JPS63111507A - 自立無人車システムにおける最適経路探索方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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乙のなどを迅速
に行か仕ることのできろ、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におよばず、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
膨大なしのとなって、中央局の処理能力に大きなものが
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させるこ
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
評価値を直配中央局に送り、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、複数の作業点を経由する全経路について経路探
索を行なって評価値を求める必要がないから、探索処理
を極めて短時間に行うことができる。加えて、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、自立無人車に第１番目の作業点以降の経路探索を行
なイっせるようにしたから、全経路の探索時間をさらに
短縮することができる。

「実施例」 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

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側の自立無人車であり、中央局ｌと各自
立無人車２−に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ｌは、ＣＰＵとメモリ（ともに図示路）とを有し
、各自立無人車２−に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は入れ、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−には第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ＣＰＵ
５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
ルメモリつと、自立無人車の走行装置！０とが接続され
ている。

そして、前９己ローカルメモリ６・９（こは、各ＣＰＵ
５・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１
１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１（ｓを算出する。

Ｈｓ＝ΣＨ（Ｖ　ｉ、　Ｖ　ｊ）・・−（１）Ｈ（Ｖｉ
、ＶＤ ＝Ｗａ−Ａ（Ｖｊ、Ｃ；）＋Ｗｂ−Ｂ（Ｖｉ、Ｖｊ）・
−・（２）ただし、Ａ（Ｖｊ、Ｇ）−ｆ２（Ｖｊ、Ｇ）
／Ｌ・・・・・・（３）Ｂ　（Ｖ　ｉ、Ｖ　Ｄ−Ｊ！（
Ｖ　ｉ、Ｖ　Ｄ／　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、ρ（Ｖｊ、Ｇ）は
ノードｖｊと目的ノード（目的作業点）Ｇとの距離、ρ
（Ｖ　ｉ、　Ｖ　ｊ）は連続するノードＶｉとノードＶ
ｊ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、ｉｃ！！（３）、（４）式の値Ａ（Ｖｊ、Ｇ
）、Ｂ（Ｖｉ、Ｖｊ）は距１１１ｆＬ、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＠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（Ｖｊ、Ｇ）およびＢ　（Ｖ　ｉ、Ｖ　Ｄ　）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−Ｈに至る経路に沿って順次作業を行うべ
く要求か発生すると、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−にの第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ｌ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は取るまでの期間におい
ては、各自立無人車２−にの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Ｃｐｕｓ）に第１の番目作業点４
−１からＮ番目の作業点　４Ｎ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番目の作業黒土で
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ＩＯ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ＣＰ
Ｕ５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、このような経路探索は、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Ｉ
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かできるような場合も起
こり（４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
索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−にの
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。 ■・・・・・・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. 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、現在位置から前記第１番目の作業点までの経路探索
   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。