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最大マッチングを利用した巡回経路設計における利益と周期性に関する調査 / Investigat...

konakalab
August 29, 2022

最大マッチングを利用した巡回経路設計における利益と周期性に関する調査 / Investigation on benefit and periodicity of patrol path using maximum matching method

警備ロボットの経路計画問題について,最大マッチングに着目することで直前に選んだ経路と異なる経路を設計できる手法を提案しました.警備経路に利益を定義したとき,経路計画手法ごとにどのような特徴があるのかを特定の数値例に対して検証しています.

令和四年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会( https://www.tokai-rengo.jp/ )で発表しました.

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August 29, 2022
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  1. はじめに • 研究背景 ➢ 警備ロボットの巡回警備の実用化 ➢ 経路ごとに警備することによる利益を設定 • 巡回警備の目的 ➢

    事故の早期発見・拡大防止 • 巡回警備の考慮すべき点 ➢ 巡回経路が単一の経路➡経路が予測される https://www.knightscope.com/k5/
  2. はじめに • 研究背景 ➢ 警備ロボットの巡回警備の実用化 ➢ 経路ごとに警備することによる利益を設定 • 巡回警備の目的 ➢

    事故の早期発見・拡大防止 • 巡回警備の考慮すべき点 ➢ 巡回経路が単一の経路➡経路が予測される https://www.knightscope.com/k5/ • 本研究の目的 複数の巡回経路を設計する手法を提案し、それぞれの経路の不規則 性と利益がどのように分布するのかの調査
  3. 最小重み最大マッチングを用いた多重グ ラフの生成 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 • 次数(頂点に繋がっている辺の数)が奇数の頂点間のみで最小重み 最大マッチングを求める • マッチング 次数が奇数の頂点6個を2個ずつ の三組に分ける
  4. 最小重み最大マッチングを用いた多重グ ラフの生成 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 • 次数(頂点に繋がっている辺の数)が奇数の頂点間のみで最小重み 最大マッチングを求める • マッチング 次数が奇数の頂点6個を2個ずつ の三組に分ける マッチングは15通り存在
  5. 最小重み最大マッチングを用いた多重グ ラフの生成 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 • 結果 ➢ マッチング:(1,2) (4,9) (6,7) ➢ マッチングの重みの総和:4.0
  6. 最小重み最大マッチングを用いた多重グ ラフの生成 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 • 結果 ➢ マッチング:(1,2) (4,9) (6,7) ➢ マッチングの重みの総和:4.0 15通りの中で最小のもの
  7. 最小重み最大マッチングを用いた多重グ ラフの生成 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 • 結果 ➢ マッチング:(1,2) (4,9) (6,7) ➢ マッチングの重みの総和:4.0 15通りの中で最小のもの • 最小重み最大マッチング 重みの総和が最小となるマッチング
  8. 提案手法の概要 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    1.0 1.0 1.0 2.0 16.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 マッチングをランダムで一つ選択
  9. 提案手法の概要 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    1.0 1.0 1.0 2.0 16.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 重みを非常に大きな値に変更
  10. 提案手法の概要 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 16.0 • 結果 ➢ マッチング:(1,7) (2,6) (4,9) ➢ マッチングの重みの総和:6.0 • 次数が奇数の頂点間のみで最小重み最大マッチングを求める
  11. 提案手法の概要 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 16.0 • 結果 ➢ マッチング:(1,7) (2,6) (4,9) ➢ マッチングの重みの総和:6.0 • 次数が奇数の頂点間のみで最小重み最大マッチングを求める ➡(6,7)を選ばないマッチング
  12. 数値実験 • 評価する巡回経路 ➢ 中国人郵便配達問題の解法で生成する単一の巡回経路 ➢ 本研究の提案手法で生成する巡回経路 • 実験条件 ➢

    それぞれ10周分の巡回経路を生成 ➢ 乱数を使用するため提案手法で生成した巡回経路の評価値を100回算出 ➢ 利益を再び得る訪問間隔時間を100s