JP2002113699A - 移動体および移動体群内の同期性獲得方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報処理能力および通信機能が低く、個体間
に差異のない複数のマイクロマシンからなる群において
も、簡易なアルゴリズムで同期を取る方法を提供。 【解決手段】 核Ａは内部クロックに基づくクロックカ
ウントを移動体Ｂ〜Ｅに伝達し、移動体Ｂ〜Ｅのうち、
核Ａにヘッドポートで接続している移動体Ｂ，Ｃ，Ｄは
クロックカウントに自己の内部クロックを同調させ、同
調後の自己の内部クロックに基づくクロックカウントを
ヘッドポート以外から他の移動体に伝達し、波及的に移
動体群内の同期を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体群により所
定の２次元パターンを形成する新しい方法と、これに用
いる移動体、特にマイクロマシンに関する。

【０００２】

【従来の技術】設備の保全作業には、対象設備の運転停
止、分解、再組立て等の作業が必要である。特に、設備
内部の配管などの狭窄部に配置された部品にアクセスす
る場合には、周囲の設備を分解等することが必須であっ
た。このため、特に大型で複雑な構造を持つ発電施設等
の大型設備の保全作業を行い安全で信頼性の高い状態を
維持するためには、多大なコストと時間を掛けなければ
ならなかった。したがって、運用効率の面から、これら
副次的な作業を省略することが望まれる。そこで、狭窄
部に容易に進入できるマイクロマシンを利用することを
検討してきた。こうした作業を行うマイクロマシンに
は、狭窄部に進入する機能と、作業場所で保守点検作業
を行う機能が必要とされる。

【０００３】しかし、狭窄部に進入できるように十分に
小型化されたマイクロマシンもしくは移動体は、小型で
あるが故に搭載できる機能や性能に制限があり、高度な
情報処理能力や通信能力あるいはセンシング能力を備え
ることはできないから、単独で高速かつ高出力な作業を
行うことは困難である。そこで、多数のマイクロマシン
を個々に作業場所に送り込み、作業場所で作業に適した
形態に集合させて合体し協調的に作業を行わせた後、再
度分離して個別に外部に脱出させるようにすることで目
的を達成する方法が考えられる。

【０００４】複数の要素による協調作業に関しては、高
度な通信機能やセンシング機能を有する複数台のロボッ
トが協働してひとつのタスクを達成するようにした、い
わゆるマルチエージェントの研究がある。これらの研究
は、個々のロボットがそれぞれ分散的に挙動して自律的
に協調作業を行う方式に関するものである。ロボットが
協働して作業を行うために、広域通信手段を使用すると
通話相手の特定方法が複雑化しマイクロマシン間の通信
量が輻輳して混乱しやすいので、通常は近接した個体同
士が１対１の局所通信により交信する方法を採用してい
る。

【０００５】しかしながら、局所通信による場合は、広
範囲に分布するマイクロマシン同士の連絡を確保して一
カ所に集合させることが容易でなく、特に多数が集合し
て任意のパターンを形成させるようにするには、個々の
マイクロマシンに高い情報処理能力と高いセンシング機
能を付与する必要がある。ところが、マイクロマシンに
は搭載機能が制約されるという本質的な特性があり、こ
れらの研究によってはこの制約を解決することはできな
い。

【０００６】そこで、本願発明の発明者は小型で簡素な
機能を持つマイクロマシンを多数協同させて作業を行わ
せる方法を開発し、小型で簡素な機能を持つ同一のマイ
クロマシンを自律的に集合させて所定のパターンを形成
させる方法を特願２０００−００７８８９に開示した。
この方法では、個々のマイクロマシンに移動手段、１対
１の局所通信手段、指向性のある遠距離通信手段、簡易
なセンシング機能、および一定のアルゴリズムを持たせ
てある。全てのマイクロマシンは同一の機能、アルゴリ
ズムを持つ。なお、遠距離通信に用いる信号は信号種を
示すフラグ以外のコンテンツを含まない非常に単純な信
号であり、勧誘信号と呼ばれる。

【０００７】マイクロマシンは、個々に作業場所に進入
し周辺を徘徊する。そのうちに、いずれか１個の個体が
所定の位置に到達するとパターンの核となる位置に着座
する核となって、他の個体を呼び寄せる勧誘信号を発信
する。勧誘信号を受信した他のマイクロマシンは発信元
の核に向かって移動し、局所通信を開いて形成しようと
するパターンや自己の位置等の情報を交換し、パターン
を形成するために必要な核の接続位置まで誘導されて接
続する。

【０００８】核に接続したマイクロマシンは形成すべき
パターンにおける自己の接続位置を認識し、パターンを
形成する上で他のマイクロマシンを接続する必要があれ
ば自ら勧誘信号を発信する。核および接続済みのマイク
ロマシンは、パターンを形成する上で必要な接続位置が
全て埋まらない限り勧誘信号を発信している。このよう
にして、次々にマイクロマシンを呼び寄せて接続し、必
要なパターンを形成する。接続されたマイクロマシン
は、それぞれパターン中の位置により役割が特定される
他は全く等価であって、同じアルゴリズムにしたがって
同じ動作を行う。

【０００９】さらに、マイクロマシンは他のマイクロマ
シンを接続すべき接続位置がまだ空いていてかつ他のポ
ートにマイクロマシンが接続している場合は、勧誘信号
を発生すると共に、既に接続しているマイクロマシンに
局所通信によって勧誘依頼信号を伝送する。

【００１０】接続されたマイクロマシンは、勧誘依頼信
号を受信したら勧誘信号を発信する。勧誘依頼信号に基
づいて勧誘信号を発信しているマイクロマシンは、徘徊
していたマイクロマシンが勧誘信号に誘導されて近付い
て来たら勧誘依頼信号を送信してきたマイクロマシンに
向かって移動するように案内する。近寄ってきたマイク
ロマシンは、隣の接続済みマイクロマシンに移り、接続
すべき接続位置が埋まっていなければその接続位置に接
続する。隣のマイクロマシンの接続位置も塞がっている
ときは、さらに隣に移る。このように着座位置を探りな
がら順次移動し、やがて必要とされる接続位置に辿り着
いて接続する。全てのマイクロマシンについて必要な接
続が確保されると所定のパターンが完成する。

【００１１】以上のように、特願２０００−００７８８
９に開示した方法により、小型で簡素な機能を持つ多数
のマイクロマシンを速やかに集合させて所定のパターン
を形成させることができる。なお、本説明ではパターン
を形成する要素となる個体をマイクロマシンと称した
が、係る要素は小型の移動体であればよい。この方法に
より、簡略な機能を搭載した複数の小型の移動体を、狭
窄部を通って深部に進入させ、複数の移動体を効率よく
必要な場所に集合させ、任意のパターンを素早く形成し
て必要な作業を行わせることができるようになる。ま
た、必要な作業等が終了したときには、分離させてそれ
ぞれ個体に戻すことにより再び狭窄部を通って回収する
ことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】小型で簡素な機能を持
つマイクロマシンを多数集合させ、協同して作業を行わ
せるためには、集合したマイクロマシンの行動を同期さ
せる必要がある。しかし、特願２０００−００７８８９
に開示した方法はマイクロマシンの同期に関しては考慮
されていない。そこで、マイクロマシンに各自内部時計
と呼ばれる時間計を持たせ、それに基づいて行動させる
方法が考えられる。この場合、マイクロマシンの行動を
同期させるためにはマイクロマシンの内部時計を同期さ
せなければならない。

【００１３】それには外部から全てのマイクロマシンに
信号を送って一斉に内部時計を同期させる方法と、集合
したマイクロマシン群が自律的に内部時計の同期を取る
方法がある。マイクロマシンが設備の深部に進入してか
ら集合して作業を行うことを考慮すると、外部から遠距
離通信によって同期を図るより、マイクロマシンの集合
体が自律的に同期を計れるようにすることが好ましい。

【００１４】しかし、個々のマイクロマシンは全て同一
の機能、アルゴリズムを持つためあらかじめ一個のマイ
クロマシンを定めてこれに他のマイクロマシンを同調さ
せる方法は採用できない。また、マイクロマシンは指向
性のある遠距離通信手段と１対１の局所通信手段しか持
たないので、１個のマイクロマシンが全方向にクロック
情報を発信し他のマイクロマシンが一斉に同調する方法
も採ることができない。さらに、マイクロマシンは小型
化のため高度な情報処理能力を持たせることが困難であ
るので、できるだけ簡易なアルゴリズムで同期を取るの
が好ましい。

【００１５】したがって本発明が解決しようとする課題
は、情報処理能力および通信機能が低く、個体間に差異
のない複数のマイクロマシンからなる群においても、簡
易なアルゴリズムで同期を取る方法を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の移動体は、形成するパターンを認識して他の移
動体を勧誘する手段、勧誘に応じて他の移動体に接近し
接続する手段、内部時計を発生する手段、内部時計に基
づいてクロックカウントを伝達する手段、伝達されたク
ロックカウントに応じて内部時計を調整する手段を持つ
ことを特徴とする。本発明の移動体は、個々に作業場所
に進入し周辺を徘徊しているが、いずれか１個の個体が
所定の位置に到達しもしくは外部からの指令を受けて核
となると、他の移動体が従来技術によるマイクロマシン
の集合と同様の方法で集合し、所定のパターンを形成す
る。

【００１７】なお、本発明の移動体はそれぞれ内部時計
を有しており、内部時計はある一定の周期でカウントア
ップされている。しかし、内部時計の始動時期が異なる
ため個体間で内部時計のカウントが異なっている。ま
た、内部時計は製造時の個体差により周期長が多少異な
っており、内部時計が一致していたものも長時間経過す
ると内部時計に狂いが生じる。したがって、移動体同士
で内部時計は一致していない。そのため、移動体群内の
移動体に一斉に同期行動を起こさせるためには移動体間
で内部時計を同期させることがその適応上好ましい。

【００１８】そこで本発明の移動体は、パターンの完成
後、ある個体が内部時計に基づいてクロックカウントを
発生し他の個体に伝達すると、クロックカウントを伝受
した他の個体はクロックカウントが自己の内部時計に一
致しているか確認し、一致していなければそのクロック
カウントに同調するよう自己の内部時計を調節する。そ
の後、自己の内部時計に基づいてクロックカウントを発
生し、他の個体に伝達する。この作業を波及的に行い、
結果的に移動体群内の全ての移動体の内部時計を同期さ
せ、同期行動を達成する。

【００１９】しかし、この方法では個々の移動体にクロ
ックカウントが多数入力されるので複数のクロックカウ
ント間に狂いがある時にいずれのクロックカウントに従
えばよいか決定できない。

【００２０】そこで本発明の移動体は、パターン形成の
基点となったことを記憶する手段および自己が最初に他
個体に接続した部位を記憶する手段を持つのが好まし
い。本発明の移動体では、パターン形成の基点となった
個体は自らがパターンの基点となったことを記憶する。
このパターンの基点およびパターンの基点となった個体
を核と呼ぶ。また、核以外の個体は、他の個体に最初に
接続した時にいずれのポートから接続したかを記憶す
る。このポートをヘッドポートと呼ぶ。

【００２１】パターンの形成が終了すると、核となった
個体は自己の内部時計に基づいてクロックカウントを発
生し、局所通信によって核に接続された周囲の移動体に
クロックカウントを伝達する。核からヘッドポートを通
してクロックカウントを伝達された個体は、クロックカ
ウントが自己の内部時計と異なっていればそのクロック
カウントに自己の内部時計を同調させる。なお、内部時
計を調整するときには内部時計の周期の長さを調節する
のではなく、周期に合わせてカウントアップされている
クロック値をクロックカウントに同調させればよい。

【００２２】その後、調整済の自己の内部時計に基づい
てクロックカウントを発生し、ヘッドポート以外のポー
トに接続された個体全てにクロックカウントを伝達す
る。クロックカウントを伝達された個体は、そのカウン
トが伝達されてきたポートがヘッドポートであれば自己
の内部時計を確認してそのクロックカウントに同調さ
せ、調節後の内部時計に基づくクロックカウントをヘッ
ドポート以外のポートから発信する。ヘッドポート以外
から伝達されたクロックカウントに対しては時計合わせ
を行わない。以後、連鎖的に時計合わせを行い、移動体
群全体の同期を取る。

【００２３】パターンを形成した移動体群内の移動体は
複雑に接続して通信網を形成しており、一意に同期基準
を決定するのが困難であるが、本発明では、ヘッドポー
トで接続している相手の個体を上位と見なし、上位個体
のクロックカウントに同調する作業を段階的に行うこと
で核を中心とする単方向の同期を実現することができ
る。したがってこの方法によれば、個体間に差異のない
移動体同士からなる移動体群において、局所通信のみを
用いて自律的に移動体群内の同期を取ることができる。

【００２４】実際に同期行動をスムーズに開始するため
には、移動体群内の全ての移動体でで同期確保が完了し
たことを認識するのが好ましい。そこで本発明の移動体
は同期処理信号を発生する手段を持ち、自己が内部時計
の調整を行っている間は時計合わせ中であることを示す
同期処理信号をヘッドポートに接続した上位個体に伝達
するようにした。同期処理信号を受け取った個体は自己
の状態に関わらず同期処理信号をヘッドポートを通して
さらに上位の個体に伝達する。

【００２５】ヘッドポート側に信号をリレーすると、最
終的に同期処理信号は核となった個体に伝達される。核
は、同期処理信号が自らに入力されるか否かによって同
期処理を行っている個体の存在を確認することができ
る。したがって、核となった個体は、同期処理信号の入
力が無くなることにより同期処理の完了を認識する。同
期処理の完了を認識した後、核は行動の内容とその実行
タイミングを移動体群全体に伝播し、同期行動を実現す
る。

【００２６】また、本発明の移動体群内の同期性獲得方
法は、１個の移動体が核になり、核は他の移動体を接続
すべき接続位置を認識して他の移動体を勧誘し、勧誘を
受けた移動体は勧誘元に接近して接続位置に接続ポート
により接続し、接続した接続ポートをヘッドポートとし
て記憶し、さらに核は内部時計に基づいてクロックカウ
ントを発生し、核に接続した移動体にクロックカウント
を伝達し、ヘッドポートからクロックカウントを伝受し
た移動体は自己の内部時計をクロックカウントに同調さ
せ、その後自己の内部時計に基づいてクロックカウント
を発生しヘッドポート以外のポートから発信し、結果と
して連鎖的に移動体群中の全ての移動体がヘッドポート
から伝受したクロックカウントに内部時計を同調させる
ことを特徴とする。

【００２７】さらに、ヘッドポートよりクロックカウン
トを受信してからクロックカウントに内部時計を同調さ
せる作業が終了するまでの間同期処理信号をヘッドポー
トから発信し、同期処理信号を受信した移動体はヘッド
ポートから同期処理信号を発信し、核は同期処理信号の
入力が断絶したことを以て移動体群内の同期確保が完了
したことを認識するようにするのが好ましい。

【００２８】本方法では、同期基準を引き継ぎながら各
所で同期を取るため、各同期地点で発生する同期誤差の
総和が全体の同期誤差として現れる。しかし、本方法で
も、各同期地点での誤差を極力小さくするとともに、全
体の誤差を許容できるように同期行動を設計すれば、十
分有効な同期行動を実現することができる。したがっ
て、本発明の移動体および移動体群の同期性獲得方法に
よれば、狭窄部から進入した多数のマイクロマシンから
なる移動体群に同期行動を取らせることができるので、
設備内部を容易に保守点検できる。また、移動体に一定
のパターンを形成させ、同期して運動させることができ
るため、運搬装置等に応用することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を用いて詳細に説明する。なお、徘徊中の個々
の移動体が集合してパターンを形成し移動体群となる手
順は従来技術と同様であるので、移動体群を形成し終え
たことを前提として説明する。

【００３０】本発明の移動体は、パターン形成時に核に
なった個体は自己が核であることを記憶しており、核に
ならなかった個体は最初に他個体に接続したポートをヘ
ッドポートとして記憶している。ヘッドポートをあらか
じめ個体ごとに定めておき、他個体に最初に接続すると
きに必ずヘッドポートから接続するようにしてもよい。

【００３１】また、本発明の移動体は内部時計を備えて
いる。内部時計は一定の周期を持ち、それぞれの周期に
値が付されており、１周期ごとにカウントアップされて
いる。移動体全てが同じ周期でカウントされる内部時計
を持っているが、内部時計の始動時期が異なるもの同士
ではカウント値は異なっている。また、製造上の個体差
があり個体間で周期の長さが多少異なっているため、始
動からある程度の時間を経た移動体同士では、周期長の
差が蓄積してカウント値が異なっている可能性がある。

【００３２】したがって、移動体群に同期行動を取らせ
る際は個体群内で内部時計を同期させる必要がある。そ
こで、本発明の移動体群内の同期性獲得方法は、パター
ン形成時に核となった個体を基準として核から周縁へと
単方向の優位性を定め、自己より優位なものの内部時計
に自己の内部時計を同調させることにより移動体群全体
の同期性を獲得するようにした。

【００３３】図１は本発明の移動体による移動体群を簡
略化して示した図である。本図では簡便のため形成した
パターンを３列５段の長方形とし、個々の移動体が持つ
ポート数を４とした。図中で、円は個々の移動体を示し
ており、×印を付したものは核となった個体である。ま
た、図中の線分は移動体同士の接続を示しており、矢印
の先は各々の個体が最初に接続した相手を指している。
すなわち、矢印の根本があるポートがヘッドポートとな
る。矢印の付いていない線分は互いにヘッドポート以外
のポートで接続した接続関係を示す。

【００３４】本発明の移動体は、ヘッドポートで接続し
た相手を自己より上位の個体と認識し、それ以外のポー
トで接続した相手と区別する。核Ａは自己の内部時計に
基づいてクロックカウントを発生し、移動体Ｂ〜Ｅに伝
達する。核Ａからクロックカウントを伝受した移動体Ｂ
〜Ｅのうち、核Ａにヘッドポートで接続している移動体
Ｂ，Ｃ，Ｄは自己の内部時計がクロックカウントと一致
しているか確認し、一致していなければクロックカウン
トに自己の内部時計を同調させる。

【００３５】内部時計の同期は、内部時計の周期をクロ
ックカウントの周期に一致させるのではなく、内部時計
の周期に付された値をクロックカウントの値と同化する
ことによって達成する。これにより、非常に簡易な方法
である程度の精度を持って内部時計を同期させることが
できる。

【００３６】自己の内部時計の調節が終わったら、調節
後の内部時計に基づいてクロックカウントを発生し、ヘ
ッドポート以外のポートからクロックカウントを発信す
る。例えば、移動体Ｄは移動体Ｆ，Ｇ，Ｈにクロックカ
ウントを発信する。

【００３７】移動体Ｂ，Ｃ，Ｄからクロックカウントを
伝受した移動体はそのクロックカウントがヘッドポート
から入力されたものであればクロックカウントに内部時
計を同調させる。例えば移動体Ｄからクロックカウント
を伝受した移動体Ｇ・Ｈはそのクロックカウントに内部
時計を同調させる。その後、自己の内部時計に基づいて
クロックカウントを発生し、ヘッドポート以外から発信
する。以下、連鎖的に内部時計の同調、すなわち同期確
保を行う。なお、クロックカウントは発信し続けておい
てよい。

【００３８】本実施例の手順ではクロックカウントを受
信した移動体は、自己の内部時計の調整後であっても受
信の都度内部時計のチェックを行うことになるが、調整
後の内部時計はクロックカウントと一致しているため問
題は生じない。一度内部時計を調整した移動体は、それ
以後クロックカウントと内部時計との一致を確認しない
ようにしてもよい。

【００３９】ヘッドポート以外からクロックカウントを
受信した場合、例えば核Ａからクロックカウントを受信
した移動体Ｅなどは、接続相手が自己より上位の個体で
はないためそのクロックカウントを無視する。移動体Ｅ
は、ヘッドポートが接続している相手すなわち自己より
上位の個体が移動体Ｈであるため、移動体Ｈから伝えら
れたクロックカウントに同期する。移動体Ｈの内部時計
は移動体Ｄを経て核Ａの内部時計に同期しているため、
結果的に移動体Ｅの内部時計も核Ａの内部時計に同期す
る。

【００４０】したがって、移動体群内の移動体は段階的
に同期性を獲得していき、結果的に移動体群内の全ての
個体において内部時計が同期することになる。なお、図
１中で円の中に表示した数字は接続順に移動体を辿った
場合の核Ａまでの距離すなわち同期処理の段階数を示し
ている。これによれば移動体Ｅには３が付されている
が、これは１段階目で移動体Ｄが核Ａに同調し、２段階
目に移動体Ｈが同調し、その後に同調する移動体Ｅは３
段階目であることを示す。

【００４１】図１中で段階数の最大値は５であるが、図
１で用いた３列５段の移動体群では最大段階数が最も小
さくなるときの最大段階数は４である。この段階数の最
大値はパターン中の接続順によって増減するが、確率論
上比較的最少の値に近い段階数になるため、効率よく移
動体群内の同期を取ることができる。なお、移動体群が
大きくなると当然段階数も大きくなる。以上のように本
発明の同期獲得方法では、核Ａを中心として段階的に同
期処理を行うことで、移動体群全体の同期を図ることが
できる。

【００４２】一般に同一の機能やアルゴリズムを持つ移
動体からなる移動体群内では情報が交錯し、一意の基準
を設けて同期作業を行うことは困難であるが、本発明の
同期獲得方法では、個体群形成時の接続順序を基準とし
て核を頂点とする優位性を定め、優位性に従って内部時
計を同期させるので、情報の交錯を防ぎ、正確な同期を
獲得することができる。また、個々体が自己より優位な
接続相手のみを記憶しその接続相手の内部時計に同調す
ればよいため、移動体に搭載するアルゴリズムが非常に
簡易になる。

【００４３】実際の同期行動を開始するためには移動体
群内での同期確保が完了したことを認識するのが便利で
ある。したがって、本発明の同期確保方法は内部時計の
調整中に同期処理中であることを示す同期処理信号をヘ
ッドポートより発信するようにした。また、同期処理信
号を受信した核Ａ以外の移動体は、自己の状態に関わら
ず同期処理信号をヘッドポートより発信する。

【００４４】同期処理信号がいずれかの個体から発信さ
れると同期処理が行われる方向をさかのぼって伝達さ
れ、必ず最終的に核Ａに到達する。したがって、核Ａは
同期処理信号の入力を確認することにより同期処理中の
個体の有無を認識することができる。同期処理信号の入
力が断絶した場合に同期処理の終了を認識する。同期完
了を認識した後、核Ａが同期行動の内容と実行タイミン
グを発信し、その情報が移動体群全体に伝播して同期行
動が実行される。なお、実際の同期行動の開始は同期の
獲得後すぐに行われなければならないものではなく、同
期獲得後一定期間同期行動が開始されなくてもよい。

【００４５】本実施例の移動体は、図２に示すようなア
ルゴリズムにしたがって行動する。本実施例の移動体は
状態モードとして、移動Ｍ００、徘徊Ｍ０１、勧誘受入
れＭ０２、誘導受入れＭ０３、接続Ｍ０４、方向変換Ｍ
０５、パターン要素体Ｍ０６、誘導Ｍ０７、代行勧誘Ｍ
０８、勧誘Ｍ０９、取込みＭ１０、核Ｍ１１、同期基準
Ｍ１２、同期行動基準Ｍ１３、同期確保Ｍ１４、同期Ｍ
１５、回避Ｍ１６の各モードを有する。これらのモード
間の関係は、図１に例示したとおりである。図中、矢印
は状態遷移の方向を表している。

【００４６】移動体は、基本動作としてフィールド内を
自由に徘徊している。本実施例の移動体は、移動モード
Ｍ００で規定量移動するたびに停止して自己の状態モー
ドを確認し、徘徊モードＭ０１であれば移動モードＭ０
０に移って再度規定量だけ移動する。なお、移動中に障
害物に当たって移動できなくなると、方向変換モードＭ
０５に移行してから徘徊モードＭ０１に戻り、障害物の
ない方向に向きを変えて移動を続行する。

【００４７】徘徊している内に、いずれかの移動体が基
準点に到達すると核モードＭ１１に移行する。核となっ
た個体は、基準点に停留してパターン作成の基点とな
り、移動体内に記憶されていたパターンマップを基にパ
ターンの形成を開始する。また、自らが核となったこと
を記憶する。その後、パターン要素モードＭ０６に移行
し、他個体の勧誘等を行う。なお、外部からトリガー信
号を受信した移動体が核になるようにしてもよい。ある
いは、予め指定した特定の移動体が、適当な場所で核に
変化するようにしてもよい。またこのような特定移動体
にのみセンサを搭載して対象位置を探り当てさせて、そ
の場所で核に移行するようにすることもできる。

【００４８】徘徊移動体は、徘徊モードＭ０１にある間
に勧誘信号を受信すると、勧誘受入れモードＭ０２に移
行して応答信号を発信し、移動モードＭ００に移行して
信号を受信した方向に一定距離移動する。勧誘信号を発
生した核は、応答信号を受信すると取込みモードＭ１０
に移行し、送信移動体の間に１対１の局所通信路を確立
して接続情報を送信する。接続情報には、形成すべきパ
ターンの番号、パターン上の接続位置、パターンの形成
方向に関する情報が含まれている。

【００４９】一方、接続情報を受信した徘徊移動体は、
パターン形成移動体となり、通信路を確立した核の方向
に進みながら接続情報を交換して、核に近接する。核に
誘導され接続モードＭ０４に移行して、所定のパターン
上の決められた接続位置に接続し、接続したポートをヘ
ッドポートとして記憶する。その後、パターン要素モー
ドＭ０６に遷移してパターンの１要素になる。

【００５０】新たに移動体を接続した核は、自己に未接
続着座が残っている間は勧誘モードＭ０９にあって、勧
誘信号を発信して徘徊移動体を糾合し続けるが、さらに
勧誘依頼信号を接続した移動体に伝送し、勧誘依頼信号
を受けた移動体はパターンの周囲に勧誘信号を発信す
る。

【００５１】新たにパターン要素になった移動体は、勧
誘依頼信号を受信すると代行勧誘モードＭ０８に遷移し
て勧誘信号を発信する。他の移動体から応答信号を受け
取ると誘導モードＭ０７に移行し、その移動体を自己の
方向に引き寄せた後に、勧誘依頼信号を送信してきたパ
ターン要素移動体の方向に移動するように指示を与え
る。誘導を受けた徘徊移動体は誘導受入れモードＭ０３
に移行して目的の移動体の位置まで移動し、目的の着座
に接続する。

【００５２】パターン要素移動体の誘導は、単に隣の移
動体の方に移動させるだけでもよい。隣の移動体ではさ
らに隣の移動体に移動するように誘導するので、最後に
は目的の着座に接続させることができる。なお、パター
ン要素となった移動体は、内部に記憶したパターンマッ
プを参照して、自己に他の移動体が接続すべき着座があ
る場合は、移動体は勧誘モードＭ０９に遷移し自ら勧誘
信号を発信して徘徊中の移動体を呼集する。また同時
に、勧誘依頼信号をパターン要素となっている他の移動
体に伝送して、代行勧誘を行わせる。

【００５３】このようにして、パターン上で接続すべき
全ての位置が塞がるまで徘徊移動体を糾合し接続する手
順を繰り返すことで、パターンを完成する。なお、以上
のアルゴリズムは本発明の発明者が特願２０００−００
７８８９に開示した方法を踏襲している。パターンが完
成すると、核はパターン構成要素モードＭ０６から同期
基準モードＭ１２に移行する。同期基準モードＭ１２で
は、核は自らの内部時計に基づいてクロックカウントを
発生し、周囲の移動体に伝達する。クロックカウントを
伝受した移動体は、それがきっかけとなって同期確保モ
ードＭ１４に移行し、内部時計の調整と同期処理信号の
発信を行い、内部時計の調整の終了後は他の移動体にク
ロックカウントを発信する。

【００５４】核は全移動体の同期処理完了を確認すると
同期行動基準モードＭ１３に移行し、同期行動の内容と
実行タイミングを移動体群内の移動体に伝播させる。同
期行動の内容とタイミングを隣接する移動体から伝受し
た移動体は同期モードＭ１５に移行する。実行タイミン
グを以て移動モードＭ００に移行して一斉に移動し、目
的地に到達すると目的の作業を行う。また、核も同様に
実行タイミングを以て移動モードＭ００に移行する。な
お、移動モードＭ００により同期行動中の移動体が障害
物に突き当たった場合は、回避モードＭ１６により障害
物を回避し、同期行動に戻る。

【００５５】図３に本発明の移動体群内の同期性獲得方
法における手順のフローチャートを示した。パターン形
成完了後（Ｓ１）、核となった個体は全接続ポートへク
ロックカウントを送信する（Ｓ２）。これがトリガーイ
ベントとなって、核に接続した個体のうちヘッドポート
によって核に接続している個体がクロックカウントに合
わせて自己の内部時計を調整する（Ｓ３）。内部時計の
調整が完了しているか確認し（Ｓ４）、完了していなけ
ればヘッドポートから同期処理信号を送信し（Ｓ５）、
内部時計の調整を続ける（Ｓ３）。内部時計の調整が完
了すると、ヘッドポート以外の接続ポートからクロック
カウントを送信する（Ｓ６）。また、他個体から同期処
理信号の入力があるか確認し（Ｓ７）、入力があればヘ
ッドポートより同期処理信号を送信し（Ｓ８）、他のポ
ートからクロックカウントを送信する（Ｓ６）。入力が
なければ待機する。

【００５６】核は同期処理信号の入力を確認し（Ｓ
９）、入力がある間はクロックカウントを送信する（Ｓ
２）。入力が無くなれば同期確保が完了したことを認識
する（Ｓ１０）。同期確保の終了後、核が同期行動の内
容とタイミングを送信し、通信網によって移動体群内に
伝播する（Ｓ１１）。その後、行動開始タイミングを以
て行動を開始する（Ｓ１２）。

【００５７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の移動体およ
び移動体群の同期性獲得方法によれば、それぞれ同じ構
造を有し、局所通信機能を持ったマイクロマシンなどの
移動体が、任意の場所で広範囲に分散した状態から自律
的に多数集合してパターンを形成し、内部時計を調整し
て同期行動を図るので、複雑な設備の保全機械や運搬装
置、自律分散型ＡＧＶシステムなどに応用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例における移動体による移動体
群を簡略化して示した図である

【図２】本発明の１実施例における移動体が持つアルゴ
リズムの状態遷移図を示した。

【図３】本発明の１実施例の移動体群内の同期性獲得方
法における手順のフローチャートである。

【符号の説明】

Ａ 核 Ｂ〜Ｈ 移動体 Ｍ００〜Ｍ１６ 移動体のモード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安本 史生 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 牧野 一憲 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 中野 康夫 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 大築 康生 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 形成するパターンを認識して他の移動体
   を勧誘する手段、勧誘に応じて他の移動体に接近し接続
   する手段、内部時計を発生する手段、内部時計に基づい
   てクロックカウントを伝達する手段、伝達されたクロッ
   クカウントに応じて内部時計を調整する手段を持つこと
   を特徴とする移動体。
2. 【請求項２】 パターン形成の基点となったことを記憶
   する手段および自己が最初に他個体に接続した部位を記
   憶する手段を持つことを特徴とする請求項１記載の移動
   体。
3. 【請求項３】 前記内部時計の調整中であることを示す
   同期処理信号を発生し、伝達する手段を持つことを特徴
   とする請求項１または２記載の移動体。
4. 【請求項４】 １個の移動体が核になり、該核は他の移
   動体を接続すべき接続位置を認識して他の移動体を勧誘
   し、勧誘を受けた移動体は勧誘元に接近して前記接続位
   置に接続ポートにより接続し、接続した該接続ポートを
   ヘッドポートとして記憶し、さらに前記核は内部時計に
   基づいてクロックカウントを発生し、該核に接続した移
   動体に該クロックカウントを伝達し、前記ヘッドポート
   から該クロックカウントを伝受した移動体は自己の内部
   時計を該クロックカウントに同調させ、その後自己の内
   部時計に基づいてクロックカウントを発生し前記ヘッド
   ポート以外のポートから発信し、結果として連鎖的に前
   記移動体群中の全ての移動体がヘッドポートから伝受し
   たクロックカウントに内部時計を同調させることを特徴
   とする移動体群内の同期性獲得方法。
5. 【請求項５】 前記ヘッドポートより前記クロックカウ
   ントを受信してから該クロックカウントに前記内部時計
   を同調させる作業が終了するまでの間同期処理信号を該
   ヘッドポートから発信し、該同期処理信号を受信した移
   動体は該移動体のヘッドポートから同期処理信号を発信
   することを特徴とする請求項４記載の移動体群内の同期
   性獲得方法。