JPH0566831A - 移動ロボツトシステムにおける走行制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動ロボットシステムにおいて、各移動ロボ
ット間の衝突防止を早期に行い、衝突回避の動作を行う
ための時間的損失を少なくする。 【構成】 各移動ロボットの走行予約の要求は、分岐ノ
ード間単位で行うこととした。また、袋小路内に移動ロ
ボットが存在し、この袋小路内のノードを目的ノードと
する他の移動ロボットが進行してきた場合、この他の移
動ロボットによる袋小路の出入口のノードに対する走行
予約の要求を拒否するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数の移動ロボット
と、これらの移動ロボットを制御する制御局とから構成
される移動ロボットシステムにおける走行制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＦＡ（ファクトリ・オートメーシ
ョン）の発達に伴い、この種のシステムが各種開発さ
れ、実用化されている。この移動ロボットシステムにお
いて、制御局は各移動ロボットへ無線または有線によっ
て行先およびその行先において行う作業を指示する。制
御局から指示を受けた移動ロボットは、指示された場所
へ自動走行して到達し、その場所で指示された作業を行
い、作業が終了した時はその場で次の指示を待つ。

【０００３】さて、この種のシステムにおいては、自動
走行するロボット同士の衝突をいかに防ぐかが大きな問
題である。この問題を解決する１つの方法として、１台
の移動ロボットが走行している時に他のロボットを停止
させることが考えられる。しかし、この方法の場合、衝
突の可能性は非常に少なくなるが、ロボットの走行効率
が極端に悪くなってしまい、複数の移動ロボットを走行
させる意味がない。

【０００４】そこで、本願出願人は、特願平１−１３０
９５９号により、各移動ロボットにに走行の予約を行わ
せ、各移動ロボット同士の衝突を回避するようにした移
動ロボットシステムを提案するに至った。以下、この移
動ロボットシステムの概略を説明する。このシステムに
おいて、各移動ロボットが走行する走行路の各拠点には
ノードが設定されている。各移動ロボットはノードを検
出し、最後に通過したノードからの移動距離を測定する
ことによって自身の所在位置を把握しつつ、走行路を走
行する。また、移動ロボットは、各ノード間の距離のテ
ーブルを記憶しており、目的とするノード（以下、目的
ノードという）に向って進む際、このテーブルを参照す
ることにより、現在位置から目的ノードに向って一定距
離Ｘ内に含まれる各ノードと、この一定距離Ｘより外側
の最初のノードを常時求める。そして、移動ロボット
は、これら求められた各ノードによって構成される走行
ルートに対する走行予約要求を制御局に送信する。この
走行予約要求を受信した制御局は、当該走行路の走行を
他の移動ロボットに対して許可していない場合に、受信
した走行予約要求を許可するメッセージを当該移動ロボ
ットに対して送信する。そして、このメッセージを受取
った移動ロボットは、許可された走行ルートを走行し、
目的とするノードに向って進む。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の移動
ロボットシステムにおいては、以下説明する不都合が発
生する場合がある。図８はその第１の場合を説明するも
のであり、図９は第２の場合を説明するものである。ま
ず、図８に示すように、移動ロボットＲ１がノード＃４
から図面において右方向へと進み、移動ロボットＲ２が
ノード＃８から図面において左方向へと進むものとす
る。この場合、移動ロボットＲ１は現在位置＃４から移
動方向に向って一定距離Ｘより外側の最初のノード＃５
までの走行予約の要求を制御局に対して送信し、この要
求は許可される。同様に、移動ロボットＲ２はノード＃
６までの走行予約の要求を制御局に対して送信し、この
要求も許可される。しかし、これらの許可に従って移動
ロボットＲ１およびＲ２が移動した場合、両者は互いに
逃げ場のない走行路内に進入してしまう。この場合、衝
突を回避するため、移動ロボットＲ２が、ノード＃７ま
で戻って他の走行路に進まなければならず、この回避動
作を演算によって求めるための時間的損失およびこの回
避動作を実行することによる時間的損失が生じてしま
う。次に図９に示すように、移動ロボットＲ２が袋小路
内で作業等をしている時、その袋小路内のノードを目的
ノードとする移動ロボットＲ１が進入してきたとする。
この場合、移動ロボットＲ１が袋小路の出口ノード＃５
への走行予約をし、その許可が与えられる結果、デッド
ロック状態に陥る。この発明は上述した事情に鑑みてな
されたものであり、各移動ロボット間の衝突を早期に防
止することができ、衝突回避に要する時間的損失を極力
少なくした移動ロボットシステムにおける走行制御方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の移動
ロボットとこれらの移動ロボットを制御する制御局とか
らなり、各移動ロボットが走行路に設けられたノードを
検出しつつ走行する移動ロボットシステムにおいて、前
記制御局は、前記移動ロボットに対し、作業点に対応し
た目的ノードおよび該作業点にて行う作業の種類からな
る作業指示を与え、該作業指示の与えられた前記移動ロ
ボットは、前記制御局に対し、現在位置し、あるいは通
過しようとするノードから一定距離内に目的ノードがあ
る場合、または現在位置し、あるいは通過しようとする
ノードが袋小路に接続される分岐ノードであって、目的
ノードが該袋小路内にある場合には目的ノードまでの走
行予約を要求し、現在位置し、あるいは通過しようとす
るノードから一定距離内に目的ノードがない場合には、
目的ノードに向って該一定距離を越える最初の分岐ノー
ドまでの走行予約を要求し、前記制御局は、前記走行予
約の要求のあったノードが袋小路の出入口である場合で
あり、かつ、該走行予約を要求する移動ロボットの目的
ノードが該袋小路内にある場合には、該袋小路内に他の
移動ロボットが存在せず、かつ、該要求のあったノード
が他の移動ロボットに走行予約を許可したノードでない
場合に限り、該走行予約を許可し、前記走行予約の要求
のあったノードが袋小路の出入口でない場合には、該ノ
ードが他の移動ロボットに走行予約を許可したノードで
ない場合に限り、該走行予約を許可することを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】上記方法によれば、各移動ロボットの走行予約
の要求は、分岐ノード間単位で行われるため、分岐ノー
ド間の走行路上において移動ロボット同士が出会うとい
った事態が発生し得ない。また、袋小路内に移動ロボッ
トが存在し、この袋小路内のノードを目的ノードとする
他の移動ロボットが進行してきた場合、この他の移動ロ
ボットによる袋小路の出入口のノードに対する走行予約
の要求は拒否される。従って、袋小路内の移動ロボット
は袋小路から出て行くことができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照し、本発明の一実施例によ
る走行制御方法を適用した移動ロボットシステムについ
て説明する。図１は同移動ロボットシステムの全体構成
を示すブロック図である。この図において、Ｃは制御局
であり、その構成を図２に示す。Ｒ１〜Ｒｎは移動ロボ
ットであり、その構成を図３に示す。制御局１と各移動
ロボットＲ１〜Ｒｎとは無線によって接続されている。
移動ロボットＲｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、予め決められた走
行路の床面に貼付された磁気テープに沿って移動するよ
うになっており、また、走行路には適宜の間隔をおいて
ノードが設定されている。これらの各ノードは各々床面
にノードマークが貼付されており、各移動ロボットＲｋ
にはこのノードマークを検出する検出器が設けられてい
る。

【０００９】次に制御局Ｃの構成を説明する。図２にお
いて、１はＣＰＵ（中央処理装置）、２はＣＰＵ１によ
って実行される各プログラムを記憶してなるプログラム
メモリである。これらＣＰＵ１によって実行される各プ
ログラムの中の１つとして、各移動ロボットＲｋからの
走行予約要求があった場合に予約を許可するか否かを判
定する予約可否判定プログラムがある。この予約可否判
定プログラムのフローを図４に示す。３は衝突テーブル
であり、この衝突テーブルには、走行路上に存在する隣
合ったノードの各組合せ（＃ｊ、＃ｋ）毎に衝突データ
ブロックが記憶されている。ここで、衝突データブロッ
クの内容について説明する。例えば、移動ロボットがノ
ード＃ｊからノード＃ｋに、あるいはその逆向きに移動
したとする。この移動が行われた結果、衝突を避けるた
め、他の移動ロボットが存在してはならないノードが新
たに発生する。衝突データブロックにはこのようなノー
ドの番号およびこのようなノードの総数が書き込まれて
いる。なお、この衝突データブロックの詳細について
は、特願平１−１３０９５９号において説明されてい
る。４は地図メモリであり、各ノードの座標、ノード種
別を示すデータ、そのノードに接続されている各他のノ
ードの番号、およびそれら他のノードまでの距離等が記
憶されている。５はデータ記憶用のデータメモリであ
る。ここで、データメモリ５の一部の記憶エリアは、各
移動ロボットからの走行予約を管理するためのリザーブ
テーブルとして使用される。このリザーブテーブルは走
行路における各ノードに対応した各記憶スロットからな
る。移動ロボットＲｋからの走行予約を許可する場合、
許可した走行ルート内の各ノードに対応した各記憶スロ
ットおよびこれらのノードを移動ロボットＲｋが通過さ
せるために他の移動ロボットが存在してはならない各ノ
ードに対応した各記憶スロットに対し、移動ロボットＲ
ｋの番号「ｋ」が書き込まれる。６は操作部、７は通信
装置である。通信装置７は、ＣＰＵ１から供給されるデ
ータを所定周波数の搬送波に載せて発信する。このデー
タの載せられた搬送波は移動ロボットＲ１〜Ｒｎによっ
て受信される。

【００１０】次に移動ロボットＲｋについて説明する。
図３において、１１はＣＰＵ、１２はＣＰＵ１１によっ
て実行される各プログラムを記憶してなるプログラムメ
モリである。また、１３はデータ記憶用のデータメモ
リ、１４は操作部、１５は通信装置、１６は制御局Ｃ内
の地図メモリ４と同じデータが記憶された地図メモリで
ある。また、１７は走行制御装置であり、ＣＰＵ１１か
ら供給される走行データ（行先データ、走行速度データ
等）を受け、磁気センサによって床面の磁気テープおよ
びノードマークを検出しつつ駆動モータを制御し、移動
ロボットを目的ノードに向って走行させる。また、車軸
に取り付けられたエンコーダの出力に基づいて、最後に
通過したノードから現在位置までの距離を常時検出し、
その距離を示す現在位置データをＣＰＵ１１へ出力す
る。１８はアーム制御装置であり、ＣＰＵ１１から供給
される作業プログラム番号を受け、移動ロボットが作業
ノードに到着した時点でその番号の作業プログラムを内
部のメモリから読み出し、読み出したプログラムに従っ
てロボットアーム（図示略）を制御して作業を行わせ
る。

【００１１】以下、この移動ロボットシステムの動作を
説明する。 （動作例１） 図５に示す走行路において、ノード＃７
において行うべき作業が発生したとする。この時、作業
を持たない移動ロボットＲ１がノード＃２に待機してい
たとすると、制御局Ｃから移動ロボットＲ１に対し、ノ
ード＃７を指定する作業点コードおよび作業プログラム
番号からなる作業指示が送信される。移動ロボットＲ１
のＣＰＵ１１は、受信した作業点コードおよびプログラ
ム番号をデータメモリ１３内に格納し、次に目的ノード
＃７までの走行ルートの探索を行う。このルート探索
は、従来から公知の縦型探索法等によって行われる。こ
のルート探索によって例えば＃３→＃４→＃５→＃６→
＃７なるルートが探索されたとする。ＣＰＵ１１は、地
図メモリ１６内に記憶されているノード間距離に基づい
て、探索したルートの走行距離を、出発点ノード＃２か
ら目的ノード＃７に向けて順次累算し、一定距離Ｘを越
える最初のノードを検出する。図５に示す場合、一定距
離Ｘを越える最初のノードが分岐ノード＃３であるた
め、ＣＰＵ１１はノード＃３のノード番号および走行予
約要求を制御局Ｃに送信する。制御局ＣのＣＰＵ１は、
図４に示すフローに従い、受信したすべてのノード番号
（この場合、ノード＃３のみ）に対し、予約要求に許可
を与えるか否かを判断する。この場合、ノード＃３は通
常の分岐ノードであるからステップＳ４に進み、まず、
衝突テーブル３内のノード組（＃２、＃３）に対応した
衝突データブロックに格納されたすべてのノード番号を
読み出す。そして、これらのノード番号に対応した各ノ
ードの中に１つでも予約されたノードがあるか否かを判
定する。そして、予約されていなければ、すなわち、リ
ザーブテーブルにおけるこれらのノードに対応した各記
憶スロットの内容がすべて「０」である場合、それらの
各記憶エリアにロボット番号「１」を書き込む。このよ
うにしてルート＃２→＃３が予約され、制御局ＣのＣＰ
Ｕ１から移動ロボットＲ１に対し、ノード＃３の番号お
よび予約完了コードが送信される。移動ロボットＲ１は
制御局Ｃからの予約完了コードを受信することにより、
ノード＃３に向って進む。以後、移動ロボットＲ１は、
所定時間が経過する毎に、ロボットの現在の状態（走行
中、待機中、作業中等）および現在位置を示すデータを
制御局Ｃへ送信する。制御局ＣにおけるＣＰＵ１は、常
時、移動ロボットＲ１から送られてくる現在位置データ
を監視すると共に地図メモリ４を参照し、移動ロボット
Ｒ１がノード＃３を通過したか否かを判断する。そし
て、移動ロボットＲ１がノード＃３を通過したと判断し
た時点で、ルート＃１→＃２の予約を解除する。すなわ
ち、ルート＃１→＃２の予約の際にリザーブテーブルに
書き込んだロボット番号「１」を「０」に戻す。一方、
移動ロボットＲ１におけるＣＰＵ１１は、現在位置デー
タおよび地図メモリ１６内に記憶されているノード間距
離に基づき、ノード＃３を通過するまでに残された距離
を常時監視する。そして、ＣＰＵ１１は、移動ロボット
Ｒ１がノード＃３を通過する前において、新たな走行予
約を行う。この場合、ノード＃３から目的ノード＃７に
向って距離Ｘを越える最初のノードは＃４であるが、こ
のノード＃４は分岐ノードではない。従って、この場合
の要求ノードはノード＃６となり、ＣＰＵ１１は要求ノ
ード＃６までの各ノード、すなわち、ノード＃４、＃
５、＃６の各ノード番号および走行予約要求を制御局Ｃ
に送信する。

【００１２】制御局Ｃは、受信した各ノード番号につい
て、図４に示すフローに従って予約可否の判定を行う。
この場合、上述したノード＃３までの走行予約に対する
判定の場合と同様、いずれのノードに関する判定もステ
ップＳ４において行われる。そして、すべてのノード＃
４、＃５、＃６について予約を許可した場合に他の移動
ロボットとの衝突の可能性がない場合に限り、移動ロボ
ットＲ１の走行予約が許可され、リザーブテーブルにお
けるノード＃４、＃５、＃６に対応した各記憶スロット
およびこれらのノードを移動ロボットＲ１が通過する際
に他の移動ロボットが存在してはならないノードに対応
した各記憶スロットに番号「１」が書き込まれる。そし
て、移動ロボットＲ１に対して予約完了コードが送信さ
れる。これに対し、ノード＃４、＃５、＃６のうちいず
れか１つでも予約を許可することができない場合、例え
ば図６に示すようにノード＃６において他の移動ロボッ
トＲ２が作業を行っている場合、すべてのノード＃４、
＃５、＃６について予約を拒否することを告げる予約拒
否コードが制御局Ｃから移動ロボットＲ１に送信され
る。そして、移動ロボットＲ１をノード＃３における一
時待機の指示、あるいは他の経路を選択させる指示等、
衝突回避動作を行うため指示が制御局Ｃから移動ロボッ
トＲ１に与えられる。

【００１３】要求ノード＃６までの予約が許可された場
合、移動ロボットＲ１はノード＃６に向って進む。そし
て、上述と同様、ノード＃６を通過する手前において、
新たな走行予約を行う。この場合、ノード＃６から距離
Ｘの範囲内に目的ノード＃７があるので、移動ロボット
Ｒ１の要求ノードはノード＃７となり、移動ロボットＲ
１はノード＃７までの走行予約要求を行う。

【００１４】制御局Ｃは、図４に示すフローに従って、
移動ロボットＲ１からの要求ノード＃７に対する走行予
約を許可するか否かを判定する。この場合、要求ノード
＃７は目的ノードであるため、ステップＳ１において走
行予約可否の判定を行うこととなる。そして、予約が可
能である場合は、目的ノード＃７までの予約を許可し、
移動ロボットＲ１に予約完了報告を送信する。この結
果、移動ロボットＲ１は目的ノード＃７まで進み、指示
された作業を行う。

【００１５】（動作例２）図５において、ノード＃２に
待機中の移動ロボットＲ１に対し、袋小路内のノード＃
２２にて作業を行うべき旨の作業指示が与えられたとす
る。これにより、移動ロボットＲ１は、目的ノード＃２
２までの走行ルートの探索を行い、このルート探索によ
って例えば＃３→＃４→＃５→＃６→＃１５→＃２１→
＃２２なるルートが探索される。上記動作例１の場合と
同様、移動ロボットＲ１は、まず、分岐ノード＃３まで
の走行予約を制御局Ｃに送信し、これが制御局Ｃによっ
て許可されると移動ロボットＲ１はノード＃３に向って
進む。次いで移動ロボットＲ１は、ノード＃３を通過す
る前において、次の分岐ノード＃６までの走行予約を行
い、これが制御局Ｃによって許可されると、ノード＃６
まで進む。そして、ノード＃６に到達する前において、
第３回目の走行予約を行う。図５に示す場合、ノード＃
６から目的ノード＃２２に向って距離Ｘを越える最初の
分岐ノード＃１５であるので、移動ロボットＲ１はノー
ド＃１５までの走行予約要求を制御局Ｃに送信する。

【００１６】制御局Ｃは、図４に示すフローに従って予
約可否の判定を行う。この場合、ノード＃１５は袋小路
上の分岐ノードであるため、ステップＳ２に進み、ノー
ド＃１５までの走行予約が可能であるか否かの１次判定
を行う。この１次判定において、ノード＃１５までの走
行予約が可能であると判定した場合、さらにステップＳ
２１に進み、移動ロボットＲ１の目的ノードが分岐ノー
ド＃１５に接続される袋小路内にあるか否かの２次判定
を行う。この２次判定の結果が「ＹＥＳ」の場合は、ス
テップＳ２２に進み、分岐ノード＃１５に接続される袋
小路内に他の移動ロボットが存在するか否かの３次判定
を行う。そして、３次判定の結果が「ＮＯ」の場合には
移動ロボットＲ１に対してノード＃１５までの走行予約
が許可される。また、例えば図７に示すように袋小路内
に他の移動ロボットＲ２が存在している場合、３次判定
の結果は「ＹＥＳ」となり、移動ロボットＲ１に対する
ノード＃１５までの走行予約は許可されない。従って、
移動ロボットＲ１は、移動ロボットＲ２が袋小路から外
に出て行くまでノード＃６に待機することとなる。一
方、ステップＳ２１の判定結果が「ＮＯ」の場合、すな
わち、移動ロボットＲ１の目的ノードが袋小路内にない
場合、制御局Ｃは移動ロボットＲ１のノード＃１５まで
の走行予約を許可する。ノード＃１５までの走行が許可
されることにより、移動ロボットＲ１はノード＃１５ま
で進む。そして、ノード＃１５に到達する前に、第４回
目の走行予約を行う。図５に示す場合、ノード＃１５か
ら目的ノード＃２２に向って距離Ｘを越える最初のノー
ドはノード＃２１であるが、このノード＃２１は袋小路
内のノードである。従って、移動ロボットＲ１は目的ノ
ード＃２２までの走行予約要求を制御局Ｃに送信する。
この場合、制御局Ｃにおける予約可否の判定は、図４に
おけるステップＳ３において行われる。システムが正常
である限り、この袋小路内の目的ノードまでの走行予約
は許可される。しかし、この判定において、予約が不可
であると判定した場合、制御局Ｃは、システムにおいて
何等かの異常が発生したとみなし、警告を発する。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複数の移動ロボットとこれらの移動ロボットを制御
する制御局とからなり、各移動ロボットが走行路に設け
られたノードを検出しつつ走行する移動ロボットシステ
ムにおいて、前記制御局は、前記移動ロボットに対し、
作業点に対応した目的ノードおよび該作業点にて行う作
業の種類からなる作業指示を与え、該作業指示の与えら
れた前記移動ロボットは、前記制御局に対し、現在位置
し、あるいは通過しようとするノードから一定距離内に
目的ノードがある場合、または現在位置し、あるいは通
過しようとするノードが袋小路に接続される分岐ノード
であって、目的ノードが該袋小路内にある場合には目的
ノードまでの走行予約を要求し、現在位置し、あるいは
通過しようとするノードから一定距離内に目的ノードが
ない場合には、目的ノードに向って該一定距離を越える
最初の分岐ノードまでの走行予約を要求し、前記制御局
は、前記走行予約の要求のあったノードが袋小路の出入
口である場合であり、かつ、該走行予約を要求する移動
ロボットの目的ノードが該袋小路内にある場合には、該
袋小路内に他の移動ロボットが存在せず、かつ、該要求
のあったノードが他の移動ロボットに走行予約を許可し
たノードでない場合に限り、該走行予約を許可し、前記
走行予約の要求のあったノードが袋小路の出入口でない
場合には、該ノードが他の移動ロボットに走行予約を許
可したノードでない場合に限り、該走行予約を許可する
ようにしたので、各移動ロボット間の衝突が早期に防止
され、衝突回避の動作を行うための時間的損失が少なく
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例による走行制御方法を適
用した移動ロボットシステムの構成を示すブロック図で
ある。

【図２】 同システムにおける制御局Ｃの構成を示すブ
ロック図である。

【図３】 同システムにおける移動ロボットＲｋの構成
を示すブロック図である。

【図４】 同システムにおける制御局Ｃの走行予約可否
判定動作を示すフローチャートである。

【図５】 同システムにおける動作例を示す図である。

【図６】 同システムにおける動作例を示す図である。

【図７】 同システムにおける動作例を示す図である。

【図８】 従来の移動ロボットシステムにおける動作例
を示す図である。

【図９】 従来の移動ロボットシステムにおける動作例
を示す図である。

【符号の説明】

Ｃ……制御局、Ｒ１〜Ｒｎ……移動ロボット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の移動ロボットとこれらの移動ロボ
   ットを制御する制御局とからなり、各移動ロボットが走
   行路に設けられたノードを検出しつつ走行する移動ロボ
   ットシステムにおいて、 前記制御局は、前記移動ロボットに対し、作業点に対応
   した目的ノードおよび該作業点にて行う作業の種類から
   なる作業指示を与え、 該作業指示の与えられた前記移動ロボットは、前記制御
   局に対し、 現在位置し、あるいは通過しようとするノードから一定
   距離内に目的ノードがある場合、または現在位置し、あ
   るいは通過しようとするノードが袋小路に接続される分
   岐ノードであって、目的ノードが該袋小路内にある場合
   には目的ノードまでの走行予約を要求し、 現在位置し、あるいは通過しようとするノードから一定
   距離内に目的ノードがない場合には、目的ノードに向っ
   て該一定距離を越える最初の分岐ノードまでの走行予約
   を要求し、 前記制御局は、前記走行予約の要求のあったノードが袋
   小路の出入口である場合であり、かつ、該走行予約を要
   求する移動ロボットの目的ノードが該袋小路内にある場
   合には、該袋小路内に他の移動ロボットが存在せず、か
   つ、該要求のあったノードが他の移動ロボットに走行予
   約を許可したノードでない場合に限り、該走行予約を許
   可し、前記走行予約の要求のあったノードが袋小路の出
   入口でない場合には、該ノードが他の移動ロボットに走
   行予約を許可したノードでない場合に限り、該走行予約
   を許可することを特徴とする移動ロボットシステムにお
   ける走行制御方法。