(57)【要約】【課題】建設現場であっても自己の位置を推定する位置推定装置、ロボット及び位置推定方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態の位置推定装置は、空間内の存在物を計測する計測部と、前記空間内における施工対象物に関する施工データを記憶する記憶部と、前記計測部によって計測可能な施工対象物の施工データを前記記憶部に記憶された施工データから抽出してマッピング情報を得る抽出部と、前記計測部によって取得された計測データと、前記マッピング情報とに基づいて、前記空間内における自己位置を算出する位置推定部と、を備える。【選択図】図１
2018164966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内の存在物を計測する計測部と、
前記空間内における施工対象物に関する施工データを記憶する記憶部と、
前記計測部によって計測可能な施工対象物の施工データを前記記憶部に記憶された施工データから抽出してマッピング情報を得る抽出部と、
前記計測部によって取得された計測データと、前記マッピング情報とに基づいて、前記空間内における自己位置を算出する位置推定部と、
を備える、
位置推定装置。
【請求項２】
前記抽出部は、前記施工データのうち、前記計測部の計測対象領域の範囲外の建築構造物については抽出対象外としてマッピング情報を得る、
請求項１記載の位置推定装置。
【請求項３】
前記施工データは、施工対象物の属性に応じて異なるレイヤに分けられており、
前記抽出部は、前記属性に基づいて、抽出対象の属性が付与されたレイヤを特定し、特定されたレイヤの施工データを抽出する、
請求項１又は請求項２に記載の位置推定装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記施工データに示される建築構造物の計測に関する計測パラメータを記憶し、
前記位置推定部は、前記計測パラメータに基づいて、前記空間内における自己位置を算出する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の位置推定装置。
【請求項５】
前記記憶部は、前記施工データに示される建築構造物の性質に関する性質パラメータを記憶し、
前記位置推定部は、前記性質パラメータ、及び前記マッピング情報に基づいて、前記空間内における自己位置を算出する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の位置推定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の位置推定装置を備える走行可能なロボット。
【請求項７】
空間内の存在物を計測する計測工程と、
前記空間内における施工対象物に関する施工データを記憶する記憶工程と、
前記計測工程によって計測可能な施工対象物の施工データを前記記憶工程により記憶された施工データから抽出してマッピング情報を得る抽出工程と、
前記計測工程によって取得された計測データと、前記マッピング情報とに基づいて、前記空間内における自己位置を算出する位置推定工程と、
を備える、
位置推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置推定装置、ロボット及び位置推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自己の位置を推定する技術が、例えば、自動走行ロボット等において用いられている。このような自動走行ロボットは、自己の周囲を測定した測定結果と、予め記憶された地図情報とを照合することで、自身が地図上のいずれの位置にいるかを推定することができる。
一方、移動可能であって自動制御されるロボットを建設現場において用いる場合であっても、上述のような自己位置推定技術が必要であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−６６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、建築現場においては、建築開始の段階から完成の段階までの間においては、施工状況は日々変化する。そのため、施工図を地図情報として用いた場合、施工途中の段階においては、一部の壁や扉等しか施工されていないため、地図情報と現場に実際に存在する構造物とが一致せず、したがって、自己位置を正しく推定することができない。また、施工状況に合わせた地図情報を複数準備することは、現場の施工状況に応じて常に地図情報を更新しなければならず、現実的ではない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、施工途中の建設現場において自己の位置を推定することができる位置推定装置、ロボット及び位置推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するための本発明の一実施形態の位置推定装置は、空間内の存在物を計測する計測部と、前記空間内における施工対象物に関する施工データを記憶する記憶部と、前記計測部によって計測可能な施工対象物の施工データを前記記憶部に記憶された施工データから抽出してマッピング情報を得る抽出部と、前記計測部によって取得された計測データと、前記マッピング情報とに基づいて、前記空間内における自己位置を算出する位置推定部と、を備える。
【０００７】
また、本発明の一実施形態のロボットは、上述した位置推定装置を備える走行可能なロボットである。
【０００８】
また、本発明の一実施形態の位置推定方法は、空間内の存在物を計測する計測工程と、前記空間内における施工対象物に関する施工データを記憶する記憶工程と、前記計測工程により計測可能な施工対象物の施工データを前記記憶工程により記憶された施工データから抽出してマッピング情報を得る抽出工程と、前記計測部によって取得された計測データと、前記マッピング情報とに基づいて、前記空間内における自己位置を算出する位置推定工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、この発明によれば、施工途中の建設現場において自己の位置を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】位置推定装置１０を含むロボット１の機能ブロック図である。
【図２】施工データ１４０の一例を示す図である。
【図３】施工データ１４０に含まれる属性とレイヤの関係を示す図である。
【図４】レーザの照射範囲と、検出可能な構造物と検出されない構造物の関係を示す図である。
【図５】マッピング情報の一例を示す図である。
【図６】レイヤパラメータ１４１のデータ構造図である。
【図７】位置推定装置１０が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】レイヤパラメータ１４１の使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００１２】
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【００１３】
以下、実施形態の位置推定装置１０を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、位置推定装置１０を含むロボット１の機能ブロック図を示している。図１に示すように、ロボット１は、制御部２と、駆動部３と、位置推定装置１０とを備える。ロボット１は、例えば建築現場における空間内に置かれて使用される。建築現場においてこのロボット１を最初に置く位置は任意であるが、いずれの位置に置かれた場合であっても、ロボット１は、建築現場において自己位置を基準として計測を行い、計測結果とマッピング情報（後述）とに基づいて、自己の位置（以下、自己位置という）を推定する。そして、ロボット１は、例えば推定した自己位置に基づいて目的地まで移動したり、推定された自己位置に基づいて、各種作業を行なうことができる。制御部２は、駆動部３と、位置推定装置１０を制御する。駆動部３は、例えば走行用車輪と、走行用車輪を駆動させるモータである。駆動部３は、制御部２からの制御に基づいて走行用車輪を駆動させる。これにより、ロボット１は移動する。
【００１５】
位置推定装置１０は、計測部１２と、記憶部１４と、抽出部１６と、位置推定部１８とを備える。位置推定装置１０は、制御部２からの制御に基づいて自己の位置を推定し、推定した結果を制御部２に出力する。
位置推定装置１０は、自己の位置を推定する空間内のいずれの位置に置いてもよいが、空間内を測定可能な範囲であれば、空間外に置かれてもよい。
【００１６】
計測部１２は、空間内の存在物を計測する。計測部１２は、位置推定装置が置かれた位置を基準として空間内に存在する物体を検出する。計測部１２は、例えば計測用の測域センサを備え、測域センサが照射するレーザから反射される光の具合に応じて建築現場に存在する建築構造物などを計測する。計測部１２は、計測した計測データを、位置推定部１８に出力する。
【００１７】
記憶部１４は、空間内における施工対象物に関する施工データ１４０を記憶する。また、記憶部１４は、施工データ１４０の建築構造物の計測に関する計測パラメータ、および施工データ１４０の建築構造物に関する性質パラメータを含むレイヤパラメータ１４１を記憶する。
【００１８】
ここで、施工データ１４０について図２、図３を用いて説明する。
図２は、施工データ１４０の一例を示す図である。施工データ１４０は、施工対象物に関する情報であって、建設現場において施工するために必要となる図面データ（施工図を表すデータ）であり、例えば、施工図や仮設計図等の図面データを用いることができる。この施工データは、施工対象物の形状（実体）を示す実体情報（例えば、間仕切り壁、柱等の躯体を表す線）と、施工対象物の形状（実体）そのものを表すわけではないが施工対象物の形状の説明を補助する補助情報（寸法線、通芯、補助線）とに分けることができる。
【００１９】
図２に示すように、施工データ１４０は施工対象物の属性に応じて異なるレイヤに分けられる。本実施形態における施工対象物の属性は、施工対象物が測定可能な建築構造物であるか否かを識別可能な情報を含む。例えば、施工対象物の属性は、実体情報であるか補助情報であるかのいずれかに属する情報である。また、実体情報については、各部材毎にさらに異なるレイヤ（柱を表すレイヤ、間仕切り壁を表すレイヤ等）に分けることもできる。補助情報については、施工対象物の形状を説明する内容に応じて異なるレイヤ（寸法線を表すレイヤ、通芯を表すレイヤ、補助線を表すレイヤ等）に分けることもできる。この施工データは、ＣＡＤ（computer-aided design）図面として用いられるＣＡＤデータを利用することができる。施工図をＣＡＤデータにて表す場合には、躯体を構成する部材毎であり、かつ、実体はないが施工図に表される寸法線や通芯等を表す線の種類毎に別のレイヤとして用いられることが多いため、本実施形態においては、施工データの一例として施工図を表すＣＡＤデータを用いることができる。
【００２０】
また、本実施形態において、いずれの属性に属するかについては、施工対象物のレイヤに付された名称を用いて識別される。すなわち、施工対象物のレイヤ名称には、仕上り線や階段等、施工対象物の形状を示すレイヤであることを識別できる名称が付されている場合には、このレイヤ名称に基づいて、そのレイヤで表される施工対象物が測定可能な建築構造物であるか否かを判別することができる。なお、以下では、施工対象物の属性を名称であるとして説明するが、これに限られない。施工対象物の属性は、例えば、建築構造物の大きさや強度、施工する順序などであってもよい。
【００２１】
施工データ１４０は、複数のレイヤを重ね合わせることにより生成されている。施工データ１４０に含まれるレイヤのそれぞれは、レイヤ単位で施工データ１４０に追加したり削除したりすることができる。施工データ１４０には、実際に実在する建築物や構造物を表すレイヤだけでなく、構造物の名称や寸法など、実際には建築物あるいは工作物として実在しないが施工時に利用される情報を表すレイヤが含まれる。例えば、図２に示す施工データ１４０には、情報レイヤとして建築構造物を設置する際に基準とする基準線を示す、通り芯レイヤＬ１（通り芯レイヤＬ１−１〜Ｌ１−１１）、敷地の中と外の境界を示す敷地線レイヤＬ２が含まれる。また、図２に示す施工データ１４０には、建築物として存在するものを表す階段レイヤＬ３、建具線レイヤＬ４、および壁床仕上見掛り線レイヤＬ５が含まれる。
【００２２】
図３は、図２から階段レイヤＬ３、建具線レイヤＬ４、および壁床仕上見掛り線レイヤＬ５をそれぞれ抽出した施工データ１４０である。図２の施工データ１４０に含まれていた、通り芯レイヤＬ１と敷地線レイヤＬ２が、図３には含まれない。自己位置を推定する場合に用いられるマッピング情報には、構造物として存在する施工対象物を表すレイヤが対象として含まれており、構造物として存在しないものを表すレイヤについては含まれないようになっている。ここで、マッピング情報に構造物として存在しないレイヤが含まれないようにすることで、そのレイヤが示す線や形の構造物が存在していると誤って認識されてしまうことを防止することができる。そこで、抽出部１６は、施工データ１４０から、実際に実在する建築物、すなわち計測部１２により計測可能なレイヤを抽出する。これにより、マッピング情報には、建築物として実在しない情報が含まれないようにすることができる。
【００２３】
ここで、レイヤパラメータ１４１について、図６を用いて説明する。図６は、レイヤパラメータ１４１のデータ構造図である。
レイヤパラメータ１４１は、施工データ１４０の建築構造物の計測に関する計測パラメータ、および施工データ１４０の建築構造物の性質に関する性質パラメータを含む。本実施形態における計測パラメータは、例えばレイヤが計測部１２により計測される度合いを示す情報（以下、「確度パラメータ」という）である。また、計測パラメータは、例えばレイヤが計測部１２により計測される位置の精度を示す情報（以下、「精度パラメータ」という）である。また、本実施形態における性質パラメータは、レイヤが示す建築構造物の表面の反射強度である。なお、計測パラメータ、および性質パラメータはこれに限定されない。例えば、計測パラメータは、施工順序を表すものであってもよい。性質パラメータは、レイヤが示す構造物の強度や色調などであってもよい。
【００２４】
図６に示すように、レイヤパラメータ１４１には、「レイヤ名称」、「確度」、「反射強度」、「精度」のそれぞれの項目がある。「レイヤ名称」の項目には、躯体、躯体切断線などのレイヤの名称が記憶される。「確度」の項目には、そのレイヤにおける確度パラメータが記憶される。図６の例では、最も計測される可能性が高い場合の数値を「２５５」とし、可能性が低くなるにつれ小さな数値で示している。「反射強度」の項目には、性質パラメータの一例として、そのレイヤにレイヤ照射されたレーザが反射される場合の反射強度が記憶される。「精度」の項目には、そのレイヤにおける精度パラメータが記憶される。
【００２５】
確度パラメータについて説明する。施工途中においては、マッピング情報にある構造物が、建築現場に必ず存在するとは限らない。例えば、鉄骨柱などは建築が開始された比較的初期の段階で建設されるが、間仕切り壁などは施工が完成する間際に建設される。このため、計測部１２が測定した時期によっては、鉄骨柱レイヤに対応する構造物が計測されたが、間仕切り壁レイヤに対応する構造物が計測されない場合がある。このような測定データを用いた場合、位置推定部１８は、マッピング情報と計測データとの一致度合を低く算出してしまう。そこで、レイヤパラメータ１４１に確度パラメータを設けることにより、測定データに測定されない構造物がまだ存在していない可能性が高い構造物である場合には、例えばそこに構造物があるとみなして、自己位置を推定することができるようにする。
確度パラメータは、建築現場の施工時の進捗状況を考慮して設定される。例えば、柱は必ず施工されている時期であるが、その柱に対して間仕切り壁が施工されている可能性がある時期においては、柱のレイヤに対するレイヤパラメータ１４１は、間仕切り壁に対するレイヤパラメータ１４１よりも高い値に設定される。より具体的には、柱に対応する確度パラメータは、２５６に設定し、間仕切り壁に対応する確度パラメータは、１２８に設定する。このような、確度パラメータは建築現場の進捗状況に応じて、更新されることが好ましい。
【００２６】
精度パラメータについて説明する。レイヤによっては、施工データに示される位置に正確に設置されるとは限らない構造物がある。例えば、柱などは、設計された寸法通りの柱が設計された位置に正確に設置されるが、間仕切り壁などはある範囲内に設置されていればよく、施工データの設置位置と実際の設置位置とにずれが生じる場合がある。このため、計測部１２が測定した測定でデータが鉄骨柱レイヤに対応する構造物はマッピング情報と一致したとしても、間仕切り壁レイヤに対応する構造物とは一致しない場合がある。例えば、躯体の一部に吹き付け断熱材が施工される場合、吹き付けられた断熱材がどの程度膨張するかは、施工の仕方や施工環境によって異なるため、吹き付け断熱材は、施工図と完全に一致するような厚みに施工されるとは限らない。そのため、このような建築現場において生じうる施工図との相違があっても測定データとマッピング情報との一致度合を許容するために、レイヤパラメータ１４１に精度パラメータを設けることにより、わずかにずれた位置に測定された構造物が、位置に誤差が生じやすい構造物である場合には、測定結果から得られる物体の位置が、マッピング情報が表す物体の位置に対して許容範囲にある場合には、対応するマッピング情報の位置に構造物があるとみなして、自己位置を推定することができるようにする。
精度パラメータは、施工データが示す建築構造物の位置または形状に対する許容可能な範囲を表す。精度パラメータが、２５５に近い値である程、施工データが示す建築構造物の位置と近い位置に建設される可能性があることを表す。例えば、建築の初期段階において施工される柱については、精度が高い値に設定され、吹き付け断熱材や間仕切りの柱などは、初期に施工される柱の精度に比べて低い値が設定される。
【００２７】
性質パラメータの反射強度について説明する。マッピング情報には、壁など反射強度が比較的高い建築部材のレイヤだけでなく、防音素材など反射強度が低くレーザが照射された場合にレーザ光を吸収する性質のある建築部材が含まれたレイヤも存在する。このため、位置推定部１８は、レーザの反射光の強度が弱いために計測部１２によってはっきりと計測されない測定データに対し、建築部材が存在しているにもかかわらず、存在していないと誤って判定してしまうことが考えられる。そこで、性質パラメータとして反射強度を設けることにより、測定データにはっきりと構造物が検出されていない場合であっても、対応するマッピング情報の位置に反射強度が小さい構造物があるように測定された場合であっても、測定された反射強度が許容範囲である場合には、そこに構造物があるとみなして、自己位置を推定することができるようにする。
反射強度は、施工対象の物体の反射強度に応じた値が設定される。
確度、反射強度、精度のうち、どのレイヤパラメータを用いるかについては、実体情報の部材に応じて決めることができ、施工データの１つのレイヤに対して、１つのレイヤパラメータのみを用いて推定してもよいし、２つ以上のレイヤパラメータを用いて推定してもよい。
【００２８】
図１に戻り、抽出部１６は、計測部１２によって計測可能な施工対象物の施工データを、記憶部１４に記憶された施工データから抽出してマッピング情報を得る。マッピング情報は、位置推定部１８が自己位置を推定する際に用いられる。マッピング情報には、空間における構造物の位置や形状が表される。位置推定部１８は、測定データに測定された構造物がマッピング情報の何処にあるかを検出し、その位置関係に基づいて自己位置推定を行うため、マッピング情報には、計測部１２に計測される構造物が含まれている必要がある。一方、施工データには、構造物として存在するデータと存在しないデータが含まれることから、抽出部１６は、躯体や躯体切断線など建築構造物として計測部１２によって計測可能な施工対象物の施工データを抽出してマッピング情報を得る。抽出部１６は、属性に基づいて、抽出対象の属性が付与されたレイヤを特定し、特定されたレイヤの施工データを抽出する。
【００２９】
抽出部１６は、施工データのうち、計測部１２の計測対象領域の範囲外の建築構造物については抽出対象外とし、残りの建築構造物に関するマッピング情報を得る。計測部１２は、例えば、ある高さ（例えば床上から１メートル程度の高さ）に配置されており、その位置から水平方向に対してレーザを照射し、反射される光を検出するため、そのレーザの照射範囲以外に構造物があったとしても、その構造物は検出されない。そのため、計測部１２の計測範囲に該当する建築構造物については、マッピング情報としての抽出は行なわない。これにより、自己位置の推定に用いる必要がない建築構造物について除外することができ、自己位置推定の精度を向上させることができる。
【００３０】
図４は、レーザの照射範囲と、検出可能な構造物と検出されない構造物の関係を示す図である。図４では、建築構造物を垂直方向と平行な断面からみた形状を表す図であり、例えば、床６０の上面に設置された施工データ１４０に基づく構造物５０（構造物５０−１〜５０−４）が表されている。
図４に示すように、複数の構造物５０（構造物５０−１〜５０−４）がある建築現場において、ロボット１の計測部１２がある高さに設置されている。計測部１２が、計測部１２の設置された位置から水平方向にレーザを照射すると、構造物５０−１、５０−４にはレーザが照射されて反射されるため計測部１２により検出されるが、構造物５０−２、５０−３は、レーザが照射される領域の高さよりも低い場所に設置されるため、レーザが照射されず、計測部１２により検出されない。このような構造物５０−１、５０−４に関しては、実体がある施工対象物であっても、施工対象物に関連づけられた、当該施工対象物に対する寸法データ（例えば床面からの高さを表す情報）や、建築物の施工データの属性に基づいて、除外される。
【００３１】
図５は、マッピング情報の一例である。図５（ａ）は、マッピング情報の一例である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すマッピング情報をビットマップに変換したイメージ図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、マッピング情報には、施工データ１４０から計測部１２が計測可能な建築構造物のレイヤから構成されるデータが含まれる。また、図５（ａ）、は、マッピング情報に含まれる各レイヤが重ね合わされた場合であり、建築構造物の形状を表している。図５（ｂ）は、図５（ａ）で示すマッピング情報に基づく形状を、ある所定のピクセル数で分割された座標に割り当て、建築対象物があるか否かを表す情報が各ピクセルに示された情報である。このピクセルデータを用いることにより、計測部１２がレーサにより計測可能な空間分解能と一致させ、計測データに基づく建築構造物の有無と、マッピング情報に示される構造物の有無を対応させることができるようになっている。
【００３２】
ここで、図５（ｂ）に示すビットマップ情報は、必要に応じて、ロボット１に設けられる表示パネル、または、このビットマップ情報を取り込んだコンピュータのディスプレイ上に表示させることができる。ビットマップ情報を表示するにあたり、建築対象物の有り無しを表すだけではなく、その建築対象物の形状に対して考慮されたレイヤパラメータ１４１に応じた、色で表示することが可能である。例えば、確度、反射強度、精度は、それぞれ０から２５５までの２５６段階で示すようになっており、例えば確度をＲ（レッド）、反射強度をＧ（グリーン）、精度をＢ（ブルー）に割り当て、それぞれのパラメータの度合に応じて求められる色で表示することができる。より具体的には、確度、反射強度、精度がそれぞれ、１２８である場合にはグレーの色で表示され、確度が１２８であり、反射強度が０であり、精度が１２８である場合には、紫の色で表示される。これにより、位置推定装置１０を利用するオペレータは、マッピング情報に示されている建築構造物の各ピクセルにどのようなレイヤパラメータ１４１がどの程度の重みで用いられているかを、色を手掛かりにして把握することができる。
【００３３】
位置推定部１８は、レイヤパラメータ１４１が考慮されたビットマップ情報を用いて、自己位置を推定してもよいし、マッピング情報とレイヤパラメータ１４１をそれぞれ参照して、自己位置を推定してもよい。
【００３４】
位置推定部１８は、計測部１２によって取得された計測データと、マッピング情報とに基づいて、空間内における自己位置を算出する。例えば、位置推定部１８は、所定の位置における所定の方向を基準としたマッピング情報に対し計測データと一致する度合（以下においては、一致度合という）を算出する。そして、位置推定部１８は、マッピング情報における全ての位置、および、その位置における全ての方向についての一致度合をそれぞれ算出し、最も一致度合が高いマッピング情報における位置と方向を自己位置とする。位置推定部１８は、例えば、自己位置を推定する際のアルゴリズムとしては、例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）の技術を利用することができる。
【００３５】
位置推定部１８は、計測データと、マッピング情報に加え、さらにレイヤパラメータ１４１に基づいて、自己位置を算出してもよい。自己位置の推定にレイヤパラメータ１４１を用いることにより、精度よく自己位置を推定することが可能となる。
【００３６】
ここで、位置推定装置１０が自己位置を検出する処理の流れについて、図７を用いて説明する。まず、抽出部１６は、記憶部１４から施工データ１４０を取得する（ステップＳ１）。抽出部１６は、取得した施工データ１４０から、計測部１２により測定可能な建築構造物のレイヤに相当する施工データを、施工データに含まれるレイヤの名称を参照し、実体がある施工対象物であることを表す属性に該当する名称であるか否かに基づき、抽出する（ステップＳ２）。抽出部１６は、抽出した施工データから、計測部１２で測定対象領域の範囲外となる建築構造物を、施工対象物の属性や、施工データにある高さ情報等に基づいて除外し、抽出対象外とする（ステップＳ３）。これにより、抽出部１６は、マッピング情報を得る。ここで、抽出部１６は、レイヤパラメータ１４１の情報をマッピング情報に反映させる（ステップＳ４）。抽出部１６は、マッピング情報を、位置推定部１８に出力する（ステップＳ５）。一方で、計測部１２は、空間内の存在物についてレーザを照射するなどして計測した計測データを、位置推定部１８に出力する（ステップＳ６）。位置推定部１８は、計測部１２が計測した計測データとマッピング情報に基づいて、計測データとマッピング情報との一致度合を示す評価値を算出するなどして自己位置を推定する（ステップＳ７）。位置推定部１８が計測データとマッピング情報との一致度合を示す評価値を算出する方法の詳細については、後述する。
【００３７】
例えば、位置推定部１８は、反射強度のレイヤパラメータ１４１を用いる場合、計測部１２が計測したレーザの反射強度が、レイヤパラメータ１４１に設定されたレーザ反射強度から近い値である場合に、レイヤパラメータ１４１に設定された当該レーザ反射強度に対応する構造物がある可能性が高いと判断する。具体的には、位置推定部１８は、計測部１２が計測したレーザの反射強度が、レイヤパラメータ１４１に設定されたレーザ反射強度から所定の範囲内にある場合に、構造物があると判定する。
また、例えば、位置推定部１８は、精度のレイヤパラメータ１４１を用いる場合、計測部１２が計測した結果に対応する位置が、マッピング情報が表す建築構造物の位置と異なっていたとしても、レイヤパラメータ１４１の精度に示す値を満たすような範囲内である場合には、その建築構造物があるとして判定する。
また、例えば、位置推定部１８は、確度のレイヤパラメータ１４１を用いる場合、計測部１２が計測した結果に対し、レイヤパラメータ１４１の確度が高い建築構造物のレイヤから照合していき、計測部１２により測定されなかった構造物のレイヤに到達するまで照合し、到達したレイヤまでの施工データと、測定データとに基づいて位置推定を行う。
【００３８】
位置推定部１８が計測データとマッピング情報との一致度合を示す評価値を算出する方法について、図８を用いて説明する。図８は、位置推定部１８が、確度パラメータを用いて自己位置を推定した場合と、確度パラメータを用いずに自己位置を推定した場合の例を示す図である。図８（ａ）は、上側に確度パラメータを重みづけした場合のマッピング情報（図８（ａ）において「マップ」と記載）、下側に確度パラメータを重みづけしていないマッピング情報のイメージをそれぞれ示している。図８（ｂ）は、計測部１２により計測された計測データ（図８（ｂ）において「点群」と記載）のイメージを示す。図８（ｃ）は、上側に確度パラメータを重みづけした場合の評価値、下側に確度パラメータを重みづけしていない評価値をそれぞれ示す。
位置推定部１８は、測域センサからの情報に基づいて、構造物の有無を判定することで、位置推定装置１０の周囲のどこに、どんな構造物があるのかを把握している。しかしながら、この時点では、位置推定部１８は、マッピング情報（以下、マップ）上のどの位置にいて、どの方向を向いているかは把握していない。そこで、位置推定部１８は、マップ上の位置推定装置１０が置かれている位置（自己位置）、および方向を仮定する。そして、位置推定部１８は、その仮定した位置、仮定した方向にいる場合に、マップから得られる周囲の構造物の状況と、位置推定部１８が測域センサから実際に取得した周囲の構造物の状況との一致度合を算出する。そして、位置推定部１８は、マップ上の複数の位置、それらの複数の位置それぞれにおける複数の方向について、それぞれ一致度合を算出する。位置推定部１８は、このようにして算出した複数の一致度合のうち、最も一致度合が高い位置、および方向が、マップ上において実際に位置推定装置１０が置かれている位置、および方向であると推定する。
【００３９】
位置推定部１８は、上述した一致度合を算出する際に、例えば、図８（ａ）に示すように、マップ上の構造物の各々に重みづけを行う。具体的には、位置推定部１８は、確度のレイヤパラメータ１４１を用い、確度が高い建築構造物（図８（ａ）における、○のピクセル）に大きな値（例えば、確度２）、確度が低い建築構造物（図８（ａ）における、△のピクセル）に小さな値（例えば、確度０．５）をそれぞれ重みづけする。
こうすることで、位置推定部１８は、自己位置を推定する精度を上げることができる。具体的には、位置推定部１８は、図８（ａ）のＭａｐ１に示すように５ピクセル×５ピクセルの領域で示されるマップにおいて、確度のレイヤパラメータ１４１を用い、確度２の構造物が３ピクセル、確度０．５の構造物が４ピクセルあると重みづけを行う。一方、位置推定部１８は、図８（ｂ）のＤａｔａ１に示すように、位置推定装置１０の右側に４ピクセル分の構造物、左下側に１ピクセル分の構造物があることを取得したとする。この場合、位置推定部１８は、取得した構造物をＤａｔａ１の所定のピクセルの位置（例えば、Ｄａｔａ１の黒丸で示す位置）から、所定の方向を見た場合におけるＭａｐ１との一致度合を算出する。また、位置推定部１８は、その所定のピクセルの位置から他の方向から見た場合におけるＭａｐ１との一致度合を算出する。位置推定部１８は、このようにして、Ｄａｔａ1内の全ピクセルの位置ごとに、全方向それぞれから見た場合の一致度合を算出し、最も一致度合が高い（位置、および方向）の組合せを自己位置とする。ここでは、Ｄａｔａ２に示すように、Ｄａｔａ２の黒丸の位置から、右手の方向に４ピクセル分の構造物、上方向に２ピクセル分の構造物がみえる方向が最も一致度合が高くなる。位置推定部１８は、この場合の一致度合を、図８（ｃ）の評価式Ｆ１から求める。評価式Ｆ１においては、マップに示す構造物の位置に、計測された構造物がある場合は、その位置の構造物の確度を加算する。確度が重みづけされたＭａｐ１を用いた場合、評価式Ｆ１によれば、一致度合（評価値）は６となる。
一方、図８（ａ）のＭａｐ２に示すようにマップ上の構造物に重みづけを行わない（すべての構造物の確度が１）場合、Ｄａｔａ２の黒丸の位置から、右手の方向に４ピクセル分の構造物、上方向に２ピクセル分の構造物がみえる方向の一致度合は、図８（ｃ）の評価式Ｆ２のように、一致度合（評価値）が３となる。しかしながら、この場合、Ｄａｔａ２の黒丸の位置から、右手の方向に２ピクセル分の構造物、上方向に４ピクセル分の構造物がみえる方向の一致度合も、同じ値（３）となってしまう。つまり、マップ上の構造物に重みづけを行わない場合には、一致度合が高い（位置、および方向）の組合せが複数存在してしまう場合が生じ得る。一致度合が高い（位置、および方向）の組合せが複数存在してしまう場合、位置推定部１８は、自己位置を決定することができない。
なお、評価式Ｆ１、Ｆ２においては、マップに示す構造物の位置に計測された構造物がある場合にその構造物の確度を加算し、構造物がない場合に減算して評価値を算出しているが、マップに示す構造物の位置に計測された構造物がある場合にのみ、その構造物の確度を加算することで（つまり、減算は行わずに）評価値を算出してもよい。
【００４０】
このように、位置推定部１８は、確度のレイヤパラメータ１４１を用いることにより、マップ上の構造物に重みづけを行うことができる。そして、位置推定部１８は、重みづけを加味してマップ上の構造物と計測上の構造物との一致度合を評価することができる。従って、位置推定部１８は、自己位置を推定する精度を上げることができる。なお、上記において、位置推定部１８が確度のレイヤパラメータ１４１を用いて重みづけを行う例について説明したが、これに限定されない。位置推定部１８は、例えば、精度のレイヤパラメータ１４１、または反射強度のレイヤパラメータ１４１を用いて重みづけを行ってもよいし、これらのレイヤパラメータ１４１を総合的に用いて重みづけを行ってもよい。
【００４１】
以上、説明したように、本実施形態の位置推定装置１０は、計測部１２によって計測可能な施工対象物の施工データ１４０を記憶部１４に記憶された施工データ１４０から抽出してマッピング情報を得る。これにより、本実施形態の位置推定装置１０においては、施工データに含まれる建築構造物としては実際には存在しない通り芯などが含まれないマッピング情報を得ることができ、建設現場であっても自己の位置を推定することができる。
【００４２】
また、本実施形態の位置推定装置１０は、施工データ１４０のうち、計測部１２の計測対象領域の範囲外の建築構造物については抽出対象外としてマッピング情報を得る。これにより、本実施形態の位置推定装置１０においては、計測部１２により検出されない建築構造物が含まれないマッピング情報を得ることができ、建築現場であっても自己の位置を推定することができる。
また、本実施形態の位置推定装置１０では、施工データ１４０が施工対象物の属性に応じて異なるレイヤに分けられており、抽出部１６は、属性に基づいて、抽出対象の属性が付与されたレイヤを特定し、特定されたレイヤの施工データを抽出する。これにより、本実施形態の位置推定装置１０においては、レイヤの属性に基づいてレイヤごとに施工データ抽出することができ、建設現場であっても自己の位置を推定することができる。
また、本実施形態の位置推定装置１０では、記憶部１４がレイヤと、そのレイヤが計測部１２により計測される可能性、および計測された場合の精度のうち少なくともいずれか一方に関する情報を対応付けたレイヤパラメータ１４１を記憶し、位置推定部１８は、レイヤパラメータ１４１に基づいて、空間内における自己位置を算出する。これにより、本実施形態の位置推定装置１０においては、まだ施工されていない構造物があっても、レイヤパラメータに基づいて自己位置の検出をすることができ、建設現場であっても自己の位置を推定することができる。
【００４３】
上述した実施形態における位置推定装置１０をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００４４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００４５】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４６】
１…ロボット、２…制御部、３…駆動部、１０…位置推定装置、１２…計測部、１４…記憶部、１６…抽出部、１８…位置推定部、１４０…施工データ、１４１…レイヤパラメータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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