(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電池を駆動源とした移動手段により移動して被搬送物を目的地
まで搬送する複数の自律移動装置と、前記充電池を充電する充電装置と、前記自律移動装置を制御して被搬送物を搬送させるか又は前記充電装置により前記充電池を充電させる搬送制御装置と、を備えた搬送システムであって、
前記自律移動装置は、
現在位置を取得する位置検出手段と、
目的地までの経路を生成する経路生成手段と、
前記位置検出手段によって取得された現在位置と前記経路生成手段によって生成された経路に基づいて前記移動手段を制御して自律移動装置を移動させる移動制御部と、
前記搬送制御装置と無線で情報をやりとりするための通信手段と、を備え、
前記搬送制御装置は、
予測搬送量を記憶したデータ記憶部と、
前記予測搬送量と前記充電池の充電時間と前記充電装置による同時に充電可能な自律移動装置の台数と自律移動装置の１回の搬送量とに基づいて搬送動作及び充電動作をさせる一定時間毎の台数を定めた搬送計画を生成する搬送計画生成部と、
前記通信手段を介して各自律移動装置と無線で情報をやりとりすることにより、前記搬送計画に基づいて自律移動装置に対し前記搬送動作制御を行うと共に、前記充電池の電圧が低いものに対して優先的に充電動作制御を行う動作制御部と、
前記搬送計画の搬送量と実際の搬送量との差異を算出する差異算出部と、を備え、
前記搬送計画生成部は、前記差異が所定値よりも多い場合に次の一定時間の搬送量を前記差異に基づいて増減させた調整用の搬送計画を生成し、
前記動作制御部は、前記調整用の搬送計画に基づいて自律移動装置の動作制御を行うことを特徴とする搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電池を駆動源とした複数の自律移動装置によって被搬送物を搬送する搬送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場内で、例えば、パレットを用いて加工に供するワークを搬送し、空になったパレットを回収して繰り返し利用するための、パレットを搬送するコンベアラインのシステムがある。しかしながら、このようなシステムでは、搬送経路がラインに固定されたものであり、工程変更やレイアウト変更などに柔軟に対応できない。そこで、自律移動装置（自律移動ロボット）を用いた自律分散型の搬送システムが考案されている。
【０００３】
上述の自律分散型の自律移動装置の搬送システムにおいて、各自律移動装置が充電池を駆動源とする場合、このシステムを円滑に稼働させるためには充電管理が重要である。このため、例えば、複数箇所の作業ステーションでそれぞれ所定の作業を行う自律移動装置が、作業ステーションに停止している期間中に電源装置から給電されて充電池を充電するようなシステムがある。このシステムでは、自律移動装置が作業ステーションでの作業を終了した後に、なお充電のために停止しているとき、その作業ステーションに他の自律移動装置が作業実行のために停止する必要が生じる場合がある。そこで、自律移動装置の運行管理を行うホストコンピュータが、予め記憶した運行データ及び自律移動装置との通信で得たデータに基づいて、作業終了した自律移動装置を他の空き作業ステーション又は充電専用の充電ステーションへ強制的に移動させて充電動作を継続させるというシステムがが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−９２５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるようなシステムにおいては、作業量そのものや作業量の時間的推移などが考慮されておらず、効率的な稼働が成されているとは言い難い。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するものであって、必要最小限の自律移動装置台数で２４時間必要な時に自律移動装置の稼働を容易に低コストで実現できる充電池を駆動源とした複数の自律移動装置による効率的な搬送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、充電池を駆動源とした移動手段により移動して被搬送物を目的地まで搬送する複数の自律移動装置と、前記充電池を充電する充電装置と、前記自律移動装置を制御して被搬送物を搬送させるか又は前記充電装置により前記充電池を充電させる搬送制御装置と、を備えた搬送システムであって、前記自律移動装置は、現在位置を取得する位置検出手段と、目的地までの経路を生成する経路生成手段と、前記位置検出手段によって取得された現在位置と前記経路生成手段によって生成された経路に基づいて前記移動手段を制御して自律移動装置を移動させる移動制御部と、前記搬送制御装置と無線で情報をやりとりするための通信手段と、を備え、前記搬送制御装置は、予測搬送量を記憶したデータ記憶部と、前記予測搬送量と前記充電池の充電時間と前記充電装置による同時に充電可能な自律移動装置の台数と自律移動装置の１回の搬送量とに基づいて搬送動作及び充電動作をさせる一定時間毎の台数を定めた搬送計画を生成する搬送計画生成部と、前記通信手段を介して各自律移動装置と無線で情報をやりとりすることにより、前記搬送計画に基づいて自律移動装置に対し前記搬送動作制御を行うと共に、前記充電池の電圧が低いものに対して優先的に充電動作制御を行う動作制御部と、前記搬送計画の搬送量と実際の搬送量との差異を算出する差異算出部と、を備え、前記搬送計画生成部は、前記差異が所定値よりも多い場合に次の一定時間の搬送量を前記差異に基づいて増減させた調整用の搬送計画を生成し、前記動作制御部は、前記調整用の搬送計画に基づいて自律移動装置の動作制御を行うものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、予測搬送量、充電時間、最大同時充電台数すなわち同時に充電可能な自律移動装置の台数、及び自律移動装置の１回の搬送量に基づく一定時間毎の搬送計画により、搬送動作制御、及び充電池の電圧が低いものに対して優先的に充電動作制御を行うので、必要最小限の自律移動装置台数で２４時間必要な時に、動作可能な充電状態で自律移動装置の効率的な稼働を実現できる。
【０００９】
また、一定時間の搬送量を増減させた調整用の搬送計画に基づいて自律移動装置の搬送及び充電の動作制御ができるので、突発した搬送上の問題に柔軟に対応して、実際の搬送量に合わせた搬送動作を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る充電池を駆動源とした複数の自律移動装置による搬送システムについて、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る搬送システム１についてのシステム構成を示し、図２（ａ）は本システム１で参照される予測搬送量の時間変化の例を示し、図２（ｂ）は同予測搬送量に対する搬送計画を生成する手順を示し、図３、図４はそれぞれ本システムにおける搬送計画決定、及び充電動作の処理フローを示す。搬送システム１は、図１に示すように、充電池ＢＴを駆動源とした移動手段１１により移動して被搬送物を目的地まで搬送する複数の自律移動装置２と、充電池ＢＴを充電する充電装置３と、自律移動装置２を制御して被搬送物を搬送させるか又は充電装置３により充電池ＢＴを充電させる搬送制御装置４とを備えている。
【００１２】
上述の自律移動装置２は、現在位置を取得する位置検出手段１２と、目的地までの経路を生成する経路生成手段１３と、位置検出手段１２によって取得された現在位置と経路生成手段１３によって生成された経路に基づいて移動手段１１を制御して自律移動装置２を移動させる移動制御部１４と、搬送制御装置４と無線で情報をやりとりするための通信手段１５とを備えている。
【００１３】
また、搬送制御装置４は、予測搬送量を記憶したデータ記憶部１６と、予測搬送量と充電池ＢＴの充電時間と充電装置３による最大同時充電台数と自律移動装置２の１回の搬送量とに基づいて搬送動作及び充電動作をさせる一定時間毎の台数を定めた搬送計画を生成する搬送計画生成部１７と、通信手段１８と、この通信手段を用いて自律移動装置２の通信手段１５を介して各自律移動装置２と無線で情報をやりとりすることにより、搬送計画に基づいて自律移動装置２に対し搬送動作制御を行うと共に、充電池ＢＴの電圧が低いものに対して優先的に充電動作制御を行う動作制御部１９とを備えている。
【００１４】
上述の移動手段１１は、例えば、充電池ＢＴを駆動源とする左右独立の駆動輪と、自由に回転する補助輪とで構成される。左右の駆動輪の回転数の違いによりに操舵される。また、左右の駆動輪にエンコーダを設置して駆動輪の回転数を読み取り、デッドレコニングによって現在位置を知ることができる。デッドレコニングは、以下に述べる位置検出手段１２の１つの手段として用いることができる。充電池ＢＴは、例えば、鉛蓄電池であり、８時間の充電によって実働で８時間の稼働ができる。
【００１５】
位置検出手段１２は、例えば、移動経路周辺の壁や柱、あるいは、位置検出用に配置したラベルや標識などの環境情報を検出する環境情報検出装置と、検出された環境情報に基づいて自己位置を決定するため参照する環境地図情報とで構成される。環境情報検出装置は、例えば、レーザレーダ、カメラ、超音波センサなどが用いられる。環境情報検出装置には、例えば、画像処理装置が含まれる。また、環境情報検出装置は、障害物検出装置としても用いられる。
【００１６】
また、他の位置検出手段１２としてＲＦＩＤタグとリーダを用いることもできる。例えば、移動経路面や経路周辺にＲＦＩＤタグを配置し、自律移動装置２がＲＦＩＤリーダを備えて、これによりＲＦＩＤタグが記憶しているそのＲＦＩＤタグの配置位置の情報を読みとって位置座標を得るようにしてもよい。
【００１７】
経路生成手段１３は、例えば、所定の通過点（これをノードという）の配置、及び通行可能なノードを結ぶ基本経路の情報を上述の環境地図情報に備え、現在地又は現在地に最短のノードから、目的地又は目的地に最短のノードへの移動経路を、最短距離や最短時間の条件のもとで利用可能な基本経路を接続して決定する。
【００１８】
移動制御部１４は、ＭＰＵやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成を備えた電子計算機上のプロセス又は機能の集合として構成することができる。上述の環境地図情報は、例えば、移動制御部１４のメモリに記憶されている。移動制御部１４は、位置検出手段１２によって現在位置を取得し、経路生成手段１３によって経路を生成し、その経路に基づいて移動手段１１を制御して、障害物を回避しつつ、又は、衝突回避のための停止や迂回をしつつ、自律移動装置２を移動させる。
【００１９】
搬送制御装置４のデータ記憶部１６には、予測搬送量と充電池の充電時間と充電装置３による最大同時充電台数と自律移動装置の１回の搬送量などのデータが記憶されている。予測搬送量は、例えば、図２（ａ）に示されるような変化をする。搬送制御装置４は、このような予測搬送量のデータを参照し、搬送計画生成部１７を介して、搬送計画を作成する。参照する予測搬送量は、１日の単位時間毎の搬送量を統計的に処理したものであり、過去の実績データの中での最大値に余裕を持たせて作成したものである。つまり、最大値は、通常はこの数量よりは多くならない、ということが統計的に保証されている数値である。図２（ｂ）には、総搬送量が並べ替えて表示されている。すなわち、図２（ａ）（ｂ）に点々模様で示した部分の面積は、搬送量を示し、両図において、これらの面積は等しくなっている。
【００２０】
次に、図２（ａ）（ｂ）に示した例に従って、搬送計画生成部１７による搬送計画の生成について説明する。ここに示した例は、１日２４時間の搬送計画であり、１時間を一定時間の単位として１日を２４分割している。なお、この一定時間の設定は、搬送対象物の状況に応じて任意に設定できるものである。また、前提として、自律移動装置２の充電時間が、Ｈ時間であり、１日の稼働時間が（２４−Ｈ）時間だとする。さらに、自律移動装置２が１回に搬送できる量がｎ（個／回）であり、１回の搬送に要する時間がｔ（時／回）だとする。１日の総搬送量をＮ（個）とし、各自律移動装置２が１日に稼働できる回数をｘ（回）とし、総搬送量を搬送し終わるのに必要な自律移動装置２の台数をｙ（台）とする。
【００２１】
以上の前提に基づいて、搬送計画生成部１７は、図３に示すように、まず、単位時間あたりの予測搬送量を求め（Ｓ１）、予測搬送量の総和、すなわちＮ（個）を求める（Ｓ２）。次に、このＮ（個）を１台の自律移動装置２の１回の搬送量ｎ（個／回）で割ることにより、１日に必要な総搬送回数Ｐ（回）を求める（Ｓ３）。すなわち、Ｐ（回）＝Ｎ（個）÷ｎ（個／回）＝Ｎ／ｎ（回）である。この総搬送回数は、図２（ｂ）に示した升目の個数である。さらに、１日２４時間から充電池ＢＴの充電時間Ｈ（時）を差し引いた稼働時間（２４−Ｈ）（時）を用いて、１日に１台の自律移動装置２で搬送可能な回数ｘ（回）を求める（Ｓ４）。すなわち、１回の搬送に要する時間ｔ（時／回）を用いて、ｘ（回）＝（２４−Ｈ）／ｔ（回）と求まる。
【００２２】
次に、このようにして求められた１日に必要な自律移動装置２による総搬送回数Ｐ（回）を、１日に１台の自律移動装置２で搬送可能な回数ｘ（回）で割ることにより、１日に必要な自律移動装置２の台数ｙ（台）を求める（Ｓ５）。ここで、ｘ（回）が１台当たりであることを明示するため単位を代えてｘ（回／台）とする。求める台数ｙはｙ（台）＝Ｐ（回）÷ｘ（回／台）＝Ｐ／ｘ（台）となる。これは、ｙ（台）＝Ｎ／（ｎｘ）（台）＝Ｎ・ｔ／（ｎ・（２４−Ｈ））（台）とも表される。なお、台数ｙが端数の場合、切り上げた数字を台数とする。
【００２３】
さらに、上述の１日に必要な自律移動装置台数ｙ（台）を、予測搬送量データにおいて単位時間毎、すなわち今の例では１時間毎、の予想搬送量の比に応じて振り分ける。これにより、１日の単位時間毎の自律移動装置２の稼働台数が求められる。例えば、自律移動装置２が１日に７台（ｙ＝７）必要であり、充電時間を除く稼働時間が１２時間であれば、７（台／日）×１２（時間）＝８４（台・時間／日）分を、予想搬送量の比に近似して振り分ける。さらに、求めた１日に必要な自律移動装置台数ｙを、毎日連続で稼働するために必要な充電装置の台数を算出する（Ｓ６）。この数が充電装置３による最大同時充電台数を越えていないかどうかをチェックする（Ｓ７）。
【００２４】
必要な充電装置３の台数が、充電装置３による最大同時充電台数を越えている場合（Ｓ７でＮｏ）、充電装置３の台数を増したり、あるいは単位時間に稼働する自律移動装置台数を減らして搬送量を減らすなどして、連続で充電できるように調整する（Ｓ８）。この調整は、生産数量と充電装置を増やすコストなどを考えて作業者が判断して適宜決める。ただし、通常は充電装置３の台数は自律移動装置２の台数に比べて十分能力があることが望ましい。最後に、自律移動装置２の台数を搬送可能な数量に換算して、搬送計画が生成される（Ｓ９）。
【００２５】
上述のようにして生成された搬送計画は、搬送制御装置４の動作制御部１９によって参照され、図４に示すように、実際の搬送が行われる。まず、動作制御部１９は、現時点での一定時間の最大搬送量を搬送計画から取得する（Ｓ１１）。次に、動作制御部１９は、通信手段１５，１８を介して各自律移動装置２と無線で情報をやりとりすることにより、現状の実際の搬送量を、取得する（Ｓ１２）。
【００２６】
次に、動作制御部１９は、搬送計画の搬送量と実際の搬送量とを比較し、現状の搬送量が計画の搬送量を越えている場合は（Ｓ１３でＹｅｓ）、現在の搬送量を計画の搬送量に修正し、自律移動装置２の搬送能力を越えないように配慮する（Ｓ１４）。ただし、搬送できなかった分が残るので、その分については次の一定時間における実際の搬送量に加えて搬送残りが次の一定時間に処理できるよう配慮する（Ｓ１５）。
【００２７】
上述のステップＳ１４，１５の処理を行った後、又は、現状の搬送量が計画の搬送量を越えていない場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、要求搬送量から、自律移動装置２の必要台数を算出する（Ｓ１６）。さらに、各自律移動装置２の現状の充電池ＢＴの電圧値を通信手段１５，１８を介して取得する（Ｓ１７）。
【００２８】
この後、動作制御部１９は、多数の自律移動装置２の中から、稼働する必要のある自律移動装置２を除いて充電し（Ｓ１８）、また、充電する自律移動装置２以外は搬送させる（Ｓ１９）。この充電させるか、搬送させるかの選択において、動作制御部１９は、まず、無線通信手段１５，１８によって取得した各自律移動装置２の充電池ＢＴの電圧値が最も高い自律移動装置２から順番に稼働させるように選択する。また、残った稼働する必要のない、自律移動装置２の中で、充電池ＢＴの電圧の低い自律移動装置２は、充電池ＢＴを充電し、電力消費を抑えるため、通信手段１５等の電源を除く電源を切る。また、搬送する必要のない自律移動装置２の中で、充電を終わった、又は充電中の、最も充電池ＢＴの電圧の高い自律移動装置２は、すぐに搬送を行えるよう電源を切らずに待機する。
【００２９】
上述のように、第１の実施形態の搬送システム１によれば、予測搬送量、充電時間、最大同時充電台数、及び自律移動装置の１回の搬送量に基づく一定時間毎の搬送計画により、搬送動作制御、及び充電池の電圧が低いものに対して優先的に充電動作制御を行うので、必要最小限の自律移動装置台数で２４時間必要な時に、動作可能な充電状態で自律移動装置の稼働を実現できる。また、例えば、充電装置を多数の場所に分散させることなく設けるようにすれば、自律移動装置の搬送及び充電の動作制御が容易となり、低コストで搬送システムを構築できる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図５は第２の実施形態に係る搬送システム１についてのシステム構成を示す。この搬送システム１は、搬送制御装置４において、差異算出部５がさらに備えられている点が上述の第１の実施形態とは異なり他の点は第１の実施形態と同様である。この差異算出部５は、搬送計画生成部１７の生成した搬送計画の搬送量と実際の搬送量との差異を算出する。そして、搬送計画生成部１７は、差異算出部５の算出した差異が所定値よりも多い場合に、次の一定時間の搬送量を差異に基づいて増減させた調整用の搬送計画を生成し、動作制御部１９は、調整用の搬送計画に基づいて自律移動装置２の動作制御を行う。
【００３１】
このような、一定時間の搬送量を増減させた調整用の搬送計画に基づく動作制御によれば、自律移動装置２の搬送及び充電の動作制御ができるので、突発した搬送上の問題に柔軟に、動的に、あるいはリアルタイムに対応して、実際の搬送量に合わせた搬送動作を行わせることができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。上述した搬送計画生成の手順や前提条件は、一例を示したものであり、種々の変形が可能である。例えば、充電時間Ｈ、１台１回の搬送量ｎ、１回の搬送に要する時間ｔ、等の値は、各自律移動装置２について共通の値（これらは、例えば、平均値、代表値、最大値、あるいは最小値などである）を与えて説明したが、充電池ＢＴの状態、各自律移動装置２の状態、搬送場所や搬送物の状態や種類などによって個々に代えて、それぞれに幅をもたせたり、複数の値を持たせたりすることができる。また、本搬送システム１において、搬送計画作成の対象時間は、１日すなわち２４時間に限られない。例えば、作業現場の２交替や３交替などの時間幅に合わせて、１２時間や、８時間などの、搬送計画を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る搬送システムについてのシステム構成図。
【図２】（ａ）は同上システムで参照される予測搬送量の時間変化の例を示すグラフ、（ｂ）は同予測搬送量に対する搬送計画を生成する手順を説明するグラフ。
【図３】同上システムにおける搬送計画決定のフロー図。
【図４】同上システムにおける充電動作のフロー図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る搬送システムについてのシステム構成図。
【符号の説明】
【００３４】
１    搬送システム
２    自律移動装置
３    充電装置
４    搬送制御装置
５    差異算出部
１１    移動手段
１２    位置検出手段
１３    経路生成手段
１４    移動制御部
１５    通信手段
１６    データ記憶部
１７    搬送計画生成部
１８    動作制御部
１９    通信手段
ＢＴ    充電池
【図１】
0004462175.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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