JP2005222548A - 磁場マップの生成方法および装置とそれを活用した移動体のポーズ確認方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 移動体に作用する磁場についての情報である磁場情報を移動体の位置別に求める段階と、移動体の位置別の磁場情報によって磁場マップを形成する段階とを備えることを特徴とする磁場マップの生成方法および装置とその磁場マップを利用する移動体のポーズ確認方法および装置。
【選択図】 図2
Description
D.Kortenkamp,T.Weymouth;"Topological mapping for mobile robots using a combination of sonar and vision sensing",Proceedings of the 12th National Conference on Artificial Intelligenceの,p.979〜984(1994) H.P.Moravec、"Sensor fusion in certainty grids for mobile robots"、AI Magazine,vol.9、no.2、p.61〜74(1988)
図1に示す第10段階を行うために、磁場情報計算部160は、移動体に作用する磁場についての情報である磁場情報を移動体の位置別に計算する。
第30段階を行うために、位置認知部180は、移動体の現在位置を認知し、認知された位置を磁場情報部182に出力する。
図16に示された第n位置認知部262、第n磁場情報部272、第n位置検査部282、第n位置調整部292および第n代表値決定部302は、磁場マップ上に存在するN個のセルのうちのn番目のセルの磁場情報の代表値を求めるために動作する。
322 確率計算部
324 磁場情報測定部
326 確率調整部
Claims (27)
- (a)移動体に作用する磁場についての情報である磁場情報を前記移動体の位置別に求める段階と、
(b)前記移動体の位置別の前記磁場情報によって磁場マップを形成する段階と、を備えることを特徴とする磁場マップの生成方法。 - 前記(a)段階は、
(a11)前記移動体の現在位置を認知する段階と、
(a12)前記認知された現在位置で前記磁場情報を求め、前記求められた磁場情報を前記現在位置と照合させてその照合の結果を保存する段階と、
(a13)前記磁場マップ上の全ての位置について前記磁場情報が求められたかを判断し、前記全ての位置に対して前記磁場情報が求められたと判断されれば、前記(b)段階に進む段階と、
(a14)前記全ての位置について前記磁場情報が求められていないと判断されれば、前記現在位置を次の目標位置に調整し、前記(a11)段階に進む段階と、を備え、
前記(a11)段階は、前記(a14)段階の後に前記次の目標位置を前記現在位置として認識することを特徴とする請求項1に記載の磁場マップの生成方法。 - 前記(a)段階は、
(a21)前記磁場マップ上の全ての位置のそれぞれを認知する段階と、
(a22)前記認知された各位置で前記磁場情報を求め、前記求められた磁場情報を前記認知された位置と照合させてその照合の結果を保存し、前記(b)段階に進む段階と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の磁場マップの生成方法。 - 前記(a)段階は、
(a31)前記移動体の現在位置を認知する段階と、
(a32)前記認知された現在位置で前記磁場情報を求めてその磁場情報を保存する段階と、
(a33)前記現在位置を認知する直前に認知された以前位置と、前記現在位置とが同じセル内に存在するか否かを判断する段階と、
(a34)前記現在位置が前記以前位置と同じセル内に存在すると判断されれば、前記移動体を次の目標位置に移動させ、前記(a31)段階に進む段階と、
(a35)前記現在位置が前記以前位置と同じセル内に存在していないと判断されれば、前記以前位置が属するセルに属する位置の磁場情報の代表値を決定する段階と、
(a36)前記磁場マップ上の全てのセルについて前記代表値が求められたか否かを判断し、前記全てのセルについて前記代表値が求められたと判断されれば、前記(b)段階に進み、前記全てのセルについて前記代表値が求められなかったと判断されれば、前記(a34)段階に進む段階と、を備え、
前記セルは、少なくとも一つの位置を含み、前記(b)段階は、前記セル別の前記代表値によって前記磁場マップを形成し、前記(a31)段階は、前記(a34)段階の後に前記次の目標位置を前記現在位置と見なすことを特徴とする請求項1に記載の磁場マップの生成方法。 - 前記(a)段階は、
(a41)前記磁場マップ上に含まれるセルの数だけ存在する移動体の現在位置を認知する段階と、
(a42)前記認知された各現在位置で前記磁場情報を求めて保存する段階と、
(a43)前記認知された現在位置を認知する直前に認知された以前情報と前記現在位置とが同じセル内に存在するか否かを判断する段階と、
(a44)前記現在位置が前記以前位置と同じセル内に存在すると判断されれば、前記各現在位置を次の目標位置に調整し、前記(a41)段階に進む段階と、
(a45)前記現在位置が前記以前位置と同じセル内に存在しないと判断されれば、前記以前位置が属するセルに属する位置の磁場情報の代表値を決定し、前記(b)段階に進む段階と、を備え、
前記セルは、少なくとも二つの位置を含み、前記(b)段階は、前記セル別の前記代表値によって前記磁場マップを形成し、前記(a41)段階は、前記(a44)段階の後に前記次の目標位置を前記現在位置と見なすことを特徴とする請求項1に記載の磁場マップの生成方法。 - 前記(a11)段階は、
前記移動体の現在位置を推定し、前記推定された現在位置を認知することを特徴とする請求項2に記載の磁場マップの生成方法。 - 前記(a11)段階は、
与えられる前記現在位置を認知することを特徴とする請求項2に記載の磁場マップの生成方法。 - 前記代表値は、前記磁場情報の平均に該当することを特徴とする請求項4に記載の磁場マップの生成方法。
- 前記磁場情報を複数個の区間に分ける場合には、前記代表値は、該当する区間であることを特徴とする請求項4に記載の磁場マップの生成方法。
- 前記次の目標位置は、アクティブマルコフ位置認識法によって決定されることを特徴とする請求項2に記載の磁場マップの生成方法。
- 前記次の目標位置は、部分観測可能なマルコフ決定法によって決定されることを特徴とする請求項2に記載の磁場マップの生成方法。
- 前記磁場情報は、磁場大きさおよび磁北方向のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項1に記載の磁場マップの生成方法。
- 請求項1に記載の磁場マップの生成方法によって生成された磁場マップを利用する移動体のポーズ確認方法において、
(c)前記(b)段階の後に、前記移動体の位置を推定する段階と、
(d)前記推定された位置に存在する前記移動体のポーズの確率を求める段階と、
(e)前記磁場マップ上の前記推定された位置で予測された磁場情報と、前記推定された位置で実際に測定された磁場情報とを利用して前記確率を調整する段階と、を備え、
前記ポーズの確率は、前記移動体が前記推定された位置に存在する確率および前記移動体が推定された方向を有する確率のうちの少なくとも一つであり、前記調整された確率によって前記移動体のポーズが確認されることを特徴とする移動体のポーズ確認方法。 - 前記(c)および前記(d)段階のうちの少なくとも一つの段階は、カルマンフィルターを利用して行われることを特徴とする請求項13に記載の移動体のポーズ確認方法。
- 前記(c)および前記(d)段階のうちの少なくとも一つの段階は、マルコフ位置認識法を利用して行われることを特徴とする請求項13に記載の移動体のポーズ確認方法。
- 前記(c)および前記(d)段階のうちの少なくとも一つの段階は、粒子フィルターを利用して行われることを特徴とする請求項13に記載の移動体のポーズ確認方法。
- 前記(c)および前記(d)段階のうちの少なくとも一つの段階は、多重仮説位置認識法を利用して行われることを特徴とする請求項13に記載の移動体のポーズ確認方法。
- 前記磁場情報は、磁場大きさおよび磁北方向のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項13に記載の移動体のポーズ確認方法。
- 前記(e)段階は、
前記予測された磁場情報と、前記測定された磁場情報との間の差の絶対値を求める段階と、
前記差の絶対値と第1所定数とを合算する段階と、
第2所定数を前記合算の結果で除算する段階と、
前記除算の結果を前記確率と乗算し、前記乗算の結果を調整された確率として決定する段階と、を備え、
前記第1所定数は、前記合算の結果が正の数となるように事前に設定されることを特徴とする請求項13に記載の移動体のポーズ確認方法。 - 移動体に作用する磁場についての情報である磁場情報を前記移動体の位置別に計算する磁場情報計算部と、
前記磁場情報計算部から入力した前記移動体の位置別の前記磁場情報に基づいて磁場マップを形成する磁場マップ形成部と、を備えることを特徴とする磁場マップ生成装置。 - 前記磁場情報計算部は、
前記移動体の現在位置を認知する位置認知部と、
前記位置認知部で認知された前記現在位置で前記磁場情報を計算し、前記現在位置と前記計算された磁場情報とを照合してその照合の結果を保存する磁場情報部と、
前記磁場マップ上の全ての位置について前記磁場情報が求められたか否かを検査し、検査の結果を出力する磁場情報検査部と、
前記磁場情報検査部での検査の結果に応答して、前記現在位置を次の目標位置に調整し、前記調整された位置を前記位置認知部に出力する位置調整部と、を備え、
前記位置認知部は、前記位置調整部で調整された前記次の目標位置を前記現在位置として認識し、前記磁場マップ形成部は、前記磁場情報検査部での検査の結果に応答して前記磁場マップを形成することを特徴とする請求項20に記載の磁場マップ生成装置。 - 前記磁場情報計算部は、
前記磁場マップ上の全ての位置のそれぞれを認知する第1位置認知部ないし第M(ここで、Mは、前記全ての位置の数を表す)位置認知部と、
第1磁場情報部ないし第M磁場情報部と、を備え、
前記第m(1≦m≦M)磁場情報部は、第m位置認知部によって認知された前記位置で前記磁場情報を計算し、前記計算された磁場情報を前記認知された位置と照合させてその照合の結果を保存することを特徴とする請求項20に記載の磁場マップ生成装置。 - 前記磁場情報計算部は、
前記移動体の現在位置を認知する位置認知部と、
前記位置認知部で認知された前記現在位置で前記磁場情報を計算し、前記計算された磁場情報を保存する磁場情報部と、
前記現在位置を認知する直前に認知された以前位置と、前記現在位置とが同じセル内に存在するか否かを検査し、検査の結果を出力する位置検査部と、
前記位置検査部での検査の結果に応答して、前記現在位置を次の目標位置に調整し、前記調整された位置を前記位置認知部に出力する位置調整部と、
前記位置検査部での検査の結果に応答して、前記以前位置が属するセルに属する位置の磁場情報の代表値を前記保存された磁場情報を利用して決定する代表値決定部と、
前記磁場マップ上の全てのセルについて前記代表値が求められたか否かを検査し、検査の結果を出力するセル検査部と、を備え、
前記セルは、少なくとも二つの位置を含み、前記位置調整部は、前記セル検査部での検査の結果に応答して前記現在位置を調整し、前記磁場マップ形成部は、前記セル検査部での検査の結果に応答して前記セル別の前記代表値によって前記磁場マップを形成し、前記位置認知部は、前記位置調整部で調整された前記次の目標位置を前記現在位置として認識することを特徴とする請求項20に記載の磁場マップ生成装置。 - 前記磁場情報計算部は、
前記移動体のN(ここで、Nは、前記全てのセルの数を表す)個の現在位置を認知する第1位置認知部ないし第N位置認知部と、
第1磁場情報部ないし第N磁場情報部と、
第1位置検査部ないし第N位置検査部と、
第1位置調整部ないし第N位置調整部と、
第1代表値決定部ないし第N代表値決定部と、を備え、
第n(1≦n≦N、以下同じ)磁場情報部は、第n位置認知部で認知された前記現在位置で前記磁場情報を計算し、前記計算された磁場情報を保存し、
第n位置検査部は、前記現在位置を認知する直前に認知された以前位置と前記現在位置とが同じセル内に存在するか否かを検査し、
前記第n位置調整部は、前記第n位置検査部での検査の結果に応答して、前記現在位置を次の目標位置に調整し、前記調整された位置を前記第n位置認知部に出力し、
第n代表値決定部は、前記第n位置検査部での検査の結果に応答して、前記以前位置が属するセルに属する位置の磁場情報の代表値を前記第n磁場情報部に保存された前記磁場情報を利用して決定し、
前記セルは、少なくとも二つの位置を含み、前記磁場マップ形成部は、前記セル別の前記代表値に基づいて前記磁場マップを形成し、前記第n位置認知部は、第n位置調整部で調整された前記次の目標位置を前記現在位置として認識することを特徴とする請求項20に記載の磁場マップ生成装置。 - 請求項20に記載の磁場マップ生成装置で生成された磁場マップを利用する移動体のポーズ確認装置において、
前記移動体の位置を推定する位置推定部と、
前記推定された位置に存在する前記移動体のポーズの確率を計算する確率計算部と、
前記推定された位置で磁場情報を測定する磁場情報測定部と、
前記磁場マップ上の前記推定された位置で予測された前記磁場情報と、前記磁場情報測定部から入力した実際に測定された磁場情報とを利用して前記確率を調整する確率調整部と、を備え、
前記ポーズの確率は、前記移動体が前記推定された位置に存在する確率および前記移動体が推定された方向を有する確率のうちの少なくとも一つであり、前記調整された確率によって前記移動体のポーズが確認されることを特徴とする移動体のポーズ確認装置。 - 前記確率調整部は、
前記観測された磁場情報と、前記測定された磁場情報との間の差の絶対値を計算する差および絶対値計算部と、
前記差の絶対値と第1所定数とを合算する合算部と、
第2所定数から前記合算した結果で除算する除算部と、
前記除算の結果を前記確率に乗算し、前記乗算の結果を前記調整された確率として出力する乗算部と、を備え、
前記第1所定数は、前記合算部で合算した結果が正の数となるように事前に設定されることを特徴とする請求項25に記載の移動体のポーズ確認装置。 - 前記位置推定部は、
前記移動体の位置を推定するカメラ、超音波センサー、ジャイロセンサー、走行距離計、レーザスキャナまたは赤外線スキャナを備えることを特徴とする請求項25に記載の移動体のポーズ確認装置。
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