JPH032909A - 移動ロボットシステムにおける衝突防止装置 - 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」 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
する衝突防止装置に関する。

「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」 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
。いま、第１の走行路を第１の移動ロボットが走行して
いる場合において、この第１の走行路に近接する第２の
走行路があり、この第２の走行路に移動ロボットが進入
した場合、第１のロボットと衝突が起こるとする。この
ような場合、衝突を防ぐには、第１の走行路を第１の移
動ロボットが走行している時、他の移動ロボットの第２
の走行路への進入を禁止する処置が必要である。しかし
、各移動ロボットが走行する毎に、その走行路近辺の状
態を調べ、衝突の可能性のある他の走行路の進入禁止を
行うことは、多くの時間がかかり、非常に困難である。

この発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、
その目的は衝突の可能性のある走行路の進入禁止を極め
て短時間で行うことができる移動ロボットシステムにお
ける衝突防止装置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り、各移動ロボットが走
行路に設けられたノードを検出しつつ走行する移動ロボ
ットシステムにおいて、前記制御局内に設けられ、移動
ロボットが通過した時そのノードに他の移動ロボットが
あった場合に衝突の恐れがあるノードが、走行ルートの
部分毎に記憶された衝突テーブルと、前記制御局内に設
けられ、前記移動ロボットから走行ルートの連絡を受け
た場合に、前記衝突テーブルから同走行ルートに対応し
て記憶されたノードを読み出し、他の移動ロボットのそ
の／−ドへの進入を禁止する手段とを具備してなるもの
である。

「作用」 この発明によれば、衝突テーブル内に予め走行路の各部
に対応して、衝突の恐れがあるノードを記憶させておき
、ある移動ロボットの走行路が決まった場合は、衝突テ
ーブル内のその走行路に対応するノードを読み出し、読
み出した／−ドへの他の移動ロボットの進入を禁止する
。

「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
止装置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、１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７−
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、メートには次の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／−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、■。

■、■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７−ド以外の
全ての７−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）１ｂはＣＰ
Ｕ１ａ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。１
ｄは地図メモリであり、第２図に示す各ノード■〜■の
（Ｘ　−Ｙ　）座標、メート種別を示すデータ、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６他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１ｅには、予め第４図に示すリザーブテーブルＲ
ＶＴが設けられている。このリザ−ブチ−プルＲＶＴは
ノード■〜■に各々対応する記憶スロットＲＶＩ〜ＲＶ
１４（各１バイト）を有している。１ｆは操作部、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２００〜３００　Ｍ　Ｈｚ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ＩＣ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７−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１ｃ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、ノード■からノード■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策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個の隣合うノードの一方を始点、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内に存在するノード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 し＝移動ロボットの長さ α＝１５０ｍ＋＋＋ 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Ｎｉ２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／−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内に存在するノードおよび
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から終点ノード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
周囲一定範囲内のノードである。

（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ノードである。

（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Ｅｉ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。

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／−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、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。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（図示略）を制御して６珪
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作を説明する
。

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■、■、
［株］、■のいずれかへ移動し、次に、移動ロボット２
の操作部２ｄからそのノードの番号を入力し、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ｌ
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はその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Ｓ１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
ボット２−１へ作業点コ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２ｒ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／−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、このノードが■であったとする。次にＣＰＵ２
ａ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はこのノード番号およびルート予
約要求コードを受け、まず、衝突テープル１ｃ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７−
ドに対応する記憶スロットＲＶ　１−ＲＶ　１４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ｒｌＪ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ＣＰｏｌａ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ｌｃの記憶スロットＲＶＩ〜ＲＶ
、１４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。

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ｌ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ｒｌＪを「０」に戻す。

一方、移動ロボッ）２−１は、走行途中において、常時
、現在位置から目的メートへ向かう距離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フードを
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ｌｃ内
のノード組〔■、■〕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フ
ードを受け、ノード■まで走行する。移動ロボッ）２−
１が７−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）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、−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
・ｙ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ｌ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、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、上記実施例は移動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、単に自動走行するだ
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、衝突テーブル
内に予め走行路の各部に対応して、衝突の恐れがあるノ
ードを記憶させておくようにしたので、移動を開始しよ
うとしているロボットの走行路が決まった場合に、他の
移動ロボットが進入すると衝突する恐れがあるノードを
、衝突テーブルから直ちに検出することができ、これに
より、衝突の可能性のある走行路（ノード）の進入禁止
を極めて短時間で行う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７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。 ■０１３１．・制御局、１ａ・・・・・・ＣＰＵ、ｌｂ
・・・・・・プログラムメモリ、１ｃ・・・・・・衝突
テーブル、２−１〜２−１０・・・・・・移動ロボット
、ＲｖＴ・・・・・・リザーブテーブル。 第５図 （イ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の移動ロボットと、これらの移動ロボットを制御す
   る制御局とからなり、各移動ロボットが走行路に設けら
   れたノードを検出しつつ走行する移動ロボットシステム
   において、前記制御局内に設けられ、移動ロボットが通
   過した時そのノードに他の移動ロボットがあった場合に
   衝突の恐れがあるノードが、走行ルートの部分毎に記憶
   された衝突テーブルと、 前記制御局内に設けられ、前記移動ロボットから走行ル
   ートの連絡を受けた場合に、前記衝突テーブルから同走
   行ルートに対応して記憶されたノードを読み出し、他の
   移動ロボットのそのノードへの進入を禁止する手段と、 を具備してなる移動ロボットシステムにおける衝突防止
   装置。