JP7481676B2 - 環境変更提案システムおよび環境変更提案プログラム - Google Patents

Description

本発明は、環境変更提案システムおよび環境変更提案プログラムに関する。

地図情報を利用して目的地までの経路を定め、当該目的地まで自律移動する移動ロボットが実用化されつつある。周辺環境を認識するための距離センサを備えた移動ロボットが、地図情報と異なる環境を認識した場合に、地図に記述された設置物の配置が変更されたのか、距離センサの測定誤差であるかを判別する技術も知られるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－２１１７７５号公報

例えば工場や倉庫の環境下において、自律移動する搬送ロボットを物品の搬送作業に活用することが広く普及しつつあるが、環境内に設置された設置物のレイアウトによっては、搬送ロボットの搬送効率を大きく低下させることがあった。しかし、搬送ロボットの運用者にとっては、どのようなレイアウトであれば搬送効率を上げることができるのか、判断が難しい場合がある。特に、同時に多数の搬送ロボットが稼働したり、搬送すべき搬送物が多種多様であったりする場合には、より一層判断が難しい。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、搬送ロボットの搬送効率を高めるべく、環境内に設置された設置物の配置変更に関する提案情報を出力する環境変更提案システム等を提供するものである。

本発明の第１の態様における環境変更提案システムは、環境地図を用いて搬送タスクを実行した搬送ロボットから搬送タスクの処理に関する処理情報を取得する取得部と、処理情報に基づいて、環境地図に記述された設置物の配置が変更された仮想レイアウトの評価に関する評価演算を行う評価演算部と、評価演算部の評価結果に基づいて、設置物の配置変更に関する提案情報を生成して出力する出力部とを備える。このように環境変更提案システムが配置物の配置変更に関して提案を行ってくれれば、搬送ロボットの運用者や施設責任者は、複雑な評価や試行錯誤を行うことなく、搬送ロボットの搬送効率が良いレイアウトを見出すことができる。

上記の環境変更提案システムにおいて評価演算部は、処理情報に基づいて仮想レイアウトを生成し、生成した仮想レイアウトの評価に関する評価演算を行ってもよい。環境変更提案システムが自動的に仮想レイアウトを生成してその評価も自動で行えば、多くの仮想レイアウトから搬送効率をより向上させる好ましいレイアウトを見出すことができる。

このとき、上記の環境地図は、記述された設置物のうち互いに隣接していることが要求される２つ以上の設置物を示す隣接情報を有し、評価演算部は、この隣接情報を参照して仮想レイアウトを生成してもよい。また、環境地図は、記述された設置物のうち配置の変更が禁止される設置物を示す不変情報を有し、評価演算部は、この不変情報を参照して仮想レイアウトを生成してもよい。さらに、環境地図は、記述された設置物の配置が禁止される領域を表す領域情報を有し、評価演算部は、この領域情報を参照して仮想レイアウトを生成してもよい。環境変更提案システムは、このような設置物間の関係性、設置物の性質、設置領域の制限の情報を活用することにより、より現実的なレイアウトを提案できる。また、評価演算の演算量を軽減することができる。

上記の環境変更提案システムにおいて評価演算部は、実行される搬送タスクの順序を参照して、仮想レイアウトの評価演算を実行してもよい。搬送ロボットが複数のタスクを実行する場合には、前のタスクの終了地点から次のタスクの開始地点まで移動する必要があるので、全体の搬送効率を高めるためには、このような移動も考慮して評価演算を行うとよい。

本発明の第２の態様における環境変更提案プログラムは、環境地図を用いて搬送タスクを実行した搬送ロボットから搬送タスクの処理に関する処理情報を取得する取得ステップと、処理情報に基づいて、環境地図に記述された設置物の配置が変更された仮想レイアウトの評価に関する評価演算を行う評価演算ステップと、評価演算ステップの評価結果に基づいて、設置物の配置変更に関する提案情報を生成し出力する出力ステップとをコンピュータに実行させる。このような環境変更提案プログラムを実行するコンピュータが配置物の配置変更に関して提案を行ってくれれば、搬送ロボットの運用者や施設責任者は、複雑な評価や試行錯誤を行うことなく、搬送ロボットの搬送効率が良いレイアウトを見出すことができる。

本発明により、搬送ロボットの搬送効率を高めるべく、環境内に設置された設置物の配置変更に関する提案情報を出力する環境変更提案システム等を提供することができる。

本実施形態に係る環境変更提案システムおよび搬送ロボットが利用される状況を示す概念図である。 搬送ロボットの外観を示す斜視図である。 システムサーバのハードウェア構成図である。 搬送ロボットのハードウェア構成図である。 搬送ロボットが自律移動する環境を視覚的に示す地図である。 環境地図のデータ構造を示す概念図である。 現時点における搬送タスクの実行状況を示す地図である。 処理情報のデータ構造を示す概念図である。 処理情報テーブルのデータ構造を示す概念図である。 仮想レイアウトの生成手順を示す概念図である。 提案されるレイアウト変更を視覚的に示す地図である。 システムサーバの処理手順を説明するフロー図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る環境変更提案システムとして機能するシステムサーバ１００と、システムサーバ１００から与えられる搬送タスクを実行する搬送ロボット２００が利用される状況を示す概念図である。搬送ロボット２００は、与えられた搬送タスクに従って、収容された搬送物を目的地まで搬送する。搬送ロボット２００が自律移動する環境は、ロボット用に整備された環境ではなく、本実施形態においては、人が共存する環境を想定している。例えば図示するように、搬送ロボット２００は、製造品の加工を行う加工ラインが設けられた作業テーブルの近傍で作業者から加工後の製造品を受け取り、次工程の加工ラインが設けられた作業テーブルへ搬送する。搬送ロボット２００は、策定された移動経路上に存在する人やモノを回避しながら目的地へ向かって移動する。

搬送ロボット２００は、環境中に設置された通信ユニット３１０を介してネットワーク３００と接続されている。また、システムサーバ１００も、ネットワーク３００と接続されている。システムサーバ１００は、ネットワーク３００を介して、搬送ロボット２００に対して実行すべき搬送タスクを付与し、また、搬送ロボット２００から搬送タスクの処理に関する処理情報を取得する。本実施形態においては特に、システムサーバ１００は、処理情報を収集して、環境内に設置された設置物の配置変更（レイアウト変更）に関する提案情報を生成する。システムサーバ１００は、１台の搬送ロボット２００に限らず、複数台の搬送ロボット２００を並列して管理することもできる。その場合、システムサーバ１００は、それぞれの搬送ロボット２００から搬送タスクの処理情報を取得することができる。

図２は、搬送ロボット２００の外観を示す斜視図である。搬送ロボット２００は、移動機能が集約された台車部に、それぞれが走行面に接地する２つの駆動輪２０１と１つのキャスタ２０２を備える。２つの駆動輪２０１は、互いに回転軸芯が一致するように配設されている。それぞれの駆動輪２０１は、不図示のモータによって独立して回転駆動される。キャスタ２０２は、従動輪であり、搬送ロボット２００の移動方向に倣うように追従する。

搬送ロボット２００は、前面の上部にステレオカメラ２３１を備える。ステレオカメラ２３１は、同じ画角を有する２つのカメラユニットが互いに離間して配置された構成を有し、それぞれのカメラユニットで撮像された撮像信号を出力する。搬送ロボット２００は、ステレオカメラ２３１で撮像された撮像信号を解析することによって、周囲の障害物までの距離や方向、当該障害物が何であるか等を把握することができる。

搬送ロボット２００は、前面の下部にレーザスキャナ２３２を備える。レーザスキャナ２３２は、水平面内の一定の範囲をステップ角ごとにスキャンして、それぞれの方向に障害物が存在するか否かを出力する。さらに、障害物が存在する場合には、その障害物までの距離を出力する。搬送ロボット２００は、レーザスキャナ２３２の連続する出力を解析することにより、障害物が動作しているか否か、動作している場合にはその動作方向およびその速度を把握することができる。通信ユニット２５０は、環境に設置された通信ユニット３１０との間で、無線通信によって情報の授受を行う。

なお、本実施形態においては、様々な搬送タスクを複数台の搬送ロボットで実行し得る。その場合には、搬送する搬送物の大きさや個数、単位時間当たりの搬送タスク数等を考慮して、搬送能力の異なる複数種類の搬送ロボットを運用してもよい。ただし、いずれの搬送ロボットも、搬送ロボット２００と同様の基本構成を備える。

図３は、システムサーバ１００のハードウェア構成図である。システムサーバ１００は、主に、システム制御部１１０、記憶部１４０、および通信ユニット１５０によって構成される。本実施形態においては、ユーザがシステムサーバ１００に対して情報入力やプログラムのアップデート等の作業を直接行えるように、表示モニタ１２０と入力デバイス１３０も備える。

システム制御部１１０は、システムサーバ１００の制御とプログラムの実行処理を行うプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）である。プロセッサは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の演算処理チップと連携する構成であってもよい。システム制御部１１０は、記憶部１４０に記憶された環境変更提案プログラムを読み出して、環境変更の提案に関する様々な処理を実行する。表示モニタ１２０は、例えば液晶パネルを備えるモニタであり、システムサーバ１００が生成したレイアウト等を視認可能に表示する。入力デバイス１３０は、例えばキーボードやマウスであり、ユーザが環境地図情報を作成したり搬送ロボット２００の目的地を設定したりするために用いられる。

記憶部１４０は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）によって構成されている。記憶部１４０は、システムサーバ１００の制御や処理を実行するプログラムの他にも、制御や演算に用いられる様々なパラメータ値、関数、学習済みモデル、ルックアップテーブル等を記憶している。記憶部１４０は、特に、環境地図１４１と処理情報テーブル１４２を記憶している。これらについては、後に詳述する。なお、記憶部１４０は、複数のハードウェアで構成されていても良く、例えば、プログラムを格納する記憶媒体と環境地図１４１を蓄積する記憶媒体が別々のハードウェアで構成されてもよい。

通信ユニット１５０は、ネットワーク３００への接続および搬送ロボット２００とのデータ授受を担い、例えばＬＡＮユニットによって構成されている。通信ユニット１５０は、システム制御部１１０と協働して、様々な情報や指令を入出力する入出力部としての機能を担う。また、通信ユニット１５０は、搬送ロボット２００との間で通信を行う場合に限らず、他の機器とも通信を実行し得る。例えば、搬送ロボットの運用者や施設責任者が携帯する携帯端末と通信を行うことができる。

システム制御部１１０は、搬送プログラムや環境変更提案プログラムが指示する処理に応じて様々な演算を実行する機能演算部としての役割も担う。システム制御部１１０は、タスク付与部１１１、取得部１１２、評価演算部１１３、出力部１１４として機能し得る。これらの機能演算部の具体的な演算処理については、後述する。

図４は、搬送ロボット２００のハードウェア構成図である。搬送ロボット２００は、主に、移動制御部２１０、台車駆動ユニット２２０、センサユニット２３０、記憶部２４０、および通信ユニット２５０によって構成される。

移動制御部２１０は、搬送ロボット２００の制御とプログラムの実行処理を行うプロセッサ（ＣＰＵ）である。プロセッサは、ＡＳＩＣやＧＰＵ等の演算処理チップと連携する構成であってもよい。移動制御部２１０は、記憶部２４０に記憶された制御プログラムを読み出して、自律移動に関する様々な処理を実行する。このとき、移動制御部２１０は、特に機能演算部として、搬送タスクに関する処理情報２４１を生成する生成部２１１として機能し得る。

台車駆動ユニット２２０は、駆動輪２０１と駆動輪２０１を駆動するための駆動回路やモータを含む。移動制御部２１０は、台車駆動ユニット２２０へ駆動信号を送ることにより、駆動輪２０１の回転制御を実行する。また、移動制御部２１０は、台車駆動ユニット２２０からエンコーダ等のフィードバック信号を受け取って、搬送ロボット２００の移動方向や移動速度を把握する。

センサユニット２３０は、周囲に存在する人や障害物を検出する各種センサを含む。ステレオカメラ２３１およびレーザスキャナ２３２は、センサユニット２３０を構成する要素である。ステレオカメラ２３１は、移動制御部２１０からの要求に従って周辺環境を撮像し、撮像信号を移動制御部２１０へ引き渡す。移動制御部２１０は、撮像信号を用いて障害物を認識するための解析処理を実行する。例えば、学習済みモデルを用いて障害物が何であるかを同定したり、ステレオ画像の視差を利用して障害物の位置や向きを検出したりする。

レーザスキャナ２３２は、移動制御部２１０からの要求に従って移動方向に障害物が存在するか否かを検出し、その結果である検出信号を移動制御部２１０へ引き渡す。センサユニット２３０は、ステレオカメラ２３１およびレーザスキャナ２３２に加えて、あるいは代えて、移動中に周囲の障害物を検知する他のセンサを備えてもよい。センサユニット２３０は、周囲の障害物を検知するセンサ以外にも、搬送ロボット２００の状態を監視するセンサ等、他のセンサを含んでもよい。

記憶部２４０は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブによって構成されている。記憶部２４０は、搬送ロボット２００の制御や処理を実行するプログラムの他にも、制御や演算に用いられる様々なパラメータ値、関数、学習済みモデル、ルックアップテーブル等を記憶している。特に、記憶部２４０は、自律移動する環境の環境地図１４１と、生成部２１１が生成した処理情報２４１を記憶している。処理情報２４１については、後に詳述する。なお、記憶部２４０は、複数のハードウェアで構成されていても良く、例えば、プログラムを格納する記憶媒体と環境地図１４１や処理情報２４１を蓄積する記憶媒体が別々のハードウェアで構成されてもよい。

通信ユニット２５０は、例えば無線ＬＡＮユニットである。移動制御部２１０は、通信ユニット２５０を介して、ネットワーク３００に接続されたシステムサーバ１００との間で各種情報を授受する。通信ユニット２５０は、移動制御部２１０と協働して、処理情報２４１をシステムサーバ１００へ送信する送信部としての機能を担う。

図５は、搬送ロボット２００が自律移動する環境を視覚的に示す地図であり、環境地図に記述された障害物を平面的に表したものの一例である。環境地図は、例えば製造ライン建屋や倉庫、会議室やホールといった施設や利用目的に応じて区分された空間ごとに作成されている。図示する例は、製造品の加工等を行う製造ライン建屋であって、搬送ロボット２００が搬送タスクに従って自律移動するＡ１建屋を表す。

環境地図には、建屋を取り囲む壁の内部に、搬送ロボット２００の自律移動に対して障害物となり得る設置物として、部品棚Ｓ１、一次加工ラインＴ１、二次加工ＡラインＴ２、二次加工ＢラインＴ３、検品デスクＣ１、出荷棚Ｓ２、事務什器Ｄ１が記述されている。なお、環境地図に記述された設置物としては、例えば一次加工ラインＴ１は、一次加工ラインが設けられた作業テーブル等を表すが、必ずしも実体としての物が設置されている場合に限らず、例えば作業者が作業する領域として規定されている場合であってもよい。そのような作業領域には作業者が存在したり、工具が載置されていたりするので、搬送ロボット２００は、実体としての物と同様に、当該領域を回避した移動経路を自律移動する。

環境地図には、設置物の配置が禁止される領域を表す領域情報が記述されている。例えば、建屋外部との出入口付近や、人の往来が激しい通路が指定されて記述されている。図５においては、環境地図の上方に設定された搬入口近傍領域Ｐ１と下方に設定された通路領域Ｐ２が禁止領域に指定されている。

図示するレイアウトは、搬入口から奥（地図においては下方）へ向かって順に部品棚Ｓ１、一次加工ラインＴ１、二次加工ＢラインＴ３が配置されている。また、環境地図の右側方に搬出口が設定されており、搬出口から奥（地図においては左側方）へ向かって順に出荷棚Ｓ２、検品デスクＣ１、二次加工ＢラインＴ３、二次加工ＡラインＴ２が配置されている。事務什器Ｄ１は、地図上右上の空間に配置されている。建屋Ａにおいて製造される製造品は、搬入口から搬入され、部品棚Ｓ１→一次加工ラインＴ１→二次加工ＡラインＴ２→検品デスクＣ１→出荷棚Ｓ２の順、あるいは、部品棚Ｓ１→一次加工ラインＴ１→二次加工ＢラインＴ３→検品デスクＣ１→出荷棚Ｓ２の順に経由して加工、検品が施され、搬出口から搬出される。

システムサーバ１００および搬送ロボット２００が扱う環境地図１４１は、それぞれの設置物等がデータとして記述されたデータ構造を有する。図６は、図５に表された設置物等を記述する環境地図のデータ構造を示す概念図である。

図示する例における環境地図のデータ構造は、Ａ１建屋のタグと共に、記述対象となる領域属性の情報が記述された領域テーブルと、設置物それぞれの情報が記述された設置物テーブルの２つのテーブルを含む。領域テーブルは、領域名、ＩＤ、占有領域がそれぞれ記述されている。領域名は、特定の対象が占める領域の名称であり、ここではＡ１建屋の全体を表す全領域と、設置物の配置が禁止される配置禁止領域とが列記されている。ＩＤは個々領域を区別するための固有記号である。

また、占有領域は、それぞれの領域が占有する床面の形状と床面の座標で表している。例えば、全領域Ｗの占有領域は、投影形状が矩形であり、左上頂点の座標が（Ｘ１_w，Ｙ１_w）、右下頂点の座標が（Ｘ２_w，Ｙ２_w）、対角線の回転角がθ_w度であると表されている。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向は、例えばそれぞれ東西方向、南北方向を基準に定められる。

設置物テーブルは、Ａ１建屋に設置されているそれぞれの設置物に対して、設置物名、ＩＤ、占有領域、移動制限が記述されている。

設置物名は設置物の名称であり、ＩＤは個々の設置物を区別するための固有記号である。設置物名は、上述のように実体としての物の名称でなくてもよく、例えば「一次加工ライン」のように工程を示す名称であってもよい。占有領域は、それぞれの設置物が対象空間のどの領域を占有しているかを設置物の床面への投影形状と床面の座標で表している。例えば、部品だなＳ１の占有領域は、投影形状が矩形であり、左上頂点の座標が（Ｘ１_s1，Ｙ１_s1）、右下頂点の座標が（Ｘ２_s1，Ｙ２_s1）、対角線の回転角がθ_s1度であると表されている。

隣接制限は、対象の設置物に対して互いに隣接していることが要求される設置物を示す隣接情報であり、具体的にはそのような設置物が存在する場合にそのＩＤが記述されている。例えば、部品棚Ｓ１の隣接制限にはＴ１が記述されており、部品棚Ｓ１は一次加工ラインＴ１と隣接していることが要求されていることがわかる。これに対応して、一次加工ラインＴ１の隣接制限にはＳ１が記述されている。隣接していることが要求されている設置物が２つ以上存在する場合には、隣接制限にそれらのＩＤが列記される。

移動制限は、対象の設置物に対して配置の変更が禁止されていることを示す不変情報であり、具体的には配置の変更が禁止されている場合にフラグが記述されている。例えば、出荷棚Ｓ２の移動制限にはフラグとして×印が記述されており、出荷棚Ｓ２は、占有領域に記述された配置場所から移動してはならないことがわかる。

このような環境地図のデータ構造は、例えば搬送ロボット２００の運用者や施設責任者によるシステムサーバ１００への入力作業を通じて作成される。特に、配置禁止領域、隣接制限、移動制限は、入力作業を行う運用者等が対象空間や設置物の性質を考慮することにより、設定される。なお、システムサーバ１００は、環境に設置されたセンサの検出結果を利用して設置物の占有領域を更新したり配置禁止領域を定めたりしてもよい。

図７は、図５に示す現時点におけるレイアウトにおいて、搬送ロボット２００に与えられている搬送タスクの実行状況を示す地図である。それぞれの搬送タスクは、少なくとも１台以上の搬送ロボット２００によって実行される。ここでは、出発地点で搬送物が収容され、目的地点で搬送物が取りだされる往路に着目して説明する。

タスクＡは搬入口から部品棚Ｓ１へ、タスクＢは部品棚Ｓ１から一次加工ラインＴ１へ、タスクＣは一次加工ラインＴ１から二次加工ＡラインＴ２へ、タスクＤは一次加工ラインＴ１から二次加工ＢラインＴ３へ、タスクＥは二次加工ＡラインＴ２から検品デスクＣ１へ、タスクＦは二次加工ＢラインＴ３から検品デスクＣ１へ、タスクＧは検品デスクＣ１から出荷棚Ｓ２へ、搬送物を搬送するタスクである。二次加工は、二次加工ＡラインＴ２と二次加工ＢラインＴ３で分担して実施されるので、一次加工が終了した製造品は、二次加工ラインのそれぞれの状況に合わせて、タスクＣまたはタスクＤにより二次加工ＡラインＴ２または二次加工ＢラインＴ３へ搬送される。そして、二次加工ＡラインＴ２で加工が施された製造品は、タスクＥにより検品デスクＣ１へ搬送される。同様に、二次加工ＢラインＴ３で加工が施された製造品は、タスクＦにより検品デスクＣ１へ搬送される。図示するように、タスクＣの搬送距離は、タスクＤの搬送距離よりも長く、タスクＥの搬送距離は、タスクＦの搬送距離よりも長い。

搬送ロボット２００移動制御部２１０は、システムサーバ１００のタスク付与部１１１から与えられる搬送タスクを取得し、当該搬送タスクによって指定される出発地点から目的地点までの移動経路を自律移動する。自律移動中に例えば歩行する人や仮置きされた段ボールを発見した場合には、通過を待ったり回避したりして目的地点までの移動を遂行する。搬送ロボット２００の生成部２１１は、搬送タスクの実行中に予め設定された項目のログを取得して処理情報２４１を生成する。

図８は、処理情報２４１のデータ構造を示す概念図である。本実施形態においては、処理情報は、実行が指示された搬送タスクのタスク名、指定された出発地点から目的地点まで実際に移動した距離である移動距離、移動に要した時間である所要時間、その間に障害物を回避した平均回数である回避平均回数を含む。例えば、移動距離は、例えば駆動輪２０１の回転量を積算することにより算出される。

搬送ロボット２００が同じ搬送タスクを繰り返し実行するのであれば、生成部２１１は、その搬送タスクの処理情報２４１を繰り返した回数分だけ生成する。異なる搬送タスクを次々と実行するのであれば、生成部２１１は、タスク名が異なる処理情報２４１を次々と生成する。生成された処理情報２４１は一旦記憶部２４０に記憶され、移動制御部２１０は、システムサーバ１００からの要求に応じて、あるいは予め設定されたタイミングで、通信ユニット２５０を介してそれらの処理情報２４１をシステムサーバ１００へ送信する。

システムサーバ１００の取得部１１２は、搬送ロボット２００から送られてくる処理情報２４１を、通信ユニット１５０を介して収集する。そして、収集した処理情報２４１に対して統計処理等を施し、処理情報テーブル１４２を作成する。図９は、処理情報テーブル１４２のデータ構造を示す概念図である。

処理情報テーブル１４２は、タスク名、出発地点、目的地点、前タスク、後タスク、移動平均距離、所要平均時間、実行回数、回避平均回数がそれぞれ記述されている。タスク名は、搬送タスクの名称であり、本実施形態においては、図７を用いて説明したように、Ａ１建屋で実行されるタスクＡからタスクＧが順に列記されている。出発地点および目的地点は、それぞれの搬送タスクの出発地点と目的地点となる設置物のＩＤが記述されている。出発地点または目的地点が設置物を基準としない場合には、例えば搬入口などの特定の構造物や、環境地図における座標値が記述されていてもよい。また、出発地点および目的地点として設置物の特定箇所が指定されている場合には、設置物のＩＤと共に当該特定箇所が記述されていてもよい。

前タスクは、製造品の流れに対して対象となる搬送タスクに先行する搬送タスクを表す。後タスクは、製造品の流れに対して対象となる搬送タスクに続く搬送タスクを表す。例えば、タスクＢが実行されて一次加工ラインＴ１へ搬入された製造品は、一次加工が施され、タスクＣまたはタスクＤによって搬出される。このとき、タスクＢの後タスクとして、タスクＣとタスクＤが記述される。

移動平均距離は、各搬送タスクを実行した搬送ロボット２００から送られてくる処理情報２４１の移動距離に対して、搬送タスクごとに平均値を算出した値である。例えば、取得部１１２がタスクＡを実行した搬送ロボット２００から延べ１００回の処理情報２４１を取得した場合には、算出される移動平均距離Ｄｓ_Aは、処理情報２４１に記述されている１００個分の移動距離の平均値である。所要平均時間は、各搬送タスクを実行した搬送ロボット２００から送られてくる処理情報２４１の所要時間に対して、搬送タスクごとに平均値を算出した値である。例えば、取得部１１２がタスクＤを実行した搬送ロボット２００から延べ５０回の処理情報２４１を取得した場合には、算出される所要平均時間ＴＭ_Dは、処理情報２４１に記述されている５０個分の所要時間の平均値である。

実行回数は、対象となる搬送タスクが実行された回数である。実質的には、搬送タスクごとに収集された処理情報２４１の数である。回避平均回数は、各搬送タスクを実行した搬送ロボット２００から送られてくる処理情報２４１の回避回数に対して、搬送タスクごとに平均値を算出した値である。例えば、取得部１１２がタスクＥを実行した搬送ロボット２００から延べ５０回の処理情報２４１を取得した場合には、算出される回避平均回数ｎｖ_Eは、処理情報２４１に記述されている５０個分の回避回数の平均値である。

評価演算部１１３は、環境地図１４１に記述された設置物の配置を変更した仮想レイアウトを生成し、作成された処理情報テーブル１４２を参照して生成した仮想レイアウトの妥当性を評価する評価演算を行う。図１０は、仮想レイアウトの生成手順を示す概念図である。

評価演算部１１３は、環境地図１４１で示される全領域を、図示するように格子状に区分する。格子の粗さは、演算の負荷や設置物の大きさ、求める精度等を考慮して予め設定される。評価演算部１１３は、環境地図１４１の設置物テーブルに列挙された設置物のそれぞれを区分された格子に沿って順次移動させて評価対象とする複数の仮想レイアウトを決定する。

仮想レイアウトを決定する場合に、評価演算部１１３は、配置禁止領域と重なる格子へは設置物を配置しない。このような処理により、例えば人の往来が激しい通路領域Ｐ２へ設置物が設置された仮想レイアウトの生成を避けることができる。また、評価演算部１１３は、先に配置した設置物に対して隣接禁止格子を設定し、当該隣接禁止格子を避けて次の配置物の配置を決定する。例えば、図示するように物品棚Ｓ１を配置したら、評価演算部１１３は、物品棚Ｓ１を中心として点線で囲む範囲を隣接禁止格子として設定する。そして、次に配置する一次加工ラインＴ１については、この隣接禁止格子を避けた格子を選択して配置する。このように隣接禁止格子を設けることにより、設置物の周囲で作業する作業者の作業スペースや、搬送ロボット２００の停止スペースを確保することができる。なお、隣接禁止格子とする範囲は、設置物の性質に合わせて個別に設定されてもよい。

仮想レイアウトにおけるそれぞれの設置物の仮配置に対しては、他にも様々な制約を設けることができる。そのような制約を設けることにより、評価対象をより実用的な仮想レイアウトに絞ることができる。例えば、環境地図１４１の設置物テーブルに記述された移動制限のフラグが付された設置物は、移動の対象としない。また、移動しようとする設置物に隣接制限の設置物が記述されている場合には、それらを組の設置物として仮配置を決定する。例えば、一つ目の設置物を仮配置したら、当該仮配置に対して設けられる隣接禁止格子に接するように二つ目の設置物を仮配置する。三つ以上の設置物が隣接制限で結びつけられている場合も同様に仮配置することができる。

評価演算部１１３は、このように生成した仮想レイアウトのそれぞれに対し、処理情報テーブル１４２を参照して、妥当性を評価する評価演算を実行する。具体的には、評価対象となる仮想レイアウトにおいて処理情報テーブル１４２に記述された搬送タスクを実行することを想定して評価演算を行う。そして、その評価値が現状レイアウトにおける評価値を上回れば、評価対象の仮想レイアウトは、現状レイアウトよりも搬送効率が良いレイアウトであると評価する。

評価演算に用いる評価関数は、様々に設定し得る。例えば、複数の評価項目を設定し、それぞれの評価項目で評価対象の仮想レイアウトにおける評価点を算出し、それらの合計点をその評価値とすることができる。例えば、搬送ロボット２００の総稼働時間を評価項目とする場合を考えると、移動平均距離と所要平均時間を用いて、それぞれの搬送タスクにおける移動平均速度を算出する。次に、仮想レイアウトの仮配置から、対応するそれぞれの搬送タスクの移動距離を算出し、これをそれぞれの移動平均速度で除することにより、１タスク当たりの予想所要時間を算出する。これにそれぞれの搬送タスクの実行回数を掛け合わせることにより、仮想レイアウトでそれぞれの搬送タスクを実行した場合の搬送ロボット２００の総稼働時間を算出することができる。総稼働時間は短い方が好ましいので、算出された総稼働時間が少ないほど評価点を高く与える換算式を用意しておけばよい。

また、処理情報テーブル１４２に記述された回避平均回数を利用して、仮想レイアウトの仮配置に対して想定されるそれぞれの搬送タスクで自律移動を実行した場合に予想される回避回数を算出する。回避回数は少ない方が好ましいので、算出された予想回避回数が少ないほど評価点を高く与える換算式を用意しておけばよい。

また、処理情報テーブル１４２に記述された前タスクと後タスクの情報を利用することもできる。少ない数の搬送ロボット２００で多くの搬送タスクを実行しようとする場合には、１台の搬送ロボット２００が複数種類の搬送タスクを担う場合もある。その場合には、実行し終えた搬送タスクに連続する搬送タスクを続けて実行する方が効率的である。また、例えば一次加工ラインＴ１の近くに待機する搬送ロボット２００は、タスクＣおよびタスクＤのいずれも直ちに担うことができる。このような事情を考慮すると、搬送タスクで連続する設置物は、隣接する方が好ましいと言える。したがって、搬送タスクの順番に沿って設置物同士が配置されているほど高い評価点を与える換算式を用意しておくとよい。この他にも、評価項目として、搬送タスクの実行に必要な電力の総量、搬送ロボット２００の充電場所までの距離、搬送物の大きさと経路の幅等を利用することができる。

評価演算部１１３は、生成した仮想レイアウトのそれぞれに対して評価演算結果を得たら、現状レイアウトよりも搬送効率が良い仮想レイアウトを抽出して出力部１１４へ引き渡す。出力部１１４へ引き渡す仮想レイアウトは、最高の評価値を獲得した１つであってもよいし、閾値を超える評価値を獲得した複数であってもよい。出力部１１４は、当該仮想レイアウトを提案情報のデータとして出力する。表示モニタ１２０を出力先とする場合は、設置物の配置変更が視認可能なように地図形式にして表示信号を表示モニタ１２０へ出力する。ネットワーク３００に接続される端末へ出力する場合は、通信ユニット１５０を介して当該端末へ出力する。

図１１は、提案されるレイアウト変更を視覚的に示す地図であり、表示モニタ１２０や運用者等が携帯する携帯端末の表示部に表示される様子を示す。図７に示す現状のレイアウトに対して、搬送タスクと関係のない事務什器Ｄ１が左下に寄せられ、搬送タスクに関わる他の設置物が全体的に真ん中から右上の領域に集められたレイアウトが提案されている。特に、一次加工ラインＴ１と検品デスクＣ１のそれぞれからほぼ等距離に二次加工ＡラインＴ２と二次加工ＢラインＴ３が配置されているので、タスクＣとタスクＥの移動距離が大幅に短縮されていることがわかる。このようなレイアウトであれば、現状のレイアウトよりも効率よく搬送タスクの全体を実行させることができることが想像される。

運用者等は、このように提案されたレイアウトを検討して、実際に採用するか否かを判断することができる。特に、搬送タスクの実績に裏付けされたレイアウトが提案されるので、搬送効率の向上が確実に期待でき、これまで恣意的に決定されていたレイアウトに対して確かな優位性を有する。

次に、システムサーバ１００がレイアウト変更を提案するまでの処理について説明する。図１２は、システムサーバ１００の処理手順を説明するフロー図である。フローは、例えば運用者等がレイアウト提案の要求を指示した時点から開始される。

取得部１１２は、ステップＳ１０１で、搬送ロボット２００から送られてくる処理情報２４１を取得する。取得部１１２は、逐次送られてくる処理情報２４１を処理して、処理情報テーブル１４２を更新する。システム制御部１１０は、ステップＳ１０２で、取得した処理情報２４１が規定数に到達したか否かを判断する。到達していないと判断した場合には、ステップＳ１０１へ戻る。到達したと判断した場合にはステップＳ１０３へ進む。なお、ここでの判断基準は、規定数に到達したか否かではなく、例えば搬送ロボット２００の運用が開始されてから所定日数が経過したか否か等の、他の判断基準であってもよい。

ステップＳ１０３へ進むと、評価演算部１１３は、上述のように、仮想レイアウトを生成し、生成した仮想レイアウトのそれぞれに対してその妥当性を評価する評価演算を実行する。そして、ステップＳ１０４へ進み、評価演算部１１３は、現状レイアウトよりも高得点を獲得した仮想レイアウトが存在するか否かを確認する。存在しなければそのまま一連の処理を終了する。このとき「お勧めする変更レイアウトは存在しません」等の出力を行ってもよい。一方、現状レイアウトよりも高得点を獲得した仮想レイアウトが存在したら、それらを出力部１１４へ引き渡す。

出力部１１４は、ステップＳ１０５で、当該仮想レイアウトを提案情報のデータとして表示モニタ１２０等へ出力する。これにより、運用者等は、提案されたレイアウトの採用を検討することができる。その後、システム制御部１１０は、一連の処理を終了する。

以上説明した本実施形態においては、評価対象とする仮想レイアウトを評価演算部１１３が自動的に生成する例を説明したが、システムサーバ１００は、評価対象とする仮想レイアウトを外部から受け付けてもよい。例えば、外部の端末で生成された仮想レイアウトを、通信ユニット１５０を介して受け付けてもよいし、運用者等が表示モニタ１２０を視認しながら入力デバイス１３０を用いて作成した仮想レイアウトを受け付けてもよい。運用者の仮想レイアウトを受け付ける場合には、運用者等の作成作業に対して、配置禁止領域に設置物を移動できないようにするなどの作成補助を行ってもよい。

また、仮想レイアウトの自動生成手法や生成された仮想レイアウトの評価手法は一例であり、もちろん他の手法を採用しても構わない。また、上記の環境地図１４１、処理情報２４１、処理情報テーブル１４２の記述形式は一例であり、他の記述形式であっても構わない。

また、搬送ロボット２００の構成は、上述の構成に限らない。駆動機構は２つの駆動輪を採用するものに限らず、オムニホイールやクロウラーであってもよいし、２足歩行や４足歩行を行う機構を採用してもよい。

また、以上説明した本実施形態においては、システムサーバ１００が環境変更提案システムとして機能する場合を説明したが、環境変更提案システムとして機能するための要素が搬送ロボット２００や周辺端末とシステムサーバ１００の間で分散的に配置されていてもよい。この場合、環境変更提案システムは、分散されて配置された装置全体によって構成される。あるいは、例えば代表の搬送ロボット２００が環境変更提案システムとして機能するための要素をすべて含んでも構わない。この場合、代表の搬送ロボット２００自身が環境変更提案システムとして機能する。代表の搬送ロボット２００は、自身の処理情報と他の搬送ロボットから送られてくる処理情報を用いて評価演算を行うことができる。

ここで、以上説明した環境変更提案システムおよび環境変更提案プログラムの主要な構成について纏めておく。
［付記１］
環境地図（１４１）を用いて搬送タスクを実行した搬送ロボット（２００）から前記搬送タスクの処理に関する処理情報（２４１）を取得する取得部（１１２）と、
前記処理情報（２４１）に基づいて、前記環境地図（１４１）に記述された設置物の配置が変更された仮想レイアウトの評価に関する評価演算を行う評価演算部（１１３）と、
前記評価演算部（１１３）の評価結果に基づいて、前記設置物の配置変更に関する提案情報を生成して出力する出力部（１１４）と
を備える環境変更提案システム。
［付記２］
前記評価演算部（１１３）は、前記処理情報（２４１）に基づいて前記仮想レイアウトを生成し、生成した前記仮想レイアウトの評価に関する評価演算を行う付記１に記載の環境変更提案システム。
［付記３］
前記環境地図（１４１）は、記述された前記設置物のうち互いに隣接していることが要求される２つ以上の設置物を示す隣接情報を有し、
前記評価演算部（１１３）は、前記隣接情報を参照して前記仮想レイアウトを生成する付記２に記載の環境変更提案システム。
［付記４］
前記環境地図（１４１）は、記述された前記設置物のうち配置の変更が禁止される設置物を示す不変情報を有し、
前記評価演算部（１１３）は、前記不変情報を参照して前記仮想レイアウトを生成する付記２または３に記載の環境変更提案システム。
［付記５］
前記環境地図（１４１）は、記述された前記設置物の配置が禁止される領域を表す領域情報を有し、
前記評価演算部（１１３）は、前記領域情報を参照して前記仮想レイアウトを生成する付記２から４のいずれか１項に記載の環境変更提案システム。
［付記６］
前記評価演算部（１１３）は、実行される前記搬送タスクの順序を参照して、前記仮想レイアウトの評価演算を実行する付記１から５のいずれか１項に記載の環境変更提案システム。
［付記７］
環境地図（１４１）を用いて搬送タスクを実行した搬送ロボットから前記搬送タスクの処理に関する処理情報（２４１）を取得する取得ステップと、
前記処理情報（２４１）に基づいて、前記環境地図（１４１）に記述された設置物の配置が変更された仮想レイアウトの評価に関する評価演算を行う評価演算ステップと、
前記評価演算ステップの評価結果に基づいて、前記設置物の配置変更に関する提案情報を生成し出力する出力ステップと
をコンピュータに実行させる環境変更提案プログラム。

１００…システムサーバ、１１０…システム制御部、１１１…タスク付与部、１１２…取得部、１１３…評価演算部、１１４…出力部、１２０…表示モニタ、１３０…入力デバイス、１４０…記憶部、１４１…環境地図、１４２…処理情報テーブル、１５０…通信ユニット、２００…搬送ロボット、２０１…駆動輪、２０２…キャスタ、２１０…移動制御部、２１１…生成部、２２０…台車駆動ユニット、２３０…センサユニット、２３１…ステレオカメラ、２３２…レーザスキャナ、２４０…記憶部、２４１…処理情報、２５０…通信ユニット、３００…ネットワーク、３１０…通信ユニット

Claims (7)

1. 環境地図を用いて搬送タスクを実行した搬送ロボットから前記搬送タスクの処理に関する処理情報を取得する取得部と、
   前記処理情報に基づいて、前記環境地図に記述された設置物の配置が前記設置物の性質に合わせて設定された隣接禁止領域を考慮して変更された仮想レイアウトの評価に関する評価演算を行う評価演算部と、
   前記評価演算部の評価結果に基づいて、前記設置物の配置変更に関する提案情報を生成して出力する出力部と
   を備える環境変更提案システム。
2. 前記評価演算部は、前記処理情報に基づいて前記仮想レイアウトを生成し、生成した前記仮想レイアウトの評価に関する評価演算を行う請求項１に記載の環境変更提案システム。
3. 前記環境地図は、記述された前記設置物のうち互いに隣接していることが要求される２つ以上の設置物を示す隣接情報を有し、
   前記評価演算部は、前記隣接情報を参照して前記仮想レイアウトを生成する請求項２に記載の環境変更提案システム。
4. 前記環境地図は、記述された前記設置物のうち配置の変更が禁止される設置物を示す不変情報を有し、
   前記評価演算部は、前記不変情報を参照して前記仮想レイアウトを生成する請求項２または３に記載の環境変更提案システム。
5. 前記環境地図は、記述された前記設置物の配置が禁止される領域を表す領域情報を有し、
   前記評価演算部は、前記領域情報を参照して前記仮想レイアウトを生成する請求項２から４のいずれか１項に記載の環境変更提案システム。
6. 前記評価演算部は、実行される前記搬送タスクの順序を参照して、前記仮想レイアウトの評価演算を実行する請求項１から５のいずれか１項に記載の環境変更提案システム。
7. 環境地図を用いて搬送タスクを実行した搬送ロボットから前記搬送タスクの処理に関する処理情報を取得する取得ステップと、
   前記処理情報に基づいて、前記環境地図に記述された設置物の配置が前記設置物の性質に合わせて設定された隣接禁止領域を考慮して変更された仮想レイアウトの評価に関する評価演算を行う評価演算ステップと、
   前記評価演算ステップの評価結果に基づいて、前記設置物の配置変更に関する提案情報を生成し出力する出力ステップと
   をコンピュータに実行させる環境変更提案プログラム。