JP2014078131A - 姿勢制御装置及びｒｆｉｄタグ性能評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦＩＤタグの性能評価におけるＲＦＩＤタグの姿勢を容易に制御する。
【解決手段】タグ姿勢制御ユニットのＰＣ２０は、回転角取得手段２０１、目標姿勢登録手段２０２、目標姿勢記憶手段２０３、クレーン姿勢取得手段２０４、クレーン姿勢計算手段２０５及び目標姿勢制御手段２０６等を有する。回転角取得手段２０１は、操作者によりＲＦＩＤタグが手動で所定の姿勢に操作されたときのアクチュエータの回転角度であるアクチュエータ角度を取得し、目標姿勢登録手段２０２にアクチュエータ角度を通知する。目標姿勢制御手段２０６は、計測ユニットのＰＣ１５からの目標姿勢（タグ姿勢番号）の指定を受け付けると、クレーン姿勢計算手段２０５により計算されたクレーンの姿勢と、目標姿勢記憶手段２０３に記憶された目標姿勢とに基づき、姿勢制御部のアクチュエータを制御し、ＲＦＩＤタグの姿勢を目標姿勢になるように変更する。
【選択図】図６

Description

本発明は、姿勢制御装置及びＲＦＩＤタグ性能評価システムに関する。

ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムの安定性を的確に評価するためには、実際にＲＦＩＤシステムが導入される環境でのＲＦＩＤタグの位置や姿勢毎の応答電波強度をその分布として把握しておく必要がある。応答電波強度分布の把握により、ＲＦＩＤシステムの運用後に何らかの原因でＲＦＩＤタグの読み取り性能が低下した場合であっても、運用前後の応答電波強度分布を比較することで原因の究明、対処法の確立等を短時間で正確に行うことができる。

しかし、ＲＦＩＤシステムが導入される環境はユーザの利用形態や利用場所等の物理的制約等によって様々であり、ＲＦＩＤタグの応答電波強度の測定にはあらゆる場所で細かく位置や姿勢を変化させられる容易性や柔軟性が要求される。

そこで、例えば特許文献１には、ＲＦＩＤタグの評価システムの一例として、評価対象のＲＦＩＤタグを保持する被試験体固定部を移動自在に支持する細長い板状の動径方向レールと、前記動径方向レール上で被試験体固定部を前後に移動させて任意の動径に変化させる動径駆動部と、前記動径方向レールの一端の基部を原点として動径方向レールを水平面に対して上下方向に回転させて任意の仰角方向に駆動する仰角駆動部と、前記動径方向レールを前記原点に位置する水平面に対して垂直な垂直部を軸として任意のヨー角に回転するよう駆動するヨー角駆動部とを備えた位置決め装置を設け、前記原点の位置にＲＦＩＤタグに対して試験用の無線信号の発信とＲＦＩＤタグから送信された無線信号の受信を行うアンテナを設け、前記各動径、仰角、ヨー角の各値の組み合わせ毎に前記アンテナから前記ＲＦＩＤタグに対して無線信号の送信と、前記ＲＦＩＤタグから受信した無線信号を受信して、各動径、仰角、ヨー角を変化させて評価する試験装置とを備えることを特徴とするＲＦＩＤタグの評価システムが開示されている。

特許文献１に記載の技術によれば、無線認証特有の相対姿勢の自由度を考慮した評価を行うため、ＲＦＩＤタグの空間３次元の位置決めを行うことができる。

しかしながら特許文献１に記載の技術では、位置決め装置自体が例えば意図的せず動いてしまった場合や他の場所に移動して測定する場合等には、測定のための角度を再度調べたり、設定したりしなければならず、測定の正確性や容易性を欠くという課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、ＲＦＩＤタグの性能評価におけるＲＦＩＤタグの姿勢を容易に制御することを目的とする。

上記課題を解決するため、姿勢制御装置は、ＲＦＩＤタグの姿勢を制御する姿勢制御装置であって、前記ＲＦＩＤタグの三次元空間における姿勢を目標姿勢として登録する目標姿勢登録手段と、前記目標姿勢に基づいて、前記ＲＦＩＤタグの姿勢を制御する姿勢制御手段とを有する。

本発明の実施の形態によれば、ＲＦＩＤタグの性能評価におけるＲＦＩＤタグの姿勢を容易に制御できる。

本発明の実施の形態のＲＦＩＤタグ性能評価システムの構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の姿勢制御部の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグ性能評価システムの処理手順の一例を示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態における絶対座標系、姿勢制御部座標系の設定の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＰＣのハードウェア構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグ性能評価システムの機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるクレーンのヨー角を計算する処理の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるアクチュエータの回転角度の設定の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における姿勢制御部の初期状態の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグの六面体への貼付パターンの一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグの基本姿勢を実現する姿勢制御部の関節配置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における姿勢制御部の使用関節及びその使用関節の角度の設定の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における仮想タグ姿勢制御マニピュレータに設定する座標系の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるデフォルト関節配置のアクチュエータ角度の設定の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における仮想六面体を回転させた場合の目標姿勢の登録方法の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における仮想六面体の最小回転角度を導出する手順の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における各姿勢回転変換パターンに対応するタグ姿勢番号の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグ性能評価システムは、ＲＦＩＤタグの応答電波強度を計測するときのＲＦＩＤタグの三次元空間における姿勢を目標姿勢として登録することで、ＲＦＩＤタグの位置や姿勢が変化した場合でもＲＦＩＤタグの姿勢が目標姿勢になるように制御するシステムである。これにより、ＲＦＩＤタグの評価を行う操作者の意図したＲＦＩＤタグの姿勢になるようＲＦＩＤタグの姿勢を容易に制御でき、ＲＦＩＤタグの電波強度の測定精度の向上を図ることを可能とする。操作者は、例えばＲＦＩＤタグ性能評価システムを利用し、ＲＦＩＤタグの応答電波強度を測定する者やＲＦＩＤタグ性能評価システムのシステム管理者等である。なお、ＲＦＩＤタグ性能評価システムは、ＲＦＩＤタグの性能評価に限らず、ある物体の位置や姿勢を変化させ、その物体の送受信データを測定し、評価するシステムに適用できる。
[システム構成]
図１は、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグ性能評価システムの構成の一例を示す図である。ＲＦＩＤタグ性能評価システム１は、アンテナユニット１０、計測ユニット１１及びタグ姿勢制御ユニット１２を有する。図１の例では２つのアンテナユニット１０によりゲートを構成している。但し、アンテナユニット１０は２つに限定されるものではない。

アンテナユニット１０は、計測ユニット１１のＰＣ１５と通信可能に接続されている。なお、アンテナユニット１０とＰＣ１５との接続の形態は有線、無線を問わない。アンテナユニット１０はＰＣ１５からの制御によりタグ姿勢制御ユニット１２が保持しているＲＦＩＤタグ１６に対して試験用の無線信号の発信とＲＦＩＤタグ１６から送信された無線信号の受信とを行う。アンテナユニット１０は受信した無線信号をＰＣ１５に送信する。ＲＦＩＤリーダライタは例えばアンテナユニット１０に内蔵されている。ＲＦＩＤリーダライタはアンテナユニット１０とＰＣ１５との間に別途、設けられていてもよい。アンテナユニット１０はＲＦＩＤタグ検知手段の一例である。

計測ユニット１１は、ステレオカメラ１４及びＰＣ１５を有する。

ステレオカメラ１４は、ＰＣ１５の制御によりタグ姿勢制御ユニット１２のマーカ１８を撮影する。マーカ１８はタグ姿勢制御ユニット１２のクレーン１９の所定位置に取り付けられている。また、ステレオカメラ１４は、三脚２１に取り付けられている。ステレオカメラ１４は、ＰＣ１５とケーブルで通信可能に接続されている。

ＰＣ１５は、アンテナユニット１０を制御してＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度を計測する。また、ＰＣ１５は、ステレオカメラ１４による撮影結果からマーカ１８の３次元位置を計測することができる。ＰＣ１５は、クレーン１９に取り付けられたＲＦＩＤタグ１６とマーカ１８との位置関係を予め設定しておくことで、マーカ１８の３次元位置からＲＦＩＤタグ１６の３次元位置を計算できる。ＰＣ１５とタグ姿勢制御ユニット１２のＰＣ２０とは有線又は無線を問わず、通信可能に接続されている。

タグ姿勢制御ユニット１２は、クレーン１９と、クレーン１９の先端に取り付けられている姿勢制御部１３と、ＰＣ２０とを有する。

クレーン１９には姿勢制御部１３、マーカ１８、ＰＣ２０、ペデスタル２２及び重力加速度センサが取り付けられている。例えばマーカ１８はＬＥＤにより実現できる。例えばマーカ１８は異なる色のＬＥＤにより実現することが望ましい。クレーン１９は、図１に示される矢印のように、クレーン１９を回転軸とした回転（ピッチ角の回転）、ペデスタル２２を回転軸とした回転（ヨー角の回転）及びペデスタル２２の車輪により全方位への移動が可能とされる。

ＰＣ２０は、姿勢制御部１３を制御し、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢を制御する。また、ＰＣ２０は、ＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度を計測する際のＲＦＩＤタグ１６の姿勢を決定するために、操作者が手動でＲＦＩＤタグ１６を変化（回転）させたときの姿勢を目標姿勢として記憶する。また、ＰＣ２０はクレーン１９のピッチ角方向の回転角度を重力加速度センサを制御し取得する。また、ＰＣ２０は、ＰＣ１５から送信される情報を受信する通信機能を有する。ここで、ＰＣ１５から送信される情報は、クレーン１９のヨー角方向の回転角度である。

姿勢制御部１３は、隣接軸が直交する３軸以上のジンバル機構を備え、ＰＣ２０の制御によりＲＦＩＤタグ１６の姿勢を変更する。ジンバル機構が３軸以上の回転軸のジンバル１７を有することで、ジンバル１７に取り付けられたＲＦＩＤタグ１６の姿勢を３次元空間において制御できる。

図２は、本発明の実施の形態における姿勢制御部１３の構成の一例を示す図である。図２に示されるように、姿勢制御部１３は、４軸のジンバル機構を備え、ジンバル１７にはＲＦＩＤタグ１６が取り付けられている。ここで、最も外側の回転軸を有するジンバル１７をジンバル１７_１とし、内側にかけて順に、ジンバル１７_２、ジンバル１７_３、最も内側のものをジンバル１７_４とする。そして、ジンバル１７の各回転軸には、駆動関節（アクチュエータ）２３と受動関節（軸受け）２４とが設置されている。アクチュエータ２３及び軸受け２４は、最も外側の回転軸に設置されているものから内側にかけて順に、それぞれアクチュエータ２３_１、２３_２、２３_３、２３_４及び軸受け２４_１、２４_２、２４_３、２４_４である。ＲＦＩＤタグ１６とジンバル１７_４とは、アクチュエータ２３_４及び軸受け２４_４を介して接続されている。本発明の実施の形態において、アクチュエータ２３は回転角度センサを備えており、回転角度センサにより測定されたアクチュエータ２３が回転した角度（アクチュエータ角度）がＰＣ２０に通知される。また、ＰＣ２０の制御により、アクチュエータ２３が可動（回転）され、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢が変化する。なお、３軸ジンバル機構では、３つの回転軸のうち２つの軸が同一平面上に揃ってしまう特異姿勢（ジンバルロック）となり得る。そこで、本発明の実施の形態のようにジンバル機構１７は、特異姿勢になるのを回避するため４つの回転軸を有する４軸ジンバル機構が望ましい。

図１に戻り説明する。

ペデスタル２２は車輪がついており、操作者の手動の操作によりタグ姿勢制御ユニット１２の位置を全方位に容易に移動できる。また、ペデスタル２２は、操作者がクレーン１９のピッチ角（クレーン１９を回転軸とした回転）及びヨー角（ペデスタル２２を回転軸とした回転）を手動で可動できるようにクレーン１９に取り付けられている。

このように、タグ姿勢制御ユニット１２は、応答電波強度の計測をする際のＲＦＩＤタグ１６の姿勢として目標姿勢を登録できる。また、タグ姿勢制御ユニット１２は、操作者が手動でタグ姿勢制御ユニット１２の位置並びにクレーン１９のピッチ角及びヨー角を変化させることができる。そして、タグ姿勢制御ユニット１２は、クレーン１９の移動や回転、姿勢制御部１３の姿勢の変化があったとしても、姿勢制御部１３を制御し、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢を目標姿勢になるよう変化させることができる。
[システム動作概要]
本発明の実施の形態において、上述したシステム構成によりＲＦＩＤタグ性能評価システム１は例えば図３に示すフローチャートの手順で処理を行う。図３は、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグ性能評価システム１の処理手順の一例を示すフローチャートである。

Ｓ１：操作者は、ＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度を測定する際のＲＦＩＤタグ１６の姿勢（目標姿勢）になるように、姿勢制御部１３に搭載されたＲＦＩＤタグ１６を手動で回転等の操作を行う。

Ｓ２：ＰＣ２０は、姿勢制御部１３のアクチュエータ２３に具備された回転角度センサにより計測されたアクチュエータ２３の回転角度を取得する。

Ｓ３：ＰＣ２０は、得られたアクチュエータ２３の回転角度に基づき、ＲＦＩＤタグ１６の目標姿勢の演算処理を実行する。姿勢の演算処理とは、姿勢の座標変換等の処理である。

Ｓ４：ＰＣ２０は、計算されたＲＦＩＤタグ１６の目標姿勢を登録する。

上述したステップＳ１〜４の処理により、応答電波強度を測定する際のＲＦＩＤタグ１６の姿勢（目標姿勢）を登録する。以降、ステップＳ５〜６の処理は、ＲＦＩＤタグ１６が目標姿勢になるように制御する処理である。

Ｓ５：目標姿勢を登録してから応答電波強度を計測するまで、操作者等によりクレーン１９が移動されたり、回転されたりする場合がある。そのため、ＰＣ２０は、クレーン１９の姿勢を計算する。その計算結果は、ＲＦＩＤタグ１６の目標姿勢が絶対座標系に対して一定になるよう制御する際に用いられる。

ここで、本発明の実施の形態における絶対座標系の設定について説明する。図４は、本発明の実施の形態における絶対座標系、姿勢制御部座標系の設定の一例を示す図である。図４に示されるように、絶対座標系Σｃは三脚２１に取り付けられた雲台の回転角を中心としたときのステレオカメラ１４の座標系（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）として設定する。姿勢制御部座標系Σｓは姿勢制御部１３に固定された座標系（ｘｓ、ｙｓ、ｚｓ）として設定する。各軸の正方向は、図４に示されるように設定される。また、クレーン１９のピッチ角ｐは姿勢制御部１３（クレーン先端）が上に上がる方向を正とする。クレーン１９のヨー角ｗは上から見たとき時計回りに回転する方向を正とする。

図３に戻り説明する。

Ｓ６：ＰＣ２０は、ステップＳ４において登録された目標姿勢と、ステップＳ５において計算されたクレーンの姿勢とに基づき、姿勢制御部１３を制御し、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢を目標姿勢になるよう変化させる。ＰＣ２０は、ＲＦＩＤ１６を目標姿勢にする制御が完了すると、応答電波強度の計測の要求をＰＣ１５に送信する。

Ｓ７：ＰＣ１５は、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢が目標姿勢になると、ＲＦＩＤタグ１６のアンテナユニット１０を制御し、ＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度を計測する。

以上の処理に基づき、ＲＦＩＤタグ性能評価システムは、予め登録された目標姿勢になるようにＲＦＩＤタグ１６の姿勢を制御し、ＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度を計測することができる。
[ハードウェア構成]
計測ユニット１１のＰＣ１５とタグ姿勢制御ユニット１２のＰＣ２０とは例えば図５に示すようなハードウェア構成により実現される。図５は、本発明の実施の形態におけるＰＣのハードウェア構成の一例を示す図である。ここではＰＣ２０を一例として説明する。

ＰＣ２０はバス３９で相互に接続されている入力装置３１、出力装置３２、記録媒体読取装置３３、補助記憶装置３４、主記憶装置３５、演算処理装置３６及びインタフェース装置３７を含むように構成される。

入力装置３１はキーボードやマウス等である。入力装置３１は各種信号を入力するために用いられる。出力装置３２はディスプレイ装置等である。出力装置３２は各種ウインドウやデータ等を表示するために用いられる。インタフェース装置３７は、モデム、ＬＡＮカード、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等である。インタフェース装置３７は例えばステレオカメラ１４等の他の機器並びにインターネット及びＬＡＮ等のネットワークに接続するために用いられる。

タグ姿勢制御ユニット１２を実現するためのタグ姿勢制御プログラムは、ＰＣ２０を制御する各種プログラムの少なくとも一部である。タグ姿勢制御用プログラムは例えば記録媒体３８の配布やネットワーク等からのダウンロード等によって提供される。

記録媒体３８はＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的、電気的又は磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。

タグ姿勢制御用プログラムを記録した記録媒体３８が記録媒体読取装置３３にセットされると、タグ姿勢制御用プログラムは記録媒体３８から記録媒体読取装置３３を介して補助記憶装置３４にインストールされる。ネットワーク等からダウンロードされたタグ姿勢制御用プログラムはインタフェース装置３７を介して補助記憶装置３４にインストールされる。

補助記憶装置３４はタグ姿勢制御用プログラムを含むプログラム、ファイル、データ等を格納する。主記憶装置３５はタグ姿勢制御用プログラムの起動時に補助記憶装置３４からタグ姿勢制御用プログラムを読み出して格納し、又その他のファイルやデータ等を格納する。また、主記憶装置３５は目標姿勢を記憶する。演算処理装置３６は主記憶装置３５に格納されたタグ姿勢制御用プログラムに従って各種処理を実現する。

なお、ＰＣ１５は上記同様のハードウェア構成を有する。但し、ＰＣ１５において実行されるプログラムは、計測用プログラムである。
[機能構成]
図６は、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグ性能評価システム１の機能構成の一例を示す図である。

（タグ姿勢制御ユニット１２のＰＣ２０）
ＰＣ２０は、回転角取得手段２０１、目標姿勢登録手段２０２、目標姿勢記憶手段２０３、クレーン姿勢取得手段２０４、クレーン姿勢計算手段２０５及び目標姿勢制御手段２０６等を有する。

回転角取得手段２０１は、操作者によりＲＦＩＤタグ１６が手動で所定の姿勢に操作されたときのアクチュエータ２３の回転角度であるアクチュエータ角度を取得し、目標姿勢登録手段２０２にアクチュエータ角度を通知する。

目標姿勢登録手段２０２は、回転角取得手段２０１から通知されたアクチュエータ角度に基づき、姿勢の座標系の変換等の演算処理をする。そして、目標姿勢登録手段２０２は、変換により得られた姿勢を目標姿勢として、目標姿勢記憶手段２０３に登録する。本発明の実施の形態において、複数の目標姿勢を設定することができる。そして、複数の目標姿勢には、それぞれタグ姿勢番号が割り振られている。なお、目標姿勢登録手段２０２による詳細な演算処理及び目標姿勢の登録処理については後述する。

目標姿勢記憶手段２０３は、目標姿勢登録手段２０２からの目標姿勢の登録処理要求に基づき、目標姿勢を記憶する。目標姿勢は、タグ姿勢番号に対応付けて記憶される。目標姿勢記憶手段２０３は、目標姿勢の記憶に例えば主記憶装置３５を用いる。但し、目標姿勢の記憶には、補助記憶装置３４や記録媒体３８等が用いられてもよい。また、後述する目標姿勢制御手段２０６がＲＦＩＤタグ１６を目標姿勢になるように制御する際に、目標姿勢記憶手段２０３に記憶される目標姿勢が参照される。

クレーン姿勢取得手段２０４は、クレーンヨー角取得手段２０４１とクレーンピッチ角取得手段２０４２とを有し、クレーン１９の移動や回転による姿勢に関する情報を取得する。クレーン１９の姿勢に関する情報とは、図４に示したクレーン１９のヨー角及びピッチ角である。クレーンヨー角取得手段２０４１は、ＰＣ１５により算出されたクレーン１９のヨー角を取得する。クレーンピッチ角取得手段２０４２は、クレーン１９に取り付けられた重力加速度センサからクレーン１９のピッチ角を計測する。クレーン姿勢取得手段２０４は、得られたクレーン１９のヨー角及びピッチ角を、クレーン姿勢計算手段２０５に通知する。

クレーン姿勢計算手段２０５は、クレーン１９のヨー角及びピッチ角に基づきクレーン１９の姿勢を計算する。なお、姿勢制御部１３はクレーン１９の先端に固定して設置されているため、クレーン１９の姿勢は姿勢制御部１３の姿勢と同じである。クレーン１９の姿勢の計算方法について図４を参照しつつ説明する。まず絶対座標系Σｃを基準としたクレーン１９の姿勢制御部座標系Σｓ姿勢を、

とする。クレーン１９のピッチ角ｐ＝０、ヨー角ｗ＝０のときの

を姿勢制御部座標系Σｓのデフォルト姿勢

とする。絶対座標系Σｃのｘｃ軸まわりにｐ回転させ、ｙｃ軸まわりにｗ回転させる回転行列Ｒ_ｐｗを、

とする。したがって、絶対座標系Σｃにおけるピッチ角ｐ、ヨー角ｗ回転したクレーン１９の姿勢制御部座標系Σｓ姿勢は、

となる。以上のように、クレーン姿勢計算手段２０５は、クレーン１９のピッチ角ｐ及びヨー角ｗにより絶対座標系Σｃ基準のクレーン１９の姿勢制御部座標系Σｓ姿勢を算出できる。

図６に戻り説明する。

目標姿勢制御手段２０６は、後述する計測ユニット１１のＰＣ１５からの目標姿勢（タグ姿勢番号）の指定を受け付けると、クレーン姿勢計算手段２０５により計算されたクレーン１９の姿勢と、目標姿勢記憶手段２０３に記憶された目標姿勢とに基づき、姿勢制御部１３のアクチュエータ２３を制御し、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢を目標姿勢になるように変更する。なお、目標姿勢制御手段２０６は、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢の目標姿勢への変更契機がＰＣ１５からの目標姿勢の指定を受け付ける場合に限らず、例えば、指定が無い場合も常にクレーン１９の姿勢の変化に関わらず一定の目標姿勢を保つように制御してもよい。

（計測ユニット１１のＰＣ１５）
ＰＣ１５は、クレーンヨー角計算手段１５１、クレーンヨー角通知手段１５２、姿勢番号指定手段１５３及び応答電波強度計測手段１５４等を有する。

クレーンヨー角計算手段１５１は、ステレオカメラ１４によるクレーン１９に設置されたマーカ１８の撮影結果に基づき、クレーンのヨー角を計算する。クレーンのヨー角を計算する処理について図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態におけるクレーンのヨー角を計算する処理の一例を示す図である。

まず、クレーンヨー角計算手段１５１はステレオカメラ１４を制御してクレーン１９に設置されたマーカ１８−１、１８−２を撮影する。クレーンヨー角計算手段１５１はステレオカメラ１４による撮影結果からマーカ１８−１の３次元位置［ｘ１，ｙ１，ｚ１］とマーカ１８−２の３次元位置［ｘ２，ｙ２，ｚ２］とを計測する。

次いで、クレーンヨー角計算手段１５１はマーカ１８−１、１８−２の三次元位置から以下の式（数式３）を用いてクレーン１９のヨー角ｗを計算する。

ｗ＝ｔａｎ−１｛（ｘ２−ｘ１）／（ｚ２−ｚ１）｝・・・（数式３）
そして、クレーンヨー角計算手段１５１は、ヨー角ｗの計算結果のＰＣ２０への送信を、クレーンヨー角通知手段１５２に要求する。

図６に戻り説明する。

クレーンヨー角通知手段１５２は、クレーンヨー角計算手段１５１により計算されたクレーン１９のヨー角をＰＣ２０に送信する。

姿勢番号指定手段１５３は、ＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度を測定する際の姿勢である目標姿勢（タグ姿勢番号）を指定する。姿勢番号指定手段１５３は、指定された目標姿勢（タグ姿勢番号）をＰＣ２０に通知する。この指定された目標姿勢（タグ姿勢番号）に基づきＰＣ２０でＲＦＩＤタグ１６の姿勢を制御する。なお、目標姿勢が複数存在しない場合は、姿勢番号指定手段１５３は必ずしも必要とせず、例えば、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢が一つの目標姿勢に常に保持されるようにＰＣ２０において制御されればよい
応答電波強度計測手段１５４は、アンテナユニット１０を制御し、ＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度を計測する。

以下、図３におけるステップＳ１〜４により実行される目標姿勢が登録されるまでの処理（１）と、ステップＳ６における登録された目標姿勢に基づきＲＦＩＤタグ１６の姿勢を制御する処理（２）とを詳細に説明する。
[処理手順]
（１）目標姿勢の登録処理手順
本発明の実施の形態における目標姿勢を算出する演算処理の一例について説明する。

＜アクチュエータの回転角度の設定＞
まず前提として、姿勢制御部１３のアクチュエータ２３の回転角度について説明する。図８は、本発明の実施の形態におけるアクチュエータ２３の回転角度の設定の一例を示す図である。図８（ａ）に示されるように、アクチュエータ２３の回転角度の可動範囲は０〜３００[ｄｅｇ]であり、中心は１５０[ｄｅｇ]である。本発明の実施の形態において、図８（ａ）に示されるアクチュエータの回転角度を、アクチュエータ基準アクチュエータ角度とする。一方、本発明の実施の形態において、目標姿勢の演算処理を簡単にするため、図８（ｂ）に示されるようなアクチュエータ２３の回転角度の可動範囲が０〜３００[ｄｅｇ]、中心が０[ｄｅｇ]であるアクチュエータの回転角度を、姿勢制御部基準アクチュエータ角度という。したがって、アクチュエータ基準アクチュエータ角度と姿勢制御ツール基準アクチュエータ角度とは、（アクチュエータ基準アクチュエータ角度）＝（姿勢制御ツール基準アクチュエータ角度）＋１５０[ｄｅｇ]の関係が成り立つ。

＜姿勢制御部の初期状態＞
姿勢制御部１３の初期状態は例えば図９に示されるような状態である。図９は、本発明の実施の形態における姿勢制御部１３の初期状態の一例を示す図である。ここで、姿勢制御部１３の初期状態とは、アクチュエータ２３_１〜２３_４の姿勢制御部基準アクチュエータ角度が全て０[ｄｅｇ]におけるジンバル１７_１〜１７_４の状態（姿勢）をいう。図９に示されるように、姿勢制御部１３の初期状態では、姿勢制御部座標系Σｓのｘｓ−ｙｓ軸からなる面（ｘｓ−ｙｓ面）とジンバル１７_１が平行であり、ｘｓ−ｚｓ面とジンバル１７_２〜１７_４がそれぞれ平行である。

＜複数の目標姿勢（基本姿勢）の一括設定＞
ＲＦＩＤシステムは例えばマテリアルハンドリングに利用される。そのときＲＦＩＤタグ１６は、例えば段ボール等の六面体の箱のいずれかの面に貼り付けられる場合がある。そのため、ＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度の計測にあたり、例えば六面体の各面にＲＦＩＤタグ１６が貼り付けられるパターン毎に性能評価を行う必要があるが、目標姿勢を貼付パターン毎に都度登録するのは効率的でない。そこで、本発明の実施の形態において、ＲＦＩＤタグ１６の複数の貼付パターン（姿勢）を目標姿勢として一括登録できるようにする。そして、複数の目標姿勢のそれぞれに対応するタグ姿勢番号を、計測ユニット１１（ＰＣ１５）側で指定することにより、そのタグ姿勢番号に対応する目標姿勢にＲＦＩＤタグ１６の姿勢を変化させることができる。本発明の実施の形態では、ＲＦＩＤタグ１６の複数の姿勢の登録（演算処理）にあたり、六面体が存在すると仮定し、その仮定した六面体（以下、「仮想六面体」という。）にＲＦＩＤタグ１６が貼り付けられた場合の複数パターンの姿勢を求める。なお、本発明の実施の形態における仮想六面体の一形態として立方体を取り扱う。

仮想六面体の一辺に平行にＲＦＩＤタグ１６を貼り付ける場合、ＲＦＩＤタグ１６の貼付パターンは図１０に示されるようなパターンとなる。図１０は、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグ１６の六面体への貼付パターンの一例を示す図である。図１０（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ＲＦＩＤタグ１６は姿勢１〜姿勢６の貼付パターン（以下、「基本姿勢」という。）となる。ここで図１０（ａ）に示される仮想六面体の座標系を仮想六面体座標系Σｍとし、各軸をそれぞれｘｍ、ｙｍ、ｚｍとする。ＲＦＩＤタグ１６の姿勢１と姿勢６とはｘｍ−ｙｍ面、姿勢２と姿勢３とはｘｍ−ｚｍ面、姿勢４と姿勢５とはｙｍ−ｚｍ面上に貼り付けられた姿勢である。そして、姿勢１と姿勢６とはｘｍ−ｙｍ面の法線（ｚｍ軸）を軸に９０度回転させた関係である。同様に、姿勢２及び姿勢３と姿勢４及び姿勢５とは、それぞれｘｍ−ｚｍ面の法線（ｙｍ軸）、ｙｍ−ｚｍ面の法線（ｘｍ軸）を軸に９０度回転させた関係である。また、言い換えると、姿勢１と姿勢６とをｙｍ軸を中心に９０度回転させた姿勢がそれぞれ姿勢４と姿勢５とである。姿勢１と姿勢６とをｘｍ軸を中心に９０度回転させた姿勢がそれぞれ姿勢２と姿勢３とである。なお、基本姿勢の仮想六面体の表面上の位置は、互いに直交して隣接する平面上のいずれかの面であればよい。そして、各姿勢（姿勢１〜６）のＲＦＩＤタグ１６に固定された座標系を、図１０（ａ）に示されるように仮想六面体座標系Σｍと各軸を平行にしたタグ座標系Σｔとして設定する。

上述したように、本発明の実施の形態において、これらのＲＦＩＤタグ１６の基本姿勢（姿勢１〜６）を目標姿勢として一括登録する。また、姿勢１〜６の表示がタグ姿勢番号であり、このタグ姿勢番号に対応付けて目標姿勢が記憶される。

なお、本発明の実施の形態における目標姿勢の登録は、複数の六面体へのＲＦＩＤタグ１６の貼り付けパターンを同時に登録する方法に限らず、ある一つの貼り付けられ方のみを目標姿勢として登録してもよい。また、ＲＦＩＤタグ１６を貼り付ける対象の形状は、六面体に限らず、例えば円柱や球形やその他の多面体であってもよく、それぞれの形状におけるＲＦＩＤタグ１６の貼り付け部位に応じて目標姿勢を同時登録してもよい。

次いで、６種類の基本姿勢の算出方法を説明する。基本姿勢の算出には順運動学を用いる。そのためには、まず各基本姿勢を実現する姿勢制御部１３の関節配置を決定し、その決定された関節配置における姿勢を算出する。姿勢制御部１３の関節配置とは、ジンバル１７のフレームにより構成される関節の位置であって、ジンバル１７_１〜１７_４の回転した状態によって表される。

＜基本姿勢の関節配置の定義＞
ＲＦＩＤタグ１６の各基本姿勢（姿勢１〜６）を実現する姿勢制御部１３の関節配置は、図１１に示すような配置である。図１１は、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤタグ１６の各基本姿勢を実現する姿勢制御部１３の関節配置の一例を示す図である。ジンバル１７が特異姿勢（ジンバルロックの状態）にならない条件の下、各基本姿勢に対する関節配置を決定する。ここで、ジンバル１７が特異姿勢にならない条件とは、ジンバル１７_１〜１７_４の回転軸のうち３軸が線形独立な位置に存在する状態である。図１１の姿勢１に示されるように、アクチュエータ２３_１と２３_４とは同じ回転軸であるが、この回転軸とアクチュエータ２３_２の回転軸とアクチュエータ２３_３の回転軸とはいずれも線形独立な関係にある。その他の基本姿勢である姿勢２〜６についても姿勢１の場合同様に、ジンバル１７の３つの回転軸が線形独立の関係となっている。なお、姿勢制御部１３の関節配置は、図１１に示される配置に限らず、ジンバル１７の３つの回転軸が線形独立であればよい。

＜基本姿勢の関節角度の設定＞
本発明の実施の形態において、姿勢制御部１３は４軸ジンバル機構を有する。４軸ジンバル機構は冗長自由度を持つため、ＲＦＩＤタグ１６の一つの姿勢を実現するためのアクチュエータ２３の回転角度は無数にあり、一意に求めることができない。そこで、各基本姿勢を実現するためのアクチュエータ２３の回転角度を一意に求めることができるように、それぞれの関節配置において、アクチュエータ（駆動関節）２３_１〜２３_４のうち、３つの線形独立な関節である使用関節を決定する。アクチュエータ２３のうち使用関節ではない残りの一つの関節は固定関節とする。ここで、使用関節のみで構成された機構を仮想タグ姿勢制御マニピュレータという。

図１２は、本発明の実施の形態における姿勢制御部１３の使用関節及びその使用関節の角度の設定の一例を示す図である。図１２の例では、姿勢１及び姿勢２における使用関節はアクチュエータ２３_２、２３_３、２３_４である。残りの一つのアクチュエータ２３_１は固定関節である。姿勢３及び姿勢４における使用関節はアクチュエータ２３_１、２３_３、２３_４である。姿勢５及び姿勢６における使用関節はアクチュエータ２３_２、２３_３、２３_４である。そして、これら使用関節のみからなる機構が仮想タグ姿勢制御マニピュレータである。

また、以降の計算を容易にするため、仮想タグ姿勢制御マニピュレータにおけるアクチュエータ２３の回転角度として仮想タグ姿勢制御マニピュレータ基準アクチュエータ角度を設定する。アクチュエータ２３_１〜２３_４に対応する仮想タグ姿勢制御マニピュレータ基準アクチュエータ角度をそれぞれθ１〜θ４とする。仮想タグ姿勢制御マニピュレータ基準アクチュエータ角度θ１〜θ４は、アクチュエータ２３からＲＦＩＤタグ１６に向かう方向をネジの先端としたとき、右ネジの回転方向を正とする。図１２の例における姿勢１〜６の仮想タグ姿勢制御マニピュレータの関節配置は、θ１〜θ４がそれぞれ０[ｄｅｇ]の場合の関節配置（デフォルト関節配置）である。

＜座標系の設定＞
続いて、仮想タグ姿勢制御マニピュレータの姿勢の算出の前提として、仮想タグ姿勢制御マニピュレータに次の座標系を設定する。

−姿勢制御部座標系Σｓ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）
−関節座標系Σｎ（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ） 但し、ｎ＝１〜４
−手先座標系Σｅ（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）
−タグ座標系Σｔ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）
図１３は、本発明の実施の形態における仮想タグ姿勢制御マニピュレータに設定する座標系の一例を示す図である。姿勢制御部座標系Σｓは、姿勢制御部１３に対する座標系である。関節座標系Σｎは、マニピュレータ２３に対する座標系であり、マニピュレータ２３_１〜２３_４毎にそれぞれ関節座標系Σ１〜Σ４を設定する。手先座標系Σｅは、ＲＦＩＤタグ１６が接続されている仮想タグ姿勢制御マニピュレータの先端部の座標系である。タグ座標系Σｔは、ＲＦＩＤタグ１６に対する座標系である。図１３に示されるように、各座標系におけるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸はそれぞれ平行である。なお、図１３では姿勢１及び姿勢３において設定される座標系を例示しているが、他の基本姿勢である姿勢２、４〜６にも同様な座標系が設定される。

＜手先座標系姿勢の算出＞
次に、仮想タグ姿勢制御マニピュレータの姿勢制御部座標系Σｓを基準とした手先座標系Σｅの姿勢

を、基本姿勢（姿勢１〜６）毎に算出する。ここで、図１１に示されるように、姿勢１と姿勢２との関節配置は同じである。同様に、姿勢３と姿勢４との関節配置及び姿勢５と姿勢６との関節配置はそれぞれ同じである。すなわち、姿勢制御部座標系Σｓにおける手先座標系Σｅ姿勢

は、上述した対にした基本姿勢毎に算出できる。

（姿勢１及び姿勢２の場合）
図１２に示される姿勢１の例では、アクチュエータ２３_２をθ２回転させるときの回転軸はｚ２軸（図１３参照）である。同様にアクチュエータ２３_３をθ３回転させ、アクチュエータ２３_４をθ４回転させるときの回転軸は、それぞれｙ３軸、ｘ４軸である。

ここでｚ２軸まわりにθ２回転させるときの回転行列は、

である。

ｙ３軸まわりにθ３回転させるときの回転行列は、

である。

ｘ４軸まわりにθ４回転させるときの回転行列は、

である。

したがって、姿勢１及び姿勢２の場合の姿勢制御部座標系Σｓにおける手先座標系Σｅ姿勢は、

となる。

（姿勢３及び姿勢４の場合）
姿勢３及び姿勢４の場合の姿勢制御部座標系Σｓにおける手先座標系Σｅ姿勢は、姿勢１及び姿勢２の場合同様に算出すると、

となる。

（姿勢５及び姿勢６の場合）
姿勢５及び姿勢６の場合の姿勢制御部座標系Σｓにおける手先座標系Σｅ姿勢は、姿勢１及び姿勢２の場合同様に算出すると、

となる。

以上のように各基本姿勢（姿勢１〜６）の姿勢制御部座標系Σｓにおける手先座標系Σｅ姿勢を算出することができる。

＜デフォルト関節配置におけるアクチュエータ角度＞
上述した姿勢の算出には、各基本姿勢における仮想タグ姿勢制御マニピュレータのデフォルト関節配置（θ１〜θ４がそれぞれ０[ｄｅｇ]の場合の関節配置）における仮想タグ姿勢制御マニピュレータ基準アクチュエータ角度が必要となる。ここで、図９に示した姿勢制御部基準アクチュエータ角度が全て０[ｄｅｇ]の場合の関節配置と、図１１に示した各基本製の仮想タグ姿勢制御マニピュレータ基準アクチュエータ角度のデフォルト関節配置との関節角度を比較する。この比較の結果、図１４に示される値（単位：ｄｅｇ）を姿勢制御部基準アクチュエータ角度に加算することで、仮想タグ姿勢制御マニピュレータ基準アクチュエータ角度に変換できる。図１４は、本発明の実施の形態におけるデフォルト関節配置のアクチュエータ角度の設定の一例を示す図である。（仮想タグ姿勢制御マニピュレータ基準アクチュエータ角度）＝（姿勢制御ツール基準アクチュエータ角度）＋（図１４中の値[ｄｅｇ]）の関係がある。

ここで、図１４に示される姿勢１の場合を例に挙げると、図９に示した関節配置と、図１１の姿勢１に示した関節配置とでは、アクチュエータ２３_１では、両者は同じ角度である。なお、姿勢１におけるアクチュエータ２３_１は上述したように固定関節である。次に、アクチュエータ２３_２において、図１１の姿勢１の関節配置は、図９の関節配置から９０[ｄｅｇ]正方向に回転させた配置である。アクチュエータ２３_３では、図１１の姿勢１の関節配置は、図９の関節配置から正方向に９０[ｄｅｇ]回転させた配置である。アクチュエータ２３_４において、図１１の姿勢１の関節配置と図９の関節配置とは同じ配置であり角度は０[ｄｅｇ]である。姿勢２〜６の場合も同様にして比較すると、図１４に示す値が得られる。

＜基本姿勢の回転時の目標姿勢の演算＞
次に、各基本姿勢（姿勢１〜６）を回転させた場合の目標姿勢の演算処理について説明する。本発明の実施の形態における目標姿勢の登録では、上述したように１つの基本姿勢の手動での回転に伴い、残りの５つの基本姿勢の回転後の姿勢も目標姿勢として登録される。ここで、姿勢６の関節配置におけるＲＦＩＤタグ１６を手動で回転させた場合を例に説明する。

図１５は、本発明の実施の形態における仮想六面体を回転させた場合の目標姿勢の登録方法の一例を示す図である。図１５（ａ）は、ＲＦＩＤタグ１６のタグ座標系Σｔと、各基本姿勢のＲＦＩＤタグ１６が貼り付けられた六面体の仮想六面体座標系Σｍと、絶対座標系Σｃとの関係を示す図である。ここで、例えば六面体をｙｃ軸まわりに−３０[ｄｅｇ]、６０[ｄｅｇ]回転させた場合の仮想六面体及びＲＦＩＤタグ１６の姿勢を、図１５（ｂ）に示す。図１５（ｂ）に示されるように、仮想六面体座標系Σｍの姿勢は変化するが、ｙｃ軸まわりの回転後の姿勢４及び姿勢５のＲＦＩＤタグ１６の姿勢は絶対座標系に対しては等価である。つまり、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢は回転が９０[ｄｅｇ]周期で同じとなる。よって、最も回転角度が小さい姿勢（最小回転角度姿勢）を用いて、登録を行うこととする。なお、ｙｃ軸まわりの回転を例に説明したが、他の軸まわりの回転に関しても同様である。

仮想六面体における最小回転角度姿勢を次のように導出する。図１６は、本発明の実施の形態における仮想六面体の最小回転角度を導出する手順の一例を示す図である。

図１６（ａ）に示すように、仮想六面体の回転前の姿勢制御部座標系Σｓ基準における手先座標系Σｅのｘｙｚ各軸の単位方向ベクトルを（ｉ０，ｊ０，ｋ０）とする。

次に、図１６（ｂ）に示すように、仮想六面体を回転させた後の姿勢制御部座標系Σｓ基準における手先座標系Σｅのｘｙｚ各軸の単位方向ベクトルを（ｉ，ｊ，ｋ）とする。ここで、回転後の姿勢制御部座標系Σｓ基準の手先座標系Σｅは、上述した数式４〜６により求めた座標系である。

次に、図１６（ｃ）に示すように、仮想六面体表面の単位法線ベクトルを生成するために、（ｉ，ｊ，ｋ）と（±１）とを乗算する。その結果、６つの単位法線ベクトル（ｉ，ｊ，ｋ，−ｉ，−ｊ，−ｋ）が生成される。

図１６（ｄ）に示すように、これら６つの単位法線ベクトルとｉ０との内積を計算したときに、最大値となったベクトルが回転後の姿勢制御部座標系Σｓ基準の手先座標系Σｅのｘ軸となる。また、単位法線ベクトルとｊ０との内積を計算したときに、最大値となったベクトルが回転後の姿勢制御部座標系Σｓ基準の手先座標系Σｅのｙ軸となる。

図１６（ｅ）に示すように、回転後の手先座標系Σｅのｘ軸、ｙ軸に対応するベクトルｉ、ｊの外積（ｉ×ｊ＝ｋ）が回転後の姿勢制御部座標系Σｓ基準の手先座標系Σｅのｚ軸となる。

ここで、姿勢制御部座標系Σｓにおける手先座標系Σｅ姿勢とタグ座標系Σｔ姿勢とが等しい。よって、図１６（ｄ）・（ｅ）において求めたｘｙｚ軸が、姿勢制御部座標系Σｓ基準におけるタグ座標系Σｔの姿勢（目標姿勢）

である。但し、この目標姿勢は姿勢制御部座標系Σｓに対する姿勢であるため、目標姿勢を姿勢制御部１３に依存しない絶対座標系Σｃに対する姿勢

に座標変換する。ここで、数式２より算出される絶対座標系Σｃに対する姿勢制御部座標系Σｓの姿勢

と、数式４〜６及びΣｅ＝Σｔより算出される姿勢制御部座標系Σｓに対するタグ座標系Σｔの姿勢

とに基づき、絶対座標系Σｃに対するタグ座標系Σｔの姿勢を、

として算出できる。

さらに、これをオイラー角表現に変換する。ｚｃ軸まわりにｒ回転し、ｘｃ軸まわりにｐ回転し、ｙｃ軸まわりにｗ回転した回転行列Ｒ_ｒｐｗは、

であるから、姿勢制御部１３がデフォルト姿勢であるときの姿勢

姿勢をｚｃ軸まわりにｒ回転し、ｘｃ軸まわりにｐ回転し、ｙｃ軸まわりにｗ回転した絶対座標系Σｓに対するタグ座標系Σｔの姿勢は、

となる。このように、ＲＦＩＤタグ１６をロール角ｒ、ピッチ角ｐ、ヨー角ｗ回転させたＲＦＩＤタグ１６の絶対座標系Σｃに対するＲＦＩＤタグ１６の姿勢を計算できる。

上述した処理によって、ＲＦＩＤタグ性能評価システム１は、応答電波強度を計測する際のＲＦＩＤタグ１６の姿勢を目標姿勢として登録することができる。

また、ＲＦＩＤタグ性能評価システム１は、一度の姿勢の登録処理において、複数の姿勢を一括して目標姿勢として登録でき、作業の効率化を図ることができる。

（２）姿勢制御処理手順
目標姿勢制御手段２０６により、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢を、登録された目標姿勢になるようアクチュエータ２３を制御する処理手順を説明する。

上述したように、例えばクレーン１９が移動したり、回転したりした場合においても、絶対座標系Σｃを基準としたタグ座標系Σｔの目標姿勢

のように一定である。一方、絶対座標系Σｃを基準とした姿勢制御部座標系Σｓの姿勢

は変化する。ここで、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢の制御は、姿勢制御部１３のアクチュエータ２３の回転角度を調整することにより実現する。すなわち、姿勢制御座標系Σｓに対するタグ座標系Σｔの姿勢は次の式

に基づき、アクチュエータ２３の回転角度を変化させる。ここで、

は、

の逆行列であり、これは直行行列のため逆行列と転置行列は等しい。したがって、数式２の転置行列と数式７とに基づき、数式８を計算することができる。そして、絶対座標系Σｃに対する手先座標系Σｅ姿勢とタグ座標系Σｔ姿勢とが等しいとすると、各基本姿勢（姿勢１〜６）の姿勢を表す数式４〜６と数式８とが等式で成り立つ。この等式（方程式）を、逆運動学を用いて、アクチュエータ２３の関節角度（仮想タグ姿勢制御マニピュレータ基準アクチュエータ角度（θ１〜θ４））を算出する。この算出した関節角度になるように、目標姿勢制御手段２０６はアクチュエータ２３を制御する。

以上の処理手順により、ＲＦＩＤタグ性能評価システム１は予め登録された目標姿勢にＲＦＩＤタグ１６の姿勢を変化させることができる。

＜アクチュエータ可動範囲を超える場合の処理＞
本発明の実施の形態において、アクチュエータ２３の可動範囲は０〜３００[ｄｅｇ]である。ここで、クレーン１９の移動又は回転が大きい場合、ＲＦＩＤタグ１６を目標姿勢に変化させるにあたりアクチュエータ２３の回転角度が可動範囲を超える場合があり得る。そのため、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢は回転が９０[ｄｅｇ]周期で同じである（図１５参照）ので、目標姿勢の登録処理同様に最小の回転角度による姿勢（最小回転角度姿勢）を用いて（図１６参照）、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢制御を実行する。

ここで、姿勢制御部座標系Σｓを基準としたタグ座標系Σｔの目標姿勢の各軸のベクトルを、

とする。また、最小の回転角度を用いた姿勢制御部座標系Σｓを基準とした新たなタグ座標系Σｔｄの目標姿勢及びその各軸のベクトルを、

とする。最小回転角度姿勢を用いたＲＦＩＤタグ１６の姿勢制御とは、数式９を数式１０に変換する処理（姿勢回転変換処理）である。ここで、クレーン１９の構成より回転軸は、ｘｔ軸とｚｔ軸とである。よって、姿勢回転変換処理の変換パターンは次の５種類である。

−変換パターン１：ｘｔ軸まわりに±９０[ｄｅｇ]回転
−変換パターン２：ｚｔ軸まわりに±９０[ｄｅｇ]回転
−変換パターン３：ｘｔ軸まわりに±９０[ｄｅｇ]回転後、ｚｔ軸まわりに±９０[ｄｅｇ]回転
−変換パターン４：ｚｔ軸まわりに±９０[ｄｅｇ]回転後、ｘｔ軸まわりに±９０[ｄｅｇ]回転
−変換パターン５：ｘｔ軸まわりに±９０[ｄｅｇ]回転後、ｘｔ軸まわりに±９０[ｄｅｇ]回転又はｚｔ軸まわりに±９０[ｄｅｇ]回転後、ｚｔ軸回りに±９０[ｄｅｇ]回転
ここで、タグ座標系Σｔを基準とした新たなタグ座標系Σｔｄの姿勢は、

のような回転行列として表される。一方、例えば、変換パターン１の場合の回転行列は、

である。同様に変換パターン２〜５の回転行列を求める。

そして、数式１１の回転行列が変換パターン１〜５に対応する回転行列のいずれに該当するか場合分けし、変換パターン毎にタグ姿勢番号（姿勢１〜６）の切り替えを行う。切り替え処理におけるタグ姿勢番号は図１７の対応表に基づく。図１７は、本発明の実施の形態における各姿勢回転変換パターンに対応するタグ姿勢番号の一例を示す図である。図１７の例における指令用タグ姿勢番号は、操作者により指定される基本姿勢に対応付けられたタグ姿勢番号（姿勢１〜６）である。制御用タグ姿勢番号は、姿勢番号指定手段１５３によりタグ姿勢番号が指定された場合に、変換パターン毎の目標姿勢制御手段２０６が選択する（切り替える）タグ姿勢番号である。

上述したように、本発明の実施の形態において、ＲＦＩＤタグ性能評価システム１は、クレーン１９の回転する角度が大きい（アクチュエータ回転角度を上回る）場合でも、ＲＦＩＤ１６の姿勢が予め定めた目標姿勢になるように制御することができる。

本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

なお、特許請求の範囲に記載したタグ姿勢制御装置はタグ姿勢制御ユニット１２に相当する。計測装置は計測ユニット１１に相当する。

１ ＲＦＩＤタグ性能評価システム
１０ アンテナユニット
１１ 計測ユニット
１２ タグ姿勢制御ユニット
１３ 姿勢制御部
１４ ステレオカメラ
１５ ＰＣ
１６ ＲＦＩＤタグ
１７ ジンバル
１８ マーカ
１９ クレーン
２０ ＰＣ
２３ アクチュエータ
１５１ クレーンヨー角計算手段
１５２ クレーンヨー角通知手段
１５３ 姿勢番号指定手段
１５４ 応答電波強度計測手段
２０１ 回転角取得手段
２０２ 目標姿勢登録手段
２０３ 目標姿勢記憶手段
２０４ クレーン姿勢取得手段
２０５ クレーン姿勢計算手段
２０６ 目標姿勢制御手段

特許第４５７９５９９号

Claims (10)

1. ＲＦＩＤタグの姿勢を制御する姿勢制御装置であって、
   前記ＲＦＩＤタグの三次元空間における姿勢を目標姿勢として登録する目標姿勢登録手段と、
   前記目標姿勢に基づいて、前記ＲＦＩＤタグの姿勢を制御する姿勢制御手段とを有する姿勢制御装置。
2. 前記目標姿勢登録手段は、互いに直交して隣接する３つの平面上に位置する複数の姿勢を目標姿勢として登録する請求項１記載の姿勢制御装置。
3. 前記複数の姿勢は、所定の平面に位置する前記ＲＦＩＤタグの第１の姿勢と、前記平面上で前記第１の姿勢を９０度回転させた第２の姿勢と、前記第１の姿勢及び前記第２の姿勢を前記平面上の直交座標系の各軸まわりに９０度回転させた姿勢とである請求項２記載の姿勢制御装置。
4. 前記姿勢制御手段は、前記目標姿勢として登録された前記複数の姿勢の中から指定された姿勢に基づいて、前記ＲＦＩＤタグの姿勢を制御する請求項２又は３記載の姿勢制御装置。
5. 前記ＲＦＩＤタグは、３軸以上のジンバル機構に搭載され、
   前記姿勢制御手段は、前記ジンバル機構の回転軸毎に設置されたアクチュエータの制御により前記ＲＦＩＤタグの姿勢を変更する請求項１乃至４のいずれか一項記載の姿勢制御装置。
6. 前記アクチュエータは、該アクチュエータが回転した角度を計測する回転角度センサを備え、
   前記目標姿勢登録手段は、当該ＲＦＩＤタグの姿勢が変更された際に計測された前記アクチュエータが回転した角度に基づき、前記目標姿勢を登録する請求項５記載の姿勢制御装置。
7. 前記ジンバル機構は、位置、ヨー角及びピッチ角の変更を可能とするクレーンに取り付けられている請求項５又は６記載の姿勢制御装置。
8. 前記姿勢制御手段は、前記クレーンの姿勢と前記目標姿勢とに基づいて、前記ＲＦＩＤタグの姿勢を制御する請求項７記載の姿勢制御装置。
9. 前記目標姿勢は、前記ＲＦＩＤタグの応答電波強度を計測する際の姿勢である請求項１乃至８のいずれか一項に記載の姿勢制御装置。
10. ＲＦＩＤタグの姿勢を制御する姿勢制御装置と、前記ＲＦＩＤタグの応答電波強度を計測する計測装置とを有するＲＦＩＤタグ性能評価システムであって、
    前記姿勢制御装置は、
    前記ＲＦＩＤタグの三次元空間の姿勢を目標姿勢として登録する目標姿勢登録手段と、
    前記目標姿勢に基づいて、前記ＲＦＩＤタグの姿勢を制御する姿勢制御手段とを有し、
    前記計測装置は、
    前記目標姿勢における前記ＲＦＩＤタグの応答電波強度を計測する応答電波強度計測手段を有するＲＦＩＤタグ性能評価システム。

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