JP2814577B2 - 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
システムにおいて、移動ロボットの走行路上に異常発生
中の他の移動ロボットが存在する場合には、迂回ルート
を探索して、迂回走行することができる移動ロボットの
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、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、地図情報を見て、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、従来のこの種のシステムにおいて、自動走
行する移動ロボットは、走行ルートの先方に、他の移動
ロボットがいる場合、当該他の移動ロボットがいなくな
るまで待機していた。この場合、当該他の移動ロボット
が正常動作している場合には、まもなく、そこを立ち去
るので問題はないが、当該他の移動ロボットが故障によ
り停止している場合には、相当時間待たされ、問題とな
っていた。特に、無人化するために導入された移動ロボ
ットシステムにあっては、移動ロボットのそばには通常
人間がいないため、故障した移動ロボットの修復には一
層多大の時間を要し、他の移動ロボットの円滑な運行を
阻害する結果を招いていた。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもの
で、異常発生中の他の移動ロボットにより、走行を阻害
されることのない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り、前記移動ロボット
は地図情報に基づいてルート探索を行い、該ルートを前
記制御局に対し予約しつつ走行する移動ロボットシステ
ムにおいて、各移動ロボットは、所定時間経過ごとに、
現在位置を示す位置データおよび「異常発生状態であ
る」か否かを示すメッセージ・データを前記制御局に通
知し、前記制御局は、各移動ロボットに他の移動ロボッ
トの位置データおよびメッセージ・データを記憶させ、
移動ロボットが走行できなくなった場合に、該移動ロボ
ットが上記他の移動ロボットの位置データおよびメッセ
ージ・データを見て走行できなくなった原因を検知し、
その原因が他の移動ロボットの異常発生にあることを検
知した場合には、迂回ルートの探索を行い、探索した迂
回ルートを走行することを特徴としている。

「作用」 この発明によれば、移動ロボットの走行路中に、異常
発生中の他の移動ロボットの存在がする場合には、他の
移動ロボットが修復されるまで、待つことなく、当該移
動ロボットは、直ちに、迂回走行するようになっている
ので、当該移動ロボットの円滑な運行が妨げられること
がない。

「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
（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。ここで、ノードとは、出発点、停止点、分岐点、
作業点など、走行路上に設けられた走行状態変化点のこ
とである。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、ノードは、設置された場所により、次の
３種類に区分される。

（１）地図進入ノード：移動ロボット２が新たに走行路
に進入する時の出発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：作業点に設けられたノードであり、
第２図においては、，，である。

（３）通過ノード：移動ロボット２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、上記通過ノード以外のノードをステーションと
もいう。

第３図は制御局１の構成の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は移動ロボット2,2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XY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
ドまでの距離などが記憶されている。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〜RV18（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２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、CPU2a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
に進入した移動ロボット２の番号およびその位置を検知
する。

次に、たとえば作業ノード（ステーション）におい
て行うべき作業が発生した場合、制御局１はその作業ノ
ードに最も近い位置にある移動ロボット２に対して、作
業ノード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がこの移動ロボット２−１へ作
業ノード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、受信した作業ノー
ド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、作業ノード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など
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CPU2aは、第６図に示すルートテーブルROT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
ROTを制御局１へ送信する。

このルートテーブルROTには、同図に示すように、出
発点ノードの番号「１」、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
「２」，「３」，「４」、次に続くデータが作業に関す
るデータであることを示す作業コード「65000」、作業
ノードの番号「５」、作業プログラム番号「12」、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「65001」、停止するノードの番号
「５」、前方のノードの番号「６」、後方のノード
の番号「４」、およびルートテーブルROTの最後を表わ
す最終コード「０」が書き込まれる。

制御局１はこのルートテーブルROT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ROT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ROT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Ｌ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〜RV3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、ノードへ向って走行を
開始する。移動ロボット２−１は走行途中において、所
定時間が経過する毎に、状態データおよび位置データを
制御局１へ送信する。ここで、状態データとは、移動ロ
ボット２の現在の状態（走行中、待機中、作業中、異常
発生中など）を示すデータのことであり、位置データと
は移動ロボット２の現在位置を示すデータのことであ
る。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から送信された位置データをチェックし、移
動ロボット２−１がノードを続いてノードを通過し
たことを検出すると、ノードを続いてノードの予約
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、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
ノードの予約取り消しが行なわれる。一方、移動ロボ
ット２−１は、ノード→へ走行する途中において、
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
ノードとして、作業ノードが検出されると、作業ノー
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、作業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、作業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においてノードの予約取り消しが行わ
れる。そして、作業ノードに到達すると、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ROT
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ROT、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全ての移動
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、前述と同様に、移動ロボット２−１が第６図に
示すルートテーブルROTに従って走行する場合におい
て、何らかの理由で、先へ進めない場合の処理を説明す
る。

たとえば、移動ロボット２−１がノードに達した時
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ROT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」として制御局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
ROTおよび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
渡指示および移動先ノード指示を送信する。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、次節（iii）で述べる迂回ルート探索を行
い、経路を変えて走行する。

（iii）異常発生中の場合 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２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、移動ロボット２−３
のCPU2aは、第７図に示すルートテーブルROT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RO
Tを制御局１へ送信する。

このルートテーブルROTは同図に示すように、迂回開
始を示す迂回開始コード「65003」、迂回開始ノード
の番号「８」、順次通過すべきノード，の番号
「９」，「10」、迂回終了を示す迂回終了コード「6500
4」、迂回終了ノードの番号「４」、作業指示を示す
作業コード「65000」、作業ノードの番号「５」、作
業プログラムを示す作業プログラム番号「10」、次に続
くデータが移動ロボット２の最終姿勢を表すことを示す
最終姿勢コード「65001」、停止するノードの番号
「５」、前方のノードの番号「６」、後方のノード
の番号「４」、およびルートテーブルROTの最後を表す
最終コード「０」が書き込まれる。

制御局１はこのルートテーブルROT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、前述した場合と同様に、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。そして、第７図に示すルートテーブルROTに従
って迂回ルートを走行し、作業ノードに到達した後、
プログラム番号「10」に示す作業手順に従って作業を実
行する。

（iv）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」など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、その原因を検知し、その結果、異常発生中の移動ロ
ボットが走行ルートを塞いでいることが判れば、待つこ
となく、迂回することができるので、走行遅滞を防止す
ることができる。

また、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（運搬用など）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、走行できな
くなった原因が他の移動ロボットの異常発生にある場合
には、待つことなく、迂回走行するようになっているの
で、各移動ロボットを効率良く走行させることができる
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ROTの構成例を
示す図、第７図は迂回時のルートテーブルROT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り、前記移動ロボットは
   地図情報に基づいてルート探索を行い、該ルートを前記
   制御局に対し予約しつつ走行する移動ロボットシステム
   において、 各移動ロボットは、所定時間経過ごとに、現在位置を示
   す位置データおよび「異常発生状態である」か否かを示
   すメッセージ・データを前記制御局に通知し、 前記制御局は、各移動ロボットに他の移動ロボットの位
   置データおよびメッセージ・データを記憶させ、 移動ロボットが走行できなくなった場合に、該移動ロボ
   ットが上記他の移動ロボットの位置データおよびメッセ
   ージ・データを見て走行できなくなった原因を検知し、 その原因が他の移動ロボットの異常発生にあることを検
   知した場合には、迂回ルートの探索を行い、探索した迂
   回ルートを走行する ことを特徴とする移動ロボットの走行制御方法。