JPH032908A - 移動ロボットシステムにおける衝突防止方法 - Google Patents

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ｊ 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
ステムに関し、特に、移動ロボット相互間の衝突を防止
する衝突防止方法に関する。

「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、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、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、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Ｊ ところで、この種のシステムにおいては、自動走行する
ロボット同士の衝突をいかに防ぐかが大きな問題である
。１台のロボットが走行している時に他のロボットを停
止させれば、衝突の可能性を非常に少なくすることがで
きるが、これでは口ポットの走行能率が極端に悪くなっ
てしまう。

そこでこの発明は、同一の敷地内に多くの移動ロボット
を走行させても、衝突が全く起こることがない移動ロボ
ットシステムにおける衝突防止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、制御局内に予約テーブルを設け、各移動ロ
ボットは予定走行ルートを前記制御局へ連絡し、前記制
御局は連絡を受けた予定走行ルートが既に予約されてい
ないか否かを前記予約テーブルによって調査し、その走
行ルートの全部または一部が予約されていなかった場合
は、予約されていない走行ルートを前記予約テーブルに
予約した後予約終了を前記移動ロボットへ連絡し、前記
移動ロボットは該予約終了の連絡を受け、予約済みの走
行ルートの走行を行うことを特徴としている。

「作用」 この発明によれば、各移動ロボットは走行前に予約テー
ブルに走行ルートを予約した後走行し、予約ができなけ
れば、すなわち、既に他の移動ロボットが予約をしてい
た場合はそのルートを走行しない。これにより、移動ロ
ボット同士の衝突を完全に防ぐことができる。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の一実施例による衝突防
止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、■は制御局、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２−１〜２−１０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移動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。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、ノードには次の３種類がある。

（１）地図進入ノード：移動ロボット２が新たに走行路
に進入する時のスタート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Ｓ　１．Ｓ　２．Ｓ　３が設
けられているノードであり、第２図においては、■。

■、０である。移動ロボットが作業を行う場合は、この
作業ノードで一旦停止し、次いで作業点Ｓｌ（またはＳ
２またはＳ３）まで進んで停止し作業を行う。

（３）通過ノード：移動ロボットが単に通過するだけの
７−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、以下の説明では、上述した第２図の走行路を例
にとる。

第３図は制御局１の構成を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）、ｌｂはＣ
ＰＵ１ａ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は後述する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７−ド■〜■
の（Ｘ　−Ｙ　）座標、ノード種別を示すデータ、その
メート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便のノードまでの距離等が記憶され
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ｌｅ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ＲＶ
Ｉ−ＲＶ１４（各１バイト）を有している。１ｒは操作
部、１ｇは通信装置であり、この通信装置１ｇはＣＰＵ
１ａから供給されるデータを２００〜３０　’ＯＭ　Ｈ
ｚの搬送波に乗せて発信し、また、移動ロボット２−１
〜２−１０から搬送波に乗せて送信されたデータを受信
する。

ここで、衝突テーブル１ｃについて説明する。

この衝突テーブル１ｃは、各移動ロボット間の衝突を防
止するためのテーブルであり、複数の衝突データブロッ
クから構成されている。この場合、各衝突データブロッ
クは、走行路で接続された隣り合う２つのノードに対応
して１つのブロックが形成されている。例えば、第２図
の走行路の場合、ノード組〔■、■〕、〔■、■〕、〔
■、■〕、〔■、■〕、〔■、■〕、〔■、■〕・・・
・・・の各々について衝突データブロックが形成されて
いる。第５図（イ）は衝突テーブルＩＣの構成を示し、
また、（ロ）は各衝突データブロックの構成を示す。

次に、衝突データブロックについて詳述する。

例えば、ノード組〔■、■〕に対応する衝突データブロ
ックには、／−ド■から／−ド■へ（またはこの逆）移
動ロボット２が移動した時、そのノードに他の移動ロボ
ットが居ると衝突する恐れのあるノードの番号およびそ
のようなノードの数が書き込まれている。すなわち、衝
突データブロックには、第５図（ロ）に示されるように
、次の各データが書き込まれている。

（１）始点衝突ノードの番号およびその散穿６図におい
て、Ｎａを始点ノード、Ｎｂを終点ノードとする。なお
、始点、終点は、２個の隣合うメートの一方を始点、他
方を終点と称しただけである。始点衝突ノードとは、始
点ノードＮａに移動ロボット２が到着した場合にこれと
衝突する恐れがあるノード（そのノードに移動ロボット
がいた場合）であり、具体的には、破線で示される排除
領域Ｅｓ内に存在するメートおよびその周囲一定範囲内
のノードである。ここで、排除領域ＥＳは例えば第７図
に示すように、 （Ｗ＋２α）ｘ　（Ｌ　＋　２α） Ｗ：移動ロボットの横幅 Ｌ；移動ロボットの長さ α”１５０ｍｍ なる大きさの領域であり、予め決められている。

また、同図に示すノードＮｋは排除領域Ｅｓ内にあるの
で勿論始点衝突ノードであるが、排除領域ＥＳ外のノー
ドＮＣも移動ロボット２が一点鎖線の状態になった場合
にその一部が排除領域Ｅｓ内に入るので始点衝突ノード
である。また、始点ノードＮａ自身も始点衝突ノードで
ある。以上の結果、第７図の例においてはノードＮ　ａ
、　Ｎ　ｋ、　Ｎ　Ｑの番号およびノード数「３」が各
々衝突データブロック内に書き込まれる。

（２）終点衝突ノードの番号およびその数終点衝突ノー
ドとは、第６図の終点ノードＮｂに移動ロボット２が到
着した場合にこれと衝突する恐れがあるノード（そのノ
ードに移動ロボットがいた場合）であり、具体的には、
破線で示される排除領域Ｅｅ内に存在する／−ドおよび
その周囲一定範囲内の７−ドである。なお、一定範囲の
意味は上記の通りである。

（３）ノード間衝突ノードおよびその数ノード間衝突ノ
ードとは、始点ノードＮａから終点／−ドＮｂまで移動
ロボット２が移動した場合にこれと衝突する恐れがある
ノード（そのノードに移動ロボットがいた場合）であり
、具体的には、破線で示される排除領域Ｅｋ内に存在す
るノードおよびその周囲一定範囲内のノードである。

（４）逆方向走行衝突ノードおよびその数逆方向走行衝
突ノードとは、終点から始点へ向かって走行する移動ロ
ボットが始点ノードＮａを検出した時点でブレーキをか
け、停止した場合にこのロボットと衝突する恐れがある
ノード（そのノードに移動ロボットがいた場合）であり
、図に示す排除領域Ｅｐ内に存在するノードおよびその
周囲一定範囲内の７−ドである。

（５）順方向走行衝突ノードおよびその数順方向走行衝
突ノードとは、始点から終点へ向かって走行する移動ロ
ボットが終点ノードＮｂを検出した時点でブレーキをか
け、停止した場合にこのロボットと衝突する恐れがある
ノード（そのノードに移動ロボットがいた場合）であり
、図に示す排除領域Ｅｑ内に存在するノードおよびその
周囲一定範囲内のノードである。

（６）始点作業衝突ノードおよびその数始点作業衝突ノ
ードとは、第６図の作業点Ｓａに移動ロボット２が到着
した場合にこれと衝突する恐れがあるノード（そのノー
ドに移動ロボットがいた場合）であり、具体的には、破
線で示される排除領域Ｅｇ内に存在するノードおよびそ
の周囲一定範囲内の７−ドである。

（７）終点作業衝突ノードおよびその数終点作業衝突ノ
ードとは、作業点ｓｂに移動口ボット２が到着した場合
にこれと衝突する恐れがあるノード（そのノードに移動
ロボットがいた場合）であり、具体的には、破線で示さ
れる排除領域Ｅｉ内に存在するノードおよびその周囲一
定範囲内のメートである。

なお、衝突データブロックには、上記（１）〜（７）の
データの全部が常に記憶されているわけではない。例え
ば、始点、終点とも作業点がない場合は、勿論、作業点
衝突ノードは記憶されていない。

次に、移動ロボット２について説明する。第８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、２「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から供給される走行データ（
行き先データ、走行速度データ等）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、ＣＰＵ２
ａ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（図示路）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ｆ’ｌｌ’を
説明する。

まず、移動ロボット２を制御局ｌ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■、■、
［相］、■のいずれかへ移動し、次に、１０ボツト２の
操作部２ｄからそのメートの番号を入力し、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２ｃ内に書き込む。以上の過程に
よって、制御局１は新たに進入したロボットの番号およ
びその位置を検知する。

次に、例えば作業点Ｓ１において行うべき作業が発生し
た場合、制御局ｌはそめ作業点に最も近い位置にある移
動ロボットに対して、作業点Ｓｌ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がこのロ
ボｙ　ト２−１へ作業点フ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、
受信した作業点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、作業点Ｓ１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
型探索法等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、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Ｘ（第２図参照）を越える最初のノードを検出する
。いま、このノードゆく■であったとする。次にＣＰＵ
２ａ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はこのメート番号およびルート予
約要求コードを受け、まず、衝突テーブルｌｃ内のノー
ド組〔■、■〕に対応する衝突データブロックから、始
点衝突ノード、終点衝突ノード、ノード間衝突ノード、
順方向走行衝突ノードを読み出す。次に、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ＲＶ
Ｔによってチエツクする。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ＲＶＩ〜ＲＶ１４内のデータ
がｒＯＪ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、上記と同様に、衝突テー
ブルｌｃ内のノード組〔■、■〕に対応する衝突データ
ブロックから、始点衝突メート、終点衝突ノード、メー
ト間衝突ノード、順方向走行衝突ノードを読み出し、こ
れらのノードが既に予約されているか否かをチエツクす
る。そして、予約されていなければ、それらのノードに
対応する衝突テーブル１ｃの記憶スロットＲＶＩ〜ＲＶ
１４に各々ロボット番号ｒＮ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。

このようにしてルート予約が行なわれると、次にＣＰＵ
１ａ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は所定時間が経過する毎に、ロボッ
トの現在の状態（走行中、待機中、作業中等）および現
在位置を示すデータを制御局１へ送信する。制御局１は
、移動ロボット２−１から送られてくる現在位置データ
を常時チエツクし、移動ロボット２−１がノード■を通
過した時点でルート■→■の予約を解除する。すなわち
、ルート■→■の予約の際にリザーブテーブルＲＶＴに
書き込んだロボット番号「１」をｒＯＪに戻す。

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Ｘを越える最初
の７−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、衝突テーブル１ｃ内
の７一ド組〔■、■〕に対応する衝突データブロック内
のデータに基づいてノード予約を行う。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ｌにおいてルート■→■の予約取り消しが行なわ
れる。そして、ノード■に到達すると、次に横行（横方
向へ進むこと）によって作業点Ｓ１へ進む。移動ロボッ
ト２−１が作業点Ｓ１に到達すると、ルート■→■の予
約取り消しが行なわれる。但し、この場合、終点作業衝
突メートだけは取り消しが行なわれない。

次に、上記の過程において、例えばノード■までは予約
ができたが、ルート■→■の予約ができなかったとする
。このようなことは、例えばノード■→■→■と走行す
る移動ロボット２−Ｋが先にそのルートを予約していた
場合に発生する。この場合、移動ロボット２−１はノー
ド■を通過した時点で停止し、待機しつつ繰り返しルー
ト予約要求コードを制御局１へ送信する。移動ロボット
２−Ｋがルート■→■を通過すると、制御局１がルート
■→■の予約を解除し、次いで、移動ロボット２−１が
要求しているルート■→■の予約を行う。これにより、
移動ロボット２−１が進行可能となる。

また、ルート■−■−■の予約要求に対し、ルート■→
■の予約しかできず、ルート■→■の予約ができなかっ
た場合、制御局１はルート■→■の予約完了を移動ロボ
ット２−１へ連絡する。この場合、移動ロボット２−１
はルート■→■の走行を開始し、また、走行途中におい
てノード■以降の予約要求を行う。

このように、この移動ロボットシステムにおいては、制
御局１内にリザーブテーブルＲＶＴが設けられ１．各移
動ロボット２はこのリザーブテーブルＲＶＴに予約を行
ってから走行する。したがって、予定の走行ルートに他
の移動ロボット２がいる場合あるいは予定走行ルートを
他の移動ロボットが先に進入するような場合等において
は、ルート予約ができないことから、走行できず、この
結果、他の移動ロボット２と衝突する恐れが全くない。

なお、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、上記実施例は移励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０動走行するだ
けの移動ロボット（運搬用等）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、制御局内に予
約テーブルを設け、各移動ロボ・ノドは予定走行ルート
を前記制御局へ連絡し、前記制御局は連絡を受けた予定
走行ルートが既に予約されていないか否かを前記予約テ
ーブルによって調査し、その走行ルートの全部または一
部が予約されていなかった場合は、予約されていない走
行ルートを前記予約テーブルに予約した後予約終了を前
記移動ロボットへ連絡し、前記移動ロボットは該予約終
了の連絡を受け、予約済みの走行ルートの走行を行うよ
うにしたので、複数の移動ロボットを衝突させることな
く、かつ、効率良く走行させることができる効果がある
。

【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ｌｅ内に設定されているリザーブテ
ーブルＲＶＴを示す図、第５図は第３図における衝突テ
ーブル１ｃの記憶内容を示す図、第６図は第５図におけ
る衝突ノードを説明するための図、第７８図は始点衝突
ノードを説明するための図、第８図は移動ロボット２の
構成を示すブロック図である。 ｌ・・・・・・制御局、２−１〜２−１０・・・・・・
移動ロボット、ＲＶＴ・・・・・・リザーブテーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   る制御局とからなる移動ロボットシステムにおいて、前
   記制御局内に予約テーブルを設け、各移動ロボットは予
   定走行ルートを前記制御局へ連絡し、前記制御局は連絡
   を受けた予定走行ルートが既に予約されていないか否か
   を前記予約テーブルによって調査し、その走行ルートの
   全部または一部が予約されていなかった場合は、予約さ
   れていない走行ルートを前記予約テーブルに予約した後
   予約終了を前記移動ロボットへ連絡し、前記移動ロボッ
   トは該予約終了の連絡を受け、予約済みの走行ルートの
   走行を行うことを特徴とする移動ロボットシステムにお
   ける衝突防止方法。