JP2017126286A - 移動体、移動体システム、および、移動体の補正係数算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】稼働効率が高く安全な移動体システムを提供する。【解決手段】指示情報作成部１１１により作成された指示情報に基づき駆動する移動体１０１であって、固有の値である補正係数Ｋを記憶する記憶部１１３と、移動体１０１の基準位置Ｐ１を取得する基準位置取得部１１４と、基準時点Ｔ１における仮想位置ｐ１および指示速度ｖ１と目標速度ｖ２とを取得する仮想情報取得部１１５と、仮想位置ｐ１と基準位置Ｐ１との距離に指示速度ｖ１から目標速度ｖ２に到達するまでの加速度を一定として速度を変化させた場合の距離を加え、さらに、目標速度ｖ２に補正係数Ｋをかけて得られる距離を減じて変速距離Ｓを算出する算出部１１６とを備える移動体。【選択図】図３

Description

本発明は、移動体、移動体システム、および、移動体の補正係数算出方法に関し、特に所定の決まりに従った加速度（減速度も含む）に基づき移動する移動体、移動体システム、および、移動体の補正係数算出方法に関する。

特許文献１には、制振フィルタを備えた走行制御部で走行モータを備えたサーボ系を制御し、位置センサにより走行台車の走行方向位置を求めて、サーボ系へフィードバックする走行車を開示している。この走行車では、制振フィルタにより、走行の途中で停止位置、速度、加速度、減速度を変更しても、サーボ系への入力は急激に変化せず徐々に変化し、滑らかに走行できる。

国際公開第２０１２／１１１１９３号

ところが、所定の時刻における速度を示す指示情報に従い走行車を走行させると、走行車は、指示情報に対し実際には時間的な遅れを伴って走行するため、所定の速度にまで変速する距離は指示情報に基づく距離よりも長くなる。また、走行車を滑らかに走行させるために指示情報に制振フィルタを適用した指令に従い走行車を走行させても変速距離は長くなる。

このような状態で、遅れを考慮せずにブレーキをかけて走行車を減速させると、指示情報に基づく目標位置より行き過ぎることになり、同一軌道上を走行する走行車に衝突したり、カーブ進入前に十分な減速が図れないおそれがある。このためマージンを必要以上に大きく確保し、必要以上に前方から減速を開始することになっている。このように、大きなマージンを確保しておくことは、走行車の稼働率向上の観点からは好ましいものではない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、変速距離を高速で算出することのできる走行車などの移動体、移動体システム、および、変速距離を算出するための移動体の補正係数算出方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかる移動体は、所定時点の指示速度を示す指示情報を作成する指示情報作成部と、前記指示情報に基づき駆動する駆動部とを備える移動体であって、前記移動体に固有の値である補正係数Ｋを記憶する記憶部と、基準時点Ｔ１における移動体の位置に関する情報である基準位置Ｐ１を取得する基準位置取得部と、前記指示情報に基づいて基準時点Ｔ１における仮想位置ｐ１および指示速度ｖ１と目標速度ｖ２とを取得する仮想情報取得部と、仮想位置ｐ１と基準位置Ｐ１との距離に指示速度ｖ１から目標速度ｖ２に到達するまでの加速度を一定として速度を変化させた場合の距離を加え、さらに、目標速度ｖ２に前記補正係数Ｋをかけて得られる距離を減じて変速距離Ｓを算出する算出部とを備えることを特徴とする。

これによれば、予想される速度変化曲線を積分して変速距離Ｓを求めるなどの複雑な演算を行うこと無く、簡単な演算で目標速度に到達するまでの変速距離Ｓを比較的正確に算出することが可能となる。従って、変速開始タイミングのマージンを小さくすることができ、移動体の稼働効率の向上を図ることが可能となる。

また、前記基準位置取得部は、当該移動体の実際の位置に基づき基準位置Ｐ１を取得してもかまわない。

さらに、前記基準位置取得部は、前記駆動部に備えられるエンコーダに基づき当該移動体の基準位置Ｐ１を取得してもよく、当該移動体が移動する軌道に沿って設けられる被検出体を検出することにより当該移動体の基準位置Ｐ１を取得してもよい。

これらによれば、移動体の実際の（絶対的な）移動位置を正確に取得することができるため、目標速度に到達する際の移動体の実際の（絶対的な）位置を正確に把握することが可能となる。

また、前記基準位置取得部は、指示情報に伝達関数を作用させることにより当該移動体の基準位置Ｐ１を取得してもかまわない。

これによれば、移動体の位置を検出するセンサが無い場合や、故障の場合でも移動体の実際の移動位置を比較的正確に取得することができ、目標速度に到達する際の移動体の実際の位置を比較的正確に把握することが可能となる。

また、当該移動体は、軌条に沿って移動するものでもよい。

これによれば、軌条に対する移動体の移動状態が安定するため、より正確な変速距離Ｓを算出することが可能となる。

また上記目的を達成するために、本発明にかかる移動体システムは、移動体と、前記移動体を制御する上位コントローラとを備える移動体システムであって、所定時点の指示速度を示す指示情報を作成する指示情報作成部と、前記指示情報に基づき前記移動体を駆動する駆動部と、前記移動体に固有の値である補正係数Ｋを記憶する記憶部と、基準時点Ｔ１における移動体の位置に関する情報である基準位置Ｐ１を取得する基準位置取得部と、前記指示情報に基づいて基準時点Ｔ１における仮想位置ｐ１および指示速度ｖ１と目標速度ｖ２とを取得する仮想情報取得部と、仮想位置ｐ１と基準位置Ｐ１との距離に指示速度ｖ１から目標速度ｖ２に到達するまでの加速度を一定として速度を変化させた場合の距離を加え、さらに、目標速度ｖ２に前記補正係数Ｋをかけて得られる距離を加えて変速距離Ｓを算出する算出部とを備えることを特徴とする。

これによれば、予想される速度変化曲線を積分して変速距離Ｓを求めるなどの複雑な演算を行うこと無く、簡単な演算で目標速度に到達するまでの変速距離Ｓを比較的正確に算出することが可能となる。従って、変速開始タイミングのマージンを小さくすることができ、移動体の稼働効率の向上を図ることが可能となる。

また、上記目的を達成するために、本発明にかかる移動体の補正係数算出方法は、前記移動体を指示速度ｖ１から目標速度ｖ２に到達するまで指示情報に従い移動させて実際に移動させた距離を測定し、得られた値から逆算して前記移動体に固有の補正係数Ｋを算出することを特徴とする。

これにより、移動体に固有の補正係数Ｋを算出することができ、正確な移動体の変速距離Ｓの算出に寄与することが可能となる。

なお、前記移動体、移動体システム、および、移動体の補正係数算出方法が含む各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本発明の実施に該当する。

本発明によれば、移動体の変速距離を簡単な処理で高速に算出することができ、移動体の稼働効率を向上させることが可能となる。

図１は、移動体システムを模式的に示す図である。 図２は、搬送車の機能部を機構部と共に示すブロック図である。 図３は、指示情報（実線）と移動体の実際の動き（破線）を示す時間に対する距離（位置）のグラフである。 図４は、算出結果（実線）と移動体の実際の動き（破線）を示す時間に対する速度のグラフである。 図５は、情報処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、補正係数を算出するフローチャートである。

次に、本発明に係る移動体、移動体システム、および、移動体の補正係数算出方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明に係る移動体、移動体システム、および、移動体の補正係数算出方法の一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、移動体システムを模式的に示す図である。

同図に示すように、移動体システム１００は、移動体１０１と、移動体１０１を制御する上位コントローラ１０２とを備えるシステムである。本実施の形態の場合、移動体１０１は、荷物を所定の場所から他の場所へ搬送することのできる走行車であり、移動体システム１００全体としては荷物を搬送する搬送システムとしている。

上位コントローラ１０２は、移動体１０１の移動、荷物の搬送場所や受け取り場所など移動体１０１の移動を管理するコンピュータシステムである。

本実施の形態の場合、上位コントローラ１０２は、移動体１０１に対し、有線や無線のＬＡＮなどの通信手段を介して荷物を搬送先や受け取り先を示す情報であるいわゆるフロムツー情報を送信して、移動体１０１の運行を制御している。

移動体１０１は、上位コントローラ１０２などの外部からの指令、例えばフロムツー情報に基づき荷物を一の場所から他の場所へ搬送することができる装置である。本実施の形態の場合、移動体１０１は、天井や床などに設けられた軌条１１０に沿って移動する走行車であり、荷物を保管することができるラック、または、荷物を加工等して製品を生産する生産設備（図示せず）と移動体１０１との間で荷物を移載することのできる移載装置を備えている。

軌条１１０は、移動体１０１の移動経路を予め定めるためのレールである。なお、軌条１１０は、レールのような具体的な部材ばかりでなく、床面に描かれた線のようなものでもよい。なお、移動体１０１は、軌条１１０に沿って移動するものばかりでなく、ソフトウエアによって仮想的に形成された経路を移動するものでもかまわない。

図２は、搬送車の機能部を機構部と共に示すブロック図である。

同図に示すように、移動体１０１は、荷物を軌条１１０などの予め定められた経路に沿って搬送することができる車であり、指示情報作成部１１１と、駆動部１１２と、記憶部１１３と、基準位置取得部１１４と、仮想情報取得部１１５と、算出部１１６とを備えている。また、移動体１０１は、上位コントローラ１０２等と通信可能な通信部１１７を備えている。

本実施の形態の場合、移動体１０１は、ソフトウエアを実行することにより情報の処理を行うコンピュータを備えており、指示情報作成部１１１、駆動部１１２の一部、記憶部１１３、基準位置取得部１１４、仮想情報取得部１１５、算出部１１６は、コンピュータに実行されるソフトウエアのモジュールとして機能している。なお、これらの一部、または、全部はハードウエアとして機能してもかまわない。

指示情報作成部１１１は、所定時点の移動体１０１の指示速度を示す指示情報を作成する処理部である。本実施の形態の場合、指示情報作成部１１１は、上位コントローラ１０２から通信部１１７を介して取得した命令、例えばフロムツー情報に基づき、所定の時間間隔で並ぶ各時点における指示速度を決定し、これを指示情報として作成する。ここで、時間と速度と距離、および、加速度は一定の関係を備えているため、指示情報は、これらの少なくともいずれか二つに基づいて所定時点の指示速度を示していればよい。また、指示情報作成部１１１は、履歴を蓄積しておきこの結果に基づき移動体１０１の仮想位置を含めた指示情報を作成してもかまわない。

駆動部１１２は、移動体１０１を指示情報に基づいて移動させる処理部、および、モータからなるものである。本実施の形態の場合、駆動部１１２は、移動用のサーボモータ、サーボモータに接続され軌条１１０と接触状態で転がる車輪、サーボモータを制御する移動制御部などを備えている。さらに駆動部１１２には、基準位置を取得するためのエンコーダを備えている。なお、移動体１０１が軌条１１０に沿って移動せず、床面上を移動するようなものの場合、駆動部１１２は、さらに操舵用のサーボモータを備えていてもよい。また、基準位置を取得するための位置センサは、エンコーダばかりで無く、軌道に沿って所定の間隔で設けられる被検出体を検出するセンサ、レーザ距離計あるいは磁気リニアセンサなどであってもよい。

記憶部１１３は、事前の測定などにより取得された移動体１０１に固有の値である補正係数Ｋを記憶する装置である。具体的に記憶部１１３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどである。

基準位置取得部１１４は、基準時点Ｔ１における移動体１０１の位置に関する情報である基準位置Ｐ１を取得する処理部である。本実施の形態の場合、基準位置取得部１１４は、駆動部１１２に備えられたエンコーダからの出力情報に基づき得られる移動体１０１の実際の位置を基準位置Ｐ１として取得する。なお、基準位置取得部１１４は、前述の被検出体を検出するセンサ、レーザ距離計あるいは磁気リニアセンサ等に基づき移動体１０１の実際の位置を基準位置Ｐ１として取得してもかまわない。

また、基準位置取得部１１４は、移動体１０１の位置をセンシングにより取得するのではなく、指示情報作成部１１１が作成した指示情報に基づき計算により得られる予測値を移動体の基準位置Ｐ１として取得してもかまわない。具体的に例えば、指示情報に伝達関数を作用させることにより基準位置Ｐ１を取得してもかまわない。

仮想情報取得部１１５は、指示情報に基づいて基準時点Ｔ１における仮想位置ｐ１および指示速度ｖ１を取得し、さらに目標速度ｖ２を取得する処理部である。

算出部１１６は、仮想情報取得部１１５で取得された仮想位置ｐ１と基準位置Ｐ１との距離ｅに指示速度ｖ１から目標速度ｖ２に到達するまでの加速度（加速時と減速時を含む）を一定として速度を変化させた場合の距離を加え、さらに、目標速度ｖ２に前記補正係数Ｋをかけて得られる距離を減じて変速距離Ｓを算出する処理部である。当該計算を数式で表すと以下のようになる。

変速距離Ｓ＝ｐ１−Ｐ１＋（（ｖ１）＾２−（ｖ２）＾２）／２ａ−（ｖ２）Ｋ

ここで、ａは移動体１０１の性能に基づき予め任意に定められる加速度である。また、“＾”はべき乗を表す。

次に、図３〜図５に基づき、移動体１０１における具体的な情報の処理の一例を説明する。

図３は、指示情報（実線）と移動体の実際の動き（破線）を示す時間に対する距離（位置）のグラフである。

図４は、算出結果（実線）と移動体の実際の動き（破線）を示す時間に対する速度のグラフである。

図５は、情報処理の流れを示すフローチャートである。

まず、所定の位置に荷物を受け取りに向かう旨の命令を上位コントローラ１０２から受信する（Ｓ１０１）。ここで、所定の位置とは、例えば、荷物が保管されているラック、生産設備などの荷物の搬出位置である。

次に、指示情報作成部１１１が上位コントローラ１０２の指令に基づき、駆動部１１２を駆動させるための新しい指示情報の作成を開始する（Ｓ１０２）。

ここで、到達すべき所定の位置までにカーブが存在する場合、カーブを安全に移動するための速度を別途存在している制約条件などから仮想情報取得部１１５が目標速度ｖ２として取得する（Ｓ１０３）。

次に、基準位置取得部１１４が、現時点を基準時点Ｔ１として、移動体１０１の現時点における位置を基準位置Ｐ１として取得する。ここで、基準位置Ｐ１は、軌条１１０に対する絶対的な位置ばかりでなく、カーブまでの距離などでもかまわない。

さらに、仮想情報取得部１１５は、事前に作成されていた指示情報に基づいて基準時点Ｔ１における仮想位置ｐ１および現時点における指示速度ｖ１を取得する（Ｓ１０５）。

次に、算出部１１６が前述の数式に従い計算を行い、変速距離Ｓを算出する（Ｓ１０６）。ここで、変速距離Ｓは単純な数式で算出できるため、移動体１０１の実際の動きを予想した曲線である予想曲線を作成し、予想曲線を積分して変速距離Ｓを算出する場合に比べて短い時間で変速距離Ｓを算出することができる。

次に、カーブまでの距離と変速距離Ｓとの差分を算出し、所定の閾値以上であれば（Ｓ１０７：Ｙ）、移動体１０１の加速を試み（Ｓ１０８）、加速後の速度に基づき再度変速距離Ｓを算出する。なお、移動体１０１が既に規定の最高速度で移動している場合は、加速は行わない。

そして、カーブまでの距離と変速距離Ｓとの差分が所定の閾値未満となれば（Ｓ１０７：Ｎ）、移動体１０１の速度を現状維持し、カーブから変速距離Ｓだけ手前で減速を開始する。

以上の移動体１０１によれば、例えばミリ秒のオーダーの間隔で繰り返し変速距離Ｓを算出しても、他の演算に大きな影響を与えることなく変速距離Ｓを算出することが可能となる。また、算出された変速距離Ｓは、実際に移動体１０１が変速する際に移動する距離に近い値となっている。従って、大きなマージンを設けることなくカーブなどの所定の位置から変速距離Ｓ分手前まで、加速しまた最高速度で移動体１０１を移動させることができるため、移動体１０１の稼働効率を高めることが可能となる。

次に、補正係数算出方法の一例を説明する。

図６は、補正係数を算出するフローチャートである。

まず、定められた軌道（軌条）において移動体１０１をｖ１で移動させる（Ｓ２０１）。次に、移動体１０１が所定の位置に到達した時点で速度がｖ２になるように変速を開始する（Ｓ２０２）。ここで、ｖ１からｖ２にまで変速する際の加速度ａは、移動体１０１の性能や搭載している荷物の有無などに基づき予め定めておく。従って、１台の移動体１０１に対し加速度ａは複数存在する場合がある。また、加速度ａは、時間に従って変化する関数であってもかまわない。

次に、目標速度ｖ２に到達した時点で、移動体１０１の所定の位置からの移動距離を測定する。

以上、設定した値、および、測定結果に基づき補正係数Ｋを算出する。加速度ａが複数パターン存在する場合、加速度ａのパターンに応じて移動体１０１を移動させて、補正係数Ｋを算出する。なお、補正係数Ｋが目標速度ｖ２に依存する場合は、異なる複数の値の目標速度ｖ２に基づき補正係数Ｋを算出してもかまわない。

以上の補正係数算出方法は、移動体システム１００を設置した後に実施することが望ましい。また、定期的に補正係数Ｋを算出することにより、移動体システム１００の経年変化に対応することができ、長期にわたって正確な変速距離Ｓを算出することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

なお、移動体システム１００において、指示情報作成部１１１、駆動部１１２の一部、記憶部１１３、基準位置取得部１１４、仮想情報取得部１１５、算出部１１６は、移動体１０１に備えるものばかりで無く、これらの一部を上位コントローラ１０２や他のコンピュータが処理してもかまわない。

また、移動体１０１は、床面上を走る走行車ばかりでなく、天井走行台車やスタッカークレーンや床面上を自律的に移動する無人搬送車などを例示することができる。さらに、移動体１０１は、スタッカークレーンにおいてマストに沿って昇降する昇降台や、荷物を移載するための伸縮するアーム、フォークなどであってもかまわない。

また、減速の場合を例示して説明したが、減速には目標速度ｖ２がゼロ、つまり、停止の場合も含まれる。また、本発明は、加速の際や、加速して減速する、または、減速して加速する場合などにも適用可能である。さらに、移動体１０１が往復する場合、つまり、減速して停止し、逆に向かって加速する場合に適用することも可能である。

また、目標速度ｖ２になる位置をカーブの直前として説明したが、先行する移動体の所定の距離後ろで移動体を移動させる場合は、先行車の速度が目標速度ｖ２となるため、目標速度ｖ２は一定ではなく、また、位置も刻々と変化する。従って変速距離Ｓも変化に応じて何度も算出することになるが、本発明によれば容易に変速距離Ｓを算出することが可能となる。

本願発明は、加減速を繰り返す移動体に適用でき、荷物を搬送する搬送システムや、荷物を所定の位置に保管し搬出する自動倉庫、無人で荷物を搬送する無人搬送車などに適用することができる。

１００ 移動体システム
１０１ 移動体
１０２ 上位コントローラ
１１０ 軌条
１１１ 指示情報作成部
１１２ 駆動部
１１３ 記憶部
１１４ 基準位置取得部
１１５ 仮想情報取得部
１１６ 算出部
１１７ 通信部

Claims (8)

1. 所定時点の指示速度を示す指示情報を作成する指示情報作成部と、前記指示情報に基づき駆動する駆動部とを備える移動体であって、
   前記移動体に固有の値である補正係数を記憶する記憶部と、
   基準時点における移動体の位置に関する情報である基準位置を取得する基準位置取得部と、
   前記指示情報に基づいて基準時点における仮想位置および指示速度と目標速度とを取得する仮想情報取得部と、
   仮想位置と基準位置との距離に指示速度から目標速度に到達するまでの加速度を一定として速度を変化させた場合の距離を加え、さらに、目標速度に前記補正係数をかけて得られる距離を減じて変速距離を算出する算出部と
   を備える移動体。
2. 前記基準位置取得部は、当該移動体の実際の位置に基づき基準位置を取得する
   請求項１に記載の移動体。
3. 前記基準位置取得部は、
   前記駆動部に備えられるエンコーダに基づき当該移動体の基準位置を取得する
   請求項２に記載の移動体。
4. 前記基準位置取得部は、
   当該移動体が移動する軌道に沿って設けられる被検出体を検出することにより当該移動体の基準位置を取得する
   請求項２に記載の移動体。
5. 前記基準位置取得部は、
   指示情報に基づき計算により得られる予測値を移動体の基準位置として取得する
   請求項１に記載の移動体。
6. 当該移動体は、軌条に沿って移動する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体。
7. 移動体と、前記移動体を制御する上位コントローラとを備える移動体システムであって、
   所定時点の指示速度を示す指示情報を作成する指示情報作成部と、
   前記指示情報に基づき前記移動体を駆動する駆動部と、
   前記移動体に固有の値である補正係数を記憶する記憶部と、
   基準時点における移動体の位置に関する情報である基準位置を取得する基準位置取得部と、
   前記指示情報に基づいて基準時点における仮想位置および指示速度と目標速度とを取得する仮想情報取得部と、
   仮想位置と基準位置との距離に指示速度から目標速度に到達するまでの加速度を一定として速度を変化させた場合の距離を加え、さらに、目標速度に前記補正係数をかけて得られる距離を加えて変速距離を算出する算出部と
   を備える移動体システム。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の移動体を指示速度から目標速度に到達するまで指示情報に従い移動させて実際に移動させた距離を測定し、得られた値から逆算して前記移動体に固有の補正係数を算出する
   移動体の補正係数算出方法。

Images