特開 2023-131830 情報処理装置、方法及びプログラムに関する。

(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】P2023131830

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】情報処理装置、方法及びプログラムに関する。

(51)【国際特許分類】

   G08G 1/16 20060101AFI20230914BHJP

【ＦＩ】

G08G1/16 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036802

(22)【出願日】2022-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100154759

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 貴子

(72)【発明者】

【氏名】中里 研一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 正憲

(72)【発明者】

【氏名】山本 真哉

(72)【発明者】

【氏名】宮下 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】平田 弘達

【テーマコード（参考）】

5H181

【Ｆターム（参考）】

5H181AA07

5H181CC02

5H181CC11

5H181CC14

5H181FF04

5H181FF13

5H181FF27

5H181FF33

5H181LL01

5H181LL02

5H181LL04

5H181LL09

5H181LL14

(57)【要約】      （修正有）

【課題】自律移動機能を有する移動体の安全性を確保しつつ、滑らかな軌跡の移動経路を効率よく求める。
【解決手段】情報処理装置は、フィールド内での移動体の始点および終点、フィールド内の通過不能領域の情報を取得する条件取得部と、フィールド内に複数の中間点を設定し、始点から複数の中間点を経由して終点に至る評価対象の経路を設定する経路設定部と、経路と通過不能領域の近さに応じて増加する危険度の指標を算出する第１算出部と、経路の軌跡の滑らかさを示す指標を算出する第２算出部と、算出された指標に基づいて、危険度が低く滑らかな経路が生成されるようにフィールド内の中間点の位置を最適化する探索処理部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自律移動機能を有する移動体（１０）を所定のフィールド（Ｆ）内で移動させるときの移動経路を設定する情報処理装置（２０）において、
前記フィールド内での前記移動体の始点（Ｐ_Ｓ）および終点（Ｐ_Ｅ）、前記フィールド内の通過不能領域（４１）の情報を取得する条件取得部（３１）と、
前記フィールド内に複数の中間点（Ｐ_ｎ）を設定し、始点から複数の前記中間点を経由して前記終点に至る評価対象の経路（４２）を設定する経路設定部（３３）と、
前記経路と前記通過不能領域の近さに応じて増加する危険度の指標を算出する第１算出部（３４）と、
前記経路の軌跡の滑らかさを示す指標を算出する第２算出部（３５）と、
算出した指標に基づいて、前記危険度が低く滑らかな経路が生成されるように前記フィールド内の前記中間点の位置を最適化する探索処理部（３７）と、を備える
情報処理装置。

【請求項2】

前記第１算出部（３４）は、前記経路上の前記危険度の総和および前記経路上の前記危険度の最大値の少なくとも一方を前記危険度の指標として算出する
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記フィールド内の各位置に設定された前記危険度の設定値を、周囲の位置の前記設定値で平滑化して前記フィールドの危険度マップを生成するマップ生成部（３２）をさらに備え、
前記第１算出部（３４）は、前記危険度マップを用いて前記危険度の指標を算出する
請求項１または請求項２に記載の情報処理装置。

【請求項4】

前記第２算出部（３５）は、前記中間点ごとのカーブの曲率の和に対応する指標を算出し、
前記探索処理部（３７）は、前記カーブの曲率の和が小さくなるように最適化を行う
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の情報処理装置。

【請求項5】

前記経路は、前記始点、前記中間点および前記終点をノードとし、前記ノード間をリンク（４３）で接続して形成され、
前記第２算出部（３５）は、前記中間点での前記リンク間の角度（θ_ｎ）を用いて前記指標を算出する
請求項４に記載の情報処理装置。

【請求項6】

前記経路は、前記始点、前記中間点および前記終点をノードとし、前記ノード間をリンクで接続して形成され、
前記第２算出部（３５）は、前記ノード間の距離のばらつきを示す指標を算出し、
前記探索処理部（３７）は、前記ノード間の距離のばらつきが小さくなるように最適化を行う
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の情報処理装置。

【請求項7】

前記フィールドに設定された衝突回避物の出現頻度に基づき、前記経路における前記移動体の予想移動時間を算出する第３算出部（３６）をさらに備え、
前記探索処理部（３７）は、前記予想移動時間を短縮するように前記フィールド内の前記中間点の位置を最適化する
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の情報処理装置。

【請求項8】

前記探索処理部（３７）で得られた複数の前記移動経路の候補を表示装置（２９）に表示させる出力処理部（３８）をさらに備える
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の情報処理装置。

【請求項9】

前記移動体は、自律移動機能を有する建設機械である
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の情報処理装置。

【請求項10】

自律移動機能を有する移動体（１０）を所定のフィールド（Ｆ）内で移動させるときの移動経路を設定する方法において、
前記フィールド内での前記移動体の始点（Ｐ_Ｓ）および終点（Ｐ_Ｅ）、前記フィールド内の通過不能領域（４１）の情報を取得するステップ（Ｓ１）と、
前記フィールド内に複数の中間点（Ｐ_ｎ）を設定し、始点から複数の前記中間点を経由して前記終点に至る評価対象の経路（４２）を設定するステップ（Ｓ３）と、
前記経路と前記通過不能領域の近さに応じて増加する危険度の指標を算出するステップ（Ｓ４）と、
前記経路の軌跡の滑らかさを示す指標を算出するステップ（Ｓ５）と、
算出された指標に基づいて、前記危険度が低く滑らかな経路が生成されるように前記フィールド内の前記中間点の位置を最適化するステップ（Ｓ６－Ｓ８）と、を含む方法。

【請求項11】

自律移動機能を有する移動体（１０）を所定のフィールド（Ｆ）内で移動させるときの移動経路を設定する方法をコンピュータ（２０）に実行させるプログラムであって、前記方法は、
前記フィールド内での前記移動体の始点（Ｐ_Ｓ）および終点（Ｐ_Ｅ）、前記フィールド内の通過不能領域（４１）の情報を取得するステップ（Ｓ１）と、
前記フィールド内に複数の中間点（Ｐ_ｎ）を設定し、始点から複数の前記中間点を経由して前記終点に至る評価対象の経路（４２）を設定するステップ（Ｓ３）と、
前記経路と前記通過不能領域の近さに応じて増加する危険度の指標を算出するステップ（Ｓ４）と、
前記経路の軌跡の滑らかさを示す指標を算出するステップ（Ｓ５）と、
算出された指標に基づいて、前記危険度が低く滑らかな経路が生成されるように前記フィールド内の前記中間点の位置を最適化するステップ（Ｓ６－Ｓ８）と、を含むプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、情報処理装置、方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

障害物の位置などが既知の環境下において自律移動機能を有する移動体を効率的に移動させる行動計画を策定する場合、移動体の移動経路を最適化問題で探索することが考えられる。

【0003】

例えば、特許文献１には、学習モデルに基づいて、地図上の任意の２地点間のコストを提供するサーバ装置が提案されている。特許文献１の技術では、地図上の地点に対応する２つのノード間の予測コストをグラフ情報に基づいて計算し、２つのノードに対応する地図上の２地点間の実測コストを取得し、予測コスト及び実測コストの関係から学習モデルの学習データが生成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６５６２４３１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この種の探索では、選択可能な移動経路が多くなるほど、移動体の移動経路を最適化するために多大な演算量が必要となってしまう。さらに、移動体の安全性を確保しつつ移動経路を滑らかな軌跡に近づけようとする場合、適切な解を得ることはより困難になる。

【0006】

本発明は、上記の課題を背景としてなされたものであり、自律移動機能を有する移動体の安全性を確保しつつ、滑らかな軌跡の移動経路を効率よく求めることのできる情報処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、自律移動機能を有する移動体（１０）を所定のフィールド（Ｆ）内で移動させるときの移動経路を設定する情報処理装置（２０）を提供する。情報処理装置は、フィールド内での移動体の始点（Ｐ_Ｓ）および終点（Ｐ_Ｅ）、フィールド内の通過不能領域（４１）の情報を取得する条件取得部（３１）と、フィールド内に複数の中間点（Ｐ_ｎ）を設定し、始点から複数の中間点を経由して終点に至る評価対象の経路（４２）を設定する経路設定部（３３）と、経路と通過不能領域の近さに応じて増加する危険度の指標を算出する第１算出部（３４）と、経路の軌跡の滑らかさを示す指標を算出する第２算出部（３５）と、算出された指標に基づいて、危険度が低く滑らかな経路が生成されるようにフィールド内の中間点の位置を最適化する探索処理部（３７）と、を備える。

【0008】

本発明の他の一態様は、自律移動機能を有する移動体（１０）を所定のフィールド（Ｆ）内で移動させるときの移動経路を設定する方法を提供する。方法は、フィールド内での移動体の始点（Ｐ_Ｓ）および終点（Ｐ_Ｅ）、フィールド内の通過不能領域（４１）の情報を取得するステップ（Ｓ１）と、フィールド内に複数の中間点（Ｐ_ｎ）を設定し、始点から複数の中間点を経由して終点に至る評価対象の経路（４２）を設定するステップ（Ｓ３）と、経路と通過不能領域の近さに応じて増加する危険度の指標を算出するステップ（Ｓ４）と、経路の軌跡の滑らかさを示す指標を算出するステップ（Ｓ５）と、算出された指標に基づいて、危険度が低く滑らかな経路が生成されるようにフィールド内の中間点の位置を最適化するステップ（Ｓ６－Ｓ８）と、を含む。

【0009】

本発明の他の一態様は、自律移動機能を有する移動体（１０）を所定のフィールド（Ｆ）内で移動させるときの移動経路を設定する方法をコンピュータ（２０）に実行させるプログラムを提供する。方法は、フィールド内での移動体の始点（Ｐ_Ｓ）および終点（Ｐ_Ｅ）、フィールド内の通過不能領域（４１）の情報を取得するステップ（Ｓ１）と、フィールド内に複数の中間点（Ｐ_ｎ）を設定し、始点から複数の中間点を経由して終点に至る評価対象の経路（４２）を設定するステップ（Ｓ３）と、経路と通過不能領域の近さに応じて増加する危険度の指標を算出するステップ（Ｓ４）と、経路の軌跡の滑らかさを示す指標を算出するステップ（Ｓ５）と、算出された指標に基づいて、危険度が低く滑らかな経路が生成されるようにフィールド内の中間点の位置を最適化するステップ（Ｓ６－Ｓ８）と、を含む。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、自律移動機能を有する移動体の安全性を確保しつつ、滑らかな軌跡の移動経路を効率よく求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態のシステム構成例を示す図である。

【図2】第１実施形態の情報処理装置のソフトウェア構成例を示す図である。

【図3】第１実施形態の情報処理装置の動作例を示す流れ図である。

【図4】フィールドマップの一例を模式的に示す図である。

【図5】危険度マップの一例を模式的に示す図である。

【図6】評価対象の経路の初期設定例を示す図である。

【図7】図６の状態から最適化された経路の例を示す図である。

【図8】第２実施形態の情報処理装置のソフトウェア構成例を示す図である。

【図9】第２実施形態の情報処理装置２０の動作例を示す流れ図である。

【図10】衝突回避物の出現頻度の高い領域がフィールドに設定された例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の情報処理装置、方法及びプログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。以下に説明する構成は、本発明の一例（代表例）であり、これに限定されない。

【0013】

＜第１実施形態＞
第１実施形態では、移動体の一例として自律移動機能を有するドーザーに適用されるシステムの事例を説明する。図１は、第１実施形態のシステム構成例を示す図である。第１実施形態のシステムは、ドーザー１０と、情報処理装置２０を備える。

【0014】

ドーザー１０は、土木建設現場で運用される建設機械型のロボットであって、自動運転での盛り土の巻き出し機能と自律移動機能を有している。図１に示すように、ドーザー１０は、盛り土を押し出す排土板１１と、ドーザー１０を走行させるための駆動部１２と、センサ部１３と、位置検出部１４と、制御部１５を備える。

【0015】

図１では、ドーザー１０の一例として、駆動部１２がクローラーで構成された装軌車両を示すが、ドーザー１０は装輪車両であってもよい。また、ドーザー１０は必要に応じて有人での操縦が可能な構成であってもよい。なお、ドーザー１０は、排土板１１を上下左右に制御できる構成であってもよく、排土板１１を上下のみに制御できる構成であってもよい。

【0016】

センサ部１３は、ドーザー１０の周囲の情報を取得するためのセンサモジュールである。例えば、センサ部１３は、画像を撮像して周囲の物体を検出する物体認識センサを含んでいてもよく、赤外線や超音波等で所定方向の物体の有無を検出する距離センサを含んでいてもよい。
位置検出部１４は、ドーザー１０の現在位置を検出するためのモジュールであって、例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)などで構成される。

【0017】

制御部１５は、ドーザー１０の各部を統括的に制御して自動運転を実行するコンピュータである。例えば、制御部１５は、外部から与えられた移動経路の情報に基づいて、土木建設現場内に複数設定される作業領域間を往来するドーザー１０の自律移動を実行する。また、制御部１５は、上記の作業領域では所定のアルゴリズムに従ってドーザー１０を駆動し、盛り土の巻き出しを実行する。なお、制御部１５は、移動経路の情報を保持する記憶部１６をさらに備えている。

【0018】

情報処理装置２０は、作業領域間を自律移動で往来するドーザー１０の移動経路を設定するためのコンピュータである。情報処理装置２０は、ドーザーの移動経路を設計するフィールド内においてドーザー１０の移動経路を設定する。ドーザー１０の移動経路の情報は、例えば記憶媒体を介した受け渡しや、有線または無線による通信などによって情報処理装置２０からドーザー１０に入力される。

【0019】

ここで、ドーザー１０の移動経路は、ドーザー１０が各種の障害物に衝突せずに安全に走行できることが要求される（第１の条件）。また、ドーザー１０の移動経路を複雑な軌跡にすると、ドーザー１０の旋回で整地後の地面が荒れてしまう。そのため、ドーザー１０の移動経路は、上記の第１条件を満たした上で、ドーザー１０の旋回が少なく滑らかな軌跡となることが好ましい（第２の条件）。

【0020】

図１に示すように、情報処理装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３と、記憶装置２４と、入力Ｉ／Ｆ２５および表示Ｉ／Ｆ２６を備えるコンピュータである。情報処理装置２０の各要素は、バス２７を介して互いに接続されている。

【0021】

ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２またはＲＡＭ２３に格納されたプログラムに従って、各種の演算処理を行うプロセッサである。ＲＯＭ２２は、不揮発性の記憶領域であって、例えばＢＩＯＳなどのプログラムが格納される。ＲＡＭ２３は、揮発性の記憶領域であって、ＣＰＵ２１が各種の演算処理を行う際の一時記憶領域として使用される。

【0022】

記憶装置２４は、不揮発性の大容量記憶媒体であって、例えば、ハードディスク（ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などが挙げられる。記憶装置２４は、オペレーティングシステム（ＯＳ）、情報処理装置２０の各種機能を実現するプログラム、および当該プログラムで使用されるデータなどを記憶する。

【0023】

入力Ｉ／Ｆ２５は、外付けの入力装置２８と接続され、入力装置２８からの入力を受け付けるインターフェースである。入力装置２８としては、例えば、キーボードやポインティングデバイスなどが挙げられる。

【0024】

表示Ｉ／Ｆ２６は、外付けの表示装置２９と接続され、表示装置２９への出力を担うインターフェースである。表示装置２９としては、例えば、液晶ディスプレイなどのモニタ装置が挙げられる。

【0025】

情報処理装置２０においては、起動後にＣＰＵ２１によりＢＩＯＳが実行され、記憶装置２４からＲＡＭ２３にＯＳが実行可能にロードされる。ＣＰＵ２１は、ＯＳの動作に従って、情報処理装置２０のソフトウェアモジュールを記憶装置２４からＲＡＭ２３に随時実行可能にロードする。そして、ロードされたソフトウェアモジュールは、ＣＰＵ２１がプログラムを実行することで動作する。

【0026】

（情報処理装置のソフトウェア構成）
図２は、第１実施形態の情報処理装置２０のソフトウェア構成例を示す図である。
情報処理装置２０は、ソフトウェアモジュールとして、条件取得部３１と、マップ生成部３２と、経路設定部３３と、第１算出部３４と、第２算出部３５と、探索処理部３７と、出力処理部３８とを備える。

【0027】

条件取得部３１は、ドーザー１０の移動経路を設計するフィールドＦと、ドーザー１０の移動経路の始点Ｐ_Ｓおよび終点Ｐ_Ｅと、フィールドＦ内の通過不能領域４１などの初期条件の入力をオペレータから受け付ける。これにより、条件取得部３１は、フィールドＦの仕様を示すフィールドマップ４０を取得する。

【0028】

マップ生成部３２は、フィールドＦ内の通過不能領域４１の配置に基づき、フィールドＦ内での危険度を示す危険度マップＭを生成する。

【0029】

経路設定部３３は、フィールドＦ内において評価対象の経路４２を設定する処理を行う。
第１算出部３４は、経路４２の危険度を示す指標を算出する。
第２算出部３５は、経路４２の軌跡の滑らかさを示す指標を算出する。

【0030】

探索処理部３７は、上記の指標に基づいて経路４２の最適化を行う。
出力処理部３８は、探索処理部３７で最適化された移動経路の候補を表示装置２９に表示させる制御を行う。

【0031】

（情報処理装置の動作例）
図３は、第１実施形態の情報処理装置２０の動作例を示す流れ図である。図３の処理は、入力装置２８からのオペレータの開始指示に応じて開始される。

【0032】

Ｓ１にて、条件取得部３１は、フィールドＦの仕様を示すフィールドマップ４０を取得する。一例として、Ｓ１の条件取得部３１は、入力装置２８を介して以下の初期条件の入力を受け付けることで、フィールドマップ４０を生成する。
・フィールドＦの形状および寸法の指定
・経路４２の始点Ｐ_Ｓの位置
・始点Ｐ_Ｓからドーザー１０が移動できる方向の指定
・経路４２の終点Ｐ_Ｅの位置
・終点Ｐ_Ｅにドーザー１０が侵入できる方向の指定
・通過不能領域４１の数、位置および寸法の指定

【0033】

図４は、フィールドマップ４０の一例を模式的に示す図である。フィールドＦは、ドーザー１０を自律走行させる土木建築現場に対応して設定され、本実施形態では簡単のためｘｙ座標系で表現される二次元形状とする。なお、Ｓ１における各種の初期条件は、例えばＧＵＩ形式で情報処理装置２０に入力されてもよい。

【0034】

図４に示すフィールドマップ４０には、始点Ｐ_Ｓ、終点Ｐ_Ｅの位置と、３か所の通過不能領域４１が規定されている。また、始点Ｐ_Ｓからドーザー１０が移動できる方向は図中左向きに設定され、終点Ｐ_Ｅにドーザー１０が侵入できる方向は図中上向きに設定されている。

【0035】

また、通過不能領域４１は、例えば、土木建築現場内に存在する壁や配管などの固定障害物や、ドーザー１０が通行できない寸法の穴、溝、段差などが該当する。フィールドマップ４０では、ドーザー１０の通過不能領域４１と、通過不能領域４１に該当しない通過可能領域は、例えば０と１の二値分布で示される。例えば、フィールドマップ４０上で通過可能領域の座標には通過可能を示す設定値（「０」値）が対応付けされ、通過不能領域４１の座標には通過不能を示す設定値（「１」値）が対応付けされている。

【0036】

Ｓ２にて、マップ生成部３２は、フィールドＦ内の通過不能領域４１の配置に基づき、フィールドＦ内での危険度を示す危険度マップＭを生成する。危険度マップＭは、フィールドＦの各座標について、通過不能領域４１からの近さを危険度として多諧調で示すマップである。

【0037】

図５は、危険度マップＭの一例を模式的に示す図である。一例として、Ｓ２のマップ生成部３２は、フィールドマップ４０に平滑化フィルタ（例えばガウシアンフィルタや平均化フィルタ）を乗算し、危険度マップＭを生成する。危険度マップＭでの各座標の設定値は、周囲の座標の設定値で平滑化されて「０」値から「１」値の間で多諧調の値をとる状態に変換される。危険度マップＭでの各座標の設定値は、通過不能領域４１に近いほど「１」値に近づき、通過不能領域４１から離れるほど「０」値に近づく。なお、図５では、平滑化された通過不能領域４１ａをグラデーションで示している。

【0038】

Ｓ３にて、経路設定部３３は、フィールドＦ内に評価対象の経路４２を設定する処理を行う。このとき、経路設定部３３は、フィールドＦ内に複数の中間点Ｐ_ｎ（ただし、ｎは１よりも大きい整数）を適宜設定する。そして、経路設定部３３は、始点Ｐ_Ｓから複数の中間点Ｐ_ｎを順次経由して終点Ｐ_Ｅに至る経路４２を設定する。本実施形態での経路４２は、ノード（始点、中間点、終点）を順番に直線のリンク４３で結んで設定される。また、中間点Ｐ_ｎの数と各中間点の通過順序は、オペレータによって予め設定される。なお、図６に、評価対象の経路４２の初期設定例を示す。

【0039】

Ｓ４にて、第１算出部３４は、評価対象の経路４２の危険度を示す指標を以下の方法で算出する。まず、第１算出部３４は、フィールドＦ上で経路４２の通過する座標を特定し、危険度マップＭから経路４２上の各座標の設定値をそれぞれ取得する。そして、第１算出部３４は、経路４２の設定値の総和と、経路４２上での設定値の最大値をそれぞれ危険度の指標として算出する。

【0040】

ここで、通過不能領域４１またはその近傍では座標の設定値が高い値を示す。そのため、設定値の総和が大きい経路４２は、設定値の総和が小さい経路４２と比べて、例えばドーザー１０が通過不能領域４１の障害物と衝突する事象やドーザー１０が障害物の近傍を走行するなどの事象が生じ、ドーザー１０を安全に自律走行させることが困難になる。
また、設定値の最大値が閾値以上となる場合、ドーザー１０が経路４２のどこかで通過不能領域４１の障害物と衝突するか又は非常に接近し、危険な状態が生じる可能性が高いと判断できる。

【0041】

そのため、情報処理装置２０は、上記の設定値の総和が低い経路４２や設定値の最大値が低い経路４２を選択することで、走行時に危険度の低い経路４２を選択することが可能となる。

【0042】

Ｓ５にて、第２算出部３５は、経路４２の軌跡の滑らかさを示す２種類の指標を算出する。第１の指標は、経路４２上のカーブの大きさを示す指標であり、第２の指標は、経路４２上のノード間の距離のばらつきを示す指標である。

【0043】

第２算出部３５は、以下の方法により第１の指標を算出する。
まず、第２算出部３５は、経路４２の各中間点でリンク４３間の角度を求める。ここで、２つのリンク４３をつなぐ任意の中間点Ｐ_ｎでのリンク間角度をθ_ｎと表記する。

【0044】

次に、第２算出部３５は、中間点Ｐ_ｎでのカーブの大きさＣｖ_ｎを下式（１）で求める。下式（１）のＣｖ_ｎは、θ_ｎの角度が１８０度に近く、中間点Ｐ_ｎでのカーブの曲率が小さい（すなわち、２つのリンク４３のなすカーブが緩い）と値が小さくなり、θ_ｎの角度が１８０度から乖離し、中間点Ｐ_ｎでのカーブの曲率が大きくなると値が大きくなる。
Ｃｖ_ｎ＝｜１８０°－θ_n| …（１）

【0045】

そして、第２算出部３５は、ｎ個の全中間点で上記のＣｖ_ｎの値を求める。そして、第２算出部３５は、全中間点のＣｖ_ｎのｎ乗和を第１の指標として取得する。
ここで、第１の指標は、経路４２上に曲率の大きいカーブが多く存在するほど大きな値を示すことになる。そのため、情報処理装置２０は、第１の指標の値が小さい経路４２を選択することで、ドーザー１０の旋回が少なく滑らかな軌跡の経路４２を選択することが可能となる。また、第２算出部３５は、リンク間角度θ_ｎを用いて経路４２の曲率を示す指標を簡易な演算で求めることで、演算負荷を抑制できる。

【0046】

また、第２算出部３５は、以下の方法により第２の指標を算出する。
まず、第２算出部３５は、経路４２のノードを結ぶ各リンク４３の長さをそれぞれ算出する。そして、第２算出部３５は、第２の指標として、リンク４３の長さの標準偏差を算出する。

【0047】

一般的にノード間の距離のばらつきの大きい経路４２は、最適化が不十分で無駄が生じている場合が多く、曲率の大きなカーブも不必要に形成されやすい。そのため、情報処理装置２０は、第２の指標でノード間の距離のばらつきの少ない経路を選択することで、ドーザー１０の旋回が少なく滑らかな軌跡の経路を選択することが可能となる。

【0048】

ここで、経路４２の探索では中間点Ｐ_ｎの数を増やすほど経路の軌跡は滑らかになるがその分演算量は大幅に増える。経路４２の探索の演算量を削減するためには中間点Ｐ_ｎの数を減らしてノード間を曲線補間してドーザー１０の実軌道を滑らかにすることも想定される。このようにノード間を曲線補間してドーザー１０の実軌道を生成する場合、ノード間の距離が離れていると曲線補間した実軌道がリンクの軌跡から乖離しやすくなるので、ドーザー１０が意図せずに通過不能領域の障害物に近づいてしまう可能性もある。そのため、曲線補間に適したノードを選択する場合には、第２の指標による判断がより有効になる。

【0049】

Ｓ６にて、探索処理部３７は、経路４２の安全性が確保されているかを判断する。
Ｓ６での探索処理部３７は、経路４２上の設定値の最大値が所定の第１閾値未満で障害物との衝突がなく、かつ経路４２の設定値の総和が所定の第２閾値未満で障害物との安全マージンが確保されているときに、経路４２の安全性が確保されていると判断する。

【0050】

経路４２の安全性が確保されている場合（Ｙｅｓ）、処理はＳ７に移行する。一方、経路４２の安全性が確保されていない場合（Ｎｏ）、処理はＳ８に移行する。

【0051】

Ｓ７にて、探索処理部３７は、現在の経路４２が最適化の打ち切り条件を満たしているかを判断する。

【0052】

例えば、Ｓ７での探索処理部３７は、Ｓ５で算出した第１の指標および第２の指標を正規化して線形結合することで経路４２の評価値を算出する。評価値は、経路４２が滑らかな軌跡に近いほど小さな値を示す。
そして、探索処理部３７は、評価値が所定の打ち切り条件の値よりも小さい状態であるときに、最適化の打ち切り条件を満たすと判断する。なお、初回の処理では、探索処理部３７は打ち切り条件を満たしていないと判断する。

【0053】

最適化の打ち切り条件を満たさない場合（Ｎｏ）、処理はＳ８に移行する。一方、最適化の打ち切り条件を満たす場合（Ｙｅｓ）、処理はＳ９に移行する。

【0054】

Ｓ８にて、探索処理部３７は、モンテカルロ法などのアルゴリズムを用いて中間点Ｐ_ｎの位置を再設定する。Ｓ８の後、Ｓ４に戻って上記の処理が繰り返される。Ｓ８のループ処理により、現在の経路４２よりも評価値が小さく、安全性の確保された経路が情報処理装置２０により探索され、移動経路の最適化が行われる。

【0055】

なお、図７に、図６の状態から最適化された経路４２ａの例を示す。図６では、始点から２番目および３番目の中間点Ｐ_２，Ｐ_３が平滑化された通行不能領域４１ａと重なっていたが、図７では、中間点Ｐ_１－Ｐ_４が通行不能領域４１ａを避けて設定されている。

【0056】

Ｓ９にて、探索処理部３７は、現在の経路４２を移動経路の候補として保存する。
Ｓ１０にて、探索処理部３７は、保存された移動経路の候補の数が１より多い所定数以上であるかを判断する。移動経路の候補の数が所定数以上の場合（Ｙｅｓ）には、処理はＳ１１に移行する。一方、移動経路の候補の数が所定数未満の場合（Ｎｏ）には処理はＳ３に戻り、新たな移動経路の候補が探索される。

【0057】

Ｓ１１にて、探索処理部３７は、所定数以上の移動経路の候補のうちから所定のアルゴリズムで最適な移動経路を決定する。モンテカルロ法などで経路４２の最適化を行う場合には局所解となる場合も多いため、複数の候補から最適な移動経路を選択することで、ドーザー１０の移動経路を適切に設定することが可能となる。
なお、Ｓ１１において、出力処理部３８が複数の移動経路の候補を表示装置２９に表示し、オペレータから受け付けた経路の選択指示に基づいて探索処理部３７が最適な移動経路を決定してもよい。

【0058】

以上で、図３の説明を終了する。その後、決定された移動経路の情報は、情報処理装置から読みだされてドーザー１０に入力される。なお、移動経路の実軌道は、ドーザー１０側で曲線補間されてもよい。

【0059】

以上のように、第１実施形態において、条件取得部３１は、フィールドＦ内でのドーザー１０の始点Ｐ_Ｓおよび終点Ｐ_Ｅ、フィールドＦ内の通過不能領域４１の情報を取得する（Ｓ１）。経路設定部３３は、フィールドＦ内に複数の中間点Ｐ_ｎを設定し、始点Ｐ_Ｓから複数の中間点Ｐ_ｎを経由して終点Ｐ_Ｅに至る評価対象の経路４２を設定する（Ｓ３）。第１算出部３４は、経路４２と通過不能領域４１の近さに応じて増加する危険度の指標を算出する（Ｓ４）。第２算出部３５は、経路４２の軌跡の滑らかさを示す第１の指標および第２の指標を算出する（Ｓ５）。そして、探索処理部３７は、算出された指標に基づいて、危険度が低く滑らかな経路が生成されるようにフィールドＦ内の中間点Ｐ_ｎの位置を最適化する（Ｓ６－Ｓ８）。

【0060】

第１実施形態によれば、上記のように、経路４２の危険度および軌跡の滑らかさの指標に基づいて経路４２の中間点を最適化するので、ドーザー１０の安全性を確保しつつ、滑らかな軌跡の移動経路を効率よく求めることができる。

【0061】

＜第２実施形態＞
ドーザー１０は、人や車両（土砂を運搬するダンプカーなど）などの衝突回避物を検出した場合、安全確保のため衝突回避物が経路４２から退避するまで停止（あるいは減速）する機能を有している。第２実施形態の例では、上記の衝突回避物が経路４２に出現する場合を考慮し、ドーザー１０の予想移動時間に基づいてさらに経路４２の最適化が行われる。

【0062】

第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、第２実施形態でのハードウェア構成は第１実施形態と同様である。そのため、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0063】

図８は、第２実施形態の情報処理装置２０のソフトウェア構成例を示す図である。
情報処理装置２０は、第１実施形態の各ソフトウェアモジュールに加えて、第３算出部３６のソフトウェアモジュールをさらに備える。第３算出部３６は、フィールドＦに設定された衝突回避物の出現頻度に基づき、経路４２におけるドーザー１０の予想移動時間を算出する。

【0064】

また、図９は、第２実施形態の情報処理装置２０の動作例を示す流れ図である。図９の動作例では、Ｓ５とＳ６の処理の間にＳ１２の処理が行われる点で図３と相違する。また、Ｓ１の処理およびＳ７の処理も以下のように相違する。

【0065】

図９のＳ１において、条件取得部３１は、第１実施形態の初期条件に加え、フィールドＦ上での衝突回避物の出現頻度を設定する入力をさらに受け付ける。例えば、オペレータは、フィールドＦの任意の領域を衝突回避物の出現頻度の高い領域として設定できる。例えば、建設作業現場で車両の経路と重なる領域や、横断歩道の設定されている領域などが、衝突回避物の出現頻度の高い領域としてフィールドマップ４０上に設定される。
なお、図１０は、衝突回避物の出現頻度の高い領域４４がフィールドＦに設定された例を示す図である。

【0066】

図９において、Ｓ２からＳ５までの処理は第１実施形態と同様である。Ｓ５の処理の後、Ｓ１２にて、第３算出部３６は、経路４２におけるドーザー１０の予想移動時間を算出する。Ｓ１２での第３算出部３６は、ドーザー１０の時速と経路４２の全長から経路４２の予想移動時間を算出する。ただし、領域４４での移動時間の算出では、衝突回避物の出現を考慮して移動時間が以下のように算出される。

【0067】

領域４４では、他の領域よりも比較的高い頻度で衝突回避物が出現してドーザー１０が停止する。そのため、第３算出部３６は、領域４４を経路４２が通過する場合、領域４４での衝突回避物の出現頻度に基づくドーザー１０の停止時間の期待値を予想移動時間に加算する。その後、Ｓ６の処理に移行する。Ｓ６の処理は第１実施形態と同様である。

【0068】

図９のＳ７では、探索処理部３７は、Ｓ５で算出した第１の指標および第２の指標と、Ｓ１２で算出した予想移動時間を正規化して線形結合し、経路４２の評価値を算出する。そして、探索処理部３７は、算出した評価値に基づき、経路４２が最適化の打ち切り条件を満たしているかを判断する。

【0069】

最適化の打ち切り条件を満たさない場合（Ｎｏ）、処理はＳ８に移行する。一方、最適化の打ち切り条件を満たす場合（Ｙｅｓ）、処理はＳ９に移行する。図９のＳ８以降の処理は第１実施形態と同様である。

【0070】

以上のように、第２実施形態では、経路の予想移動時間を考慮して最適化の打ち切りが判断される。そして、図９のＳ８のループでは、予想移動時間を短縮するようにフィールドＦ内の中間点Ｐ_ｎの位置が最適化される。

【0071】

これにより、第２実施形態では、図１０に示すように、中間点Ｐ_３を経由して衝突回避物の出現頻度の高い領域４４を通過する経路４２ａよりも、中間点Ｐ_３’を経由して領域４４を迂回する経路４２ｂ（すなわち、衝突回避物の出現頻度が低くなる経路）が選択されやすくなる。

【0072】

＜実施形態の変形例＞
上記実施形態の１以上の機能を実現するプログラムは、ネットワークを介して装置に供給されてもよい。また、上記実施形態の構成は、１以上の機能を実現するハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣ）を用いて実現されてもよい。

【0073】

また、上記実施形態では、自律移動機能を有するドーザー１０の移動経路を設計する情報処理装置２０の例を説明したが、本発明の情報処理装置はドーザー１０以外の他の移動体の移動経路を設計するものであってもよい。例えば、自律移動機能を有する移動体としては、ドーザー以外の建設機械、車両、ワーク等を搬送する搬送ロボット、ドローンなどが挙げられる。

【0074】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0075】

１０…ドーザー、２０…情報処理装置、２１…ＣＰＵ、２４…記憶装置、２９…表示装置、３１…条件取得部、３２…マップ生成部、３３…経路設定部、３４…第１算出部、３５…第２算出部、３６…第３算出部、３７…探索処理部、３８…出力処理部、４１…通過不能領域、４２…経路、４３…リンク、Ｆ…フィールド、Ｍ…危険度マップ、Ｐ_Ｓ…始点、Ｐ_Ｅ…終点、Ｐ_ｎ…中間点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】