JP2008146489A

JP2008146489A - 自律移動装置制御システム及び自律移動装置

Info

Publication number: JP2008146489A
Application number: JP2006334965A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishikawa; 武志石川; Tatsuo Sakai; 龍雄酒井; Hidekazu Araki; 秀和荒木; Shintaro Kinoshita; 愼太郎木下
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】自律移動装置の移動方向や現在位置を精度良く算出することができる上に、位置や方向を取得するために用いる目印に常時点灯させる発光体を用いなくても良い自律移動装置制御システム及び自律移動装置を提供することにある。
【解決手段】自律移動装置１は、搭載している撮像カメラ１０で走行エリアの天井面の撮像画像を複数取得してこれらの撮像画像の差に基づいて検出される、発光状態が変化した目印たる発光体４の配置パターンと記憶部１３に記憶された配置パターン情報とを比較することにより装置自身の移動方向及び／又は現在位置を算出して走行移動を制御する。
【選択図】図１

Description

屋内を自律移動する移動体（自律移動装置）において、自己位置を認識する装置が従来種々提供されている（例えば特許文献１）
特許文献１に開示されている構成は、走行経路の上方の天井に配置した蛍光灯を含む天井を自律移動装置の撮像カメラで撮像して得られた蛍光灯像の向き、蛍光灯像の高さ等の情報と、予め記憶している蛍光灯の向き、蛍光灯の高さ等の情報とを用いて位置特定や方向特定を行うもので、既設の照明が使用できる点に特徴がある。
特開平６−４１２７号公報

ところで、上述の特許文献１に開示されている構成では、蛍光灯を位置特定や方向のマーカとして使用するものであるが、常時点灯させる必要がある上に、蛍光ランプの劣化や周辺の明るさの影響を受けて，撮像して得られた画像情報から精度良い位置特定や方向特定ができないという問題がある。しかも蛍光灯を常時付けておく必要があるため、無人で稼働している工場等照明が不要或いは最小限で良いような環境には不向きであった。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、自律移動装置の移動方向や現在位置を精度良く算出することができる上に、位置や方向を取得するために用いる目印に常時点灯させる発光体を用いなくても良い自律移動装置制御システム及び自律移動装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１の自律移動装置制御システムに係る発明では、移動エリア内に配された目印と、該目印に基づいて向き及び／又は位置を認識する自律移動装置とを備える自律移動装置制御システムであって、前記目印は、前記自律移動装置が近づいたときに発光状態が変化する発光要素を有してなり、前記自律移動装置は、移動手段と、周辺の撮像情報を取得する撮像手段と、前記撮像情報に基づいて導出される装置自身の向き及び／又は位置に基づいて前記移動手段を制御する移動制御手段と、前記目印の向き及び／又は位置の情報を含む配置パターン情報を記憶する記憶手段とを備え、前記移動制御手段は、前記撮像情報を複数取得してこれらの撮像情報の差に基づいて検出される、発光状態が変化した前記目印の配置パターンと前記記憶手段に記憶された前記配置パターン情報とを比較することにより装置自身の向き及び／又は位置を算出する機能を備えていることを特徴とする。

請求項１の自律移動装置制御システムに係る発明によれば、自律移動装置が目印に近づいたときに発光状態が変化する目印を含めた周辺を撮像した複数の撮像情報の差分から、発光状態が変化した目印を検出するので、照明器具の多い環境下でも或いは照明の無い環境下でも確実に目印を検出することができ、これにより記憶手段に記憶された配置パターンと求めた目印の配置パターンの照合によって、自律移動装置の移動方向や現在位置を精度良く算出することができ、しかも自律移動装置が近づいたときに目印を構成する発光体の発光状態を変化させるだけで良いので、常時発光させる発光体を用いる必要が無いため、ランニングコスト的にも安価となる。

請求項２の自律移動装置制御システムに係る発明では、請求項１の発明において、前記記憶手段は、移動エリア内の照明を目印としてその照明形状と方向の情報により表現される配置パターン情報を記憶していることを特徴とする。

請求項２の自律移動装置制御システムに係る発明によれば、少ない情報量と演算量とで自律移動装置の移動方向を算出することができる。

請求項３の自律移動装置制御システムに係る発明では、請求項１の発明において、前記目印は、前記移動装置が近づいたときに発光状態が連続的に変化することを特徴とする。

請求項３の自律移動装置制御システムに係る発明によれば、目印の発光状態が連続的に変化するので、目印を確実に捉えることができ、その結果、目印の配置パターンの照合する際に安定良く自律移動装置の移動方向や現在位置を求めることができる。

請求項４の自律移動装置制御システムに係る発明では、請求項３の発明において、前記目印は、固有の周期で発光状態が連続的に変化することを特徴とする。

請求項４の自律移動装置制御システムに係る発明によれば、目印の配置パターンの照合を正確に且つ容易に行える。

請求項５の自律移動装置制御システムに係る発明では、請求項１の発明において、前記移動制御手段は、異なる時刻に取得した複数の撮像情報を、該撮像情報を取得してからの変位の補正を行った後に撮像情報間の差に基づいて発光状態が変化した前記目印を検出することを特徴とする。

請求項５の自律移動装置制御システムに係る発明によれば、自律移動装置の移動を停止することなく、移動方向や位置を求めることができる。

請求項６の自律移動装置制御システムに係る発明では、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記目印は、外部から無線で供給されるエネルギによって発光状態を変化させる発光要素を有してなり、前記自律移動装置は、前記目印に発光のためのエネルギを供給する発光エネルギ供給手段を備え、前記撮像手段は、前記発光エネルギ供給手段が前記目印に発光のためのエネルギを供給する前後に撮像情報を取得することを特徴とする。

請求項６の自律移動装置制御システムに係る発明によれば、目印が発光するためのエネルギが自律移動装置から供給するので、目印の発光状態の変化を自律移動装置側で定めることができ、そのため目印を確実に検出することができる。

請求項７の自律移動装置制御システムに係る発明では、請求項１乃至６の何れかの発明において、前記自律移動装置は、デッドレコニングにより装置自身の現在位置を推定する位置推定手段を備え、前記移動制御手段は、発光状態が変化した前記目印の配置パターンと、前記記憶手段に記憶された前記目印の配置パターン情報とを比較することにより算出した装置自身の向き及び／又は位置により前記位置推定手段で推定した現在位置を修正することを特徴とする。

請求項７の自律移動装置制御システムに係る発明によれば、デッドレコニングにより推定された自律移動装置の現在位置を修正するため、現在位置を高精度に保つことができる。

請求項８の自律移動装置制御システムに係る発明では、請求項１乃至７の何れかの発明において、前記目印の位置情報を記憶した記憶手段と、前記自律移動装置と通信して位置情報を取得する位置情報取得部と、前記目印に前記自律移動装置が接近したと判断したときに、当該目印に対して発光状態を変化させる制御信号を送出する目印制御部とを有する中央制御装置を備え、前記目印は、前記中央制御装置から送信される前記制御信号に応じて発光状態を変化させることを特徴する。

請求項８の自律移動装置制御システムに係る発明によれば、目印側に自律移動装置が近づいたことを検出するセンサが不要になり、自律移動装置での推定位置の誤差の修正のみで良い場合などには効果的である。

請求項９の自律移動装置に係る発明は、請求項１乃至請求項８の何れかの自律移動装置制御システムに用いられ、移動手段と、周辺の撮像情報を取得する撮像手段と、前記撮像情報に基づいて導出される装置自身の向き及び／又は位置に基づいて前記移動手段を制御する移動制御手段と、前記目印の向き及び／又は位置の情報を含む配置パターン情報を記憶する記憶手段とを備えていることを特徴とする。

請求項９の自律移動装置に係る発明によれば、請求項１乃至８の何れかの自律移動装置制御システムを実現する自律移動装置を提供できる。

自律移動装置制御システムに係る発明は、自律移動装置が目印に近づいたときに発光状態が変化する目印を含めた周辺を撮像した複数の撮像情報の差分から、発光状態が変化した目印を検出することで、照明器具の多い環境下でも確実に目印を求めることができ、これにより記憶手段に記憶された配置パターンと求めた目印の配置パターンの照合によって、自律移動装置の移動方向や現在位置を精度良く算出することができるという効果があり、また自律移動装置に係る発明は上述の効果を奏する自律移動装置制御システムを実現する自律移動装置を提供できるという効果がある。

以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
図１は本実施形態の自律移動装置制御システムを用いた走行エリアの一部を俯瞰した概略構成を示しており、自律移動装置１が走行移動する走行路２は両側に壁３が設けられ、走行路２の上方の、例えば走行路２の面から一定高さの天井（図示せず）には自律移動装置１の移動方向や現在位置を算出するための目印たる発光体４が多数配置されている。尚図中のＹ−Ｘは走行エリアの地図上の座標系を示す。

一方、自律移動装置１は上部に天井面を撮像する撮像手段たる撮像カメラ１０を設け、この撮像カメラ１０で図示するように自律移動装置１の前後左右の一定範囲（以下撮像エリアという）Ａを撮像するようになっている。

発光体４は図２に示すように発光要素たるＬＥＤ４０と、ＲＦ型のＩＣタグ４１とからなり、ＬＥＤ４０は、ＩＣタグ４１が自律移動装置１側に搭載しているＩＣタグリーダ１１との間で電波無線により交信する際にＩＣタグリーダ１１から電波によって供給を受ける電力の一部で発光し且つその発光状態が連続的に変化するように制御されるようになっている。尚ＬＥＤ４０から出力される光は可視光、赤外光の何れであっても良い。

自律移動装置１は、図２に示すように、上述のＬＥＤ４０が発光する光の波長に感度を有する撮像カメラ１０と、ＩＣタグリーダ１１、走行するための車輪や駆動モータからなる移動部１２と、記憶部１３と、記憶部１３に記憶させる後述する目印配置パターン情報や、動作に必要な設定情報等を外部から取り込むための外部インターフェース部１４と、自律移動装置１の全体の制御と演算処理を担うマイクロコンピュータから構成された移動制御部１５と、装置全体に動作電源を供給する、例えばバッテリーからなる電源部１６とで構成される。

移動制御部１５には公知の手段であるデッドレコニングによって現在位置を推定する位置推定機能を備えているものとする。

また、記憶部１３には予め走行エリアに配置している目印となる発光体４の配置パターン情報として複数の発光体４の組み合わせからなる照明形状と並んでいる方向の情報により表現され走行エリアの地図情報と対応させた配置パターン情報及び各発光体４の後述する点滅の周期情報が予め記憶される。

次に本実施形態のシステムの動作を図３（ａ）のフローチャートに基づいて説明する。

自律移動装置１に外部インターフェース部１４を通じて走行エリア内の移動目的地が指示されると、予め記憶部１３に記憶されている地図情報に基づき経路を生成し、自律移動装置１は、移動制御部１５の制御の下で、ＩＣタグリーダ１１から電波を発信しながら移動を開始する。

さて、発光体４が存在している範囲に自律移動装置１が近づくと、発光体４のＩＣタグ４１はＩＣタグリーダ１１からの電波から電力供給を受けて動作し、発光体４が備えているマイクロコンピュータ等からなる制御機能（図示せず）でＬＥＤ４０の発光を制御する。

ＩＣタグ４１の制御機能は予め設定されている一定周期Ｔの整数倍の周期で連続的に光量を変化させるようにＬＥＤ４０を点滅制御する。図４（ｂ）はこの点滅制御に対応したＬＥＤ４０の光量の変化を示す。

ここで、自律移動装置１のＩＣタグリーダ１１から発信される電波に応答することができるＩＣタグ４０を備えた発光体４が例えば３つ存在し、且つその内の２つの発光体４_１，４_２のＬＥＤ４０の点滅周期が図３（ｂ）に示すようにＴ、残りの発光体４_３の点滅周期が２Ｔとした例により移動制御部１５の処理動作を説明する。尚図３（ｂ）中、×から○までの期間が消灯期間、○から×までの間が点灯期間を示している。また図５（ａ）〜図５（ｃ）は自律移動装置１の撮像カメラ１０の撮像エリアＡに天井面に配置された３つの発光体４が位置している状況をしている。

まず、移動制御部１５は周期Ｔのタイミングで撮像カメラ１０によって天井面の画像取得を行っており、所定のタイミングで画像（１）を取得すると記憶部１３に記憶し（Ｓ１）、この画像取得後、周期Ｔ経過後に画像（２）を取得して記憶部１３に記憶し（Ｓ２）、次の周期Ｔの経過後に画像（３）を取得する（Ｓ３）。そして画像（１）と画像（１）を基準として自律移動装置１の移動に伴う変位分の補正を後述するように行った画像（２）との差画像（差情報）を取得し、この差画像から目印（発光体４）の抽出、つまり検出（１）を行う（Ｓ４）。

ここで、この差情報の取得について説明する。ここで説明を簡単とするために周期Ｔで点滅する発光体４が一つと、例えば図４（ａ）に示すような一定光量の光源が一つ撮像される場合について説明する。まず最初のタイミングで発光体４と光源とが共に撮像された画像（図６（ａ））が取得されると、この画像を図４（ａ），（ｂ）に示すしきい値Ｌで２値化して図６（ｂ）のような２値化画像を得る。尚図６では○を光源又は発光体４を示しており、図６（ａ），（ｂ）では発光体４及び光源が撮像されていることが分かるが何れの○が発光体４であるかは分からない。

さて発光体４が消灯する次の周期Ｔのタイミングで撮像された画像は図６（ｃ）に示すようになる。この場合自律移動装置１が移動しているため光源の画像上の位置が右方に移動している。そこでこの移動変位分を補正すると図６（ｄ）のような画像となる。この画像を上述と同様に処理して得た２値化画像は図６（ｅ）に示すようになる。この２値画像では○が一つとなっている。

そして図６（ｂ）の２値化画像と、図６（ｅ）の２値化画像との差分を求めると、図６（ｆ）に示すような差分画像が得られることになる。つまり常時発光している光源は除去されて発光体４のみが抽出できることになる。

このような処理が図３（ａ）のＳ４で行われることで目印である発光体４が以下のように抽出される。つまり図３（ａ）のＳ４の次のステップ（Ｓ５）では、画像（１）と画像（１）を基準にして変位補正した画像（３）との差画像から目印（発光体４）抽出（２）を行う（Ｓ５）。

次に上述のように画像（１）を基準として夫々変位補正した画像（２）と画像（３）との差画像を取得し、この差画像から目印（発光体４）抽出（３）を行う（Ｓ６）。

この目印抽出（１）〜（３）を終了すると、移動制御部１５は、目印抽出（１）〜（３）で２回変化している抽出目印（発光体４）を周期Ｔで点滅している目印（発光体４_１，４_２）と認識し、１回変化している抽出目印（発光体４）を周期２Ｔで点滅している目印（発光体４_３）として認識する（Ｓ７）。

このようにして認識された抽出目印（発光体４）に基づいて移動制御部１５は後述するグローバル座標系（地図上の座標系）を基準とした配置パターンに変換する（Ｓ８）。

更に移動制御部１５は、変換した配置パターンから発光体４の走行エリアでの位置座標を予め記憶部１３に記憶されている配置パターン情報及び周期情報とを比較し（Ｓ９）、この比較により走行エリアでの発光体４の位置座標を取得する。

ステップ（Ｓ８），（Ｓ９）において、例えば上述の周期２Ｔの発光体４_３の位置座標が特定できれば、この発光体４_３に対して周期Ｔの発光体４_１，４_２の位置座標が一意的に決まるように配置しておけば、３つの発光体４１〜４３を夫々特定できる。

そして次のステップ（Ｓ１０）では特定された位置座標と、撮像された画像上における発光体４の位置座標との座標変換を行い、この座標変換の回転成分から自律移動装置１の向き（移動方向）、並進方向の成分を自律移動装置１の現在位置として取得する。

そしてステップ（Ｓ１１）で現在位置と目的地情報とを比較して目的地到着の判定を行い、目的地到着であれば処理を終了し、目的地到着でなければＳ１に戻る。

かようにして本実施形態では、発光体４を点滅させることで、走行エリア内に照明等の光源が存在していても目印となる発光体４を確実に抽出することができ、自律移動装置１を目的地に移動させることが確実に行えることになる。また発光体４側のＬＥＤ４０を発光させる電力を自律移動装置１側から電波によって供給するため、電源装置を別途設けたり、電源装置から発光体４までの配線が不要となる。またＩＣタグ４１を発光体４が備えているので、各発光体４のＩＣタグ４１に夫々個別識別情報を記憶させ、ＩＣタグ４１から個別識別情報を応答情報として自律移動装置１のＩＣタグリーダ１１に送るようにすれば、予め記憶部１３に記憶させる配置パターン情報にこの個別識別情報を加味することで、現在位置、移動方向の取得精度を高めることが可能となる。

また発光体４に備えるＩＣタグ４１に電池を電源とするアクティブタグを用いても良く、この場合自律移動装置１のＩＣタグリーダ１１からはＬＥＤ４０の点滅（或いは連続点灯）指示を電波によって送ることになる。

ところで、上述の移動変位の補正及び抽出した目印たる発光体４の配置パターンを、グローバル座標系を基準として取得する原理を図７により説明する。

まず、自律移動装置１の座標系を図７（ａ）に示すようにＯｒ−ＸｒＹｒＺｒとし、グローバル座標系を図７（ｂ）に示すようにＯｇ−ＸｇＹｇＺｇとし、撮像カメラ１０の撮像素子（ＣＣＤ）の撮像面１０ａの座標系（ビジョン座標系）を図７（ｃ）の透視投影図で示すようにＯｖ−ＸｖＹｖＺｖとし、レンズ１０ｂと撮像面１０ａまでの距離である焦点距離をｆ、目印として抽出される発光体４＜Ｐ点とする＞の撮像面（画像）１０ａ上での位置座標を（ｘ，ｙ）とする。この撮像面１０ａ上の位置はレンズ１０ｂの中心から撮像面１０ａにおろした垂線の足（画像中心）を原点とし、ビジョン座標系に平行な座標系で決まる。尚図７（ａ）〜（ｄ）で図示する座標系Ｏｒ−ＸｒＹｒＺｒ、Ｏｇ−ＸｇＹｇＺｇＺｖ、Ｏｖ−ＸｖＹｖＺｖは夫々直交座標系である。

そしてグローバル座標系でのＰ点の位置は下記の数１内に示す式（１）と関係がある。

またＰ点が撮像面１０ａ上に投影された位置（Ｑ）はビジョン系座標では数２内に示す式（２）となる。

また数３内に示す関係がある。

以上より、自律移動装置１がある位置と向きのとき、発光体４を１つ撮像すれば、未知数７つに対して、式（４）より方程式を３式得られる。またこの式より、同時に発光体４を２つ撮像することができれば、未知数８つに対して方程式を６式得られる。

よって、同時に発光体４を上述のように３つ撮像することができれば、未知数９つに対して方程式を９式得られるので、すべての未知数を求めることができる。

式（４）は３次元での一般式であり、天井高さや、自律移動装置１の移動が平面であるか否かなどの拘束は受けない。

ここで実施形態に用いる走行路２の床面が平面で、自律移動装置１がこの平面上を走行するものとする。このとき次のように各座標系を設定すれば式（４）を簡単にできる。

つまり撮像カメラ１０は自律移動装置１に固定されているものとし、自律移動装置１の座標系Ｏｒ−ＸｒＹｒＺｒとビジョン座標系Ｏｖ−ＸｖＹｖＺｖとが図７（ｄ）で示すように一致するように座標系を設定する。また、自律移動装置１は平面上を走行するので、自律移動装置１の座標系（ビジョン座標系と一致）とグローバル座標系のＺ軸が平行（すなわち、ＸＹ平面が平行）となる。

このとき、ＯvとＯｒは自律移動装置１の移動によって移動するが、自律移動装置１は平面上を移動するので、Ｚ軸方向の変化はない。また、姿勢も３次元的に変化することはなく、変数は自律移動装置１の位置（ｘ_ｒ、ｙ_ｒ）と向きθのみとなる。尚Ｌｒは定数であり、Ｏｒのグローバル座標系でのＺ座標値である。

これらの条件の下で式（４）を整理すると、式（４）は、二つの発光体４のＰ０，Ｐ１を検出し、それを識別できたすると、数４に示す式となる。

この数４内の式を更に展開して整理すると、数５に示す式となる。

この６つの式より、未知数である自律移動装置１の位置座標（ｘｒ、ｙｒ）と向きを表す方向ベクトル（ｃｏｓθ，ｓｉｎθ）の４つを得ることができる。

このように、実施状況にあわせて適切に座標系を設定することで、２つの目印を検出するのみで簡単に自律移動装置１では自己位置を同定することができる。

ところで、自律移動装置１が移動しながら、例えば自律移動装置１の位置ｒ０と移動後の位置ｒ１とで画像を撮像すると、Ｐ点は位置ｒ０の撮像時には撮像面１０ａ上でＱ０に撮像され、また位置ｒ１での撮像時には撮像面１０ａのＱ１に撮像されることになり、これらは、数６内の式（５），（６）で表される。

ここで式（７）を用いて自律移動装置１の位置ｒ１で、撮像面１０ａ上のＱ１の位置に観測されたＰ点が、自律移動装置１の位置ｒ０では撮像面１０ａ上のどこに観測されるかを考える。

まず未知数は、Ｑ０の撮像面１０ａ上での位置（ｘ０，ｙ０）と、α０と、α１の４個であり、拘束式は、式（７）のｘ，ｙ，ｚの各成分に関して３つの式であって、解けないことになるが、実際においては下記の条件下で解き、Ｑ０の位置を求める。すなわち、自律移動装置１の移動によるＰ点の画像上でのＱ０からＱ１への変位を知ることができ、その変位の補正ができる。

例えば自律移動装置１が平面を走行して発光体４が走行路２の面から一定の高さ（天井）に取り付けられている場合において、Ｚ位置が既知であれば式（６）よりα_１が定まり、未知数が３個に対して３つの拘束式が得られ、Ｑ０の位置が決定できる。

或いは次のようにすることもできる。α０とα１は画像の倍率と同様に考えられるので、発光体４のＰ点と、レンズ１０ｂ中心との距離（ｄ）が変わると変化する。自律移動装置１の移動によって距離（ｄ）は変化するが、距離（ｄ）が大きくその間の移動量が小さいと、倍率変化は非常に小さくなる。従ってα０とα１は等しいと近似することができる。この場合未知数３個に対して３つの拘束式が得られ，Ｑ０の位置が決定できる。

而して発光体４を発光させて撮像を開始する場合最初の撮像タイミングで撮像した画像での座標を基準として、以後の撮像のタイミングで撮像した画像の座標を移動分だけ補正することで上述のような移動変位した上で、２値画像同士の差情報による発光体４の抽出ができることになる。

尚自律移動装置１が走行路２を移動しながら発光体４を撮像する場合、撮像タイミングの時間間隔が短く、移動距離が小さい場合には、撮像された発光体４の像Ｑの撮像面上での移動距離はほぼ無視できるものとする。

而して上述のように発光体４を発光させて撮像を開始する場合最初の撮像タイミングで撮像した画像での座標を基準として、以後の撮像のタイミングで撮像した画像の座標を移動分だけ補正することで、２値画像同士の差情報による発光体４の抽出を行い、この抽出された各発光体４のビジョン座標系の位置からグローバル座標系を基準とした配置パターンに変換し、この配置パターンと記憶部１３に記憶している発光体４の配置パターン情報とを比較することで、発光体４の走行エリアでの位置座標を得、更に座標変換によって、自律移動装置１の現在位置と移動方向を取得することができるのである。

また、移動制御部１５の位置推定機能がデッドレコニングによって画像を得たときの推定位置を基準にして、抽出した目印（発光体４）の配置パターンと、記憶している配置パターンとを比較して得た偏差分によって現在推定している位置を補正することで、簡易に現在位置を得ることができる。

更に、上述の場合、自律移動装置１を移動させながら撮像カメラ１０による撮像を行っているが、移動を停止しているときに撮像を行う場合には上述の移動変位の補正が不要となる。
（実施形態２）
実施形態１では発光体４をＩＣタグ４１とＬＥＤ４０とで構成し、自律移動装置１に搭載しているＩＣタグリーダ１１から電波により電力を発光体４側に送ってＬＥＤ４０を発光させるようにしているが、図８に示すように本実施形態では、発光体４を蓄光体で構成する一方、発光体４に発光エネルギを与えるための光を投光する投光部１７をＩＣタグリーダ１１の代わりに自律移動装置１に搭載し、自律移動装置１の移動時に移動制御部１５によって投光部１７を制御して投光と消灯を交互に繰り返して投光時に投光エリア内に存在する発光体４を発光させるようにし、また移動制御部１５によって撮像カメラ１０を制御して投光直前と、投光直後とに撮像を行うようにした点に特徴があり、投光範囲を撮像カメラ１の撮像エリアに設定してある。

尚その他の構成は実施形態１と同じであるので同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

而して本実施形態の場合には図９（ａ）に示すように自律移動装置１では移動を開始してから、移動制御部１５によって投光部１７と撮像カメラ１０とを制御し、投光直前において撮像カメラ１０で天井面の画像を取得して記憶部１３に記憶させ（Ｓ２１）、この後投光部１７からの投光（Ｓ２２）によって発光体４を発光させるとともに、発光体４の発光状態が変化している投光直後に撮像カメラ１０で天井面の画像を取得して記憶部１３に記憶させ（Ｓ２３）、しかる後に、移動制御部１５は演算によって投光直前と投光直後の画像情報の差情報を取得し（Ｓ２４）、この差情報から目印である発光体４を抽出し（Ｓ２５）、以後上述の実施形態１と同様に移動制御部１５は、抽出した目印の配置パターンをグローバル座標系を基準とした配置パターンに変換し（Ｓ２５）、変換して得られた配置パターンと予め実施形態１と同様に記憶部１３に予め記憶されている目印（発光体４）の配置パターン情報との比較（パターンマッチング）を行い（Ｓ２６）、この比較結果から自律移動装置１の現在位置と移動方向の取得し（Ｓ２７）、この取得情報に基づいて移動部１２を制御する。そして次のステップ（Ｓ２８）で目的地到着と判定されるまで、Ｓ２１〜Ｓ２６までの処理を繰り返す。

本実施形態では、発光体４として蓄光体を用いるので、発光体４そのもののコストが安価となる。

尚走行エリアに蓄光体と同様の特徴となる発光体が存在しない環境であったり、無人で照明を必要としない環境の場合には、投光前の画像取得と、差情報を求める処理が不要となる。図９（ｂ）はこの場合のフローチャートを示す。
（実施形態３）
上記実施形態１，２は共に発光体４の発光エネルギを自律移動装置１側から電波や光によって無線供給されてシステムであるが、本実施形態は、図１０に示すように自律移動装置１との間で電波無線によって情報の授受が行える通信部２０ａと、走行エリアに設置した例えばＬＥＤから構成される各発光体４に対して有線で電力を供給してその発光を制御する目印制御部２０ｂとを具備した中央制御装置２０を設けた点に特徴があり、中央制御装置２０には予め各発光体４の走行エリア内の位置座標を記憶部２０ｃに記憶させておく。

一方、自律移動制御装置１には中央制御装置２０の通信部２０ａとの間で情報の授受を行うための無線式の通信部１８を搭載するとともに、移動制御部５に持たせたデッドレコニングによる位置推定機能によって推定する現在位置の推定情報を、通信部１８を介して央制御装置２０に周期的に送るようになっている。

而して本実施形態では、中央制御装置２０は自律移動装置１から通信部２０ａを介して受け取る現在位置の推定情報と、記憶部２０ｃに記憶してある発光体４の位置座標とを比較し、自律移動装置１から一定距離範囲、つまり自律移動装置１が近い発光体４を抽出し、該発光体４を目印制御部２０ｂによって所定の固定周期で点滅或いは連続点灯させる制御を行う。

一方自律移動装置１の移動制御部１５では、実施形態１と同様な処理を行って発光体４の抽出、抽出した発光体４から自律移動装置１を中心とした発光体４の配置パターンへの変換、記憶部１３に記憶している配置パターン情報との比較から自律移動装置１の現在位置と、移動方向の取得を行い、この取得した情報に基づいて移動部１２を目的地に向けて走行するように制御する。

尚発光体４の点滅制御を発光体４自体で点滅するようにしても良い。また発光体４に電池を搭載して電力供給を中央制御装置２０から行わないようにしても良い。また電池及び無線通史機能を発光体４に搭載し、発光体４の点滅（或いは連続点灯）の指示を無線によって中央制御装置２０から行うようにすれば、発光体４と中央制御装置２０との間の配線が不要となって施工性が向上させることができる。

実施形態１の自律移動装置制御システムの概略構成図である。実施形態１の自律移動装置と発光体との関連構成図である。（ａ）は実施形態１の動作説明用フローチャート、（ｂ）は動作説明用のタイミングチャートである。実施形態１の走行エリアに設けられている光源と、発光体の光量を示す波形図だる。実施形態１の自律移動装置の撮像カメラが捉える発光体との位置関係を示すもので、（ａ）は一部省略した上面視図、（ｂ）は一部省略且つ破断せる正面視図、（ｃ）は一部省略且つ破断せる側面視図である。実施形態１での発光体抽出の処理説明図である。実施形態１の各座標系の説明図である。実施形態２の自律移動装置と発光体との関連構成図である。（ａ）は実施形態２の動作説明用フローチャート、（ｂ）は別の動作説明用フローチャートである。実施形態３の自律移動装置と中央制御装置と発光体との関連構成図である。

符号の説明

１自律移動装置
２走行路
３壁
４発光体
１０撮像カメラ
Ａ撮像エリア

Claims

移動エリア内に配された目印と、該目印に基づいて向き及び／又は位置を認識する自律移動装置とを備える自律移動装置制御システムであって、
前記目印は、前記自律移動装置が近づいたときに発光状態が変化する発光要素を有してなり、
前記自律移動装置は、移動手段と、周辺の撮像情報を取得する撮像手段と、前記撮像情報に基づいて導出される装置自身の向き及び／又は位置に基づいて前記移動手段を制御する移動制御手段と、前記目印の向き及び／又は位置の情報を含む配置パターン情報を記憶する記憶手段とを備え、
前記移動制御手段は、前記撮像情報を複数取得してこれらの撮像情報の差に基づいて検出される、発光状態が変化した前記目印の配置パターンと前記記憶手段に記憶された前記配置パターン情報とを比較することにより装置自身の向き及び／又は位置を算出する機能を備えていることを特徴とする自律移動装置制御システム。
前記記憶手段は、移動エリア内の照明を目印としてその照明形状と方向の情報により表現される配置パターン情報を記憶していることを特徴とする請求項１記載の自律移動装置制御システム。
前記目印は、前記移動装置が近づいたときに発光状態が連続的に変化することを特徴とする請求項１記載の自律移動装置制御システム。
前記目印は、固有の周期で発光状態が連続的に変化することを特徴とする請求項３記載の自律移動装置制御システム。
前記移動制御手段は、異なる時刻に取得した複数の撮像情報を、該撮像情報を取得してからの変位の補正を行った後に撮像情報間の差に基づいて発光状態が変化した前記目印を検出することを特徴とする請求項１記載の自律移動装置制御システム。
前記目印は、外部から無線で供給されるエネルギによって発光状態を変化させる発光要素を有してなり、前記自律移動装置は、前記目印に発光のためのエネルギを供給する発光エネルギ供給手段を備え、前記撮像手段は、前記発光エネルギ供給手段が前記目印に発光のためのエネルギを供給する前後に撮像情報を取得することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の自律移動装置制御システム。
前記自律移動装置は、デッドレコニングにより装置自身の現在位置を推定する位置推定手段を備え、前記移動制御手段は、発光状態が変化した前記目印の配置パターンと、前記記憶手段に記憶された前記目印の配置パターン情報とを比較することにより算出した装置自身の向き及び／又は位置により前記位置推定手段で推定した現在位置を修正することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の自律移動装置制御システム。
前記目印の位置情報を記憶した記憶手段と、前記自律移動装置と通信して位置情報を取得する位置情報取得部と、前記目印に前記自律移動装置が接近したと判断したときに、当該目印に対して発光状態を変化させる制御信号を送出する目印制御部とを有する中央制御装置を備え、前記目印は、前記中央制御装置から送信される前記制御信号に応じて発光状態を変化させることを特徴する請求項１乃至７の何れか１項に記載の自律移動装置制御システム。
請求項１乃至請求項８の何れかの自律移動装置制御システムに用いられ、移動手段と、周辺の撮像情報を取得する撮像手段と、前記撮像情報に基づいて導出される装置自身の向き及び／又は位置に基づいて前記移動手段を制御する移動制御手段と、前記目印の向き及び／又は位置の情報を含む配置パターン情報を記憶する記憶手段とを備えていることを特徴とする自律移動装置。