JP2016081159A - Mobile entity - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自律的に移動して物品を運搬する移動体に関するものである。 The present invention relates to a moving body that autonomously moves to carry an article.
環境内に設置されたランドマークに基づいて、目標とする対象物まで自律的に移動する移動体が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A moving body that autonomously moves to a target object based on landmarks installed in the environment is known (see, for example, Patent Document 1).
例えば、対象物と移動体が接触し、物品の授受などを行う場合、この接触の衝撃により対象物の位置及び/又は姿勢がずれることがある。このため、移動体が、再度、同一の対象物に自律的に移動しようとした場合にこの対象物に到達できない虞がある。 For example, when an object and a moving body are in contact with each other and an article is exchanged, the position and / or posture of the object may be shifted due to the impact of the contact. For this reason, when a mobile object tries to move to the same target object autonomously again, there exists a possibility that this target object cannot be reached.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、対象物と移動体との接触により対象物の位置及び/又は姿勢が変わっても、その変わった位置及び/姿勢を目標にして、再度同一の対象物に到達できる移動体を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and even if the position and / or posture of an object changes due to contact between the object and a moving body, the changed position and / or posture is targeted. The main object is to provide a moving object that can reach the same object again.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、対象物に設けられたランドマークを目標として、該対象物に対して物品を運搬する台車部と、前記対象物のランドマークの位置及び姿勢を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された対象物のランドマークの位置及び姿勢に基づいて、前記台車部を前記対象物まで自律的に制御して該台車部に物品を運搬させる制御手段と、を備える移動体であって、前記台車と前記対象物とが接触し物品の授受が行われた後の前記対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出する検出手段を備え、 前記記憶手段は、前記検出手段により検出されたランドマークの位置及び姿勢を記憶する、ことを特徴とする移動体である。 In one aspect of the present invention for achieving the above object, a target is a landmark provided on an object, and a carriage unit that conveys an article to the object, and a position and an attitude of the landmark of the object Based on the position and orientation of the landmark of the object stored in the storage means, and autonomously controlling the carriage unit to the object and transporting the article to the carriage unit Means for detecting the position and orientation of the landmark of the object after the carriage and the object are in contact with each other and the article is transferred. The means is a moving body that stores the position and orientation of the landmark detected by the detecting means.
本発明によれば、対象物と移動体との接触により対象物のランドマークの位置及び/又は姿勢が変わっても、その変わった位置及び/姿勢を目標にして、再度同一の対象物に到達できる移動体を提供することができる。 According to the present invention, even if the position and / or orientation of a landmark of an object changes due to contact between the object and a moving object, the same object is reached again with the changed position and / or orientation as a target. A movable body that can be provided can be provided.
実施形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る移動体の概略的システム構成を示すブロック図である。本実施形態1に係る移動体1は、例えば、棚などの対象物に或いは対象物から箱などの物品を自律的に運搬するものである。
移動体1は、物品を運搬する台車部2と、移動体1の位置を検出するための移動体検出センサ3と、対象物のランドマークを検出するためのランドマーク検出センサ4と、台車部の移動を制御する制御装置5と、を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic system configuration of a moving object according to
The moving
台車部2は、箱など物品を載置する台車本体21と、台車本体21を移動させる移動装置22と、を有している。台車本体21は、例えば、複数の画成されたスペースを有するフレーム構造となっている。台車本体21は、棚などの対象物から空箱を受け取りその空箱を載置するスペース、対象物に渡す実箱を載置するスペース、などが設けられている。台車本体21には、対象物と連結する連結部が設けられている。台車本体21は、対象物と物品の授受を行う際に、連結部を対象物に連結する。なお、上記台車部2の構成は一例であり、これに限定されない。
The
移動装置22は、例えば、複数の車輪と、各車輪を駆動するモータなどの駆動部221と、を有している。駆動部221は、制御装置5から出力される制御信号に応じて、各車輪を駆動することで、台車部2を移動させる。なお、移動装置22は、各車輪を駆動することで、台車部2を移動させる構成であるが、これに限定されない。移動装置22は、例えば、複数の脚部を有しており、各脚部を駆動することで、台車部2を移動させてもよい。
The
移動体検出センサ3は、台車部2に設けられており、移動体1の位置及び姿勢を検出するためのセンサである。移動体検出センサ3は、例えば、レーザレンジファインダ、ステレオカメラ、3次元センサ、各車輪に設けられた車輪エンコーダなどで構成されている。移動体検出センサ3は、検出した移動体1の位置及び姿勢に関するセンサ値を制御装置5に出力する。
The moving body detection sensor 3 is provided in the
ランドマーク検出センサ4は、台車部2に設けられており、対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出するためのセンサである。ランドマーク検出センサ4は、例えば、単眼カメラやステレオカメラなどにより構成されている。ランドマーク検出センサ4は、検出したランドマークの位置及び姿勢に関するセンサ値を制御装置5に出力する。ランドマークは、例えば、棚などの対象物の側方に設けられた幾何学模様である。移動体1は、この対象物のランドマークを目標の目印にして移動する。
The
制御装置5は、移動体検出センサ3から出力されるセンサ値と、予め設定された経路情報と、に基づいて、台車部2の移動装置22を制御することで移動体1を自律的に移動させる。
制御装置5は、例えば、制御処理、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)5a、CPU5aによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)5b、処理データ等を記憶するRAM(Random Access Memory)5c等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。
The
The
図2(a)乃至(e)は、移動体の移動方法を説明するための図である。ここで、移動体1が、例えば、物品である箱を対象物である棚に運搬する場合を想定している。
初めに、ユーザは、初期待機エリアで待機する移動体1を起動させる(図2(a))。
制御装置5は、移動体検出センサ3から出力されるセンサ値と、予め教示された経路と、に基づいて移動装置22を制御することで、自律的に移動体1を棚に移動させる(図2(b))。
2A to 2E are views for explaining a moving method of the moving body. Here, the case where the
First, the user activates the
The
制御装置5は、移動体1が棚に近付くと、ランドマークがあると予測される方向に移動体1が向くように移動装置22を制御する。そして、制御装置5は、ランドマーク検出センサ4から出力されるセンサ値に基づいて、ランドマークの位置及び姿勢を認識する(図2(c))。
When the
制御装置5は、台車本体21の連結部を棚に連結させるように移動装置22を制御する(図2(d))。このとき、台車本体21の連結部と棚とが連結する際の衝撃で、棚の位置がずれる。なお、棚は、例えば、下面にキャスターが設けられた可動式棚となっている。したがって、この連結時の衝撃により、棚が大きくずれる可能性がある。制御装置5は、台車本体21の連結部を棚に連結させた後、台車本体21の箱を棚に移動させる。制御装置5は、台車本体21の箱を棚に移動させた後、移動体1を棚から離脱させる。
The
制御装置5は、移動体検出センサ3から出力されるセンサ値と、予め教示された経路と、に基づいて移動装置22を制御することで、自律的に移動体1を初期待機エリアに移動させる(図2(e))。
The
上述したように、物品の授受などを行う場合、この接触の衝撃により対象物の位置及び/又は姿勢がずれることがある。このため、従来の移動体が、再度、同一の対象物に自律的に移動しようとした場合にこの対象物に到達できない虞がある。 As described above, when an article is exchanged, the position and / or posture of the object may be shifted due to the impact of this contact. For this reason, when the conventional mobile body tries to move to the same object autonomously again, there is a possibility that this object cannot be reached.
これに対し、本実施形態に係る移動体1は、台車部2と対象物とが接触し物品の授受が行われた後の対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出し、検出されたランドマークの位置及び姿勢を記憶する。これにより、対象物と移動体1との接触により対象物のランドマークの位置及び/又は姿勢が変わっても、移動体1は、この記憶したランドマークの位置及び姿勢を目標にして再度同一の対象物に到達できる。
On the other hand, the moving
図3は、本実施形態1に係る制御装置の概略的システム構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る制御装置5は、移動体検出部51と、ランドマーク検出部52と、ランドマーク記憶部53と、移動体制御部54と、を有している。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic system configuration of the control device according to the first embodiment.
The
移動体検出部51は、移動体検出センサ3から出力されるセンサ値に基づいて、移動体1が移動する環境を基準とした座標系(以下、環境座標系)における移動体1の位置及び姿勢を、例えば、±数10cm精度で認識する。移動体検出部51は、認識した環境座標系における移動体1の位置及び姿勢を、ランドマーク記憶部53及び移動体制御部54に対して出力する。
The moving
ランドマーク検出部52は、ランドマーク検出センサ4から出力されるセンサ値に基づいて、移動体1を基準とした座標系(以下、移動体座標系)における対象物のランドマークの位置及び姿勢を、例えば±数mm精度で検出する。ランドマーク検出部52は、検出手段の一具体例である。ランドマーク検出部52は、検出した移動体座標系におけるランドマークの位置及び姿勢をランドマーク記憶部53に出力する。
Based on the sensor value output from the
ランドマーク記憶部53は、記憶手段の一具体例であり、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶する。ランドマーク記憶部53は、例えば、上記ROM5bやRAM5cなどで構成されている。図4は、本実施形態1に係るランドマーク記憶部の記憶処理フローを示すフローチャートである。
The landmark storage unit 53 is a specific example of the storage unit, and stores the position and orientation of the landmark in the environmental coordinate system. The landmark storage unit 53 includes, for example, the
ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢を取得する(ステップS101)。
ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢が所定条件を満たすか否かを判断する(ステップS102)。ランドマーク記憶部53は、例えば、上記所定条件を以下のように判断する。
The landmark storage unit 53 acquires the position and orientation of the landmark in the moving object coordinate system from the landmark detection unit 52 (step S101).
The landmark storage unit 53 determines whether or not the position and orientation of the landmark in the moving object coordinate system from the
まず、ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からのランドマークの位置及び姿勢に基づいて、ランドマーク検出センサ4に対するランドマークの相対距離及び相対角度を算出する。ここで、例えば、ランドマーク検出センサ4としてカメラ4を用いた場合を想定する。この場合、カメラ4とランドマークとの相対距離が近く、カメラ(撮影方向)4に対するランドマークの相対角度が所定範囲内にあるとき、ランドマークの位置及び姿勢の検出精度が高くなる。
First, the landmark storage unit 53 calculates the relative distance and relative angle of the landmark with respect to the
図5は、カメラに対するランドマークの相対角度及び相対距離と、ランドマークの位置及び姿勢の検出精度と、の関係を示す特性図の一例である。予めカメラのよる測定を行い、図5に示す原点付近の斜線部分内でランドマークの位置及び姿勢の検出精度が高くなり、原点から離れるとその検出精度が低くなることが分かる。 FIG. 5 is an example of a characteristic diagram showing a relationship between the relative angle and relative distance of the landmark with respect to the camera and the detection accuracy of the position and orientation of the landmark. Measurement with a camera is performed in advance, and it can be seen that the detection accuracy of the position and orientation of the landmark increases in the shaded portion near the origin shown in FIG.
ランドマーク記憶部53は、例えば、算出したランドマーク検出センサ4に対するランドマークの相対距離及び相対角度が図5の斜線部S内に入る場合に上記所定条件を満たすと判断する。
For example, the landmark storage unit 53 determines that the predetermined condition is satisfied when the calculated relative distance and relative angle of the landmark to the
ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢が所定条件を満たすと判断したとき(ステップS102のYES)、移動体検出部51から環境座標系の移動体1の位置及び姿勢を取得する(ステップS103)。ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢が所定条件を満たさないと判断したとき(ステップS102のNO)、上記(ステップS101)に戻る。
When the landmark storage unit 53 determines that the position and orientation of the landmark in the moving object coordinate system from the
ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢と、移動体検出部51から環境座標系の移動体1の位置及び姿勢と、に基づいて、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を算出する(ステップS104)。
The landmark storage unit 53 is based on the position and orientation of the landmark in the moving object coordinate system from the
ランドマーク記憶部53は、算出した環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を、現在のランドマークの位置及び姿勢として記憶する(ステップS105)。
なお、例えば、キャスター付きの棚にランドマークを設け、移動体1がその棚に連結し箱を運搬するような箱運搬作業では、移動体1が棚に連結する際に、棚(ランドマーク)の位置がずれる可能性が高い(図2(d))。したがって、移動体1が棚に連結し箱の運搬を終え棚から離脱し、移動体1が棚からある程度離れる。ランドマーク記憶部53は、そのときの環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶する。例えば、ランドマーク記憶部53は、図6に示すように、カメラ4とランドマークとの相対距離が所定閾値となったときの環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶する。
The landmark storage unit 53 stores the calculated landmark position and orientation in the environmental coordinate system as the current landmark position and orientation (step S105).
In addition, for example, in a box transporting operation in which a landmark is provided on a shelf with casters and the
移動体制御部54は、制御手段の一具体例であり、移動体1の位置及び姿勢を制御するための速度目標値を算出する。移動体制御部54は、目標のランドマークの位置及び姿勢を目標値としたフィードバック制御を行なう。例えば、ランドマーク検出部52がランドマークを検出する際に、移動体制御部54は、移動体検出部51から出力される環境座標系における移動体1の位置及び姿勢と、ランドマーク記憶部53から取得したランドマークの位置及び姿勢と、に基づいて、ランドマーク検出センサ4の検知範囲内(例えば、図5の斜線部内)に目標のランドマークが入るように、移動体1の速度目標値を算出する。
移動体制御部54は、算出した速度目標値に応じた制御信号を移動装置22に出力することで、移動体1の位置及び姿勢を制御する。
The moving
The moving
以上、本実施形態1に係る移動体1は、台車部2と対象物とが接触し物品の授受が行われた後の対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出し、検出されたランドマークの位置及び姿勢を記憶する。これにより、対象物と移動体1との接触により対象物のランドマークの位置及び/又は姿勢が変わっても、移動体1は、この記憶したランドマークの位置及び姿勢を目標にして再度同一の対象物に到達できる。
As described above, the moving
実施形態2
本発明の実施形態2において、ランドマーク記憶部53は、上記ランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を判断した後、さらに、移動体1の移動速度を判断して、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶することを特徴とする。
In the second embodiment of the present invention, the landmark storage unit 53 determines predetermined conditions for the relative distance and relative angle of the landmarks, and further determines the moving speed of the moving
ランドマーク検出センサ4に対するランドマークの相対距離及び相対角度が、ランドマークの位置及び姿勢の検出精度に影響を与えることを上述したが、移動体1の移動速度もランドマークの位置及び姿勢の検出精度に影響を与える。例えば、ランドマーク検出センサ4としてカメラを用いた場合、カメラが高速で移動するとモーションブラーの影響によって、ランドマークの検出精度が大幅に低下し、ランドマーク検出部がランドマークを検出できない可能性がある。
As described above, the relative distance and relative angle of the landmark with respect to the
そこで、本実施形態2に係るランドマーク記憶部53は、上記ランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を満たし、かつ、移動体1の移動速度が所定値以下であると判断したとき、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶する。こにより、ランドマークの位置及び姿勢の検出精度をより向上させることができる。なお、ランドマーク記憶部53は、例えば、移動装置22の車輪の回転速度が所定値以下であると判断したとき、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶してもよい。
Accordingly, when the landmark storage unit 53 according to the second embodiment satisfies the predetermined conditions of the relative distance and the relative angle of the landmark and determines that the moving speed of the moving
図7は、本実施形態2に係るランドマーク記憶部の記憶処理フローを示すフローチャートである。
ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢を取得する(ステップS201)。
FIG. 7 is a flowchart showing a storage processing flow of the landmark storage unit according to the second embodiment.
The landmark storage unit 53 acquires the position and orientation of the landmark in the moving object coordinate system from the landmark detection unit 52 (step S201).
ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢がランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を満たすか否かを判断する(ステップS202)。
The landmark storage unit 53 determines whether or not the landmark position and orientation in the moving object coordinate system from the
ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢がランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を満たすと判断したとき(ステップS202のYES)、移動体1の移動速度が所定値以下であるか否かを判断する(ステップS203)。
When the landmark storage unit 53 determines that the position and orientation of the landmark in the moving object coordinate system from the
ランドマーク記憶部53は、移動体1の移動速度が所定値以下であると判断したとき(ステップS203のYES)、移動体検出部51から環境座標系の移動体1の位置及び姿勢を取得する(ステップS204)。
When the landmark storage unit 53 determines that the moving speed of the moving
ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢と、移動体検出部51から環境座標系の移動体1の位置及び姿勢と、に基づいて、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を算出する(ステップS205)。
The landmark storage unit 53 is based on the position and orientation of the landmark in the moving object coordinate system from the
ランドマーク記憶部53は、算出した環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を、現在のランドマークの位置及び姿勢として記憶する(ステップS206)。
ランドマーク記憶部53は、ランドマーク検出部52からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢がランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を満たさないと判断したとき(ステップS202のNO)、上記(ステップS201)に戻る。
The landmark storage unit 53 stores the calculated landmark position and orientation in the environmental coordinate system as the current landmark position and orientation (step S206).
When the landmark storage unit 53 determines that the position and orientation of the landmark in the moving object coordinate system from the
ランドマーク記憶部53は、移動体1の移動速度が所定値より大きいと判断したとき(ステップS203のNO)、上記(ステップS201)に戻る。なお、本実施形態2において、実施形態1と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
When the landmark storage unit 53 determines that the moving speed of the moving
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 移動体、2 台車部、3 移動体検出センサ、4 ランドマーク検出センサ、5 制御装置、51 移動体検出部、52 ランドマーク検出部、53 ランドマーク記憶部、54 移動体制御部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記対象物のランドマークの位置及び姿勢を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された対象物のランドマークの位置及び姿勢に基づいて、前記台車部を前記対象物まで自律的に制御して該台車部に物品を運搬させる制御手段と、を備える移動体であって、
前記台車と前記対象物とが接触し物品の授受が行われた後の前記対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出する検出手段を備え、
前記記憶手段は、前記検出手段により検出されたランドマークの位置及び姿勢を記憶する、ことを特徴とする移動体。 Targeting a landmark provided on the object, a carriage unit for conveying an article to the object;
Storage means for storing the position and orientation of the landmark of the object;
And a control unit that autonomously controls the carriage unit to the object based on the position and orientation of the landmark of the object stored in the storage unit and transports the article to the carriage unit. Because
A detecting means for detecting a position and an attitude of the landmark of the object after the carriage and the object are in contact with each other and the article is transferred;
The moving body characterized in that the storage means stores the position and orientation of the landmark detected by the detection means.
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