DE4013168C2

DE4013168C2 - Fahrsteuerverfahren und Fahrsteuereinrichtung für ein Mobilrobotersystem

Info

Publication number: DE4013168C2
Application number: DE4013168A
Authority: DE
Inventors: Yuji Nishikawa; Masanori Onishi
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: US5488277A; US5568030A; DE4013168A1; US5179329A

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrsteuerverfahren bzw. ein Fahrsteuersystem mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 14 angegebenen Merkmalen; ein derartiges Fahrsteuerverfahren und Fahrsteuersystem sind aus der EP 0 297 811 A2 bekannt. Bei dem bekannten Fahrsteuerverfahren und Fahrsteuersystem geht es um die Bewegung eines mobilen Roboters, jedoch sind keine Probleme angesprochen, die sich möglicherweise aus der Bewegung mehrerer Mobilroboter ergeben könnten.

Die US-PS 4 711 316 beschreibt ein Fahrsteuerverfahren für unbemannte Transportfahrzeuge. Hierbei ist jedes unbemannte Fahrzeug mit einer Feststelleinrichtung versehen, mit welcher festgestellt werden kann, ob ein anderes Fahrzeug vorhanden ist. Zu diesem Zweck wird von einer Sendeantenne ein entsprechendes Signal ausgesendet, und derartige Signale von einem anderen Fahrzeug können von einer Empfangsantenne aufgefangen werden. Beim Empfang eines Signals, welches ein sich näherndes, anderes Fahrzeug anzeigt, durch die Empfangsantenne, wird von der Feststelleinrichtung ein Signal abgegeben, welches das Fahrzeug zum Anhalten veranlaßt. Ein derartiges System kann zwar Kollisionen verschiedener Fahrzeuge verhindern, ist jedoch wenig flexibel: Sobald sich mehrere Fahrzeuge auf den vorbestimmten Führungsbahnen bewegen, kann es sehr schnell zu gegenseitigen Blockierungen kommen. Es bleibt offen, was in einem denkbaren Fall geschehen soll, in welchem bei der etwa gleichzeitigen Annäherung an einen Kreuzungspunkt der Führungsbahnen die Fahrzeugermittlungseinrichtungen zweier verschiedener Fahrzeuge gleichzeitig aktiv sind; aus der US-PS 4 711 316 geht nur hervor, daß dann beide Fahrzeuge anhalten müßten, nicht aber, wie die Fahrzeuge wieder in Bewegung gesetzt werden könnten. Ein derartiges Verfahren ist unbefriedigend.

Die EP 0 159 680 befaßt sich mit einem Fahrzeugleitsystem, bei welchem Fahrzeuge auf einem Hauptfahrweg, nämlich einem Leitdraht, bzw. auf Nebenfahrwegen geführt werden sollen. An einem Fahrzeug befinden sich sog. Abfrageelemente, und entsprechende Beantwortungselemente sind an der Fahrstrecke vorgesehen. In der EP 0 159 680 A1 wird vorgeschlagen, auf welche Weise die zur Bestimmung der Bewegung des Fahrzeugs entlang dem Fahrweg erforderlichen Informationen erhalten werden können.

Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird nachstehend deren Hintergrund erläutert.

Im Rahmen der neueren Entwicklung der Fabrikautomation sind verschiedene Arten mobiler Roboter für den genannten Anwendungsbereich entwickelt und zum Einsatz gebracht worden. Bei diesem Mobilrobotersystem bestimmt die Steuerstation über Funk oder Draht den Zielort und die am Zielort auszuführende Operation jedes Mobilroboters. Der Mobilroboter, der den entsprechenden Befehl von der Steuerstation empfangen hat, fährt automatisch zu der angewiesenen Position, führt dort nach Ankunft die angegebenen Operationen durch und wartet auf den nächsten Befehl, wenn die Operation durchgeführt ist.

Da sich der Mobilroboter dieses Typs in der Weise fortbewegt, daß er die möglichen Fahrwege selber heraussucht und bestimmt, wird die Entscheidung über den zu verfolgenden Fahrweg für die Bediener oder für andere Roboter umso schwieriger, je mehr Mobilroboter in Betrieb sind.

Daher stellt die Art und Weise, wie Zusammenstöße zwischen automatisch sich fortbewegenden Robotern verhindert werden können, ein großes Problem dar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrsteuerverfahren und eine Fahrsteuereinrichtung für ein Mobilrobotersystem zu schaffen, bei dem viele, sich im gleichen Operationsgebiet bewegende Mobilroboter reibungslos ohne Kollision umherfahren können.

Die Aufgabe wird durch ein Fahrsteuerverfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein Fahrsteuersystem gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Aus gestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorzugsweise ist die Steuerstation mit einer Reservierungstabelle zum Speichern vorherbestimmter Fahrrouten für jeden Mobilroboter ausgestattet. Jeder Mobilroboter beginnt die Fahrt entsprechend der Reservierung der Fahrroute in der Reservierungstabelle; und falls die Reservierung nicht vorgenommen werden kann, das heißt, falls bereits ein anderer Roboter vorher reserviert hat, führt der Mobilroboter seine Fahrt nicht auf dieser Route aus. Durch dieses System werden Zusammenstöße zwischen Mobilrobotern völlig vermieden.

Zusammengefaßt ist die Struktur der vorliegenden Erfindung folgende:

Bei dem Fahrsteuerverfahren des Mobilrobotersystems mit vielen Mobilrobotern und mit einer Steuerstation zur Steuerung der Mobilroboter ist es Aufgabe der Steuerstation (a1), einen der Mobilroboter zum Zielort zu leiten. Der Mobilroboter, der diesen Befehl erhält (b1), ermittelt die Fahrroute, die zum Zielort führt, welcher durch die Steuerstation angezeigt wurde, und informiert die Steuerstation über das Suchergebnis. Die Steuerstation, die diese Information erhalten hat (a2), reserviert die vom Mobilroboter ermittelte Fahrroute. Anschließend (b2) beginnt der Mobilroboter seine Fahrt automatisch entlang der ausgesuchten Fahrroute.

Vorzugsweise ist im Mobilrobotersystem, das viele Mobilroboter sowie die Steuerstation umfaßt, mit deren Hilfe sich jeder Mobilroboter durch Erfassen von entlang der Fahrroute angeordneten Knotenpunkten fortbewegt, die Steuerstation mit einer Kollisionstabelle ausgestattet; und in der Kollisionstabelle sind für jeden Abschnitt der Fahrroute Knoten gespeichert, an denen ein Zusammenstoß in dem Falle eintreten kann, daß sich ein anderer Mobilroboter auf diesem Knoten befindet und sie ein Mobilroboter passiert.

Weiter ist vorzugsweise die Steuerstation mit Annäherungsverbotsmitteln versehen, welche, wenn die Fahrroute vom Mobilroboter mitgeteilt ist, die in der Kollisionstabelle gespeicherten, zu der betreffenden Fahrroute gehörenden Knoten liest und demgemäß anderen Mobilrobotern die Annäherung an die betreffenden Knoten verbietet.

Der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung sei zunächst eine kurze Inhaltsangabe der Zeichnungen vorausgeschickt.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild der Struktur eines Mobilrobotersystems in der erfindungsgemäßen Ausführungsform dar;

Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel der Fahrwege, entlang derer sich jeder Mobilroboter bewegt;

Fig. 3 stellt das Blockschaltbild der Struktur der Steuerstation 1 der Fig. 1 dar;

Fig. 4 veranschaulicht den Inhalt des Speichers, der in der Kollisionstabelle 1c der Fig. 3 gespeichert ist;

Fig. 5 ist eine Darstellung zur Erläuterung des in Fig. 4 wiedergegebenen Kollisionsknotens;

Fig. 6 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Startpunkt-Kollisionsknotens;

Fig. 7 veranschaulicht den Inhalt des Speichers, der in der Reisezustandstabelle 1e der Fig. 3 gespeichert ist;

Fig. 8 veranschaulich die Reservierungstabelle RVT, die im Datenspeicher 1f der Fig. 3 eingesetzt ist;

Fig. 9 stellt das Blockschaltbild der Struktur des Mobilroboters 2 dar;

Fig. 10 veranschaulicht die Struktur der Routentabelle ROT, die im Datenspeicher 2c des Mobilroboters eingesetzt ist;

Fig. 11 zeigt ein Beispiel für die Fahrtenreservierung;

Fig. 12, 13 und 16 veranschaulichen weitere Fahrrouten;

Fig. 14 veranschaulicht die Struktur anderer Routentabellen;

Fig. 15 veranschaulicht die Struktur der Fahrtentabelle im Falle, daß eine alternative Route genommen wird;

Fig. 17 stellt das Blockschaltbild der Struktur eines Mobilroboters 102 gemäß einer zweiten Ausführungsform dar;

Fig. 18 stellt einen Entwurf der Struktur der Knotennummerntabelle dar, die in der Plan-Schaltungseinheit 105 des Mobil roboters 102 gespeichert ist;

Fig. 19 stellt einen Entwurf der Struktur der Netzinformationstabelle dar, die in der genannten Plan-Schaltungseinheit 105 gespeichert ist;

Fig. 20 stellt einen Entwurf der Struktur der Szenentabelle dar, die in der genannten Plan-Schaltungseinheit 105 gespeichert ist;

Fig. 21 stellt eine Erläuterungszeichnung zur Erklärung der seitenversetzten Fortbewegung des Mobilroboters 102 dar;

Fig. 22 stellt einen Fahrweg zur Erläuterung der Fahrweise des Mobilroboters 102 dar;

Fig. 23 ist eine Draufsicht auf einen Mobilroboter 202 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 24 stellt das Blockschalbild der elektrischen Struktur des Mobilroboters 202 dieser Ausführungsform der Erfindung dar; und

Fig. 25 veranschaulicht ein Beispiel zur Erläuterung des bei der dritten Ausführungsform der Erfindung einzuschlagenden Fahrweges.

Nachstehend sollen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben werden.

AUSFÜHRUNGSFORM 1

Fig. 1 stellt das Blockschaltbild der Gesamtstruktur eines Mobilroboters dar, bei welchem das Fahrsteuerverfahren gemäß der Erfindung verwirklicht ist. In Fig. 1 ist 1 die Steuerstation und 2-1 bis 2-10 bezeichnen Mobilroboter. Die Steuerstation 1 steht über Funk jeweils mit den Mobil robotern 2-1 bis 2-10 in Verbindung. Die Mobilroboter 2 sind so konstruiert, daß sie sich entlang eines auf der Bodenfläche befestigten Magnetbandes eines vorherbestimmten Fahrtweges bewegen, auf welchem in passenden Entfernungen Knoten angebracht sind. Im vorliegenden Falle handelt es sich bei den Knoten um Punkte, bei denen sich der Bewegungsstatus der Mobilroboter ändert; oder es handelt sich um Punkte, bei denen der Bewegungsstatus zu befolgen ist, wie beispielsweise der Startpunkt, der Haltepunkt, der Abzweigungspunkt oder der Operationspunkt, welche auf dem Fahrweg eingerichtet sind.

Fig. 2 zeigt das Beispiel eines Fahrweges, bei dem die Bezugszeichen N1, N2, die Knoten kennzeichnen. Für jeden Knoten ist am Boden eine Knotenmarke befestigt, während der Mobilroboter 2 mit einem Detektor zur Erfassung der Bodenmarken ausgestattet ist. Knoten werden nach folgenden drei Typen klassifiziert:

1. Plan-Annäherungsknoten: Es handelt sich um einen Knoten, der den Startpunkt im Falle designiert, daß sich der Mobilroboter 2 erneut dem Fahrweg nähert. Die Knoten N1, N5, N10 und N14 gehören diesem Knotentyp an.
2. Operationsknoten: Es handelt sich um Knoten, die in den Operationspunkten S1, S2 und S3 vorgesehen sind. Die Knoten N4, N11 und N13 der Fig. 2 gehören diesem Typ an. Wenn der Mobilroboter eine Arbeit ausführt, hält er an einem Operationsknoten an, fährt dann zum Operationspunkt S1 (oder S2 oder S3), hält an und beginnt seine Arbeit.
3. Transitknoten: Es handelt sich um Knoten, über die der Mobilroboter hinwegfährt. Alle anderen als die oben erwähnten Knoten gehören diesem Knotentyp an.

Zusätzlich können die Knoten nach ihrer Funktion klassifiziert werden, nämlich in drehfähige Knoten, nichtdrehfähige Knoten, Knoten, die zum automatischen Beladen befähigt sind und Knoten, die nicht zum automatischen Laden befähigt sind.

Der Ausdruck "drehfähiger Knoten" bezeichnet einen Knoten, der die Funktion des Herumdrehens des Mobilroboters 2 ausübt, um dessen Richtung zu ändern. Der Ausdruck "Knoten, der zum automatischen Beladen befähigt ist" bedeutet einen Knoten, der den Mobilroboter 2 automatisch belädt. Es kommt auch vor, daß ein Knoten eine Drehfunktion, eine Funktion zum automatischen Beladen oder sowohl eine Drehfunktion, als auch eine Funktion zum automatischen Beladen besitzt.

Fig. 3 stellt das Blockschaltbild der Struktur der Steuerstation 1 dar. Darin bezeichnet:
1a - die CPU (Zentraleinheit);
1b - den Programmspeicher, in welchem das in der CPU 1a benutzte Programm gespeichert ist;
1c - die Kollisionstabelle, die die Kollision zwischen Mobilrobotern 2 und 2 verhindert;
1d - den Planspeicher zur Aufnahme der Planinformation;
1e - die Fortbewegungsstatustabelle, die zur Unterstützung des Fortbewegungsstatus jedes Mobilroboters benutzt wird; und
1f - den Datenspeicher zur Abspeicherung von Daten (1c bis 1f werden später erläutert).

Das Bezugszeichen 1g bezeichnet das letzte Steuerelement i, während das Bezugszeichen 1h die Kommunikationseinrichtung bezeichnet, welche die von der CPU 1a über einen Träger von 200 bis 300 MHz ausgegebenen Daten überträgt sowie die von den Mobilrobotern 2-1 bis 2-10 über einen Träger gelieferten Daten empfängt.

Nachfolgend werden die Umwandlungstabelle 1c, der Planspeicher 1d, die Fahrstatustabelle 1e und der Datenspeicher 1f beschrieben.

(I) Die Kollisionstabelle 1c

Die in Fig. 4a dargestellten Kollisionstabelle 1c besteht aus einer Vielzahl von Kollisionsdatenblöcken. Im vorliegenden Falle ist jeder Kollisionsdatenblock entsprechend den Anforderungen zweier benachbarter, durch den Fahrweg verbundener Knoten gestaltet. Beispielsweise ist der Kollisionsdatenblock im Falle des in Fig. 2 dargestellten Fahrweges jeweils im Hinblick auf die Knotenpaare (N1, N2), (N1, N3), (N3, N4), (N4, N5), (N5, N6), (N6, N7), etc. aufgebaut.

Als nächstes wird der Kollisionsdatenblock näher erläutert. Beispielsweise gibt es Knoten, an denen eine Kollision vorkommen kann, wie etwa, wenn sich der Mobilroboter 2 vom Knoten N2 zum Knoten N3 bewegt (oder umgekehrt) und sich irgendeiner der anderen Mobilroboter auf diesem Knoten befindet. Die Nummer solcher Knoten ist in dem zum Knotenpaar (N2, N3) gehörigen Kollisionsdatenblock eingeschrieben. Das heißt, daß die nachfolgend aufgeführten Daten jeweils in den Datenblock geschrieben sind, wie in Fig. 4(b) dargestellt ist:

(I) Die Startpunkt-Kollisionsknotennummern und denen Anzahl

In Fig. 5 bezeichnet Na den Startpunktknoten und Nb den Endpunktknoten. Die Bezeichnung "Startpunkt" und "Endpunkt" sind so gewählt, daß einer der benachbarten Knoten willkürlich als "Startpunkt" und der andere als "Endpunkt" bezeichnet wird. Die Startpunktkollisionsknoten sind jene Knoten, in denen der Mobilroboter 2 kollidieren kann, wenn er am Startpunktknoten Na ankommt (sofern sich dort bereits ein anderer Mobilroboter befindet). Es sind konkret die Knoten, die sich innerhalb der Ausschlußzone Es, die durch eine gestrichelte Linie markiert ist, sowie innerhalb deren Umgebungsbereich befinden. Im vorliegenden Falle beträgt die Größe der Ausschlußzone Es, wie als Beispiel in Fig. 6 gezeigt ist, (W + 2) × (L + 2), was zuvor festgesetzt wird. Es bedeutet:

W: Breite des Mobilroboters
L: Länge des Mobilroboters = 150 mm.

Bei dem in der gleichen Figur dargestellten Knoten Nk handelt es sich natürlich um den Startpunktkollisionsknoten, da er sich innerhalb des Ausschlußbereiches Es befindet. Es wird jedoch auch der Knoten N1, der sich außerhalb des Ausschlußbereiches Es befindet, als ein Startpunktkollisionsknoten bestimmt, weil ein Teil desselben in den Ausschlußbereich Es einbezogen ist, wenn sich der Mobilroboter 2 in der durch die gestrichelte Linie angedeuteten Position befindet. Der Startpunktknoten Na selbst ist auch ein Startpunktkollisionsknotenpunkt. Infolgedessen werden bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel die Knotennummern von Na, Nk, Nl sowie die Anzahl der Knoten, also 3, jeweils in den Kollisionsdatenblock eingeschrieben.

(2) Die Endpunkt-Kollisionsknotennummern und deren Anzahl

Bei den Endpunktkollisionsknoten handelt es sich um Knoten, an denen der Mobilroboter 2 kollidieren kann, wenn er am Endpunktknoten Nb der Fig. 5 ankommt (sofern sich dort bereits ein anderer Mobilroboter befindet). Es sind konkret die Knoten, die sich innerhalb der durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnete Ausschlußzone Ek und innerhalb eines gewissen Umgebungsbereiches befinden. Die Bedeutung des Ausdruckes "gewisser Bereich" entspricht der früher beschriebenen.

(3) Interknoten-Kollisionsknoten und deren Anzahl

Interknoten-Kollisionsknoten sind Knoten, an denen ein Mobilroboter kollidieren kann, wenn er sich vom Startpunktknoten Na zum Endpunktknoten Nb bewegt (falls sich dort nicht schon ein anderer Mobilroboter befindet). Konkret handelt es sich um Knoten, die innerhalb der Ausschlußzone Ek und innerhalb eines gewissen Umgebungsbereiches liegen, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist.

(4) Rückfahrt-Kollisionsknoten und deren Anzahl

Rückfahrt-Kollisionsknoten sind Knoten, an denen der Mobil roboter (der vom Endpunkt zum Anfangspunkt zurückfährt) kollidieren kann, wenn er durch Bremsen zum Zeitpunkt des Erfassens des Startpunktknotens Na gestoppt wird (falls sich ein anderer Mobilroboter dort befindet), wobei die Rückfahrt-Kollisionsknoten innerhalb des Ausschlußbereiches Ee und innerhalb eines gewissen Umgebungsbereiches liegen, wie aus der Figur hervorgeht.

(5) Vorwärtsfahrt-Kollisionsknoten und deren Anzahl

Vorwärtsfahrt-Kollisionsknoten sind Knoten, an denen der Mobilroboter (der vom Startpunkt zum Endpunkt fährt) kollidieren kann, wenn er durch Bremsen zum Zeitpunkt des Erfassens des Endpunktknotens Nb gestoppt wird (falls sich dort bereits ein anderer Mobilroboter befindet), wobei die Vorwärtsfahrt-Kollisionsknoten sich innerhalb der Ausschlußzone Eq und innerhalb eines gewissen Umgebungsbereiches befinden, wie in der Figur dargestellt ist.

(6) Startpunkt-Operationskollisionsknoten und deren Anzahl

Startpunkt-Operationskollisionsknoten sind Knoten, an denen der Mobilroboter 2 kollidieren kann, wenn er am Operationspunkt Sa der Fig. 5 ankommt (falls sich dort bereits ein anderer Mobilroboter befindet). Konkret sind dies Knoten innerhalb der durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Ausschlußzone Eg und innerhalb eines gewissen Umgebungsbereiches.

(7) Endpunkt-Operationskollisionsknoten und deren Anzahl

Endpunkt-Operationskollisionsknoten sind Knoten, an denen der Mobilroboter 2 kollidieren kann, wenn er am Operationspunkt Sb ankommt (falls sich dort bereits ein anderer Mobilroboter befindet). Konkret sind dies Knoten, die sich innerhalb der durch eine gestrichelte Linie gekennzeichneten Ausschlußzone Ei und innerhalb der Umgebungszone befinden.

Alle oben angesprochenen Daten von (1) bis (7) werden nicht immer im Kollisionsdatenblock gespeichert. Wenn es beispielsweise keinen Operationspunkt, weder am Startpunkt, noch am Endpunkt, gibt, wird der Kollisionsknoten des Operationspunktes natürlich nicht gespeichert.

(II) PLANSPEICHER (1d)

Im Plan- bzw. Kartenspeicher 1d werden die X-Y-Koordinaten jedes Knotens N1, N2, etc. der Fig. 2; weiter Daten über den Typ des Knotens (Drehfunktion, Funktion der automatischen Beladung, etc.); andere Kodenummern, die mit dem betreffenden Knoten verbunden sind; und die Abstände zu anderen Knoten gespeichert, welche mit dem betreffenden Knoten verbunden sind.

(III) FAHRSTATUSTABELLE (1e)

Die Fahrstatustabelle 1e besteht aus einer Vielzahl von Fahrstatusdatenblöcken B0, B1, etc. Im vorliegenden Falle ist jeder Fahrstatusdatenblock B0, B1, etc. entsprechend zweier benachbarter Knoten zusammengestellt, die durch einen Fahrweg miteinander verbunden sind. Im Falle des in Fig. 2 dargestellten Fahrwegnetzes sind Fahrwegstatusdatenblöcke B0, B1, etc. für die Paare (N1, N2), (N2, N3), (N3, N4), (N4, N5), und (N2, N6) gebildet. Fig. 7a zeigt die Struktur jedes Fahrstatusdatenblockes B0, B2, etc. Jeder Fahrstatusdatenblock B0, B2, etc. besteht aus einem Startpunkt-Knotennummernfeld 11e, einem Endpunkt-Knotennummernfeld 12e, einem Fahrrichtungsbefehlsfeld 13e, einem Fahrmusterfeld 14e und einem Maximalgeschwindigkeitsfeld 15e.

Folgende Daten sind in die Felder (11e bis 15e) der Fahrstatusdatenblöcke B0, B2, etc. eingeschrieben:

(A) STARTPUNKT-KNOTENNUMMERNFELD 11e und ENDPUNKT-KNOTENNUMMERNFELD 12e

Die Startpunkt-Knotennummern werden in das Startpunkt-Knotennummernfeld 11e geschrieben, während die Endpunkt-Knotennummern in das Endpunkt-Knotennummernfeld 12b eingeschrieben werden. Beispielsweise ist im Falle des dem Knotenpaar (N4, N5) der Fig. 2 entsprechenden Fahrstatusdatenblockes der Knoten N4 der Startpunktknoten, während der Knoten N5 der Endpunktknoten ist.

Dementsprechend ist im zugehörigen Fahrstatusdatenblock jeweils die Nummer N4 in das Startpunkt-Knotennummernfeld 11e und die Nummer N5 in das Endpunkt-Knotennummernfeld 12e eingetragen. Die Bezeichnungen "Startpunkt" und "Endpunkt" sind so bestimmt, daß einer der beiden benachbarten Knoten willkürlich als "Startpunkt" und der andere als "Endpunkt" bezeichnet wird.

(B) FAHRRICHTUNGSBEFEHLSFELD 13e

Das Fahrrichtungsbefehlsfeld 13e ist das Feld zur Bestimmung der Fahrrichtung zwischen zwei benachbarten Knoten (Einwegrichtung oder beide Richtungen). Im vorliegenden Falle bedeutet eine in das Fahrrichtungsbefehlsfeld 13 eingeschriebene "0", daß kein Einbahn-Befehl besteht; "1" bedeutet, daß ein Einbahn-Befehl vom Startpunktknoten zum Endpunktknoten besteht; und "2" bedeutet, daß ein Einbahn-Befehl vom Endpunktknoten zum Startpunktknoten besteht.

(C) FAHRZIFFERBEFEHLSFELD 14e

Das Fahrzifferbefehlsfeld 14e ist das Feld für den Richtungszifferbefehl (vorwärts, rückwärts oder seitwärts), dem der Mobilroboter 2 folgen soll wenn er sich zwischen zwei benachbarten Knoten bewegt. Im vorliegenden Beispiel bedeutet eine in das Fahrzifferbefehlsfeld 14e eingeschriebene "0" einen Befehl für die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, während eine dort eingeschriebene "1" einen Befehl für die Seitenverschiebung bedeutet

(D) GESCHWINDIGKEITSBESCHRÄNKUNGSFELD 15e

Die Maximalgeschwindigkeit für die Fahrt zwischen den Knoten wird in das Maximalgeschwindigkeitsfeld 15e eingetragen.

(IV) DATENSPEICHER 1f

Der genannte Datenspeicher 1f wird im voraus mit der in Fig. 8 dargestellten Reservierungstabelle RVD versehen. Die Reservierungstabelle RVD besitzt Speicherschlitze RV1 bis RV14 (1 Byte jeweils), entsprechend dem betreffenden Knoten N1 bis N14.

Als nächstes wird der Mobilroboter 2 beschrieben. Fig. 9 stellt das Blockschaltbild der Struktur des Mobil roboters 2 dar. In Fig. 9 bezeichnen die Bezugszeichen:
2a die CPU;
2b den Programmspeicher, in welchem das in der CPU 2a zu benutzende Programm gespeichert ist;
2c den Datenspeicher zum Abspeichern der Daten;
2d das Schlußsteuerelement;
2e die Kommunikationseinrichtung;
2f den Planspeicher, in welchem Daten mit dem gleichen Inhalt wie dem des Planspeichers 1d in der Steuerstation 1 gespeichert sind; und
2g die Fahrstatustabelle, in der gleiche Daten wie die der Fahrstatustabelle 1e in der Steuerstation 1 gespeichert sind.

Die im Planspeicher 2f zu speichernden Daten sowie die Fahrstatustabelle 2g werden jeweils in der Steuerstation 1 erstellt und in Form einer IC-Karte als Träger in jeden Mobilroboter 2 eingegeben. Das Bezugszeichen 2h kennzeichnet die Fahrsteuereinrichtung, die auf die von der CPU 2a gelieferten Fahrdaten anspricht (Ortsbestimmungsdaten, Fahrstatusdaten, Fahrgeschwindigkeitsdaten, etc.). Sie steuert den Antriebsmotor, während sie das Magnetband und die Knotenmarke am Boden durch den Magnetsensor erfaßt, und veranlaßt den Mobilroboter 2, sich zum Zielknoten zu bewegen. Sie erfaßt den Abstand des letzten Knotens, den der Mobilroboter passiert hat, zur aktuellen Position, wobei sie fortwährend auf der Basis des Ausgangssignals des mit der Radwelle verbundenen Kodierers sowie der zur CPU 2a übermittelten Abstandsdaten arbeitet (im folgenden als Positionsdaten DD bezeichnet). Das Bezugszeichen 2d kennzeichnet die Armsteuermittel, welche die von der CPU 2a gelieferte Operationsprogrammnummer empfangen, dann bei Ankunft des Mobilroboters am Operationsknoten das Operationsprogramm der genannten Nummer vom inneren Speicher ablesen, und den Roboterarm (in der Figur nicht dargestellt) durch das gelesene Programm veranlassen, die verschiedenen Operationen durchzuführen.

OPERATIONSBEISPIEL 1

Als nächstes wird die Funktionsweise des oben beschriebenen Mobilrobotersystems unter Bezugnahme auf das Beispiel des in Fig. 2 dargestellten Fahrweges erläutert. Als erstes wird, um den Mobilroboter 2 der Kontrolle der Steuerstation 1 zu unterstellen, der Mobilroboter 2 von Hand an einen beliebigen der nachstehenden Planannäherungsknoten N1, N5, N10 oder N14 herangeführt. Dann wird die Knotennummer eingegeben und über das Schlußsteuerelement 2d des Mobilroboters 2 auf automatischen Betriebsmodus umgeschaltet. Wenn die Knotennummer eingegeben ist, liefert die CPU 2a die Knotennummer und die Nummer des Roboters über die Kommunikationseinrichtung 2e an die Steuerstation 1. Die Steuerstation 1 empfängt die Roboternummer und die Knotennummer und schreibt sie in den Datenspeicher 1e ein. Nach diesen Schritten erfaßt die Steuerstation 1 die nächste herankommende Roboternummer sowie deren Position.

Wenn irgendeine Operation beispielsweise am Operationspunkt S1 auszuführen ist, sendet die Steuerstation 1 den für den Operationspunkt S1 kennzeichnenden Operationspunktkode sowie die Operationspunktprogrammnummer an denjenigen Mobilroboter, der dem Operationspunkt am nächsten steht. Es sei angenommen, daß der Mobilroboter 2-1 am Knoten N1 angehalten wird und die Steuerstation 1 den Operationspunktkode und die Programmnummer an den Mobilroboter 2-1 sendet, während die CPU 2a des Mobilroboters 2-1 den empfangenen Operationspunktkode und die Fahrroute des Operationspunktes S1 speichert. Die Routensuche erfolgt mit Hilfe der bekannten Vertikalsuchmethode. Wenn die Route N1→N2→N3→N4 mit Hilfe dieser Methode ermittelt wird, erzeugt die CPU 2a die in Fig. 10 dargestellte Routentabelle ROT im Datenspeicher 2c und übermittelt die erstellte Routentabelle ROT an die Steuerstation 1.

In der Routentabelle ROT sind, wie aus der genannten Figur hervorgeht, folgende Daten eingeschrieben: die Kodenummern, die der Mobilroboter passieren muß, um zum Zieloperationsknoten zu gelangen; der Operationskode, der angibt, daß die nachfolgenden Daten eine Operation anzeigen; die Operationskodenummer; die Operationsprogrammnummer; der Schlußzifferkode, der anzeigt, daß die nachfolgenden Daten die Schlußziffer des Mobilroboters anzeigen; und der Kode, welcher das Ende der Routentabelle ROT anzeigt.

Die Steuerstation 1 schreibt diese Routentabelle ROT in den inneren Datenspeicher 1f ein und übermittelt nacheinander die gleiche Tabelle ROT an die anderen Mobilroboter 2-2 bis 2-10. Die anderen Mobilroboter 2-2 bis 2-10 schreiben die gleiche Tabelle ROT jeweils in den inneren Datenspeicher 2c ein. Dann akkumuliert die CPU 2a die gesuchte Fahrweglänge der Route vom Startpunktknoten N1 bis zum Zielpunktknoten N4 und erfaßt den ersten Knoten, der die vorherbestimmte reguläre Entfernung X überschreitet (vgl. Fig. 2). Es sei nun angenommen, daß der oben erwähnte Knoten der Knoten 3 war. Als nächstes sendet die CPU 2a jeweils die Knotennummern N1, N2 und N3 sowie den Routenreservierungsanfragekode an die Steuerstation 1. Die CPU 1a der Steuerstation 1 empfängt die genannten Knotennummern sowie den Routenreservierungsanfragekode, liest den Startpunktkollisionsknoten, den Endpunktkollisionsknoten, den Interknoten-Kollisionsknoten sowie den Vorwärtsfahrtkollisionsknoten (diese Knoten wurden voranstehend bereits erläutert) aus dem Kollisionsdatenblock entsprechend dem Knotenpaar (N1, N2) der Kollisionstabelle 1c aus und prüft dann, ob diese Knoten bereits in der Reservierungstabelle RV reserviert worden sind oder nicht. Ist das nicht der Fall, mit anderen Worten, falls die diesen Knoten entsprechenden Speicherschlitze RV1 bis RV14 der Reservierungstabelle RVT auf "0" stehen, schreibt die CPU jeweils die Mobilroboternummer "1" in die Speicherschlitze ein. Durch dieses Verfahren ist die Route N1→N2 reserviert.

Als nächstes liest die CPU 1a der Steuerstation 1 den Startpunktkollisionsknoten, den Endpunktkollisionsknoten, den Interknoten-Kollisionsknoten und den Vorwärtsfahrtkollisionsknoten aus dem Kollisionsdatenblock entsprechend dem Knotenpaar (N2, N3) der Kollisionstabelle 1c in der gleichen Weise wie oben beschrieben aus und prüft, ob diese Knoten bereits reserviert sind oder nicht. Ist das nicht der Fall, sendet die CPU 1a die Knotennummern N1 bis N3 sowie den Reservierungsabschlußkode an den mobilen Roboter 2-1. Der auf diese Kodenummern und auch den Reservierungsabschlußkode ansprechende Mobilroboter 2-1 beginnt seine Fahrt zunächst zum Knoten N2.

Der Mobilroboter 2-1 sendet während seiner Fahrt die nachfolgend aufgeführten Daten nacheinander an die Steuerstation 1:

- Zustandsdaten:
Es handelt sich um Daten, die den aktuellen Zustand des Mobil roboters zum Ausdruck bringen (in Fahrt begriffen, in Wartestellung, bei der Ausführung einer Operation, anormaler Zustand, etc.).
- Gegenwärtige Positionsdaten:
Es handelt sich um Daten, die die aktuelle Position des Mobil roboters anzeigen.
- Die Steuerstation 1 sendet die Zustandsdaten und die aktuellen Positionsdaten DD des Mobilroboters 2-1 sowie die nachfolgend aufgeführten Daten an die übrigen Mobilroboter 2-2 bis 2-10.
- Reservierungsknotendaten:
Es handelt sich um Daten, die den Knoten bezeichnen, der aktuell vom Mobilroboter 2-1 reserviert ist.

Die Mobilroboter 2-2 bis 2-10 schreiben die empfangenen Daten in den internen Datenspeicher 2c ein.

Die Steuerstation 1 überprüft fortlaufend die vom Mobilroboter 2-1 gesendeten aktuellen Positionsdaten D-D und löscht die Reservierung der Route N1→N2 zu dem Zeitpunkt, in welchem der Mobilroboter 2-1 den Knoten N2 passiert. Die Station ändert mit anderen Worten die in der Reservierungstabelle RVT für die Reservierung der Route N1→N2 eingeschriebene Roboternummer "1" in "0" um.

Andererseits erfaßt der Mobilroboter 2-1 von der aktuellen Position her stets den ersten, jenseits der Entfernung X zum Zielknoten liegenden Knoten, und zwar entsprechend den in den aktuellen Positionsdaten DD und dem Planspeicher 2f enthaltenen Knotenabständen, und übermittelt jeweils die Knotennummern N3 und N4 sowie den Routenreservierungskode an die Steuerstation 1. Die auf diese Knotennummern und auf den Routenreservierungsanfragekode ansprechende Steuerstation reserviert den Knoten entsprechend den im Kollisionsdatenblock für das Knotenpaar (N3, N4) der Kollisionstabelle 1c enthaltenen Daten. Wenn die Knotenreservierung beendet ist, übermittelt die Steuerstation 1 die Knotennummern N3 und N4 sowie den Reservierungsabschlußkode an den Mobilroboter 2-1. Der auf diese Knotennummern und auf den Reservierungsabschlußkode ansprechende Mobilroboter 2-1 fährt zum Knoten N4. Wenn der Mobilroboter 2-1 den Knoten N3 passiert, wird die Reservierung der Route N2→N3 in der Steuerstation in der gleichen Weise gelöscht wie oben beschrieben. Wenn der Mobilroboter 2-1 am Knoten N4 ankommt, verschiebt er sich transversal zum Operationspunkt S1. Mit Eintreffen des Mobilroboters 2-1 am Operationspunkt S2 wird die Reservierung der Route N3→N4 gelöscht, vorausgesetzt, daß der Endpunktoperationskollisionsknoten in diesem Falle nicht gelöscht ist.

Bei dem oben beschriebenen Prozeß sei beispielsweise angenommen, daß die Reservierung bis zum Knoten N3 erfolgen konnte, aber nicht die Reservierung der Route N3-N4. Dies könnte in dem Fall auftreten, daß beispielsweise der über die Knoten N5→N4→N8 fahrende Mobilroboter 2-K bereits die gleiche Route reserviert hatte. In diesem Falle hält der Mobilroboter 2-1 beim Überfahren des Knotens N3 an und wartet dort, unter gleichzeitig wiederholtem Aussenden des Routenreservierungsanfragekodes an die Steuerstation 1. Wenn der Mobilroboter 2-K die Route N4→N8 durchfährt, löscht die Steuerstation 1 die Reservierung der Route N4→N8, und reserviert die Route N3→N4, welche vom Mobil roboter 2-1 verlangt wurde, so daß der Mobilroboter 2-1 weiterfahren kann.

Im Falle, daß nur die Reservierung der Route N1 in der Reservierungsanfrage für die Route N1→N2→N3 durchführbar ist, nicht aber die Reservierung der Route N2→N3, meldet die Steuerstation 1 den Reservierungsabschluß für die Route N1→N2 an den Mobil roboter 2-1. Dann beginnt der Mobilroboter 2-1 seine Fahrt auf der Route N1→N2 und sendet während der Fahrt eine Reservierungsanforderung für die auf den Knoten N3 folgenden Knoten.

Wie bisher erläutert, ist das vorliegende Mobilrobotersystem mit einer Reservierungstabelle RVT in der Steuerstation 1 ausgestattet, wobei jeder Mobil roboter 2 seine Fahrt nach der Durchführung der Reservierung in der Reservierungstabelle RVT beginnt. Wenn sich daher ein anderer Mobilroboter auf der erwarteten Fahrroute befindet, oder wenn sich ein anderer Mobil roboter der erwarteten Fahrroute nähert, kann die Routenreservierung nicht durchgeführt werden, sodaß keine Kollisionsmöglichkeit mit anderen Mobilrobotern 2 besteht.

OPERATIONSBEISPIEL 2

Fig. 11 zeigt ein weiteres Beispiel für die oben erwähnte Reservierungslage, wobei N5 den Zieloperationsknoten bezeichnet, während der durch einen doppelten Kreis bezeichneten Knoten den in der entferntesten Position stehenden reservierten Knoten bezeichnet. Wenn der Mobilroboter 2 in der Position (a) ankommt, wird die Reservierung für die Knoten N1 bis N3 durchgeführt. Kommt der Mobilroboter in der Position (b) an, erfolgt die Reservierung bis zum Knoten N4. Wenn der Mobil roboter in der Position (c) ankommt, wird die Reservierung bis zum Knoten N5 durchgeführt, während die Reserverierung für Positionen hinter N5 selbst dann nicht erfolgen kann, wenn der Mobilroboter 2 in die Position (d) oder (e) eingefahren ist.

Wie oben erläutert, bewegt sich bei diesem Mobilrobotersystem jeder Mobilroboter auf Grund der Reservierung von Knoten, die innerhalb des Bereiches der aktuellen Position bis zum regulären Abstand X und bis zum ersten Knoten jenseits des Abstandes X. liegen. Je kürzer dabei der Abstand X ist, umso weniger wird die Fahrt durch andere Mobilroboter gestört. Wenn aber der Abstand X zu klein ist, ist eine störungsfreie Fahrt nicht möglich. Es ist daher erforderlich, den kürzesten Abstand X so zu wählen, daß eine ungestörte Fahrt möglich ist.

Die Zeit, die zwischen dem Zeitpunkt der Aussendung der Reservierungsanfrage durch den Mobilroboter 2 an die Steuerstation 1 und dem Empfang des Resultates der Reservierung vergeht, beträgt, unter Berücksichtigung der Übermittlungs- und Bearbeitungsdauer, etwa 5 Sekunden. Der Mobilroboter bewegt sich in 5 Sekunden bei einer Geschwindigkeit von 1,5 km/h etwa 2100 mm weit. Es erscheint daher angemessen, den oben genannten Abstand X auf 3000 mm festzusetzen. In diesem Falle greift der reservierbare Bereich in Vorrückrichtung tatsächlich um etwa 3500 mm über die aktuelle Position hinaus.

Da die o. g. Reservierung in Knoteneinheiten erfolgt, vergrößert sich der Reservierungsbereich, wenn der Abstand zwischen den Knoten groß ist. In diesem Falle kann der Abstand zwischen den Knoten durch Einsetzen von Knotenattrappen so angepaßt werden, daß er den vorgegebenen Wert nicht überschreitet.

OPERATIONSBEISPIEL 3

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Beurteilungsdaten zum Planannäherungsknoten zusätzlich zu den oben erwähnten XY-Koordinaten jedes Knotens im Planspeicher 1d gespeichert werden. Bei den Beurteilungsdaten für den Planannäherungsknoten handelt es sich um Daten, die anzeigen, ob der Knoten ein Planannäherungsknoten ist oder nicht. Im vorliegenden Beispiel wird, wenn ein bestimmter Knoten ein Planannäherungsknoten ist, der Inhalt der Beurteilungsdaten des Planannäherungsknotens, der dem betreffenden Knoten entspricht, auf "1" gesetzt, während dann, wenn ein gewisser Knoten kein Planannäherungsknoten ist, der Inhalt der Beurteilungsdaten des Kartenannäherungsknotens, der dem betreffenden Knoten entspricht, auf "0" gesetzt wird. Ein fahrender Mobilroboter kann sich dem Knoten nicht nähern, für den der Inhalt der Beurteilungsdaten des Planannäherungsknotens auf "1" gesetzt ist.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf den in Fig. 12 dargestellten Fahrweg ein Operationsbeispiel des Mobilrobotersystems für den Fall beschrieben, daß die Beurteilungsdaten des Planannäherungsknotens auf "1" gesetzt sind, wie oben erklärt wurde. Es sei angenommen, daß der Knoten N7 im Fahrweg der gleichen Fig. 12 als Planannäherungsknoten gesetzt wurde. In diesem Falle sendet die Steuerstation 1, wenn eine beispielsweise am Operationspunkt S4 auszuführende Operation auftritt, den auf den Operationsknoten S4 abgestimmten Operationspunktkode sowie die Operationsprogrammnummer an einem beim Operationspunkt S1 befindlichen Mobilroboter 2-K, der dem Operationspunkt S4 am nächsten ist. Die CPU 2a des Mobilroboters 2K speichert den empfangenen Operationspunktkode und die Programmnummer und ermittelt dann mit Hilfe der oben erwähnten Vertikalsuchmethode, oder dergleichen, die Fahrroute bis zum Operationspunkt S2.

Im vorliegenden Falle ist die kürzeste Route vom Operationspunkt S1 zum Operationspunkt S2 die Strecke N4→N7→N15. Da jedoch der Knoten N7 bereits als Planannäherungsknoten gesetzt ist (weil der Inhalt der Beurteilungsdaten des Planannäherungsknotens N7 im Kartenspeicher 2f auf "1" gesetzt ist), wird er als Ziel der Routenermittlung ausgeschlossen. Infolgedessen wird die kürzeste Strecke N4→N6→N8→N13→N14→N15 unter Ausschluß des Knotens N7 untersucht. Die Erläuterung der mit dem Durchfahren dieser Route verbundenen Operationsprozedur wird hier weggelassen, da sie die gleiche ist, wie die Erklärung zum Operationsbeispiel 1 und zum Operationsbeispiel 2.

Falls der Knoten N7 nicht als Planannäherungsknoten gesetzt wurde, wird aus dem Knoten N7 einfach ein Transitknoten (in diesem Falle wird der Inhalt der Beurteilungsdaten des Planannäherungsknotens im Planspeicher 2f auf "0" gesetzt). Infolgedessen fährt der Mobilroboter 2-K vom Operationspunkt S1 zum Operationspunkt S4 und die Route N4→N7→N15 wird mit Hilfe der Vertikalsuchmethode, oder dergleichen, untersucht.

Beim Mobilrobotersystem des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wird der Planannäherungsknoten von den Suchzielen ausgeschlossen, so daß der Mobilroboter 2 auf seinem Fahrweg diesen Knoten nicht passiert und dementsprechend eine Kollision mit anderen, zu diesem Annäherungsknoten dirigierten Mobilrobotern nicht eintreten kann.

Der Planannäherungsknoten kann leicht durch passendes Wiedereinschreiben des Inhalts der Beurteilungsdaten des Planannäherungsknotens in den Planspeicher 2f entsprechend den Operationsbedingungen gesetzt oder gelöscht werden.

OPERATIONSBEISPIEL 4

Dieses Beispiel des Mobilrobotersystems betrifft den Fall, daß sich ein weiterer Mobilroboter 2 auf dem Fahrweg eines Mobilroboters 2 befindet, und zwar, weil er etwa wartet, eine Operation ausführt oder weil eine Störung vorliegt, und er somit die Fahrt des genannten Mobil roboters 2 behindert.

Bei dem in Fig. 13 dargestellten Fahrweg sendet die Steuerstation 1, wenn die auszuführende Operation beispielsweise am Operationsknoten N5 erfolgt, den Operationspunktknotenkode, der auf die Operationsprogrammnummer verweist, an denjenigen Mobilroboter 2, der dem genannten Operationsknoten am nächsten ist. Es sei angenommen, daß der Mobilroboter 2-1 am Knoten N1 hält und die Steuerstation 1 den Operationsknotenkode sowie die Programmnummer an den Mobilroboter 2-1 sendet. Die CPU 2a des Mobilroboters 2-1 speichert den empfangenen Operationsknotenkode und die Programmnummer im Datenspeicher 2c und ermittelt dann die Fahrroute bis zum Operationsknoten N5. Die Ermittlung der Route erfolgt mit der bereits gekannten Vertikalsuchmethode, oder dergleichen. Wenn mit Hilfe dieser Routensuchmethode die Route N1→N2→N3→N4→N5 überprüft ist, zeigt die CPU 2a die in Fig. 14 dargestellte Routentabelle ROT im Datenspeicher 2c und übermittelt die erstellte Routentabelle ROT an die Steuerstation 1.

In der Routentabelle ROT sind, wie aus Fig. 14 hervorgeht, folgende Daten eingetragen: "1", wobei es sich um die Nummer des Startpunktknotens N1 handelt; "2", "3" und "4", wobei es sich um die Nummern der Knoten N2, N3 und N4 handelt, die der Mobilroboter hintereinander passieren muß, wenn er sich zum Zieloperationsknoten N5 bewegt; "65000", wobei es sich um den Operationskode handelt, der anzeigt, daß die nachfolgenden Daten die Operation betreffen; "5", wobei es sich um die Nummer des Operationsknotens N5 handelt; "12", wobei es sich um die Operationsprogrammnummer handelt; "65001", wobei es sich um den Endzifferkode handelt der anzeigt, daß die nachfolgenden Daten die letzte Ziffer des Mobilroboters anzeigen; "5", wobei es sich um die Nummer des Knotens N5 handelt, auf dem der Mobilroboter anhält; "6", wobei es sich um die Nummer des Vorwärtsknotens N6 handelt; "4", wobei es sich um die Nummer des Rückwärtsknotens N4 handelt; und "0", wobei es sich um den Endkode handelt, der das Ende der Routentabelle ROT anzeigt.

Die sich anschließenden Vorgänge sind hier weggelassen, weil sie die gleichen wie die beim Operationsbeispiel 1 und beim Operationsbeispiel 2 beschriebenen sind.

Nachfolgend wird das anzuwendende Verfahren beschrieben, wenn der Mobilroboter 2-1 aus irgendeinem Grunde nicht weiterfahren kann.

Wenn beispielsweise der Knoten N3 nicht zu dem Zeitpunkt, zu dem der Mobilroboter 2-1 am Knoten N2 ankommt, reserviert werden kann, wird der Mobilroboter am Knoten N2 sofort angehalten und die nachfolgende Prozedur eingeleitet:

1. Abtasten der Routentabelle ROT der anderen Mobil roboter 2-2 bis 2-10, die im Datenspeicher 2c abgelegt ist, um den Mobilroboter 2 zu erfassen, der die Route mit dem Knoten N3 fährt. Dabei sei angenommen, daß die Mobil roboter 2-3 und 2-5 die vorgenannte Bedingung erfüllten.
2. Ermitteln desjenigen Mobilroboters 2, der dabei ist, den Knoten N3 mit den entsprechenden Reservierungsknotendaten der Mobilroboter 2-3 und 2-5 zu reservieren. Es sei angenommen, daß diesbezüglich der Mobilroboter 2-3 ermittelt wurde.
3. Als nächstes erfolgt die Erfassung des Operationszustandes des Mobilroboters 2-3 aus den Zustandsdaten des Mobilroboters 2-3, die im Datenspeicher 2c gespeichert sind, und Durchführung der nachfolgenden Prozedur entsprechend dem erfaßten Zustand.

(i) DER MOBILROBOTER 2-3 BEFINDET SICH IM WARTEZUSTAND

Der Mobilroboter 2-1 übermittelt seine Zustandsdaten als "Warten auf Abschluß der Freigabe" an die Steuerstation 1. Die Steuerstation 1 empfängt diese Zustandsinformation; ermittelt den Mobilroboter 2-3, der sich gemäß der Routentabelle ROT der Mobilroboter 2-2 bis 2-10 sowie der Positionsdaten, die im inneren Datenspeicher 1f gespeichert sind, im Wartezustand befindet; und sendet den Routenbefehl sowie den Knotenbefehl für die Weiterfahrt an den Mobilroboter 2-3. Der Mobilroboter 2-3, der den Routenbefehl in der gleichen Weise wie oben gezeigt empfängt, ermittelt die Route zum Befehlsknoten, reserviert die Route und fährt den genannten Knotenpunkt an. Wenn der Mobilroboter 2-3 fährt, wird die Knotenreservierung gelöscht. Andererseits sendet der Mobil roboter 2-1 nach der Übermittlung der Zustandsdaten als "Warten auf Abschluß der Freigabe" an die Steuerstation 1 in regelmäßigen Intervallen die Fahrwegreservierungsanforderung. Die Steuerstation 1 reserviert für den Mobilroboter 2-1 und sendet den Reservierungsabschluß an den Mobilroboter 2-1, und zwar dann, wenn der Mobilroboter 2-3 fährt und die Knotenreservierung gelöscht ist. Der Mobilroboter 2-1 empfängt den Reservierungsabschluß und beginnt seine Fahrt. Im Falle, daß der Routenermittlungsbefehl von der Steuerstation 1 erneut ausgesandt wird, führt der Mobilroboter die Routenermittlung durch und ändert die Wegroute.

(ii) DER MOBILROBOTER 2-3 FÄHRT ZUM GENANNTEN KNOTEN

Der Mobilroboter 2-1 übermittelt die Zustandsdaten an die Steuerstation 1 als "Warten auf Durchfahrt", und wartet auf den Reservierungsabschluß, während er die Fahrwegreservierungsanforderung in regelmäßigen Intervallen an die Steuerstation 1 sendet. Falls irgendeine Anomalie während der Fahrt des Mobilroboters auftritt, führt er die alternative Routenermittlung durch, die im nachfolgenden Absatz (iv) erläutert wird, und ändert die Fahrtroute.

(iii) OPERATIONEN IN ANOMALEN SITUATIONEN

Der Mobilroboter 2-1 führt erneut die Routenermittlung durch. Das heißt, daß der Mobilroboter zuerst eine Anforderung auf Genehmigung der Routenermittlung aussendet. Die Steuerstation 1 antwortet auf diese Anforderung, sendet die Routenermittlungsgenehmigung an den Mobilroboter 2-1, sofern es keinen anderen mit der Routenermittlung befaßten Mobilroboter 2 gibt. Der auf die Routenermittlungsgenehmigung reagierende Mobilroboter 2-1 ermittelt für den Mobilroboter 2-3 die alternative Route. Ist die Route gefunden, erstellt in gleicher Weise wie oben erwähnt die CPU 2a des Mobilroboters 2-3 die in Fig. 15 dargestellte Routentabelle ROT im Datenspeicher 2c und übermittelt die erstellte Routentabelle ROT an die Steuerstation 1.

In der genannten Routentabelle ROT sind, wie die Fig. 15 zeigt, folgende Daten eingeschrieben: "65003", wobei es sich um den Umleitungsstartkode handelt, der den Beginn einer Umleitung anzeigt; "8", wobei es sich um die Nummer des Umleitungsstartknotens N8 handelt; "9" und "10", wobei es sich um die Nummern der Knoten N9 und N10 handelt, die nacheinander überfahren werden müssen; "65004", wobei es sich um den Umleitungsabschlußkode handelt, der auf das Ende einer Umleitung hinweist; "4", wobei es sich um die Nummer des Umleitungsendknotens N4 handelt; "65000", wobei es sich um den Operationskode als Indikator des Operationsbefehls handelt; "5", wobei es sich um die Nummer des Operationsknotens N5 handelt; "10", wobei es sich um die Operationsprogrammnummer handelt, die auf das Operationsprogramm verweist; "65001", wobei es sich um den Endzifferkode handelt, der angibt, daß die nachfolgenden Daten die Schlußziffer des Mobilroboters 2 wiedergibt; "5", wobei es sich um die Nummer des Knotens N5 handelt, an dem der Mobilroboter anzuhalten ist; "6", wobei es sich um die Nummer des Vorwärtsknotens N6 handelt; "4", wobei es sich um die Nummer des Rückwärtsknotens N4 handelt; und "0", wobei es sich um den Endkode als Anzeiger des Endes der Routentabelle ROT handelt. Die Steuerstation 1 übermittelt die Routentabelle ROT an die anderen Mobilroboter 2-2 bis 2-10. Als nächstes sendet der Mobilroboter 2-1 in der gleichen Weise wie oben beschrieben die Routenreservierungsanforderung an die Steuerstation 1 und beginnt seine Fahrt mit Empfang der Reservierungsbeendigung durch die Steuerstation 1. Der Mobilroboter 2-1 bewegt sich dann auf der alternativen Route entsprechend der Routentabelle ROT (Fig. 15) und führt die Operation entsprechend der in der Programmnummer in "10" dargestellten Operationsprozedur nach Ankunft am Operationsknoten N5 durch.

Im Falle, daß der Mobilroboter 2-1 die alternative Route nicht finden kann, sendet er eine Zustandsinformation des Inhalts "Warten auf Befreiung von Anomalie" an die Steuerstation 1 und wartet, bis die Route für die Durchfahrt frei ist.

(iv) DER MOBILROBOTER 2-3 IN AKTION

In der gleichen Weise wie oben beschrieben ermittelt der Mobilroboter 2-1 eine Route, um durch die Routensuche den mobilen Roboter 2-3 zu meiden. Er ändert die Fahrtroute entsprechend der neuen Route. Wenn eine alternative Route nicht gefunden werden kann, sendet der Mobilroboter eine Zustandsinformation des Inhalts "Warten auf Ende der Arbeit" an die Steuerstation 1 und wartet, bis die Route für die Durchfahrt frei ist.

(v) LÖSUNG VON RIVALITÄTSPROBLEMEN

Das Lösen von Rivalitätsproblemen bezieht sich auf den Fall, daß sich der Mobilroboter 2-3 in einer der folgenden Situationen befindet: "Warten auf Beendigung der Freigabe", "Warten auf Ende der Arbeit", "Warten auf Durchfahrt", oder "Warten auf Befreiung von Anomalie". In diesen Fällen sendet der Mobilroboter 2-1 eine Lageinformation des Inhalts "Warten auf Lösung des Rivalitätsproblems" an die Steuerstation 1 und wartet auf die Lösung des Problems betreffend den Mobilroboter 2-3.

Wie bisher erläutert, beurteilt bei dem vorliegenden Mobilrobotersystem jeder Mobilroboter 2-1 bis 2-10 in dem Falle daß, wenn er nicht in optimaler Weise weiterfahren oder agieren kann, selber, ob er warten, oder die Route wechseln soll. Dementsprechend erfolgt die Fahrtensteuerung jedes Mobilroboters mit 1 gegen N, so daß die Verbesserung der Steuerungswirksamkeit vorab erzielt wird.

OPERATIONSBEISPIEL 5

Die Reservierungsanforderung für die alternative Route, die der mobile Roboter 2-1 an die Steuerstation 1 richtet, ist die gleiche wie die im Falle der Reservierungsanforderung für die normale Fahrroute, wobei die Reservierungsanforderung für die alternative Route gleichzeitig für alle Knoten der alternativen Route gestellt werden kann.

Im vorliegenden Falle sendet die CPU 2a des Mobil roboters 2-1 jeweils alle Nummern der Knoten N8, N9, N10 und N4 (Fig. 13), die zwischen dem Umleitungsstartknoten und dem Umleitungsendknoten liegen, sowie die Routenreservierungsanforderungskodes an die Steuerstation 1. Nach Empfang der Knotennummern aller Knoten der alternativen Route und der Routenreservierungsanforderungskode prüft die CPU 1a der Steuerstation 1, ob diese Kodes bereits durch die Reservierungstabelle RVT reserviert worden sind oder nicht. Für nicht reservierte Knoten wird "1" eingeschrieben, wobei es sich um die Nummer des Mobilroboters 2-1 im entsprechenden Speicherschlitz der Reservierungstabelle handelt. Wenn es jedoch irgendeinen Knoten gibt, der bereits durch einen anderen Mobilroboter 2 reserviert worden ist, wartet die CPU auf die Löschung der Reservierung des betreffenden Knotens. Dann übermittelt die Steuerstation 1 nach Bestätigung der Reservierung des betreffenden Knotens oder aller Knoten, für die die Reservierung angefordert wurde, den Reservierungsbestätigungskode an den Mobilroboter 2. Der Mobilroboter 2-1, der auf die Reservierungsbestätigung anspricht, beginnt seine Fahrt und bewegt sich auf der alternativen Route entsprechend der in Fig. 15 dargestellten Routentabelle ROT. Nach Ankunft am Operationsknoten N5 führt der Mobilroboter seine Operation entsprechend der unter der Programmnummer "10" dargestellten Operationsprozedur durch. Wie erläutert, kann also jeder Mobilroboter 2-1 bis 2-10 dieses mobilen Robotersystems, wenn er auf der alternativen Route fährt, das Auftreten neuer Ursachen für eine Umleitung während der Fahrt auf der alternativen Route verhindern, weil der betreffende Mobilroboter seine Fahrt entlang der alternativen Route erst beginnt, nachdem die Reservierung für alle alternativen Routen durchgeführt worden ist. Dementsprechend wird während der Umleitung ein Durcheinander auf der Fahrt verhindert.

OPERATIONSBEISPIEL 6

Im folgenden sollen weitere Beispiele der Prozedur im Falle der Lageinformation "Warten auf Abschluß der Freigabe" unter Bezugnahme auf den in Fig. 2 dargestellten Fahrweg erläutert werden.

Es sei angenommen, daß sich der Mobilroboter 2-1 entlang der Route N1→N2→N3→N4→N8→N12 (vgl. Fig. 2) zum Knoten N12 bewegt, und daß der Mobilroboter 2-3 am Knoten N4 angehalten wird, sich beispielsweise in Wartestellung befindet. Der Mobilroboter kann daher während der Fahrt eine Reservierung des Knoten N4 nicht durchführen, hält sogleich am Knoten N3 an, wie oben erwähnt, und führt die nachfolgende Prozedur durch:

1. Der Mobilroboter 2-1 führt die im oben erwähnten vierten Aktionsbeispiel erläuterte Prozedur durch und ermittelt dementsprechend, daß sich der Mobilroboter 2-3 in Wartestellung am Knoten N4 befindet.
2. Der Mobilroboter 2-1 erstellt daraus eine Zustandsinformation des Inhalts "Warten auf Abschluß der Freigabe", und übermittelt sie mit der Angabe "3", wobei es sich um die Roboternummer des Mobilroboters 2-3 handelt, an die Steuerstation 1.
3. Die auf diese Zustandsinformation und diese Roboternummer ansprechende CPU 1a der Steuerstation 1 stellt fest, daß sich der Mobilroboter 2-3 in Wartestellung befindet und daß Freigabe angefordert wurde. Sie geht demgemäß in folgender Weise vor:
- a) Sie erfaßt die mit dem Knoten N4, an welchem sich der Mobilroboter 2-3 im aktuellen Zeitpunkt entsprechend den Plandaten im Planspeicher 1d befindet, verbundenen Knotennummern N3, N5, N8 und N9.
- b) Sie schließt den Knoten N3 aus, der in Fahrtrichtung des Mobilroboter 2-1 liegt und prüft, ob die anderen Knoten N5, N8 und N9 durch die Reservierungstabelle RVT im Datenspeicher 1f reserviert worden sind oder nicht.
- c) (iii-1) Falls der Knoten N5 beispielsweise nicht reserviert worden war, übermittelt sie einen Befehl an den Mobil roboter 2-3, nach Knoten N5 zu fahren.
- d) (iii-2) Falls alle Knoten N5, N8 und N9 reserviert worden sind, prüft sie die Zustandsdaten des Mobilroboters 2, der jeden Knoten reserviert, und erfaßt denjenigen, der sich im Wartezustand befindet. Es sei nun angenommen, daß sich der Mobilroboter (beispielsweise der Roboter 2-6) in Wartestellung befindet. In diesem Falle übermittelt die CPU 1a einen Befehl an den Mobilroboter 2-3, nach Knoten N8 zu fahren.
4. Der Mobilroboter 2-3, der den Befehl zum Weiterfahren in der gleichen Weise, wie oben erwähnt, von der Steuerstation 1 erhalten hat, führt eine Reservierung durch und beginnt zu fahren.
- - Zum vorerwähnten Fall (iii-1):
  Der Mobilroboter 2-3f fährt bei Abschluß der Reservierung des Knotens N5 zum Knoten N5. Wenn der Mobil roboter 2-3 zum Knoten N5 fährt, wird die Reservierung des Knotens N4 gelöscht und die Reservierung für den Mobilroboter 2-1 ausgeführt, wonach der Mobilroboter 2-1 zum Knoten N4 fährt.
- - Zum vorerwähnten Fall (iii-2):
  Die Reservierung kann nicht durchgeführt werden.
  Dementsprechend erfaßt der Mobilroboter 2-3, wie im oben erwähnten Falle, die Nummer "6" des Mobilroboters, der den Fahrweg blockiert, und sendet eine Lageninformation des Inhalts "Warten auf Abschluß der Freigabe" sowie die Roboternummer "6" ab. Die Steuerstation 1 gibt den Mobil roboter 2-6 in genau der gleichen Weise frei wie oben beschrieben wurde.

Wie erläutert, wird bei dieser Ausführungsform, wenn die Anwesenheit eines Mobilroboters 2-K im Wartezustand die Fahrt eines anderen Mobilroboters behindert, der Mobil roboter 2-K zum nächsten, nichtreservierten Knoten freigegeben. Im Falle, daß alle Knoten, mit denen der Knoten mit dem darauf stehenden Mobilroboter 2-K verbunden ist, reserviert sind, wird der Mobilroboter an den Knoten freigegeben, auf dem sich der Mobilroboter 2-L in Wartestellung befindet. In diesem Falle gibt der Mobil roboter 2-K den Mobilroboter 2-L frei und fährt zum erwähnten Knoten weiter, auf dem der Mobilroboter 2-L stand. Das heißt, daß der wartende Mobilroboter durch Vertreiben aus seiner Position freigegeben wird.

OPERATIONSBEISPIEL 7 (Fahrbeispiel 1)

Nunmehr wird ein Beispiel eines Falles beschrieben, bei dem die Steuerstation 1 über Funk ihren Befehl an den am Planannäherungsknoten N1 wartenden Mobilroboter 2-1 übermittelt hat mit der Aufforderung, die am Operationspunkt S1 im Fahrweg der Fig. 16 vorgeschriebene Operation durchzuführen. Die CPU 2a des Mobilroboters 2-1 ermittelt die Reiseroute, ausgehend von der aktuellen Position (Planannäherungsknoten N1) bis zur vorgeschriebenen Position (Operationspunkt S1), nach Empfang des genannten Befehls von seiten der Steuerstation 1. Die Routenermittlung wird mit Hilfe der bekannten Vertikalsuchmethode nach Prüfung der vorgeschriebenen Daten im Planspeicher 2f und in der Fahrstatustabelle 2e durchgeführt. Im vorliegenden Falle wird, wenn das Feld 13e des Fahrrichtungsbefehls in der Fahrstatustabelle 2g den Befehl "Einbahn" zwischen den beiden benachbarten Knoten, die Gegenstand der Ermittlung sind, anzeigt, die Suche von der genehmigten Richtung her ausgeführt, nicht von der verbotenen Richtung her. Falls durch die Routenermittlung die Route N1→N2→N3→N4- untersucht wurde, übermittelt die CPU 2a die untersuchte Route streckenweise nacheinander an die Steuerstation 1 (Heraufladen). Mit Empfang der ermittelten Route prüft die CPU 1a, ob es aufgrund der Kollisionstabelle 1c, dem Datenspeicher 1f, usw., irgendein Hindernis (einen anderen Mobilroboter 2) auf der Route gibt und übermittelt das Ergebnis an den Mobilroboter 2-1 (Herunterladen). Falls die CPU eine Information übersendet, wonach es für den Mobilroboter 2-1 ein Hindernis auf der Route gibt, sendet sie nach Beseitigung des Hindernisses auf der genannten Route (d. h., wenn ein anderer Mobilroboter 2 vorübergefahren oder weitergefahren ist) erneut eine Information an den Mobil roboter 2-1 die besagt, daß es kein Hindernis mehr gibt. Der Mobilroboter 2-1 geht bei Empfang der Nachricht der CPU 1a, wonach es ein Hindernis auf der Route gibt, solange auf dem vorgeschriebenen Knoten einer Seitenroute in Wartestellung, bis er die Nachricht empfängt, daß es auf der Route keine Hindernisse mehr gibt. Die CPU 2a des Mobilroboters 2-1 liest nach Empfang der Nachricht der CPU 1a, daß es auf der Route kein Hindernis gibt, den im Feld des Reiseziffernbefehls 14e im Fahrstatusdatenblock Bn, welcher jeweils zu den Knotenpaaren (N1, N2), (N2, N3) und (N3, N4) der Fahrstatustabelle 2g gehört, eingeschriebenen Inhalt. Als Ergebnis wird in diesem Beispiel die "1" (Befehl für die Transversalbewegung) für das Knotenpaar (N1, N2), und die "0" (Befehl für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung) für die Knotenpaare (N2, N3) und (N3, N4) ausgelesen. Dann überträgt die CPU 2a des Mobilroboters 2-1 den gelesenen Inhalt, d. h., eine Fahrziffernbefehlsinformation an die Fahrsteuereinrichtung 2a. Die Fahrsteuereinrichtung 2h veranlaßt den Mobil roboter 2, eine in den gelieferten Fahrzifferanzeigedaten erscheinende Fahrziffer zu übernehmen und die Route N1→N2→N3→N4 zu verfolgen. Das heißt, daß die Fahrsteuereinrichtung 2h den Mobilroboter 2-1 veranlaßt, nach seitwärts zwischen N1-N2 zu fahren. Wenn der Mobilroboter am Knoten N2 ankommt, veranlaßt er den Knoten N2, sich zu drehen, und damit die Richtung des Mobilroboters 2-1 um 90° zu verändern, so daß er entsprechend der Ziffer der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung entlang der Route N2→N3→N4 weiterfährt. Wenn der Mobilroboter 2-1 am Knoten N4 angekommen ist, fährt er durch Seitenverschiebung zum Operationspunkt S1.

(Fahrbeispiel 2)

Im folgenden soll ein Beispiel des Falles erläutert werden, daß die Steuerstation 1 über Funk einen Befehl an den Mobilroboter 2-1 übermittelt hat, der am Operationspunkt S4 zur Durchführung der vorgeschriebenen Arbeiten am Operationspunkt S1 wartet. Die CPU 2a des Mobilroboters 2-1 unternimmt nach Empfang des genannten Befehls seitens der Steuerstation 1 die Ermittlung der Fahrroute von der aktuellen Position (Operationspunkt S4) zum vorgeschriebenen Arbeitsort (Operationspunkt S1) mit Hilfe der gleichen Methode wie der im Fahrbeispiel 1. Falls im vorliegenden Falle die Fahrrichtung zwischen den Knoten kein Suchfaktor ist, wird die Route N15→N7→N8→N6→N4 überprüft. Da aber im vorliegenden Falle die Fahrrichtung zwischen den Knoten ein Suchfaktor ist, wird die Routenermittlung unter Bezugnahme auf die Fahrrichtung zwischen den Knoten durchgeführt wie oben erläutert. Nun kann im vorliegenden Beispiel der Mobilroboter, wie oben erwähnt, auf der Route N4→N6→N8 fahren, während die Bewegung in Rückwärtsrichtung verboten ist. Deshalb wird die Route N15→N7→N8→N6→N4 nicht überprüft, sondern die in Fig. 2 dargestellte alternative Route N15→N7→ N8→N9→N10→N2→N3→N4. Die Aktionsverarbeitungsprozedur im Falle, daß der Mobil roboter 2 nach der Überprüfung der alternativen Route auf derselben zum Operationspunkt 1 fährt bei laufender Datenkommunikation mit der Steuerstation 1, wird hier weggelassen, weil sie die gleiche wie im Fahrbeispiel 1 ist.

So wird also aufgrund der beschriebenen Struktur die Kollision zwischen Mobilroboter und Ausrüstungsinstallationen verhindert und der Raum zwischen den Installationen und dem Mobilroboter wirksam und sicher geschützt.

Die bisher behandelte erste Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf Mobilroboter, die sich über ein am Boden befestigtes Magnetband durch Abtasten des Magnetbandes bewegen. Die Erfindung kann jedoch auch bei Mobil robotern angewandt werden, die sich aufgrund der Erfassung der Umgebungsverhältnisse durch Ultraschallsensoren bewegen.

AUSFÜHRUNGSFORM 2

Im folgenden wird die zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Fig. 17 stellt das Blockschaltbild der Struktur eines Mobil roboters 102 dar. Die Grobstruktur des Mobilrobotersystems dieses Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie die in Fig. 1 dargestellte Struktur. Bezugnehmend auf Fig. 17 kennzeichnet das Bezugszeichen 103 eine Steuerschaltungseinheit, die, wenn der mittels der Steuerstation 1 zur Steuerung einer Vielzahl von Mobil robotern 102 vorgeschriebene Zielknoten über Funk durch die Kommunikationseinrichtung 104 geliefert wird, die geeignetste Route entsprechend dem in der Plan-Schaltungseinheit (wird später beschrieben) gespeicherten Plan ermittelt; die auf dem Wege zum Bestimmungsort zu durchfahrenden Knoten bestimmt; und den Fahrbefehl G (x, y, . . .; wird später beschrieben) erstellt und ausgibt, der für die Fahrt entlang der vorher bestimmten Fahrtroute benötigt wird, die ihrerseits durch Hintereinanderschalten der Knoten gebildet wird.

Das Bezugszeichen 106 bezeichnet die Befehlsempfangsschaltungseinheit zum Empfangen des Fahrbefehls G (x, y, . . .), der nacheinander von der Befehlsschaltungseinheit 103 ausgesandt wird. Sie besteht aus einem FIFO-Speicher (Silospeicher). Die Befehlsempfangsschaltungseinheit 106 liefert den empfangenen Fahrbefehl G (x, y, . . .) an die Befehlsinterpretierschaltungseinheit 107 sowie an die Spurkorrekturschaltungseinheit 15. Sie erstellt weiter das Fahrmuster des Mobilroboters 102 und liefert es als Fahrmustersignal Vx, Vy, θ an die Servobefehlserstellungsschaltungseinheit 108. Im vorliegenden Falle besteht das Fahrmuster aus dem Geschwindigkeitsmuster, dem Rotationsmuster, dem Haltemuster, usw. Die Servobefehlserstellungsschaltungseinheit 108 liest das von der Befehlsinterpretierschaltungseinheit 107 gelieferte Fahrmustersignal Vx, Vy, θ in jedem vorgeschriebenen Abtastzyklus aus, berechnet die Abweichungssignale Vx, Vy durch Vergleichen mit den analogen Rückkopplungssignalen Vxf, Vyf, Of und liefert sie an die Servosteuerschaltungseinheit 109. Mit Hilfe dieses Verfahrens treibt und steuert die Servorsteuerschaltungseinheit 109 die Motoren 110a und 110b zur Rechten und zur Linken, so daß die oben erwähnten Abweichungssignale ΔVx, ΔVy, Δθ zu Null werden und sich die Räder 111a und 111b zur Rechten und zur Linken drehen. Die Geschwindigkeit der Motoren 110a und 110b wird durch Kodierer 112a und 112b, die jeweils mit den Wellen der Motoren 110a und 110b verbunden sind, in elektrische Impulse umgewandelt und an die Spurkorrekturschaltungseinheit 115 geliefert. Das Bezugszeichen 113 kennzeichnet die Ultraschallbereichs-Sucherschaltungseinheit zum Messen des Abstandes des mobilen Roboters zu den Wänden zur rechten und zur linken Seite. Die Ultraschallbereichs-Sucher schaltungseinheit 113 treibt die auf der rechten und der linken Seite angeordneten Ultraschallsender 113a zum Aussenden von Ultraschallwellen gegen die rechte und die linke Wand, empfängt die von der rechten und der linken Wand reflektierten Wellen mit Hilfe der jeweils auf der rechten und der linken Seite angeordneten Ultraschallempfänger 113b und mißt aufgrund der abgelaufenen Zeit den Abstand zur rechten und zur linken Wand. Das Meßergebnis wird an die Umwelterkennungsschaltungseinheit 114 geliefert. Die Umwelterkennungsschaltungseinheit 114 übermittelt das Meßergebnis an die Spurkorrekturschaltungseinheit 115, erfaßt die Anwesenheit oder Abwesenheit der Wand oder des Änderungspunktes (Kante), und liefert zusätzlich das Ergebnis dieser Erfassung an die Spurkorrekturschaltungseinheit 115. Die Spurkorrekturschaltungseinheit 115 zählt die jeweils vom rechten und vom linken Kodierer 112a und 112b ausgesandten Impulssignale und ermittelt den Fahrabstand und die Fahrgeschwindigkeit sowie den Rotationswinkel aus dem Unterschied der von rechts und links eintreffenden Impulssignale. Die Spurkorrekturschaltungseinheit 115 vergleicht die aus den vorerwähnten Impulssignalen berechneten Werte des Fahrabstandes, der Fahrgeschwindigkeit und des Rotationswinkels mit den Ausgabedaten der Umwelterkennungsschaltungseinheit 114 und erstellt das Rückkopplungssignal Vxf, Vyf der Geschwindigkeit sowie das Rückkopplungssignal θf des Rotationswinkels, damit sich der Mobilroboter entsprechend dem Inhalt der Szenentabelle SCT (wird später beschrieben) der Plan-Schaltungseinheit 105 bewegt. Bei der bis jetzt erläuterten Ausführungsform der Erfindung besteht der Fahrschaltungseinheit 120 aus den erwähnten Komponenten 106 bis 115, während der Mobilroboter 102 aus der Steuerschaltungseinheit 103 und der Fahrschaltungseinheit 120 besteht.

Der Plan (Information)

Als nächstes wird der in der Plan-Schaltungseinheit 105 gespeicherte Plan (Information) im einzelnen beschrieben.

Der Plan besteht aus der Knotennummerntabelle NTD, der Netzinformationstabelle NWT und der Szenentabelle SCT.

(I) Knotennummerntabelle NDT (Fig. 18)

In der Knotennummerntabelle NDT ist, wie aus Fig. 18 hervorgeht, die registrierte Knotennummer in der Reihenfolge der Registrierung gespeichert.

(II) Netzinformationstabelle NWT (Fig. 19)

In der Netzinformationstabelle NWT ist die Netzinformation des registrierten Knotens in Übereinstimmung mit der Knotennummer gespeichert, wie aus Fig. 19 hervorgeht. Die Netzinformationstabelle NWT besteht aus folgenden Feldern:

(A) Feld der Ortskoordinaten der Knoten

In diesem Feld sind die durch das XY-Koordinatensystem bezeichneten Positionsdaten entsprechender Knoten wiedergegeben.

(B) Feld der Ortskoordinaten des Operationspunktes

In diesem Feld sind die im XY-Koordinatensystem angegebenen Positionsdaten des Operationspunktes registriert. Diese Daten werden jedoch solange nicht registriert, bis der Operationspunkt mit dem entsprechenden Knoten verbunden ist.

(C) Feld der Verbindungsknotennummer

In diesem Feld sind die Nummern anderer mit entsprechenden Knoten verbundener Knoten gespeichert. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Anzahl der mit einem Knoten verbundenen Knoten maximal 4. Deshalb können maximal vier Knotennummern gespeichert werden.

(D) Feld der Szenentabellennummer

Das Feld gibt an, in welcher Szenentabelle SCT eine Reihe von Szenen zwischen Knoten, die der Verbindungsknotennummer entsprechen, gespeichert sind.

(E) Feld des Szenenoffsets

In diesem Feld wird der Szenenzeiger (Adresse) gespeichert, die angibt, ab welchem Byte der Szenentabelle SCT eine Serie von Szenen zwischen Knoten beginnt, die den Verbindungsknotennummern entsprechen.

Auf die oben erwähnte Knotennummerntabelle NDT sowie die Netzinformationstabelle NWT wird zurückgegriffen, wenn die Steuerschaltungseinheit 3 die Routenermittlung ausführt und den Fahrbefehl erstellt.

(III) Die Szenentabelle SCT

Die Szenentabelle SCT ist, wie aus Fig. 20 hervorgeht, eine Tabelle, die eine Serie von Szenen (Positionen von Wänden) von einem Knoten zum nächsten Knoten sowie die Fahrbedingungen in Übereinstimmung mit dem Szenenzeiger (dem Inhalt des Feldes des Szenenoffsets) speichert.

Die Szenentabelle SCT besteht aus folgenden Feldern:

(A) Feld der Startpunktknotennummer

In diesem Feld wird die Endpunktknotennummer gespeichert. Der Startpunktknoten und der Endpunktknoten werden in der Weise benannt, daß einer der beiden benachbarten Knoten willkürlich als Startpunktknoten und der andere als Endpunktknoten bezeichnet wird.

(C) Feld des rechtwinkligen Abstandes zwischen den Knoten

In diesem Feld wird der Wert des rechteckigen Abstandes zwischen dem Startpunktknoten und dem Endpunktknoten, der aus den Positionskoordinaten gewonnen wird, gespeichert.

(D) Feld des gemessenen Abstandswertes

In diesem Feld wird der gemessene Wert des Abstandes zwischen dem Startpunktknoten und dem Endpunktknoten gespeichert, vorausgesetzt, daß der Wert nur in dem Falle besteht, daß die Strecke zwischen den Knoten keine gerade Linie ist. Wenn die Strecke zwischen den Knoten eine gerade Linie ist, wird eine Null gespeichert.

(E) Feld des Vorwärtsfahroffsets

In diesem Feld wird der Fahroffsetwert bzw. die Fahrverschiebung von der Nullinie im Falle einer Fahrt vom Startpunktknoten zum Endpunktknoten gespeichert. Der Ausdruck Nullinie bedeutet hier eine Gerade, die den Startpunktknoten mit dem Endpunktknoten verbindet (wird später beschrieben). Wenn der Fahroffsetwert positiv ist (für die Vorwärtsrichtung), lenkt er die Verschiebungsfahrt auf die linke Seite der Nullinie, während wenn der Fahroffsetwert negativ ist, lenkt er die Verschiebungsfahrt auf die rechte Seite der Nullinie. Wenn der Fahroffsetwert beispielsweise +d ist (positiv), bedeutet das den Befehl zum Fahren bei einem Abstand d links von der Nullinie (vgl. Fig. 21). Wenn hingegen der Wert -d ist (negativ), bedeutet er den Befehl zum Fahren bei einem Abstand d rechts von der Nullinie. Auf diese Weise kann der Übergang zur rechten Seite, zur linken Seite, zum rechten Ende, oder zum linken Ende, durch willkürliche Festlegung des Fahroffsetwertes bestimmt werden.

(F) Feld des Rückwärtsfahroffsets

In diesem Feld wird der Fahroffsetwert von der Nullinie im Falle der Bewegung vom Endpunktknoten zum Startpunktknoten gespeichert. Bezüglich der Nullinie und des Fahroffsetwertes wird auf die für das Feld des Vorwärtsfahroffsets abgegebenen Erläuterungen verwiesen.

(G) Feld für die Maximalgeschwindigkeit

In diesem Feld wird die Maximalgeschwindigkeit zwischen den Knoten gespeichert.

(H) Feld für den linksseitigen Szenenbefehl

In diesem Feld wird die Lage der linken Wand beschrieben. Im Falle, daß sich eine Wand innerhalb des maximalen Meßabstandes der Ultraschallbereichs-Sucherschaltungs einheit 113 befindet, wird der "Abstand zur Wand" und die "Länge der Wand" angegeben. Die vorerwähnte Nullinie wird durch den "Abstand zur Wand" spezifiziert. Das bedeutet mit anderen Worten, daß wenn der Abstand zwischen der linken Wand und der linken Oberfläche des Roboters innerhalb des "Abstandes zur Wand" bleibt, der mobile Roboter 102 auf der Nullinie positioniert ist. Sollte es irgendeinen Änderungspunkt (Kante) an der Wand geben, werden der "Abstand zur Wand" und die "Länge der Wand" bei jedem Änderungspunkt angegeben. Wenn es innerhalb des maximalen Meßabstandes der Ultraschallbereichs-Suchschaltungs einheit 113 keine Wand gibt, sondern mit anderen Worten einen offenen Bereich, wird die Länge des offenen Abschnittes angegeben.

(I) Bereich für den rechtsseitigen Szenenbefehl

In diesem Bereich wird die Lage der rechten Wand beschrieben. Der Inhalt der Angabe entspricht der Erläuterung im Feld für den linksseitigen Szenenbefehl.

Auf die vorgenannte Szenentabelle SCT wird durch die Fahrschaltungseinheit 120 zurückgegriffen, wenn der mobile Roboter 102 fährt.

Der Fahrbefehl

Nachfolgend wird der von der Steuerschaltungseinheit 103 erstellte Fahrbefehl im einzelnen erläutert.

Der Fahrbefehl besteht aus einem GO-Befehl (bzw. Geh-Befehl) und einem WAIT-Befehl (bzw. Warte-Befehl).

(1) Der GO-Befehl

Der GO-Befehl ist der Befehl zur Lieferung von Information für das Fahren auf einer kontinuierlichen Route.

Der GO-Befehl wird in folgender Form ausgedrückt:

<GO< = GO (x, y, v, θ, p, n)

Im vorliegenden Falle ist x ein Parameter, der den Fahrabstand (mm) in Richtung der X-Achse festlegt; vgl. Fig. 21. Wenn x positiv ist, wird der Abstand für die Vorwärtsbewegung des mobilen Roboters 102 festgelegt, während dann, wenn x negativ ist, der Abstand für die Rückwärtsbewegung desselben spezifiziert wird. Die Größe y ist ein Parameter, der den Fahrabstand (mm) in Richtung der Y-Achse bestimmt; vgl. Fig. 21. Wenn y positiv ist, wird der Abstand für die nach links gerichtete Bewegung des mobilen Roboters 102 festgelegt, während dann, wenn y negativ ist, der Abstand für die nach rechts gerichtete Bewegung desselben festgelegt wird. Die Größe v ist ein Parameter, der ein Indikator für die sich aus der Geschwindigkeitskomponente in Richtung der X-Achse (Vorwärts- und Rückwärtsbewegung) und der Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Y-Achse (Rechts- und Linksbewegung) ergebende Kombinationsgeschwindigkeit ist. Die Größe θ ist ein Parameter, der den Rotationswinkel (rad) des mobilen Roboters 2 im Zeitpunkt der Ausführung des Befehls bezeichnet (die Drehung um θ im Gegenuhrzeigersinn wird als Normalrichtung festgelegt). Der Parameter p ist der oben erwähnte Szenenzeiger. Die Größe n spezifiziert die Nummer des Knotens, an welchem der mobile Roboter nach Ausführung des Befehls ankommt.

(2) Der WAIT-Befehl

Dieser Befehl steuert das Stoppen des Fahrvorganges die Lage der Bremse nach dem Stoppen und den Zustand der Servoleistungsversorgung nach dem Stoppen, und er liefert Informationen wie etwa den Grund für das Stoppen. Der WAIT-Befehl wird in folgender Form ausgedrückt:

<WAIT< = WAIT (f, b, s, r)

In dieser Formel ist f ein Parameter, der die Abstoppmethode spezifiziert. Ist f gleich "0", bedeutet das das Abstoppen nach dem Verlangsamen der Bewegung, während dann, wenn f gleich "1" ist, das ein plötzliches Abstoppen bedeutet. Die Größe b ist ein Parameter, der die Lage der Bremse nach dem Stoppen spezifiziert. Ist b gleich "0", so bedeutet das den Zustand, in welchem die Bremsen nicht angelegt sind; während dann, wenn b gleich "1" ist, das den Zustand bedeutet, in dem die Bremsen angelegt sind. Die Größe s ist ein Parameter, der den Zustand der Servoleistungsquelle nach dem Stoppen spezifiziert. Wenn s gleich "0" ist, bedeutet das, daß die Servoleistungsquelle im EIN-Zustand ist, während dann, wenn s gleich "1" ist, das bedeutet, daß die Servoleistungsquelle sich im AUS-Zustand befindet. Die Größe r ist ein Parameter, der sich auf den Grund des Stoppens bezieht. Wenn r gleich "0" ist, bedeutet das ein normales Stoppen; wenn r gleich "1" ist, bedeutet das einen Stopp-Zustand aufgrund der Festlegung der Operationspositon; und wenn r gleich "3" ist, bedeutet das einen Stopp-Zustand nach Beendigung des Jobs.

(Beispiel einer Offset-Bewegung)

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 21 der Fall beschrieben, daß der Mobilroboter 102 eine Seitenverschiebungsbewegung, wie etwa einen Übergang auf die linke Seite, ausführt.

Es sei angenommen, daß die Spurkorrektur-Schaltungseinheit 115, als Antwort auf die Datenlieferung des Szenenzeigers p, welcher eine Komponente des GO-Befehls der Befehlsempfangs-Schaltungseinheit 106 ist, die Szene las, die durch den von der Szenentabelle SCT in der Plan-Schaltungseinheit 105 gelieferten Szenenzeiger d spezifiziert wird, die Angabe "Abstand zur Wand" in den Feldern für den linksseitigen Szenenbefehl und für den rechtsseitigen Szenenbefehl befolgte; und erkannte, daß beide "Abstände zur Wand" den Wert D besitzen. Als nächstes sei angenommen, daß die genannte Schaltungseinheit das Feld der Fahrverschiebung geprüft hat (wobei sie unter der Annahme, daß es jetzt um den Fall der Vorwärtsfahrt geht, das Feld für den Vorwärtsoffset überprüft) und erkennt, daß der Wert der Fahrseitenversetzung +d beträgt. Durch diese Schritte erkennt die Spurkorrektur-Schaltungseinheit 115, daß der Mobilroboter links in einem Abstand d von der Nullinie fahren müßte. Das heißt daß er erkennt, daß der Mobilroboter auf einer Linie im Abstand von (D + d) von der rechten Wand fahren muß (oder in einem Abstand (D - d) von der linken Wand vgl. Fig. 21). Dann erzeugt die Spurkorrektur-Schaltungseinheit das Rückkopplungssignal des Rotationswinkels θf und liefert es an die Servobefehlserstellungsschaltungseinheit 108, so daß sich der Mobilroboter 102 auf einer Linie im Abstand von (D + d) von der rechten Wand bewegt.

Im folgenden soll der Betrieb des genannten Mobil roboters 102 unter Bezugnahme auf die Fig. 22 beschrieben werden.

Es sei angenommen, daß der Mobilroboter 102 am Knoten n₀ mit Blickrichtung auf den Knoten n₁ wartet. Wenn die Steuerstation 1 den Knoten n₇ als Zielort bestimmt hat, ermittelt die Steuerschaltungseinheit 103, die diese Richtungsangabe empfangen hat, die kürzeste Route von Knoten n₀ zu Knoten n₇ entsprechend dem Plan (Information) der Plan-Schaltungseinheit 105, und bestimmt als Route die Knoten n₀-n₁-n₄-n₅-n₇. Die hier verwendete Ermittlungsmethode ist die bekannte vertikale oder transversale Suchmethode. Wenn die Route in dieser Weise bestimmt ist, erzeugt die Steuerschaltungseinheit 103 eine Reihe von Fahrbefehlen als Transferbefehle an die Fahrschaltungseinheit 120, und zwar folgende:

<GO₁< = GO(x₀₁, 0, v₀₁, 0p₀₁,0n₁)
<GO₂< = GO(x₁₄, 0, v₁₄, -1.5708, p₁₄, n₄)
<GO₃< = GO(x₄₅, 0, v₄₅, +1.5708, p₄₅, n₅)
<GO₄< = GO(x₅₇, 0, v₅₇, -1.5708, p₅₇, n₇)
<WAIT< = WAIT (0, 1, 0, 0)

Der erste Fahrbefehl <GO₁< bedeutet, daß dann, wenn der Mobilroboter vom aktuellen Knoten n₀ aus um den Betrag x₀₁ mit der Geschwindigkeit v₀₁ ohne Richtungsänderung vorrückt, er den Knoten n₁ erreicht; und daß gleichzeitig die Szene (Gestaltung der umgebenden Wand), die während der Fahrt angetroffen wird, in der Adresse p₀₁ der Szenentabelle SCT enthalten ist. Der zweite Fahrbefehl <GO₂< bedeutet, daß dann, wenn der Mobilroboter vom Knoten aus mit der Geschwindigkeit v₁₄ um den Betrag x₁₄ in die Richtung von O₁₄ = -1.5708 rad vorrückt, mit anderen Worten um 90° im Uhrzeigersinn gedreht wird, er den Knoten n₄ erreicht; und daß die Szene der umgebenden Wand, die während der Fahrt vom Knoten n₁ zum Knoten n₄ betrachtet wird, in der Adresse p₁₄ gespeichert ist. Der dritte Fahrbefehl <GO_{12318 00070 552 001000280000000200012000285911220700040 0002004013168 00004 121993}< bedeutet, daß dann, wenn der Mobil roboter vom Knoten n₄ aus mit der Geschwindigkeit v₄₅ um den Betrag x₄₅ in der Richtung von O₄₅ = + 1.5708 rad vorrückt, mit anderen Worten um 90° im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, er den Knoten n₅ erreicht; und daß die Szene (die Szene der umgebenden Wand), die während der Fahrt vom Knoten n₄ zum Knoten n₅ betrachtet wird, in der Adresse p₄₅ der Szenentabelle gespeichert ist. Der vierte Fahrbefehl <GO₄< bedeutet, daß dann, wenn der Mobilroboter vom Knoten n₅ mit der Geschwindigkeit v₅ aus um den Betrag s₅₇ in der Richtung O₅₇ = -1.5708 rad vorrückt, mit anderen Worten um 90° im Uhrzeigersinn gedreht wird, er den Knoten n₇ erreicht; und daß die Szene, die bei der Fahrt von Knoten n₅ nach Knoten n₇ betrachtet wird, in der Adresse p₅₇gespeichert ist. Der fünfte Fahrbefehl <WAIT< ordnet die Beendigung der Abstoppaktion nach dem Verlangsamen sowie das Anlegen der Bremsen nach dem Stoppen und das Umstellen der Servoleistungsquelle auf den AUS-Zustand an.

Wenn die Befehlsempfangsschaltungseinheit 106 den Fahrbefehl empfängt, wie oben erwähnt, übermittelt die Befehlsempfangsschaltungseinheit 106 den empfangenen Fahrbefehl an die Befehlsinterpretierschaltungseinheit 7 und den Szenenzeiger p, der eine Komponente des GO-Befehls ist, an die Spurkorrektur-Schaltungseinheit 115. Die Befehlsinterpretierschaltungseinheit 107 interpretiert die gelieferten Fahrbefehle, erstellt das Fahrmuster (Geschwindigkeitsmuster, Rotationsmuster) und übermittelt es an die Servobefehlserstellungsschaltungseinheit 108. Andererseits liest die auf die Datenlieferung des Szenenzeigers ansprechende Spurkorrektur-Schaltungseinheit 115 die durch den Szenenzeiger p in der Szenentabelle SCT der Plan-Schaltungseinheit 105 spezifizierte Szene und erzeugt das Rückkopplungssignal der Geschwindigkeit und der Winkelrotation durch Vergleich der ausgegebenen Daten der Umwelterkennungsschaltungseinheit 114 mit den ausgegebenen Impulsen der Kodierer 112a und 112b, um so dem Befehl und Inhalt der Szene zu folgen. Wenn daher der vom Szenenzeiger p₀₁ spezifizierte Wert der Fahrverschiebung -d₀₁ ist, bewegt sich der Mobilroboter 102 vom Knoten n₀ zum Knoten n₁ auf der rechten Seite, wie aus Fig. 22 ersichtlich ist. Wenn jedoch der Wert der vom Szenenzeiger p₁₄ spezifizierten Fahrverschiebung +d₁₄ ist, bewegt sich der Mobilroboter 102 vom Knoten n₁ zum Knoten n₄ auf der linken Seite. Wenn weiter der Wert der vom Szenenzeiger p₄₅ spezifizierten Fahrverschiebung -d₅₇ ist, bewegt sich der Mobilroboter 102 vom Knoten n₄ zum Knoten n₅ auf der rechten Seite. Wenn schließlich der Wert des vom Szenenzeiger p₅₇ spezifizierten Fahrverschiebung 0 ist, bewegt sich der Mobilroboter 102 im Mittelpunkt des Knotens n₇.

Entsprechend der beschriebenen Struktur kann, da der Mobil roboter relativ zum Standardfahrweg seitenversetzt fährt, die Kollision verhindert werden, selbst dann, wenn ein in normaler Richtung fahrender Mobilroboter 102 und ein in entgegengesetzter Richtung fahrender Mobilroboter 102 sich gleichzeitig auf willkürlich gewählten Fahrwegen befinden.

Bei der oben erläuterten Ausführungsform ist der im Feld für die Fahrspurverschiebung eingeschriebene Offsetwert der reguläre Wert zwischen den Knoten (beispielsweise zwischen Knoten n₀ und Knoten n₁). Es ist jedoch ebenfalls möglich, beispielsweise die Strecke zwischen dem Knoten n₀ und dem Knoten n₁ in spezifische Abschnitte zu unterteilen und jeweils unterschiedliche Offsetwerte für jeden Abschnitt festzusetzen. Auf diese Weise kann im Falle, daß es eine Vielzahl unregelmäßig angeordneter Hindernisse gibt, der Mobilroboter einem zickzackförmigen Fahrweg zur Vermeidung der Hindernisse folgen.

AUSFÜHRUNGSFORM 3

Anschließend wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Fig. 23 stellt eine schematische Draufsicht auf die Struktur eines Mobilroboters 202 dieser Ausführungsform dar. Der obere Teil der Zeichnung ist das vordere Ende des Mobilroboters 202. In Fig. 23 bezeichnen die Bezugszeichen: 203L - das linke Antriebsrad; 203R - das rechte Antriebsrad; 204L - den Motor zum Antreiben des linken Antriebsrades 203L; 204R - den Motor zum Antreiben des rechten Antriebsrades 203R; 205L - den Impulskodierer zum Erfassen der Geschwindigkeit des linken Antriebsrades 203L; 205R - den Impulskodierer zum Erfassen der Geschwindigkeit des rechten Antriebsrades 203R; und 206, 206, etc. - Laufräder. Diese Räder 206, 206 etc. sind jeweils relativ zur Wellenachse und ebenso relativ zur Fahrrichtung drehbar, die ihrerseits einen rechten Winkel relativ zu den Wellenachsen bildet. Die Bezugszeichen 207L und 207R kennzeichnen die Ultraschallwellensender (Ultraschallsensoren) zum Erfassen des Abstandes zu den Seitenwänden W an der rechten und an der linken Seite, während das Bezugszeichen 208 den magnetischen Sensor zum Aufspüren des auf dem Boden befestigten Magnetbandes kennzeichnet. Das Bezugszeichen 209 bezeichnet die Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung 209 weist gemäß Fig. 24 die CPU 210 (Zentraleinheit), den Programmspeicher 211, den Arbeitsspeicher 212, den Planspeicher 213, die Schnittstellenschaltung 214 und die Motorantriebsschaltung 215 auf. Das Programm zur Steuerung der CPU 210 ist im Programmspeicher 211 abgelegt. Die Netzinformationstabelle und die Szenentabelle sind jeweils im Planspeicher 213 gespeichert. Die genannte Netzinformationstabelle ist die gleiche wie die in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschriebene Tabelle. Die Szenentabelle ist die gleiche wie die in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschriebene Tabelle, jedoch sind Szenendaten hinzugefügt.

Anschließend sollen die Szenendaten beschrieben werden. Der Mobilroboter 202 ist so gebaut, daß er sowohl unter Verwendung eines Ultraschallwellensystems als auch eines Magnetbandsystems fahren kann. Wenn beispielsweise das für die Fahrt auf jedem Abschnitt zwischen den Knoten des Fahrweges in Fig. 2 verwendete System festgelegt ist, und das Magnetbandsystem für den Fahrweg zwischen bestimmten Knoten vorgesehen ist, wird der für das Magnetband spezifische Kode (im folgenden als Bandkode bezeichnet) in Form von Szenendaten in die Szenentabelle entsprechend dem Abstand zwischen den Knoten eingeschrieben, während dann, wenn das Ultraschallwellensystem für den Fahrweg verwendet wird, die für die Abstände vom Fahrweg zu den Wänden an der rechten und an der linken Seite spezifischen Abstandsdaten als Szenendaten eingeschrieben werden.

In Fig. 24 kennzeichnet das Bezugszeichen 213 die Kommunikationseinrichtung für den Empfang der Richtung (sie gibt den Zielknoten an), die über Funk von der Steuerstation 1 übermittelt wird. Die von der Kommunikationseinrichtung 213 empfangene Richtung wird an die Steuereinrichtung 209 geliefert.

In dem wie oben beschrieben aufgebauten Mobilroboter 202 führt die CPU 210 die Fahrsteuerung entsprechend dem in den Programmspeicher 211 eingeschriebenen Programm wie folgt aus:

Nach Emfang der Zielknotennummer von der Steuerstation 1 ermittelt die CPU 210 die optimale Route mit Hilfe der bekannten Vertikalsuchmethode entsprechend der im Planspeicher 213 eingeschriebenen Planinformation und bestimmt die Knoten, die der Mobilroboter auf dem Wege zum Zielort passiert. Die CPU 210 liest die Szenendaten der Szenentabelle, die dem Knotenpaar einschließlich des Knotens, den der Mobilroboter als nächsten anlaufen muß, entsprechen. Falls die Szenendaten im Bandkode abgefaßt sind, fährt der Mobilroboter in Bandfahrt zum nächsten Knoten. Das heißt, daß die CPU 210 die Ausgabe des magnetischen Sensors 208 über die Schnittstellenschaltung 124 in regelmäßigen Intervallen liest, den Abstand zwischen dem Magnetsensor 208 und dem Magnetband am Boden entsprechend den gelesenen Daten erfaßt, und die Steuerdaten an die Antriebsmotorschaltung liefert, so daß der Abstand minimiert wird. Die Motorantriebsschaltung 215 treibt die Motoren 204L und 204R entsprechend den gelieferten Steuerdaten an.

Andererseits bewegt sich der Mobilroboter, falls die von der Szenentabelle abgelesenen Szenendaten nicht im Bandkode geschrieben sind, zum nächsten Knoten in Ultraschallwellenfahrt. Das heißt, daß die CPU 210 die Ausgabe der Ultraschallwellensender 207L und 207R nacheinander liest und den Abstand zu den Wänden auf der rechten und linken Seite entsprechend den gelesenen Daten erfaßt, sodann die Szenendaten (die Abstände zu den Wänden auf der rechten und der linken Seite) liest und feststellt, welche Richtung und Nummer der aktuellen Fahrposition des Mobilroboters von der normalen Fahrposition abweicht, und zwar durch Vergleich der gelesenen Szenendaten und des durch das Ausgangssignal der Ultraschallwellensender 207L und 207R erfaßten Abstandes, und liefert dann die auf dem Erfassungsergebnis beruhenden Steuerdaten an die Motoren 204L und 204R entsprechend den gelieferten Steuerdaten.

Wenn der Mobilroboter 202 den nächsten Knoten erreicht, liest die CPU 210 erneut die Szenendaten der Szenentabelle und erfaßt das Fahrsystem bis zum nächsten Knoten, so daß der Mobilroboter aufgrund des erfaßten Fahrsystems zum nächsten Knoten fährt.

Wie oben erläutert, kann sich der Mobilroboter 2 bei dieser Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe beider Systeme bewegen: Mit dem Magnetbandsystem und mit dem Ultraschallwellensystem. Dementsprechend wird, beispielsweise im Falle der Fahrt von Knoten N1 zu Knoten N7 des in Fig. 25 dargestellten Fahrweges die Route N1→ N2→N3→N6→N7 genommen, wenn nur Bandfahrt verfügbar ist; hingegen nimmt der Mobilroboter 202 bei Anwendung der Ultraschallwellenfahrt die Route N1→N2→N6→N7, wobei auf der Strecke N2→N6 die Ultraschallwellenfahrt erfolgt, welche die Fahrt gleichmäßiger macht, als wenn Bandfahrt angewandt würde.

Wie bisher erläutert, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Mobilroboter 202 eine Bandfahrt durchführen, die in jenem Fahrabschnitt stabiler ist, der Bandfahrt erlaubt; und er kann das Ultraschallwellensystem in jenem Abschnitt anwenden, wo kein Band angebracht werden kann.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Fall behandelt, daß der Mobilroboter entlang des Magnetbandes durch Abtasten des Bandes fährt; es ist jedoch auch möglich, das Magnetband durch ein optisches Band zu ersetzen.

Das Mobilrobotersystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch bei Mobilrobotern für automatisches Fahren (zu Transportzwecken, etc.), sowohl Robotern ohne Arme, als auch mit Armen, eingesetzt werden.

Claims

1. Fahrsteuerverfahren für ein Mobilrobotersystem mit mehreren Mobilrobotern, einer Steuerstation zum Steuern der Mobilroboter, und einer Radiokommunikationsvorrichtung zur Kommunikation zwischen jedem der Mobilroboter und der Steuerstation,
wobei jeder der Mobilroboter einen Planspeicher zum Speichern von Fahrplaninformation aufweist, eine Einrichtung zur Ermittlung einer besten Fahrroute zu einem Ziel auf der Grundlage der Fahrplaninformation, und zumindest einen auf jedem der Mobilroboter angebrachten Sensor zur Feststellung der Fahrroute,
wobei das Fahrsteuerverfahren folgende Schritte umfaßt:
Festlegung eines Ziels für jeden der Mobilroboter durch die Steuerstation;
Übertragung der Ziele an die Mobilroboter über die Radiokommunikationsvorrichtung; und
Festlegung der besten Fahrroute in jedem Mobilroboter auf der Grundlage der Fahrplaninformation, die aus dem Planspeicher ausgelesen wurde, wenn das Ziel durch die Steuerstation festgelegt wurde;
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bereitstellung einer Reservierungstabelle in der Steuerstation;
Übertragung einer Anforderung von jedem der Mobilroboter an die Steuerstation, um jede Position auf dem Fahrweg zu reservieren, der durch den Mobilroboter festgelegt wurde;
Inspektion der Reservierungstabelle, um festzustellen, ob die übertragene, vorbestimmte Fahrroute bereits durch die Steuerstation reserviert wurde:
in dem Falle, in welchem die gesamte oder ein Teil der Fahrroute nicht reserviert wurde, Übertragung eines Reservierungsabschlußsignals an den Mobilroboter, nach der Reservierung einer Fahrroute, die noch nicht in der Reservierungstabelle reserviert wurde; und
Bewegung des Mobilroboters auf der reservierten Fahrroute nach Empfang des Reservierungsabschlußsignals.

2. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Fahrroute Knoten zur Markierung vorgesehen werden, und der Mobilroboter bei seiner Bewegung auf der Fahrroute die Knoten feststellt.

3. Fahrsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

a) zumindest ein Knoten als Plan-Annäherungsknoten ausgewählt wird, der den Startpunkt der Fahrroute designiert; und
b) die Festlegung der Fahrroute unter Ausschluß des Plan-Annäherungsknotens erfolgt.

4. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das

a) die Steuerstation an jeden Mobilroboter Informationen über die Fahrrouten anderer Mobilroboter, über sich auf den aktuellen Zustand beziehende Zustandsdaten und über Positionsdaten bezüglich der aktuellen Position liefert;
b) jeder Mobilroboter an die Steuerstation Informationen jeweils über die Fahrroute, die Positionsdaten und die Zustandsdaten übermittelt; und
c) die Fahrrouten anderer Mobilroboter, die Positionsdaten und die Zustandsdaten in einen inneren Speicher einschreibt.

5. Fahrsteuerverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch:

a) vorheriges Speichern der Abstände zwischen den Knoten entlang der Fahrroute in einen Speicher jedes Mobilroboters;
b) Auslesen der Abstandsdaten aus dem Speicher zum Zeitpunkt des Fahrbeginns und während der Fahrt; und
c) Erfassen der Knoten innerhalb eines vorherbestimmten regelmäßigen Abstandes in Fahrrichtung, und des ersten Knotens jenseits des genannten Abstandes, entsprechend den Abstandsdaten und die aktuelle Position wiedergebenden Positionsdaten.

6. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Schritt der Einbeziehung von Daten aufweist, die anomale Umstände in Zustandsdaten anderer Mobilroboter anzeigen.

7. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter folgende Schritte aufweist:

a) Abtasten der Daten im inneren Speicher durch jeden Mobilroboter, wenn die Fahrt nicht möglich ist; und
b) Erkennen der dem Fahren entgegenstehenden Hindernisse.

8. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter einen Schritt der Überführung jedes Mobilroboters in den Wartezustand entsprechend der Ursache der Fahrverhinderung umfaßt.

9. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

a) Erfassen der Ursache der Fahrverhinderung;
b) Entscheiden darüber, ob eine alternative Route entsprechend der Ursache der Fahrverhinderung genommen werden soll;
c) Suchen einer alternativen Route, falls nötig; und
d) Durchführen einer Routenreservierung für die gefundene alternative Route.

10. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

a) Suchen nach alternativen Fahrrouten, wenn die Ursache der Fahrverhinderung als anormaler Zustand anderer Mobilroboter festgestellt wurde; und
b) Fahren des Mobilroboters auf der ermittelten alternativen Fahrroute.

11. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

a) Auffinden einer alternativen Route;
b) Durchführen einer Routenreservierung für die gesamte Strecke der ermittelten alternativen Route; und
c) Fahren des Mobilroboters auf der alternativen Route.

12. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist;

a) Erfassen der Ursache der Fahrverhinderung; und
b) Abwarten gemäß der Ursache der Fahrverhinderung.

13. Fahrsteuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

a) Übermittlung von Daten, die das "Warten auf Abschluß der Freigabe" anzeigen, von einem ersten Mobilroboter an die Steuerstation, wenn der erste Mobilroboter aufgrund der Anwesenheit eines zweiten, im Fahrweg wartenden Mobilroboters nicht weiterfahren kann;
b) Übermitteln einer Weiterfahrtrichtung von der Steuerstation an den zweiten Mobilroboter durch Anzeigen des Knotens, der in der dem ersten Mobilroboter entgegengesetzten Richtung liegt und zu zwei Knoten gehört, die dem Knoten, auf welchem der zweite Mobilroboter steht, benachbart sind; und
c) Fahren des zweiten Mobilroboters zum angezeigten Knoten.

14. Fahrsteuersystem mit einer Steuerstation zum Steuern mehrerer Mobilroboter und einer Radio- Kommunikationsvorrichtung zur Kommunikation zwischen jedem der Mobilroboter und der Steuerstation, wobei jeder der Mobilroboter einen Planspeicher zum Speichern von Fahrplaninformation aufweist, eine Einrichtung zur Ermittlung einer besten Fahrroute zu einem Ziel auf der Grundlage der Fahrplaninformation, und zumindest einen auf jedem der Mobilroboter angebrachten Sensor zur Feststellung der Fahrroute, wobei die Steuerstation ein Ziel für jeden Mobilroboter festlegt und diese Ziele an die Mobilroboter über die Radio- Kommunikationsvorrichtung überträgt, und jeder der Mobilroboter die beste Fahrroute auf der Grundlage der Fahrplaninformation ermittelt, die aus dem Planspeicher ausgelesen wurde, wenn das Ziel durch die Steuerstation festgelegt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerstation (1) mittels einer Zentraleinheit (1a) eine Fahrrouten-Reservierung zum Reservieren der gesamten Fahrroute oder eines Teils der Fahrroute für jeden der Mobilroboter (2-1 bis 2-10) vornimmt, mittels der Zentraleinheit (1a) feststellt, ob eine Fahrroute bereits durch einen anderen Mobilroboter (2-1 bis 2-10) angefordert wurde, und
einen Reservierungsabschlußcode erzeugt und dessen Übertragung an einen Mobilroboter (2-1 bis 2-10) vornimmt, falls die gesamte Fahrroute oder ein Teil der Fahrroute nicht für einen anderen Mobilroboter (2-1 bis 2-10) reserviert wurde.

15. Fahrsteuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß entlang vorbestimmter Fahrwege für die Mobilroboter (2-1 bis 2-10) Knoten (N1, N2, . . .) als Bodenmarkierungen vorgesehen sind, und jeder Mobilroboter (2-1 bis 2-10) einen Detektor zum Erfassen der Knoten ((N1, N2, . . .) aufweist.

16. Fahrsteuersystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstation (1) aufweist:
eine Kommunikationseinrichtung (2e) zum Mitteilen der Fahrrouten anderer Mobilroboter (2-1 bis 2-10) an jeden Mobilroboter (2-1 bis 2-10);
Positionsdaten, die die aktuelle Position anderer Mobilroboter (2-1 bis 2-10) anzeigen; und
Zustandsdaten, die den aktuellen Zustand anderer Mobilroboter (2-1 bis 2-10) anzeigen; und
daß jeder Mobilroboter (2-1 bis 2-10) aufweist:
eine Fahrdateninformationseinrichtung zum Informieren der Steuerstation (1) bezüglich Positionsdaten (DD) zum Anzeigen der aktuellen Position des Mobilroboters (2-1 bis 2-10) auf der Fahrroute und Zustandsdaten zum Anzeigen des aktuellen Zustands des Mobilroboters (2-1 bis 2-10); und
eine Fahrdatenspeichereinrichtung (2c) zum Speichern der Fahrroute anderer Mobilroboter (2-1 bis 2-10), der Positionsdaten anderer Mobilroboter und der Zustandsdaten anderer Mobilroboter.

17. Fahrsteuersystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstation (1) eine Kollisionstabelle (1c) zum Speichern von Positionen der Knoten (N1, N2, . . .) aufweist, an welchen eine Kollision zweier Mobilroboter (2-1 bis 2-10) auftreten kann, sowie eine Annäherungsverbotseinrichtung aufweist, zum Empfang von Fahrdateninformation bezüglich einer Fahrroute von einem Mobilroboter, zum Lesen der in der Kollisionstabelle gespeicherten Knoten, die dieser Fahrroute angehören, und zum Verbieten der Annäherung anderer Mobilroboter an derartige Knoten.

18. Fahrsteuersystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Mobilroboter (2-1 bis 2-10) einen Fahrmusterbefehlsspeicher (2g, 14e) aufweist, in welchem Daten (0,1) speicherbar sind, welche die Fahrtrichtung (Vorwärts/Rückwärts/Seitwärts) des Mobilroboters (2-1 bis 2-10) zwischen zwei Knoten (N1, N2, . . .) festlegen.

19. Fahrsteuersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Mobilroboter (2-1 bis 2-10) eine Datensteuerschaltungseinheit zur Fahrsteuerung in Abhängigkeit von Fahroffsetdaten aufweist, welche einen Fahrversetzungswert (+d, -d) zu einer Fahrnullinie (von Na nach Nb) für jeden Abschnitt der Fahrroute und für jede Fahrtrichtung des Mobilroboters (2-1 bis 2-10) angeben.

20. Fahrsteuersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Mobilroboter (202) aufweist:

a) einen Ultraschallwellensensor (207L, 207R) zum Messen der Abstände zu Einrichtungen in der Umgebung;
b) eine erste Speichereinrichtung (213) zum Speichern von Daten entsprechend den Entfernungen derartiger Einrichtungen zum Fahrweg;
c) eine erste Fahrsteuereinrichtung (209) zum Steuern des Mobilroboters (202) auf solche Weise, daß die vom Ultraschallwellensensor gemessenen Abstände mit den in der ersten Speichereinrichtung (213) gespeicherten Daten übereinstimmen;
d) einen Bandsensor (208) zum Abtasten eines mit einem Boden verbundenen Spurbandes;
e) eine zweite Fahrsteuereinrichtung (209) zum Steuern des Mobilroboters (202) auf solche Weise, daß sich der Mobilroboter (202) entlang des Bandes entsprechend dem Ausgabesignal des Bandsensors (208) bewegt;
f) eine zweite Speichereinrichtung (213), in die Daten eingeschrieben werden, die anzeigen, welche Fahrsteuereinrichtung, nämlich die erste oder zweite, für einen jeweiligen Abschnitt des Fahrweges benutzt werden; und
g) eine Operationseinrichtung zum Lesen der Daten in der zweiten Speichereinrichtung (213) und zum Aktivieren der durch die Daten angezeigten Fahrsteuereinrichtung (209).