JP3410537B2 - 移動体の自己誘導装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動体の自己誘導装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットや無人自動車等の移動体を予め
定められた走行経路に沿って自己誘導させる方法とし
て、従来から下記の装置が提案あるいは実現されてい
る。

【０００３】第１は、走行経路に光学あるいは磁気を利
用した誘導路を設けておき、移動体はその誘導路に沿っ
て自己誘導する方法である。第２は、移動体に地図情報
とＣＣＤなどの撮像手段を設け、移動体は撮像手段から
得られた環境情報と地図情報とを比較しつつ自己誘導す
る方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記第１の方
法では、走行距離が長くなるにつれ誘導路も長くなるた
め、設備の経費が高額になりやすいという問題点があ
る。また、走行距離が短くても、美観上や他の原因によ
り誘導路を設けにくい場合には、この方法は使えなくな
る。

【０００５】また、前記第２の方法では、移動体が位置
を認識する精度は、地図情報の内容、精度に大きく影響
されるため、きめの細かい地図を作成（準備）する作業
が必要となる。また、この方法では、どのように走行経
路を進むかといったコースの詳しい指示も必要となる。

【０００６】本発明は、前記問題点に鑑みてなされたも
ので、移動体が走行すべき走行経路の進行方向に対して
所定方向を連続的に撮像した画像があれば、地図情報や
コースの指示を必要とせず、また走行距離の長短にかか
わらず適用できる移動体の自己誘導装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。 ＜本発明の概要＞本発明は、駆動手段２１を有する移動
体２０を、予め定められた走行経路に沿って自己誘導さ
せる装置であって、撮像手段３０と、画像再生手段４０
と、検出手段１０と、制御手段５０とを備えている。

【０００８】〔移動体〕移動体２０は、移動ロボット、
無人自動車等を例示することができる。

【０００９】〔駆動手段〕駆動手段２１は、車輪機構、
クローラ機構、脚機構などを単独にあるいは複合して構
成する。また、これらの機構の他に、壁面移動などを可
能にするため、吸着機構を利用してもよい。

【００１０】〔撮像手段〕撮像手段３０は、移動体２０
に搭載され、移動体２０の進行方向に対して所定方向を
比較画像Ｂとして撮像するものであり、例えば、ＣＣＤ
イメージセンサ、ＩＴＶカメラ、固体撮像カメラであ
る。

【００１１】この撮像手段３０は、移動体２０に搭載さ
れ、移動体２０の進行方向に対して２つの所定方向を第
１及び第２比較画像Ｂ、Ｂ’として撮像しても良い。

【００１２】〔画像再生手段〕画像再生手段４０は、移
動体２０が走行すべき走行経路の進行方向に対して所定
方向を連続的に撮像し記録した基準画像Ａを再生するも
のであり、例えば、ビデオテープ再生装置、ビデオディ
スク再生装置、半導体記憶装置、磁気記憶装置、光磁気
記憶装置である。

【００１３】この画像再生手段４０は、移動体２０が走
行すべき走行経路の進行方向に対して２つの所定方向を
連続的に撮像した第１及び第２基準画像Ａ、Ａ’を記録
しても良い。

【００１４】なお、基準画像Ａは、移動ロボット２０を
前もって走行経路に従って走行させながら（以下、この
走行を「準備走行」という）記録するようにしてもよい
し、撮像装置だけを走行経路に従って移動させつつ記録
するようにしてもよい。

【００１５】〔検出手段〕検出手段１０は、基準画像Ａ
を撮像した位置・方向と前記比較画像Ｂを撮像した位置
・方向の差異を位置方向差異情報Ｃとして検出するもの
で、例えば、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ（Central Pr
ocessing Unit ；中央演算処理装置）である。

【００１６】この検出手段１０は、撮像手段３０が第１
及び第２比較画像Ｂ、Ｂ’を撮像する場合には、基準画
像Ａを撮像した位置・方向と前記第１及び第２比較画像
Ｂ、Ｂ’を撮像した位置・方向の差異を位置方向差異情
報Ｃとして検出する。

【００１７】また、検出手段１０は、画像再生手段４０
が第１及び第２基準画像Ａ、Ａ’を再生する場合には、
第１及び第２基準画像Ａ、Ａ’を撮像した位置・方向と
比較画像Ｂを撮像した位置・方向の差異を位置方向差異
情報Ｃとして検出する。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】〔制御手段〕制御手段５０は、位置方向差
異情報Ｃに基づいて駆動手段２１を制御するもので、例
えば、マイクロプロセッサ、ＣＰＵである。

【００２３】この制御手段５０は、画像再生手段４０が
第１及び第２基準画像Ａ、Ａ’を再生する場合には、位
置方向差異情報Ｃに基づいて、第１及び第２基準画像
Ａ、Ａ’を撮像した時の位置及び方向に一致するように
駆動手段２１を制御する。

【００２４】＜本発明の付加的構成要素＞本発明は、前
記必須の構成要素からなるが、以下の構成を付加した場
合、さらにその有効性が増進される。

【００２５】〔軌跡情報画像再生手段〕前記撮像手段３
０、画像再生手段４０、検出手段１０及び制御手段５０
に加え、軌跡情報画像再生手段６０を付加することが可
能である。この軌跡情報画像再生手段６０は、移動体２
０が走行すべき走行経路を走行したときに測定した軌跡
情報を記憶するもので、例えば、半導体記憶装置、磁気
記憶装置、光磁気記憶装置である。

【００２６】〔同期読込手段〕前記撮像手段３０、画像
再生手段４０、検出手段１０、制御手段５０及び軌跡情
報画像再生手段６０に加え、同期読込手段７０を付加す
ることが可能である。この同期読込手段７０は、移動体
２０の進行状況と同期して画像再生手段４０から基準画
像Ａ又は第１及び第２基準画像Ａ、Ａ’を読み込むもの
で、例えば、マイクロプロセッサ、ＣＰＵなどによる、
ビデオテープ再生装置、ビデオディスク再生装置、半導
体記憶装置、磁気記憶装置、光磁気記憶装置などの再生
速度制御機構である。

【００２７】＜本発明の実施態様＞本発明は、以下に示
すように、様々な形態で実施可能である。

【００２８】〔第１の実施態様〕前記撮像手段３０、画
像再生手段４０、検出手段１０、制御手段５０、軌跡情
報画像再生手段６０及び同期読込手段７０は、移動体２
０に全て搭載させて良い。

【００２９】

【００３０】

【００３１】なお、本発明において、「撮像方向」と
は、ある画像を撮像したときに、撮像画像に垂直な方向
を意味し、「視線方向」などとも呼ばれる。また、「進
行方向に対して所定方向を撮像する」とは、進行方向と
撮像方向とが一定の角を保ちながら撮像することを意味
する。

【００３２】さらに、「連続的に撮像する」とは、移動
体２０の走行時の全ての時点で撮像することの他に、あ
る間隔をおきながら撮像する場合も含むことを意味す
る。

【００３３】

【作用】＜本発明の必須構成要素による作用＞検出手段
１０は、基準画像Ａを撮像した位置・方向と第１及び第
２比較画像Ｂ、Ｂ’を撮像した位置・方向の差異を位置
方向差異情報Ｃとして検出する。

【００３４】制御手段５０により、位置方向差異情報Ｃ
に基づいて駆動手段２１を制御する。 そして、位置方
向差異情報Ｃの検出と駆動手段２１の制御を繰り返し行
うことにより、環境の地図情報を作成したり、走行コー
スの詳しい指示したりせずに、移動ロボット２０を準備
走行時の走行経路を走行するように誘導することが可能
となる。

【００３５】＜軌跡情報記憶手段を付加した場合の作用
＞軌跡情報記憶手段６０を設けることにより、準備走行
時の走行経路により近い経路を誘導することが可能とな
る。

【００３６】＜同期読込手段を付加した場合の作用＞同
期読込手段７０は、移動体２０の進行状況と同期して画
像再生手段４０から基準画像Ａ又は第１及び第２基準画
像Ａ、Ａ’を読み込む。

【００３７】このことにより、移動体２０が走行中に障
害物に出会ったり、駆動手段２１に故障が生じたりし
て、準備走行時と同じタイミングで走行できなくなった
場合でも、移動体２０を自己誘導することが可能とな
る。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、ここで説明する実施例は移動体として移動
ロボットを使用した場合の例であるので、以下、移動体
を移動ロボット２０として説明する。

【００３９】

【実施例１】第１の実施例を図５を参照して説明する。
この実施例は、準備走行時には１台のＣＣＤカメラによ
り対象物を撮像しておき、実際の走行時には２台のＣＣ
Ｄカメラにより対象物を撮像して自己誘導させた例であ
る。また、この実施例では、自己誘導装置は、移動ロボ
ット２０上に設置されている。

【００４０】〔実施例１の概要〕この実施例は、図５に
示すように、移動ロボット２０上に自己誘導に必要な全
ての機能を有する。

【００４１】自己誘導装置は、ＶＴＲ４０、同期読込部
７０、第１ＣＣＤカメラ３０ａ、第２ＣＣＤカメラ３０
ｂ、検出部１０及び制御部５０から構成される。

【００４２】移動ロボット２０は，モータ駆動部２１ａ
及び車輪機構部２１ｂから構成される。

【００４３】〔ＶＴＲ４０〕ＶＴＲ４０は、時間的に連
続する基準画像Ａを記録したビデオテープから基準画像
Ａを、同期読込部７０からの指令に応じて再生する。ま
た、ＶＴＲ４０は、コマ送り、巻き戻し、早送り等の機
能を備え、同期読込部７０からの指令に応じてビデオテ
ープの任意の部分を再生する。このＶＴＲ４０は、同期
読込部７０と接続される。

【００４４】〔同期読込部７０〕同期読込部７０は、検
出部１０からの指令に応じ、ＶＴＲ４０が有するビデオ
テープのどの部分を再生するかを指示する。また、同期
読込部７０は、ＶＴＲ４０が再生した基準画像Ａを検出
部１０に中継する。この同期読込部７０は、ＶＴＲ４０
及び検出部１０と接続される。

【００４５】〔第１ＣＣＤカメラ３０ａ〕第１ＣＣＤカ
メラ３０ａは、移動ロボット２０の頂部左側に搭載さ
れ、進行方向と同方向を第１比較画像Ｂとして撮像す
る。第１比較画像Ｂは、検出部１０に入力される。この
第１ＣＣＤカメラ３０ａは、検出部１０に接続される。

【００４６】〔第２ＣＣＤカメラ３０ｂ〕第２ＣＣＤカ
メラ３０ｂは、移動ロボット２０の頂部右側に搭載さ
れ、進行方向と同方向を第２比較画像Ｂ’として撮像す
る。第２比較画像Ｂ’は、検出部１０に入力される。こ
の第２ＣＣＤカメラ３０ｂは、検出部１０に接続され
る。

【００４７】〔検出部１０〕検出部１０は、基準画像
Ａ、第１比較画像Ｂ及び第２比較画像Ｂ’を入力して、
基準画像Ａを撮像した位置・方向と第１及び第２比較画
像Ｂ、Ｂ’を撮像した位置・方向の差異を位置方向差異
情報Ｃとして検出する。この検出部１０は、同期読込部
７０、第１ＣＣＤカメラ３０ａ、第２ＣＣＤカメラ３０
ｂ及び制御部５０に接続される。

【００４８】〔制御部５０〕制御部５０は、位置方向差
異情報Ｃに基づいて、移動ロボット２０が有するモータ
駆動部２１ａの制御量を演算して、モータ駆動部２１ａ
に出力する。この制御部５０は、検出部１０及びモータ
駆動部２１ａに接続される。

【００４９】〔モータ駆動部２１ａ〕モータ駆動部２１
ａは、制御部５０から入力した制御量に従って、車輪機
構２１ｂを駆動する。このモータ駆動部２１ａは、制御
部５０及び車輪機構２１ｂに接続される。

【００５０】〔車輪機構２１ｂ〕車輪機構２１ｂは、移
動ロボット２０の下部の右側と左側の両側に配置された
２個の車輪を有する。この２個の車輪は、モータ駆動部
２１ａにより、それぞれ別々に駆動される。

【００５１】〔実施例１の作用・効果〕次に、実施例１
の作用・効果を説明する。 １）最初に、セットアップとして、移動ロボット２０
は、準備走行を開始した位置まで移動する。そして、準
備走行を開始した時点での進行方向を向くようにする。
セットアップを行うのは、後の移動がスムースに行われ
るようにするためである。なお、このセットアップは、
人間が操作してもよいし、自己定位機能により移動ロボ
ット２０自体が行うようにしてもよい。

【００５２】２）次に、移動ロボット２０を移動させつ
つ、進行方向を第１ＣＣＤカメラ３０ａ及び第２ＣＣＤ
カメラ３０ｂにより撮像する。撮像画像は、第１比較画
像Ｂ及び第２比較画像Ｂ’として検出手段１０に入力さ
れる。

【００５３】３）移動ロボット２０の移動と同時に、Ｖ
ＴＲ４０により準備走行時の画像を再生する。再生画像
は、基準画像Ａとして、検出手段１０に入力される。

【００５４】４）検出手段１０は、基準画像Ａ、第１比
較画像Ｂ及び第２比較画像Ｂ’を入力して、基準画像Ａ
を撮像した位置・方向と第１及び第２比較画像Ｂ、Ｂ’
を撮像した位置・方向の差異を位置方向差異情報Ｃとし
て検出する。

【００５５】５）制御手段５０は、位置方向差異情報Ｃ
に基づき、移動ロボット２０が有するモータ駆動部２１
ａの制御量を演算する。この制御量に基づき、基準画像
Ａが撮像された位置及びその時の方向に、移動ロボット
２０が移動する。

【００５６】６）２）〜５）を繰り返し実行することに
より、環境の地図情報を作成したり、走行コースの詳し
い指示したりせずに、移動ロボット２０を準備走行時の
コースを走行するように誘導することが可能となる。

【００５７】

【実施例２】次に、第２実施例を図６を参照して説明す
る。この実施例は、準備走行時には２台のＣＣＤカメラ
により対象物を撮像しておき、実際の走行時には１台の
ＣＣＤカメラにより対象物を撮像して自己誘導させた例
である。また、この実施例では、自己誘導装置は、移動
ロボット２０と分離して設けられている。

【００５８】〔実施例２の概要〕この実施例は、図５に
示すように、自己誘導装置と移動ロボット２０からな
る。 自己誘導装置は、論理的には第１ＶＴＲ４０ａ、
第２ＶＴＲ４０ｂ、同期読込部７０、ＣＣＤカメラ３
０、第１無線モデム９０ａ、第２無線モデム９０ｂ、検
出部１０、制御部５０及び第３無線モデム９０ｃから構
成されるが、このうち、ＣＣＤカメラ３０及び第１無線
モデム９０ａは、移動ロボット２０に搭載されて構成さ
れる。

【００５９】移動ロボット２０は、ＣＣＤカメラ３０、
第１無線モデム９０ａ、モータ駆動部２１ａ、車輪機構
部２１及び第４無線モデム９０ｄから構成される。

【００６０】〔第１ＶＴＲ４０ａ〕第１ＶＴＲ４０ａ
は、時間的に連続する第１基準画像Ａを記録したビデオ
テープから第１基準画像Ａを、同期読込部７０からの指
令に応じて再生する。また、第１ＶＴＲ４０ａは、コマ
送り、巻き戻し、早送り等の機能を備え、同期読込部７
０からの指令に応じてビデオテープの任意の部分を再生
する。この第１ＶＴＲ４０ａは、同期読込部７０と接続
される。

【００６１】〔第２ＶＴＲ４０ｂ〕第２ＶＴＲ４０ｂ
は、時間的に連続する第２基準画像Ａ’を記録したビデ
オテープから第２基準画像Ａ’を、同期読込部７０から
の指令に応じて再生する。また、第２ＶＴＲ４０ｂは、
コマ送り、巻き戻し、早送り等の機能を備え、同期読込
部７０からの指令に応じてビデオテープの任意の部分を
再生する。この第２ＶＴＲ４０ｂは、同期読込部７０と
接続される。

【００６２】〔同期読込部７０〕同期読込部７０は、検
出部１０からの指令に応じ、第１ＶＴＲ４０ａ及び第２
ＶＴＲ４０ｂが有するビデオテープのどの部分を再生す
るかを指示する。また、同期読込部７０は、第１ＶＴＲ
４０ａ及び第２ＶＴＲ４０ｂが再生した第１基準画像Ａ
及び第２基準画像Ａ’を検出部１０に中継する。この同
期読込部７０は、第１ＶＴＲ４０ａ、第２ＶＴＲ４０ｂ
及び検出部１０と接続される。

【００６３】〔ＣＣＤカメラ３０〕ＣＣＤカメラ３０
は、移動ロボット２０の頂部左側に搭載され、進行方向
と同方向を比較画像Ｂとして撮像する。比較画像Ｂは、
第１無線モデム９０ａに出力される。このＣＣＤカメラ
３０は、第１無線モデム９０ａに接続される。

【００６４】〔第１無線モデム９０ａ〕第１無線モデム
９０ａは、移動ロボット２０に搭載され、比較画像Ｂを
無線で出力する。この第１無線モデム９０ａは、第２無
線モデム９０ｂに無線で接続される。

【００６５】〔第２無線モデム９０ｂ〕第２無線モデム
９０ｂは、第１無線モデム９０ａから比較画像Ｂを無線
で入力し、検出部１０に出力する。この第２無線モデム
９０ｂは、第１無線モデム９０ａに無線で接続されると
ともに、検出部１０に接続される。

【００６６】〔検出部１０〕検出部１０は、第１基準画
像Ａ、第２基準画像Ａ’及び比較画像Ｂを入力して、第
１及び第２基準画像Ａ、Ａ’を撮像した位置・方向と比
較画像Ｂを撮像した位置・方向の差異を位置方向差異情
報Ｃとして検出する。この検出部１０は、同期に読込部
７０、第２無線モデム９０ｂ及び制御部５０と接続され
る。

【００６７】〔制御部５０〕制御部５０は、位置方向差
異情報Ｃに基づいて、移動ロボット２０が有するモータ
駆動部２１ａの制御量を演算して、第４無線モデム９０
ｅに出力する。この制御部５０は、検出部１０及び第３
無線モデム９０ｃに接続される。

【００６８】〔第３無線モデム９０ｃ〕第３無線モデム
９０ｃは、制御部５０が演算した制御量を第４無線モデ
ム９０ｄに無線で出力する。この第３無線モデム９０ｃ
は、制御部５０に接続されるとともに、第４無線モデム
９０ｄに無線で接続される。

【００６９】〔第４無線モデム９０ｄ〕第４無線モデム
９０ｄは、第３無線モデム９０ｃからモータ駆動部２１
ａの制御量を無線で入力して、モータ駆動部２１ａに出
力する。この第４無線モデム９０ｄは、第３無線モデム
９０ｃに無線で接続されるとともに、モータ駆動部２１
ａに接続される。

【００７０】〔モータ駆動部２１ａ〕モータ駆動部２１
ａは、第４無線モデム９０ｆから入力した制御量だけ、
車輪機構２１ｂを駆動する。このモータ駆動部２１ａ
は、第４無線モデム９０ｄ及び車輪機構２１ｂに接続さ
れる。

【００７１】〔車輪機構２１ｂ〕車輪機構２１ｂは、移
動ロボット２０の下部の右側と左側の両側に配置された
２個の車輪を有する。この２個の車輪は、モータ駆動部
２１ａにより、それぞれ別々に駆動される。

【００７２】〔実施例２の作用・効果〕次に、実施例２
の作用を説明する。 １）最初に、セットアップとして、移動ロボット２０
は、準備走行を開始した位置まで移動する。そして、準
備走行を開始した時点での進行方向を向くようにする。
セットアップを行うのは、後の移動がスムースに行われ
るようにするためである。なお、このセットアップは、
人間が操作してもよいし、自己定位機能により移動ロボ
ット２０自体が行うようにしてもよい。

【００７３】２）次に、移動ロボット２０を移動させつ
つ、進行方向をＣＣＤカメラ３０により撮像する。撮像
画像は、比較画像Ｂとして、無線モデムを経由して検出
手段１０に入力される。

【００７４】３）移動ロボット２０の移動と同時に、第
１ＶＴＲ４０ａ及び第２ＶＴＲ４０ｂにより準備走行時
の画像を再生する。再生画像は、第１及び第２基準画像
Ａ、Ａ’として、検出手段１０に入力される。

【００７５】４）検出手段１０は、第１及び第２基準画
像Ａ、Ａ’、比較画像Ｂを入力して、第１及び第２基準
画像Ａ、Ａ’を撮像した位置・方向と比較画像Ｂを撮像
した位置・方向の差異を位置方向差異情報Ｃとして検出
する。

【００７６】５）制御手段５０は、位置方向差異情報Ｃ
に基づき、移動ロボット２０が有するモータ駆動部２１
ａの制御量を演算する。この制御量に基づき、基準画像
Ａが撮像された位置及びその時の方向に、移動ロボット
２０が移動する。

【００７７】６）２）〜５）を繰り返し実行することに
より、環境の地図情報を作成したり、走行コースの詳し
い指示したりせずに、移動ロボット２０を準備走行時の
コースを走行するように誘導することが可能となる。

【００７８】〔検出手段の動作〕次に、本実施例の検出
手段１０の動作を図７を参照して説明する。なお、ここ
での説明は、実施例１の場合であるが、実施例２におい
ても、同様に考えることができる。

【００７９】図７は、検出手段１０の動作フローを示す
図である。動作フローは、基準画像Ａの処理と比較画像
Ｂの処理が平行して行われ、後で２つの処理がまとめら
れる。

【００８０】すなわち、基準画像Ａの処理では、最初に
基準画像Ａに対し微分画像を求める（ステップ７０
１）。また、ステップ７０１で求められた微分画像につ
いて、各画素の微分値を縦方向に和をとる（ステップ７
０２）。

【００８１】そして、基準画像Ａについて、微分値の縦
方向の和によりヒストグラムを作成する（ステップ７０
３）。さらに、基準画像Ａについて、ヒストグラムから
柱のエッジなどを特徴とする複数の縦線の画像上での水
平位置座標を求める（ステップ７０４）

【００８２】一方、比較画像Ｂの処理では、最初に第１
及び第２比較画像Ｂ、Ｂ’の各々に対し、微分画像を求
める（ステップ７０５）。また、ステップ７０５で求め
られた各微分画像について、各画素の微分値を縦方向に
和をとる（ステップ７０６）。

【００８３】そして、第１及び第２比較画像Ｂ、Ｂ’の
各々について、微分値の縦方向の和によりヒストグラム
を作成する（ステップ７０７）。さらに、第１及び第２
比較画像Ｂ、Ｂ’の各々について、ヒストグラムから柱
のエッジなどを特徴とする複数の縦線の画像上での水平
位置座標を求める（ステップ７０８）。

【００８４】次に、基準画像Ａ、第１及び第２比較画像
Ｂ，Ｂ’から抽出された複数の縦線について、それらの
間の対応付け（マッチング）を行う（ステップ７０
９）。次に、連立方程式を解いて、準備走行時の座標・
位置と現在の移動体の位置・座標のずれを位置情報差異
情報Ｃとして求める（ステップ７１０）。

【００８５】〔位置情報差異情報Ｃの求め方の一例〕次
に、位置情報差異情報Ｃの求め方の一例について図８か
ら図１２を参照して説明する。

【００８６】なお、ここでの説明は、実施例１の場合で
あるが、実施例２においても、同様に考えることができ
る。

【００８７】以下の説明では、下記の（イ）から（ヘ）
の仮定をする。 （イ）第１ＣＣＤカメラ３０ａ（以下、「カメラ１」と
いう）の視線は、ｙ軸に平行である。 （ロ）カメラ１の画像上の特徴線（縦線）ｉの水平方向
位置をｐ_1iとする。 （ハ）第２ＣＣＤカメラ３０ｂ（以下、「カメラ２」と
いう）の画像上の特徴線（縦線）ｉの水平方向位置をｐ
_2iとする。 （ニ）１ピクセルに対応する対象面上の長さを、視点か
ら対象面までの距離で割った値をａとする。 （ホ）カメラ２の視線はｙ軸と角度θ₂ の傾きを持って
いる。 （ヘ）カメラ３は、ＶＴＲ４０に記録された基準画像Ａ
を撮影したときのカメラとする。

【００８８】まず、カメラ１とカメラ２の画像に誤差は
ないとした場合に、カメラを基準とした座標系に対する
特徴線の空間上の座標（ｘ_i、ｙ_i）、ｉ＝１、…、ｎを
求める。ここで、ｎは画像上の縦線の本数である。

【００８９】図１１とカメラ１の画像から、式（１）が
成り立つ。ここで、図１１は２台のカメラに対する特徴
線ｉの位置を示す平面図である。

【００９０】

【数１】

【００９１】・・・（１） また、図１１とカメラ２の画像から、式（２）が成り立
つ。

【００９２】

【数２】

【００９３】・・・（２） ここに、ｌはカメラ１とカメラ２の間の距離、ａはカメ
ラの特性値（１ピクセルに相当する対象面上の長さを視
点から対象までの距離で割った値）、ｐ_kiはｉ番目の特
徴線のカメラｋの画像上における水平位置（ピクセル）
である。

【００９４】そして、式（１）、式（２）より、式
（３）、式（４）が成り立つ。

【００９５】

【数３】

【００９６】・・・（３）

【００９７】

【数４】

【００９８】・・・（４） 式（３）、式（４）から、カメラを基準とした座標系に
対する特徴線の空間上の座標（ｘ_i、ｙ_i）、ｉ＝１、
…、ｎが求まる。

【００９９】次に、視点の位置及び視線の方向を、図１
２に示すように（ｘ，ｙ，θ）と表す。視線の方向と
は、視点からｉ番目の縦線への方向のなす角度ｔ
_i（ｘ，ｙ，θ） は式（５）のようになる。

【０１００】

【数５】

【０１０１】・・・（５）

【０１０２】ｎ本の縦線に対し、角度に関する誤差関数
は式（６）のようになり、これを最小とする視点の位置
及び視線の方向の推定値である式（７）を求める。

【０１０３】

【数６】

【０１０４】・・・（６）

【０１０５】

【数７】

【０１０６】・・・（７） ここに、ｗ_i：ｉ番目の縦線の重み、 ｑ_i：カメラ３の画像中心からｉ番目の縦線までの画像
上のピクセル数である。

【０１０７】初期値を式（８）とし、式（７）とのずれ
を（δｘ，δｙ，δθ）として、式（９）から式（１
１）のようにおく。

【０１０８】

【数８】

【０１０９】・・・（８）

【０１１０】

【数９】

【０１１１】・・・（９）

【０１１２】

【数１０】

【０１１３】・・・（１０）

【０１１４】

【数１１】

【０１１５】・・・（１１）

【０１１６】δｘ，δｙ，δθが微小であるとすると、
式（７）は式（１２）のように表せる。

【０１１７】

【数１２】

【０１１８】・・・（１２） ここに、

【０１１９】

【数１３】

【０１２０】・・・（１３）

【０１２１】

【数１４】

【０１２２】・・・（１４）

【０１２３】

【数１５】

【０１２４】・・・（１５）

【０１２５】式（１２）を式（６）に代入し、Ｅに対す
るｘ，ｙ，θの偏微分を求め、それぞれを０に等しいと
することにより、ｘ，ｙ，θの推定値を求める。以上に
より、マトリックス表示すると式（１６）のようにな
る。

【０１２６】

【数１６】

【０１２７】・・・（１６） 初期値に対する増分のベクトルＸは、式（１７）とな
る。

【０１２８】

【数１７】

【０１２９】・・・（１７） ここに、

【０１３０】

【数１８】

【０１３１】・・・（１８）

【０１３２】

【数１９】

【０１３３】・・・（１９）

【０１３４】

【数２０】

【０１３５】・・・（２０）

【０１３６】式（１７）で求められた位置・方向の増分
値を初期値に加えることにより、位置・方向の推定値
（Δｘ，Δｙ，Δθ）を求める。以上の手順を繰り返し
計算し、収束値を求める。求められた収束値が位置方向
差異情報Ｃとなる。

【０１３７】

【発明の効果】本発明によれば、検出手段を設けたこと
によって、複数の画像間の撮像位置及び撮像方向の差異
を検出することが可能となる。そして、この検出手段を
移動体の誘導制御に利用することにより、地図情報やコ
ースの指示を必要とせず、また走行距離の長短にかかわ
らず適用可能な自己誘導装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動体の自己誘導装置の原理構成図１
である。

【図２】本発明の移動体の自己誘導装置の原理構成図２
である。

【図３】本発明の移動体の自己誘導装置の原理構成図３
である。

【図４】本発明の検出手段の構成図である。

【図５】実施例１における移動ロボット及び自己誘導装
置の構成図である。

【図６】実施例２における移動ロボット及び自己誘導装
置の構成図である。

【図７】検出手段の動作フローを示す図である。

【図８】位置方向差異情報の求め方の説明において、カ
メラ位置と座標系を示す図である。

【図９】位置方向差異情報の求め方の説明において、画
像上の座標系を示す図である。

【図１０】位置方向差異情報の求め方の説明において、
移動ロボットの走行環境を示す平面図である。

【図１１】位置方向差異情報の求め方の説明において、
２台のカメラに対する特徴線ｉの位置を示す平面図であ
る。

【図１２】位置方向差異情報の求め方の説明において、
ロボットと特徴線ｉの位置関係を示す図である。

【符号の説明】

Ａ・・・・基準画像 Ｂ・・・・比較画像 Ｃ・・・・位置方向差異情報 １０・・・検出手段 １１・・・基準画像入力手段 １２・・・比較画像入力手段 １３・・・特徴線検出手段 １４・・・特徴線決定手段 １５・・・位置方向差異検出手段 ２０・・・移動体 ２１・・・駆動手段 ３０・・・撮像手段 ４０・・・画像再生手段 ５０・・・制御手段 ６０・・・軌跡情報記憶手段 ７０・・・同期読込手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−28614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−189512（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−156089（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−191750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−190613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−93523（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−76507（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−13563（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 1/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動手段（２１）を有する移動体（２
   ０）を、予め定められた走行経路に沿って自己誘導させ
   る装置であって、前記移動体（２０）に搭載され、移動
   体（２０）の進行方向に対して２つの所定方向を第１及
   び第２比較画像（Ｂ、Ｂ’）として撮像する撮像手段
   （３０）と、前記移動体（２０）が走行すべき走行経路
   の進行方向に対して所定方向を連続的に撮像し記録した
   基準画像（Ａ）を再生する画像再生手段（４０）と、前
   記基準画像（Ａ）を撮像した位置・方向と前記第１及び
   第２比較画像（Ｂ、Ｂ’）を撮像した位置・方向の差異
   を位置方向差異情報（Ｃ）として検出する検出手段（１
   ０）と、前記位置方向差異情報（Ｃ）に基づいて、前記
   基準画像（Ａ）を撮像した時の位置及び方向に一致する
   ように前記駆動手段（２１）を制御する制御手段（５
   ０）と、を備えたことを特徴とする移動体の自己誘導装
   置。
2. 【請求項２】 駆動手段（２１）を有する移動体（２
   ０）を、予め定められた走行経路に沿って自己誘導させ
   る装置であって、前記移動体（２０）に搭載され、移動
   体（２０）の進行方向に対して所定方向を比較画像
   （Ｂ）として撮像する撮像手段（３０）と、前記移動体
   （２０）が走行すべき走行経路の進行方向に対して２つ
   の所定方向を連続的に撮像し記録した第１及び第２基準
   画像（Ａ、Ａ’）を再生する画像再生手段（４０）と、
   前記第１及び第２基準画像（Ａ、Ａ’）を撮像した位置
   ・方向と前記比較画像（Ｂ）を撮像した位置・方向の差
   異を位置方向差異情報（Ｃ）として検出する検出手段
   （１０）と、前記位置方向差異情報（Ｃ）に基づいて、
   前記第１及び第２基準画像（Ａ、Ａ’）を撮像した時の
   位置及び方向に一致するように前記駆動手段（２１）を
   制御する制御手段（５０）と、を備えたことを特徴とす
   る移動体の自己誘導装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記移動体
   （２０）が走行経路を走行したときに測定した軌跡情報
   を記憶する軌跡情報記憶手段（６０）を設け、前記制御
   手段（５０）は、この軌跡情報記憶手段（６０）に記憶
   された軌跡情報をも利用して、前記基準画像（Ａ）を撮
   像した時の位置及び方向に一致するように前記駆動手段
   （２１）を制御することを特徴とする移動体の自己誘導
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３の何れかにおいて、移動
   体（２０）の進行状況と同期して前記画像再生手段（４
   ０）から基準画像（Ａ）又は第１及び第２基準画像
   （Ａ、Ａ’）を読み込む同期読込手段（７０）を設けた
   ことを特徴とする移動体の自己誘導装置。