(57)【要約】【課題】走行経路にガイド部材等を設けることなく、走行経路に沿って精度良く自律走行できるようにした、移動体の教示方法及び移動体の制御装置並びに移動体システムを提供する。【解決手段】予め取得した教示画像と走行時に随時取得される実画像との比較結果に基づいてスタート地点からゴール地点に向かって自律走行する移動体に走行経路を教示する移動体の教示方法であって、移動体を走行経路のゴール地点に配設して教示画像を取得し、その後、スタート地点に向かって移動体を手動走行させながら複数の教示地点において教示画像を取得し、スタート地点に到達すると教示画像を取得する。【選択図】図１
2010146238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載した撮像装置によって予め取得した教示画像と、走行時に前記撮像装置から随時取得される実画像と、の比較結果に基づいて前記走行経路に沿うようにスタート地点からゴール地点に向かって自律走行する移動体に前記走行経路を教示する移動体の教示方法であって、
前記移動体を前記移動体に教示したい前記走行経路の前記ゴール地点に配設して、画像を取得して教示画像として記憶装置に記憶させるゴール地点画像取得ステップと、
前記ゴール地点画像取得ステップ終了後、前記走行経路に沿って走行経路の前記スタート地点に向かって前記移動体を手動で走行させる教示走行ステップと、
前記教示走行ステップ実行時に複数の教示地点において画像を取得し、それぞれを教示画像として記憶装置に記憶させる教示画像取得ステップと、
前記移動体が前記スタート地点に到達すると前記教示走行ステップを終了するとともに、画像を取得して教示画像として記憶装置に記憶させるスタート地点画像取得ステップと、を有している
ことを特徴とする、移動体の教示方法。
【請求項２】
前記移動体は、前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、
前記教示画像を取得する際には、前記教示画像とともに前記教示画像を取得したときの前記走行距離検出器の検出結果を記憶装置に記憶させる
ことを特徴とする、請求項１記載の移動体の教示方法。
【請求項３】
前記移動体は、前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、
前記教示画像取得ステップでは、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された値となった地点を前記教示地点として前記教示画像を取得する距離教示画像取得ステップが１回以上実行される
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の移動体の教示方法。
【請求項４】
前記教示画像取得ステップ実行時には、
直前に取得した前記教示画像と、前記撮像装置により随時取得される実画像との一致度を算出し、前記一致度が予め設定された閾値以下となった時に新たに教示画像を取得する比較教示画像取得ステップが１回以上実行される
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動体の教示方法。
【請求項５】
前記移動体は、前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、
前記教示画像取得ステップは、
前記走行距離検出器の検出値が予め設定された位置決め開始位置に対応する第１の値に達すると、前記教示画像を取得する位置決め開始位置画像取得ステップと、
前記位置決め開始位置画像取得ステップ実行後、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された前記減速開始位置に対応する第２の値に達すると、前記教示画像を取得する減速開始位置画像取得ステップと、
前記減速開始位置画像取得ステップ実行後、予め設定された間隔毎に前記教示画像を取得する定常教示画像取得ステップと、を有している
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動体の教示方法。
【請求項６】
前記移動体は、前記教示走行ステップ実行時に前記撮像装置により随時取得される実画像と、以前に取得した画像とを同時に表示する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動体の教示方法。
【請求項７】
移動体に搭載した撮像装置と、前記移動体を走行させる走行装置とを有する移動体の制御装置であって、
前記移動体の走行経路のゴール地点において前記撮像装置により取得した画像を教示画像として記憶するゴール地点画像取得手段と、
前記ゴール地点画像取得後、前記移動体を走行経路に沿ってスタート地点にまで手動で走行させる過程において、複数の教示地点において画像を取得し、取得した画像をそれぞれ教示画像として記憶する教示画像取得手段と、
前記移動体が前記スタート地点に到達したと判定した時には、画像を取得し、取得した前記画像を前記教示画像として記憶するスタート地点画像取得手段と、
取得した前記教示画像と走行時に前記撮像装置から随時取得される実画像との比較結果に基づいて前記移動体が前記スタート地点から前記ゴール地点まで自律走行するように前記走行装置を制御する走行制御手段と、を有している
ことを特徴とする、移動体の制御装置。
【請求項８】
前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、
前記教示画像取得手段は、教示画像とともに前記教示画像を取得したときの前記走行距離検出器の検出結果を記憶する
ことを特徴とする、請求項７記載の移動体の制御装置。
【請求項９】
前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、
前記教示画像取得手段は、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された値となった地点において前記教示画像を取得する距離教示画像取得手段を有している
ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の移動体の制御装置。
【請求項１０】
前記教示画像取得手段は、
直前に取得した前記教示画像と、前記撮像装置により随時取得される実画像との一致度を算出し、前記一致度が予め設定された閾値以下となった時に新たに教示画像を自動取得する比較教示画像取得手段を有している
ことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の移動体の制御装置。
【請求項１１】
前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、
前記教示画像取得手段は、
前記走行距離検出器の検出値が予め設定された位置決め開始位置に対応する第１の値に達すると、前記教示画像を取得する位置決め開始位置画像取得手段と、
前記位置決め開始位置において前記教示画像を取得した後、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された前記減速開始位置に対応する第２の値に達すると、前記教示画像を取得する減速開始位置画像取得手段と、
前記減速開始位置において前記教示画像を取得した後は、予め設定された間隔毎に前記教示画像を取得する定常教示画像取得手段と、を有している
ことを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の移動体の制御装置。
【請求項１２】
前記走行制御手段は自律走行時に、
前記減速開始位置にて取得した減速開始位置画像と前記撮像装置からリアルタイムで取得される実画像との一致度が予め設定された第１閾値に達すると前記移動体を定常速度よりも小さい減速速度で駆動するように前記駆動装置を制御し、
前記位置決め開始位置で取得した位置決め開始位置画像と前記実画像との一致度が予め設定された第２閾値に達すると前記移動体を前記減速速度よりも小さい位置決め速度で駆動するように前記走行装置を制御し、
前記ゴール地点で取得したゴール地点画像と前記実画像との一致度が予め設定された第３閾値に達すると前記駆動装置を停止させる
ことを特徴とする、請求項１１に移動体の制御装置。
【請求項１３】
前記移動体を手動で走行させる過程において、前記撮像装置により随時取得される実画像と、以前に取得した画像とを同時に表示する表示装置を有している
ことを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の移動体の制御装置。
【請求項１４】
走行装置を有する移動体と、
前記移動体に搭載した撮像装置と、
請求項７〜１３のいずれか１項に記載の制御装置と、を有してなる
ことを特徴とする、移動体システム。
【請求項１５】
前記走行経路は直線であり、
複数の前記走行経路を連続的に連結させることにより形成された前記移動体の全体経路を有している
ことを特徴とする、請求項１４記載の移動体システム。
【請求項１６】
複数の前記移動体と、
前記移動体と情報通信可能な画像サーバと、を備え、
複数の前記移動体のうちのいずれかの移動体で取得した教示画像を前記画像サーバに蓄積し、別の移動体に前記教示画像を転送する
ことを特徴とする、請求項１４又は１５記載の移動体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場、オフィス、病院や福祉施設等において、自律移動して各種用途に使用可能な移動体の制御方法及び制御装置並びに移動体システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産工場等では省人化のため製品や部材の運搬に自律走行できる移動体が利用されている。
このような自律走行が可能な移動体は、床に設置した反射テープやマグネットテープなどのガイド部材をセンサ等で検知してこれらの反射テープやマグネットテープに沿う経路を走行するものが主流であった。
【０００３】
ところが、この方法では移動体の走行経路に沿ったガイド部材を予め敷設する必要があり、設置作業が煩雑となる。また、移動体の走行経路を変更する際にはその都度ガイド部材を設置する必要があり移動体の走行経路の変更の自由度が制限されるというデメリットがある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、移動体前方に設置した撮像部で進行方向を撮像し、撮像画像と予め撮影した参照画像と撮像した撮像画像とのパターンマッチングを行い、得られた両画像のズレ量を逐次算出して移動体の走行方向を制御する制御方法が開示されている。
特許文献１の技術によれば、移動体の走行経路に沿ったガイド部材を設けることなく、移動体を目標の位置まで自律して移動させることができる。
【０００５】
ところで、特許文献１のごとく、予め撮影した画像（教示画像）と走行中に逐次撮像される画像（実画像）との比較結果（パターンマッチング）に基づいて移動体の走行を制御する技術では、移動体の制御に用いる教示画像を予め取得しておく必要がある
この教示画像の取得は、まず、走行させたい走行経路に沿って出発位置（スタート地点）から目標位置（ゴール地点）まで移動体を手動で走行させる。これを教示走行という。
そして、教示走行の際に走行経路上の適宜の地点（教示地点）において移動体に設置された撮像装置によって教示画像（静止画像）を撮像する方法が一般的である。
【０００６】
教示走行時に教示画像を取得する点（教示地点）を決定する方法は、例えば、移動体に内蔵した走行距離検出器（エンコーダ）の検出値に基づいて一定の間隔毎に教示画像を取得する方法がある。
また、特許文献１には、教示走行中に撮像装置により連続的に撮像を行い、前回取得した教示画像との一致度が閾値よりも小さくなったときの撮像画像を教示画像として取得する方法も提案されている。
【特許文献１】特開２００８−１４６１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術においては、移動体に教示する走行経路は移動体を操作するオペレータの習熟度に依存する。
【０００８】
即ち、オペレータの習熟度が低い場合には、図８に示すように教示走行の際に実際に移動体に教示される走行経路は理想とする走行経路Ｉｒに対して蛇行したり、理想とする走行経路Iｒから逸脱した経路となる場合がある。
教示走行の際に経路が蛇行する等すると、図８中の教示画像Ｐのように、ゴール地点に対する姿勢（向き）のばらつきに起因して、教示画像内のゴール地点画像が左右にずれてしまう。
このように、教示した経路が意図せず蛇行すると、自律走行を行なう際の制御の応答速度等に起因して、自律走行時に教示された経路よりもさらに蛇行の度合いが大きくなる場合がある。このように、教示走行をする際の経路の蛇行等を抑制することが移動体の走行精度を確保する上で重要となっている。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたものであり、走行経路に沿って精度良く自律走行できるようにした、移動体の教示方法及び移動体の制御装置並びに移動体システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本願発明（請求項１）は、搭載した撮像装置によって予め取得した教示画像と、走行時に前記撮像装置から随時取得される実画像と、の比較結果に基づいて前記走行経路に沿うようにスタート地点からゴール地点に向かって自律走行する移動体に前記走行経路を教示する移動体の教示方法であって、前記移動体を前記移動体に教示したい前記走行経路の前記ゴール地点に配設して、画像を取得して教示画像として記憶装置に記憶させるゴール地点画像取得ステップと、前記ゴール地点画像取得ステップ終了後、前記走行経路に沿って走行経路の前記スタート地点に向かって前記移動体を手動で走行させる教示走行ステップと、前記教示走行ステップ実行時に複数の教示地点において画像を取得し、それぞれを教示画像として記憶装置に記憶させる教示画像取得ステップと、前記移動体が前記スタート地点に到達すると前記教示走行ステップを終了するとともに、画像を取得して教示画像として記憶装置に記憶させるスタート地点画像取得ステップと、を有していることを特徴としている。
【００１１】
また、前記移動体は、前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、前記教示画像を取得する際には、前記教示画像とともに前記教示画像を取得したときの前記走行距離検出器の検出結果を記憶装置に記憶させることが好ましい（請求項２）。
【００１２】
前記移動体は、前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、前記教示画像取得ステップでは、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された値となった地点を前記教示地点として前記教示画像を取得する距離教示画像取得ステップが１回以上実行されることが好ましい（請求項３）。
また、前記教示画像取得ステップ実行時には、直前に取得した前記教示画像と、前記撮像装置により随時取得される実画像との一致度を算出し、前記一致度が予め設定された閾値以下となった時に新たに教示画像を取得する比較教示画像取得ステップが１回以上実行されることが好ましい（請求項４）。
【００１３】
また、前記移動体は、前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、前記教示画像取得ステップは、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された位置決め開始位置に対応する第１の値に達すると、前記教示画像を取得する位置決め開始位置画像取得ステップと、前記位置決め開始位置画像取得ステップ実行後、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された前記減速開始位置に対応する第２の値に達すると、前記教示画像を取得する減速開始位置画像取得ステップと、前記減速開始位置画像取得ステップ実行後、予め設定された間隔毎に前記教示画像を取得する定常教示画像取得ステップと、を有していることが好ましい（請求項５）。
【００１４】
また、前記移動体は、前記教示走行ステップ実行時に前記撮像装置により随時取得される実画像と、以前に取得した画像とを同時に表示することが好ましい（請求項６）。
また、本願発明（請求項７）は、移動体に搭載した撮像装置と、前記移動体を走行させる走行装置とを有する移動体の制御装置であって、前記移動体の走行経路のゴール地点において前記撮像装置により取得した画像を教示画像として記憶するゴール地点画像取得手段と、前記ゴール地点画像取得後、前記移動体を走行経路に沿ってスタート地点にまで手動で走行させる過程において、複数の教示地点において画像を取得し、取得した画像をそれぞれ教示画像として記憶する教示画像取得手段と、前記移動体が前記スタート地点に到達したと判定した時には、画像を取得し、取得した前記画像を前記教示画像として記憶するスタート地点画像取得手段と、取得した前記教示画像と走行時に前記撮像装置から随時取得される実画像との比較結果に基づいて前記移動体が前記スタート地点から前記ゴール地点まで自律走行するように前記走行装置を制御する走行制御手段と、を有していることを特徴としている。
【００１５】
また、前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、前記教示画像取得手段は、教示画像とともに前記教示画像を取得したときの前記走行距離検出器の検出結果を記憶することが好ましい（請求項８）。
また、前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、前記教示画像取得手段は、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された値となった地点において前記教示画像を取得する距離教示画像取得手段を有していることが好ましい（請求項９）。
【００１６】
また、前記教示画像取得手段は、直前に取得した前記教示画像と、前記撮像装置により随時取得される実画像との一致度を算出し、前記一致度が予め設定された閾値以下となった時に新たに教示画像を自動取得する比較教示画像取得手段を有していることが好ましい（請求項１０）。
また、前記ゴール地点からの走行距離を検出する走行距離検出器を有し、前記教示画像取得手段は、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された位置決め開始位置に対応する第１の値に達すると、前記教示画像を取得する位置決め開始位置画像取得手段と、前記位置決め開始位置において前記教示画像を取得した後、前記走行距離検出器の検出値が予め設定された前記減速開始位置に対応する第２の値に達すると、前記教示画像を取得する減速開始位置画像取得手段と、前記減速開始位置において前記教示画像を取得した後は、予め設定された間隔毎に前記教示画像を取得する定常教示画像取得手段と、を有していることが好ましい（請求項１１）。
【００１７】
また、前記走行制御手段は自律走行時に、前記減速開始位置にて取得した減速開始位置画像と前記撮像装置からリアルタイムで取得される実画像との一致度が予め設定された第１閾値に達すると前記移動体を定常速度よりも小さい減速速度で駆動するように前記駆動装置を制御し、前記位置決め開始位置で取得した位置決め開始位置画像と前記実画像との一致度が予め設定された第２閾値に達すると前記移動体を前記減速速度よりも小さい位置決め速度で駆動するように前記走行装置を制御し、前記ゴール地点で取得したゴール地点画像と前記実画像との一致度が予め設定された第３閾値に達すると前記駆動装置を停止させることが好ましい（請求項１２）。
また、前記移動体を手動で走行させる過程において、前記撮像装置により随時取得される実画像と、以前に取得した画像とを同時に表示する表示装置を有していることが好ましい（請求項１３）。
【００１８】
また、本願発明（請求項１４）にかかる移動体システムは、走行装置を有する移動体と、前記移動体に搭載した撮像装置と、請求項７〜１３のいずれか１項に記載の制御装置と、を有してなることを特徴としている。
また、前記走行経路は直線であり、複数の前記走行経路を連続的に連結させることにより形成された前記移動体の全体経路を有していることが好ましい（請求項１５）。
なお、請求項１５においての直線とは、意図的な旋回や屈曲がない直線状の経路を意味している。
また、複数の前記移動体と、前記移動体と情報通信可能な画像サーバと、を備え、複数の前記移動体のうちのいずれかの移動体で取得した教示画像を前記画像サーバに蓄積し、別の移動体に前記教示画像を転送することが好ましい（請求項１６）。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明（請求項１，７，１４）によれば、教示開始時後、最初にゴール地点における画像を取得し、ゴール地点から遠ざかる方向に移動体を手動走行させるので、オペレータがゴール地点により近い位置で現在地点との位置関係を容易に認識することができるので、オペレータの習熟度が同じであれば、移動体に教示する走行経路の蛇行等をより効果的に低減することができる。また、教示を行なう際に、予め理想的な走行経路等を示すライン等をフロアに設置してライン上を手動走行させる等の手間を省くことができる。
【００２０】
本願発明（請求項２，８）によれば、教示画像とともに、その教示画像のゴール地点からの距離情報を取得することにより、移動体が自律走行を行なう際にゴール地点からの距離情報に基づいてより精度良く移動体を自律走行させることができる。
本願発明（請求項３，９）によれば、走行距離手段の検出値に基づいて教示画像を容易に取得することができる。
本願発明（請求項４，１０）によれば、直前の教示画像との一致度に基づいて新たな教示画像を取得するので、教示画像と実画像との一致度に基づいて自律移動させるのに最適な教示画像を得ることが出来る。
【００２１】
本願発明（請求項５，１１）によれば、予め走行制御部が算出する、定常速度，減速速度及び位置決め速度に基づいた走行距離値（第１の値，第２の値）に基づいた間隔毎に教示画像を取得することができるので、移動体の停止等、通常の走行区間よりも高い精度が要求されるゴール地点近傍であっても十分に精度良く移動体を自律走行させるための教示画像を取得することができる。
本願発明（請求項６，１３）によれば、以前に取得した画像と現在の実画像とを同時に表示することにより、オペレータは前回の教示地点（現在地点よりもゴール地点側）と現在位置との位置関係を容易に認識することができ、これに基づいて移動体を手動操作することにより、教示する走行経路の精度をより向上させることができる。
【００２２】
本願発明（請求項１２）によれば、減速位置画像と位置決め開始位置画像とゴール地点画像との３つの教示画像を用いて３段階で移動体を目標位置に誘導する制御を行なうことができ、走行経路にガイド部材等の案内用の物体を設けることなく、移動体を精度良く目標位置に自律停止させることができる。
本願発明（請求項１５）によれば、走行経路が直線上であるので、走行経路の教示時にオペレータが常時ゴール地点を目視しながら移動体を手動で操作できるので、より精度良く走行経路を教示することができる。
本願発明（請求項１６）によれば、１つの移動体が取得した教示画像を他の移動体と共有することができ、移動体の教示画像記憶部に教示画像を記憶させる手間を低減することができる。また、複数の移動体が共通の教示画像に基づいて制御されるので、移動体毎の走行にかかる精度のばらつきを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の第１実施形態について、図を用いて説明する。
図１〜図６は、いずれも本発明の第１実施形態にかかる移動体システムを説明するものであり、図１は移動体の教示にかかる手順を示すフローチャート、図２は移動体システムの全体構成を模式的に示す図、図３は移動体の概略構成を模式的に示す図、図４は移動体の教示走行の態様を模式的に示す図、図５は移動体の自律走行にかかる手順を示すフローチャート、図６は移動体の制御装置の実画像と目標位置画像との比較による駆動装置への移動量指令量（目標移動量）の算出方法に関する図である。
【００２４】
図２に示すように無人搬送システム（移動体システム）１００は、複数の移動体１Ａ，１Ｂと、これらの移動体１Ａ，１Ｂそれぞれと情報通信可能な画像サーバ１０２と複数の作業用セル１０３とから構成されており、工場等のフロア１０１には移動体１Ａ，１Ｂが走行する全体経路Ｒが設定されている。
全体経路Ｒは、４つの直線状の走行経路Ｒ１〜Ｒ４からなっている。走行経路Ｒ１は地点Ｐ１から始動して地点Ｐ４に到達する経路であり、走行経路Ｒ２は地点Ｐ４から始動して地点Ｐ３に到達する経路であり、走行経路Ｒ３は地点Ｐ３から始動して地点Ｐ２に到達する経路であり、走行経路Ｒ４は地点Ｐ２から始動して地点Ｐ１に到達する経路である。即ち、地点Ｐ１〜Ｐ４はそれぞれ始動する地点となる際にはスタート地点となり、到達する地点となる場合にはゴール地点となる。
なお、図２では説明を容易にするために全体経路Ｒは単純化して表現しているが、全体経路Ｒはさらに複雑な経路となるように設定可能である。また、ここでは各走行経路Ｒ１〜Ｒ４を示す線を矢印で図示しているが、実際のフロア１０１等には走行経路等を示すライン等は存在しない。
【００２５】
移動体１Ａ，１Ｂは、図３に示すように、車体２，駆動装置（走行装置）３，撮像装置４及びコントローラ（教示画像記憶部、走行制御部）５を備えている。
また、移動体１Ａ，１Ｂにはそれぞれ図示しない荷台が設けられており、移動体１Ａ，１Ｂは、スタート地点近傍の作業用セル１０３から荷台に積載された荷物をスタート地点から荷物の搬送先であるゴール地点まで搬送するようになっている。なお、移動体１Ａは移動体１Ｂとはそれぞれ別の移動体であるがいずれも同様に構成されている。また、以下移動体１Ａ，１Ｂを併せて移動体１と称する。
【００２６】
駆動装置３は、移動体１を走行及び操舵可能に構成されている。ここでは、駆動装置３は左右に並列された２つの駆動輪（図３では一方のみが図示されている）３０と、全方向に転舵可能に並列された従動輪（図３では一方のみが図示されている）３１と、各駆動輪３０を個別に駆動させるアクチュエータ３２（例えばサーボモータ）とにより構成されており、駆動輪３０の駆動により前進及び後退し、各駆動輪３０の回転速度の差によって移動体１は転舵（操舵，方向転換）可能となっている。
【００２７】
なお、図３では駆動輪が２個、従動輪が２個という構成を例として挙げているが、オムニホイルを用いた３輪駆動など移動体１の走行速度および位置・姿勢が制御できる駆動形態であれば、図３の形態に限定されるものではない。
【００２８】
なお、アクチュエータ３２にはアクチュエータの駆動量を検出するためのエンコーダ（走行距離検出器）３３が備えられており、エンコーダ３３の検出結果はコントローラ５に入力されるようになっている。
また、撮像装置４は、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラにより構成されており、移動体１の進行方向に配向されている。撮像装置４は移動体の進行方向を予め設定された撮像周期Ｔｓ（例えば、１０ｍｓ（ミリ秒））毎に撮像するように構成されており、撮像された画像データはコントローラ５に送られるようになっている。
【００２９】
コントローラ５は記憶装置及び電子演算器を有するコンピュータによって構成されており、その機能として、教示画像記憶部（ゴール地点画像取得手段，教示画像取得手段，スタート地点画像取得手段）６と走行制御部（走行制御手段）７とを有している。
また、コントローラ５の記憶装置には、後述する手順により取得した画像データである教示画像と教示画像に対応するエンコーダ３３の検出値が記憶されるようになっている。
走行制御部７は、自律走行モードが実行されると、教示画像記憶部６に記憶されている複数の教示画像の中から一致度が一番高い教示画像を選択し、撮像装置４から入力される画像データ（実画像）とを比較して、教示画像と実画像との一致度がより大きくなるように駆動装置３の動作を制御するように構成されている。
表示装置８は、画像と表示する機能とコントローラ５へ情報を入力するための入力端末としての機能を有している。
【００３０】
手動走行操作装置９は、ジョイスティック等の手動コントローラとして構成されており、手動走行操作装置９からの操作信号に基づいて駆動装置３を動作させて移動体１を手動で走行させるようになっている。なお、移動体１を手動で走行させる際には移動体１を押す（あるいは引く）などして移動体１を人力によって走行させてもよく、表示装置８から走行指令を与えてもよい。その場合は、手動走行操作装置９は不要となる。
【００３１】
［教示走行］
以下、移動体１のコントローラ５に走行経路を教示する教示走行を行なう際の動作手順について図１及び図４を用いて説明する。
教示走行は各走行経路Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれについて実施される。ここでは地点Ｐ１をゴール地点、地点Ｐ２をスタート地点とする走行経路Ｒ４を教示する場合を例に説明する。
【００３２】
図１に示すように、まずステップＳ１０では、操作者（オペレータ）が移動体１を手動で走行させて移動体１を地点Ｐ１（ゴール地点）にセット（配設）する。このとき、移動体１は地点Ｐ２から地点Ｐ１へと向かう方向の延長上に撮像装置４が向くように配向される。（以下、地点Ｐ１〜Ｐ４に限定しないスタート地点として符号Ｘｓを用い、ゴール地点としてＸｔを用いる）
そして、表示装置８の入力端末から教示走行を開始する旨を入力すると、ステップＳ２０として教示画像記憶部６は、撮像装置４から取得された画像データを教示画像（以下、ゴール地点での教示画像を「ゴール地点画像」という）Ｐｔとしてコントローラ５の記憶装置に記憶する（ゴール地点画像取得ステップ）。また、このとき、走行制御部７はエンコーダ３３の検出値ｄをリセットする。ここでは検出値ｄの値をｄ＝０に設定する。これにより、エンコーダ３３の検出値はゴール地点Ｘｔからの走行距離に相当するものとなる。
【００３３】
その後、ステップＳ３０では、オペレータによる手動走行操作装置９の操作により、教示したい経路（走行経路）に沿って前記移動体を手動で走行させる（教示走行ステップ）。
即ち、ステップＳ３０では、移動体１は自律走行時の進行方向に配向された状態で後進されることとなる。
このとき、表示装置８には、図４の画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｒのように撮像する撮像装置４が取得した画像をリアルタイムで表示するとともに、以前に取得した教示画像（ここではゴール地点画像）がリアルタイム画像（実画像）と同時に表示される。
【００３４】
コントローラ５は、実画像とゴール地点画像Ｐａとの画素配置を比較してマッチング処理を行い、実画像中のゴール地点画像Ｐａとの画素配置が近い位置にゴール地点画像Ｐａを重ねて表示する。
オペレータは、表示装置８を目視しながらゴール地点画像Ｐａが常に実画像中の所定の照準内（本実施形態では、実画像の中央）に収まるように移動体１を手動で操作する。
ここでは所定の照準は、単に画面の中央を消失点とする消線として設定されているが、例えば、予めコントローラ５に入力された理想的な走行経路に基づいて表示するように構成してもよい。
【００３５】
そして、後進走行中に、エンコーダ３３からコントローラ５に入力される検出値ｄが予め設定された値であるｄ１（位置決め開始位置Ｘａに対応する第１の値）以上（ｄ≧ｄ１）になると（ステップＳ４０）、教示画像記憶部６は、撮像装置４から取得された画像データを教示画像（以下、位置決め開始位置Ｘａで取得した教示画像を「位置決め開始位置画像」という）Ｐａとしてコントローラ５の記憶装置に記憶する（位置決め開始位置画像取得ステップ）。また、このとき、エンコーダ３３の検出値ｄを併せて記憶する（ステップＳ５０）。
【００３６】
その後、移動体１をさらに後進走行させ、エンコーダ３３からコントローラ５に入力される検出値ｄが予め設定された値であるｄ２（減速開始位置Ｘｂに対応する第２の値）以上（ｄ≧ｄ２）になると（ステップＳ６０）、教示画像記憶部６は、撮像装置４から取得された画像データを教示画像（以下、減速開始位置Ｘｂで取得した教示画像を「減速開始位置画像」という）Ｐｂとしてコントローラ５の記憶装置に記憶する（減速開始位置画像取得ステップ）。また、このとき、エンコーダ３３の検出値ｄを併せて記憶する（ステップＳ７０）。
【００３７】
その後、移動体１をスタート地点Ｘｓに向かってさらに後進走行させる。減速開始位置画像Ｐｂ取得後、教示画像取得部６は直前に取得した教示画像と撮像装置４により随時取得される実画像Ｐｒとの一致度Ｍを随時算出する。
そして、一致度Ｍが予め設定された閾値Ｍ０以下（Ｍ≦Ｍ０）となると（ステップＳ８０）、ステップＳ９０として、教示画像記憶部６は、撮像装置４から取得された画像データを教示画像としてコントローラ５の記憶装置に記憶する（比較教示画像取得ステップ）。
【００３８】
そして、教示画像取得部６は新たに取得した教示画像と実画像Ｐｒとの一致度Ｍを随時算出し、スタート地点Ｘｓに到達するまで（ステップＳ１００）、予め設定された間隔（ここでは、ステップＳ８０及びステップＳ９０に規定される間隔）毎に教示画像を取得する（定常教示画像取得ステップ）。
そして、オペレータがスタート地点Ｘｓに到達したと判断すると（ステップＳ１００）、教示画像記憶部６は、撮像装置４から取得された画像データを教示画像（以下、スタート地点Ｘｓで取得した教示画像を「スタート地点画像」という）としてコントローラ５の記憶装置に記憶する（スタート地点画像取得ステップ）。また、このとき、エンコーダ３３の検出値ｄを併せて記憶して（ステップＳ１１０）教示走行を終了する。
なお、走行制御部７には走行経路Ｒ３から走行経路Ｒ４に移行する際の旋回角度が予め入力されており（ここではいずれの走行経路Ｒ１〜Ｒ４に移行する際でも左９０度旋回）、全体経路Ｒを連続して自律移動可能に構成されている。
【００３９】
即ち、スタート地点Ｘｓから減速開始位置Ｘｂまでの区間が定常走行区間１３、減速開始位置Ｘｂからゴール地点Ｘｔまでの区間が低速走行区間１４、減速開始位置Ｘａからゴール地点Ｘｔまでの区間が位置決め区間１５となる。また、教示画像を取得した地点がそれぞれ教示地点となる。
教示走行が終了すると、移動体１のコントローラ５に記憶された、教示画像のデータ及び教示画像撮像時のエンコーダ３３の検出値（これらをまとめて教示情報という）が画像サーバ１０２に送信される。そして、画像サーバ１０２から教示走行を行なっていない別の移動体１へ教示情報を転送するようになっている。
【００４０】
［自律走行］
次に、移動体１がスタート地点Ｘｓからゴール地点Ｘｔまで自律走行する際の態様について説明する。
図５に示すように、移動体１をスタート地点Ｘｓにセットすると、ステップＴ５として、移動体１が自律走行を開始する。走行制御部７による自律移動制御の詳細については後述する。
【００４１】
移動体１の走行開始とともに、撮像装置４が撮像周期Ｔｓ毎に撮像動作を実行し得られた画像データ（実画像Ｐｒ）がコントローラ５に入力される。
そして、走行制御部７は移動体１を定常速度Ｖ１で走行させるように駆動装置３を制御する。この速度にかかる制御はエンコーダ３３の検出結果に基づいて実行される。
【００４２】
また、走行制御部７は撮像部４から入力される実画像Ｐｒと、教示走行によって、コントローラ５の記憶装置に記憶された複数の教示画像のうち当該実画像Ｐｒ（現画像）との一致度が最も大きいものを選択し、選択された教示画像と実画像Ｐｒとを比較して、より一致度が大きくなるように、移動体１を操舵するように駆動装置３を制御する。
そして、選択された教示画像と実画像Ｐｒとの一致度が予め定められた閾値Ｍ１以上になると、順番情報が次の教示画像を選択し、教示画像と実画像Ｐｒとを比較して、より一致度が大きくなるように駆動装置３を制御する。
【００４３】
そして、移動体が減速開始位置Ｘｂ近傍に達すると、ステップＴ１０として減速開始位置画像Ｐｂが選択され、減速開始位置画像Ｐｂと実画像Ｐｒとが比較される。
そして、ステップＴ２０として減速開始位置画像Ｐｂと実画像Ｐｒとの一致度が予め設定された閾値Ｍ２以上になると、走行制御部７では次の教示画像（即ち、位置決め開始位置画像Ｐａ）が選択されるとともに、移動体１の進行速度を定常速度Ｖ１よりも遅い減速速度Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）にまで徐々に減速させる（ステップＴ３０）。
【００４４】
その後、ステップＴ４０として位置決め開始位置画像Ｐａと実画像Ｐｒとを比較し、減速開始位置画像Ｐｂと実画像Ｐｒとの一致度が予め設定された閾値Ｍ３以上になると（ステップＴ５０）、移動体１の進行速度を減速速度Ｖ２からさらに遅い位置決め速度Ｖ３（Ｖ２＞Ｖ３）にまで減速させる（ステップＴ６０）。同時に走行制御部７は目標位置画像を選択して、目標位置画像Ｐｔと実画像Ｐｒとの一致度が大きくなるように移動体１を転舵させる（ステップＴ７０）。
そして、走行制御部７は、ゴール地点画像Ｐｔと実画像Ｐｒとの一致度が予め設定された閾値Ｍ４に達すると移動体１の進行を停止させる（ステップＴ８０）。
【００４５】
［自律走行制御］
次に、図６は走行制御部７による自律移動制御をより具体的に説明する。実画像Ｐｒと教示画像との比較による駆動装置への移動量指令量（目標移動量）の算出方法に関する図である。図６では、教示画像としてゴール地点画像Ｐｔを例に挙げる。
走行制御部７は、実画像Ｐｒが位置決め開始位置画像Ｐａとの一致度に略一致したと判定したら、実画像Ｐｒとゴール地点画像Ｐｔとを比較することで現在位置とゴール地点Ｘｔとの間の距離を算出し、以降はエンコーダ３３により検出された検出値（駆動輪３０の回転量）を判断基準としてゴール地点Ｘｔに対して位置決めする。以下、図６に基づいて説明する。
【００４６】
図６に示すように、ここでは移動体１の進行方向すなわち撮像部４により撮像される画像の上下方向をＸ、移動体１の左右方向すなわち撮像部４により撮像される画像の左右方向をＹと座標を設定する。
ゴール地点画像Ｐｔと実画像Ｐｒの中で、画像内での特徴点２０の四角部右下点Ａおよび四角部左上点Ｂの位置を検出し、Ｘ，Ｙそれぞれの画素の差をΔＸＡ，ΔＹＡおよびΔＸＢ，ΔＹＢとする。事前に行なうキャリブレーションにより、ΔＸＡ，ΔＹＡおよびΔＸＢ，ΔＹＢにそれぞれ係数αＡ，βＡおよびαＢ，βＢをかけた量の平均値を、移動体１の移動量ΔＸ，ΔＹとして走行制御部７に与えることにより、ゴール地点Ｘｔまでの目標移動量が求められる。
【００４７】
本発明の第１実施形態にかかる移動体システムはこのように構成されているので、スタート地点Ｘｓからゴール地点Ｘｔに至る理想的な走行経路に対して蛇行することなく、より精度の高い走行経路を教示することができる。
即ち、教示走行を開始する際にまず最初にゴール地点Ｘｔにおいての教示画像を取得し、その後、ゴール地点から遠ざかる方向に移動体を手動走行させるので、オペレータは移動体１を手動走行させる際に、ゴール地点と現在の走行地点との位置関係を容易に認識することができる。したがって、教示走行を実行するオペレータの習熟度が同じであれば、スタート地点Ｘｓからゴール地点Ｘｔに向かって教示走行させる場合と比較して教示する走行経路に意図しない蛇行部分等の理想的な走行経路に対する乖離をより効果的に低減することができる。また、教示を行なう際に、予め理想的な走行経路等を示すライン等をフロア１０１上に設置する等の手間を省くことができる。
【００４８】
また、ゴール地点Ｘｔの近傍部分（低速走行区間１４及び位置決め区間１５）では、自律走行時に移動体１が停止する位置の精度を向上させるため、定常走行区間１３よりも高い精度が要求されるが、本発明にかかる移動体の教示方法によれば、ゴール地点Ｘｔにより近い程にオペレータがゴール地点と現在位置との位置関係を高精度に認識できるため、ゴール地点Ｘｔにより近い程より高精度な走行経路を教示することができる。
さらに、予め実験等で得られたエンコーダ３３の検出値の閾値ｄ１，ｄ２に基づいて、低速走行区間１４及び位置決め区間１５に対応する教示画像（位置決め開始位置画像Ｐａ，減速開始位置画像Ｐｂ）を確実に取得することができる。
【００４９】
また、全体経路Ｒは直線状の４つの走行経路Ｒ１〜Ｒ４によって形成されているので、各走行経路Ｒ１〜Ｒ４について教示走行を実行する際には、オペレータが常時それぞれのゴール地点Ｘｔを目視しながら移動体１を操作できるので、より精度良く走行経路を教示することができる。
【００５０】
さらに、表示装置８には、撮像装置４が取得した実画像をリアルタイムで表示するとともに、実画像とゴール地点画像との画素配置を比較してマッチング処理を行い、実画像中のゴール地点画像Ｐｔとの一致度が高い位置（画素配置のパターンが最も近い領域）にゴール地点画像Ｐｔを重ねて表示するとともに、表示装置８にはゴール地点画像Ｐｔを位置させるべき照準が表示されるので、オペレータは、表示装置８を目視しながらゴール地点画像Ｐｔが常に実画像中の所定の照準内（本実施形態では、実画像の中央）に収まるように移動体１を操作することで、オペレータの習熟度に拠らずに、より理想的な走行経路を教示することができる。
【００５１】
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は教示走行の際のコントローラの構成以外は第１実施形態と同様に構成されているので、第１実施形態のものと同様の構成については説明を省略し、同符号を用いる。
本実施形態にかかる教示走行は、図７に示すように、操作者（オペレータ）が移動体１を手動で走行させて移動体１をゴール地点Ｘｔにセットし（ステップＵ１０）、ゴール地点画像をコントローラ５の記憶装置に記憶する（ステップＵ２０）。このとき、走行制御部７はエンコーダ３３の検出値ｄをリセットする。ここでは検出値ｄの値をｄ＝０に設定する。これにより、エンコーダ３３の検出値はゴール地点Ｘｔからの走行距離に相当するものとなる。
【００５２】
そして、オペレータによる手動走行操作装置９の操作により、教示したい経路（走行経路）に沿って移動体を手動で走行させる（ステップＵ３０）。
そして、後進走行開始後、教示画像取得部６は直前に取得した教示画像と撮像装置４により随時取得される実画像Ｐｒとの一致度Ｍを随時算出する。そして算出された一致度Ｍが予め設定された値であるＭ１以下（Ｍ≦Ｍ１）になると（ステップＵ４０）、教示画像記憶部６は、位置決め開始位置画像Ｐａをコントローラ５の記憶装置に記憶する（位置決め開始位置画像取得ステップ）。また、このとき、エンコーダ３３の検出値ｄを併せて記憶する（ステップＵ５０）。
【００５３】
その後、移動体１をさらに後進走行させ、算出される一致値Ｍが予め設定された値であるＭ２以下（Ｍ≦Ｍ２）になると（ステップＵ６０）、教示画像記憶部６は、減速開始位置画像Ｐｂをコントローラ５の記憶装置に記憶する（減速開始位置画像取得ステップ）。また、このとき、エンコーダ３３の検出値ｄを併せて記憶する（ステップＵ７０）。
【００５４】
その後、移動体１をスタート地点Ｘｓに向かってさらに後進走行させる。減速開始位置画像Ｐｂ取得後、教示画像取得部６はエンコーダ３３の検出値に基づいて直前の教示画像取得時からの走行距離Δｄを随時算出する。
そして、走行距離Δｄが予め設定された閾値ｄ０以上（Δｄ≧ｄ０）となると（ステップＵ８０）、ステップＵ９０として、教示画像記憶部６は、撮像装置４から取得された画像データを教示画像としてコントローラ５の記憶装置に記憶する（比較教示画像取得ステップ）。
そして、教示画像取得部６はスタート地点Ｘｓに到達するまでは（ステップＵ１００）、走行距離Δｄが閾値ｄ０の達する毎に教示画像を取得する（定常教示画像取得ステップ）。
そして、オペレータがスタート地点Ｘｓに到達したと判断すると（ステップＵ１００）、教示画像記憶部６は、スタート地点画像をコントローラ５の記憶装置に記憶する（スタート地点画像取得ステップ）。また、このとき、エンコーダ３３の検出値ｄを併せて記憶して（ステップＵ１１０）教示走行を終了する。
【００５５】
本発明の第２実施形態にかかる移動体システムはこのように構成されているので、位置決め開始位置画像Ｐａとゴール地点画像Ｐｔとの一致度の差異や位置決め開始位置画像Ｐａと減速開始位置画像Ｐｂとの一致度の差異を予め調整することによって、低速走行区間１４及び位置決め区間１５における移動体１の自律走行の精度を向上することができる。
また、定常走行区間１３においては、簡単な構成により一定の間隔（ｄ０）毎に教示画像を取得することができる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、実施形態では移動体を駆動装置，撮像部，制御装置の組合せとしたものを例として説明したが本発明はこのような形態に限らず、サービスロボット等、自律して移動する移動体であれば適宜適用することができる。
また、上述の実施形態では、教示画像を取得する際に、走行距離検出器の検出値ｄにかかる閾値（ｄ１，ｄ２，ｄ０）と、実画像と直前に取得した教示画像との一致度Ｍにかかる閾値（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ０）をそれぞれ併用して構成したが、検出値ｄ及び一致度Ｍのいずれか１方のみを用いて教示走行を実行するようにしてもよい。また、各閾値の設定についても適宜変更することができる。
【００５７】
さらに、オペレータが手動で入力端末等を操作して教示画像を取得するように構成してもよい。また、走行距離検出器はエンコーダに限定されるものでなくゴール地点から現在位置までの走行距離を測定できる構成であれば他の構成であってもよい。
また、本発明は、直線上の走行経路を教示する際に特に有効であるが、走行経路は直線状のものに限定されるものではない。
例えば、上述の第１実施形態のものにおいて、教示する走行経路にカーブ等の曲線箇所が含まれる場合には、予めコントローラに入力した走行経路情報に基づいて、走行経路が入力された走行経路情報に沿うように表示装置に表示する照準の位置を画面上で移動させるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる移動体の教示走行の手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる移動体システムの全体構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる移動体の概略構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる移動体の教示走行の態様を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる移動体の自律走行の際の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる移動体の自律走行の際の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる移動体の教示走行の際の手順を示すフローチャートである。
【図８】従来技術にかかる移動体の教示態様を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１Ａ，１Ｂ  移動体
２  車体
３  駆動装置（走行装置）
４  撮像装置
５  コントローラ
６  教示画像記憶部
７  走行制御部
８  表示装置
９  手動走行操作装置
１３  定常走行区間
１４  低速走行区間
１５  位置決め区間
２０  特徴点
３１  駆動輪
３２  アクチュエータ
３３  エンコーダ（走行距離検出器）
１００  移動体システム
１０１  フロア
１０２  画像サーバ
１０３  作業用セル
【図１】
2010146238.tif 000003
【図２】
2010146238.tif 000004
【図３】
2010146238.tif 000005
【図４】
2010146238.tif 000006
【図５】
2010146238.tif 000007
【図６】
2010146238.tif 000008
【図７】
2010146238.tif 000009
【図８】
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