JP2814564B2 - 移動ロボットシステムにおける衝突防止方法 - 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
システムに関し、特に、移動ロボット相互間の衝突を防
止する衝突防止方法に関する。

「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」 ところで、この種のシステムにおいては、自動走行す
るロボット同士の衝突をいかに防ぐかが大きな問題であ
る。１台のロボットが走行している時に他のロボットを
停止させれば、衝突の可能性を非常に少なくすることが
できるが、これではロボットの走行能率が極端に悪くな
ってしまう。

そこでこの発明は、同一の敷地内に多くの移動ロボッ
トを走行させても、衝突が全く起こることがない移動ロ
ボットシステムにおける衝突防止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り、各移動ロボットが
走行ルートに設けられたノードを検出しつつ予定走行ル
ートに沿って走行する移動ロボットシステムにおいて、
前記制御局内に予約テーブル、および移動ロボットが通
過したときそのノードに他の移動ロボットがあった場合
に衝突の恐れがある衝突ノードが記憶された衝突データ
テーブルを設け、各移動ロボットは予定走行ルートにお
ける一定距離内のノードの予約要求を前記制御局へ連絡
し、前記制御局は連絡を受けた前記一定距離内の当該ノ
ードに対応する衝突ノードを前記衝突データテーブルか
ら読み出し、該衝突ノードが前記予約テーブルに予約さ
れていないか否かを前記予約テーブルによって繰り返し
調査するとともに、前記予約テーブルを参照して前記一
定距離内の当該ノードが既に予約されていないか否かを
繰り返し調査し、当該ノードおよび該衝突ノードが予約
されていなかった場合、当該ノードを前記予約テーブル
に予約した後予約終了を前記移動ロボットへ連絡し、前
記移動ロボットは該予約終了の連絡を受け、予約済みの
ノードからなる走行ルートの走行を行うことを特徴とし
ている。

「作用」 この発明によれば、制御局は連絡を受けた当該ノード
に対応する衝突ノードを衝突データテーブルから読み出
した後、該衝突ノードが予約テーブルに予約されていな
いか否かを調査するとともに、当該ノードが予約テーブ
ルに既に予約されていないか否かを調査する。そして、
制御局は、当該ノードおよび衝突ノードが予約テーブル
に予約されていない場合、当該ノードを予約テーブルに
予約する。

各移動ロボットは走行前に予約テーブルに一定距離内
の当該ノードを予約した後走行し、予約ができなけれ
ば、すなわち、既に他の移動ロボットが当該ノードおよ
び衝突ノードの予約をしていた場合はその当該ノードか
らなる走行ルートを走行しない。これにより、移動ロボ
ット同士の衝突を完全に防ぐことができる。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の一実施例による衝突
防止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底面に
貼付された磁気テープに沿って移動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
は各々底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、このノードマークが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
を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図において上記の各ノード以外の全
てのノードである。

なお、以下の説明では、上述した第２図の走行路を例
にとる。

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は後述する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RTV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から搬送派に乗せて送信されたデータを受信する。

ここで、衝突テーブル1cについて説明する。この衝突
テーブル1cは、各移動ロボット間の衝突を防止するため
のテーブルであり、複数の衝突データブロックから構成
されている。この場合、各衝突データブロックは、走行
路で接続された隣り合う２つのノードに対応して１つの
ブロックが形成されている。例えば、第２図の走行路の
場合、ノード組〔，〕、〔，〕、〔，〕、
〔，〕、〔，〕、〔，〕……の各々につい
て衝突データブロックが形成されている。第５図（イ）
は衝突テーブル1cの構成を示し、また、（ロ）は各衝突
データブロックの構成を示す。

次に、衝突データブロックについて詳述する。例え
ば、ノード組〔，〕に対応する衝突データブロック
には、ノードからノードへ（またはこの逆）移動ロ
ボット２が移動した時、そのノードに他の移動ロボット
が居ると衝突する恐れのあるノードの番号およびそのよ
うなノードの数が書き込まれている。すなわち、衝突デ
ータブロックには、第５図（ロ）に示されるように、次
の各データが書き込まれている。

（１）始点衝突ノードの番号およびその数 第６図において、Naを始点ノード、Nbを終点ノードと
する。なお、始点，終点は、２個の隣合うノードの一方
を始点、他方を終点と称しただけである。始点衝突ノー
ドとは、始点ノードNaに移動ロボット２が到着した場合
にこれと衝突する恐れがあるノード（そのノードに移動
ロボットがいた場合）であり、具体的には、破線で示さ
れる排除領域Es内に存在するノードおよびその周囲一定
範囲内のノードである。ここで、排除領域Esは例えば第
７図に示すように、 （Ｗ＋２α）×（Ｌ＋２α） W:移動ロボットの横幅 L:移動ロボットの長さ α＝150mm なる大きさの領域であり、予め決められている。また、
同図に示すノードNkは排除領域Es内にあるので勿論始点
衝突ノードであるが、排除領域Es外のノードNlも移動ロ
ボット２が一点鎖線の状態になった場合にその一部が排
除領域Es内に入るので始点衝突ノードである。また、始
点ノードNa自身も始点衝突ノードである。以上の結果、
第７図の例においてはノードNa,Nk,Nlの番号およびノー
ド数「３」が各々衝突データブロック内に書き込まれ
る。

（２）終点衝突ノードの番号およびその数 終点衝突ノードとは、第６図の終点ノードNbに移動ロ
ボット２が到着した場合にこれと衝突する恐れがあるノ
ード（そのノードに移動ロボットがいた場合）であり、
具体的には、破線で示される排除領域Ee内に存在するノ
ードおよびその周囲一定範囲内のノードである。なお、
一定範囲の意味は上記の通りである。

（３）ノード間衝突ノードおよびその数 ノード間衝突ノードとは、始点ノードNaから終点ノー
ドNbまで移動ロボット２が移動した場合にこれと衝突す
る恐れがあるノード（そのノードに移動ロボットがいた
場合）であり、具体的には、破線で示される排除領域Ek
内に存在するノードおよびその周囲一定範囲内のノード
である。

（４）逆方向走行衝突ノードおよびその数 逆方向走行衝突ノードと、終点から始点へ向かって走
行する移動ロボットが始点ノードNaを検出した時点でブ
レーキをかけ、停止した場合にこのロボットと衝突する
恐れがあるノード（そのノードに移動ロボットがいた場
合）であり、図に示す排除領域Ep内に存在するノードお
よびその周囲一定範囲内のノードである。

（５）順方向走行衝突ノードおよびその数 順方向走行衝突ノードとは、始点から終点へ向かって
走行する移動ロボットが終点ノードNbを検出した時点で
ブレーキをかけ、停止した場合にこのロボットと衝突す
る恐れがあるノード（そのノードに移動ロボットがいた
場合）であり、図に示す排除領域Eq内に存在するノード
およびその周囲一定範囲内のノードである。

（６）始点作業衝突ノードおよびその数 始点作業衝突ノードとは、第６図の作業点Saに移動ロ
ボット２が到着した場合にこれと衝突する恐れがあるノ
ード（そのノードに移動ロボットがいた場合）であり、
具体的には、破線で示される排除領域Eg内に存在するノ
ードおよびその周囲一定範囲内のノードである。

（７）終点作業衝突ノードおよびその数 終点作業衝突ノードとは、作業点Sbに移動ロボット２
が到着した場合にこれと衝突する恐れがあるノード（そ
のノードに移動ロボットがいた場合）であり、具体的に
は、破線で示される排除領域Ei内に存在するノードおよ
びその周囲一定範囲内のノードである。

なお、衝突データブロックには、上記（１）〜（７）
のデータの全部が常に記憶されているわけではない。例
えば、始点、終点とも作業点がない場合は、勿論、作業
点衝突ノードは記憶されていない。

次に、移動ロボット２について説明する。第８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
ら供給される走行データ（行き先データ、走行速度デー
タ等）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がその番号および自身のロボット信号を通信装置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、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積し、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、まず、衝突テーブル1c内のノード組
〔，〕に対応する衝突データブロックから、始点衝
突ノード，終点衝突ノード，ノード間衝突ノード，順方
向走行衝突ノードを読み出す。次に、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、上記と同様に、衝突テーブ
ル1c内のノード組〔，〕に対応する衝突データブロ
ックから、始点衝突ノード，終点衝突ノード，ノード間
衝突ノード，順方向走行衝突ノードを読み出し、これら
のノードが既に予約されているか否かをチェックする。
そして、予約されていなければ、それらのノードに対応
する衝突テーブル1cの記憶スロットRV1〜RV14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。

このようにしてルート予約が行なわれると、次にCPU1
aは、ノード〜の番号および予約完了コードを移動
ロボット２−１へ送信する。移動ロボット２−１は、こ
れらのノード番号および予約完了コードを受け、まず、
ノードへ向って走行を開始する。

移動ロボット２−１は所定時間が経過する毎に、ロボ
ットの現在の状態（走行中、待機中、作業中等）および
現在位置を示すデータ制御局１へ送信する。制御局１
は、移動ロボット２−１から送られてくる現在位置デー
タを常時チェックし、移動ロボット２−１がノードを
通過した時点でルート→の予約を解除する。すなわ
ち、ルート→の予約の際にリザーブテーブルRVTに
書き込んだロボット番号「１」を「０」に戻す。

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、衝突テーブル1c内
のノード組〔，〕に対応する衝突データブロック内
のデータに基づいてノード予約を行う。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。但し、この場合、終点作業衝突ノ
ードだけは取り消しが行なわれない。

次に、上記の過程において、例えばノードまでは予
約ができたが、ルート→の予約ができなかったとす
る。このようなことは、例えばノード→→と走行
する移動ロボット２−Ｋが先にそのルートを予約してい
た場合に発生する。この場合、移動ロボット２−１はノ
ードを通過した時点で停止し、待機しつつ繰り返しル
ート予約要求コードを制御局１へ送信する。移動ロボッ
ト２−Ｋがルート→を通過すると、制御局１がルー
ト→の予約を解除し、次いで、移動ロボット２−１
が要求しているルート→の予約を行う。これによ
り、移動ロボット２−１の進行可能となる。

また、ルート→→の予約要求に対し、ルート
→の予約しかできず、ルート→の予約ができなか
った場合、制御局１はルート→の予約完了を移動ロ
ボット２−１へ連絡する。この場合、移動ロボット２−
１はルート→の走行を開始し、また、走行途中にお
いてノード以降の予約要求を行う。

このように、この移動ロボットシステムにおいては、
制御局１内にリザーブテーブルRVTが設けられ、各移動
ロボット２はこのリザーブテーブルRVTに予約を行って
から走行する。したがって、予定の走行ルートに他の移
動ロボット２がいる場合あるいは予定走行ルートを他の
移動ロボットが先に進入するような場合等においては、
ルート予約ができないことから、走行できず、この結
果、他の移動ロボット２と衝突する恐れが全くない。

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、前記制御局
内に予約テーブル、および移動ロボットが通過したとき
そのノードに他の移動ロボットがあった場合に衝突の恐
れがある衝突ノードが記憶された衝突データテーブルを
設け、各移動ロボットは予定走行ルートにおける一定距
離内のノードの予約要求を前記制御局へ連絡し、前記制
御局は連絡を受けた前記一定距離内の当該ノードに対応
する衝突ノードを前記衝突データテーブルから読み出
し、該衝突ノードが前記予約テーブルに予約されていな
いか否かを前記予約テーブルによって繰り返し調査する
とともに、前記予約テーブルを参照して前記一定距離内
の当該ノードが既に予約されていないか否かを繰り返し
調査し、当該ノードおよび該衝突ノードが予約されてい
なかった場合、当該ノードを前記予約テーブルに予約し
た後予約終了を前記移動ロボットへ連絡し、前記移動ロ
ボットは該予約終了の連絡を受け、予約済みのノードか
らなる走行ルートの走行を行うようにしたので、複数の
移動ロボットを衝突させることなく、かつ、効率良く走
行させることができる効果がある。

【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1e内に設定されているリザーブテー
ブルRVTを示す図、第５図は第３図における衝突テーブ
ル1cの記憶内容を示す図、第６図は第５図における衝突
ノードを説明するための図、第７図は始点衝突ノードを
説明するための図、第８図は移動ロボット２の構成を示
すブロック図である。 １……制御局、２−１〜２−10……移動ロボット、RVT
……リザーブテーブル。

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り、各移動ロボットが走
   行ルートに設けられたノードを検出しつつ予定走行ルー
   トに沿って走行する移動ロボットシステムにおいて、 前記制御局内に予約テーブル、および移動ロボットが通
   過したときそのノードに他の移動ロボットがあった場合
   に衝突の恐れがある衝突ノードが記憶された衝突データ
   テーブルを設け、各移動ロボットは予定走行ルートにお
   ける一定距離内のノードの予約要求を前記制御局へ連絡
   し、 前記制御局は連絡を受けた前記一定距離内の当該ノード
   に対応する衝突ノードを前記衝突データテーブルから読
   み出し、該衝突ノードが前記予約テーブルに予約されて
   いないか否かを前記予約テーブルによって繰り返し調査
   するとともに、前記予約テーブルを参照して前記一定距
   離内の当該ノードが既に予約されていないか否かを繰り
   返し調査し、当該ノードおよび該衝突ノードが予約され
   ていなかった場合、当該ノードを前記予約テーブルに予
   約した後予約終了を前記移動ロボットへ連絡し、 前記移動ロボットは該予約終了の連絡を受け、予約済み
   のノードからなる走行ルートの走行を行うことを特徴と
   する移動ロボットシステムにおける衝突防止方法。