JP3005246B2 - 衝突回避制御システム - Google Patents
衝突回避制御システムInfo
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- JP3005246B2 JP3005246B2 JP2142292A JP14229290A JP3005246B2 JP 3005246 B2 JP3005246 B2 JP 3005246B2 JP 2142292 A JP2142292 A JP 2142292A JP 14229290 A JP14229290 A JP 14229290A JP 3005246 B2 JP3005246 B2 JP 3005246B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は移動物体と障害物との衝突可能性を総合的に
把握して、この衝突を回避する移動物体の移動方向を自
動生成するシステムに関する。
把握して、この衝突を回避する移動物体の移動方向を自
動生成するシステムに関する。
（ロ）従来の技術 近年、三次元コンピュータアニメーションはテレビコ
マーシャルを始めとして、多くの分野で頻繁に利用され
るようになってきた。これに伴い、コンピュータアニメ
ーションに対して、より高画質な画像、より現実感のあ
る動きなどの要求が一段と高くなってきている。
マーシャルを始めとして、多くの分野で頻繁に利用され
るようになってきた。これに伴い、コンピュータアニメ
ーションに対して、より高画質な画像、より現実感のあ
る動きなどの要求が一段と高くなってきている。
このようなコンピュータアニメーションを制作する
際、、移動物体の行動制御はほとんど制作者の手作業に
よることが多く、多数の物体が入り組んだ複雑な環境で
は、物体同士の複雑な相互影響を考慮する必要があるた
め行動制御が複雑になり、制作者の作業負担が大きくな
る欠点があった。そのため、最近では、移動体の行動制
御の自動化の研究が盛んになってきている。
際、、移動物体の行動制御はほとんど制作者の手作業に
よることが多く、多数の物体が入り組んだ複雑な環境で
は、物体同士の複雑な相互影響を考慮する必要があるた
め行動制御が複雑になり、制作者の作業負担が大きくな
る欠点があった。そのため、最近では、移動体の行動制
御の自動化の研究が盛んになってきている。
しかしながら、現存の研究段階では、物体そのものの
動作の自動化に主眼が置かれており、移動物体の経路生
成に関した自動化については、十分論議が尽くされてい
るとは云えない［Wilhelms、J.、“TowardAutomatic Mo
tion Control"、IEEE Computer Graphics and Applicat
ions,Vol.7、＃４、April1987、pp.11−22;雨川浩之ほ
か「コンピュータアニメーションにおける行動制御の一
手法」第４回NICOGRAPH論文コンテスト論文集、pp.98−
103、（1988）、社団法人日本コンピュータグラフィッ
クス協会；深沢勝彦ほか「動画像創成における自動動き
制御方法の検討」情報処理学会第38回全国大会講演論文
集（II）、pp.728−729、（1989）］。
動作の自動化に主眼が置かれており、移動物体の経路生
成に関した自動化については、十分論議が尽くされてい
るとは云えない［Wilhelms、J.、“TowardAutomatic Mo
tion Control"、IEEE Computer Graphics and Applicat
ions,Vol.7、＃４、April1987、pp.11−22;雨川浩之ほ
か「コンピュータアニメーションにおける行動制御の一
手法」第４回NICOGRAPH論文コンテスト論文集、pp.98−
103、（1988）、社団法人日本コンピュータグラフィッ
クス協会；深沢勝彦ほか「動画像創成における自動動き
制御方法の検討」情報処理学会第38回全国大会講演論文
集（II）、pp.728−729、（1989）］。
また、移動物体の経路生成に関した自動化についての
報告もあるが、物体間の相互作用を考慮せず、衝突回避
制御・進行方向制御を行っている。
報告もあるが、物体間の相互作用を考慮せず、衝突回避
制御・進行方向制御を行っている。
ここで、従来の衝突検知システムについて、さらに詳
述する。
述する。
自動衝突回避問題では、従来からロボットの分野など
でポテンシャル法がよく利用される。これは障害物から
は移動物体までの距離に応じて反発力が発生し、逆に目
標物までは引力を生じるという考え方に基づいている。
でポテンシャル法がよく利用される。これは障害物から
は移動物体までの距離に応じて反発力が発生し、逆に目
標物までは引力を生じるという考え方に基づいている。
このようなポテンシャル関数導入の手法を採用する場
合、コンピュータグラフィックスやロボットの分野にお
いて、障害物を回避しながら移動物体経路を自動検出す
るための一つの試みは、移動物体を点と考えることであ
った。これは、移動物体はある一定の大きさを実際には
持つがその経路を求めることが複雑になるために、移動
物体自身を点として扱うほうが都合がよいとの考慮によ
るものである。
合、コンピュータグラフィックスやロボットの分野にお
いて、障害物を回避しながら移動物体経路を自動検出す
るための一つの試みは、移動物体を点と考えることであ
った。これは、移動物体はある一定の大きさを実際には
持つがその経路を求めることが複雑になるために、移動
物体自身を点として扱うほうが都合がよいとの考慮によ
るものである。
しかしながら、このように移動物体を点と考える手法
によれば、点なら通り抜けることができるが、ある大き
さを持つものなら通り抜けることができないような狭い
障害物間を通り抜ける経路までも誤って自動生成してし
まう不都合があった。
によれば、点なら通り抜けることができるが、ある大き
さを持つものなら通り抜けることができないような狭い
障害物間を通り抜ける経路までも誤って自動生成してし
まう不都合があった。
そこで、このような不都合回避のために、あらかじめ
移動物体の大きさの分だけ、障害物を膨張させた新たな
環境下で、点物体が移動する経路を考える手法が提案さ
れている。ところが、この場合においても複数の物体が
複雑に存在する空間では障害物を膨張させる計算が複雑
且つ困難であって、静的な環境下での経路生成への適用
例が中心であった。
移動物体の大きさの分だけ、障害物を膨張させた新たな
環境下で、点物体が移動する経路を考える手法が提案さ
れている。ところが、この場合においても複数の物体が
複雑に存在する空間では障害物を膨張させる計算が複雑
且つ困難であって、静的な環境下での経路生成への適用
例が中心であった。
更に、ポテンシャル関数を導入した手法では、引力と
反発力が釣り合う点で移動物体が停留してしまう事、反
発力と正反対な方向に移動する物体に対して方向転換を
させることができない事などの不都合もあった。
反発力が釣り合う点で移動物体が停留してしまう事、反
発力と正反対な方向に移動する物体に対して方向転換を
させることができない事などの不都合もあった。
これに対して、レイノルド［Reynolds］は、ステアー
・トゥ・アボイド［Steer−to−Avoid］という考え方に
基づく衝突回避制御方法を提案している［Reynolds、C.
W.、“Flocks、Herds、and Schools:A Distributed Beh
avioral Model"Computer Graphics Vol.21、＃４、July
1987、（ACM SIGGRAPH'87Proceedings）pp.25−34］。
・トゥ・アボイド［Steer−to−Avoid］という考え方に
基づく衝突回避制御方法を提案している［Reynolds、C.
W.、“Flocks、Herds、and Schools:A Distributed Beh
avioral Model"Computer Graphics Vol.21、＃４、July
1987、（ACM SIGGRAPH'87Proceedings）pp.25−34］。
これは、視界内に障害物が検知されれば、それを避け
る方向に、移動物体の移動方向を変更することにより、
長期的な行動計画に基づく衝突回避を行なうものであ
る。
る方向に、移動物体の移動方向を変更することにより、
長期的な行動計画に基づく衝突回避を行なうものであ
る。
このようなSteer−to−Avoid手法は、前述のポテンシ
ャル関数による考え方より柔軟で一般性があり、有望視
されている。
ャル関数による考え方より柔軟で一般性があり、有望視
されている。
（ハ）発明が解決しようとする課題 上述の如きSteer−to−Avoid手法による衝突回避シス
テムにおいても、今後の解決課題として、以下の如き問
題点が列挙される。
テムにおいても、今後の解決課題として、以下の如き問
題点が列挙される。
．移動物体の視界内に障害物が複数個存在している場
合が考慮されていない。例えば、移動物体の進行方向線
上に障害物がある時、単に今注視している障害物だけを
注目して避ける方向を決定しているため、近距離にある
他の障害物の方向に近づいてしまう可能性がある。
合が考慮されていない。例えば、移動物体の進行方向線
上に障害物がある時、単に今注視している障害物だけを
注目して避ける方向を決定しているため、近距離にある
他の障害物の方向に近づいてしまう可能性がある。
．どんなに遠くても移動物体の移動方向上に障害物が
検知される場合、その影響力がほとんどなくても必ず衝
突回避のアルゴリズムが働いてしまい、余分な衝突回避
動作・無駄な計算時間が生じる。
検知される場合、その影響力がほとんどなくても必ず衝
突回避のアルゴリズムが働いてしまい、余分な衝突回避
動作・無駄な計算時間が生じる。
．壁などの移動物体の視野を全て占めてしまうような
障害物が検知された場合、それを回避する方向が特定で
きない。
障害物が検知された場合、それを回避する方向が特定で
きない。
本発明は、このようなSteer−to−Avoid手法のもつ欠
点を改良し、障害物検知及び衝突回避が自動的に行える
ような衝突回避制御システムを提供するものである。
点を改良し、障害物検知及び衝突回避が自動的に行える
ような衝突回避制御システムを提供するものである。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、移動体情報及び障害物情報に基づいて移動
体と障害物との衝突を検出して回避する衝突回避制御方
法であって、移動体の中心を原点とすると共に、その進
行方向を正のＺ軸方向とする３次元座標空間において、
XY平面から成る衝突検出平面を求める第１ステップと、
三次元空間に配置された移動体の領域及び静止あるいは
移動可能な障害物の領域を前記衝突検出平面上に平行写
像投影する第２ステップと、前記衝突検出平面上に投影
された移動体の領域と障害物の領域とが重なっているか
否かを判定する第３ステップと、前記平行写像投影され
た移動体の領域の写像と前記平行写像投影された障害物
の領域の写像とが重なっているか否かに基づいて、移動
体及び障害物を前記衝突検出平面上に透視写像投影する
第４ステップと、前記移動体と障害物が将来衝突する可
能性があるかどうかを示す衝突危険度を求める第５ステ
ップと、前記第５ステップで求めた衝突危険度に基づい
て、衝突を回避する方向の候補を求め、該候補に基づい
て衝突を回避するための衝突回避情報を出力する第６の
ステップとから成る。
体と障害物との衝突を検出して回避する衝突回避制御方
法であって、移動体の中心を原点とすると共に、その進
行方向を正のＺ軸方向とする３次元座標空間において、
XY平面から成る衝突検出平面を求める第１ステップと、
三次元空間に配置された移動体の領域及び静止あるいは
移動可能な障害物の領域を前記衝突検出平面上に平行写
像投影する第２ステップと、前記衝突検出平面上に投影
された移動体の領域と障害物の領域とが重なっているか
否かを判定する第３ステップと、前記平行写像投影され
た移動体の領域の写像と前記平行写像投影された障害物
の領域の写像とが重なっているか否かに基づいて、移動
体及び障害物を前記衝突検出平面上に透視写像投影する
第４ステップと、前記移動体と障害物が将来衝突する可
能性があるかどうかを示す衝突危険度を求める第５ステ
ップと、前記第５ステップで求めた衝突危険度に基づい
て、衝突を回避する方向の候補を求め、該候補に基づい
て衝突を回避するための衝突回避情報を出力する第６の
ステップとから成る。
（ホ）作用 本発明の衝突回避制御システムによれば、三次元空間
を移動する物体をその進行方向と垂直な平面に写像し、
その平面上に同じく三次元空間に配置された障害物の写
像を行い、お互いの速度、位置を把握することで、移動
物体が将来障害物に衝突するかどうかの可能性を移動物
体の実際の大きさを考慮しながら判定でき、さらに総合
的に周りの環境を判断して衝突を回避することが可能と
なる。
を移動する物体をその進行方向と垂直な平面に写像し、
その平面上に同じく三次元空間に配置された障害物の写
像を行い、お互いの速度、位置を把握することで、移動
物体が将来障害物に衝突するかどうかの可能性を移動物
体の実際の大きさを考慮しながら判定でき、さらに総合
的に周りの環境を判断して衝突を回避することが可能と
なる。
（ヘ）実施例 まず、本発明の衝突回避制御システムの一実施例のア
ルゴリズムを第１図のフローチャートに基づいて解説す
る。ここでは移動物体は、等速運動を行うものとする。
ルゴリズムを第１図のフローチャートに基づいて解説す
る。ここでは移動物体は、等速運動を行うものとする。
同図に於て、ステップS1では、移動物体の中心を原
点、その進行方向を正のＺ軸方向とする３次元オブジェ
クト座標空間に位置する移動物体と障害物情報とゴール
情報を、衝突検出平面上に平行写像投影を行う。
点、その進行方向を正のＺ軸方向とする３次元オブジェ
クト座標空間に位置する移動物体と障害物情報とゴール
情報を、衝突検出平面上に平行写像投影を行う。
ステップS2では、上記ステップS1で投影された障害物
と移動物体との位置関係に於て、投影された移動物体の
領域内に障害物が重なって投影されたかどうかを判定す
る。
と移動物体との位置関係に於て、投影された移動物体の
領域内に障害物が重なって投影されたかどうかを判定す
る。
ステップS3では、上記ステップS2に基づく判定により
投影された移動物体の領域内に障害物が投影されなかっ
た場合、移動物体の進行方向を変えずに直進とする進路
決定を行う。
投影された移動物体の領域内に障害物が投影されなかっ
た場合、移動物体の進行方向を変えずに直進とする進路
決定を行う。
ステップS4では、ステップS2に基づく判定により投影
された移動物体の領域内に障害物が重なって投影された
場合、透視投影を行い、全体的に周りの環境における障
害物の状況を把握する。
された移動物体の領域内に障害物が重なって投影された
場合、透視投影を行い、全体的に周りの環境における障
害物の状況を把握する。
次に、ステップS5では、ステップS4で透視投影された
障害物に対して、それぞれ衝突危険度を算出する。
障害物に対して、それぞれ衝突危険度を算出する。
ステップS6では、ゴール方向の情報を加味して、大局
的に物体が進むべき方向を選択する。
的に物体が進むべき方向を選択する。
ステップS7では、ステップS5で得られた衝突危険度を
基に衝突回避方向の候補を選び、その中からステップS6
で得られた大局情報を加味して最適な衝突回避方向を導
き出す。
基に衝突回避方向の候補を選び、その中からステップS6
で得られた大局情報を加味して最適な衝突回避方向を導
き出す。
以上の如きアルゴリズムを実現する本発明システムの
機能構成を第２図に示し、該システムに於ける平行写像
投影動作、及び平行写像投影動作を第３図、及び第４図
の模式図に示す。
機能構成を第２図に示し、該システムに於ける平行写像
投影動作、及び平行写像投影動作を第３図、及び第４図
の模式図に示す。
これらの図に基づき、以下に本発明システム及びその
動作を解説する。
動作を解説する。
第２図に於て、写像変換装置１は、第１図のステップ
S1を実現するものであって、３次元座標空間の移動物体
及び障害物を衝突検出平面上に平行写像投影を行う。
S1を実現するものであって、３次元座標空間の移動物体
及び障害物を衝突検出平面上に平行写像投影を行う。
尚、該写像変換装置１に障害物を写像するかどうかを
決定するための障害物写像決定手段を付加しておけば、
移動物体がある時間内で、衝突の可能性がないほど遠い
距離にある障害物に対して、これを写像せずに無視でき
る。このような障害物写像決定手段によれば、写像され
た障害物は比較的近距離にあって、これを回避するため
の処理が必要であることを示している。
決定するための障害物写像決定手段を付加しておけば、
移動物体がある時間内で、衝突の可能性がないほど遠い
距離にある障害物に対して、これを写像せずに無視でき
る。このような障害物写像決定手段によれば、写像され
た障害物は比較的近距離にあって、これを回避するため
の処理が必要であることを示している。
該写像変換装置１では平行写像投影を行い、移動物体
Ｍを衝突検出平面に等倍で写像し、その平面上を占める
移動物体Ｍの写像を含む方形（ピクセルのシンプルな集
合で表す）からなる仮想移動物体の領域を設定する。こ
の領域をオブジェクト・ビュー（移動物体領域）MEと呼
ぶ。更に、該写像変換装置１は、衝突検出平面上に各障
害物Ｄを等倍写像し、夫々の障害物領域DEを得る。
Ｍを衝突検出平面に等倍で写像し、その平面上を占める
移動物体Ｍの写像を含む方形（ピクセルのシンプルな集
合で表す）からなる仮想移動物体の領域を設定する。こ
の領域をオブジェクト・ビュー（移動物体領域）MEと呼
ぶ。更に、該写像変換装置１は、衝突検出平面上に各障
害物Ｄを等倍写像し、夫々の障害物領域DEを得る。
衝突判定装置２は、第１図のステップS2を実現するも
のであって、該写像変換装置１で衝突検出平面に写像さ
れた移動物体領域MEと障害物領域DEとの交差関係を判定
して衝突を検出する。
のであって、該写像変換装置１で衝突検出平面に写像さ
れた移動物体領域MEと障害物領域DEとの交差関係を判定
して衝突を検出する。
従って、衝突検出平面に写像された障害物領域DEが、
移動物体領域MEと交差する（重なる）なら、この障害物
Ｄは移動物体Ｍと近距離にあって、しかもこの移動物体
Ｍがこのまま直進すると近い将来その障害物Ｄと衝突す
る可能性が高いと言うことになる。
移動物体領域MEと交差する（重なる）なら、この障害物
Ｄは移動物体Ｍと近距離にあって、しかもこの移動物体
Ｍがこのまま直進すると近い将来その障害物Ｄと衝突す
る可能性が高いと言うことになる。
一方、上記写像変換装置１における平行投影の結果、
移動物体領域MEに障害物領域DEが重ならない場合、衝突
判定装置２は領域交差がない旨を衝突回避方向決定装置
４に伝える。この場合、該衝突回避方向決定装置４は、
第１図のステップS3を実現し、移動物体に対してそのま
ま直進するよう指示する。
移動物体領域MEに障害物領域DEが重ならない場合、衝突
判定装置２は領域交差がない旨を衝突回避方向決定装置
４に伝える。この場合、該衝突回避方向決定装置４は、
第１図のステップS3を実現し、移動物体に対してそのま
ま直進するよう指示する。
写像変換方式決定装置３は、３次元座標空間の移動物
体及び障害物を衝突検出平面上に透視写像投影を行うか
平行写像投影を行うかを該写像変換装置１に指示する。
そして、もし移動物体領域MEと障害物領域DEが重なれ
ば、周りの環境を見るため、第１図のステップS4を実現
する。すなわち、該写像変換方式決定装置３は、写像変
換装置１に透視投影を行うよう指示する。該写像変換装
置１は、該写像変換方式決定装置３の指示にしたがっ
て、透視写像変換を行う。
体及び障害物を衝突検出平面上に透視写像投影を行うか
平行写像投影を行うかを該写像変換装置１に指示する。
そして、もし移動物体領域MEと障害物領域DEが重なれ
ば、周りの環境を見るため、第１図のステップS4を実現
する。すなわち、該写像変換方式決定装置３は、写像変
換装置１に透視投影を行うよう指示する。該写像変換装
置１は、該写像変換方式決定装置３の指示にしたがっ
て、透視写像変換を行う。
この場合、上記衝突判定装置２は、得られた各障害
物、移動物体の情報（速度・位置）を基に第１図のステ
ップS5を実現して衝突危険度を算出する。
物、移動物体の情報（速度・位置）を基に第１図のステ
ップS5を実現して衝突危険度を算出する。
このように算出された衝突危険度は、上記衝突回避方
向決定装置４に伝えられると、該装置４は第１図のステ
ップS7を実現する。即ち、この衝突危険度を基に、第１
図のステップS6を実現する写像変換装置１によって得ら
れたゴール情報も加味して最適な衝突回避方向を決定す
る。
向決定装置４に伝えられると、該装置４は第１図のステ
ップS7を実現する。即ち、この衝突危険度を基に、第１
図のステップS6を実現する写像変換装置１によって得ら
れたゴール情報も加味して最適な衝突回避方向を決定す
る。
以下に、本発明が特徴とする写像変換装置１に於ける
透視写像投影アルゴリズムについて、第４図の衝突検出
平面模式図に従って、詳述する。
透視写像投影アルゴリズムについて、第４図の衝突検出
平面模式図に従って、詳述する。
衝突検出平面について： 第４図（ａ）に示す様に、透視写像投影処理により、
同図（ｂ）に示す如くこの平面に投影された各種障害物
Ｄの領域DEの存在に基づいて、移動物体とこの障害物Ｄ
との衝突判定及び衝突回避方向の決定を行う。
同図（ｂ）に示す如くこの平面に投影された各種障害物
Ｄの領域DEの存在に基づいて、移動物体とこの障害物Ｄ
との衝突判定及び衝突回避方向の決定を行う。
移動経路の自動生成について： ．各障害物Di［＝１、２、３…］に対して各衝突危険
度Ｐ（ｉ）を求める。
度Ｐ（ｉ）を求める。
．後述する衝突危険度Ｐ（ｉ）がゼロになる障害物Di
は衝突検出平面から除去する。
は衝突検出平面から除去する。
．衝突検出平面内に残った障害物Ｄに対して衝突回避
制御を行う。
制御を行う。
衝突可能性 衝突可能性は、上記衝突危険度Ｐ（ｉ）で表される。
障害物Ｄの座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、その移動速度の座標
成分を▲▼（VX、VY、VZ）、障害物のＺ軸方向の最
小速度をVZmin、この障害物の最大速度をVZmax、移動物
体のＺ軸方向の速度をＶ、障害物と移動物体との距離を
Ｋ、並びに、距離の定数をTCとした場合の各障害物Diに
対する衝突危険度Ｐ（ｉ）は以下の通りである。
障害物Ｄの座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、その移動速度の座標
成分を▲▼（VX、VY、VZ）、障害物のＺ軸方向の最
小速度をVZmin、この障害物の最大速度をVZmax、移動物
体のＺ軸方向の速度をＶ、障害物と移動物体との距離を
Ｋ、並びに、距離の定数をTCとした場合の各障害物Diに
対する衝突危険度Ｐ（ｉ）は以下の通りである。
Ｐ（ｉ）＝Ｆ（Ｋ）・（V,VZ）・Ｈ（X,Y,Ｏ） 但し、 さらに、本発明が特徴とする衝突回避方向決定装置４
に於ける衝突回避アルゴリズムについて、第５図のベク
トル図を参照しながら、衝突回避方向候補抽出処理につ
いて解説する。
に於ける衝突回避アルゴリズムについて、第５図のベク
トル図を参照しながら、衝突回避方向候補抽出処理につ
いて解説する。
まず、第５図（ａ）に於て： ．各障害物領域DEの頂点と原点とを結ぶ直線がその障
害物領域DEと接し、しかも交差しないような頂点を検出
する。
害物領域DEと接し、しかも交差しないような頂点を検出
する。
．原点を中心とした単位円UCを設定し、検出された上
記各頂点と原点とを結ぶ直線がこの単位円UCと交わる点
を検出し、この点をベクトル表示する。即ち、各障害物
領域DEについて２つずつのベクトルが決定される。同図
の場合、▲▼′、▲▼′、▲▼′、▲
▼′となる。
記各頂点と原点とを結ぶ直線がこの単位円UCと交わる点
を検出し、この点をベクトル表示する。即ち、各障害物
領域DEについて２つずつのベクトルが決定される。同図
の場合、▲▼′、▲▼′、▲▼′、▲
▼′となる。
．隣り合うベクトルの内、同じ障害物領域DEに属さな
いペア・ベクトルを検出する。この場合は、（▲
▼′、▲▼′）、（▲▼′、▲▼′）とな
る。
いペア・ベクトルを検出する。この場合は、（▲
▼′、▲▼′）、（▲▼′、▲▼′）とな
る。
．求める回避方向の候補は、これらペア・ベクトルの
和で表される。この場合は以下のとおり。
和で表される。この場合は以下のとおり。
▲▼１＝ａ▲▼′＋ｂ▲▼′ ▲▼２＝ｃ▲▼′＋ｄ▲▼′ ．上記の候補を表す式の変数ａ、ｂ、ｃ、ｄを衝突危
険度Ｐ（Ａ）、Ｐ（Ｂ）により求める。即ち、 ▲▼１＝▲▼′（１−Ｐ（Ａ）） ＋▲▼′（１−Ｐ（Ｂ）） ▲▼２＝▲▼′（１−Ｐ（Ａ）） ＋▲▼′（１−Ｐ（Ｂ）） 次に、第５図（ｂ）に示すように、上述の如くして得
られた衝突回避方向ベクトルの複数の候補の内からゴー
ルＧに向かうベクトル▲▼に最も近いベクトルを選
択する。この場合は、▲▼２が選択されることにな
る。
険度Ｐ（Ａ）、Ｐ（Ｂ）により求める。即ち、 ▲▼１＝▲▼′（１−Ｐ（Ａ）） ＋▲▼′（１−Ｐ（Ｂ）） ▲▼２＝▲▼′（１−Ｐ（Ａ）） ＋▲▼′（１−Ｐ（Ｂ）） 次に、第５図（ｂ）に示すように、上述の如くして得
られた衝突回避方向ベクトルの複数の候補の内からゴー
ルＧに向かうベクトル▲▼に最も近いベクトルを選
択する。この場合は、▲▼２が選択されることにな
る。
以上如きアルゴリズムは逐次実行されるので、移動物
体Ｍや障害物Ｄの形・大きさの動的に変化したとして
も、これに影響されずに、適切に障害物Ｄを検知できる
とともに最適な衝突回避を行う事ができる。
体Ｍや障害物Ｄの形・大きさの動的に変化したとして
も、これに影響されずに、適切に障害物Ｄを検知できる
とともに最適な衝突回避を行う事ができる。
このように、本発明では、前述のReynoldsのSteer−t
o−Avoidによる制御の様々な欠点を補いかつ行動属性を
あらかじめ物体のモデルに組み込むことにより、アニメ
ータに意識させることなく衝突を自動的に回避できるよ
うなアルゴリズムが実現できる。このアルゴリズムによ
れば、物体の形状情報とその物体の移動速度（大きさ及
びその方向）など動的な変化を伴う行動情報とを基に障
害物を検知、衝突回避を行うことが可能になる。
o−Avoidによる制御の様々な欠点を補いかつ行動属性を
あらかじめ物体のモデルに組み込むことにより、アニメ
ータに意識させることなく衝突を自動的に回避できるよ
うなアルゴリズムが実現できる。このアルゴリズムによ
れば、物体の形状情報とその物体の移動速度（大きさ及
びその方向）など動的な変化を伴う行動情報とを基に障
害物を検知、衝突回避を行うことが可能になる。
また一般に、障害物の衝突回避制御は、移動空間の大
局情報に基づく方法と局所情報に基づく方法とがある
が、瞬間的には移動物体は衝突を避ける方向に移動す
る。また、大局的にみれば、目的地点に近付くというの
が大局的制御であり、移動物体の方向転換制御に利用さ
れる。
局情報に基づく方法と局所情報に基づく方法とがある
が、瞬間的には移動物体は衝突を避ける方向に移動す
る。また、大局的にみれば、目的地点に近付くというの
が大局的制御であり、移動物体の方向転換制御に利用さ
れる。
これに対して、本発明システムのアルゴリズムでは、
この大局的情報も考慮しつつ、環境の動的変化があって
も対処できるよう局所情報を活用して方向転換と速度制
御を行い、衝突を回避するのが可能となる。
この大局的情報も考慮しつつ、環境の動的変化があって
も対処できるよう局所情報を活用して方向転換と速度制
御を行い、衝突を回避するのが可能となる。
言い換えると、本システムのアルゴリズムの一つの特
長は、移動物体と障害物の距離を考慮しており、たとえ
進行方向上に障害物があろうとも、遠くにある場合は進
路変更を行わないので、無駄な計算時間を省くことがで
きる。又、障害物との距離が分かっていることから、た
とえ移動速度ベクトルの一点上に障害物が存在したとし
ても、それのみにとらわれることなく、視界内に入って
いる他の障害物を総合的に理解した上で、まずどの障害
物を避けなければならないかを判断することができる。
そして、単に障害物との距離だけにより移動物体の衝突
回避方向を決定するのではなく将来衝突する可能性のあ
る障害物の進路及びその速度をも考慮して、無駄な回避
や非効率な回避動作を行わないように制御することも可
能である。
長は、移動物体と障害物の距離を考慮しており、たとえ
進行方向上に障害物があろうとも、遠くにある場合は進
路変更を行わないので、無駄な計算時間を省くことがで
きる。又、障害物との距離が分かっていることから、た
とえ移動速度ベクトルの一点上に障害物が存在したとし
ても、それのみにとらわれることなく、視界内に入って
いる他の障害物を総合的に理解した上で、まずどの障害
物を避けなければならないかを判断することができる。
そして、単に障害物との距離だけにより移動物体の衝突
回避方向を決定するのではなく将来衝突する可能性のあ
る障害物の進路及びその速度をも考慮して、無駄な回避
や非効率な回避動作を行わないように制御することも可
能である。
このような回避制御システムは、対象物を認識する必
要があるロボットや将来的に障害物との衝突を検知する
装置の導入が期待される自動車等、広く適用することが
可能となる。
要があるロボットや将来的に障害物との衝突を検知する
装置の導入が期待される自動車等、広く適用することが
可能となる。
（ト）発明の効果 本発明の衝突回避制御システムによれば、障害物との
衝突を回避するのに、三次元空間に配置された障害物を
膨張させるような複雑な計算を行う必要がなく、また、
衝突検出平面に写像された移動物体領域と障害物領域と
の交差関係をチェックするのみで将来移動物体が障害物
と衝突するかどうかの可能性を容易に判断することがで
きる。
衝突を回避するのに、三次元空間に配置された障害物を
膨張させるような複雑な計算を行う必要がなく、また、
衝突検出平面に写像された移動物体領域と障害物領域と
の交差関係をチェックするのみで将来移動物体が障害物
と衝突するかどうかの可能性を容易に判断することがで
きる。
しかも、移動物体は点ではなく実際の大きさを考慮し
ているため、ロボットなどの分野にも実用的に利用する
ことができる。しかも、動的に障害物及びゴールをモニ
タリングしているために、動的に移動物体や障害物の大
きさ・形が変化しても全く影響を受けずに障害物の回避
ができる。
ているため、ロボットなどの分野にも実用的に利用する
ことができる。しかも、動的に障害物及びゴールをモニ
タリングしているために、動的に移動物体や障害物の大
きさ・形が変化しても全く影響を受けずに障害物の回避
ができる。
第１図は本発明の衝突回避制御システムの一実施例のア
ルゴリズムを示すフローチャート、第２図は本発明シス
テムの機能構成図、第３図は平行写像投影動作を示す模
式図、第４図は透視衝突検出平面模式図、第５図は衝突
回避アルゴリズムを示すベクトル図である。 １……写像変換装置、 ２……衝突判定装置、 ３……写像変換方式決定装置、 ４……衝突回避方向決定装置。
ルゴリズムを示すフローチャート、第２図は本発明シス
テムの機能構成図、第３図は平行写像投影動作を示す模
式図、第４図は透視衝突検出平面模式図、第５図は衝突
回避アルゴリズムを示すベクトル図である。 １……写像変換装置、 ２……衝突判定装置、 ３……写像変換方式決定装置、 ４……衝突回避方向決定装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 15/70 G05D 1/02 ＪＯＩＳ
Claims (1)
- 【請求項１】移動体情報及び障害物情報に基づいて移動
体と障害物との衝突を検出して回避する衝突回避制御方
法であって、 移動体の中心を原点とすると共に、その進行方向を正の
Ｚ軸方向とする３次元座標空間において、XY平面から成
る衝突検出平面を求める第１ステップと、 三次元空間に配置された移動体の領域及び静止あるいは
移動可能な障害物の領域を前記衝突検出平面上に平行写
像投影する第２ステップと、 前記衝突検出平面上に投影された移動体の領域と障害物
の領域とが重なっているか否かを判定する第３ステップ
と、 前記平行写像投影された移動体の領域の写像と前記平行
写像投影された障害物の領域の写像とが重なっているか
否かに基づいて、移動体及び障害物を前記衝突検出平面
上に透視写像投影する第４ステップと、 前記移動体と障害物が将来衝突する可能性があるかどう
かを示す衝突危険度を求める第５ステップと、 前記第５ステップで求めた衝突危険度に基づいて、衝突
を回避する方向の候補を求め、該候補に基づいて衝突を
回避するための衝突回避情報を出力する第６のステップ
と から成る衝突回避制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2142292A JP3005246B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 衝突回避制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2142292A JP3005246B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 衝突回避制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434664A JPH0434664A (ja) | 1992-02-05 |
| JP3005246B2 true JP3005246B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=15311989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2142292A Expired - Fee Related JP3005246B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 衝突回避制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3005246B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3239683B2 (ja) * | 1995-05-11 | 2001-12-17 | 株式会社セガ | 画像処理装置および画像処理方法 |
| JP4579191B2 (ja) * | 2006-06-05 | 2010-11-10 | 本田技研工業株式会社 | 移動体の衝突回避システム、プログラムおよび方法 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2142292A patent/JP3005246B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「アニメーションにおける衝突回避アルゴリズム」泰間健司（外１名），平成元年 電気関係学会 関西支部連合大会 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0434664A (ja) | 1992-02-05 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |