JP2014118216A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化を実現可能な位置検出装置を提供する。
【解決手段】本発明の位置検出装置は、第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３と、光検出装置５と、ホストコンピュータ７とを備えている。第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３は、それぞれ異なる特定光を照射することで、倉庫９の天井面９ａに第１〜３グラデーション画像１３〜１５を映出する。光検出装置５はフォークリフト１１、１２にそれぞれ設けられており、天井面９ａに照射された第１〜３グラデーション画像１３〜１５の各一部の組み合わせである検出像Ｆ１、Ｆ２を検出する。ホストコンピュータ７は、移動面座標１００を記憶しているとともに、第１〜３グラデーション画像の各ＲＧＢ値に基づき、倉庫９の床面９ｂ上で各フォークリフト１１、１２が位置している現実位置の座標である現実座標Ｅ１、Ｅ２を判断する。ホストコンピュータ７は、この現実座標Ｅ１、Ｅ２を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は位置検出装置に関する。

特許文献１に従来の位置検出装置が開示されている。この位置検出装置は、四方が壁面によって周囲と区画されることにより形成された特定空間内において、移動体の位置を検出するためのものである。各壁面には、特許文献１の図２０に示すように、長手方向の一端側の端部の彩度が最も低く、他端側の端部の彩度が最も高くなるように規定されたグラデーション画像が塗装されている。

移動体であるロボットは制御部を有しており、自律制御を行いつつ特定空間内を移動可能に構成されている。また、ロボットにはカメラが取り付けられており、各壁面上のグラデーション画像の彩度を検出することが可能となっている。制御部には、記憶手段としての第１〜３のメモリが設けられている。第１のメモリには各壁面の色情報及びロボットのＩＤが記憶されている。第２のメモリには、各壁面の長さと、各壁面の一端及び他端における彩度とが記憶されている。そして、第３のメモリには、特定空間の地図情報が記憶されている。

この位置検出装置では、制御部がカメラによって検出された彩度と、第１〜３のメモリに記憶された各情報とを基に演算を行う。これにより、特定空間におけるロボットの位置を検出することが可能である。

特開平１０−１５１５９１号公報

しかし、上記従来の位置検出装置では、四方の各壁面にそれぞれグラデーション画像を塗装する必要があることから、設置作業が困難である。特に、各壁面が長大である場合、この問題が顕著となる。このため、この位置検出装置では低コスト化に限界がある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、特定空間内における移動体の位置の検出を低コストで行うことができる位置検出装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の位置検出装置は、特定空間内における移動体の位置を検出するための位置検出装置であって、
前記特定空間は、前記移動体が移動する移動面と、前記移動面と対応する照射面とを有し、
前記照射面に特定光を照射して特定グラデーション画像を映出可能な光源と、
前記移動面を座標化した移動面座標を記憶する座標記憶手段と、
前記特定グラデーション画像のＲＧＢ値と前記移動面座標とに基づき、前記移動面上で前記移動体が位置している現実位置の座標である現実座標を判断する判断手段と、
前記現実座標を出力する出力手段とを備えていることを特徴とする（請求項１）。

本発明の位置検出装置では、光源が照射面に対して特定光を照射することで、照射面に特定グラデーション画像を映出する。つまり、照射面に特定グラデーション画像を形成する。このため、この位置検出装置は、グラデーション画像を塗装によって形成する場合と比較して、設置作業が容易である。また、特定光の光量を調整することで、例え長大な照射面であっても対応することが可能である。特定光の光量の調整は、例えば光源自体の大型化や光源を複数用意する等によって実現することができる。

座標記憶手段は移動面を座標化した移動面座標を記憶する。判断手段は、特定グラデーション画像のＲＧＢ値と移動面座標とに基づき、移動面上で移動体が位置している現実位置の座標である現実座標を判断する。そして、出力手段が現実座標を出力する。こうして、この位置検出装置では、特定空間内における移動体の位置を検出できる。

したがって、本発明の位置検出装置によれば、特定空間内における移動体の位置の検出を低コストで行うことができる。

特に、本発明の位置検出装置では、特定空間内において、照射面は少なくとも一つ設けられていれば足りるため、特定空間に対する形状等の制限も生じ難い。この照射面は、特定空間における天井面や壁面等とすることができる他、専用のスクリーン等を用いることもできる。また、移動面は、特定空間における床面等を規定することができるが、これに限らず、移動面は特定空間に仮想されたものであっても良い。

特定空間としては、例えば、倉庫や工場等の施設を挙げることができる。ここで、特定空間は屋内に限定されることはなく、広場等の屋外であっても照射面によってその一部を区画することが可能であれば、その一部の空間を特定空間とすることが可能である。

照射面の数は任意に設定することが可能である。そして、照射面が複数である場合、各照射面に対してそれぞれ異なる特定グラデーション画像を映出することができる。

移動体には、有人操作によって移動可能な有人機の他、無人操作により移動可能な無人機等が含まれる。なお、有人機としては、例えばフォークリフト等の産業車両が挙げられる。また、無人機としては、例えば自律制御が可能な各種の産業ロボット等が挙げられる。

光源としては、ＬＥＤやカラーモニタを採用することができる他、蛍光灯や各種の電球等を採用することもできる。また、光源がカラーモニタである場合には、予め作成したグラデーション画像を表示させつつ照射することで、照射面に特定グラデーション画像を映出することが可能となる。さらに、光源がＬＥＤやカラーモニタであれば、特定光のＲＧＢ値を容易に変更することが可能である。ここで、照射面に映出される光の強度は、光源の位置、より詳細には、光源の光軸の位置に近接するにつれて次第に強くなり、反対に、光軸から遠隔するにつれて次第に弱くなる関係にある。このため、特定光が映出されることで形成された特定グラデーション画像は、塗装によって形成されたグラデーション画像と比較して、彩度の変化が自然かつ緻密となる。

また、グラデーション画像が形成されたフィルム等を透過した光線を特定光とすることもできる。この場合、フィルムに形成されたグラデーション画像が特定グラデーション画像として照射面に映出されることとなる。

さらに、特定グラデーション画像は、特定光を照射面に反射させることで映出しても良く、特定光を照射面に透射させることで映出しても良い。例えば、上記のように、照射面として専用のスクリーンを設けた場合、光源による照射は、スクリーンの正面側から行っても良く、スクリーンの背面側から行っても良い。

本発明の位置検出装置では、判断手段が判断した現実座標を出力手段が出力する。この出力手段によって出力された現実座標は、種々の利用が可能である。例えば、移動体が有人機である場合、移動体等に設けられたモニタやスピーカ等によって、移動体の現実位置を作業者に告知することが可能である。また、移動体が自律制御可能な無人機である場合、出力手段によって出力された現実座標を基に自律制御プログラムを構築して無人機に所定の動作を行わせることが可能である。

本発明の位置検出装置は、特定光の光軸によって照射面上に規定される光軸位置を記憶する光軸位置記憶手段と、照射面上の任意の位置を参照点とし、特定グラデーション画像における参照点のＲＧＢ値である参照データを記憶する参照データ記憶手段とをさらに備え得る。そして、判断手段は、現実位置に対応する照射面上の位置を対応点とし、対応点のＲＧＢ値である対応データを検出する対応データ検出手段と、参照データと対応データとにより、光軸位置から対応点までの距離である検出距離を算出する算出手段と、移動面座標と検出距離とから、現実座標を抽出する抽出手段とを有していることが好ましい（請求項２）。

この場合には、判断手段が現実座標を好適に判断することが可能となる。このため、本発明の位置検出装置の性能が向上する。

さらに、この場合、照射面は矩形であり、光軸位置は照射面の角部に位置していることが好ましい（請求項３）。光は、光軸を中心として同心円状に拡散しながら強さが変化する。このため、単色の特定光を照射するのみで特定グラデーション画像を形成する場合、光軸から同一半径となる箇所のＲＧＢ値は全て同一となってしまう。この点、照射面を矩形とし、光軸位置をその照射面の角部とすれば、ＲＧＢ値が同一となる箇所を少なくすることが可能となる。このため、判断手段が現実座標を判断する際の誤差を低減することが可能となる。

また、本発明の位置検出装置は、特定空間内における基準位置である基準座標を記憶する基準座標記憶手段をさらに備え得る。そして、抽出手段は、移動面座標と検出距離と基準座標とから、現実座標を抽出することが好ましい（請求項４）。

本来、例えば対応点がα点である場合、対応データ検出手段はα点に応じた対応データを検出する。しかし、特定グラデーション画像の画像如何によっては、対応点α点のＲＧＢ値が別のβ点のＲＧＢ値と等しくなる場合や、互いに判別不可能な程に近似する場合が生じ得る。この場合、対応点がα点であっても、対応データ検出手段はα点ではなく、β点に応じた対応データを検出し、結果として抽出手段が現実座標を適切に抽出することができなくなる可能性がある。

この点、基準座標を別途記憶することで、抽出手段が抽出した現実座標を補正することが可能となる。この結果、上記の例では、α点に応じた対応データにより、算出手段は光軸位置からα点までの距離を算出でき、抽出手段は、現実座標を適切に抽出することが可能となる。

基準座標としては、例えば、特定空間における出入口等、位置変動が生じ難い物体が設けられている箇所の座標の他、移動体の移動経路上における特定の箇所の座標等を採用することができる。

参照点は、複数であり、互いにＲＧＢ値が異なっていることが好ましい（請求項５）。この場合、参照データが複数となり、算出手段はより精度高く光軸位置から対応点までの距離を算出することが可能となる。このため、特定空間内における移動体の位置をより精度よく検出することが可能である。なお、参照点のＲＧＢ値は、対応点のＲＧＢ値と近似していることが好ましい。

本発明の位置検出装置は、照射面を座標化した照射面座標と、移動面座標と照射面座標とを対応させた対応マップを記憶する対応マップ記憶手段と、特定グラデーション画像の照射面座標の座標毎のＲＧＢ値である参照データを記憶する参照データ記憶手段とをさらに備え得る。そして、判断手段は、移動面上で移動体が位置している現実位置に対応する照射面上の位置を対応点とし、特定グラデーション画像における対応点のＲＧＢ値を対応データとして検出する対応データ検出手段と、対応マップと参照データと対応データとにより、現実位置の座標である現実座標を抽出する抽出手段とを有していることも好ましい（請求項６）。

この場合も、判断手段が現実座標を好適に判断することが可能となる。このため、本発明の位置検出装置の性能が向上する。

また、特定空間内における基準位置である基準座標を記憶する基準座標記憶手段をさらに備え得る。そして、抽出手段は、対応マップと参照データと対応データと基準座標とから、現実座標を抽出することが好ましい（請求項７）。この場合、抽出手段は、現実座標を適切に抽出することが可能となる。

本発明の位置検出装置において、照射面は一つであることが好ましい（請求項８）。この場合には、位置検出装置の設置が一層容易となり、更なる低コスト化を実現できる。

照射面に対して光源が２以上設けられ得る。そして、各特定光は互いにＲＢＧ値が異なることが好ましい（請求項９）。この場合、単一の光源によって単一の特定光が照射面に照射される場合と比較して、特定グラデーション画像検出像に含まれる色彩の組み合わせの態様が増加する。このため、対応点のＲＧＢ値が他の位置でのＲＧＢ値と同一又は近似する関係となり難く、対応データ検出手段は対応データを好適に検出することが可能となる。このため、位置検出装置の性能を高くすることができる。なお、照射面に照射される各特定光の色彩は、例えば補色関係となるように設定することができる。この場合、ＲＧＢ値が際立つ特定グラデーション画像を映出できるため、判断手段が現実座標を好適に判断することができると考えられる。

また、この場合、照射面に対して光源が３設けられ得る。そして、各特定光は互いにＲＢＧ値が異なることが好ましい（請求項１０）。これにより、特定グラデーション画像における色彩の組み合わせの態様がさらに増加することで、対応点のＲＧＢ値と他の位置でのＲＧＢ値との違いが明確となる。このため、対応データ検出手段は対応データを確実性高く検出することが可能となる。

また、本発明の位置検出装置において、光源は、照射面に対して特定光を定常的に照射し続けることが可能である。ここで、上記のように、光源が複数であり、各特定光のＲＢＧ値が互いに異なる場合、照射面に照射された複数の特定光が組み合わされた結果、特定グラデーション画像の特定の位置において、意図していない色彩が形成されてしまう可能性がある。これにより、対応データ検出手段が意図しない対応データを検出してしまう可能性が生じ得る。

そこで、光源は、特定光を点滅させつつ照射することが好ましい（請求項１１）。この場合、光源毎に異なる周期で点滅させることにより、ＲＢＧ値の異なる複数の特定光が照射された場合であっても、特定グラデーション画像において、意図していない色彩が形成されることを防止できる。なお、点滅の周期は任意に設定することが可能である。また、移動体が有人機である場合、人体が感知できない程度の周期で光源を点滅させれば、特定空間内で特定光を照射することによる違和感を与えることがない。

本発明の位置検出装置は、特定空間内における移動体の目的位置を入力可能な入力手段と、現実座標と目的位置とに基づき、現実位置から目的位置までの案内経路を算出する案内経路算出手段と、案内経路を出力する案内経路出力手段とをさらに備えることが好ましい（請求項１２）。

この場合には、出力手段によって出力された現実座標に基づいて、案内経路算出手段が目的位置までの案内経路を算出し、算出されたその案内経路を案内経路出力手段が出力する。案内経路は、例えば、移動体が有人機である場合、移動体等に設けられたモニタやスピーカ等によって、作業者に告知することが可能である。また、移動体が自律制御可能な無人機である場合、案内経路により、目的位置まで自律制御を行いつつ移動させることが可能となる。このため、位置検出装置の利便性が向上する。

本発明の位置検出装置によれば、特定空間内における移動体の位置の検出を低コストで行うことができる。

実施例１の位置検出装置を示すシステム図である。 実施例１の位置検出装置に係り、フォークリフト及び光検出装置を示す側面図である。 実施例１の位置検出装置に係り、第１〜３グラデーション画像を示す模式図である。（Ａ）は第１グラデーション画像を示している。（Ｂ）は第２グラデーション画像を示している。（Ｃ）は第３グラデーション画像を示している。 実施例１の位置検出装置に係り、移動面座標、参照点及び対応点を示す模式図である。 実施例１の位置検出装置に係り、現実座標及び案内経路を出力するための制御フローである。 実施例２の位置検出装置を示すシステム図である。 実施例２の位置検出装置に係り、移動面座標、照射面座標及び対応点を示す模式図である。 実施例２の位置検出装置に係り、現実座標を出力するための制御フローである。

以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
図１及び図２に示すように、実施例の位置検出装置は、第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３と、光検出装置５と、ホストコンピュータ７とを備えている。この位置検出装置は、倉庫９内を移動可能なフォークリフト１１、１２における倉庫９内での位置を検出する。また、この位置検出装置は、各フォークリフト１１、１２に対し、倉庫９内における現実位置を告知するとともに、現実位置から目的位置までの案内を行う。なお、図１及び後述の図６では、フォークリフト１１、１２の操縦者の図示を省略している。

図１に示すように、倉庫９内は直方体に形成されており、天井面９ａと、床面９ｂと、天井面９ａと床面９ｂとの間に位置し、倉庫９の四方を囲う四つの壁面９ｃとを有している。天井面９ａは地色が白色となるように形成されている。また、天井面９ａと床面９ｂとは、対面し、かつ平行となるように形成されている。この倉庫９は、これらの天井面９ａ、床面９ｂ及び壁面９ｃによって外部から区画されている。また、一つの壁面９ｃには、外部と倉庫９内とを連通する出入口９ｄが形成されている。この倉庫９内が本発明における特定空間に相当する。

第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３は、床面９ｂにおける所定の三隅にそれぞれ固定されている。より具体的には、床面９ｂの四隅は、一つの基準角部９０と、第１〜３角部９１〜９３とに規定されている。第１ＬＥＤ照明装置１は、第１角部９１に設置されている。第２ＬＥＤ照明装置２は、第１ＬＥＤ照明装置１から奥行き方向となる第２角部９２に設置されている。そして、第３ＬＥＤ照明装置３は、第１ＬＥＤ照明装置１と対角となる第３角部９３に設置されている。これらの第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３は、それぞれＬＥＤ電球１ａ〜３ａを有している。第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３は図示しない電源に接続されている。なお、倉庫９内には、第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３とは別に、倉庫９内の照明を行うための照明装置（図示略）が設けられている。

第１ＬＥＤ照明装置１に設けられたＬＥＤ電球１ａは、天井面９ａに向けて、ＲＧＢ値が（Ｒ：２５５、Ｇ：０、Ｂ：０）となる特定光、すなわち、赤色の特定光を照射可能である。第１ＬＥＤ照明装置１は、ＬＥＤ電球１ａを他のＬＥＤ電球２ａ及びＬＥＤ電球３ａとは異なる周期で点滅させる。これにより、第１ＬＥＤ照明装置１は、図３の（Ａ）に示すように、天井面９ａにおいて、赤色の濃淡が段階的に変化する第１グラデーション画像１３を一定の周期で映出することが可能となっている。

具体的には、この第１グラデーション画像１３は、ＬＥＤ電球１ａの光軸によって天井面９ａに規定される光軸位置Ａ１において最も特定光の強度が強く、濃い赤色を呈している。また、第１グラデーション画像１３は、光軸位置Ａ１から遠隔するに従って次第に特定光の強度が弱くなることで赤色が淡くなり、最終的に天井面９ａの地色である白色を呈する。

図１に示すように、第２ＬＥＤ照明装置２に設けられたＬＥＤ電球２ａは、天井面９ａに向けて、ＲＧＢ値が（Ｒ：０、Ｇ：０、Ｂ：２５５）となる特定光、すなわち、青色の特定光を照射可能である。第２ＬＥＤ照明装置２は、ＬＥＤ電球２ａを他のＬＥＤ電球１ａ及びＬＥＤ電球３ａとは異なる周期で点滅させる。これにより、第２ＬＥＤ照明装置２は、図３の（Ｂ）に示すように、天井面９ａにおいて、青色の濃淡が段階的に変化する第２グラデーション画像１４を一定の周期で映出することが可能となっている。

具体的には、この第２グラデーション画像１４は、ＬＥＤ電球２ａの光軸によって天井面９ａに規定される光軸位置Ａ２において最も特定光の強度が強く、濃い青色を呈している。また、第２グラデーション画像１４は、光軸位置Ａ２から遠隔するに従って次第に特定光の強度が弱くなることで青色が淡くなり、最終的に天井面９ａの地色である白色を呈する。

図１に示すように、第３ＬＥＤ照明装置３に設けられたＬＥＤ電球３ａは、天井面９ａに向けて、ＲＧＢ値が（Ｒ：０、Ｇ：２５５、Ｂ：０）となる特定光、すなわち、緑色の特定光を照射可能である。第３ＬＥＤ照明装置３は、ＬＥＤ電球３ａを他のＬＥＤ電球１ａ及びＬＥＤ電球２ａとは異なる周期で点滅させる。これにより、第３ＬＥＤ照明装置３は、図３の（Ｃ）に示すように、天井面９ａにおいて、緑色の濃淡が段階的に変化する第３グラデーション画像１５を一定の周期で映出することが可能となっている。

具体的には、この第３グラデーション画像１５は、ＬＥＤ電球３ａの光軸によって天井面９ａに規定された光軸位置Ａ３において最も特定光の強度が強く、濃い緑色を呈している。また、第３グラデーション画像１５は、光軸位置Ａ３から遠隔するに従って次第に特定光の強度が弱くなることで緑色が淡くなり、最終的に天井面９ａの地色である白色を呈する。

これらの第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３が本発明における光源に相当する。また、天井面９ａが本発明における照射面に相当し、床面９ｂが本発明における移動面に相当する。そして、第１〜３グラデーション画像１３〜１５がそれぞれ本発明における特定グラデーション画像に相当する。

また、第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３がそれぞれ床面９ｂの第１〜３角部９１〜９３に固定されているため、天井面９ａにおける各光軸位置Ａ１〜Ａ３は、それぞれ天井面９ａの角部に位置している。各光軸位置Ａ１〜Ａ３は不動である。また、第１〜３ＬＥＤ照明装置１〜３によってＬＥＤ電球１ａ〜３ａが異なる周期で照射されるため、天井面９ａには、第１〜３グラデーション画像１３〜１５が順番に繰り返されながら映出される。

図２に示すように、光検出装置５は、各フォークリフト１１、１２にそれぞれ設けられている。光検出装置５は、各フォークリフト１１、１２のルーフ部１７において、天井面９ａに向かって突出するように配置されている。また、光検出装置５の先端には、採光用のセンサ５ａが取り付けられている。このセンサ５ａは、図１に示すように、天井面９ａに照射された第１〜３グラデーション画像１３〜１５の各一部の組み合わせである検出像Ｆ１、Ｆ２を検出することが可能である。ここで、検出像Ｆ１は、床面９ｂ上を走行するフォークリフト１１の現実位置に対応し、検出像Ｆ２は、床面９ｂ上を走行するフォークリフト１２の現実位置に対応している。

光検出装置５は、ホストコンピュータ７と無線接続されている。光検出装置５は、センサ５ａが検出した検出像Ｆ１、Ｆ２をホストコンピュータ７に向けて送信する。

図２に示すように、フォークリフト１１、１２はいずれも同一の構成である。フォークリフト１１、１２には、それぞれ液晶モニタ装置１９が設けられている。この液晶モニタ装置１９は、図１に示すように、ホストコンピュータ７と無線接続されている。図２に示すように、液晶モニタ装置１９はタッチパネル式のディスプレイ１９ａを有している。このディスプレイ１９ａは本発明における入力手段として機能し、倉庫９内におけるフォークリフト１１、１２の目的位置を入力可能となっている。また、液晶モニタ装置１９は、ホストコンピュータ７とともに本発明における出力手段及び案内経路出力手段として機能し、搭載されたフォークリフト１１、１２の倉庫９内における現実位置と、現実位置から目的位置までの案内経路とが表示される。フォークリフト１１、１２における他の構成は公用品と同様であり、構成に関する詳細な説明を省略する。

図１に示すように、ホストコンピュータ７は倉庫９の外部に配置されている。このホストコンピュータ７が本発明における判断手段、出力手段及び案内経路出力手段に相当する。また、ホストコンピュータ７は、座標記憶手段として機能し、図４に示すように、基準角部９０を原点Ｏ１とした床面９ｂの座標データである移動面座標１００を記憶している。この移動面座標１００は、床面９ｂの基準角部９０から床面９ｂの幅方向をＸ軸として規定し、床面９ｂの基準角部９０から床面９ｂの奥行き方向をＹ軸として規定している。

さらに、ホストコンピュータ７は、光軸位置記憶手段としても機能し、各光軸位置Ａ１〜Ａ３を記憶している。具体的には、ホストコンピュータ７は、各光軸位置Ａ１〜Ａ３を移動面座標１００上の座標Ｄ１〜Ｄ３として記憶している。

また、ホストコンピュータ７は、参照データ記憶手段として機能し、予め決定された天井面９ａにおける二つの地点をそれぞれ参照点Ｐ１、Ｐ２とし、第１〜３グラデーション画像１３〜１５における各参照点Ｐ１、Ｐ２のＲＧＢ値である参照データを記憶している。ここで、各参照点Ｐ１、Ｐ２の互いのＲＧＢ値は異なる関係となっている。また、各参照点Ｐ１、Ｐ２の各ＲＧＢ値は、後述する対応点Ｋ１、Ｋ２の各ＲＧＢ値と近似する関係になる。なお、参照点Ｐ１、Ｐ２については、移動面座標１００における座標としても記憶している。

さらに、ホストコンピュータ７は、基準座標記憶手段として機能し、倉庫９内における出入口９ｄの位置を移動面座標１００上の基準座標Ｄ４として記憶している。ここで、移動面座標１００上には、各光軸位置Ａ１〜Ａ３及び基準座標Ｄ４の他に、倉庫９内における荷物置場（図示略）の位置等も記憶されている。さらに、ホストコンピュータ７は、天井面９ａや床面９ｂの幅方向の長さ及び奥行き方向の長さ等、倉庫９に関する情報についても記憶している。

また、ホストコンピュータ７は、対応データ検出手段として機能する。ホストコンピュータ７は、光検出装置５から送信された検出像Ｆ１、Ｆ２に対応する天井面９ａ上の位置をそれぞれ対応点Ｋ１、Ｋ２とするとともに、第１〜３グラデーション画像１３〜１５における対応点Ｋ１、Ｋ２の各ＲＧＢ値を対応データとして検出する。

さらに、このホストコンピュータ７は、算出手段、抽出手段及び案内経路算出手段としても機能する。なお、ホストコンピュータ７による具体的な作用は後述する。

これらのように構成された位置検出装置では、図５に示すフローに従って、各フォークリフト１１、１２の操縦者に倉庫９内における現実位置を告知するとともに、現実位置から目的位置までの案内を行う。以下、フォークリフト１１を例に具体的に説明する。

倉庫９内におけるフォークリフト１１の位置の検出は、床面９ｂ上でフォークリフト１１が位置している現実位置を検出することによって行う。そして、この現実位置を検出するに当たり、光検出装置５を作動させる。これにより、センサ５ａは、第１〜３グラデーション画像１３〜１５におけるフォークリフト１１の直上に相当する部分の画像である検出像Ｆ１を検出する（ステップＳ１０１）。

光検出装置５は検出像Ｆ１をホストコンピュータ７に向けて送信する。これにより、ホストコンピュータ７に対して検出像Ｆ１が入力される（ステップＳ１０２）。ホストコンピュータ７は、入力された検出像Ｆ１に対応する天井面９ａ上の位置である対応点Ｋ１を割り出すとともに、対応データとして、この対応点Ｋ１の第１〜３グラデーション画像１３〜１５における各ＲＧＢ値（Ｒ：ｘ、Ｇ：ｘ、Ｂ：ｘ）を検出する（ステップＳ１０３）。

次に、ホストコンピュータ７は、予め記憶されている参照データと、上記の対応データとにより、各光軸位置Ａ１〜Ａ３から対応点Ｋ１までの距離である検出距離を算出する（ステップＳ１０４）。具体的には、以下の計算式により算出する。

（式）検出距離＝（Ｌ１−Ｌ２）／（Ｃ１−Ｃ２）×（ＣＸ−Ｇ２）＋Ｌ２

つまり、検出距離を算出するに当たっては、各光軸位置Ａ１〜Ａ３から対応点Ｋ１までのそれぞれの距離を算出する。以下、赤色の光軸位置Ａ１から対応点Ｋ１までの検出距離を第１検出距離という。同様に、青色の光軸位置Ａ２から対応点Ｋ１までの検出距離を第２検出距離という。さらに、緑色の光軸位置Ａ３から対応点Ｋ１までの検出距離を第３検出距離という。

そして、第１検出距離を算出する場合には、Ｌ１に参照点Ｐ１から光軸位置Ａ１までの距離を入力し、Ｌ２に参照点Ｐ２から光軸位置Ａ１までの距離を入力する。また、Ｃ１に対し、参照点Ｐ１のＲＧＢ値の内、赤の数値を入力する。同様に、Ｃ２に対し、参照点Ｐ２の赤の数値を入力する。さらに、ＣＸに対し、対応データの赤の数値を入力する。これらにより、第１検出距離を算出することができる。

同様に、Ｌ１に参照点Ｐ１から光軸位置Ａ２までの距離を入力し、Ｌ２に参照点Ｐ２から光軸位置Ａ２までの距離を入力する。また、Ｃ１、Ｃ２に対し、それぞれ参照点Ｐ１、Ｐ２の各ＲＧＢ値の内、青の数値を入力し、ＣＸに対し、対応データの青の数値を入力する。これにより、第２検出距離を算出する。

さらに、Ｌ１に参照点Ｐ１から光軸位置Ａ３までの距離を入力し、Ｌ２に参照点Ｐ２から光軸位置Ａ３までの距離を入力する。同様に、Ｃ１、Ｃ２に対し、それぞれ参照点Ｐ１、Ｐ２の各ＲＧＢ値の内、緑の数値を入力し、ＣＸに対し、対応データの緑の数値を入力する。これにより、第３検出距離を算出する。

そして、ホストコンピュータ７は、移動面座標１００に第１〜３検出距離を参照する（ステップＳ１０５）。上記のように、各光軸位置Ａ１〜Ａ３が移動面座標１００上の座標Ｄ１〜Ｄ３として記憶されていることから、第１〜３検出距離によって、移動面座標１００上における各光軸位置Ａ１〜Ａ３から対応点Ｋ１までの距離、すなわち、検出距離を導くことができる。

さらに、ホストコンピュータ７は、基準座標Ｄ４を基に検出距離の補正の要否を判断する（ステップＳ１０６）。基準座標Ｄ４とされた出入口９ｄは倉庫９内において不動である。このため、ステップＳ１０５において導き出された検出距離について、出入口９ｄとの位置関係から不整合となる場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ホストコンピュータ７は、検出距離の誤差を補正したり、検出距離の再算出を行ったりする。

検出距離の不整合が解消された場合、又は検出距離の補正が不要である場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ホストコンピュータ７は、ステップＳ５において導き出された検出距離から、現実座標Ｅ１を抽出する（ステップＳ１０７）。この現実座標Ｅ１が床面９ｂ上においてフォークリフト１１が現実に位置している座標に相当する。そして、ホストコンピュータ７は、この現実座標Ｅ１を出力する（ステップＳ１０８）。床面９ｂ上においてフォークリフト１２が現実に位置している座標である現実座標Ｅ２についても同様にして抽出し、現実座標Ｅ２を出力する。

この現実座標Ｅ１は液晶モニタ装置１９に送信される。これにより、床面９ｂ上でのフォークリフト１１の現実位置がディスプレイ１９ａ上に表示され、倉庫９内におけるフォークリフト１１の位置が操縦者に告知される。

次に、この位置検出装置によって、フォークリフト１１の現実位置から目的位置までの案内を行う。以下では、荷物置場を目的位置とした場合を例に説明する。

操縦者はディスプレイ１９ａを通じて、フォークリフト１１の目的位置である荷物置場を選択する。これにより液晶モニタ装置１９に対して目的位置が入力される（ステップＳ１０９）。この目的位置は、液晶モニタ装置１９を通じて送信され、ホストコンピュータ７に入力される。

ホストコンピュータ７は、ステップＳ１０８で出力した現実座標Ｅ１と、この目的位置とに基づき、フォークリフト１１の現実位置から荷物置場までの案内経路を算出する（ステップＳ１１０）。この案内経路の算出は、移動面座標１００上において、フォークリフト１１の現実座標Ｅ１と、荷物置場の座標とを参照することによって行われる。

ホストコンピュータ７は、算出された案内経路を出力する（ステップＳ１１１）。そして、ホストコンピュータ７は液晶モニタ装置１９に案内経路を送信する。これにより、ディスプレイ１９ａ上にフォークリフト１１の現実位置から荷物置場までの案内経路が表示され、操縦者に対する告知が行われる。

これらの間、この位置検出装置では、一つの天井面９ａに対して特定光を照射可能なように第１〜３ＬＥＤ照射装置１〜３を配置することで、天井面９ａに第１〜３グラデーション画像１３〜１５を映出することができる。このため、この位置検出装置は設置作業が容易となっている。

したがって、実施例１の位置検出装置によれば、倉庫９内におけるフォークリフト１１、１２の位置の検出を低コストで行うことができる。

特に、この位置検出装置では、第１〜３ＬＥＤ照射装置１〜３の三つによって、天井面９ａに三種類の第１〜３グラデーション画像１３〜１５を交互に映出することが可能となっている。この際、第１〜３ＬＥＤ照射装置が床面９ｂの第１〜３角部９１〜９３に設置されているため、各光軸位置Ａ１〜Ａ３が天井面９ａの角部に位置する。このため、第１〜３グラデーション画像１３〜１５では、それぞれＲＧＢ値が同一となる箇所が少なくなっている。

そして、これらの第１〜３グラデーション画像１３〜１５の各ＲＧＢ値に基づき、ホストコンピュータ７は上記の手順で検出距離を算出する。また、算出された検出距離を基準座標Ｄ４によって補正する。こうして、ホストコンピュータ７は、フォークリフト１１、１２の現実座標Ｅ１、Ｅ２を抽出する。これにより、位置検出装置ではホストコンピュータ７が正確に現実座標Ｅ１、Ｅ２を出力することが可能となっている。

さらに、この位置検出装置では、倉庫９内におけるフォークリフト１１、１２の目的位置までの案内経路をディスプレイ１９ａ上に表示することも可能となっている。これらのため、この位置検出装置は、利便性が高くなっている。

また、この位置検出装置では、フォークリフト１１、１２の走行を停止させずに検出像Ｆ１、Ｆ２の検出を行う。このため、ディスプレイ１９ａ上には、現実座標Ｅ１、Ｅ２が連続的に表示され、フォークリフト１１、１２が走行してきた経路を基に、倉庫９内におけるフォークリフト１１、１２の現実位置が操縦者に告知される。

（実施例２）
実施例２の位置検出装置は、実施例１の位置検出装置におけるホストコンピュータ７に換えて、図６に示すホストコンピュータ８を備えている。この位置検出装置では、光検出装置５とホストコンピュータ８とが無線接続されているとともに、液晶モニタ装置１９とホストコンピュータ８とが無線接続されている。

このホストコンピュータ８も本発明における判断手段、出力手段及び案内経路出力手段に相当する。図７に示すように、このホストコンピュータ８では、移動面座標１００を記憶している他、天井面９ａの座標である照射面座標２００を記憶している。また、ホストコンピュータ８は、移動面座標１００における原点Ｏ１と照射面座標２００における原点Ｏ２との対応を始めとして、移動面座標１００各座標と照射面座標２００の各座標とをそれぞれ対応させた対応マップを記憶している。これにより、ホストコンピュータ８は対応マップ記憶手段として機能する。

さらに、ホストコンピュータ８は、参照データ記憶手段としても機能し、第１〜３グラデーション画像１３〜１５の照射面座標２００の座標毎のＲＧＢ値を参照データとして記憶している。

また、このホストコンピュータ８も、基準座標記憶手段として機能し、出入口９ｄの位置について、移動面座標１００上に基準座標Ｄ４として記憶している。倉庫９内における荷物置場の位置等の座標についても同様に記憶されている。

さらに、ホストコンピュータ８は、対応データ検出手段として機能する。ホストコンピュータ７は、光検出装置５から送信された検出像Ｆ１、Ｆ２を基に、検出像Ｆ１、Ｆ２に対応する天井面９ａ上の位置をそれぞれ対応点Ｋ１、Ｋ２とするとともに、第１〜３グラデーション画像１３〜１５における対応点Ｋ１、Ｋ２の各ＲＧＢ値を対応データとして検出する。

また、このホストコンピュータ８は、抽出手段及び案内経路算出手段としても機能する。これらによるホストコンピュータ８の具体的な作用は後述する。倉庫９における構成及びこの位置検出装置における他の構成は、実施例１の位置検出装置と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

これらのように構成された位置検出装置では、図８に示すフローに従って、各フォークリフト１１、１２の操縦者に倉庫９内における現実位置を告知するとともに、現実位置から目的位置までの案内を行う。以下、フォークリフト１１を例に具体的に説明する。

実施例１の位置検出装置と同様、この位置検出装置においても倉庫９内におけるフォークリフト１１の位置の検出は、床面９ｂ上でフォークリフト１１が位置している現実位置を検出することによって行う。そして、現実位置を検出する際、実施例１におけるステップＳ１０１（図５参照）と同様の手順により、第１〜３グラデーション画像１３〜１５におけるフォークリフト１１の直上に相当する部分の画像である検出像Ｆ１を検出する（図８に示す、ステップＳ２０１）。

また、光検出装置５によって、検出像Ｆ１がホストコンピュータ８に送信されることで、ホストコンピュータ８に検出像Ｆ１が入力される（ステップＳ２０２）。ホストコンピュータ８は、入力された検出像Ｆ１に対応する天井面９ａ上の位置である対応点Ｋ１を割り出すとともに、対応データとして、この対応点Ｋ１の第１〜３グラデーション画像１３〜１５におけるＲＧＢ値（Ｒ：ｘ、Ｇ：ｘ、Ｂ：ｘ）を検出する（ステップＳ２０３）。

次に、ホストコンピュータ８は、対応データを参照データと照合する。これにより、対応点Ｋ１におけるＲＧＢ値に基づき、対応点Ｋ１に相当する照射面座標２００の座標である対応座標を割り出す。そして、ホストコンピュータ８は、対応マップにより、照射面座標２００の対応座標に相当する移動面座標１００の座標を仮座標として抽出する（ステップＳ２０４）。

そして、ホストコンピュータ８は、基準座標Ｄ４を基に仮座標についての補正の要否を判断する（ステップＳ２０５）。ここで、仮座標について、出入口９ｄとの位置関係から不整合となる場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、検出像Ｆ１の再検出が行われる。

仮座標の補正が不要の場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、ホストコンピュータ８は、仮座標を現実座標Ｅ１として抽出する（ステップＳ２０６）。実施例１の位置検出装置と同様、この現実座標Ｅ１が床面９ｂ上においてフォークリフト１１が現実に位置している座標に相当する。そして、ホストコンピュータ８は、この現実座標Ｅ１を出力する（ステップＳ２０７）。床面９ｂ上においてフォークリフト１２が現実に位置している座標である現実座標Ｅ２についても同様にして抽出し、出力する。

この現実座標Ｅ１は、液晶モニタ装置１９に送信される。これにより、床面９ｂ上でのフォークリフト１１の現実位置がディスプレイ１９ａ上に表示され、倉庫９内におけるフォークリフト１１の位置が操縦者に告知される。以降、実施例１の位置検出装置と同様の手順（図５に示す、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１１）により、フォークリフト１１の現実位置から目的位置までの案内経路が操縦者に告知される。

この位置検出装置では、これらの第１〜３グラデーション画像１３〜１５の各ＲＧＢ値に基づき、ホストコンピュータ８が対応マップ等との照合を行うことで、フォークリフト１１、１２の現実座標を抽出する。これにより、位置検出装置では、ホストコンピュータ８が正確な現実座標を出力することが可能となっている。この位置検出装置における他の作用は実施例１の位置検出装置と同様である。

以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、光検出装置５によって検出像Ｆ１、Ｆ２を検出するに際し、天井面９ａの全体を撮影し、その後、撮影画像の所定の位置を抽出し、その抽出された画像を検出像Ｆ１、Ｆ２とすることもできる。

また、検出像Ｆ１、Ｆ２の検出は、フォークリフト１１、１２の走行を停止させた状態で行っても良い。

さらに、ホストコンピュータ７、８は、出入口９ｄの位置に換えて、前回フォークリフト１１、１２が現実位置の検出を行った地点を基準座標Ｄ４として記憶しても良い。

また、実施例１、２の位置検出装置では、第１〜３ＬＥＤ照射装置１〜３により、一つの天井面９ａに第１〜３グラデーション画像１３〜１５を映出させているが、これに換えて、壁面９ｃに対して第１〜３グラデーション画像１３〜１５を映出させても良い。

さらに、第１ＬＥＤ照射装置１を天井面９ａに向けて照射し、第１、３ＬＥＤ照射装置２、３をそれぞれ壁面９ｃに向けて照射することも良い。この場合、天井面９ａと、二つの壁面９ｃとが照射面とされ、天井面９ａに第１グラデーション画像１３が映出され、壁面９ｃの一つに第２グラデーション画像１４が映出され、第２グラデーション画像１４が映出されていない他の壁面９ｃに第３グラデーション画像１５が映出される。このように、異なる照射面に異なる特定グラデーション画像が映出される場合、個々の特定グラデーション画像に対応した光検出装置５を別々に設けることが考えられる。ここで、光検出装置５に対し、例えば、魚眼レンズのような画角の広いレンズを設けることで、一つの光検出装置５によって、異なる照射面に映出された各特定グラデーション画像を一度に検出することが可能となる。

また、ホストコンピュータ７、８に換えて、これらのホストコンピュータ７、８と同様に作用する記憶演算装置をフォークリフト１１、１２にそれぞれ搭載しても良い。また、移動体が無人機である場合、これらの移動体を制御する制御装置等に対し、ホストコンピュータ７、８と同様の処理を行わせても良い。

さらに、実施例１の位置検出装置において、ホストコンピュータ７は、参照点Ｐ１、Ｐ２の他にも参照点を記憶していても良い。また、ホストコンピュータ７は、入力された検出像Ｆ１、Ｆ２に応じて、記憶されている複数の参照点の中から必要な参照点を選出して検出距離の算出を行っても良い。

実施例１、２の位置検出装置では、倉庫９内におけるフォークリフト１１の現実位置を操縦者に告知するにあたり、少なくとも以下の方法を実践している。
特定空間内における移動体の位置を検出するための位置検出方法であって、
特定空間は、移動体が移動する移動面と、移動面と対応する照射面とを有し、
照射面に特定光を照射して特定グラデーション画像を映出する映出工程と、
移動面を座標化した移動面座標を記憶する座標記憶工程と、
特定グラデーション画像のＲＧＢ値と移動面座標とに基づき、移動面上で移動体が位置している現実位置の座標である現実座標を判断する判断工程と、
現実座標を出力する出力工程とを備えている位置検出方法。

また、実施例１の位置検出装置では、少なくとも以下の方法を実践している。
特定光の光軸によって照射面上に規定される光軸位置を記憶する光軸位置記憶工程と、
照射面上の任意の位置を参照点とし、特定グラデーション画像における参照点のＲＧＢ値である参照データを記憶する参照データ記憶工程とをさらに備え、
判断工程は、現実位置に対応する照射面上の位置を対応点とし、対応点のＲＧＢ値である対応データを検出する対応データ検出工程と、
参照データと対応データとから、光軸位置から対応点までの距離である検出距離を算出する算出工程と、
移動面座標と検出距離とから、現実座標を抽出する抽出工程とを有している位置検出方法。

また、実施例２の位置検出装置では、少なくとも以下の方法を実践している。
照射面を座標化した照射面座標と、移動面座標と照射面座標とを対応させた対応マップを記憶する対応マップ記憶工程と、
照射面座標の座標毎のＲＧＢ値である参照データを記憶する参照データ記憶工程とをさらに備え、
判断工程は、現実位置に対応する照射面上の位置を対応点とし、対応点のＲＧＢ値を対応データとして検出する対応データ検出工程と、
対応マップと参照データと対応データとにより、現実座標を抽出する抽出工程とを有している位置検出方法。

本発明はフォークリフト等の産業車両や産業ロボット等の産業機械における自動制御装置に利用可能である。

１〜３…第１〜３ＬＥＤ照射装置（光源）
７…ホストコンピュータ（座標記憶手段、判断手段、出力手段、光軸位置記憶手段、参照データ記憶手段、対応データ検出手段、算出手段、抽出手段、基準座標記憶手段、案内経路算出手段、案内経路出力手段）
８…ホストコンピュータ（座標記憶手段、判断手段、出力手段、対応マップ記憶手段、参照データ記憶手段、対応データ検出手段、抽出手段、基準座標記憶手段、案内経路算出手段、案内経路出力手段）
９…倉庫（特定空間）
９ａ…天井面（照射面）
９ｂ…床面（移動面）
１１、１２…フォークリフト（移動体）
１３〜１５…第１〜３グラデーション画像（特定グラデーション画像）
１９…液晶モニタ装置（出力手段、案内経路出力手段）
１９ａ…ディスプレイ（入力手段）
１００…移動面座標
２００…照射面座標

Claims (12)

1. 特定空間内における移動体の位置を検出するための位置検出装置であって、
   前記特定空間は、前記移動体が移動する移動面と、前記移動面と対応する照射面とを有し、
   前記照射面に特定光を照射して特定グラデーション画像を映出可能な光源と、
   前記移動面を座標化した移動面座標を記憶する座標記憶手段と、
   前記特定グラデーション画像のＲＧＢ値と前記移動面座標とに基づき、前記移動面上で前記移動体が位置している現実位置の座標である現実座標を判断する判断手段と、
   前記現実座標を出力する出力手段とを備えていることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記特定光の光軸によって前記照射面上に規定される光軸位置を記憶する光軸位置記憶手段と、
   前記照射面上の任意の位置を参照点とし、前記特定グラデーション画像における前記参照点のＲＧＢ値である参照データを記憶する参照データ記憶手段とをさらに備え、
   前記判断手段は、前記現実位置に対応する前記照射面上の位置を対応点とし、前記対応点のＲＧＢ値である対応データを検出する対応データ検出手段と、
   前記参照データと前記対応データとにより、前記光軸位置から前記対応点までの距離である検出距離を算出する算出手段と、
   前記移動面座標と前記検出距離とから、前記現実座標を抽出する抽出手段とを有している請求項１記載の位置検出装置。
3. 前記照射面は矩形であり、前記光軸位置は前記照射面の角部に位置している請求項２記載の位置検出装置。
4. 前記特定空間内における基準位置である基準座標を記憶する基準座標記憶手段をさらに備え、
   前記抽出手段は、前記移動面座標と前記検出距離と前記基準座標とから、前記現実座標を抽出する請求項２又は３記載の位置検出装置。
5. 前記参照点は、複数であり、互いにＲＧＢ値が異なっている請求項２乃至４のいずれか１項記載の位置検出装置。
6. 前記照射面を座標化した照射面座標と、前記移動面座標と前記照射面座標とを対応させた対応マップを記憶する対応マップ記憶手段と、
   前記照射面座標の座標毎のＲＧＢ値である参照データを記憶する参照データ記憶手段とをさらに備え、
   前記判断手段は、前記現実位置に対応する前記照射面上の位置を対応点とし、前記対応点のＲＧＢ値を対応データとして検出する対応データ検出手段と、
   前記対応マップと前記参照データと前記対応データとにより、前記現実座標を抽出する抽出手段とを有している請求項１記載の位置検出装置。
7. 前記特定空間内における基準位置である基準座標を記憶する基準座標記憶手段をさらに備え、
   前記抽出手段は、前記対応マップと前記参照データと前記対応データと前記基準座標とから、前記現実座標を抽出する請求項６記載の位置検出装置。
8. 前記照射面は一つである請求項１乃至７のいずれか１項記載の位置検出装置。
9. 前記照射面に対して前記光源が２以上設けられ、各前記特定光は互いにＲＢＧ値が異なる請求項８記載の位置検出装置。
10. 前記照射面に対して前記光源が３設けられ、各前記特定光は互いにＲＢＧ値が異なる請求項９記載の位置検出装置。
11. 前記光源は、前記特定光を点滅させつつ照射する請求項９又は１０記載の位置検出装置。
12. 前記特定空間内における前記移動体の目的位置を入力可能な入力手段と、
    前記現実座標と前記目的位置とに基づき、前記現実位置から前記目的位置までの案内経路を算出する案内経路算出手段と、
    前記案内経路を出力する案内経路出力手段とをさらに備える請求項１乃至１１のいずれか１項記載の位置検出装置。

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