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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】2023-11-09
(45)【発行日】2023-11-17
(54)【発明の名称】ロボットシステムおよびロボットセル
(51)【国際特許分類】
B25J 5/00 20060101AFI20231110BHJP
【ＦＩ】
B25J5/00 A
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019214948
(22)【出願日】2019-11-28
(65)【公開番号】P2021084178
(43)【公開日】2021-06-03
【審査請求日】2022-10-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000211695
【氏名又は名称】中西金属工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】518321521
【氏名又は名称】株式会社低炭素ファシリティ研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉桑 栄二
(72)【発明者】
【氏名】辻森 俊行
(72)【発明者】
【氏名】山根 秀士
(72)【発明者】
【氏名】宮尾 祥一
(72)【発明者】
【氏名】岡嵜 吉洋
(72)【発明者】
【氏名】北口 亮一
(72)【発明者】
【氏名】尾辻 勇一
(72)【発明者】
【氏名】星 昌良
(72)【発明者】
【氏名】高松 厚博
(72)【発明者】
【氏名】吉田 雅光
(72)【発明者】
【氏名】松井 繁朋
(72)【発明者】
【氏名】若山 弘
(72)【発明者】
【氏名】松島 幹治
【審査官】臼井 卓巳
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１８－５１３８１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２２６３４１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５０８４７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００８０３２２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３２６５７６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ ５／００－１９／０２
Ｂ６５Ｇ １／００－６１／００
Ｅ２１Ｄ ２０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持面を有し、自動的に走行する無人搬送車と、前記支持面に載置される座面、前記座面よりも下方に突出して地面に接する接地部、多関節アーム、前記多関節アームの動作を制御するロボットコントローラ、および、少なくとも前記ロボットコントローラの電源としてのロボットバッテリを有するロボットセルと、
前記座面が前記支持面に載置され且つ前記接地部が地面から離れた可搬状態と、前記座面が前記支持面から離れて前記接地部が地面に接し、前記ロボットセルが前記無人搬送車から分離された設置状態とを切り換える切換え機構と、を備え、
前記ロボットセルが、前記座面が前記支持面に載置されているか否かを検出する載置検出器を更に有し、
前記ロボットコントローラは、
前記載置検出器において前記座面が前記支持面に載置されていることを検出している間、前記多関節アームの動作を停止させ、
前記設置状態において前記多関節アームの動作を実行する、
ロボットシステム。
【請求項2】
前記無人搬送車を複数備え、前記載置検出器は、複数の前記無人搬送車のうちいずれの前記支持面に載置されているのかを検出する、
請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項3】
前記無人搬送車が、前記支持面が前記ロボットセルを支持しているか否かを検出する支持検出器を有する、請求項２に記載のロボットシステム。
【請求項4】
前記ロボットセルを複数備え、前記支持検出器は、複数の前記ロボットセルのうちいずれを支持しているのかを検出する、
請求項３に記載のロボットシステム。
【請求項5】
前記切換え機構が、前記無人搬送車に取り付けられ、前記支持面を昇降させる昇降アクチュエータによって構成される、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項6】
前記ロボットセルが、前記多関節アームの先端部に取外し可能に選択的に装着される１以上のツールを更に有する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項7】
支持面を有して自動で走行する無人搬送車により搬送されるロボットセルであって、前記支持面に着座する座面と、
前記座面よりも下方に突出し、地面に接する接地部と、
多関節アームと、
前記多関節アームの動作を制御するロボットコントローラと、
少なくとも前記ロボットコントローラの電源としてのロボットバッテリと、
前記座面が前記支持面に載置され且つ前記接地部が地面から離れた可搬状態と、前記座面が前記支持面から離れて前記接地部が地面に接し、前記ロボットセルが前記無人搬送車から分離された設置状態とを切り換えるときに、前記座面が前記支持面に載置されているか否かを検出する載置検出器と、を備え、
前記載置検出器において前記座面が前記支持面に載置されていることを検出している間、前記多関節アームの動作を停止し、
前記設置状態において前記多関節アームの動作を実行する、
ロボットセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無人搬送車（AGV：Automated Guided Vehicle）を備えるロボットシステムに関する。また、本発明は、多関節アームおよびロボットコントローラを有し、無人搬送車により搬送されるロボットセルに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、荷物を格納した棚を搬送するロボットシステムを開示している。このロボットシステムでは、ロボットが無人搬送車である。ロボットは、棚の下に潜り込んだ状態でその上板を上昇させることで、棚を持ち上げることができる。ロボットが棚を持ち上げた状態で走行することで、棚が搬送される。ロボットが上板を下降させることで、棚が設置される。棚は、荷物を移送する移送部を有している。棚の設置後、移送部が駆動され、荷物が移送される。
【0003】
ロボットが棚の下に潜り込むと、ロボットの接続部が棚の被接続部と電気的に接続される。移送部は、接続部および被接続部を介し、ロボットに搭載されたバッテリから給電される。ロボットは給電を制御するコントローラを搭載しており、コントローラによる給電制御を通じて移送部の動作が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２０１５／０５２８２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記したロボットシステムでは、ロボットが棚の下に潜り込んでいなければ、移送部を駆動できず、荷物を移送できない。ロボットの数が多くなる、あるいは、稼働できる棚の数が少なくなることから、作業効率に改善の余地がある。
【0006】
そこで本発明は、ロボットシステムの高効率化を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一形態に係るロボットシステムは、支持面を有し、自動的に走行する無人搬送車と、前記支持面に載置される座面、前記座面よりも下方に突出して地面に接する接地部、多関節アーム、前記多関節アームの動作を制御するロボットコントローラ、および、少なくとも前記ロボットコントローラの電源としてのロボットバッテリを有するロボットセルと、前記座面が前記支持面に載置され且つ前記接地部が地面から離れた可搬状態と、前記座面が前記支持面から離れて前記接地部が地面に接した設置状態とを切り換える切換え機構と、を備える。
【0008】
前記構成によれば、設置状態から可搬状態に切り換わると、ロボットセルが地面から離れて無人搬送車に支持される。無人搬送車が可搬状態で走行すると、ロボットセルが搬送される。可搬状態から設置状態に切り換わると、ロボットセルが無人搬送車から分離されて地面に設置される。ロボットセルが設置されると、無人搬送車は空走（ロボットセルを載置しない状態での走行）が可能になる。ロボットセルは、多関節アームおよびその動作を制御するロボットコントローラを有し、また、少なくともロボットコントローラの電源となるロボットバッテリを有している。そのため、ロボットセルの設置後に無人搬送車がロボットセルから離れても、ロボットセルは多関節アームを使って所要の作業を行える。
【0009】
本発明の一形態に係るロボットセルは、支持面を有して自動的に走行する無人搬送車により搬送されるロボットセルであって、前記支持面に着座する座面と、前記座面よりも下方に突出し、地面に接する接地部と、多関節アームと、前記多関節アームの動作を制御するロボットコントローラと、少なくとも前記ロボットコントローラの電源としてのロボットバッテリと、前記座面が前記支持面に載置され且つ前記接地部が地面から離れた可搬状態と、前記座面が前記支持面から離れて前記接地部が地面に接した設置状態とを切り換えるときに、前記座面が前記支持面に載置されているか否かを検出する載置検出器と、を備える。
【0010】
前記構成によれば、ロボットセルを上記したロボットシステムに適用したとき、ロボットシステムに上記した作用をもたらすことができる。ロボットセルは、座面が支持面に載置されているか否かを検出する載置検出器を備えている。載置検出器の検出結果に基づいて、無人搬送車がロボットセルから離れていないときには多関節アームを動かさない等、ロボットシステムの安全性向上に資する制御を実行できる。無人搬送車による搬送後に無人搬送車から独立して動作可能なロボットセルを備えたロボットシステムにとって有益である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、ロボットシステムを高効率化できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。
【0014】
図１は、実施形態に係るロボットシステム１００を示す斜視図である。ロボットシステム１００は、人間とロボットが共存して作業を実行する生産現場、とりわけ多品種を取り扱う生産現場に適用されることが考えられる。ここでの「ロボット」の典型例として、ロボット基台、ロボット基台に連結される多関節アーム、および、多関節アームの動作を制御するロボットコントローラを有したマニピュレータ型のロボットを挙げられる。ロボットシステム１００が適用される生産現場の好適例の一つとして、電子部品の組立ラインを挙げられる。
【0015】
例えば、ライン生産方式では、多数の作業場ＢがラインＡに沿って設定される。作業場Ｂごとに予め決められた作業が、ラインＡに沿って流れる中間製品に対し、各作業場Ｂで実行される。作業主体は、人間でもロボットでもよく、作業内容に応じて適宜選択される。電子部品の組立ラインでは、ロボットが、電子部品のリード線を基板に挿入する作業や、リード線を基板に溶接する作業を実行してもよい。
【0016】
ラインＡに沿って生産される製品が変更されると、各作業場Ｂで実行される作業内容が変更される。作業内容の変更に伴い、ある作業場Ｂでの作業主体を人間からロボットに変えるため、ロボットを当該作業場Ｂに設置する必要が生じる場合がある。逆に、ある作業場Ｂでの作業主体をロボットから人間に変えるため、ロボットを当該作業場Ｂから撤収する必要が生じる場合がある。人間とロボットが共存して同じラインＡで多品種を生産する現場では、段取り替えの一つとして、ロボットの設置および撤収を要する。なお、ある作業場Ｂから撤収されたロボットは、生産現場内でラインＡから外れた所定の待機場所に設置されてもよく、新たにロボットが設置されるべき作業場Ｂへ搬送されて当該作業場Ｂで再設置されてもよい。
【0017】
本実施形態に係るロボットシステム１００は、自動的に走行する１以上の無人搬送車１と、無人搬送車１により搬送される１以上のロボットセル３とを備える。ロボットセル３は前述したようなロボットの構成を備えている。ロボットシステム１００は、ロボット（ロボットセル３）を速やかに設置および撤収できるように構成されている。一旦設置されたロボットの撤収が煩雑であるために作業内容に応じて柔軟に配置転換できないといった問題を解消できる。段取り替えを迅速に行えるので、生産効率が向上する。段取り替えが頻発しても、その都度即応して柔軟な配置転換が可能となり、生産効率を高く維持できる。
【0018】
なお、無人搬送車１の数もロボットセル３の数も、ロボットシステム１００を適用する生産現場に応じて適宜変更可能である。本実施形態では、１台の無人搬送車１が１台のロボットセル３を搬送可能に構成されるが、これは一例であり、１台の無人搬送車１が２台以上のロボットセル３をまとめて搬送可能に構成されていてもよい。ロボットシステム１００はライン生産方式を採用した生産現場だけでなく、セル生産方式を採用した生産現場にも適用できる。
【0019】
図２を参照して、無人搬送車１は、車体１１、複数の車輪１２および昇降体１３を有している。車体１１は、一例として、矩形状に形成された水平部１１ａと、水平部１１ａの後端から上方へ延びる起立部１１ｂとを有する。複数の車輪１２は、車体１１（水平部１１ａ）の底部に転動可能に支持されている。複数の車輪１２が全て接地すると、車体１１の水平部１１ａが地面と概略平行の姿勢をとり、車体１１の起立部１１ｂが地面に対して概略垂直の姿勢をとる。詳細図示を省略するが、無人搬送車１は、複数の車輪１２として、１以上の前輪および１以上の後輪を備える。本実施形態では、２つの前輪および１つの後輪であるが、１つの前輪および２つの後輪でもよく、２つの前輪および２つの後輪でもよい。昇降体１３は、車体１１に対して昇降可能である。昇降体１３は、車体１１の水平部１１ａに設けられ、水平な表面を有する。昇降体１３の表面（上面）は、ロボットセル３が載置される支持面１０を構成する。
【0020】
ロボットセル３は、前述したようなロボットの構成、すなわち、ロボット基台３１、多関節アーム３２およびロボットコントローラ３３（図４を参照）を有している。ロボットセル３は、このようなロボットに、無人搬送車１で搬送されるために必要な構成および無人搬送車１からは独立して作業場Ｂで作業を実行するために必要な構成を付加した組立体である。
【0021】
多関節アーム３２の基端部は、ロボット基台３１に連結される。多関節アーム３２は、複数のリンク部材、隣接するリンク部材同士を対応する回転軸周りに回転可能に連結する複数の関節、および、複数の関節それぞれと対応する複数のアームアクチュエータ４０（図４を参照）を有する。図示される垂直多関節型かつ単腕型の６軸アームは、単なる一例である。多関節アーム３２は、水平多関節型でもよい。多関節アーム３２は双腕型でもよい。水平多関節型かつ双腕型の場合、２本の多関節アーム３２のロボット基台３１に対する回転軸が同軸状であってもよい。１つの多関節アーム３２に含まれる関節あるいはリンク部材の数も、特に限定されない。
【0022】
ロボットセル３は、筐体３４およびフレーム３５を有している。一例として、筐体３４は矩形箱状に形成されている。フレーム３５は、筐体３４の底部を支持する底支持部３５ａ、および、底支持部３５ａから下方に突出した４本の脚３５ｂを有する。筐体３４の底面は、無人搬送車１の支持面１０に載置される座面３６（図３を参照）を構成する。４本の脚３５ｂは、座面３６よりも下方に突出して地面に接する接地部３７を構成する。脚３５ｂの下端にキャスタ３８が設けられていてもよく、その場合、キャスタ３８も脚３５ｂと共に接地部３７を構成する。接地部３７が地面に接しているとき、座面３６は支持面１０から上方に離れて地面と平行な姿勢をとる。なお、フレーム３５は、筐体３４の側部を支持または補強する側支持部３５ｃ、および、筐体３４の天井部を支持または補強する天井支持部３５ｄを有していてもよい。側支持部３５ｃは底支持部３５ａから上方に延び、天井支持部３５ｄは側支持部３５ｃの上端部に連結される。
【0023】
一例として、ロボット基台３１は筐体３４の天井面上に据え付けられ、多関節アーム３２は筐体３４を介して底支持部３５ａに支持される。フレーム３５が、天井支持部３５ｄに連続して天井面を覆うように配置されたアーム支持部を有していてもよく、ロボット基台３１が平面視において天井面の内域に配置される状態でアーム支持部に支持されてもよい。
【0024】
ロボットセル３は、１以上のツール３９を有している。ツール３９は、必要とされる作業を実行するため、多関節アーム３２の先端部に取外し可能に装着される。ツール３９は、多関節アーム３２の先端部の可動域内に配置される。一例として、ツール３９は、筐体３４の天井面上に載置される。ロボットセル３は、ツール３９を動作させるツールアクチュエータ４１（図４を参照）を有している。例えば、ツール３９が互いに接離可能な指機構を備えたハンドである場合、指機構はツールアクチュエータ４１によって駆動される。ツール３９が吸着によって物品を保持するハンドである場合、ツールアクチュエータ４１が吸着のための圧力を発生する。ツールアクチュエータ４１は、筐体３４の天井面に取り付けられていてもよいし、筐体３４内に収容されていてもよい。また、ワークが筐体３４の天井面に載置されてもよい。
【0025】
ロボットセル３が接地しており且つ無人搬送車１の昇降体１３が昇降可能範囲の下限位置に位置している状態では、無人搬送車１が自走してロボットセル３に向かって前進することで、水平部１１ａを地面と座面３６との間に潜り込ませることができる。フレーム３５の幅（接地部３７の間隔）は、水平部１１ａの幅よりも広いので、この潜り込みが許容される。
【0026】
図３Ａおよび図３Ｂを参照して、水平部１１ａが地面と座面３６との間に単に潜り込んだときには、ロボットセル３は「設置状態」にある。接地部３７は地面に接し、座面３６は支持面１０から上方に離れている。ただし、座面３６は支持面１０と上下方向に対向している。昇降体１３が上昇すると、支持面１０が座面３６に下から当たる。更に上昇すると、ロボットセル３は「設置状態」から「可搬状態」に切り換わる。座面３６が支持面１０に載置され、接地部３７が地面から離れる。ロボットセル３は、無人搬送車１の昇降体１３に持ち上げられ、無人搬送車１の支持面１０に支持される。可搬状態では、無人搬送車１が走行することで、ロボットセル３が搬送される。昇降体１３が下降すると、接地部３７が地面に接する。更に下降すると、ロボットセル３は「可搬状態」から「設置状態」に切り換わる。接地部３７が地面に接し、支持面１０が座面３６から下方へ離れる。設置状態になると、無人搬送車１が後進することで、水平部１１ａを地面と座面３６との間から抜くことができる。ロボットセル３は無人搬送車１から分離されて地面に支持される。
【0027】
本実施形態では、設置状態と可搬状態とを切り換える切換え機構５が、無人搬送車１の昇降体１３、および、これを駆動する昇降アクチュエータ１６によって実現されている。切換え機構５は、支持面１０が座面３６に対して上下方向に相対移動できるような構成であればよく、ロボットセル３に設けられていてもよい。接地部３７そのもの、あるいは接地部３７とは別に取り付けられたジャッキの上下方向の伸縮により、切換えを実現できる。切換え機構５がロボットセル３に設けられる場合、伸縮を空圧シリンダで実現し、ロボットセル３が空圧シリンダの空圧源としてコンプレッサを有していてもよい。
【0028】
図４に示すように、無人搬送車１は、駆動アクチュエータ１４、操舵アクチュエータ１５、昇降アクチュエータ１６、ＡＧＶバッテリ１７およびＡＧＶコントローラ１８を有する。駆動アクチュエータ１４は、車輪１２（前輪および／または後輪）を回転駆動する。駆動アクチュエータ１４は、無人搬送車１を前進、後進または停止させ、あるいは、無人搬送車１の速度および加速度を調整する。操舵アクチュエータ１５は、車輪１２（前輪および／または後輪）の向きを変更する。操舵アクチュエータ１５は、無人搬送車１の進路を変更し、あるいは、無人搬送車１の旋回半径を調整する。昇降アクチュエータ１６は、昇降体１３ひいては支持面１０を車体１１に対して昇降させる。駆動アクチュエータ１４、操舵アクチュエータ１５および昇降アクチュエータ１６は、例えば、電気モータによって構成される。
【0029】
ＡＧＶバッテリ１７は、アクチュエータ１４～１６やＡＧＶコントローラ１８といった、無人搬送車１に搭載されている電気機器の電源としての役割を果たす。ＡＧＶバッテリ１７は、例えば、車体１１に保持される。ＡＧＶコントローラ１８の駆動電圧は、アクチュエータ１４～１６の駆動電圧よりも低い。ＡＧＶバッテリ１７は、高電位バッテリと、駆動電圧が相対的に低い電気機器とバッテリとの間に介在する降圧回路（例えば、ＤＣ/ＤＣコンバータ）とを有した電源装置であってもよい。ＡＧＶバッテリ１７は、駆動電圧が相対的に低い電気機器（例えば、ＡＧＶコントローラ１８）の電源となる低電位バッテリと、駆動電圧が相対的に高い電気機器（例えば、アクチュエータ１４～１６）の電源となる高電位バッテリとを別々に有した電源装置であってもよい。なお、無人搬送車１は、ＡＧＶバッテリ１７の充電のため、外部電源９と接続可能に構成された充電接続部１９を備えている。
【0030】
ＡＧＶコントローラ１８は、駆動アクチュエータ１４、操舵アクチュエータ１５および昇降アクチュエータ１６の動作を制御する。ＡＧＶコントローラ１８は、駆動アクチュエータ１４および操舵アクチュエータ１５の動作制御を通じて、無人搬送車１の走行経路あるいは位置を制御する。無人搬送車１の誘導方式は特に限定されない。例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）方式が採用されてもよい。ＡＧＶコントローラ１８は、昇降アクチュエータ１６の動作制御を通じて、可搬状態と設置状態とを切り換える。
【0031】
ロボットセル３は、ロボットコントローラ３３、複数のアームアクチュエータ４０、ツールアクチュエータ４１およびロボットバッテリ４２を有する。前述のとおり、アームアクチュエータ４０は、多関節アーム３２を構成し、多関節アーム３２のリンク部材を回転駆動する。ツールアクチュエータ４１は、多関節アーム３２に装着されるツール３９を駆動する。
【0032】
ロボットコントローラ３３は、アームアクチュエータ４０の動作ひいては多関節アーム３２の動作を制御する。ロボットコントローラ３３は、ツールアクチュエータ４１の動作ひいてはツール３９の動作を制御する。ロボットコントローラ３３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部、ＣＰＵ等の演算部、および、サーボ制御部を備える。記憶部には、ロボットコントローラ３３としての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部は、記憶部に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、多関節アーム３２およびツール３９の各種動作を制御する。
【0033】
ロボットバッテリ４２は、少なくともロボットコントローラ３３の電源としての役割を果たす。更に、ロボットバッテリ４２は、多関節アーム３２（特に、そのアームアクチュエータ４０）のような、ロボットセル３を構成する電気機器の電源としての役割を果たす。ロボットバッテリ４２は、ツールアクチュエータ４１の電源としても機能する。ロボットバッテリ４２は、例えば、筐体３４内に収容される。ロボットコントローラ３３の駆動電圧は、アクチュエータ４０，４１の駆動電圧よりも低い。ロボットバッテリ４２は、高電位バッテリと、駆動電圧が相対的に低い電気機器（例えば、ロボットコントローラ３３）と高電位バッテリとの間に介在する降圧回路（例えば、ＤＣ/ＤＣコンバータ）とを有した電源装置であってもよい。ロボットバッテリ４２は、駆動電圧が相対的に低い電気機器の電源となる低電位バッテリと、駆動電圧が相対的に高い電気機器（例えば、アクチュエータ４０，４１）の電源となる高電位バッテリとを別々に有した電源装置であってもよい。なお、ロボットセル３は、ロボットバッテリ４２の充電のため、外部電源９と接続可能に構成された充電接続部４３を備えている。
【0034】
ロボットシステム１００は、無人搬送車１およびロボットセル３の動作を統括的に制御する上位制御装置６を備えている。一例として、上位制御装置６は、図示のように、無人搬送車１およびロボットセル３とは別個に設けられ、ＡＧＶコントローラ１８およびロボットコントローラ３３と無線で通信可能に接続されていてもよい。上位制御装置６は、分散型でもよく、無人搬送車１とロボットセル３とは別個に設けられたコントローラと、無人搬送車１に設けられたＡＧＶコントローラおよび／またはロボットセル３に設けられたロボットコントローラとによって構成されていてもよい。ＡＧＶコントローラ１８は、上位制御装置６からの指令に基づいて、アクチュエータ１４～１６の動作を制御する。これにより、無人搬送車１の位置および移動経路が制御され、設置状態と可搬状態との切換えが制御され、また、ロボットセル３の位置が制御される。ＡＧＶコントローラ１８は、ＡＧＶバッテリ１７の残存容量を示す情報を上位制御装置６に出力してもよい。これにより、上位制御装置６は、いずれの無人搬送車１が稼働可能であるかを把握でき、また、その稼働可能時間を推定できる。
【0035】
ロボットセル３は、切換え機構５の作用で可搬状態と設置状態とを切り換える際に、座面３６が支持面１０に載置されているか否かを検出する載置検出器を備えている。本実施形態では、センサ４４が載置検出器としての役割を果たす。
【0036】
図５Ａおよび図５Ｂを参照して、本実施形態では、１つのセンサ４４が、ロボットセル３の座面３６に設けられている。他方、無人搬送車１の支持面１０上には、突起２０が設けられている。突起２０はドグ歯状である。図５Ａに示すように、設置状態では、水平部１１ａが座面３６の下に潜り込んだ状態においても、センサ４４が突起２０と十分に離れている。センサ４４は、座面３６が支持面１０に載置されていない旨示す検出信号（分離検出信号）をロボットコントローラ３３に出力する。図５Ｂに示すように、可搬状態では、センサ４４が突起２０と当接または近接する。センサ４４は、座面３６が支持面１０に載置されている旨示す検出信号（載置検出信号）をロボットコントローラ３３に出力する。センサ４４は、突起２０と接触または近接しているか否かに応じて信号出力値を変えるように構成されている。センサ４４の一例として、リミットスイッチ、近接スイッチ、ファイバセンサを挙げることができる。
【0037】
図４に戻り、ロボットコントローラ３３は、センサ４４の検出信号に基づき、自身の座面３６が支持面１０に載置されているか否かを示す情報（以下、載置情報ともいう）を上位制御装置６に出力する。ロボットコントローラ３３は、ロボットバッテリ３２の残存容量を示す情報を上位制御装置６に出力してもよい。これにより、上位制御装置６は、いずれのロボットセル３が稼働可能であるかを把握でき、また、その稼働可能時間を推定できる。
【0038】
以上のように構成されるロボットシステム１００の動作を説明する。
【0039】
ある作業場Ｂからロボットセル３を撤収する際、上位制御装置６が複数の無人搬送車１のうち十分に充電されているものを１つ選び、無人搬送車１を当該作業場Ｂまで走行させる。無人搬送車１はロボットセル３に向かって前進し、その水平部１１ａをロボットセル３の座面３６の下に潜り込ませた状態で停止する。上位制御装置６は、当該ロボットセル３から送られる載置情報を監視する。無人搬送車１が停止した直後、ロボットセル３は設置状態にあり、上位制御装置６に送られる載置情報は、座面３６が支持面１０に載置されていない旨示す。
【0040】
次に、ＡＧＶコントローラ１８が昇降アクチュエータ１６の動作を制御し、設置状態から可搬状態に切り換える。切換えの過程で、センサ４４は載置検出信号をロボットコントローラ３３に出力する。ロボットコントローラ３３は、載置検出信号に基づき、自身が無人搬送車１上に支持されていることを把握できる。ロボットコントローラ３３は、載置検出信号を入力している間、多関節アーム３２の動作を停止させる。
【0041】
ロボットコントローラ３３は、載置検出信号に基づき、載置情報として、自身の座面３６が支持面１０に載置されている旨示す情報を上位制御装置６に出力する。ＡＧＶコントローラ１８は、昇降アクチュエータ１６の動作を停止すると、その旨示す情報を上位制御装置６に送信する。上位制御装置６は、載置情報とＡＧＶコントローラ１８から送られた情報とに基づき、設置状態から可搬状態への切換えが完了したことを把握できる。
【0042】
次に、上位制御装置６が当該無人搬送車１を当該作業場Ｂから所定の位置まで走行させる。この所定の位置は、ロボットセル３を待機保管する場所でもよいし、別の作業場Ｂでもよい。無人搬送車１が所定の位置に到着すると、ＡＧＶコントローラ１８が昇降アクチュエータ１６の動作を制御し、可搬状態から設置状態に切り換える。切換えの過程で、センサ４４は分離検出信号をロボットコントローラ３３に出力する。ロボットコントローラ３３は、分離検出信号に基づき、自身が無人搬送車１から分離されたことを把握できる。ロボットコントローラ３３は、分離検出信号に基づき、載置情報として、自身の座面３６が支持面１０から離れた旨示す情報を上位制御装置６に出力する。ＡＧＶコントローラ１８は、昇降アクチュエータ１６の動作を停止すると、その旨示す情報を上位制御装置６に送信する。上位制御装置６は、載置情報とＡＧＶコントローラ１８から送られた情報とに基づき、可搬状態から設置状態への切換えが完了したことを把握できる。
【0043】
次に、上位制御装置６は、当該無人搬送車１を別の所定の位置まで走行させる。この所定の位置は、無人搬送車１を待機保管する場所でもよいし、撤収を要するロボットセル３が設置されている作業場Ｂでもよい。まず、無人搬送車１は水平部１１ａを座面３６と地面との間の空間から抜くように後進する。その後、無人搬送車１は当該別の所定の位置へと走行する。
【0044】
作業場Ｂに設置されたロボットセル３は、無人搬送車１から分離された状態で、ロボットバッテリ４２を電源として作業を実行する。作業の実行のため、ツール３９が多関節アーム３２の先端部に装着される。本実施形態では、ツール３９が筐体３４の天井面に載置され、ロボットコントローラ３３による多関節アーム３２の動作制御を通じて、多関節アーム３２がツール３９を自動で装着する。ロボットコントローラ３３は、上位制御装置６からの指令に基づいて、あるいは、上位制御装置６からは独立して、多関節アーム３２の動作を制御する。これにより、ロボットセル２が作業場Ｂで無人搬送車１からは独立して予め定められた作業を実行する。
【0045】
このように、本実施形態に係るロボットシステム１００は、支持面１０を有し、自動的に走行する無人搬送車１と、支持面１０に載置される座面３６、座面３６よりも下方に突出して地面に接する接地部３７を有するロボットセル３と、座面３６が支持面１０に載置され且つ接地部３７が地面から離れた可搬状態と、座面３６が支持面１０から離れて接地部３７が地面に接した設置状態とを切り換える切換え機構５と、を備える。設置状態から可搬状態に切り換わると、ロボットセル３が地面から離れて無人搬送車１に支持される。無人搬送車１が可搬状態で走行すると、ロボットセル３が搬送される。可搬状態から設置状態に切り換わると、ロボットセル３が無人搬送車１から分離されて地面に設置される。ロボットセル３が設置されると、無人搬送車１は空走できる。
【0046】
ロボットセル３は、多関節アーム３２、および、多関節アーム３２の動作を制御するロボットコントローラ３３を有している。ロボットセル３の設置後に無人搬送車１がロボットセル３から離れても、ロボットセル３は多関節アーム３２を使って所要の作業を行える。したがって、ロボットシステム１００に必要な無人搬送車１の台数を削減でき、稼働可能なロボットセル３の台数を増やすことができる。ロボットシステム１００の高効率化を実現できる。
【0047】
ロボットセル３は、少なくともロボットコントローラ３３の電源のためのロボットバッテリ４２を更に有する。外部からの給電がなくても、無人搬送車１から分離された状態で、ロボットセル３が動作できる。
【0048】
ロボットセル３は、可搬状態と設置状態とを切り換えるときに、座面３６が支持面１０に載置されているか否かを検出する載置検出器を備えている。載置検出器の検出結果に基づいて、ロボットシステム１００の安全性向上に資する制御、例えば、可搬状態では多関節アーム３２を動かさない制御を実行できる。無人搬送車１から独立して動作可能なロボットセル３を備えたロボットシステム１００にとって有益である。
【0049】
本実施形態では、載置検出器がセンサ４４である。無人搬送車１が、支持面１０上に設けられた突起２０を有し、センサ４４が突起２０と接触または近接したときに、センサ４４は座面３６が支持面１０に載置された旨示す載置検出信号を出力する。簡易な構成で検出を実現できる。また、機械的あるいは物理的な接触または近接に基づく検出としているので、信頼性が高い。
【0050】
ロボットセル３が、多関節アーム３２の先端部に取外し可能に選択的に装着される１以上のツール３９を更に有する。無人搬送車１で多関節アーム３２と共にツール３９も一緒に搬送できる。
【0051】
これまで実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で適宜変更、追加および／または削除可能である。
【0052】
（変形例１）
上記実施形態では、ロボットセル３が１つのセンサ４４を有し、無人搬送車１が支持面１０上に１つの突起２０を有するが、この構成は、図６Ａおよび６Ｂに示すように変更されてもよい。図示される変形例では、ロボットセル３が、３つのセンサ（第１センサ４４ａ、第２センサ４４ｂ、第３センサ４４ｃ）を有している。３つのセンサ４４ａ～４４ｃは、座面３６上に離れて設けられている。
上記実施形態では、ロボットセル３が１つのセンサ４４を有し、無人搬送車１が支持面１０上に１つの突起２０を有するが、この構成は、図６Ａおよび６Ｂに示すように変更されてもよい。図示される変形例では、ロボットセル３が、３つのセンサ（第１センサ４４ａ、第２センサ４４ｂ、第３センサ４４ｃ）を有している。３つのセンサ４４ａ～４４ｃは、座面３６上に離れて設けられている。
【0053】
他方、無人搬送車１の支持面１０上では、設置状態と可搬状態とを切り換えるときに３つのセンサ４４ａ～４４ｃと対向する３つの対向位置（第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第３位置Ｐ３）を想定できる。無人搬送車１は、これら３つの対向位置Ｐ１～Ｐ３の少なくともいずれか１つに設けられた１以上の突起２０を有している。３つの対向位置Ｐ１～Ｐ３それぞれでの突起２０の有無の組合せにしたがって、突起２０の配置パターンは８通り存在する。どの位置にも突起２０を設けないパターンを除外して、７通りとしてもよい。この変形例では、ロボットシステム１００が、複数台（最大で配置パターンと同数）の無人搬送車１を備えており、各無人搬送車１に固有の配置パターンがあてがわれている。すなわち、無人搬送車１に設けられる１以上の突起２０は、無人搬送車１を識別するための識別部材である。図示された無人搬送車１の一例では、２つの突起２０が第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２にそれぞれ設けられ、第３位置Ｐ３には突起２０がない（Ｐ１：有、Ｐ２：有、Ｐ３：無の配置パターン）。不図示の他の無人搬送車１には、これとは別の配置パターンがあてがわれる。
【0054】
この構成において、水平部１１ａがロボットセル３の座面３６の下に潜り込んだ状態で無人搬送車１が停止した直後、ロボットセル３は設置状態にある。第１～第３センサ４４ａ～４４ｃのいずれも分離検出信号を出力する。ロボットコントローラ３３は、３つの分離検出信号に基づいて、設置状態にあることを把握できる。
【0055】
次に、ＡＧＶコントローラ１８が昇降アクチュエータ１６の動作を制御し、設置状態から可搬状態に切り換える。切換えの過程で、第１センサ４４ａは第１位置Ｐ１の突起２０と接触または近接し、第２センサ４４ｂは第２位置Ｐ２の突起２０と接触または近接する。第１センサ４４ａおよび第２センサ４４ｂは載置検出信号をロボットコントローラ３３に出力する。ロボットコントローラ３３は、センサ４４ａ～４４ｃの少なくとも一つから載置検出信号が出力されたことに基づき、自身が無人搬送車１上に支持されていることを把握できる。
【0056】
他方、第３位置Ｐ３には突起２０がないので、第３センサ４４ｃは分離検出信号を出力し続ける。ロボットコントローラ３３は、載置検出信号を出力しているセンサがいずれであるのか、分離検出信号を出力しているセンサがいずれであるのかに基づいて、当該ロボットセル３がどの無人搬送車１によって支持されているのか把握できる。
【0057】
ロボットコントローラ３３は、どの無人搬送車１によって支持されているのかを示す情報を上位制御装置６に送信してもよい。上位制御装置６は、送られた情報に基づき、無人搬送車１に与えた指令通りに無人搬送車１がロボットセル３を持ち上げているのか否か判断できる。
【0058】
（変形例２）
上記実施形態および上記変形例では、載置検出器が、突起２０と近接または接触しているか否かに応じて信号出力値を変えるセンサ４４で構成されたが、載置検出器は、図７Ａおよび７Ｂに示すように変更されてもよい。図示される変形例では、ロボットセル３が３つの接点（第１接点４９ａ、第２接点４９ｂ、第３接点４９ｂ）を有している。３つの接点４９ａ～４９ｃは、座面３６上で離れて設けられている。３つの接点４９ａ～４９ｃは、ロボットセル３に搭載された不図示のシーケンサと接続されている。シーケンサは、３つの接点が互いに導通しているか否かを判定し、その判定結果をロボットコントローラ３３に出力する。
上記実施形態および上記変形例では、載置検出器が、突起２０と近接または接触しているか否かに応じて信号出力値を変えるセンサ４４で構成されたが、載置検出器は、図７Ａおよび７Ｂに示すように変更されてもよい。図示される変形例では、ロボットセル３が３つの接点（第１接点４９ａ、第２接点４９ｂ、第３接点４９ｂ）を有している。３つの接点４９ａ～４９ｃは、座面３６上で離れて設けられている。３つの接点４９ａ～４９ｃは、ロボットセル３に搭載された不図示のシーケンサと接続されている。シーケンサは、３つの接点が互いに導通しているか否かを判定し、その判定結果をロボットコントローラ３３に出力する。
【0059】
他方、無人搬送車１の支持面１０上では、設置状態と可搬状態とを切り換えるときに３つの接点４９ａ～４９ｃと対向する３つの対向位置Ｐ１～Ｐ３に１以上の接点２５を有している。支持面１０上に設けられた２以上の接点２５は互いに導通していてもよい。上記変形例と同様、各無人搬送車１には、固有の接点配置導通パターンがあてがわれる。図示例では、３つの接点２５が設けられ、第２位置Ｐ２の接点２５と第３位置Ｐ３の接点２５が互いに導通されている。その他の接点配置導通パターンとしては、第１位置P１が第２位置P２と導通するパターン、第１位置P１が第３位置P３と導通するパターン、３つの位置が互いに導通するパターンを挙げることができ、少なくとも４通りのパターンが存在する。３つの位置が非導通のパターンも採用し、５通りとしてもよい。そのため、当該ロボットシステム１は、４または５台の無人搬送車１を備えることを許容される。
【0060】
この構成において、水平部１１ａがロボットセル３の座面３６の下に潜り込んだ状態で無人搬送車１が停止した直後、ロボットセル３は設置状態にある。第１～第３接点４９ａ～４９ｃはいずれも開放されている。ロボットコントローラ３３は、この状態に基づき、設置状態にあることを把握できる。
【0061】
次に、ＡＧＶコントローラ１８が昇降アクチュエータ１６の動作を制御し、設置状態から可搬状態に切り換える。切換えの過程で、第１～第３接点４９ａ～４９ｃが第１～第３位置Ｐ１～Ｐ３の接点とそれぞれ接触する。第２接点４９ｂと第３接点４９ｃは、第２位置Ｐ２の接点２５と第３位置Ｐ３の接点２５とを介し、互いに導通される。ロボットコントローラ３３は、第１～第３接点４９ａ～４９ｃの導通状態に基づいて、当該ロボットセル３がどの無人搬送車１によって支持されているのか把握できる。
【0062】
上記した２つの変形例に関し、センサ４４ａ～４４ｃおよび接点４９ａ～４９ｃの数を３としたのは単なる一例である。ロボットシステム１００に導入される無人搬送車１の台数に応じて、個数は適宜変更可能である。無人搬送車１が２台または３台の場合、センサあるいは接点の個数は２でもよい。
【0063】
（変形例３）
上記した変形例１および２では、ロボットセル３がいずれの無人搬送車１に支持されているのかを識別するための構成が、複数のセンサまたは接点で実現されたが、これは一例である。無人搬送車１の支持面１０上に、無人搬送車１を識別するための識別子（例えば、ＱＲコード（登録商標）あるいはバーコード）を設け、ロボットセル３が識別子を読み取るためのイメージセンサを搭載していてもよい。この場合においても、上記した実施形態あるいは変形例１および２のように、機械的あるいは物理的な近接によってロボットセル３が無人搬送車１に支持されていることを検出するための構成を備えることが好ましい。
上記した変形例１および２では、ロボットセル３がいずれの無人搬送車１に支持されているのかを識別するための構成が、複数のセンサまたは接点で実現されたが、これは一例である。無人搬送車１の支持面１０上に、無人搬送車１を識別するための識別子（例えば、ＱＲコード（登録商標）あるいはバーコード）を設け、ロボットセル３が識別子を読み取るためのイメージセンサを搭載していてもよい。この場合においても、上記した実施形態あるいは変形例１および２のように、機械的あるいは物理的な近接によってロボットセル３が無人搬送車１に支持されていることを検出するための構成を備えることが好ましい。
【0064】
（変形例４）
上記した実施形態および変形例１および２では、無人搬送車１に設けた突起あるいは接点を活用して載置検出器の検出動作が実現されたが、無人搬送車１から検出のための特別な構成を省略してもよい。図８に示すように、載置検出器１４４としてリミットスイッチや接触センサを採用した場合、無人搬送車１の支持面に特別な構成がなくても、座面が支持面に当接すると載置検出器は載置検出信号を出力できる。
上記した実施形態および変形例１および２では、無人搬送車１に設けた突起あるいは接点を活用して載置検出器の検出動作が実現されたが、無人搬送車１から検出のための特別な構成を省略してもよい。図８に示すように、載置検出器１４４としてリミットスイッチや接触センサを採用した場合、無人搬送車１の支持面に特別な構成がなくても、座面が支持面に当接すると載置検出器は載置検出信号を出力できる。
【0065】
（変形例５）
上記した各変形例では、ロボットセル３がいずれの無人搬送車１に支持されているのかを識別するための構成について説明したが、無人搬送車１がいずれのロボットセル３を搭載しているのかを識別可能であってもよい。この場合、図９に示すように、無人搬送車１は、複数のロボットセル３のうちいずれを支持しているのかを検出する支持検出器１２９を有する。一例として、支持検出器１２９は、無人搬送車１に搭載されたイメージセンサであってもよく、その場合、ロボットセル３の座面上に、ロボットセル３を識別するための識別子（例えば、ＱＲコード（登録商標）あるいはバーコード）１４９が設けられる。支持検出器（イメージセンサ）１２９は、識別子１４９を読み取った画像情報をＡＧＶコントローラ１８に出力する。ＡＧＶコントローラ１８は画像情報に基づいていずれのロボットセル３を支持しているのか識別あるいは把握できる。
上記した各変形例では、ロボットセル３がいずれの無人搬送車１に支持されているのかを識別するための構成について説明したが、無人搬送車１がいずれのロボットセル３を搭載しているのかを識別可能であってもよい。この場合、図９に示すように、無人搬送車１は、複数のロボットセル３のうちいずれを支持しているのかを検出する支持検出器１２９を有する。一例として、支持検出器１２９は、無人搬送車１に搭載されたイメージセンサであってもよく、その場合、ロボットセル３の座面上に、ロボットセル３を識別するための識別子（例えば、ＱＲコード（登録商標）あるいはバーコード）１４９が設けられる。支持検出器（イメージセンサ）１２９は、識別子１４９を読み取った画像情報をＡＧＶコントローラ１８に出力する。ＡＧＶコントローラ１８は画像情報に基づいていずれのロボットセル３を支持しているのか識別あるいは把握できる。
【0066】
無人搬送車１の支持面１０の所定の位置にロボットセル３が支持されていない状態であっても、無人搬送車１の支持検出器１２９で上記状態を検出できる。すなわち、支持検出器１２９は支持面１０がロボットセル３を支持しているか否かだけではなく、支持面１０の所定の位置で正しくロボットセル３を支持しているか否かを検出できる。これにより、上記状態をロボットセル３の載置検出器において検出できなくても、無人搬送車１の支持検出器１２９で検出して無人搬送車１の走行を禁止できる。すなわち、無人搬送車１が支持検出器１２９を有することでさらにロボットシステム１００の安全性を高められる。
【0067】
また、ロボットセル３は、ロボットバッテリ４２の代わりに、多関節アーム３２およびロボットコントローラ３３への給電のために外部電源９と電気的に接続される給電接続部を有していてもよい。給電接続部は、商用電源に接続可能なプラグでもよいし、ラインＡに沿って配設された給電レールに接触可能な集電靴でもよい。
【0068】
ロボットセル３からツール３９が省略されてもよく、ツール３９は、例えば作業場Ｂに置かれた作業棚に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【0069】
１００ ロボットシステム
１ 無人搬送車
３ ロボットセル
５ 切換え機構
１０ 支持面
１６ 昇降アクチュエータ
２０ 突起
２５ 接点
３２ 多関節アーム
３３ ロボットコントローラ
３６ 座面
３７ 接地部
４２ ロボットバッテリ
４４、４４ａ～４４ｃ センサ
４９ａ～４９ｃ 接点
１ 無人搬送車
３ ロボットセル
５ 切換え機構
１０ 支持面
１６ 昇降アクチュエータ
２０ 突起
２５ 接点
３２ 多関節アーム
３３ ロボットコントローラ
３６ 座面
３７ 接地部
４２ ロボットバッテリ
４４、４４ａ～４４ｃ センサ
４９ａ～４９ｃ 接点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】