(57)【要約】【課題】複数の作業ロボットからなる分散協調システムにおいて、ロボットに作業の割り当てを行う際に、通信量を減らし、ブロードキャスト送信ができない環境下にある分散システムでも作業割り当てができる方法を提供する。【解決手段】ロボットからロボットへリレー方式で作業依頼書を送り、作業可能と判断したロボットが作業依頼書に自身の署名を記入し、作業依頼書を最初に発行したロボットが受領し、作業可能な複数のロボットの中から担当するロボットを割り当てるという手順で処理する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のロボットの中から1つを選んで作業を割り当てる分散協調システムにおいて、次の手順で前記作業を割り当てることを特徴とする分散協調システムの作業割当方法。
（１）ロボットからロボットへリレー方式で作業依頼書を送り、
（２）作業可能と判断したロボットが前記作業依頼書に自身の署名を記入し、
（３）前記作業依頼書を最初に発行したロボットが前記作業依頼書を受領すると、
（４）作業可能な複数のロボットの中から担当するロボットを割り当てる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のロボットが分散して存在する１つの環境の中で、協調して作業する分散協調システムに関し、特に協調して作業するときの作業割当方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日常生活において人との関わりの中でも作業をすることができる自律型のロボットの研究・開発が広くなされている。このようなロボットは、与えられた仕事を受けて決まった手順で動作するだけではなく、周囲の状況に応じて作業内容が追加・変更されるようなことがあっても、柔軟かつ即座に対応できる必要がある。このため自律型のロボットを複数台設置し、与えられた指示の内容に応じて複数のロボットが役割を分担して、協調的に作業するような仕組みが種々考案されている。そのような仕組みには、人が１台のロボットに作業の指示をすると、複数のロボットの中からその作業に適した１台を選び出すという仕組みが必要になってくる。この要求に対して、ロボットをエージェントと読み替えると、従来技術には、複数のエージェントの間で作業の割り当てをするシステムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によると、各作業エージェントにはそれぞれしきい値が設定されていて、作業評価値がこのしきい値以下の場合にのみ作業エージェントが立候補をするようになっており、いずれの作業エージェントも立候補しないような場合にはしきい値を上げて再び立候補の判断をするようになっている。
このように、従来技術では、1つのエージェントが作業要求を他のエージェントに送信して立候補者を募ると、他のエージェントは作業評価値としきい値に基づいて作業要求エージェントに立候補を通知するという手順をとることによって作業割り当てが行なわれている。
【特許文献１】特開２０００−２５４８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術によると、１つのエージェントが作業要求を他のエージェントに送信するときは他の全てのエージェントに送信しており、ネットワーク媒体としてＴＣＰ／ＩＰ通信が使われていればブロードキャスト送信される。
この場合、ブロードキャストアドレスで指定されたネットワーク全体の送信処理が一度ですませられるというメリットがあるので、他のエージェントにひとつひとつ送信するより通信負荷が小さくなっている。しかし、ダイアルアップ接続するときのネットマスクが２５５．２５５．２５５．２５５となっている場合は、ブロードキャストアドレスで送信できるネットワーク上のホストは自分自身のみとなり、他のどのホストにも届かない。また、この制約がなくても、サブネットを越えたブロードキャストはルーティングされないのが一般的である。したがって、同一のサブネットに無いＩＰアドレスが割り当てられているような、ダイアルアップ接続を含む広域なインターネット環境では、ブロードキャストは利用できない。このため、全エージェントに対し、１対１のユニキャスト通信をエージェントの数だけ繰り返して行う必要がある。
また、従来技術によると、いずれのエージェントも立候補しないときはしきい値に補正値を加えて再び立候補の判断をするので、立候補の判断を繰り返すことによって通信の機会が増えて、通信量が多くなっている。加えて、しきい値の取りかたは学習によって決まるが、学習の初期段階では適切なしきい値がわかっていないため、立候補作業が繰り返されて通信量が多くなっている。同じような作業を繰り返し行う場合には学習効果が現れやすいが、まったく異なる作業が多いときは学習効果は低く、日常生活で遭遇する未知の作業について作業割り当てをするような場合には適していないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、通信量を減らし、ブロードキャスト送信ができない環境下にある分散システムでも作業割り当てができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、複数のロボットの中から1つを選んで作業を割り当てる分散協調システムにおいて、次の手順で前記作業を割り当てることを特徴とする分散協調システムの作業割当方法。（１）ロボットからロボットへリレー方式で作業依頼書を送り、
（２）作業可能と判断したロボットが前記作業依頼書に自身の署名を記入し、（３）前記作業依頼書を最初に発行したロボットが前記作業依頼書を受領すると、（４）作業可能な複数のロボットの中から担当するロボットを割り当てる。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、作業割り当てのために行う通信量を減らすことができ、ブロードキャストができないネットワーク上でも作業を割り当てることができるという効果がある。また、作業の分担を決める管理者が不要であるという利点も合わせて持っている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の方法を実施する分散協調システムの構成を示す概略図である。図においてロボット３２０は車輪３１４とＰＨＳ２１０、ＣＣＤカメラ３１１、タッチパネル３１３、ロボットハンド３１２を備えている。
またロボット３２０は自力で移動する手段と、自分の位置を検出する手段と、人間や他のロボットと会話する手段と、複数の可動軸から成る把持・運搬手段を備えている。
自力で移動する手段とは電気駆動の車輪３１４のことであり、自分の位置を検出する手段とはＣＣＤカメラ３１１や図示しないグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）のことである。人間と会話する手段とは音声入力装置と音声合成装置のことである。ボタンなどＧＵＩ画面から入力できるタッチパネル３１３も備えており、ＧＰＳと連動した地図ソフトなどを表示する機能も備えている。他のロボットと会話する手段とは、例えばＰＨＳ３１０を使ってインターネットサービスプロバイダ３３０（ＩＳＰ）により接続されたインターネット３４０を経由したＴＣＰ／ＩＰ通信のことである。複数の可動軸から成る把持・運搬手段とは、人間の腕と手を模倣して作られたロボットハンド３１２のことである。
【０００８】
図２は本発明の方法の動作を説明する図である。図は複数のロボット４１１、４１２が街なかに配備されている状態を示しているもので、建物４１５の中に作業指示者４１４とロボット４１１があり、建物４１５の外にロボット４１２、４１３と店４１６があるという状態である。以下、この図を用いて説明する。図の各ロボットは、あらかじめ作業指示者４１４から指令をうけており、様々な行動をとるようにプログラムされている。プログラムされた行動とは、例えば場所と品物を指定すれば買い物をするというような行動であったり、ロボットが持つＣＣＤカメラで捉えた映像を分析して障害物を避けて目的地へ向かったりするというような自律的な行動であったりする。
ここで図のように、１台のロボット４１１が人といっしょに屋内にあり、２台のロボット４１２、４１３が屋外にあるときに、作業指示者４１４がいずれかのロボットに買い物に行かせるものとする。このとき、作業指示者４１４はロボット４１１にお使いを指示する。例えば、人間の住居である建物４１５の近辺にあるお店４１６に、品物ＭをＮ個買いに行かせたい時には、「店４１６でＭをＮ個買って来い」という指令を出す。指示者４１４が音声により指令を出した場合には、ロボットは、音声入力装置などから入力された声指令を、内蔵の音声認識機能によりロボットが解釈可能なコマンドに変換し、作業指令として作業依頼書を作成する。ロボットは、ＧＰＳと連携した地図ソフトを使って店の位置を取得し、経度と緯度の位置データに直したあと、作業依頼書に作業内容を記入し、次のロボットに送信する。
【０００９】
図１に示すような複数のロボットから成る分散協調システムでは、ソフトウェアモデルとしては図３に示すデータ構造の模式図のように、循環リンクリスト構造によってロボットの情報を参照できるようになっている。循環リンクリストの各ロボット情報データは、自分の次に位置する他のロボット情報データへのポインタ５２０を持っている。最後尾のデータのポインタ５２０が指す次のデータへのリンク先はリンクリストの先頭をさしており、全体で循環リストを構成している。そしてロボットがこの分散協調システムに参加するときに、自分の次のロボットへのポインタを取得するようになっている。ソフトウェア上は、図３のロボット情報５１１〜５１３のような循環リンクリストのいずれかの場所に挿入するという操作で循環リンクリストに加わる。
【００１０】
図４および図５は分散協調システムにおいて作業を割り当てる処理手順を示すフローチャートである。この図を用いて本発明の作業依頼書を回覧させる手順を説明する。この作業依頼書は、人から依頼をうけたロボットによって単独で発行される。
図４においてまず作業依頼書を作成すると（ステップ１１０）、前述の循環リンクリストに基づいて各ロボットが保持している次のロボットへのポインタデータを使用して送信し（ステップ１１１）、作業依頼書を発行したロボットはここで一旦待ち状態になる。各ロボットが作業依頼書を受信すると（ステップ１２０）、作業中か否かというロボット自身の作業状態か作業件数や終了時刻などの負荷状況を取得し、他の作業を実行できるかどうかを判断する（ステップ１２１）。負荷が低く作業が可能であれば、ＧＰＳを使ってロボット自身の現在位置を取得し（ステップ１２２）、作業依頼書に自身の署名を施して（ステップ１２３）ロボット自身が作業可能であるか否かにかかわらず、受領した印をつける（ステップ１２４）。各ロボットが保持している次のロボットへのポインタデータを使用してネットワークに繋がっている次のロボットに作業依頼書を送信すると、作業依頼書を受け取ったロボットは同様の手順で処理した後、次のロボットに送信する（ステップ１２５）。
【００１１】
図６に示すように、各ロボットがこの手順をとってロボットからロボットへリレー方式で作業依頼書を送り、作業依頼書を発行したロボットが作業依頼書を受信したらこの処理は完了する。このように、循環リンクリスト上の任意のロボットがネットワーク上の全てのロボットに作業依頼書を回覧させる。作業依頼書の回覧が終了したら、図５の手順で作業割り当て処理をする。作業依頼を発行したロボットが作業依頼書を開いて（ステップ２２０）署名があるかどうか判別する（ステップ２２２）。署名があれば一件を取り出し（ステップ２２４）、署名が１件も無ければ指示された作業は実行不可能という結果になって作業割り当て処理は行われない。署名をしたロボットの現在位置を取得して（ステップ２２５）作業指示者の現在位置との距離を算出し、得られた最小値より小さければそれを新たな最小値とする（ステップ２２７）。署名を削除して（ステップ２２８）上記手順の最初に戻る。さらに次の署名があれば同様の処理を繰り返し、最小値を持つロボットを探して選出する。作業依頼書に署名がなければこの処理は終了になる。この処理により、複数のロボットからの署名がある場合には、それらの中から一番距離が近いロボットを選び出すことができる。
【００１２】
以上一通り説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、作業割り当て処理のところでは作業依頼を発行したロボットの代わりに作業割り当て担当のロボットに依頼して作業割り当て処理を行ってもよい。また、作業可能な複数のロボットの中から担当するロボットを割り当てるという際に、作業を遂行した場合に必要な移動距離の合計予測値が最短になるロボットに対して作業割り当てを行ってもよいし、作業に必要な積載重量能力を保有するロボットに対して作業割り当ての優先度を上げ、優先度に基づいて作業割り当てを行ってもよい。
【００１３】
ロボットの数が多くなって一次元のリンクリストでは回覧が完了するのに時間がかかるような場合などは、循環リンクリストの代わりにある程度のロボット数でグループをつくり、グループ数分だけ作業依頼書を複製してグループに対して送信するという手順を用いても良い。
また、作業内容に時間的制限がある場合には、作業依頼書に発信元ロボットのポインタと回覧完了までの制限時間を記入し、制限時間を越えて受信した場合は即座に発信元ロボットに作業依頼書を送信するようにしてもよい。
このように、作業依頼書を送信すべき次のロボットのポインタデータを各ロボットが保持しているので、分散協調システム上の全てのロボットに作業依頼を周知させるような動作をすることができて作業割り当てができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
無線を用いた工場内で複数ロボットによる運搬作業等における作業割り当てという用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の方法を実施する分散協調システムの構成を示す概略図
【図２】本発明の方法の動作例を示す概略図
【図３】本発明の方法のデータ構造を表す模式図
【図４】本発明の方法の処理手順を示すフローチャート
【図５】本発明の方法の処理手順を示すフローチャート
【図６】本発明の方法の動作手順を示す模式図
【符号の説明】
【００１６】
３１０  ＰＨＳ、            ３１１  ＣＣＤカメラ、      ３１２  ロボットハン、
３１３  タッチパネル、      ３１４  車輪、              ３２０  ロボット、
３３０  インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）、    ３４０  インターネット、
４１１〜４１３  ロボット、  ４１４  作業指示者、        ４１５  建物、
４１６  店、                ４２０  街中、
５１１〜５１３  ロボット情報を表すデータ構造、
５２０  ポインタ、          ７１０  作業依頼書
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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