JPH0786770B2 - 自立無人車システムにおける最適経路探索方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、作業要求の発生した作業点に、自立無人
車、例えば、移動車にロボットを搭載したものなどを迅
速に行かせることのできる、自立無人車システムにおけ
る最適経路探索方法に関するものである。

「従来の技術」 現在、自立無人車の開発が盛んに行なわれており、自立
無人車自体の性能はいうのおよばず、自立無人車システ
ム全体としての性能向上が重要な課題となっている。

この種の自立無人車システムとしては、複数の自立無人
車と、これらの自立無人車を統括制御する１つの中央局
とからなるものが代表的である。

このようなシステムにおいて各自立無人車は、中央局の
指示に従って作業点まで走行して所定の作業を行う。一
方、中央局は自立無人車の移動領域の地図情報を管理す
るとともに、すべての自立無人車の現在位置や作業中か
否かなどの状態を監視し、無線または有線などの通信手
段により自立無人車と交信しながら作業指示を行う。

すなわち、いずれかの作業点で作業要求が発生すると、
中央局は作業を行っていない自立無人車の中から、作業
点に行くのに最適な自立無人車を選択して指令を与え
る。ここで、自立無人車の選択方法としては、作業点へ
の直線距離が最も短い自立無人車を選ぶ単純なものや、
各自立無人車が上記作業点に行くための最適経路を中央
局が計算し、その中で今回の作業に最も適した自立無人
車を選択する方法がある。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述した従来の選択方法では、中央局が各自
立無人車のそれぞれについて移動経路を求める処理を行
う必要があるから、中央局において処理すべきデータが
膨大なものとなって、中央局の処理能力に多きなものが
要求され、あるいは、中央局がデータを処理して最適な
ロボットを選択するのに要する時間が長くなるという問
題がある。

また、自立無人車をＡ地点〜Ｂ地点〜Ｃ地点…………と
順次移動させながら作業を行なおうとする場合のよう
に、移動経路が長くなると、各自立無人車の経路の計算
にさらに多くの時間が必要になる。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、複数の自
立無人車の中から最適なものを最短時間で選択できると
ともに、複数の作業地点を移動させながら作業を行おう
とするときのように移動経路が長い場合の各自立無人車
の経路の計算に要する時間を短縮することができる自立
無人車システムにおける最適経路探索方法を提供するこ
とを目的とするものである。

「問題点を解決するための手段」 上記問題点を解決するためにこの発明は、中央局と、該
中央局によって指定された第１番目から第Ｎ番目までの
各作業点に移動して所定の作業を行う複数の自立無人車
とからなるシステムにおいて、前記各自立無人車は、前
記中央局から指令があったときに、現在位置から第１番
目の作業点への経路探索をそれぞれ行なうとともにその
評価値を前記中央局に送り、前記中央局は、最も良い評
価値を送ってきた自立無人車に第１番目の作業点への移
動を指令し、一方、自立無人車は、中央局が各評価値か
ら最適な自立無人車を選択している期間に、第１番目の
作業点以降の経路探索を行うようにしたものである。

「作用」 上記構成によれば、各自立無人車毎に異なっている第１
番目の作業点までの経路探索が、各自立無人車による並
列処理の形で行なわれるので、短時間で探索が終了す
る。また、中央局が各評価値を比較して最適な自立無人
車を選択している間に、各自立無人車に第１番目以降の
経路探索を行わせるようにしたから、全経路の探索時間
を短縮することができる。すなわち、各自立無人車は、
中央局からの移動指令を待つ時間を利用して経路探査を
行うので、全経路探索の終了時刻をその時間に相当する
分だけ早めることができるのである。

「実施例」 以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

図において１は中央局、２−ｋ（ｋ＝1,2……ｎ）はｎ
個の自立無人車であり、中央局１と各自立無人車２−ｋ
とは無線または有線の通信回線３−ｋによって結ばれて
いる。

中央局１は、CPUとメモリ（ともに図示略）とを有し、
各自立無人車２−ｋの現在位置や作業中か否かなどの状
態を把握している。また、第３図に示すような各作業点
４−Ｋ（Ｋ＝1,2,……Ｎ）と結ばれて、各作業点からの
作業要求を受け入れ、この情報を各自立無人車２−ｋに
伝送する。

一方、自立無人車２−ｋは第２図に示す構成となってい
る。図において、５は第１のCPUであり、このCPU5に
は、第１のローカルメモリ６と、前記中央局との間の通
信を行う通信装置７とが接続されている。また８は第２
のCPUであり、このCPU8には、第２のローカルメモリ９
と、自立無人車の走行装置10とが接続されている。

そして、前記ローカルメモリ６・９には、各CPU5・８の
動作プログラム、あるいは、各作業点の座標と作業点の
接続関係を示す地図データなどが格納されている。

さらにまた、前記第１・第２のCPU5・８は、いずれも共
有メモリ11に接続されており、この共有メモリ11を介し
て両CPU5・８間のデータ交換が行なわれるようになって
いる。

そして、第２のCPU8（または第１のCPU5）は現在の作業
点から目的の作業点に至る経路を探索し、次のような演
算によって評価値Hsを算出する。

Hs＝ΣＨ（Vi,Vj）……（１） Ｈ（Vi,VJ） ＝Wa・Ａ（Vj,G）＋Wb・Ｂ（Vi,Vj）……（２） ただし、Ａ（Vj,G）＝ｌ（Vj,G）/L……（３） Ｂ（Vi,Vj）＝ｌ（Vi,Vj）/L……（４） ここで、Vi,Vjは地図上の連続する通過点（ノード）で
あり、上記（１）式の和Σは、出発作業点Ｓから目的作
業点Ｇに至るすべてのノードについてとられる。また、
ｌ（Vj,G）はノードVjと目的ノード（目的作業点）Ｇと
の距離、ｌ（Vi,Vj）は連続するノードViとノードVjと
の距離であり、Ｌはノード間の最大距離である。従っ
て、上記（３）、（４）式の値Ａ（Vj,G）、Ｂ（Vi,V
j）は距離Ｌによって正規化されたもので、０〜１の値
をとり、目的作業点Ｇに近付くほど、また連続するノー
ドVi,Vj間の距離が短いほど、小さな値となる。

従って、（１）式の評価値Hsは小さいほど評価が良くな
るようになっている。なお、Wa、Wbは上記各変数Ａ（V
j,G）およびＢ（Vi,Vj）の重みづけをする係数であり、
適宜の値に設定される。

このような構成において、ある作業点４−１から４−２
を経由して４−Ｎに至る経路に沿って順次作業を行うべ
く要求が発生すると、これが中央局１に伝達され、中央
局１は待機中の全自立無人車２−ｋ、またはシステム中
の全自立無人車２−ｋに最適経路の探索を指示する。

探索を指示された自立無人車２−ｋの第１のCPU5（また
は第２のCPU8）は、公知の縦型探索法あるいは横型探索
法によって出発作業点（すなわち自分の現在位置）Ｓか
ら目的作業点Ｇ（すなわち第１番目に作業を行うべき地
点４−１）までの経路を探索し、上記（１）〜（４）式
によって評価値Hsを算出する。そして、最良の評価値Hs
を与える経路を記憶するとともに、この最良の評価値Hs
を通信装置７から中央局１へ送信する。

そして、中央局１は各自立無人車２−ｋから送られてき
た評価値Hsを比較して、この中から最良の評価値Hsを選
択し、最良の評価値Hsを送ってきた自立無人車２−ｋ
（図示例では２−３が該当する）に移動命令を送るとと
もに、この自立無人車２−ｋに第１の作業点に移動すべ
くコマンドを送信する。

このような中央局１の動作期間中において、第１の作業
点４−１に移動すべき指令を受け取るまでの期間におい
ては、各自立無人車２−ｋのCPU5・８はいずれも休止状
態にあるから、この期間を利用して第１のCPU5（あるい
は第２のCPU8）に第１の番目作業点４−１からＮ番目の
作業点４−Ｎまでの経路探索を行わせる。そして、第１
の作業点４−１に移動すべき指令を受信すると、最終の
作業点４−Ｎまでの経路探索が行なわれたか否かに拘わ
らず、経路探索を中断して、それまでに探索した経路
（例えばＮマイナスＭ番目の作業点までの経路）をいず
れかのメモリに記憶させておくとともに、第２のCPU8
に、第１番目の作業点４−１に移動すべくコマンド群を
伝達して、走行装置10を制御させながら第１の作業点４
−１への移動を開始する。

このように第２のCPU8が走行制御を行って第１の作業点
４−１に自立無人車が移動している期間においては、第
１のCPU5の負荷が小さいので、この第１のCPU5に、すで
に探索された経路（前述のＮマイナスＭ番目の作業点ま
での経路）以降の最終作業点４−Ｎに至る経路探索を行
わせる。なお、このように経路探査は、一般には、自立
無人車２−ｋが第１番目の作業点４−１まで移動するの
に要する時間に比して非常に短いので、自立無人車２−
ｋが第１番目の作業点４−１に到着したときには、２番
目以降の作業点への経路探索が終了している。なおま
た、作業点の数が少ない場合には、中央局１による自立
無人車選択動作中の経路探索、あるいは、第１番目の作
業点の移動中の経路探索のいずれか一方のみで全ての経
路探索を終えることができるような場合も起こり得る。

なお、上記実施例においては、各自立無人車に地図デー
タを内蔵させたが、必要に応じて中央局からもらうよう
に構成してもよい。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、自立無人車を
移動させるべき経路の内、各無人車毎に異なっている第
１番目の作業点までの最適経路探索が各自立無人車にお
いて並列処理の形で行なわれるので、極めて短時間で探
査を終了することができる。また、中央局による作業車
選択中に第１番目の作業点以降の経路探索を作業車に行
わせるから、待ち時間を減少させて各自立無人車の処理
能力を十分に利用し、資源としての自立無人車を有効に
活用するとともに、中央局の負荷を低減でき、システム
全体としての応答性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による自立無人車システム
の構成を示すブロック図、第２図は自立無人車２−ｋの
構成を示すブロック図、第３図は作業点と自立無人車の
位置関係を説明するための平面図である。 １……中央局、２−ｋ……自立無人車、4K……作業点。
５・８……CPU、６・９……ローカルメモリ、10……走
行機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央局と、該中央局によって指定された第
   １番目から第Ｎ番目の各作業点に移動して所定の作業を
   行う複数の自立無人車とからなる自立無人車システムに
   おいて、各自立無人車は、中央局から経路探索の指令が
   与えられた際に、現在位置から前記１番目の作業点まで
   の経路検索をそれぞれ実行して探索結果の評価値を中央
   局に返送するとともに、中央局が前記評価値から最適な
   自立無人車を選択して第１番目の作業点への移動を指令
   するまでの期間に、第１番目の作業点以降の移動経路の
   探索を行なうことを特徴とする自立無人車システムにお
   ける最適経路探索方法。