JPH03282711A

JPH03282711A - 移動ロボットシステム

Info

Publication number: JPH03282711A
Application number: JP2083719A
Authority: JP
Inventors: Masanori Onishi; 正紀大西
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-12
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JP2722760B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野ゴこの発明は、複数の移動ロボットと、これら移動ロボッ
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
テムに係わり、特に障害物などによって移動ロボットか
走行できなくなった場合に、迂回ルートを探索して、迂
回できるようにした移動ロボットシステムに関する。

「従来の技術Ｊ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、これらロボ、ソトを制御
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。

ご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１Ｊたロボットは、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、移動ロボ
ットは、走行方向前方に障害物があるか否かを超音波セ
ンサなどの障害物検知器によって確認しながら走行して
いるが、障害物を検知した場合には、これが取除かれる
まで半永久的に待機していたり、一定時間待機した後、
異常を知らせるようにしていた。しかし、いずれの場合
にあっても走行が不可能となるので目的地に到達するこ
とができないという問題がある。なお、ここで述べる障
害物とは、荷物などの人手によってしか移動させること
ができないものを指している。

この発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、移
動ロボットが障害物が取除かれるまで走行不能状態を続
けることなく、目的地に到達する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。

１課題を解決するための手段」この発明は、障害物検知手段を有し、この障害物検知手
段によって走行方向前方に障害物を検知した場合に所定
時間待機する待ａｉａ能を有する複数の移動ロボットと
、これらの移動ロボットを制３御する制御局とを具備する移動ロボットシステムにおい
て、前記移動ロボット各々に、前記障害物を検知してか
ら前記所定期間内に該障害物が取除かれるか否かの判定
を行う判定手段と、この判定手段によって前記障害物が
取除かれないと判定された場合に迂回走行すべきと判断
して最適な迂回ルートを探索し、その探索した迂回ルー
トを走行する制御手段とを設置ノたことを特徴とする。

「作用」この発明によれば、移動ロボットは、走行方向前方に障
害物を検知すると、これを検知した直後から一定期間待
機し、この間に当該障害物が取除かれなければ、制御局
から与えられた目的地に達する最適な迂回ルートを探索
し、この探索結果に基づいて目的地まで走行する。

したがって、障害物による走行不能状態が回避され、探
索した迂回ルートにより目的地に到達することができる
。

「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、これらロ
ボット２〜にと制御局１とは無線によって接続されてい
る。移動ロボット２−には、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■、■、・・・［株］が各々ノー
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ｌ−ｋ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−ｋ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、■、■、ｏ、■、［株］、［株］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、■、■、Ｏである。

（３）通過ノード：移動ロボット２−ｋが単に通過する
だ１ノのノードであり、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。

次に、第３図は制御局ｌの構成を示すプロ・ツク図であ
り、この図において、ＩａはｃｐＵ（中央処理装置）、
Ｉｂｌ：ｔｃＰＵＩａ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、ＩＣは移動ロボット２−
に、２−に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。Ｉｄは地図メモリであり、第２
図に示す各ノード■〜［相］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地のノードまでの
距離などが記憶されている。Ｉｅはデータ記憶用のデ−
タメモリであり、このデータメモリーｅには、予め第４
図に示すリザーブテーブルＲＶＴが設（Ｊられている。

このリザーブテーブルＲＶ　’Ｔ’はノード■〜［相］
に各々対応する記憶スロットＲＶＩ〜ＲＶ１８（各１バ
イト）を有している。Ｉｆは操作部、１ｇは通信装置で
あり、この通信装置１ｇはＣＰ　Ｕｌａ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２ｋ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−ｋについて説明する。

第５図は移動ロボット２−に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ＣＰＴＪ
２ａ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
モリーｄ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フ
を制御し、移動ロボット２−ｋ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、ＣＰ　［Ｊ　２　
ａからイノ（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トに到着した時点でその番号の作業
プロクラムを内部のメモリから読み出し、この読み出し
たプログラムによってロポ゛ットアーム（図示路）を制
御して各種の作業を行わせる。２Ｉは超音波センサ等を
用いた障害物検知器であり、そのセンサ部が移動ロボッ
ト本体の前面に取（＝１けられている。

次に、上述した移動ロボットンステムの動作を説明する
。

まず、移動ロポソｌ−１，ｋを制御局１の制御下におく
には、移動ロボットｌ−ｋを手動によって地図進入ノー
ド■、■、［株］、■、ｏ、［相］のいずれかへ移動し
、次いで、移動ロボット２−にの操作部２ｄからそのノ
ートの番号を人力し、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、ＣＰ　Ｕ　２　ａがその
ノード番号および自身のロボッ８ト番号を通信装置２ｅを介して制御局１へ送る。

制御局ｌ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Ｉｅ内に書き込む。以」二の過程によって
、制御局１は新たに進入した移動ロボット２−にの番号
およびその位置を検知する。

次に、第２図に示すように、例えば作業ノード（ステー
ション）■において行うべき作業が発生したとすると、
制御局１はその作業ノード■に最も近い位置に存在する
移動ロボットｌ−ｋに対して、同作業ノート■を示ず作
業ノードコードおよび作業プログラム番号を送信する。

ここで、いま、ノード■に移動ロボット２−１か停止し
ており、制御局１がこの移動ロボット２１へ作業ノード
コードおよび作業プログラム番号を送信したとすると、
移動ロボット２−１のＣＰＵ２ａは、受信した作業ノー
ドコードおよび作業プログラム番号をデータメモリ２ｃ
内に格納し、次いで、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
索法や横型探索方法などによって行なイつれる。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、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
発点ノート■の番号「Ｉ」、目的とする作業ノート■へ
行く際に順次通過ずべきノード■■、■の番号ｒ　２Ｊ
　、「３Ｊ汀４」、次に続くデータが作業に関するデー
タであることを示ず作業コードｒ６５０００Ｊ、作業ノ
ード■の番号「５」、作業プ「ノクフム番号ｒ１２Ｊ、
次に続くデータかロボットの最終姿勢を表わすことを示
す最終姿勢コー１；’ｒ６５００］Ｊ、停止するノード
■の番号１　５　Ｊ　、　１ｉｉｊ方のノード■の番号
「６」、後方のノード■の番号ｒ　４　、Ｊ　、および
ルートテーブルＲ０１’の最後を表イつオ最終コードｒ
ＯＪ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ｌｅ内に書き込み、次いて、同デ−プルＲＯＴを
他の移動ロボット２−２〜２−ＩＯ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−・定距離り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ＣＰ　
Ｕ　Ｉ　ａ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によってヂエックする。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ＲＶ
ｌ−ＲＶａ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ｒ　ＩＪ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ＩのＣＰＵ１ａは、ノード■、■の
番号および予約完了コートを移動ロボット２−１へ送信
する。

移動［１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ｔ′Ｊ、まず、ノード■へ向って走行
を開始する。そして、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−
にの現在の状態（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−に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２−２〜２１０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ｌは、移動ロボ
ット２−１から送信された位置データをヂエックし、移
動ロボット２＝１がノード■に続いてノード■を通過し
たことを検出すると、ノード■に続いてノード■の予約
を解除する。ずなイっち、リザーブテーブルＲＶＴの記
憶スロットｒ（Ｖｌ、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りを越える最初
のノードを検出し、この検出したノードが■の場合は、
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ｌへ送信する。制御局ｌ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１１１Ｌ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ｌ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■まて走行する。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Ｉ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ｌ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ｌへ送信する。制御局Ｉは、送信されたルートテーブ
ルＲＯＴ、状態デー夕、位置データをデータメモリ２Ｃ
内に記憶すると共に、それらのテーブル、データおよび
予約ノート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６全
く同様の処理が行なイつれる。したがって、この移動ロ
ボットノステムにおいては、各移動ロボット２−ｋが、
他の移動ロボットｌ−にのルートツー−プル、状態デー
タ、（０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−には、他の移動ロボット２−　ｋの走行ルートお
よび現在の状態、現在位置、予約ノートを常時検知する
ことができる。

次に、面述と同様に、移動ロボット２−１が第６図に示
すルー！・テーブルＲＯｌ”に従って走行する場合にお
いて、何らかの理由て、先へ進めない場合の処理を説明
する。

ノーとλば、移動じノポソｌ−２−１がノート■に徨し
た時点において、障害物検知器２１により前方に障害物
★を検知し、ノード■の予約が取れないと、ノード■に
て一定期間（例えば１０分間）待機する。そして、この
間に障害物★が除去されな（Ｊれば、移動動ロボット２
−１は、再経路探索を行う。オなイつら、まず、制御局
ｌヘルート探索許可要請を送る。制御局１はこの要請を
受１プ、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、障害物
★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、移動ロボット２−１のＣＦ）Ｕ　２　ａ
は、第７図に示４−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Ｒ
ＯＴを制御局１へ送信する。

このルートチーフルＲＯＴは同図に示すように、迂回開
始を示す迂回開始コートｒ６５００３Ｊ、迂回開始ノー
ド■の番号「９」、通過ずべきノードσΦの番号ｆ’＋
０１、迂回終了を示す迂回終了コードｌ−６５００４，
Ｊ　、迂回終了ノード■の番号「４」、作業指示を示ず
作業コードｒ６５０００Ｊ、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ド番号ｒｌＯＪ、
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トｒ６５００１Ｊ、停止するノード
■の番号ｒ５Ｊ、前方のノード■の番号「６Ｊ、後方の
ノート■の番号［−４１、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ｌ−２
−２〜２−１０へ送信する。

次いで、移動ロボット２−１のＣＰ　Ｕ　２　ａは、迂
回開始ノードから迂回終了ノートまでの間に存在する全
てのノード■、＠）、■の番号お、Ｊ−びルート予約要
求コードを各々制御局１へ送信する。このように、迂回
ルート内の予約要求は、迂回ルート内の全てのノードに
対して同時に行われる点が、−１−述した通常走行ルー
トを予約要求する場合と異なるところである。制御局１
のＣＰ　ＬＪ　Ｉ　ａは、迂回ルー）・内にある全ての
ノードのノード番号およびルート予約要求コードを受υ
ると、これらのノート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−）でヂエックする。そして
、予約されていないノードに対しては、リザーブテーブ
ルＲＶＴの対応する記憶スロットに移動ロボット２−１
の番号ｒＮを書き込む。一方、他の移動ロボッＩ−２−
ｋによって既に予約されているノードが一つでもあれば
、当該ノートの予約が解除されるのを待つ。こうして、
予約要求されている全てのノートの予約が完了すると、
制御局１は、移動ロボット２−１へ予約完了コードを送
信する。

移動ロポッｌ−２−１は、制御局１からの予約完了を受
（Ｊて走行を開始ずろ。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、イ′１業ノ
ート■に到述した後、プログラム番号ｒｌＯｊに示す作
業手順に従って作業を実行する。

このように、この移動ロボットシステムにおける各移動
ロポッｌ−２−］〜２−１０は、一定時間内に障害物が
取除かれないと、迂回走行を行う。

この場合、待機時間はこの実施例のように、１０分程度
の短い時間で充分である。また、迂回走行を行うにあた
って（Ｊ１迂回ルートの全範囲の予約が完了しノー後、
迂回走行を開始するので、迂回走行中に、新たな迂回原
因が発生することを防止できる。

なお、上記実施例は、移動ロボッ）２−ｋ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、移動ロボット２−ｋ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、移動ロボットにアームを有するも
のを用いたが、アームを有さす、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、この発明による移動ロボットシス
テムによれば、走行方向前方に障害物が存在する場合に
、移動ロボットは検知直後から一定期間待機し、この間
に当該障害物が取除かれなければ、制御局から与えられ
た目的地に達する最適な迂回ルートを探索し、この探索
結果に基づいて目的地まで走行するので、障害物による
走行不能状態が回避され、探索した迂回ルートにより目
的地に到達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図は各移動［ｌボット
２−ｋが走行する走行路の一例を示す図、第３図は第１
図にお１３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Ｉｅ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−に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、２−ｋ（ｋ＝　１．２．３・・・・・１０）・・・・・
移動ロボット、２　ａ−ＣＰ　Ｕ。２ｂ・・　・プログラムメモリ、２ｃ・・・データメモリ、２ｇ・・・・・走行制御装置（２ａ〜２ｃ、２ｇは待機機能、判定手段および走行制
御手段）、２１・・・障害物検知器（障害物検知手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

障害物検知手段を有し、この障害物検知手段によって走
行方向前方に障害物を検知した場合に所定時間待機する
待機機能を有す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を具備する移動ロボットシ
ステムにおいて、前記移動ロボット各々に、前記障害物
を検知してから前記所定期間内に該障害物が取除かれる
か否かの判定を行う判定手段と、この判定手段によって
前記障害物が取除かれないと判定された場合に迂回走行
すべきと判断して最適な迂回ルートを探索し、その探索
した迂回ルートを走行する制御手段とを設けたことを特
徴とする移動ロボットシステム。