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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-05
(45)【発行日】2023-07-13
(54)【発明の名称】搬送システム
(51)【国際特許分類】
B25J 11/00 20060101AFI20230706BHJP
B25J 5/00 20060101ALI20230706BHJP
B65G 1/00 20060101ALI20230706BHJP
B65G 17/26 20060101ALI20230706BHJP
【ＦＩ】
B25J11/00 Z
B25J5/00 A
B65G1/00 501C
B65G17/26 C
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019104698
(22)【出願日】2019-06-04
(65)【公開番号】P2020196106
(43)【公開日】2020-12-10
【審査請求日】2021-12-13
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２９年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ロボット活用型市場化適用技術開発プロジェクト／ロボットのプラットフォーム化技術開発（ハードウェア）／人と共働して軽作業をするロボットプラットフォームの開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】390029805
【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】永塚 正樹
(72)【発明者】
【氏名】山之上 祥介
(72)【発明者】
【氏名】杉村 裕希
【審査官】杉山 悟史
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１０－５１７８７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－８７４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平４－１８３３１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３４２５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平９－２６７２７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０８５２７３７８（ＣＮ，Ａ）
【文献】実公昭５８－１８７４９（ＪＰ，Ｙ２）
【文献】実開昭６２－２０３７８１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特許第５９０３４４９（ＪＰ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １／００ ～ ２１／０２
Ｂ６５Ｇ １／００
Ｂ６５Ｇ １７／２６
Ａ４７Ｂ ３１／００
Ａ４７Ｇ ２３／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物を把持可能なハンド部を有するマニピュレータ装置と、複数の前記対象物を収容可能な収容部を有する収容装置と、
を備え、
前記マニピュレータ装置は、前記マニピュレータ装置の本体部であるマニピュレータ本体部に対する前記ハンド部の位置が制御可能に構成され、
前記収容装置は、前記収容部に収容されている該対象物を１つずつ、前記収容装置において前記ハンド部がアクセス可能な所定位置に運ぶように構成され、
前記マニピュレータ本体部と前記収容装置が連結された状態で、前記マニピュレータ装置と前記収容装置は一体で走行可能に構成され、
前記所定位置は、前記マニピュレータ本体部と前記収容装置が連結されて前記マニピュレータ装置と前記収容装置が一体となった状態で、該マニピュレータ本体部を基準としたときに既知の位置として設定され、
前記マニピュレータ本体部と前記収容装置との連結及びその解除は自在に構成され、
前記マニピュレータ装置と前記収容装置との少なくとも一方が、自律走行が可能に構成される、
搬送システム。
【請求項2】
前記収容部は、前記複数の対象物を、それぞれ上下方向に並べて配置するように構成された複数の配置部と、
前記複数の配置部を上下方向に駆動する駆動部と、
前記複数の配置部の少なくとも何れかに前記対象物が配置されている場合には、配置されている該対象物のうち最も上方に位置する最上対象物が前記所定位置に位置するように前記駆動部を制御する制御部と、
を有する、請求項１に記載の搬送システム。
【請求項3】
前記マニピュレータ装置は、前記マニピュレータ本体部であるロボット本体部と、
第１の前記ハンド部である第１ハンド部を有し、前記ロボット本体部に対する該第１ハンド部の位置が制御可能に構成された第１アーム部と、
第２の前記ハンド部である第２ハンド部を有し、前記ロボット本体部に対する該第２ハンド部の位置が制御可能に構成された第２アーム部と、
を有し、
前記ロボット本体部は、前記第１アーム部と前記第２アーム部の姿勢を維持した状態で両者を昇降させる昇降関節部を有する、
請求項１又は請求項２に記載の搬送システム。
【請求項4】
前記ロボット本体部は、更に、前記第１アーム部と前記第２アーム部の姿勢を維持した状態で両者をヨー軸回りに回転させるヨー軸関節部を有する、請求項３に記載の搬送システム。
【請求項5】
対象物を把持可能なハンド部を有するマニピュレータ装置と、
複数の前記対象物を収容可能な収容部を有する収容装置と、
を備え、
前記マニピュレータ装置は、前記マニピュレータ装置の本体部であるマニピュレータ本体部に対する前記ハンド部の位置が制御可能に構成され、
前記収容装置は、前記収容部に収容されている該対象物を１つずつ、前記収容装置において前記ハンド部がアクセス可能な所定位置に運ぶように構成され、
前記マニピュレータ本体部と前記収容装置が連結された状態で、前記マニピュレータ装置と前記収容装置は一体で走行可能に構成され、
前記所定位置は、前記マニピュレータ本体部と前記収容装置が連結されて前記マニピュレータ装置と前記収容装置が一体となった状態で、該マニピュレータ本体部を基準としたときに既知の位置として設定され、
前記マニピュレータ本体部と前記収容装置との連結及びその解除は自在に構成され、
前記収容装置が、前記収容部に収容される前記対象物を収容するための収容場所と、該収容される該対象物を搬送する搬送先との間を移動するように、該収容装置に対して制御信号を送信する処理装置を、更に備え、
前記マニピュレータ装置は、前記処理装置又は前記収容装置から前記搬送先に関する情報を受け取って該搬送先に移動し、前記マニピュレータ本体部を前記収容装置に連結させ、
前記マニピュレータ装置による、前記収容部に収容された前記対象物の取り出しが終了すると、該マニピュレータ装置は、前記マニピュレータ本体部と前記収容装置との連結を解除する、
搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、対象物の搬送を行う搬送システムに関する。
【背景技術】
【0002】
昨今、ロボットは日常の生活に広く利用されてきている。例えば、特許文献１には、ユーザに対して飲食物等の対象物を搬送するロボットが開示されている。当該ロボットは、対象物を載せるトレイを有し、その上に対象物を載せた状態でユーザの元まで移動することで、上記搬送を行っている。しかし、このようにロボットを用いた搬送システムでは、一度に多くの対象物を搬送することは容易ではなく、また、搬送中における対象物への影響（例えば、揺れや転倒等）を考慮して、その搬送時の速度等は大きく制限される。
【0003】
また、対象物を搬送するシステムとしては、例えば特許文献２や特許文献３に示す配膳車が例示できる。これらの配膳車は、一度に多くの対象物（ユーザに配膳される飲食物）を収容できるとともに、その対象物の取り出しを容易にするために、配膳車内にリフタ（昇降装置）が設けられている。そして、配膳車は、所定の出入口から内部に収容されている対象物の取り出しが可能となるように構成されている。また、特許文献４には、車椅子利用者による飲食物の配膳を円滑に行うために、車椅子の側方にリフト機能を有した収容棚を配置した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】中国特許出願公開第１０８５２７３７８号明細書
【文献】実公昭５８－１８７４９号公報
【文献】実開昭６２－２０３７８１号公報
【文献】特許第５９０３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ロボットの多機能性に着目し日常生活での利用は幅広く提案されており、上記の通り、飲食物等の対象物の搬送場面においてもロボットの利用が検討されている。特に、多くの対象物を搬送し、その搬送先で対象物を収容場所から取り出したりユーザに渡したりする作業を行う場面でも、ロボットは有用に利用し得るものである。しかし、ロボットにこのような有用な動作を実行させるためには、ロボットを的確に制御する必要がある。例えば、対象物の詳細な認識処理や、ロボットのエンドエフェクタ等のハンド部による把持のための位置決め処理等、多くの処理が必要となり、一般にこのような処理の実行は容易ではない。
【0006】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、対象物の好適な搬送を実現し得る搬送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明において、上記課題を解決するために、対象物を把持するためのハンド部を有するマニピュレータ装置と複数の対象物を収容する収容装置とを連結して一体にした状態で走行可能とするとともに、ハンド部がアクセス可能となるように、収容装置において予め定められた所定位置に対象物が運ばれる構成を採用した。このような構成により、マニピュレータ装置のハンド部による対象物の把持を容易な制御により実現することができる。
【0008】
詳細には、本発明は対象物を把持可能なハンド部を有するマニピュレータ装置と、複数の前記対象物を収容可能な収容部を有する収容装置と、を備え、前記マニピュレータ装置は、前記マニピュレータ装置の本体部であるマニピュレータ本体部に対する前記ハンド部の位置が制御可能に構成され、前記収容装置は、前記収容部に収容されている該対象物を１つずつ、前記収容装置において前記ハンド部がアクセス可能な所定位置に運ぶように構成される搬送システムである。そして、前記マニピュレータ本体部と前記収容装置が連結された状態で、前記マニピュレータ装置と前記収容装置は一体で走行可能に構成され、また、前記所定位置は、前記マニピュレータ本体部と前記収容装置が連結されて前記マニピュレータ装置と前記収容装置が一体となった状態で、該マニピュレータ本体部を基準としたときに既知の位置として設定される。
【発明の効果】
【0009】
対象物の好適な搬送を実現し得る搬送システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】搬送システムの概略構造を示す図である。
【図2】搬送システムに含まれるロボットの概略構造を示す第１の図である。
【図3】搬送システムに含まれるロボットの概略構造を示す第２の図である。
【図4】搬送システムに含まれるロボットの概略構造を示す第３の図である。
【図5】ロボットにおける関節軸を説明する図である。
【図6】搬送システムに含まれる収容装置の概略構造を示す図である。
【図10】収容棚の一部の詳細を示す図である。
【図11】搬送システムの制御ブロック図である。
【図12】搬送システムで実行される、対象物の搬出処理の第１のフローチャートである。
【図13】搬送システムで実行される、対象物の搬出処理の第２のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本実施形態の搬送システムは、対象物を把持可能なハンド部を有するマニピュレータ装置と、複数の対象物を収容可能な収容装置との組み合わせにより構成される。ここで、マニピュレータ装置が有するハンド部は、対象物を把持できる構成であれば、任意の形態のものを採用することができる。例えば、ハンド部として、複数本の指部で挟むように構成された機構を採用できる。また、別法として、吸引や吸着の作用により対象物を把持する形態も、ハンド部に適用することができる。そして、マニピュレータ装置は、その本体部であるマニピュレータ本体部に対してハンド部の位置が制御可能に構成されている。そのため、対象物に対するハンド部の位置決めやハンド部により把持された対象物の移動が可能となる。なお、本開示では、マニピュレータ本体部に対するハンド部の変位のための機構は、特定の形態の機構に限定されない。例えば、当該機構は、複数のリンクにより形成されるリンク機構、複数の関節部を有するアーム機構等により変位を実現するものであってもよい。
【0012】
例えば、前記マニピュレータ装置は、前記マニピュレータ本体部であるロボット本体部と、第１の前記ハンド部である第１ハンド部を有し、前記ロボット本体部に対する該第１ハンド部の位置が制御可能に構成された第１アーム部と、第２の前記ハンド部である第２ハンド部を有し、前記ロボット本体部に対する該第２ハンド部の位置が制御可能に構成された第２アーム部と、を有するロボットとして構成されてもよい。更に、当該マニピュレ
ータ装置は、更なるアーム部を有していても構わない。
ータ装置は、更なるアーム部を有していても構わない。
【0013】
また、収容装置は、収容部内に複数の対象物が収容可能であり、そこに収容されている対象物は１つずつ所定位置に運ばれるように構成される。当該所定位置は、収容装置においてハンド部がアクセス可能な位置である。そのため、所定位置に運ばれた対象物はハンド部によって把持され、更に、ハンド部とマニピュレータ本体部との位置制御によって把持された対象物は任意の位置に移動され得る。
【0014】
このように構成される搬送システムは、更に、マニピュレータ本体部と収容装置とが連結されてマニピュレータ装置と収容装置が一体となって走行することが可能となるように構成される。そのため、収容部に複数の対象物を収容した状態で、マニピュレータ装置と収容装置が共に対象物の搬送先に移動でき、その場で、収容されていた対象物の一部又は全部をマニピュレータ装置により搬出することが可能となる。
【0015】
このように上記搬送システムでは、所定位置が、上記のようにマニピュレータ装置と収容装置が一体となった状態で、該マニピュレータ本体部を基準としたときに既知の位置として設定されている。この結果、対象物の把持を行う際に、マニピュレータ装置と収容装置の相対関係は固定化されるため、マニピュレータ本体部から見たときに把持すべき対象物は、常に既知の場所（所定位置）に位置決めされていることになる。そのため、マニピュレータ装置におけるハンド部の位置制御を容易なものとすることができる。すなわち、所定位置の相対的な位置関係が既知であれば、ハンド部による把持を行う際に、対象物の位置を詳細に認識する必要がなくなり、又は、その認識のための処理を軽減することができる。このことは、対象物を収容部から１つずつ取り出す作業の負荷を軽減することになるため、好適な対象物の搬送を実現することができる。
【0016】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0017】
＜搬送システム１の構成＞
先ず、本実施形態の搬送システムの概略構成について、図１に基づいて説明する。搬送システム１は、本開示のマニピュレータ装置に相当するロボット１０と、収容装置９５を含む。詳細は後述するが、ロボット１０は、ロボット本体部３０に取り付けられた２本の腕部５０と、ロボット本体部３０に含まれる骨盤部１６と、骨盤部１６から下方に取り付けられた脚部３５を有している。なお、腕部５０の先端には、対象物を把持するためのハンド部６０が取り付けられている。また、収容装置９５は、本開示の収容部に相当する収容棚７０と、台車９０とを有している。台車９０における台座９１（後述の図６を参照）にロボット１０が取り付けられ、両者が一体となって搬送システム１を構成している。
先ず、本実施形態の搬送システムの概略構成について、図１に基づいて説明する。搬送システム１は、本開示のマニピュレータ装置に相当するロボット１０と、収容装置９５を含む。詳細は後述するが、ロボット１０は、ロボット本体部３０に取り付けられた２本の腕部５０と、ロボット本体部３０に含まれる骨盤部１６と、骨盤部１６から下方に取り付けられた脚部３５を有している。なお、腕部５０の先端には、対象物を把持するためのハンド部６０が取り付けられている。また、収容装置９５は、本開示の収容部に相当する収容棚７０と、台車９０とを有している。台車９０における台座９１（後述の図６を参照）にロボット１０が取り付けられ、両者が一体となって搬送システム１を構成している。
【0018】
なお、本実施形態では、搬送システム１に含まれる台車９０の進行方向（ロボット１０の正面方向）をｘ軸正方向、台車９０（ロボット１０）から見て左手方向をｙ軸正方向、台車９０（ロボット１０）における反重力方向をｚ軸正方向としたとき、ｘ軸がロール軸、ｙ軸がピッチ軸、ｚ軸がヨー軸である。したがって、ｘ軸回りの回転がロール回転（左右方向への回転）、ｙ軸回りの回転がピッチ回転（前後方向への回転）、ｚ軸回りの回転がヨー回転となる。また、本実施形態における上方向とは、ｚ軸正方向、すなわち反重力方向であり、一方で下方向とは、ｚ軸負方向、すなわち重力方向であり、左右方向は台車９０（ロボット１０）から見たときの左右方向であり、ｙ軸正方向が左方向、ｙ軸負方向が右方向となる。
【0019】
＜ロボット１０の構成＞
次に、ロボット１０の概略構成について、図２～図４に基づいて説明する。図２はロボット１０の正面図であり、図３はロボット１０の背面図である。また、図４は、ロボット１０の一部を分解した状態を示す図である。なお、各図において、ロボット１０の内部構造が把握できるように、その本体カバーを省略した状態で示されている。ロボット１０は、人間型ロボットであり、人間の骨格構造を模したボディを有している。このボディが、図２に示すロボット１０の上半身の骨格構造である、ロボット本体部３０である。ロボット本体部３０は、概略的には、図２においてｚ軸方向に延在している背骨部１４及び後述する板金で形成された各種の骨部１４a～１４ｄ、背骨部１４を支持するように背骨部１
４に連結された腰骨部１５、更に腰骨部１５を支持し脚部３５が接続される骨盤部によって形成されている。すなわち、このロボット本体部３０に対して、腕部５０や脚部３５等が取り付けられる。そして、背骨部１４には、ロボット１０の首部１３が接続され、更にその上に頭部１１が配置されている。なお、頭部１１には、外部を撮影するためのカメラが搭載されてもよい。この首部１３を介した頭部１１の背骨部１４との接続により、頭部１１は背骨部１４に対してロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となる。
次に、ロボット１０の概略構成について、図２～図４に基づいて説明する。図２はロボット１０の正面図であり、図３はロボット１０の背面図である。また、図４は、ロボット１０の一部を分解した状態を示す図である。なお、各図において、ロボット１０の内部構造が把握できるように、その本体カバーを省略した状態で示されている。ロボット１０は、人間型ロボットであり、人間の骨格構造を模したボディを有している。このボディが、図２に示すロボット１０の上半身の骨格構造である、ロボット本体部３０である。ロボット本体部３０は、概略的には、図２においてｚ軸方向に延在している背骨部１４及び後述する板金で形成された各種の骨部１４a～１４ｄ、背骨部１４を支持するように背骨部１
４に連結された腰骨部１５、更に腰骨部１５を支持し脚部３５が接続される骨盤部によって形成されている。すなわち、このロボット本体部３０に対して、腕部５０や脚部３５等が取り付けられる。そして、背骨部１４には、ロボット１０の首部１３が接続され、更にその上に頭部１１が配置されている。なお、頭部１１には、外部を撮影するためのカメラが搭載されてもよい。この首部１３を介した頭部１１の背骨部１４との接続により、頭部１１は背骨部１４に対してロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となる。
【0020】
また、ロボット１０には、その上半身の駆動を司る駆動ユニット２０が右上半身と左上半身のそれぞれに対応して配置されている。駆動ユニット２０には、ロボット１０の腕部５０を、肩部においてピッチ回転及びロール回転させるためのアクチュエータ等が備えられている。ここで、図４に示すように、背骨部１４には、ロボット１０の肩部に位置する部位で、ロボット前面側の前方鎖骨部１４ａとロボット背面側の背面鎖骨部１４ｂが接続されている。更に、背骨部１４には、ロボット１０の胸部（肩部より下方の部位）に位置する部位で、ロボット前面側の前方胸骨部１４ｃとロボット背面側の背面胸骨部１４ｄが接続されている。これらの骨部１４ａ～１４ｄ及び背骨部１４によって、背骨部１４を挟んだロボット１０の上半身内の左右に所定の空間が形成され、当該左右の所定の空間に駆動ユニット２０がそれぞれ収まるように配置され、各骨部１４ａ～１４ｄに対して駆動ユニット２０が接続されることになる。これにより、２つの駆動ユニット２０がロボット１０内に取り付けられることになる。骨部１４ａ～１４ｄは、背骨部１４に対して平板状の板金で形成されているため、背骨部１４に対する駆動ユニット２０の取り付けは、比較的弾性的に行われることになる。更に、駆動ユニット２０は、腰骨部１５にも接続される。腰骨部１５は、骨盤部１６に支持されている。
【0021】
このように構成されるロボット１０の上半身構造においては、図５に示す駆動軸が設定されている。詳細には、頭部１１に関連する駆動軸としては、頭ロール軸、頭ピッチ軸、頭ヨー軸が設定され、各軸に対応してアクチュエータが備えられることで、頭部１１は、首部１３に対してロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となる。また、腰骨部１５に関連する駆動軸としては、腰ロール軸、腰ピッチ軸、腰ヨー軸が設定され、各軸に対応してアクチュエータが備えられることで、ロボット１０の上半身は、腰骨部１５に対してロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となる。更に、腕部５０に関連する駆動軸としては、肩ロール軸、肩ピッチ軸、肩ヨー軸、肘ピッチ軸、手首ロール軸、手首ピッチ軸、手首ヨー軸の７軸が設定されており、各軸に対応してアクチュエータが備えられることで、ロボット１０の腕部５０においては、肩部でのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となり、肘部でのピッチ回転が可能となり、手首部でのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転が可能となる。このような構造から理解できるように、ロボット１０の腕部５０は、人間の腕を模した構造を有している。なお、各軸に対応するアクチュエータの具体的な配置や構造は公知の技術であるから、本願ではその詳細な説明は省略する。
【0022】
また、骨盤部１６の下方には、図１に示すように脚部３５が取り付けられている。脚部３５は、上述したロボット１０の上半身構造を支持するように構成され、具体的には、上側脚リンク部３１と、下側脚リンク部３２を含む。下側脚リンク部３２は、台車９０の台座９１に固定されることで、脚部３５を介してロボット本体部３０と収容装置９５とが連
結された状態となっている。また、上側脚リンク部３１と下側脚リンク部３２とは、アクチュエータを有する膝関節部３３でピッチ回転可能に接続され、更に、上側脚リンク部３１と骨盤部１６とは、アクチュエータを有する腰盤下関節部３４でピッチ回転可能に接続される。この膝関節部３３と腰盤下関節部３４との連携したピッチ回転により、ロボット１０の上半身構造の姿勢を維持したまま、その高さを昇降させることができる。
結された状態となっている。また、上側脚リンク部３１と下側脚リンク部３２とは、アクチュエータを有する膝関節部３３でピッチ回転可能に接続され、更に、上側脚リンク部３１と骨盤部１６とは、アクチュエータを有する腰盤下関節部３４でピッチ回転可能に接続される。この膝関節部３３と腰盤下関節部３４との連携したピッチ回転により、ロボット１０の上半身構造の姿勢を維持したまま、その高さを昇降させることができる。
【0023】
＜収容装置９５の構成＞
次に、収容装置９５の概略構成について、図６及び図７に基づいて説明する。図６は収容装置９５の概略構成を示す図であり、図７はその収容装置９５に搭載される収容棚７０の概略構成を示す図である。収容装置９５は、収容棚７０と台車９０を含む。収容棚７０には、図６に示すように、ハンド部６０による把持対象である複数のトレイを、上下方向（ｚ軸方向）に並べて配置することが可能である。このトレイには、例えば、ユーザに給仕される飲食物を載せた状態で、収容棚７０内に並べることができる。また、台車９０は、４つの駆動輪９２を有しており、その前方には衝突の際の衝撃軽減のためのバンパ９３が配置されている。そして、台車９０の前方上面には収容棚７０が配置され、その後方がロボット１０を配置するための領域となるように、台車９０の後方上面に台座９１が形成されている。
次に、収容装置９５の概略構成について、図６及び図７に基づいて説明する。図６は収容装置９５の概略構成を示す図であり、図７はその収容装置９５に搭載される収容棚７０の概略構成を示す図である。収容装置９５は、収容棚７０と台車９０を含む。収容棚７０には、図６に示すように、ハンド部６０による把持対象である複数のトレイを、上下方向（ｚ軸方向）に並べて配置することが可能である。このトレイには、例えば、ユーザに給仕される飲食物を載せた状態で、収容棚７０内に並べることができる。また、台車９０は、４つの駆動輪９２を有しており、その前方には衝突の際の衝撃軽減のためのバンパ９３が配置されている。そして、台車９０の前方上面には収容棚７０が配置され、その後方がロボット１０を配置するための領域となるように、台車９０の後方上面に台座９１が形成されている。
【0024】
続いて、図７に基づいて収容棚７０について説明する。収容棚７０は台車９０に取り付けられた状態でｘ軸方向に延在する、対のベース部材７１を有し、そのベース部材７１にｚ方向に延在する４本の支柱７２が固定されている。この４本の支柱７２のうち、ｙｚ平面を形成する２本の支柱７２を１組として、２台のリフト装置が形成されている。すなわち、収容棚７０は、ｙｚ平面に形成される一方のリフト装置と、それよりｘ軸方向に離れた、ｙｚ平面に形成される他方のリフト装置が、対のベース部材７１上に配置されて構成されている。したがって、把持の対象物であるトレイは、一方のリフト装置のトレイ台座８０と他方のリフト装置のトレイ台座８０とに当該トレイの端部を掛けた状態で置かれることで、収容棚７０内に上下方向に並んで収容されることになる。
【0025】
収容棚７０を構成するリフト装置について説明するが、基本的には同一の構造を有するため、主に一方のリフト装置について説明することとする。１つのリフト装置においては、一方の支柱７２と他方の支柱７２との間に上下に配置されている複数のトレイ台座８０を昇降するためのアクチュエータ７４が、一方の支柱７２の下方に配置されている。アクチュエータ７４の出力軸は、図示しない伝達機構（ギア等）を介して、２つの支柱間の下方に、各支柱に対して回転可能に支持された下方回転軸７５ａに接続されている。更に、この下方回転軸７５ａには、各支柱に対応するように２つのスプロケット７６ａが取り付けられている。また、同じように２つの支柱７２間の上方にも、各支柱に対して上方回転軸７５ｂが回転可能に支持され、更に、この上方回転軸７５ｂにも、各支柱に対応するように２つのスプロケット７６ｂが取り付けられている。そして、２つの支柱７２のそれぞれに対応するように、下側のスプロケット７６ａと上側のスプロケット７６ｂとを結ぶようにチェーン７７が架けられている。このような構成により、アクチュエータ７４の駆動力は下方回転軸７５ａに伝えられ、チェーン７７を介して上方回転軸７５ｂに伝えられる。また、各支柱に沿って平面状のガイド板７３が上下方向に延在して配置されている。
【0026】
そして、チェーン７７の構成について、図８に基づいて説明する。チェーン７７は、複数のローラチェーン７７ａがリンク７７ｂ、７７ｃによって接続されて形成されている。ここで、チェーン７７の片側のリンク７７ｃは、図８に示すように、トレイ台座８０を取り付けるためのフランジ付きリンクとされている。詳細には、フランジ付きリンク７７ｃは、ローラチェーン７７ａを接続する平面部から垂直に折れ曲がったフランジ７７ｃ１と、そこに設けられた貫通孔７７ｃ２を有する。この貫通孔７７ｃ２が、トレイ台座８０の取り付けのために使用される。なお、フランジ付きリンク７７ｃは、チェーン７７の全て
のローラチェーン７７ａに設ける必要はなく、好ましくは、チェーン７７の連続する半周程度の領域において設けられる。
のローラチェーン７７ａに設ける必要はなく、好ましくは、チェーン７７の連続する半周程度の領域において設けられる。
【0027】
続いて、トレイ台座８０の構成について、図９に基づいて説明する。トレイ台座８０は、トレイの両端部をそれぞれ掛けて該トレイを配置することで、複数のトレイを収容棚７０に収容可能とするための台座である。収容棚７０において、後述するように対のトレイ台座８０によって１つのトレイが配置されるように構成され、この対のトレイ台座８０が本開示の配置部に相当する。そこで、トレイ台座８０は、そのトレイ端部が配置される平面状の配置板８１と、それに対して概ね垂直に折り曲げられた背板８２を有する。この背板８２の両端部の近くには、トレイ台座８０をチェーン７７に取り付けるための貫通孔８６が設けられている。すなわち、一方の端部近くの貫通孔８６と一方のチェーン７７の貫通孔７７ｃ２とが重ねられ、且つ、他方の端部近くの貫通孔８６と他方のチェーン７７の貫通孔７７ｃ２とが重ねられた状態で、トレイ台座８０が２本のチェーン７７に取り付けられることになる。また、背板８２の両端部のそれぞれに設けられた貫通孔８６の下方近傍では、背板８２に押さえ板８４が接続されている。押さえ板８４は背板８２と同一平面上に配置されており、押さえ板８４に対応する形状を有する切り欠き８３が配置板８１上に形成されている。この押さえ板８４は、トレイ台座８０が２本のチェーン７７に取り付けられ状態で、そのチェーン７７を押さえるように位置する。そのため、収容棚７０におけるチェーン７７の弛みを防止でき、上述したアクチュエータ７４の駆動力の伝達を好適に行える。
【0028】
また、背板８２の両端部８２から更にその延在方向に、クランク状に折り曲げられて形成されたガイド部８５が設けられている。ガイド部８５は、背板８２と概ね平行な面を有しており、背板８２より配置板８１とは反対側に所定距離離れて位置している。このガイド部８５は、トレイ台座８０が２本のチェーン７７に取り付けられ状態で、図１０に示すように２本の支柱７２のそれぞれに沿って配置されている両側のガイド板７３に面接触した状態となる。なお、ガイド部８５とガイド板７３の面接触において両者に作用する摩擦力は、アクチュエータ７４によるチェーン７７の駆動に実質的に影響を及ぼさない程度の軽度のものである。このようにトレイ台座８０の両端部においてガイド部８５とガイド板７３の面接触状態を形成することで、トレイの昇降を行う際にトレイ台座８０が傾いてしまうのを防止でき、トレイ上に置いてある飲食物等がこぼれたり倒れたりするのを回避できる。
【0029】
このように構成される収容棚７０の動作について説明する。収容棚７０においては、上記の通り２つのリフト装置が設けられており、各リフト装置に取り付けられているトレイ台座８０は、互いに向かい合った状態となっている（図７を参照）。このような配置により、一方のリフト装置のトレイ台座８０と、それに対応する他方のリフト装置のトレイ台座８０のそれぞれにトレイの端部を掛けてトレイが配置されることになる（図６を参照）。なお、図６、図７に示すように、収容棚７０においては、２つのリフト装置は互いに離間されており、その離間距離は、トレイの幅より若干長く設定されている。したがって、収容棚７０において複数のトレイを収容する場合は、リフト装置間の空間を利用して、ｙ軸方向からトレイを収容棚７０にスライドさせればよい。なお、図６には、４つのトレイが収容された状態が示されている。
【0030】
ここで、収容棚７０に収容されているトレイをロボット１０のハンド部６０で把持して搬出する場合、２本の腕部５０のハンド部６０のそれぞれがトレイのｙ軸方向の両端部を把持し、その把持した状態でトレイを持ち上げる。そのため、把持の対象となるトレイが、収容棚７０において最も上方に位置するトレイであって、且つ、そのトレイの上方に、当該トレイには対応しないトレイ台座８０（例えば、別のトレイが配置されていたトレイ台座８０等）が位置していない状態が形成されている必要がある。これは、仮にこのよう
なトレイ台座８０が位置していると、ハンド部６０で把持されて持ち上げられたトレイと、当該トレイ台座８０が干渉し、安定したトレイの搬出が妨げられる恐れがあるからである。
なトレイ台座８０が位置していると、ハンド部６０で把持されて持ち上げられたトレイと、当該トレイ台座８０が干渉し、安定したトレイの搬出が妨げられる恐れがあるからである。
【0031】
そこで、本実施形態では、把持の対象となるトレイが上記条件を満たすように、収容棚７０でのトレイ位置の制御が行われる。当該制御の詳細については後述する。そして、そのトレイ位置が、本開示の所定位置に相当し、当該位置を「トレイ把持位置」と称する。当該トレイ把持位置は、収容棚７０において予め設定された固定位置である。ここで、上述したように、収容棚７０は台車９０上に固定されて収容装置９５が形成され、且つ、その台車９０上にロボット１０が固定されることで収容装置９５とロボット１０が一体化して搬送システム１が形成されている。そのため、トレイ把持位置は、搬送システム１においてロボット１０のロボット本体部３０を基準としたときに既知の位置となる。この結果、ロボット１０の両方の腕部５０が有するハンド部６０による把持を行う際に、トレイの位置を詳細に認識する必要がなくなり、又は、その認識のための処理を軽減することができる。このことは、ロボット１０がトレイを収容棚７０から１つずつ取り出す作業の負荷を軽減することになるため、ロボット１０によるハンド部６０の位置制御を容易なものとでき、以てトレイの好適な搬送を実現することができる。
【0032】
このように構成されるロボット１０と収容装置９５を有する搬送システム１によれば、収容装置９５の収容棚７０に複数の対象物であるトレイを収容した状態で、その台車９０によりロボット１０とともに、対象物の搬送先まで移動することができる。そして、搬送先に到着すると、容易なハンド部６０の位置制御で的確にトレイを把持し搬出して、ユーザ等に引き渡す作業を実行することができる。このような搬送システムに１によるトレイの搬送処理を実現するために、ロボット１０と収容装置９５のそれぞれに制御装置１０Ａ、９５Ａが配置されている。制御装置１０Ａ、９５Ａは、演算装置やメモリ等を有するコンピュータであり、そこで所定の制御プログラムが実行されることで上記の搬送処理が実現される。また、制御装置１０Ａと制御装置９５Ａは、互いに電気的に接続されており、トレイの搬送処理のために必要な信号の授受が両制御装置間で行われる。
【0033】
ここで、これらの所定の制御プログラムの実行により形成される機能部について、図１１に基づいて説明する。先ず、ロボット１０の制御装置１０Ａは、機能部としてハンド制御部１０１と、姿勢制御部１０２と、確認部１０３を有している。ハンド制御部１０１は、各腕部５０が有するハンド部６０の開閉を制御する機能部である。本実施形態では、上記の通り、把持の対象となるトレイは、常に、収容棚７０において予め決められているトレイ把持位置に位置している。その上でトレイは、収容棚７０のリフト装置のトレイ台座８０に掛かった状態で置かれているため、トレイ把持位置にあるトレイの状態は一定の状態を保っている。したがって、ハンド制御部１０１は、後述の姿勢制御部１０２によるハンド部６０の位置制御が完了すれば、直ちにトレイの把持のためにハンド部６０の開閉制御を実行できる。
【0034】
次に、姿勢制御部１０２は、ロボット１０の姿勢を制御する機能部である。特に、収容棚７０のトレイ把持位置にあるトレイを把持するためにハンド部６０を位置決めするための姿勢制御や、把持後にトレイを搬出するための姿勢制御を行う。ここでも、上記の通り、把持の対象となるトレイは、常に、収容棚７０において予め決められているトレイ把持位置に位置しているため、トレイの状態や位置をカメラ等で詳細に認識しそれに合わせてロボット１０の姿勢制御を行う必要はなく、トレイ把持位置にハンド部６０が到達するようにロボット１０の姿勢を制御すればよい。このことから、姿勢制御部１０２による制御内容も容易なものとなる。次に、確認部１０３は、把持の対象となるトレイが、トレイ把持位置に位置していることを確認する機能部である。当該確認処理は、後述の検知部９５３から送られる検知信号に基づいて行われる。確認部１０３によりトレイがトレイ把持位
置に位置していると確認されることで、姿勢制御部１０２による制御が実行されることになる。
置に位置していると確認されることで、姿勢制御部１０２による制御が実行されることになる。
【0035】
次に、収容装置９５の制御装置９５Ａは、機能部として移動制御部９５１と、昇降制御部９５２と、検知部９５３を有している。移動制御部９５１は、台車９０による搬送システム１の移動に関する制御を行う機能部である。例えば、トレイを収容した場所から、その搬送先までの移動のために、台車９０の駆動輪９２の駆動及び操舵を制御する。なお、台車９０には、その現在位置を検出するためのＧＰＳ装置が搭載され、その検出信号に基づいて移動制御部９５１は台車９０を制御してもよく、別法として外部から送信される駆動信号に基づいて台車９０を制御してもよい。
【0036】
次に、昇降制御部９５２は、収容棚７０におけるリフト装置の昇降を制御する機能部である。特に、把持対象となるトレイがトレイ把持位置に位置するようにリフト装置の昇降を制御する。なお、収容棚７０においては、図示しない近接センサ等により各トレイ台座８０でのトレイの有無が検出可能であり、また、アクチュエータ７４に搭載されているエンコーダの検出信号に基づいて各トレイ台座８０がどの位置にあるのかを把握可能である。昇降制御部９５２は、これらの検出信号を利用して各リフト装置の昇降を制御する。また、検知部９５３は、上述した検出信号を利用して、把持対象となるトレイ、すなわち収容棚７０において最も上方に位置するトレイがトレイ把持位置に位置していることを検知する機能部である。検知部９５３の検知により生成された信号は、制御装置１０Ａの確認部１０３に引き渡されることになる。
【0037】
続いて、搬送システム１によるトレイの搬送処理について、図１２に基づいて説明する。図１２は、搬送処理に関するフローチャートである。当該搬送処理は、搬送システム１に対して複数のトレイを所定の目的地に搬送する指示が出されたことをトリガーとして実行される。したがって、以下の説明においては、収容棚７０には複数のトレイが収容されていることを前提とする。先ず、Ｓ１０１では、移動制御部９５１により、搬送システム１の目的地への移動が実行される。当該目的地に関する情報は、既に搬送システム１に提供されている。
【0038】
続いて、Ｓ１０２では、把持対象となる最も上方に位置するトレイが、所定位置であるトレイ把持位置に位置しているか否かが判定される。当該判定は、検知部９５３によって検出された収容棚７０内のトレイの状態に基づいて、確認部１０３によって行われる。Ｓ１０２で肯定判定されると処理はＳ１０４へ進み、否定判定されると処理はＳ１０３へ進む。Ｓ１０３へ進んだ場合、昇降制御部９５２により収容棚７０に含まれる２つのリフト装置においてリフト処理が行われる。すなわち、最も上方に位置するトレイがトレイ把持位置に到達するように、アクチュエータ７４の駆動制御が行われる。また、Ｓ１０４へ進んだ場合には、姿勢制御部１０２によりロボット１０の姿勢処理が行われ、把持対象のトレイに対するハンド部６０の位置決めが実行される。上記の通り、搬送システム１において収容装置９５とロボット１０は一体となっており、トレイ把持位置は、ロボット１０のロボット本体部３０を基準としたときに既知の位置であるため、姿勢制御部１０２の姿勢処理は容易に、且つ正確に実現することができる。
【0039】
上記姿勢処理によってトレイに対するハンド部６０の位置決めが行われると、続いてＳ１０５でハンド制御部１０１によって当該トレイの把持処理が行われる。その後、ハンド部６０でトレイを把持した状態を維持して、そのトレイを収容棚７０から搬出する搬出処理が行われる。なお、搬出処理においては、膝関節部３３と腰盤下関節部３４が利用される。これらの関節部が協働することで、ロボット１０の上半身の姿勢、特に両腕部５０によるトレイの把持姿勢を変化させることなく把持したトレイを持ち上げることができる。このことは、安定したトレイの搬出に大きく寄与する。そして、トレイが収容棚７０から
搬出されると、腰骨部１５において設定されている腰ヨー軸のアクチュエータにより、ロボット１０の上半身は、その姿勢を保ったまま腰骨部１５においてヨー回転される。このことも安定したトレイの搬出に大きく寄与する。
搬出されると、腰骨部１５において設定されている腰ヨー軸のアクチュエータにより、ロボット１０の上半身は、その姿勢を保ったまま腰骨部１５においてヨー回転される。このことも安定したトレイの搬出に大きく寄与する。
【0040】
そして、Ｓ１０６では、収容棚７０内のトレイの搬出が完了したか否かが判定される。当該判定は、検知部９５３によって検出された収容棚７０内のトレイの状態に基づいて、確認部１０３が行ってもよい。Ｓ１０６で肯定判定されると処理はＳ１０７へ進み、否定判定されるとＳ１０２以降の処理が繰り返される。そして、Ｓ１０７では、移動制御部９５１により、搬送システム１の所定の帰還場所への移動が実行される。当該帰還場所に関する情報は、予め設定されていてもよく、または、次の対象物の搬送を行うために収容装置９５への収容を行う場所に関する情報が帰還場所の情報として外部から搬送システム１に提供されてもよい。
【0041】
＜変形例＞
搬送システム１による対象物の搬送処理の変形例について、図１３に基づいて説明する。なお、本変形例では、搬送システム１を構成する収容装置９５とロボット１０は、その連結と解除が自在になるように構成されるとともに、両者とも自律して移動が可能となるように構成されている。例えば、上記実施例で示した台車９０が、収容棚７０とロボット１０の下部にそれぞれに設置されることで、自律走行が可能な収容装置９５とロボット１０が実現される。このとき、収容装置９５には、図１１に示す移動制御部９５１、昇降制御部９５２、検知部９５３の機能部が形成され、ロボット１０には、ハンド制御部１０１、姿勢制御部１０２、確認部１０３に加えて、ロボット１０の自律走行を司る移動制御部が形成されることになる。そして、互いの台車９０が連結することで収容装置９５とロボット１０の一体化が実現される。このとき、両者間で必要な情報の授受が可能となる。また、一体化後の自律走行については、収容装置９５側の移動制御部９５１かロボット１０側の移動制御部が統合的に司るものとする。
搬送システム１による対象物の搬送処理の変形例について、図１３に基づいて説明する。なお、本変形例では、搬送システム１を構成する収容装置９５とロボット１０は、その連結と解除が自在になるように構成されるとともに、両者とも自律して移動が可能となるように構成されている。例えば、上記実施例で示した台車９０が、収容棚７０とロボット１０の下部にそれぞれに設置されることで、自律走行が可能な収容装置９５とロボット１０が実現される。このとき、収容装置９５には、図１１に示す移動制御部９５１、昇降制御部９５２、検知部９５３の機能部が形成され、ロボット１０には、ハンド制御部１０１、姿勢制御部１０２、確認部１０３に加えて、ロボット１０の自律走行を司る移動制御部が形成されることになる。そして、互いの台車９０が連結することで収容装置９５とロボット１０の一体化が実現される。このとき、両者間で必要な情報の授受が可能となる。また、一体化後の自律走行については、収容装置９５側の移動制御部９５１かロボット１０側の移動制御部が統合的に司るものとする。
【0042】
また、図１３に示すように、搬送システム１には、処理装置が含まれる。処理装置はサーバ装置であり、収容装置９５及びロボット１０に対して対象物の搬送処理に必要な指示を送信する。そして、当該処理装置と収容装置９５、ロボット１０は互いに通信可能となるようにネットワークを介して電気的に接続されている。また、搬送システム１には、他の収容装置が含まれていてもよい。
【0043】
ここで、処理装置が、ユーザから対象物（例えば、飲食物を載せたトレイ）の搬送要求を受信する（Ｓ２０１の処理）。当該搬送要求には、搬送すべき対象物の種類や数、その搬送先に関する情報が含まれる。処理装置は、当該搬送要求を受けて、収容装置９５に対して、要求された対象物を収容棚７０に収容した上で、与えられた搬送先に移動するように移動指示を出す（Ｓ２０２の処理）。なお、このとき、収容装置９５とロボット１０は分離した状態となっている。当該移動指示を受けた収容装置９５は、所定の場所で搬送すべき対象物を収容棚７０に収容した上で、要求された搬送先への移動を行う（Ｓ２０３の処理）。
【0044】
そして、上記移動処理を行っている収容装置９５は、その移動中においてロボット１０に対して、与えられた搬送先に移動するように移動要求を送る（Ｓ２０４の処理）。すなわち、収容装置９５が対象物を搬送した搬送先で、ロボット１０による搬出作業を提供するために、分離しているロボット１０に対して収容装置９５から移動要求を送る。ロボット１０においては、Ｓ２０４で移動要求を送信した収容装置９５とは別の収容装置に対して搬出作業を提供している場合もあり得る。そこで、移動要求を受けたロボット１０は、Ｓ２０５でその要求に対応できるか否か確認処理を行う。その結果、搬出作業の提供が可能であると判定された場合には、Ｓ２０６で承認回答を収容装置９５に対して送信すると
ともに、指定された搬送先への移動を開始する（Ｓ２０７の処理）。なお、別法として、ロボット１０は、処理装置から上記移動要求を受け取ってもよい。
ともに、指定された搬送先への移動を開始する（Ｓ２０７の処理）。なお、別法として、ロボット１０は、処理装置から上記移動要求を受け取ってもよい。
【0045】
その後、搬送先に収容装置９５とロボット１０が集まると、Ｓ２０８で両者の台車を連結する連結処理が行われ、図１に示す状態と実質的に同じように両者が一体となる。そして、その搬送先において、収容装置９５に収容されている対象物をロボット１０が搬出するための、対象物の把持及び搬出の処理が行われる（Ｓ２０９の処理）。なお、Ｓ２０９の処理は、図１２に示すＳ１０２～Ｓ１０６の処理と実質的に同一である。そして、対象物の搬出が終了すると、収容装置９５とロボット１０との連結を解除する解除処理が行われ、それぞれが自律走行可能な状態に戻る（Ｓ２１０の処理）。解除処理が終了した時点で、収容装置９５は処理装置に対して、Ｓ２０１で受けた搬送要求に関する処理を完了した報告を行う（Ｓ２１１の処理）。
【0046】
その後は、収容装置９５は、所定の帰還場所に帰還し、処理装置からの次の指示を待つ（Ｓ２１２の処理）。また、ロボット１０においても、次の搬出作業の提供のための移動要求を待つべく、待機状態となる（Ｓ２１３の処理）。この待機状態では、ロボット１０は、搬送システム１に含まれる何れの収容装置９５からの移動要求にも対応できる状態である。
【0047】
このような搬送処理によれば、対象物の搬出作業が必要な収容装置９５に対してロボット１０を逐次連結させて搬出作業を提供することができるため、ロボット１０の稼働率を高め、搬送システム１として効率的な対象物の搬送処理が実現できる。また、収容装置９５が搬送先に移動する間は、収容装置９５はロボット１０と分離しているため、移動に要するエネルギー消費を抑制することもできる。
【符号の説明】
【0048】
１・・・搬送システム、１０・・・ロボット、１０Ａ・・・制御装置、３０・・・ロボット本体部、３３・・・膝関節部、３４・・・骨盤下関節部、３５・・・脚部、５０・・・腕部、６０・・・ハンド部、６２・・・第１フレーム、６５・・・第２フレーム、６６・・・スライド部材（スライド部）、７０・・・収容棚、７４・・・アクチュエータ、７７・・・チェーン、８０・・・トレイ台座、８１・・・配置板、９０・・・台車、９５・・・収容装置、９５Ａ・・・制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】