JP2715551B2 - 移動ロボットの走行制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、複数の移動ロボットと、これらの移動ロ
ボットを制御する制御局とから構成される移動ロボット
システムにおける各移動ロボットの走行制御方法に関す
る。

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

「発明が解決しようとする課題」 この種のシステムにおいて、各移動ロボットは、その
走行ルートの前方に故障中の移動ロボットがいた場合に
ルート変更して走行したり、走行ルートの前方を横切る
他の移動ロボットがいる場合には、その通過を待つ等の
動作が必要である。このような移動ロボットの制御を制
御局が行う場合、移動ロボットの台数をＮとすると、N:
Nの競合問題を処理することになり、極めて複雑な処理
となり、また、処理に多くの時間がかかる欠点がある。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもの
で、各移動ロボットの制御を能率よく短時間で行うこと
ができる移動ロボットの走行制御方法を提供することを
目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明は、複数の移動ロボットと、これらの移動ロ
ボットを制御する制御局とからなる移動ロボットシステ
ムにおいて、 前記制御局は、 各移動ロボットに対し目的地を指示し、 各移動ロボットの走行経路の予約を行い、 各移動ロボットへ他の移動ロボットの走行ルート，現
在位置を示す位置データおよび現在の状態を示す状態デ
ータを各々通知し、 各移動ロボットは 制御局から指示された目的地までの経路を探索して制
御局へ通知し、 探索した経路に沿って自動走行し、 走行ルート，現在位置を示す位置データおよび現在の
状態を示す状態データを各々制御局へ通知し、 内部メモリに他の移動ロボットの走行ルート、現在位
置を示す位置データおよび現在の状態を示す状態データ
を各々書き込み、 走行できなくなった場合に前記内部メモリ内のデータ
を走査して走行できなくなった原因を検知し、その原因
に応じて走行ルート変更を行う ことを特徴としている。

「作用」 この発明によれば、各移動ロボットが自ら走行ルート
の探索を行い、また、走行できなくなった場合は、自ら
走行できなくなった原因を検知し、その原因に応じた走
行ルート変更を行う。すなわち、制御局が全移動ロボッ
トについて走行ルート変更を行うとN:Nの問題となり、
非常に複雑な処理となるが、各移動ロボットがそれぞれ
行う場合は1:Nの問題であり、処理が簡単になる。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の一実施例による走行
制御方法を適用した移動ロボットシステムについて説明
する。第１図は同移動ロボットシステムの全体構成を示
すブロック図である。この図において、１は制御局、２
−１〜２−10は移動ロボットであり、制御局１と各移動
ロボット２−１〜２−10とは無線によって接続されてい
る。移動ロボット２は、予め決められた走行路の床面に
貼付された磁気テープに沿って走行するようになってお
り、また、走行路には適宜の間隔をおいてノードが設定
されている。第２図は走行路の一例を示す図であり、こ
の図において，，……がノードである。各ノードに
は各々床面にノードマークが貼付されており、移動ロボ
ット２には、このノードマークを検出する検出器が設け
られている。また、ノードには次の３種類がある。

（１）地図進入ノード：移動ロボット２が新たに走行路
に進入する時のスタート点となるノードであり、第２図
においては、，，，である。

（２）作業ノード：作業点S1,S2,S3が設けられているノ
ードであり、第２図においては、，，である。移
動ロボットが作業を行う場合は、この作業ノードで一旦
停止し、次いで作業点S1（またはS2またはS3）まで進ん
で停止し作業を行う。

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

第３図は制御局１の構成を示すブロック図であり、こ
の図において、1aはCPU（中央処理装置）、1bはCPU1aに
おいて用いられるプログラムが記憶されたプログラムメ
モリ、1cはロボット間の衝突を防止するためのデータが
記憶された衝突テーブルである。1dは地図メモリであ
り、第２図に示す各ノード〜の（Ｘ−Ｙ）座標、ノ
ード種別を示すデータ、そのノードに接続されている他
のノードの番号、そのノードに接続されている各他のノ
ードまでの距離等が記憶されている。1eはデータ記憶用
のデータメモリであり、このデータメモリ1eには、予め
第４図に示すリザーブテーブルRVTが設けられている。
このリザーブテーブルRVTはノード〜に各々対応す
る記憶スロットRV1〜RV14（各１バイト）を有してい
る。1fは操作部、1gは通信装置であり、この通信装置1g
はCPU1aから供給されるデータを200〜300MHzの搬送波に
乗せて発信し、また、移動ロボット２−１〜２−10から
搬送波に乗せて送信されたデータを受信する。

次に、移動ロボット２について説明する。第５図は移
動ロボット２の構成を示すブロック図であり、この図に
おいて、2aはCPU、2bはCPU2aにおいて用いられるプログ
ラムが記憶されたプログラムメモリ、2cはデータ記憶用
のデータメモリ、2dは操作部、2eは通信装置、2fは制御
局１内の地図メモリ1dと同じデータが記憶された地図メ
モリである。また、2gは走行制御装置であり、CPU2aか
ら供給される行き先データを受け、磁気センサによって
床面の磁気テープおよびノードマークを検出しつつ駆動
モータを制御し、移動ロボットを目的ノードまで走行さ
せる。2hはアーム制御装置であり、CPU2aから供給され
る作業プログラム番号を受け、移動ロボットが作業ノー
ドに到着した時点でその番号の作業プログラムを内部の
メモリから読み出し、読み出したプログラムによってロ
ボットアーム（図示略）を制御して各種の作業を行わせ
る。

次に、上述した移動ロボットシステムの動作を説明す
る。

まず、移動ロボット２を制御局１の制御下におくに
は、移動ロボット２を手動によって地図進入ノード，
，，のいずれかへ移動し、次に、移動ロボット２
の操作部2dからそのノードの番号を入力し、そして、自
動モードに切り換える。ノード番号が入力されると、CP
U2aがそのノード番号および自身のロボット番号を通信
装置2eを介して制御局１へ送る。制御局１はそのロボッ
ト番号およびノード番号を受け、データメモリ1e内に書
き込む。以上の過程によって、制御局１は新たに進入し
たロボットの番号およびその位置を検知する。

次に、例えば作業点S1において行うべき作業が発生し
た場合、制御局１はその作業点に最も近い位置にある移
動ロボットに対して、作業点S1を示す作業点コードおよ
び作業プログラム番号を送信する。いま、ノードに移
動ロボット２−１が停止しており、制御局１がこのロボ
ット２−１へ作業点コードおよびプログラム番号を送信
したとする。移動ロボット２−１のCPU2aは、受信した
作業点コードおよびプログラム番号をデータメモリ2c内
に格納し、次に、作業点S1までの走行ルートの探索を行
う。このルート探索は、従来から公知の縦型探索法等に
よって行なわれる。そして、このルート探索によって
→→→なるルートが探索されたとすると、次にCP
U2aは、第６図に示すルートテーブルをデータメモリ2c
内に作成すると共に、作成したルートテーブルを制御局
１へ送信する。

このルートテーブルには、同図に示すように、目的と
する作業ノードへ行く際に順次通過すべきノードの番
号、次に続くデータが作業を表すことを示す作業コー
ド、作業ノード番号、作業プログラム番号、次に続くデ
ータがロボットの最終姿勢を表わすことを示す最終姿勢
コード、停止するノード番号、前方のノード番号、後方
のノード番号、および、ルートテーブルの最後を表わす
最終コードが書き込まれる。

制御局１はこのルートテーブルを内部のデータメモリ
1e内に書き込み、次いで、同テーブルを他の移動ロボッ
ト２−２〜２−10へ送信する。他の移動ロボット２−２
〜２−10は各々同テーブルを内部のデータメモリ2c内に
書き込む。

次に、移動ロボット２−１は、地図メモリ2f内に記憶
されているノード間距離に基づいて、探索したルートの
走行距離を、出発点ノードから目的ノードへ向けて
順次累算し、予め決められている一定距離Ｘ（第２図参
照）を越える最初のノードを検出する。いま、このノー
ドがであったとする。次にCPU2aはノード，，
の番号およびルート予約要求コードを各々制御局１へ送
信する。

制御局１のCPU1aはこのノード番号およびルート予約
要求コードを受け、これらのノードが既に予約されてい
るか否かをリザーブテーブルRVTによってチェックす
る。そして、予約されていなければ、すなわち、リザー
ブテーブルRVTのこれらのノードに対応する記憶スロッ
トRV1〜RV14内のデータが「０」であった場合は、それ
らの記憶スロットに各々ロボット番号「１」を書き込
む。これによって、ルート→→が予約されたこと
になる。

次に制御局１のCPU1aは、ノード〜の番号および
予約完了コードを移動ロボット２−１へ送信する。移動
ロボット２−１は、これらのノード番号および予約完了
コードを受け、まず、ノードへ向つて走行を開始す
る。

移動ロボット２−１は走行途中において、逐次次のデ
ータを制御局１へ送信する。

◇状態データ：ロボットの現在の状態（走行中、待機
中、作業中、異常発生中等）を示すデータ ◇位置データ：ロボットの現在位置を示すデータ 制御局１は、移動ロボット２−１から送られてくる状
態データおよび位置データと、移動ロボット２−１が現
在予約しているノードを示す予約ノードデータとを他の
移動ロボット２−２〜２−10へ送信する。これらの移動
ロボット２−２〜２−10は受信したデータを内部のデー
タメモリ2cに書き込む。

また、制御局１は、移動ロボット２−１から送信され
た現在位置データをチェックし、移動ロボット２−１が
ノードを通過したことを検出すると、ルート→の
予約を解除する。すなわち、リザーブテーブルRVTの記
憶スロットRV1,RV2をクリアする。

一方、移動ロボット２−１は、走行途中において、常
時、現在位置から目的ノードへ向かう距離Ｘを越える最
初のノードを検出し、検出されたノードがになった場
合は、ノード，の番号およびルート予約要求コード
を各々制御局１へ送信する。制御局１はこのノード番号
およびルート予約要求コードを受け、ノード予約を行
う。そして、ノード予約が完了した場合は、ノード，
の番号および予約完了コードを移動ロボット２−１へ
送信する。移動ロボット２−１は、これらのノード番号
および予約完了コードを受け、ノードまで走行する。
移動ロボット２−１がノードを通過すると、前述した
場合と同様にして、制御局１においてルート→の予
約取り消しが行なわれる。そして、ノードに到達する
と、次に横行（横方向へ進むこと）によって作業点S1へ
進む。移動ロボット２−１が作業点S1に到達すると、ル
ート→の予約取り消しが行なわれる。以後、アーム
による作業が行なわれる。

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

次に、例えば移動ロボット２−１が何等かの理由で先
へ進めなくなった場合の処理を説明する。

いま、移動ロボット２−１が→→→→→
→なるルートを通ってノードまで進むとする。前述
したように、移動ロボット２−１は所定距離ずつルート
予約を行いながら進む。いま、ノードまでの予約をと
り、走行を開始し、走行途中において次のノードの予
約を要求する。しかし、ノードに達した時点におい
て、未だノードの予約が取れなかった場合は、ノード
で一旦停止し、次の処理を行う。

（１）まず、データメモリ2c内に記憶されている他の移
動ロボット２−２〜２−10のルートテーブルを走査して
ノードを走行ルートの一部としている移動ロボット２
を検出する。いま、移動ロボット２−３および２−５が
該当していたとする。

（２）次に、データメモリ2c内に記憶されている移動ロ
ボット２−3,2−５の各予約ノードデータから、ノード
を予約している移動ロボット２を検出する。いま、移
動ロボット２−３が検出されたとする。

（３）次に、データメモリ2c内に記憶されている移動ロ
ボット２−３の状態データから同移動ロボット２−３が
いかなる状態にあるかを検知し、その状態に応じて次の
処理を行う。

（ｉ）移動ロボット２−３が待機中の場合 移動ロボット２−１は自身の状態データを「追い出し
完了待ち」とし制御局１へ送信する。制御局１はこの状
態データを受け、内部のデータメモリ1e内に記憶されて
いる各移動ロボット２−２〜２−10のルートテーブルお
よび現在位置データに基づいて待機中の移動ロボット２
−３を見つけ出し、その移動ロボット２−３へ経路譲渡
指示を送信する。この経路譲渡指示を受けた移動ロボッ
ト２−３は、前述した場合と同様に、指示されたノード
までのルート探索を行い、次いでルート予約を行い、そ
して、そのノードまで走行する。この移動ロボット２−
３が移動すると、ノードの予約解除が行なわれる。

一方、移動ロボット２−１は、状態データを「追い出
し完了待ち」として制御局１へ送信した後、一定時間経
過毎に走行路予約要求を制御局１へ送信する。制御局１
は移動ロボット２−３が移動し、ノード予約解除が行な
われた時点で移動ロボット２−１の予約を行い、予約完
了を移動ロボット２−１へ送信する。移動ロボット２−
１はこの予約完了を受け、走行を開始する。なお、走行
路予約要求を出している間に、制御局１から再経路探索
指示が送られてきた場合は、ルート探索を行い、経過を
変えて走行する。

（ii）移動ロボット２−３がそのノードに向って走行中
の場合 移動ロボット２−１は状態データを「通過待ち」とし
て制御局１へ送り、以後、一定時間経過毎に走行路予約
要求を制御局１へ送りながら、予約完了を待つ。なお、
通過しようとしている移動ロボット２−３に異常が発生
した場合は、再経路探索を行い、経路を変えて走行す
る。

（iii）移動ロボット２−３が作業中の場合 移動ロボット２−１は再経路探索を行う。すなわち、
移動ロボット２−１は、まず、制御局１へルート探索許
可要請を送る。制御局１はこの要請を受け、他にルート
探索中の移動ロボットがいない場合は、ルート探索許可
を移動ロボット２−１へ送る。移動ロボット２−１はこ
のルート探索許可を受け、移動ロボット２−３を迂回す
るルートを探索する。そして、ルートが発見された場合
は、前述した場合と同様に、ルートテーブルを制御局１
へ送信し、制御局１はこのルートテーブルを他の移動ロ
ボット２−２〜２−10へ送信する。次に、移動ロボット
２−１はルート予約要求を制御局１へ送信し、制御局１
からの予約完了を受けて走行を開始する。

なお、移動ロボット２−１は、迂回ルートが探索でき
なかった場合は状態データを「作業終了待ち」として制
御局１へ送り、ルートが空くのを待つ。

（iv）異常発生中の場合 上記の場合と同様に、再経路探索を行って移動ロボッ
ト２−３を迂回するルートを見つけ、ルートを変えて走
行する。また、迂回ルートが探索できなかった場合は、
状態データを「異常復帰待ち」として制御局１へ送信
し、ルーとが空くのを待つ。

（vi）競合問題解決中の場合 この競合問題解決中とは、移動ロボット２−３が、
「追い出し完了待ち」、「作業終了待ち」、「通過待
ち」、「異常復帰待ち」等の状態にある場合である。こ
の場合、移動ロボット２−１は、状態データを「競合問
題解決待ち」として制御局１へ送り、移動ロボット２−
３の問題解決を待つ。

このように、この移動ロボットシステムにおける各移
動ロボット２−１〜２−10は、走行できなくなった場合
に、待機するかルート変更するかを自身で判断し、最も
適切な行動を行うことができる。

なお、上記実施例は移動ロボットが床面の磁気テープ
を検出しつつ同テープに沿って走行するものであるが、
この発明は移動ロボットが超音波センサによって周囲の
情況を検出しつつ走行するものにも適用することができ
る。また、上記実施例は移動ロボットがアームを有して
いるが、この発明はアームを有さず、単に自動走行する
だけの移動ロボット（運搬用等）にも適用することがで
きる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、各移動ロボ
ットが自ら走行ルートの探索を行い、また、走行できな
くなった場合は、自ら走行できなくなった原因を検知
し、その原因に応じた走行ルート変更を行うので、各移
動ロボットの走行制御が1:Nの問題となり、制御の能率
が向上する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による移動ロボットシステ
ムの構成を示すブロック図、第２図は各移動ロボットが
走行する走行路の一例を示す図、第３図は第１図におけ
る制御局１の構成を示すブロック図、第４図は第３図に
おけるデータメモリ1d内に設定されてるリザーブテーブ
ルRVTを示す図、第５図は移動ロボット２の構成を示す
ブロック図、第６図はルートテーブルの構成例を示す図
である。 １……制御局、1a……CPU、1b……プログラムメモリ、1
e……データメモリ、２−１〜２−10……移動ロボッ
ト、2a……CPU、2b……プログラムメモリ、2c……デー
タメモリ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の移動ロボットと、これらの移動ロボ
   ットを制御する制御局とからなる移動ロボットシステム
   において、 前記制御局は、 各移動ロボットに対し目的地を指示し、 各移動ロボットの走行経路の予約を行い、 各移動ロボットへの他の移動ロボットの走行ルート，現
   在位置を示す位置データおよび現在の状態を示す状態デ
   ータを各々通知し、 各移動ロボットは 制御局から指示された目的地までの経路を探索して制御
   局へ通知し、 探索した経路に沿って自動走行し、 走行ルート，現在位置を示す位置データおよび現在の状
   態を示す状態データを各々制御局へ通知し、 内部メモリに他の移動ロボットの走行ルート、現在位置
   を示す位置データを各々書き込み、 走行できなくなった場合に前記内部メモリ内のデータを
   走査して走行できなくなった原因を検知し、その原因に
   応じて走行ルート変更を行うことを特徴とする移動ロボ
   ットの走行制御方法。