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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022152476
(43)【公開日】2022-10-12
(54)【発明の名称】経路探索装置、経路探索方法及び経路探索プログラム
(51)【国際特許分類】
G01C 21/34 20060101AFI20221004BHJP
G08G 5/00 20060101ALI20221004BHJP
G05D 1/00 20060101ALI20221004BHJP
G05D 1/10 20060101ALI20221004BHJP
G05D 1/02 20200101ALI20221004BHJP
【ＦＩ】
G01C21/34
G08G5/00 A
G05D1/00 Z
G05D1/10
G05D1/02 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021055262
(22)【出願日】2021-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000108085
【氏名又は名称】セコム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100114177
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 龍
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】天本 晴之
【テーマコード（参考）】
2F129
5H181
5H301
【Ｆターム（参考）】
2F129AA11
2F129BB03
2F129BB21
2F129BB22
2F129BB26
2F129DD04
2F129DD13
2F129DD15
2F129DD39
2F129EE78
2F129EE79
2F129EE81
2F129EE94
2F129GG18
2F129HH20
5H181AA26
5H181AA27
5H181BB13
5H181CC03
5H181CC14
5H181FF04
5H181FF10
5H181FF14
5H301AA01
5H301AA06
5H301AA10
5H301BB14
5H301CC03
5H301CC04
5H301CC06
5H301CC07
5H301CC08
5H301CC10
5H301FF11
5H301GG08
5H301GG09
5H301GG14
5H301GG17
5H301HH01
5H301KK02
5H301KK03
5H301KK08
5H301KK09
(57)【要約】
【課題】経路探索の対象領域が広くなるのに伴う経路探索の計算量の増大を抑制する。
【解決手段】経路探索装置は、移動可能領域を表す領域データを分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、開始位置から目標位置に至る暫定経路を探索する暫定経路探索部１３３と、暫定経路に基づいて、移動経路を探索する探索対象領域として複数の部分領域のいずれかを選択する探索対象領域設定部１３４と、探索対象領域として選択された部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、移動経路を探索する移動経路探索部１３３と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】経路探索装置は、移動可能領域を表す領域データを分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、開始位置から目標位置に至る暫定経路を探索する暫定経路探索部１３３と、暫定経路に基づいて、移動経路を探索する探索対象領域として複数の部分領域のいずれかを選択する探索対象領域設定部１３４と、探索対象領域として選択された部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、移動経路を探索する移動経路探索部１３３と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動可能領域内における、開始位置から目標位置に至る移動経路を求める経路探索装置であって、
前記移動可能領域を分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記開始位置から前記目標位置に至る暫定経路を探索する暫定経路探索部と、
前記暫定経路に基づいて、前記移動経路を探索する探索対象領域として前記複数の部分領域のいずれかを選択する探索対象領域設定部と、
前記探索対象領域として選択された前記部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記移動経路を探索する移動経路探索部と、
を備えることを特徴とする経路探索装置。
前記移動可能領域を分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記開始位置から前記目標位置に至る暫定経路を探索する暫定経路探索部と、
前記暫定経路に基づいて、前記移動経路を探索する探索対象領域として前記複数の部分領域のいずれかを選択する探索対象領域設定部と、
前記探索対象領域として選択された前記部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記移動経路を探索する移動経路探索部と、
を備えることを特徴とする経路探索装置。
【請求項2】
前記移動可能領域が３次元領域である場合に、前記探索対象領域設定部は、前記開始位置及び前記目標位置を焦点とし、これら焦点からの距離の和が前記暫定経路の経路長となる動点の軌跡が作る楕円体の内側に位置する前記部分領域を前記探索対象領域として選択することを特徴とする請求項１に記載の経路探索装置。
【請求項3】
前記移動可能領域が２次元領域である場合に、前記探索対象領域設定部は、前記開始位置及び前記目標位置を焦点とし、これら焦点からの距離の和が前記暫定経路の経路長となる動点の軌跡が作る楕円の内側に位置する前記部分領域を前記探索対象領域として選択することを特徴とする請求項１に記載の経路探索装置。
【請求項4】
前記探索対象領域設定部は、前記複数の部分領域のうち２個以上の前記部分領域と隣接する前記部分領域を前記探索対象領域として選択することを特徴とする請求項２又は３に記載の経路探索装置。
【請求項5】
前記移動可能領域を前記複数の部分領域に分割し、当該部分領域を所定の基準サイズ以下の部分領域に再分割する領域分割部を備え、
前記領域分割部は、前記基準サイズが所定の最小サイズになるまで段階的に減少させながら、前記部分領域を再分割する処理を反復することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の経路探索装置。
前記領域分割部は、前記基準サイズが所定の最小サイズになるまで段階的に減少させながら、前記部分領域を再分割する処理を反復することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の経路探索装置。
【請求項6】
前記領域分割部は、前記移動経路上を移動させる移動体の移動速度に応じて、前記最小サイズを変更することを特徴とする請求項５に記載の経路探索装置。
【請求項7】
前記領域分割部は、前記移動経路の算出を開始してからの経過時間に応じて、前記最小サイズを変更することを特徴とする請求項５又は６に記載の経路探索装置。
【請求項8】
前記暫定経路探索部は、前記第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記暫定経路を再探索し、
前記探索対象領域設定部は、再探索された前記暫定経路に基づいて、前記複数の部分領域のいずれかを前記探索対象領域として選択する、
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の経路探索装置。
前記探索対象領域設定部は、再探索された前記暫定経路に基づいて、前記複数の部分領域のいずれかを前記探索対象領域として選択する、
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の経路探索装置。
【請求項9】
移動可能領域内における、開始位置から目標位置に至る移動経路を求める経路探索方法であって、
前記移動可能領域を分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記開始位置から前記目標位置に至る暫定経路を探索する処理と、
前記暫定経路に基づいて、前記移動経路を探索する探索対象領域として前記複数の部分領域のいずれかを選択する処理と、
前記探索対象領域として選択された前記部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記移動経路を探索する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする経路探索方法。
前記移動可能領域を分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記開始位置から前記目標位置に至る暫定経路を探索する処理と、
前記暫定経路に基づいて、前記移動経路を探索する探索対象領域として前記複数の部分領域のいずれかを選択する処理と、
前記探索対象領域として選択された前記部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記移動経路を探索する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする経路探索方法。
【請求項10】
移動可能領域内における、開始位置から目標位置に至る移動経路を求める経路探索プログラムであって、
前記移動可能領域を分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記開始位置から前記目標位置に至る暫定経路を探索する処理と、
前記暫定経路に基づいて、前記移動経路を探索する探索対象領域として前記複数の部分領域のいずれかを選択する処理と、
前記探索対象領域として選択された前記部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記移動経路を探索する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする経路探索プログラム。
前記移動可能領域を分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記開始位置から前記目標位置に至る暫定経路を探索する処理と、
前記暫定経路に基づいて、前記移動経路を探索する探索対象領域として前記複数の部分領域のいずれかを選択する処理と、
前記探索対象領域として選択された前記部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する前記第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、前記移動経路を探索する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする経路探索プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、経路探索装置、経路探索方法及び経路探索プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、現在位置から所定の目標位置に至る飛行経路が最短となるよう飛行経路を算出し、当該飛行経路に沿って自律的に飛行可能な自律飛行ロボットが提案されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、建物や樹木などの障害物を除いた空間（飛行可能空間）を所定サイズのボクセルにて分割し、各ボクセルの重心位置にノードを置いたグラフ構造を求め、当該グラフ構造にＡ＊（エースター）経路探索法などの経路探索アルゴリズムを適用することで、開始位置から目標位置までに至る最短経路を探索し、飛行経路を求める技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１４－１１９９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記の従来技術では、経路探索の対象領域が広大となるに従ってボクセル数が増大するため、経路探索のために要する計算量が膨大になるという問題があった。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、経路探索の対象領域が広くなるのに伴う経路探索の計算量の増大を抑制することを目的とする。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、経路探索の対象領域が広くなるのに伴う経路探索の計算量の増大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一形態によれば、移動可能領域内における、開始位置から目標位置に至る移動経路を求める経路探索装置が与えられる。経路探索装置は、移動可能領域を表す領域データを分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、開始位置から目標位置に至る暫定経路を探索する暫定経路探索部と、暫定経路に基づいて、移動経路を探索する探索対象領域として複数の部分領域のいずれかを選択する探索対象領域設定部と、探索対象領域として選択された部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、移動経路を探索する移動経路探索部と、を備える。
【0007】
本発明の他の形態によれば、移動可能領域内における、開始位置から目標位置に至る移動経路を求める経路探索方法が与えられる。経路探索方法では、移動可能領域を表す領域データを分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、開始位置から目標位置に至る暫定経路を探索する処理と、暫定経路に基づいて、移動経路を探索する探索対象領域として複数の部分領域のいずれかを選択する処理と、探索対象領域として選択された部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、移動経路を探索する処理と、をコンピュータに実行させる。
【0008】
本発明のさらに他の形態によれば、移動可能領域内における、開始位置から目標位置に至る移動経路を求める経路探索プログラムが与えられる。経路探索プログラムは、移動可能領域を表す領域データを分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、開始位置から目標位置に至る暫定経路を探索する処理と、暫定経路に基づいて、移動経路を探索する探索対象領域として複数の部分領域のいずれかを選択する処理と、探索対象領域として選択された部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、移動経路を探索する処理と、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、経路探索の対象領域が広くなるのに伴う経路探索の計算量の増大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施形態の移動制御システムの構成の一例を示す概略図である。
【図4】移動可能領域情報が表す移動可能領域の一例を示す図である。
【図5】第１階層（最上位階層）での移動可能領域の分割処理の一例の説明図（その１）である。
【図6】第１階層での移動可能領域の分割処理の一例の説明図（その２）である。
【図7】第１階層での移動可能領域の分割処理の一例の説明図（その３）である。
【図8】第１階層での移動可能領域の分割処理の一例の説明図（その４）である。
【図9】第１階層のグラフ構造の一例を示す図である。
【図10】第１階層の部分領域の外接直方体の一例を示す図である。
【図11】第２階層（下位階層）での移動可能領域の分割処理の一例の説明図（その１）である。
【図12】第２層での移動可能領域の分割処理の一例の説明図（その２）である。
【図13】第２層のグラフ構造の一例を示す図である。
【図14】開始位置と目標位置とが設定された状態を示す図である。
【図15】第１階層で設定された暫定経路を示す図である。
【図16】第１階層における探索対象領域の設定処理の一例の説明図である。
【図17】第２階層（下位階層）で設定された暫定経路を示す図である。
【図18】第２階層における探索対象領域の設定処理の一例の説明図（その１）である。
【図19】第２階層における探索対象領域の設定処理の一例の説明図（その２）である。
【図20】第２階層における探索対象領域の設定処理の一例の説明図（その３）である。
【図21】第２階層における探索対象領域の設定処理の一例の説明図（その４）である。
【図22】実施形態の経路探索方法の一例のフローチャート（その１）である。
【図23】実施形態の経路探索方法の一例のフローチャート（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下において、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
なお、本実施の形態では、移動体として自律飛行ロボットであるドローンの移動を制御する移動制御システムに本発明を適用した場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば本発明は、２次元的な移動可能領域を走行する自律走行ロボットの移動を制御する移動制御システムに適用してもよい。
なお、本実施の形態では、移動体として自律飛行ロボットであるドローンの移動を制御する移動制御システムに本発明を適用した場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば本発明は、２次元的な移動可能領域を走行する自律走行ロボットの移動を制御する移動制御システムに適用してもよい。
【0012】
＜システム構成＞
以下、本発明を適用した移動制御システム１０００の概略構成を示した図１を参照して、本発明の実施の形態の構成を説明する。
（移動制御システム１０００）
移動制御システム１０００は、管理装置１００と、１台以上の自律飛行ロボット２００を有する。管理装置１００と自律飛行ロボット２００の間は所定の閉域網（無線ＬＡＮ等）を介して通信する。なお、管理装置１００が、経路探索装置の一例である。
以下、本発明を適用した移動制御システム１０００の概略構成を示した図１を参照して、本発明の実施の形態の構成を説明する。
（移動制御システム１０００）
移動制御システム１０００は、管理装置１００と、１台以上の自律飛行ロボット２００を有する。管理装置１００と自律飛行ロボット２００の間は所定の閉域網（無線ＬＡＮ等）を介して通信する。なお、管理装置１００が、経路探索装置の一例である。
【0013】
（自律飛行ロボット２００）
自律飛行ロボット２００は、例えば、クアッドロータ型の小型無人ヘリコプタである。なお、クアッドロータ型の小型無人ヘリコプタに限定されるものではなく、シングルロータ型の小型無人ヘリコプタについても同様に適用することができる。
自律飛行ロボット２００は、管理装置１００から、移動経路の一例である飛行経路に係る情報（後述する経路情報）を受信し、当該飛行経路に沿って飛行するよう制御する。
自律飛行ロボット２００は、例えば、クアッドロータ型の小型無人ヘリコプタである。なお、クアッドロータ型の小型無人ヘリコプタに限定されるものではなく、シングルロータ型の小型無人ヘリコプタについても同様に適用することができる。
自律飛行ロボット２００は、管理装置１００から、移動経路の一例である飛行経路に係る情報（後述する経路情報）を受信し、当該飛行経路に沿って飛行するよう制御する。
【0014】
図２を参照する。自律飛行ロボット２００は、位置・姿勢センサ２１０と、通信部２２０と、記憶部２３０と、制御部２４０と、モータ２５０と、ロータ２６０と備える。
位置・姿勢センサ２１０は、自律飛行ロボット２００の現在位置および姿勢を取得する。位置・姿勢センサ２１０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）等の航法衛星（人工衛星）から送信される電波（航法信号）を受信する受信機、加速度を計測する加速度センサ、方位を計測する電子コンパス、および角速度を計測するジャイロセンサを備えている。
例えば位置・姿勢センサ２１０の受信機は、複数の航法衛星から送信される航法信号を受信して制御部２４０に出力するとともに、電子コンパスおよびジャイロセンサは、計測信号を制御部２４０に出力する。
現在位置を取得するために受信機に代えてレーザスキャナおよび気圧センサを用いるなど、他の既知のセンサを用いて既知の従来技術により現在位置および姿勢を得るための情報を取得するものとしてもよい。
位置・姿勢センサ２１０は、自律飛行ロボット２００の現在位置および姿勢を取得する。位置・姿勢センサ２１０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）等の航法衛星（人工衛星）から送信される電波（航法信号）を受信する受信機、加速度を計測する加速度センサ、方位を計測する電子コンパス、および角速度を計測するジャイロセンサを備えている。
例えば位置・姿勢センサ２１０の受信機は、複数の航法衛星から送信される航法信号を受信して制御部２４０に出力するとともに、電子コンパスおよびジャイロセンサは、計測信号を制御部２４０に出力する。
現在位置を取得するために受信機に代えてレーザスキャナおよび気圧センサを用いるなど、他の既知のセンサを用いて既知の従来技術により現在位置および姿勢を得るための情報を取得するものとしてもよい。
【0015】
通信部２２０は、管理装置１００との間で通信するための通信モジュールである。
記憶部２３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の情報記憶装置である。記憶部２３０は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部２４０との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、位置・姿勢情報２３２、経路情報２３４等の制御部２４０の各処理に用いられる情報が含まれる。
記憶部２３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の情報記憶装置である。記憶部２３０は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部２４０との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、位置・姿勢情報２３２、経路情報２３４等の制御部２４０の各処理に用いられる情報が含まれる。
【0016】
位置・姿勢情報２３２は、位置・姿勢センサ２１０によって取得された自律飛行ロボット２００の現在位置と姿勢とを、予め定められた回数だけ循環記憶した位置と姿勢の履歴である。ここで、履歴内の最新の位置及び姿勢を特に現在位置及び現在姿勢と表記し、それ以外の位置及び姿勢を過去位置及び過去姿勢と表記することがある。
経路情報２３４は、自律飛行ロボット２００が移動する予定である飛行経路に関する情報である。具体的には、飛行経路上における座標列である。経路情報２３４は、管理装置１００から受信する。
経路情報２３４は、自律飛行ロボット２００が移動する予定である飛行経路に関する情報である。具体的には、飛行経路上における座標列である。経路情報２３４は、管理装置１００から受信する。
【0017】
制御部２４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺機器を備えたコンピュータである。制御部２４０のプロセッサは、記憶部２３０に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、以下に説明する制御部２４０の機能を実現する。
制御部２４０は、位置・姿勢算出手段２４２および飛行制御手段２４４等として機能する。
制御部２４０は、位置・姿勢算出手段２４２および飛行制御手段２４４等として機能する。
【0018】
位置・姿勢算出手段２４２は、位置・姿勢センサ２１０の出力から３次元的な移動領域（例えば飛行空間）における自律飛行ロボット２００の現在位置および姿勢を算出し、位置・姿勢情報２３２として記憶部２３０に記憶させる。
例えば位置・姿勢算出手段２４２は、位置・姿勢センサ２１０によって出力された航法信号から緯度・経度・高度を求め、予め記憶した変換規則を用いて移動領域の座標系における位置に変換する。
例えば位置・姿勢算出手段２４２は、位置・姿勢センサ２１０によって出力された航法信号から緯度・経度・高度を求め、予め記憶した変換規則を用いて移動領域の座標系における位置に変換する。
【0019】
また、位置・姿勢算出手段２４２は、位置・姿勢センサ２１０によって出力された加速度センサおよびジャイロセンサの計測信号から、移動領域の座標系における現在姿勢を求める。
なお、位置・姿勢センサ２１０によって出力された電子コンパスの計測信号から、移動領域の座標系における方位を求め、他のセンサからの計測信号を更に用いて現在姿勢を算出してもよい。
以上のように、位置・姿勢センサ２１０と通信部２２０と位置・姿勢算出手段２４２（制御部２４０）とが共働することにより、自律飛行ロボット２００の現在位置及び現在姿勢を検出する。
なお、位置・姿勢センサ２１０によって出力された電子コンパスの計測信号から、移動領域の座標系における方位を求め、他のセンサからの計測信号を更に用いて現在姿勢を算出してもよい。
以上のように、位置・姿勢センサ２１０と通信部２２０と位置・姿勢算出手段２４２（制御部２４０）とが共働することにより、自律飛行ロボット２００の現在位置及び現在姿勢を検出する。
【0020】
なお、位置・姿勢算出手段２４２は、現在位置を算出する都度、通信部２２０を介して当該現在位置を管理装置１００に送信する。
飛行制御手段２４４は、経路情報２３４、位置・姿勢情報２３２を参照し、自律飛行ロボット２００を経路情報２３４に記された飛行経路に追従して移動するようモータ２５０の回転速度を制御する。
具体的には、飛行制御手段２４４は、経路情報２３４に記された現在時刻の位置（座標）と、位置・姿勢情報２３２に記された現在位置との誤差が小さくなるようにモータ２５０の回転速度を制御する。
飛行制御手段２４４は、経路情報２３４、位置・姿勢情報２３２を参照し、自律飛行ロボット２００を経路情報２３４に記された飛行経路に追従して移動するようモータ２５０の回転速度を制御する。
具体的には、飛行制御手段２４４は、経路情報２３４に記された現在時刻の位置（座標）と、位置・姿勢情報２３２に記された現在位置との誤差が小さくなるようにモータ２５０の回転速度を制御する。
【0021】
さらに自律飛行ロボット２００には、４つのロータ２６０と、その回転軸がそれぞれ対応するロータ２６０に連結された４つのモータ２５０からなる４つのユニットが搭載されている。
各モータ２５０は、制御部２４０に接続されて制御部２４０から回転速度を指示される。４つのロータ２６０が独立して回転することにより自律飛行ロボット２００に任意方向の加速度を発生させる。
各モータ２５０は、制御部２４０に接続されて制御部２４０から回転速度を指示される。４つのロータ２６０が独立して回転することにより自律飛行ロボット２００に任意方向の加速度を発生させる。
【0022】
（管理装置１００）
管理装置１００は、所定位置（例えば自律飛行ロボット２００の移動領域内）に設置され、自律飛行ロボット２００の飛行先である目標位置を決定し、自律飛行ロボット２００から受信した現在位置に基づいて、現在位置から目標位置に至る飛行経路を求め、自律飛行ロボット２００に送信する。
なお、管理装置１００は、遠隔の監視センタに設置してある図示しないセンタ装置と広域網（インターネット、携帯電話網等）を介して通信し、センタ装置からの指示を受け、当該指示に基づいて目標位置を設定したり、センタ装置に自律飛行ロボット２００に係る各種情報を送信するようにしてもよい。
管理装置１００は、所定位置（例えば自律飛行ロボット２００の移動領域内）に設置され、自律飛行ロボット２００の飛行先である目標位置を決定し、自律飛行ロボット２００から受信した現在位置に基づいて、現在位置から目標位置に至る飛行経路を求め、自律飛行ロボット２００に送信する。
なお、管理装置１００は、遠隔の監視センタに設置してある図示しないセンタ装置と広域網（インターネット、携帯電話網等）を介して通信し、センタ装置からの指示を受け、当該指示に基づいて目標位置を設定したり、センタ装置に自律飛行ロボット２００に係る各種情報を送信するようにしてもよい。
【0023】
図３を参照する。管理装置１００は、通信部１１０と、記憶部１２０と、及び制御部１３０と、を備える。
通信部１１０は、自律飛行ロボット２００との間で通信するための通信モジュールである。
記憶部１２０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の情報記憶装置である。記憶部１２０は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部１３０との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、移動可能領域情報１２１、位置情報１２２、部分領域情報１２３、グラフ構造情報１２４、経路情報１２５等の制御部１３０の各処理に用いられる情報が含まれる。
通信部１１０は、自律飛行ロボット２００との間で通信するための通信モジュールである。
記憶部１２０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の情報記憶装置である。記憶部１２０は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部１３０との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、移動可能領域情報１２１、位置情報１２２、部分領域情報１２３、グラフ構造情報１２４、経路情報１２５等の制御部１３０の各処理に用いられる情報が含まれる。
【0024】
（移動可能領域情報１２１）
移動可能領域情報１２１は、自律飛行ロボット２００が飛行可能な３次元空間の空間範囲（立体）を表す座標データからなる情報である。なお、本発明を、２次元的な移動可能領域を走行する自律走行ロボットの移動制御に適用する場合には、移動可能領域情報１２１は、２次元的な領域情報であってよい。
移動可能領域情報１２１は、例えば、自律飛行ロボット２００が飛行する領域内に存在する障害物の位置や形状に基づいて生成される。障害物以外にも、自律飛行ロボット２００の所有者の敷地や、行政機関によって規定される飛行可能高度帯などといった、自律飛行ロボット２００が飛行範囲を制限する情報に基づいて生成してもよい。
移動可能領域情報１２１は、自律飛行ロボット２００が飛行可能な３次元空間の空間範囲（立体）を表す座標データからなる情報である。なお、本発明を、２次元的な移動可能領域を走行する自律走行ロボットの移動制御に適用する場合には、移動可能領域情報１２１は、２次元的な領域情報であってよい。
移動可能領域情報１２１は、例えば、自律飛行ロボット２００が飛行する領域内に存在する障害物の位置や形状に基づいて生成される。障害物以外にも、自律飛行ロボット２００の所有者の敷地や、行政機関によって規定される飛行可能高度帯などといった、自律飛行ロボット２００が飛行範囲を制限する情報に基づいて生成してもよい。
【0025】
例えば、移動可能領域情報１２１は、自律飛行ロボット２００が飛行する領域を含んだ対象領域をボクセルに等分割したボクセル集合情報を有してよい。移動可能領域情報１２１は、各ボクセルのボクセルＩＤと、ボクセルの位置情報と、各ボクセルにおける障害物の有無の情報を有してよい。自律飛行ロボット２００が飛行できる移動可能領域は、障害物が存在しないボクセルの集合として表すことができる。
【0026】
（位置情報１２２）
位置情報１２２は、自律飛行ロボット２００の現在位置及び目標位置を示した情報である。自律飛行ロボット２００から現在位置を受信すると、当該自律飛行ロボット２００の機体ＩＤと対応付けて位置情報１２２に記憶する。自律飛行ロボット２００の目標位置が設定されると、当該自律飛行ロボット２００の機体ＩＤに対応付けて目標位置が位置情報１２２に記憶される。
位置情報１２２は、自律飛行ロボット２００の現在位置及び目標位置を示した情報である。自律飛行ロボット２００から現在位置を受信すると、当該自律飛行ロボット２００の機体ＩＤと対応付けて位置情報１２２に記憶する。自律飛行ロボット２００の目標位置が設定されると、当該自律飛行ロボット２００の機体ＩＤに対応付けて目標位置が位置情報１２２に記憶される。
【0027】
（部分領域情報１２３）
部分領域情報１２３は、移動可能領域情報１２１が示す移動可能領域を分割して得られる複数の部分領域を示す情報である。部分領域の情報として、例えば部分領域に含まれるボクセルのボクセルＩＤを有してよい。
部分領域情報１２３は階層構造を有する。最上位階層である第１階層の部分領域は、移動可能領域全体を、凸領域と凸領域以外の接続領域に分割して得られる部分領域である。
部分領域情報１２３は、移動可能領域情報１２１が示す移動可能領域を分割して得られる複数の部分領域を示す情報である。部分領域の情報として、例えば部分領域に含まれるボクセルのボクセルＩＤを有してよい。
部分領域情報１２３は階層構造を有する。最上位階層である第１階層の部分領域は、移動可能領域全体を、凸領域と凸領域以外の接続領域に分割して得られる部分領域である。
【0028】
第１階層よりも１つ下の階層である第２階層の部分領域は、１つ上の階層である第１階層の部分領域の各々を、階層ごとに設定された基準サイズ以下の領域となるように分割して得られる部分領域である。
同様に、第ｎ階層の部分領域は、第（ｎ－１）階層の部分領域の各々を基準サイズ以下の領域となるように分割して得られる部分領域である。第ｎ階層の基準サイズは、第（ｎ－１）階層の基準サイズよりも小さな値に設定されている。
同様に、第ｎ階層の部分領域は、第（ｎ－１）階層の部分領域の各々を基準サイズ以下の領域となるように分割して得られる部分領域である。第ｎ階層の基準サイズは、第（ｎ－１）階層の基準サイズよりも小さな値に設定されている。
【0029】
以下、基準サイズの最小値は、例えばボクセルの大きさであってよい。すなわち、最も下位の階層において、移動可能領域はボクセルサイズの部分領域に分割されていてよい。また、基準サイズの最小値は、ボクセルサイズよりも大きな値に設定してもよい。
さらに部分領域情報１２３は、これらの部分領域におのおの外接する外接直方体の情報を有していてもよい。
さらに部分領域情報１２３は、これらの部分領域におのおの外接する外接直方体の情報を有していてもよい。
【0030】
（グラフ構造情報１２４）
グラフ構造情報１２４は、移動可能領域情報１２１が示す移動可能領域を分割して得られる部分領域（すなわち部分領域情報１２３により表された部分領域）どうしの位置関係（特に部分領域間の接続関係）を表すグラフ構造の情報である。
グラフ構造情報１２４は、部分領域情報１２３と同様に階層構造を有する。第ｎ階層のグラフ構造は、第ｎ階層の部分領域の各々に対応するノードと、互いに隣接している（すなわち互いに接している）第ｎ階層の部分領域の対のノード間を接続するエッジと、を有する。
グラフ構造情報１２４は、移動可能領域情報１２１が示す移動可能領域を分割して得られる部分領域（すなわち部分領域情報１２３により表された部分領域）どうしの位置関係（特に部分領域間の接続関係）を表すグラフ構造の情報である。
グラフ構造情報１２４は、部分領域情報１２３と同様に階層構造を有する。第ｎ階層のグラフ構造は、第ｎ階層の部分領域の各々に対応するノードと、互いに隣接している（すなわち互いに接している）第ｎ階層の部分領域の対のノード間を接続するエッジと、を有する。
【0031】
各部分領域のノードの位置は、例えば部分領域の中心位置（重心位置）に最も近く、且つ部分領域内に位置するボクセルの中心位置に設定してよい。
さらにグラフ構造情報１２４は、第ｎ階層の部分領域のノードと、この部分領域を含む１つ上の第（ｎ－１）階層の部分領域のノードと、を接続するエッジ（以下「階層間エッジ」と表記することがある）の情報を有する。
（経路情報１２５）
経路情報１２５は、経路探索部１３３によって算出される情報であり、開始位置から始まり、各中間ノードの位置を経由し、目標位置に至る経路上の各位置の座標列である。
制御部１３０は、通信部１１０を介して経路情報１２５を自律飛行ロボット２００に送信する。自律飛行ロボット２００は、受信した経路情報１２５に基づいて経路情報２３４を記憶する。例えば経路情報１２５を経路情報２３４として記憶する。
さらにグラフ構造情報１２４は、第ｎ階層の部分領域のノードと、この部分領域を含む１つ上の第（ｎ－１）階層の部分領域のノードと、を接続するエッジ（以下「階層間エッジ」と表記することがある）の情報を有する。
（経路情報１２５）
経路情報１２５は、経路探索部１３３によって算出される情報であり、開始位置から始まり、各中間ノードの位置を経由し、目標位置に至る経路上の各位置の座標列である。
制御部１３０は、通信部１１０を介して経路情報１２５を自律飛行ロボット２００に送信する。自律飛行ロボット２００は、受信した経路情報１２５に基づいて経路情報２３４を記憶する。例えば経路情報１２５を経路情報２３４として記憶する。
【0032】
（制御部１３０）
制御部１３０は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺機器を備えたコンピュータである。制御部１３０のプロセッサは、記憶部１２０に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、以下に説明する制御部１３０の機能を実現する。
制御部１３０は、領域分割部１３１、グラフ生成部１３２、経路探索部１３３、および探索対象領域設定部１３４等として機能する。経路探索部１３３は、特許請求の範囲に記載の「暫定経路探索部」と「移動経路探索部」の一例である。
制御部１３０は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺機器を備えたコンピュータである。制御部１３０のプロセッサは、記憶部１２０に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、以下に説明する制御部１３０の機能を実現する。
制御部１３０は、領域分割部１３１、グラフ生成部１３２、経路探索部１３３、および探索対象領域設定部１３４等として機能する。経路探索部１３３は、特許請求の範囲に記載の「暫定経路探索部」と「移動経路探索部」の一例である。
【0033】
領域分割部１３１は、部分領域処理を実行する。部分領域処理では、領域分割部１３１は、移動可能領域情報１２１が示す移動可能領域を、凸領域と接続領域とに分割し、分割後の領域を第１階層の部分領域として取得する。また領域分割部１３１は、第１階層の部分領域を、第２階層の基準サイズ以下の領域となるように分割し、分割後の領域を第２階層の部分領域として取得する。
【0034】
同様に、第（ｎ－１）階層の部分領域を、第ｎ階層の基準サイズ以下の領域となるように分割し、分割後の領域を第ｎ階層の部分領域として取得する処理を、基準サイズが所定の最小値となるまで繰り返す。
領域分割部１３１は、得られた部分領域の情報を部分領域情報１２３として記憶部１２０に記憶する。
領域分割部１３１は、得られた部分領域の情報を部分領域情報１２３として記憶部１２０に記憶する。
【0035】
グラフ生成部１３２は、グラフ生成処理を実行する。グラフ生成処理では、グラフ生成部１３２は、各階層毎に、部分領域情報１２３の部分領域どうしの位置関係を表すグラフ構造を生成する。
また、グラフ生成部１３２は、第ｎ階層の部分領域のノードと、この部分領域を含む１つ上の第（ｎ－１）階層の部分領域のノードと、を接続する階層間エッジをグラフ構造に追加する。
グラフ生成部１３２は、生成されたグラフ構造の情報をグラフ構造情報１２４として記憶部１２０に記憶する。
また、グラフ生成部１３２は、第ｎ階層の部分領域のノードと、この部分領域を含む１つ上の第（ｎ－１）階層の部分領域のノードと、を接続する階層間エッジをグラフ構造に追加する。
グラフ生成部１３２は、生成されたグラフ構造の情報をグラフ構造情報１２４として記憶部１２０に記憶する。
【0036】
領域分割部１３１による部分領域処理及びグラフ生成部１３２によるグラフ生成処理は、自律飛行ロボット２００の移動経路の探索前、例えば自律飛行ロボット２００が目標位置への移動を開始する前に１回だけ実行してもよい。
また、自律飛行ロボット２００が目標位置への移動を開始した後に、適宜リアルタイムに部分領域処理及びグラフ生成処理を実行してもよい。
自律飛行ロボット２００が目標位置への移動を開始した後に部分領域処理及びグラフ生成処理を実行することにより、障害物の移動により移動可能領域が変化しても、移動可能領域が変化に応じて移動経路を変更できる。
また、自律飛行ロボット２００が目標位置への移動を開始した後に、適宜リアルタイムに部分領域処理及びグラフ生成処理を実行してもよい。
自律飛行ロボット２００が目標位置への移動を開始した後に部分領域処理及びグラフ生成処理を実行することにより、障害物の移動により移動可能領域が変化しても、移動可能領域が変化に応じて移動経路を変更できる。
【0037】
次に、図４～図１３を参照して、領域分割部１３１による部分領域処理とグラフ生成部１３２によるグラフ生成処理の一例を説明する。
上記のとおり、移動可能領域情報１２１として、自律飛行ロボット２００が飛行する領域を含む対象領域をボクセルに等分割したボクセル集合情報が予め記憶されている。各ボクセルには障害物の有無が記憶されており、移動可能領域は障害物がないボクセルの集合として表現されている。図４は、移動可能領域１の一例を示す図である。
上記のとおり、移動可能領域情報１２１として、自律飛行ロボット２００が飛行する領域を含む対象領域をボクセルに等分割したボクセル集合情報が予め記憶されている。各ボクセルには障害物の有無が記憶されており、移動可能領域は障害物がないボクセルの集合として表現されている。図４は、移動可能領域１の一例を示す図である。
【0038】
まず、領域分割部１３１は、移動可能領域１を、最上位階層である第１階層の部分領域に分割する。以下、第１階層における部分領域処理について説明する。なお、領域の分割方法は以下の説明に限定されず、領域分割部１３１は、任意の手法によって移動可能領域１を第１階層の部分領域に分割すれば足りる。
領域分割部１３１は、移動可能領域１の全てのボクセルについて、ボクセルに最も近い障害物とボクセルとの間の距離値を算出する。
図５を参照する。領域分割部１３１は、障害物からの距離値が最も大きなボクセル２を選択する。領域分割部１３１は、選択したボクセル２から直方体を膨張させ、直方体内部が移動可能領域１内のボクセルのみとなる直方体を算出し、この直方体を凸領域３とする。
なお、移動可能領域１の境界は必ずしも平坦であるとは限らない。このため、１つの凸領域を算出する度に、凸領域の外側に接触するボクセルが移動可能領域１内に位置し、且つ当該ボクセルを凸領域に追加しても追加後の領域が依然として凸領域となるかを確認しながら、当該ボクセルを凸領域に追加して凸領域を拡大してもよい。
領域分割部１３１は、移動可能領域１の全てのボクセルについて、ボクセルに最も近い障害物とボクセルとの間の距離値を算出する。
図５を参照する。領域分割部１３１は、障害物からの距離値が最も大きなボクセル２を選択する。領域分割部１３１は、選択したボクセル２から直方体を膨張させ、直方体内部が移動可能領域１内のボクセルのみとなる直方体を算出し、この直方体を凸領域３とする。
なお、移動可能領域１の境界は必ずしも平坦であるとは限らない。このため、１つの凸領域を算出する度に、凸領域の外側に接触するボクセルが移動可能領域１内に位置し、且つ当該ボクセルを凸領域に追加しても追加後の領域が依然として凸領域となるかを確認しながら、当該ボクセルを凸領域に追加して凸領域を拡大してもよい。
【0039】
図６を参照する。移動可能領域１から凸領域３を除いた領域から、障害物からの距離値が最も大きなボクセル５を選択し、ボクセル５から直方体を膨張させて凸領域６を算出する。同様に移動可能領域１から凸領域３、６を除いた領域から、障害物からの距離値が最も大きなボクセル８を選択し、ボクセル８から直方体を膨張させて凸領域９を算出する。
【0040】
同様に移動可能領域１から凸領域３、６、９を除いた領域から、障害物からの距離値が最も大きなボクセル１１を選択し、図７に示すようにボクセル１１から直方体１２を膨張させる。直方体１２と、算出済みの凸領域３とが干渉した場合には、直方体１２を凸領域として設定せずに、凸領域を生成する処理を終了する。
図８を参照する。領域分割部１３１は、移動可能領域１から凸領域３、６、９を除いた領域のボクセルをクラスタリングし、接続領域１３、１４、１５とする。
以上により領域分割部１３１は、移動可能領域１を、凸領域３、６、９と接続領域１３～１５に分割し、第１階層の部分領域として記憶する。
図８を参照する。領域分割部１３１は、移動可能領域１から凸領域３、６、９を除いた領域のボクセルをクラスタリングし、接続領域１３、１４、１５とする。
以上により領域分割部１３１は、移動可能領域１を、凸領域３、６、９と接続領域１３～１５に分割し、第１階層の部分領域として記憶する。
【0041】
次に、グラフ生成部１３２は、第１階層のグラフ構造を生成する。図９を参照する。グラフ生成部１３２は、各部分領域３、６、９、１３～１５の位置を表すノードｎ３、ｎ６、ｎ９、ｎ１３～ｎ１５を設定する。
例えば、グラフ生成部１３２は、各部分領域３、６、９、１３～１５の中心位置に最も近く、部分領域３、６、９、１３～１５内に位置するボクセルの中心位置をノードｎ３、ｎ６、ｎ９、ｎ１３～ｎ１５としてそれぞれ設定する。
例えば、グラフ生成部１３２は、各部分領域３、６、９、１３～１５の中心位置に最も近く、部分領域３、６、９、１３～１５内に位置するボクセルの中心位置をノードｎ３、ｎ６、ｎ９、ｎ１３～ｎ１５としてそれぞれ設定する。
【0042】
グラフ生成部１３２は、隣接する部分領域どうし（すなわち互いに接している部分領域どうし）のノード間を接続するエッジｅを設定する。例えばグラフ生成部１３２は、互いに接しているボクセル間をエッジで接続したグラフ上で、Ａ＊（エースター）経路探索法やダイクストラ法などのアルゴリズムを用いて、エッジｅの経路を算出してよい。
グラフ生成部１３２は、ノードｎ３、ｎ６、ｎ９、ｎ１３～ｎ１５がエッジｅで接続されたグラフ構造を、第１階層のグラフ構造として記憶する。なお、エッジｅの情報として、両端のノードの識別子とエッジ長の情報を記憶すれば足り、エッジの経路情報を記憶しなくてもよい。
図１０を参照する。領域分割部１３１は、各部分領域３、６、９、１３～１５に外接する外接直方体Ａ３、Ａ６、Ａ９、Ａ１３～Ａ１５を算出し、部分領域情報１２３の一部として記憶する。
グラフ生成部１３２は、ノードｎ３、ｎ６、ｎ９、ｎ１３～ｎ１５がエッジｅで接続されたグラフ構造を、第１階層のグラフ構造として記憶する。なお、エッジｅの情報として、両端のノードの識別子とエッジ長の情報を記憶すれば足り、エッジの経路情報を記憶しなくてもよい。
図１０を参照する。領域分割部１３１は、各部分領域３、６、９、１３～１５に外接する外接直方体Ａ３、Ａ６、Ａ９、Ａ１３～Ａ１５を算出し、部分領域情報１２３の一部として記憶する。
【0043】
次に、領域分割部１３１は、第１階層の部分領域３、６、９、１３～１５の各々を分割して、下位階層（第２階層）の部分領域を生成する。以下、部分領域処理及びグラフ生成処理の説明において、部分領域及びグラフを生成する対象の階層を「注目階層」と表記する。
なお、領域の分割方法は以下の説明に限定されず、領域分割部１３１は、注目階層よりも１つ上位の階層の部分領域を、注目階層の部分領域に分割すれば足りる。
なお、領域の分割方法は以下の説明に限定されず、領域分割部１３１は、注目階層よりも１つ上位の階層の部分領域を、注目階層の部分領域に分割すれば足りる。
【0044】
図１１を参照する。注目階層の１つ上位の階層（この場合は第１階層）の部分領域が凸領域である場合には、当該部分領域を注目階層の基準サイズで分割する。例えば、凸領域３は、基準サイズの凸領域１８、１９と、基準サイズよりも小さな残りの凸領域２０に分割され、これらの凸領域を注目階層の部分領域１８～２０とする。凸領域６、９は基準サイズよりも小さいので分割せずに注目階層の部分領域２１、２２とする。
【0045】
図１２を参照する。注目階層の１つ上位の階層の部分領域が接続領域である場合には、上述した第１階層における部分領域処理と同様に凸領域と接続領域に分割する。例えば接続領域１４を、凸領域２３と接続領域２４～２６とに分割し、接続領域１３を、凸領域２９と接続空間２８とに分割し、それぞれを注目階層の部分領域とする。
接続領域１５は、単一の直方体に含まれるため、分割せずに注目階層の部分領域２７とする。
接続領域１５は、単一の直方体に含まれるため、分割せずに注目階層の部分領域２７とする。
【0046】
図１３を参照する。グラフ生成部１３２は、注目階層（この場合は第２階層）のグラフ構造を生成する。グラフ構造の生成方法は、上述した第１階層におけるグラフ構造の生成方法と同様である。
第２階層のグラフ構造は、第２階層の部分領域１８～２９のノードｎ１８～ｎ２９と、これらのノードｎ１８～ｎ２９のうち、隣接する部分領域どうしのノード間を接続するエッジｅを含む。
第２階層のグラフ構造は、第２階層の部分領域１８～２９のノードｎ１８～ｎ２９と、これらのノードｎ１８～ｎ２９のうち、隣接する部分領域どうしのノード間を接続するエッジｅを含む。
【0047】
以下、同様の処理を繰り返し、第（ｎ－１）階層の部分領域を、第ｎ階層の基準サイズ以下の領域となるように分割し、分割後の領域を第ｎ階層の部分領域として取得する処理と、第ｎ階層のグラフ構造を生成する処理とを、基準サイズが所定の最小値となるまで繰り返す。
なお、部分領域及びグラフ構造が生成された階層のうち最も下位の階層を「最下位階層」と表記する。
最下位階層の基準サイズは、例えばボクセルの大きさであってよい。また、最下位階層の基準サイズはボクセルサイズよりも大きくてもよい。
なお、部分領域及びグラフ構造が生成された階層のうち最も下位の階層を「最下位階層」と表記する。
最下位階層の基準サイズは、例えばボクセルの大きさであってよい。また、最下位階層の基準サイズはボクセルサイズよりも大きくてもよい。
【0048】
自律飛行ロボット２００が目標位置への移動を開始した後に、適宜リアルタイムに部分領域処理及びグラフ生成処理を実行する場合、領域分割部１３１は、基準サイズの最小値（すなわち最下位階層の基準サイズ）を動的に変更してもよい。例えば、領域分割部１３１は、自律飛行ロボット２００の移動速度に応じて、基準サイズの最小値を変更してよい。例えば、移動速度が高い程、基準サイズの最小値を大きくしてよい。これにより、自律飛行ロボット２００の移動速度が高く迅速な移動経路の探索が要求される場合に、早期に経路計算を完了できる。
また例えば、領域分割部１３１は、部分領域処理及びグラフ生成処理の計算を開始してからの経過時間に応じて基準サイズの最小値を変更してよい。例えば、経過時間が長い程、基準サイズの最小値を大きくしてよい。これにより、早期に経路計算を完了できる。
また例えば、領域分割部１３１は、部分領域処理及びグラフ生成処理の計算を開始してからの経過時間に応じて基準サイズの最小値を変更してよい。例えば、経過時間が長い程、基準サイズの最小値を大きくしてよい。これにより、早期に経路計算を完了できる。
【0049】
さらに、グラフ生成部１３２は、第ｎ階層の部分領域のノードと、この部分領域を含む１つ上の第（ｎ－１）階層の部分領域のノードと、を接続する階層間エッジをグラフ構造に追加する。
例えばグラフ生成部１３２は、互いに接しているボクセル間をエッジで接続したグラフ上で、Ａ＊（エースター）経路探索法やダイクストラ法などのアルゴリズムを用いて、階層間エッジの経路を算出してよい。このとき第（ｎ－１）階層の部分領域のみを通過するように経路を算出する。階層間エッジの情報として、両端のノードの識別子とエッジ長の情報を記憶すれば足り、階層間エッジの経路情報を記憶しなくてもよい。
例えばグラフ生成部１３２は、互いに接しているボクセル間をエッジで接続したグラフ上で、Ａ＊（エースター）経路探索法やダイクストラ法などのアルゴリズムを用いて、階層間エッジの経路を算出してよい。このとき第（ｎ－１）階層の部分領域のみを通過するように経路を算出する。階層間エッジの情報として、両端のノードの識別子とエッジ長の情報を記憶すれば足り、階層間エッジの経路情報を記憶しなくてもよい。
【0050】
なお、上記のグラフ生成処理において、エッジ算出の計算量を低減するために、ボクセル間をエッジで接続したグラフ上でエッジの経路を計算するのに代えて、注目階層の１つ下の階層のグラフ構造上でエッジの経路を計算してもよい。この場合、領域分割部１３１が最下位階層まで部分領域処理を実行した後に、グラフ生成部１３２は、最下位階層から順に最上位階層までグラフ構造を生成すればよい。
【0051】
図３を参照する。経路探索部１３３と探索対象領域設定部１３４は、経路探索処理を実行する。経路探索処理では、自律飛行ロボット２００の移動の開始位置（例えば、自律飛行ロボット２００の現在位置）から、指定された目標位置まで、自律飛行ロボット２００を移動させる移動経路を探索する。
経路探索処理は、例えば、目標位置を指定されたとき、探索した移動経路上に障害物を検知したとき、探索した移動経路から自律飛行ロボット２００が大きく外れたとき、等に実行される。
経路探索処理は、例えば、目標位置を指定されたとき、探索した移動経路上に障害物を検知したとき、探索した移動経路から自律飛行ロボット２００が大きく外れたとき、等に実行される。
【0052】
経路探索部１３３は、各階層のグラフ構造において開始位置から目標位置に至る経路を探索する。これら経路のうち、最下位階層のグラフ構造において探索された経路を、自律飛行ロボット２００を移動させる移動経路として最終的に出力する。第１階層と、第２階層以下の下位階層のうち最下位階層以外の階層と、において暫定的に探索される経路を「暫定経路」と表記する。
【0053】
第２階層以下の下位階層である第ｎ階層（ｎ≧２）において開始位置から目標位置に至る経路を探索するとき、探索対象領域設定部１３４は、第（ｎ－１）階層にて算出された暫定経路に基づいて第（ｎ－１）階層の部分領域を限定し、第ｎ階層の移動経路を探索する探索対象領域として設定する。以下、経路探索処理の説明において、経路探索の対象となる第ｎ階層を「注目階層」と表記することがある。
【0054】
経路探索部１３３は、グラフ生成部１３２が生成した第ｎ階層のグラフ構造から、探索対象領域設定部１３４が設定した第（ｎ－１）階層の探索対象領域に含まれない第ｎ階層の部分領域のノードと、このノードに接続されるエッジを除くことによって、第ｎ階層のグラフ構造を制限し、制限されたグラフ構造において開始位置から目標位置に至る第ｎ階層の経路を探索する。
これにより、移動経路を探索する最下位階層のグラフ構造を制限することができるので、移動可能領域１が広くなるのに伴う経路探索の計算量の増大を抑制できる。
これにより、移動経路を探索する最下位階層のグラフ構造を制限することができるので、移動可能領域１が広くなるのに伴う経路探索の計算量の増大を抑制できる。
【0055】
次に、図１４～図２１を参照して、経路探索部１３３及び探索対象領域設定部１３４による経路探索処理の一例を説明する。
まず、経路探索部１３３は、図１４に示すように移動可能領域１内に開始位置３０と目標位置３１を設定する。
まず、経路探索部１３３は、図１４に示すように移動可能領域１内に開始位置３０と目標位置３１を設定する。
【0056】
図１５を参照する。次に経路探索部１３３は、第１階層のグラフ構造において、開始位置３０から目標位置３１に至る暫定経路を生成し、経路長Ｌを算出する。
このとき経路探索部１３３は、開始位置３０が属する第１階層の部分領域９のノードｎ９と開始位置３０との間の経路３２を求める。
経路探索部１３３は、例えば上記の階層間エッジの情報を用いて経路３２を求めてもよい。
このとき経路探索部１３３は、開始位置３０が属する第１階層の部分領域９のノードｎ９と開始位置３０との間の経路３２を求める。
経路探索部１３３は、例えば上記の階層間エッジの情報を用いて経路３２を求めてもよい。
【0057】
具体的には、開始位置３０を含んだ最下位階層の部分領域のノードから、第１階層のノードｎ９まで、階層間エッジを順に接続することによって、経路３２を求める。
なお、開始位置３０が属する部分領域９が凸領域である場合、開始位置３０とノードｎ９とを直接結ぶ経路を経路３２としてもよい。
同様に、目標位置３１が属する第１階層の部分領域３のノードｎ３と目標位置３１との間の経路３３を求める。
なお、開始位置３０が属する部分領域９が凸領域である場合、開始位置３０とノードｎ９とを直接結ぶ経路を経路３２としてもよい。
同様に、目標位置３１が属する第１階層の部分領域３のノードｎ３と目標位置３１との間の経路３３を求める。
【0058】
さらに、第１階層のグラフ構造において、ノードｎ９からノードｎ３までの経路３４を探索する。
経路探索部１３３は、経路３２と経路３４と経路３３とを接続して、開始位置３０から目標位置３１に至る暫定経路（３２＋３４＋３３）とする。経路探索部１３３は、経路３２の経路長ＬＳと、経路３４の経路長ＬＭと、経路３３の経路長ＬＧの和を、暫定経路（３２＋３４＋３３）の経路長Ｌ＝（ＬＳ＋ＬＭ＋ＬＧ）として算出する。
経路探索部１３３は、経路３２と経路３４と経路３３とを接続して、開始位置３０から目標位置３１に至る暫定経路（３２＋３４＋３３）とする。経路探索部１３３は、経路３２の経路長ＬＳと、経路３４の経路長ＬＭと、経路３３の経路長ＬＧの和を、暫定経路（３２＋３４＋３３）の経路長Ｌ＝（ＬＳ＋ＬＭ＋ＬＧ）として算出する。
【0059】
次に、探索対象領域設定部１３４は、自律飛行ロボット２００の移動経路を探索する対象範囲を移動可能領域１から制限するために、経路探索部１３３が探索した暫定経路（３２＋３４＋３３）に基づいて、第１階層の部分領域３、６、９、１３～１５のいずれかを探索対象領域の候補として選択する。
図１６を参照する。例えば、探索対象領域設定部１３４は、開始位置３０及び目標位置３１を焦点とし、これら焦点３０、３１からの距離の和が暫定経路（３２＋３４＋３３）の経路長Ｌとなる動点の軌跡が作る楕円体３５の内側に位置する部分領域を探索対象領域の候補として選択してよい。ここで「楕円体の内側に位置する」とは、部分領域の少なくとも一部が楕円体内に位置すること（すなわち、部分領域と楕円体が接触していること）を意味する。
図１６を参照する。例えば、探索対象領域設定部１３４は、開始位置３０及び目標位置３１を焦点とし、これら焦点３０、３１からの距離の和が暫定経路（３２＋３４＋３３）の経路長Ｌとなる動点の軌跡が作る楕円体３５の内側に位置する部分領域を探索対象領域の候補として選択してよい。ここで「楕円体の内側に位置する」とは、部分領域の少なくとも一部が楕円体内に位置すること（すなわち、部分領域と楕円体が接触していること）を意味する。
【0060】
このような楕円体３５の表面の一点と、開始位置３０及び目標位置３１との間の２直線の距離の和は、暫定経路（３２＋３４＋３３）の経路長Ｌと等しい、このため、楕円体３５の外側に位置する部分領域を経由する経路の経路長は、暫定経路（３２＋３４＋３３）の経路長Ｌよりも長くなる。したがって、探索対象領域設定部１３４は、楕円体３５の外側に位置する部分領域を、最短経路が経由し得ない部分領域として、探索対象領域から除外する。
【0061】
本例では、図１６に示すように部分領域３、６、９、１３～１５が、楕円体３５と接触しているため、探索対象領域から除外される部分領域はない。探索対象領域設定部１３４は、部分領域３、６、９、１３～１５の全てを探索対象領域の候補として選択する。
なお、楕円体３５と部分領域３、６、９、１３～１５との接触判定の計算を簡単にするために、図１０に示す外接直方体Ａ３、Ａ６、Ａ９、Ａ１３～Ａ１５と楕円体との接触判定に基づいて、部分領域３、６、９、１３～１５が、楕円体３５と接触しているか否かを判定してよい。
なお、移動可能領域１が２次元領域である場合には、焦点３０、３１からの距離の和が暫定経路（３２＋３４＋３３）の経路長Ｌとなる動点の軌跡が作る楕円の内側に位置する部分領域を探索対象領域として選択してよい。
なお、楕円体３５と部分領域３、６、９、１３～１５との接触判定の計算を簡単にするために、図１０に示す外接直方体Ａ３、Ａ６、Ａ９、Ａ１３～Ａ１５と楕円体との接触判定に基づいて、部分領域３、６、９、１３～１５が、楕円体３５と接触しているか否かを判定してよい。
なお、移動可能領域１が２次元領域である場合には、焦点３０、３１からの距離の和が暫定経路（３２＋３４＋３３）の経路長Ｌとなる動点の軌跡が作る楕円の内側に位置する部分領域を探索対象領域として選択してよい。
【0062】
また、暫定経路（３２＋３４＋３３）に基づいて探索対象領域を設定する方法は、上記のような楕円体や楕円を用いる方法に限定されない。暫定経路（３２＋３４＋３３）を求めることにより開始位置３０から目標位置３１へ至る最短経路が通り得る範囲が絞り込まれるので、暫定経路（３２＋３４＋３３）を用いることにより様々な方法で探索対象領域を選択できる。
例えば、暫定経路（３２＋３４＋３３）に外接する外接直方体の内側に位置する部分領域を探索対象領域として選択してよい。また例えば、暫定経路（３２＋３４＋３３）から所定距離以内の領域の内側に位置する部分領域を探索対象領域として選択してもよい。
例えば、暫定経路（３２＋３４＋３３）に外接する外接直方体の内側に位置する部分領域を探索対象領域として選択してよい。また例えば、暫定経路（３２＋３４＋３３）から所定距離以内の領域の内側に位置する部分領域を探索対象領域として選択してもよい。
【0063】
次に、探索対象領域設定部１３４は、暫定経路（３２＋３４＋３３）に基づいて探索対象領域の候補として選択した部分領域３、６、９、１３～１５のうち、２個以上の部分領域と隣接する（接する）部分領域を探索対象領域として選択する。すなわち１個の部分領域のみと接する部分領域を探索対象領域から除外する。１個の部分領域のみと接する部分領域を通過する経路は、同じ部分領域から入って戻る経路しかないので、最短経路とならないことは明らかだからである。
【0064】
ただし、開始位置３０を含む部分領域９と目標位置３１を含む部分領域３は探索対象領域として選択する。
図１６に示すように、本例では１個の部分領域のみと接する部分領域はない。したがって、探索対象領域設定部１３４は、部分領域３、６、９、１３～１５の全てを探索対象領域として選択して、第１階層における経路探索処理を終了する。
図１６に示すように、本例では１個の部分領域のみと接する部分領域はない。したがって、探索対象領域設定部１３４は、部分領域３、６、９、１３～１５の全てを探索対象領域として選択して、第１階層における経路探索処理を終了する。
【0065】
図１７を参照する。経路探索部１３３は、第１階層よりも１つ下位の第２階層を注目階層とする。経路探索部１３３は、第２階層のグラフ構造から、探索対象領域設定部１３４が選択した第１階層の探索対象領域に含まれない第２階層の部分領域のノードと、このノードに接続されるエッジを除いたグラフ構造において、開始位置３０から目標位置３１に至る経路を生成する。本例では、第１階層の部分領域３、６、９、１３～１５の全てが探索対象領域として選択されたため、第２階層のグラフ構造全体において経路を生成する。
最下位階層が第２階層である場合には、経路探索部１３３は、生成した経路の情報を、自律飛行ロボット２００を移動させる移動経路の経路情報１２５として記憶部１２０に記憶する。最下位階層が第２階層よりも下位階層である場合には、生成した経路は暫定経路となる。
最下位階層が第２階層である場合には、経路探索部１３３は、生成した経路の情報を、自律飛行ロボット２００を移動させる移動経路の経路情報１２５として記憶部１２０に記憶する。最下位階層が第２階層よりも下位階層である場合には、生成した経路は暫定経路となる。
【0066】
経路探索部１３３は、第１階層における経路探索処理と同様の処理によって、開始位置３０が属する第２階層の部分領域２２のノードｎ２２と開始位置３０との間の経路４０と、目標位置３１が属する第２階層の部分領域１９のノードｎ１９と目標位置３１との間の経路４１と、を求める。また、第２階層のグラフ構造において、ノードｎ２２からノードｎ１９までの経路４２を探索する。
経路探索部１３３は、経路４０と経路４２と経路４１とを接続して、開始位置３０から目標位置３１に至る暫定経路（４０＋４２＋４１）とし、その経路長Ｌを算出する。
経路探索部１３３は、経路４０と経路４２と経路４１とを接続して、開始位置３０から目標位置３１に至る暫定経路（４０＋４２＋４１）とし、その経路長Ｌを算出する。
【0067】
次に、探索対象領域設定部１３４は、暫定経路（４０＋４２＋４１）に基づいて、第２階層の部分領域１８～２９のいずれかを探索対象領域の候補として選択する。暫定経路に基づいて探索対象領域の候補を選択する処理は、第１階層における処理と同様である。
例えば、図１８に示すように、開始位置３０及び目標位置３１を焦点とし、これら焦点３０、３１からの距離の和が暫定経路（４０＋４２＋４１）の経路長Ｌとなる動点の軌跡が作る楕円体４３の内側に位置する部分領域を探索対象領域の候補として選択してよい。
例えば、図１８に示すように、開始位置３０及び目標位置３１を焦点とし、これら焦点３０、３１からの距離の和が暫定経路（４０＋４２＋４１）の経路長Ｌとなる動点の軌跡が作る楕円体４３の内側に位置する部分領域を探索対象領域の候補として選択してよい。
【0068】
本例では、部分領域２４及び２５が楕円体４３に接触せず、楕円体４３の内側に位置するとはいえないので、部分領域２４及び２５が探索対象領域から除外される。探索対象領域設定部１３４は、部分領域２４及び２５のノードｎ２４、ｎ２５及びこれらのノードに接続されるエッジを第２階層のグラフ構造から除外する。
次に、探索対象領域設定部１３４は、暫定経路（４０＋４２＋４１）に基づいて探索対象領域の候補として選択した部分領域１８～２３、２６～２９のうち、２個以上の部分領域と隣接する部分領域を探索対象領域として選択する。ただし、開始位置３０を含む部分領域２２と目標位置３１を含む部分領域１９は探索対象領域として選択する。
次に、探索対象領域設定部１３４は、暫定経路（４０＋４２＋４１）に基づいて探索対象領域の候補として選択した部分領域１８～２３、２６～２９のうち、２個以上の部分領域と隣接する部分領域を探索対象領域として選択する。ただし、開始位置３０を含む部分領域２２と目標位置３１を含む部分領域１９は探索対象領域として選択する。
【0069】
図１９の例では、部分領域１８、２０、２１、２３は、１個の他の部分領域のみとしか接しないため、図２０に示すように探索対象領域から除外される。部分領域１８、２０、２１、２３のノードｎ１８、ｎ２０、ｎ２１、ｎ２３及びこれらのノードに接続されるエッジを、第２階層のグラフ構造から除外する。
【0070】
さらに、残された部分領域１９、２２、２６、２７、２８、２９のうち、１個の他の部分領域のみとしか接しない部分領域２６、２７を探索対象領域から除外する（図２１参照）。部分領域２６、２７のノードｎ２６、ｎ２７及びこれらのノードに接続されるエッジを第２階層のグラフ構造から除外する。
以上の処理を、開始位置３０を含む部分領域２２と目標位置３１を含む部分領域１９以外に、１個の他の部分領域のみとしか接しない部分領域がなくなるまで繰り返す。１個の他の部分領域のみとしか接しない部分領域がなくなると、第２階層における経路探索処理を終了する。
以上の処理を、開始位置３０を含む部分領域２２と目標位置３１を含む部分領域１９以外に、１個の他の部分領域のみとしか接しない部分領域がなくなるまで繰り返す。１個の他の部分領域のみとしか接しない部分領域がなくなると、第２階層における経路探索処理を終了する。
【0071】
経路探索部１３３と探索対象領域設定部１３４は、注目階層を１階層ずつ下位の階層へ変更しながら、最下位階層が注目階層になるまで経路探索処理を繰り返す。
第ｎ階層の経路を探索するときは、第（ｎ－１）階層の探索対象領域に含まれる第ｎ階層の部分領域のノードと、これらの部分領域のうち隣接する（互いに接する）部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において経路を探索する。
第ｎ階層の経路を探索するときは、第（ｎ－１）階層の探索対象領域に含まれる第ｎ階層の部分領域のノードと、これらの部分領域のうち隣接する（互いに接する）部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において経路を探索する。
【0072】
例えば、第３階層における経路探索処理では、第２階層の部分領域１９、２２、２８、２９に含まれる第３階層の部分領域のノードと、これらの部分領域のうち隣接する部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において経路を探索する。
経路探索部１３３は、最下位階層において探索した経路の情報を、自律飛行ロボット２００を移動させる移動経路の経路情報１２５として記憶部１２０に記憶する。これにより、経路探索処理が終了する。
経路探索部１３３は、最下位階層において探索した経路の情報を、自律飛行ロボット２００を移動させる移動経路の経路情報１２５として記憶部１２０に記憶する。これにより、経路探索処理が終了する。
【0073】
なお、ある階層（「階層１」と表記する）における経路探索処理で探索した暫定経路に基づいて、階層１よりも上位の階層（「階層２」と表記する）の部分領域のいずれかを、探索対象領域として選択し直してから、階層２よりも下位の経路探索処理をやり直してもよい。
例えば、第２階層における経路探索処理で探索した暫定経路（４０＋４２＋４１）に基づいて設定された楕円体４３の内側に位置する第１階層の部分領域を、探索対象領域として選択し直し、第２階層以下の経路探索処理をやり直してもよい
第２階層において設定された楕円体４３は、第１階層において設定された楕円体３５よりも小さいため、より多くの部分領域を探索対象領域から除外できることがある。
例えば、第２階層における経路探索処理で探索した暫定経路（４０＋４２＋４１）に基づいて設定された楕円体４３の内側に位置する第１階層の部分領域を、探索対象領域として選択し直し、第２階層以下の経路探索処理をやり直してもよい
第２階層において設定された楕円体４３は、第１階層において設定された楕円体３５よりも小さいため、より多くの部分領域を探索対象領域から除外できることがある。
【0074】
以上に説明した実施形態では、管理装置１００において自律飛行ロボット２００の移動経路を求める例について説明した。これに代えて、自律飛行ロボット２００によって移動経路を求めてもよい。
すなわち、自律飛行ロボット２００の制御部２４０が、上述の領域分割部１３１、グラフ生成部１３２、経路探索部１３３、探索対象領域設定部１３４の機能を実現し、自律飛行ロボット２００の記憶部２３０に、移動可能領域情報１２１、位置情報１２２、部分領域情報１２３、グラフ構造情報１２４を格納してもよい。
すなわち、自律飛行ロボット２００の制御部２４０が、上述の領域分割部１３１、グラフ生成部１３２、経路探索部１３３、探索対象領域設定部１３４の機能を実現し、自律飛行ロボット２００の記憶部２３０に、移動可能領域情報１２１、位置情報１２２、部分領域情報１２３、グラフ構造情報１２４を格納してもよい。
【0075】
（動作）
次に、図２２及び図２３を参照して、実施形態の経路探索方法の一例を説明する。
ステップＳ１において経路探索部１３３は、自律飛行ロボット２００が移動を開始する開始位置を取得する。
ステップＳ２において経路探索部１３３は、自律飛行ロボット２００を移動させる目標位置を取得する。
次に、図２２及び図２３を参照して、実施形態の経路探索方法の一例を説明する。
ステップＳ１において経路探索部１３３は、自律飛行ロボット２００が移動を開始する開始位置を取得する。
ステップＳ２において経路探索部１３３は、自律飛行ロボット２００を移動させる目標位置を取得する。
【0076】
経路探索部１３３と探索対象領域設定部１３４は、部分領域及びグラフ構造の各階層において、注目領域を最上位階層（第１階層）から最下位階層まで１階層ずつ変更しながら、以下のステップＳ３～Ｓ１６を繰り返す。
ステップＳ３において経路探索部１３３は、注目領域において開始位置を含む（開始位置が属する）部分領域のノードＳ１を取得する。
ステップＳ４において経路探索部１３３は、注目領域において目標位置を含む（目標位置が属する）部分領域のノードＧ１を取得する。
ステップＳ３において経路探索部１３３は、注目領域において開始位置を含む（開始位置が属する）部分領域のノードＳ１を取得する。
ステップＳ４において経路探索部１３３は、注目領域において目標位置を含む（目標位置が属する）部分領域のノードＧ１を取得する。
【0077】
ステップＳ５において経路探索部１３３は、開始位置とノードＳ１との間の経路長ＬＳを算出する。図２４は、ステップＳ５のサブルーチンの一例のフローチャートである。
ステップＳ２０において経路探索部１３３は、経路長ＬＳの変数を０に初期化する。
ステップＳ２１において経路探索部１３３は、開始位置を含んだ最下位階層の部分領域を注目部分領域Ｃに設定する。
ステップＳ２０において経路探索部１３３は、経路長ＬＳの変数を０に初期化する。
ステップＳ２１において経路探索部１３３は、開始位置を含んだ最下位階層の部分領域を注目部分領域Ｃに設定する。
【0078】
ステップＳ２２において経路探索部１３３は、注目部分領域Ｃの階層がノードＳ１の階層と同一であるか否かを判定する。注目部分領域Ｃの階層がノードＳ１の階層と同一でない場合（ステップＳ２２：Ｎ）に処理はステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３において経路探索部１３３は、注目部分領域Ｃを含む１つ上の階層の部分領域Ｕのノードと、注目部分領域Ｃのノード間を結ぶ階層間エッジのエッジ経路長ＬＥを取得する。
ステップＳ２４において経路探索部１３３は、経路長ＬＳに経路長ＬＥを加算する。
ステップＳ２３において経路探索部１３３は、注目部分領域Ｃを含む１つ上の階層の部分領域Ｕのノードと、注目部分領域Ｃのノード間を結ぶ階層間エッジのエッジ経路長ＬＥを取得する。
ステップＳ２４において経路探索部１３３は、経路長ＬＳに経路長ＬＥを加算する。
【0079】
ステップＳ２５において経路探索部１３３は、部分領域Ｕを新たな注目部分領域Ｃとして処理はステップＳ２２に戻る。
一方で、ステップＳ２２の判定において注目部分領域Ｃの階層がノードＳ１の階層と同一である場合（ステップＳ２２：Ｙ）に、サブルーチンは終了し、その時点までの経路長ＬＥの累積結果を経路長ＬＳとして、処理を図２２のステップＳ６に戻す。
一方で、ステップＳ２２の判定において注目部分領域Ｃの階層がノードＳ１の階層と同一である場合（ステップＳ２２：Ｙ）に、サブルーチンは終了し、その時点までの経路長ＬＥの累積結果を経路長ＬＳとして、処理を図２２のステップＳ６に戻す。
【0080】
図２２を参照する。ステップＳ６において目標位置とノードＧ１との間の経路長ＬＧを算出する。経路長ＬＧの算出ルーチンは、経路長ＬＳと同様であり、図２４を参照して説明したステップＳ５のサブルーチンの「開始位置」、「経路長ＬＳ」、「ノードＳ１」を「目標位置」、「経路長ＬＧ」、「ノードＧ１」と読み替えた処理と等しい。
図２３を参照する。ステップＳ７において探索対象領域設定部１３４は、注目階層が最上位階層（第１階層）であるか否かを判定する。注目階層が最上位階層である場合（ステップＳ７：Ｙ）に処理はステップＳ８に進む。注目階層が最上位階層でない場合（ステップＳ７：Ｎ）に処理はステップＳ１１に進む。
図２３を参照する。ステップＳ７において探索対象領域設定部１３４は、注目階層が最上位階層（第１階層）であるか否かを判定する。注目階層が最上位階層である場合（ステップＳ７：Ｙ）に処理はステップＳ８に進む。注目階層が最上位階層でない場合（ステップＳ７：Ｎ）に処理はステップＳ１１に進む。
【0081】
ステップＳ８において探索対象領域設定部１３４は、注目階層の全ての部分領域を探索対象領域の候補に設定する。
ステップＳ９において探索対象領域設定部１３４は、ステップＳ８で設定した探索対象領域の候補のうち、１個の他の部分領域のみにしか隣接しない部分領域を特定する。
ステップＳ１０において探索対象領域設定部１３４は、ステップＳ９で特定した部分領域を、注目階層の探索対象領域から除外する。そして注目階層のグラフ構造から、注目階層の探索対象領域に含まれない部分領域のノードと、このノードに接続されるエッジを削除する。その後に処理はステップＳ１２に進む。
ステップＳ９において探索対象領域設定部１３４は、ステップＳ８で設定した探索対象領域の候補のうち、１個の他の部分領域のみにしか隣接しない部分領域を特定する。
ステップＳ１０において探索対象領域設定部１３４は、ステップＳ９で特定した部分領域を、注目階層の探索対象領域から除外する。そして注目階層のグラフ構造から、注目階層の探索対象領域に含まれない部分領域のノードと、このノードに接続されるエッジを削除する。その後に処理はステップＳ１２に進む。
【0082】
一方で、ステップＳ７の判定において注目階層が最上位階層でない場合（ステップＳ７：Ｎ）には、ステップＳ１１において探索対象領域設定部１３４は、１つ上の階層の探索対象領域に含まれる注目階層の部分領域を、注目階層の探索対象領域に設定する。そして注目階層のグラフ構造から、注目階層の探索対象領域に含まれない部分領域のノードと、このノードに接続されるエッジを削除する。その後に処理はステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２において経路探索部１３３は、注目階層のグラフ構造においてノードＳ１とノードＧ１との間の経路を探索し、探索した経路の経路長ＬＭを算出する。
ステップＳ１２において経路探索部１３３は、注目階層のグラフ構造においてノードＳ１とノードＧ１との間の経路を探索し、探索した経路の経路長ＬＭを算出する。
【0083】
ステップＳ１３において探索対象領域設定部１３４は、開始位置３０から目標位置３１に至る経路の経路長Ｌ＝ＬＳ＋ＬＭ＋ＬＧを算出する。なお、注目階層が最下位階層である場合にはステップＳ１３～Ｓ１６を省略してもよい。
ステップＳ１４において探索対象領域設定部１３４は、開始位置及び目標位置を焦点とし、これら焦点からの距離の和が経路長Ｌとなる動点の軌跡が作る楕円体を算出する。
ステップＳ１５において探索対象領域設定部１３４は、楕円体の内側に位置しない部分領域と、１個の他の部分領域のみにしか隣接しない部分領域を特定する。
ステップＳ１４において探索対象領域設定部１３４は、開始位置及び目標位置を焦点とし、これら焦点からの距離の和が経路長Ｌとなる動点の軌跡が作る楕円体を算出する。
ステップＳ１５において探索対象領域設定部１３４は、楕円体の内側に位置しない部分領域と、１個の他の部分領域のみにしか隣接しない部分領域を特定する。
【0084】
ステップＳ１６において探索対象領域設定部１３４は、ステップＳ１５で特定した部分領域を、注目階層の探索対象領域から除外する。そして注目階層のグラフ構造から、注目階層の探索対象領域に含まれない部分領域のノードと、このノードに接続されるエッジを削除する。
注目領域が最下位階層となるまでステップＳ３～Ｓ１６を繰り返し実行した後、処理はステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７において経路探索部１３３は、最下位階層のグラフ構造において探索した開始位置３０から目標位置３１に至る経路を、自律飛行ロボット２００を移動させる移動経路として出力する。その後に処理は終了する。
注目領域が最下位階層となるまでステップＳ３～Ｓ１６を繰り返し実行した後、処理はステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７において経路探索部１３３は、最下位階層のグラフ構造において探索した開始位置３０から目標位置３１に至る経路を、自律飛行ロボット２００を移動させる移動経路として出力する。その後に処理は終了する。
【0085】
（実施形態の効果）
（１）管理装置１００は、移動可能領域内における、開始位置から目標位置に至る移動経路を求める。経路探索部１３３は、移動可能領域を表す領域データを分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、開始位置から目標位置に至る暫定経路を探索する。探索対象領域設定部１３４は、暫定経路に基づいて、移動経路を探索する探索対象領域として複数の部分領域のいずれかを選択する。経路探索部１３３は、探索対象領域として選択された部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、移動経路を探索する。
これにより、移動経路を探索するグラフ構造を制限することができるので、移動可能領域が広くなるのに伴う経路探索の計算量の増大を抑制できる。
（１）管理装置１００は、移動可能領域内における、開始位置から目標位置に至る移動経路を求める。経路探索部１３３は、移動可能領域を表す領域データを分割して得られる複数の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、開始位置から目標位置に至る暫定経路を探索する。探索対象領域設定部１３４は、暫定経路に基づいて、移動経路を探索する探索対象領域として複数の部分領域のいずれかを選択する。経路探索部１３３は、探索対象領域として選択された部分領域を再分割して得られる複数の部分領域である複数の第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、移動経路を探索する。
これにより、移動経路を探索するグラフ構造を制限することができるので、移動可能領域が広くなるのに伴う経路探索の計算量の増大を抑制できる。
【0086】
（２）移動可能領域が３次元領域である場合に、探索対象領域設定部１３４は、開始位置及び目標位置を焦点とし、これら焦点からの距離の和が暫定経路の経路長となる動点の軌跡が作る楕円体の内側に位置する部分領域を探索対象領域として選択してよい。
移動可能領域が２次元領域である場合に、探索対象領域設定部１３４は、開始位置及び目標位置を焦点とし、これら焦点からの距離の和が暫定経路の経路長となる動点の軌跡が作る楕円の内側に位置する部分領域を探索対象領域として選択してよい。
これにより、開始位置から目標位置へ至る最短経路が経由しない部分領域を探索対象領域から除外できる。
移動可能領域が２次元領域である場合に、探索対象領域設定部１３４は、開始位置及び目標位置を焦点とし、これら焦点からの距離の和が暫定経路の経路長となる動点の軌跡が作る楕円の内側に位置する部分領域を探索対象領域として選択してよい。
これにより、開始位置から目標位置へ至る最短経路が経由しない部分領域を探索対象領域から除外できる。
【0087】
（３）探索対象領域設定部１３４は、複数の部分領域のうち２個以上の部分領域と隣接する部分領域を探索対象領域として選択してもよい。これにより、開始位置から目標位置へ至る最短経路が経由しない部分領域を探索対象領域から除外できる。
【0088】
（４）グラフ生成部１３２は、部分領域の各々の所定位置にノードを配置し、隣接する部分領域のノード間を接続するエッジを配置して、グラフ構造を生成してよい。これにより、部分領域どうしの位置関係を表現したグラフ構造を生成できる。
【0089】
（５）領域分割部１３１は、移動可能領域を表す領域データを複数の部分領域に分割し、当該部分領域を所定の基準サイズ以下の部分領域に再分割し、基準サイズが所定の最小サイズになるまで段階的に減少させながら、部分領域を再分割する処理を反復してよい。
これにより、第ｎ階層の部分領域が、１つ上の階層である第（ｎ－１）階層の部分領域よりも細かな部分領域となるように、階層構造を有する移動可能領域の部分領域を生成できる。このため、より粗い第（ｎ－１）階層で算出した暫定経路に基づいて、より細かな第ｎ階層にて経路を探索する探索対象領域を制限し、経路計算の計算量を軽減できる。
これにより、第ｎ階層の部分領域が、１つ上の階層である第（ｎ－１）階層の部分領域よりも細かな部分領域となるように、階層構造を有する移動可能領域の部分領域を生成できる。このため、より粗い第（ｎ－１）階層で算出した暫定経路に基づいて、より細かな第ｎ階層にて経路を探索する探索対象領域を制限し、経路計算の計算量を軽減できる。
【0090】
（６）領域分割部１３１は、移動経路上を移動させる移動体の移動速度に応じて、最小サイズを変更してもよい。また、領域分割部１３１は、移動経路の算出を開始してからの経過時間に応じて、最小サイズを変更してもよい。これにより、例えば経路計算を早期に完了できる。
【0091】
（７）経路探索部１３３は、第２の部分領域の各々に対応するノードと、隣接する第２の部分領域のノード間を接続するエッジと、を有するグラフ構造において、暫定経路を再探索してよい。探索対象領域設定部１３４は、再探索された暫定経路に基づいて、第２の部分領域が属する階層よりも上位の階層に属する複数の部分領域のいずれかを探索対象領域として選択してもよい。これにより、より多くの部分領域を探索対象領域から除外することができる。
【符号の説明】
【0092】
１００…管理装置、１１０…通信部、１２０…記憶部、１２１…移動可能領域情報、１２２…位置情報、１２３…部分領域情報、１２４…グラフ構造情報、１２５…経路情報、１３０…制御部、１３１…領域分割部、１３２…グラフ生成部、１３３…経路探索部、１３４…探索対象領域設定部、２００…自律飛行ロボット、２１０…位置・姿勢センサ、２２０…通信部、２３０…記憶部、２３２…位置・姿勢情報、２３４…経路情報、２４０…制御部、２４２…位置・姿勢算出手段、２４４…飛行制御手段、２５０…モータ、２６０…ロータ、１０００…移動制御システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】