JP3198076B2 - 移動ロボットの経路作成方法 - Google Patents
移動ロボットの経路作成方法Info
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- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 2
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- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 10
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
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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
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0217—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory in accordance with energy consumption, time reduction or distance reduction criteria
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- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自律移動ロボット
の移動経路を作成する技術に関し、特に行動環境内の地
図情報を基に、簡単なアルゴリズムの繰り返しにより、
ロボットの現在位置から到達すべき位置までの最適経路
を、短時間で作成する方法に関する。
の移動経路を作成する技術に関し、特に行動環境内の地
図情報を基に、簡単なアルゴリズムの繰り返しにより、
ロボットの現在位置から到達すべき位置までの最適経路
を、短時間で作成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、本発明者らが先に提案した特
開平４−４２０１４号「移動体の自己位置検出方法と装
置」（特許第２５３１９９９号）に関連する技術であ
る。経路探索法として従来から多くの提案がなされてお
り、例えば、障害物を多角形近似し、最短距離がその頂
点を通ることから、移動経路内にある障害物、壁等の頂
点を結ぶ経路の全ての組み合わせについて、グラフ理論
的探索手法で最短経路を見つける方法がある。
開平４−４２０１４号「移動体の自己位置検出方法と装
置」（特許第２５３１９９９号）に関連する技術であ
る。経路探索法として従来から多くの提案がなされてお
り、例えば、障害物を多角形近似し、最短距離がその頂
点を通ることから、移動経路内にある障害物、壁等の頂
点を結ぶ経路の全ての組み合わせについて、グラフ理論
的探索手法で最短経路を見つける方法がある。
【０００３】この方法は確実で優れた方法であるが、実
際の移動環境では１フロアをとってみても机・棚・壁な
ど数百の頂点があり、その計算量も指数関数的に増大す
る。そのため、超グラフを用いた階層化などを行って高
速化を図る試みや、障害物のポテンシャル場における最
小ポテンシャル経路を見つける方法、数理計画法、木構
造に基づく階層化された記述法などが研究されてきた。
しかし、これらはいずれも最適経路を求める論理的手法
の域を出ないものであり、計算に長時間を要したり、移
動ロボットに搭載できないような大型のコンピュータを
必要とする等、実時間性や実用性に乏しく、実際の移動
ロボットに応用できるようなシステムは実現されていな
い。
際の移動環境では１フロアをとってみても机・棚・壁な
ど数百の頂点があり、その計算量も指数関数的に増大す
る。そのため、超グラフを用いた階層化などを行って高
速化を図る試みや、障害物のポテンシャル場における最
小ポテンシャル経路を見つける方法、数理計画法、木構
造に基づく階層化された記述法などが研究されてきた。
しかし、これらはいずれも最適経路を求める論理的手法
の域を出ないものであり、計算に長時間を要したり、移
動ロボットに搭載できないような大型のコンピュータを
必要とする等、実時間性や実用性に乏しく、実際の移動
ロボットに応用できるようなシステムは実現されていな
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、自律移動ロ
ボットの移動経路を作成するにあたり、ロボットに搭載
可能な小型のコンピュータと単純化されたアルゴリズム
を用いて短時間のうちに移動経路を生成し、ロボットを
所定の始点から終点へと迅速に移動させるための経路作
成方法を提供することを目的としている。
ボットの移動経路を作成するにあたり、ロボットに搭載
可能な小型のコンピュータと単純化されたアルゴリズム
を用いて短時間のうちに移動経路を生成し、ロボットを
所定の始点から終点へと迅速に移動させるための経路作
成方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による移動ロボッ
トの経路作成方法は、ある程度整備された環境内での移
動を前提とし、事前にその地図情報が必要である。そこ
で、移動ロボットの通過の障害となりうるもの（壁・柱
・什器等）の輪郭を、直線による折れ線で近似表現した
環境地図を作成する。折れ線には前向き（右回り又は左
回り）に順番と方向付けをしておく。
トの経路作成方法は、ある程度整備された環境内での移
動を前提とし、事前にその地図情報が必要である。そこ
で、移動ロボットの通過の障害となりうるもの（壁・柱
・什器等）の輪郭を、直線による折れ線で近似表現した
環境地図を作成する。折れ線には前向き（右回り又は左
回り）に順番と方向付けをしておく。
【０００６】前述の地図上におけるロボットの始点と終
点を直線で結んだ経路を初めの経路候補とする。環境地
図における障害物を表す連続した線分を、地図上の適当
な開始位置からたどっていき、経路候補と交差した点の
有無を判別する。複数の交点があった場合は、障害物を
表す線分のうち始点に最も近い線分を選んで、その線分
の延長上で数学的微小量εだけ離れた位置にサブゴール
を生成し、経路候補を途中にサブゴールを入れたものに
更新する。この簡単なアルゴリズムを繰り返し行い、順
次経路候補を更新していくことにより、最終的に障害物
を回避した経路を作成する。
点を直線で結んだ経路を初めの経路候補とする。環境地
図における障害物を表す連続した線分を、地図上の適当
な開始位置からたどっていき、経路候補と交差した点の
有無を判別する。複数の交点があった場合は、障害物を
表す線分のうち始点に最も近い線分を選んで、その線分
の延長上で数学的微小量εだけ離れた位置にサブゴール
を生成し、経路候補を途中にサブゴールを入れたものに
更新する。この簡単なアルゴリズムを繰り返し行い、順
次経路候補を更新していくことにより、最終的に障害物
を回避した経路を作成する。
【０００７】環境の形状により、あるいは右回りと左回
りとにより、複数通りの経路候補が得られる場合は、こ
れらの経路候補について最適化の処理を行い、最短なも
のを最終的な経路とする。
りとにより、複数通りの経路候補が得られる場合は、こ
れらの経路候補について最適化の処理を行い、最短なも
のを最終的な経路とする。
【０００８】本発明による基本的な経路作成アルゴリズ
ムは、次のような工程から成る。 (a) 始点と終点を直線で結んで経路候補とする。 (b) 前記境界線の各線分を先頭から順番に前記経路候補
と交差していないかチェックし、前記経路候補の直線が
前記境界線の線分と交差する位置のうち最も始点側に近
い線分を直近交差線分とし、 (c) 当該直近交差線分の前方側端縁から所定の微小距離
だけ前方にサブゴールを設定する。
ムは、次のような工程から成る。 (a) 始点と終点を直線で結んで経路候補とする。 (b) 前記境界線の各線分を先頭から順番に前記経路候補
と交差していないかチェックし、前記経路候補の直線が
前記境界線の線分と交差する位置のうち最も始点側に近
い線分を直近交差線分とし、 (c) 当該直近交差線分の前方側端縁から所定の微小距離
だけ前方にサブゴールを設定する。
【０００９】(d) 始点から新たなサブゴールを経て終点
に到る新たな経路によって経路候補を更新する。 (e) 新たな経路候補と境界線とが交差する位置のうち最
も始点側に近い線分を次の直近交差線分とする。 (f) 以下前記(c)(d)(e) を繰り返して経路候補を更新
し、新たな経路候補と境界線とが交差しなくなるまで繰
り返す。
に到る新たな経路によって経路候補を更新する。 (e) 新たな経路候補と境界線とが交差する位置のうち最
も始点側に近い線分を次の直近交差線分とする。 (f) 以下前記(c)(d)(e) を繰り返して経路候補を更新
し、新たな経路候補と境界線とが交差しなくなるまで繰
り返す。
【００１０】この経路作成工程において、境界線の１本
の線分が経路候補の直線２本と同時に交差するような状
態が発生した場合は、これら２本の直線上に共通するサ
ブゴールを削除して飛ばした経路を新たな経路候補とす
る。
の線分が経路候補の直線２本と同時に交差するような状
態が発生した場合は、これら２本の直線上に共通するサ
ブゴールを削除して飛ばした経路を新たな経路候補とす
る。
【００１１】また、経路候補が確定した後で、作成され
た移動経路につき始点からサブゴールと終点に向かって
サブゴールを１つずつ飛ばしながら直線で結び、この直
線が境界線と交差しない場合は飛ばしたサブゴールを消
去し、境界線と交差する場合は残ったサブゴールを１つ
ずつ前進しながら次のサブゴールを１つずつ飛ばして直
線で結び、境界線と交差しない場合は飛ばしたサブゴー
ルを消去することを繰り返して最終的な移動経路とすれ
ば、経路を短縮することができる。
た移動経路につき始点からサブゴールと終点に向かって
サブゴールを１つずつ飛ばしながら直線で結び、この直
線が境界線と交差しない場合は飛ばしたサブゴールを消
去し、境界線と交差する場合は残ったサブゴールを１つ
ずつ前進しながら次のサブゴールを１つずつ飛ばして直
線で結び、境界線と交差しない場合は飛ばしたサブゴー
ルを消去することを繰り返して最終的な移動経路とすれ
ば、経路を短縮することができる。
【００１２】さらにまた、壁面側及び島側の折れ線の線
分にそれぞれ右回りと左回りの２通りの順序付けを行
い、右回りの最終的な移動経路と左回りの最終的な移動
経路とを比較して短い方を最終的な移動経路とすれば、
最短の移動経路が得られることになる。
分にそれぞれ右回りと左回りの２通りの順序付けを行
い、右回りの最終的な移動経路と左回りの最終的な移動
経路とを比較して短い方を最終的な移動経路とすれば、
最短の移動経路が得られることになる。
【００１３】本発明による経路作成方法は、経路候補と
障害物を表す線分との交差判別を行い、交点が存在した
場合に線分の延長線上にサブゴールを生成するという簡
単なアルゴリズムの繰り返しであるから、経路生成時間
の大幅な短縮が可能となり、ロボットに搭載可能な小型
のコンピュータによって処理することができる。従っ
て、移動ロボットが移動中において到達目標位置の変更
指示があった場合にもリアルタイムに応答することが可
能となる。以下、本発明による好適な実施形態を添付図
面を参照しながら説明する。
障害物を表す線分との交差判別を行い、交点が存在した
場合に線分の延長線上にサブゴールを生成するという簡
単なアルゴリズムの繰り返しであるから、経路生成時間
の大幅な短縮が可能となり、ロボットに搭載可能な小型
のコンピュータによって処理することができる。従っ
て、移動ロボットが移動中において到達目標位置の変更
指示があった場合にもリアルタイムに応答することが可
能となる。以下、本発明による好適な実施形態を添付図
面を参照しながら説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明で使用する地図データの例
を図１に示す。図１に示すような室内の場合、閉じた１
つの閉空間としてＸＹ座標系を定義する。室内には突出
壁、柱、什器等の障害物が壁面１０に接近した状態又は
壁面から離れた島１２，１４の状態で存在している。こ
れらを折れ線近似し、一筆書きの要領で折れ点のＸ，Ｙ
座標を列挙したものを地図データとする。
を図１に示す。図１に示すような室内の場合、閉じた１
つの閉空間としてＸＹ座標系を定義する。室内には突出
壁、柱、什器等の障害物が壁面１０に接近した状態又は
壁面から離れた島１２，１４の状態で存在している。こ
れらを折れ線近似し、一筆書きの要領で折れ点のＸ，Ｙ
座標を列挙したものを地図データとする。
【００１５】図１のデータは例えば Ｐ0,Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3,
Ｐ4,・・・・・Ｐi,・・・・・Ｐ0,０，Ｕ0,Ｕ1,Ｕ2,・
・・Ｕ0,０，Ｕ6,Ｕ7,Ｕ8,・・・・・Ｕ6,０ と表現さ
れ、０は壁面又は島のデータの区切りを表す。
Ｐ4,・・・・・Ｐi,・・・・・Ｐ0,０，Ｕ0,Ｕ1,Ｕ2,・
・・Ｕ0,０，Ｕ6,Ｕ7,Ｕ8,・・・・・Ｕ6,０ と表現さ
れ、０は壁面又は島のデータの区切りを表す。
【００１６】本発明における基本的な経路作成アルゴリ
ズムを、障害物の形状がＩ型である図２を参照しながら
説明する。最初に、障害物の端縁にロボットの幅の２分
の１と衝突防止隙間（例えば２０ｍｍ）とを加えて端縁
を拡大し、折れ線近似させたものを境界線と設定する。
さらに、各折れ線の線分に前向きの順序付けＡＢ，Ｂ
Ｃ，ＣＤ，ＤＥ，ＥＦ，・・・を行って壁面側が一筆書
きとなる境界線データを作成する。
ズムを、障害物の形状がＩ型である図２を参照しながら
説明する。最初に、障害物の端縁にロボットの幅の２分
の１と衝突防止隙間（例えば２０ｍｍ）とを加えて端縁
を拡大し、折れ線近似させたものを境界線と設定する。
さらに、各折れ線の線分に前向きの順序付けＡＢ，Ｂ
Ｃ，ＣＤ，ＤＥ，ＥＦ，・・・を行って壁面側が一筆書
きとなる境界線データを作成する。
【００１７】まず、地図上の始点（スタート位置）と終
点（ゴール位置）を指示すると、最初の経路候補として
始点と終点を結んだ直線が生成される。ここで、壁面側
の境界線上の適当な開始位置から境界線が前述の経路候
補と交差していないかを、例えばＡ点からＡＢ，ＢＣ，
ＣＤ，・・・の順にチェックしていき、経路候補が境界
線と交差していた場合、サブゴールなるものを設定して
障害物を回避する経路を求める。すなわち、経路候補が
境界線の線分と交差する位置のうち最も始点側に近い線
分ＢＣを直近交差線分とし、この線分の前方側端縁から
所定の微小距離ε（例えば１０ｍｍ）だけ前方に第１番
目のサブゴールＣ′を設定する。ここで経路候補を始点
−Ｃ′−終点に更新する。
点（ゴール位置）を指示すると、最初の経路候補として
始点と終点を結んだ直線が生成される。ここで、壁面側
の境界線上の適当な開始位置から境界線が前述の経路候
補と交差していないかを、例えばＡ点からＡＢ，ＢＣ，
ＣＤ，・・・の順にチェックしていき、経路候補が境界
線と交差していた場合、サブゴールなるものを設定して
障害物を回避する経路を求める。すなわち、経路候補が
境界線の線分と交差する位置のうち最も始点側に近い線
分ＢＣを直近交差線分とし、この線分の前方側端縁から
所定の微小距離ε（例えば１０ｍｍ）だけ前方に第１番
目のサブゴールＣ′を設定する。ここで経路候補を始点
−Ｃ′−終点に更新する。
【００１８】次に、新たな経路候補が境界線と交差して
いないかを、ＣＤ，ＤＥ，ＥＦ，・・・の順にチェック
していくと、線分ＣＤと交差しているので、線分ＣＤを
直近交差線分とし、この線分の前方側端縁から所定の微
小距離だけ前方に第２番目のサブゴールＤ′を設定す
る。ここで経路候補を始点−Ｃ′−Ｄ′−終点に更新す
る。
いないかを、ＣＤ，ＤＥ，ＥＦ，・・・の順にチェック
していくと、線分ＣＤと交差しているので、線分ＣＤを
直近交差線分とし、この線分の前方側端縁から所定の微
小距離だけ前方に第２番目のサブゴールＤ′を設定す
る。ここで経路候補を始点−Ｃ′−Ｄ′−終点に更新す
る。
【００１９】次に、新たな経路候補が境界線と交差して
いないかをチェックしていくと、交差していないことが
わかるので、経路作成工程を終了する。
いないかをチェックしていくと、交差していないことが
わかるので、経路作成工程を終了する。
【００２０】次に、図３に示すような障害物の形状がＬ
型やＴ型の場合についての経路作成方法を説明する。図
３（ａ）において、最初の経路候補として始点と終点を
結んだ直線が生成される。前述したアルゴリズムに従
い、始点と終点を結ぶ直線に対して境界線と交差チェッ
クをＡＢ，ＢＣと行う過程で線分ＢＣと経路候補が交差
するため、図３（ｂ）に示すようにして、その直近交差
線分ＢＣの前方側端縁から所定の微小距離εだけ前方に
第１番目のサブゴールＣ′を設定する。ここで経路候補
を始点−Ｃ′−終点に更新する。
型やＴ型の場合についての経路作成方法を説明する。図
３（ａ）において、最初の経路候補として始点と終点を
結んだ直線が生成される。前述したアルゴリズムに従
い、始点と終点を結ぶ直線に対して境界線と交差チェッ
クをＡＢ，ＢＣと行う過程で線分ＢＣと経路候補が交差
するため、図３（ｂ）に示すようにして、その直近交差
線分ＢＣの前方側端縁から所定の微小距離εだけ前方に
第１番目のサブゴールＣ′を設定する。ここで経路候補
を始点−Ｃ′−終点に更新する。
【００２１】図３（ｂ）において、ＣＤと経路候補の始
点−Ｃ′が交差するので、その間にサブゴールＤ′が追
加され、経路候補が始点−Ｄ′−Ｃ′−終点となる。図
３（ｃ）において、境界線ＤＥと経路候補のＤ′−Ｃ′
が交差するため、その間にサブゴールＥ′が追加され、
経路候補が始点−Ｄ′−Ｅ′−Ｃ′−終点となる。
点−Ｃ′が交差するので、その間にサブゴールＤ′が追
加され、経路候補が始点−Ｄ′−Ｃ′−終点となる。図
３（ｃ）において、境界線ＤＥと経路候補のＤ′−Ｃ′
が交差するため、その間にサブゴールＥ′が追加され、
経路候補が始点−Ｄ′−Ｅ′−Ｃ′−終点となる。
【００２２】図３（ｄ）において、境界線ＥＦと経路候
補のＥ′−Ｃ′が交差するため、その間にサブゴール
Ｆ′が追加され、経路候補が始点−Ｄ′−Ｅ′−Ｆ′−
Ｃ′−終点となる。図３（ｅ）において、境界線ＦＧと
経路候補のＦ′−Ｃ′が交差するため、その間にサブゴ
ールＧ′が追加され、経路候補が始点−Ｄ′−Ｅ′−
Ｆ′−Ｇ′−Ｃ′−終点となる。
補のＥ′−Ｃ′が交差するため、その間にサブゴール
Ｆ′が追加され、経路候補が始点−Ｄ′−Ｅ′−Ｆ′−
Ｃ′−終点となる。図３（ｅ）において、境界線ＦＧと
経路候補のＦ′−Ｃ′が交差するため、その間にサブゴ
ールＧ′が追加され、経路候補が始点−Ｄ′−Ｅ′−
Ｆ′−Ｇ′−Ｃ′−終点となる。
【００２３】図３（ｆ）において、境界線ＧＨと経路候
補は交差しないため、経路候補はそのままで変化しな
い。ただし、図３（ｆ）において、境界線ＨＩが経路候
補のＧ′−Ｃ′とＣ′−終点の２本と同時に交差するた
め、その間のサブゴールＣ′が削除され、経路候補は図
３（ｇ）に示すように始点−Ｄ′−Ｅ′−Ｆ′−Ｇ′−
終点となる。これを境界線分について一巡すれば実用上
の最短距離となっている。
補は交差しないため、経路候補はそのままで変化しな
い。ただし、図３（ｆ）において、境界線ＨＩが経路候
補のＧ′−Ｃ′とＣ′−終点の２本と同時に交差するた
め、その間のサブゴールＣ′が削除され、経路候補は図
３（ｇ）に示すように始点−Ｄ′−Ｅ′−Ｆ′−Ｇ′−
終点となる。これを境界線分について一巡すれば実用上
の最短距離となっている。
【００２４】図４は、障害物が壁面から分離した島４０
の状態で存在する閉鎖平面で、始点から終点まで経路を
作成する工程を表している。図４（ｂ）は島４０の境界
線を右回りに方向付けした場合のロボットの移動経路を
表し、図４（ｃ）は島４０の境界線を左回りに方向付け
した場合の移動経路を表している。理論的には壁面側に
ついても右回りと左回りの２通りの経路を想定すること
が可能である。
の状態で存在する閉鎖平面で、始点から終点まで経路を
作成する工程を表している。図４（ｂ）は島４０の境界
線を右回りに方向付けした場合のロボットの移動経路を
表し、図４（ｃ）は島４０の境界線を左回りに方向付け
した場合の移動経路を表している。理論的には壁面側に
ついても右回りと左回りの２通りの経路を想定すること
が可能である。
【００２５】図４のように、２通りの経路が得られた場
合は、距離の全長を計算して短い方を選択する。島が２
個以上ある場合は、各島について右回りか左回りか一方
を選んで移動経路を最適化する処理を行う。図４の場合
は、図４（ｃ）の経路が図４（ｂ）の経路より短いの
で、図４（ｃ）の経路を選択する。
合は、距離の全長を計算して短い方を選択する。島が２
個以上ある場合は、各島について右回りか左回りか一方
を選んで移動経路を最適化する処理を行う。図４の場合
は、図４（ｃ）の経路が図４（ｂ）の経路より短いの
で、図４（ｃ）の経路を選択する。
【００２６】図４（ｃ）におけるサブゴール１〜９を見
ると、サブゴール２，３，４，８は省略できることがわ
かる。これをコンピュータ処理によって判断するために
は、作成された移動経路につき始点からサブゴールと終
点に向かってサブゴールを１つずつ飛ばしながら直線で
結び、この直線が境界線と交差しない場合は飛ばしたサ
ブゴールを消去し、境界線と交差する場合は残ったサブ
ゴールを１つずつ前進しながら次のサブゴールを１つず
つ飛ばして直線で結び、境界線と交差しない場合は飛ば
したサブゴールを消去することを繰り返して最終的な移
動経路とすればよい。
ると、サブゴール２，３，４，８は省略できることがわ
かる。これをコンピュータ処理によって判断するために
は、作成された移動経路につき始点からサブゴールと終
点に向かってサブゴールを１つずつ飛ばしながら直線で
結び、この直線が境界線と交差しない場合は飛ばしたサ
ブゴールを消去し、境界線と交差する場合は残ったサブ
ゴールを１つずつ前進しながら次のサブゴールを１つず
つ飛ばして直線で結び、境界線と交差しない場合は飛ば
したサブゴールを消去することを繰り返して最終的な移
動経路とすればよい。
【００２７】図５，図６は、サブゴールを飛ばして消去
していく短縮化処理工程を表している。（ａ）はサブゴ
ール１を飛ばすと直線が境界線と交差するので飛ばせな
い状態、（ｂ）はサブゴール２が飛ばせる状態、（ｃ）
（ｄ）は新たなサブゴール２が飛ばせる状態、（ｅ）は
サブゴール２が飛ばせない状態、（ｆ）は新たなサブゴ
ール３が飛ばせない状態、（ｇ）は新たなサブゴール４
が飛ばせない状態、（ｈ）は新たなサブゴール５が飛ば
せる状態を表しており、かくして、移動経路が始点から
サブゴール１〜５を経由して終点に到達する最短経路と
なって最適化が達成される。
していく短縮化処理工程を表している。（ａ）はサブゴ
ール１を飛ばすと直線が境界線と交差するので飛ばせな
い状態、（ｂ）はサブゴール２が飛ばせる状態、（ｃ）
（ｄ）は新たなサブゴール２が飛ばせる状態、（ｅ）は
サブゴール２が飛ばせない状態、（ｆ）は新たなサブゴ
ール３が飛ばせない状態、（ｇ）は新たなサブゴール４
が飛ばせない状態、（ｈ）は新たなサブゴール５が飛ば
せる状態を表しており、かくして、移動経路が始点から
サブゴール１〜５を経由して終点に到達する最短経路と
なって最適化が達成される。
【００２８】図７，図８は、本発明の経路作成方法の処
理の流れを表すフローチャートである。図７は全体の流
れを表し、図８は経路作成のアルゴリズムを表してい
る。各処理における具体的な手順は、コンピュータのプ
ログラムによって処理されるものであり、障害物の形状
や島の数などに応じて、各種の修正や変更を加えること
を予定しているものである。
理の流れを表すフローチャートである。図７は全体の流
れを表し、図８は経路作成のアルゴリズムを表してい
る。各処理における具体的な手順は、コンピュータのプ
ログラムによって処理されるものであり、障害物の形状
や島の数などに応じて、各種の修正や変更を加えること
を予定しているものである。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明による
経路作成方法は簡単なアルゴリズムの繰り返しであるた
め、経路生成時間の大幅な短縮が可能となり、ロボット
に搭載可能な小型のコンピュータによって処理すること
ができる。従って、移動ロボットが移動中において到達
目標位置の変更指示があった場合にもリアルタイムに応
答することが可能となる。本発明の経路作成方法は、警
備・巡視用ロボットのパスプランニングや、工場・オフ
ィス・学校などでの無人搬送車等に適用できる等、移動
ロボットにおける技術的効果には極めて顕著なものがあ
る。
経路作成方法は簡単なアルゴリズムの繰り返しであるた
め、経路生成時間の大幅な短縮が可能となり、ロボット
に搭載可能な小型のコンピュータによって処理すること
ができる。従って、移動ロボットが移動中において到達
目標位置の変更指示があった場合にもリアルタイムに応
答することが可能となる。本発明の経路作成方法は、警
備・巡視用ロボットのパスプランニングや、工場・オフ
ィス・学校などでの無人搬送車等に適用できる等、移動
ロボットにおける技術的効果には極めて顕著なものがあ
る。
【図１】閉鎖した平面区画内にある障害物を折れ線近似
した平面図である。
した平面図である。
【図２】Ｉ型の障害物における経路作成工程を表す概略
図である。
図である。
【図３】Ｔ型の障害物における経路作成工程を表す概略
図である。
図である。
【図４】右回りと左回りの経路作成工程を表す平面図で
ある。
ある。
【図５】サブゴールを飛ばす最適化処理工程を表す平面
図である。
図である。
【図６】サブゴールを飛ばす最適化処理工程を表す平面
図である。
図である。
【図７】本発明による経路作成方法の全体の工程を表す
流れ図である。
流れ図である。
【図８】経路作成のアルゴリズムを表す流れ図である。
１０ 壁面 １２，１４，４０ 島 ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，・・・境界線分 Ｃ′，Ｄ′，Ｅ′，・・・サブゴール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶谷 誠 神奈川県秦野市鶴巻北２−８−１−304 (72)発明者 益田 正 東京都立川市羽衣町１−14−５ (56)参考文献 特開 平７−191743（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 1/00 - 1/12
Claims (4)
- 【請求項１】 閉鎖された平面内に突出壁、柱、什器等
の障害物が壁面に接近した状態又は壁面から離れた島の
状態で存在する平面内を始点から終点まで移動ロボット
による移動経路を作成する方法であって、 障害物の存在を示す地図データを作成し、 障害物の端縁にロボットの幅の２分の１と衝突防止隙間
とを加えて端縁を拡大し折れ線近似させ、各折れ線が表
示する境界線の線分に前向きの順序付けを行って壁面側
及び島側がそれぞれ一筆書きとなる境界線データを作成
し、(a) 始点と終点を直線で結んで経路候補とし、(b)
前記境界線の各線分を先頭から順番に前記経路候補と交
差していないかチェックし、前記経路候補の直線が前記
境界線の線分と交差する位置のうち最も始点側に近い線
分を直近交差線分とし、(c) 当該直近交差線分の前方側
端縁から所定の微小距離だけ前方にサブゴールを設定
し、(d) 始点から新たなサブゴールを経て終点に到る新
たな経路によって経路候補を更新し、(e) 新たな経路候
補と境界線とが交差する位置のうち最も始点側に近い線
分を次の直近交差線分とし、(f) 以下前記(c)(d)(e) を
繰り返して経路候補を更新し、新たな経路候補と境界線
とが交差しなくなるまで繰り返し、 始点から終点に到る移動経路を生成することを特徴とす
る移動ロボットの経路作成方法。 - 【請求項２】 前記経路作成工程において、境界線の１
本の線分が経路候補の直線２本と同時に交差した場合
は、これら２本の直線上に共通するサブゴールを削除し
て飛ばした経路を新たな経路候補とする請求項１記載の
移動ロボットの経路作成方法。 - 【請求項３】 前記作成された移動経路につき始点から
サブゴールと終点に向かってサブゴールを１つずつ飛ば
しながら直線で結び、この直線が境界線と交差しない場
合は飛ばしたサブゴールを消去し、境界線と交差する場
合は残ったサブゴールを１つずつ前進しながら次のサブ
ゴールを１つずつ飛ばして直線で結び、境界線と交差し
ない場合は飛ばしたサブゴールを消去することを繰り返
して最終的な移動経路とする請求項１記載の移動ロボッ
トの経路作成方法。 - 【請求項４】 前記壁面側及び島側の折れ線の線分にそ
れぞれ右回りと左回りの２通りの順序付けを行い、右回
りの最終的な移動経路と左回りの最終的な移動経路とを
比較して短い方を最終的な移動経路とする請求項３記載
の移動ロボットの経路作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15311497A JP3198076B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 移動ロボットの経路作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15311497A JP3198076B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 移動ロボットの経路作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10333746A JPH10333746A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3198076B2 true JP3198076B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=15555285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15311497A Expired - Lifetime JP3198076B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 移動ロボットの経路作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3198076B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
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| KR100748245B1 (ko) * | 2005-12-09 | 2007-08-10 | 한국전자통신연구원 | 인공표식과 지역좌표계를 이용한 이동로봇의 환경지도 작성방법 및 이동 방법 |
| JPWO2011070869A1 (ja) * | 2009-12-07 | 2013-04-22 | 国立大学法人 東京大学 | 移動体システム |
| KR101146942B1 (ko) * | 2010-02-04 | 2012-05-22 | 한국과학기술연구원 | 이동로봇의 경로생성 장치, 이를 구비하는 이동로봇 및 이동로봇의 경로생성 방법 |
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| CN115326057A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-11 | 深圳鹏行智能研究有限公司 | 路径规划方法、装置、机器人以及可读存储介质 |
| CN115238525B (zh) * | 2022-09-16 | 2023-04-18 | 广东工业大学 | 一种用于行人仿真客流组织的可行路径搜索方法 |
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-
1997
- 1997-05-28 JP JP15311497A patent/JP3198076B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10333746A (ja) | 1998-12-18 |
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