[E11] 無人搬送車の広域走行経路制御に関する研究 1 背景 高田研究室 0514048 白井 彰 作業場 工場群 工場 作業場 作業場 作業場 作業場 作業場 消費者ニーズが多様化した現代では多品種少量生産を 行える柔軟性の高い生産システムが求められている．そ 知能機械工学科 こで 1 つの生産設備やラインで複数の製品を生産するこ とができる FMS(Flexible Manufacturing System) の 無人搬送車の 軌道 導入が進められてきた． FMS においては搬送システム にも柔軟性が求められるが，そのような搬送システムの 工場 1 つとして，無人搬送車 (AGV:Autonomous Guided Vehicle) が用いられる． 工場 このような搬送システムでは，生産現場の規模に応じ 図 2: 本研究のモデル て無人搬送車の投入台数を増減することで搬送能力を容 易に調整することができる．しかし，同一フィールド内 に複数の無人搬送車を投入した場合，ある無人搬送車が 最短経路で搬送しようとすると他の無人搬送車の経路の 妨げになり全体の搬送能力を下げることもありうる． 3.3 搬送効率を測る指標 以下の 2 つの値から搬送効率を考える． 速達性 無人搬送車が目的地に到着するまでの時間のこと 2 目的 で短いほど搬送効率が良いと考えられる． 本研究では，広域にわたって複数の無人搬送車が運用 輸送量 されている状況下で，個々の無人搬送車の効率よりも搬 一定時間内に軌道上を通過する無人搬送車の数の 送システム全体の効率を優先した搬送経路を割り当てる ことで通過する数が多いほど搬送効率が良いと考 走行経路制御システムの構築を目指す． えられる． 3 アプローチ 3.1 先行研究 輸送量を増やすには無人搬送車の台数を増やし数珠繋 ぎに走らせれば輸送量は増える．そこで無人搬送車が数 高田研究室では北野 [1] らが無人搬送車の走行経路制 御について研究を行ってきた．先行研究では図 1のよう 珠繋ぎに走行できるように，巡回軌道がとれるレイアウ トで研究を考えた． なモデルを扱ってきた．先行研究では無人搬送車の軌道 4 モデルの構成要素 を閉塞区間に分け，予約を行うことや将来の状態を予想 ネットワーク することで各無人搬送車の経路が互いに干渉するデッド に端子のついたブラックボックスで表すことにし，これ ロックの状態を回避してきた． をネットワークと呼ぶ．ネットワーク同士は端子を介し 多種多様な軌道をひとまとめに扱うため て接続され，端子の数は接続しているネットワークの数 だけ存在する．ただし，端子の数は 1 つのネットワーク 作業場 に対し 2 個以上存在するとする．また，ネットワークの 無人搬送車の軌道 中には設定された台数だけ収容できる． 工作機 ライン 図 1: 先行研究のモデル 3.2 本研究 ネットワーク間をつなぐ軌道をラインと呼ぶ． ラインは全て単線で，無人搬送車はライン上を双方向で 走行する．また，ラインには同時通過可能台数を設定す る．無人搬送車がライン上を同方向に進むのならば同時 通過可能台数だけ通過できるものとする． 本研究では，今までのモデルよりももっと大きな規模 のモデルを扱う．例えば図 2にあるように工場群，工場， 作業場に分けて考える． 1 番小さい規模である作業場で は先行研究の走行経路制御方法を利用することとした． ネットワーク 端子 そして複数の作業場同士，工場同士をつなぐ軌道全体の ライン 走行経路制御を本研究の対象とする．本研究の対象とす る経路制御を広域の経路制御と呼ぶこととした． 図 3: ネットワークとライン 4.1 ネットワークの階層化 7 実験と考察 広域の制御では軌道が非常に多いため，経路探索を行っ 実験には図 6のレイアウトを用いた．端子 18 に無人 たときに選択肢が膨大になり，組み合わせ爆発が起りや 搬送車が 2 台，端子 4 に無人搬送車が 1 台いる．端子 18 すくなる． から端子 14 に行こうとしている無人搬送車が 2 台がい そこで図 4のようにネットワークを階層構造にし，エ リアごとに区切るようにした．つまり，いくつかのネッ トワークをまとめて上層では一つのネットワークとみな る状況で端子 4 →端子 1 →端子 3 →端子 11 の順で無人 搬送車を動かした場合の動作実験を行った． 実験結果を図 7に示す．まず管制官 A.A は，管理する すことにより，ネットワークを扱いやすい数にしぼるよ 最短経路を通ろうとする無人搬送車の要望を受け，ライ うにする．こうすることで組み合わせ爆発を防ぐことが ンに優先順位をつけて方向決めを行ってできたルートを できる． 無人搬送車に渡している． そして無人搬送車の位置が変わると管制官 A から指 上位層 令を受け取りそれにしたがって無人搬送車の要望を受け 方向決めを行われていることが分かる． A.B A 4 5 +A.2(4) 6 A.C 7 + A.1(5) A.3(4) + 1 A.A A.A.A + 13 15 17 A.A.B A.A.3 (4) 18 ク内の無人搬送車がどこに行きたいかという要望を聞き 入れ，できるだけ全無人搬送車の要望に沿った経路決め >>AGV.1.Position=#1 管制官はネットワーク 1 つに対して 1 つ配置し，その ネットワークを管理する．管制官は担当するネットワー を行う．このように無人搬送車の要望を集中管理して， 巡回経路を探し出して無人搬送車が目的地に早く着く経 路決めを行い，無人搬送車にルートを渡す． 6 システム構成 経路探索システムを構成するにあたって図 5のように 管制官と無人搬送車で構成した．図 5では， 4 つの階層 からなり，管制官の名前をピリオドで区切ることで階層 を分けている． 管制官A.B 管制官A.C A.E 3 2 - + 18:17:14 18:17:14 2 18 14 3 18 14 1 1 11 Instruct A.E-3 agv 2,route 18:17:14 agv 3,route 18:17:14 agv 1,route 1:14:17:3 2:+:2 2:-:1 ,,2,1 3 lineNum 1 3 2 direction - - + agv 2,route 18:17:14 agv 3,route 18:17:14 agv 1,route 1:13:15:16:18:3 ・ ・ ・ ・ >>AGV.1.Position=#3 Add 1 3 11 Delete 1 1 11 controlagv 2 18 14 3 18 14 1 3 11 Instruct A.E-3 agv 2,route 18:17:14 agv 3,route 18:17:14 agv 1,from 3,to 3 2:+:2 ,2,,1 3 lineNum 1 3 2 direction - - + agv 2,route 18:17:14 agv 3,route 18:17:14 agv 1,from 3,to 3 >>AGV.1.Position=#11 Add Delete 1 3 11 controlagv 2 18 14 3 18 14 agv 2,route 18:17:14 agv 3,route 18:17:14 2:+:2 ,2,,1 3 lineNum 1 3 2 direction - - + agv 2,route 18:17:14 agv 3,route 18:17:14 巡回軌道を取れる場合の広域走行経路制御方法を示す ことができた．今後は巡回軌道でないレイアウトでも対 応できるようにすることと，そのシステムの搬送効率の 管制官 A.B.A 管制官 A.B.B 評価を行う必要がある． ルート 無人搬送車 12 + 8 結論と今後の課題 下位の管制官の管理外の 上位管制官からの 指令 無人搬送車の要望 無人搬送車 11 図 7: 管制官 A.A の動作 上位管制官からの指令 現在地と目的地 18:17:14 18:17:14 Add 1 1 11 Delete controlagv 管制官A 下位の管制官の管理外の 無人搬送車の要望 管制官 A.A.B 10 A.6(7) + A.5(6) agv 2,route agv 3,route 2:+:2 ,2,,1 3 lineNum 1 direction agv 2,route agv 3,route 管制官 A.A.A 3 A.D 図 6: 実験に用いたレイアウト 図 4: ネットワークの階層化 管制官A.A A.4(8) + 2 A.A.C 下位層 5 管制官 A.A.2(3) 16 + ネットワーク 9 + A.A.1(2) ライン 端子 対外接続端子 8 14 参考文献 無人搬送車 無人搬送車 図 5: 管制官同士，管制官と無人搬送車の交渉 [1] 北野正典 「時間的制約を考慮した無人搬送車の走 行経路制御に関する研究」 (2006 年度 電気通信大 学大学院知能機械工学専攻修士論文)
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