JP2009053849A - Path search system, path search method, and autonomous traveling body - Google Patents

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英典 藪下
Kazuhiro Mima
一博 美馬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a path search system, a path search method, and an autonomous traveling body for searching for the most appropriate path at high speed and accurately even in a wide traveling space. <P>SOLUTION: The path search system 1 includes a topology map generating means 21 which divides the traveling space into a plurality of areas so that a path exists between any two points contained in each area, sets a node to each area, and connects nodes by a link according to an adjacent relationship between areas to generate a topology map composed of nodes and links, a topology map path search means 22 which searches paths on a generated topology map, and a traveling space path search means 23 which searches for a path from a traveling start point S to a traveling end point G in the areas of the traveling space corresponding to paths, on the topology map, searched by the topology map path search means 22. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は移動経路を探索する経路探索システム、経路探索方法、及び自律移動体に関する。   The present invention relates to a route search system, a route search method, and an autonomous mobile body that search for a movement route.

環境を自律的に移動する移動体は、予め又はリアルタイムに移動経路を探索する必要がある。従来より、多くの経路探索方法が提案されている。一般的な経路探索方法として、ダイクストラ、A*などの手法が良く知られている。このような手法により経路探索を行う場合には、例えば、等間隔のグリッドをマップとして保持し、障害物をそのグリッドにプロットしたグリッドマップを用いて、各グリッドセルをノードとして移動始点から移動終点まで経路探索を行う技術が良く知られている。   A moving body that autonomously moves in the environment needs to search for a movement route in advance or in real time. Conventionally, many route search methods have been proposed. Techniques such as Dijkstra and A * are well known as general route search methods. When a route search is performed by such a method, for example, a grid of equidistant grids is held as a map, and a grid map in which obstacles are plotted on the grid is used. A technique for performing a route search is well known.

しかしながら、グリッドマップ上において経路探索を行う従来技術では、グリッドを用いて広い範囲において経路探索を行う場合には、移動空間に応じてグリッドマップが大きくなるため、計算負荷やメモリ容量の増大を招き、リアルタイムで経路探索を実行することができないという問題がある。   However, in the conventional technique for searching for a route on a grid map, when a route search is performed using a grid over a wide range, the grid map becomes large according to the movement space, resulting in an increase in calculation load and memory capacity. There is a problem that route search cannot be executed in real time.

そこで、広範な移動空間において経路探索を行う場合に、移動空間の特徴をノード及びリンクにより表現して、それらノード及びリンクから構成される幾何学的なトポロジーマップを用いて経路探索を行う技術が開示されている(例えば特許文献1、2)。
特開2000−181539号公報 特開2007−155699号公報
Therefore, when performing route search in a wide range of moving space, there is a technology that expresses the characteristics of the moving space with nodes and links and performs route searching using a geometric topology map composed of these nodes and links. It is disclosed (for example, Patent Documents 1 and 2).
JP 2000-181539 A JP 2007-155699 A

しかしながら、従来では、トポロジーマップを生成するため、移動空間に存在する例えば出入り口や、棚や、机などの特徴を人間が判断して抽出を行っており、広範な移動空間においては、手間の増加や、人により抽出される特徴が相違するなどの問題がある。更には、広範で複雑な移動空間においては、特徴点間に経路が存在しないような特徴点を間違って抽出する場合も想定され、かかる場合には、経路探索が実行不可能となる虞がある。即ち、従来の人手によるトポロジーマップの生成方法では、特徴点を自動的に抽出して、経路探索を正確に実行することができないという問題がある。   However, in the past, in order to generate a topology map, humans have extracted features such as doorways, shelves, desks, etc. that exist in the moving space, and the time is increased in a wide range of moving spaces. In addition, there are problems such as different characteristics extracted by people. Furthermore, in a wide and complex moving space, it is assumed that a feature point that does not have a route between feature points may be erroneously extracted. In such a case, there is a possibility that the route search cannot be performed. . That is, the conventional method for generating a topology map has a problem in that a feature point cannot be automatically extracted to accurately execute a route search.

このように、従来の移動経路探索方法では人手により生成したトポロジーマップを用いて経路探索処理を行うため、広範な移動空間において、高速かつ正確に最適な経路を探索することができないという問題があった。   As described above, in the conventional travel route search method, the route search processing is performed using the topology map generated manually, and thus there is a problem that it is not possible to search for an optimum route at high speed and accurately in a wide range of travel space. It was.

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、広範な移動空間であっても、高速かつ正確に最適な経路を探索することができる経路探索システム、経路探索方法、及び自律移動体を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and is a route search system, a route search method, and autonomous movement capable of searching an optimum route at high speed and accurately even in a wide movement space. The purpose is to provide a body.

本発明にかかる経路探索システムは、移動空間内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動空間内に存在する移動終点に到達する経路を探索する経路探索システムであって、前記移動空間を、領域に含まれる任意の2点間に経路が存在するように、複数の領域に分割し、前記各領域に対してノードを設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続することで、ノード及びリンクから構成されるトポロジーマップを生成するトポロジーマップ生成手段と、生成された前記トポロジーマップにおいて、経路を探索するトポロジーマップ経路探索手段と、前記トポロジーマップ経路探索手段により探索されたトポロジーマップ上の経路に対応する前記移動空間の領域において、経路を探索する移動空間経路探索手段とを備えるものである。   A route search system according to the present invention is a route search system for starting a movement from a movement start point existing in a movement space and searching for a route reaching a movement end point existing in the movement space, wherein the movement space is The node is divided into a plurality of regions so that a route exists between any two points included in the region, nodes are set for the regions, and the nodes are linked according to the adjacent relationship between the regions. The topology map generating means for generating a topology map composed of nodes and links, the topology map path searching means for searching for a path in the generated topology map, and the topology map path searching means A moving space route search for searching for a route in the region of the moving space corresponding to the route on the searched topology map. It is intended and means.

これにより、各領域に含まれる任意の2点間には経路が存在するため、各ノードに対応する移動空間の各領域においても任意の2点間には経路が存在する。そして、各領域間の隣接関係に従ってノード間をリンクで接続するため、リンクで接続された複数のノードについて、それら複数のノードに対応する移動空間の複数の領域にわたって任意の2点間に経路が存在する。このため、トポロジーマップにおいて探索されたトポロジーマップ上の経路の経由ノードについて、それら経由ノードに対応する移動空間の限定された領域にわたっても任意の2点間に経路が存在する。即ち、移動空間の限定された領域にわたって、移動始点から移動終点への経路を正確に探索することができる。従って、このようなトポロジーマップを自動で生成して、トポロジーマップにおける経路探索結果を用いることで、移動空間において限定された領域において経路探索を行うことができるため、広範な移動空間においても、高速かつ正確に経路を生成することができる。   As a result, there is a path between any two points included in each area, and therefore there is a path between any two points in each area of the movement space corresponding to each node. Then, in order to connect the nodes with links according to the adjacency relationship between the respective regions, for a plurality of nodes connected by the links, a route is formed between any two points over a plurality of regions of the moving space corresponding to the plurality of nodes. Exists. For this reason, there is a route between any two points of the route nodes on the route on the topology map searched in the topology map, even over a limited area of the movement space corresponding to the route node. That is, the route from the movement start point to the movement end point can be accurately searched over a limited area of the movement space. Therefore, by automatically generating such a topology map and using the route search result in the topology map, it is possible to perform route search in a limited area in the moving space. And a route can be generated accurately.

また、前記トポロジーマップ生成手段は、前記移動空間に含まれる複数の基点について、前記各基点から探索枝を所定の本数となるまで延ばして、前記探索枝により接続される点からなる領域をひとつの領域とすることで、前記移動空間を複数の領域として分割する領域分割手段と、前記各領域に対してノードを設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続するノード・リンク設定手段とを備えるようにしてもよい。これにより、移動空間を、各領域において任意の2点間に経路が存在するような複数の領域に簡単に分割することができる。   Further, the topology map generation means extends a plurality of base points included in the movement space from each base point until a predetermined number of search branches are obtained, and sets an area composed of points connected by the search branches as a single region. A region dividing unit that divides the moving space into a plurality of regions by setting the region, and a node that sets a node for each region and connects the nodes by a link according to the adjacent relationship between the regions A link setting unit may be provided. As a result, the moving space can be easily divided into a plurality of areas where a path exists between any two points in each area.

さらにまた、前記各基点から延ばす前記探索枝の本数を設定可能とするようにしてもよい。これにより、分割された各領域に含まれる点の個数をそれぞれ略同じ個数とすることで、移動空間を略均一に分割することができる。従って、移動空間を一様に圧縮したノードによって表現されるトポロジーマップを容易に生成することができる。   Furthermore, the number of search branches extending from each base point may be settable. Thereby, the movement space can be divided substantially uniformly by setting the number of points included in each divided area to be substantially the same. Therefore, it is possible to easily generate a topology map expressed by nodes that uniformly compress the moving space.

また、前記ノード・リンク設定手段が、前記各領域の重心に位置する代表点前記ノードとして設定するようにしてもよい。これにより、分割された各領域から、簡単にトポロジーマップのノードを設定することができる。   The node / link setting means may set the representative point located at the center of gravity of each region as the node. Thereby, a node of the topology map can be easily set from each divided area.

さらにまた、前記ノード・リンク設定手段が、前記代表点間の幾何学的な距離を前記リンクのコストとし、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続するようにしてもよい。これにより、移動空間における各領域の幾何学的な位置関係を保持したトポロジーマップを容易に生成することができる。   Furthermore, the node / link setting means may use the geometric distance between the representative points as the cost of the link, and connect the nodes with links according to the adjacent relationship between the regions. Thereby, it is possible to easily generate a topology map that retains the geometric positional relationship of each region in the movement space.

また、トポロジーマップ経路探索手段及び/又は移動空間経路探索手段が、ダイクストラ法を用いて経路を探索するようにしてもよい。これにより、容易かつ高速に経路を探索することができる。   Further, the topology map route search means and / or the moving space route search means may search for a route using the Dijkstra method. Thereby, a route can be searched easily and at high speed.

本発明にかかる経路探索方法は、探索空間内に存在する探索開始点より探索を開始し、前記探索空間内に存在する探索終点に到達する経路を探索する経路探索方法であって、前記探索空間を、領域に含まれる任意の2点間に経路が存在するように、複数の領域に分割するステップと、分割された前記各領域に対してノードを設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続することでノード及びリンクを設定するステップと、前記ノード及びリンクからなるトポロジーマップを用いて、経路を探索するステップと、前記トポロジーマップ経路探索手段により探索されたトポロジーマップ上の経路に対応する前記探索空間の領域において、経路を探索するステップとを備えるものである。   The route search method according to the present invention is a route search method for starting a search from a search start point existing in a search space and searching for a route reaching a search end point existing in the search space, wherein the search space Are divided into a plurality of regions such that a path exists between any two points included in the region, nodes are set for each of the divided regions, and the adjacent relationship between the regions A node and a link are established by connecting the nodes in accordance with a link, a route is searched using a topology map comprising the node and the link, and the topology searched by the topology map route search means And searching for a route in the area of the search space corresponding to the route on the map.

このようにすれば、トポロジーマップにおいて探索されたトポロジーマップ上の経路の経由ノードについて、それら経由ノードに対応する探索空間の限定された領域にわたって任意の2点間に経路が存在する。即ち、探索空間の限定された領域にわたって、探索始点から探索終点への経路を正確に探索することができる。従って、このようなトポロジーマップを自動で生成して、トポロジーマップにおける経路探索結果を用いることで、探索空間において限定された領域において経路探索を行うことができるため、広範な探索空間においても、高速かつ正確に経路を生成することができる。   In this way, with respect to the route nodes on the route on the topology map searched in the topology map, a route exists between any two points over a limited area of the search space corresponding to the route node. That is, the route from the search start point to the search end point can be accurately searched over a limited area of the search space. Therefore, by automatically generating such a topology map and using the route search result in the topology map, it is possible to perform a route search in a limited area in the search space. And a route can be generated accurately.

また、前記探索空間を複数の領域に分割するステップでは、前記探索空間に含まれる複数の各基点から探索枝を所定の本数となるまで延ばして、前記探索空間を、前記各基点から前記探索枝により接続される点からなる複数の領域として分割するようにしてもよい。   Further, in the step of dividing the search space into a plurality of regions, the search branches are extended from a plurality of base points included in the search space until a predetermined number is reached, and the search space is extended from the base points to the search branches. May be divided into a plurality of regions composed of points connected by.

さらにまた、前記各基点から延ばす前記探索枝の本数を設定可能とするようにしてもよい。また、前記ノード及びリンクを設定するステップでは、前記各領域の重心に位置する代表点を前記ノードとして設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続するようにしてもよい。   Furthermore, the number of search branches extending from each base point may be settable. In the step of setting the nodes and links, a representative point located at the center of gravity of each region is set as the node, and the nodes are connected by a link according to the adjacent relationship between the regions. Good.

また、前記ノード及びリンクを設定するステップでは、前記代表点間の幾何学的な距離を前記リンクのコストとし、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続するようにしてもよい。さらにまた、前記経路を探索するステップでは、ダイクストラ法を用いて経路を探索するようにしてもよい。   In the step of setting the node and the link, the geometric distance between the representative points may be the cost of the link, and the nodes may be connected by a link according to the adjacent relationship between the regions. . Furthermore, in the step of searching for the route, a route may be searched using the Dijkstra method.

本発明にかかる自律移動体は、移動空間内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動空間内に存在する移動終点に到達する経路を探索可能な自律移動体であって、前記移動空間を、領域に含まれる任意の2点間に経路が存在するように、複数の領域に分割する領域分割手段と、分割された前記各領域に対してノードを設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続することでノード及びリンクを設定するノード・リンク設定手段と、前記ノード及びリンクからなるトポロジーマップを用いて、経路を探索するトポロジーマップ経路探索手段と、前記トポロジーマップ経路探索手段により探索されたトポロジーマップ上の経路に対応する前記移動空間の領域において、経路を探索する移動空間経路探索手段とを備えるものである。   The autonomous mobile body according to the present invention is an autonomous mobile body that can start a movement from a movement start point that exists in a movement space and can search for a route that reaches a movement end point that exists in the movement space. Is divided into a plurality of areas so that a path exists between any two points included in the area, and a node is set for each of the divided areas, and between the areas Node / link setting means for setting a node and a link by connecting the nodes according to an adjacency relationship, a topology map route searching means for searching for a route using a topology map composed of the node and the link, and A moving space route searching method for searching for a route in the region of the moving space corresponding to the route on the topology map searched by the topology map route searching means. It is those with a door.

これにより、移動空間の限定された領域にわたって、移動始点から移動終点への経路を正確に探索することができる。従って、このようなトポロジーマップを自動で生成して、トポロジーマップにおける経路探索結果を用いることで、移動空間において限定された領域において経路探索を行うことができるため、広範な移動空間においても、高速かつ正確に経路を生成することができる。   As a result, a route from the movement start point to the movement end point can be accurately searched over a limited region of the movement space. Therefore, by automatically generating such a topology map and using the route search result in the topology map, it is possible to perform route search in a limited area in the moving space. And a route can be generated accurately.

本発明によれば、広範な移動空間であっても、高速かつ正確に最適な経路を探索することができる経路探索システム、経路探索方法、及び自律移動体を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a route search system, a route search method, and an autonomous mobile body that can search for an optimum route at high speed and accurately even in a wide range of movement space.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、各図面において、同一要素には同一の符号を付しており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same element, and duplication description is abbreviate | omitted as needed for clarification of description.

発明の実施の形態1.
本発明の実施の形態1にかかる経路探索システムでは、自律移動体としてロボットを用いている。ロボットは、例えば、それぞれ独立して回転制御される二つの車輪を備えたものでもよく、2輪よりも多い、例えば4輪走行のロボットや、1輪走行のロボット、2足歩行・4足歩行のロボットであってもよい。また、ロボットに限らず、2輪走行や4輪走行の車両にも適用できる。本例におけるロボットは、障害物を検出するセンサやカメラを備え、検出された障害物に応じて、これを避けるように経路探索を行なう。
Embodiment 1 of the Invention
In the route search system according to the first exemplary embodiment of the present invention, a robot is used as an autonomous mobile body. The robot may have, for example, two wheels that are independently rotationally controlled, and more than two wheels, for example, a four-wheeled robot, a one-wheeled robot, a two-legged walk, and a four-legged walk It may be a robot. Further, the present invention is not limited to the robot, and can be applied to a two-wheeled or four-wheeled vehicle. The robot in this example includes a sensor and a camera that detect an obstacle, and performs a route search so as to avoid the obstacle according to the detected obstacle.

当該経路探索システムは、移動空間内に存在する移動始点より移動を開始し、移動空間内に存在する移動終点に到達する経路を探索する。経路探索システムは、ノード及びリンクから構成されるトポロジーマップを用いて経路を探索するため、移動空間に基づいてトポロジーマップを生成する。経路探索システムは、まず、移動空間を、領域に含まれる任意の2点間に経路が存在するように、複数の領域に分割する。次いで、各領域に対してノードを設定すると共に、各領域間の隣接関係に従ってノード間をリンクで接続することで、ノード及びリンクから構成されるトポロジーマップを生成する。そして、経路探索システムは、生成されたトポロジーマップにおいて経路を探索した上で、その探索されたトポロジーマップ上の経路に対応する移動空間の領域において経路を探索する。   The route search system starts a movement from a movement start point existing in the movement space and searches for a route reaching the movement end point existing in the movement space. Since the route search system searches for a route using a topology map composed of nodes and links, it generates a topology map based on the movement space. The route search system first divides the movement space into a plurality of regions such that a route exists between any two points included in the region. Next, nodes are set for each region, and nodes are connected by links according to the adjacent relationship between the regions, thereby generating a topology map composed of nodes and links. The route search system searches for a route in the region of the moving space corresponding to the route on the searched topology map after searching for the route in the generated topology map.

後述するように、探索されたトポロジーマップ上の経路の経由ノードに対応する移動空間の限定された領域にわたって、任意の2点間に経路が存在する。このため、移動空間の限定された領域にわたって、移動始点から移動終点への経路を正確に探索することができる。従って、このようなトポロジーマップを自動で生成して、トポロジーマップにおける経路探索結果を用いることで、移動空間全体ではなく限定された領域において経路探索を行うことができるため、広範な移動空間においても、高速かつ正確に経路を生成することができる。   As will be described later, there is a path between any two points over a limited region of the moving space corresponding to the route node on the searched topology map. For this reason, it is possible to accurately search for a route from the movement start point to the movement end point over a limited region of the movement space. Therefore, by automatically generating such a topology map and using the route search result in the topology map, a route search can be performed not in the entire moving space but in a limited area. It can generate a route quickly and accurately.

本実施の形態1にかかる経路探索システムは、例えば、ロボットに搭載されたコンピュータやロボットとは別に設けられたコンピュータにより実現される。このコンピュータは、例えば、中央処理装置(CPU)、ROM、RAM、ハードディスク等の補助記憶装置、CD−ROM等の可搬型記憶媒体が挿入される記憶媒体駆動装置、入力手段や出力手段を備えている。ROM、補助記憶装置、可搬型記憶媒体等の記憶媒体には、オペレーティングシステムと協働してCPU等に命令を与え、アプリケーションプログラムを記録することができる。アプリケーションプログラムはRAMにロードされることによって実行される。このアプリケーションプログラムは、本発明にかかる経路探索システムを実現する特有の経路探索プログラムを含む。経路探索システムによる経路探索は、中央処理装置がアプリケーションプログラムをRAM上に展開した上で当該アプリケーションプログラムに従った処理を補助記憶装置に格納されたデータを読み出し、また格納を行なうことにより、実行される。   The route search system according to the first exemplary embodiment is realized by, for example, a computer mounted on a robot or a computer provided separately from the robot. The computer includes, for example, a central processing unit (CPU), an auxiliary storage device such as a ROM, a RAM, and a hard disk, a storage medium driving device into which a portable storage medium such as a CD-ROM is inserted, an input unit, and an output unit. Yes. In a storage medium such as a ROM, an auxiliary storage device, and a portable storage medium, an application program can be recorded by giving an instruction to the CPU or the like in cooperation with the operating system. The application program is executed by being loaded into the RAM. This application program includes a unique route search program for realizing the route search system according to the present invention. The route search by the route search system is executed by the central processing unit developing the application program on the RAM, reading the data stored in the auxiliary storage device and executing the processing according to the application program, and storing it. The

図1は、本実施の形態1にかかる経路探索システムの概略構成を示すブロック図である。図1に示されるように、経路探索システム1は、経路探索処理部2と経路探索記憶部3により構成されている。経路探索処理部2は、トポロジーマップ生成手段21、トポロジーマップ経路探索手段22、及び移動空間経路探索手段23を備えている。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the route search system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the route search system 1 includes a route search processing unit 2 and a route search storage unit 3. The route search processing unit 2 includes topology map generation means 21, topology map route search means 22, and moving space route search means 23.

経路探索記憶部3には、移動空間を表現するためのグリッドマップ及びトポロジーマップが記憶されている。グリッドマップは、ロボットが移動する移動領域全体の形状に、略一定間隔d(例えば10cm)に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られる。ロボットは、GPS等から得られた位置情報を、このグリッドマップ上における自己の位置に置き換えて、グリッドマップ上における自己位置を認識する。グリッドマップ上において、ロボットの自己位置に相当する場所、および目的地である移動終点、および移動終点におけるロボットの移動方向が特定される。ロボットは、グリッドマップ上において特定された自己位置を移動始点から、目的地である移動終点までの移動経路を作成し、作成された移動経路に従って移動を行う。   The route search storage unit 3 stores a grid map and a topology map for expressing the movement space. The grid map is obtained by virtually describing grid lines connecting lattice points arranged at a substantially constant interval d (for example, 10 cm) in the shape of the entire moving region in which the robot moves. The robot recognizes its own position on the grid map by replacing the position information obtained from GPS or the like with its own position on this grid map. On the grid map, the location corresponding to the robot's own position, the movement end point as the destination, and the movement direction of the robot at the movement end point are specified. The robot creates a movement route from the movement start point to the movement end point, which is the destination, at the self position specified on the grid map, and moves according to the created movement route.

トポロジーマップは、ロボットが移動する移動空間を抽象化して表現するための幾何学的マップであり、ノード及びリンクから構成される。本実施の形態1における経路探索システムでは、グリッドマップに基づいて、後述するトポロジーマップ生成手段21によりトポロジーマップを生成する。   The topology map is a geometric map for abstracting and expressing a moving space in which the robot moves, and is composed of nodes and links. In the route search system according to the first embodiment, a topology map is generated by the topology map generation means 21 described later based on the grid map.

トポロジーマップ生成手段21は、グリッドマップに基づいて、トポロジーマップを生成する。より具体的には、グリッドマップを、領域に含まれる任意の2点間に経路が存在するように、複数の領域に分割する領域分割する。そして、各領域に対してノードを設定すると共に、各領域間の隣接関係に従ってノード間をリンクで接続することで、ノード及びリンクから構成されるトポロジーマップを生成する。   The topology map generation means 21 generates a topology map based on the grid map. More specifically, the grid map is divided into a plurality of areas so that a path exists between any two points included in the area. And while setting a node with respect to each area | region, the topology map comprised from a node and a link is produced | generated by connecting between nodes with a link according to the adjacent relationship between each area | region.

トポロジーマップ生成手段21は、領域分割手段211及びノード・リンク設定手段212を備えている。領域分割手段211は、グリッドマップに含まれる複数の各基点から探索枝を所定の本数となるまで延ばして、各基点から探索枝により接続される点からなる領域をひとつの領域とすることで、グリッドマップを複数の領域として分割する。ノード・リンク設定手段212は、各領域に対してノードを設定すると共に、各領域間の隣接関係に従ってノード間をリンクで接続する。尚、トポロジーマップ生成処理の詳細については後述する。   The topology map generation unit 21 includes an area division unit 211 and a node / link setting unit 212. The area dividing unit 211 extends a search branch from each of the plurality of base points included in the grid map to a predetermined number, and sets a region including points connected from the base points by the search branch as one area. Divide the grid map into multiple regions. The node / link setting unit 212 sets a node for each area, and connects the nodes with links according to the adjacent relationship between the areas. Details of the topology map generation process will be described later.

トポロジーマップ経路探索手段22は、トポロジーマップ生成手段21により生成されたトポロジーマップにおいて、経路を探索する。また、移動空間経路探索手段23は、トポロジーマップ経路探索手段22により探索されたトポロジーマップ上の経路に対応するグリッドマップ上の領域において、経路を探索する。   The topology map route search means 22 searches for a route in the topology map generated by the topology map generation means 21. The moving space route search means 23 searches for a route in an area on the grid map corresponding to the route on the topology map searched by the topology map route search means 22.

図2は、本実施の形態1にかかる経路探索システム1による、経路探索処理の概要を示すフローチャートである。まず、経路探索システム1は、トポロジーマップ生成手段21により、グリッドマップに基づいて、ノード及びリンクからなるトポロジーマップを生成する(ステップS101)。次いで、生成されたトポロジーマップを用いて、トポロジーマップ経路探索手段22により、トポロジーマップ上において、移動始点に対応するノードから移動終点へと対応するノードへと至る経路を探索する(ステップS102)。次いで、移動空間経路探索手段23により、トポロジーマップ経路探索手段22により探索されたトポロジーマップ上の経由ノードに対応するグリッドマップ上の領域において、移動始点から移動終点へと至る経路を探索する(ステップS103)。以下、各ステップにおける処理について詳細に説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing an outline of route search processing by the route search system 1 according to the first exemplary embodiment. First, the route search system 1 uses the topology map generation unit 21 to generate a topology map including nodes and links based on the grid map (step S101). Next, using the generated topology map, the topology map route searching means 22 searches the topology map for a route from the node corresponding to the movement start point to the node corresponding to the movement end point (step S102). Next, the travel space route search means 23 searches for a route from the movement start point to the movement end point in an area on the grid map corresponding to the transit node on the topology map searched by the topology map route search means 22 (step) S103). Hereinafter, the process in each step will be described in detail.

まず、トポロジーマップ生成手段21によるトポロジーマップ生成処理について説明する。図3乃至図8は、トポロジーマップ生成手段21によるトポロジーマップ生成処理を説明するための図である。図3は、トポロジーマップ生成処理における、領域分割手段211による領域分割処理を示すフローチャートである。   First, the topology map generation process by the topology map generation means 21 will be described. 3 to 8 are diagrams for explaining the topology map generation processing by the topology map generation means 21. FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the area dividing process by the area dividing unit 211 in the topology map generation process.

領域分割手段211は、トポロジーマップと比較して詳細な分解能を有するグリッドマップを、一定の面積を有する複数の領域に分割する。分割された各領域に対して固有の領域番号を割り当てるものとする。まず、領域分割手段211は、領域を分割するために用いる基点(種ともいう。)をグリッドマップに設定する(ステップS201)。基点の設定方法は、詳細なグリッドマップ内を走査して、領域番号が割り当てられていないグリッド点を含む未分類領域があるか否かを判定し、未分類領域がある場合には、そのグリッド点を新たな基点(種)として設定する。基点(種)に対して、新たな領域番号を設定する。   The area dividing unit 211 divides a grid map having a detailed resolution compared to the topology map into a plurality of areas having a certain area. A unique area number is assigned to each divided area. First, the region dividing unit 211 sets a base point (also referred to as a seed) used for dividing the region in the grid map (step S201). The base point is set by scanning the detailed grid map to determine whether or not there is an unclassified area that includes a grid point that is not assigned an area number. Set the point as a new base point (seed). A new area number is set for the base point (seed).

次いで、ステップS201において設定された基点(種)から、グリッド点間の隣接関係に基づいて、探索枝を延ばす(ステップS202)。探索枝を延ばす処理は最短経路探索処理と同様の処理を行うものとし、領域番号を持つ基点(種)を開始点として、最小経路となる探索枝を順次延長してゆく。より詳細には、基点に対応するグリッド点から、隣接するグリッド点間の評価値のうち最も小さい評価値を有する隣接グリッド点を探索枝に順次選択してゆくことで、選択されたグリッド点を通過する探索枝を最短経路として決定することができる。隣接するグリッド点間の評価値としては、例えば、前後左右方向に隣接するグリッド間の評価値を5とし、斜め方向に隣接するグリッド間の評価値を7などとする。また、基点から延びた探索枝に含まれるグリッド点は、基点と同じ領域番号を持つものとする。このように経路探索手法を利用して領域を分割するため、一つの領域内の任意の二点間に経路が存在することが保証される。   Next, the search branch is extended from the base point (seed) set in step S201 based on the adjacent relationship between the grid points (step S202). The process for extending the search branch is the same as the shortest path search process, and the search branch that is the minimum path is sequentially extended starting from a base point (seed) having an area number. More specifically, the selected grid point is selected by sequentially selecting the adjacent grid point having the smallest evaluation value among the evaluation values between adjacent grid points from the grid point corresponding to the base point as a search branch. The search branch that passes can be determined as the shortest path. As an evaluation value between adjacent grid points, for example, an evaluation value between adjacent grids in the front-rear and left-right directions is set to 5, and an evaluation value between adjacent grids in the oblique direction is set to 7, for example. Further, the grid points included in the search branch extending from the base point are assumed to have the same area number as the base point. Since the region is divided using the route search method in this way, it is guaranteed that a route exists between any two points in one region.

次いで、探索枝に含まれるグリッド点が、他の領域番号を持つ領域と隣接するか否かを判定する(ステップS203)。グリッド点が、他の領域と隣接する場合には、その隣接領域の情報を基点に対応付けして、後述する隣接領域情報として経路探索記憶部3に記憶する(ステップS204)。後述するように、記憶された隣接領域情報を用いて、ノード・リンク設定処理においてノード間にリンクが存在するか否かの判定を行う。   Next, it is determined whether or not the grid point included in the search branch is adjacent to an area having another area number (step S203). If the grid point is adjacent to another area, the information of the adjacent area is associated with the base point and stored in the route search storage unit 3 as adjacent area information described later (step S204). As will be described later, it is determined whether or not a link exists between nodes in the node / link setting process using the stored adjacent area information.

次いで、探索枝を延ばしている領域番号の領域について、探索枝が指定本数分まで延びているか、又は、探索枝をこれ以上は増やすことができないか否かを判定する(ステップS205)。探索枝が指定数分だけ延びている、又は、これ以上増やすことができない場合には、新しい領域番号を、探索枝により探索されたグリッド点に対して割り当てる(ステップS206)。   Next, it is determined whether or not the number of search branches has been extended to the designated number or the number of search branches cannot be increased any more for the area with the area number extending the search branch (step S205). If the search branch is extended by the designated number or cannot be increased any more, a new region number is assigned to the grid point searched by the search branch (step S206).

このように、各基点から延ばす探索枝の本数を予め設定し、分割された各領域に含まれるグリッド点の個数をそれぞれ略同じ個数とすることで、グリッドマップを略均一に分割することができる。このため、グリッドマップを一様に圧縮したノードによって表現されるトポロジーマップを容易に生成することができる。   In this way, the grid map can be divided substantially uniformly by setting the number of search branches extending from each base point in advance and setting the number of grid points included in each divided area to be approximately the same. . Therefore, it is possible to easily generate a topology map expressed by nodes obtained by uniformly compressing the grid map.

次いで、全ての領域に対して領域番号が割り当てられ、未分類領域が無くなったか否かを判定する(ステップS207)。未分類領域が無くなった場合には処理を終了するものとし、このようにして、ステップS201乃至207の処理を繰り返し、グリッドマップを複数の領域へと分割する。   Next, an area number is assigned to all areas, and it is determined whether or not there is no unclassified area (step S207). If there is no unclassified area, the process is terminated. In this way, the processes in steps S201 to S207 are repeated to divide the grid map into a plurality of areas.

図4は、領域分割処理のようすを示す図である。図4(a)は、初期状態のグリッドマップを示す図であり、図において領域Vはロボットの移動が禁止される移動禁止領域を示す。図4(b)は、図4(a)に示したグリッドマップにおいて、基点B1(種)から一定領域を作成した後の状態を示す図であり、領域番号が1の領域をグリッドマップに割り当てたものである。ここで、基点からの矢印は、探索枝が延びた方向を示している。   FIG. 4 is a diagram showing how the area division processing is performed. FIG. 4A is a diagram showing a grid map in an initial state. In the figure, a region V indicates a movement prohibited region where the movement of the robot is prohibited. FIG. 4B is a diagram showing a state after a fixed area is created from the base point B1 (seed) in the grid map shown in FIG. 4A, and an area with area number 1 is assigned to the grid map. It is a thing. Here, the arrow from the base point indicates the direction in which the search branch extends.

図4(c)は、次の基点B2から一定領域を作成した後の状態を示す図であり、領域番号が2の領域をグリッドマップに新たに割り当てたものである。また、図4(d)は、次の基点B3から一定領域を作成した後の状態を示す図であり、領域番号が3の領域をグリッドマップに新たに割り当てたものである。このようにして、グリッドマップ内の全ての領域に対して複数の領域を割り当ててゆく。図4(e)は、グリッドマップに対して全ての領域を割り当てた後の状態を示す図であり、グリッドマップを14個の異なる領域番号を持つ領域に分割したものである。   FIG. 4C is a diagram showing a state after a certain region is created from the next base point B2, and a region with a region number of 2 is newly assigned to the grid map. FIG. 4D is a diagram showing a state after a certain area is created from the next base point B3, and an area with area number 3 is newly assigned to the grid map. In this way, a plurality of areas are assigned to all areas in the grid map. FIG. 4E is a diagram showing a state after all areas are assigned to the grid map. The grid map is divided into 14 areas having different area numbers.

図5は、分割された領域について、各領域に関する隣接領域の情報を示す表である。領域の割り当て処理が行われる際には、探索枝に含まれるグリッド点が、他の領域番号を持つ領域と隣接するか否かの判定を行う。グリッド点が、他の領域と隣接する場合には、その隣接領域の情報が基点に対応付けられ、隣接領域情報として経路探索記憶部3に記憶される。図に示すように、領域の領域番号(ID)が1である領域1に隣接する領域は2及び6であり、領域番号(ID)が2の領域2と、領域番号(ID)が6の領域6とが領域1に隣接していることを示す。   FIG. 5 is a table showing information of adjacent areas regarding each area for the divided areas. When the area assignment process is performed, it is determined whether or not the grid point included in the search branch is adjacent to an area having another area number. When the grid point is adjacent to another region, the information on the adjacent region is associated with the base point and stored in the route search storage unit 3 as adjacent region information. As shown in the figure, the areas adjacent to the area 1 whose area number (ID) is 1 are 2 and 6, the area 2 with the area number (ID) 2 and the area number (ID) 6 It shows that the region 6 is adjacent to the region 1.

図6は、ノード・リンク設定手段212による、ノード及びリンクの設定処理を示すフローチャートである。まず、分割された各領域について代表点を算出し、ノードとして設定する(ステップS301)。より詳細には、グリッドマップをx、y軸によって規定される座標系を用いて表現し、各領域の要素座標の代表座標値を算出し、算出した座標値を領域の基点に対応付けて記憶する。ここで、代表点は、領域内の上下端の中央値及び左右端の中央値を持つ点とし、領域の重心に位置する。尚、両中央値を持つ点が領域に含まれない場合には、いずれかの中央値を持ち、他方の中央値にできるだけ近い値を持つ領域内の点を代表点とする。   FIG. 6 is a flowchart showing node and link setting processing by the node / link setting means 212. First, a representative point is calculated for each divided area and set as a node (step S301). More specifically, the grid map is expressed using a coordinate system defined by the x and y axes, the representative coordinate values of the element coordinates of each region are calculated, and the calculated coordinate values are stored in association with the base point of the region. To do. Here, the representative point is a point having a median value at the upper and lower ends and a median value at the left and right ends in the region, and is located at the center of gravity of the region. When a point having both median values is not included in the region, a point in the region having one of the median values and having a value as close as possible to the other median value is set as the representative point.

次に、代表点間の距離を隣接領域間を接続するリンクのコストとし、リンクにより接続する(ステップS302)。代表点として設定したノード間を、領域の隣接情報に従ってリンクにより接続する。代表点間の幾何学的な距離を算出して隣接領域間のコストとし、ノード間を接続するリンクにコストとして対応付ける。   Next, the distance between the representative points is set as the cost of the link connecting the adjacent areas, and the connection is established using the link (step S302). The nodes set as representative points are connected by links according to the adjacent information of the area. The geometric distance between the representative points is calculated as the cost between adjacent areas, and is associated with the link connecting the nodes as the cost.

図7は、各領域に対して代表点を算出して、ノードとして設定した例を示す図である。グリッドマップを14個の領域に分割し、それぞれの領域に対して代表点としての14個のノードを設定したものである。図8は、ノード間をリンクで接続した例を示す図である。ノード間を結ぶ線はリンクを示しており、各リンクに対応付けられている数字は、代表点間の幾何学的な距離、即ちリンクのコストを示す。図8に示すように、ノード及びリンクから構成される図をトポロジーマップという。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which representative points are calculated for each region and set as nodes. The grid map is divided into 14 areas, and 14 nodes as representative points are set for each area. FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which nodes are connected by links. A line connecting the nodes indicates a link, and a number associated with each link indicates a geometric distance between representative points, that is, a cost of the link. As shown in FIG. 8, a diagram composed of nodes and links is called a topology map.

続いて、トポロジーマップ経路探索手段22による、トポロジーマップ上における経路探索処理について説明する。まず、トポロジーマップ経路探索手段22は、グリッドマップ上の移動始点及び移動終点位置を、トポロジーマップ上のノードへと対応付ける。より詳細には、グリッドマップ上の移動始点に対して、移動始点が含まれる領域を代表するノードへと対応付ける。また、グリッドマップ上の移動終点に対して、移動終点が含まれる領域を代表するノードへと対応付ける。   Next, route search processing on the topology map by the topology map route search means 22 will be described. First, the topology map route search means 22 associates the movement start point and movement end point position on the grid map with the nodes on the topology map. More specifically, the movement start point on the grid map is associated with a node representing the region including the movement start point. Further, the movement end point on the grid map is associated with a node representing the region including the movement end point.

図9は、移動始点及び移動終点位置を、トポロジーマップ上のノードへと対応付けた一例を示す図である。図に示すように、グリッドマップ上の移動始点Sを、移動始点Sが含まれる領域1を代表するノード1へと対応付ける。また、グリッドマップ上の移動終点Gを、移動終点Gが含まれる領域11を代表するノード11へと対応付ける。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the movement start point and the movement end point position are associated with the nodes on the topology map. As shown in the figure, the movement start point S on the grid map is associated with the node 1 representing the region 1 including the movement start point S. Further, the movement end point G on the grid map is associated with the node 11 representing the region 11 including the movement end point G.

次いで、トポロジーマップにおいて、対応付けられた移動始点ノードから移動終点ノードへと至る経路について、最短経路探索処理を実行する。経路探索手法としては、例えば、ダイクストラ法を用いることができる。また、ダイクストラ法に限定されず、A*(エースター)法など公知の経路探索手法を用いてもよい。   Next, in the topology map, the shortest route search process is executed for the route from the associated movement start point node to the movement end point node. For example, the Dijkstra method can be used as the route search method. Further, the route search method is not limited to the Dijkstra method, and a known route search method such as an A * (Aster) method may be used.

図10は、トポロジーマップにおける最短経路探索処理の探索結果を示す図である。図に示す例では、リンク(実線)により接続されるノード1、2、3、7、12、13、9、10、11を経由ノードとする経路が、ノード1からノード11へと至る最短経路として探索される。尚、破線により示されるリンクは、最短経路として採用されなかったノード間のリンクを示している。   FIG. 10 is a diagram illustrating a search result of the shortest path search process in the topology map. In the example shown in the figure, the route having nodes 1, 2, 3, 7, 12, 13, 9, 10, 11 connected by links (solid lines) as the transit node is the shortest route from node 1 to node 11. To be explored. A link indicated by a broken line indicates a link between nodes that has not been adopted as the shortest path.

続いて、移動空間経路探索手段23による、グリッドマップ上の領域における、経路探索処理について説明する。まず、移動空間経路探索手段23は、最短経路として探索されたトポロジーマップ上の経由ノードを、グリッドマップ上の経由点として、グリッドマップ上に射影することで登録する。これにより、最短経路として探索されたトポロジーマップ上の経由ノードに対応した、グリッドマップ上の限定された領域のみを経路探索の対象とする。   Next, route search processing in the area on the grid map by the moving space route search means 23 will be described. First, the moving space route searching means 23 registers the transit node on the topology map searched as the shortest route by projecting it on the grid map as a transit point on the grid map. As a result, only a limited area on the grid map corresponding to the transit node on the topology map searched as the shortest path is set as a path search target.

図11は、グリッドマップにおいて、探索されたトポロジーマップ上の経由ノードに対応する領域のみを、経路探索の対象領域として限定した例を示す図である。図に示すように、トポロジーマップ上のノード1、2、3、7、12、13、9、10、11を経由ノードとして、これらノードに対応する領域1、2、3、7、12、13、9、10、11を、グリッドマップにおける経路探索領域として限定する。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which only a region corresponding to a transit node on a searched topology map is limited as a route search target region in the grid map. As shown in the figure, nodes 1, 2, 3, 7, 12, 13, 9, 10, and 11 on the topology map are used as via nodes, and regions 1, 2, 3, 7, 12, 13 corresponding to these nodes are shown. , 9, 10, and 11 are limited as route search areas in the grid map.

次いで、経由ノードに対応するグリッドマップ内の領域において、移動始点Sから移動終点Gへと至る最短経路探索処理を実行する。即ち、グリッドマップの限定された領域において、移動始点Sから移動終点Gへの経路を探索する。経路探索手法としては、例えば、ダイクストラ法を用いることができる。また、ダイクストラ法に限定されず、A*(エースター)法など公知の経路探索手法を用いてもよい。   Next, the shortest path search process from the movement start point S to the movement end point G is executed in the area in the grid map corresponding to the transit node. That is, the route from the movement start point S to the movement end point G is searched in a limited area of the grid map. For example, the Dijkstra method can be used as the route search method. Further, the route search method is not limited to the Dijkstra method, and a known route search method such as an A * (Aster) method may be used.

図12は、グリッドマップにおける最短経路探索処理の探索結果を示す図である。図に示す例では、実線により示される経路が移動始点Sから移動終点Gへと至る最短経路として探索される。尚、一点鎖線により示される経路は、トポロジーマップにおける最短経路を示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating a search result of the shortest path search process in the grid map. In the example shown in the figure, the route indicated by the solid line is searched as the shortest route from the movement start point S to the movement end point G. Note that the route indicated by the alternate long and short dash line indicates the shortest route in the topology map.

以上に説明したように、本実施の形態1にかかる経路探索システム1によれば、自動的に生成したトポロジーマップを用いて、グリッドマップにおける経路探索領域を限定することで、広範な移動空間においても高速かつ正確に経路探索を実行することができる。   As described above, according to the route search system 1 according to the first exemplary embodiment, by using the automatically generated topology map, the route search region in the grid map is limited, and thus in a wide movement space. It is possible to execute a route search with high speed and accuracy.

本実施の形態1にかかる経路探索システム1は、経路探索手法を用いて、グリッドマップを、領域に含まれる任意の2点間に経路が存在するように、複数の領域に分割する。より詳細には、グリッドマップに含まれる複数の各基点から探索枝を所定の本数となるまで延ばして、各基点から探索枝により接続される点からなる領域をひとつの領域とすることで、グリッドマップを複数の領域として分割する。そして、各領域に対してノードを設定すると共に、各領域間の隣接関係に従ってノード間をリンクで接続することで、ノード及びリンクから構成されるトポロジーマップを生成する。次いで、経路探索システム1は、生成したトポロジーマップを用いて、トポロジーマップ上において、移動始点に対応するノードから移動終点に対応するノードへと至る経路を探索する。次いで、経路探索システム1は、探索されたトポロジーマップ上の経路に対応するグリッドマップの領域において、移動始点から移動終点へと至る詳細な経路を探索する。   The route search system 1 according to the first exemplary embodiment uses a route search method to divide the grid map into a plurality of regions so that a route exists between any two points included in the region. More specifically, a grid is formed by extending a search branch from a plurality of base points included in the grid map to a predetermined number, and forming a region including points connected by the search branch from each base point as one region. Divide the map into multiple regions. And while setting a node with respect to each area | region, the topology map comprised from a node and a link is produced | generated by connecting between nodes with a link according to the adjacent relationship between each area | region. Next, the route search system 1 uses the generated topology map to search for a route from the node corresponding to the movement start point to the node corresponding to the movement end point on the topology map. Next, the route search system 1 searches for a detailed route from the movement start point to the movement end point in the area of the grid map corresponding to the searched route on the topology map.

このように経路探索手法を用いて領域を分割することで、各領域に含まれる任意の2点間には経路が存在するため、各ノードに対応するグリッドマップの各領域においても任意の2点間に経路が存在する。そして、各領域間の隣接関係に従ってノード間をリンクで接続することで、リンクで接続された複数のノードについて、それら複数のノードに対応するグリッドマップの複数の領域にわたって任意の2点間に経路が存在する。このため、トポロジーマップにおいて探索されたトポロジーマップ上の経路の経由ノードについて、それら経由ノードに対応するグリッドマップの限定された領域にわたっても任意の2点間に経路が存在する。即ち、グリッドマップの限定された領域にわたって、移動始点から移動終点への経路を正確に探索することができる。従って、このようなトポロジーマップを自動で生成して、トポロジーマップにおける経路探索結果を用いることで、グリッドマップにおいて限定された領域において経路探索を行うことができるため、広範な移動空間においても、高速かつ正確に経路を生成することができる。   By dividing the region using the route search method in this way, there is a route between any two points included in each region. Therefore, any two points in each region of the grid map corresponding to each node. There is a route between them. Then, by connecting the nodes with links according to the adjacent relationship between the areas, a plurality of nodes connected by the links are routed between any two points over a plurality of areas of the grid map corresponding to the plurality of nodes. Exists. For this reason, there is a route between any two points of the route nodes on the route on the topology map searched for in the topology map over a limited area of the grid map corresponding to the route node. That is, the route from the movement start point to the movement end point can be accurately searched over a limited area of the grid map. Therefore, by automatically generating such a topology map and using the route search result in the topology map, it is possible to perform route search in a limited area in the grid map, so even in a wide range of moving space, high speed And a route can be generated accurately.

その他の実施の形態.
また、上述した実施の形態では、移動空間が2次元のグリッドマップである場合の例を説明したが、移動空間が例えばx、y、z軸によって規定される3次元空間の場合でもよく、さらに、ロボットの姿勢(1次元)を併せて4次元の探索空間とした場合であっても本発明を適用することができる。
Other embodiments.
In the above-described embodiment, an example in which the moving space is a two-dimensional grid map has been described. However, the moving space may be a three-dimensional space defined by, for example, x, y, and z axes. The present invention can be applied even when the robot posture (one-dimensional) is combined into a four-dimensional search space.

さらにまた、上述した実施の形態では、移動手段として車輪などを有するロボットに本発明を適用した一例を示したが、これに限定されず、ロボットは足を有し、自律歩行可能な移動ロボットであってもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a robot having wheels or the like as moving means has been shown. However, the present invention is not limited to this, and the robot is a mobile robot having legs and capable of autonomous walking. There may be.

また、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention described above.

本発明の実施の形態にかかる経路探索システムの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the route search system concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる経路探索処理の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the route search process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる領域分割処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the area division | segmentation process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる領域分割処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the state of the area division | segmentation process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる領域分割処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the state of the area division | segmentation process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる領域分割処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the state of the area division | segmentation process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる領域分割処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the state of the area division | segmentation process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる領域分割処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the state of the area division | segmentation process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる隣接領域情報を示す表である。It is a table | surface which shows the adjacent area information concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかるノード・リンク設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the node link setting process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかるノード・リンク設定処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the state of the node link setting process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかるノード・リンク設定処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the state of the node link setting process concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかるトポロジーマップ上での経路探索処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the way of the route search process on the topology map concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかるトポロジーマップ上での経路探索処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the way of the route search process on the topology map concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかるグリッドマップ上での経路探索処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the way of the route search process on the grid map concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかるグリッドマップ上での経路探索処理のようすを説明するための一例を示す図である。It is a figure which shows an example for demonstrating the way of the route search process on the grid map concerning embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 経路探索システム、
2 経路探索処理部、
21 トポロジーマップ生成手段、
211 領域分割部、212 ノード・リンク設定手段、
22 トポロジーマップ経路探索手段、
23 移動空間経路探索手段、
3 経路探索記憶部、
V 移動禁止領域、S 移動始点、G 移動終点
1 route search system,
2 route search processing unit,
21 topology map generation means,
211 area division unit, 212 node / link setting means,
22 topology map route searching means,
23 Moving space route search means,
3 route search storage unit,
V movement prohibited area, S movement start point, G movement end point

Claims (13)

移動空間内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動空間内に存在する移動終点に到達する経路を探索する経路探索システムであって、
前記移動空間を、領域に含まれる任意の2点間に経路が存在するように、複数の領域に分割し、前記各領域に対してノードを設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続することで、ノード及びリンクから構成されるトポロジーマップを生成するトポロジーマップ生成手段と、
生成された前記トポロジーマップにおいて、経路を探索するトポロジーマップ経路探索手段と、
前記トポロジーマップ経路探索手段により探索されたトポロジーマップ上の経路に対応する前記移動空間の領域において、経路を探索する移動空間経路探索手段と
を備える経路探索システム。
A route search system for starting a movement from a movement start point existing in a movement space and searching for a route reaching a movement end point existing in the movement space,
The moving space is divided into a plurality of regions so that a path exists between any two points included in the region, a node is set for each region, and the adjoining relationship between the regions is A topology map generating means for generating a topology map composed of nodes and links by connecting nodes with links;
In the generated topology map, topology map route searching means for searching for a route;
A route search system comprising: a travel space route search means for searching for a route in an area of the travel space corresponding to the route on the topology map searched by the topology map route search means.
前記トポロジーマップ生成手段は、
前記移動空間に含まれる複数の基点について、前記各基点から探索枝を所定の本数となるまで延ばして、前記探索枝により接続される点からなる領域をひとつの領域とすることで、前記移動空間を複数の領域として分割する領域分割手段と、
前記各領域に対してノードを設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続するノード・リンク設定手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載の経路探索システム。
The topology map generating means includes
For a plurality of base points included in the movement space, the search space is extended from each base point until a predetermined number is reached, and an area composed of points connected by the search branch is defined as one area, thereby the movement space. Area dividing means for dividing the image into a plurality of areas;
2. The route search system according to claim 1, further comprising node / link setting means for setting a node for each area and connecting the nodes with a link according to an adjacent relationship between the areas.
前記各基点から延ばす前記探索枝の本数を設定可能とする
ことを特徴とする請求項2記載の経路探索システム。
The route search system according to claim 2, wherein the number of search branches extending from each base point can be set.
前記ノード・リンク設定手段が、
前記各領域の重心に位置する代表点を前記ノードとして設定する
ことを特徴とする請求項2又は3いずれか1項記載の経路探索システム。
The node / link setting means comprises:
4. The route search system according to claim 2, wherein a representative point located at the center of gravity of each region is set as the node.
前記ノード・リンク設定手段が、
前記代表点間の幾何学的な距離を前記リンクのコストとし、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続する
ことを特徴とする請求項2乃至4いずれか1項記載の経路探索システム。
The node / link setting means comprises:
5. The path according to claim 2, wherein a geometric distance between the representative points is a cost of the link, and the nodes are connected by a link according to an adjacent relationship between the regions. Search system.
トポロジーマップ経路探索手段及び/又は移動空間経路探索手段が、
ダイクストラ法を用いて経路を探索する
ことを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載の経路探索システム。
Topology map route searching means and / or moving space route searching means,
6. The route search system according to claim 1, wherein a route is searched using a Dijkstra method.
探索空間内に存在する探索開始点より探索を開始し、前記探索空間内に存在する探索終点に到達する経路を探索する経路探索方法であって、
前記探索空間を、領域に含まれる任意の2点間に経路が存在するように、複数の領域に分割するステップと、
分割された前記各領域に対してノードを設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続することでノード及びリンクを設定するステップと、
前記ノード及びリンクからなるトポロジーマップを用いて、経路を探索するステップと、
前記トポロジーマップ経路探索手段により探索されたトポロジーマップ上の経路に対応する前記探索空間の領域において、経路を探索するステップと
を備える経路探索方法。
A route search method for starting a search from a search start point existing in a search space and searching for a route reaching a search end point existing in the search space,
Dividing the search space into a plurality of regions such that a path exists between any two points included in the region;
Setting a node for each of the divided areas, and setting the nodes and links by connecting the nodes with links according to the adjacency relationship between the areas; and
Searching for a route using a topology map comprising the nodes and links;
A route search method comprising: searching for a route in an area of the search space corresponding to the route on the topology map searched by the topology map route search means.
前記探索空間を複数の領域に分割するステップでは、
前記探索空間に含まれる複数の基点について、前記各基点から探索枝を所定の本数となるまで延ばして、前記探索空間を、前記探索枝により接続される点からなる複数の領域として分割する
ことを特徴とする請求項7記載の経路探索方法。
In the step of dividing the search space into a plurality of regions,
For a plurality of base points included in the search space, extending the search branches from each base point to a predetermined number, and dividing the search space as a plurality of regions composed of points connected by the search branches. The route search method according to claim 7, wherein:
前記各基点から延ばす前記探索枝の本数を設定可能とする
ことを特徴とする請求項8記載の経路探索方法。
9. The route search method according to claim 8, wherein the number of the search branches extending from each base point can be set.
前記ノード及びリンクを設定するステップでは、
前記各領域の重心に位置する代表点を前記ノードとして設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続する
ことを特徴とする請求項8又は9いずれか1項記載の経路探索方法。
In the step of setting the node and link,
The representative point located at the center of gravity of each region is set as the node, and the nodes are connected by a link according to the adjacent relationship between the regions. Route search method.
前記ノード及びリンクを設定するステップでは、
前記代表点間の幾何学的な距離を前記リンクのコストとし、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続する
ことを特徴とする請求項8乃至10いずれか1項記載の経路探索方法。
In the step of setting the node and link,
The path according to any one of claims 8 to 10, wherein a geometric distance between the representative points is a cost of the link, and the nodes are connected by a link according to an adjacent relationship between the regions. Search method.
前記経路を探索するステップでは、
ダイクストラ法を用いて経路を探索する
ことを特徴とする請求項7乃至11いずれか1項記載の経路探索方法。
In the step of searching for the route,
12. The route search method according to claim 7, wherein a route is searched using a Dijkstra method.
移動空間内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動空間内に存在する移動終点に到達する経路を探索可能な自律移動体であって、
前記移動空間を、領域に含まれる任意の2点間に経路が存在するように、複数の領域に分割する領域分割手段と、
分割された前記各領域に対してノードを設定すると共に、前記各領域間の隣接関係に従って前記ノード間をリンクで接続することでノード及びリンクを設定するノード・リンク設定手段と、
前記ノード及びリンクからなるトポロジーマップを用いて、経路を探索するトポロジーマップ経路探索手段と、
前記トポロジーマップ経路探索手段により探索されたトポロジーマップ上の経路に対応する前記移動空間の領域において、経路を探索する移動空間経路探索手段と
を備える自律移動体。
An autonomous mobile body that starts to move from a movement start point existing in a movement space and can search for a route to reach a movement end point existing in the movement space,
Area dividing means for dividing the movement space into a plurality of areas such that a path exists between any two points included in the area;
A node / link setting means for setting a node and a link by setting a node for each of the divided areas and connecting the nodes with links according to the adjacent relationship between the areas;
Topology map route searching means for searching for a route using a topology map composed of the nodes and links;
An autonomous mobile body comprising: a moving space route searching means for searching for a route in an area of the moving space corresponding to the route on the topology map searched by the topology map route searching means.
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