JP4169043B2

JP4169043B2 - 移動装置群制御システム

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Publication number: JP4169043B2
Application number: JP2006119899A
Authority: JP
Inventors: 龍雄酒井; 亮介村井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2026-04-24
Also published as: JP2007293551A

Description

本発明は、複数の自律移動装置とこれらの自律移動装置を制御する制御装置とを備えた移動装置群制御システムに関する。

従来から、生産加工工場などにおける自動化、省力化の一環として、複数の自律的に移動する移動装置を制御して、これらに材料や製品の搬送などを行わせる移動装置群制御システムが開発されて用いられている。ところで、この種のシステムにおいては、複数の自律移動装置が同時に稼働しており、各装置同士の衝突や干渉を効率的に防ぐことが重要である。そこで、各移動装置が走行路に設けられたノードを検出しつつ走行するシステムであって、予め走行路の各部に対応して衝突のおそれがある衝突ノードを決めておき、ある移動装置の走行路の衝突ノードへの他の移動装置の進入を禁止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３０１３３６０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示されるようなシステムにおいては、各移動装置を制御する制御装置が、衝突のおそれのある衝突ノードを記憶させた衝突テーブルに基づいて各装置同士の衝突の防止を図るものであり、システム規模の増大とともに、制御装置の負荷が急増するという問題がある。

一般に、自律移動装置の台数が増加するほど、制御装置が処理すべき、例えば、衝突テーブルが大きくなり、衝突回避のためのルールが複雑化し、各自律移動装置との通信量が増大する。このような複数の移動装置を制御装置が制御するシステムにおいては、稼働領域のレイアウト変更や機器の変更などへの迅速な対応も難しい。

本発明は、上記課題を解消するものであって、複数の自律移動装置を制御する制御装置の負荷を下げることができ、稼働領域のレイアウトや機器の変更への迅速な対応と遅延のない効率的な稼働を実現できる移動装置群制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、複数の自律移動装置とこれらの自律移動装置を制御する制御装置とを備えた移動装置群制御システムにおいて、前記自律移動装置は、前記制御装置からの動作指示情報を受けると共に自己の位置を含む動作情報を前記制御装置に送信する通信手段と、走行するための走行手段と、稼働領域に設定された特定の作業エリアの情報を含む地図情報を記憶すると共にその地図情報と前記通信手段によって得られた動作指示情報とに基づいて前記走行手段を制御する走行制御手段と、を備え、前記制御装置は、前記自律移動装置からの動作情報を受けると共に自律移動装置に動作指示情報を送信する通信手段と、前記動作指示情報を生成する動作指示手段と、を備え、前記動作指示手段は、前記通信手段によって得られた各自律移動装置の動作情報に基づいて、移動経路上の一の点を所定時間以内に複数の自律移動装置が通過するか否かを判断することにより各自律移動装置相互の移動経路における干渉を予測する移動経路干渉予測部、及び前記移動経路干渉予測部による予測結果を考慮して前記作業エリアの１つ当たりに複数の自律移動装置が割り付けられないように各自律移動装置それぞれへの動作指示情報を生成すると共にそれぞれの自律移動装置に前記動作指示情報を割り当てる動作割当部、を有し、前記動作指示手段は、前記作業エリアにいる自律移動装置を、前記移動経路干渉予測部による干渉予測の対象から外すものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の移動装置群制御システムにおいて、前記動作割当部は、前記作業エリア内における前記自律移動装置の移動が一方通行の移動となる場合に、当該作業エリアに複数の自律移動装置を重複して割り付け可能とするものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の移動装置群制御システムにおいて、前記自律移動装置は、前記作業エリアに入ったときに前記制御装置とは別の制御装置と通信を行うものである。

請求項１の発明によれば、自律移動装置の稼働領域に特定の作業エリアを設定し、制御装置の動作指示手段における、移動経路干渉予測部による干渉予測の対象から作業エリアにいる自律移動装置を外すので、制御装置の負荷を低減でき、制御の効率化を図ることができ、従って、遅延のない効率的な稼働を実現できる。また、制御装置は、作業エリアを除外した制御を行えばよいので、稼働領域のレイアウト変更や機器の変更に対して、制御装置の扱うデータや処理プログラムの変更が少なく、変更への迅速な対応が可能である。

請求項３の発明によれば、複数の自律移動装置が作業しても衝突することのない作業エリアに複数台割り付けることにより、移動装置群制御システムの処理能力を向上できる。

請求項４の発明によれば、システムの制御を階層化して各制御装置に分散処理をさせることができるので、制御装置の負荷の低減と遅延のない効率的な稼働を実現できる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る、複数の自律移動装置とこれらの自律移動装置を制御する制御装置とを備えた移動装置群制御システムにについて、図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る移動装置群制御システム１の概念を示し、図２は同システム１における自律移動装置２のブロック構成を示し、図３は同システム１における制御装置３のブロック構成を示す。

移動装置群制御システム１は、図１に示すように、複数の自律移動装置２とこれらの自律移動装置２を制御する制御装置３とを備えており、自律移動装置２の稼働する稼働領域１０において特定の作業エリア４が設定されている。そして、制御装置３は、作業エリア４にいる自律移動装置２を、以下に示すように、処理の対象から外すことにより、制御装置３の負荷の低減を行っている。

上述の自律移動装置２は、図２に示すように、制御装置３からの動作指示情報を受けると共に自己の位置を含む動作情報を制御装置３に無線によって送信する通信手段１１と、障害物を検出するための障害物検出手段１２と、動作情報の表示をしたり自己への動作指示情報を受けたりするための操作インターフェイス手段１３と、走行するための走行手段１４と、稼働領域１０に設定された特定の作業エリア４の情報を含む地図情報を記憶すると共にその地図情報と通信手段１１又は操作インターフェイス手段１３によって得られた動作指示情報とに基づいて走行手段１４を制御する走行制御手段１５と、を備えている。

また、走行制御手段１５は、さらに詳述すると、上述の地図情報及び走行のための各種パラメータを記憶する記憶部１５ａと、制御装置３からの動作指示情報と地図情報とに基づいて移動経路を生成する経路生成部１５ｂと、走行手段１４を制御する走行制御部１５ｃと、を備えている。

動作指示情報には目的地の情報が含まれており、経路生成部１５ｂは、目的地までの移動経路を生成する。走行制御部１５ｃは、障害物検出手段１２によって検出された障害物を回避しつつ経路生成部１５ｂによって生成された移動経路に従って、目的地まで移動するように動作指示情報に基づいて走行手段１４を制御する。走行手段１４は、例えば、電池１４ａとモータと駆動輪とを備え、自律移動装置２は、電池１４ａにより駆動されるモータによって駆動輪を駆動して走行する。

上述の障害物検出手段１２は、例えば、超音波センサやレーザレーダなどを備えて障害物を検出する。また、障害物検出手段１２は、記憶部１５ａに記憶している地図情報と比較して自己位置情報を取得するために地図情報と比較する所定の壁の位置や目標物体の位置などの環境情報を取得する。この環境情報を取得するために別途、例えば、環境情報取得手段を備えてもよい。障害物検出手段１２、又は、別途備えた環境情報取得手段は、例えば、移動経路上の環境の画像を撮像する撮像装置及び撮像した画像情報を演算処理して予め定めた属性を有する物体を抽出する画像認識処理手段や、移動経路上の環境内に存在する物体までの距離と物体の方向を測定する距離測定装置及び測定したこれらの距離情報を演算処理する距離情報解析手段などを備えて自己位置認識に用いる環境情報を取得する。

自己位置は、上述の環境情報と地図情報との比較によって得られる。また、例えば走行手段１４にエンコーダや内蔵されたジャイロなどを備えることにより、これらを用いて、いわゆるデッドレコニングにより、移動中に自己位置が地図上のどの位置にあるかを推定するようにしてもよい。また、環境情報に基づいて得られた自己位置情報を用いて、デッドレコニングによる自己位置推定値を補正するようにしてもよい。

環境情報から、次のようにして自己位置情報が得られる。例えば、障害物検出手段１２や環境情報取得手段により認識可能な標識を予め稼働環境内に設置しておき、また、その標識を地図情報に登録しておくことにより、移動中にその標識を環境情報として認識して自己位置情報とすることができる。走行制御部１５ｃは、自己の推定位置を基準にして、送られてきた相対位置による標識位置情報をもとに地図上の登録標識を探索する。標識が検出されると、その標識の位置を基準にして前記相対位置情報から自己位置認識ができる。標識が２個以上検出できると、自己位置は一意に決められる。

また、障害物検出手段１２は、移動中に障害物を検出し、その位置情報を走行制御部１５ｃに送り、走行制御部１５ｃは、その障害物を避けるように移動経路を修正し、制御出力を走行手段１４に送る。このように、自律移動装置２は、自己位置を認識しつつ障害物を回避しながら移動経路に従って、目的地まで走行する。

制御装置３は、図３に示すように、自律移動装置２からの動作情報を受けると共に自律移動装置２に動作指示情報を送信する通信手段１６と、動作指示情報を生成する動作指示手段１７と、を備えている。動作指示手段１７は、通信手段１６によって得られた各自律移動装置２の動作情報に基づいて各自律移動装置２相互の移動経路の干渉を予測する移動経路干渉予測部３０、及び移動経路干渉予測部３０による予測結果を考慮して作業エリア４の１つ当たりに複数の自律移動装置２が割り付けられないように各自律移動装置２それぞれへの動作指示情報を生成すると共にその情報をそれぞれの自律移動装置２に割り当てる動作割当部３１、を有している。また、制御装置３の動作指示手段１７は、作業エリア４の情報や後述するノードの情報などの稼働領域１０に関する情報、及び各自律移動装置２を制御するために必要な情報を記憶している。

次に、図４を参照して、自律移動装置２の稼働環境と動作を説明する。図４は本発明の移動装置群制御システム１を適用する自律移動装置２の稼働環境の例を示す。この例の稼働環境は、部品の供給設備５と、その部品の加工を行う加工設備６と、加工された製品を回収する回収設備７と、各設備の前に設定された目的地２０と、目的地２０間を相互に接続するように要所々々に設定されたノード２１と、が設定されて構成されている。移動経路は、経路生成部１５ｂによって、目的地２０と各ノード２１を接続する経路として生成される。

上述のような稼働環境のもとで稼働する自律移動装置２の稼働領域は、目的地２０と各ノード２１を含む領域であって、これらの周辺に設けられた方向転換、他の自律移動装置２との行き違い、衝突回避、待機などのために設けられた領域を含む領域の全体として設定されている。

本発明の移動装置群制御システム１において、これらの稼働領域は、例えば、図４に示すように、加工設備６の前面（投入、搬出側の面）に設定された作業エリア４と、その他の一般走行エリア４１と、に区分される。作業エリア４は、１台の自律移動装置２のみが稼働する領域であり、一般走行エリア４１は、複数の自律移動装置２が稼働可能、すなわち走行可能な領域である。また、作業エリア４における一般走行エリア４１側との境界には、作業エリア端部ノード２２（後述）が設けられている。

また、自律移動装置２の動作は、供給設備５から部品を受け取って加工設備６に搬入する動作、加工設備６から加工後の部品を受け取って回収設備７に搬入する動作、各設備に受け取りに行く動作、受け取りに行く前の指示待ち動作、移動中の障害物回避動作、などからなる。これらの動作は、例えば、自律走行や障害物回避などのように自律的に行う動作、受け取りや強制待機などの制御装置３からの動作指示情報による指示によって行う動作、ユーザの直接操作による操作インターフェイス手段１３からの動作指示情報に基づく指示によって行う動作、などに区分される。

制御装置３は、上述の動作環境の下で、各設備５，６，７からの装置状態情報を受け取ると共に、複数の自律移動装置２が、他の自律移動装置２との干渉でデッドロック等を起こすことなく、全体として安全に効率良く稼働するように、自律移動装置２を制御する。自律移動装置２間の干渉は、互いの移動経路が交差する交差部をほぼ同時刻に通過しようとするときに発生する。また、自律移動装置２間の干渉は、平行に重なった部分、つまり同一の経路を、自律移動装置２が互いに逆向きに対向して進行するときにおいても発生する。

ここで、図５を参照して、上述の移動経路の干渉と移動経路干渉予測部３０による干渉の予測、干渉発生時の動作割当部３１による動作指示情報の生成と割り当てについて説明する。図５は、移動装置群制御システム１を適用する稼働環境における移動経路、移動経路の交差部Ｘ、及び自律移動装置２（図中のＡ，Ｂ）の移動状況の例を示す。移動経路を限定するノード２１（図中のａ〜ｈ）が、障害物や璧などからなる進入不可領域Ｗによって制限された平面空間や開放状態の平面空間に定義されている。

自律移動装置Ａ，Ｂは、それぞれ目的地が与えられ、予め設定されたこれらのノードを接続することにより、例えば待機中の位置から目的地までの移動経路を自ら生成し、障害物を回避しながらその移動経路に沿って目的地まで移動する。例えば、自律移動装置Ａの移動経路は、ａ→ｂ→ｇ→ｈであり、自律移動装置Ｂの移動経路は、ｄ→ｃ→ｆ→ｅである。そして、移動経路ｂ→ｇと経路ｃ→ｆが交差しており、その交差部Ｘを、自律移動装置Ａ，Ｂがほぼ同時に通過しようとする際に、この交差（干渉）を回避する回避動作が必要となる。

制御装置３の移動経路干渉予測部３０は、各自律移動装置２の移動経路と交差する移動経路を移動する他の自律移動装置２を抽出し、干渉を予測する。この抽出のため、移動経路干渉予測部３０は、まず、移動経路交差の有無を次のようにして検出する。自律移動装置２は、自己の位置および現在向かっているノード２１（又は目的地２０、以下同様）を、所定の頻度で又は必要に応じて動作情報として制御装置３に送信している。そこで、制御装置３の移動経路干渉予測部３０は、各動作情報に基づいて、例えば、自律移動装置Ａの現在地の座標（ｘａ１，ｙａ１）と現在向かっているノード又は目的地の座標（ｘａ２，ｙａ２）とを結ぶ線分と、自律移動装置Ｂの同様の座標（ｘｂ１，ｙｂ１），（ｘｂ２，ｙｂ２）を結ぶ線分とが交差、すなわち移動経路が交差するかどうかを検出する。

この移動経路の交差の検出は、現在地から２つ先のノード２１までの経路、あるいはさらに先のノード２１までの経路について行うようにしてもよい。移動経路の交差の検出の結果、干渉が予測される自律移動装置２が抽出される。例えば、図５の状況において、自律移動装置Ａの移動経路ｂ→ｇと交差部Ｘで交差する移動経路ｃ→ｆを移動する他の自律移動装置Ｂが抽出される。同様のことであるが、自律移動装置Ｂに対して、自律移動装置Ａが抽出される、とも表現できる。

上述のように、互いの移動経路が交差する自律移動装置Ａ，Ｂが抽出された場合、移動経路干渉予測部３０は、両自律移動装置Ａ，Ｂが交差部Ｘに到達する時間を算出し、その時間が所定の時間内になるかどうかを判定し、交差部Ｘに到達する時間が所定の時間内であると判断される場合、干渉が発生すると予測する。移動経路干渉予測部３０は、このような干渉の予測を、経路が交差する可能性のある全ての自律移動装置２の、重複のない全ての組み合わせについて行う。予測を行う対象の自律移動装置２には、停止中で走行開始指示待ちの自律移動装置２も含めることができる。

また、上述したように、移動経路干渉予測部３０は、作業エリア４にいる自律移動装置２を干渉予測の対象から外して干渉の予測を行う。また、互いにすれちがうことができない狭い移動経路を互いに逆向きに進む自律移動装置２における、すれ違い位置での干渉についても、交差部Ｘにおける場合と同様に干渉予測と、その後の回避処理（下記）が行われる。

自律移動装置Ａ，Ｂのように、干渉が予測される自律移動装置２が抽出された場合、制御装置３の動作割当部３１は、何れを先に移動させるかの判断を行い、各自律移動装置２に移動開始や停止の動作を行わせるための動作指示情報の生成と割り当てを行う。このため、動作割当部３１は、経路が交差すると判断された自律移動装置２の全ての組み合わせについて下記の干渉回避のための処理を行う。例えば、動作割当部３１は、自律移動装置Ａ，Ｂに対して、それぞれが交差部Ｘに到達する時間を計算し、その時間が近い場合に、予め設定しておいた優先度の基準に基づいて、自律移動装置Ａ，Ｂのいずれかを停止するように決定、すなわち動作指示情報の生成を行う。交差部Ｘに到達する時間に代えて、交差部Ｘまでの距離としてもよい。

動作割当部３１は、このような決定を、干渉が予測された交差経路の全ての組み合わせに対して行った後、干渉が予測された自律移動装置２への停止の指示や走行継続の指示を、経路が交差しない自律移動装置であって開始待ちの自律移動装置への走行指示などと共に、割り当てる。制御装置３は、これらの指示を含む動作指示情報を各自律移動装置２に送信する。このようにして、制御装置３は、各自律移動装置２を制御する。

次に、図６、図７のフローチャートを参照して、制御装置３の制御のもとで、これらのデッドロック等の回避を行いながら自律移動装置２が稼働する様子を説明する。図６、図７は、それぞれ移動装置群制御システム１における制御装置３と自律移動装置２の動作のフローチャートを示す。

まず、図６により、制御装置３の動作を説明する。制御装置３は、稼働開始に伴い、通信手段１６、又は有線の通信手段を介して各設備５，６，７の状態情報を取得し、供給設備５の部品供給準備完了信号、加工設備６の供給要求信号、回収設備７の回収準備完了信号、などの有無を調べる（＃１）。

また、制御装置３は、各自律移動装置２の位置情報を含む動作情報を互いの通信手段１１，１６を介して取得し、その位置や目的地、搬送物情報（例えば、空車、加工前部品、加工後部品などの情報）、移動中かどうか、などを含む動作状態を調べる（＃２）。

このとき、制御装置３の動作指示手段１７は、各自律移動装置２が作業エリア４にいるかどうかの判断を行い、その結果を記憶する。自律移動装置２が作業エリア４にいるかどうかは、例えば、自律移動装置２の稼働領域に設定されたＸＹ座標系によって各作業エリア４の外形点を予め設定しておき、幾何学的に判断する。例えば、作業エリア４が、ＸＹ座標軸に平行な四角形の場合、四角形の頂点を示す４つの座標（ｘ０，ｙ０），（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３）で囲まれる四角の中に、自律移動装置２から送信されたその自己位置の座標点があるかどうかで判断できる。その判断結果は、動作指示情報の１つとして、制御装置３から自律移動装置２へと送信される。なお、他のやり方として、この判断や送信を制御装置３で行わずに、自律移動装置２の側でどの作業エリア４にいるかなどの判断を行い、その結果を自律移動装置２側から制御装置３に通信するようにしてもよい。

上述の、自律移動装置２が作業エリア４内にいるかどうかの判断は、自律移動装置２が作業エリア４内にいたとしても、もし、作業エリア４の外に移動が可能な状態にある場合には、「自律移動装置２は作業エリア４外」と判断するものとする。

作業エリア４に関連して、作業エリア４内における自律移動装置２の作業の例を説明する。作業エリア４内における自律移動装置２の作業として、例えば、加工設備６の投入側で部品を引き渡し、その同じ加工設備６の回収側で加工済みの部品を受け取るという一連の作業を設定することができる。この場合、自律移動装置２は、待ち時間と移動時間との兼ね合いによって一連の動作が終わるまでは、作業エリア４外への移動は不可とされる。また、加工設備６で一つの作業が終わった後、加工設備６側又はそこのオペレータから、操作インターフェイス手段１３を介して次の作業指示が直接与えるられる可能性のある設定とすることができる。この場合、例えば、作業が終わって所定の時間が経過するまでは作業エリア４外への移動を不可としてもよい。

制御装置３の動作割当部３１は、ステップ＃１における各設備５，６，７の状態取得の結果いずれかの設備から信号がある場合、待機中の自律移動装置２のうち、信号のあった設備に一番近く、その設備での動作に対応できる状態にある自律移動装置２に、その信号に対応する動作の指示を割り付ける（♯３）。

例えば、動作割当部３１は、供給設備５から部品供給準備完了信号がある場合、搬送物がなく待機状態にある自律移動装置２の中で、その供給設備５に一番近い自律移動装置２を選択し、選択した自律移動装置２に対して、供給設備５に移動し、その供給設備５から部品を受け取り、その後、待機するように、動作指示を割り付ける。

また、動作割当部３１は、回収設備７の回収準備完了信号がある場合、加工済みの搬送物を持った自律移動装置の中でその回収設備７に一番近い自律移動装置２を選択し、選択した自律移動装置２に対して、その回収設備７に移動し、その回収設備７に搬送物を渡し、その後、待機するように、動作指示を割り付ける。

また、動作割当部３１は、加工設備６の供給要求信号がある場合、その加工設備６で用いる部品を供給設備５から受け取って待機している自律移動装置の中で、その加工設備６に一番近い自律移動装置２を選択し、選択した自律移動装置２に対して、その加工設備６に移動し、その加工設備６に搬送物を渡し、その後、待機するように、動作指示を割り付ける。

上述の動作指示割り付けに際し、動作割当部３１は、複数の自律移動装置２を同じ設備に割り付けないように、また、作業エリア４に自律移動装置２が既にいる場合に、その作業エリア４に他の自律移動装置２を割り付けないように動作指示情報を生成すると共にそれぞれの装置２に指示を割り当てる。

次に、制御装置３の動作指示手段１７は、ステップ＃３の後、各自律移動装置２に対して、移動開始、一旦停止、目的地変更などの移動制御の指示を決定する（＃４）。この指示の決定は、各自律移動装置２から取得した位置、方向、移動中などの動作情報、及び、移動経路干渉予測部３０による、各自律移動装置２相互の移動経路の干渉の予測に基づいて行われる。また、この指示の内容には、自律移動装置２からの問い合わせ、例えば、後述する図７のステップ＃１９における許可要請の問い合わせに対する応答も含まれる。

動作指示手段１７は、ステップ＃４によって各自律移動装置２への動作指示を確定した後、動作指示を行う各自律移動装置２に対して、その指示を動作指示情報として発信する（＃５）。

制御装置３は、システムの終了まで（＃６でＹｅｓ）、上述のステップを所定の制御周期のもとで繰り返す。

上述のように、動作指示手段１７は、動作割当部３１による動作指示情報の割り当ての対象、及び移動経路干渉予測部３０による干渉予測の対象から、作業エリア４にいる自律移動装置２を外し、残りの自律移動装置２に対して、これらの動作指示情報の割り当てや干渉予測の処理を行う。このような処理を行うことにより、本発明の移動装置群制御システム１は、複数の自律移動装置２を制御する制御装置３の負荷を下げることができる。また、制御装置３は、作業エリア４を除外した制御を行えばよいので、稼働領域のレイアウト変更や機器の変更に対して、制御装置３の扱うデータや処理プログラムの変更が少なく、変更への迅速な対応が可能である。

次に、図７により、自律移動装置２の動作を説明する。自律移動装置２は、稼働開始とともに自己の位置情報を含む動作情報を制御装置３に送信する（＃１１）。

自律移動装置２は、上述の動作情報の送信に引き続いて制御装置３からの指示受信を行い、動作指示があれば（＃１２でＹｅｓ）、その指示された動作を開始乃至実行する（＃１３）。例えば、移動中に停止命令の指示があれば停止して待機を行い、待機中に動作指示および移動開始命令が与えられると移動を開始する。また、目的地を変更する指示などがあってもよい。

制御装置３からの指示がない場合（＃１２でＮｏ）、制御装置３以外、例えば、動作指示情報を受けるための操作インターフェイス手段１３を介して行われるオペレータからの指示などの受信を行い、指示受信がなければ（＃１４でＮｏ）、現在の動作指示状態を継続する（＃１５）。つまり、待機中の自律移動装置２は待機を続け、走行中の自律移動装置２は走行を続ける。

また、自律移動装置２は、制御装置３以外から、作業エリア４で行う別の動作指示があれば（＃１４でＹｅｓ）、現在の動作指示内容を、その新たな動作指示の内容へと変更した後（＃１７）、自己位置が作業エリア４内であるかどうかを判断する（＃１８）。

ここで、「制御装置３以外から指示」には、自律移動装置２の操作インターフェイス手段１３に直接与えられる指示の他に、通信手段１１を介して得られる指示も含まれる。また、これらの指示には、予め設定されている動作シーケンス、例えば、加工設備の回収側で部品を受け取る動作と、その後に引き続いて行う作業エリア４端部の作業エリア端部ノード２２まで移動する動作などの動作シーケンスに関する指示を含めることができる。

自律移動装置２は、自己が作業エリアに入っていない場合には（＃１８でＮｏ）、変更した指示の動作を開始してよいかどうか、指示動作実施許可要請の問い合わせを制御装置３に対して行う（＃１９）。その後、自律移動装置２は、制御処理がステップ＃１１に戻って、制御装置３から指示を受信してステップ＃１２，＃１３を経て動作を開始する。

一方、ステップ＃１８において、自律移動装置２が作業エリア４に入っていると判断された場合（＃１８でＹｅｓ）、自律移動装置２は作業エリア４内での指示された動作を即座に開始する（＃２０）。このような、他の自律移動装置２との移動経路の交差がない作業エリア４内における動作処理によって、自律移動装置２が制御装置３からの指示なしで移動などの動作ができ、効率の良い作業ができる。

また、作業エリア４内における動作指示が、作業エリア４外への移動指示の場合、自律移動装置２は、作業エリア端部ノード２２を目的地とした移動を即座に行い、作業エリア端部ノード２２に到着すると、作業エリア４外への移動可能状態としての待機状態になる。ステップ＃２０の後、制御はステップ＃１１に戻されて、上記のステップが所定の制御周期で繰り返される。

従って、待機状態の自律移動装置２は、その後のステップ＃１３の指示に従うことになる。自律移動装置２は、例えば、加工設備６の周辺に設定された作業エリア４において、加工された部品を引き取ると、次は回収設備７に移動することになるので、回収設備７の呼び出し信号の有無に係わらず、作業エリア端部ノード２２に移動し、作業エリア４外への移動可能状態として待機し、回収設備７への効率的な移動ができる。

（第２の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の移動装置群制御システム１の第２の実施形態を説明する。図８は同システム１が適用される稼働環境の例を示す。本実施形態では、加工設備６の前面に設けられた部品投入と回収用の作業エリア４において、自律移動装置２の移動可能な方向が、一方通行に制限されており、この点が上述の第１の実施形態と異なり、他の点は第１の実施形態と実質的に同じである。

すなわち、図８に示す稼働環境において、左側に部品の供給設備５があり、中央に加工設備６があり、右側に部品の回収設備７がある。また、供給設備５と加工設備６との間、及び加工設備６と回収設備７との間には、一般走行エリア４１が設けられている。作業エリア４は、白抜き矢印で示すように一方通行の領域であり、自律移動装置２の往路となっている。自律移動装置２の復路は、左右の一般走行エリア４１を結ぶように、加工設備６と作業エリア４とを迂回する領域（図の上部）に設けられる。

上述のような作業エリア４内における自律移動装置２の移動が白抜き矢印で示すように一方通行の移動となる稼働領域に対して、本実施形態の移動装置群制御システム１における制御装置３の動作割当部３１は、作業エリア４に複数の自律移動装置２を重複して割り付けることができる。

作業エリア４内での作業が一方通行の動きとなるので、作業エリア４内に複数の自律移動装置２が進入しても、追い抜き等が発生しない。従って、複数の自律移動装置２が作業エリア４内で移動しても、互いの移動経路の交差は発生しない。なお、作業エリア４が一方通行の領域であるとの属性情報は、作業エリア４の領域を示す情報と共に地図情報として自律移動装置２の記憶部１５ａに記憶されている。このような場合、予め加工設備６や作業場所に応じて、その作業エリア４に進入できる自律移動装置２の最大台数を設定し、その台数の範囲内であれば、進入可能とすることができる。

作業エリア４の移動経路上の最初の作業場所（例えば、投入場所）が準備完了信号を出した場合、その作業エリア４内の次の作業場所（例えば、搬出場所）に、前記最初の作業場所にいた自律移動装置２が到着すると、その到着時間以降は、他の自律移動装置２を最初の作業場所（投入場所）に割り付けることができる。このような作業場所は、例えば、投入場所と搬出場所との間に、中間処理の場所を設けたりして、１つの作業エリア４内に、複数の作業場所を設定することができる。この場合、例えば、一方通行の移動経路に沿って、自律移動装置２による作業が時系列的に行われる。

なお、作業エリア４の一方通行の出口側には、作業エリア端部ノード２２が設けられている。自律移動装置２は、作業エリア４において加工された部品を引き取ると、次は回収設備７に移動することになるので、回収設備７の呼び出し信号の有無に係わらず、作業エリア端部ノード２２に移動する。この点は、第１の実施形態と同様である。

上述のような移動装置群制御システム１によれば、複数の自律移動装置２が作業しても衝突することのない作業エリア４に複数台割り付けることにより、システムの処理能力を向上できる。

（第３の実施形態）
次に、図９、図１０を参照して、本発明の移動装置群制御システム１の第３の実施形態を説明する。図９は本発明の第３の実施形態に係る移動装置群制御システム１の概念を示し、図１０は同上システム１が適用される稼働環境の例を示す。

本実施形態の移動装置群制御システム１において、自律移動装置２は、図９に示すように、ある特定の作業エリア４０に入ったときに、制御装置３とは別の副制御装置３ａと通信を行う。すなわち、自律移動装置２は、主たる制御装置３と制御装置３の支配下にある副制御装置３ａとのように階層化された制御装置によって制御される。制御装置の階層化は、例えば、稼働領域の配置や、加工設備６による加工の内容などに依存して、作業領域毎に行われる。この制御装置の階層化が上述の第１及び第２の実施形態と異なり、本実施形態の他の点は第１及び第２の実施形態と実質的に同じである。

例えば、図１０において、主たる制御装置３が動作制御を行う自律移動装置２の稼働領域１０の中に、上述の第１の実施形態と同様の作業エリア４の他に、他の制御装置（副制御装置３ａ）が自律移動装置２の動作を制御する作業エリア４０が設けられている。

自律移動装置２は、作業エリア４と、副制御装置３ａが自律移動装置２の動作を制御する作業エリア４０とを予め記憶しておく。すなわち、これらの作業エリアの情報は地図情報として記憶部１５ａに記憶されている。自律移動装置２は、副制御装置３ａが動作制御を行う作業エリア４０に進入すると、通信先を副制御装置３ａとする。副制御装置３ａは、その作業エリア４０内の自律移動装置２の動作情報及び各設備５，６，７の状態情報を主たる制御装置３に送信する。

制御装置３の動作指示手段１７は、動作割当部３１による動作指示情報の割り当ての対象、及び移動経路干渉予測部３０による干渉予測の対象から、副制御装置３ａの作業エリア４０内の自律移動装置２を除外して、移動制御を行う。作業エリア４０の内部から外部の回収設備７に向かう自律移動装置２は、第１及び第２の実施形態と同様に、副制御装置３ａの制御する作業エリア４０の端部における作業エリア端部ノード２３において、副制御装置３ａの作業エリア４０外への移動可能の状態として待機する。

副制御装置３ａの作業エリア４０に入った自律移動装置２は、その作業エリア４０内において、上述の第１及び第２の実施形態において制御装置３によって動作制御されたのと同様に、副制御装置３ａによって動作制御される。このような移動装置群制御システム１によれば、システムの制御を階層化して各制御装置に分散処理をさせることができるので、制御装置３の負荷の低減でき、遅延のない効率的な稼働を実現できる。

なお、本発明の移動装置群制御システム１における自律移動装置２を構成する障害物検出手段１２、操作インターフェイス手段１３、走行制御手段１５や、制御装置３の動作指示手段１７における情報処理の手段は、ＣＰＵやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などの一般的な構成を備えた電子計算機上のプロセス又は機能の集合として構成することができる。また、本発明は、上述した図や実施形態における構成に限られることなく種々の変形が可能である。

本発明の第１の実施形態に係る移動装置群制御システムを説明する概念図。同上システムにおける自律移動装置のブロック構成図。同上システムにおける制御装置のブロック構成図。同上システムを適用した自律移動装置の稼働環境の概念図。同上システムを適用した自律移動装置の稼働環境における移動経路、移動の交差部、及び自律移動装置の移動を説明する概念図。同上システムにおける制御装置の動作を説明するフローチャート。同上システムにおける自律移動装置の動作を説明するフローチャート。本発明の第２の実施形態に係る移動装置群制御システムが適用される稼働環境の概念図。本発明の第３の実施形態に係る移動装置群制御システムを説明する概念図。同上システムが適用される稼働環境の概念図。

符号の説明

１移動装置群制御システム
２自律移動装置
３制御装置
４作業エリア
１０稼働領域
１１通信手段
１４走行手段
１５走行制御手段
１６通信手段
１７動作指示手段
３０移動経路干渉予測部
３１動作割当部
４０作業エリア
３ａ副制御装置

Claims

複数の自律移動装置とこれらの自律移動装置を制御する制御装置とを備えた移動装置群制御システムにおいて、
前記自律移動装置は、前記制御装置からの動作指示情報を受けると共に自己の位置を含む動作情報を前記制御装置に送信する通信手段と、走行するための走行手段と、稼働領域に設定された特定の作業エリアの情報を含む地図情報を記憶すると共にその地図情報と前記通信手段によって得られた動作指示情報とに基づいて前記走行手段を制御する走行制御手段と、を備え、
前記制御装置は、前記自律移動装置からの動作情報を受けると共に自律移動装置に動作指示情報を送信する通信手段と、前記動作指示情報を生成する動作指示手段と、を備え、
前記動作指示手段は、前記通信手段によって得られた各自律移動装置の動作情報に基づいて、移動経路上の一の点を所定時間以内に複数の自律移動装置が通過するか否かを判断することにより各自律移動装置相互の移動経路における干渉を予測する移動経路干渉予測部、及び前記移動経路干渉予測部による予測結果を考慮して前記作業エリアの１つ当たりに複数の自律移動装置が割り付けられないように各自律移動装置それぞれへの動作指示情報を生成すると共にそれぞれの自律移動装置に前記動作指示情報を割り当てる動作割当部、を有し、
前記動作指示手段は、前記作業エリアにいる自律移動装置を、前記移動経路干渉予測部による干渉予測の対象から外すことを特徴とする移動装置群制御システム。
前記移動経路干渉予測部は、複数の前記自律移動装置が互いの交差する移動経路における交差部に到達する時間又は互いの逆向きに進む移動経路におけるすれ違い位置に到達する時間を算出し、その時間が所定時間内であると判断される場合に干渉が発生するとして各自律移動装置相互の移動経路における干渉を予測することを特徴とする請求項１に記載の移動装置群制御システム。
前記動作割当部は、前記作業エリア内における前記自律移動装置の移動が一方通行の移動となる場合に、当該作業エリアに複数の自律移動装置を重複して割り付け可能とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動装置群制御システム。
前記自律移動装置は、前記作業エリアに入ったときに前記制御装置とは別の制御装置と通信を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の移動装置群制御システム。