JP2013126252A - 群集ロボットのネットワークトポロジーの構成方法とルーティング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動型の群集ロボットが複数の通信グループに分けられ、通信グループ内の群集ロボットの中から少なくともいずれか１つがリーダーロボットに指定され、残りがフォロワーロボットに指定された環境でリーダーロボットによるルーティングを行う。
【解決手段】複数の通信グループのうち同一の通信グループ内のフォロワーロボットから目的地までの経路探索を要請される段階と、目的地までのメッセージの伝送のための同一の通信グループ内の経路を構成してフォロワーロボットに提供する段階とを含み、通信が必要なグループ内の群集ロボット間には更に効率的に通信でき、グループ以外の群集ロボット間の通信にも経路探索に必要なリソースを減少させて効率性が向上するという利点がある。
【選択図】図７

Description

本発明は、非定型環境に対応するネットワーク基盤の群集ロボットに関し、更に詳しくは、群集ロボット間の通信のためのネットワークトポロジーを構成する方法と群集ロボット間のメッセージの伝送のための通信経路を探索するルーティング方法に関する。

従来技術による群集ロボットのためのルーティング方法は、主に図１のように、メッセージの伝送が必要な時に全てのロボットに経路要請パケットを送り、経路を獲得する過程を経るようになる。

まず、ソースノードＳが目的地Ｄまでの経路を探す時には、（ａ）に実線矢印で示すように、全てのノードに経路要請（ｒｏｕｔｅ ｒｅｑｕｅｓｔ）パケットを伝達し、点線矢印で示すように、各ノードから経路エントリ（ｒｏｕｔｅ ｅｎｔｒｙ）を受信する。

そして、受信した経路エントリに基づき、（ｂ）に示すように、目的地Ｄまでの経路を決定する。

このように、従来技術によれば、必要する度に経路を要請し、経路が探索されるまで待たなければならず、経路を要請するパケットを送る際にネットワークに存在する全てのロボットにパケットを送らなければならないため、不要なパケットの伝送が発生する。

従って、必要以上のデータが伝送され、効率性が低下するなどの問題があった。そのため、場合によっては、メッセージの伝送に速い反応速度と多くの利用が必要な群集ロボットの通信に適したメカニズムを提供することができなかった。

大韓民国登録特許 第０４５８２０７号

本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するために提案されたものであって、その目的は、非定型環境に対応するネットワーク基盤の群集ロボット間の効率的な通信のために、複数の通信グループ別にネットワークトポロジーを構成する方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、非定型環境に対応するネットワーク基盤の群集ロボット間のメッセージの伝送のための通信経路を探索するルーティング方法を提供することにある。

本発明の第１の観点によれば、群集ロボットのネットワークトポロジーの構成方法は、移動型の群集ロボットが複数の通信グループに分けられ、前記通信グループ内の前記群集ロボットの中から少なくともいずれか１つがリーダーロボットに指定され、残りがフォロワーロボットに指定された環境で前記リーダーロボットが前記フォロワーロボットの連結構成情報を収集する段階と、前記リーダーロボットが収集された前記連結構成情報を用いて前記通信グループのネットワークトポロジーを構成する段階とを含むことができる。

ここで、前記環境は、前記群集ロボット間でアド-ホックメッシュ（ａｄ-ｈｏｃ ｍｅｓｈ）ネットワークが構成されることができる。

本発明の第２の観点によれば、群集ロボットのルーティング方法は、移動型の群集ロボットが複数の通信グループに分けられ、前記通信グループ内の前記群集ロボットの中から少なくともいずれか１つがリーダーロボットに指定され、残りがフォロワーロボットに指定された環境で前記リーダーロボットによるルーティング方法であって、前記複数の通信グループのうち同一の通信グループ内の前記フォロワーロボットから目的地までの経路探索を要請される段階と、前記目的地までのメッセージの伝送のための前記同一の通信グループ内の経路を構成して前記フォロワーロボットに提供する段階とを含むことができる。

ここで、前記ルーティング方法は、前記目的地が前記同一の通信グループでないことが確認されれば、前記複数の通信グループのうち他の通信グループ内のリーダーロボットに経路の構成を要請する段階と、前記他の通信グループ内のリーダーロボットから前記目的地までの経路を受信する段階とを更に含むことができ、前記経路を構成して前記フォロワーロボットに提供する段階は、前記同一の通信グループ内に構成した経路情報と前記他の通信グループ内のリーダーロボットから受信した前記目的地までの経路情報を提供できる。

前記環境は、前記群集ロボット間でアド-ホックメッシュネットワークが構成されることができる。

本発明の実施形態によれば、非定型環境に対応するネットワーク基盤の群集ロボット間のアド-ホックメッシュネットワークを構成し、効率的な通信を行える通信経路を探索できるという効果を奏する。

従って、それぞれの群集ロボットが習得した状況／環境など多様な情報を互いにやり取りする環境を整えることができ、これを通じて群集ロボット間の相互協力を通じて能動的に任務を行う多重クラスタ型群集知能ロボットの実現が可能である。

そして、通信が必要なグループ内の群集ロボット間には更に効率的に通信を行うことができ、グループ以外の群集ロボット間の通信にも経路探索に必要なリソースを減少させて効率性が向上するという効果がある。

従来技術による群集ロボットのためのルーティング方法を説明するためのネットワーク構成図である。 本発明の実施形態による群集ロボットのネットワークトポロジーの構成方法を説明するためのネットワーク構成図である。 本発明の実施形態による群集ロボットのネットワークトポロジーの構成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態によって単一の通信グループ内の群集ロボット間の通信経路を説明するためのブロック図である。 本発明の実施形態によって他の通信グループ内の群集ロボット間の通信経路を説明するためのブロック図である。 本発明の実施形態による群集ロボットのルーティング方法を説明するためのネットワーク構成図である。 本発明の実施形態による群集ロボットのルーティング方法を説明するためのフローチャートである。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されることができ、但し、本実施形態は本発明の開示が完全なようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものであり、本発明は、請求の範囲の範疇により定義されるだけである。

本発明の実施形態を説明するにおいて公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にするおそれがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は、本発明の実施形態での機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図又は慣例などによって変わり得る。従って、その定義は、本明細書の全般に渡る内容に基づいて下されるべきである。

図２は、本発明の実施形態による群集ロボットのネットワークトポロジーの構成方法を説明するためのネットワーク構成図であり、図３は、本発明の実施形態による群集ロボットのネットワークトポロジーの構成方法を説明するためのフローチャートである。

図３から分かる本発明の実施形態による群集ロボットのネットワークトポロジーの構成方法は、移動型の群集ロボットが複数の通信グループに分けられ、通信グループ内の群集ロボットの中から少なくともいずれか１つがリーダーロボットに指定され、残りがフォロワーロボットに指定された環境でリーダーロボットがフォロワーロボットの連結構成情報を収集する段階（Ｓ３０１〜Ｓ３０５）と、リーダーロボットが収集された連結構成情報を用いて通信グループのネットワークトポロジーを構成する段階（Ｓ３０７）とを含む。

図２及び図３を参照すれば、ネットワークトポロジーの構成のためには、まず移動型の群集ロボット間の通信が可能なように、アド-ホックメッシュネットワークを構成し、ネットワーク内の群集ロボットを複数の通信グループに分ける（Ｓ３０１）。例えば、図２に示すように、第１グループと第２グループとに分けられる。

そして、各通信グループ内で少なくともいずれか１つをリーダーロボット１１０、２１０に指定し、残りをフォロワーロボット１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５に指定する（Ｓ３０３）。

すると、リーダーロボット１１０、２１０は、自身が属する通信グループ内のフォロワーロボット１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５から連結構成情報を収集する（Ｓ３０５）。

そして、リーダーロボット１１０、２１０は、収集された連結構成情報を用いて各通信グループのネットワークトポロジーを構成し、これを管理する（Ｓ３０７）。

このように、ネットワークトポロジーを構成及び管理するリーダーロボット１１０、２１０は、フォロワーロボット１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５から経路が要請されれば、特定の目的地までの経路を構成して提供できる。

図４は、本発明の実施形態によって単一の通信グループ内の群集ロボット間の通信経路を説明するためのブロック図である。リーダーロボット１１０は、同一の通信グループ内に属するフォロワーロボット１２１から実線矢印で示すように、目的地までのメッセージの伝送のための経路要請パケットが受信されれば、目的地までのメッセージの伝送のための同一の通信グループ内の経路を構成し、構成された目的地までの経路を点線矢印で示すように、フォロワーロボット１２１に伝送する。

図５は、本発明の実施形態によって他の通信グループ内の群集ロボット間の通信経路を説明するためのブロック図である。

リーダーロボット１１０は、同一の通信グループ内に属するフォロワーロボット１２１から実線矢印で示すように、他の通信グループに属する目的地までのメッセージの伝送のための経路要請パケットが受信されれば、他の通信グループの他のリーダーロボット２１０に目的地までの経路の構成を要請する。その後、他のリーダーロボット２１０から経路が受信されれば、自身が属する通信グループ内の経路を構成した後に、他のリーダーロボット２１０から受信した経路と共にフォロワーロボット１２１に伝送する。

図６は、本発明の実施形態による群集ロボットのルーティング方法を説明するためのネットワーク構成図であり、図７は、本発明の実施形態による群集ロボットのルーティング方法を説明するためのフローチャートである。

図７から分かる本発明の実施形態による群集ロボットのルーティング方法は、移動型の群集ロボットが複数の通信グループに分けられ、通信グループ内の群集ロボットの中から少なくともいずれか１つがリーダーロボットに指定され、残りがフォロワーロボットに指定された環境でリーダーロボットによるルーティング方法であって、複数の通信グループのうち同一の通信グループ内のフォロワーロボットから目的地までの経路探索を要請される段階（Ｓ４０１）と、目的地が同一の通信グループでないことが確認されれば、複数の通信グループのうち他の通信グループ内のリーダーロボットに経路の構成を要請する段階（Ｓ４０３〜Ｓ４０７）と、他の通信グループ内のリーダーロボットから目的地までの経路を受信する段階（Ｓ４０９）と、目的地までのメッセージの伝送のための同一の通信グループ内の経路を構成する段階（Ｓ４１１）と、同一の通信グループ内に構成した経路情報をフォロワーロボットに提供したり、他の通信グループ内のリーダーロボットから受信した目的地までの経路情報と共に提供する段階（Ｓ４１３）とを含む。

図６及び図７を参照すれば、メッセージの伝送のためのルーティングのために、フォロワーロボットは自身と同一の通信グループに位置するリーダーロボットに目的地までの経路探索を要請し、これにより、リーダーロボットは同一の通信グループ内のフォロワーロボットから目的地までの経路探索を要請される（Ｓ４０１）。

すると、リーダーロボットは、経路を探索する目的地が、自身の属する通信グループと同一の通信グループであるかを確認する（Ｓ４０３）。

ここで、経路を探索する目的地が自身の属する通信グループとは異なる通信グループであると確認、即ち同一の通信グループでないことが確認されれば、他の通信グループ内のリーダーロボットに経路の構成を要請する（Ｓ４０５、Ｓ４０７）。

他の通信グループ内のリーダーロボットから経路の構成を要請されたリーダーロボットは、自身の属する通信グループ内の目的地までの経路を探索及び構成して回答し、これにより、経路の構成を要請していたリーダーロボットは、他の通信グループ内のリーダーロボットから目的地までの経路を受信する（Ｓ４０９）。

一方、リーダーロボットは、段階Ｓ４０５で経路を探索する目的地が自身の属する通信グループと同一であることが判断されたり、段階Ｓ４０９の実行後に、自身の属する通信グループ内で目的地までのメッセージの伝送のための経路を構成する（Ｓ４１１）。

そして、リーダーロボットは、自身と同一の通信グループと目的地の属する通信グループが同一である場合には、自身が構成した経路情報をフォロワーロボットに提供し、目的地の属する通信グループが自身の属する通信グループと同一でない場合には、自身が構成した経路情報と他の通信グループ内のリーダーロボットから受信した目的地までの経路情報をフォロワーロボットに提供する。

すると、フォロワーロボットは、目的地までのメッセージの伝送のための経路情報を何れも受信するようになり、受信した経路情報を用いて目的地までメッセージを伝送する（Ｓ４０９）。

本発明に添付されたブロック図の各ブロックとフローチャートの各段階の組み合わせは、コンピュータ・プログラム・インストラクションにより実行されることもあり得る。これらのコンピュータ・プログラム・インストラクションは、汎用コンピュータ、特殊コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装置のプロセッサに搭載され得るので、コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装置のプロセッサを通じて行われるそのインストラクションがブロック図の各ブロック又はフローチャートの各段階で説明された機能を行う手段を生成するようになる。これらのコンピュータ・プログラム・インストラクションは、特定の方式で機能を実現するために、コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装置を指向できるコンピュータ利用可能又はコンピュータ読み取り可能なメモリに格納されることも可能であるので、そのコンピュータ利用可能又はコンピュータ読み取り可能なメモリに格納されたインストラクションは、ブロック図の各ブロック又はフローチャートの各段階で説明された機能を行うインストラクション手段を内包する製造品目を生産することも可能である。コンピュータ・プログラム・インストラクションは、コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装置上に搭載されることも可能であるので、コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装置上で一連の動作段階が行われ、コンピュータで実行されるプロセスを生成し、コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセシング装置を行うインストラクションは、ブロック図の各ブロック及びフローチャートの各段階で説明された機能を実行するための段階を提供することも可能である。

また、各ブロック又は各段階は、特定された論理的な機能を実行するための１つ以上の実行可能なインストラクションを含むモジュール、セグメント又はコードの一部を表すことができる。また、幾つかの代替実施形態ではブロック又は段階で言及された機能が順序を外れて発生することも可能であることに注目しなければならない。例えば、相次いで示されている２つのブロック又は段階は、実際に実質的に同時に行われてもよく、又はそのブロック又は段階がしばしば該当する機能によって逆順に行われてもよい。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。従って、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるわけではない。本発明の保護範囲は、下記の請求範囲によって解釈されなければならず、それと同等の範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１１０、２１０ リーダーロボット
１２１〜１２５、２２１〜２２５ フォロワーロボット

Claims (5)

1. 移動型の群集ロボットが複数の通信グループに分けられ、前記通信グループ内の前記群集ロボットの中から少なくともいずれか１つがリーダーロボットに指定され、残りがフォロワーロボットに指定された環境で前記リーダーロボットが前記フォロワーロボットの連結構成情報を収集する段階と、
   前記リーダーロボットが収集された前記連結構成情報を用いて前記通信グループのネットワークトポロジーを構成する段階と
   を含む群集ロボットのネットワークトポロジーの構成方法。
2. 前記環境は、前記群集ロボット間でアド-ホックメッシュネットワークが構成されていることを特徴とする請求項１に記載の群集ロボットのネットワークトポロジーの構成方法。
3. 移動型の群集ロボットが複数の通信グループに分けられ、前記通信グループ内の前記群集ロボットの中から少なくともいずれか１つがリーダーロボットに指定され、残りがフォロワーロボットに指定された環境で前記リーダーロボットによるルーティング方法であって、
   前記複数の通信グループのうち同一の通信グループ内の前記フォロワーロボットから目的地までの経路探索を要請される段階と、
   前記目的地までのメッセージの伝送のための前記同一の通信グループ内の経路を構成して前記フォロワーロボットに提供する段階と
   を含む群集ロボットのルーティング方法。
4. 前記ルーティング方法は、前記目的地が前記同一の通信グループでないことが確認されれば、前記複数の通信グループのうち他の通信グループ内のリーダーロボットに経路の構成を要請する段階と、
   前記他の通信グループ内のリーダーロボットから前記目的地までの経路を受信する段階と
   を更に含み、
   前記経路を構成して前記フォロワーロボットに提供する段階は、前記同一の通信グループ内に構成した経路情報と前記他の通信グループ内のリーダーロボットから受信した前記目的地までの経路情報を提供することを特徴とする請求項３に記載の群集ロボットのルーティング方法。
5. 前記環境は、前記群集ロボット間でアド-ホックメッシュネットワークが構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の群集ロボットのルーティング方法。

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