JP2009107753A - 搬送車の衝突防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送車の速度制御は複数の固定速度で加減速を行い、搬送車の走行速度を向上させることにより、実質的な搬送効率を、最大効率の得られる連続的な搬送車の走行速度に比較して実用範囲内で遜色のない数パーセント程度の搬送能力の低下で済む簡便な搬送車の衝突防止方法を提供すること。
【解決手段】軌道に沿って走行し目的位置で荷物を移載するようにした搬送車１の衝突防止方法において、搬送車１上に設置した距離計測機（３〜１０）によって同一軌道上で稼動する他の搬送車１との車間距離を計測し、この車間距離から他の搬送車１に対する相対速度を検出するとともに、この相対速度に基づいて速度を制御し、他の搬送車１との衝突を回避するようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、搬送車の衝突防止方法に関し、特に、液晶工場等で稼動する有軌道の無人搬送車やスタッカクレーンに適用することができる搬送車の衝突防止方法に関するものである。

搬送車の衝突防止について、搬送車に設けた超音波センサやレーザ距離計、定距離検出型赤外線投受光センサ等を使用し、一定距離以下に搬送車が障害物に接近した場合に安全な速度まで減速する方法は広く実用化している。

例えば、下記の特許文献１では、移動体側の車輪に連結したロータリーエンコーダで速度を検知し、移動体と固定の端部との衝突防止を速度プロファイル監視で行う方法が開示されている。
また、下記の特許文献２では、走行端のマーク検出時の速度で通常停止と非常停止を使い分ける方法が開示され、さらに、本件出願人による特許文献３では、最高速度から減速開始位置を設定し、目的の位置に停止させる方法等が開示されている。

しかし、これら従来の方法では、地上側に位置のマーカを設置し、マーカを通過した時点での速度で制御をするため、地上設備が複雑になったり、任意の位置での搬送車間の衝突回避には適さなかったり、連続的に搬送車の走行速度を変更するために制御が複雑になるという欠点がある。
特開２００４−９９１９４号公報 特開２００１−９７５０８号公報 特開２００６−１８８３２７号公報

本発明は、上記従来の搬送車の衝突防止方法が有する問題点に鑑み、搬送車の速度制御は複数の固定速度で加減速を行い、搬送車の走行速度を向上させることにより、実質的な搬送効率を、最大効率の得られる連続的な搬送車の走行速度に比較して実用範囲内で遜色のない数パーセント程度の搬送能力の低下で済む簡便な搬送車の衝突防止方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本第１発明の搬送車の衝突防止方法は、軌道に沿って走行し目的位置で荷物を移載するようにした搬送車の衝突防止方法において、搬送車上に設置した距離計測機によって同一軌道上で稼動する他の搬送車との車間距離を計測し、該車間距離から他の搬送車に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御し、他の搬送車との衝突を回避することを特徴とする。

この場合において、車間距離を計測して他の搬送車に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御する衝突防止制御装置を、走行スケジューリングを行う搬送車制御装置から独立して設けることができる。

また、同じ目的を達成するため、本第２発明の搬送車の衝突防止方法は、軌道に沿って走行し目的位置で荷物を移載するようにした搬送車の衝突防止方法において、搬送車上に設置した距離計測機から軌道の終点までの距離を計測し、該計測した距離から終点に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御し、終点との衝突を回避することを特徴とする。

この場合において、軌道終点までの距離を計測して該終点に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御する衝突防止制御装置を、走行スケジューリングを行う搬送車制御装置から独立して設けることができる。

本第１発明の搬送車の衝突防止方法によれば、軌道に沿って走行し目的位置で荷物を移載するようにした搬送車において、搬送車上に設置した距離計測機によって同一軌道上で稼動する他の搬送車との車間距離を計測し、該車間距離から他の搬送車に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御し、他の搬送車との衝突を回避することから、簡便な方法にもかかわらず、搬送車の速度制御は３段階以上の多段の固定速度で加減速を行うことができ、これにより、搬送車の走行速度を向上させ、実質的な搬送効率を、最大効率の得られる連続的な搬送車の走行速度に比較して実用範囲内で遜色のない数パーセント程度の搬送能力の低下で実現することができる。

この場合、車間距離を計測して他の搬送車に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御する衝突防止制御装置を、走行スケジューリングを行う搬送車制御装置から独立して設けることにより、搬送車制御装置に故障が生じた場合でも、衝突防止制御装置の信号で搬送車を非常停止し、安全性を向上させることができる。

また、本第２発明の搬送車の衝突防止方法によれば、軌道に沿って走行し目的位置で荷物を移載するようにした搬送車において、搬送車上に設置した距離計測機から軌道の終点までの距離を計測し、該計測した距離から終点に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御し、終点との衝突を回避することから、簡便な方法にもかかわらず、搬送車の速度制御は３段階以上の多段の固定速度で加減速を行うことができ、これにより、搬送車の走行速度を向上させ、実質的な搬送効率を、最大効率の得られる連続的な搬送車の走行速度に比較して実用範囲内で遜色のない数パーセント程度の搬送能力の低下で実現することができる。

この場合において、軌道終点までの距離を計測して該終点に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御する衝突防止制御装置を、走行スケジューリングを行う搬送車制御装置から独立して設けることにより、搬送車制御装置に故障が生じた場合でも、衝突防止制御装置の信号で搬送車を非常停止し、安全性を向上させることができる。

以下、本発明の搬送車の衝突防止方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、搬送車の衝突が発生するいくつかのパターンを示す。
（１）は２台の搬送車が接近する場合を示す。両方が定格速度で接近した場合が最も衝突の被害が大きくなることは容易に想像できる。
（２）は同一方向に２台が移動し、後続の搬送車の方が移動速度が速い場合、あるいは停止している搬送車が次の搬送のため移動し、その後に後続の搬送車が入る場合場度が該当する。
（３）は停車している搬送車への接近を示す。
（４）は走行の軌道の終点への接近の場合を示す。

衝突防止にはいくつかの機能が求められる。
１つは搬送車自体は正常に機能しているが、搬送車に指示を与える上位制御装置が誤って指示を出し、２台の搬送車が許容する間隔よりも接近する場合、もう１つは搬送車の制御自体が正常に機能していないため、予期しない挙動で搬送車が接近する場合である。
前者は搬送車制御は機能しているため、接近を検知した場合に一時的に速度を下げ、衝突を回避する。運用上では衝突防止が動作する大部分はこれに該当する。
一方、制御装置自体が異常を生じ、接近を検出し速度を変更する指示を与えても、搬送車が制御不能になっている後者の場合は、衝突が不可避となっても、電源を遮断し、機械的なブレーキで減速して停止し、衝突に至ったとしてもそのエネルギーを小さくし被害を最小限に抑える配慮が求められる。

搬送車の移動速度をｖ、搬送車が通常の制御で減速する加速度をａ、接近を検知し制御指令に反映するまでの遅延時間をｔｄとすれば、衝突を回避し減速して停止するまでの限界距離Ｌｄは、
Ｌｄ＝ｖ^２／２ａ＋ｔｄ・ｖ
となる。
したがって、レーザ距離計等で計測した他の搬送車あるいは軌道終点までの距離を常時監視し、現在の搬送車の速度と障害物までの距離が減速する限界距離以下になれば、速度を限界距離から逆算した速度まで下げるように時々刻々と速度を連続的に変化させれば衝突は起きないことは周知である。

搬送車の制御は、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）等の汎用制御装置とサーボモータ、サーボモータ用の一制御ユニット等を組み合わせて制御系を構成する場合、ＰＬＣは一制御ユニットに対して予め目標位置を指定し、走行モータを回転し、目標位置に到着するまでのモータ制御は一制御ユニットが行い、ＰＬＣは到着したことを一制御ユニットの状態監視で検出し、次の動作シーケンスに移行するのが一般的な制御方法で、速度を時々刻々と変化させるやり方は制御が煩雑になる。
このため、簡易な方法として一定距離以下に接近すると減速し、さらに接近すると停止するだけの方法が多用されている。
また、このときの減速する速度も、０．５ｍ／ｓ（秒）程度の人と接触しても重大事故に至らない程度の速度がＡＧＶを始めとする無人搬送車等で用いられてきた。

しかしながら、速度を２段階で制御した場合、搬送車の速度が１ｍ／ｓ程度であれば搬送効率はさほど低下しないが、人と搬送車の移動領域が完全に分離された産業機械においては対人衝突は考慮する必要がなく、搬送に着目して減速する速度を設定することができる。

図２に、自車搬送車の障害となる他の搬送車までの車間距離と移動に要する時間の関係を示す。
条件としては、一方の搬送車は停止しており、加速度０．５ｍ／ｓ^２、定格速度３ｍ／ｓで、車間距離を２５０ｍｍ残して停止する移動を示す。
最も移動時間の短いのは、連続的に限界距離以下で速度を変化させる方法で、図２のグラフで破線の衝突防止を全く考慮しない場合であり、検出の遅延時間は１００〜２００ｍｓ程度であれば、連続制御は衝突防止を行わない場合とほぼ一致する。

一方、２段階に速度を変化させる方法では、３０ｍ以下の移動で搬送効率の低下が顕著であり、最短時間での移動に比べると最悪で２．８倍の移動時間を要する。
これは、定格速度から１／６の速度まで減速するため低速での動作時間の占める割合が増加するためである。

図３に、実施例の構成を示す。搬送車（この例ではスタッカクレーン）１、２が同一の走行軌道の上で稼動し、搬送車は前後のいずれの方向にも動作する。軌道の終端には機械的な車止め１１、１２を設置し移動範囲を制限する。
搬送車には車体の前後に各１台のレーザ距離計３、４、５、６を設置し、レーザの反射物７、８、９、１０を設け、レーザ距離計から照射するレーザ光線を回帰反射し、レーザ光線を距離計に戻す。
レーザ距離計は、距離計から照射する照射光と距離計に戻ってくる反射光の時間差から反射物までの距離を計測する。

図２に、衝突防止の運転の方法を示す。
レーザ距離計は距離を計測する手段であるが、距離データを時間で微分することで障害物との相対速度に変換する。
運転のロジックとしては、障害となる搬送車が停止あるいは離れていく場合と、接近してくる場合の２つのケースに分類する。そして、これらのケースについて、距離及び当該距離における制限速度を規定する。
距離の短い領域で２台が接近する場合には、概ね２倍の距離が同一制限速度における限界距離となり、この距離以下に接近した場合には制限速度まで減速する。
このように４段階の速度を切り替える場合、図２のグラフでの４段階検出となり、２段階の速度切り替えで３０ｍ以下の距離領域で極端に悪化した移動時間がすべての距離領域で２秒程度となり、実用的な搬送時間の悪化も数パーセント以下で、連続制御と同様な効果が得られる。

図５〜図７に運転の例を示す。
図５は搬送車１と搬送車２が交差する指示を受信し、２台が定格速度で接近する場合を示す。
図はそれぞれの搬送車の速度線図、位置線図、車間距離と指示の状況を表した模式図からなる。
２台の速度線図に着目すると、２台の搬送車は同時に減速を始め、ほぼ直線的に減速している。

図６のケースでは搬送車２が減速を先にはじめ、搬送車２に目標位置に停止し、搬送車１は減速中の搬送車１に接近する場合に相当する。
搬送車１は１．５ｍ／ｓの速度まで減速し数秒間、その速度を維持した後、さらに減速を行う。
搬送車１が減速中に搬送車２は停止するため、搬送車２の運転ロジックは、もう一方の搬送車が接近中から停止中に変わることになり、このため、距離に対する制限速度の選択が、以下に示す表１（衝突防止の運転ロジックを示す表）の右側領域から左側領域に切り替わる。

なお、図６の指示は、搬送車に対する指示としては異常な指示とはいえず、搬送車２が先に搬送を行い、その場所から図の右側に離脱する指示を与え、搬送車２の離脱に同期して、搬送車１が移載を行うステーションに入れ替わりで進入する場合に起こりえるケースとなる。

図７は、図５と同様に交差する指示の場合であるが、一方の搬送車２が低速で接近、もう一方の搬送車１が定格速度で接近する場合を示す。搬送車２は低速であるため減速しないで接近し、搬送車１が４段階の速度を階段状に減速し、平均の加速度は定格の加速度の概ね１／２で距離に応じて減速する。
なお、搬送車が接近して停止したことを制御装置が認識し、その結果、既に受信した搬送指示に対して待ち状態を解消するまで待ち続けるか、その指示を中断し、別の位置への搬送指示を再指示するかは、搬送車の処理ではなく、本実施例の範囲には含まない。

表１は、衝突を回避するための減速を行う制限速度と距離の関係を記述しているが、この表の中の制限速度が最も離れているのは１ｍ／ｓである。この速度差とこの速度差を減速する間に移動する距離は、速度差を△ｖ、速度差の減速距離を△Ｌとすると、
△Ｌ＝△ｖ^２／２ａ
となり、速度差の減速距離△Ｌ＝１ｍとなる。
表１の１ｍ以上の距離で検出距離から速度差の減速距離を減じた値で速度制限を判定する、以下に示す表２（非常停止の運転ロジックを示す表）の停止条件を判定し、制限速度以上の走行速度になっていた場合には、表１の条件で既に出されている減速の指令が有効に機能していないため搬送車を非常停止する信号を出力する。
非常停止は通常制御の減速を行わず、通常は走行モータを駆動するサーボモータやインバータの動力電源を遮断し、機械的なブレーキにより制動する。
表２は、表１から速度差減速距離を減じただけの距離であるが、実際の運用にあたっては本実施例の趣旨を逸脱しない範囲で判別や計算の遅延時間、計測誤差を吸収する余裕分を加味することはいうまでもない。

制御の構成を図４に示す。
レーザ距離計の距離データを微分することで障害物との相対速度に変換し、サーボアンプやインバータ等の搬送車の走行駆動装置から得られる搬送車の走行速度との差により、相対速度が正の値で搬送車速度よりも大きい場合は、もう一方の搬送車が接近しつつあることを示しており、相対速度と搬送車速度が同じ場合には静止物あるいは停止している搬送車に自車が接近しつつあることを示している。
また、相対速度が負の領域はもう一方の搬送車あるいは自車が離れていることを示している。
この場合、速度計算や衝突判定を行う衝突防止制御装置を、走行スケジューリングを行う搬送車制御装置から独立させることで、搬送車制御装置が故障した場合でも、表２に示す停止条件で非常停止に信号を出力することで衝突リスクを低減した信頼性の高い搬送車の制御を行うことができる。

以上、本発明の搬送車の衝突防止方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の搬送車の衝突防止方法は、搬送車の速度制御は複数の固定速度で加減速を行い、搬送車の走行速度を向上させることにより、実質的な搬送効率を、最大効率の得られる連続的な搬送車の走行速度に比較して実用範囲内で遜色のない数パーセント程度の搬送能力の低下で実現するという特性を有していることから、簡便で低コストな搬送車の衝突防止方法として無人搬送車システムに広く好適に用いることができる。

搬送車の衝突が発生するいくつかのパターンを示す説明図である。 障害となる他の搬送車までの車間距離と移動に要する時間の関係を示すグラフである。 本発明の搬送車の衝突防止方法で使用する装置を示す正面図である。 本発明の搬送車の衝突防止方法の実施例を示す制御の構成図である。 同実施例の搬送車の衝突防止方法における運転例１の図である。 同運転例２の図である。 同運転例３の図である。

符号の説明

１ 搬送車
２ 搬送車
３〜６ レーザ距離計（距離計測機）
７〜１０ 反射物（距離計測機）
１１ 車止め
１２ 車止め

Claims (4)

1. 軌道に沿って走行し目的位置で荷物を移載するようにした搬送車の衝突防止方法において、搬送車上に設置した距離計測機によって同一軌道上で稼動する他の搬送車との車間距離を計測し、該車間距離から他の搬送車に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御し、他の搬送車との衝突を回避することを特徴とする搬送車の衝突防止方法。
2. 車間距離を計測して他の搬送車に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御する衝突防止制御装置を、走行スケジューリングを行う搬送車制御装置から独立して設けることを特徴とする請求項１記載の搬送車の衝突防止方法。
3. 軌道に沿って走行し目的位置で荷物を移載するようにした搬送車の衝突防止方法において、搬送車上に設置した距離計測機から軌道の終点までの距離を計測し、該計測した距離から終点に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御し、終点との衝突を回避することを特徴とする搬送車の衝突防止方法。
4. 軌道終点までの距離を計測して該終点に対する相対速度を検出するとともに、該相対速度に基づいて速度を制御する衝突防止制御装置を、走行スケジューリングを行う搬送車制御装置から独立して設けることを特徴とする請求項３記載の搬送車の衝突防止方法。

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