JP2015094669A - 位置検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、屋内外における位置検出装置を誤りなく操作するためのＧＵＩ装置を提供することである。【解決手段】位置検出システムは、周囲の状況を計測する距離センサと、前記距離センサで計測した計測データと地図との照合により、自己の位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定部と、表示部と、前記表示部に表示するユーザインタフェースを制御する制御部と、を備える。前記制御部は、複数の地図を前記表示部に表示させ、前記複数の地図から選択された地図を前記表示部に表示し、前記選択された地図を前記位置姿勢推定部に送信する。前記位置姿勢推定部は、前記計測データとの照合対象として前記選択された地図を設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、位置検出システムに関するものである。

近年、移動体に取り付けられたレーザ距離センサやステレオカメラなどの計測データから環境の地図を生成し、地図上における移動体の位置および姿勢を検出する技術が実用化されつつある。地図上における移動体の位置および姿勢の検出は、一般的に地図と計測データを照合することで行われる。例えば、特許文献１には、距離センサの計測データから特徴を抽出し、移動体の位置姿勢を特定するための手法が開示されている。

特許第５２９７７２７号

しかしながら、特許文献１の装置では、初期位置探索を行うために、特徴抽出を行っているため、位置を特定するために本来必要な情報を削除してしまう可能性がある。また、特許文献１の装置では、評価関数を用いて自動的に最適化を行っているため、局所解に陥る可能性があり、初期位置探索を誤る可能性がある。

本発明の目的は、屋内外における位置検出装置を誤りなく操作するためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）装置を提供することである。

上記課題を解決する為に、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例をあげるならば、周囲の状況を計測する距離センサと、前記距離センサで計測した計測データと地図との照合により、自己の位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定部と、表示部と、前記表示部に表示するユーザインタフェースを制御する制御部と、を備える位置検出システムが提供される。当該位置検出システムにおいて、前記制御部は、複数の地図を前記表示部に表示させ、前記複数の地図から選択された地図を前記表示部に表示し、前記選択された地図を前記位置姿勢推定部に送信する。前記位置姿勢推定部は、前記計測データとの照合対象として前記選択された地図を設定する。

本発明によれば、位置検出装置を誤りなく操作するためのＧＵＩ装置を提供することができる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

本発明における位置検出システムの概略構成ブロック図である。 本発明における位置検出システムを実施するためのハードウェア構成図であり、ＧＵＩ装置と位置姿勢推定装置のハードウェア構成図である。 本発明におけるＧＵＩ装置による位置姿勢推定装置の操作フローである。 本発明における位置姿勢推定処理についての概略説明図である。 本発明の実施例におけるＧＵＩ画面の説明図である。 本発明の実施例における地図選択画面の説明図である。 本発明の実施例におけるＧＵＩ画面の説明図であり、距離センサにおける計測データの配信が開始された後の画面である。 本発明の実施例におけるＧＵＩ画面の説明図であり、初期位置同定結果が表示された画面である。 図４に示した環境において別の状況を示した図である。 図９の環境において初期位置同定の操作を行った場合の画面の一例である。 図９の環境において初期位置同定の操作を行った場合の画面の別の例である。 図４に示した環境において別の状況を示した図であり、位置同定を開始した後での状況を示す。 図１２の環境において位置同定を行っている場合の画面である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。

生産現場などにおいて、製品の部品をピッキングするピッキング台車に、本発明を適用した例について説明する。図１は、本発明における位置検出システムの概略構成ブロック図である。位置検出システム１００は、ＧＵＩ装置１０１と、位置姿勢推定装置１０８と、レーザ距離センサ１１１とを備える。本実施例では、ピッキング台車に、ＧＵＩ装置１０１と、位置姿勢推定装置１０８と、レーザ距離センサ１１１とが搭載される。

レーザ距離センサ１１１は、レーザ光を回転プリズムなどでさまざまな方向に照射し、周囲の状況（すなわち、周囲にある物体との距離）を計測するものである。一般的なレーザ距離センサの例としては、１８０度の範囲を、０．５度の分解能で計測し、合計３６１点の距離データを計測するものがあるが、これに限らず様々な計測範囲、角度分解能をもつ距離センサを用いることができる。距離データは、照射された角度が既知であるため、計測したデータの２次元座標を復元することができ、センサの周囲にある計測可能な物体の幾何学的な形状を計測して取得することができる。

位置姿勢推定装置１０８は、通信部１０６と、位置姿勢推定部１０７と、地図データ１０９と、センサ制御部１１０とを備える。センサ制御部１１０は、レーザ距離センサ１１１のレーザの照射等の制御を行うとともに、レーザ距離センサ１１１により得られた距離データ及び角度などの情報を処理するものである。

地図データ１０９は、あらかじめ作成された周囲環境の物体の形状が記載された地図データである。具体的には、地図データ１０９は、ピッキング台車が稼働する範囲を格子状に分割し、各格子に物体が存在するかどうかを数値によって表現したものである。たとえば、計測可能な物体（柱や壁など）がある格子を１、計測可能な物体がない格子を０、柱の内部など直接計測できない格子を−１などとして表現する。このような地図形式は一般的に占有格子地図と呼ばれる。この物体の有無を表現した数値はこの値に限られるものではなく、区別できる形であればどのように表現していてもよいことは言うまでもない。この占有格子地図は、壁や柱の形状を画像データとして表現していることと等価である。

位置姿勢推定部１０７は、レーザ距離センサ１１１の計測データである距離データと、あらかじめ作成された周囲環境の物体の形状が記載された地図データ１０９とを照合することによって、ピッキング台車の位置姿勢を推定する。次に、上述した占有格子地図である地図データ１０９と、レーザ距離センサ１１１の距離データとの照合について述べる。ピッキング台車に搭載されたレーザ距離センサ１１１は、周囲環境にある物体の形状を計測することができる。地図データ１０９にはあらかじめ物体の形状がすべて記載されているため、位置姿勢推定部１０７は、距離データを様々な位置と方向に変化させながら地図データ１０９とマッチングし、もっとも一致する位置姿勢を求めることで、この地図上における台車の位置姿勢を検出する。

この実施例における「位置姿勢」とは、地図上における台車の位置（例えば、Ｘ、Ｙ座標）及び台車の向き（角度）である。このとき距離データと地図の一致の度合いを、距離データの端点と地図データ上での「物体あり」の格子が重なっている点数によって数値化し、これを一致度と呼ぶ。位置姿勢推定部１０７は、この一致度が最大になる点を算出するものである。なお、ここで説明した一致度は一例であり、他の方法で求められてもよい。

図４は、本発明における位置姿勢推定処理についての概略説明図である。図４では、ピッキング台車４０１に、レーザ距離センサ４０２、ＧＵＩ装置４０３、及び位置姿勢推定装置（図示省略）が搭載されている。「４０５」は、ピッキング台車４０１が動作する環境（部屋）であり、部屋４０５には、複数の物体（柱や壁など）４０６が存在する。「４０４」は、レーザ距離センサ４０２のレーザの照射範囲を示している。「４０７」は、レーザ距離センサ４０２から照射されたレーザが物体４０６に当たった点であり、レーザ距離センサ４０２における距離データの端点である。位置姿勢推定処理では、このように測定されたレーザ距離センサ４０２における距離データの端点の位置及び方向を変化させながら地図データ１０９とマッチングさせることにより、地図データ上における台車の位置姿勢を検出する。

通信部１０６は、ＧＵＩ装置１０１との通信を行うためのインタフェースである。センサ制御部１１０における距離データ及び位置姿勢推定部１０７における検出結果は、通信部１０６を介してＧＵＩ装置１０１に送信される。

ＧＵＩ装置１０１は、位置姿勢推定装置１０８を操作するためのデバイスである。ＧＵＩ装置１０１には、ＵＩ（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を表示するためのディスプレイ（表示部）、及び、マウスやキーボードといったＧＵＩ装置を操作するための操作装置デバイスが接続されている。なお、ＧＵＩ装置１０１はスマートフォンなどのタッチパネル式のデバイスでもよく、この場合、操作はスマートフォンのみで行うことができる。ＧＵＩ装置１０１と、位置姿勢推定装置１０８との接続は有線でも、無線でもよい。

ＧＵＩ装置１０１は、画像生成部１０２と、ＵＩ制御部１０３と、地図データ１０４と、通信部１０５と、距離データ−地図比較部１１２とを備える。画像生成部１０２は、レーザ距離センサ１１１の計測データを地図データ１０４上の座標に変換し、その台車の位置を地図データ１０４に重ね合わせた画像を生成する機能を有する。画像生成部１０２によって生成された画像は、ＵＩ制御部１０３介してディスプレイ上の所定の領域に表示される。

ＵＩ制御部１０３は、ディスプレイ２０２上に表示された画面上のＵＩの制御を行うものである。例えば、ＵＩ制御部１０３は、画面上での入出力を制御したり、画面上のボタンを操作された際に次の画面へ遷移させたり、画面上のボタンの有効／無効などの制御などを行う機能を有する。地図データ１０４は、上述で説明した地図データ１０９と同様であるため、具体的な説明を省略する。なお、ＧＵＩ装置１０１には、あらかじめ作成された複数の地図データが格納されている。

通信部１０５は、位置姿勢推定装置１０８との通信を行うためのインタフェースである。距離データ−地図比較部１１２は、地図データ１０４上の座標に変換されたレーザ距離センサ１１１の計測データと、地図データ１０４とを比較し、計測データと地図データ１０４との一致点及び不一致の点などを出力する。詳細は後述するが、距離データ−地図比較部１１２は、地図データ１０４上で物体がない箇所にある計測データの点があるかどうか、及び、地図データ１０４上で物体と重なっている点（すなわち、計測データの座標の範囲外の点）があるかどうかを判定する。

図２は、本発明における位置検出システムを実施するためのハードウェア構成図であり、ＧＵＩ装置と位置姿勢推定装置のハードウェア構成図である。ＧＵＩ装置２０１及び位置姿勢推定装置２１４は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成されている。なお、上述したように、ＧＵＩ装置２０１は、スマートフォン、タブレット端末などでもよい。

ＧＵＩ装置２０１は、ディスプレイ（表示部）２０２と、中央演算処理部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）などの演算装置（プロセッサ）２０３と、メモリ２０４と、通信装置２０５と、ハードディスクなどの記憶装置２０６と、キーボード、マウスなどの操作装置とを備えている。記憶装置２０６には、ＵＩ制御プログラム２０８、通信プログラム２０９、距離データ−地図比較プログラム２１０、座標変換プログラム２１１、画像生成プログラム２１２、及び地図データ２１３が格納されている。

演算装置２０３は、記憶装置２０６に格納されたプログラムを実行することで、各構成要素を統括的に制御し、様々な演算処理を行う。図１に示した機能ブロックは、演算装置２０３が記憶装置２０６に格納されている各機能ブロックに対応する所定のプログラムを実行することによって実現される。

図１の画像生成部１０２は、例えば画像生成プログラム２１２及び座標変換プログラム２１１から構成される。レーザ距離センサ２２３の計測データを地図データ２１３上の座標に変換する処理は、座標変換プログラム２１１により実行され、台車の位置を地図データ２１３に重ね合わせた画像を生成させる処理は、画像生成プログラム２１２により実行される。

図１のＵＩ制御部１０３はＵＩ制御プログラム２０８に対応する。また、図１の通信部１０５は通信装置２０５及び通信プログラム２０９から構成される。また、図１の距離データ−地図比較部１１２は距離データ−地図比較プログラム２１０に対応する。

上述したように各機能ブロックの動作主体は演算装置２０３である。各機能ブロックの動作を記載するとき、その主語は演算装置２０３とすべきであるが、本明細書では、各機能ブロックの動作を記載するとき、その主語としてその機能ブロック名を用いる場合がある。

また、位置姿勢推定装置２１４は、中央演算処理部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）などの演算装置（プロセッサ）２１５と、メモリ２１６と、通信装置２１７と、ハードディスクなどの記憶装置２１８とを備えている。記憶装置２１８には、位置姿勢推定プログラム２１９、通信プログラム２２０、センサ制御プログラム２２１、及び地図データ２２２が格納されている。

演算装置２１５は、記憶装置２１８に格納されたプログラムを実行することで、各構成要素を統括的に制御し、様々な演算処理を行う。図１に示した機能ブロックは、演算装置２１５が記憶装置２１８に格納されている各機能ブロックに対応する所定のプログラムを実行することによって実現される。図１の通信部１０６は通信装置２１７及び通信プログラム２２０から構成される。図１の位置姿勢推定部１０７は位置姿勢推定プログラム２１９に対応する。また、図１のセンサ制御部１１０はセンサ制御プログラム２２１に対応する。

位置姿勢推定装置１０８は、「地図設定」、「初期位置同定」、及び「位置同定」の手順で操作される。「地図設定」では、まず、レーザ距離センサ１１１を取り付けた台車が動作する環境の地図を選択する。これは、動作の開始時に台車が稼働する環境の初期地図の指定や、台車がエレベータなどによって階を移動する場合の地図切り替えを行うときに用いられる機能である。

次に、「初期位置同定」機能について説明する。位置姿勢推定装置として、もっとも便利な形は始めに地図を与えるだけで、特定の操作を必用とせず、待ち時間もなく台車の位置検出が開始されることである。しかしながら、一般的に地図全体を探索し、距離データが一致する点を検出するには、膨大な演算量が必要になるため、あまり現実的な方法とはならない。また、同じ形状の部屋が複数あり、台車がその部屋のいずれかにある場合、地図とのマッチングのみでは部屋を特定することができないため、ある程度初期位置を限定しておく必要がある。よって、位置姿勢推定装置１０８の初期位置同定機能は、何らかの外部入力によって、台車の位置をある程度特定し、その精度に応じた領域のみを探索する機能である。

位置姿勢推定装置１０８の「位置同定」機能は「初期位置同定」とは異なり、前回の位置同定結果を用いて、次の計測を行うことを繰り返すトラッキング機能である。初期位置同定後に「位置同定」機能を実行することで、以降の台車の位置を検出し続けるようになっている。

ＧＵＩ装置１０１のディスプレイ２０２に表示されるＧＵＩ画面には、地図読み込みを指示するための操作ＵＩと、初期位置同定を行うための操作ＵＩと、位置同定を開始／停止するための操作ＵＩと、地図及び台車位置を画像として表示するための地図ＵＩとが設けられている。これらのＵＩは、それぞれ位置姿勢推定装置１０８の各機能を操作するために設けられている。これらのＵＩは、画面上では各機能に対するボタンとして表示され、誤りなく操作を行うために、位置姿勢推定装置１０８の操作手順通りに配置されている。

図３は、本発明におけるＧＵＩ装置による位置姿勢推定装置の操作フローである。以下では、操作フローとともに上記のＵＩについて説明する。まず、位置検出システムを起動すると、ＧＵＩ装置１０１のディスプレイ２０２には、図５の画面が表示される。図５の画面には、地図設定ボタン５０１と、初期位置同定ボタン５０２と、位置同定開始ボタン５０３と、位置同定停止ボタン５０４と、地図表示エリア５０５と、センサ座標系ボタン５１０とが設けられている。以下で説明する図３の各ステップにおいて、図５の画面上のＵＩの制御を行う主体は、主にＵＩ制御部１０３である。

まず、ユーザは、地図を選択するために地図設定ボタン５０１を押す。この場合、図６の地図選択画面に遷移する。地図選択画面では、複数の地図データ６０１、６０２が２次元の地図画像として表示される。なお、地図画像とともに、地図の場所名６０３、場所の寸法６０４、及び、地図の作成日６０５などの情報が表示されてもよい。

ユーザは、地図選択画面において複数の地図から地図を選択し、ＯＫボタン６０６を押す（３０１）。その後、図５の画面に遷移し、選択された地図が地図表示エリア５０５に表示される（３０２）。これにより、ユーザは選択した地図が、所望の地図であるかの確認を視覚的に行うことができるようになっている。選択した地図が正しい場合、ユーザは、図示を省略した承認ボタンを押下する。この承認と同時に、ＧＵＩ装置１０１は位置姿勢推定装置１０８へ地図の送信を行う（３０３）。この手順によって、位置姿勢推定装置１０８とＧＵＩ装置１０１は同じ地図を扱っていることが保証されるため、ＧＵＩ装置１０１に表示されている地図と、位置姿勢推定装置１０８が読みこんだ地図の齟齬が起こることがなく、正しく位置姿勢推定を実施できる仕組みとなっている。

次に、送信された地図データが位置姿勢推定装置１０８において読み込まれる（３１１）。具体的には、位置姿勢推定装置１０８の位置姿勢推定部１０７は、レーザ距離センサ１１１の計測データとの照合対象として上記選択された地図を設定する。位置姿勢推定装置１０８は、位置姿勢推定部１０７において地図が設定されると、レーザ距離センサ１１１によって現在計測している距離データをＧＵＩ装置１０１に対して配信し始める。このとき、図７に示すように、地図表示エリア５０５に、台車の位置及び姿勢を示すマーカ５０６Ａ及びレーザ距離センサ１１１における距離データの端点を示すマーカ５０６Ｂが表示される（３０４）。

地図表示エリア５０５においては、台車と位置姿勢推定装置１０８から受信した距離データとが表示されるが、それぞれ以下のように描画を行う。まず、画像生成部１０２は、一番始めに、地図データ１０４に基づいて地図を描く。次に、画像生成部１０２は、台車及び距離データを描くが、このとき地図を上書きするように画像を生成する。まず、台車のマーカ５０６Ａを描く。台車の向きは、三角形の向きによって表現することができる。次に、距離データの色を地図とは異なる色を用いて描画し、地図上に距離データがどのように重なっているかがわかるようにする。例えば、地図上の物体（計測物）の領域は黒、物体がない領域は白、距離データは赤、といったように描く。図７の例では、レーザ距離センサ１１１のレーザ照射範囲及び距離データの端点を示すマーカ５０６Ｂが赤色で示される。また、センサ波形は端点のみでなく、センサから放射される線として描いてもよい。このように描くと、距離データを用いて、計測物がない空間において、現在の状態としても計測物がないという情報を表現することができる。

図７では、距離データの端点を示すマーカ５０６Ｂが、地図上での物体の領域と一致していないことが分かる。このように、地図の選択後に、台車のマーカ５０６Ａと距離データの端点を示すマーカ５０６Ｂを自動的に表示することにより、実際の台車の位置と、画面上での台車の位置及び向きとが一致していないことを容易に認識することができる。したがって、図７の例では、実際の台車の位置と、画面上での台車の位置及び向きとが一致していないことになる。次に初期位置同定の操作を行う（３０５）。ユーザは距離データと地図が一致する場所をマウスまたはタッチパネルから操作し、位置姿勢推定装置１０８に初期位置姿勢を与える。以下では、初期位置同定の操作の一例を説明する。

このとき、レーザ距離センサ１１１の計測データである距離データは位置姿勢推定装置１０８から常に送信されて、距離データが画面上において表示されているので、ユーザは、地図上で一致しそうな位置姿勢を直感的かつ簡単に探索可能となっている。ユーザは、画面上で初期位置同定ボタン５０２を押す。これにより、画像上の台車のマーカ５０６Ａの位置姿勢がマウスやタッチパネルによる操作によって変更可能なインタフェースとなる。マーカ５０６Ａの位置の変更は、マーカ５０６Ａの中心部分をドラッグ及びドロップすることで行うことができる。また、マーカ５０６Ａの姿勢の変更は、マーカ５０６Ａの外側をドラッグ及びドロップすることで行うことができる。

図８は、初期位置同定の操作として、台車のマーカ５０６Ａを５０７Ａの位置まで変更した場合の例である。画面上で台車のマーカ５０６Ａを５０７Ａの位置まで変更すると、５０７Ａの位置情報及び初期位置同定開始コマンドが位置姿勢推定装置１０８に送信される。なお、地図上でマーカ５０６Ａの位置及び姿勢の少なくとも一方を変更したとき、初期位置情報（当該変更後のマーカの位置及び姿勢の少なくとも一方）が位置姿勢推定装置１０８に送信される。ここまでが、ステップ３０５の処理となる。上記のインタフェースにより、位置姿勢推定装置１０８に対して容易に初期位置情報を提供することが可能となる。

次に、位置姿勢推定装置１０８の位置姿勢推定部１０７は、初期位置同定処理を行う（３１２）。位置姿勢推定部１０７は、受信した５０７Ａの位置情報を起点として所定の範囲で、一致度が最も高くなる位置及び姿勢を検出する。例えば、図８に示す５０８の範囲で探索を行う。この探索の範囲は、図８に示すように、地図表示エリア５０５上に表示されてもよい。位置姿勢推定部１０７は、検出した位置及び姿勢（初期位置同定結果）と一致度の情報をＧＵＩ装置１０１に返す。なお、この時点でも、レーザ距離センサ１１１によって現在計測している距離データがＧＵＩ装置１０１に対して配信され続けている。

ＧＵＩ装置１０１は、検出した位置及び姿勢（初期位置同定結果）と一致度の情報を受け取ると、画面上に初期位置同定結果を表示する（３０７）。図８の例では、初期位置同定結果として台車のマーカ５０９Ａが表示される。同時に、レーザ距離センサ１１１によって現在計測している距離データの端点を示すマーカ５０９Ｂも表示される。ここで、距離データは、地図と色分けして表示されるので、正確に位置同定ができているかどうかは一目了然に分かる。

次に、距離データ−地図比較部１１２は、地図データ１０４上の座標に変換されたレーザ距離センサ１１１の計測データと、地図データ１０４とを比較する（３０８）。具体的には、距離データ−地図比較部１１２が、地図データ上で物体がない箇所にある距離データの端点があるか、及び、地図データ１０４上で物体と重なっている距離データの端点（すなわち、距離データの範囲外の点）がないかを判定する。その後、距離データ−地図比較部１１２は、一致度がある所定の値Ｒよりも大きく、かつ、距離データの範囲外の点がないかを判定する（３０９）。判定がＹＥＳの場合は、ステップ３１０に進む、判定がＮＯの場合は初期位置同定の処理を繰り返すためにステップ３０５に戻る。

以下では、ステップ３０７及び３０８の内容を詳細に説明する。例えば、図９は、図４に示した環境における別の状況を示した図である。図９は、地図データ１０４が作成された後に、物体９０１及び９０２が置かれた例を示す。この場合、レーザ距離センサ４０２における距離データの端点は、地図が作成された段階で存在していた物体４０６に当たった点４０７Ａと、地図が作成された後に置かれた物体９０１及び９０２に当たった点４０７Ｂを含む。距離データ−地図比較部１１２は、地図が作成された段階で存在していた物体４０６に当たった点４０７Ａと、地図が作成された段階で存在していない物体に当たった点４０７Ｂの情報を出力する。この情報は、地図表示エリア５０５に表示される。

図１０は、図９の環境において初期位置同定を行った場合の画面を示す。図９において物体９０１及び９０２に当たった点４０７Ｂは、図９の点４０７Ａと区別するために点のサイズ及び色を変更して端点１００１として表示される。この場合、一致度は低下する。例えば、一致度が所定の値Ｒより低い場合、警告メッセージ１００２が表示されてもよい。また、初期位置同定の処理において一致度が低く、次のステップに進むのが適切でない場合は、図１０に示すように、位置同定開始ボタン１００３及び位置同定停止ボタン１００４を無効または非表示にしてもよい。例えば、位置同定開始ボタン１００３及び位置同定停止ボタン１００４は、初期位置同定結果が正しいと判定されるまで、無効または非表示にされる。

これにより、初期位置同定の際に、台車が動作する環境が、地図データ１０４を作成した時点から変わっていることをユーザが認識することが可能となる。また、地図が作成された段階で存在していた物体４０６に当たった点４０７Ａと、地図が作成された後に置かれた物体９０１及び９０２に当たった点４０７Ｂとを異なる形式で表示することで、台車の初期位置は正しいが、別の物体が置かれていることを認識することが可能となる。また、通行領域内に地図作成時になかった物体等が色分けされて表示されることになり、倉庫などで物品の管理などを行う際に、視覚的に容易に確認作業を行うことが可能となる。

図１１は、図９の環境で初期位置同定の操作を行った場合の別の例である。位置姿勢推定部１０７によって検出した位置及び姿勢（初期位置同定結果）が、地図表示エリア５０５に表示されているが、図９における点４０７Ｂが、地図上で物体を示す格子内に存在する。この場合、距離データ−地図比較部１１２は、距離データの範囲外の点があると判定する。なお、物体を示す格子内に存在する点は、星形の点１１０１として表示される。このように、距離データの範囲外の点は、その他の距離データの端点の表示形式と異なる形式で表示してもよい。さらに、距離データの範囲外の点があるため、警告メッセージ１１０２が表示されてもよい。この場合、初期位置再探索ボタン１１０３を押した後にステップ３０５に戻ることになる。なお、次のステップに進むのが適切でないため、位置同定開始ボタン１００３及び位置同定停止ボタン１００４を無効または非表示にしてもよい。この構成によれば、ユーザが、距離データの範囲外の点があることを容易に認識することができ、初期位置同定を誤ることなく、その後の位置同定を開始することができる。

次に、位置同定の操作について説明する。例えば、図８の場合、距離データの端点を示すマーカ５０９Ｂが、地図上での物体の領域と一致しており、一致度が高く、かつ、距離データの範囲外の点がない。この場合、ステップ３０９での判定がＹＥＳとなり、ステップ３１０に進む。次に、ユーザは、位置同定開始ボタン５０３を押す。位置同定開始ボタン５０３を押すと、位置同定開始コマンドが位置姿勢推定装置１０８に送信される（３１０）。その後、位置姿勢推定装置１０８の位置同定が開始される（３２３）。位置姿勢推定部１０７は、初期位置同定の結果を用いて、以降の台車位置を検出し続けるトラッキング処理を開始する。位置同定が開始されると、位置同定停止ボタン５０４が押されない限り、位置同定結果が地図表示エリア５０５に表示される（３１１）。

図１２は、図４の環境において位置同定を行っている際の状況を示す。図１２の環境では、地図データ１０４が作成された後に、物体１２０１が置かれたとする。この場合、レーザ距離センサ４０２における距離データの端点は、地図が作成された段階で存在していた物体４０６に当たった点と、地図が作成された後に置かれた物体１２０１に当たった点を含む。図１３は、図１２の例でのＧＵＩ装置における画面の例である。位置同定を行っている場合でも、地図が作成された後に置かれた物体１２０１に当たった点は、物体４０６に当たった点と区別するために点のサイズ及び色を変更して端点１３０１として表示される。この構成によれば、位置同定の操作の間に、地図作成後に別の物体が置かれていることを認識することが可能となる。また、通行領域内に地図作成時になかった物体等が色分けされて表示されることになり、倉庫などで物品の管理などを行う際に、視覚的に容易に確認作業を行うことが可能となる。なお、位置同定を開始した後に、画面上のセンサ座標系ボタン５１０を押すと、台車の向きが常に上向きになるように地図側が回転するような表示にすることができる。図１３では、センサ座標系ボタン５１０を押した状態の画面を示している。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることがあり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

ＧＵＩ装置１０１と位置姿勢推定装置１０８は特に別れている必要はない。汎用ＣＰＵが搭載されているタッチパネルＰＣなどを用いて、位置姿勢推定機能をＧＵＩ装置に実装することも可能である。また、位置姿勢推定装置１０８とレーザ距離センサ１１１が一体になっていてもよい。また、レーザ距離センサ、位置姿勢推定装置、ＧＵＩ装置がすべて一体のデバイスとなっていてもよい。

また、ＧＵＩ装置１０１及び位置姿勢推定装置１０８の機能ブロック、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記憶媒体に置くことができる。

また、上述の実施例において制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００ ：位置検出システム
１０１ ：ＧＵＩ装置
１０２ ：画像生成部
１０３ ：ＵＩ制御部
１０４ ：地図データ
１０５、１０６ ：通信部
１０７ ：位置姿勢推定部
１０８ ：位置姿勢推定装置
１０８ ：ＧＵＩ装置
１０９ ：地図データ
１１０ ：センサ制御部
１１１ ：レーザ距離センサ
１１２ ：距離データ−地図比較部
２０１ ：ＧＵＩ装置
２０２ ：ディスプレイ
２０３ ：演算装置
２０４ ：メモリ
２０５ ：通信装置
２０６ ：記憶装置
２０８ ：ＵＩ制御プログラム
２０９ ：通信プログラム
２１０ ：距離データ−地図比較プログラム
２１１ ：座標変換プログラム
２１２ ：画像生成プログラム
２１３ ：地図データ
２１４ ：位置姿勢推定装置
２１５ ：演算装置
２１６ ：メモリ
２１７ ：通信装置
２１８ ：記憶装置
２１９ ：位置姿勢推定プログラム
２２０ ：通信プログラム
２２１ ：センサ制御プログラム
２２２ ：地図データ
２２３ ：レーザ距離センサ
４０１ ：ピッキング台車
４０２ ：レーザ距離センサ
４０３ ：ＧＵＩ装置
４０５ ：部屋
４０６ ：物体
５０１ ：地図設定ボタン
５０２ ：初期位置同定ボタン
５０３ ：位置同定開始ボタン
５０４ ：位置同定停止ボタン
５０５ ：地図表示エリア
５０６Ａ ：台車の位置及び姿勢を示すマーカ
５０６Ｂ ：距離データの端点を示すマーカ
５０９Ａ ：台車の位置及び姿勢を示すマーカ
５０９Ｂ ：距離データの端点を示すマーカ
５１０ ：センサ座標系ボタン
６０１、６０２ ：地図データ
６０３ ：場所名
６０４ ：寸法
６０５ ：作成日
６０６ ：ＯＫボタン
９０１ ：物体
１００１ ：距離データの端点を示すマーカ
１００２ ：警告メッセージ
１００３ ：位置同定開始ボタン（無効）
１００４ ：位置同定停止ボタン（無効）
１１０２ ：警告メッセージ
１１０３ ：初期位置再探索ボタン
１２０１ ：物体
１３０１ ：距離データの端点を示すマーカ

Claims (14)

1. 周囲の状況を計測する距離センサと、
   前記距離センサで計測した計測データと地図との照合により、自己の位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定部と、
   表示部と、
   前記表示部に表示するユーザインタフェースを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   複数の地図を前記表示部に表示させ、前記複数の地図から選択された地図を前記表示部に表示し、
   前記選択された地図を前記位置姿勢推定部に送信し、
   前記位置姿勢推定部は、前記計測データとの照合対象として前記選択された地図を設定することを特徴とする位置検出システム。
2. 請求項１に記載の位置検出システムにおいて、
   前記距離センサは、前記選択された地図が前記位置姿勢推定部によって設定されると、前記計測データの配信を開始し、
   前記制御部は、少なくとも前記距離センサにおける端点と前記自己の位置及び姿勢を示すマーカとを、前記表示部に表示させることを特徴とする位置検出システム。
3. 請求項２に記載の位置検出システムにおいて、
   前記制御部は、前記距離センサからの放射線を前記表示部に更に表示させることを特徴とする位置検出システム。
4. 請求項２に記載の位置検出システムにおいて、
   前記制御部は、前記表示部に表示された地図上で前記マーカの位置及び姿勢を変更できるユーザインタフェースによって前記マーカを表示させることを特徴とする位置検出システム。
5. 請求項４に記載の位置検出システムにおいて、
   前記制御部は、前記表示部に表示された地図上で前記マーカの位置及び姿勢の少なくとも一方を変更したとき、当該変更後の前記マーカの位置及び姿勢の少なくとも一方を初期位置情報として前記位置姿勢推定部に送信することを特徴とする位置検出システム。
6. 請求項４に記載の位置検出システムにおいて、
   前記ユーザインタフェースは、前記マーカの位置及び姿勢をドラッグ及びドロップすることにより変更できるインタフェースであることを特徴とする位置検出システム。
7. 請求項５に記載の位置検出システムにおいて、
   前記位置姿勢推定部は、前記初期位置情報と前記選択された地図とを照合し、初期位置同定結果を出力し、
   前記制御部は、前記初期位置同定結果を前記表示部に表示させることを特徴とする位置検出システム。
8. 請求項７に記載の位置検出システムにおいて、
   前記計測データと前記選択された地図とを比較する比較部を更に備え、
   前記比較部は、前記初期位置同定結果における前記計測データの情報において、前記選択された地図が作成された段階で存在していた物体に当たった第１の端点と、前記選択された地図が作成された段階で存在していない物体に当たった第２の端点と、を出力し、
   前記制御部は、前記第１の端点と前記第２の端点とを異なる形式で前記表示部に表示させることを特徴とする位置検出システム。
9. 請求項８に記載の位置検出システムにおいて、
   前記比較部は、前記第１の端点または前記第２の端点が前記地図上の物体の範囲に含まれるかを判定し、
   前記制御部は、前記地図上の物体の範囲に含まれる端点を、前記第１及び第２の端点と異なる形式で前記表示部に表示させることを特徴とする位置検出システム。
10. 請求項９に記載の位置検出システムにおいて、
    前記制御部は、前記第１の端点または前記第２の端点が前記地図上の物体の範囲に含まれると判定された場合、警告メッセージを前記表示部に表示させることを特徴とする位置検出システム。
11. 請求項７に記載の位置検出システムにおいて、
    前記初期位置同定結果は、前記選択された地図との一致度を含み、
    前記制御部は、前記一致度が所定の値より低い場合は、前記表示部に警告メッセージを表示させることを特徴とする位置検出システム。
12. 請求項７に記載の位置検出システムにおいて、
    前記制御部は、前記初期位置同定結果が正しいと判定した場合、初期位置同定後の操作である位置同定開始指示を前記位置姿勢推定部に送信することを特徴とする位置検出システム。
13. 請求項７に記載の位置検出システムにおいて、
    前記制御部は、前記初期位置同定結果が正しいと判定されるまで、初期位置同定後の操作である位置同定開始を指示するためのインタフェースを非表示または無効にすることを特徴とする位置検出システム。
14. 請求項８に記載の位置検出システムにおいて、
    前記比較部は、初期位置同定後の操作である位置同定における前記計測データの情報において、前記第１の端点と前記第２の端点を出力し、
    前記制御部は、前記第１の端点と前記第２の端点とを異なる形式で前記表示部に表示させることを特徴とする位置検出システム。

Images