JP5159369B2 - Search and monitoring method with multiple robots - Google Patents

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この発明は、ビル等の建屋や市街地を、例えば反社会勢力(以下、「脅威対象物」と称す)により占拠された場合に、脅威対象物を複数のロボットにより探索または監視する複数ロボットによる探索監視方法に関するものである。   In the present invention, when a building such as a building or an urban area is occupied by, for example, an anti-social force (hereinafter referred to as “threat object”), a search by a plurality of robots that search or monitor a threat object by a plurality of robots It relates to a monitoring method.

近年、テロを代表例とする治安悪化の問題は国内外を問わず益々深刻化及び凶悪化している。テロと言うと縁遠い問題と思われがちであるが、地下鉄サリンの事件から犯人の立てこもりや小中学校への乱入等、国内においても大小様々な問題が起きており、身近な問題として考える必要がある。このような事件では、直接の被害者だけでなく、助けようとした警官、警備員、そして駅員等も犠牲となるケースが発生している。   In recent years, the problem of worsening security, with terrorism as a representative example, has become increasingly serious and worse, both domestically and internationally. Terrorism tends to be thought of as a far-off issue, but there are various large and small problems in the country, such as the criminal cramming and the invasion of elementary and junior high schools from the subway sarin incident, and it needs to be considered as a familiar issue . In such cases, not only the direct victims, but also police officers, guards, and station staff who tried to help were sacrificed.

他方、工場内等の限定された場所で利用されてきたロボット技術を、災害時の被災者救助や危険作業を安全かつ効率的に行う技術として、また、少子化及び高齢化社会を支える身近な技術として活用することが期待されており、近年、様々な面からの研究開発が加速している。   On the other hand, the robot technology that has been used in limited places such as factories is used as a technology to safely and efficiently perform disaster relief and dangerous work at the time of disaster, and it is familiar to support the declining birthrate and aging society. It is expected to be used as a technology, and in recent years, research and development from various aspects has been accelerated.

このため、ロボット技術の応用例として、ビル等の建屋や市街地を占拠した上述したような脅威対象物をロボットにより探索及び監視させることが考えられる。これにより、安全に脅威対象物を探索及び監視できると共に、低リスク高効率の対策を講じることができるようになるため、上述したような二次被害をも減らせる可能性が高くなる。   For this reason, as an application example of the robot technology, it is conceivable to search and monitor the above-described threat object that occupies a building such as a building or an urban area with a robot. As a result, it is possible to search and monitor the threat object safely, and to take measures with low risk and high efficiency. Therefore, there is a high possibility that the secondary damage as described above can be reduced.

既に、警備会社等が警備ロボットを開発しているが、事前に指定された経路を巡回し異常を検知・報告するというものであり、自動的に、状況に応じて的確な行動を取るという運用ができるまでには至っていない。緊急事態の際には、脅威対象物を監視し続ける必要があり、また、監視中に脅威対象物が逃亡した際には、直に再探索できるように行動する必要がある。また、当然、脅威対象物はロボットによる探索・監視活動を拒むため、ロボットへの破壊行為を行うことも十分あり得る。特にロボットのセンサー機能が破壊されてしまうと、脅威対象物が存在する現場からの情報は途絶えてしまうこととなる。   A security company has already developed a security robot, but it is designed to detect and report abnormalities through a route specified in advance, and automatically take appropriate actions according to the situation. It hasn't been done yet. In the event of an emergency, it is necessary to continue monitoring the threat object, and when the threat object escapes during monitoring, it is necessary to act so that it can be re-searched immediately. Of course, since the threat object refuses to search and monitor by the robot, it is possible to perform a destructive action on the robot. In particular, if the sensor function of the robot is destroyed, information from the site where the threat object exists will be lost.

このため、このような場合には、他のロボットを現場に早急に向かわせる必要があるが、現場到着時には既に脅威対象物が存在しない可能性が高い。従って、複数のロボットで協調して脅威対象物が存在する方向へ移動し続ける追跡ロボットシステムがあるが(例えば、特許文献1参照)、これだけでは不十分である。   For this reason, in such a case, it is necessary to make another robot promptly go to the site, but there is a high possibility that no threat object already exists when the site arrives. Therefore, there is a tracking robot system that continues to move in the direction in which the threat object exists in cooperation with a plurality of robots (see, for example, Patent Document 1), but this alone is insufficient.

特開2005−173968号公報JP 2005-173968 A

この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、脅威対象物が引き起こす、ロボットへの破壊行為や逃亡等のイベント情報を活用して、脅威対象物をより効果的に探索することができる複数ロボットによる探索監視方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described points, and a plurality of threat objects can be searched for more effectively by utilizing event information such as a destructive action or escape to a robot caused by a threat object. The purpose is to obtain a search monitoring method by a robot.

この発明に係る複数ロボットによる探索監視方法は、通信機能及びコンピュータを内蔵した複数のロボットにより、あらかじめ移動速度が仮定できる脅威対象物を対象物として、複数の分岐点を有する探索空間内のいずれかに存在する前記対象物を探索監視する複数ロボットによる探索監視方法において、前記複数のロボットのそれぞれに内蔵された前記コンピュータにより実行されるステップとして、定期的に、自身の位置と、自身の有するセンサーによる監視範囲及び探知結果を含む探知情報とを他のロボットに配信することで、他のロボットと情報交換を行うステップと、監視中に前記センサーの監視範囲内から前記対象物が外れた場合または前記対象物が逃亡した場合、あるいは前記センサーによる監視機能が前記対象物によって破壊された場合に相当するイベントが他のロボットで発生したことを前記探知情報として受信した場合に、前記脅威対象物の移動速度を仮定することにより、前記イベントが発生した時点における前記他のロボットの監視範囲から時間とともに広がる前記対象物の存在可能性の範囲を算出するステップと、対象物の存在可能性の範囲を縮小すべくロボットが移動する目的地を設定するステップとを備え、対象物の存在可能性の範囲を算出するステップは、時間経過とともに広がっていく前記存在可能性の範囲を、前記探索空間内の前記複数の分岐点をノードとした木構造として求め、各ノードについて子孫の分岐総数を拡散度合いとして計算し、前記目的地を設定するステップは、計算された前記拡散度合いに基づいてロボットが時間経過とともに拡散する範囲の各境界点を求め、各境界点以降の拡散度合いが最も大きい第1地点を、各ロボットが自律的に前記目的地として設定するとともに、他のロボットとの情報交換に基づいて、自身が前記拡散度合いの最も大きい地点に他のロボットよりも最も早く到達できると判断した場合には、前記第1地点を前記目標値の設定として維持し、他のロボットのいずれかが前記拡散度合いの最も大きい地点に自身よりも早く到達できると判断した場合には、拡散度合いが2番目に大きい第2地点を目的地として再設定し、他のロボットと目的地が重ならなくなるまで、前記再設定の処理を繰り返すことを特徴とする。

The search monitoring method using a plurality of robots according to the present invention can be any one of a search space having a plurality of branch points, with a threat object whose movement speed can be assumed in advance by a plurality of robots incorporating a communication function and a computer . In the search and monitoring method by a plurality of robots for searching and monitoring the object existing in the plurality of robots, as a step executed by the computer incorporated in each of the plurality of robots, the own position and the sensor that the sensor has are periodically provided. The monitoring range and the detection information including the detection result are distributed to the other robot, thereby exchanging information with the other robot, and when the object is out of the monitoring range of the sensor during the monitoring, or When the object escapes, or the monitoring function by the sensor is broken by the object. If the event corresponding to the case where it is received as the detection information of the occurrence in another robot, by assuming the traveling speed of the threat objects, the other robots at the time when the event occurred comprising calculating a possible presence of a range of the object from the monitoring range spread over time, and setting a destination robot so as to move reduces the possible presence of a range of objects, the object The step of calculating a range of possibility of existence obtains the range of possibility of existence that spreads with time as a tree structure having the plurality of branch points in the search space as nodes, and branches offspring for each node The step of calculating the total number as the degree of diffusion and setting the destination includes determining that the robot has elapsed with time based on the calculated degree of diffusion. Based on the information exchange with other robots, each robot autonomously sets the first point with the largest degree of diffusion after each boundary point as the destination. If it is determined that the robot can reach the point with the highest degree of diffusion earlier than other robots, the first point is maintained as the target value setting, and any of the other robots performs the diffusion. If it is determined that the point with the highest degree can be reached earlier than itself, the second point with the second highest degree of diffusion is reset as the destination, until the destination does not overlap with the other robot. The resetting process is repeated .

この発明によれば、イベント情報を活用して、イベントが発生した時点で、対象物の存在可能性の範囲を特定し、対象物の存在可能性の範囲を縮小すべくロボットが移動する目的地を設定することで、対象物をより効果的に探索することができる。   According to the present invention, the event information is used to specify the range of the possibility of existence of the target object when the event occurs, and the destination where the robot moves to reduce the range of the possibility of existence of the target object. By setting, the object can be searched more effectively.

この発明は、複数ロボットによる通常の巡視作業に加えて、脅威対象物が存在する場合には、脅威対象物が引き起こす、ロボットへの破壊行為や逃亡等のイベント情報を活用して、脅威対象物をより効果的に探索するもので、特に、このようなイベントが発生した時点で、脅威対象物の存在可能性の範囲を特定し、脅威対象物の移動速度を仮定することにより時間とともに拡散する当該範囲を計算する。   In addition to the usual patrol work by a plurality of robots, the present invention utilizes event information such as a destructive action or escape to a robot caused by a threat object when a threat object exists. In particular, when such an event occurs, the range of the possibility of the presence of the threat object is specified, and the movement speed of the threat object is assumed to spread over time. Calculate the range.

そして、任意のロボットのセンサー機能が破壊された場合や、移動機能が破壊され脅威対象物に逃亡されてしまった場合は、他のロボットは、単純に、このようなイベントが生じた現場へ早く到達できる経路を選択するのではなく、当該脅威対象物の存在可能性の範囲の拡散を食い止められる地点を優先的に選択して移動するものであり、この行動により、脅威対象物の取り逃がし阻止及び探知確度向上を図る。   And if the sensor function of any robot is destroyed, or if the moving function is destroyed and escaped to a threat object, other robots simply go to the site where such an event occurred. Rather than selecting a route that can be reached, the movement is made by preferentially selecting a point where the spread of the range of possibility of the threat target can be stopped, and this action prevents the threat target from being escaped and Improve detection accuracy.

また、このようなロボットの行動は、即応性が要求されるため、監視員等からの指示を待ってからの行動では遅すぎることになり、この発明は、この行動ロジックを自動化させ該即応性を実現するためのものである。   In addition, since such robot behavior requires responsiveness, the behavior after waiting for an instruction from a supervisor or the like is too slow, and the present invention automates this behavioral logic to provide the responsiveness. It is for realizing.

なお、ロボットの行動設計に関しては、典型的な方法として、脅威対象物が存在する可能性の高いエリアへ短時間で到達できるようにする方法、または、脅威対象物を取り逃がさないように脅威対象物が確実に通過する場所で待ち伏せさせる方法が考えられる。   Regarding robot behavior design, a typical method is to make it possible to reach an area where there is a high possibility that a threat target exists in a short time, or to prevent a threat target from being missed. A method of ambushing in places where things pass reliably can be considered.

しかし、前者の方法では、早く脅威対象物を探知できる可能性があるが、取り逃がす可能性もある。また、後者の方法では、取り逃がすことはないが、不要な待ち時間があり非効率である。   However, with the former method, there is a possibility that the threat object can be detected quickly, but there is also a possibility that it will be missed. Further, the latter method is not missed, but is inefficient due to unnecessary waiting time.

この発明は、両方法の折衷案であり、各ロボットは、現状から脅威対象物を取り逃がさない可能性が最も高い経路を選択するとともに、脅威対象物の存在可能性の範囲を小さくするように各ロボットが行動することにより脅威対象物の探知効率向上を実現するものである。   The present invention is a compromise between both methods, and each robot selects a route that is most likely not to miss the threat object from the current state, and reduces the range of the possibility of the presence of the threat object. The robots act to improve the detection efficiency of threat objects.

実施の形態1.
図1は、この発明の適用を想定した運用例を示したものである。この例では、図1(a)が、不法侵入者またはテロリスト等の脅威対象物により占拠された現場の状況(建屋の間取りを上から見た様子)を示した見取り図であり、また、図1(b)は、現場に投入したロボットより得られたセンシング情報に基づいて、現場における脅威対象物の状況を観測している指揮所を示したものである。ここで、△印がテロリストや不法侵入者等の脅威対象物1を示し、○印が探索監視ロボット(以下、単に「ロボット」と称す)2であり、その横の三角の記号は当該ロボットが自身のセンサー3により見ている方向を示したものである。各探索監視ロボット2は、他の探索監視ロボット2及び指揮所4と通信可能に通信機能及びコンピュータを内蔵し、指揮所4もまた、通信機能及びコンピュータを内蔵する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows an operation example assuming application of the present invention. In this example, FIG. 1A is a floor plan showing the situation of the site occupied by a threatened object such as a trespasser or a terrorist (viewing the building floor plan from above). (B) shows the command post observing the situation of the threat object on the site based on the sensing information obtained from the robot thrown into the site. Here, a triangle mark indicates a threat object 1 such as a terrorist or an illegal intruder, a circle mark is a search monitoring robot (hereinafter simply referred to as “robot”) 2, It shows the direction viewed by its own sensor 3. Each search monitoring robot 2 has a communication function and a computer built therein so as to be communicable with other search monitoring robots 2 and the command post 4, and the command post 4 also has a communication function and a computer built therein.

図1に示す例において、現場の地図は既知であるとした場合のものであり、指揮所4において、図中の「?」部分、つまりロボット2の監視(探知)範囲から外れた範囲を無くすように、まずは各ロボット2へ探索作業指示を送り、ロボット2による探索作業を始めることとなる。各ロボット2は、定期的に自身の位置と探知情報を他のロボット2や指揮所4に配信する。また、各ロボット2は、自律的に探索活動を行い、ロボット間で探索する場所が重ならないように協調して移動場所を選択するものとする。各ロボット2が脅威対象物1を探知した場合は、脅威対象物1から見つからないよう、また危害が加えられないように適度な距離を保ちながら監視することになる。   In the example shown in FIG. 1, the map of the site is assumed to be known. In the command post 4, the “?” Portion in the figure, that is, the range outside the monitoring (detection) range of the robot 2 is eliminated. As described above, first, a search work instruction is sent to each robot 2, and the search work by the robot 2 is started. Each robot 2 periodically distributes its position and detection information to other robots 2 and command post 4. In addition, each robot 2 autonomously performs a search activity, and selects a movement location in cooperation so that the search locations do not overlap between the robots. When each robot 2 detects the threat object 1, monitoring is performed while maintaining an appropriate distance so as not to be found from the threat object 1 and to prevent harm.

一つの運用例として、各ロボット2には、基本的な行動が事前にプログラムされており、殆どの場面では自律及び協調して脅威対象物1を探索及び監視するというミッションを遂行するが、状況次第では指揮所4からの指示に基づいて行動するという運用形態が考えられる。これは、事態に応じた素早い行動を取るためには或るレベルのところまでは自動化させておく必要があるためであると同時に、現場の状況だけでなくよりマクロ的な視点での行動判断も必要な場合があるためである。   As one example of operation, each robot 2 is pre-programmed with basic actions, and in most situations, it performs a mission to search and monitor the threat object 1 in an autonomous and cooperative manner. Depending on the order, an operation mode of acting based on an instruction from the command post 4 can be considered. This is because in order to take quick action according to the situation, it is necessary to automate up to a certain level. At the same time, not only the situation in the field but also action judgment from a macro viewpoint. This is because it may be necessary.

また、図2は、各ロボット2が自律・分散行動する場合の仕組みを図示したものである。各ロボット2は、初期設定された経路に基づいて脅威対象物1の探索を行う(探索モード)。また、脅威対象物1を探索した場合には監視行動を取る(監視モード)。しかし、脅威対象物1が逃亡したりして失探した場合には再び探索モードになる。他方、環境側の情報としては、不変な情報(静的情報)と状況に応じて変動する情報(動的情報)がある。前述した例では、対象とする空間(地図)が既知であるため、この情報は静的情報に相当するが、地図が未知である場合はロボットが探索しながら地図を作成していくため、この「対象空間」情報は動的情報になる。また、脅威対象物1の行動は、当然、動的情報に位置づけられるが、後述する脅威対象物1の存在可能性の範囲もこれに相当する。特に、これらの動的情報は、ロボット2の行動に左右されることになる。   FIG. 2 illustrates a mechanism when each robot 2 performs autonomous / distributed behavior. Each robot 2 searches for the threat object 1 based on the initially set route (search mode). Further, when the threat object 1 is searched, a monitoring action is taken (monitoring mode). However, when the threat object 1 escapes or is lost, the search mode is entered again. On the other hand, information on the environment side includes invariant information (static information) and information that varies depending on the situation (dynamic information). In the above example, since the target space (map) is known, this information corresponds to static information. However, if the map is unknown, the robot creates a map while searching, The “target space” information is dynamic information. The action of the threat object 1 is naturally positioned in the dynamic information, but the range of the possibility of existence of the threat object 1 described later also corresponds to this. In particular, the dynamic information depends on the behavior of the robot 2.

図3は、ロボット2が脅威対象物1に不意打ちにより破壊された場合を例に、この発明における、脅威対象物1の存在可能性の範囲について説明したものである。なお、本例を含めた以降の例では、説明を簡単化するために、部屋がない通路のみの空間を用いて説明する。   FIG. 3 illustrates the range of the possibility of the presence of the threat object 1 in the present invention, taking as an example the case where the robot 2 is unexpectedly destroyed by the threat object 1. In the following examples including this example, the description will be made using a space having only a passage without a room in order to simplify the description.

例えば、図3(a)に示すように、ロボット2Aが脅威対象物1に不意打ちにより破壊された場合、その時点では、当該脅威対象物1はロボット2Aを狙える範囲で、かつロボット2Aの探知エリア外に存在したことになる。本例で登場する各ロボット2は、探知方向に関しては対象空間内を十分探知できる能力を備えていたとすると、当該イベントが発生した時点での該脅威対象物1の存在可能性の範囲は、図3(a)に示す範囲となる。更に、脅威対象物1の移動速度を仮定することにより、図3(b)に示すように時間経過とともに拡散する当該脅威対象物1の存在可能性の範囲を算出することができる。この発明の基本コンセプトは、この拡散を食い止めるように各ロボット2が移動することであり、それにより、脅威対象物1の探知確度向上を図ることである。このため、ロボット2B〜2Eは、例えば、図3(b)に示すような行動を取れば、当該範囲の拡散を食い止められることになる。そして、ロボット2B〜2Eのいずれかが、当該脅威対象物1を探知できるはずである。   For example, as shown in FIG. 3A, when the robot 2A is suddenly destroyed by the threat object 1, the threat object 1 is within the range where the robot 2A can be aimed at and the detection area of the robot 2A. It would have existed outside. Assuming that each robot 2 appearing in this example has the ability to sufficiently detect the inside of the target space with respect to the detection direction, the range of possible existence of the threat object 1 at the time when the event occurs is shown in FIG. This is the range shown in 3 (a). Furthermore, by assuming the moving speed of the threat object 1, it is possible to calculate the range of the possibility of existence of the threat object 1 that spreads with time as shown in FIG. The basic concept of the present invention is that each robot 2 moves so as to stop this diffusion, thereby improving the detection accuracy of the threat object 1. For this reason, if the robots 2B to 2E take an action as shown in FIG. 3B, for example, the diffusion of the range can be prevented. Then, any of the robots 2B to 2E should be able to detect the threat object 1.

ここで、例えば、脅威対象物1が人間であると分かっている場合は、100メートルを10秒で移動すると仮定しておけば、実際の脅威対象物1の存在位置が当該範囲を超えることはない。   Here, for example, if it is known that the threat object 1 is a human being, it is assumed that the actual position of the threat object 1 exceeds the range if it is assumed that 100 meters is moved in 10 seconds. Absent.

図4は、脅威対象物1の存在可能性の範囲の計算例と、この発明に基づくロボット2の行動選択例を示したものである。図4(a)で示した空間において、ロボット2Aが脅威対象物1に不意打ちにより破壊された場合の当該脅威対象物1の、時間経過とともに広がっていく該存在可能性の範囲の状況は、図4(b)に示す木構造で表現することができる。ここで、□で示したノードは地図上の分岐点を示し、点線部分は該存在可能性の範囲の拡散によりマージされる部分を示す。また、ノード横に示した値は当該ノードの子孫の分岐総数を示す。同様に、このイベントを通信断絶等により察知したロボット2Bは、その時点での自身の位置と速度から、時間とともに広がる当該脅威対象物1の存在可能性の範囲までの各到達時間を計算することができる。この例では、図中のx、y、zがこの各到達地点及び時点に相当する。なお、本例では、ロボット2Bのセンサー3は近傍(例えば、図示した三角の範囲内)しか探知できないと仮定した場合のものである。   FIG. 4 shows a calculation example of the range of possible existence of the threat object 1 and an action selection example of the robot 2 based on the present invention. In the space shown in FIG. 4A, when the robot 2A is unexpectedly destroyed by the threat object 1, the situation of the possibility of existence of the threat object 1 that spreads over time is shown in FIG. It can be expressed by a tree structure shown in 4 (b). Here, a node indicated by □ indicates a branch point on the map, and a dotted line portion indicates a portion to be merged by diffusion of the existence possibility range. The value shown next to the node indicates the total number of branches of the descendant of the node. Similarly, the robot 2B, which has detected this event due to communication disconnection or the like, calculates each arrival time from its own position and speed at that point in time to the range of possibility of existence of the threat object 1 that spreads with time. Can do. In this example, x, y, and z in the figure correspond to the respective arrival points and time points. In this example, it is assumed that the sensor 3 of the robot 2B can detect only the vicinity (for example, within the triangular range shown).

この発明のコンセプトは、脅威対象物1の探索確度を高めることであり、脅威対象物1を取り逃がさないことである。ロボット2Bがx地点を目的地とすれば最も早い時間にイベント発生範囲に近づけるが、y地点を選択する方が脅威対象物1の存在可能性の範囲の拡散を食い止めることができる。この発明はこのy地点を選択するというものであり、図4(b)に示す脅威対象物1の存在可能性の範囲の分岐を計算することにより、各ロボット2の目的地を導出するものである。   The concept of the present invention is to improve the search accuracy of the threat object 1 and not to miss the threat object 1. If the robot 2B takes the point x as the destination, the robot 2B approaches the event occurrence range at the earliest time. However, the selection of the point y can prevent the range of the possibility of existence of the threat object 1 from spreading. In the present invention, this point y is selected, and the destination of each robot 2 is derived by calculating a branch of the range of possibility of existence of the threat object 1 shown in FIG. 4 (b). is there.

図5は、各ロボット2の行動及びロボット2間で協調して行動決定する場合の例を示したものである。図5(a)は、各ロボット2の行動を示したフローチャート図である。対象空間において、脅威対象物1の存在が分かっていない場合は、通常の探索行動、つまり事前に設定された巡視プログラムに従って、各ロボット2は分担して巡視作業を行っている、または脅威対象物1の逃亡またはロボット2への破壊行為等のイベントが生じたことにより該ロボット2がどこかの目的地へ移動中であった場合(ステップS1)において、同様の新たなイベントが発生した時(ステップS2)は、目的地を(再)計算する。この計算で、まずは当該新規イベントに関する脅威対象物1の存在可能性の範囲の時間経過に伴う拡散度合いを計算する(ステップS3)。この拡散度合いとは、図4(b)に示す各分岐点における以降の総分岐数のことを示す。   FIG. 5 shows an example in which the behavior of each robot 2 and the behavior determination between the robots 2 are coordinated. FIG. 5A is a flowchart showing the behavior of each robot 2. When the presence of the threat object 1 is not known in the target space, each robot 2 performs a patrol work in accordance with normal search behavior, that is, a patrol program set in advance, or the threat object When a similar new event occurs when the robot 2 is moving to some destination (step S1) due to an event such as escape of 1 or destruction of the robot 2 (step S1) Step S2) (re) calculates the destination. In this calculation, first, the degree of diffusion with the passage of time within the range of the possibility of existence of the threat object 1 relating to the new event is calculated (step S3). This degree of diffusion indicates the total number of subsequent branches at each branch point shown in FIG.

この結果に基づいて、当該ロボット2が時間経過とともに拡散する該範囲の各境界点を求め、該各点における該点以降の拡散度合いをソートして調べる。そして、この拡散度合いが最も大きい点を当該ロボット2の目的地に設定する。なお、既に目的地を目指して移動中である場合は、この目的地での拡散度合いをも含めて、当該拡散度合いが最も大きい地点を新たな目的地とする(ステップS4)。   Based on this result, each boundary point of the range in which the robot 2 diffuses over time is obtained, and the degree of diffusion after the point at each point is sorted and examined. Then, the point having the largest diffusion degree is set as the destination of the robot 2. If the destination is already moving toward the destination, a point with the highest degree of diffusion including the degree of diffusion at the destination is set as a new destination (step S4).

次に、目的地が重ならないようにロボット2間で情報交換して調整する。図5(b)は、2つのロボット2で協調して、目的地が重ならないようにする場合の例を示したものである。ここで、a1、a1’は、図5(c)に示すように、同じ枝の点であって、ルート(イベントのソース)に距離が近い順に、ダッシュ(’)の数を増やしたものである。図5(b)の例では、ロボット2Aと2Bとも地点a1を最優先に選定しているので、よりルートに近い地点に到達できるロボット2Aを地点a1に割り当てている。これは、当該地点に到達後、該存在可能性の範囲を小さくするよう上位の分岐点に移動するためであり、そこに早く到達できる地点を選ぶ方が有効なためである。これにより、ロボット2Bは、次の候補であるb1地点をその時点の目的地として選択することになる(ステップS5)。これは、目的地が重ならないよう調節する単純な方法であるが、該範囲が総合的に小さくなるように、各ロボット2の目的地を設定するということも考えられる。   Next, information is exchanged and adjusted between the robots 2 so that the destinations do not overlap. FIG. 5B shows an example in which the two robots 2 cooperate to prevent the destinations from overlapping. Here, as shown in FIG. 5 (c), a1 and a1 ′ are points of the same branch, and are obtained by increasing the number of dashes (′) in order of distance from the route (source of the event). is there. In the example of FIG. 5B, since the point a1 is selected with the highest priority for both the robots 2A and 2B, the robot 2A that can reach a point closer to the route is assigned to the point a1. This is because, after reaching the point, it moves to a higher branch point so as to reduce the range of the possibility of existence, and it is more effective to select a point that can reach the point earlier. Thus, the robot 2B selects the next candidate b1 as the destination at that time (step S5). This is a simple method for adjusting the destinations so that they do not overlap, but it is also conceivable that the destinations of the respective robots 2 are set so that the range becomes smaller overall.

なお、該ロボット2が脅威対象物1を監視中であった場合には、新たなイベントが発生したとしても基本的に当該脅威対象物1の監視を続行するものと考える。   If the robot 2 is monitoring the threat object 1, it is assumed that the threat object 1 is basically monitored even if a new event occurs.

また、全てのロボット2で上記協調処理を実施すると、通信等のオーバーヘッドが嵩むので、受信電力に基づいて近傍のロボット2間のみで実施することも考えられる。これは、近傍のロボット2同士は同じ目的地を選定する可能性が高いためであり、小さいオーバーヘッドで大きな効果が発揮できる可能性がある。   Further, if the above-described cooperative processing is performed by all the robots 2, overhead such as communication increases, so that it may be performed only between neighboring robots 2 based on the received power. This is because the robots 2 in the vicinity are likely to select the same destination, and there is a possibility that a large effect can be exhibited with a small overhead.

その他、図5(a)の処理を、指揮所4またはメインロボット2等のどこか一箇所で計算することが考えられる。また、同処理を各ロボット2で独自に計算させることも考えられるが、その場合は他のロボット2の行動も全て計算する必要がある。しかし、後者の方法では、ロボット2が故障及び破壊された場合等においても、システムとしての高いロバスト性が実現できることになる。   In addition, it is conceivable that the processing of FIG. 5A is calculated at one place such as the command post 4 or the main robot 2. In addition, it is conceivable that each robot 2 calculates the process independently, but in this case, all the actions of the other robots 2 must be calculated. However, in the latter method, high robustness as a system can be realized even when the robot 2 is broken or broken.

図6は、対象空間の地図が未知の場合の脅威対象物1の存在可能性の範囲の算出例を示したものである。図6(a)に示すように、最初は対象とする空間が未知であっても、ロボット2が探索した箇所は既知となる。このように、対象とする空間の地図を作成しながら、脅威対象物1の探索を行っている状況において、図6(a)に示したように、脅威対象物1によりロボット2が不意打ちにより破壊された場合、既に既知となった空間に関しては前記した方法により脅威対象物1の存在可能性の範囲を計算するが、未知である部分に関しては、実際は図6(b)に示す空間だとしても、障害物が一切存在しない自由空間として、該範囲を計算することが考えられる。このように、その時点での未知空間を自由空間と仮定して、時間経過とともに拡散する脅威対象物1の存在可能性の範囲を算出しておけば、実際は、それ以上当該範囲が拡散することがないので問題は生じないこととなる。   FIG. 6 shows a calculation example of the range of possibility of existence of the threat object 1 when the map of the target space is unknown. As shown in FIG. 6A, even if the target space is unknown at first, the location searched by the robot 2 is known. In this way, while creating a map of the target space and searching for the threat object 1, as shown in FIG. 6A, the robot 2 is unexpectedly destroyed by the threat object 1. In this case, the range of the possibility of existence of the threat object 1 is calculated by the above-described method for the already known space, but the unknown part may actually be the space shown in FIG. 6B. It is conceivable to calculate the range as a free space where no obstacles exist. In this way, assuming that the unknown space at that time is a free space and calculating the range of the possibility of existence of the threat object 1 that spreads over time, the range will actually spread further. There is no problem because there is no problem.

なお、上記実施の形態では、脅威対象物について述べたものであるが、この発明は脅威対象物に限定しなくてもよく、その他対象物にも適用可能である。   In the above embodiment, the threat object is described. However, the present invention is not limited to the threat object, and can be applied to other objects.

この発明の適用を想定した運用例を示した図である。It is the figure which showed the example of operation assumed application of this invention. 図1に示す各ロボット2が自律・分散行動する場合の仕組みを示した図である。It is the figure which showed the mechanism in case each robot 2 shown in FIG. 1 carries out autonomous and distributed action. ロボット2が脅威対象物1に不意打ちにより破壊された場合を例に、この発明における、脅威対象物1の存在可能性の範囲について説明した図である。It is a figure explaining the range of the possibility of existence of threat object 1 in this invention, taking as an example the case where robot 2 is destroyed by threat object 1 unexpectedly. 脅威対象物1の存在可能性の範囲の計算例と、この発明に基づくロボット2の行動選択例を示した図である。It is the figure which showed the calculation example of the range of the possibility of the threat target 1, and the action selection example of the robot 2 based on this invention. 各ロボット2の行動及びロボット2間で協調して行動決定する場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example in the case of determining the action of each robot 2, and action between the robots 2 in cooperation. 対象空間の地図が未知の場合の脅威対象物1の存在可能性の範囲の算出例を示した図である。It is the figure which showed the example of calculation of the range of the possibility of presence of the threat target object 1 when the map of object space is unknown.

符号の説明Explanation of symbols

1 脅威対象物、2 ロボット、3 センサー、4 指揮所。   1 threat object, 2 robot, 3 sensor, 4 command post.

Claims (1)

通信機能及びコンピュータを内蔵した複数のロボットにより、あらかじめ移動速度が仮定できる脅威対象物を対象物として、複数の分岐点を有する探索空間内のいずれかに存在する前記対象物を探索監視する複数ロボットによる探索監視方法において、
前記複数のロボットのそれぞれに内蔵された前記コンピュータにより実行されるステップとして、
定期的に、自身の位置と、自身の有するセンサーによる監視範囲及び探知結果を含む探知情報とを他のロボットに配信することで、他のロボットと情報交換を行うステップと、
監視中に前記センサーの監視範囲内から前記対象物が外れた場合または前記対象物が逃亡した場合、あるいは前記センサーによる監視機能が前記対象物によって破壊された場合に相当するイベントが他のロボットで発生したことを前記探知情報として受信した場合に、前記対象物の移動速度を仮定することにより、前記イベントが発生した時点における前記他のロボットの監視範囲から時間とともに広がる前記対象物の存在可能性の範囲を算出するステップと、
対象物の存在可能性の範囲を縮小すべくロボットが移動する目的地を設定するステップと
を備え
前記対象物の存在可能性の範囲を算出するステップは、時間経過とともに広がっていく前記存在可能性の範囲を、前記探索空間内の前記複数の分岐点をノードとした木構造として求め、各ノードについて子孫の分岐総数を拡散度合いとして計算し、
前記目的地を設定するステップは、計算された前記拡散度合いに基づいてロボットが時間経過とともに拡散する範囲の各境界点を求め、各境界点以降の拡散度合いが最も大きい第1地点を、各ロボットが自律的に前記目的地として設定するとともに、他のロボットとの情報交換に基づいて、自身が前記拡散度合いの最も大きい地点に他のロボットよりも最も早く到達できると判断した場合には、前記第1地点を前記目標値の設定として維持し、他のロボットのいずれかが前記拡散度合いの最も大きい地点に自身よりも早く到達できると判断した場合には、拡散度合いが2番目に大きい第2地点を目的地として再設定し、他のロボットと目的地が重ならなくなるまで、前記再設定の処理を繰り返す
ことを特徴とする複数ロボットによる探索監視方法。
A plurality of robots that search for and monitor the target object existing in any of search spaces having a plurality of branch points by using a threat target object whose movement speed can be assumed in advance by a plurality of robots incorporating a communication function and a computer. In the search monitoring method by
As steps executed by the computer incorporated in each of the plurality of robots,
Periodically exchanging information with other robots by distributing to the other robots its position and the detection information including the monitoring range and detection result by the sensor that it has,
An event corresponding to a case where the object is out of the monitoring range of the sensor during monitoring, the object escapes, or a monitoring function by the sensor is destroyed by the object is detected by another robot. when that occurred it has been received as the detection information, by assuming the traveling speed of the object, the possible presence of the object from the monitoring range spread over time of the other robot at the time when the event occurred Calculating a range of
Setting a destination for the robot to move to reduce the range of possible existence of the object ,
The step of calculating the range of possibility of existence of the object is obtained as a tree structure having the plurality of branch points in the search space as nodes, with the range of possibility of existence expanding with time. Calculate the total number of descendant branches for
In the step of setting the destination, each boundary point in a range where the robot diffuses over time is obtained based on the calculated degree of diffusion, and the first point having the largest degree of diffusion after each boundary point is determined as each robot. Is autonomously set as the destination and, based on information exchange with other robots, determines that it can reach the point with the highest degree of diffusion earlier than other robots, If the first point is maintained as the setting of the target value, and it is determined that any of the other robots can reach the point with the highest degree of diffusion earlier than itself, the second largest degree of diffusion is the second. reconfigure the point as the destination, to the other robots and destination do not overlap, the search monitoring by multiple robots and repeating the process of the resetting Law.
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