JP4985163B2 - 経路探索システム、経路探索方法、及び自律移動体 - Google Patents
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Description
また、ダイキストラ法などの従来手法は、ある時点における計算について、それ以前の計算結果を利用しているため並列処理が困難であり、一般的には、1つ又は少数の演算処理装置(CPUなど)によって別個独立に最短経路を探索する。このため、複数の移動終点に対して同時に最短経路を探索することができないという問題がある。
また、複数の移動終点に対して、同時に最適な経路を探索することができないという問題があった。
本発明の実施の形態1にかかる経路探索システムでは、自律移動体としてロボットを用いている。ロボットは、例えば、それぞれ独立して回転制御される二つの車輪を備えたものでもよく、2輪よりも多い、例えば4輪走行のロボットや、1輪走行のロボット、2足歩行・4足歩行のロボットであってもよい。また、ロボットに限らず、2輪走行や4輪走行の車両にも適用できる。本例におけるロボットは、障害物を検出するセンサやカメラを備え、検出された障害物に応じて、これを避けるように経路探索を行なう。
自己評価値=近傍領域の最小評価値+近傍領域から自領域までの移動コスト
従来手法:steps=Ln
発明手法:steps=L×√n
例えば、一辺が20[grid]の7次元正立方体探索空間内において最短経路探索を行った場合、従来の経路探索手法と、本実施の形態1にかかる経路探索システム1による計算ステップとを比較すると、経路探索システム1は、従来手法に対しておよそ1億分の1のステップ数によって経路探索を実行することができる。
本実施の形態2にかかる経路探索システムは、移動領域内に複数の移動終点を指定した場合には、当該移動終点を含む領域のそれぞれから評価値算出処理を開始し、当該評価値算出処理結果に基づいて任意の移動始点より経路を探索する。評価値算出部は、いずれかの移動始点を含む領域において評価値が算出された場合に、評価値算出処理を終了させることができる。経路決定部は、移動領域内の任意の領域を移動始点として指定し、算出された領域の評価値に基づいて、移動始点に対応する領域から、算出された評価値のうち最も小さい評価値を有する近傍領域を選択してゆく。このとき、複数の移動終点に対応する領域のうち、当該移動始点から最短の移動コストで到達可能な移動終点に向けて経路を決定することができる。尚、以下で説明しない構成及び処理に関しては、本実施の形態1における図1乃至図5で説明した構成及び処理と基本的に同一である。
本実施の形態3にかかる経路探索システムは、移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索システムであって、移動領域を複数の領域に分割する領域分割部と、領域分割部により分割された複数の領域に対応し、それぞれの領域の評価値を算出する評価値算出部と、評価値算出部によって算出された評価値に基づいて経路を決定する経路決定部とを備え、評価値算出部が、近傍領域の評価値と、その近傍領域から自領域までの移動コストに基づいて評価値を算出するものである。本実施の形態3にかかる経路探索システムでは、上述した実施の形態とは異なり、複数の評価値算出ユニットを用いずに、1つ又は少数の演算処理装置(CPUなど)を用いて各領域における評価値算出処理を逐次的に実行する。尚、以下で説明しない構成及び処理に関しては、本実施の形態1における図1乃至図5で説明した構成及び処理と基本的に同一である。
上述した実施の形態では、指定された移動終点から評価値算出処理を開始して、経路決定処理においては任意の移動始点から経路を決定するものとして説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、指定された移動始点から評価値算出処理を開始して、経路決定処理においては任意の移動終点から経路を決定するものとしてもよい。また、本発明によれば移動領域内の指定された2領域間の最短経路を算出することができるため、移動始点及び移動終点として指定する領域数が、多対一、一対多、多対多である場合においても本発明を応用することができる。
また、上述した実施の形態では、移動領域が2次元である場合の例を説明したが、移動領域が例えばx、y、z軸によって規定される3次元空間の場合でもよく、さらに、ロボットの姿勢(1次元)を併せて4次元の探索空間とした場合であっても本発明を適用することができる。
11 経路探索処理部、12 経路探索記憶部、
111 領域分割部、112 評価値算出ユニット、113 経路決定部、
114 評価値処理部、
32 評価値記憶部、33 評価値記憶部、34 状態設定用信号線、
Cn 領域、G 移動終点、S 移動始点
Claims (12)
- 移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索システムであって、
前記移動領域を複数の領域に分割する領域分割部と、
前記領域分割部により分割された複数の領域に対応し、それぞれの領域の評価値を算出する複数の評価値算出部と、
前記移動始点に対応する領域から前記移動終点に対応する領域に向けて、前記評価値算出部によって算出された評価値のうち最も小さい評価値を有する近傍領域を選択し、該選択された領域を通過する経路を決定する経路決定部とを備え、
前記評価値算出部が、
近傍に存在する領域の評価値と、当該近傍領域から自領域までの移動コストに基づいて自領域の評価値を算出する評価値処理部を有する
経路探索システム。 - 前記評価値算出部は、
前記近傍領域の評価値のうち最も小さい評価値と、当該近傍領域から自領域までの幾何学的な距離に応じた移動コストに基づいて自領域の評価値を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の経路探索システム。 - 前記評価値算出部は、前記評価値処理部による評価値算出結果を格納する第一の評価値記憶部及び第二の評価値記憶部を更に備え、
前記評価値処理部が、
第一の評価値記憶部に格納された自領域の評価値、及び近傍領域の評価値に基づいて評価値算出処理を実行するか否かを判定し、判定の結果、評価値算出処理を実行する場合には、当該近傍領域の評価値と、当該近傍領域から自領域までの移動コストに基づいて自領域の評価値を算出し、当該評価値算出結果を第二の評価値記憶部に出力する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の経路探索システム。 - 前記領域分割部により分割された前記領域について、自領域に対して隣接した領域を越えた領域を近傍領域として設定可能とした
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の経路探索システム。 - 前記経路探索システムは、
前記評価値算出部による評価値算出処理を実行可能又は不能に設定する状態設定部を更に備える
ことを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の経路探索システム。 - 移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索システムであって、
前記移動領域を複数の領域に分割する領域分割部と、
前記領域分割部により分割された複数の領域に対応し、近傍に存在する領域の評価値のうち最も小さい評価値と、当該近傍領域から自領域までの幾何学的な距離に応じた移動コストに基づいて、それぞれの領域における評価値算出処理を並列に実行する評価値算出部と、
前記移動始点に対応する領域から前記移動終点に対応する領域に向けて、前記評価値算出部によって算出された評価値のうち最も小さい評価値を有する近傍領域を選択し、該選択された領域を通過する経路を決定する経路決定部とを備え、
前記移動領域内に複数の移動終点が存在する場合には、前記評価値算出部は当該移動終点を含む領域のそれぞれから評価値算出処理を開始し、前記経路決定部は当該評価値算出処理結果に基づいて任意の移動始点より経路決定処理を開始する
経路探索システム。 - 移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索方法であって、
前記移動領域を複数の領域に分割する領域分割ステップと、
前記領域分割部により分割された複数の領域における評価値算出処理を並列に実行する評価値算出ステップと、
前記移動始点に対応する領域から前記移動終点に対応する領域に向けて、前記評価値算出ステップによって算出された評価値のうち最も小さい評価値を有する近傍領域を選択し、該選択された領域を通過する経路を決定する経路決定ステップとを備え、
前記評価値算出ステップでは、
近傍に存在する領域の評価値と、当該近傍領域から自領域までの移動コストに基づいて自領域の評価値を算出する
経路探索方法。 - 前記評価値算出ステップでは、
前記近傍領域の評価値のうち最も小さい評価値と、当該近傍領域から自領域までの幾何学的な距離に応じた移動コストに基づいて自領域の評価値を算出する
ことを特徴とする請求項7記載の経路探索方法。 - 前記領域分割ステップにより分割された前記領域について、自領域に対して隣接した領域を越えた領域を近傍領域として設定可能とした
ことを特徴とする請求項7乃至8いずれか1項記載の経路探索方法。 - 前記経路探索方法は、
前記評価値算出ステップによる評価値算出処理を実行可能又は不能に設定する状態設定ステップを更に備える
ことを特徴とする請求項7乃至9いずれか1項記載の経路探索方法。 - 移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索プログラムであって、
コンピュータに対して、
前記移動領域を複数の領域に分割する領域分割ステップと、
前記領域分割部により分割された複数の領域に対応し、近傍に存在する領域の評価値と、当該近傍領域から自領域までの移動コストに基づいて、それぞれの領域における評価値算出処理を並列に実行する評価値算出ステップと、
前記移動始点に対応する領域から前記移動終点に対応する領域に向けて、前記評価値算出ステップによって算出された評価値のうち最も小さい評価値を有する近傍領域を選択し、該選択された領域を通過する経路を決定する経路決定ステップとを実行させる
経路探索プログラム。 - 移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する移動経路を探索可能な自律移動体であって、
前記移動領域を複数の領域に分割する領域分割部と、
前記領域分割部により分割された複数の領域に対応し、それぞれの領域の評価値を算出する複数の評価値算出部と、
前記移動始点に対応する領域から前記移動終点に対応する領域に向けて、前記評価値算出部によって算出された評価値のうち最も小さい評価値を有する近傍領域を選択し、該選択された領域を通過する経路を決定する経路決定部とを備え、
前記評価値算出部が、
近傍に存在する領域の評価値と、当該近傍領域から自領域までの移動コストに基づいて自領域の評価値を算出する評価値処理部を有する
自律移動体。
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