JP2819754B2 - 移動ロボットシステム - Google Patents

移動ロボットシステム

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JP2819754B2
JP2819754B2 JP2083718A JP8371890A JP2819754B2 JP 2819754 B2 JP2819754 B2 JP 2819754B2 JP 2083718 A JP2083718 A JP 2083718A JP 8371890 A JP8371890 A JP 8371890A JP 2819754 B2 JP2819754 B2 JP 2819754B2
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正紀 大西
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神鋼電機株式会社
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Manipulator (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

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、作業が発生
すると、制御局は待機中の移動ロボットへ無線または有
線によって作業ステーションまでの経路を探索するよう
に指示する。そして、制御局から指示を受けた移動ロボ
ットは、地図データを参照して現在地から指示された作
業ステーションまでの経路を探索し、この結果を制御局
に返送する。制御局はこの結果を受け、最も良い評価を
返送したものに対して作業を与える。これにより、作業
が与えられた移動ロボットは、内蔵する地図データを参
照しながら作業ステーションまで自動走行して到達し、
作業を行う。
また、制御局は、移動ロボットからバッテリの充電要
求を受けた場合には、地図データを参照して充電可能な
作業ステーションを探索し、この結果をその移動ロボッ
トに返送する。ここで、第5図は充電可能な作業ステー
ションGと、このステーションGで作業中の移動ロボッ
トLBを示したものである。この図に示すように、作業ス
テーションG内の下部には充電器PSが設けられている。
この充電器PSの前面に突出した電極に移動ロボットの電
極(図示略)を嵌合させることによって、同ロボット内
のバッテリの充電が行なわれる。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した移動ロボットシステムにおいて
は、発生する作業に対して最も良い評価を返した移動ロ
ボットに対して作業を行うように指示するので、バッテ
リの再充電するまでの時間が短いものや充電要求を出す
寸前のものに対しても、発生する作業に再も良い評価を
出した場合には作業指示を与えてしまう。このため、バ
ッテリの充填作業が効率良く行なわれないという問題が
あった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、各
移動ロボットに対するバッテリの充電作業を効率の良く
行うことができる移動ロボットシステムを提供すること
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、複数の作業ステーションと、制御局と、
この制御局によって指定された作業ステーションに至る
経路を探索するとともに該経路の評価を行い、その評価
値を前記制御局へ送る複数台の移動ロボットとを具備す
る移動ロボットシステムにおいて、前記制御局に設けら
れ、この制御局によって指定された前記作業ステーショ
ンに前記移動ロボットのバッテリを充電するための充電
手段を有しているか否かの判定を行う判定手段と、前記
各移動ロボットのバッテリ充電後から再充電までの経過
時間を計時する計時手段と、前記判定手段によって前記
作業ステーションが充電可能であると判定された場合、
各移動ロボットにおける経路探索結果の評価値に下記
(5)式より得るバッテリ評価値H1を加算し、他方前記
判定手段によって前記作業ステーションが充電不可能で
あると判定された場合、各移動ロボットにおける経路探
索結果の評価値に下記(6)式より得るバッテリ評価値
H2を加算し、これら加算した評価値が最も良い移動ロボ
ットを選択し、その選択した移動ロボットに前記作業ス
テーションへの移動を指令する制御手段とを具備するこ
とを特徴とする移動ロボットシステム。
H1=(T−t)/T …(5) H2=t/T …(6) 但し、H1、H2:バッテリ評価値 T:バッテリの充電終了から再度充電するまでの
時間 t:バッテリの充電終了からの経過時間 「作用」 上記構成によれば、作業要求のあった作業ステーショ
ンに移動ロボットのバッテリ充電を行う充電手段がある
場合は、再充電するまでの時間が短く、かつその作業ス
テーションに至る経路を評価した評価値の良いロボット
に作業をさせ、作業要求のあった作業ステーションに充
電手段がない場合は、再充電するまでの時間が長く、か
つ評価値の良い移動ロボットに作業をさせる。
このように、作業要求のあった作業ステーションへの
最適な経路を探索したことだけで選択するのではなく、
バッテリの減り具合も加味して選択するので、バッテリ
の充電が効率よく行なわれる。
「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明
する。
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−k(k=1,2……10)は各々移動
ロボットであり、これら移動ロボット2−1〜2−10と
制御局1とは無線によって接続されている。
第3図は制御局1の構成を示すブロック図である。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
モリである。このプログラムメモリ1bには、各種制御プ
ログラムの他に各移動ロボット2−kに搭載されたバッ
テリの充電後からの経過時間を計時する計時プログラ
ム、および後述する各作業ステーションに充電器(移動
ロボット2−k各々のバッテリを充電するもの)が備え
られているか否かの判定を行う判定プログラムが記憶さ
れている。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、例えば第2図に示すように、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
に接続されている各作業ステーションの番号およびこれ
ら作業ステーションG1,G2,G3に充電器が備えられている
か否かの情報、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。
再び第3図に戻り、1eはデータ記憶用のデータメモ
リ、1fは操作部である。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−k各々か
ら搬送波に乗せて送信されたデータを受信する。この場
合、制御部1は移動ロボット2−k各々から送信された
データを受信することにより、各移動ロボット2−kの
現在位置や作業中か否かなどの状態を把握している。
次に、移動ロボット2について説明する。第4図は移
動ロボット2の構成を示すブロック図である。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。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
ら読出し、読出したプログラムによってロボットアーム
(第5図参照)を制御して各種の作業を行わせる。ここ
で、CPU2aは制御局1から作業要求を受けると、地図デ
ータ2fを参照して現在地から作業要求の発生した作業ス
テーションに至る経路を探索し、以下に示す演算によっ
て評価値Hsを算出する。そして、算出した評価値Hsを制
御局1に返送する。
Hs=ΣH(Vi,Vj) ……(1) H(Vi,Vj) =Wa・A(Vj,G)+Wb・B(Vi,Vj) ……(2) 但し、A(Vj,G)=l(Vj,G)/L ……(3) B(Vi,Vj)=l(Vi,Vj)/L ……(4) ここで、Vi,Vjは地図上の連続する通過点(ノード)
であり、上記(1)式の和Σは、出発作業点(すなわ
ち、自分の現在位置)Sから作業ステーションGに至る
すべてのノードについてとられる。また、l(Vj,G)は
ノードVjと作業ステーションGとの距離、l(Vi,Vj)
は連続するノードViとノードVjとの距離であり、Lはノ
ード間の最大距離である。したがって、上記(3)、
(4)式の値A(Vj,G)、B(Vi,Vj)は距離Lによっ
て正規化されたもので、0〜1の値をとり、作業ステー
ションGに近付くほど、小さな値となる。したがって、
(1)式の評価値Hsは小さいほど評価が良くなるように
なっている。なお、Wa、Wbは上記各変数A(Vj,G)およ
びB(Vi,Vj)の重みづけをする係数であり、適宜の値
に設定される。
このような構成において、例えば第2図に示す作業ス
テーションG3にて作業要求が発生すると、この要求が制
御局1に伝達され、制御局1は待機中の全移動ロボット
2−k、または可動中の全移動ロボット2−kに最適経
路の探索を指示する。探索を指示された各移動ロボット
2−kのCPU2aは、公知の縦型探索法あるいは横型探索
法によって出発作業点(すなわち自分の現在位置)Sか
ら作業ステーションG3までの経路を探索し、上記(1)
〜(4)式によって評価値Hsを算出する。そして、最良
の評価値Hsを与える経路を記憶するとともに、この最良
の評価値Hsを制御局1へ返送する。
制御局1は、各移動ロボット2−kから送られてきた
評価値Hsをそれぞれ比較し、値の小さい順にデータメモ
リ1eに書込んで行く。次に、制御局1は作業ステーショ
ンG3にて充電が可能か否か、すなわちそのステーション
G3が充電器を有しているか否かの判定を行う。この場
合、作業ステーションG3が充電器を有している場合は、
データメモリ1eに記憶した各評価値HsにH1を加算し、充
電器を有していない場合は、各評価値HsにH2を加算す
る。ここで、H1,H2を次式のように与えるものとする
と、 H1=(T−t)/T ……(5) H2=t/T ……(6) (Tは充電終了から再度充電するまでの時間、tは充電
終了からの経過時間である。) 制御局1は各移動ロボット2−kについてバッテリの充
電後の経過時間tを調べ、この経過時間tを(5)式ま
たは(6)式に代入し、移動ロボット2−k毎にH1また
はH2を算出する。そして、得られたH1またはH2を対応す
る評価値Hsに加算する。これにより、制御局1は作業ス
テーションG3が充電可能な場合には、加算した値の小さ
い移動ロボット2−kを選択し、作業ステーションG3が
充電不可能な場合には、加算した値の大きい移動ロボッ
ト2−kを選択する。そして、選択した移動ロボット2
−kに対して移動命令を送る。
移動命令をうけた移動ロボット2−kは、探索済みの
経路に従って作業ステーションG3まで移動する。なお、
上述した各評価値Hsに対するH1またはH2の加算結果が同
一になる場合があるが、このような場合、充電可能な作
業に対しては再充電までの時間の短い方の移動ロボット
を選択し、充電不可能な作業に対しては再充電までの時
間の長い方の移動ロボットを選択すると良い。
このように、制御局1は複数の移動ロボットの中から
最適なものに作業を与えるときに、作業要求のあった作
業ステーションへの最適な経路を探索したロボットを選
択するのではなく、バッテリの減り具合も加味して選択
する。したがって、充電器を備えた作業ステーションに
て作業要求があった場合、このステーションに最も近い
位置に移動ロボットが存在しても、最充電までの時間が
短いものがあればこれを先に行かせ、充電器を備えてい
ない作業ステーションにて作業要求があった場合、この
ステーションに最も近い位置に移動ロボットが存在して
も、最充電までの時間が長いものがあればこれを先に行
かせる。
なお、上記実施例は、磁気センサによって床面の磁気
テープを検出して走行させるようにした移動ロボットシ
ステムに適用したものであるが、磁気テープによる走行
に限らず、超音波センサ等により走行させるようにした
移動ロボットシステムにも勿論適用することができるこ
とは言うまでもない。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明による移動ロボットシ
ステムによれば、作業要求のあった作業ステーションに
移動ロボットのバッテリ充電を行う充電手段がある場合
は、最充電するまでの時間が短く、かつその作業ステー
ションに至る経路を評価した評価値の良いロボットに作
業をさせ、作業要求のあった作業ステーションに充電手
段がない場合は、再充電するまでの時間が長く、かつ評
価値の良い移動ロボットに作業をさせるようにして、作
業要求のあった作業ステーションへの最適な経路を探索
したことだけで選択するのではなく、バッテリの減り具
合も加味して選択するので、バッテリの充電が効率よく
行なうことができるという効果が得られる。
【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図は作業点と移動ロボ
ットの位置関係を説明するための平面図、第3図は制御
局1の構成を示すブロック図、第4図は移動ロボット2
−kの構成を示すブロック図、第5図は充電器を備えた
作業ステーションと、このステーションにて作業中の移
動ロボットを示す図である。 1……制御局、 1a……CPU、1b……プログラムメモリ(1a,1bは判定手
段、計時手段および制御手段)、 2−k(k=1,2……10)……移動ロボット、 2a……CPU、2b……プログラムメモリ、 2g……走行制御装置、 PS……充電器(充電手段)、 G1〜G3……作業ステーション。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の作業ステーションと、制御局と、こ
    の制御局によって指定された作業ステーションに至る経
    路を探索するとともに該経路の評価を行い、その評価値
    を前記制御局へ送る複数台の移動ロボットとを具備する
    移動ロボットシステムにおいて、 前記制御局に設けられ、この制御局によって指定された
    前記作業ステーションに前記移動ロボットのバッテリを
    充電するための充電手段を有しているか否かの判定を行
    う判定手段と、前記各移動ロボットのバッテリ充電後か
    ら再充電までの経過時間を計時する計時手段と、前記判
    定手段によって前記作業ステーションが充電可能である
    と判定された場合、各移動ロボットにおける経路探索結
    果の評価値に下記(5)式より得るバッテリ評価値H1を
    加算し、他方前記判定手段によって前記作業ステーショ
    ンが充電不可能であると判定された場合、各移動ロボッ
    トにおける経路探索結果の評価値に下記(6)式より得
    るバッテリ評価値H2を加算し、これら加算した評価値が
    最も良い移動ロボットを選択し、その選択した移動ロボ
    ットに前記作業ステーションへの移動を指令する制御手
    段とを具備することを特徴とする移動ロボットシステ
    ム。 H1=(T−t)/T …(5) H2=t/T …(6) 但し、H1、H2:バッテリ評価値 T:バッテリの充電終了から再度充電するまでの時間 t:バッテリの充電終了からの経過時間
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KR100645818B1 (ko) * 2005-07-22 2006-11-23 엘지전자 주식회사 이동로봇 무선 제어 시스템 및 그 방법
JP4936288B2 (ja) * 2007-12-10 2012-05-23 本田技研工業株式会社 目標経路生成システム

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