JP2002502997A - 面作業用のモービルユニットの経路計画方法 - Google Patents

面作業用のモービルユニットの経路計画方法

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    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0219—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory ensuring the processing of the whole working surface

Abstract

(57)【要約】 例えば、スーパーマーケット内のクリーニング装置のような面作業機械用の経路計画方法が提案されている。先ず、ポテンシャル（可能な）部分経路が形成され、この経路は、障害物の境界曲線又は当該境界曲線に平行な作業面に基づいて、作業装置の巾だけシフトして同心円の形式で設定される。それから、このポテンシャル部分経路は、ヒューリスティックな方法、例えば、モービルユニットの操縦能力を用いて操縦マークによって区分され、相互に部分経路によって接続されている。続いて、それぞれの部分経路は、距離、既に通過した面及び前記ユニットの操縦能力を考慮する費用関数を用いて評価され、コスト上最も有利な経路が、モービルユニット用の計画された経路となるように統合される。有利には、グラフエッジとしての操縦マークとノードとしての操縦マークとの間の部分経路が把握され、公知の評価方法を用いて評価され、最適なグラフが形成される。適用領域は、スーパーマーケット用のクリーニングロボット又は芝刈り機又は塗装装置等である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、障害物のある作業面上のモービルユニットを制御して、当該モービ
ルユニットに取り付けられた作業装置が、残りの面を出来る限り完全に通過する
ようにすることができる方法に関する。
【０００２】 繰り返し作業は、サービスロボットに代行させることがよく行われている。そ
のような作業の例は、クリーニング業務、運搬業務、種物の播種、又は、例えば
、芝刈りである。面作業装置が取り付けられたサービスロボットでは、この面作
業装置が出来る限り利用スペース全体に亘って通過し、その際、出来る僅かな経
路しか重複して通過しないようにするという問題点がある。その際、この経路の
プランニング用の費用も僅かにして、そのための計算容量を僅かしか使用する必
要がないようにして、プランニング過程で受容可能な時間特性にすることができ
るようにする必要がある。例えば、スーパーマーケットでクリーニング業務を行
うクリーニングロボットの場合、付加的な問題点がある。つまり、クリーニング
ロボットが開店時間中クリーニングする場合、ショッピングカートを押した顧客
という形での付加的な障害物があり、クリーニング中のロボットが顧客に恐怖感
を与えないように、ロボットが移動する経路を予見可能にする必要がある。作業
範囲の大きさ、及び、この作業範囲内にある障害物の位置が分かっている場合、
経路を動き回るのに僅かな時間しか掛からず、その際、出来る限り多数の移動す
べき面を考慮する所定の方法を用いて最適な経路を計画することができる。従来
技術では、自律的なモービルユニット用の経路計画方法は既に公知であるが、面
を埋め尽くすように経路を計画するというテーマについては、従来、次の論文で
議論されているに過ぎない：”Ｐａｔｈ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ａｎｄ Ｇｕｉｄ
ａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｆｏｒ Ａｎ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｍｏ
ｂｉｌｅ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｒｏｂｏｔ”，Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｈｏｆｎｅ
ｒ 及び Ｇｕｅｎｔｈｅｒ Ｓｃｈｍｉｄｔ著、Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｒ
ｏｂｏｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＩＲＯＳ ’９４の議事録，Ｍｕｅｎｃ
ｈｅｎ，１９９４．０９．１２〜１６，６１０〜６１７ページに記載されている
。
【０００３】 本発明の課題は、面作業用のモービルユニット用の改善された経路計画方法を
提供することである。
【０００４】 本発明によると、この課題は、請求項１記載の要件により解決される。本発明
の実施例は、従属請求項に記載されている。
【０００５】 有利には、本発明の方法を使用する際、作業装置の巾に合わせられ、そうする
ことによって、僅かな数のポテンシャル（可能な）経路に設定され、この経路は
、有利には、操縦マークによってポテンシャル部分経路区間に細分され、この部
分経路区間は、有利には、モービルユニットが、当該モービルユニットの運動学
的データを用いて問題なく位置特定されて、所定の操縦マークから直ぐ次の操縦
マークに到達することができるように設定される。このようにして、出来る限り
僅かな数のポテンシャル部分経路区間が設定され、この部分経路区間が評価過程
によって評価され、それにより、出来る限り僅かな計算コストしか掛からないよ
うにされる。
【０００６】 有利には、この方法の実施例では、作業面を所定パターンの形式に区分し、そ
の際、当該パターンの各面要素に関して、当該面要素が部分経路区間によって交
差されるように計画されているかどうかマーキングし、そのことから、当該面範
囲が既にクリーニングされているかどうか推定することができる。こうすること
によって、それぞれの部分経路区間の評価用の費用関数を、当該の実状、事態に
適合させることができるようになる。
【０００７】 有利には、提案されている方法の１実施例では、ポテンシャル経路の計画の前
に、この経路が別の輪郭線に対して最小距離を維持しているかどうか検査される
。このようにして、部分経路として可能ではあるが、不要な部分経路が形成され
てしまうのを回避することができる。つまり、他の輪郭線に基づいて、同様にし
て、そのようなポテンシャル部分経路が形成されてしまうことがあるからである
。このようにして、モービルユニットが移動すべき経路の計画及び評価の際、計
算コストを低減することができるのである。
【０００８】 有利には、提案されている方法の１実施例では、ポテンシャル経路の形成を、
所定の輪郭線に至る迄の距離判定基準を下回る迄継続することができる。このよ
うにして、残されている作業面全体をポテンシャル経路により通過するようにす
ることができ、それと同時に、過度に多数の経路が形成されないようにすること
ができる。
【０００９】 有利には、提案されている方法の１実施例では、個別部分経路に１方向を設定
し、このようにして、モービルユニットの側方に配設された面作業装置を、輪郭
線に沿って案内することができるようになる。
【００１０】 有利には、提案されている方法の１実施例では、ポテンシャル経路及びポテン
シャル部分経路区間を、輪郭線の線区間を面作業装置の巾の値だけ垂直方向に簡
単にシフトさせ、そのようにして形成された、この部分経路区間の終点を別の部
分経路区間を用いて接続させるようにして形成することができる。この方法は、
簡単にプログラミングすることができ、簡単なやり方でポテンシャル部分経路及
びポテンシャル経路を、モービルユニットによって容易に通過することができる
操縦マークを用いて形成することができる。
【００１１】 有利には、提案されている方法の１実施例では、部分経路は、エッジの形式で
示され、操縦マークはグラフのノードとして示され、その結果、グラフ理論の基
礎を利用することができる。そこでは、既にシフトされた、最適なグラフの形成
用、及び、このグラフの個別エッジの評価用の手段が設けられている。
【００１２】 有利には、モービルユニットによって移動されるべき経路は、グラフの各エッ
ジの評価された深さ探索によって通過される。つまり、この際、僅かな計算コス
トを用いて、従って、小型計算機によっても実行可能な、良好な経過経路を探索
することができる。
【００１３】 有利には、操縦マークは、モービルユニットのコンフィグレーション（配位乃
至位置・姿勢）の形式で座標プラス方向として示され、その際、モービルユニッ
トの、常に同じ基準点が使用される。
【００１４】 以下、本発明について図示の実施例を用いて説明する。
【００１５】 ここで図１にはモービルユニットのコンフィグレーションが示されている。図
２、図３には障害物の存在する場合のモービルユニットが示されている。図４〜
図６にはポテンシャル経路の構造が示されている。図７にはメタエッジの使用法
が示されている。図８には運動学的距離が示されている。
【００１６】 図１に示されているように、自律的に運動するモービルユニットのコンフィグ
レーションＫは起点ＯＲと方向ＲＩとを用いて示すことができ、ここで起点は直
交座標の形で示される。一般にモービルユニットは任意には運動できないため、
すなわち高さ方向の軸線を中心とした回転を行うことができないか、または側方
に移動できないため、モービルユニットの操縦可能性に関して考慮すべき最小の
判定基準が存在する。ここで図２、図３から、モービルユニットＭＥのコンフィ
グレーションの起点ＯＲの形の個々の基準マークがどのように使用されているか
分かり、また同時に、このユニットに取り付けられている表面作業装置が完全に
障害物の輪郭線ＨＩＮに沿って案内されることが分かる。図２には障害物の輪郭
線ＨＩＮとモービルユニットＭＥとが示されており、このモービルユニットのコ
ンフィグレーション起点ＯＲは直交座標系で示されている。図３には障害物の輪
郭線ＳＰＥが示されており、モービルユニットを障害物の輪郭線ＨＩＮに接触さ
せずに、この輪郭線に沿ってモービルユニットＭＥの起点を案内することができ
る。このためにモービルユニットＭＥの４つの異なる運動段階がＳ１〜Ｓ４の形
で示されている。参照記号ＭＥ、ＯＲは示されていないが、これは状態Ｓ０と等
しい。したがって本発明の方法が適用される場合、モービルユニットのコンフィ
グレーションに対するただ１つの座標基準点のみを用いて障害物の輪郭線ＨＩＮ
の代わりに障害物の輪郭線ＳＰＥを使用すると有効である。なぜなら、こうする
ことにより自ずから、モービルユニットが障害物に衝突しないようになるからで
ある。
【００１７】 図４〜図６に示されているように、モービルユニットの通るポテンシャル経路
を簡単なスキーマにしたがって構成することもできる。まず図４に示されている
ように、障害物の輪郭線ＨＩＮの線分が表面作業装置の幅の値だけ垂直方向にシ
フトされ、ここから平行な線分Ｐ１〜Ｐ４が生じる。この場合線分の長さは維持
され、作業幅の値ｂは有利には作業路の所望のオーバラップも考慮されるように
選択されている。次に図５に示されているように、これらの線分の端部にコンフ
ィグレーションＫ１、Ｋ３、Ｋ４が形成される。例えばこれらのコンフィグレー
ションは所定のグラフのノードであり、モービルユニットのための操縦マークと
して使用される。また選択的にはここでＫ２として示されているように中間コン
フィグレーションを定めて、モービルユニットが充分な個数の操縦マークを使用
できるように構成してもよい。これによりモービルユニットが設定された経路か
ら大きく外れることがなくなる。図５ではこのようにしてノードＫ１、Ｋ２の間
にエッジ２１が形成され、ノードＫ２、Ｋ３の間にエッジ２３が形成されている
。同様に矢印により、有利にはどちらの方向ＲＩへモービルユニットが障害物の
輪郭線ＨＩＮの周囲を進むかが示されている。
【００１８】 図６には本発明の経路プランニング方法のポテンシャル経路を構成する際の別
のステップが示されている。このポテンシャル経路は同心円の形式にしたがって
障害物の周囲に配置されており、通し番号がつけられている。図６の２つの例は
ＰＢ１００、ＰＢ２００である。解りやすくするためにここでは図５の経路では
ノードＫ１〜Ｋ４しか示されておらず、第２のポテンシャル経路では別のノード
Ｋ１１〜Ｋ４４が形成されていることが示されている。図からわかるように、こ
れは同様に本来の障害物の輪郭線の線分を作業幅ｂの値だけ第１のポテンシャル
経路に対して垂直方向にシフトすることにより形成されている。有利には各ポテ
ンシャル経路ごとに本発明の方法では番号が与えられており、個々のコンフィグ
レーションまたは形成されたグラフのノードは異なる番号を有するポテンシャル
経路間のエッジを介して接続することができる。図６の第２のポテンシャル経路
は例えばコンフィグレーションＫ１１、Ｋ２２、Ｋ３３、Ｋ４４を有しており、
これらのコンフィグレーションは例えばここではノードＫ３３とノードＫ４４と
の間に３３４４で示されているような部分経路区間またはグラフのエッジにより
接続されている。エッジまたは部分経路区間３３４４はそれぞれポテンシャル経
路またはグラフのどちらが観察されるかに応じて、本来ならば障害物の輪郭線Ｈ
ＩＮの折れ曲がり位置のところで相互にぶつかるはずの部分経路区間を接続して
いる。同様にここでは障害物の輪郭線に基づいて作業表面の境界としてポテンシ
ャル経路を形成することもできる。有利にはこの手段を用いてポテンシャル経路
が別の障害物の輪郭線までの作業距離を下回るまで続行される。なぜならこのよ
うにして最適な複数のポテンシャル経路が形成され、全作業表面が部分経路区間
を有するこの種のポテンシャル経路によって通過されるようになるからである。
このような部分経路区間およびコンフィグレーションをグラフのノードおよびエ
ッジとして理解すると、数学的なグラフ理論として既に種々の方法が存在してい
るので、最適なグラフを形成して、グラフのエッジを種々の評価関数に関連して
評価することができる。このようにして形成されたポテンシャル経路を相互に接
続するために、種々の番号を有するポテンシャル経路を個々のノード間の部分経
路区間を介して接続する必要がある。このことはここでは部分経路区間またはエ
ッジ２２１、２１１により示されている。このような部分経路の接続線を種々の
番号を有するポテンシャル経路間に形成することに関して、どのノードを相互に
接続すべきかを制御する種々の判定基準が考えられる。例えば距離の判定基準が
存在し、ユークリッド距離または運動学的距離が計算され、これらの値に対して
閾値が予め設定される。しかもコンビネーションも可能であり、例えばモービル
ユニットが最も近いノードまたは最も近い操縦マークへ直進することによって到
達可能であるという判定基準がある。さらに例えば機械によって移動可能な最小
半径が、個々のコンフィグレーション間に形成可能な接続線を評価する際に用い
られる。この手段が順次に全作業表面に対して維持された後、ポテンシャル経路
が通過された作業表面が得られる。このポテンシャル経路はグラフのコンフィグ
レーションまたはノードを相互にポテンシャル部分経路へ分割されている。さら
に個々のポテンシャル経路の番号が異なっていることにより、全てのポテンシャ
ル経路がポテンシャル部分経路を介して相互に接続されるようになる。このため
種々の障害物の輪郭線に基づく全てのポテンシャル経路は相互に接続されている
。表面作業装置に対する最適な経路を求める経路プランニング方法のために、充
足すべき所定の評価基準に関連して最適な経路を取り出すことのできる部分経路
だけが最後には使用可能となる。これによりモービルユニットに対する最終的な
経路をプランニングすることができる。こうした経路のプランニングの際には個
々に異なる評価基準を考慮しなければならず、例えば顧客の移動方向、個々のポ
テンシャル経路間のオーバラップ、２重に通過する表面をできるだけ小さくすべ
きである点、スーパーマーケット内の顧客の邪魔にならない経路または顧客に解
りやすい経路を移動すべきである点、モービルユニットが考慮すべきカーブ半径
、および交差移動のための最小幅などが考慮される。
【００１９】 有利にはプランニングすべき経路は開始マークから出発する。このために任意
の開始マークを作業表面の内部に定めるか、または経路プランニングの際に形成
されたコンフィグレーションを経路プランニング開始のための開始マークとして
利用することができる。有利には使用される作業表面をパターンによって分割で
きる。ここでそれぞれのパターン面に対して、このパターン面に部分経路が交差
しているということがマーキングされる。なぜならこのパターン面を部分経路が
通過している場合には、それぞれのパターン面は既にクリーニングされているこ
とが明らかであるからである。こうした実態は後続の経過経路を、既に通過され
たパターンセルに依存して新たにプランニングするために用いられる。乃至、後
続の経過経路を、既にクリーニングされたパターン面に依存して新たに評価する
ために用いられる。他の評価ファクタはプランニングされた経路の長さである。
経路を記憶する有効な手段は、有向グラフを使用することによって得られる。こ
の有向グラフのエッジは２つのコンフィグレーションの接続線である。費用など
の付加情報はこの場合きわめて簡単に加えることができる。グラフ構造を使用す
ることにより、必要な記憶スペースが小さくなる利点が得られる。個々のエッジ
を経路のプランニング時に評価するために、例えばパターン面がすでにクリーニ
ングされたことを表す割り当てまたはマーキングをアレイ内で行うことができる
。２つのポテンシャル経路を横方向で相互に接続する部分経路ないしグラフエッ
ジの評価の際の主要な判定基準は、モービルユニットを容易に１つのポテンシャ
ル経路上のコンフィグレーションから別のポテンシャル経路上のコンフィグレー
ションへ移すことにある。有利には本発明の方法では、形成されたコンフィグレ
ーションは、このコンフィグレーションのきわめて近傍に別の障害物の輪郭線が
存在する場合には再び消去される。さらに運動学の点からモービルユニットが障
害作用を有するコンフィグレーションは消去される。これは有利にはモービルユ
ニットの最小のカーブ半径内部に存在するコンフィグレーションである。また後
続の部分経路がないコンフィグレーションも消去することができる。なぜならモ
ービルユニットが袋小路に入ると逆戻りしなければならなくなるからである。ポ
テンシャル部分経路が形成された後に、探索アルゴリズム、例えばグリーディア
ルゴリズムまたは評価された深さ探索アルゴリズムを用いて個々の各エッジが評
価される。ここでそれぞれの部分経路のエッジを評価するための判定基準は自由
に設定可能である。実験的に深さ探索の際の部分経路またはグラフのエッジの評
価は探索深さ６で行われる。この手段により評価にかかる時間コストが著しく低
減される。ただし経路は最適性を失う。これはエッジが特定の探索深さ内部で既
に全てクリーニングされていて、深さ探索アルゴリズムを用いてもクリーニング
されていないエッジに至る経路を探索することができないことがあるためである
。この手段では、クリーニングされたパターン面のマーキングのほかに、それぞ
れの経路部分に既に通過したということもマーキング可能である。このことは、
モービルユニットないしプランニングコンピュータのメモリにもマーキングする
ことができる。最終的に個々のグラフのエッジを深さ探索アルゴリズムを用いて
評価することにより、深さ探索アルゴリズムのステップ幅が個々のエッジ全体に
達するのに充分でないため、個々のエッジを介してクリーニングされていない作
業領域の部分表面が残ってしまうことを回避するために、メタエッジを用いた手
段が使用される。このことは以下のように図７に詳細に説明されている。このメ
タエッジコンセプトを用いて、既にクリーニングされたエッジを１つのメタエッ
ジに統合することにより、深さ探索アルゴリズムの探索深さを低減すべきである
。このために例えば順次そばを通過したけれども（ｎａｃｈｅｉｎａｎｄｅｒ
ｕｅｂｅｒｆａｈｒｅｎ ｗｉｒｄ）、未だクリーニングされていない複数のエ
ッジが唯一のメタエッジに統合される。
【００２０】 未だクリーニングされていないエッジを通過する場合、このエッジはメタエッ
ジに変換される。続いて所定のアルゴリズムが実行されて、メタエッジのグラフ
が更新される。このためにこのアルゴリズムは、エッジの始点ノードとたった今
通過した終点ノードに対して１回ずつ実行される。まず最初に、未だクリーニン
グされていないエッジがその時点のノードから出発しているか否かが検査される
。出発している場合にはアクションは行われない。未だクリーニングされていな
いエッジがその時点のノードから出発していない場合には、入ってくる全てのメ
タエッジが出発する全てのメタエッジと結合され、その後、付加的に入ってくる
全てのメタエッジが消去される。これにより相応のノードを飛び越すことができ
る。この様子は図７に示されている。この場合、現時点で移動されているエッジ
Ａはメタエッジに変換される。続いてノードＫ1が検査される。エッジＢはこの ノードから出発するがいまだクリーニングされていないので、この個所では何も
行われない。続いてノードＫ2が検査される。このノードはクリーニングされて いないノードをもはや有さず、メタエッジＤのみを有する。すなわち入ってくる
全てのメタエッジと出発する全てのメタエッジとがアルゴリズムにより結合され
る。この場合にはエッジＡとエッジＤとが接続され、新たなメタエッジＣが発生
する。次のステップでエッジＡが消去されるので、ノードＫ2を飛び越すことが できる。解りやすくするために図７のメタエッジは既存の線を用いて示されてい
ることを付言しておく。メタエッジを使用するこの手段によれば、グラフが縮小
し、ひいては深さ探索アルゴリズムの探索深さがクリーニングされていない僅か
な表面部分をクリーニングされた大きな表面の内部から探索して、メタエッジを
用いて接続するのに充分な程度となる。この場合考慮すべき点は、それぞれにメ
タエッジに対して本来のグラフのどのエッジを含んでいるかを記憶し、続いて深
さ探索によりメタエッジを用いて移動経路が探索された後に本来のグラフのエッ
ジに沿った経路をプランニングできるようにしなければならないことである。こ
こでグラフがただ１つのノードから成っている場合、作業表面が完全に通過され
ており、プランニングを中断できることに基づいている。有利には表面の作業済
み部分がどの程度であるのか検査するのに、パターンが用いられる。このために
作業表面は１パターンにより複数パターン面に分割され、全てのパターン面は最
初はクリーニングされていないものとして初期化される。各エッジごとに格子内
に１つの領域が存在する。この領域は機械が相応のエッジを使用して通過する表
面である。プランニング中どの領域を通過したかが計算される。対応するパター
ンセルはここでクリーニングされたものと見なされ、メモリフィールドにエント
リされる。これにより２つの数が得られ、このうち第１の数は全てのパターンセ
ルの全個数であり、第２の数は未だクリーニングされていないセルの個数である
。これら２つの数から既にクリーニングされた表面のパーセンテージを求めるこ
とができる。既にクリーニングされた表面のパーセンテージも経路プランニング
方法を中断するための判定基準として使用することができる。
【００２１】 費用関数に関して、個々のエッジをプランニングすべき経路として結合するた
めに評価する際に可能な最大自由度が存在している。例えば、各エッジの費用関
数が、コンフィグレーションＫ１０からコンフィグレーションＫ２０への移動の
ために調達しなければならない費用を反映した値Ｗである場合がそうである。最
適経路をプランニングするためにはグラフの全てのエッジに費用を割り当てなけ
ればならない。この場合エッジの費用は複数のファクタに依存している。このケ
ースでは費用は例えば複数の部分アスペクトから成っており、これらのアスペク
トは費用において種々に重みづけされる。複数の影響ファクタが存在しており、
これは例えばエッジの位置や、２つのコンフィグレーション間の距離などであり
、この距離は、ロボットの移動があまり不正確にならないようにするためにでき
る限り小さく維持すべきである。さらに移動される２つのコンフィグレーション
間に存在するユークリッド距離および運動学的距離が評価される。運動学的距離
を計算する際にはまず２つのコンフィグレーションの周囲にそれぞれ２つの円を
描く。これは図８のＣ５１、Ｃ５２、Ｃ７１、Ｃ７２で示されており、これらの
円はそれぞれコンフィグレーションＫ５０、Ｋ７０に属している。２つのコンフ
ィグレーションでの移動方向としてＲ５０、Ｒ７０が示されている。この円の半
径ＲＡＤはこの場合、モービルユニットの最大操舵角が利用されるように計算さ
れる。続いてコンフィグレーション間を結ぶ最短の接続線がこの円を用いて計算
される。これは都合の良い円弧を線分によって接続することにより行われる。コ
ンフィグレーションＲ５０からＰ１００までの部分円と、コンフィグレーション
Ｒ７０からＰ２００までの部分円と、コンフィグレーションＰ２００とＰ１００
との間に存在する線分とが運動学的な距離を形成している。別の判定基準として
前述の２つの距離の比を形成することができる。なぜならこの値はモービルユニ
ットの操舵角がコンフィグレーションシーケンスに達するのにどれだけの大きさ
でなければならないかを記述しているからである。値が１である場合、モービル
ユニットは直進することができ、これはもちろん最も有利なケースに相当する。
エッジを評価する際の別の主要なアスペクトは表面作業の際の連続するステップ
である。これを計算するために、どれだけのパーセンテージのエッジが既にクリ
ーニングされたかが求められる。この位置での値が小さい程、このエッジを通過
する際に達成可能な効用が大きい。判定基準の全て、又は、その一部は、有利に
はエッジに対する費用を計算するための評価関数に統合することができる。ただ
し適用するケースに応じて任意の別の費用判定基準も考えられる。例としてエネ
ルギ消費量およびエネルギ蓄積量、クリーニング手段のストックおよびクリーニ
ング手段の消費量などが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 モービルユニットのコンフィグレーションを示す図である。
【図２】 障害物の存在する場合のモービルユニットを示す図である。
【図３】 障害物の存在する場合のモービルユニットを示す図である。
【図４】 ポテンシャル経路の構造を示す図である。
【図５】 ポテンシャル経路の構造を示す図である。
【図６】 ポテンシャル経路の構造を示す図である。
【図７】 メタエッジの使用法を示す図である。
【図８】 運動学的距離を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギスベルト ラウィッツキー ドイツ連邦共和国 ミュンヘン ヴェルテ ィシュトラーセ 14 Ｆターム(参考） 3F059 BB04 CA06 FB05 5H301 AA01 BB01 BB05 BB11 BB12 CC06 LL01 LL02 LL03 LL06

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 面作業用のモービルユニットの経路計画方法において、以下
    の各要件： ａ）作業面の輪郭線及び当該作業面内の迂回すべき障害物の少なくとも輪郭線（
    ＨＩＮ）を、折れ曲がり個所（Ｋ）内で接続された直線状の各線区間から形成さ
    れた閉連続線の形状で示し、 ｂ）モービルユニット（ＭＥ）に取り付けられた面作業装置の巾（ｂ）に依存し
    て、前記輪郭線（ＨＩＮ）にほぼ平行な第１のポテンシャル（可能な）経路（Ｐ
    Ｂ１００）を、前記作業巾（ｂ）を用いて計画し、前記作業巾（ｂ）により、前
    記モービルユニット（ＭＥ）は、前記面作業装置を、前述のようにして前記第１
    のポテンシャル経路（ＰＢ１００）と前記輪郭線（ＨＩＮ）との間に形成された
    作業帯状域に沿って移動させることができ、 ｃ）後続の計画ステップでは、第２のポテンシャル経路（ＰＢ２００）を、前記
    第１のポテンシャル経路（ＰＢ１００）と同様にして、前記第１のポテンシャル
    経路（ＰＢ１００）を前記輪郭線（ＨＩＮ）として用いて計画し、 ｄ）前記ポテンシャル経路を、前記輪郭線（ＨＩＮ）内の前記折れ曲がり個所（
    Ｋ）の位置状態に依存して、該折れ曲がり個所の、それぞれ１つの操縦マーク（
    Ｋ１１）間でマーキングされた、ポテンシャル部分経路区間に細分し、 ｅ）直接隣り合ったポテンシャル経路（ＰＢ１００，ＰＢ２００）の、少なくと
    も、それぞれ２つの操縦マーク（Ｋ２２，Ｋ１）を、ポテンシャル部分経路区間
    （２１１，２２１）によって接続し、 ｆ）前記経路を、相互に列状に配置されたポテンシャル部分経路区間により計画
    し、該計画の際、前記経路を、以下の費用判定基準の内の、少なくとも１つが作
    用する費用関数を用いて評価し、即ち： 前記モービルユニットの運動学的状態を用いた移動可能性の判定基準、前記作業
    面全体、ポテンシャル部分経路の長さに関して既に通過した作業帯状域を用いた
    面判定基準の内の、少なくとも１つが作用する費用関数を用いて評価する ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 作業面を所定パターンに区分し、当該パターンの各面要素に
    関して、当該面要素が部分経路区間によって交差されるかどうかマーキングする
    （請求項１記載の要件ｆ）用の面判定基準として使用される）請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 計画判定基準としてのポテンシャル経路の計画の際、他の輪
    郭線迄の距離を検査し、当該距離が作業巾（ｂ）よりも大きい場合に限って、前
    記ポテンシャル経路を計画する請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 計画判定基準が最早充足されない状態に至る迄、ポテンシャ
    ル経路を計画する請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 部分経路に、モービルユニット（ＭＥ）の移動方向を設定し
    、費用関数による評価の際、前記移動方向を、前記モービルユニット（ＭＥ）の
    運動学的状態と共に評価する請求項１から４迄の何れか１記載の方法。
  6. 【請求項６】 ポテンシャル部分経路区間を有するポテンシャル経路を以下
    のようにして形成し： ａ）輪郭線（ＨＩＮ）の線区間の長さを維持し、ポテンシャル部分経路区間に相
    応して、該部分経路区間の終点で操縦マーク（Ｋ１，Ｋ３）をマーキングし、 ｂ）それぞれの部分経路区間を、前記輪郭線に対してほぼ垂直に、作業巾（ｂ）
    の値だけシフトさせ、 ｃ）前記部分経路区間の前記シフトの前で前記輪郭線の折れ曲がり個所を形成す
    る、ポテンシャル部分経路区間の各操縦マークを、別のポテンシャル部分経路区
    間（３４）によって相互に接続する 請求項１から５迄の何れか１記載の方法。
  7. 【請求項７】 グラフを形成し、その際、ポテンシャル部分経路区間を前記
    グラフのエッジとして使用し、操縦マークを前記グラフのノードとして使用する
    請求項１から６迄の何れか１記載の方法。
  8. 【請求項８】 通過したエッジをクリーニングされたエッジとしてマーキン
    グし、前記エッジ間にノードがある場合には、クリーニングされていないエッジ
    を除かずに所定のメタエッジに統合し、該統合により、一定の探索の深さの場合
    に、グラフ全体を評価することができるようにされる請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 公知のグラフアルゴリズムを用いて評価する請求項７又は８
    記載の方法。
  10. 【請求項１０】 公知のグラフアルゴリズムとして、深さ探索、又は評価さ
    れた深さ探索を使用する請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 コンフィグレーションの形状の操縦マークを、モービルユ
    ニット（ＭＥ）及び該モービルユニット（ＭＥ）の配向の基準マークとして使用
    する請求項１から１０迄の何れか１記載の方法。
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