CN108136586A

CN108136586A - 搬运装置

Info

Publication number: CN108136586A
Application number: CN201680052419.9A
Authority: CN
Inventors: 植村猛; 寺尾笃人; 藤田孔明
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-06-08
Also published as: JPWO2017073055A1; WO2017073055A1; US20180236668A1

Abstract

搬运装置具备：具有构成为载置对象物的装载面的作用部；构成为进行移动的基座部；将作用部支承为相对于基座部可动的支承部；设于作用部与基座部中的一方的检测部；以及控制部。检测部构成为对被施加的重力加速度和线性加速度进行检测。控制部构成为，基于重力加速度和线性加速度而控制支承部，以使作用部倾斜并且使作用部相对于基座部直线移动。该搬运装置即便移动也能够防止对象物在装载面翻倒。

Description

搬运装置

技术领域

本发明涉及构成为载置并搬运对象物的搬运装置。

背景技术

专利文献1公开了具有构成为装载被搬运物的装载部的移动设备。该移动装置的目标在于，通过使装载部倾斜，能够在使被搬运物相对于装载部相对停止的状态下移动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-225139号公报

发明内容

搬运装置具备：具有构成为载置对象物的装载面的作用部；构成为进行移动的基座部；将作用部支承为相对于基座部可动的支承部；设于作用部与基座部中的一方的检测部；以及控制部。检测部构成为对被施加的重力加速度和线性加速度进行检测。控制部构成为，基于重力加速度和线性加速度而控制支承部，以使作用部倾斜并且使作用部相对于基座部直线移动。

该搬运装置即便移动也能够防止对象物在装载面翻倒的情况。

附图说明

图1是实施方式中的搬运装置的立体图。

图2是实施方式中的搬运装置的俯视图。

图3是实施方式中的搬运装置的侧视图。

图4是实施方式中的搬运装置的功能框图。

图5是进行移动的实施方式中的搬运装置的侧视图。

具体实施方式

图1、图2以及图3分别是实施方式中的搬运装置100的立体图、俯视图以及侧视图。图4是搬运装置100的功能框图。搬运装置100具备：具有构成为载置对象物102的装载面11A的作用部11；构成为进行移动的基座部12；将作用部11支承为相对于基座部12可动的支承部13；固定于基座部12的检测部15；固定于作用部11的检测部16；与检测部15、16和支承部13连接的控制部14。

支承部13具有：与作用部11和基座部12结合的臂部31；使臂部31以弯折的方式变形的关节部32；检测关节部32的状态的编码器34；以及驱动关节部32的马达35。控制部14对编码器34的输出进行反馈而控制马达35，由此使臂部31以弯折的方式变形。由此，能够使作用部11相对于基座部12以绕装载面11A上的多个方向Dm中的所希望的中心轴C11旋转所希望的角度的方式倾斜，并且相对于基座部12在所希望的方向上直线移动所希望的距离。能够使作用部11相对于基座部12在装载面11A上的多个方向Dm上倾斜。

如图4所示，检测部15具有运动传感器15A和姿势传感器15B。运动传感器15A检测被施加的加速度，在实施方式中由惯性力传感器构成。姿势传感器15B直接或者间接地检测相对于铅垂方向D1等绝对方向的姿势，在实施方式中由陀螺仪传感器构成。检测部15具有成为要检测的加速度和姿势的基准的基准方向D15。由于检测部15固定于基座部12，因此运动传感器15A检测被施加的加速度，姿势传感器15B直接或者间接地检测检测部15相对于铅垂方向D1等绝对方向的姿势即基准方向D15的角度。运动传感器15A也可以进一步检测施加于检测部15的角速度。由于检测部15固定于基座部12，因此基准方向D15相对于基座部12固定，且相对于方向Dm固定。因此，检测部15能够检测相对于方向Dm的加速度A1而因惯性施加的线性加速度AL100的方向。

如图2、图3所示，搬运装置100能够沿实质上水平的各种方向Dm移动。控制部14构成为控制支承部13，以使作用部11旋转并且使作用部11相对于基座部12直线移动。由此，搬运装置100能够以避免载置于装载面11A的对象物102翻倒的方式沿各种方向Dm移动。

以下说明搬运装置100的动作。图5是在方向Dm中的方向Dm1上以加速度A1进行移动的搬运装置100的侧视图。此时，因惯性而向对象物102施加与加速度A1相反的方向的线性加速度AL100。由于对象物102也被施加重力加速度AG100，因此对象物102被施加线性加速度AL100与重力加速度AG100之和即合成加速度A100。在搬运装置100中，支承部13以使作用部的装载面11A的法线方向N11A向与线性加速度AL100相反的方向倾斜的方式使作用部11的装载面11A倾斜，由此来防止对象物102在装载面11A翻倒。

图4所示的检测部15的运动传感器15A检测施加于检测部15的合成加速度A100。姿势传感器15B检测施加于检测部15的重力加速度AG100的方向。检测部15基于所检测到的合成加速度A100、重力加速度AG100的方向以及线性加速度AL100的方向，将合成加速度A100分离为线性加速度AL100和重力加速度AG100。

控制部14基于检测部15所检测到的重力加速度AG100和线性加速度AL100而控制支承部13，以使作用部11以将装载面11A上的中心轴C11作为中心而旋转的方式倾斜，并且使作用部11相对于基座部12沿与线性加速度AL100平行的方向移动。具体地说，控制部14根据重力加速度AG100和线性加速度AL100求出使作用部11以中心轴C11为中心而旋转的角度，并求出使作用部11相对于基座部12移动的距离和方向。控制部14以使作用部11以中心轴C11为中心而旋转所求出的角度、且使作用部11相对于基座部12在所求出的方向上移动所求出的距离的方式控制支承部13。这样，控制部14基于重力加速度AG100和线性加速度AL100，通过前馈控制来控制支承部13。

控制部14在线性加速度AL100发生了变化的情况下，将支承部13控制为，在使作用部11相对于基座部12开始直线移动之后，使作用部11以中心轴C11为中心旋转而改变相对于基座部12倾斜的角度。详细而言，控制部14在线性加速度AL100变大的情况下，将支承部13控制为，在使作用部11相对于基座部12而以具有线性加速度AL100的方向的成分的速度开始直线移动之后，使作用部11以中心轴C11为中心旋转而改变相对于基座部12倾斜的角度。另一方面，控制部14在线性加速度AL100变小的情况下，将支承部13控制为，在使作用部11相对于基座部12以具有与线性加速度AL100相反的方向的成分的速度开始直线移动之后，使作用部11以中心轴C11为中心旋转而改变相对于基座部12倾斜的角度。在实施方式中，控制部14在线性加速度AL100变大的情况下，将支承部13控制为，在使作用部11相对于基座部12以线性加速度AL100的方向的速度开始直线移动之后，使作用部11以中心轴C11为中心旋转而改变相对于基座部12倾斜的角度。另一方面，控制部14在线性加速度AL100变小的情况下，将支承部13控制为，在使作用部11相对于基座部12以与线性加速度AL100相反的方向的速度开始直线移动之后，使作用部11以中心轴C11为中心旋转而改变相对于基座部12倾斜的角度。

在线性加速度AL100即加速度A1变小而成为与加速度A1的方向Dm1相反的方向Dm2的加速度的情况下，搬运装置100将方向Dm2视作方向Dm1，与上述相同地进行动作。

专利文献1所公开的移动设备的目标是：通过使装载部倾斜，能够使被搬运物在相对于装载部相对停止的状态下移动。与该移动设备相同地，在搬运装置100移动的加速度A1恒定时，能够通过使作用部11的装载面11A相对于基座部12以恒定的角度倾斜来避免对象物102翻倒。

在加速度A1发生了变化的情况下，若与该变化的同时地使作用部11旋转而倾斜，则能够避免对象物102翻倒。但是，由于检测加速度A1的变化而使作用部11旋转，因此在现实中无法与加速度A1的变化同时地使作用部11旋转，在加速度A1的变化与作用部11的旋转之间产生时滞。由此对象物102可能相对于装载面11A倾斜而翻倒，因此，在专利文献1所公开的移动设备中也同样地，被搬运物可能相对于装载部倾斜而翻倒。另外，在使作用部11倾斜以使对象物102在与重力加速度AG100相反的方向上朝上方移动时，存在对象物102进一步倾斜而翻倒的情况。

在实施方式中的搬运装置100中，如上所述，控制部14在线性加速度AL100发生了变化的情况下，将支承部13控制为，在使作用部11相对于基座部12开始直线移动之后，使作用部11以中心轴C11为中心旋转而改变相对于基座部12倾斜的角度。由此，由于作用部11在通过直线移动降低了线性加速度AL100之后倾斜，因此即便加速度A1发生变化，也能够防止对象物102相对于作用部11的装载面11A倾斜而翻倒。

说明实施方式中的搬运装置100的搬运对象物102的效果。控制部14将支承部13控制为，使重力加速度AG100与线性加速度AL100之和即合成加速度A100相对于装载面11A而实质上成为直角。由此防止对象物102相对于作用部11的装载面11A倾斜而翻倒。详细而言，对象物102在至少两处位置P1、P2与装载面11A接触。控制部14构成为以使穿过对象物102的重心G102且沿合成加速度A100的方向延伸的直线L102穿过两处位置P1、P2之间的方式控制支承部13。由此，即便在合成加速度A100相对于装载面11A准确来说不是直角的情况下，也能够防止对象物102相对于作用部11的装载面11A倾斜而翻倒。

根据上述的动作，在搬运装置100中，控制部14能够仅以检测部15的输出来控制支承部13。在该控制中，由于检测部15设于基座部12，因此能够准确且尽早地得到角度、加速度、角速度，能够尽早地控制支承部13。但是，控制部14根据编码器34的输出而间接地检测作用部11的位置、倾斜的角度。因此，作用部11的角度、移动的距离、速度未必分别成为准确求出的值。

在搬运装置100中，控制部14能够仅以检测部16的输出来控制支承部13。以下说明该动作。

如图4、图5所示，检测部16具有运动传感器16A和姿势传感器16B。运动传感器16A检测被施加的加速度，在实施方式中由惯性力传感器构成。姿势传感器16B直接或者间接地检测相对于铅垂方向D1等绝对方向的姿势，在实施方式中由陀螺仪传感器构成。检测部16具有成为要检测的加速度和姿势的基准的基准方向D16。由于检测部16固定于作用部11，因此运动传感器16A检测被施加的加速度，姿势传感器16B直接或者间接地检测检测部16相对于铅垂方向D1等绝对方向的姿势即基准方向D16的角度。运动传感器16A也可以进一步检测施加于检测部16的角速度。由于检测部16固定于作用部11，因此基准方向D16相对于作用部11固定，且相对于方向Dm固定。因此，检测部16能够检测相对于方向Dm的加速度A1而因惯性施加的线性加速度AL100的方向。

检测部16的运动传感器16A检测施加于检测部16的合成加速度A100。姿势传感器16B检测施加于检测部16的重力加速度AG100的方向。检测部16基于所检测到的合成加速度A100、重力加速度AG100的方向以及线性加速度AL100的方向，将合成加速度A100分离为线性加速度AL100和重力加速度AG100。

控制部14以使检测部16所检测到的合成加速度A100的方向与相对于基准方向D16固定的装载面11A实质上成为直角的方式控制支承部13，使作用部11相对于基座部12直线移动并旋转地倾斜。这样，控制部14基于合成加速度A100，通过反馈控制来控制支承部13。

根据上述的动作，控制部14与使用检测部15的输出的情况相同地，仅基于检测部16的输出来控制支承部13，以使作用部11以中心轴C11为中心旋转而改变相对于基座部12倾斜的角度。由此，即便在合成加速度A100相对于装载面11A准确来说不是直角的情况下，也能够防止对象物102相对于作用部11的装载面11A倾斜而翻倒。

在上述的动作中，检测部16能够直接且准确地检测作用部11的倾斜的角度。

在实施方式的搬运装置100中，控制部14基于检测部15、16双方的输出而控制支承部13。以下说明该动作。

如上所述，控制部14通过前馈控制来控制支承部13，以使作用部11以中心轴C11为中心而旋转有基于检测部15所检测到的重力加速度AG100和线性加速度AL100而求出的角度，使作用部11相对于基座部12在基于检测部15所检测到的重力加速度AG100和线性加速度AL100而求出的方向上，移动基于检测部15所检测到的重力加速度AG100和线性加速度AL100而求出的距离。此外，控制部14基于检测部16的输出并通过反馈控制来控制支承部13，以使作用部11的倾斜角度成为所求出的角度。即，控制部14构成为，基于重力加速度AG100和线性加速度AL100并通过前馈控制来控制支承部13，基于重力加速度AG100和线性加速度AL100并通过反馈控制来控制支承部13。

由此，能够得到分别单独使用检测部15、16的上述效果，能够尽早且准确地控制作用部11。另外，由于检测部15和检测部16分别直接地检测基座部12和作用部11的加速度、角度，因此与支承部13的结构无关地，控制部14能够根据共用的控制算法来控制支承部13。由此能够提高控制算法的开发效率。例如，即便支承部13具备与包括臂部31和关节部32的动臂装置的结构不同的结构，也能够根据共用的控制算法来控制支承部13。

需要说明的是，即便在搬运装置100一边改变方向一边移动的情况下，也能够视为瞬间以某一方向的加速度进行移动。因此，通过将该加速度的方向设为方向Dml的加速度A1而如上所述进行动作，即便在搬运装置100一边改变方向一边移动的情况下，也能够防止对象物102的翻倒。

附图标记说明：

11 作用部；

11A 装载面；

12 基座部；

13 支承部；

14 控制部；

15 检测部(第一检测部)；

16 检测部(第二检测部)；

31 臂部；

32 关节部；

34 编码器；

100 搬运装置；

102 对象物；

A100 合成加速度；

AG100 重力加速度(第一重力加速度，第二重力加速度)；

AL100 线性加速度(第一线性加速度，第二线性加速度)。

Claims

1.一种搬运装置，其中，

所述搬运装置具备：

作用部，其具有构成为载置对象物的装载面；

基座部，其构成为进行移动；

支承部，其将所述作用部支承为相对于所述基座部可动；

第一检测部，其构成为对被施加的第一重力加速度和第一线性加速度进行检测，且设于所述作用部和所述基座部中的一方；以及

控制部，其构成为基于所述第一重力加速度和所述第一线性加速度而控制所述支承部，以使所述作用部倾斜并且使所述作用部相对于所述基座部直线移动。

2.根据权利要求1所述的搬运装置，其中，

所述控制部构成为在所述第一线性加速度发生了变化的情况下，将所述支承部控制为，在使所述作用部开始直线移动之后，使所述作用部旋转而改变倾斜的角度。

3.根据权利要求2所述的搬运装置，其中，

所述控制部构成为在所述第一线性加速度发生了变化的情况下，将所述支承部控制为，在使所述作用部沿与所述第一线性加速度平行的方向开始直线移动之后，使所述作用部旋转而改变倾斜的角度。

4.根据权利要求3所述的搬运装置，其中，

所述控制部构成为在所述第一线性加速度变大的情况下，将所述支承部控制为，在使所述作用部以具有所述第一线性加速度的方向的成分的速度开始直线移动之后，使所述作用部旋转而改变倾斜的角度。

5.根据权利要求3或4所述的搬运装置，其中，

所述控制部构成为在所述第一线性加速度变小的情况下，将所述支承部控制为，在使所述作用部以具有与所述第一线性加速度相反的方向的成分的速度开始直线移动之后，使所述作用部旋转而改变倾斜的角度。

6.根据权利要求3所述的搬运装置，其中，

所述控制部构成为在所述第一线性加速度变大的情况下，将所述支承部控制为，在使所述作用部以所述第一线性加速度的方向的速度开始直线移动之后，使所述作用部旋转而改变倾斜的角度。

7.根据权利要求3或6所述的搬运装置，其中，

所述控制部构成为在所述第一线性加速度变小的情况下，将所述支承部控制为，在使所述作用部以与所述第一线性加速度相反的方向的速度开始直线移动之后，使所述作用部旋转而改变倾斜的角度。

8.根据权利要求1所述的搬运装置，其中，

所述搬运装置还具备第二检测部，该第二检测部构成为对被施加的第二加速度进行检测，且设于所述作用部，

所述作用部和所述基座部中的所述一方为所述基座部，

所述控制部构成为基于所述第一重力加速度、所述第一线性加速度以及所述第二加速度而控制所述支承部，以使所述作用部倾斜并且使所述作用部相对于所述基座部直线移动。

9.根据权利要求8所述的搬运装置，其中，

所述第二检测部基于所述第二加速度而对施加于所述作用部的第二重力加速度和第二线性加速度进行检测，

所述控制部构成为基于所述第一重力加速度、所述第一线性加速度、所述第二线性加速度以及所述第二重力加速度而控制所述支承部，以使所述作用部倾斜并且使所述作用部相对于所述基座部直线移动。

10.根据权利要求9所述的搬运装置，其中，

所述控制部构成为，

基于所述第一重力加速度和所述第一线性加速度，通过前馈控制来控制所述支承部，

基于所述第二重力加速度和所述第二线性加速度，通过反馈控制来控制所述支承部。

11.根据权利要求1所述的搬运装置，其中，

所述控制部构成为将所述支承部控制为，使所述第一重力加速度与所述第一线性加速度之和即合成加速度相对于所述装载面实质上成为直角。

12.根据权利要求1所述的搬运装置，其中，

所述对象物至少在两处位置与所述装载面接触，

所述控制部构成为将所述支承部控制为，使穿过所述对象物的重心且沿所述第一重力加速度与所述第一线性加速度之和即合成加速度的方向延伸的直线穿过所述两处位置之间。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的搬运装置，其中，

所述支承部具有：

臂部，其与所述作用部和所述基座部结合；

关节部，其使所述臂部以弯折的方式变形；以及

编码器，其检测所述关节部的状态，

所述控制部构成为基于所述编码器的输出和所述第一检测部的输出而控制所述支承部。