特開 2024-117304 自律作業システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117304

(43)【公開日】2024-08-29

(54)【発明の名称】自律作業システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/10 20160101AFI20240822BHJP

   B65G 1/137 20060101ALI20240822BHJP

   B65G 1/00 20060101ALI20240822BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20240822BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240822BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20240822BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20240822BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240822BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20240822BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20240822BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20240822BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240822BHJP

   B60L 53/12 20190101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

H02J50/10

B65G1/137 A

B65G1/00 501C

G05D1/02 P

H01M10/44 Q

H02J50/90

H02J50/40

H02J7/00 P

H02J7/00 301D

H02J7/02 G

B60M7/00 X

B60L5/00 B

B60L50/60

B60L53/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023336

(22)【出願日】2023-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121382

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 託嗣

(72)【発明者】

【氏名】松下 克己

(72)【発明者】

【氏名】野村 篤司

【テーマコード（参考）】

3F022

3F522

5G503

5H030

5H105

5H125

5H301

【Ｆターム（参考）】

3F022AA15

3F022FF21

3F022JJ11

3F522AA02

3F522BB25

3F522BB35

3F522CC01

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB01

5G503FA06

5G503GB08

5H030AS02

5H030BB09

5H105BA09

5H105BB07

5H105DD10

5H105EE12

5H125AA11

5H125AA20

5H125AC12

5H125AC26

5H125CA00

5H125DD02

5H125EE55

5H301AA01

5H301BB05

5H301DD07

5H301DD15

5H301GG07

5H301GG08

5H301KK02

5H301KK08

5H301KK19

5H301LL03

5H301LL08

5H301QQ04

(57)【要約】

【課題】自律作業機の作業効率を向上させる。
【解決手段】自律作業システムは、複数の自律作業機と、第１充電ステーションとを備える。複数の自律作業機のそれぞれは、バッテリを含む。複数の自律作業機のそれぞれは、所定の作業を行うための作業位置に移動する。複数の自律作業機のそれぞれは、作業位置に他の自律作業機がいる場合には、第１待機位置において待機する。第１充電ステーションは、第１待機位置に配置される。第１充電ステーションは、第１待機位置において待機している自律作業機のバッテリを、ワイヤレス電力伝送により充電する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリを含み、所定の作業を行うための作業位置にそれぞれ移動し、前記作業位置に他の自律作業機がいる場合には、第１待機位置において待機する複数の自律作業機と、
前記第１待機位置に配置され、前記第１待機位置において待機している前記自律作業機の前記バッテリを、ワイヤレス電力伝送により充電する第１充電ステーションと、
を備える自律作業システム。

【請求項2】

前記作業位置に配置され、前記所定の作業中に、前記作業位置において待機している前記自律作業機の前記バッテリを、ワイヤレス電力伝送により充電する作業充電ステーションをさらに備える、
請求項１に記載の自律作業システム。

【請求項3】

前記複数の自律作業機は、前記第１待機位置に他の自律作業機がいる場合には、第２待機位置において待機し、
前記第２待機位置に配置され、前記第２待機位置において待機している前記自律作業機の前記バッテリを、ワイヤレス電力伝送により充電する第２充電ステーションをさらに備える、
請求項１に記載の自律作業システム。

【請求項4】

前記複数の自律作業機は、第１自律作業機と第２自律作業機と第３自律作業機とを含み、
前記第２自律作業機は、前記作業位置に前記第１自律作業機がいる場合には、前記第１待機位置において待機し、
前記第１充電ステーションは、前記第１待機位置において待機している前記第２自律作業機の前記バッテリを充電し、
前記第３自律作業機は、前記第１待機位置に前記第２自律作業機がいる場合には、前記第２待機位置において待機し、
前記第２充電ステーションは、前記第２待機位置において待機している前記第３自律作業機の前記バッテリを充電する、
請求項３に記載の自律作業システム。

【請求項5】

前記第２自律作業機は、前記作業位置が空いた場合には、前記第１待機位置から前記作業位置に移動し、
前記第３自律作業機は、前記第１待機位置が空いた場合には、前記第２待機位置から前記第１待機位置に移動し、
前記第１充電ステーションは、前記第１待機位置において待機している前記第３自律作業機の前記バッテリを充電する、
請求項４に記載の自律作業システム。

【請求項6】

前記複数の自律作業機のそれぞれは、所定の保管場所から、物品を前記作業位置に搬送し、前記物品のピッキングが完了するまで前記作業位置において待機する、
請求項１から５のいずれかに記載の自律作業システム。

【請求項7】

前記複数の自律作業機のそれぞれは、前記作業位置において物品を受け取り、前記物品を前記作業位置から所定の保管場所に搬送する、
請求項１から５のいずれかに記載の自律作業システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律作業システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自律作業機を作業経路に従って自律走行させ、所定の作業位置において作業を行わせる自律作業システムが知られている。例えば、特許文献１では、自律移動ロボットを所定の作業エリア内で自律走行させる自律移動システムが開示されている。例えば、自律搬送ロボットは、所定の保管場所から所定の作業位置まで、物品を搬送する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１１２２１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した自律作業機は、搬送途中でバッテリの残容量が少なくなった場合には、作業エリア内に配置された充電ステーションまで移動する。充電ステーションは、自律作業機のバッテリを充電する。充電ステーションは、作業位置及び保管場所から離れた場所にある。そのため、自律作業機が充電ステーションまで移動するために時間がかかる。また、充電ステーションは、接点方式であるため、自律作業機の位置合わせにも時間がかかる。さらに、自律作業機が充電ステーションにおいて充電している間は、自律作業機は作業を行うことができない。そのため、作業効率が低下する。本発明の目的は、自律作業機の作業効率を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る自律作業システムは、複数の自律作業機と、第１充電ステーションとを備える。複数の自律作業機のそれぞれは、バッテリを含む。複数の自律作業機のそれぞれは、所定の作業を行うための作業位置に移動する。複数の自律作業機のそれぞれは、作業位置に他の自律作業機がいる場合には、第１待機位置において待機する。第１充電ステーションは、第１待機位置に配置される。第１充電ステーションは、第１待機位置において待機している自律作業機のバッテリを、ワイヤレス電力伝送により充電する。

【0006】

本態様に係る自律作業システムでは、自律作業機は、第１待機位置において待機している間に、第１充電ステーションによって充電される。そのため、自律作業機が充電ステーションまで移動するための時間が省略される。また、第１充電ステーションは、ワイヤレス電力伝送により、自律作業機を充電する。そのため、自律作業機の位置合わせのための時間が短縮される。さらに、自律作業機は、第１待機位置での待ち時間の間に充電される。そのため、作業効率が向上する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、自律作業機の作業効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る自律作業システムと作業エリアとを示す平面図である。

【図2】自律作業機と充電ステーションとの構成を示すブロック図である。

【図3】自律作業システムと作業エリアとを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して実施形態にかかる自律作業システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る自律作業システム１００と、自律作業システム１００が配置される作業エリア２００とを示す平面図である。作業エリア２００は、例えば倉庫内のエリアである。ただし、作業エリア２００は、屋外であってもよい。

【0010】

作業エリア２００は、保管場所２０１と作業場所２０２とを含む。保管場所２０１には、複数の保管棚４が配置されている。複数の保管棚４のそれぞれには、物品５が格納されている。複数の保管棚４は、それぞれ独立して搬送可能である。なお、図面においては、複数の保管棚４の１つのみに符号“４”を付しており、他の保管棚４の符号は省略されている。

【0011】

作業場所２０２には、収集棚６が配置されている。作業場所２０２には作業者Ｗ１が居ており、作業者Ｗ１は、作業位置Ｐ０に搬送された保管棚４から、物品５を取り出して収集棚６に入れるピッキング作業を行う。

【0012】

自律作業システム１００は、複数の自律作業機１Ａ－１Ｇと、管理コンピュータ２と、複数の充電ステーションＳ０－Ｓ２とを含む。複数の自律作業機１Ａ－１Ｇのそれぞれは、指定された物品５が入った保管棚４を、ピッキング作業を行うための作業位置Ｐ０に搬送する。それにより、複数の自律作業機１Ａ－１Ｇのそれぞれは、指定された物品５を作業位置Ｐ０に搬送する。作業位置Ｐ０は、作業場所２０２に隣接している。例えば、自律作業機１Ａ－１Ｇは、保管棚４を下方から持ち上げ、作業位置Ｐ０に移動し、保管棚４を作業位置Ｐ０に降ろす。複数の自律作業機１Ａ－１Ｇは、第１～第７自律作業機１Ａ－１Ｇを含む。

【0013】

管理コンピュータ２には、入力装置７が接続されている。入力装置７は、例えばタッチスクリーンを含む。或いは、入力装置７は、ハードウェアキーを含んでもよい。入力装置７は、作業者Ｗ１によって操作可能である。入力装置７は、入力装置７への入力を示す入力信号を管理コンピュータ２に送信する。

【0014】

管理コンピュータ２は、複数の自律作業機１Ａ－１Ｇと無線通信を行う。管理コンピュータ２は、複数の自律作業機１Ａ－１Ｇを移動させる指令信号を送信する。例えば、管理コンピュータ２は、複数の自律作業機１Ａ－１Ｇのそれぞれに、指定された物品５が入った保管棚４を、作業位置Ｐ０に搬送するように指令信号を送信する。自律作業機１Ａ－１Ｇは、指定された物品５が入った保管棚４の位置に移動する。自律作業機１Ａ－１Ｇは、指定された物品５が入った保管棚４を持ち上げ、作業場所２０２へ移動する。自律作業機１Ａ－１Ｇは、ピッキング作業が完了するまで、作業位置Ｐ０において待機する。

【0015】

自律作業機１Ａ－１Ｇは、作業位置Ｐ０に他の自律作業機がいる場合には、第１待機位置Ｐ１において待機する。第１待機位置Ｐ１は、作業位置Ｐ０に隣接している。自律作業機１Ａ－１Ｇは、第１待機位置Ｐ１に他の自律作業機がいる場合には、第２待機位置Ｐ２において待機する。第２待機位置Ｐ２は、第１待機位置Ｐ１に隣接している。以下同様に、作業位置Ｐ０と、複数の待機位置Ｐ１－Ｐ４とのうち、１つ前の位置に他の自律作業機がいる場合には、自律作業機１Ａ－１Ｇは、次の待機位置において待機する。

【0016】

複数の充電ステーションＳ０－Ｓ２は、作業位置Ｐ０と、複数の待機位置Ｐ１，Ｐ２とに、それぞれ配置されている。複数の充電ステーションＳ０－Ｓ２は、作業位置Ｐ０と、複数の待機位置Ｐ１，Ｐ２とのそれぞれにおいて待機している自律作業機を、ワイヤレス電力伝送により充電する。複数の充電ステーションＳ０－Ｓ２は、待機している自律作業機の側方に配置される。或いは、複数の充電ステーションＳ０－Ｓ２は、待機している自律作業機の下方、或いは上方に配置されてもよい。

【0017】

詳細には、複数の充電ステーションＳ０－Ｓ２は、作業充電ステーションＳ０と、第１充電ステーションＳ１と、第２充電ステーションＳ２とを含む。作業充電ステーションＳ０は、作業位置Ｐ０に配置される。作業充電ステーションＳ０は、作業位置Ｐ０において待機している自律作業機を充電する。第１充電ステーションＳ１は、第１待機位置Ｐ１に配置される。第１充電ステーションＳ１は、第１待機位置Ｐ１において待機している自律作業機を充電する。第２充電ステーションＳ２は、第２待機位置Ｐ２に配置される。第２充電ステーションＳ２は、第２待機位置Ｐ２において待機している自律作業機を充電する。

【0018】

図２は、第１自律作業機１Ａと作業充電ステーションＳ０との構成を示すブロック図である。図２に示すように、第１自律作業機１Ａは、走行モータ１１と、作業モータ１２と、バッテリ１３とを含む。走行モータ１１と作業モータ１２とは、電動モータである。走行モータ１１は、第１自律作業機１Ａを走行させる。

【0019】

作業モータ１２は、第１自律作業機１Ａの作業用のアクチュエータ１４を駆動する。それにより、第１自律作業機１Ａが所定の作業を行う。アクチュエータ１４は例えば保管棚４を持ち上げるリフターであってもよい。或いは、アクチュエータ１４は、ロボットアームであってもよい。バッテリ１３は、走行モータ１１と作業モータ１２とに電力を供給する。第１自律作業機１Ａは、バッテリ１３に蓄えられた電力により、自律的に保管場所２０１から作業場所２０２まで走行し、指定された保管棚４を作業位置Ｐ０に搬送する。

【0020】

第１自律作業機１Ａは、ワイヤレス電力伝送の受電ユニット２１を含む。作業充電ステーションＳ０は、ワイヤレス電力伝送の送電ユニット３１を含む。送電ユニット３１は、送電コイル３２と送電制御回路３３とを含む。送電コイル３２は、電力供給用のコイルである。送電制御回路３３は、商用電源４０から供給される電力を、送電コイル３２において磁界を発生させるための所定周波数の電力に変換して送電コイル３２に供給する。

【0021】

受電ユニット２１は、受電コイル２２と受電制御回路２３とを含む。受電コイル２２は、電力取出用のコイルである。受電コイル２２は、送電コイル３２と磁気結合し、電磁誘導方式によって、送電コイル３２から電力を受け取る。なお、電磁誘導方式は、送電コイル３２と受電コイル２２との少なくとも一方に共振回路を構成する手段を含んでもよい。受電制御回路２３は、受電コイル２２で生じた電力を、バッテリ１３を充電するための電力に変換して、バッテリ１３に供給する。それにより、バッテリ１３が充電される。

【0022】

第１自律作業機１Ａは、作業機コントローラ２４を含む。作業機コントローラ２４は、第１自律作業機１Ａの動作を制御する。作業機コントローラ２４は、例えば、CPU（Central Processing Unit）等のプロセッサーと、RAM（Random Access Memory）、及びROM（Read Only Memory）等のメモリを含む。作業機コントローラ２４は、第１自律作業機１Ａによる作業を行うためのデータ及びプログラムを記憶している。例えば、作業機コントローラ２４は、複数の保管棚４のそれぞれの位置と、作業位置Ｐ０と、待機位置Ｐ１－Ｐ４とを記憶している。

【0023】

第１自律作業機１Ａは、位置センサ２５を含む。位置センサ２５は、第１自律作業機１Ａの位置を検出する。位置センサ２５は、例えば、IMU（Inertial Measurement Unit）を含む。或いは、位置センサ２５は、GPS（Global Positioning System）などの受信機を含んでもよい。作業機コントローラ２４は、第１自律作業機１Ａの位置と、複数の保管棚４のそれぞれの位置と、作業位置Ｐ０と、待機位置Ｐ１－Ｐ４とに基づいて、第１自律作業機１Ａを、保管棚４、作業位置Ｐ０、或いは待機位置Ｐ１－Ｐ４へ移動させる。

【0024】

第１自律作業機１Ａは、通信モジュール２６を含む。通信モジュール２６は、管理コンピュータ２と無線通信を行う。第１自律作業機１Ａは、物体センサ２７を含む。物体センサ２７は、第１自律作業機１Ａの近くにおける物体の有無を検出する。物体センサ２７は、例えば光電センサであってもよく、或いは電波或いはレーザ光を用いたセンサであってもよい。第１自律作業機１Ａは、物体センサ２７によって、作業位置Ｐ０、或いは待機位置Ｐ１－Ｐ４に他の自律作業機があることを検出する。

【0025】

他の自律作業機１Ｂ－１Ｇの構成は、第１自律作業機１Ａと同様である。第１充電ステーションＳ１と第２充電ステーションＳ２との構成は、作業充電ステーションＳ０の構成と同様である。

【0026】

図１に示すように、例えば、第１自律作業機１Ａは、保管棚４Ａを搬送しており、作業位置Ｐ０において待機している。作業者Ｗ１は、第１自律作業機１Ａが搬送してきた保管棚４Ａに対してピッキング作業を行う。その間、作業充電ステーションＳ０は、第１自律作業機１Ａを充電する。

【0027】

第２自律作業機１Ｂは、保管棚４Ｂを搬送している。第２自律作業機１Ｂは、第１自律作業機１Ａが作業位置Ｐ０において待機している場合には、第１待機位置Ｐ１において待機する。その間、第１充電ステーションＳ１は、第２自律作業機１Ｂを充電する。

【0028】

第３自律作業機１Ｃは、保管棚４Ｃを搬送している。第３自律作業機１Ｃは、第２自律作業機１Ｂが第１待機位置Ｐ１において待機している場合には、第２待機位置Ｐ２において待機する。その間、第２充電ステーションＳ２は、第３自律作業機１Ｃを充電する。他の自律作業機１Ｄ，１Ｅも同様に、それぞれ保管棚４Ｄ，４Ｅを搬送しており、次の待機位置Ｐ３，Ｐ４において、それぞれ待機する。なお、次の待機位置Ｐ３，Ｐ４にも充電ステーションが配置されてもよい。自律作業機１Ｆ，１Ｇは、保管場所２０１において、それぞれ指定された保管棚４Ｆ，４Ｇの位置に向かって移動中である。

【0029】

作業位置Ｐ０において保管棚４Ａに対するピッキング作業が終了すると、図３に示すように、第１自律作業機１Ａは、次の保管棚４を搬送するために作業位置Ｐ０から次の保管棚４の位置に移動する。例えば、作業者Ｗ１は、ピッキング作業が終了したことを入力装置７に入力する。管理コンピュータ２は、入力装置７からの入力信号によってピッキング作業が終了したことを検出すると、次の保管棚４を搬送するように、第１自律作業機１Ａに指令信号を送信する。或いは、管理コンピュータ２は、ピッキング作業が終了したことを、作業者Ｗ１による入力によらず、センサ等によって自動的に検出してもよい。

【0030】

作業位置Ｐ０が空くと、第２自律作業機１Ｂは、第１待機位置Ｐ１から作業位置Ｐ０へ移動し、作業位置Ｐ０において待機する。作業者Ｗ１は、第２自律作業機１Ｂが搬送してきた保管棚４Ｂに対してピッキング作業を行う。その間、作業充電ステーションＳ０は、第２自律作業機１Ｂを充電する。

【0031】

第１待機位置Ｐ１が空くと、第３自律作業機１Ｃは、第２待機位置Ｐ２から第１待機位置Ｐ１へ移動し、第１待機位置Ｐ１において待機する。その間、第１充電ステーションＳ１は、第３自律作業機１Ｃを充電する。以下同様に、１つ前の待機位置が空くと、次の待機位置で待機していた自律作業機が１つ前の待機位置に移動して待機する。上記の作業が繰り返されることで、各自律作業機１Ａ－１Ｇは、待機中に充電ステーションＳ０－Ｓ２によって充電される。

【0032】

以上説明した本実施形態に係る自律作業システム１００では、自律作業機１Ａ－１Ｇは、作業位置Ｐ０、或いは待機位置Ｐ１，Ｐ２において待機している間に、充電ステーションＳ０－Ｓ２によって充電される。そのため、自律作業機１Ａ－１Ｇが充電のために作業場所２０２から離れた充電ステーションまで移動する時間が省略される。また、充電ステーションＳ０－Ｓ１は、ワイヤレス電力伝送により、自律作業機１Ａ－１Ｇを充電する。そのため、自律作業機１Ａ－１Ｇの位置合わせのための時間が短縮される。さらに、自律作業機１Ａ－１Ｇは、作業位置Ｐ０、或いは待機位置Ｐ１，Ｐ２での待ち時間の間に充電される。すなわち、自律作業機１Ａ－１Ｇは、作業位置Ｐ０における作業待ちの複数の自律作業機１Ａ－１Ｇの渋滞の列に並んで待っている間の時間を利用して充電される。そのため、作業効率が向上する。

【0033】

また、充電ステーションＳ０－Ｓ２は、作業位置Ｐ０、或いは待機位置Ｐ１，Ｐ２に配置される。そのため、作業エリア２００において別途の充電ステーションを配置するための充電エリアが省スペース化される。そのため、保管場所２０１のスペースを拡大することができる。

【0034】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0035】

自律作業システム１００の構成は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。自律作業機の数は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。待機位置の数は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。充電ステーションの数は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。ピッキング作業は、作業者Ｗ１に限らず、ロボットアームなどのピッキングマシンによって行われてもよい。

【0036】

作業位置Ｐ０において行われる作業は、ピッキング作業に限らず、他の作業であってもよい。例えば、作業位置Ｐ０において行われる作業は、自律作業機が物品を受け取る作業であってもよい。その場合、複数の自律作業機のそれぞれは、作業位置において物品を受け取り、物品を作業位置から、保管場所２０１の所定の保管棚４に搬送してもよい。

【0037】

上記の実施形態では、複数の自律作業機のそれぞれが、作業位置Ｐ０、或いは待機位置Ｐ１－Ｐ４に他の自律作業機がいるか否かを検出している。しかし、管理コンピュータ２が、作業位置Ｐ０、或いは待機位置Ｐ１－Ｐ４に他の自律作業機がいるか否かを判定してもよい。例えば、管理コンピュータ２は、複数の自律作業機のそれぞれから各自律作業機の位置を示す位置データを受信し、位置データに基づいて、作業位置Ｐ０、或いは待機位置Ｐ１－Ｐ４に他の自律作業機がいるか否かを判定してもよい。複数の自律作業機のそれぞれは、管理コンピュータ２からの指令信号により、作業位置Ｐ０、或いは待機位置Ｐ１－Ｐ４に待機してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明によれば、自律作業機の作業効率が向上する。

【符号の説明】

【0039】

１Ａ：第１自律作業機
１Ｂ：第２自律作業機
１Ｃ：第３自律作業機
１３：バッテリ
Ｐ０：作業位置
Ｐ１：第１待機位置
Ｐ２：第２待機位置
Ｓ１：第１充電ステーション
Ｓ２：第２充電ステーション

【図1】

【図2】

【図3】