WO2020183608A1 - 制御装置および制御方法 - Google Patents

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WO2020183608A1
WO2020183608A1 PCT/JP2019/010006 JP2019010006W WO2020183608A1 WO 2020183608 A1 WO2020183608 A1 WO 2020183608A1 JP 2019010006 W JP2019010006 W JP 2019010006W WO 2020183608 A1 WO2020183608 A1 WO 2020183608A1
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WO
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control
information
map
age
processing unit
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PCT/JP2019/010006
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English (en)
French (fr)
Inventor
一貴 平嶋
將 白石
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a technique for controlling the behavior of the devices constituting the device group.
  • control device described in Patent Document 1 is a control device that controls at least one unmanned machine that constitutes a group of unmanned machines, and a plurality of control devices that the own machine should take by using information on the own machine and other machines.
  • a comparison value is calculated for each type of action, the action to be taken by the own machine is selected based on the calculated comparison value, and the amount of movement of the own machine is used using the information on the selected action and the information on the state of the other machine. Is calculated, the operation setting value of the actuator that operates the own aircraft is set, and the behavior of the entire unmanned aircraft group is optimized.
  • Patent Document 1 The control device described in Patent Document 1 is premised on the fact that a plurality of other devices are always within the communicable range of the control device. Therefore, when searching in one area in a coordinated manner with a plurality of unmanned machines, and not all of the plurality of unmanned machines are within the communicable range of the control device, optimum control is realized. There was a problem that it could not be done.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a case where a plurality of devices coordinately search within one area, and all of the plurality of devices are necessarily within the communicable range.
  • the purpose is to realize optimal control of the equipment even if it is not.
  • the control device is based on an information processing unit that acquires information on other devices and position information of the device to be controlled, and information on other devices and position information of the device to be controlled acquired by the information processing unit.
  • a map processing unit that creates an AGE map showing the elapsed time since the controlled device or another device searched for a certain area cell in the search area where the controlled device exists, and a map processing unit created It includes a control determination unit that calculates the control vector of the control target device based on the AGE map, and a control execution unit that executes control of the control target device based on the control vector calculated by the control determination unit.
  • the optimum device can be used. Control can be realized.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams illustrating a control algorithm of the control device according to the first embodiment. It is a figure explaining sharing of the AGE map of the control apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the control example when the AGE map of the control apparatus which concerns on Embodiment 1 is shared. It is a figure which shows the control example which applies the repulsive force vector of the control apparatus which concerns on Embodiment 1. It is a figure which shows the control example which considers the distance from the present position of the device of the control apparatus which concerns on Embodiment 1 to a target area cell.
  • FIG. 7A and 7B are explanatory views showing the influence of the communicable range of the control device according to the first embodiment. It is a figure which shows the structure of the control system provided with the control device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the control device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing a hardware configuration example of the control device according to the first embodiment.
  • 11A and 11B are diagrams showing a processing example of the map processing unit of the control device according to the first embodiment.
  • It is a flowchart which shows the operation of the control device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart which shows the operation of the map processing part of the control device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart which shows the operation of the map processing
  • Embodiment 1 a case where a plurality of devices coordinately patrol one search area will be described as an example.
  • the search area is divided into, for example, a grid and is represented by a plurality of area cells.
  • the plurality of devices patroll each area cell in the same patrolling cycle to perform work and the like.
  • the elapsed time from the last search by the device is set for each area cell.
  • the control device that controls the devices controls the search area as a whole to reduce the maximum value and the average value of the elapsed time, thereby achieving the purpose of the plurality of devices coordinating to patrol each area.
  • the elapsed time since the device last searched for a certain area cell is referred to as AGE.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a search area of the control device according to the first embodiment.
  • the search area 1 is divided into a plurality of area cells 2 in a grid shape, and the position information 3 of the device is shown in the area cells 2.
  • the device is, for example, an unmanned aerial vehicle.
  • the device is equipped with a sensor for observing the surrounding conditions, and has a communication function for transmitting and receiving information to and from other devices.
  • the observation range of the sensor mounted on the device and the communication range of the device are set in various ways.
  • a communicable range 4 in which the communication area of the device is shown in a circular shape is shown around the position information 3 of the device.
  • AGE is a value set in each region cell 2, and is a value indicating the elapsed time since the last observation by a sensor mounted on any of the devices.
  • the value indicating the elapsed time is indicated by the shade of color. The darker the color of the region cell 2, the longer it has been since it was last observed by the sensor mounted on any of the devices. Comparing the shades of color of the region cell 2a and the region cell 2b of FIG. 1, the color of the region cell 2a is darker. This indicates that a longer time has passed since the region cell 2a was observed by the sensor mounted on any of the devices than the region cell 2b.
  • the control device of each device has information (hereinafter referred to as AGE map) 5 of the search area shown in FIG.
  • Each control device has a control algorithm that refers to the AGE map owned by the control device and causes the device to search for a region cell having a large AGE value.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams illustrating a control algorithm of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating control of the device 10A, and shows an AGE map 5a possessed by the control device of the device 10A.
  • FIG. 2B is a diagram illustrating control of the device 10B, and shows an AGE map 5b possessed by the control device of the device 10B.
  • FIG. 2A shows a control in which the control device of the device 10A refers to the AGE map 5a owned by the device 10A and searches the device 10A for the region cell 2c having a large AGE value from the point indicated by the position information 3a.
  • FIG. 2B shows a control in which the control device of the device 10B refers to the AGE map 5b owned by the device 10B and searches for the area cell 2d having a large AGE value from the point indicated by the position information 3b. ing.
  • the control device refers to the AGE map owned by the control device and controls the device to be controlled so as to search for a region cell having a large AGE value.
  • the control device it is possible to keep the AGE value of the entire search area small.
  • control device controls the device to be controlled by using only the AGE map owned by the control device without coordinating with other devices. It is desirable for the control device to share information such as an AGE map in order to coordinate devices located in the search area and perform more efficient control.
  • information such as an AGE map in order to coordinate devices located in the search area and perform more efficient control.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating sharing of an AGE map of the control device according to the first embodiment.
  • the control device of the device 10A exchanges information such as an AGE map with the control device of the device 10B, and updates its own AGE map.
  • the control device of the device 10A shares the AGE map 5a owned by itself and the AGE map 5b owned by the control device of the device 10B, and creates an updated AGE map 5c.
  • the control device of the device 10B shares the AGE map 5b owned by itself and the AGE map 5a owned by the control device of the device 10A, and creates the updated AGE map 5c.
  • control device of the device 10A and the control device of the device 10B compare the AGE values of the respective region cells, and assume that the smaller value is a value close to the truth, and the smaller AGE value. Update your own AGE map using.
  • FIG. 4 is a diagram showing a control example when the AGE map of the control device according to the first embodiment is shared.
  • the control device of the device 10A and the control device of the device 10B refer to the same AGE map 5d.
  • each control device controls the device 10A and the device 10B so as to search for the same area cell 2e.
  • Non-Patent Document 1 First control Control that applies a repulsive force to the search direction vector as the devices get closer to each other Second control Control that considers "AGE value / distance from the device to the area cell to be searched" -Non-Patent Document 1 W. Yuan et al., “Semi-Flocking-Controlled Mobile Sensor Networks for Dynamic Area Coverage and Multiple Target Tracking,” IEEE SENSORS JOURNAL, VOL.18, No.21, Nov 1, 2018.
  • the first control is a control that applies a repulsive force to the search direction vectors of both devices like a spring.
  • FIG. 5 is a diagram showing a control example in which a vector of the repulsive force of the control device according to the first embodiment is applied.
  • the control device of the device 10A adds the repulsive force vector 7a shown in FIG. 5 to the search direction vector 6a whose search target is the same region cell 2e shown in FIG. 4, for example.
  • the control device of the device 10B adds the repulsive force vector 7b shown in FIG. 5 to the search direction vector 6b.
  • the two search direction vectors 6a and 6b heading in the same direction become vectors heading in different directions.
  • the second control is a control that considers not only the AGE value but also the distance from the current position of the device to the target area cell of the search. Even if the AGE value of the AGE map referred to by each control device is the same, the distance from the current position of each device to the area cell differs for each device, so that the area cell targeted for search differs. It is a control using.
  • FIG. 6 is a diagram showing a control example in which the distance from the current position of the device of the control device according to the first embodiment to the area cell to be searched is considered.
  • the AGE value of the AGE map referred to by the control device of the device 10A and the control device of the device 10B is the same, the area cell 2e is the first search target, and the area cell 2f is the second search target.
  • the control device considers the distances from the current position of the device 10A or the device 10B to the area cell 2e and the area cell 2f.
  • the control device of the device 10B calculates the search direction vector 6c whose search target is the region cell 2f whose distance from the current position is shorter than that of the device 10A.
  • the control device of the device 10A calculates the search direction vector 6a in which the area cell 2e is the target of the search.
  • the above-mentioned first control and the second control may not easily exert the above-mentioned effects depending on the conditions such as the communicable range of the device.
  • the communicable range of the devices is narrow with respect to the size of the area cell of the AGE map, if the devices are separated from each other by a certain distance, they cannot be recognized from each other.
  • the control device of each device sets the same area cell as the search target.
  • 7A and 7B are explanatory views showing the influence of the communicable range of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 7A shows a case where the communicable range 4 of the device 10A and the device 10B is narrow and the device 10A and the device 10B cannot recognize each other.
  • the control device of the device 10A and the control device of the device 10B calculate the search direction vector 6a and the search direction vector 6b with the same area cell 2e as the search target.
  • FIG. 7B shows a state in which the device 10A and the device 10B can communicate with each other, but are located close to each other.
  • the search direction vector 6d and the search direction vector 6d and the same area cell 2f as the search target.
  • the search direction vector 6c is calculated.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a control system including the control device 100 according to the first embodiment.
  • the control system is composed of a plurality of devices and a plurality of control devices that control the devices.
  • the devices 10, 10A, 10B, 10C, 10D, and 10E patroll the search area 1 in a coordinated manner based on the control of the control devices 100, 100A, 100B, 100C, 100D, and 100E.
  • FIG. 8 shows an example in which six devices 10, 10A, 10B, 10C, 10D, and 10E are located in the search area 1, but the number of controlled devices 10 is limited to six. is not.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the control device 100 according to the first embodiment.
  • the control device 100 includes a communication unit 101, a sensor information acquisition unit 102, an information processing unit 103, a map processing unit 104, a map storage unit 105, an information output unit 106, a control determination unit 107, and a control execution unit 108.
  • the control device 100 is a device that controls the device 10 shown in FIG. In the following, the device 10 will be referred to as a control target device 10. Further, in the following, the other control devices 100A, 100B, 100C, 100D, and 100E are collectively referred to as the other control device 100N.
  • the devices 10A, 10B, 10C, 10D, and 10E are collectively referred to as other devices 10N.
  • the control device 100 is connected to the sensor 20 mounted on the other control device 100N and the control target device 10.
  • the communication unit 101 wirelessly communicates with another control device 100N to send and receive information.
  • the sensor information acquisition unit 102 acquires the sensor information of the sensor 20 mounted on the control target device 10.
  • the sensor information is position information or the like indicating the position of the control target device 10.
  • the information processing unit 103 acquires information on another device 10N via the communication unit 101.
  • the information processing unit 103 acquires the position information of the control target device 10 from the sensor information acquired by the sensor information acquisition unit 102, and combines it with the information of the other device 10N so that the map processing unit 104 can perform calculation processing. Perform processing.
  • the information of the other device 10N includes the information of the AGE map held by the other control device 100N communicated by the communication unit 101, the position information of all the other devices 10N that can be acquired, and all the other devices 10N that can be acquired. It is a search direction vector indicating the direction of travel.
  • the position information of all the other devices 10N that can be acquired and the search direction vector indicating the traveling direction of all the other devices 10N that can be acquired are not limited to the current information.
  • the other control device 100N combines the acquired position information and the search direction vector with the information indicating how many steps before the information is stored in a buffer or the like, and appropriately transmits the information to the control device 100.
  • the control device 100 acquires the position information and the search direction vector of the other device 10N from the other control device 100 in combination with the information indicating how many steps before the information, so that when the other device 10N is Get information that indicates where you are and where you might search.
  • the acquired information is shared with another control device 100N.
  • the map processing unit 104 is based on the information of the other device 10N input from the information processing unit 103 and the position information of the control target device 10, and the value of the AGE of each area cell of the search area in which the control target device 10 exists. Is calculated and an AGE map is created.
  • the map processing unit 104 uses the created AGE map with time passage information, information indicating that the controlled device 10 has searched for a region cell (hereinafter referred to as search information), and other control device 100N.
  • search information information indicating that the controlled device 10 has searched for a region cell
  • a first AGE map is created based on the updated information of the AGE map of the other device 10N acquired by exchanging information.
  • the map processing unit 104 uses the created AGE map to acquire time lapse information, search information for a certain area cell of the controlled device 10, and other devices acquired by exchanging information with another control device 100N. Update information of the 10N AGE map In addition, a second AGE map is created based on the information indicating the possibility of searching to a certain area cell of another device 10N. The details of the first AGE map and the second AGE map will be described later.
  • the map processing unit 104 stores the created first AGE map and the second AGE map in the map storage unit 105.
  • the map storage unit 105 stores the first AGE map and the second AGE map created by the map processing unit 104.
  • the information output unit 106 controls to output the first AGE map stored in the map storage unit 105 to another control device 100N via the communication unit 101.
  • the timing at which the information output unit 106 outputs the first AGE map can be appropriately set, such as a preset timing or a timing at which a request is input from another control device 100N.
  • the control determination unit 107 determines the control vector of the control target device 10 at a certain time. First, the control determination unit 107 refers to the second AGE map stored in the map storage unit 105, and calculates a search direction vector indicating the direction in which the control target device 10 should go. In calculating the search direction vector, the control determination unit 107 may refer to the entire AGE map, or may refer to only a certain range of the AGE map. In the calculation of the search direction vector, the control determination unit 107 determines the region cell having the largest AGE value as the region cell to which the control target device 10 should go.
  • control determination unit 107 evaluates each region cell using a function including the value of the AGE and the current position of the control target device 10 and the distance to the region cell, and determines the region cell to which the control target device 10 should go. You may decide.
  • the control determination unit 107 calculates a search direction vector to a predetermined area cell from the current position of the control target device 10.
  • the control determination unit 107 refers to the second AGE map, and calculates a repulsive force vector indicating the acting force for separating the controlled device 10 and the other device 10N.
  • the control determination unit 107 determines a repulsive force according to the distance between the control target device 10 and the other device 10N when the other device 10N exists within the range in which the control target device 10 can communicate.
  • the control determination unit 107 calculates the repulsive force vector based on the determined repulsive force and the positional relationship between the controlled device 10 and the other device 10N.
  • the control determination unit 107 calculates an obstacle vector indicating the acting force for the controlled device 10 to move away from the obstacle.
  • Obstacles are, for example, walls existing in the search area, restricted areas, and the like.
  • the obstacle information may be registered in advance in the second AGE map, or may be stored in advance in a storage area (not shown).
  • the control determination unit 107 refers to the obstacle information, and when the control target device 10 approaches the position where the obstacle exists, the control target device 10 moves to the obstacle based on the same concept as the repulsive force vector described above. Calculate the obstacle vector to move away from.
  • control determination unit 107 may calculate a vector for adjusting the search direction (hereinafter referred to as an adjustment vector).
  • the control determination unit 107 multiplies each of the search direction vector, the repulsive force vector, and the obstacle vector by a weighting coefficient, and then adds them to calculate the control vector.
  • the weighting coefficient is preset depending on which of the search direction vector, the repulsive force vector, and the obstacle vector is emphasized.
  • the control determination unit 107 outputs the calculated control vector to the control execution unit 108.
  • the control execution unit 108 executes control of the control target device 10 based on the control vector input from the control determination unit 107.
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a hardware configuration example of the control device 100 according to the first embodiment.
  • the communication unit 101 in the control device 100 is a transmission / reception device 100a that communicates with another control device 100N.
  • Each function of the sensor information acquisition unit 102, the information processing unit 103, the map processing unit 104, the information output unit 106, the control determination unit 107, and the control execution unit 108 in the control device 100 is realized by the processing circuit. That is, the control device 100 includes a processing circuit for realizing each of the above functions.
  • the processing circuit may be a processing circuit 100b which is dedicated hardware as shown in FIG. 10A, or may be a processor 100c which executes a program stored in the memory 100d as shown in FIG. 10B. Good.
  • the processing circuit 100b For example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-programmable Gate Array), or a combination thereof is applicable.
  • the functions of the sensor information acquisition unit 102, the information processing unit 103, the map processing unit 104, the information output unit 106, the control determination unit 107, and the control execution unit 108 may be realized by the processing circuit, or the functions of each unit may be realized. It may be realized collectively by one processing circuit.
  • the functions of each unit are software. , Firmware, or a combination of software and firmware.
  • the software or firmware is written as a program and stored in the memory 100d.
  • a memory 100d for storing a program in which each step shown in the above is to be executed as a result is provided. Further, these programs also cause a computer to execute the procedures or methods of the sensor information acquisition unit 102, the information processing unit 103, the map processing unit 104, the information output unit 106, the control determination unit 107, and the control execution unit 108. I can say.
  • the processor 100c is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic unit, a processor, a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the memory 100d may be, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable ROM), or an EEPROM (Electrically EPROM).
  • a magnetic disk such as a hard disk or a flexible disk, or an optical disk such as a mini disk, a CD (Compact Disc), or a DVD (Digital Versatile Disc).
  • the processing circuit 100b in the control device 100 can realize each of the above-mentioned functions by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the map processing unit 104 creates a first AGE map and a second AGE map.
  • the map processing unit 104 adds "1" to the AGE values of all the area cells for each time step in the created AGE map. It is assumed that the time is set in advance for one time step. Further, the map processing unit 104 only acquires the search information for a certain area cell by the controlled device 10 or the update information of the AGE map of the other device 10N acquired by exchanging information with the other control device 100N. Decrease the value of AGE.
  • the created first AGE map is information exchanged with another control device 100N.
  • the map processing unit 104 stores the created first AGE map in the map storage unit 105.
  • the map processing unit 104 adds "1" to the AGE values of all the area cells for each time step. Only when the map processing unit 104 acquires the search information for a certain area cell by the controlled device 10 or the update information of the AGE map of the other device 10N acquired by exchanging information with the other control device 100N, the AGE Lower the value. Further, the map processing unit 104 also lowers the AGE value for the region cell that is predicted to be searched by the other device 10N in the future by exchanging information with the other control device 100N.
  • the map processing unit 104 prioritizes the controlled device 10 and all other devices 10N.
  • the map processing unit 104 controls to search for a region cell targeting the controlled target device 10 or another device 10N having a high priority. As a result, it is possible to prevent the controlled device 10 and all other devices 10N from giving up to each other.
  • the priority may be assigned according to the order of IDs assigned to the controlled device 10 and all other devices 10N. Further, if the control system is a system in which there is a performance difference between the controlled device 10 and all other devices 10N, the priority may be determined based on the performance difference. It is desirable that the priority order is known by all of the control device 100 and the other control device 100N constituting the control system. However, even if all of the control device 100 and the other control device 100N do not know the priority, all of the control device 100 and the other control device 100N are made to follow the mechanism of prioritizing in advance by communication. It may be configured.
  • the map processing unit 104 grasps which other device 10N may search in which direction based on the information of the other device 10N input from the information processing unit 103.
  • the map processing unit 104 uses the information of the other device 10N, which has a higher priority than the controlled device 10, among the information indicating which other device 10N may search in which direction, as the second AGE. Reflect on the map.
  • the map processing unit 104 discards the information of the other device 10N having a higher priority than the control target device 10 that is earlier than the preset number of steps. As a result, the map processing unit 104 suppresses the deviation of the second AGE map from the current state due to the use of old information even for the information of the other device 10N having a higher priority than the controlled device 10. can do.
  • the map processing unit 104 stores the created second AGE map in the map storage unit 105.
  • FIG. 11 is a diagram showing a processing example of the map processing unit 104 of the control device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 11A shows an AGE map of another device 10N having a higher priority than the controlled device 10
  • FIG. 11B shows an AGE map of the controlled device 10.
  • the map processing unit 104 sets the control target device 10 based on the information (see FIG. 11A) indicating that another device 10N having a higher priority than the control target device 10 may search in the arrow X direction.
  • An AGE map is created for searching in the arrow Y direction while avoiding searching in the arrow X direction (see FIG. 11B).
  • the map processing unit 104 sets the AGE adjustment area P on the area on which the other device 10N may search on the AGE map.
  • the map processing unit 104 performs a process of lowering the AGE value of the area cell in which the AGE adjustment area P is set.
  • the region cell in which the value of AGE is lowered is no longer the region cell targeted by the controlled device 10 for search.
  • the control target device 10 is directed in the arrow Y direction in which the other region cell 2g is the search target, and it is suppressed that a plurality of devices target the same region cell as the search target.
  • FIG. 12 is a diagram showing a process in which the map processing unit 104 of the control device 100 according to the first embodiment assigns an AGE adjustment region. It is assumed that the map processing unit 104 processes, for example, information that "they headed in the Pb direction at the position Pa before the T time step" as the information of the other device 10N having a higher priority than the controlled device 10. In this case, the map processing unit 104 sets the AGE adjustment area P in the second AGE map as shown in FIG.
  • the AGE adjustment region P has a fan shape having a central angle T [deg] spread in the Pb direction with the coordinate position Pa as the center. The radius of the fan shape of the AGE adjustment region P may be changed according to the time step.
  • the shape of the AGE adjustment region P is not limited to the fan shape.
  • the shape of the AGE adjustment region P may be a shape in consideration of the characteristics of the controlled device 10 and the other device 10N. Further, the AGE adjustment region P may be a distribution representing the existence probability of the other device 10N calculated from the information of the other device 10N.
  • the map processing unit 104 lowers the AGE value of the area cell located in the set AGE adjustment area P.
  • the map processing unit 104 sets the AGE value of the area cell to "0" or halves the AGE value, for example. ..
  • the map processing unit 104 can apply a process of lowering the AGE value according to the characteristics of the search area and the search target.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the control device 100 according to the first embodiment.
  • the sensor information acquisition unit 102 acquires the sensor information of the control target device 10 (step ST1).
  • the sensor information acquisition unit 102 outputs the acquired sensor information to the information processing unit 103.
  • the information processing unit 103 acquires the information of the other device 10N acquired via the communication unit 101 (step ST2).
  • the information processing unit 103 acquires the position information of the control target device 10 from the sensor information, and performs processing in a format that can be calculated by the map processing unit 104 together with the information of the other device 10N (step ST3).
  • the information processing unit 103 outputs the processed information to the map processing unit 104.
  • the map processing unit 104 creates an AGE map of the search area in which the control target device 10 exists based on the information of the other device 10N input from the information processing unit 103 and the position information of the control target device 10 (step). ST4).
  • the map processing unit 104 uses the AGE map created in step ST4 to obtain time passage information, search information for a certain area cell of the controlled device 10, and other information acquired by exchanging information with another control device 100N.
  • a first AGE map is created based on the updated information of the AGE map of the device 10N (step ST5).
  • the map processing unit 104 uses the AGE map to obtain time lapse information, search information for a certain area cell of the controlled device 10, and an AGE map of another device 10N acquired by exchanging information with another control device 100N.
  • a second AGE map is created based on the information indicating the possibility of the other device 10N searching in addition to the updated information of (step ST6).
  • the map processing unit 104 stores the created first AGE map and the second AGE map in the map storage unit 105 (step ST7).
  • the information output unit 106 outputs the first AGE map stored in the map storage unit 105 to another control device 100N via the communication unit 101 (step ST8).
  • the control determination unit 107 refers to the second AGE map stored in the map storage unit 105, and calculates a search direction vector indicating the direction in which the controlled device 10 should go (step ST9).
  • the control determination unit 107 calculates, for example, a repulsive force vector and an obstacle vector as other adjustment vectors (step ST10).
  • the control determination unit 107 calculates a control vector using the search direction vector calculated in step ST9 and other adjustment vectors calculated in step ST10 (step ST11).
  • the control determination unit 107 outputs the calculated control vector to the control execution unit 108.
  • the control execution unit 108 executes the control of the control target device 10 based on the control vector input from the control determination unit 107 (step ST12). After that, the flowchart returns to the process of step ST1 and repeats the above-described process.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the map processing unit 104 of the control device 100 according to the first embodiment.
  • the map processing unit 104 refers to the AGE map created in step ST4, and determines whether or not a preset one time step has elapsed since the last AGE map was created or updated (step ST21). When one time step has elapsed (step ST21; YES), the map processing unit 104 adds “1” to the AGE values of all the area cells of the AGE map created in step ST4 (step ST22). On the other hand, if one time step has not elapsed (step ST21; NO), the map processing unit 104 proceeds to the process of step ST23.
  • the map processing unit 104 grasps the position where the control target device 10 exists based on the position information of the control target device 10, and determines whether or not a certain area cell has been searched (step ST23).
  • the area cell in which the controlled device 10 is located is searched (step ST23; YES)
  • the AGE value of the searched area cell is set in the AGE map in which the AGE value is added in step ST22 or the AGE map created in step ST4. Lower (step ST24).
  • the map processing unit 104 proceeds to the process of step ST25.
  • the map processing unit 104 refers to the information of the AGE map of the other device 10N input from the information processing unit 103, and determines whether or not the update information of the AGE value has been acquired (step ST25).
  • the update information of the AGE value is acquired (step ST25; YES)
  • the AGE map in which the AGE value is added in step ST22 the AGE map in which the AGE value is lowered in step ST24, or the AGE map created in step ST4.
  • Decrease the AGE value of the region cell indicated in the update information step ST26.
  • the process proceeds to steps ST27 and ST28.
  • the map processing unit 104 stores the AGE map processed in step ST26 from ST21 as a first AGE map in the map storage unit 105 (step ST27).
  • the map processing unit 104 further performs the following processing on the AGE map processed from ST21 to step ST26.
  • the map processing unit 104 refers to the AGE map information of the other device 10N input from the information processing unit 103, and provides information indicating in which direction the other device 10N having a high priority may search. It is determined whether or not it exists (step ST28).
  • "high priority" means that the priority of the other device 10N is higher than the priority set in advance for the device to be controlled 10.
  • the map processing unit 104 sets the AGE adjustment area based on the information indicating which direction of the other high-priority device 10N may be searched. (Step ST29).
  • the map processing unit 104 lowers the AGE value of the area cell in which the center of the area cell is located in the AGE adjustment area set in step ST29 (step ST30).
  • the map processing unit 104 stores the AGE map processed in step ST30 from ST28 as a second AGE map in the map storage unit 105 (step ST31).
  • step ST31 the process of step ST31 is completed and the information does not exist (step ST28; NO)
  • step ST8 the flowchart proceeds to the process of step ST8 of the flowchart of FIG.
  • the information processing unit 103 that acquires the information of the other device 10N and the position information of the controlled device 10 and the acquired information and the controlled object of the other device 10N. Based on the position information of the device 10, an AGE map showing the elapsed time since the control target device 10 or another device 10N searches for a certain area cell is created for the search area where the control target device 10 exists.
  • the information processing unit 103 uses the information of the AGE map held by the control device 100N of the other device 10N, the position information of the other device 10N, and the like as the information of the other device 10N. It was configured to acquire information indicating the direction of travel of the device 10N. This makes it possible to share when, where, and in what direction other devices may be.
  • the map processing unit 104 uses the time passage information, the search information for the area cell in which the controlled device is located, and the updated information of the AGE map of the other device as the AGE map. Then, a first AGE map is created, and in addition to the passage of time information, the search information for the area cell where the controlled device is located, and the update information for the AGE map of the other device, the area cell where the other device is located. It was configured to create a second AGE map based on the information indicating the possibility of searching for. As a result, it is possible to have two types of AGE maps, a normal AGE map managed by each control device and an AGE map showing the direction in which other devices may travel.
  • the map processing unit 104 refers to the priority of the controlled device and the other device, and transfers the area cell to the area cell of the other device having a higher priority than the controlled device. It was configured to create a second AGE map with information indicating the possibility of searching. Further, the map processing unit 104 has an AGE adjustment area on the second AGE map based on the information indicating the possibility of searching for a certain area cell of another device 10N having a higher priority than the controlled device 10. It is configured to set P and perform a process of lowering the AGE value of the area cell located in the set AGE adjustment area P. As a result, it is possible to suppress the transfer of the search to the region cell in which the controlled device and all the other devices are present.
  • the map processing unit 104 presets the information indicating the possibility of searching for a certain area cell of another device 10N having a higher priority than the controlled device 10. It is configured to discard the information before the number of steps taken. As a result, it is possible to prevent the second AGE map from deviating from the current state.
  • the control determination unit 107 adjusts the search direction vector indicating the direction in which the controlled device 10 should go, which is calculated based on the second AGE map, and the search direction vector.
  • the search direction vector and the adjustment vector are weighted using the adjustment vector, and the control vector is calculated.
  • the technique according to the present invention is preferably applied to a control system or the like that controls the device group in a field where unmanned devices are utilized such as monitoring work, observation work, or maintenance work.

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Abstract

他の機器（１０Ｎ）の情報、および制御対象機器（１０）の位置情報を取得する情報処理部（１０３）と、取得された他の機器の情報および制御対象機器の位置情報に基づいて、制御対象機器が存在する探索エリアについて、ある領域セルに対して制御対象機器または他の機器が探索してからの経過時間を示すＡＧＥマップを作成するマップ処理部（１０４）と、作成されたＡＧＥマップに基づいて、制御対象機器の制御ベクトルを算出する制御決定部（１０７）と、算出した制御ベクトルに基づいて制御対象機器の制御を実行する制御実行部（１０８）とを備える。

Description

制御装置および制御方法
　この発明は、機器群を構成する機器の行動を制御する技術に関するものである。
　防衛、防災、セキュリティ、および清掃等の分野において、監視作業、観測作業、および保守作業等は、高い危険度を有する作業および長時間の作業を有するものが多い。そのため、当該分野における監視作業、観測作業、および保守作業等に対して、無人機の活用が検討されている。通常、無人機のセンシング範囲には限りがあるため、複数の無人機が協調動作により作業を効率的に実現するための開発が盛んに行われている。
　例えば、特許文献１に記載された制御装置は、無人機群を構成する少なくとも一機の無人機を制御する制御装置であって、自機および他機の情報を用いて自機がとるべき複数種類の行動に対して比較値を算出し、算出した比較値に基づいて自機が取るべき行動を選択し、選択した行動の情報と他機の状態に関する情報とを用いて自機の動作量を算出し、自機を動作させるアクチュエータの動作設定値を設定し、無人機群全体の行動を最適化する。
国際公開第２０１８／１０５５９９号
　特許文献１に記載された制御装置では、常に制御装置の通信可能範囲内に複数の他機が入っていることが前提である。そのため、１つの領域内を複数の無人機で協調的に探索する場合であって、必ずしも複数の無人機全てが制御装置の通信可能範囲内に入っていない場合には、最適となる制御を実現することができないという課題があった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、１つの領域内を複数の機器で協調的に探索する場合であって、必ずしも複数の機器全てが通信可能範囲内に入っていない場合であっても、最適となる機器の制御を実現する目的とする。
　この発明に係る制御装置は、他の機器の情報、および制御対象機器の位置情報を取得する情報処理部と、情報処理部が取得した他の機器の情報および制御対象機器の位置情報に基づいて、制御対象機器が存在する探索エリアについて、ある領域セルに対して制御対象機器または他の機器が探索してからの経過時間を示すＡＧＥマップを作成するマップ処理部と、マップ処理部が作成したＡＧＥマップに基づいて、制御対象機器の制御ベクトルを算出する制御決定部と、制御決定部が算出した制御ベクトルに基づいて制御対象機器の制御を実行する制御実行部とを備えるものである。
　この発明によれば、１つの領域内を複数の機器で協調的に探索する場合であって、必ずしも複数の機器全てが通信可能範囲内に入っていない場合であっても、最適となる機器の制御を実現することができる。
実施の形態１に係る制御装置の探索エリアの一例を示す図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、実施の形態１に係る制御装置の制御アルゴリズムを説明する図である。 実施の形態１に係る制御装置のＡＧＥマップの共有を説明する図である。 実施の形態１に係る制御装置のＡＧＥマップを共有した場合の制御例を示す図である。 実施の形態１に係る制御装置の斥力のベクトルを加える制御例を示す図である。 実施の形態１に係る制御装置の機器の現在位置から目標とする領域セルまでの距離を考慮する制御例を示す図である。 図７Ａおよび図７Ｂは、実施の形態１に係る制御装置の通信可能範囲の影響を示す説明図である。 実施の形態１に係る制御装置を備えた制御システムの構成を示す図である。 実施の形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 図１０Ａおよび図１０Ｂは、実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成例を示す図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂは、実施の形態１に係る制御装置のマップ処理部の処理例を示す図である。 実施の形態１に係る制御装置のマップ処理部がＧＥ値調整領域を付与する処理を示す図である。 実施の形態１に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る制御装置のマップ処理部の動作を示すフローチャートである。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　この実施の形態１では、複数の機器が１つの探索エリアを協調して巡回する場合を例に説明する。探索エリアは、例えばグリッド状に区切って複数の領域セルで表す。複数の機器は、各領域セルに対して等しい巡回周期で巡回し、作業等を行う。複数の機器が協調して各領域セルを等しい巡回周期で巡回する場合、各領域セルに対して最後に機器が探索してからの経過時間を設定する。機器を制御する制御装置が、探索エリア全体として、当該経過時間の最大値および平均値を小さくする制御を行うことにより、複数の機器が協調して各領域を巡回する目的が達成される。以下では、ある領域セルを最後に機器が探索してからの経過時間をＡＧＥと記載する。
　図１は、実施の形態１に係る制御装置の探索エリアの一例を示す図である。
　図１は、探索エリア１をグリッド状に区切って複数の領域セル２とし、領域セル２内に機器の位置情報３を示している。機器は、例えば無人機である。機器は周囲の状況を観測するためのセンサを搭載し、他の機器との間で情報を送受信するための通信機能を有している。機器に搭載されたセンサの観測範囲、および機器の通信範囲は種々設定される。図１では、機器の位置情報３の周囲に、機器の通信領域を円形状で示した通信可能範囲４を示している。
　ＡＧＥは、各領域セル２に設定された値であり、最後にいずれかの機器に搭載されたセンサによって観測されてからの経過時間を示す値である。図１の例では、経過時間を示す値を色の濃淡で示している。領域セル２の色が濃いほど、最後にいずれかの機器に搭載されたセンサによって観測されてからより長い時間が経過していることを示している。図１の領域セル２ａと領域セル２ｂの色の濃淡を比較すると、領域セル２ａの色がより濃い。これは、領域セル２ｂよりも、領域セル２ａがいずれかの機器に搭載されたセンサによって観測されてからより長い時間が経過していることを示している。
　各機器の制御装置は、図１で示した探索エリアの情報（以下、ＡＧＥマップという）５を保有する。制御装置は、それぞれ自身が保有するＡＧＥマップを参照し、ＡＧＥの値が大きい領域セルを機器に探索させるという制御アルゴリズムを有する。
　図２Ａおよび図２Ｂは、実施の形態１に係る制御装置の制御アルゴリズムを説明する図である。
　図２Ａは、機器１０Ａの制御を説明する図であり、機器１０Ａの制御装置が保有するＡＧＥマップ５ａを示している。図２Ｂは、機器１０Ｂの制御を説明する図であり、機器１０Ｂの制御装置が保有するＡＧＥマップ５ｂを示している。
　図２Ａでは、機器１０Ａの制御装置が、自身が保有するＡＧＥマップ５ａを参照し、機器１０Ａを位置情報３ａで示した地点からＡＧＥの値が大きい領域セル２ｃを探索させる制御を示している。
　同様に、図２Ｂでは、機器１０Ｂの制御装置が、自身が保有するＡＧＥマップ５ｂを参照し、機器１０Ｂを位置情報３ｂで示した地点からＡＧＥの値が大きい領域セル２ｄを探索させる制御を示している。
　図２Ａおよび図２Ｂで示したように、制御装置が、自身が保有するＡＧＥマップを参照し、ＡＧＥの値が大きい領域セルを探索するように制御対象である機器を制御する。これにより、制御システムとして、探索エリア全体のＡＧＥの値を小さく保つことを実現する。
　一方、制御装置が、自身が保有するＡＧＥマップのみを用いて、他の機器と協調させることなく、制御対象である機器を制御すると非効率的である。制御装置は、探索エリア内に位置する機器同士を協調させ、より効率的な制御を行うためには、ＡＧＥマップ等の情報を共有することが望ましい。通信可能範囲に位置する機器同士が情報を共有することにより、各機器の現在の動きおよび過去の動きを共有することが可能となる。制御装置は、共有した各機器の現在の動きおよび過去の動きを、自身が保有するＡＧＥマップに追加することにより、いずれかの機器が巡回した領域セルのＡＧＥの値を下げ、当該領域セルへの探索の順位を下げることが可能となる。これにより、制御装置は、いずれかの機器が探索した領域セルに、制御対象の機器を探索させるという探索の重複を抑制することができ、より効率的な機器の制御を実現することができる。
　図３は、実施の形態１に係る制御装置のＡＧＥマップの共有を説明する図である。
　機器１０Ａの制御装置は、通信可能範囲４ａに機器１０Ｂが入ると、機器１０Ｂの制御装置とＡＧＥマップ等の情報の交換を行い、自身のＡＧＥマップを更新する。機器１０Ａの制御装置は、自身が保有するＡＧＥマップ５ａと、機器１０Ｂの制御装置が保有するＡＧＥマップ５ｂとを共有し、更新後のＡＧＥマップ５ｃを作成する。同様に、機器１０Ｂの制御装置は、自身が保有するＡＧＥマップ５ｂと、機器１０Ａの制御装置が保有するＡＧＥマップ５ａとを共有し、更新後のＡＧＥマップ５ｃを作成する。機器１０Ａの制御装置、および機器１０Ｂの制御装置は、ＡＧＥマップを共有する際に、各領域セルのＡＧＥの値を比較し、より小さい値が真実に近い値であるとし、より小さいＡＧＥの値を用いて自身のＡＧＥマップの更新を行う。
　なお、制御装置間でＡＧＥマップを共有すると、各制御装置が同一のＡＧＥマップを参照して機器を制御することとなり、同一の領域セルに機器を探索させるという非効率な制御を行う可能性がある。
　図４は、実施の形態１に係る制御装置のＡＧＥマップを共有した場合の制御例を示す図である。
　機器１０Ａの制御装置および機器１０Ｂの制御装置は、同一のＡＧＥマップ５ｄを参照する。その結果、各制御装置は、機器１０Ａおよび機器１０Ｂに対して同一の領域セル２ｅを探索するように制御を行う。
　複数の制御装置が同一のＡＧＥマップを参照した場合に、同一の領域セルに複数の機器を探索させるという非効率な制御を抑制するために、例えば以下に示す２つの制御を行うことが知られている（非特許文献１参照）。
第１の制御　機器同士が近付く程に、探索方向ベクトルに斥力を加える制御
第２の制御　「ＡＧＥの値／機器から探索する予定の領域セルまでの距離」を考慮した制御
・非特許文献１
　W. Yuan et al., “Semi-Flocking-Controlled Mobile Sensor Networks for Dynamic Area Coverage and Multiple Target Tracking,”　IEEE SENSORS JOURNAL, VOL.18, No.21, Nov 1, 2018.
　第１の制御は、バネのように、機器双方の探索方向ベクトルに斥力を加える制御である。図５は、実施の形態１に係る制御装置の斥力のベクトルを加える制御例を示す図である。機器１０Ａの制御装置は、例えば図４で示した同一の領域セル２ｅを探索の目標とする探索方向ベクトル６ａに図５で示す斥力のベクトル７ａを加算する。同様に、機器１０Ｂの制御装置は、探索方向ベクトル６ｂに図５で示す斥力のベクトル７ｂを加算する。これにより、同一方向に向かう２つの探索方向ベクトル６ａ，６ｂが、それぞれ異なる方向に向かうベクトルとなる。
　第２の制御は、ＡＧＥの値のみではなく、機器の現在位置から探索の目標とする領域セルまでの距離を考慮した制御である。各制御装置が参照するＡＧＥマップのＡＧＥの値が同一であっても、各機器の現在位置から領域セルまでの距離が、機器毎に異なることから探索の目標とする領域セルに差が生じることを利用した制御である。
　図６は、実施の形態１に係る制御装置の機器の現在位置から探索の目標とする領域セルまでの距離を考慮する制御例を示す図である。
　機器１０Ａの制御装置および機器１０Ｂの制御装置が参照するＡＧＥマップのＡＧＥの値は同一であり、領域セル２ｅが第１の探索目標、領域セル２ｆが第２の探索目標となる。制御装置は、機器１０Ａまたは機器１０Ｂの現在位置から領域セル２ｅおよび領域セル２ｆまでの距離を考慮する。その結果、機器１０Ｂの制御装置は、現在位置からの距離が機器１０Ａよりも短い領域セル２ｆを探索の目標とする探索方向ベクトル６ｃを算出する。また、機器１０Ａの制御装置は、領域セル２ｅを探索の目標とする探索方向ベクトル６ａを算出する。
　なお、上述した第１の制御および第２の制御は、機器の通信可能範囲等の条件によっては、上述した効果が発揮されにくい場合もある。例えば、ＡＧＥマップの領域セルの大きさに対して、機器の通信可能範囲が狭い場合には、機器同士が一定距離離間すると、互いに認識できない。この場合、各機器の制御装置は、同一の領域セルを探索の目標としてしまう。
　図７Ａおよび図７Ｂは、実施の形態１に係る制御装置の通信可能範囲の影響を示す説明図である。
　図７Ａは、機器１０Ａおよび機器１０Ｂの通信可能範囲４が狭く、機器１０Ａと機器１０Ｂとが互いを認識することができない場合を示している。この場合、機器１０Ａの制御装置および機器１０Ｂの制御装置は、同一の領域セル２ｅを探索の目標として探索方向ベクトル６ａおよび探索方向ベクトル６ｂを算出してしまう。
　また、例えば、ＡＧＥマップの領域セルの大きさに対して、各機器の通信可能範囲が狭い場合、機器同士が通信可能になるときには機器同士が近い地点に位置する。この場合、各機器の制御装置は、機器から領域セルまでの距離を考慮したとしても、同一の領域セルを探索の目標としてしまう。
　図７Ｂは、機器１０Ａおよび機器１０Ｂが通信可能な状態であるが、互いに近い地点に位置している。この場合、機器１０Ａの制御装置および機器１０Ｂの制御装置は、機器１０Ａ，１０Ｂの現在位置から領域セルまでの距離を考慮したとしても、同一の領域セル２ｆを探索の目標として探索方向ベクトル６ｄおよび探索方向ベクトル６ｃを算出してしまう。
　以下で説明する実施の形態１に係る制御装置を備えた制御システムは、上述した機器の通信可能範囲の影響も考慮した制御を行う。
　図８は、実施の形態１に係る制御装置１００を備えた制御システムの構成を示す図である。
　制御システムは、複数の機器と、当該機器を制御する複数の制御装置で構成される。図８で示した例では、探索エリア１内に、後述する制御装置１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅに制御される機器１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅが存在する。機器１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅは、制御装置１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅの制御に基づいて、探索エリア１内を協調して巡回する。図８では、探索エリア１内に、６台の機器１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅが位置する場合を例に示したが、制御対象機器１０の数は６台に限定されるものではない。
　図９は、実施の形態１に係る制御装置１００の構成を示すブロック図である。
　制御装置１００は、通信部１０１、センサ情報取得部１０２、情報処理部１０３、マップ処理部１０４、マップ蓄積部１０５、情報出力部１０６、制御決定部１０７および制御実行部１０８を備える。制御装置１００は、図８で示した機器１０を制御する装置である。以下では、機器１０を制御対象機器１０と記載する。また、以下では、その他の制御装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅを総称して、他の制御装置１００Ｎと記載する。また、以下では、機器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅを、総称して他の機器１０Ｎと記載する。
　図９に示すように、制御装置１００は、他の制御装置１００Ｎおよび制御対象機器１０に搭載されたセンサ２０と接続される。
　通信部１０１は、他の制御装置１００Ｎと無線通信を行い、情報の送受信を行う。センサ情報取得部１０２は、制御対象機器１０に搭載されたセンサ２０のセンサ情報を取得する。ここで、センサ情報は、制御対象機器１０の位置を示す位置情報等である。情報処理部１０３は、通信部１０１を介して他の機器１０Ｎの情報を取得する。情報処理部１０３は、センサ情報取得部１０２が取得したセンサ情報から制御対象機器１０の位置情報を取得し、他の機器１０Ｎの情報と合わせて、マップ処理部１０４が計算処理可能な形式とする処理を行う。
　他の機器１０Ｎの情報は、通信部１０１が通信した他の制御装置１００Ｎが保有するＡＧＥマップの情報、取得可能な全ての他の機器１０Ｎの位置情報、および取得可能な全ての他の機器１０Ｎの進む方向を示す探索方向ベクトルである。取得可能な全ての他の機器１０Ｎの位置情報、および取得可能な全ての他の機器１０Ｎの進む方向を示す探索方向ベクトルは、現時点の情報に限らない。他の制御装置１００Ｎは、取得した位置情報および探索方向ベクトルを、何ステップ前の情報であるかを示す情報と組み合わせて、バッファ等に蓄積し、適宜、制御装置１００に送信する。制御装置１００は、他の機器１０Ｎの位置情報および探索方向ベクトルを、何ステップ前の情報であるかを示す情報と組み合わせて他の制御装置１００から取得することにより、他の機器１０Ｎがいつ、どの地点に位置し、どの方向を探索する可能性があるかを示す情報を取得する。取得した情報は、他の制御装置１００Ｎと共有される。
　マップ処理部１０４は、情報処理部１０３から入力された他の機器１０Ｎの情報、および制御対象機器１０の位置情報に基づいて、制御対象機器１０が存在する探索エリアの各領域セルのＡＧＥの値を算出し、ＡＧＥマップを作成する。マップ処理部１０４は、作成したＡＧＥマップを用いて、時間の経過情報、制御対象機器１０がある領域セルを探索したことを示す情報（以下、探索情報という）、および他の制御装置１００Ｎとの情報交換により取得した他の機器１０ＮのＡＧＥマップの更新情報に基づいて、第１のＡＧＥマップを作成する。
　また、マップ処理部１０４は、作成したＡＧＥマップを用いて、時間の経過情報、制御対象機器１０のある領域セルへの探索情報、および他の制御装置１００Ｎとの情報交換により取得した他の機器１０ＮのＡＧＥマップの更新情報加えて、他の機器１０Ｎのある領域セルへの探索の可能性を示す情報に基づいて、第２のＡＧＥマップを作成する。なお、第１のＡＧＥマップおよび第２のＡＧＥマップの詳細は、後述する。マップ処理部１０４は、作成した第１のＡＧＥマップおよび第２のＡＧＥマップをマップ蓄積部１０５に蓄積させる。マップ蓄積部１０５は、マップ処理部１０４が作成した第１のＡＧＥマップおよび第２のＡＧＥマップを蓄積する。
　情報出力部１０６は、マップ蓄積部１０５に蓄積された第１のＡＧＥマップを、通信部１０１を介して他の制御装置１００Ｎに対して出力する制御を行う。情報出力部１０６が第１のＡＧＥマップを出力するタイミングは、予め設定されたタイミング、または他の制御装置１００Ｎから要求が入力されたタイミング等、適宜設定可能である。
　制御決定部１０７は、ある時間における制御対象機器１０の制御ベクトルを決定する。まず、制御決定部１０７は、マップ蓄積部１０５に蓄積された第２のＡＧＥマップを参照し、制御対象機器１０が向かうべき方向を示す探索方向ベクトルを算出する。制御決定部１０７は、探索方向ベクトルの算出において、ＡＧＥマップ全体を参照してもよく、ＡＧＥマップのある範囲のみを参照してもよい。制御決定部１０７は、探索方向ベクトルの算出において、ＡＧＥの値が最も大きい領域セルを、制御対象機器１０が向かうべき領域セルと定める。または、制御決定部１０７は、ＡＧＥの値および制御対象機器１０の現在位置と領域セルまでの距離等を含む関数を用いて各領域セルの評価を行い、制御対象機器１０が向かうべき領域セルを定めてよい。制御決定部１０７は、制御対象機器１０の現在位置から、定めた領域セルへの探索方向ベクトルを算出する。
　次に、制御決定部１０７は、第２のＡＧＥマップを参照し、制御対象機器１０と他の機器１０Ｎとを離すための作用力を示す斥力ベクトルを算出する。制御決定部１０７は、制御対象機器１０が通信可能な範囲内に他の機器１０Ｎが存在する場合に、制御対象機器１０と他の機器１０Ｎとの距離に応じた斥力を定める。斥力は、バネにおけるＦ＝－ｋｘ（ｋは定数）のような関数でよく、また離散的なテーブルで示した斥力であってもよい。制御決定部１０７は、定めた斥力と、制御対象機器１０と他の機器１０Ｎとの位置関係に基づいて、斥力ベクトルを算出する。
　次に、制御決定部１０７は、制御対象機器１０が障害物から離れるための作用力を示す障害物ベクトルを算出する。障害物は、例えば、探索エリア内に存在する壁、進入禁止領域等である。障害物の情報は、第２のＡＧＥマップに予め登録しておいてもよいし、記憶領域（図示しない）に予め記憶させておいてもよい。制御決定部１０７は、障害物の情報を参照し、制御対象機器１０が、障害物が存在する位置に近づいた場合に、上述した斥力ベクトルと同様の考え方に基づいて制御対象機器１０が障害物から離れるための障害物ベクトルを算出する。
　制御決定部１０７は、上記以外にも探索方向を調整するベクトル（以下、調整ベクトルという）を算出してもよい。制御決定部１０７は、探索方向ベクトル、斥力ベクトルおよび障害物ベクトル、それぞれに重み付け係数を乗算した後、足し合わせ、制御ベクトルを算出する。重み付け係数は、探索方向ベクトル、斥力ベクトルおよび障害物ベクトルに関して、いずれを重視するかによって予め設定される。制御決定部１０７は、算出した制御ベクトルを制御実行部１０８に出力する。制御実行部１０８は、制御決定部１０７から入力された制御ベクトルに基づいて、制御対象機器１０の制御を実行する。
　次に、制御装置１００のハードウェア構成例を説明する。
　図１０Ａおよび図１０Ｂは、実施の形態１に係る制御装置１００のハードウェア構成例を示す図である。
　制御装置１００における通信部１０１は、他の制御装置１００Ｎとの間で通信を行う送受信装置１００ａである。制御装置１００におけるセンサ情報取得部１０２、情報処理部１０３、マップ処理部１０４、情報出力部１０６、制御決定部１０７および制御実行部１０８の各機能は、処理回路により実現される。即ち、制御装置１００は、上記各機能を実現するための処理回路を備える。当該処理回路は、図１０Ａに示すように専用のハードウェアである処理回路１００ｂであってもよいし、図１０Ｂに示すようにメモリ１００ｄに格納されているプログラムを実行するプロセッサ１００ｃであってもよい。
　図１０Ａに示すように、センサ情報取得部１０２、情報処理部１０３、マップ処理部１０４、情報出力部１０６、制御決定部１０７および制御実行部１０８が専用のハードウェアである場合、処理回路１００ｂは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。センサ情報取得部１０２、情報処理部１０３、マップ処理部１０４、情報出力部１０６、制御決定部１０７および制御実行部１０８の各部の機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。
　図１０Ｂに示すように、センサ情報取得部１０２、情報処理部１０３、マップ処理部１０４、情報出力部１０６、制御決定部１０７および制御実行部１０８がプロセッサ１００ｃである場合、各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１００ｄに格納される。プロセッサ１００ｃは、メモリ１００ｄに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、センサ情報取得部１０２、情報処理部１０３、マップ処理部１０４、情報出力部１０６、制御決定部１０７および制御実行部１０８の各機能を実現する。即ち、センサ情報取得部１０２、情報処理部１０３、マップ処理部１０４、情報出力部１０６、制御決定部１０７および制御実行部１０８は、プロセッサ１００ｃにより実行されるときに、後述する図１３および図１４に示す各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１００ｄを備える。また、これらのプログラムは、センサ情報取得部１０２、情報処理部１０３、マップ処理部１０４、情報出力部１０６、制御決定部１０７および制御実行部１０８の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
　ここで、プロセッサ１００ｃとは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのことである。
　メモリ１００ｄは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically EPROM）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスク、フレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ミニディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクであってもよい。
　なお、センサ情報取得部１０２、情報処理部１０３、マップ処理部１０４、情報出力部１０６、制御決定部１０７および制御実行部１０８の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、制御装置１００における処理回路１００ｂは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
　次に、マップ処理部１０４の詳細について説明する。
　上述したように、マップ処理部１０４は、第１のＡＧＥマップおよび第２のＡＧＥマップを作成する。まず、第１のＡＧＥマップの作成処理について説明する。マップ処理部１０４は、作成したＡＧＥマップにおいて１タイムステップ毎に全ての領域セルのＡＧＥの値に「１」加算する。１タイムステップは、予め時間が設定されているものとする。また、マップ処理部１０４は、制御対象機器１０によるある領域セルへの探索情報、または他の制御装置１００Ｎとの情報交換により取得した他の機器１０ＮのＡＧＥマップの更新情報を取得した場合にのみＡＧＥの値を下げる。作成された第１のＡＧＥマップは、他の制御装置１００Ｎと交換される情報である。マップ処理部１０４は、作成した第１のＡＧＥマップをマップ蓄積部１０５に蓄積する。
　次に、第２のＡＧＥマップの作成処理について説明する。マップ処理部１０４は、作成したＡＧＥマップにおいて、１タイムステップ毎に全ての領域セルのＡＧＥの値に「１」加算する。マップ処理部１０４は、制御対象機器１０によるある領域セルへの探索情報、または他の制御装置１００Ｎとの情報交換により取得した他の機器１０ＮのＡＧＥマップの更新情報を取得した場合にのみＡＧＥの値を下げる。さらに、マップ処理部１０４は、他の制御装置１００Ｎとの情報交換により、他の機器１０Ｎが今後探索すると予測される領域セルについても、ＡＧＥの値を下げる。
　他の機器１０Ｎが今後探索すると予測される領域セルのＡＧＥの値を下げる処理について、制御装置１００が、他の機器１０Ｎの行動を推測してＡＧＥの値を下げると、制御対象機器１０および全ての他の機器１０Ｎが当該領域セルへの探索を譲り合う可能性が生じる。そこで、マップ処理部１０４は、制御対象機器１０および全ての他の機器１０Ｎに対して優先順位を付ける。マップ処理部１０４は、優先順位の高い制御対象機器１０または他の機器１０Ｎを目標とする領域セルを探索させる制御を行う。これにより、制御対象機器１０および全ての他の機器１０Ｎが互いに譲り合うのを抑制することができる。
　優先順位は、制御対象機器１０および全ての他の機器１０Ｎに付されたＩＤの順序に従って付してもよい。また、制御システムが、制御対象機器１０および全ての他の機器１０Ｎ毎に性能差があるようなシステムであれば、当該性能差によって、優先順位を決定してもよい。優先順位は、制御システムを構成する制御装置１００および他の制御装置１００Ｎの全てが把握していることが望ましい。しかし、制御装置１００および他の制御装置１００Ｎの全てが優先順位を把握していない場合であっても、通信によって予め優先順位を付ける仕組みに制御装置１００および他の制御装置１００Ｎの全てを従わせる構成とすればよい。
　マップ処理部１０４は、情報処理部１０３から入力された他の機器１０Ｎの情報に基づいて、どの他の機器１０Ｎがどの方向を探索する可能性があるかを把握する。マップ処理部１０４は、どの他の機器１０Ｎがどの方向を探索する可能性があるかを示す情報のうち、制御対象機器１０よりも優先度が高い他の機器１０Ｎの情報を、第２のＡＧＥマップに反映させる。なお、マップ処理部１０４は、制御対象機器１０よりも優先度が高い他の機器１０Ｎの情報のうち、予め設定されたステップ数よりも前の情報は破棄する。これにより、マップ処理部１０４は、制御対象機器１０よりも優先度が高い他の機器１０Ｎの情報であっても、古い情報を用いてしまい、第２のＡＧＥマップが現状と乖離するのを抑制することができる。
　マップ処理部１０４は、作成した第２のＡＧＥマップをマップ蓄積部１０５に蓄積する。
　図１１は、実施の形態１に係る制御装置１００のマップ処理部１０４の処理例を示す図である。
　図１１Ａは制御対象機器１０よりも優先度が高い他の機器１０ＮのＡＧＥマップを示し、図１１Ｂは、制御対象機器１０のＡＧＥマップを示す。マップ処理部１０４は、制御対象機器１０よりも優先度が高い他の機器１０Ｎが、矢印Ｘ方向を探索する可能性があることを示す情報（図１１Ａ参照）に基づいて、制御対象機器１０を矢印Ｘ方向へ探索させるのを避け、矢印Ｙ方向へ探索させるためのＡＧＥマップを作成する（図１１Ｂ参照）。
　マップ処理部１０４は、ＡＧＥマップ上に他の機器１０Ｎが探索する可能性がある領域上に、ＡＧＥ調整領域Ｐを設定する。マップ処理部１０４は、ＡＧＥ調整領域Ｐが設定された領域セルのＡＧＥの値を下げる処理を行う。ＡＧＥの値が下げられた領域セルは、制御対象機器１０が探索の目標とする領域セルではなくなる。これにより、制御対象機器１０は他の領域セル２ｇを探索の目標とする矢印Ｙ方向に向かうことになり、複数の機器が同一の領域セルを探索の目標とするのを抑制する。
　図１２は、実施の形態１に係る制御装置１００のマップ処理部１０４がＡＧＥ調整領域を付与する処理を示す図である。
　マップ処理部１０４は、制御対象機器１０よりも優先度が高い他の機器１０Ｎの情報として、例えば「Ｔタイムステップ前に、位置ＰａでＰｂ方向に向かった」という情報を処理するものとする。この場合、マップ処理部１０４は、図１２に示すように、第２のＡＧＥマップにＡＧＥ調整領域Ｐを設定する。ＡＧＥ調整領域Ｐは、座標位置Ｐａを中心としてＰｂ方向に中心角Ｔ［ｄｅｇ］の広がりを有する扇形状である。ＡＧＥ調整領域Ｐの扇形状は、タイムステップに応じて半径を変更してもよい。なお、ＡＧＥ調整領域Ｐの形状は、扇形状に限定されるものではない。ＡＧＥ調整領域Ｐの形状は、制御対象機器１０および他の機器１０Ｎの特性を考慮した形状であってもよい。また、ＡＧＥ調整領域Ｐは、他の機器１０Ｎの情報から算出される、他の機器１０Ｎの存在確率を表す分布としてもよい。
　マップ処理部１０４は、設定したＡＧＥ調整領域Ｐ内に位置する領域セルのＡＧＥの値を下げる。マップ処理部１０４は、設定したＡＧＥ調整領域Ｐの中に、領域セルの中心点が存在する場合に、例えば、当該領域セルのＡＧＥの値を「０」とする、またはＡＧＥの値を半減させる。マップ処理部１０４は、探索エリアおよび探索対象の特性に応じて、ＡＧＥの値を下げる処理を適用可能である。
　　次に、制御装置１００の動作について説明する。
　図１３は、実施の形態１に係る制御装置１００の動作を示すフローチャートである。
　センサ情報取得部１０２は、制御対象機器１０のセンサ情報を取得する（ステップＳＴ１）。センサ情報取得部１０２は、取得したセンサ情報を情報処理部１０３に出力する。情報処理部１０３は、通信部１０１を介して取得した他の機器１０Ｎの情報を取得する（ステップＳＴ２）。情報処理部１０３は、センサ情報から制御対象機器１０の位置情報を取得し、他の機器１０Ｎの情報と合わせて、マップ処理部１０４が計算処理可能な形式とする処理を行う（ステップＳＴ３）。情報処理部１０３は、処理した情報をマップ処理部１０４に出力する。
　マップ処理部１０４は、情報処理部１０３から入力された他の機器１０Ｎの情報、および制御対象機器１０の位置情報に基づいて、制御対象機器１０が存在する探索エリアのＡＧＥマップを作成する（ステップＳＴ４）。マップ処理部１０４は、ステップＳＴ４で作成したＡＧＥマップを用いて、時間の経過情報、制御対象機器１０のある領域セルへの探索情報、および他の制御装置１００Ｎとの情報交換により取得した他の機器１０ＮのＡＧＥマップの更新情報に基づいて、第１のＡＧＥマップを作成する（ステップＳＴ５）。
　マップ処理部１０４は、ＡＧＥマップを用いて、時間の経過情報、制御対象機器１０のある領域セルへの探索情報、および他の制御装置１００Ｎとの情報交換により取得した他の機器１０ＮのＡＧＥマップの更新情報に加えて、他の機器１０Ｎが探索する可能性を示す情報に基づいて、第２のＡＧＥマップを作成する（ステップＳＴ６）。マップ処理部１０４は、作成した第１のＡＧＥマップおよび第２のＡＧＥマップをマップ蓄積部１０５に蓄積させる（ステップＳＴ７）。情報出力部１０６は、マップ蓄積部１０５に蓄積された第１のＡＧＥマップを、通信部１０１を介して他の制御装置１００Ｎに出力する（ステップＳＴ８）。
　制御決定部１０７は、マップ蓄積部１０５に蓄積された第２のＡＧＥマップを参照し、制御対象機器１０が向かうべき方向を示す探索方向ベクトルを算出する（ステップＳＴ９）。制御決定部１０７は、その他の調整ベクトルとして、例えば斥力ベクトルおよび障害物ベクトルを算出する（ステップＳＴ１０）。制御決定部１０７は、ステップＳＴ９で算出した探索方向ベクトル、およびステップＳＴ１０で算出したその他の調整ベクトルを用いて、制御ベクトルを算出する（ステップＳＴ１１）。制御決定部１０７は、算出した制御ベクトルを制御実行部１０８に出力する。制御実行部１０８は、制御決定部１０７から入力された制御ベクトルに基づいて、制御対象機器１０の制御を実行する（ステップＳＴ１２）。その後、フローチャートは、ステップＳＴ１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。
　次に、図１３のフローチャートで示した、ステップＳＴ５からステップＳＴ７の詳細な処理動作について説明する。
　図１４は、実施の形態１に係る制御装置１００のマップ処理部１０４の動作を示すフローチャートである。
　マップ処理部１０４は、ステップＳＴ４で作成したＡＧＥマップを参照し、前回ＡＧＥマップを作成または更新してから、予め設定された１タイムステップ経過したか否か判定を行う（ステップＳＴ２１）。１タイムステップ経過した場合（ステップＳＴ２１；ＹＥＳ）、マップ処理部１０４は、ステップＳＴ４で作成したＡＧＥマップの全ての領域セルのＡＧＥの値に「１」加算する（ステップＳＴ２２）。一方、１タイムステップ経過していない場合（ステップＳＴ２１；ＮＯ）、マップ処理部１０４はステップＳＴ２３の処理に進む。
　マップ処理部１０４は、制御対象機器１０の位置情報に基づいて制御対象機器１０が存在する位置を把握し、ある領域セルを探索したか否か判定を行う（ステップＳＴ２３）。制御対象機器１０がある領域セルを探索した場合（ステップＳＴ２３；ＹＥＳ）、ステップＳＴ２２でＡＧＥの値を加算したＡＧＥマップ、またはステップＳＴ４で作成したＡＧＥマップにおいて、探索した領域セルのＡＧＥの値を下げる（ステップＳＴ２４）。一方、制御対象機器１０がある領域セルを探索していない場合（ステップＳＴ２３；ＮＯ）、マップ処理部１０４はステップＳＴ２５の処理に進む。
　マップ処理部１０４は、情報処理部１０３から入力された他の機器１０ＮのＡＧＥマップの情報を参照し、ＡＧＥの値の更新情報を取得したか否か判定を行う（ステップＳＴ２５）。ＡＧＥの値の更新情報を取得した場合（ステップＳＴ２５；ＹＥＳ）、ステップＳＴ２２でＡＧＥの値を加算したＡＧＥマップ、ステップＳＴ２４でＡＧＥの値を下げたＡＧＥマップ、またはステップＳＴ４で作成したＡＧＥマップにおいて、更新情報に示された領域セルのＡＧＥの値を下げる（ステップＳＴ２６）。一方、ＡＧＥの値の更新情報を取得していない場合（ステップＳＴ２５；ＮＯ）、ステップＳＴ２７およびステップＳＴ２８の処理に進む。マップ処理部１０４は、ＳＴ２１からステップＳＴ２６の処理を行ったＡＧＥマップを第１のＡＧＥマップとしてマップ蓄積部１０５に蓄積する（ステップＳＴ２７）。
　マップ処理部１０４は、ＳＴ２１からステップＳＴ２６の処理を行ったＡＧＥマップに、さらに以下の処理を行う。マップ処理部１０４は、情報処理部１０３から入力された他の機器１０ＮのＡＧＥマップの情報を参照し、優先度が高い他の機器１０Ｎがどの方向を探索する可能性があるかを示す情報が存在するか否か判定を行う（ステップＳＴ２８）。ステップＳＴ２８において、優先度が高いとは、制御対象機器１０に予め設定された優先度よりも、他の機器１０Ｎの優先度が高いことを示す。情報が存在する場合（ステップＳＴ２８；ＹＥＳ）、マップ処理部１０４は、優先度が高い他の機器１０Ｎのどの方向を探索する可能性があるかを示す情報に基づいて、ＡＧＥ調整領域を設定する（ステップＳＴ２９）。マップ処理部１０４は、ステップＳＴ２９で設定したＡＧＥ調整領域内に領域セルの中心が位置している領域セルのＡＧＥの値を下げる（ステップＳＴ３０）。
　マップ処理部１０４は、ＳＴ２８からステップＳＴ３０の処理を行ったＡＧＥマップを第２のＡＧＥマップとしてマップ蓄積部１０５に蓄積する（ステップＳＴ３１）。ステップＳＴ３１の処理が終了した場合、および情報が存在しない場合（ステップＳＴ２８；ＮＯ）、フローチャートは図１２のフローチャートのステップＳＴ８の処理に進む。
　以上のように、この実施の形態１によれば、他の機器１０Ｎの情報、および制御対象機器１０の位置情報を取得する情報処理部１０３と、取得された他の機器１０Ｎの情報および制御対象機器１０の位置情報に基づいて、制御対象機器１０が存在する探索エリアについて、ある領域セルに対して制御対象機器１０または他の機器１０Ｎが探索してからの経過時間を示すＡＧＥマップを作成するマップ処理部１０４と、作成されたＡＧＥマップに基づいて、制御対象機器１０の制御ベクトルを算出する制御決定部１０７と、算出した制御ベクトルに基づいて制御対象機器１０の制御を実行する制御実行部１０８とを備えるように構成した。
　これにより、１つの探索エリア内を複数の機器で協調的に探索する場合であって、必ずしも複数の機器全てが通信可能範囲内に入っていない場合であっても、最適となる機器の制御を実現することができる。
　また、この実施の形態１によれば、情報処理部１０３が、他の機器１０Ｎの情報として、他の機器１０Ｎの制御装置１００Ｎが保有するＡＧＥマップの情報、他の機器１０Ｎの位置情報および他の機器１０Ｎの進む方向を示す情報を取得するように構成した。
　これにより、他の機器がいつ、どの位置に存在し、どの方向に進む可能性があるかを共有することができる。
　また、この実施の形態１によれば、マップ処理部１０４が、ＡＧＥマップとして、時間の経過情報、制御対象機器のある領域セルへの探索情報、および他の機器のＡＧＥマップの更新情報に基づいて、第１のＡＧＥマップを作成し、時間の経過情報、制御対象機器のある領域セルへの探索情報、および他の機器のＡＧＥマップの更新情報に加えて、他の機器のある領域セルへの探索の可能性を示す情報に基づいて、第２のＡＧＥマップを作成するように構成した。
　これにより、各制御装置が管理する通常のＡＧＥマップと、他の機器が進む可能性がある方向を示したＡＧＥマップの２種類のＡＧＥマップを保有することができる。
　また、この実施の形態１によれば、マップ処理部１０４が、制御対象機器および他の機器の優先度を参照し、制御対象機器よりも高い優先度を有する他の機器のある領域セルへの探索の可能性を示す情報を用いて第２のＡＧＥマップを作成するように構成した。
　また、マップ処理部１０４が、制御対象機器１０よりも高い優先度を有する他の機器１０Ｎのある領域セルへの探索の可能性を示す情報に基づいて、第２のＡＧＥマップ上にＡＧＥ調整領域Ｐを設定し、設定したＡＧＥ調整領域Ｐ内に位置する領域セルのＡＧＥの値を下げる処理を行うように構成した。
　これにより、制御対象機器および他の機器全てがある領域セルへの探索を譲り合うのを抑制することができる。
　また、この実施の形態１によれば、マップ処理部１０４が、制御対象機器１０よりも高い優先度を有する他の機器１０Ｎのある領域セルへの探索の可能性を示す情報のうち、予め設定されたステップ数よりも前の情報を破棄するように構成した。
　これにより、第２のＡＧＥマップが現状と乖離するのを抑制することができる。
　また、この実施の形態１によれば、制御決定部１０７が、第２のＡＧＥマップに基づいて算出される、制御対象機器１０が向かうべき方向を示す探索方向ベクトルと、探索方向ベクトルを調整する調整ベクトルとを用いて、探索方向ベクトルおよび調整ベクトルに重み付けを行い、制御ベクトルを算出するように構成した。
　これにより、制御対象機器と他の機器が同一の領域セルを探索する、または制御対象機器が障害物等に衝突するのを抑制することができる制御ベクトルを算出することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係る技術は、監視作業、観測作業または保守作業等の無人の機器が活用される分野における、当該機器群を制御する制御システム等に適用するのが好ましい。
　１　探索エリア、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ　領域セル、３，３ａ，３ｂ　位置情報、４，４ａ，４ｂ　通信可能範囲、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ　ＡＧＥマップ、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ　探索方向ベクトル、７ａ，７ｂ　斥力のベクトル、１０　制御対象機器、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｎ　機器、２０　センサ、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｎ　制御装置、１０１　通信部、１０２　センサ情報取得部、１０３　情報処理部、１０４　マップ処理部、１０５　マップ蓄積部、１０６　情報出力部、１０７　制御決定部、１０８　制御実行部。

Claims (12)

  1. 　他の機器の情報、および制御対象機器の位置情報を取得する情報処理部と、
    　前記情報処理部が取得した他の機器の情報および前記制御対象機器の位置情報に基づいて、前記制御対象機器が存在する探索エリアについて、ある領域セルに対して前記制御対象機器または前記他の機器が探索してからの経過時間を示すＡＧＥマップを作成するマップ処理部と、
    　前記マップ処理部が作成した前記ＡＧＥマップに基づいて、前記制御対象機器の制御ベクトルを算出する制御決定部と、
    　前記制御決定部が算出した制御ベクトルに基づいて前記制御対象機器の制御を実行する制御実行部とを備えた制御装置。
  2. 　前記情報処理部は、前記他の機器の情報として、前記他の機器の制御装置が保有するＡＧＥマップの情報、他の機器の位置情報および他の機器の進む方向を示す情報を取得することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  3. 　前記マップ処理部は、前記ＡＧＥマップとして、
    　時間の経過情報、前記制御対象機器の前記ある領域セルへの探索情報、および前記他の機器のＡＧＥマップの更新情報に基づいて、第１のＡＧＥマップを作成し、
    　前記時間の経過情報、前記制御対象機器の前記ある領域セルへの探索情報、および前記他の機器のＡＧＥマップの更新情報に加えて、前記他の機器のある領域セルへの探索の可能性を示す情報に基づいて、第２のＡＧＥマップを作成することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  4. 　前記マップ処理部が作成した前記第１のＡＧＥマップを前記他の機器の制御装置に出力する制御を行う情報出力部を備えたことを特徴とする請求項３記載の制御装置。
  5. 　前記マップ処理部は、前記制御対象機器および前記他の機器の優先度を参照し、前記制御対象機器よりも高い優先度を有する他の機器の前記ある領域セルへの探索の可能性を示す情報を用いて前記第２のＡＧＥマップを作成することを特徴とする請求項３記載の制御装置。
  6. 　前記マップ処理部は、前記制御対象機器よりも高い優先度を有する他の機器の前記ある領域セルへの探索の可能性を示す情報に基づいて、前記第２のＡＧＥマップ上にＡＧＥ調整領域を設定し、設定した前記ＡＧＥ調整領域内に位置する前記領域セルのＡＧＥの値を下げる処理を行うことを特徴とする請求項５記載の制御装置。
  7. 　前記マップ処理部は、前記制御対象機器よりも高い優先度を有する他の機器の前記ある領域セルへの探索の可能性を示す情報のうち、予め設定されたステップ数よりも前の情報を破棄することを特徴とする請求項６記載の制御装置。
  8. 　前記マップ処理部は、前記ＡＧＥ調整領域内に、前記領域セルの中心点が位置する場合に、当該領域セルのＡＧＥの値を下げる処理を行うことを特徴とする請求項６または請求項７記載の制御装置。
  9. 　前記制御決定部は、前記マップ処理部が作成した前記第２のＡＧＥマップに基づいて算出される、前記制御対象機器が向かうべき方向を示す探索方向ベクトルと、前記探索方向ベクトルを調整する調整ベクトルとを用いて、前記制御ベクトルを算出することを特徴とする請求項３記載の制御装置。
  10. 　前記制御決定部は、前記探索方向ベクトルおよび前記調整ベクトルに重み付けを行い、前記制御ベクトルを算出することを特徴とする請求項９記載の制御装置。
  11. 　前記調整ベクトルは、前記制御対象機器と前記他の機器とを離すための作用力を示す斥力ベクトル、および前記制御対象機器を前記探索エリア内の障害から離すための作用力を示す障害物ベクトルであることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の制御装置。
  12. 　情報処理部が、他の機器の情報、および制御対象機器の位置情報を取得するステップと、
    　マップ処理部が、前記取得された他の機器の情報および前記制御対象機器の位置情報に基づいて、前記制御対象機器が存在する探索エリアについて、ある領域セルに対して前記制御対象機器または前記他の機器が探索してからの経過時間を示すＡＧＥマップを作成するステップと、
    　制御決定部が、前記作成されたＡＧＥマップに基づいて、前記制御対象機器の制御ベクトルを算出するステップと、
    　制御実行部が、前記算出された制御ベクトルに基づいて前記制御対象機器の制御を実行するステップとを備えた制御方法。
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