(57)【要約】  動的に変化する外部要因に適応して、第三者に対して動作の健全性を証明出来る形で期待動作を実現する自律システムを提供すること、および自律動作時の稼働率を向上すること。  外界計測手段を通じて得た動作環境の情報を元に、動作健全性の要件と期待動作とを共に充足可能な組み合わせを動的に導出する機能、前記期待動作を実現する制御論理を生成する機能、前記制御論理、前記健全動作の要件、前記期待動作とを記録する機能、および前記記録を第三者による閲覧が可能な形で提示する機能を備える自律システム。
2014141351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶装置に格納された動作制御論理に基づき、自システムの内部状態と、外界計測手段により取得される開放外部環境における外部要因に適応した動作を実現する動作制御論理を生成して駆動装置に対する開放外部環境における動作を指示する自律制御装置であって、  前記自律制御装置は、  前記外界計測手段から取得した外部要因と自システムの内部状態に対応した制約条件と、動作制御論理を逐次再構築する度に、自システムに求められている期待動作及び動作の健全性に関わる制約条件から、前記動作制御論理と制御論理を生成し、生成した当該動作制御論理と前記外界計測手段から取得した情報を前記記録装置に書き出し、前記制御論理に基づき自システムの動作を指示する自律動作制御装置と、  前記自律動作制御装置により前記期待動作及び動作の健全性の判断結果を元に、自システムに求められている期待動作を指示する期待動作決定部を備えることを特徴とする自律制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自律制御装置において、  前記制約条件は、各制約条件の充足状態に応じて制約が緩和される緩和条件付きの制約条件であり、  前記自律動作制御装置は、前記期待動作の充足可能性を判定して、充足可能時及び充足不能時それぞれの場合の動作指示に対応した制御論理を生成することを特徴とする自律制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自律制御装置において、  前記自律動作制御装置は、論理式又は前記論理式を含む時相論理の形式とした制約条件と許容緩和限界を含む制約形式を入力とし、  前記自律制御装置は、前記自システムの内部状態と開放外部環境における外部要因を前記制約形式に変換し、当該変換された制約形式のリストを生成する第１の変換手段と、前記期待動作、及び前記健全動作を制約形式に変換し、当該変換された制約形式のリストを生成する第２の変換手段を備えることを特徴とする自律制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の自律制御装置において、前記自律動作制御装置が前記健全動作に関する要件及び前記期待動作を共に実現する動作制御論理の存在を判定し、動作制御論理が存在する場合には、前記制御論理を逐次生成して前記期待動作を実現し、  前記動作制御論理が存在しない場合には、前記制約形式のリストの内、充足不能となった阻害要因を特定して、前記緩和条件の許容緩和限界を充足しながら、健全動作を回復するように制約形式のリストを選択して動作制御論理を生成することを特徴とする自律制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載の自律制御装置であって、  前記自律制御装置は、前記健全な期待動作を実現出来る場合には動作制御論理の内容を提示装置に提示し、前記健全な期待動作を実現できない場合には、阻害要因を提示装置に提示することを特徴とする自律制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載の自律制御装置を備えた移動体であって、前記期待動作は指定速度による走行指示であり、前記健全動作は前記移動体周囲の他の移動体又は障害物との接触を回避する動作であり、当該期待動作と健全動作を両立するように前記移動体の移動速度及び軌道を制御する機能を有することを特徴する移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、開放環境で動作する自律システム及びその自律システムの動作を決定する自律動作制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、操縦者の介在を必要とせず、動作環境の状況の計測手段を搭載し、内蔵のプログラムに従って自己動作を判断及び調整する自律機能を有するシステムに関する研究が行われてきた。【０００３】  具体的な自律システムの事例として、特許文献１に示されるような、不確定的に移動する周辺の人との衝突を回避するという健全動作の条件を充足しながら目的地に向かう自律移動ロボットや、当該移動機能に加え、所定の作業を実行する自律作業システム、遠隔目的地までの経路生成機能を併用した全自律走行型の自動車が挙げられる。【０００４】  特許文献２では、閉鎖環境において自律移動機能を有するロボットが提示されている。【０００５】  特許文献３では、通信経路を介して遠隔で操縦する自律作業システムが挙げられる。この事例では、リアルタイムでの遠隔操縦機能と自律的動作機能とを選択出来るように構成して、遠隔操縦者が期待動作を事前にプログラムするか又は低頻度で必要に応じて指示し、前記自律作業システムが指示された期待動作を実現する例が言及されている。【０００６】  特許文献４では、操縦者がシステムに同乗し、直接に期待動作を指示することを常態とする半自律システムとして、車間距離を検知して近隣走行車間の衝突を回避するように介入制御をする機能を有する、走行補助に特化した自律システムが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１５７７３５号公報
【特許文献２】特開２００９−８０８０４号公報
【特許文献３】特開２０１２−５１５６０号公報
【特許文献４】特開２０１２―３０６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  開放環境で動作する自律システムは、動的かつ不確定に変化する外部要因に適応して動作を決定する必要がある。しかし、設計段階で具体的な動作モードを想定し、個別に制御論理を網羅設計する既存手法では、変化する外部環境に応じて動作の健全性を充足しながら期待動作を実現出来る保証は無く、短時間で実現性を網羅検証することが困難である。【０００９】  また、人を介さずに動作するという自律システム特性にも関わらず、その振る舞いを決定する動作決定過程の健全性に対する対外的な立証責任、及びこれを裏付けるための透明性、つまり動作決定過程の観察可能性が考慮されておらず、動作モード及び対応する制御論理はプログラム等の形で内蔵されていて、第三者からは直接参照することも動作時に評価することも困難であって、実際に観察を通じて得られる情報は、最終的に制御論理を通じて実現される振る舞いに制限されてしまう。【００１０】  特許文献１で提示された手法では、自律システムの周辺環境に歩行者という移動障害物が存在する状況を想定し、動的に侵入不可領域を設定、拡大又は縮小する等して侵入不可領域を自律的に調整し、これを回避する経路を生成、追従するという期待動作を追求するという動作モードを実装した制御論理を設計時に組み込む方法が提案されている。【００１１】  しかし、外部要因の変化を起点として自律システムの現在位置を含む領域が突然に侵入不可領域の内部に属してしまうような場合の動作は想定されておらず、このような場合に予め実装されたプログラムに従って動作し続けてしまうと、この様な状況に陥った際の動作は検証されていないことから、健全性も保証されないことになる。【００１２】  このため、制御論理設計時の異常処理の一環として、自律システム周辺の安全性の観点から停止するように動作を記述するのが自然である。しかし、突然には停止できないような動作環境にある場合には、停止時点から動作の健全性は失われることになってしまう。【００１３】  また、異常終了時には人を介した再設定等の手段で解決を図ることにすると、動作の健全性が検証されていない動作モードに遭遇する度に動作が停止してしまい、人を介さずに動作するという自律システム特性にも関わらず、自律動作時の稼働率が著しく低下してしまう恐れがある。【００１４】  このため、動作の健全性が検証された動作モードの網羅性を改善することが重要となる。【００１５】  特許文献１で提示された手法では、動作の健全性が検証されていない動作モードとは、設計段階で想定された動作モードに対応して設計された制御論理が、動作の健全性を満たすために、暗黙の内に仮定していた前提を満たさない状態での動作に相当する。このような動作状況は設計時に想定されていないため、実機テストを通じて発見された場合に逐次修正をすることになる。しかし、このように当初想定していた動作モードを元に、逐次修正して自律システムの制御論理を設計する手法では、実際に遭遇する動作環境の網羅性、及び対応する制御論理の健全性を保証することは難しい。また、想定するべき動作モードの数及び設計するべき制御論理の数が、侵入不可領域の設定又は変更を伴う外部要因の多様性に応じて組合せ爆発的に増加してしまうと��う課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  前記課題を解決するため、記憶装置に格納された動作制御論理に基づき、自システムの内部状態と、外界計測手段により取得される開放外部環境における外部要因に適応した動作を実現する動作制御論理を生成して駆動装置に対する開放外部環境における動作を指示する自律制御装置は、前記自律制御装置が、前記外界計測手段から取得した外部要因と自システムの内部状態に対応した制約条件と、動作制御論理を逐次再構築する度に、自システムに求められている期待動作及び動作の健全性に関わる制約条件から、前記動作制御論理と制御論理を生成し、生成した当該動作制御論理と前記外界計測手段から取得した情報を前記記録装置に書き出し、前記制御論理に基づき自システムの動作を指示する自律動作制御装置と、前記自律動作制御装置により前記期待動作及び動作の健全性の判断結果を元に、自システムに求められている期待動作を指示する期待動作決定部を備える。
【発明の効果】
【００１７】  変化する外部要因に適応した動作モードにより動作の健全性を検証された制御論理を逐次生成することで健全な動作を実現すると共に、生成された制御論理を記録及び提示して動作するため、動作決定過程を参照することで第三者が動作の健全性を確認出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】自律システムの構成図
【図２】自律動作制御装置の処理フロー
【図３】閉領域の定義
【図４】制約条件及び論理式の表記
【図５】制御論理Ｌの定義
【図６】制約形式による動作の表現
【図７】緩和条件付き制約形式による動作規則及び期待動作の表現
【図８】部分領域間の接続関係を示すデータ構造の構築処理フロー
【図９】２閉領域の接続関係の分類及び判定方法
【図１０】部分閉領域への分割の例
【図１１】制約形式変換手段Ａの機能ブロック図
【図１２】制約形式変換手段Ａが用いる変換規則
【図１３】制約形式変換手段Ａの処理フロー
【図１４】制約形式変換手段Ｂの機能ブロック図
【図１５】期待動作を指示するプログラムの記述例
【図１６】期待動作決定論理を指示するプログラムの制御構造
【図１７】制約形式変換手段Ｂの処理フロー
【図１８】期待動作決定論理の処理フロー
【図１９】動作制御論理Ｔ及び制御論理Ｌの生成
【図２０】閉領域間の接続関係の解析
【図２１】実行可能な動作制御論理のリスト
【図２２】図２１で例示した動作制御論理が指示する２閉領域間の移動動作
【図２３】制御論理の実行処理フロー
【図２４】制御論理の実行処理フロー
【図２５】制御論理の実行処理フロー
【図２６】記録装置への格納情報及び提示装置の利用方法
【図２７】遠隔操縦者による自律システムの制御
【図２８】自律走行システムの内部構成図
【図２９】交差点に進入する動作をする自律走行システム
【図３０】実施例３において用いる自律走行制御プログラムの内容
【図３１】実施例３において制約形式変換手段Ａが用いる変換規則
【図３２】実施例３において制約形式変換手段Ａが出力した緩和条件付き制約形式Ｋ
【図３３】実施例３において信号値が赤ではない場合に生成された動作制御論理
【発明を実施するための形態】
【００１９】（実施例１）  以下、本発明を用いた自律システムの第一実施例について説明する。図１に、自律システムの構成図を示す。開放外部環境で動作する自律システム０１は、自律制御装置０１０、外部計測手段０１１、内部状態計測手段０１２、提示装置０１３、及び駆動装置０１４を備えている。自律制御装置０１０は、自律動作制御装置０１０１、記録装置０１０２、期待動作決定論理０１０３、制約形式変換手段Ａ（０１０４）、及び制約形式変換手段Ｂ（０１０５）で構成される。
【００２０】  制約形式変換手段Ａ（０１０４）は、外界計測手段０１１を通じて得た開放外部環境の情報を、制約形式に変換して自律動作制御装置０１０１に渡す。
【００２１】  記録装置０１０２には、自律動作制御装置０１０１が生成した動作制御論理の生成記録０１０２１を格納する。自律動作制御装置０１０１は、必要に応じてこの動作制御論理の生成記録０１０２１を提示装置０１３に提示する。
【００２２】  期待動作決定論理０１０３は、期待動作指示プログラム０１０３１に基づいて動作し、制約形式変換手段Ｂ０１０５は、この期待動作決定論理０１０３を制約形式に変換して、自律動作制御装置０１０１に渡す。自律動作制御装置０１０１は、制約形式に変換された期待動作の充足可能性を判定して、その結果を、充足可能、充足不能、又は処理完了として返信する。自律動作制御装置０１０１は、図２に示す処理を経た後に、駆動装置０１４に制御コマンドを出力する。
【００２３】  図２に、自律制御装置０１０で行われる処理フローを示す。
【００２４】  はじめに、ステップ０２１により、制約形式変換手段Ａ（０１０４）、及び制約形式変換手段Ｂ（０１０５）が出力した制約形式のリストを受け取り、処理する制約形式を設定する。続くステップ０２２では、ステップ０２１で受け取った制約形式のリストを記録装置０１０２に格納する。
【００２５】  ステップ０２３において、ステップ０２１で設定した制約形式のリストを充足するような自律システム０１全体の動作制御論理Ｔ、及び駆動装置０１４に出力する制御コマンドを算出する制御論理Ｌを生成する。そしてステップ０２４において、ステップ０２１で設定した全ての制約形式を充足する動作制御論理Ｔ及び制御論理Ｌが実現可能であることを検証する。この検証結果が実現可能であると判定された場合にはステップ０２６に進み、ステップ０２６では、動作制御論理Ｔ及び制御論理Ｌを記録装置０１０２に格納する。一方、実現不能であると判定された場合にはステップ０２５に進み、ステップ０２２で記録した制約形式の一覧を読み出して、ステップ０２１で設定した制約形式の少なくとも一部を緩和する。例えば、ステップ０２４において充足不能となった制約を緩和出来る場合には、緩和した制約形式に置換する。続いてステップ０２１に移って処理を繰り返す。
【００２６】  ステップ０２６で動作制御論理Ｔ及び制御論理Ｌを記録した後はステップ０２７に進み、制御論理Ｌに基づき駆動装置０１４に制御コマンドを出力する。そして、ステップ０２８において、ステップ０２１で設定した制約形式が更新されていなかを確認する。制約形式が更新されていない場合には、ステップ０２７に戻って、同じ制御論理Ｌに基づき動作を継続し、更新された場合にはステップ０２１に戻る。
【００２７】  次に、自律動作制御装置０１０１内部で用いられるデータ構造の詳細な実現手法を説明する。以下では、制約条件を、設定された内部状態Ｘに対して真偽値ＴＲＵＥ（１）又はＦＡＬＳＥ（０）を返す関数COND(X)であると定義する。図３は、複数の制約条件（COND_0(Y)〜COND_3(Y)）を組み合わせて閉領域REGION(Y)を表現する制約条件の定義を示している。この制約条件は、内部状態を表すパラメータ空間Ｙにおける閉領域の面を与える半平面群の内側を判定する個々の制約条件の論理積として組み立てられている。また、個々の制約条件の論理積ＡＮＤ、論理積和ＯＲ、否定ＮＯＴ、条件付き制約を組み合わせることで、より複雑な制約条件を表現することができる。図４には、制約条件を組み合わせて複雑な制約条件を組み立てるための演算子とその記号表記を示している。
【００２８】  図５を用いて、閉領域を示す制約条件と条件付き制約を用いて、制御論理Ｌが出力する動作を表現する手法を示す。この例では、定義された２つの閉領域Ｒ０，Ｒ１に対して、閉領域Ｒ０＆（！Ｒ１）内の点Ｐ０から、閉領域Ｒ０＆Ｒ１内の点Ｐ１を経由し，続いて閉領域！Ｒ０＆Ｒ１内の点Ｐ２に移動する動作をActionとして表している。
【００２９】  図６に、制約条件Ｃｉを引数とする制約形式（演算子）の定義を示す。
【００３０】  制約条件Ｃ０に対する演算子Ｘ［Ｃ０］は、条件付き動作を表現する制約形式である。適当に設定した順序列について、次の順序において、引数となる制約条件Ｃ０を充足する（制約条件Ｃ０の評価値がＴＲＵＥとなる）動作を表現する制約形式である。
【００３１】  制約条件Ｃ０及びＣ１に対する演算子［Ｃ０］Ｕ［Ｃ１］は、条件付き動作を表現する制約形式である。制約条件Ｃ１＝１となる時点までは少なくとも制約条件Ｃ０＝１を維持し続ける動作を表現する。
【００３２】  制約条件Ｃ０及びＣ１に対する演算子［Ｃ０］Ｒ［Ｃ１］は、条件付き動作を表現する制約形式である。現時点から初めて制約条件Ｃ０＝１となる時点までは制約条件Ｃ１＝１を維持し続ける。
【００３３】  制約条件Ｃ０に対する演算子Ｇ［Ｃ０］は条件付き動作を表現する制約形式である。任意の時点で制約条件Ｃ０＝１を維持し続ける動作を表現する。
【００３４】  制約条件Ｃ０に対する演算子Ｆ［Ｃ０］は条件付き動作を表現する制約形式である。現時点から未来のどこかの時点で制約条件Ｃ０＝１を一度以上満たす動作を表現する。
【００３５】  制約条件Ｃ０及びＣ１に対する演算子［Ｃ０］Ｗ［Ｃ１］は、条件付き動作を表現する制約形式である。制約条件Ｃ０＝１を常に維持し続けるか、又は少なくとも現時点から制約条件Ｃ１＝１となる時点までは制約条件Ｃ０＝1を維持し続ける動作を表現する。
【００３６】  図７には、制約形式Ｃｉを引数とする緩和条件付き制約形式の定義と期待動作を示す。各緩和条件付き制約形式は、一つ以上の制約形式の論理和で与えられ、順序列に関する制約の緩和可能性に基づき分類される。そして各緩和条件付き制約形式について、緩和条件を適用した場合に対応する提示装置０１３への提示内容が定められている。
【００３７】  自律動作制御装置０１０１は、制約形式変換手段Ａ（０１０４）及び制約形式変換手段Ｂ（０１０５）より、これらの演算子及び表現形式で表現される制約形式のデータを受け取る。
【００３８】  図８及び図９により、内部状態空間において定義された閉領域に相当する制約条件群を用いて、内部状態空間を２値符号化することで、部分閉領域間の接続関係を表現するデータ構造とその処理方法を示す。ここでは、閉領域の外縁を含む内側を１、外側を０とすることで２値符号化する。そして、図８に示す処理フローに従い、Ｓ９０１により既に閉領域群Ｘが定義されている状況において、Ｓ９０２において新たに単体の閉領域Ｙを追加する場合は、図９に示す通り、閉領域群Ｘと閉領域Ｙの接続関係に基づいて、ケース１の二つの閉領域が一致する場合、ケース２の二つの閉領域が部分的に重なる場合及び接する場合、ケース３の二つの閉領域が分離している場合、ケース４の二つの閉領域が包含関係にある場合、ケース５の二つの閉領域が被覆関係にある場合、ケース６の一方の閉領域が他方の閉領域を分割する場合、のいずれかに分類される。
【００３９】  そしてＳ９０３では、例えばケース１の分類に該当することを判定するためには、閉領域Ｘを表現する制約条件Ｃ０，及び閉領域Ｙを表現する制約条件Ｃ１を用いて、制約条件［Ｃ０＆Ｃ１］を満たす解が存在し（これをＳＡＴと表現する）、かつ制約条件［Ｃ０＆！Ｃ１］を満たす解が存在せず（ＵＮＳＡＴと表現）、かつ制約条件［！Ｃ０＆Ｃ１］を満たす解が存在せず、かつ制約条件［！Ｃ０＆！Ｃ１］を満たす解が存在する場合に相当する。他の５つのケースについても同様に、各制約条件の組み合わせに対して図９に示す充足解の判定基準を適用すればよい。
【００４０】  このようにして判定された閉領域の接続関係に基づき、Ｓ９０４では互いの閉領域により分割された部分閉領域の接続関係を更新し、Ｓ９０５では更新結果に基づいて領域を追加する。
【００４１】  図１０は、図８に示した処理において、閉領域Ｒ０を示す制約条件Ｃ０に、閉領域Ｒ１を示す制約条件Ｃ１、閉領域Ｒ２を示す制約条件Ｃ２を逐次追加していく例を示している。
【００４２】  閉領域Ｒ０は、制約条件Ｃ０＝１を満たす領域として定義され、制約条件Ｃ０は、最小の制約条件Ｃ０−０、Ｃ０−１、Ｃ０−２、Ｃ０−３の論理積として定義される。制約条件Ｃ０は、閉領域内部（閉領域ＩＤ＝Ｒ０）及び外部（閉領域ＩＤ＝ＥＸＴＥＲＩＯＲ）に分割するので、Ｓ９０５では、これらの分割領域を追加する。
【００４３】  このため、Ｓ９０２で、制約条件Ｃ１＝１を満たす領域として定義される閉領域Ｒ１を追加すると、閉領域ＩＤにＲ１が新規に設定される。次にＳ９０３によって閉領域Ｒ０とＲ１は、図９に示したケース２に分類されることが判定し、Ｓ９０４によって閉領域Ｒ０をＲ０−０とＲ０−１に分割し、閉領域Ｒ１をＲ１−０とＲ１−１に分割する。そして、Ｒ０−０とＲ０−１及びＲ１−０とＲ１−１は元々連続しているため、これらの接続を追加して接続関係を更新し、Ｒ０−１とＲ１−１はケース１（２つの閉領域が一致する）に該当するため、Ｒ０−１からＲ１−０、及びＲ１−１からＲ０−１の接続関係を追加して接続関係の更新をする。さらに閉領域Ｒ２が追加された場合も同様にして処理が行われる。
【００４４】  図１１に、制約形式変換手段Ａ（０１０４）の機能ブロックを示す。制約形式変換手段Ａ（０１０４）では、図１２に示すような、認識対象物の分類、各対象物に関連して規定された制約条件の一覧及び認識対象物の状態値、そして認識対象物に対応する動作規則を指示する緩和条件付き制約形式のテンプレートを変換規則として予め有している。この変換規則を用いて、図１３に示す処理フローに従い、個々の認識対象物毎に緩和条件付き制約形式を生成し、この論理積Ｋ（０１０４５）を制約形式のリストとともに自律動作制御装置０１０１に出力する。
【００４５】  具体的には、外部計測手段０１１が取得した認識対象物の情報Ｍ（０１１１）を外界認識部０１０４１が受け取り、外界認識部０１０４１は、変換規則のテンプレートに則って認識対象物毎に分類する（Ｓ１７０１）。そして認識対象物の分類毎に、制約条件のリストを設定して（Ｓ１７０２）、その認識対象物の分類毎状態値を取得して設定し（Ｓ１７０３）、制約条件生成部０１０４２は、認識対象物毎に、前記テンプレートで指定される動作規則を指示する緩和条件付き制約形式を設定する（Ｓ１７０４）。そして、設定した緩和条件付き制約形式の論理積Ｋを生成し、自律動作制御装置０１０１に出力する（Ｓ１７０５）。
【００４６】  また、外界認識部０１０４１を通じて設定した認識対象物の状態値は、内部状態計測手段０１２を通じて取得した、自律システム０１の内部の状態値と併せて、現状態の観測地として自律動作制御装置０１０１に出力する。
【００４７】  なお、外界計測手段０１１とは、自律システム０１が開放外部環境において行動する際に必要な情報を取得する手段であり、撮像装置や測度センサに代表される受動的装置に限定されない。一例として、何らかの通信経路を通じて開放外部環境内のシステムから外界認識部０１０４１への入力データを受信するといった形態であっても良い。
【００４８】  図１４から図１８を用いて、期待動作決定論理０１０３が、制約形式変換手段Ｂ（０１０５）を通じて、自律動作制御装置０１０１に対して緩和条件付き制約形式Ｅを自律動作制御装置０１０１に出力し、その応答（ＳＡＴ：充足可能、ＵＮＳＡＴ：充足不能、ＣＯＭＰ：完了）に基づいて期待動作制御論理０１０３が出力値を再設定するまでの過程を説明する。
【００４９】  図１４に示される通り、期待動作決定論理０１０３は、図１５に示す記述例に示すような、期待動作を生成するための期待動作指示プログラム０１０３１を内部に備えており、図１６に示す動作制御論理に従って、緩和条件付き制約形式の一覧を制約形式変換手段Ｂに指示する。期待動作決定論理０１０３では、この図１６に示す動作ＩＤを参照して、図１７に示す処理フローに沿って、動作開始から動作停止条件を満たすまで動作し続ける。
【００５０】  図１６に示す通り、期待動作を指示するプログラムの最小単位は個々の動作ＩＤ毎に規定され、緩和条件付き制約形式で記述された動作０１０３１１、制約条件として記述された動作完了の判定条件０１０３１２、図２のステップ０２４に相当する動作の充足可能性を判定した結果、自律動作制御装置０１０１から期待動作決定論理０１０３へ返される３種類の応答（ＳＡＴ，ＵＮＳＡＴ，ＣＯＭＰ）毎に指定された遷移先の動作ＩＤ（順に０１０３１３，０１０３１４，０１０３１５）で構成される制御論理に基づいて動作する。ここでは、動作ＩＤの初期値をＩＤＳと記述し、終状態はＩＤＥと記述している。
【００５１】  図１７に、制約形式変換手段Ｂ（０１０５）の処理フローを示す。期待動作決定論理０１０３が指示した動作ＩＤを参照し（Ｓ２２０１）、この動作ＩＤに対応する、緩和条件付き制約形式の期待動作Ｅ（０１０３１１）と、動作完了の判定条件０１０３１２、応答取得後の分岐条件から動作完了後の遷移先動作ＩＤ（０１０３１４）を取得する（Ｓ２２０２，Ｓ２２０３，Ｓ２２０４）。そして取得した、動作完了後の遷移先動作ＩＤに対応する、緩和条件付き制約形式の動作０１０３１１を取得し（Ｓ２２０５）、期待動作を指示する緩和条件付き制約形式Ｅ、前記制約形式Ｅを構成する制約条件の一覧、及び動作完了条件０１０３１２を自律動作制御装置０１０１に出力する（Ｓ２２０６，Ｓ２２０７，Ｓ２２０８）。
【００５２】  図１８は、指定された動作ＩＤにおける自律動作制御装置０１０１への応答処理を示す。ステップＳ２３０１で、動作ＩＤを初期値ＩＤＳに設定し、図１７に示す制約形式変換手段Ｂの処理フローを実行して（Ｓ２３０２）、自律動作制御装置からの応答を待つ（Ｓ２３０３）。応答値が充足可能（ＳＡＴ）である場合には、充足可能時の処理を実行してから、Ｓ２３０３に戻って引き続いて応答を待つ。応答値が完了（ＣＯＭＰ）を受け取れば、処理Ｓ２３０６を実行する。逆に応答値が充足不能（ＵＮＳＡＴ）である場合には、充足不能時の処理Ｓ２３０５を実行する。そしてＳ２３０７の判定処理により、Ｓ２３０６で更新した遷移先の動作ＩＤが、最終的に動作ＩＤ＝ＩＤＥ（終状態）に到達するまで、期待動作決定論理０１０３が継続動作する。
【００５３】  図１９に、動作制御論理Ｔ及び制御論理Ｌの生成処理フローを示す。これは、図２におけるステップ０２３の処理に相当する。
【００５４】  はじめに、図２０に示す処理フローに従い、閉領域の重なりで分割された部分閉領域、及び閉領域間の接続関係を解析する初期処理を実行する。まず最初に、図１１で自律動作制御装置０１０１に渡された緩和条件付き制約形式Ｋ及び引数となる制約条件一覧、図１４で自律動作制御装置０１０１に渡された緩和条件付き制約形式Ｅ及び引数となる制約条件一覧を取得する。
【００５５】  そして両方の制約条件一覧を基に、図８で示した処理フローに沿って部分閉領域と制約条件の対応、及び部分閉領域間の接続関係を生成し（ステップ０２３０１）、論理状態値を生成する。また、緩和条件付き制約形式Ｋ，Ｅの論理積として新たに緩和条件付き制約形式である動作規則Ａを設定する（ステップ０２３０５）。
【００５６】  次に、図１１で示した認識対象物の状態値、及び内部計測手段０１２から取得した、自律システム０１の内部状態群を併せて、現状態の観測情報Ｙ（ｔ＝０）を設定する。そして、個々の制約条件を、現状態の観測情報Ｙを用いて真偽値を評価し、２値符号化した自律システム０１の状態が属する、閉領域ＩＤの初期値ＲＩＮＩＴを特定する（ステップ０２３０２）。
【００５７】  図２１は、ステップ０２３で生成する動作制御論理Ｔで実現可能なものを記録するリストである。はじめは空集合であり、この動作制御論理ＩＤのリストに前記ＲＩＮＩＴを追加する。図２１に示す動作制御論理のリストが空集合でない限り、以下に続く処理を継続する。
【００５８】  図１９のフローに戻り、図２１に示す動作制御論理Ｔのリストに登録された全ての動作制御論理Ｔ＿ｉが、図２１に示した動作完了の判定条件（０１０３１２）を満たすか判定する（ステップ０２３０４）。満たす場合には、動作制御論理Ｔの生成プロセスを終了し、ステップ０２３９０において[期待動作に付与された緩和条件]を適用していないものを優先して動作制御論理を一つ選択する。一例として、動作完了までに要する動作実行順序ＩＤの値が少ないものを選択してもよい。
【００５９】  個々の動作制御論理Ｔ＿ｉは、動作実行順序ＩＤ毎に遷移するべき閉領域ＩＤの連鎖として指定され、図３に示した閉領域の定義に従う限り、閉領域間の遷移に際して必ず一つ以上の制約条件の真偽値が反転するようになっている。この特性を利用して、図１９に示す手順に従い、ステップ０２３９１では、閉領域間の遷移各々に対応する制御論理Ｌを制約条件として定める。
【００６０】  続いて、自律動作制御装置０１０１は期待動作制御論理０１０３に対して充足可能（ＳＡＴ）との応答を返し（ステップ０２３０７）、動作を終了する。
【００６１】  逆に、動作完了の判定条件（０１０３１２）を満たさない動作制御論理が図２１に示すリストに残っている場合（ステップ０２３０４：Ｎｏ）には、動作制御論理Ｔの生成処理を継続する。
【００６２】  そこで、動作完了の判定条件（０１０３１２）を満たさない動作制御論理を図２１のリストから一つ選択し、ＴＴＭＰと呼称する。ＴＴＭＰについて図２１に示される最大の動作実行順序ＩＤに対応する閉領域ＩＤを取得し、閉領域を構成する各制約条件の真偽値を評価して２値符号化した上で、それぞれの閉領域ＩＤから接続関係を有する遷移先閉領域の中で、ステップ０２３０５で設定した動作規則Ａを満たすものがあるか評価する。
【００６３】  一つもなければ、この動作制御論理ＴＴＭＰを削除し、ステップ０２３０３に進む。ステップ０２３０３において、図２１に示す動作制御論理Ｔのリストが空集合となった場合には、自律動作制御装置０１０１は期待動作制御論理０１０３に対して充足不能（ＵＮＳＡＴ）との応答を返し（ステップ０２３０８）、動作を終了する。
【００６４】  逆に、一つ以上の遷移先閉領域がある場合には、ステップ０２３０６に進み、その遷移先閉領域を動作制御論理ＴＴＭＰに付加した動作制御論理に更新する。併せて、その遷移先閉領域への遷移が、ステップ０２３０５で設定した動作規則Ａのいずれかの緩和条件を適用することで実現されている場合には、その緩和条件Ｖを図２１に示される動作制御論理ＴＴＭＰに対応する該当箇所に記録する。
【００６５】  以上の処理を、最終的にステップ０２３０７，又は０２３０８に到達して、終了するまで継続する。終了時点で、自律動作制御装置０１０１が処理ステップ０２３を終了する。
【００６６】  図２２は、図１０で示した閉領域ＩＤがＲ０−０の状態から、領域ＩＤがＥＸＴＥＲＩＯＲにならない範囲で閉領域ＩＤがＲ２−２になる動作を生成する問題を示す。この場合、図１９に示した処理フローに従い、Ｒ０−０からＲ０−１、Ｒ１−０、Ｒ１−１，Ｒ１−２，Ｒ２−１，最終的にＲ２−２に向かう動作が生成され、最終的に、図２１に示される動作制御論理を得る。
【００６７】  図１９においてステップ０２３０７に到達した場合には、ステップ０２４において検証成功とみなし、ステップ０２６に進む。ここで、図１９で示した処理フローにより生成した動作制御論理Ｔ（０２３９２）のリスト、及び個々の動作制御論理Ｔ＿ｉに対応付けられた制御論理Ｌ＿ｉを全て記録装置０１０２に格納する。そしてステップ０２７に進み、制御論理Ｌを実行し、駆動装置０１４に制御コマンドを出力する。
【００６８】  図２３から図２５を用いて、図１９で生成した動作制御論理Ｔおよび制御論理Ｌを制御コマンドに変換する処理フローを示す。
【００６９】  ステップ０２３０９において、制御対象である自律システム０１の動的モデルを取得する。これは、予めシステム同定して得たものであっても、動作中に生成したものであってもよい。
【００７０】  ステップ０２３１０において、ステップ０２３９１で生成した制御論理Ｌを取得する。
【００７１】  ステップ０２３１１において、現状態の観測値０１０４４を用いて図１２に示した制約条件一覧の真偽値を評価し、当該状態値が属する閉領域ＩＤを算出する。
【００７２】  ステップ０２３１２において、ステップ０２３１０で取得した制御論理Ｌ＿ｉの内、現状態から即時で実行する制御論理Ｌ［ｋ］を選択する。
【００７３】  図２０における制御論理Ｌ［ｋ］に対応する緩和条件群Ｖ［ｋ］があれば、ステップ０２３２９において、適用された個々の緩和条件毎に図７で示したメッセージを提示装置０１３に提示する。
【００７４】  なお、提示装置の利用目的は、自律システムが期待動作を実行する過程で発生する充足不能な制約形式を外部に提示することであり、視覚的表示装置に代表される形態に限定されない。一例として、通信経路を通じて、開放外部環境に存在する他システムに対して提示内容を送信するという形態をとっても良い。
【００７５】  ステップ０２３１３、０２３１４では、遷移元閉領域、遷移先閉領域を与える個々の制約条件に対応する論理状態値を取得し、ステップ０２３１５で真偽値が反転している制約条件Ｃｐを特定する。この制約条件は、制御論理Ｌ［ｋ］に従って遷移元閉領域から遷移先閉領域に向かう過程で侵入又は退出する閉領域を定めるものである。
【００７６】  ステップ０２３１６で記載している制約条件の真偽値を評価し、ステップ０２３１７又はステップ０２３１８に遷移する。
【００７７】  ステップ０２３１７は、閉領域Ｃｐの外側から内側に入る動作に相当する。この時、閉領域Ｃｐを適当な比率γで拡大することで、ステップ０２３１７にて記載の条件、つまり拡大した閉領域Ｃｐが、現状態の観測値Ｙ（ｔ）を初めて包含するようになる拡大パラメータｓの最小整数値を算出することで、遷移元閉領域に留まりながら、遷移先閉領域に侵入する動作を実現する。
【００７８】  ステップ０２３１９において、現状態の観測値０１０４４が閉領域Ｃｐ内部に漸近するような制御入力列が存在するか否か判定する。存在すれば、算出した制御入力値を駆動装置０１４に出力していき、ステップ０２３２２において、逐次、制御論理Ｌ［ｋ］を実行した末に充足するはずの動作完了の判定条件０１０３１２を評価する。動作完了条件を満たさない場合にはステップ０２３１７に戻り、満たす場合にはステップ０２３２３に進み、期待動作の決定論理０１０３に動作完了（ＣＯＭＰ）を伝達して、ステップ０２７を終了する。逆にステップ０２３１９において、制御入力列が存在しない場合には、当該制御論理Ｌが実行できないとして、図２１に登録された動作制御論理の一覧から、ステップ０２３１０で選択した動作制御論理Ｌに対応する動作制御論理Ｔ＿ｉを削除する。
【００７９】  ステップ０２３２５に進み、ステップ０２３１９で実行不可能であると判定された制御論理Ｌ［ｋ］を含まない動作制御論理を、図２１の中から探す。あればステップ０２３２７に進み、当該動作制御論理、及び制御論理を再設定して、ステップ０２３１１に戻る。無ければステップ０２３２６に進み、期待動作制御論理０１０３に充足不能（ＵＮＳＡＴ）を返して処理を終了する。
【００８０】  他方、ステップ０２３１８は、閉領域Ｃｐの内側から外側に出る動作に相当する。この場合、閉領域Ｃｐを適当な比率γで縮小することで、ステップ０２３１８にて記載の条件、つまり縮小した閉領域Ｃｐが、現状態の観測値Ｙ（ｔ）を内包する縮小パラメータｓの最大整数値を算出することで、遷移先閉領域に留まりながら、遷移元閉領域から出ていく動作を実現する。ステップ０２３２０において、現状態の観測値０１０４４が閉領域Ｃｐ内部に漸近するような制御入力列が存在するか否か判定する。
【００８１】  存在すれば、算出した制御入力値を駆動装置０１４に出力していき、ステップ０２３２８において、逐次、制御論理Ｌ［ｋ］を実行した末に充足するはずの動作完了の判定条件０１０３１２を評価する。
【００８２】  動作完了条件を満たさない場合にはステップ０２３１８に戻り、満たす場合にはステップ０２３２３に進み、期待動作の決定論理０１０３に動作完了（ＣＯＭＰ）を伝達して、ステップ０２７を終了する。
【００８３】  逆にステップ０２３２０において、制御入力列が存在しない場合には、当該制御論理Ｌが実行できないとして、図２１に登録された動作制御論理の一覧から、ステップ０２３１０で選択した制御論理Ｌに対応する動作制御論理Ｔ＿ｉを削除する。
【００８４】  ステップ０２３２５に進み、ステップ０２３１９で実行不可能であると判定された制御論理Ｌ［ｋ］を含まない動作制御論理を、図２１の中から探す。あればステップ０２３２７に進み、当該動作制御論理、及び制御論理を再設定して、ステップ０２３１１に戻る。無ければステップ０２３２６に進み、期待動作制御論理０１０３に充足不能（ＵＮＳＡＴ）という応答を返して処理を終了する。
【００８５】  図２６は、図２の全過程で記録装置０１０２に格納される動作制御論理の生成記録０１０２１、及びステップ０２３２９において自律動作制御装置０１０１が提示装置０１３に出力する動作の態様を示す。
【００８６】  少なくとも動作制御論理の生成記録０１０２１は、外界の計測情報Ｍ（０１１１）、現状態の観測値０１０４４の時系列データ、図１１で示した、動作規則を指示する緩和条件付き制約形式Ｋ（０１０４５）及び引数となる制約条件一覧、期待動作を指示するプログラム０１０３１、期待動作を指示する緩和条件付き制約形式Ｅ（０１０３２）及び引数となる制約条件一覧、ステップ０２３９０の時点で確定した、図２０に示された動作制御論理Ｔのリスト（０２３９２）及び各々の動作制御論理に対応付けられた制御論理Ｌ、ステップ０２３０８又は０２３２６で実現不能（ＵＮＳＡＴ）と判定された期待動作Ｅに対応する動作０１０３１１、ステップ０２７内のステップ０２３１０で選択し、実行された制御論理Ｌ、動作中にステップ０２３２４で実行不能と判定され削除された動作制御論理Ｔ＿ｉ、及び当該動作制御論理Ｔ＿ｉに対応付けられた制御論理Ｌ＿ｉを含む。
【００８７】  以上の実施例を通じて、動作の健全性を規定する要件が充足不能になる（０２３２６）か、又は期待動作が実現不可能（ステップ０２３０８）か否かを稼働中に判定して、健全動作を規定する要件と期待動作とを共に充足可能な組み合わせを導出する機能（ステップ０２３および０２４）を用いて動作モードを稼働中に再構築（ステップ０２３２７）し、期待動作を実現する制御論理を並行して生成する自律動作制御装置０１０１と、開放環境において動的に変化する外部要因、動作の健全性を規定する要件（緩和条件付き制約形式で実現された０１０４５）、期待動作（緩和条件付き制約形式で実現された０１０３２）、及び生成された制御論理（０２３９２）を、第三者が閲覧可能な形で記録装置０１０２に記録する機能を備え、必要に応じて第三者に対して提示しながら動作する自律システム０１を実現している。
【００８８】  自律システム０１内部の自律動作制御装置０１０１が、ステップ０２３０８又はステップ０２３２６において充足不能（ＵＮＳＡＴ）に到達してしまった場合には、期待動作決定論理０１０３が指示する全ての動作が同様に充足不能に陥り、期待動作決定論理内部の動作ＩＤは［停止（ＩＤＥ）］に到達して動作停止している。
【００８９】  自律システムの動作健全性を評価する第三者は、以上の状態に陥った自律システム０１が記録装置に０１０２に格納した記録の内、特に期待動作決定論理０１０３が逐次指示した個々の動作０１０３１１が、自律動作制御装置０１０１内部の処理により最終的に実現不能（ＵＮＳＡＴ）と判定された過程（ステップ０２３２４）及び充足不能に陥った要因を知ることが出来る。
【００９０】  充足不能に陥る場合とは、本実施例の場合、外界の計測情報Ｍから生成した、動作規則を指示する緩和条件付き制約形式Ｋ，及び制約形式Ｅを共に充足することが出来なくなる場合に相当する。
【００９１】  自律システム０１の設計者は、一例として、充足不能と判定された制約形式Ｅ（０１０３２）を生成する期待動作を指示するプログラム０１０３１を修正するか、制約形式設定部０１０４３内で設定される動作規則を指示する緩和条件付き制約形式Ｋを修正するか、又は充足不能と判定された状況に陥った制約形式Ｋ（０１０４５）に関わる開放動作環境に立ち入らないようにするための制約形式を、制約形式設定部０１０４３内に新規追加する等の手段により解決する。
【００９２】  最後に、自律システム０１に対して、記録装置０１０１に格納されていた外界の計測情報Ｍ（０１１１）を仮想的に外界認識部０１０４１に送信し、格納されていた期待動作を指示するプログラム０１０３１を期待動作決定論理０１０３に渡して、図２に示した処理フローを再度実行して、ステップ０２３０８及びステップ０２３２６において充足不能に陥らないことを第三者が評価をする。
【００９３】  このプロセスを経ることで初めて、設計者の修正内容が適切に実行されたことを第三者が容易に評価することが出来るようになる。（実施例２）  図２７は、通信経路を介して遠隔操縦者０２が操縦する機能を有する自律システムの一態様を示す。
【００９４】  実施例１のように構成した自律システム０１を遠隔地に配置し、通信経路０２０２を通じて取得した外界計測情報及び内部状態計測情報を参照の上、必要に応じて動作命令０２０１を発行し、期待動作決定論理内部で期待動作に変換（０１０３２）する構成とする。動作制御論理Ｔを生成出来ない状況に陥った場合には、遠隔操縦者が、健全動作を実現する充足解が存在するように、ステップ０２５で実行する処理を代行する。
【００９５】  特許文献３には、完全自律モードで動作させる場合と、リアルタイムでの遠隔操縦により動作させる場合を併用させる手法が示されている。しかし、リアルタイムで遠隔操縦する場合には、動作の健全性が通信経路の品質、つまり帯域及び応答遅延時間、通信経路の遮断といった要因に左右されてしまう。
【００９６】  実際、遠隔地で動作する場合、通信に要する遅延時間は一定でも無く、かつ通信データの到達が保証されていない。この欠点は、本実施例２に開示される通り、期待動作の実現可能性を判定できるよう構築された自律動作モードを基本とし、必要に応じて遠隔操縦者０２が期待動作を送信することで解決すれば良い。
【００９７】  このような構成とすることにより、通信経路の品質に左右されずに、容易に多様な期待動作を発行、更新できるようになり、遠隔地で動作する自律システムの動作健全性を保証しながら遠隔操縦時の可用性を大幅に向上できる。
【００９８】  可用性の向上は、特に、一人当たりの遠隔操縦者が操作できる自律システムの数を１よりも大幅に増加させられるようになる点に現れる。
【００９９】  動作健全性の観点から、一人の遠隔操縦者が通信周期毎に一台の遠隔自律システムを制御する必要があり、これが従来の構成における可用性の限界を定めていた。
【０１００】  本実施例を適用することで、動作健全性の判定及び解決に関わる機能を自律システム自身が実行するようになる。よって、遠隔操縦者は、動作命令から生成した期待動作が充足不能に陥った場合のみ、自律システムに対して遠隔制御操作を実施すればよい。結果として、一人の遠隔操縦者が複数の自律システムに動作命令を送信し、並行動作させられるようになる。（実施例３）  以下、第３の実施形態として、本発明を適用した開放都市環境における自律走行システムの走行制御機能の例を示す。
【０１０１】  図２８に、自律走行システム０３の構成図を示す。
【０１０２】  開放外部環境で動作する自律走行システム０３は、自律走行制御装置０３０、外部計測手段０３１、内部状態計測手段０３２、提示装置０３３、及び駆動装置０３４で構成され、自律制御装置０３０は、自律走行制御装置０３０１、記録装置０３０２、期待動作決定論理０３０３、制約形式変換手段Ａ（０３０４）、及び制約形式変換手段Ｂ（０３０５）で構成される。
【０１０３】  図２９は、図２８に示した自律走行システム０３が、信号付き交差点を渡り、目標地点ＳＧＯＡＬに向かう動作を実行する場合の動作環境の外観を示す。
【０１０４】  図３０は、本事例において自律走行制御プログラム０３０３１に記載された動作命令を示す。この図では、図１６で説明した通り、動作ＩＤがＩＤ０である間は、初期状態から、ＳＧＯＡＬ内に向かう動作を指示している（０３０３１１、及び０３０３１２）。自律動作制御装置０３０１が、当該期待動作が充足可能であると判定した場合（０３０３１３）には、期待動作を継続して動作ＩＤをＩＤ０に維持する。自律動作制御装置０３０１が、当該期待動作が充足不能であると判定した場合（０３０３１５）には、期待動作をクリアして動作ＩＤをＩＤＥに設定する。以後、図２９に示された動作環境から外界計測手段を通じて制約形式変換手段Ａ０３０４が指定する、動作規則を示す緩和条件付き制約形式Ｋより動作を生成するモードに移行する。
【０１０５】  本実施例では特に動作ＩＤがＩＤ０である期間を取り上げる。
【０１０６】  図３１は、本実施例において、図１２に示した、制約形式変換手段Ａが用いる変換規則に相当するものである。認識対象物として道路、信号、交差点、歩行者、車両を取り上げる。
【０１０７】  各認識対象物を定義する制約条件の一覧、信号に代表されるように認識対象物が指示する内容が時間的に変化する場合にはその状態値を導入し、それぞれの認識対象物毎に動作規則を指示する緩和条件付き制約形式Ｋが示されている。
【０１０８】  併せて、各緩和条件付き制約形式Ｋの充足可能性に対応して、表示装置０３３への出力内容を設定する。
【０１０９】  ここではまず、図２９で示した動作環境にある自律走行システム内の自律動作制御装置（０３０１）が、図２０に示した閉領域間の接続関係の解析を行う処理フロー（ステップ０２３０１）に相当する処理によって、認識対象物毎に設定される閉領域の接続関係を分析する。
【０１１０】  まず、制約形式変換手段Ａ０３０４内部の外界認識部０３０４１は、撮像装置０３１を通じて認識された対象物毎に、例えば、直進方向の道路０、横断方向の道路１、交通整理をする信号０、及び整理対象の交差点０のように、図１２に示されるフォーマットに従って、図３２に示されるように登録する。制約条件生成部０３０４２は、それぞれの認識対象物毎に、図３１で規定された内容に従い、制約条件群を設定する。制約形式設定部０３０４３は、それぞれの認識対象物毎に、図３１で規定された内容に従い、緩和条件付き制約形式Ｋを設定する。
【０１１１】  図２６は、本実施例で示した動作環境における、図２１に相当する動作制御論理Ｔである。図１９に示される処理フローを経て得られる図３０で示される期待動作を実現する動作制御論理を示す。簡単のために、図３２で認識対象物として登録した信号の状態値は赤ではなく、制約条件Ｃ５＝０である場合を例示している。
【０１１２】  この時、初期状態が閉領域Ｒ０−０−１内部にいる場合から制御動作を開始して、閉領域Ｒ０−１−１、閉領域Ｒ０−２−０−１、最後に閉領域Ｒ０−２−１−１内部に遷移する動作の論理を表している。そしてこの動作は、図３０で示した、動作ＩＤがＩＤ０の場合における動作完了の判定条件、つまり制約条件Ｃ３が１になる条件を満たしており、期待動作を実現する。
【０１１３】  本実施例で示した動作環境では、図２６で示した動作順序ＩＤが０から１に遷移する過程に相当する制御論理Ｌ［０］を用いて、図２３に示される制御論理の生成処理フローを経て実現される動作により、道路０の領域に留まりながら、交差点のある領域に侵入するまでの過程として、図２６に示される動作実行順序ＩＤが３に相当する図３０に示された動作完了の判定条件（０３０３１２）を満たすまで、図２３に示す処理フローに従って継続的に動作を続ける。そして以降は、図３０に示される通り、動作ＩＤをＩＤＥに遷移し、動作を停止する。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】  本発明は、公道を含む開放環境において動作する完全自律走行車、及び搭乗者の待機位置に向かう無人タクシーや無人レンタカーサービスに利用できる。また、周囲の走行車に接触せずに一定速度で走行するオートクルーズ機能や衝突回避機能を有する自動車に利用できる。また、鉱山、深地下、海底に代表される遠隔地において通信経路を通じて制御する作業機械であって、作業上の安全性に関する制約を満たすように自律的に判断して動作するものに利用できる。
【符号の説明】
【０１１５】０１            自律システム０１０            自律制御装置０１１            外界計測手段０１２            内部状態計測手段０１３            提示装置０１４            駆動装置０１０１          自律動作制御装置０１０２          記録装置０１０２１        動作制御論理の生成記録０１０３          期待動作決定論理０１０３１        期待動作指示プログラム０１０４          制約形式変換手段Ａ０１０４１        外界認識部０１０４２        制約形式生成部０１０４３        制約形式設定部０１０４４        現状態の観測値０１０４５        緩和条件付き制約形式Ｋ０１０５          制約形式変換手段Ｂ０２            遠隔操縦者０２０１          動作命令０２０２          通信経路０３            自律走行システム０３０            自律走行制御装置０３０１          自律動作制御装置０３０２          記録装置０３０２１        動作制御論理の生成記録０３０３          期待動作決定論理０３０４          制約形式変換手段Ａ０３０５          制約形式変換手段Ｂ０３１            撮像装置０３２            車載センサ群０３３            交通指示器・表示装置０３４            駆動装置
【図１】
2014141351.tif 000003
【図２】
2014141351.tif 000004
【図３】
2014141351.tif 000005
【図４】
2014141351.tif 000006
【図５】
2014141351.tif 000007
【図６】
2014141351.tif 000008
【図７】
2014141351.tif 000009
【図８】
2014141351.tif 000010
【図９】
2014141351.tif 000011
【図１０】
2014141351.tif 000012
【図１１】
2014141351.tif 000013
【図１２】
2014141351.tif 000014
【図１３】
2014141351.tif 000015
【図１４】
2014141351.tif 000016
【図１５】
2014141351.tif 000017
【図１６】
2014141351.tif 000018
【図１７】
2014141351.tif 000019
【図１８】
2014141351.tif 000020
【図１９】
2014141351.tif 000021
【図２０】
2014141351.tif 000022
【図２１】
2014141351.tif 000023
【図２２】
2014141351.tif 000024
【図２３】
2014141351.tif 000025
【図２４】
2014141351.tif 000026
【図２５】
2014141351.tif 000027
【図２６】
2014141351.tif 000028
【図２７】
2014141351.tif 000029
【図２８】
2014141351.tif 000030
【図２９】
2014141351.tif 000031
【図３０】
2014141351.tif 000032
【図３１】
2014141351.tif 000033
【図３２】
2014141351.tif 000034
【図３３】
2014141351.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月7日(2013.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録装置に格納された動作制御論理に基づき、自システムの内部状態と、外界計測手段により取得される開放外部環境における外部要因に適応した動作を実現する動作制御論理を生成して前記自システムに対する動作を指示する自律制御装置であって、
前記自律制御装置は、
前記外界計測手段から取得した外部要因と自システムの内部状態に対応した制約条件と、動作制御論理を逐次再構築する度に、自システムに求められている期待動作及び動作の健全性に関わる制約条件とから、前記期待動作及び前記動作の健全性に関する要件を共に実現する動作制御論理の存在を判定して前記自システムの動作制御論理と前記自システムを構成する駆動装置の制御論理を生成し、生成した当該動作制御論理と前記外界計測手段から取得した情報とを関連付けて前記動作制御論理の生成記録として前記記録装置に書き出し、前記制御論理に基づき前記駆動装置の動作を指示する自律動作制御装置と、
前記自律動作制御装置により前記期待動作及び動作の健全性の判定結果を元に、自システムに求められている期待動作を指示する期待動作決定部を備えること
を特徴とする自律制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自律制御装置において、
前記制約条件は、各制約条件の充足状態に応じて制約が緩和される緩和条件付きの制約条件であり、
前記自律動作制御装置は、前記期待動作の充足可能性を判定して、充足可能時及び充足不能時それぞれの場合の動作指示に対応した制御論理を生成する
ことを特徴とする自律制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自律制御装置において、
前記自律動作制御装置は、論理式又は前記論理式を含む時相論理の形式とした制約条件と許容緩和限界を含む制約形式を入力とし、
前記自律制御装置は、前記自システムの内部状態と開放外部環境における外部要因を前記制約形式に変換し、当該変換された制約形式のリストを生成する第１の変換手段と、
前記期待動作、及び前記健全性を満たす動作である健全動作を制約形式に変換し、当該変換された制約形式のリストを生成する第２の変換手段を備えることを特徴とする自律制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の自律制御装置において、前記健全動作に関する要件及び前記期待動作を共に実現する動作制御論理が存在する場合には、前記制御論理を逐次生成して前記期待動作を実現し、
前記動作制御論理が存在しない場合には、前記制約形式のリストの内、充足不能となった阻害要因を特定して、前記緩和条件の許容緩和限界を充足しながら、健全動作を回復するように制約形式のリストを選択して動作制御論理を生成することを特徴とする自律制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載の自律制御装置であって、
前記自律制御装置は、前記健全な期待動作を実現出来る場合には動作制御論理の内容を提示装置に提示し、前記健全な期待動作を実現できない場合には、阻害要因を提示装置に提示することを特徴とする自律制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載の自律制御装置を備えた移動体であって、前記期待動作は指定速度による走行指示であり、前記健全動作は前記移動体周囲の他の移動体又は障害物との接触を回避する動作であり、当該期待動作と健全動作を両立するように前記移動体の移動速度及び軌道を制御する機能を有することを特徴する移動体。
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月7日(2016.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶装置に格納された動作制御論理に基づき、自システムの内部状態と、外界計測手段により取得される開放外部環境における外部要因に適応した動作を実現する制御論理を生成して駆動装置に対する開放外部環境における動作を指示する自律制御装置であって、
前記自律制御装置は、
外界計測手段から取得した外部要因、及び内部状態計測手段から取得した内部に応じて、前記外部要因と、前記内部状態に対応した制約条件と、動作制御論理を逐次再構築する度に自システムに求められている期待動作及び動作の健全性に関わる制約条件から、前記動作制御論理と制御論理を生成し、生成した当該動作制御論理と前記外界計測手段から取得した情報を前記記録装置に書き出し、前記制御論理に基づき自システムの駆動装置への動作を指示する自律動作制御装置と、
前記自律動作制御装置による前記期待動作及び動作の健全性の判断結果を元に、自システムに求められている期待動作を指示する期待動作決定部を備えることを特徴とする自律制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自律制御装置において、
前記制約条件は、各制約条件の充足状態に応じて制約が緩和される緩和条件付きの制約条件であり、
前記自律動作制御装置は、前記期待動作の充足可能性を判定して、充足可能時及び充足不能時それぞれの場合の動作指示に対応した制御論理を生成することを特徴とする自律制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自律制御装置において、
前記自律動作制御装置は、論理式又は前記論理式を含む時相論理の形式とした制約条件と許容緩和限界を含む制約形式を入力とし、
前記自律制御装置は、前記自システムの内部状態と開放外部環境における外部要因を前記制約形式に変換し、
当該変換された制約形式のリストを生成する第１の変換手段と、前記期待動作、及び前記健全動作を制約形式に変換し、当該変換された制約形式のリストを生成する第２の変換手段を備えることを特徴とする自律制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の自律制御装置において、
前記自律動作制御装置が前記健全動作に関する要件及び前記期待動作を共に実現する動作制御論理の存在を判定し、
動作制御論理が存在する場合には、前記制御論理を逐次生成して前記期待動作を実現し、
前記動作制御論理が存在しない場合には、前記制約形式のリストの内、充足不能となった阻害要因を特定して、
前記緩和条件の許容緩和限界を充足しながら、健全動作を回復するように制約形式のリストを選択して動作制御論理を生成することを特徴とする自律制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載の自律制御装置であって、
前記自律制御装置は、前記健全な期待動作を実現出来る場合には動作制御論理の内容を提示装置に提示し、
前記健全な期待動作を実現できない場合には、阻害要因を提示装置に提示することを特徴とする自律制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載の自律制御装置を備えた移動体であって、
前記期待動作は指定速度による走行指示であり、
前記健全動作は前記移動体周囲の他の移動体又は障害物との接触を回避する動作であり、
当該期待動作と健全動作を両立するように前記移動体の移動速度及び軌道を制御する機能を有することを特徴する移動体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
ステップ０２３１９において、現状態の観測値０１０４４が閉領域Ｃｐ内部に漸近するような制御入力列が存在するか否か判定する。存在すれば、算出した制御入力値を駆動装置０１４に出力していき、ステップ０２３２２において、逐次、制御論理Ｌ［ｋ］を実行した末に充足するはずの動作完了の判定条件０１０３１２を評価する。動作完了条件を満たさない場合にはステップ０２３１７に戻り、満たす場合にはステップ０２３２３に進み、期待動作の決定論理０１０３に動作完了（ＣＯＭＰ）を伝達して、ステップ０２７を終了する。逆にステップ０２３１９において、制御入力列が存在しない場合には、当該制御論理Ｌが実行できないとして、図２１に登録された動作制御論理の一覧から、ステップ０２３１０で選択した制御論理Ｌに対応する動作制御論理Ｔ＿ｉを削除する。
【国際調査報告】
2014141351.tif 000036
2014141351.tif 000037