特開 2023-124203 移動体の制御管理装置、制御管理方法、及び制御システム

(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】P2023124203

(43)【公開日】2023-09-06

(54)【発明の名称】移動体の制御管理装置、制御管理方法、及び制御システム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20230830BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022027831

(22)【出願日】2022-02-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 哲平

(72)【発明者】

【氏名】石原 新士

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301AA01

5H301BB02

5H301BB05

5H301CC03

5H301CC06

5H301DD07

5H301KK03

5H301KK08

5H301LL01

5H301LL06

(57)【要約】

【課題】モデル予測制御の評価関数を移動体の作業環境に応じて調整する必要がなく、移動体のデッドロックを回避できる制御管理装置、制御管理方法、及び制御システムを提供する。
【解決手段】本発明による制御管理装置は、少なくとも１台の移動体３の移動目標地点４までの経路を生成する経路計画制御装置と接続可能であり、移動体３の移動目標地点４を設定する目標設定部７ａと、移動体３の作業領域１の地図情報を保持する地図情報管理部７ｃと、移動体３の位置についての情報を含む移動体３の個体情報を保持する移動体情報管理部７ｂと、デッドロック回避部７ｄを備える。デッドロック回避部７ｄは、移動目標地点４の位置と地図情報と個体情報とに基づいて、移動体３が移動目標地点４に到達できない移動リスクを評価し、移動リスクに応じて、移動体３がデッドロックを回避して移動目標地点４に到達するためのデッドロック回避情報を求める。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１台の移動体の移動目標地点までの経路を生成する経路計画制御装置と接続可能であり、
前記移動体の前記移動目標地点を設定する目標設定部と、
前記移動体が移動する作業領域の地図情報を保持する地図情報管理部と、
前記移動体の位置についての情報を含む前記移動体の個体情報を保持する移動体情報管理部と、
デッドロック回避部と、
を備え、
前記デッドロック回避部は、前記移動目標地点の位置と前記地図情報と前記個体情報とに基づいて、前記移動体が前記移動目標地点に到達できない移動リスクを評価し、
前記デッドロック回避部は、前記移動リスクに応じて、前記移動体がデッドロックを回避して前記移動目標地点に到達するためのデッドロック回避情報を求める、
ことを特徴とする、移動体の制御管理装置。

【請求項2】

前記デッドロック回避情報は、前記移動体の移動の経由地点である中継移動目標地点と、デッドロックの発生予想地点が追加された前記作業領域の地図のうち、少なくとも一方を含む、
請求項１に記載の制御管理装置。

【請求項3】

前記デッドロック回避情報は、前記中継移動目標地点であり、
前記デッドロック回避部は、求めた前記中継移動目標地点の位置を前記移動体の新たな初期位置とする、
請求項２に記載の制御管理装置。

【請求項4】

前記デッドロック回避情報は、前記中継移動目標地点であり、
前記地図情報は、前記作業領域の内部に存在する障害物の位置についての情報を含み、
前記デッドロック回避部は、前記移動体の位置と前記移動目標地点を結んだ直線上に障害物が存在し、かつ、前記移動目標地点の周囲の一部に前記障害物が存在する場合には、前記移動リスクを高に設定し、
前記デッドロック回避部は、前記移動リスクが高の場合には、前記移動目標地点から見て、前記移動目標地点の周囲に前記障害物が存在しない向きにある任意の位置を、前記中継移動目標地点とする、
請求項２に記載の制御管理装置。

【請求項5】

前記デッドロック回避情報は、前記中継移動目標地点であり、
前記地図情報は、前記作業領域の内部に存在する障害物の位置についての情報を含み、
前記デッドロック回避部は、前記移動体の位置と前記移動目標地点を結んだ直線上に障害物が存在する場合には、前記移動リスクを高に設定し、
前記デッドロック回避部は、前記移動リスクが高の場合には、前記移動体の位置の座標に乱数を加えた座標で表される位置を、前記中継移動目標地点とする、
請求項２に記載の制御管理装置。

【請求項6】

前記デッドロック回避情報は、デッドロックの前記発生予想地点が追加された前記作業領域の地図であり、
前記地図情報は、前記作業領域の内部に存在する障害物の位置についての情報を含み、
前記デッドロック回避部は、前記移動体の位置と前記移動目標地点を結んだ直線上に障害物が存在する場合には、前記移動リスクを高に設定し、
前記デッドロック回避部は、前記移動リスクが高の場合には、前記移動目標地点の位置と前記地図情報と前記個体情報とに基づいて、前記移動体についてのデッドロックの前記発生予想地点を前記障害物として求め、求めた前記発生予想地点を前記地図情報に追加して前記地図を生成する、
請求項２に記載の制御管理装置。

【請求項7】

前記移動体情報管理部は、前記個体情報として、前記移動体にデッドロックが発生した位置の情報を保存し、
前記デッドロック回避部は、前記移動体情報管理部から前記個体情報を取得して、前記移動体にデッドロックが発生した位置を記録し、
前記デッドロック回避部は、前記移動リスクが高の場合には、記録した、前記移動体にデッドロックが発生した位置をデッドロックの前記発生予想地点として求める、
請求項６に記載の制御管理装置。

【請求項8】

制御管理装置と、
前記制御管理装置に接続された経路計画制御装置と、
を備え、
前記制御管理装置は、請求項１に記載の、移動体の制御管理装置であり、
前記経路計画制御装置は、前記移動目標地点と前記地図情報と前記個体情報と前記デッドロック回避情報を基に、少なくとも１台の前記移動体の前記移動目標地点までの経路を生成する、
ことを特徴とする、移動体の制御システム。

【請求項9】

移動体の制御管理装置に実行され、
前記制御管理装置が、少なくとも１台の前記移動体の移動目標地点の位置と、前記移動体が移動する作業領域の地図情報と、前記移動体の位置についての情報を含む前記移動体の個体情報とに基づいて、前記移動体が前記移動目標地点に到達できない移動リスクを評価する第１のステップと、
前記制御管理装置が、前記移動リスクに応じて、前記移動体がデッドロックを回避して前記移動目標地点に到達するためのデッドロック回避情報を求める第２のステップと、
を有することを特徴とする、移動体の制御管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体を制御する制御管理装置、制御管理方法、及び制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両やロボットなどの移動体（自律移動体を含む）は、作業領域（例えば、物流倉庫の内部、建設現場、及び鉱山など）を移動し、搬送作業などを実施する。作業領域の内部には、移動体の移動を妨げる障害物が存在することがある。また、作業領域に複数の移動体が存在する場合には、例えば移動経路が互いに重なって、移動体が互いの移動を妨げることがある。移動体が目的地へ移動するときに、障害物や他の移動体などの物体によって目的地に向かって移動できず、目的地に到達できなくなることを、デッドロックと呼ぶ。

【0003】

移動体の制御においては、デッドロックによる生産性の低下を防ぐために、デッドロックを起こさずに移動体を目的地に効率的に移動させることが求められる。デッドロックを回避する制御方法の例には、移動体の走行領域を排他制御し、移動体が閉塞区間に進入できないようにする閉塞制御がある。しかし、閉塞制御では、移動体が閉塞区間を走行できないため、特に複数の移動体を移動させる場合には、移動体を効率よく移動させることが困難である。

【0004】

特許文献１には、モデル予測制御（ＭＰＣ）の考え方を利用することで、排他制御を必要とせずに、複数の移動体（ビークル）の効率的な移動経路を算出できる移動制御方法が記載されている。特許文献１に記載の制御方法では、評価関数を用いて、複数の移動体の全体の移動を最適化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－７７０９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された制御方法などの、評価関数を用いて移動体の移動を最適化する従来の技術では、使用する評価関数によってはデッドロックを回避することが困難である。例えば、目的地までの距離を最小化するための評価関数（例えば、距離が短いほど値が大きい評価関数）を用いると、移動体は、目的地までの距離が増加する経路を取ることができず、障害物や他の移動体を避けることが困難となりデッドロックが発生することがある。

【0007】

移動体の作業環境（例えば、作業領域の地図、移動体の種類、及び移動体の数など）に合わせて評価関数を適切に調整すると、デッドロックを回避できる可能性がある。しかし、評価関数を適切に調整するにはモデル予測制御などについての専門知識が必要であり、このような専門知識を用いると人的コストや導入工数コストが増加する。コスト低減のためには、移動体の作業環境に応じて評価関数を調整しなくてもよく、評価関数によらずに移動体のデッドロックを回避できることが望ましい。

【0008】

本発明の目的は、モデル予測制御の評価関数を移動体の作業環境に応じて調整する必要がなく、移動体のデッドロックを回避できる制御管理装置、制御管理方法、及び制御システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明による、移動体の制御管理装置は、少なくとも１台の移動体の移動目標地点までの経路を生成する経路計画制御装置と接続可能であり、前記移動体の前記移動目標地点を設定する目標設定部と、前記移動体が移動する作業領域の地図情報を保持する地図情報管理部と、前記移動体の位置についての情報を含む前記移動体の個体情報を保持する移動体情報管理部と、デッドロック回避部とを備える。前記デッドロック回避部は、前記移動目標地点の位置と前記地図情報と前記個体情報とに基づいて、前記移動体が前記移動目標地点に到達できない移動リスクを評価する。前記デッドロック回避部は、前記移動リスクに応じて、前記移動体がデッドロックを回避して前記移動目標地点に到達するためのデッドロック回避情報を求める。

【0010】

本発明による、移動体の制御システムは、制御管理装置と、前記制御管理装置に接続された経路計画制御装置とを備える。前記制御管理装置は、本発明による、移動体の制御管理装置である。前記経路計画制御装置は、前記移動目標地点と前記地図情報と前記個体情報と前記デッドロック回避情報を基に、少なくとも１台の前記移動体の前記移動目標地点までの経路を生成する。

【0011】

本発明による、移動体の制御管理方法は、移動体の制御管理装置に実行され、前記制御管理装置が、少なくとも１台の前記移動体の移動目標地点の位置と、前記移動体が移動する作業領域の地図情報と、前記移動体の位置についての情報を含む前記移動体の個体情報とに基づいて、前記移動体が前記移動目標地点に到達できない移動リスクを評価する第１のステップと、前記制御管理装置が、前記移動リスクに応じて、前記移動体がデッドロックを回避して前記移動目標地点に到達するためのデッドロック回避情報を求める第２のステップとを有する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によると、モデル予測制御の評価関数を移動体の作業環境に応じて調整する必要がなく、移動体のデッドロックを回避できる制御管理装置、制御管理方法、及び制御システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施例１において、移動体が作業を実施する作業領域の概略を示す図である。

【図2】実施例１による、移動体の制御システムの構成を示すブロック図である。

【図3】実施例１において、制御管理装置のデッドロック回避部の構成を示すブロック図である。

【図4】実施例１において、デッドロック回避部の移動体配置評価部と局所回避位置変更部の処理を示すフローチャートの例である。

【図5】実施例１において、移動体の制御システムが生成した、移動体の移動目標地点までの移動経路の例を示す図である。

【図6】本発明の実施例２において、移動体が作業を実施する作業領域の概略を示す図である。

【図7】実施例２において、デッドロック回避部の移動体配置評価部と局所回避位置変更部の処理を示すフローチャートの例である。

【図8】実施例２において、移動体の移動目標地点までの移動経路の例を示す図である。

【図9】実施例２において、２台の移動体が作業を実施する作業領域の概略を示す図である。

【図10】実施例２において、デッドロック回避部の移動体配置評価部と局所回避位置変更部の処理を示すフローチャートの例である。

【図11】実施例２において、２台の移動体の移動目標地点までの移動経路の例を示す図である。

【図12】本発明の実施例３において、制御管理装置のデッドロック回避部の構成を示すブロック図である。

【図13】実施例３において、デッドロック回避部の移動体配置評価部と移動リスク地図生成部の処理を示すフローチャートの例である。

【図14A】実施例３による、移動体の制御システムが生成した、移動体の移動目標地点までの移動経路の例を示す図である。

【図14B】実施例３による、移動体の制御システムが生成した、移動体の移動目標地点までの移動経路の例を示す図である。

【図15】本発明の実施例４において、制御管理装置のデッドロック回避部の構成を示すブロック図である。

【図16】本発明の実施例５において、移動体が作業を実施する作業領域の概略を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明による、移動体の制御管理装置と制御管理方法は、移動体が移動目標地点に到達できない移動リスクに応じて、移動体がデッドロックを回避して移動目標地点に到達するためのデッドロック回避情報を求める。本発明による、移動体の制御システムは、本発明による制御管理装置を備え、デッドロック回避情報が考慮された移動体の移動経路を求めることができる。移動体は、デッドロック回避情報が考慮された経路を移動することで、デッドロックを回避して移動目標地点に到達できる。

【0015】

本発明によると、モデル予測制御の評価関数を移動体の作業環境（例えば、作業領域の地図、移動体の種類、及び移動体の数など）に応じて調整しなくてもよく、評価関数によらずに移動体のデッドロックを回避することができる。本発明では、移動体の作業環境に応じて評価関数を調整しなくてもよいので、生産性を向上させることができるとともに、評価関数の調整に必要な人的コストや導入工数コストを削減できる。

【0016】

以下、本発明による、移動体の制御管理装置、制御管理方法、及び制御システムについて、図面を参照しながら説明する。本発明において、移動体は、自律移動体も含み、例えば車両やロボットである。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。

【実施例0017】

本発明の実施例１による、移動体の制御管理装置、制御管理方法、及び制御システムについて説明する。

【0018】

図１は、本実施例において、移動体３が作業を実施する作業領域１の概略を示す図である。移動体３は、本実施例による制御システム６に制御され、図１に示す位置を現在位置（初期位置）として移動し、作業を実施する。移動体３は、作業領域１の内部で、現在位置から目的地である移動目標地点４に向かって移動する。作業領域１の内部には、１つまたは複数の障害物２が存在する。障害物２は、移動体３の移動を妨げる物体である。移動体３は、障害物２が存在する箇所を通行できないので、障害物２を避けて移動目標地点４へ移動する。

【0019】

図１に示した例では、移動目標地点４の周囲の一部に障害物２が存在する。すなわち、移動目標地点４は、周囲の３つの向き（図１において移動目標地点４から上向きと左向きと右向き）に障害物２が存在する。この３つの向きとは、水平面内で互いに直交する２つの方向（図１の上下方向と左右方向）で示される４つの向き（上向きと下向きと左向きと右向き）のうち、任意の３つの向きである。移動目標地点４は、この３つの向き以外の残りの１つの向き（図１において移動目標地点４から下向き）の周囲には障害物２が存在しない。移動体３は、この１つの向きを利用することで（この１つの向きを逆に下から上に向かって移動することで）移動目標地点４へ到達することができる。

【0020】

移動体３は、移動目標地点４までを直線で結ぶ移動経路１１を通ると、移動目標地点４までの距離が最小となる。しかし、移動体３は、移動経路１１を通ると、位置５に到達すると障害物２に遮られて移動することができず、移動目標地点４へ移動することができない。

【0021】

なお、図１には、作業領域１の内部で１台の移動体３が作業を実施する例を示しているが、複数の移動体３が作業領域１の内部で作業を実施してもよい。

【0022】

図２は、本実施例による、移動体の制御システム６の構成を示すブロック図である。本実施例による制御システム６は、制御管理装置７と、経路計画制御装置８を備える。

【0023】

制御管理装置７は、コンピュータで構成でき、本実施例による、移動体の制御管理装置であり、目標設定部７ａと、移動体情報管理部７ｂと、地図情報管理部７ｃと、デッドロック回避部７ｄを備える。制御管理装置７は、目標設定部７ａと移動体情報管理部７ｂと地図情報管理部７ｃにより、図１に示すような、作業領域１における移動目標地点４と移動体３と障害物２の位置を把握でき、デッドロック回避部７ｄにより、移動体３がデッドロックを回避して移動目標地点４に到達するための情報（デッドロック回避情報）を求める。

【0024】

本実施例では、移動体３がデッドロックを回避して移動目標地点４に到達するための情報（デッドロック回避情報）として、移動体３の移動の経由地点である中継移動目標地点を求める。

【0025】

目標設定部７ａは、移動体３の移動目標地点４を設定する。移動体３の移動目標地点４は、例えば、制御システム６のユーザや、制御システム６の上位のシステムから与えられる。制御管理装置７は、目標設定部７ａにより、移動体３の移動目標地点４の位置を把握できる。

【0026】

移動体情報管理部７ｂは、移動体３の個体情報を保持する。移動体３の個体情報は、それぞれの移動体３についての情報であり、少なくとも、移動体３の数と、移動体３を識別する番号と、移動体３の位置についての情報を含む。制御管理装置７は、この個体情報により、移動体３の位置を把握できる。

【0027】

地図情報管理部７ｃは、作業領域１の地図情報を保持する。この地図情報は、移動体３が移動して作業を実施する作業領域１の地図についての情報であり、少なくとも、作業領域１の形状についての情報と、作業領域１の内部に存在する障害物２の位置についての情報を含む。制御管理装置７は、この地図情報により、障害物２の位置を把握できる。

【0028】

デッドロック回避部７ｄは、移動体３の移動目標地点４と移動体３の個体情報と作業領域１の地図情報を、それぞれ目標設定部７ａと移動体情報管理部７ｂと地図情報管理部７ｃから入力する。そして、デッドロック回避部７ｄは、移動体３がデッドロックを回避して移動目標地点４に到達するための情報（デッドロック回避情報）を求め、求めたデッドロック回避情報と入力した情報を経路計画制御装置８に出力する。デッドロック回避部７ｄの詳細については、後述する。

【0029】

経路計画制御装置８は、コンピュータで構成でき、主目的達成評価部８ａと、経路計画計算部８ｂと、行動計画伝達部８ｃを備える。経路計画制御装置８は、移動体３の移動目標地点４と移動体３の個体情報と作業領域１の地図情報とデッドロック回避情報を基に、少なくとも１台の移動体３について、モデル予測制御の手法を用いて、移動体３の現在位置から移動目標地点４までの経路を生成する。経路計画制御装置８は、既存の方法を用いて移動体３の移動経路を生成することができる。移動体３は、この経路を移動することで移動目標地点４へ到達できる。

【0030】

以下では、主目的達成評価部８ａと経路計画計算部８ｂと行動計画伝達部８ｃについて簡単に説明する。

【0031】

主目的達成評価部８ａは、制御管理装置７からの情報を利用して、モデル予測制御の評価関数の値（評価値）を演算する。例えば、主目的達成評価部８ａは、現時刻から任意のステップだけ後の移動体３の位置と、移動目標地点４や後述する中継移動目標地点との間の距離に応じた評価値を求める。

【0032】

経路計画計算部８ｂは、主目的達成評価部８ａが既に求めた評価値よりも評価値が向上するような、移動体３の経路を算出する。評価値が向上する経路とは、評価関数に与えた条件によって異なるが、例えば、より短時間またはより短距離で移動体３が移動目標地点４に到達できる経路である。なお、評価値は、評価関数によって、向上すると大きくなる場合と小さくなる場合がある。

【0033】

行動計画伝達部８ｃは、経路計画計算部８ｂが算出した経路を、移動体３に伝達する。

【0034】

図３は、制御管理装置７のデッドロック回避部７ｄの構成を示すブロック図である。デッドロック回避部７ｄは、移動体配置評価部１０ａと、局所回避位置変更部１０ｂを備える。

【0035】

移動体配置評価部１０ａは、目標設定部７ａから得られた移動体３の移動目標地点４の位置と、個体情報から得られた移動体３の位置と、地図情報から得られた障害物２の位置に基づいて、移動体３が移動目標地点４に到達できない移動リスクを評価する。

【0036】

局所回避位置変更部１０ｂは、移動体配置評価部１０ａが評価した移動リスクに応じて、移動体３がデッドロックを回避して移動目標地点４に到達するための情報（デッドロック回避情報）を求める。そして、局所回避位置変更部１０ｂは、求めたデッドロック回避情報を経路計画制御装置８の主目的達成評価部８ａに出力する。本実施例では、局所回避位置変更部１０ｂは、移動体３がデッドロックを回避して移動目標地点４に到達するための経由地点である中継移動目標地点を、デッドロック回避情報として演算して求める。

【0037】

図４は、本実施例において、デッドロック回避部７ｄの移動体配置評価部１０ａと局所回避位置変更部１０ｂの処理を示すフローチャートの例である。ステップＳ１からステップＳ４までは、移動体配置評価部１０ａが実行する処理であり、ステップＳ５からステップＳ６までは、局所回避位置変更部１０ｂが実行する処理である。

【0038】

図５は、図１に示した作業領域１において、本実施例による、移動体の制御システム６が生成した、移動体３の移動目標地点４までの移動経路の例を示す図である。図５には、局所回避位置変更部１０ｂが、移動体３が移動目標地点４に到達するためのデッドロック回避情報として求めた中継移動目標地点１５の例を示している。

【0039】

中継移動目標地点１５は、移動体３がデッドロックを回避して移動目標地点４に到達するための経由地点である。移動体３は、まず中継移動目標地点１５を移動目標地点として現在位置（初期位置）から中継移動目標地点１５へ移動し、次に中継移動目標地点１５から移動目標地点４へ移動する。移動体３は、中継移動目標地点１５を経由すると、障害物２を迂回して移動目標地点４に到達できる。

【0040】

移動体３は、現在位置（初期位置）から中継移動目標地点１５を経由して移動目標地点４へ移動する。移動体３の、初期位置から中継移動目標地点１５までの移動経路１６と、中継移動目標地点１５から移動目標地点４までの移動経路１７は、経路計画制御装置８が既存の方法を用いて生成する。

【0041】

以下では、図４と図５を用いて、移動体配置評価部１０ａと局所回避位置変更部１０ｂについて説明する。

【0042】

ステップＳ１で、移動体配置評価部１０ａは、移動体３の位置（現在位置）と移動体３の移動目標地点４の位置と障害物２の位置に基づいて、移動体３の位置と移動目標地点４を結んだ直線上に障害物２が存在するか否かを判断する。この直線上に障害物２が存在する場合は、ステップＳ２の処理を実施し、存在しない場合は、ステップＳ４の処理を実施する。

【0043】

図１と図５に示した例では、移動体３の位置と移動目標地点４を結んだ直線上に障害物２が存在する。

【0044】

ステップＳ２で、移動体配置評価部１０ａは、移動体３の移動目標地点４の位置と障害物２の位置に基づいて、移動目標地点４の周囲の一部に障害物２が存在するか否かを判定する。移動目標地点４の周囲の一部に障害物２が存在する場合は、ステップＳ３の処理を実施し、存在しない場合は、ステップＳ４の処理を実施する。

【0045】

図１と図５に示した例では、移動目標地点４の周囲の一部に、すなわち移動目標地点４の周囲の３つの向き（図５において移動目標地点４から上向きと左向きと右向き）に、障害物２が存在する。

【0046】

ステップＳ３で、移動体配置評価部１０ａは、移動体３の移動リスクが高いと評価し、移動リスクを「高」に設定する。

【0047】

ステップＳ４で、移動体配置評価部１０ａは、移動体３の移動リスクが低いと評価し、移動リスクを「低」に設定する。

【0048】

ステップＳ５で、局所回避位置変更部１０ｂは、移動体配置評価部１０ａが設定した移動リスクが「高」であるか否かを判断する。移動リスクが「高」である場合は、ステップＳ６の処理を実施する。

【0049】

図１と図５に示した例では、移動リスクが「高」に設定されるので、ステップＳ６の処理が実施される。

【0050】

ステップＳ６で、局所回避位置変更部１０ｂは、移動体３が障害物２を回避して移動目標地点４に到達するための経由地点である中継移動目標地点１５（図５）を設定する。

【0051】

初めに、局所回避位置変更部１０ｂは、移動体３の移動目標地点４の位置と障害物２の位置に基づいて、移動目標地点４から見て、移動目標地点４の周囲に障害物２が存在しない向きを求める。この向きを、デッドロック回避方位１４と呼ぶ。図５に示した例では、デッドロック回避方位１４は、移動目標地点４の周囲の３つの向き以外の１つの向き（図５において移動目標地点４から下向き）である。

【0052】

次に、局所回避位置変更部１０ｂは、移動目標地点４から見て、デッドロック回避方位１４の向きにある任意の位置を、中継移動目標地点１５とする。中継移動目標地点１５は、その周囲に障害物２が存在しない位置であるのが好ましい。局所回避位置変更部１０ｂは、求めた中継移動目標地点１５の位置を、移動体３の新たな初期位置とすることができる。

【0053】

上述したように、経路計画制御装置８は、移動体３の、中継移動目標地点１５までの移動経路１６と、中継移動目標地点１５から移動目標地点４までの移動経路１７を、既存の方法を用いて生成する。

【0054】

従来の技術では、例えば、モデル予測制御（ＭＰＣ）の評価関数として移動目標地点４までの距離を最小化するための評価関数を用いると、移動体３が移動目標地点４へ移動する経路は、図１に示した移動経路１１が最適となる。しかし、移動体３は、移動経路１１を通って位置５に到達すると、障害物２に遮られて移動することができず、また移動目標地点４までの距離が増加するので障害物２を避ける経路を移動することもできない。すなわち、移動体３は、位置５でデッドロックが発生する可能性がある。

【0055】

本実施例による制御システム６では、制御管理装置７のデッドロック回避部７ｄが局所回避位置変更部１０ｂを備え、局所回避位置変更部１０ｂが図５に示したように中継移動目標地点１５を設定することで、移動体３は、障害物２を迂回して移動目標地点４に到達でき、デッドロックを回避することができる。本実施例では、モデル予測制御の評価関数は、移動体３の作業環境（例えば、作業領域の地図、移動体３の種類、及び移動体３の数など）に応じて調整する必要がない。本実施例では、例えば、移動目標地点４の周囲の一部が壁などの障害物２に囲まれていても、移動体３は、デッドロックを回避して移動目標地点４に容易に到達することができる。

【実施例0056】

本発明の実施例２による、移動体の制御管理装置、制御管理方法、及び制御システムについて説明する。以下では、本実施例について、実施例１と異なる点を主に説明する。

【0057】

図６は、本実施例において、移動体３が作業を実施する作業領域１の概略を示す図である。移動体３は、作業領域１の内部で、図６に示す現在位置（初期位置）から目的地である移動目標地点４に向かって移動する。

【0058】

移動体３は、移動目標地点４までを直線で結ぶ移動経路１１を通ると、移動目標地点４までの距離が最小となる。しかし、移動体３は、障害物２が存在するために、移動経路１１を通って移動目標地点４へ移動することができない。

【0059】

図７は、本実施例において、デッドロック回避部７ｄの移動体配置評価部１０ａと局所回避位置変更部１０ｂの処理を示すフローチャートの例である。図７に示すフローチャートでは、実施例１で図４に示したフローチャートのステップＳ２がなく、ステップＳ６がステップＳ９に変更されている。

【0060】

図８は、本実施例において、移動体３の移動目標地点４までの移動経路１７の例を示す図である。図８には、局所回避位置変更部１０ｂが求めた、移動体３の中継移動目標地点１５の例を示している。

【0061】

以下では、図７と図８を用いて、図７のフローチャートについて説明する。

【0062】

図７に示すように、本実施例では、移動体配置評価部１０ａは、移動体３の位置と移動目標地点４を結んだ直線上に障害物２が存在するか否かを判断し（ステップＳ１）、この直線上に障害物２が存在する場合は、移動リスクを「高」に設定し（ステップＳ３）、存在しない場合は、移動リスクを「低」に設定する（ステップＳ４）。局所回避位置変更部１０ｂは、移動リスクが「高」である場合は、ステップＳ９の処理を実施する（ステップＳ５）。

【0063】

図６と図８に示した例では、移動リスクが「高」に設定されるので、ステップＳ９の処理が実施される。

【0064】

ステップＳ９で、局所回避位置変更部１０ｂは、移動体３の位置の座標に乱数を加えた座標で表される位置を、移動体３の中継移動目標地点１５として設定する。この中継移動目標地点１５は、図８に示すように、移動体３の現在位置（初期位置）の付近の位置とすることができる。局所回避位置変更部１０ｂは、求めた中継移動目標地点１５の位置を、移動体３の新たな初期位置と設定することができる。

【0065】

本実施例では、局所回避位置変更部１０ｂは、図８に示すように、乱数を用いて、移動体３の中継移動目標地点１５を設定する。移動体３は、初期位置から中継移動目標地点１５に移動し、中継移動目標地点１５を新たな初期位置として移動目標地点４へ移動することで、障害物２に遮られずに移動目標地点４に到達することができる。

【0066】

なお、経路計画制御装置８は、移動体３の、中継移動目標地点１５から移動目標地点４までの移動経路１７を、既存の方法を用いて生成する。

【0067】

以上に説明したように、移動体３に乱数を用いて中継移動目標地点１５を設定することで、移動体３のデッドロックを回避できる。移動体３は、初期位置が乱数を用いて得られた中継移動目標地点１５に変わることにより、移動経路が変わる。このため、移動体３は、障害物２を避ける移動経路１７を通って移動目標地点４へ移動できるので、デッドロックを回避することができる。

【0068】

次に、本実施例において、作業領域１の内部で複数の移動体３が作業を実施する例について説明する。作業領域１の内部で複数の移動体３が作業を実施する場合には、次に説明する構成によりデッドロックを回避することもできる。以下では、一例として、作業領域１の内部で２台の移動体３がそれぞれの移動目標地点４へ移動する例を説明する。

【0069】

図９は、本実施例において、２台の移動体３ａ、３ｂが作業を実施する作業領域１の概略を示す図である。移動体３ａは、図９に示す位置を現在位置（初期位置）として、移動目標地点４ａに向かって移動する。移動体３ｂは、図９に示す位置を現在位置（初期位置）として、移動目標地点４ｂに向かって移動する。作業領域１の内部には、１つまたは複数の障害物２が存在する。

【0070】

作業領域１の内部では、移動体３ａ、３ｂと移動目標地点４ａ、４ｂと障害物２についての相対的な位置関係が、移動体３ａと移動体３ｂとの間で同じであるとする。すなわち、作業領域１の内部で、移動体３ａと移動目標地点４ａと障害物２についての相対的な位置関係と、移動体３ｂと移動目標地点４ｂと障害物２についての相対的な位置関係が、互いに同じであるとする。

【0071】

従来の技術では、このような位置関係の場合、モデル予測制御の評価関数の値（評価値）が移動体３ａと移動体３ｂとで同じ値になることがある。すると、移動体３ａの移動目標地点４ａまでの移動経路１１ａと、移動体３ｂの移動目標地点４ｂまでの移動経路１１ｂとが、互いに重なる、または移動体３ａと移動体３ｂがすれ違うのが困難な程度に互いに近接し、移動体３ａと移動体３ｂにデッドロックが発生する可能性がある。図９に示した例では、移動体３ａは、位置２０ａでデッドロックが発生する可能性があり、移動体３ｂは、位置２０ｂでデッドロックが発生する可能性がある。

【0072】

このような場合にも、乱数を用いて中継移動目標地点１５を設定して移動体３ａ、３ｂの初期位置を変えることにより、移動体３ａ、３ｂのデッドロックを回避することができる。

【0073】

図１０は、本実施例において、デッドロック回避部７ｄの移動体配置評価部１０ａと局所回避位置変更部１０ｂの処理を示すフローチャートの例である。図１０に示すフローチャートでは、実施例１で図４に示したフローチャートのステップＳ２がステップＳ７とステップＳ８に変更され、図４のステップＳ６がステップＳ９に変更されている。

【0074】

図１１は、本実施例において、移動体３ａ、３ｂの移動目標地点４ａ、４ｂまでの移動経路１７ａ、１７ｂの例を示す図である。図１１には、局所回避位置変更部１０ｂが求めた、移動体３ａの中継移動目標地点１５ａと、移動体３ｂの中継移動目標地点１５ｂの例を示している。

【0075】

以下では、図１０と図１１を用いて、図１０のフローチャートのステップＳ７、ステップＳ８、及びステップＳ９について説明する。なお、図１０のフローチャートのステップＳ１では、移動体配置評価部１０ａは、少なくとも１つの移動体３の位置とその移動目標地点４を結んだ直線上に障害物２が存在するか否かを判断する。

【0076】

ステップＳ７で、移動体配置評価部１０ａは、移動体情報管理部７ｂが持つ移動体３の個体情報に基づき、作業領域１の内部に複数の移動体３が存在するか否かを判定する。作業領域１の内部に複数の移動体３が存在する場合は、ステップＳ８の処理を実施する。

【0077】

ステップＳ８で、移動体配置評価部１０ａは、移動体３ａ、３ｂの現在位置（初期位置）と移動体３ａ、３ｂの移動目標地点４ａ、４ｂの位置と障害物２の位置に基づいて、移動体３、３ｂと移動目標地点４ａ、４ｂと障害物２についての相対的な位置関係が、移動体３ａと移動体３ｂとの間で同じか否かを判断する。すなわち、移動体配置評価部１０ａは、移動体３ａと移動目標地点４ａと障害物２についての相対的な位置関係と、移動体３ｂと移動目標地点４ｂと障害物２についての相対的な位置関係が、互いに同じか否かを判断する。移動体３ａと移動体３ｂとの間でこの相対的な位置関係が同じ場合は、ステップＳ３の処理を実施し、同じでない場合は、ステップＳ４の処理を実施する。

【0078】

ステップＳ９で、局所回避位置変更部１０ｂは、移動体３の現在位置（初期位置）の座標に乱数を加えた座標で表される位置を、移動体３の中継移動目標地点１５（１５ａ、１５ｂ）として設定する。この中継移動目標地点１５は、図１１に示すように、移動体３の現在位置の付近の位置とすることができる。そして、局所回避位置変更部１０ｂは、求めた中継移動目標地点１５を、移動体３の新たな初期位置と設定する。

【0079】

なお、局所回避位置変更部１０ｂは、複数の移動体３のうち、全ての移動体３に中継移動目標地点１５を設定しなくてもよく、少なくとも１台の移動体３に乱数を用いて中継移動目標地点１５を設定すればよい。例えば、移動体３が３台ある場合には、２台の移動体３に乱数を用いて中継移動目標地点１５を設定することができる。

【0080】

本実施例では、局所回避位置変更部１０ｂは、図１１に示すように、乱数を用いて、移動体３ａの中継移動目標地点１５ａと、移動体３ｂの中継移動目標地点１５ｂを設定する。移動体３ａ、３ｂは、それぞれ、現在位置（初期位置）から中継移動目標地点１５ａ、１５ｂに移動し、中継移動目標地点１５ａ、１５ｂを新たな初期位置として移動することで、移動目標地点４ａ、４ｂに到達することができる。

【0081】

なお、経路計画制御装置８は、移動体３ａの、中継移動目標地点１５ａから移動目標地点４ａまでの移動経路１７ａと、移動体３ｂの、中継移動目標地点１５ｂから移動目標地点４ｂまでの移動経路１７ｂを、既存の方法を用いて生成する。

【0082】

以上説明したように、作業領域１の内部で複数の移動体３が移動する場合に、複数の移動体３の移動目標地点４までの移動経路１１として、互いに重なる経路が得られる場合、または移動体３同士がすれ違うのが困難な程度に近接するような経路が得られる場合でも、少なくとも１台の移動体３に乱数を用いて中継移動目標地点１５を設定することで、移動体３のデッドロックを回避できる。移動体３は、初期位置が乱数を用いて得られた中継移動目標地点１５に変わることにより、移動経路が変わる。このため、移動体３は、経路の重なりや近接を防いで移動目標地点４へ移動できるので、デッドロックを回避することができる。

【0083】

従来の技術では、例えばモデル予測制御の評価関数を調整することにより、複数の移動体３の経路が互いに重ならないようにし、複数の移動体３が近接した経路を互いの衝突を避けてすれ違えるように移動体３を慎重に移動させる制御が可能である。しかし、この制御では、移動体３は、互いの衝突を避けるために移動速度を落としてすれ違うため、移動距離が最短でも到着までの時間が増加する恐れがある。

【0084】

本実施例では、移動体３の中継移動目標地点１５を乱数を用いて求め、この中継移動目標地点１５を移動体３の新たな初期位置とすることで、移動体３は、互いに重なったり近接したりする移動経路１１を移動することがなく、移動速度を落とさずに移動目標地点４に到達できる。このため、移動体３は、移動距離が必ずしも最短でなくても、移動目標地点４への到着を従来よりも早めることができ、生産性を向上させることができる。