JP5311657B2 - 安全制御システムおよび安全制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動ロボット等の移動体の安全制御に関し、詳細には、移動体を無線で安全に制御するためのシステムの構築に関する。

ロボット制御システムにおいて、設備内に設置された例えば産業用ロボット等の固定ロボットの場合、作業者の安全を確保するために固定ロボットを緊急停止させる非常停止スイッチは、一般に、設備内の所定の位置に取り付けられている。

この場合、非常停止スイッチとロボットは、有線を介した接続により、常時一定の対応関係にあり、非常停止スイッチを操作すると、これに対応するロボットが停止するようになっている。

その一方、設備内を移動する、例えば無人搬送ロボット等の移動ロボットの場合には、移動ロボットを非常停止スイッチに対して有線で接続するのは実用的でなく、無線で接続する必要が生じる。

しかしながら、従来においては、設備内を移動しまた設備内に出入りする移動ロボットを無線で非常停止または停止させることにより、設備内の移動ロボットを無線で安全に制御することができるシステムは構築されていなかった。

なお、特開平１０−１２６８６６号公報は、無線操作器の非常停止装置に関するものであるが、離れた場所で運転される建設機械等の機械を無線操作器の非常停止スイッチの操作により無線で非常停止させる点について記載している（段落［００１２］参照）。

この場合、無線操作器と機械は、常時一定の一対一の対応関係におかれており、無線操作器の非常停止スイッチを操作すると、これに対応した機械が停止するようになっている。このため、上記公報に示すシステムは、一定の設備内に複数の移動ロボットが進入してくるようなケースでは、同じ無線操作器の操作により複数の移動ロボットを無線で非常停止させることができない。

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、設備内に進入する移動体を無線で安全に制御できる安全制御システムを提供することにある。

請求項１の発明は、制御対象領域内を移動する移動体を安全に制御するための安全制御システムであって、制御対象領域が複数の制御対象領域から構成されるとともに各制御対象領域にそれぞれ対応して設置され、各制御対象領域に進入する任意の移動体をそれぞれ制御対象領域ごとに検知する複数の検知手段と、各制御対象領域にそれぞれ対応して設置され、各制御対象領域内の移動体を無線で操作するための複数の無線操作スイッチと、各検知手段により各制御対象領域に進入する任意の移動体が検知されたとき、当該各制御対象領域に対応する各無線操作スイッチを当該任意の移動体に対して有効にするとともに、当該各無線操作スイッチの操作に基づいて当該任意の移動体を停止させるよう制御する制御部とを備えている。

請求項１の発明によれば、各制御対象領域に進入する任意の移動体は各検知手段により検知され、当該各制御対象領域に対応して設置された各無線操作スイッチが、各検知手段により進入を検知された当該任意の移動体に対して有効にされる。そして、この状態から、当該各無線操作スイッチが操作されると、当該任意の移動体が停止する。

この場合には、制御対象領域に複数の移動体が進入する場合でも、各移動体の進入の度に当該各移動体が検知手段により検知されて、無線操作スイッチがこれらの移動体に対して有効にされるので、無線操作スイッチを操作することで、当該無線操作スイッチに対応するすべての移動体が停止させられる。これにより、各制御対象領域に進入する任意の移動体を無線で安全に制御できるようになる。

請求項２の発明は、制御対象領域内を移動する移動体を安全に制御するための安全制御方法であって、制御対象領域が複数の制御対象領域から構成されており、各制御対象領域に進入する任意の移動体を、各制御対象領域にそれぞれ対応して設置された複数の検知手段により検知する工程と、各制御対象領域にそれぞれ対応して設置されかつ各制御対象領域内の移動体を無線で操作するための複数の無線操作スイッチを、各検知手段で検知された任意の移動体に対して有効にする工程と、当該各無線操作スイッチの操作に基づいて当該任意の移動体を停止させる工程とを備えている。

請求項２の発明によれば、各制御対象領域に進入する任意の移動体は各検知手段により検知され、各無線操作スイッチが当該任意の移動体に対して有効にされる。そして、この状態から、各無線操作スイッチが操作されると、当該任意の移動体が停止する。

この場合には、制御対象領域に複数の移動体が進入する場合でも、各移動体の進入の度に当該各移動体が検知されて、無線操作スイッチがこれらの移動体に対して有効にされるので、無線操作スイッチを操作することで、当該無線操作スイッチに対応するすべての移動体が停止させられる。これにより、各制御対象領域に進入する任意の移動体を無線で安全に制御できるようになる。

請求項３の発明では、請求項２において、制御対象領域から退出する任意の移動体を検知手段により検知するとともに、当該移動体に対応する無線操作スイッチを無効にする工程をさらに備えている。

この場合には、制御対象領域から退出する移動体が検知され、当該移動体に対応する無線操作スイッチが無効にされることにより、無線操作スイッチの操作が制御対象領域内の移動体にのみ及び、制御対象領域を退出した移動体には及ばなくなるので、制御対象領域に出入りする移動体を無線で安全に制御できるようになる。

請求項４の発明では、請求項２において、無線操作スイッチがグループＩＤを有しており、無線操作スイッチは、制御対象領域内の任意の移動体に対して当該グループＩＤを用いたブロードキャスト方式の通信により有効にされている。

この場合には、無線操作スイッチが各移動体に対して個々に有効化処理を行う必要がなくなって、効率的に処理を行える。

請求項５の発明では、請求項２において、無線操作スイッチの操作によりいずれかの制御対象領域内の移動体が停止している際に当該制御対象領域内に進入してくる別の移動体を検知し、当該別の移動体に対して無線操作スイッチを有効にして当該別の移動体を停止させるようにしている。

この場合には、制御対象領域内の移動体が停止または非常停止している際に、別の移動体が制御対象領域内に進入しても、当該別の移動体は制御対象領域内で停止して当該制御対象領域内を移動することがなくなるので、より安全な制御を行なえるようになる。

以上のように、本発明によれば、制御対象領域内を移動する移動体を安全に制御するための安全制御システムにおいて、制御対象領域が複数の制御対象領域から構成されるとともに各制御対象領域にそれぞれ対応して設置され、各制御対象領域に進入する任意の移動体をそれぞれ制御対象領域ごとに検知する複数の検知手段と、各制御対象領域にそれぞれ対応して設置され、各制御対象領域内の移動体を無線で操作するための複数の無線操作スイッチと、各検知手段により各制御対象領域に進入する任意の移動体が検知されたとき、当該各制御対象領域に対応する各無線操作スイッチを当該移動体に対して有効にするとともに、当該各無線操作スイッチの操作に基づいて当該移動体を停止させるよう制御する制御部と設けたことにより、制御対象領域に複数の移動体が進入する場合でも、各移動体の進入の度に当該各移動体が検知手段により検知されて、無線操作スイッチがこれらの移動体に対して有効にされるので、無線操作スイッチの操作により、当該無線操作スイッチに対応するすべての移動体が停止させられる。これにより、各制御対象領域に進入する任意の移動体を無線で安全に制御できるようになる。

本発明の第１の実施例による安全制御システムの概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施例による安全制御システムの概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施例による安全制御システムの概略構成を示す図である。 本発明の第４の実施例による安全制御システムの概略構成を示す図である。 本発明の第５の実施例による安全制御システムの概略構成を示す図である。 停止スイッチと移動ロボットとの間で交信される伝送メッセージの一例を示す図であって、停止スイッチから各移動ロボットに対して個々に交信するポーリング方式の例を示している。 停止スイッチと移動ロボットとの間で交信される伝送メッセージの他の例を示す図であって、停止スイッチから複数の移動ロボットに対してグループＩＤを用いて交信を行うブロードキャスト方式の例を示している。 停止スイッチ側の通信処理スレッドの第１の実施例を示すフローチャートである。 図８におけるロボット導入検知処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 図８における、接続された移動ロボットとの通信処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 停止スイッチ側の通信処理スレッドの第２の実施例を示すフローチャートである。 移動ロボット側の制御フローの一例を示すフローチャートである。 本発明の変形例による安全制御システムの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
〔第１の実施例〕
図１は、本発明の第１の実施例による安全制御システムを示している。同図に示すように、この安全制御システム１は、無線制御の対象となる一定の空間領域である制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備えている。これらの制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、例えば、工場内の製造設備等における無人搬送ヤードに設けられている。無人搬送車等の移動ロボット（移動体）１０（１０ａ〜１０ｄ）は、これらの制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含む設備内を移動可能になっている。

各制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにそれぞれ対応して停止スイッチ（無線操作スイッチ）２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが設置されている。停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、各制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの正面中央を作業者が傍観できる位置に設けられている。これらの停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ内での作業者の安全を確保するために、無線により移動ロボット１０を操作して、移動ロボット１０の移動を無線で安全に制御するためのものである。各停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、各移動ロボット１０の無線端末１１と通信可能になっている。

各移動ロボット１０には、ＩＤタグとしてのアクティブＲＦＩＤ（radio frequency identification）タグ３が搭載されている。ＲＦＩＤタグ３には、これが搭載された移動ロボット１０のＩＤ情報等の情報が格納されている。また、各制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの出入口には、ＲＦＩＤタグ３から発せられた電波を受信するアンテナ（検知手段）４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅと、各アンテナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅで受信されたＲＦＩＤタグ３からの電波に含まれる各移動ロボット１０のＩＤ情報等の情報を読み取るためのＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅがそれぞれ設けられている。

この構成により、いずれの制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにどの移動ロボット１０が進入しているかが検知されて、当該移動ロボット１０の個体認識が行われるようになっている。また、このとき、個体認識された移動ロボット１０は、各制御対象領域に対応するメモリ内のロボットリストに登録されるようになっている。

各ＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅには、それぞれ無線サーバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅが隣接して接続されている。各無線サーバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは、各ＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅで読み取られた各移動ロボット１０の情報を、当該各無線サーバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅにそれぞれ対応する各停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに送信するためのものである。

移動ロボット１０の情報を各無線サーバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅから受信した停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、当該移動ロボット１０に対して電気的に接続可能な状態となって有効（アクティブ）となる。有効となった停止スイッチは、無効（ノンアクティブ）状態のままの停止スイッチと区別するために、例えば、当該停止スイッチに内蔵されたランプが点灯する。図１に示す例では、停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｄが有効となってランプが点灯しており、停止スイッチ２ｃは無効のままでランプが消灯している。なお、停止スイッチに内蔵されたランプを点灯させるかわりに、停止スイッチの操作部の色を蛍光発光等により変化させたり、あるいは、蛍光発光等に加えて、停止スイッチに搭載された表示灯を点灯させるようにしてもよい。

移動ロボット１０がメモリ内のロボットリストに登録された後、当該移動ロボット１０が制御対象領域から退出した場合には、当該移動ロボット１０はロボットリストから削除されるとともに、当該制御対象領域に対応する停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが、退出した移動ロボット１０に対して無効にされるようになっている。

なお、図示していないが、この安全制御システム１には、当該システム全体の制御を行う制御部が設けられている。当該制御部は、制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに進入した移動ロボット１０の有効化処理のほか、制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから退出した移動ロボット１０の無効化処理や、上述したメモリ内のロボットリストの更新などを行う。

次に、本実施例の作用効果について説明する。
いま、制御対象領域Ａ内に１台の移動ロボット１０ａが進入し、制御対象領域Ｂに２台の移動ロボット１０ｂ、１０ｃが進入し、制御対象領域Ｄに１台の移動ロボット１０ｄが進入しているとする。また、このとき、制御対象領域Ｂ内の一方の移動ロボット１０ｂは制御対象領域Ａに進入しようとしているとする（図１参照）。

制御対象領域Ａにおいては、移動ロボット１０ａがアンテナ４ａの近傍を通過したときに移動ロボット１０ａのＲＦＩＤタグ３から発せられた電波がアンテナ４ａで受信され、ＲＦＩＤタグ３からの電波に含まれた移動ロボット１０ａのＩＤ情報等の情報がＲＦＩＤタグリーダ５ａにより読み取られる。これにより、制御対象領域Ａに移動ロボット１０ａが進入していることが検知されて、当該移動ロボット１０ａの個体認識が行われる。

ＲＦＩＤタグリーダ５ａで読み取られた移動ロボット１０ａの情報は、無線サーバ６ａを介して停止スイッチ２ａに送信される。これにより、停止スイッチ２ａが当該移動ロボット１０ａに対して通信接続可能な状態となって有効（アクティブ）となる。また、このとき、停止スイッチ２ａが点灯するので、アクティブ状態の停止スイッチ２ａを明示でき、停止スイッチ２ａの視認性および操作性が向上する。

この状態から、作業者が停止スイッチ２ａを操作すると、停止スイッチ２ａの停止信号が無線で移動ロボット１０ａの無線端末１１に入力されて、移動ロボット１０ａが停止する。この場合、移動ロボット１０ａの動力源がオフにされる。これにより、制御対象領域Ａ内での作業者の安全が確保される。

制御対象領域Ｂにおいては、２台の移動ロボット１０ｂ、１０ｃのＩＤ情報等の情報がすでに読み取られて、制御対象領域Ｂに２台の移動ロボット１０ｂ、１０ｃが進入していることが検知されており、これらの移動ロボット１０ｂ、１０ｃの個体認識がそれぞれ行われる。

各移動ロボット１０ｂ、１０ｃの情報は、停止スイッチ２ｂに送信されており、停止スイッチ２ｂが各移動ロボット１０ｂ、１０ｃに対して有効（アクティブ）となっている。また、このとき、停止スイッチ２ｂが点灯するので、停止スイッチ２ｂを明示でき、停止スイッチ２ｂの視認性および操作性が向上する。

この状態から、作業者が停止スイッチ２ｂを操作すると、停止スイッチ２ｂの停止信号が無線で各移動ロボット１０ｂ、１０ｃの各無線端末１１に入力され、各移動ロボット１０が停止する。これにより、制御対象領域Ｂ内での作業者の安全が確保される。

また、この場合には、制御対象領域Ｂ内の一方の移動ロボット１０ｂが制御対象領域Ａに進入しようとしており、移動ロボット１０ｂが制御対象領域Ａ内に進入する際にアンテナ４ｂの近傍を通過することで、移動ロボット１０ｂのＲＦＩＤタグ３から発せられた電波がアンテナ４ｂで受信されて、移動ロボット１０ｂの情報がＲＦＩＤタグリーダ５ｂから無線サーバ６ｂを介して停止スイッチ２ａに送信される。これにより、停止スイッチ２ａが移動ロボット１０ｂに対して有効になる。その一方、移動ロボット１０ｂの情報は、同時に、無線サーバ６ｂを介して停止スイッチ２ｂにも送信されるので、停止スイッチ２ｂは移動ロボット１０ｂに対して無効となる。

したがって、作業者が停止スイッチ２ａを操作すると、制御対象領域Ａ内にすでに進入していた移動ロボット１０ａのみならず、新たに制御対象領域Ａ内に進入した移動ロボット１０ｂについても停止することになる。

なお、制御対象領域Ａに後から進入した移動ロボット１０ｂは、制御対象領域Ａに対応するロボットリストに追加されるとともに、制御対象領域Ｂから退出した移動ロボット１０ｂは、制御対象領域Ｂに対応するロボットリストから削除される。そして、停止スイッチ２ｂは、制御対象領域Ｂから退出した移動ロボット１０ｂに対して無効にされる。

制御対象領域Ｄにおいては、移動ロボット１０ｄが当該制御対象領域Ｄ内に進入した直後の状態であり、このとき、制御対象領域Ｄにおける移動ロボットｄの出入口に配置されたアンテナ４ｅが移動ロボット１０ｄのＲＦＩＤタグ３から発せられた電波を受信する。そして、ＲＦＩＤタグ３からの電波に含まれた移動ロボット１０ｄのＩＤ情報等の情報がＲＦＩＤタグリーダ５ｅにより読み取られて、移動ロボット１０ｄの個体認識が行われる。

ＲＦＩＤタグリーダ５ｅで読み取られた移動ロボット１０ｄのＩＤ情報は、無線サーバ６ｅを介して停止スイッチ２ｄに送信される。これにより、停止スイッチ２ｄが移動ロボット１０ｄに対して有効（アクティブ）となる。また、このとき、停止スイッチ２ｄが点灯するので、アクティブ状態の停止スイッチ２ｄを明示でき、停止スイッチ２ｄの視認性および操作性が向上する。

この状態から、作業者が停止スイッチ２ｄを操作すると、停止スイッチ２ｄの停止信号が無線で移動ロボット１０ｄの無線端末１１に入力されて、移動ロボット１０ｄが停止する。この場合、移動ロボット１０ｄの動力源がオフにされる。これにより、制御対象領域Ｄ内での作業者の安全が確保される。

このようにして、制御対象領域に出入りする移動ロボット１０を無線で安全に制御できるようになる。

なお、図１では、各ＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅが、これらにそれぞれ対応する各アンテナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅとそれぞれ一体化された例を示しているが、各ＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅは、各アンテナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅから分離して設けるようにしてもよい。

また、各無線サーバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは、対応する各ＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅとそれぞれ一体化されていてもよく、あるいは、各ＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅから分離して設けられていてもよい。

〔第２の実施例〕
前記第１の実施例では、制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応して設けられた無線サーバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅを用いることにより、停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの有効化処理を無線で行う例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。

図２は、本発明の第２の実施例による安全制御システムを示している。なお、図２において、図１と同一符号は同一または相当部分を示している。

この第２の実施例では、各ＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅがケーブル７を介して停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに有線接続されている。

この場合には、ＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅで読み取られた各移動ロボット１０のＩＤ情報等の情報が、ケーブル７を介してそれぞれ対応する各停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに送信される点のみが前記第１の実施例と異なっており、その他の点は前記第１の実施例と同様である。

この第２の実施例によれば、制御対象領域ごとに無線サーバを設ける必要がないので、製造コストを低減できる。

〔第３の実施例〕
図３は、本発明の第３の実施例による安全制御システムを示している。なお、図３において、図１と同一符号は同一または相当部分を示している。

この第３の実施例では、アンテナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅおよびＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅが省略されており、制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応して無線サーバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅのみが設けられている。

この場合、図３に示すように、制御対象領域Ａにおいては、移動ロボット１０ａの無線端末１１からの電波は、無線サーバ６ｃ、６ｄ、６ｅと比較して、移動ロボット１０ａが接近している無線サーバ６ａ、６ｂの方に届きやすくなっており、このため、電波強度が強く、さらに電波到達時間も短い。

同様に、制御対象領域Ｂにおいては、各移動ロボット１０ｂ、１０ｃの無線端末１１からの電波は、無線サーバ６ａ、６ｄ、６ｅと比較して、移動ロボット１０ｂ、１０ｃが接近している無線サーバ６ｂ、６ｃの方に届きやすくなっており、このため、電波強度が強く、さらに電波到達時間も短い。また、制御対象領域Ｄにおいては、移動ロボット１０ｄの無線端末１１からの電波は、無線サーバ６ａ、６ｂ、６ｃと比較して、移動ロボット１０ｄが接近している無線サーバ６ｄ、６ｅの方に届きやすくなっており、このため、電波強度が強く、さらに電波到達時間も短い。

そこで、この第３の実施例においては、移動ロボットが、電波強度の強いまたは電波到達時間の短い２つの無線サーバ間の領域に存在することが分かり、任意の無線サーバが移動ロボット１０から得たＩＤ情報等の情報を停止スイッチに送信して、停止スイッチの有効化処理を行うようにしている。

すなわち、例えば制御対象領域Ａにおいては、無線サーバ６ｂが移動ロボット１０ａから得た情報を停止スイッチ２ａに送信して、停止スイッチ２ａの有効化処理が行われる。

また、この場合、無線サーバ６ａ、６ｂ間における電波強度の差または電波到達時間の差に基づいて、移動ロボット１０の各無線サーバ６ａ、６ｂからの距離が分かり、制御対象領域Ａ内で或る時刻における移動ロボット１０の位置を正確に知ることができる。この点は、他の制御対象領域においても同様である。ただ、この場合には、システムの制御部が、移動ロボットの停止処理のみならず、位置測定のルーチン処理をも行うことになるので、ＣＰＵの負担がやや大きくなる。

〔第４の実施例〕
前記第１ないし第３の実施例では、停止スイッチが制御対象領域からやや離れた位置に設置された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。

図４は、本発明の第４の実施例による安全制御システムを示している。なお、図４において、図１と同一符号は同一または相当部分を示している。

この第４の実施例においては、停止スイッチ２ａが制御対象領域Ａ、Ｂ間の出入口に設置されており、同様に、停止スイッチ２ｂが制御対象領域Ｂ、Ｃ間の出入口に、停止スイッチ２ｃが制御対象領域Ｃ、Ｄ間の出入口に、停止スイッチ２ｄが制御対象領域Ｄ、Ｅ間の出入口にそれぞれ設置されている。なお、各停止スイッチの設置位置は、隣り合う各制御対象領域間の出入口に限らず、各制御対象領域内でもよく、あるいは各制御対象領域の直近近傍に設置するようにしてもよい。

また、この場合には、各アンテナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、各ＲＦＩＤタグリーダ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、および各無線サーバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅが省略されており、移動ロボット１０の無線端末１１は、当該移動ロボット１１が進入している制御対象領域の停止スイッチと直接通信を行うことにより、当該移動ロボット１１の検知および個体認識処理、ならびに当該停止スイッチの有効化処理を行う。

〔第５の実施例〕
前記第１ないし第４の実施例では、移動ロボット１０の各制御対象領域に対する進入および退出の検出をアンテナ、無線サーバまたは停止スイッチにより行った例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。

図５は、本発明の第５の実施例による安全制御システムを示している。なお、図５において、図４と同一符号は同一または相当部分を示している。

この第５の実施例においては、移動ロボット１０の進入および退出を検知するためのライトカーテン８が各制御対象領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの出入口に設けられている。すなわち、制御対象領域Ａの出入口にはライトカーテン８ａが、制御対象領域Ａ、Ｂ間の出入口にはライトカーテン８ｂが、制御対象領域Ｂ、Ｃ間の出入口にはライトカーテン８ｃが、制御対象領域Ｃ、Ｄ間の出入口にはライトカーテン８ｄが、制御対象領域Ｄ、Ｅ間の出入口にはライトカーテン８ｅが、制御対象領域Ｅの出入口にはライトカーテン８ｆがそれぞれ設けられている。各ライトカーテンは、投光部とこれから出射された光を受ける受光部から構成されている。

この場合、移動ロボット１０がいずれかのライトカーテンを通過して当該ライトカーテンの光を遮断することにより、移動ロボット１０の進入および退出が検出される。

いま、制御対象領域Ｂ内の左側の移動ロボット１０ｂが制御対象領域Ｂから退出して制御対象領域Ａに進入しようとしているとする。このとき、前記第１ないし第４の実施例では、アンテナ、無線サーバまたは停止スイッチが定期的に有効化処理を常に行っている必要があるが、この第５の実施例では、移動ロボットの進入および退出の検出をライトカーテンが分担するので、アンテナ、サーバまたは停止スイッチはその瞬間だけ有効化処理を行えばよく、定期的な有効化処理を常に行っている場合と比べて、ＣＰＵの負担を軽減できる。

なお、移動ロボットの進入および退出を検出する検出装置としては、上述したライトカーテンの他、光電センサ等のその他の非接触式センサまたは接触式センサを用いるようにしてもよい。

〔伝送メッセージの例〕
前記第１ないし第５の実施例において、各停止スイッチと各移動ロボットとの間で交信される伝送メッセージの例について図６および図７を用いて説明する。ここでは、一つの停止スイッチが複数の移動ロボットと交信する場合を例にとっている。また、図６は、停止スイッチから各移動ロボットに対して個々に交信するポーリング方式の例を示し、図７は、停止スイッチから複数の移動ロボットに対してグループＩＤを用いて交信を行うブロードキャスト方式の例を示している。なお、各図中、「Estop」は停止スイッチ（または非常停止スイッチ）を示し、「RT」は移動ロボットを示している。

図６に示すポーリング方式の場合、停止スイッチ（Estop）から各移動ロボット（RT1〜RTn）に対して、同図の上側に示すようなデータ送信要求（リクエスト）がなされる。このリクエストには、当該停止スイッチの端末ＩＤ、ロボットの端末ＩＤ、自己診断情報（無線通信状態などを含む）、停止（オン/オフ含む）、およびその他の安全情報が含まれている。なお、図６では、停止スイッチからロボット（RT1）へのリクエストの伝送メッセージのみが記載されているが、他のロボット（RT2〜RTn）へのリクエストについても同様の伝送メッセージが含まれている。

その一方、各移動ロボット（RT1〜RTn）から停止スイッチ（Estop）に対しては、図６の下側に示すようなデータ送信（レスポンス）が行われる。このレスポンスには、当該停止スイッチの端末ＩＤ、ロボットの端末ＩＤ、自己診断情報（無線通信状態などを含む）、およびその他の安全情報が含まれている。なお、図６では、ロボット（RT1）から停止スイッチへのレスポンスの伝送メッセージのみが記載されているが、他のロボット（RT2〜RTn）からのレスポンスについても同様の伝送メッセージが含まれている。

この場合、一つの停止スイッチが複数の移動ロボットに対して個別に通信を行う必要があるため、通常、時分割による多重伝送が行われる。また、他の停止スイッチと各移動ロボットとの間においても、図６と同様の伝送メッセージを用いた通信が行われている。

このようなポーリング方式の場合には、移動ロボットごとにリクエストおよびレスポンスを１セットとした処理が行われており、各停止スイッチと各移動ロボットは、常に一対一に対応している。そして、停止スイッチからのリクエストに対する移動ロボットからのレスポンスの処理が完了すると、移動ロボットと停止スイッチとの間の通信が正常に行われたことになる。

図７に示すブロードキャスト方式の場合には、停止スイッチ（Estop）から各移動ロボット（RT1〜RTn）に対して、同図の上側に示すようなデータ送信要求（リクエスト）がなされる。このリクエストには、図７上側の左側に示すように、当該停止スイッチの端末ＩＤ（グループＩＤ）、ロボット（RT1）の端末ＩＤ、ロボット（RT2）の端末ＩＤ、…ロボット（RTn）の端末ＩＤ、自己診断情報（無線通信状態などを含む）、停止（オン/オフ含む）、およびその他の安全情報が含まれている。あるいは、図７上側の右側に示すように、このリクエストには、当該停止スイッチの端末ＩＤ（グループＩＤ）、ロボット（RT1〜RTn）の端末ＩＤ、自己診断情報（無線通信状態などを含む）、停止（オン/オフ含む）、およびその他の安全情報が含まれている。

その一方、各移動ロボット（RT1〜RTn）から停止スイッチ（Estop）に対しては、図７の下側に示すようなデータ送信（レスポンス）が行われる。このレスポンスには、当該停止スイッチの端末ＩＤ、ロボットの端末ＩＤ、自己診断情報（無線通信状態などを含む）、およびその他の安全情報が含まれている。なお、図７では、ロボット（RT1）から停止スイッチへのレスポンスの伝送メッセージのみが記載されているが、他のロボット（RT2〜RTn）からのレスポンスについても同様の伝送メッセージが含まれている。

この場合、各停止スイッチがそれぞれグループＩＤを有しており、各停止スイッチは、それぞれの制御対象領域内の複数の移動ロボットに対して当該グループＩＤを用いて一度に通信が行う。したがって、当該制御対象領域内の各移動ロボットは、停止スイッチから同一のグループＩＤを受け取ることで、同一のグループに属することになる。

このようなブロードキャスト方式の場合には、ポーリング方式のように移動ロボットごとにリクエストおよびレスポンスを１セットとした処理を行う必要がなく、停止スイッチ（Estop）から各移動ロボット（RT1〜RTn）へのリクエストは一度に行われる。そして、レスポンスの処理が完了した移動ロボットに対しては、停止スイッチとの間の通信が正常に行われたことになる。

〔停止スイッチ側の通信処理スレッドの第１の実施例〕
図８ないし図１０は、停止スイッチ側の通信処理スレッドの第１の実施例を示している。図８は通信処理スレッドのメインのフローチャートを、図９は図８におけるロボット進入検知処理のサブルーチンを、図１０は図８におけるロボット通信処理のサブルーチンをそれぞれ示している。

プログラムがスタートすると、まず、図８のステップＳ１において、制御対象領域（エリア）内への移動ロボットの進入検知処理を行うサブルーチンが実行される。このサブルーチンについて図９を用いて説明する。

図９のステップＴ１では、停止スイッチが移動ロボット（RT）の情報を受け取る。制御対象領域に進入しまたは制御対象領域から退出した移動ロボットの情報は、上述した前記第１、第２の実施例では、当該制御対象領域に対応するＲＦＩＤタグリーダ５ａ〜５ｅで読み取られ、前記第３の実施例では無線サーバ６ａ〜６ｅで読み取られ、前記第４、第５の実施例では停止スイッチ２ａ〜２ｄで読み取られる。読み取られた情報は、前記第１、第３の実施例では無線サーバ６ａ〜６ｅにより、前記第２の実施例ではケーブル７を介して、前記第４、第５の実施例では直接、当該制御対象領域の停止スイッチに入力される。

次に、ステップＴ２では、ステップＴ１で受け取った情報に基づいて、エリア内に存在する移動ロボット（RT）の登録リストの更新を行う。すなわち、エリア内に新たに移動ロボットが進入していれば、当該移動ロボットを登録リストに追加し、また、エリアから移動ロボットが退出していれば、当該移動ロボットを登録リストから削除する。

次に、ステップＴ３では、更新された登録リストが更新前の前回の登録リストに対して差があるか否かを判断する。ステップＴ３での判断が「Ｙｅｓ」となれば、プログラムはステップＴ４に移行する。ステップＴ４では、登録リストに新たに追加された移動ロボットと通信接続処理を実行する。通信接続処理が完了すれば、当該移動ロボットに対して停止スイッチが有効となる。次に、ステップＴ５では、登録リストから新たに削除された移動ロボットとの通信接続を解除する。通信接続が解除されれば、当該移動ロボットに対して停止スイッチが無効にされる。ステップＴ５での処理後、プログラムは図８のメインルーチンに戻る。同様に、ステップＴ３での判断が「Ｎｏ」となった場合も、プログラムは図８のメインルーチンに戻る。

図８において、ステップＳ１におけるロボット進入検知処理のサブルーチンが終了すれば、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、接続された移動ロボットとの通信処理を行うサブルーチンが実行される。この通信処理のサブルーチンについて図１０を用いて説明する。

図１０のステップＵ１では、停止スイッチ（SW）が押されたか否かが判断される。停止スイッチが押されたと判断されれば、ステップＵ２に移行する。ステップＵ２では、移動ロボット（RT）の登録リスト（RTリスト）にある全ての移動ロボットに対して停止信号を送信する。ステップＵ２での処理後、プログラムは図８のメインルーチンに戻る。ステップＵ１での判断が「Ｎｏ」となった場合は、ステップＵ３に移行する。ステップＵ３では、移動ロボット（RT）の登録リスト（RTリスト）にある全ての移動ロボットと安全確認信号を交信する。ステップＵ３での処理後、プログラムは図８のルーチンに戻る。図８では、ステップＳ１およびＳ２の処理を繰り返し行う。

〔停止スイッチ側の通信処理スレッドの第２の実施例〕
図１１は、停止スイッチ側の通信処理スレッドの第２の実施例を示している。この第２の実施例は、接続された移動ロボットとの通信処理のサブルーチンを実行するメイン処理において、制御対象領域内に新たに別の移動ロボットが進入してきた場合の割り込み処理に関する。

図１１のメイン処理におけるステップＶ１では、接続された移動ロボットとの通信処理のサブルーチンが実行されている。このサブルーチンは、上述した図１０におけるサブルーチンと同様である。このサブルーチンの処理後、進入検知センサから移動ロボットの検知信号が発生すると、プログラムは、図１１中の割り込み処理に移行する。この割り込み処理では、ステップＶ２において、エリア内への移動ロボット進入検知処理のサブルーチンが実行される。このサブルーチンは、上述した図９におけるサブルーチンと同様である。当該サブルーチンの処理後、プログラムはメイン処理に戻る。

この場合には、例えば、ステップＶ１でのサブルーチンの実行中に、停止スイッチが押されて、エリア内の全ての移動ロボットが停止している最中に、当該エリア内に別の移動ロボットが新たに進入してきたとき、停止スイッチが当該移動ロボットの情報を受け取って新たに登録リストに登録し、当該移動ロボットに対して停止スイッチを有効にする。このとき、停止スイッチが押されている状態なので、新たに進入した移動ロボットは、当該エリアに進入すると同時に停止することになる。このようにして、エリア内の安全性を向上できる。

〔移動ロボット側の制御フローの一例〕
図１２は、移動ロボット側の制御フローチャートの一例を示しており、通信エラー発生時の処理に関する。

図１２のステップＷ１では、停止スイッチから受信した受信メッセージが有るか否か判断される。受信メッセージが受信されれば、ステップＷ２に移行する。ステップＷ２では、受信メッセージが正常か否か判断される。受信メッセージが正常であれば、ステップＷ３に移行する。ステップＷ３では、受信メッセージが停止信号か否か判断される。停止信号であれば、ステップＷ４に移行して、停止処理が実行される。この停止処理では、移動ロボットの駆動回路の動力が遮断される。ステップＷ４での処理後、ステップＷ５に移行する。ステップＷ５では、リセット信号の入力によりリセット処理がなされたか否か判断される。リセット処理がされれば、プログラムはステップＷ１に戻る。

その一方、ステップＷ２において、受信メッセージが正常でないと判断されれば、ステップＷ６に移行する。ステップＷ６では、移動ロボットの駆動回路の動力が遮断される。また、ステップＷ３において、受信メッセージが停止信号でないと判断されれば、ステップＷ７に移行する。ステップＷ７では、停止スイッチに対してレスポンス処理（図６、図７参照）を行う。ステップＷ６、Ｗ７での処理後、プログラムはステップＷ１に戻る。

この場合には、受信メッセージが正常でない場合のような通信エラー発生時に移動ロボットを停止させることができ、エリア内の安全性を確保できるとともに、通信エラーの解除後には、移動ロボットを自動復帰させることができる。

〔安全制御システムの変形例〕
図１３は、本発明の変形例による安全制御システムを示している。なお、同図において、前記各実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。

図１３に示すように、制御対象領域Ａ、Ｂ間の出入口には、停止スイッチ２ａの他に非常停止スイッチ２ａ’が設置されており、同様に、制御対象領域Ｂ、Ｃ間の出入口には停止スイッチ２ｂおよび非常停止スイッチ２ｂ’が、制御対象領域Ｃ、Ｄ間の出入口には停止スイッチ２ｃおよび非常停止スイッチ２ｃ’が、制御対象領域Ｄ、Ｅ間の出入口には停止スイッチ２ｄおよび非常停止スイッチ２ｄ’がそれぞれ設置されている。これらの非常停止スイッチ２ａ’、２ｂ’、２ｃ’、２ｄ’は、緊急時にすべての制御対象領域内のすべての移動ロボットを非常停止させるためのものである。これに対して、上述した停止スイッチは、対応する制御対象領域内に存在する移動ロボットに対してのみ有効となる。

図１３において、例えば停止スイッチ２ｃは、制御対象領域Ｃ、Ｄに存在する移動ロボットに対して有効となるが、例えば非常停止スイッチ２ｃ’は、すべての制御対象領域Ａ〜Ｅ内のすべての移動ロボットに対して有効となる。したがって、図１３に示す状態から、停止スイッチ２ｃを押してもどの移動ロボットも停止しないが、非常停止スイッチ２ｃ’を押すと、すべての移動ロボットが停止する。同様に、例えば停止スイッチ２ｄを押すと、移動ロボット１０ｄのみが停止するが、非常停止スイッチ２ｄ’を押すと、すべての移動ロボットが停止する。

なお、各移動ロボット１０は、電源が投入されても、任意の安全無線機器と接続されない限り、動作しない仕様になっている。一旦、安全無線機器と接続して安全が確認された移動ロボット１０は動作が可能になるが、各安全無線機器は互いに通信を行っており、このため、結果的に、安全が確認された移動ロボット１０に対しては、すべての非常停止スイッチが有効となる。

また、いずれの停止スイッチ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについても、各制御対象領域に進入した各移動ロボットに対して有効化処理される手順は、上述した各実施例の場合と同様である。

本発明は、移動ロボット等の移動体の安全制御システムに好適であり、とくに、移動体の安全制御を無線で行うシステムに適している。

１： 安全制御システム

２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ： 停止スイッチ
２ａ’、２ｂ’、２ｃ’、２ｄ’： 非常停止スイッチ

４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ： アンテナ（検知手段）
１０： 移動ロボット

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ： 制御対象領域

特開平１０−１２６８６６号公報（段落［００１２］参照）

Claims (5)

1. 制御対象領域内を移動する移動体を安全に制御するための安全制御システムであって、
   制御対象領域が複数の制御対象領域から構成されるとともに各制御対象領域にそれぞれ対応して設置され、各制御対象領域に進入する任意の移動体をそれぞれ制御対象領域ごとに検知する複数の検知手段と、
   各制御対象領域にそれぞれ対応して設置され、各制御対象領域内の移動体を無線で操作するための複数の無線操作スイッチと、
   各検知手段により各制御対象領域に進入する任意の移動体が検知されたとき、当該各制御対象領域に対応する各無線操作スイッチを当該任意の移動体に対して有効にするとともに、当該各無線操作スイッチの操作に基づいて当該任意の移動体を停止させるよう制御する制御部と、
   を備えた安全制御システム。
2. 制御対象領域内を移動する移動体を安全に制御するための安全制御方法であって、
   制御対象領域が複数の制御対象領域から構成されており、各制御対象領域に進入する任意の移動体を、各制御対象領域にそれぞれ対応して設置された複数の検知手段により検知する工程と、
   各制御対象領域にそれぞれ対応して設置されかつ各制御対象領域内の移動体を無線で操作するための複数の無線操作スイッチを、各検知手段で検知された任意の移動体に対して有効にする工程と、
   当該各無線操作スイッチの操作に基づいて当該任意の移動体を停止させる工程と、
   を備えた安全制御方法。
3. 請求項２において、
   制御対象領域から退出する任意の移動体を検知手段により検知するとともに、当該任意の移動体に対応する無線操作スイッチを無効にする工程をさらに備えた、
   ことを特徴とする安全制御方法。
4. 請求項２において、
   無線操作スイッチがグループＩＤを有しており、無線操作スイッチは、制御対象領域内の任意の移動体に対して当該グループＩＤを用いたブロードキャスト方式の通信により有効にされている、
   ことを特徴とする安全制御方法。
5. 請求項２において、
   無線操作スイッチの操作によりいずれかの制御対象領域内の移動体が停止している際に当該制御対象領域内に進入してくる別の移動体を検知し、当該別の移動体に対して無線操作スイッチを有効にして当該別の移動体を停止させるようにした、
   ことを特徴とする安全制御方法。

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