JP2019003510A - ロボット制御装置、ロボット制御システム及びロボット制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のロボットを用いた協調作業の精度を向上させることを課題とする。【解決手段】自律移動する複数のロボット２と、同期の対象となるロボット２のそれぞれが所定の同期番号に到達したか否かの情報を基に、同期の対象となるロボット２のそれぞれに次の作業を行うよう指示する制御サーバ１と、を有することを特徴とする。また、制御サーバ１は、制御サーバ１は、同期対象となるロボット２のそれぞれが同期番号に到達するまでの残り時間を計算し、各ロボット２は、残り時間を基に作業を続けるか否かを判定してもよい。さらに、制御サーバ１は、各ロボット２が他のロボット２と衝突しない範囲で移動できる進行許可距離を計算し、ロボットは、この新興許可距離に基づいて移動してもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のロボットに協調作業を行わせるためのロボット制御装置、ロボット制御システム及びロボット制御方法の技術に関する。

ロボット技術の発展に伴い、ロボットの活用が拡大してきている。これに伴い、作業効率化や複雑な作業の自動化において複数のロボットを用いた運用が考えられてきている。

複数のロボットを運用する手段として、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。特許文献１には、「複数のロボットの制御部が通信手段で接続され、各ロボットが協調動作するシステムにおいて、１つのロボットの制御部からリセット信号を各ロボットの制御部送信し（100,101）、該リセット信号で、各ロボット制御部内の基本周期信号生成手段の基準周期信号の生成を停止させ、その後直ちに基準周期信号を発生させることにより（103,104）、各ロボット制御部での基準周期信号の生成タイミングを一致させる。各ロボットによる協調動作の精度が向上する。又、各ロボット制御部に設けた時計手段の時差を補正して、同一時刻に各ロボット制御部の基本周期信号生成手段をリセット、再起動させて、基準周期信号のずれをなくすようにした」複数ロボットの協調動作制御装置が開示されている。

特開２００６−１０７０５０号公報

複数ロボットを制御するシステムの主な用途として、自律飛行するドローンのようなフィールドロボットがある。そして、複数のドローンを用いて協調作業を行う場合がある。しかし、無線通信の干渉や遅延が発生した場合、ドローンと制御サーバとの通信が不安定になり基準信号の同期が高精度に保たれない。また、風の影響を受けた場合は、進行が妨げられドローンごとの作業終了時間にばらつきが生じる。また、無線通信品質や動作環境が悪化した場合、ドローン同士の協調作業を行うために、作業が遅れているドローンに合わせて作業を実行することが求められる。

特許文献１には、基準信号の生成タイミングの同期をとることで、各ロボットの協調作業を行うことが記載されている。しかし、自律飛行するドローン等のフィールドロボットでは、作業終了時間にばらつきが生じた場合が生じるおそれがある。このようなばらつきが生じる原因として、前記したように無線通信品質が悪化し基準信号の同期がとれなかった場合や、また、周辺環境の影響で各ロボットの作業終了時間にばらつきが生じた場合等がある。このような状況が生じると、作業が遅延しているロボットをとり残して、他のロボットが作業を継続してしまい、協調作業が保てないことが考えられる。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、複数のロボットを用いた協調作業の精度を向上させることを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明は、同期の対象となる，自律移動する複数のロボットのそれぞれの位置または時間が所定の作業ポイントに到達したか否かの情報を基に、同期の対象となる前記ロボットのそれぞれに次の作業を行うよう指示する制御部を有することを特徴とする。

本発明の複数ロボット運行制御システムによれば、複数のロボットを用いた協調作業の精度を向上させることができる。

本実施形態に係るロボット制御システムＺの構成を示す機能ブロック図である。 第１実施形態で用いられる命令セットの一例を示す図である。 ２つのロボット２の移動経路を示す図である。 第１ロボット２ａに配信される命令セット（第１命令セット）を示す図である。 第２ロボット２ｂに配信される命令セット（第２命令セット）を示す図である。 第１実施形態で行われる制御サーバ１での処理手順を示すフローチャートである。 第１実施形態で行われるロボット２での処理手順を示すフローチャートである。 第１実施形態で行われるロボット制御システムＺでの処理手順を示すシーケンス図（その１）である。 第１実施形態で行われるロボット制御システムＺでの処理手順を示すシーケンス図（その２）である。 第２実施形態で行われる制御サーバ１での処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態で行われるロボット２での処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態で行われるロボット制御システムＺでの処理手順を示すシーケンス図（その１）である。 第２実施形態で行われるロボット制御システムＺでの処理手順を示すシーケンス図（その２）である。 第３実施形態で行われる制御サーバ１での処理手順を示すフローチャートである。 第３実施形態で行われるロボット２での処理手順を示すフローチャートである。 第３実施形態で行われるロボット制御システムＺでの処理手順を示すシーケンス図（その１）である。 第３実施形態で行われるロボット制御システムＺでの処理手順を示すシーケンス図（その２）である。 本実施形態で用いられる命令セットの別の一例を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
（システム）
図１は、本実施形態に係るロボット制御システムＺの構成を示す機能ブロック図である。
複数ロボット制御システムＺは、制御サーバ（制御部、ロボット制御装置、制御装置）１と、複数のロボット２を含んで構成される。
制御サーバ１は、各ロボット２の動作を制御する。具体的には、制御サーバ１は、各ロボット２へ動作のオーダが記述された命令セット（作業情報）を送信し、各ロボット２は送信された命令セットに従って動作する。このように、制御サーバ１は、ロボット２を遠隔操作する。

ロボット２は、例えばインフラ構造物等の検査を行うフィールドロボットである。ここで、ロボット２は、例えば、自律移動するドローン等の飛翔型自律ロボットや、地上走行型自律ロボットや、歩行型ロボット等である。歩行型ロボットは２足歩行型ロボットや、４足歩行型ロボットを含む。１つの制御サーバ１に対して複数のロボット２が存在できる。制御サーバ１から、許可命令番号（後記）等を受信することでロボット２は命令セット内の命令（作業）を実行する。また、複数のロボット２には、ドローンと、地上走行用ロボット等、種類の異なるロボット２が混在していてもよい。

制御サーバ１は、通信部１１と、インタフェース部１２と、運行管理部１３と、保持部１４と、安全管理連携制御部１５と、運行計画部１６と、を有している。
また、それぞれのロボット２は、通信部２１と、命令セット保持部２２と、制御部２３と、センサ部２４と、アクチュエータ部２５とを有している。

（制御サーバ１）
通信部１１はロボット２の通信部２１と双方向通信を行う。
インタフェース部１２は外部とのインタフェース機構である。インタフェース部１２は、例えばユーザアプリケーションからのデータの送受信や、通信部１１を介したロボット２からのデータとの送受信を行う。
運行管理部１３は、各ロボット２の動作を管理する。運行管理部１３は、ロボット２の状態遷移の管理や、通信部１１、インタフェース部１２を介して送信した命令セット（後記）や、ロボット２から送られた状況情報（後記）を保持部１４へ格納する。
保持部１４は、各ロボット２の命令セットと状況情報とを保持する。命令セット、状況情報については後記する。
安全管理連携制御部１５は、各ロボット２へ、次の許可命令番号を送信するか判断する。また、安全管理連携制御部１５は、ロボット２へ次の許可命令番号（後記）等の送信を行う。
運行計画部１６は、各ロボット２の命令セットを生成し、送信する。

（ロボット２）
通信部２１は制御サーバ１の通信部１１と双方向通信を行う。
命令セット保持部２２は、制御サーバ１から送信された命令セットを保持する。
制御部２３は、センサ部２４から取得するセンサデータを状況情報とする。また、制御部２３は、保持している命令セットに基づいてロボット２が自律動作できるようアクチュエータ部２５を動作させる。なお、ロボット２の制御機能は同じハードウェア上で実現されてもいいし、機能ごとに分割して別々のハードウェアとして実現されてもよい。例えば、命令セットに基づいてアクチュエータ部２５を制御する制御信号を生成する部分と、この制御信号を基にアクチュエータを制御する部分は別々のハードウェアで実現することも可能である。

（命令セット）
図２は、第１実施形態で用いられる命令セットの一例を示す図である。
図２に示される命令セットは、例えば、命令番号と、地点と、速度と、同期番号（作業ポイント）とを有する。
命令番号は、ロボット２が実行する命令（作業）を示す番号である。ロボット２は、命令番号順に作業を実行する。
地点はロボット２が移動する地点を示す。

また、速度は対応する地点へロボット２が移動する際のロボット２の移動速度である。なお、速度は省略可能である。この場合、ロボット２は一定速度等の所定の速度で移動する。
同期番号は、他のロボット２と同期を行う際に参照する番号である。

ここで示す命令セットは、例えば、ドローンによる撮影や検査を想定したものである。
なお、命令セットは、制御サーバ１の運行計画部１６によって生成されてもよいし、ユーザが図示しない入力部を介して制御サーバ１に入力してもよい。

図２に示す命令セットを実行するロボット２は、命令番号「Ｄ１」の作業を実行することにより、速度１０ｋｍ／ｈで地点「Ａ」へ移動する。その後、該ロボット２は命令番号「Ｄ２」の作業を実行することにより、速度２０ｋｍ／ｈで地点「Ｂ」へ移動する。さらに、該ロボット２は命令番号「Ｄ３」の作業を実行することにより、速度１０ｋｍ／ｈで地点「Ｃ」へ移動する。
また、制御サーバ１は、ロボット２の終了命令の同期番号まで他のロボット２の同期番号が到達したか否かを管理している。制御サーバ１は、ロボット２間の同期番号が揃うと、次の命令番号の作業実行許可を行う。なお、同期については後記する。

（同期）
次に、図３〜図５を参照して、本実施形態で行われる同期について説明する。
図３は２つのロボット２の移動経路を示す図である。図４は第１ロボット２ａに配信される命令セット（第１命令セット）を示す図である。図５は第２ロボット２ｂに配信される命令セット（第２命令セット）を示す図である。
図３に示す経路１０１は第１ロボット２ａが移動する経路を示し、経路１０２は第２ロボット２ｂが移動する経路を示す。また、図３において、大文字のアルファベットは地点を示す。この地点は、図４、図５の命令セットにおける地点に対応している。また、図３において、括弧内のＹで始まる数字は同期番号を示す。そして、図３における黒丸は同期を行う地点を示す。

図４及び図５における命令セットは、速度が省略されていること以外は図２に示す命令セットと同様である。このように、命令セットは各ロボット２に応じて生成され、各ロボット２に配信される。
図３及び図４に示すように、第１ロボット２ａは命令番号を順に実行することにより、地点「Ａ」→「Ｂ」→「Ｃ」→・・・→「Ｇ」の順に移動する。
まず、第１ロボット２ａが図４の第１命令セットの命令番号「Ｄ１」に従って地点「Ａ」に移動する。ここで、図４に示される第１命令セットの命令番号「Ｄ１」の行を参照すると、同期番号は「Ｙ２」となっている。これは、他のロボット２（ここでは、第２ロボット２ｂ）が同期番号「Ｙ２」の地点に到達するまで、次の命令番号の作業を実行できないことを意味している。

一方、第２ロボット２ｂは図３及び図５に示すように、命令番号を順に実行することにより、地点「Ｈ」→「Ｉ」→「Ｊ」→・・・→「Ｓ」の順に移動する。
まず、第２ロボット２ｂが図５に示す第２命令セットの命令番号「Ｄ１」に従って地点「Ｈ」に移動する。ここで、図５に示される第２命令セットの命令番号「Ｄ１」の行を参照すると、同期番号は「Ｙ１」となっている。これは、他のロボット２（ここでは、第１ロボット２ａ）の同期番号が「Ｙ１」とならないと、第２ロボット２ｂは次の命令番号を実行することができないことを意味している。しかし、他のロボット２（第１ロボット２ａ）で同期番号「Ｙ１」を有する命令セットはないため、第２ロボット２ｂは他のロボット２と同期をとることなく、次の命令番号「Ｄ２」を実行し、地点「Ｉ」へ移動する。

ここで、図５に示される第２命令セットの命令番号「Ｄ２」の行を参照すると、同期番号は「Ｙ２」となっている。これは、他のロボット２（第１ロボット２ａ）が同期番号「Ｙ２」の地点に到達するまで、次の命令番号の作業を実行できないことを意味している。

つまり、第１ロボット２ａが第１命令セットにおいて同期番号「Ｙ２」に対応する地点「Ａ」に到達し、かつ、第２ロボット２ｂが第２命令セットにおいて同期番号「Ｙ２」に対応する地点「Ｉ」に到達すると、第１ロボット２ａ及び第２ロボット２ｂは次の命令番号の作業を実行することができる。

同様にして、第１ロボット２ａが第１命令セットにおいて同期番号「Ｙ３」に対応する地点「Ｂ」に到達し、かつ、第２ロボット２ｂが第２命令セットにおいて同期番号「Ｙ３」に対応する地点「Ｊ」に到達すると、第１ロボット２ａ及び第２ロボット２ｂは次の命令番号の作業を実行することができる。
ロボット制御システムＺは、作業終了まで、このような同期を繰り返す。
このように本実施形態は、特定の地点に到達したときに他のロボット２と同期をとるものである。

なお、図３〜図５では、複数ロボット２を連携する例として無線遮断レス経路生成の例を示している。これは、無線マルチホップにより、広いエリアや障害物ある場合でも中継できるように複数のロボット２を連携制御するものである。
なお、ここではロボット２の台数を２台としているが、３台以上としてもよい。また、前記したように、種類の異なるロボット２が混在してもよい。以下の実施形態でも同様である。

（制御サーバ１の処理）
図６は、第１実施形態で行われる制御サーバ１での処理手順を示すフローチャートである。以下のフローチャートチャートでは、図１を適宜参照する。

以下の処理は、各ロボット２に対して個別に行われる処理である。
まず、安全管理連携制御部１５は、現在の許可命令番号を管理対象のロボット２に送信する（Ｓ１０１）。許可命令番号とは、実行を許可される命令番号のことである。
次に、運行管理部１３は、ロボット２から送信される状況情報に基づいて現在の命令番号に相当する作業（現在の命令）が終了したか否かを判定する（Ｓ１０２）。以下において、現在の命令番号に相当する作業を「現在の命令」と適宜記載する。
ステップＳ１０２の結果、現在の命令が終了していない場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、運行管理部１３はステップＳ１０２へ処理を戻す。

ステップＳ１０２の結果、現在の命令が終了している場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、安全管理連携制御部１５は、終了した命令番号（終了命令番号）に対応する同期番号（終了同期番号）が、他のロボット２での終了命令番号に対応する同期番号（他のロボット２の同期番号）未満であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。
ステップＳ１０３の結果、終了命令番号に対応する同期番号が、他のロボット２での終了命令番号に対応する同期番号以上である場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、安全管理連携制御部１５はステップＳ１０３へ処理を戻す。

ステップＳ１０３の結果、終了命令番号に対応する同期番号が、他のロボット２での終了命令番号に対応する同期番号未満である場合、すなわち、「終了同期番号≦他のロボットの同期番号」の場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、安全管理連携制御部１５は許可命令番号をインクリメントする（Ｓ１０４）。そして、安全管理連携制御部１５はステップＳ１０１へ処理を戻す。すなわち、制御装置１は次の命令番号を管理対象のロボット２に実行させる。

ここで、ステップＳ１０３の処理について図３〜図５を参照して説明する。
例えば、第１ロボット２ａが地点「Ａ」に到達し、第２ロボット２ｂが地点「Ｈ」に到達しているとする。このとき、対応する同期番号は第１ロボット２ａが「Ｙ２」、第２ロボット２ｂが「Ｙ１」である。
このとき、第１ロボット２ａ側では、第１ロボット２ａの同期番号（終了同期番号）「Ｙ２」＞第２ロボット２ｂの同期番号「Ｙ１」である。この結果、安全管理連携制御部１５は、ステップＳ１０３で「Ｎｏ」と判定し、第１ロボット２ａは次の命令番号に移行することができない。
一方、第２ロボット２ｂ側では、第２ロボット２ｂの同期番号「Ｙ１」＜第１ロボット２ａの同期番号「Ｙ２」である。この結果、安全管理連携制御部１５は、ステップＳ１０３で「Ｙｅｓ」と判定し、第２ロボット２ｂに対し、次の命令番号へ移行させる。

次に、第１ロボット２ａが地点「Ａ」にとどまり、第２ロボット２ｂが地点「Ｉ」に到達しているとする。このとき、対応する同期番号は第１ロボット２ａが「Ｙ２」、第２ロボット２ｂが「Ｙ２」である。
このとき、第１ロボット２ａ側では、第１ロボット２ａの同期番号（終了同期番号）「Ｙ２」＝第２ロボット２ｂの同期番号「Ｙ２」である。この結果、安全管理連携制御部１５は、ステップＳ１０３で「Ｙｅｓ」と判定し、第１ロボット２ａに対し次の命令番号に移行させる。
同様に、第２ロボット２ｂ側では、第２ロボット２ｂの同期番号「Ｙ２」＝第１ロボット２ａの同期番号「Ｙ２」である。この結果、安全管理連携制御部１５は、ステップＳ１０３で「Ｙｅｓ」と判定し、第２ロボット２ｂに対し、次の命令番号へ移行させる。

（ロボット２の処理）
図７は、第１実施形態で行われるロボット２での処理手順を示すフローチャートである。

まず、ロボット２の通信部２１は、現在の許可命令番号を受信する（Ｓ２０１）。
そして、制御部２３は、受信した許可命令番号に相当する命令番号の作業を実行する（Ｓ２０２）。
作業の実行が終了すると、制御部２３は状況情報を送信する（Ｓ２０３）。

次に、制御部２３は、次の許可命令番号を受信したか否かを判定する（Ｓ２０４）。
ステップＳ２０４の結果、次の許可命令番号が制御サーバ１から受信していない場合（Ｓ２０４→Ｎｏ）、制御部２３はステップＳ２０４へ処理を戻す。
ステップＳ２０４の結果、次の許可命令番号が制御サーバ１から受信している場合（Ｓ２０４→Ｙｅｓ）、制御部２３はステップＳ２０２へ処理を戻し、次の命令番号を受信・実行する。

（全体処理）
図８Ａ及び図８Ｂは、第１実施形態で行われるロボット制御システムＺでの処理手順を示すシーケンス図である。
まず、制御サーバ１が各ロボット２の命令セットを生成し、生成した命令セットを各ロボット２へ送信する（図８ＡのＳ３０１）。
例えば、第１ロボット２ａ及び第２ロボット２ｂが図３に示す経路１０１，１０２を移動する場合、制御サーバ１の運行計画部１６は、地点「Ａ」〜「Ｇ」を通過するための第１命令セットを生成する。同様に、制御サーバ１の運行計画部１６は、地点「Ｈ」〜「Ｓ」を通過するための第２命令セットを生成する。このとき、運行計画部１６は、無線通信の遅延や遮断が発生しないように考慮して、経路１０１，１０２を計画する。
そして、図３〜図５に示す例の場合、制御装置１は第１命令セットを第１ロボット２ａへ送信し、第２命令セットを第２ロボット２ｂへ送信する。

次に、制御サーバ１は、許可命令番号（ここでは、「Ｄ１」）を各ロボット２へ送信する（Ｓ３０２）。この処理は図６のステップＳ１０１に相当する。
許可命令番号を受信した各ロボット２は、命令セットを参照し、受信した許可命令番号に相当する移動（作業）を実行する（Ｓ３０３ａ，Ｓ３０３ｂ）。この処理は、図７のステップＳ２０１，Ｓ２０２に相当する。
そして、移動（作業）が終了すると、各ロボット２は状況情報を制御サーバ１へ送信する（Ｓ３０４ａ，Ｓ３０４ｂ）。状況情報には、例えば、ロボット２の現在位置と、命令実行状況と、バッテリ残量等が含まれる。この処理は図７のステップＳ２０３に相当する。命令実行状況は、命令（作業）の終了通知等を含む。
制御サーバ１は、各ロボット２から状況情報を受信すると、命令セットの更新有無を判定する更新判定を行う（Ｓ３１１）。命令セットが更新される場合とは、ロボット２が想定外の動作をした場合や、ロボット２のうちの１台が故障した場合や、特定のロボット２に通信障害が生じた場合等で運行計画通りの作業実行が困難になる可能性が高い場合等である。あるいは、無線通信品質の変動が想定される場合や、または、障害物や風の影響が想定される場合等である。つまり、制御サーバ１が、所定のロボット２の動作に異常が検出した場合、もしくは、所定のロボット２の動作に異常が生じる可能性を検出した場合である。
ここでは、命令セットの更新の必要がなかったものと判定されたものとする（不要）。

そして、制御サーバ１は、運行管理処理を実行する（Ｓ３１２）。この処理は図６のステップＳ１０２〜Ｓ１０４に相当する処理である。
その後、制御サーバ１は許可命令番号をロボット２へ送信するとともに、更新情報を送信する（Ｓ３１３）。ここで送信される更新情報は、「命令セットの更新なし」の情報を含む。

なお、ここでは同期が完了しているものとして、第１ロボット２ａ及び第２ロボット２ｂへ許可命令番号と、更新情報を送信している。ただし、図３〜図５において、第１ロボット２ａが地点「Ａ」（同期番号「Ｙ２」）におり、第２ロボット２ｂが地点「Ｈ」（同期番号「Ｙ１」）にいる場合、第１ロボット２ａは第２ロボット２ｂが地点「Ｉ」（同期番号「Ｙ２」）に移動するまで待機する。このような場合、ステップＳ３１３において、制御サーバ１は第２ロボット２ｂには、許可命令番号と更新情報を送信するが、第１ロボット２ａには、更新情報のみを送信し、許可命令番号は送信しない。

なお、ステップＳ３１３は図６のステップＳ１０１に相当する処理である。ただし、ステップＳ１０１では、更新情報の送信を省略している。

許可命令番号及び更新情報を受信した各ロボット２は許可命令番号に相当する移動を実行し（Ｓ３１４ａ，Ｓ３１４ｂ）、状況情報を制御サーバ１へ送信する（Ｓ３１５ａ，Ｓ３１５ｂ）。ステップＳ３１４ａ，Ｓ３１４ｂはステップＳ３０３ａ，Ｓ３０３ｂと同様の処理である。ちなみに、ステップＳ３１５ａ，Ｓ３１５ｂはステップＳ３０４ａ，Ｓ３０４ｂと同様の処理である。

次に、命令セットの更新が必要となった場合における処理について説明する。
各ロボット２は状況情報を制御サーバ１へ送信する（図８ＢのＳ３２１ａ，Ｓ３２１ｂ）。
制御サーバ１は、各ロボット２から状況情報を受信すると、命令セットの更新判定を行う（Ｓ３２２）。ここで、命令セットが更新される必要が生じたものとする（要）。

制御サーバ１は、更新情報を各ロボット２へ送信する（Ｓ３２３）。ここで送信される更新情報は、「命令セットの更新あり」の情報を含む。なお、ステップＳ３２３では、許可命令番号は送信されない。また、更新情報を送信するロボット２は制御サーバ１との通信可能なロボット２や、正常に動作しているロボット２である。なお、通信が遅延している場合が「通信可能」に含まれてもよい。
「命令セットの更新あり」の情報を含む更新情報を受信した各ロボット２は命令セット取得リクエスト（リクエスト）を制御サーバ１へ送信する（Ｓ３２４ａ，Ｓ３２４ｂ）。

命令セット取得リクエストを受信した制御サーバ１は、新しい命令セット（新しい経路）を生成し、生成した新しい命令セットを各ロボット２へ送信する（Ｓ３３１）。新しい命令セットを送信されるロボット２は制御サーバ１との通信が可能なロボット２である。
ここで新たに生成される命令セットは通信の異常や、ロボット２の異常に応じた命令セットである。通信の障害に応じた命令セットとは、例えば、通信不可能なロボット２を作業から除外し、通信可能なロボット２が通信不可能なロボット２の作業をカバーするような命令セットである。
以下、ロボット制御システムＺは、ステップＳ３３１〜Ｓ３３６の処理を行う。この処理は、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４ａ，Ｓ３０４ｂ，Ｓ３１１〜Ｓ３１３と同様の処理であるため、ここでの説明を省略する。
なお、ステップＳ３３１と、ステップＳ３３２ａ，Ｓ３３２ｂとの間にはステップＳ３０２に相当する処理があるが、図８Ｂでは省略されている。

このように、ロボット２の動作に異常が生じても命令セットの更新が行われることにより、異常に応じた命令セットが新たに生成され、ロボット２へ送信される。これにより、異常に応じた作業を実現することができる。

第１実施形態のロボット制御システムＺは、同期の対象となるロボット２のそれぞれが所定の同期番号（作業ポイント）に到達したか否かの情報を基に、同期の対象となる前記ロボットのそれぞれに次の作業を行う。このようにすることで、複数のロボットを用いた協調作業の精度を向上させることができる。

第１実施形態のロボット制御システムＺによれば、自律飛行するドローンによる太陽光発電のパネルや、風力発電の検査等で無線通信品質の変動が想定される場合において、協調作業が可能となる。また、第１実施形態のロボット制御システムＺによれば、障害物や風の影響によって作業の遅延が想定される場合においても協調作業が実現できる。
つまり、第１実施形態によれば、通信環境や動作環境が不安定な状況でも、複数のロボット２の協調作業（連携動作）を実現することができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、各ロボット２の作業の同期のために、第１実施形態では、制御サーバ１が各ロボット２の同期番号を監視して命令（作業）の実行を許可している。これに対し、第１実施形態では、制御サーバ１が各ロボット２の同期までの残り時間を計算してロボット２に送信し、これに基づいてロボット２が次の命令（作業）を実行するものである。
ロボット制御システムＺのブロック図は、第１実施形態における図１と同様である。

（制御サーバ１の処理）
図９は、第２実施形態で行われる制御サーバ１での処理手順を示すフローチャートである。
図９の処理は各ロボット２に対して行われる処理である。また、図９の処理は一定時間ごとに行われる処理である。
まず、制御サーバ１の運行管理部１３は、管理対象となるロボット２の現在の同期番号に、他のロボット２の同期番号が到達する残り時間を計算する（Ｓ４０１）。
そして、安全管理連携制御部１５は、現在の許可命令番号と、計算した残り時間と、残り時間の計算対象となった同期番号とを制御情報として各ロボット２に送信する（Ｓ４０２）。そして、運行管理部１３はステップＳ４０１へ処理を戻す。残り時間の計算及び送信は、例えば、一定時間ごとに行われる。

（ロボット２の処理）
図１０は、第２実施形態で行われるロボット２での処理手順を示すフローチャートである。
まず、ロボット２の通信部２１は制御情報を受信する（Ｓ５０１）。制御情報には、許可命令番号、残り時間、残り時間の対象となる同期番号が含まれている。
ロボット２の制御部２３は、現在の命令番号の作業を実行する（Ｓ５０２）。
次に、制御部２３は、実行した命令番号に対応する同期番号（実行同期番号）が、ステップＳ５０１で受信した同期番号（受信同期番号）であるか否かを判定する（Ｓ５０３）。
ステップＳ５０３の結果、現在の命令番号に対応する同期番号が、ステップＳ５０１で受信した同期番号ではない場合（Ｓ５０３→Ｎｏ）、制御部２３は実行する命令番号（実行命令番号）をインクリメントする（Ｓ５２１）。そして、制御部２３はステップＳ５０２へ処理を戻す。

ステップＳ５０３の結果、現在の命令番号に対応する同期番号が、ステップＳ５０１で受信した同期番号である場合（Ｓ５０３→Ｙｅｓ）、制御部２３は、残り時間≦０であるか否かを判定する（Ｓ５１１）。ここで、比較される残り時間は、ステップＳ５０１で受信した残り時間から、いままでの時間を減算した残り時間である。

ステップＳ５１１の結果、残り時間＞０である場合（Ｓ５１１→Ｎｏ）、制御部２３はステップＳ５１１へ処理を戻す。
ステップＳ５１１の結果、残り時間≦０である場合（Ｓ５１１→Ｙｅｓ）、制御部２３は実行する命令番号（実行命令番号）をインクリメントし（Ｓ５２１）、ステップＳ５０２へ処理を戻す。

（全体処理）
図１１Ａ及び図１１Ｂは、第２実施形態で行われるロボット制御システムＺでの処理手順を示すシーケンス図である。
まず、制御サーバ１が各ロボット２の命令セットを生成し、生成した命令セットを各ロボット２へ送信する（図１１ＡのＳ６０１）。ステップＳ６０１の処理は、図８ＡのステップＳ３０１と同様の処理であるため、説明を省略する。

次に、制御サーバ１は、残り時間を計算し、制御情報を各ロボット２へ送信する（Ｓ６０２）。この処理は、図９の処理に相当する。制御情報には、許可命令番号と、計算した残り時間と、残り時間の計算対象となった同期番号とが含まれる。
許可命令番号、残り時間、残り時間の計算対象となった同期番号を受信した各ロボット２は、命令セットを参照し、受信した許可命令番号に相当する作業（移動）を実行する（Ｓ６０３ａ，Ｓ６０３ｂ）。この処理は、図１０の処理に相当する。

制御サーバ１は、所定時間が経過すると、命令セットの更新有無を判定する更新判定を行う（Ｓ６０４）。命令セットが更新される場合とは、ロボット２が想定外の動作をした場合等の運行計画通りの作業の実行が困難になる可能性が高い場合等である。あるいは、無線通信品質の変動が想定される場合や、または、障害物や風の影響が想定される場合等である。命令セットの更新有無は、定期的にロボット２から送信される状況情報や、ロボット２との間で通信される生存情報等を基に判定される。
ここでは、命令セットの更新の必要がなかったものと判定されたものとする（不要）。

そして、制御サーバ１は、残り時間を計算する（Ｓ６０５）。この処理は図９のステップＳ４０１に相当する処理である。
その後、制御サーバ１は制御情報をロボット２へ送信するとともに更新情報を送信する（Ｓ６０６）。ここで送信される更新情報は、「命令セットの更新なし」の情報を含む。
この処理は図９のステップＳ４０２の処理に相当する。ただし、ステップＳ４０１では更新情報の送信を省略している。

制御情報及び更新情報を受信した各ロボット２は、制御情報に従って移動を実行する（Ｓ６０７ａ，Ｓ６０７ｂ）。この処理は図１０の処理に相当する。

次に、命令セットの更新が必要となった場合における処理について説明する。
制御サーバ１は、命令セットの更新判定を行う（図１１ＢのＳ６１１）。ここで、命令セットが更新される必要が生じたものとする（要）。命令セットが更新される必要がある場合は、第１実施形態と同様である。

制御サーバ１は、更新情報を各ロボット２へ送信する（Ｓ６１２）。更新情報は図８ＢのステップＳ３２３と同様の処理である。ここで送信される更新情報は、「命令セットの更新あり」の情報を含む。なお、ステップＳ６１２では、許可命令番号は送信されない。
「命令セットの更新あり」の情報を含む更新情報を受信した各ロボット２は命令セット取得リクエスト（リクエスト）を制御サーバ１へ送信する（Ｓ６１３ａ，Ｓ６１３ｂ）。
なお、ロボット２が通信不可能な状態にある場合、制御サーバ１はロボット２からリクエストを受信するまで、繰り返し更新情報を送信してもよい。

命令セット取得リクエストを受信した制御サーバ１は、新しい命令セット（新しい経路）を生成し、生成した新しい命令セットを各ロボット２へ送信する（Ｓ６１４）。この処理は図８ＢのステップＳ３３１と同様の処理である。
以下、ロボット制御システムＺは、ステップＳ６１５，Ｓ６２１ａ，Ｓ６２１ｂ，Ｓ６２３〜Ｓ６２５の処理を行う。この処理は、ステップＳ６０２〜Ｓ６０６と同様の処理であるため、ここでの説明を省略する。

制御サーバ１とロボット２と間の通信に一時的な遅延や、遮断が生じる場合がある。このようの状態が生じても、第２実施形態によれば、ロボット２は送信された次の同期タイミングまでの残り時間を基に、次の命令（作業）を実行するか否かを判定する。これにより、通信の遅延や、遮断が一時的に生じてもロボット２間の同期に基づいた協調作業（連携動作）を行うことができる。

第２実施形態に係るロボット制御システムＺは、制御サーバ１とロボット２間の通信の一時的な遅延や、遮断により次の命令（作業）の実行が遅れることを回避したい場合等に有効である。また、第２実施形態に係るロボット制御システムＺは、ロボット２の位置によって通信が一時的に遅延や遮断することが事前に予想され、前もって命令（作業）実行のタイミングを送信したい場合に有効である。ロボット２の位置によって通信が一時的に遅延や遮断する場合とは、例えばロボット２が建物の物陰等に入ることである。

［第３実施形態］
本実施形態は、第１実施形態と第２実施形態の何れかにおいて、制御サーバ１が安全運行制御をさらに行うものである。
ここでは、第１実施形態の制御サーバ１に、安全運行制御を加えた場合について説明する。
ロボット制御システムＺのブロック図は、第１の実施形態における図１と同様である。

（制御サーバ１の処理）
図１２は、第３実施形態で行われる制御サーバ１での処理手順を示すフローチャートである。なお、図１２の処理は一定時間ごとに行われる処理である。
以下の処理は、各ロボット２に対して個別に行われる処理である。
まず、制御サーバ１の運行管理部１３は予測経路を基に進行許可距離（移動許可距離）を計算する（Ｓ７０１）。進行許可距離とは、他のロボット２との衝突の可能性がある場合に、ロボット２が進行することのできる距離である。なお、他のロボット２との衝突がすぐに生じる可能性がある場合、制御サーバ１は進行許可距離を「０」にすることもできる。
そして、安全管理連携制御部１５は、計算した進行許可距離と、許可命令番号とを制御情報としてロボット２へ送信する（Ｓ７０２）。ロボット２は、制御サーバ１から受信する進行許可距離に基づき、進行するかどうかを判断する。なお、進行許可距離は、すべてのロボット２に送信するのではなく、所定のロボット２へ送信すればよい。

その後、ステップＳ７０３，Ｓ７０４において、図６のステップＳ１０２及びステップＳ１０３と同様の処理が行われる。
そして、ステップＳ７０４の結果、命令セットにおいて終了した命令番号（終了命令番号）に対応する同期番号が、他のロボット２での終了命令番号に対応する同期番号以下でない場合、すなわち、「終了同期番号＞他のロボット２の同期番号」の場合（Ｓ７０４→Ｎｏ）、運行管理部１３は進行許可距離を「０（メートル）」とする（Ｓ７０５）。そして、安全管理連携制御部１５はステップＳ７０２へ処理を戻し、「０（メートル）」となった進行許可距離を制御情報としてロボット２へ送信する。進行許可距離を「０（メートル）」とするとは、ロボット２をその地点から動かさないことを意味する。
ステップＳ７０４の結果、終了命令番号に対応する同期番号が、他のロボット２での終了命令番号に対応する同期番号以下である場合（Ｓ７０４→Ｙｅｓ）、安全管理連携制御部１５は許可命令番号をインクリメントする（Ｓ７０６）。そして、安全管理連携制御部１５はステップＳ７０１へ処理を戻す。すなわち、制御サーバ１は進行許可距離を計算し、次の命令番号を管理対象のロボット２に実行させる。

（ロボット２の処理）
図１３は、第３実施形態で行われるロボット２での処理手順を示すフローチャートである。

まず、ロボット２の通信部２１は、制御情報を受信する（Ｓ８０１）。制御情報には、許可命令番号及び進行許可距離が含まれている。
そして、制御部２３は、受信した許可命令番号に相当する命令番号の作業（移動）を実行する（Ｓ８０２）。
そして、制御部２３は、移動距離が進行許可距離以上であるか否かを判定する（Ｓ８０３）。
ステップＳ８０３の結果、移動距離が進行許可距離以上である場合（Ｓ８０３→Ｙｅｓ）、制御部２３はロボット２を停止させ（Ｓ８１１）、次の制御情報が送信されるのを待機する。

ステップＳ８０３の結果、移動距離が進行許可未満である場合（Ｓ８０３→Ｎｏ）、制御部２３は現在の命令（作業）が終了したか否かを判定する（Ｓ８０４）。
ステップＳ８０４の結果、現在の命令（作業）が終了していない場合（Ｓ８０４→Ｎｏ）、制御部２３はステップＳ８０２へ処理を戻し、作業を実行し続ける。
ステップＳ８０４の結果、現在の命令（作業）が終了している場合（Ｓ８０４→Ｙｅｓ）、制御部２３は状況情報を送信する（Ｓ８０５）。

次に、制御部２３は、次の制御情報（許可命令番号、進行許可距離）を受信したか否かを判定する（Ｓ８０６）。
ステップＳ８０６の結果、次の制御情報を受信していない場合（Ｓ８０６→Ｎｏ）、制御部２３はステップＳ８０６へ処理を戻す。
ステップＳ８０６の結果、次の許可命令番号、進行許可距離が制御サーバ１から送信されている場合（Ｓ８０６→Ｙｅｓ）、制御部２３はステップＳ８０２へ処理を戻し、次の命令番号を実行する。

（全体処理）
図１４Ａ及び図１４Ｂは、第３実施形態で行われるロボット制御システムＺでの処理手順を示すシーケンス図である。第１実施形態における図８Ａ、図８Ｂの処理に加えて、制御サーバ１からロボット２に進行許可距離の送信がされるものである。
まず、制御サーバ１が各ロボット２の命令セットを生成し、生成した命令セットを各ロボット２へ送信する（図１４ＡのＳ９０１）。ステップＳ９０１の処理は、図８Ａに示すステップＳ３０１と同様の処理であるため、ここでの説明を省略する。

次に、制御サーバ１は、進行許可距離を計算し（Ｓ９０２）、制御情報を各ロボット２へ送信する（Ｓ９０３）。ステップＳ９０２，Ｓ９０３の処理は図１２のステップＳ７０１，Ｓ７０２の処理に相当する。制御情報には、進行許可距離及び許可命令番号が含まれる。
制御情報を受信した各ロボット２は、命令セットを参照し、受信した許可命令番号に相当する移動を実行する（Ｓ９０４ａ，Ｓ９０４ｂ）。この処理は、図１３のステップＳ８０１〜Ｓ８０３に相当する。
そして、命令内容の実行が終了すると、各ロボット２は状況情報を制御サーバ１へ送信する（Ｓ９０５ａ，Ｓ９０５ｂ）。ステップＳ９０５ａ，Ｓ９０５ｂの処理は図１３のステップＳ８０４，Ｓ８０５に相当する。状況情報の内容は第１実施形態と同様である。
制御サーバ１は、各ロボット２から状況情報を受信すると、命令セットの更新有無を判定する更新判定を行う（Ｓ９１１）。ステップＳ９１１の処理は、図８ＡのステップＳ３１１の処理と同様であるので、ここでの説明を省略する。
ここでは、命令セットの更新の必要がなかったものと判定されたものとする（不要）。

そして、制御サーバ１は、運行管理処理を実行する（Ｓ９１２）。この処理は図１２にのステップＳ７０２〜Ｓ７０６に相当する処理である。
その後、制御サーバ１は制御情報をロボット２へ送信するとともに、更新情報を送信する（Ｓ９１３）。この処理は図１２のステップＳ７０１の処理に相当するが、ステップＳ７０１では更新情報の送信を省略している。なお、更新情報は図８ＡのステップＳ３１３と同様である。

制御情報及び更新情報を受信した各ロボット２は許可命令番号に相当する移動を実行し（Ｓ９１４ａ，Ｓ９１４ｂ）、状況情報を制御サーバ１へ送信する（Ｓ９１５ａ，Ｓ９１５ｂ）。ステップＳ９１４ａ，Ｓ９１４ｂはステップＳ９０４ａ，Ｓ９０４ｂと同様の処理である。また、ステップＳ９１５ａ，Ｓ９１５ｂはステップＳ９０５ａ，Ｓ９０５ｂと同様の処理である。

次に、命令セットの更新が必要となった場合における処理（図１４ＢのＳ９２１ａ，Ｓ９２１ｂ〜Ｓ９２５）は、許可命令番号が制御情報となる以外は図８ＢのステップＳ３２１ａ，Ｓ３２１ｂ〜Ｓ３２４ａ，Ｓ３２４ｂ，Ｓ３３１と同様であるので説明を省略する。
そして、その後に行われるステップＳ９３１ａ，９３１ｂ〜Ｓ９３５は、図１４ＡのステップＳ９０４ａ，Ｓ９０４ｂ〜Ｓ９０５ａ，Ｓ９０５ｂ，Ｓ９１１〜Ｓ９１３と同様であるので、ここでの説明を省略する。
なお、図１４Ｂにおいて、ステップＳ９２５とステップＳ９３１ａ，Ｓ９３１ｂの間には、ステップＳ９０２及びステップＳ９０３に相当する処理があるが、図１４Ｂでは省略されている。

第３実施形態では、制御サーバ１が各ロボット２の予測経路からロボット２同士が安全な機体距離を保てる進行許可距離を計算し、各ロボット２へ送信する。そして、第３実施形態は、命令実行許可に加えて、進行許可距離に基づく動作が行われる。これにより、他のロボット２との機体間距離が短くなった場合、作業実行途中であってもロボット２の進行を制限することで衝突等の事故を防ぐことができる。このように第３実施形態では、複数のロボット２が近接して進行することが想定される場合でも安全な運行を実現することができる。

（命令セットの別の例）
図１５は、本実施形態で用いられる命令セットの別の一例を示す図である。
図１５に示す命令セットでは、命令番号、時間、動作、同期番号を含んでいる。
命令番号及び同期番号は、図２に示すものと同様であるので、ここでの説明を省略する。
動作は、ロボット２が行う動作である。
時間は、前の動作が始まってから、該当する動作が始まるまでの時間である。図１５の例では、動作Ａが開始されたから、１分３０秒後に動作Ｂが開始され、動作Ｂが開始されてから２分後に動作Ｃが開始される。

このとき、制御サーバ１は、ロボット２の終了命令に対応する同期番号（終了同期番号）まで他のロボット２の同期番号が到達したか否かを確認する。そして、終了同期番号まで他のロボット２の同期番号が到達すると、制御サーバ１は、次の命令実行許可を行う。このようにして、ロボット制御システムＺはロボット２間の同期をとる。なお、時間よりも同期番号の方が優先される。例えば、動作Ａが開始されてから１分３０秒経過しても他のロボット２が同期番号「Ｙ１」の命令を終了していない場合、動作Ｂが開始されるのは動作Ａが開始されてから１分３０秒以上経過した後となる。なお、図１５における命令セットにおいて、時間の代わりに時刻が用いられてもよい。

これまではロボット２の協調移動を想定したものであるが、図１５の命令セットは、例えば、組立動作を行うロボット２の協調作業を想定したものである。
図１５に示す命令セットを用いると、協調移動の同期と同様の処理を行うことで、協業作業を行うことができる。

第１〜第３実施形態のロボット制御システムＺは、複数のロボット２による太陽光発電におけるパネルや、風力発電の検査等に適用することができる。また、第１〜第３実施形態のロボット制御システムＺは、複数のロボット２による農業における生育調査や、農薬散布等に適用することができる。さらに、第１〜第３実施形態のロボット制御システムＺは、複数のロボット２による工場内の搬送システム等に適用することができる。

本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、前記した各構成、機能、各部１２〜１６，２２，２３記憶部５等は、それらの一部またはすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤ（Hard Disk）に格納すること以外に、メモリや、ＳＳＤ（Solid Ｓate Drive）等の記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１ 制御サーバ（制御部、ロボット制御装置、制御装置）
２ ロボット
２ａ 第１ロボット
２ｂ 第２ロボット
１３ 運行管理部
１４ 保持部（作業ポイントを含む）
１５ 安全管理連携制御部
１６ 運行計画部
２２ 命令セット保持部（作業ポイント、作業情報を含む）
２３ 制御部
２４ センサ部
２５ アクチュエータ部

Claims (7)

1. 同期の対象となる，自律移動する複数のロボットのそれぞれの位置または時間が所定の作業ポイントに到達したか否かの情報を基に、同期の対象となる前記ロボットのそれぞれに次の作業を行うよう指示する制御部
   を有することを特徴とするロボット制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記作業ポイントを同期番号として記憶しており、
   同期の対象となる前記ロボットのそれぞれが同期対象となる前記同期番号に到達した後、それぞれの前記ロボットに次の作業を行うよう指示する
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
3. 前記制御部は
   同期の対象となる前記ロボットのそれぞれが、前記作業ポイントまでかかる残り時間を計算し、
   前記残り時間を、各ロボットへ送信し、
   各ロボットは、
   前記残り時間が０以下になると、次の作業を開始する
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
4. 前記制御部は、
   各ロボットが他のロボットと衝突しない範囲で移動できる移動許可距離を計算し、
   計算した前記移動許可距離を、ロボットへ送信し、
   前記ロボットは、
   前記移動許可距離に基づいて移動する
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
5. 前記制御部は、
   各ロボットが行う作業の順番を記述した作業情報を生成し、生成した前記作業情報を前記各ロボットへ送信し、
   前記各ロボットは、
   送信された前記作業情報に基づいて前記作業を実行し、
   前記制御部は、
   所定の前記ロボットの動作に異常を検出、もしくは、所定の前記ロボットの動作に異常が生じる可能性を検出により、前記異常に応じて前記作業情報を更新し、更新した前記作業情報をロボットへ送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
6. 自律移動する複数のロボットと、
   同期の対象となる前記ロボットのそれぞれの位置または時間が所定の作業ポイントに到達したか否かの情報を基に、同期の対象となる前記ロボットのそれぞれに次の作業を行うよう指示する制御装置と、
   を有することを特徴とするロボット制御システム。
7. 自律移動する複数のロボットと、
   複数の前記ロボットを制御する制御装置と、
   を有するロボット制御システムの前記制御装置が、
   同期の対象となる前記ロボットのそれぞれの位置または時間が所定の作業ポイントに到達したか否かの情報を基に、同期の対象となる前記ロボットのそれぞれに次の作業を行うよう指示する
   ことを特徴とするロボット制御方法。

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