JP2814565B2

JP2814565B2 - 移動ロボットシステムにおける衝突防止方法

Info

Publication number: JP2814565B2
Application number: JP1138219A
Authority: JP
Inventors: 正紀大西
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JPH033012A; KR0151141B1; KR900018783A

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
システムにおいて、移動ロボット相互間の衝突を防止す
る移動ロボットシステムにおけ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。

この種のシステムにおいては、同一の敷地内に多くの
移動ロボットを同時走行させると、衝突する危険性があ
る。そこで、本出願人は多くの移動ロボットを同時走行
させても、衝突が全く起こることがない衝突防止方法を
開発し、これをこの種のシステムに適用することによ
り、作業能率の向上を図るようにした（後述）。

「発明が解決しようとする課題」ところで、この種の移動ロボットは自分で経路を探索
し移動するため、移動ロボットがどの経路を通るかを人
間が予測することは、走行中の移動ロボットが多ければ
多い程、困難となる。このため、既に数台の移動ロボッ
トが走行している走行路網に、新たな移動ロボットを進
入させる場合、走行中のいずれかの移動ロボットがこれ
から通ろうとする通路上に新たな移動ロボットを投入す
る虞れがある。これにより、走行中の移動ロボットと投
入された移動ロボットとの衝突を招く虞れがある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、移動
ロボットシステムにおいて、走行中の移動ロボットと進
入中の移動ロボットとの間の衝突を回避する衝突防止方
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、経路探索を行いながら、複数のノードを有
する走行路に沿って移動することができる複数の移動ロ
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、前記走行路以外
の移動ロボットを走行路網に進入させるための走行路進
入ステーションを設け、かつ、前記制御局に、各移動ロ
ボットの走行路が予約される一方、前記移動ロボットが
前記走行路進入ステーションに進入するときのみ前記走
行路進入ステーションが予約される予約テーブルを設け
ると共に、前記走行路網内の移動ロボットが、前記予約
テーブルを参照しつつ、前記走行路進入ステーションを
前記経路探索の対象とせずに、前記経路探索を行いなが
ら走行することを特徴としている。

「作用」この発明によれば、各移動ロボットは走行路進入ステ
ーションを避けて走行するようになつているので、新た
な移動ロボットを走行路進入ステーションに置いても、
走行中の移動ロボットと進入中の移動ロボットとの相互
の衝突は起こらない。

「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
−1,2−2,・・・は移動ロボットであり、制御局１と各
移動ロボット２（２−1,2−2,・・・）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。なお、走行中の移動ロ
ボットは地図進入ノードを通過することができないよう
になっている。

（２）作業ノード：作業点S1,S2,S3,S4,・・・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、次いで目的の作業点、例えば
S1（またはS2,S3,S4）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。

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、地図進入ノード判
定データ、そのノードに走行路を介して接続されている
他のノードの番号、そのノードに走行路を介して接続さ
れている各他のノードまでの距離等が記憶されている。
ここで、地図進入ノード判定データとは、そのノードが
地図進入ノードであるか否かを示すデータであって、デ
ータ内容が「１」のときは地図進入ノードであることを
示し、「０」のときは地図進入ノード以外のノードであ
ることを示している。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,RV2,・・・（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CP
U1a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２−1,2−2,・・・から
搬送波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B0,B1,・
・・から構成されている。この場合、各衝突データブロ
ックB0,B1,・・・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
B0,B1,・・・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B0,B1,・・・の構成を示す。

次に、衝突データブロックB0,B1,・・・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（またはこの
逆）へ移動ロボット２が移動する時、そのノードに他の
移動ロボットが居ると衝突するおそれのある当該ノード
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B0,B1,・・・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
にこれと衝突するおそれがあるノード（そのノードに移
動ロボットが居た場合）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。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」が各々該当する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おそれがある
ノード（そのノードに移動ロボットが居た場合）があ
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
るおそれがあるノード（そのノードに移動ロボットが居
た場合）であり、具体的に、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は、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、慣性のためにこのロボ
ットと衝突するおそれがあるノード（そのノードに移動
ロボットが居た場合）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、慣性のためにこのロボ
ットと衝突するおそれがあるノード（そのノードに移動
ロボットが居た場合）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おそれがある
ノード（そのノードに移動ロボットが居た場合）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おそれがあるノード
（そのノードに移動ロボットが居た場合）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B0,B1,・・・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。

（Ａ）ノードが地図進入ノードに設定されているとき（a1）移動ロボット２−１が地図進入ノードから目的
の作業点S2へ移動する場合まず、移動ロボット２のうち、例えば２−１を制御局
１の制御下におくには、移動ロボット２−１を手動によ
って地図進入ノード，，，，・・・のうちのい
ずれか、例えばに導き、次に、移動ロボット２−１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、
CPU2aがその番号および自身のロボット番号２−１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２−１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S2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２−１に対して、作業点S2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。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S2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。
このとき、出発地から目的地までの間に地図進入ノード
があれば、そのノードは移動ロボットの探索対象から除
外される。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CPU2a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Ｌ（第２参照）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CPU1
a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、チェック
した結果、予約されていなければ、それらのノードに対
応するリザーブテーブルRVTの記憶スロットRV1,RV2,・
・・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を制御局
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Ｌ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S2へ進
む。移動ロボット２−１が作業点S2に到達すると、ルー
ト→の予約取り消しを行なわれる。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が進行可能となる。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。

（a2）移動ロボット２−Ｋが作業点S1から作業点S4へ移
動する場合例えば作業点S4において行うべき作業が発生した場
合、制御局１はその作業点に最高も近い位置作業点S1に
ある移動ロボット２−Ｋに対して、作業点S4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。移動ロ
ボット２−Ｋ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S2までの走行ルートの探索を上記した縦型探索法等
によって行う。この場合、作業点S1から作業点S2までの
最も近い道のりは→→であるが、ノードは地図
進入ノードに設定されているので（地図メモリ2f内の地
図進入ノード判定データのノードについての内容が
「１」となっているので）、経路探索の対象から除外さ
れる。この結果、ノードを除外した場合の最短ルート
である、→→→→→のルートが探索され
る。そして、このルートを走行する動作手順は上記した
通りである。

（Ｂ）ノードが地図進入ノードに設定されていないと
きこの場合は、ノードは単なる通過ノードである（地
図メモリ2f内の地図進入ノード判定データのノードに
ついての内容が「０」となっている）。したがって、作
業点S1にある移動ロボット２−Ｋは、作業点S4へ走行す
る際、縦型探索法等によって、→→のルートが探
索される。そして、このルートの走行の動作手順は上記
した通りである。

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。また、地図メモリ2f内に設けられた地図
進入ノード判定データの内容を見て、ルート上に地図進
入ノードがあれば、当該ノードは探索対象外とされ、走
行路内の移動ロボット２はそのノードを通過しないの
で、当該進入ノードに投入された新たな移動ロボットと
の衝突は起こらない。これにより、衝突による機器の破
損を防止することができ、また、走行能率、作業能率の
向上を図ることができる。

さらに、地図メモリ2f内の地図進入ノード判定データ
の内容を作業情況に応じて、適宜書き換えることによ
り、容易に、地図進入ノードを設定、または解除するこ
とができる。

「発明の効果」以上説明したように、この発明は、前記走行路以外の
移動ロボットを走行路網に進入させるための走行路進入
ステーションを設け、かつ、前記制御局に、各移動ロボ
ットの走行路が予約される一方、前記移動ロボットが前
記走行路進入ステーションに進入するときのみ前記走行
路進入ステーションが予約される予約テーブルを設ける
と共に、前記走行路網内の移動ロボットが、前記予約テ
ーブルを参照しつつ、前記走行路進入ステーションを前
記経路探索の対象とせずに、前記経路探索を行いながら
走行を行うようにしたものなので、新たに進入した移動
ロボットと走行中の移動ロボットとの間の衝突を回避す
ることができる。これにより、走行効率、ひいては、作
業能率の向上を図ることができる。

【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1e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、1c……衝突テーブル、1d,2f……地図メ
モリ、1e,2c……データメモリ、２−１〜２−10……移
動ロボット、RVT……リザーブテーブル。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】経路探索を行いながら、複数のノードを有
する走行路に沿って移動することができる複数の移動ロ
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、前記走行路以外の移動ロボットを走行路網に進入させる
ための走行路進入ステーションを設け、かつ、前記制御局に、各移動ロボットの走行路が予約される一
方、前記移動ロボットが前記走行路進入ステーションに
進入するときのみ前記走行路進入ステーションが予約さ
れる予約テーブルを設けると共に、前記走行路網内の移動ロボットが、前記予約テーブルを
参照しつつ、前記走行路進入ステーションを前記経路探
索の対象とせずに、前記経路探索を行いながら走行する
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。