(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、コンピュータビジョン位置決め自律移動装置及び方法を提供する。【解決手段】コンピュータビジョン位置決め自律移動装置は、地図注釈モジュール、画像採集モジュール、人工の目印識別モジュール、経路計画モジュール及び障害物回避モジュールを含む。【選択図】図１
2018022492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータビジョン位置決め自律移動装置であって、
地図注釈モジュール、画像採集モジュール、人工の目印識別モジュール、経路計画モジュール及び障害物回避モジュールを含み、
前記地図注釈モジュールは、移動区域の地図及び地図説明文書が記憶され、前記移動区域に複数の人工の目印が設置され、前記自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動することに用いられ、
前記画像採集モジュールは、前記自律移動装置が移動過程における前方の画像を撮り、画像信号を形成することに用いられ、
前記人工の目印識別モジュールは、前記画像採集モジュールから出力された画像信号を受信し、画像における人工の目印を識別して、前記自律移動装置の位置決めを実現することに用いられ、
前記経路計画モジュールは、前記自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動する時の最も優れた移動情報を計画することに用いられ、
前記障害物回避モジュールは、前記自律移動装置を制御して、自律移動装置に障害物を回避させることに用いられる、
ことを特徴とするコンピュータビジョン位置決め自律移動装置。
【請求項２】
前記自律移動装置は、制御センターと接続され、前記自律移動装置は、更に第一データ伝送モジュールを含み、制御センターは、第二データ伝送モジュール及び自律移動装置の操作モジュールを含み、前記第二データ伝送モジュールは、前記自律移動装置の操作モジュールと接続され、前記第一データ伝送モジュールは、前記第二データ伝送モジュールと接続されることを特徴とする、請求項１に記載のコンピュータビジョン位置決め自律移動装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のコンピュータビジョン位置決め自律移動装置を提供するステップと、
前記自律移動装置を起動して、該自律移動装置に二つの人工の目印の間を移動させ、前記画像採集モジュールが移動方向の前方の画像を採集して、且つ該画像を前記人工の目印識別モジュールに伝送するステップと、
前記人工の目印識別モジュールは、前記画像における人工の目印を識別し、前記自律移動装置は、自身の人工の目印に対する位置を判断するステップと、
前記経路計画モジュールは、前記自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動する時の最も優れた移動情報を計画し、制御モジュールは、前記自律移動装置を制御し、該自律移動装置に人工の目印と人工の目印との間を移動させ、移動する過程において、障害物に出くわす時に、前記障害物回避モジュールは、回避する機能を起動して、自動的に障害物を回避するステップと、
を含むことを特徴とするコンピュータビジョン位置決め方法。
【請求項４】
前記人工の目印識別モジュールは、前記画像におけるどの画像が前記人工の目印に類似するのかを判断して、類似する人工の目印をマークして、人工の目印であるかどうかを識別して、人工の目印であれば、人工の目印のＩＤを読み取って、人工の目印のＩＤを前記地図注釈モジュールに伝送して、前記自律移動装置が自身の位置を判断できることを特徴とする、請求項３に記載のコンピュータビジョン位置決め方法。
【請求項５】
前記人工の目印識別モジュールは、採集した人工の目印によって、人工の目印を使ったコンピュータビジョン位置決め自律移動装置と人工の目印との間の距離及び角度を計算し、制御モジュールは、前記自律移動装置を微調整して、該自律移動装置を人工の目印に移動させることを特徴とする、請求項４に記載のコンピュータビジョン位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工の目印を使ったコンピュータビジョン位置決め自律移動装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、スラム（ＳＬＡＭ）は、ロボットなどの自律移動装置が位置推定の過程において、一般的に使用される技術である。ＳＬＡＭ技術は、ロボットが、知らない環境の位置から出発し、運動過程において、繰り返して観測された地図の特徴によって、自己の位置及び姿勢を推定して、自己位置推定と環境地図作成を同時に行う。大部分のＳＬＡＭ技術は、自己位置推定を実現するように、センサーを利用し、例えば、ＧＰＳ、ＩＭＵ、オドメトリ(Ｏｄｏｍｅｔｒｙ)の情報を提供する。メカナムホイール（Ｍｅｃｈａｎｕｍ  Ｗｈｅｅｌｓ）又はオムニホイール（Ｏｍｉｎ-ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｗｈｅｅｌ）が取り付けられた自律移動装置は、移動する時に、オドメトリを移動距離として参考とすることができず、且つ室内環境もＧＰＳを適用できない。
【０００３】
最近、人工の目印を使った人工の目印コンピュータビジョンを採用して、位置決めを実現することから、基本的にＩＭＵを使用しなくても、位置決めをすることができる。
【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、同一の自律移動装置は、異なる環境にある時にも、コンピュータビジョン位置決めシステムを利用して、自律移動装置を順調に移動させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これによって、自律移動装置を順調に移動させるように、人工の目印を使ったコンピュータビジョン位置決め自律移動装置及び方法を提供する必要がある。
【０００６】
コンピュータビジョン位置決め自律移動装置は、地図注釈モジュール、画像採集モジュール、人工の目印識別モジュール、経路計画モジュール及び障害物回避モジュールを含む。地図注釈モジュールは、移動区域の地図及び地図説明文書が記憶され、移動区域に複数の人工の目印が設置され、自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動することに用いられる。画像採集モジュールは、自律移動装置が移動過程における前方の画像を撮り、画像信号を形成することに用いられる。人工の目印識別モジュールは、画像採集モジュールから出力された画像信号を受信し、画像における人工の目印を識別して、自律移動装置の位置決めを実現することに用いられる。経路計画モジュールは、自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動する時の最も優れた移動情報を計画することに用いられる。障害物回避モジュールは、前記自律移動装置を制御して、自律移動装置に障害物を回避させることに用いられる。
【０００７】
自律移動装置は、制御センターと接続される。自律移動装置は、更に第一データ伝送モジュールを含み、制御センターは、第二データ伝送モジュール及び自律移動装置の操作モジュールを含む。第二データ伝送モジュールは、自律移動装置の操作モジュールと接続され、第一データ伝送モジュールは、第二データ伝送モジュールと接続される。
【０００８】
コンピュータビジョン位置決め方法は、上記コンピュータビジョン位置決め自律移動装置を提供するステップと、自律移動装置を起動して、自律移動装置に二つの人工の目印の間を移動させ、画像採集モジュールが移動方向の前方の画像を採集し、且つ該画像を人工の目印識別モジュールに伝送するステップと、人工の目印識別モジュールは、画像における人工の目印を識別し、自律移動装置は、自身の人工の目印に対する位置を判断するステップと、経路計画モジュールは、自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動する時の最も優れた移動情報を計画し、制御モジュールは、自律移動装置を制御し、自律移動装置に人工の目印と人工の目印との間を移動させ、移動する過程において、障害物に出くわす時に、障害物回避モジュールは、回避する機能を起動して、自動的に障害物を回避するステップと、を含む。
【０００９】
人工の目印識別モジュールは、画像におけるどの画像が前記人工の目印に類似するのかを判断し、類似する人工の目印をマークして、人工の目印であるかどうかを識別し、人工の目印であれば、人工の目印のＩＤを読み取って、人工の目印のＩＤを前記地図注釈モジュールに伝送して、自律移動装置が自身の位置を判断できる。
【００１０】
人工の目印識別モジュールは、採集した人工の目印によって、人工の目印を使ったコンピュータビジョン位置決め自律移動装置と人工の目印との間の距離及び角度を計算し、制御モジュールは、自律移動装置を微調整して、自律移動装置を人工の目印に移動させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のコンピュータビジョン位置決め自律移動装置及び方法は、従来技術と比べて、自律移動装置に移動区域の地図及び地図説明文書が記憶され、経路計画モジュールによって、自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動する時の最も優れた移動情報を計画し、障害物回避モジュールが、自律移動装置を制御して、自律移動装置に自動的に障害物を回避させる。これによって、自律移動装置が移動区域を順調に移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のコンピュータビジョン位置決め自律移動装置を示すブロック図である。
【図２】本発明のコンピュータビジョン位置決め方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例のロボットが工場のある区域の人工の目印Ａから、人工の目印Ｂに移動する路線を示す図である。
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１４】
図１を参照すると、本発明は、コンピュータビジョン位置決め自律移動装置を提供する。自律移動装置は、地図注釈モジュール、画像採集モジュール、人工の目印識別モジュール、経路計画モジュール及び障害物回避モジュールを含む。
【００１５】
地図注釈モジュールは、移動区域の地図及び地図説明文書が記憶され、移動区域に複数の人工の目印が設置され、自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動することに用いられる。画像採集モジュールは、自律移動装置が移動過程における前方の画像を撮影し、画像信号を形成することに用いられる。人工の目印識別モジュールは、画像採集モジュールから出力された画像信号を受信して、画像における人工の目印を識別して、自律移動装置の位置決めを実現することに用いられる。経路計画モジュールは、自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動する時の最も優れた移動情報を計画することに用いられる。障害物回避モジュールは、自律移動装置を制御して、自律移動装置に障害物を回避させることに用いられる。
【００１６】
自律移動装置は、ロボット、無人搬送車又は無人自動車などの自主的に移動できる設備である。自律移動装置の移動方式は、車輪式又は足式等である。
【００１７】
移動区域は、例えば、工場、レストラン、パトロールステーション等のある固定の仕事場である。移動区域にそれぞれＩＤと対応する複数の人工の目印が設置され、ＩＤは、数字、文字などの情報であり、例えば曲り角の人工の目印の名称を代表する。人工の目印は、Ｔａｇ３６ｈ１１マークシリーズ、Ｔａｇ３６ｈ１０マークシリーズ、Ｔａｇ２５ｈ９マークシリーズ、又はＴａｇ１６ｈ５マークシリーズなどにおけるいずれかの一つ又は複数の人工の目印である。
【００１８】
地図注釈モジュールは、移動区域の地図及び地図説明文書を記憶する。移動区域の地図がマーク付け言語（ＸＭＬ）又は他のフォーマットの文書で記憶され、その中では、人工の目印が定義される。地図説明文書は、地図における人工の目印の周りに対する説明、例えば、地図における人工の目印の地点名称を含む。
【００１９】
画像採集モジュールは、カメラを含み、カメラが自律移動装置の移動方向を向いている側面に設置され、自身の視野をカバーする区域の範囲の画像を撮ることで、人工の目印を撮ることができる。画像は、データ線を介して、人工の目印識別モジュールに伝送される。カメラはＣＣＤ又はＣＭＯＳに基づくものである。
【００２０】
人工の目印識別モジュールは、画像採集モジュールに撮られた画像を受信した後、人工の目印を読み取り、識別して、人工の目印のＩＤを地図注釈モジュールに伝送する。これによって、自律移動装置が人工の目印に対する相対位置及び角度を判断して、位置決めを実現する。人工の目印識別モジュールは、採集した人工の目印によって、人工の目印を使ったコンピュータビジョン位置決め自律移動装置と人工の目印との間の距離及び角度を計算し、制御モジュールは、自律移動装置を微調整して、自律移動装置を人工の目印に移動させる。
【００２１】
経路計画モジュールは、自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動する時の最も優れた移動情報を計画する。例えば、人工の目印Ａから、人工の目印Ｂに移動する経路は、多種がある。一種は、自律移動装置の車輪が、人工の目印Ａから、前方に向かって５回転移動した後、１回転後退して、人工の目印Ｂに到着することである。他の一種は、自律移動装置の車輪が、人工の目印Ａから、前方に向かって４回転移動して、人工の目印Ｂに到着することである。勿論、また、他の走行経路もある。人工の目印Ａから、人工の目印Ｂに移動する最も優れた移動情報は、自律移動装置の車輪が、前方に向かって４回転移動することである。これは、この経路を曲る必要がなくて、後退する必要もなく、最も正確な、最も短い経路であるからである。
【００２２】
自律移動装置が移動区域で障害物に出くわす時には、障害物回避モジュールは、回避する機能を起動して、自動的に障害物を回避する。
【００２３】
自律移動装置は制御センターとも接続できる。自律移動装置は、更に第一データ伝送モジュールを含み、制御センターは、第二データ伝送モジュール及び自律移動装置の操作モジュールを含む。第二データ伝送モジュールは、自律移動装置の操作モジュールと接続され、第一データ伝送モジュールは、第二データ伝送モジュールと接続される。第一データ伝送モジュールは、自律移動装置が、人工の目印が標記された地図にある位置を第二データ伝送モジュールに伝送する。遠端ユーザーは、自律移動装置の現在位置によって、自律移動装置の操作モジュールを介して、自律移動装置に目的地に到着するという指令を出すように要求する。第一データ伝送モジュールが指令を受信し、制御モジュールが自律移動装置を制御して、自律移動装置を目的地に移動させる。
【００２４】
図２を参照すると、本発明は、コンピュータビジョン位置決め方法を提供する。コンピュータビジョン位置決め方法は、下記のステップを含む。
【００２５】
Ｓ１：上記のような人工の目印を使ったコンピュータビジョン位置決め自律移動装置を提供する。
【００２６】
Ｓ２：自律移動装置を起動して、自律移動装置に二つの人工の目印の間を移動させ、画像採集モジュールが移動方向の前方の画像を採集し、且つ該画像を人工の目印識別モジュールに伝送する。
【００２７】
Ｓ３：人工の目印識別モジュールは、画像における人工の目印を識別し、自律移動装置は、自身の人工の目印に対する位置を判断する。
【００２８】
Ｓ４：経路計画モジュールは、自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動する時の最も優れた移動情報を計画する。制御モジュールは、自律移動装置を制御して、自律移動装置に人工の目印と人工の目印との間を移動させる。移動する過程において、障害物に出くわす時に、障害物回避モジュールは、回避する機能を起動して、自動的に障害物を回避する。
【００２９】
ステップＳ３において、人工の目印識別モジュールは、画像におけるどの画像が人工の目印に類似するのかを判断して、類似する人工の目印をマークして、人工の目印であるかどうかを識別して、人工の目印であれば、人工の目印のＩＤを読み取って、人工の目印のＩＤを地図注釈モジュールに伝送する。これによって、自律移動装置が自身の位置を判断する。人工の目印識別モジュールは、採集した人工の目印によって、人工の目印を使ったコンピュータビジョン位置決め自律移動装置と人工の目印との間の距離及び角度を計算して、制御モジュールは、自律移動装置を微調整して、自律移動装置を人工の目印に移動させる。
【００３０】
ステップＳ4において、経路計画モジュールは、所定のアルゴリズムを有し、最も正確な、最も短い経路を最も優れた移動情報をとして計算する。制御モジュールは、自律移動装置を制御して、自律移動装置に人工の目印と人工の目印との間を移動させる。移動する過程においては、障害物に出くわす時に、障害物回避モジュールが、回避する機能を起動して、自動的に障害物を回避した後、目的地に移動し続ける。
【００３１】
例を挙げて、自律移動装置が人工の目印を使って、コンピュータビジョン位置決めを行う方法を説明する。自律移動装置は、ロボット、無人搬送車又は無人自動車などである。
【００３２】
図３に示すように、ロボットが工場のある区域を移動するとき、区域に人工の目印Ａ及び人工の目印Ｂを設置し、ロボットを人工の目印Ａから、人工の目印Ｂに移動させる。経路計画モジュールは、人工の目印Ａから、人工の目印Ｂに移動する最も優れた移動情報を計画する。その後、制御モジュールは、自律移動装置を制御して、自律移動装置を人工の目印Ａから、人工の目印Ｂに移動させる。移動する過程において、障害物Ｆに出くわす場合には、ロボットがｃ点に移動する時に、前方に向かって移動し続けることができないことを発見すると、障害物回避モジュールは、回避する機能を起動して、自動的に障害物を回避する。即ち、ロボットの車輪が左方に向かって４回転移動して、ｅ点に到着する。ｅ点に到着した後、元の路線に沿って、前方に向かって移動し続けることができることを発見すると、ロボットの車輪が４回転自動的に移動して、ｇ点に到着する。この時に、ｇ点に到着した後、ロボットの車輪が右方に向かって４回転自動的に移動して、ｈ点に到着する。ｈ点に到着した後、元の路線に沿って、前方に向かって移動して、人工の目印Ｂに到着する。勿論、他の方式で障害物を回避することもできる。
【００３３】
また、自律移動装置は制御センターとも接続できる。自律移動装置は、更に第一データ伝送モジュールを含み、制御センターは、第二データ伝送モジュール及び自律移動装置の操作モジュールを含む。第二データ伝送モジュールは、自律移動装置の操作モジュールと接続され、第一データ伝送モジュールは、第二データ伝送モジュールと接続される。
【００３４】
第一データ伝送モジュールは、自律移動装置が人工の目印の標記された地図にある位置を第二データ伝送モジュールに伝送する。制御センターは、自律移動装置の現在位置によって、自律移動装置の操作モジュールを介して、第二データ伝送モジュールに指令を出す。指令は、自律移動装置をある目的地に到着させることである。第二データ伝送モジュールは、指令を第一データ伝送モジュールに伝送して、第一データ伝送モジュールが指令を受信した後、制御モジュールが自律移動装置を制御して、自律移動装置を目的地に移動させる。
【００３５】
本発明のコンピュータビジョン位置決め自律移動装置及び方法は、自律移動装置に移動区域の地図及び地図説明文書が記憶され、経路計画モジュールによって、自律移動装置が人工の目印と人工の目印との間を移動する時の最も優れた移動情報を計画して、障害物回避モジュールが、自律移動装置を制御して、自律移動装置に自動的に障害物を回避させる。これによって、自律移動装置は、移動区域を順調に移動することができる。
【図１】
2018022492.tif 000003
【図２】
2018022492.tif 000004
【図３】
2018022492.tif 000005