(57)【要約】【課題】全方向移動可能な無人走行台車において、コンベアを横断する場合でも、簡単な構成で精度良く、所望の方向への走行を可能にする。【解決手段】台車本体２と、各々メカナムホイールからなる前後輪１１，１２，１３，１４と、制御装置１０とを備える無人走行台車１である。台車本体２の前端部に、前方の床面に接触し且つ前後に延びる軸線周りに回転可能に設けられた速度検出用車輪２５を備えている。制御装置１０は、速度検出用車輪２５の回転および速度検出用車輪２５と前後輪１１，１２，…との位置関係に基づき、前後輪の一部がコンベア上にあり、且つ、前後輪の他部が固定床上にあるコンベア跨ぎ状態か否かを判定する。コンベア跨ぎ状態であると判定したときに、速度検出用車輪２５の回転数に基づいて、コンベアと固定床との速度差を打ち消しながら進行を継続するように、前後輪１１，１２，…を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車本体と、複数の全方向移動車輪と、当該各全方向移動車輪を制御する制御装置と、を備える無人走行台車であって、
上記台車本体における進行方向端部に、進行方向の床面に接触し且つ進行方向に延びる軸線周りに回転可能に設けられた検出用車輪をさらに備え、
上記制御装置は、上記検出用車輪の回転および当該検出用車輪と上記複数の全方向移動車輪との位置関係に基づき、上記全方向移動車輪の一部がコンベア上にあり、且つ、上記全方向移動車輪の他部が固定床上にあるコンベア跨ぎ状態か否かを判定するとともに、コンベア跨ぎ状態であると判定したときに、上記検出用車輪の回転数に基づいて、上記コンベアと上記固定床との速度差を打ち消しまたは低減しながら進行を継続するように、上記各全方向移動車輪を制御することを特徴とする無人走行台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向移動可能な無人走行台車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場や倉庫等における搬送作業では、作業者の負担を軽減すべく、無軌道式の無人走行台車を用いて物品等を搬送することが従来から行われている。
【０００３】
かかる無人走行台車には、大別すると、工場等に設置された信号発信手段からの誘導信号を検出しながら走行する誘導型のものと、台車自体に設けられた走行距離計や方向計の計測値に基づいて位置や方向を検出しながら走行する自律型のものとがある。
【０００４】
自律型のものとして、例えば特許文献１には、全方向車輪と、記憶部と、加速度センサと、複数の光学センサと、演算処理部とを備え、記憶部の走行ルートに基づき、加速度センサと複数の光学センサからの検出内容を利用して演算処理部が移動量を算出し、算出結果に基づき全方向車輪を駆動させる無人搬送台車が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１８７７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、工場や倉庫等における搬送設備としては、上記無人走行台車のみならず、コンベアも広く用いられていることから、搬送作業において無人走行台車がコンベアを横断しなければならないシチュエーションも想定されるが、その場合には以下のような問題が生じ得る。
【０００７】
すなわち、無人走行台車が進行経路上に存在するコンベアを横断する場合には、進行方向前側の車輪→進行方向後側の車輪の順でコンベアに進入するため、進行方向前側の車輪はコンベア上にある一方、進行方向後側の車輪は固定床上に残っているという状態が不可避的に生じることになる。このような状態では、コンベアと固定床との速度差によって、例えば無人走行台車を旋回させるような外力が生じるため、無人走行台車の進行方向が振られてしまい、所望の方向への走行を継続することが困難となり、最悪の場合にはコンベア上で搬送されている物品に無人走行台車が衝突してしまうおそれがある。また、このような進行方向が振られてしまうという問題は、進行方向前側の車輪は固定床上にある一方、進行方向後側の車輪はコンベア上に残っている場合、すなわち、無人走行台車がコンベアから退出する場合にも生じ得る。
【０００８】
ここで、工場内等にカメラやレーザセンサ等（以下、外部設置型センサともいう。）を設置し、これら外部設置型センサを用いて、コンベア上での無人走行台車の位置や速度を逐一計測し、無人走行台車に搭載された制御装置へ計測値を送信し、全方向移動車輪からなる前後輪を計測値に基づいて制御することで、進行方向が振られるのを回避することが考えられる。
【０００９】
また、上記特許文献１のものと同様に、無人走行台車自体にカメラやレーザセンサや回転角度センサ等（以下、台車搭載型センサともいう。）を搭載し、カメラの画像処理や、レーザオドメトリや、駆動輪（車輪）の回転数をカウントすること（駆動輪オドメトリ）で、コンベア上での無人走行台車の位置を逐一計測し、前後輪を計測値に基づいて制御することで、進行方向が振られるのを回避することも考えられる。
【００１０】
しかしながら、前者の外部設置型センサを用いる手法では、計測システム全体が大型化かつ複雑化する傾向が強く、コストの増大を招くという問題がある。また、後者の台車搭載型センサを用いる手法では、カメラやレーザセンサの採用によりコストの増大を招くという問題に加えて、作業環境から生じる外乱の影響を無人走行台車が大きく受けてしまうため、誤認識や計測不良が増大する傾向にあり、制御精度が悪化するという問題がある。
【００１１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、全方向移動可能な無人走行台車において、コンベアを横断する場合でも、簡単な構成で精度良く、所望の方向への走行を可能にする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明に係る無人走行台車では、全方向移動車輪に先立ちコンベアと接触することで回転する検出用車輪を進行方向端部に設け、当該検出用車輪の回転数に基づいて、コンベアの速度による影響を低減する（または打ち消す）ように、全方向移動車輪を制御するようにしている。
【００１３】
具体的には、本発明は、台車本体と、複数の全方向移動車輪と、当該各全方向移動車輪を制御する制御装置と、を備える無人走行台車を対象としている。
【００１４】
そして、上記台車本体における進行方向端部に、進行方向の床面に接触し且つ進行方向に延びる軸線周りに回転可能に設けられた検出用車輪をさらに備え、上記制御装置は、上記検出用車輪の回転および当該検出用車輪と上記複数の全方向移動車輪との位置関係に基づき、上記全方向移動車輪の一部がコンベア上にあり、且つ、上記全方向移動車輪の他部が固定床上にあるコンベア跨ぎ状態か否かを判定するとともに、コンベア跨ぎ状態であると判定したときに、上記検出用車輪の回転数に基づいて、上記コンベアと上記固定床との速度差を打ち消しまたは低減しながら進行を継続するように、上記各全方向移動車輪を制御することを特徴とするものである。
【００１５】
なお、本発明において「全方向移動車輪」とは、台車本体の、前進、後進、左右平行移動、左右斜め移動、左右旋回等を可能とするものであり、例えば、メカナムホイールや、オムニホイール（登録商標）等を挙げることができる。
【００１６】
また、本発明において「複数の全方向移動車輪」としては、例えば、制御装置によって互いに独立して制御される、４つのメカナムホイールや４つのオムニホイール等を挙げることができる。
【００１７】
これらを前提として、この構成によれば、検出用車輪は、進行方向の床面に接触し且つ進行方向に延びる軸線周りに回転可能に台車本体に設けられているので、当該検出用車輪が接触している床面と台車本体が乗っている床面とに速度差がない場合には回転しない一方、例えば検出用車輪のみがコンベアに到達する等、両者に速度差がある場合には回転する。それ故、検出用車輪の回転開始タイミングに基づいて、コンベアと固定床との境界を精度良く検出することができるとともに、検出用車輪の回転数に基づいて、当該速度差（すなわちコンベアの速度）を検出することができる。
【００１８】
また、検出用車輪と複数の全方向移動車輪との位置関係は既知であることから、検出用車輪がコンベアへ到達してから、更にどれだけ進行すれば、全方向移動車輪の一部がコンベアへ進入し始めるか、全方向移動車輪の全部がコンベア上に乗るか等も既知となる。それ故、制御装置は、検出用車輪の回転および検出用車輪と複数の全方向移動車輪との位置関係に基づき、全方向移動車輪の一部がコンベア上にあり、且つ、全方向移動車輪の他部が固定床上にある「コンベア跨ぎ状態」か否かを判定することができる。
【００１９】
ここで、全方向移動車輪の全部が固定床上にある場合には、全方向移動車輪を制御することで、当然に、所望の方向へ走行することができる。また、全方向移動車輪の全部がコンベア上にある場合にも、絶対的にはコンベア下流側に移動されるものの、相対的にはコンベア上において所望の方向へ走行することができ、これにより、コンベア上で搬送されている物品との衝突を回避することができる。
【００２０】
これらに対し、上記「コンベア跨ぎ状態」では、仮に全方向移動車輪の全部が固定床上にある場合と同じ制御を継続すると、コンベアと固定床との速度差により生じる外力によって進行方向が振られるため、コンベア進入時や退出時等に所望の方向への走行を継続することが困難になる状況も想定される。この点、本発明では、コンベア跨ぎ状態であると判定したときに、検出用車輪の回転数に基づいて、コンベアと固定床との速度差を打ち消しながら（または低減しながら）進行を継続するように、全方向移動車輪を制御することから、かかる状況を回避することができる。
【００２１】
なお、「速度差を打ち消」すとは、コンベアへの進入前後またはコンベアからの退出前後で、無人走行台車の進行方向が変わらない場合に相当し、「速度差を低減」するとは、速度差の一部を利用して、コンベアへの進入前後またはコンベアからの退出前後で、無人走行台車の進行方向の若干の変更を許す場合に相当する。
【００２２】
このように、本発明の無人走行台車では、進行方向端部に設けられた検出用車輪の回転数に基づいて、全方向移動車輪を制御するという簡単な構成を採用することで、外部設置型センサや台車搭載型センサを用いるものと異なり、コストの増大や制御精度の悪化を抑えつつ、コンベアを横断する場合でも、所望の方向へ走行することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明に係る無人走行台車によれば、コンベアを横断する場合でも、簡単な構成で精度良く、所望の方向へ走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る無人走行台車を模式的に示す平面図である。
【図２】前後輪を模式的に説明する図であり、同図（ａ）はメカナムホイールを模式的に示す斜視図であり、同図（ｂ）〜（ｅ）は前後輪の回転方向と無人走行台車の進行方向との関係を模式的に説明する図である。
【図３】速度検出外界センサを模式的に説明する図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は速度検出用車輪およびエンコーダを模式的に示す斜視図である。
【図４】第１速度検出外界センサを模式的に説明する図であり、同図（ａ）は側面図であり、同図（ｂ）は段差を下る場合の挙動を模式的に説明する図であり、同図（ｃ）は段差を上がる場合の挙動を模式的に説明する図である。
【図５】無人走行台車がコンベアを横断する状態を段階的に説明する模式図である。
【図６】無人走行台車がコンベアを横断する状態を段階的に説明する模式図である。
【図７】無人走行台車がコンベアを横断する状態を段階的に説明する模式図である。
【図８】無人走行台車が横平行移動でコンベアを横断する場合を模式的に示す図である。
【図９】その他の実施形態に係る無人走行台車を模式的に示す図である。
【図１０】従来の無人走行台車がコンベアを横断する状態を模式的に説明する図であり、同図（ａ）はコンベアへの進入時であり、同図（ｂ）はコンベアからの退出時である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
−全体構成−
図１は、本実施形態に係る無人走行台車１を模式的に示す平面図である。この無人走行台車１は、メカナムホイールを採用することで全方向に移動可能に構成されていて、例えば自動車生産工場において、自律走行により、他の設備等の間を縫いながら自動車部品等を搬送することが可能になっている。この無人走行台車１は、図１に示すように、台車本体２と、一対の前輪１１，１２と、一対の後輪１３，１４と、４つの電動モータ２１，２２，２３，２４と、第１〜第４速度検出外界センサ１５，１６，１７，１８と、制御装置１０と、を備えている。なお、図１では、各速度検出外界センサ１５，１６，１７，１８を台車本体２に対して支持するためのブラケット６０等を図示省略している。
【００２７】
台車本体２は、フレーム部材（図示せず）等を組み合わせることで、外形略直方体状に形成されていて、その上部に搬送対象である自動車部品等を載置可能になっている。
【００２８】
図２は前後輪１１，１２，１３，１４を模式的に説明する図であり、同図（ａ）はメカナムホイールを模式的に示す斜視図であり、同図（ｂ）〜（ｅ）は前後輪１１，１２，１３，１４の回転方向と無人走行台車１の進行方向との関係を模式的に説明する図である。前輪１１，１２および後輪１３，１４は、台車本体２に回転自在に設けられたメカナムホイールでそれぞれ構成されている。前輪１１，１２および後輪１３，１４は、図２に示すように、主輪１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａと、各々主輪１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａの外周に車軸に対して４５°傾いた姿勢で回転自在に支持される、周方向に並ぶ複数のフリーホイール１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂと、でそれぞれ構成されている。なお、図１や図２（ｂ）〜（ｅ）における、前後輪１１，１２，１３，１４内の斜線は、無人走行台車１を上から見た場合の、すなわち、前後輪１１，１２，１３，１４を上から見た場合の、フリーホイール１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂの回転軸の方向を表している。
【００２９】
前後輪１１，１２，１３，１４における主輪１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａは、台車本体２に搭載された電動モータ２１，２２，２３，２４とそれぞれ接続されている。つまり、各主輪１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａは、別個の電動モータ２１，２２，２３，２４を駆動源とする駆動輪として構成されており、各電動モータ２１，２２，２３，２４の制御を介して別個独立に制御可能になっている。なお、前後輪１１，１２，１３，１４の回転角度は、４つの回転角度センサ３１，３２，３３，３４によって、４つの前後輪１１，１２，１３，１４それぞれについて検出されるようになっている。
【００３０】
制御装置１０は、入出力インターフェースや、メモリや、ＣＰＵ等を備えていて、前後輪１１，１２，１３，１４の制御を通じて無人走行台車１の進行方向を制御するように構成されている。入出力インターフェースは、第１〜第４速度検出外界センサ１５，１６，１７，１８や、回転角度センサ３１，３２，３３，３４からセンサ信号を取り込むとともに、電動モータ２１，２２，２３，２４に対して操作信号を出力するよう構成されている。メモリには、前後輪１１，１２，１３，１４を制御するための各種の制御プログラム等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて電動モータ２１，２２，２３，２４の操作信号を生成するよう構成されている。
【００３１】
制御装置１０は、各電動モータ２１，２２，２３，２４の制御を介して、メカナムホイールで構成された前後輪１１，１２，１３，１４を別個独立に制御することで、無人走行台車１を全方向に移動させることが可能となっている。例えば、図２（ｂ）に示すように、前後輪１１，１２，１３，１４すべてを正転させると、無人走行台車１が前進し、図２（ｃ）に示すように、右前輪１１および左後輪１４を正転させ且つ左前輪１２および右後輪１３を反転させると、無人走行台車１が左平行移動する。また、例えば、図２（ｄ）に示すように、右前後輪１１，１３を正転させ且つ左前後輪１２，１４を反転させると、無人走行台車１が反時計回りに旋回し、図２（ｅ）に示すように、左前輪１２および右後輪１３だけを正転させると、無人走行台車１が右斜め前方へ移動する。
【００３２】
なお、無人走行台車１では、図２（ｂ）〜（ｄ）における右前輪１１を見比べれば分かるように、右前輪１１の正転が必ずしも無人走行台車１の前進を意味する訳ではないことから、例えば回転角度センサ３１で右前輪１１の回転角度を検出しても、或る位置から無人走行台車１がどれだけ移動したかを把握することは難しい。このため、本実施形態では、４つの回転角度センサ３１，３２，３３，３４によって、４つの前後輪１１，１２，１３，１４それぞれについて回転角度を検出し、それらを制御装置１０で演算することで、どの前後輪１１，１２，１３，１４を何回転させれば、或る位置から無人走行台車１がどの方向にどれだけ進むかを把握することが可能となっている。
【００３３】
これらにより、請求項との関係では、主輪１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａと、フリーホイール１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂと、をそれぞれ有する４つの前後輪１１，１２，１３，１４が、本発明でいうところの「複数の全方向移動車輪」に相当する。
【００３４】
なお、第１〜第４速度検出外界センサ１５，１６，１７，１８については、以下に詳細に説明する。
【００３５】
−速度検出外界センサ−
ところで、自動車生産工場における搬送設備としては、無人走行台車１のみならず、コンベア８０も広く用いられているところ、無人走行台車１がコンベア８０を横断しなければならないシチュエーションも想定される。
【００３６】
図１０は従来の無人走行台車１０１がコンベア８０を横断する状態を模式的に説明する図であり、同図（ａ）はコンベア８０への進入時であり、同図（ｂ）はコンベア８０からの退出時である。無人走行台車１０１がコンベア８０を横断する場合には、前輪１１１，１１２→後輪１１３，１１４の順でコンベア８０に進入するため、前輪１１１，１１２はコンベア８０上にある一方、後輪１１３，１１４は固定床７０上に残っているという状態が不可避的に生じることになる。このような状態では、図１０（ａ）の白抜き矢印で示すように移動するコンベア８０と固定床７０との速度差によって、無人走行台車１０１を時計回り（図１０（ａ）のドット矢印参照）に旋回させるような外力が生じるため、無人走行台車１０１の進行方向が振られてしまい、所望の方向（図１０（ａ）の黒塗り矢印参照）への走行を継続することが困難となり、最悪の場合にはコンベア８０上で搬送されている車体８１に無人走行台車１０１が衝突するおそれがある。また、このような進行方向が振られてしまうという問題は、図１０（ｂ）に示すように、無人走行台車１０１がコンベア８０から退出する場合にも生じ得る問題である。
【００３７】
ここで、自動車生産工場内にカメラやレーザセンサ等（以下、外部設置型センサともいう。）を設置し、これら外部設置型センサを用いて、コンベア８０上での無人走行台車１０１の位置や速度を逐一計測し、計測値に基づいて前後輪を制御する手法や、無人走行台車１０１自体にカメラやレーザセンサや回転角度センサ等（以下、台車搭載型センサともいう。）を搭載し、カメラの画像処理やレーザオドメトリや駆動輪オドメトリで、コンベア８０上での無人走行台車１０１の位置を逐一計測し、計測値に基づいて前後輪を制御する手法も考えられる。
【００３８】
しかしながら、前者の外部設置型センサを用いる手法では、計測システム全体が大型化かつ複雑化する傾向が強く、コストの増大を招くという問題があり、また、後者の台車搭載型センサを用いる手法では、カメラやレーザセンサの採用によりコストの増大を招くという問題に加えて、作業環境から生じる外乱の影響を無人走行台車１０１が大きく受けてしまうため、誤認識や計測不良が増大する傾向にあり、制御精度が悪化するという問題がある。
【００３９】
ところで、メカナムホイールとして構成された前後輪１１，１２，１３，１４は、主輪１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａの回転で駆動力を発生するが、フリーホイール１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂの回転方向に関してはフリーであるため、外力を逃がすことができる。この特性を利用して、例えばコンベア８０に差し掛かった前輪１１，１２と、固定床７０に残った後輪１３，１４とを適切に回転させることで、進行方向が振られるのを抑えることが可能となるが、そのためにはコンベア８０の速度と、コンベア８０と固定床７０との境界を正確に知る必要がある。
【００４０】
そこで、上記問題を解決する前提として、コンベア８０の速度と、コンベア８０と固定床７０との境界を精度良く検出するべく、本実施形態の無人走行台車１では、台車本体２における進行方向端部に、第１〜第４速度検出外界センサ１５，１６，１７，１８を設けるようにしている。より詳しくは、前進時に進行方向端部となる前端部に第１速度検出外界センサ１５を、右平行移動時に進行方向端部となる右側端部に第２速度検出外界センサ１６を、左平行移動時に進行方向端部となる左側端部に第３速度検出外界センサ１７を、後進時に進行方向端部となる後端部に第４速度検出外界センサ１８をそれぞれ配置している。
【００４１】
図３は速度検出外界センサ１５，１６，１７，１８を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は速度検出用車輪２５，２６，２７，２８およびエンコーダ３５，３６，３７，３８を模式的に示す斜視図である。図３（ａ）に示すように、第１〜第４速度検出外界センサ１５，１６，１７，１８は、速度検出用車輪２５，２６，２７，２８と、エンコーダ３５，３６，３７，３８と、回転軸５５，５６，５７，５８と、ガード部材４５，４６，４７，４８と、をそれぞれ有している。なお、第１〜第４速度検出外界センサ１５，１６，１７，１８はほぼ同様の構成ゆえ、以下では第１速度検出外界センサ１５を中心に説明し、重複を避けるため、第２〜第４速度検出外界センサ１６，１７，１８について詳細な説明を省略する。
【００４２】
第１速度検出外界センサ１５のガード部材４５は、球冠が底面をなす略球欠状に形成されていて、図３（ａ）に示すように、平面視で略Ｔ字状に切り欠かれた切欠き部４５ａが形成されている。ガード部材４５は、切欠き部４５ａ内に設置された前後方向（図１のＸ方向）に延びる回転軸５５を回転自在に支持している。回転軸５５と連結される速度検出用車輪２５およびエンコーダ３５も切欠き部４５ａ内に収容されており、これにより、速度検出用車輪２５およびエンコーダ３５と障害物等との衝突が回避されるようになっている。
【００４３】
速度検出用車輪２５は、オムニホイール（登録商標）として構成されていて、図３（ｂ）に示すように、主輪２５ａと、各々主輪２５ａの外周に車軸に対して直交する姿勢で回転自在に支持される、周方向に並ぶ複数の従輪２５ｂと、で構成されている。そうして、速度検出用車輪２５は、主輪２５ａが回転軸５５の前端側と連結されることで、回転軸５５の軸線周りに回転可能な態様で切欠き部４５ａ内に収容されているとともに、その下端が球冠の最下部（中央部）と面一になるように、切欠き部４５ａ内に配置されている。
【００４４】
エンコーダ３５は、回転軸５５の後端側と連結されていて、速度検出用車輪２５の回転角度や回転数（回転速度）を検出し、通信線３５ａを介して、検出結果をセンサ信号として制御装置１０へ出力するように構成されている。
【００４５】
図４は第１速度検出外界センサ１５を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は側面図であり、同図（ｂ）は段差７５を下る場合の挙動を模式的に説明する図であり、同図（ｃ）は段差７５を上がる場合の挙動を模式的に説明する図である。以上のように構成された第１速度検出外界センサ１５は、図４（ａ）に示すように、台車本体２の前端から前方に延びるブラケット６０を介して、台車本体２の前端部に取り付けられている。より詳しくは、ガード部材４５には、図４（ａ）に示すように、上方に延びるスライドバー６１が設けられており、当該スライドバー６１は、上下方向にスライド自在にブラケット６０の支持されている。それ故、通常の状態（平坦な床上）では、第１速度検出外界センサ１５およびスライドバー６１が、自重によって下がることで、ブラケット６０に対して最下端の位置となり、図４（ａ）に示すように、ガード部材４５の球冠の最下部と速度検出用車輪２５の下端が床面（固定床７０）に接触することになる。
【００４６】
このような構成により、無人走行台車１が固定床７０上を前進する場合には、ガード部材４５および速度検出用車輪２５が前方の床面（固定床７０）に接触するが、ガード部材４５における床面接触部は球状であり、且つ、速度検出用車輪２５では従輪２５ｂが回転することから、大きな摩擦抵抗を受けることなく、無人走行台車１を前進させることができる。なお、従輪２５ｂは主輪２５ａの外周に車軸に対して直交する姿勢で回転自在に支持されていることから、無人走行台車１の前進に伴って従輪２５ｂが回転しても、主輪２５ａが回転することはない。
【００４７】
一方、無人走行台車１がコンベア８０を横断する場合に、前輪１１，１２に先立って第１速度検出外界センサ１５がコンベア８０上に到達すると（図５（ａ）参照）、コンベア８０の移動に伴って、コンベア８０上の速度検出用車輪２５が回転軸５５の軸線周りに回転することになる。かかる速度検出用車輪２５の回転角度や回転数は、エンコーダ３５によって検出され、制御装置１０へ出力されることから、制御装置１０は、速度検出用車輪２５の回転開始タイミングに基づいて、コンベア８０と固定床７０との境界を精度良く検出することができるとともに、速度検出用車輪２５の回転数に基づいて、コンベア８０の速度を取得することができる。
【００４８】
また、図４（ｂ）に示すように、無人走行台車１が段差７５を下る場合には、自重によって第１速度検出外界センサ１５が下がることで、台車本体２や前輪１１，１２に先立って、第１速度検出外界センサ１５が下段７６に接触することになる。この際、下段７６と接触することで生じる衝撃が、ガード部材４５によって緩和されることから、速度検出用車輪２５やエンコーダ３５が傷むのを抑えることができる。
【００４９】
これに対し、図４（ｃ）に示すように、無人走行台車１が段差７５を上がる場合には、ガード部材４５の球冠が上段７７の端部に接触しながら、無人走行台車１が前進することで、自重に抗して第１速度検出外界センサ１５およびスライドバー６１が上方に持ち上げられ、台車本体２や前輪１１，１２に先立って、第１速度検出外界センサ１５が上段７７に乗り上げることになる。仮にガード部材４５がない場合には、速度検出用車輪２５が段差７５に衝突するとともに、上段７７に乗り上げることが困難となるが、本実施形態では、略球欠状のガード部材４５を採用することで、かかる不都合を回避することが可能となっている。
【００５０】
これらにより、請求項との関係では、ブラケット６０、スライドバー６１およびガード部材４５，４６，４７，４８を介して、それぞれ台車本体２の前端部、右側端部、左側端部および後端部に、回転軸５５，５６，５７，５８の軸線周りに回転可能に取り付けられた速度検出用車輪２５，２６，２７，２８が、本発明でいうところの「台車本体における進行方向端部に、進行方向の床面に接触し且つ進行方向に延びる軸線周りに回転可能に設けられた検出用車輪」に相当する。
【００５１】
−コンベア横断時の走行制御−
次に、無人走行台車１がコンベア８０を横断する場合に、制御装置１０が実行する、第１速度検出外界センサ１５を用いた走行制御について説明する。
【００５２】
本実施形態では、無人走行台車１がコンベア８０を横断する場合に、所望の方向への走行を可能とするべく、第１速度検出外界センサ１５の検出結果に基づいて、前後輪１１，１２，１３，１４を適切に制御することで、コンベア８０の速度による影響を打ち消す（または低減する）ようにしている。
【００５３】
具体的は、速度検出用車輪２５の回転、および、速度検出用車輪２５と４つの前後輪１１，１２，１３，１４との位置関係ｘ１，ｘ２に基づき、前後輪１１，１２，１３，１４の一部がコンベア８０上にあり、且つ、前後輪１１，１２，１３，１４の他部が固定床７０上にある「コンベア跨ぎ状態」か否かを判定するとともに、「コンベア跨ぎ状態」であると判定したときに、速度検出用車輪２５の回転数に基づいて、コンベア８０と固定床７０との速度差により生じる進行方向角度偏差を打ち消しながら、または低減しながら進行を継続するように、前後輪１１，１２，１３，１４を制御する走行制御を実行するように制御装置１０を構成している。
【００５４】
以下、かかる走行制御について、図５〜図８を参照しながら説明する。
【００５５】
図５〜図７は、無人走行台車１がコンベア８０を横断する状態を段階的に説明する模式図である。なお、図５〜図７では、図を見易くするために、第２および第３速度検出外界センサ１６，１７を図示省略するとともに、第１および第４速度検出外界センサ１５，１８についても、速度検出用車輪２５，２８のみ図示している。また、図５〜図７における白抜き矢印はコンベア８０の移動方向を、また、図５〜図７における黒塗り矢印は無人走行台車１の進行方向をそれぞれ示している。
【００５６】
先ず、図２（ｂ）に示すように、前後輪１１，１２，１３，１４すべてを正転させて、図５（ａ）に示すように、第１エリアの固定床７０Ａにおける、コンベア８０と直角な直線Ｙ１上を速度ｖで前進していた無人走行台車１がコンベア８０に到達して、速度検出用車輪２５がコンベア８０上に乗ると、速度検出用車輪２５が正面視で（前方から見て）時計回りに回転し始める。それ故、速度検出用車輪２５がコンベア８０に乗ったタイミングで、エンコーダ３５が速度検出用車輪２５の回転の有無および回転速度を検出することから、制御装置１０が、コンベア８０と固定床７０Ａとの境界、および、コンベア８０の速度を精度良く検出することができる。
【００５７】
ここで、速度検出用車輪２５と４つの前後輪１１，１２，１３，１４との位置関係ｘ１，ｘ２は既知であることから、速度検出用車輪２５がコンベア８０に乗ってから（回転し始めてから）、更にどれだけ主輪１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａを回転させれば、前輪１１，１２がコンベア８０へ進入し始めるか（無人走行台車１がｘ１だけ進むか）、後輪１３，１４がコンベア８０へ進入し始めるか（無人走行台車１がｘ２だけ進むか）等も既知となる。それ故、制御装置１０は、速度検出用車輪２５の回転、および、速度検出用車輪２５と４つの前後輪１１，１２，１３，１４との位置関係ｘ１，ｘ２に基づき、回転角度センサ３１，３２，３３，３４によって検出される前後輪１１，１２，１３，１４の回転角度を参照することで、コンベア８０に対する前輪１１，１２および後輪１３，１４の位置を正確に知ることができる。これにより、制御装置１０は、前輪１１，１２がコンベア８０上にあり、且つ、後輪１３，１４が固定床７０Ａ上にある「コンベア跨ぎ状態」か否かを判定することができる。
【００５８】
なお、固定床７０とコンベア８０との間に段差がある場合には、例えば図４（ｂ）に示すように、段差直後に、速度検出用車輪２５が固定床７０（上段７７）にもコンベア８０（下段７６）にも接触していない期間が、換言すると、速度検出用車輪２５は固定床７０とコンベア８０との境界を越えているが、第１速度検出外界センサ１５によってコンベア８０が検出されない期間が生じる。この場合、制御装置１０は、真の境界を越えてから速度検出用車輪２５とコンベア８０とが接触したタイミングを、固定床７０とコンベア８０との境界と検出してしまい、想定よりも早いタイミング（短い移動距離）で前輪１１，１２がコンベア８０へ進入し始めることになる。このような不都合を回避するべく、段差７５の高さが予め分かっているような場合には、ガード部材４５の設計寸法と段差７５の高さを制御系に入力しておくのが好ましい。例えば、境界の検出角度を、速度検出用車輪２５とコンベア８０とが接触したタイミング（前輪１１，１２の回転角度）よりも所定値だけ進角させることで、より正確に固定床７０とコンベア８０との境界を検出することができる。
【００５９】
そうして、制御装置１０は、回転角度センサ３１，３２によって検出される前輪１１，１２の回転角度が、速度検出用車輪２５の回転開始から、速度検出用車輪２５と前輪１１，１２との位置関係ｘ１に基づいて算出された第１所定角度に達するタイミングで、「コンベア跨ぎ状態」であると判定し、コンベア８０と固定床７０Ａとの速度差により生じる進行方向角度偏差を打ち消しまたは低減するように、前後輪１１，１２，１３，１４を制御する。それ故、図５（ｂ）に示すように、前輪１１，１２がコンベア８０に乗り上げる一方、後輪１３，１４が固定床７０Ａ上に残る場合でも、無人走行台車１の前端部がコンベア８０の下流側に振られるのを抑えることができる。
【００６０】
例えば、コンベア８０と固定床７０Ａとの速度差によって、図１０（ａ）のハッチング矢印と同様に、無人走行台車１を時計回りに旋回させるような外力が作用する場合には、制御装置１０は、当該外力を打ち消すべく、速度検出用車輪２５の回転数、換言すると、コンベア８０の速度に基づいて、図２（ｄ）に示すように、当該外力と同じ大きさの力で無人走行台車１を反時計回りに旋回させるように前後輪１１，１２，１３，１４を制御する。このような制御を行うことで、コンベア８０と固定床７０Ａとの速度差により生じる外力を、フリーホイール１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂを回転させることによって逃がすことができるので、無人走行台車１の旋回を抑制することができる。
【００６１】
もっとも、これでは、図５（ｂ）に示す状態で、無人走行台車１が時計回り、反時計回りのいずれにも旋回せず、進行が停止した状態となるので、制御装置１０は、例えば、図２（ｄ）に示すように、無人走行台車１を反時計回りに旋回させるような前後輪１１，１２，１３，１４の制御と、図２（ｂ）に示すように、無人走行台車１を速度ｖで前進させるような前後輪１１，１２，１３，１４の制御と、を重ね合せて、無人走行台車１の進行を継続させる。これにより、コンベア８０に進入する前と同じ速度ｖで、無人走行台車１を直線Ｙ１上で前進させることができる。なお、前輪１１，１２がコンベア８０に乗り上げると、速度検出用車輪２５の回転が停止する。
【００６２】
これに対し、コンベア８０上の車体８１との衝突を避けることができれば、進行方向を多少変更してもよい場合や、コンベア８０と固定床７０Ａとの速度差を利用して進行方向を修正するような場合には、コンベア８０と固定床７０Ａとの速度差を打ち消す必要はなく、コンベア８０と固定床７０Ａとの速度差を低減するように、前後輪１１，１２，１３，１４の制御を行えばよい。
【００６３】
次いで、制御装置１０は、回転角度センサ３３，３４によって検出される後輪１３，１４の回転角度が、速度検出用車輪２５の回転開始から、速度検出用車輪２５と後輪１３，１４との位置関係ｘ２に基づいて算出された第２所定角度に達するタイミングで、「コンベア跨ぎ状態」ではないと判定し、無人走行台車１を前進させるように、前後輪１１，１２，１３，１４を制御する。それ故、図５（ｃ）に示すように、後輪１３，１４がコンベア８０に乗り上げるタイミングで、無人走行台車１の前端部がコンベア８０の下流側に振られるのを抑える制御が終了される。なお、前後輪１１，１２，１３，１４すべてがコンベア８０に乗り上げた状態では、速度検出用車輪２５の回転は停止している。
【００６４】
次いで、無人走行台車１はコンベア８０上を前進するが、その間もコンベア８０は流れているので、図６（ａ）に示すように、無人走行台車１は直線Ｙ１よりもコンベア下流側に移動する。なお、この状態では、当然に、速度検出用車輪２５の回転は停止している。
【００６５】
そうして、図６（ｂ）に示すように、無人走行台車１がコンベア８０の端に到達して、速度検出用車輪２５が第２エリアの固定床７０Ｂ上に乗ると、速度検出用車輪２５が正面視で反時計回りに回転し始める。それ故、速度検出用車輪２５が固定床７０Ｂに乗ったタイミングで、エンコーダ３５が速度検出用車輪２５の回転の有無および回転速度を検出することから、制御装置１０が、コンベア８０と固定床７０Ｂとの境界、および、コンベア８０の速度を精度良く検出することができる。
【００６６】
その後は、制御装置１０が、回転角度センサ３１，３２によって検出される前輪１１，１２の回転角度が、速度検出用車輪２５の回転開始から、速度検出用車輪２５と前輪１１，１２との位置関係ｘ１に基づいて算出された第１所定角度に達するタイミングで、「コンベア跨ぎ状態」であると判定し、コンベア８０と固定床７０Ｂとの速度差を打ち消しまたは低減するように、前後輪１１，１２，１３，１４を制御する。それ故、図６（ｃ）に示すように、前輪１１，１２が固定床７０Ｂに乗る一方、後輪１３，１４がコンベア８０上に残る場合でも、無人走行台車１の後端部がコンベア８０の下流側に振られるのを抑えることができる。なお、この場合には、例えば、図２（ｄ）に示すのとは反対に、無人走行台車１を時計回りに旋回させるような前後輪１１，１２，１３，１４の制御と、図２（ｂ）に示すように、無人走行台車１を速度ｖで前進させるような前後輪１１，１２，１３，１４の制御と、を重ね合せればよい。
【００６７】
次いで、制御装置１０は、回転角度センサ３３，３４によって検出される後輪１３，１４の回転角度が、速度検出用車輪２５の回転開始から、速度検出用車輪２５と後輪１３，１４との位置関係ｘ２に基づいて算出された第２所定角度に達するタイミングで、「コンベア跨ぎ状態」ではないと判定し、無人走行台車１を前進させるように、前後輪１１，１２，１３，１４を制御する。それ故、図７（ａ）に示すように、後輪１３，１４が固定床７０Ｂに乗るタイミングで、無人走行台車１の後端部がコンベア８０の下流側に振られるのを抑える制御が終了する。その後、無人走行台車１は、コンベア８０を横断する前と同じ速度ｖで、直線Ｙ１よりもコンベア下流側の直線Ｙ２上を前進する。
【００６８】
なお、図７（ｂ）に示すように、第２エリアでの作業を終えた無人走行台車１がコンベア８０を横断して元の第１エリアに戻ろうとする場合には、第４速度検出外界センサ１８を用いて、上記同様の走行制御を行えばよい。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の無人走行台車１では、進行方向端部に設けられた速度検出用車輪２５，２６，２７，２８の回転の有無および回転数に基づいて、メカナムホイールで構成される前後輪１１，１２，１３，１４を制御するという簡単な構成を採用することで、外部設置型センサや台車搭載型センサを用いるものと異なり、コストの増大や制御精度の悪化を抑えつつ、コンベア８０を横断する場合でも、無人走行台車１を所望の方向へ走行させることができる。
【００７０】
特に、本実施形態では、駆動輪オドメトリと同様に回転角度センサを用いるが、既知である位置関係ｘ１，ｘ２に基づき、回転角度センサ３１，３２，３３，３４によって検出される回転角度を参照することで、コンベア８０に対する前後輪１１，１２，１３，１４の位置を検出することから、スタート地点からの距離に基づいて自己位置を推定する駆動輪オドメトリとは異なり、誤認識や計測不良が積み重なることがないので、高精度で無人走行台車１の走行を制御することができる。
【００７１】
なお、図８に示すように、横（左）平行移動で無人走行台車１がコンベア８０を横断する場合にも、上記と同様の走行制御で所望の方向への走行が可能であり、この場合には、第３速度検出外界センサ１７を用いて、コンベア８０の速度、および、コンベア８０と固定床７０との境界を検出すればよい。
【００７２】
（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００７３】
上記実施形態では、全方向移動車輪（前後輪１１，１２，１３，１４）としてメカナムホイールを採用したが、無人走行台車１が全方向に移動可能になるのであれば、これに限らず、例えば、図９に示すように、台車本体３に対し菱形配置される４つのオムニホイール９０で全方向移動車輪を構成してもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、ガード部材４５，４６，４７，４８を略球欠状に形成したが、第１〜第４速度検出外界センサ１５，１６，１７，１８が段差７５の乗り降りをスムーズに行えるような形状であれば、これに限らず、例えばガード部材を縦断面台形状に形成してもよい。
【００７５】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によると、コンベアを横断する場合でも、簡単な構成で精度良く、所望の方向へ走行することができるので、全方向移動可能な無人走行台車に適用して極めて有益である。
【符号の説明】
【００７７】
１                              無人走行台車
２                              台車本体
１０                            制御装置
１１，１２                      前輪（全方向移動車輪）
１３，１４                      後輪（全方向移動車輪）
２５，２６，２７，２８          速度検出用車輪（検出用車輪）
７０                            固定床（床面）
８０                            コンベア（床面）
９０                            オムニホイール（全方向移動車輪）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019175036.tif 000009
【図８】
2019175036.tif 000010
【図９】
2019175036.tif 000011
【図１０】
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