DE112021006694T5

DE112021006694T5 - Autonom fahrender Roboter

Info

Publication number: DE112021006694T5
Application number: DE112021006694.3T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Kitano; Tsubasa Usui
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-11-09
Also published as: US20240069559A1; CN116710869A; TW202244654A; JPWO2022138624A1; WO2022138624A1

Abstract

Es wird ein autonom fahrender Roboter vorgesehen, der ein entlang eines Bewegungspfads angeordnetes Zeichen unter Verwendung eines darin montierten Bildaufnahmeeinheit liest und in seiner Bewegung gemäß dem Zeichen geführt wird. Der autonom fahrende Roboter enthält eine Berechnungseinheit mit einem Beschränkter-Bereich-Suchmodus. In dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus wird ein erster Abtastungsbereich in einem Teil eines durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Bilds basierend auf der Registrierungsposition des Zeichens gesetzt und wird nach dem Zeichen in dem ersten Abtastungsbereich gesucht.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft einen autonom fahrenden Roboter.
Es wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-216979 beansprucht, die am 25 Dezember 2020 eingereicht wurde und deren Inhalt hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
[Stand der Technik]
In dem folgenden Patentdokument 1 wird ein automatisiertes Fahrzeuganweisungssystem angegeben. Das automatisierte Fahrzeuganweisungssystem umfasst: eine Vielzahl von Zeichen, die an einem Pfad, entlang von welchem ein Fahrzeug fahren kann, angeordnet sind und derart konfiguriert sind, dass Fahrbetriebsbefehlsinformationen für das Ausgeben eines Fahrbetriebsbefehls vorgesehen sind, und weiterhin konfiguriert sind zum Anzeigen der Fahrbetriebsbefehlsinformationen; und ein autonomes Fahrzeug, das konfiguriert ist zum Extrahieren der Fahrbetriebsbefehlsinformationen eines entgegenkommenden Zeichens aus der Vielzahl von Zeichen, zum Steuern des Fahrens des Fahrzeugs basierend auf den Fahrbetriebsbefehlsinformationen des extrahierten Zeichens und zum Ermöglichen des Fahrens des Fahrzeugs entlang des Pfads.
Das autonome Fahrzeug umfasst: eine Distanzmesseinrichtung zum Messen der Distanz zu einem in der Fahrtrichtung davor angeordneten Zeichen; und eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Erhalten eines Bilds eines Zeichens mit im Wesentlichen einer bestimmten Größe gemäß der von der Distanzmesseinrichtung ausgegebenen Distanz, wobei das autonome Fahrzeug die Fahrbetriebsbefehlsinformationen des Zeichens aus dem durch die Bildaufnahmeeinrichtung erhaltenen Bild extrahiert. Insbesondere führt das autonome Fahrzeug einen Licht-Schatten-Schablonenabgleichungsprozess unter Verwendung eines äußeren Rahmens des Zeichens als einer Schablone in Bezug auf das durch die Bildaufnahmeeinrichtung erhaltene Bild durch und berechnet eine Mittenposition des Zeichens für das Durchführen des Zeichenextraktionsprozesses.
[Referenzliste]
[Patentdokument]
[Patentdokument 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Erstveröffentlichungsnummer H11-184521
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Wenn der oben genannte autonom fahrende Roboter mittels einer darin montierten Kamera oder ähnlichem ein Zeichen erfasst, wird eine Bildverarbeitung für das Suchen nach einem Zeichen aus dem gesamten durch die Kamera aufgenommenen Bild durchgeführt. Wenn jedoch der Sichtwinkel der Kamera breit ist, ist das Problem gegeben, dass die Anzahl von Zeichen ähnlichen Störungen in dem aufgenommenen Bild größer ist und die Genauigkeit der Zeichenerfassung vermindert wird. Außerdem ist das Problem gegeben, dass die Bildverarbeitungszeitperiode größer ist, wenn die Informationsmenge in dem aufgenommenen Bild größer ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen autonom fahrenden Roboter vorzusehen, der die Genauigkeit der Zeichenerfassung verbessern und die für die Zeichenerfassung erforderlichen Bildverarbeitungszeitperiode reduzieren kann.
[Problemlösung]
Um die vorstehend geschilderten Probleme zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein autonom fahrender Roboter vorgesehen, der ein entlang eines Bewegungspfads angeordnetes Zeichen unter Verwendung einer darin montierten Bildaufnahmeeinheit liest und dessen Bewegung gemäß dem Zeichen geführt wird. Der autonom fahrende Roboter enthält eine Berechnungseinheit, die einen Beschränkter-Bereich-Suchmodus aufweist, wobei in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus ein erster Abtastungsbereich als ein Teil eines durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Bilds basierend auf einer Registrierungsposition des Zeichens gesetzt wird und in dem ersten Abtastungsbereich nach dem Zeichen gesucht wird.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Genauigkeit der Zeichenerfassung verbessert werden und kann die Bildverarbeitungszeitperiode in einem autonom fahrenden Roboter reduziert werden.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

1 ist eine schematische Ansicht, die einen Bewegungszustand eines autonom fahrenden Roboters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des autonom fahrenden Roboters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel eines Erfassungsziels eines durch eine Schilderfassungseinheit gelesenen Schilds gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Beschränkter-Bereich-Suchmodus gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Pfaderzeugung und einen Betrieb des autonom fahrenden Roboters einschließlich einer Benutzereingabe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Pfaderzeugung und einen Betrieb eines autonom fahrenden Roboters einschließlich einer Benutzereingabe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das eine interne Bildverarbeitung eines autonom fahrenden Roboters gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das eine interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine schematische Ansicht, die einen Bewegungszustand des autonom fahrenden Roboters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben zeigt.
13 ist eine schematische Ansicht, die einen Bewegungszustand des autonom fahrenden Roboters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben zeigt.
14 ist eine schematische Ansicht, die einen Bewegungszustand des autonom fahrenden Roboters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben zeigt.
15 ist eine schematische Ansicht, die einen Bewegungszustand des autonom fahrenden Roboters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben zeigt.
16 ist eine schematische Ansicht, die einen Bewegungszustand des autonom fahrenden Roboters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben zeigt.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Bewegungszustand eines autonom fahrenden Roboters 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben zeigt.
Wie in 1 gezeigt, bewegt sich der autonom fahrende Roboter 1, während er sequentiell eine Vielzahl von Schildern SP, die entlang eines Bewegungspfads 10 angeordnet sind, unter Verwendung einer an einem Roboterhauptkörper 20 montierten Bildaufnahmeeinheit 26 liest. Der autonom fahrende Roboter 1 bewegt sich also entlang des Bewegungspfads 10 gemäß der Führung der Vielzahl von Schildern SP.
Unter einem „Schild“ ist hier ein Aufbau zu verstehen, der ein Zeichen aufweist und an einer vorbestimmten Position in dem Bewegungspfad 10 oder in Nachbarschaft zu dem Bewegungspfad 10 angeordnet ist. Das Zeichen enthält Identifikationsinformationen (eine Ziel-ID) des Aufbaus. Wie in der weiter unten beschriebenen 3 gezeigt, ist das Zeichen der vorliegenden Ausführungsform ein Erfassungsziel C, in dem eine erste Zelle (C11, C13 usw.), die Licht reflektieren kann, und eine zweite Zelle (C12, C21 usw.), die kein Licht reflektieren kann, in einer zweidimensionalen Ebene angeordnet sind. Weiterhin kann das Zeichen ein eindimensionaler Code (Barcode), ein anderer zweidimensionaler Code oder ähnliches sein.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des autonom fahrenden Roboters 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der autonom fahrende Roboter 1 eine Schilderfassungseinheit 21, eine Antriebseinheit 22, eine Steuereinheit 23 und eine Kommunikationseinheit 24.
Die Schilderfassungseinheit 21 umfasst eine Bestrahlungseinheit 25, zwei Bildaufnahmeeinheiten 26 und eine Berechnungseinheit 27. Weiterhin umfasst die Antriebseinheit 22 eine Motorsteuereinheit 28, zwei Motoren 29 und linke und rechte Antriebsräder 20L und 20R. Weiterhin sind die Konfigurationen der Schilderfassungseinheit 21 und der Antriebseinheit 22 lediglich beispielhaft, und es können auch andere Konfigurationen verwendet werden.
Die Bestrahlungseinheit 25 ist an einer zentralen Position an der vorderen Fläche des autonom fahrenden Roboters 1 in einer Fahrtrichtung angebracht und strahlt zum Beispiel ein Infrarot-LED-Licht in einer Vorwärtsrichtung. Das Infrarot-LED-Licht ist für einen dunklen Ort wie etwa eine Fabrik, einen Ort mit einem starken sichtbaren Licht oder ähnliches geeignet. Weiterhin kann die Bestrahlungseinheit 25 eine Konfiguration aufweisen, in der ein anderes Erfassungslicht und kein Infrarot-LED-Licht gestrahlt wird.
Die zwei Bildaufnahmeeinheiten 26 sind links und rechts von der Schilderfassungseinheit 21 angeordnet. Zum Beispiel wird eine Kamera in Kombination mit einem Infrarotfilter für die zwei Bildaufnahmeeinheiten 26 verwendet, um reflektiertes Licht (Infrarot-LED-Licht), das durch das Schild SP reflektiert wird, aufzunehmen.
Die Berechnungseinheit 27 berechnet eine Distanz (Distanz Z) und eine Richtung (Winkel θ), bei denen das Schild SP in Bezug auf den autonom fahrenden Roboter 1 positioniert ist, durch das Bilden von binarisierten Bilddaten, die aus Schwarz und Weiß bestehen, durch das Durchführen eines Binarisierungsprozesses auf der Basis der aufgenommenen Bilder, die von den zwei Bildaufnahmeeinheiten 26 gesendet werden, und weiterhin durch das Durchführen einer arithmetischen Operation basierend auf einer Triangulation (einer Triangulation unter Verwendung einer Differenz zwischen den aufgenommenen Bildern der zwei Bildaufnahmeeinheiten 26) unter Verwendung von binarisierten Bilddaten.
Und wenn eine Vielzahl von Schildern SP in dem aufgenommenen Bild enthalten sind, erfasst die Berechnungseinheit 27 Identifikationsinformationen (eine Ziel-ID) des Schilds SP für das Auswählen eines Zielschilds SP und berechnet die Distanz Z und den Winkel θ zu dem Zielschild SP.
Das Antriebsrad 20L ist auf der linken Seite in der Fahrtrichtung des autonom fahrenden Roboters 1 vorgesehen. Das Antriebsrad 20R ist auf der rechten Seite in der Fahrtrichtung des autonom fahrenden Roboters 1 vorgesehen. Weiterhin kann der autonom fahrende Roboter 1 auch andere Räder als die Antriebsräder 20L und 20R aufweisen, um die Haltung des autonom fahrenden Roboters 1 zu stabilisieren.
Der Motor 29 dreht die linken und rechten Antriebsräder 20L und 20R gemäß der Steuerung der Motorsteuereinheit 28.
Die Motorsteuereinheit 28 führt Strom zu den linken und rechten Motoren 29 basierend auf dem von der Steuereinheit 23 eingegebenen Winkelgeschwindigkeitsbefehlswert zu. Die linken und rechten Motoren 29 drehen sich mit einer Winkelgeschwindigkeit in Entsprechung zu dem von der Motorsteuereinheit 28 zugeführten Strom. Auf diese Weise bewegt sich der autonom fahrende Roboter 1 vorwärts oder rückwärts. Außerdem wird die Fahrtrichtung des autonom fahrenden Roboters 1 geändert, indem eine Differenz zwischen den Winkelgeschwindigkeiten der linken und rechten Motoren 29 vorgesehen wird.
Die Steuereinheit 23 steuert die Antriebseinheit 22 basierend auf Informationen, die durch die Schilderfassungseinheit 21 von dem Schild SP gelesen werden.
In einem in 1 gezeigten Bewegungsbeispiel bewegt sich der autonom fahrende Roboter 1 und hält dabei eine bestimmte Distanz von der linken Seite des Bewegungspfads 10 aufrecht. Der autonom fahrende Roboter 1 bestimmt eine Distanz Xref für das Schild SP, erhält eine Distanz Z und einen Winkel θ zu dem erfassten Schild SP, um eine bestimmte Distanz von der linken Seite des Bewegungspfads 10 aufrechtzuerhalten, und berechnet eine Fahrtrichtung, in der die Distanz Z und der Winkel θ eine vorbestimmte Bedingung erfüllen.
Der Winkel θ ist ein Winkel, der durch die Fahrtrichtung des autonom fahrenden Roboters 1 und die Richtung des erfassten Schilds SP gebildet wird. Der autonom fahrende Roboter 1 bewegt sich derart, dass eine Distanz zwischen dem Schild SP und dem Zielpfad gleich Xref ist. Wenn die Distanz Z zu dem Schild SP (zum Beispiel dem Schild SP1), das den autonom fahrenden Roboter 1 führt, kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert wird, wechselt der autonom fahrende Roboter 1 das Ziel zu dem nächsten Schild SP (zum Beispiel einem Schild SP2) und bewegt sich.
3 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel des Erfassungsziels C des durch die Schilderfassungseinheit 21 gelesenen Schilds SP gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 3 gezeigt, enthält das Schild SP ein Erfassungsziel C, in dem eine erste Zelle (C11, C13 oder ähnliches), die Infrarot-LED-Licht reflektieren kann, und eine zweite Zelle (C12, C21 oder ähnliches), die Infrarot-LED-Licht nicht reflektieren kann, auf einer zweidimensionalen Ebene angeordnet sind.
Das Erfassungsziel C der vorliegenden Erfindung enthält ein Matrixmuster aus drei Reihen × drei Spalten. Insbesondere enthält das Erfassungsziel C die erste Zelle C11 einer ersten Reihe und einer ersten Spalte, die zweite Zelle C12 der erste Reihe und einer zweiten Spalte, die erste Zelle C13 der ersten Reihe und einer dritten Spalte, die zweite Zelle C21 einer zweiten Reihe und der ersten Spalte, die erste Zelle C22 der zweiten Reihe und der zweiten Spalte, die zweite Zelle C23 der zweiten Reihe und der dritten Spalte, die erste Zelle C31 der dritten Reihe und der ersten Spalte, die zweite Zelle C32 einer dritten Reihe und der zweiten Spalte, die erste Zelle C33 der dritten Reihe und der dritten Spalte.
Die ersten Zellen C11, C13, C22, C31 und C33 sind aus einem Material, das eine hohe Reflexivität für Infrarot-LED-Licht aufweist, wie etwa einer Aluminiumfolie oder einer dünnen Folie aus Titanoxid ausgebildet. Die zweiten Zellen C12, C21, C23 und C32 sind aus einem Material, das eine geringe Reflexivität für Infrarot-LED-Licht aufweist, wie etwa einer Infrarotsperrfolie, einer Polarisationsfolie, einem Infrarotabsorbierer oder einem schwarzen Filz ausgebildet.
Die Berechnungseinheit 27 erfasst das Schild SP durch das Durchführen eines ersten Abtastens SC1 und eines zweiten Abtastens SC2 auf dem Erfassungsziel C. In dem ersten Abtasten SC1 werden zum Beispiel die erste Zelle C11, die zweite Zelle C12 und die erste Zelle C13, die in „Weiß, Schwarz, Weiß“ der ersten Reihe angeordnet sind, erfasst. In dem zweiten Abtasten SC2 werden zum Beispiel die erste Zelle C11, die zweite Zelle C21 und die erste Zelle C31, die in „Weiß, Schwarz, Weiß“ der ersten Spalte angeordnet sind, erfasst.
In dem Ausdruck eines Binärcodes, in dem Weiß „1“ ist und Schwarz „0“ (null) ist, kann „Weiß, Schwarz, Weiß“ als „1, 0, 1“ angegeben werden und erfasst die Berechnungseinheit 27 das Schild SP, wenn „1, 0, 1“ durch das erste Abtasten SC1 und „1, 0, 1“ durch das zweite Abtasten SC2 erfolgreich gelesen werden.
Die Berechnungseinheit 27 liest die Identifikationsinformationen (Ziel-ID) des Schilds SP aus den verbleibenden Zellen des Erfassungsziels C (der ersten Zelle C22 der zweiten Reihe und der zweiten Spalte, der zweiten Zelle C23 der zweiten Reihe und der dritten Spalte, der zweiten Zelle C32 der dritten Reihe und der zweiten Spalte und der ersten Zelle C33 der dritten Reihe und der dritten Spalte). In dem in 3 gezeigten Beispiel kann die Berechnungseinheit 27 die Identifikationsinformationen des Schilds SP mit 4-Bit-lnformationen lesen.
Wie in 2 gezeigt, kommuniziert die Kommunikationseinheit 24 mit einem System einer höheren Ordnung (nicht gezeigt). Das System einer höheren Ordnung weist Registrierungspositionsinformationen des Schilds SP für das Setzen eines Abtastungsbereichs 101 für das Suchen nach dem Schild SP aus einem durch die Bildaufnahmeeinheit 26 aufgenommenen Bild 100 (siehe 1) auf. Wie in 1 gezeigt, wird die Registrierungsposition (x1 bis x3, y1 bis y3) des Schilds SP für jedes der Schilder SP1 bis SP3 gesetzt.
Das System einer höheren Ordnung kann zum Beispiel eine Pfaderstellungssoftware aufweisen, die eine Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP in dem aufgenommenen Bild 100 für jedes Schild SP bei einer Benutzereingabe registriert. Es kann aber auch eine Konfiguration verwendet werden, in der die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP in dem aufgenommenen Bild direkt für jedes Schild SP in Bezug auf den autonom fahrenden Roboter 1 registriert wird. In dieser Ausführungsform sieht das System einer höheren Ordnung die Registrierungspositionsinformationen des Schilds SP zu dem autonom fahrenden Roboter 1 vor.
Die Steuereinheit 23 empfängt die Registrierungspositionsinformationen des Schilds SP von dem System einer höheren Ordnung über die Kommunikationseinheit 24. Die Berechnungseinheit 27 setzt einen Abtastungsbereich 101 (einen ersten Abtastungsbereich) in einem Teil des durch die Bildaufnahmeeinheit 26 aufgenommenen Bilds basierend auf durch die Steuereinheit 23 erhaltenen Registrierungspositionsinformationen des Schilds SP und sucht nach dem Schild SP innerhalb des Abtastungsbereichs 101. Im Folgenden wird der Beschränkter-Bereich-Suchmodus der Berechnungseinheit 27 mit Bezug auf 4 beschrieben.
4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Beschränkter-Bereich-Suchmodus gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 4 gezeigt, wird in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus der Abtastungsbereich 101 (der erste Abtastungsbereich) in einem Teil des aufgenommenen Bilds 100 gesetzt, anstatt den Abtastungsbereich 101 in dem gesamten aufgenommenen Bild 100 zu setzen, und wird in dem beschränkten Bereich nach dem Schild SP gesucht. Dadurch werden dem Schild SP ähnliche Störungen außerhalb des Abtastungsbereichs 101 (in 4 durch Punktmuster angegeben) des aufgenommenen Bilds 100 ausgeschlossen, sodass kein Suchen und keine Bildverarbeitung des Schilds SP in anderen Teilen als dem Abtastungsbereich 101 erforderlich sind.
Der Abtastungsbereich 101 wird in einem Bereich gesetzt, der durch Koordinaten (x±α, y±β) um die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP herum definiert ist. Weiterhin entspricht in dem aufgenommenen Bild 100 die obere linke Ecke des aufgenommenen Bilds 100 den Koordinaten (0, 0), entspricht die horizontale Richtung des aufgenommenen Bilds 100 positiven X-Koordinaten (+) auf der rechten Seite und entspricht die vertikale Richtung des aufgenommenen Bilds 100 positiven Y-Koordinaten auf der unteren Seite. Die absoluten Werte von α und β können gleich oder verschieden sein. Wenn das aufgenommene Bild 100 (d.h. der Sichtwinkel der Bildaufnahmeeinheit 26) wie in dieser Ausführungsform in den Links-Rechts-Richtungen größer als in den Oben-Unten-Richtungen ist, kann das Setzen derart vorgenommen werden, dass |α| > |β|.
Der Abtastungsbereich 101 ist ein Bereich, der kleiner als das gesamte aufgenommene Bild 100 ist. Zum Beispiel kann der Abtastungsbereich 101 ein Bereich von 1/2 oder weniger sein, wenn das gesamte aufgenommene Bild 100 auf 1 gesetzt ist. Weiterhin kann der Abtastungsbereich 101 vorzugsweise ein Bereich von 1/4 oder weniger sein, wenn das gesamte aufgenommene Bild 100 auf 1 gesetzt ist. Weiterhin kann der Abtastungsbereich 101 vorzugsweise ein Bereich von 1/8 oder weniger sein, wenn das gesamte aufgenommene Bild 100 auf 1 gesetzt ist. Eine untere Grenze für den Abtastungsbereich 101 kann eine Größe des Schilds SP, unmittelbar bevor der autonom fahrende Roboter 1 das Ziel zu dem nächsten Schild SP wechselt (eine Größe des Schilds SP in dem aufgenommenen Bild 100, wenn der autonom fahrende Roboter 1 dem Schild SP, das den autonomen Roboter 1 aktuell führt, am nächsten kommt), sein, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
In dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus wird das erste Abtasten SC1 in einer Richtung von den Koordinaten (x-α, y-β) zu den Koordinaten (x+α, y-β) durchgeführt und wird die Linie des ersten Abtastens SC1 allmählich nach unten verschoben, um nach dem Schild SP zu suchen. Wenn das Schild SP „1, 0, 1“ erfolgreich durch das erste Abtasten SC1 gelesen wird, wird das zweite Abtasten SC2 anschließend vertikal von einer Y-Koordinate (y-β) zu einer Y-Koordinate (y+β) an einer dazwischenliegenden Position einer anfänglichen X-Koordinate von „1“, wo das Lesen erfolgreich war, durchgeführt.
Wenn das Schild SP „1, 0, 1“ erfolgreich durch das erste Scannen SC1 gelesen wird und das Schild SP „1, 0, 1“ erfolgreich durch das zweite Scannen SC2 gelesen wird, wird das Schild SP erfasst. Die Berechnungseinheit 27 erhält eine Erfassungsposition (Sx, Sy), d.h. die zentrale Position des Schilds SP, aus dem äußeren Rahmen des erfassten Schilds SP. Die Erfassungsposition (Sx, Sy) des Schilds SP wird für einen weiter unten beschriebenen Verfolgungsprozess verwendet.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Beschränkter-Bereich-Suchmodus weist die Berechnungseinheit 27 einen Vollbereich-Suchmodus für das Setzen des Abtastungsbereichs 101 (des zweiten Abtastungsbereichs) für das gesamte aufgenommene Bild 100 und das Suchen nach dem Schild SP auf. Und wenn das Schild SP nicht in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus erfasst werden kann, wechselt die Berechnungseinheit 27 den Modus zu dem Vollbereich-Suchmodus für das Suchen nach dem Schild SP.
Im Folgenden werden der Betrieb des autonom fahrenden Roboters 1 und ein Fluss einer internen Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Pfaderstellung und einen Betrieb des autonom fahrenden Roboters 1 einschließlich einer Benutzereingabe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 ist ein Flussdiagramm, das eine interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wenn der autonom fahrende Roboter 1 betrieben wird, wird zuerst ein Schild SP installiert. Wenn das Schild SP installiert wird oder wenn das Schild SP bereits installiert wurde und die Installationsposition geändert wird („JA“ in Schritt S1 von 5), wird die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP in dem aufgenommenen Bild 100 durch den Benutzer für jedes Schild SP unter Verwendung der Pfaderstellungssoftware des Systems einer höheren Ordnung eingegeben (Schritt S2).
Im Fall von „NEIN“ in Schritt S1 oder auf den Schritt S2 folgend wird der Betrieb (Fahren) des autonom fahrenden Roboters 1 gestartet (Schritt S3). Wie in der weiter unten beschriebenen 6 gezeigt, setzt der autonom fahrende Roboter 1 den Abtastungsbereich 101 basierend auf der Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP und führt eine Suche nach dem Schild SP durch (Schritt S4).
Wenn dann der Betrieb (Fahren) des autonom fahrenden Roboters 1 endet, etwa weil der autonom fahrende Roboter 1 an der Zielposition ankommt (Schritt S5), wird bestimmt, ob der Bewegungspfad 10 des autonom fahrenden Roboters 1 neu eingestellt werden soll oder nicht (Schritt S6). Wenn der Bewegungspfad 10 des autonomen Roboters 1 nicht neu eingestellt wird, kehrt der Prozess zu Schritt S3 zurück und wird der Betrieb (Fahren) des autonom fahrenden Roboters 1 wiederaufgenommen (Schritt S3). Und auch wenn der autonom fahrende Roboter 1 das Fahren stoppt, endet der Fluss.
Wenn dagegen der Bewegungspfad 10 des autonom fahrenden Roboters 1 neu eingestellt wird, kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück und wird in Schritt S2 die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP in dem aufgenommenen Bild 100 durch den Benutzer für jedes Schild SP unter Verwendung der Pfaderstellungssoftware des Systems einer höheren Ordnung eingegeben. Weil der folgende Fluss gleich ist, wird hier auf eine wiederholte Beschreibung desselben verzichtet.
Im Folgenden wird die interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 in Schritt S4 mit Bezug auf 6 beschrieben. Die hier beschriebene interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 wird für jeden Rahmen (Blatt) des durch die Bildaufnahmeeinheit 26 aufgenommenen Bilds 100 ausgeführt. In der folgenden Beschreibung führt, soweit dies nicht anders spezifiziert wird, die Steuereinheit 23 Berechnungen in Bezug auf das Steuern des Fahrens des autonomen Roboters 1 durch und führt die Berechnungseinheit 27 Berechnungen in Bezug auf die Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 durch.
Zuerst empfängt die Berechnungseinheit 27 einen Abtastungsbefehl (eine Ziel-ID oder ähnliches) des Schilds SP und die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP von dem System einer höheren Ordnung über die Kommunikationseinheit 24 und die Steuereinheit 23 (Schritt S21).
Anschließend bestimmt die Berechnungseinheit 27, ob das Schild SP, das die Ziel-ID enthält, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, in dem vorausgehenden Rahmen erfasst wurde (Schritt S22). Wenn das Schild SP nicht in dem vorausgehenden Rahmen erfasst wurde („NEIN“ in Schritt S22), wird der Abtastungsbereich (x±α, y±β) basierend auf der Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP gesetzt (Schritt S23). In dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus der oben beschriebenen 4 wird nach dem Schild SP gesucht (Schritt S24).
Wenn in dem Beschränkter-Modus-Suchbereich die Erfassung eines Schilds SP, das eine Ziel-ID enthält, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, fehlgeschlagen ist („NEIN“ in Schritt S25) wird nach dem Schild SP in dem Vollbereich-Suchmodus gesucht, in dem der Abtastungsbereich 101 in dem gesamten aufgenommenen Bild 100 gesetzt wird und nach dem Schild SP in dem Abtastungsbereich 101 gesucht wird (Schritt S26).
Wenn in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus oder dem Vollbereich-Suchmodus, die weiter oben beschrieben wurden, die Erfassung eines Schilds SP, das die Ziel-ID enthält, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, erfolgreich war („JA“ in Schritt S25 oder auf den Schritt S26 folgend), wird der Schritt S22 „JA“ in dem nächsten Rahmen und schreitet der Prozess zu einem Verfolgungsprozess (einem Verfolgungsmodus) der Schritte S27 und S28 fort.
In diesem Verfolgungsmodus wird der Abtastungsbereich 101 basierend auf der Erfassungsposition (Sx, Sy) und auf Verfolgungsparametern (Parametern in Entsprechung zu den oben beschriebenen α und β) des in dem vorausgehenden Rahmen erfassten Schilds SP gesetzt (Schritt S27). Es wird ein Suchprozess für das Suchen nach dem Schild SP in dem Abtastungsbereich 101 ausgeführt (Schritt S28). Weiterhin kann in dem Verfolgungsprozess ein in einem Abtastungsbereich 101 (einem dritten Abtastungsbereich) gesetzter Verfolgungsparameter kleiner als der Abtastungsbereich 101 des oben beschriebenen Beschränkter-Bereich-Suchmodus gesetzt werden. Weiterhin ist der Verfolgungsparameter variabel wie etwa in einem Fall, in dem der Verfolgungsparameter von einer Länge eines Startbalkens („1, 0, 1“) des zuvor erfassten Schilds SP oder von ähnlichem anstatt eines Werts gesetzt wird. Dadurch wird ein Abtastungsbereich vorgesehen, in dem auch das aufgrund der Annäherung groß gezeigte Schild SP erfasst werden kann.
Der Verfolgungsprozess wird wiederholt, bis sich die Distanz Z von dem autonom fahrenden Roboter 1 zu dem Zielschild SP einem vorgeschriebenen Schwellwert nähert und das Ziel zu dem nächsten Schild SP gewechselt wird. Wenn die Zeit für das Wechseln des Ziels zu dem nächsten Schild SP kommt, werden in Schritt S21 ein Abtastungsbefehl (die Ziel-ID oder ähnliches) und eine Registrierungsposition (x, y) des nächsten Schilds SP von dem System einer höheren Ordnung gesendet. Und der autonom fahrende Roboter 1 sucht erneut nach dem Schild SP, das die Ziel-ID enthält, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus oder dem Vollbereich-Suchmodus. Weil der folgende Fluss gleich ist, wird hier auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet.
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform umfasst der autonom fahrende Roboter 1, der die Schilder SP, die entlang des Bewegungspfads 10 angeordnet sind, unter Verwendung der Bildaufnahmeeinheit 26 liest und sich gemäß der Führung der Schilder SP bewegt, die Berechnungseinheit 27, die einen Beschränkter-Bereich-Suchmodus aufweist, in dem der Abtastungsbereich 101 (der erste Abtastungsbereich) in einem Teil des durch die Bildaufnahmeeinheit 26 aufgenommenen Bilds 100 basierend auf einer Registrierungsposition des Schilds SP gesetzt wird und nach dem Schild SP in dem Abtastungsbereich 101 gesucht wird. Gemäß dieser Konfiguration werden wie in 4 gezeigt dem Schild SP ähnliche Störungen in einem Teil des aufgenommenen Bilds 100 (einem durch ein Punktmuster angegebenen Teil) außerhalb des Abtastungsbereichs 101 ausgeschlossen und sind kein Suchen und keine Bildverarbeitung des Schilds SP in einem anderen Teil als dem Abtastungsbereich 101 erforderlich. Dadurch kann die Erfassungsgenauigkeit des Schilds SP in dem autonom fahrenden Roboter 1 verbessert werden und kann die Bildverarbeitungszeitperiode reduziert werden.
Und wenn gemäß der ersten Ausführungsform das Schild SP nicht in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus erfasst werden kann, sucht die Berechnungseinheit 27 nach dem Schild SP durch das Wechseln des Modus zu einem Vollbereich-Suchmodus, wobei in dem Vollbereich-Suchmodus ein Abtastungsbereich 101 (ein zweiter Abtastungsbereich) in dem gesamten aufgenommenen Bild 100 gesetzt wird und nach dem Schild SP in dem Abtastungsbereich 101 gesucht wird. Gemäß dieser Konfiguration kann auch dann, wenn das Schild SP aufgrund einer Fehlübereinstimmung der Registrierungsposition des Schilds SP nicht in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus erfasst werden kann, das Schild SP in dem Vollbereich-Suchmodus erfasst werden.
Weiterhin wird gemäß der ersten Ausführungsform die Registrierungsposition des Schilds SP in Entsprechung zu jedem Schild SP aus der Vielzahl von Schildern SP gesetzt und sucht die Berechnungseinheit 27 nach dem Schild SP basierend auf dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus durch das Wechseln der Registrierungsposition des Schilds SP zu einer Registrierungsposition in Entsprechung zu jedem Schild SP, jedes Mal wenn das Schild SP für das Führen des autonom fahrenden Roboters 1 gewechselt wird. Gemäß dieser Konfiguration kann wie in 1 gezeigt, zum Beispiel wenn eine Variation der Installationsposition des Schilds SP für den Bewegungspfad 10 gegeben ist, der optimale Abtastungsbereich 101 individuell in dem Beschränkter-Modus-Suchmodus gesetzt werden und kann das Zielschild SP genau innerhalb einer kurzen Zeit erfasst werden.
(Zweite Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden identische oder äquivalente Komponenten wie in der oben beschriebenen Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten vereinfacht oder weggelassen wird.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Pfaderstellung und einen Betrieb des autonom fahrenden Roboters 1 einschließlich einer Benutzereingabe gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 und 9 sind Flussdiagramme, die eine interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Und die eingekreisten Bezugszeichen 1 bis 3 in 8 und 9 geben die Verbindungen der beiden in 8 und 9 gezeigten Flüsse an.
Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, weist der autonom fahrende Roboter 1 der zweiten Ausführungsform eine Lernfunktion auf, aktualisiert eine Erfassungsposition des zuvor erfassten Schilds SP als die Registrierungsposition des Schilds SP, nach dem anschließend gesucht werden soll, und optimiert die Such- und Bildverarbeitung des Schilds SP.
In der zweiten Ausführungsform wird zuerst wie in 7 gezeigt die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP in dem aufgenommenen Bild 100 durch den Benutzer für jedes Schild SP unter Verwendung der Pfaderstellungssoftware des Systems einer höheren Ordnung eingegeben (Schritt S31). Dabei ist die durch den Benutzer eingegebene Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP ein anfänglicher Wert und wird durch Lernen wie weiter unten beschrieben aktualisiert.
Anschließend wird der Betrieb (Fahren) des autonom fahrenden Roboters 1 gestartet (Schritt S32). Der autonom fahrende Roboter 1 setzt den Abtastungsbereich 101 basierend auf den Registrierungspositionen (x, y) des Schilds SP und sucht nach dem Schild SP (Schritt S33). Der Prozess wird nur zu Beginn durchgeführt, und anschließend wird die Registrierungsposition (x, y) automatisch basierend auf der Erfassungsposition (Sx, Sy) des Schilds SP aktualisiert und wird nach dem Schild SP gesucht.
Wenn der autonom fahrende Roboter 1 an der Zielposition ankommt, wird der Betrieb (Fahren) des autonom fahrenden Roboters 1 beendet, etwa wenn der autonom fahrende Roboter 1 an einer Zielposition ankommt usw. (Schritt S34). Wenn anschließend der Bewegungspfad 10 durch eine geringfügige Änderung der Installationsposition des Schilds SP oder ähnliches neu eingestellt wird (Schritt S35), kehrt der Prozess im Gegensatz zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform in der zweiten Ausführungsform nicht zu der Benutzereingabe von Schritt S31 zurück. Statt dessen wird durch das Zurückkehren zu dem Schritt S32 und das Wiederaufnehmen des Betriebs (Fahren) des autonom fahrenden Roboters 1 die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP automatisch aktualisiert (Schritt S33).
Im Folgenden wird die interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 in Schritt S33 mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben. Die hier beschriebene interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 wird für jeden Rahmen (Blatt) des durch die Bildaufnahmeeinheit 26 aufgenommenen Bilds 100 ausgeführt. In der folgenden Beschreibung führt die Steuereinheit 23, sofern dies nicht anders spezifiziert wird, Berechnungen in Bezug auf die Steuerung des Fahrens des autonom fahrenden Roboters 1 durch und führt die Berechnungseinheit 27 Berechnungen in Bezug auf die Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 durch.
Wie in 8 gezeigt, empfängt die erste Berechnungseinheit 27 einen Abtastungsbefehl (eine Ziel-ID oder ähnliches) des Schilds SP und eine Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP von dem System einer höheren Ordnung über die Kommunikationseinheit 24 und die Steuereinheit 23 (Schritt S41).
Anschließend bestimmt die Berechnungseinheit 27, ob das Schild SP einschließlich der Ziel-ID, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, in einem vorausgehenden Rahmen erfasst wurde (Schritt S42). Wenn das Schild SP nicht in dem vorausgehenden Rahmen erfasst wurde (im Fall von „NEIN“ in Schritt S42), wird wie in 9 gezeigt bestimmt, ob Lernpositionsdaten (Sxo, Syo) aus einer früheren Fahrt vorhanden sind oder nicht (Schritt S47).
Wenn wie in der oben beschrieben ersten Ausführungsform keine Lernpositionsdaten (Sxo, Syo) aus einer früheren Fahrt vorhanden sind (im Fall von „NEIN“ in Schritt S47), wird der Abtastungsbereich (x±α, y±β) basierend auf der Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP gesetzt (Schritt S49) und wird nach dem Schild SP in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus gesucht (Schritt S50).
Wenn dagegen Lernpositionsdaten (Sx₀, Sy₀) aus einer früheren Fahrt vorhanden sind (im Fall von „JA“ in Schritt S47), wird der Abtastungsbereich (Sx₀±α, Sy₀±β) basierend auf den gespeicherten Lernpositionsdaten (Sx₀, Syo) gesetzt (Schritt S48) und wird nach dem Schild SP in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus gesucht (Schritt S50).
Wenn in dem oben beschriebenen Beschränkter-Bereich-Suchmodus die Erfassung eines Schilds SP einschließlich einer Ziel-ID, für die ein Abtastungsbefehl empfangen wurde, erfolgreich war (im Fall von „JA“ in Schritt S51), schreitet der Prozess zu Schritt S46 von 8 fort, wird die Erfassungsposition (Sx, Sy) des Schilds SP als Lernpositionsdaten (Sxo, Syo) gespeichert und wird die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP für die Verwendung in der nächsten Suche aktualisiert.
Wenn dagegen die Erfassung eines Schilds SP mit einer darin enthaltenen Ziel-ID, für die ein Abtastungsbefehl empfangen wurde, in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus fehlgeschlagen ist (im Fall von „NEIN“ in Schritt S51 von 9), wird der Abtastungsbereich 101 für das gesamte aufgenommene Bild 100 gesetzt und wird nach dem Schild SP in dem Vollbereich-Suchmodus gesucht (Schritt S52).
Wenn nach dem Schild SP in dem Vollbereich-Suchmodus gesucht wurde, schreitet der Prozess zu Schritt S45 von 8 fort, in dem bestimmt wird, ob die Erfassung des Schilds SP mit der darin enthaltenen Ziel-ID, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, erfolgreich war. Wenn die Erfassung des Schilds SP mit der darin enthaltenen Ziel-ID, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, erfolgreich war (im Fall von „JA“ in Schritt S45 von 8), wird die Erfassungsposition (Sx, Sy) des Schilds SP als Lernpositionsdaten (Sxo, Syo) gespeichert und wird die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP für die Verwendung in der nächsten Suche aktualisiert (S46).
Wenn dagegen die Erfassung des Schilds SP mit der darin enthaltenen Ziel-ID, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, in dem Vollbereich-Suchmodus fehlgeschlagen ist (im Fall von „NEIN“ in Schritt 45 von 9), wird die Erfassungsposition (Sx, Sy) des Schilds SP nicht als Lernpositionsdaten (Sx₀, Syo) gespeichert und wird der Prozess beendet. Weil der anschließende Fluss gleich ist, wird hier auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet.
Wenn also gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform das Schild SP erfasst wurde, aktualisiert die Berechnungseinheit 27 die Erfassungsposition (Sx, Sy) des Schilds SP als die Registrierungsposition (x, y) des anschließend zu suchenden Schilds SP. Gemäß dieser Konfiguration muss der Benutzer die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP nicht jedes Mal eingeben, wenn die Installationsposition des Schilds SP eingestellt wird, und können die Such- und Bildverarbeitung des Schilds SP automatisch optimiert werden.
Und wenn in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform nach dem Schild SP basierend auf einer aktualisierten Registrierungsposition (Lernpositionsdaten (Sx₀, Sy₀)) des Schilds SP in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus gesucht wird, kann die Berechnungseinheit 27 einen Abtastungsbereich 101 setzen, der kleiner als ein Abtastungsbereich 101 basierend auf einem vorausgehenden Beschränkter-Bereich-Suchmodus ist. Durch das Optimieren des Suchbereichs 101 des Schilds SP gemäß der Lernfunktion im Vergleich zu einem vorausgehenden Prozess wird die Wahrscheinlichkeit der Erfassung des Schilds SP auch dann verbessert, wenn der Abtastungsbereich 101 reduziert ist (zum Beispiel sind α und β um 10% reduziert). Deshalb kann der Abtastungsbereich 101 des Beschränkter-Bereich-Suchmodus kleiner als derjenige der vorausgehenden Suche vorgesehen werden, wodurch die Bildverarbeitungszeitperiode reduziert wird. Und wenn die Erfassung des Schilds SP aufgrund der Reduktion des Abtastungsbereichs 101 fehlschlägt, kann der Abtastungsbereich 101 zu einer Größe zum Zeitpunkt der vorausgehenden Suche zurückgesetzt werden (zum Beispiel können α und β zu den ursprünglichen Werten zurückgesetzt werden).
(Dritte Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden identische oder äquivalente Komponenten wie in der oben beschriebenen Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten vereinfacht oder weggelassen wird.
10 und 11 sind Flussdiagramme, die eine interne Bildverarbeitung eines autonom fahrenden Roboters 1 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Das umkreiste Bezugszeichen 4 in 10 und 11 gibt die Verbindung der beiden in 10 und 11 gezeigten Flüsse an. 12 und 16 sind schematische Ansichten, die einen Bewegungszustand des autonom fahrenden Roboters 1 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben zeigen.
Der autonom fahrende Roboter 1 der dritten Ausführungsform ist programmiert, um einen Verfolgungsmodus fortzusetzen, wobei der Prozess auch dann nicht unterbrochen wird, wenn zum Beispiel ein Schild SP durch einen Passanten 200 oder ähnliches wie in 14 gezeigt verdeckt wird, während der oben beschriebene Verfolgungsprozess der Schritte S27 und S28 (als Verfolgungsmodus bezeichnet) ausgeführt wird.
Die hier beschriebene interne Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 wird für jeden Rahmen (Blatt) des durch die Bildaufnahmeeinheit 26 aufgenommenen Bilds 100 ausgeführt. In der folgenden Beschreibung führt, soweit dies nicht anders spezifiziert wird, die Steuereinheit 23 Berechnungen in Bezug auf das Steuern des Fahrens des autonomen Roboters 1 durch und führt die Berechnungseinheit 27 Berechnungen in Bezug auf die Bildverarbeitung des autonom fahrenden Roboters 1 durch.
Wie in 10 gezeigt, empfängt die Berechnungseinheit 27 zuerst einen Abtastungsbefehl (eine Ziel-ID oder ähnliches) des Schilds SP und die Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP von dem System einer höheren Ordnung über die Kommunikationseinheit 24 und die Steuereinheit 23 (Schritt S60).
Dann bestimmt die Berechnungseinheit 27, ob das Schild SP mit der darin enthaltenen Ziel-ID, für die ein Abtastungsbefehl empfangen wurde, wenigstens einmal bis zu einem vorausgehenden Rahmen empfangen wurde oder nicht (Schritt S61). Die Berechnungseinheit 27 bestimmt also, ob das Schild SP mit der darin enthaltenen Ziel-ID, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus oder dem Vollbereich-Suchmodus, die weiter oben beschrieben wurden, empfangen wurde oder nicht.
Wenn das Schild SP nicht wenigstens einmal bis zu dem vorausgehenden Rahmen erfasst wurde (im Fall von „NEIN“ in Schritt S61), wird der erste Abtastungsbereich 101A wie in 12 gezeigt basierend auf der Registrierungsposition (x, y) des Schilds SP gesetzt (Schritt S62). Der erste Abtastungsbereich 101A ist ein Abtastungsbereich des oben beschriebenen Beschränkter-Bereich-Suchmodus. Das heißt, dass die Berechnungseinheit 27 zuerst nach dem Schild SP in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus sucht und die Berechnungseinheit 27, wenn die Suche fehlschlägt, den Modus zu dem Vollbereich-Suchmodus für das Suchen nach dem Schild SP wechselt.
Wenn dagegen das Schild SP wenigstens einmal bis zu dem vorausgehenden Rahmen erfasst wurde (im Fall von „JA“ in Schritt S61), wird bestimmt, ob das Schild erfolgreich in dem vorausgehenden Rahmen erfasst wurde oder nicht (Schritt S63). Wenn das Schild SP erfolgreich in dem vorausgehenden Rahmen erfasst wurde (im Fall von „JA“ in Schritt S63), wird der dritte Abtastungsbereich 101C wie in 13 gezeigt basierend auf der vorausgehenden Erfassungsposition (Sx, Sy) des Schilds SP und auf den Verfolgungsparametern (einer Größe des zuvor erfassten Schilds SP und ähnlichem) gesetzt (Schritt S64).
Der dritte Abtastungsbereich 101C ist der Abtastungsbereich des oben beschriebenen Verfolgungsmodus. Wenn also das Schild SP in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus oder dem Vollbereich-Suchmodus erfasst werden kann, setzt die Berechnungseinheit 27 einen dritten Abtastungsbereich 101C für das Verfolgen des Schilds SP und wechselt den Modus zu dem Verfolgungsmodus, in dem nach dem Schild SP in dem dritten Abtastungsbereich 101C gesucht wird, für das Suchen nach dem Schild SP. Weiterhin ist der Fluss bis zu diesem Punkt demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform ähnlich.
Wenn dagegen die Erfassung des Schilds SP in dem vorausgehenden Rahmen fehlgeschlagen ist (im Fall von „NEIN“ in Schritt S63), d.h. wenn das Schild SP durch einen Passanten 200 verdeckt wird oder ähnliches), und das Schild SP während des Verfolgungsmodus wie in 14 gezeigt nicht erfassbar wird, schreitet der Prozess zu Schritt S65 fort. In Schritt S65 bestimmt die Berechnungseinheit 27, ob die Zählung der Anzahl von Suchwiederholungen in dem weiter unten beschriebenen vierten Abtastungsbereich 101D einen Schwellwert a überschreitet oder nicht.
Wenn die Zählung der Anzahl der Suchwiederholungen in dem vierten Abtastungsbereich 101D den Schwellwert a nicht überschreitet (im Fall von „NEIN“ in Schritt S63), schreitet der Prozess zu Schritt S67 fort und wird der vierte Abtastungsbereich 101D wie in 15 gezeigt gesetzt. Wenn also das Schild SP nicht in dem Verfolgungsmodus erfasst wurde, setzt die Berechnungseinheit 27 den vierten Abtastungsbereich 101D, d.h. einen dem letzten dritten Abtastungsbereich 101C, in dem das Schild SP erfasst wurde, gleichen Bereich, ohne das Programm zu beenden, und wechselt den Modus zu dem Erneutes-Suchen-Modus, in dem erneut nach dem Schild SP in dem vierten Abtastungsbereich 101D gesucht wird, für das Suchen nach dem Schild SP.
In dem Erneutes-Suchen-Modus (d.h. wenn das Schild SP nicht in dem Verfolgungsmodus erfasst wurde), wird wie in 15 gezeigt die Bewegung des autonom fahrenden Roboters 1 gestoppt. Auf diese Weise kann der autonom fahrende Roboter 1 sicher erneut nach dem Schild SP suchen.
Wie in 11 gezeigt, wird als Ergebnis des Ziel-ID-Suchprozesses (Schritt S68) in dem vierten Abtastungsbereich 101D, wenn die Erfassung des Schilds SP mit der darin enthaltenen Ziel-ID, für die der Abtastungsbefehl empfangen wurde, erfolgreich war (im Fall von „JA“ in Schritt S69), die Zählung der Anzahl von Suchwiederholungen zurückgesetzt (Schritt S70). Wenn die Zählung der Anzahl von Suchwiederholungen zurückgesetzt wird, wird in dem nächsten Rahmen der oben beschriebene Schritt S63 von 10 „JA“ (der vorausgehende Rahmen wurde erfolgreich erfasst) und kehrt der Modus zu dem Verfolgungsmodus (Schritt S64) zurück, sodass die Bewegung des autonom fahrenden Roboters 1 und die Verfolgung des Schilds SP wiederaufgenommen werden.
Wenn dagegen wie in 11 gezeigt die Erfassung des Schilds SP in dem vierten Abtastungsbereich 101D fehlgeschlagen ist (im Fall von „NEIN“ in Schritt S69), wird die Anzahl von Suchwiederholungen nach oben gezählt (+1) (Schritt S71). Die in dem Zählprozess erhöhte Anzahl von Suchwiederholungen wird in dem oben beschriebenen Schritt S65 in dem nächsten Rahmen verwendet. Wenn die Zählung der Anzahl von Suchwiederholungen in Schritt S65 den Schwellwert a nicht überschreitet (im Fall von „NEIN“ in Schritt S63), ist zum Beispiel kein in 14 gezeigter Passant 200 vor dem Schild SP hindurchgegangen.
Der Schwellwert a wird zum Beispiel auf eine Anzahl von 10 Rahmen gesetzt. Der Schwellwert a kann zu einer Anzahl von Rahmen größer oder gleich derjenigen einer durchschnittlichen Zeit für den Passanten 200, der mit einer normalen Gehgeschwindigkeit an dem Schild SP vorbeigeht, eingestellt werden. Wenn die Erfassung des Schilds SP in einem den Schwellwert a nicht überschreitenden Bereich erfolgreich war, wird die Zählung der Anzahl von Suchwiederholungen zurückgesetzt (Schritt S70) und kehrt der Modus zu dem oben beschriebenen Verfolgungsmodus zurück (Schritt S64), sodass die Bewegung des autonom fahrenden Roboters 1 und die Verfolgung des Schilds SP wiederaufgenommen werden.
Wenn dagegen die Zählung der Anzahl von Suchwiederholungen den Schwellwert a überschreitet (im Fall von „JA“ in Schritt S63), schreitet der Prozess zu Schritt S66 fort, wird der zweite Abtastungsbereich 101B wie in 16 gezeigt gesetzt und wird die Zählung der Anzahl von Suchwiederholungen zurückgesetzt. Der zweite Abtastungsbereich 101B ist ein Abtastungsbereich des oben beschriebenen Vollbereich-Suchmodus. Das heißt, dass die Berechnungseinheit 27 erneut nach dem Schild SP in dem Erneutes-Suchen-Modus sucht und, wenn die erneute Suche fehlschlägt, die Berechnungseinheit 27 den Modus zu dem Vollbereich-Suchmodus wechselt für das erneute Suchen nach dem Schild SP.
Wenn die Erfassung des Schilds SP in dem zweiten Abtastungsbereich 101B erfolgreich war, wird in dem nächsten Rahmen der oben beschriebene Schritt S63 „JA“ (der vorausgehende Rahmen wurde erfolgreich erfasst) und kehrt der Modus zu dem Verfolgungsmodus (Schritt S64) zurück, sodass die Bewegung des autonom fahrenden Roboters 1 und die Verfolgung des Schilds SP wiederaufgenommen werden.
Wenn also gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform das Schild SP (das Schild SP am Beginn des Betrachtens) in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus oder dem Vollbereich-Suchmodus erfasst wurde, setzt die Berechnungseinheit 27 den dritten Abtastungsbereich 101C für das Verfolgen des Schilds SP und wechselt den Modus zu dem Verfolgungsmodus, in dem nach dem Schild SP in dem dritten Abtastungsbereich 101C gesucht wird, für das Suchen nach dem Schild SP.
Der Beschränkter-Bereich-Suchmodus der ersten und zweiten Ausführungsformen (der Vollbereich-Suchmodus, wenn die Erfassung fehlschlägt) wird nur am Beginn des Betrachtens des Schilds SP angewendet. Der Grund hierfür ist, dass sich nach der Erfassung des Schilds SP am Beginn des Betrachtens des Schilds SP während des Fahrens des autonom fahrenden Roboters 1 die Position des Schilds SP in dem aufgenommenen Bild 100 ändert und die Größe des Schilds SP größer wird, wenn sich der autonome Roboter 1 dem Schild SP nähert. Das heißt, dass der erste Abtastungsbereich 101A des Beschränkter-Bereich-Suchmodus basierend auf der zuvor registrierten Registrierungsposition nicht kontinuierlich verwendet werden kann. Wenn also die Suche in dem ersten Abtastungsbereich 101A gemäß der Registrierungsposition am Beginn des Betrachtens durchgeführt wird und das Schild SP erfolgreich erfasst wird, wird der Modus anschließend zu dem Verfolgungsmodus gewechselt und wird das Schild SP verfolgt, sodass ein Prozess zum Erfassen des Schilds SP in dem beschränkten Bereich durchgehend möglich ist, bis das Fahren des autonom fahrenden Roboters 1 beendet wird.
Und wenn in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform das Schild SP nicht in dem Verfolgungsmodus erfasst wurde, sucht die Berechnungseinheit 27 nach dem Schild SP, indem sie den Modus zu einem Erneutes-Suchen-Modus wechselt. In dem Erneutes-Suchen-Modus wird der vierte Abtastungsbereich 101D, der dem letzten dritten Abtastungsbereich 101C, in dem das Schild SP erfasst werden konnte, gleich ist, gesetzt und wird mehrmals erneut nach dem Schild SP in dem vierten Abtastungsbereich 101D gesucht. Gemäß dieser Konfiguration kann beim Auftreten von Ausnahmen während des tatsächlichen Betriebs, zum Beispiel wenn das Schild SP durch den Passanten 200 verdeckt wird oder ähnliches und das Schild SP nicht erfassbar wird, der Verfolgungsmodus fortgesetzt werden, indem die erneute Suche wiederholt wird, bis das Schild SP wieder sichtbar wird, weil sich der Passant SP bewegt hat oder aus einem anderen Grund. Indem also die erneute Suche in dem vierten Abtastungsbereich 101D, der gleich dem dritten Abtastungsbereich 101C unmittelbar vor dem Verdecken des Schilds SP und dem Fehlschlagen der Erfassung ist, durchgeführt wird, kann die Suche in dem beschränkten Bereich nicht nur am Beginn des Betrachtens des Schilds SP, sondern vom Anfang bis zum Ende, implementiert werden.
Weiterhin wird in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform in dem Erneutes-Suchen-Modus die Bewegung gestoppt. Auch wenn gemäß dieser Konfiguration der autonom fahrende Roboter 1 die Sicht des Schilds SP verliert, kann der autonom fahrende Roboter 1 eine erneute Suche nach dem Schild SP durchführen.
Und wenn in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform das Schild SP nicht in dem Erneutes-Suchen-Modus erfasst werden kann, wechselt die Berechnungseinheit 27 den Modus zu dem Vollbereich-Suchmodus und sucht nach dem Schild SP. Wenn gemäß dieser Konfiguration das Schild SP wieder sichtbar ist, kann auch dann, wenn das Schild SP nicht in dem Erneutes-Suchen-Modus erfasst werden kann, das Schild SP in dem Vollbereich-Suchmodus erfasst werden und kann der Verfolgungsmodus wiederaufgenommen werden.
Es wurden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Verschiedene Formen und Kombinationen von in den oben beschriebenen Ausführungsformen gezeigten Komponenten sind lediglich beispielhaft und können auf verschiedene Weise basierend auf den Entwurfsanforderungen usw. geändert werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Für die oben beschriebene Ausführungsform wurde eine Konfiguration, in welcher der autonom fahrende Roboter 1 ein Fahrzeug ist, beispielhaft beschrieben, wobei der autonom fahrende Roboter 1 aber auch ein allgemein als Drohne bekannter Flugkörper sein kann.
Für die oben beschriebene Ausführungsform wurde eine Konfiguration, in welcher eine Vielzahl von Schildern SP entlang des Bewegungspfads 10 angeordnet sind, beispielhaft beschrieben, wobei aber auch eine Konfiguration, in der nur ein einzelnes Schild SP angeordnet ist, verwendet werden kann.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Mit dem oben beschriebenen autonom fahrenden Roboter kann die Genauigkeit einer Schilderfassung verbessert werden und kann die Bildverarbeitungszeitperiode reduziert werden.
[Liste der Bezugszeichen]

1: autonom fahrender Roboter
10: Bewegungspfad
20: Roboterkörper
20L: Antriebsrad
20R: Antriebsrad
21: Schilderfassungseinheit
22: Antriebseinheit
23: Steuereinheit
24: Kommunikationseinheit
25: Bestrahlungseinheit
26: Bildaufnahmeeinheit
27: Berechnungseinheit
28: Motorsteuereinheit
29: Motor
100: aufgenommenes Bild
101: Abtastungsbereich
C: Erfassungsziel
SP: Schild (Zeichen)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020216979 [0002]
JP H11184521 [0005]

Claims

Autonom fahrender Roboter, der ein entlang eines Bewegungspfads angeordnetes Zeichen unter Verwendung einer darin montierten Bildaufnahmeeinheit liest und gemäß dem Zeichen in seiner Bewegung geführt wird, wobei der autonom fahrende Roboter umfasst: eine Berechnungseinheit mit einem Beschränkter-Bereich-Suchmodus, wobei in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus ein erster Abtastungsbereich in einem Teil eines durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Bilds basierend auf einer Registrierungsposition des Zeichens gesetzt wird und nach dem Zeichen in dem ersten Abtastungsbereich gesucht wird.
Autonom fahrender Roboter nach Anspruch 1, wobei: wenn das Zeichen nicht in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus erfasst werden kann, die Berechnungseinheit nach dem Zeichen sucht, indem sie den Modus zu einem Vollbereich-Suchmodus wechselt, wobei in dem Vollbereich-Suchmodus ein zweiter Abtastungsbereich in dem gesamten aufgenommenen Bild gesetzt wird und nach dem Zeichen in dem zweiten Abtastungsbereich gesucht wird.
Autonom fahrender Roboter nach Anspruch 2, wobei: wenn das Zeichen in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus oder dem Vollbereich-Suchmodus erfasst wurde, die Berechnungseinheit nach dem Zeichen sucht, indem sie den Modus zu einem Verfolgungsmodus wechselt, wobei in dem Verfolgungsmodus ein dritter Abtastungsbereich für das Verfolgen des Zeichens gesetzt wird und nach dem Zeichen in dem dritten Abtastungsbereich gesucht wird.
Autonom fahrender Roboter nach Anspruch 3, wobei: wenn das Zeichen nicht in dem Verfolgungsmodus erfasst wurde, die Berechnungseinheit nach dem Zeichen sucht, indem sie den Modus zu einen Erneutes-Suchen-Modus wechselt, wobei in dem Erneutes-Suchen-Modus ein vierter Abtastungsbereich, der dem dritten Abtastungsbereich, in dem das Zeichen erfasst werden konnte, gleich ist, gesetzt wird und mehrmals nach dem Zeichen in dem vierten Abtastungsbereich gesucht wird.
Autonom fahrender Roboter nach Anspruch 4, wobei: die Bewegung in dem Erneutes-Suchen-Modus gestoppt wird.
Autonom fahrender Roboter nach Anspruch 4 oder 5, wobei: wenn das Zeichen in dem Erneutes-Suchen-Modus nicht erfasst werden kann, die Berechnungseinheit nach dem Zeichen sucht, indem sie den Modus zu dem Vollbereich-Suchmodus wechselt.
Autonom fahrender Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: eine Vielzahl von Zeichen entlang des Bewegungspfads angeordnet sind, die Registrierungsposition des Zeichens in Entsprechung zu jedem Zeichen aus der Vielzahl von Zeichen gesetzt wird, und die Berechnungseinheit nach dem Zeichen basierend auf dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus sucht, indem sie die Registrierungsposition des Zeichens zu einer Registrierungsposition in Entsprechung zu jedem Zeichen jedes Mal wechselt, wenn das Zeichen für das Führen des autonom fahrenden Roboters gewechselt wird.
Autonom fahrender Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: wenn das Zeichen erfasst wurde, die Berechnungseinheit eine Erfassungsposition des Zeichens als die Registrierungsposition des Zeichens, nach dem anschließend gesucht wird, aktualisiert.
Autonom fahrender Roboter nach Anspruch 8, wobei: wenn nach dem Zeichen basierend auf der aktualisierten Registrierungsposition des Zeichens in dem Beschränkter-Bereich-Suchmodus gesucht wird, die Berechnungseinheit den ersten Abtastungsbereich, der kleiner als ein erster Abtastungsbereich basierend auf einem vorausgehenden Beschränkter-Bereich-Suchmodus ist, setzt.