JP2022500722A - Task management method and its system - Google Patents
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Abstract
本発明は、自律型システムによってタスク管理のためのタスク計画を可能にするタスク管理方法及びそのシステムに関するものであり、特に、割り当てられたタスクの完了及び/又はタスク完了の可能性を高めるために、障害から復旧(リカバリー)することでタスク管理することを可能にするものであるが、これに限定されるものではない。本システムは、タスクを実行するために定義されたタスク目標に基づいて実行計画を生成し、障害が発生した場合に複数のタスクの継続的な管理を可能にする。The present invention relates to a task management method and the system that enables task planning for task management by an autonomous system, and in particular, to increase the completion of assigned tasks and / or the possibility of task completion. , It is possible to manage tasks by recovering from a failure, but it is not limited to this. The system generates execution plans based on task goals defined to perform tasks, enabling continuous management of multiple tasks in the event of a failure.
Description
本発明は、タスク管理方法及びそのシステムに関し、特に、タスクを完了するため又はタスク完了の可能性を向上するため、障害が発生した際の復旧(リカバリー)を可能にするタスク管理方法及びそのシステムに関するものであるが、これに限定されるものではない。 The present invention relates to a task management method and its system, and in particular, a task management method and its system that enable recovery in the event of a failure in order to complete a task or improve the possibility of completing a task. However, it is not limited to this.
本発明の背景に関する以下の議論は、本発明の理解を容易にすることを意図するものである。しかしながら、ここでの議論は、言及された資料のいずれかが、出願の優先日において公開、公知、又は、一般的知見の一部であるということを認容又は承認するものではないことを理解すべきである。 The following discussion of the background of the invention is intended to facilitate understanding of the invention. However, it is understood that the discussion here does not admit or acknowledge that any of the materials mentioned are public, publicly known, or part of the general knowledge on the priority date of the application. Should be.
限られた範囲の能力を有する従来の機器と異なり、自律型システムは、継続的な人間の介入なしに、構造化されていない環境下で、より要求の厳しい、より複雑なタスクを実行することが可能である。自律型システムは、環境を感知して適応することができるため、人の介入なしに長時間作業を行うことが可能である。これは、コスト削減、効率性、生産性の向上へとつながるものである。 Unlike traditional equipment with a limited range of capabilities, autonomous systems perform more demanding and more complex tasks in an unstructured environment without continuous human intervention. Is possible. Autonomous systems can sense and adapt to the environment, allowing them to work for extended periods of time without human intervention. This leads to cost savings, efficiency and productivity gains.
自律型システムは、一般的に統制のとれた状況下で動作する。タスクを遂行する際、自律型ロボットは、様々な不測の事態に遭遇し、タスクを完全に成功させることができないことがある。これは主に、ロボットが動作する動的な環境を正確に特性化することができず、ロボットがその環境で移動する際にセンサやアクチュエータに障害が発生することに起因するものである。さらに、障害が発生した場合、ロボットは迅速かつ効率的に復旧することができず、どうしても中断が発生してしまう。 Autonomous systems generally operate in disciplined situations. When performing a task, the autonomous robot may encounter various contingencies and may not be able to complete the task completely. This is mainly due to the inability to accurately characterize the dynamic environment in which the robot operates and the failure of sensors and actuators when the robot moves in that environment. Furthermore, in the event of a failure, the robot cannot recover quickly and efficiently, and interruptions will inevitably occur.
従来のシステムでは、障害時の対応として障害理由の解析を実行しますが、障害理由を特定して復旧計画を立てるための知識が必要である。しかしながら、自律型ロボットがタスクの実行に協力してもしなくてもよい他のエージェントの活動に、自律型ロボットがどのように対処するかは殆ど知られておらず、動的な環境に対応するために障害理由の解析を拡張することは難しいかもしれない。さらに、このようなシステムでは、一般的に障害を検出して障害の原因を診断したり、複雑なソフトウェア分析及び推論を必要とする障害コンテキストデータを収集したりするため、ロボットシステムの状態を常時監視する必要がある。 In a conventional system, analysis of the reason for failure is performed as a response in the event of a failure, but knowledge for identifying the reason for failure and making a recovery plan is required. However, little is known about how autonomous robots respond to the activities of other agents that may or may not cooperate with the execution of tasks, and respond to dynamic environments. Therefore, it may be difficult to extend the analysis of the reason for failure. In addition, such systems typically keep the state of the robot system constant to detect failures and diagnose the cause of the failure, or to collect failure context data that requires complex software analysis and inference. Need to monitor.
したがって、本発明は、前述の欠点の少なくとも一部を克服しようとするものである。特に、割り当てられたタスクを完了するため及び/又はタスク完了の可能性を高めるため、障害が発生した場合、迅速かつ効率的な復旧を可能にするタスク管理方法及びシステムを提供するものである。 Therefore, the present invention attempts to overcome at least some of the above-mentioned drawbacks. In particular, it provides task management methods and systems that enable quick and efficient recovery in the event of a failure, in order to complete assigned tasks and / or increase the likelihood of task completion.
なお、本明細書において、特に断りのない限り、「構成する(comprising)」、「構成する(consisting of)」等の用語は、非網羅的なものとして解釈され、「含む(including)が、これに限定されない」という意味である。 In the present specification, unless otherwise specified, terms such as "comprising" and "consisting of" are interpreted as non-exhaustive and "including". It is not limited to this. "
本発明の第一の実施形態によれば、割り当てられたタスクを自律的に管理するためのタスク目標を有するタスクを実行するタスク管理方法を提供する。前記方法は、タスクを実行するための1つ以上のアクションを有するアクションのセットを定義するためのタスク情報を受け取ること、前記定義されたアクションのセットに基づいて算出された時間を決定すること、前記算出された実行時間が実際の実行時間を超過するかどうかを判断することで、タスク目標が達成されるか否かを判断すること、前記タスク目標が達成されなかった場合に、前記タスク目標に関連付けられている1つ以上の復旧応答を取得すること、前記タスクを管理するために前記1つ以上の復旧応答を反映した更新されたアクションのセットを得るため、前記1つ以上の復旧応答に基づいて実行計画を生成すること、から構成される。 According to the first embodiment of the present invention, there is provided a task management method for executing a task having a task goal for autonomously managing the assigned task. The method is to receive task information for defining a set of actions having one or more actions to perform a task, to determine a time calculated based on the defined set of actions. Judging whether or not the task goal is achieved by determining whether or not the calculated execution time exceeds the actual execution time, and when the task goal is not achieved, the task goal. To obtain one or more recovery responses associated with, and to obtain a set of updated actions that reflect the one or more recovery responses to manage the task, said one or more recovery responses. It consists of generating an execution plan based on.
好ましくは、前記タスク情報が一連のイベントの特性を含むようにするとよい。前記アクションのセットは、前記タスクを実行するために選択された一連のイベントに関連付けられている。 Preferably, the task information should include the characteristics of a series of events. The set of actions is associated with a set of events selected to perform the task.
好ましくは、前記方法が障害発生時に前記一連のイベントを継続的に実行するために前記生成された実行計画を実行するようにするとよい。 Preferably, the method may execute the generated execution plan in order to continuously execute the series of events in the event of a failure.
与えられた状況に応じて決定される選択基準に基づいて、前記タスクを実行するために、復旧応答に関連付けられた命令の1つ以上のセットが取得されて実行される。 One or more sets of instructions associated with a recovery response are acquired and executed to perform the task based on selection criteria determined according to a given situation.
好ましくは、前記方法がさらに障害時における動的な反応の観察に基づいて専門知識を開発するようにするとよい。 Preferably, the method further develops the expertise based on the observation of the dynamic response in the event of a failure.
好ましくは、前記方法がさらに前記障害を管理するための前記復旧応答を導出するために、前記タスク目標に基づいて複数の復旧応答をランク付けするようにするとよい。 Preferably, the method may further rank the recovery response based on the task goal in order to derive the recovery response for managing the failure.
好ましくは、前記復旧応答が代替モードの実行、以前の非障害状態への復帰、タスクの再実行のうち1つ以上からなるようにするとよい。 Preferably, the recovery response may consist of one or more of the execution of the alternative mode, the return to the previous non-failure state, and the re-execution of the task.
好ましくは、前記タスク目標がユーザから以前に得た情報又はシーケンス内の過去のイベントを確認することから構成するようにするとよい。 Preferably, the task goal may consist of confirming previously obtained information from the user or past events in the sequence.
好ましくは、前記方法がさらに次式に基づく共分散関数を計算することにより、局在性の尤度の指標を決定するようにするとよい。
pf = 粒子フィルタ(ロボット,センサ,q,L,np)
ここで、q=粒子に加えられる拡散ノイズの共分散、L=センサモデルの確率の共分散、及び、np=粒子の数。
Preferably, the method may further determine the index of localization likelihood by calculating a covariance function based on the following equation.
pf = particle filter (robot, sensor, q, L, np)
Here, q = the covariance of the diffusion noise applied to the particles, L = the covariance of the probability of the sensor model, and np = the number of particles.
好ましくは、前記タスク情報がさらに複数のタスクの特性を含むようにするとよく、実行計画を実行することで複数のタスクを実行することが可能となる。前記複数のタスクは、ネスト化されていても、又は、カスケード化されていてもよい。 It is preferable that the task information further includes the characteristics of a plurality of tasks, and it is possible to execute the plurality of tasks by executing the execution plan. The plurality of tasks may be nested or cascaded.
本発明の第二の実施形態によれば、自律的に割り当てられたタスクを管理するためのタスク目標を有するタスクを実行するタスク管理システムを提供する。このシステムは、制御モジュールと、メモリモジュールと、タスクマネージャと、から構成される。夫々のモジュールは、互いに相互接続可能であり、互いに通信するために動作可能である。好ましくは、タスクを実行するためのハードウェアモジュールが設けられている。 According to the second embodiment of the present invention, there is provided a task management system for executing a task having a task goal for managing an autonomously assigned task. This system consists of a control module, a memory module, and a task manager. Each module is interconnectable to each other and can operate to communicate with each other. Preferably, a hardware module is provided to perform the task.
i)前記制御モジュール及び前記タスクマネージャは、以下を実行するために動作可能である。
タスクを実行するための1つ以上のアクションを有するアクションのセットを定義するタスク情報を受信する。
前記定義されたアクションのセットに基づいて算出された時間を決定する。
前記算出された実行時間が実際の実行時間を超過するか否かを判断することで前記タスク目標が達成されたか否かを判断する。
ii)前記制御モジュール及び前記メモリモジュールは、以下を実行するために動作可能である。
前記タスク目標が達成されなかった場合、前記タスク目標に関連付けられている1つ以上の復帰応答を取得する。
iii)前記制御モジュール及び前記タスクマネージャは、以下を実行するために動作可能である。
前記タスクを管理するために前記1つ以上の復帰応答を反映した更新されたアクションのセットを取得するため、前記1つ以上の復帰応答に基づいて実行計画を生成する。
i) The control module and the task manager are operational to perform:
Receive task information that defines a set of actions that have one or more actions to perform a task.
Determine the time calculated based on the set of actions defined above.
By determining whether or not the calculated execution time exceeds the actual execution time, it is determined whether or not the task goal has been achieved.
ii) The control module and the memory module are operational to perform the following:
If the task goal is not achieved, one or more return responses associated with the task goal are acquired.
iii) The control module and the task manager are operational to perform:
An execution plan is generated based on the one or more return responses in order to acquire a set of updated actions that reflect the one or more return responses in order to manage the task.
好ましくは、前記タスク情報が一連のイベントの特性を含むようにするとよい。 Preferably, the task information should include the characteristics of a series of events.
前記タスクマネージャは、障害が発生した場合に、前記一連のイベントを継続的に実行するために前記生成された実行計画を実行するように構成される。 The task manager is configured to execute the generated execution plan in order to continuously execute the series of events in the event of a failure.
前記制御モジュールは、障害に対する動的応答の観察に基づいて専門知識を適用することにより適切な復旧応答を取得するように構成される。 The control module is configured to obtain an appropriate recovery response by applying expertise based on the observation of the dynamic response to the failure.
前記制御モジュールは、前記タスク目標に基づいて複数の復旧応答をランク付けし、適切な復旧応答を導出するように構成される。 The control module is configured to rank a plurality of recovery responses based on the task goal and derive the appropriate recovery response.
前記制御モジュールは、前記タスク目標が達成されたかどうかを判断するために、ユーザから又は以前のイベントから得られた情報を確認するように構成される。 The control module is configured to review information obtained from the user or from previous events in order to determine if the task goal has been achieved.
前記メモリモジュールは、アクションの代替セットの実行、以前の非障害状態への復帰、タスクの再実行のうちの1つ以上からなる前記取得された復旧応答を制御モジュールに送信するように構成される。 The memory module is configured to send the acquired recovery response to the control module, which consists of one or more of executing an alternative set of actions, returning to a previous non-failure state, and re-executing a task. ..
前記システムは、さらに次式に基づく共分散関数を計算することにより、当該システムの局在性の尤度の指標を決定する。
pf = 粒子フィルタ(ロボット,センサ,q,L,np)
ここで、q=粒子に加えられる拡散ノイズの共分散、L=センサモデルの確率についての共分散、及び、np=粒子の数。
The system further calculates a covariance function based on the following equation to determine an index of the likelihood of localization of the system.
pf = particle filter (robot, sensor, q, L, np)
Here, q = the covariance of the diffusion noise applied to the particles, L = the covariance of the probability of the sensor model, and np = the number of particles.
ここで、共分散関数は、共分散が閾値以下である場合に、前記システムが十分に定位し、その位置が正しいことを確実にしているかどうかを示す指標を提供する。 Here, the covariance function provides an indicator of whether the system is well localized and ensures that its position is correct when the covariance is below a threshold.
好ましくは、前記タスク情報がさらに複数のタスクの特性を含むようにするとよく、実行計画を実行することで複数のタスクを実行することが可能となる。前記複数のタスクは、ネスト化されていても、又は、カスケード化されていてもよい。 It is preferable that the task information further includes the characteristics of a plurality of tasks, and it is possible to execute the plurality of tasks by executing the execution plan. The plurality of tasks may be nested or cascaded.
本発明の第三の実施形態によれば、プログラムがコンピュータによって実行されると、本発明の第一の実施形態に記載された工程をコンピュータに実行させる命令からなるコンピュータプログラム製品を提供する。 According to a third embodiment of the present invention, there is provided a computer program product comprising instructions for causing the computer to perform the steps described in the first embodiment of the present invention when the program is executed by the computer.
本発明の第四の実施形態によれば、本発明の第三の実施形態によるコンピュータプログラム製品が記憶されたコンピュータ可読媒体を提供する。 According to a fourth embodiment of the present invention, a computer-readable medium in which a computer program product according to the third embodiment of the present invention is stored is provided.
本発明は、少なくとも以下の利点を有する。
1)本発明は、障害が発生したとき、完全障害の状態を効果的に低減/回避する動的な環境下においてタスクを実行するための強固な自律型システム(例えば、ロボット、物理的ホスト)を提供する。これにより、割り当てられたタスクを実行する際、人間の介入の必要性を減らすという利点がある。
2)本発明は、完全障害の状態に起因するダウンタイムやアクセス不能を最小限に抑える障害復旧システムを提供する。これにより、障害モードに対応したタスク実行のための継続的な運用が可能となり、障害発生時のタスク完了の可能性を向上することができる。
3)本発明は、割り当てられたタスクの実行中に遭遇した障害を管理するために、ロボットが自律的に環境と相互作用することを可能にする応答フレームワークを提供する。システムの障害状態は、障害の原因を診断したり、一般的に複雑なソフトウェアの分析と推論を必要とする障害コンテキストデータを収集したりすることなく管理できるという利点がある。
The present invention has at least the following advantages.
1) The present invention is a robust autonomous system (eg, robot, physical host) for performing tasks in a dynamic environment that effectively reduces / avoids the state of complete failure when a failure occurs. I will provide a. This has the advantage of reducing the need for human intervention when performing the assigned task.
2) The present invention provides a failure recovery system that minimizes downtime and inaccessibility due to a complete failure condition. As a result, continuous operation for task execution corresponding to the failure mode becomes possible, and the possibility of completing the task when a failure occurs can be improved.
3) The present invention provides a response framework that allows a robot to interact autonomously with the environment in order to manage obstacles encountered during the execution of an assigned task. The failure state of a system has the advantage that it can be managed without diagnosing the cause of the failure or collecting failure context data, which generally requires complex software analysis and inference.
本発明の他の実施形態及び利点は、本発明の様々な実施例について以下の例示的な図面を参照することで、当業者によって明らかになるであろう。 Other embodiments and advantages of the invention will be apparent to those skilled in the art by reference to the following exemplary drawings for various embodiments of the invention.
本発明の実施形態について添付図面を参照して説明するが、例示のために図示されているものである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but are illustrated for illustration purposes.
本発明の実施形態を添付の図面を参照して説明する。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明する目的で使用され、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。さらに、別段の定めがない限り、本明細書で使用される全ての技術的用語及び科学的用語は、本発明が属する技術分野に熟練した当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The terms used herein are used for the purposes of describing only certain embodiments and are not intended to limit the scope of the invention. Moreover, unless otherwise specified, all technical and scientific terms used herein have the same meanings generally understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. ..
単数形「a」、「an」、「the」の使用は、文脈が明確に別のことを示さない限り、単数形及び複数形の両方を含むものである。 The use of the singulars "a", "an", and "the" includes both the singular and the plural, unless the context clearly indicates otherwise.
「or」及び「/(スラッシュ)」の使用は、特に断りのない限り、「及び/又は」を意味するものである。さらに、「含む(including)」及び「備える(having)」、これらの用語の別の形態、例えば「includes(含む)」、「included(含まれる)」、「has(備えている)」及び「have(備えている)」などの用語の使用は、限定されるものではない。 The use of "or" and "/ (slash)" means "and / or" unless otherwise noted. In addition, "including" and "having", other forms of these terms, such as "includes", "included", "has" and "has" The use of terms such as "have" is not limited.
本明細書で使用される「failure(障害)」という用語は、システム又はコンポーネントが指定された通りに要求された機能を実行することができないことを意味するものである。 As used herein, the term "failure" means that a system or component is unable to perform the requested function as specified.
図1から図5を参照して、タスク実行情報からなる実行計画を調整するために、動的な環境において自律的にタスク管理する自律型システム又は自律型ロボットのためのタスク管理システム及び方法が記載されており、障害復旧情報をリモートで提供することができる。このタスク管理システム及び方法は、障害が発生したとき、完全に障害が発生している状態を効果的に軽減又は回避する実行計画に復旧イベント又は復旧応答を組み込むことができる。 With reference to FIGS. 1 to 5, there is a task management system and method for an autonomous system or an autonomous robot that autonomously manages tasks in a dynamic environment in order to adjust an execution plan consisting of task execution information. It is described and can provide disaster recovery information remotely. This task management system and method can incorporate a recovery event or response into an execution plan that effectively mitigates or avoids a completely failed state when a failure occurs.
本発明のタスク管理方法及びシステムは、様々な用途があり、例えば、製造業及び物流アプリケーションにおける自律的なオペレーションを実施する方法に適用される。物流アプリケーションでは、システムの障害を効率的に排除及び/又は最小化する自律型システムに関して物品の輸送を容易にするため、本発明を採用することができる。 The task management methods and systems of the present invention have various uses and are applied, for example, to methods of performing autonomous operations in manufacturing and logistics applications. Logistics applications can employ the invention to facilitate the transportation of goods with respect to autonomous systems that efficiently eliminate and / or minimize system failures.
図1は、本発明の一実施形態であるタスク管理システム100の概略図である。システム100は、制御モジュール102と、タスクマネージャ104と、メモリモジュール106と、から構成される。制御モジュールは、タスクマネージャ104とメモリモジュール106を制御及び管理するための1つ以上のプロセッサ(図示せず)から構成される。
FIG. 1 is a schematic diagram of a
制御モジュール102は、タスクマネージャ104に命令セットを送信することにより、タスクを開始する。タスクマネージャ104は、命令セットを受信するとタスクを実行する。その後、タスクマネージャ104は、タスクパフォーマンスに関するレポートを制御モジュール102に送信することにより、タスクの結果を報告する。制御モジュール102は、タスクパフォーマンスに関するレポートを処理し、要求された応答をメモリモジュール106から取得する。
The
制御モジュール102、タスクマネージャ104及びメモリモジュール106の各々は、自律型システム上に実装されてもよい。自律型システムは、ロボット又は自律型車両を含むものである。本実施形態において、自律型システムは、ロボットの形態である。
Each of the
制御モジュール102、タスクマネージャ104、メモリモジュール106は、通信手段を介して相互接続される。通信手段は、専用のネットワークであってもよく、制御モジュール102、タスクマネージャ104、メモリモジュール106を相互に接続するのに適した任意のネットワークであってもよい。制御モジュール102によってタスク入力を受信すると、タスクマネージャ104及びメモリモジュール106に命令が送られ、そこで処理される。その後、復旧応答も含んで処理された命令は、タスクマネージャ104に送られる。
The
制御モジュール102及びタスクマネージャ104は、以下を実行するために動作可能である。
・タスクを実行するためのアクションのセットを定義するタスク情報を受信する。
タスクは、タスクを実行するためのイベントのシーケンスとして定義されていてもよい。状況に応じて、タスクのために1つ以上定義されたシーケンスであってもよい。正しいシーケンス又は最良のシーケンスが存在する場合には、それを決定するために全てのシーケンスを比較してもよい。イベントのシーケンスに応じて、イベントを実行するためにアクションのセットが定義されていてもよい。アクションのセットには、1つ以上のアクションがあってもよい。
・タスクルートと定義されたイベントのシーケンスに依拠する定義されたアクションのセットに基づいて算出された実行時間を決定する。
・算出された実行時間が実際の実行時間を超過するかどうかを判断することによって、タスク目標が達成されたか否かを判断する。
実際の実行時間が算出された実行時間を超過する場合、障害状態が存在しており、タスク目標は達成されない。タスク目標は、1つ以上のサブタスク目標から構成されていてもよい。
The
-Receive task information that defines a set of actions to perform a task.
A task may be defined as a sequence of events for executing the task. Depending on the situation, it may be a sequence defined for one or more tasks. If the correct sequence or the best sequence exists, all sequences may be compared to determine it. Depending on the sequence of events, a set of actions may be defined to execute the event. There may be one or more actions in a set of actions.
• Determine the execution time calculated based on a set of defined actions that rely on the task root and the sequence of defined events.
-Determine whether the task goal has been achieved by determining whether the calculated execution time exceeds the actual execution time.
If the actual execution time exceeds the calculated execution time, a failure condition exists and the task goal is not achieved. The task goal may consist of one or more subtask goals.
制御モジュール102及びメモリモジュール106は、以下を実行するために動作可能である。
・タスク目標が達成されないときに、1つ以上の復旧応答を取得する。この1つ以上の復旧応答は、タスク目標に関連付けられている。
The
-Obtain one or more recovery responses when the task goal is not achieved. This one or more recovery responses are associated with the task goal.
制御モジュール102及びタスクマネージャ104は、以下を実行するために動作可能である。
・タスク管理のため、定義されたイベントのシーケンスの実行用に復旧応答を反映したアクションのセットを取得するために、1つ以上の命令セットに基づいて実行計画を生成する。
・障害が発生した場合、タスクを管理するための復旧応答を適応させて、定義されたイベントのシーケンスが継続的に実行されるように実行計画を実行する。
The
• For task management, generate an execution plan based on one or more instruction sets to get a set of actions that reflect the recovery response for the execution of a defined sequence of events.
-In the event of a failure, adapt the recovery response to manage the task and execute the execution plan so that the defined sequence of events is continuously executed.
図2を参照して、本発明の一実施形態であるタスク管理方法について説明する。タスク管理方法は、以下の工程から構成される。
・タスクを実行するためのアクションのセットを定義するタスク情報を受信する。
タスクは、タスクを実行するためのイベントのシーケンスとして定義されていてもよい。状況に応じて、タスクのために1つ以上定義されたシーケンスであってもよい。正しいシーケンス又は最良のシーケンスが存在する場合には、それを決定するために全てのシーケンスを比較してもよい。イベントのシーケンスに応じて、イベントを実行するためにアクションのセットが定義されていてもよい。アクションのセットは、割り当てられたタスクに応じて1つ以上のアクションから構成されていてもよい。
・算出された実行時間が実際の実行時間を超過するかどうかを判断することによって、タスク目標が達成されたか否かを判断する。
実際の実行時間が算出された実行時間を超過する場合、障害状態が存在しており、タスク目標は達成されない。タスク目標は、1つ以上のサブタスク目標から構成されていてもよい。
・タスク目標が達成されないときに、1つ以上の復旧応答を取得する。この1つ以上の復旧応答は、タスク目標に関連付けられている。
・タスク管理のため、1つ以上の復旧応答を反映して更新されたアクションのセットを取得するために、1つ以上の復旧応答に基づいて実行計画を生成する。
A task management method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The task management method consists of the following steps.
-Receive task information that defines a set of actions to perform a task.
A task may be defined as a sequence of events for executing the task. Depending on the situation, it may be a sequence defined for one or more tasks. If the correct sequence or the best sequence exists, all sequences may be compared to determine it. Depending on the sequence of events, a set of actions may be defined to execute the event. A set of actions may consist of one or more actions depending on the assigned task.
-Determine whether the task goal has been achieved by determining whether the calculated execution time exceeds the actual execution time.
If the actual execution time exceeds the calculated execution time, a failure condition exists and the task goal is not achieved. The task goal may consist of one or more subtask goals.
-Obtain one or more recovery responses when the task goal is not achieved. This one or more recovery responses are associated with the task goal.
-For task management, an execution plan is generated based on one or more recovery responses in order to acquire a set of actions updated to reflect one or more recovery responses.
ここで、実行計画がタスクマネージャ104によって実行されるとき、定義されたイベントのシーケンスは、障害が発生した場合、タスクを管理するために復旧応答を適応させることで連続的に実行する。
Here, when the execution plan is executed by the
実行計画は、割り当てられたタスクのために制御モジュール102によって作成される。そのようなタスクは、物品の輸送、物品の仕分け又は物品の棚割に関連するものであってもよい。実行計画は、1つ以上の個別タスク(又はサブタスク)のセットで構成される。個別タスクは、複数のハードウェアモジュールのように異なるエンティティによって実行されてもよい。個別タスクは、共通の目標を達成するためにグループ化されている。
The execution plan is created by the
実行計画は、以下の情報を含んでいてもよい。
・ロボットの目標位置
・実行される個別タスクのセット
・実行計画を実行するためのアクションのセット
The execution plan may include the following information.
・ Target position of robot ・ Set of individual tasks to be executed ・ Set of actions to execute execution plan
制御モジュール102は、タスク入力を受け取り、このタスクを満足させる一連のアクションに変換する。この一連のアクションは、ハードウェアモジュール(図示せず)によって実行されるために、タスクマネージャ104に渡される。ハードウェアモジュールは、タスクを実行するためのセンサ、アクチュエータ等を含む。制御モジュール102は、割り当てられたタスクのための実行計画を生成する。制御モジュール102は、環境制約(例えば、特定の領域の物理的障壁が操作を妨げる場合)、タスク制約(例えば、タスクの複雑さなどのタスクの性質が操作に影響を与える場合)などの様々な制約に応じて実行計画を生成する。各個別タスクは、さらなる処理のためにタスクマネージャ104に渡される。
The
タスクマネージャ104は、タスクを実行する際のハードウェアモジュールの実行を調整する。タスクマネージャ104は、それぞれのハードウェアモジュールによる実行のために、各個別タスクを割り当てる。タスクマネージャ104は、各個別タスクが、後続の個別タスクに移る前に実行されることを保証することでタスク実行の信頼性を確保する。
The
図3、図4、図5は、本発明の一実施形態である自律型システムにおいて、割り当てられたタスクを管理するために復旧応答がどのようにトリガーされるのかを説明するハイレベルなフロー図である。復旧応答は、自律型システムがタスク及び/又はサブタスクを処理できない障害状態に遭遇したときに開始される。復旧応答は、状況及び手持ちのタスクに応じて、代替モードを引き受けること、第1の動作モードを繰り返すこと、障害状態になる前の障害のない状態に戻すこと、又はそれらの組み合わせを含む。 3, 4, and 5 are high-level flow diagrams illustrating how recovery responses are triggered to manage assigned tasks in an autonomous system, which is an embodiment of the present invention. Is. The recovery response is initiated when the autonomous system encounters a failure condition that cannot handle tasks and / or subtasks. The recovery response includes taking on an alternative mode, repeating the first mode of operation, returning to a fault-free state before the failure state, or a combination thereof, depending on the situation and the task on hand.
図3は、タスクの初期目標を達成するために、割り当てられたタスクを繰り返すことで自律型システムが復旧する動作プロセスを示すものである。この繰り返しアプローチは、異なる出力となる可能性がある。自律型システムは、タスクAを実行するための要求を受信する。システムは、処理ステップ301において、タスクAを開始し、ステップ302においてタスクAが完了すると成功状態を認識する。システムは、次のタスクに進む。
FIG. 3 shows an operation process in which an autonomous system is restored by repeating an assigned task in order to achieve the initial goal of the task. This iterative approach can produce different outputs. The autonomous system receives a request to perform task A. The system starts task A in
システムは、処理ステップ303において、タスクAが正常に実行されなかった場合に障害状態を認識する。例えば、障害状態は、タスクAがそのタスクの予期される実行時間である所定の時間内に実行されなかった場合に生じる。システムは、タスクAを再試行するが、複数回再試行するようにしてもよい。タスクAを繰り返すことで、タスク完了の可能性が高くなる。ステップ304でn回試行した後、システムが同じタスクの実行に失敗した場合、タスクは「失敗した」タスクとみなされる。システムは、ステップ305でタスクAが終了すると、タスクの出力を監視する。理想的には、繰り返しによる復旧は、タスクが実行されるたびに異なる出力となる可能性のあるタスクに適しているかもしれない。
In the
図4は、システムを障害のない状態である前の状態に戻すことで、自律型システムが復旧する動作プロセスを示すものである。前の状態へ復帰することで、システムは、次のタスク/サブタスクを引き受けるための準備をする。自律型システムは、タスクAを実行するための要求を受信する。システムは、処理ステップ401において、タスクAを開始し、タスクAが完了すると成功状態を認識する。システムは、次のタスクに進む。
FIG. 4 shows an operating process in which an autonomous system is restored by returning the system to its previous state without failure. By returning to the previous state, the system prepares to take on the next task / subtask. The autonomous system receives a request to perform task A. In the
システムは、処理ステップ402において、タスクAが正常に実行されなかった場合に障害状態を認識する。例えば、障害状態は、タスクAがそのタスクの予期される実行時間である所定の時間内に実行されなかった場合に生じる。システムは、リセットして、以前の障害の無い状態に戻す。これにより、システムは、別の割り当てられたタスク(タスクB)を引き受けることができる。システムは、タスクAのタスク出力を監視する。このリセット・アプローチは、タスクが実行されるたびに同じ結果が得られる可能性のあるタスクに適しているかもしれない。理想的には、リセットにより復帰することで、特定のタスクが実行されるときに遭遇する可能性のある障害状態を緩和することができる。
In the
図5は、タスクを達成するために代替タスクを引き受けることで自律型システムが復旧する動作プロセスを示すものであ。この場合、代替タスクは利用可能なものでも割り当てられたものでもない。自律型システムは、タスクAを実行するための要求を受信する。システムは、処理ステップ501において、タスクAを開始し、タスクAが完了すると成功状態を認識する。 システムは、次のタスクに進む。
FIG. 5 shows an operational process in which an autonomous system recovers by undertaking an alternative task to accomplish a task. In this case, the alternative task is neither available nor assigned. The autonomous system receives a request to perform task A. In
システムは、処理ステップ502において、タスクAが正常に実行されなかった場合に障害状態を認識する。例えば、障害状態は、タスクAがそのタスクの予期される実行時間である所定の時間内に実行されなかった場合に生じる。システムは、初期タスクの目的を達成しようと初期タスクの完了を試みるため、1つ以上の代替タスク(この場合はタスクB)を実行する。この代替アプローチは、異なる方法で達成される可能性のあるタスクに適しているかもしれない。
In the
タスク管理システムは、従業員の労働集約的な作業を削減し、効率化と時間短縮を実現する。棚に並べるための本の整理やカタログの作成などのような重度のプロセス重視の状況は、因果関係によって特徴づけられる単純なコンテキストとして分類される。この場合、タスクの管理を調整する際に、対応するパラメータを設定するコマンドアンドコントロールスタイルがある。例えば、問題が発生した場合、その問題を容易に特定し、分類し、適切に対応することができる。 The task management system reduces the labor-intensive work of employees, and realizes efficiency and time saving. Severe process-focused situations, such as organizing books for shelving and creating catalogs, are categorized as simple contexts characterized by causality. In this case, there is a command and control style that sets the corresponding parameters when coordinating the management of tasks. For example, when a problem occurs, the problem can be easily identified, classified, and dealt with appropriately.
タスク管理システムの応用例として、自律的に商品を配送するための受注処理及び履行のための自律型システムが挙げられる。例えば、商品を配送する最初の試みは、受取人が不在のために成功しないかもしれません。後続の配達の試みは、おそらくタスクの完了を保証し、それによってサービスの失敗を最小化するものである。 An application example of the task management system is an autonomous system for order processing and fulfillment for autonomous delivery of goods. For example, the first attempt to deliver an item may not be successful due to the absence of the recipient. Subsequent delivery attempts will probably guarantee the completion of the task, thereby minimizing service failures.
タスク管理システムは、本のRFIDタグをスキャンすることで、書棚を見つけるため、図書館又は書店でナビゲート用の自律型システム又は自律型ロボットの形態をとることができる。いくつかの実施形態において、タスクは、書棚の本をスキャンするためのアンテナにとって適切な高さへの位置決めを含むかもしれない。障害物(例えば、棚)を通過してのナビゲーション、位置特定、アンテナの調整及び/又は再調整などの反復的なタスクは、一連のタスクを完了するために必要であり、多くの個別的な中間タスクを含んでいる。 The task management system can take the form of an autonomous system or robot for navigating in a library or bookstore to find a bookshelf by scanning the RFID tag of a book. In some embodiments, the task may include positioning to a suitable height for the antenna for scanning books on a bookshelf. Repetitive tasks such as navigation through obstacles (eg shelves), positioning, antenna adjustment and / or readjustment are required to complete a series of tasks and are many individual. Includes intermediate tasks.
ハイブリッドフレームワーク
上記図3、図4、図5に示すような運用プロセスは、タスク管理のための適切な対応を調整する基本的な構造を提供する。
Hybrid Framework Operational processes such as those shown in FIGS. 3, 4, and 5 provide a basic structure for coordinating appropriate responses for task management.
本発明のタスク管理システム及び方法は、あるタスクを別のタスクに重ねることにより、ネスト化されたタスクを管理することができる。このようにして、タスクは何階層にネスト化されていてもよい。タスクは、タスクを連続して引き継ぐことにより、カスケード方式で管理するようにしてもよい。複雑なタスクを管理するためのロバストシステムを提供するため、1つ以上のモデルを組み込んで生成された実行計画。 The task management system and method of the present invention can manage nested tasks by superimposing one task on another. In this way, the tasks may be nested in any number of layers. Tasks may be managed in a cascading manner by continuously taking over the tasks. An execution plan generated by incorporating one or more models to provide a robust system for managing complex tasks.
ハイブリッドフレームワーク 1:
複雑なタスクで定義されたタスク又はサブタスクを完了することで目標が達成される。目標は、1つ又は複数のサブタスク目標で構成されていてもよい。
Hybrid framework 1:
Goals are achieved by completing tasks or subtasks defined by complex tasks. Goals may consist of one or more subtask goals.
タスクFAがフレームワークA(図3)のタスクであるとする。タスクFAがフレームワークB(図4)に投入された場合、システムは、目標を達成するために別の方法を試みる前にn回試行する。タスクFAは、繰り返しによるリカバリーアプローチ(図3)で管理される。異なるアプローチを組み合わせるようにしてもよい。この場合、目標達成のために別の方法を使用する前に、タスクを複数回(又はn回)実行するため、繰り返しとリセットのアプローチを組み合わせるようにしてもよい。 It is assumed that the task FA is a task of framework A (FIG. 3). When task FA is submitted to framework B (FIG. 4), the system will try n times before trying another method to achieve the goal. The task FA is managed by a repetitive recovery approach (Fig. 3). You may try to combine different approaches. In this case, the iterative and reset approaches may be combined to perform the task multiple times (or n times) before using another method to achieve the goal.
タスクFAをフレームワークB(図4のリセットアプローチ)に投入した場合、タスクを複数回実行するために、繰り返しとリセットのアプローチを組み合わせてもよい。システムは、複数回の試行に失敗した後、以前の非障害状態への復旧動作を行うようにするとよい。その後、より高い成功確率で同じ方法を用いてタスクを再試行することができる。 When the task FA is submitted to framework B (reset approach of FIG. 4), the repeat and reset approaches may be combined in order to execute the task multiple times. The system should try to recover from the previous non-failure state after failing multiple attempts. The task can then be retried using the same method with a higher probability of success.
タスクFBがフレームワークB(図4)のタスクであると仮定する。この新しいタスクFBをフレームワークA(繰り返しアプローチ)に投入することができる。このことにより、システムは、タスクAとタスクBの両方を失敗した場合に複数回再試行することができる。 It is assumed that the task FB is a task of framework B (FIG. 4). This new task FB can be put into framework A (repetitive approach). This allows the system to retry multiple times if both task A and task B fail.
タスクFBは、別の代替アクションであるタスクCをカスケードするために、フレームワークB(リセットアプローチ)に投入することができる。システムは、最初にタスクA を用いてタスクを完了しようとする。失敗した場合、システムは、タスクBを用いてタスクを完了するために再試行する。それでも失敗した場合は、全ての可能な方法が試行されるまで、タスクCへと進む。 The task FB can be submitted to framework B (reset approach) to cascade another alternative action, task C. The system first attempts to complete the task with task A. If unsuccessful, the system retries to complete the task with task B. If it still fails, proceed to task C until all possible methods have been tried.
上記ハイブリッドフレームワークは、タスクを管理するための基本的なアプローチを利用した一例である。複数のRFIDアンテナ、アンテナを上下に投影するための伸縮アーム、伸縮アーム構造を移動させる移動ベースからなるシェルフスキャンロボットによって実行されるタスクを計画するために使用できる無限の組み合わせがある。 The hybrid framework described above is an example of using a basic approach for managing tasks. There are endless combinations that can be used to plan tasks performed by a shelf scan robot consisting of multiple RFID antennas, a telescopic arm for projecting the antenna up and down, and a moving base that moves the telescopic arm structure.
実施例1:本棚の近くでアンテナを上方に移動させる。
場合によって、アンテナは、正確なスキャンのために特定の高さに向けられる必要がある。例えば、ロボットが本棚の近くにいる場合、本棚の本がアンテナの邪魔になることがある。このような障害物を検出するために、アンテナにセンサ(接触センサ)を内蔵した。
Example 1: Move the antenna upward near the bookshelf.
In some cases, the antenna needs to be aimed at a certain height for accurate scanning. For example, if the robot is near a bookshelf, the books on the bookshelf may interfere with the antenna. In order to detect such obstacles, a sensor (contact sensor) was built into the antenna.
目的:アンテナを特定の高さに移動させる。
必要なアクション:
1.アンテナを上方に移動する。
・結果:成功(高さ到達)/失敗(障害物検出)
2.
a)回転させる(アンテナを障害物から遠ざける)
b)アンテナを上方に移動する。
・結果:成功(高さ到達)/失敗(障害物発見)
c)背部を回転させる。
Purpose: Move the antenna to a specific height.
Required action:
1. 1. Move the antenna upwards.
・ Result: Success (height reached) / Failure (obstacle detection)
2. 2.
a) Rotate (keep the antenna away from obstacles)
b) Move the antenna upward.
・ Result: Success (reaching height) / Failure (discovering obstacles)
c) Rotate the back.
本実施例のタスクは、アクションを実行する前に潜在的な障害を特定することで管理する。上記タスクは、ステップa及びcに示すように出たり入ったりといった単純なサブタスクが失敗せず、成功することを前提に実行されている。 The tasks of this example are managed by identifying potential failures before performing the action. The above task is executed on the premise that a simple subtask such as going in and out as shown in steps a and c does not fail and succeeds.
実施例2:ハイブリッドフレームワーク1
この例では、アクション1は、目的を達成するためのデフォルトのアクションである。システムが障害を報告した場合、システムは、センサからの誤報を避けるために3回試行する。アクション2は、アクション1の代替アクションである。図6にタスク管理システムを示す。
Example 2: Hybrid Framework 1
In this example, action 1 is the default action to achieve the goal. If the system reports a failure, the system will try three times to avoid false alarms from the sensor. Action 2 is an alternative action to action 1. FIG. 6 shows a task management system.
ケース2:自動ドッキング
ロボットのバッテリー残量が少ない場合又は事前に設定された閾値(例えば20%)を下回る場合、自動ドッキングタスクが開始される。
目的 :ドッキングステーションにドッキングして充電
アクション
1.ドッキングステーションの前のポイント(ナビゲーションポイント)にナビゲートする。
・結果:成功と判断
2.ドック
・結果:成功(ドッキング)/失敗(正しくドッキングされていない)
Case 2: Automatic docking When the robot's battery is low or below a preset threshold (eg 20%), an automatic docking task is started.
Purpose: Dock to the docking station and charge action 1. Navigate to the point in front of the docking station (navigation point).
・ Result: Judged as successful 2. Dock-Result: Success (docking) / Failure (not docked correctly)
本実施例において、ロボットは、最初の試行に失敗した場合、異なるドック結果を生成することができない。そのため、反復による復旧が機能しない。しかしながら、ロボットの位置がナビゲーションポイントにリセットされれば、ドックタスクを再度実行することができる。 In this embodiment, the robot cannot produce different dock results if the first attempt fails. Therefore, iterative recovery does not work. However, once the robot's position is reset to the navigation point, the dock task can be performed again.
実施例3: ハイブリッドフレームワーク2
ロボットは、アクション1とアクション2を順番に実行する。アクション2が失敗した場合、ロボットの状態をアクション1の終了時の状態にリセットする。これをn回繰り返す。この様子を図7に示す。
Example 3: Hybrid framework 2
The robot executes action 1 and action 2 in order. If action 2 fails, the robot state is reset to the state at the end of action 1. This is repeated n times. This situation is shown in FIG.
ケース3:ポイントトゥポイントナビゲーション
目的 :ある場所から別の場所へ移動する。
アクション:目的の場所へ移動する
1.結果:成功(目標に到達)/失敗(目標に到達できない)
2.その場で回転する
3.障害物のメモリをリセットする
Case 3: Point-to-point navigation Purpose: Move from one place to another.
Action: Move to the desired location 1. Result: Success (achieve the goal) / Failure (cannot reach the goal)
2. 2. Rotate on the spot 3. Reset obstacle memory
ロボットが必要とする最小限度の空間に近い場合、ナビゲーションアルゴリズムは、常に経路を見つけることができない可能性がある。アクション2は、ロボットの位置に摂動を導入することで、異なる経路が計画される可能性がある。 Navigation algorithms may not always be able to find a route if they are close to the minimum space required by the robot. Action 2 may plan different paths by introducing perturbations at the robot's position.
アクション3は、ロボットのメモリ内の障害物をクリアするために使用され、ロボットは、現在検出されている障害物のみを考慮するように強制される。これにより、ロボットは、以前は検出されていたが、現存しない障害物を介して経路を計画することができるようになる。 Action 3 is used to clear obstacles in the robot's memory, forcing the robot to consider only currently detected obstacles. This allows the robot to plan routes through previously detected but non-existent obstacles.
アクション2とアクション3は、ナビゲーションタスクが失敗した場合にリセットし、後続の試みが異なる結果をもたらすことを可能にするための代替方法である。 Actions 2 and 3 are alternatives for resetting if the navigation task fails and allowing subsequent attempts to produce different results.
実施例4: ハイブリッドフレームワーク3
図8は、ロボットがアクション1を実行するためのタスク管理フレームワークを示すものである。失敗した場合は、アクション2を実行してリトライする。失敗した場合、アクション3を実行してリトライする。
Example 4: Hybrid framework 3
FIG. 8 shows a task management framework for a robot to execute action 1. If it fails, action 2 is executed and a retry is performed. If it fails, action 3 is executed and a retry is performed.
本発明は、棚の上の異なる高さに置かれた本をスキャンするためのアンテナを可能にする伸縮アームの昇降を実現するロボットのような自律型システムに統合されてもよい。アンテナは、本が棚から突出している場合に遮られ、スキャンのタスクを妨げる可能性がある。また、伸縮アームを無理に動かして本に衝突させた場合、アンテナが破損する可能性がある。 The invention may be integrated into an autonomous system such as a robot that realizes the lifting and lowering of telescopic arms that allow antennas to scan books placed at different heights on shelves. The antenna can be blocked if the book protrudes from the shelf and interfere with the scanning task. Also, if the telescopic arm is forcibly moved to collide with a book, the antenna may be damaged.
実施例5
タスク管理システムは、ある地点から別の地点へ移動するための自律型ロボットに実装されている。自律型ロボットは、目的地までの経路が計画できないような局所的な地域では、近くの障害物に阻まれて、ある場所で立ち往生してしまうことがある。例えば、ロボットの現在位置から目的地までの経路が遮断されている場合、ロボットは経路を計画することができない。静的な障害物が近すぎる場合も、ロボットは経路を見つけることができない。
Example 5
The task management system is implemented in an autonomous robot for moving from one point to another. Autonomous robots can get stuck in a certain place, blocked by nearby obstacles, in local areas where the route to the destination cannot be planned. For example, if the route from the robot's current position to the destination is blocked, the robot cannot plan the route. If a static obstacle is too close, the robot will not be able to find a path.
経路計画に失敗した場合、ナビゲーションノードは、タスクが失敗したことを通知する信号を自動的に発信する。ロボットは、タスクの失敗を通知する機構を組み込まれていてもよい。この機構には、ばねで保持した上部カバーが上部の物体に当たったときにオンになるリミットスイッチを上部に追加してもよい。また、下部には、ばねで保持した下部カバーが下部の物体に当たったときにオンになる同様のリミットスイッチを追加してもよい。これにより、タスクを完了できないことをロボットに知らせる信号を生成する。 If the route planning fails, the navigation node automatically signals that the task has failed. The robot may have a built-in mechanism for notifying the failure of the task. The mechanism may include a limit switch on top that turns on when the spring-held top cover hits an object above. Further, a similar limit switch may be added to the lower part, which is turned on when the lower cover held by the spring hits the lower object. This will generate a signal to inform the robot that the task cannot be completed.
また、復旧動作を行うことも可能である。復旧動作とは、アームを何度か動かしてみて再試行し、ロボットを取り外して再試行することである。アームを上下に移動させてRFIDタグをスキャンすることに成功した場合、そのタスクは成功したものとみなされる。 It is also possible to perform a recovery operation. The recovery operation is to move the arm several times and try again, then remove the robot and try again. If the arm is successfully moved up and down to scan the RFID tag, the task is considered successful.
本発明の別の実施形態では、ロボットの現在位置の変更を効果的に行うことができる。その場で回転するというようなリセットタスクは、この状況下においてロボットを救出するために使用される。回転した後、その位置を再び更新し、その結果、グローバル・マップ上の位置がわずかに変化する可能性がある。そのため、目的地までの経路を見つけることができるようになる。 In another embodiment of the present invention, the current position of the robot can be effectively changed. Reset tasks such as spinning in place are used to rescue the robot in this situation. After rotating, the position may be updated again, resulting in a slight change in position on the global map. Therefore, it becomes possible to find a route to the destination.
実施例6
自律型ロボットには、何らかの動作を行う際に、自分の位置が正しいかどうかを確認するというタスクが課せられている。ロボットの位置情報は、スキャンマッチングセンサが少ない環境では、ロボット検出ができなくなる可能性がある。正しい位置情報がなければ、ロボットを検出することができず、環境中を移動するための将来的な行動の判断に役立たないという可能性がある。ロスト検出機構は、ロボットが失われた環境下でのナビゲーションを停止し、ロボットが正しい位置情報を持っている場合にのみ、ロボットを解放する。
Example 6
Autonomous robots are tasked with checking whether their position is correct when performing some movement. The position information of the robot may not be able to be detected by the robot in an environment where there are few scan matching sensors. Without the correct location information, the robot cannot be detected and may not be useful in determining future actions to move around the environment. The lost detection mechanism stops the navigation in the environment where the robot is lost, and releases the robot only when the robot has the correct position information.
ロボットの姿勢を推定するアルゴリズムは以下の式で表される。
pf = 粒子フィルタ(ロボット,センサ,q,L,np)
The algorithm for estimating the posture of the robot is expressed by the following equation.
pf = particle filter (robot, sensor, q, L, np)
これにより、スキャンマッチングセンサを介してロボットの状態を推定する。qは粒子に加えられる拡散ノイズの共分散、Lはセンサモデルの確率の共分散、npは粒子の数である。 As a result, the state of the robot is estimated via the scan matching sensor. q is the covariance of the diffusion noise applied to the particles, L is the covariance of the probability of the sensor model, and np is the number of particles.
したがって、ロボットが十分に定位しているかどうかを検出するためには、粒子フィルタ関数の共分散を用いることができる。共分散行列の要素がある閾値以下である限り、定位のロバスト性を正当化することができる。 Therefore, the covariance of the particle filter function can be used to detect whether the robot is sufficiently localized. Robustness of localization can be justified as long as the elements of the covariance matrix are below a certain threshold.
例えば、公称値の約1000倍の閾値以上の共分散であれば、位置タスクは失敗したと判断される。この公称値は、障害復旧を実行せずに通常の動作条件で動作するロボットのための共分散である。 For example, if the covariance is greater than or equal to a threshold of about 1000 times the nominal value, the position task is determined to have failed. This nominal value is the covariance for robots that operate under normal operating conditions without performing disaster recovery.
他の実施形態では、ロボットが十分に定位しているかどうかを検出するプロセスを自動化するために、機械学習方法を実装するようにしてもよい。これは、公称値を生成するためのトレーニングデータとして正しい位置の共分散(Ln)を使用し、閾値を決定するためのトレーニング日として誤った位置の共分散(Lw)を使用することによって実装されてもよい。正しく位置決めされたロボットは、Ln>Lwを示す。 In other embodiments, machine learning methods may be implemented to automate the process of detecting if the robot is well localized. This is implemented by using the correct position covariance (Ln) as the training data to generate the nominal value and the wrong position covariance (Lw) as the training day to determine the threshold. You may. A properly positioned robot indicates Ln> Lw.
上記は、決定された閾値が絶対値であり得ることを示していますが、その閾値は、ロボットで使用されるセンサ、ロボットが動作する環境を含む様々な要因に依存するものであることが理解されるであろう。このように、Lw及びLnの比は、閾値のための指標を提供する。その値は、一般的には100以上である。 The above shows that the determined threshold can be an absolute value, but it is understood that the threshold depends on various factors including the sensor used in the robot and the environment in which the robot operates. Will be done. Thus, the ratio of Lw to Ln provides an index for the threshold. The value is generally 100 or more.
本発明の他の実施形態では、リカバリータスクがトリガーされ、ロボットは過去のナビゲーション軌跡を介して環境内の既知の姿勢にリセットされる。ロボットが事前に定義されたマップに自分自身を定位させることができれば、ロボットは次のタスクに向けてナビゲーションを行うことができる。 In another embodiment of the invention, a recovery task is triggered and the robot is reset to a known posture in the environment via past navigation trajectories. If the robot can localize itself to a predefined map, the robot can navigate to the next task.
「Recovery by Reset(リセットによる復旧)」及び「Recovery by Alternatives frameworks(代替フレームワークによる復旧)」によって管理されるタスクについて、タスクは、自律的に実行されても手動で実行されてもよい。例えば、健康監視システムを開発し、人間の行動が障害状態を管理するためのリカバリータスクとして機能するシステムに組み込んでもよい。また、特定のタスクが失敗した場合には、作業の流れが途切れないように、次の行動のコースをユーザが提供するようにしてもよい。 For tasks managed by "Recovery by Reset" and "Recovery by Alternatives frameworks", the tasks may be performed autonomously or manually. For example, a health monitoring system may be developed and incorporated into a system in which human behavior functions as a recovery task for managing disability conditions. Further, if a specific task fails, the user may provide a course of the next action so that the work flow is not interrupted.
さらなる実施形態において、システムは、タスクの目的を達成するためにタスク管理を最適に提供するリカバリーフレームワークを決定するために、リカバリーフレームワークA、B、C(それぞれ図3、図4、図5では)のランキングを採用するようにしてもよい。例えば、タスクAが目的を達成するためにより高い優先順位を取る「代替手段による復旧」の枠組みで、システムは、タスクAが失敗した場合にのみタスクBを試すように構成されていてもよい。しかし、タスクAがタスクBに比べて失敗する可能性が高い場合、代替案の実行順序を変更することができる。したがって、システム効率を改善することが可能である。 In a further embodiment, the system determines recovery frameworks A, B, C (FIGS. 3, FIG. 4, FIG. 5, respectively, to determine a recovery framework that optimally provides task management to achieve the task objectives. Then) ranking may be adopted. For example, in the framework of "recovery by alternative means" in which task A takes higher priority to achieve its purpose, the system may be configured to try task B only if task A fails. However, if task A is more likely to fail than task B, the execution order of the alternatives can be changed. Therefore, it is possible to improve the system efficiency.
上記の実施形態は、本発明の例示のためだけに提供されたものであり、関連する技術に熟練した者には明らかなように、さらなる変更および改良は、本明細書に記載された本発明の広義の範囲内に含まれると考えられることが理解されるであろう。さらに、記載された実施形態の1つ又は複数の特徴を組み合わせて、さらなる実施形態を形成してもよいことが理解される。 The above embodiments are provided solely for illustration purposes of the present invention, and further modifications and improvements are described herein of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art concerned. It will be understood that it is considered to be included in the broad sense of. Further, it is understood that the features of one or more of the described embodiments may be combined to form further embodiments.
Claims (21)
タスクを実行するための1つ以上のアクションを有するアクションのセットを定義するためのタスク情報を受け取ること、
前記定義されたアクションのセットに基づいて算出された時間を決定すること、
前記算出された実行時間が実際の実行時間を超過するかどうかを判断することで、タスク目標が達成されるか否かを判断すること、
前記タスク目標が達成されなかった場合に、前記タスク目標に関連付けられている1つ以上の復旧応答を取得すること、
前記タスクを管理するために前記1つ以上の復旧応答を反映した更新されたアクションのセットを得るため、前記1つ以上の復旧応答に基づいて実行計画を生成すること。 A task management method for executing a task having a task goal, which includes the following steps.
Receiving task information to define a set of actions that have one or more actions to perform a task,
Determining the time calculated based on the set of actions defined above,
To determine whether the task goal is achieved by determining whether the calculated execution time exceeds the actual execution time.
Obtaining one or more recovery responses associated with the task goal if the task goal is not achieved.
To generate an execution plan based on the one or more recovery responses in order to obtain a set of updated actions that reflect the one or more recovery responses to manage the task.
pf = 粒子フィルタ(ロボット,センサ,q,L,np)
q=粒子に加えられる拡散ノイズの共分散、L=センサモデルの確率の共分散、及び、np=粒子の数。 The task management system according to claim 1, further comprising calculating an index of likelihood of localization by calculating a covariance function based on the following equation.
pf = particle filter (robot, sensor, q, L, np)
q = covariance of diffusion noise applied to the particles, L = covariance of the probability of the sensor model, and np = number of particles.
制御モジュールと、
メモリモジュールと、
タスクマネージャと、を有し
前記制御モジュールと前記メモリモジュールと前記タスクマネージャとが通信手段を介して相互接続され、
前記制御モジュール及び前記タスクマネージャは、
タスクを実行するための1つ以上のアクションを有するアクションのセットを定義するタスク情報を受信し、
前記定義されたアクションのセットに基づいて算出された時間を決定し、
前記算出された実行時間が実際の実行時間を超過するか否かを判断することで前記タスク目標が達成されたか否かを判断するように動作し、
前記制御モジュール及び前記メモリモジュールは、
前記タスク目標が達成されなかった場合、前記タスク目標に関連付けられている1つ以上の復帰応答を取得するように動作し、
前記制御モジュール及び前記タスクマネージャは、
前記タスクを管理するために1つ以上の復帰応答を反映した更新されたアクションのセットを取得するため、前記1つ以上の復帰応答に基づいて実行計画を生成するように動作するタスク管理システム。 A task management system for executing tasks with task goals.
With the control module
Memory module and
It has a task manager, and the control module, the memory module, and the task manager are interconnected via a communication means.
The control module and the task manager
Receives task information that defines a set of actions that have one or more actions to perform a task.
Determine the time calculated based on the set of actions defined above and
It operates to determine whether or not the task goal has been achieved by determining whether or not the calculated execution time exceeds the actual execution time.
The control module and the memory module
If the task goal is not achieved, it acts to get one or more return responses associated with the task goal.
The control module and the task manager
A task management system that operates to generate an execution plan based on one or more return responses in order to obtain a set of updated actions that reflect one or more return responses to manage the task.
pf = 粒子フィルタ(ロボット,センサ,q,L,np)
q=粒子に加えられる拡散ノイズの共分散、L=センサモデルの確率についての共分散、及び、np=粒子の数。 The task management system according to claim 11, wherein the system further calculates an index of the likelihood of localization of the system by calculating a covariance function based on the following equation.
pf = particle filter (robot, sensor, q, L, np)
q = covariance of diffusion noise applied to the particles, L = covariance of the probability of the sensor model, and np = number of particles.
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