JP2021189160A - 姿勢推定装置、センサーモジュール、計測システム、移動体、及び姿勢推定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、第1実施形態に係る姿勢推定装置20を備えるセンサーモジュール1について、図1及び図2を参照して説明する。
例えば、第1パラメーターP1は、想定速度VがV<xの場合のパラメーターであり、第2パラメーターP2は、想定速度Vがx≦V≦yの場合のパラメーターであり、第3パラメーターP3は、想定速度Vがy<Vの場合のパラメーターである。そのため、想定速度Vで条件分けしたモードと対応するパラメーターとを関連付けしたものが姿勢パラメーター選択情報となる。
先ず、ステップS101において、可動体の動きの速さに影響を受けない高精度姿勢計測機能を有する参照用センサーモジュールを対象物となる可動体に装着する。
次に、ステップS102において、可動体を動作させて、参照用姿勢出力を得る。
次に、ステップS103において、参照用センサーモジュールが装着されている可動体にセンサーモジュール1を装着する。
次に、ステップS104において、センサーモジュール1の姿勢推定に用いる選択姿勢パラメーターとして第1パラメーターP1を設定する。
次に、ステップS105において、可動体を動作させて、第1パラメーターP1により算出した第1の姿勢出力を得る。
次に、ステップS106において、センサーモジュール1の姿勢推定に用いる選択姿勢パラメーターとして第2パラメーターP2を設定する。
次に、ステップS107において、可動体を動作させて、第2パラメーターP2により算出した第2の姿勢出力を得る。
次に、ステップS108において、第1の姿勢出力と第2の姿勢出力とを参照用姿勢出力と比較し、参照用姿勢出力に近い姿勢出力となる選択姿勢パラメーターを選択する。
次に、ステップS109において、参照用姿勢出力に近い姿勢出力となる選択姿勢パラメーターを設定し、可動体の姿勢を推定する処理を行い、可動体の姿勢を推定する。
次に、第2実施形態に係る姿勢推定装置20aを備えるセンサーモジュール1aについて、図4及び図5を参照して説明する。
次に、第3実施形態に係る姿勢推定装置20bを備えるセンサーモジュール1bについて、図6及び図7を参照して説明する。
次に、第4実施形態に係るセンサーモジュール1,1a,1bの姿勢推定方法について、図8を参照して説明する。なお、以下の説明では、センサーモジュール1を適用して説明する。
先ず、ステップS111において、センサーモジュール1を対象物となる可動体に装着する。
次に、ステップS112において、センサーモジュール1の姿勢推定に用いる選択姿勢パラメーターとして第1パラメーターP1を設定する。
次に、ステップS113において、可動体を既知の角度で動作させて、第1パラメーターP1により算出した第1の姿勢出力を得る。
次に、ステップS114において、センサーモジュール1の姿勢推定に用いる選択姿勢パラメーターとして第2パラメーターP2を設定する。
次に、ステップS115において、可動体を既知の角度で動作させて、第2パラメーターP2により算出した第2の姿勢出力を得る。
次に、ステップS116において、第1の姿勢出力と第2の姿勢出力とを既知の角度と比較し、既知の角度に近い姿勢出力となる選択姿勢パラメーターを選択する。
次に、ステップS117において、既知の角度に近い姿勢出力となる選択姿勢パラメーターを設定し、可動体の姿勢を推定する処理を行い、可動体の姿勢を推定する。
次に、第5実施形態に係るセンサーモジュール1,1a,1bを備える計測システム200について、図9を参照して説明する。なお、以下の説明では、センサーモジュール1を適用した構成を例示して説明する。
次に、第6実施形態に係るセンサーモジュール1,1a,1bを備える移動体500について、図10及び図11を参照して説明する。なお、以下の説明では、センサーモジュール1を適用した構成を例示して説明する。
本実施形態に係る移動体500は、上記実施形態のセンサーモジュール1と、センサーモジュール1の姿勢推定装置20が推定した移動体500の姿勢情報に基づいて、移動体500の姿勢の制御を行う制御装置570と、を含む。
そこで、位置合成部は、慣性航法測位データのうちの特に移動体500の姿勢に関するデータを用いて、移動体500が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。位置合成部から出力された位置データは、測位処理部によって所定の処理が行われ、測位結果として、表示部550に表示される。また、位置データは通信部30によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。
これにより、例えば自動運転制御部574による移動体500の自動運転制御を実現できる。この自動運転制御では、移動体500の位置及び姿勢の情報に加えて、監視装置578による周囲の物体の監視結果や、記憶部576に記憶される地図情報や走行ルート情報などが用いられる。そして、制御装置570は、移動体500の自動運転の実施又は不実施を、慣性計測装置10の出力信号の監視結果に基づいて切り替える。例えば、姿勢推定装置20が、慣性計測装置10からの検出データなどの出力信号を監視する。そして、例えば監視結果に基づいて、慣性計測装置10の検出精度の低下やセンシング異常が検出された場合に、制御装置570は、自動運転の実施から、自動運転の不実施に切り替える。例えば、自動運転では、移動体500の加速、制動及び操舵の少なくとも1つが自動で制御される。一方、自動運転の不実施では、このような加速、制動、操舵の自動制御が実施されない。このようにすることで、自動運転を行う移動体500の走行について、より信頼性の高い支援が可能になる。なお、慣性計測装置10の出力信号の監視結果に基づいて、自動運転の自動化レベルを切り替えてもよい。
次に、第7実施形態に係るセンサーモジュール1,1a,1bを備える移動体600について、図12及び図13を参照して説明する。なお、以下の説明では、センサーモジュール1を適用した構成を例示して説明する。
上記実施形態のセンサーモジュール1の姿勢推定装置20は、建設機械の姿勢制御などにおいて効果的に用いることができ、移動体600として建設機械の一例である油圧ショベルを挙げて説明する。
Claims (10)
- 可動体の姿勢変化に基づく加速度情報と、前記可動体の前記姿勢変化に基づく角速度情報と、に基づいて前記可動体の姿勢を推定する姿勢推定装置であって、
前記加速度情報と、前記角速度情報と、前記可動体の動きに関連した複数の姿勢パラメーターと、を記憶する記憶部と、
前記複数の姿勢パラメーターから選択姿勢パラメーターを選択するパラメーター制御部と、
前記加速度情報と、前記角速度情報と、前記選択姿勢パラメーターと、を用いて、前記可動体の姿勢を推定する姿勢演算部と、を備える、姿勢推定装置。 - 前記可動体の前記動きは、前記可動体の速度である、請求項1に記載の姿勢推定装置。
- 前記記憶部は、姿勢パラメーター選択情報を記憶し、
前記パラメーター制御部は、前記姿勢パラメーター選択情報に基づいて、前記複数の姿勢パラメーターから前記選択姿勢パラメーターを選択する、請求項1又は請求項2に記載の姿勢推定装置。 - 前記パラメーター制御部は、前記可動体の動き情報に基づいて、前記複数の姿勢パラメーターから前記選択姿勢パラメーターを選択する、請求項1又は請求項2に記載の姿勢推定装置。
- 前記パラメーター制御部は、前記選択姿勢パラメーターとして少なくとも2つの前記姿勢パラメーターを選択し、選択された前記姿勢パラメーターにそれぞれ重み係数を掛けて、足し算する、請求項1又は請求項2に記載の姿勢推定装置。
- 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の姿勢推定装置と、
加速度を検出する加速度センサー、角速度を検出する角速度センサー、及び前記加速度センサーと前記角速度センサーから出力される信号を処理する信号処理部を有する慣性計測装置と、
前記姿勢推定装置で推定した前記可動体の姿勢情報を出力する通信部と、を備える、センサーモジュール。 - 請求項6に記載のセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールと電気的に接続されているホストデバイスと、を備える、計測システム。 - 請求項6に記載のセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールが推定した前記可動体の姿勢に基づいて、前記可動体の姿勢の制御を行う制御装置と、を備える、移動体。 - 可動体に参照用センサーモジュールを装着する工程と、
前記可動体を動作させて、参照用姿勢出力を得る工程と、
前記可動体にセンサーモジュールと前記参照用センサーモジュールを装着する工程と、
前記センサーモジュールの姿勢推定に用いる選択姿勢パラメーターを第1パラメーターに設定する工程と、
前記可動体を動作させて、第1の姿勢出力を得る工程と、
前記センサーモジュールの姿勢推定に用いる選択姿勢パラメーターを第2パラメーターに設定する工程と、
前記可動体を動作させて、第2の姿勢出力を得る工程と、
前記第1の姿勢出力と前記第2の姿勢出力とを前記参照用姿勢出力と比較し、前記参照用姿勢出力に近い姿勢出力となる前記選択姿勢パラメーターを選択する工程と、を含む、姿勢推定方法。 - 可動体にセンサーモジュールを装着する工程と、
前記センサーモジュールの姿勢推定に用いる選択姿勢パラメーターを第1パラメーターに設定する工程と、
前記可動体を既知の角度で動作させて、第1の姿勢出力を得る工程と、
前記センサーモジュールの姿勢推定に用いる選択姿勢パラメーターを第2パラメーターに設定する工程と、
前記可動体を前記既知の角度で動作させて、第2の姿勢出力を得る工程と、
前記第1の姿勢出力と前記第2の姿勢出力とを前記既知の角度と比較し、前記既知の角度に近い姿勢出力となる前記選択姿勢パラメーターを選択する工程と、を含む、姿勢推定方法。
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