JP2022539324A - 共用ワークスペースにおける複数のロボットの動作計画 - Google Patents

Abstract

開示の要約ロボット工学のための動作計画において有用な衝突検出は衝突評価中の計画された動作を考慮に入れることを含めて、共用ワークスペース内で動作する複数のロボット内の任意の所与のロボットについて動作計画を実行するとき、障害物として複数のロボットの各々の計画された動作を有利に表す。動作計画グラフのエッジには、衝突評価に少なくとも部分的に基づいてコスト値が割り当てられる。障害物は、対応する動作が完了すると、刈り取られてもよい。動作計画要求はキューに入れることができ、いくつかのロボットは例えば、エラー又はブロックされた状態に応答してスキップすることができる。【選択図】 図２

Description

本開示は一般に、ロボットの動作計画（又は、動作プラニング／モーションプラニング／motion planning）に関し、特に、共用ワークスペースにおいてロボット等を駆動する動作計画（又は、動作プラン／モーションプラン／motion plan）を生成するために、プロセッサ回路を介して衝突検出を実行するシステム及び方法に関する。

関連技術の説明
ロボット制御やロボット工学において、動作計画は基本的な問題である。動作計画はロボットが、典型的には、動作環境内の障害物と衝突することなく、又は動作環境内の障害物と衝突する可能性を低減してタスクを完了するための、開始状態から目標状態に追従することができる経路を指定する。動作計画への課題は、環境の特性が変化しても、非常に速い速度で動作計画を実行する能力を含む。例えば、環境内の１つ又は複数の障害物の位置又は向きなどの特性は、経時的に変化し得る。課題は更に、比較的低コストの機器を用い、比較的低エネルギー消費で、限られた量の記憶装置（例えば、メモリ回路、例えば、プロセッサチップ回路）を用いて動作計画を実行することを含む。

ロボット工学における１つの問題は例えば、ロボット又はロボットのロボット付属物（又は、付属肢）がタスクの実行中に互いに干渉する可能性がある、共用ワークスペース（又は、作業空間／ワークスペースは一般にワークセルと呼ばれる）における２つ以上のロボットの作動（又は、運用／稼働／operation）である。

共用ワークスペースにおいて複数のロボットを操作する１つのアプローチは、タスクレベルアプローチと呼ばれることができる。タスクレベルアプローチは、ティーチ・アンド・リピート・トレーニングを採用することができる。エンジニアはワークスペースの共有部分を定義し、任意の所与の時点で１つのロボットのみが共用ワークスペース内にあるように個々のロボットをプログラミングすることによって、ロボットが衝突しないことを保証することができる。例えば、第１のロボットがワークスペースに移動し始めると、第１のロボットはフラグをセットする。コントローラ（例えば、プログラム論理コントローラ（ＰＬＣ））はこのフラグを読み取り、第１のロボットがワークスペースを出る際にフラグをデアサートするまで、他のロボットが共用ワークスペースに移動することを防止する。このアプローチは直感的であり、理解し、実施し、トラブルシュートするのが簡単である。しかしながら、無競合（又は、競合解消／de-confliction）のタスクレベルの使用は仕事のないロボット（又は、アイドルロボット）が共用ワークスペースにおいて有用な作業を実行することが技術的に可能である場合であっても、通常、ロボットの少なくとも１つがかなりの時間にわたって仕事のない状態（又は、アイドル状態）になることにつながるので、このアプローチは必然的に作業スループットが低い。

共用ワークスペース内で複数のロボットを動作させる別のアプローチは前述のタスクレベルの無競合に基づくアプローチよりも高い作業スループットを達成するために、オフライン計画を採用する。そのようにするために、システムは、すべてのロボット又はロボット付属物の結合されたジョイント空間で計画問題を解決しようと試みることができる。例えば、２つの６自由度（ＤＯＦ）付属物がワークスペース内にある場合、１２ＤＯＦ計画問題を解決しなければならない。このアプローチはより高い性能を可能にするが、計画には極めて時間がかかる可能性がある。１２ＤＯＦ問題は、現在利用可能なアーキテクチャを使用して解くことは従来の動作計画アルゴリズムには大きすぎるように見える。

これらの問題に対処するための１つの戦略は第１のロボット／ロボット付属物の動きを最適化し、次に第２のロボット／ロボット付属物の動きを手動で最適化することである。これはロボット／ロボット付属物が互いに衝突しないことを保証するために、動作（又は、動き）を反復的にシミュレートすることを採用する場合があり、これには多くの計算時間がかかる恐れがある。さらに、ワークスペースに対する修正が、ロボット／ロボット付属物のうちの１つの軌道の変化をもたらす場合、ワークフロー全体が再検証されなければならない。

概要
本明細書で説明される構造及びアルゴリズムは共用ワークスペース又はワークセル内で動作する２つ以上のロボットの動作を容易にし、共用ワークスペース内でそれぞれのタスクを実行するように動作する間に、ロボット又はロボット付属物が互いに衝突するリスクを防止するか、又は少なくとも低減する。

本明細書に記載される構造及びアルゴリズムは、自由度の高いロボットが、衝突を回避し、変化する共有環境内で作業し続けることを可能にする。衝突のない動作計画をミリ秒単位で生成するために、ハードウェアアクセラレーションの有無にかかわらず効率的な計画方法を加速することができる。超高速「リアルタイム」動作計画は訓練又は時間集約的経路最適化を必要とせずに、タスク実行中の実行時にロボット経路を決定することを可能にする。これにより、有利なことに、共用ワークスペース内での複数のロボットの協調（coordination）を可能にする。

本明細書に記載される構造及びアルゴリズムは、少なくとも幾つかの実装形態において、緊密で共有されたワークスペースにおける複数のロボットのための衝突のないロボット協調を保証することができる。高速で動作している場合でも、ロボットのすべての部品（ロボット付属物、エンドオブアームツール、エンドエフェクタなど）に対して無衝突動作が保証され得る。

本明細書で説明される構造及びアルゴリズムは、自律計画を実行することによって、マルチロボットワークスペースに対するプログラミング労力を有利に低減することができる。少なくともいくつかの実装形態では、オペレータが安全ゾーン、時間同期、又はジョイント空間軌道をプログラムする必要がない。入力は、実行されるタスクの記述及びロボットの幾何学モデルに限定され得る。入力はさらに、固定オブジェクト、又は任意選択で予測不可能な軌道を有するオブジェクト（例えば、人）の表現を含むことができる。

本明細書で説明する構造及びアルゴリズムは、有利には、ロボットによって実行されるタスクを動的に割り当てることができる。１つ又は複数のターゲットのポーズ（又は、姿勢）は、タスクの実行中に変更することができる。タスクの全体的な動作又は実行は、一定のロボットが故障した場合、又はブロックされた場合であっても継続することができる。

本明細書で説明される構造及びアルゴリズムは少なくともいくつかの実装形態ではロボットが例えば、非独自仕様の通信チャネル（例えば、イーサネット（登録商標）接続）を介して情報を共有することを可能にすることができ、これは、有利には共用ワークスペース内の異なる製造業者からのロボットの統合を容易にすることができる。

本明細書に記載される構造及びアルゴリズムは、少なくとも幾つかの実装形態において、カメラ又は他の知覚センサなしで動作してもよい。少なくともいくつかの実装形態では、ロボット間の協調がロボットの幾何学モデル、ロボットがそれぞれの動作計画を通信する能力、及び共用ワークスペースの幾何学モデルに依存する。他の実装形態では、例えば、人間又は共用ワークスペースの一部に入るか又は占有する可能性がある他の動的障害物を回避するために、視覚的知覚又は他の知覚を任意選択で使用することができる。

動作計画問題を解くために、多種多様なアルゴリズムが使用される。これらのアルゴリズムの各々は、典型的にはロボットの所与のポーズ又は１つのポーズから別のポーズへの動きがロボット自体又は環境内の障害物のいずれかとの衝突をもたらすかどうかを決定することができる必要がある。衝突評価又はチェック（又は、検査）はアルゴリズムを実行するために、プロセッサ実行可能命令の記憶されたセットからプロセッサ実行可能命令を実行するプロセッサを使用して、「ソフトウェア内」で実行することができる。衝突評価又は検査は専用ハードウェア回路（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に実装された衝突チェック回路）のセットを使用して、「ハードウェアで」実行することができる。そのような回路は例えば、２つの状態間のそれぞれの運動又は遷移中にロボット／ロボット付属物又はその一部によって掃引されるボリューム（すなわち、掃引ボリューム）を表すことができる。回路は例えば、動作が任意の障害物と衝突するかどうかを示すブール評価（Boolean evaluation）を生成することができ、障害物の少なくともいくつかは、共用ワークスペース内で動作する他のロボットによる動作又は遷移の実行中に掃引されるボリューム（又は、体積）を表す。

態様１
ロボットの動作範囲が重複する共用ワークスペースで複数の前記ロボットを稼働させるように制御する方法であって、
前記複数のロボットのロボットＲ１のための第１の動作計画を生成するステップと、
ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを２以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、少なくとも１つのロボットＲｉのそれぞれについて、
少なくとも前記ロボットＲ１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
前記ロボットＲｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲｉのための第１の動作計画を生成するステップを含み、前記方法はさらに、
前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第１の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップを有する方法。

態様２
前記ロボットＲ１による少なくとも１つの動作の完了に応じて、ロボットＲ１により完了された少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに含む、態様１の方法。

態様３
前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちの任意の１つ又は複数による少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのそれぞれの１つによって完了された少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに含む、態様１の方法。

態様４
前記複数のロボットのロボットＲ１のための第２の動作計画を生成するステップと、
ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを２以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、少なくとも１つのロボットＲｉのそれぞれについて、
少なくとも前記ロボットＲ１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
前記ロボットＲｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲｉのための第２の動作計画を生成するステップを含み、前記方法はさらに、
前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第２の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップを有する、態様１の方法。

態様５
前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎのための第１の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施される、態様４に記載の方法。

態様６
前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎのための第２の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施される、態様５に記載の方法。

態様７
前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎのための第２の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施されない、態様５に記載の方法。

態様８
前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第１の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップは、前記ロボットＲ１の前に前記ロボットＲｉを動かす信号を提供するステップを含み、
前記ロボットＲｉによる少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記複数のロボットのうちの前記ロボットＲ１のための第２の動作計画の前記生成の前に、前記ロボットＲｉによる完了された少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに有する、態様４の方法。

態様９
前記複数のロボットのロボットＲ１のための第２の動作計画を生成するステップと、
ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを３以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、２つ以上のロボットＲｉのうちのうちのすべてではないいくつかについて、
少なくとも前記ロボットＲ１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
前記ロボットＲｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲｉのための第２の動作計画を生成するステップをさらに含み、前記方法は、
前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第２の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップをさらに有する、態様１の方法。

態様１０
前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちの１つのための第２の動作計画を生成するステップがスキップされる、態様９に記載の方法。

態様１１
前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちのそれぞれ１つの動きが前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎの別の１つによって阻止されたことに応じて、前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちの１つのための第２の動作計画を生成するステップがスキップされる、態様９の方法。

態様１２
前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちの１つのための第２の動作計画の前記生成は、前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちのそれぞれ１つが、エラー条件が発生したことを示すエラー状態を有することに応じてスキップされる、態様９の方法。

態様１３
少なくとも前記ロボットＲ１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップは、少なくとも１つのロボットＲｉ＋１について、前記ロボットＲｉ＋１の前記少なくとも１つの動作について前記衝突検出を実行する前に、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの２つ以上の前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップを含む、態様１に記載の方法。

態様１４
前記ロボットＲｉ＋１の前記少なくとも１つの動作について前記衝突検出を実行する前に、ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの２つ以上の前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップは、
実行時前に事前に計算された掃引ボリュームのセットを使用するステップを含み、それぞれの前記掃引ボリュームは、ロボットＲ１～ロボットＲｉのそれぞれ１つの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの前記それぞれ１つの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、態様１３に記載の方法。

態様１５
実行時前に事前に計算された掃引ボリュームのセットを受け取るステップをさらに含み、
それぞれの前記掃引ボリュームは、ロボットＲ１～ロボットＲｉのそれぞれの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの前記それぞれ１つの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、態様１３記載の方法。

態様１６
前記ロボットＲｉ＋１の前記少なくとも１つの動作について前記衝突検出を実行する前に、ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの２つ以上の前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップは、ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの２つ以上の前記動作を、占有グリッド、階層ツリー、又はユークリッド距離場のうちの少なくとも１つとして表すステップを含む、態様１３に記載の方法。

態様１７
少なくとも前記ロボットＲ１のそれぞれの前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップは、それぞれの前記動作を表すためにそれぞれの掃引ボリュームを使用するステップを含み、
前記掃引ボリュームはそれぞれの前記動作中にロボットＲ１の少なくとも部分によって掃引されるボリュームに対応し、
前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップは、実行時前に事前に計算された掃引ボリュームの表現を使用して衝突検出を実行するステップを含み、
前記掃引ボリュームは、前記ロボットＲｉの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲｉの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれの前記掃引ボリュームを表す、態様１に記載の方法。

態様１８
前記複数のロボットの前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎのそれぞれに対し、
それぞれの動作計画グラフを介してそれぞれの前記ロボットを表すステップをさらに含み、
それぞれの前記動作計画グラフは複数のノード及びエッジを含み、前記ノードはそれぞれの前記ロボットのそれぞれの状態を表し、前記エッジは前記エッジによって接続されたそれぞれのノードの対のうちのそれぞれのものによって表されるそれぞれの状態の間の有効な遷移を表す、態様１記載の方法。

態様１９
ロボットの動作範囲が重複する共用ワークスペースで複数の前記ロボットを稼働させるように制御するシステムであって、前記システムは、
少なくとも１つのプロセッサ、
前記少なくとも１つのプロセッサに通信可能に結合され、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
前記複数のロボットのロボットＲ１のための第１の動作計画を生成するステップと、
ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを２以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、少なくとも１つのロボットＲｉのそれぞれについて、
少なくとも前記ロボットＲ１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
前記ロボットＲｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲｉのための第１の動作計画を生成するステップと、
前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第１の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップ
を実行させるプロセッサ実行可能命令を記憶する、少なくとも１つの非一時的プロセッサ読み取り可能媒体を含む、システム。

態様２０
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
前記ロボットＲ１による少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記ロボットＲ１により完了した少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに実行させる、態様１９に記載のシステム。

態様２１
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちの任意の１つ又は複数による少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのそれぞれの１つによって完了された少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに実行させる、態様１９に記載のシステム。

態様２２
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
前記複数のロボットのロボットＲ１のための第２の動作計画を生成するステップと、
ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを２以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、少なくとも１つのロボットＲｉのそれぞれについて、
少なくとも前記ロボットＲ１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
前記ロボットＲｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲｉのための第２の動作計画を生成するステップと、
前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第２の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップを実行させる、態様１９に記載のシステム。

態様２３
前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎのための第１の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施される、態様２２に記載の装置。

態様２４
前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎのための第２の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施される、態様２３に記載の装置。

態様２５
前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎのための第２の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施されない、態様２３に記載の装置。

態様２６
前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第１の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎの少なくとも１つの稼働を制御するために、
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記ロボットＲ１の前に前記ロボットＲｉを動かす信号を提供させ、さらに、
前記ロボットＲｉによる少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記複数のロボットのうちの前記ロボットＲ１のための前記第２の動作計画の生成の前に、前記ロボットＲｉによる完了した少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップを実行させる、態様２２に記載のシステム。

態様２７
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
前記複数のロボットのロボットＲ１のための第２の動作計画を生成するステップと、
ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを３以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、２つ以上のロボットＲｉのうちのうちのすべてではないいくつかについて、
少なくとも前記ロボットＲ１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
前記少なくとも１つの障害物の表現に対する前記ロボットＲｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
前記ロボットＲｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲｉのための第２の動作計画を生成するステップと、
前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第２の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップを実行させる、態様１９に記載のシステム。

前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちの１つのための第２の動作計画を生成するステップがスキップされる、態様２７に記載の装置。

態様２９
前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちのそれぞれ１つの動きが前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎの別の１つによって阻止されたことに応じて、前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちの１つのための第２の動作計画を生成するステップがスキップされる、態様２７に記載のシステム。

態様３０
前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちの１つのための第２の動作計画の生成は、前記ロボットＲ２～前記ロボットＲｎのうちのそれぞれ１つが、エラー条件が発生したことを示すエラー状態を有することに応じてスキップされる、態様２７に記載のシステム。

態様３１
少なくとも前記ロボットＲ１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すために、
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
少なくとも１つのロボットＲｉ＋１について、前記ロボットＲｉ＋１の前記少なくとも１つの動作について前記衝突検出を実行する前に、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの２つ以上の前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップを実行させる、態様１９に記載のシステム。

態様３２
前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの２つ以上の前記動作を障害物として表すために、
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
実行時前に事前に計算された掃引ボリュームのセットを使用するステップを実行させ、それぞれの前記掃引ボリュームは、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉのそれぞれ１つの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの前記それぞれ１つの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、態様３１に記載のシステム。

態様３３
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
実行時前に事前に計算された一連の掃引ボリュームを受け取るステップを実行させ、それぞれの前記掃引ボリュームは、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉのそれぞれの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの前記それぞれ１つの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、態様３１のシステム。

態様３４
前記ロボットＲｉ＋１の前記少なくとも１つの動作についての衝突検出を実行する前に、前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの２つ以上の前記動作を障害物として表すために、
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｉの２つ以上の前記動作を、占有グリッド、階層ツリー、又はユークリッド距離場のうちの少なくとも１つとして表すステップを実行させる、態様３１に記載のシステム。

態様３５
少なくとも前記ロボットＲ１のそれぞれの前記動作を少なくとも１つの障害物として表すために、
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
それぞれの前記動作を表すためにそれぞれの掃引ボリュームを使用するステップを実行させ、
前記掃引ボリュームはそれぞれの前記動作中に前記ロボットＲ１の少なくとも部分によって掃引されるボリュームに対応し、
前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するために、
前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
実行時前に事前に計算された掃引ボリュームの表現に少なくとも部分的に基づいて衝突検出を実行させ、前記掃引ボリュームは、前記ロボットＲｉの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲｉの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、態様１９に記載のシステム。

態様３６
前記複数のロボットの前記ロボットＲ１～前記ロボットＲｎのそれぞれに対し、
それぞれの動作計画グラフを介してそれぞれの前記ロボットが表され、それぞれの前記動作計画グラフは複数のノード及びエッジを含み、前記ノードはそれぞれの前記ロボットのそれぞれの状態を表し、前記エッジは前記エッジによって接続されたそれぞれのノードの対のうちのそれぞれのノードによって表されるそれぞれの状態の間の有効な遷移を表す、態様１９に記載のシステム。

図面において、同一の参照番号は、同様の要素又は作用を示す。図面における要素のサイズ及び相対位置は、必ずしも一定の縮尺で描かれてはいない。例えば、さまざまな要素の形状及び角度は一定の縮尺で描かれず、これらの要素のいくつかは、図面を見やすくするために、随時適当に拡大及び配置されている。さらに、描かれた要素の特定の形状は、特定の要素の実際の形状に関するいかなる情報も伝えることを意図しておらず、図面における認識を容易にするために単に選択されたものである。
図１は、タスクを実行するための共用ワークスペース内で動作する複数のロボットを含み、ロボットのうちの他のロボットの計画された運動を考慮に入れるロボットの動作計画を動的に生成する動作プランナ（又は、動作計画器／動作計画装置）を含み、任意選択で知覚サブシステムを含む、例示された一実装形態によるロボットシステムの概略図である。 図２は、例示された一実装形態による、環境の機能ブロック図であり、、第１のロボットは、動作プランナ（又は、動作計画作成者）を含み、他のロボットの他の動作プランナに動作プランナを提供し、さらに、動作プランナとは異なる、別個の計画グラフのソースを含むロボット制御システムを介して制御される。 図３は、例示された一実装形態による、共用ワークスペースで動作するロボットのためのＣスペースの例示的な動作計画グラフである。 図４は、少なくとも１つの例示された実施形態による、動作計画グラフ及び掃引ボリュームを生成するための、プロセッサベースのシステムにおける動作の方法を示す流れ図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、例示された一実施形態による、動作プランを生成し、任意選択で、共用ワークスペースで動作する複数のロボットを制御するための、プロセッサベースのシステムにおける動作方法を示す流れ図である。 図６は、少なくとも１つの例示された実施形態による、動作プランを生成し、任意選択で、共用ワークスペースで動作する複数のロボットを制御するための、プロセッサベースのシステムにおける動作方法を示す流れ図である。

以下の説明では、種々の開示の実施態様が正しく理解されるように、一定の具体的な詳細を記載する。但し、当業者ならば、これら具体的な細部の１つ又は２つ以上を欠いても、又は他の方法、他の構成部材、他の材料でも実施が可能であることは容易に理解するところであろう。他の例では、コンピュータシステム、アクチュエータシステム、及び／又は通信ネットワークに関連する周知の構造は実施形態の説明を不必要に曖昧にすることを避けるために、詳細には示されておらず、又は説明されていない。他の例では実施形態の説明を不必要に曖昧にすることを回避するために、１つ又は複数のオブジェクトなどの知覚データ及びボリュメトリック表現を生成するための周知のコンピュータビジョン方法及び技法は詳細には説明されていない。

以下の本明細書及び特許請求の範囲において文脈上別段の必要がない限り、「comprises」及び「comprising」等の用語「含む（comprise）」及びその派生語は、開放で包括的な意味、即ち、「含む、がそれに限定されない」とみなされる。

本明細書全体を通して、「１つの実装形態」又は「実装形態」又は「１つの実施形態」又は「実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構成又は特性が少なくとも１つの実装形態又は少なくとも１つの実装形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所における「１つの実装形態」又は「実装形態」又は「１つの実施形態において」又は「実施形態において」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実装形態又は実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は複数の実装形態又は実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。

本明細書及び同時提出の特許請求の範囲で用いられているように、単数表現「１つの（a）」、「１つの（an）」、および「その（the）」は、文脈上別段明確な指示がない限り、複数の存在を包含するものである。また、用語「又は」は一般に、文脈上別段明確な指示がない限り、「及び／又は」を包含する意味で用いられる。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、用語「determine」、「determining」及び「determined」は、衝突が起こるか、又は結果として起こるかの文脈で使用されるときには、所与のポーズ又は複数の中間ポーズを介した２つのポーズ間の移動がロボットの一部分と何らかの物体（例えば、ロボットの別の部分、別のロボットの一部分、持続性障害物、一時的障害物、例えば、人）との間の衝突をもたらすかどうかに関する評価又は予測が行われることを意味する。

発明の名称及び要約は便宜上のものであり、本発明の範囲を表すものではなく、又は実施形態を意味するものでもない。

図１は、例示された一実施形態による、タスクを実行するために共用ワークスペース１０４内で動作する複数のロボット１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（まとめて１０２）を含むロボットシステム１００を示す。

ロボット１０２は、多種多様な形態のいずれかをとることができる。典型的には、ロボットは１つ以上のロボット付属物の形態をとるか、又はそれを有する。ロボット１０２は１つ又は複数のジョイントを有する１つ又は複数のリンケージ（又は、リンク機構）と、制御信号又は駆動信号に応答してリンク機構を動かすように結合及び作動可能なアクチュエータ（例えば、電気モータ、ステッパモータ、ソレノイド、空気圧アクチュエータ又は油圧アクチュエータ）とを含むことができる。空圧アクチュエータは例えば、１つ又は複数のピストン、シリンダ、バルブ、ガスのリザーバ、及び／又は圧力源（例えば、コンプレッサ、ブロワ）を含んでもよい。油圧アクチュエータは例えば、１つ又は複数のピストン、シリンダ、バルブ、流体のリザーバ（例えば、低圧縮性作動流体）、及び／又は圧力源（例えば、コンプレッサ、ブロワ）を含んでもよい。ロボットシステム１００は、他の形態のロボット１０２、例えば自律型車両を使用することができる。

共用ワークスペース１０４は典型的にはロボット１０２ａ～１０２ｃが動作し、移動することができる３次元空間を表すが、ある限定された実装形態では共用ワークスペース１０４が２次元空間を表す場合もある。共用ワークスペース１０４は、ロボット１０２の少なくとも一部が衝突を回避するために運動が制御されない場合に、空間及び時間において重なり合うか、さもなければ衝突する可能性があるボリューム又は領域である。ワークスペース１０４は、例えば図３を参照して以下に説明するロボット１０２ａ～１０２ｃのそれぞれの「構成（コンフィグレーション）スペース」又は「Ｃスペース」とは異なることに留意されたい。

本明細書で説明されるように、ロボット１０２ａ又はその一部は別のロボット１０２ｂの視点から考慮されるとき（すなわち、別のロボット１０２ｂの動作計画のとき）、障害物を構成し得る。共用ワークスペース１０４はさらに、他の障害物、例えば、機械（例えば、コンベア１０６）、ポスト、柱、壁、天井、床、テーブル、人間、及び／又は動物を含んでもよい。共用ワークスペース１０４はさらに、ロボット１０２がタスクを実行することの一部として操作する１つ又は複数のワークアイテム又はワークピース１０８、例えば、１つ又は複数の小包、パッケージング、ファスナ、ツール、アイテム、又は他の物体を含むことができる。

ロボットシステム１００はロボット１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのそれぞれについて、１つ又は複数の動作プランナ（又は、動作計画装置／motion planner）、例えば、それぞれの動作プランナ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ（３つをまとめて１１０で示す）を含む１つ又は複数のロボット制御システム１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ（３つをまとめて１０９で示す）を含むことができる。少なくともいくつかの実装形態では、単一の動作プランナ１０９を使用して、２つ、それより多い、又はすべてのロボット１０２の動作計画を生成することができる。動作プランナ１１０は、ロボット１０２のそれぞれを制御するために通信可能に連結されている。動作プランナ１１０はまた、例えば、ロボット幾何学モデル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（動力学モデルとしても知られる、まとめて１１２）、タスクメッセージ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ（まとめて１１４）、及び共用ワークスペース１０４内で動作する他のロボット１０２のための動作計画又は動作の他の表現１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ（まとめて１１６）を含む様々なタイプの入力を受け取るように通信可能に連結されている。ロボット幾何学モデル１１２は例えば、関節（又は、ジョイント）、自由度、寸法（例えば、リンク機構の長さ）に関して、及び／又はロボット１０２のそれぞれのＣ空間に関して、所与のロボット１０２の幾何学的形状を定義する。（図２に示すように、ロボット幾何学モデル１１２の動作計画グラフへの変換は実行時前又はタスク実施前に行われてもよく、これは、例えば、様々な技法のいずれかを使用してロボットシステム１００とは別個の異なるプロセッサベースのシステムによって行われてもよい。）タスクメッセージ１１４は例えば、それぞれのロボット１０２の終了ポーズ、終了構成又は終了状態、及び／又は中間ポーズ、中間構成又は中間状態に関して行われるタスクを指定する。ポーズ、構成、又は状態は例えば、それぞれのロボット１０２の関節位置及び関節角度／回転（例えば、関節ポーズ、関節座標）に関して定義することができる。

動作プランナ１１０は、任意選択で、入力として静的オブジェクトデータ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ（まとめて１１８）を受け取るように通信可能に結合される。静的オブジェクトデータ１１８はワークスペース１０４内の静的オブジェクトの表示（例えば、サイズ、形状、位置、占有スペース）であり、これは、例えば、先験的に知られている。静的オブジェクトは例えば、ワークスペース内の１つ又は複数の固定構造、例えば、ポスト、柱、壁、天井、床、コンベア１０６を含むことができる。ロボット１０２は共用ワークスペースで動作しているので、静的オブジェクトは、典型的には各ロボットに対して同一である。このように、少なくとも一部の実装形態においては、動作プランナ１１０に供給される静的オブジェクトデータ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃは同一である。他の実装形態では、動作プランナ１１０に供給される静的オブジェクトデータ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃは例えば、環境内のロボット１０２の位置又は向き、あるいはロボット１０２の環境視点に基づいて、ロボットごとに異なってもよい。さらに、上述したように、いくつかの実施態様では、単一の動作プランナ１１０が２つ以上のロボット１０２の動作計画を生成することができる。

動作プランナ１１０は、オプションとして、例えば知覚サブシステム１２４によって提供される知覚データ１２０を入力として受信するように通信可能に結合される。知覚データ１２０は、事前に知られていないワークスペース１０４内の静的及び／又は動的オブジェクトを表す。知覚データ１２０は１つ又は複数のセンサ（例えば、カメラ１２２ａ、１２２ｂ）を介して感知されるような、及び／又は知覚サブシステム１２４によって障害物のデジタル表現に変換されるような生データであってもよい。

任意選択の知覚サブシステム１２４は１つ又は複数のプロセッサを含むことができ、１つ又は複数の機械可読命令を実行することができ、機械可読命令は知覚サブシステム１２４に、ロボット１０２が動作して様々な異なるシナリオのタスクを実行する環境の表現のそれぞれの離散化を生成させる。

任意選択のセンサ（例えば、カメラ１２２ａ、１２２ｂ）は知覚サブシステム１２４に生の知覚情報（例えば、点群）を提供する。任意選択の知覚サブシステム１２４は生の知覚情報を処理することができ、結果として得られる知覚データは点群、占有グリッド、ボックス（例えば、バウンディングボックス）、又は他の幾何学的オブジェクト、又は環境内に存在する障害物を表すボクセルのストリーム（すなわち、「ボクセル」は、３Ｄ又はボリュームピクセルと同等である）として提供することができる。障害物の表現は、任意選択で、オンチップメモリに記憶されてもよい。知覚データ１２０はどのボクセル又はサブボリューム（例えば、ボックス）が現在の時間（例えば、実行時間）に環境内で占有されているかを表すことができる。いくつかの実装形態ではロボット又は環境内の別の障害物のいずれかを表す場合、ロボット又は障害物（例えば、他のロボットを含む）のそれぞれの表面はボクセル又は多角形のメッシュ（しばしば三角形）のいずれかとして表すことができる。場合によっては、オブジェクトを代わりにボックス（矩形プリズム、バウンディングボックス）又は他の幾何学的オブジェクトとして表すことが有利である。オブジェクトがランダムに成形されていないという事実のために、ボクセルがどのように編成されるかにはかなりの量の構造が存在することがあり、物体内の多くのボクセルは３Ｄ空間内で互いにすぐ隣り合っている。したがって、オブジェクトをボックスとして表すことは、はるかに少ないビットを必要とすることがある（すなわち、ボックスの２つの対向するコーナーについてｘ、ｙ、ｚデカルト座標だけを必要とすることがある）。また、ボックスについて交差テストを実行することは、ボクセルについて交差テストを実行することと複雑さが同等である。

少なくともいくつかの実装形態は複数のセンサの出力を組み合わせることができ、センサは、非常に細かい粒度のボクセル化を提供することができる。しかしながら、動作プランナが動作計画を効率的に実行するために、様々な状態、構成、又はポーズの間で遷移を行うときに、ロボット１０２又はその一部によって掃引される３Ｄ空間内の環境及びボリュームを表すために、より粗いボクセル（すなわち、「プロセッサボクセル」）を使用することができる。したがって、任意選択の知覚サブシステム１２４はそれに応じてセンサ（例えば、カメラ１２２ａ、１２２ｂ）の出力を変換することができる。例えば、カメラ１２２ａ、１２２ｂのアウトプットは、各軸上で１０ビットの精度を使用することができるので、カメラ１２２ａ、１２２ｂから直接的に生じる各ボクセルは３０ビットのＩＤを有し、２^３０のセンサボクセルがある。システム２００ａ（図２）は１８ビットプロセッサのボクセルＩＤに対して、それぞれの軸に６ビットの精度を使用することがあり、２^１８のプロセッサボクセルが存在することになる。したがって、例えば、プロセッサボクセルごとに２^１２センサボクセルを有することができる。実行時に、システム２００ａが、プロセッサボクセル内のセンサボクセルのいずれかが占有されていると判定した場合、システム２００ａはプロセッサボクセルが占有されていると見なし、それに応じて占有グリッドを生成する。

図１には、様々な通信経路が矢印として示されている。通信経路は例えば、１つ又は複数の有線通信経路（例えば、電気導体、信号バス、又は光ファイバ）及び／又は１つ又は複数の無線通信経路（例えば、ＲＦ又はマイクロ波無線及びアンテナ、赤外線トランシーバを介して）の形態をとることができる。特に、動作プランナ１１０ａ～１１０ｃの各々はロボット１０２ａ～１０２ｃのそれぞれの１つの動作計画を動作プランナ１１０ａ～１１０ｃの他の１つに提供するために、直接的又は間接的に互いに通信可能に結合される。例えば、動作プランナ１１０ａ～１１０ｃはネットワークインフラ、例えば、非独自仕様のネットワークインフラ（non-proprietary network infrastructure）（例えば、イーサネットネットワークインフラ）１２６を介して、相互に通信接続されてもよい。これは、有利には共用ワークスペース内の異なる製造業者からのロボットの操作を可能にすることができる。

「環境」という用語は、ロボットの現在のワークスペースを指すために使用され、２つ以上のロボットが同じワークスペース内で動作する共用ワークスペースである。環境は障害物及び／又はワークピース（すなわち、ロボットが相互作用し、又は働きかけ、又は働きかけられるアイテム）を含むことができる。「タスク」という用語は、ロボットがその環境内の障害物と衝突することなくポーズＡからポーズＢに遷移するロボットタスクを指すために使用される。タスクは、おそらく、アイテムの把持又は把持解除、アイテムの移動又は投下、アイテムの回転、又はアイテムの取り出し又は配置を含むことができる。ポーズＡからポーズＢへの遷移は、任意選択で、１つ又は複数の中間ポーズ間の遷移を含むことができる。「シナリオ」という用語は、環境／タスクペアのクラスを指すために使用される。例えば、シナリオは「３フィートのテーブル又はコンベアを有する環境において、及び所与の範囲内のサイズ及び形状を有するｘ障害物とｙ障害物との間のピックアンドプレースタスク」とすることができる。目標の位置ならびに障害物のサイズ及び形状に応じて、そのような基準に適合する多くの異なるタスク／環境対が存在することができる。

動作プランナ１１０は他のロボット１０２の計画された動作（例えば、それぞれの動作計画１１６又は結果として得られる掃引ボリュームによって表される）を考慮しながら、動作計画１１６を動的に生成して、ロボット１０２に環境内でタスクを実行させるように動作可能である。動作プランナ１１０は動作計画１１６を生成するときに、事前の静的オブジェクト１１８及び／又は知覚データ１２０の表現を任意選択で考慮に入れることができる。任意選択で、動作プランナ１１０は所与の時間における他のロボット１０２の動作状態、例えば、別のロボット１０２が所与の動作又はタスクを完了したかどうかを考慮に入れ、完了している他のロボットのうちの１つの動作又はタスクに基づいて動作計画の再計算を可能にし、したがって、以前に除外された経路又は軌道を選択することができるようにすることができる。任意選択的に、動作プランナ１１０はロボット１０２の稼働（又は、運用／operational）状態、例えば、故障状態の発生又は検出、ブロック状態の発生又は検出、及び／又は動作計画要求を迅速化するか、代替的に遅延させるか、又はスキップするための要求の発生又は検出を考慮に入れることができる。

図２は、図示された一実装形態に従って、第１のロボット制御システム２００ａが、第１のロボット２０２の動作を制御するために第１の動作計画２０６ａを生成し、他のロボット（図２には図示せず）を制御するために、少なくとも１つの通信チャネル（最も近い（又は、近接の／proximate）矢印により示される、たとえば、送信機、受信機、トランシーバ、無線、ルータ、イーサネット（登録商標））を介して、他のロボット制御システム２００ｂの他の動作プランナ２０４ｂに障害物として動作の表現及び／又は第１の動作計画２０６ａを提供する第１の動作プランナ２０４ａを含む環境を示す。

同様に、他のロボット制御システム２００ｂの他の動作プランナ２０４ｂは他のロボット（図２には図示されていない）のオペレーションを制御するための他の動作計画２０６ｂを生成し、他の動作計画２０６ｂを第１の動作プランナ２０４ａ及び他のロボット制御システム２００ｂの他の動作プランナ２０４ｂの他のものに提供する。動作プランナ２０４ａ、２０４ｂは、様々なロボット２０２の動作がいつ完了したかを示す動作完了メッセージ２０９を受け取ることもできる。これにより、動作プランナ２０４ａ、２０４ｂは、環境の現在又は更新された状態に基づいて、新しい又は更新された動作計画を生成することができる。例えば、共用ワークスペースの一部は第１のロボット２０２が第１のロボットによって実行されるタスクの一部又は全部である動作を完了した後に、第２のロボットがタスクを実行するために利用可能になり得る。

ロボット制御システム２００ａ、２００ｂは動作計画グラフ２０８及び／又は掃引ボリューム表現２１１の１つ又は複数のソース２１２から動作計画グラフ２０８及び／又は掃引ボリューム表現２１１を受信するために、たとえば、少なくとも１つの通信チャネル（近接矢印により示される、たとえば、送信機、受信機、トランシーバ、無線、ルータ、イーサネット）を介して通信可能に結合され得る。動作計画グラフ２０８及び／又は掃引ボリューム２１１のソース２１２は１つの例示された実装形態によれば、動作プランナ２０４ａ、２０４ｂとは別個であり、区別されてもよい。動作計画グラフ２０８及び／又は掃引ボリューム２１１のソース２１２は例えば、ロボット２０２のそれぞれの製造業者によって、又は他の何らかのエンティティによって動作又は制御され得る、１つ又は複数のプロセッサベースのコンピューティングシステム（例えば、サーバコンピュータ）であり得る。動作計画グラフ２０８はそれぞれ、それぞれのロボットの状態、構成、又はポーズを表すノード２１４のセット（図２では２つだけ指し示す）と、ノード２１４のそれぞれの対のノード２１４を結合し、状態、構成、又はポーズ間の合法的又は有効な遷移を表すエッジ２１６のセット（図２では２つだけ指し示す）とを含むことができる。状態、構成、又はポーズは例えば、それぞれのロボット２０２のジョイントのそれぞれについてのジョイント位置、向き、ポーズ、又は座標のセットを表すことができる。したがって、各ノード２１４は、ロボット２０２を構成するジョイントのポーズによって完全に画定されるロボット２０２又はその一部のポーズを表すことができる。動作計画グラフ２０８は実行時（又は、ランタイム／runtime）の前、例えば、実行時前（preruntime）又は構成時に決定、セットアップ、又は定義することができる（すなわち、タスクの実行前に定義される）。掃引ボリューム２１１は、動作計画グラフ２０８のそれぞれのエッジに対応する動作又は遷移を実行するときにロボット２０２又はその一部が占有するそれぞれのボリュームを表す。掃引ボリューム２１１は様々な形態のいずれかで、例えば、ボクセル、ユークリッド距離フィールド、幾何学的オブジェクトの階層として表すことができる。これは、応答性が特に問題でない場合に、実行時の前に、最も計算集約的な作業のいくつかを実行することを可能にするので有利である。

各ロボット２０２はリンク、ジョイント、エンドオブアームツール又はエンドエフェクタ、及び／又はジョイントの周りでリンクを動かすように動作可能なアクチュエータ２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ（３つ、まとめて２１８）のセットを含んでもよい。各ロボット２０２は例えば、動作計画２０６ａの形式で制御信号を受け取り、アクチュエータ２１８を駆動するための駆動信号を供給する１つ又は複数の動作コントローラ（例えば、モータコントローラ）２２０（１つだけが示されている）を含んでもよい。

各ロボット２０２のためのそれぞれのロボット制御システム２００ａ、２００ｂがあってもよく、あるいは、１つのロボット制御システム２００ａが２つ以上のロボット２０２のための動作計画を実行してもよい。１つのロボット制御システム２００ａが、例示目的のために詳細に説明される。当業者は、この説明が他のロボット制御システム２００ｂの同様の又は同一の追加の例にも適用され得ることを認識するであろう。

ロボット制御システム２００ａは１つ又は複数のプロセッサ２２２と、１つ又は複数の関連する非一時的なコンピュータ可読又はプロセッサ可読記憶媒体、たとえば、システムメモリ２２４ａ、ディスクドライブ２２４ｂ、及び／又はプロセッサ２２２のメモリ又はレジスタ（図示せず）とを備えることができる。一時的でないコンピュータ又はプロセッサ－読み取り可能な記憶媒体２２４ａ、２２４ｂは、システムバス２２６のような１つ又は複数の通信チャンネルを介してプロセッサ２２２ａに通信接続されている。システムバス２２６は、メモリコントローラを備えたメモリバス、周辺バス、及び／又はローカルバスを含む、任意の既知のバス構造又はアーキテクチャを採用することができる。このような構成要素の１つ又は複数はさらに、あるいは代替として、１つ又は複数のパラレルケーブル、シリアルケーブル、又は、例えば、ユニバーサルシリアルバス（「ＵＳＢ」）３．０、周辺機器構成要素相互接続エクスプレス（ＰＣｌｅ）、又はＴｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ（登録商標）を介した、高速通信が可能なワイヤレスネットワークチャネルなど、１つ又は複数の他の通信チャネルを介して互いに通信することもできる。

ロボット制御システム２００ａはまた、例えば、ネットワークインターフェース２２７を介して、ロボット制御システム２００の様々な構成要素に直接通信可能に結合又は間接的に通信可能に結合される、１つ又は複数のリモートコンピュータシステム、例えば、サーバコンピュータ（例えば、動作計画グラフ２１２のソース）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ウルトラポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、ウェアラブルコンピュータ、及び／又はセンサ（図２には図示せず）に通信可能に結合されてもよい。リモートコンピューティングシステム（例えば、サーバコンピュータ（例えば、動作計画グラフのソース２１２））を使用して、ロボット制御システム２００ａ及びロボット制御システム２００内の様々な構成要素をプログラムし、構成し、制御し、又は、それとインターフェースするか、又は、それにデータ（例えば、動作計画グラフ２０８、掃引ボリューム２１１、タスク仕様２１５）を入力することができる。このような接続は１つ以上のワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介してもよく、例えば、インターネットプロトコルを使用する１つ以上の通信チャネル、例えば、イーサネット又はインターネットを介してもよい。上述のように、実行時前計算（例えば、動作計画グラフのファミリの生成）はロボット制御システム２００ａ又はロボット２０２とは別個のシステムによって実行されてもよく、一方、実行時計算は、いくつかの実装形態ではロボット２０２に搭載され得るロボット制御システム２００のプロセッサ２２２によって実行されてもよい。

上述したように、ロボット制御システム２００ａは１つ又は複数のプロセッサ２２２、（すなわち、回路）、非一時的な記憶媒体２２４ａ、２２４ｂ、及び種々のシステム構成要素を結合するシステムバス２１６を含んでもよい。プロセッサ２２２は、１つ又は複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）などの任意の論理処理装置であってよい。システムメモリ２２４ａは、リードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）２２６、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）２２８、フラッシュメモリ２３０、ＥＥＰＲＯＭ（図では示されていない）を含むことができる。ＲＯＭ ２２６の一部を形成することができる基本入出力システム（「ＢＩＯＳ」）２３２は起動中などに、ロボット制御システム２００内の要素間で情報を転送するのを助ける基本ルーチンを含む。

ドライブ２２４ｂは例えば、磁気ディスクからの読出し及び磁気ディスクへの書込みのためのハードディスクドライブ、ソリッドステートメモリからの読出し及びソリッドステートメモリへの書込みのためのソリッドステート（例えば、フラッシュメモリ）ドライブ、及び／又はリムーバブル光ディスクからの読出し及びリムーバブル光ディスクへの書込みのための光ディスクドライブであってもよい。ロボット制御システム２００ａはまた、様々な異なる実施形態において、そのようなドライブの任意の組み合わせを含んでもよい。ドライブ２２４ｂは、システムバス２２６を介してプロセッサ２２２と通信することができる。１つ又は複数のドライブ２２４ｂは当業者に知られているように、そのようなドライブとシステムバス２２６との間に結合されたインターフェース又はコントローラ（図示せず）を含むことができる。ドライブ２２４ｂ及びその関連するコンピュータ可読媒体は、ロボット制御システム２００のためのコンピュータ可読及び／又はプロセッサ可読及び／又は実行可能命令、データ構造、プログラムモジュール、及び他のデータの不揮発性記憶装置を提供する。当業者は、ＷＯＲＭドライブ、ＲＡＩＤドライブ、磁気カセット、デジタルビデオディスク（「ＤＶＤ」）、ベルヌーイカートリッジ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、スマートカードなど、コンピュータによってアクセス可能なデータを記憶することができる他のタイプのコンピュータ可読媒体を使用することができることを理解するであろう。

実行可能な指示及びデータはシステムメモリ２２４ａに、例えば、オペレーティングシステム２３６、１つ又は複数のアプリケーションプログラム２３８、他のプログラム又はモジュール２４０及びプログラムデータ２４２に記憶することができる。アプリケーションプログラム２３８はプロセッサ２１２に、他のロボットの計画された動作が障害物として表され得る環境内の障害物及び／又はターゲットオブジェクト又はワークピースを含むロボット２０２が動作する環境の離散化された表現を生成することと、衝突評価の結果の呼び出し又は他の方法での取得、動作計画グラフ内のエッジのコスト値の設定、及び動作計画グラフ内の利用可能な経路の評価を含む動作計画又は道路地図（又は、ロードマップ）を生成することと、及び／又は任意選択で、決定された複数の動作計画又は道路地図を記憶することとのうちの１つ又は複数を実行させるプロセッサ実行可能命令を含み得る。動作計画構築（例えば、衝突検出又は衝突評価、衝突検出又は衝突評価に基づく動作計画グラフにおけるエッジの更新コスト、及び経路探索又は経路評価）は本明細書（例えば、図４及び図５を参照）及び参照により本明細書に組み込まれる参考文献に記載されているように実行することができる。衝突検出又は衝突評価は、本明細書の他の場所で説明される様々な構造及び技法を使用して、衝突検出又は衝突評価を実行することができる。アプリケーションプログラム２３８はプロセッサ２２２に他のオペレーション、例えば、任意選択で知覚データ（センサを介して取り込まれた）を処理させる、１つ又は複数の機械可読及び機械実行可能命令をさらに含むことができる。アプリケーションプログラム２３８はさらに、プロセッサ２１２に、本明細書及び参照により本明細書に組み込まれる参照文献に記載される様々な他の方法を実行させる１つ又は複数の機械実行可能命令を含むことができる。

様々な実施形態では、上述の動作のうちの１つ又は複数がネットワークインターフェース２２７を介した通信ネットワーク（例えば、ネットワーク２１０）を介してリンクされる１つ又は複数のリモート処理デバイス又はコンピュータによって実行され得る。

図２ではシステムメモリ２２４ａに記憶されているよう示されているが、オペレーティングシステム２３６、アプリケーションプログラム２３８、他のプログラム／モジュール２４０、及びプログラムデータ２４２は他の非一時的なコンピュータ－又はプロセッサ－読み取り可能な媒体、例えばドライブ（ｓ）２２４ｂに記憶され得る。

ロボット制御システム２００ａの動作プランナ２０４ａは専用の動作プランナハードウェアを含むことができ、あるいは、プロセッサ（複数可）２２２及びシステムメモリ２２４ａ及び／又はドライブ２２４ｂに格納されたプロセッサ実行可能命令を介して、すべて又は部分的に実装することができる。

動作プランナ２０４ａは、動作コンバータ２５０、衝突検出器２５２、コスト設定器２５４、及び経路アナライザ２５６を含んでもよく、又は実装してもよい。

動作コンバータ２５０は、ロボットの他のものの動作を障害物の表現に変換する。動作コンバータ２５０は、他の動作プランナ２００ｂから動作計画２０４ｂ又は他の動作の表現を受信する。次に、動作コンバータ２５０は、動作に対応する領域又はボリュームを決定する。例えば、動作コンバータは動作を、動作計画で表されるポーズ間の遷移又は移動において対応するロボット又はその一部によって掃引されたボリュームである対応する掃引ボリュームに変換することができる。有利には、動作プランナ２５０が障害物（例えば、掃引ボリューム）を単にキュー（又は、待ち行列）に入れることができ、対応する動作又は掃引ボリュームの時間を決定し、追跡し、又は示す必要がないことがある。他のロボット２０２ｂの動作を障害物に変換する所与のロボット２０２に対する動作コンバータ２５０として説明されているが、幾つかの実装形態では他のロボット２０２ｂが所与のロボット２０２に特定の動作の障害物表現（例えば、掃引ボリューム）を提供し得る。

衝突検出器２５２は衝突検出又は分析を実行し、所与のロボット２０２又はその一部の遷移又は動作が障害物との衝突をもたらすかどうかを判定する。上述したように、他のロボットの動作は、障害物として表現されると有利な場合もある。したがって、衝突検出器２５２は、１つのロボットの動作が共用ワークスペースを移動する別のロボットとの衝突をもたらすか否かを判断することができる。

いくつかの実装形態では、衝突検出器２５２がソフトウェアベースの衝突検出又は評価を実施し、例えば、移動中にロボット２０２、２０２ｂ又はその一部によって掃引されるボリュームの幾何学的（例えば、球体）表現の階層に基づく評価、又は、バウンディングボックス（又は、境界ボックス）－バウンディングボックス衝突評価を実行する。いくつかの実装形態では、衝突検出器２５２がハードウェアベースの衝突検出又は評価を実装し、たとえば、専用ハードウェア論理回路のセットを使用して、専用ハードウェア論理回路を介して障害物及び動作のストリーミング表現を表す。ハードウェアベースの衝突検出又は評価では、衝突検出器が１つ又は複数の構成可能な回路アレイ、たとえば１つ又は複数のＦＰＧＡ２５８を使用することができ、任意選択でブール衝突評価を生成することができる。

コスト設定器２５４は、衝突検出又は評価に少なくとも部分的に基づいて、動作計画グラフにおけるエッジのコストを設定又は調整することができる。例えば、コスト設定器２５４は、衝突をもたらすか、又は衝突をもたらす可能性があるポーズ間の状態又は動きの間の遷移を表すエッジに対して、比較的高いコスト値を設定することができる。また、例えば、コスト設定器２５４は、衝突をもたらさないか、又はもたらさない可能性が高いポーズ間の状態又は動きの間の遷移を表すエッジに対して、比較的低いコスト値を設定することができる。コストを設定することは、何らかのデータ構造（例えば、フィールド、ポインタ、テーブル）を介して、対応するエッジに論理的に関連づけられるコスト値を設定することを含むことができる。

経路アナライザ２５６はコスト値を有する動作計画グラフを使用して（例えば、最適の又は最適化された）経路（又は、パス）を決定することができる。例えば、経路アナライザ２５６は、動作計画グラフ内のそれぞれのノードによって表される２つの状態、構成又はポーズの間の最低コスト又は比較的低コストの経路を決定する最低コスト経路オプティマイザを構成することができる。経路アナライザ２５６は衝突の可能性を表す各エッジに関連するコスト値を考慮に入れて、任意の様々な経路発見アルゴリズム、例えば、最低コスト経路発見アルゴリズムを使用又は実行することができる。

Bellman-Fordアルゴリズムを実施するものを含む、最小コスト経路を決定するための様々なアルゴリズム及び構造を使用することができるが、最小コスト経路がその構成エッジのコスト又は重みの合計が最小になるように、動作計画グラフ２０８内の２つのノード間の経路として決定される任意のそのようなプロセスを含むが、それに限定されない、他のアルゴリズム及び構造を使用することができる。このプロセスは他のロボットの動作を障害物として表す動作計画グラフ及び衝突検出を用いて、衝突なしでタスクを実行するための「最良の」経路を見つけるための効率及び応答時間を増加させることにより、ロボット１０２、２０２に対する動作計画の技術を改善する。

動作プランナ２０４ａは、任意選択でプルーナ（又は、除去器／pruner）２６０を含むことができる。プルーナ２６０は他のロボットによる動作の完了を表す情報を受信することができ、この情報は、本明細書では動作完了メッセージ２０９と呼ばれる。又は、完了を示すフラグをセットすることもできる。これに応答して、プルーナ２６０は、現在完了した動作を表す障害物又は障害物の一部を除去することができる。これは所与のロボットのための新しい動作計画の生成を可能にすることができ、これはより効率的であることができ、又は所与のロボットが別のロボットの動作によって以前に妨げられていた（又は、制止されていた／prevented）タスクの実行に注意することを可能にすることができる。このアプローチは、有利にも動作コンバータ２５０が動作のための障害物表現を生成する動作のタイミングを無視することを可能にする一方で、他の技術を使用するよりも、より良いスループットを依然として実現する。動作プランナ２０４ａはさらに、障害物の修正が与えられると、衝突検出器２５２に新しい衝突検出又は評価を実行させて、エッジに関連するエッジ重み又はコストが修正された更新された動作計画グラフを生成させ、コストセッタ２５４及び経路アナライザ２５６にコスト値を更新させ、それに応じて新しい又は修正された動作計画を決定させるための信号、プロンプト、又はトリガを送信することができる。

動作プランナ２０４ａは任意選択で、任意選択のセンサ２６２（例えば、デジタルカメラ）からの出力（例えば、環境のデジタル化表現）を障害物の表現に変換する環境コンバータ２６３を含んでもよい。したがって、動作プランナ２０４ａは環境内の一時的なオブジェクト、例えば、人間、動物などを考慮に入れた動作計画を実行することができる。

プロセッサ２１２及び／又は動作プランナ２０４ａは、１つ又は複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）などの任意の論理処理装置であってもよく、又はそれらを含んでもよい。市販のコンピュータシステムの非限定的な例としては米国Ｉｎｔｅｌ（登録商標）社が提供するマイクロプロセッサのCeleron, Core、Core 2, Itanium, Xeonファミリー、米国Advanced Micro Devices.が提供するＫ８、Ｋ１０、Ｂｕｌｌｄｏｚｅｒ、及びＢｏｂｃａｔシリーズマイクロプロセッサ、米国アップルコンピュータが提供するＡ５、Ａ６、及びＡ７シリーズマイクロプロセッサ、米国Qualcomm, Inc.が提供するＳｎａｐｄｒａｇｏｎシリーズマイクロプロセッサ、米国Oracle Corp.が提供するＳＰＡＲＣシリーズマイクロプロセッサが挙げられるが、これらに限定されない。図２に示される様々な構造の構築及びオペレーションは、２０１７年６月９日出願の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０３６８８０号“MOTION PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES AND RECONFIGURABLE MOTION PLANNING PROCESSORS”、２０１６年１月５日出願の国際特許出願公開第ＷＯ ２０１６／１２２８４０「“SPECIALIZED ROBOT MOTION PLANNING HARDWARE AND METHODS OF MAKING AND USING SAME”」、及び／又は２０１８年１月１２日出願の米国特許出願第６２／６１６，７８３号「“APPARATUS, METHOD AND ARTICLE TO FACILITATE MOTION PLANNING OF AN AUTONOMOUS VEHICLE IN AN ENVIRONMENT HAVING DYNAMIC OBJECTS”」に記載された構造、技術及びアルゴリズムを実施又は使用することができる。

必須ではないが、実装形態の多くはコンピュータ又はプロセッサ読み取り可能媒体上に記憶され、障害物表現、衝突評価、及び他の動作計画オペレーションを実行することができる１つ又は複数のコンピュータ又はプロセッサによって実行されるプログラムアプリケーションモジュール、オブジェクト、又はマクロなど、コンピュータ実行可能命令の一般的なコンテキストで説明される。

動作計画オペレーションは、幾何学モデル１１２（図１）に基づくロボット幾何学の表現、タスク１１４（図１）、及び様々な状態又はポーズにおけるロボットによって占有されたボリューム（例えば掃引ボリューム）の表現、及び／又は状態又はポーズ間の移動中にデジタル形式、例えば点群、ユークリッド距離フィールド、データ構造フォーマット（例えば、階層形式、非階層形式）、及び／又は曲線（例えば、多項式又はスプライン表現）の１つ、２つ以上又はすべてへの生成又は変換を含むが、これらに限定されない。動作計画オペレーションは静的又は持続的障害物１１８（図１）及び／又は静的又は過渡的障害物１２０（図１）を表す知覚データの表現を、デジタル形式、例えば、点群、ユークリッド距離フィールド、データ構造形式（例えば、階層形式、非階層形式）、及び／又は曲線（例えば、多項式又はスプライン表現）の１つ、２つ以上又はすべてへの生成又は変換を任意選択で含むことができるが、これらに限定されない。

動作計画オペレーションは様々な衝突評価技法又はアルゴリズム（例えば、ソフトウェアベース、ハードウェアベース）を使用して、ロボットの様々な状態又はポーズ、又は状態又はポーズ間のロボットの動作についての衝突を決定又は検出又は予測することを含むことができるが、これらに限定されない。

いくつかの実装形態では動作計画オペレーションが１つ又は複数の動作計画グラフ、動作計画、又は道路地図を決定すること、決定された計画グラフ、動作計画、又は道路地図を格納すること、及び／又はロボットの動作を制御するために計画グラフ、動作計画、又は道路地図を提供することを含むことができるが、これらに限定されない。

一実施形態では、衝突検出又は評価が関数呼び出し又は同様のプロセスに応答して実行され、そこにブール値を返す。衝突検出器２５２は、１つ又は複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及び／又は１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を介して実装されて、低い待ち時間、比較的低い電力消費、及び処理可能な情報量の増加を達成しながら衝突検出を実行することができる。

様々な実装形態では、そのようなオペレーションが完全にハードウェア回路で、又はシステムメモリ２２４ａなどのメモリストレージに格納されたソフトウェアとして実行され、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）プロセッサ、プログラムドロジックコントローラ（ＰＬＣ）、電気的プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）などの１つ又は複数のハードウェアプロセッサ２２２ａによって、又はメモリストレージに格納されたハードウェア回路及びソフトウェアの組合せとして実行され得る。

全体的又は部分的に使用され得る知覚、計画グラフ構築、衝突検出、及び経路探索の様々な態様は、また、「“MOTION PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES AND RECONFIGURABLE MOTION PLANNING PROCESSORS,”」と題する、２０１７年６月９日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０３６８８０号、「“SPECIALIZED ROBOT MOTION PLANNING HARDWARE AND METHODS OF MAKING AND USING SAME”」と題する２０１６年１月５日に出願された国際特許出願公開第ＷＯ ２０１６／１２２８４０号、「“APPARATUS, METHOD AND ARTICLE TO FACILITATE MOTION PLANNING OF AN AUTONOMOUS VEHICLE IN AN ENVIRONMENT HAVING DYNAMIC OBJECTS”」と題する２０１８年１月１２日出願の米国特許出願第６２／６１６，７８３号、「“APPARATUS, METHODS AND ARTICLES TO FACILITATE MOTION PLANNING IN ENVIRONMENTS HAVING DYNAMIC OBSTACLES”」と題する２０１９年６月３日出願の米国特許出願第６２／８５６，５４８に記載される。当業者は、図示された実施態様、ならびに他の実施態様がロボット、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベース又はプログラマブル家庭用電化製品、パーソナルコンピュータ（「ＰＣ」）、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどのものを含む、他のシステム構造及び配置、ならびに／又は他のコンピューティングシステム構造及び配置で実施され得ることを理解するであろう。（例えば、構成時及び実行時に）実装又は実施形態又はその一部は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理デバイスによってタスク又はモジュールが実行される分散コンピューティング環境で実施することができる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールがローカル及びリモートメモリ記憶装置又はメディアの両方に配置されてもよい。しかしながら、動作計画を改善するのを助けるためには、ある種の情報がどこにどのように記憶されるかが重要である。

例えば、様々な動作計画ソリューションはロードマップ（すなわち、動作計画グラフ）をプロセッサ（例えば、ＦＰＧＡ）に「ベークイン」し、ロードマップ内の各エッジは、プロセッサの再構成不可能なブール回路に対応する。計画グラフがプロセッサに「ベークイン」される設計は複数の又は大きな計画グラフを記憶するためのプロセッサ回路が限られているという問題を提起し、一般に、異なるロボットで使用するように再構成することができない。

１つの解決策は、計画グラフ情報をメモリ記憶装置に配置する再構成可能な設計を提供する。このアプローチは回路にベークされる代わりに、メモリに情報を記憶する。別のアプローチは、メモリの代わりにテンプレート化された再構成可能な回路を使用する。

上述のように、情報の一部（例えば、ロボット幾何学モデル）は実行時間前である構成時間の間に、捕捉され、受信され、インプットされ、又は提供され得る。受信された情報は構成時間中に処理されて、処理された情報（例えば、動作計画グラフ）を生成し、オペレーションを高速化するか、又は実行時間中の計算の複雑さを低減することができる。

実行時中に、衝突検出は、任意のポーズ又はポーズ間の移動について、ロボットの任意の部分がロボット自体の別の部分、他のロボット又はその部分と、環境内の持続的又は静的障害物と、又は未知の軌道を有する環境内の一次的な（transient）障害物（例えば、人）と衝突するか、又は衝突すると予測されるかどうかを決定することを含め、環境全体について実行され得る。

図３はロボット１０２（図１）、２０２（図２）に対して、ロボット１０２、２０２の目標が静的障害物及び動的障害物との衝突を回避しながらタスクを実行することであり、その障害物は共用ワークスペースで動作する他のロボットを含むことができる場合の、例示的動作計画グラフ３００を示す。

計画グラフ３００は、それぞれ、エッジ３１０ａ～３１０ｈ（図面ではノードの対の間の直線として表されている）によって接続された複数のノード３０８ａ～３０８ｉ（図面では白抜きの円として表されている）を含む。各ノードは、ロボット１０２、２０２の構成空間内のロボット１０２、２０２の状態を特徴付ける時間及び変数を、暗黙的又は明示的に表す。構成空間は、しばしばＣ空間と呼ばれ、計画グラフ３００に表されるロボット１０２、２０２の状態又は構成又はポーズの空間である。例えば、各ノードはロボット１０２、２０２の状態、構成又はポーズを表すことができ、これらは位置、向き又はポーズ（すなわち、位置及び向き）を含むことができるが、これらに限定されない。状態、構成、又はポーズは例えば、ロボット１０２、２０２のジョイントのジョイント位置及びジョイント角度／回転（例えば、ジョイントポーズ、ジョイント座標）のセットによって表すことができる。

計画グラフ３００のエッジは、ロボット１０２、２０２のこれらの状態、構成、又はポーズの間の有効な、又は許容される遷移を表す。計画グラフ３００のエッジは、デカルト座標における実際の動きを表すのではなく、Ｃ空間における状態、構成、又はポーズの間の遷移を表す。計画グラフ３００の各エッジは、それぞれのノード対の間のロボット１０２、２０２の遷移を表す。例えば、エッジ３１０ａは、２つのノード間のロボット１０２、２０２の遷移を表す。特に、エッジ３１０ａは、ノード３０８ｂに関連する特定の構成におけるロボット１０２、２０２の状態と、ノード３０８ｃに関連する特定の構成におけるロボット１０２、２０２の状態との間の遷移を表す。例えば、ロボット１０２、２０２は、現在、ノード３０８ａに関連付けられた特定の構成にあり得る。ノードは互いに様々な距離で示されているが、これは例示の目的のためだけのものであり、これはいかなる物理的距離にも関係しない。計画グラフ３００内のノード又はエッジの数に制限はないが、計画グラフ３００内で使用されるノード及びエッジが多ければ多いほど、動作プランナはタスクを実行するために、ロボット１０２、２０２の１つ又は複数の状態、構成、又はポーズに従って最適経路をより正確に決定することができ、それは最もコストの低い経路を選択するための経路がより多く存在するからである。

各エッジは、コスト値に割り当てられるか、又は関連付けられる。コスト値は、対応するエッジによって表される動きに関する衝突評価を表すことができる。

典型的には、ロボット１０２、２０２が特定の障害物、例えば共用ワークスペース内の他のロボットを回避することが望ましい。いくつかの状況では、ロボット１０２、２０２が例えば、物体又はワークピースを把持又は移動させるために、共用ワークスペース内の特定の物体に接触するか、又は近接することが望ましい場合がある。図３はロボット１０２、２０２の目標がタスクを実行する（例えば、物体を拾い上げて配置する）際に、多数のポーズを移動しながら、１つ又は複数の障害物との衝突を回避することである場合において、ロボット１０２、２０２のためのパスを識別するために、動作プランナによって使用される計画グラフ３００を示す。

障害物は例えば、バウンディングボックス、方向付けられたバウンディングボックス、曲線（例えば、スプライン）、ユークリッド距離フィールド、又は幾何学的エンティティの階層としてデジタル的に表されてもよく、いずれのデジタル表現も、障害物のタイプ及び実行される衝突検出のタイプに最も適切であり、それ自体は、使用される特定のハードウェア回路に依存してもよい。一部の実装では、一次エージェント１０２のロードマップ内の掃引ボリュームが事前に計算される。衝突評価の例は、２０１７年６月９日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０３６８８０号「MOTION PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES AND RECONFIGURABLE MOTION PLANNING PROCESSORS」、２０１８年８月２３日に出願された米国特許出願第６２／７２２，０６７号「COLLISION DETECTION USEFUL IN MOTION PLANNING FOR ROBOTICS」、及び２０１６年１月５日に出願された国際特許出願公開第ＷＯ２０１６／１２２８４０号「SPECIALIZED ROBOT MOTION PLANNING HARDWARE AND METHODS OF MAKING AND USING SAME」に記載されている。

動作プランナ又はその一部（例えば、図２の衝突検出器２５２）は、動作又は遷移（エッジによって表される）が障害物との衝突をもたらす可能性又は確率を判定又は評価する。いくつかの例では判定はブール値をもたらし、他の例では判定は確率として表現されてもよい。

ノード間の直接遷移が障害物との衝突を引き起こす確率がある計画グラフ３００内のノードについて、動作プランナ（例えば、コスト設定器２５４、図２）は障害物との衝突の確率を示すコスト値又は重みを、それらのノード間を遷移する計画グラフ３００のエッジ（例えば、エッジ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆ、３１０ｇ、３１０ｈ）に割り当てる。図３に示す例では比較的高い確率の領域がグラフ部分３１４として示されているが、物理的領域に対応していない。

例えば、動作プランナは、障害物との衝突の確率が衝突の定義された閾値確率未満である計画グラフ３００のいくつかのエッジのそれぞれについて、ゼロに等しいか又はゼロに近い値を有するコスト値又は重みを割り当てることができる。この例では、動作プランナが障害物との衝突の確率が全くないか、又はほとんどないロボット１０２、２０２の遷移又は動作を表す、計画グラフ３００内のエッジに、ゼロのコスト値又は重みを割り当てている。衝突の定義された閾値確率を上回る環境内の障害物との衝突のそれぞれの確率を有する計画グラフ３００のいくつかのエッジのそれぞれについて、動作プランナは、実質的にゼロより大きい値を有するコスト値又は重みを割り当てる。本実施例では、動作プランナが障害物との衝突の確率が比較的高い計画グラフ３００内のエッジに、ゼロよりも大きいコスト値又は重みを割り当てている。衝突の確率のために使用される特定の閾値は変化し得る。例えば、閾値は、衝突の４０％、５０％、６０％又はより低い又はより高い確率であり得る。また、ゼロより大きい値を有するコスト値又は重みを割り当てることは、衝突のそれぞれの確率に対応するゼロより大きい大きさを有する重みを割り当てることを含み得る。例えば、計画グラフ３００に示されるように、動作プランナはより高い衝突確率を有するエッジ３１０ｆ及び３１０ｉに５のコスト値又は重みを割り当てているが、より低い１の大きさを有するコスト値又は重みを、動作プランナが衝突確率がはるかに低いと判断したエッジ３１０ｐ及び３１０ｇに割り当てている。他の実装形態では、コスト値又は重みは衝突と非衝突との間の二値選択を提示することができ、その場合、エッジにコスト値又は重みを割り当てる際に、２つのコスト値又は重みのみが選択される。

動作プランナは、衝突の確率に加えて、ファクタ又はパラメータに基づいて、各エッジのコスト値又は重みを割り当て、設定又は調整することができる。

動作プランナが衝突評価に少なくとも部分的に基づいて、ロボット１０２、２０２と障害物との衝突の確率を表すコスト値又は重みを設定した後、動作プランナ（例えば、図２の経路アナライザ２５６）は最適化を実行して、共用ワークスペース内で動作する他のロボットを含む障害物との衝突のない、又は比較的低い可能性を有する経路によって指定されるような、ロボット１０２、２０２の動作計画を提供する、結果として得られる計画グラフ３００内の経路３１２を識別する。

一実施形態では、計画グラフ３００のすべてのエッジコストが割り当てられ、又は設定されると、動作プランナ（例えば、図２の経路アナライザ２５６）は計算を実行して、目標ノードによって表される目標状態への、又は目標状態に向かう最小コスト経路を決定することができる。例えば、経路アナライザ２５６（図２）は計画グラフ３００内のロボット１０２、２０２の現在の状態から、可能な状態、構成、又はポーズまで、最小コスト経路アルゴリズムを実行することができる。次に、計画グラフ３００内の最小コスト（ゼロに最も近い）経路が、動作プランナによって選択される。上で説明したように、コストは、衝突の確率だけでなく、他の要因又はパラメータも反映することができる。この例では計画グラフ３００内のロボット１０２、２０２の現在の状態、構成、又はポーズはノード３０８ａにあり、経路は計画グラフ３００内の経路３１２（ノード３０８ａからノード３０８ｉを通って延びるセグメントを含む太線経路）として示されている。

多くの鋭いターンを有する計画グラフ３００における経路として示されているが、そのようなターンはルートにおける対応する物理的なターンを表さず、ロボット１０２、２０２の状態、構成、又はポーズの間の論理的な遷移を表す。例えば、識別された経路３１２内の各エッジは環境内のロボット１０２、２０２の物理的構成に関する状態変化を表すことができるが、必ずしも図３に示される経路３１２の角度に対応するロボット１０２、２０２の方向の変化であるとは限らない。

図４は、少なくとも１つの例示された実装形態による、動作計画グラフ及び掃引ボリュームを生成するためのプロセッサベースのシステムにおける操作方法４００を示す。方法４００は、実行時前、例えば構成時に、実行されてもよい。方法４００は１つ又は複数のロボット及び／又は１つ又は複数のロボット制御システムから分離され、別個であり、場合によっては遠隔のプロセッサベースのシステム（たとえば、サーバコンピュータ）によって実行され得る。

４０２において、プロセッサベースのシステムは、１つ又は複数のロボット運動力学モデルを受信する。ロボット運動力学モデルは、それぞれのロボットの幾何学的形状の仕様を提供する。

４０４で、プロセッサベースのシステムは、それぞれのロボット運動力学モデルに基づいて、ロボットのための動作計画グラフを生成する。動作計画グラフはロボットの各状態、構成、又はポーズをそれぞれのノードとして表し、状態、構成、又はポーズの対の間の有効な遷移を、対応するノードの対を接続するエッジとして表す。グラフに関して説明されているが、動作計画グラフは必ずしも従来のグラフとして表され、又は格納される必要はなく、むしろ、任意の様々なデータ構造（例えば、レコード及びフィールド、テーブル、リンクされたリスト、ポインタ、ツリー）を使用して、例えば論理的に、又はメモリ回路又はコンピュータプロセッサ内で表され得る。

４０６において、プロセッサベースのシステムは、動作計画グラフの各エッジについて掃引ボリュームを生成する。掃引ボリュームは、それぞれのエッジに対応する動作又は遷移を実行する際にロボット又はその一部によって掃引されるボリュームを表す。掃引ボリュームは例えば、ボクセル、ユークリッド距離フィールド、球の階層、又は他の幾何学的オブジェクトとして、多種多様な形態のいずれかで表すことができる。

４０８において、プロセッサベースのシステムは、動作計画グラフ及び／又は掃引ボリュームをロボット制御システム及び／又は動作プランナに提供する。プロセッサベースのシステムは非独自仕様の通信チャネル（例えば、イーサネット）を介して、動作計画グラフ及び／又は掃引ボリュームを提供することができる。いくつかの実装形態では、異なるロボット製造業者からの様々なロボットが共用ワークスペースで動作することができる。いくつかの実装形態では、様々なロボット製造業者が、ロボット製造業者が製造する様々なロボットのための動作計画グラフ及び／又は掃引ボリュームを生成する独自仕様のプロセッサベースのシステム（例えば、サーバコンピュータ）を作動させることができる。ロボット製造業者の各々はロボットコントローラ又は動作プランナによる使用のために、それぞれの動作計画グラフ及び／又は掃引されたボリュームを提供することができる。

図５Ａ及び図５Ｂは少なくとも１つの例示された実装形態による、動作計画を生成し、任意選択で、共用ワークスペース内で動作する複数のロボットを制御するための、プロセッサベースのシステムにおける操作方法５００を示す。方法５００は例えば、構成時間に続く、実行時に実行されてもよい。方法５００は、１つ又は複数のロボット制御システムの形態をとる１つ又は複数のプロセッサベースのシステムによって実行されてもよい。ロボット制御システムは例えば、ロボットのそれぞれ１つと同じ場所に配置されてもよいし、又は「搭載」されてもよい。

方法５００は例えば、ロボット及び／又はロボット制御システムの電源オンに応答して、呼び出しルーチンからの呼び出し又は呼びかけに応答して、又はタスクの受信に応答して、５０２で開始する。

５０４において、プロセッサベースのシステムは、任意選択で、１つ又は複数のロボットのための（１つ又は複数の）動作計画グラフを受信する。例えば、プロセッサベースのシステムは、構成時間中に動作計画グラフを生成した別のプロセッサベースのシステムから動作計画グラフを受信してもよい。動作計画グラフはロボットの各状態、構成、又はポーズをそれぞれのノードとして表し、状態、構成、又はポーズの対の間の有効な遷移を、対応するノードを接続するエッジとして表す。グラフに関して説明されているが、各動作計画グラフは必ずしも従来のグラフとして表され、又は格納される必要はなく、むしろ、任意の様々なデータ構造（例えば、レコード及びフィールド、テーブル、リンクされたリスト、ポインタ、ツリー）を使用して、例えば、論理的に、又はメモリ回路もしくはコンピュータプロセッサ内で表すことができる。

５０６で、プロセッサベースのシステムは、任意選択で、１つ又は複数のロボットのための掃引ボリュームのセットを受信する。例えば、プロセッサベースのシステムは掃引ボリュームのセットを構成時間中に動作計画グラフを生成した別のプロセッサベースのシステムから受け取ることができる。あるいは、プロセッサベースのシステムが例えば、動作計画グラフに基づいて、掃引ボリュームのセットを自身で生成してもよい。掃引ボリュームは、それぞれのエッジに対応する動作又は並進を実行する際にロボット又はその一部によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す。掃引ボリュームは例えば、ボクセル、ユークリッド距離フィールド、球の階層、又は他の幾何学的オブジェクトとして、多種多様な形態のいずれかで表すことができる。

５０８において、プロセッサベースのシステムは、例えばタスク仕様の形で、複数のタスクを受信する。タスク仕様は、ロボットによって実施又は実行されるべきロボットタスクを指定する。タスク仕様は例えば、ロボットが第１の位置から第２の位置に移動し、第２の位置で物体を把持し、物体を第３の位置に移動し、第３の位置で物体を解放することを指定することができる。タスク仕様は例えば、低レベル仕様への構文解析を必要とする高レベル仕様（例えば、散文と構文（prose and syntax））のように、様々な形式をとることができる。タスク仕様は例えば、ジョイント位置及びジョイント角度／回転（例えば、ジョイントのポーズ、ジョイント座標）のセットを指定する、低レベル仕様の形態をとってもよい。

５１０において、プロセッサベースのシステムは、任意選択で、共用ワークスペース内で作動する複数のロボットＲ_１－Ｒ_Ｎの各々に対して、動作計画のための要求の集合又はセットを受信又は生成する。要求の集合又はセットは要求のリスト又はキューと呼ばれるが、これは必ずしも、リスト又はキュー内のタスクの順序又は配置が、タスクが実施又は実行又は処理されるべき順序、あるいはタスクが実施又は実行又は処理されるだろう順序に対応することを意味するわけではない。要求は、各ロボットによって実行されるタスクに基づいて生成することができる。いくつかの例では、要求は、例えば、第１のロボットが第２のロボットが第２の動作（例えば、第１の位置でワークピースを把持する）を行う前に第１の動作（例えば、第１の位置でワークピースを解放する）を行うことが想定される場合に、要求のキューの中で互いに対して命令されてもよい（又は、順序付けられてもよい）。

５１２において、第１のキューされた要求ｉに対して、プロセッサベースシステムは対応するロボット（例えば、ロボットＲ_ｉ）のための対応する動作計画を生成する。動作計画を生成することは、例えば、衝突検出又は評価を実行すること、衝突検出又は評価に基づいてロボットＲ_ｉの動作計画グラフにおけるエッジのコスト値を設定すること、及び、例えば最小コスト分析を介してコスト値を有する動作計画グラフを使用して経路を決定することを含むことができる。なお、ここでは、要求と、この要求を行うロボットとを同じカウンタを用いて説明するが、これはあくまでも理解を容易にするためである。本明細書で述べるように、タスクを実行するための任意の所与の要求は、それぞれのタスクを実行することができる任意の所与のロボットによって実行することができる。たとえば、ｉ番目の要求がサービス（又は、実施）されているときにｉ＋３番目のロボットが利用可能なロボットであったとすれば、ｉ番目の要求はｉ＋３番目のロボットにより完了され得る。通常、ロボットよりも多くのタスクが存在するであろうから、指定されたロボットＲ_ｉは、キュー内のｉ番目の要求以外の要求を実行する。したがって、要求とロボットとの間には必ずしも１対１の関係があるわけではない。

５１４において、プロセッサベースシステムは１つ又は複数のロボット（例えば、ロボットＲ_ｉ）の動作計画からの動作を、他のロボットの障害物として表す。例えば、プロセッサベースのシステムは、障害物キュー内の障害物として、各動作に対応する掃引ボリュームをキューに入れることができる。掃引ボリュームは各エッジに対して事前に決定又は計算され、データ構造（例えば、ポインタ）を介してメモリ内の各エッジに論理的に関連付けられていてもよい。前述のように、掃引ボリュームは例えば、ボクセル、ユークリッド距離フィールド、球の階層、又は他の幾何学的オブジェクトとして、様々な形態のいずれかで表すことができる。

５１６において、プロセッサベースシステムは、任意選択で、動作計画が生成された対応するロボット（例えば、Ｒ_ｉ）の操作を制御する。例えば、プロセッサベースのシステムは１つ又は複数のアクチュエータが動作計画に従って１つ又は複数のリンケージを動かすように、１つ又は複数の動作コントローラ（例えば、モータコントローラ）に制御信号又は駆動信号を送ることができる。

５１８において、プロセッサベースのシステムは、任意選択で、対応する動作が完了したか否かを決定する。動作の完了を監視することにより、有利には、プロセッサベースのシステムは、後続の衝突検出又は評価中に、この動作に対応する障害物を考慮から除去することができる。プロセッサベースのシステムは、対応するロボットの座標に依存し得る。座標は所与の動きが完了したかどうかを判定するために、動作コントローラ、アクチュエータ、及び／又はセンサ（例えば、カメラ、回転エンコーダ、リードスイッチ）からの情報に基づくことができる。

５２０において、プロセッサベースのシステムは、所定の動作が完了したという判定に応答して、動作完了メッセージを生成又は送信するか、又はフラグをセットする。

５２２において、プロセッサベースのシステムは、キューに入れられたさらなる要求ｉ＋１ごとに反復ループを実行する。反復ループの各パスにおいて、プロセッサベースのシステムは、直後に説明する動作５２４から５４４のうちの１つ又は複数を実行する。反復ループとして説明されるが、プロセッサベースのシステムはタスク又は動作計画要求のセット、リスト、又はキュー内の各タスク又は動作計画要求に対して、方法５００の１つ又は複数の動作を実行することができる。任意の所与のタスク又は動作計画要求のための動作計画はロボットのうちの任意の選択された１つに関して実行されてもよく、その選択は例えば、図６を参照して以下で説明するように、１つ又は複数の基準に基づいて、プロセッサベースのシステムによって自律的に行われてもよい。

５２４において、プロセッサベースのシステムは、動作完了メッセージが生成されたか、受信されたか、又はフラグがセットされたかを判定する。

５２６において、プロセッサベースのシステムは、動作完了メッセージが生成された、又は受信された、あるいはフラグがセットされたという判定に応答して、与えられた動作に対応する１つ又は複数の障害物を取り除く。例えば、プロセッサベースのシステムは、障害物キューから対応する障害物を除去することができる。これにより、衝突の検出又は評価を、障害物としてもはや存在しない掃引容積を取り除いた環境で進行させることができるので有利である。これはまた、有利なことに、動き又は対応する掃引ボリュームのタイミングを追跡する必要なしに、動き及び対応する掃引ボリュームを追跡することを可能にする。

５３２において、プロセッサベースシステムはロボット（例えば、Ｒ_ｉ＋１）の衝突検出又は評価を実行する。プロセッサベースのシステムは衝突検出又は衝突評価を実行するために、本明細書に記載されている、又は参照により本明細書に組み込まれている資料に記載されている様々な構造及びアルゴリズムのいずれかを使用することができる。衝突検出又は評価は、障害物キュー内の各障害物に対する各動作について衝突検出又は評価を実行することを含むことができる。

５３４において、プロセッサベースシステムはロボット（例えば、Ｒ_ｉ＋１）の衝突検出又は評価に少なくとも部分的に基づいて、動作計画グラフにおけるエッジのコスト値を設定する。プロセッサベースのシステムはコスト値設定、典型的には、衝突のリスクがないか、又は低いエッジのコストを比較的低い値（例えば、ゼロ）に設定又は調整すること、及び衝突をもたらす又は衝突のリスクが高いエッジのコストを比較的高い値（例えば、１０万）に設定又は調整することを実行するために、本明細書又は参照により本明細書に組み込まれる資料に記載される様々な構造及びアルゴリズムのいずれかを使用することができる。

５３６において、プロセッサベースシステムは少なくとも部分的に衝突検出又は評価に基づいて、ロボット（例えば、Ｒ_ｉ＋１）の動作計画を生成する。プロセッサベースのシステムは例えば、設定されたコスト値を用いて動作計画グラフに対して最小コスト分析を実行するように、動作計画を生成するために、本明細書に記載された、又は参照により本明細書に組み込まれた資料に記載された様々な構造及びアルゴリズムのいずれかを使用することができる。

５３８において、プロセッサベースシステムは、現在のロボット（例えば、Ｒ_ｉ＋１）の動作計画からの動作を他のロボットの障害物として表す。例えば、プロセッサベースのシステムは、障害物キュー内の障害物として、各動作に対応する掃引ボリュームをキューに入れることができる。掃引ボリュームは各エッジに対して事前に決定又は計算され、データ構造（例えば、フィールド、ポインタ）を介してメモリ内の各エッジに論理的に関連付けられていてもよい。前述のように、掃引ボリュームは例えば、ボクセル、ユークリッド距離フィールド、球の階層、又は他の幾何学的オブジェクトとして、様々な形態のいずれかで表すことができる。

５４０において、プロセッサベースシステムは動作計画が生成された現行ロボット（例えば、Ｒ_ｉ＋１）の動作を制御する。例えば、プロセッサベースのシステムは１つ又は複数のアクチュエータに１つ又は複数のリンケージを移動させるために、１つ又は複数の動作コントローラ（例えば、モータコントローラ）に制御信号又は駆動信号を送ってもよい。

５４２において、プロセッサベースのシステムは、任意選択で、対応する動作が完了したか否かを決定する。動作の完了を監視することにより、有利には、プロセッサベースのシステムは、後続の衝突検出又は評価中に、この動作に対応する障害物を考慮から除去することができる。プロセッサベースのシステムは、対応するロボットの座標に依存し得る。座標は所与の動きが完了したかどうかを判定するために、動作コントローラ、アクチュエータ、及び／又はセンサ（例えば、カメラ、回転エンコーダ、リードスイッチ）からの情報に基づくことができる。

５４４において、プロセッサベースのシステムは、所定の動作が完了したという判定に応答して、動作完了メッセージを生成又は送信する。

５４６において、プロセッサベースのシステムは、キューの終わりに到達したか否かを判定する。例えば、プロセッサベースのシステムは、動作計画要求キューに残っている動作計画要求があるかどうか、及び／又はすべてのタスクが完了したかどうかを判定することができる。少なくともいくつかの実装形態では、タスクのセット（例えば、タスクキュー）は一時的に枯渇し（depleted）、新しい又は追加のタスクが後で到着する可能性がある。そのような実装形態では、プロセスベースのシステムが待機ループを実行し、時々新しい又は追加のタスクをチェックし、又は新しい又は追加のタスクが処理され実行されるために利用可能であることを示す信号を待つことができる。

方法５００は、５４８で終了することができる。あるいは、方法５００が例えばパワーダウン状態又は条件によって肯定的に停止されるまで繰り返すことができる。一部の実装形態では、方法５００が１つ又は複数のプロセッサ上でマルチスレッドプロセスとして実行してもよい。

操作方法５００は順序付けられたフローに関して説明されるが、様々な動作又は操作は多くの実装形態では同時に又は並行して実行される。多くの場合、１つのロボットが１つのタスクを実行するための動作計画は、１つ又は複数のロボットがタスクを実行している間に実行されてもよい。したがって、ロボットによるタスクの実行は、１つ又は複数の動作プランナによる動作計画の実行と重複するか、又は、同時もしくは並行することができる。ロボットによるタスクの実行は他のロボットによるタスクの実行と重複するか、又は、同時もしくは並行してもよい。いくつかの実装形態では、１つのロボットのための動作計画の少なくともいくつかの部分が１つ又は複数の他のロボットのための動作計画の少なくともいくつかの部分と重複するか、又は、同時もしくは並行してもよい。

図６は少なくとも１つの図示された実装形態による、動作計画を生成し、任意選択で、共用ワークスペースで動作する複数のロボットを制御するための、プロセッサベースのシステムにおける操作方法６００を示す。方法６００は例えば、構成時間の後の実行時に実行されてもよい。方法６００は、１つ又は複数のロボット制御システムの形態をとる１つ又は複数のプロセッサベースのシステムによって実行されてもよい。ロボット制御システムは例えば、ロボットのそれぞれ１つと同じ場所に配置されてもよいし、又は「搭載」されてもよい。方法６００は、方法５００（図５Ａ及び５Ｂ）と共に使用されてもよい。

方法６００は例えば、ロボット及び／又はロボット制御システムの電源オンに応答して、呼び出しルーチンからの呼び出し又は呼びかけに応答して、又はタスクのセット又はリスト又はキューの受信に応答して、６０２で開始する。

６０４において、プロセッサベースのシステムは、実行されるべきタスクのセット又はリスト又はキューからタスクを選択する。タスクは、集合的に目標を達成してもよい。例えば、タスクは、共用ワークスペース内で動作する２つ以上のロボットによって、オブジェクトのパイルをそれぞれのタイプのオブジェクトからなる２つ以上の別個のパイルにソートすることを目的として、オブジェクトを拾い上げ、配置することを含むことができる。

プロセッサベースのシステムはタスクのセット（例えば、タスクキュー）からタスクを選択することができる。タスクは、特定のシステムアーキテクチャに応じて、動作計画要求の形態をとってもよく、又は動作計画要求に対応してもよく、又はそれぞれの動作計画要求を生じさせてもよい。タスクキュー内のタスクは、順序付けされても順序付けされなくてもよい。タスクは任意の１つ又は複数の基準、例えば、目標を達成するための１つのタスクの他のタスクに対する順序、他のタスクに対するタスクの優先度、目標を達成するための効率（例えば、目標を完了するための時間、エネルギー消費、目標を完了するための移動の数、ロボットを並列に操作する能力、ロボットの待ち時間を最小限に抑えること）、ロボットの可用性、及び／又は特定のタイプのタスクを実行するのに適したロボットの利用可能性（例えば、あるタイプのアーム端ツール又はエンドエフェクタを有するロボットの可用性）に基づいて選択され得る。

６０６において、プロセッサベースのシステムは、選択されたタスクを実行するためにロボットを選択する。プロセッサベースのシステムは任意の１つ又は複数の基準、例えば、ロボットの可用性、タスクを実行するためのロボットの適合性、タスクを実行するための又はロボットが実行するのに適していない他のタイプのタスクを実行するためのロボットの適合性の欠如、条件（例えば、エラー条件、低電力条件、遮断状態条件、摩耗条件、スケジュールされたサービス条件）の存在又は不在に基づいて、ロボットを選択することができる。

６０８において、プロセッサベースのシステムは、選択されたタスクと選択されたロボットとの対のための動作計画を実行する。例えば、プロセッサベースのシステムは方法５００（図５）を参照して一般的に説明したように、動作計画を実行することができる。

６１０で、プロセッサベースのシステムは、選択されたロボットによる選択されたタスクの実行をスキップ又は遅延させる条件が存在するかどうかを判定する。条件は、選択されたロボット又はそれぞれのロボット制御システムにおける操作又は機械的エラーを示すエラー条件を含むことができる。条件は、動作計画によって示されるロボットの所与の動作が現在遮断されているか、さもなければ達成不能であることを示す遮断条件を含むことができる。条件は選択されたロボットの低電力条件、摩耗条件、又は予定されたサービス条件を含むことができ、すべてが、選択されたロボットが所与の時間にタスクを完了することができない可能性があることを示す。条件はまた、所与のロボット又はロボット制御システムがタスク又は動作計画要求に対するオーバーライドをアサートするスキップ条件も含むことができる。さらに、又は代替的に、プロセッサベースのシステムは、与えられたタスク又は動作計画要求を迅速化させるオーバーライド要求、与えられたタスク又は動作計画要求を、タスク又は動作計画要求キュー内の他のタスク又は動作計画要求の前に移動させる、又は他の一つ又は複数の他のタスク又は動作計画要求に関してタスク又は動作計画要求の優先度を上げる、を含む促進条件を処理することができる。

６１０において条件が存在すると判定されたことに応答して、選択されたロボットによる選択されたタスクの実行をスキップさせるか、又は、プロセッサベースのシステムが６０６に制御を戻して、選択されたタスクを実行するための異なるロボットを選択する。あるいは、制御を６０４に渡して、新しいタスク、実行されるタスクのキューに残っている前のタスク、又は実行されるタスクのキューに戻されるタスクを選択することもできる。これは、暫定的にタスクのキューに追加された可能性がある、より緊急なタスクの選択を容易にする可能性がある。

６１０で条件が存在しないと判定されたことに応答して、制御は６１２に移り、選択されたタスクを実行するための動作計画が選択されたロボットに送信される。そのようなものは、例えば、有線又は無線通信チャネルを介して、選択されたロボットに高レベル命令又は低レベル命令（例えば、モータ制御命令）を提供することを含むことができる。

６１４で、選択されたロボットは、動作計画を実施又は実行する。例えば、１つ又は複数のアクチュエータは、ロボット付属物及び関連するアーム端ツールにタスクを実行させる。

６１６において、プロセッサベースのシステムは、セット、リスト、又はサービスされるべきキューの中に追加のタスク又は動作パンニング要求があるかどうかを決定する。少なくともいくつかの実装では、タスクの集合（例えば、タスクキュー）は一時的に枯渇し、新しいか追加のタスクが後で到着する可能性がある。そのような実装形態では、プロセスベースのシステムが待機ループを実行し、時々新しい又は追加のタスクをチェックし、又は新しい又は追加のタスクが処理され実行されるために利用可能であることを示す信号を待機することができる。

方法６００は、６１８で終了することができる。あるいは、方法６００が例えばパワーダウン状態又は条件によって肯定的に停止されるまで繰り返すことができる。一部の実装では、方法６００が１つ以上のプロセッサ上でマルチスレッドプロセスとして実行してもよい。たとえば、複数のタスクの動作計画を同時に実行できる。

上記の詳細説明においては、ブロック図、模式図及び実施例を用いて、多様な装置及び／又は方法の実施形態について記載している。これらのブロックダイヤグラム、概略図及び実施例は１つ又は２つ以上の機能及び／又は動作を含んでいるが、当業者には明らかなように、これらのブロックダイヤグラム、流れ図及び実施例におけるそれぞれの機能及び／又は動作は個々に及び／又は一括して、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は事実上任意のこれらの組み合わせによって実装することができる。一実施形態では、本主題がブール回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又はＦＰＧＡを介して実装され得る。しかしながら、本明細書に開示された実施形態は全体的に又は部分的に、標準的な集積回路における様々な異なる実装において、１つ又は複数のコンピュータ上で実行される１つ又は複数のコンピュータプログラムとして（例えば、１つ又は複数のコンピュータシステム上で実行される１つ又は複数のプログラムとして）、１つ又は複数のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）上で実行される１つ又は複数のプログラムとして、ファームウェアとして、又はそれらの事実上任意の組合せとして実装することができ、回路を設計すること、及び／又はソフトウェア及び／又はファームウェアのためのコードを書き込むことは、本開示に照らして当業者の技術の範囲内で十分にあることを、当業者は認識するであろう。

当業者は本明細書に記載された方法又はアルゴリズムの多くが、追加の動作を使用し、いくつかの動作を省略し、及び／又は指定された順序とは異なる順序で動作を実行し得ることを認識するであろう。

さらに、当業者は、本明細書で教示されるメカニズムがハードウェア、例えば、１つ又は複数のＦＰＧＡ又はＡＳＩＣにおいて実装されることが可能であることを理解するであろう。

上記の種々の実施形態は、更なる実施形態を提供するように組み合わされることが可能である。本出願人に譲渡された米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、及び本明細書で言及され、かつ／又は「MOTION planning FOR AUTONOMOUS VEHICLES and RECONFIGURABLE MOTION planning PROCESSORS」と題され、２０１６年１月５日に出願され、「SPECIALIZED ROBOT MOTION planning HARDWARE and METHODS of MAKING and USING SAME」と題された国際特許出願公開第ＷＯ２０１６／１２２８４０号を含むが、これらに限定されない外国特許出願平成３０年１月１２日出願の米国特許出願第６２／６２６，７８３号「“APPARATUS, METHOD AND ARTICLE TO FACILITATE MOTION PLANNING OF AN AUTONOMOUS VEHICLE IN AN ENVIRONMENT HAVING DYNAMIC OBJECTS」、平成３０年２月６日出願の米国特許出願第６２／６２６，９３９号「MOTION PLANNING OF A ROBOT STORING A DISCRETIZED ENVIRONMENT ON ONE OR MORE PROCESSORS AND IMPROVED OPERATION OF SAME」、令和１年６月３日出願の米国特許出願第６２／８５６，５４８号「APPARATUS, METHODS AND ARTICLES TO FACILITATE MOTION PLANNING IN ENVIRONMENTS HAVING DYNAMIC OBSTACLES」と題する、令和１年６月２４日に出願された米国特許出願第６２／８６５，４３１号、「MOTION PLANNING FOR MULTIPLE ROBOTS IN SHARED WORKSPACE」はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。上記の詳細説明に照らして、上記の及び他の変形がそれらの実施形態に対して行われることが可能である。一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は特許請求の範囲を、明細書及び特許請求の範囲に開示される特定の実施形態に限定するように解釈されるべきではなく、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲とともに、すべての可能な実施形態を含むように解釈されるべきである。したがって、特許請求の範囲は、本開示によって限定されない。

Claims (36)

1. ロボットの動作範囲が重複する共用ワークスペースで複数の前記ロボットを稼働させるように制御する方法であって、
   前記複数のロボットのロボットＲ_１のための第１の動作計画を生成するステップと、
   ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを２以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、少なくとも１つのロボットＲ_ｉのそれぞれについて、
   少なくとも前記ロボットＲ_１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
   前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲ_ｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
   前記ロボットＲ_ｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲ_ｉのための第１の動作計画を生成するステップを含み、前記方法はさらに、
   前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第１の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップを有する方法。
2. 前記ロボットＲ_１による少なくとも１つの動作の完了に応じて、ロボットＲ_１により完了された少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに含む、請求項１の方法。
3. 前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちの任意の１つ又は複数による少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのそれぞれの１つによって完了された少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに含む、請求項１の方法。
4. 前記複数のロボットのロボットＲ_１のための第２の動作計画を生成するステップと、
   ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを２以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、少なくとも１つのロボットＲ_ｉのそれぞれについて、
   少なくとも前記ロボットＲ_１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
   前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲ_ｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
   前記ロボットＲ_ｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲ_ｉのための第２の動作計画を生成するステップを含み、前記方法はさらに、
   前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第２の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップを有する、請求項１の方法。
5. 前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎのための第１の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施される、請求項４に記載の方法。
6. 前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎのための第２の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施される、請求項５に記載の方法。
7. 前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎのための第２の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施されない、請求項５に記載の方法。
8. 前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第１の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップは、前記ロボットＲ_１の前に前記ロボットＲ_ｉを動かす信号を提供するステップを含み、
   前記ロボットＲ_ｉによる少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記複数のロボットのうちの前記ロボットＲ_１のための第２の動作計画の前記生成の前に、前記ロボットＲ_ｉによる完了された少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに有する、請求項４の方法。
9. 前記複数のロボットのロボットＲ_１のための第２の動作計画を生成するステップと、
   ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを３以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、２つ以上のロボットＲ_ｉのうちのうちのすべてではないいくつかについて、
   少なくとも前記ロボットＲ_１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
   前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲ_ｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
   前記ロボットＲ_ｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲ_ｉのための第２の動作計画を生成するステップをさらに含み、前記方法は、
   前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第２の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップをさらに有する、請求項１の方法。
10. 前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちの１つのための第２の動作計画を生成するステップがスキップされる、請求項９に記載の方法。
11. 前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちのそれぞれ１つの動きが前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎの別の１つによって阻止されたことに応じて、前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちの１つのための第２の動作計画を生成するステップがスキップされる、請求項９の方法。
12. 前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちの１つのための第２の動作計画の前記生成は、前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちのそれぞれ１つが、エラー条件が発生したことを示すエラー状態を有することに応じてスキップされる、請求項９の方法。
13. 少なくとも前記ロボットＲ_１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップは、少なくとも１つのロボットＲ_ｉ＋１について、前記ロボットＲ_ｉ＋１の前記少なくとも１つの動作について前記衝突検出を実行する前に、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの２つ以上の前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップを含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記ロボットＲ_ｉ＋１の前記少なくとも１つの動作について前記衝突検出を実行する前に、ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの２つ以上の前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップは、
    実行時前に事前に計算された掃引ボリュームのセットを使用するステップを含み、それぞれの前記掃引ボリュームは、ロボットＲ_１～ロボットＲ_ｉのそれぞれ１つの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの前記それぞれ１つの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、請求項１３に記載の方法。
15. 実行時前に事前に計算された掃引ボリュームのセットを受け取るステップをさらに含み、
    それぞれの前記掃引ボリュームは、ロボットＲ_１～ロボットＲ_ｉのそれぞれの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの前記それぞれ１つの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、請求項１３記載の方法。
16. 前記ロボットＲ_ｉ＋１の前記少なくとも１つの動作について前記衝突検出を実行する前に、ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの２つ以上の前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップは、ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの２つ以上の前記動作を、占有グリッド、階層ツリー、又はユークリッド距離場のうちの少なくとも１つとして表すステップを含む、請求項１３に記載の方法。
17. 少なくとも前記ロボットＲ_１のそれぞれの前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップは、それぞれの前記動作を表すためにそれぞれの掃引ボリュームを使用するステップを含み、
    前記掃引ボリュームはそれぞれの前記動作中にロボットＲ_１の少なくとも部分によって掃引されるボリュームに対応し、
    前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲ_ｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップは、実行時前に事前に計算された掃引ボリュームの表現を使用して衝突検出を実行するステップを含み、
    前記掃引ボリュームは、前記ロボットＲ_ｉの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ_ｉの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれの前記掃引ボリュームを表す、請求項１に記載の方法。
18. 前記複数のロボットの前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎのそれぞれに対し、
    それぞれの動作計画グラフを介してそれぞれの前記ロボットを表すステップをさらに含み、
    それぞれの前記動作計画グラフは複数のノード及びエッジを含み、前記ノードはそれぞれの前記ロボットのそれぞれの状態を表し、前記エッジは前記エッジによって接続されたそれぞれのノードの対のうちのそれぞれのものによって表されるそれぞれの状態の間の有効な遷移を表す、請求項１記載の方法。
19. ロボットの動作範囲が重複する共用ワークスペースで複数の前記ロボットを稼働させるように制御するシステムであって、前記システムは、
    少なくとも１つのプロセッサ、
    前記少なくとも１つのプロセッサに通信可能に結合され、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
    前記複数のロボットのロボットＲ_１のための第１の動作計画を生成するステップと、
    ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを２以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、少なくとも１つのロボットＲ_ｉのそれぞれについて、
    少なくとも前記ロボットＲ_１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
    前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲ_ｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
    前記ロボットＲ_ｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲ_ｉのための第１の動作計画を生成するステップと、
    前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第１の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップ
    を実行させるプロセッサ実行可能命令を記憶する、少なくとも１つの非一時的プロセッサ読み取り可能媒体を含む、システム。
20. 前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
    前記ロボットＲ_１による少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記ロボットＲ_１により完了した少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに実行させる、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
    前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちの任意の１つ又は複数による少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのそれぞれの１つによって完了された少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップをさらに実行させる、請求項１９に記載のシステム。
22. 前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
    前記複数のロボットのロボットＲ_１のための第２の動作計画を生成するステップと、
    ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを２以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、少なくとも１つのロボットＲ_ｉのそれぞれについて、
    少なくとも前記ロボットＲ_１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
    前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲ_ｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
    前記ロボットＲ_ｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲ_ｉのための第２の動作計画を生成するステップと、
    前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第２の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップを実行させる、請求項１９に記載のシステム。
23. 前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎのための第１の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施される、請求項２２に記載の装置。
24. 前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎのための第２の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施される、請求項２３に記載の装置。
25. 前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎのための第２の動作計画の前記生成は、ｉ＝１からｉ＝ｎまで連続して実施されない、請求項２３に記載の装置。
26. 前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第１の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎの少なくとも１つの稼働を制御するために、
    前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記ロボットＲ_１の前に前記ロボットＲ_ｉを動かす信号を提供させ、さらに、
    前記ロボットＲ_ｉによる少なくとも１つの動作の完了に応じて、前記複数のロボットのうちの前記ロボットＲ_１のための前記第２の動作計画の生成の前に、前記ロボットＲ_ｉによる完了した少なくとも１つの前記動作に対応する部分を除去するように障害物の表現を更新するステップを実行させる、請求項２２に記載のシステム。
27. 前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
    前記複数のロボットのロボットＲ_１のための第２の動作計画を生成するステップと、
    ｎを前記複数のロボットの前記ロボットの総数とし、ｎを３以上の整数として、ｉ＝２からｉ＝ｎまで、２つ以上のロボットＲ_ｉのうちのうちのすべてではないいくつかについて、
    少なくとも前記ロボットＲ_１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すステップと、
    前記少なくとも１つの障害物の表現に対する前記ロボットＲ_ｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するステップと、
    前記ロボットＲ_ｉの少なくとも前記部分の前記少なくとも１つの動作についての前記衝突検出に少なくとも部分的に基づいて前記ロボットＲ_ｉのための第２の動作計画を生成するステップと、
    前記複数のロボットのうちの対応する１つのためのそれぞれの前記第２の動作計画に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎの少なくとも１つの稼働を制御するための信号を提供するステップを実行させる、請求項１９に記載のシステム。
28. 前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちの１つのための第２の動作計画を生成するステップがスキップされる、請求項２７に記載の装置。
29. 前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちのそれぞれ１つの動きが前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎの別の１つによって阻止されたことに応じて、前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちの１つのための第２の動作計画を生成するステップがスキップされる、請求項２７に記載のシステム。
30. 前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちの１つのための第２の動作計画の生成は、前記ロボットＲ_２～前記ロボットＲ_ｎのうちのそれぞれ１つが、エラー条件が発生したことを示すエラー状態を有することに応じてスキップされる、請求項２７に記載のシステム。
31. 少なくとも前記ロボットＲ_１のいくつかの動作を少なくとも１つの障害物として表すために、
    前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
    少なくとも１つのロボットＲ_ｉ＋１について、前記ロボットＲ_ｉ＋１の前記少なくとも１つの動作について前記衝突検出を実行する前に、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの２つ以上の前記動作を少なくとも１つの障害物として表すステップを実行させる、請求項１９に記載のシステム。
32. 前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの２つ以上の前記動作を障害物として表すために、
    前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
    実行時前に事前に計算された掃引ボリュームのセットを使用するステップを実行させ、それぞれの前記掃引ボリュームは、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉのそれぞれ１つの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの前記それぞれ１つの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、請求項３１に記載のシステム。
33. 前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサにさらに、
    実行時前に事前に計算された一連の掃引ボリュームを受け取るステップを実行させ、それぞれの前記掃引ボリュームは、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉのそれぞれの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの前記それぞれ１つの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、請求項３１のシステム。
34. 前記ロボットＲ_ｉ＋１の前記少なくとも１つの動作についての衝突検出を実行する前に、前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの２つ以上の前記動作を障害物として表すために、
    前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
    前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｉの２つ以上の前記動作を、占有グリッド、階層ツリー、又はユークリッド距離場のうちの少なくとも１つとして表すステップを実行させる、請求項３１に記載のシステム。
35. 少なくとも前記ロボットＲ_１のそれぞれの前記動作を少なくとも１つの障害物として表すために、
    前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
    それぞれの前記動作を表すためにそれぞれの掃引ボリュームを使用するステップを実行させ、
    前記掃引ボリュームはそれぞれの前記動作中に前記ロボットＲ_１の少なくとも部分によって掃引されるボリュームに対応し、
    前記少なくとも１つの障害物の前記表現に対する前記ロボットＲ_ｉの少なくとも部分の少なくとも１つの動作について衝突検出を実施するために、
    前記プロセッサ実行可能命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
    実行時前に事前に計算された掃引ボリュームの表現に少なくとも部分的に基づいて衝突検出を実行させ、前記掃引ボリュームは、前記ロボットＲ_ｉの部分がそれぞれの前記動作によって表される軌道に沿って動くときに、前記ロボットＲ_ｉの少なくとも前記部分によって掃引されるそれぞれのボリュームを表す、請求項１９に記載のシステム。
36. 前記複数のロボットの前記ロボットＲ_１～前記ロボットＲ_ｎのそれぞれに対し、
    それぞれの動作計画グラフを介してそれぞれの前記ロボットが表され、それぞれの前記動作計画グラフは複数のノード及びエッジを含み、前記ノードはそれぞれの前記ロボットのそれぞれの状態を表し、前記エッジは前記エッジによって接続されたそれぞれのノードの対のうちのそれぞれのノードによって表されるそれぞれの状態の間の有効な遷移を表す、請求項１９に記載のシステム。

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