JP6986188B6 - 環境地図生成および位置整合のための方法ならびにシステム - Google Patents
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Description
本出願は、2017年4月21日に出願された米国特許出願第15/494,341号の優先権を主張し、その出願はその全体が参照により本明細書に援用される。
計算能力およびセンサ能力の進歩は、倉庫および他の種類の環境内で動作を実行するロボットデバイス(ロボット)の配備の増加に貢献することに役立ってきた。いくつかの動作は据え置き型ロボットによって実行され得るが、多くのタスクにとって、大抵の場合、ロボットが複数の位置の間を上手くナビゲートすることが必要である。したがって、タスクを完了させるために、移動型ロボットは、環境の本質的な理解を必要とし得る。
図1は、例の実施形態による、システム100のブロック図である。システム100は、プランニングシステム110およびロボットデバイス120を含む。プランニングシステム110は、環境内で動作している1つ以上のロボットデバイスの動きを協調させることができるオフボードプランナ112を含むことができる。オフボードプランナ112は、ロードマッププランナ114を含んでもよく、オフボードプランナ112および/またはロードマッププランナ114が、ロボットデバイス(例えば、ロボットデバイス120)が環境内で追従する1つ以上の非同期経路116を生成してもよいようになっている。
図6は、例の実施形態による、スペースの事前地図作成を行うための例のデバイスを示す。より詳細には、デバイスは、1つ以上のロボットが後に配備され得る環境を表すセンサデータを収集するように構成されたセンサ602を含む。いくつかの例では、センサ602は、環境内の表面および検出されたマーカの場所までの距離測定値を作成することが可能な、2次元ナビゲーションレーザセンサであってもよい。特に、センサ602は、レーザ光ビーム604を投射し、反射されたビームを測定してもよい。センサ602は、ロボットの検出能力を複製するために、スペース内に配備されるロボット上のセンサと同じ高さに設置されてもよい。例として、センサ602は、環境内の水平面内に配置された逆反射反射器を検出する高さに配置されてもよい。他の例では、センサ602は、距離または輪郭の測定値を作成するのみの2次元レーザスキャナであってもよい。さらなる例では、センサ602は、立体カメラなどの別の種類のセンサであってもよい。
図7は、例の実施形態による、環境内でナビゲートしているロボットを示す。環境に対するロボット700の場所および方位が推定され、ロボットがそれに従って環境中をナビゲートすることを可能にしてもよい。特に、ポーズは、環境内のロボットの場所および方位を表示してもよい。
コンピューティングシステムが、SLAMまたは類似のプロセスを実行して、ロボットの場所を決定しながら、さらに環境内のマーカの位置を検出してもよい。例えば、コンピューティングシステムは、レーザスキャン内の測定値の強度に基づいてマーカを検出してもよく、異なるセットの測定値からの観測されたマーカを整合してもよい。
[1]T*=arg minΣiΣjwij||mj-T(di)||2
図10は、例の実装形態による、方法1000を例示するフローチャートである。特に、方法1000は、地図生成および位置整合を実行するように実装されてもよい。
[3]T=Σ[(Rpi+t-qi)*ni]2
本開示は、本出願に記載された特定の実装態様の観点で限定されず、実装態様は、様々な態様の例示として意図されている。当業者に明らかであるように、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、多くの変更および変形がなされ得る。本明細書に列挙されたものに加えて、本開示の範囲内の機能的に均等な方法および装置が、以上の記載から当業者には明らかであろう。このような変更および変形は、添付の特許請求の範囲の範囲内に入ることが意図されている。
Claims (20)
- センサから、前記センサに対する環境内の複数のマーカの位置を表示する第1のセンサデータを受け取ることと、
前記第1のセンサデータに基づいて、前記複数のマーカの地図内の前記センサのポーズを決定することと、
前記センサから、前記センサから前記環境内の表面までの距離を表示する第2のセンサデータを受け取ることと、
前記第2のセンサデータと前記センサの前記決定されたポーズとに基づいて、前記環境内の前記表面を表す占有格子地図を決定することと、
前記複数のマーカの前記地図と前記環境の設計モデルとの間の、前記占有格子地図内の占有されたセルを前記設計モデルからのサンプリングされたポイントと関連付ける変換を決定することと、
前記複数のマーカの前記地図と前記設計モデルとの間の前記変換を提供することと、を含む方法。 - 前記複数のマーカが、水平面に沿って配置された複数の逆反射マーカを含み、前記第1のセンサデータが、2次元レーザスキャナから受け取られる、請求項1に記載の方法。
- 前記変換を決定することが、水平面の回転および並進を決定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記変換を決定することが、複数の2次元回転値および並進値をサンプリングすることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記変換を決定することが、
複数の候補変換の各候補変換について、前記占有格子地図内の占有されたセルと、前記設計モデルからの、前記サンプリングされたポイントを包含するラインとの間のポイントツーライン法線距離の合計を決定することと、
各候補変換について決定された前記ポイントツーライン法線距離の合計に基づいて、前記複数の候補変換から前記変換を決定することと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記変換を決定することが、
複数の候補変換の各候補変換について、前記設計モデルからの、前記サンプリングされたポイントを包含する直線の閾値距離内にある前記占有格子地図内の占有されたセルの割合を含む測定信頼度を決定することと、
各候補変換について決定された前記測定信頼度に基づいて、前記複数の候補変換から前記変換を決定することと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記決定された変換に対する前記測定信頼度の表示を提供することをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 前記占有格子地図を決定することが、障害物、空きスペース、および未知の領域のうちの1つである状態を各セルに割り当てることを含む、請求項1に記載の方法。
- 追加の受け取られたセンサデータに基づいて前記複数のマーカの前記地図内の前記センサの前記ポーズを高精度化することと、
前記複数のマーカの前記地図内の前記センサの前記高精度化されたポーズに基づいて、前記複数のマーカの前記地図と前記環境の前記設計モデルとの間の前記変換を調整することと、をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記変換を調整することが、前記決定された変換に基づいて候補変換範囲をサンプリングすることを含み、前記サンプリングされた候補変換範囲が、前記変換を決定するために使用された初期の候補変換範囲よりも狭い、請求項9に記載の方法。
- グラフベースの最適化問題を解くことによって、前記複数のマーカの前記地図と前記変換とを決定することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記グラフベースの最適化問題が、前記占有格子地図内の占有されたセルと、サンプリングされたポイントを包含する、前記設計モデルからのラインとの間の各ポイントツーライン法線距離に対する別個のエッジを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記変換と前記環境の前記設計モデルとに基づいてロボットを制御する命令を提供することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記環境の前記設計モデルが、コンピュータ支援設計(CAD)モデルを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記変換に基づいて、前記CADモデルの位置整合誤差を特定することと、
前記特定された、前記CADモデルの位置整合誤差の表示を提供することと、をさらに含む、請求項14に記載の方法。 - センサと、
コンピューティングシステムと、
非一過性コンピュータ可読媒体と、
前記非一過性コンピュータ可読媒体に記憶されたプログラム命令であって、前記コンピューティングシステムによって、
前記センサから、前記センサに対する環境内の複数のマーカの位置を表示する第1のセンサデータを受け取り、
前記第1のセンサデータに基づいて、前記複数のマーカの地図内の前記センサのポーズを決定し、
前記センサから、前記センサから前記環境内の表面までの距離を表示する第2のセンサデータを受け取り、
前記第2のセンサデータと前記センサの前記決定されたポーズとに基づいて、前記環境内の前記表面を表す占有格子地図を決定し、
前記複数のマーカの前記地図と前記環境の設計モデルとの間の、前記占有格子地図内の占有されたセルを前記設計モデルからのサンプリングされたポイントと関連付ける変換を決定し、かつ
前記複数のマーカの前記地図と前記設計モデルとの間の前記変換を提供する、ように実行可能であるプログラム命令と、を備えるシステム。 - 前記複数のマーカが、逆反射マーカを含む、請求項16に記載のシステム。
- 前記コンピューティングシステムが、
追加の受け取られたセンサデータに基づいて、前記複数のマーカの前記地図内の前記センサの前記ポーズを高精度化し、かつ
前記複数のマーカの前記地図内の前記センサの前記高精度化されたポーズに基づいて、前記複数のマーカの前記地図と前記環境の前記設計モデルとの間の前記変換を調整するようにさらに構成されている、請求項16に記載のシステム。 - コンピューティングシステムに動作を実行させるように、前記コンピューティングシステムによって実行可能なプログラム命令を中に記憶した非一過性コンピュータ可読媒体であって、前記動作が、
センサから、前記センサに対する環境内の複数のマーカの位置を表示する第1のセンサデータを受け取ることと、
前記第1のセンサデータに基づいて、前記複数のマーカの地図内の前記センサのポーズを決定することと、
前記センサから、前記センサから前記環境内の表面までの距離を表示する第2のセンサデータを受け取ることと、
前記第2のセンサデータと前記センサの前記決定されたポーズとに基づいて、前記環境内の前記表面を表す占有格子地図を決定することと、
前記複数のマーカの前記地図と前記環境の設計モデルとの間の、前記占有格子地図内の占有されたセルを前記設計モデルからのサンプリングされたポイントと関連付ける変換を決定することと、
前記複数のマーカの前記地図と前記設計モデルとの間の前記変換を提供することと、を含む非一過性コンピュータ可読媒体。 - 前記センサが運搬装置と結合されており、
前記動作が、
一定のセンサ運搬装置間変換を使用して前記運搬装置のポーズを決定することをさらに含む、請求項19に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。
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