JP2007164409A

JP2007164409A - 移動体の自己位置特定方法

Info

Publication number: JP2007164409A
Application number: JP2005358874A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Adachi; 忠司足立
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】例えば、ビルの見通しの利かない通路において、自己位置を高精度で特定しつつ、自走可能な移動体を通路前方の仮想目標に向けて直線状に走行させ得る移動体の自己位置特定方法を提供する。
【解決手段】後方に向けた固定カメラ３を搭載した自走可能な移動体１を仮想目標Ｔに向けて走行させるに際して、仮想目標Ｔを設定すると共に、移動体１の移動開始地点Ｓの後方で且つ移動体１と仮想目標Ｔとを結ぶ基準直線Ｌの延長線上に二個の発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２を適宜間隔をあけて配置し、固定カメラ３の視野Ｖにおいて発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２が重なって一つに見える状態を維持すると共に一つに見える発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２が常に視野Ｖの左右方向中心Ｃに位置するように制御して移動体１を走行させ、移動体１の走行距離をデッドレコニング法で算出して基準直線Ｌ上の自己位置を特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、停電状態にあるビルや地下における見通しの利かない通路において、情報収集用装置などの各種機器を搭載した自走可能な移動体を通路前方に設定した仮想目標に向けて直線状に走行させる際に用いるのに好適な移動体の自己位置特定方法に関するものである。

従来、上記したような移動体の自己位置特定方法に類するものとしては、例えば、デッドレコニングと呼ばれる周知な方法があり、この方法では、移動体を直線状に走行させつつこの移動体に連結した小車輪の回転数をカウントして移動距離を認識することで、自己位置を特定するようにしている。
第２版航空宇宙工学便覧平成４年９月３０日発行社団法人日本航空宇宙学会第７８５頁

ところが、上記したデッドレコニングにおいて、走行路の見通しが利く場合には、自己位置を比較的高精度で特定することができるので、移動体を直線状に走行させることができるものの、走行路の見通しが全く利かない場合には、移動距離が大幅にずれる可能性を有している関係上、自己位置を高精度で特定することができず、したがって、移動体を直線状に走行させることが困難であるという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、例えば、停電状態にあるビルや地下における見通しの利かない通路において、自走可能な移動体の自己位置を高精度で特定しつつ、この通路前方に設定した仮想目標に向けて直線状に走行させることができる移動体の自己位置特定方法を提供することを目的としている。

本発明の請求項１の移動体の自己位置特定方法は、後方に向けた固定カメラを搭載した自走可能な移動体を仮想目標に向けて走行させるに際して、この移動体を向かわせる仮想目標を設定すると共に、移動体の移動開始地点の後方で且つ移動体と仮想目標とを結ぶ基準直線の延長線上に二個の目印を適宜間隔をあけて配置し、固定カメラの視野において二個の目印が所定の見え方となる状態を維持すると共に移動開始地点に近い目印を常に固定カメラの視野の左右方向中心に位置させるべく制御しながら移動体を走行させ、この移動体の走行距離を距離測定手段によって測定して基準直線上における自己位置を特定する構成としたことを特徴としており、この移動体の自己位置特定方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

本発明の移動体の自己位置特定方法において、まず、移動体を向かわせる仮想目標を設定すると共に、移動を開始する地点の後方で且つ仮想目標と移動体とを結ぶ基準直線の延長線上に、二個の目印を適宜間隔をあけて配置する。

この後、後方に向けた固定カメラの視野において二個の目印が所定の見え方となる状態、を維持すると共に移動開始地点に近い目印を常に固定カメラの視野の左右方向中心に位置させるべく制御しつつ移動体を仮想目標に向けて走行させる。

例えば、この移動体の走行の間に、移動体の方位が仮想目標からそれると、移動開始地点に近い目印がカメラの視野の左右方向中心からいずれかの側に移動するので、この目印をカメラの視野の左右方向中心に戻すべく移動体の走行を制御すると、移動体の方位が再び仮想目標に向かうこととなる。

また、移動体の走行中において、移動体が基準直線から逸脱して走行しようとすると、所定の見え方をしていた二個の目印がカメラの視野において互いにずれるので、カメラの視野において再び二個の目印が所定の見え方となるように移動体の走行を制御すると、移動体が再び基準直線上に戻って仮想目標に向けて走行することとなる。

このように、移動体は常に基準直線上を走行することになるので、移動体の走行距離を距離測定手段よって測定すれば、例えば、デッドレコニング法によって算出すれば、基準直線上における移動体の自己位置を高精度で特定し得ることとなり、したがって、移動体を前方に設定した仮想目標に向けて直線状に走行させ得ることとなる。

本発明の移動体の自己位置特定方法では、上記した構成としているので、見通しの利かないないしは見通しの利き難い場所において、自走可能な移動体の自己位置を常に高精度で特定しながら、前方に設定した仮想目標に向けて直線状に走行させることが可能になるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の移動体の自己位置特定方法において、例えば、移動体をビルに入り込ませる場合、移動体を向かわせる通路前方の仮想目標の設定は、移動体をモニタする人が行ってもよいし、コンピューターに行わせてもよい。

また、移動体を走行させている間に、カメラの視野において左右方向中心からずれた移動開始地点に近い目印を左右方向中心に戻すべく移動体の走行を制御したり、カメラの視野において所定の見え方をしていた二個の目印がずれた際に再び所定の見え方となるように移動体の走行を制御したりするのも、移動体をモニタする人が行ってもよいし、コンピューターに行わせてもよい。

本発明の移動体の自己位置特定方法において、移動開始地点に近い目印を捉えた映像を画像処理して該目印の中心を求め、この目印の中心を常に固定カメラの視野の左右方向中心に位置させるべく制御する構成とすることができる。

また、本発明の移動体の自己位置特定方法において、二個の目印を互いに同じ大きさとして、固定カメラの視野において二個の目印が重なり合って一つに見える状態を維持しながら移動体を走行させる構成としたり、移動開始地点から近い部位に配置した目印よりも移動開始地点から遠い部位に配置した目印を大きくして、固定カメラの視野において移動開始地点に近い目印が移動開始地点から遠い目印上に重なって見える状態を維持しながら移動体を走行させる構成としたりしてもよい。

さらに、本発明の移動体の自己位置特定方法において、二個の目印を上下方向にずらして配置して、固定カメラの視野において二個の目印が鉛直線上に並んで見える状態を維持しながら移動体を走行させる構成や、二個の目印を左右方向にずらして延長線を挟んで配置し、固定カメラの視野において二個の目印が左右に隣接して見える状態を維持しながら移動体を走行させる構成を採用することができる。

さらにまた、本発明の移動体の自己位置特定方法において、目印には、発光ダイオードを採用することができるほか、発光しないマーカーを用いることができ、目印として発光ダイオードを用いると、停電状態にあるビルや地下における見通しの利かない場所で移動体を走行させる場合において、カメラの視野における視認性が向上することとなり、一方、目印として発光しないマーカーを用いると、屋外のように明るい場所で移動体を走行させる場合において、発光体を目印としたときよりもカメラの視野における視認性が向上することとなる。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は、本発明の移動体の自己位置特定方法の一実施例を説明する図であり、図１に示すように、自走可能な移動体１は、車体２に後方に向けて固定した固定カメラ３を搭載していると共に、デッドレコニング法に必要な図示しない器材を搭載していて、車体２には、目的に応じた機器を搭載することができるようになっている。

上記した移動体１を走行させる場合、まず、図１に示すように、移動体１を向かわせる仮想目標Ｔを前方に設定すると共に、移動を開始する地点Ｓの後方で且つ仮想目標Ｔと移動体１とを結ぶ基準直線Ｌの延長線上に、二個の目印としての発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２を適宜間隔をあけて配置する。なお、上記した仮想目標Ｔの設定は、移動体１をモニタする人が行ってもよいし、コンピューターに行わせてもよい。

この後、図２に示すように、後方に向けた固定カメラ３の視野Ｖにおいて二個の発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２が重なり合って一つに見える状態を維持すると共に一つに見える発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２を常に固定カメラ３の視野Ｖの左右方向中心Ｃに位置させるべく制御しつつ移動体１を仮想目標Ｔに向けて走行させる。

例えば、この移動体１の走行の間に、図１に一点鎖線で示すように、移動体１の方位が仮想目標Ｔからそれると、重なり合って一つに見えている発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２が、図２に一点鎖線で示すように、固定カメラ３の視野Ｖの左右方向中心Ｃから図示左側に移動するので、一つに見えている発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２を固定カメラ３の視野Ｖの左右方向中心Ｃに戻すべく移動体１の走行を制御するようになすと、移動体１の方位が再び仮想目標Ｔに向かうこととなる。

また、移動体１の走行中において、図１に二点鎖線で示すように、移動体１が基準直線Ｌから逸脱して走行しようとすると、図３に二点鎖線で示すように、重なり合って一つに見えていた二個の発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２が固定カメラ３の視野Ｖにいずれも出現するようになるので、固定カメラ３の視野Ｖにおいて再び二個の発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２が重なり合って一つに見えるように移動体１の走行を制御すると、移動体１が再び基準直線Ｌ上に戻って仮想目標Ｔに向けて走行することとなる。

この場合、固定カメラ３の視野Ｖにおいて左右方向中心Ｃからずれた一つに見えている発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２が、左右方向中心Ｃに戻るように移動体１の走行を制御することや、固定カメラ３の視野Ｖにおいて二個出現した発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２が、再び重ね合って一つになるように移動体１の走行を制御することは、仮想目標Ｔを設定するのと同様に、移動体１をモニタする人が行ってもよいし、コンピューターに行わせてもよい。

上記したように、移動体１は常に基準直線Ｌ上を走行することになるので、適宜位置で移動体１の走行距離を距離測定手段としてのデッドレコニング法によって算出すれば、基準直線Ｌ上における移動体１の自己位置を高精度で特定し得ることとなり、したがって、移動体１を前方に設定した仮想目標Ｔに向けて直線状に走行させ得ることとなる。

上記した実施例では、二個の目印として発光ダイオードＬＥ１，ＬＥ２を用いた場合を示したが、目印は必ずしも発光体に限定されるものではない。例えば、目印として発光しないマーカーを用いると、屋外のように明るい場所で移動体１を走行させる場合において、発光体を目印としたときよりも、固定カメラ３の視野Ｖにおける視認性が向上することとなる。

本発明に係わる自己位置特定方法の詳細な構成は、上記した実施例に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、移動開始地点に近い目印を捉えた映像を画像処理して該目印の中心を求め、この目印の中心を常に固定カメラの視野の左右方向中心に位置させるべく制御する構成とすることが可能である。

また、他の構成として、図４に示すように、移動開始地点Ｓに近い目印Ｍ２よりも移動開始地点Ｓから遠い目印Ｍ１を大きくして、固定カメラ３の視野Ｖにおいて移動開始地点Ｓに近い目印Ｍ２が移動始地点Ｓから遠い目印Ｍ１上に重なって見える状態を維持しながら移動体１を走行させる構成としてもよいほか、図５に示すように、二個の目印Ｍ３，Ｍ４を上下方向にずらして配置して、固定カメラ３の視野Ｖにおいて二個の目印Ｍ３，Ｍ４が鉛直線上に並んで見える状態を維持しながら移動体１を走行させる構成としたり、図６に示すように、二個の目印Ｍ５，Ｍ６を左右方向にずらして延長線を挟んで配置し、固定カメラ３の視野Ｖにおいて二個の目印Ｍ５，Ｍ６が左右に隣接して見える状態を維持しながら移動体１を走行させる構成としたりしてもよい。

本発明の一実施例による自己位置特定方法に従って移動体が自己位置を特定しつつ走行している状況を簡略的に示す平面説明図である。（実施例１）図１に一点鎖線で示す状態の移動体に搭載した固定カメラの視野を説明する図である。（実施例１）図１に二点鎖線で示す状態の移動体に搭載した固定カメラの視野を説明する図である。（実施例１）目印として互いに大きさの異なる目印を用いた場合において図１に実線で示す状態及び一点鎖線で示す状態の各移動体に搭載した固定カメラの視野を説明する図である。二個の目印を上下方向にずらして配置した場合において図１に実線で示す状態及び一点鎖線で示す状態の各移動体に搭載した固定カメラの視野を説明する図である。二個の目印を左右方向にずらして延長線を挟んで配置した場合において図１に実線で示す状態及び一点鎖線で示す状態の各移動体に搭載した固定カメラの視野を説明する図である。

符号の説明

１移動体
３固定カメラ
Ｃ視野の左右方向中心
Ｌ基準直線
ＬＥ１，ＬＥ２発光ダイオード（目印）
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６目印
Ｓ移動開始地点
Ｔ仮想目標
Ｖ固定カメラの視野

Claims

後方に向けた固定カメラを搭載した自走可能な移動体を仮想目標に向けて走行させるに際して、この移動体を向かわせる仮想目標を設定すると共に、移動体の移動開始地点の後方で且つ移動体と仮想目標とを結ぶ基準直線の延長線上に二個の目印を適宜間隔をあけて配置し、固定カメラの視野において二個の目印が所定の見え方となる状態を維持すると共に移動開始地点に近い目印を常に固定カメラの視野の左右方向中心に位置させるべく制御しながら移動体を走行させ、この移動体の走行距離を距離測定手段によって測定して自己位置を特定することを特徴とする移動体の自己位置特定方法。
移動開始地点に近い目印を捉えた映像を画像処理して該目印の中心を求め、この目印の中心を常に固定カメラの視野の左右方向中心に位置させるべく制御する請求項１に記載の移動体の自己位置特定方法。
二個の目印を互いに同じ大きさとして、固定カメラの視野において二個の目印が重なり合って一つに見える状態を維持しながら移動体を走行させる請求項１又は２に記載の移動体の自己位置特定方法。
移動開始地点から近い部位に配置した目印よりも移動開始地点から遠い部位に配置した目印を大きくして、固定カメラの視野において移動開始地点に近い目印が移動開始地点から遠い目印上に重なって見える状態を維持しながら移動体を走行させる請求項１又は２に記載の移動体の自己位置特定方法。
二個の目印を上下方向にずらして配置して、固定カメラの視野において二個の目印が鉛直線上に並んで見える状態を維持しながら移動体を走行させる請求項１又は２に記載の移動体の自己位置特定方法。
二個の目印を左右方向にずらして延長線を挟んで配置して、固定カメラの視野において二個の目印が左右に隣接して見える状態を維持しながら移動体を走行させる請求項１又は２に記載の移動体の自己位置特定方法。
目印を発光ダイオードとした請求項１〜６のいずれか一つの項に記載の移動体の自己位置特定方法。