JPH07168623A - 無人移動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の無人移動車が移動する領域で最適経路
を得る。 【構成】 障害物Ｏを避けて計画される経路計画により
一応得られた自律ＡＧＶ１ａの初期位置Ｓから目標位置
Ｇまでの基本経路は、ゾーンＺごとの滞在予定時刻に、
ゾーンＺごとに定められた滞在制限台数以上の他のＡＧ
Ｖが存在するか調べられる。制限台数以上であれば、滞
在予定時刻帯を遅らせる。遅延時間が所定時間以上であ
れば、該ゾーンを障害物とみなして再度経路計画を行
う。得られた基本経路中から、最先に目標位置Ｇに到着
できる基本経路を最適経路として選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自律制御される無人移
動車に関し、混雑を回避しつつ、ある位置から目標位置
までの最適経路を求めることのできる無人移動車に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、自律ＡＧＶのような自律移動ロボ
ットである無人移動車のための経路計画法が多数提案さ
れている。例えば（１）直感的探索法、試行錯誤的探索
法、（２）グラフ理論的探索法、数理計画的探索法（可
視グラフ、Ｖｏｒｏｎｏｉ図、ポテンシャル場、距離変
換、ブロック化、木構造階層化空間、接線グラフ）、
（３）発見的経路探索、ハイブリッド経路探索などであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの経路計画法に
おいては、着目している１台の無人移動車についての最
適経路を求めることはできるが、複数台の無人移動車が
交差しつつ移動する場合に、相互の影響を予め考慮して
全体として最適な経路を求めるようなものは存在しなか
った。

【０００４】よって本発明の目的は、複数台の無人移動
車が相互に交差しつつ移動する場合の最適経路を求め、
最適経路に沿って移動することのできるような無人移動
車を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、移動可能領域を予め複数ゾーンに分割し、
経路計画により得た基本経路に対し、通過予定時刻にお
ける他の無人移動車の滞在台数が各ゾーンに設定された
制限台数以上の場合に通過予定時刻を遅延させ、遅延時
間が所定時間以上の場合に該ゾーンを障害物とみなして
経路計画により基本経路を求め直す過程を繰り返し、求
めた基本経路から最先に移動できる経路を選択するよう
に無人移動車を構成した。

【０００６】

【作用】本発明は上記の構成としたので、次のような作
用を奏する。

【０００７】本発明に係る無人移動車においては、無人
移動車の移動可能な領域は全て、予め複数のゾーンに分
割しておく。無人移動車が初期位置に存在する時、目標
位置との間には障害物があれば、無人移動車は経路計画
により基本経路を得る。次に無人移動車は、他の無人移
動車の経路を参照して、得られた基本経路による通過予
定時刻における他の無人移動車の滞在台数が各ゾーンに
設定されている制限台数以上の場合には、通過予定時刻
を遅らせて混雑を避けるようにする。さらに、通過予定
時刻を遅らせる遅延時間が所定時間以上となるゾーンが
存在する場合には、該ゾーンを障害物とみなして移動す
べき基本経路を求め直し、上記過程を繰り返す。このよ
うにして求められた基本経路から、最も移動時間の少な
い経路を選択して、この経路に従って無人移動車は移動
する。

【０００８】

【実施例】以下図示の実施例について説明する。

【０００９】図１は、本発明に係る無人移動車の一実施
例の移動する経路を示すマップデータの一例を視覚的に
示す平面図である。

【００１０】同図において、無人移動車である自律ＡＧ
Ｖ１ａは、障害物Ｏを避けながら、初期位置Ｓから目標
位置Ｇまで移動する。障害物Ｏ以外の自律ＡＧＶ１が走
行可能な区域は、適当なサイズの複数のゾーンＺに分割
されている。自律ＡＧＶ１の停止位置Ｐは、物品移載位
置やバッテリ交換位置などであり、いずれも初期位置Ｓ
もしくは目標位置Ｇになり得る。

【００１１】自律ＡＧＶ１ａは、上位コンピュータより
初期位置Ｓから目標位置Ｇまで移動するように搬送要求
を受信すると、自律ＡＧＶ１ａに内蔵した自律制御装置
により基本経路を計画する。基本経路は接線グラフ式経
路計画法にのっとって計画される。

【００１２】図２は、接線グラフ式経路計画法による基
本経路の計画の方法を説明する図である。まず、マップ
上に初期位置Ｓと目標位置Ｇの座標が与えられたら、そ
の２地点を線分で結ぶ。その線分が横切る障害物の有無
を確認し、もしも横切る障害物がなかったら、その線分
が基本経路となる。

【００１３】横切る障害物がある場合、それらの障害物
同士及び初期位置Ｓ、目標位置Ｇと障害物間の共通接線
を組み合わせて得られる初期位置Ｓから目標位置Ｇに至
る折れ線が基本経路となる。

【００１４】共通接線を組み合わせて得られる基本経路
は、多数得られる場合が考えられるが、それらの中には
基本経路として採用する価値のないものも含まれてお
り、これを除外する方法として以下のようなルールを設
ける。

【００１５】まず、一度通過して離れた障害物に再度接
触する共通接線は経路要素として選択しない。但し例外
として再度接触する共通接線の方向が目標位置Ｇに近づ
く方向の場合には選択可とする。また、一つの経路中で
自身で交差が発生しないように共通接線を選択する。

【００１６】得られた折れ線は、現実の経路へ変換され
る。共通接線を組み合わせて得られる経路は障害物の頂
点や周上を通過することになるため、このままでは自律
ＡＧＶが障害物と接触することになる。これを避けて現
実の経路を得るために、ある定められた距離だけ頂点か
ら離れた点を通過する経路に変換する。

【００１７】なお、共通接線は、以下のように定義され
る。

【００１８】多角形障害物同士においては、複数の多角
形障害物の任意の頂点間を直線で結んだ場合、２頂点間
及び２頂点の近傍で、その直線が障害物内を通過しなけ
れば、その直線は共通接線である。また、多角形障害物
の各辺も共通接線である。

【００１９】初期位置、目標位置と多角形障害物とにお
いては、それらの点と多角形障害物の任意の頂点を直線
で結んだ場合、２頂点間及び多角形頂点近傍で、その直
線が障害物内を通過しなければ、その直線は共通接線で
ある。

【００２０】このようにして得られた複数の基本経路か
ら、最も早く移動できる経路、すなわち最も距離の短い
経路を選択し、これを移動すべき基本経路とするが、複
数台の自律ＡＧＶが同時に移動しているシステムにおい
ては、最も距離の短い経路である基本経路がそのまま最
も早く移動できる経路であるとは限らない。途中で混雑
が生じるからである。よって、以下のようにして混雑を
計画的に回避し、経路決定を行う。

【００２１】図３は、本発明に係る自律ＡＧＶの接線グ
ラフ式経路計画以後の経路決定の過程を示すフローチャ
ートである。

【００２２】前記の接線グラフ式経路計画法により複数
の基本経路を得て（ステップ１）、得られた各基本経路
に対し、初期位置Ｓから目標位置Ｇに向かって通過する
ゾーンＺごとの滞在予定時間帯を求める（ステップ
２）。この時、他の自律ＡＧＶとの関係で生じる待ちを
考慮せず、距離と速度から単純にゾーンＺごとの進入時
刻と脱出時刻とを計算する。

【００２３】次に、得られた各基本経路に対し、初期位
置Ｓから、通過するゾーンＺの滞在予定時間帯に他の自
律ＡＧＶの滞在予定している台数を調べ、それがゾーン
Ｚごとに設定されている制限台数を以上の場合（ステッ
プ３）、制限台数を下回るようになる時刻まで滞在予定
時間帯を遅らせる（ステップ４）。なお、制限台数は、
狭いゾーンＺでは「１」であり、広いゾーンＺではそれ
以上となる。例えば、ゾーンＺａは、自律ＡＧＶ同士が
すれ違うことができないので、制限台数「１」である。
この処理を目標位置Ｇに向かって順に進め、各基本経路
ごとに目標位置Ｇへの到着予定時刻を得る（ステップ
４）。

【００２４】得られた各基本経路に対し、ステップ４で
得られた遅延時間が所定の時間以上となるゾーンＺが存
在する場合（ステップ５）、そのゾーンＺは障害物とみ
なされ（ステップ６）、改めて接線グラフ式経路計画法
により基本経路が求め直される（ステップ１）。このと
き、一つの基本経路に複数の遅延時間オーバーとなるゾ
ーンＺが存在する場合は、初期位置Ｓ側に最も近いゾー
ンＺだけを障害物とみなす。

【００２５】上記過程を繰り返し、得られた各基本経路
の目標位置Ｇへの到着予定時刻を比較して、最も早く目
標位置Ｇに到着する経路を選択し、経路計画結果とする
（ステップ７）。

【００２６】以上のように、時間ごとにゾーンＺに滞在
する自律ＡＧＶの台数を考慮することにより、混雑する
領域の通過を回避した経路計画を実現することができ
る。

【００２７】以上の過程を第１図に即して説明する。

【００２８】自律ＡＧＶ１ａが初期位置Ｓから目標位置
Ｇに移動するよう搬送要求を受けたとすると、自律ＡＧ
Ｖ１ａは接線グラフ式経路計画法により基本経路Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３の３つの基本経路を得る。なお、この３つ以
外にも基本経路は得られるが、説明を簡略にするため
に、ここでは省略する。

【００２９】各基本経路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３について、各
ゾーンＺごとの滞在予定時間帯を求めると、基本経路Ｒ
１のゾーンＺａに他の自律ＡＧＶ１ｂが滞在予定してい
たとする。ゾーンＺａの制限台数は「１」であるから、
自律ＡＧＶ１ｂがゾーンＺａを脱出するまで滞在予定時
間帯を遅らせる。

【００３０】このとき、遅延時間が所定時間以上であっ
たとすると、ゾーンＺａは障害物とみなされた上で、再
び経路計画が行われる。ゾーンＺａは障害物なので、基
本経路Ｒ１は消え、結局基本経路Ｒ２、Ｒ３から移動時
間の少ない方が選択される。この例によれば、基本経路
Ｒ３の方がやや距離が短いので、自律ＡＧＶ１ａは、基
本経路Ｒ３に沿って初期位置Ｓから目標位置Ｇまで移動
することになる。

【００３１】さらに、ここに説明されている経路計画機
能を有する自律ＡＧＶは、混雑の予想される領域を回避
し、できるだけ短時間で目標位置に到着できる経路の目
安を求めるものであるが、次のような自律的判断機能が
備えることによって、移動開始後の自律ＡＧＶどうしの
接触回避をも計画できる。

【００３２】まず、近傍に位置する自律ＡＧＶ同士は、
近い将来の行動予定に関する情報を交換する。情報交換
結果に基づいて、自律ＡＧＶは以下のような判断と行動
をする。

【００３３】どちらかが減速または停止しなければ接触
が予想される場合、接触予想地点に近い方の自律ＡＧＶ
を優先し、他方の自律ＡＧＶは減速または停止する。優
先した方の自律ＡＧＶが通過後、他方の自律ＡＧＶは移
動を開始する。

【００３４】両方とも停止しなければ接触が予想される
場合、両方とも停止し、移動の緊急度（搬送要求に付属
する）により道を譲るべき自律ＡＧＶを決定する。道を
譲る自律ＡＧＶは、優先する自律ＡＧＶの進む方向のほ
ぼ直角方向に、ある距離だけ移動する。優先した自律Ａ
ＧＶが通過後、道を譲った方の自律ＡＧＶは、元の経路
に戻って移動を継続する。左右に退避するスペースがな
い場合は、道を譲る方の自律ＡＧＶは優先する自律ＡＧ
Ｖを障害物とみなし、その地点から改めて線路計画をし
て道を譲る。

【００３５】移載のため停止中の他の自律ＡＧＶが経路
を塞いでいる場合、そこが自身の目標位置であれば、移
載完了まで待ち、移載完了した自律ＡＧＶを退避させた
後、目標位置に移動する。そこが通過地点であれば、移
載完了までの時間が所定時間以内の場合、移載完了まで
待ち、そうでなければ停止中の自律ＡＧＶを障害物とみ
なして現在地から改めて経路計画をする。

【００３６】他の自律ＡＧＶの移載完了や移動を待たさ
れているさらに他の自律ＡＧＶにより経路を塞がれてい
る場合、そこが自身の目標位置であれば、経路を塞いで
いるさらに他の自律ＡＧＶが移動するまで待つ。そこが
通過地点であれば、移動開始予定までの時間が、所定時
間以内の場合、移動するまで待ち、そうでなければ経路
を塞いでいるさらに他の自律ＡＧＶを障害物とみなして
現在地から改めて経路計画をする。

【００３７】アイドル状態で停止中の他の自律ＡＧＶが
経路を塞いでいる場合、他の自律ＡＧＶを退避させる。

【００３８】故障の他の自律ＡＧＶが経路を塞いでいる
場合、そこが自身の目標位置であれば、荷降ろしの場
合、別途定められている場所に搬送する作業に変更す
る。荷積みの場合、その搬送はキャンセルされる。そこ
が通過地点であれば、故障の自律ＡＧＶを障害物とみな
して現在地から改めて経路計画をする。このような事態
は、移動開始後に他の自律ＡＧＶが故障した場合に生じ
得る。なお、故障の自律ＡＧＶが通信可能であれば、自
身の位置と状態を他の自律ＡＧＶに通報する。故障の自
律ＡＧＶの位置は、各自律ＡＧＶのマップに障害物とし
て書き込まれる。この場合、位置及びサイズがわかる障
害物となる。復帰すれば、通報によりマップから消去さ
れる。

【００３９】情報交換はできないが、自律ＡＧＶに備え
られたセンサによりマップに登録されていない障害物を
発見した場合（これには故障で通信もできない自律ＡＧ
Ｖも含まれる）、故障の自律ＡＧＶの場合と同じ対応に
なる。

【００４０】以上のように、自律ＡＧＶが移動する場合
に、それぞれの状況に応じてさまざまな情報が必要であ
るが、ここでまとめると以下のような情報が必要になる
と考えられる。

【００４１】経路計画時（決定時）に発信する情報 ・ゾーン通過予定時間帯 ・経路変更した場合、旧のゾーン通過予定時間帯データ
の消去要求

【００４２】移動中に発信する情報 ・通過完了したゾーンの通過予定時間帯データの消去要
求 ・滞在制限台数が１台のゾーンで、ロッキンググループ
の設定がなされている場合、そのゾーンに侵入時にロッ
キンググループに対するロッキング要求を、そのゾーン
から脱出時にアンロック要求を発信する。これは、滞在
制限台数１台のゾーンが複数連なっている場合に（例え
ば、図１におけるゾーンＺａ、Ｚｂ、Ｚｃ）、ロッキン
グしていないと、一方から自律ＡＧＶが侵入しているに
も拘らず他方から別の自律ＡＧＶが侵入する可能性が考
えられ、この時どちらかの自律ＡＧＶが後戻りして道を
譲り、経路計画しなおす必要があり、無駄が発生するか
らである。

【００４３】近傍の自律ＡＧＶ同士が交換する情報 ・互いの進行方向 ・実行中の搬送の緊急度 ・移載完了予定時刻 ・移載開始予定時刻 ・状態（移動中、移載中、待機中、アイドル、故障等）

【００４４】発生や発見の都度、発信する情報 ・故障発生情報 ・故障復旧情報 ・障害物発見情報

【００４５】以上のような経路計画を行う自律ＡＧＶの
特徴として、マップ定義に、障害物Ｏと移動可能領域を
分割したゾーンＺ及び停止位置Ｐを定義するだけで足
り、途中の通過位置に関するマップ上の制約がなく、自
由度が高いと考えられる。

【００４６】また、既に提案されている経路計画法に、
ゾーンごとの滞在時間や滞在台数の概念を導入すること
により、計画的に混雑する領域を回避した経路計画が可
能である。但し、この経路計画法は経路を示すのみで、
移動開始後の自律ＡＧＶ同士の接触回避や協調は、自律
ＡＧＶの自律的判断機能により実行されなければならな
い。逆に言うならば、この経路計画法は自律ＡＧＶの自
律性を尊重した経路計画法である。

【００４７】図４は、本実施例に係る自律ＡＧＶに搭載
された自律制御装置の構成を示す機能ブロック図であ
る。

【００４８】自律制御装置は、運用部２が経路探索部
３、スケジューラ４、ナビゲータ５に指令やデータを与
えて制御することにより、自律ＡＧＶ１を選択した基本
経路に従って移動させる。

【００４９】経路探索部３は、運用部２から初期位置Ｓ
及び目標位置Ｇの座標を受け取り、経路計画を行う。経
路計画に資するマップデータ６は、通信装置７を介して
マップデータベースシステムまたは他の自律ＡＧＶのマ
ップデータ８からのデータ、あるいは運用部２からの一
時障害物データにより書き換えられる。運用部２も、初
期位置Ｓ及び目標位置Ｇの座標を知るために、マップデ
ータ６から移載位置座標データ９を取り出している。ま
た、各ゾーンにおける制限台数を知るために、他の自律
ＡＧＶと通信して他の自律ＡＧＶのゾーン滞在予定時間
データ１０を読み込む。自身のゾーン滞在予定時間デー
タ１０も、運用部２により生成され、通過することによ
りナビゲータ５により消去され、その都度他の自律ＡＧ
Ｖに送信される。

【００５０】スケジューラ４は、製造装置などの他の装
置から搬送要求データ１１を受け取り、他の自律ＡＧＶ
と交信して搬送応募データ１２を参照することにより、
自らの選択により搬送要求の割り当てを行う。選択結果
は製造装置、他の自律ＡＧＶに送信される。

【００５１】選択した搬送要求データは運用部２に送ら
れ、初期位置Ｓと目標位置Ｇの座標として経路探索部３
に送られる。さらにスケジューラ４は、他の自律ＡＧＶ
と交信して状態、退避要求等の他ＡＧＶ情報１３を運用
部２やナビゲータ５に送信して退避や経路計画変更に資
する。また、自身のＡＧＶ情報も他の自律ＡＧＶに送信
する。

【００５２】ナビゲータ５は、経路探索部３により計画
された基本経路の中から、経路時間に基づいて運用部２
により選択された決定経路データに従って、マップデー
タ６を参照しつつ移動制御部１４に移動目標コース指令
を与える。移動制御部１４は駆動モータ、ステアリング
モータ等からなる移動装置１５を制御する。またナビゲ
ータ５は、現在位置計測システム１６により移動制御部
１４を介して現在位置をフィードバックされ、移動目標
コースの補正を行う。センサ１７により障害物が検知さ
れた場合には、移動制御部１４、ナビゲータ５により減
速、停止等の処理がなされる。また他の自律ＡＧＶとゾ
ーンロック・アンロックデータ１８の通信を行って、先
述のロッキング制御を行う。

【００５３】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨の範囲内において適宜変形実施可能であることは
言うまでもない。

【００５４】例えば、図示の実施例においては接線グラ
フ式経路計画法を基本に経路計画を行っているが、他の
経路計画法にも本発明を応用することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る無人
移動車によれば、複数の無人移動車が同時に移動を行う
領域における経路計画法に、ゾーンごとの滞在時間や滞
在台数の概念を導入することにより、混雑する領域を回
避した経路計画を立てることができ、よって最短の移動
時間で済む最適経路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る無人移動車の一実施例の
移動経路のマップを視覚的に示す平面図である。

【図２】図２は、接線グラフ式経路計画法による経路計
画を説明する図である。

【図３】図３は、図１の一実施例における経路計画の過
程を示すフローチャートである。

【図４】図４は、図１の実施例に搭載された自律制御装
置の構成を示す機能ブロック図である。

【符号の説明】

１ 無人移動車 Ｓ 初期位置 Ｇ 目標位置 Ｚ ゾーン Ｏ 障害物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能領域を予め複数ゾーンに分割
   し、経路計画により得た基本経路に対し、通過予定時刻
   における他の無人移動車の滞在台数が各ゾーンに設定さ
   れた制限台数以上の場合に通過予定時刻を遅延させ、遅
   延時間が所定時間以上の場合に該ゾーンを障害物とみな
   して経路計画により基本経路を求め直す過程を繰り返
   し、求めた基本経路から最先に移動できる経路を選択す
   る無人移動車。