KR101385671B1 - 주행 대차 시스템과 주행 대차 시스템에서의 통신 방법 - Google Patents

주행 대차 시스템과 주행 대차 시스템에서의 통신 방법 Download PDF

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무라다기카이가부시끼가이샤
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Abstract

시스템 서버와 액세스 포인트를 지상 LAN을 거쳐 접속시키고, 제어 주기를 액세스 포인트로부터 주행 대차로의 지령용 시간대와 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 보고용 시간대로 분할한다. 액세스 포인트는 지령용 시간대에 목표 위치를 송신하고, 주행 대차는 보고용 시간대에 위치를 보고한다. 시스템 서버는 보고된 위치에 기초하여 목표 위치를 결정한다.

Description

주행 대차 시스템과 주행 대차 시스템에서의 통신 방법{MOVING CARRIAGE SYSTEM AND COMMUNICATION METHOD FOR MOVING CARRIAGE SYSTEM}
본 발명은 주행 대차 시스템에 관한 것이며, 특히 다수의 주행 대차가 무선 LAN을 통해 시스템 서버에 의해 제어되는 시스템에 관한 것이다.
출원인은 천장 주행차 등의 다수의 주행 대차를 지상측의 시스템 서버에 의해 제어하는 시스템을 제안하였다(특허 문헌 1 : JP2008-150135A). 이 시스템에서는 0.1 s 등의 제어 주기마다 시스템 서버가 주행 대차에 목표 위치 등을 지령하여 주행 대차에 실행시킨다. 주행 대차와 시스템 서버가 통신하기 위해서는 무선 LAN이 적합하다. 이 시스템에서는 무선 LAN 때문에 시스템 서버로부터 주행 대차로의 지령이 지연되지 않고, 주행 대차로부터 시스템 서버로의 보고가 지연되지 않는 것이 중요하다. 지령 혹은 보고가 지연되면 시스템 서버는 주행 대차를 실시간으로 제어할 수 없어지기 때문에 주행 대차의 속도 등을 줄일 필요가 있다.
본 발명의 과제는, 시스템 서버와 주행 대차 간의 통신을 효율적으로 행하는 것에 있다.
본 발명의 추가적인 과제는, 주행 대차 간의 상대 위치가 통신에서의 지연의 영향을 받지 않도록 하는 것에 있다.
본 발명의 추가적인 과제는, 주행 대차로부터 액세스 포인트로 보고를 효율적으로 행하는 것에 있다.
본 발명의 주행 대차 시스템은, 시스템 서버와 액세스 포인트를 지상 LAN을 거쳐 접속시켜 액세스 포인트와 주행 대차의 사이에서 제어 주기마다 무선 통신하는 시스템으로서, 상기 제어 주기에 액세스 포인트로부터 주행 대차로의 지령용 시간대와 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 보고용의 시간대를 형성하고, 액세스 포인트는 상기 지령용 시간대에 목표 위치를 송신하기 위한 지령부를 구비하고, 주행 대차는 보고용 시간대에 위치를 액세스 포인트로 보고하기 위한 보고부를 구비하고, 시스템 서버는 액세스 포인트로 보고된 위치에 기초하여 주행 대차의 목표 위치를 결정하는 지령 발생부를 구비하여, 결정한 목표 위치를 액세스 포인트로 송신하는 것을 특징으로 한다.
이 설명에서는 제어 주기에 지령용 시간대와 보고용 시간대를 형성하며, 지령용 시간대에서 주행 대차는 확인 신호 등만 송신하고 액세스 포인트로부터의 지령과 간섭하는 통신을 행하지 않는다. 따라서, 액세스 포인트는 지령용 시간대에 주행 대차에 효율적으로 위치를 지령할 수 있다. 또한, 주행 대차는 보고용 시간대에 위치를 보고하고, 이에 기초하여 시스템 서버에서 다음 목표 위치를 발생시킬 수 있다. 이상과 같이 하여 무선 LAN을 거쳐 시스템 서버에 의해 주행 대차를 제어할 수 있다.
바람직하게는, 시스템 서버와 주행 대차는 시계를 구비하며, 시스템 서버의 시계에서의 시각 데이터를 상기 목표 위치와 함께 액세스 포인트로부터 주행 대차로 송신하고, 송신된 시각 데이터에 맞추어 주행 대차의 시계를 교정한다. 이와 같이 하면, 시스템 서버의 시계에 주행 대차의 시계를 맞추어 시스템 전체를 공통의 시계로 운용할 수 있다.
특히 바람직하게는, 복수의 주행 대차가 공통의 시각에 보고를 작성하여 공통의 시각에 지령의 실행을 개시한다. 이와 같이 하면, 주행 대차 간의 상대 위치를 송신 지연 등의 영향을 받지 않고 시스템 서버에서 파악할 수 있다. 또한, 수신 지연 등이 있어도 주행 대차 간의 상대 위치가 유지된다.
특히 바람직하게는, 보고용 시간대는 복수의 타임 슬롯으로 분할되며, 주행 대차는 상기 복수의 타임 슬롯 중 1 개를 랜덤하게 선택하는 선택부를 구비하고, 선택한 타임 슬롯으로 액세스 포인트로의 보고를 송신한다. 보고용 시간대에서는, 복수의 주행 대차로부터의 보고가 간섭하는 것, 즉 보고의 패킷이 충돌하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 예를 들면 지령 중에 보고의 순서를 지정할 수도 있으나, 액세스 포인트의 부담이 커진다. 따라서, 보고용 시간대를 복수의 타임 슬롯으로 분할하여 각 주행 대차가 1 개의 타임 슬롯을 랜덤하게 선택하여 보고하면 자립적으로 보고의 순서를 결정할 수 있다. 또한, 타임 슬롯의 수를 늘리면 보고가 충돌할 확률은 작으며, 타임 슬롯을 랜덤하게 선택하므로 복수의 주행 대차를 공평하게 취급할 수 있다.
이 명세서에서 주행 대차 시스템에 관한 기재는 그대로 주행 대차 시스템에서의 통신 방법에 해당하며, 반대로 주행 대차 시스템에서의 통신 방법에 관한 기재는 그대로 주행 대차 시스템에도 해당한다.
도 1은 실시예의 주행 대차 시스템의 레이아웃을 도시한 평면도이다.
도 2는 실시예에서의 액세스 포인트의 배치와 통신 채널을 도시한 평면도이다.
도 3은 실시예에서의 주행 대차, 액세스 포인트, 모션 콘트롤러 및 시스템 서버의 관계를 도시한 블록도이다.
도 4는 시스템 서버에서의 처리를 나타낸 순서도이다.
도 5는 주행 대차에서의 처리를 나타낸 순서도이다.
도 6은 주행 대차에서의 로밍에 관한 처리를 나타낸 순서도이다.
도 7은 주행 대차가 시스템 서버로부터의 지령을 수신하지 못했을 때의 페일 세이프 기구를 나타낸 순서도이다.
도 8은 시스템 서버가 주행 대차로부터의 보고를 수신하지 못했을 때의 페일 세이프 기구를 나타낸 순서도이다.
도 9는 주행 대차 / 시스템 서버 간의 통신 타이밍과 처리 타이밍을 도시한 도면이다.
도 10은 시스템 서버 / 주행 대차 간의 통신 타이밍을 도시한 도면으로서, 1)은 시스템 서버에서의 처리를 도시하고, 2)는 모션 콘트롤러에서의 처리를, 3) 및 5)는 액세스 포인트에서의 처리를, 4) 및 6)은 주행 대차군에서의 처리를 도시하고, 7)은 무선 LAN의 할당을 도시한다.
도 11은 액세스 포인트로부터 주행 대차로의 통신을 도시한 도면이다.
도 12는 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 통신을 도시한 도면이다.
도 13은 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 송신 알고리즘을 나타낸 순서도이다.
도 14는 대차로부터의 송신이 폭주(輻輳)하는 것을 방지하기 위한 기구를 나타낸 도면이다.
이하에 본 발명을 실시하기 위한 최적 실시예를 나타낸다. 본 발명의 범위는 특허 청구의 범위의 기재에 기초하여 명세서의 기재와 이 분야에서의 주지 기술을 참작하여 당업자의 이해에 따라 정해져야 한다.
도 1 내지 도 14에 실시예의 주행 대차 시스템(2)을 나타낸다. 도 1은 시스템(2)의 레이아웃을 도시하고, 도면 부호 4는 인터베이 루트이며 복수의 인트라베이 루트(6) 간을 접속시키고, 이들 루트(4, 6)의 전체를 10 ~ 50 개 정도의 에어리어(10)로 분할하여, 에어리어(10)마다 액세스 포인트(8)를 설치한다. 에어리어(10)는 액세스 포인트(8)의 통신 능력에 비해 좁게 하여, 구체적으로는 루트(4, 6)의 임의의 지점에서 주행 대차(12)가 적어도 2 개의 액세스 포인트(8)와 통신할 수 있도록 한다. 또한, 퇴피 구간, 메인터넌스 구간 등의 물품을 반송하는 통상적인 주행 루트로부터 벗어난 구간에서는 1 개의 액세스 포인트(8)와만 통신할 수 있도록 해도 좋다.
도면 부호 12는 주행 대차이며, 여기서는 천장 주행차로 하지만 지상을 유궤도로 주행하는 유궤도 대차 혹은 지상을 무궤도 주행하는 무인 반송차 등이어도 좋다. 도 2에서, 도면 부호 14는 지상 LAN이며 액세스 포인트(8)와 모션 콘트롤러(16) 그리고 시스템 서버(18)를 접속시키고, 시스템 서버(18)는 다른 LAN 혹은 지상 LAN에 의해 상위 서버(20)에 접속되어 있다. 상위 서버(20)는 시스템 서버(18)에 대하여 반송 등의 요구를 행하고, 시스템 서버(18)는 복수의 주행 대차(12)의 위치, 분기 방향, 속도 등의 상태를 기억하며, 적어도 위치를 기억한다. 시스템 서버(18)는, 예를 들면 0.1 s의 제어 주기, 보다 일반적으로는 0.01 s ~ 0.3 s의 제어 주기마다 모션 콘트롤러(16)와 액세스 포인트(8)를 거쳐 주행 대차(12)로 지령을 송신한다. 지령의 내용은 다음 제어 주기에서의 목표 위치와 분기의 방향, 이동 재치(載置)에 관한 지령 등이며, 이외에 주행 대차(12)의 목표 속도도 지령해도 좋다.
도 2는 주행 대차 시스템(2)에서의 에어리어(10)와 액세스 포인트(8)의 배치를 도시한다. 상기와 같이 주행 루트 상의 전체 지점에서 주행 대차는 복수의 액세스 포인트(8)와 통신 가능하다. 또한, 물품을 반송하는 구간인 통상 주행 루트 상에서만 복수의 액세스 포인트(8)와 통신 가능하게 해도 좋다. 그러면 1 개의 액세스 포인트(8)가 브레이크 다운되어도 주행 대차는 주행을 속행할 수 있다. 실시예에서 에어리어(10)는, 예를 들면 1 변 혹은 직경이 30 m정도이고, 주행 대차의 대수는, 예를 들면 상한이 500 대 정도이고, 액세스 포인트(8)의 개수는 20 정도이다. 액세스 포인트(8) 당 주행 대차(12)의 대수는 상한이 60 대 정도이다. 모션 콘트롤러(16)는 주행 대차 시스템(2)의 전체에 대하여 1 대 설치하지만, 시스템의 규모가 큰 경우, 모션 콘트롤러(16)를 복수 대 설치해도 좋다.
에어리어(10)마다 주행 대차와의 통신 채널, 즉 사용하는 주파수대 등을 변화시켜, 예를 들면 4 종류의 채널(fa ~ fd)을 형성한다. 이와 같이 하면, 인접하는 에어리어의 사이에서 반드시 채널이 변화되도록 에어리어(10)를 배치할 수 있다. 그리고, 에어리어(10)의 경계 위치와 각 에어리어에서의 채널을 주행 대차가 기억하는 맵에 기재하고, 주행 대차는 절대 위치 센서 등의 적절한 센서로 현재 위치를 확인하면서 주행한다. 따라서, 주행 대차(12)는 어느 에어리어(10)를 주행하고 있는지와 이용해야 하는 채널의 종류를 알 수 있다. 또한, 에어리어의 경계에 접근해 온 것과 다음 에어리어의 채널을 맵으로부터 구할 수 있다.
도 3에 주행 대차(12)부터 상위 서버(20)까지의 구성을 도시한다. 시스템 서버(18)는 시계(22)를 구비하며, 이 시계를 주행 대차 시스템의 공통적인 기본 시계로 한다. 대차 상태 기억부(24)는 주행 대차(12)의 현재 위치, 속도, 분기 방향, 이동 재치에 관한 데이터, 할당 완료 지령 등의 대차의 상태를 기억하고, 지령 작성부(26)는 주행 대차마다 다음 제어 주기의 마지막에서의 목표 위치와 분기 방향, 이동 재치에 관한 데이터 등의 지령을 작성한다. 기억부(24), 작성부(26)는 서버(18) 내의 기능적인 유닛이며 전용의 하드웨어를 구비한 것으로 한정되지는 않는다.
액세스 포인트(8)는 통신 가능 범위 내의 주행 대차(12)와 통신하고, 통신은 100 ms(100 m초)로 이루어지는 제어 주기 단위로 행하며, 제어 주기의, 예를 들면 초기에 비콘(beacon)을 송출하여 액세스 포인트(8)가 사용할 채널 등을 통지한다. 제어 주기의 처음의 30 ms 동안에 액세스 포인트(8)가 주행 대차(12)로 지령을 송신하고, 다음의 40 ms 동안에 주행 대차(12)로부터의 보고 등을 수신하며, 마지막의 30 ms는 예비로 한다. 모션 콘트롤러(16)는, 예를 들면 20 대의 액세스 포인트(8)로 시스템 서버(18)로부터의 지령을 송신하고, 액세스 포인트(8)로부터의 보고를 정리하여 시스템 서버(18)로 송신한다.
주행 대차(12)는 안테나(28)와 통신부(30)에 의해 액세스 포인트(8)와 통신하여 지령을 주제어부(32)로 전달하고, 주제어부(32)로부터 시스템 서버(18)로의 보고(송신 데이터)를 수취하여 송신한다. 또한, 주제어부(32)는 주행 루트의 맵을 기억하여, 새로운 에어리어와의 경계에 접근하면 다음 에어리어의 액세스 포인트로부터의 비콘을 검출하거나 비콘 검출에 이용할 채널을 통신부(30)에 입력한다.
주제어부(32)는 주행계(34)와 이동 재치계(35), 그리고 센서군(36)을 제어하며, 마이크로 컴퓨터, 프로그래머블 콘트롤러 등으로 구성되어 있다. 주행계(34)에서는 도시하지 않은 주행 모터를 서보 제어하여 시스템 서버(18)로부터 수신된 목표 위치에 따라 주행하고, 분기하는 경우 시스템 서버(18)로부터 지정된 분기 방향으로 분기한다. 이동 재치계(35)는 승강대를 승강시키는 승강 모터와, 승강대 등을 횡방향 이동시키는 횡방향 이송 모터, 그리고 이들을 수직축을 중심으로 회동시켜 물품의 방향을 조정하는 회동 모터 등을 구비하고 있다. 그리고, 주제어부(32)는 시스템 서버(18)로부터 수신된 이동 재치의 지령에 따라 이동 재치계(35)를 구동시킨다. 센서군(36)은 주행 대차의 절대 위치를 검출하는 절대 위치 센서, 선행 대차를 검출하는 거리 센서, 버퍼 혹은 로드 포트 등에서의 선입품(先入品)의 유무를 검출하는 선입품 센서, 또한 물품에 장착된 RFID 등을 판독하는 RFID 리더 등으로 이루어진다. 주제어부(32)는 센서군(36)에 의해 주위 상태를 검출하고, 필요에 따라 이들 데이터를 시스템 서버(18)로 송신한다.
통신부(30)는 전파 강도 검출부(40)를 구비하여 액세스 포인트(8)로부터의 전파 강도를 구한다. 로밍부(41)는 새로운 액세스 포인트(8)로의 로밍을 제어한다. 송신 제어부(42)는 액세스 포인트(8)로의 송신을 제어하며, 난수 발생부를 구비하여 송신을 위한 자기(自己)의 할당 시각을 난수(예를 들면, 0 ~ 39의 40 단계이며, 바람직하게는 8 ~ 64 단계)로 발생시키고, 백오프 시간을 난수(0 ~ 15의, 예를 들면 16 단계)로 발생시킨다. 시계(43)는 시스템 서버(18)의 시계(22)에 맞춘 시계이며, 시각은, 예를 들면 1 ms 단위로 도시하지 않은 클락에 의해 시각을 카운트한다. 시계 교정부(44)는 시스템 서버(18)로부터의 타임 스탬프에 따라 시계(43)의 시각 데이터를 교정한다. 통신부(30)와 그 구성 요소인 검출부(40) ~ 교정부(44)는 전용의 마이크로 컴퓨터, 프로그래머블 콘트롤러 등으로 구성되며, 주제어부(32)와 동일한 컴퓨터 내에 공존시켜도 좋다.
도 4에 시스템 서버(18)에서의 처리를 나타낸다. 시스템 전체에서 시계를 맞추기 때문에, 타임 스탬프를 시스템 서버가 작성하고, 모션 콘트롤러와 액세스 포인트를 거쳐 제어 주기의 초기의 30 ms 동안에 지령과 함께 주행 대차로 송신하는 것으로 생각한다. 그러면 시스템 서버로부터 액세스 포인트까지의 송신 시간을 무시해도 타임 스탬프의 작성에서부터 주행 대차로의 송신까지 최대 30 ms의 오차가 발생한다. 이 때문에 수백 대의 주행 대차에 대하여 제어 주기마다 의미가 있는 타임 스탬프를 송신하는 것은 곤란하다. 따라서, 시스템 서버는 최대 500 대 정도의 주행 대차 중 제어 주기마다 10 대 정도, 예를 들면 5 ~ 50 대를 선택하고, 제어 주기마다 선택한 주행 대차에 대해서만 시계를 교정한다. 제어 주기를 0.1 s, 주행 대차를 500 대로 하면, 제어 주기마다 10 대씩 선택함으로써, 예를 들면 5 s마다 정확한 타임 스탬프를 송신할 수 있다. 구체적으로는, 선택한 주행 대차로의 지령의 패킷에 시각 데이터(타임 스탬프)를 기입하고, 다른 주행 대차에 대해서는 시각 데이터를 무효로 해 둔다. 그리고 선택한 주행 대차로의 지령의 패킷이 제어 주기의 초기에 주행 대차로 송신되도록 모션 콘트롤러로의 패킷의 송신 순서를 제어한다.
시스템 서버는 관리 하의 주행 대차 상태를 기억하고, 제어 주기마다 주행 대차의 위치 등의 대차의 상태 보고를 수신하여, 보고에 따라 대차 상태 데이터를 갱신한다. 또한, 대차의 상태의 수신에 실패한 경우, 해당 대차에 관하여 상태 데이터를 갱신하지 않는다. 대차로의 지령 프로세스에서는 대차의 상태 데이터와 상위 서버로부터의 반송의 요구에 따라 대차로의 지령을 작성한다. 작성한 지령을 모션 콘트롤러와 액세스 포인트를 거쳐 제어 주기마다 주행 대차로 송신한다.
도 5, 도 6에 주행 대차측의 프로세스를 나타낸다. 시계 프로세스에서 주행 대차는 자기의 클락을 이용하여 1 ms마다 시계를 진행시킨다. 그리고 액세스 포인트로부터의 지령 중에 타임 스탬프가 부가되어 있는 경우, 수신한 시각 데이터(타임 스탬프)와 자기의 시계에서의 시각 데이터와의 가중치 평균으로 시계를 교정한다. 자기의 시계의 가중치와 시스템 서버의 시계의 가중치의 비를, 예를 들면 1 : 1 ~ 5 : 1로 한다. 이와 같이 하면 5 s마다 타임 스탬프를 수신하는 것으로 되어 10 s ~ 40 s 정도의 시정수로 주행 대차의 시계가 교정된다. 주행 대차의 시계를 1 회의 타임 스탬프에서는 부분적으로만 교정하는 것은 액세스 포인트로부터 주행 대차로의 타임 스탬프의 송신 지연 등에 따른 영향을 줄이기 위해서이다. 제어 주기의 어느 시점에서 액세스 포인트가 송신 데이터를 송신할 지는 매 회 변동되지만, 주행 대차의 시계를 조금씩 갱신하면 액세스 포인트로부터의 송신 지연의 영향 등을 줄일 수 있다.
지령의 수신 프로세스에서는 액세스 포인트로부터 지령을 수신하면 수신 확인 패킷을 회신하고, 지령에 따라 다음 제어 주기에서의 목표 위치를 갱신한다. 또한, 지령 및 보고의 재전송은, 예를 들면 2 회까지로 하며, 1 제어 주기에서 최초의 송신을 포함하여 3 회까지의 송신을 인정한다. 그리고 가령 3 회 모두 지령의 수신에 실패한 경우, 목표 위치 등을 갱신하지 않으므로 주행 대차는 감속한다.
주행 대차로부터의 송신 프로세스는 제어 주기의 개시로부터 30 ms 동안 대기하고, 이 시점에서 시스템 서버로의 상태 보고 패킷을 작성한다. 모든 주행 대차는 시스템 서버의 시계에 맞춘 시계를 가지고 있으므로, 제어 주기의 개시로부터 동일한 시간만큼 경과한 시점에서 일제히 상태 보고 패킷을 작성한다. 주행 대차는 액세스 포인트로의 송신에 할당된 40 ms를, 예를 들면 40 분할하고, 이 중 1 ms를 자기의 할당 시간으로 하여 난수에 의해 할당 시간을 선택한다. 그리고 할당 시간이 도래할 때까지 대기하여, 할당 시간에 이르면 백오프 알고리즘으로 패킷의 충돌을 방지하면서 상태 보고 패킷을 송신한다.
도 6에 주행 대차에서의 로밍의 처리를 나타낸다. 주행 대차는 맵 상의 자기의 위치를 알고 있으며, 다음에 진입할 에어리어에서의 채널도 알고 있다. 그리고 에어리어의 경계가 가까워지거나 혹은 통신 중인 액세스 포인트로부터의 전파가 약해지면 로밍을 개시한다. 로밍에서는 맵으로부터 다음에 진입할 에어리어의 채널을 구하고, 이 채널로 비콘을 검출한다. 또한, 비콘은, 예를 들면 제어 주기의 초기에 송신된다. 그리고 비콘의 전파 강도가 충분하면 로밍하고, 강도가 부족한 경우 남은 2 채널에 대한 로밍을 시도한다. 시스템이 이용하는 채널이 4 종류로 제한되며, 어느 채널로 로밍을 시도해야 하는지를 맵으로부터 알 수 있으므로, 간단하게 로밍할 수 있다.
주행 루트의 각 지점에서 2 종류 이상의 채널로 통신 가능하므로, 액세스 포인트에 트러블이 발생해도 다른 액세스 포인트와의 통신을 유지할 수 있다. 로밍은, 예를 들면 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 송신에 할당된 시간대에 프로브 요구를 액세스 포인트로 송신하고, 액세스 포인트로부터 프로브 허가를 수신함으로써 완료된다. 또한, 상태 보고 패킷에 프로브 요구를 추가하여 송신해도 좋다. 또한, 프로브 요구를 행하지 않고 주행 대차로부터 대차의 ID, 목적지, 반송 지령의 ID, 현재 위치, 속도, 분기 방향 등의 보고를 송신하고, 액세스 포인트가 새로운 대차로부터 보고를 받은 것을 확인함으로써 로밍을 완료해도 좋다.
도 7에 주행 대차가 시스템 서버로부터의 지령의 수신에 실패했을 때의 페일 세이프(fail safe) 기구를 나타낸다. 액세스 포인트가 지령을 송신해도 주행 대차로부터의 확인을 얻지 못한 경우 2 회까지 재전송한다. 따라서 주행 대차가 지령의 수신에 실패할 확률은 원래 극히 작다. 그래도 지령을 수신하지 못한 경우, 대차는 전회의 제어 주기에서의 목표 위치에 따라 주행한다. 따라서, 대개의 경우에 대차는 오버런하여 감속한다. 제어 주기는 0.1 s 정도이므로, 주행 대차의 최대 주행 속도를 4 m / s로 해도 주행 대차가 오버런하는 거리는 최대 40 cm 정도이다. 또한, 시스템 서버는 이 정도의 오버런으로는 대차 간의 간섭이 발생하지 않도록 차간 거리를 정하여 목표 위치를 지령하고 있다. 그리고 다음 제어 주기에서 지령의 수신에 성공하면, 주행 대차는 서버의 제어 하로 돌아올 수 있다.
도 8에 시스템 서버측이 주행 대차로부터의 보고를 수신하지 못했을 때의 페일 세이프 기구를 나타낸다. 보고를 액세스 포인트로부터 수신하지 못한 경우, 대차는 합계 3 회까지 보고한다. 3 회 모두 실패한 경우, 서버는 이전의 제어 주기에서의 대차의 위치 등의 상태를 갱신하지 않고 기억한다. 여기서의 ‘실패’의 의미는 도 12에 도시한 RTS 신호(송신 요구 신호)를 송신하였으나 송신을 정상적으로 종료했을 때의 확인 신호(ACK)를 수신하지 못한 것이다. 서버는 이전의 주기에서의 대차의 상태를 갱신하지 않으므로, 시스템 서버의 데이터 상에서 후행의 주행 대차와의 차간 거리가 좁아지므로, 서버는 후행의 주행 대차에 대하여 간섭을 회피하도록 목적 위치를 지령한다. 그리고 다음 제어 주기에서 대차의 위치 등을 수신할 수 있으면 대차를 서버에 의한 피드백 제어 하로 되돌릴 수 있다.
도 9에 주행 대차로부터 시스템 서버로의 보고와 시스템 서버로부터의 지령 그리고 주행 대차에 의한 실행 타이밍을 도시한다. 제어 주기는 100 ms이며 도면의 하부에 시각을 나타낸다. 복수 대의 주행 대차는 일제히, 예를 들면 30 ms의 시점에서 시스템 서버로의 보고를 작성하고, 30 ms ~ 70 ms 등의 사이에 분산하여 지령을 보고한다. 이에 따라, 시스템 서버는 복수의 주행 대차의 동일한 시각에서의 위치를 알 수 있다. 보고는 액세스 포인트로부터 모션 콘트롤러를 거쳐 시스템 서버로 송신되고, 시스템 서버는 다음 제어 주기(도면의 제어 주기(N))에서의 지령을 작성하여 모션 콘트롤러로부터 액세스 포인트로 지령을 송신한다. 보고의 전송으로부터 액세스 포인트로의 지령의 송신을 70 ms에서 100 ms까지 처리한다. 액세스 포인트는 다음 제어 주기(N)의, 예를 들면 초기의 30 ms 동안에 주행 대차로 지령을 송신하고, 주행 대차는 제어 주기(N + 1)에서 이 지령을 실행한다. 제어 주기(N)에서의 남은 70 ms 동안에 주행 대차의 주제어부는 제어 주기(N + 1)에서의 목표 속도 패턴 등의 제어 데이터를 작성하고, 제어 주기(N + 1)에서 일제히 제어 주기(N)에서의 목표 위치의 지령을 실행한다. 또한, 제어 주기의 시작과 끝을 주행 대차가 보고 패킷을 작성하는 시점에서부터 다음의 보고를 작성하는 시점까지로 하고, 지령을 수신하면 즉시 지령의 실행을 개시해도 좋다.
도 10에 시스템 서버와 주행 대차와의 통신 타이밍 등을 도시하며, 예를 들면 1 제어 주기는 100 ms이고, 이 중 30 ms를 액세스 포인트로부터 주행 대차로의 송신으로, 다음의 40 ms를 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 통신으로, 남은 30 ms를 예비로 한다. 그리고 액세스 포인트는 주기의 초기의 30 ms의 동안에 최대 60 대 정도의 주행 대차로 지령을 송신하며, 주행 대차는 40 ms의 할당 시간을 40 분할하고, 송신을 개시하는 자기의 할당 시간을, 예를 들면 1 ms씩 랜덤하게 선택한다. 그리고 이 1 ms의 범위에서 백오프 알고리즘에 의해 주행 대차 간의 송신 패킷의 충돌을 방지한다.
도 11에 액세스 포인트로부터 주행 대차로의 송신의 예를 도시하며, 초기에 비콘을 송출하고 이어서 주행 대차마다의 데이터를 송신한다. 비콘의 발생 후, 예를 들면 30 ms 정도의 시간은 액세스 포인트로부터의 송신에 할당된 시간이다. 이 동안 RTS(송신을 개시한다는 취지의 메시지), CTS(수신의 준비가 되었다는 취지의 메세지) 등에 의한 패킷의 충돌 방지 제어는 불필요하다. 그리고, 주행 대차측은 지령을 수신하면 그때마다 ACK(수신 확인의 메시지)를 송출한다. 도 11의 D 10, D 20, D 30 등은 개별의 주행 대차마다의 지령이다.
도 12에 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 송신에 할당한 40 ms 중 1 타임 슬롯(1 ms)에서의 처리를 도시한다. 또한, 이 타임 슬롯을 할당 시간이라고 부른다. 액세스 포인트 당 주행 대차의 대수는 최대로 60 대 정도이며, 송신 시간을 40 슬롯으로 분할하므로 1 타임 슬롯 당 주행 대차의 대수는 최대로 평균 약 1.5이고, 고려할 필요가 있는 것은 1 개의 타임 슬롯에 5 대 정도의 주행 대차가 통신하는 경우까지이다. 예를 들면, 5 대의 대차가 1 개의 타임 슬롯을 이용할 확률은 평균치를 1.5 대로 하여 1 대인 경우의 약 1 / 24이다. 1 타임 슬롯 내에서 복수의 주행 대차가 송신하는 경우, 백오프 알고리즘으로 송신의 순서를 규제한다. 즉, 타임 슬롯이 도래하면 각 주행 대차는 0 ~ 15의 범위에서 난수를 발생시키고, 캐리어가 없는 시간이 DIFS(IEEE 802.11로 규정된 대기 시간)와 추가로 백오프 시간만큼 계속되면 RTS 신호를 송출한다. 백오프 알고리즘에서 이용하는 난수를 16 가지 방법으로 하면, 2 대의 대차가 동일한 백오프 시간을 가질 확률은 작다. 그리고 RTS에 대하여 액세스 포인트로부터의 CTS를 수신할 수 있으면 데이터의 송신을 개시하고, 액세스 포인트는 데이터를 수신할 수 있다고 확인 신호(ACK)를 송출한다.
도 13에 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 송신 제어를 나타낸다. 송신에 할당된 시간은 40 ms이며 자기의 할당 시간을 랜덤하게 1 ms 폭으로 선택한다. 그리고 자기의 할당 시간이 도래할 때까지 대기하고, 도래하면 백오프 시간을 랜덤하게 설정한다. 백오프 시간 동안 계속해서 캐리어를 검출하지 않으면 RTS를 송신하고, CTS를 수신하면 데이터를 송신한다. 이어서 확인 신호(ACK)가 수신되면 송신이 종료된다. RTS를 송신하였으나 ACK의 수신까지 진행되지 않은 경우, 백오프 시간을 랜덤하게 재설정하여 재차 시도한다. 또한, 패킷의 충돌 등이 없는 경우, DIFS로부터 ACK까지의 시간은 주행 대차 1 대분의 보고에 대하여, 예를 들면 400 μs 정도이다. 따라서, 1 타임 슬롯 당 3 대 이상의 주행 대차가 존재하면 1 ms 동안에 송신이 종료되지 않는 경우가 있다. 이 경우, 미송신된 주행 대차는 다음의 타임 슬롯에서도 백오프 시간 동안만큼 계속해서 다른 주행 대차와 액세스 포인트 간의 통신을 방수(傍受)하지 않은 경우에, 즉 캐리어를 검출하지 않는 것을 조건으로 RTS를 송신하여 송신 처리를 속행한다. 그리고, 다음의 타임 슬롯을 이용할 예정인 주행 대차는 그 동안 백오프 알고리즘에 의해 송신을 대기한다. 주행 대차가 송신에 실패한 경우, 다음의 다음 슬롯까지 송신을 인정할지 아닐지는 임의이다.
도 14에 실시예의 송신 알고리즘과 단순한 백오프 알고리즘과의 비교를 나타낸다. 여기서는, 1 액세스 포인트 당 60 대의 주행 대차가 존재한다고 하는 상황에서 검토한다. 통상적인 백오프 알고리즘에서 송신까지의 대기 시간은, 예를 들면 0 ~ 15의 16 구분이며, 16 구분에 60 대의 대차를 수용하면 대부분의 송신 패킷이 충돌하여 재전송 횟수가 증가한다. 재전송 횟수를 줄이기 위하여 백오프 시간의 범위를 확대시키면 평균적인 백오프 시간이 늘어나 통신 효율이 저하된다.
이에 반해 실시예에서는 40 ms의 시간을 1 ms씩으로 분할하므로, 1 개의 할당 시간 당 송신은 평균하여 1.5 회이다. 1.5 회분의 송신을 충돌 없이 제어하면 되므로, 백오프 시간을 줄일 수 있다. 또한, 가령 1 ms의 할당 시간 내에 통신이 완료되지 않은 경우에도 다음의 할당 시간을 계속해서 사용할 수 있다. 이러한 결과, 통신의 성공율이 증가한다. 1 개의 할당 시간 내에서는 송신의 충돌을 백오프 알고리즘으로 회피하므로, 충돌과 이에 수반하는 재전송을 줄일 수 있다.
2 : 주행 대차 시스템
4 : 인터베이 루트
6 : 인트라베이 루트
8 : 액세스 포인트
10 : 에어리어
12 : 주행 대차
14 : 지상 LAN
16 : 모션 콘트롤러
18 : 시스템 서버
20 : 상위 서버
22 : 시계
24 : 대차 상태 기억부
26 : 지령 작성부
28 : 안테나
30 : 통신부
32 : 주제어부
34 : 주행계
35 : 이동 재치계
36 : 센서군
40 : 전파 강도 검출부
41 : 로밍부
42 : 송신 제어부
43 : 시계
44 : 시계 교정부
fa ~ fd : 채널

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 시스템 서버와 복수의 액세스 포인트를 지상 LAN을 거쳐 접속시키고, 액세스 포인트와 복수의 주행 대차 사이에서 제어 주기마다 무선 통신하는 시스템으로서,
    상기 제어 주기는, 액세스 포인트로부터 주행 대차로의 지령용 시간대와 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 보고용 시간대를 포함하고,
    액세스 포인트는 상기 지령용 시간대에 주행 대차로 목표 위치를 송신하고,
    주행 대차는 보고용 시간대에 위치를 액세스 포인트로 보고하고,
    시스템 서버는 액세스 포인트로 보고된 위치에 기초하여 주행 대차의 목표 위치를 결정하고, 결정한 목표 위치를 액세스 포인트로 송신하고,
    시스템 서버와 주행 대차는 시계를 구비하며, 시스템 서버의 시계에서의 시각 데이터를 상기 목표 위치와 함께 액세스 포인트로부터 주행 대차로 송신하고, 송신된 시각 데이터에 맞추어 주행 대차의 시계를 교정하도록 한 것을 특징으로 하는 주행 대차 시스템.
  3. 시스템 서버와 복수의 액세스 포인트를 지상 LAN을 거쳐 접속시키고, 액세스 포인트와 복수의 주행 대차 사이에서 제어 주기마다 무선 통신하는 시스템으로서,
    상기 제어 주기는, 액세스 포인트로부터 주행 대차로의 지령용 시간대와 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 보고용 시간대를 포함하고,
    액세스 포인트는 상기 지령용 시간대에 주행 대차로 목표 위치를 송신하고,
    주행 대차는 보고용 시간대에 위치를 액세스 포인트로 보고하고,
    시스템 서버는 액세스 포인트로 보고된 위치에 기초하여 주행 대차의 목표 위치를 결정하고, 결정한 목표 위치를 액세스 포인트로 송신하고,
    상기 보고용 시간대는 복수의 타임 슬롯으로 분할되며,
    주행 대차는 상기 복수의 타임 슬롯 중 1 개를 랜덤하게 선택하고, 선택한 타임 슬롯에 액세스 포인트로의 보고를 송신하는 것을 특징으로 하는 주행 대차 시스템.
  4. 시스템 서버와 복수의 액세스 포인트를 지상 LAN을 거쳐 접속시키고, 액세스 포인트와 복수의 주행 대차 사이에서 제어 주기마다 무선 통신하는 시스템으로서,
    상기 제어 주기는, 액세스 포인트로부터 주행 대차로의 지령용 시간대와 주행 대차로부터 액세스 포인트로의 보고용 시간대를 포함하고,
    액세스 포인트는 상기 지령용 시간대에 주행 대차로 목표 위치를 송신하고,
    주행 대차는 보고용 시간대에 위치를 액세스 포인트로 보고하고,
    시스템 서버는 액세스 포인트로 보고된 위치에 기초하여 주행 대차의 목표 위치를 결정하고, 결정한 목표 위치를 액세스 포인트로 송신하고,
    액세스 포인트는 제어 주기마다 목표 위치를 주행 대차로 송신하고, 제어 주기마다 주행 대차로부터 보고된 위치를 시스템 서버로 보고하고,
    주행 대차는 제어 주기마다 위치를 액세스 포인트로 보고하고,
    시스템 서버는 제어 주기마다 목표 위치를 액세스 포인트로 송신하는 것을 특징으로 하는 주행 대차 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    복수의 주행 대차는 제어 주기의 개시로부터 동일한 시간만큼 경과한 시점에서 일제히 보고를 작성하고, 보고용 시간대 내에서 분산하여 보고하는 것을 특징으로 하는 주행 대차 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    전회의 제어 주기에서의 주행 대차로부터의 위치의 보고에 기초하여 금회의 제어 주기에서 목표 위치가 액세스 포인트로부터 주행 대차로 송신되고,
    주행 대차는 금회의 제어 주기에서의 목표 위치의 지령을 다음의 제어 주기에 실행하는 것을 특징으로 하는 주행 대차 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    주행 대차는 선택한 타임 슬롯이 도래하면,
    랜덤하게 선택된 백오프 시간 동안만큼 계속해서 다른 주행 대차와 액세스 포인트 간의 통신을 방수(傍受)하지 않은 경우에 액세스 포인트로의 송신을 개시하고,
    액세스 포인트로의 송신을 개시하고, 송신을 정상적으로 완료하지 못한 경우에는 상기 백오프 시간을 재설정하고,
    선택한 타임 슬롯 내에 액세스 포인트로의 송신을 완료하지 못한 경우, 다음의 타임 슬롯 내에서 백오프 시간 동안만큼 계속해서 다른 주행 대차와 액세스 포인트 간의 통신을 방수하지 않은 경우에 액세스 포인트로의 송신을 개시하는 것을 특징으로 하는 주행 대차 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    액세스 포인트는 목표 위치를 주행 대차로 송신하는 것에 실패한 경우에 제 1 횟수만큼 재전송을 행하며, 재전송에 실패한 경우 주행 대차는 전회의 제어 주기에 수신한 목표 위치에 따라 주행하고,
    주행 대차는 위치를 액세스 포인트로 송신하는 것에 실패한 경우에 제 2 횟수만큼 재전송을 행하며, 재전송에 실패한 경우 시스템 서버는 재전송에 실패한 주행 대차의 위치 데이터를 갱신하지 않고, 전회의 제어 주기에 수신한 위치에 기초하여 상기 복수의 주행 대차의 목표 위치를 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 주행 대차 시스템.
  9. 시스템 서버와 복수의 주행 대차와의 사이에서 제어 주기마다 무선 통신하는 방법으로서,
    시스템 서버와 복수의 액세스 포인트를 지상 LAN을 거쳐 접속시키는 단계와,
    액세스 포인트로부터 복수의 주행 대차로 상기 제어 주기 내의 지령용 시간대에 목표 위치를 송신하는 단계와,
    주행 대차로부터 액세스 포인트로 상기 제어 주기 내의 보고용 시간대에 위치를 보고하는 단계와,
    시스템 서버가 액세스 포인트로 보고된 위치에 기초하여 주행 대차의 목표 위치를 결정하는 단계와,
    시스템 서버가 보고용 시간대와 지령용 시간대의 사이에 결정한 목표 위치를 액세스 포인트로 송신하는 단계
    가 실행되고,
    시스템 서버와 주행 대차는 시계를 구비하며, 시스템 서버의 시계에서의 시각 데이터를 상기 목표 위치와 함께 액세스 포인트로부터 주행 대차로 송신하고, 송신된 시각 데이터에 맞추어 주행 대차의 시계를 교정하도록 한 것을 특징으로 하는 주행 대차 시스템에서의 통신 방법.
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