JP7274889B2 - 自走式ロボット及びこれを用いたマーキング方法 - Google Patents

Description

本発明は、自走式ロボット及びこれを用いたマーキング方法に関する。

従来、フロアパネルを設置するために、建築工事の墨出しを行う場合、専門の作業員により行っていたため、人材不足と準備コストを要する点から改善策が求められていた。
これに対して、フロアパネルを設置するための建築工事の墨出しロボットとして、レーザーにより距離を測定して、ロボットの位置を把握するものがある（例えば、特許文献１、２、非特許文献１参照）。レーザーにより距離を測定する場合には、２つのレーザーを使用して、三角法で距離を算出する方法が一般的である。

特開２００１－２８９６３８号公報 特許第２６４９８５９号公報

大林組技術研究所報 Ｎｏ．７６ 自走式墨出しロボットシステム

しかし、フロアパネルを設置するために、墨出しロボットの位置をレーザー測定により把握するには、レーザーを使用するという観点から、レーザー測定に要するコストやレーザーの経時劣化による寿命などを考慮すると、コスト高である。また、墨出しロボットの位置をレーザー測定により把握して墨出しを行う場合においても、周辺の準備やロボットの完全自動化が難しいため、人手がかかる。

本発明は、フロアパネルの設置に必要な労力を省略できる自走式ロボット及びこれを用いたマーキング方法を提供することを目的とする。

本発明は、フロアパネルを設置する設置面にマーキングを行う自走式ロボットであって、走行装置を有する本体部と、前記本体部に配置される第１マーキング部と、前記第１マーキング部から、前記フロアパネルの一辺の長さに対応する間隔をおいて前記本体部に配置される第２マーキング部と、平面視で、前記第２マーキング部を通り、前記第１マーキング部と前記第２マーキング部を結ぶ線と直交する線上に位置するように前記本体部に配置され、前記設置面の画像を取得する複数の撮像部と、を備える自走式ロボットに関する。

また、前記第１マーキング部及び前記第２マーキング部の少なくとも何れか一方は、前記設置面にシンボルを描画するスタンプ式であることが好ましい。

また、前記第１マーキング部は、前記複数の撮像部間を結ぶ線に平行な直線を含むシンボルマークを描画することが好ましい。

また、前記複数の撮像部のうちの１つと前記第２マーキング部が、前記フロアパネルにおける前記一辺と前記一辺に向かい合う対向辺との間の距離に対応する間隔をおいて配置されることが好ましい。

また、平面視で、前記第１マーキング部を通り、前記第１マーキング部と前記第２マーキング部を結ぶ線と直交する線上に位置するように前記本体部に配置される第３マーキング部を更に備えることが好ましい。

また、前記第３マーキング部は、前記設置面にシンボルを描画するスタンプ式であることが好ましい。

また、前記第３マーキング部と前記第１マーキング部は、前記フロアパネルの前記一辺と前記一辺に向かい合う対向辺との間の距離に対応する間隔をおいて配置されることが好ましい。

また、前記設置面に描かれるシンボルパターンを予め記憶する記憶部と、前記撮像部が取得した画像中の前記シンボルパターンに基づいて前記第１マーキング部及び第２マーキング部のマーキングを実行するマーキング実行部と、を更に備えることが好ましい。

前記撮像部が取得する画像に前記シンボルパターンを認識する範囲を設定する範囲設定部を更に備え、前記マーキング実行部は、前記範囲設定部で設定された範囲内の前記シンボルパターンに基づいてマーキングを実行することが好ましい。

また、前記マーキング実行部は、前記複数の撮像部が取得する前記シンボルパターンを含む複数の画像のそれぞれを用いてマーキングを実行する位置を特定することが好ましい。

また、前記撮像部が取得する画像に前記シンボルパターンを検出すると前記走行装置の速度を減衰させる速度制御部を更に備えることが好ましい。

また、自走距離測定部を更に備え、前記速度制御部は、前記自走距離測定部が取得した自走距離に基づいて減衰させる速度を調整することが好ましい。

また、前記自走距離測定部は、前記走行装置の駆動量に基づいて自走距離を測定することが好ましい。

また、前記走行装置は、前後左右に合わせて４つの全方向移動車輪を有することが好ましい。

また、平面視において前記本体部の中心に回転可能に配置される補助撮像部を更に備え、前記補助撮像部が取得する画像に基づいて位置合わせを行うことが好ましい。

また、前記設置面における前記本体部の位置を取得する位置検出部を更に備えることが好ましい。

また、前記自走式ロボットにより設置面にマーキングを施すマーキング方法であって、前記設置面に基準線を描く工程と、１本の前記基準線上に前記複数の撮像部が位置するように、前記基準線に沿って前記自走式ロボットを走行させながら、前記フロアパネルにおける前記一辺の対向辺との間の距離に対応する間隔で、前記第１マーキング部と前記第２マーキングによるマーキングを繰り返す工程と、を含むマーキング方法に関する。

また、前記第１マーキング部によって描画されたシンボルマークが並ぶ直線上に前記複数の撮像部が位置するように、前記基準線に沿って前記自走式ロボットを走行させながら、前記第１マーキング部によるマーキングを繰り返すことが好ましい。

また、前記基準線上に設定される基準点に基づいて自走式ロボットを初期位置に位置決めする工程を更に含むことが好ましい。

本発明によれば、フロアパネルの設置に必要な労力を省略できる自走式ロボット及びこれを用いたマーキング方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る自走式ロボットの構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る自走式ロボットを後方側から見た図である。 制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 後方カメラ及び前方カメラの画像取得領域において、第１のシンボルパターン認識範囲を示す図である。 後方カメラ及び前方カメラの画像取得領域において、第２のシンボルパターン認識範囲を示す図である。 後方カメラ又は前方カメラが、十字シンボルを撮像した図である。 後方カメラ又は前方カメラが、基準線又は直線シンボルを撮像した図である。 後方カメラ又は前方カメラが、画像取得領域の先頭に出現した十字シンボルを撮像した図である。 自走式ロボットが基準線に位置する場合を示す図である。 自走式ロボットが基準線に沿ってマーキングしながら移動する場合を示す図である。

以下、本発明の自走式ロボットの好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自走式ロボット１の構成を示す平面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る自走式ロボット１を後方側から見た図である。

本実施形態の自走式ロボット１は、フロアパネルＰを設置する設置面１００にマーキングを行う自走式のロボットである。自走式ロボット１は、例えば正方形のフロアパネルＰを設置面１００に設置するために、フロアパネルＰを支持する支持脚を設置する箇所にマーキングを行う。

自走式ロボット１は、図１に示すように、進行方向（図１における矢印方向）に移動可能である。なお、本実施形態において、自走式ロボット１の進行方向を前後方向といい、前後方向における前方側を前側（図１の上側）といい、前後方向における後方側を後側（図２の下側）という。また、進行方向に直交する幅方向を左右方向といい、左右方向における一方側を左側（図１の左側）といい、左右方向の他方側を右側（図１の右側）という。

図１及び図２に示すように、自走式ロボット１は、本体部２と、第１マーキング部３と、第２マーキング部４と、第３マーキング部５と、後方カメラ６１（撮像部）と、前方カメラ６２（撮像部）と、補助カメラ６３（補助撮像部）と、制御装置１０（図３参照）と、を備える。第１マーキング部３、第２マーキング部４及び第３マーキング部５は、本体部２に配置され、設置面１００にシンボルを描画するスタンプ式のマーキング部である。

本体部２は、台座部２１と、走行装置２２と、を備える。
台座部２１は、平面視で正方形状に形成され、厚みを有する。台座部２１には、各種回路基板（図示省略）などが配置される。なお、台座部２１は、平面視で正方形状に限定されず、例えば、長方形状や円形状や楕円状でもよい。

走行装置２２は、台座部２１に取り付けられる。走行装置２２は、４つの車輪２２１（全方向移動車輪）と、４つの駆動部２２２と、を有する。４つの車輪２２１は、台座部２１の左右方向の両端部において、前後方向に離間して、前後左右に配置されている。４つの車輪２２１は、全方向移動車輪で構成される。車輪２２１は、車輪の駆動やローラの回転を組み合わせることで、全方向移動を可能としている。

本実施形態においては、全方向移動車輪としての車輪２２１として、例えば、車輪に対して４５度傾いた複数のローラを取り付けたメカナムホイール（登録商標）を採用している。なお、全方向移動車輪として、メカナムホイールの他に、例えば、回転軸が互いに異なる方向を向いた複数のローラを有するオムニホイール（登録商標）を採用してもよい。

４つの駆動部２２２は、それぞれ、車輪２２１を駆動する。本実施形態においては、駆動部２２２は、例えば、ステッピングモータにより構成される。４つの駆動部２２２は、それぞれ、後述する制御装置１０により制御されることで、４つの車輪２２１が、各全方向移動車輪の回転量及び回転方向のそれぞれを個別に制御されて、本体部２を前後方向、左右方向、斜行方向に移動させることができる。

第１マーキング部３は、本体部２の左側の前側に配置される。第１マーキング部３は、支持枠体３１と、支持枠体３１の下面に配置される環状枠３１１と、環状枠３１１の中央に配置される１つの十字スタンプ３２と、十字スタンプ３２から前後左右の４方向に離間して配置される４つの直線スタンプ３３と、を備えて構成される。第１マーキング部３は、上下移動機構（図示省略）が駆動されることで上下方向に移動されて、フロアパネルＰを設置する設置面１００にマーキングを描画する。上下移動機構は、第１マーキング部３を上下移動させることが可能な機構である。上下移動機構としては、例えば、ソレノイド、カム機構等の上下移動させることが可能な機構を挙げることができる。

本実施形態においては、フロアパネルＰは、図１の一点鎖線で示すように、１つの辺の長さが距離Ｌ１で形成される正方形状に形成される。具体的には、フロアパネルＰは、前側の前側辺Ｐ１（一辺）、後側の後側辺Ｐ２（対向辺）、左側辺Ｐ３及び右側辺Ｐ４の長さは、距離Ｌ１である。前側辺Ｐ１及び後側辺Ｐ２は、距離Ｌ１の間隔をおいて配置され、左側辺Ｐ３及び右側辺Ｐ４は、距離Ｌ１の間隔をおいて配置される。本実施形態においては、フロアパネルＰの１つの辺の長さの距離Ｌ１は、例えば、５０ｃｍである。なお、本実施形態においては、フロアパネルＰを正方形状に形成したが、これに限定されない。フロアパネルＰは、前側辺Ｐ１及び後側辺Ｐ２が平行に配置される形状であればよく、例えば、フロアパネルを、長方形や六角形等の形状に形成してもよい。

環状枠３１１は、１つの十字スタンプ３２及び４つの直線スタンプ３３を囲む環状に形成される。環状枠３１１の内側に配置された１つの十字スタンプ３２及び４つの直線スタンプ３３は、十字状シンボルＳＣ（シンボルパターン）を描画する（図６Ｂ参照）。本実施形態においては、４つの直線スタンプ３３の外縁に沿って形成される環状枠３１１の直径は、例えば、１５ｃｍである。

十字スタンプ３２は、左右方向に延びる長方形状の枠３２１と、枠３２１内に配置される十字マーキング３２２と、を有する。十字マーキング３２２は、前後方向に延びる縦マーキング３２２ａと、左右方向に延びる横マーキング３２２ｂとが直交して形成されている。

第１マーキング部３は、十字スタンプ３２において、縦ラインシンボルＳａ及び横ラインシンボルＳｂからなる十字シンボルＳ１（シンボルパターン）を描画する（図５Ａ参照）。十字シンボルＳ１の中心は、フロアパネルＰを支持する支持脚を設置する位置としてマーキングされる。十字スタンプ３２により描画した縦ラインシンボルＳａは、後方カメラ６１及び前方カメラ６２間（後述）を結ぶ線（右側辺Ｐ４）に平行な直線（左側辺Ｐ３）を含むシンボルマークであり、十字スタンプ３２により描画した横ラインシンボルＳｂは、縦ラインシンボルＳａに直交するシンボルマークである。

４つの直線スタンプ３３は、十字スタンプ３２の前後左右の４方向の外側に離間した位置において、放射状に延びる。４つの直線スタンプ３３は、十字スタンプ３２の前側に配置される前側スタンプ３３ａと、十字スタンプ３２の後側に配置される後側スタンプ３３ｂと、十字スタンプ３２の左側に配置される左側スタンプ３３ｃと、十字スタンプ３２の右側に配置される右側スタンプ３３ｄと、を有する。

前側スタンプ３３ａ及び後側スタンプ３３ｂは、十字スタンプ３２の前後に離間して配置される。後側スタンプ３３ｂは、前方カメラ６２を通る左右方向に延びる線上に位置する。後側スタンプ３３ｂは、十字スタンプ３２の前側に配置される前側スタンプ３３ａよりも前後方向の長さが長く形成され、前側スタンプ３３ａと十字スタンプ３２との間の距離よりも短い距離を空けて、十字スタンプ３２の後側に配置される。前側スタンプ３３ａ及び後側スタンプ３３ｂは、前後方向に延びる長方形状の枠３３１ａ，３３１ｂと、枠３３１ａ，３３１ｂ内に配置され十字スタンプ３２の縦マーキング３２２ａの前後の延長線上において縦方向に延びる縦マーキング３３２ａ，３３２ｂと、を有する。
第１マーキング部３は、前側スタンプ３３ａ及び後側スタンプ３３ｂにおいて、直線シンボルＳ２（シンボルパターン）を描画する（図５Ｂ参照）。

左側スタンプ３３ｃ及び右側スタンプ３３ｄは、十字スタンプ３２の左右に離間して配置される。左側スタンプ３３ｃ及び右側スタンプ３３ｄは、左右方向に延びる長方形状の枠３３１ｃ，３３１ｄと、枠３３１ｃ，３３１ｄ内に配置され十字スタンプ３２の縦マーキング３２２ａの左右の延長線上において横方向に延びる横マーキング３３２ｃ，３３２ｄと、を有する。

第２マーキング部４は、本体部２の右側の前側に配置される。第２マーキング部４は、第１マーキング部３から、フロアパネルＰの前側辺Ｐ１の距離Ｌ１に対応する間隔をおいて本体部２に配置される。

第２マーキング部４は、支持部４１と、支持部４１の先端側に配置される１つの十字スタンプ４２と、を備えて構成される。十字スタンプ４２は、第１マーキング部３の十字スタンプ３２と同様の構成である。第２マーキング部４は、上下移動機構（図示省略）が駆動されることで上下方向に移動されて、フロアパネルＰを設置する設置面１００にマーキングを描画する。上下移動機構は、第２マーキング部４を上下移動させることが可能な機構である。上下移動機構としては、例えば、ソレノイド、カム機構等の上下移動させることが可能な機構を挙げることができる。

十字スタンプ４２は、左右方向に延びる長方形状の枠４２１と、枠４２１内に配置される十字マーキング４２２と、を有する。十字マーキング４２２は、前後方向に延びる縦マーキング４２２ａと、左右方向に延びる横マーキング４２２ｂとが直交して形成されている。

第２マーキング部４は、十字スタンプ４２において、縦ラインシンボルＳａ及び横ラインシンボルＳｂからなる十字シンボルＳ１（シンボルパターン）を描画する（図５Ａ参照）。十字シンボルＳ１の中心は、フロアパネルＰを支持する支持脚を設置する位置としてマーキングされる。第２マーキング部４により描画した縦ラインシンボルＳａは、後方カメラ６１及び前方カメラ６２（後述）間を結ぶ線（右側辺Ｐ４）の延長線上の直線を含むシンボルマークである。第２マーキング部４により描画した横ラインシンボルＳｂは、縦ラインシンボルＳａに直交して形成され、第１マーキング部３の十字スタンプ３２により描画した横ラインシンボルＳｂの延長線上に配置されるシンボルマークである。

第３マーキング部５は、本体部２の左側の後側に配置される。第３マーキング部５は、平面視で、第１マーキング部３を通り、第１マーキング部３と第２マーキング部４を結ぶ線（前側辺Ｐ１）と直交する線（左側辺Ｐ３）上に位置するように本体部２に配置される。
第３マーキング部５と第１マーキング部３は、フロアパネルＰの前側辺Ｐ１と前側辺Ｐ１に向かい合う後側辺Ｐ２との間の距離Ｌ１に対応する間隔をおいて配置される。

第３マーキング部５は、支持部５１と、支持部５１の先端側に配置される１つの十字スタンプ５２と、を備えて構成される。十字スタンプ５２は、第１マーキング部３の十字スタンプ３２と同様の構成である。第３マーキング部５は、上下移動機構（図示省略）が駆動されることで上下方向に移動されて、フロアパネルＰを設置する設置面１００にマーキングを描画する。上下移動機構は、第３マーキング部５を上下移動させることが可能な機構である。上下移動機構としては、例えば、ソレノイド、カム機構等の上下移動させることが可能な機構を挙げることができる。

十字スタンプ５２は、左右方向に延びる長方形状の枠５２１と、枠５２１内に配置される十字マーキング５２２と、を有する。十字マーキング５２２は、前後方向に延びる縦マーキング５２２ａと、左右方向に延びる横マーキング５２２ｂとが直交して形成されている。

第３マーキング部５は、十字スタンプ５２において、縦ラインシンボルＳａ及び横ラインシンボルＳｂからなる十字シンボルＳ１（シンボルパターン）を描画する（図５Ａ参照）。第３マーキング部５により描画した縦ラインシンボルＳａは、後方カメラ６１及び前方カメラ６２間（後述）を結ぶ線（右側辺Ｐ４）に平行な直線（左側辺Ｐ３）を含み、第１マーキング部３により描画した縦ラインシンボルＳａの延長線上の直線を含むシンボルマークである。第３マーキング部５により描画した横ラインシンボルＳｂは、縦ラインシンボルＳａに直交して配置されるシンボルマークである。

本実施形態においては、第３マーキング部５により描画した十字シンボルＳ１は、自走式ロボット１のスタート時において前後方向の後側の基準位置としてマーキングされる。第３マーキング部５により描画した十字シンボルＳ１は、自走式ロボット１のスタート時に描画する列の隣りの列において、奥側から手前側に戻ってくる自走式ロボット１の手前側の限界位置のマーキングとして使用されてもよい。

後方カメラ６１及び前方カメラ６２は、設置面１００の画像を取得する。
後方カメラ６１及び前方カメラ６２は、図１及び図２に示すように、平面視で、第２マーキング部４を通り、第１マーキング部３と第２マーキング部４を結ぶ線（前側辺Ｐ１）と直交する線（右側辺Ｐ４）上に位置するように本体部２に配置される。後方カメラ６１は、支持部６１１を介して本体部２の右側の後側に配置される。前方カメラ６２は、支持部６２１を介して本体部２の右側の前側に配置される。
後方カメラ６１及び前方カメラ６２は、例えば、簡易な構成の低価格のカメラが用いられる。本実施形態においては、後方カメラ６１及び前方カメラ６２におけるカメラ用のインターフェース（Ｉ／Ｆ）として、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）が用いられている。なお、カメラ用のインターフェース（Ｉ／Ｆ）は、撮影した画像の信号を送信可能なものであれば、ＵＳＢに限定されない。

後方カメラ６１及び前方カメラ６２が右側辺Ｐ４上に位置することで、後方カメラ６１が撮像した画像により、自走式ロボット１の移動開始位置を認識し、前方カメラ６２が撮像した画像により、基準線Ｋの直線を検出することで、自走式ロボット１の直線移動を認識する。

また、自走式ロボット１が描画した列の隣りの列を戻りながら描画を行う場合に、前方カメラ６２が撮像した画像により、第１マーキング部３の後側スタンプ３３ｂにより描写した直線シンボルＳ２（図５Ｂ参照）を検出することで、自走式ロボット１が直線移動しているか否かを認識する。

後方カメラ６１と第２マーキング部４は、右側辺Ｐ４上に位置し、フロアパネルＰにおける前側辺Ｐ１と対向する後側辺Ｐ２との間の距離Ｌ１に対応する間隔をおいて配置される。これにより、後方カメラ６１が十字シンボルＳ１（シンボルパターン）を認識したと同時に第２マーキング部４により十字シンボルＳ１を描画することで、十字シンボルＳ１から距離Ｌ１の間隔をおいて、新たな十字シンボルＳ１を描画できる。つまり、第２マーキング部４は、後方カメラ６１に撮像された画像に基づいて、複数の十字シンボルＳ１を、後方カメラ６１との間に距離Ｌ１の間隔をおいて描画できる。

補助カメラ６３は、図１及び図２に示すように、平面視において本体部２の中心において、本体部２の上面から上方から延びる支持軸６３１の上端に取り付けられ、支持軸６３１を中心に回転可能に配置される。補助カメラ６３は、回転しながら、周囲を撮像して、周囲の画像を取得する。これにより、自走式ロボット１のマーキング動作をスタートさせる前に、補助カメラ６３が取得する画像に基づいて、自走式ロボット１を初期位置付近に移動させる。これにより、自走式ロボット１の初期位置の概ねの位置合わせを行うことができる。補助カメラ６３による自走式ロボット１の初期位置の概ねの位置合わせは、遠隔操作で行ってもよいし、自動で行ってもよい。具体的には、フロアパネルＰを設置する設置面１００に描いた基準線Ｋを補助カメラ６３により撮像して、自走式ロボット１を基準線Ｋに近づくように移動させることができる。

制御装置１０の構成について説明する。図３は、制御装置１０の構成を示す機能ブロック図である。図４Ａは、後方カメラ６１及び前方カメラ６２の画像取得領域ＲＡにおいて、第１のシンボルパターン認識範囲ＲＳ１を示す図である。図４Ｂは、後方カメラ６１及び前方カメラ６２の画像取得領域ＲＡにおいて、第２のシンボルパターン認識範囲ＲＳ２を示す図である。図５Ａは、後方カメラ６１又は前方カメラ６２が、十字シンボルＳ１を撮像した図である。図５Ｂは、後方カメラ６１又は前方カメラ６２が、基準線Ｋ又は直線シンボルＳ２を撮像した図である。図５Ｃは、後方カメラ６１又は前方カメラ６２が、画像取得領域ＲＡの先頭に出現した十字シンボルＳ１を撮像した図である。

制御装置１０には、駆動部２２２、第１マーキング部３、第２マーキング部４、第３マーキング部５、後方カメラ６１、前方カメラ６２、補助カメラ６３が電気的に接続されている。制御装置１０は、制御部１１と、記憶部１２と、を有する。

記憶部１２は、設置面１００に描かれるシンボルパターンを予め記憶する。例えば、記憶部１２は、縦ラインシンボルＳａ及び横ラインシンボルＳｂからなる十字シンボルＳ１（図５Ａ参照）、基準線Ｅ（図５Ｂ参照）、直線シンボルＳ２（図５Ｂ参照）などのシンボルパターンなどを予め記憶する。

制御部１１は、自走式ロボット１の起動、駆動及び停止等の各種の制御を行う。制御部１１は、図３に示すように、範囲設定部１１１と、マーキング実行部１１２と、自走距離測定部１１３と、速度制御部１１４と、位置合わせ部１１５と、位置検出部１１６と、通信部１１７と、を有する。

範囲設定部１１１は、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得する画像にシンボルパターンを認識する範囲を設定する。本実施形態においては、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、後方カメラ６１及び前方カメラ６２の画像取得領域ＲＡにおいて、シンボルパターンを認識するシンボルパターン認識範囲ＲＳ１，ＲＳ２が設定される。

図４Ａに示すように、後方カメラ６１及び前方カメラ６２の画像取得領域ＲＡが長方形の範囲である場合に、第１のシンボルパターン認識範囲ＲＳ１は、例えば、縦方向（前後方向）において等間隔に離間して配置され横方向（左右方向）に延びる３本の横帯領域ＲＳａ，ＲＳｂ，ＲＳｃと、横方向の中央において縦方向に延びる縦帯領域ＲＳｄと、画像取得領域ＲＡの中央に位置する中央領域ＲＳｅと、を含んで構成される。中央領域ＲＳｅは、中段の横帯領域ＲＳｂと縦帯領域ＲＳｄが交差する位置に配置され横帯領域ＲＳｂの幅及び縦帯領域ＲＳｄの幅よりも大きな一辺を有する正方形に形成される。
また、図４Ｂに示すように、第２のシンボルパターン認識範囲ＲＳ２は、例えば、画像取得領域ＲＡの中央において、第１のシンボルパターン認識範囲ＲＳ１における横帯領域ＲＳａと横帯領域ＲＳｃとの間の領域に配置され、第１のシンボルパターン認識範囲ＲＳ１における中央領域ＲＳｅの一辺よりも大きな一辺を有する正方形に形成される。

マーキング実行部１１２は、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得するシンボルパターンを含む複数の画像のそれぞれを用いて、記憶部１２に予め記憶されたシンボルパターンを参照して、マーキングを実行する位置を特定する。
マーキング実行部１１２は、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得した画像中のシンボルパターンに基づいて、記憶部１２に予め記憶されたシンボルパターンを参照して、第１マーキング部３及び第２マーキング部４のマーキングを実行する。
これにより、マーキング実行部１１２は、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得するシンボルパターンを含む複数の画像のそれぞれを用いて、距離Ｌ１の間隔で、マーキングを施すことができる。

マーキング実行部１１２は、範囲設定部１１１で設定された範囲内のシンボルパターンに基づいてマーキング動作を実行する。範囲設定部１１１により、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得する画像にシンボルパターンを認識するシンボルパターン認識範囲ＲＳを設定することで、シンボルパターン認識範囲ＲＳ以外の範囲では、シンボルパターンを認識しない。そのため、全範囲でシンボルパターンを認識するよりも、演算スピードを向上させることができる。

例えば、マーキング実行部１１２は、後方カメラ６１において、図５Ａに示す十字シンボルＳ１を撮像して認識し、かつ、前方カメラ６２において、図５Ｂに示す基準線Ｋを撮像して認識した場合に、自走式ロボット１の位置を初期位置であることを確定して、次のマーキング位置への移動を開始する動作を実行する。
マーキング実行部１１２の実行中においては、自走式ロボット１の移動中に、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が設置面１００を撮像するように構成してもよいし、設置面１００を撮像しないように構成してもよい。例えば、自走式ロボット１の移動中に後方カメラ６１及び前方カメラ６２により設置面１００を撮像するように構成した場合、マーキング実行部１１２は、例えば、後方カメラ６１において、図５Ｂに示す直線シンボルＳ２を撮像して認識し、かつ、前方カメラ６２において、図５Ｂに示す直線シンボルＳ２を撮像して認識した場合に、自走式ロボット１の位置をマーキング動作の移動途中の位置であると確定して、次のマーキング位置への移動を開始する動作を実行することもできる。

自走距離測定部１１３は、４つの車輪（走行装置）の駆動量に基づいて自走距離を測定する。具体的には、４つの車輪２２１は、ステッピングモータからなる駆動部２２２により駆動される。これにより、自走距離測定部１１３は、ステッピングモータを駆動する駆動パルス数に基づいて、自走距離を測定できる。

速度制御部１１４は、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得する画像に十字シンボルＳ１（図５Ｃ参照）を検出すると、４つの車輪２２１（走行装置２２）の速度を減衰させる。例えば、図５Ｃに示すように、速度制御部１１４は、前方カメラ６２において撮像された十字シンボルＳ１が、画像取得領域ＲＡの先頭に出現したこと検出した場合に、４つの車輪２２１（走行装置２２）の速度を減衰させる。これにより、４つの車輪２２１を減速させてスムーズに停止させることができる。

また、速度制御部１１４は、自走距離測定部１１３が取得した自走距離に基づいて減衰させる速度を調整する。具体的には、速度制御部１１４は、自走距離測定部１１３が取得した自走距離に基づいて、ステッピングモータを駆動する駆動パルス数を算出して、減衰させる速度を調整する。これにより、４つの車輪２２１を減速させてスムーズに停止させることができる。

位置合わせ部１１５は、補助カメラ６３が取得する画像に基づいて位置合わせを行う。例えば、位置合わせ部１１５は、補助カメラ６３が取得する画像に基づいて、設置面１００に描かれた基準線Ｋに対して概ねの位置合わせを行うように、自走式ロボット１を移動させる。これにより、自走式ロボット１を基準線Ｋの近傍まで移動させることができる。

位置検出部１１６は、設置面１００における本体部２の位置を取得する。位置検出部１１６により検出された本体部２の位置に関する位置情報は、後述する通信部１１７を介して外部に発信される。これにより、外部に発信された本体部２の位置情報により、例えば、自走式ロボット１の位置を表示部（図示省略）に表示できる。

通信部１１７は、外部と通信を行い、例えば、遠隔操作により自走式ロボット１を移動させる場合に、外部からの動作信号を受信し、例えば、自走式ロボット１において取得した位置検出部１１６により検出された自走式ロボット１の位置情報や自走距離情報などを、外部に発信する。

次に、自走式ロボット１により設置面１００にマーキングを施す動作について説明する。図６Ａは、自走式ロボット１が基準線Ｋに位置する場合を示す図である。図６Ｂは、自走式ロボット１が基準線Ｋに沿ってマーキングしながら移動する場合を示す図である。

まず、自走式ロボット１のマーキング動作をスタートさせる前に、図６Ａに示すように、フロアパネルＰを設置する設置面１００に基準線Ｋを描く（基準線を描く工程）。基準線Ｋを描くことは、作業者によって行われてもよいし、別のロボットにより行われてもよい。

次に、補助カメラ６３は、回転しながら、フロアパネルＰを設置する設置面１００に描いた基準線Ｋを補助カメラ６３により撮像する。そして、遠隔操作による操作信号により、位置合わせ部１１５は、補助カメラ６３が取得する画像に基づいて、設置面１００に描かれた基準線Ｋに対して概ねの位置合わせを行うように、自走式ロボット１を移動させる。

続けて、制御部１１は、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得した設置面１００の基準線Ｋの画像に基づいて、基準線Ｋ上に後方カメラ６１及び前方カメラ６２が位置するように、自走式ロボット１を初期位置に位置決めする（初期位置に位置決めする工程）。ここで、基準線Ｋ上に基準点Ｋ１を設定することで、後方カメラ６１により基準点Ｋ１を認識させて、自走式ロボット１を初期位置に位置決めすることもできる。

自走式ロボット１の初期位置において、マーキング実行部１１２は、第１マーキング部３、第２マーキング部４及び第３マーキング部５のマーキング動作を実行する。これにより、第１マーキング部３により、十字シンボルＳ１及び直線シンボルＳ２が描画され、第２マーキング部４により十字シンボルＳ１が描画され、第３マーキング部５により十字シンボルＳ１が描画される。

第３マーキング部５が描画した十字シンボルＳ１は、自走式ロボット１の左側の後側において設置面１００にマーキングされ、自走式ロボット１のスタート時において前後方向の後側の基準マーキングとなる。第３マーキング部５により描画した十字シンボルＳ１は、スタート時に描画する列の隣りの列において、奥側から手前側に戻ってくる自走式ロボット１の手前側の限界位置のマーキングとして使用されてもよい。

ここで、自走式ロボット１において、後方カメラ６１と第２マーキング部４の中心との前後方向の距離は、距離Ｌ１であり、後方カメラ６１と第３マーキング部５の中心との左右方向の距離は、距離Ｌ１である。また、第１マーキング部３の十字スタンプ３２の中心と、第２マーキング部４の中心との左右方向の距離は、距離Ｌ１であり、第１マーキング部３の十字スタンプ３２の中心と、第３マーキング部５の中心との前後方向の距離は、距離Ｌ１である。

次に、１本の基準線Ｋ上に前方カメラ６２が位置するように、基準線Ｋに沿って自走式ロボット１を走行させながら、フロアパネルＰにおける前側辺Ｐ１と対向する後側辺Ｐ２との間の距離Ｌ１に対応する間隔で、第１マーキング部３と第２マーキング部４によるマーキング動作を実行する。そして、この第１マーキング部３と第２マーキング部４によるマーキングを繰り返す（マーキングを繰り返す工程）。

具体的には、マーキング実行部１１２は、範囲設定部１１１で設定された範囲内のシンボルパターンに基づいて、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得するシンボルパターンを含む複数の画像のそれぞれを用いて、記憶部１２に予め記憶されたシンボルパターンを参照して、マーキングを実行する位置を特定し、第１マーキング部３及び第２マーキング部４のマーキングを実行する。

例えば、マーキング実行部１１２は、後方カメラ６１において、図５Ａに示す十字シンボルＳ１を撮像して認識し、かつ、前方カメラ６２において、図５Ｂに示す基準線Ｋを撮像して認識した場合に、自走式ロボット１の位置を初期位置であることを確定して、次のマーキング位置への移動を開始する動作を実行する。
マーキング実行部１１２の実行中においては、自走式ロボット１の移動中に、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が設置面１００を撮像するように構成してもよいし、設置面１００を撮像しないように構成してもよい。例えば、自走式ロボット１の移動中に後方カメラ６１及び前方カメラ６２により設置面１００を撮像するように構成した場合、マーキング実行部１１２は、後方カメラ６１において、図５Ｂに示す直線シンボルＳ２を撮像して認識し、かつ、前方カメラ６２において、図５Ｂに示す直線シンボルＳ２を撮像して認識した場合に、自走式ロボット１の位置をマーキング動作の移動途中の位置であると確定して、次のマーキング位置への移動を開始する動作を実行することもできる。

これにより、自走式ロボット１を基準線Ｋに沿って移動させて、基準線Ｋを基準として設置面１００にマーキングを施すことができる。この自走式ロボット１のマーキング動作は、自走式ロボット１を最初に移動させる１列目において、自走式ロボット１が進行方向においてマーキングを施す範囲の前側の限界に達するまで継続される。

次に、自走式ロボット１が進行方向においてマーキングを施す範囲の前側の限界に達した場合には、自走式ロボット１は、左側に距離Ｌ１移動する。この場合、後方カメラ６１により、第２マーキング部４により描画された十字シンボルＳ１の中心を認識し、前方カメラ６２により、第１マーキング部３の後側スタンプ３３ｂにより描画した直線シンボルＳ２（図５Ｂ参照）を認識することで自走式ロボット１の直線移動を認識する。

その後、自走式ロボット１は、本体部２を回転させずに、１列目の左側の２列目において、進行方向を奥側から手前側に移動する方向に変更して、手前側に自走式ロボット１を走行させながら、１列目のマーキング動作と同じように、第１マーキング部３と第２マーキング部４によるマーキングを繰り返して実行する。なお、本実施形態においては、自走式ロボット１を、次の列に移動させる場合に、本体部２を回転させずに移動させたが、これに限定されず、本体部２を回転させて次の列に移させてもよいし、本体部２を斜めに移動させて次の列に移動させてもよい。
ここで、自走式ロボット１が描画した１列目の隣りの２列目を戻りながら描画を行う場合に、前方カメラ６２が撮像した画像により、後側スタンプ３３ｂにより描写した直線シンボルＳ２（図６Ｂ参照）を検出することで、自走式ロボット１が直線移動しているか否かを認識する。

この自走式ロボット１のマーキング動作は、２列目において、自走式ロボット１が進行方向においてマーキングを施す範囲の手前側の限界に達するまで継続される。自走式ロボット１が２列目を奥側から手前側に移動した場合の手前側の限界位置は、例えば、第３マーキング部５が自走式ロボット１のスタート時に描画した十字シンボルＳ１により認識してもよい。

自走式ロボット１は、以上の動作を、複数列において往復移動することで繰り返して行う。
以上の自走式ロボット１は、第１マーキング部３及び第２マーキング部４により、１本の基準線Ｋのみで、フロアパネルＰの設置面１００の左右方向及び前後方向に、距離Ｌ１の間隔でマーキングを施す動作を自律的に実行できる。これにより、フロアパネルＰの設置に必要な労力を効果的に省略できる。

以上説明した本実施形態の自走式ロボットによれば、以下のような効果を奏する。
本実施形態の自走式ロボットは、フロアパネルＰを設置する設置面１００にマーキングを行う自走式ロボットであって、走行装置２２を有する本体部２と、本体部２に配置される第１マーキング部３と、第１マーキング部３から、フロアパネルＰの前側辺Ｐ１の長さに対応する間隔をおいて本体部２に配置される第２マーキング部４と、平面視で、第２マーキング部４を通り、第１マーキング部３と第２マーキング部４を結ぶ線（前側辺Ｐ１）と直交する線（右側辺Ｐ４）上に位置するように本体部２に配置され、設置面１００の画像を取得する後方カメラ６１及び前方カメラ６２と、を備える。そのため、１本の基準線Ｋのみで、フロアパネルＰの設置面１００の左右方向及び前後方向に、距離Ｌ１の間隔でマーキングを施す動作を自律的に実行できる。これにより、フロアパネルＰの設置に必要な労力を効果的に省略できる。例えば、自走式ロボット１を夜間に起動して、自走式ロボット１の自律的な走行により、フロアパネルＰの設置面１００にマーキングさせることで、工期を短縮できる。

また、第１マーキング部３及び第２マーキング部４の少なくとも何れか一方は、設置面１００にシンボルを描画するスタンプ式である。これにより、簡易な構成の第１マーキング部３及び第２マーキング部４を使用して、マーキングを行うことができる。

また、第１マーキング部３は、後方カメラ６１及び前方カメラ６２を結ぶ線（右側辺Ｐ４）に平行な直線（左側辺Ｐ３）を含むシンボルマークを描画する。そのため、第１マーキング部３は、右側辺Ｐ４との間に距離Ｌ１をあけて、シンボルマークを描画できる。また、第１マーキング部３により描画されたシンボルマークを、次の列にシンボルマークを描画する際の基準とすることができる。これにより、第１マーキング部３により描画されたシンボルマークを基準として、複数列において、マーキングを行うことができる。

また、後方カメラ６１と第２マーキング部４が、フロアパネルＰにおける前側辺Ｐ１と前側辺Ｐ１に向かい合う後側辺Ｐ２との間の距離Ｌ１に対応する間隔をおいて配置される。これにより、後方カメラ６１が十字シンボルＳ１（シンボルパターン）を認識したと同時に第２マーキング部４により十字シンボルＳ１を描画することで、十字シンボルＳ１から距離Ｌ１の間隔をおいて、新たな十字シンボルＳ１を描画できる。つまり、第２マーキング部４は、後方カメラ６１に撮像された画像に基づいて、複数の十字シンボルＳ１を、距離Ｌ１の間隔をおいて描画できる。

また、平面視で、第１マーキング部３を通り、第１マーキング部３と第２マーキング部４を結ぶ線と直交する線上に位置するように本体部２に配置される第３マーキング部５を更に備える。これにより、第３マーキング部５により描画した十字シンボルＳ１は、自走式ロボット１のスタート時において前後方向の後側の基準位置としてマーキングされる。

また、第３マーキング部５は、設置面１００にシンボルを描画するスタンプ式である。これにより、簡易な構成の第３マーキング部５を使用して、マーキングを行うことができる。

また、第３マーキング部５と第１マーキング部３は、フロアパネルＰの前側辺Ｐ１と前側辺Ｐ１に向かい合う後側辺Ｐ２との間の距離Ｌ１に対応する距離をおいて配置される。これにより、第３マーキング部５と第１マーキング部３を同時にマーキングすることで、距離Ｌ１の間隔をおいてマーキングを施すことができる。

また、設置面１００に描かれるシンボルパターンを予め記憶する記憶部１２と、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得した画像中のシンボルパターンに基づいて第１マーキング部３及び第２マーキング部４のマーキングを実行するマーキング実行部１１２と、を更に備える。これにより、マーキング実行部１１２は、後方カメラ６１及び前方カメラ６２が取得した画像中のシンボルパターンに基づいて、シンボルパターンを予め記憶する記憶部１２を参照して、距離Ｌ１の間隔で新たなマーキングを行うことができる。

また、自走式ロボット１により設置面１００にマーキングを施すマーキング方法は、設置面１００に基準線Ｋを描く工程と、１本の基準線Ｋ上に後方カメラ６１及び前方カメラ６２が位置するように、基準線Ｋに沿って自走式ロボット１を走行させながら、フロアパネルＰにおける前側辺Ｐ１の対向する後側辺Ｐ２との間の距離に対応する距離Ｌ１で、第１マーキング部３と第２マーキング部４によるマーキングを繰り返す工程と、を含む。これにより、１本の基準線Ｋのみで、第１マーキング部３及び第２マーキング部４により、フロアパネルＰの設置面１００に、左右方向及び前後方向に、距離Ｌ１の間隔で、マーキングを施す動作を実行できる。これにより、フロアパネルの設置に必要な労力を効果的に省略できる。

また、マーキング方法において、第１マーキング部３によって描画されたシンボルマークが並ぶ直線上に後方カメラ６１及び前方カメラ６２が位置するように、基準線Ｋに沿って自走式ロボット１を走行させながら、第１マーキング部３によるマーキングを繰り返す。そのため、後方カメラ６１が撮像した画像により、自走式ロボット１の移動開始位置を認識でき、前方カメラ６２が撮像した画像により、基準線Ｋの直線を検出することで、自走式ロボット１の直線移動を認識できる。これにより、簡易な構成で、フロアパネルＰの設置面１００に、左右方向及び前後方向に、距離Ｌ１の間隔で、マーキングを施す動作を実行できる。

また、マーキング方法において、基準線Ｋ上に設定される基準点Ｋ１に基づいて自走式ロボット１を初期位置に位置決めする工程を更に含む。基準線Ｋ上に基準点Ｋ１を設定することで、後方カメラ６１により基準点Ｋ１を認識させて、自走式ロボット１を初期位置に位置決めすることができる。

以上、本発明の自走式ロボット１の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、２つのカメラ６１，６２を備えたが、これに限定されない。３つ以上のカメラを備えてもよい。

また、本実施形態においては、第１マーキング部３、第２マーキング部４及び第３マーキング部５を、設置面１００にシンボルを描画するスタンプ式で構成したが、これに限定されない。例えば、マーキングペンで構成してもよい。

１ 自走式ロボット
２ 本体部
３ 第１マーキング部
４ 第２マーキング部
５ 第３マーキング部
１２ 記憶部
２２ 走行装置
６１ 後方カメラ（撮像部）
６２ 前方カメラ（撮像部）
６３ 補助カメラ（補助撮像部）
１００ 設置面
１１１ 範囲設定部
１１２ マーキング実行部
１１３ 自走距離測定部
１１４ 速度制御部
１１５ 位置合わせ部
１１６ 位置検出部
２２１ 車輪（全方向移動車輪）

Claims (19)

1. フロアパネルを設置する設置面にマーキングを行う自走式ロボットであって、
   走行装置を有する本体部と、
   前記本体部に配置される第１マーキング部と、
   前記第１マーキング部から、前記フロアパネルの一辺の長さに対応する間隔をおいて前記本体部に配置される第２マーキング部と、
   平面視で、前記第２マーキング部を通り、前記第１マーキング部と前記第２マーキング部を結ぶ線と直交する線上に位置するように前記本体部に配置され、前記設置面の画像を取得する複数の撮像部と、を備える自走式ロボット。
2. 前記第１マーキング部及び前記第２マーキング部の少なくとも何れか一方は、前記設置面にシンボルを描画するスタンプ式である請求項１に記載の自走式ロボット。
3. 前記第１マーキング部は、前記複数の撮像部間を結ぶ線に平行な直線を含むシンボルマークを描画する請求項１又は２に記載の自走式ロボット。
4. 前記複数の撮像部のうちの１つと前記第２マーキング部が、前記フロアパネルにおける前記一辺と前記一辺に向かい合う対向辺との間の距離に対応する間隔をおいて配置される請求項１から３の何れかに記載の自走式ロボット。
5. 平面視で、前記第１マーキング部を通り、前記第１マーキング部と前記第２マーキング部を結ぶ線と直交する線上に位置するように前記本体部に配置される第３マーキング部を更に備える請求項１から４の何れかに記載の自走式ロボット。
6. 前記第３マーキング部は、前記設置面にシンボルを描画するスタンプ式である請求項５に記載の自走式ロボット。
7. 前記第３マーキング部と前記第１マーキング部は、前記フロアパネルの前記一辺と前記一辺に向かい合う対向辺との間の距離に対応する間隔をおいて配置される請求項５又は６に記載の自走式ロボット。
8. 前記設置面に描かれるシンボルパターンを予め記憶する記憶部と、
   前記撮像部が取得した画像中の前記シンボルパターンに基づいて前記第１マーキング部及び第２マーキング部のマーキングを実行するマーキング実行部と、
   を更に備える請求項１から７の何れかに記載の自走式ロボット。
9. 前記撮像部が取得する画像に前記シンボルパターンを認識する範囲を設定する範囲設定部を更に備え、
   前記マーキング実行部は、前記範囲設定部で設定された範囲内の前記シンボルパターンに基づいてマーキングを実行する請求項８に記載の自走式ロボット。
10. 前記マーキング実行部は、前記複数の撮像部が取得する前記シンボルパターンを含む複数の画像のそれぞれを用いてマーキングを実行する位置を特定する請求項８又は９に記載の自走式ロボット。
11. 前記撮像部が取得する画像に前記シンボルパターンを検出すると前記走行装置の速度を減衰させる速度制御部を更に備える請求項８から１０の何れかに記載の自走式ロボット。
12. 自走距離測定部を更に備え、
    前記速度制御部は、前記自走距離測定部が取得した自走距離に基づいて減衰させる速度を調整する請求項１１に記載の自走式ロボット。
13. 前記自走距離測定部は、前記走行装置の駆動量に基づいて自走距離を測定する請求項１２に記載の自走式ロボット。
14. 前記走行装置は、前後左右に合わせて４つの全方向移動車輪を有する請求項１から１３の何れかに記載の自走式ロボット。
15. 平面視において前記本体部の中心に回転可能に配置される補助撮像部を更に備え、
    前記補助撮像部が取得する画像に基づいて位置合わせを行う請求項１から１４の何れかに記載の自走式ロボット。
16. 前記設置面における前記本体部の位置を取得する位置検出部を更に備える請求項１から１５の何れかに記載の自走式ロボット。
17. 請求項１から１６の何れかに記載の自走式ロボットにより設置面にマーキングを施すマーキング方法であって、
    前記設置面に基準線を描く工程と、
    １本の前記基準線上に前記複数の撮像部が位置するように、前記基準線に沿って前記自走式ロボットを走行させながら、前記フロアパネルにおける前記一辺と前記一辺に向かい合う対向辺との間の距離に対応する間隔で、前記第１マーキング部と前記第２マーキング部によるマーキングを繰り返す工程と、を含むマーキング方法。
18. 前記第１マーキング部によって描画されたシンボルマークが並ぶ直線上に前記複数の撮像部が位置するように、前記基準線に平行に前記自走式ロボットを走行させながら、前記第１マーキング部によるマーキングを繰り返す請求項１７に記載のマーキング方法。
19. 前記基準線上に設定される基準点に基づいて自走式ロボットを初期位置に位置決めする工程を更に含む請求項１７又は１８に記載のマーキング方法。

Images