JP5343964B2 - 移動台車、移動台車システムおよび自己位置同定方法 - Google Patents
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Description
図において、1は移動台車、2は駆動部、3は前記移動台車1の周辺に存在する物体を検出するセンサ部、4はセンサ部3の検出情報をもとに目標とする物体となる目標対象物7の位置と姿勢を同定する同定部、5は前記移動台車1のデットレコニング値すなわち移動台車の位置ベクトルデータPOSvcl 8を管理する移動台車制御部、10は目標対象物7のワールド座標系における位置ベクトルデータPOSetg、11はワールド座標系の原点である。
ここで、センサ部3は特許文献1の実施例に記載されているセンサと同様にレーザ式エリアセンサである。目標対象物7は例えば壁から突出した形状をした物体である。目標対象物7として、具体的には、ロードポート、机、あるいは平板等の出っ張ったものが考えられる。なお、図中の黒丸はセンサによって計測された点を示している。
本発明に係る移動台車システムは、マスタなる第1移動台車と、スレーブとなる第2移動台車と、を備えている。第1移動台車は、センサ部を備えている。第2移動台車は目標対象物を備えている。本発明は、第1移動台車のセンサ部を使って第2移動台車の目標対象物の位置および姿勢を同定し、その同定結果を第2移動台車に送信することによって、第2移動台車の位置及び姿勢を同定するものである。
このように、マスタなる第1移動台車がスレーブとなる第2移動台車が搭載する目標対象物の位置及び姿勢を同定し、その結果を第2移動台車に送信するので、簡単な構成ながらも信頼性を維持しつつ、高速に移動台車の位置及び姿勢を同定することができる。
請求項1に記載の発明は、スレーブ移動台車に設けられた目標対象物を検出するセンサ部と、前記センサ部の検出情報をもとに前記目標対象物の位置を同定する同定部と、前記同定部にて同定した前記目標対象物の位置情報を前記スレーブ移動台車に送信するマスタ通信部と、を備えたとするものである。
また、請求項2に記載の発明は、前記センサ部は、外環境との方向および距離の情報を計測可能なレーザ式エリアセンサであることを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、前記センサ部は、ビジョンセンサであり、前記目標対象物は、前記ビジョンセンサでその位置と姿勢を同定可能なことを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、スレーブ移動台車に搭載されてマスタ移動台車が検出する目標対象物と、前記マスタ移動台車によって前記目標対象物が検出されて前記目標対象物の位置が同定され、同定された前記目標対象物の位置情報を前記マスタ移動台車から受信するためのスレーブ通信部と、前記マスタ移動台車が同定した前記目標対象物の位置情報をもとに前記スレーブ移動台車の位置を補正する制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1記載のマスタ移動台車および請求項4記載のスレーブ移動台車を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、請求項5記載の移動台車システムにおいて、前記マスタ移動台車は、絶対位置が既知である環境中の目標対象物を前記センサ部で検出し、前記同定部にて同定した目標対象物の位置情報をもとにして、前記マスタ移動台車の位置と姿勢を補正し、前記マスタ移動台車は、前記マスタ通信部を用いて前記スレーブ移動台車より前記スレーブ移動台車の位置と姿勢情報を取得し、前記スレーブ移動台車に搭載された目標対象物を前記センサ部で検出可能な位置へ移動しセンシングを行い、前記同定部にて同定した目標対象物の位置情報と前記マスタ移動台車の位置情報とから目標対象物の絶対位置情報を算出し、該絶対位置情報を前記マスタ通信部を用いて前記スレーブ移動台車へ送信し、前記スレーブ移動台車は、前記スレーブ通信部を用いて該絶対位置情報を受信し、該絶対位置情報をもとにして前記スレーブ移動台車の位置と姿勢を求める手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項7に記載の発明は、請求項5記載の移動台車システムにおいて、前記マスタ移動台車は、絶対位置が既知である環境中の目標対象物を前記センサ部で検出し、前記同定部にて同定した目標対象物の位置情報をもとにして、前記マスタ移動台車の位置と姿勢を補正し、前記マスタ移動台車は、前記マスタ通信部を用いて前記スレーブ移動台車より前記スレーブ移動台車の位置と姿勢情報を取得し、前記スレーブ移動台車に搭載された目標対象物を前記センサ部で検出可能な位置へ移動しセンシングを行い、前記同定部にて同定した目標対象物の位置情報と前記マスタ移動台車の位置情報とから目標対象物の絶対位置情報を算出し、該絶対位置情報を前記マスタ通信部を用いて前記スレーブ移動台車へ送信し、前記スレーブ移動台車は、前記スレーブ通信部を用いて該絶対位置情報を受信し、該絶対位置情報をもとにして前記スレーブ移動台車の位置と姿勢を求めることを特徴とするものである。
また、請求項8に記載の発明は、物体を検出するセンサ部と、前記センサ部の検出情報をもとにスレーブ移動台車に設けられた目標対象物の位置を同定する同定部と、前記スレーブ移動台車に前記目標対象物の位置データを送信するための通信部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項9に記載の発明は、マスタ移動台車が認識可能な目標対象物と、前記マスタ移動台車によって前記目標対象物が認識されて前記目標対象物の位置が同定され、同定された前記目標対象物の位置データを前記マスタ移動台車から受信するための通信部と、前記受信した位置データに基づいて自己の位置を求める制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項10に記載の発明は、請求項8記載の制御装置を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項11に記載の発明は、請求項9記載の制御装置を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項12に記載の発明は、請求項10記載の移動台車と、請求項11記載の移動台車と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項13に記載の発明は、第1移動台車が第2移動台車に設けられた目標対象物の位置を同定するステップと、前記同定結果を前記第2移動台車に送信するステップと、前記第2移動台車が、当該送信された同定結果に基づいて自己の位置を同定するステップと、を含むことを特徴とするものである。
また、請求項14に記載の発明は、物体を検出するセンサ部と、前記センサ部の検出情報をもとに第2移動台車に設けられた目標対象物の位置を同定する同定部と、前記同定部の同定結果を第2移動台車に送信するための通信部と、を備えた第1移動台車と、前記第1移動台車から前記同定部の同定結果を受信するための通信部と、前記同定部が同定可能な目標対象物と、前記受信した同定結果に基づいて自己の位置を求める制御部と、を備えた第2移動台車と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項15に記載の発明は、前記センサ部は、所定の波長の不可視光を読み取り可能とされ、前記目標対象物は、前記第2移動台車の外周面に付され、前記センサ部で読み取り可能な前記所定の波長の不可視光を反射または吸収するマーカを備えたことを特徴とするものである。
請求項2記載の発明によると、センサは方向距離検出センサであるので、マスタ移動台車から目標対象物まですなわちスレーブ移動台車までの距離が比較的長くても、目標対象物のセンシングが可能であり、移動台車を移動させる距離が短くて済み、自己位置同定に要する時間を短縮することができる。
請求項3記載の発明によると、センサはビジョンセンサであるので、位置と姿勢を導出するための目標対象物の特徴は幾何学的な図形パターンを利用することができるので、目標対象物の大きさや重量を小軽化でき、スレーブ移動台車への搭載が容易になる。
請求項15記載の発明によると、目標対象物を別途設ける必要がないので、移動台車のデザイン性を損なわない。また、所定の波長のみ撮像するカメラを使用するので、環境が暗くてもランドマークを検出できる。
1-a マスタ移動台車
1-b スレーブ移動台車
2 駆動部
3 センサ部
4 同定部
5 移動台車制御部
5-a 第1制御部
5-b 第2制御部
6-a マスタ通信部
6-b スレーブ通信部
7-a 移動台車の周囲に存在する目標対象物
7-b スレーブ移動台車が備える目標対象物
7-c スレーブ移動台車が備える第1目標対象物
7-d スレーブ移動台車が備える第2目標対象物
8 移動台車の位置ベクトルデータPOSvcl
9-a マスタ移動台車1-aの位置ベクトルデータPOSmvcl
9-b スレーブ移動台車1-bの位置ベクトルデータPOSsvcl
10-a 目標対象物7−aの位置ベクトルデータPOSetg
10-b 目標対象物7−bの位置ベクトルデータPOSstg
10-c 第1目標対象物7−cの位置ベクトルデータPOSstg1
10-d 第2目標対象物7−dの位置ベクトルデータPOSstg2
11 ワールド座標原点
図において、1-aはマスタ移動台車、2は駆動部、3は前記マスタ移動台車1-aの周辺に存在する物体を検出するセンサ部、4はセンサ部3の検出情報をもとに目標とする物体である目標対象物7-aの位置および姿勢を同定する同定部、5-aは同定部4の同定した位置および姿勢の情報をもとにデットレコニングによって保持している前記マスタ移動台車1-aの位置ベクトルデータPOSmvcl 9-aの補正を行う第1制御部、6-aはスレーブ移動台車とデータを通信するためのマスタ通信部である。
1-bはスレーブ移動台車で、マスタ移動台車1-aとの大きな違いは2点である。第1に、センサ部3と同定部4を有していない点である。第2に、反対にマスタ移動台車1-aのセンサでセンシングするためにスレーブ移動台車1-bの外面に目標対象物7-bを備えている点である。7-aは環境中にランドマークとして位置を固定した目標対象物である。本実施例において、センサ部3は、レーザ式エリアセンサである。また、目標対象物7-a、7-bは、ともに平板である。なお、図中の黒丸はセンサによって計測された点を示している。
なお、制御部は、CPUで構成されているが、ハードワイヤードロジックで構成しても良い。
まずは、従来技術を用いてマスタ移動台車1-aは環境中に固定された目標対象物7-aをセンサ部3でセンシングして、自己の位置ベクトルデータPOSmvcl 9-aを補正する。この補正の手順の詳細は背景技術で既に説明したので省略する。
次に、マスタ移動台車1-aは、マスタ通信部6-aを使用してスレーブ移動台車1-bの現在位置ベクトルデータを取得する。マスタ移動台車1-aは、その情報をもとにスレーブ台車1-bの目標対象物7-bを検出できる位置へ移動する。
次に、マスタ移動台車1-aは、スレーブ移動台車1-bに固定された目標対象物7-bをセンサ部3でセンシングする。同定部4はセンサ部3がセンシングしたデータをもとに目標対象物7-bを同定し、マスタ移動台車1-aから見た目標対象物7-bの相対位置ΔPOSを算出する。第1制御部5-aは、同定部4が出力したΔPOSと補正済みである自己の位置ベクトルデータPOSmvcl 9-aから、式2で目標対象物7-bの位置ベクトルデータPOSstg 10-bを算出する。
最後に、第2制御部5-bは、目標対象物7-bの取り付け位置を知っているので、POSstg 10-bを使って自身が管理しているデットレコニング値、すなわちスレーブ移動台車1-bの位置ベクトルデータPOSsvcl 9-bを補正する。
また、上記実施例においては、位置と姿勢について同定、補正をしているが、これに限らず、位置についてのみ同定、補正するシステム(例えば、移動台車が一方向にのみ移動するシステム)にも容易に適用できる。
しかし、環境の明暗によっては、レーザ式のエリアセンサや、ビジョンセンサがうまく動作しないことがある。
そこで、本実施例においては、ランドマークは、移動台車の外周面に赤外線反射塗料で描かれた所定のマークとしている。また、センサ部3は、赤外線カメラとしている。
さらに、センサ部3を特定の波長の不可視光を読み取ることのできるカメラとし、このカメラで読み取られる所定のマークをその特定の波長の不可視光を反射または吸収する塗料で描いても良い。
図において、7-cはスレーブ移動台車が備える第1目標対象物、7-dはスレーブ移動台車が備える第2目標対象物、10-cは第1目標対象物7-cの位置ベクトルデータPOSstg1、10-dは第2目標対象物7-dの位置ベクトルデータPOSstg2である。第1目標対象物7-cと第2目標対象物7-dとの違いは、平板の横幅である。
マスタ移動台車1-aから見た第1目標対象物7-cまたは第2目標対象物7-dまでの相対位置ΔPOSを算出する手順は、第1実施例と同じであるので、説明を省略する。
同定部4はセンサ部3がセンシングしたデータをもとに目標対象物の位置と姿勢を算出するとともに、目標対象物の横幅から第1目標対象物あるいは第2目標対象物のどちらであるかを判定し、その識別番号Nを特定する。なお、本実施例においては、目標対象物の横幅から第1および第2目標対象物を判別しているが、これに限らず、目標対象物の形状に差異を設けて、これを基に判別しても良い。さらに、センサ部3にビジョンセンサを使用する場合は、第1および第2目標対象物に異なる模様等を表示してこれを基に判別しても良い。
第1制御部5-aは、物同定部4が出力したΔPOSと補正済みであるマスタ移動台車1-aの位置ベクトルデータPOSmvcl9-aから、式3で対象物の位置POSstgNを算出する。
Claims (15)
- スレーブ移動台車に設けられた目標対象物を検出するセンサ部と、
前記センサ部の検出情報をもとに前記目標対象物の位置を同定する同定部と、
前記同定部にて同定した前記目標対象物の位置情報を前記スレーブ移動台車に送信するマスタ通信部と、を備えたことを特徴とするマスタ移動台車。 - 前記センサ部は、レーザ式エリアセンサであることを特徴とする請求項1記載のマスタ移動台車。
- 前記センサ部は、ビジョンセンサであり、
前記目標対象物は、前記ビジョンセンサでその位置と姿勢を同定可能なことを特徴とする請求項1記載のマスタ移動台車。 - スレーブ移動台車に搭載されてマスタ移動台車が検出する目標対象物と、
前記マスタ移動台車によって前記目標対象物が検出されて前記目標対象物の位置が同定され、同定された前記目標対象物の位置情報を前記マスタ移動台車から受信するためのスレーブ通信部と、
前記マスタ移動台車が同定した前記目標対象物の位置情報をもとに前記スレーブ移動台車の位置を補正する制御部と、を備えたことを特徴とするスレーブ移動台車。 - 請求項1記載のマスタ移動台車および請求項4記載のスレーブ移動台車を備えたことを特徴とする移動台車システム。
- 請求項5記載の移動台車システムにおいて、
前記マスタ移動台車は、絶対位置が既知である環境中の目標対象物を前記センサ部で検出し、前記同定部にて同定した目標対象物の位置情報をもとにして、前記マスタ移動台車の位置と姿勢を補正し、
前記マスタ移動台車は、前記マスタ通信部を用いて前記スレーブ移動台車より前記スレーブ移動台車の位置と姿勢情報を取得し、前記スレーブ移動台車に搭載された目標対象物を前記センサ部で検出可能な位置へ移動しセンシングを行い、前記同定部にて同定した目標対象物の位置情報と前記マスタ移動台車の位置情報とから目標対象物の絶対位置情報を算出し、該絶対位置情報を前記マスタ通信部を用いて前記スレーブ移動台車へ送信し、
前記スレーブ移動台車は、前記スレーブ通信部を用いて該絶対位置情報を受信し、該絶対位置情報をもとにして前記スレーブ移動台車の位置と姿勢を求める手段を備えたことを特徴とする移動台車システム。 - 請求項5記載の移動台車システムにおいて、
前記マスタ移動台車は、絶対位置が既知である環境中の目標対象物を前記センサ部で検出し、前記同定部にて同定した目標対象物の位置情報をもとにして、前記マスタ移動台車の位置と姿勢を補正し、
前記マスタ移動台車は、前記マスタ通信部を用いて前記スレーブ移動台車より前記スレーブ移動台車の位置と姿勢情報を取得し、前記スレーブ移動台車に搭載された目標対象物を前記センサ部で検出可能な位置へ移動しセンシングを行い、前記同定部にて同定した目標対象物の位置情報と前記マスタ移動台車の位置情報とから目標対象物の絶対位置情報を算出し、該絶対位置情報を前記マスタ通信部を用いて前記スレーブ移動台車へ送信し、
前記スレーブ移動台車は、前記スレーブ通信部を用いて該絶対位置情報を受信し、該絶対位置情報をもとにして前記スレーブ移動台車の位置と姿勢を求めることを特徴とする自己位置同定方法。 - 物体を検出するセンサ部の検出情報をもとにスレーブ移動台車に設けられた目標対象物の位置を同定する同定部と、
前記スレーブ移動台車に前記目標対象物の位置データを送信するための通信部と、を備えたことを特徴とする移動台車の制御装置。 - マスタ移動台車が認識可能な目標対象物と、
前記マスタ移動台車によって前記目標対象物が認識されて前記目標対象物の位置が同定され、同定された前記目標対象物の位置データを前記マスタ移動台車から受信するための通信部と、
前記受信した位置データに基づいて自己の位置を求める制御部と、を備えたことを特徴とする移動台車の制御装置。 - 請求項8記載の制御装置を備えたことを特徴とする移動台車。
- 請求項9記載の制御装置を備えたことを特徴とする移動台車。
- 請求項10記載の移動台車と、
請求項11記載の移動台車と、を備えたことを特徴とする移動台車システム。 - 第1移動台車が第2移動台車に設けられた目標対象物の位置を同定するステップと、
前記同定結果を前記第2移動台車に送信するステップと、
前記第2移動台車が、当該送信された同定結果に基づいて自己の位置を同定するステップと、を含むことを特徴とする移動台車の自己位置同定方法。 - 物体を検出するセンサ部と、前記センサ部の検出情報をもとに第2移動台車に設けられた目標対象物の位置を同定する同定部と、前記同定部の同定結果を第2移動台車に送信するための通信部と、を備えた第1移動台車と、
前記第1移動台車から前記同定部の同定結果を受信するための通信部と、前記同定部が同定可能な目標対象物と、前記受信した同定結果に基づいて自己の位置を求める制御部と、を備えた第2移動台車と、を備えたことを特徴とする移動台車システム。 - 前記センサ部は、所定の波長の不可視光を読み取り可能とされ、
前記目標対象物は、前記第2移動台車の外周面に付され、前記センサ部で読み取り可能な前記所定の波長の不可視光を反射または吸収するマーカを備えたことを特徴とする請求項14記載の移動台車システム。
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