特許 7590168 移動制御支援装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】移動制御支援装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/43 20240101AFI20241119BHJP

【ＦＩ】

G05D1/43

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020197027

(22)【出願日】2020-11-27

(65)【公開番号】P2022085379

(43)【公開日】2022-06-08

【審査請求日】2023-09-28

(73)【特許権者】

【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】山田 弘幸

(72)【発明者】

【氏名】長谷島 範安

(72)【発明者】

【氏名】酒寄 剛

(72)【発明者】

【氏名】緒方 健人

(72)【発明者】

【氏名】勝田 敬一

【審査官】影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１２９２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１００８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１９７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１９７３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のシステムの移動体が混在する共通領域における移動体の移動に対する制御を支援する移動制御支援装置において、
前記移動体それぞれの移動位置に基づき、当該移動体の開始位置、到着位置および前記開始位置と前記到着位置の間の移動履歴を含むタスク情報により定義される当該移動体における移動体タスクを推定する移動体タスク推定部と、
前記移動体タスクごとに、当該移動体タスクを実現するための個別ルールを生成する個別ルール生成部と、
前記共通領域における前記個別ルールの重畳状況を特定し、前記重畳状況に応じて、前記個別ルールのそれぞれを用いて、前記共通領域における前記移動体の移動に関する共通領域ルールを作成する共通領域ルール作成部とを有し、
前記個別ルール生成部は、前記移動履歴の変化量が最小化する個別経路を生成する移動制御支援装置。

【請求項2】

請求項１に記載の移動制御支援装置において、
前記個別ルール生成部は、前記個別ルールとして、前記移動体それぞれにおける個別経路を生成し、
前記共通領域ルール作成部は、前記共通領域ルールとして、前記移動体の前記共通領域の移動経路である共通移動経路を作成する移動制御支援装置。

【請求項3】

請求項２に記載の移動制御支援装置において、
前記共通領域ルール作成部は、前記個別経路のそれぞれを重畳し、前記複数のシステム
の個別経路のうち、重畳数が所定数以上の個別経路を前記共通移動経路の少なくとも一部として抽出する移動制御支援装置。

【請求項4】

請求項３に記載の移動制御支援装置において、
前記共通領域ルール作成部は、前記重畳数として、前記共通領域を格子状に区切るグリッドのうち、前記個別経路が重なり合うグリッドの数を用いる移動制御支援装置。

【請求項5】

複数のシステムの移動体が混在する共通領域における移動体の移動に対する制御を支援する移動制御支援装置を用いた移動制御支援方法において、
前記移動制御支援装置が、
前記移動体それぞれの移動位置を受け付け、
前記移動位置に基づき、当該移動体の開始位置、到着位置および前記開始位置と前記到着位置の間の移動履歴を含むタスク情報により定義される当該移動体における移動体タスクを推定し、
前記移動体タスクごとに、当該移動体タスクを実現するための個別ルールを生成し、
前記共通領域における前記個別ルールの重畳状況を特定し、
前記重畳状況に応じて、前記個別ルールのそれぞれを用いて、前記共通領域における前記移動体の移動に関する共通領域ルールを作成し、
前記共通領域を、前記複数のシステムそれぞれにおける管理サーバに送信し、
前記管理サーバのそれぞれから、前記共通領域での移動を制御するための情報を、前記移動体に送信し、
前記移動を制御するための情報に基づいて、前記移動体が前記共通領域での移動することを可能とし、
前記個別ルールの生成において、前記移動履歴の変化量が最小化する個別経路を生成する移動制御支援方法。

【請求項6】

請求項５に記載の移動制御支援方法において、
前記個別ルールとして、前記移動体それぞれにおける個別経路を生成し、
前記共通領域ルールとして、前記移動体の前記共通領域の移動経路である共通移動経路を作成する移動制御支援方法。

【請求項7】

請求項６に記載の移動制御支援方法において、
前記共通領域ルールの作成において、前記個別経路のそれぞれを重畳し、前記複数のシステムの個別経路のうち、重畳数が所定数以上の個別経路を前記共通移動経路の少なくとも一部として抽出する移動制御支援方法。

【請求項8】

請求項７に記載の移動制御支援方法において、
前記共通領域ルールの作成において、前記重畳数として、前記共通領域を格子状に区切るグリッドのうち、前記個別経路が重なり合うグリッドの数を用いる移動制御支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異なるルールベースの制御体系下にある複数の移動体の移動を制御する技術に関する。つまり、本発明は、複数のシステムにおける移動体の制御に関する。その中でも特に、移動体に対する制御を支援するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、人の作業を自動化し、省人化、効率化を図る自動化システムの開発が積極的に行われ、今後多くの自動化システムが社会実装される見込みである。自動化システムでは、移動体を制御してその作業を実現する。この自動化システムの中でも、特に自動車や産業車両、建設機械等の自動運転は、移動を伴うタスクを自動化するため、実装環境が広範囲に及び、複数の自動化システムが同じ空間に混在するような条件下で運用されることが想定される。

【0003】

ここで、各自動化システムはそれぞれ異なる目的を持ち、異なるタスクを実行するものであり、システム間の連携が十分に図れていない、あるいは連携を図ることが困難である可能性がある。例えば、道路の一部で補修工事を行う場面を想定すると、工事を行う建設機械群は自動施工システムの制御化にあり、自動施工システムの定めるルールに基づき行動を計画し、自動で施工が行われる。また、並行して道路上には自動運転車が走行しており、自動運転システムは自動施工システムのルールや制御特性を知ることなく、道路上の施工領域付近を走行する。

【0004】

この際、自動施工システムと自動運転システムは、道路上の施工区画及びその周辺領域を両者で共有している状態となる。共通領域内では、両システムは物体検知技術等により互いの存在は認識できるが、どのような目的でどのような行動を行っているのかはわからない。このため、安全性の観点から、極端に速度を落とす等の非常に保守的な行動を取らざるを得ず、タスクを効率良く実行するという生産性の観点では、人の作業よりも効果が減少することにもなりかねない。

【0005】

ここで、自動化システムが小規模で複雑ではなく、限られた空間内に限定されていれば、複数のシステムを予め一つに統合することで安全性を損なわずに最大効率を得ることも可能となる場合がある。しかしながら、広範囲に多数の自動化システムが実装されていくと、システムの単一統合は事実上不可能である。このような社会背景において、移動を基本タスクとし、異なるルールベースの制御体系下にある複数の自動化システムの間を取り持ち、それぞれのシステムを尊重しつつ共存させる仕組みが重要となってくる。特に、自動車や産業車両のように移動を基本タスクとする自動化システムは、統合が容易ではない上に安全上のリスクも高いことから、システム間の連携の必要性が高い。また、自動化システムが小規模で複雑ではない場合でも、統合が困難な場合や、システム間の連携の必要性が高い場合もある。

【0006】

また、移動を基本タスクとする自動化システムは、現在位置からタスクの目的となるゴール位置までの移動経路を計画し、経路に沿って移動するよう制御される。経路計画の際には、各システムが持つルールに従い、環境条件を考慮して経路が設定される場合がある。ルールとは、例えば経路の候補となるいくつか経由地点、走行してよい場所やしてはいけない場所、走行してよい条件やしてはいけない条件等の決まり事などである。また、複数の自動化システムが同じ領域において異なるルールに基づき移動することは、同じ領域内に異なる仮想の道路を敷き走行するようなものである。この場合、上述の通り安全上のリスクを下げるために保守的な制御設計が成され、生産性が低下する要因となりかねない。このため、移動を基本タスクとする複数の自動化システムが混在する共通領域においては、システム間で共通のルール、つまり共通の仮想経路地図を持つことが最初のステップとして重要である。

【0007】

特許文献１は、複数の移動体の移動を膨大な演算を行うことなく円滑に制御することのできる移動体移動制御システムに関するものである。つまり、特許文献１では、環境に設置したカメラにより移動体の位置を把握し、目的地までの走行経路を設定すると共に、スムーズな走行を確保するために走行順序を規制したり、走行方向を規制したりする規制通路を配置することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】国際公開第2002/023297号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１の移動体制御システムは、複数の移動ロボットが一つの領域内を同時に移動するものであり、移動ロボット同士が衝突しないよう規制通路を配置する。ただし、これらの移動ロボットは単一システムであり、異なるルールベースの制御体系下に置かれ、異なるルールに基づき行動が計画されているわけではない。

【0010】

このため、特許文献１では、異なるルールに基づき行動が計画される複数の移動体に対する共通のルールとなる仮想経路地図を作成する場合、以下の課題が存在する。特許文献１では、各システムのルールを可能な限り尊重し、全システムに対してルール変更に伴う計画行動の変化を最小限に留める必要がある。これは、共通領域外の単一システムのみが行動する領域においては、当該システムのルールをそのまま適用し行動するためであり、共通領域の内外で行動が大きく変化することは望ましくない。

【0011】

以上のように、特許文献１では、異なるシステムにおける移動体を機能させるための制御が困難であった。例えば、移動体の制御により、安全性や生産性を維持もしくは向上させることが困難であった。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の課題を解決するために、本発明では、複数システムにおける移動体が混在する共通領域における移動体の移動に関するルールを作成する。ここで、ルールには、移動体の経路である共通移動経路が含まれる。

【0013】

より詳細には、複数のシステムの移動体が混在する共通領域における移動体の移動に対する制御を支援する移動制御支援装置において、前記移動体それぞれの移動位置に基づき、当該移動体の開始位置、到着位置および前記開始位置と前記到着位置の間の移動履歴を含むタスク情報により定義される当該移動体における移動体タスクを推定する移動体タスク推定部と、前記移動体タスクごとに、当該移動体タスクを実現するための個別ルールを生成する個別ルール生成部と、前記共通領域における前記個別ルールの重畳状況を特定し、前記重畳状況に応じて、前記個別ルールのそれぞれを用いて、前記共通領域における前記移動体の移動に関する共通領域ルールを作成する共通領域ルール作成部とを有し、前記個別ルール生成部は、前記移動履歴の変化量が最小化する個別経路を生成する移動制御支援装置である。

【0014】

本発明の一態様には、移動制御支援装置を用いた移動制御支援方法も含まれる。なお、本方法には、移動制御支援装置での処理方法も含まれる。さらに、移動制御支援装置をコンピュータとして機能させるためのコンピュータプログラムや本プログラムを格納した記憶媒体も、本発明の一態様に含まれる。

【発明の効果】

【0015】

本発明により、異なるルールベースの制御体系下にある複数の移動体の制御に関し、各々のルールの変更幅を抑止しつつ、安全性を維持しつつ効率良く共通領域を移動させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施例１における制御システムの全体図

【図2】実施例１における移動体システムの機能構成図

【図3】実施例１における複数のシステムにおけるルールと共通移動経路の考え方を示す図

【図4】各実施例における環境センサおよびコンピュータの機能を表す機能ブロック図

【図5】実施例１における移動体タスクを示す図

【図6】各実施例における移動体タスクを記録するためのプロセスを示すフローチャート

【図7】各実施例における共通移動経路作成プロセスを示すフローチャート

【図8】実施例１における効果を説明する図

【図9】実施例２における移動体タスクを示す図

【図10】実施例３における制御システムの全体図

【図11】実施例３における複数のシステムにおけるルールと共通移動経路の考え方を示す図

【図12】各実施例における制御システムのハードウエア構成図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態（実施例１～実施例３）について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0018】

また、本願明細書での「移動体」とは、移動する機能を有するものであればよい。この移動は、移動体が自律的に行ってもよいし、システムの制御に従ってもよい。さらに、移動体の移動は、ハイブリッドな制御、自律的な制御とシステムからの制御の双方を利用しもよい。このように、各実施例では、全ての移動体が制御システムの制御下になくともよい。

【実施例1】

【0019】

まず、図１から図８までを用いて実施例１における複数移動体の制御システムについて説明する。

【0020】

図１は、本実施例における複数移動体の制御システムの構成を示す全体図である。本制御システムは、一つ又は複数の環境センサ３、ネットワーク４、一つ又は複数のコンピュータ５を含む。そして、環境センサ３とコンピュータ５とは、ネットワーク４を介して通信可能に接続されている。

【0021】

また、本制御システムの制御対象として、複数の移動体１、また、対象領域として共通領域２が存在する。移動体１は、例えば自律移動機能を備え無人で移動する無人機械１ａ、人が操作し移動する有人機械１ｂ、作業員１ｃなどに細分化できる。本実施例では、２つの異なるシステム（トラック積降システムＡ、倉庫管理システムシステムＢ）の双方が共通領域２内で移動体タスクを実行する環境を想定する。つまり、共通領域２内には、異なるシステムの移動体が混在している。本実施例では、システムＡは無人機械１ａを制御対象とし、トラックから積み荷を無人で荷下ろしし、仮置き場に移動させるトラック積降システムＡである。

【0022】

また、システムＢは有人機械１ｂ、作業員１ｃを制御対象とし、仮置き場に置かれた荷物を作業員が検品し、検品済みの荷物を有人機械が倉庫へ搬送する倉庫管理システムＢである。なお、トラック積降システムＡおよび倉庫管理システムＢのそれぞれもしくは両方を、移動体システムと称する。また、共通領域２全体が仮置き場である。さらに、無人機械１ａ、有人機械１ｂには、図示したようないわゆるフォークリフトのような荷役自動車が含まれる。

【0023】

次に、図２は、本実施例における移動体システムの機能構成図である。トラック積降システムＡは、主に管理サーバ６０１と一つ又は複数の無人機械１ａ、トラック（図示しない）から成る。そして、トラック積降システムＡは、管理サーバ６０１がトラックの運行や無人機械１ａのタスクである移動体を管理する。より具体的には、まず、トラックが仮置き場付近のトラックバースに到着すると、管理サーバ６０１は無人機械１ａに対して、移動体タスクを発行する。

【0024】

移動体タスクとしては、例えば、トラックの位置や積み荷の情報と仮置き場内の荷下ろし場所及びその間の大域的移動経路を指示する情報である。そして、無人機械１ａは自身の移動体タスクを受信すると、まず、移動体タスクを開始する開始位置（以下、スタート地点（トラック位置）に移動する。次に、無人機械１ａは、積み荷を持ち上げ、移動体タスクの示す大域的移動経路に沿って、移動体タスクを完了する到着位置（以下、ゴール地点（荷降ろし場所））へ移動する。そして、無人機械１ａは、荷物を仮置き場に降ろす。なお、大域的移動経路とは、共通領域２内での移動を制御するための情報であればよく、その名称は問わない。

【0025】

このとき、無人機械１ａは、自身に搭載されている１つ又は複数のセンサ１０１によって周囲の障害物や他の移動体を観測し、障害物や移動体に衝突しないように経路計画部１０２において局所的移動経路を計画する。そして、無人機械１ａは、経路追従制御器１０３によって局所的移動経路に沿うようにアクチュエータ（図示しない）を制御する。

【0026】

ここで、大域的移動経路と局所的移動経路の違いは、管理サーバ６０１が計画する大域的移動経路は障害物や移動体の位置を考慮しない理想の経路であり、局所的移動経路は大域的移動経路に対してさらに周囲の障害物や移動体を避けるよう調整された経路である。このように、トラック積降システムＡは、トラックの積み荷を管理サーバ６０１と無人機械１ａによって自律的に仮置き場に移動させる。以上のように、本実施例では、
なお、トラック積降システムＡは、倉庫側とは独立してトラックの運行管理を行っているものであるが、本実施例では複数システムの共通領域２に関するものである。つまり、トラックの運行は本実施例と直接関わらないため、図示や説明を省略する。

【0027】

また、倉庫管理システムＢは、主に管理サーバ６０２と一つ又は複数の有人機械１ｂ、一人又は複数人の作業員１ｃを含む。そして、管理サーバ６０２が有人機械１ｂのオペレータや作業員１ｃへ作業（タスク）を指示（ガイダンス）することで、効率良く仮置き場から倉庫へ荷物を搬送する。

【0028】

有人機械１ｂにはモニタ１０４が備わり、管理サーバ６０２からの移動体タスク（搬送する荷物の位置、倉庫内の搬送先位置、その間の大域的移動経路）の指示内容が表示される。有人機械１ｂのオペレータは、モニタ１０４に表示された移動体タスク指示に従い、移動体タスクを実行することになる。具体的には、現在地からスタート地点（荷物の位置）までの移動、荷物の持ち上げ、スタート地点からゴール地点（荷物の搬送先）までの移動、荷降ろし動作を行う。そして、一連の移動体タスクが完了したら次の移動体タスク指示に従って作業を繰り返す。

【0029】

作業員１ｃは、作業員端末１０５を保持しており、管理サーバ６０２からの移動体タスク（検品を行う荷物の位置、そこまでの大域的移動経路）の指令内容が提示される。作業員１ｃは、作業員端末１０５に表示された移動体タスク指示に従い、現在地からゴール地点（荷物の位置）まで移動し、荷物の検品作業を行う。そして、作業員１ｃは、自身の移動体タスクが完了したら次の移動体タスク指示に従って作業を繰り返す。有人機械１ｂのオペレータや作業員１ｃは、移動の際に目視によって障害物や他の移動体の位置を観察し、衝突しないように移動を行う。このように、本実施例では、人（作業員１ｃ）も制御対象に含まれる。

【0030】

また、図２に示すように、移動体システムのそれぞれは、ネットワーク４を介して、コンピュータ５と接続される。なお、コンピュータ５については、追って説明する。

【0031】

本実施例では、トラック積降システムＡと倉庫管理システムＢは独立したシステムであり、相互に密な情報の共有やシステムの連携は行われていない場合を想定している。ただし、無人機械１ａがセンサ１０１で有人機械１ｂや作業員１ｃの位置を計測した場合や、有人機械１ｂのオペレータや作業員１ｃが無人機械１ａを目視によってその位置を捉えた場合などは、他システムの情報を取得したことになる。このような環境において、共通領域２の中で２つのシステムが並行して移動体タスクを実行する場合、例えば無人機械１ａは有人機械１ｂや作業員１ｃと衝突しないように行動しなければならない。

【0032】

しかし、有人機械１ｂや作業員１ｃの現在地は観測できても次にどこに移動するかは容易には把握できないため、あらゆる方向に移動すると仮定した局所的移動経路計画をしなければならない。このため、動作を遅くしたり大回りで移動体を避けたりすることにより移動体タスクの完了時間が延び作業効率が低下する。

【0033】

ここで、有人機械１ｂや作業員１ｃも、無人機械１ａがどのように動作するかを予測することは困難である。このため、有人機械１ｂや作業員１ｃは、無人機械１ａが近くにいる場合はその行動を継続的に観察し、減速や停止、回避など安全上余裕を持った行動をしなければならず、作業効率が低下する。このように、複数のシステムが混在する環境、つまり、共通領域２のような環境においては、互いのシステムの振る舞いが予測できなければ安全上のリスクが高まり、許容可能なリスクまで下げるために作業効率を犠牲にした行動を取らざるを得ない。

【0034】

そこで、各システムはそれぞれのルール（システムの設定や取り決め）に従った行動を取るが、システム間でルールが共有されていない場合に、移動体の衝突や異常接近などの運用上の課題が発生する。このような、複数のシステムにおけるルールと共通移動経路の考え方を、図３を用いて、説明する。

【0035】

まず、前提として、図３（ａ）～（ｃ）のそれぞれは、実施例１における共通領域２を示す。そして、各共通領域２は、グリッドにより格子状（マトリックス状）に区切られている。そして、図３（ａ）は、トラック積降システムＡの基本移動ルールが、仮置き場を反時計回りに移動することを示している。また、倉庫管理システムＢの基本移動ルールが、目的地に最短経路で移動することを示している。

【0036】

このとき、倉庫管理システムＢの取りうる移動経路の一部（図３（ｂ）の経路７０２）は、トラック積降システムＡの移動経路（図３（ａ）の経路７０１）と重なっている。つまり、グリッドの一部が重畳している。そして、各移動体の移動方向が正反対となっている。このため、正面衝突を避けるために片方または両方の移動体が減速、停止、迂回などの措置をとる必要があり、移動体タスクの完了時間が延びてしまう。そこで、本実施例では、異なるルールベースのシステム管理下にある複数の移動体に対して、共通ルールとなる共通移動経路を作成する。このことで、各システムに共通移動経路に従い行動させることができ、他システムの移動体の行動を予測させやすくし、安全性を維持したまま移動体タスクの完了時間を短くし作業効率の低下を防ぐことを可能とする。

【0037】

ここで、図３（ｃ）に示す共通移動経路は、本実施例におけるトラック積降システムＡと倉庫管理システムＢに対する共通移動経路の一例である。この共通移動経路は、例えば、倉庫管理システムＢに着目し、トラック積降システムＡの経路と重畳するグリッドを特定する。そして、その重畳数が一定以下（例えば、重畳していない）グリッド上の倉庫管理システムＢの経路を削除する。その上で、トラック積降システムＡの経路と、削除された倉庫管理システムＢの経路で実現される移動体タスクを補完する経路を追加して、図３(Ｃ)に示す共通移動経路を作成する。この手順の詳細は、追って説明する。また、本実施例では、格子状のグリッドを単位に処理するが、緯度経度情報などの他の位置情報を用いてもよい。なお、グリッドを用いる理由は、処理における計算の簡易化、省力化が図れるためである。

【0038】

次に、図４および図１２を用いて本実施例および実施例２、３における制御システムの各装置の構成を説明する。各実施例では、この構成を用いて、異なるルールベースの制御体系下（システム管理下）にある複数の移動体が共通領域を移動する際に、安全性を損なわず円滑かつ効率良く移動を行うための、共通移動経路を作成する。また、各実施例においては、作成された共通移動経路に従って、各システムが振る舞うよう制御又はガイダンスを行う。

【0039】

まず、図４は、各実施例における環境センサ３およびコンピュータ５の機能を表す機能ブロック図である。図４に示す各装置の機能は、大きく環境センサ３で実行される機能とコンピュータ５で実行される機能に分けられる。環境センサ３では、移動体１の位置を計測する移動体位置計測部３０１を有し、移動体の位置を計測し、この結果がコンピュータ５へネットワーク４を介して送信される。

【0040】

コンピュータ５は、移動体タスク推定部５０１、移動体タスク記録部５０２、最適経路生成部５０３および共通移動経路作成部５０４を有する。まず、コンピュータ５は、環境センサ３から移動体位置の計測結果を受信する。そして、移動体タスク推定部５０１が、受信した時系列の移動体位置情報から移動体の移動体タスクを推定する。なお、後述するように移動体タスク推定部５０１は、環境センサ３の計測結果の代わりに、管理サーバ６０１、６０２の有する移動体位置情報に基づいて、移動体タスクを推定してもよい。

【0041】

また、移動体タスク記録部５０２が、推定された移動体タスクを、後述する補助記憶装置５４に記録する。そして、最適経路生成部５０３が、記録された複数の移動体タスクに含まれるタスク情報を用いて、各移動体の最適経路を生成する。

【0042】

また、共通移動経路作成部５０４が、複数の最適経路を基に、共通移動経路を作成する。ここで、コンピュータ５で作成された共通移動経路は、各システムの管理サーバ（６０１、６０２）へ送られ、大域的移動経路の計画に用いられる。

【0043】

次に、図１２に、各実施例における制御システムのハードウエア構成図を示す。図１および図２に示したように、本制御システムは、無人機械１ａ、有人機械１ｂ、環境センサ３、ネットワーク４、管理サーバ６０１および管理サーバ６０２を含む。ここで、図１２では、ハードウエア構成として、作業員１ｃの保持する作業員端末１０５を記載する。

【0044】

そして、これら各装置は、ネットワーク４を介して接続されている。ここで、無人機械１ａおよび作業員端末１０５は、無線によりネットワーク４と接続し、他は有線で接続している。なお、本例は、一例であり、各装置は有線、無線を問わずネットワーク４と接続できればよい。また、図１２には、無人機械１ａ、有人機械１ｂ、環境センサ３、作業員端末１０５を１台ずつ記載したが、それぞれ複数台存在してもよい。

【0045】

ここで、コンピュータ５は、各実施例における主要の処理を行う構成であり、複数移動体に対する移動制御支援装置として機能する。また、コンピュータ５は、いわゆるサーバ、クラウドなどで実現される。このため、コンピュータ５は、処理部５１、通信Ｉ／Ｆ５２、主記憶装置５３および補助記憶装置５４を有し、これらがバスなどの通信経路を介して互いに接続されている。

【0046】

ここで、処理部５１は、ＣＰＵの如きプロセッサで実現され、主記憶装置５３のプログラムに従って後述する各処理を実行する。通信Ｉ／Ｆ５２は、ネットワーク４を介した通信を行う。

【0047】

また、主記憶装置５３は、メモリなどで実現され、以下の各プログラムが展開される。主記憶装置５３には、移動体タスク推定プログラム５３１、移動体タスク記録プログラム５３２、最適経路生成プログラム５３３および共通移動経路作成プログラム５３４が展開される。これら、各プログラムは、補助記憶装置５４や他の記憶媒体に格納されており、処理部５１で処理を行う際に、主記憶装置５３に展開される。また、これら各プログラムはネットワーク４を介して、コンピュータ５に配信されてもよい。

【0048】

ここで、各プログラムは、回路などのハードウエア構成でも実現でき、図４に示す各部と以下の対応関係を有する。
・移動体タスク推定プログラム５３１：移動体タスク推定部５０１
・移動体タスク記録プログラム５３２：移動体タスク記録部５０２
・最適経路生成プログラム５３３：最適経路生成部５０３
・共通移動経路作成プログラム５３４：共通移動経路作成部５０４
次に、補助記憶装置５４は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの記憶装置で実現され、移動体タスク５４１、最適経路５４２、共通移動経路５４３を記憶する。なお、上述のように、補助記憶装置５４は、各プログラムを記憶していることが望ましい。

【0049】

また、各管理サーバ（６０１、６０２）は、それぞれ自身の管理する移動体の移動体タスク５４１や移動体位置５４４を記憶することが望ましい。

【0050】

なお、コンピュータ５は、キーボード、マウス、表示装置、タッチパネルといった入出力装置をさらに設けてもよい。

【0051】

次に、図５、６、７を用いて、本実施例の処理の内容を説明する。なお、以下の説明での処理の主体として、図４の各部を用いて説明するが、図１２に示す各プログラムに従って処理部５１でも同様に処理することになる。また、この際、図１２にのみ記載した構成を利用する場合、図１２に示す構成も適宜用いて説明する。

【0052】

図５は、移動体タスク推定部５０１によって推定される移動体タスク５４１の例を示している。本実施例では、移動体の移動を制御することを目的としており、図５（ａ）に示すように、スタート地点である位置「Ｓｔａｒｔ」から別のゴール地点である「Ｇｏａｌ」に目的をもって移動することを基本タスクとしている。この基本タスクは、例えば、現在の場所である「Ｓｔａｒｔ」から荷物の置いてある場所である「Ｇｏａｌ」に移動することが一つのタスク（移動タスク）であり、荷物を持ち上げて別の荷降ろし場所に移動することが別の一つのタスク（荷役タスク）と定義することが可能である。これらの基本タスクを示す移動体タスク５４１は、スタート地点とゴール地点を最小構成要素として規定することが可能である。このため、移動体１の一連の作業をタスクに分解し、時系列順に並べると、図５（ｂ）に示す表のように表現することができる。つまり、図５（ｂ）が移動体タスク５４１を示す。

【0053】

次に、図６は、移動体タスクを記録するためのプロセスを示すフローチャートである。ここで、図６（ａ）は、移動体タスク記録環境センサ側プロセスを示すフローチャートである。本移動体タスク記録プロセスでは、まず環境センサ３の移動体位置計測部３０１が実行される。まず、ステップＳ１０１において、移動体位置計測部３０１は、共通領域２における一つ又は複数の移動体の位置（本実施の形態ではｘ、ｙ座標）を計測する。そして、ステップＳ１０２において、移動体位置計測部３０１はステップＳ１０１で計測した移動体位置、をコンピュータ５へネットワーク４介して、送信する。

【0054】

なお、本実施例では、環境センサ３を用いて移動体位置を計測しているが、制御対象の各移動体が自己位置推定機能を有していれば、各移動体から自己位置を取得してもよい。この場合は各移動体に搭載された自己位置推定用のセンサが環境センサ３の代わりとなる。また、コンピュータ５は、各管理サーバ（６０１、６０２）が保持する大域的移動経路に含まれる移動体位置５４４を用いて、移動体の位置を特定してもよい。

【0055】

次に、図６（ｂ）に示す移動体タスク記録コンピュータ側プロセスを説明する。まず、ステップＳ１０３では、コンピュータ５の移動体タスク推定部５０１は、環境センサ３から通信Ｉ／Ｆ５２を介して受信した移動体位置５４４を受け付ける。この移動体位置５４４は、移動体の移動しているグリッドを用いることが可能である。但し、上述のように、移動体位置は他の緯度経度などの位置情報を用いてもよい。

【0056】

次に、ステップＳ１０４では、移動体タスク推定部５０１は、コンピュータ５内の記憶領域、例えば補助記憶装置５４に時系列に移動体位置５４４を記録する。

【0057】

次に、ステップＳ１０５において、移動体タスク推定部５０１は、記録された時系列の移動体位置情報から、該当の移動体における一連の移動体タスク５４１が完了したかどうかを判定する。この判定は、例えば移動体１が一定時間同じ位置に留まった場合に、移動体タスク５４１が終了と判断する方法がある。また、管理サーバ６０１、６０２から大域的移動経路を受信し、大域的移動経路のスタート地点とゴール地点に移動体１が到着したら、該当の移動体タスク５４１が終了と判定する方法もある。

【0058】

ここで、ステップＳ１０５で移動体タスクがまだ終了していないと判定された場合は（Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻る。とＳ１０４を繰り返す。移動体タスク５４１が終了したと判定された場合は（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６へ進む。

【0059】

そして、ステップＳ１０６では、移動体タスク推定部５０１は、終了したと判定された移動体タスク５４１のタスク情報を抽出する。本実施例では、移動体タスク５４１は図５に示す通りスタート地点とゴール地点の２つの位置情報によって表すものである。このため、ステップＳ１０６では、一連の時系列情報の時間軸方向の最初の位置をスタート地点とし、最後の位置をゴール地点としてタスク情報を抽出する。つまり、図５に示す移動体タスク５４１の各レコードがタスク情報を示す。こうして移動体タスク推定部５０１は、移動体のタスク情報を取得することができる。

【0060】

次に、ステップＳ１０７では、取得されたタスク情報を、移動体タスク記録部５０２が、補助記憶装置５４などのコンピュータ５内の記憶領域に記録する。ここで、ステップＳ１０７によって、図５に示すように一意なタスク番号とスタート地点、ゴール地点のセットとして、移動体毎に記録される。以上が移動体タスク記録プロセスの処理内容である。なお、本ステップＳ１０７は省略してもよい。

【0061】

次に、図７は、図６のプロセスの後に実行される共通移動経路作成プロセスを示すフローチャートである。本プロセスは、移動体タスク記録プロセスよりも長い所定の時間間隔（例えば１日に１回）で実行される。

【0062】

まず、ステップＳ２０１では、最適経路生成部５０３が、コンピュータ５内の記憶領域に記録されたタスク情報を、移動体毎に、ランダムに１つ選択し読み出す。

【0063】

次に、ステップＳ２０２では、最適経路生成部５０３が、移動体の数分の移動体タスクが並行して実行される場合の、各移動体の最適経路５４２を探索する。ここで、最適経路５４２は、タスク完了時間を最小化し、移動体同士の接近回数を最小化するような経路であり、例えばＱ学習などの機械学習手法を用いて探索することが可能である。なお、本実施例は、最適経路５４２に限定されるものでなく、所定条件を満たすか、所定の制限下における各移動体の個別経路であればよい。

【0064】

また、本実施例は、経路の作成には限定されず、移動に関する移動体の個別ルールを作成することが可能である。つまり、最適経路生成部５０３は、個別ルール生成部として、機能することが可能である。さらに、移動に関する移動体の個別ルールには、移動に関するシステムの設定や取り決め、基準を示す。

【0065】

次に、ステップＳ２０３では、最適経路生成部５０３が、ステップＳ２０２で得られた各移動体１の最適経路５４２を、補助記憶装置５４などのコンピュータ５内の記憶領域に記録する。

【0066】

次に、ステップＳ２０４では、最適経路生成部５０３が、ステップＳ２０１～Ｓ２０３を所定回数実行したかを判定する。本ステップでは、ステップＳ２０２の最適経路の探索回数を判定してもよい。この結果、実行回数が所定回数未満であると判定された場合は（Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻り、別のタスク情報について処理を繰り返す。また、実行回数が所定回数以上であると判定された場合は（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に進む。

【0067】

なお、ステップＳ２０４で用いられる所定回数は、記録されているタスクの数や種類、移動体の数などにより変動するが、例えば１，０００回や１０，０００回など、様々な組み合わせのタスクを選択するのに十分な回数であることが望ましい。このために、コンピュータ５は、予めこの回数を補助記憶装置５４に記憶しておき、これを用いることが望ましい。

【0068】

次に、ステップＳ２０５において、共通移動経路作成部５０４は、ステップＳ２０３によって記録された最適経路５４２を読み出す。

【0069】

次に、ステップＳ２０６で、共通移動経路作成部５０４は、読み出された最適経路５４２を重畳する。つまり、共通移動経路作成部５０４は、各最適経路５４２を重ね合わせる。

【0070】

最後に、ステップＳ２０７において、共通移動経路作成部５０４は、重畳数が所定数未満の経路が削除され、残った経路に基づいて共通移動経路５４３を作成する。トラック積降システムＡと倉庫管理システムＢのいずれか一方の経路の内、重畳数が所定数以上の経路を抽出し、これに基づいて共通移動経路５４３が作成される。そして、共通移動経路作成部５０４が、削除された経路の移動体タスクを達成する経路を補完する経路を追加して共通移動経路５４３を作成する。なお、この補完には、削除された経路を流用することも含まれる。さらに、抽出された経路を共通移動経路そのものとして用いてもよい。

【0071】

このように、共通移動経路作成部５０４は、重畳数が所定数以上の経路を、共通移動経路５４３の少なくとも一部として抽出する。また、図３の例では、重なり合うグリッドの数が、重畳数として用いられる。

【0072】

このように、本実施例では、共通移動経路作成部５０４が、重畳状況の一例として、重畳数に基づいて、共通移動経路を作成している。重畳状況には、重畳数の他、共通領域のうち所定位置（例えば、重要位置）での重畳の有無が含まれる。

【0073】

さらに、本実施例では、重畳状況を用いるが、この重畳状況には、個別ルールで移動した場合における移動体同士の衝突もしくは所定条件を満たす接近といった状況である衝突状況が含まれる。ここで、所定条件を満たす接近には、移動体同士の距離や所定値以下であることや移動体の少なくとも一方の減速、方向転換などの移動状況を変化させることが含まれる。なお、衝突状況には、衝突数や共通領域のうち所定位置（例えば、重要位置）での衝突の有無が含まれる。
以上の処理により、図３に示す例のような複数移動体の共通移動経路５４３を作成することができる。

【0074】

なお、共通移動経路作成部５０４は、共通移動経路５４３の作成には限定されず、移動に関する共通領域ルールを作成することが可能である。つまり、共通移動経路作成部５０４は、共通領域ルール作成部として、機能することが可能である。

【0075】

このようにして作成された共通移動経路５４３は、各システムの管理サーバ（６０１、６０２）に、通信Ｉ／Ｆ５２を介して送信される。これを受信した管理サーバ６０１、６０２では、共通移動経路５４３を、大域的移動経路を計画する際に設定可能な経路地図として用いる。つまり、管理サーバ６０１、６０２で計画される大域的移動経路は共通移動経路５４３に沿ったものが計画されることになる。なお、図１２には、図示しないが、管理サーバ（６０１、６０２）は、大域的移動経路を記憶することが望ましい。

【0076】

また、管理サーバ（６０１、６０２）は、この大域的移動経路を移動体１に送信する。そして、無人機械１ａでは、この大域的移動経路に沿うように局所的移動経路を計画して自律移動し、有人機械１ｂや作業員１ｃでは参照経路としてガイダンス表示され、これに沿って移動するよう促される。

【0077】

このように共通移動経路という共通のルールに従って、トラック積降システムＡ、倉庫管理システムＢの振る舞いを計画すると、複数の移動体１の移動の流れが円滑になり接近や衝突のリスクが減少する。さらに、共通移動経路によって他システムの移動体の動きを予測しやすくなるため、移動体１同士が近づくことによる減速や停止の必要な場面が少なくなり、結果として各移動体１の平均移動体タスク完了時間が短くなる。

【0078】

この本実施例の効果を図８に図示する。共通移動経路５４３を用いない場合は、安全性と効率（タスク完了時間）はトレードオフの関係にあり、効率を求めると移動体同士の接触リスクの増加に伴い安全性が低下する。この場合、安全性を求めると移動体の減速や停止回数の増加に伴いタスク完了時間が延びる。一方、共通移動経路を用いた場合、安全性を維持しつつタスク完了時間を短くすることができ、安全性と効率の両立を図ることが可能となる。

【0079】

加えて、本実施例では、実際の移動体タスクをベースとして最適経路を探索している。このため、本実施例では、移動体タスク５４１のスタート地点とゴール地点は実タスクと同じとなり、その間の移動経路が最適化される。

【0080】

なお、スタート地点やゴール地点をよりダイナミックに変化させた方が全体最適を得られる可能性が高いが、各移動体１の動作が大きく変化することとなる。このため、各システムのベースのルールを共通領域の内外で大幅に変更してしまう危険性がある。一方本実施例では、各システムのベースのルールを尊重した上で両者の和を取るような共通ルールである共通移動経路５４３の作成を行うものである。つまり、本実施例では、全体最適を目指すのではなく、各システムの振る舞いを可能な限り変えずに安全性と効率を最適化できる。以上で、実施例１の説明を終了する。

【実施例2】

【0081】

次に、本発明の実施例２を説明する。実施例２は実施例１に対して、移動体タスク５４１が異なるものである（本実施例では、移動体タスク５４１’とする）。図９は、実施例２における移動体タスク５４１’を表したものである。実施例１の移動体タスク５４１はスタート地点とゴール地点のみによって表されていた。これに対して、実施例２では、移動体タスク５４１’として、スタート地点とゴール地点に加え、その間の移動履歴もタスク情報としてステップＳ１０６により抽出される。つまり、ステップＳ１０６では時系列の移動体位置５４４のそれぞれタスク情報として抽出する。

【0082】

加えて、ステップＳ２０２において最適経路生成部５０３では、実施例１の最適経路の条件に加えて、実タスクの移動履歴との変化量を最小化するような最適経路を探索する。

【0083】

このように、実施例２では、得られる共通移動経路５４３はより各システムのベースのルールを反映したものとなり、ルールの変更幅を抑えたい場合により有効となる。例えば、トラック積降システムＡのルールはできる限り変更せずに、倉庫管理システムＢのルールをフィットさせたい場合は、トラック積降システムＡの移動体１にのみ実施例２のタスク情報（各移動履歴）を用いる。このことで、倉庫管理システムＢの移動体１は実施例１のタスク情報（スタート地点とゴール地点）を用いることで、望ましい共通移動経路５４３を作成することが可能となる。以上で、実施例２の説明を終了する。

【実施例3】

【0084】

次に、本発明の実施例３を説明する。実施例３は、移動体１である自動車が走行する道路上の一部で、同じく移動体１である建設機械による施工がなされている場面を想定したものである。本実施例の処理内容は、実施例１もしくは実施例２と同じであり、適用先環境である共通領域２が異なる。

【0085】

図１０は、実施例３の複数移動体の制御システムの全体図である。図１０では、共通領域２’に含まれる片側２車線の道路の片側をふさぐように建設機械や周囲作業員が施工を行っている。ここで、建設機械や周囲作業員や、対向車線を走行中の自動車が移動体１に該当する。このような環境に、本実施例を適用した場合の複数のシステムにおけるルールと共通移動経路の考え方を、図１１に示す。

【0086】

まず、人が運転する自動車群を含むシステムをシステムＣとする。システムＣは、その場所に設定されている交通ルールをベースルールとして振る舞う。また、システムＣ内の移動体１は管理サーバ６０１に接続されている。これら移動体１は、管理サーバ６０１から大域的移動経路が送信され、自動運転、自動支援運転又はオペレータによる手動運転がなされているとする。なお、システムＣは、各移動体１が自律的に制御されてもよい。つまり、管理サーバ６０１は省略してもよい。また、環境センサ３は、移動体１に設置してもよいし、道路に設置してもよい。

【0087】

また、オペレータが運転する建設機械を含むシステムをシステムＤとする。建設機械は施工計画に則って順番に移動しながら掘削などの施工を行い、施工計画或いは現場の労働安全に関するルール等がベースルールとなる。これらの各システムのベースルールに基づく各移動体１（システムＣの場合は自動車、システムＤの場合は建設機械又は作業員）の単独システムでの移動経路は、図１１（ａ）（ｂ）の通りとなる。

【0088】

なお、図１１ではシステムＣの車線変更した場合の移動経路は省略している。システムＣ、Ｄが共通領域２’内で、各移動体１が並行して動作する場合、片側２車線はシステムＤの移動体１である建設機械や周囲作業員により、他システムの移動体１は走行不可能である。このため、システムＣの移動体１である自動車は、建設機械や周囲作業員が存在する車線との反対車線を走行する移動体１（自動車）が停止している場合は停止し続ける。そして、システムＣの移動体１は、反対車線を走行する移動体がいなくなると反対車線を利用してシステムＤの移動体１を追い越すこととなる。両車線の交通量が同程度である場合、片側に渋滞が発生し、タスク完了時間が延びる可能性が高い。

【0089】

このような環境である共通領域２’に本発明を適用した場合、例えば、コンピュータ５は、図１１（ｃ）に示すような共通移動経路５４３を作成する。そして、この共通移動経路５４３に基づいて、システムＣの移動体１が自律制御される。もしくは、移動体１の表示装置がガイダンスを表示する。このことで、共通領域２’内の安全性と効率が最適化される。

【0090】

以上で、本発明の各実施例の説明を終了する。なお、各実施例における移動体には、上述した自動運転自動車（含む自動運転支援車）やフォークリフトなどの他、いわゆるロボットが含まれる。ロボットには、ビル、駅、空港などの施設における警備ロボットや案内ロボットが含まれる。さらに、自動運転自動車には、トラックやバスなどのいわゆる隊列走行が含まれる。

【符号の説明】

【0091】

１…移動体、１ａ…無人機械、１ｂ…有人機械、１ｃ…作業員、２…共通領域、３…環境センサ、４…ネットワーク４、５…コンピュータ、５０１…移動体タスク推定部、５０２…移動体タスク記録部、５０３…最適経路生成部５０３、共通移動経路作成部５０４、６０１…管理サーバ、６０２…管理サーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】