JP2992883B2 - 移動ロボットの環境地図作成方法 - Google Patents
移動ロボットの環境地図作成方法Info
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
- G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
-
- G—PHYSICS
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
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- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、搬送、案内、清掃、
警備などの用途に用いられる、移動ロボットの環境地図
作成方法に関するものである。
警備などの用途に用いられる、移動ロボットの環境地図
作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の移動ロボットを、自動的に移動
させるためには、移動経路の情報を記録した環境地図を
作成し、これを移動ロボットに搭載して移動させる方法
が一般的である。そして、環境地図を搭載した移動ロボ
ットは、環境地図を用いて移動方向や移動距離を決定し
たり、車輪の回転数や各種のセンサから得られる情報な
どと、環境地図内に記録された情報とを比較することに
よって、移動経路上の移動ロボットの位置を同定したり
していた。このような目的で用いられる環境地図には、
移動経路に存在する特徴的な目印（屋内であれば、蛍光
灯やドア、窓など。屋外であれば、外灯や樹木、路上の
白線など。）の位置、大きさ、色、模様、目印間の相対
関係などが記録されているのが一般的である。従来、こ
のような環境地図の作成方法としては、移動経路に存在
する特徴的な目印の位置、大きさ、色、模様、目印間の
相対関係などを人手によって計測し、計測結果に基づい
て、手入力によって環境地図を作成する方法が用いられ
ていた。
させるためには、移動経路の情報を記録した環境地図を
作成し、これを移動ロボットに搭載して移動させる方法
が一般的である。そして、環境地図を搭載した移動ロボ
ットは、環境地図を用いて移動方向や移動距離を決定し
たり、車輪の回転数や各種のセンサから得られる情報な
どと、環境地図内に記録された情報とを比較することに
よって、移動経路上の移動ロボットの位置を同定したり
していた。このような目的で用いられる環境地図には、
移動経路に存在する特徴的な目印（屋内であれば、蛍光
灯やドア、窓など。屋外であれば、外灯や樹木、路上の
白線など。）の位置、大きさ、色、模様、目印間の相対
関係などが記録されているのが一般的である。従来、こ
のような環境地図の作成方法としては、移動経路に存在
する特徴的な目印の位置、大きさ、色、模様、目印間の
相対関係などを人手によって計測し、計測結果に基づい
て、手入力によって環境地図を作成する方法が用いられ
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の移動
ロボットの環境地図作成方法では、移動経路に存在する
特徴的な目印の位置、大きさ、色、模様、目印間の相対
関係などの計測に膨大な労力と時間を要し、さらに、計
測結果に基づいて、手入力によって環境地図を作成する
際にも、膨大な労力と時間が必要であった。また、膨大
な労力と時間を必要とすることの副作用として、計測結
果の信頼性が低下したり、入力ミスが発生するなどの問
題も生じていた。さらに、移動ロボットを移動させる環
境や経路が変化した場合には、初めから、環境地図の作
成をやり直さなければならないという大きな問題もあっ
た。
ロボットの環境地図作成方法では、移動経路に存在する
特徴的な目印の位置、大きさ、色、模様、目印間の相対
関係などの計測に膨大な労力と時間を要し、さらに、計
測結果に基づいて、手入力によって環境地図を作成する
際にも、膨大な労力と時間が必要であった。また、膨大
な労力と時間を必要とすることの副作用として、計測結
果の信頼性が低下したり、入力ミスが発生するなどの問
題も生じていた。さらに、移動ロボットを移動させる環
境や経路が変化した場合には、初めから、環境地図の作
成をやり直さなければならないという大きな問題もあっ
た。
【０００４】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、移動ロボット
の環境地図を、簡便に作成する方法を提供することにあ
る。また、作成した環境地図を用いて、移動経路上の移
動ロボットの位置を簡単に同定する方法を提供すること
にある。
ものであって、その目的とするところは、移動ロボット
の環境地図を、簡便に作成する方法を提供することにあ
る。また、作成した環境地図を用いて、移動経路上の移
動ロボットの位置を簡単に同定する方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、撮像レンズと、その光学像を画像信号に
変換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信
号を記録する情報記録媒体とを用い、前記撮像手段の撮
像光軸を移動ロボットの移動方向に向けた状態で前記撮
像レンズおよび前記撮像手段を一度だけ移動ロボットの
移動方向に移動させる工程と、前記撮像レンズおよび前
記撮像手段を移動させながら、前記撮像手段の水平方向
に配列された２列の素子列から出力される画像信号と前
記撮像手段の垂直方向に配列された２列の素子列から出
力される画像信号とを前記情報記録媒体に連続的に記録
する工程と、前記情報記録媒体に記録された画像信号を
用いて移動経路の上面，下面，左側面，右側面の画像を
作成する工程と、この移動経路の上面，下面，左側面，
右側面の画像を用いて環境地図を作成する工程とを有す
ることを要旨とするものである。
に、本発明は、撮像レンズと、その光学像を画像信号に
変換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信
号を記録する情報記録媒体とを用い、前記撮像手段の撮
像光軸を移動ロボットの移動方向に向けた状態で前記撮
像レンズおよび前記撮像手段を一度だけ移動ロボットの
移動方向に移動させる工程と、前記撮像レンズおよび前
記撮像手段を移動させながら、前記撮像手段の水平方向
に配列された２列の素子列から出力される画像信号と前
記撮像手段の垂直方向に配列された２列の素子列から出
力される画像信号とを前記情報記録媒体に連続的に記録
する工程と、前記情報記録媒体に記録された画像信号を
用いて移動経路の上面，下面，左側面，右側面の画像を
作成する工程と、この移動経路の上面，下面，左側面，
右側面の画像を用いて環境地図を作成する工程とを有す
ることを要旨とするものである。
【０００６】また、本発明は、上述の方法で作成された
環境地図と、撮像レンズと、その光学像を画像信号に変
換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信号
を記録する情報記録媒体とを移動ロボットに搭載する工
程と、前記撮像手段の撮像光軸を移動ロボットの移動方
向に向けた状態で移動ロボットを移動させながら、前記
撮像手段の水平方向に配列された２列の素子列から出力
される画像信号と前記撮像手段の垂直方向に配列された
２列の素子列から出力される画像信号とを前記情報記録
媒体に連続的に記録する工程と、前記情報記録媒体に記
録された画像信号を用いて移動経路の上面，下面，左側
面，右側面の画像を作成する工程と、この移動経路の上
面，下面，左側面，右側面の画像と前記環境地図との比
較を行うことによって移動経路上の移動ロボットの位置
を同定する工程とを有することを要旨とするものであ
る。
環境地図と、撮像レンズと、その光学像を画像信号に変
換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信号
を記録する情報記録媒体とを移動ロボットに搭載する工
程と、前記撮像手段の撮像光軸を移動ロボットの移動方
向に向けた状態で移動ロボットを移動させながら、前記
撮像手段の水平方向に配列された２列の素子列から出力
される画像信号と前記撮像手段の垂直方向に配列された
２列の素子列から出力される画像信号とを前記情報記録
媒体に連続的に記録する工程と、前記情報記録媒体に記
録された画像信号を用いて移動経路の上面，下面，左側
面，右側面の画像を作成する工程と、この移動経路の上
面，下面，左側面，右側面の画像と前記環境地図との比
較を行うことによって移動経路上の移動ロボットの位置
を同定する工程とを有することを要旨とするものであ
る。
【０００７】さらに、本発明は、上述の方法で作成され
た環境地図を用いて、移動経路上の任意の位置から移動
経路を見たときに得られる画像を再現することを要旨と
するものである。
た環境地図を用いて、移動経路上の任意の位置から移動
経路を見たときに得られる画像を再現することを要旨と
するものである。
【０００８】また、本発明は、撮像レンズと、その光学
像を画像信号に変換する複数の素子列を有する撮像手段
と、前記画像信号を記録する情報記録媒体と、上述の方
法で作成された環境地図とを移動ロボットに搭載する工
程と、上述の方法で移動経路上の任意の位置から移動経
路を見たときに得られる画像を再現する工程と、再現さ
れた画像と前記撮像手段によって得られる画像との比較
を行うことによって移動経路上の移動ロボットの位置を
同定する工程とを有することを要旨とするものである。
像を画像信号に変換する複数の素子列を有する撮像手段
と、前記画像信号を記録する情報記録媒体と、上述の方
法で作成された環境地図とを移動ロボットに搭載する工
程と、上述の方法で移動経路上の任意の位置から移動経
路を見たときに得られる画像を再現する工程と、再現さ
れた画像と前記撮像手段によって得られる画像との比較
を行うことによって移動経路上の移動ロボットの位置を
同定する工程とを有することを要旨とするものである。
【０００９】さらに、本発明は、撮像レンズと、その光
学像を画像信号に変換する複数の素子列を有する撮像手
段と、前記画像信号を記録する情報記録媒体とを用い、
前記撮像手段の撮像光軸を移動ロボットの移動方向に向
けた状態で前記撮像レンズおよび前記撮像手段を一度だ
け移動ロボットの移動方向に移動させる工程と、前記撮
像レンズおよび前記撮像手段を移動させながら、前記撮
像手段の水平方向あるいは垂直方向に配列されたすくな
くとも１列の素子列から出力される画像信号を前記情報
記録媒体に連続的に記録する工程と、前記情報記録媒体
に記録された画像信号を用いて移動経路の上面，下面，
左側面，右側面の画像のいずれか１つ以上を作成する工
程と、作成された画像を用いて環境地図を作成する工程
とを有することを要旨とするものである。
学像を画像信号に変換する複数の素子列を有する撮像手
段と、前記画像信号を記録する情報記録媒体とを用い、
前記撮像手段の撮像光軸を移動ロボットの移動方向に向
けた状態で前記撮像レンズおよび前記撮像手段を一度だ
け移動ロボットの移動方向に移動させる工程と、前記撮
像レンズおよび前記撮像手段を移動させながら、前記撮
像手段の水平方向あるいは垂直方向に配列されたすくな
くとも１列の素子列から出力される画像信号を前記情報
記録媒体に連続的に記録する工程と、前記情報記録媒体
に記録された画像信号を用いて移動経路の上面，下面，
左側面，右側面の画像のいずれか１つ以上を作成する工
程と、作成された画像を用いて環境地図を作成する工程
とを有することを要旨とするものである。
【００１０】また、本発明は、上述の方法で作成された
環境地図と、撮像レンズと、その光学像を画像信号に変
換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信号
を記録する情報記録媒体とを移動ロボットに搭載する工
程と、前記撮像手段の撮像光軸を移動ロボットの移動方
向に向けた状態で移動ロボットを移動させながら、前記
撮像手段の水平方向あるいは垂直方向に配列されたすく
なくとも１列の素子列から出力される画像信号を前記情
報記録媒体に連続的に記録する工程と、前記情報記録媒
体に記録された画像信号と前記環境地図との比較を行う
ことによって移動経路上の移動ロボットの位置を同定す
ることを要旨とするものである。
環境地図と、撮像レンズと、その光学像を画像信号に変
換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信号
を記録する情報記録媒体とを移動ロボットに搭載する工
程と、前記撮像手段の撮像光軸を移動ロボットの移動方
向に向けた状態で移動ロボットを移動させながら、前記
撮像手段の水平方向あるいは垂直方向に配列されたすく
なくとも１列の素子列から出力される画像信号を前記情
報記録媒体に連続的に記録する工程と、前記情報記録媒
体に記録された画像信号と前記環境地図との比較を行う
ことによって移動経路上の移動ロボットの位置を同定す
ることを要旨とするものである。
【００１１】
【作用】本発明によれば、撮像レンズと、その光学像を
画像信号に変換する複数の素子列を有する撮像手段と、
前記画像信号を記録する情報記録媒体とを用い、前記撮
像手段の撮像光軸を移動ロボットの移動方向に向けた状
態で前記撮像レンズおよび前記撮像手段を一度だけ移動
ロボットの移動方向に移動させるだけで、簡便に移動ロ
ボットの環境地図を作成することができる。また、撮像
レンズと、その光学像を画像信号に変換する複数の素子
列を有する撮像手段と、前記画像信号を記録する情報記
録媒体と、上述の方法で作成された環境地図とを移動ロ
ボットに搭載することにより、移動経路上の移動ロボッ
トの位置を同定することができる。また、上述の方法で
作成された環境地図を用いて、移動経路上の任意の位置
から移動経路を見た時に得られる画像を再現し、移動経
路上の移動ロボットの位置を同定することができる。
画像信号に変換する複数の素子列を有する撮像手段と、
前記画像信号を記録する情報記録媒体とを用い、前記撮
像手段の撮像光軸を移動ロボットの移動方向に向けた状
態で前記撮像レンズおよび前記撮像手段を一度だけ移動
ロボットの移動方向に移動させるだけで、簡便に移動ロ
ボットの環境地図を作成することができる。また、撮像
レンズと、その光学像を画像信号に変換する複数の素子
列を有する撮像手段と、前記画像信号を記録する情報記
録媒体と、上述の方法で作成された環境地図とを移動ロ
ボットに搭載することにより、移動経路上の移動ロボッ
トの位置を同定することができる。また、上述の方法で
作成された環境地図を用いて、移動経路上の任意の位置
から移動経路を見た時に得られる画像を再現し、移動経
路上の移動ロボットの位置を同定することができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に従って説
明する。図１は、車体２と、４つの駆動輪３Ａ，３Ｂ，
３Ｃ，３Ｄと、駆動輪の制御などを行う移動制御部４と
を備えた移動ロボット１に、撮像レンズ５、ＣＣＤなど
の撮像手段６、画像メモリなどの情報記録媒体７を搭載
した状態を示す原理ブロック図（側面図）である。ま
た、図２は、移動ロボット１が建物内の廊下を走行する
状態を示した概念図である。図２には、一般的に廊下に
存在すると考えられる、蛍光灯１０Ａ，１０Ｂ，１０
Ｃ，１０Ｄ、ドア１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、窓１２Ａ，
１２Ｂも示している。
明する。図１は、車体２と、４つの駆動輪３Ａ，３Ｂ，
３Ｃ，３Ｄと、駆動輪の制御などを行う移動制御部４と
を備えた移動ロボット１に、撮像レンズ５、ＣＣＤなど
の撮像手段６、画像メモリなどの情報記録媒体７を搭載
した状態を示す原理ブロック図（側面図）である。ま
た、図２は、移動ロボット１が建物内の廊下を走行する
状態を示した概念図である。図２には、一般的に廊下に
存在すると考えられる、蛍光灯１０Ａ，１０Ｂ，１０
Ｃ，１０Ｄ、ドア１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、窓１２Ａ，
１２Ｂも示している。
【００１３】図２において、移動ロボット１が矢印Ｖの
方向に廊下を移動する時に、撮像手段６の撮影光軸を移
動ロボット１の移動方向に向けると、図３に示すような
画像が得られる。この画像から、Ｗ−Ｘを結ぶ水平方向
に並んだ素子列（以下では、水平素子列Ｗ−Ｘと記
す）、および、Ｙ−Ｚを結ぶ水平方向に並んだ素子列
（以下では、水平素子列Ｙ−Ｚと記す）、および、Ｗ−
Ｙを結ぶ垂直方向に並んだ素子列（以下では、垂直素子
列Ｗ−Ｙと記す）、および、Ｘ−Ｚを結ぶ垂直方向に並
んだ素子列（以下では、垂直素子列Ｘ−Ｚと記す）の合
計４列の素子列を選び、移動ロボット１を直進させなが
ら、上記の４列の素子列から出力される画像信号を、情
報記録媒体７に連続的に記録する。そして、情報記録媒
体７に記録された、水平素子列Ｗ−Ｘ、水平素子列Ｙ−
Ｚ）垂直素子列Ｗ−Ｙ、垂直素子列Ｘ−Ｚから得られた
画像信号を、素子列毎に記録順に並べると、図４に示す
ような画像を得ることができる。なお、図４において、
ｔは、画像信号の記録順を示す時間軸である。
方向に廊下を移動する時に、撮像手段６の撮影光軸を移
動ロボット１の移動方向に向けると、図３に示すような
画像が得られる。この画像から、Ｗ−Ｘを結ぶ水平方向
に並んだ素子列（以下では、水平素子列Ｗ−Ｘと記
す）、および、Ｙ−Ｚを結ぶ水平方向に並んだ素子列
（以下では、水平素子列Ｙ−Ｚと記す）、および、Ｗ−
Ｙを結ぶ垂直方向に並んだ素子列（以下では、垂直素子
列Ｗ−Ｙと記す）、および、Ｘ−Ｚを結ぶ垂直方向に並
んだ素子列（以下では、垂直素子列Ｘ−Ｚと記す）の合
計４列の素子列を選び、移動ロボット１を直進させなが
ら、上記の４列の素子列から出力される画像信号を、情
報記録媒体７に連続的に記録する。そして、情報記録媒
体７に記録された、水平素子列Ｗ−Ｘ、水平素子列Ｙ−
Ｚ）垂直素子列Ｗ−Ｙ、垂直素子列Ｘ−Ｚから得られた
画像信号を、素子列毎に記録順に並べると、図４に示す
ような画像を得ることができる。なお、図４において、
ｔは、画像信号の記録順を示す時間軸である。
【００１４】図４から容易に理解できるように、上述の
方法で作成された画像は、移動ロボット１の移動経路の
上面（天井），下面（床），左側面（壁と窓），右側面
（壁とドア）の画像となっており、移動ロボット１の環
境地図を作成する際に有効な目印となる、蛍光灯１０
Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄや、ドア１１Ａ，１１Ｂ，
１１Ｃ、窓１２Ａ，１２Ｂが全て記録されている。ま
た、撮像手段６の移動速度（本実施例の場合は、移動ロ
ボット１の移動速度と等しい）と、画像信号の記録間隔
とを用いることにより、この画像から目印となる物体間
の位置関係や距離を容易に求めることができる。従っ
て、本発明の方法で作成された、移動経路の上面，下
面，左側面，右側面の画像は、移動経路に存在する目印
の位置、大きさ、色、模様、目印間の相対関係などを記
録した、移動ロボット１の環境地図として有効に用いる
ことができる。この環境地図を移動ロボット１に搭載す
ることにより、移動ロボット１は、目標とする部屋の位
置や、その部屋に至るまでに通過するドアや蛍光灯の
数、位置関係等を判断して、移動方向や移動距離を決定
することができる。
方法で作成された画像は、移動ロボット１の移動経路の
上面（天井），下面（床），左側面（壁と窓），右側面
（壁とドア）の画像となっており、移動ロボット１の環
境地図を作成する際に有効な目印となる、蛍光灯１０
Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄや、ドア１１Ａ，１１Ｂ，
１１Ｃ、窓１２Ａ，１２Ｂが全て記録されている。ま
た、撮像手段６の移動速度（本実施例の場合は、移動ロ
ボット１の移動速度と等しい）と、画像信号の記録間隔
とを用いることにより、この画像から目印となる物体間
の位置関係や距離を容易に求めることができる。従っ
て、本発明の方法で作成された、移動経路の上面，下
面，左側面，右側面の画像は、移動経路に存在する目印
の位置、大きさ、色、模様、目印間の相対関係などを記
録した、移動ロボット１の環境地図として有効に用いる
ことができる。この環境地図を移動ロボット１に搭載す
ることにより、移動ロボット１は、目標とする部屋の位
置や、その部屋に至るまでに通過するドアや蛍光灯の
数、位置関係等を判断して、移動方向や移動距離を決定
することができる。
【００１５】上述の実施例から明らかなように、本発明
を用いると、単一の撮像手段（例えば、１台のＣＣＤカ
メラ）を、１度だけ、移動経路を移動させることによっ
て、移動経路の上面，下面，左側面，右側面の画像を作
成することができ、この移動経路の上面，下面，左側
面，右側面の画像を用いて簡便に環境地図を作成するこ
とができる。従って、移動ロボットの移動経路が変化し
た場合や新しく移動経路を追加するような場合、あるい
は移動ロボットを使用する環境（建物など）が変化した
場合にも、容易に環境地図を作成、追加、更新すること
ができる。また、撮像レンズは、魚眼レンズなどの特殊
なレンズである必要もない。なお、上述の実施例では、
撮像レンズ５および撮像手段６を移動させるために移動
ロボット１を用いているが、撮像レンズおよび撮像手段
は、車輪を備えたカメラ台などを用いて、移動させても
良い。
を用いると、単一の撮像手段（例えば、１台のＣＣＤカ
メラ）を、１度だけ、移動経路を移動させることによっ
て、移動経路の上面，下面，左側面，右側面の画像を作
成することができ、この移動経路の上面，下面，左側
面，右側面の画像を用いて簡便に環境地図を作成するこ
とができる。従って、移動ロボットの移動経路が変化し
た場合や新しく移動経路を追加するような場合、あるい
は移動ロボットを使用する環境（建物など）が変化した
場合にも、容易に環境地図を作成、追加、更新すること
ができる。また、撮像レンズは、魚眼レンズなどの特殊
なレンズである必要もない。なお、上述の実施例では、
撮像レンズ５および撮像手段６を移動させるために移動
ロボット１を用いているが、撮像レンズおよび撮像手段
は、車輪を備えたカメラ台などを用いて、移動させても
良い。
【００１６】また、移動ロボットが常に撮像レンズ、Ｃ
ＣＤなどの撮像手段、画像メモリなどの情報記録媒体を
搭載している場合には、自動的に移動を行っている時に
も本発明の方法で移動経路の上面，下面，左側面，右側
面の画像を情報記録媒体に記録することができる。図５
はその一例を示したもので、図２に示した廊下の一部の
区間を移動ロボット１が自動的に移動している時に、本
発明の方法で情報記録媒体７に記録される画像を示して
いる。図４と図５から容易に理解できるように、図４に
示す画像を環境地図として移動ロボット１に搭載してお
けば、図５の画像と比較を行い、図５の画像と一致する
部分を求めることによって、移動ロボット１の位置を同
定することができる。勿論、図４及び図５の画像は、エ
ッジ抽出などの適当な画像処理を行った上で比較を行っ
てもよい。
ＣＤなどの撮像手段、画像メモリなどの情報記録媒体を
搭載している場合には、自動的に移動を行っている時に
も本発明の方法で移動経路の上面，下面，左側面，右側
面の画像を情報記録媒体に記録することができる。図５
はその一例を示したもので、図２に示した廊下の一部の
区間を移動ロボット１が自動的に移動している時に、本
発明の方法で情報記録媒体７に記録される画像を示して
いる。図４と図５から容易に理解できるように、図４に
示す画像を環境地図として移動ロボット１に搭載してお
けば、図５の画像と比較を行い、図５の画像と一致する
部分を求めることによって、移動ロボット１の位置を同
定することができる。勿論、図４及び図５の画像は、エ
ッジ抽出などの適当な画像処理を行った上で比較を行っ
てもよい。
【００１７】また、図４から容易に想像がつくように、
本発明の方法で作成される図４の画像は、移動経路（廊
下）の展開図として考えることができる。従って、紙工
作を行うように、図４の画像を加工することによって、
図６に示すように、移動経路（廊下）の立体図を作成す
ることができる。この立体図を用いると、図４に示すよ
うな平面的な環境地図だけではなく、高さ方向の情報を
含んだ３次元的な環境地図を作成することができる。
本発明の方法で作成される図４の画像は、移動経路（廊
下）の展開図として考えることができる。従って、紙工
作を行うように、図４の画像を加工することによって、
図６に示すように、移動経路（廊下）の立体図を作成す
ることができる。この立体図を用いると、図４に示すよ
うな平面的な環境地図だけではなく、高さ方向の情報を
含んだ３次元的な環境地図を作成することができる。
【００１８】さらに、本発明によって図４のような環境
地図が得られている場合、この環境地図を利用すること
によって、移動経路上の任意の位置から移動経路を見た
際に得られる画像を再現することができる。これを、図
２とは異なる廊下について本発明の方法で作成した、図
７に示す環境地図を用いて説明を行うと、図７におい
て、移動ロボット１が時間軸ｔに沿って移動を行ってい
る時に、時刻ｔ０の地点において撮像手段６によって得
られる画像は、点ａ，ｂ，ｇ，ｆで囲まれた左側面の画
像３０と、点ｂ，ｃ，ｈ，ｇで囲まれた下面の画像３１
と、点ｃ，ｄ，ｉ，ｈで囲まれた右側面の画像３２と、
点ｄ，ｅ，ｊ，ｉで囲まれた上面の画像３３とを伸縮し
て、図８のように貼り合わせることで再現することがで
きる。
地図が得られている場合、この環境地図を利用すること
によって、移動経路上の任意の位置から移動経路を見た
際に得られる画像を再現することができる。これを、図
２とは異なる廊下について本発明の方法で作成した、図
７に示す環境地図を用いて説明を行うと、図７におい
て、移動ロボット１が時間軸ｔに沿って移動を行ってい
る時に、時刻ｔ０の地点において撮像手段６によって得
られる画像は、点ａ，ｂ，ｇ，ｆで囲まれた左側面の画
像３０と、点ｂ，ｃ，ｈ，ｇで囲まれた下面の画像３１
と、点ｃ，ｄ，ｉ，ｈで囲まれた右側面の画像３２と、
点ｄ，ｅ，ｊ，ｉで囲まれた上面の画像３３とを伸縮し
て、図８のように貼り合わせることで再現することがで
きる。
【００１９】さらに、移動ロボットが常に撮像レンズ、
ＣＣＤなどの撮像手段、画像メモリなどの情報記録媒体
とを搭載している場合には、上述の方法によって再現さ
れた画像と、自動的に走行している時に撮像手段によっ
て得られる画像とを比較することによって、移動経路上
の移動ロボットの位置を同定することができる。また、
この画像の再現方法を用いると、撮像手段の全ての素子
列の画像信号を記録しなくても、移動経路上の任意の位
置から移動経路を見た時に得られる画像を再現できるの
で、少ない記憶容量で、移動経路の記録を行えるという
効果もある。
ＣＣＤなどの撮像手段、画像メモリなどの情報記録媒体
とを搭載している場合には、上述の方法によって再現さ
れた画像と、自動的に走行している時に撮像手段によっ
て得られる画像とを比較することによって、移動経路上
の移動ロボットの位置を同定することができる。また、
この画像の再現方法を用いると、撮像手段の全ての素子
列の画像信号を記録しなくても、移動経路上の任意の位
置から移動経路を見た時に得られる画像を再現できるの
で、少ない記憶容量で、移動経路の記録を行えるという
効果もある。
【００２０】また、廊下のように移動経路に突き当たり
があるような場合には、別途、移動経路の突き当たりの
画像を撮像し、図９の画像３４のように、移動経路の上
面，下面，左側面，右側面の画像とあわせて記録してお
けば良い。なお、図９は、図２と異なる廊下について、
本発明の方法で作成された環境地図の一例である。
があるような場合には、別途、移動経路の突き当たりの
画像を撮像し、図９の画像３４のように、移動経路の上
面，下面，左側面，右側面の画像とあわせて記録してお
けば良い。なお、図９は、図２と異なる廊下について、
本発明の方法で作成された環境地図の一例である。
【００２１】さらに、図９の画像を用いて、移動経路上
の任意の位置から移動経路を見た際に得られる画像を再
現する方法を説明すると、移動ロボット１が時間軸ｔに
沿って移動を行っている時に、時刻ｔ１の地点におい
て、撮像手段６によって得られる画像は、突き当たりの
画像３４と、左側面の画像３５と、下面の画像３６と、
右側面の画像３７と、上面の画像３８を伸縮して、図１
０のように貼り合わせることで再現することができる。
の任意の位置から移動経路を見た際に得られる画像を再
現する方法を説明すると、移動ロボット１が時間軸ｔに
沿って移動を行っている時に、時刻ｔ１の地点におい
て、撮像手段６によって得られる画像は、突き当たりの
画像３４と、左側面の画像３５と、下面の画像３６と、
右側面の画像３７と、上面の画像３８を伸縮して、図１
０のように貼り合わせることで再現することができる。
【００２２】なお、上述した環境地図の作成方法や、作
成された環境地図を用いて移動経路上の任意の位置から
移動経路を見た時に得られる画像を再現する方法は、移
動ロボットの環境地図作成方法だけに限定されるもので
はなく、車，列車，ジェットコースターなどの走行方向
の画像を表示する娯楽装置や、バーチャルリアリティ分
野における仮想空間の画像表示装置、あるいは、簡便な
測量装置などにも利用することができる。
成された環境地図を用いて移動経路上の任意の位置から
移動経路を見た時に得られる画像を再現する方法は、移
動ロボットの環境地図作成方法だけに限定されるもので
はなく、車，列車，ジェットコースターなどの走行方向
の画像を表示する娯楽装置や、バーチャルリアリティ分
野における仮想空間の画像表示装置、あるいは、簡便な
測量装置などにも利用することができる。
【００２３】以上の実施例では、移動ロボットの移動経
路を建物内の廊下を例にして説明を行ったが、同様の手
順を屋外を移動する移動ロボットにも適用できることは
明らかである。屋外において本発明の方法で環境地図を
作成した場合には、移動経路の上面，下面，左側面，右
側面の画像として、空や道路、樹木や外灯、家やビルな
どの物体が記録された環境地図を得ることができる。
路を建物内の廊下を例にして説明を行ったが、同様の手
順を屋外を移動する移動ロボットにも適用できることは
明らかである。屋外において本発明の方法で環境地図を
作成した場合には、移動経路の上面，下面，左側面，右
側面の画像として、空や道路、樹木や外灯、家やビルな
どの物体が記録された環境地図を得ることができる。
【００２４】なお、建物内の廊下や、屋外の空など、画
像信号を記録しても特徴的な目印を記録できない素子列
に関しては、必ずしも情報記録媒体に画像信号を記録す
る必要はない。また、蛍光灯の位置情報を記録した環境
地図だけで、移動ロボットの移動が十分に行えるような
場合には、素子列１列分の画像信号だけを情報記録媒体
に記録して、環境地図の作成や、移動経路上の移動ロボ
ットの位置を同定しても良い。従って、撮像手段の素子
列の画像信号を情報記録媒体に記録する工程において
は、撮像手段の水平方向あるいは垂直方向に配列された
すくなくとも１列の素子列から出力される画像信号を、
前記情報記録媒体に連続的に記録するようにしてもよ
い。
像信号を記録しても特徴的な目印を記録できない素子列
に関しては、必ずしも情報記録媒体に画像信号を記録す
る必要はない。また、蛍光灯の位置情報を記録した環境
地図だけで、移動ロボットの移動が十分に行えるような
場合には、素子列１列分の画像信号だけを情報記録媒体
に記録して、環境地図の作成や、移動経路上の移動ロボ
ットの位置を同定しても良い。従って、撮像手段の素子
列の画像信号を情報記録媒体に記録する工程において
は、撮像手段の水平方向あるいは垂直方向に配列された
すくなくとも１列の素子列から出力される画像信号を、
前記情報記録媒体に連続的に記録するようにしてもよ
い。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、撮像レンズおよび撮像
手段を、一度だけ移動ロボットの移動方向に移動させる
ことによって、移動経路の上面，下面，右側面，左側面
の情報を記録した、移動ロボットの環境地図を作成する
ことができる。また、環境地図の作成に必要な撮像レン
ズと撮像手段には、１台のＣＣＤカメラなどを用いれば
良く、複数台のカメラや、魚眼レンズなどを使用する必
要がない。また、本発明による環境地図作成方法を用い
ると、環境地図の作成に膨大な労力と時間を必要とせ
ず、また、人手を介するための計測結果の信頼性の低下
や、入力ミスの発生などを防ぐことができる。さらに、
移動ロボットを移動させる環境や経路が変化した場合に
も、容易に環境地図の作成、追加、更新を行うことがで
きる。
手段を、一度だけ移動ロボットの移動方向に移動させる
ことによって、移動経路の上面，下面，右側面，左側面
の情報を記録した、移動ロボットの環境地図を作成する
ことができる。また、環境地図の作成に必要な撮像レン
ズと撮像手段には、１台のＣＣＤカメラなどを用いれば
良く、複数台のカメラや、魚眼レンズなどを使用する必
要がない。また、本発明による環境地図作成方法を用い
ると、環境地図の作成に膨大な労力と時間を必要とせ
ず、また、人手を介するための計測結果の信頼性の低下
や、入力ミスの発生などを防ぐことができる。さらに、
移動ロボットを移動させる環境や経路が変化した場合に
も、容易に環境地図の作成、追加、更新を行うことがで
きる。
【００２６】また、撮像レンズと、その光学像を画像信
号に変換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画
像信号を記録する情報記録媒体と、上述の方法で作成さ
れた環境地図とを移動ロボットに搭載することにより、
移動経路上の移動ロボットの位置を簡単に同定すること
ができる。
号に変換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画
像信号を記録する情報記録媒体と、上述の方法で作成さ
れた環境地図とを移動ロボットに搭載することにより、
移動経路上の移動ロボットの位置を簡単に同定すること
ができる。
【００２７】また、本発明によれば、情報記録媒体に記
録された特定の素子列の画像信号だけを用いて、移動経
路上の任意の位置から移動経路を見た際に得られる画像
を再現し、移動経路上の移動ロボットの位置を簡単に同
定することができる。また、撮像手段の全ての素子列の
画像信号を記録しなくても、移動経路上の任意の位置か
ら移動経路を見た時に得られる画像を再現できるので、
少ない記憶容量で、移動経路の記録を行えるという効果
もある。
録された特定の素子列の画像信号だけを用いて、移動経
路上の任意の位置から移動経路を見た際に得られる画像
を再現し、移動経路上の移動ロボットの位置を簡単に同
定することができる。また、撮像手段の全ての素子列の
画像信号を記録しなくても、移動経路上の任意の位置か
ら移動経路を見た時に得られる画像を再現できるので、
少ない記憶容量で、移動経路の記録を行えるという効果
もある。
【図１】移動ロボットに、撮像レンズ、撮像手段、情報
記録媒体を搭載した状態を示す原理ブロック図。
記録媒体を搭載した状態を示す原理ブロック図。
【図２】図１の移動ロボットが廊下を移動する状態を示
した概念図。
した概念図。
【図３】図２の廊下を移動する移動ロボットの撮像手段
によって得られる廊下の画像の例を示す図。
によって得られる廊下の画像の例を示す図。
【図４】図３の画像の水平素子列Ｗ−Ｘ，Ｙ−Ｚ、垂直
素子列Ｗ−Ｙ，Ｘ−Ｚの画像信号を、本発明の方法で記
録して作成した画像（環境地図）。
素子列Ｗ−Ｙ，Ｘ−Ｚの画像信号を、本発明の方法で記
録して作成した画像（環境地図）。
【図５】自動的に移動する時にも図１の構成で移動する
移動ロボットが、図２に示す廊下を自動的に移動した時
に、本発明の方法で記録される画像の例。
移動ロボットが、図２に示す廊下を自動的に移動した時
に、本発明の方法で記録される画像の例。
【図６】図４の環境地図を廊下の展開図と考え、紙工作
のように加工して得られる図２の廊下の立体図。
のように加工して得られる図２の廊下の立体図。
【図７】図２とは異なる廊下について、作成した環境地
図の一例。
図の一例。
【図８】図７の環境地図を用いて再現した、移動経路の
画像例。
画像例。
【図９】突き当たりがある廊下について、作成した環境
地図の一例。
地図の一例。
【図１０】図９の環境地図を用いて再現した、移動経路
の画像例。
の画像例。
１ 移動ロボット ２ 移動ロボットの車体 ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 移動ロボットの駆動輪 ４ 移動ロボットの移動制御部 ５ 撮像レンズ ６ 撮像手段 ７ 情報記録媒体 １０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 蛍光灯 １１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ ドア １２Ａ，１２Ｂ 窓 １３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ
蛍光灯 １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１
８Ｄ ドア １５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ
窓 ３０ 廊下の左側面を記録した画像の一部 ３１ 廊下の下面を記録した画像の一部 ３２ 廊下の右側面を記録した画像の一部 ３３ 廊下の上面を記録した画像の一部 ３４ 廊下の突き当たりを撮像した画像 ３５ 廊下の左側面を記録した画像の一部 ３６ 廊下の下面を記録した画像の一部 ３７ 廊下の右側面を記録した画像の一部 ３８ 廊下の上面を記録した画像の一部 Ｖ ロボットの移動方向 ｔ 時間軸（画像の記録方向） ｔ０，ｔ１ 時刻
蛍光灯 １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１
８Ｄ ドア １５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ
窓 ３０ 廊下の左側面を記録した画像の一部 ３１ 廊下の下面を記録した画像の一部 ３２ 廊下の右側面を記録した画像の一部 ３３ 廊下の上面を記録した画像の一部 ３４ 廊下の突き当たりを撮像した画像 ３５ 廊下の左側面を記録した画像の一部 ３６ 廊下の下面を記録した画像の一部 ３７ 廊下の右側面を記録した画像の一部 ３８ 廊下の上面を記録した画像の一部 Ｖ ロボットの移動方向 ｔ 時間軸（画像の記録方向） ｔ０，ｔ１ 時刻
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06T 1/00 G06T 7/00 - 7/60 G05D 1/02 - 1/03
Claims (6)
- 【請求項１】 撮像レンズと、その光学像を画像信号に
変換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信
号を記録する情報記録媒体とを用い、前記撮像手段の撮
像光軸を移動ロボットの移動方向に向けた状態で前記撮
像レンズおよび前記撮像手段を一度だけ移動ロボットの
移動方向に移動させる工程と、前記撮像レンズおよび前
記撮像手段を移動させながら、前記撮像手段の水平方向
に配列された２列の素子列から出力される画像信号と前
記撮像手段の垂直方向に配列された２列の素子列から出
力される画像信号とを前記情報記録媒体に連続的に記録
する工程と、前記情報記録媒体に記録された画像信号を
用いて移動経路の上面，下面，左側面，右側面の画像を
作成する工程と、この移動経路の上面，下面，左側面，
右側面の画像を用いて環境地図を作成する工程とを有す
ることを特徴とする移動ロボットの環境地図作成方法。 - 【請求項２】 撮像レンズと、その光学像を画像信号に
変換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信
号を記録する情報記録媒体と、請求項１に記載の方法で
作成された環境地図とを移動ロボットに搭載する工程
と、前記撮像手段の撮像光軸を移動ロボットの移動方向
に向けた状態で移動ロボットを移動させながら、前記撮
像手段の水平方向に配列された２列の素子列から出力さ
れる画像信号と前記撮像手段の垂直方向に配列された２
列の素子列から出力される画像信号とを前記情報記録媒
体に連続的に記録する工程と、前記情報記録媒体に記録
された画像信号を用いて移動経路の上面，下面，左側
面，右側面の画像を作成する工程と、この移動経路の上
面，下面，左側面，右側面の画像と前記環境地図との比
較を行うことによって移動経路上の移動ロボットの位置
を同定する工程とを有することを特徴とする移動ロボッ
トの位置同定方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法で作成された環境
地図を用いて、移動経路上の任意の位置から移動経路を
見たときに得られる画像を再現することを特徴とする移
動経路の画像再現方法。 - 【請求項４】 撮像レンズと、その光学像を画像信号に
変換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信
号を記録する情報記録媒体と、請求項１に記載の方法で
作成された環境地図とを移動ロボットに搭載する工程
と、請求項３に記載の方法で移動経路上の任意の位置か
ら移動経路を見たときに得られる画像を再現する工程
と、再現された画像と前記撮像手段によって得られる画
像との比較を行うことによって移動経路上の移動ロボッ
トの位置を同定する工程とを有することを特徴とする移
動ロボットの位置同定方法。 - 【請求項５】 撮像レンズと、その光学像を画像信号に
変換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信
号を記録する情報記録媒体とを用い、前記撮像手段の撮
像光軸を移動ロボットの移動方向に向けた状態で前記撮
像レンズおよび前記撮像手段を一度だけ移動ロボットの
移動方向に移動させる工程と、前記撮像レンズおよび前
記撮像手段を移動させながら、前記撮像手段の水平方向
あるいは垂直方向に配列されたすくなくとも１列の素子
列から出力される画像信号を前記情報記録媒体に連続的
に記録する工程と、前記情報記録媒体に記録された画像
信号を用いて移動経路の上面，下面，左側面，右側面の
画像のいずれか１つ以上を作成する工程と、作成された
画像を用いて環境地図を作成する工程とを有することを
特徴とする移動ロボットの環境地図作成方法。 - 【請求項６】 撮像レンズと、その光学像を画像信号に
変換する複数の素子列を有する撮像手段と、前記画像信
号を記録する情報記録媒体と、請求項１または請求項５
に記載の方法で作成された環境地図とを移動ロボットに
搭載する工程と、前記撮像手段の撮像光軸を移動ロボッ
トの移動方向に向けた状態で移動ロボットを移動させな
がら、前記撮像手段の水平方向あるいは垂直方向に配列
されたすくなくとも１列の素子列から出力される画像信
号を前記情報記録媒体に連続的に記録する工程と、前記
情報記録媒体に記録された画像信号と前記環境地図との
比較を行うことによって移動経路上の移動ロボットの位
置を同定する工程とを有することを特徴とする移動ロボ
ットの位置同定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10103271A JP2992883B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 移動ロボットの環境地図作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10103271A JP2992883B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 移動ロボットの環境地図作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11259659A JPH11259659A (ja) | 1999-09-24 |
| JP2992883B2 true JP2992883B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=14349743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10103271A Expired - Fee Related JP2992883B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 移動ロボットの環境地図作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2992883B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103885443A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 联想(北京)有限公司 | 用于即时定位与地图构建单元的设备、系统和方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5148669B2 (ja) * | 2000-05-26 | 2013-02-20 | 本田技研工業株式会社 | 位置検出装置、位置検出方法、及び位置検出プログラム |
| AU767561B2 (en) | 2001-04-18 | 2003-11-13 | Samsung Kwangju Electronics Co., Ltd. | Robot cleaner, system employing the same and method for reconnecting to external recharging device |
| JP4642287B2 (ja) * | 2001-08-07 | 2011-03-02 | 本田技研工業株式会社 | 自律移動ロボット |
| KR100483548B1 (ko) * | 2002-07-26 | 2005-04-15 | 삼성광주전자 주식회사 | 로봇 청소기와 그 시스템 및 제어 방법 |
| JP4255272B2 (ja) * | 2002-12-06 | 2009-04-15 | 学校法人早稲田大学 | 画像生成装置 |
| KR100776215B1 (ko) * | 2005-01-25 | 2007-11-16 | 삼성전자주식회사 | 상향 영상을 이용한 이동체의 위치 추정 및 지도 생성장치 및 방법과 그 장치를 제어하는 컴퓨터 프로그램을저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체 |
| KR100748245B1 (ko) * | 2005-12-09 | 2007-08-10 | 한국전자통신연구원 | 인공표식과 지역좌표계를 이용한 이동로봇의 환경지도 작성방법 및 이동 방법 |
| KR100871115B1 (ko) | 2007-05-16 | 2008-11-28 | 엘지전자 주식회사 | 이동로봇 및 그 동작방법 |
| JP6210522B2 (ja) * | 2014-09-15 | 2017-10-11 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | 無人航空機の飛行制御方法、飛行データ処理方法、無人航空機、およびサーバ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0661100B2 (ja) * | 1986-05-15 | 1994-08-10 | 工業技術院長 | 目標点選択装置 |
| JP3410537B2 (ja) * | 1994-02-25 | 2003-05-26 | 信一 油田 | 移動体の自己誘導装置 |
-
1998
- 1998-03-11 JP JP10103271A patent/JP2992883B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103885443A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 联想(北京)有限公司 | 用于即时定位与地图构建单元的设备、系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11259659A (ja) | 1999-09-24 |
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