JP2018112830A - 自己位置推定装置、および自己位置推定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
自己位置を計測する方法として、例えば、無人搬送車が床に敷設された磁気テープを検知することによって自己位置を計測する方法があり、無人搬送車は検知した磁気テープに沿って移動する。また、磁気テープを使用しない方法として、例えば、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)と呼ばれる、自己位置推定と環境地図作成とを同時に行う方法がある。
以下に説明する第1乃至第5の実施形態に係る自己位置推定装置は、店舗において棚在庫管理を行う移動ロボットに搭載される装置である。
以下、第1の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、第1の実施形態に係る移動ロボットによる棚在庫管理の概要を示す図である。図1に示す環境(店舗)内には、自走する移動ロボット1と、複数の商品棚5と、が存在する。それぞれの商品棚5には、商品6が格納されており、また、それぞれの商品棚5の支柱(または側板)の下部には、マーカ2が設置されている。
移動ロボット1には、センサ部101を含む自己位置推定装置10(図示せず)と、在庫管理部30と、が備えられている。
図2は、第1の実施形態に係る移動ロボットによるマーカの検出の構成を示す図である。図示するように、移動ロボット1のセンサ部101が備えるレーザーレンジファインダ(図示せず)から照射されたレーザーは、商品棚5に設置された(貼り付けられた)マーカ2に当たって反射する。そして、反射した反射光が再びレーザーレンジファインダにおいて受光されることにより、レーザーレンジファインダは、マーカまでの距離を計測することができる。
図3に例示する移動ロボット1に備えられたレーザーレンジファインダ(LRF)が周囲の物体を検出する際の検出可能角度は、±135度である。また、図3に例示するマーカ2の再帰性反射材の入射角は65度である。また、図3に例示する移動ロボット1が移動する、商品棚5によって挟まれた通路の通路幅は1.2メートルであり、移動ロボットは、通路の中央を走行するものとする。
図示するように、レーザーレンジファインダの測定角度の変動範囲が±0.5度である場合には、10メートル先の地点においては、測定箇所の変動幅は±0.15メートル程度になる。
なお、設置されたマーカ2の高さ方向の実際の位置を示す情報を(例えば、手入力等によって)予め環境地図に登録しておくことができるならば、自己位置推定装置10によるマーカ2の検出の精度を更に向上させることがきる。
図6は、第1の実施形態に係る移動ロボットの機能構成を示すブロック図である。図示するように、移動ロボット1は、自己位置推定装置10と、走行部20と、在庫管理部30と、を含んで構成される。
なお、店舗内における棚在庫管理においては、上述したように、商品棚5の高さが高く、無線タグが貼り付けられた商品6が高い位置にも格納されていることが多い。そのため、在庫管理部30は、無線タグを検出しやすいように、移動ロボット1の上部に設置されていることが好ましい。
図7は、第1の実施形態に係る移動ロボットの自己位置推定装置の動作を示すフローチャートである。本フローチャートは、距離センサ部1011が自己の移動ロボット1から周囲の物体までの距離を計測する際に開始する。
以上で本フローチャートの処理が終了する。
以上で本フローチャートの処理が終了する。
以下、第2の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と構成が共通する範囲については説明を省略する。
図8は、第2の実施形態に係る移動ロボットによるマーカの検出の一例を示す図である。第2の実施形態に係る移動ロボット1には、センサ部101を上下方向に搖動させる搖動部104が備えられている。搖動部104は、例えば、回転軸またはバネ等の振動要素を含んで構成される。センサ部101は、搖動部104を介して、移動ロボット1に取り付けられている。
以下、第3の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と構成が共通する範囲については説明を省略する。
図9は、第3の実施形態に係る移動ロボットが検出するマーカの一例を示す図である。
図示するように、第3の実施形態では、マーカ2の再帰性反射材部分が横縞状に配置される。そして、マーカ2ごとに、それぞれ再帰性反射材部分である縞の幅や本数が異なる。
なお、図9に例示するマーカ2は、灰色に網掛けしている部分が再帰性反射材部分であり、3枚の再帰性反射材が横縞状に配置されたマーカである。
なお、マーカ2は、短冊状の再帰性反射材を複数用いて水平方向に平行に並べることで横縞状にしたものであってもよいし、1枚の再帰性反射材に反射率の低い材質の部材であって短冊状の部材を貼り付けることによって露出している再帰性反射材が横縞状になるようにしたものであってもよい。
以下、第4の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と構成が共通する範囲については説明を省略する。
図10は、第4の実施形態に係る移動ロボットが検出するマーカの一例を示す図である。図示するように、第4の実施形態では、マーカ2の再帰性反射材は、円筒状の物体(例えば、商品棚5の支柱等)に巻かれるようにして曲面状に設置される。
以下、第5の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と構成が共通する範囲については説明を省略する。
図11は、第5の実施形態に係る移動ロボットが検出するマーカの一例を示す図である。図示するように、第5の実施形態では、それぞれのマーカ2と隣接して無線タグ3がそれぞれ設置される。なお、マーカ2と無線タグ3とは、必ずしも図11のように接した状態で設置されている必要はなく、近傍に設置されていれば離れて設定されていても構わない。
なお、上記のように自己位置推定装置10センサ部101が備える無線タグリーダ部によって無線タグ3を検出するのではなく、上述した在庫管理部30の在庫検出部301を構成する無線タグリーダを代用し、在庫検出部301によって無線タグ3を検出するような構成であっても構わない。
これにより、第5の実施形態に係る自己位置推定装置10は、マーカ2と、金属ポールなどの反射率が高い他の物体と、をより正確に判別することができる。
図12は、第5の実施形態に係る移動ロボットの自己位置推定装置の動作を示すフローチャートである。本フローチャートは、距離センサ部1011が周囲の物体までの距離を計測する際に開始する。
以上で本フローチャートの処理が終了する。
以上で本フローチャートの処理が終了する。
なお、第5の実施形態に係る移動ロボット1においては、図6に示したような角度センサ部1012は必ずしも必要な構成ではない。
上述した第1乃至第5の実施形態に係る自己位置推定装置は主に店舗内で用いられる移動ロボットに搭載される装置であるが、以下に説明する第6の実施形態に係る移動ロボットは屋外に設置されたプラント等の機器点検を行う移動ロボットに搭載される装置である。
以下、第6の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と構成が共通する範囲については説明を省略する。
屋外のプラントでは、移動ロボット1の走行面は、例えば、砂利やアスファルト等によって造られた道であるため、工場内等の屋内の床面と比べてより凹凸がある。そのため、屋外のプラントを走行する移動ロボット1に搭載されたレーザーレンジファインダの測定角度は、屋内と比べてより大きく変動する。そのため、自己位置の推定精度を向上させることがより難しくなる。
Claims (10)
- 環境地図に基づいて移動する台車に設置される自己位置推定装置であって、
物体までの距離を計測する距離センサ部と、
前記台車の移動に伴う搖動によって変動する、前記距離センサ部の測定角度を計測する角度センサ部と、
前記物体に設置された目印であって、前記環境地図と、前記距離と、前記測定角度と、により識別される前記目印の位置に基づいて自己位置を推定する推定部と、
を備える自己位置推定装置。 - 環境地図に基づいて移動する台車に設置される自己位置推定装置であって、
物体までの距離を計測する距離センサ部と、
前記物体に設置された目印の近傍に設置された無線タグを検出する無線タグリーダ部と、
前記環境地図と、前記距離と、により識別される前記目印の位置と、前記無線タグと、に基づいて自己位置を推定する推定部と、
を備える自己位置推定装置。 - 前記距離センサ部は、前記物体からの反射光の強度を測定し、
前記推定部は、前記反射光の強度により識別される前記目印の位置に基づいて自己位置を推定する請求項1または2に記載の自己位置推定装置。 - 前記目印の近傍に設置された無線タグを検出する無線タグリーダ部、
を備え、
前記推定部は、前記無線タグに基づいて前記自己位置を推定する、
請求項1に記載の自己位置推定装置。 - 前記台車の前記移動に伴う搖動に応じて前記距離センサ部を搖動させる搖動部と、
を備える請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の自己位置推定装置。 - 前記目印の幅、または横縞状に設置された前記目印の縞の本数、に基づいて、前記目印を識別する目印識別部と、
を備える請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の自己位置推定装置。 - 前記推定部は、曲面状の前記目印の位置に基づいて前記自己位置を推定する、
請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の自己位置推定装置。 - 前記環境地図を記憶する記憶部と、
を備える請求項1から7のうちいずれか一項に記載の自己位置推定装置。 - 環境地図に基づいて移動する台車に設置される自己位置推定装置のコンピュータによる自己位置推定方法であって、
距離センサ部が、物体までの距離を計測する距離センサステップと、
角度センサ部が、前記台車の前記移動に伴う搖動によって変動する、前記距離センサ部の測定角度を計測する角度センサステップと、
推定部が、前記物体に設置された目印であって、前記環境地図と、前記距離と、前記測定角度と、により識別される前記目印の位置に基づいて自己位置を推定する推定ステップと、
を有する自己位置推定方法。 - 環境地図に基づいて移動する台車に設置される自己位置推定装置のコンピュータによる自己位置推定方法であって、
距離センサ部が、物体までの距離を計測する距離センサステップと、
無線タグリーダ部が、前記物体に設置された目印の近傍に設置された無線タグを検出する無線タグリーダステップと、
推定部が、前記環境地図と、前記距離と、により識別される前記目印の位置と、前記無線タグと、に基づいて自己位置を推定する推定ステップと、
を有する自己位置推定方法。
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