JP3988530B2 - 経路決定装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ制御により無人の台車を使用して荷物を搬送する無人搬送システム等に用いて好適な経路決定装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無人搬送システムにおいては、台車から荷物の積み降ろし（移載）を行うステーション（ＳＴ）間を結ぶ走行路が予め設定されている。無人搬送システムの搬送制御装置は、搬送指令として搬送元および搬送先の通知を上位のコンピュータなどから受けると、搬送指令を処理する台車を決定して走行経路を求め、この走行経路に従って移動するように台車へ指示する。走行経路は、台車の現在位置から荷物の積みを行うＳＴ（積みＳＴ）までの経路と、積みＳＴから荷物の降ろしを行うＳＴ（降しＳＴ）までの経路とからなる。
【０００３】
これら経路を決定する場合、出発点から目標点を結ぶ経路（可能経路）は、一般的に走行路上において複数存在する。したがって、可能経路の中から適当な評価基準に従って一つの可能経路を選択することになる。このような経路選択の手法の一つに最短経路探索手法があり、この手法を用いた従来の経路決定装置として、例えば特許第３０３１１０９号公報に記載される装置が知られている。
【０００４】
この従来の経路決定装置においては、走行路を複数の走行区間に分割し、各走行区間の“移動時間”をコストとして予め設定しておく。走行区間の端点をノードと呼ぶ。“移動時間”は走行区間の距離とその区間の台車設定速度から計算して求められる。台車設定速度には、走行路上を走行する台車が一台であると仮定し、他の台車と干渉しない走行状況下での所定の想定速度を用いる。そして、経路決定装置は、一つの可能経路についてそれを構成する走行区間のコストを積算することにより該可能経路の評価値を求め、全ての可能経路の中から最小の評価値の可能経路を選択する。
【０００５】
図５に走行路の一例を示す。図５の走行路上には、三つのＳＴ（ＳＴ−１１，ＳＴ−３１，ＳＴ−４１）がある。また、走行路上には、複数のノード（ｎ１，ｎ３１，ｎ３２，ｎ３８等）がある。隣接する二つのノードで区切られた区間が走行区間である。各走行区間の移動時間は予め求められている。図５に示す例では、出発点のＳＴ−１１から目標点のＳＴ−３１に至る可能経路として経路１，経路２の二通りがある。
【０００６】
従来の経路決定装置は、これら二つの可能経路（経路１，経路２）について、それぞれに全走行区間の各移動時間（コスト）を積算し、この積算値を評価値とする。図５に示すように、ノードｎ３１からノードｎ３６までの区間において、経路１がまっすぐに進むのに対して、経路２は迂回するようになっている。このため、経路１の方が距離的に短くなりその分コストが小さくなるので、評価値も小さく、この結果、経路決定装置は経路１を選択する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の経路決定装置では、コストとなる“移動時間”が所定の想定速度により求められるので、各走行区間のコストはそれぞれ固定されてしまう。したがって、走行路が規定されるとある出発点からある目標点への最短経路は一意に決まることになるが、実際の走行状況下においてその最短経路が必ずしも最適なものではないという問題がある。
【０００８】
例えば、最短経路ではあるが途中に移載頻度の高いＳＴが並ぶ経路を採用した場合、前方の台車の移載停止により、他の台車との干渉による待ち（競合停止）を繰り返し、この結果として搬送にかかる時間が他の経路に比べて長くなることが生じる。
【０００９】
上記図５の例では、ノードｎ４１からノードｎ３４そしてノードｎ５１へ至る曲線の区間は低速走行となるが、該曲線区間が台車の通行量が多いメインルートであった場合には、該曲線区間の手前で台車が数珠つなぎとなって停止する渋滞が発生することがある。このような渋滞発生時でも、従来の経路決定装置では経路１が最短経路として常に選択されるが、経路１を走行する台車は、衝突回避のためにノードｎ３３からノードｎ３４へ至る区間の手前で長い時間待たされることになり、この結果として経路２を走行する場合より搬送にかかる時間が長くなる。
【００１０】
また、従来の無人搬送システムとして、例えば特開平１１−８５２８０号公報に記載されるシステムが知られている。このシステムは、各経路の評価値を求める際に、停留する無人搬送車が発生したこと及びその位置を検出して、該位置に対応するセグメント（走行区間）の重みを加算するものである。しかしながら、この従来の無人搬送システムでは、無人搬送車が停留する要因の一つである渋滞の発生を検出する手段が必要となり、システムの構成が複雑になるという問題がある。また、停留位置に対応する走行区間の重みとして、その停留状況に応じた適切な値を求める必要があるが、この重み値の決定も容易ではない。
【００１１】
特に、近年、無人搬送システムの大規模化（総延長1000ｍの走行路上に50〜60台の台車が投入される等）の傾向が著しく、このような大規模搬送システムにおいては競合停止が頻発し、この結果として渋滞が発生する頻度も増加する。このような理由から、競合停止等による台車の走行状況の動的変化に応じて、最適な経路を選択することができる経路探索装置が要望されている。
【００１２】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、台車の走行状況の動的変化に応じて、最適な経路を選択することができる経路決定装置及び方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の経路決定装置は、隣接する二つのノードで区切られた走行区間が予め定義され、複数の前記走行区間から構成される走行路において、出発点から目標点へ至る複数の経路の中から最適な経路を選択する経路決定装置であって、前記走行区間の通過時間に基づくコストを記憶するコスト記憶手段と、前記コスト記憶手段のコストに基づいて前記複数の経路を評価し、この評価結果から前記最適な経路を決定する経路探索手段と、前記走行路上を移動する移動体の位置を監視し、この監視結果から前記走行区間の通過時間を求め、この通過時間に基づいて該当走行区間のコストを計算し、前記コスト記憶手段のコストを更新するコスト更新手段と、を具備し、前記コスト更新手段は、前記通過時間と現在の前記コストとの差を使用し、ＰＩＤ制御則により次の前記コストを求めることを特徴としている。
この発明によれば、コスト更新手段が移動体の位置の監視結果に基づいて走行区間の通過時間を求めるので、この通過時間は移動体（台車）の走行状況の動的変化に応じたものとなる。さらに、その通過時間に基づいて経路決定時に使用される経路評価用のコストを更新するので、台車の走行状況の動的変化に応じて最適な経路を選択することができる。この発明によれば、ＰＩＤ制御則により求められたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【００１４】
本発明の実施の形態においては、前記コスト更新手段は、前記移動体と通信し、前記移動体によって検出された当該移動体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報とこの取得時刻に基づいて前記通過時間を求める通過時間算出手段と、を具備することを特徴とする。
この構成によれば、移動中の移動体から直接に位置情報を取得して通過時間が求められるので、移動体（台車）の走行状況を精度よく通過時間に反映することができる。これにより、より適切な経路選択を行うことが可能となる。
【００１５】
本発明の実施の形態においては、前記通過時間算出手段は、前記位置情報と前記取得時刻に基づいて前記走行区間の入時刻と出時刻を推計し、この入時刻と出時刻の差分により前記通過時間を求めることを特徴とする。
この構成によれば、位置情報と取得時刻に基づいて走行区間の入時刻と出時刻を推計して通過時間を求めるので、ポーリング方式により移動体（台車）から位置情報を取得するようにしても、台車の走行状況を精度よく通過時間に反映することができる。
【００１６】
本発明の実施の形態においては、前記コスト更新手段は、前記通過時間の重み付き平均により前記コストを変更することを特徴とする。
この構成によれば、通過時間の重み付き平均により変更されたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【００１８】
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の経路決定方法は、隣接する二つのノードで区切られた走行区間が予め定義され、複数の前記走行区間から構成される走行路において、出発点から目標点へ至る複数の経路の中から最適な経路を選択する経路決定方法であって、前記走行区間の通過時間に基づくコストに基づいて前記複数の経路を評価し、この評価結果から前記最適な経路を決定する経路探索過程と、前記走行路上を移動する移動体の位置を監視する監視過程と、この監視結果から前記走行区間の通過時間を求める通過時間算出過程と、この通過時間に基づいて該当走行区間のコストを計算する計算過程と、この計算結果のコストにより前記経路探索過程で使用するコストを更新する過程と、を含み、前記計算過程は、前記通過時間と現在の前記コストとの差を使用し、ＰＩＤ制御則により次の前記コストを求める処理を含むことを特徴としている。
この発明によれば、移動体の位置の監視結果に基づいて走行区間の通過時間が求められるので、この通過時間は移動体（台車）の走行状況の動的変化に応じたものとなる。さらに、その通過時間に基づいて経路決定時に使用される経路評価用のコストが更新されるので、台車の走行状況の動的変化に応じて最適な経路を選択することができる。この発明によれば、ＰＩＤ制御則により求められたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【００１９】
本発明の実施の形態においては、前記監視過程は、前記移動体と通信し、前記移動体によって検出された当該移動体の位置を示す位置情報を取得する処理を含み、前記通過時間算出過程は、前記位置情報とこの取得時刻に基づいて前記通過時間を求める通過時間算出処理を含むことを特徴とする。
この構成によれば、移動中の移動体から直接に位置情報を取得して通過時間が求められるので、移動体（台車）の走行状況を精度よく通過時間に反映することができる。これにより、より適切な経路選択を行うことが可能となる。
【００２０】
本発明の実施の形態においては、前記通過時間算出処理において、前記位置情報と前記取得時刻に基づいて前記走行区間の入時刻と出時刻を推計し、この入時刻と出時刻の差分により前記通過時間を求めることを特徴とする。
この構成によれば、位置情報と取得時刻に基づいて走行区間の入時刻と出時刻を推計して通過時間を求めるので、ポーリング方式により移動体（台車）から位置情報を取得するようにしても、台車の走行状況を精度よく通過時間に反映することができる。
【００２１】
本発明の実施の形態においては、前記計算過程は、前記通過時間の重み付き平均により前記コストを変更する処理を含むことを特徴とする。
この構成によれば、通過時間の重み付き平均により変更されたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１に本発明の一実施形態による経路決定装置を適用した搬送制御装置（以下、搬送コントローラと称する）の構成例を示す。この図１において、無人搬送システムは、搬送コントローラ１と複数の台車（移動体）２と上位コンピュータ３とから構成される。搬送コントローラ１は、所定の走行路上を自動走行して荷物を搬送する台車２と通信し、各台車の運行を制御する。上位コンピュータ３は、搬送コントローラ１と通信し、搬送元および搬送先を通知して搬送を指令する。搬送コントローラ１は、上位コンピュータ３から搬送指令を受け取り、搬送指令を処理する台車２を決定して走行経路を求め、この走行経路に従って移動するように台車へ指示する。
【００２４】
図１に示すように、搬送コントローラ１は、上位コンピュータ通信部１１と搬送指令管理部１２と経路探索部１３とグラフデータ記憶部１４と台車通信部１５と台車状態監視部１６とコスト計算部１７とから構成される。
上位コンピュータ通信部１１は、上位コンピュータ３と通信し、搬送指令を受け取ると搬送指令管理部１２へ通知する。搬送指令は少なくとも、搬送元である積みＳＴと搬送先である降しＳＴの情報を含む。
【００２５】
搬送指令管理部１２は、搬送指令を蓄えておき、適当なタイミングでその搬送指令を実行する台車を選択（配車）する。また、搬送指令の実行状況を監視し、台車に経路を指示する必要がある時には、経路探索部１３に出発点と目標点を与えてその間の経路を求めるよう指示する。そして、この経路情報を受け取って台車通信部１５へ提供し、搬送に係る台車２への指示を行うよう要求する。
【００２６】
経路探索部１３は、搬送指令管理部１３からの指示により、出発点と目標点を結ぶ経路をグラフデータ記憶部１４に記憶されているグラフデータを参照して決定する。グラフデータは、走行路を（１）式に示すようなグラフ構造により表したものである。この（１）式は、グラフＧ0を表し、特許第３０３１１０９号公報に記載されている。
Ｇ0 ＝（Ｎ，Ａ，Ｃ0） ・・・（１）
但し、Ｎ＝｛n1,n2,…,nm｝は、走行路の地図データに基づいて全てのノードを番号付けしたノードの集合であり、ｍはノード数である。
Ａ＝｛a1,a2,…,an｝は、任意の隣接する２つのノード ni,njをそれぞれ始点、終点とし、両ノード間が走行可能な場合に、両ノードを接続したアーク ak={ni,nj} を全て順に番号付けしたアークの集合であり、ｎはアーク数である。上記アークは、隣接する二つのノードで区切られた走行区間に対応する。
Ｃ0 は、ノード間のコスト計算の指標に基づいて各アーク ak={ni,nj} について計算したコストの集合である。
【００２７】
経路探索部１３は、出発点から目標点へ至る走行路上の走行方向に従ったアークでノード間を結んだグラフの下で経路探索を行う。この出発点から目標点へ至る経路の探索処理において、経路探索部１３は、各アークのコストに基づいて複数の経路を評価し、この評価結果から最適な経路を決定する。
【００２８】
台車通信部１５は、各台車２と通信し、搬送指令管理部１３からの指示実行要求に基づいて該当の台車２へ経路指示や動作指示を与える。また、各台車２から状態情報を受け取る。状態情報には、走行・移載・待ちなどの台車２の動作状態を示す情報と、走行路上の台車２の位置を示す位置情報とが含まれる。台車２は、自車の走行路上の位置を検出することができるようになっている。状態情報の授受契機としては、台車２が走行区間の入口あるいは出口であるノードへ到着した時に台車通信部１５へ通知するようにしてもよく、あるいは台車通信部１５が定期的に台車２をポーリングして取得するようにしてもよい。
【００２９】
台車状態監視部１６は、台車２の状態に変化が生じた場合、その旨を必要に応じて搬送指令管理部１２またはコスト計算部１７へ通知する。例えば、台車２の積みが完了した場合には、降しまでの経路を台車２に指示するために、積み完了の旨を搬送指令管理部１２に通知する。また、台車２の位置情報が前回と変わった場合には、その位置情報をコスト計算部１７へ提供する。
【００３０】
コスト計算部１７は、台車２の位置情報をもとに、のアークのコストを逐次計算し、この計算結果によりグラフデータ記憶部１４のコストを更新する。
【００３１】
なお、図１の搬送コントローラ１は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、搬送コントローラ１はメモリおよびＣＰＵ（中央処理装置）により構成され、搬送コントローラ１の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００３２】
また、グラフデータ記憶部１４は、搬送コントローラ１に内蔵されるものであっても、図示しない他の装置（データベースサーバ）内にあり、搬送コントローラ１は通信によりこのグラフデータ記憶部１４にアクセスするものであってもよい。
【００３３】
また、この搬送コントローラ１には、周辺機器として入力装置、表示装置等（いずれも図示せず）が接続されるものとする。ここで、入力装置とはキーボード、マウス等の入力デバイスのことをいう。表示装置とはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置等のことをいう。また、上記周辺機器については、搬送コントローラ１に直接接続するものであってもよく、あるいは通信回線を介して接続するようにしてもよい。
【００３４】
次に、上記図１のコスト計算部１７が行う処理について詳細に説明する。図２にコスト計算部１７の処理フローを示す。無人搬送システムにおいては、搬送コントローラ１の立上げ時に初期化処理を行う。この初期化終了後、搬送コントローラ１は、自動で台車２等の制御を行う自動運転状態に移行し、自動運転の終了指示が上位コンピュータ３またはオペレータから入るまで自動運転状態を維持する。コスト計算部１７は、搬送コントローラ１の初期化処理時に図２に示す「コストの初期設定（ステップＳ１）」を行う。この初期設定完了後以降は、自動運転状態が終了するまで、「コストの計算（ステップＳ２）」と「コストの更新（ステップＳ３）」を繰り返す。
以下、コスト計算部１７が行う各ステップＳ１〜Ｓ３の処理内容を説明する。
【００３５】
ステップＳ１；コスト初期設定では、グラフデータ記憶部１４のグラフデータ中の全アークの初期コストを設定する。初期コストとしては、（２）式により求められる“移動時間”を用いる。この（２）式は、特許第３０３１１０９号公報に記載されている。
移動時間＝ノード間距離／設定速度 ・・・（２）
但し、設定速度は、直線区間については一定値（ｖ０）とし、曲線区間については直線区間の半分の値（ｖ１＝ｖ０／２）とする。なお、特許第３０３１１０９号公報に記載のようなペナルティ係数は考慮しない。
【００３６】
ステップＳ２；コストの計算では、次の二つのステップＳ２−１、Ｓ２−２によりコスト計算を行う。
ステップＳ２−１では、通過時間の算出処理を行う。この通過時間算出処理においては、台車状態監視部１６から提供される台車２の位置情報を基に、当該台車２が新たな走行区間に入ったことを検出し、直前の走行区間の通過時間を算出する。通過時間とは、前の区間に台車が入ってから抜けるまでの所要時間である。本実施形態では、この通過時間をアークのコスト計算の指標として使用する。
【００３７】
ステップＳ２−２では、コストの変更処理を行う。このコスト変更処理では、ステップＳ２−１で求めた通過時間に基づいて、この通過時間に該当の走行区間に対応するアークのコストを再計算し、新たなコストを求める。
なお、前回更新時から台車２の通行が一回も無い走行区間のコストについては変更しない。
【００３８】
ステップＳ３；コストの更新では、ステップＳ２で求めたコストにより、グラフデータ記憶部１４のグラフデータ中の該当アークのコストを更新する。このコスト更新処理では、ステップＳ２で新たなコストが求められた時点でグラフデータの更新を行うようにしてもよく、あるいは周期的にあるいはコスト変更されたアーク数が一定数になった時点で一括更新するようにしてもよい。コストが頻繁に変更される場合には一括更新することにより、能率よく更新処理を行うことが可能となる。これにより、処理装置にかかる負荷を軽減することができる。
【００３９】
次に、図３を参照して、コスト計算部１７が行う上記ステップＳ２−１の通過時間算出処理について詳細に説明する。台車２が、ある走行区間に入った時刻（入時刻）をＴ１、抜け出た時刻（出時刻）をＴ２とすると、当該走行区間の通過時間Ｔは出時刻Ｔ２と入時刻Ｔ１の差分「Ｔ＝Ｔ２−Ｔ１」で求められる。台車２が走行区間の入口あるいは出口を検出した時点で直ちに搬送コントローラ１ヘ通知できる場合は、その受信時刻をＴ１あるいはＴ２とすれば良い。しかし、台車通信部１５がボーリング方式により台車２から状態情報（位置情報を含む）を取得する場合には、その取得した位置情報とその取得時刻（ポーリング時刻）から時刻Ｔ１およびＴ２を推計して求める必要がある。この推計方法を以下に説明する。
【００４０】
図３において、台車２は、時刻ｔ１に走行区間Ｚ１内であってノードＰ１から距離Ｄ１の所に位置している。その後、時刻ｔ２には走行区間Ｚ２内であってノードＰ２から距離Ｄ２の所まで移動する。そして、それら時刻ｔ１と時刻ｔ２がポーリング時刻であり、今回の位置情報（時刻ｔ２のポーリングで取得したもの）とその時刻ｔ２が台車状態監視部１６からコスト計算部１７に提供される。また、コスト計算部１７は、前回の位置情報（時刻ｔ１のポーリングで取得したもの）とその時刻ｔ１を保持している。
【００４１】
コスト計算部１７は、今回の位置情報とその時刻ｔ２を受け取ると、これら情報と保持している前回の位置情報および時刻ｔ２とを使用して、（３）及び（４）式によりノードＰ２の通過時刻Ｔ２を求める。この通過時刻Ｔ２は、走行区間Ｚ１の出時刻であるとともに、走行区間Ｚ２の入時刻でもある。
ｖ ＝（Ｄ２＋Ｌ１−Ｄ１）／（ｔ２−ｔ１） ・・・（３）
但し、ｖはｔ１からｔ２までの期間の平均速度である。
Ｔ２ ＝ｔ１＋（Ｌ１−Ｄ１）／ｖ ・・・（４）
【００４２】
コスト計算部１７は、この求めた通過時刻Ｔ２を走行区間Ｚ２の入時刻として保持する。したがって、コスト計算部１７は、前回保持した走行区間Ｚ１の入時刻と今回求めた出時刻（Ｔ２）との差分により、走行区間Ｚ１の通過時間を求めることができる。
【００４３】
次に、コスト計算部１７が行う上記ステップＳ２−２のコスト変更処理について詳細に説明する。通過時間を基に走行区間のコストを変更する方式は様々考えられる。ここでは重み付き平均を用いる方式と、ＰＩＤ制御則を用いる方式の二通りを説明するが、いずれの方式を用いるようにしてもよい。
【００４４】
初めに、重み付き平均を用いたコスト変更方式を説明する。この方式では数種類の平均値から重みを考慮して、次のコストを決定する。具体的には、ｍ種類の平均値Ｅj（ｊ＝１，…，ｍ）とＥjの重みＷjから（５）式によりコストＣを算出する。
Ｃ＝ΣＷjＥj／ΣＷj ・・・（５）
平均値Ｅjは、設定された時間間隔における通過時間ｘjの平均値を意味する。すなわち、設定時間間隔内に、台車２がこの走行区間をｎj回通過したとすると、平均値Ｅjは、（６）式で表される。
Ｅj＝Σｘji／ｎj ・・・（６）
但し、ｉ＝１，…，ｎjである。
【００４５】
コストＣの算出にどのような平均値を使うかは、無人搬送システムの特性に応じて決定する。以下に、平均値の例として、単一平均を用いる場合と、長期平均と短期平均を併用する場合を説明する。
［単一平均を用いたコストＣ算出］
一つの変動要因によって渋滞が発生し消滅する場合は、１種類の平均値のみ使用すればよく、（７）式のようにコストＣの算出式は簡単になる。
Ｃ＝Σｘi／ｎ ・・・（７）
【００４６】
［長期平均と短期平均を併用したコストＣ算出］
生産する製品の種類や工程の変化により各ＳＴへの搬送量が変動する等の理由により、渋滞箇所が長期的に顕著に変動する場合がある。このような場合には長期平均Ｅ1と短期平均Ｅ2を併用し、（８）式によりコストＣを算出する。
Ｃ＝（Ｗ1Ｅ1＋Ｗ2Ｅ2）／（Ｗ1＋Ｗ2） ・・・（８）
長期平均Ｅ1には例えば過去１週間の通過時間平均を使用する。短期平均Ｅ2には例えば１分間の通過時間平均を使用する。
【００４７】
次に、ＰＩＤ制御則を用いたコスト変更方式を説明する。ＰＩＤ制御則は、比例，積分，微分を用いた制御であり、プロセス制御の分野でよく使用されている。文献「高橋安人著，岩波書店発行，“ディジタル制御”，８８頁」にＰＩＤ制御則についての記載がある。この記載によれば、偏差ｅ（ｋ）を「ｅ（ｋ）＝ｒ（ｋ）−ｙ（ｋ）」とした場合、操作量ｕ（ｋ）が（９）式により表されることが示されている。
【００４８】
【数１】
【００４９】
但し、r（ｋ）は刻みｋにおける設定値、y（ｋ）は制御量、ｋcはゲイン、ＴiはＩ動作時間、ＴdはＤ動作時間である。
プロセス制御では、設定値に対する制御量の偏差をもとに操作量を決めるのに対して、コスト計算では「設定値に該当する値がない」、「制御量，操作量に対応する指標が曖昧である」といった違いがある。しかしながら、比例項，積分項，微分項によりコストを更新するという考え方は、コスト計算においても有効である。このような知見に基づき、本実施形態では、通過時間ｘ（ｋ）と現在のコストｃ（ｋ）との差ｅ（ｋ）を使って、次のコストｃ（ｋ）を（１０）式により算出する。差ｅ（ｋ）は、「ｅ（ｋ）＝ｘ（ｋ）−ｃ（ｋ−１）」なる式で求める。
【００５０】
【数２】
【００５１】
なお、（１０）式において、Ｔdを０にして微分項を考慮しないようにしてもよい。
【００５２】
次に、図１の搬送コントローラ１が行う経路決定に係る動作を説明する。この説明では、図５の走行路を用いた一実施例を説明する。図５に示す例では、出発点のＳＴ−１１から目標点のＳＴ−３１に至る可能経路として経路１，経路２の二通りがある。経路１と経路２の違いは、ノードｎ３１からノードｎ３６までの区間において、経路１がまっすぐに進むのに対して、経路２は迂回する点であり、その他は同一区間を採る。このため、経路探索部１３は、その相違するノードｎ３１からノードｎ３６までの区間のコストを比較して、小さい方の経路を選択する。
【００５３】
初めに、経路１，２の現在のコストの現状値が図４に示す値であったとする。この現状値では、図４に示すように経路１のコスト合計値が13000ミリ秒であるのに対して、経路２のコスト合計値は15000ミリ秒であり、経路１の方が小さいので、経路探索部１３は、経路１を選択する。ここで、ノードｎ３３からノードｎ３４へ至る走行区間で、ノードｎ４１方向から来る台車のため待たされたとする（競合停止）。
【００５４】
次いで、コスト計算部１７が、図２のステップＳ２で、台車の位置情報に基づいて走行中の台車の現在位置を監視し、この監視結果から走行区間（ｎ３３→ｎ３４の区間）の通過時間を求め、この通過時間に基づいて該走行区間のコストを変更する。ここでは、上記コスト変更方式の一つである単一平均を用いた方式を採用した場合を説明する。
【００５５】
このコスト変更により、上記台車の競合停止による通過時間増大がコストＣに反映され、（７）式の計算の結果としてｎ３３→ｎ３４の区間のコストＣが、２秒から１０秒に増えたとする。これにより、コスト計算部１７は、図２のステップＳ３で、グラフデータ記憶部１４のｎ３３→ｎ３４の区間のコストを、図４の更新値に示すように2000ミリ秒から10000ミリ秒へ更新する。なお、便宜上、他の区間の通過時間は現状値と同一だったとしている。
【００５６】
次いで、このコスト更新後に、経路探索部１３がＳＴ−１１からＳＴ−３１へ至る経路の探索を実行すると、経路１のコスト合計値は図４に示すように21000ミリ秒となり、経路１のコスト合計値の15000ミリ秒よりも大きいので、経路２が選択される。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、台車の位置の監視結果に基づいて走行区間の通過時間が求められるので、この通過時間は台車の走行状況の動的変化に応じたものとなる。さらに、その通過時間に基づいて経路決定時に使用される経路評価用のコストが更新されるので、台車の走行状況の動的変化に応じて最適な経路を選択することができる。これにより、競合停止等による渋滞発生時には渋滞を回避して荷物搬送用の台車を走行させることができるので、搬送時間が短縮され、搬送効率が向上するという優れた効果が得られる。
【００５８】
また、通過時間に台車の走行状況が反映されるので、停止や速度変化等の走行状況自体を定義して使用することなく、通過時間を基にコスト計算を行うことが可能となり、簡易な処理でコスト計算を実現することができる。
【００５９】
なお、上述した実施形態においては、グラフデータ記憶部１４がコスト記憶手段に対応する。また、経路探索部１３が経路探索手段に対応する。また、台車通信部１５と台車状態監視部１６とコスト計算部１７がコスト更新手段に対応する。
【００６０】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動体（台車）の位置の監視結果に基づいて走行区間の通過時間が求められるので、この通過時間は台車の走行状況の動的変化に応じたものとなる。さらに、その通過時間に基づいて経路決定時に使用される経路評価用のコストが更新されるので、台車の走行状況の動的変化に応じて最適な経路を選択することができる。これにより、例えば本発明を無人搬送システムの搬送制御装置（搬送コントローラ）に適用すれば、競合停止等による渋滞発生時には渋滞を回避して荷物搬送用の台車を走行させることができる。この結果として搬送時間が短縮され、搬送効率が向上するという優れた効果が得られる。
【００６２】
また、通過時間に台車の走行状況が反映されるので、停止や速度変化等の走行状況自体を定義して使用することなく、また渋滞の発生を検出することなく、通過時間を基にコスト計算を行うことが可能となり、簡易な処理でコスト計算を実現することができる。したがって、渋滞の発生を検出する手段は不必要であり、無人搬送システムを簡易な構成で実現することができる。
【００６６】
また、本発明によれば、ＰＩＤ制御則により求められたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による経路決定装置を適用した搬送コントローラ１の構成例を示すブロック図である。
【図２】 図１に示すコスト計算部１７が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】 コスト計算部１７が行う通過時間算出処理を説明するための図である。
【図４】 コスト計算部１７のコスト更新結果の一例を示す図である。
搬送コントローラ１が行う経路決定処理を説明するための図である。
【図５】 走行路の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…搬送コントローラ、２…台車、３…上位コンピュータ、１１…上位コンピュータ通信部、１２…搬送指令管理部、１３…経路探索部、１４…グラフデータ記憶部、１５…台車通信部、１６…台車状態監視部、１７…コスト計算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ制御により無人の台車を使用して荷物を搬送する無人搬送システム等に用いて好適な経路決定装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無人搬送システムにおいては、台車から荷物の積み降ろし（移載）を行うステーション（ＳＴ）間を結ぶ走行路が予め設定されている。無人搬送システムの搬送制御装置は、搬送指令として搬送元および搬送先の通知を上位のコンピュータなどから受けると、搬送指令を処理する台車を決定して走行経路を求め、この走行経路に従って移動するように台車へ指示する。走行経路は、台車の現在位置から荷物の積みを行うＳＴ（積みＳＴ）までの経路と、積みＳＴから荷物の降ろしを行うＳＴ（降しＳＴ）までの経路とからなる。
【０００３】
これら経路を決定する場合、出発点から目標点を結ぶ経路（可能経路）は、一般的に走行路上において複数存在する。したがって、可能経路の中から適当な評価基準に従って一つの可能経路を選択することになる。このような経路選択の手法の一つに最短経路探索手法があり、この手法を用いた従来の経路決定装置として、例えば特許第３０３１１０９号公報に記載される装置が知られている。
【０００４】
この従来の経路決定装置においては、走行路を複数の走行区間に分割し、各走行区間の“移動時間”をコストとして予め設定しておく。走行区間の端点をノードと呼ぶ。“移動時間”は走行区間の距離とその区間の台車設定速度から計算して求められる。台車設定速度には、走行路上を走行する台車が一台であると仮定し、他の台車と干渉しない走行状況下での所定の想定速度を用いる。そして、経路決定装置は、一つの可能経路についてそれを構成する走行区間のコストを積算することにより該可能経路の評価値を求め、全ての可能経路の中から最小の評価値の可能経路を選択する。
【０００５】
図５に走行路の一例を示す。図５の走行路上には、三つのＳＴ（ＳＴ−１１，ＳＴ−３１，ＳＴ−４１）がある。また、走行路上には、複数のノード（ｎ１，ｎ３１，ｎ３２，ｎ３８等）がある。隣接する二つのノードで区切られた区間が走行区間である。各走行区間の移動時間は予め求められている。図５に示す例では、出発点のＳＴ−１１から目標点のＳＴ−３１に至る可能経路として経路１，経路２の二通りがある。
【０００６】
従来の経路決定装置は、これら二つの可能経路（経路１，経路２）について、それぞれに全走行区間の各移動時間（コスト）を積算し、この積算値を評価値とする。図５に示すように、ノードｎ３１からノードｎ３６までの区間において、経路１がまっすぐに進むのに対して、経路２は迂回するようになっている。このため、経路１の方が距離的に短くなりその分コストが小さくなるので、評価値も小さく、この結果、経路決定装置は経路１を選択する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の経路決定装置では、コストとなる“移動時間”が所定の想定速度により求められるので、各走行区間のコストはそれぞれ固定されてしまう。したがって、走行路が規定されるとある出発点からある目標点への最短経路は一意に決まることになるが、実際の走行状況下においてその最短経路が必ずしも最適なものではないという問題がある。
【０００８】
例えば、最短経路ではあるが途中に移載頻度の高いＳＴが並ぶ経路を採用した場合、前方の台車の移載停止により、他の台車との干渉による待ち（競合停止）を繰り返し、この結果として搬送にかかる時間が他の経路に比べて長くなることが生じる。
【０００９】
上記図５の例では、ノードｎ４１からノードｎ３４そしてノードｎ５１へ至る曲線の区間は低速走行となるが、該曲線区間が台車の通行量が多いメインルートであった場合には、該曲線区間の手前で台車が数珠つなぎとなって停止する渋滞が発生することがある。このような渋滞発生時でも、従来の経路決定装置では経路１が最短経路として常に選択されるが、経路１を走行する台車は、衝突回避のためにノードｎ３３からノードｎ３４へ至る区間の手前で長い時間待たされることになり、この結果として経路２を走行する場合より搬送にかかる時間が長くなる。
【００１０】
また、従来の無人搬送システムとして、例えば特開平１１−８５２８０号公報に記載されるシステムが知られている。このシステムは、各経路の評価値を求める際に、停留する無人搬送車が発生したこと及びその位置を検出して、該位置に対応するセグメント（走行区間）の重みを加算するものである。しかしながら、この従来の無人搬送システムでは、無人搬送車が停留する要因の一つである渋滞の発生を検出する手段が必要となり、システムの構成が複雑になるという問題がある。また、停留位置に対応する走行区間の重みとして、その停留状況に応じた適切な値を求める必要があるが、この重み値の決定も容易ではない。
【００１１】
特に、近年、無人搬送システムの大規模化（総延長1000ｍの走行路上に50〜60台の台車が投入される等）の傾向が著しく、このような大規模搬送システムにおいては競合停止が頻発し、この結果として渋滞が発生する頻度も増加する。このような理由から、競合停止等による台車の走行状況の動的変化に応じて、最適な経路を選択することができる経路探索装置が要望されている。
【００１２】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、台車の走行状況の動的変化に応じて、最適な経路を選択することができる経路決定装置及び方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の経路決定装置は、隣接する二つのノードで区切られた走行区間が予め定義され、複数の前記走行区間から構成される走行路において、出発点から目標点へ至る複数の経路の中から最適な経路を選択する経路決定装置であって、前記走行区間の通過時間に基づくコストを記憶するコスト記憶手段と、前記コスト記憶手段のコストに基づいて前記複数の経路を評価し、この評価結果から前記最適な経路を決定する経路探索手段と、前記走行路上を移動する移動体の位置を監視し、この監視結果から前記走行区間の通過時間を求め、この通過時間に基づいて該当走行区間のコストを計算し、前記コスト記憶手段のコストを更新するコスト更新手段と、を具備し、前記コスト更新手段は、前記通過時間と現在の前記コストとの差を使用し、ＰＩＤ制御則により次の前記コストを求めることを特徴としている。
この発明によれば、コスト更新手段が移動体の位置の監視結果に基づいて走行区間の通過時間を求めるので、この通過時間は移動体（台車）の走行状況の動的変化に応じたものとなる。さらに、その通過時間に基づいて経路決定時に使用される経路評価用のコストを更新するので、台車の走行状況の動的変化に応じて最適な経路を選択することができる。この発明によれば、ＰＩＤ制御則により求められたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【００１４】
本発明の実施の形態においては、前記コスト更新手段は、前記移動体と通信し、前記移動体によって検出された当該移動体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報とこの取得時刻に基づいて前記通過時間を求める通過時間算出手段と、を具備することを特徴とする。
この構成によれば、移動中の移動体から直接に位置情報を取得して通過時間が求められるので、移動体（台車）の走行状況を精度よく通過時間に反映することができる。これにより、より適切な経路選択を行うことが可能となる。
【００１５】
本発明の実施の形態においては、前記通過時間算出手段は、前記位置情報と前記取得時刻に基づいて前記走行区間の入時刻と出時刻を推計し、この入時刻と出時刻の差分により前記通過時間を求めることを特徴とする。
この構成によれば、位置情報と取得時刻に基づいて走行区間の入時刻と出時刻を推計して通過時間を求めるので、ポーリング方式により移動体（台車）から位置情報を取得するようにしても、台車の走行状況を精度よく通過時間に反映することができる。
【００１６】
本発明の実施の形態においては、前記コスト更新手段は、前記通過時間の重み付き平均により前記コストを変更することを特徴とする。
この構成によれば、通過時間の重み付き平均により変更されたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【００１８】
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の経路決定方法は、隣接する二つのノードで区切られた走行区間が予め定義され、複数の前記走行区間から構成される走行路において、出発点から目標点へ至る複数の経路の中から最適な経路を選択する経路決定方法であって、前記走行区間の通過時間に基づくコストに基づいて前記複数の経路を評価し、この評価結果から前記最適な経路を決定する経路探索過程と、前記走行路上を移動する移動体の位置を監視する監視過程と、この監視結果から前記走行区間の通過時間を求める通過時間算出過程と、この通過時間に基づいて該当走行区間のコストを計算する計算過程と、この計算結果のコストにより前記経路探索過程で使用するコストを更新する過程と、を含み、前記計算過程は、前記通過時間と現在の前記コストとの差を使用し、ＰＩＤ制御則により次の前記コストを求める処理を含むことを特徴としている。
この発明によれば、移動体の位置の監視結果に基づいて走行区間の通過時間が求められるので、この通過時間は移動体（台車）の走行状況の動的変化に応じたものとなる。さらに、その通過時間に基づいて経路決定時に使用される経路評価用のコストが更新されるので、台車の走行状況の動的変化に応じて最適な経路を選択することができる。この発明によれば、ＰＩＤ制御則により求められたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【００１９】
本発明の実施の形態においては、前記監視過程は、前記移動体と通信し、前記移動体によって検出された当該移動体の位置を示す位置情報を取得する処理を含み、前記通過時間算出過程は、前記位置情報とこの取得時刻に基づいて前記通過時間を求める通過時間算出処理を含むことを特徴とする。
この構成によれば、移動中の移動体から直接に位置情報を取得して通過時間が求められるので、移動体（台車）の走行状況を精度よく通過時間に反映することができる。これにより、より適切な経路選択を行うことが可能となる。
【００２０】
本発明の実施の形態においては、前記通過時間算出処理において、前記位置情報と前記取得時刻に基づいて前記走行区間の入時刻と出時刻を推計し、この入時刻と出時刻の差分により前記通過時間を求めることを特徴とする。
この構成によれば、位置情報と取得時刻に基づいて走行区間の入時刻と出時刻を推計して通過時間を求めるので、ポーリング方式により移動体（台車）から位置情報を取得するようにしても、台車の走行状況を精度よく通過時間に反映することができる。
【００２１】
本発明の実施の形態においては、前記計算過程は、前記通過時間の重み付き平均により前記コストを変更する処理を含むことを特徴とする。
この構成によれば、通過時間の重み付き平均により変更されたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１に本発明の一実施形態による経路決定装置を適用した搬送制御装置（以下、搬送コントローラと称する）の構成例を示す。この図１において、無人搬送システムは、搬送コントローラ１と複数の台車（移動体）２と上位コンピュータ３とから構成される。搬送コントローラ１は、所定の走行路上を自動走行して荷物を搬送する台車２と通信し、各台車の運行を制御する。上位コンピュータ３は、搬送コントローラ１と通信し、搬送元および搬送先を通知して搬送を指令する。搬送コントローラ１は、上位コンピュータ３から搬送指令を受け取り、搬送指令を処理する台車２を決定して走行経路を求め、この走行経路に従って移動するように台車へ指示する。
【００２４】
図１に示すように、搬送コントローラ１は、上位コンピュータ通信部１１と搬送指令管理部１２と経路探索部１３とグラフデータ記憶部１４と台車通信部１５と台車状態監視部１６とコスト計算部１７とから構成される。
上位コンピュータ通信部１１は、上位コンピュータ３と通信し、搬送指令を受け取ると搬送指令管理部１２へ通知する。搬送指令は少なくとも、搬送元である積みＳＴと搬送先である降しＳＴの情報を含む。
【００２５】
搬送指令管理部１２は、搬送指令を蓄えておき、適当なタイミングでその搬送指令を実行する台車を選択（配車）する。また、搬送指令の実行状況を監視し、台車に経路を指示する必要がある時には、経路探索部１３に出発点と目標点を与えてその間の経路を求めるよう指示する。そして、この経路情報を受け取って台車通信部１５へ提供し、搬送に係る台車２への指示を行うよう要求する。
【００２６】
経路探索部１３は、搬送指令管理部１３からの指示により、出発点と目標点を結ぶ経路をグラフデータ記憶部１４に記憶されているグラフデータを参照して決定する。グラフデータは、走行路を（１）式に示すようなグラフ構造により表したものである。この（１）式は、グラフＧ0を表し、特許第３０３１１０９号公報に記載されている。
Ｇ0 ＝（Ｎ，Ａ，Ｃ0） ・・・（１）
但し、Ｎ＝｛n1,n2,…,nm｝は、走行路の地図データに基づいて全てのノードを番号付けしたノードの集合であり、ｍはノード数である。
Ａ＝｛a1,a2,…,an｝は、任意の隣接する２つのノード ni,njをそれぞれ始点、終点とし、両ノード間が走行可能な場合に、両ノードを接続したアーク ak={ni,nj} を全て順に番号付けしたアークの集合であり、ｎはアーク数である。上記アークは、隣接する二つのノードで区切られた走行区間に対応する。
Ｃ0 は、ノード間のコスト計算の指標に基づいて各アーク ak={ni,nj} について計算したコストの集合である。
【００２７】
経路探索部１３は、出発点から目標点へ至る走行路上の走行方向に従ったアークでノード間を結んだグラフの下で経路探索を行う。この出発点から目標点へ至る経路の探索処理において、経路探索部１３は、各アークのコストに基づいて複数の経路を評価し、この評価結果から最適な経路を決定する。
【００２８】
台車通信部１５は、各台車２と通信し、搬送指令管理部１３からの指示実行要求に基づいて該当の台車２へ経路指示や動作指示を与える。また、各台車２から状態情報を受け取る。状態情報には、走行・移載・待ちなどの台車２の動作状態を示す情報と、走行路上の台車２の位置を示す位置情報とが含まれる。台車２は、自車の走行路上の位置を検出することができるようになっている。状態情報の授受契機としては、台車２が走行区間の入口あるいは出口であるノードへ到着した時に台車通信部１５へ通知するようにしてもよく、あるいは台車通信部１５が定期的に台車２をポーリングして取得するようにしてもよい。
【００２９】
台車状態監視部１６は、台車２の状態に変化が生じた場合、その旨を必要に応じて搬送指令管理部１２またはコスト計算部１７へ通知する。例えば、台車２の積みが完了した場合には、降しまでの経路を台車２に指示するために、積み完了の旨を搬送指令管理部１２に通知する。また、台車２の位置情報が前回と変わった場合には、その位置情報をコスト計算部１７へ提供する。
【００３０】
コスト計算部１７は、台車２の位置情報をもとに、のアークのコストを逐次計算し、この計算結果によりグラフデータ記憶部１４のコストを更新する。
【００３１】
なお、図１の搬送コントローラ１は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、搬送コントローラ１はメモリおよびＣＰＵ（中央処理装置）により構成され、搬送コントローラ１の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００３２】
また、グラフデータ記憶部１４は、搬送コントローラ１に内蔵されるものであっても、図示しない他の装置（データベースサーバ）内にあり、搬送コントローラ１は通信によりこのグラフデータ記憶部１４にアクセスするものであってもよい。
【００３３】
また、この搬送コントローラ１には、周辺機器として入力装置、表示装置等（いずれも図示せず）が接続されるものとする。ここで、入力装置とはキーボード、マウス等の入力デバイスのことをいう。表示装置とはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置等のことをいう。また、上記周辺機器については、搬送コントローラ１に直接接続するものであってもよく、あるいは通信回線を介して接続するようにしてもよい。
【００３４】
次に、上記図１のコスト計算部１７が行う処理について詳細に説明する。図２にコスト計算部１７の処理フローを示す。無人搬送システムにおいては、搬送コントローラ１の立上げ時に初期化処理を行う。この初期化終了後、搬送コントローラ１は、自動で台車２等の制御を行う自動運転状態に移行し、自動運転の終了指示が上位コンピュータ３またはオペレータから入るまで自動運転状態を維持する。コスト計算部１７は、搬送コントローラ１の初期化処理時に図２に示す「コストの初期設定（ステップＳ１）」を行う。この初期設定完了後以降は、自動運転状態が終了するまで、「コストの計算（ステップＳ２）」と「コストの更新（ステップＳ３）」を繰り返す。
以下、コスト計算部１７が行う各ステップＳ１〜Ｓ３の処理内容を説明する。
【００３５】
ステップＳ１；コスト初期設定では、グラフデータ記憶部１４のグラフデータ中の全アークの初期コストを設定する。初期コストとしては、（２）式により求められる“移動時間”を用いる。この（２）式は、特許第３０３１１０９号公報に記載されている。
移動時間＝ノード間距離／設定速度 ・・・（２）
但し、設定速度は、直線区間については一定値（ｖ０）とし、曲線区間については直線区間の半分の値（ｖ１＝ｖ０／２）とする。なお、特許第３０３１１０９号公報に記載のようなペナルティ係数は考慮しない。
【００３６】
ステップＳ２；コストの計算では、次の二つのステップＳ２−１、Ｓ２−２によりコスト計算を行う。
ステップＳ２−１では、通過時間の算出処理を行う。この通過時間算出処理においては、台車状態監視部１６から提供される台車２の位置情報を基に、当該台車２が新たな走行区間に入ったことを検出し、直前の走行区間の通過時間を算出する。通過時間とは、前の区間に台車が入ってから抜けるまでの所要時間である。本実施形態では、この通過時間をアークのコスト計算の指標として使用する。
【００３７】
ステップＳ２−２では、コストの変更処理を行う。このコスト変更処理では、ステップＳ２−１で求めた通過時間に基づいて、この通過時間に該当の走行区間に対応するアークのコストを再計算し、新たなコストを求める。
なお、前回更新時から台車２の通行が一回も無い走行区間のコストについては変更しない。
【００３８】
ステップＳ３；コストの更新では、ステップＳ２で求めたコストにより、グラフデータ記憶部１４のグラフデータ中の該当アークのコストを更新する。このコスト更新処理では、ステップＳ２で新たなコストが求められた時点でグラフデータの更新を行うようにしてもよく、あるいは周期的にあるいはコスト変更されたアーク数が一定数になった時点で一括更新するようにしてもよい。コストが頻繁に変更される場合には一括更新することにより、能率よく更新処理を行うことが可能となる。これにより、処理装置にかかる負荷を軽減することができる。
【００３９】
次に、図３を参照して、コスト計算部１７が行う上記ステップＳ２−１の通過時間算出処理について詳細に説明する。台車２が、ある走行区間に入った時刻（入時刻）をＴ１、抜け出た時刻（出時刻）をＴ２とすると、当該走行区間の通過時間Ｔは出時刻Ｔ２と入時刻Ｔ１の差分「Ｔ＝Ｔ２−Ｔ１」で求められる。台車２が走行区間の入口あるいは出口を検出した時点で直ちに搬送コントローラ１ヘ通知できる場合は、その受信時刻をＴ１あるいはＴ２とすれば良い。しかし、台車通信部１５がボーリング方式により台車２から状態情報（位置情報を含む）を取得する場合には、その取得した位置情報とその取得時刻（ポーリング時刻）から時刻Ｔ１およびＴ２を推計して求める必要がある。この推計方法を以下に説明する。
【００４０】
図３において、台車２は、時刻ｔ１に走行区間Ｚ１内であってノードＰ１から距離Ｄ１の所に位置している。その後、時刻ｔ２には走行区間Ｚ２内であってノードＰ２から距離Ｄ２の所まで移動する。そして、それら時刻ｔ１と時刻ｔ２がポーリング時刻であり、今回の位置情報（時刻ｔ２のポーリングで取得したもの）とその時刻ｔ２が台車状態監視部１６からコスト計算部１７に提供される。また、コスト計算部１７は、前回の位置情報（時刻ｔ１のポーリングで取得したもの）とその時刻ｔ１を保持している。
【００４１】
コスト計算部１７は、今回の位置情報とその時刻ｔ２を受け取ると、これら情報と保持している前回の位置情報および時刻ｔ２とを使用して、（３）及び（４）式によりノードＰ２の通過時刻Ｔ２を求める。この通過時刻Ｔ２は、走行区間Ｚ１の出時刻であるとともに、走行区間Ｚ２の入時刻でもある。
ｖ ＝（Ｄ２＋Ｌ１−Ｄ１）／（ｔ２−ｔ１） ・・・（３）
但し、ｖはｔ１からｔ２までの期間の平均速度である。
Ｔ２ ＝ｔ１＋（Ｌ１−Ｄ１）／ｖ ・・・（４）
【００４２】
コスト計算部１７は、この求めた通過時刻Ｔ２を走行区間Ｚ２の入時刻として保持する。したがって、コスト計算部１７は、前回保持した走行区間Ｚ１の入時刻と今回求めた出時刻（Ｔ２）との差分により、走行区間Ｚ１の通過時間を求めることができる。
【００４３】
次に、コスト計算部１７が行う上記ステップＳ２−２のコスト変更処理について詳細に説明する。通過時間を基に走行区間のコストを変更する方式は様々考えられる。ここでは重み付き平均を用いる方式と、ＰＩＤ制御則を用いる方式の二通りを説明するが、いずれの方式を用いるようにしてもよい。
【００４４】
初めに、重み付き平均を用いたコスト変更方式を説明する。この方式では数種類の平均値から重みを考慮して、次のコストを決定する。具体的には、ｍ種類の平均値Ｅj（ｊ＝１，…，ｍ）とＥjの重みＷjから（５）式によりコストＣを算出する。
Ｃ＝ΣＷjＥj／ΣＷj ・・・（５）
平均値Ｅjは、設定された時間間隔における通過時間ｘjの平均値を意味する。すなわち、設定時間間隔内に、台車２がこの走行区間をｎj回通過したとすると、平均値Ｅjは、（６）式で表される。
Ｅj＝Σｘji／ｎj ・・・（６）
但し、ｉ＝１，…，ｎjである。
【００４５】
コストＣの算出にどのような平均値を使うかは、無人搬送システムの特性に応じて決定する。以下に、平均値の例として、単一平均を用いる場合と、長期平均と短期平均を併用する場合を説明する。
［単一平均を用いたコストＣ算出］
一つの変動要因によって渋滞が発生し消滅する場合は、１種類の平均値のみ使用すればよく、（７）式のようにコストＣの算出式は簡単になる。
Ｃ＝Σｘi／ｎ ・・・（７）
【００４６】
［長期平均と短期平均を併用したコストＣ算出］
生産する製品の種類や工程の変化により各ＳＴへの搬送量が変動する等の理由により、渋滞箇所が長期的に顕著に変動する場合がある。このような場合には長期平均Ｅ1と短期平均Ｅ2を併用し、（８）式によりコストＣを算出する。
Ｃ＝（Ｗ1Ｅ1＋Ｗ2Ｅ2）／（Ｗ1＋Ｗ2） ・・・（８）
長期平均Ｅ1には例えば過去１週間の通過時間平均を使用する。短期平均Ｅ2には例えば１分間の通過時間平均を使用する。
【００４７】
次に、ＰＩＤ制御則を用いたコスト変更方式を説明する。ＰＩＤ制御則は、比例，積分，微分を用いた制御であり、プロセス制御の分野でよく使用されている。文献「高橋安人著，岩波書店発行，“ディジタル制御”，８８頁」にＰＩＤ制御則についての記載がある。この記載によれば、偏差ｅ（ｋ）を「ｅ（ｋ）＝ｒ（ｋ）−ｙ（ｋ）」とした場合、操作量ｕ（ｋ）が（９）式により表されることが示されている。
【００４８】
【数１】
但し、r（ｋ）は刻みｋにおける設定値、y（ｋ）は制御量、ｋcはゲイン、ＴiはＩ動作時間、ＴdはＤ動作時間である。
プロセス制御では、設定値に対する制御量の偏差をもとに操作量を決めるのに対して、コスト計算では「設定値に該当する値がない」、「制御量，操作量に対応する指標が曖昧である」といった違いがある。しかしながら、比例項，積分項，微分項によりコストを更新するという考え方は、コスト計算においても有効である。このような知見に基づき、本実施形態では、通過時間ｘ（ｋ）と現在のコストｃ（ｋ）との差ｅ（ｋ）を使って、次のコストｃ（ｋ）を（１０）式により算出する。差ｅ（ｋ）は、「ｅ（ｋ）＝ｘ（ｋ）−ｃ（ｋ−１）」なる式で求める。
【００５０】
【数２】
なお、（１０）式において、Ｔdを０にして微分項を考慮しないようにしてもよい。
【００５２】
次に、図１の搬送コントローラ１が行う経路決定に係る動作を説明する。この説明では、図５の走行路を用いた一実施例を説明する。図５に示す例では、出発点のＳＴ−１１から目標点のＳＴ−３１に至る可能経路として経路１，経路２の二通りがある。経路１と経路２の違いは、ノードｎ３１からノードｎ３６までの区間において、経路１がまっすぐに進むのに対して、経路２は迂回する点であり、その他は同一区間を採る。このため、経路探索部１３は、その相違するノードｎ３１からノードｎ３６までの区間のコストを比較して、小さい方の経路を選択する。
【００５３】
初めに、経路１，２の現在のコストの現状値が図４に示す値であったとする。この現状値では、図４に示すように経路１のコスト合計値が13000ミリ秒であるのに対して、経路２のコスト合計値は15000ミリ秒であり、経路１の方が小さいので、経路探索部１３は、経路１を選択する。ここで、ノードｎ３３からノードｎ３４へ至る走行区間で、ノードｎ４１方向から来る台車のため待たされたとする（競合停止）。
【００５４】
次いで、コスト計算部１７が、図２のステップＳ２で、台車の位置情報に基づいて走行中の台車の現在位置を監視し、この監視結果から走行区間（ｎ３３→ｎ３４の区間）の通過時間を求め、この通過時間に基づいて該走行区間のコストを変更する。ここでは、上記コスト変更方式の一つである単一平均を用いた方式を採用した場合を説明する。
【００５５】
このコスト変更により、上記台車の競合停止による通過時間増大がコストＣに反映され、（７）式の計算の結果としてｎ３３→ｎ３４の区間のコストＣが、２秒から１０秒に増えたとする。これにより、コスト計算部１７は、図２のステップＳ３で、グラフデータ記憶部１４のｎ３３→ｎ３４の区間のコストを、図４の更新値に示すように2000ミリ秒から10000ミリ秒へ更新する。なお、便宜上、他の区間の通過時間は現状値と同一だったとしている。
【００５６】
次いで、このコスト更新後に、経路探索部１３がＳＴ−１１からＳＴ−３１へ至る経路の探索を実行すると、経路１のコスト合計値は図４に示すように21000ミリ秒となり、経路１のコスト合計値の15000ミリ秒よりも大きいので、経路２が選択される。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、台車の位置の監視結果に基づいて走行区間の通過時間が求められるので、この通過時間は台車の走行状況の動的変化に応じたものとなる。さらに、その通過時間に基づいて経路決定時に使用される経路評価用のコストが更新されるので、台車の走行状況の動的変化に応じて最適な経路を選択することができる。これにより、競合停止等による渋滞発生時には渋滞を回避して荷物搬送用の台車を走行させることができるので、搬送時間が短縮され、搬送効率が向上するという優れた効果が得られる。
【００５８】
また、通過時間に台車の走行状況が反映されるので、停止や速度変化等の走行状況自体を定義して使用することなく、通過時間を基にコスト計算を行うことが可能となり、簡易な処理でコスト計算を実現することができる。
【００５９】
なお、上述した実施形態においては、グラフデータ記憶部１４がコスト記憶手段に対応する。また、経路探索部１３が経路探索手段に対応する。また、台車通信部１５と台車状態監視部１６とコスト計算部１７がコスト更新手段に対応する。
【００６０】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動体（台車）の位置の監視結果に基づいて走行区間の通過時間が求められるので、この通過時間は台車の走行状況の動的変化に応じたものとなる。さらに、その通過時間に基づいて経路決定時に使用される経路評価用のコストが更新されるので、台車の走行状況の動的変化に応じて最適な経路を選択することができる。これにより、例えば本発明を無人搬送システムの搬送制御装置（搬送コントローラ）に適用すれば、競合停止等による渋滞発生時には渋滞を回避して荷物搬送用の台車を走行させることができる。この結果として搬送時間が短縮され、搬送効率が向上するという優れた効果が得られる。
【００６２】
また、通過時間に台車の走行状況が反映されるので、停止や速度変化等の走行状況自体を定義して使用することなく、また渋滞の発生を検出することなく、通過時間を基にコスト計算を行うことが可能となり、簡易な処理でコスト計算を実現することができる。したがって、渋滞の発生を検出する手段は不必要であり、無人搬送システムを簡易な構成で実現することができる。
【００６６】
また、本発明によれば、ＰＩＤ制御則により求められたコストによってコスト更新がなされるので、より適切なコストを用いて経路選択を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による経路決定装置を適用した搬送コントローラ１の構成例を示すブロック図である。
【図２】 図１に示すコスト計算部１７が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】 コスト計算部１７が行う通過時間算出処理を説明するための図である。
【図４】 コスト計算部１７のコスト更新結果の一例を示す図である。
搬送コントローラ１が行う経路決定処理を説明するための図である。
【図５】 走行路の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…搬送コントローラ、２…台車、３…上位コンピュータ、１１…上位コンピュータ通信部、１２…搬送指令管理部、１３…経路探索部、１４…グラフデータ記憶部、１５…台車通信部、１６…台車状態監視部、１７…コスト計算部
Claims (2)
- 隣接する二つのノードで区切られた走行区間が予め定義され、複数の前記走行区間から構成される走行路において、出発点から目標点へ至る複数の経路の中から最適な経路を選択する経路決定装置であって、
前記走行区間の通過時間に基づくコストを記憶するコスト記憶手段と、
前記コスト記憶手段のコストに基づいて前記複数の経路を評価し、この評価結果から前記最適な経路を決定する経路探索手段と、
前記走行路上を移動する移動体の位置を監視し、この監視結果から前記走行区間の通過時間を求め、この通過時間に基づいて該当走行区間のコストを計算し、前記コスト記憶手段のコストを更新するコスト更新手段と、を具備し、
前記コスト更新手段は、前記通過時間と現在の前記コストとの差を使用し、ＰＩＤ制御則により次の前記コストを求めることを特徴とする経路決定装置。 - 隣接する二つのノードで区切られた走行区間が予め定義され、複数の前記走行区間から構成される走行路において、出発点から目標点へ至る複数の経路の中から最適な経路を選択する経路決定方法であって、
前記走行区間の通過時間に基づくコストに基づいて前記複数の経路を評価し、この評価結果から前記最適な経路を決定する経路探索過程と、
前記走行路上を移動する移動体の位置を監視する監視過程と、
この監視結果から前記走行区間の通過時間を求める通過時間算出過程と、
この通過時間に基づいて該当走行区間のコストを計算する計算過程と、
この計算結果のコストにより前記経路探索過程で使用するコストを更新する過程と、を含み、
前記計算過程は、前記通過時間と現在の前記コストとの差を使用し、ＰＩＤ制御則により次の前記コストを求める処理を含むことを特徴とする経路決定方法。
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