JP2009175903A - Mobile object teaching system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体の目標位置を教示する教示システムに関する。 The present invention relates to a teaching system for teaching a target position of a moving body.
工場での搬送用途、あるいは病院やオフィスでの案内サービス用途として、自律移動可能な移動体を適用する事例が近年増加している。従来は床面に敷設された磁気テープ等のガイドに沿って走行する方式が主流であったが、よりルート設定に柔軟性の高い方式として、移動体に搭載された内界および外界センサによって自分の現在位置を把握しながら予め設定されたルートどおりに走行するガイドレス方式が新たに提案されている。
このようなガイドレス方式の移動体を導入・運用する上では、走行すべきルートを予め教示設定するティーチング作業が必須となる。パソコン等の端末上でＣＡＤ等専用のソフトを用いて走行ルートを入力する方法もあるが、走行環境の地図情報が必要であり、また専用ソフトの取扱いが難しいという問題点がある。これに対し、より簡便な方法として、移動体本体と無線通信を行う遠隔操作装置にジョイスティックを備え、ジョイスティックによって移動体を走行させた時の移動体の駆動輪に設けられたエンコーダにより算出される重心座標を記憶する教示システムが提案されている（特許文献１参照）。
In recent years, there have been increasing cases in which mobile bodies that can move autonomously are used for transportation in factories or guidance services in hospitals and offices. Conventionally, the mainstream method is to travel along a guide such as a magnetic tape laid on the floor. However, as a more flexible method for setting the route, it is necessary to use the internal and external sensors mounted on the moving body. A guideless system has been proposed which travels according to a preset route while grasping the current position of the vehicle.
In order to introduce and operate such a guideless type moving body, teaching work for teaching and setting a route to be traveled in advance is essential. There is a method of inputting a travel route using a dedicated software such as CAD on a terminal such as a personal computer. However, there is a problem that map information of the travel environment is required and it is difficult to handle the dedicated software. On the other hand, as a simpler method, the remote control device that performs wireless communication with the mobile body is provided with a joystick, and the calculation is performed by an encoder provided on the driving wheel of the mobile body when the mobile body is driven by the joystick. A teaching system for storing the barycentric coordinates has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献１における従来例を図７に示す。図７において、１は教示者、２は移動体、５は教示者１が移動体２を操作するための教示装置である。教示装置５は、教示者１が移動体２に移動量を操作するためのジョイスティック１０２と、操作した間の移動量を記憶させるための教示ボタン１１と、記憶した移動量に基づき移動体２を移動させるための移動実行ボタン２０を備えている。また、移動体２は、車輪と、前記車輪の回転量を検出する車輪位置検出器１００と、前記車輪の回転量より移動体２の位置を算出する移動体位置算出器１０１と、前記移動体２の位置を記憶する位置記憶部３と、記憶した位置に基づき前記移動体２に移動指令を与える移動実行部４とを備えている。図に示すように、教示者１がジョイスティック１０２を操作して走行させ、この間の車輪の回転量を車輪位置検出器１００により検出し、移動体の位置を車輪位置算出器１０１により算出することで走行地図を自動生成させ、位置記憶部３へ記憶することで、移動体に走行ルートを教示記憶させることができる。
特許文献１に示す上記従来例では、移動経路地図の基準となる移動体の位置座標を検出する際に、車輪の回転量に基づき位置座標を検出している。しかし車輪の回転量を用いた場合、車輪と路面との滑りにより教示位置に誤差が生じ、長距離を移動させたときにこの誤差が累積してしまい正確な移動経路地図を生成できないという課題があった。
これを克服した従来例として、複数のランドマークを配置し、移動体から撮像されたランドマーク画像を基に移動体の位置座標を測定することにより目標位置を教示する方法が特許文献２に提案されている。
A conventional example in Patent Document 1 is shown in FIG. In FIG. 7, 1 is a teacher, 2 is a moving body, and 5 is a teaching device for the teacher 1 to operate the moving body 2. The teaching device 5 includes a joystick 102 for the teacher 1 to operate the moving amount on the moving body 2, a teaching button 11 for storing the moving amount during the operation, and the moving body 2 based on the stored moving amount. The movement execution button 20 for moving is provided. The moving body 2 includes a wheel, a wheel position detector 100 that detects the amount of rotation of the wheel, a moving body position calculator 101 that calculates the position of the moving body 2 from the amount of rotation of the wheel, and the moving body. A position storage unit 3 that stores the position of 2 and a movement execution unit 4 that gives a movement command to the moving body 2 based on the stored position. As shown in the figure, the teacher 1 operates the joystick 102 to run, detects the amount of rotation of the wheel during this period by the wheel position detector 100, and calculates the position of the moving body by the wheel position calculator 101. By automatically generating a travel map and storing it in the position storage unit 3, it is possible to teach and store the travel route in the moving body.
In the above-described conventional example shown in Patent Document 1, when detecting the position coordinates of a moving body serving as a reference of the movement route map, the position coordinates are detected based on the rotation amount of the wheel. However, when the amount of wheel rotation is used, there is a problem that an error occurs in the teaching position due to slippage between the wheel and the road surface, and this error accumulates when moving over a long distance, and an accurate travel route map cannot be generated. there were.
As a conventional example that overcomes this, Patent Document 2 proposes a method for teaching a target position by arranging a plurality of landmarks and measuring the position coordinates of the moving object based on the landmark image captured from the moving object. Has been.
特許文献２における従来例を図８に示す。図８において、１は教示者、２は移動体、６は移動体の走行環境である屋内の天井面若しくは壁面上方に添付されたランドマークである。移動体２は、全方位カメラ７と、前記全方位カメラ７の画像情報からランドマーク６を検出するランドマーク計測部８と、計測されたランドマークから移動体位置を算出する位置算出部９と、算出された移動体位置を記憶する位置記憶部３と、記憶した位置に基づき前記移動体２に移動指令を与える移動実行部４とを備えている。図に示すように、教示者１が走行ルートに沿って移動体２を直接押すもしくはジョイスティックにより走行させることで移動させ、その間にランドマーク６を全方位カメラ７にて撮像することで現在位置の座標を算出し、位置記憶部３に記憶することで、移動体に走行ルートを直接教示記憶させる。これにより、車輪と路面との滑りにより教示位置に誤差が生じても、ランドマーク検出によって得られた移動体位置によりこれを補正することができる。長距離を移動させても教示した位置座標に累積誤差が生じないため、より正確な移動経路地図を作成できるという効果がある。
ところが、特許文献２に示す従来の教示システムは、目標位置を教示する際に移動体を動かす必要があるため、煩雑であり、移動体近傍での作業のため、注意を怠ると危険が伴うという問題があった。さらに、教示者が教示と同時に位置情報を確認することができないため、教示作業完了後に数値を編集する手間が必要になるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、移動体を動かす事なく目標位置情報の教示が可能であり、また教示者が教示と同時に目標位置情報の確認および編集を容易に行うことができる、教示システムを提供することを目的とする。
However, the conventional teaching system shown in Patent Document 2 is complicated because it needs to move the moving body when teaching the target position, and it is dangerous if neglected because of the work in the vicinity of the moving body. There was a problem. Further, since the teacher cannot confirm the position information at the same time as teaching, there is a problem that it is necessary to edit the numerical values after the teaching work is completed.
The present invention has been made in view of such problems, and can teach target position information without moving a moving body, and a teacher can easily confirm and edit target position information simultaneously with teaching. It is an object to provide a teaching system that can be performed.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、移動体と、前記移動体が環境内で自己位置を計測するためのランドマークと、教示者が前記移動体の目標位置を教示するための教示装置とを備えた、移動体教示システムにおいて、
前記教示装置は、
前記ランドマークを計測するランドマーク計測部と、
前記ランドマークの計測結果から環境内での教示装置位置を算出する位置算出部と、
前記教示装置位置を教示者に提示する位置提示部と、
教示者が前記教示装置位置を移動体の目標位置として編集する位置編集部と、
前記位置編集部で編集された目標位置を記憶する位置記憶部と、
前記位置記憶部に記憶された目標位置を前記移動体に送信する位置送信部とを備え、
前記移動体は、
前記位置送信部から送られた目標位置を受信する位置受信部と、
前記位置受信部にて受信した目標位置に従って移動を実行する移動実行部とを備える
ことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記教示装置は、３個以上の回転体に支えられた棒状材の上端に前記ランドマーク計測部を備えた構成になっていることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記教示装置は、複数の移動体と通信が可能であって、前記教示者が選択した移動体に対して目標位置を送信可能であることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記教示装置は、前記移動体が移動実行時には前記移動体に結合されるとともに、教示した目標位置に前記移動体が到達した際に、ランドマークを計測して前記移動体の現在位置を算出し、前記位置記憶部に記憶された目標位置情報と現在位置を比較し、現在位置を補正することを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention described in claim 1 includes a moving body, a landmark for the mobile body to measure its own position in an environment, and a teaching device for a teacher to teach a target position of the mobile body. In the mobile object teaching system,
The teaching device includes:
A landmark measurement unit for measuring the landmark;
A position calculating unit that calculates a teaching device position in the environment from the measurement result of the landmark;
A position presentation unit for presenting the teaching device position to a teacher;
A position editing unit in which a teacher edits the position of the teaching device as a target position of the moving body;
A position storage unit for storing a target position edited by the position editing unit;
A position transmission unit that transmits the target position stored in the position storage unit to the moving body,
The moving body is
A position receiver that receives a target position sent from the position transmitter;
And a movement execution unit that executes movement according to the target position received by the position receiving unit.
According to a second aspect of the present invention, the teaching device is configured such that the landmark measuring unit is provided on an upper end of a rod-like material supported by three or more rotating bodies. It is.
Further, the invention according to claim 3 is characterized in that the teaching device can communicate with a plurality of moving bodies and can transmit a target position to the moving body selected by the teacher. To do.
According to a fourth aspect of the present invention, the teaching device is coupled to the moving body when the moving body performs the movement, and measures a landmark when the moving body reaches the taught target position. Then, the current position of the moving body is calculated, the target position information stored in the position storage unit is compared with the current position, and the current position is corrected.
請求項１に記載の発明によると、目標位置を教示する時に移動体を動かすことなく、簡単に、安全に目標位置を教示することができる。また、教示者の手元に配置された位置提示部に教示装置の位置情報を提示し、教示者が編集可能とすることで、目標位置の教示と同時に位置情報の確認および編集を容易に行うことができる。
請求項２に記載の発明によると、請求項１の効果に加え、移動体の目標位置を確実に計測することができる。
請求項３に記載の発明によると、請求項１または２の効果に加え、選択された複数の移動体に目標位置を教示することができる。
請求項４に記載の発明によると、請求項１から３のいずれかの効果に加え、移動実行時に位置補正することができる。
According to the first aspect of the present invention, the target position can be easily and safely taught without moving the moving body when teaching the target position. In addition, by presenting the position information of the teaching device to the position presenting unit arranged at the teacher's hand and enabling the teacher to edit, the position information can be easily confirmed and edited simultaneously with the teaching of the target position. Can do.
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the target position of the moving body can be reliably measured.
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first or second aspect, the target position can be taught to a plurality of selected moving bodies.
According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the effect of any one of the first to third aspects, the position can be corrected when the movement is executed.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の移動体教示システムの全体構成図である。図において、１は教示者、２は移動体、５は教示者１が操作する教示装置である。
教示装置５は、所定の高さにランドマークを計測する手段として全方位カメラ７を備えた構成になっており、３個の回転体に支えられた棒状材の上端に地面と水平に固定されることによって、前記全方位カメラ７は地面との水平を維持される。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a moving body teaching system of the present invention. In the figure, 1 is a teacher, 2 is a moving body, and 5 is a teaching device operated by the teacher 1.
The teaching device 5 includes an omnidirectional camera 7 as a means for measuring a landmark at a predetermined height, and is fixed horizontally to the ground on the upper end of a rod-like material supported by three rotating bodies. Thus, the omnidirectional camera 7 is kept level with the ground.
全方位カメラ７は、教示装置５の周囲３６０°の画像を撮影する事が可能であり、その撮影画像より、ランドマーク計測部８が移動空間内の固定された場所に設置されたランドマーク６の位置を計測する。そして、計測されたランドマーク６の位置を、位置算出部９が移動体２のスタート位置を中心とした直交座標上の位置に変換し、位置提示部１０へ教示装置位置情報として提示する。提示された教示装置位置情報は、位置提示部１０に備わる位置編集部１１にて目標位置を編集される。前記位置編集部にて編集された目標位置情報は目標位置として位置記憶部３に記憶される。そして、教示者が教示ボタン１１を押す事で、移動体の目標位置として位置送信部３０により移動体２へ送信される。位置記憶部３、ランドマーク計測部８、位置算出部９、位置提示部１０、教示ボタン１１、位置送信部３０はいずれも教示装置５に搭載される。 The omnidirectional camera 7 can capture an image of 360 ° around the teaching device 5, and the landmark measurement unit 8 is installed at a fixed location in the moving space from the captured image. Measure the position of. Then, the position calculation unit 9 converts the measured position of the landmark 6 into a position on an orthogonal coordinate centered on the start position of the moving body 2 and presents it to the position presentation unit 10 as teaching device position information. The target position of the presented teaching device position information is edited by the position editing unit 11 provided in the position presenting unit 10. The target position information edited by the position editing unit is stored in the position storage unit 3 as a target position. Then, when the teacher pushes the teaching button 11, the position is transmitted to the moving body 2 by the position transmitting unit 30 as the target position of the moving body. The position storage unit 3, the landmark measurement unit 8, the position calculation unit 9, the position presentation unit 10, the teaching button 11, and the position transmission unit 30 are all mounted on the teaching device 5.
移動体２は２つ以上の回転機構（例えば、サーボモータ）を備えた車輪によって駆動される。前記教示装置５に備わる位置送信部３０から送信された目標位置は位置受信部３１により受信され、受信した目標位置に従って移動実行部４が前記車輪を駆動制御する。移動実行部４は、移動体２に搭載される。 The moving body 2 is driven by a wheel provided with two or more rotating mechanisms (for example, servo motors). The target position transmitted from the position transmitting unit 30 provided in the teaching device 5 is received by the position receiving unit 31, and the movement execution unit 4 controls driving of the wheels according to the received target position. The movement execution unit 4 is mounted on the moving body 2.
上記構成によれば、目標位置を教示する時に移動体を動かすことなく、簡単に、安全に目標位置を教示することができる。また、教示者の手元に配置された位置提示部に位置情報を提示することで、教示と同時に位置情報の確認および編集を容易に行うことができる。 According to the above configuration, the target position can be taught safely and easily without moving the moving body when teaching the target position. In addition, by presenting the position information to the position presentation unit arranged at the teacher's hand, it is possible to easily confirm and edit the position information simultaneously with the teaching.
なお、図１では、前記全方位カメラ７は下端に３個の回転体が備わる棒状材の上端に備わる前記位置提示部１０の上部に備わっているが、この回転体は４個以上でも良く、前記教示装置５が持ち運び容易なくらい軽量であれば、回転体は備えずに平面板の上に棒状材を備えるなど、目標位置を教示する際に高さと水平が保たれる構成をとっていれば良い。 In FIG. 1, the omnidirectional camera 7 is provided at the upper part of the position presentation unit 10 provided at the upper end of the rod-like material provided with three rotating bodies at the lower end. If the teaching device 5 is light enough to be easily carried, a structure can be adopted in which the height and level are maintained when teaching the target position, for example, a rotating member is not provided but a bar-like material is provided on the flat plate. It ’s fine.
また、前記位置提示部１０は棒状材の上端に備わっているが、前記教示者１が提示内容を認識しやすく操作しやすい場所ならば、教示装置５の何処に備わっても良く、棒状材から離れた場所であっても良い。例えば、全方位カメラ７のみが３個の回転体に支えられた棒状材の上端に備わり、位置提示部１０は棒状材からケーブルで遠隔接続されており、教示者１が棒状材を左手で把持し、位置提示部１０を右手で把持する、などの構成でも良い。 Further, the position presentation unit 10 is provided at the upper end of the rod-shaped member. However, the position presenting unit 10 may be disposed anywhere in the teaching device 5 as long as the teacher 1 can easily recognize and operate the presentation content. It may be a remote place. For example, only the omnidirectional camera 7 is provided at the upper end of a rod-like material supported by three rotating bodies, the position presentation unit 10 is remotely connected by a cable from the rod-like material, and the teacher 1 holds the rod-like material with the left hand. The position presentation unit 10 may be held with the right hand.
さらに、図１では、前記教示装置５と前記移動体２とのデータ送受信には無線（例えば、無線ＬＡＮ、赤外線通信など）を使用する事を想定してケーブルを描いていないが、教示する経路が単純・近距離であるなどの場合は、有線（例えば、有線ＬＡＮなど）でも良い。前記位置提示部１０の詳細については図２、教示の手順については図３、全方位カメラ画像からランドマーク位置を算出する方法については図４および図５にて説明する。 Further, in FIG. 1, a cable is not drawn on the assumption that wireless (for example, wireless LAN, infrared communication, etc.) is used for data transmission / reception between the teaching device 5 and the moving body 2, but the teaching route May be simple or short distance, it may be wired (for example, wired LAN). The details of the position presentation unit 10 will be described with reference to FIG. 2, the teaching procedure will be described with reference to FIG. 3, and the method for calculating the landmark position from the omnidirectional camera image will be described with reference to FIGS.
図２は、本実施例１における前記位置提示部１０の画面例である。図において、１１は各方向の移動量を教示する教示ボタン、１３は各方向の移動量を提示する移動量提示部、１４は各方向の移動量を編集する移動量編集ボタン、１７は複数の位置を教示する時に用いる連続教示ボタン、１８は教示を終了させる教示終了ボタン、１９は各方向の移動量を初期化する移動量初期化ボタン、２０は教示した目標位置を確認するために移動体２を移動させる移動実行ボタン、２１は移動実行ボタン２０にて教示した目標位置を確認した際、教示した位置の修正が必要な時に移動体２を初期位置に戻す初期位置戻りボタン、２２は複数の移動体に目標位置を教示する場合に、どの移動体に対して提示された目標位置を目標位置記憶部に送信するか選択する教示移動体選択ボタンである。 FIG. 2 is a screen example of the position presentation unit 10 in the first embodiment. In the figure, 11 is a teaching button for teaching the amount of movement in each direction, 13 is a movement amount presentation unit for presenting the amount of movement in each direction, 14 is a movement amount editing button for editing the amount of movement in each direction, and 17 is a plurality of buttons. A continuous teaching button used when teaching a position, 18 a teaching end button for ending teaching, 19 a movement amount initializing button for initializing a moving amount in each direction, and 20 a moving body for confirming the taught target position 2 is a movement execution button for moving 2, 21 is an initial position return button for returning the moving body 2 to the initial position when correction of the taught position is necessary when the target position taught by the movement execution button 20 is confirmed, and 22 is a plurality of This is a teaching moving body selection button for selecting which moving body the target position presented to which moving body is to be transmitted to the target position storage unit when the moving body is taught the target position.
図３は前記位置提示部１０を用いた前記移動体２の目標位置を教示する手順である。以下に前記位置提示部１０の説明と共に前記位置提示部１０を用いた前記移動体２の目標位置を教示する手順例を図２および図３を用いて説明する。 FIG. 3 is a procedure for teaching the target position of the moving body 2 using the position presentation unit 10. An example of a procedure for teaching the target position of the moving body 2 using the position presentation unit 10 will be described below with reference to FIGS. 2 and 3 together with the description of the position presentation unit 10.
前記教示者１は、目標位置の計測を始める（Step1）にあたり、前記移動体２の移動開始位置にてＸ，Ｙ，回転（θ）の全ての移動量を初期化する（Step2、図２のＸ方向移動量初期化ボタン１９−Ｘ、Ｙ方向移動量初期化ボタン１９−Ｙ、回転移動量初期化ボタン１９−θを全て押す）。その後、前記教示者１は、前記回転体が床面に接するように前記目標位置教示装置５を把持し、前記移動体２の目標位置まで進み（Step3）、前記全方位カメラ７にて前記ランドマーク６を計測することで前記教示装置５の位置を計測する（Step4）。この教示装置５の位置は、移動量提示部１３に提示され、Ｘ方向移動量提示部１３−Ｘは、計測される移動量のＸ方向成分のみを提示し、Ｙ方向移動量提示部１３−Ｙは、計測される移動量のＹ方向成分のみを提示し、回転移動量提示部１３−θは、計測される移動量の回転方向成分のみを提示する（Step5）。そして、目標位置に到達したら前記移動量提示部１３に提示される各移動量を前記教示者１が確認し（Step6）、前記移動量提示部１３に提示された値に編集が必要か判断し（Step7）、編集が必要と判断された場合で移動量編集ボタン１４での編集が不可能であり前記教示装置５の位置を変更する場合（Step8でのNo）は、Step3へ戻る。Step7にて編集が必要でない場合は、Step10へ移る。また、Step7にて前記移動量提示部１３に提示される移動量が要求精度以下の計測誤差が含まれている場合や、細かな精度を前記移動体２へ送信する目標位置情報に求めない場合など、前記移動量提示部１３に示された計測値を調整するには移動量編集ボタン１４を使用し、四捨五入して良い桁のボタンを押すことで、その桁以下が四捨五入された位置情報に編集される。例えば、前記Ｘ方向移動量提示部１３−Ｘに表示された値が、１５３６．３ｍｍであり１０ｍｍの精度しか望まない場合は１の位の前記Ｘ方向移動量編集ボタン１４−Ｘを押すことにより、Ｘ方向移動量は１５４０．０ｍｍとなる。同様に、前記Ｙ方向移動量提示部１３−Ｙに提示された値を編集する場合には、Ｙ方向移動量編集ボタン１４−Ｙを使用し、前記回転移動量提示部１３−θに提示された値を編集する場合には回転移動量編集ボタン１４−θを使用する（Step9）。 When the teacher 1 starts measuring the target position (Step 1), the teacher 1 initializes all movement amounts of X, Y, and rotation (θ) at the movement start position of the moving body 2 (Step 2, FIG. 2). All of the X-direction movement amount initialization button 19-X, the Y-direction movement amount initialization button 19-Y, and the rotational movement amount initialization button 19-θ are pressed). Thereafter, the teacher 1 holds the target position teaching device 5 so that the rotating body contacts the floor surface, and proceeds to the target position of the moving body 2 (Step 3). The position of the teaching device 5 is measured by measuring the mark 6 (Step 4). The position of the teaching device 5 is presented to the movement amount presentation unit 13, and the X direction movement amount presentation unit 13-X presents only the X direction component of the measured movement amount, and the Y direction movement amount presentation unit 13- Y presents only the Y direction component of the measured movement amount, and the rotational movement amount presentation unit 13-θ presents only the rotational direction component of the measured movement amount (Step 5). When the target position is reached, the teacher 1 confirms each movement amount presented to the movement amount presentation unit 13 (Step 6), and determines whether the value presented to the movement amount presentation unit 13 needs to be edited. (Step 7) When it is determined that editing is necessary and editing with the movement amount edit button 14 is impossible and the position of the teaching device 5 is changed (No in Step 8), the process returns to Step 3. If editing is not necessary in Step 7, go to Step 10. In addition, when the movement amount presented to the movement amount presenting unit 13 in Step 7 includes a measurement error that is less than the required accuracy, or when fine accuracy is not required for the target position information transmitted to the mobile body 2 In order to adjust the measured value shown in the movement amount presenting unit 13, the movement amount edit button 14 is used, and by pressing the button of the digit that can be rounded, the position information that is rounded off to the digit is rounded. Edited. For example, when the value displayed on the X-direction movement amount presentation unit 13-X is 1536.3 mm and only an accuracy of 10 mm is desired, the X-direction movement amount editing button 14-X at the first place is pressed. The amount of movement in the X direction is 1540.0 mm. Similarly, when editing the value presented to the Y-direction movement amount presenting unit 13-Y, the Y-direction movement amount editing button 14-Y is used and presented to the rotational movement amount presenting unit 13-θ. When editing the value, the rotational movement amount edit button 14-θ is used (Step 9).
そして、Ｘ，Ｙ，θの各移動量のみを送信する場合は（Step10のYes）、Ｘ方向移動量教示ボタン１１−Ｘを押すことにより、前記教示装置５から前記移動体２へＸ方向移動量のみが送信され、Ｙ方向移動量教示ボタン１１−Ｙを押すことにより、前記教示装置５から前記移動体２へＹ方向移動量のみが送信され、回転方向移動量教示ボタン１１−θを押すことにより、前記教示装置５から前記移動体２へ回転方向移動量のみが送信される（Step12,15）。ここで、Ｘ方向とＹ方向の両方の移動量を同時に送信したい場合（前記移動体２を斜めに動かしたい場合）は、Ｘ，Ｙ方向移動量教示ボタン１１−ＸＹを押すことにより、前記教示装置５から前記移動体２へＸ方向の移動量とＹ方向移動量が同時に送信される（Step13,15）。また、Ｘ，Ｙ，θ（回転）移動量の全てを同時に送信したい場合（前記移動体２を斜めに動かし、かつ、移動後の姿勢を回転した状態にしたい場合）は、Ｘ，Ｙ，θ移動量教示ボタン１１−ＸＹθを押すことにより、前記教示装置５から前記移動体２へＸ方向の移動量とＹ方向移動量と回転移動量が同時に送信される（Step14,15）。 When only the movement amounts of X, Y, and θ are transmitted (Yes in Step 10), the X direction movement amount teaching button 11-X is pressed to move the teaching device 5 to the moving body 2 in the X direction. Only the amount is transmitted, and when the Y direction movement amount teaching button 11-Y is pressed, only the Y direction movement amount is transmitted from the teaching device 5 to the moving body 2, and the rotation direction movement amount teaching button 11-θ is pressed. Thus, only the rotational movement amount is transmitted from the teaching device 5 to the moving body 2 (Steps 12 and 15). Here, when it is desired to simultaneously transmit the movement amounts in both the X direction and the Y direction (when it is desired to move the moving body 2 at an angle), the X, Y direction movement amount teaching button 11-XY is pressed to execute the teaching. The amount of movement in the X direction and the amount of movement in the Y direction are simultaneously transmitted from the device 5 to the moving body 2 (Steps 13 and 15). Further, when it is desired to transmit all of the X, Y, and θ (rotation) movement amounts simultaneously (when the movable body 2 is moved obliquely and the post-movement posture is to be rotated), X, Y, θ By pressing the movement amount teaching button 11-XYθ, the movement amount in the X direction, the movement amount in the Y direction, and the rotation movement amount are simultaneously transmitted from the teaching device 5 to the moving body 2 (Steps 14 and 15).
そして、その地点から次の地点への教示を続け一連の動作として教示したい場合は（Step16のYes）、連続教示ボタン１７を押して前記教示装置５内の位置記憶部３に目標位置を記憶する（Step17）。そして、一連の動作が相対位置での移動指令の場合（Step18のYes）、移動実行ボタン２０を押して前記移動体２を目標位置（その時点で前記目標位置教示装置５のある位置、次の目標位置教示の初期位置）へ移動させ、移動後に前記Ｘ方向移動量初期化ボタン１９−Ｘと前記Ｙ方向移動量初期化ボタン１９−Ｙと前記回転移動量初期化ボタン１９−θの全てを押し、計測移動量データを初期化し（Step20）、Step3へ進む。一連の動作が絶対位置での移動指令の場合（Step18のNo）は、何もせずにStep3へ進む。 Then, when it is desired to continue teaching from the point to the next point as a series of operations (Yes in Step 16), the continuous teaching button 17 is pressed to store the target position in the position storage unit 3 in the teaching device 5 ( Step17). When the series of operations is a movement command at a relative position (Yes in Step 18), the movement execution button 20 is pressed to move the moving body 2 to the target position (at that time, the position where the target position teaching device 5 is located, the next target To the position teaching initial position), and after the movement, all of the X-direction movement amount initialization button 19-X, the Y-direction movement amount initialization button 19-Y, and the rotational movement amount initialization button 19-θ are pressed. Then, the measured movement amount data is initialized (Step 20), and the process proceeds to Step 3. If the series of operations is a movement command at an absolute position (No in Step 18), the process proceeds to Step 3 without doing anything.
連続教示をしない場合および教示を終了する場合（Step16のNo）は、教示終了ボタン１８を押し（Step21）、前記位置記憶部３へそれまでの目標位置情報を記憶させ、（Step22）教示を終了する。 When continuous teaching is not performed and when teaching is ended (No in Step 16), the teaching end button 18 is pressed (Step 21), the target position information so far is stored in the position storage unit 3, and (Step 22) the teaching is ended. To do.
なお、路面状況によっては、移動経路に小さな段差がある場合など、教示どおりの目標位置情報では、希望の場所に到達しない場合がある。その場合は、目標位置を送信する移動体に割り当てられた教示移動体選択ボタン２２から移動実行させて確認する移動体を選択し（Step23、例えば『ボタンＡ』）、移動実行ボタン２０を押す事で前記教示装置５に備わる前記位置送信部３０から選択された前記移動体２（例えば、移動体Ａ）に備わる前記位置受信部３１に目標位置が伝達され、受信された目標位置を前記移動実行部４が呼び出し、選択された前記移動体２（例えば、移動体Ａ）が移動する（Step24）。ここで、実行された目標位置が要求どおりか判断を行い（Step25）、修正が必要でなければ複数の移動体へその目標位置を記憶させるか判断し（Step26）、移動実行させた移動体のみで良い場合（Step26におけるNo）は、確認終了ボタン３３を押して計測を終了する（Step27）。移動実行させた移動体（例えば、移動体Ａ）以外にも同じ位置へ移動させたい移動体がある場合（Step26におけるYes）は、前記教示移動体選択ボタン２２の他のボタン（例えば、『ボタンＢおよびボタンＣ』）を押す事により、選ばれた移動体（例えば、『移動体Ｂおよび移動体Ｃ』）へ教示に使用した移動体にて移動実行させた目標位置情報が送信され、その移動体（例えば、『移動体Ｂおよび移動体Ｃ』）に備わる位置受信部３１へ記憶される。この時、選ばれた移動体（例えば、『移動体Ｂおよび移動体Ｃ』）では、移動実行による確認（Step24およびStep25）は行わない。Step25にて教示した目標位置に修正が必要な場合は、初期位置戻りボタンを押して前記移動体２を初期位置へ戻し（Step29）、前記Ｘ方向移動量初期化ボタン１９−Ｘと前記Ｙ方向移動量初期化ボタン１９−Ｙと前記回転移動量初期化ボタン１９−θの全てを押し、計測移動量データを初期化し（Step30）、Step3へ進み、再び教示を行うという手順を追加しても良い。 Depending on the road surface condition, the desired position may not be reached with the target position information as taught, such as when there is a small step in the movement route. In that case, a moving body to be confirmed by moving is selected from the teaching moving body selection button 22 assigned to the moving body that transmits the target position (Step 23, for example, “button A”), and the movement execution button 20 is pressed. The target position is transmitted to the position receiving unit 31 provided in the moving body 2 (for example, the moving body A) selected from the position transmitting unit 30 provided in the teaching device 5, and the movement execution is performed on the received target position. The unit 4 is called, and the selected moving body 2 (for example, the moving body A) moves (Step 24). Here, it is determined whether or not the executed target position is as requested (Step 25). If correction is not necessary, it is determined whether or not the target position is stored in a plurality of moving bodies (Step 26), and only the moving body that has been moved is executed. If it is sufficient (No in Step 26), the confirmation end button 33 is pressed to end the measurement (Step 27). When there is a moving body to be moved to the same position other than the moving body (for example, the moving body A) that has been moved (Yes in Step 26), other buttons (for example, “button” in the teaching moving body selection button 22). B and button C ") are transmitted to the selected moving body (for example," moving body B and moving body C "), and the target position information that has been executed by the moving body used for teaching is transmitted. The information is stored in the position receiving unit 31 provided in the moving body (for example, “moving body B and moving body C”). At this time, the selected moving body (for example, “moving body B and moving body C”) does not perform confirmation (Step 24 and Step 25) by the movement execution. If the target position taught in Step 25 needs to be corrected, the initial position return button is pressed to return the moving body 2 to the initial position (Step 29), the X-direction movement amount initialization button 19-X and the Y-direction movement. A procedure may be added in which all of the amount initialization button 19-Y and the rotational movement amount initialization button 19-θ are pressed to initialize the measured movement amount data (Step 30), proceed to Step 3, and teach again. .
なお、前記教示移動体選択ボタン２２は、いずれの移動体も選択されていない場合は１つの移動体しか選択できず、いずれか１つの移動体が選択されている場合は、次から押された移動体には移動実行ボタン２０が有効にならない。また、一度選択された移動体は前記確認終了ボタン３３を押すまで前記教示移動体選択ボタン２２は有効にならない。これは、Step23において目標位置を送信して移動実行させる移動体が複数選択されて複数の移動体が同時に移動実行する事を防ぐためであると共に、Step28において目標位置を送信する移動体を選択する際に、前記確認終了ボタン３３が押される前に誤って移動実行ボタン２０が押されても、複数の移動体が同じ位置に向かって移動を実行するのを防ぐためである。 Note that the teaching moving body selection button 22 can be selected only when one moving body is not selected, and when any one moving body is selected, it is pressed from the next. The movement execution button 20 is not effective for the moving object. In addition, once the moving body is selected, the teaching moving body selection button 22 does not become effective until the confirmation end button 33 is pressed. This is to prevent a plurality of moving bodies from transmitting a target position and executing movement in Step 23 to prevent a plurality of moving bodies from executing movement simultaneously, and to select a moving body that transmits a target position in Step 28. In this case, even if the movement execution button 20 is accidentally pressed before the confirmation end button 33 is pressed, a plurality of moving bodies are prevented from executing movement toward the same position.
また、連続教示する場合で特定の方向は必要でない場合（例えば、Ｘ方向のみへ1000mm進み、その後に斜めへＸ，Ｙそれぞれ500mm進む場合）に、必要のない方向のみ初期化ボタン（前記の例では、Ｘ方向のみに進むステップでのＹ方向移動量初期化ボタン１９−Ｙおよび回転移動量初期化ボタン１９−θ）を押してから、次の移動目標位置（前記の例では、Ｘ方向のみへ1000mm進んだ後の斜めへＸ，Ｙそれぞれ500mm進む位置）への教示を行えば良い。 In the case of continuous teaching, when a specific direction is not required (for example, when 1000 mm is advanced only in the X direction and then X and Y are respectively advanced by 500 mm diagonally), only the unnecessary direction initialization button (the above example) is displayed. Then, after pressing the Y-direction movement amount initialization button 19-Y and the rotational movement amount initialization button 19-θ in the step proceeding only in the X direction, the next movement target position (in the above example, only in the X direction is selected). It is only necessary to teach to a position that advances X and Y by 500 mm diagonally after having advanced 1000 mm.
また、図２に示した前記位置提示部１０の画面の配置は一例であり、前述した機能が満たされるならば、図２の配置およびボタン数でなくても良い。
さらに、図２では複数の移動体に教示する場合に用いる教示移動体選択ボタン２２がＡ〜Ｃの３個あるが、１個以上であれば何個でも良く、複数の移動体を教示する必要がない場合は、なくても良い。
Further, the arrangement of the screen of the position presentation unit 10 shown in FIG. 2 is an example, and the arrangement and the number of buttons shown in FIG. 2 are not necessary as long as the functions described above are satisfied.
Further, in FIG. 2, there are three teaching moving body selection buttons A to C used when teaching a plurality of moving bodies, but any number may be used as long as it is one or more, and it is necessary to teach a plurality of moving bodies. If there is no, there is no need.
図４および図５は、全方位カメラ７による撮像画像からランドマーク位置を検出し、位置算出部９にてランドマーク位置を移動体基準とした直交座標に変換する方法を示している。図においてHは前記ランドマーク６の床面からの高さ、ｈは全方位カメラ中心の床面からの高さ、ｈ’は全方位カメラ中心から前記ランドマーク６までの高さである。 4 and 5 show a method of detecting a landmark position from an image captured by the omnidirectional camera 7 and converting the landmark position into Cartesian coordinates based on the moving object by the position calculation unit 9. In the figure, H is the height of the landmark 6 from the floor, h is the height from the floor of the omnidirectional camera center, and h 'is the height from the omnidirectional camera center to the landmark 6.
目標位置を教示する前の準備段階として、全方位カメラの撮像画像中での前記ランドマーク６の位置と、全方位カメラ中心から前記ランドマーク６までの直線距離ｒを求めるキャリブレーションを行う。全方位カメラ中心から前記ランドマーク６までの直線距離ｒは、ランドマーク高さHが固定であるため、前記移動体２から前記教示装置５までの距離Lが既知である場合、以下の式より求めることが出来る。 As a preparatory step before teaching the target position, calibration is performed to obtain the position of the landmark 6 in the captured image of the omnidirectional camera and the linear distance r from the center of the omnidirectional camera to the landmark 6. The linear distance r from the center of the omnidirectional camera to the landmark 6 has a fixed landmark height H. Therefore, when the distance L from the moving body 2 to the teaching device 5 is known, You can ask.
式（１）を用いて距離Lが既知の数箇所で撮像画像上でのランドマーク位置と、距離ｒの関係（ｒとｒ’の関係）を求め、キャリブレーションを行う。このキャリブレーションデータを基に、前記位置算出部９は、前記全方位カメラ７の撮像画像から得られる距離ｒ’から実際の距離ｒを算出し、前記移動体２から前記教示装置５までの距離Lを以下の式（２）から求める。
Using the equation (1), the relationship between the landmark position on the captured image and the distance r (relationship between r and r ′) is obtained at several locations where the distance L is known, and calibration is performed. Based on this calibration data, the position calculation unit 9 calculates an actual distance r from a distance r ′ obtained from an image captured by the omnidirectional camera 7, and a distance from the moving body 2 to the teaching device 5. L is obtained from the following equation (2).
また、前記全方位カメラ７の撮像画像より、前記移動体２を中心とした直交座標上の前記ランドマーク６と各軸との角度αは求まるため、式（２）にて求まった距離Lと角度αを用いて前記移動体２から前記目標位置教示装置５までのＸおよびＹ方向のそれぞれの移動量が式（３）から求まる。
Further, since the angle α between the landmark 6 on the orthogonal coordinates centered on the moving body 2 and each axis can be obtained from the captured image of the omnidirectional camera 7, the distance L obtained by the equation (2) can be obtained. Using the angle α, the respective movement amounts in the X and Y directions from the moving body 2 to the target position teaching device 5 are obtained from Expression (3).
図６は、本発明の移動体教示システムの教示装置ホルダ構成図であり、図７は本発明の移動体教示システムが目標位置へ移動後に位置補正する流れ図である。図６において、２は移動体、５は教示装置、６はランドマークである。
教示装置ホルダ３３は、移動体２に備わり、教示装置５を教示に使用しない時に移動体２と教示装置５を結合する物である。
FIG. 6 is a configuration diagram of the teaching device holder of the moving body teaching system of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart for correcting the position after the moving body teaching system of the present invention moves to the target position. In FIG. 6, 2 is a moving body, 5 is a teaching device, and 6 is a landmark.
The teaching device holder 33 is provided in the moving body 2 and connects the moving body 2 and the teaching device 5 when the teaching device 5 is not used for teaching.
以下に前記移動体２に前記教示装置５を結合した場合の目標位置へ移動後に位置補正する流れの例を図１〜３および図７を用いて説明する。
図３において移動体の目標位置が教示され、確認終了ボタン３３が押され、教示位置の計測が終了した後（Step27）、前記移動体２は、図示していない外部指令装置（例えば、移動指令クライアントの備わるパソコン）から、移動実行を指令する移動体が選択され、前記移動実行部４へ目標位置への移動実行を指令される（Step32）。指令を受けた前記移動実行部４は受信した目標位置に従って前記車輪を駆動制御することにより、目標位置に移動する（Step32）。目標位置への移動が完了した時点で、前記全方位カメラ７にて移動環境内に備わる前記ランドマーク６の位置を前記ランドマーク計測部８により計測し、前記位置算出部９にて現在位置を算出する（Step33）。このとき、現在位置と目標位置を教示した時に計測した教示装置位置を比較し（Step34）、一致する場合には次の目標位置へ移動する指令を前記移動実行部４へ与える（Step38）。Step34にて位置が一致しない場合には、現在位置と目標位置を教示した時に計測した教示装置位置の誤差を算出し（Step35）、補正すべき移動量を算出する（Step36）。算出された補正移動量は前記移動実行部４に送信され、補正移動量が移動実行される（Step37）。補正移動量が移動実行された後は、Step33に戻り、現在位置と目標位置を教示した時に計測した教示装置位置を比較し、現在位置と目標位置を教示した時に計測した教示装置位置が一致するまでStep33からStep37が繰り返される。以上のStep33〜Step38は、図７に示す前記移動体２に備わる位置補正部３４が行う。
Hereinafter, an example of a flow for correcting the position after moving to the target position when the teaching device 5 is coupled to the moving body 2 will be described with reference to FIGS.
In FIG. 3, after the target position of the moving body is taught, the confirmation end button 33 is pressed, and the measurement of the teaching position is completed (Step 27), the moving body 2 is connected to an external command device (not shown, for example, a movement command). A mobile object that commands movement execution is selected from a personal computer provided with a client, and the movement execution unit 4 is instructed to execute movement to a target position (Step 32). The movement execution unit 4 that has received the command moves to the target position by driving and controlling the wheel according to the received target position (Step 32). When the movement to the target position is completed, the omnidirectional camera 7 measures the position of the landmark 6 provided in the moving environment by the landmark measurement unit 8, and the position calculation unit 9 determines the current position. Calculate (Step 33). At this time, the teaching device position measured when teaching the current position and the target position is compared (Step 34), and if they match, a command to move to the next target position is given to the movement execution unit 4 (Step 38). If the positions do not match in Step 34, the error of the teaching device position measured when the current position and the target position are taught is calculated (Step 35), and the movement amount to be corrected is calculated (Step 36). The calculated corrected movement amount is transmitted to the movement execution unit 4, and the corrected movement amount is moved and executed (Step 37). After the correction movement amount has been executed, return to Step 33, compare the teaching device position measured when the current position and the target position were taught, and the teaching device position measured when the current position and the target position were taught match. Step 33 to Step 37 are repeated until. The above Step 33 to Step 38 are performed by the position correction unit 34 provided in the moving body 2 shown in FIG.
このように、移動空間内の固定された場所に設置されたランドマーク６を教示装置５に備わる全方位カメラ７で計測する事で得られる教示装置の位置の計測情報を、教示者１が確認・編集して移動体２へ送信する構成をしているので、簡単に、安全に目標位置を教示することができる。 In this way, the teacher 1 confirms the measurement information of the position of the teaching device obtained by measuring the landmark 6 installed at a fixed location in the moving space with the omnidirectional camera 7 provided in the teaching device 5. -Since it has the structure which edits and transmits to the mobile body 2, a target position can be taught easily and safely.
本発明の移動体への位置教示システムによれば、移動空間内の固定された場所に設置されたランドマークを教示装置に備わる全方位カメラで計測する事で得られる教示装置の位置の計測情報を、教示者が確認・編集して無線にて送信するので、移動体を動かすことなく、移動体の目標位置および経路の教示を安全に、容易に行うことができる。 According to the position teaching system for the moving body of the present invention, the measurement information of the position of the teaching device obtained by measuring the landmark installed at the fixed place in the moving space with the omnidirectional camera provided in the teaching device. Since the instructor confirms, edits, and transmits wirelessly, the target position and route of the moving body can be taught safely and easily without moving the moving body.
１ 教示者
２ 移動体
３ 位置記憶部
４ 移動実行部
５ 教示装置
６ ランドマーク
７ 全方位カメラ
８ ランドマーク計測部
９ 位置算出部
１０ 位置提示部
１１ 教示ボタン
１３ 移動量提示部
１４ 移動量編集ボタン
１７ 連続教示ボタン
１８ 教示終了ボタン
１９ 移動量初期化ボタン
２０ 移動実行ボタン
２１ 初期位置戻りボタン
２２ 教示移動体選択ボタン
３０ 位置送信部
３１ 位置受信部
３２ 教示装置ホルダ
３３ 確認終了ボタン
３４ 位置補正部
１００ 車輪位置検出器
１０１ 車輪位置算出器
１０２ ジョイスティック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Teacher 2 Mobile body 3 Position storage part 4 Movement execution part 5 Teaching device 6 Landmark 7 Omnidirectional camera 8 Landmark measurement part 9 Position calculation part 10 Position presentation part 11 Teaching button 13 Movement amount presentation part 14 Movement amount edit button 17 Continuous teaching button 18 Teaching end button 19 Movement amount initialization button 20 Movement execution button 21 Initial position return button 22 Teaching moving body selection button 30 Position transmitting unit 31 Position receiving unit 32 Teaching device holder 33 Confirmation end button 34 Position correcting unit 100 Wheel position detector 101 Wheel position calculator 102 Joystick
Claims (4)
前記教示装置は、
前記ランドマークを計測するランドマーク計測部と、
前記ランドマークの計測結果から環境内での教示装置位置を算出する位置算出部と、
前記教示装置位置を教示者に提示する位置提示部と、
教示者が前記教示装置位置を移動体の目標位置として編集する位置編集部と、
前記位置編集部で編集された目標位置を記憶する位置記憶部と、
前記位置記憶部に記憶された目標位置を前記移動体に送信する位置送信部とを備え、
前記移動体は、
前記位置送信部から送られた目標位置を受信する位置受信部と、
前記位置受信部にて受信した目標位置に従って移動を実行する移動実行部とを備える
ことを特徴とする、移動体教示システム。 A moving body teaching system comprising: a moving body; a landmark for the mobile body to measure its own position in an environment; and a teaching device for a teacher to teach a target position of the mobile body.
The teaching device includes:
A landmark measurement unit for measuring the landmark;
A position calculating unit that calculates a teaching device position in the environment from the measurement result of the landmark;
A position presentation unit for presenting the teaching device position to a teacher;
A position editing unit in which a teacher edits the position of the teaching device as a target position of the moving body;
A position storage unit for storing a target position edited by the position editing unit;
A position transmission unit that transmits the target position stored in the position storage unit to the moving body,
The moving body is
A position receiver that receives a target position sent from the position transmitter;
A moving body teaching system comprising: a movement execution unit that executes movement according to the target position received by the position receiving unit.
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