JP7044061B2 - 移動体、移動体制御システム、移動体制御方法、インターフェース装置、およびプログラム - Google Patents
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Description
また、このような課題は、空中を自律飛行する飛行体のみならず、道路を自律走行する自動車や、水中を自律走行する船舶などにおいても生じる。
第1の移動体であって、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成する第1の制御情報生成部と、
前記第1の移動体および第2の移動体の状態を取得する状態取得部と、
取得した前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成する第2の制御情報生成部と、
前記第1の制御情報と前記第2の制御情報とから第3の制御情報を生成する第3の制御情報生成部と、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する動作制御部と、
を有する。
第1の移動体を制御する方法であって、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成し、
前記第1の移動体および第2の移動体の状態を取得し、
取得した前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成し、
前記第1の制御情報と前記第2の制御情報とから第3の制御情報を生成し、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する。
移動体であって、
第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を前記移動体の外部へ出力する第1のインターフェースを有する。
第1の移動体に搭載されたコンピュータを、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成する第1の制御情報生成部と、
前記第1の移動体および第2の移動体の状態を取得する状態取得部と、
取得した前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成する第2の制御情報生成部と、
前記第1の制御情報と前記第2の制御情報とから第3の制御情報を生成する第3の制御情報生成部と、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する動作制御部と、
して機能させる。
移動体のインターフェース装置であって、
第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を前記移動体の外部へ出力する第1のインターフェースを有する。
第1の移動体を制御する制御システムであって、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成する第1の制御情報生成部と、
前記第1の移動体および第2の移動体の状態を取得する状態取得部と、
取得した前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成する第2の制御情報生成部と、
前記第1の制御情報と前記第2の制御情報とから第3の制御情報を生成する第3の制御情報生成部と、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する動作制御部と、
を有する。
[第1の実施形態]
本実施形態では、複数の移動体を協調動作させ、効率的なフォーメーションで行動させたり、ターゲットを効率的に探索したりするための移動体制御システムおよび移動体について説明する。
近年、移動体の一種である無人機を使った応用が多く提案されている。例えば、自動的に部屋の掃除を行ってくれる円盤型ロボットや、空を飛ぶ無人機(ドローンと呼ぶ)による宅配などである。また、原子力発電所などの危険な環境で活動するロボットなども挙げられる。
上述の通り、単体の無人機が自律動作するようになり、さらに、様々な種類の自律動作可能な無人機が購入できるような状況になっている。その一方で、そのような単体の無人機を組み合わせて、単体の無人機が持つ自律動作も活用しながら、無人機群のアプリケーションを作ることは難しい。本実施形態は、そのような困難を解決するためのものであり、様々な単体の無人機を組み合わせて、容易に無人機群のアプリケーションを形成できる制御システム、無人機またはインターフェースを提案するものである。
図1は本実施形態に係る制御システム110のブロック図である。制御システム110は、無人機に1対1に対応する。即ち、図2に示すように複数の無人機101、102が存在する場合、無人機101に一つの制御システム110が対応し、無人機102に別の一つの制御システム110が対応する。以下では、図1の制御システム110は、無人機101に対応しているものとして説明する。なお、図2には2台の無人機が描かれているが、協調動作する無人機の台数は2台に限定されず、3台以上であってもよい。
以下、本発明の第2の実施形態を、複数の無人機が全体で探索対象の探索確率を最大にしながら動作する例をもとに、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、各無人機に制御システム110の全ての要素を実装する。図16に無人機104に搭載する制御システムの概略図を示す。搭載される制御システム110は図1に記載したものと同じものを使用する。
本実施形態では、本発明の移動体制御システムの基本的な構成および動作について説明する。
上述の第2の実施形態では、クラウドに中央管理システムを実装するケースを示したが、中央管理システムを特別なシステムとして構築してもよい。例えば、中央管理システムを構築し、それを海岸に設営し、複数のUAVに指示を出しても構わない。また、中央管理システムを、複数のUAVを取りまとめる母船に設営してもよい。
[付記1]
第1の移動体であって、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成する第1の制御情報生成部と、
前記第1の移動体および少なくとも1つの第2の移動体の状態を取得する状態取得部と、
取得した前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記少なくとも1つの第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成する第2の制御情報生成部と、
前記第1の制御情報と前記第2の制御情報とから第3の制御情報を生成する第3の制御情報生成部と、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する動作制御部と、
を有する移動体。
[付記2]
前記状態取得部は、前記第1の移動体の動作量に対する第1の評価関数値と前記第2の移動体の動作量に対する第2の評価関数値とを取得する、
付記1に記載の移動体。
[付記3]
前記第2の制御情報生成部は、前記第1の移動体の動作量に対する第1の評価関数値を、前記第2の移動体の動作量に対する第2の評価関数値と比較した結果に基づいて、前記第2の制御情報を生成する、
付記2に記載の移動体。
[付記4]
前記第2の制御情報生成部は、前記第1の移動体の動作量に対する第1の評価関数値または前記第1の評価関数値から導かれる値を、前記第2の移動体の動作量に対する第2の評価関数値または前記第2の評価関数値から導かれる値に等しくなるように、前記第2の制御情報を生成する、
付記2に記載の移動体。
[付記5]
前記第1の評価関数値は、前記第1の移動体における探索対象の探索確率を表し、
前記第2の評価関数値は、前記第2の移動体における前記探索対象の探索確率を表す、付記2乃至4の何れかに記載の移動体。
[付記6]
前記第1の制御情報および前記第2の制御情報の少なくとも一方は、前記第1の移動体の動作種別毎の動作設定値と重要度とを含む、
付記1乃至5の何れかに記載の移動体。
[付記7]
前記第3の制御情報生成部は、前記第1の移動体の動作種別毎の前記動作設定値と前記重要度とに基づいて、前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報である第1の動作設定値および前記第1の動作設定値の重要度を示す第1の重要度と、前記第1の移動体を前記少なくとも1つの第2の移動体と協調して動作させるための第2の動作設定値および前記第2の動作設定値の重要度を示す第2の重要度とのうち、少なくとも一方を生成する、
付記6に記載の移動体。
[付記8]
前記第1の制御情報は、第1の動作設定値と前記第1の動作設定値の重要度を示す第1の重要度を含み、
前記第2の制御情報は、第2の動作設定値と前記第2の動作設定値の重要度を示す第2の重要度を含み、
前記第3の制御情報は、第3の動作設定値を含み、
前記第3の制御情報生成部は、前記第1の動作設定値と前記第1の重要度と前記第2の動作設定値と前記第2の重要度とに基づいて、前記第3の動作設定値を決定する、
付記1に記載の移動体。
[付記9]
前記状態取得部は、前記第1の移動体の位置、移動速度および移動方向と、前記第2の移動体の位置、移動速度および移動方向とを取得する、
付記1に記載の移動体。
[付記10]
前記第2の制御情報生成部は、前記第1の移動体と前記第2の移動体との位置関係が予め設定されたものになるように、前記第2の制御情報を生成する、
付記9に記載の移動体。
[付記11]
前記第1の制御情報を、前記第1の移動体から取得する取得部を有する、
付記1乃至10の何れかに記載の移動体。
[付記12]
前記第3の制御情報を、前記第1の移動体に設定する設定部を有する、
付記1乃至11の何れかに記載の移動体。
[付記13]
移動体であって、
前記移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を前記移動体の外部へ出力する第1のインターフェースを有する、
移動体。
[付記14]
前記第1の制御情報は、第1の動作設定値と前記第1の動作設定値の重要度を表す第1の重要度とを含む、
付記13に記載の移動体。
[付記15]
前記第1の動作設定値は、前記移動体の動作種別毎の動作設定値と重要度とを含む、
付記14に記載の移動体。
[付記16]
前記第1の動作設定値の代わりに使用する第2の動作設定値を前記移動体の外部から入力する第2のインターフェースを有する、
付記13乃至15の何れかに記載の移動体。
[付記17]
移動体のインターフェース装置であって、
前記移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を前記移動体の外部へ出力する第1のインターフェースを有する、
インターフェース装置。
[付記18]
前記第1の制御情報は、第1の動作設定値と前記第1の動作設定値の重要度を表す第1の重要度とを含む、
付記17に記載のインターフェース装置。
[付記19]
前記第1の動作設定値は、前記移動体の動作種別毎の動作設定値と重要度とを含む、
付記18に記載のインターフェース装置。
[付記20]
前記第1の動作設定値の代わりに使用する第2の動作設定値を前記移動体の外部から入力する第2のインターフェースを有する、
付記17乃至19の何れかに記載のインターフェース装置。
[付記21]
第1の移動体を制御する方法であって、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成し、
前記第1の移動体と第2の移動体の状態を取得し、
前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成し、
前記第1の制御情報と前記第2の制御情報とから第3の制御情報を生成し、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する、
移動体制御方法。
[付記22]
第1の移動体に搭載されたコンピュータを、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成する第1の制御情報生成部と、
前記第1の移動体および少なくとも1つの第2の移動体の状態を取得する状態取得部と、
前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記少なくとも1つの第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成する第2の制御情報生成部と、
前記第1の制御情報と前記第2の制御情報とから第3の制御情報を生成する第3の制御情報生成部と、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する動作制御部と、
して機能させるためのプログラム。
[付記23]
第1の移動体を制御する移動体制御システムであって、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成する第1の制御情報生成部と、
前記第1の移動体と少なくとも1つの第2の移動体の状態を取得する状態取得部と、
前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記少なくとも1つの第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成する第2の制御情報生成部と、
前記第1の制御情報と前記第2の制御情報とから第3の制御情報を生成する第3の制御情報生成部と、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する動作制御部と、
を有する移動体制御システム。
[付記24]
前記状態取得部は、前記第1の移動体の動作量に対する第1の評価関数値と前記第2の移動体の動作量に対する第2の評価関数値とを取得する、
付記23に記載の移動体制御システム。
[付記25]
前記第2の制御情報生成部は、前記第1の移動体の動作量に対する第1の評価関数値を、前記第2の移動体の動作量に対する第2の評価関数値と比較した結果に基づいて、前記第2の制御情報を生成する、
付記24に記載の移動体制御システム。
[付記26]
前記第2の制御情報生成部は、前記第1の移動体の動作量に対する第1の評価関数値または前記第1の評価関数値から導かれる値を、前記第2の移動体の動作量に対する第2の評価関数値または前記第2の評価関数値から導かれる値に等しくなるように、前記第2の制御情報を生成する、
付記24に記載の移動体制御システム。
[付記27]
前記第1の評価関数値は、前記第1の移動体における探索対象の探索確率を表し、
前記第2の評価関数値は、前記第2の移動体における前記探索対象の探索確率を表す、付記24乃至26の何れかに記載の移動体制御システム。
[付記28]
前記第1の制御情報および前記第2の制御情報の少なくとも一方は、前記第1の移動体の動作種別毎の動作設定値と重要度とを含む、
付記23乃至27の何れかに記載の移動体制御システム。
[付記29]
前記第3の制御情報生成部は、前記第1の移動体の動作種別毎の前記動作設定値と前記重要度とに基づいて、前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の動作設定値および前記第1の動作設定値の重要度を示す第1の重要度と、前記第1の移動体を前記第2の移動体と協調して動作させるための第2の動作設定値と前記第2の動作設定値の重要度を示す第2の重要度とのうち、少なくとも一方を生成する、
付記28に記載の移動体制御システム。
[付記30]
前記第1の制御情報は、第1の動作設定値と前記第1の動作設定値の重要度を示す第1の重要度を含み、
前記第2の制御情報は、第2の動作設定値と前記第2の動作設定値の重要度を示す第2の重要度を含み、
前記第3の制御情報は、第3の動作設定値を含み、
前記第3の制御情報生成部は、前記第1の動作設定値と前記第1の重要度と前記第2の動作設定値と前記第2の重要度とに基づいて、前記第3の動作設定値を決定する、
付記23に記載の移動体制御システム。
[付記31]
前記状態取得部は、前記第1の移動体の位置、移動速度および移動方向と、前記第2の移動体の位置、移動速度および移動方向とを取得する、
付記23に記載の移動体制御システム。
[付記32]
前記第2の制御情報生成部は、前記第1の移動体と前記第2の移動体との位置関係が予め設定されたものになるように、前記第2の制御情報を生成する、
付記31に記載の移動体制御システム。
[付記33]
前記第1の制御情報を、前記第1の移動体から取得する取得部を有する、
付記23乃至32の何れかに記載の移動体制御システム。
[付記34]
前記第3の制御情報を、前記第1の移動体に設定する設定部を有する、
付記23乃至33の何れかに記載の移動体制御システム。
102…無人機
103…無人機(UAV)
104…無人機
110…制御システム
110-1…制御システム
110-2…制御システム
111…単体動作情報生成部
112…単体動作情報取得部
112-1…単体動作情報取得部の一部
112-2…単体動作情報取得部の一部
113…状態情報取得部
113-1…状態情報取得部の一部
113-2…状態情報取得部の一部
114…協調動作情報生成部
115…動作調停部
116…動作設定部
116-1…動作設定部の一部
116-2…動作設定部の一部
117…動作制御部
210…通信インターフェース部
220…入出力部
230…記憶部
240…演算処理部
250…プログラム
310…通信インターフェース部
320…入出力部
330…駆動部
340…記憶部
350…演算処理部
360…プログラム
410…通信インターフェース部
420…入出力部
430…駆動部
440…記憶部
450…演算処理部
460…プログラム
1121…通信インターフェース
1122…通信インターフェース
1123…インターフェース
1131…取得部
1132…通信インターフェース
1133…取得部
1134…通信インターフェース
1135…通信インターフェース
1161…通信インターフェース
1162…通信インターフェース
1163…インターフェース
Claims (9)
- 第1の移動体であって、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成する第1の制御情報生成手段と、
前記第1の移動体および少なくとも1つの第2の移動体の状態を取得する状態取得手段と、
取得した前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記少なくとも1つの第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成する第2の制御情報生成手段と、
前記第1の制御情報を前記第1の移動体の単体動作の重要度により重み付けした値と、前記第2の制御情報を前記第2の移動体との協調動作の重要度により重み付けした値と、から第3の制御情報を生成する第3の制御情報生成手段と、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する動作制御手段と、
を有する移動体。 - 前記状態取得手段は、前記第1の移動体の動作量に対する第1の評価関数値と前記第2の移動体の動作量に対する第2の評価関数値とを取得する、
請求項1に記載の移動体。 - 前記第2の制御情報生成手段は、前記第1の移動体の動作量に対する第1の評価関数値を、前記第2の移動体の動作量に対する第2の評価関数値と比較した結果に基づいて、前記第2の制御情報を生成する、
請求項2に記載の移動体。 - 前記第2の制御情報生成手段は、前記第1の移動体の動作量に対する第1の評価関数値または前記第1の評価関数値から導かれる値を、前記第2の移動体の動作量に対する第2の評価関数値または前記第2の評価関数値から導かれる値に等しくなるように、前記第2の制御情報を生成する、
請求項2に記載の移動体。 - 前記第1の評価関数値は、前記第1の移動体における探索対象の探索確率を表し、
前記第2の評価関数値は、前記第2の移動体における前記探索対象の探索確率を表す、
請求項3または4に記載の移動体。 - 第1の移動体を制御する方法であって、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成し、
前記第1の移動体および第2の移動体の状態を取得し、
取得した前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成し、
前記第1の制御情報を前記第1の移動体の単体動作の重要度により重み付けした値と、前記第2の制御情報を前記第2の移動体との協調動作の重要度により重み付けした値と、から第3の制御情報を生成し、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する、移動体制御方法。 - 第1の移動体に搭載されたコンピュータに、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成する第1の制御情報生成処理と、
前記第1の移動体および少なくとも1つの第2の移動体の状態を取得する状態取得処理と、
取得した前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記少なくとも1つの第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成する第2の制御情報生成処理と、
前記第1の制御情報を前記第1の移動体の単体動作の重要度により重み付けした値と、前記第2の制御情報を前記第2の移動体との協調動作の重要度により重み付けした値と、から第3の制御情報を生成する第3の制御情報生成処理と、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する動作制御処理と、
を実行させるプログラム。 - 第1の移動体を制御する移動体制御システムであって、
前記第1の移動体を単体で動作させるための第1の制御情報を生成する第1の制御情報生成手段と、
前記第1の移動体および少なくとも1つの第2の移動体の状態を取得する状態取得手段と、
取得した前記状態に基づいて、前記第1の移動体を前記第2の移動体と協調して動作させるための第2の制御情報を生成する第2の制御情報生成手段と、
前記第1の制御情報と前記第2の制御情報とから第3の制御情報を生成する第3の制御情報生成手段と、
前記第3の制御情報に従って前記第1の移動体の動作を制御する動作制御手段と、
を有し、
前記第1の制御情報生成手段、及び、前記動作制御手段は前記第1の移動体に備えられ、
前記状態取得手段、前記第2の制御情報生成手段、及び、前記第3の制御情報生成手段は、前記第1の移動体と通信可能な情報処理装置に備えられる移動体制御システム。 - 前記第1の制御情報生成手段と、前記第2の制御情報生成手段とは、互いに独立している、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の移動体。
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