JP6879233B2 - 制御装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Description
この発明の一態様による制御装置は、制御対象物単位は複数あり、各制御対象物単位は第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位から構成されており、第一型制御対象物単位と第二型制御対象物単位はそれぞれU個(Uは4以上の整数)の制御対象物から構成されており、制御対象物単位には所定の初期位置及び所定の目標位置が定められており、初期位置の集合をSとし、目標位置の集合をGとし、第一型制御対象物単位の目標位置は第一型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、第二型制御対象物単位の目標位置は第二型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、
第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位が他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位と隣接するが、第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位の周囲には他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位を構成する制御対象物が移動可能な空隙が有ることを制御対象物構造の接続性と言うとして、制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第一型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第一型制御対象物単位移動制御部と、制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第二型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第二型制御対象物単位移動制御部と、を含む制御装置であって、制御対象物単位の初期位置の集合Sと目標位置の集合Gとは接しているとし、初期位置の集合Sに含まれる位置であって目標位置の集合Gに接している位置の1つを接続位置として、第一型制御対象物単位移動制御部は、各第一型制御対象物単位が制御対象物構造の接続性を維持しながら接続位置を通って目標位置に到達するまでのパスを接続位置から近い初期位置にある第一型制御対象物単位のパスから順に決定する第一パス決定部と、各第一型制御対象物単位が衝突しないように、各第一型制御対象物単位の待ち時間を決定する第一待ち時間調整部と、第一パス決定部により決定されたパス及び第一待ち時間調整部により決定された待ち時間に従って、各第一型制御対象物単位を移動させる第一移動部と、を含み、第二型制御対象物単位移動制御部は、各第二型制御対象物単位が制御対象物構造の接続性を維持しながら接続位置を通って目標位置に到達するまでのパスを接続位置から遠い位置を目標位置とする第二型制御対象物単位のパスから順に決定する第二パス決定部と、各第二型制御対象物単位が衝突しないように、各第二型制御対象物単位の待ち時間を決定する第二待ち時間調整部と、第二パス決定部により決定されたパス及び第二待ち時間調整部により決定された待ち時間に従って、各第二型制御対象物単位を移動させる第二移動部と、を備えている。
まず、行動制御システム及び方法の理論的背景について説明する。以下の説明において、制御対象物は、ロボットである。制御対象物は、制御の対象となり得るものであれば、ロボット以外であってもよい。
任意の隊列形成を初期隊列形成状態として、制御対象物同士が接したままの状態を維持しつつ目的とする任意の隊列形成状態である目的隊列形成状態への隊列を移動させる隊列制御を、多数の制御対象物が協調して行う任務を、例えば図1に例示するような、互いに接する面同士をスライドさせて移動していくことが可能な立方体型の制御対象物の制御を想定して実現する。図2に示すように、壁で区切られた部屋(ただし図中、壁を省略する)において、初期隊列形成状態から目的隊列形成状態への変形を、複数の制御対象物の移動によって実現するものである。
それぞれの制御対象物i(iは制御対象物番号を表すi=0,1,2,3,…,p-1)の位置を(Xr[i],Yr[i],Zr[i])とし、初期位置を(Xr0[i],Yr0[i],Zr0[i])とし、目標位置を(Xre[i],Yre[i],Zre[i])とするとき、本問題は、初期位置に配置された制御対象物が、目標位置まで移動するための行動計画を求めることと定義できる。制御対象物の初期位置の集合をs、目標位置(Xre[i],Yre[i],Zre[i])の集合をgとする。
iを制御対象物番号としたとき、制御対象物iの各状態(制御対象物の位置と行動)は離散値で表現される。部屋をX,Y,Zの直交座標系からなる3次元空間で表すと、X軸、Y軸、Z軸をそれぞれ離散化表現した値により各位置を表現する。つまり、部屋(3次元空間)は格子で区切られ、各格子が各位置に対応する。また、各格子において、障害物の「ある/なし」が予め設定されている。
また、行動主体は部屋に配置されている各制御対象物となる。制御対象物i(iは制御対象物番号)の行動aは、静止、縦横高さ方向への1格子分の移動、の計7種類のうちのいずれかを取る。例えば、a∈{0,1,2,3,4,5,6}として、
0: 静止
1: 三次元空間内でX軸正方向に1格子だけ移動する
2: 三次元空間内でY軸正方向に1格子だけ移動する
3: 三次元空間内でX軸負方向に1格子だけ移動する
4: 三次元空間内でY軸負方向に1格子だけ移動する
5: 三次元空間内でZ軸正方向に1格子だけ移動する
6: 三次元空間内でZ軸負方向に1格子だけ移動する
とする。
このような任務環境における状態空間は、制御対象物数×3の次元数の状態を持ち、かつ選択可能な行動数は、制御対象物の行動(=7通り)の制御対象物数乗だけ存在する。例えば、制御対象物数が50で、部屋の縦横高さ方向の格子数がそれぞれ20であるとすれば状態数は20の150乗個にもなり、探索計算に要する資源の量は膨大なものとなる。さらに制御対象物数が1台増えるごとに、その状態数は8000倍増加していくことになる。[問題設定]の項で説明したように、制御対象物同士が接しているという拘束条件を取り入れる場合、制御対象物のお互いの移動を考慮したうえで探索計算行わなければならないために、根本的な計算量の削減は難しく、複数の制御対象物を使用する場合の大きな問題となっている。
非特許文献4におけるヘテロジニアス隊列制御では、上述の計算負荷の問題を解決するための方策の1つとして、ボイド制御の考え方を導入している。また、[問題設定]で述べたような隊列変形の問題を克服するために、8マス制御対象物単位を最小単位として移動を行う。
本発明では、初期隊列形成状態および目標隊列形成状態は、非特許文献2や参考文献1と同じく8マス制御対象物単位を最小単位として構成されるものとする一方で、移動にあたっては、図4Bに示す第一型制御対象物単位および第二型制御対象物単位の4マス制御対象物単位で移動することを特徴とする。
初期隊列形成状態を集合S、目標隊列形成状態状態を集合Gとする。集合Sと集合Gはそれぞれ隊列を構成する各制御対象物単位の位置情報の集合である。言い換えれば、8マス制御対象物単位には所定の初期位置及び所定の目標位置が定められているとして、その初期位置の集合をSとし、その目標位置の集合をGとする。なお、以下では、集合Sを、初期位置Sと呼ぶこともある。同様に、集合Gを、目標位置Gと呼ぶこともある。そして、第一型制御対象物単位の目標位置はその第一型制御対象物単位の制御対象物単位の目標位置であり、第二型制御対象物単位の目標位置はその第二型制御対象物単位の制御対象物単位の目標位置であるとする。
Xr[j1] = 2 × Xr_u[j]
Yr[j1] = 2 × Yr_u[j] + 1
Zr[j1] = 2 × Zr_u[j]
Xr[j2] = 2 × Xr_u[j] + 1
Yr[j2] = 2 × Yr_u[j]
Zr[j2] = 2 × Zr_u[j]
Xr[j3] = 2 × Xr_u[j]
Yr[j3] = 2 × Yr_u[j]
Zr[j3] = 2 × Zr_u[j]
Xr[j4] = 2 × Xr_u[j]
Yr[j4] = 2 × Yr_u[j]
Zr[j4] = 2 × Zr_u[j] + 1
ここで、j_maxは4マス制御対象物単位の総数、すなわちj_max=p/4であり、jは制御対象物単位を特定するIDに相当するものである。
初期位置(Xr_u0[j],Yr_u0[j],Zr_u0[j])にある各制御対象物単位jの集合Sにより形成される開始隊列形成状態から、目標位置(Xr_ue[j],Yr_ue[j],Zr_ue[j])にある各制御対象物単位jの集合Gにより形成される目的隊列形成状態へ各制御対象物単位を移動させるヘテロジニアス制御対象物隊列制御の方法について以下説明していく。
ここで、δ(j)は、制御対象物単位jの制御対象物単位j'からのマンハッタン距離である。ここで、j'は制御対象物単位jの目標位置の制御対象物単位を示すものとする。そして、j_nは、制御対象物単位jに隣接している制御対象物単位を一意に識別するための番号であり(nは正の整数)、δ(j_n)は制御対象物単位j_nの制御対象物単位j'からのマンハッタン距離である。全ての制御対象物単位j_nに対して式(1)が成立するならば、制御対象物単位jを制御対象物構造から取り払ったとしても制御対象物構造の接続性は維持できる。
本発明では、初期隊列形成状態と目的隊列形成状態は、それぞれ8マス制御対象物単位を複数個集めることで形成されるものとする。上述の4マス制御対象物単位の移動の説明では、8マス中の4マスが空隙であるものとして説明をしたが、本発明の実施形態では8マス全てが制御対象物で埋まっている状態となる。
ここで、第一実施形態では、jAは第一型制御対象物単位のID、jBは第二型制御対象物単位のIDである。また、第二実施形態では、jAは第二型制御対象物単位のID、jBは第一型制御対象物単位のIDである。例えば、j_max=8の場合、jA=0,1,2,3、jB=4,5,6,7であり、(jA,jB)=(0,4)(1,5)(2,6)(3,7)の組がそれぞれ8マス制御対象物単位を構成する。
・G内の第一型制御対象物単位jAに接する位置にあるG内の8マスの空隙の制御対象物単位の位置
上記条件に該当する第一型制御対象物単位が存在する場合、その中の1つを移動対象の制御対象物単位(標的第一型制御対象物単位)として選択し、図5に示すような動作で、G内目標位置まで移動を行う。
CASE 1からCASE 4の処理を、S内の全ての第一型制御対象物単位jAがG内の目標位置に到達するまで繰り返すことで、8マス全てが制御対象物で埋め尽くされた初期隊列形成状態から、第一型制御対象物単位の目的隊列形成状態への移動を行う。
以下、第一実施形態の制御装置及び方法について説明する。
unfilled_g[j]=0(移動が完了していない)
unfilled_g[j]=1(移動が完了している)
であるものとして説明する。各jについてのunfilled_g[j]の初期値は0(移動が完了していない)とする。unfilled_g[j]は、記憶部3に格納される。また、unfilled_g[j]は、必要に応じて記憶部3から読み込まれる。
第一型制御対象物単位移動制御部1は、初期隊列形成状態中の各8マス制御対象物単位中の4マス制御対象物単位である第一型制御対象物単位jAを、目的隊列形成状態中の各8マス制御対象物単位内の4マス制御対象物単位の位置へ移動させる(ステップS1)。このステップS1を、第一ステージともいう。
標的第一型制御対象物単位選択部11は、移動対象とする4マス制御対象物単位(標的第一型制御対象物単位)を選択する(ステップS11)。選択された標的第一型制御対象物単位についての情報は、第一移動部12、第二移動部13及び第三移動部14に出力される。標的第一型制御対象物単位は、隊列を形成するS内各8マス制御対象物単位の何れかにおける第一型制御対象物単位jA である。
第一移動部12は、標的第一型制御対象物単位をG内の目標位置へ移動させる。この移動は図10及び図11に示す動作から始め、図5に示す手順で行うことができる。目標位置への移動が完了したら、標的第一型制御対象物単位j_fに対応するunfilled_g[j_f]の値を1に設定する。つまり、標的第一型制御対象物単位j_fについては目標位置への移動が完了したことを示す情報を記憶部3に格納する。
第二移動部13は、標的第一型制御対象物単位をG内の目標位置へ移動させるが、CASE 2の場合は標的第一型制御対象物単位の目標位置に他の制御対象物単位が存在しているため、まずは当該他の制御対象物単位を別の空隙に移動させつつ、目標位置に標的第一型制御対象物単位を移動させる必要がある。具体的に以下の手順で移動を行う。
第三移動部14は、標的第一型制御対象物単位をG内の所定位置(以下、「暫定目標位置」という)へ移動させる。ここでの暫定目標位置とは、現在の隊列形成状態に隣接する制御対象物を含まない4マス制御対象物単位の位置のうち、G内の標的第一型制御対象物単位jAの目標位置に最も近い4マス制御対象物単位の位置である。CASE 3又はCASE 4の場合は、標的第一型制御対象物単位のG内の目標位置は現在の隊列形成状態に隣接する場所に無いため直接移動ができないことから、第三移動部14では現在の隊列形成状態に隣接する8マスの空隙を持つの制御対象物単位の位置に暫定的に標的第一型制御対象物単位を移動させることが目的である。具体的な移動はCASE3の移動の場合は、図10及び図11に始まり、図5に示す手順で行うことができる。CASE4の場合は、図14、及び図15に示す手順で行うことができる(図5内の最後の手順)。目標位置の代わりに暫定目標位置とする点を除いては、第一移動部12と第三移動部14の処理は同じであるとも言える。
第一制御部15は、現在の隊列のすべての第一型制御対象物単位について目標位置への移動が完了したか否かを判定し、移動が完了していない第一型制御対象物単位があれば(例えば、unfilled_g[j]=0なるjが1つでもあれば)、標的第一型制御対象物単位選択部11、第一移動部12、第二移動部13及び第三移動部14を実行させる。
第二型制御対象物単位移動制御部2は、初期隊列形成状態S内の各8マス制御対象物単位中の第二型制御対象物単位を目的隊列形成状態内の各目標位置へ移動させる(ステップS2)。このステップS2を、第二ステージともいう。
標的第二型制御対象物単位選択部21は、移動対象とする4マス制御対象物単位(標的第二型制御対象物単位)を選択する。ここでの標的第二型制御対象物単位は、初期隊列形成状態を形成する各8マス制御対象物単位内の何れかにおける第二型制御対象物単位jBであって、まだ目標位置への移動が完了していない(unfilled_g[j]=0である)制御対象物単位であって、基準位置(X_first,Y_first,Z_first)にある制御対象物単位j'からマンハッタン距離の最も離れたG内位置を目標位置とする第二型制御対象物単位である。ここでいう基準位置は、S内8マス制御対象物単位のうち、Gに接する位置の8マス制御対象物単位の位置であればどれでもよいが、第一型制御対象物単位移動制御部1にて最初にSから移動を行った第一型制御対象物単位の初期位置を使用することにするのが簡便である。
移動制御部22は、図17に示すように、接続性判定部221、交換第二型制御対象物単位選択部222、交換第二型制御対象物単位移動制御部223、交換第二型制御対象物単位押出制御部224及び標的第二型制御対象物単位移動制御部225を例えば備えている。
接続性判定部221は、標的第二型制御対象物単位j_fを移動させることで制御対象物構造の接続性が維持されるか否かを判定し(ステップS221)、接続性が維持される場合には標的第二型制御対象物単位移動制御部225を実行させ、接続性が維持されない場合には交換第二型制御対象物単位選択部222を実行させる。
交換第二型制御対象物単位選択部222は、標的第二型制御対象物単位j_fを移動させても制御対象物構造の接続性が途切れないように他の8マス制御対象物単位中の第二型制御対象物単位を標的第二型制御対象物単位j_fの現在位置に移動させるため、移動対象とする「他の第二型制御対象物単位」(以下、「交換第二型制御対象物単位」という)を選択する(ステップS222)。ここで選択する交換第二型制御対象物単位は、まだ目標位置への移動が完了していない第二型制御対象物単位とする。
交換第二型制御対象物単位移動制御部223は、交換第二型制御対象物単位選択部222で選択した交換第二型制御対象物単位j_endに属する第二型制御対象物を標的第二型制御対象物単位j_fに隣接する8マス制御対象物単位の位置内にある空隙に移動させるよう制御する(ステップS223)。具体的には、例えば、以下の(1)から(4)の処理により実現される。
pass_j_f[nf](nf=0,1,2,…,nf_max)
として格納する。(pass_j_f[0]=j_end,pass_j_f[nf_max]=j_f_nとなる。)
交換第二型制御対象物単位押出制御部224は、標的第二型制御対象物単位j_fの現在位置に交換第二型制御対象物単位j_endを移動させる(ステップS224)。これに伴い、標的第二型制御対象物単位j_fは同じ8マス制御対象物単位内の第一型制御対象物単位の位置へ移動する。このとき、隣接方向をa_exに基づいて入れ替え操作を行えばよい。例えば、a_ex=1(X軸の正方向)である場合は、図12に示す制御対象物の移動により交換が実現できる。同様に、a_ex=3(X軸の負方向)である場合は、図13に示す制御対象物の移動により交換が実現できる。Y軸及びZ軸の正方向又は負方向についても同様に交換を行えばよい。
標的第二型制御対象物単位移動制御部225は、標的第二型制御対象物単位j_fをG内の目標位置へ移動させる(ステップS225)。移動操作は、交換第二型制御対象物単位移動制御部223と同様の方法(例えば図10、図11に例示する手順の移動)である。標的第二型制御対象物単位j_fの目標位置にに移動させ、移動が完了したら、unfilled_g[j_f]の値を1に変更する。1は、目標位置に制御対象物単位が到達していることを示す値である。
第二制御部23は、初期隊列形成状態S中の全ての第二型制御対象物単位が目標位置に到達しているかを判定し、到達していなければ標的第二型制御対象物単位選択部21に戻って移動を繰り返すよう制御する。完了していれば、目的隊列形成状態への移動が完了したものとして処理を終了する。例えば、制御対象物単位j=0から順にunfilled_g[j]の値を確認し、unfilled_g[j]=0なるjがあれば標的第二型制御対象物単位選択部を実行させ、全てのjについてunfilled_g[j_f]=1ならば処理を終了する。
第一実施形態では、移動方向と並行な方向に複数の制御対象物単位が連続している場合において、初期位置にある各制御対象物単位を目標位置に移動を開始する時刻については、移動方向の先頭制御対象物単位から順に、1つ前に目標位置に移動を開始した制御対象物単位が、目標位置にたどりついた時刻の後にする手法、すなわち移動方向に連続する制御対象物単位が1つずつ移動する手法を採用していた。
第一パス決定部16は、各第一型制御対象物単位が制御対象物構造の接続性を維持しながら接続位置を通って目標位置に到達するまでのパスを接続位置Gate_Sから近い初期位置にある第一型制御対象物単位のパスから順に決定する(ステップS16)。
第一待ち時間調整部17は、各第一型制御対象物単位が衝突しないように、各第一型制御対象物単位の待ち時間を決定する(ステップS17)。
第一移動部18は、第一パス決定部16により決定されたパス及び第一待ち時間調整部17により決定された待ち時間に従って、各第一型制御対象物単位を移動させる(ステップS18)。
第二パス決定部24は、各第二型制御対象物単位が制御対象物構造の接続性を維持しながら接続位置を通って目標位置に到達するまでのパスを接続位置から遠い位置を目標位置とする第二型制御対象物単位のパスから順に決定する(ステップS24)。
第二待ち時間調整部25は、各第二型制御対象物単位が衝突しないように、各第二型制御対象物単位の待ち時間を決定する(ステップS25)。
第二移動部26は、第二パス決定部24により決定されたパス及び第二待ち時間調整部25により決定された待ち時間に従って、各第二型制御対象物単位を移動させる(ステップS26)。
このため、以上の方法により、制御対象物単位数の一乗に比例する実行時間での隊列変形を実現することができる。
上記の説明においては、第一実施形態では、jAを第一型制御対象物単位とし、jBを第二型制御対象物単位とした。また、上記の説明において、第二実施形態では、jBを第一型制御対象物単位とし、jAを第二型制御対象物単位とした。
このような構成により、多数の制御対象物の存在を考慮しつつ、制御対象物同士が接したままの状態を維持しつつ任意の初期位置における隊列形成状態から、他の任意の目標位置における隊列形成状態へ障害物のある環境にてヘテロジニアス隊列制御を制御対象物台数の2乗に比例した実行時間で従来手法より短い時間で配置させることができる。
制御装置の各部における処理をコンピュータによって実現する場合、これらの装置の各部がが有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、その各部の処理がコンピュータ上で実現される。
11 標的第一型制御対象物単位選択部
12 第一移動部
13 第二移動部
14 第三移動部
15 第一制御部
16 第一パス決定部
17 時間調整部
18 第一移動部
2 第二型制御対象物単位移動制御部
21 標的第二型制御対象物単位選択部
22 移動制御部
221 接続性判定部
222 交換第二型制御対象物単位選択部
223 交換第二型制御対象物単位移動制御部
224 交換第二型制御対象物単位押出制御部
225 標的第二型制御対象物単位移動制御部
23 第二制御部
24 第二パス決定部
25 時間調整部
26 第二移動部
3 記憶部
Claims (5)
- 制御対象物単位は複数あり、各制御対象物単位は第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位から構成されており、第一型制御対象物単位と第二型制御対象物単位はそれぞれU個(Uは4以上の整数)の制御対象物から構成されており、
制御対象物単位には所定の初期位置及び所定の目標位置が定められており、上記初期位置の集合をSとし、上記目標位置の集合をGとし、第一型制御対象物単位の目標位置は上記第一型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、第二型制御対象物単位の目標位置は上記第二型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、
第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位が他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位と隣接するが、第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位の周囲には他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位を構成する制御対象物が移動可能な空隙が有ることを制御対象物構造の接続性と言うとして、
制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第一型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第一型制御対象物単位移動制御部と、
制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第二型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第二型制御対象物単位移動制御部と、
を含む制御装置であって、
上記第一型制御対象物単位移動制御部は、
(CASE 1) 対応する第一型制御対象物単位が初期位置から移動した後の第二型制御対象物単位に隣接する位置にあるS内の第一型制御対象物単位であって、その第二型制御対象物単位に隣接する位置又は移動後の第一型制御対象物単位に隣接する位置を目標位置とする第一型制御対象物単位がある場合には、その第一型制御対象物単位を標的第一型制御対象物単位として選択し、(CASE 2) CASE 1に該当する第一型制御対象物単位が存在しない場合において、対応する第一型制御対象物単位が初期位置から移動した後の第二型制御対象物単位に隣接する位置にあるS内の第一型制御対象物単位であって、その第一型制御対象物単位の目標位置に他の第一型制御対象物単位が存在する場合には、その第一型制御対象物単位を標的第一型制御対象物単位として選択し、(CASE 3) CASE 1及びCASE 2に該当する第一型制御対象物単位が存在しない場合において、対応する第一型制御対象物単位が初期位置から移動した後の第二型制御対象物単位に隣接する位置にあるS内の第一型制御対象物単位がある場合には、その第一型制御対象物単位を標的第一型制御対象物単位として選択し、(CASE 4) CASE 1からCASE 3に該当する第一型制御対象物単位が存在しない場合には、S内でGに隣接する位置にある第一型制御対象物単位を標的第一型制御対象物単位として選択する標的第一型制御対象物単位選択部と、
CASE 1の場合に、CASE 1で選択された標的第一型制御対象物単位をその目標位置に移動させる第一移動部と、
CASE 2の場合に、上記他の第一型制御対象物単位を第1追い出し対象制御対象物単位とし、第1追い出し対象制御対象物単位の目標位置に別の第一型制御対象物単位が存在するときにはその別の第一型制御対象物単位を第2追い出し対象制御対象物単位とする処理を、Kを正の整数として、第K追い出し対象制御対象物単位の目標位置に別の第一型制御対象物単位が存在しなくなるまで繰り返し行い、k=1,…,Kとして、CASE 2で選択された標的第一型制御対象物単位、第1追い出し対象制御対象物単位、・・・、第K−1追い出し対象制御対象物単位のそれぞれを目標位置に移動させ、第K追い出し対象制御対象物単位を第K追い出し対象制御対象物単位の目標位置に最も近いG内の位置に移動させる第二移動部と、
CASE 3及びCASE 4の場合に、CASE 3及びCASE 4で選択された標的第一型制御対象物単位を、現在の制御対象物単位構造に隣接する制御対象物のない空隙位置であって、その標的第一型制御対象物単位の目標位置に最も近いG内の位置に移動させる第三移動部と、
全ての第一型制御対象物単位が目標位置に移動するまで、上記標的第一型制御対象物単位選択部、上記第一移動部、上記第二移動部及び上記第三移動部の処理を繰り返し行うように制御する第一制御部と、
を含み、
上記第二型制御対象物単位移動制御部は、
目標位置に到達していない第二型制御対象物単位を標的第二型制御対象物単位として選択する標的第二型制御対象物単位選択部と、
上記選択された標的第二型制御対象物単位を目標位置に移動させるときに制御対象物構造の接続性が維持されるかどうか判定し、(1)制御対象物構造の接続性が維持されると判定された場合には、上記選択された標的第二型制御対象物単位を目標位置に移動させ、(2)制御対象物構造の接続性が維持されないと判定された場合には、上記選択された標的第二型制御対象物単位の位置に制御対象物構造の接続性を維持しながら移動することができる第二型制御対象物単位である交換第二型制御対象物単位を選択し、上記選択された交換第二型制御対象物単位を上記選択された標的第二型制御対象物単位の位置に移動させた後に上記選択された標的第二型制御対象物単位を目標位置に移動させる移動制御部と、
目標位置に到達していない第二型制御対象物単位がなくなるまで、上記標的第二型制御対象物単位選択部及び上記第二型制御対象物単位移動制御部の処理を繰り返し行うように制御する第二制御部と、
を含む制御装置。 - 制御対象物単位は複数あり、各制御対象物単位は第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位から構成されており、第一型制御対象物単位と第二型制御対象物単位はそれぞれU個(Uは4以上の整数)の制御対象物から構成されており、
制御対象物単位には所定の初期位置及び所定の目標位置が定められており、上記初期位置の集合をSとし、上記目標位置の集合をGとし、第一型制御対象物単位の目標位置は上記第一型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、第二型制御対象物単位の目標位置は上記第二型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、
第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位が他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位と隣接するが、第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位の周囲には他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位を構成する制御対象物が移動可能な空隙が有ることを制御対象物構造の接続性と言うとして、
制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第一型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第一型制御対象物単位移動制御部と、
制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第二型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第二型制御対象物単位移動制御部と、
を含む制御装置であって、
上記制御対象物単位の上記初期位置の集合Sと上記目標位置の集合Gとは接しているとし、上記初期位置の集合Sに含まれる位置であって上記目標位置の集合Gに接している位置の1つを接続位置として、
上記第一型制御対象物単位移動制御部は、
各第一型制御対象物単位が制御対象物構造の接続性を維持しながら上記接続位置を通って目標位置に到達するまでのパスを上記接続位置から近い初期位置にある第一型制御対象物単位のパスから順に決定する第一パス決定部と、
各第一型制御対象物単位が衝突しないように、各第一型制御対象物単位の待ち時間を決定する第一待ち時間調整部と、
上記第一パス決定部により決定されたパス及び上記第一待ち時間調整部により決定された待ち時間に従って、各第一型制御対象物単位を移動させる第一移動部と、
を含み、
上記第二型制御対象物単位移動制御部は、
各第二型制御対象物単位が制御対象物構造の接続性を維持しながら上記接続位置を通って目標位置に到達するまでのパスを上記接続位置から遠い位置を目標位置とする第二型制御対象物単位のパスから順に決定する第二パス決定部と、
各第二型制御対象物単位が衝突しないように、各第二型制御対象物単位の待ち時間を決定する第二待ち時間調整部と、
上記第二パス決定部により決定されたパス及び上記第二待ち時間調整部により決定された待ち時間に従って、各第二型制御対象物単位を移動させる第二移動部と、
を含む、
制御装置。 - 制御対象物単位は複数あり、各制御対象物単位は第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位から構成されており、第一型制御対象物単位と第二型制御対象物単位はそれぞれU個(Uは4以上の整数)の制御対象物から構成されており、
制御対象物単位には所定の初期位置及び所定の目標位置が定められており、上記初期位置の集合をSとし、上記目標位置の集合をGとし、第一型制御対象物単位の目標位置は上記第一型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、第二型制御対象物単位の目標位置は上記第二型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、
第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位が他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位と隣接するが、第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位の周囲には他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位を構成する制御対象物が移動可能な空隙が有ることを制御対象物構造の接続性と言うとして、
第一型制御対象物単位移動制御部が、制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第一型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第一型制御対象物単位移動ステップと、
第二型制御対象物単位移動制御部が、制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第二型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第二型制御対象物単位移動ステップと、
を含む制御方法であって、
上記第一型制御対象物単位移動制御ステップは、
標的第一型制御対象物単位選択部が、(CASE 1) 対応する第一型制御対象物単位が初期位置から移動した後の第二型制御対象物単位に隣接する位置にあるS内の第一型制御対象物単位であって、その第二型制御対象物単位に隣接する位置又は移動後の第一型制御対象物単位に隣接する位置を目標位置とする第一型制御対象物単位がある場合には、その第一型制御対象物単位を標的第一型制御対象物単位として選択し、(CASE 2) CASE 1に該当する第一型制御対象物単位が存在しない場合において、対応する第一型制御対象物単位が初期位置から移動した後の第二型制御対象物単位に隣接する位置にあるS内の第一型制御対象物単位であって、その第一型制御対象物単位の目標位置に他の第一型制御対象物単位が存在する場合には、その第一型制御対象物単位を標的第一型制御対象物単位として選択し、(CASE 3) CASE 1及びCASE 2に該当する第一型制御対象物単位が存在しない場合において、対応する第一型制御対象物単位が初期位置から移動した後の第二型制御対象物単位に隣接する位置にあるS内の第一型制御対象物単位がある場合には、その第一型制御対象物単位を標的第一型制御対象物単位として選択し、(CASE 4) CASE 1からCASE 3に該当する第一型制御対象物単位が存在しない場合には、S内でGに隣接する位置にある第一型制御対象物単位を標的第一型制御対象物単位として選択する標的第一型制御対象物単位選択ステップと、
第一移動部が、CASE 1の場合に、CASE 1で選択された標的第一型制御対象物単位をその目標位置に移動させる第一移動ステップと、
第二移動部が、CASE 2の場合に、上記他の第一型制御対象物単位を第1追い出し対象制御対象物単位とし、第1追い出し対象制御対象物単位の目標位置に別の第一型制御対象物単位が存在するときにはその別の第一型制御対象物単位を第2追い出し対象制御対象物単位とする処理を、Kを正の整数として、第K追い出し対象制御対象物単位の目標位置に別の第一型制御対象物単位が存在しなくなるまで繰り返し行い、k=1,…,Kとして、CASE 2で選択された標的第一型制御対象物単位、第1追い出し対象制御対象物単位、・・・、第K−1追い出し対象制御対象物単位のそれぞれを目標位置に移動させ、第K追い出し対象制御対象物単位を第K追い出し対象制御対象物単位の目標位置に最も近いG内の位置に移動させる第二移動ステップと、
第三移動部が、CASE 3及びCASE 4の場合に、CASE 3及びCASE 4で選択された標的第一型制御対象物単位を、現在の制御対象物単位構造に隣接する制御対象物のない空隙位置であって、その標的第一型制御対象物単位の目標位置に最も近いG内の位置に移動させる第三移動ステップと、
第一制御部が、全ての第一型制御対象物単位が目標位置に移動するまで、上記標的第一型制御対象物単位選択ステップ、上記第一移動ステップ、上記第二移動ステップ及び上記第三移動ステップの処理を繰り返し行うように制御する第一制御ステップと、
を含み、
上記第二型制御対象物単位移動制御ステップは、
標的第二型制御対象物単位選択部が、目標位置に到達していない第二型制御対象物単位を標的第二型制御対象物単位として選択する標的第二型制御対象物単位選択ステップと、
移動制御部が、上記選択された標的第二型制御対象物単位を目標位置に移動させるときに制御対象物構造の接続性が維持されるかどうか判定し、(1)制御対象物構造の接続性が維持されると判定された場合には、上記選択された標的第二型制御対象物単位を目標位置に移動させ、(2)制御対象物構造の接続性が維持されないと判定された場合には、上記選択された標的第二型制御対象物単位の位置に制御対象物構造の接続性を維持しながら移動することができる第二型制御対象物単位である交換第二型制御対象物単位を選択し、上記選択された交換第二型制御対象物単位を上記選択された標的第二型制御対象物単位の位置に移動させた後に上記選択された標的第二型制御対象物単位を目標位置に移動させる移動制御ステップと、
第二制御部が、目標位置に到達していない第二型制御対象物単位がなくなるまで、上記標的第二型制御対象物単位選択ステップ及び上記第二型制御対象物単位移動制御ステップの処理を繰り返し行うように制御する第二制御ステップと、
を含む制御方法。 - 制御対象物単位は複数あり、各制御対象物単位は第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位から構成されており、第一型制御対象物単位と第二型制御対象物単位はそれぞれU個(Uは4以上の整数)の制御対象物から構成されており、
制御対象物単位には所定の初期位置及び所定の目標位置が定められており、上記初期位置の集合をSとし、上記目標位置の集合をGとし、第一型制御対象物単位の目標位置は上記第一型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、第二型制御対象物単位の目標位置は上記第二型制御対象物単位である制御対象物単位の目標位置であり、
第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位が他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位と隣接するが、第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位の周囲には他の第一型制御対象物単位及び第二型制御対象物単位を構成する制御対象物が移動可能な空隙が有ることを制御対象物構造の接続性と言うとして、
第一型制御対象物単位移動制御部が、制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第一型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第一型制御対象物単位移動ステップと、
第二型制御対象物単位移動制御部が、制御対象物構造の接続性を維持しながら、各制御対象物単位の第二型制御対象物単位を、その目標位置に移動させる第二型制御対象物単位移動ステップと、
を含む制御方法であって、
上記制御対象物単位の上記初期位置の集合Sと上記目標位置の集合Gとは接しているとし、上記初期位置の集合Sに含まれる位置であって上記目標位置の集合Gに接している位置の1つを接続位置として、
上記第一型制御対象物単位移動制御ステップは、
第一パス決定部が、各第一型制御対象物単位が制御対象物構造の接続性を維持しながら上記接続位置を通って目標位置に到達するまでのパスを上記接続位置から近い初期位置にある第一型制御対象物単位のパスから順に決定する第一パス決定ステップと、
第一待ち時間調整部が、各第一型制御対象物単位が衝突しないように、各第一型制御対象物単位の待ち時間を決定する第一待ち時間調整ステップと、
第一移動部が、上記第一パス決定ステップにより決定されたパス及び上記第一待ち時間調整ステップにより決定された待ち時間に従って、各第一型制御対象物単位を移動させる第一移動ステップと、
を含み、
上記第二型制御対象物単位移動制御ステップは、
第二パス決定部が、各第二型制御対象物単位が制御対象物構造の接続性を維持しながら上記接続位置を通って目標位置に到達するまでのパスを上記接続位置から遠い位置を目標位置とする第二型制御対象物単位のパスから順に決定する第二パス決定ステップと、
第二待ち時間調整部が、各第二型制御対象物単位が衝突しないように、各第二型制御対象物単位の待ち時間を決定する第二待ち時間調整ステップと、
第二移動部が、上記第二パス決定ステップにより決定されたパス及び上記第二待ち時間調整ステップにより決定された待ち時間に従って、各第二型制御対象物単位を移動させる第二移動ステップと、
を含む、
制御方法。 - 請求項1又は2の制御装置の各部としてコンピュータを機能させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラム。
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