(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、環境情報を自動的に補正する自律移動装置及び方法を提供する。【解決手段】環境情報を自動的に補正する自律移動装置は、データ記憶モジュール、画像採集モジュール、人工の目印識別モジュール、データ記録モジュール、データ分析モジュール及びデータ補正モジュールを含む。【選択図】図１
2018022491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境情報を自動的に補正する自律移動装置であって、
データ記憶モジュール、画像採集モジュール、人工の目印識別モジュール、データ記録モジュール、データ分析モジュール及びデータ補正モジュールを含み、
前記データ記憶モジュールは、予め移動区域の地図及び地図説明文書が記憶され、該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採集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し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、
前記データ記録モジュールは、人工の目印と人工の目印との間の路面環境変化情報及び、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移動情報を記録することに用いられ、
前記データ分析モジュールは、前記データ記録モジュールが記録した移動情報によって、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最も優れた移動情報を分析することに用いられ、
前記データ補正モジュールは、前記データ記録モジュールが記録した路面環境変化情報及び前記データ分析モジュールが分析した最も優れた移動情報の信号を受信して、前記データ記憶モジュールにおける地図及び地図説明文書を補正することに用いられる
ことを特徴とする環境情報を自動的に補正する自律移動装置。
【請求項２】
前記地図説明文書は、いずれかの二つの人工の目印の間の相対距離、方向及び必要なモーターの出力を記憶することに用いられることを特徴とする、請求項１に記載の環境情報を自動的に補正する自律移動装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の環境情報を自動的に補正する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、
前記データ記録モジュールは、同時に人工の目印と人工の目印との間の路面環境変化情報及び、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移動情報を記録するステップと、
前記データ分析モジュールは、記録された移動情報によって、人工の目印と人工の目印との間を移動する最も優れた移動情報を判断するステップと、
前記データ補正モジュールは、前記路面環境変化情報及び最も優れた移動情報によって、前記データ記憶モジュールにおける地図及び地図説明文書を補正するステップと、
を含むことを特徴とする環境情報を自動的に補正する方法。
【請求項４】
前記データ分析モジュールが、記録された移動情報によって、人工の目印と人工の目印との間を移動する最も優れた移動情報を判断するステップは、更に、下記のサブステップを含み、
路面環境が新障害物を含む時には、前記自律移動装置が新障害物を避けるシフト補正数量を記録して、前記データ分析モジュールが、新障害物を避けるために、比較的に少ないシフト補正数量があるかどうかを分析し、イエスである場合、比較的に少ないシフト補正数量に対応する移動情報を、最も優れた移動情報とし、イエスではない場合、記録されたシフト補正数量に対応する移動情報を、最も優れた移動情報とするサブステップと、
路面環境の路面摩擦係数が変化する時には、前記自律移動装置が路面を移動するシフト補正数量及びシフト補正量を記録して、前記データ分析モジュールが、シフト補正数量が閾値より大きいかどうかを判断し、イエスである場合、前記データ分析モジュールがシフト補正数量及びシフト補正量によって最も優れた移動情報を計算し、イエスではない場合、記録されたシフト補正数量に対応する移動情報を、最も優れた移動情報とするサブステップと、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載の環境情報を自動的に補正する方法。
【請求項５】
前記データ補正モジュールが、前記路面環境変化情報及び最も優れた移動情報によって、前記データ記憶モジュールにおける地図及び地図説明文書を補正するステップは、
路面環境に障害物の増加又は障害物の消失がある場合には、予め記憶された地図に新障害物を増加し、又は障害物を削除して、且つ予め地図説明文書に記憶された移動情報を最も優れた移動情報に補正し、
路面環境の路面摩擦係数が変化する場合には、予め地図説明文書に記憶された移動情報を最も優れた移動情報に補正することを特徴とする、請求項３に記載の環境情報を自動的に補正する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境情報を自動的に補正する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て、例えば、ＧＰＳ、ＩＭＵ、オドメトリ（Ｏｄｏｍｅｔｒｙ）などの付加情報を提供する。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コンピュータビジョンを使用して、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、同じモーターの出力で同じ距離を移動できるわけではない。補正方法を利用して、自律移動装置を目的地に到着できるとしても、自律移動装置の移動がとても不器用な動きとなる。
【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、環境情報を自動的に補正する自律移動装置及び方法を提供する必要がある。
【０００６】
環境情報を自動的に補正する自律移動装置は、データ記憶モジュール、画像採集モジュール、人工の目印識別モジュール、データ記録モジュール、データ分析モジュール及びデータ補正モジュールを含む。前記データ記憶モジュールは、予め移動区域の地図及び地図説明文書が記憶され、該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る。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採集することに用いられる。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し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る。前記データ記録モジュールは、人工の目印と人工の目印との間の路面環境変化情報、及び、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移動情報を記録することに用いられる。前記データ分析モジュールは、前記データ記録モジュールが記録した移動情報によって、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最も優れた移動情報を分析することに用いられる。前記データ補正モジュールは、前記データ記録モジュールが記録した路面環境変化情報及び前記データ分析モジュールが分析した最も優れた移動情報の信号を受信し、前記データ記憶モジュールにおける地図及び地図説明文書を補正することに用いられる。
【０００７】
前記地図説明文書は、いずれかの二つの人工の目印の間の相対距離、方向及び必要なモーターの出力を記憶することに用いられる。
【０００８】
環境情報を自動的に補正する方法は、上記環境情報を自動的に補正する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、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、前記データ記録モジュールは、同時に人工の目印と人工の目印との間の路面環境変化情報、及び、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移動情報を記録するステップと、前記データ分析モジュールは、記録された移動情報によって、人工の目印と人工の目印との間を移動する最も優れた移動情報を判断するステップと、前記データ補正モジュールは、前記路面環境変化情報及び最も優れた移動情報によって、前記データ記憶モジュールにおける地図及び地図説明文書を補正するステップと、を含む。
【０００９】
前記データ分析モジュールが、記録された移動情報によって、人工の目印と人工の目印との間を移動する最も優れた移動情報を判断するステップは、更に、下記のサブステップを含む。路面環境が新障害物を含む時には、前記自律移動装置が新障害物を避けるシフト補正数量を記録して、前記データ分析モジュールが、新障害物を避けることができる、比較的に少ないシフト補正数量があるかどうかを分析して、イエスである場合、比較的に少ないシフト補正数量に対応する移動情報を、最も優れた移動情報とし、イエスではない場合、記録されたシフト補正数量に対応する移動情報を、最も優れた移動情報とするサブステップと、路面環境における路面摩擦係数が変化する時には、前記自律移動装置が路面を移動するシフト補正数量及びシフト補正量を記録して、前記データ分析モジュールが、シフト補正数量が閾値より大きいかどうかを判断して、イエスである場合、前記データ分析モジュールがシフト補正数量及びシフト補正量によって最も優れた移動情報を計算し、イエスではない場合、記録されたシフト補正数量に対応する移動情報を、最も優れた移動情報とするサブステップと、を含む。
【００１０】
前記データ補正モジュールが、前記路面環境変化情報及び最も優れた移動情報によって、前記データ記憶モジュールにおける地図及び地図説明文書を補正するステップは、路面環境に障害物の増加又は障害物の消失がある場合には、予め記憶された地図に新障害物を増加し、又は障害物を削除し、且つ予め地図説明文書に記憶された移動情報を最も優れた移動情報に補正して、路面環境の路面摩擦係数が変化する場合には、予め地図説明文書に記憶された移動情報を最も優れた移動情報に補正する。
【発明の効果】
【００１１】
従来技術と比べて、本発明の環境情報を自動的に補正する自律移動装置及び方法は、自律移動装置において、予め移動区域の地図及び地図説明文書が記憶され、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時の路面環境変化情報及び移動情報を記録して、移動情報によって分析して、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最も優れた移動情報を取得し、これらに基づいて、自律移動装置に記憶された地図及び地図説明文書を不断に補正することによって、自律移動装置が移動区域を更に順調に移動できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の環境情報を自動的に補正する自律移動装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の環境情報を自動的に補正する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、環境情報を自動的に補正する自律移動装置を提供する。自律移動装置は、データ記憶モジュール、画像採集モジュール、人工の目印識別モジュール、データ記録モジュール、データ分析モジュール及びデータ補正モジュールを含む。
【００１５】
データ記憶モジュールは、予め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採集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し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。データ記録モジュールは、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路面環境変化情報及び移動情報を記録することに用いられる。データ分析モジュールは、データ記録モジュールが記録した移動情報によって、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最も優れた移動情報を分析することに用いられる。データ補正モジュールは、データ記録モジュールが記録した路面環境変化情報及びデータ分析モジュールが分析した最も優れた移動情報の信号を受信して、データ記憶モジュールにおける地図及び地図説明文書を補正す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。移動区域には、それぞれＩＤと対応してい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示す。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】
データ記憶モジュールは、予め移動区域の地図及び対応する地図説明文書が記憶されることに用いられる。移動区域の地図は、人工の目印が定義されるマーク付け言語（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及び二つの人工の目印の間を順調に移動する移動情報を含み、例えば、地図における人工の目印の地点名称、自律移動装置が一つの人工の目印から次の人工の目印へ移動する距離、方向及び必要なモーターの出力等の情報である。データ記憶モジュールは、同じ路面環境に対して、毎補正後の移動情報だけを記憶することができ、元の移動情報を保留した上で、再び補正後の移動情報を記憶することもできる。例えば、人工の目印Ａから人工の目印Ｂへ移動して、記憶された移動情報が「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回転まっすぐ走行した後、１回転後退して、人工の目印Ｂに到着する」ということであると、次に移動する時には、「自律移動装置が人工の目印Ａから前方に向かって４回転まっすぐ走行して、人工の目印Ｂに到着する」ということを発見して、この移動情報で記録された移動情報をカバーすることができる。
【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。画像がデータ線を介して、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、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。人工の目印の間の路面環境が変化する場合には、自律移動装置が記憶した地図説明文書の通りに、人工の目印Ａから人工の目印Ｂに移動する。人工の目印Ｂの左下側にある時には、自律移動装置が自主的に位置を決めることができ、対応する処理命令を与えるので、人工の目印Ｂの真下に到着できる。人工の目印の間の路面環境の変化がない場合には、自律移動装置が記憶した地図説明文書の通りに、人工の目印Ａから人工の目印Ｂに移動して、人工の目印Ｂの真下に到着するので、補正する必要はない。
【００２１】
データ記録モジュールは、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路面環境変化情報及び移動情報を記録することに用いられる。路面環境変化情報は、障害物の増加、障害物の消失、及び路面の摩擦係数の変化を含み、例えば、地図において、突然、机及び椅子等の障害物が増加し、或いは、地面に絨毯、砂、石等の物体が敷かれる。移動情報は、路面環境が変化する時に、具体的に、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シフト補正数量及び対応するシフト補正量を含む。例えば、一つの机が増える場合に、データ記録モジュールは、障害物があること、及び自律移動装置が障害物を避けるためのシフト補正数量及び毎回対応するシフト補正量を記録して、一枚の絨毯が増える場合に、データ記録モジュールは、自律移動装置が絨毯にあるシフト補正数量及び毎回対応するシフト補正量を記録する。
【００２２】
データ分析モジュールは、データ記録モジュールと接続され、データ記録モジュールが記録した移動情報に対して、２つの部分の分析をする。第一部分は新障害物がある時に、データ分析モジュールは、自律移動装置が新障害物を避ける移動情報を分析して、最も優れた移動情報があるかどうかを判断する。即ち、最も少ないシフト補正数量で新障害物を避けることができる。第二部分は路面摩擦係数が変化する時に、データ分析モジュールは、自律移動装置が路面にある移動情報を分析して、シフト補正数量が閾値より大きいかどうかを判断する。閾値とは、実際状況によって設定された臨界値である。
【００２３】
データ補正モジュールは、それぞれデータ記録モジュール及びデータ分析モジュールに接続され、データ記憶モジュールが記憶した地図及び地図説明文書を補正することに用いられる。新障害物のみがある時には、データ補正モジュールは、地図及び対応する地図説明文書を補正する。路面摩擦係数のみが変化する時には、データ補正モジュールは、地図説明文書だけを補正する。
【００２４】
図２を参照すると、本発明は、環境情報を自動的に補正する方法を提供する。環境情報を自動的に補正する方法は、下記のステップを含む。
【００２５】
Ｓ１：環境情報を自動的に補正する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て、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て、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：データ記録モジュールは、同時に人工の目印の間の路面環境変化情報及び自律移動装置が人工の目印の間を移動する移動情報を記録する。データ分析モジュールは、記録された移動情報によって、人工の目印の間を移動する最も優れた移動情報を判断する。
【００２９】
Ｓ５：データ補正モジュールは、路面環境変化情報及び最も優れた移動情報によって、データ記憶モジュールにおける地図及び地図説明文書を補正する。
【００３０】
ステップＳ３において、画像採集モジュールは、人工の目印を含む画像を人工の目印識別モジュールに伝送して、人工の目印識別モジュールは、人工の目印のＩＤを識別する。これによって、自律移動装置の人工の目印に対する距離及び角度を判断して、自律移動装置が引き続いて、例えばモーターの出力及び出力時間などの移動情報を自主的に補正できることに便利である。
【００３１】
ステップＳ４において、最も優れた移動情報とは、比較的に少ないシフト補正数量で次の人工の目印に到着できるものを指す。データ分析モジュールが、記録された移動情報によって、最も優れた移動情報を判断するステップは、更に、下記のサブステップを含む。
【００３２】
Ｓ４１：路面環境が新障害物を含む時には、自律移動装置が新障害物を避けるシフト補正数量を記録し、データ分析モジュールが、新障害物を避けるために、比較的に少ないシフト補正数量があるかどうかを分析して、イエスである場合、比較的に少ないシフト補正数量に対応する移動情報を最も優れた移動情報とし、イエスではない場合、記録されたシフト補正数量に対応する移動情報を、最も優れた移動情報とする。
【００３３】
Ｓ４２：路面環境の路面摩擦係数が変化する時には、自律移動装置が路面を移動する時のシフト補正数量及びシフト補正量を記録して、データ分析モジュールが、シフト補正数量が閾値より大きいかどうかを判断する。イエスである場合、データ分析モジュールがシフト補正数量及びシフト補正量によって最も優れた移動情報を計算する。イエスではない場合、記録されたシフト補正数量に対応する移動情報を、最も優れた移動情報とする。
【００３４】
サブステップＳ４２において、データ分析モジュールがシフト補正数量及びシフト補正量によって平均値を計算して、最も優れた移動情報を取得する。
【００３５】
ステップＳ５において、路面環境に障害物の増加又は障害物の消失がある場合には、予め記憶された地図に新障害物を増加し、又は障害物を削除して、且つ予め地図説明文書に記憶された移動情報を最も優れた移動情報に補正する。路面環境の路面摩擦係数が変化する場合には、予め地図説明文書に記憶された移動情報を最も優れた移動情報に補正する。
【００３６】
自律移動装置が記憶した地図及び対応する地図説明文書は、ステップＳ４及びステップＳ５を行い続けることによって、不断に補正して、自律移動装置に移動区域の移動を更に順調にさせる。
【００３７】
本発明の環境情報を自動的に補正する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対応する地図説明文書を記憶することによって、人工の目印の間を移動する過程における路面環境変化及び対応する移動情報を記録して、最も優れた移動情報を分析し、判断する。これらに基づいて、自律移動装置が記憶した地図及び地図説明文書を不断に繰り返して補正することによって、自律移動装置に移動区域の移動を更に順調にさせる。
【００３８】
実施例
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時、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。この区域には新障害物Ｆが設置される。ロボットが予め記憶した情報によって、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、ロボットの車輪は左方に向かって１回転自動的に移動して、ｄ点に到着する。ｄ点に到着した後、やはり元の路線に沿って、前方に向かって移動し続けることができないことを発見すると、ロボットの車輪は左方に向かって３回転自動的に移動し続けて、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、ロボットの車輪は４回転自動的に移動して、ｇ点に到着する。ｇ点に到着した後、ロボットの車輪は右方に向かって４回自動的に移動して、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。上記過程において、全部で４回のシフト補正がされている。分析によって、ｃ点からｅ点への移動は、１回のシフト補正のみでよく、全部で３回のシフト補正でもよいことが分かる。これらに基づいて、元の地図に障害物Ｆを増やし、且つ元の地図説明文書における移動情報を補正する。これによって、次の移動過程において、３回のシフト補正のみとしてもよい。複数回の移動によって、３回よりも少ない移動方式があることを発見すれば、元の地図説明文書を不断に補正できる。
【図１】
2018022491.tif 000003
【図２】
2018022491.tif 000004
【図３】
2018022491.tif 000005