JP3031109B2 - 最適経路決定装置 - Google Patents
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Description
テムにおいて、出発点と目標点とを結ぶ最適な経路を決
定する最適経路決定装置に関する。
が少なくて済む最適経路決定装置として、本願発明者
は、先に、図9に示す構成を用いた方法を提案している
(特願平3−141373)。図9は、無人搬送車の構
成を示しており、16は走行路の地図データが記憶され
た地図データメモリであり、走行路上において無人搬送
車が停止可能なノードの座標や、その接続関係が記憶さ
れている。また、17は無人搬送車の速度等のデータが
記憶された無人搬送車データメモリである。
示すグラG0 を作成する。 G0 =(N,A,C0) …… ここで、N={n1,n2,…,nm}は、地図データに基づい
て全てのノードを番号付けしたノードの集合であり、m
はノード数である。A={a1,a2,…,an}は、任意の隣
接する2つのノード ni,njをそれぞれ始点、終点とし、
両ノード間が走行可能な場合に、両ノードを接続したア
ーク ak={ni,nj} を全て順に番号付けしたアークの集合
であり、nはアーク数である。C0 は、ノード間の距離
等のコスト計算の指標に基づいて各アーク ak={ni,nj}
について計算したコストの集合である。
制御局からこの無人搬送車に搬送指示が送られると、与
えられた搬送指示から出発ノードと目標ノードを求め
る。そして、これとグラフ生成器18において求められ
たグラフG0 、地図データおよび無人搬送車データに基
づいて、積算コストが最小となるような最適経路を生成
する。
コスト計算の指標としては、(a)ノード間の距離、
(b)ノード間の移動時間、に加え、(c)経路の方向
性を考慮することも可能である。
アークのコストBijは下式(1)により求められる。 Bij=dij ……(1) dijは、始点ノードiと終点ノードjとの直線距離(m
m)であり、 dij=( (xj −xi)2 +(yj −yi)2 )1/2 ……(2) と表される。ここで、xi,yiはノードiのx,y座標
(mm)、xj,yjはノードjのx,y座標(mm)で
ある。
アークのコストBijは下式(3)により求められる。 Bij=dij/vij ……(3) 距離dijは上記と同様に求められ、vijはノードiから
ノードjへの移動速度(m/sec)であるので、Bij
はノード間の移動時間に対応した量となっている。
アークのコストBijは下式(4)により求められる。 Bij=(dij/vij)×(1−pij) ……(4) 距離dij、速度vijは上記と同様に求められ、pijは経
路の方向性による「好ましさ」を表すペナルティ係数で
ある。例えば、ノードiからノードjへの方向が「好ま
しくない」方向(逆方向)ならばpijを負数にしてコス
トを上げ、一方「好ましい」方向(正方向)ならばpij
を正数にしてコストを下げることが可能である。係数p
ijの絶対値は好ましさの程度に応じて「0〜1」の範囲
で設定される。全てのアークについて適切なペナルティ
係数が設定されれば、任意の2点(出発点と目標点)を
結ぶ場合の積算コストが最小になる経路(以後、最短経
路という)は唯一つ求まる。
について、ペナルティ係数を適切に設定するには、ペナ
ルティ係数が経路探索に及ぼす影響を慎重に考慮しなけ
ればならず、非常に煩雑であった。ところが、ペナルテ
ィ係数を考慮しない式(1)または(3)によりコスト
を計算すると、以下のような問題が起こる。
型、あるいは図3に示す正方格子型のように、かなりの
規則性を有する場合がほとんどである。図2の梯子型走
行路は、「28」のノードより構成されている。図6
(A)は、各ノードの(x,y)座標データである。図
6(B)は、この梯子型走行路において、隣接移動可能
な全シーンについて、始点および終点のノード番号、方
向、速度データをまとめたものである。ここでは、経路
の方向性は考慮されておらず、方向データは全て「0」
となっている。
が異なるので、コストについては移動速度を考慮する
(3)式で計算を行う。図7(A)は計算結果を各アー
クの脇に記したものである。ここでは、始点と終点とが
互いに逆になるアークのコストは等しく、例えば、ノー
ド1,2に関するアークのコストは、 B12=d12/v12=( (4000 −1000)2 +(0 −0)2 )1/2
/(1000/1000) より、「3000」と算出される。ここで、速度を「1
000」で除算しているのは、(3)式の単位と合わせ
るためである。他のアークについても、同様に計算され
る。
28への最短経路を決定するには、走行する各アークに
ついてのコストを積算したトータルコストが最小となる
ような経路を選べば良い。しかし、ここでは、図7
(B)に示すように、トータルコストの等しい8通りの
最短経路が存在する。
ノードより構成されている。図8は、各ノードの(x,
y)座標データである。ここでは、ノード間の移動速度
は全て同一(1000mm/sec)とし、シーンデー
タは省略する。更に、隣接するノード間の距離は全て1
mなので、(1)または(3)式により算出される各ア
ークのコストは全て同一(1000)になる。
おいて、左下のノードから右上のノードへ至る最短経路
数は、 N(p,q)= p+q-2Cp-1 ……(5) により求められる。これにより図3の走行路におけるノ
ード1からノード100への最短経路を計算すると、
間の距離あるいは移動時間のみに基づいた算出方法によ
ると、本来は好ましくない方向を含む経路や、方向転換
が頻繁に必要となる経路等が全て同一条件として選択さ
れてしまう。従って、真に最適な経路を決定する事が困
難であった。この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たものであり、規則的な走行路に対しても、簡単に最適
経路を決定可能な最適経路決定装置を提供することを目
的としている。
に、本発明にあっては、走行路上に点在する複数のノー
ドに対し、隣接する走行可能な第1および第2のノード
を結ぶアークの集合について、前記各ノード間の距離ま
たは移動時間に基づいて各アーク毎に第1のコストを算
出する第1のコスト算出手段と、目標ノードが指示され
ると、目標ノードから見た前記第1ノードの方向と所定
方向との角度差と、目標ノードから見た前記第2ノード
の方向と該所定方向との角度差を算出し、両角度差の差
に基づいて、各アーク毎に第2のコストを算出する第2
のコスト算出手段と、前記第1および第2のコスト算出
手段によるコスト算出結果を、前記各アーク毎に加算す
る加算手段と、前記加算手段により算出された加算コス
トに基づき、出発ノードから目標ノードに至る最適経路
として、各アークの加算コストの積算値が最小になる場
合を選択する経路生成手段とを具備することを特徴とす
る。
り、各ノード間の距離または移動時間に基づいて各アー
ク毎に第1のコストが算出される。また、目標ノードが
指示されると、第2のコスト算出手段により、目標ノー
ドから見た第1ノードの方向と所定方向との角度差と、
目標ノードから見た第2ノードの方向と該所定方向との
角度差を算出し、両角度差の差に基づいて、各アーク毎
に第2のコストが算出される。そして、加算手段により
これらのコストが各アーク毎に加算される。経路生成手
段は、出発ノードから目標ノードに至る最適経路とし
て、各アークの加算コストの積算値が最小になる場合を
選択する。
ついて説明する。図1は本実施例に関する最適経路決定
装置のブロック図であり、図9と共通する部分について
は同一符号を付し、その説明を省略する。
すグラフGを作成する。 G=(N,A,C) …… ここで、N={n1,n2,…,nm}およびA={a1,a2,…,
an}は、前述したグラフG0 の各要素と同一であり、説
明を省略する。Cは、前述したノード間の距離または移
動時間に加えて、以下に説明する角度ポテンシャルを加
味したコスト計算の指標に基づき、各アーク ak={ni,
nj} について計算したコストの集合である。
リ16が更新された場合に、式(1),(3)または
(4)により各アークのコストBijを計算する。
ドgが指示された場合に、各アークに対して下式
(7),(8)により角度ポテンシャルコストTij(g)
を算出する 。 Tij(g)=(K/2π)Δθ(g,i,j)・Bij ……(7) Δθ(g,i,j)=Mod(|θ(g,j)−θ(g,i)|,π) ……(8) ここで、Kは所定の係数、θ(g,i)はノードgから見た
ノードiの方向をx軸から反時計回りに測った角度であ
り、g=iの場合は「0」とする。また、(8)式は、
|θ(g,j)−θ(g,i)|をπで徐算した場合の剰余を示
す。
jについて、目標ノードgから見たノードiの方向とx
軸方向との角度差と、目標ノードgから見たノードjの
方向とx軸方向との角度差が算出される。そして、両角
度差の差に基づいて設定された係数がコストBijに乗ぜ
られ、新たなコストTij(g)が算出される。
(=C)が、探索グラフデータメモリ12に記憶され
る。 Cij(g)=Bij +Tij(g) ……(9) すなわち、アークのコストの集合Cij(g)は、各アーク
の始点および終点ノード以外に、目標ノードに依存して
設定される。
示を受け、従来と同様に出発ノードと目標ノードを求め
る。そして、これとグラフ生成器8において求められた
上記グラフG 、地図データおよび無人搬送車データに
基づいて、積算コストが最小となるような最適経路を生
成する。
が「28」に設定された場合を考える。まず、静的グラ
フ生成部10により、図7(A)に示されるコストBij
(従来コスト)が作成される。次いで、角度ポテンシャ
ル計算部11により、図4(A)に示される角度ポテン
シャルコストTij(28)が計算される。ここでは、係数K
は「1」としている。そして、各アークについて、コス
トBijと角度ポテンシャルコストTij(28)が加算され、
コストCij(28)として探索グラフデータメモリ12に格
納される。図4(B)に、コストCij(28)の算出結果を
示す。
在したノード1からノード28への最短経路は、「1→
15→16→17→18→19→20→21→22→2
3→24→25→26→27→28」の唯一通りに絞ら
れる。
ノードが「100」に設定された場合を考える。この場
合も、上記と同様にコストBijおよび角度ポテンシャル
コストTij(100)が算出され、両者が加算されたコスト
Cij(100)が探索グラフデータメモリ12に格納され
る。図5に、コストCij(100)の算出結果を示す。
0」通り存在したノード1からノード100への最短経
路は、「1→11→21→31→41→51→61→7
1→81→91→92→93→94→95→96→97
→98→99→100」の唯一通りに絞られる。
は主に水平方向に移動し、また、ワークの積み下ろし用
ステーションは、走行路の上下方向に設置される。ま
た、このような細長い走行路において多数の無人搬送車
が走行する場合、なるべく外側を走行させる方が互いに
干渉する危険が少ない。また、超音波により上下方向の
壁との距離を測定しながら走行する無人搬送車の場合、
目標ノードの手前でなるべく長い距離を水平方向に移動
した方が、ステーションにおける位置決めが確実にな
る。上述した実施例において決定された最短経路は、い
ずれも、水平または上下方向のアークが継続する傾向に
ある。加えて、走行路の外側に沿う経路が選択されやす
い。これは角度ポテンシャルコストを加味した結果であ
り、よって、上記のような作業環境に対する要望をも満
足する最短経路の決定を可能としている。
ば、各ノード間の距離または移動時間に基づいて算出さ
れる各アーク毎の第1のコストに加えて、目標ノードか
ら見た各アークを構成する各ノードの方向に基づく第2
のコストが算出されるから、規則的な走行路に対して
も、簡単に最適経路を決定することが可能となる。
ブロック図である。
ある。
ある。
示す図である。
示す図である。
を示す図である。
す図である。
す図である。
段)
Claims (1)
- 【請求項1】 走行路上に点在する複数のノードに対
し、隣接する走行可能な第1および第2のノードを結ぶ
アークの集合について、前記各ノード間の距離または移
動時間に基づいて各アーク毎に第1のコストを算出する
第1のコスト算出手段と、 目標ノードが指示されると、目標ノードから見た前記第
1ノードの方向と所定方向との角度差と、目標ノードか
ら見た前記第2ノードの方向と該所定方向との角度差を
算出し、両角度差の差に基づいて、各アーク毎に第2の
コストを算出する第2のコスト算出手段と、 前記第1および第2のコスト算出手段によるコスト算出
結果を、前記各アーク毎に加算する加算手段と、 前記加算手段により算出された加算コストに基づき、出
発ノードから目標ノードに至る最適経路として、各アー
クの加算コストの積算値が最小になる場合を選択する経
路生成手段とを具備することを特徴とする最適経路決定
装置。
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