判断する。
【００８９】
所定時間内に、移載が終了することをチェックし、積降ろし終了の場合は、移載終了と判断する。
【００９０】
移載が時間内に終了しない場合には、搭載ローダ７及び設備ローダ１７を逆回転し、荷物を搭載ローダ７に戻す。荷物を搭載ローダ７に戻したことをロボット管理システム３に連絡するとともに、周囲に音声報知する。荷物を戻すとき、荷物の角度を搭載ローダ７により、計測する。計測した荷物の角度を元に、移動ロボットの目標位置、及び、目標角度を設定する。その方法については図８で後述する。
【００９１】
以上が積み降ろしの場合で、次に設備ローダ１７から搭載ローダ７への積み込み場合の移載の制御について説明する。
（２）荷物の積み込みの場合
（２−１）設備ローダ１７の上の荷物の有無を確認し、
(2-1-1)荷物がある場合、次の（２−２）の作業を行う。
【００９２】
(2-1-2)荷物がない場合、荷物積み込み要求を移動ロボットが音声で周囲に報知し、ロボット管理システム３にも連絡する。
【００９３】
設備ローダ１７の荷物がセットされた場合、次の（２−２）の作業を行う。
【００９４】
また、搭載ローダ７に荷物がセットされた場合、ロボット管理システム３に連絡し、（２−２）を実施しないで（２−３）の作業を実施する。
【００９５】
また、荷物がない場合、音声報知を行うが、所定時間経過したときは音声報知の音量を上げて更に警告を促す。それでもそのままの状態が続けば、音声報知は停止し、待機する。
【００９６】
（２−２）荷物の積み込みの制御は、搭載ローダ７のストッパ１０が下がっていることを確認して、搭載ローダ７の運転を開始した後、設備ローダ１７の運転を開始する。そして、設備ローダ１７と搭載ローダ７に設置された荷物検出センサにより荷物が移載されたことを確認する。
【００９７】
また、所定時間内に荷物の移載が終了することをチェックし、時間内に終了しない場合、荷物の移載未終了をロボット管理システム３に報告し、指令を待つ。
（２−３）次に、移載終了判断は、所定時間内に荷物の移載が終了することをチェックし、積み込み移載終了の場合は、ストッパを上げてセットし、移載終了と判断する。
【００９８】
移載が時間内に終了しない場合には、搭載ローダ７及び設備ローダ１７を逆回転し、荷物を設備ローダ１７に戻す。荷物を設備ローダ１７に戻したことをロボット管理システム３に連絡するとともに、周囲に音声報知。積降の場合と同様に、荷物を戻すとき、荷物の角度を設備ローダ１７により、計測する。それを元に、移動ロボット１の目標位置、及び、目標角度を設定する。
【００９９】
上記の移載が時間内に終了しない場合について、図８から図１１を用いて説明する。
【０１００】
図８（ａ）は、搭載ローダ７より設備ローダ１７に荷物を移載するとき、移動ロボットが設備ローダ１７に対して位置ずれを起こし、荷物を設備ローダ１７に移載したとき水平面上で傾いて移載され、設備ローダ１７の移載入口の側面ガイドに接触し、停止した状態を示している。
このような状態から脱出する方法について、以下説明する。
【０１０１】
図８（ｂ）は、搭載ローダ７及び設備ローダ１７の駆動ローラを逆回転させ、そして搭載ローダ７に一旦戻した状態を示している。また、この状態で、荷物を戻しているとき時刻ｔ１において荷物検出センサ９ａ−１で荷物を検出する。
【０１０２】
次に、図９(a)において、荷物をさらに戻し、時刻ｔ２で荷物検出センサ９ａ−２により荷物を検出する。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までに駆動ローラの回転角度を計測する。この回転角度により荷物の水平方向の傾きを計測することができる。
【０１０３】
次に、図９（ｂ）は、さらに、荷物を奥側（終端部）に移動させる。そのとき、荷物検出センサ９-１．９-２を用いて、上記と同じように、駆動ローラの回転角度より荷物の傾きを計測し、計測制度を向上させる。
【０１０４】
次に、荷物が傾いているため設備ローダ１７で停止したが、移動ロボットの目標位置、目標角度を変更する。その後、移動ロボットの位置決め精度を再度行う。位置決めを終了したときの状態を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）では、分かり易くするために移動ロボットの位置決め終了時の位置、角度を大幅に変更している。
【０１０５】
そして、再び荷物の積み降ろしを開始する。
【０１０６】
図１０（ｂ）は、荷物を搭載ローダ７から設備ローダ１７へ移動する状態を示す。図１０（ｂ）において、搭載ローダ７の荷物検出センサ９ａ−１，９ａ−２で荷物がなくなったことを検出するとともに、搭載ローダ７の荷物検出センサ９−１，９−２で荷物があることを検出し、さらに、設備ローダ１７の荷物検出センサ１８ａ−１，１８ａ−２で荷物が移動したことを検出する。
【０１０７】
さらに、荷物を設備ローダ１７に移動した状態が図１１（ａ）である。図１１(ａ)において、荷物の後部を側面ガイドに接触することもあるが、荷物を設備ローダ１７に積み降ろし続ける。図１１(ａ)のように、荷物の積み降ろしを続けると、設備ローダ１７での荷物は図１１（ｂ）のように荷物停止部材２６で停止する。このとき荷物検出センサ１８ａ−１，１８ａ−２により荷物があることを、荷物検出センサ１８−１，１８−２により荷物がないことを検出することによって積み降ろしが終了したことを判断できる。
【０１０８】
また、荷物検出センサを配置している位置は、荷物の寸法より大きく取ることが必要である。また、本実施例では、リトライが１回の場合について説明したが、複数回リトライを行うことで自動積み降ろしのトラブルを大幅に軽減することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１‥移動ロボット
２‥設備ローダ装置
３‥ロボット管理システム
４‥走行制御手段
５‥位置決め制御手段
６‥レーザ距離センサ
７‥搭載ローダ
８‥荷物
９、９ａ‥荷物検出手段
１０‥ストッパ
１１‥移載制御手段
１２‥赤外線通信センサ
１４、１５‥通信装置
１６‥設備ローダ設置台
１７‥設備ローダ
１８、１８ａ‥荷物検出センサ
１９‥移載制御手段
２０‥赤外線通信センサ
２１，３０‥ローラ
２２‥側面ガイド
２３‥背面ガイド
２７‥側面ガイド
２４、２８‥載置台
２５‥バンパ
２６‥荷物停止部材
３５‥通信装置
【図１】
0005427561.tif 000002
【図２】
0005427561.tif 000003
【図３】
0005427561.tif 000004
【図４】
0005427561.tif 000005
【図５】
0005427561.tif 000006
【図６】
0005427561.tif 000007
【図７】
0005427561.tif 000008
【図８（ａ）】
0005427561.tif 000009
【図８（ｂ）】
0005427561.tif 000010
【図９（ａ）】
0005427561.tif 000011
【図９（ｂ）】
0005427561.tif 000012
【図１０（ａ）】
0005427561.tif 000013
【図１０（ｂ）】
0005427561.tif 000014
【図１１（ａ）】
0005427561.tif 000015
【図１１（ｂ）】
0005427561.tif 000016