CN111417911A - 图像处理装置、移动机器人的控制系统、移动机器人的控制方法 - Google Patents

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Abstract

该图像处理装置(10)具备：被检测体(11)，其通过在二维平面上将由正方形或者长方形构成的单元(12)、即能够反射被照射的光的第一单元(12a)与不能反射被照射的光的第二单元(12b)进行a×a或者a×b(其中，a、b＝3、4、5、6、…)的矩阵配置而构成；以及检测部(22)，其具备：照射部(23)，其照射光；拍摄部(24、25)，其在从照射部(23)照射的光照射到构成被检测体(11)的第一单元(12a)与第二单元12b)之后，利用相机对从第一单元(12a)反射的光进行拍摄；以及计算部(26)，其基于由拍摄部(24、25)拍摄到的拍摄数据，取得在被检测体11设定的信息。根据该构成，能够使紧凑的标志的识别以及距离计测精度高，并且能够廉价地实现系统。

Description

图像处理装置、移动机器人的控制系统、移动机器人的控制 方法
技术领域
本发明涉及图像处理装置、移动机器人的控制系统以及移动机器人的控制方法。
背景技术
以往以来，为了对自主移动的移动机器人进行引导，使用有信标等发送器。例如，作为移动机器人的清扫机器人基于从设置于充电器的信标产生的信号，进行朝向充电器移动而从充电器接受电力的供给的动作。另外，下述专利文献1所记载的移动作业机器人基于从信标产生的信号，检测出成为基准的位置，控制移动。
这种移动机器人近年来其应用范围扩大。例如，在工厂内、物流仓库等使用的无人输送车，在设施、大厅、机场等公共设施内的服务机器人是移动机器人应用的一例。
而且，在使用于这种的移动机器人的信标中，除了上述那样的产生信号的类型之外，还大致区分为被称作标志的通过特征性形状或者花纹来识别的类型。这里，作为通过特征性形状或者花纹来识别的标志的具体例可列举条形码、QR码(注册商标)等。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002－073170号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，如上述的专利文献1所记载的移动作业机器人所代表那样，在使用产生信号的信标来进行移动控制的系统中，为了发送信号的信标而需要电源，在设置多个信标的情况下需要多个布线工程。这种系统的情况下，存在导入成本增大并且用于维持、维护的运行成本增大这一课题。
另一方面，在使用了通过特征性形状或者花纹来识别的标志的系统构成的情况下，在其识别以及距离计测中需要读取精度高的测定，但以往不存在廉价并且高精度地进行那样的测定的系统。例如，在将条形码、QR码(注册商标)用作标志的情况下，由于需要使移动机器人接近标志而进行标志识别，因此不适合于在工厂内、物流仓库等使用的无人输送车等用途。另外，作为在将条形码、QR码(注册商标)用于无人输送车等用途的情况下提高读取精度的对策，考虑过增大标记有条形码、QR码(注册商标)的标志自身的方案，但由于在那样的对策中在工厂内、物流仓库等这样的现场中需要广阔的设置场所，因此也考虑到对现场作业带来障碍这样的课题。
本发明是鉴于上述现有技术中存在的课题而完成的，其目的在于提供即使在使用了不需要广阔的设置场所的比较紧凑的标志的情况下，也能够使其识别以及距离计测精度高，而且能够廉价地实现系统的图像处理装置、移动机器人的控制系统以及移动机器人的控制方法。另外，本发明的进一步目的在于提供即使在使用了发送信号的信标的情况下，也能够廉价地实现系统的图像处理装置、移动机器人的控制系统以及移动机器人的控制方法。
用于解决课题的方案
本发明的图像处理装置的特征在于，其具备：被检测体，其通过在二维平面上将由正方形或者长方形组成的单元、即能够反射被照射的光的第一单元与不能反射被照射的光的第二单元进行a×a或者a×b(其中，a、b＝3、4、5、6、…)的矩阵配置而构成；以及检测部，其具备：照射部，其照射光；拍摄部，其在从所述照射部照射的光照射到构成所述被检测体的所述第一单元与所述第二单元之后，利用相机对从所述第一单元反射的光进行拍摄；以及计算部，其基于由所述拍摄部拍摄到的拍摄数据，取得在所述被检测体设定的信息。
本发明的移动机器人的控制系统的特征在于，其具备：驱动部，其变更移动机器人的移动速度与行进方向；检测部，其对沿着至目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及控制部，其取得由所述检测部检测到的至所述被检测体为止的距离和方向，并对至所述被检测体为止的距离和方向为满足预先确定的关系的行进方向进行计算，基于计算出的行进方向对所述驱动部进行驱动控制，所述被检测体构成为通过在二维平面上将由正方形或者长方形构成的单元、即能够反射被照射的光的第一单元与不能反射被照射的光的第二单元进行a×a或者a×b(其中，a、b＝3、4、5、6、…)的矩阵配置而成的标志，所述检测部具备：照射部，其照射光；拍摄部，其在从所述照射部照射的光照射到构成所述标志的所述第一单元与所述第二单元之后，利用相机对从所述第一单元反射的光进行拍摄；以及计算部，其基于由所述拍摄部拍摄到的拍摄数据，对与所述标志的距离和方向进行计算。
本发明的移动机器人的控制方法，所述移动机器人具备：驱动部，其变更移动机器人的移动速度与行进方向；检测部，其对沿着至目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及控制部，其取得由所述检测部检测到的至所述被检测体为止的距离和方向，所述被检测体构成为通过在二维平面上将由正方形或者长方形构成的单元、即能够反射被照射的光的第一单元与不能反射被照射的光的第二单元进行a×a或者a×b(其中，a、b＝3、4、5、6、…)的矩阵配置而成的标志，所述检测部具备：照射部，其照射光；拍摄部，其在从所述照射部照射的光照射到构成所述标志的所述第一单元与所述第二单元之后，利用相机对从所述第一单元反射的光进行拍摄；计算部，其基于由所述拍摄部拍摄到的拍摄数据，对与所述标志的距离和方向进行计算，所述移动机器人的控制方法的特征在于，使所述控制部对至所述被检测体为止的距离和方向为满足预先确定的关系的行进方向进行计算，并基于计算出的行进方向对所述驱动部进行驱动控制。
发明效果
根据本发明，能够提供即使在使用了不需要广阔的设置场所的比较紧凑的标志的情况下，也能够使其识别以及距离计测精度高，而且能够廉价地实现系统的图像处理装置、移动机器人的控制系统以及移动机器人的控制方法。另外，本发明即使在使用了发送信号的信标的情况下，也能够廉价地实现系统。
附图说明
图1是表示本实施方式的图像处理装置的系统构成例的框图。
图2是表示本实施方式的图像处理装置对拍摄到的标志的拍摄数据进行二值化处理得到的二值化图像，并且是用于说明用于对该二值化图像扫描而获得设定于标志的ID信息的扫描方法的图。
图3是表示用于进行本实施方式的图像处理装置的动作说明的图像处理工序的流程图。
图4是表示本发明的标志所能采用的多种方式的一例的图。
图5是表示本实施例的移动机器人的移动例的图。
图6是表示本实施例的移动机器人的构成例的框图。
图7是表示本实施例的控制部的构成例的框图。
图8是表示本实施例的移动路径存储部所存储的表格的一例的图。
图9是表示本实施例的驱动控制部的基于标志信息的控制的构成例的框图。
图10是表示在本实施例的驱动控制部中计算的校正角Δθ的图。
图11是表示本实施例的控制部的控制处理内容的流程图。
图12是表示在移动机器人所移动的通路存在交叉点的情况下的标志的配置例的图。
图13是表示在移动机器人所移动的通路存在交叉点的情况下的标志的配置例的图。
图14是表示对标志赋予全部的指令信息的情况下的本发明的移动机器人的控制系统的构成例的图。
图15是表示在变形方式使用的标志的具体例的图。
图16是表示变形方式的移动路径存储部所存储的表格的一例的图。
图17是表示在移动机器人所移动的通路配置有在变形方式中使用的标志的一例、以及变形方式的移动机器人的控制系统的动作例的图。
图18是表示由变形方式的拍摄部拍摄到的拍摄数据的一例的图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的优选实施方式进行说明。需要说明的是，以下的实施方式并不限定各技术方案的发明，另外，在实施方式中说明的全部的特征组合对于发明的解决手段而言并非是必不可少的。
首先，使用图1以及图2，对本实施方式的图像处理装置的基本构成进行说明。这里，图1是表示本实施方式的图像处理装置的系统构成例的框图。另外，图2是表示本实施方式的图像处理装置对拍摄到的标志的拍摄数据进行二值化处理得到的二值化图像，并且是用于说明用于对该二值化图像扫描而获得设定于标志的ID信息的扫描方法的图。
如图1所示，本实施方式的图像处理装置10构成为具有作为被检测体的标志11、以及通过读取该标志11从而取得所希望的信息并执行处理的图像处理装置主体21。
标志11通过在二维平面上配置由正方形组成的多个单元12而构成。多个单元12例如由作为能够反射红外LED光的第一单元的白色单元12a、以及作为不能反射红外LED光的第二单元的黑色单元12b构成。在为图1示出的本实施方式的情况下，以5列8行的矩阵配置在二维平面上配置有14个白色单元12a、以及26个黑色单元12b。另外，在该标志11中，以包围标志11的外周部的方式配置的22个黑色单元12b不包含信息，而是作为用于将标志11与空间区分开而防止读取的误识别的单纯的边界而发挥功能的部分。即，在图1所示的标志11中作为被检测体发挥功能的部位是通过由附图标记A所示的3列、以及附图标记B所示的6行组成的3列6行、即18个单元12的矩阵配置而构成的部分。
在标志11中构成为作为被检测体发挥功能的3列6行的矩阵配置的部位中，例如位于最上段的第1行的附图标记B1所示的部位构成为“检测开始位置”，位于最下段的第6行的附图标记B3所示的部位构成为“检测结束位置”，由被这些检测开始位置B1与检测结束位置B3夹着的从第2行到第5行的4行构成的附图标记B2所示的部位构成为“ID信息赋予位置”。
关于检测开始位置B1与检测结束位置B3，例如从图1的纸面左侧朝向右侧，以“白、黑、白”的顺序配置有单元12，当利用将白设为“1”、将黑设为“0(零)”的二进制代码来表现时，能够表示为“1、0、1”。通过使图像处理装置主体21侧识别该“1、0、1”的信息，能够识别出成功读取标志11的首行与末行。即，通过识别由“1、0、1”所示的检测开始位置B1与检测结束位置B3，能够准确地识别应该在其之间存在的4行的ID信息赋予位置B2。
另外，关于4行的ID信息赋予位置B2，从上方的行朝向下方的行，以“白、黑、白”，“白、白、白”，“白、黑、白”，“白、白、白”的顺序配置有单元12，当利用二进制代码来表现这些时，能够表示为“1、0、1”，“1、1、1”，“1、0、1”，“1、1、1”。通过使标志11具有这种由3比特×4行组成的构成信息，能够对ID信息赋予位置B2赋予总计12比特的ID信息。而且，通过使图像处理装置主体21侧识别该12比特的信息，从而能够执行各种处理。
如以上那样，检测开始位置B1与检测结束位置B3的读取成功，并且读取存在于这些位置之间的ID信息赋予位置B2，从而能够不发生误识别地取得ID信息。
需要说明的是，多个单元12中的、白色单元12a由能够将从后述的照射部23照射的红外LED光反射，并使后述的拍摄部24、25对其反射光进行拍摄的材料构成。作为反射红外LED光的材料，能够使用铝箔、氧化钛的薄膜等。另一方面，黑色单元12b由能够不反射从后述的照射部23照射的红外LED光，且在由后述的拍摄部24、25拍摄到的图像中使黑色单元12b的部位成为暗部的材料而构成。作为不反射红外LED光的材料，能够使用红外切片、偏振光膜、红外线吸收材料、黑色毛毡等。即，在本实施方式中，利用标志11的白色单元12a反射从作为投光部的照射部23发出的红外LED光，利用作为受光部的拍摄部24、25接收光而拍摄图像。此时，在被检测体即标志11的黑色单元12b中，使对于受光部即拍摄部24、25的反射光减少，因此采用捕捉其反射量的减少并检测的所谓回归反射型的图像取得构成。
本实施方式的图像处理装置主体21构成为具备标志检测部22、以及控制部27。而且，标志检测部22具备照射部23，两个拍摄部24、25，以及计算部26。
照射部23能够对标志11照射红外LED光，并且用于利用两个拍摄部24、25读取从标志11侧反射的反射光。从照射部23照射的红外LED光即使在工厂内等的暗处、可见光强的场所等也能够实现标志11的拍摄。
两个拍摄部24、25由在标志检测部22的左右配置的两个相机而构成。这两个拍摄部24、25在从照射部23照射的红外LED光照射到构成标志11的白色单元12a与黑色单元12b之后，利用两个相机拍摄从白色单元12a反射了的光。需要说明的是，在两个拍摄部24、25中，各自拍摄单独的图像，并使用两个拍摄部24、25而取得的拍摄数据被发送至计算部26。
计算部26基于从两个拍摄部24、25发送来的拍摄数据进行基于三角测量的运算，从而能够计算出标志11相对于图像处理装置主体21位于何种距离(相对距离)与方向(相对角度)。
这里，使用图2对计算部26的扫描、运算方法进行说明。计算部26在从两个拍摄部24、25取得了由两个拍摄部24、25拍摄到的拍摄数据之后，对所得到的拍摄数据进行二值化处理，从而获得图2所示的二值化图像。需要说明的是，在该二值化处理的阶段，从白色单元12a反射了的红外LED光的反射光、以及未从黑色单元12b反射的部位通过黑白的二值化处理而被明确化。
进而，计算部26对通过二值化处理获得的二值化图像，从图2中的纸面左上侧起沿着朝向右侧的水平方向进行扫描。最初执行的扫描的情形表示为附图标记Y1。这里，关于作为第一次扫描的Y1，仅检测出黑色单元12b，因此其识别结果为“黑”，成为仅是由二进制代码表现的“0”的检测结果。在该情况下，能够识别出在第一次扫描中无法检测到检测开始位置B1，因此继续在向二值化图像的下方侧移动了预先设定的尺寸的表示为附图标记Y2的位置，执行第二次扫描。在图2的例子中，关于作为第二次扫描的Y2，也是仅检测出黑色单元12b，因此其识别结果为“黑”，成为仅是由二进制代码表现的“0”的检测结果。即，能够识别出在第二次扫描中无法检测到检测开始位置B1，因此进一步向二值化图像的下方侧移动预先设定的尺寸，继续扫描。
在计算部26中，在以上述的顺序继续扫描，并执行到作为第n次扫描的Yn时，首次检测出白色单元12a，其识别结果成为“白、黑、白”，获得由二进制代码表现的“1、0、1”的信息。此时，计算部26能够识别出检测到检测开始位置B1。而且，在此时，在计算部26中，能够计算出被识别为“白、黑、白”的单元12中的二值化图像上的尺寸。例如，如图2所示，能够确认到能够识别为“白、黑、白”的单元12的二值化图像上的尺寸均为L。另外，在该实施方式中，由于预先已知单元12为正方形，因此构成本实施方式的标志11的白色单元12a与黑色单元12b的尺寸能够识别为由L×L的尺寸构成的正方形。
在识别到通过执行作为第n次扫描的Yn而检测出检测开始位置B1的计算部26中，在执行作为第n+1次扫描的Yn+1时，在从第n次扫描的位置向二值化图像的下方侧移动了尺寸L的Yn+L的位置执行扫描Yn+1。即，计算部26能够通过在第n次扫描识别检测开始位置B1，并计算出二值化图像上的坐标从而识别出作为接下来应该扫描的部位的具有4行的ID信息赋予位置B2的首行的位置，因此能够使扫描位置移动到该位置并且进行一次扫描，能够执行具有4行的ID信息赋予位置B2的首行的扫描Yn+1。需要说明的是，在执行扫描Yn+1时，也可以是为了具有扫描位置的余量，在从第n次扫描的位置向二值化图像的下方侧移动了在尺寸L加上微小尺寸s得到的尺寸(L+s)的Yn+(L+s)的位置执行扫描Yn+1。通过采用这种控制，从而能够实现扫描精度的提高。
进而，之后，与上述首行的扫描Yn+1相同地对具有4行的ID信息赋予位置B2的从第2行到第5行依次执行扫描Yn+2、Yn+3、Yn+4，能够通过对各行执行一次扫描从而取得在具有4行的ID信息赋予位置B2的全部位置上设定的ID信息。即，在执行作为第n+2次扫描的Yn+2时，在从第n次扫描的位置向二值化图像的下方侧移动了尺寸2L的Yn+L×2的位置执行扫描Yn+2，在执行作为第n+3次扫描的Yn+3时，在从第n次扫描的位置向二值化图像的下方侧移动了尺寸3L的Yn+L×3的位置执行扫描Yn+3，在执行作为第n+4次扫描的Yn+4时，在从第n次扫描的位置向二值化图像的下方侧移动了尺寸4L的Yn+L×4的位置执行扫描Yn+4。需要说明的是，在图2中，关于4行的ID信息赋予位置B2，从上方的行起以“白、黑、白”，“白、白、白”，“白、黑、白”，“白、白、白”的顺序配置有单元12，当利用二进制代码来表现这些时，能够表示为“1、0、1”，“1、1、1”，“1、0、1”，“1、1、1”。在计算部26中，从具有4行的ID信息赋予位置B2获得该信息。
进而，通过在扫描Yn+4之后执行的扫描Yn+5，在从第n次扫描的位置向二值化图像的下方侧移动了尺寸5L的Yn+L×5的位置执行扫描Yn+5，获得“白、黑、白”的识别结果，获得由二进制代码表现的“1、0、1”的信息。此时，在计算部26中，预先已知该扫描Yn+5是检测出检测开始位置B1之后第5次扫描，该位置为检测结束位置B3。而且，在该扫描Yn+5中检测出的信息为“1、0、1”，该信息与表示检测结束位置B3的信息一致，因此能够识别出正常地执行从该Y1到Yn+5的扫描并能够结束。
通过以上说明的扫描顺序，计算部26能够准确地取得在标志11设定的ID信息。需要说明的是，在上述的操作顺序中，例如在无法取得检测开始位置B1、检测结束位置B3的情况下，从两个拍摄部24、25发送出的拍摄数据有可能一部分缺失或者不完全，因此再次执行重新取得来自两个拍摄部24、25的拍摄数据的操作顺序。另外，在由两个拍摄部24、25拍摄到的拍摄数据存在多个时，使计算部26执行基于所取得的ID信息而对在当前时刻采用的标志11进行选择等的处理即可。
另外，作为用于实现扫描精度的提高的手段，也可以是在执行扫描Yn+2、Yn+3、Yn+4、Yn+5时，为了具有扫描位置的余量，而在各个扫描中，在从第n次扫描的位置向二值化图像的下方侧移动了的Yn+L×2+s的位置执行扫描Yn+2，在Yn+L×3+s的位置执行扫描Yn+3，在Yn+L×4+s的位置执行扫描Yn+4，在Yn+L×5+s的位置执行扫描Yn+5。
另外，在以上说明的扫描顺序中，说明了如下实施方式的例子，即，在识别到检测开始位置B1之后，对具有4行的ID信息赋予位置B2的从第2行到第5行进行扫描，最后对检测结束位置B3进行扫描。然而，对于由计算部26进行的扫描的顺序并不限定于上述例子。例如，也可以是，在识别到检测开始位置B1之后，跳过具有4行的ID信息赋予位置B2的从第2行到第5行而对检测结束位置B3进行扫描，在首先先可靠地检测出检测开始位置B1与检测结束位置B3的基础上，对被赋予ID信息的具有4行的ID信息赋予位置B2的从第2行到第5行进行扫描。通过执行该扫描顺序，从而能够可靠地检测出所取得的图像数据为标志11，而且，能够实现缩短对标志11以外的图像等的噪声处理的处理时间。
需要说明的是，在图1以及图2示出的标志11中，以包围标志11的外周部的方式配置有不包含信息的22个黑色单元12b。该配置于外周部的黑色单元12b不仅作为与在其内部配置的包含信息的3列6行、即18个单元12的边界发挥功能，还发挥吸收来自外部的光而使在内部配置的包含信息的3列6行、即18个单元12的检测精度提高的功能。特别是，在从拍摄部24、25观察时标志11成为逆光的环境的情况下，在外周部配置的22个黑色单元12b能够吸收多余的光，抑制多余的光相对于在内部配置的包含信息的3列6行、即18个单元12的的反射、进入。通过该结构，获得图像处理装置主体21进行的标志11的检测稳定效果。
取得了ID信息的计算部26能够将其信息向控制部27发送。得到从计算部26发送来的信息的控制部27能够使图像处理装置主体21所附加的机构动作，或者执行对外部的动作指令等，以执行利用了ID信息的各种控制。作为其动作例，例如，能够设想对将在工厂内、物流仓库内等利用的移动机器人的移动速度与行进方向变更的驱动部进行动作控制等。
以上，使用图1以及图2，对本实施方式的图像处理装置10的基本构成进行了说明。接下来，通过将图3加入至参照附图，进行本实施方式的图像处理装置10的动作说明。这里，图3是表示用于进行本实施方式的图像处理装置的动作说明的图像处理工序的流程图。
在通过使本实施方式的图像处理装置10动作而执行的图像处理工序(Process α)中，首先，照射部23对标志11照射红外LED光(步骤S101)。对于从照射部23照射到标志11的红外LED光而言，照射到构成标志11的单元12中的、黑色单元12b的光不反射，仅照射到白色单元12a的光作为反射光而向图像处理装置主体21侧反射。从白色单元12a反射了的光被由两个相机构成的两个拍摄部24、25拍摄(步骤S102)。此时，在拍摄部24、25中，分别各拍摄一个拍摄数据。在执行步骤S102的处理之后，由两个拍摄部24、25拍摄到的两个拍摄数据向计算部26发送。
计算部26在从两个拍摄部24、25取得了由两个拍摄部24、25拍摄到的拍摄数据之后，对所得到的拍摄数据进行二值化处理，从而获得图2所示的二值化图像(步骤S103)。
而且，计算部26对由二值化处理而得到的二值化图像，执行使用了图2进行说明的扫描(步骤S104)。需要说明的是，由计算部26进行的高效的扫描顺序已在上文进行叙述，因此这里省略说明。
当通过由计算部26对二值化图像进行扫描，并利用计算部26正常地全部识别出检测开始位置B1、具有4行的ID信息赋予位置B2、检测结束位置B3时，作为能够检测出标志11而使处理向步骤S105的是进行。另一方面，在利用计算部26无法识别出检测开始位置B1、具有4行的ID信息赋予位置B2、检测结束位置B3中的一个的情况下，使处理向步骤S105的否进行。即，在无法检测出标志11的情况下，再次返回至步骤S101而再次执行处理。
当成功检测出标志11而使处理向步骤S105的是进行时，接着计算部26基于来自具有4行的ID信息赋予位置B2的信息取得ID信息(步骤S106)。
取得了ID信息的计算部26通过与已设定的ID进行对照，从而选择与ID信息关联的标志11，决定一个ID信息(步骤S107)。此时，在所取得的ID信息存在多个的情况下，在进行步骤S107的处理时，从多个ID信息中选择与应该在当前时刻采用的ID信息关联的标志11，从而决定一个ID信息(步骤S107)。需要说明的是，作为从存在有多个的ID信息的中选择一个ID信息的方法，例如，考虑有选择具有对每个标志11赋予的识别编号中的最小编号的标志11的ID信息赋予位置B2设定的ID信息这样的方法。
在步骤S107的处理中对ID进行对照，并选择与ID信息关联的标志11时，分别根据由左右两个拍摄部24、25对该标志11拍摄而得到的左右两个拍摄数据，计算标志11的中心坐标(步骤S108)。
计算部26利用通过步骤S108的处理而分别根据左右两个拍摄数据计算出的标志11的中心坐标来执行基于三角测量的运算，对与已得到ID信息的标志11的距离和角度进行计算(步骤S109)。而且，计算部26将已取得的ID信息、以及基于该ID信息计算出的与标志11的距离和角度的计算结果向控制部27发送(步骤S110)。执行这些从步骤S101到步骤S110的处理，从而完成本实施方式的图像处理工序(Process α)。
通过以上说明的本实施方式的图像处理工序(Process α)的执行，计算部26能够准确地取得在标志11设定的ID信息。需要说明的是，对本发明的图像处理装置的优选实施方式进行了说明，但本发明的技术的范围并不限定于上述实施方式所记载的范围。能够对上述实施方式施加多种变更或者改进。
例如，在上述实施方式的图像处理装置10中，标志11通过以5列8行的矩阵配置在二维平面上配置14个白色单元12a、26个黑色单元12b而成。另外，在该标志11中，设置有以包围标志11的外周部的方式配置的22个黑色单元12b，但该22个黑色单元12b不包含信息，而是作为用于将标志11与空间区分开而防止读取的误识别的边界发挥功能的部分。即，在图1所示的标志11中作为被检测体发挥功能的部位是通过由附图标记A所示的3列、以及附图标记B所示的6行组成的3列6行、即18个单元12的矩阵配置而构成的部分。然而，关于本发明的标志的方式，并不限定于图1示出的方式，能够施加所有变更。例如，关于以包围标志11的外周部的方式配置的22个黑色单元12b，能够省略。另外，关于构成本发明的标志的单元12的配置数，能够采用例如图4所例示那样的3列3行、即9个单元12的矩阵配置而构成的配置数等所有方式。顺便说一下，图4是表示本发明的标志所能采用的多种方式的一例的图，但在图4所示的标志11’的情况下，ID信息赋予位置B2为1行，能够使标志11’具有3比特结构的信息。
另外例如，在上述实施方式的图像处理装置10中，构成标志11的单元12由正方形构成，但关于本发明的单元，能够采用长方形等矩形形状。若预先知晓单元的形状，则能够同样地实施上述实施方式所说明的扫描、运算等处理。
即，作为本发明的被检测体的标志，能够通过在二维平面上将由正方形或者长方形构成的单元12、即能够反射红外LED光的白色单元12a与不能反射红外LED光的黑色单元12b进行a×a或者a×b(其中，a、b＝3、4、5、6、…)的矩阵配置来构成从而实现。
另外例如，在上述实施方式的图像处理装置10中，例示了在从照射部23照射的光中使用了红外LED光的情况。然而，在本发明中使用的光并不限定于红外LED光，即使使用紫外线等其他波长的光、来自LED以外的光源的光也能够获得与上述实施方式相同的效果。
另外例如，在上述实施方式的图像处理装置10中，本发明的拍摄部通过由两个相机组成的拍摄部24、25而构成，从而基于两个拍摄数据执行三角测量的运算处理。然而，关于本发明的拍摄部，能够进行与上述实施方式相同的拍摄数据处理即可，例如，也可以利用在一个相机具备一个透镜的相机来构成本发明的拍摄部，或者也可以利用在一个相机具备两个透镜的无线电相机来构成本发明的拍摄部。
另外例如，在上述实施方式的图像处理装置10中，通过由两个相机组成的拍摄部24、25、与照射红外LED光的照射部23独立而构成，但本发明的照射部与拍摄部也可以设为一体构成的装置。
另外例如，在上述实施方式的图像处理装置10中，由两个拍摄部24、25拍摄到的拍摄数据被计算部26进行二值化处理。然而，本发明的范围并不限定于该例，例如，也能够采用如下那样的装置构成、处理顺序，两个拍摄部24、25各自具备与上述计算部26相同的功能的图像处理功能，在拍摄部24、25对从标志11侧反射来的红外LED光进行了拍摄之后，直接在拍摄部24、25侧进行二值化处理，将被二值化处理得到的二值化图像的图像数据向计算部26发送。
另外例如，在上述实施方式的图像处理装置10中，在标志检测部22设置计算部26，利用该计算部26基于ID信息的取得、该ID信息进行关于与标志11的距离和角度的计算，将其计算结果向控制部27发送。然而，将计算部26与控制部27设为独立构件为一个例示，这些构件既可以设为独立件，也可以设为由一个微处理器构成，而且，也可以构成为配置于图像处理装置主体21之外，经由无线、因特网线路将计算部26、控制部27与图像处理装置主体21连接。
另外例如，在上述实施方式的图像处理装置10中，计算部26对由二值化处理得到的二值化图像，从图2中的纸面左上侧起沿着朝向右侧的水平方向进行扫描。然而，计算部26对二值化图像进行的扫描的方向并不限定于水平方向，也可以采用沿垂直方向进行扫描的处理。
根据技术方案的记载可知，这样的施加了变更或改良的方式也能包含在本发明的技术范围内。
以上，对本实施方式的图像处理装置10的基本构成与动作进行了说明。接下来，说明将上述实施方式的图像处理装置10应用于在工厂内、物流仓库内等利用的移动机器人的情况的实施例。需要说明的是，在以下记载的实施例中，对于与上述实施方式相同或者类似的构件、工序，有时标注相同的附图标记并省略说明。
图5是表示本实施例的移动机器人的移动例的图。移动机器人30对沿着用于确定通路的边界40(40－1、40－2)配置的作为被检测体的标志11’(11’－1)进行检测，基于检测出的标志11’的位置，一边保持距边界40一定的距离一边朝向目的地移动。本实施例所使用的标志11’设想为以与移动机器人30正对的方式设置，通过图4所例示的3列3行、即9个单元12的矩阵配置而构成，对于该标志11’，能够设为ID信息赋予位置B2仅为1行且使标志11’具有3比特结构的信息。而且，在该标志11’设定的ID信息被分配有用于唯一识别标志11’的各标志的标志ID。需要说明的是，用于确定通路的边界40例如为壁、分隔件、白线条等。
在图5所示的移动例中，移动机器人30与相对于移动机器人30的行进方向位于左侧的边界40－1保持一定的距离地移动。移动机器人30为了保持距边界40－1一定的距离Xref，而取得距检测出的标志11’－1的距离Z和方向θ，对距离Z与方向θ满足预先确定的条件的行进方向进行计算。移动机器人30向计算出的行进方向移动。方向θ是移动机器人30的行进方向、与检测出的标志11’－1的方向所成的角。满足预先确定的条件的行进方向为方向θ成为arcsin(Xref/Z)的行进方向。当距标志11’－1的距离Z比预先确定的切换阈值近时，移动机器人30将目标切换为标志11’－2而进行移动。将距移动机器人30的距离比切换阈值近的范围称作切换范围。
接下来，参照图6对本实施例的移动机器人30的具体构成例进行说明。这里，图6是表示本实施例的移动机器人的构成例的框图。本实施例的移动机器人30具备驱动部31、标志检测部22、以及控制部27。
驱动部31具备驱动轮32、33，马达34、35，以及马达控制部36。驱动轮32相对于移动机器人30的行进方向设置于左侧。驱动轮33相对于移动机器人30的行进方向设置于右侧。马达34根据马达控制部36的控制使驱动轮32旋转。马达35根据马达控制部36的控制使驱动轮33旋转。马达控制部36基于从控制部27输入的分别对于马达34、35的角速度指令值，对马达34、35供给电力。
通过马达34、35以与从马达控制部36供给的电力相应的角速度旋转，从而移动机器人30前进或者后退。另外，通过使马达34、35的角速度产生差异，从而变更移动机器人30的行进方向。例如，通过在前进时使左侧的驱动轮32的角速度大于右侧的驱动轮33的角速度，从而移动机器人30一边右回转一边移动。另外，通过分别使驱动轮32、33向相反方向旋转，从而移动机器人30以不改变位置的方式回转。需要说明的是，移动机器人30也可以为了使移动机器人30的姿势稳定，而具有驱动轮32、33以外的车轮。
标志检测部22具备照射部23，两个拍摄部24、25，以及计算部26。
照射部23例如能够安装于移动机器人30的前表面的中央位置，对标志11’照射红外LED光，并用于使从标志11’侧反射的反射光被两个拍摄部24、25读取。从照射部23照射的红外LED光即使在工厂内等的暗处、可见光较强的场所等也能够实现标志11的拍摄，因此优选。
两个拍摄部24、25由在标志检测部22的左右配置的两个相机而构成。拍摄部24安装于移动机器人30的前表面的左侧，对从位于移动机器人30的前表面侧的标志11’反射的红外LED光进行检测并拍摄。拍摄部25安装于移动机器人30的前表面的右侧，对从位于移动机器人30的前表面侧的标志11’反射的红外LED光进行检测并拍摄。拍摄部24、25相对于通过移动机器人30的中心的正面方向的直线对称地安装于移动机器人30的壳体。拍摄部24、25能够使用组合有例如红外线滤光器的相机。这两个拍摄部24、25是在从照射部23照射的红外LED光照射到构成标志11’的白色单元12a与黑色单元12b之后，能够利用两个相机对从白色单元12a反射的光进行拍摄而获得拍摄数据的构成部位。使用两个拍摄部24、25得到的拍摄数据向计算部26发送。
计算部26基于从两个拍摄部24、25发送出的拍摄数据，通过进行二值化处理而形成黑白构成的二值化图像数据，进而通过使用二值化后的图像数据进行三角测量的运算，从而能够对标志11’相对于移动机器人30位于何种距离(距离Z)与方向(角度θ)进行计算。计算部26在由拍摄部24、25拍摄的图像包含多个标志11’的情况下，选择检测出标志ID而作为目标的标志11’，对距作为目标的标志11’的距离Z与角度θ进行计算。通过取得设定为对于标志11’设置有1行的ID信息赋予位置B2的信息而进行标志ID的检测。计算部26将包含计算出的距离Z以及方向θ与标志ID的标志信息向控制部27输出。计算出的距离Z为距将拍摄部24与拍摄部25连结的线段上的中心的距离。当以将拍摄部24与拍摄部25连结的线段相对于移动机器人30的行进方向正交的方式安装有拍摄部24、25时，能够减轻计算部26的运算负载。
控制部27基于从标志检测部22取得的标志信息来控制驱动部31。图7是表示本实施例的控制部的构成例的框图。本实施例的控制部27具备移动路径存储部27a、标志选择部27b、以及驱动控制部27c。在移动路径存储部27a预先存储有包含与沿着移动机器人30的移动路径配置的多个标志11’相关的属性信息的表格。标志选择部27b基于在移动路径存储部27a存储的表格，将作为目标的标志11’的标志ID向标志检测部22输出。标志选择部27b基于从标志检测部22输入的标志信息，判定是否切换作为目标的标志11’。标志选择部27b在切换作为目标的标志11’的情况下，从表格中选择在作为当前目标的标志11’之后的标志11’。
驱动控制部27c基于从标志检测部22输出的标志信息，从在移动路径存储部27a存储的表格中读出属性信息以及控制信息。属性信息是与作为目标的标志11’相关的信息。控制信息是表示与作为目标的标志11’关联的控制的信息。与标志11’关联的控制例如是表示行进方向的变更的在标志11’附近回转的控制等。驱动控制部27c基于标志信息、属性信息以及控制信息，对驱动部31进行驱动控制。
图8是表示本实施例的移动路径存储部所存储的表格的一例的图。表格具备“标志ID”、“通路距离”、“设置侧”、“方向转换”、以及“最终标志”的项目的列。各行是在每个标志11’存在的属性信息。表格中的各行以移动机器人30沿着移动路径移动时所通过的标志11’的顺序排列。在“标志ID”的列包含行所对应的标志11’的标志ID。在“通路距离”的列包含表示行所对应的标志11’、与移动机器人30的移动路径有多远的距离的距离信息。通路距离是设定为正值的值，且是表示从成为对象的标志11’到移动机器人30的移动路径的值。另外，在该实施例中，通路距离表示从标志11’到移动机器人30的移动路径中的位于相对于移动方向大致正交的方向上的目标地点的距离。
“设置侧”的列包含表示在移动机器人30沿着移动路径移动的情况下，行所对应的标志11’是配置于移动机器人30的右侧和左侧中哪一侧的信息。“方向转换”的列包含表示在移动机器人30相对于行所对应的标志11’接近至预先确定的距离或者切换阈值时，移动机器人30的行进方向的变更的旋转信息。在旋转信息为0(零)度的情况下，表示不存在移动机器人30的行进方向的变更。在旋转信息为0度以外的情况下，以旋转信息所表示的角度量使移动机器人30的行进方向顺时针或者逆时针变更。“最终标志”的列包含表示行所对应的标志11’是否是移动路径中的目标地点的标志11’的信息。在图8所示的表格中，表示为例如具有标志ID“M”的标志11’是目标地点的标志。在该例子的情况下，表示目标地点的标志11’为一个。
图9是表示本实施例的驱动控制部的基于标志信息的控制的构成例的框图。驱动控制部27c具备通过位置计算部27c1、校正角计算部27c2、以及指令值计算部27c3。通过位置计算部27c1输入标志信息所含的距标志11’的距离Z以及方向θ。通过位置计算部27c1基于距离Z以及方向θ，对在当前的移动机器人30的行进方向上移动而最接近标志11’时的距标志11’的距离x、以及到最接近标志11’为止的移动距离y进行计算。移动机器人30最接近标志11’时的位置是相对于从移动机器人30的位置沿行进方向延伸的移动直线正交的直线且是通过标志11’的位置的直线、与移动直线的交点。距离x作为(Z·sinθ)而获得。移动距离y作为(Z·cosθ)而获得。距离x也称作标志通过距离。另外，移动距离y也称作到标志侧面为止的距离。
校正角计算部27c2输入从自通路的边界到移动路径的距离Xref减去距离x得到的差量ΔX、以及移动距离y。校正角计算部27c2基于差量ΔX与移动距离y，对相对于移动机器人30的行进方向的校正角Δθ进行计算。具体而言，校正角计算部27c2将由arctan(ΔX/y)得到的值作为校正角Δθ。
指令值计算部27c3输入平移速度指令值Vref，角速度指令值ωref，角速度的测定值ωl’、ωr’，以及校正角Δθ。平移速度指令值Vref是对于移动机器人30的平移速度的指令值(目标值)。角速度指令值ωref是以行进方向为基准向顺时针方向或者逆时针方向变更行进方向时的角速度。角速度指令值ωref即可以将顺时针方向的变化量确定为正值，也可以将逆时针方向的变化量确定为正值。角速度的测定值ωl’、ωr’是由分别设置于马达34、35的编码器测定到的角速度。指令值计算部27c3基于平移速度指令值Vref、角速度指令值ωref、角速度的测定值ωl’，ωr’以及校正角Δθ，对以平移速度指令值Vref以及角速度指令值ωref使移动机器人30移动，并且使行进方向变更校正角Δθ的角速度指令值ωl、ωr进行计算。指令值计算部27c3将计算出的角速度指令值ωl、ωr向驱动部31输出。
图10是表示在本实施例的驱动控制部中计算的校正角Δθ的图。通过标志检测部22检测出在边界40－1上配置的标志11’，从而得到从移动机器人30到标志11’的距离Z、以及以移动机器人30的行进方向为基准标志11’所处的位置的方向θ。通过位置计算部27c1根据距离Z以及方向θ计算出距离x以及移动距离y。移动机器人30为了通过与沿着移动路径配置的标志11’分开一定的距离Xref的位置Ppass，需要变更行进方向。位置Ppass基于标志11’的属性信息中的表示“设置侧”的信息来确定。图10表示标志11’设定在移动路径的左侧的情况。
在图10所示的例中，当维持着当前行进方向的状态使移动机器人30移动时，移动机器人30通过自位置Ppass分开差量ΔX的位置。因此，校正角计算部27c2基于差量ΔX与移动距离y，计算出对于行进方向的校正角Δθ。指令值计算部27c3对用于以平移速度指令值Vref以及角速度指令值ωref使移动机器人30移动，并且使行进方向逆时针变更校正角Δθ量变更的角速度指令值ωl、ωr进行计算，从而控制驱动部31。如此，通过驱动控制部27c控制驱动部31，从而能够使移动机器人30在确定为从通路的边界40－1隔开一定的距离Xref的位置的移动路径上移动。
需要说明的是，在图10所示的例中，说明了标志11’配置于边界40－1上的情况。但是，在无法在边界40上配置标志11’的情况下，配置有标志11’的位置与边界40的差量作为通路距离(D1、D2、···、DM)存储于表格。在该情况下，校正角计算部27c2在计算出校正角Δθ时，使用通路距离对距离Xref和差量ΔX中的任一者校正。
当利用以上说明的驱动控制方法使移动机器人30沿着移动路径移动时、最终移动机器人30逐渐接近目标位置的具有标志ID“M”的标志11’，并执行停止控制。
接下来，使用图11，对本实施例的移动机器人30的控制系统中的具体处理内容进行说明。图11是表示本实施例的控制部的控制处理内容的流程图。
当移动机器人30的移动开始时，首先先执行在上述实施方式中使用图3说明了的图像处理工序(Process α)。通过该图像处理工序(Process α)的执行，计算部26取得在标志11’设定的ID信息，并向控制部27发送。本实施例中的ID信息是用于唯一识别各标志11’的标志ID。在接收到标志ID的控制部27中，判定是否能够检测出以初始状态设定的标志ID(步骤S201)。在初始状态下，标志选择部27b将表格的首行所存储的标志ID选择为作为目标的标志11’的标志ID。
在不能检测出标志11’的情况下(步骤S201的否)，控制部27将表示不能检测出标志11’的错误信号输出。驱动控制部27c根据错误信号，使驱动部31停止驱动轮32、33(步骤S221)。标志选择部27b根据错误信号，将表示不能检测出标志11’的错误信息向外部输出(步骤S222)，使移动控制处理结束。需要说明的是，使用移动机器人30所具备的输出装置，例如扬声器、显示器来进行错误信息的输出。
在步骤S201中，在能够检测出标志11’的情况下(步骤S201的是)，标志选择部27b以及驱动控制部27c从标志检测部22的计算部26取得标志信息(步骤S202)。标志选择部27b基于表格判定由标志信息所示的标志11’是否是最终标志(步骤S203)。
在步骤S203中，在标志11’是最终标志的情况下(步骤S203的是)，驱动控制部27c判定距由标志信息所示的标志11’的距离Z是否处于切换范围内(步骤S231)。在距标志11’的距离Z处于切换范围内的情况下(步骤S231的是)，驱动控制部27c使驱动部31停止驱动轮32、33(步骤S232)，使移动控制处理结束。
在步骤S231中，在距标志11’的距离Z不处于切换范围内的情况下(步骤S231的否)，驱动控制部27c使处理向步骤S208进行。
在步骤S203中，在标志11’不是最终标志的情况下(步骤S203的否)，驱动控制部27c判定距由标志信息所示的标志11’的距离Z是否处于切换范围内(步骤S204)。在距标志11’的距离Z不处于切换范围内的情况下(步骤S104的否)，驱动控制部27c使处理向步骤S208进行。
在步骤S204中，在距标志11’的距离Z处于切换范围内的情况下(步骤S204的是)，驱动控制部27c基于表格判定在标志11’的属性信息中是否存在方向转换的指示(步骤S205)。在不存在方向转换的指示的情况下(步骤S205的否)，驱动控制部27c使处理向步骤S207进行。
在存在方向转换的指示的情况下(步骤S205的是)，驱动控制部27c从表格取得标志11’的旋转信息，对驱动部31进行使移动机器人30的行进方向变更旋转信息所示的角度的控制(步骤S206)。标志选择部27b从表格取得在作为当前目标的标志11’之后的作为目标的标志11’的标志ID。标志选择部27b通过将所取得的标志ID的标志11’向标志检测部22输出，从而将所取得的标志ID的标志11’选择为新的目标(步骤S207)，使处理图像处理工序(Process α)返回。
在步骤S208中，校正角计算部27c2判定基于从标志检测部22取得的标志信息计算出的差量ΔX是否处于允许范围内(步骤S208)。对于差量ΔX的允许范围基于对移动机器人30要求的移动的精度，标志检测部22中的标志11’的检测的精度，马达34、35的控制中的精度等预先确定。在差量ΔX不处于允许范围内的情况下(步骤S208的否)，校正角计算部27c2基于差量ΔX计算出校正角Δθ(步骤S209)。在差量ΔX处于允许范围内的情况下(步骤S208的是)，校正角计算部27c2将校正角Δθ设为0(步骤S210)。
指令值计算部27c3取得驱动驱动轮32、33的马达34、35各自的角速度的测定值ωl’、ωr’(步骤S211)。指令值计算部27c3基于平移速度指令值Vref，角速度指令值ωref，角速度的测定值ωl’、ωr’，校正角Δθ，计算出对于马达34、35的角速度指令值ωl、ωr(步骤S212)。指令值计算部27c3将角速度指令值ωl、ωr向驱动部31输出(步骤S213)，使处理向图像处理工序(Process α)返回。
通过利用控制部27进行从以上说明的包含图像处理工序(Process α)到步骤S232的各处理的控制处理，依次取得距标志11’的距离Z以及方向θ，能够校正行进方向。通过利用这种控制处理对行进方向进行校正，从而移动机器人30能够在从边界40隔开一定的距离Xref的移动路径上移动，能够减少基于多个标志11’进行移动时的移动距离。
另外，根据上述本实施例的移动机器人30的控制系统，即使在采用不需要广阔的设置场所的比较紧凑的标志11’的情况下，也能够使其识别以及距离计测精度高。而且，根据上述本实施例的移动机器人30的控制系统，能够实现廉价的系统构成，因此能够提供通用性高的移动机器人的控制系统。
以上，说明了本发明的优选实施例，但本发明的技术的范围并不限定于上述实施例所记载的范围。能够对上述实施例施加多种变更或者改进。
例如，图12以及图13是表示在移动机器人所移动的通路存在交叉点的情况下的标志的配置例的图。这里，图12表示从移动机器人30观察时在交叉点的远方侧的两个角设置标志11’－m、11’－(m+1)的例子。如图12所示，在配置有两个标志11’－m、11’－(m+1)的情况下，也可以是，移动机器人30移动到距两个标志11’－m、11’－(m+1)的距离Z、Z’分别处于切换范围内的位置，通过由旋转信息所示的角度的回转来进行行进方向的变更。另外，图13表示从移动机器人30观察时在交叉点的远方侧的两个角中的行进方向的变更目标侧的一个角设置标志11’－m的例子。如图13所示，在设置有标志11’－m的情况下，也可以是，移动机器人30移动到距一个标志的距离Z处于切换范围内的位置，通过由旋转信息所示的角度的回转来进行行进方向的变更。
另外例如，在上述实施例中，预先对标志11’仅赋予用于唯一识别各标志11’的标志ID来作为ID信息，关于用于使移动机器人30动作的其他指令，示出构成为图8所示的移动路径存储部27a所存储的表格的例子。然而，关于用于使移动机器人30动作的指令信息，也可以是使标志具有全部的指令信息。例如，图14是表示对标志赋予全部的指令信息的情况下的本发明的移动机器人的控制系统的构成例的图。在为图14所示的构成例的情况下，在标志11”中除了用于唯一识别各标志11”的标志ID之外，还能够包含图8所示的“通路距离”、“设置侧”、“方向转换”、“最终标志”等指令信息。需要说明的是，对于使对标志11”赋予的ID信息的量增加来说，由于仅使ID信息赋予位置B2的行数增加即可，因此能够尽量抑制标志自身的大小增大并且使信息量增加，不需要在工厂内、物流仓库等这样的现场准备广阔的设置场所。因此，也不产生对现场作业带来障碍这一课题。另外，通过使每个标志11”具备对于移动机器人30的全部的动作指令信息，从而能够使系统构成简易。而且，由于只要变更图14所示的标志11”的设置位置，就能够简单地变更移动机器人30的移动路径，因此能够实现与现有技术相比通用性高的低成本的系统。
另外例如，关于图14所示的构成例，能够例示进一步的变形方式。于是，使用图15～图18，对变形方式的移动机器人30的控制系统进行说明。图15是表示在变形方式使用的标志的具体例的图。另外，图16是表示变形方式的移动路径存储部所存储的表格的一例的图。而且，图17是表示在移动机器人所移动的通路配置有在变形方式中使用的标志的一例、以及变形方式的移动机器人的控制系统的动作例的图。另外而且，图18是表示由变形方式的拍摄部拍摄到的拍摄数据的一例的图。
在本变形方式中，预先针对每个标志ID决定标志111的单元配置。即，如图15所示的例那样，例如，对于标志ID设定为“0(零)”的标志111－0，在中央位置设定有1行的ID信息赋予位置B2以“黑、黑、黑”的顺序配置有单元12，当利用二进制代码表现这些时，能够表示为“0、0、0”。与该标志111－0相同，对于标志ID设定为“1”的标志111－1，ID信息赋予位置B2以“黑、黑、白”的顺序配置有单元12，当利用二进制代码表现时，能够表示为“0、0、1”，对于标志ID设定为“2”的标志111－2，ID信息赋予位置B2以“黑、白、黑”的顺序配置有单元12，当利用二进制代码表现时，能够表示为“0、1、0”，对于标志ID设定为“3”的标志111－3，ID信息赋予位置B2以“黑、白、白”的顺序配置有单元12，当利用二进制代码表现时，能够表示为“0、1、1”，对于标志ID设定为“4”的标志111－4，ID信息赋予位置B2以“白、黑、黑”的顺序配置有单元12，当利用二进制代码表现时，能够表示为“1、0、0”。
在图15所示的标志111中，设定有针对每个标志ID的动作指令。该指令内容被设定为图16所示的表格。变形方式的表格具备“标志ID”、“动作”、“标志距离”、“旋转”、以及“平移距离”的项目的列。各行是在标志111上设定的每个标志ID中存在的属性信息。表格中的各行按照标志ID的数字依次排列，但在本变形方式中，该排列顺序没有意义。“标志ID”的列包含行所对应的标志111的标志ID。“动作”的列包含行所对应的标志111、以及移动机器人30的动作内容。“标志距离”的列包含行所对应的标志111、以及表示使移动机器人30相对于该标志111以相距多远的距离移动的距离信息。标志距离是被设定为正值的值，且是表示从成为对象的标志111到移动机器人30的移动路径的距离的值。另外，该变形方式例中的标志距离表示，标志111设置于通路的左侧，且移动机器人30应该相对于位于该通路的左侧的标志111向右侧隔开多少距离地移动。
“旋转”的列包含表示移动机器人30在旋转动作时应该以多少角度旋转，或者移动机器人30在停止时应该以多少角度量回转的信息。另外，“旋转”的列也包含旋转的方向为左右哪个方向这样的信息。“平移距离”的列包含移动机器人30相对于行所对应的标志111接近到预先确定的距离或者切换阈值时，移动机器人30进一步继续平移的距离信息。在本变形方式例中，例如如图17所示，当移动机器人30相对于最初选择的标志111－2接近到预先确定的规定距离时，进行切换为相对于移动机器人30位于在标志111－2之后较近位置的标志111－3。但是，在进行该切换的瞬间，并不是切换为在切换后的标志111－3设定的表格的动作指令，而是设定为在相对于切换前的标志111－2进行平移动作之后，再执行基于在切换后的标志111－3设定的表格的动作指令的动作。通过进行这种标志111的切换控制与移动机器人30的动作控制，从而实现顺畅的动作控制。
以上说明的标志111的具体配置例在图17中示出。需要说明的是，本变形方式所使用的标志111－0～4设置为与移动机器人30正对，但在图17中，为了说明方便，将纸面上侧表示为标志111－0～4的上方侧。
在本变形方式的情况下，针对多个标志111－0～4的每个标志设定标志ID，并利用表格预先针对该每个标志ID设定动作指令信息。因而，本系统的使用者以与移动机器人30的移动路径对应的方式配置多个标志111－0～4即可。具体而言，在图17所示的例子中，设想了设定如下动作，即，从位于纸面的左侧的开始位置起使移动机器人30朝向纸面右侧直行，在最初的交叉点右转之后直行，接下来在相遇的左转路左转之后直行，在最终的停止位置向右回转180度而变更移动机器人30的朝向并停止。在该情况下，为了使移动机器人30从最初的开始位置起向纸面右侧直行而将“标志ID”为“2”的标志111－2配置于最初的直线路径的通路左侧，为了接下来在最初的交叉点右转而将“标志ID”为“3”的标志111－3配置于交叉点的跟前左侧，为了接下来在交叉点的右转后直行而将“标志ID”为“2”的标志111－2配置于右转后的直线路径的通路左侧，为了接下来在相遇的左转路左转而将“标志ID”为“4”的标志111－4配置于左转路的跟前左侧，为了最后在左转路的左转后直行，并在最终的停止位置向右回转180度而变更移动机器人30的朝向且使其停止而将“标志ID”为“1”的标志111－1配置于最后的直线路径的通路左侧且停止位置附近。
对用于在如以上那样配置标志111的基础上实现在所设想的移动路径的移动机器人30的移动的控制内容进行说明。在本变形方式中，在路径上设置的多个标志111设置为离地高度相同。另一方面，移动机器人30所具备的两个拍摄部24、25构成为位于比标志111所设置的离地高度低的位置。因而，在由两个拍摄部24、25拍摄到的拍摄数据中，与移动机器人30的距离近的标志111位于拍摄数据的上侧，并且作为占据更广阔的范围的反射光显示在拍摄数据上。另一方面，与移动机器人30的距离远的标志111位于拍摄数据的下侧，并且作为占据更狭窄的范围的反射光显示在拍摄数据上。具体而言，在从位于图17中的纸面的左侧的开始位置起使移动机器人30朝向纸面右侧直行的情况下，移动机器人30所具备的两个拍摄部24、25对跟前侧的标志111－2、以及进深侧的标志111－3进行拍摄。该情况下的拍摄数据在图18中示出，在拍摄数据的左下角示出的光的图案表示跟前侧的标志111－2，在其右下侧以狭窄的范围示出的光的图案表示进深侧的标志111－3。需要说明的是，该拍摄数据示出在工厂的厂房内使移动机器人30动作的情况下的例子，在拍摄数据内多个映照出细长长方形的光的数据是在工厂内的天花板设置的荧光灯。
当使用图18所示的拍摄数据，执行图2以及图3等所示的处理时，利用计算部26识别跟前侧的标志111－2的标志ID即“2”、以及进深侧的标志111－3的标志ID即“3”。另外此时，从表格中选择在拍摄数据上最上方位置所示的标志111－2的标志ID即“2”来作为移动机器人30应该动作的指令信息。因而，得到图18所示的拍摄数据的移动机器人30按照图16所示的表格的标志ID“2”，基于“动作”直行、“标志距离”右1m、“旋转”0度、“平移距离”1m的动作指令使驱动部31接收动作指令，从而移动至稍微超过标志111－2的位置。需要说明的是，当移动机器人30相对于当前选择的标志111－2接近至预先确定的规定距离时，进行切换为相对于移动机器人30位于在标志111－2之后较近位置的标志111－3。但是，在进行该切换的瞬间，并非是切换为在切换后的标志111－3设定的表格的动作指令，而是在相对于切换前的标志111－2进行平移动作之后，再执行基于在切换后的标志111－3设定的表格的动作指令的动作。
通过执行以上说明的动作控制，执行沿着图17所示的移动路径的移动机器人30的移动动作。需要说明的是，在本变形方式中，在路径上设置的多个标志111设置为离地高度相同，另一方面，移动机器人30所具备的两个拍摄部24、25构成为位于比标志111所设置的离地高度低的位置。但是，在本发明中，在设置有多个被检测体的情况下，计算部设置为如下即可，即，在通过利用两个相机对从作为第一单元的白色单元12a反射的光进行拍摄的拍摄部拍摄到的拍摄数据内确认到多个表示被检测体即标志的光时，选择位于距检测部最近的位置的被检测体，并检测出在所选择的该被检测体的ID信息赋予位置设定的ID信息。另外，计算部进行的位于距检测部最近的位置的被检测体即标志的选择，根据检测部与所选择的该标志的距离来判断即可。因而，在设置为在路径上设置有多个的标志111的离地高度相同，并且移动机器人30所具备的两个拍摄部24、25位于比标志111所设置的离地高度高的位置的情况下，在由两个拍摄部24、25拍摄到的拍摄数据中，与移动机器人30的距离近的标志111位于拍摄数据的下侧，并且作为占据更广阔的范围的反射光显示在拍摄数据上。另一方面，与移动机器人30的距离远的标志111位于拍摄数据的上侧，并且作为占据更狭窄的范围的反射光显示在拍摄数据上。即，根据标志111的离地高度与两个拍摄部24、25的位置关系，基于显示在拍摄数据上的光的位置或者大小，能够进行计算部进行的位于距检测部最近的位置的被检测体即标志的选择。通过采用这种构成，根据本发明，能够廉价地实现移动机器人的控制系统。
以上，使用图15～图18，说明了变形方式的移动机器人30的控制系统。在上述变形方式中，例示了将标志111用作被检测体的情况，但对于该变形方式，也能够将发送基于规定的规则的信号的信标用作被检测体。在该情况下，信标以几个msec单位进行发光信号的接通·断开，因此两个拍摄部24、25对与信标的发光信号对应的多张拍摄数据进行拍摄，通过利用这些多张拍摄数据以时间序列确认发光信号的接通·断开状态，从而与上述标志111相同，能够检测出每个信标的ID信息。
即，本发明的图像处理装置是具备被检测体和检测部的图像处理装置，该被检测体由发送基于规定的规则的信号的信标构成，该检测部接收从所述被检测体发送的信号，并基于接收到的信号取得在所述被检测体设定的信号信息，所述检测部能够构成为，在所述被检测体设置有多个的情况下，基于从多个被检测体得到的信号信息，选择位于距所述检测部最近的位置的被检测体，并检测出在所选择的该被检测体设定的ID信息。
另外，本发明的移动机器人的控制系统具备：驱动部，其变更移动机器人的移动速度与行进方向；检测部，其对沿着至目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及控制部，其基于在由所述检测部检测出的所述被检测体设定的ID信息来对所述驱动部进行驱动控制，所述被检测体构成为发送基于规定的规则的信号的信标，所述检测部能够构成为，在设置有多个所述被检测体的情况下，基于从多个被检测体得到的信号信息，选择位于距所述检测部最近的位置的被检测体，并检测出在所选择的该被检测体设定的ID信息。
而且，本发明的移动机器人的控制方法是如下移动机器人的控制方法，该移动机器人具备：驱动部，其变更移动机器人的移动速度与行进方向；检测部，其对沿着至目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及控制部，其取得在由所述检测部检测出的所述被检测体设定的ID信息，所述被检测体构成为发送基于规定的规则的信号的信标，所述检测部设为，在设置有多个所述被检测体的情况下，基于从多个被检测体得到的信号信息，选择位于距所述检测部最近的位置的被检测体，并检测出在所选择的该被检测体设定的ID信息，其中，能够使所述控制部基于位于距所述检测部最近的位置的被检测体的ID信息对所述驱动部进行驱动控制。
以上，说明了本发明的优选实施例以及变形方式例，但本发明的技术范围并不限定于上述实施例以及变形方式例所记载的范围。能够对上述实施例以及变形方式例施加多种变更或者改进。
例如，在本实施例中，说明了标志检测部22的计算部26分别计算出检测到的全部的标志11’的标志信息，将计算出的各标志信息向控制部27输出的动作。在该情况下，控制部27的标志选择部27b基于从标志选择部27b输出的指示，从多个标志信息中选择作为目标的标志11’的标志信息。然而，关于标志检测部22，也能够采用以对从标志选择部27b输入的标志ID的标志11’进行检测的方式动作的构成。在本发明的图像处理装置以及移动机器人的控制系统中，在能够获得与上述实施方式以及在实施例中实现的方案相同的作用效果的范围内，能够采用各种构成与动作顺序的变形方式。
另外例如，上述的移动机器人30也可以在内部具有计算机系统。在该情况下，在移动机器人30所具备的控制部27进行的处理的过程以程序的形式存储于计算机能够读取的记录介质，并通过计算机读出并执行该程序，从而进行各功能部的处理。这里，计算机能够读取的记录介质是指磁盘、光磁盘、CD－ROM、DVD－ROM、半导体存储器等。另外，也可以是，通过通信线路向计算机分发该计算机程序，接收到该分发的计算机执行该程序。
另外例如，关于上述实施方式以及实施例所示的标志11、11’、11”中的白色单元12a与黑色单元12b的配置构成，仅表示一例。能够应用于本发明的标志中的白色单元12a与黑色单元12b的配置的组合能够采用所有图案构成。特别是，检测开始位置B1与检测结束位置B3中的白色单元12a与黑色单元12b的配置的组合不需要在两者中相同，可以采用预先对各自事先决定的图案构成。
需要说明的是，上述的实施例作为例子而提示，其意图并不在于限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施例、其变形包含在发明的范围、要旨中，并且包含在技术方案所记载的发明和与其等同的范围内。
从技术方案的记载可知，这样的施加了变更或改良的方式也能包含在本发明的技术范围内。
附图标记说明：
10图像处理装置，11、11’、11”、111标志(被检测体)，12单元，12a白色单元(第一单元)，12b黑色单元(第二单元)，21图像处理装置主体，22标志检测部(检测部)，23照射部，24、25拍摄部，26计算部，27控制部，27a移动路径存储部，27b标志选择部，27c驱动控制部，27c1通过位置计算部，27c2校正角计算部，27c3指令值计算部，30移动机器人，31驱动部，32、33驱动轮，34、35马达，36马达控制部，40、40－1、40－2边界，B1检测开始位置，B2ID信息赋予位置，B3检测结束位置。

Claims (12)

1.一种图像处理装置，其特征在于，
所述图像处理装置具备：
被检测体，其通过在二维平面上将由正方形或者长方形组成的单元、即能够反射被照射的光的第一单元与不能反射被照射的光的第二单元进行a×a或者a×b(其中，a、b＝3、4、5、6、…)的矩阵配置而构成；以及
检测部，其具备：照射部，其照射光；拍摄部，其在从所述照射部照射的光照射到构成所述被检测体的所述第一单元与所述第二单元之后，利用相机对从所述第一单元反射的光进行拍摄；以及计算部，其基于由所述拍摄部拍摄到的拍摄数据，取得在所述被检测体设定的信息。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
所述被检测体构成为，
将构成矩阵配置的第1行或者第1列的多个所述单元设为检测开始位置，
将构成矩阵配置的最终行或者最终列的多个所述单元设为检测结束位置，
将构成位于所述检测开始位置与所述检测结束位置之间的1行或多行或者1列或多列的多个所述单元设为1个或者多个ID信息赋予位置，
所述检测部所具备的所述拍摄部或者所述计算部设为，对由所述拍摄部拍摄到的拍摄数据进行二值化处理，针对由所述二值化处理得到的二值化图像在水平方向或者垂直方向上扫描所述检测开始位置而对所述单元的二值化图像上的尺寸进行计算，对在计算出的尺寸的倍数位置存在的1个或者多个所述ID信息赋予位置与所述检测结束位置的二值化图像上的坐标进行计算，并基于所述坐标对1个或者多个所述ID信息赋予位置与所述检测结束位置分别进行一次扫描，从而取得在1个或者多个所述ID信息赋予位置设定的ID信息。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，
通过所述检测部所具备的所述拍摄部或者所述计算部进行的对所述检测开始位置、1个或者多个所述ID信息赋予位置以及所述检测结束位置的扫描以所述检测开始位置、所述检测结束位置、1个或者多个所述ID信息赋予位置的顺序进行。
4.根据权利要求2或3所述的图像处理装置，其特征在于，
所述计算部在通过利用两个相机对从所述第一单元反射的光进行拍摄的所述拍摄部所拍摄到的拍摄数据存在有多个时，基于所取得的ID信息，选择在当前时刻采用的被检测体。
5.根据权利要求2或3所述的图像处理装置，其特征在于，
所述计算部设为，在设置有多个所述被检测体的情况下，在通过利用两个相机对从所述第一单元反射的光进行拍摄的所述拍摄部所拍摄到的拍摄数据内确认到多个表示所述被检测体的光时，选择位于距所述检测部最近的位置的被检测体，并检测出在所选择的所述被检测体的所述ID信息赋予位置设定的ID信息。
6.根据权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于，
由所述计算部进行的位于距所述检测部最近的位置的被检测体的选择根据所述检测部与所选择的所述被检测体的距离来判断。
7.根据权利要求6所述的图像处理装置，其特征在于，
设置有多个的所述被检测体的离地高度设定为相同，所述计算部所进行的位于距所述检测部最近的位置的被检测体的选择的判断基于在由所述拍摄部拍摄到的拍摄数据内存在的表示所述被检测体的多个光的位置或者大小来进行。
8.一种移动机器人的控制系统，其特征在于，
所述移动机器人的控制系统具备：
驱动部，其变更移动机器人的移动速度与行进方向；
检测部，其对沿着至目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及
控制部，其取得由所述检测部检测到的至所述被检测体为止的距离和方向，并对至所述被检测体为止的距离和方向为满足预先确定的关系的行进方向进行计算，并基于计算出的行进方向对所述驱动部进行驱动控制，
所述被检测体构成为通过在二维平面上将由正方形或者长方形构成的单元、即能够反射被照射的光的第一单元与不能反射被照射的光的第二单元进行a×a或者a×b(其中，a、b＝3、4、5、6、…)的矩阵配置而成的标志，
所述检测部具备：
照射部，其照射光；
拍摄部，其在从所述照射部照射的光照射到构成所述标志的所述第一单元与所述第二单元之后，利用相机对从所述第一单元反射的光进行拍摄；以及
计算部，其基于由所述拍摄部拍摄到的拍摄数据，对与所述标志的距离和方向进行计算。
9.一种移动机器人的控制方法，
所述移动机器人具备：
驱动部，其变更移动机器人的移动速度与行进方向；
检测部，其对沿着至目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及
控制部，其取得由所述检测部检测到的至所述被检测体为止的距离和方向，
所述被检测体构成为通过在二维平面上将由正方形或者长方形构成的单元、即能够反射被照射的光的第一单元与不能反射被照射的光的第二单元进行a×a或者a×b(其中，a、b＝3、4、5、6、…)的矩阵配置而成的标志，
所述检测部具备：
照射部，其照射光；
拍摄部，其在从所述照射部照射的光照射到构成所述标志的所述第一单元与所述第二单元之后，利用相机对从所述第一单元反射的光进行拍摄；
计算部，其基于由所述拍摄部拍摄到的拍摄数据，对与所述标志的距离和方向进行计算，
所述移动机器人的控制方法的特征在于，
使所述控制部对至所述被检测体为止的距离和方向为满足预先确定的关系的行进方向进行计算，并基于计算出的行进方向对所述驱动部进行驱动控制。
10.一种图像处理装置，其具备：
被检测体，其由发送基于规定的规则的信号的信标构成；
检测部，其接收从所述被检测体发送的信号，并基于接收到的信号取得在所述被检测体设定的信号信息，
所述图像处理装置的特征在于，
所述检测部设为，在设置有多个所述被检测体的情况下，基于从多个被检测体得到的信号信息，选择位于距所述检测部最近的位置的被检测体，并检测出在所选择的所述被检测体设定的ID信息。
11.一种移动机器人的控制系统，其特征在于，
所述移动机器人的控制系统具备：
驱动部，其变更移动机器人的移动速度与行进方向；
检测部，其对沿着至目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及
控制部，其基于在由所述检测部检测到的所述被检测体设定的ID信息对所述驱动部进行驱动控制，
所述被检测体构成为发送基于规定的规则的信号的信标，
所述检测部设为，在设置有多个所述被检测体的情况下，基于从多个被检测体得到的信号信息，选择位于距所述检测部最近的位置的被检测体，并检测出在所选择的所述被检测体设定的ID信息。
12.一种移动机器人的控制方法，
所述移动机器人具备：
驱动部，其变更移动机器人的移动速度与行进方向；
检测部，其对沿着至目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及
控制部，其取得在由所述检测部检测出的所述被检测体设定的ID信息，
所述被检测体构成为发送基于规定的规则的信号的信标，
所述检测部设为，在设置有多个所述被检测体的情况下，基于从多个被检测体得到的信号信息，选择位于距所述检测部最近的位置的被检测体，并检测出在所选择的所述被检测体设定的ID信息，
所述移动机器人的控制方法的特征在于，
使所述控制部基于位于距所述检测部最近的位置的被检测体的ID信息对所述驱动部进行驱动控制。
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