JPH11141135A - 搬送システムの経路生成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送システムにおいて、障害物を回避した最
適経路の自動生成を可能にすること。 【解決手段】 最適経路生成アルゴリズムを処理部６〜
９で構成する。処理部６では、搬送対象部材と障害物と
の衝突を回避するように、搬送対象部材の寸法に基づい
て障害物の境界線を膨張させる。処理部７では、障害物
を無視した最短距離で仮想経路を生成し、その際生じる
衝突開始点と衝突終了点の間を膨張させた境界線に沿っ
て衝突回避経路を生成する。処理部８では、向きが逆の
平行経路間にショートパスが存在するか否かを調べ、存
在すれば、新たなショートパスを生成する。処理部９で
は、折れ曲がり点を折り返すことにより、折れ曲がり点
が少なくなるような新たな経路を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は搬送システムにおい
て、障害物を回避した最適経路で資材等の搬送対象部材
を搬送するのに有用な経路生成方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】資材搬送システムの構成例を図１に示
す。図１中、１は搬送対象の資材、１’は取り付けられ
た資材、２はホイスト、３は移動レール、４は制御装置
である。ホイスト２は資材１を吊り上げて搬送するもの
であり、移動レール３に沿って移動する。移動レール３
はホイスト２を乗せて移動する。制御装置はホイスト２
及び移動レール３の移動経路を決定すると共にその指令
通りにホイスト２及び移動レール３を動かす制御を司
る。

【０００３】資材１が搬送される領域（以下、搬送領域
と呼ぶ）５は複数のゾーン５Ａに分割される。例えば、
図１では搬送領域５が縦方向にゾーン分割されており、
紙面の上下方向に移動できる移動レール３がゾーン５Ａ
毎に設置されている。

【０００４】なお、図１の搬送システムでは、ホイスト
２の移動レール３上での移動方向をｘ、移動レール３の
移動方向をｙとして、ｘｙ直交座標系を設定している。

【０００５】移動レール３は各ゾーン５Ａに１本以上複
数本あり、各ゾーン端で移動レール３同士を結合してホ
イスト２を乗り移らせることができる連結機構を有して
いる。

【０００６】但し、安全のため、自動運転中は、ホイス
ト２と移動レール３は同時に動かさないようにしてい
る。

【０００７】次に、従来の経路生成方法を説明する。

【０００８】今、図２に示すように、ホイスト２が資材
１を吊り上げた後、始点Ａから終点Ｂまで搬送する場合
を考える。このとき、例えば、ｐ１という経路を考え
る。経路において、進行方向が９０°変わる点を、折れ
曲がり点と定義する。

【０００９】折れ曲がり点では、実際は、移動レール３
同士の連結及び解放動作、あるいはホイスト２及び移動
レール３の加減速動作を伴うため、動作に時間がかか
る。

【００１０】従って、最適経路を、移動に要する時間が
最短の経路と定義すると、始点Ａから終点Ｂまでの距離
が最短で且つ折れ曲がり点の数が最小の経路が最適経路
ということになる。

【００１１】図２中の経路ｐ１あるいは経路ｐ２が最適
経路となることは、一目で判り、このような経路ｐ１や
ｐ２を生成することは容易である。

【００１２】しかしながら、実際は、既に運ばれた資材
や他のホイストが障害物となり、単純な経路では、これ
ら資材やホイストとの衝突が発生する。

【００１３】従来は、障害物を回避して自動的に最適経
路を生成する適正なアルゴリズムが見いだせなかった。
そのため、従来は、搬送システムの自動運転を行うこと
ができず、手動での運転に頼らざるを得なかった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来技術の問題点に鑑み、障害物を回避した最適経路を
生成することが可能な搬送システムの経路生成方法及び
装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する搬送
システムの経路生成方法は、搬送対象部材と障害物との
衝突を回避するように、搬送対象部材の寸法に基づいて
障害物の境界線を膨張させる処理を行うこと、障害物を
無視した最短距離で仮想経路を生成し、その際生じる衝
突開始点と衝突終了点の間を膨張させた境界線に沿って
衝突回避経路を生成すること、向きが逆の平行経路間に
ショートパスが存在するか否かを調べ、存在すれば、新
たなショートパスを衝突回避経路に生成すること、及
び、折れ曲がり点を、この折れ曲がり点とその前後２つ
のノードを頂点に含む直角四辺形の残る１つの頂点に折
り返すことにより、折れ曲がり点が少なくなるような新
たな経路を衝突回避経路に生成することを特徴とする。

【００１６】上記課題を解決する搬送システムの経路生
成装置は、搬送対象部材と障害物との衝突を回避するよ
うに、搬送対象部材の寸法に基づいて障害物の境界線を
膨張させる処理を行う手段と、障害物を無視した最短距
離で仮想経路を生成した際に生じる衝突開始点と衝突終
了点の間を膨張させた境界線に沿って衝突回避経路を生
成する手段と、向きが逆の平行経路間にショートパスが
存在するか否かを調べ、存在する場合に、新たなショー
トパスを衝突回避経路に生成する手段と、折れ曲がり点
を、この折れ曲がり点とその前後２つのノードを頂点に
含む直角四辺形の残る１つの頂点に折り返すことによ
り、折り曲がり点が少なくなるような新たな経路を衝突
回避経路に生成する手段を備えたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図３〜図１０によ
り、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の適
用対象例として挙げた資材搬送システムを示し、図３は
本発明の実施の形態に係る最適経路生成アルゴリズムを
示し、図４は障害物膨張処理例を示し、図５は仮想最短
経路生成及び衝突回避経路生成処理例を示し、図６〜図
８はショートパス探索処理例を示し、図９は折れ曲がり
点最小化処理例を示し、図１０は障害物が複雑な形状の
場合の経路生成例を示す。

【００１８】搬送システムの構成は図１に示したものと
同様であるが、それの制御装置４の中に、自動経路生成
のアルゴリズムと、生成した経路通りに移動レール及び
ホイストを動かすソフトウェアを組み込んである。

【００１９】自動経路生成のアルゴリズムは、図３に示
すように、障害物膨張部６と、障害物回避経路生成部７
と、ショートパス探索部８と、折れ曲がり点数最少化部
９から構成されている。

【００２０】上記各部６〜９により、自動経路生成アル
ゴリズムは下記のように動作する。 搬送対象部材の寸法があるとき、部材寸法だけ、障害
物を膨張させることで、部材と障害物の衝突を回避す
る。 障害物を無視した最短距離にて、仮想経路を生成さ
せ、その際、生じた衝突開始点と衝突終了点の間を障害
物の境界線に沿って、衝突回避パスを生成する。 平行経路の向きが逆の場合にショートパスが存在しな
いかどうかをチェックし、もし存在すれば、新たなショ
ートパスを生成する。 折れ曲がり点がある場合、その折れ曲がり点を逆方向
に折り返すことにより、折れ曲がり点が少なくなるよう
な経路を生成する。

【００２１】また、上記自動経路生成アルゴリズムは下
記構成の装置により実行される。 障害物を膨張させる手段 障害物を無視した最短距離で仮想経路を生成した時に
生ずる衝突開始点と衝突終了点の間を障害物の境界線に
沿って衝突回避経路を生成する手段 平行経路の向きが逆の場合にショートパスが存在する
か否かをチェックし、存在するときは新たなショートパ
スを生成する手段 折れ曲がり点がある場合その点を逆方向に折り返して
折り曲がり点を少なくするような経路を生成する手段

【００２２】以下、図３に示した各部６〜９の処理を、
具体例を用いて説明する。

【００２３】＜障害物膨張部＞今、図４において、資材
１を始点Ａから終点Ｂまで移動させることを考え、その
途中に障害物Ｍが存在するものとする。

【００２４】障害物膨張部６では、資材１の大きさを考
慮するため、資材１をｘ方向の寸法がＤＸ、ｙ方向の寸
法がＤＹという対称な長方形と考え、図４に破線で示し
たように、障害物Ｍをｘ方向に前後ともＤＸ／２、ｙ方
向に前後ともＤＹ／２だけ膨らませた膨張後の障害物
Ｍ’を演算により生成する。

【００２５】＜障害物回避経路生成部＞障害物回避経路
生成部７では、まず、障害物Ｍ’がないという想定の元
に、図５（ａ）に示すように、始点Ａからｘ方向に沿っ
て終点Ｂのｘ座標位置まで移動し、次に、ｙ方向に終点
Ｂに向かって動く経路ｐ３を、仮想最短経路として演算
により求める。ここで、仮想最短経路ｐ３と膨張後の障
害物Ｍ’との２つの交点のうち、最初の交点は衝突開始
点でありこれをＣとし、また、次の交点は衝突終了点で
ありこれをＤとする。

【００２６】次は、図５（ｂ）に示すように、衝突開始
点Ｃから障害物Ｍ’の境界線に沿って衝突終了点Ｄへ進
む部分的な経路をｐ４とし、ｐ４を含む経路を障害物回
避経路として演算により生成する。ここで、ｐ４の途中
の折れ曲がり点をＥ、Ｆとする。衝突開始点Ｃと衝突終
了点Ｄも折れ曲がり点である。つまり、始点Ａより折れ
曲がり点Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｄを通り終点Ｂへ至る経路が障害
物回避経路となる。

【００２７】以降、折れ曲がり点と始点及び終点をノー
ドと呼び、ノード間を結ぶ線分をアークと呼ぶことにす
る。また、始点を１番目のノードとし、ｉ番目のノード
をｎ(i) と表記し、ｉ番目のノードｎ(i) から次のｉ＋
１番目のノードｎ(i+1) へのアークをａ(i) と表記する
ことにする。

【００２８】＜ショートパス探索部＞ノードでは必ず方
向変換するため、或るアークａ(i) とそれより2 本後の
アークａ(i+2) は必ず平行になる。そこで、ショートパ
ス探索部８では、これら２本の平行なアークａ(i) とａ
(i+2) が逆向きとなった時、アークの長さの大小関係に
応じて次の処理を行うことにより、ショートパスを見出
し、衝突回避経路に新たなショートパスを生成する。

【００２９】アークａ(i) の長さ＞アークａ(i+2) の長
さの時は、ノードｎ(i+3) を通りアークａ(i+1) に平行
な直線とアークａ(i) との交点をノードｎ((i+1)')と
し、ノードｎ(i) とノードｎ((i+1)')を結ぶアークをａ
(i')、ノードｎ((i+1)')とノードｎ(i+3) を結ぶアーク
をａ((i+1)')として、アークａ(i')及びアークａ((i+
1)')を新たなショートパスとして衝突回避経路に生成す
る。

【００３０】図６では、i=4 であり、アークａ(4')、ア
ークａ(5')及びノードｎ(5')がこれらに当たる。

【００３１】アークａ(i) の長さ＜アークａ(i+2) の長
さの時は、ノードｎ(i) を通りアークａ(i+1) に平行な
直線とアークａ(i+2) との交点をノードｎ(i')とし、ノ
ードｎ(i')とノードｎ(i-1) を結ぶアークをａ((i-1)')
とし、ノードｎ(i')とノードｎ(i+3) を結ぶアークをａ
(i')として、アークａ((i-1)')及びアークａ(i')を新た
なショートパスとして衝突回避経路に生成する。

【００３２】図７では、i=4 であり、アークａ(3')、ア
ークａ(4')、ノードｎ(4')がこれらに当たる。

【００３３】アークａ(i) の長さ＝アークａ(i+2) の長
さの時は、ノードｎ(i-1) とノードｎ(i+3) を結ぶアー
クをａ((i-1)')と定義して、アークａ((i-1)')を新たな
ショートパスとして衝突回避経路に生成する。

【００３４】図８では、i=4 であり、アークａ(3')がこ
れに当たる。

【００３５】＜折れ曲がり点最小化部＞折れ曲がり点最
小化部９では、搬送効率を上げるために、折れ曲がり点
が存在する場合、次に示すルールを導入して折れ曲がり
点を最小化する演算を行う。

【００３６】まず、或るノードｎ(i) が折れ曲がり点で
あるとき、これと前後に隣接するノードｎ(i-1) 及びノ
ードｎ(i+1) との計3 つの隣接するノードｎ(i-1) 、ｎ
(i)及びｎ(i+1) により生成される長方形において、ノ
ードｎ(i) の対角に新たに生成される頂点をノードｎ
(i')とする。

【００３７】このとき、ノードｎ(i-1) とノードｎ(i')
を結ぶアークａ((i-1)')と、ノードｎ(i')とノードｎ(i
+1) を結ぶアークａ(i')が障害物Ｍ’に衝突しなけれ
ば、これらのアークａ((i-1)')及びａ(i')を新しい経路
として採用し、障害物回避経路を生成する。つまり、折
れ曲がり点ｎ(i) を逆方向に折り返して、折れ曲がり点
が少なくなるような新たな経路を障害物回避経路に生成
する。

【００３８】図９では、折れ曲がり点ｎ(2) に対してｎ
(2')が、折れ曲がり点ｎ(5) に対してｎ(3')がそれぞれ
新しいノードとして採用され、逆方向への折り返しによ
り、最終的にノードｎ(1) 、ｎ(2')、ｎ(3')及びｎ(6)
を結ぶ経路が最適な障害物回避経路となる。

【００３９】以上、各部の処理の結果、障害物Ｍ’を回
避して最適経路を自動的に生成することができ、この最
適経路に従って制御装置４がホイスト２及び移動レール
３を制御することにより、従来は手動で行ってきた資材
搬送を自動運転で行えるようになった。

【００４０】次に、図１０を参照して、本発明を少し複
雑なコ字形状の障害物に適用した結果を説明する。

【００４１】まず、図１０（Ａ）に示すように、膨張処
理後の障害物Ｍ’を基に、始点ｎ(1) 、衝突開始点ｎ
(2) 、障害物Ｍ’の境界線に沿うノードｎ(3) 〜ｎ(6)
、衝突終了点ｎ(7) 、仮想最短経路での折れ曲がり点
ｎ(8) 及び終点ｎ(9) からなる衝突回避経路を生成す
る。

【００４２】次に、図１０（Ａ）の衝突回避結果ｐ５を
基に、ショートパスを探索することにより、図１０
（Ｂ）に示すように、始点ｎ(1) から終点ｎ(6) までの
ショートパスを衝突回避経路に生成する。

【００４３】最後に、図１０（Ｂ）のショートパス探索
結果ｐ6 を基に、折れ曲がり点を逆方向に折り返すこと
により、図１０（Ｃ）に示すように、始点ｎ(1) から終
点ｎ(4) までの折れ曲がり点が最小の経路を衝突回避経
路に生成する。ｐ７は折れ曲がり点最小化結果である。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の発明に係る搬送システム
の経路生成方法によれば、搬送対象部材と障害物との衝
突を回避するように、搬送対象部材の寸法に基づいて障
害物の境界線を膨張させる処理を行うこと、障害物を無
視した最短距離で仮想経路を生成し、その際生じる衝突
開始点と衝突終了点の間を膨張させた境界線に沿って衝
突回避経路を生成すること、向きが逆の平行経路間にシ
ョートパスが存在するか否かを調べ、存在すれば、新た
なショートパスを衝突回避経路に生成すること、及び、
折れ曲がり点を、この折れ曲がり点とその前後２つのノ
ードを頂点に含む直角四辺形の残る１つの頂点に折り返
すことにより、折れ曲がり点が少なくなるような新たな
経路を衝突回避経路に生成することにより、障害物を回
避して最適経路を自動的に生成することが可能になる。
これにより、従来は手動で行ってきた資材搬送を自動運
転で行うことも可能になる。

【００４５】請求項２記載の発明に係る搬送システムの
経路生成装置によれば、搬送対象部材と障害物との衝突
を回避するように、搬送対象部材の寸法に基づいて障害
物の境界線を膨張させる処理を行う手段と、障害物を無
視した最短距離で仮想経路を生成した際に生じる衝突開
始点と衝突終了点の間を膨張させた境界線に沿って衝突
回避経路を生成する手段と、向きが逆の平行経路間にシ
ョートパスが存在するか否かを調べ、存在する場合に、
新たなショートパスを衝突回避経路に生成する手段と、
折れ曲がり点を、この折れ曲がり点とその前後２つのノ
ードを頂点に含む直角四辺形の残る１つの頂点に折り返
すことにより、折り曲がり点が少なくなるような新たな
経路を衝突回避経路に生成する手段を備えることによ
り、障害物を回避して最適経路を自動的に生成すること
が可能になる。従って、従来は手動で行ってきた資材搬
送を自動運転で行うことも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象例として挙げた資材搬送シス
テムを示す図。

【図２】従来の経路生成方法を示す図。

【図３】本発明の実施の形態に係る最適経路生成アルゴ
リズムを示す図。

【図４】障害物膨張処理例を示す図。

【図５】仮想最短経路生成及び衝突回避経路生成処理例
を示す図。

【図６】ショートパス探索処理例を示す図。

【図７】ショートパス探索処理例を示す図。

【図８】ショートパス探索処理例を示す図。

【図９】折れ曲がり点最小化処理例を示す図。

【図１０】障害物が複雑な形状の場合の経路生成例を示
す図。

【符号の説明】

１ 資材（搬送対象部材） １’ 取り付けられた資材 ２ ホイスト ３ 移動レール ４ 制御装置 ５ 搬送領域 ５Ａ ゾーン ６ 障害物膨張部 ７ 障害物回避経路生成部 ８ ショートパス探索部 ９ 折れ曲がり点最小化部 Ａ 始点 Ｂ 終点 Ｃ 衝突開始点 Ｄ 衝突終了点 Ｍ 障害物 Ｍ’膨張後の障害物 ｐ３ 仮想最短経路 ｐ４ 膨張後の境界線に沿う障害物回避経路 ｐ５ 障害物回避結果 ｐ６ ショートパス探索結果 ｐ７ 折れ曲がり点最小化結果

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 邦夫 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 江藤 栄 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 福長 照雄 東京都港区芝浦一丁目２番３号 シーバン スＳ館 清水建設株式会社内 (72)発明者 阿部 愛和 東京都港区芝浦一丁目２番３号 シーバン スＳ館 清水建設株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送対象部材と障害物との衝突を回避す
   るように、搬送対象部材の寸法に基づいて障害物の境界
   線を膨張させる処理を行うこと、障害物を無視した最短
   距離で仮想経路を生成し、その際生じる衝突開始点と衝
   突終了点の間を膨張させた境界線に沿って衝突回避経路
   を生成すること、向きが逆の平行経路間にショートパス
   が存在するか否かを調べ、存在すれば、新たなショート
   パスを衝突回避経路に生成すること、及び、折れ曲がり
   点を、この折れ曲がり点とその前後２つのノードを頂点
   に含む直角四辺形の残る１つの頂点に折り返すことによ
   り、折れ曲がり点が少なくなるような新たな経路を衝突
   回避経路に生成することを特徴とする搬送システムの経
   路生成方法。
2. 【請求項２】 搬送対象部材と障害物との衝突を回避す
   るように、搬送対象部材の寸法に基づいて障害物の境界
   線を膨張させる処理を行う手段と、障害物を無視した最
   短距離で仮想経路を生成した際に生じる衝突開始点と衝
   突終了点の間を膨張させた境界線に沿って衝突回避経路
   を生成する手段と、向きが逆の平行経路間にショートパ
   スが存在するか否かを調べ、存在する場合に、新たなシ
   ョートパスを衝突回避経路に生成する手段と、折れ曲が
   り点を、この折れ曲がり点とその前後２つのノードを頂
   点に含む直角四辺形の残る１つの頂点に折り返すことに
   より、折り曲がり点が少なくなるような新たな経路を衝
   突回避経路に生成する手段を備えたことを特徴とする搬
   送システムの経路生成装置。