複数台移動ロボットの搬送経路計画問題に対する自律分散型最適化法

摘要

工場や病院などの搬送システムでは，複数の自律無人搬送車（AGV：Automated Guided Vehicle）が広く用いられており，搬送車間の衝突や干渉を回避しながら搬送時間を最短とする搬送経路を迅速に討画することが求められている．従来まで，AGVの移動経路の決定には，全AGVの経路を同時に考慮して経路の決定を行なう集中型の経路計画手法が採用されてきた．複数台ロボットの動作計画に関する研究分野では，所定の領域内で搬送路があらかじめ設置されていない場合における経路計画問題を対象としており，確率的ロードマップ作成法において，スーパグラフを用いる複数台ロボットの動作調整法や速度調整法などが提案されている．本研究では，所定の領域内で敷設された梯子構造の搬送路を移動する複数のAGVを用いた搬送システムにおける複数台車の搬送経路計画問題を対象とする．近年，搬送システムの大規模化により，経路計画を作成するための計算時間が増大し，頻繁な搬送要求への対応が難しくなっている．また，搬送要求の追加や変更などにより，搬送タイミングのずれなどの外乱が生じたとき，従来までの集中型の経路計画法では，短時間で経路計画を行なうことは難しい．このような状況の中，システムの耐敵障性，柔軟性の観点から自律分散型のシステムが注目されている．自律分散型システムは複数のエージェントから構成される分散協調型のシステムであり，個々のエージェントが全体の目的を記述しなくても，エージェントが独自の評価指標に基づいて意思決定を行なうことにより全体の目的を達成できるシステムである．このような考え方は生産スケジューリングや搬送システムの制御などに幅広く応用されている．また，これまでに自律分散型の経路計画手法に関する多くの研究がなされている．Y．Gouらは速度調整法を用いて，動作計画問題を経路計画と速度調整の2段階に分解し，各ロボットで可能な複数の経路候補を作成しておき，衝突する場合は速度を調整して衝突を回避するという方法を用いた．