(57)【要約】      （修正有）【課題】目標位置を素早く設定することのできる移動体の目標位置の設定方法の提供。【解決手段】目標指示ランドマークＬｔを、目標位置に設置し、作業環境内における目標指示ランドマークを基準とする探索エリアを設定する。次いで、目標指示ランドマークと、探索エリア内の複数の基準ランドマークＬｓとを検知する。次いで、目標指示ランドマークに対する探索エリア内の複数の基準ランドマークの距離をそれぞれ算出する。次いで、探索エリア内の複数の基準ランドマークのうち、距離が短い基準ランドマークを選定し、選定された基準ランドマークと目標指示ランドマークから目標位置を算出する。【選択図】図１
2015149013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基準ランドマークが設置された作業環境において、目標位置に向かって自律移動を行う移動体の目標位置の設定方法であって、
目標指示ランドマークを、前記目標位置に設置するステップと、
前記作業環境内における目標指示ランドマークを基準とする探索エリアを設定するステップと、
前記目標指示ランドマークと、前記探索エリア内の複数の基準ランドマークとを検知するステップと、
前記目標指示ランドマークに対する前記探索エリア内の複数の基準ランドマークの距離をそれぞれ算出するステップと、
前記探索エリア内の複数の基準ランドマークのうち、前記距離が短い基準ランドマークを選定し、選定された基準ランドマークを基準とした目標指示ランドマークの相対位置を、目標位置として設定するステップと
を含む目標位置の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体の目標位置の設定方法に関し、特に自律移動を行う移動体の目標位置の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標位置に、自律して移動することができる移動体がある。このような移動体には、移動する前に、目標位置の教示を受けて、目標位置を設定するものがある。また、このような移動体は、例えば、工場や倉庫などで、荷物等を搬送する作業に利用することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、複数のランドマークが設置された作業環境において、そのランドマークに基づいて自律移動を行う移動体が開示されている。さらに、特許文献１では、移動体とは別体の教示装置を操作することにより、目標位置に対応するランドマークを計測させ、その教示装置の位置を目標位置として移動体に送信させる教示方法が開示されている。このような目標位置の教示方法によれば、移動体を動かすことなく、教示装置のみを操作して、目標位置を移動体に設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７５９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、目標位置が変更すると、変更後の目標位置を移動体に設定する必要がある。目標位置の変更が度々生じる作業において、特許文献１で開示される目標位置の教示方法では、目標位置変更の度に、教示装置を操作して、目標位置に対応するランドマークを計測しなければならなかった。そのため、作業全体が遅れることがあった。
【０００６】
本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、目標位置を素早く設定することのできる移動体の目標位置の設定方法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】
【０００７】
本発明にかかる移動体の目標位置の設定方法は、
複数の基準ランドマークが設置された作業環境において、目標位置に向かって自律移動を行う移動体の目標位置の設定方法であって、
目標指示ランドマークを、前記目標位置に設置するステップと、
前記作業環境内における目標指示ランドマークを基準とする探索エリアを設定するステップと、
前記目標指示ランドマークと、前記探索エリア内の複数の基準ランドマークとを検知するステップと、
前記目標指示ランドマークに対する前記探索エリア内の複数の基準ランドマークの距離をそれぞれ算出するステップと、
前記探索エリア内の複数の基準ランドマークのうち、前記距離が短い基準ランドマークを選定し、選定された基準ランドマークを基準とした目標指示ランドマークの相対位置を、目標位置として設定するステップと
を含む。
【０００８】
このような構成によれば、目標位置としての基準ランドマークを自動的に選択して、移動体に目標位置を素早く設定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、目標位置を素早く設定することのできる移動体への目標位置の設定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる目標位置設定システムの構成を示す概略図である。
【図２】ランドマークの一例を示す図である。
【図３】探索エリアの一例を示す図である。
【図４】ランドマークの別の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１にかかる目標位置設定システムの構成を示すブロック図である。
【図６】ＩＤに対する探索エリア情報を示す図である。
【図７】実施の形態１にかかる目標位置設定システムの設定方法を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１にかかる目標位置算出方法を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態１にかかる目標位置算出方法を示す模式図である。
【図１０】別の実施の形態にかかる目標位置設定システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、図１〜６を参照して実施の形態１にかかる目標位置設定システムについて説明する。図１は、実施の形態１にかかる目標位置設定システムの構成を示す概略図である。図２は、ランドマークの一例を示す図である。図３は、探索エリアの一例を示す概略図である。図４は、ランドマークの別の一例を示す図である。図５は、実施の形態１にかかる目標位置設定システムの構成を示すブロック図である。図６は、ＩＤに対する探索エリア情報を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、目標位置設定システム１００は、複数の基準ランドマークＬｓと、目標指示ランドマークＬｔと、自律移動ロボット１０とを含む。目標位置設定システム１００は、目標位置を自律移動ロボット１０に設定するために用いられる。自律移動ロボット１０は、設定された目標位置に向かって自律移動して、荷物を搬送することができる移動体である。自律移動ロボット１０は、例えば、複数の棚Ｒが設置された作業環境において、荷物としての部品箱Ｂを棚Ｒから出し入れするときに用いられる。
【００１３】
複数の基準ランドマークＬｓは複数の棚Ｒにそれぞれ設置されているマーカである。例えば、基準ランドマークＬｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３は、棚Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３にそれぞれ設置されている。基準ランドマークＬｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３は、例えば、幾何学模様Ｐを有するマーカである。なお、図１では、基準ランドマークＬｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３は同じデザインの幾何学模様Ｐを有するが、それぞれ異なるデザインの幾何学模様を有してもよい。この実施の形態１では、基準ランドマークＬｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３は、棚Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の中央より下側にそれぞれ設置されている。例えば、基準ランドマークＬｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３は、向かって左側の端、且つ、下端に設置されていると好ましい。また、複数の基準ランドマークＬｓは１つの棚Ｒに設置されていてもよい。また、基準ランドマークは、作業環境において２つ、又は、４つ以上棚に設置されていてもよい。
【００１４】
目標指示ランドマークＬｔは、例えば、基準ランドマークＬｓと同様に、幾何学模様Ｐを有するマーカである。さらに、目標指示ランドマークＬｔは、探索するエリアを指し示す矢印が描画されている。例えば、図２に示す目標指示ランドマークＬｔは、向かって左を指す矢印Ａｌが描画されており、その探索エリアは、図２に示す目標指示ランドマークＬｔの中心から、向かって左手領域である。ここで、図２に示す目標指示ランドマークＬｔの中心を原点とする３次元直交座標系を規定する。探索エリアＡＥが以下の数式１で表される場合、図３に示すように、探索エリアＡＥは、目標指示ランドマークＬｔの中心から、向かって左手領域である。なお、図３では、理解を容易にするために、探索エリアＡＥは実際よりも小さく描画されている。
ｙ＞０…（数式１）
一方、図４に示す目標指示ランドマークＬｔは、向かって右を指す矢印Ａｒが描画されており、その探索エリアは、図４に示す目標指示ランドマークＬｔの中心から、向かって右手領域である。使用者は、この矢印を見ることにより、目標指示ランドマークＬｔの探索エリアを理解することができる。
【００１５】
基準ランドマークＬｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３が、棚Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に向かって左側にそれぞれ設置されている場合、図２に示す目標指示ランドマークＬｔを用いると好ましい。基準ランドマークＬｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３が、棚Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に向かって右側にそれぞれ設置されている場合、図４に示す目標指示ランドマークＬｔを用いると好ましい。このような基準ランドマークＬｓと目標指示ランドマークＬｔとを組み合わせて用いると、基準ランドマークＬｓが探索エリアＡＥに、より確実に含まれて好ましい。なお、図１〜５では、目標指示ランドマークＬｔは、基準ランドマークＬｓと同じデザインの幾何学模様Ｐを有するが、目標指示ランドマークＬｔは、基準ランドマークＬｓと異なるデザインの幾何学模様を有してもよい。
【００１６】
再び図１を参照すると、目標指示ランドマークＬｔは、目標位置を自律移動ロボット１０に設定するときに、目標位置に一時的に設置される。目標位置は、自律移動ロボット１が目標とする位置であって、場所、高さ及び姿勢を有する。この実施の形態１では、目標位置は棚Ｒ２の中央と決められている。従って、目標指示ランドマークＬｔは棚Ｒ２の中央に設置されている。なお、目標位置の設定が完了すると、目標指示ランドマークＬｔは、目標位置から取り外してもよい。
【００１７】
また、図１に併せて図５を参照すると、自律移動ロボット１０は、本体１１と、車輪１１０と、ランドマーク検出センサ１２と、制御部１３とを含む。自律移動ロボット１０は、荷物として部品箱Ｂを本体１１の上に積載したまま、車輪１１０を駆動することにより、目標位置に自律して移動する。
【００１８】
ランドマーク検出センサ１２は、本体１１の側面又は上面に設置されており、本体１１の外方の画像データを取得する。ランドマーク検出センサ１２は、例えば、単眼カメラやステレオカメラである。ランドマーク検出センサ１２は、目標指示ランドマーク及び／又は基準ランドマークについての画像データから、センサ値を取得する。ランドマーク検出センサ１２は、このセンサ値を制御部１３に出力する。
【００１９】
制御部１３は、ランドマーク検出部１４と、ランドマーク記憶部１５と、探索エリア記憶部１６と、目標位置算出部１７と、目標位置記憶部１８とを含む。制御部１３は、自律移動ロボット１０の動きを制御する。制御部１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する演算回路と、プログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する記憶装置等を備える。記憶装置は、自律移動ロボットとして必要な制御を行なうための制御プログラムなどを格納してもよい。
【００２０】
ランドマーク検出部１４は、ランドマーク検出センサ１２からのセンサ値を、ＩＤ（identification）に変換するとともに、自律移動ロボット１０に固定された座標系から見たランドマークの位置姿勢を計算する。ここで、ＩＤは、基準ランドマーク及び目標指示ランドマークがそれぞれ有する符号である。ランドマーク検出部１４は、変換したＩＤと、自律移動ロボット１０に固定された座標系から見たランドマークの位置姿勢情報とを、目標位置算出部１７に出力する。ランドマーク検出部１４は、例えば、ＡＲＴｏｏｌＫｉｔを利用することで構成することができる。
【００２１】
ランドマーク記憶部１５は、ＩＤに対応するランドマークの種類についてのデータを記憶する。ランドマーク記憶部１５は、このデータと、ランドマーク検出部１４からのＩＤと、を照合する。ランドマーク記憶部１５は、ＩＤに対応するランドマークが基準ランドマークＬｓと目標指示ランドマークＬｔとのいずれかであるかを特定する。また、ランドマーク記憶部１５は、特定したランドマーク情報を目標位置算出部１７に出力する。
【００２２】
探索エリア記憶部１６は、例えば、図６に示すように、目標指示ランドマークのＩＤに対する探索エリア情報をそれぞれ記憶する。探索エリア記憶部１６は、この記憶した探索エリア情報と、目標位置算出部１７からのＩＤとを照合し、目標指示ランドマークを基準とする探索エリア情報を目標位置算出部１７に出力する。
【００２３】
目標位置算出部１７は、ランドマーク記憶部１５からのＩＤに対応するランドマーク情報と、探索エリア記憶部１６からの探索エリア情報と、ランドマーク検出部１４からのＩＤと位置姿勢情報とから、目標位置情報を算出する。目標位置情報は、２ステップにより計算される。１ステップは、目標指示ランドマークＬｔに対する各基準ランドマークＬｓの相対位置を求めて、この相対位置に応じて、１つの基準ランドマークＬｓを選定する。具体的には、目標指示ランドマークＬｔから各基準ランドマークＬｓまでの距離を算出し、その距離が最も短い基準ランドマークＬｓを目標位置として選定する。２ステップは、選定した基準ランドマークＬｓに対する目標指示ランドマークＬｔの相対位置を計算し、目標位置情報とする。さらに、目標位置算出部１７は、算出した目標位置情報を目標位置記憶部１８に出力する。
【００２４】
目標位置記憶部１８は、目標位置算出部１７からの目標位置情報を記憶する。自律移動ロボット１０は、この目標位置情報に基づいて、自律して目標位置に移動することができる。
【００２５】
設定方法．
次に、図７〜９を参照して、実施の形態１にかかる目標位置設定システムを用いて自律移動ロボットに目標位置を設定する目標位置設定方法について説明する。図７は、実施の形態１にかかる目標位置設定システムの設定方法を示すフローチャートである。図８は、実施の形態１にかかる目標位置算出方法を示すフローチャートである。図９は、実施の形態１にかかる目標位置算出方法を示す模式図である。
【００２６】
まず、作業環境内の複数の棚Ｒに、複数の基準ランドマークＬｓをそれぞれ設置する（基準ランドマーク設置ステップＳ１）。なお、作業環境内の棚Ｒには、基準ランドマークＬｓを常設しておく。
【００２７】
次いで、自律移動ロボット１０を、目標位置付近に移動させる（移動体目標位置移動ステップＳ２）。例えば、作業環境内の全ての基準ランドマークＬｓを周回するように自律移動を行わせることで、その途中で目標位置付近に移動させてもよい。目標位置付近とは、ランドマーク検出センサ１２が目標指示ランドマークＬｔと基準ランドマークＬｓとを検出可能な位置である。ここでは、目標位置は、荷物を搬送させたい棚Ｒ２の中央部である。
【００２８】
次いで、目標指示ランドマークＬｔを目標位置に一時的に設置する（目標指示ランドマーク設置ステップＳ３）。詳細には、目標指示ランドマークＬｔを設置した棚Ｒ２における基準ランドマークＬｓ２が目標指示ランドマークＬｔの探索エリアＡＥに含まれるように、目標指示ランドマークＬｔを設置すると好ましい。なお、使用者は、目標指示ランドマークＬｔの矢印から、目標指示ランドマークＬｔの探索エリアを判断することができる。
【００２９】
次いで、基準ランドマークＬｓと目標指示ランドマークＬｔとを、自律移動ロボット１０によって検出し、目標位置を設定する（目標位置設定ステップＳ４）。
【００３０】
ここで、図８及び図９を参照して、目標位置設定ステップＳ４についての詳細を説明する。なお、ここでは、図９に示す棚Ｒ２は、図１に示す棚Ｒ２と異なり、基準ランドマークＬｓ２１、Ｌｓ２２、Ｌｓ２３を有する。
【００３１】
まず、ランドマークを検知し、検知したランドマークの種類を特定する（ランドマーク特定ステップＳ４１）。詳細には、ランドマーク検出部１４から得たＩＤ（図５参照。）と、ランドマーク記憶部１５からのランドマーク情報（図５参照。）とから、検出したランドマークが、目標指示ランドマーク又は基準ランドマークのいずれかであるかを特定する。例えば、図９に示すように、５つのランドマークが、目標指示ランドマークＬｔ、基準ランドマークＬｓ２１、Ｌｓ２２、Ｌｓ２３、Ｌｓ３のいずれかであることを特定する。
【００３２】
次いで、検出した目標指示ランドマークの探索エリアを取得する（探索エリア取得ステップＳ４２）。探索エリア記憶部１６から、検出した目標指示ランドマークＬｔを基準とする探索エリアＡＥを照合し、これを取得する。例えば、図９に示すように、探索エリアＡＥは、目標指示ランドマークＬｔの中心から、向かって左手の領域である。
【００３３】
次いで、各基準ランドマークの位置情報を目標指示ランドマーク基準に変換する（基準ランドマーク位置情報変換ステップＳ４３）。
【００３４】
次いで、探索エリアに含まれる基準ランドマークを抽出する（基準ランドマーク抽出ステップＳ４４）。図９に示すように、例えば、基準ランドマークＬｓ２１、Ｌｓ２２、Ｌｓ２３、Ｌｓ３のうち、探索エリアＡＥに含まれる基準ランドマークＬｓ２２、Ｌｓ２３、Ｌｓ３を抽出する。
【００３５】
次いで、目標指示ランドマークＬｔに対する各基準ランドマークＬｓの距離を算出（ランドマーク距離計算ステップＳ４５）。例えば、目標指示ランドマークＬｔと基準ランドマークＬｓ２２との距離、目標指示ランドマークＬｔと基準ランドマークＬｓ２３との距離、目標指示ランドマークＬｔと基準ランドマークＬｓ３との距離をそれぞれ求める。
【００３６】
目標指示ランドマークからの距離が最も短い基準ランドマークを選定する（ランドマーク選定ステップＳ４６）。例えば、目標指示ランドマークＬｔと基準ランドマークＬｓ２２との距離、目標指示ランドマークＬｔと基準ランドマークＬｓ２３との距離、及び、目標指示ランドマークＬｔと基準ランドマークＬｓ３との距離のうち、目標指示ランドマークＬｔと基準ランドマークＬｓ２２との距離が最も短い。従って、基準ランドマークＬｓ２２を選定する。ここで、自律移動ロボット１０は、選定した基準ランドマークＬｓ２２を目標位置として取得し、目標位置に近い基準ランドマークＬｓへの自律移動を行うことができる。最後に、選定した基準ランドマークＬｓ２２から目標指示ランドマークＬｔへの相対位置を計算し、この計算した相対位置を目標位置とする。
【００３７】
なお、目標位置が変更する（目標位置変更ステップＳ５）と、再び目標指示ランドマーク設置ステップＳ３と目標位置設定ステップＳ４とを経ることで、変更後の目標位置を自律移動ロボット１０に設定する。目標指示ランドマーク設置ステップＳ３と目標位置設定ステップＳ４と目標位置変更ステップＳ５とを繰り返すことで、目標位置が度々変更しても、目標指示ランドマークＬｔを設置することで、目標位置を移動体に設定することができる。
【００３８】
以上、上記した実施の形態１によれば、目標指示ランドマークを設置することにより、目標指示ランドマークに近い基準ランドマークを選択して、選択した基準ランドマークを目標位置として、移動体に設定することができる。つまり、自律移動ロボットと別体の教示装置を操作する必要が無いので、目標位置を移動体に素早く設定することができる。また、作業環境内に配置されている基準ランドマークを基準に目標位置を設定するので、目標指示ランドマークが除去されたとしても、ロボットに目標位置を認識させることができる。さらに、自律移動ロボットを用いた搬送作業において、目標位置が変更しても、目標位置を素早く設定することができるので、搬送作業の遅れを抑制することができる。
【００３９】
なお、実施の形態１にかかる目標位置表示システムでは、ランドマーク検出センサ１２は目標指示ランドマークＬｔを検出したが、使用者のジェスチャを検出してもよい。例えば、図１０に示すように、使用者Ｕが右手Ｕｈで目標位置を指し示すジャスチャした場合、指の先端位置Ｕｔを検出し、先端位置Ｕｔを目標位置としてもよい。また、指の先端位置Ｕｔにおいて、指の指し示す方向Ａｔから探索エリアを設定してもよい。例えば、指の指し示す方向Ｕａは図１０に向かって左方向であるので、向かって左手の領域を探索エリアに設定してもよい。
【００４０】
図１０に示すような目標位置の設定方法によれば、実施の形態１にかかる目標位置の設定方法と同様に、自律移動ロボットと別体の教示装置を操作する必要が無いので、目標位置を移動体に素早く設定することができる。さらに、自律移動ロボットを用いた搬送作業において、目標位置が変更しても、目標位置を素早く設定することができるので、搬送作業の遅れを抑制することができる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１００            目標位置設定システム
１０  自律移動ロボット
１１  本体                                １２  ランドマーク検出センサ
１３  制御部                              １４  ランドマーク検出部
１５  ランドマーク記憶部                  １６  探索エリア記憶部
１７  目標位置算出部                      １８  目標位置記憶部
ＡＥ  探索エリア
Ｌｓ、Ｌｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３  基準ランドマーク
Ｌｔ  目標指示ランドマーク
Ｓ１  基準ランドマーク設置ステップ        Ｓ２  移動体目標移動ステップ
Ｓ３  目標指示ランドマーク設置ステップ    Ｓ４  目標位置設定ステップ
Ｓ４１  ランドマーク特定ステップ          Ｓ４２  探索エリア取得ステップ
Ｓ４３  基準ランドマーク位置情報変換ステップ
Ｓ４４  基準ランドマーク抽出ステップ
Ｓ４５  ランドマーク距離計算ステップ      Ｓ４６  ランドマーク選定ステップ
Ｓ５  目標位置変更ステップ
【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】
2015149013.tif 000009
【図８】
2015149013.tif 000010
【図９】
2015149013.tif 000011
【図１０】
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