JP2019096099A - 移動体位置推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の周囲に設けられる物体の製造を容易にし、物体に対する移動体の相対位置を推定する精度が向上する移動体位置推定装置を提供する。【解決手段】移動体位置推定装置１は、移動部２０、照射部２５、反射強度測定部４０および相対位置推定部４５を備える。移動部２０は、移動可能である。照射部２５は、移動部２０に設けられており、複数の異なる反射率を有する物体１０に電波、光または音波である照射線Ｅを照射可能である。反射強度測定部４０は、照射部２５により照射され、物体１０で反射した照射線Ｅの反射強度である測定反射強度Ｉｒを測定可能である。相対位置推定部４５は、測定反射強度Ｉｒに基づき、物体１０に対する移動部２０の相対位置である移動体位置Ｐｍを推定可能である。【選択図】図４

Description

本発明は、移動体位置推定装置に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、物体の形状または位置を記憶可能なデータベースおよび物体の周囲を移動する移動体を備える自己位置検出システムが知られている。このシステムでは、物体の形状または位置を検出し、検出した情報とデータベースの情報とを照合して、物体に対する移動体の相対位置を推定する。

特開２００６−１４６３８１号公報

特許文献１では、物体の形状が歯車形状等の特殊な形状で形成されている。特殊な形状の物体を製造するのは、容易ではなく、自己位置検出システムのコストが増加する虞がある。また、物体の形状が特殊な形状であるとき、電波、光または音波がノイズを受けやすく、物体の形状が正確に検出できず、移動体の相対位置が正確に推定されない虞がある。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、移動体の周囲に設けられる物体の製造を容易にし、物体に対する移動体の相対位置を推定する精度が向上する移動体位置推定装置を提供することにある。

本発明の移動体位置推定装置は、移動部（２０）、照射部（２５、２５１、２５２）、反射強度測定部（４０）および相対位置推定部（４５、２４５、４４５）を備える。
移動部は、移動可能である。
照射部は、移動部に設けられており、複数の異なる反射率を有する物体（１０、３１０、５１０、６１０、６２０）に電波、光または音波である照射線（Ｅ）を照射可能である。

反射強度測定部は、照射部により照射され、物体で反射した照射線の反射強度である測定反射強度（Ｉｒ）を測定可能である。
相対位置推定部は、測定反射強度に基づき、物体に対する移動部の相対位置である移動体位置（Ｐｍ）を推定可能である。

物体は、複数の異なる反射率を有する。相対位置推定部は、測定反射強度に基づき、移動体位置を推定する。物体の形状に情報を持たせないため、物体の形状が簡素になる。したがって、物体の製造を容易にする。また、物体が特殊な形状である必要がなく、簡素な形状であるため、物体の形状によるノイズが減少し、移動体位置を推定する精度が向上する。

第１実施形態による移動体位置推定装置の模式図。 第１実施形態による移動体位置推定装置の模式図。 第１実施形態による移動体位置推定装置および物体の模式図。 第１実施形態による移動体位置推定装置のブロック図。 第１実施形態による移動体位置推定装置の情報記憶部に記憶されている情報を説明するための図。 第１実施形態による移動体位置推定装置の処理を説明するためのフローチャート。 第２実施形態による移動体位置推定装置のブロック図。 第２実施形態による移動体位置推定装置の処理を説明するためのフローチャート。 第３実施形態による移動体位置推定装置および物体の模式図。 第３実施形態による移動体位置推定装置のブロック図。 第３実施形態による移動体位置推定装置の量子化部における反射率および尤度の関係図。 第４実施形態による移動体位置推定装置のブロック図。 第４実施形態による移動体位置推定装置の処理を説明するためのフローチャート。 第５実施形態による移動体位置推定装置および物体の模式図。 第５実施形態による移動体位置推定装置の照射線を説明するための図。 第６実施形態による移動体位置推定装置および物体の模式図。 第７実施形態による移動体位置推定装置のブロック図。 第７実施形態による移動体位置推定装置の処理を説明するためのフローチャート。

以下、本発明の実施形態による移動体位置推定装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明する。本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。
本実施形態の移動体位置推定装置は、例えば、少なくとも１つの物体１０が設けられている通路を有する工場等の施設において、物体１０に対する移動体の相対位置を推定するために用いられる。

（第１実施形態）
移動体位置推定装置１は、移動手段を備え、マイコンを主体として構成されており、ＣＰＵ、読み出し可能な非一時的有形記録媒体、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。移動制御部８０の各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

図１および図２に示すように、移動体位置推定装置１は、移動部２０、照射部２５および受信部３０を備える。
移動部２０は、物体１０の周囲を移動可能であり、荷物または搬送物等を積載可能である。また、移動部２０は、車輪２１および電動機２２を有する。移動部２０の前進方向を「前」とする。移動部２０の後退方向を「後」とする。移動部２０の前進方向から見て上側を「天」とする。移動部２０の前進方向から見て下側を「地」とする。移動部２０の前進方向から見て右側を「右」とする。移動部２０の前進方向から見て左側を「左」とする。

車輪２１は、メカナムホイールであり、４つ以上の円筒を含む。メカナムホイールに用いられる円筒は、樽型であり、車輪２１の円周上に設けられている。また、円筒の軸が車輪２１の軸に対して４５度傾くように、設けられている。さらに、円筒は、車輪２１に対して自由に回転可能である。

電動機２２は、モータであり、通電されることにより、回転可能である。電動機２２は、各車輪２１に接続されている。電動機２２により、各車輪２１は、それぞれ回転可能である。各車輪２１の回転方向の組み合わせにより、移動部２０は、四方八方に移動できる。車輪２１および電動機２２により、移動部２０は、全方向に移動可能である。

照射部２５は、移動部２０に設けられており、電波または光等の照射線Ｅを物体１０に向かって照射可能である。照射部２５は、照射線Ｅを前後左右方向、すなわち、天地方向に対して垂直なる方向に向かって、一定の間隔で照射し、物体１０に沿って走査する。さらに、照射部２５は、１からＮ点の数を物体１０に照射する。なお、本明細書中、「垂直」および「一定」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。Ｎは、２以上の自然数である。

受信部３０は、照射部２５と同様に、移動部２０に設けられており、照射部２５が照射線Ｅを照射したとき、物体１０で反射された照射線Ｅを受信する。また、受信部３０は、単位長さあたりに照射部２５が照射した数が閾値を超えたとき、物体１０で反射された照射線Ｅを受信する。これにより、照射点が確保される。

従来、特許文献１に記載されているように、電波、光または音波の照射線を物体に照射して、物体の形状または位置を検出し、検出した情報とデータベースの情報とを照合して、物体に対する移動体の相対位置を推定するシステムが知られている。特許文献１では、物体の形状が歯車形状等の特殊な形状で形成されており、特殊な形状の物体を製造するのは、容易ではなく、コストが増加する虞がある。また、物体の形状が特殊な形状であるとき、電波、光または音波がノイズを受けるため、物体の形状が正確に検出できず、移動体の相対位置が正確に推定されない虞がある。そこで、本実施形態の移動体位置推定装置により、移動体の周囲に設けられる物体１０の製造を容易にし、移動体位置Ｐｍを推定する精度が向上する。

図３に示すように、物体１０は、板状に形成されており、反射率が異なる複数の部位を有する。なお、物体１０における反射率は、所定の角度から照射された照射線Ｅが物体１０の表面で反射されたときにおける照射した強度に対する反射した強度の比である。
第１実施形態では、物体１０は、少なくとも１つの第１部位１１および第２部位１２を有する。

第１部位１１は、第２部位１２に隣接しており、第２部位１２とは異なる反射率を有する。第１実施形態では、第１部位１１は、第２部位１２とは異なる材料を用いて、形成されている。なお、照射部２５と対向する第１部位１１の面に、第２部位１２とは異なる材料のテープが貼り付けられてもよい。第１部位１１の反射率を第１反射率Ｒ１とする。第２部位１２の反射率を第２反射率Ｒ２とする。第１部位１１は、第１反射率Ｒ１が第２反射率Ｒ２よりも大きくなるように、すなわち、Ｒ１＞Ｒ２ となるように、設定されている。また、図において、第２部位１２の所在を明確にするため、第２部位１２をドット柄で記載している。

図４に示すように、移動体位置推定装置１は、反射強度測定部４０、相対位置推定部４５、反射率変換部５０、変化量演算部５５、量子化部６０、情報記憶部６５、情報照合部７０、識別子取得部７５および移動制御部８０をさらに備える。

反射強度測定部４０は、受信部３０が受信した照射線Ｅに基づき、物体１０で反射した照射線Ｅの反射強度である測定反射強度Ｉｒを測定可能である。
相対位置推定部４５は、測定反射強度Ｉｒに基づき、物体１０に対する移動部２０の相対位置である移動体位置Ｐｍを推定可能である。第１実施形態では、相対位置推定部４５は、測定反射強度Ｉｒを特徴量として、移動体位置Ｐｍを演算する。相対位置推定部４５は、測定反射強度Ｉｒの微分値または測定反射強度Ｉｒと重み係数との乗算値を用いて演算してもよい。

照射部２５が物体１０に向かって照射した角度または移動部２０の現在位置に基づき、照射部２５が所定の角度で照射したときの値に、測定反射強度Ｉｒを補正した値を測定反射率Ｉｃとする。
反射率変換部５０は、測定反射強度Ｉｒを測定反射率Ｉｃに変換可能である。反射強度は、照射部２５の角度または距離等により非線形に変化することがあるため、反射率変換部５０により、反射強度のデータ処理がしやすくなる。

第１部位１１の幅、第２部位１２の幅および測定反射率Ｉｃに基づく、単位長さあたりの変化量を反射率変化量ΔＩｃとする。
変化量演算部５５は、反射率変化量ΔＩｃを演算可能である。反射率変化量ΔＩｃは、例えば、以下式（１）のように、表される。なお、Ｉｃ（ｋ）は、照射部２５がｋ点目に照射したときの測定反射率Ｉｃである。ｋは、２以上、Ｎ以下の自然数である。演算された反射率変化量ΔＩｃは、量子化部６０に出力される。
ΔＩｃ＝Ｉｃ（ｋ）−Ｉｃ（ｋ−１） ・・・（１）

量子化部６０は、反射率変化量ΔＩｃを、量子数としての第１量子数Ｑ１または第２量子数Ｑ２に２値化する。例えば、第１量子数Ｑ１は、０であり、第２量子数Ｑ２は、１である。なお、第１量子数Ｑ１および第２量子数Ｑ２は、文字列であってもよい。予め設定される反射率変化量ΔＩｃの閾値を変化量閾値ΔＩｃ＿ｔｈとする。

また、量子化部６０は、以下関係式（２−１）のように、反射率変化量ΔＩｃがΔＩｃ＿ｔｈ未満であるとき、反射率変化量ΔＩｃを第１量子数Ｑ１に変換する。また、量子化部６０は、以下関係式（２−２）のように、反射率変化量ΔＩｃがΔＩｃ＿ｔｈ以上であるとき、反射率変化量ΔＩｃを第２量子数Ｑ２に変換する。
ΔＩｃ＝Ｑ１＝０（ΔＩｃ＜ΔＩｃ＿ｔｈ） ・・・（２−１）
ΔＩｃ＝Ｑ２＝１（ΔＩｃ＿ｔｈ≦ΔＩｃ） ・・・（２−２）

量子化部６０は、演算された反射率変化量ΔＩｃに基づき、第１量子数Ｑ１または第２量子数Ｑ２を割り当てる。量子化部６０は、割り当てられた第１量子数Ｑ１および第２量子数Ｑ２に基づいて、第１量子数Ｑ１および第２量子数Ｑ２を配列した測定コードＣを生成可能である。生成された測定コードＣは、情報照合部７０に出力される。

図５に示すように、多種の各物体１０のそれぞれに対して予め設定されており、第１量子数Ｑ１または第２量子数Ｑ２の配列をコード情報Ｄｃとする。それぞれのコード情報Ｄｃに対応する物体１０の形状または絶対位置を物体情報Ｄｏとする。物体情報Ｄｏは、例えば、物体１０の絶対位置をデカルト座標系での代表座標を含む。図のように、１つのコード情報Ｄｃに対して、物体１０の絶対位置のｘ座標をｘｇ１とする。物体１０の絶対位置のｙ座標をｙｇ１とする。

また、物体１０の形状は、デカルト座標系における物体１０の絶対位置からの長さで記載している。図のように、１つのコード情報Ｄｃに対して、ｘ座標における物体１０の絶対位置からｘｓ１の長さとする。ｙ座標における物体１０の絶対位置からｙｓ１の長さとする。各物体１０の番号または名前を識別子ＩＤとする。識別子ＩＤは、文字列または数字である。図のように、１つのコード情報Ｄｃに対して、識別子ＩＤは、文字列および数字の組み合わせであってもよい。

情報記憶部６５は、データベースの１つであり、大量の情報を記憶可能であり、コード情報Ｄｃ、物体情報Ｄｏおよび識別子ＩＤを記憶可能である。また、情報記憶部６５は、コンピュータにより情報の追加、削除、検索、抽出または並べ替えがしやすくなっており、情報記憶部６５に記憶されている情報は、整理されている。情報記憶部６５は、データを格納する構造やアルゴリズムが適宜調整されている。

情報照合部７０は、情報記憶部６５からコード情報Ｄｃを取得し、測定コードＣとコード情報Ｄｃとを比較する。情報照合部７０は、測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致するか否かを判定する。
また、情報照合部７０は、測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致したとき、コード一致信号Ｓｏを識別子取得部７５に出力する。
さらに、情報照合部７０は、測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致しなかったとき、コード不一致信号Ｓｎを識別子取得部７５に出力する。

識別子取得部７５は、コード一致信号Ｓｏを取得したとき、情報記憶部６５から対応する識別子ＩＤを取得する。取得された識別子ＩＤは、移動制御部８０に出力される。
移動制御部８０は、移動体位置Ｐｍ、識別子ＩＤおよび目標位置Ｐｏに基づき、移動部２０を制御可能である。また、移動制御部８０は、バッテリ、ジャイロセンサまたは加速度センサ等を有する。さらに、移動制御部８０は、車輪２１および電動機２２を制御可能であり、移動部２０の向きおよび速さを変更可能である。なお、目標位置Ｐｏは、任意に設定可能であり、識別子ＩＤに基づき、設定される。

図６のフローチャートを参照して、移動体位置推定装置１の処理を説明する。フローチャートにおいて、「Ｓ」は、ステップを意味する。
ステップ１０１において、照射部２５は、電波または光等の照射線Ｅを照射する。
ステップ１０２において、受信部３０は、物体１０から反射した照射線Ｅを受信したか否かを判定する。

受信部３０が物体１０から反射した照射線Ｅを受信したとき、処理は、ステップ１０３に移行する。
受信部３０が物体１０から反射した照射線Ｅを受信しなかったとき、処理は、終了する。

ステップ１０３において、反射強度測定部４０は、測定反射強度Ｉｒを測定する。
ステップ１０４において、相対位置推定部４５は、測定反射強度Ｉｒに基づき、移動体位置Ｐｍを推定する。

ステップ１０５において、反射率変換部５０は、測定反射強度Ｉｒに基づき、測定反射率Ｉｃを演算する。
ステップ１０６において、変化量演算部５５は、測定反射率Ｉｃに基づき、反射率変化量ΔＩｃを演算する。
ステップ１０７において、量子化部６０は、反射率変化量ΔＩｃを２値化し、測定コードＣを生成する。

ステップ１０８において、情報照合部７０は、測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致するか否かを判定する。
測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致したとき、処理は、ステップ１０９に移行する。測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致しなかったとき、処理は、終了する。なお、測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致しなかったとき、情報記憶部６５は、一致しなかった測定コードＣを新規登録してもよい。

ステップ１０９において、識別子取得部７５は、測定された物体１０に対応する識別子ＩＤを取得する。
ステップ１１０において、移動制御部８０は、識別子ＩＤを取得する。移動制御部８０は、移動部２０の目標位置Ｐｏを設定し、取得した識別子ＩＤの物体１０に移動部２０が近づくように、移動部２０を制御する。

ステップ１１１において、移動制御部８０は、移動体位置Ｐｍに基づき、移動部２０の目標位置Ｐｏを到達したか否かを判定する。
移動部２０が目標位置Ｐｏに到達したとき、処理は、終了する。
移動部２０が目標位置Ｐｏに到達しなかったとき、処理は、ステップ１１２に移行する。

ステップ１１２において、照射部２５が照射線Ｅを照射し、ステップ１０４と同様に、反射強度測定部４０は、測定反射強度Ｉｒを測定する。相対位置推定部４５は、測定反射強度Ｉｒに基づき、移動体位置Ｐｍを推定する。ステップ１１２に処理後、処理は、ステップ１１１に戻る。

（効果）
物体１０は、反射率がそれぞれ異なる第１部位１１および第２部位１２を有する。また、相対位置推定部４５は、測定反射強度Ｉｒに基づき、移動体位置Ｐｍを推定する。これにより、物体１０にテープを貼り付ける、または、物体１０の材料を一部変更する等でよい。物体１０の形状に情報を持たせないため、物体１０の形状が簡素になる。したがって、物体１０の製造を容易にする。また、物体１０が特殊な形状である必要がなく、物体１０の形状が簡素になるため、物体１０形状によるノイズが減少し、移動体位置Ｐｍを推定する精度が向上する。

（第２実施形態）
第２実施形態では、相対位置推定部の移動体位置の推定方法が異なる点を除き、第１実施形態と同様である。
図７に示すように、第２実施形態の移動体位置推定装置２の相対位置推定部２４５は、測定反射強度Ｉｒに基づいて得られる物体情報Ｄｏを用いて、移動体位置Ｐｍを演算する。

相対位置推定部２４５は、コード一致信号Ｓｏおよびコード不一致信号Ｓｎに基づき、情報記憶部６５から物体情報Ｄｏを取得する。相対位置推定部２４５は、情報照合部７０が測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致したと判定したとき、すなわち、コード一致信号Ｓｏを取得したとき、情報記憶部６５から物体情報Ｄｏを取得する。相対位置推定部２４５は、物体情報Ｄｏの物体１０の形状および絶対位置から、移動体位置Ｐｍを演算し、推定する。なお、相対位置推定部２４５は、情報照合部７０が測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致しなかったと判定したとき、移動体位置Ｐｍを演算しない。

図８のフローチャートを参照して、移動体位置推定装置２の処理を説明する。
ステップ２０１−２０３は、第１実施形態のステップ１０１−１０３と同様である。
ステップ２０４−２０７は、第１実施形態のステップ１０５−１０８と同様である。
ステップ２０７において、情報照合部７０は、測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致するか否かを判定する。
測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致したとき、処理は、ステップ２０８に移行する。測定コードＣとコード情報Ｄｃとが一致しなかったとき、処理は、終了する。

ステップ２０８において、相対位置推定部２４５は、物体情報Ｄｏを取得する。相対位置推定部２４５は、物体情報Ｄｏに基づき、移動体位置Ｐｍを演算する。
ステップ２０９−２１１は、第１実施形態のステップ１０９−１１１と同様である。
ステップ２１１において、移動制御部８０は、移動体位置Ｐｍに基づき、移動部２０の目標位置Ｐｏを到達したか否かを判定する。
移動部２０が目標位置Ｐｏに到達したとき、処理は、終了する。
移動部２０が目標位置Ｐｏに到達しなかったとき、処理は、ステップ２０１に戻る。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
第３実施形態では、物体および量子化部の処理が異なる点を除き、第１実施形態または第２実施形態と同様である。

図９に示すように、第３実施形態の移動体位置推定装置３に用いられる物体３１０は、３つの異なる反射率を含む部位を有し、第１部位３１１、第２部位３１２および第３部位３１３を有する。第１部位３１１、第２部位３１２および第３部位３１３は、任意に並んでおり、互いに隣接している。図において、第３部位３１３の所在を明確にするため、第３部位３１３を斜線のハッチングで記載している。

図１０に示すように、量子化部３６０は、反射率変化量ΔＩｃを３つ以上の複数に量子化する。第３実施形態では、量子化部３６０は、反射率変化量ΔＩｃを３つに量子化し、第１量子数Ｑ１、第２量子数Ｑ２または第３量子数Ｑ３に変換する。例えば、第１量子数Ｑ１は、０であり、第２量子数Ｑ２は、１である。第３量子数Ｑ３は、２である。量子化部３６０は、予め各反射材を複数回計測して推定された混合ガウス分布等の確率モデルに基づき、尤度を演算する。量子化部３６０は、演算された尤度に基づき、第１量子数Ｑ１、第２量子数Ｑ２または第３量子数Ｑ３に変換する。

図１１に示すように、反射率に関して、３つのガウス分布を予め各反射材を複数回計測し、その反射率の分布からモデル推定する。この３つのガウス分布を第１反射分布Ｇｄ１、第２反射分布Ｇｄ２および第３反射分布Ｇｄ３とする。図において、第１反射分布Ｇｄ１を実線で記載し、第２反射分布Ｇｄ２を一点鎖線で記載し、第３反射分布Ｇｄ３を二鎖線で記載する。

第１反射分布Ｇｄ１の平均値を第１平均値μ１とする。第２反射分布Ｇｄ２の平均値を第２平均値μ２とする。第３反射分布Ｇｄ３の平均値を第３平均値μ３とする。第１平均値μ１、第２平均値μ２および第３平均値μ３は、以下関係式（３）となるように、設定されている。また、第１反射分布Ｇｄ１と第２反射分布Ｇｄ２との交点における反射率を第１交点値Ａｉ１とする。第２反射分布Ｇｄ２と第３反射分布Ｇｄ３との交点における反射率を第２交点値Ａｉ２とする。
μ１＜μ２＜μ３ ・・・（３）

量子化部３６０は、以下関係式（４−１）のように、反射率変化量ΔＩｃが第１交点値Ａｉ１未満であるとき、演算された反射率変化量ΔＩｃが第１反射分布Ｇｄ１の尤度が高いと判定する。このとき、量子化部３６０は、演算された反射率変化量ΔＩｃを第１量子数Ｑ１に変換する。

また、量子化部３６０は、以下関係式（４−２）のように、反射率変化量ΔＩｃが第１交点値Ａｉ１以上、第２交点値Ａｉ２未満であるとき、演算された反射率変化量ΔＩｃが第２反射分布Ｇｄ２の尤度が高いと判定する。このとき、量子化部３６０は、演算された反射率変化量ΔＩｃを第２量子数Ｑ２に変換する。

さらに、量子化部３６０は、以下関係式（４−３）のように、反射率変化量ΔＩｃが第２交点値Ａｉ２以上であるとき、演算された反射率変化量ΔＩｃが第３反射分布Ｇｄ３の尤度が高いと判定する。このとき、量子化部３６０は、演算された反射率変化量ΔＩｃを第３量子数Ｑ３に変換する。
ΔＩｃ＝Ｑ１＝０（ΔＩｃ＜Ａｉ１） ・・・（４−１）
ΔＩｃ＝Ｑ２＝１（Ａｉ１≦ΔＩｃ＜Ａｉ２） ・・・（４−２）
ΔＩｃ＝Ｑ３＝２（Ａｉ２≦ΔＩｃ） ・・・（４−３）

量子化部３６０は、演算された反射率変化量ΔＩｃに基づき、第１量子数Ｑ１、第２量子数Ｑ２または第３量子数Ｑ３を割り当てる。量子化部３６０は、割り当てられた第１量子数Ｑ１、第２量子数Ｑ２および第３量子数Ｑ３に基づいて、第１量子数Ｑ１、第２量子数Ｑ２および第３量子数Ｑ３を配列した測定コードＣを生成する。

第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、第３実施形態では、多種の物体情報Ｄｏの情報量を増やすことができる。このため、物体３１０を多種にすることができる。また、物体情報Ｄｏの情報量が多くなるとき、相対位置推定部４５は、物体情報Ｄｏに基づいて、移動体位置Ｐｍを推定しやすくなる。また、量子化部３６０は、ガウス分布を用いて、反射率変化量ΔＩｃを３つ以上の複数に量子化する。これにより、閾値設定による反射率量子化と比較して反射率のばらつきに頑健になり、妥当性が向上する。

（第４実施形態）
第４実施形態では、物体測定部をさらに備える点を除き、第１実施形態と同様である。
図１２に示すように、第４実施形態の移動体位置推定装置４は、物体測定部８５をさらに備える。物体１０の形状を物体形状Ｆｏとする。物体１０から移動部２０までの相対距離である物体距離Ｌｍとする。物体１０と移動部２０とでなす角度を物体角度θとする。

物体測定部８５は、物体１０で反射された照射線Ｅに基づき、物体１０に関する包絡線を演算し、物体形状Ｆｏを測定する。また、物体測定部８５は、適当な変調が与えられた送信信号の振幅、周波数または位相と受信信号との相関から抽出される送受間の時間差によって、物体距離Ｌｍを測定する。さらに、物体測定部８５は、照射線Ｅを限られた方位に限定することによって、物体角度θを測定する。第４実施形態では、相対位置推定部４４５は、物体形状Ｆｏ、物体距離Ｌｍおよび物体角度θに基づき、移動体位置Ｐｍを推定する。

図１３のフローチャートを参照して、移動体位置推定装置４の処理を説明する。
ステップ４０１−４０２は、第１実施形態のステップ１０１−１０２と同様である。
ステップ４０３において、反射強度測定部４０は、測定反射強度Ｉｒを測定する。また、物体測定部８５は、物体形状Ｆｏ、物体距離Ｌｍおよび物体角度θを測定する。
ステップ４０４において、相対位置推定部４４５は、測定反射強度Ｉｒ、物体形状Ｆｏ、物体距離Ｌｍおよび物体角度θに基づき、移動体位置Ｐｍを推定する。

ステップ４０５−４１１は、第１実施形態のステップ１０５−１１１と同様である。
ステップ４１２において、照射部２５が照射線Ｅを照射する。反射強度測定部４０は、測定反射強度Ｉｒを測定する。また、物体測定部８５は、物体形状Ｆｏ、物体距離Ｌｍおよび物体角度θを測定する。相対位置推定部４４５は、測定反射強度Ｉｒ、物体形状Ｆｏ、物体距離Ｌｍおよび物体角度θに基づき、移動体位置Ｐｍを推定する。

第４実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。第４実施形態では、物体１０の形状が簡素となっているため、物体測定部８５による物体形状Ｆｏ、物体距離Ｌｍおよび物体角度θの測定精度が向上する。これにより、相対位置推定部４４５は、測定反射強度Ｉｒ、物体形状Ｆｏ、物体距離Ｌｍおよび物体角度θに基づき、移動体位置Ｐｍを精度良く推定できる。

（第５実施形態）
第５実施形態では、物体の形状が異なる点を除き、第１実施形態と同様である。
図１４に示すように、第５実施形態の移動体位置推定装置５に用いられる物体５１０は、第１部位５１１および第２部位５１２を有する。

第２部位５１２は、スリットが形成されている。すなわち、物体５１０は、外部に連通する空間を有し、第２反射率Ｒ２は、ほぼゼロである。図において、第２部位５１２の所在を明確にするため、第２部位５１２を斜線ハッチングで記載している。反射強度測定部４０は、第２部位５１２に対する測定反射強度Ｉｒをほぼゼロであるとみなす。第５実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。凹凸を有する歯車形状等の物体を照射線で検出するとき、凹凸部の側面に照射されたとき、ノイズとなり、物体の形状が正確に検出できず、移動体の相対位置が正確に推定されない虞がある。

図１５に示すように、第５実施形態においては、さらに、物体５１０が外部に連通する空間を有するため、物体５１０の内側面で反射された照射線Ｅは、受信されない。このため、測定反射強度Ｉｒのノイズが減少される。したがって、測定反射強度Ｉｒに基づく移動体位置Ｐｍの精度が向上する。

（第６実施形態）
第６実施形態では、物体および照射部が異なる点を除き、第１実施形態と同様である。
図１６に示すように、第６実施形態の移動体位置推定装置６では、第１物体６１０および第２物体６２０が用いられる。第２物体６２０は、第１物体６１０よりも天側に設けられており、第１物体６１０よりも高い位置に設けられている。第１物体６１０および第２物体６２０は、移動部２０の高さ方向に対して、並列されている。

第１物体６１０は、第１部位６１１および第２部位６１２を有する。第２物体６２０は、第３部位６１３および第４部位６１４を有する。第１部位６１１および第２部位６１２は、それぞれ異なる反射率を含む。第３部位６２１および第４部位６２２は、それぞれ異なる反射率を含む。

移動体位置推定装置６は、第１照射部２５１および第２照射部２５２を備える。
第１照射部２５１は、第１物体６１０に第１照射線Ｅ１を照射可能である。
第２照射部２５２は、第２物体６２０に第２照射線Ｅ２を照射可能である。図において、各部位の所在を明確にするため、第２部位６１２をドット柄で記載し、第３部位６２１を斜線ハッチングで記載している。

第６実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、第６実施形態では、第１照射部２５１および第２照射部２５２により、２つの照射線Ｅが照射される。このため、同じ情報量を保持するための物体の幅を小さくできる、もしくは、同一の物体幅でより多くの反射情報を保持できる。これにより、測定反射強度Ｉｒに基づく移動体位置Ｐｍの精度が向上する。

（第７実施形態）
第７実施形態では、地図管理部および経路計画部をさらに備え、移動制御部の処理が異なる点を除き、第１実施形態と同様である。
図１７に示すように、第７実施形態の移動体位置推定装置７は、地図管理部８６および経路計画部８７をさらに備える。

地図管理部８６は、移動部２０が移動する範囲の地図Ｍを含む。地図Ｍは、予め設定されており、人、有人車両、無人車両および他の移動体の経路、工場内の通路、出入口または設備の配置等が詳細に設定されている。また、地図Ｍは、人、有人車両、無人車両および他の移動体の経路が動的に更新および保持される。

経路計画部８７は、地図Ｍにおける出発位置Ｐｓから目標位置Ｐｏまでの移動部２０の道筋である移動部経路Ｗｍを地図Ｍに応じて動的に計算する。移動部経路Ｗｍは、移動体位置Ｐｍに応じて随時計算され更新される。
移動制御部８０は、移動体位置Ｐｍ、目標位置Ｐｏ、出発位置Ｐｓ、地図Ｍおよび移動部経路Ｗｍに基づいて、移動部２０を制御する。

図１８のフローチャートを参照して、移動体位置推定装置７の処理を説明する。
ステップ７０１−７０９は、第１実施形態のステップ１０１−１０９と同様である。
ステップ７１０は、移動制御部８０は、移動体位置Ｐｍ、目標位置Ｐｏ、出発位置Ｐｓ、地図Ｍおよび移動部経路Ｗｍに基づいて、移動部２０が目標位置Ｐｏに向かって移動するように、移動部２０を制御する。
ステップ７１１−７１２は、第１実施形態のステップ１１１−１１２と同様である。
第７実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（他の実施形態）
（ｉ）移動部の車輪は、オムニホイールであり、３つ以上の円筒を含んでもよい。オムニホイールに用いられる円筒は、 型であり、車輪の円周上に設けられている。この円筒は、車輪に対して自由に回転可能である。この車輪により、移動部は、前後左右に自由に移動可能である。また、移動部は、車輪に金属、ゴムまたは樹脂等のベルトが巻回されて、移動してもよい。

（ｉｉ）照射部は、電波または光を照射することに限定されず、音波として照射線Ｅを照射してもよい。
（ｉｉｉ）本実施形態では、変化量演算部は、測定反射強度Ｉｒの変化量を演算してもよい。また、量子化部は、測定反射強度Ｉｒの変化量を量子化してもよい。

（ｉｖ）量子化部は、反射率変化量ΔＩｃを量子化することに対して、ガウス分布を用いることに限定されない。量子化部は、ｋ近傍法を用いて、反射率変化量ΔＩｃを量子化してもよい。
（ｖ）第５実施形態における物体の空間の形状は、スリット形状に限定されず、外部に連通すればよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０、３１０、５１０、６１０、６２０ ・・・物体、
２０ ・・・移動部、
２５、２５１、２５２ ・・・照射部、
４０ ・・・反射強度測定部、
４５、２４５、４４５ ・・・相対位置推定部。

Claims (9)

1. 移動可能な移動部（２０）と、
   前記移動部に設けられており、複数の異なる反射率を有する物体（１０、３１０、５１０、６１０、６２０）に電波、光または音波である照射線（Ｅ）を照射可能な照射部（２５、２５１、２５２）と、
   前記照射部により照射され、前記物体で反射した前記照射線の反射強度である測定反射強度（Ｉｒ）を測定可能な反射強度測定部（４０）と、
   前記測定反射強度に基づき、前記物体に対する前記移動部の相対位置である移動体位置（Ｐｍ）を推定可能な相対位置推定部（４５、２４５、４４５）と、
   を備える移動体位置推定装置。
2. 前記相対位置推定部（４５）は、前記測定反射強度に基づき、前記移動体位置を演算する請求項１に記載の移動体位置推定装置。
3. 前記測定反射強度に基づき、複数の量子数（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３）に量子化し、前記量子数の配列である測定コード（Ｃ）を生成可能な量子化部（６０、３６０）と、
   予め設定されている前記量子数の配列であるコード情報（Ｄｃ）および前記物体の形状または前記物体の位置である物体情報（Ｄｏ）を記憶可能な情報記憶部（６５）と、
   前記測定コードと前記コード情報とが一致するか否かを判定する情報照合部（７０）と、
   をさらに備え、
   前記相対位置推定部（２４５）は、前記測定コードと前記コード情報とが一致したとき、前記物体情報に基づき、前記移動体位置を演算する請求項１に記載の移動体位置推定装置。
4. 前記照射部が所定の角度で照射したときの値に前記測定反射強度を補正した値である測定反射率（Ｉｃ）に、前記測定反射強度を変換可能な反射率変換部（５０）と、
   前記測定反射率の変化量である反射率変化量（ΔＩｃ）を演算可能な変化量演算部（５５）と、
   をさらに備え、
   前記量子化部は、前記反射率変化量を複数の前記量子数に量子化し、前記測定コードを生成する請求項３に記載の移動体位置推定装置。
5. 前記物体で反射された前記照射線に基づき、前記物体の形状（Ｆｏ）、前記物体から前記移動部までの距離である物体距離（Ｌｍ）および前記物体と前記移動部とでなす角度である物体角度（θ）を測定可能な物体測定部（８５）をさらに備え、
   前記相対位置推定部（４４５）は、前記測定反射強度、前記物体の形状、前記物体距離および前記物体角度に基づき、前記移動体位置を演算する請求項１から４のいずれか一項に記載の移動体位置推定装置。
6. 前記物体（１０、３１０）は、複数の部位（１１、１２、３１１、３１２、３１２）を有し、
   前記部位は、それぞれ異なる反射率を含み、異なる材料で形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の移動体位置推定装置。
7. 前記物体（５１０）は、外部に連通する空間（５１２）を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の移動体位置推定装置。
8. 複数の前記照射部（２５１、２５２）を備え、
   前記照射部は、前記移動部の高さ方向に対して、並列されている請求項１から７のいずれか一項に記載の移動体位置推定装置。
9. 前記移動体位置に基づき、前記移動部を制御する移動制御部（８０）をさらに備える請求項１から８のいずれか一項に記載の移動体位置推定装置。

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