(57)【要約】【課題】  室内空間の一定場所に位置する被搬送物を室内空間の任意の他の場所に自在に移送する空間搬送システムを提供する。【解決手段】  本室内空間搬送システムは、３点以上の固定点に設置されケーブルの繰り出し・巻き取りが可能なケーブル操作手段と、ケーブルに懸架され空間移動が可能な空間移動手段と、該空間移動手段に付設された被搬送物を把持できるリフターと、空間移動手段の移動を制御する制御手段と、操作者が被搬送物の搬送を指示をするためのインターフェイス手段とを有し、それぞれのケーブルを遠隔制御により繰り出し、巻取りを行うことにより、空間移動装置を室内空間の任意の位置に移動することができるものである。遠隔操作で自動的に搬送可能なものであるため、寝たきり老人、身体に障害がある者等でも他の人の助けをかりることなく操作することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３点以上の固定点に設置されケーブルの繰り出し／巻き取りが可能なケーブル操作手段と、ケーブルに懸架され空間移動が可能な空間移動手段と、該空間移動手段に付設された被搬送物を把持できるリフターと、空間移動手段の移動を制御する制御手段と、操作者が被搬送物の搬送を指示をするためのインターフェイス手段とを有することを特徴とする室内空間搬送システム。
【請求項２】
前記リフターが方向修正手段、昇降手段及び水平保持手段を介して該空間移動手段に付設されていることを特徴とする請求項１記載の室内空間搬送システム。
【請求項３】
前記水平保持手段が、被搬送物を把持したときの重心移動による傾斜を防止するために、リフターの後方に設置された重量体を移動させる機構を有することを特徴とする請求項２記載の室内空間搬送システム。
【請求項４】
被搬送物を格納するための格納部と、該格納部の中にあり被搬送物を載荷するパレットをさらに有し、前記リフターが該パレットを把持するためのフォークを備えたことを特徴とする請求項３記載の室内空間搬送システム。
【請求項５】
前記リフター前面に発光素子と受光素子を有し、かつパレット若しくは格納部に反射鏡を有し、該発光素子から発せられた光の光量と、該反射鏡により反射され受光素子により受光された光量とを対比することにより該リフターと該パレットの相対的位置関係を判断し、リフターとパレットを所望の相対的位置関係に制御できることを特徴とする請求項４記載の室内空間搬送システム。
【請求項６】
該フォークに電磁石を有し、該パレットに永久磁石を有し、該フォークが該パレットに挿入される際に磁力によるリニアガイドシステムを構成することにより、リフターが
パレット及び被搬送物を把持することを特徴とする請求項４または５記載の室内空間搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る室内空間搬送システムは、室内空間の一定場所に位置する被搬送物を室内空間の任意の他の場所に自在に移送する搬送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内で重量物を移送するには、重量物をワゴン、カート、台車などの軽車両に載せ、軽車両を床上で走行させることにより行われてきた。これらは、人力によって動かされるものはかりでなく、電動式等のものもある。また、室内空間で重量物を三次元に移送する技術としては、天井クレーンや災害時のレスキュー技術としてパラレルワイヤシステムが研究されており、本発明者らも研究を行ってきた（特許文献１）。
【０００３】
近年、高齢化社会の到来により医療・介護施設の需要が増えているが、施設の数は十分ではなく、介護者の確保も容易ではない。また、家庭でも核家族化により、高齢者の夫婦の世帯或いは高齢者単身世帯が年々増加している。このような状況下においては、ワゴン等を用いて重量物を移動させることは困難で、要介護者、身体不自由者等を補助するための搬送装置が必要となっている。
【０００４】
かかる問題を解決する装置として自動搬送装置があり、例えば以下の構成による搬送ロボットシステムが提案されている（特許文献２）。すなわち、格納部、視覚センサ、計測認識手段、多関節多自由マニピュレータ、走行環境の計測手段、経路生成手段、移動機構、インタフェイス手段、遠隔監視操作部から成る搬送ロボットシステムである。当システムによると、マニピュレーション機能を有した自律走行ロボットが被搬送物を搬送するというものである。
【特許文献１】特開２０００−３１３５９０号公報
【特許文献２】特開平９−２６７２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、同システムに係る搬送ロボットは床上のみを走行するものであり、床面に障害物が多くある場合には回避しきれず、走行が不可能となる等の問題があった。
また、これらの床上走行装置は、走行中はもとより、使用していないときにも床上にあり、人の生活空間を塞ぎ人の行動を妨げる。
一方、ケーブルを用いた重量物の搬送としての天井クレーンや災害時のレスキュー技術としてのパラレルワイヤシステムでは、不定形な重量物を自動的に把持することが困難であり、かかる技術は実現されていない。このため、室内の三次元空間を有効に利用して多様な形態を有する重量物を搬送することができなかった。
【０００６】
本発明は、上記の従来技術の有する問題を解決するためになされたものである。
【０００７】
本発明の第１の観点によれば、「３点以上の固定点に設置されケーブルの繰り出し・巻き取りが可能なケーブル操作手段と、ケーブルに懸架され空間移動が可能な空間移動手段と、該空間移動手段に付設された被搬送物を把持できるリフターと、空間移動手段の移動を制御する制御手段と、操作者が被搬送物の搬送を指示をするためのインターフェイス手段とを有することを特徴とする室内空間搬送システム」が提供される。
【０００８】
本発明の第２の観点によれば、上記第１の観点において、「リフターが方向修正手段、昇降手段及び水平保持手段を介して該空間移動手段に付設されていることを特徴とする室内空間搬送システム」が提供される。
【０００９】
本発明の第３の観点によれば、上記第２の観点において、「該水平保持手段が、被搬送物を把持したときの重心移動による傾斜を防止するために、リフターの後方に設置された重量体を移動させる機構を有することを特徴とする室内空間搬送システム」が提供される。
【００１０】
本発明の第４の観点によれば、上記第３の観点において、「被搬送物を格納するための格納部と、該格納部の中にあり被搬送物を載荷するパレットをさらに有し、前記リフターが該パレットを把持するためのフォークを備えたことを特徴とする室内空間搬送システム」が提供される。
【００１１】
本発明の第５の観点によれば、上記第４の観点において、「リフター前面に発光素子及びその周囲に配置された受光素子を有し、かつパレットまたは格納部に反射鏡を有し、該発光素子から発せられた光が該反射鏡により反射され該受光素子により受光された場合において、受光素子の部位による光量を対比することにより該リフターと該パレットの相対的位置関係を判断し、リフターとパレットを所望の相対的位置関係に制御できることを特徴とする室内空間搬送システム」が提供される。
【００１２】
本発明の第６の観点によれば、上記第４又は第５の観点において、「該フォークに電磁石を有し、該パレットに永久磁石を有し、該フォークが該パレットに挿入される際に磁力によるリニアガイドシステムを構成することにより、リフターがパレット及び被搬送物を把持することを特徴とする室内空間搬送システム」が提供される。
本発明の第６の観点により、フォークのパレットへの挿入を的確行うことができ、搬送物の搬送をより迅速にすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の観点は、ケーブルを用いて室内全体を搬送路とするこれまでにない搬送システムを提供するものであり、室内の天井部等より懸架された３本以上のケーブルで支えられた空間移動手段に付設されたリフターにより、被搬送物を室内の所望の場所に搬送することができるといった効果を有する。
本発明に係る室内空間搬送システムは、空中フォークリフトともいうべきシステムで、被搬送物を遠隔操作で自動的に搬送可能なものなので、寝たきり老人、身体に障害がある者等でも他の人の助けをかりることなく操作することができるのである。
【００１４】
本発明の第２の観点は、リフターが方向修正手段、昇降手段、水平保持手段を有することにより、被搬送物の搬送において、より自由度の高い動きをより安定的におこなうことができるといった効果を有する。
ケーブル操作に伴う空間移動手段の動きとリフターの動きを組み合わせることにより、被搬送物の搬送をより迅速に行うことができるのである。
【００１５】
本発明の第３の観点は、リフターの後方に重量物を設置し被搬送物とバランスを取ることにより、リフターの傾斜防止を確実にすることができる。
【００１６】
本発明の第４の観点は、室内の未使用空間を被搬送物を保管しておくスペースとして、活用することができるといった効果を有する。
また、被搬送物をパレットに載せることにより、多様な形状を有する被搬送物であっても、リフターに具備されたフォークによって確実に把持されるといった効果を有する。
【００１７】
本発明の第５の観点は、リフターのフォークとパレットの相対する位置関係の修正を的確・確実に行うことができ、フォークはパレットの正面に容易に移動することができるといった効果を有する。
【００１８】
本発明の第６の観点は、フォークをパレットの所定のスペースに挿入することができるといった効果を有する。
これにより、多様な形状を有する被搬送物は空間移動手段に容易に把持されることとなるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明に係る室内空間搬送システムは、室内上部の離れた場所より張り出された３点以上のケーブルに空間移動装置が懸架されており、それぞれのケーブルを遠隔制御により繰り出し、巻取りを行うことにより、空間移動装置を室内空間の任意の位置に移動することができる。これにより、床上の生活空間を塞ぐことはない。
【００２１】
空間移動装置にはフォークを備えたリフターが付設されており、被搬送物を載荷したパレットにフォークを差込み、リフターで持ち上げることにより、被搬送物をケーブル駆動により搬送することができる。搬送先ではリフターを降ろし、パレットを着地させた後、フォークを引き抜くことにより搬送が完了する。
【００２２】
フォークをパレットに接近させる場合、リフターの位置及び姿勢が重要となる。空間移動装置には、リフターの向きを定める方向修正機能、リフターを上下させる昇降機能、さらに、リフターの姿勢を制御する水平保持機能が備えられている。また、フォークがパレットを持ち上げる際に、重心移動が起こりリフターが傾斜しようとする。これを防止する目的で、リフターには後部にカウンターウェイトとしての重量体がそなえられている。
【００２３】
リフターとパレットのドッキングには、光を用いた近接センシングシステムと、磁石を用いたリニアガイドシステムが用いられる。先ず、リフターの前面の発光素子より光がパレットに向けて照射される。パレットの前面には、コーナキューブ状の反射鏡があり、発光素子から照射された光は発光素子の方向に反射される。発光素子の周囲にはコーナキューブ状に配置された受光素子があり、発光素子から発せられた光がコーナキューブ状の反射鏡で発光素子の方向に反射し、その反射光をコーナキューブ状に配置された受光素子が受光する。コーナキューブ状で相互に直交する受光素子の部位による受光量の差から、リフターとパレットの相対位置関係の情報が得られ、かかる情報に基づいた近接センシングシステムが構成され、リフターの運動制御信号として用いられるのである。
【００２４】
次に、リフター前方に付設されたフォークには電磁石が、また、パレットには永久磁石が配置され、フォークがパレットに挿入されるときに、フォークとパレットの相対位置関係により電磁石の磁極を変換させ、磁力によるリニアガイドシステムを構成することにより、リフターとパレットのドッキングを確実なものとする。
【００２５】
室内の壁面には多数の棚があり、被搬送物を載せたパレットが格納されている。操作者が特定のパレットを選定し、その搬送先の位置を指定する信号を遠隔操作装置を用いて制御装置に入力すると、各ケーブルの巻き取り、繰り出しにより、空間移動装置が移動する。また、空間移動装置に内蔵されたリフター制御装置により、リフターの方向修正、昇降、水平保持が行われる。同制御装置の指令により、リフターとパレットの接近、ドッキングも行われ、全体として、所定の被搬送物の室内空間搬送が自動的に行われる。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る室内空間搬送システムの実施例の全体構成図である。室内天井部の三点のコーナーに設置されたケーブル操作装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃから繰り出され、又は巻き取られる３本のケーブル１ａ，１ｂ，１ｃにより空間移動装置２が懸架されている。空間移動装置２の下にはフォーク６を有するリフター３が付設されており、室内空間を移動できる構成となっている。
【００２８】
図２は空間移動装置２の断面図である。空間移動装置２は上部の旋回装置２ａと下部の姿勢制御装置２ｂに分かれている。上部２ａは３本のケーブル、１ａ，１ｂ，１ｃと異なる３点で連結している。
上部の旋回装置２ａは下部の姿勢制御装置２ｂを回転自在に支持する構造となっており、内蔵されたモータ、ギア機構よりなる方向修正手段２ｃとリフター制御装置１１の指令により姿勢制御装置２ｂは水平面内で旋回し、リフター３を所望の方向に向かせることができる機能を持たせている。
下部の姿勢制御装置２ｂには、３本のケーブル繰り出し・巻取り装置２ｄが内蔵されており、これらの繰り出し・巻き取り装置２ｄから繰り出される３本のケーブル３ａ、３ｂ、３ｃによりリフター３は懸架されている。リフター制御装置１１の指令によりケーブル３ａ，３ｂ，３ｃの繰り出し・巻き取り量を制御することによりリフター３の高さ調整と水平保持機能が確保されるようにしている。
【００２９】
図３は、リフター３の斜視図であり、前面下部には左右一対のフォーク６が、また後方にはパレット５を把持したときの重心バランスをとるためのカウンターウェイトとしての重量体７が張り出している。リフター３の上部には水平センサーとしての水準器７ａがあり、リフター３の傾きの情報を制御装置１１に送る。傾きの情報に対応した制御装置の指令により重量体７を懸架するケーブル３ａが巻き取られ、リフターは水平状態に復帰する。
【００３０】
図３では、さらにリフターの前面に発光素子４ａとしての発光ダイオードがあり、その周囲には受光素子４ｂとしてコーナキューブ状に配置された光電変換膜が設置されている様子を示している。
【００３１】
図４は、リフター３がパレット５にドッキングする際の側面図である。リフター３の前面に取り付けられた発光素子４ａからパレット５に向けて照射された光は、パレット５の前面に取り付けられたコーナキューブ状の反射鏡４ｃにより反射して、受光素子４ｂに入射する。コーナキューブ状の反射鏡４ｃは相互に直交する４枚の平面鏡で構成されており、入射光の来た方向に反射光を送り出すので、リフター３とパレット５の位置が多少ずれていても、反射光は受光素子４ｂに入射する。受光素子４ｂもコーナキューブ状で互いに直交する４面の光電変換膜から構成されているので、各面の受光量すなわち発電量の差を計測することにより、入射光の方向が分かり、リフター制御装置１１の入力信号となる。受光素子４ｂの４面の発電量が等しい場合は、リフター３とパレット５が正対していることになる。
【００３２】
図５は、リフター３がパレット５にドッキングする際の平面図で、リフター３の前面にある一対のフォーク６にはそれぞれ電磁石６ａが埋め込まれており、パレット５との位置関係に応じて、磁極ＮＳが切り替わる構成になっている。一方、パレット５の上下の頂板と底板には、磁極ＮＳを交互に配置した永久磁石列５ａが埋め込まれており、フォーク６の電磁石６ａとの間に生ずる磁力により、パレット５内にフォーク６を引き込む働きをする。
【００３３】
図６は、本室内空間搬送システムの利用の実施例で、身体障害者９が、ベッドに寝た状態で、壁面に設置された多数のパレット格納棚８から、手元のリモコン（操作装置１２）を操作し、搬送すべきパレット５の番号を入力すると、入力信号が無線で図示しない制御装置１０に届き、予めプログラミングされた制御信号が繰り出し・巻き取り装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃを駆動し、ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの長さを調整することにより、空間移動装置２がパレット格納棚のパレット５の前方に移動する。この場合において、空間移動装置を直線的にパレット５の前方に移動することも可能であり、また空間内の障害物を回避するために高い位置を保って移動し、パレット５の上方に到達してから下方に移動することも可能である。
【００３４】
空間移動装置２の下部２ｂに内蔵されたケーブル繰り出し・巻取り装置２ｄにより、リフター３の高さも制御され、フォーク６はパレット５に接近する。この間、空間移動装置２の上部２ａに内蔵された方向修正手段によりリフター３はパレット５に常に正対する。
またリフター３に取り付けられた水準器７ａの信号に従って、繰り出し・巻取り装置２ｄと駆動することにより、リフター３は常に水平に保たれる。
【００３５】
ついで、リフター３の前面にある発光素子４ａが広がり角をもって発光し、パレット５を照射する。パレット５の前面のコーナキューブ状の反射鏡４ｃは、光を入射角の方向に反射するので、発光素子４ａの周囲に配置したコーナキューブ状の４枚の受光素子４ｂが反射光を受けて発電し、直交する４枚の受光素子４ｂの発電量の差から、リフター３とパレット５の相対的位置のずれ量が計算され、制御装置１０からの指令でケーブル１ａ，１ｂ，１ｃが駆動し、リフター３はパレット５に正確に正対した状態で接近することができるのである。
【００３６】
フォーク６の先端がパレット５に挿入されると、フォーク６に埋め込まれた電磁石６ａが作動し、先端部は例えばＳ極となる。パレット５の上下版に埋め込まれた永久磁石列５ａの先端はＮ極であり、相互に磁力で引き合うことになり、フォーク６はパレット５内に進入する。パレットの進入の深さは電磁石６ａの電流値の変化から認識されるので、電磁石６ａの先端の磁極をＮ極に切り替えることにより、リニアガイドが構成され、リフター３とパレット５がドッキングすることができるのである。
【００３７】
ケーブル３ａ、３ｂ、３ｃを駆動して、フォーク６を上昇させ、パレット５を把持した状態で格納棚から引き出し、ケーブル１ａ，１ｂ、１ｃの駆動により空間移動装置を移動させることにより、被搬送物を載荷したパレット５を所望の位置に搬送することができるのである。
【実施例２】
【００３８】
また他の実施例として図７について説明する。リフターには、フォークに代わって上向きのＬ字状の爪１２が付設されている。また、被搬送物４は箱状の容器１４に収納されており、当該容器は下向きのＬ字状の爪１３を付設している。空間移動装置に付設されたリフターは、付設された上向きのＬ字状の爪１２を、容器に付設された下向きのＬ字状の爪１３に下方から接触させ引き上げることにより、容器１４と被搬送物４を把持することができる。ケーブル１ａ、１ｂ、１ｃの駆動により空間移動装置を移動させることにより、被搬送物を収納した容器を所望の位置に搬送することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る室内空間搬送システムは、要介護者、身体不自由者等を補助するための搬送システムに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る室内空間搬送システムの実施例の全体構成図である。
【図２】本発明に係る空間移動装置２の断面図である。
【図３】本発明に係るリフター３の斜視図である。
【図４】リフター３がパレット５にドッキングする際の側面図である。
【図５】リフター３がパレット５にドッキングする際の平面図である。
【図６】本室内空間搬送システムの利用の様子を示した図である。
【図７】リフタの他の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    ケーブル
１ａ，１ｂ，１ｃ  ケーブル  
２    空間移動装置    
２ａ  旋回装置
２ｂ  姿勢制御装置
２ｃ  モータ駆動装置
２ｄ  ケーブル繰り出し・巻取り装置
３    リフター
４    被搬送物
４ａ  発光素子
４ｂ  受光素子
４ｃ  コーナキューブ状の反射鏡
５    パレット
５ａ  永久磁石列
６    フォーク
６ａ  電磁石
７    重量体
７ａ  水準器
８    格納棚
９    身体障害者
１０  制御装置
１１  リフター制御装置
１２  爪
１３  爪をひっかける部位
１４  格納容器
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  ケーブル操作装置
【図１】
2005280978.tif 000003
【図３】
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【図４】
2005280978.tif 000005
【図５】
2005280978.tif 000006
【図７】
2005280978.tif 000007
【図２】
2005280978.tif 000008
【図６】
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