JP2009205652A - 移動体制御システム及び移動体制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高価な集中制御装置を用いることなく、各移動体の移動経路を最適化できるようにする。
【解決手段】移動体制御システム１を、移動体の自己位置を特定する自己位置特定手段２と、他の移動体の存在を検知する移動体検知手段３と、前記移動体の駆動中に得られる前記自己位置に関する情報及び前記他の移動体の存否に関する情報に基づいて、前記移動体同士が出合うことの多い場所を示す出合多発エリアを設定する出合多発エリア設定手段４と、前記出合多発エリア設定手段により設定される前記出合多発エリアに基づいて、前記移動体の行動計画を生成する行動計画生成手段５とを具備して構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自律移動が可能な移動体を制御するためのシステム及び方法に関し、特に複数の移動体を駆動させる場合における各移動体の移動経路の最適化に関するものである。

ロボット、荷物運搬用車両等の自律移動が可能な移動体を、ある作業領域内において同時に複数駆動させる場合には、通常は各移動体の移動経路が交錯せざるを得ないため、移動体同士が衝突する危険性がある。このような問題に対処する技術として、次のような従来発明が開示されている。

第１の従来発明に係るシステムは、走行駆動部と、障害物検知手段と、危険信号発信手段と、危険信号受信手段と、走行制御手段とから構成され、危険区域内に障害物を検出した時は、一定時間経過後に再度障害物検出を行い、障害物を検出しなければ通常の走行を続行し、そうでない場合には障害物回避動作を行い、また他の自律移動ロボットの危険信号を受信した場合は、相手の自律移動ロボットに対して経路を譲る動作を行うものである（特許文献１参照）。

第２の従来技術に係るシステムは、自律移動体と、集中制御装置とを有して構成され、自律移動体は、行動計画生成手段と、集中制御装置通信手段と、走行制御手段とから構成されるものである。この自律移動体は、目的地への移動を開始する前に、行動計画生成手段により移動予定経路を生成し、これを集中制御装置へ送信する。集中制御装置は、受信した全ての自律移動体の移動予定経路を参照し、それぞれが干渉しないように移動予定経路を修正し、修正された移動予定経路をこの移動予定経路の送信元である自律移動体に送信する（特許文献２参照）。

第３の従来技術に係るシステムは、タスク管理手段と、移動計画探索手段と、移動計画選択手段と、出合可能性判定手段と、出合起因コスト算出手段と、移動計画実行コスト算出手段と、最適経路選択手段とを有して構成され、複数の移動体の少なくとも１台が移動計画を切り替えた時、移動体全体としてのコストが最小となるように、複数の移動体の移動計画を最適化するものである。具体的には、タスク管理手段により管理されている移動体のタスクに基づいて、移動計画探索手段により移動計画の候補を生成し、移動計画選択手段により、生成された移動計画候補から１つの移動計画を選択する。選択された移動計画は、出合可能性判定手段により現在の移動体間の距離に基づいて、他の移動体と出合う可能性があるか否かを判定する。出合う可能性があると判定された場合には、出合起因コスト算出手段と移動計画実行コスト算出手段とにより、回避又は一時停止コストと移動計画実行コストを計算する。全ての移動体についてコストを計算し、全体として最小のコストとなる経路の組み合わせを選択し、各移動体はこの結果に基づいて移動を行う（特許文献３参照）。
特開平８−６３２２９号公報 特開２００５−２４２４８９号公報 特開２００６−３２６７０３号公報

通常、上記したような移動体の作動領域においては、障害物、領域の形状、移動体の出発地点及び目的地点の配置等により、移動体が鉢合わせしやすい出合多発エリアや、移動体の通行路として広さが不十分な狭小地が存在する。移動体制御システムにおいては、このような出合多発エリアや狭小地における移動体同士の衝突を避ける工夫がなされなければならないが、上記従来発明に係るシステムにおいては、次のような問題点が存在する。

上記第１の従来発明に係るシステムにおいては、例えば狭小地において２台の移動体が鉢合わせした場合に、互いの衝突を避けることはできるが、その後の移動を再開させるために、どちらか一方の移動体が十分なスペースのある場所まで引き返さなければならないため、移動体の移動にかかるコストが高くなるという問題がある。

また、上記第２の従来発明に係るシステムにおいては、鉢合わせの発生を事前に予想して、鉢合わせが起こらないような経路を生成するため、狭小地において一方の移動体が引き返すといった上記のような処置をなくすことが可能となるが、システムの構成要素として、集中制御装置が必要となる。このような集中制御装置の設置には、サーバシステムの構築やそのメンテナンス、また各移動体との通信設備の構築や通信状態の維持等に、多大なコストがかかるという問題がある。

更に、上記第３の従来発明に係るシステムにおいては、上記第２の従来発明に係るシステムと同様に、集中制御装置が必要であると共に、１つの移動体の移動経路が変更される度に、移動体全ての移動経路を再生成する必要があるため、集中制御装置の計算処理にかかるコストが高く、移動経路の変更が頻繁に必要な移動体に対する制御システムには不向きであるといった問題がある。

そこで、本発明は、自律移動が可能な移動体を同時に複数駆動させる状況において、高価な集中制御装置を用いることなく、各移動体の移動経路を最適化できるようにすることを目的とする。

上記課題の解決を図る本発明は、移動体の自己位置を特定する自己位置特定手段と、他の移動体の存在を検知する移動体検知手段と、前記移動体の駆動中に得られる前記自己位置に関する情報及び前記他の移動体の存否に関する情報に基づいて、前記移動体同士が出合うことの多い場所を示す出合多発エリアを設定する出合多発エリア設定手段と、前記出合多発エリア設定手段により設定される前記出合多発エリアに基づいて、前記移動体の行動計画を生成する行動計画生成手段とを有して構成される移動体制御システムである。

また、本発明は、移動体の自己位置を特定するステップと、他の移動体の存在を検知するステップと、前記移動体の駆動中に得られる前記移動体の自己位置に関する情報及び前記他の移動体の存否に関する情報に基づいて、前記移動体同士が出合うことの多い場所を示す出合多発エリアを設定するステップと、前記出合多発エリア設定手段により設定される前記出合多発エリアに基づいて、前記移動体の行動計画を生成するステップとを有して構成される移動体制御方法である。

上記構成によれば、自律移動が可能な移動体を同時に複数駆動させる状況において、高価な集中制御装置を用いることなく、各移動体の移動経路を最適化することができる。

以下に、添付した図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、異なる実施の形態において、同一又は同様の作用効果を奏する箇所については同一の符号を付してその説明を省略する。図１において、本発明に係る移動体制御システム１の基本的な構成が示されている。この移動体制御システム１は、自己位置特定手段２と、移動体検知手段３と、出合多発エリア設定手段４と、行動計画生成手段５とを有して構成されている。自己位置特定手段２は、移動体の自己位置を特定する機能を有するものである。移動体検知手段３は、他の移動体の存在を検知する機能を有するものである。出合多発エリア設定手段４は、前記移動体の駆動中に得られる前記自己位置に関する情報及び前記他の移動体の存否に関する情報に基づいて、前記移動体同士が出合うことの多い場所を示す出合多発エリアを設定する機能を有するものである。行動計画生成手段５は、前記出合多発エリア設定手段により設定される前記出合多発エリアに基づいて、前記移動体の行動計画を生成する機能を有するものである。以下に、本発明の移動体制御システム１の具体的な構成を示す。

第１の実施の形態
図２において、本実施の形態に係る移動体制御システム１の構成が示されている。この移動体制御システム１は、ロボット、荷物運搬用車両等の自律的な移動が可能な複数の移動体を制御するためのシステムであって、障害物検知手段１０と、移動体検知手段３と、自己位置特定手段２と、出合多発エリア設定手段４と、障害物マップ記録手段１４と、行動計画生成手段５と、出合多発エリア通過検知手段１６と、移動手段１７とを有して構成されている。

障害物検知手段１０は、移動体の周囲に存在する障害物を検知するための手段であり、風景を撮像して電子信号化するカメラ等の撮像装置、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ、ＨＤＤ等）、この記憶装置に格納された所定のプログラム等の協働により構成することができる。また、これらの撮像手段、中央制御装置、記憶装置、及びプログラム等は、各移動体内に搭載（プログラムにあっては格納）されたものであってよい。この構成において、例えばカメラ画像内を探索的に特定のパターンでマッチングさせることで障害物を認識したり、カメラ画像のエッジやテクスチャ解析により特定の条件に当てはまる領域を障害物として認識することができる。また、カメラを移動体本体に限らず複数設置し、ステレオ視による視差画像を用いて特定の条件を満たす領域を障害物として認識することもできる。更に、それぞれのカメラから得られる画像を用いて、撮像した物体の３次元形状を復元し、一定の大きさ以上である物体を障害物として認識してもよい。更にまた、周囲にレーザ光を照射して物体に反射する光を検知することで物体までの距離を計測する装置であるＬＲＦ（Laser Range Finder）を用いてもよい。このＬＲＦにより得られる物体までの距離情報が特定の条件を満たす領域を障害物として認識してもよい。また、超音波センサや赤外線センサを用い、その検出結果に基づいて障害物を認識することもできる。

移動体検知手段３は、前記障害物検知手段１０により検出された障害物が他の移動体であるか否かを検知するための手段であり、移動体本体に搭載又は格納された撮像装置、中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。この構成において、例えば他の移動体を含む画像を撮像した後、他の移動体に貼り付けられた特定のパターンを検出することで、障害物が他の移動体であると認識することができる。また、移動体の発する光を撮像することにより同認識を行うこともできる。更に、他の移動体が発する特定の音を検知したり、赤外線通信等の個体間の通信を利用することによっても、同認識を行うことができる。更にまた、他の移動体として異なるベンダの移動体を検知対象としてもよく、機械構造物だけでなく、人間や動物といった生命体を検知対象としてもよい。

自己位置特定手段２は、移動体の位置を認識するための手段であり、移動体本体に搭載又は格納された撮像装置、中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。この構成において、例えばカメラにより撮像された画像に基づいて、移動体の作動範囲内に設置されたランドマークの位置を認識し、このランドマークから移動体までの距離を算出すること等により、移動体の現在位置を算出することができる。また、ＬＲＦやＧＰＳ（Global Positioning System）、ジャイロセンサ、オドメトリ等を備え、これらの情報に基づいて自己位置情報を求めてもよい。

出合多発エリア設定手段４は、前記障害物検知手段１０、前記移動体検知手段３、及び前記自己位置特定手段２による情報に基づいて、移動体が他の移動体と鉢合わせすることが多い場所を設定する手段であり、移動体本体に搭載又は格納された中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。また、この出合多発エリア設定手段４は、その機能的な区分として、出合回数計上部２０と、出合多発エリア判定部２１と、出合多発エリア記録部２２とを有している。

出合回数計上部２０は、前記障害物検知手段１０による障害物情報と、前記移動体検知手段３による移動体検知情報と、前記自己位置特定手段２による自己位置情報とに基づいて、互いの移動体の位置を特定し、それらの場所毎に出合回数をカウントする。例えば、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、移動体の移動平面を示したグリッド状の２次元座標系Ｐを用意し、各グリッド（ｉ，ｊ）に、そのグリッドに相当する場所において移動体同士が出合った回数を示す値Ｐ（ｉ，ｊ）を割り当てたものを、出合回数マップＰと定義する。そして、前記移動体検知情報が入力されると、出合回数マップの更新（回数のカウント）を行う。更新前の出合回数マップをＰ、更新後の出合回数マップをＰ'とする時、前記障害物検知手段１０と前記移動体検知手段３によって得られる他の移動体の位置（Ｘ0，Ｙ0）と前記自己位置特定手段２による自己位置（Ｘs，Ｙs）とについての更新後の出合回数Ｐ'（Ｘs，Ｙs）及びＰ'（Ｘ0，Ｙ0）は、以下の式（１）及び（２）に従って算出され、これにより出合回数がカウントされる。

尚、前記出合回数マップは、必ずしもグリッドに区切られたものである必要はなく、例えば任意の大きさ又は形状の領域に分割したものであってもよい。即ち、移動体同士が鉢合わせとなった回数がその場所毎に記録できるものであれば、適宜その様態を変更することができるものである。

出合多発エリア判定部２１（図２参照）は、前記出合回数計上部２０により算出された出合回数情報に基づいて、その場所での出合回数が一定回数以上である場合に、その場所が出合多発エリアであると判定する。この出合多発エリアの判定方法としては、例えば前記出合回数計上部２０により作成された図４に示すような出合回数マップＰにおいて、以下の式（３）を満たす位置（ｉ，ｊ）が出合多発エリアであると判定する。図４に示すのは、ｍ＝２とした場合の例である。

出合多発エリア記録部２２（図２参照）は、前記出合多発エリア判定部２１により判定された出合多発エリアの情報を記録する。例えば、図５に示すように、移動体の移動平面を示したグリッド状の２次元座標系Ｑを用意し、各グリッド（ｉ，ｊ）に、そのグリッドに相当する場所が出合多発エリアであるか否かを示す値Ｑ（ｉ，ｊ）を割り当てたものを、出合多発エリアマップＱと定義する。この例では、Ｑ（ｉ，ｊ）が０の場合は出合多発エリアではないとし、１の場合は出合多発エリアであるとしている。また、図５に示すのは、式（３）においてｍ＝２とした場合の例である。

尚、前記出合多発エリアの情報は、システム設計時に予め設定したものであったり、移動体の外部にある記憶装置に記録されこの記録装置から移動体に送信されるものであってもよく、その様態は適宜変更することができる。

障害物マップ記録手段１４（図２参照）は、前記障害物検知手段１０による障害物情報と、前記自己位置特定手段２による移動体の自己位置情報に基づいて、障害物の位置を記録する手段であり、移動体本体に搭載又は格納された中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。この構成において、例えば前記障害物検知手段１０により検出された障害物の位置情報に基づいて、図示しないが、２次元座標系で表されたグリッドにおいて障害物が存在する場所には１、そうでない場所には０を割り当てることにより、障害物の位置情報を記録することができる。尚、この記録方法としては、適宜その様態を変更することができる。

行動計画生成手段５は、前記自己位置特定手段２による移動体の自己位置情報と、前記障害物マップ記録手段１４による障害物情報とに基づいて、移動体が障害物を回避しながら目標地点まで到達するための経路を生成するための手段であり、移動体本体に搭載又は格納された中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。また、この行動計画生成手段５は、その機能的な区分として目標地点設定部３０と、経路生成部３１と、鉢合わせ回避行動生成部３２とを有している。

目標地点設定部３０は、移動体の目標地点を設定する。例えば、マイクと音声認識部を備えることにより、ユーザからの音声により指示される情報を入力とし、所定の音声認識処理により目標地点を認識することができる。また、移動体に実施すべきタスクリストを与え、このタスクリストの中からタスクを１つ選び出し、このタスクを完遂するために移動すべき位置を検索することで、目標地点を設定してもよい。更に、移動体にタッチパネルを備え、このタッチパネル上に地図を表示し、ユーザが移動体の目標地点をタッチパネル上で指示することで目標地点を設定するようにしてもよい。この目標地点の設定方法に関しては、その他様々な様態を適用することができる。

経路生成部３１は、前記自己位置特定手段２による移動体の自己位置情報と、前記障害物マップ記録手段１４による障害物情報とに基づいて、障害物を回避しながら前記目標地点まで移動体を到達させる経路を生成する。この経路を生成する方法としては、様々な周知技術を利用することができるが、例えば公知文献(Hart, P, E,; Nilsson, N. J.; Raphael, B. (1968). "A Formal Basic for the Heuristic Determination of Minimum Cost Paths", IEEE Transactions on Systems Science and Cybernetics SSC4(2): pp. 100-107)に開示されるＡ＊アルゴリズムを適用することができる。

鉢合わせ回避行動生成部３２は、後述する出合多発エリア通過検知手段１６により、経路が出合多発エリアを通過していると判断される場合には、前記経路生成部３１により生成された経路に基づいて、移動体の鉢合わせを回避させる動作を計画する。鉢合わせを回避させる動作としては、迂回動作、待避動作、目的地変更動作等が挙げられる。

以下に、待避動作の例を説明する。図６に示すように、移動体の位置と出合多発エリアとをグリッド状の２次元座標系で表し、移動体の経路を構成する座標の集合を経路Ｃとし、経路Ｃを構成する座標の個数をｎ、構成する座標を（ｘi，ｙi）（１≦ｉ≦ｎ）とする。ここで（ｘ1，ｙ1）は移動体の移動開始点、（ｘn，ｙn）は目標地点を表し、移動体が通過していく順にｉが増大するものとする。先ず、ｉを順に１からｎまで増やしていき、座標（ｘi，ｙi）が出合多発エリアであるかどうかを確認する。ｉがｋとなる座標（ｘk，ｙk）（１≦ｋ≦ｎ）において、その座標が出合多発エリアであると判断した場合、ｋ−１，ｋ−２，・・・，１と経路を遡り、出合多発エリアでない経路Ｃを構成する座標を探索する。出合多発エリアでない経路Ｃを構成する座標が得られた場合は、その座標において移動体は前記障害物検知手段１０と前記移動体検知手段３とからの情報に基づいて、経路方向に存在する他の移動体の存在を確認し、その存在がなくなるまで、その場で待機してから、移動を再開する計画を設定する。

尚、鉢合わせ回避行動生成部３２による処理は、上記に限られるものではなく、入力情報の形態や、鉢合わせを回避させる動作の内容に応じて、適宜変更することができる。

出合多発エリア通過検知手段１６（図２参照）は、前記出合多発エリア記録部２２に記録されている出合多発エリアと、前記経路生成部３１により生成される経路情報とに基づいて、経路が出合多発エリアを通過しているか否かを判定する手段であり、移動体本体に搭載又は格納された中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。図７において、この出合多発エリア通過検知手段１６による判定の例が示されている。グリッド状の２次元座標系で表された出合多発エリアマップＱにおいて、移動体の経路を構成する座標の集合を経路Ｃとすると、以下の式（４）を満たす場合に、生成した経路は出合多発エリアを含むと判定される。

尚、前記出合多発エリア通過検知手段１６による処理は、上記に限られるものではなく、入力情報の形態や、鉢合わせを回避させる動作の内容に応じて、適宜変更することができる。

移動手段１７（図２参照）は、ロボット等の移動体を移動可能にするための手段であり、例えば移動体の下面部に設けられた電動式車輪部や歩行用脚部、移動体本体に搭載又は格納された中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。

次に、図８及び図９において、上記構成の移動体制御システム１の動作手順を説明する。移動体に現在位置から移動する必要が生じると、本制御ルーチンが開始し（Ｓ１００）、先ず前記目標地点設定部３０が移動体の目標位置を決定し（Ｓ１０１）、前記自己位置特定手段２が移動体の自己位置情報を取得し（Ｓ１０２）、前記経路生成部３１が目標位置までの移動体の移動経路を生成し（Ｓ１０３）、前記出合多発エリア通過検知手段１６が移動経路に出合多発エリアが含まれるか否かを判定する（Ｓ１０４）。

そして、移動経路に出合多発エリアが含まれるか否かの判定において、含まれないと判定された場合（Ｎ）には、図９に示すように、移動体の移動が開始され（Ｓ１１０）、含むと判定された場合（Ｙ）には、前記鉢合わせ回避行動生成部３２が、他の移動体との鉢合わせを回避するための計画を付加し（Ｓ１０５）、前記Ｓ１１０へ移行する。

前記Ｓ１１０において、移動体の移動が実行されている間には、前記障害物検知手段１０により移動体の周囲に障害物が存在するか否かの判定が行われ、障害物が存在すると判定された場合（Ｙ）には、次いで前記移動体検知手段３が他の移動体の存在を検知し（Ｓ１１１）、障害物が存在しないと判定された場合（Ｎ）には、次いで前記鉢合わせ回避行動生成部３２により計画された鉢合わせ回避行動の開始位置に到達したか否かが判定され、移動体が鉢合わせ回避行動の開始位置に到達したと判定された場合（Ｙ）には、計画された鉢合わせ回避行動を実行し（Ｓ１１７）、前記Ｓ１１０実行直後に戻る。一方、移動体が鉢合わせ回避行動の開始位置に到達していないと判定された場合（Ｎ）には、次いで移動体が目標位置に到達したか否かが判定され、目標位置に到達したと判定された場合（Ｙ）には、この制御ルーチンを終了し、目標位置に到達していないと判定された場合（Ｎ）には、前記Ｓ１１０実行直後に戻る。

そして、前記Ｓ１１１による移動体の検知処理において、移動体が検知された場合（Ｙ）には、前記出合回数計上部２０が出合回数をカウントし（Ｓ１１２）、前記出合多発エリア判定部２１が出合多発エリアを設定すると共に、前記出合多発エリア記録部２２が出合多発エリアを記録し（Ｓ１１３）、移動体が障害物を回避できるような位置に目標位置を修正した後（Ｓ１１４）、前記Ｓ１０２（図８参照）に戻る。

また、前記Ｓ１１１による移動体の検知処理において、移動体が検知されない場合（Ｎ）には、検出された障害物の情報に基づいて前記障害物マップ記録手段１４に記録された障害物マップが更新され（Ｓ１１５）、移動体が障害物を回避できるような位置に目標位置を修正した後（Ｓ１１６）、前記Ｓ１０２（図８参照）に戻る。尚、前記Ｓ１１５により、移動体が障害物を回避する性能は向上するが、障害物マップ情報に信頼できる情報が十分格納されている場合には、このＳ１１５自体は省略してもよい。

上記本実施の形態に係る移動体制御システム１によれば、移動体が目標位置まで移動する際に鉢合わせした経験に基づいて、出合多発エリアに関する情報が収集されていく。このため、出合多発エリアに関する情報を移動体外部から与えなくとも、移動体が自動的に出合多発エリアを考慮した移動を行い、他の移動体と鉢合わせする可能性を減らすことができる。

また、上述した本実施の形態の構成要素である障害物検知手段１０、移動体検知手段３、自己位置特定手段２、出合多発エリア設定手段４、障害物マップ記録手段１４、行動計画生成手段５、出合多発エリア通過検知手段１６、移動手段１７は、全て移動体本体に内蔵することも可能であり、この場合には高価なサーバシステムや通信装置等からなる集中制御装置は完全に不要となる。尚、これらの構成要素１０，３，２，４，１４，５，１６，１７の一部を移動体の外部に設置することも可能であることは、無論である。

第２の実施の形態
図１０において、本実施の形態に係る移動体制御システム４１の構成が示されている。この移動体制御システム４１は、障害物検知手段１０と、移動体検知手段３と、自己位置特定手段２と、障害物マップ記録手段１４と、行動計画生成手段５と、出合多発エリア通過検知手段１６と、移動手段１７と、出合多発エリア設定手段４３とを有して構成されている。

本実施の形態に係る移動体制御システム４１は、上記第１の実施の形態に係る移動体制御システム１と比して、出合多発エリア設定手段４３の構成が異なっている。

本実施の形態に係る出合多発エリア設定手段４３は、前記障害物検知手段１０と、前記移動体検知手段３と、前記自己位置特定手段２と、前記障害物マップ記録手段１４と、前記行動計画生成手段５とによる情報に基づいて、移動体が他の移動体と鉢合わせとなることが多い場所を、出合多発エリアとして設定するための手段であり、移動体本体に搭載又は格納された中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。また、この出合多発エリア設定手段４３は、出合回数計上部２０と、経過時間取得部４５と、狭小地判定部４６と、通行頻度記録部４７と、出合リスクスコア算出部４８と、出合多発エリア判定部２１と、出合多発エリア記録部２２とを有して構成されている。

出合回数計上部２０は、上記第１の実施の形態に係る出合回数計上部２０と同様の作用効果を奏するものであり、前記障害物検知手段１０による障害物情報と、前記移動体検知手段３による移動体検知情報と、前記自己位置特定手段２による自己位置情報とに基づいて、互いの移動体の位置を特定し、それらの場所毎の出合回数をカウントする（第１の実施の形態参照）。

経過時間取得部４５は、前記出合回数計上部２０により出合回数をカウントした場所毎に、鉢合わせした時間を記録し、現在時刻からの経過時間情報を取得する。この取得した経過時間情報は、後述する出合リスクスコア算出部４８に送信される。例えば、図１１に示すように、移動体の移動平面を示したグリッド状の２次元座標系Ｒを用意し、各グリッド（ｉ，ｊ）に、そのグリッドに相当する場所において移動体同士が最後に出合った時間を示す値であるＲ（ｉ，ｊ）を割り当てたものを、最終出合時刻マップＲと定義する。また、移動体同士の鉢合わせを検出し、前記出合回数計上部２０により鉢合わせ位置（ｉ，ｊ）が得られた時点で、鉢合わせ位置に格納されている時間Ｒ（ｉ，ｊ）を鉢合わせした時間に替えてもよい。更に、出合リスクスコア算出部４８に情報を送信する際には、送信直前に最終出合時刻マップＲを用いて場所毎に最後に鉢合わせした時刻から現在時刻までの経過時間情報を算出するようにしてもよい。

狭小地判定部４６（図１０参照）は、前記障害物マップ記録手段１４（第１の実施の形態参照）による障害物位置情報に基づいて、マップ上の狭小地を判定する。このマップ上の狭小地に関する情報は、後述する出合リスクスコア算出部４８に送信される。例えば、図１２に示すように、障害物マップを、移動体の移動平面を示したグリッド状の２次元座標系を用意し、各グリッドに、障害物が存在している場合は１、存在していない場合は０を割り当てるようにする。そして、ある場所が狭小地であるか否かを判定する際には、この場所を中心とする８近傍のグリッド範囲において、障害物が存在しているグリッド数ｇを求め、このグリッド数ｇが以下の式（５）を満たす位置（ｉ，ｊ）を狭小地であると判定する。

上記式（５）において、ｔは狭小地かどうかを判定する閾値であり、システム設計時に予め与えられてもよい。図１２に示すものは、ｔ＝３とした場合の例である。そして、狭小地であるか否かの情報は、例えば図１３に示すように、各グリッドに、狭小地であれば１、狭小地でなければ０を割り当てた狭小地マップＮとして記録することができる。

通行頻度記録部４７（図１０参照）は、前記経路生成部３１（第１の実施の形態参照）により作成された移動体の移動経路に基づいて、場所毎の移動体が通過する頻度を記録する。この記録された情報は、後述する出合リスク算出部４８に送信される。例えば、図１４に示すように、移動体の移動平面を示すグリッド状の２次元座標系Ｆを用意し、各グリッド（ｉ，ｊ）に、そのグリッドに相当する場所が移動経路の要素座標として選ばれた回数を示す値Ｆ（ｉ，ｊ）を割り当てたものを、通行頻度マップＦと定義する。そして、前記経路生成部３１により経路Ｃが生成された際、この経路Ｃの構成座標（ｘi,ｘi）（１≦ｉ≦ｎ）の全ての位置において、通行頻度マップＦの値Ｆ（ｘi,ｙi）を１ずつ増加させる。

出合リスクスコア算出部４８（図１０参照）は、前記出合回数計上部２０と、前記経過時間取得部４５と、前記狭小地判定部４６と、前記通行頻度記録部４７とによる情報に基づいて、マップ上の場所毎の出合リスクスコアを算出し、出合リスクスコアマップを生成する。この生成された出合リスクスコアマップは、後述する出合多発エリア生成部２１に送信される。例えば、図１５に示すように、移動体の移動平面を示すグリッド状の２次元座標系Ｓを用意し、各グリッド（ｉ，ｊ）に、そのグリッドに相当する場所における出合リスクスコアを割り当てたものを、出合リスクスコアマップＳと定義する。あるグリッド（ｉ，ｊ）における出合リスクスコアＳ（ｉ，ｊ）は、前記出合回数計上部２０による出合回数マップＰと、前記狭小地判定部４６による狭小地マップＮと、前記通行頻度取得部４７による通行頻度マップＦと、最終出合時刻から現在時刻までの経過時間ΔＲをマップ化したものとに基づいて、以下の式（６）により算出される。

上記式（６）において、ｗは狭小地における重み係数を示し、システム設計時に固定値として設定してもよい。また、ΔＲは、前記経過時間取得部４５による最終出合時刻マップＲに記録された各時刻から現在時刻までの経過時間を示すものである。式（６）による出合リスクスコアＳ（ｉ，ｊ）は、出合回数が多い、通行頻度が多い、狭小地である、最後に鉢合わせしてからの経過時間が短いといった条件に当てはまるほど、高い値を示す。尚、この出合リスクスコアの算出は、上記式（６）によることに限られず、例えば出合回数、通行頻度、狭小地か否か、経過時間の少なくとも１つを用いて行うこともできる。図１５において、出合リスクスコアマップＳ上の１つのグリッドＳ（３，３）における出合リスクスコアを算出した例が示されている。

出合多発エリア判定部２１（図１０参照）は、本実施の形態においては、前記出合リスクスコア算出部４８により得られた出合リスクスコアマップＳを参照し、場所毎に記録された出合リスクスコアが一定条件を満たしている場合に、その場所が出合多発エリアであると判定する。この判定された情報は、出合多発エリア記録部２２に送信される。出合多発エリアを判定する方法としては、例えば上記第１の実施の形態における出合回数を、本実施の形態における出合リスクスコアに読み替えることにより、上記第１の実施の形態と同様に行うことができる。

出合多発エリア記録部２２は、上記第１の実施の形態に係る出合多発エリア記録部２２と同様の作用効果を奏するものであり、前記出合多発エリア判定部２１により判定された出合多発エリアの情報を記録する（第１の実施の形態参照）。

次に、図１６及び図１７において、上記構成の移動体制御システム４１の動作手順を説明する。移動体に現在位置から移動する必要が生じると、本制御ルーチンが開始し（Ｓ２００）、先ずＳ２０１において、前記目標地点設定部３０が移動体の目標位置を決定し、Ｓ２０２において、前記自己位置特定手段２が移動体の自己位置情報を取得し、Ｓ２０３において、前記経路生成部３１が目標位置までの移動体の移動経路を生成し、Ｓ２０４において、前記経過時間取得部４５が過去に鉢合わせした時刻から現在時刻までの経過時間を場所毎に取得し、Ｓ２０５において、前記狭小地判定部４６がマップ上の各場所が狭小地であるか否かを判定し、Ｓ２０６において、前記通行頻度記録部４７が移動体の通行頻度を記録し、Ｓ２０７において、前記Ｓ２０４〜Ｓ２０６までと、後述するＳ２１３における前記出合リスクスコア算出部４８による処理結果とに基づいて出合リスクスコアを算出し、Ｓ２０８において、上記第１の実施の形態に係るＳ１１３（図９参照）と同一の処理を行い、Ｓ２０９〜Ｓ２１０において、上記第１の実施の形態に係るＳ１０４〜Ｓ１０５（図８参照）と同一の処理を行う。

次いで、図１７に示すように、Ｓ２１１〜Ｓ２１３において、上記第１の実施の形態におけるＳ１１０〜Ｓ１１２と同一の処理を行い、Ｓ２１４において、上記第１の実施の形態に係るＳ１１４と同一の処理を行い、Ｓ２１５〜Ｓ２１６において、上記第１の実施の形態に係るＳ１１５〜Ｓ１１６と同一の処理を行う。

上記本実施の形態に係る移動体制御システム４１によれば、移動体が目標位置までの移動経路を生成した際に、過去に鉢合わせした回数だけでなく、過去に鉢合わせしてからの経過時間、狭小地であるか否かの情報、及び移動体の通行頻度をも考慮して、鉢合わせするリスクスコアを場所毎に算出し、出合多発エリアが設定される。これにより、出合多発エリアが随時変化することとなるため、他の移動体と鉢合わせする可能性をより減らすことができ、更に移動体が生成する経路の自由度をより大きくすることができる。

また、上述した本実施の形態の構成要素である障害物検知手段１０、移動体検知手段３、自己位置特定手段２、出合多発エリア設定手段４３、障害物マップ記録手段１４、行動計画生成手段５、出合多発エリア通過検知手段１６、移動手段１７は、全て移動体本体に内蔵することも可能であり、この場合には高価なサーバシステムや通信装置等からなる集中制御装置は完全に不要となる。尚、これらの構成要素１０，３，２，４３，１４，５，１６，１７の一部を移動体の外部に設置することも可能であることは、無論である。

第３の実施の形態
図１８において、本実施の形態に係る移動体制御システム６１の構成が示されている。この移動体制御システム６１は、障害物検知手段１０と、移動体検知手段３と、自己位置特定手段２と、出合多発エリア設定手段４と、障害物マップ記録手段１４と、行動計画生成手段５と、出合多発エリア通過検知手段１６と、移動手段１７と、出合多発エリア情報受信手段６５と、出合多発エリア情報送信手段６６とを有して構成されている。

本実施の形態に係る移動体制御システム６１は、上記第１の実施の形態に係る移動体制御システム１と比して、出合多発エリア情報受信手段６５と出合多発エリア送信手段６６とを更に有している点が異なっている。以下に、この相違点に着目した説明を行う。

本実施の形態に係る出合多発エリア設定手段４の出合多発エリア判定部２１は、前記出合回数計上部２０から送信された出合回数情報に基づいてその場所での出合回数が一定回数以上であり、且つ出合多発エリア受信手段６５から得られた出合多発エリアの情報に基づいてその場所が出合多発エリアであると判断される場合には、その場所を出合多発エリアと判定する。この判定された情報は、出合多発エリア記録部２２へ送信される。

また、本実施の形態に係る出合多発エリア記録部２２は、前記出合多発エリア判定部２１により判定された出合多発エリアの情報を記録すると共に、出合多発エリア送信手段６６に送信する。この記録された情報は、前記行動計画生成手段５により生成された移動体の経路が、出合多発エリアを通過するものであるか否かを確認する際に、前記出合多発エリア通過検知手段１６に送信される。

出合多発エリア受信手段６５は、他の移動体から送信される出合多発エリアの情報を受信するための手段であり、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を利用した通信システムや赤外線通信システム等、また移動体本体に搭載又は格納された中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。受信した出合多発エリアの情報は、前記出合多発エリア判定部２１に送信される。

出合多発エリア送信手段６６は、前記出合多発エリア記録部２２から送信された出合多発エリアの情報を他の移動体へ送信するための手段であり、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を利用した通信システムや赤外線通信システム等、また移動体本体に搭載又は格納された中央演算処理装置、記憶装置、所定のプログラム等の協働により構成することができる。

上記構成の移動体制御システム６１における動作手順は、上記第１の実施の形態に係る移動体制御システム１の動作手順に、前記出合多発エリアの情報を送受信するステップを含んだものとなり、その手順は使用状況等に応じて適宜定められるべきである。また、上記第２の実施の形態に、前記出合多発エリア受信手段６５及び前記出合多発エリア送信手段６６を加えた形態も実現可能である。

上記本実施の形態に係る移動体制御システム６１によれば、各移動体が生成する出合多発エリアの情報を他の移動体と共有することができる。これにより、各移動体は少ない移動経験で、効率よく出合多発エリアに関する情報を収集することができる。

また、上述した本実施の形態の構成要素である障害物検知手段１０、移動体検知手段３、自己位置特定手段２、出合多発エリア設定手段４、障害物マップ記録手段１４、行動計画生成手段５、出合多発エリア通過検知手段１６、移動手段１７、出合多発エリア情報受信手段６５、出合多発エリア情報送信手段６６は、全て移動体本体に内蔵することも可能であり、この場合には高価なサーバシステムや通信装置等からなる集中制御装置は完全に不要となる。尚、これらの構成要素１０，３，２，４，１４，５，１６，１７，６５，６６の一部を移動体の外部に設置することも可能であることは、無論である。

本発明によれば、障害物による狭小地が多く存在する一般家庭環境内やオフィス環境内で、複数のロボットを運用するための制御システムとして適用できる。また、経路を束縛しない自動搬送機における自動運転システムといった用途にも適用可能である。尚、本発明における移動体は、目標地点まで自律移動するロボットに制限されるものでなく、遠隔操作等で制御される任意のロボットの移動制御に対しても適用可能であり、また移動体として画像認識機能を備え自動走行等のインテリジェンスを具備した車両（車、電車）、工場等施設内を走行する搬送車（キャリア）、飛翔体、船舶、潜水艦等にも適用できる。

図１は、本発明の移動体制御システムの基本的な構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る移動体制御システムの構成を示すブロック図である。 図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、出合回数マップの更新の様子を示す図である。 図４は、出合回数マップから出合多発エリアを設置する様子を示す図である。 図５は、出合多発エリアマップを示す図である。 図６は、鉢合わせ回避行動を実施する位置を設定する様子を示す図である。 図７は、生成した経路に出合多発エリアを含むか否かを調べる様子を示す図である。 図８は、第１の実施の形態における動作手順を示すフローチャートである。 図９は、第１の実施の形態における動作手順を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る移動体制御システムの構成を示すブロック図である。 図１１は、最終出合時刻マップを示す図である。 図１２は、障害物マップから狭小地を設定する様子を示す図である。 図１３は、狭小地マップを示す図である。 図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、通行頻度マップの更新の様子を示す図である。 図１５は、出合リスクスコアマップが作成される様子を示す図である。 図１６は、第２の実施の形態における動作手順を示すフローチャートである。 図１７は、第２の実施の形態における動作手順を示すフローチャートである。 図１８は、本発明の第３の実施の形態に係る移動体制御システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，４１，６１ 移動体制御システム
２ 自己位置特定手段
３ 移動体検知手段
４，４３ 出合多発エリア設定手段
５ 行動計画生成手段
１０ 障害物検知手段
１４ 障害物マップ記録手段
１６ 出合多発エリア通過検知手段
１７ 移動手段
２０ 出合回数計上部
２１ 出合多発エリア判定部
２２ 出合多発エリア記録部
３０ 目標地点設定部
３１ 経路生成部
３２ 鉢合わせ回避行動生成部
４５ 経過時間取得部
４６ 狭小地判定部
４７ 通行頻度記録部
４８ 出合リスクスコア算出部
６５ 出合多発エリア情報受信手段
６６ 出合多発エリア情報送信手段

Claims (14)

1. 移動体の自己位置を特定する自己位置特定手段と、
   他の移動体の存在を検知する移動体検知手段と、
   前記移動体の駆動中に得られる前記自己位置に関する情報及び前記他の移動体の存否に関する情報に基づいて、前記移動体同士が出合うことの多い場所を示す出合多発エリアを設定する出合多発エリア設定手段と、
   前記出合多発エリア設定手段により設定される前記出合多発エリアに基づいて、前記移動体の行動計画を生成する行動計画生成手段と、
   を有して構成される移動体制御システム。
2. 前記出合多発エリア設定手段は、前記移動体同士が出合った場所と回数とを関連付けた情報である出合回数に基づいて、前記出合多発エリアを設定する、
   請求項１記載の移動体制御システム
3. 前記出合多発エリア設定手段は、各場所における他の移動体との出合いやすさを示す情報である出合リスクスコアに基づいて、前記出合多発エリアを設定する、
   請求項１記載の移動体制御システム。
4. 前記出合リスクスコアは、
   前記移動体同士が出合った場所と回数とを関連付けた情報である出合回数と、
   前記移動体同士が出合った時刻から現在時刻までの経過時間と、
   前記移動体の作動領域内で狭小地に相当する場所を示す狭小地情報と、
   前記移動体の作動領域内で前記移動体が通行する頻度の高い場所を示す通行頻度情報と、
   に基づいて決定される、
   請求項３記載の移動体制御システム。
5. 前記移動体の作動領域のどこに障害物が存在するかを示す障害物マップ情報を記録する障害物マップ記録手段を備え、
   前記行動計画生成手段は、前記障害物マップ情報に基づいて、前記障害物を避けるように前記移動体の移動経路を生成すると共に、該移動経路が前記出合多発エリアを通過するものである場合に、該移動体に他の移動体との鉢合わせを回避させるための回避行動計画を生成する、
   請求項１〜４のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
6. 前記回避行動計画は、迂回動作、待避動作、目的地変更動作から少なくとも１つ選択されるものである、
   請求項５記載の移動体制御システム。
7. 前記出合多発エリア設定手段に記録された前記出合多発エリアに関する情報を、他の移動体に対して送信可能にする出合多発エリア送信手段と、
   他の移動体から送信される前記出合多発エリアに関する情報を受信可能にする出合多発エリア受信手段と、
   を有して構成される、
   請求項１〜６のいずれか１つに記載の移動体制御システム。
8. 移動体の自己位置を特定するステップと、
   他の移動体の存在を検知するステップと、
   前記移動体の駆動中に得られる前記移動体の自己位置に関する情報及び前記他の移動体の存否に関する情報に基づいて、前記移動体同士が出合うことの多い場所を示す出合多発エリアを設定するステップと、
   前記出合多発エリア設定手段により設定される前記出合多発エリアに基づいて、前記移動体の行動計画を生成するステップと、
   を有して構成される移動体制御方法。
9. 前記出合多発エリアは、前記移動体同士が出合った場所と回数とを関連付けた情報である出合回数に基づいて設定される、
   請求項８記載の移動体制御方法。
10. 前記出合多発エリアは、各場所における他の移動体との出合いやすさを示す情報である出合リスクスコアに基づいて設定される、
    請求項８記載の移動体制御方法。
11. 前記出合リスクスコアは、
    前記移動体同士が出合った場所と回数とを関連付けた情報である出合回数と、
    前記移動体同士が出合った時刻から現在時刻までの経過時間と、
    前記移動体の作動領域内で狭小地に相当する場所を示す狭小地情報と、
    前記移動体の作動領域内で前記移動体が通行する頻度の高い場所を示す通行頻度情報と、
    に基づいて決定される、
    請求項１０記載の移動体制御方法。
12. 前記移動体の作動領域のどこに障害物が存在するかを示す障害物マップ情報に基づいて、前記障害物を避けるように前記移動体の移動経路を生成するステップと、
    前記移動経路が前記出合多発エリアを通過するものである場合に、前記移動体同士の鉢合わせを回避するための回避行動計画を生成する、
    請求項８〜１１のいずれか１つに記載の移動体制御方法。
13. 前記回避行動計画は、迂回動作、待避動作、目的地変更動作から少なくとも１つ選択されるものである、
    請求項１２記載の移動体制御方法。
14. 前記出合多発エリアに関する情報を、他の移動体に対して送信するステップと、
    他の移動体から送信される前記出合多発エリアに関する情報を受信するステップと、
    を有して構成される、
    請求項８〜１３のいずれか１つに記載の移動体制御方法。

Images