JPWO2020105189A1 - 経路計画装置、経路計画方法、及びプログラム - Google Patents

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Abstract

一つ以上の移動体20の経路計画において、デッドロックを検知した場合、移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、探索部2と、移動体20ごとに探索した第一の経路が衝突しないように、移動体20から目標場所までの第二の経路を再計画する、再計画部3と、を有する経路計画装置である。

Description

本発明は、移動体の経路を計画する、経路計画装置、及び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を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
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には、上述した工場、物流施設において用いられる、複数の無人搬送車を、待避させる待避場所(エンドポイント)を設ける技術が開示されている。待避場所は、無人搬送車が停車していても、他の無人搬送車の経路を遮らない場所に設ける。
Hang Ma Jiaoyang Li T. K. Satish Kumar Sven Koenig, "Lifelong Multi-Agent Path Finding for Online Pickup and Delivery Tasks",[online],AAMAS,May 11, 2017,[June01, 2018検索],<URL:http://www-scf.usc.edu/~hangma/pub/aamas17_slides.pdf>
しかしながら、非特許文献1に開示された技術を用いただけでは、上述した工場、物流施設などにおいて、運用されている複数の無人搬送車は、アクシデントが発生した場合、デッドロックを回避できないことがある。
具体的には、搬送の遅延、障害物(人、物体など)による経路の遮断、故障などのアクシデントが発生し、無人搬送車が再計画をした場合、デッドロックが発生することがある。デッドロックとは、無人搬送車が互いの経路を遮り、無人搬送車が動けなくなる状態である。
本発明の目的の一例は、デッドロックを回避する、経路計画装置、経路計画方法、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体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、
一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、探索部と、
前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、再計画部と、
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)一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、ステップと、
(b)前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、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を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
コンピュータに、
(a)一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、ステップと、
(b)前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、ステップと、
を実行させる命令を含むプログラムを記録していることを特徴とする。
以上のように本発明によれば、デッドロックを回避することができる。
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)の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)のシステムの一例を示す図である。 図4は、経路計画装置を有する(3)のシステムの一例を示す図である。 図5は、経路計画通りに移動体が移動した場合の経路を示す図である。 図6は、経路計画通りに移動体が移動できない場合の経路を示す図である。 図7は、再計画をした経路を示す図である。 図8は、経路計画通りに移動体が移動できない場合の経路を示す図である。 図9は、経路計画通りに移動体が移動できない場合の経路を示す図である。 図10は、グリッドマップからグラフを生成する説明をするための図である。 図11は、グリッドマップからグラフを生成する説明をするための図である。 図12は、グリッドマップからグラフを生成する説明をするための図である。 図13は、グリッドマップからグラフを生成する説明をするための図である。 図14は、経路計画装置の動作の一例を示す図である。 図15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15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、移動体の経路計画をするとともに、デッドロックの回避をする装置である。また、図1に示すように、経路計画装置1は、探索部2と、再計画部3とを有する。
このうち、探索部2は、一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、移動体と待避場所(エンドポイント)との間を結ぶ経路(第一の経路)を探索する。再計画部3は、移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所(ゴールポイント)までの経路(第二の経路)を再計画する。
このように、本実施の形態においては、デッドロックを検知した場合、第一の経路に従って待避場所に移動し、待避場所から目標場所まで移動する経路を再計画することができるので、移動体は、デッドロックが発生しても、デッドロックを回避して、目標場所まで移動することができる。
[システム構成]
続いて、図2、図3、図4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、図4それぞれは、経路計画装置を有する(1)(2)(3)システムの一例を示す図である。図2、図3、図4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、探索部2、再計画部3に加えて、経路計画部4、検知部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、探索部2、再計画部3に加えて、経路計画部4、検知部5を有する。
(3)分散型のシステム
図4は、経路計画装置1の機能を、移動体制御装置10と移動体20とに分散して設けたシステムである。図4に示されている移動体制御装置10は、通信部11、指示部12に加えて、経路計画装置1のうち探索部2、再計画部3、検知部5を有する。また、図4に示されている移動体20それぞれは、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に加えて、経路計画装置1のうち経路計画部4′を有する。なお、経路計画部4′は、移動体20ごとの経路計画を行う。
なお、システムの構成は、上述した(1)(2)(3)に示したシステム以外の構成でもよい。具体的には、(1)(2)(3)のシステムと異なる構成に、探索部2、再計画部3、経路計画部4、4′、検知部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)(3)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。また、通信部11は、(3)のシステムにおいて、移動体20の位置を表す位置情報と、移動体20が移動する経路を表す経路情報などを、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の指示を表す指示情報を生成する。
経路計画装置1は、移動体20を目標場所、待避場所に移動させるための経路を計画する。また、経路計画装置1は、デッドロックを回避する経路を計画する。
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、移動体20が待避する待避場所を表す待避場所情報とを用いて、目標場所、待避場所に移動体20を移動する場合に用いる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、移動体20が待避する待避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。
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、(3)のシステムにおいて、位置情報、経路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)(3)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、待避場所へ移動させる。
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。
経路計画部4は、(1)(2)のシステムにおいて、移動体20それぞれを、移動体20それぞれに対応する目標場所へ移動させる経路情報を生成する。具体的には、経路計画部4は、位置情報と、地図情報と、目標場所情報と、待避場所情報とを用いて、移動体20それぞれを、対応する目標場所へ移動させる場合に用いる経路情報を生成する。
経路計画部4′は、(3)のシステムにおいて、経路計画部4′が設けられた移動体20を、当該移動体20に対応する目標場所へ移動させる経路情報を生成する。具体的には、経路計画部4′は、位置情報と、地図情報と、目標場所情報と、待避場所情報とを用いて、経路計画部4′が設けられた移動体20を、対応する目標場所へ移動させる場合に用いる経路情報を生成する。
図5は、経路計画通りに移動体が移動した場合の経路を示す図である。図5のグリッドマップには、グリッド範囲(以降、グリッドと呼ぶ)に、移動体20(M1)(M2)(M3)、目標場所(G1)(G2)(G3)、待避場所(E1)(E2)(E3)、移動不可場所(網掛け範囲)、経路(矢印線)が示されている。
図5のAには、移動体20(M1)が目標場所(G1)に向かう経路R_M1が示されている。図5のBには、移動体20(M2)が目標場所(G2)に向かう経路R_M2が示されている。図5のCには、移動体20(M3)が目標場所(G3)に向かう経路R_M3が示されている。
経路R_M1、R_M2、R_M3を示す経路情報は、例えば、数1のように表すことができる。
(数1)
経路R_M1={(d3,0),(d2,1), (c2,2),(b2,3),(b1,4)}
経路R_M2={(d2,0),(c2,1), (b2,2),(b3,3),(b4,4),(a4,5)}
経路R_M3={(c2,0),(b2,1), (b3,2),(b4,3),(c4,4),(c5,5)}
小括弧内の左項:グリッドの位置を示す情報。
小括弧内の右項:移動体20が次のグリッドへ移動するために要する時間を示す情報。
検知部5は、(1)(2)(3)のシステムにおいて、地図情報と位置情報とを用いて、デッドロックを検知する。具体的には、検知部5は、複数の移動体20が所定範囲において所定時間停滞している場合、移動体20がデッドロックしていると判定する。
探索部2は、一つ以上の移動体20の経路計画において、移動体20がデッドロックしていることを検知した場合、後述する(A)(B)(C)の方式を用いて、移動体20と待避場所との間を結ぶ経路を探索する。具体的には、探索部2は、(A)待避場所から最短距離に位置する移動体20を選択し、選択した移動体20と当該待避場所とを用いて、経路を探索(第一の経路)する。
又は、探索部2は、(B)移動体20から最短距離に位置する他の移動体20に選択されていない未選択の待避場所を選択し、移動体20から選択した待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した待避場所に最も近い移動体20と、選択した待避場所とを用いて、経路(第一の経路)を探索する。又は、探索部2は、(C)最小コストフロー処理を用いて、移動体20ごとに、経路(第一の経路)を探索する。
再計画部3は、移動体20ごとに、探索した経路(第一の経路)が衝突しないように、移動体20から目標場所までの経路(第二の経路)を再計画する。具体的には、再計画部3は、すべての移動体20が第一の経路を計画したことを検知した後、移動体20ごとに、移動体20から目標場所までの経路を再計画し、以前の経路を再計画した経路に更新する。
(A)の方式によるデッドロック回避について説明する。
(A)の方式としては、例えば、A*(A−Star)アルゴリズを用いることが考えられる。図6は、経路計画通りに移動体が移動できない場合の経路を示す図である。図6のAには、障害物(黒色四角)がグリッドb3に置かれたため、図5に示した移動体20(M1)(M2)(M3)それぞれの経路R_M1、R_M2、R_M3が遮断されたことが示されている。すなわち、移動体20(M1)(M2)(M3)それぞれについて、目標場所(G1)(G2)(G3)へ到達する経路が得られず、デッドロックしたことが示されている。
移動体20(M2)(M3)が移動しない場合、移動体20(M1)は目標場所(G1)へ到達できない。また、移動体20(M1)が移動しない場合、移動体20(M2)は目標場所(G2)へ到達できない。更に、移動体20(M1)(M2)が移動しない場合、移動体20(M3)は目標場所(G3)へ到達できない。
探索部2は、デッドロックを検知した場合、あらかじめ設定された順に待避場所を選択し、選択した待避場所から最短のグリッドに位置する移動体20を探索する。
具体的には、探索部2は、待避場所を選択する順番が(E1)(E2)(E3)の順に設定されていた場合、まず、図6のBに示すように、待避場所(E1)から最短のグリッドに位置する移動体20(M3)を選択する。そして、探索部2は、待避場所(E1)と移動体20(M3)との間を結ぶ経路R_E1(図6のBの矢印線)を記憶部に記憶する。
続いて、探索部2は、図6のCに示すように、選択した移動体20(M3)を除外し、待避場所(E2)から最短のグリッドに位置する移動体20(M1)を選択し、待避場所(E2)と移動体20(M1)との間を結ぶ経路R_E2(図6のCの矢印線)を記憶部に記憶する。
続いて、探索部2は、図6のDに示すように、選択した移動体20(M3)(M1)を除外し、待避場所(E3)から最短のグリッドに位置する移動体20(M2)を選択し、待避場所(E3)と移動体20(M2)との間を結ぶ経路R_E3(図4のDの矢印線)を記憶部に記憶する。例えば、探索部2は、数2に示すような、経路R_E1、R_E2、R_E3を記憶部に記憶する。
(数2)
経路R_E1={(b2,0),(a2,1),(a2,2)……}
経路R_E2={(d2,0),(e2,1),(e3,2)……}
経路R_E3={(c2,0),(d2,1),(d3,2),(d4,3),(e4,4)}
なお、上述した記憶部は、移動体制御装置10に設けてもよいし、移動体20に設けてもよいし、移動体制御装置10、移動体20以外に設けてもよい。また、待避場所を選択する順番は、上述した順番に限定されるものではない。更に、探索部2は、移動体20と待避場所とを結びつけた経路R_E1、R_E2、R_E3が衝突しないように経路を探索する。
続いて、再計画部3は、あらかじめ設定された順に移動体20を選択し、探索部2を用いて探索した経路が衝突しないように、移動体20から目標場所までの経路を再計画する。図7を用いて、再計画部3について、詳細な説明をする。図7は、再計画をした経路を示す図である。
具体的には、再計画部3は、移動体20を選択する順番を(M1)(M2)(M3)の順に設定した場合、まず、図6のAにおける時間(0)の状態から、移動体20(M1)から目標場所(G1)までの経路を再計画する。
例えば、時間(1)において、図7のAに示すように、移動体20(M1)は、数2に基づいて、グリッドd2から待避場所(E2)へ移動させる。その場合、移動体20(M2)は、数2に基づいて、待避場所(E3)へ移動させるため、グリッドd2に移動させる。また、移動体20(M3)は、数2に基づいて、待避場所(E1)に移動させる。
時間(2)において、移動体20(M1)は、待避場所(E2)からグリッドd2へ移動させる。その場合、移動体20(M2)は、グリッドd2からd3に移動させ、移動体20(M3)は継続して待避場所(E1)で待避させる。
時間(3)(4)(5)において、移動体20(M1)は、グリッドc2、b2、b1へと移動させる。すなわち、移動体20(M1)は、時間(5)において目標場所(G1)に到達する。その場合、移動体20(M2)は、時間(3)(4)(5)において、グリッドd4、c4、b4に移動させる。移動体20(M3)は、時間(3)(4)において、継続して待避場所(E1)に待避させる。
このように、再計画部3は、図7のAに示すように、移動体20(M1)を待避場所(E5)に待避させた後、待避場所(E5)から目標場所(G1)までの経路を再計画し、経路R_M1を再計画した経路に更新する。再計画部3は、数3に示すような、経路R_M1を記憶部に記憶する。
(数3)
経路R_M1={(d2,0),(e2,1),(d2,2),(c2,3),(b1,4),(a1,5)}
続いて、再計画部3は、移動体20(M2)を選択して、図6のAにおける時間(0)の状態から、数2に基づいて、移動体20(M2)から目標場所(G2)までの経路を再計画する。
例えば、移動体20(M2)は、図6のDに示すように、数2に基づいて、グリッドc2から待避場所(E3)へ移動させる。時間(1)において、移動体20(M1)を待避場所(E2)へ移動させるため、移動体20(M2)は、グリッドc2からグリッドd2へ移動できる。
時間(2)(3)(4)において、移動体20(M2)は、グリッドd3、d4、e4に移動させる。すなわち、待避場所(E3)に待避させる。次に、時間(5)(6)(7)(8)において、移動体20(M2)は、グリッドd4、c4、b4、a4の順に移動させて、目標場所(G2)に到達させる。
ただし、移動体20(M2)は、待避場所(E3)に待避させなくてもよい。すなわち、移動体20(M2)の経路が、移動体20(M1)(M3)の経路と衝突しない場合、待避場所(E3)に移動せず、目標場所(G2)に直接移動させてもよい。
このように、再計画部3は、図7のBに示すように、移動体20(M2)を目標場所(G2)までの経路を再計画し、経路R_M2を再計画した経路に更新する。再計画部3は、数4に示すような、経路R_M2を記憶部に記憶する。
(数4)
経路R_M2={(c2,0),(d2,1),(d3,2),(d4,3),(c4,4),(b4,5),(a4,6)}
続いて、再計画部3は、移動体20(M3)を選択して、図6のAにおける時間(0)の状態から、数2に基づいて、移動体20(M3)から目標場所(G3)までの経路を再計画する。
時間(1)において、移動体20(M3)は、図7のCに示すように、数2に基づいて、グリッドb2から待避場所(E1)へ移動させる。次に、時間(2)から(4)において、継続して待避場所(E1)に待避させる。
時間(5)において、移動体20(M1)が目標場所(G1)に到達しているので、移動体20(M3)は、グリッドb2へ移動させる。その後、時間(6)から(11)において、移動体20(M3)は、グリッドc2、d2、d3、d4、c4、c5に移動させて、目標場所(G3)に到達させる。
このように、再計画部3は、図7のCに示すように、移動体20(M3)を目標場所(G3)までの経路を再計画し、経路R_M3を再計画した経路に更新する。再計画部3は、数5に示すような、経路R_M3を記憶部に記憶する。
(数5)
経路R_M3={(b2,0),(a2,1),(a2,2),(a2,3),(a2,4),(b2,5),
(c2,6),(d2,7),(d3,8),(d4,9),(c4,10),(c5,11)}
(B)の方式によるデッドロック回避について説明する。
(B)の方式としては、例えば、以下に示すアルゴリズを用いることが考えられる。図8、図9は、経路計画通りに移動体が移動できない場合の経路を示す図である。図8のAには、障害物(黒色四角)がグリッドb3に置かれたため、移動体20(M1)(M2)(M3)それぞれの経路が遮断されたことを示している。
図8のグリッドマップには、グリッドに、移動体20(M1)(M2)(M3)、待避場所(E1)(E2)(E3)、目標場所(G1)(G2)(G3)、移動不可場所(網掛け範囲)、経路(矢印線)が示されている。
図8のAには、障害物(黒色四角)がグリッドb3に置かれたため、図8のAに示した移動体20(M1)(M2)(M3)それぞれの経路が遮断されたことを示している。すなわち、移動体20(M1)(M2)(M3)それぞれについて、目標場所(G1)(G2)(G3)へ到達する経路が得られず、デッドロックしたことが示されている。
移動体20(M2)(M3)が移動しない場合、移動体20(M1)は目標場所(G1)へ到達できない。また、移動体20(M1)が移動しない場合、移動体20(M2)は目標場所(G2)へ到達できない。更に、移動体20(M1)(M2)が移動しない場合、移動体20(M3)は目標場所(G3)へ到達できない。
探索部2は、デッドロックを検知した場合、移動体20から最短距離に位置する他の移動体20に選択されていない未選択の待避場所を選択する。続いて、探索部2は、移動体20から選択した待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した待避場所に最も近い移動体20と、選択した待避場所とを用いて、経路を探索する。
具体的には、探索部2は、まず、基点となる移動体20を選択する。図8のBの例では、移動体20(M3)を基点とする。続いて、探索部2は、移動体20(M3)から最短距離に位置する待避場所(E1)を選択する。その後、探索部2は、数6に示すような、移動体20(M3)から選択した待避場所(E1)との間を結ぶ経路R_M3E1を生成する。
(数6)
経路M3E1={(b2,0),(c2,1),(d2,2),(d1,3)}
続いて、探索部2は、経路R_M3E1上に存在する移動体20(M1)(M2)を選択した後、更に、移動体20(M1)に最も近い待避場所(E1)を選択する。そして、図8のCに示すような、探索部2は、移動体20(M1)から待避場所(E1)との間を結ぶ経路R_M1E1を生成し、記憶部に記憶する。探索部2は、数7に示すような、経路R_M1E1を記憶部に記憶する。
(数7)
経路M1E1={(d2,0),(d1,1)}
続いて、探索部2は、待避場所(E1)を除外して、図9のAに示すように、移動体20(M3)から最短距離に位置する待避場所(E2)を選択する。その後、探索部2は、数8に示すような、移動体20(M3)から選択した待避場所(E2)との間を結ぶ経路R_M3E2を生成する。
(数8)
経路M3E2={(b2,0),(c2,1),(d2,2),(e1,3)}
探索部2は、移動体20(M1)を除外して、経路R_M3E2上に存在する移動体20(M2)を選択した後、更に、移動体20(M2)に最も近い待避場所(E2)を選択する。そして、図9のBに示すような、探索部2は、移動体20(M2)から待避場所(E2)との間を結ぶ経路R_M2E2を生成し、記憶部に記憶する。探索部2は、数9に示すような、経路R_M2E2を記憶部に記憶する。
(数9)
経路M2E2={(c2,0),(d2,1),(e2,1)}
続いて、探索部2は、待避場所(E1)(E2)を除外して、図9のCに示すように、移動体20(M3)から最短距離に位置する待避場所(E3)を選択する。その後、探索部2は、数10に示すような、移動体20(M3)から選択した待避場所(E3)との間を結ぶ経路R_M3E3を生成する。
(数10)
経路M3E3={(b2,0),(c2,1),(d2,2),(d3,3),(d4,4),(e4,5)}
続いて、探索部2は、全ての移動体20(M1)(M2)(M3)が待避場所に待避された場合、基点である移動体20(M3)の権限を外す。なお、移動体20(M1)(M2)(M3)以外にも移動体20がある場合、探索部2は、他の移動体20を基点として待避場所への経路を探索する。
続いて、再計画部3は、あらかじめ設定された順に移動体20を選択し、探索部2を用いて探索した経路が衝突しないように、移動体20から目標場所までの経路を再計画する。
(C)の方式によるデッドロック回避について説明する。
(C)の方式としては、例えば、最小コストフロー処理を用いることが考えられる。探索部2は、デッドロックを検知した場合、最小コストフロー処理を用いて、移動体20ごとに、移動体20から選択した待避場所までの経路を探索する。
具体的には、最小コストフロー処理は、グラフT、需要供給b、容量u、コストcを入力して、需要供給を満たす総費用が最小のフローを出力する。グラフは、例えば、図10、図11、図12、図13に示すようにグリッドマップから生成する。図10、図11、図12、図13は、グリッドマップからグラフを生成する説明をするための図である。
図10のAに示すグリッドマップからグラフを生成する場合について説明する。まず、図10のAのグリッドの関係は、図10のBに示すグラフで表すことができる。図10のBにおけるグリッドに対応するノードはグリッドの位置を示し、矢印線はグリッドの隣接関係を示している。
次に、図10のCに示すように、時刻t=0、1、2ごとに、ノード(a1)(c1)(a2)(b2)(c2)を配列し、次の時刻における同じノード、隣接しているノードをエッジ(矢印線)で接続する。次に、図11のAに示す交差するエッジ(点線矢印線)を、時間拡張グラフ(Time Expanded Graph)処理を用いて、図11のBに示すグラフに変換する。ここで、時刻t=0、1、2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を示す情報である。
続いて、待避場所に隣接するノードをグラフに追加してグラフTを生成する。図12の例では、ノードb2、c2を待避場所とし、ノード(b2)(c2)に隣接するノード(g′)を追加する。そして、時刻t=0、1、2それぞれの、ノード(b2)(c2)とノード(g′)とをエッジ(矢印一点鎖線)で接続する。
続いて、移動体20の位置に対応する時刻t=0のノードを供給1のノードとし、ノード(g′)以外のノードを供給0のノードとし、ノード(g′)の需要を、需要と供給の和が0になるようにした需要供給bを求める。また、エッジそれぞれの容量が1になる容量u、時刻t=0ノード(a1)(c1)(a2)(b2)(c2)に入力するエッジのコストを1とし、それ以外を0としたコストcを求める。
続いて、最小コストフロー処理に、グラフT、需要供給b、容量u、コストcを入力して、出力されたフローfから経路を取り出する。
具体的には、図13の時刻t=0において、移動体20がノード(a1)に位置する場合、経路情報として経路R={(a1,0)}を記憶部に記憶する。続いて、時刻t=1において、移動体20がノード(a2)に移動する場合、経路情報として経路R={(a1,0),(a2,1)}を記憶部に記憶する。続いて、時刻t=2において、移動体20がノード(b2)に移動する場合、経路情報として経路R={(a1,0),(a2,1),(b2,2)}を記憶部に記憶する。そして、次のノードがノード(g′)となった場合、当該処理を終了する。
このように、最小コストフロー処理することで、図13に示す経路(太線矢印線)が生成される。すなわち、最小コストフロー処理を用いることで、移動体20が待避場所への移動する場合において、距離の合計が最小となる経路を得ることができる。
続いて、再計画部3は、あらかじめ設定された順に移動体20を選択し、探索部2を用いて探索した経路が衝突しないように、移動体20から目標場所までの経路を再計画する。
[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14を用いて説明する。図14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13を参酌する。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14に示すように、最初に、経路計画部4又は4′は、移動体20を、移動体20に対応する目標場所へ移動させる経路情報を生成する(ステップA1)。
具体的には、(1)(2)のシステムでは、ステップA1において、経路計画部4は、位置情報と、地図情報と、目標場所情報と、待避場所情報とを用いて、移動体20それぞれを目標場所へ移動させる経路情報を生成する。
又は、(3)のシステムでは、ステップA1において、経路計画部4′は、位置情報と、地図情報と、目標場所情報と、待避場所情報とを用いて、経路計画部4′が設けられた移動体20を目標場所へ移動させる経路情報を生成する。
続いて、検知部5は、地図情報と位置情報とを用いて、デッドロックを検知する(ステップA2)。具体的には、(1)(2)(3)のシステムでは、ステップA2において、検知部5は、複数の移動体20が所定範囲において所定時間停滞している場合、移動体20がデッドロックしていると判定する。
続いて、探索部2は、一つ以上の移動体20の経路計画において、移動体20がデッドロックしていることを検知した場合、上述した(A)(B)(C)の方式のうちいずれかを用いて、移動体20と待避場所との間を結ぶ経路(第一の経路)を探索する(ステップA3)。
具体的には、ステップA3において、探索部2は、(A)の方式を用いて、待避場所から最短距離に位置する移動体20を選択し、選択した移動体20と当該待避場所とを用いて、経路を探索(第一の経路)する。(A)の方式の詳細については、上述した(A)の方式によるデッドロック回避の説明を参照。
又は、ステップA3において、探索部2は、(B)の方式を用いて、移動体20から最短距離に位置する他の移動体20に選択されていない未選択の待避場所を選択し、移動体20から選択した待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した待避場所に最も近い移動体20と、選択した待避場所とを用いて、経路(第一の経路)を探索する。(B)の方式の詳細については、上述した(B)の方式によるデッドロック回避の説明を参照。
又は、ステップA3において、探索部2は、(C)の方式を用いて、最小コストフロー処理を用いて、移動体20ごとに、経路(第一の経路)を探索する。(C)の方式の詳細については、上述した(C)の方式によるデッドロック回避の説明を参照。
続いて、再計画部3は、移動体20ごとに、ステップA3において探索した経路(第一の経路)が衝突しないように、移動体20から目標場所までの経路(第二の経路)を再計画する(ステップA4)。具体的には、再計画部3は、すべての移動体20が第一の経路を計画したことを検知した後、移動体20ごとに、移動体20から目標場所までの経路を再計画し、以前の経路を再計画した経路に更新する。
[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、デッドロックを検知した場合、第一の経路に従って待避場所に移動し、待避場所から目標場所まで移動する経路を再計画することができるので、移動体は、デッドロックが発生しても、デッドロックを回避して、目標場所まで移動することができる。
[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14に示すステップA1からA4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、探索部2、再計画部3、経路計画部4、検知部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、探索部2、再計画部3、経路計画部4、検知部5として機能し、処理を行なう。また、(3)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、探索部2、再計画部3、検知部5として機能し、移動体20側のコンピュータのプロセッサは、経路計画部4′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、探索部2、再計画部3、経路計画部4、検知部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15を用いて説明する。図15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15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)などの磁気記録媒体、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12)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)
一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、探索部と、
前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、再計画部と、
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、
前記探索部は、前記待避場所から最短距離に位置する前記移動体を選択し、選択した前記移動体と当該待避場所とを用いて、前記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に記載の経路計画装置であって、
前記探索部は、前記移動体から最短距離に位置する他の移動体に選択されていない未選択の待避場所を選択し、前記移動体から選択した前記待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した前記待避場所に最も近い前記移動体と、選択した前記待避場所とを用いて、前記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4)
付記1に記載の経路計画装置であって、
前記探索部は、最小コストフロー処理を用いて、前記移動体ごとに、前記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5)
(a)一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、ステップと、
(b)前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、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6)
付記5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、前記待避場所から最短距離に位置する前記移動体を選択し、選択した前記移動体と当該待避場所とを用いて、前記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7)
付記5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、前記移動体から最短距離に位置する他の移動体に選択されていない未選択の待避場所を選択し、前記移動体から選択した前記待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した前記待避場所に最も近い前記移動体と、選択した前記待避場所とを用いて、前記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8)
付記5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、最小コストフロー処理を用いて、前記移動体ごとに、前記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)
コンピュータに、
(a)一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、ステップと、
(b)前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、ステップと、
を実行させる命令を含むプログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
(付記10)
付記9に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記(a)のステップにおいて、前記待避場所から最短距離に位置する前記移動体を選択し、選択した前記移動体と当該待避場所とを用いて、前記第一の経路を探索する
ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
(付記11)
付記9に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記(a)のステップにおいて、前記移動体から最短距離に位置する他の移動体に選択されていない未選択の待避場所を選択し、前記移動体から選択した前記待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した前記待避場所に最も近い前記移動体と、選択した前記待避場所とを用いて、前記第一の経路を探索する
ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
(付記12)
付記9に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記(a)のステップにおいて、最小コストフロー処理を用いて、前記移動体ごとに、前記第一の経路を探索する
ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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、経路計画に従い移動体を目標場所に移動させる場合に、デッドロックが発生しても、デッドロックを回避して、移動体を目標場所に移動させることができる。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 探索部
3 再計画部
4 経路計画部
5 検知部
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
本発明は、移動体の経路を計画する、経路計画装置、及び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。
本発明の目的の一例は、デッドロックを回避する、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。
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)一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、ステップと、
(b)前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、ステップと、
を実行させることを特徴とする。
このように、再計画部3は、図7のAに示すように、移動体20(M1)を待避場所(E2)に待避させた後、待避場所(E2)から目標場所(G1)までの経路を再計画し、経路R_M1を再計画した経路に更新する。再計画部3は、数3に示すような、経路R_M1を記憶部に記憶する。
(付記9)
コンピュータに、
(a)一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、ステップと、
(b)前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、ステップと、
を実行させる命令を含むプログラム。
(付記10)
付記9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、前記待避場所から最短距離に位置する前記移動体を選択し、選択した前記移動体と当該待避場所とを用いて、前記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11)
付記9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、前記移動体から最短距離に位置する他の移動体に選択されていない未選択の待避場所を選択し、前記移動体から選択した前記待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した前記待避場所に最も近い前記移動体と、選択した前記待避場所とを用いて、前記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12)
付記9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、最小コストフロー処理を用いて、前記移動体ごとに、前記第一の経路を探索する
ことを特徴とするプログラム

Claims (12)

  1. 一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、探索手段と、
    前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、再計画手段と、
    を有することを特徴とする経路計画装置。
  2. 請求項1に記載の経路計画装置であって、
    前記探索手段は、前記待避場所から最短距離に位置する前記移動体を選択し、選択した前記移動体と当該待避場所とを用いて、前記第一の経路を探索する
    ことを特徴とする経路計画装置。
  3. 請求項1に記載の経路計画装置であって、
    前記探索手段は、前記移動体から最短距離に位置する他の移動体に選択されていない未選択の待避場所を選択し、前記移動体から選択した前記待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した前記待避場所に最も近い前記移動体と、選択した前記待避場所とを用いて、前記第一の経路を探索する
    ことを特徴とする経路計画装置。
  4. 請求項1に記載の経路計画装置であって、
    前記探索手段は、最小コストフロー処理を用いて、前記移動体ごとに、前記第一の経路を探索する
    ことを特徴とする経路計画装置。
  5. (a)一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、ステップと、
    (b)前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、ステップと、
    を有することを特徴とする経路計画方法。
  6. 請求項5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、前記待避場所から最短距離に位置する前記移動体を選択し、選択した前記移動体と当該待避場所とを用いて、前記第一の経路を探索する
    ことを特徴とする経路計画方法。
  7. 請求項5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、前記移動体から最短距離に位置する他の移動体に選択されていない未選択の待避場所を選択し、前記移動体から選択した前記待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した前記待避場所に最も近い前記移動体と、選択した前記待避場所とを用いて、前記第一の経路を探索する
    ことを特徴とする経路計画方法。
  8. 請求項5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、最小コストフロー処理を用いて、前記移動体ごとに、前記第一の経路を探索する
    ことを特徴とする経路計画方法。
  9. コンピュータに、
    (a)一つ以上の移動体の経路計画において、デッドロックを検知した場合、前記移動体と待避場所との間を結ぶ第一の経路を探索する、ステップと、
    (b)前記移動体ごとに探索した前記第一の経路が衝突しないように、前記移動体から目標場所までの第二の経路を再計画する、ステップと、
    を実行させる命令を含むプログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  10. 請求項9に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記(a)のステップにおいて、前記待避場所から最短距離に位置する前記移動体を選択し、選択した前記移動体と当該待避場所とを用いて、前記第一の経路を探索する
    ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  11. 請求項9に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記(a)のステップにおいて、前記移動体から最短距離に位置する他の移動体に選択されていない未選択の待避場所を選択し、前記移動体から選択した前記待避場所までの経路を生成し、当該経路上に位置する選択した前記待避場所に最も近い前記移動体と、選択した前記待避場所とを用いて、前記第一の経路を探索する
    ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  12. 請求項9に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記(a)のステップにおいて、最小コストフロー処理を用いて、前記移動体ごとに、前記第一の経路を探索する
    ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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