JP2722760B2 - 移動ロボットシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「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
ステムに係わり、特に障害物などによって移動ロボット
が走行できなくなった場合に、迂回ルートを探索して、
迂回できるようにした移動ロボットシステムに関する。

「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、複数の移動ロボットと、これらロボットを制御す
る制御局とからなる移動ロボット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き先およびその行
き先において行う作業を指示する。制御局から指示を受
けたロボットは、地図情報を見て、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。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、従来のこの種のシステムにおいて、移動ロ
ボットは、走行方向前方に障害物があるか否かを超音波
センサなどの障害物検知器によって確認しながら走行し
ているが、障害物を検知した場合には、これが取除かれ
るまで半永久的に待機していたり、一定時間待機した
後、異常を知らせるようにしていた。しかし、いずれの
場合にあっても走行が不可能となるので目的地に到達す
ることができないという問題がある。なお、ここで述べ
る障害物とは、荷物などの人手によってしか移動させる
ことができないものを指している。

この発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、
移動ロボットが障害物が取除かれるまで走行不能状態を
続けることなく、目的地に到達することができる移動ロ
ボットシステムを提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明は、障害物検知手段を有し、この障害物検知
手段によって走行方向前方に障害物を検知した場合に所
定時間待機する待機機能を有する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を具備す
る移動ロボットシステムにおいて、前記移動ロボット各
々に、前記移動ロボットが待機する時間を計時する計時
手段と、前記障害物を検知してから前記所定時間内に該
障害物が取除かれるか否かの判定を行う判定手段と、こ
の判定手段によって前記障害物が取除かれないと判定さ
れた場合に迂回走行すべきと判断して最適な迂回ルート
を探索し、その探索した迂回ルートを走行する制御手段
とを設けたことを特徴とする。

「作用」 この発明によれば、移動ロボットは、走行方向前方に
障害物を検知すると、これを検知した直後から一定期間
待機し、この間に当該障害物が取除かれなければ、制御
局から与えられた目的地に達する最適な迂回ルートを探
索し、この探索結果に基づいて目的地まで走行する。

したがって、障害物による走行不能状態が回避され、
探索した迂回ルートにより目的地に到達することができ
る。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明
する。

第１図はこの発明の一実施例による移動ロボットシス
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、１は制御局、２−ｋ（ｋ＝1,2,……10）は各々移動
ロボットであり、これらロボット２−ｋと制御局１とは
無線によって接続されている。移動ロボット２−ｋ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
沿って走行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。ここで、ノ
ードとは、出発点、停止点、分岐点、作業点など、走行
路上に設けられた走行状態変化点のことである。第２図
は走行路の一例を示す図であり、この図において，
，……が各々ノードである。各ノードには各々床面
にノードマークが貼付されており、移動ロボット２−ｋ
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。また、ノードは、設置された場所により、次の３
種類に区分される。

（１）地図進入ノード：移動ロボット２−ｋが新たに走
行路に進入する時の出発点となるノードであり、第２図
においては、，，，，，である。

（２）作業ノード：作業点に設けられたノードであり、
第２図においては、，，である。

（３）通過ノード：移動ロボット２−ｋが単に通過する
だけのノードであり、第２図においては上記の各ノード
以外の全てのノードである。

なお、上記通過ノード以外のノードをステーションと
もいう。

次に、第３図は制御局１の構成を示すブロック図であ
り、この図において、1aはCPU（中央処理装置）、1bはC
PU1aにおいて用いられるプログラムが記憶されたプログ
ラムメモリ、1cは移動ロボット２−k,2−ｋ間の衝突を
防止するためのデータが記憶された衝突テーブルであ
る。1dは地図メモリであり、第２図に示す各ノード〜
のXY座標、ノード種別を示すデータ、そのノードに接
続されている他のノードの番号、そのノードに接続され
ている各他のノードまでの距離などが記憶されている。
1eはデータ記憶用のデータメモリであり、このデータメ
モリ1eには、予め第４図に示すリザーブテーブルRVTが
設けられている。このリザーブテーブルRVTはノード
〜に各々対応する記憶スロットRV1〜RV18（各１バイ
ト）を有している。1fは操作部、1gは通信装置であり、
この通信装置1gはCPU1aから供給されるデータを200〜30
0MHzの搬送波に乗せて発信し、また、移動ロボット２−
ｋから搬送波に乗せて送信されたデータを受信する。

次に、移動ロボット２−ｋについて説明する。第５図
は移動ロボット２−ｋの構成を示すブロック図であり、
この図において、2aはCPU、2bはCPU2aにおいて用いられ
るプログラムが記憶されたプログラムメモリ、2cはデー
タ記憶用のデータメモリ、2dは操作部、2eは通信装置、
2fは制御局１内の地図メモリ1dと同じデータが、記憶さ
れた地図メモリである。また、2gは走行制御装置であ
り、CPU2aから供給される行き先データを受け、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２−ｋを目
的ノードまで走行させる。2hはアーム制御装置であり、
CPU2a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、この読み出し
たプログラムによってロボットアーム（図示略）を制御
して各種の作業を行わせる。2iは超音波センサ等を用い
た障害物検知器であり、そのセンサ部が移動ロボット本
体の前面に取付けられている。

次に、上述した移動ロボットCPUの動作を説明する。

まず、移動ロボット２−ｋを制御局１の制御下におく
には、移動ロボット２−ｋを手動によって地図進入ノー
ド，，，，，のいずれかへ移動し、次い
で、移動ロボット２−ｋの操作部2dからそのノードの番
号を入力し、そして、自動モードに切り換える。ノード
番号が入力されると、CPU2aがそのノード番号および自
身のロボット番号を通信装置2eを介して制御局１へ送
る。制御局１はそのロボット番号およびノード番号を受
け、データメモリ1e内に書き込む。以上の過程によっ
て、制御局１は新たに進入した移動ロボット２−ｋの番
号およびその位置を検知する。

次に、第２図に示すように、例えば作業ノード（ステ
ーション）において行うべき作業が発生したとする
と、制御局１はその作業ノードに最も近い位置に存在
する移動ロボット２−ｋに対して、同作業ノードを示
す作業ノードコードおよび作業プログラム番号を送信す
る。

ここで、いま、ノードに移動ロボット２−１が停止
しており、制御局１がこの移動ロボット２−１へ作業ノ
ードコードおよび作業プログラム番号を送信したとする
と、移動ロボット２−１のCPU2aは、受信した作業ノー
ドコードおよび作業プログラム番号をデータメモリ2c内
に格納し、次いで、作業ノード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
法や横型探索方法などによって行なわれる。そして、こ
のルート探索によって→→→→なるルートが
探索されたとすると、CPU2aは、第６図に示すルートテ
ーブルROTをデータメモリ2c内に作成すると共に、作成
したルートテーブルROTを制御局１へ送信する。

このルートテーブルROTには、同図に示すように、出
発点ノードの番号「１」、目的とする作業ノードへ
行く際に順次通過すべきノード，，の番号
「２」，「３」，「４」、次に続くデータが作業に関す
るデータであることを示す作業コード「65000」、作業
ノードの番号「５」、作業プログラム番号「12」、次
に続くデータがロボットの最終姿勢を表わすことを示す
最終姿勢コード「65001」、停止するノードの番号
「５」、前方のノードの番号「６」、後方のノード
の番号「４」、およびルートテーブルROTの最後を表わ
す最終コード「０」が書き込まれる。

制御局１は、このルートテーブルROTを内部のデータ
メモリ1e内に書き込み、次いで、同テーブルROTを他の
移動ロボット２−２〜２−10へ送信する。他の移動ロボ
ット２−２〜２−10は各々同テーブルROTを内部のデー
タメモリ2c内に書き込む。次に、移動ロボット２−１
は、地図メモリ2f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
から目的ノードへ向けて順次累算し、予め決められて
いる一定距離Ｌを越える最初のノードを検出する。い
ま、このノードがであったとする。次に、CPU2aはノ
ード，の番号およびルート予約要求コードを各々制
御局１へ送信する。制御局１のCPU1aはこのノード番号
およびルート予約要求コードを受け、これらのノードが
既に予約されているか否かをリザーブテーブルRVTによ
ってチェックする。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RVTのこれらのノードに対応
する記憶スロットRV1〜RV3内のデータが「０」であった
場合は、それらの記憶スロットに各々ロボット番号
「１」を書き込む。これによって、ルート→→が
予約されたことになる。次に、制御局１のCPU1aは、ノ
ード，の番号および予約完了コードを移動ロボット
２−１へ送信する。

移動ロボット２−１は、これらのノード番号および予
約完了コードを受け、まず、ノードへ向って走行を開
始する。そして、走行途中において、所定時間が経過す
る毎に、状態データおよび位置データを制御局１へ送信
する。ここで、状態データとは、移動ロボット２−ｋの
現在の状態（走行中、待機中、作業中、異常発生中な
ど）を示すデータのことであり、位置データとは移動ロ
ボット２−ｋの現在位置を示すデータのことである。

制御局１は、移動ロボット２−１から送られてくる状
態データおよび位置データと、移動ロボット２−１が現
在予約しているノードを示す予約ノードデータとを他の
移動ロボット２−２〜２−10へ送信する。これらの移動
ロボット２−２〜２−10は受信したデータを内部のデー
タメモリ2cに書き込む。また、制御局１は、移動ロボッ
ト２−１から送信された位置データをチェックし、移動
ロボット２−１がノードに続いてノードを通過した
ことを検出すると、ノードに続いてノードの予約を
解除する。すなわち、リザーブテーブルRVTの記憶スロ
ットRV1,RV2をクリアする。

一方、移動ロボット２−１は、走行途中において、常
時、現在位置から目的ノードへ向かう距離Ｌを越える最
初のノードを検出し、この検出したノードがの場合
は、ノードの番号およびルート予約要求コードを各々
制御局１へ送信する。制御局１はこのノード番号および
ルート予約要求コードを受け、ノード予約を行う。そし
て、ノード予約が完了した場合は、ノードの番号およ
び予約完了コードを移動ロボット２−１へ送信する。移
動ロボット２−１は、これらのノード番号および予約完
了コードを受け、ノードまで走行する。移動ロボット
２−１がノードを通過すると、前述した場合と同様に
して、制御局１においてノードの予約取り消しが行な
われる。一方、移動ロボット２−１は、ノード→へ
走行する途中において、現在位置から目的ノードへ向か
う距離Ｌを越える最初のノードとして、作業ノードが
検出されると、作業ノードの番号およびルート予約要
求コードを各々制御局１へ送信する。制御局１はこのノ
ード番号およびルート予約要求コードを受け、ノード予
約を行う。そして、ノード予約が完了した場合は、作業
ノードの番号および予約完了コードを移動ロボット２
−１へ送信する。移動ロボット２−１は、これらのノー
ド番号および予約完了コードを受け、作業ノードまで
走行する。移動ロボット２−１がノードを通過する
と、前述した場合と同様にして、制御局１においてノー
ドの予約取り消しが行われる。そして、作業ノード
に到達すると、以後、アームによる作業が行なわれる。

上述したように、移動ロボット２−１は、走行開始に
先だってルートテーブルROTを制御局１へ送信し、ま
た、走行途中において状態データ、位置データを逐次制
御局１へ送信する。制御局１は、送信されたルートテー
ブルROT、状態データ、位置データをデータメモリ1e内
に記憶すると共に、それらのテーブル、データおよび予
約ノードデータを全ての移動ロボット２へ送信する。他
の移動ロボット２−２〜２−10が走行する場合も全く同
様の処理が行なわれる。したがって、この移動のロボッ
トシステムにおいては、各移動ロボット２−ｋが、他の
移動ロボット２−ｋのルートテーブル、状態データ、位
置データ、予約ノードデータを内部のデータメモリ2c内
に保持している。これにより、各移動ロボット２−ｋ
は、他の移動ロボット２−ｋの走行ルートおよび現在の
状態、現在位置、予約ノードを常時検知することができ
る。

次に、前述と同様に、移動ロボット２−１が第６図に
示すルートテーブルROTに従って走行する場合におい
て、何らかの理由で、先へ進めない場合の処理を説明す
る。

たとえば、移動ロボット２−１がノードに達した時
点において、障害物検知器2iにより前方に障害物★を検
知し、ノードの予約が取れないと、ノードにて一定
期間（例えば10分間）待機する。そして、この間に障害
物★が除去されなければ、移動動ロボット２−１は、再
経路探索を行う。すなわち、まず、制御局１へルート探
索許可要請を送る。制御局１はこの要請を受け、他にル
ート探索中の移動ロボット２がいない場合は、ルート探
索許可を移動ロボット２−１へ送る。移動ロボット２−
１はこのルート探索許可を受け、障害物★を迂回するル
ートを探索する。そして、ルートが発見された場合は、
移動ロボット２−１のCPU2aは、第７図に示すルートテ
ーブルROTをデータメモリ2c内に作成すると共に、作成
したルートテーブルROTを制御局１へ送信する。

このルートテーブルROTは同図に示すように、迂回開
始を示す迂回開始コード「65003」、迂回開始ノード
の番号「９」、通過すべきノードの番号「10」、迂回
終了を示す迂回終了コード「65004」、迂回終了ノード
の番号「４」、作業指示を示す作業コード「6500
0」、作業ノードの番号「５」、作業プログラムを示
す作業プログラム番号「10」、次に続くデータが移動ロ
ボット２の最終姿勢を表すことを示す最終姿勢コード
「65001」、停止するノードの番号「５」、前方のノ
ードの番号「６」、後方のノードの番号「４」、お
よびルートテーブルROTの最後を表す最終コード「０」
が書き込まれる。制御局１はこのルートテーブルROTを
他の移動ロボット２−２〜２−10へ送信する。

次いで、移動ロボット２−１のCPU2aは、迂回開始ノ
ードから迂回終了ノードまでの間に存在する全てのノー
ド，，の番号およびルート予約要求コードを各々
制御局１へ送信する。このように、迂回ルート内の予約
要求は、迂回ルート内の全てのノードに対して同時に行
われる点が、上述した通常走行ルートを予約要求する場
合と異なるところである。制御局１のCPU1aは、迂回ル
ート内にある全てのノードのノード番号およびルート予
約要求コードを受けると、これらのノードが既に予約さ
れているか否かをリザーブテーブルRVTによってチエッ
クする。そして、予約されていないノードに対しては、
リザーブテーブルRVTの対応する記憶スロットに移動ロ
ボット２−１の番号「１」を書き込む。一方、他の移動
ロボット２−ｋによって既に予約されているノードが一
つでもあれば、当該ノードの予約が解除されるのを待
つ。こうして、予約要求されている全てのノードの予約
が完了すると、制御局１は、移動ロボット２−１へ予約
完了コードを送信する。移動ロボット２−１は、制御局
１からの予約完了を受けて走行を開始する。そして、第
７図に示すルートテーブルROTに従って迂回ルートを走
行し、作業ノードに到達した後、プログラム番号「1
0」に示す作業手順に従って作業を実行する。

このように、この移動ロボットシステムにおける各移
動ロボット２−１〜２−10は、一定時間内に障害物が取
除かれないと、迂回走行を行う。この場合、待機時間は
この実施例のように、10分程度の短い時間で充分であ
る。また、迂回走行を行うにあたっては、迂回ルートの
全範囲の予約が完了した後、迂回走行を開始するので、
迂回走行中に、新たな迂回原因が発生することを防止で
きる。

なお、上記実施例は、移動ロボット２−ｋが床面の磁
気テープを検出しつつ同テープに沿って走行するもので
あるが、移動ロボット２−ｋが超音波センサによって周
囲の情況を検出しつつ走行するものにも適用することが
できる。

また、上記実施例は、移動ロボットにアームを有する
ものを用いたが、アームを有さず、単に自動走行するだ
けの移動ロボット（運搬用など）にも適用することがで
きる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明による移動ロボットシ
ステムによれば、走行方向前方に障害物が存在する場合
に、移動ロボットは検知直後から一定期間待機し、この
間に当該障害物が取除かれなければ、制御局から与えら
れた目的地に達する最適な迂回ルートを探索し、この探
索結果に基づいて目的地まで走行するので、障害物によ
る走行不能状態が回避され、探索した迂回ルートにより
目的地に到達できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による移動ロボットシステ
ムの構成を示すブロック図、第２図は各移動ロボット２
−ｋが走行する走行路の一例を示す図、第３図は第１図
における制御局１の構成を示すブロック図、第４図は第
３図におけるデータメモリ1e内に設定されているリザー
ブテーブルRVTを示す図、第５図は移動ロボット２−ｋ
の構成を示すブロック図、第６図はルートテーブルROT
の構成例を示す図、第７図は迂回時のルートテーブルRO
Tの構成例を示す図である。 １……制御局、 ２−ｋ（ｋ＝1,2,3……10）……移動ロボット、 2a……CPU、 2b……プログラムメモリ、 2c……データメモリ、 2g……走行制御装置（2a〜2c、2gは待機機能、判定手段
および走行制御手段）、 2i……障害物検知器（障害物検知手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】障害物検知手段を有し、この障害物検知手
   段によって走行方向前方に障害物を検知した場合に所定
   時間待機する待機機能を有する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を具備する移
   動ロボットシステムにおいて、 前記移動ロボット各々に、前記移動ロボットが待機する
   時間を計時する計時手段と、前記障害物を検知してから
   前記所定時間内に該障害物が取除かれるか否かの判定を
   行う判定手段と、この判定手段によって前記障害物が取
   除かれないと判定された場合に迂回走行すべきと判断し
   て最適な迂回ルートを探索し、その探索した迂回ルート
   を走行する制御手段とを設けたことを特徴とする移動ロ
   ボットシステム。