JP2018129000A - 情報処理装置、情報処理システム、移動経路決定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】移動体全体での移動経路がより好適化されるように、移動体間での干渉を回避させることができる情報処理装置、情報処理システム、移動経路決定方法及びプログラムを提供することを目的とする。【解決手段】複数の移動体それぞれの移動経路を生成する生成部１５１と、複数の移動体による複数の移動経路の移動に伴い、複数の移動体のうちの少なくとも２以上の移動体間で干渉が発生するか否かを判定する判定部１５３と、干渉が発生する場合、２以上の移動体のうちの一方の移動体を移動経路上で一時的に待機させることで干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する更新部１５５と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、情報処理装置、情報処理システム、移動経路決定方法及びプログラムに関する。

従来から、複数の移動体で複数の地点を巡回させるための最適経路を求める手法として、探索的な手法（例えば、遺伝的アルゴリズム）など種々の手法が提案されている。

また、例えば特許文献１には、干渉度合いを評価関数とした評価指標に基づいて、複数の移動体で複数の地点を巡回させるための最適経路を作成し、作成した最適経路において移動体間に干渉が生じなくなるまで、評価指標を変更して最適経路を再作成する手法が提案されている。

しかしながら、上述したような従来技術では、経路変更により移動体間での干渉の発生を回避している。つまり上述したような従来技術では、移動体間での干渉の発生を迂回により回避することになるため、干渉の発生を回避した経路が移動体の移動距離や移動時間の観点から、好適であるとは限らない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、移動体全体での移動経路がより好適化されるように、移動体間での干渉を回避させることができる情報処理装置、情報処理システム、移動経路決定方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる情報処理装置は、複数の移動体それぞれの移動経路を生成する生成部と、前記複数の移動体による前記複数の移動経路の移動に伴い、前記複数の移動体のうちの少なくとも２以上の移動体間で干渉が発生するか否かを判定する判定部と、前記干渉が発生する場合、前記２以上の移動体のうちの一方の移動体を移動経路上で一時的に待機させることで前記干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する更新部と、を備える。

本発明によれば、移動体全体での移動経路がより好適化されるように、移動体間での干渉を回避させることができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態の情報処理システムの構成の一例を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態の情報処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態の情報処理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図４は、第１実施形態の情報処理システムで行われる移動経路生成処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、第１実施形態のネットワーク構成の一例の説明図である。 図６は、補助記憶装置に対応付けて登録されたノードのＩＤ、ロボットのＩＤ、及び経由時刻の一例の説明図である。 図７は、第１実施形態の干渉判定手法の一例の説明図である。 図８は、第１実施形態の干渉判定手法の一例の説明図である。 図９は、第１実施形態の干渉判定手法の一例の説明図である。 図１０は、第１実施形態の干渉判定手法の一例の説明図である。 図１１は、第１実施形態の干渉判定手法の一例の説明図である。 図１２は、第１実施形態の情報処理装置で行われる移動経路決定処理の一例を示すフローチャートである。 図１３は、第２実施形態の情報処理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図１４は、第２実施形態の干渉判定手法の一例の説明図である。 図１５は、第２実施形態の干渉判定手法の一例の説明図である。 図１６は、第２実施形態の干渉判定手法の一例の説明図である。 図１７は、第２実施形態の移動経路更新手法の一例の説明図である。 図１８は、第２実施形態の移動経路更新手法の一例の説明図である。 図１９は、第２実施形態の移動経路更新手法の一例の説明図である。 図２０は、第２実施形態の移動経路更新手法の一例の説明図である。 図２１は、第２実施形態の移動経路更新手法の一例の説明図である。 図２２は、第２実施形態の移動経路更新手法の一例の説明図である。 図２３は、第２実施形態の移動経路更新手法の一例の説明図である。 図２４は、第２実施形態の情報処理装置１０で行われる移動経路決定処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる情報処理装置、情報処理システム、移動経路決定方法及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。

以下の各実施形態では、移動路上に存在する複数の地点を複数の移動体で巡回させるための、各移動体の移動経路における移動体間の干渉回避を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。具体的には、移動路は倉庫内の移動路であり、移動路上に存在する複数の地点は、倉庫内に分散して保管された複数の商品が配置されている地点であり、複数の移動体は、当該複数の商品を収集（ピッキング）するために倉庫内に分散して配置されたロボット（カート）であり、倉庫内に保管された複数の商品を複数台のロボットでピッキングするピッキング作業を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。より詳細には、倉庫内の移動路は、複数のノードと当該ノード間を接続するアークとで構成されるネットワーク状の経路であり、商品及びロボットは、いずれかのノードに配置されている場合を想定して説明するが、これに限定されるものではない。なお、このようなネットワーク形状の経路の場合、ロボット間の干渉は、２つ以上のロボットが同一のノードに同時に進入する場合、及び２つ以上のロボットが同一のアーク上ですれ違う場合の２パターンが挙げられる。また以下の各実施形態では、ロボット（カート）は、自動で自立移動する移動体である場合を例に取り説明するが、これに限定されず、ユーザにより手動で移動されるロボット（カート）であってもよい。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の情報処理システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、情報処理システム１は、情報処理装置１０と、端末装置２０と、出力装置３０−１〜３０−ｎ（ｎは２以上の自然数）と、を備える。情報処理装置１０、端末装置２０、及び出力装置３０−１〜３０−ｎは、ネットワーク２を介して接続されている。ネットワーク２は、例えば、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などにより実現できる。なお、以下の説明では、出力装置３０−１〜３０−ｎを各々区別する必要がない場合は、単に出力装置３０と称する場合がある。

情報処理装置１０は、移動路上に存在する複数の商品を複数のロボットで巡回して収集するための、当該複数のロボットそれぞれの移動経路を生成及び更新するものであり、例えば、１台以上のコンピュータにより実現できる。

図２は、第１実施形態の情報処理装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの制御装置１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置１０２と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置１０３と、ディスプレイなどの表示装置１０４と、キーボードやマウスなどの入力装置１０５と、通信インタフェースなどの通信装置１０６と、を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

端末装置２０は、情報処理装置１０に対し、収集対象の複数の商品を指定するものであり、例えば、ＰＣ（Personal Computer）やスマート端末などが挙げられる。

出力装置３０は、情報処理装置１０により決定された移動経路を出力するものである。なお第１実施形態では、各出力装置３０は、ロボットに対応付けられており（備え付けられており）、当該ロボット用の移動経路を出力する。出力装置３０は、例えば、ロボットに備え付けられたディスプレイやスピーカ、ロボットをユーザが移動させる場合には、当該ユーザが所持するスマート端末などが挙げられる。なお、移動経路の出力は、表示出力、音声出力、投影出力、及び印刷出力などどのような出力態様で行われても構わない。

図３は、第１実施形態の情報処理装置１０の機能構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、情報処理装置１０は、生成部１５１と、判定部１５３と、更新部１５５と、送信部１５７と、を含む。生成部１５１及び送信部１５７は、例えば、制御装置１０１、主記憶装置１０２、及び通信装置１０６などにより実現できる。判定部１５３、及び更新部１５５は、例えば、制御装置１０１及び主記憶装置１０２などにより実現できる。

生成部１５１は、複数の移動体それぞれの移動経路を生成する。第１実施形態では、生成部１５１は、移動路上に存在する複数の商品を複数のロボットで巡回して収集するための、当該複数のロボットそれぞれの移動経路を生成する。なお第１実施形態では、生成部１５１は、複数のノードとノード間を接続するアークとで構成される１層のネットワーク上で、複数の移動経路を生成する。

１層のネットワークは、例えば、図５に示すネットワーク構成のＦｉｒｓｔ ｌａｙｅｒのネットワークが挙げられる。なお、図５に示すネットワーク構成のＳｅｃｏｎｄ ｌａｙｅｒのネットワークについては、後述する。また、図５に示すネットワーク構成では、点がノードを表し、点間を接続する線がアークを表している。なお、第１実施形態では、アークで接続されたノード間の距離が１であるものとする。

第１実施形態では、どのような手法で複数のロボットの移動経路を生成しても構わないが、生成に要する時間が短く、かつ、移動経路全体での移動時間（移動距離）をできるだけ短くできるような手法であることが好ましい。このため、上記のような条件を満たす移動経路生成用のアルゴリズムを用いて移動経路を生成することが好ましいが、生成時間の制約さえ満たせば、遺伝的アルゴリズムを用いて移動経路を生成しても構わない。なお、各移動体の移動速度は、一定の速度に固定されていることを前提とする。

図４は、第１実施形態の情報処理システム１で行われる移動経路生成処理の一例を示すフローチャートである。なお、図４に示すフローチャートは、上記のような条件を満たす移動経路生成用のアルゴリズムによる移動経路生成処理のフローチャートである。このアルゴリズムによれば、生成に要する時間が短く、かつ、全体での移動時間（移動距離）をできるだけ短くできる移動経路を生成できる。

まず、移動経路の生成に先立ち、生成部１５１は、複数のロボットそれぞれの移動開始位置情報、移動終了位置情報、複数のロボットにより収集される複数の商品それぞれの収集対象物位置情報、及び移動路情報を取得する（ステップＳ１０１）。

移動開始位置情報は、ロボットの移動開始位置を示し、移動終了位置情報は、ロボットの移動終了位置を示し、収集対象物位置情報は、商品の位置を示し、移動路情報は、ロボットが移動可能な移動路（前述のネットワーク）を示す。

続いて、生成部１５１は、取得した複数の移動開始位置情報、複数の移動終了位置情報、複数の収集対象物位置情報、及び移動路情報に基づいて、商品毎に、複数のロボットそれぞれについて、当該ロボットが移動路を移動して、移動開始位置から当該商品を収集して移動終了位置に到達するまでに要する最小移動量を算出する（ステップＳ１０３）。

第１実施形態では、最小移動量及び後述の移動量が時間である場合を例に取り説明するが、これに限定されず、距離としてもよい。また第１実施形態では、最小移動量の算出は、例えば、ダイクストラー法やＡ＊スター法などの公知技術を用いて行えばよい。また、最小移動量での移動経路が複数存在する場合、全移動経路を求めておくものとする。

続いて、生成部１５１は、複数の商品のうち最小移動量の最小値が最大となる商品を、複数のロボットのうち、当該商品の収集に要する最小移動量が最小となるロボットに割り当てる（ステップＳ１０５）。

続いて、生成部１５１は、当該割り当てたロボットが当該商品を最小移動量で収集して移動終了位置に最小移動量で到達するための移動経路上に、収集するロボットに割り当てられていない商品があれば、当該収集するロボットに割り当てられていない商品を当該割り当てたロボットに更に割り当てる（ステップＳ１０７）。

続いて、収集するロボットに割り当てられていない商品が残っており（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、生成部１５１は、残っている１以上の商品のうち最小移動量の最小値が最大となる商品の収集に要する最小移動量が最小となるロボットが未割り当てであれば（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、当該ロボットに当該最小移動量の最小値が最大となる商品を割り当てる（ステップＳ１１３）。そして、ステップＳ１０７へ戻る。

一方、生成部１５１は、残っている１以上の商品のうち最小移動量の最小値が最大となる商品の収集に要する最小移動量が最小となるロボットが未割り当てでなければ（ステップＳ１１１でＮｏ）、分散度合いを判定する判定式を満たし、かつ商品が割り当てられていない１以上のロボットがあれば（ステップＳ１１５でＹｅｓ）、当該１以上のロボットのうち、当該最小移動量の最小値が最大となる商品の収集に要する最小移動量が最小となるロボットに当該最小移動量の最小値が最大となる商品を割り当てる（ステップＳ１１７）。そして、ステップＳ１０７へ戻る。

分散度合いを判定する判定式としては、ロボットＸと商品Ｑとの最小移動量＝ロボットＸとロボットＹとの距離＋ロボットＹと商品Ｑとの最小移動量が挙げられるが、これに限定されるものではない。なお、ロボットＸが判定式を満たすか否かの対象となるロボットであり、商品Ｑが割り当て対象の商品であり、ロボットＹが任意のロボットである。

上述の判定式を満たす場合、ロボットＸとロボットＹとの配置が局所的であると判定され、ロボットＸとロボットＹをグループとして包含関係にあると認識する。そして、この場合、商品Ｑは、ロボットＹではなく、ロボットＸに割り当てられるため、ロボットＹに偏って商品が割り当てられてしまうことを防止できる。

なお、生成部１５１は、分散度合いを判定する判定式を満たし、かつ商品が割り当てられていない１以上のロボットがなければ（ステップＳ１１５でＮｏ）、複数のロボットのうち、残っている１以上の商品のうち最小移動量の最小値が最大となる商品の収集に要する最小移動量が最小となり、かつ移動量が最小のロボットに、移動量の増加が最小となるように、当該最小移動量の最小値が最大となる商品を割り当てる（ステップＳ１１９）。そして、ステップＳ１０７へ戻る。

なお、ステップＳ１１９の処理については、残っている１以上の商品のうち最小移動量の最小値が最大となる商品との移動路上での距離が最も短い商品を収集するロボットに、移動量の増加が最小となるように、当該最小移動量の最小値が最大となる商品を割り当てるようにしてもよい。

また、ステップＳ１１９の処理については、残っている１以上の商品のうち最小移動量の最小値が最大となる商品と移動路上で最も近接する１以上のロボットのうち、移動量が最小のロボットに、移動量の増加が最小となるように、当該最小移動量の最小値が最大となる商品を割り当てるようにしてもよい。

ステップＳ１０９において、収集するロボットに割り当てられていない商品が残っていない場合（ステップＳ１０９でＮｏ）、生成部１５１は、割り当て結果に基づいて、複数のロボットの移動経路を生成する（ステップＳ１２１）。

判定部１５３は、複数の移動体による複数の移動経路の移動に伴い、当該複数の移動体のうちの少なくとも２以上の移動体間で干渉が発生するか否かを判定する。具体的には、判定部１５３は、複数のロボットによる複数の移動経路の移動に伴い、当該複数のロボットのうちの少なくとも２以上のロボット間で、同一のノードに同時に進入することがあるか、及び同一のアーク上ですれ違うことがあるかを判定する。判定部１５３は、２以上のロボット間で、同一のノードに同時に進入する、又は同一のアーク上ですれ違う場合には、２以上のロボット間で、干渉が発生すると判定する。

更新部１５５は、判定部１５３により干渉が発生すると判定された場合、２以上の移動体のうちの一方の移動体を移動経路上で一時的に待機させることで干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する。

具体的には、更新部１５５は、生成部１５１による複数のロボットそれぞれの移動経路の生成に使用された１層のネットワークを複層化したネットワークであって、干渉が生じるノード及びアークへの進入が禁止された複層のネットワーク上で、干渉を回避させるよう、一方のロボットの移動経路を更新する。なお、移動経路上でのロボットの待機は、層間の移動で表され、詳細には、１層の移動が１ステップの待機（距離１の移動に要する時間分の待機）に該当する。第１実施形態では、複層のネットワークは、２層のネットワークである場合を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。

図５に示す例の場合であれば、生成部１５１は、Ｆｉｒｓｔ ｌａｙｅｒのネットワークで、各ロボットの移動経路を生成したが、更新部１５５は、判定部１５３により干渉が発生すると判定された場合、Ｆｉｒｓｔ ｌａｙｅｒのネットワークをＳｅｃｏｎｄ ｌａｙｅｒのネットワークで複層化した２層のネットワーク上で、干渉を回避させるよう、一方のロボットの移動経路を更新する。より詳細には、更新部１５５は、Ｆｉｒｓｔ ｌａｙｅｒのネットワーク上の干渉が生じるノード及びアークへの進入を禁止し、かつ、Ｆｉｒｓｔ ｌａｙｅｒのネットワークからＳｅｃｏｎｄ ｌａｙｅｒのネットワークへの移動は可能であるが、Ｓｅｃｏｎｄ ｌａｙｅｒのネットワークからＦｉｒｓｔ ｌａｙｅｒのネットワークへの移動は不可能というルールの元、一方のロボットの移動経路を更新する。

また、更新部１５５は、移動経路を更新する場合、例えば、ダイクストラー法やＡ＊スター法など、移動時間や移動距離が最小となる移動経路を算出可能な公知技術を用いて行えばよい。一般的に、ダイクストラー法やＡ＊スター法などのアルゴリズムでは、同一ノードに留まることや戻ることはできないが、第１実施形態のように、ネットワークを複層化することで、同一ノード上に待機することを層間の移動で表すことができる。

つまり、上述のように、干渉が生じるノード及びアークへの進入を禁止し、かつ、複層化したネットワーク上で、ダイクストラー法やＡ＊スター法などを用いて、一方のロボットの移動経路を更新することで、干渉箇所を迂回で回避する移動経路や干渉箇所を待機で回避する移動経路の中から、移動時間や移動距離が最小となる移動経路を算出することができる。

なお、干渉箇所を迂回で回避する場合、少なくとも２ステップ以上の偶数ステップの回避行動が必要となるが（２ステップ以上の偶数ステップ分、移動時間や移動距離が増加するが）、干渉箇所を待機で回避する場合、１ステップからの回避行動が可能となる。このため、干渉箇所を迂回のみで回避するのではなく、少なくとも待機も用いて回避する方が、移動経路の移動時間や移動距離を短くでき、移動経路を好適化できる。

以下、干渉を回避するように移動経路を更新して、各ロボットの移動経路を決定する手法について具体的に説明する。

判定部１５３は、生成部１５１により生成された各移動経路に優先順位を設定して、優先順位の順に干渉判定を行いながら、移動経路を決定する。なお、優先順位は、どのような手法で決定してもよく、その手法は問わない。

まず、判定部１５３は、優先順位の最も高い移動経路について、当該移動経路を構成する各ノードのＩＤに、当該優先順位の最も高い移動経路を移動するロボットのＩＤ、及び当該ノードをロボットが経由する時刻を対応付けて、補助記憶装置１０３に登録（記憶）する。なお、判定部１５３は、優先順位の最も高い移動経路については、干渉判定無しに移動経路を決定する。

続いて、判定部１５３は、優先順位が２番目に高い移動経路についても、当該移動経路を構成する各ノードのＩＤに、当該優先順位の最も高い移動経路を移動するロボットのＩＤ、及び当該ノードをロボットが経由する時刻を対応付けて、補助記憶装置１０３に登録（記憶）する。

図６は、補助記憶装置１０３に対応付けて登録されたノードのＩＤ、ロボットのＩＤ、及び経由時刻の一例の説明図である。図６に示す例では、ロボットのＩＤが「Ｒｏｂｏｔ１」のロボットの移動経路が、優先順位が最も高い。「Ｒｏｂｏｔ１」のロボットの移動経路は、ノードのＩＤが「Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ］」、「Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ＋１］」のノードで構成されており、「Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ］」には、「Ｒｏｂｏｔ１」及び経由時刻（Ｔｉｍｅ）「０」、「Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ＋１］」には、「Ｒｏｂｏｔ１」及び経由時刻（Ｔｉｍｅ）「１」が対応付けられている。つまり、「Ｒｏｂｏｔ１」のロボットは、Ｔｉｍｅ「０」の時点では、Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ］のノードに位置し、Ｔｉｍｅ「１」の時点では、Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ＋１］のノードに位置するように移動することがわかる。

また、図６に示す例では、ロボットのＩＤが「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットの移動経路が、優先順位が２番目に高い。「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットの移動経路は、ノードのＩＤが「Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ＋２］」、「Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ＋１］」のノードで構成されており、「Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ＋２］」には、「Ｒｏｂｏｔ２」及び経由時刻（Ｔｉｍｅ）「１」、「Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ＋１］」には、「Ｒｏｂｏｔ２」及び経由時刻（Ｔｉｍｅ）「２」が対応付けられている。つまり、「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットは、Ｔｉｍｅ「１」の時点では、Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ＋２］のノードに位置し、Ｔｉｍｅ「２」の時点では、Ｎｏｄｅ［ｉ］［ｊ＋１］のノードに位置するように移動することがわかる。

そして判定部１５３は、優先順位が２番目に高い移動経路については、補助記憶装置１０３に対応付けて登録されたノードのＩＤ、ロボットのＩＤ、及び経由時刻を用いて、「Ｒｏｂｏｔ１」のロボット及び「Ｒｏｂｏｔ２」のロボット間での干渉判定を行う。

具体的には、判定部１５３は、優先順位が２番目に高い移動経路（「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットの移動経路）を構成する各ノードにおいて、「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットと「Ｒｏｂｏｔ１」のロボットとが同一時刻に位置するか否かを判定する。この条件を満たす場合には、同一のノードに同時に進入することになるため、判定部１５３は、「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットが、「Ｒｏｂｏｔ１」のロボットに干渉すると判定する。

また、判定部１５３は、優先順位が２番目に高い移動経路（「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットの移動経路）を構成する連続する２つのノードの各組において、一方のノードには、「Ｒｏｂｏｔ２」が時刻ｔの時点、「Ｒｏｂｏｔ１」が時刻ｔ＋１の時点で位置するとともに、他方のノードには、「Ｒｏｂｏｔ１」が時刻ｔ＋１の時点、「Ｒｏｂｏｔ１」が時刻ｔの時点で位置するかを判定する。この条件を満たす場合には、同一のアーク上ですれ違うことになるため、判定部１５３は、「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットが、「Ｒｏｂｏｔ１」のロボットに干渉すると判定する。

そして更新部１５５は、判定部１５３により、「Ｒｏｂｏｔ１」のロボット及び「Ｒｏｂｏｔ２」のロボット間での干渉が発生すると判定された場合、上述の手法で、干渉を回避するように、「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットの移動経路を更新し、判定部１５３は、「Ｒｏｂｏｔ２」のロボットの移動経路を決定する。

以下、優先順位の高い移動経路の順に上述の処理を繰り返し、各ロボットの移動経路を決定する。

なお、ネットワークを２層化した場合、判定部１５３は、１層目のネットワークだけでなく、２層目のネットワークにおいても、干渉判定を行うことが必要であるが、補助記憶装置１０３に対応付けて登録されたノードのＩＤ、ロボットのＩＤ、及び経由時刻の情報が１層目のネットワーク上での情報に該当するため、この情報を１ステップ分遅らせた情報を２層目のネットワーク上での情報として用いて、干渉判定を行えばよい。

また、干渉を回避するために待機を行うタイミングについては、種々のタイミングが可能となることも考えられるが（例えば、１ステップ目で待機してもよいし、２ステップ目で待機してもよいなど）、移動経路の移動時間や移動距離をできるだけ短くする観点から、出来るだけ干渉が発生する直前のタイミングで待機することが好ましい。

例えば、図７に示すようなケースを考える。図７に示す例では、ロボットＡは、ＡからＡ’に移動し、ロボットＢは、ＢからＢ’に移動し、ロボットＣは、ＣからＣ’に移動するものとする。なお、丸がノードを示し、線がアークを示す。この場合、各ロボットの干渉を考慮しない移動経路は、図８に示すとおりとなり、４ステップ目において、ノード１３でロボットＡとロボットＢの干渉が発生する。

ここで、干渉が発生する直前の３ステップ目でロボットＡを待機させて干渉を回避する場合、図９に示すとおりとなり、各ロボットの移動経路の最大ステップは７ステップとなる。

一方、スタート時点の１ステップ目でロボットＡを待機させて干渉を回避する場合、図１０に示すように、ノード１３でのロボットＡとロボットＢの干渉は回避できているが、３ステップ目において、ノード３でロボットＡとロボットＣの新たな干渉が発生してしまう。このため、スタート時点の１ステップ目でロボットＣも待機させて新たな干渉も回避する場合、図１１に示すとおりとなり、各ロボットの移動経路の最大ステップは８ステップとなる。

このように、干渉が発生する直前のタイミングで待機を行う方が、新たな干渉の発生確率を抑えられるため、移動経路の移動時間や移動距離をできるだけ短くする観点から、できるだけ干渉が発生する直前のタイミングで待機することが好ましい。

送信部１５７は、判定部１５３により各移動体の移動経路が決定されると、移動体毎に、当該移動体に対応付けられた出力装置３０に当該移動体の移動経路を示す移動経路情報を送信する。

各出力装置３０は、情報処理装置１０から送信された移動経路情報が示す移動経路を出力する。

図１２は、第１実施形態の情報処理装置１０で行われる移動経路決定処理の一例を示すフローチャートである。

まず、生成部１５１は、移動路上に存在する複数の商品を複数のロボットで巡回して収集するための、当該各ロボットの移動経路（但し、ロボット間の干渉の発生は考慮しない）を生成する（ステップＳ１０）。

続いて、判定部１５３は、生成部１５１により生成された各移動経路に優先順位を設定する（ステップＳ２０）。

続いて、判定部１５３は、全てのロボットの干渉判定が終了していなければ（ステップＳ３０でＮｏ）、干渉の判定対象のロボットを更新する（ステップＳ４０）。なお、この更新は、移動経路の優先順位の高い順に行われる。

続いて、判定部１５３は、判定対象のロボットで干渉が発生するか否かを判定する（ステップＳ５０）。なお、判定対象のロボットが、優先順位が最も高い移動経路を移動するロボットである場合、干渉は発生しないと判定され、判定対象のロボットが、優先順位が２番目に高い移動経路を移動するロボットである場合、優先順位が最も高い移動経路を移動するロボットとの間で干渉が発生するか否かが判定され、判定対象のロボットが、優先順位が３番目に高い移動経路を移動するロボットである場合、優先順位が最も高い移動経路を移動するロボット及び優先順位が２番目に高い移動経路を移動するロボットとの間で干渉が発生するか否かが判定される。

続いて、判定部１５３は、判定対象のロボットで干渉が発生しないと判定した場合（ステップＳ５０でＮｏ）、当該判定対象のロボットの移動経路を決定（確定）し、ステップＳ３０へ戻る。

一方、判定部１５３は、判定対象のロボットで干渉が発生すると判定した場合（ステップＳ５０でＹｅｓ）、干渉が生じるノード及びアークへの進入が禁止された２層のネットワーク上で、干渉を回避させるよう、当該判定対象のロボットの移動経路を更新することで決定（確定）し（ステップＳ６０）、ステップＳ３０へ戻る。

そして判定部１５３は、全てのロボットの干渉判定が終了し（ステップＳ３０でＹｅｓ）、全てのロボットの移動経路を決定すれば、処理を終了する。

以上のように第１実施形態によれば、干渉箇所を迂回だけでなく待機により回避するため、移動体全体での移動経路がより好適化されるように、移動体間での干渉を回避させることができる。

なお第１実施形態では、複層のネットワークが２層のネットワークである場合を例に取り説明したが、これに限定されず、３層以上のネットワークであってもよい。特に、更新部１５５は、複層のネットワーク上で、干渉を回避させるよう、一方の移動体の移動経路を更新できない場合、複層のネットワークの層数を増やして、干渉を回避させるよう、一方の移動体の移動経路を更新するようにしてもよい。

複数台のロボットが同時刻に局所的に集中する場合、ロボット間の干渉頻度が増加するが、このような状況下においては、迂回や１ステップの待機では、干渉を回避できない、即ち、移動経路を生成（更新）できない可能性がある。このため、更新部１５５は、移動経路を生成できない（更新できない）場合、移動経路を生成できるまで、層数を１増やして（１ステップ分余剰に待機可能にして）、移動経路の生成処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、移動経路をいずれ生成できるので、移動経路を生成できないという事態の発生を回避できる。

また第１実施形態では、２層のネットワークにおいて、Ｆｉｒｓｔ ｌａｙｅｒのネットワークからＳｅｃｏｎｄ ｌａｙｅｒのネットワークへの移動は可能であるが、Ｓｅｃｏｎｄ ｌａｙｅｒのネットワークからＦｉｒｓｔ ｌａｙｅｒのネットワークへの移動は不可能というルールを例に取り説明したが、Ｓｅｃｏｎｄ ｌａｙｅｒのネットワークからＦｉｒｓｔ ｌａｙｅｒのネットワークへの移動も可能としてもよい。このようにすれば、層間の往復移動が可能になるので、層数を増やさなくても、２ステップ分以上の待機を表すことが可能となる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、移動体単位で干渉を判定する例について説明したが、第２実施形態では、ステップ単位で干渉を判定する例について説明する。なお以下では、第１実施形態との相違点の説明を主に行い、第１実施形態と同様の機能を有する構成要素については、第１実施形態と同様の名称・符号を付し、その説明を省略する。

図１３は、第２実施形態の情報処理装置１０１０の機能構成の一例を示すブロック図である。図１３に示すように、第２実施形態の情報処理装置１０１０では、判定部１１５３及び更新部１１５５が第１実施形態と相違する。

判定部１１５３は、複数の移動経路の単位移動量毎に、複数の移動体のうちの少なくとも２以上の移動体間で干渉が発生するか否かを判定する。第２実施形態では、判定部１１５３は、各ロボットの移動経路の移動ステップ毎に、複数のロボットのうちの少なくとも２以上のロボット間で干渉が発生するか否かを判定する。

更新部１１５５は、判定部１１５３により干渉が発生すると判定された場合、２以上の移動体のうちの一方の移動体を移動経路上で一時的に待機させることで干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する。また更新部１１５５は、待機により干渉を回避できない場合、２以上の移動体のうちの一方の移動体を迂回させることで干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する。第２実施形態では、更新部１１５５は、判定部１１５３により干渉が発生すると判定された場合、２以上のロボットのうちの一方のロボットを移動経路上で一時的に待機させることで干渉を回避させるよう当該移動経路を更新し、待機により干渉を回避できない場合、当該一方のロボットを迂回させることで干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する。

例えば、図１４に示すようなケースを考える。図１４に示す例では、ロボットＡは、商品αを収集して元の位置へ戻る、ロボットＢは、商品βを収集して元の位置へ戻る、ロボットＣは、商品γを収集して元の位置へ戻るものとする。なお、丸がノードを示し、線がアークを示す。この場合、各ロボットの干渉を考慮しない移動経路は、図１５に示すとおりとなり、判定部１１５３は、ステップ毎に干渉判定を行う。なお第２実施形態では、判定部１１５３は、移動経路のステップ数が少ない順（移動時間や移動距離が長い順）に優先順位を設定する。なお第２実施形態では、数値が高いほど優先順位（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）が高いものとする。

そして判定部１１５３は、干渉が発生しなければ、該当ステップでの各ロボットの移動経路を決定（確定）し、干渉が発生する場合、更新部１１５５は、干渉が発生するロボットのうち優先順位が低い方のロボットの移動経路を更新し、判定部１１５３は、干渉判定をやり直す。

なお、図１５に示す例では、ノード１９でロボットＡとロボットＢの干渉（同時進入）が発生するため、判定部１１５３は、２ステップ目の干渉判定において、ノード１９でロボットＡとロボットＢの干渉が発生すると判定する。

また、図１６に示す例は、各ロボットの干渉を考慮しない他の移動経路の例であるが、ノード１９とノード２０を接続するアークでロボットＢとロボットＤの干渉（すれ違い）が発生するため、２ステップ目の干渉判定において、ノード１９とノード２０を接続するアークでロボットＢとロボットＤの干渉が発生すると判定する。

以下、干渉を回避させるための移動経路の更新手法について説明する。

第２実施形態では、更新部１１５５は、干渉が発生する場合、ステップ数を増加させずに干渉を回避するよう移動経路を更新、待機により干渉を回避するよう移動経路を更新、及び迂回により干渉を回避するよう移動経路を更新のいずれかの手法で、干渉を回避する。

例えば、図１４及び図１５に示す例の場合、前述したように、ノード１９でロボットＡとロボットＢの干渉（同時進入）が発生する。ここで、優先順位の高いロボットＡについては、ステップ数を増加させずに干渉を回避することができない。一方、優先順位の低いロボットＢについては、現状、「１７⇒１８⇒１９⇒２０⇒２１⇒１４⇒２１⇒２０⇒１９⇒１８⇒１７」であるが、「１７⇒１０⇒１１⇒１２⇒１３⇒１４⇒１３⇒１２⇒１１⇒１０⇒１７」という移動経路であれば、ステップ数を増加させずに干渉を回避することができる。

このため、更新部１１５５は、図１７に示すように、ロボットＢの移動経路を「１７⇒１０⇒１１⇒１２⇒１３⇒１４⇒１３⇒１２⇒１１⇒１０⇒１７」に更新し、判定部１１５３は、ロボットＢの移動経路については、更新後の移動経路で、ステップ毎に干渉判定を行う。

また例えば、図１８に示すようなケースを考える。図１８に示す例では、ロボットＡは、Ａからαに移動し、ロボットＢは、Ｂからβに移動する。なお、丸がノードを示し、線がアークを示す。この場合、各ロボットの干渉を考慮しない移動経路は、図１９に示すとおり、ロボットＡは、６⇒７⇒８⇒９⇒４⇒５、ロボットＢは、２⇒３⇒４⇒９⇒１４となる。この場合、ノード９でロボットＡとロボットＢの干渉（同時進入）が発生する。

ここで、優先順位の高いロボットＢ及び優先順位の低いロボットＡの双方ともステップ数を増加させずに干渉を回避することができない。このため、優先順位の高いロボットＢについて、待機、進行方向に対し左右、後方の順序で移動可能か判定し、移動経路を更新する。この例では、待機により干渉を回避可能な移動経路に更新可能であるため、更新部１１５５は、例えば、ダイクストラー法やＡ＊スター法などにより、図２０に示すように、ロボットＢの移動経路を「２⇒３⇒３⇒８⇒９⇒１４」に更新し、判定部１１５３は、ロボットＢの移動経路については、更新後の移動経路で、ステップ毎に干渉判定を行う。

また例えば、図２１に示すようなケースを考える。図２１に示す例では、ロボットＡは、Ａからαに移動し、ロボットＢは、Ｂからβに移動する。なお、丸がノードを示し、線がアークを示す。この場合、各ロボットの干渉を考慮しない移動経路は、図２２に示すとおり、ロボットＡは、１⇒２⇒３⇒４⇒、ロボットＢは、３⇒２となる。この場合、ノード２でロボットＡとロボットＢの干渉（同時進入）が発生する。

ここで、優先順位の高いロボットＢ及び優先順位の低いロボットＡの双方ともステップ数を増加させずに干渉を回避することができない。このため、優先順位の高いロボットＢについて、待機、進行方向に対し左右、後方の順序で移動可能か判定し、移動経路を更新する。この例では、待機では干渉を回避できないが、進行方向に対し左に移動することで干渉を回避可能な移動経路に更新できるため、更新部１１５５は、例えば、ダイクストラー法やＡ＊スター法などにより、図２３に示すように、ロボットＢの移動経路を「３⇒８⇒７⇒２」に更新し、判定部１１５３は、ロボットＢの移動経路については、更新後の移動経路で、ステップ毎に干渉判定を行う。

図２４は、第２実施形態の情報処理装置１０１０で行われる移動経路決定処理の一例を示すフローチャートである。

まず、生成部１５１は、移動路上に存在する複数の商品を複数のロボットで巡回して収集するための、当該各ロボットの移動経路（但し、ロボット間の干渉の発生は考慮しない）を生成する（ステップＳ１０１０）。

続いて、判定部１１５３は、生成部１５１により生成された各移動経路に優先順位を設定する（ステップＳ１０２０）。

続いて、判定部１１５３は、全ての移動ステップで干渉判定が終了していなければ（ステップＳ１０３０でＮｏ）、干渉の判定対象の移動ステップを更新する（ステップＳ１０４０）。なお、この更新は、移動ステップをインクリメントすることで行われる。

続いて、判定部１１５３は、判定対象の移動ステップにおいて、各ロボット間に干渉が発生するか否かを判定する（ステップＳ１０５０）。なお、判定対象の移動ステップにおいて、各ロボット間に干渉が発生しない場合（ステップＳ１０５０でＮｏ）、ステップＳ１０３０へ戻る。

一方、判定対象の移動ステップにおいて、各ロボット間に干渉が発生する場合（ステップＳ１０５０でＹｅｓ）、判定部１１５３は、干渉が発生するロボット間において、優先順位の高い順に、ステップ数を増加させずに干渉を回避するよう移動経路を更新できるか否かを判定する（ステップＳ１０６０）。

ステップ数を増加させずに干渉を回避するよう移動経路を更新できる場合（ステップＳ１０６０でＹｅｓ）、更新部１１５５は、そのように移動経路を更新し（ステップＳ１０７０）、ステップＳ１０２０へ戻る。なお、ステップＳ１０２０へ戻った場合、判定部１１５３は、更新後の移動経路を採用して、優先順位を設定し直し、ステップ毎の干渉判定も最初からやり直す。

一方、ステップ数を増加させずに干渉を回避するよう移動経路を更新できない場合（ステップＳ１０６０でＮｏ）、更新部１１５５は、干渉が発生するロボットのうち優先順位の高い方のロボットについて、待機、進行方向に対し左右、後方の順序で次に移動するノードを決定し（ステップＳ１０８０）、目的地までの移動経路を再探索する（ステップＳ１０９０）。そして、目的地までの移動経路を再探索、即ち、生成できた場合（ステップＳ１１００でＹｅｓ）、当該移動経路に更新して、ステップＳ１０２０へ戻る。なお、ステップＳ１０２０へ戻った場合、判定部１１５３は、更新後の移動経路を採用して、優先順位を設定し直し、ステップ毎の干渉判定も最初からやり直す。

つまり、ステップＳ１０８０では、最初に待機で次に移動するノードを決定し、目的地までの移動経路を生成できなければ（ステップＳ１１００でＮｏ）、次に進行方向に対して左右で次に移動するノードを決定し、目的地までの移動経路を生成できなければ、最後に進行方向に対して後方で次に移動するノードを決定し、目的地までの移動経路を生成する。

以上のように第２実施形態においても、干渉箇所を迂回だけでなく待機により回避するため、移動体全体での移動経路がより好適化されるように、移動体間での干渉を回避させることができる。

（変形例）
上記実施形態では、倉庫内でのカートを用いて商品を（ピッキング）収集したり、カートを用いて商品を格納する場合を例に取り説明した。

但し、これに限定されず、コミュニティバスによる人間の送迎などにも応用できる。この場合、移動体はコミュニティバスとなり、移動路上に存在する複数の地点は、人間がいる場所や人間を送る場所となり、移動路は道路となる。

また、物資の救援や救護搬送などの災害対応計画などにも応用できる。この場合、移動体は自動車となり、移動路上に存在する複数の地点は、被災者、物資、病院、及び避難所がある場所となり、移動路は道路となる。

また、集荷や配達などの宅配などにも応用できる。この場合、移動体はトラックとなり、移動路上に存在する複数の地点は、宅配物がある場所や居所などとなり、移動路は道路となる。

また、営業マンの巡回などにも応用できる。この場合、移動体は自動車となり、移動路上に存在する複数の地点は、営業マンがいる場所や訪問先などとなり、移動路は道路となる。

また、移動体を自動車とする場合、出力装置３０をカーナビゲーションやプロジェクタとしてもよい。出力装置３０がプロジェクタの場合、移動経路を自動車のフロントガラスに投影するなどの態様が考えられる。

（プログラム）
上記実施形態及び各変形例の情報処理装置１０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供される。

また、上記実施形態及び各変形例の情報処理装置１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記各実施形態及び各変形例の情報処理装置１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。また、上記各実施形態及び各変形例の情報処理装置１０で実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するようにしてもよい。

上記実施形態及び各変形例の情報処理装置１０で実行されるプログラムは、上述した各部をコンピュータ上で実現させるためのモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしては、例えば、ＣＰＵがＲＯＭからプログラムをＲＡＭ上に読み出して実行することにより、上記各機能部がコンピュータ上で実現されるようになっている。

なお、上記実施形態及び各変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 情報処理システム
２ ネットワーク
１０、１０１０ 情報処理装置
２０ 端末装置
３０−１〜３０−ｎ（３０） 出力装置
１５１ 生成部
１５３、１１５３ 判定部
１５５、１１５５ 更新部
１５７ 送信部

特許第４１３８５４１号公報

Claims (10)

1. 複数の移動体それぞれの移動経路を生成する生成部と、
   前記複数の移動体による前記複数の移動経路の移動に伴い、前記複数の移動体のうちの少なくとも２以上の移動体間で干渉が発生するか否かを判定する判定部と、
   前記干渉が発生する場合、前記２以上の移動体のうちの一方の移動体を移動経路上で一時的に待機させることで前記干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する更新部と、
   を備える情報処理装置。
2. 前記生成部は、複数のノードとノード間を接続するアークとで構成される１層のネットワーク上で、前記複数の移動経路を生成し、
   前記更新部は、前記１層のネットワークを複層化したネットワークであって、前記干渉が生じるノード及びアークへの進入が禁止された複層のネットワーク上で、前記干渉を回避させるよう、前記一方の移動体の移動経路を更新する請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記複層のネットワークは、２層のネットワークである請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記待機は、前記複層のネットワークにおける層間の移動で表される請求項２又は３に記載の情報処理装置。
5. 前記更新部は、前記複層のネットワーク上で、前記干渉を回避させるよう、前記一方の移動体の移動経路を更新できない場合、前記複層のネットワークの層数を増やして、前記干渉を回避させるよう、前記一方の移動体の移動経路を更新する請求項１に記載の情報処理装置。
6. 前記判定部は、前記複数の移動経路の単位移動量毎に、前記複数の移動体のうちの少なくとも２以上の移動体間で干渉が発生するか否かを判定し、
   前記更新部は、前記干渉が発生する場合、前記２以上の移動体のうちの一方の移動体を移動経路上で一時的に待機させることで前記干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する請求項１に記載の情報処理装置。
7. 前記更新部は、前記待機により前記干渉を回避できない場合、前記２以上の移動体のうちの一方の移動体を迂回させることで前記干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する請求項６に記載の情報処理装置。
8. 情報処理装置と複数の出力装置とを備える情報処理システムであって、
   前記情報処理装置は、
   複数の移動体それぞれの移動経路を生成する生成部と、
   前記複数の移動体による前記複数の移動経路の移動に伴い、前記複数の移動体のうちの少なくとも２以上の移動体間で干渉が発生するか否かを判定する判定部と、
   前記干渉が発生する場合、前記２以上の移動体のうちの一方の移動体を移動経路上で一時的に待機させることで前記干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する更新部と、
   前記複数の出力装置それぞれに、当該出力装置に対応付けられた移動体の移動経路を示す移動経路情報を送信する送信部と、を備え、
   前記複数の出力装置それぞれは、前記情報処理装置から送信された前記移動経路情報が示す移動経路を出力する情報処理システム。
9. 複数の移動体それぞれの移動経路を生成する生成ステップと、
   前記複数の移動体による前記複数の移動経路の移動に伴い、前記複数の移動体のうちの少なくとも２以上の移動体間で干渉が発生するか否かを判定する判定ステップと、
   前記干渉が発生する場合、前記２以上の移動体のうちの一方の移動体を移動経路上で一時的に待機させることで前記干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する更新ステップと、
   を含む移動経路決定方法。
10. 複数の移動体それぞれの移動経路を生成する生成ステップと、
    前記複数の移動体による前記複数の移動経路の移動に伴い、前記複数の移動体のうちの少なくとも２以上の移動体間で干渉が発生するか否かを判定する判定ステップと、
    前記干渉が発生する場合、前記２以上の移動体のうちの一方の移動体を移動経路上で一時的に待機させることで前記干渉を回避させるよう当該移動経路を更新する更新ステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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