JP7235060B2 - 経路計画装置、経路計画方法、及びプログラム - Google Patents

経路計画装置、経路計画方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、経路計画を行う経路計画装置、経路計画方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムに関する。
従来から、無人搬送車(AGV:Automated Guided Vehicle)は、作業効率及び生産効率などを向上させるため、種々の工場において導入されている。また、無人搬送車は、種々の物流施設においても、作業効率及び迅速な配送などを実現するために導入されている。
非特許文献1、2には、複数の無人搬送車が互いに衝突しないような経路計画を求める最適化アルゴリズムが開示されている。例えば、非特許文献1には、A*+OD(A-Star with Operator Decomposition)アルゴリズムが開示されている。また、非特許文献2には、CBS(Conflict-Based Search)アルゴリズムが開示されている。
Trevor Standley, "Finding Optimal Solutionsto Cooperative Pathfinding Problems",[online],AAAI, 2010,[november 21, 2018検索],<URL:https://pdfs.semanticscholar.org/2529/f40c4f79ef24165dbb1a8327770e37cced2d.pdf> Guni Sharon Roni Stern Ariel Felner Nathan Sturtevant, "Conflict-Based Search For Optimal Multi-Agent Path Finding",[online],AAAI, 2010,[november 21, 2018検索],<URL:https://www.aaai.org/ocs/index.php/AAAI/AAAI12/paper/viewFile/5062/5239>
しかしながら、非特許文献1、2に開示されている最適化アルゴリズムは、すべての無人搬送車が、対応する目標場所に到着するまでの移動時間の合計の最小化を行うような問題に対して、NP困難(NP-hardness :Non-deterministic Polynomial-timehardness)である。
すなわち、非特許文献1、2に開示されている最適化アルゴリズムは、最適な経路計画を得るまでに、長時間の演算時間が必要である。そのため、非特許文献1、2に開示されている最適化アルゴリズムは実用的でない。
本発明の目的の一例は、経路計画の演算途中において演算を停止しても経路を得ることができる、経路計画装置、経路計画方法、及びプログラムを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一側面における経路計画装置は、
移動体に対応する目標場所までの第一の経路の探索において、単位時間ごとに、前記移動体それぞれの状態を表す状態情報を生成する、状態情報生成部と、
前記状態情報の生成を停止させる条件になると、前記状態情報の生成を停止させる、停止部と、
前記状態情報の生成を停止した後、前記状態が遷移する前の状態情報に基づいて、前記目標場所までの第二の経路を探索する、経路探索部と、
を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における経路計画方法は、
(a)移動体に対応する目標場所までの第一の経路の探索において、単位時間ごとに、前記移動体それぞれの状態を表す状態情報を生成する、ステップと、
(b)前記状態情報の生成を停止させる条件になると、前記状態情報の生成を停止させる、ステップと、
(c)前記状態情報の生成を停止した後、前記状態が遷移する前の状態情報に基づいて、前記目標場所までの第二の経路を探索する、ステップと、
を有することを特徴とする。
更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるプログラムは
コンピュータに、
(a)移動体に対応する目標場所までの第一の経路の探索において、単位時間ごとに、前記移動体それぞれの状態を表す状態情報を生成する、ステップと、
(b)前記状態情報の生成を停止させる条件になると、前記状態情報の生成を停止させる、ステップと、
(c)前記状態情報の生成を停止した後、前記状態が遷移する前の状態情報に基づいて、前記目標場所までの第二の経路を探索する、ステップと、
を実行させることを特徴とする。
以上のように本発明によれば、経路計画の演算途中において演算を停止しても経路を得ることができる。
図1は、経路計画装置の一例を示す図である。 図2は、経路計画装置を有する(1)システムの一例を示す図である。 図3は、経路計画装置を有する(2)システムの一例を示す図である。 図4は、グリッドマップの一例を示す図である。 図5は、A*における状態情報の生成の一例を示す図である。 図6は、CBSにおける状態情報の生成の一例を示す図である。 図7は、状態情報の生成の停止の一例を示す図である。 図8は、経路計画装置の動作の一例を示す図である。 図9は、経路計画装置を実現するコンピュータの一例を示す図である。
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について、図1から図9を参照しながら説明する。
[装置構成]
最初に、図1を用いて、本実施の形態における経路計画装置1の構成について説明する。図1は、経路計画装置の一例を示す図である。
図1に示す経路計画装置1は、経路計画の演算途中において演算を停止しても経路を得ることができる装置である。また、図1に示すように、経路計画装置1は、状態情報生成部2と、停止部3と、経路探索部4とを有する。
このうち、状態情報生成部2は、移動体に対応する目標場所(ゴールポイント)までの経路(第一の経路)の探索において、単位時間ごとに、移動体それぞれの状態を表す状態情報を生成する。停止部3は、状態情報の生成を停止させる条件になると、状態情報の生成を停止させる。経路探索部4は、状態情報の生成を停止した後、状態が遷移する前の状態情報に基づいて、目標場所までの経路(第二の経路)を探索する。
なお、条件とは、例えば、停止までに生成する状態情報の数、又は、状態情報の生成開始から停止までの時間、又は、それらの二つを含む条件である。
このように、本実施の形態においては、あらかじめ設定した条件に基づいて、状態情報の生成を停止し、再度、目標場所までの第二の経路を探索するので、探索の途中(経路計画の演算途中)で演算を停止しても経路を得ることができる。
従来のような経路計画は、最適な経路計画を得るまでに、長時間の演算時間を必要とするため、実用的ではない。対して、本実施の形態においては、経路計画を任意に停止しても、その停止時において、ある程度の品質の解を出力できる。すなわち、経路計画の演算時間が短くても、最適ではない(移動時間の合計が最小ではない)が経路を得ることができる。
従って、どのタイミングでも経路を得ることができるので実用的である。なお、経路計画の演算時間を長くするほど、より最適な経路を得ることができる。
更に、経路(第二の経路)を設定した後、移動体を動かしながら、より良い経路を探索する運用も可能である。
[システム構成]
続いて、図2、図3を用いて、本実施の形態における経路計画装置1の構成をより具体的に説明する。図2、図3それぞれは、経路計画装置を有する(1)(2)システムの一例を示す図である。図2、図3それぞれに示すように、本実施の形態におけるシステムは、経路計画装置1と複数の移動体20とを有する。
(1)移動体制御装置主体型のシステム
図2は、経路計画装置1を移動体制御装置10に設けたシステムである。図2に示されている移動体制御装置10は、経路計画装置1、通信部11、指示部12を有する。そのうち経路計画装置1は、状態情報生成部2と、停止部3と、経路探索部4とに加えて、停止条件入力部5を有する。移動体20は、通信部21、センサ部22、位置推定部23、移動制御部24、移動部25を有する。
(2)移動体主体型のシステム
図3は、経路計画装置1を移動体20に設けたシステムである。図3の例では、移動体20のいずれか一つをマスタとし、マスタとなる移動体20に経路計画装置1を設ける。図3に示されている移動体制御装置10は、通信部11、指示部12を有する。移動体20は、経路計画装置1、通信部21、センサ部22、位置推定部23、移動制御部24、移動部25を有する。そのうち経路計画装置1は、状態情報生成部2と、停止部3と、経路探索部4とに加えて、停止条件入力部5を有する。
なお、システムの構成は、上述した(1)(2)に示したシステム以外の構成でもよい。具体的には、状態情報生成部2、停止部3、経路探索部4、停止条件入力部5を、移動体制御装置10と移動体20とに分散させてもよい。その場合、移動体制御装置10と移動体20との構成内容に応じて、通信部11と通信部21との通信内容を変更する。
移動体制御装置について説明する。
移動体制御装置10は、移動体20それぞれに対して、移動体20を目標場所まで移動させるための制御をする。なお、移動体制御装置10は、例えば、サーバコンピュータなどの情報処理装置である。
通信部11は、移動体20の通信部21と通信をする。具体的には、通信部11は、(1)(2)のシステムにおいて、移動体20を移動させるための指示を表す指示情報などを、移動体20へ送信する。また、通信部11は、(1)のシステムにおいて、移動体20の位置を表す位置情報などを、移動体20から受信する。
指示部12は、移動体20に対して、移動体20を移動させるために用いる指示をする。具体的には、指示部12は、移動体20を目標場所へ移動させるために用いる指示を表す指示情報を生成し、移動体20へ通信部11を介して送信する。
経路計画装置1は、移動体20を目標場所に移動させるための経路(第二の経路)を計画する。具体的には、経路計画装置1は、位置情報と、地図情報と、移動体20が到達する目標場所を表す目標場所情報とを用いて、目標場所に移動体20を移動する場合に用いる経路(第二の経路)を表す経路情報を生成する。
地図情報は、対象の施設内の配置図などを表す情報である。地図情報は、例えば、工場、物流施設において移動体20が移動する経路、移動体20が到達する目標場所などを表す情報を有する。また、地図情報として、例えば、グリッドマップなどを用いることが望ましい。更に、地図情報は、移動体制御装置10内部、又は移動体20内部、又はそれら以外に設けられた不図示の記憶部に記憶されている。
図4は、グリッドマップの一例を示す図である。グリッド範囲41(以降、グリッドと呼ぶ)に、移動体20(Ma)(Mb)、目標場所(Ga)(Gb)、移動不可場所(網掛け範囲)が示されている。
移動体について説明する。
移動体20は、移動体制御装置10から指示情報を取得し、目標場所まで移動する。具体的には、移動体20として、無人搬送車、自動走行車両、自動飛行体、自動航行船舶、ロボットなどが考えられる。
通信部21は、移動体制御装置10の通信部11と通信をする。具体的には、通信部21は、(1)のシステムにおいて、位置情報などを移動体制御装置10へ送信する。また、通信部21は、(1)(2)のシステムにおいて、移動体20を移動させる指示を表す指示情報などを、移動体制御装置10から受信する。
センサ部22は、移動体20の状態、対象物(例えば、トレイ、棚など)、移動体20の移動を補助する標識、実際の経路上の障害物などを検知するセンサなどである。具体的には、センサ部22は、レーダ、超音波センサ、撮像装置、ジャイロ、エンコーダ、GPS(Global Positioning System)などの装置のうち一つ以上を有する。
位置推定部23は、移動体20の自己位置を推定する。具体的には、位置推定部23は、センサ部22の計測結果を表す計測情報を取得し、取得した計測情報に基づいて、移動体20の自己位置を推定し、位置情報を生成する。
移動制御部24は、移動体20に設けられた、移動体20を移動させる移動部25を制御する。具体的には、移動制御部24は、上述した経路情報を用いて、移動部25を制御し、移動体20を目標場所へ移動させる。
移動部25は、移動体20を移動させる装置である。具体的には、移動体20が電気車両であれ場合、移動部25は、モータ、車輪、電池などの電気車両を移動させるために必要な手段である。
経路計画装置について説明をする。
図5、図6、図7を用いて、経路計画装置1について説明をする。図5は、A*における状態情報の生成の一例を示す図である。図6は、CBSにおける状態情報の生成の一例を示す図である。図7は、状態情報の生成の停止の一例を示す図である。
状態情報生成部2は、移動体20それぞれに対応する目標場所までの経路(第一の経路)の探索において、単位時間ごとに、移動体20それぞれの状態を表す状態情報を生成する。単位時間は、移動体20が次のグリッドへ移動するために要する時間である。
具体的には、状態情報生成部2は、最適化アルゴリズムを用いて、移動体20から目標場所までの経路(第一の経路)を探索する。最適化アルゴリズムは、例えば、A*(A-star)、CBS(Conflict-Based Search)などを用いることが考えられる。
また、状態情報生成部2に、停止部3から状態情報の生成を停止させる指示を取得した場合、状態情報の生成を停止する。
A*を適用した場合について説明をする。
A*においては、状態情報生成部2は、状態を遷移させ、遷移させて得られた複数の状態のなかに、すべての移動体20が目標場所に到達している状態が検出された場合、その検出された状態から状態を逆に辿り、それらの状態に対応する移動情報(ACTION)を用いて、経路(第一の経路)を生成する。
すなわち、状態情報生成部2は、状態を状態情報(STATE)とし、移動体20それぞれの移動距離と移動方向とを遷移情報(ACTION)として、目標場所までの経路(第一の経路)を探索する。
具体的には、図5に示すように、状態(STATE0)を基点とした場合、状態(STATE0)の遷移(ACTION1、ACTION2、ACTION3)先として状態(STATE1、STATE2、STATE3)が生成される。なお、図5において、遷移(ACTION1)は移動体20(Ma)の右への移動を表し、遷移(ACTION2)は移動体20(Mb)の左へ移動を表し、遷移(ACTION3)は移動体20(Ma)の右へ移動を表している。
CBSを適用した場合について説明をする。
CBSにおいては、状態情報生成部2は、移動体20それぞれの進入禁止の位置と、進入禁止位置の追加とを用いて、移動体20それぞれについて経路(第一の経路)を探索する。
すなわち、状態情報生成部2は、進入禁止の位置の状態を状態情報(STATE)とし、移動体20それぞれの追加する進入禁止位置を遷移情報(ACTION)として、目標場所までの経路を探索する。
具体的には、図6に示すように、時刻t2における状態(STATE0)を基点とした場合、時刻t3における状態(STATE0)の遷移(ACTION1、ACTION2)先として状態(STATE1、STATE2)が生成される。なお、遷移(ACTION1)は時刻t3における移動体20(Mb)の進入禁止位置を表し、遷移(ACTION2)は時刻t3における移動体20(Mc)の進入禁止位置を表している。
なお、最適化アルゴリズムとして、A*+OD(A* with operatordecomposition)を用いてもよい。
停止部3は、状態情報の生成を停止させる条件になると、状態情報の生成を停止する。具体的には、停止部3は、あらかじめ停止までに生成する状態情報(STATE)の数、又は、状態情報生成から停止までの時間、又は、それらの二つを含む条件に基づいて、状態情報生成部2の状態情報の生成を停止させる。
図7は、状態情報生成部2が状態(STATE0)を基点に状態を遷移させた場合に、条件に達したため、停止部3が状態情報生成部2へ状態の遷移を停止させたことを示す図である。
経路探索部4は、初期状態において、多項式アルゴリズムを用いて、初期位置の移動体20それぞれから対応する目標場所までの初期の経路(第二の経路)を探索する。また、経路探索部4は、状態情報の生成を停止した後、状態が遷移する前の状態情報に基づいて、目標場所までの経路(第二の経路)を探索する。そして、経路探索部4は、探索した経路(第二の経路)に基づいて、状態が遷移する前の状態情報ごとにコストを算出し、算出したコストを用いて、状態が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報を選択する。
具体的には、経路探索部4は、多項式アルゴリズムを用いて、目標場所までの経路(第二の経路)を探索する。なお、多項式アルゴリズムは、移動距離が最小(最適解)ではないが、高速に経路を算出できるアルゴリズムである。
多項式アルゴリズムとして、例えば、CA*(Cooperative A-star)を用いることが考えられる。CA*については、例えば、David Silver, “Cooperative pathfinding”, In Proceedings of the First AAAI Conference on Artificial Intelligence and Interactive Digital Entertainment, AIIDE’05, 117?122. AAAIPress. <URL:http://www0.cs.ucl.ac.uk/staff/D.Silver/web/Applications_files/coop-path-AIIDE.pdf>などに記載されている。
また、多項式アルゴリズムとして、Parallel Push & Swapなどを用いてもよい。
初期状態における探索について説明をする。
経路探索部4は、初期状態において、多項式アルゴリズムを用いて、移動体20それぞれから対応する目標場所までの経路を探索し、探索した経路を用いてコストを算出する。
コストは、例えば、移動体20それぞれの経路ごとに、移動体20の位置から対応する目標場所までの距離を算出し、移動体20ごとに算出した距離を合計した値である。距離は、例えば、経路上のグリッドの数などを用いて表す。なお、図7の例では、初期状態(STATE0)におけるコストを10と仮定する。
状態情報の生成を停止後における探索について説明をする。
経路探索部4は、状態情報生成部2が状態情報の生成を停止したことを検知した場合、停止時の状態のうち状態が遷移する前(未展開)の状態を取得する。すなわち、図7に示す太線網掛けの円形で表されている状態を取得する。
続いて、経路探索部4は、取得した未展開の状態それぞれに対して、多項式アルゴリズムを用いて、目標場所までの経路(第二の経路)を探索する。
続いて、経路探索部4は、探索した経路(第二の経路)に基づいて、状態が遷移する前の状態情報ごとのコストを算出する。図7の例では、未展開の状態それぞれに対してコストを示している。
続いて、経路探索部4は、算出したコストを用いて、状態が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報を選択する。具体的には、経路探索部4は、初期状態(STATE0)におけるコストと、未展開の状態それぞれのコストとを比較し、未展開の状態それぞれのなかで最小のコストで、かつ初期状態(STATE0)のコストより小さい状態情報を選択する。
図7の例では、未展開の状態それぞれのなかで最小のコストが9で、初期状態(STATE0)のコストが10であるので、状態(STATEn)が選択される。なお、複数のコストに対応する状態を選択してもよい。
また、未展開の状態それぞれのコストが、初期状態におけるコスト以上である場合には、経路探索部4は初期状態を継続する。更に、未展開の状態のコストの最小が、初期状態におけるコストと同じ場合には、経路探索部4はいずれかのコストに対応する状態を選択する。
なお、状態情報生成部2は、選択したコストに対応する状態情報(STATEn)を初期状態に設定し、最適化アルゴリズムを用いて、状態情報の生成をする。
停止条件入力部5は、状態情報の生成を停止させる条件が入力される。具体的には、停止条件入力部5は、利用者により入力された条件があらかじめ設定した所定条件でない場合、再入力を促す。例えば、入力された条件が、状態情報生成部2が生成する状態情報の数である場合、その数があらかじめ設定された所定値(所定条件)以下であるなら、利用者に正しい入力をするよう、不図示の出力装置に表示させる。又は、入力された条件が、状態情報を生成する時間である場合、その数があらかじめ設定された所定時間(所定条件)以下であるなら、利用者に正しい入力をするよう、不図示の出力装置に表示させる。
[装置動作]
次に、本発明の実施の形態における経路計画装置の動作について図8を用いて説明する。図8は、経路計画装置の動作の一例を示す図である。以下の説明においては、適宜図2から図7を参照する。また、本実施の形態では、経路計画装置を動作させることによって、経路計画方法が実施される。よって、本実施の形態における経路計画方法の説明は、以下の経路計画装置の動作説明に代える。
図8に示すように、最初に、経路計画装置1は、初期設定を取得する(ステップA1)。具体的には、ステップA1において、経路探索部4は、初期状態において、多項式アルゴリズムを用いて、初期位置の移動体20それぞれから対応する目標場所までの経路(第二の経路)の探索と、探索した経路を用いてコストを算出する。
コストは、例えば、移動体20それぞれの経路ごとに、移動体20の位置から対応する目標場所までの距離を算出し、移動体20それぞれの距離の合計した値である。距離は、例えば、経路上のグリッドの数などを用いて表す。なお、図7の例では、初期状態(STATE0)におけるコストを10と仮定する。
続いて、状態情報生成部2は、移動体20それぞれに対応する目標場所までの経路の探索において、単位時間ごとに、移動体20それぞれの状態を表す状態情報を生成する(ステップA2)。単位時間は、移動体20が次のグリッドへ移動するために要する時間である。
具体的には、ステップA2において、状態情報生成部2は、最適化アルゴリズムを用いて、移動体20から目標場所までの経路(第一の経路)を探索する。最適化アルゴリズムは、例えば、A*、CBSなどを用いることが考えられる。
A*を適用した場合について説明をする。
ステップA2において、状態情報生成部2は、状態を状態情報(STATE)とし、移動体20それぞれの移動距離と移動方向とを遷移情報(ACTION)として、目標場所までの経路(第一の経路)を探索する。
具体的には、図5に示すように、状態(STATE0)を基点とした場合、状態(STATE0)の遷移(ACTION1、ACTION2、ACTION3)先として状態(STATE1、STATE2、STATE3)が生成される。なお、図5において、遷移(ACTION1)は移動体20(Ma)の右への移動を表し、遷移(ACTION2)は移動体20(Mb)の左へ移動を表し、遷移(ACTION3)は移動体20(Ma)の右へ移動を表している。
CBSを適用した場合について説明をする。
ステップA2において、CBSにおいては、進入禁止の位置の状態を状態情報(STATE)とし、移動体20それぞれの追加する進入禁止位置を遷移情報(ACTION)として、目標場所までの経路(第一の経路)を探索する。
具体的には、図6に示すように、時刻t2における状態(STATE0)を基点とした場合、時刻3における状態(STATE0)の遷移(ACTION1、ACTION2)先として状態(STATE1、STATE2)が生成される。なお、遷移(ACTION1)は時刻t3における移動体20(Mb)の進入禁止位置を表し、遷移(ACTION2)は時刻t3における移動体20(Mc)の進入禁止位置を表している。
なお、最適化アルゴリズムとして、A*+OD(A* with operatordecomposition)を用いてもよい。
続いて、停止部3は、状態情報の生成を停止させる条件になると、状態情報の生成を停止する(ステップA3)。具体的には、停止部3は、生成する状態情報の数、又は、状態情報生成から停止までの時間、又は、それらの二つが、状態情報の生成を停止させる条件に一致した場合(ステップA3:Yes)、状態情報生成部2の状態情報の生成を停止させる(ステップA4)。対して、条件に一致しない場合(ステップA3:No)は、ステップA2の処理を継続する。
続いて、経路探索部4は、状態情報の生成を停止した後、状態が遷移する前の状態情報に基づいて、多項式アルゴリズムを用いて、目標場所までの経路(第二の経路)を探索する(ステップA5)。なお、多項式アルゴリズムは、移動距離が最小(最適解)ではないが、高速に経路をえることができるアルゴリズムである。
具体的には、ステップA5において、経路探索部4は、状態情報生成部2が状態情報の生成を停止したことを検知した場合、停止時の状態のうち状態が遷移する前(未展開)の状態を取得する。すなわち、図7に示す太線網掛けの円形で表されている状態を取得する。
続いて、ステップA5において、経路探索部4は、取得した未展開の状態それぞれに対して、多項式アルゴリズムを用いて、目標場所までの経路(第二の経路)を探索する。
続いて、経路探索部4は、探索した経路(第二の経路)に基づいて、状態が遷移する前の状態情報ごとにコストを算出し、算出したコストを用いて、状態が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報を選択する(ステップA6)。
具体的には、ステップA6において、経路探索部4は、探索した経路(第二の経路)に基づいて、状態が遷移する前の状態情報ごとのコストを算出する。図7の例では、未展開の状態それぞれに対してコストを示している。
続いて、経路探索部4は、算出したコストを用いて、状態が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報と、当該状態情報に対応する経路(第二の経路)を選択する(ステップA7)。
例えば、経路探索部4は、初期状態(STATE0)におけるコストと、未展開の状態それぞれのコストとを比較し、未展開の状態それぞれのなかで最小のコストで、かつ初期状態(STATE0)のコストより小さい状態情報を選択する。
図7の例では、未展開の状態それぞれのなかで最小のコストが9で、初期状態(STATE0)のコストが10であるので、状態(STATEn)が選択される。なお、複数のコストに対応する状態を選択してもよい。
また、未展開の状態それぞれのコストが、初期状態におけるコスト以上である場合には、経路探索部4は初期状態を継続する。更に、未展開の状態のコストの最小が、初期状態におけるコストと同じ場合には、経路探索部4はいずれかのコストに対応する状態を選択する。
続いて、経路計画を終了する場合(ステップA8:Yes)、経路計画装置1はステップA2からA7の処理を終了する。また、経路計画を終了しない場合(ステップA8:No)、ステップA2に移行して、状態情報生成部2は、選択したコストに対応する状態情報(STATEn)を初期状態(STATE0)に設定し、最適化アルゴリズムを用いて、状態情報の生成をする。
なお、ステップA1の初期設定をする場合に、停止条件入力部5を用いて、状態情報の生成を停止させる条件が入力する。具体的には、停止条件入力部5は、条件があらかじめ設定した所定条件でない場合、再入力を促す。例えば、状態情報生成部2が生成する状態情報の数が閾値(所定条件)以下である場合、又は、状態情報を生成する時間が閾値(所定条件)以下である場合に、利用者に正しい停止させる条件を入力をするよう、不図示の出力装置に表示させる。
[本実施の形態の効果]
以上のように本実施の形態によれば、あらかじめ設定した条件に基づいて、状態情報の生成を停止し、再度、目標場所までの第二の経路を探索するので、探索の途中(経路計画の演算途中)で演算を停止しても経路を得ることができる。
また、本実施の形態においては、経路計画を任意に停止しても、その停止時において、ある程度の品質の解を出力できる。すなわち、経路計画の演算時間が短くても、最適ではない(移動時間の合計が最小ではない)が経路を得ることができる。
従って、どのタイミングでも経路を得ることができるので実用的である。なお、経路計画の演算時間を長くするほど、より最適な経路を得ることができる。
更に、経路(第二の経路)を設定した後、移動体を動かしながら、より良い経路を探索する運用も可能である。
[プログラム]
本発明の実施の形態におけるプログラムは、コンピュータに、図8に示すステップA1からA8を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における経路計画装置と経路計画方法とを実現することができる。
具体的には、(1)のシステムの場合、移動体制御装置10側のコンピュータのプロセッサは、状態情報生成部2、停止部3、経路探索部4、停止条件入力部5として機能し、処理を行なう。また、(2)のシステムの場合、移動体20側のコンピュータのプロセッサは、状態情報生成部2、停止部3、経路探索部4、停止条件入力部5として機能し、処理を行なう。
また、本実施の形態におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されてもよい。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、状態情報生成部2、停止部3、経路探索部4、停止条件入力部5のいずれかとして機能してもよい。
[物理構成]
ここで、実施の形態におけるプログラムを実行することによって、経路計画装置を実現するコンピュータについて図9を用いて説明する。図9は、本発明の実施の形態における経路計画装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
図9に示すように、コンピュータ110は、CPU111と、メインメモリ112と、記憶装置113と、入力インターフェイス114と、表示コントローラ115と、データリーダ/ライタ116と、通信インターフェイス117とを備える。これらの各部は、バス121を介して、互いにデータ通信可能に接続される。なお、コンピュータ110は、CPU111に加えて、又はCPU111に代えて、GPU(Graphics Processing Unit)、又はFPGA(Field-Programmable Gate Array)を備えていてもよい。
CPU111は、記憶装置113に格納された、本実施の形態におけるプログラム(コード)をメインメモリ112に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ112は、典型的には、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体120に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス117を介して接続されたインターネット上で流通するものであってもよい。
また、記憶装置113の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置があげられる。入力インターフェイス114は、CPU111と、キーボード及びマウスといった入力機器118との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ115は、ディスプレイ装置119と接続され、ディスプレイ装置119での表示を制御する。
データリーダ/ライタ116は、CPU111と記録媒体120との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体120からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ110における処理結果の記録媒体120への書き込みを実行する。通信インターフェイス117は、CPU111と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。
また、記録媒体120の具体例としては、CF(Compact Flash(登録商標))及びSD(Secure Digital)などの汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク(Flexible Disk)等の磁気記録媒体、又はCD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの光学記録媒体があげられる。
なお、本実施の形態における経路計画装置1は、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェアを用いることによっても実現可能である。更に、経路計画装置1は、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。
[付記]
以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する(付記1)から(付記18)により表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。
(付記1)
移動体に対応する目標場所までの第一の経路の探索において、単位時間ごとに、前記移動体それぞれの状態を表す状態情報を生成する、状態情報生成部と、
前記状態情報の生成を停止させる条件になると、前記状態情報の生成を停止させる、停止部と、
前記状態情報の生成を停止した後、前記状態が遷移する前の状態情報に基づいて、前記目標場所までの第二の経路を探索する、経路探索部と、
を有することを特徴とする経路計画装置。
(付記2)
付記1に記載の経路計画装置であって、
前記状態情報生成部は、最適化アルゴリズムを用いて、前記移動体から前記目標場所までの第一の経路を探索する
ことを特徴とする経路計画装置。
(付記3)
付記1又は2に記載の経路計画装置であって、
前記経路探索部は、多項式アルゴリズムを用いて、前記状態情報の生成を停止後の前記移動体の位置を基点とし、前記目標場所までの第二の経路を探索する
ことを特徴とする経路計画装置。
(付記4)
付記1から3のいずれか一つに記載の経路計画装置であって、
前記経路探索部は、前記第二の経路に基づいて、前記状態が遷移する前の状態情報ごとにコストを算出し、算出したコストを用いて、前記状態が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報を選択する
ことを特徴とする経路計画装置。
(付記5)
付記1から4のいずれか一つに記載の経路計画装置であって、
前記状態情報の生成を停止させる前記条件を入力する、停止条件入力部を有する
ことを特徴とする経路計画装置。
(付記6)
付記5に記載の経路計画装置であって、
前記停止条件入力部は、前記条件があらかじめ設定した所定条件でない場合、再入力を促す
ことを特徴とする経路計画装置。
(付記7)
(a)移動体に対応する目標場所までの第一の経路の探索において、単位時間ごとに、前記移動体それぞれの状態を表す状態情報を生成する、ステップと、
(b)前記状態情報の生成を停止させる条件になると、前記状態情報の生成を停止させる、ステップと、
(c)前記状態情報の生成を停止した後、前記状態が遷移する前の状態情報に基づいて、前記目標場所までの第二の経路を探索する、ステップと、
を有することを特徴とする経路計画方法。
(付記8)
付記7に記載の経路計画方法であって、
前記(a)のステップにおいて、最適化アルゴリズムを用いて、前記移動体から前記目標場所までの第一の経路を探索する
ことを特徴とする経路計画方法。
(付記9)
付記7又は8に記載の経路計画方法であって、
前記(b)のステップにおいて、多項式アルゴリズムを用いて、前記状態情報の生成を停止後の前記移動体の位置を基点とし、前記目標場所までの第二の経路を探索する
ことを特徴とする経路計画方法。
(付記10)
付記7から9のいずれか一つに記載の経路計画方法であって、
前記(b)のステップにおいて、前記第二の経路に基づいて、前記状態が遷移する前の状態情報ごとにコストを算出し、算出したコストを用いて、前記状態が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報を選択する
ことを特徴とする経路計画方法。
(付記11)
付記7から10のいずれか一つに記載の経路計画方法であって、
(d)前記状態情報の生成を停止させる前記条件を入力する、ステップを有する
ことを特徴とする経路計画方法。
(付記12)
付記11に記載の経路計画方法であって、
前記(d)のステップにおいて、前記条件があらかじめ設定した所定条件でない場合、再入力を促す
ことを特徴とする経路計画方法。
(付記13)
コンピュータに、
(a)移動体に対応する目標場所までの第一の経路の探索において、単位時間ごとに、前記移動体それぞれの状態を表す状態情報を生成する、ステップと、
(b)前記状態情報の生成を停止させる条件になると、前記状態情報の生成を停止させる、ステップと、
(c)前記状態情報の生成を停止した後、前記状態が遷移する前の状態情報に基づいて、前記目標場所までの第二の経路を探索する、ステップと、
を実行させるプログラム。
(付記14)
付記13に記載のプログラムであって、
前記(a)のステップにおいて、最適化アルゴリズムを用いて、前記移動体から前記目標場所までの第一の経路を探索する
ことを特徴とするプログラム
(付記15)
付記13又は14に記載のプログラムであって、
前記(b)のステップにおいて、多項式アルゴリズムを用いて、前記状態情報の生成を停止後の前記移動体の位置を基点とし、前記目標場所までの第二の経路を探索する
ことを特徴とするプログラム
(付記16)
付記13から15のいずれか一つに記載のプログラムであって、
前記(b)のステップにおいて、前記第二の経路に基づいて、前記状態が遷移する前の状態情報ごとにコストを算出し、算出したコストを用いて、前記状態が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報を選択する
ことを特徴とするプログラム
(付記17)
付記13から16のいずれか一つに記載のプログラムであって、
(d)前記状態情報の生成を停止させる前記条件を入力する、ステップを有する
ことを特徴とするプログラム
(付記18)
付記17に記載のプログラムであって、
前記プログラムが、前記コンピュータに、
前記(d)のステップにおいて、前記条件があらかじめ設定した所定条件でない場合、再入力を促す
ことを特徴とするプログラム
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
以上のように本発明によれば、経路計画の演算途中において演算を停止しても経路を得ることができる。本発明は、経路計画に従い移動体を目標場所に移動させることが必要な分野において有用である。
1 経路計画装置
2 状態情報生成部
3 停止部
4 経路探索部
5 停止条件入力部
10 移動体制御装置
11 通信部
12 指示部
20 移動体
21 通信部
22 センサ部
23 位置推定部
24 移動制御部
25 移動部
110 コンピュータ
111 CPU
112 メインメモリ
113 記憶装置
114 入力インターフェイス
115 表示コントローラ
116 データリーダ/ライタ
117 通信インターフェイス
118 入力機器
119 ディスプレイ装置
120 記録媒体
121 バス

Claims (5)

  1. 移動体の位置から前記移動体に対応する目標場所までの第一の経路を、最適化アルゴリズムとしてA*(A-star)又はCBS(Conflict-Based Search)を用いて探索する前記第一の経路の探索において、単位時間ごとに、地図上の前記移動体それぞれの位置を表す状態情報を生成する、状態情報生成部と、
    前記状態情報の生成を停止させる条件になると、前記状態情報の生成を停止させる、停止部と、
    多項式アルゴリズムとしてCA*(Cooperative A-star)を用いて、前記状態情報の生成を停止後の前記移動体の位置を基点とし、前記目標場所までの第二の経路を探索前記移動体それぞれの前記第二の経路ごとに、前記目標場所までの距離を算出し、前記移動体ごとに算出した距離を合計してコストを算出し、算出したコストを用いて、前記位置が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報を選択する、経路探索部と、
    を有することを特徴とする経路計画装置。
  2. 請求項に記載の経路計画装置であって、
    さらに、前記状態情報の生成を停止させる前記条件を入力する、停止条件入力部を有する
    ことを特徴とする経路計画装置。
  3. 請求項に記載の経路計画装置であって、
    前記停止条件入力部は、前記条件があらかじめ設定した所定条件でない場合、再入力を促す
    ことを特徴とする経路計画装置。
  4. コンピュータが、
    (a)移動体の位置から前記移動体に対応する目標場所までの第一の経路を、最適化アルゴリズムとしてA*(A-star)又はCBS(Conflict-Based Search)を用いて探索する前記第一の経路の探索において、単位時間ごとに、前記移動体それぞれの位置を表す状態情報を生成する、ステップと、
    (b)前記状態情報の生成を停止させる条件になると、前記状態情報の生成を停止させる、ステップと、
    (c)多項式アルゴリズムとしてCA*(Cooperative A-star)を用いて、前記状態情報の生成を停止後の前記移動体の位置を基点とし、前記目標場所までの第二の経路を探索前記移動体それぞれの前記第二の経路ごとに、前記目標場所までの距離を算出し、前記移動体ごとに算出した距離を合計してコストを算出し、算出したコストを用いて、前記位置が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報を選択する、ステップと、
    実行することを特徴とする経路計画方法。
  5. コンピュータに、
    (a)移動体の位置から前記移動体に対応する目標場所までの第一の経路を、最適化アルゴリズムとしてA*(A-star)又はCBS(Conflict-Based Search)を用いて探索する前記第一の経路の探索において、単位時間ごとに、前記移動体それぞれの位置を表す状態情報を生成する、ステップと、
    (b)前記状態情報の生成を停止させる条件になると、前記状態情報の生成を停止させる、ステップと、
    (c)多項式アルゴリズムとしてCA*(Cooperative A-star)を用いて、前記状態情報の生成を停止後の前記移動体の位置を基点とし、前記目標場所までの第二の経路を探索前記移動体それぞれの前記第二の経路ごとに、前記目標場所までの距離を算出し、前記移動体ごとに算出した距離を合計してコストを算出し、算出したコストを用いて、前記位置が遷移する前の状態情報から基点となる状態情報を選択する、ステップと、
    を実行させるプログラム。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113253686B (zh) * 2021-06-10 2021-10-15 浙江华睿科技股份有限公司 Agv车辆路径规划方法及装置、电子设备、存储介质
CN115829183B (zh) * 2023-02-22 2023-05-02 四川港投新通道物流产业投资集团有限公司 冷链物流路径规划方法、装置、设备及可读存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002133351A (ja) 2000-10-25 2002-05-10 Nec Corp 最小コスト経路探索装置及びそれに用いる最小コスト経路探索方法
JP3722229B2 (ja) 2002-10-10 2005-11-30 松下電器産業株式会社 情報取得方法、情報提示方法、および情報取得装置
JP2011526679A (ja) 2008-06-30 2011-10-13 トムトム インターナショナル ベスローテン フエンノートシャップ 効率的な位置参照方法
JP2017134794A (ja) 2016-01-29 2017-08-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 移動ロボット制御システム及び移動ロボットを制御するサーバ装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3684755B2 (ja) 1997-05-12 2005-08-17 アシスト シンコー株式会社 運行管理制御装置および運行管理制御方法
JP6943033B2 (ja) * 2017-06-23 2021-09-29 日本電気株式会社 領域管理システム、方法およびプログラム
US10365652B2 (en) * 2017-11-22 2019-07-30 GM Global Technology Operations LLC Feasible lane routing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002133351A (ja) 2000-10-25 2002-05-10 Nec Corp 最小コスト経路探索装置及びそれに用いる最小コスト経路探索方法
JP3722229B2 (ja) 2002-10-10 2005-11-30 松下電器産業株式会社 情報取得方法、情報提示方法、および情報取得装置
JP2011526679A (ja) 2008-06-30 2011-10-13 トムトム インターナショナル ベスローテン フエンノートシャップ 効率的な位置参照方法
JP2017134794A (ja) 2016-01-29 2017-08-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 移動ロボット制御システム及び移動ロボットを制御するサーバ装置

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