JP2007280251A - 移動ロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】 始点と終点の間に巡回点があっても、計算時間を短縮するとともに、メモリの消費量を抑えて、さらに用途に合わせて、巡回点を通るような最適な経路を生成できるようにする。
【解決手段】 経路計画部6は、地図情報および巡回点の情報を受け取る入力受付部11と、情報から巡回点の巡回順序を決定する巡回順序決定部12と、巡回点間の経路探索を行って全経路を生成する巡回点間経路計画部13と、巡回点間経路計画部13から得られた経路について、同一巡回点を複数回通過するかチェックし、同一巡回点を複数回通過する場合には巡回順序を修正して巡回点間経路計画部13にて経路探索を再実行させ、修正前後の経路のうち短い方を最終的な全経路として出力する経路修正部14と、全経路に沿って移動ロボットを動作させる命令を生成するコマンド生成部15からなる。
【選択図】図2
【解決手段】 経路計画部6は、地図情報および巡回点の情報を受け取る入力受付部11と、情報から巡回点の巡回順序を決定する巡回順序決定部12と、巡回点間の経路探索を行って全経路を生成する巡回点間経路計画部13と、巡回点間経路計画部13から得られた経路について、同一巡回点を複数回通過するかチェックし、同一巡回点を複数回通過する場合には巡回順序を修正して巡回点間経路計画部13にて経路探索を再実行させ、修正前後の経路のうち短い方を最終的な全経路として出力する経路修正部14と、全経路に沿って移動ロボットを動作させる命令を生成するコマンド生成部15からなる。
【選択図】図2
Description
本発明は、本発明は、オフィス、工場等の施設内において、地図に基づいて経路を計画して自律的に移動する移動ロボットに関する。
従来の移動ロボット等の経路計画方法では、予め与えられた地図上を始点から終点まで移動する際に、A*探索等を用いて距離、時間等を評価して最適な経路を生成している。例えば、経路探索時に経路選択の評価を、移動に要する時間に基づいて決定しているもの(特許文献1参照)や、複数の目的地点が指定された場合でもA*探索および遺伝的アルゴリズムを段階的に適用して最適な経路を生成しているもの(例えば、特許文献2、非特許文献1参照)がある。
図8は、特許文献2における経路計画システムのサーバ装置のブロック構成図である。図8において、101は入力受付部であり、図示しない携帯端末から通信部105を介して目的地点等のデータを受け付ける。102は2地点経路探索部であり、ユーザによって入力された複数の目的地点の任意の2地点間の最短経路を、地図データを用いてA*探索により探索する。
103は遺伝的アルゴリズム実行部であり、遺伝的アルゴリズムを用いて目的地点の訪問順序を決定する。このとき、ユーザが訪問を希望する程度も考慮される。104は出力部であり、2地点経路探索部102、遺伝的アルゴリズム実行部103により求められた経路を通信部105へ出力する。105は通信部であり、携帯端末と通信を行い、データ送受信を行う。
図8は、特許文献2における経路計画システムのサーバ装置のブロック構成図である。図8において、101は入力受付部であり、図示しない携帯端末から通信部105を介して目的地点等のデータを受け付ける。102は2地点経路探索部であり、ユーザによって入力された複数の目的地点の任意の2地点間の最短経路を、地図データを用いてA*探索により探索する。
103は遺伝的アルゴリズム実行部であり、遺伝的アルゴリズムを用いて目的地点の訪問順序を決定する。このとき、ユーザが訪問を希望する程度も考慮される。104は出力部であり、2地点経路探索部102、遺伝的アルゴリズム実行部103により求められた経路を通信部105へ出力する。105は通信部であり、携帯端末と通信を行い、データ送受信を行う。
また、図9は、特許文献2における経路計画システムのサーバ装置の動作を示すフローチャートである。図9において、ステップ101では目的地点等のデータが受信され、入力受付部101にてデータが設定される。ステップ102では、2地点経路探索部102にて、入力された複数の目的地点のうち組み合わせることができる2地点の全パターンのそれぞれに対し、A*探索を用いて最短経路を探索する。ただし、2地点とも観光地として記憶されている場合は、予め記憶された経路情報を参照する。ステップ103では、遺伝的アルゴリズム実行部103にて、訪問希望程度も評価に入れつつ遺伝的アルゴリズムを用いて目的地点の訪問順序を決定し、2地点経路探索部102の結果をつなげて最終的な経路を生成する。その後ステップ104で、出力部104が生成された経路を通信部105へ出力し、携帯端末へデータ送信する。
このように、従来の移動ロボット等の経路計画方法では、複数の目的地点が指定された場合には、入力された複数の目的地点のうち組み合わせることができる2地点の全パターンのそれぞれに対し、A*探索を用いて最短経路を探索し、遺伝的アルゴリズムを用いて目的地点の訪問順序を決定して経路を生成する、という手順がとられていた。
しかしながら、特許文献1の経路計画方法では、経路探索時に、移動に要する時間に基づいて経路選択の評価を決定しているので、始点と終点の間に通らなければならない巡回点があってもこの巡回点を通ることができないという問題があった。
また、特許文献2および非特許文献1のような場合は、まず前段において巡回点から2地点を組み合わせてその全パターンに対し最短経路を探索するか、あるいは記憶された巡回点に対しては予め記憶された経路情報を参照するかして2地点間の最短経路を生成し、後段において遺伝的アルゴリズムを用いて巡回点の訪問順序を決定して経路を生成するという手順をとっているので、巡回点が増えてくるにつれて、前段部分で全パターンのそれぞれに対し経路探索を行うことにより計算時間が増大したり、記憶する巡回点間経路情報が記憶巡回点の全パターン分に増えることでメモリの消費量が増大したりするという問題もあった。
また、訪問希望程度も評価に入れつつ目的地点の訪問順序を決定しているので、訪問順序を指定したい場合、指定した訪問順序にならない可能性がある。また、地図上の部分領域毎に訪問順序を指定したり自動決定したり細かな設定ができないために、用途に合った経路を生成することができないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、始点と終点の間に巡回点があっても、計算時間を短縮するとともに、メモリの消費量を抑え、さらに用途に合わせて巡回点を通るような最適な経路を生成できる移動ロボットを提供することを目的とする。
また、特許文献2および非特許文献1のような場合は、まず前段において巡回点から2地点を組み合わせてその全パターンに対し最短経路を探索するか、あるいは記憶された巡回点に対しては予め記憶された経路情報を参照するかして2地点間の最短経路を生成し、後段において遺伝的アルゴリズムを用いて巡回点の訪問順序を決定して経路を生成するという手順をとっているので、巡回点が増えてくるにつれて、前段部分で全パターンのそれぞれに対し経路探索を行うことにより計算時間が増大したり、記憶する巡回点間経路情報が記憶巡回点の全パターン分に増えることでメモリの消費量が増大したりするという問題もあった。
また、訪問希望程度も評価に入れつつ目的地点の訪問順序を決定しているので、訪問順序を指定したい場合、指定した訪問順序にならない可能性がある。また、地図上の部分領域毎に訪問順序を指定したり自動決定したり細かな設定ができないために、用途に合った経路を生成することができないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、始点と終点の間に巡回点があっても、計算時間を短縮するとともに、メモリの消費量を抑え、さらに用途に合わせて巡回点を通るような最適な経路を生成できる移動ロボットを提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項1に記載の発明は、地図情報および巡回点の情報から経路計画を行う経路計画部と、前記経路計画部の出力に基づいて移動指令を生成する動作制御部からなる制御装置を備えた移動ロボットにおいて、前記経路計画部は、前記地図情報および巡回点の情報を受け取る入力受付部と、前記情報から前記巡回点の巡回順序を決定する巡回順序決定部と、前記巡回点間の経路探索を行って全経路を生成する巡回点間経路計画部と、前記巡回点間経路計画部から得られた経路について、同一巡回点を複数回通過するかチェックし、同一巡回点を複数回通過する場合には前記巡回順序を修正して前記巡回点間経路計画部にて経路探索を再実行させ、修正前後の経路のうち短い方を最終的な全経路として出力する経路修正部と、前記全経路に沿って前記移動ロボットを動作させる命令を生成するコマンド生成部を備えることを特徴とする。
請求項1に記載の発明は、地図情報および巡回点の情報から経路計画を行う経路計画部と、前記経路計画部の出力に基づいて移動指令を生成する動作制御部からなる制御装置を備えた移動ロボットにおいて、前記経路計画部は、前記地図情報および巡回点の情報を受け取る入力受付部と、前記情報から前記巡回点の巡回順序を決定する巡回順序決定部と、前記巡回点間の経路探索を行って全経路を生成する巡回点間経路計画部と、前記巡回点間経路計画部から得られた経路について、同一巡回点を複数回通過するかチェックし、同一巡回点を複数回通過する場合には前記巡回順序を修正して前記巡回点間経路計画部にて経路探索を再実行させ、修正前後の経路のうち短い方を最終的な全経路として出力する経路修正部と、前記全経路に沿って前記移動ロボットを動作させる命令を生成するコマンド生成部を備えることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、前記巡回順序決定部は、前記巡回順序を自動決定するモードと指定順に決定するモードとを備え、モード指定により前記2モードのいずれかにより前記巡回順序を決定することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、前記巡回順序決定部は、前記自動決定モードが指定された場合に、前記経路の始点および終点を除いた巡回点について、重み最小のハミルトン閉路を生成して巡回閉路を生成するステップと、前記巡回閉路上の巡回点のうち、前記始点に最も近い巡回点と前記始点とを接続するステップと、前記始点と接続された巡回点に隣接する巡回点のうち、前記終点との距離が短い巡回点を前記終点と接続するステップと、前記始点に接続された巡回点と前記終点に接続された巡回点との間を開放するステップによって、前記始点から前記終点までの巡回順序を決定することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、前記巡回点間経路計画部は、巡回点間の経路をA*探索にて探索することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、前記経路計画部は、前記地図情報を複数の領域に分割した分割地図毎に、前記分割地図上に予め設けられた接続点を始点または終点とする経路を生成し、前記分割地図毎に生成された前記経路を前記接続点にて繋げることにより全経路を生成することを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、前記巡回順序決定部は、前記分割地図の巡回順序を自動決定するモードと指定順に決定するモードとを備え、モード指定により前記2モードのいずれかにより前記分割地図の巡回順序を決定することを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、前記入力受付部は、電子タグに記録された前記巡回点の情報を受け取ることを特徴とする。
請求項1、3、4、7に記載の発明によると、始点と終点の間に巡回点があっても、計算時間を短縮するとともに、メモリの消費量を抑えて、巡回点を通るような最適な経路を生成することができる。
また、請求項2、5、6に記載の発明によると、作業エリア毎に巡回点順序を指定したり自動決定したりするように設定できるとともに、作業エリアの巡回順序も指定したり自動決定したりするように設定できるので、さらに用途に合った経路を生成することができる。
また、請求項2、5、6に記載の発明によると、作業エリア毎に巡回点順序を指定したり自動決定したりするように設定できるとともに、作業エリアの巡回順序も指定したり自動決定したりするように設定できるので、さらに用途に合った経路を生成することができる。
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
図1は、本発明の移動ロボットの構成を示す構成図である。図において1は入力装置であり、与えられた巡回点や地図の情報を持ち、移動ロボット制御装置2に転送する。なお、地図情報は、ノードおよびノードを結ぶアークやエッジからなるグラフ表現によって表される。2は移動ロボット制御装置であり、マイクロプロセッサ等の計算機ベースで制御を行い、CPUやメモリを搭載している。
移動ロボット制御装置2では、入力装置1の情報からの巡回点および地図情報に基づいて移動経路を生成し、移動経路を元に駆動機構5を制御するための移動指令、例えば速度指令や位置指令を生成する。移動ロボット制御装置2は、経路計画部6および動作制御部7から構成され、経路計画部6では、巡回点および地図の入力情報から移動経路を生成して移動ロボットを動作させる命令に変換して動作制御部7に出力する。動作制御部7では、経路計画部6で生成された命令を解析し、解析された命令毎に補間処理を施して制御周期当たりの速度または位置指令を生成して出力する。
3はアンプであり、動作制御部7から出力された速度または位置指令およびモータ/エンコーダ4から入力されるエンコーダ応答よりモータを駆動するための電流指令を生成し出力する。4は、モータ/エンコーダであり、アンプ3からの電流指令に基づきモータを回転運動させて駆動機構5を駆動する。エンコーダは、モータの回転量を検出し、アンプ3にフィードバックする。
5は駆動機構であり、モータ/エンコーダ4の出力軸に接続された車輪あるいは操舵軸を複数組有する移動機構から構成され、移動ロボット制御装置2からの指令に基づき駆動される。
移動ロボット制御装置2では、入力装置1の情報からの巡回点および地図情報に基づいて移動経路を生成し、移動経路を元に駆動機構5を制御するための移動指令、例えば速度指令や位置指令を生成する。移動ロボット制御装置2は、経路計画部6および動作制御部7から構成され、経路計画部6では、巡回点および地図の入力情報から移動経路を生成して移動ロボットを動作させる命令に変換して動作制御部7に出力する。動作制御部7では、経路計画部6で生成された命令を解析し、解析された命令毎に補間処理を施して制御周期当たりの速度または位置指令を生成して出力する。
3はアンプであり、動作制御部7から出力された速度または位置指令およびモータ/エンコーダ4から入力されるエンコーダ応答よりモータを駆動するための電流指令を生成し出力する。4は、モータ/エンコーダであり、アンプ3からの電流指令に基づきモータを回転運動させて駆動機構5を駆動する。エンコーダは、モータの回転量を検出し、アンプ3にフィードバックする。
5は駆動機構であり、モータ/エンコーダ4の出力軸に接続された車輪あるいは操舵軸を複数組有する移動機構から構成され、移動ロボット制御装置2からの指令に基づき駆動される。
図2は、移動ロボット制御装置2の構成図である。経路計画部6の詳細構成について図2を用いて説明する。11は入力受付部であり、入力装置1からの巡回点および地図情報を読み込んで経路計画部6で使用する形式の情報に変換する。
また、入力装置1からの情報には、巡回順序を自動決定するか、指定順に巡回するかを指定するモード情報と、指定順に巡回する場合にはその順序も含まれている。
12は巡回順序決定部であり、入力受付部11で生成された巡回点および地図情報から、指定されたモードに応じて地図内の巡回点を巡回する順序を決定する。
巡回順序は、重み最小のハミルトン閉路を生成して巡回閉路を生成し、巡回閉路に始点および終点を距離が最短になるように接続して決定する。
13は巡回点間経路計画部であり、巡回順序決定部12で決定された巡回順序の順に、今回巡回点と次巡回点との間の巡回点間経路をA*探索にて探索する。14は経路修正部であり、巡回点間経路計画部13から得られた経路について、同一の巡回点を2度通るか否かをチェックする。2度通る巡回点がある場合には巡回順序の修正が必要であると判断し、巡回順序の修正を施して経路探索を再実行させ、修正前後の経路のうち、短い方の経路を選択して最終的な全経路として出力する。
15はコマンド生成部であり、経路修正部14から出力された全経路情報から、動作制御部7に与える命令の形式に変換する処理を行う。例えば、ある地点間の直線移動命令をMOVELとし、全経路情報が原点(始点)→点A→点B(終点)のように示されているとするとMOVEL posA、MOVEL posBの順に命令を生成する。(posAは点Aの位置情報、posBは点Bの位置情報を表す。)このように、移動ロボット制御装置2において経路計画を行うようにする。
本発明は、巡回順序決定部12、巡回点間経路計画部13、経路修正部14およびコマンド生成部15を備えたことに特長がある。
また、入力装置1からの情報には、巡回順序を自動決定するか、指定順に巡回するかを指定するモード情報と、指定順に巡回する場合にはその順序も含まれている。
12は巡回順序決定部であり、入力受付部11で生成された巡回点および地図情報から、指定されたモードに応じて地図内の巡回点を巡回する順序を決定する。
巡回順序は、重み最小のハミルトン閉路を生成して巡回閉路を生成し、巡回閉路に始点および終点を距離が最短になるように接続して決定する。
13は巡回点間経路計画部であり、巡回順序決定部12で決定された巡回順序の順に、今回巡回点と次巡回点との間の巡回点間経路をA*探索にて探索する。14は経路修正部であり、巡回点間経路計画部13から得られた経路について、同一の巡回点を2度通るか否かをチェックする。2度通る巡回点がある場合には巡回順序の修正が必要であると判断し、巡回順序の修正を施して経路探索を再実行させ、修正前後の経路のうち、短い方の経路を選択して最終的な全経路として出力する。
15はコマンド生成部であり、経路修正部14から出力された全経路情報から、動作制御部7に与える命令の形式に変換する処理を行う。例えば、ある地点間の直線移動命令をMOVELとし、全経路情報が原点(始点)→点A→点B(終点)のように示されているとするとMOVEL posA、MOVEL posBの順に命令を生成する。(posAは点Aの位置情報、posBは点Bの位置情報を表す。)このように、移動ロボット制御装置2において経路計画を行うようにする。
本発明は、巡回順序決定部12、巡回点間経路計画部13、経路修正部14およびコマンド生成部15を備えたことに特長がある。
図3は経路計画部6において経路計画する処理手順を示すフローチャートである。この図を用いて本発明における処理を順を追って説明する。
はじめにステップ1で、入力受付部11にて入力装置1からの巡回点および地図情報を読み込んで巡回点のリスト情報および地図のリスト情報を作成する。
次にステップ2で巡回順序決定部12にて、図4のように始点および終点を除いた巡回点から重み最小のハミルトン閉路を生成して巡回閉路を生成する。すると最短距離で巡回点間を結ぶように巡回順序を決定するので最適なサブゴールが生成される。
ステップ3で、ステップ2で生成された巡回閉路に始点および終点を接続する。図4に示すように、まず始点と一番近い巡回点を検索して接続する。さらに、始点に接続された巡回点に隣接した巡回点のうち、終点との距離が短い方を終点と接続する。そして始点に接続された巡回点と終点に接続された巡回点との間を開放する。その結果、始点から接続している巡回点を辿ることにより、始点および終点を含んだ全巡回点の巡回順序が決定し、巡回点間経路探索のサブゴール列となって出力される。
はじめにステップ1で、入力受付部11にて入力装置1からの巡回点および地図情報を読み込んで巡回点のリスト情報および地図のリスト情報を作成する。
次にステップ2で巡回順序決定部12にて、図4のように始点および終点を除いた巡回点から重み最小のハミルトン閉路を生成して巡回閉路を生成する。すると最短距離で巡回点間を結ぶように巡回順序を決定するので最適なサブゴールが生成される。
ステップ3で、ステップ2で生成された巡回閉路に始点および終点を接続する。図4に示すように、まず始点と一番近い巡回点を検索して接続する。さらに、始点に接続された巡回点に隣接した巡回点のうち、終点との距離が短い方を終点と接続する。そして始点に接続された巡回点と終点に接続された巡回点との間を開放する。その結果、始点から接続している巡回点を辿ることにより、始点および終点を含んだ全巡回点の巡回順序が決定し、巡回点間経路探索のサブゴール列となって出力される。
ステップ4にて、ステップ3で決定された巡回順序の順、すなわちステップ3で生成されたサブゴール列の順に、図4のように今回巡回点と次巡回点との間の巡回点間経路をA*探索にて探索する。同時に全経路の移動距離を計算して全経路情報とともに保存しておく。この結果、巡回点を通る始点から終点までの全経路情報が生成される。
ステップ5で、ステップ4で生成された全経路情報が修正済みか否か判定する。修正済みの場合はステップ8へ進み、修正済みでない場合はステップ6へ進む。
ステップ6では、ステップ4で生成された全経路情報から、巡回点間の経路の中に別の巡回点があるかを検出し、巡回点を2度通るかチェックする。巡回点を2度通らない場合はステップ9へ進み、巡回点を2度通る場合はステップ7へ進む。
ステップ5で、ステップ4で生成された全経路情報が修正済みか否か判定する。修正済みの場合はステップ8へ進み、修正済みでない場合はステップ6へ進む。
ステップ6では、ステップ4で生成された全経路情報から、巡回点間の経路の中に別の巡回点があるかを検出し、巡回点を2度通るかチェックする。巡回点を2度通らない場合はステップ9へ進み、巡回点を2度通る場合はステップ7へ進む。
ステップ7では、巡回点を2度通る場合の修正を行う。例えば、図5(a)に示すように、巡回点A、B、C、Dの順序で巡回する場合において、巡回点AB間の経路に巡回点Cが現れた場合、巡回点BとCの順序を入れ替えて修正する。また、図5(b)に示すように、巡回点AB間の経路にC、Dの順に巡回点が複数現れた場合は、巡回点BとCの順序を入れ替えた後、巡回点BとDの順序を入れ替えて修正する。
もし、巡回点AB間の経路にD、Cの順に現れた場合は、図5(b)の(3)で巡回点BとDの順序を入れ替えた後、さらに巡回点CとDの順序を入れ替える。このように巡回順序を修正した後、ステップ4に戻り巡回点間経路探索を再実行し、移動距離を計算する。
ステップ8では、修正前後の移動距離を比較し、移動距離が短い方の全経路情報を最終的な経路として選択し出力する。なお、ステップ5〜8の処理は、経路修正部14にて実行される。
もし、巡回点AB間の経路にD、Cの順に現れた場合は、図5(b)の(3)で巡回点BとDの順序を入れ替えた後、さらに巡回点CとDの順序を入れ替える。このように巡回順序を修正した後、ステップ4に戻り巡回点間経路探索を再実行し、移動距離を計算する。
ステップ8では、修正前後の移動距離を比較し、移動距離が短い方の全経路情報を最終的な経路として選択し出力する。なお、ステップ5〜8の処理は、経路修正部14にて実行される。
ステップ9では、生成された全経路情報から、コマンド生成部15にて動作制御部7に与える命令の形式に変換する処理を行う。
このように、巡回順序の決定をしてから巡回点間の経路探索をするので、計算時間を短縮し、計算に要するメモリの消費量を抑えつつ、巡回点を通るような最適な経路を生成することができるのである。
このように、巡回順序の決定をしてから巡回点間の経路探索をするので、計算時間を短縮し、計算に要するメモリの消費量を抑えつつ、巡回点を通るような最適な経路を生成することができるのである。
図6は本発明の移動ロボットの第2実施例を説明する図である。図6では、複数階からなる建物(ビル)内の地図情報を各階毎およびエレベータに分割した分割地図を用い、 複数階(図6の例では、3階と4階)をまたいだ経路を生成する。
そのために、まず分割地図毎に、実施例1のようにして経路情報を生成する。ただし、図6に示すフロア始点、フロア終点のように、分割地図上に予め設けられた接続点を各分割地図経路の始点または終点として用いる。エレベータに関しては、図6の場合にはノードがエレベータノード1つのみなので、このエレベータノード自体が分割地図上の接続点かつ始点かつ終点である。そして各分割地図経路をフロア始点、フロア終点、エレベータノードにて繋げることで全経路情報を生成する。
実施例1における巡回順序決定部12、巡回点間経路計画部13および経路修正部14の処理を分割地図毎に実行し、最後に分割地図毎の経路情報をつなげて全経路情報を生成するという手順で処理を行う。このとき、巡回点の巡回順序は、入力情報に含まれるモードデータにより、指定順に巡回するか、巡回順序を自動決定するかが指定される。指定順の場合は、巡回点間経路計画部13の処理のみが実行される。
図6において、3階が巡回点を自動決定するように指定され、実施例1と同様な手順で始点からフロア終点までの経路が生成されている。一方、4階の場合は、巡回点1から巡回点2へと巡回点を指定順で巡回するように指定されている。このときの経路は、フロア始点、巡回点1、巡回点2、終点の順に巡回点を通るように決められ、後は巡回点間の経路探索を行うことで4階の経路情報が求められる。
また、巡回点だけでなく、各階の巡回順序についても、各階巡回順序モード指定の情報により指定順か自動決定かを指定できる。例えば、3階から4階へと指定順通りに巡回するよう指定した場合は、始点から3階、4階、終点へと巡回するよう経路が計画される。自動決定の場合は、例えば下の階から巡回するようにしてもよいし、巡回点の巡回順序を決定したのと同様に、各階の位置(高さ)情報から巡回閉路を生成し、始点・終点の階をつなげるように決定してもよい。
そのために、まず分割地図毎に、実施例1のようにして経路情報を生成する。ただし、図6に示すフロア始点、フロア終点のように、分割地図上に予め設けられた接続点を各分割地図経路の始点または終点として用いる。エレベータに関しては、図6の場合にはノードがエレベータノード1つのみなので、このエレベータノード自体が分割地図上の接続点かつ始点かつ終点である。そして各分割地図経路をフロア始点、フロア終点、エレベータノードにて繋げることで全経路情報を生成する。
実施例1における巡回順序決定部12、巡回点間経路計画部13および経路修正部14の処理を分割地図毎に実行し、最後に分割地図毎の経路情報をつなげて全経路情報を生成するという手順で処理を行う。このとき、巡回点の巡回順序は、入力情報に含まれるモードデータにより、指定順に巡回するか、巡回順序を自動決定するかが指定される。指定順の場合は、巡回点間経路計画部13の処理のみが実行される。
図6において、3階が巡回点を自動決定するように指定され、実施例1と同様な手順で始点からフロア終点までの経路が生成されている。一方、4階の場合は、巡回点1から巡回点2へと巡回点を指定順で巡回するように指定されている。このときの経路は、フロア始点、巡回点1、巡回点2、終点の順に巡回点を通るように決められ、後は巡回点間の経路探索を行うことで4階の経路情報が求められる。
また、巡回点だけでなく、各階の巡回順序についても、各階巡回順序モード指定の情報により指定順か自動決定かを指定できる。例えば、3階から4階へと指定順通りに巡回するよう指定した場合は、始点から3階、4階、終点へと巡回するよう経路が計画される。自動決定の場合は、例えば下の階から巡回するようにしてもよいし、巡回点の巡回順序を決定したのと同様に、各階の位置(高さ)情報から巡回閉路を生成し、始点・終点の階をつなげるように決定してもよい。
このように、作業エリア毎に巡回点順序を指定するか自動決定するかを設定することができるとともに、作業エリアの巡回順序も指定するか自動決定するかを設定することができるので、用途に合った経路を生成することができる。
図7は第3の方法を実施する移動ロボットの構成を示す構成図である。第1の方法に環境認識部8およびビジョンセンサ9を付加する。また、入力装置1には、電子タグに書き込まれた情報を読み取る装置が含まれている(図示せず)。電子タグには巡回点の情報が書き込まれており、この電子タグの情報を読み取るようにする。これにより、例えば荷物搬送作業の場合、電子タグのついた荷物をどこに運べばよいか分かるようになっている。
環境認識部8およびビジョンセンサ9は電子タグを認識するのに使用され、電子タグを認識したら電子タグ読み取り装置の読み取り可能範囲まで移動ロボットが近づいていき、電子タグの情報を読み取る。その後、環境認識部8から、読み込んだ電子タグの情報すなわち巡回点の情報を経路計画部6へ送る。各荷物に付けられた電子タグの情報を読み取ることで、移動ロボットが自ら荷物の搬送先、すなわち巡回点の情報を得ることができ、この巡回点の情報を用いて経路を生成する。
環境認識部8およびビジョンセンサ9は電子タグを認識するのに使用され、電子タグを認識したら電子タグ読み取り装置の読み取り可能範囲まで移動ロボットが近づいていき、電子タグの情報を読み取る。その後、環境認識部8から、読み込んだ電子タグの情報すなわち巡回点の情報を経路計画部6へ送る。各荷物に付けられた電子タグの情報を読み取ることで、移動ロボットが自ら荷物の搬送先、すなわち巡回点の情報を得ることができ、この巡回点の情報を用いて経路を生成する。
このように、巡回点の情報を電子タグから読み取ることができるので、人間が指示しなくても環境の情報から移動ロボットが自ら判断して動作しつつ、巡回点を通るような最適な経路を生成することができるのである。
本発明は移動ロボットのみならず、移動体一般の経路生成にも広く適用可能である。
1 入力装置
2 移動ロボット制御装置
3 アンプ
4 モータ/エンコーダ
5 駆動機構
6 経路計画部
7 動作制御部
8 環境認識部
9 ビジョンセンサ
11 入力受付部
12 巡回順序決定部
13 巡回点間経路計画部
14 経路修正部
15 コマンド生成部
101 入力受付部
102 2地点経路探索部
103 遺伝的アルゴリズム実行部
104 出力部
105 通信部
2 移動ロボット制御装置
3 アンプ
4 モータ/エンコーダ
5 駆動機構
6 経路計画部
7 動作制御部
8 環境認識部
9 ビジョンセンサ
11 入力受付部
12 巡回順序決定部
13 巡回点間経路計画部
14 経路修正部
15 コマンド生成部
101 入力受付部
102 2地点経路探索部
103 遺伝的アルゴリズム実行部
104 出力部
105 通信部
Claims (7)
- 地図情報および巡回点の情報から経路計画を行う経路計画部と、前記経路計画部の出力に基づいて移動指令を生成する動作制御部からなる制御装置を備えた移動ロボットにおいて、
前記経路計画部は、前記地図情報および巡回点の情報を受け取る入力受付部と、
前記情報から前記巡回点の巡回順序を決定する巡回順序決定部と、
前記巡回点間の経路探索を行って全経路を生成する巡回点間経路計画部と、
前記巡回点間経路計画部から得られた経路について、同一巡回点を複数回通過するかチェックし、同一巡回点を複数回通過する場合には前記巡回順序を修正して前記巡回点間経路計画部にて経路探索を再実行させ、修正前後の経路のうち短い方を最終的な全経路として出力する経路修正部と、
前記全経路に沿って前記移動ロボットを動作させる命令を生成するコマンド生成部を備えることを特徴とする移動ロボット。 - 前記巡回順序決定部は、前記巡回順序を自動決定するモードと指定順に決定するモードとを備え、モード指定により前記2モードのいずれかにより前記巡回順序を決定することを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット。
- 前記巡回順序決定部は、前記自動決定モードが指定された場合に、前記経路の始点および終点を除いた巡回点について、重み最小のハミルトン閉路を生成して巡回閉路を生成するステップと、前記巡回閉路上の巡回点のうち、前記始点に最も近い巡回点と前記始点とを接続するステップと、前記始点と接続された巡回点に隣接する巡回点のうち、前記終点との距離が短い巡回点を前記終点と接続するステップと、前記始点に接続された巡回点と前記終点に接続された巡回点との間を開放するステップによって、前記始点から前記終点までの巡回順序を決定することを特徴とする請求項2に記載の移動ロボット。
- 前記巡回点間経路計画部は、巡回点間の経路をA*探索にて探索することを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット。
- 前記経路計画部は、前記地図情報を複数の領域に分割した分割地図毎に、前記分割地図上に予め設けられた接続点を始点または終点とする経路を生成し、前記分割地図毎に生成された前記経路を前記接続点にて繋げることにより全経路を生成することを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット。
- 前記巡回順序決定部は、前記分割地図の巡回順序を自動決定するモードと指定順に決定するモードとを備え、モード指定により前記2モードのいずれかにより前記分割地図の巡回順序を決定することを特徴とする請求項5に記載の移動ロボット。
- 前記入力受付部は、電子タグに記録された前記巡回点の情報を受け取ることを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット。
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Publication Number | Publication Date |
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- 2006-04-11 JP JP2006108487A patent/JP2007280251A/ja not_active Abandoned
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