(57)【要約】【課題】高価なセンサ、通信機器を用いることなく、移動体の位置・向きを正確に測定すること。【解決手段】移動体１００（計測装置）は、α面とα面から所定角度傾斜したβ面とを備えた対象物（図示略）と、距離センサ１０〜３０を用い、距離センサ１０からβ面までの距離、距離センサ２０からα面までの距離、距離センサ３０からα面までの距離、およびα面に対するβ面の傾斜角とを基にして、移動体１００の位置および対象物（図示略）に対する移動体１００の向きを計算する。【選択図】        図３
2009014504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置および対象物に対する向きを計測する計測装置であって、
前記対象物は第１の面と当該第１の面から所定角度傾斜した第２の面とを備え、
前記第１の面上の複数箇所において当該第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記対象物に対する水平度を算出する第１の算出手段と、
前記第２の面までの距離を計測し、当該第２の面までの距離と前記第１の面から前記第２の面までの角度とを基にして前記対象物に対する水平方向のずれを算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段および前記第２の算出手段の算出結果に基づいて位置および前記対象物に対する向きを計測する計測手段と、
を備えたことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記第１の算出手段は複数の距離センサを用いて前記第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記複数の距離センサは前記対象物が配置された面に対して水平に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記第１の算出手段は第１の距離センサおよび第２の距離センサを用いて前記第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記第２の算出手段は第３の距離センサを用いて前記第２の面までの距離を計測し、前記第１、第２、第３の距離センサは、二等辺三角形を形成するように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記第２の面は当該第２の面と前記第１の面との距離が単調増加する面であり、前記第２の算出手段は前記第１の面と第２の面との距離の単調増加に関する関数に基づいて前記対象物に対する水平方向のずれを算出することを特徴とする請求項１、２または３に記載の計測装置。
【請求項５】
位置および対象物に対する向きを計測する計測装置の計測方法であって、
前記対象物は第１の面と当該第１の面から所定角度傾斜した第２の面とを備え、
前記第１の面上の複数箇所において当該第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記対象物に対する水平度を算出する第１の算出工程と、
前記第２の面までの距離を計測し、当該第２の面までの距離と前記第１の面から前記第２の面までの角度とを基にして前記対象物に対する水平方向のずれを算出する第２の算出工程と、
前記第１の算出工程および前記第２の算出工程の算出結果に基づいて位置および前記対象物に対する向きを計測する計測工程と、
を含んだことを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置および対象物に対する向きを計測する計測装置および計測方法に関し、特に、高価なセンサ、通信機器を用いることなく、移動体の位置・向きを正確に計測可能な計測装置および計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボット等の移動体を自律的に移動させるべく様々な研究が行われている。移動体を自律的に移動させるためには、移動体が自身の位置・向き（所定の対象物に対する向き）などを測定し、測定した情報を基にして、各種の移動制御を行う必要がある。移動体が自身の位置・向きなどを測定する方法には、特許文献１，２等に公開されているように、複数の距離センサを用いる方法や、移動体に高精度の通信機器を設置し、移動体が通信機器を利用して外部装置とデータ通信を行って位置検出を行うという方法も存在する。
【０００３】
また、特許文献３では、対象物に対して超音波を送信する第１のセンサと、対象物から反射される超音波を受信する第２、第３のセンサとを用い、第２、第３のセンサによる受信超音波の相互の位相差に応じて対象物に対する傾斜角度を演算することによって、正確に傾斜角度を計測可能とする技術が公開されており、かかる技術を利用して移動体の位置検出を行うという試みもなされている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−０８８０１０号公報
【特許文献２】特開平７−１３２４７２号公報
【特許文献３】特開２０００−３０７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術では、移動体が自身の位置・向きを測定するために、高価なセンサや通信機器などを使用する必要があると共に、複雑な制御が必要となるため、移動体のコストが高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１，２のように複数の距離センサを用いて移動体の位置検出を行う場合には、移動体のコストは低減できても、自身の位置・向きを正確に測定することができないという問題があった（例えば、対象物と移動体との位置関係を正確に測定することができなかった）。
【０００７】
すなわち、高価なセンサ、通信機器を用いることなく、移動体の位置・向きを正確に測定することが極めて重要な課題となっている。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、高価なセンサ、通信機器を用いることなく、移動体の位置・向きを正確に測定することができる計測装置および計測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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、位置および対象物に対する向きを計測する計測装置であって、前記対象物は第１の面と当該第１の面から所定角度傾斜した第２の面とを備え、前記第１の面上の複数箇所において当該第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記対象物に対する水平度を算出する第１の算出手段と、前記第２の面までの距離を計測し、当該第２の面までの距離と前記第１の面から前記第２の面までの角度とを基にして前記対象物に対する水平方向のずれを算出する第２の算出手段と、前記第１の算出手段および前記第２の算出手段の算出結果に基づいて位置および前記対象物に対する向きを計測する計測手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記発明において、前記第１の算出手段は複数の距離センサを用いて前記第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記複数の距離センサは前記対象物が配置された面に対して水平に設置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、前記第１の算出手段は第１の距離センサおよび第２の距離センサを用いて前記第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記第２の算出手段は第３の距離センサを用いて前記第２の面までの距離を計測し、前記第１、第２、第３の距離センサは、二等辺三角形を形成するように配置されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、前記第２の面は当該第２の面と前記第１の面との距離が単調増加する面であり、前記第２の算出手段は前記第１の面と第２の面との距離の単調増加に関する関数に基づいて前記対象物に対する水平方向のずれを算出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、位置および対象物に対する向きを計測する計測装置の計測方法であって、前記対象物は第１の面と当該第１の面から所定角度傾斜した第２の面とを備え、前記第１の面上の複数箇所において当該第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記対象物に対する水平度を算出する第１の算出工程と、前記第２の面までの距離を計測し、当該第２の面までの距離と前記第１の面から前記第２の面までの角度とを基にして前記対象物に対する水平方向のずれを算出する第２の算出工程と、前記第１の算出工程および前記第２の算出工程の算出結果に基づいて位置および前記対象物に対する向きを計測する計測工程と、を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１の面と当該第１の面から所定角度傾斜した第２の面とを備えた対象物を用い、第１の面上の複数箇所において当該第１の面までの距離をそれぞれ計測し、対象物に対する水平度を算出する。また、第２の面までの距離を計測し、当該第２の面までの距離と前記第１の面から第２の面までの角度とを基にして対象物に対する水平方向のずれを算出し、算出結果に基づいて位置および対象物に対する向きを計測するので、高価なセンサ、通信機器を用いることなく、位置・向きを正確に計測することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、複数の距離センサを用いて前記第１の面までの距離をそれぞれ計測し、複数の距離センサは対象物が配置された面に対して水平に設置されているので、複雑な計算を行わなくとも、正確な位置・向きを計測できる。
【００１６】
また、本発明によれば、第１、第２、第３の距離センサが、二等辺三角形を形成するように配置されているので、複雑な計算を行わなくとも、正確な位置・向きを計測できる。
【００１７】
また、本発明によれば、第２の面は当該第２の面と第１の面との距離が単調増加する面であり、第１の面と第２の面との距離の単調増加に関する関数に基づいて対象物に対する水平方向のずれを算出するので、対象物の構造にかかる自由度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る計測装置および計測方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
まず、本実施例１にかかる計測装置の概要および特徴について説明する。本実施例１にかかる計測装置は、移動体（ロボット等）の位置および対象物（ドッキングステーションなど）に対する移動体の向きを計測する計測装置である。対象物は、第１の面とこの第１の面から所定角度傾斜した第２の面とを備えている。
【００２０】
計測装置は、移動体に設置された複数の距離センサ（例えば、赤外線距離センサ）を用いて、移動体から第１の面までの距離、移動体から第２の面までの距離をそれぞれ計測し、計測結果と第１の面から第２の面までの角度とを基にして移動体の位置および対象物に対する移動体の向きを測定する。
【００２１】
このように、本実施例１にかかる計測装置は、第１の面およびこの第１の面から所定角度傾斜した第２の面を有する対象物と、複数の距離センサを用いて移動体の位置および向きを測定するので、高価なセンサを用いなくとも精度よく移動体の位置および向きを計測することができ、位置および向きの計測にかかるコストを削減することができる。
【００２２】
続いて、上述した対象物の構成について説明する。図１は、本実施例１にかかる対象物５０の構成を示す図である。同図に示すように、この対象物５０は、第１の面（以下、α面と表記する）と第２の面（以下、β面と表記する）とを備えており、β面は、α面に対してφだけ傾斜している。
【００２３】
次に、上述した移動体に設置される距離センサについて説明する。図２は、本実施例１にかかる距離センサの配置を説明するための図である。同図に示すように、移動体１００には、距離センサ１０〜３０が設置されている。距離センサ２０，３０は、同一直線上（例えば、床面に対して平行となるような直線；以下、直線Ｌと表記する）に設置され、かつ、対象物５０のα面（図１参照）に赤外線を照射可能な高さに設定される。また、距離センサ１０は、直線Ｌ上以外の位置に設置され、かつ、対象物５０のβ面（図１参照）に赤外線を照射可能な高さに設置される。
【００２４】
次に、本実施例にかかる移動体の構成について説明する。図３は、本実施例１にかかる移動体１００の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この移動体１００は、距離センサ１０〜３０と、インターフェース部１１０と、モータドライバ１２０と、記憶部１３０と、制御部１４０とを備えて構成される。
【００２５】
このうち、距離センサ１０〜３０は、赤外線を対象物５０に照射し、対象物５０から反射される赤外線の強さによって、対象物５０までの距離を測定する距離センサである。距離センサ１０〜３０は、対象物までの距離の情報（以下、距離データ）をインターフェース部１１０に出力する。
【００２６】
インターフェース部１１０は、距離センサ１０〜３０から出力される距離データを制御部１４０に出力する手段である。モータドライバ１２０は、移動体１００に設置された車輪を駆動するモータ（図示略）を制御部１４０から出力される制御命令に応答して制御する手段である。
【００２７】
記憶部１３０は、制御部１４０による各種処理に必要なデータおよびプログラムを記憶する記憶手段（格納手段）であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、図３に示すように、対象物管理テーブル１３１、距離センサ座標管理テーブル１３２、位置情報管理テーブルとを備える。
【００２８】
このうち、対象物管理テーブル１３１は、対象物５０の位置座標およびα面とβ面の間の傾斜角などを管理するテーブルである。図４は、対象物管理テーブル１３１のデータ構造の一例を示す図である。同図に示すように、この対象物管理テーブル１３１は、対象物５０の座標（例えば、対象物５０上の特定点の座標）、傾斜角（α面とβ面との間の角度；図１参照）、対象物５０のｘ軸方向の長さ、対象物５０のｙ軸方向の長さ、対象物５０のｚ軸方向の長さのデータを記憶している。
【００２９】
距離センサ座標管理テーブル１３２は、移動体１００に設置された距離センサ１０〜３０の座標（移動体１００の所定位置を基準とした相対座標）を管理するテーブルである。図５は、距離センサ座標管理テーブル１３２のデータ構造の一例を示す図である。同図に示すように、この距離センサ座標管理テーブル１３２は、距離センサを識別する距離センサ識別情報と、距離センサの座標（移動体１００の所定位置を基準とした相対座標）とを対応付けて記憶している。
【００３０】
位置情報管理テーブル１３３は、移動体１００の位置（例えば、移動体１００上の特定点の座標）および対象物５０に対する移動体１００の向きにかかる情報を管理するテーブルである。図６は、位置情報管理テーブル１３３のデータ構造の一例を示す図である。同図に示すように、位置情報管理テーブル１３３は、位置座標と向きとを記憶している。
【００３１】
図３の説明に戻ると、制御部１４０は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する制御手段であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、図３に示すように、移動制御部１４１と、位置計算処理部１４２と、結合制御処理部１４３とを備えて構成される。
【００３２】
このうち、移動制御処理部１４１は、移動体１００の移動経路を生成し、生成した移動経路のデータと位置情報管理テーブル１３３とを比較して、移動経路にそって移動体１００が移動するように、モータドライバ１２０に制御命令を出力する手段である。なお、後述する結合制御処理部１４３によって移動体１２０を対象物５０に結合（ドッキング）させる場合には、結合制御処理部１４３による移動制御が移動体制御処理部１４１による移動制御よりも優先される。
【００３３】
位置計算処理部１４２は、距離センサ１０〜３０から出力される距離データ、対象物管理テーブル１３１、距離センサ座標管理テーブル１３２を基にして、移動体１００の位置および対象物５０に対する移動体１００の向きを算出する手段である。
【００３４】
ここで、図７を用いて、位置計算処理部１４２の計算手法について説明する。図７は、本実施例１にかかる位置計算処理部１４２の計算手法の一例を説明する図である。図７にかかるＳ１は、距離センサ１０の位置に対応し、Ｓ２は、距離センサ２０の位置に対応し、Ｓ３は、距離センサ３０の位置に対応する。ここでは、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を結んだ線分が二等辺三角形となり、かつ、かかる二等辺三角形がＸ−Ｙ平面（床面に平行な面）に対して垂直になっているものとする。
【００３５】
Ｐ１は、距離センサ１０からの赤外線の照射位置を示し、Ｐ２は、距離センサ２０からの赤外線の照射位置を示し、Ｐ３は、距離センサ３０からの赤外線の照射位置を示し（図１参照）、Ｓ２Ｓ３の間の点をＲとする。また、Ｐ２から線分Ｓ３Ｐ３に下ろした垂線の足をＩと定義し、∠Ｐ２Ｐ３Ｓ３をθ（対象物５０に対する移動体１００の向きに対応する）と定義し、Ｐ１からＸ−Ｙ平面に下ろした垂線の足をＨ１と定義する。さらに、線分Ｈ１Ｒと線分Ｐ２Ｐ３との交点をＨ３、Ｈ１から線分Ｐ２Ｐ３に下ろした垂線の足をＨ２と定義する。
【００３６】
線分Ｐ２Ｓ２≠Ｐ３Ｓ３のとき、図７に示す関係から、位置計算処理部１４２は、向きθを、
【数１】
2009014504.tif 000003
によって算出することができる。線分Ｐ２Ｓ２＝Ｐ３Ｓ３の場合には、θ＝９０°となる（移動体１００が対象物５０のα面に対して正面を向いている）。式（１）において、線分Ｓ２Ｓ３は、距離センサ座標管理テーブル１３２に記憶された距離センサ２０，３０のｘ軸方向の差分に対応する。また、線分Ｐ２Ｓ２は、距離センサ２０から出力される距離データに対応し、線分Ｐ３Ｓ３は、距離センサ３０から出力される距離データに対応する。
【００３７】
対象物５０から移動体１００までの距離を示す線分ＲＨ３は、
【数２】
2009014504.tif 000004
となるので、線分Ｈ１Ｈ３の長さは、
【数３】
2009014504.tif 000005
となる。
【００３８】
ゆえに、線分Ｈ１Ｈ２の長さは、
【数４】
2009014504.tif 000006
となる。特に、θ＝９０°の場合には、線分Ｈ１Ｈ２の長さは、
【数５】
2009014504.tif 000007
となる。位置計算処理部１４２は、式（４）を用いて、対象物５０から移動体１００までの距離を示す線分ＲＨ３を算出する。
【００３９】
また、対象物のα面に対してβ面は傾斜しているので、角度θを変えないで動点Ｒが左（右）方向（すなわち、ｘ軸のマイナス（プラス）方向）に移動するとき、線分Ｈ１Ｈ２の長さは狭義単調に減少（増加）する。従って、α面に対するβ面の傾斜角がφならば、動点Ｒのｘ軸座標ｔは、
【数６】
2009014504.tif 000008
となる。以上のように、位置計算処理部１４２は、動点Ｒの座標（ｔ、θ、ＲＨ３；移動体の座標）を計算する。図８は、動点Ｒと、対象物との関係を示す図である。位置計算処理部１４２は、計算した移動体の座標によって位置情報管理テーブル１３３を更新する。
【００４０】
図３の説明に戻ると、結合制御処理部１４３は、制御命令をモータドライバ１２０に出力し、対象物５０と移動体１００とを結合させる手段である。
【００４１】
ここで、結合制御処理部１４３の処理手順について説明する。図９は、結合制御処理部１４３の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、結合制御処理部１４３は、距離センサ２０，３０から距離データを取得し（ステップＳ１０１）、対象物５０に対する移動体１００の向きθを計算する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、結合制御処理部１４３は、式（１）を用いて、対象物５０に対する移動体１００の向きを計算する（計算手法は、上述した位置計算処理部１４２と同様である）。
【００４２】
そして、結合制御処理部１４３は、制御命令をモータドライバ１２０に出力し、対象物５０に対する移動体１００の向きθを９０°に補正する（ステップＳ１０３）。続いて、結合制御処理部１４３は、距離センサ１０から距離データを取得し（ステップＳ１０４）、対象物５０に対する移動体１００の位置を計算し（ステップＳ１０５）、移動体１００の位置を補正し（ステップＳ１０６）、対象物５０と移動体１００とをドッキングさせる（ステップＳ１０７）。
【００４３】
ステップＳ１０５において、結合制御処理部１４３は、式（６）を用いて、対象物５０に対する移動体１００の向きを計算する（計算手法は、上述した位置計算書リブ１４２と同様である）。また、ステップＳ１０６において、結合制御処理部１４３は、ステップＳ１０５において算出したｔの値が、ｗ１／２となるように、移動体１００を移動させる。
【００４４】
このように、結合制御処理部１４３は、対象物５０と安価な距離センサ１０〜３０によって複雑な計算を行うことなく、移動体１００を対象物５０にドッキングさせることができる。
【００４５】
上述してきたように、本実施例１にかかる移動体１００（計測装置）は、α面とα面から所定角度傾斜したβ面とを備えた対象物５０と、距離センサ１０〜３０を用い、距離センサ１０からβ面までの距離、距離センサ２０からα面までの距離、距離センサ３０からα面までの距離、およびα面に対するβ面の傾斜角とを基にして、移動体１００の位置および対象物５０に対する移動体１００の向きを計算するので、高価なセンサを用いなくとも精度よく移動体の位置および向きを計測することができ、位置および向きの計測にかかるコストを削減することができる。
【実施例２】
【００４６】
さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は、上述した実施例１以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、実施例２として本発明に含まれる他の実施例を説明する。
【００４７】
（対象物のその他の構造および左右のずれに関する計算方法）
上記の実施例１では、対象物の構成が図１のようになっている場合を例にあげて説明したがこれに限定されるものではない。すなわち、対象物の含まれるβ面は、α面からの隔たりが狭義単調増加となれば、どのような形状でもよい。実施例２において対象物のその他の構成について説明する。図１０は、本実施例２にかかる対象物２００の構成を示す図である。
【００４８】
図１０に示すように、この対象物２００は、α面およびβ斜面を備えている。ｙ軸上の変数（ｘ軸からβ斜面までの隔たり）をｈ、ｘ軸上の変数をｗとすると、β斜面は、
ｗ＝ｆ（ｈ）・・・（７）
の関係となる。
【００４９】
ここで、対象物２００を用いた場合に、移動体の左右のずれの算出方法を、α面に対して垂直に赤外線を照射する場合と、角度θによって照射する場合とにわけて説明する。かかる算出は、位置計算処理部１４２あるは結合制御処理部１４３によって実施されるものとする。
【００５０】
まず、α面に対して垂直に赤外線を照射する場合の、左右のずれの算出方法について説明すると、位置計算処理部１４２（あるいは結合制御処理部１４３；以下同様）は、距離センサ１０の計測した「移動体１００からβ斜面まで距離」から「距離センサ２０あるいは距離センサ３０によって計測した移動体１００からα面までの距離」を引き算することによって、α面からβ斜面までの隔たりｈ＊を算出する。
【００５１】
そして、隔たりｈ＊を式（７）に代入して、ｘ軸に対応する移動体１００の位置ｗを算出することによって、対象物５０に対する移動体１００の左右のずれを算出することができる。
【００５２】
次に、α面に対して角度θで赤外線を照射する場合の、左右のずれの算出方法および隔たりｈの算出方法について説明する。図１１は、α面に対して角度θで赤外線を照射する場合の左右のずれの算出方法を説明するための図である。
【００５３】
図１１に示すように、α面に対して角度θで赤外線を照射した場合に、β斜面に照射された赤外線の位置に対する隔たりをｈ＊（隔たりをｈ＊の算出方法に関しては後述する）とすると、対象物５０に対する移動体１００の左右のずれは、
ｗ＝ｆ（ｈ＊）＋ｈ＊／ｔａｎθ・・・（８）
によって算出することができる。
【００５４】
続いて、α面に対して角度θで赤外線を照射した場合の、ｘ軸（α面）からβ斜面の隔たりｈ＊の計算方法について説明する。図１２は、ｘ軸からβ斜面の隔たりｈ＊の計算方法を補足するための図である。なお、ここでは、Ｓ２Ｐ２＜Ｓ３Ｐ３の場合を例にあげて説明する。
【００５５】
図１２において、Ｓ２は、距離センサ２０の位置に対応し、Ｓ３は、距離センサ３０の位置に対応する。Ｓ２Ｓ３の間の点をＲとする。Ｐ２は、距離センサ２０からの赤外線の照射位置を示し、Ｐ３は、距離センサ３０からの赤外線の照射位置を示す。
【００５６】
また、Ｐ２から線分Ｓ３Ｐ３に下ろした垂線の足をＩと定義し、∠Ｐ２Ｐ３Ｓ３をθ（対象物２００に対する移動体１００の向きに対応する）と定義し、Ｐ１（距離センサ１０からの赤外線が照射される位置；図示略）からＸ−Ｙ平面に下ろした垂線の足をＨ１と定義する。さらに、線分Ｈ１Ｒと線分Ｐ２Ｐ３との交点をＨ３、Ｈ１から線分Ｐ２Ｐ３に下ろした垂線の足をＨ２と定義する。
【００５７】
向きθは、実施例１において示した式（１）によって算出することができる。また、線分ＲＨ３は、実施例１において示した式（２）の関係となるため、線分Ｈ１Ｈ３は、実施例１において示した式（３）によって算出することができ、隔たりｈ＊は、
【数７】
2009014504.tif 000009
によって算出することができる。
【００５８】
なお、実施例１および実施例２ではβ面、β斜面を床面に対して垂直としたが、図１３に示すように、床面に対して傾斜させてもよい。図１３は、その他の対象物の構成を示す図である。このように、床面に対して傾斜させることによって、距離センサをβ面の水平方向に存在しなくても（全ての距離センサを直線Ｌ上に配置しても）、対象物から反射される赤外線を距離センサが取得することができ、距離センサの配置にかかる自由度を向上させることができる。
【００５９】
（システムの構成等）
ところで、本実施例において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部あるいは一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００６０】
また、図３に示した移動体１００の構成は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部がＣＰＵ（あるいは、ＭＣＵ、ＭＰＵ）および当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【００６１】
図１４は、図３に示した移動体１００が備えるコンピュータのハードウェア構成を示す図である。このコンピュータ６０は、ユーザからのデータの入力を受け付ける入力装置６１、モニタ６２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）６３、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）６４、モータを制御するモータドライバ６５、距離を測定する距離センサ６６（距離センサ６６は複数存在する）、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）６７、および、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）６８をバス６９で接続して構成される。
【００６２】
そして、ＨＤＤ５８には、上述した移動体１００の機能と同様の機能を発揮する移動制御プログラム６８ｂ、位置計算プログラム６８ｃ、結合制御プログラム６８ｄが記憶されている。そして、ＣＰＵ６７が移動制御プログラム６８ｂ、位置計算プログラム６８ｃ、結合制御プログラム６８ｄをＨＤＤ６８から読み出して実行することにより、上述した移動体１００の機能部の機能を実現する移動制御プロセス６７ａ、位置計算プロセス６７ｂ、結合処理プロセス６７ｃが起動される。この移動制御プロセス６７ａ、位置計算プロセス６７ｂ、結合制御プロセス６７ｃは、図３に示した移動制御部１４１、位置計算処理部１４２、結合制御処理部１４３それぞれに対応する。
【００６３】
また、ＨＤＤ６８には、上述した移動体１００の記憶部１３０に記憶されるデータに対応する各種データ６８ａが記憶される。この各種データ６８ａは、図３に示した対象物管理テーブル１３１、距離センサ座標管理テーブル１３２、位置情報管理テーブル１３３に対応する。
【００６４】
ＣＰＵ６７は、各種データ６８ａをＨＤＤ６８に記憶するとともに、各種データ６８ａをＨＤＤ６８から読み出してＲＡＭ６３に格納し、ＲＡＭ６３に格納された各種データ５３ａを利用して移動制御を行う。
【００６５】
（付記１）位置および対象物に対する向きを計測する計測装置であって、
前記対象物は第１の面と当該第１の面から所定角度傾斜した第２の面とを備え、
前記第１の面上の複数箇所において当該第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記対象物に対する水平度を算出する第１の算出手段と、
前記第２の面までの距離を計測し、当該第２の面までの距離と前記第１の面から前記第２の面までの角度とを基にして前記対象物に対する水平方向のずれを算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段および前記第２の算出手段の算出結果に基づいて位置および前記対象物に対する向きを計測する計測手段と、
を備えたことを特徴とする計測装置。
【００６６】
（付記２）前記第１の算出手段は複数の距離センサを用いて前記第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記複数の距離センサは前記対象物が配置された面に対して水平に設置されていることを特徴とする付記１に記載の計測装置。
【００６７】
（付記３）前記第１の算出手段は第１の距離センサおよび第２の距離センサを用いて前記第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記第２の算出手段は第３の距離センサを用いて前記第２の面までの距離を計測し、前記第１、第２、第３の距離センサは、二等辺三角形を形成するように配置されていることを特徴とする付記１または２に記載の計測装置。
【００６８】
（付記４）前記第２の面は当該第２の面と前記第１の面との距離が単調増加する面であり、前記第２の算出手段は前記第１の面と第２の面との距離の単調増加に関する関数に基づいて前記対象物に対する水平方向のずれを算出することを特徴とする付記１、２または３に記載の計測装置。
【００６９】
（付記５）前記第２の面は前記対象物が配置された面に対して傾斜し、前記第１の算出手段および前記第２の算出手段は水平に設置された距離センサを用いて前記第１の面までの距離および前記第２の面までの距離をそれぞれ計測することを特徴とする付記１に記載の計測装置。
【００７０】
（付記６）位置および対象物に対する向きを計測する計測装置の計測方法であって、
前記対象物は第１の面と当該第１の面から所定角度傾斜した第２の面とを備え、
前記第１の面上の複数箇所において当該第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記対象物に対する水平度を算出する第１の算出工程と、
前記第２の面までの距離を計測し、当該第２の面までの距離と前記第１の面から前記第２の面までの角度とを基にして前記対象物に対する水平方向のずれを算出する第２の算出工程と、
前記第１の算出工程および前記第２の算出工程の算出結果に基づいて位置および前記対象物に対する向きを計測する計測工程と、
を含んだことを特徴とする計測方法。
【００７１】
（付記７）前記第１の算出工程は複数の距離センサを用いて前記第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記複数の距離センサは前記対象物が配置された面に対して水平に設置されていることを特徴とする付記６に記載の計測方法。
【００７２】
（付記８）前記第１の算出工程は第１の距離センサおよび第２の距離センサを用いて前記第１の面までの距離をそれぞれ計測し、前記第２の算出工程は第３の距離センサを用いて前記第２の面までの距離を計測し、前記第１、第２、第３の距離センサは、二等辺三角形を形成するように配置されていることを特徴とする付記６または７に記載の計測方法。
【００７３】
（付記９）前記第２の面は当該第２の面と前記第１の面との距離が単調増加する面であり、前記第２の算出工程は前記第１の面と第２の面との距離の単調増加に関する関数に基づいて前記対象物に対する水平方向のずれを算出することを特徴とする付記６、７または８に記載の計測方法。
【００７４】
（付記１０）前記第２の面は前記対象物が配置された面に対して傾斜し、前記第１の算出工程および前記第２の算出工程は水平に設置された距離センサを用いて前記第１の面までの距離および前記第２の面までの距離をそれぞれ計測することを特徴とする付記６に記載の計測方法。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明にかかる計測装置および計測方法は、位置および対象物に対する
向きを計測する場合に有用であり、特に、高価な計測器具を用いることなく、位置および対象物に対する向きを精度よく計測する必要がある場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本実施例１にかかる対象物の構成を示す図である。
【図２】本実施例１にかかる距離センサの配置を説明するための図である。
【図３】本実施例１にかかる移動体の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】対象物管理テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図５】距離センサ座標管理テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図６】位置情報管理テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図７】本実施例１にかかる位置計算処理部の計算手法の一例を説明する図である。
【図８】動点Ｒと、対象物との関係を示す図である。
【図９】結合制御処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施例２にかかる対象物の構成を示す図である。
【図１１】α面に対して角度θで赤外線を照射する場合の左右のずれの算出方法を説明するための図である。
【図１２】ｘ軸からβ斜面の隔たりの計算方法を補足するための図である。
【図１３】その他の対象物の構成を示す図である。
【図１４】図３に示した移動体が備えるコンピュータのハードウェア構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０，２０，３０，６６    距離センサ
５０，２００    対象物
６０    コンピュータ
６１    入力装置
６２    モニタ
６３    ＲＡＭ
６３ａ，６８ａ  各種データ
６４    ＲＯＭ
６５，１２０    モータドライバ
６７    ＣＰＵ
６７ａ  移動制御プロセス
６７ｂ  位置計算プロセス
６７ｃ  総合制御プロセス
６８    ＨＤＤ
６８ｂ  移動制御プログラム
６８ｃ  位置計算プログラム
６８ｄ  結合制御プログラム
１００    移動体
１１０    インターフェース部
１３０    記憶部
１３１    対象物管理テーブル
１３２    距離センサ座標管理テーブル
１３３    位置情報管理テーブル
１４０    制御部
１４１    移動制御部
１４２    位置計算処理部
１４３    結合制御処理部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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