JP6745111B2 - Moving body - Google Patents
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Description
本発明は、複数のセンサ値を用いて自律的に所定の位置に移動する移動体に関する。 The present invention relates to a moving body that autonomously moves to a predetermined position using a plurality of sensor values.
近年、移動体に対して非接触給電(ワイヤレス給電)が行われるようになってきている(例えば、特許文献1,2参照)。
In recent years, non-contact power supply (wireless power supply) has come to be performed on a moving body (see, for example,
そのような非接触給電では、送電側のコイルと、受電側のコイルとを適切に位置決めする必要がある。また、非接触給電以外であっても、例えば、搬送対象の移載の際には、その移載を行うステーション等に対して、移動体を適切に位置決めしたいという要望もあった。一方、GPS(Global Positioning System)を用いた移動制御では、現在位置の取得精度が高くないため、精度の高い位置決めを実現できないという問題があった。
一般的に言えば、例えば、非接触給電や搬送対象の移載等の目的のために、送電側コイルや移載ステーション等の所定の箇所に移動体を適切に位置決めしたいという要望があった。
In such non-contact power feeding, it is necessary to properly position the coil on the power transmission side and the coil on the power receiving side. In addition to the non-contact power feeding, there is also a demand to appropriately position the moving body with respect to a station or the like that performs the transfer, for example, when the transfer target is transferred. On the other hand, in the movement control using the GPS (Global Positioning System), there is a problem in that it is not possible to realize highly accurate positioning because the acquisition accuracy of the current position is not high.
Generally speaking, there has been a demand for appropriately positioning a moving body at a predetermined location such as a power transmission side coil or a transfer station for the purpose of contactless power supply or transfer of a transfer target.
本発明は、上記事情に応じてなされたものであり、所定の箇所に精度の高い位置決めを行うことができる移動体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a moving body that can perform highly accurate positioning at a predetermined location.
上記目的を達成するため、本発明による移動体は、自律的に移動する移動体であって、周囲の状況に関する複数のセンサ値を含む測定センサ情報を取得するセンサと、移動体が第1の基準位置に存在する場合にセンサによって取得された複数のセンサ値を含む基準センサ情報が記憶される記憶部と、測定センサ情報と基準センサ情報とを比較した結果に関する比較結果情報を取得する取得部と、移動体を移動させる移動機構と、現在位置を取得する現在位置取得部と、現在位置取得部によって取得された現在位置を用いて、第1の基準位置とあらかじめ決められた位置関係である第2の基準位置に移動するように移動機構を制御し、第2の基準位置への移動後に、比較結果情報を用いて、測定センサ情報と基準センサ情報とが一致する位置である第1の基準位置に移動するように移動機構を制御する制御部と、を備えたものである。
このような構成により、基準センサ情報を用いることによって、所定の箇所に精度の高い位置決めを行うことができる。その結果、例えば、より高効率の給電や搬送対象の適切な移載等を実現することができる。また、現在位置取得部によって取得された現在位置として、例えば、GPSによって取得された現在位置を用いた場合には、誤差によって正確な位置決めを実現できないが、基準センサ情報を用いることによって、より正確な位置決めが可能となる。
In order to achieve the above object, the moving body according to the present invention is a moving body that moves autonomously, and the moving body is a first moving body, and A storage unit that stores reference sensor information including a plurality of sensor values acquired by the sensor when it is present at the reference position, and an acquisition unit that acquires comparison result information related to the result of comparison between the measurement sensor information and the reference sensor information. And a moving mechanism that moves the moving body, a current position acquisition unit that acquires the current position, and a current position acquired by the current position acquisition unit, and a predetermined positional relationship with the first reference position. The moving mechanism is controlled so as to move to the second reference position, and after the movement to the second reference position, the comparison result information is used to determine the first sensor position that is the position where the measurement sensor information and the reference sensor information match. And a control unit that controls the moving mechanism so as to move to the reference position.
With such a configuration, it is possible to perform highly accurate positioning at a predetermined location by using the reference sensor information. As a result, for example, it is possible to realize higher-efficiency power supply, appropriate transfer of a transfer target, and the like. Further, when the current position acquired by the current position acquisition unit is, for example, the current position acquired by GPS, accurate positioning cannot be realized due to an error, but it is more accurate by using the reference sensor information. It is possible to perform accurate positioning.
また、本発明による移動体では、記憶部では、複数の基準センサ情報が記憶されており、取得部は、測定センサ情報と、測定センサ情報と最も近似する基準センサ情報とを用いて比較結果情報を取得してもよい。
このような構成により、位置決めを行う箇所が複数存在したとしても、複数の基準センサ情報の中から適切な基準センサ情報を選択して用いることができるようになる。したがって、複数の基準センサ情報の管理が容易になる。
Further, in the mobile unit according to the present invention, the storage unit stores a plurality of reference sensor information, and the acquisition unit uses the measurement sensor information and the comparison sensor information that is the closest to the measurement sensor information. May be obtained.
With such a configuration, even if there are a plurality of locations for positioning, it becomes possible to select and use appropriate reference sensor information from the plurality of reference sensor information. Therefore, management of a plurality of reference sensor information becomes easy.
また、本発明による移動体では、センサ値は、周囲の物体との距離の値であってよい。
このような構成により、例えば、距離センサアレイ(測距センサアレイ)や、レーザレンジセンサ(レーザレンジスキャナ)等を用いて測定センサ情報を取得することになる。
Further, in the moving body according to the present invention, the sensor value may be a value of a distance from a surrounding object.
With such a configuration, for example, the measurement sensor information is acquired using a distance sensor array (distance measurement sensor array), a laser range sensor (laser range scanner), or the like.
また、本発明による移動体では、複数のセンサ値は、複数の方向についてそれぞれ測定された複数の距離の値であってもよい。
このような構成により、例えば、レーザレンジセンサを用いて測定センサ情報を取得することになる。
Further, in the mobile object according to the present invention, the plurality of sensor values may be values of a plurality of distances respectively measured in a plurality of directions.
With such a configuration, for example, the measurement sensor information is acquired using the laser range sensor.
また、本発明による移動体では、複数のセンサ値は、複数の位置からそれぞれ測定された複数の距離の値であってもよい。
このような構成により、例えば、距離センサアレイを用いて測定センサ情報を取得することになる。
Further, in the mobile object according to the present invention, the plurality of sensor values may be values of a plurality of distances respectively measured from a plurality of positions.
With such a configuration, for example, the measurement sensor information is acquired using the distance sensor array.
また、本発明による移動体では、複数のセンサ値は、撮像センサによって撮影された画像であってもよい。
このような構成により、例えば、撮像センサ(イメージセンサ)を用いて測定センサ情報を取得することになる。
Further, in the mobile object according to the present invention, the plurality of sensor values may be images captured by the image sensor.
With such a configuration, for example, the measurement sensor information is acquired using the image sensor (image sensor).
また、本発明による移動体では、制御部は、第2の基準位置までの移動時に、センサによって取得された測定センサ情報を用いて障害物を回避するように移動機構を制御してもよい。
このような構成により、障害物を検知するためのセンサを用いて位置決めを行うことができることになる。通常、移動体には、障害物を検知するためのセンサが装着されているため、そのセンサを、位置決めのために用いることによって、低コストで高精度の位置決めを実現できるようになる。
また、本発明による移動体では、第1の基準位置と第2の基準位置とは等しくてもよい。
Further, in the moving body according to the present invention, the control unit may control the moving mechanism so as to avoid the obstacle by using the measurement sensor information acquired by the sensor when moving to the second reference position.
With such a configuration, positioning can be performed using a sensor for detecting an obstacle. Usually, a sensor for detecting an obstacle is attached to the moving body, and therefore by using the sensor for positioning, it becomes possible to realize highly accurate positioning at low cost.
Further, in the moving body according to the present invention, the first reference position and the second reference position may be the same.
本発明による移動体によれば、所定の箇所に精度の高い位置決めを行うことができるようになる。 According to the moving body of the present invention, it is possible to perform highly accurate positioning at a predetermined location.
以下、本発明による移動体について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態による移動体は、センサによって取得された複数のセンサ値を用いて所定の箇所への位置決めを行うものである。 Hereinafter, the moving body according to the present invention will be described with reference to the embodiments. In the following embodiments, the components and steps given the same reference numerals are the same or correspond to each other, and the repetitive description may be omitted. The moving body according to the present embodiment positions at a predetermined location using a plurality of sensor values acquired by the sensor.
図1は、本実施の形態による移動体1の構成を示すブロック図である。本実施の形態による移動体1は、センサ11と、蓄積部12と、記憶部13と、取得部14と、現在位置取得部15と、移動機構16と、制御部17とを備える。移動体1は、所望の目的地に自律的に移動するものである。移動体1は、例えば、走行する走行体であってもよく、または、飛行する飛行体であってもよい。また、移動体1は、例えば、台車であってもよく、ロボットであってもよい。ロボットは、例えば、エンターテインメントロボットであってもよく、監視ロボットであってもよく、搬送ロボットであってもよく、清掃ロボットであってもよく、溶接ロボットであってもよく、塗装ロボットであってもよく、動画や静止画を撮影するロボットであってもよく、その他のロボットであってもよい。また、飛行体は、例えば、回転翼機であってもよく、飛行機であってもよく、飛行船であってもよく、その他の飛行体であってもよい。任意の位置に移動可能であるという観点からは、飛行体は、回転翼機であることが好適である。回転翼機は、例えば、ヘリコプターであってもよく、3個以上の回転翼(ロータ)を有するマルチコプターであってもよい。マルチコプターは、例えば、4個の回転翼を有するクワッドロータであってもよく、その他の個数の回転翼を有するものであってもよい。本実施の形態では、移動体1が搬送台車である場合について主に説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a moving
センサ11は、周囲の状況に関する複数のセンサ値を含む測定センサ情報を取得する。そのセンサ11は、例えば、周囲の物体との距離の値であるセンサ値を取得するものであってもよい。そのセンサ11は、例えば、複数の方向についてそれぞれ距離を測定するセンサ(例えば、レーザレンジセンサ等)であってもよく、複数の位置からそれぞれ距離を測定するセンサ(例えば、距離センサアレイ等)であってもよい。また、センサ11は、画像を撮影する撮像センサであってもよく、その他のセンサであってもよい。レーザレンジセンサは、例えば、回転ミラーで反射させたレーザ光を用いて所定の角度範囲を走査することによって、線状または面状の距離を取得するものである。センサ11が複数の方向についてそれぞれ距離を測定する場合には、センサ11によって取得される複数のセンサ値は、複数の方向についてそれぞれ測定された複数の距離の値となる。その場合に、各距離は、その距離を取得した方向を示す角度に対応付けられていてもよい。また、センサ11が複数の位置からそれぞれ距離を測定する場合には、センサ11によって取得される複数のセンサ値は、複数の位置からそれぞれ測定された複数の距離の値となる。その場合に、各距離は、その距離を取得した位置に対応付けられていてもよい。また、センサ11が画像を撮影する場合には、センサ11によって取得される複数のセンサ値は、撮影された各画素の値(例えば、輝度値等)となる。
The
図2A、図3Aは、センサ11がレーザレンジセンサである移動体1の側面図及び平面図であり、図2B、図3Bは、センサ11が距離センサアレイである移動体1の側面図及び平面図であり、図2C、図3Cは、センサ11がイメージセンサである移動体1の側面図及び平面図である。
2A and 3A are a side view and a plan view of the moving
図2A、図3Aで示されるように、センサ11がレーザレンジセンサである場合には、センサ11から複数の方向について、周囲の物体までの距離がそれぞれ測定されることになる。また、図2B、図3Bで示されるように、センサ11が距離センサアレイである場合には、センサ11のそれぞれ異なる位置から周囲の物体までの距離が測定されることになる。なお、図3Bでは、同じ方向の距離が測定される場合について示しているが、そうでなくてもよい。また、図2C、図3Cで示されるように、センサ11が撮像センサである場合には、センサ11の位置からの撮影が行われることになる。この撮影は、例えば、単眼カメラによって行われてもよく、ステレオカメラによって行われてもよい。後者の場合には撮影によって奥行き方向の距離も分かるが、単眼カメラによる撮影でも適切に位置決めを行うことができる。
As shown in FIGS. 2A and 3A, when the
蓄積部12は、移動体1が第1の基準位置に存在する場合にセンサ11によって取得された複数のセンサ値を含む基準センサ情報を記憶部13に蓄積する。その第1の基準位置に移動体1が移動するための制御が行われるため、例えば、移動体1の操作者は、所望の第1の基準位置に移動体1が存在する場合に、センサ11によって取得された基準センサ情報が記憶部13に蓄積されるように移動体1を操作してもよい。その位置は、所望の位置決めを行いたい位置である。なお、その場合に、操作者は、移動体1の向き(方向)も、所望の向きにして、その基準センサ情報の蓄積の操作を行うことが好適である。したがって、第1の基準位置には、位置と方向とが含まれると考えてもよい。また、その第1の基準位置において、センサ11は、位置決めの対象(例えば、送電コイルや、移載ステーション等)に関するセンサ値を取得することが好適である。すなわち、位置決めの対象までの複数の距離を含む基準センサ情報や、位置決めの対象の撮影画像を含む基準センサ情報などが蓄積されることが好適である。なお、蓄積部12は、複数の異なる第1の基準位置において、基準センサ情報の蓄積をそれぞれ行ってもよい。
The
記憶部13では、移動体1が第1の基準位置に存在する場合にセンサ11によって取得された複数のセンサ値を含む基準センサ情報が記憶される。センサ値が距離である場合には、その基準センサ情報において、例えば、各距離に角度や位置が対応付けられていてもよい。その角度は、レーザレンジセンサが距離を取得した角度であってもよい。また、その位置は、距離センサアレイに含まれる距離センサの位置であってもよい。記憶部13では、複数の基準センサ情報が記憶されてもよい。その基準センサ情報は、前述のように、通常、蓄積部12によって蓄積されたものである。なお、その基準センサ情報は、自移動体のセンサ11によって取得されたものでなくてもよい。例えば、同じ種類の移動体1が複数存在する場合には、ある移動体1が第1の基準位置に存在する場合にセンサ11によって取得された基準センサ情報と、別の移動体1が同じ第1の基準位置に存在する場合にセンサ11によって取得された基準センサ情報とは、実質的に同内容になる。したがって、記憶部13で記憶される基準センサ情報は、他の移動体1によって取得されたものであってもよい。また、第1の基準位置の周囲の状況が分かっている場合には、シミュレーションによって基準センサ情報の取得を行ってもよい。そのように、自移動体以外において基準センサ情報の取得が行われた場合には、その基準センサ情報が記録媒体や通信等を介して移動体1で受け付けられ、蓄積部12によって記憶部13に蓄積されてもよい。なお、自移動体以外において取得された基準センサ情報であっても、自移動体のセンサ11によって取得された基準センサ情報と実質的に同じであるため、移動体1が第1の基準位置に存在する場合にセンサ11によって取得された基準センサ情報であると考えることができる。記憶部13での記憶は、RAM等における一時的な記憶でもよく、または、長期的な記憶でもよい。記憶部13は、所定の記録媒体(例えば、半導体メモリや磁気ディスク、光ディスクなど)によって実現されうる。
The
取得部14は、測定センサ情報と基準センサ情報とを比較した結果に関する比較結果情報を取得する。その比較結果情報は、例えば、両者の類似の程度を示す情報であってもよく、両者の差分を示す情報であってもよく、両者の比較結果に関するその他の情報であってもよい。測定センサ情報と基準センサ情報との類似の程度を示す情報は、例えば、類似度や相違度であってもよい。また、測定センサ情報と基準センサ情報との差分を示す情報は、例えば、測定センサ情報に対応する現在の位置から基準センサ情報に対応する第1の基準位置に移動する際の移動の方向を示す情報であってもよく、その移動の方向と距離とを示す情報(すなわちベクトル)であってもよい。測定センサ情報が複数の距離の値を含む情報である場合には、取得部14は、その距離の値によって示される、移動体1の周囲の物体の輪郭形状について、測定センサ情報と基準センサ情報との間の移動方向や移動距離を求めることによって、そのベクトルを算出してもよい。そのベクトルの算出は、例えば、動きベクトルの算出と同様に行ってもよい。また、測定センサ情報が撮影画像である場合には、取得部14は、撮影画像中の特徴点を抽出することによって、撮影画像に含まれる図形を特定し、その特定した図形について、測定センサ情報と基準センサ情報との間のずれの方向や、大きさの変化を求めることによって、移動の方向を算出してもよい。本実施の形態では、比較結果情報が、測定センサ情報と基準センサ情報との差分を示す情報である場合について主に説明する。なお、記憶部13において複数の基準センサ情報が記憶されている場合には、取得部14は、センサ11で取得された測定センサ情報と、その測定センサ情報と最も近似する基準センサ情報とを用いて比較結果情報を取得してもよい。そのようにすることで、複数の第1の基準位置に移動する場合に、その第1の基準位置と、基準センサ情報とを対応付けていなくても、比較結果情報を取得する対象となる基準センサ情報を特定することができるようになり、複数の基準センサ情報の管理が容易になる。また、ある第1の基準位置の近辺に移動体1が存在する場合には、その移動体1において取得される測定センサ情報は、その第1の基準位置に対応する基準センサ情報と類似したものであると考えられるため、測定センサ情報と比較する基準センサ情報を上述のようにして特定することによって、通常、適切な特定になる。なお、複数の基準センサ情報が記憶されている場合に、測定センサ情報と最も近似する基準センサ情報とは、例えば、複数の距離を含む測定センサ情報によって示される、周囲の物体の輪郭形状と最も近似する輪郭形状に対応する基準センサ情報であってもよく、撮影画像である測定センサ情報に含まれる図形と最も近似する図形を有する基準センサ情報であってもよい。
The
現在位置取得部15は、移動体1の現在位置を取得する。現在位置の取得は、例えば、無線通信を用いて行われてもよく、現在位置を取得できるその他の手段を用いてなされてもよい。無線通信を用いて現在位置を取得する方法としては、例えば、GPSを用いる方法や、屋内GPSを用いる方法、最寄りの無線基地局を用いる方法などが知られている。また、移動体1が車輪を有する場合には、現在位置取得部15は、例えば、自律航法装置を用いて現在位置を取得してもよい。また、現在位置取得部15は、移動体1の向き(方向)を含む現在位置を取得してもよい。その方向は、例えば、北を0度として、時計回りに測定された方位角によって示されてもよく、その他の方向を示す情報によって示されてもよい。その向きは、電子コンパスや地磁気センサによって取得されてもよい。また、移動体1が飛行体である場合には、現在位置取得部15は、移動体1の高度をも取得してもよい。その高度は、例えば、気圧計や、地表までの距離を測定する距離計によって測定されてもよい。また、移動体1が飛行体である場合には、現在位置取得部15は、仰俯角を含む向きを取得してもよい。その仰俯角は、例えば、傾斜センサ等によって測定されてもよい。なお、この現在位置取得部15によって取得される現在位置の精度は、比較結果情報を用いた位置決めの精度よりも低くてもよい。現在位置取得部15によって取得された現在位置を用いて、所望の位置の近傍にまで移動し、その位置から所望の位置への高精度の移動は、比較結果情報を用いて行うからである。
The current
移動機構16は、移動体1を移動させる。移動機構16は、移動体1を移動させることができるものであれば、その方式を問わない。移動機構16は、例えば、走行部(例えば、車輪や無限軌道など)と、その走行部を駆動する駆動手段(例えば、モータやエンジンなど)とを有していてもよく、回転翼と、その回転翼を駆動する駆動手段とを有していてもよく、プロペラと、そのプロペラを駆動する駆動手段とを有していてもよい。この移動機構16としては、公知のものを用いることができるため、その詳細な説明を省略する。本実施の形態では、移動機構16が走行部と、その走行部を駆動する駆動手段とを有している場合について主に説明する。
The moving
制御部17は、移動機構16を制御することによって、移動体1を所望の位置に移動させる。移動体1が第1の基準位置にまで移動する場合に、制御部17は、まず、現在位置取得部15によって取得された現在位置を用いて、移動体1が第2の基準位置に移動するように移動機構16を制御する。第2の基準位置は、第1の基準位置とあらかじめ決められた位置関係となる位置である。第2の基準位置から第1の基準位置までは、比較結果情報を用いて移動できるほど近いことが好適である。また、例えば、第2の基準位置から移動体1が前進することによって第1の基準位置に到達できるように、第2の基準位置が設定されてもよい。なお、第1の基準位置と第2の基準位置とは同じ位置であってもよい。移動体1の出発地から、第2の基準位置までの移動は、現在位置を用いて移動する公知の方法によって実現することができる。例えば、制御部17は、出発地から第2の基準位置までの経路を取得し、移動体1の現在位置が、その経路に沿って第2の基準位置まで移動するように移動機構16をフィードバック制御してもよい。なお、ある経路が与えられた場合に、その経路に沿って移動体1が移動するように移動機構16を制御する方法はすでに公知であり、その詳細な説明を省略する。また、制御部17は、その経路の取得時に、地図情報を用いてもよい。地図情報を用いる場合には、移動体1において、その地図情報が保持されていてもよい。制御部17は、例えば、ラプラスポテンシャル法や、A*アルゴリズム、RRT(Rapidly-exploring Random Tree)などの公知の方法を用いて、経路を生成してもよい。また、制御部17は、他の装置やサーバに現在位置と目的地とを送信し、それに応じて、他の装置で生成された経路を受信することによって経路を取得してもよい。なお、第2の基準位置への移動には、GPS等によって取得された現在位置を用いるため、誤差が生じることになる。したがって、例えば、第1の基準位置と第2の基準位置とが等しかったとしても、第2の基準位置への移動によって、第1の基準位置に正確に移動することは通常、あり得ないことになる。
The
制御部17は、第2の基準位置までの移動時に、センサ11によって取得された測定センサ情報を用いて障害物を回避するように移動機構16を制御してもよい。センサ11が周囲の物体との距離を測定する場合には、測定センサ情報によって、周囲の障害物までの距離が示されることになる。したがって、制御部17は、障害物までの距離が所定の閾値以下となった場合に、障害物が検知されたとして、その検知された障害物を回避するように移動機構16を制御してもよい。また、センサ11が周囲を撮影する場合には、測定センサ情報によって、周囲の障害物の画像が取得されることになる。したがって、制御部17は、その取得された画像におけるパターンマッチング等によって移動体1の進行方向に障害物のあることを検知してもよい。そして、障害物を検知した場合には、制御部17は、その検知した障害物を回避するように移動機構16を制御してもよい。なお、その障害物の回避は、例えば、移動体1の減速や停止、障害物を迂回する経路での移動などによって行われてもよい。
The
移動体1が第2の基準位置へ移動した後に、制御部17は、比較結果情報を用いて、測定センサ情報と基準センサ情報とが一致する位置である第1の基準位置に移動するように移動機構16を制御する。この制御によって、所望の位置決め対象との精度の高い位置決めが行われることになる。このようにして、例えば、移動体1の受電コイル10の位置を、送電コイル2に対して、あらかじめ決められた位置関係にすることができる。比較結果情報が測定センサ情報と基準センサ情報との差分を示す情報であり、その情報によって、第2の基準位置から第1の基準位置までの移動方向が少なくとも示される場合には、制御部17は、その方向に移動体1が移動するように、移動機構16を制御してもよい。また、その情報によって、第2の基準位置から第1の基準位置までの移動の距離も示される場合には、制御部17は、その距離だけ、またはそれよりも短い距離(例えば、8割の距離など)だけ移動するように移動機構16を制御してもよい。なお、センサ11による測定センサ情報の取得や、取得部14による比較結果情報の取得は、第2の基準位置から第1の基準位置までの移動の際に、繰り返して行われ、制御部17は、そのようにして繰り返し取得された比較結果情報を用いて、移動体1が第1の基準位置にまで移動するように制御してもよい。このようにして、比較結果情報の取得が繰り返して行われる場合には、制御部17は、比較結果情報によって、測定センサ情報と基準センサ情報とが一致したことが示されるときに、第1の基準位置に到達したと判断してもよい。両情報が一致するとは、厳密に両情報が一致することであってもよく、または、両情報があらかじめ決められた閾値以上、類似することであってもよい。
After the moving
ここで、複数の方向について距離の測定を行うセンサ11によって取得された測定センサ情報や基準センサ情報から取得された比較結果情報を用いた第1の基準位置までの移動について説明する。図4Aは、記憶部13で記憶されている基準センサ情報の一例を示す図であり、図4Bは、第2の基準位置に存在する移動体1のセンサ11で取得された測定センサ情報の一例を示す図であるとする。なお、基準センサ情報は、実際は、角度と、その角度に応じた距離とを対応付ける情報であるが、図4A、図4Bでは、その距離を、距離の測定対象とセンサ11との位置関係で示す平面図である。図中の小さい丸によって、距離の測定対象の物体の輪郭と、センサ11との位置関係が示されることになる。取得部14は、図4Aの基準センサ情報と、図4Bの測定センサ情報とを用いて、図4Cで示されるように、基準センサ情報に含まれる、測定対象の物体の輪郭のパターンから、測定センサ情報に含まれる、測定対象の物体の輪郭のパターンまでのベクトルである比較結果情報を取得する。この取得は、例えば、測定センサ情報で示される測定対象の輪郭のパターンを、基準センサ情報で示される測定対象の輪郭のパターンと最も類似度が高くなる位置に移動させ、その移動後の測定センサ情報のパターンから、移動前の測定センサ情報のパターンまでのベクトルを取得することによって行ってもよい。この場合には、制御部17は、そのベクトルに応じて移動するように移動機構16を制御してもよい。
Here, the movement to the first reference position using the comparison result information acquired from the measurement sensor information and the reference sensor information acquired by the
次に、撮影を行うセンサ11によって取得された測定センサ情報や基準センサ情報から取得された比較結果情報を用いた第1の基準位置までの移動について説明する。図5Aは、記憶部13で記憶されている基準センサ情報の一例を示す図であり、図5Bは、第2の基準位置に存在する移動体1のセンサ11で取得された測定センサ情報の一例を示す図である。図5A、図5Bは、共に撮影画像であり、その撮影画像に含まれる矩形状の被写体は、送電コイルであるとする。取得部14は、図5Aの基準センサ情報と、図5Bの測定センサ情報とのそれぞれにおいて矩形の頂点などの特徴点を特定し、その特定した特徴点の対応付けを行うことによって、図5Aの撮影画像に含まれる送電コイルの図形が、図5Bの撮影画像では、右方向かつ紙面奥向き方向に移動していることを取得する。そして、取得部14は、図5Cで示されるように、基準センサ情報に含まれる図形から、測定センサ情報に含まれる図形までのベクトルである比較結果情報を取得する。そのベクトルは、撮影画像中において、右及び紙面奥向きの方向のベクトルである。この場合にも、制御部17は、そのベクトルに応じて移動するように移動機構16を制御してもよい。
Next, the movement to the first reference position using the comparison result information acquired from the measurement sensor information and the reference sensor information acquired by the
これらの場合に、制御部17は、比較結果情報であるベクトルの大きさが0となったときに、第1の基準位置に到達したと判断してもよく、そのベクトルの大きさが所定の閾値以下となったときに、第1の基準位置に到達したと判断してもよい。
In these cases, the
比較結果情報が測定センサ情報と基準センサ情報との類似の程度を示す情報である場合には、制御部17は、その比較結果情報によって示される類似の程度が高くなるように、移動機構16を制御してもよい。そのため、制御部17は、例えば、現在の位置を基点として、ランダムまたは規則的に複数の位置に移動させ、移動先の各位置において取得された比較結果情報を用いて、最も類似の程度の高い位置を特定し、その特定した位置に移動させることを繰り返すことによって第1の基準位置に移動させてもよい。この場合には、現在の位置を基点として移動する先は、現在の位置の周辺(例えば、前後左右や、それに斜め方向も加えたもの)のみでもよい。そのような移動を繰り返すことによって、少しずつ第1の基準位置に近づくことができるからである。なお、この場合に、制御部17は、比較結果情報によって示される類似の程度が、両者が一致することを示すときに、第1の基準位置に到達したと判断してもよく、その類似の程度が所定の閾値以上となったときに、第1の基準位置に到達したと判断してもよい。また、制御部17は、例えば、現在の位置を基点として、複数の位置にランダムまたは規則的に移動させ、移動先の各位置において取得された比較結果情報を用いて、最も類似の程度の高い位置を特定し、その特定した位置に移動させることによって、第1の基準位置に移動させてもよい。この場合には、移動先の各位置は、現在の位置の周辺のみでなく、離れた位置も含まれることが好適である。
When the comparison result information is information indicating the degree of similarity between the measurement sensor information and the reference sensor information, the
なお、基準センサ情報と測定センサ情報とを比較した比較結果情報を用いた基準センサ情報に対応する位置までの移動には、例えば、周囲の障害物までの距離を測定したり、周囲の画像を撮影したりすることによって移動を制御するSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)の手法を用いてもよい。 To move to a position corresponding to the reference sensor information using the comparison result information obtained by comparing the reference sensor information with the measurement sensor information, for example, the distance to an obstacle around the object is measured, or the surrounding image is displayed. A SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) method for controlling movement by photographing may be used.
次に、移動体1の動作について図6のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートでは、第1の基準位置において移動体1の非接触給電を行う場合について説明する。したがって、第1の基準位置における位置決め対象は、送電コイルとなる。
Next, the operation of the
(ステップS101)制御部17は、第1の基準位置に移動するかどうか判断する。そして、第1の基準位置に移動する場合には、ステップS102に進み、そうでない場合には、ステップS108に進む。なお、制御部17は、例えば、移動体1のバッテリの残量が少なくなった場合に、第1の基準位置に移動すると判断してもよく、操作者等から給電の指示を受け取った場合に、第1の基準位置に移動すると判断してもよい。
(Step S101) The
(ステップS102)制御部17は、移動体1が第2の基準位置に移動するように移動機構16を制御する。この移動の制御は、現在位置取得部15によって取得される現在位置を用いて行われる。この移動によって、移動体1は、第2の基準位置に移動することができる。
(Step S102) The
(ステップS103)センサ11は、現時点の位置における測定センサ情報を取得する。
(Step S103) The
(ステップS104)取得部14は、ステップS103で取得された測定センサ情報と、記憶部13で記憶されている基準センサ情報とを用いて、比較結果情報を取得する。
(Step S104) The
(ステップS105)制御部17は、比較結果情報を用いて、現在の位置が第1の基準位置であるかどうか判断する。そして、第1の基準位置である場合には、ステップS107に進み、そうでない場合には、ステップS106に進む。
(Step S105) The
(ステップS106)制御部17は、最新の比較結果情報を用いて、移動体1が第1の基準位置に移動するように移動機構16を制御する。この制御は、移動体1が第1の基準位置に近づくための制御であってもよい。そして、ステップS103に戻る。
(Step S106) The
(ステップS107)移動体1は、第1の基準位置において給電を行う。給電が終了すると、ステップS101に戻る。
(Step S107) The
(ステップS108)制御部17は、移動の指示を受け付けたかどうか判断する。そして、移動の指示を受け付けた場合には、ステップS109に進み、そうでない場合には、ステップS110に進む。制御部17は、例えば、前進や後退、右回転、左回転等の指示を受け付けた場合に、移動の指示を受け付けたと判断してもよく、目的地を受け付けた場合に、移動の指示を受け付けたと判断してもよい。
(Step S108) The
(ステップS109)制御部17は、ステップS108で受け付けられた移動の指示に応じて移動体1が移動するように移動機構16を制御する。そして、ステップS101に戻る。例えば、ステップS108で目的地が受け付けられた場合には、制御部17は、その目的地までの経路を取得し、その取得した経路に沿って移動体1が移動するように移動機構16を制御してもよい。その制御において、現在位置取得部15によって取得された現在位置を用いてもよい。
(Step S109) The
(ステップS110)蓄積部12は、基準センサ情報の蓄積を行うかどうか判断する。そして、基準センサ情報の蓄積を行う場合には、ステップS111に進み、そうでない場合には、ステップS101に戻る。なお、蓄積部12は、例えば、基準センサ情報の蓄積を行う指示を受け付けた場合に、基準センサ情報を蓄積すると判断してもよく、操作者の指示によって移動された移動先における給電が開始された場合に、基準センサ情報を蓄積すると判断してもよい。
(Step S110) The
(ステップS111)センサ11は、複数のセンサ値を取得する。このセンサ値の取得は、測定センサ情報の取得と同様にして行われる。
(Step S111) The
(ステップS112)蓄積部12は、センサ11によって取得された複数のセンサ値を含む基準センサ情報を記憶部13に蓄積する。そして、ステップS101に戻る。
(Step S112) The
なお、図6のフローチャートにおける移動の処理(ステップS102,S109)において、センサ11を障害物の検知に用いてもよいことは上述の通りである。また、図6のフローチャートにおける処理の順序は一例であり、同様の結果を得られるのであれば、各ステップの順序を変更してもよい。また、図6のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。
As described above, the
次に、本実施の形態による移動体1の動作について、具体例を用いて説明する。この具体例では、第1の基準位置において、非接触給電が行われるものとする。また、センサ11は、レーザレンジセンサであるとする。また、記憶部13では、図4Aで示される基準センサ情報が記憶されているものとする。
Next, the operation of
移動体1が、図7で示される地図上の右下の位置に存在するときに、制御部17が、バッテリの残量が閾値以下になったことを検知したとする。すると、制御部17は、第1の基準位置に移動して充電を行うと判断する(ステップS101)。そして、制御部17は、図示しない記録媒体であらかじめ記憶されている第2の基準位置を読み出し、現在位置取得部15で取得される現在位置を用いて、移動体1が第2の基準位置50にまで移動するように移動機構16を制御する(ステップS102)。第2の基準位置50に到達すると、制御部17は、センサ11に測定センサ情報を取得するように指示する。その指示を受け取ると、センサ11は、図3Aで示されるように、センサ11からの複数の方向に関する距離を測定し、その測定した距離を含む測定センサ情報を取得部14に渡す(ステップS103)。なお、図3Aでは、送電コイル2が、壁部3の側面に固定されているものとする。その測定センサ情報は、図4Bで示されるものであったとする。測定センサ情報を受け取ると、取得部14は、記憶部13で記憶されている基準センサ情報を読み出し、基準センサ情報と測定センサ情報とを用いて、図4Cで示されるように、移動体1の移動先である第1の基準位置を示すベクトルである比較結果情報を取得し、制御部17に渡す(ステップS104)。比較結果情報を受け取ると、制御部17は、現在の位置が第1の基準位置ではないと判断し、その比較結果情報のベクトルで示される向き、距離に応じて移動するように移動機構16を制御する(ステップS105,S106)。その結果、図7の矢印51で示されるように移動体1が移動したとする。
It is assumed that the
その後、制御部17は、測定センサ情報の取得をセンサ11に指示する。そして、上述の説明と同様に、その指示に応じて取得された測定センサ情報と、基準センサ情報とを用いて比較結果情報が取得され、制御部17に渡される(ステップS103,S104)。その比較結果情報によって、測定センサ情報と基準センサ情報との差が閾値以下であることが示されていたとする。すると、制御部17は、第1の基準位置に到達したと判断し、送電コイル2から受電コイル10への給電が行われるように制御する。その結果、移動体1のバッテリが充電されることになる(ステップS107)。
After that, the
以上のように、本実施の形態による移動体1によれば、センサ11によって取得された測定センサ情報が、あらかじめ記憶されている基準センサ情報と一致する第1の基準位置に移動体1を移動させることによって、移動体1を所望の位置に精度高く移動させることができる。また、第2の基準位置までは、現在位置を用いた低精度の移動を行い、第2の基準位置から第1の基準位置までは、センサ11を用いた高精度の移動を行うことによって、給電や移載等に求められる精度の高い移動体1の位置決めが可能となる。例えば、図8Aの実線の矢印で示されるように、GPS等によって取得された現在位置を用いた第2の基準位置までの移動体1の移動では、現在位置の取得誤差によって、第2の基準位置がばらつくことになる。一方、第2の基準位置から第1の基準位置までは比較結果情報を用いて移動するため、移動体1は、図8Aの破線の矢印で示されるように、例えば、送電コイル2の正面に受電コイル10が位置するように移動することができる。また、第2の基準位置までは、GPS等を用いて取得された現在位置を用いた移動を行うため、SLAMを用いた移動と異なり、初めての場所にも移動することができる。また、移動体1は、第2の基準位置までは、現在位置取得部15によって取得された現在位置を用いた移動を行い、SLAMによる移動を行うのではないため、SLAMで用いられる高精度の地図を保持していなくてもよいことになる。また、第2の基準位置までの移動において、長い直線の通路などのように、周囲の物体までの距離や周囲の画像に変化の少ない経路が含まれている場合や、他の移動体や人間などの障害物が多い場合には、SLAMによる移動が困難になる。一方、本実施の形態による移動体1のように、第2の基準位置までは、現在位置取得部15によって取得された現在位置を用いた移動を行い、第2の基準位置から第1の基準位置までの移動に、SLAMと同様に、センサ11を用いた移動を行うことによって、第2の基準位置までの移動経路に長い直線の通路などが含まれていたり、第2の基準位置までの移動経路に障害物が多かったりしても、SLAMと比較して適切な移動を実現することができる。
As described above, according to the moving
また、基準センサ情報が、位置決め対象との相対的な位置関係に対応した複数のセンサ値を有する場合には、例えば、図8Bで示されるように、複数の給電スポットが存在する状況において、第2の基準位置まで移動した移動体1は、その第2の基準位置に近い給電スポットに移動することになる。したがって、各移動体1の給電スポットを指定しなくても、第2の基準位置の誤差に応じて、適宜、給電スポットが割り振られることになる。また、ある給電スポットで他の移動体1が給電中の場合には、測定センサ情報が基準センサ情報と異なるものになるため、他の移動体1が給電中の給電スポットに移動体1が移動することも回避できる。
Further, when the reference sensor information has a plurality of sensor values corresponding to the relative positional relationship with the positioning target, for example, in a situation where a plurality of power supply spots exist, as shown in FIG. The moving
なお、移動体1の位置決め対象について、基準センサ情報が特徴的であるほど(すなわち、その位置決め対象以外について取得された測定センサ情報と似ていないほど)、移動体1が、本来の位置決め対象でない位置を第1の基準位置と誤判断する可能性を低減させることができる。したがって、位置決め対象は、特徴的な基準センサ情報となるようなものとしてもよい。例えば、送電コイル2の外観を、特徴的な形状とすることにより、基準センサ情報を用いた適切な位置決めが可能となる。
Regarding the positioning target of the moving
また、上記実施の形態では、図4A〜図4Cにおいて、センサ11の位置と、距離の測定箇所との位置関係を正確に示す基準センサ情報等を用いて説明したが、基準センサ情報と、測定センサ情報との比較のためには、そのようにしなくてもよい。例えば、xy直交座標系において、距離に対応する角度や位置をx軸とし、距離をy軸としたプロットを行い、そのプロット結果のパターンを比較することによってベクトルの算出や類似の程度の算出を行ってもよい。その場合であっても、測定センサ情報の取得位置と、第1の基準位置とが一致した場合には、両情報のプロット結果のパターンが一致することになるからである。
Further, in the above-described embodiment, the reference sensor information or the like that accurately indicates the positional relationship between the position of the
また、上記実施の形態では、移動体1が蓄積部12を備える場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、記憶部13が移動体1に着脱可能なものであり、基準センサ情報の記憶されたメモリ等が移動体1に装着されることによって記憶部13が構成される場合には、移動体1は、蓄積部12を備えていなくてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the moving
また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、または、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。 Further, in the above embodiments, each process or each function may be realized by being centralized by a single device or a single system, or distributed by a plurality of devices or multiple systems. It may be realized by
また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う2個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、または、その情報の受け渡しを行う2個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。 Further, in the above-described embodiment, when information is exchanged between the constituent elements, for example, when the two constituent elements for exchanging the information are physically different, one constituent element is used. It may be performed by outputting the information and receiving the information by the other component, or when the two components that pass the information are physically the same, one component The processing may be performed by shifting from the processing phase corresponding to the above to the processing phase corresponding to the other component.
また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、または長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、または、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、または、図示しない読み出し部が行ってもよい。 In addition, in the above-described embodiment, information related to the processing executed by each component, for example, information that each component has received, acquired, selected, generated, transmitted, or received. Also, information such as thresholds, mathematical expressions, addresses, etc. used by each component in processing may be held in a recording medium (not shown) temporarily or for a long period of time, even if they are not specified in the above description. Further, the storage of information in the recording medium (not shown) may be performed by each component or the storage unit (not shown). Further, the reading of information from the recording medium (not shown) may be performed by each component or the reading unit (not shown).
また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、または、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。 Further, in the above-described embodiment, when the information used in each component or the like, for example, information such as a threshold value or an address used in each component in processing, various setting values, etc. may be changed by the user, Even if not explicitly stated in the description, the user may or may not be able to change the information as appropriate. When the user can change the information, the change is realized by, for example, a reception unit (not shown) that receives a change instruction from the user and a change unit (not shown) that changes the information according to the change instruction. May be. The reception of the change instruction by the reception unit (not shown) may be reception from an input device, reception of information transmitted via a communication line, or reception of information read from a predetermined recording medium. ..
また、上記実施の形態において、移動体1に含まれる2以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、2以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、または、別々のデバイスを有してもよい。
Further, in the above-mentioned embodiment, when two or more constituent elements included in the
また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、または、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをCPU等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現されうる。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。また、そのプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体(例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど)に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。また、そのプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、または分散処理を行ってもよい。 Further, in the above embodiment, each component may be configured by dedicated hardware, or a component that can be implemented by software may be implemented by executing a program. For example, each component can be realized by a program executing unit such as a CPU reading and executing a software program recorded in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. At the time of execution, the program execution unit may execute the program while accessing the storage unit or the recording medium. Further, the program may be executed by being downloaded from a server or the like, or may be executed by reading the program recorded in a predetermined recording medium (for example, an optical disk, a magnetic disk, a semiconductor memory, etc.). Good. Further, this program may be used as a program that constitutes a program product. Moreover, the computer that executes the program may be singular or plural. That is, centralized processing may be performed or distributed processing may be performed.
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。 Further, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made and these are also included in the scope of the present invention.
以上より、本発明による移動体によれば、所定の箇所に適切に位置決めできるという効果が得られ、例えば、自律的に非接触給電の給電スポットに移動する移動体として有用である。 As described above, the mobile object according to the present invention has an effect of being able to be appropriately positioned at a predetermined location, and is useful as, for example, a mobile object that autonomously moves to a non-contact power feeding spot.
1 移動体
11 センサ
12 蓄積部
13 記憶部
14 取得部
15 現在位置取得部
16 移動機構
17 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
周囲の状況に関する複数のセンサ値を含む測定センサ情報を取得するセンサと、
前記移動体が第1の基準位置に存在する場合に前記センサによって取得された複数のセンサ値そのものを含む基準センサ情報が記憶される記憶部と、
前記測定センサ情報と前記基準センサ情報とを比較した結果に関する比較結果情報を取得する取得部と、
前記移動体を移動させる移動機構と、
現在位置を取得する現在位置取得部と、
前記現在位置取得部によって取得された現在位置を用いて、前記第1の基準位置とあらかじめ決められた位置関係である第2の基準位置に移動するように前記移動機構を制御し、前記第2の基準位置への移動後に、前記比較結果情報を用いて、前記測定センサ情報と前記基準センサ情報とが一致する位置である第1の基準位置に移動するように前記移動機構を制御する制御部と、を備えた移動体。 A mobile body that moves autonomously,
A sensor that obtains measurement sensor information including multiple sensor values related to the surrounding situation,
A storage unit that stores reference sensor information including a plurality of sensor values themselves acquired by the sensor when the moving body is present at a first reference position,
An acquisition unit that acquires comparison result information regarding a result of comparing the measurement sensor information and the reference sensor information,
A moving mechanism for moving the moving body,
A current position acquisition unit that acquires the current position,
Using the current position acquired by the current position acquisition unit, the moving mechanism is controlled to move to the second reference position having a predetermined positional relationship with the first reference position, Control unit for controlling the moving mechanism so as to move to the first reference position, which is a position where the measurement sensor information and the reference sensor information match each other, after moving to the reference position. And a moving body.
前記取得部は、前記測定センサ情報と、当該測定センサ情報と最も近似する基準センサ情報とを用いて前記比較結果情報を取得する、請求項1記載の移動体。 In the storage unit, a plurality of reference sensor information is stored,
The moving body according to claim 1, wherein the acquisition unit acquires the comparison result information by using the measurement sensor information and reference sensor information that is closest to the measurement sensor information.
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