特許 7517194 搬送システム及び搬送方法

(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】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】搬送システム及び搬送方法

(51)【国際特許分類】

   B65G 1/04 20060101AFI20240709BHJP

【ＦＩ】

B65G1/04 555Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021022714

(22)【出願日】2021-02-16

(65)【公開番号】P2022124843

(43)【公開日】2022-08-26

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】岩本 国大

(72)【発明者】

【氏名】糸澤 祐太

(72)【発明者】

【氏名】古村 博隆

(72)【発明者】

【氏名】高木 裕太郎

【審査官】三宅 達

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１２４０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３１４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５０８２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００７３５８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００１１４７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｇ １／００－１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送車両と搬送ロボットとを用いて荷物を搬送する搬送システムであって、
前記搬送車両と前記搬送ロボットとが、前記搬送車両から前記荷物を取り出し又は格納する方向に連結し、前記搬送車両と、前記荷物を収納可能なラックとが前記方向に更に連結した状態で、前記搬送ロボットが、前記搬送車両から前記荷物を取り出し、又は前記搬送車両に前記荷物を格納する、
搬送システム。

【請求項2】

前記搬送ロボットは、
前記搬送車両から取り出した荷物を前記ラックに格納し、又は、前記ラックから取り出した荷物を前記搬送車両に格納する、
請求項１に記載の搬送システム。

【請求項3】

前記搬送ロボットと前記ラックとが連結した状態で、前記搬送ロボットが、前記荷物を前記ラックに格納し、又は、前記荷物を前記ラックから取り出す、
請求項２に記載の搬送システム。

【請求項4】

搬送車両と搬送ロボットとを用いて荷物を搬送する搬送方法であって、
前記搬送ロボットと前記搬送車両とが、前記搬送車両から前記荷物を取り出し又は格納する方向に連結し、前記搬送車両と、前記荷物を収容可能なラックとが前記方向に更に連結した状態で、前記搬送ロボットが、前記搬送車両から前記荷物を取り出し、又は前記搬送車両に前記荷物を格納するステップ、
を含む搬送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、搬送システム及び搬送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、搬送用車両とロボットアームとを有する搬送システムを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－０９４１９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、搬送車両から荷物を出し入れするとき、荷物を出し入れする方向に荷重がかかり、搬送車両が転倒するおそれがあるという問題があった。

【0005】

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、搬送車両から荷物を出し入れするときに、搬送車両が転倒するリスクを低減する搬送システム及び搬送方法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】

【0006】

本実施の形態における搬送システムは、搬送車両と搬送ロボットとを用いて荷物を搬送する搬送システムであって、
前記搬送ロボットと前記搬送車両とが連結した状態で、前記搬送ロボットが、前記荷物を前記搬送車両から取り出し、又は前記荷物を前記搬送車両に格納する。

【0007】

本実施の形態における搬送方法は、搬送車両と搬送ロボットとを用いて荷物を搬送する搬送方法であって、
前記搬送ロボットと前記搬送車両とが連結した状態で、前記搬送ロボットが、前記荷物を前記搬送車両から取り出し、又は前記搬送車両に格納するステップ、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示により、搬送車両から荷物を出し入れするときに、搬送車両が転倒するリスクを低減する搬送システム及び搬送方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態にかかる搬送システムの構成例を示すブロック図である。

【図2】実施形態にかかる搬送車両の構成を示す模式側面図である。

【図3】実施形態にかかる搬送車両の構成を示す模式正面図である。

【図4】実施形態にかかるラックの構成を示す模式正面図である。

【図5】実施形態にかかるラックの構成を示す模式側面図である。

【図6】実施形態にかかる搬送ロボットの構成を示す模式側面図である。

【図7】実施形態にかかる搬送方法の流れを示すフローチャートである。

【図8】実施形態にかかる搬送ロボットと搬送車両とが連結している状態を示す模式側面図である。

【図9】実施形態にかかる搬送車両が、ラックと更に連結している状態を示す模式側面図である。

【図10】実施形態にかかる搬送車両がラックの前で停車した状態を示す模式平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

【0011】

以下、図面を参照して実施形態にかかる搬送システムについて説明する。図１は、実施形態にかかる搬送システムの構成例を示す構成図である。搬送システム１は、搬送ロボット１０ａ及び１０ｂと、搬送車両２０と、ラック３０ａ及び３０ｂと、を備える。

【0012】

尚、搬送システム１には、搬送ロボット１０ａ及び搬送ロボット１０ｂや、搬送車両２０の搬送ルートを生成するサーバが備えられていてもよいが、搬送ロボット１０ａ及び１０ｂや、搬送車両２０が自ら搬送ルートを生成し自律移動を行ってもよい。サーバを含まないシステムも、実施形態にかかる搬送システムに１は含まれ得る。

【0013】

搬送システム１は、配送元に設置されたラック３０ａから、配送先に設置されたラック３０ｂまで荷物を搬送する。例えば、配送元は倉庫であり、配送先は住居である。以下、ラック３０ａ及び３０ｂを区別しないときには、単にラック３０と称する場合がある。ラック３０の構造については、後述する。

【0014】

搬送車両２０は、配送元から配送先まで荷物を搬送する。搬送車両２０は、自律移動車両であってもよい。搬送車両２０は、搬送ロボット１０ａ及び１０ｂと連結する機構を備える。搬送車両２０は、ラック３０ａ及び３０ｂと連結する機構を更に有していてもよい。なお、搬送車両２０の構成については後述する。

【0015】

搬送ロボット１０ａは、配送元である倉庫等において自律移動を行う。搬送ロボット１０ａは、配送する荷物をラック３０ａから取り出し、搬送車両２０に格納する。また、搬送ロボット１０ｂは、配送先である住居等において自律移動を行う。搬送ロボット１０ｂは、搬送車両２０から荷物を取り出してラック３０ｂに格納する。以下では、搬送ロボット１０ａ及び１０ｂを区別しない場合には、単に搬送ロボット１０と称する場合がある。

【0016】

搬送ロボット１０は、搬送車両２０と連結する機構を備えている。搬送ロボット１０ａは、ラック３０ａから荷物を取り出した後、搬送車両２０と連結した状態で、搬送車両２０に荷物を格納する。一方、搬送ロボット１０ｂは、搬送車両２０と連結した状態で搬送車両２０から荷物を取り出した後、取り出した荷物をラック３０ｂに格納する。尚、搬送ロボット１０の構成については後述する。

【0017】

次に、図２及び図３を用いて、搬送車両２０について説明する。なお、当然のことながら、図２及びその他の図に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。

【0018】

図２及び図３は、それぞれ搬送車両２０の構成を示す模式側面図及び模式正面図であるが、理解を用意にするため、荷物５０をハッチングして示している。搬送車両２０は、例えば、自律走行（無人走行）車両であってもよい。搬送車両２０は、車輪Ｗ２１、Ｗ２２、筐体２１、仕切板２２、及びレール２３を備えている。搬送車両２０は、第２連結機構２１２を更に備えてもよい。２対の車輪Ｗ２１、Ｗ２２は、筐体２１の下側に回転可能に固定されており、モータ等の駆動源（不図示）によって駆動される。

【0019】

筐体２１は、搬送車両２０の車体を構成する。図２に示した例では、筐体２１は、ｚ軸正方向側に設けられた天板、ｚ軸負方向側に設けられた底板、ｙ軸正方向側に設けられた前面板、ｙ軸負方向側に設けられた背面板が一体に形成された構成を有している。すなわち、筐体２１の両側面は、荷物５０を出し入れ可能なように開放されている。尚、開放されている筐体２１の両側面に開閉可能な扉が設けられていてもよい。また、筐体２１の一方の側面は閉じられていてもよい。

【0020】

図２に示すように仕切板２２は、筐体２１を構成する前面板及び背面板に平行に（すなわちｘｚ平面に平行に）、かつ、筐体２１の一方の側面から他方の側面に至るように、設けられている。尚、図２の例では、１枚の仕切板２２が設けられているが、仕切板２２の枚数は何ら限定されない。また、仕切板２２は、設けられていなくてもよい。

【0021】

図２に示すように、複数の対のレール２３は、筐体２１の内面及び仕切板２２において、奥行き方向（ｘ軸方向）に延設されると共に、高さ方向（ｚ軸方向）に等間隔に並設されている。ここで、レール２３は、筐体２１の内面及び仕切板２２から略垂直に立ち上がるように設けられている。図２に示すように、隣接して対向する一対のレール２３上を、荷物５０から幅方向外側に突出した突出部５０ａが摺動することによって、荷物５０を出し入れできる。

【0022】

筐体２１には、第１連結機構２１１が形成されている。第１連結機構２１１は、例えば、荷物５０を収容する収容空間の下側に設けられる。図２では、収容空間ごとに第１連結機構２１１が設けられているが、一体化していてもよい。第１連結機構２１１は、搬送ロボット１０が備える後述する連結機構１１１と連結する。図２及び図３では、第１連結機構２１１は、筐体２１から突出した凸部として形成されている。このような場合、後述する搬送ロボット１０の本体部１１には、連結機構１１１が凹部として形成される。尚、第１連結機構２１１は、凹部として形成されていてもよい。このような場合、搬送ロボット１０には連結機構１１１が凸部として形成される。

【0023】

また、図３に示すように、筐体２１には、ラック３０と連結するための第２連結機構２１２が更に設けられていてもよい。第２連結機構２１２は、第１連結機構２１１と同様に、凸部として形成されていてもよく凹部として形成されていてもよい。第１連結機構２１１及び第２連結機構２１２は、筐体２１に収容可能に構成されていてもよい。そして、搬送車両２０は、第１連結機構２１１や第２連結機構２１２を筐体２１の外部に突出させる機能を備えていてもよい。

【0024】

次に、図４及び図５を参照してラック３０の構成について説明する。図４及び図５は、それぞれラック３０の構成を示す模式正面図と模式側面図である。図４に示すように、ラック３０は、筐体３１、仕切板３２、及びレール３３を備えている。ラック３０の筐体３１、仕切板３２、及びレール３３は、それぞれ搬送車両２０の筐体２１、仕切板２２、及びレール２３に対応し、同様の構成を有している。そのため、詳細な説明は省略する。

【0025】

筐体３１には、搬送車両２０の第２連結機構２１２と連結する連結機構３１１が形成されていてもよい。連結機構３１１は、図４及び図５に示されているように凸部として形成されていてもよい。また、連結機構３１１は、凹部として形成されてもよい。

【0026】

次に、図６を参照して搬送ロボット１０の構成について説明する。図６は、搬送ロボット１０の構成を示す模式側面図である。搬送ロボット１０は、車輪Ｗ１１、Ｗ１２、本体部１１、天板１２、支柱１３、及びマニピュレータ１４を備えている。２対の車輪Ｗ１１、Ｗ１２は、本体部１１の下側に回転可能に固定されており、モータ等の駆動源（不図示）によって駆動される。

【0027】

図６に示すように、伸縮可能な支柱１３を介して天板１２が本体部１１に連結されている。天板１２は支柱１３の上端に連結されており、搬送ロボット１０は、天板１２に荷物５０を載置して、荷物５０を搬送する。

【0028】

支柱１３は、例えば、テレスコピック型の伸縮機構を有しており、モータ等の駆動源（不図示）によって伸縮される。図６において白抜き矢印で示すように、支柱１３の長さを変更することによって、天板１２の高さを変更できる。そのため、搬送ロボット１０は、搬送車両２０におけるあらゆる収容場所から、ラック３０におけるあらゆる収容場所へ荷物５０を搬送できる。

【0029】

マニピュレータ１４は、搬送車両２０及びラック３０から荷物５０を出し入れする。マニピュレータ１４は、例えば、水平方向に伸縮する伸縮アームである。このような場合、マニピュレータ１４は、ガイドレール構造を用いて天板１２から出し入れされてもよい。尚、伸縮機構は、ガイドレール機構に限られず、任意の構成が適用可能である。マニピュレータ１４は、天板１２から出し入れされる必要はなく、天板１２の上方に備えられていてもよい。

【0030】

図６に示すように、マニピュレータ１４の先端には、荷物５０に形成された溝と係合する突起部が形成されていてもよい。尚、マニピュレータ１４の先端の形状は、突起部を有する形状に限られず、荷物５０を把持する形状であってもよい。

【0031】

搬送ロボット１０は、ラック３０に収容された荷物５０と、マニピュレータ１４の先端とを係合させた後、マニピュレータ１４の先端をラック３０から引き出すことにより、天板１２に荷物５０を移載することができる。また、搬送ロボット１０は、例えば、天板１２上の荷物５０と、マニピュレータ１４の先端とを係合させた後、マニピュレータ１４の先端をラック３０に押し入れることにより、ラック３０に荷物５０を移載することができる。

【0032】

本体部１１には、連結機構１１１が形成されている。連結機構１１１は、搬送車両２０の第１連結機構２１１と連結する。連結機構１１１は、図６に示されているように凹部として形成されていてもよい。例えば、搬送ロボット１０が自律移動を行うためのセンサの周囲に溝が形成されている場合、当該溝が、連結機構１１１として利用されてもよい。尚、連結機構１１１は、本体部１１から突出する凸部として形成されていてもよい。

【0033】

搬送ロボット１０は、車輪Ｗ１１及びＷ１２の動作と、支柱１３の高さと、マニピュレータ１４の動作とを制御する制御部（不図示）を備えている。制御部（不図示）は、サーバの指示に応じて、搬送ロボット１０の移動と、搬送ロボット１０がラック３０から荷物５０を出し入れする動作と、搬送ロボット１０が搬送車両２０から荷物５０を出し入れする動作とを制御する。制御部（不図示）は、搬送ロボット１０に対して、搬送ロボット１０と搬送車両２０とが連結した状態で、搬送車両２０から荷物５０を取り出させる。また、制御部（不図示）は、搬送ロボット１０に対して、搬送ロボット１０と搬送車両２０とが連結した状態で、荷物５０を搬送車両２０に格納させる。

【0034】

図７は、実施形態にかかる搬送方法の流れを示すフローチャートである。まず、搬送ロボット１０ａは、サーバからの指示に応じて、指示された荷物５０をラック３０ａから取り出す（ステップＳ１０１）。

【0035】

このとき、搬送ロボット１０ａは、搬送ロボット１０ａとラック３０ａとが連結した状態で、荷物５０をラック３０ａから取り出してもよい。例えば、搬送ロボット１０ａは、搬送車両２０と連結するための連結機構１１１と、ラック３０の連結機構３１１とを連結させてもよい。これにより、搬送ロボット１０が荷物５０の出し入れの際に転倒するリスクを低減することができる。

【0036】

次に、搬送ロボット１０ａは、取り出した荷物５０を搬送して搬送車両２０の側面に移動し、搬送車両２０と連結する（ステップＳ１０２）。例えば、搬送ロボット１０ａは、凹部である連結機構１１１を、凸部である、搬送車両２０の第１連結機構２１１と連結させる。

【0037】

次に、搬送ロボット１０ａは、天板１２を上昇させ、マニピュレータ１４を用いて荷物５０を搬送車両２０に格納する（ステップＳ１０３）。図８は、搬送ロボット１０ａと搬送車両２０とが連結している状態を示す模式側面図である。搬送ロボット１０ａは、搬送車両２０と搬送ロボット１０ａとが連結した状態で、搬送車両２０に荷物５０を格納する。したがって、搬送システム１は、搬送車両２０が転倒するリスクを低減することができる。例えば、搬送車両２０と搬送ロボット１０ａとが連結することにより、搬送車両２０の幅（ｘ方向）が実質的に大きくなるため、転倒しにくくなると考えてもよい。

【0038】

この際、搬送車両２０が、第２連結機構２１２を用いて、ラック３０ａと更に連結した状態であってもよい。例えば、搬送車両２０が横方向（ｘ軸方向）に移動し、凹部として形成された第２連結機構２１２と、凸部として形成された連結機構３１１とを勘合させてもよい。図９は、搬送車両２０が、ラック３０ａと更に連結している状態を示す模式側面図である。このような場合、搬送ロボット１０は、搬送車両２０とラック３０ａとが更に連結した状態で、荷物５０を搬送車両２０に格納する。したがって、搬送システム１は、搬送車両２０が転倒するリスクを更に低減することができる。

【0039】

図７に戻って、搬送車両２０は、ステップＳ１０３の後、荷物５０を搬送し（ステップＳ１０４）、ラック３０ｂの周辺に停車する。ここで、搬送車両２０は、搬送ロボット１０ｂによる荷物５０の搬送時間が短くなるような位置に停車してもよい。図１０は、搬送車両２０がラック３０ｂの前で停車した状態を示す模式平面図である。搬送車両２０において荷物５０が収容されている位置と、ラック３０ｂの収容場所とが近くなるように、搬送車両２０を停車すると、搬送ロボット１０ｂによる搬送ルートＲが短くなり、搬送時間を短縮できる。

【0040】

ここで、搬送車両２０は、第２連結機構２１２を用いてラック３０ｂと連結してもよい。搬送車両２０は、例えば、横方向（ｘ軸方向）に自律移動を行って、ラック３０と連結してもよい。また、搬送車両２０は、ラック３０ｂの前面に対して搬送車両２０の側面を向けて停車した後、筐体２１から第２連結機構２１２を突出させて、ラック３０ｂに形成された連結機構３１１と、第２連結機構２１２とを勘合させてもよい。

【0041】

次に、搬送ロボット１０ｂが、搬送車両２０の側面に移動し、ステップＳ１０２と同様に、搬送車両２０と連結する（ステップＳ１０５）。次に、搬送ロボット１０ｂは、天板１２を上昇させ、マニピュレータ１４を用いて荷物を取り出す（ステップＳ１０６）。搬送ロボット１０ｂは、天板１２に荷物５０を載置した後、天板１２を下降させる。ここで、搬送ロボット１０ｂは、搬送車両２０と搬送ロボット１０ｂとが連結した状態で、搬送車両２０から荷物５０を取り出している。したがって、搬送システム１は、搬送車両２０が転倒するリスクを低減できる。

【0042】

搬送車両２０とラック３０ｂとが連結している場合、搬送ロボット１０ｂは、搬送車両２０とラック３０ｂとが更に連結した状態で、荷物５０を搬送車両２０から取り出す。このような場合には、搬送システム１は、搬送車両２０が転倒するリスクを更に低減できる。

【0043】

最後に、搬送ロボット１０ｂは、天板１２に荷物５０を載置した状態で走行した後、天板１２とマニピュレータ１４とを用いて、荷物５０をラック３０ｂに格納する（ステップＳ１０７）。ここで、搬送ロボット１０ｂは、搬送ロボット１０ｂとラック３０ｂとが連結した状態で、荷物５０をラック３０ｂに格納してもよい。

【0044】

以下、実施形態にかかる搬送システムが奏する効果について説明する。搬送車両から荷物を出し入れする搬送ロボットが、横方向から搬送車両に接触したときや、マニピュレータを用いて荷物を出し入れするときに、搬送車両に横荷重がかかる可能性がある。特に、搬送車両の車幅が、ホイールベースに対して短い場合、横荷重によって車両を転倒させてしまう可能性が高い。

【0045】

実施形態にかかる搬送システムは、搬送ロボットと搬送車両とが連結した状態で、搬送車両から荷物を出し入れする。したがって、実施形態にかかる搬送システムは、搬送車両が転倒するリスクを低減することができる。また、搬送車両がラックと連結する場合、搬送システムは、搬送車両が転倒するリスクを更に低減することができる。

【0046】

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ 搬送システム
１０、１０ａ、１０ｂ 搬送ロボット
Ｗ１１、Ｗ１２ 車輪
１１ 本体部
１１１ 連結機構
１２ 天板
１３ 支柱
１４ マニピュレータ
２０ 搬送車両
Ｗ２１、Ｗ２２ 車輪
２１ 筐体
２１１ 第１連結機構
２１２ 第２連結機構
２２ 仕切板
２３ レール
３０、３０ａ、３０ｂ ラック
３１ 筐体
３１１ 連結機構
３２ 仕切板
３３ レール
５０ 荷物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】