JP2817202B2 - 移動ロボットの走行制御方法 - Google Patents

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
システムにおける各移動ロボットの走行制御方法に関す
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」 ところで、この種のシステムにおいて、自動走行する
ロボットの走行ルートの先方に待機中の移動ロボットが
いた場合、その移動ロボットに追い出しをかけ、退かす
必要がある。この待機中の移動ロボットに追い出しをか
ける方法として、制御局が他の移動ロボットの走行を妨
げない場所を探し、その場所へ移動するように指示を出
す方法が考えられる。しかし、この方法は、制御局が移
動しつつある他の複数のロボット総ての移動状態を考慮
して移動ルートを決めることが必要であると共に、追い
出しをかけられたロボットの移動経路に更に他の待機中
のロボットがいる場合には、そのロボットにも追い出し
をかけることが必要となり、極めて複雑な処理が必要と
なる。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもの
で、簡単な処理によって走行経路を邪魔するロボットを
効率よく移動させることができる移動ロボットの走行制
御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、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マークを検出しつつ移動する
移動ロボットシステムにおいて、第１の移動ロボット
が、待機中の第２の移動ロボットによって進行を止めら
れた時追い出し完了待ちを示すデータを制御局へ送り、
制御局は該データを受け、第２の移動ロボットのいる場
所と隣合うノードの内の第１の移動ロボットの方向以外
の方向のノードを指定して第２のロボットへ移動指示を
行い、第２の移動ロボットは該移動指示を受け、指定さ
れたノードへ移動することを特徴とする。

「作用」 この発明によれば、第１の移動ロボットが追い出し完
了待ちになった時、制御局が待機中の第２の移動ロボッ
トへ隣のノードへ移動するよう指示する。その移動指示
を受け、第２の移動ロボットが走行を開始しようとした
時、さらに第３の移動ロボットが待機中で第２の移動ロ
ボットの走行路を塞いでいた場合は、第２の移動ロボッ
トが追い出し完了待ちとなる。この場合、制御局は第３
の移動ロボットに対し、移動指示を出し、隣のノードへ
移動させる。第３の移動ロボットが移動すると、第２の
移動ロボットが移動し、次いで第１の移動ロボットが移
動する。このように、この発明による方法は待機中の各
移動ロボットを玉突き式に移動させる。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の一実施例による走行
制御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、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走行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S1,S2,S3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S1（またはS2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
ノードであり、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。

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CPU1a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はロボット間の衝突を防止するためのデータが
記憶された衝突テーブルである。1dは地図メモリであ
り、第２図に示す各ノード〜の（Ｘ−Ｙ）座標、ノ
ード種別を示すデータ、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各他のノ
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RV1〜RV14（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200〜300MHz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。

次に、移動ロボット２について説明する。第５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
ら供給される行き先データを受け、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、CPU2a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作を説明す
る。

例えば作業点S1（第２図）において行うべき作業が発
生した場合、制御局１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、第６図に示すルートテーブルをデータメモ
リ2c内に作成すると共に、作成したルートテーブルを制
御局１へ送信する。

このルートテーブルには、同図に示すように、目的と
する作業ノードへ行く際に順次通過すべきノードの番
号、次に続くデータが作業を表すことを示す作業コー
ド、作業ノード番号、作業プログラム番号、次に続くデ
ータがロボットの最終姿勢を表わすことを示す最終姿勢
コード等、および、ルートテーブルの最後を表わすコー
ドが書き込まれる。

制御局１はこのルートテーブルを内部のデータメモリ
1e内に書き込み、次いで、同テーブルを他の移動ロボッ
ト２−２〜２−10へ送信する。他の移動ロボット２−２
〜２−10は各々同テーブルを内部のデータメモリ2c内に
書き込む。

次に、移動ロボット２−１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
ドがであったとする。次にCPU2a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、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RVTによってチェックす
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RV1〜RV14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「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、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は走行途中において次のデータを
逐次制御局１へ送信する。

◇状態データ：ロボットの現在の状態（走行中、待機
中、作業中、異常発生等）を示すデータ ◇位置データ：ロボットの現在位置を示すデータ 制御局１は、移動ロボット２−１から送られてくる状態
データおよび位置データと、次のデータとを他の移動ロ
ボット２−２〜２−10へ送信する。

◇予約ノードデータ：移動ロボット２−１が現在予約し
ているノードを示すデータ 移動ロボット２−２〜２−10は受信したデータを内部の
データメモリ2cに書き込む。

また、制御局１は、移動ロボット２−１から送信され
た現在位置データをチェックし、移動ロボット２−１が
ノードを通過したことを検出すると、ルート→の
予約を解除する。すなわち、リザーブテーブルRVTの記
憶スロットRV1,RV2をクリアする。

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
初のノードを検出し、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、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１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。

上述したように、この移動ロボットシステムにおいて
は、各移動ロボット２が、他の移動ロボット２のルート
テーブル、状態データ、位置データ、予約ノードデータ
を内部のデータメモリ2c内に保持している。したがっ
て、各移動ロボット２は他の移動ロボット２の走行ルー
トおよび現在の状態、現在位置、予約ノードを常時検知
することができる。

次に、例えば移動ロボット２−１が、待機中の移動ロ
ボット２−３がいるため進めなくなった場合の処理を説
明する。いま、移動ロボット２−１が→→→→
→なるルートを通ってノードまで進むとし、例え
ばノードに移動ロボット２−３が待機中で停どまって
いたとする。

前述したように、移動ロボット２−１は所定距離ずつ
（正確には所定ノードまで）ルート予約を行いながら進
む。いま、ノードまでの予約をとり、走行を開始し、
走行途中において次のノードの予約を要求する。しか
し、ノードに達した時点において、未だノードの予
約が取れなかった場合は、ノードで一旦停止し、次の
処理を行う。

（１）まず、データメモリ2c内に記憶されている他の移
動ロボット２−２〜２−10のルートテーブルを走査して
ノードを走行ルートの一部としている移動ロボット２
を検出する。いま、移動ロボット２−３および２−５が
該当していたとする。

（２）次に、データメモリ2c内に記憶されている移動ロ
ボット２−3,2−５の各位置データから移動ロボット２
−３がノードにいることを検出する。

（３）次に、データメモリ2c内に記憶されている移動ロ
ボット２−３の状態データから同移動ロボット２−３が
いかなる状態にあるかを検出する。そして、待機中であ
った場合は次の処理を行う。

（４）移動ロボット２−１は自身の状態データを「追い
出し完了待ち」とし、移動ロボット２−３のロボット番
号「３」と共に制御局１へ送信する。

（５）制御局１のCPU1aはこの状態データおよびロボッ
ト番号を受け、移動ロボット２−３が待機中であって、
追い出しが必要であることを検知し、次の処理を行う。

（ｉ）まず、移動ロボット２−３が現在いるノードに
接続されているノード，，，を地図メモリ1d内
の地図データに基づいて検出する。

（ii）移動ロボット２−１の方向のノードを除外し、
他のノード，，が予約されているか否かをデータ
メモリ1e内のリザーブテーブルRVTによって調べる。

（iii−１）例えば、ノードが予約されていなかった
場合は、移動ロボット２−３へノードへ移動するよう
に指令を出す。

（iii−２）ノード，，がいずれも予約されてい
た場合は、各ノードを予約している移動ロボット２の状
態データを調べ、待機中のものを検出する。いま、ノー
ドにいる移動ロボット（２−６とする）が待機中であ
ったとする。この場合、移動ロボット２−３へノード
へ移動するよう指令を出す。

（６）制御局１から移動指令を受けた移動ロボット２−
３は、前述した場合と同様に、予約をとって走行する。

○上記（iii−１）の場合 ノードの予約がとれ、移動ロボット２−３はノード
へ移動する。移動ロボット２−３がノードへ移動す
ると、ノードの予約が解除され、次いで、移動ロボッ
ト２−１の予約が行なわれ、移動ロボット２−１がノー
ドへ向って走行する。

○上記（iii−２）の場合 予約がとれない。そこで、移動ロボット２−３は前述
した場合と同様に、走行路を塞いでいる移動ロボットの
番号「６」を検出し、次いで、「追い出し完了待ち」を
示す状態データおよびロボット番号「６」を制御局１へ
送信する。制御局１は上記と全く同様の過程で移動ロボ
ット２−６に追い出しをかける。

このように、この実施例においては、待機中の移動ロ
ボット２−Ｋがいるため走行不能となった場合に、その
移動ロボット２−Ｋを、予約されてない隣のノードへ追
い出す。また、その移動ロボット２−Ｋがいるノードに
走行路を介して接続されているいずれのノードも予約さ
れていた場合は、待機中の移動ロボット２−Ｌがいるノ
ードへ追い出しをかける。この場合、移動ロボット２−
Ｋが移動ロボット２−Ｌを追い出してそのノードへ進む
ことになる。すなわち、待機中の移動ロボットが玉突き
式に追い出される。

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、簡単な処理
によって走行経路を邪魔する移動ロボットを効率よく移
動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1d内に設定されているリザーブテー
ブルRVTを示す図、第５図は移動ロボット２の構成を示
すブロック図、第６図はルートテーブルの構成例を示す
図である。 １……制御局、1a……CPU、1b……プログラムメモリ、1
e……データメモリ、２−１〜２−10……移動ロボッ
ト、2a……CPU、2b……プログラムメモリ、2c……デー
タメモリ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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り、各移動ロボットが走
   行路に設けられたノードマークを検出しつつ移動する移
   動ロボットシステムにおいて、 第１の移動ロボットが、待機中の第２の移動ロボットに
   よって進行を止められた時追い出し完了待ちを示すデー
   タを制御局へ送り、 制御局は該データを受け、第２の移動ロボットのいる場
   所と隣合うノードの内の第１の移動ロボットの方向以外
   の方向のノードを指定して第２のロボットへ移動指示を
   行い、 第２の移動ロボットは該移動指示を受け、指定されたノ
   ードへ移動することを特徴とする移動ロボットの走行制
   御方法。