JP2008033837A

JP2008033837A - 点検システム及び誤差補正プログラム

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Publication number: JP2008033837A
Application number: JP2006209180A
Authority: JP
Inventors: Shin Miyaji; 伸宮治; Seiji Murakami; 誠治村上
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】積算型センサを搭載するととともに、積算型センサの累積誤差を容易に補正することを可能とする点検システム及び誤差補正プログラムを提供する。
【解決手段】閉空間内において走行面上を自走する点検ロボット１００を含む点検システムが、カメラユニット１３０を所定角度回転させる毎にカメラユニット１３０が撮像する閉空間の画像から水平線分を抽出する画像処理部２３０と、画像処理部２３０によって抽出された水平線分と、水平線分が抽出される閉空間の画像を撮像した際におけるカメラユニット１３０の回動角とに基づいて、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正する制御部２４０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、閉空間内において走行面上を自走する点検ロボットを含む点検システム、及び、点検ロボットに設けられた積算型センサの累積誤差を補正する誤差補正プログラムに関する。

近年、建造物のリフォームや防災に対する関心が高まってきており、建造物の点検を行う機会が増えている。特に、建造物の床下や天井裏などについては、人目に触れにくい一方で、建造物の基幹部分であるため、点検のニーズが高いと考えられる。

一方で、建造物の床下や天井裏などは、一般的に、非常に狭い空間であり、衛生状態も悪いため、作業員による目視点検が困難である。従って、建造物の床下や天井裏などを点検するために、建造物の床下や天井裏などを撮像可能な点検ロボットの導入が望まれている。

このような点検ロボットとして、カメラを搭載した自走式の点検ロボットが提案されている（例えば、特許文献１）。具体的には、この点検ロボットは、予め設けられたマーク（テープやペイント）を検出して、検出したマーク上を自走することによって、建造物の床下や天井裏などを移動する。
特開２００２−２３２７０２号公報

しかしながら、上述した点検ロボットでは、建造物の床下や天井裏などにおいて、点検ロボットが検出するマークを予め設ける必要があるため、作業員の労力が十分に軽減されていない。

また、点検ロボットが撮像する画像を作業員が視認することによって、点検ロボットの位置や向きを確認することも考えられるが、建造物の床下や天井裏などでは、作業員が画像を通じて視認する光景に変化がないため、点検ロボットの位置や向きを画像を通じて確認することが難しい。

さらに、点検ロボットの位置や向きを特定するために、点検ロボットが積算型センサ（ジャイロセンサ）などを搭載することも考えられるが、建造物の床下や天井裏などは閉空間であるため、ＧＰＳなどを利用して積算型センサの累積誤差を補正することができない場合がある。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、積算型センサを搭載するととともに、積算型センサの累積誤差を容易に補正することを可能とする点検システム及び誤差補正プログラムを提供することを目的とする。

第１の本発明の特徴は、閉空間内において走行面上を自走する点検ロボット（点検ロボット１００）と、前記点検ロボットを遠隔操作する操作端末（操作端末２００）とを含む点検システムにおいて、前記点検ロボットが、前記閉空間内を回動可能に撮像する撮像ユニット（カメラユニット１３０）と、前記点検ロボットの回動角の算出に用いられ、前記点検ロボットの向きの検出に用いられる積算型センサ（ジャイロセンサ１５０）とを有しており、点検ロボット又は操作端末が、前記撮像ユニットを所定角度回転させる毎に前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から水平線分を抽出する水平線分抽出部（画像処理部２３０）と、前記水平線分抽出部によって抽出された前記水平線分と、前記水平線分が抽出される前記閉空間の画像を撮像した際における前記撮像ユニットの回動角とに基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正する補正部（制御部１６０又は制御部２４０）との少なくとも一方を有することを要旨とする。

かかる特徴によれば、補正部は、水平線分抽出部によって抽出された水平線分と、水平線分が抽出される閉空間の画像を撮像した際における撮像ユニットの回動角とに基づいて、積算型センサの累積誤差を補正する。従って、建築物の床下や天井裏などのように、ＧＰＳなどを利用することができない閉空間内で積算型センサが用いられる場合であっても、積算型センサの累積誤差を容易に補正することができる。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記撮像ユニットが、前記走行面と平行な面内で回動可能に前記閉空間を撮像することを要旨とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記水平線分抽出部は、少なくとも９０°に亘って前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から前記水平線分を抽出することを要旨とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記閉空間が、前記走行面と平行な平面視において長方形の形状であり、前記水平線分抽出部が、３６０°に亘って前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から前記水平線分を抽出し、前記補正部が、前記水平線分抽出部によって抽出された前記水平線分を９０°毎に４つの処理単位に区分けして、前記撮像ユニットの回動角と前記水平線分との関係を示す水平線分分布を前記処理単位毎に生成する分布生成部と、前記処理単位毎に生成された前記水平線分分布を合算する合算処理部とを有しており、前記合算処理部によって合算された前記水平線分分布に基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正することを要旨とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記撮像ユニットを所定角度回転させる毎に前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から線分を抽出する線分抽出部（画像処理部２３０）を点検システムがさらに備え、前記補正部が、前記線分の本数と前記水平線分の本数との比率に基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正することを要旨とする。

第２の本発明の特徴は、閉空間内において走行面上を自走し、前記閉空間内を回動可能に撮像する撮像ユニットを有する点検ロボットに設けられており、点検ロボットの回動角の算出に用いられ、前記点検ロボットの向きの検出に用いられる積算型センサの累積誤差を補正する誤差補正プログラムが、前記撮像ユニットを所定角度回転させる毎に前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から水平線分を抽出するステップＡと、前記ステップＡで抽出された前記水平線分と、前記水平線分が抽出される前記閉空間の画像を撮像した際における前記撮像ユニットの回動角とに基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正するステップＢとをコンピュータに実行させることを要旨とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記ステップＡでは、少なくとも９０°に亘って前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から前記水平線分を抽出することを特徴とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記閉空間が、前記走行面と平行な平面視において長方形の形状であり、前記ステップＡでは、３６０°に亘って前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から前記水平線分を抽出し、前記ステップＢは、前記水平線分抽出部によって抽出された前記水平線分を９０°毎に４つの処理単位に区分けして、前記撮像ユニットの回動角と前記水平線分との関係を示す水平線分分布を前記処理単位毎に生成するステップと、前記処理単位毎に生成された前記水平線分分布を合算するステップと、前記合算処理部によって合算された前記水平線分分布に基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正するステップとを含むことを要旨とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記撮像ユニットを所定角度回転させる毎に前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から線分を抽出するステップＣを誤差補正プログラムがさらにコンピュータに実行させ、前記ステップＢでは、前記線分の本数と前記水平線分の本数との比率に基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正することを要旨とする。

本発明によれば、積算型センサを搭載するととともに、積算型センサの累積誤差を容易に補正することを可能とする点検システム及び誤差補正プログラムを提供することができる。

以下において、本発明の実施形態に係る点検システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

なお、本発明の実施形態に係る点検システムは、閉空間内において走行面上を自走する点検ロボットと、点検ロボットを遠隔操作する操作端末とによって構成されている。

（点検ロボットの構成）
以下において、本発明の一実施形態に係る点検ロボットの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る点検ロボット１００の構成を示す概略図である。なお、図１（ａ）は、点検ロボット１００の側面視を示す図であり、図１（ｂ）は、点検ロボット１００の正面視を示す図であり、図１（ｃ）は、点検ロボット１００の上面視を示す図である。

点検ロボット１００は、建築物の床下や天井裏などの閉空間内において、走行面Ｓｒ上を自走するロボットである。また、点検ロボット１００は、操作端末（図１では不図示）などによって遠隔操作で動作する。具体的には、点検ロボット１００は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、前輪１１０ａと、後輪１１０ｂと、キャタピラ１２０と、カメラユニット１３０とを有する。

なお、本実施形態において、閉空間は、走行面Ｓｒと平行な平面視で長方形であるものとして説明する。

前輪１１０ａ又は後輪１１０ｂは、キャタピラ１２０を回転させる駆動輪である。また、前輪１１０ａ又は後輪１１０ｂは、点検ロボット１００の遠隔操作によって点検ロボット１００の向きを左右方向に変えるように構成されている。

キャタピラ１２０は、前輪１１０ａ及び後輪１１０ｂに掛け渡されており、走行面Ｓｒの凹凸などを吸収する。

カメラユニット１３０は、走行面Ｓｒと平行な面内で回動可能に構成されており、建築物の床下や天井裏などの閉空間内を撮像するカメラ１３１を有している。すなわち、カメラユニット１３０は、カメラ１３１を左右方向（パン方向、ヨー角を変更する方向）に回動させる。

なお、カメラユニット１３０は、カメラ１３１を上下方向（チルト方向、ピッチ角を変更する方向）に回動させるように構成されていてもよい。また、カメラユニット１３０は、ロール角を変更する方向にカメラ１３１を回動させるように構成されていてもよい。

続いて、本発明の一実施形態に係る点検ロボットの機能ブロックについて、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施形態に係る点検ロボット１００の機能を示すブロック図である。なお、図２では、点検ロボット１００の機能を説明するために必要な構成のみが記載されており、他の構成（例えば、キャタピラ１２０）が省略されていることに留意すべきである。

図２に示すように、点検ロボット１００は、駆動輪１１０（前輪１１０ａ又は後輪１１０ｂ）及びカメラユニット１３０に加えて、通信部１４０と、ジャイロセンサ１５０と、制御部１６０と、バッテリ１７０とを有する。

通信部１４０は、点検ロボット１００と操作端末２００との間で行われる通信のインターフェースである。具体的には、通信部１４０は、カメラユニット１３０によって撮像された閉空間の画像を操作端末２００に送信する。また、通信部１４０は、閉空間の画像を撮像した際におけるカメラユニット１３０の回動角を操作端末２００に送信する。

一方、通信部１４０は、点検ロボット１００の動作を指示する指示信号を操作端末２００から受信する。さらに、通信部１４０は、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正するための補正信号を操作端末２００から受信する。

ジャイロセンサ１５０は、ジャイロセンサ１５０を搭載する点検ロボット１００の回動に伴う角速度を検出して、検出した角速度を積分（単位時間毎に積算）することによって、点検ロボット１００の回動角を検出する積算型センサである。このように、ジャイロセンサ１５０は、点検ロボット１００の角速度の積算値によって、点検ロボット１００の向きを検出する。

なお、一般的に、ジャイロセンサ１５０が検出する角速度には、ノイズや信号電圧の温度ドリフトなどに伴う誤差が含まれている。従って、角速度の積算によって誤差が累積的に蓄積される。累積的に蓄積される誤差を累積誤差と称する。

制御部１６０は、点検ロボット１００の各構成を制御する。例えば、制御部１６０は、通信部１４０によって受信された指示信号に基づいて、駆動輪１１０の回転量を制御して、点検ロボット１００の進行速度を制御する。また、制御部１６０は、通信部１４０によって受信された指示信号に基づいて、前輪１１０ａ（又は、後輪１１０ｂ）の回動角を制御して、点検ロボット１００の進行方向を制御する。さらに、制御部１６０は、通信部１４０によって受信された指示信号に基づいて、カメラユニット１３０の回動角を制御する。

また、制御部１６０は、通信部１４０によって受信された補正信号に基づいて、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正する。

バッテリ１７０は、点検ロボット１００の動作に用いる電力を蓄積可能なバッテリであって、点検ロボット１００に電力を供給する。例えば、バッテリ１７０は、リチウム電池などの一次電池、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池である。

（操作端末の構成）
以下において、本発明の一実施形態に係る操作端末の機能ブロックについて、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る操作端末２００の機能を示すブロック図である。

図３に示すように、操作端末２００は、通信部２１０と、操作Ｉ／Ｆ２２０と、画像処理部２３０と、制御部２４０とを有する。

通信部２１０は、点検ロボット１００と操作端末２００との間で行われる通信のインターフェースである。具体的には、通信部２１０は、カメラユニット１３０によって撮像された閉空間の画像を点検ロボット１００から受信する。また、通信部２１０は、閉空間の画像を撮像した際におけるカメラユニット１３０の回動角を点検ロボット１００から受信する。

一方、通信部２１０は、点検ロボット１００の動作を指示する指示信号を点検ロボット１００に送信する。さらに、通信部２１０は、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正するための補正信号を点検ロボット１００に送信する。

操作Ｉ／Ｆ２２０は、ジョイスティックや各種キーなどによって構成されている。なお、作業員は、点検ロボット１００の動作を指示する指示信号を操作Ｉ／Ｆ２２０を用いて入力する。

画像処理部２３０は、通信部２１０によって受信された閉空間の画像から、水平方向に延びる水平線分を抽出する。具体的には、画像処理部２３０は、閉空間の画像についてエッジ検出処理を行って、閉空間の画像に含まれる直線状のエッジ成分を取得する。また、画像処理部２３０は、取得した直線状のエッジ成分のうち、所定の長さ閾値（Ｌ_ｔｈ）以上の直線状のエッジ成分を線分として抽出する。さらに、画像処理部２３０は、抽出した線分のうち、所定の傾き閾値（Ａ_ｔｈ）以下の線分を水平線分として抽出する。

続いて、画像処理部２３０は、閉空間の画像が撮像された際におけるカメラユニット１３０の回動角と、抽出した線分の本数と、抽出した水平線分の本数とをセットにして、制御部２４０に入力する。

ここで、画像処理部２３０は、３６０°に亘ってカメラユニット１３０が所定角度（例えば、６°）毎に撮像する画像から線分及び水平線分を抽出して、カメラユニット１３０の回動角、線分の本数及び水平線分の本数を制御部２４０に入力する。

制御部２４０は、カメラユニット１３０の回動角、線分の本数及び水平線分の本数に基づいて、線分の本数と水平線分の本数との比率（水平線分比率）を縦軸として、カメラユニット１３０の回動角を横軸とするヒストグラムを生成する。なお、ヒストグラムの詳細については後述する（図５を参照）。

具体的には、制御部２４０は、画像処理部２３０によって抽出された線分及び水平線分を９０°毎に４つの処理単位に区分けする。すなわち、制御部２４０は、０〜９０°の処理単位、９０〜１８０°の処理単位、１８０〜２７０°の処理単位及び２７０〜３６０°の処理単位に区分けする。また、制御部２４０は、上述したヒストグラムを処理単位毎に生成して、処理単位毎に生成されたヒストグラムを合算する。

続いて、制御部２４０は、合算されたヒストグラムに基づいて、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正するための補正信号を生成する。具体的には、制御部２４０は、合算されたヒストグラムを参照して、水平線分比率が最も高いカメラユニット１３０の回動角を特定する。また、制御部２４０は、水平線分比率が最も高いカメラユニット１３０の回動角において、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直であると判定する。

例えば、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直であるとジャイロセンサ１５０によって推定される点検ロボット１００の回動角を角度γとして、水平線分比率が最も高いカメラユニット１３０の回動角を角度θ_ｐとした場合に、ジャイロセンサ１５０の累積誤差角（α）は、α＝γ−θ_ｐによって求められる。従って、制御部２４０は、ジャイロセンサ１５０の検出角を累積誤差角（α）だけ補正すべきことを指示する補正指示を生成する。

（閉空間の画像の一例）
以下において、本発明の一実施形態に係る閉空間の画像の一例について、図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る閉空間の画像の一例を示す図である。なお、図４（ａ）は、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直である場合に撮像される画像を示す図であり、図４（ｂ）は、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直でない場合に撮像される画像を示す図である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直である場合に撮像される画像に含まれる水平線分の本数は、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直でない場合に撮像される画像に比べて多い。従って、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直である場合における水平線分比率も、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直でない場合に比べて高い。

（ヒストグラムの一例）
以下において、本発明の一実施形態に係るヒストグラムの一例について、図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の一実施形態に係るヒストグラムの一例を示す図である。

図５に示すように、ヒストグラムでは、横軸がカメラユニット１３０の回動角であり、縦軸が水平線分比率である。また、図５に示すヒストグラムでは、処理単位（０〜９０°、９０〜１８０°、１８０〜２７０°及び２７０〜３６０°）毎に生成されたヒストグラムが合算されている。

これは、走行面Ｓｒと平行な平面視において閉空間が長方形であり、閉空間を構成する複数の壁が一般的に同様の構成を有していることに着目して、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直である回動角の推定精度の向上を図るためである。

（点検システムの動作）
以下において、本発明の一実施形態に係る点検システムの動作について、図面を参照しながら説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る点検システムの動作を示すフロー図である。

図６に示すように、ステップ１０において、点検ロボット１００は、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直であると目視で確認された方向に向けて設置され、点検ロボット１００の向きが初期化される。すなわち、点検ロボット１００の回動角（γ）に“０”をセットする。また、点検ロボット１００は、カメラユニット１３０の回動角（θ）に“０”をセットする。

ステップ２０において、点検ロボット１００は、カメラユニット１３０の回動角（θ）が３６０°であるか否かを判定する。また、点検ロボット１００は、カメラユニット１３０の回動角（θ）が３６０°である場合には、ステップ８０の処理に移り、カメラユニット１３０の回動角（θ）が３６０°未満である場合には、ステップ３０の処理に移る。

ステップ３０において、点検ロボット１００は、処理単位におけるカメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）が９０°であるか否かを判定する。また、点検ロボット１００は、処理単位におけるカメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）が９０°である場合には、ステップ４０の処理に移り、カメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）が９０°未満である場合には、ステップ５０の処理に移る。

ステップ４０において、点検ロボット１００は、処理単位におけるカメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）に“０”をセットする。

ステップ５０において、点検ロボット１００は、閉空間の画像を撮像するとともに、閉空間の画像及び処理単位におけるカメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）を操作端末２００に送信する。

ステップ６０において、操作端末２００は、点検ロボット１００から受信した閉空間の画像から線分及び水平線分を抽出して、水平線分比率を算出する。なお、水平線分比率算出処理の詳細については後述する（図７を参照）。

なお、操作端末２００は、水平線分比率と、処理単位におけるカメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）とを、上述したヒストグラムを作成するために記憶しておく。

ステップ７０において、点検ロボット１００は、カメラユニット１３０の回動角（θ）に所定角度（６°）を加算するとともに、処理単位におけるカメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）に所定角度（６°）を加算する。また、点検ロボット１００は、カメラユニット１３０を所定角度（６°）回動させる。

ステップ８０において、操作端末２００は、水平線分比率を縦軸として、処理単位におけるカメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）を横軸とするヒストグラムを処理単位毎に生成する。続いて、操作端末２００は、処理単位毎に生成されたヒストグラムを合算する。

なお、本実施形態では、処理単位におけるカメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）を操作端末２００が点検ロボット１００から受信するため、ヒストグラムの合算処理が容易であるが、これに限定されるものではない。

例えば、カメラユニット１３０の回動角（θ）を操作端末２００が点検ロボット１００から受信しておき、カメラユニット１３０の回動角（θ）が９０°を超える場合には、カメラユニット１３０の回動角（θ）から９０°を減算するなどして、処理単位におけるカメラユニット１３０の回動角（θ_Ｈ）を操作端末２００側で算出してもよい。

ステップ９０において、操作端末２００は、ステップ８０で合算されたヒストグラムを参照して、水平線分比率が最も高いカメラユニット１３０の回動角を特定する。また、操作端末２００は、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直であるとジャイロセンサ１５０によって推定される点検ロボット１００の回動角を角度γとして、水平線分比率が最も高いカメラユニット１３０の回動角を角度θ_ｐとした場合に、ジャイロセンサ１５０の累積誤差角（α）は、α＝γ−θ_ｐによって求められる。

なお、図６では、ステップ１０において、閉空間の壁に対して垂直であるとジャイロセンサ１５０によって推定される方向に点検ロボット１００が向くため、角度γは０°である。従って、ジャイロセンサ１５０の累積誤差角（α）はθである。

続いて、操作端末２００は、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正するための補正信号を点検ロボット１００に送信し、点検ロボット１００は、操作端末２００から受信した補正信号に基づいてジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正する。

次に、上述した水平線分比率算出処理について、図面を参照しながら説明する。図７は、本発明の一実施形態に係る水平線分比率算出処理を示すフロー図である。

図７に示すように、ステップ６１において、操作端末２００は、線分の本数をカウントする線分カウンタに“０”をセットするとともに、水平線分の本数をカウントする水平線分カウンタに“０”をセットする。

ステップ６２において、操作端末２００は、点検ロボット１００から受信した閉空間の画像についてエッジ検出処理を行う。

ステップ６３において、操作端末２００は、エッジ検出処理の結果に基づいて、閉空間の画像に含まれる直線状のエッジ成分を取得する。なお、直線状のエッジ成分の長さをＬ_ｉと称し、直線状のエッジ成分の傾きをＡ_ｉと称する。

ステップ６４において、操作端末２００は、ステップ６３で取得された直線状のエッジ成分の中から、処理対象のエッジ成分を抽出する。続いて、操作端末２００は、処理対象のエッジ成分の長さ（Ｌ_ｉ）が所定の長さ閾値（Ｌ_ｔｈ）以上であるか否かを判定する。また、操作端末２００は、処理対象のエッジ成分の長さ（Ｌ_ｉ）が所定の長さ閾値（Ｌ_ｔｈ）以上である場合には、ステップ６５の処理に移り、処理対象のエッジ成分の長さ（Ｌ_ｉ）が所定の長さ閾値（Ｌ_ｔｈ）未満である場合には、ステップ６８の処理に移る。

ステップ６５において、操作端末２００は、線分カウンタに“１”を加算する。

ステップ６６において、操作端末２００は、処理対象のエッジ成分の傾き（Ａ_ｉ）が所定の傾き閾値（Ａ_ｔｈ）以下であるか否かを判定する。また、操作端末２００は、処理対象のエッジ成分の傾き（Ａ_ｉ）が所定の傾き閾値（Ａ_ｔｈ）以下である場合には、ステップ６７の処理に移り、処理対象のエッジ成分の傾き（Ａ_ｉ）が所定の傾き閾値（Ａ_ｔｈ）よりも大きい場合には、ステップ６８の処理に移る。

ステップ６７において、操作端末２００は、水平線分カウンタに“１”を加算する。

ステップ６８において、操作端末２００は、未処理のエッジ成分があるか否かを判定する。また、操作端末２００は、未処理のエッジ成分がある場合には、ステップ６４の処理に移り、未処理のエッジ成分がない場合には、ステップ６９の処理に移る。

ステップ６９において、操作端末２００は、線分カウンタの値と水平線分カウンタの値とに基づいて水平線分比率を算出する。

（作用及び効果）
本発明の一実施形態に係る点検システムによれば、制御部２４０は、画像処理部２３０によって抽出された水平線分と、水平線分が抽出される閉空間の画像を撮像した際における回動角とに基づいて、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正するための補正指示を生成する。従って、建築物の床下や天井裏などのように、ＧＰＳなどを利用することができない閉空間内でジャイロセンサ１５０が用いられる場合であっても、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を容易に補正することができる。

また、制御部２４０は、走行面Ｓｒと平行な平面視において閉空間が長方形であることに着目して、処理単位（９０°）毎に生成されたヒストグラムを合算して、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正するための補正指示を生成する。従って、走行面Ｓｒと平行な平面視において閉空間が長方形であり、閉空間を構成する複数の壁が一般的に同様の構成を有していることに着目して、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直である回動角の推定精度の向上を図ることができる。

ここで、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直である場合に比べて、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直でない場合に、画像処理部２３０によって抽出される線分のうち、水平線分ではない線分（斜め線分）が多く現れる。

この点に着目して、制御部２４０が、水平線分カウンタの値と線分カウンタの値との比率に基づいて、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正するための補正指示を生成することにより、点検ロボット１００の向きが閉空間の壁に対して垂直である回動角の推定精度をさらに高めることができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態に係る点検システムの動作は、コンピュータにおいて実行可能なプログラムとしても提供することができる。

また、上述した実施形態では、線分及び水平線分の抽出などの画像処理、ヒストグラムの生成、ジャイロセンサ１５０の累積誤差角（α）の算出などの処理は、操作端末２００によって行われるが、これに限定されるものではない。具体的には、これらの処理の一部又は全部は、点検ロボット１００によって行われてもよい。

さらに、上述した実施形態では、走行面Ｓｒと平行な平面視において閉空間が長方形であるが、これに限定されるものではない。例えば、走行面Ｓｒと平行な平面視において、閉空間は三角形や五角形以上の矩形形状であってもよい。

この場合において、点検ロボット１００は、閉空間の壁に対して垂直であるとジャイロセンサ１５０によって推定される方向に対して、±４５°の範囲で所定角度毎に閉空間の画像を撮像する。一方で、操作端末２００は、点検ロボット１００によって所定角度毎に撮像された閉空間の画像（９０°の範囲）に基づいてヒストグラムを生成する。

また、上述した実施形態では、３６０°に亘って所定角度毎に閉空間の画像を撮像するが、これに限定されるものではない。例えば、ジャイロセンサ１５０の累積誤差が小さいと見込まれる場合には、閉空間の画像を撮像する角度範囲を小さくしてもよい。

さらに、上述した実施形態では、操作端末２００は、水平線分の本数と線分の本数との比率である水平線分比率に基づいて、ジャイロセンサ１５０の累積誤差を補正するための補正指示を生成するが、これに限定されるものではない。具体的には、操作端末２００は、単に水平線分の本数のみに基づいて補正指示を生成してもよい。

また、上述した実施形態では、積算型センサの一例としてジャイロセンサ１５０を挙げたが、これに限定されるものではない。例えば、積算型センサは、点検ロボット１００に設けられた左右のクローラ（キャタピラ１２０）の回転数（又は、左右のクローラを駆動するモータの回転数）をデジタル値で検出するロータリエンコーダであってもよい。ここで、ロータリエンコーダは、点検ロボット１００の向きの検出に用いられ、左右のクローラの回転数差（又は、左右のクローラを駆動するモータの回転数差）に基づいて、点検ロボット１００の回動角が算出される。

本発明の実施形態に係る点検ロボット１００の機能を示す概略図である。本発明の実施形態に係る点検ロボット１００の機能を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る操作端末２００の機能を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る閉空間の画像の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るヒストグラムの一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る点検システムの動作を示すフロー図である（その１）。本発明の一実施形態に係る点検システムの動作を示すフロー図である（その２）。

符号の説明

１００・・・点検ロボット、１１０・・・駆動輪、１１０ａ・・・前輪、１１０ｂ・・・後輪、１２０・・・キャタピラ、１３０・・・カメラユニット、１３１・・・カメラ、１４０・・・通信部、１５０・・・ジャイロセンサ、１６０・・・制御部、１７０・・・バッテリ、２００・・・操作端末、２１０・・・通信部、２２０・・・操作Ｉ／Ｆ、２３０・・・画像処理部、２４０・・・制御部

Claims

閉空間内において走行面上を自走する点検ロボットと、前記点検ロボットを遠隔操作する操作端末とを含む点検システムであって、
前記点検ロボットは、
前記閉空間内を回動可能に撮像する撮像ユニットと、
前記点検ロボットの回動角の算出に用いられ、前記点検ロボットの向きの検出に用いられる積算型センサとを有しており、
前記点検ロボット又は前記操作端末は、
前記撮像ユニットを所定角度回転させる毎に前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から水平線分を抽出する水平線分抽出部と、
前記水平線分抽出部によって抽出された前記水平線分と、前記水平線分が抽出される前記閉空間の画像を撮像した際における前記撮像ユニットの回動角とに基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正する補正部との少なくとも一方を有することを特徴とする点検システム。
前記撮像ユニットは、前記走行面と平行な面内で回動可能に前記閉空間内を撮像することを特徴とする請求項１に記載の点検システム。
前記水平線分抽出部は、少なくとも９０°に亘って前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から前記水平線分を抽出することを特徴とする請求項１に記載の点検システム。
前記閉空間は、前記走行面と平行な平面視において長方形の形状であり、
前記水平線分抽出部は、３６０°に亘って前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から前記水平線分を抽出し、
前記補正部は、
前記水平線分抽出部によって抽出された前記水平線分を９０°毎に４つの処理単位に区分けして、前記撮像ユニットの回動角と前記水平線分との関係を示す水平線分分布を前記処理単位毎に生成する分布生成部と、
前記処理単位毎に生成された前記水平線分分布を合算する合算処理部とを有しており、
前記合算処理部によって合算された前記水平線分分布に基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の点検システム。
前記撮像ユニットを所定角度回転させる毎に前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から線分を抽出する線分抽出部をさらに備え、
前記補正部は、前記線分の本数と前記水平線分の本数との比率に基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正することを特徴とする請求項１に記載の点検システム。
閉空間内において走行面上を自走し、前記閉空間内を回動可能に撮像する撮像ユニットを有する点検ロボットに設けられており、前記点検ロボットの回動角の算出に用いられ、前記点検ロボットの向きの検出に用いられる積算型センサの累積誤差を補正する誤差補正プログラムであって、コンピュータに、
前記撮像ユニットを所定角度回転させる毎に前記撮像ユニットが撮像する前記閉空間の画像から水平線分を抽出するステップＡと、
前記ステップＡで抽出された前記水平線分と、前記水平線分が抽出される前記閉空間の画像を撮像した際における前記撮像ユニットの回動角とに基づいて、前記積算型センサの累積誤差を補正するステップＢとを実行させることを特徴とする誤差補正プログラム。