CN102047194A - 无人搬运装置及其搬运路径决定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人搬运装置及其搬运路径决定方法，其能够自动地决定搬运路径，不必监视搬运设备的详细的位置或通过时间，因此不需要传感器、通信路径以及计算装置，不需要精度高的预测，即使拥挤预测失败也能够选择合适的路径，且能够力图节能化。利用储存装置(17)储存图形(1)，该图形将搬运设备(11)的换乘地点、分岔地点、合流地点、搬运源、搬运目的地作为“点”(2)，将从各点至能够直接移动的邻近地点作为“枝”(3)，将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”(4)，利用搬运控制装置(18)，对于各个物品，将构成从搬运源至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径决定为“预定路径”，将预定的权重与所决定的预定路径的各枝的当前的权重(4)相加，对于各个物品，沿着所决定的预定路径个别地控制搬运设备而搬运物品，且从搬运的预定路径的各枝的当前的权重减去上述预定的权重。

Description

无人搬运装置及其搬运路径决定方法

技术领域

本发明涉及一种自动决定搬运路径的无人搬运装置及其搬运路径决定方法。

背景技术

作为在使用多个搬运设备的无人搬运装置中决定搬运路径的手段，已经有了各种提案(例如，专利文献1～7)。

专利文献1：日本特开平6-83445号说明书《利用自动行驶移动体的无人搬运系统中的行驶路径选定方法》

专利文献2：日本特开2003-337623号说明书《路径决定装置及方法》

专利文献3：日本特开2003-345439号说明书《自动搬运系统及搬运车的路径探索方法》

专利文献4：日本特许第3485755号说明书《无人搬运车控制装置及无人搬运车控制方法》

专利文献5：日本特许第3539838号说明书《无人搬运车控制装置及无人搬运车控制方法》

专利文献6：日本特许第3755268号说明书《无人搬运车控制装置及无人搬运车控制方法》

专利文献7：日本特许第3728864号说明书《无人搬运车控制装置及方法》

上述的以往的无人搬运装置中的搬运路径决定方法能够大致区分为以下3种。

(1)手动定义与搬运对象的搬运源和搬运目的地对应的路径。

该方法需要手动设定与搬运源和搬运目的地对应的所有的组合。另外，这样决定的路径是固定的路径，在灵活地对应故障或堵塞等路径的状态的方面存在着极限。

(2)将搬运路径视作图形，决定权重最小的路径。

该方法为了再次计算权重而需要监视搬运设备的详细的位置或通过时间，需要用于得到各种设备的信息的传感器、通信路径以及计算装置。

(3)准备多个与搬运对象的搬运源和搬运目的地对应的路径，从该路径中选择最佳的路径。

该方法为了选择能够在避开堵塞等的最短时间进行移动的路径，以当前的路径的拥挤度或未来的路径的拥挤的预测为基准来进行决定。因此，需要精度良好的预测，如果拥挤预测失败，则按照基于错误的预测的路径进行搬运而不会通过合适的路径。另外，最佳路径的评价基准是搬运时间或距离，没有考虑到节能。

发明内容

本发明是为了解决上述的以往问题而提出的。即，本发明的目的在于，提供一种无人搬运装置及其搬运路径决定方法，其能够自动决定搬运路径，不必监视搬运设备的详细的位置或通过时间，因此不需要传感器、通信路径以及计算装置，不需要精度高的预测，即使拥挤预测失败也能够选择合适的路径，且能够力图节能化。

根据本发明，提供一种无人搬运装置，该无人搬运装置个别地控制多个搬运设备，其中，

具备：控制各搬运装置的多个设备控制装置，探索路径并向各设备控制装置发送指示的搬运控制装置，储存搬运设备状态、搬运路径图形及预定路径的储存装置，

上述储存装置储存有图形，该图形将搬运设备的换乘地点、分岔地点、合流地点、搬运源、搬运目的地作为“点”，将从各点至能够直接移动的邻近地点作为“枝”，将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”，

上述搬运控制装置，对于各个物品，将构成从搬运源至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径决定为“预定路径”，将预定的权重与所决定的预定路径的各枝的当前的权重相加，

对于各个物品，沿着所决定的预定路径个别地控制搬运设备而搬运物品，且从搬运的预定路径的各枝的当前的权重减去上述预定的权重。

另外，根据本发明，提供一种无人搬运装置的搬运路径决定方法，该无人搬运装置个别地控制多个搬运设备，其中，

利用储存装置储存图形，该图形将搬运设备的换乘地点、分岔地点、合流地点、搬运源、搬运目的地作为“点”，将从各点至能够直接移动的邻近地点作为“枝”，将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”，

利用搬运控制装置，对于各个物品，将构成从搬运源至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径决定为“预定路径”，将预定的权重与所决定的预定路径的各枝的当前的权重相加，

对于各个物品，沿着所决定的预定路径个别地控制搬运设备而搬运物品，且从搬运的预定路径的各枝的当前的权重减去上述预定的权重。

根据本发明的优选的实施方式，将上述预定的权重作为相当于1台物品的“时间负载”，当搬运负载为某个阈值以下时，将通过消耗能量相对较大的设备的枝的“能量负载”设定得较大，使全部路径中的一部分的设备实质上停止。

另外，在搬运目的地产生等待时间的情况下，从搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间)或者搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间+容许阈时间)的路径中选择能量消耗最少的路径。

而且，每当各物品从点向点移动时，从当前的“预定路径”的各枝的当前的权重减去上述预定的权重，接下来，将构成从当前的点至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径再次决定为“预定路径”，将上述预定的权重与所决定的预定路径的各枝的当前的权重相加。

根据上述本发明的装置及方法，由于储存有图形，该图形将搬运设备的换乘地点、分岔地点、合流地点、搬运源、搬运目的地作为“点”，将从各点至能够直接移动的邻近地点作为“枝”，将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”，对于各个物品，将构成从搬运源至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径决定为“预定路径”，将所决定的预定路径的各枝的权重与当前的权重相加，因而通过将搬运路径视作图形，将由路径探索部临时决定的路径作为将来的堵塞状态而适用于权重，从而能够预测堵塞的路径，并决定避开堵塞的路径。

另外，由于将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”，因而能够选择力图节能化的路径。

所以，能够灵活地对应故障或堵塞等路径的状态，并且，不需要用于得到各种设备的权重计算所需的信息的传感器、通信路径、计算装置等，且能够力图节能化。

另外，由于每当各物品从点向点移动时，从当前的权重减去当前的“预定路径”的各枝的权重，接下来，将构成从当前的点至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径再次决定为“预定路径”，将所决定的预定路径的各枝的权重与当前的权重相加，因而在每次向搬运路径的分离、合流、换乘等地点移动时，都能够再次探讨搬运路径并更新路径。

所以，能够始终以最新的路径信息来选择路径，并且，即使未来的拥挤预测失败而选择了不合适的路径，也能够在搬运途中返回合适的路径。另外，因此不需要高精度的预测。

而且，将上述预定的权重作为相当于1台物品的“时间负载”，在负载较轻时或不必急着搬运时，由于将通过消耗能量相对较大的设备的枝的“能量负载”设定得较大，使全部路径中的一部分的设备实质上停止，因而通过设备的停止，能够实现轻负载时的节能。

另外，在搬运目的地产生等待时间的情况下，通过从搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间)或者搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间+容许阈时间)的路径中选择能量消耗最少的路径，使得虽然装置产生若干的等待，但能够进一步节能。

附图说明

图1是本发明的无人搬运装置的整体构成图。

图2是显示搬运路径图形的示例的图。

图3是在图2标注权重的图。

图4是变更图3的权重的图。

图5A是显示本发明的方法的第1实施方式的图。

图5B是显示本发明的方法的第1实施方式的图。

图6A是显示本发明的方法的第2实施方式的图。

图6B是显示本发明的方法的第2实施方式的图。

图6C是显示本发明的方法的第2实施方式的图。

图7是显示本发明的方法的第3实施方式的图。

图8A是显示本发明的方法的第3实施方式的图。

图8B是显示本发明的方法的第3实施方式的图。

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的优选的实施例。另外，在各图中，对共通的部分标注同一标号，省略重复的说明。

图1是本发明的无人搬运装置的整体构成图。

在该图中，本发明的无人搬运装置10具备控制多个搬运装置11的多个设备控制装置12、向各设备控制装置12发送指示的设备指示发送部13、从上位装置14接收搬运指示的搬运指示接收部15、对路径进行探索的路径探索部16以及分别储存搬运设备状态、搬运路径图形、物品信息、预定路径的储存装置17a、17b、17c、17d。

上述的设备指示发送部13、搬运指示接收部15以及路径探索部16作为整体而构成搬运控制装置18。该搬运控制装置18例如是单个或者多个计算机。

另外，上述的储存装置17a、17b、17c、17d也可以是单独的储存装置17。

在图1的构成中，从上位装置14向搬运指示接收部15赋予物品的搬运指示(移动目的地、移动优先度等)。

路径探索部16将搬运设备的状态17a(故障信息等)反映在搬运路径图形17b。

路径探索部16对搬运路径图形17b上的权重进行评价并生成搬运路径。

设备指示发送部13根据生成的搬运路径，向各控制装置12进行搬运指示。

图2是显示搬运路径图形的示例的图。

搬运路径由顶板行驶台车(OHV)、无人搬运车(RGV)、自动吊车等各种各样的种类的搬运设备的组合构成。通过搬运路径图形1(以下仅称作“图形”)来表现这些搬运设备的组合。

图形1由“点”2、将邻近的点和点连接的“枝”3的集合构成。能够使枝具有方向。在这个示例中，点2由矩形表示，枝3由箭头表示。

为了用图形来表现由搬运设备(该图中，为A～D)构成的路径，将各设备的换乘地点、分岔地点、合流地点、成为搬运源的地点、成为搬运目的地的地点均定义为“点”。另外，将从该各点至能够直接移动的邻近地点定义为“枝”。根据设备的不同，存在着能够双向移动的情况和仅能够单向移动的情况，将其定义为“枝的方向”。

在此，在图2的示例中，考虑“从出发点A向到达点C”搬运。此时，可以选取“A→C”和“A→B→D→C”这2种搬运路径，但需要表示哪个是更“好的路径”的指引。

图3是在图2标注权重4的图。

在本发明中，在各枝3定义权重4，将构成搬运路径的各枝的权重4的总和为最小的路径定义为“最佳路径”。权重4是任意的数值。

图4是变更图3的权重的图。

在求出任意的2点间的“最佳路径”时，由于在固定的权重量下始终得到相同的路径，因而即使该路径的特定部分堵塞，也无法得到迂回的路径。因此，需要对应于堵塞而动态地变更权重4。

例如，图3中，如果考虑“从出发点A向到达点C”搬运，通常求出“A→C”为“最佳路径”，但是，当在“A→C”间产生堵塞时，如果将“A→C”间的权重如图4所示地增大，则得到“A→B→D→C”作为“最佳的路径”。该路径是堵塞的迂回路径。

为了这样动态地变更权重4，以往提出了设置检测路径堵塞的传感器，或者计测设备的移动时间实际值，将其作为新的“路径的通过时间”等方法。但是，为此需要设置发送信息的装置，该信息是求出堵塞、位置、速度等的传感器和求出路径的装置所检测的信息。

因此，在本发明中，不获取路径堵塞或移动时间的实际值，用以下的方法动态地变更权重。

(1)利用储存装置17，预先储存图形，该图形将搬运设备的换乘地点、分岔地点、合流地点、搬运源、搬运目的地作为“点”，将从各点至能够直接移动的邻近地点作为“枝”，将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”。

(2)接下来，利用搬运控制装置18，对于各个物品，将构成从搬运源至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径决定为“预定路径”，将预定的权重与所决定的预定路径的各枝的当前的权重相加。预定的权重，例如为相当于1台物品的权重。

即，求出搬运路径时，作为预定路径，向构成该路径的各枝3导入预约。枝3的权重为导入该枝的预约数的增加函数。

例如，定义权重如下。

权重＝“路径的通过时间”的函数+“消耗能量”的函数

以上述权重求出新的搬运路径。

(3)接下来，利用搬运控制装置18，对于各个物品，沿着所决定的预定路径个别地控制搬运设备而搬运物品，且从搬运的预定路径的各枝的当前的权重减去上述预定的权重。

图5A和图5B是显示本发明的方法的第1实施方式的图。在该图中，图5A显示高负载时，图5B显示低负载时。

一般而言，搬运路径由顶板行驶台车(OHV)、无人搬运车(RGV)、自动吊车等各种各样的种类的搬运设备的组合构成。此时，准备多个搬运设备或路径以具有充裕的处理能力，使得即使在搬运的货物较多、高负载时，或者一部分的设备产生故障等时也能够充分地搬运。

在本发明中，当在低负载下搬运能力充裕时，通过按照不使用这样的冗长的设备的路径进行搬运，停止该设备的功能，从而实现节能。

即，如图5A所示，在路径“D→E”可由多个(该图中为2个)路径达成时，在高负载时使用这两者的路径，但如图5B所示，在搬运负载为某个阈值以下时，将通过消耗能量相对较大的设备的枝的“能量负载”设定为大于通过消耗能量相对较小的设备的枝的“能量负载”，例如设定为2倍以上，使全部路径中的一部分的设备实质上停止。

在此，定义权重如下。

权重＝与各枝的通过时间成比例的“时间负载”+与消耗能量成比例的“能量负载”

此时，“最佳的路径”是指“通过时间较短且消耗能量较小的路径”。

当搬运中的货物的量较少，“路径的通过时间”较小时，由于“消耗能量”的项的贡献相对地变大，因而选择通过“消耗能量”较少的设备的路径。如果搬运中的货物的量较多且负载升高，则“路径的通过时间”变大，“消耗能量”的项的贡献相对地变小。因此，“消耗能量”较大的设备也为了降低负载而使用。

图6A～图6C是显示本发明的方法的第2实施方式的图。在该图中，各枝的权重是与各枝的通过时间成比例的“时间负载”+与消耗能量成比例的“能量负载”，图中，例如像10+100那样，用2个数字表示。另外，在此，为了简化说明，假设能量负载不改变。

图6A是最初“从出发点A向到达点C”搬运的情况。此时，在“A→C”和“A→B→D→C”的2种搬运路径中，选择各枝的权重的总和为最小的“A→B→D→C”。

由于该选择，枝AB、BD、DC被预约，将枝AB、BD、DC的权重变更为10+20、20+20、20+20。

图6B是第2次“从出发点A向到达点C”搬运的情况。此时，选择各枝的权重的总和为最小的“A→C”(枝AC)。

由于该选择，枝AB、BD、DC被预约，将枝AB、BD、DC的权重变更为15+20、30+20、30+20。

图6C是第3次“从出发点A向到达点C”搬运的情况。此时，在“A→C”和“A→B→D→C”的2种搬运路径中，选择各枝的权重的总和为最小的“A→C”。

由于该选择，枝AC被预约，将枝AC的权重分别变更为40+100。

另外，在实际上通过被预约的枝时，依次减去各枝的权重4。

利用上述的本发明的方法，得到以下的效果。

(1)由于一般而言，路径预约较少的路径的权重较小，因而新的搬运路径优先选择路径预约较少的路径。由于预约较少的路径被视作没有拥挤的路径，因而对堵塞能够进行迂回。

(2)由于将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”，因而能够选择力图节能化的路径。

所以，能够灵活地对应故障或堵塞等路径的状态，并且，不需要用于得到各种设备的权重计算所需的信息的传感器、通信路径、计算装置等，且能够力图节能化。

图7是显示本发明的方法的第3实施方式的图。在该图中，7是具有缓冲器的装置，一定产生某个等待时间(例如处理时间：10分钟)。

如这个示例所示，在搬运目的地不立即进行下一次操作，等待明显时，不必急着搬运。因此，在搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间)的路径为多个的情况下，选择能量消耗最少的路径。而且，定义容许阈时间，在搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间+容许阈时间)的路径为多个的情况下，选择能量消耗最少的路径。由此，虽然装置产生若干的等待，但能够进一步节能。

另一方面，在上述的本发明的方法中，为了在开始搬运时从该出发点起向到达点的多个路径中选择合适的路径，预先准备多个路径候选，从中进行选择，且用图形来表现搬运路径并将路径堵塞反映于权重，从而避开堵塞。

但是，在使用搬运指示发出时的此时的路径状态而进行路径探索的情况下，由于至多仅考虑此时的状态，因而不能对应将来可能产生的堵塞。另外，虽然也从搬运设备的移动时间或速度等加入将来的堵塞预测等而选择路径，但为了预测而需要很多计算，另外，越到未来，预测越不可靠，无法信赖。

因此，在本发明中，不仅生成了反映搬运指示发出时的此时的路径状态的路径并向搬运装置进行指示，而且在搬运设备的换乘地点、分离地点等的相对于搬运目的地而可以取多个路径的地方，以最新的路径状态再次求出路径。

即，根据本发明，每当各物品从点向点移动时，从当前的“预定路径”的各枝的当前的权重减去上述预定的权重，接下来，将构成从当前的点至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径再次决定为“预定路径”，将上述预定的权重与所决定的预定路径的各枝的当前的权重相加。

通过如此频繁地对路径进行再次探讨，不仅求出与每时每刻改变的路径状况相应的搬运路径，而且即使在将来的预测失败无法选择合适的路径时，在再次探讨时也能修正至合适的路径。

图8A和图8B是本发明的方法的第4实施方式，是显示搬运路径的再次探讨的图。

如图8A所示，如果按照搬运指示发出时的路径条件求出路径，则由于没有堵塞，因而经由F-H间，但由于这2个货物将来同时使用F-H间的区域，因而产生堵塞。

因此，如图8B所示，通过在作为分离地点的E处对路径进行再次探讨，从而能够求出不堵塞的避开路径。

根据上述的本发明的装置及方法，由于储存有图形，该图形将搬运设备的换乘地点、分岔地点、合流地点、搬运源、搬运目的地作为“点”，将从各点至能够直接移动的邻近地点作为“枝”，将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”，对于各个物品，将构成从搬运源至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径决定为“预定路径”，将所决定的预定路径的各枝的权重与当前的权重相加，因而通过将搬运路径视作图形1，将由路径探索部临时决定的路径作为将来的堵塞状态而适用于权重，从而能够预测堵塞的路径，并决定避开堵塞的路径。

另外，由于将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”，因而能够选择力图节能化的路径。

所以，能够灵活地对应故障或堵塞等路径的状态，并且，不需要用于得到各种设备的权重计算所需的信息的传感器、通信路径、计算装置等，且能够力图节能化。

另外，由于每当各物品从点2向点2移动时，从当前的权重减去当前的“预定路径”的各枝的权重，接下来，将构成从当前的点至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径再次决定为“预定路径”，将所决定的预定路径的各枝的权重与当前的权重相加，因而在每次向搬运路径的分离、合流、换乘等地点移动时，都能够再次探讨搬运路径并更新路径。

所以，能够始终以最新的路径信息来选择路径，并且，即使未来的拥挤预测失败而选择了不合适的路径，也能够在搬运途中返回合适的路径。另外，因此不需要高精度的预测。

而且，将上述预定的权重作为相当于1台物品的“时间负载”，在负载较轻时或不必急着搬运时，由于将通过消耗能量相对较大的设备的枝的“能量负载”设定得较大，使全部路径中的一部分的设备实质上停止，因而通过设备的停止，能够实现轻负载时的节能。

另外，在搬运目的地产生等待时间的情况下，通过从搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间)或者搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间+容许阈时间)的路径中选择能量消耗最少的路径，使得虽然装置产生若干的等待，但能够进一步节能。

另外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明要旨的范围内当然可以施加各种变更。

Claims (5)

1.一种无人搬运装置，个别地控制多个搬运设备，其中，

具备：控制各搬运装置的多个设备控制装置，探索路径并向各设备控制装置发送指示的搬运控制装置，储存搬运设备状态、搬运路径图形及预定路径的储存装置，

所述储存装置储存有图形，该图形将搬运设备的换乘地点、分岔地点、合流地点、搬运源、搬运目的地作为“点”，将从各点至能够直接移动的邻近地点作为“枝”，将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”，

所述搬运控制装置，对于各个物品，将构成从搬运源至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径决定为“预定路径”，将预定的权重与所决定的预定路径的各枝的当前的权重相加，

对于各个物品，沿着所决定的预定路径个别地控制搬运设备而搬运物品，且从搬运的预定路径的各枝的当前的权重减去所述预定的权重。

2.一种无人搬运装置的搬运路径决定方法，该无人搬运装置个别地控制多个搬运设备，其中，

利用储存装置储存图形，该图形将搬运设备的换乘地点、分岔地点、合流地点、搬运源、搬运目的地作为“点”，将从各点至能够直接移动的邻近地点作为“枝”，将与各枝的通过时间成比例的“时间负载”以及与消耗能量成比例的“能量负载”的和作为“权重”，

利用搬运控制装置，对于各个物品，将构成从搬运源至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径决定为“预定路径”，将预定的权重与所决定的预定路径的各枝的当前的权重相加，

对于各个物品，沿着所决定的预定路径个别地控制搬运设备而搬运物品，且从搬运的预定路径的各枝的当前的权重减去所述预定的权重。

3.根据权利要求2所述的无人搬运装置的搬运路径决定方法，其特征在于，

将所述预定的权重作为相当于1台物品的“时间负载”，

当搬运负载为某个阈值以下时，将通过消耗能量相对较大的设备的枝的“能量负载”设定得较大，使全部路径中的一部分的设备实质上停止。

4.根据权利要求2所述的无人搬运装置的搬运路径决定方法，其特征在于，

在搬运目的地产生等待时间的情况下，从搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间)或者搬运所需的时间≤(搬运目的地的等待时间+容许阈时间)的路径中选择能量消耗最少的路径。

5.根据权利要求2所述的无人搬运装置的搬运路径决定方法，其特征在于，

每当各物品从点向点移动时，从当前的“预定路径”的各枝的当前的权重减去所述预定的权重，接下来，将构成从当前的点至搬运目的地的搬运路径的各枝的权重的总和为最小的路径再次决定为“预定路径”，将所述预定的权重与所决定的预定路径的各枝的当前的权重相加。

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