ロボットシステム
【課題】
大量で、かつ、物流量が大幅に変動する物品を取扱う搬送システムにおいて、物流量が変動しても、フレキシブルに、常に効率良く搬送できるシステムを構築することが目的である。
【解決手段】
上記目的を達成するため、荷物を搭載する台車と、台車が搬送待機状態であることを認識する第1のロボットと、搬送待機状態の台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、第１のロボットと第２のロボットが連動して走行することにより、解決できる。作業者により出荷先別に物品を搭載した台車が搬送待機場所に配置されると、第1のロボットは距離センサの情報からその台車が搬送待機状態であることを認識する。第１のロボットに連動することで、第２のロボットはその台車を指定された出荷先まで搬送する。第１のロボットが主に周囲環境の状況把握を行うことを役割とし、第２のロボットが台車を連結して搬送することを役割とすることにより、安全性を確保しながら、フレキシブルで、かつ、高効率の輸送を実現できる。
大量で、かつ、物流量が大幅に変動する物品を取扱う搬送システムにおいて、物流量が変動しても、フレキシブルに、常に効率良く搬送できるシステムを構築することが目的である。
【解決手段】
上記目的を達成するため、荷物を搭載する台車と、台車が搬送待機状態であることを認識する第1のロボットと、搬送待機状態の台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、第１のロボットと第２のロボットが連動して走行することにより、解決できる。作業者により出荷先別に物品を搭載した台車が搬送待機場所に配置されると、第1のロボットは距離センサの情報からその台車が搬送待機状態であることを認識する。第１のロボットに連動することで、第２のロボットはその台車を指定された出荷先まで搬送する。第１のロボットが主に周囲環境の状況把握を行うことを役割とし、第２のロボットが台車を連結して搬送することを役割とすることにより、安全性を確保しながら、フレキシブルで、かつ、高効率の輸送を実現できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場および物流倉庫等において製品や部品等の荷物を搭載可能な台車をある地点から他の地点まで移動させる搬送用ロボットとその制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場或いは物流倉庫等では製品や部品等を搭載した台車をあるエリアから他のエリアまで搬送する際には、作業員が直接手で押して指定のエリアまで運ぶ場合やフォークリフトを操作して運ぶ有人作業と、エリア間にベルトコンベアを用いて搬送する方法やAGV（Automatic Guided Vehicle）・搬送用ロボット（特開平5−39195号公報）等による搬送といった無人作業とがある。
【０００３】
複数のロボットが共同して物品を搬送する方法としては、特開2005−46926号公報、特開2007−111826号公報に記載されている方法がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平5−39195号公報
【特許文献２】特開2005−46926号公報
【特許文献３】特開2007−111826号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
手作業による搬送や、フォークリフトによる搬送等の有人作業は、人件費がかかってしまうと同時に常に一定の作業員の確保や繁忙期と閑散期での人員の調整が困難である。
【０００６】
一方ベルトコンベアやAGVでは台車を搬送することによって無人化することが可能ではあるが、これらのシステムを導入する場合は固定された軌道を設置しなければならず工場や物流倉庫等のレイアウトの変更があった場合に軌道を変更するのはコストの面からも手間の面からも非常に困難である。
【０００７】
公知例の搬送ロボットの場合、ただ台車を目的のエリア付近まで運ぶだけではなく指定の場所に台車をおくことも可能であり、且つ空の台車を見つけて台車を運んできたエリアに新たに荷を積む台車を供給することも可能である。だが、この搬送ロボットは子機を連れて来た親機は子機が作業終了するまでその場で待機しており何も行わない。台車も一台しか運べないため効率の向上という面では難しい。
【０００８】
そのため、大量で、かつ、物流量が大幅に変動する物品を取扱う搬送システムにおいて、物流量が変動しても、フレキシブルに、常に効率良く搬送できるシステムを構築することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、ロボットシステムにおいて、荷物を搭載する台車と、該台車が搬送待機状態であることを認識する第1のロボットと、搬送待機状態の前記台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットと前記第２のロボットが連動して走行することを特徴とする。
【００１０】
また、荷物を搭載する台車と、荷物を搭載していない台車（以下、空台車という）を配置する空台車置場が空いていることを認識する第1のロボットと、前記空台車を空台車置場まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットと前記第２のロボットが連動して走行することを特徴とする。
【００１１】
さらに、荷物を搭載することが可能な台車と、該台車が搬送待機状態であることを認識し、自らの周囲の状況を把握し地図情報を作成する第１のロボットと、該ロボットを制御する制御手段と、前記台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットが自ら作成した地図情報あるいは前記制御手段から送られた地図情報をもとに移動可能なエリアを認識し、該エリア内を前記第２のロボットと連動して自律移動することを特徴とする。
【００１２】
また、出荷先別に荷物を搭載する台車と、該台車を搬送するロボットと、該ロボットを制御する制御手段と、前記荷物の搭載状態から前記台車が搬送待機状態にあることを前記制御手段に通信する通信手段を備え、前記ロボットは前記搬送待機状態の台車を、前記出荷先別に対応する搬送先に搬送することを特徴とする。
【００１３】
また、荷物を搭載する台車と、該台車を第１エリアから第２エリアまで搬送するロボットと、該ロボットを制御する制御手段を備え、前記ロボットは、前記台車が搬送待機状態であることを認識する認識手段と、前記認識手段の結果に基づいて、前記荷物を搭載した前記台車を前記第１エリアから前記第２エリアに搬送し、前記荷物を搭載していない前記第２エリアの前記台車を第１エリアに搬送する手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、出荷先別に荷物を搭載する台車をある地点から他の地点まで出荷先別に搬送することを人の手を介さずにすべて自動で行うことができる。また荷物を搭載する台車をある地点から他の地点に搬送し、前記荷物を搭載していない他の地点の前記台車をある地点に搬送することを人の手を介さず自動で行うことができる。
【００１５】
また１台の親機に対して複数の子機が追従し状況に応じて組み合わせがフレキシブルに変わることで、比較的安価で高効率の輸送を実現できる。また、親機が自律移動で柔軟かつ効率よく輸送する効果があり、工場や物流倉庫等のレイアウト変更の際、運搬経路の変更にスムーズに対応が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図を参照して詳細に説明する。以下の実施形態は物流センタにおける（１）出荷カートの搬送（荷積みされた出荷カートを作業エリアから牽引し、出荷バースに出荷カートを供給する）を行う第1形態と、（２）空カートの搬送（何も入っていない空のカートを空カートエリアから牽引し、作業エリアに空カートを供給する）を行う第２形態とに分けて説明する。取り扱う製品または部品はカートに荷積みすることが可能な形状、或いは荷姿をしているものとする。
【００１７】
本発明の一実施例として、図１、図２で示したロボットシステムの実施例を説明する。
【００１８】
図１は、第1のロボット１（以下、親機１とよぶ）と第２のロボット２（以下、子機２とよぶ）、物流センタ５内の荷物を搬送する台車３（以下、カート３とよぶ）、及び、制御手段４（以下、上位システム４）から構成される。まず、上位システム４は、物流センタ内の全ての親機・子機の情報、エリアでの作業状況等を把握し、親機１、及び、子機２と通信を行い、親機１、子機２の制御を行う。親機１は上位システム４からの情報をロボット制御部１３に入力する。また、長距離センサ１１からの距離情報を基にして周囲の物体の配置状態（以下、環境情報とよぶ）を周囲環境検出部１２で検出する。これを基に地図を作成するとともに、親機１自身の姿勢（位置、方向）を同定する。長距離センサ１１は前方180°の範囲に対して、物体までの距離を所定の角度毎に計測することができるセンサであり、後述する近距離センサ２１に比べて、より広い範囲の物体までの距離を計測するものである。これにより、広範囲の地図を作成することができる。なお、地図の情報は上位システム４にも出力し、最新の地図情報を常に上位システムが有することになる。
【００１９】
これらの情報を基に、ロボット制御部１３は親機１の走行指令を走行制御部１４に出力する。走行制御部１４では、走行指令を基に車輪１５、１６の駆動力、舵角を算出し、親機１の走行速度、走行方向を制御する。これにより、親機１は上位システム４から与えられた目的地まで走行する。また、親機１のロボット制御部１３では、子機２に対して通信して、子機２の動作を制御する子機制御指令を与える。
【００２０】
これに対して、子機２は親機１からの子機制御指令をロボット制御部２３で入力する。子機２はカート３を把持する機能を有し、後述するフローにより、カート３を把持、あるいは、切り離しをすることができる。図１の場合には、子機２がカート３を把持した状態を示している。子機２には、ロボット制御部２３の他に、近距離センサ２１、周囲環境検出部２２、走行制御部２４、車輪２５、及び、車輪２６を備えている。先に説明したように、近距離センサ２１は長距離センサ１１に比べると、物体までの距離を短い範囲でしか検出できないが、安価であり、近距離の周囲状況を検出することができる。周囲環境検出部２２はこの情報を処理し、先行する親機１までの距離、方向、あるいは、周囲の物体の状況など、つまり、環境情報をロボット制御部２３に出力する。
【００２１】
ロボット制御部２３は、親機１からの子機制御指令、周囲状況検出部２２からの環境情報を基に、カート３の把持、切り離しの制御を行うとともに、走行制御部２４に走行指令を出力する。走行制御部２４では、子機２の走行速度、走行方向を制御し、車輪２５、２６を駆動する。この構成により、子機２は自動走行が可能となり、親機１と通信を行い、搬送すべきカートを認識する。例えば、フォークで持ち上げる、連結器具を用いてカートと接続する等の手段でカートの牽引が可能である。また、親機１が作成した地図の情報を用いることにより、子機２も自律的に移動することができる。これにより、よりフレキシブルにカートを把持したり配置したりすることができる。
【００２２】
次に、図２を用いて、親機１、子機２の動作原理を説明する。図２において、カート３、３１、３４〜３６、３８、３９は、空カート３４、３６と、出荷カート３、３１、３５と、作業カート３８、３９に分けられる。出荷カートは荷積みを終了し、出荷エリアに出荷可能な状態にあるものをいう。空カートは荷積みする前の状態にあるカートを意味する。また、作業カートは作業者により荷積み作業を行っている状態のカートをいう。さらに、カート置場９２は空カートを、カート置場９３は出荷カートを、カート置場９７は作業カートを、それぞれ配置するための場所であり、予め、カートを配置する場所は決められている。
【００２３】
親機１の前方に取り付けられた長距離センサ１１は前方１８０°の範囲について、物体までの距離を計測する。図２の矢印が長距離センサ１１で計測した距離を模式的に図示している。親機１と物流センタ５の内壁までの間に物体がない領域では、物流センタ５の内壁までの距離を計測し、カート３１、カート３４、及び、カート３８がある方向については、それらと親機１との距離を計測する。これにより、カートの場所を検出することができる。また、カート置場９２、９３、及び、９７には、物体、つまり、カートが存在しないことも長距離センサ１１の計測結果から認識できる。以上のように、親機１が物流センタ５内を走行しながら、長距離センサ１１により広範囲の距離を計測することにより、地図を作成し、カートの配置状況を把握している。従って、これらの情報は図１の上位システム４において物流センタ全体の地図として統合され、物流センタ全体のカートやロボットの動作状況を常時観測することができる。親機１は上位システム４と通信し、カートが搬送待機状態であることを認識する。
【００２４】
また、図２において、子機２の前面に設置された近距離センサ２１が周囲の物体との距離を計測する。図２では、子機２の前方にある親機１との距離、方向を計測するとともに、子機２の右方向にあるカート３５間での距離、子機２の左方向にある物流センタ５の内壁までの距離を計測していることを示している。つまり、近傍の状況を確認しながら、親機１までの距離を計測し、親機１に追従するように、カート３を連結した子機２は制御する。このようにして、子機２と追従させた親機１は目的地まで自動走行し、子機２を切り離す。さらに、切り離された子機２は親機１と独立してカートを所定の場所に移動させ、配置する。親機１が作成した地図を用いることで、子機２は安価な近距離センサ２１を利用して走行できるので、安価でフレキシブルなシステムを実現できる。
【００２５】
次に、物流センタの具体的な実施例について説明する。図３に想定する物流センタのレイアウト図を示す。物流センタは大きく４つのエリアにわけられており、入荷した製品・部品等を在庫として保管しておく倉庫・在庫エリア１１０、出荷先別に製品・部品をピッキングしカートに荷積みを行う作業エリア１１１、荷積みされていない空の状態のカートを置いておく空カートエリア１１２、出荷バース１１４に着けられた輸送車にカートを載せるため出荷先ごとにカートを並べておく出荷エリア１１３がある。また作業エリア１１１、空カートエリア１１２、出荷エリア１１３に隣接して各エリアからカートを牽引した或いは各エリアへカートを供給した子機が親機と接続するために待機を行う子機待機エリア１２１がある。
【００２６】
作業エリアは出荷先ごとにわけられており記号がふられている。出荷エリアも同様に出荷先ごとにわけられており同様の記号がふられ互いに１対１で対応している。
【００２７】
空カートエリアも同様に複数列でひとつのブロックとし記号が振られている。
また作業エリア、出荷エリア、空カートエリアに隣接する子機待機エリアにはそれぞれの列ごとに記号がふられている。
【００２８】
また、細線の矢印１３１はカートを牽引・供給する際の子機の動きを示したものである。太線の矢印１３２は親機と編隊走行を行う子機が主として移動する際の動きを示したものであるが、親機が自身で得た地図情報、或いは上位システムから得られた地図情報から空カートエリアの状況を把握し、編隊走行する子機を含めて目的地までより効率良く移動が可能と判断した場合は、矢印１３２の動きではなく、太線・破線の矢印１３３のように目的地までショートカットが可能である。
【００２９】
図４、図５は出荷カートを搬送する第１形態における親機・子機の業務の流れを示したものである。図４は作業エリア１１１での作業を、図５は出荷エリア１１３での作業をそれぞれ説明するためのものである。これらの一連の作業を行うために、上位システム４・親機・子機の業務と各間でやり取りを行う際に送信される情報を示した流れ図が図６である。以下の300台の数字は図６の制御フローに示したものである。なお、図６において、「※」は符号３２１の「現在位置と地図情報を取得しながら移動」を指している。
【００３０】
図４(ａ)において、親機１０１と複数台の子機２０１が編隊走行しているときは、親機１０１が現在位置と周辺地図情報を取得しながらそのデータを保持している（３２１）。保持したデータのうち、現在位置情報は一定の周期で上位システム４へ送信を行う（３６１）。また、図４（ａ）において、十字印はロボットの接続、切り離しの動作を指している。
【００３１】
一方、作業エリアでカートに荷積みを行っている作業員から例えばハンディターミナルやPDAといった端末等によって荷積み終了（出荷カートの完成）情報が上位システム４に送られる。これにより上位システムが図４(ａ)の作業エリアδの出荷カート置場に搬送待ちの出荷カート３５が存在すると認識する（３８１）。
【００３２】
次に、上位システム４は、現在稼動中の親機から送信される位置情報、保有(編隊走行を行っている)子機数、保有子機の状態（カートを持っているか、他の指示を与えられていないか）の情報等から、出荷カート３５を取りに行くのに最も適した親機を決定する（３８２）。そして決定した親機１０１に対して、取りに行く作業エリア（δ）情報、持っていく出荷エリア（δ）情報、搬送する出荷カート情報が親機１０１への作業指示情報として送信される（３６２）。
【００３３】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機は取りにいく作業エリアδへ移動を開始する（３２２）。
【００３４】
作業エリアδ付近まで移動をした親機１０１は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により作業エリアδを認識し、出荷カート３５が実際に搬送待ちの状態で置かれているか確認を行う。搬送待ちの出荷カートと空カートは作業エリアで置く場所が決められており、その位置にカートがあるかどうかでカートの搬送出／入の要否を判断する。搬送待ちを確認の後、子機２０１に作業指示情報として取りに行く作業エリア（δ）情報、持っていく出荷エリア（δ）情報、搬送する出荷カート情報（３０１）を送信し、作業を行う子機２０１へ編隊からの離脱指示を出す（３２３）。
【００３５】
その後、上位システム４へは作業指示を行った子機２０１を除いた保有子機数、カート運搬中保有子機状態、作業指示を行った子機の情報（３６３）を送信後、図４(ｂ)に示すように、親機１０１は次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（３２４）。
【００３６】
子機２０１は作業指示を受信（３４１）後、編隊から離脱し作業エリアδへ移動し出荷カート３５と接続、子機待機エリアGへ移動し親機から接続指示が来るのを待つ（３４２）。
【００３７】
上位システム４では、親機待ち（３４２）の子機２０１を接続する親機を３８２同様の情報から子機を迎えに行く親機を決定する（３８３）。そして決定した親機１０２に対して、迎えに行く作業エリア（δ）情報、子機がいる子機待機エリア（G）情報、持っていく出荷エリア（δ）情報、搬送する出荷カート情報、待機中の子機情報が親機１０２への作業指示情報として送信される（３６４）。
【００３８】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機１０２は取りにいく子機待機エリアGへ移動を開始する。その状態を図４(ｃ)に示す。子機待機エリアG付近まで移動をした親機１０２は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により子機待機エリアGを認識し、子機２０１が実際に出荷カート３５を接続した状態で待機しているか確認を行う。確認後、待機中の子機２０１に対して自分が接続すべき子機かを確認するため、子機２０１に対して情報送信要求（３０２）を行う（３２５）。
【００３９】
情報送信要求（３０２）を受信した子機２０１は、最初に親機１０２から受信した作業指示情報（３０１）に自身の子機情報を追加し親機１０２に送信する（３０３）。
【００４０】
子機２０１からの情報を受信した親機１０２は上位システム４より得た情報と照合を行い、一致すれば子機２０１に対して接続指示（３０４）を送信する（３２６）。
【００４１】
子機２０１は接続指示（３０４）を受信後、親機１０２に向けて移動を開始（３４３）し編隊に合流する（３２７）。
【００４２】
図４(ｄ)のように、子機合流後、親機１０２は上位システム４に対して保有子機数、カート運搬中保有子機状態の情報（３６５）を送信し、出荷エリアδへ移動を開始する（３２８）。
【００４３】
次に、出荷エリアにおける親機、子機、出荷カートの動作を説明する。図５(ａ)で示すように、出荷エリアδ付近まで移動をした親機１０２は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により出荷エリアδを認識し、空スペースを見つける。空スペースを確認後、先程合流した子機２０１に対して作業指示情報として持っていく出荷エリア（δ）情報、搬送する出荷カート情報（３０５）を送信し、編隊からの離脱指示を出す（３２９）。
【００４４】
その後、上位システム４へは作業指示を行った子機２０１を除いた保有子機数、カート運搬中保有子機状態、作業指示を行った子機の情報（３６６）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（３３０）。その搬送状態を図５(ｂ)に示す。
【００４５】
子機２０１は作業指示を受信（３４４）後、編隊から離脱し出荷エリアδへ移動、出荷カート３５を切り離し、子機待機エリア（ス）へ移動し親機から接続指示が来るのを待つ（３４５）。
【００４６】
上位システム４では、親機待ち（３４５）の子機２０１を接続する親機を３８２同様の情報から子機を迎えに行く親機を決定する（３８４）。そして決定した親機１０３に対して、迎えに行く作業エリア（δ）情報、子機がいる子機待機エリア（ス）情報、子機が搬送した出荷カート情報、待機中の子機情報が親機への作業指示情報として送信される（３６７）。
【００４７】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機１０３は取りにいく子機待機エリア（ス）へ移動を開始する。子機待機エリア（ス）付近まで移動をした親機１０３は、自ら取得した地図情報或いは上位システムから送られた地図情報により子機待機エリア（ス）を認識し、子機２０１が実際にカートを切り離した状態で待機しているか確認を行う。確認後、待機中の子機２０１に対して自分が接続すべき子機かを確認するため、子機２０１に対して情報送信要求（３０６）を行う（３３１）。図５(ｃ)がそのときの搬送状態である。
【００４８】
情報送信要求（３０６）を受信した子機２０１は、先程親機から受信した作業指示情報（３０５）に自身の子機情報を追加し親機１０３に送信する（３０７）。
【００４９】
子機からの情報を受信した親機１０３は上位システム４より得た情報と照合を行い、一致すれば子機２０１に対して接続指示（３０８）を送信する（３３２）。
【００５０】
子機２０１は接続指示（３０８）を受信後、親機に向けて移動を開始（３４６）し編隊に合流する（３３３）。この搬送制御フローの処理により、図５(ｄ)のような状態になる。
【００５１】
子機合流後、親機１０３は上位システムに対して保有子機数、カート運搬中保有子機状態の情報（３６８）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（３３４）。
【００５２】
以上のようにして、複数の親機と子機が連携して、できるだけ近傍のロボットが出荷カートを運ぶようにすることができるので、高効率な搬送システムを構築できる。また、物流量が増減した場合には、ロボットの数量をそれに合わせて適切に配置することで、ロボットの稼働率を常に高くできるので、無駄のないシステムを実現できる利点がある。
【００５３】
子機２０１が近距離センサの代わりに長距離センサを用いる場合には、親機・子機の連携だけでなく、子機が自律走行により搬送先までカートを搬送することも可能である。
【００５４】
図７、図８は、空カートを搬送するための第２形態における親機・子機の業務の流れを示したものである。これらの作業を、上位システム・親機・子機の業務と各間でやり取りを行う際に送信される情報を示した流れ図を図７に示す。以下の500台の数字は図９の制御フローに示したものである。
【００５５】
まず、図７（a）に示すように、親機１０４と複数台の子機２０３、２０４が編隊走行中は現在位置と周辺地図情報を取得しながらそのデータを親機が保持している（５２１）。そして保持したデータのうち現在位置情報は一定の周期で上位システム４へ送信を行う（５６１）。
【００５６】
一方、作業エリアでカートに荷積みを行っている作業員から例えばハンディターミナルやPDAといった端末等によって荷積み開始（空カートに荷積み開始）情報が上位システム４に送られる。これにより上位システム４が図８(ａ)の作業エリアγの空カート置場９４に空カートがなくなったと認識する（５８１）。
【００５７】
次に上位システム４は、現在稼動中の親機から送信される位置情報、保有(編隊走行を行っている)子機数、保有子機の状態（カートを持っているか、他の指示を与えられていないか）情報等から空カートエリアへ空カートを取りに行くのに最も適した親機を決定する（５８２）。そして決定した親機１０４に対して、取りに行く空カートエリア（IV）情報、持っていく作業エリア（γ）情報が親機１０４への作業指示情報として送信される（５６２）。
【００５８】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機１０４は取りにいく空カートエリアIVへ移動を開始する（５２２）。
【００５９】
空カートエリアIV付近まで移動をした親機１０４は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により空カートエリアIVを認識し、搬送可能な空カートが置かれているか確認を行う。確認後、子機２０４に作業指示情報として取りに行く空カートエリア（IV）情報、持っていく作業エリア（γ）情報（５０１）を送信し、作業を行う子機２０４へ編隊からの離脱指示を出す（５２３）。
【００６０】
その後、上位システム４へは作業指示を行った子機を除いた保有子機数、カート運搬中保有子機状態、作業指示を行った子機の情報（５６３）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（５２４）。図７（b）にそのときの親機１０４の状態を示す。
【００６１】
子機２０４は作業指示を受信（５４１）後、編隊から離脱し空カートエリアIVへ移動し、空カート４２と接続する（５４２）。その後、子機２０４は子機待機エリア（す）へ移動し、親機から接続指示が来るのを待つ（５４２）。図７（b）及び図７（c）がその状態を表している。
【００６２】
上位システム４では、親機待ち（５４２）の子機を接続する親機を５８２同様の情報から子機を迎えに行く親機を決定する（５８３）。そして、図７（b）のように、決定した親機１０５に対して、迎えに行く空カートエリア（IV）情報、子機がいる子機待機エリア（す）情報、持っていく作業エリア（γ）情報、待機中の子機情報が親機１０５への作業指示情報として送信される（５６４）。
【００６３】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機１０５は取りにいく子機待機エリア（す）へ移動を開始する。子機待機エリア（す）付近まで移動をした親機１０５は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により子機待機エリア（す）を認識し、子機２０４が実際にカートを接続した状態で待機しているか確認を行う。確認後、待機中の子機に対して自分が接続すべき子機かを確認するため、子機２０４に対して情報送信要求（５０２）を行う（５２５）。図７（c）に親機１０５の動作を示す。
【００６４】
情報送信要求（５０２）を受信した子機２０４は、最初に親機１０５から受信した作業指示情報（５０１）に自身の子機情報を追加し親機１０５に送信する（５０３）。
【００６５】
子機２０４からの情報を受信した親機１０５は上位システム４より得た情報と照合を行い、一致すれば子機に対して接続指示（５０４）を送信する（５２６）。
【００６６】
図７（d）のように、子機２０４は接続指示（５０４）を受信後、親機１０５に向けて移動を開始（５４３）し編隊に合流する（５２７）。
【００６７】
子機合流後、親機１０５は上位システム４に対して保有子機数、カート運搬中保有子機状態の情報（５６５）を送信し、作業エリアγへ移動を開始する（５２８）。
【００６８】
次に、図８（ａ）に示す作業エリア（γ）付近まで移動をした親機１０５は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により作業エリア（γ）を認識し、空カートスペースを見つける。空カートスペースを確認後、先程合流した子機２０４に対して作業指示情報として持っていく作業エリア（γ）情報（５０５）を送信し、編隊からの離脱指示を出す（５２９）。
【００６９】
その後、親機１０５は、上位システム４へ作業指示を行った子機を除いた保有子機数、カート運搬中保有子機状態、作業指示を行った子機の情報（５６６）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（５３０）。図８（ｂ）がそのときの親機１０５の配置である。
【００７０】
子機２０４は作業指示を受信（５４４）後、編隊から離脱し、出荷エリア（γ）へ移動する。空カートスペースに空カート４２を切り離した子機２０４は、子機待機エリア（F）へ移動し、親機から接続指示が来るのを待つ（５４５）。親機待ち状態の子機２０４を図８（ｃ）に示す。
【００７１】
上位システム４では、親機待ち（５４５）の子機２０４を接続する親機を５８２同様の情報から子機２０４を迎えに行く親機を決定する（５８４）。そして、決定した親機１０６に対して、迎えに行く作業エリア（γ）情報、子機２０４がいる子機待機エリア（F）情報、待機中の子機情報が親機１０６への作業指示情報として送信される（５６７）。
【００７２】
上位システム４より作業指示情報を受信した図８（ｂ）の親機１０６は、取りにいく子機待機エリア（F）へ移動を開始する。子機待機エリア（F）付近まで移動をした親機１０６は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により子機待機エリア（F）を認識する。子機２０４が実際にカートを切り離した状態で待機していることを図８（ｃ）の親機１０６が確認した後、待機中の子機２０４に対して自分が接続すべき子機かを確認するため、子機２０４に対して情報送信要求（５０６）を行う（５３１）。
【００７３】
情報送信要求（５０６）を受信した子機２０４は、先程親機１０６から受信した作業指示情報（５０５）に自身の子機情報を追加し親機１０６に送信する（５０７）。
【００７４】
子機２０４からの情報を受信した親機１０６は上位システム４より得た情報と照合を行い、一致すれば子機２０４に対して接続指示（５０８）を送信する（５３２）。
【００７５】
子機２０４は接続指示（５０８）を受信後、親機１０６に向けて移動を開始（５４６）し、図８（ｄ）のように編隊に合流する（５３３）。
【００７６】
子機合流後、親機１０６は、上位システム４に対して保有子機数、カート運搬中保有子機状態の情報（５６８）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（５３４）。
【００７７】
本実施例の場合、親機、子機を連携して制御することにより、空カートを効率良く搬送することができる。１台の親機に対して、複数台の子機が連携して移動することは、走行の信頼性を向上することができる利点がある。
【００７８】
以上が、本発明の実施例であるが、物流センタの搬送だけではなく、生産システムにおける部品搬送・製品搬送や、大型販売店における搬送などにも適用できる。実施例では、ロボットの形態は車輪を用いた構成を示したが、クローラ型のロボットなど、各種の移動形態で適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の親機１とカート３を搬送する子機２が連携して運用を行う実施例１のシステム構成図を示す。
【図２】本発明の物流センタ内のカートの配置を親機及び子機の距離センサにより検出している状態を示した見取り図を示す。
【図３】本発明を適用したときの実施例を示す物流センタのレイアウト図を示す。
【図４（ａ）】本発明の出荷カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図４（ｂ）】本発明の出荷カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図４（ｃ）】本発明の出荷カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図４（ｄ）】本発明の出荷カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図５（ａ）】本発明の出荷カートを搬送するときの出荷エリア１１３における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図５（ｂ）】本発明の出荷カートを搬送するときの出荷エリア１１３における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図５（ｃ）】本発明の出荷カートを搬送するときの出荷エリア１１３における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図５（ｄ）】本発明の出荷カートを搬送するときの出荷エリア１１３における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図６】本発明の出荷カートを搬送する制御フローを示した状態図を示す。
【図７（ａ）】本発明の空カートを搬送するときの空カートエリア１１２における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図７（ｂ）】本発明の空カートを搬送するときの空カートエリア１１２における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図７（ｃ）】本発明の空カートを搬送するときの空カートエリア１１２における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図７（ｄ）】本発明の空カートを搬送するときの空カートエリア１１２における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図８（ａ）】本発明の空カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図８（ｂ）】本発明の空カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図８（ｃ）】本発明の空カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図８（ｄ）】本発明の空カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図９】本発明の空カートを搬送する制御フローを示した状態図を示す。
【符号の説明】
【００８０】
１、１０１〜１０６：親機（第１のロボット）
２、２０１〜２０６：子機（第２のロボット）
３：カート ３１、３５、４０：出荷カート
３４、３６、４１、４２：空カート
３８、３９：作業中のカート
４：上位コントローラ ５：物流センタ
１１：長距離センサ ２１：近距離センサ
１２、２２：周囲環境検出部１３、２３：ロボット制御部
１４、２４：走行制御部 １５、１６、２５、２６：車輪
１１０：倉庫・在庫エリア １１１：作業エリア
１１２：空カートエリア １１３：出荷エリア
１１４：出荷バース １２１：子機待機エリア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場および物流倉庫等において製品や部品等の荷物を搭載可能な台車をある地点から他の地点まで移動させる搬送用ロボットとその制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場或いは物流倉庫等では製品や部品等を搭載した台車をあるエリアから他のエリアまで搬送する際には、作業員が直接手で押して指定のエリアまで運ぶ場合やフォークリフトを操作して運ぶ有人作業と、エリア間にベルトコンベアを用いて搬送する方法やAGV（Automatic Guided Vehicle）・搬送用ロボット（特開平5−39195号公報）等による搬送といった無人作業とがある。
【０００３】
複数のロボットが共同して物品を搬送する方法としては、特開2005−46926号公報、特開2007−111826号公報に記載されている方法がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平5−39195号公報
【特許文献２】特開2005−46926号公報
【特許文献３】特開2007−111826号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
手作業による搬送や、フォークリフトによる搬送等の有人作業は、人件費がかかってしまうと同時に常に一定の作業員の確保や繁忙期と閑散期での人員の調整が困難である。
【０００６】
一方ベルトコンベアやAGVでは台車を搬送することによって無人化することが可能ではあるが、これらのシステムを導入する場合は固定された軌道を設置しなければならず工場や物流倉庫等のレイアウトの変更があった場合に軌道を変更するのはコストの面からも手間の面からも非常に困難である。
【０００７】
公知例の搬送ロボットの場合、ただ台車を目的のエリア付近まで運ぶだけではなく指定の場所に台車をおくことも可能であり、且つ空の台車を見つけて台車を運んできたエリアに新たに荷を積む台車を供給することも可能である。だが、この搬送ロボットは子機を連れて来た親機は子機が作業終了するまでその場で待機しており何も行わない。台車も一台しか運べないため効率の向上という面では難しい。
【０００８】
そのため、大量で、かつ、物流量が大幅に変動する物品を取扱う搬送システムにおいて、物流量が変動しても、フレキシブルに、常に効率良く搬送できるシステムを構築することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、ロボットシステムにおいて、荷物を搭載する台車と、該台車が搬送待機状態であることを認識する第1のロボットと、搬送待機状態の前記台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットと前記第２のロボットが連動して走行することを特徴とする。
【００１０】
また、荷物を搭載する台車と、荷物を搭載していない台車（以下、空台車という）を配置する空台車置場が空いていることを認識する第1のロボットと、前記空台車を空台車置場まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットと前記第２のロボットが連動して走行することを特徴とする。
【００１１】
さらに、荷物を搭載することが可能な台車と、該台車が搬送待機状態であることを認識し、自らの周囲の状況を把握し地図情報を作成する第１のロボットと、該ロボットを制御する制御手段と、前記台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットが自ら作成した地図情報あるいは前記制御手段から送られた地図情報をもとに移動可能なエリアを認識し、該エリア内を前記第２のロボットと連動して自律移動することを特徴とする。
【００１２】
また、出荷先別に荷物を搭載する台車と、該台車を搬送するロボットと、該ロボットを制御する制御手段と、前記荷物の搭載状態から前記台車が搬送待機状態にあることを前記制御手段に通信する通信手段を備え、前記ロボットは前記搬送待機状態の台車を、前記出荷先別に対応する搬送先に搬送することを特徴とする。
【００１３】
また、荷物を搭載する台車と、該台車を第１エリアから第２エリアまで搬送するロボットと、該ロボットを制御する制御手段を備え、前記ロボットは、前記台車が搬送待機状態であることを認識する認識手段と、前記認識手段の結果に基づいて、前記荷物を搭載した前記台車を前記第１エリアから前記第２エリアに搬送し、前記荷物を搭載していない前記第２エリアの前記台車を第１エリアに搬送する手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、出荷先別に荷物を搭載する台車をある地点から他の地点まで出荷先別に搬送することを人の手を介さずにすべて自動で行うことができる。また荷物を搭載する台車をある地点から他の地点に搬送し、前記荷物を搭載していない他の地点の前記台車をある地点に搬送することを人の手を介さず自動で行うことができる。
【００１５】
また１台の親機に対して複数の子機が追従し状況に応じて組み合わせがフレキシブルに変わることで、比較的安価で高効率の輸送を実現できる。また、親機が自律移動で柔軟かつ効率よく輸送する効果があり、工場や物流倉庫等のレイアウト変更の際、運搬経路の変更にスムーズに対応が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図を参照して詳細に説明する。以下の実施形態は物流センタにおける（１）出荷カートの搬送（荷積みされた出荷カートを作業エリアから牽引し、出荷バースに出荷カートを供給する）を行う第1形態と、（２）空カートの搬送（何も入っていない空のカートを空カートエリアから牽引し、作業エリアに空カートを供給する）を行う第２形態とに分けて説明する。取り扱う製品または部品はカートに荷積みすることが可能な形状、或いは荷姿をしているものとする。
【００１７】
本発明の一実施例として、図１、図２で示したロボットシステムの実施例を説明する。
【００１８】
図１は、第1のロボット１（以下、親機１とよぶ）と第２のロボット２（以下、子機２とよぶ）、物流センタ５内の荷物を搬送する台車３（以下、カート３とよぶ）、及び、制御手段４（以下、上位システム４）から構成される。まず、上位システム４は、物流センタ内の全ての親機・子機の情報、エリアでの作業状況等を把握し、親機１、及び、子機２と通信を行い、親機１、子機２の制御を行う。親機１は上位システム４からの情報をロボット制御部１３に入力する。また、長距離センサ１１からの距離情報を基にして周囲の物体の配置状態（以下、環境情報とよぶ）を周囲環境検出部１２で検出する。これを基に地図を作成するとともに、親機１自身の姿勢（位置、方向）を同定する。長距離センサ１１は前方180°の範囲に対して、物体までの距離を所定の角度毎に計測することができるセンサであり、後述する近距離センサ２１に比べて、より広い範囲の物体までの距離を計測するものである。これにより、広範囲の地図を作成することができる。なお、地図の情報は上位システム４にも出力し、最新の地図情報を常に上位システムが有することになる。
【００１９】
これらの情報を基に、ロボット制御部１３は親機１の走行指令を走行制御部１４に出力する。走行制御部１４では、走行指令を基に車輪１５、１６の駆動力、舵角を算出し、親機１の走行速度、走行方向を制御する。これにより、親機１は上位システム４から与えられた目的地まで走行する。また、親機１のロボット制御部１３では、子機２に対して通信して、子機２の動作を制御する子機制御指令を与える。
【００２０】
これに対して、子機２は親機１からの子機制御指令をロボット制御部２３で入力する。子機２はカート３を把持する機能を有し、後述するフローにより、カート３を把持、あるいは、切り離しをすることができる。図１の場合には、子機２がカート３を把持した状態を示している。子機２には、ロボット制御部２３の他に、近距離センサ２１、周囲環境検出部２２、走行制御部２４、車輪２５、及び、車輪２６を備えている。先に説明したように、近距離センサ２１は長距離センサ１１に比べると、物体までの距離を短い範囲でしか検出できないが、安価であり、近距離の周囲状況を検出することができる。周囲環境検出部２２はこの情報を処理し、先行する親機１までの距離、方向、あるいは、周囲の物体の状況など、つまり、環境情報をロボット制御部２３に出力する。
【００２１】
ロボット制御部２３は、親機１からの子機制御指令、周囲状況検出部２２からの環境情報を基に、カート３の把持、切り離しの制御を行うとともに、走行制御部２４に走行指令を出力する。走行制御部２４では、子機２の走行速度、走行方向を制御し、車輪２５、２６を駆動する。この構成により、子機２は自動走行が可能となり、親機１と通信を行い、搬送すべきカートを認識する。例えば、フォークで持ち上げる、連結器具を用いてカートと接続する等の手段でカートの牽引が可能である。また、親機１が作成した地図の情報を用いることにより、子機２も自律的に移動することができる。これにより、よりフレキシブルにカートを把持したり配置したりすることができる。
【００２２】
次に、図２を用いて、親機１、子機２の動作原理を説明する。図２において、カート３、３１、３４〜３６、３８、３９は、空カート３４、３６と、出荷カート３、３１、３５と、作業カート３８、３９に分けられる。出荷カートは荷積みを終了し、出荷エリアに出荷可能な状態にあるものをいう。空カートは荷積みする前の状態にあるカートを意味する。また、作業カートは作業者により荷積み作業を行っている状態のカートをいう。さらに、カート置場９２は空カートを、カート置場９３は出荷カートを、カート置場９７は作業カートを、それぞれ配置するための場所であり、予め、カートを配置する場所は決められている。
【００２３】
親機１の前方に取り付けられた長距離センサ１１は前方１８０°の範囲について、物体までの距離を計測する。図２の矢印が長距離センサ１１で計測した距離を模式的に図示している。親機１と物流センタ５の内壁までの間に物体がない領域では、物流センタ５の内壁までの距離を計測し、カート３１、カート３４、及び、カート３８がある方向については、それらと親機１との距離を計測する。これにより、カートの場所を検出することができる。また、カート置場９２、９３、及び、９７には、物体、つまり、カートが存在しないことも長距離センサ１１の計測結果から認識できる。以上のように、親機１が物流センタ５内を走行しながら、長距離センサ１１により広範囲の距離を計測することにより、地図を作成し、カートの配置状況を把握している。従って、これらの情報は図１の上位システム４において物流センタ全体の地図として統合され、物流センタ全体のカートやロボットの動作状況を常時観測することができる。親機１は上位システム４と通信し、カートが搬送待機状態であることを認識する。
【００２４】
また、図２において、子機２の前面に設置された近距離センサ２１が周囲の物体との距離を計測する。図２では、子機２の前方にある親機１との距離、方向を計測するとともに、子機２の右方向にあるカート３５間での距離、子機２の左方向にある物流センタ５の内壁までの距離を計測していることを示している。つまり、近傍の状況を確認しながら、親機１までの距離を計測し、親機１に追従するように、カート３を連結した子機２は制御する。このようにして、子機２と追従させた親機１は目的地まで自動走行し、子機２を切り離す。さらに、切り離された子機２は親機１と独立してカートを所定の場所に移動させ、配置する。親機１が作成した地図を用いることで、子機２は安価な近距離センサ２１を利用して走行できるので、安価でフレキシブルなシステムを実現できる。
【００２５】
次に、物流センタの具体的な実施例について説明する。図３に想定する物流センタのレイアウト図を示す。物流センタは大きく４つのエリアにわけられており、入荷した製品・部品等を在庫として保管しておく倉庫・在庫エリア１１０、出荷先別に製品・部品をピッキングしカートに荷積みを行う作業エリア１１１、荷積みされていない空の状態のカートを置いておく空カートエリア１１２、出荷バース１１４に着けられた輸送車にカートを載せるため出荷先ごとにカートを並べておく出荷エリア１１３がある。また作業エリア１１１、空カートエリア１１２、出荷エリア１１３に隣接して各エリアからカートを牽引した或いは各エリアへカートを供給した子機が親機と接続するために待機を行う子機待機エリア１２１がある。
【００２６】
作業エリアは出荷先ごとにわけられており記号がふられている。出荷エリアも同様に出荷先ごとにわけられており同様の記号がふられ互いに１対１で対応している。
【００２７】
空カートエリアも同様に複数列でひとつのブロックとし記号が振られている。
また作業エリア、出荷エリア、空カートエリアに隣接する子機待機エリアにはそれぞれの列ごとに記号がふられている。
【００２８】
また、細線の矢印１３１はカートを牽引・供給する際の子機の動きを示したものである。太線の矢印１３２は親機と編隊走行を行う子機が主として移動する際の動きを示したものであるが、親機が自身で得た地図情報、或いは上位システムから得られた地図情報から空カートエリアの状況を把握し、編隊走行する子機を含めて目的地までより効率良く移動が可能と判断した場合は、矢印１３２の動きではなく、太線・破線の矢印１３３のように目的地までショートカットが可能である。
【００２９】
図４、図５は出荷カートを搬送する第１形態における親機・子機の業務の流れを示したものである。図４は作業エリア１１１での作業を、図５は出荷エリア１１３での作業をそれぞれ説明するためのものである。これらの一連の作業を行うために、上位システム４・親機・子機の業務と各間でやり取りを行う際に送信される情報を示した流れ図が図６である。以下の300台の数字は図６の制御フローに示したものである。なお、図６において、「※」は符号３２１の「現在位置と地図情報を取得しながら移動」を指している。
【００３０】
図４(ａ)において、親機１０１と複数台の子機２０１が編隊走行しているときは、親機１０１が現在位置と周辺地図情報を取得しながらそのデータを保持している（３２１）。保持したデータのうち、現在位置情報は一定の周期で上位システム４へ送信を行う（３６１）。また、図４（ａ）において、十字印はロボットの接続、切り離しの動作を指している。
【００３１】
一方、作業エリアでカートに荷積みを行っている作業員から例えばハンディターミナルやPDAといった端末等によって荷積み終了（出荷カートの完成）情報が上位システム４に送られる。これにより上位システムが図４(ａ)の作業エリアδの出荷カート置場に搬送待ちの出荷カート３５が存在すると認識する（３８１）。
【００３２】
次に、上位システム４は、現在稼動中の親機から送信される位置情報、保有(編隊走行を行っている)子機数、保有子機の状態（カートを持っているか、他の指示を与えられていないか）の情報等から、出荷カート３５を取りに行くのに最も適した親機を決定する（３８２）。そして決定した親機１０１に対して、取りに行く作業エリア（δ）情報、持っていく出荷エリア（δ）情報、搬送する出荷カート情報が親機１０１への作業指示情報として送信される（３６２）。
【００３３】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機は取りにいく作業エリアδへ移動を開始する（３２２）。
【００３４】
作業エリアδ付近まで移動をした親機１０１は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により作業エリアδを認識し、出荷カート３５が実際に搬送待ちの状態で置かれているか確認を行う。搬送待ちの出荷カートと空カートは作業エリアで置く場所が決められており、その位置にカートがあるかどうかでカートの搬送出／入の要否を判断する。搬送待ちを確認の後、子機２０１に作業指示情報として取りに行く作業エリア（δ）情報、持っていく出荷エリア（δ）情報、搬送する出荷カート情報（３０１）を送信し、作業を行う子機２０１へ編隊からの離脱指示を出す（３２３）。
【００３５】
その後、上位システム４へは作業指示を行った子機２０１を除いた保有子機数、カート運搬中保有子機状態、作業指示を行った子機の情報（３６３）を送信後、図４(ｂ)に示すように、親機１０１は次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（３２４）。
【００３６】
子機２０１は作業指示を受信（３４１）後、編隊から離脱し作業エリアδへ移動し出荷カート３５と接続、子機待機エリアGへ移動し親機から接続指示が来るのを待つ（３４２）。
【００３７】
上位システム４では、親機待ち（３４２）の子機２０１を接続する親機を３８２同様の情報から子機を迎えに行く親機を決定する（３８３）。そして決定した親機１０２に対して、迎えに行く作業エリア（δ）情報、子機がいる子機待機エリア（G）情報、持っていく出荷エリア（δ）情報、搬送する出荷カート情報、待機中の子機情報が親機１０２への作業指示情報として送信される（３６４）。
【００３８】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機１０２は取りにいく子機待機エリアGへ移動を開始する。その状態を図４(ｃ)に示す。子機待機エリアG付近まで移動をした親機１０２は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により子機待機エリアGを認識し、子機２０１が実際に出荷カート３５を接続した状態で待機しているか確認を行う。確認後、待機中の子機２０１に対して自分が接続すべき子機かを確認するため、子機２０１に対して情報送信要求（３０２）を行う（３２５）。
【００３９】
情報送信要求（３０２）を受信した子機２０１は、最初に親機１０２から受信した作業指示情報（３０１）に自身の子機情報を追加し親機１０２に送信する（３０３）。
【００４０】
子機２０１からの情報を受信した親機１０２は上位システム４より得た情報と照合を行い、一致すれば子機２０１に対して接続指示（３０４）を送信する（３２６）。
【００４１】
子機２０１は接続指示（３０４）を受信後、親機１０２に向けて移動を開始（３４３）し編隊に合流する（３２７）。
【００４２】
図４(ｄ)のように、子機合流後、親機１０２は上位システム４に対して保有子機数、カート運搬中保有子機状態の情報（３６５）を送信し、出荷エリアδへ移動を開始する（３２８）。
【００４３】
次に、出荷エリアにおける親機、子機、出荷カートの動作を説明する。図５(ａ)で示すように、出荷エリアδ付近まで移動をした親機１０２は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により出荷エリアδを認識し、空スペースを見つける。空スペースを確認後、先程合流した子機２０１に対して作業指示情報として持っていく出荷エリア（δ）情報、搬送する出荷カート情報（３０５）を送信し、編隊からの離脱指示を出す（３２９）。
【００４４】
その後、上位システム４へは作業指示を行った子機２０１を除いた保有子機数、カート運搬中保有子機状態、作業指示を行った子機の情報（３６６）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（３３０）。その搬送状態を図５(ｂ)に示す。
【００４５】
子機２０１は作業指示を受信（３４４）後、編隊から離脱し出荷エリアδへ移動、出荷カート３５を切り離し、子機待機エリア（ス）へ移動し親機から接続指示が来るのを待つ（３４５）。
【００４６】
上位システム４では、親機待ち（３４５）の子機２０１を接続する親機を３８２同様の情報から子機を迎えに行く親機を決定する（３８４）。そして決定した親機１０３に対して、迎えに行く作業エリア（δ）情報、子機がいる子機待機エリア（ス）情報、子機が搬送した出荷カート情報、待機中の子機情報が親機への作業指示情報として送信される（３６７）。
【００４７】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機１０３は取りにいく子機待機エリア（ス）へ移動を開始する。子機待機エリア（ス）付近まで移動をした親機１０３は、自ら取得した地図情報或いは上位システムから送られた地図情報により子機待機エリア（ス）を認識し、子機２０１が実際にカートを切り離した状態で待機しているか確認を行う。確認後、待機中の子機２０１に対して自分が接続すべき子機かを確認するため、子機２０１に対して情報送信要求（３０６）を行う（３３１）。図５(ｃ)がそのときの搬送状態である。
【００４８】
情報送信要求（３０６）を受信した子機２０１は、先程親機から受信した作業指示情報（３０５）に自身の子機情報を追加し親機１０３に送信する（３０７）。
【００４９】
子機からの情報を受信した親機１０３は上位システム４より得た情報と照合を行い、一致すれば子機２０１に対して接続指示（３０８）を送信する（３３２）。
【００５０】
子機２０１は接続指示（３０８）を受信後、親機に向けて移動を開始（３４６）し編隊に合流する（３３３）。この搬送制御フローの処理により、図５(ｄ)のような状態になる。
【００５１】
子機合流後、親機１０３は上位システムに対して保有子機数、カート運搬中保有子機状態の情報（３６８）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（３３４）。
【００５２】
以上のようにして、複数の親機と子機が連携して、できるだけ近傍のロボットが出荷カートを運ぶようにすることができるので、高効率な搬送システムを構築できる。また、物流量が増減した場合には、ロボットの数量をそれに合わせて適切に配置することで、ロボットの稼働率を常に高くできるので、無駄のないシステムを実現できる利点がある。
【００５３】
子機２０１が近距離センサの代わりに長距離センサを用いる場合には、親機・子機の連携だけでなく、子機が自律走行により搬送先までカートを搬送することも可能である。
【００５４】
図７、図８は、空カートを搬送するための第２形態における親機・子機の業務の流れを示したものである。これらの作業を、上位システム・親機・子機の業務と各間でやり取りを行う際に送信される情報を示した流れ図を図７に示す。以下の500台の数字は図９の制御フローに示したものである。
【００５５】
まず、図７（a）に示すように、親機１０４と複数台の子機２０３、２０４が編隊走行中は現在位置と周辺地図情報を取得しながらそのデータを親機が保持している（５２１）。そして保持したデータのうち現在位置情報は一定の周期で上位システム４へ送信を行う（５６１）。
【００５６】
一方、作業エリアでカートに荷積みを行っている作業員から例えばハンディターミナルやPDAといった端末等によって荷積み開始（空カートに荷積み開始）情報が上位システム４に送られる。これにより上位システム４が図８(ａ)の作業エリアγの空カート置場９４に空カートがなくなったと認識する（５８１）。
【００５７】
次に上位システム４は、現在稼動中の親機から送信される位置情報、保有(編隊走行を行っている)子機数、保有子機の状態（カートを持っているか、他の指示を与えられていないか）情報等から空カートエリアへ空カートを取りに行くのに最も適した親機を決定する（５８２）。そして決定した親機１０４に対して、取りに行く空カートエリア（IV）情報、持っていく作業エリア（γ）情報が親機１０４への作業指示情報として送信される（５６２）。
【００５８】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機１０４は取りにいく空カートエリアIVへ移動を開始する（５２２）。
【００５９】
空カートエリアIV付近まで移動をした親機１０４は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により空カートエリアIVを認識し、搬送可能な空カートが置かれているか確認を行う。確認後、子機２０４に作業指示情報として取りに行く空カートエリア（IV）情報、持っていく作業エリア（γ）情報（５０１）を送信し、作業を行う子機２０４へ編隊からの離脱指示を出す（５２３）。
【００６０】
その後、上位システム４へは作業指示を行った子機を除いた保有子機数、カート運搬中保有子機状態、作業指示を行った子機の情報（５６３）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（５２４）。図７（b）にそのときの親機１０４の状態を示す。
【００６１】
子機２０４は作業指示を受信（５４１）後、編隊から離脱し空カートエリアIVへ移動し、空カート４２と接続する（５４２）。その後、子機２０４は子機待機エリア（す）へ移動し、親機から接続指示が来るのを待つ（５４２）。図７（b）及び図７（c）がその状態を表している。
【００６２】
上位システム４では、親機待ち（５４２）の子機を接続する親機を５８２同様の情報から子機を迎えに行く親機を決定する（５８３）。そして、図７（b）のように、決定した親機１０５に対して、迎えに行く空カートエリア（IV）情報、子機がいる子機待機エリア（す）情報、持っていく作業エリア（γ）情報、待機中の子機情報が親機１０５への作業指示情報として送信される（５６４）。
【００６３】
上位システム４より作業指示情報を受信した親機１０５は取りにいく子機待機エリア（す）へ移動を開始する。子機待機エリア（す）付近まで移動をした親機１０５は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により子機待機エリア（す）を認識し、子機２０４が実際にカートを接続した状態で待機しているか確認を行う。確認後、待機中の子機に対して自分が接続すべき子機かを確認するため、子機２０４に対して情報送信要求（５０２）を行う（５２５）。図７（c）に親機１０５の動作を示す。
【００６４】
情報送信要求（５０２）を受信した子機２０４は、最初に親機１０５から受信した作業指示情報（５０１）に自身の子機情報を追加し親機１０５に送信する（５０３）。
【００６５】
子機２０４からの情報を受信した親機１０５は上位システム４より得た情報と照合を行い、一致すれば子機に対して接続指示（５０４）を送信する（５２６）。
【００６６】
図７（d）のように、子機２０４は接続指示（５０４）を受信後、親機１０５に向けて移動を開始（５４３）し編隊に合流する（５２７）。
【００６７】
子機合流後、親機１０５は上位システム４に対して保有子機数、カート運搬中保有子機状態の情報（５６５）を送信し、作業エリアγへ移動を開始する（５２８）。
【００６８】
次に、図８（ａ）に示す作業エリア（γ）付近まで移動をした親機１０５は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により作業エリア（γ）を認識し、空カートスペースを見つける。空カートスペースを確認後、先程合流した子機２０４に対して作業指示情報として持っていく作業エリア（γ）情報（５０５）を送信し、編隊からの離脱指示を出す（５２９）。
【００６９】
その後、親機１０５は、上位システム４へ作業指示を行った子機を除いた保有子機数、カート運搬中保有子機状態、作業指示を行った子機の情報（５６６）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（５３０）。図８（ｂ）がそのときの親機１０５の配置である。
【００７０】
子機２０４は作業指示を受信（５４４）後、編隊から離脱し、出荷エリア（γ）へ移動する。空カートスペースに空カート４２を切り離した子機２０４は、子機待機エリア（F）へ移動し、親機から接続指示が来るのを待つ（５４５）。親機待ち状態の子機２０４を図８（ｃ）に示す。
【００７１】
上位システム４では、親機待ち（５４５）の子機２０４を接続する親機を５８２同様の情報から子機２０４を迎えに行く親機を決定する（５８４）。そして、決定した親機１０６に対して、迎えに行く作業エリア（γ）情報、子機２０４がいる子機待機エリア（F）情報、待機中の子機情報が親機１０６への作業指示情報として送信される（５６７）。
【００７２】
上位システム４より作業指示情報を受信した図８（ｂ）の親機１０６は、取りにいく子機待機エリア（F）へ移動を開始する。子機待機エリア（F）付近まで移動をした親機１０６は、自ら取得した地図情報或いは上位システム４から送られた地図情報により子機待機エリア（F）を認識する。子機２０４が実際にカートを切り離した状態で待機していることを図８（ｃ）の親機１０６が確認した後、待機中の子機２０４に対して自分が接続すべき子機かを確認するため、子機２０４に対して情報送信要求（５０６）を行う（５３１）。
【００７３】
情報送信要求（５０６）を受信した子機２０４は、先程親機１０６から受信した作業指示情報（５０５）に自身の子機情報を追加し親機１０６に送信する（５０７）。
【００７４】
子機２０４からの情報を受信した親機１０６は上位システム４より得た情報と照合を行い、一致すれば子機２０４に対して接続指示（５０８）を送信する（５３２）。
【００７５】
子機２０４は接続指示（５０８）を受信後、親機１０６に向けて移動を開始（５４６）し、図８（ｄ）のように編隊に合流する（５３３）。
【００７６】
子機合流後、親機１０６は、上位システム４に対して保有子機数、カート運搬中保有子機状態の情報（５６８）を送信後、次の作業指示を受信し目的地へ移動を開始する（５３４）。
【００７７】
本実施例の場合、親機、子機を連携して制御することにより、空カートを効率良く搬送することができる。１台の親機に対して、複数台の子機が連携して移動することは、走行の信頼性を向上することができる利点がある。
【００７８】
以上が、本発明の実施例であるが、物流センタの搬送だけではなく、生産システムにおける部品搬送・製品搬送や、大型販売店における搬送などにも適用できる。実施例では、ロボットの形態は車輪を用いた構成を示したが、クローラ型のロボットなど、各種の移動形態で適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の親機１とカート３を搬送する子機２が連携して運用を行う実施例１のシステム構成図を示す。
【図２】本発明の物流センタ内のカートの配置を親機及び子機の距離センサにより検出している状態を示した見取り図を示す。
【図３】本発明を適用したときの実施例を示す物流センタのレイアウト図を示す。
【図４（ａ）】本発明の出荷カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図４（ｂ）】本発明の出荷カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図４（ｃ）】本発明の出荷カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図４（ｄ）】本発明の出荷カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図５（ａ）】本発明の出荷カートを搬送するときの出荷エリア１１３における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図５（ｂ）】本発明の出荷カートを搬送するときの出荷エリア１１３における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図５（ｃ）】本発明の出荷カートを搬送するときの出荷エリア１１３における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図５（ｄ）】本発明の出荷カートを搬送するときの出荷エリア１１３における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図６】本発明の出荷カートを搬送する制御フローを示した状態図を示す。
【図７（ａ）】本発明の空カートを搬送するときの空カートエリア１１２における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図７（ｂ）】本発明の空カートを搬送するときの空カートエリア１１２における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図７（ｃ）】本発明の空カートを搬送するときの空カートエリア１１２における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図７（ｄ）】本発明の空カートを搬送するときの空カートエリア１１２における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図８（ａ）】本発明の空カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図８（ｂ）】本発明の空カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図８（ｃ）】本発明の空カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図８（ｄ）】本発明の空カートを搬送するときの作業エリア１１１における親機、子機の動作を示した関係図を示す。
【図９】本発明の空カートを搬送する制御フローを示した状態図を示す。
【符号の説明】
【００８０】
１、１０１〜１０６：親機（第１のロボット）
２、２０１〜２０６：子機（第２のロボット）
３：カート ３１、３５、４０：出荷カート
３４、３６、４１、４２：空カート
３８、３９：作業中のカート
４：上位コントローラ ５：物流センタ
１１：長距離センサ ２１：近距離センサ
１２、２２：周囲環境検出部１３、２３：ロボット制御部
１４、２４：走行制御部 １５、１６、２５、２６：車輪
１１０：倉庫・在庫エリア １１１：作業エリア
１１２：空カートエリア １１３：出荷エリア
１１４：出荷バース １２１：子機待機エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷物を搭載する台車と、該台車が搬送待機状態であることを認識する第1のロボットと、搬送待機状態の前記台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットと前記第２のロボットが連動して走行することを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
荷物を搭載する台車と、荷物を搭載していない台車（以下、空台車という）を配置する空台車置場が空いていることを認識する第1のロボットと、前記空台車を空台車置場まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットと前記第２のロボットが連動して走行することを特徴とするロボットシステム。
【請求項３】
荷物を搭載することが可能な台車と、該台車が搬送待機状態であることを認識し、自らの周囲の状況を把握し地図情報を作成する第１のロボットと、該ロボットを制御する制御手段と、前記台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットが自ら作成した地図情報あるいは前記制御手段から送られた地図情報をもとに移動可能なエリアを認識し、該エリア内を前記第２のロボットと連動して自律移動することを特徴とするロボットシステム。
【請求項４】
出荷先別に荷物を搭載する台車と、該台車を搬送するロボットと、該ロボットを制御する制御手段と、前記荷物の搭載状態から前記台車が搬送待機状態にあることを前記制御手段に通信する通信手段を備え、前記ロボットは前記搬送待機状態の台車を、前記出荷先別に対応する搬送先に搬送することを特徴とするロボットシステム。
【請求項５】
荷物を搭載する台車と、該台車を第１エリアから第２エリアまで搬送するロボットと、該ロボットを制御する制御手段を備え、前記ロボットは、前記台車が搬送待機状態であることを認識する認識手段と、前記認識手段の結果に基づいて、前記荷物を搭載した前記台車を前記第１エリアから前記第２エリアに搬送し、前記荷物を搭載していない前記第２エリアの前記台車を第１エリアに搬送する手段を有することを特徴とするロボットシステム。
【請求項１】
荷物を搭載する台車と、該台車が搬送待機状態であることを認識する第1のロボットと、搬送待機状態の前記台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットと前記第２のロボットが連動して走行することを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
荷物を搭載する台車と、荷物を搭載していない台車（以下、空台車という）を配置する空台車置場が空いていることを認識する第1のロボットと、前記空台車を空台車置場まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットと前記第２のロボットが連動して走行することを特徴とするロボットシステム。
【請求項３】
荷物を搭載することが可能な台車と、該台車が搬送待機状態であることを認識し、自らの周囲の状況を把握し地図情報を作成する第１のロボットと、該ロボットを制御する制御手段と、前記台車を設定された場所まで搬送する第２のロボットを備え、前記第１のロボットが自ら作成した地図情報あるいは前記制御手段から送られた地図情報をもとに移動可能なエリアを認識し、該エリア内を前記第２のロボットと連動して自律移動することを特徴とするロボットシステム。
【請求項４】
出荷先別に荷物を搭載する台車と、該台車を搬送するロボットと、該ロボットを制御する制御手段と、前記荷物の搭載状態から前記台車が搬送待機状態にあることを前記制御手段に通信する通信手段を備え、前記ロボットは前記搬送待機状態の台車を、前記出荷先別に対応する搬送先に搬送することを特徴とするロボットシステム。
【請求項５】
荷物を搭載する台車と、該台車を第１エリアから第２エリアまで搬送するロボットと、該ロボットを制御する制御手段を備え、前記ロボットは、前記台車が搬送待機状態であることを認識する認識手段と、前記認識手段の結果に基づいて、前記荷物を搭載した前記台車を前記第１エリアから前記第２エリアに搬送し、前記荷物を搭載していない前記第２エリアの前記台車を第１エリアに搬送する手段を有することを特徴とするロボットシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図４（ｃ）】
【図４（ｄ）】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図５（ｃ）】
【図５（ｄ）】
【図６】
【図７（ａ）】
【図７（ｂ）】
【図７（ｃ）】
【図７（ｄ）】
【図８（ａ）】
【図８（ｂ）】
【図８（ｃ）】
【図８（ｄ）】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図４（ｃ）】
【図４（ｄ）】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図５（ｃ）】
【図５（ｄ）】
【図６】
【図７（ａ）】
【図７（ｂ）】
【図７（ｃ）】
【図７（ｄ）】
【図８（ａ）】
【図８（ｂ）】
【図８（ｃ）】
【図８（ｄ）】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−５５４４４（Ｐ２０１０−５５４４４Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２０７８１（Ｐ２００８−２２０７８１）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（５０２１２９９３３）株式会社日立産機システム (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（５０２１２９９３３）株式会社日立産機システム (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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