相互通信可能な複数移動ロボットの幾何学的性質による協調パスプランニング

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本研究では、複数の移動ロボットが同一の空間を自由に動き回るときのパスプランニングアルゴリズムについて考察した。一般に、このようなとき、それらの移動ロボットのうちのいくつかはお互いに衝突し合いデッドロックを発生させる。そこでまず、このアルゴリズムには、種々のデッドロックを分解するメカニズムが要求される。また、それには、各々の移動ロボットがゴールへ確実に到達するメカニズムも必要となる。そこで我々は、移動ロボットはお互いに通信しながら意志を伝えあえるとし、これにより形成される協調運動がそのデッドロックフリー特性を保証するコミニュケーションベーストパスプランニングアルゴリズムを考えた。このアルゴリズムは、そのような協調動作により、前述の2つの重要なメカニズムを持つことに成功している。まず、このアルゴリズムでは、移動ロボットは衝突しない限りゴールへ直進し、ゴールへ単調に接近する。次に、いくつかの移動ロボットがお互いに衝突し合ってデッドロックが生じたとき、その一部を静止させたうえで、残りにその周囲を辿らせる。このとき、デッドロックに参入したところよりもゴールへ接近したところから、移動ロボットはそれを離脱する。これにより、静止障害物のみを対象としたセンサベーストパスプランニングアルゴリズムをデッドロックフリーにするために用いられる十分条件『静止障害物と衝突した移動ロボットは、その点よりもゴールに近い点から離れると、最終的にそのゴールに到達できる』が、このアルゴリズムのデッドロックフリー特性をも保証する。すなわち、協調運動により静止させられたデッドロックの一部の周囲から、残りの移動ロボットが十分条件を満足するように離脱することが繰り返えされると、この静止部分が徐々に無くなり、それらのゴールへの到達が保証される。尚、このアルゴリズムの有効性は、いくつかのケースでグラフィックスシミュレーションにより確認されている。