JP6474244B2 - Tire wear determination device and autonomous mobile device - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤ摩耗判定装置等に関する。 The present invention relates to a tire wear determination device and the like.
従来、路面の状況確認や、タイヤの異常検知に関しては、人間の目視によるものが一般的であった。例えば、車両停止時にタイヤの溝の深さを専用の残溝測定器を用いて測定したり、スリップサインの出現を目視で確認するといった方法が行われていた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, it has been common for humans to visually check road conditions and detect tire abnormalities. For example, a method of measuring the depth of a tire groove with a dedicated remaining groove measuring device when the vehicle is stopped or visually confirming the appearance of a slip sign has been performed (for example, see Patent Document 1).
また、最近ではタイヤの摩耗を検出するために、タイヤ摩耗検出装置といったものも複数開示されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
Recently, a plurality of tire wear detection devices have been disclosed for detecting tire wear (see, for example,
現在、予め決められた巡回ルートを巡回する自律移動装置が登場しつつある。この自律移動装置は、無人の小型の移動装置であり、例えば警備巡回等に用いられる。そのため、所定の間隔で巡回ルートを巡回している必要がある。 At present, autonomous mobile devices that patrol a predetermined patrol route are appearing. This autonomous mobile device is an unmanned small mobile device, and is used for patrol, for example. Therefore, it is necessary to circulate the circulation route at a predetermined interval.
例えば、従来の様に目視でタイヤの摩耗を測定するとなると、その都度自律移動装置を停止させなければならず、巡回動作を中止しなければならないという問題が生じてしまう。 For example, when the wear of a tire is measured visually as in the prior art, there is a problem that the autonomous mobile device must be stopped each time and the patrol operation must be stopped.
また、特許文献2、特許文献3のようなタイヤ摩耗検出装置は、別にタイヤや車体に装置を別途設ける必要があった。特に、人間が搭乗する自動車のような大型の車両であれば問題無いが、小型の自律移動装置では、タイヤにそのような装置を設けるのにはスペース的な問題もあり、搭載が難しかった。
Further, the tire wear detection devices such as
上述した課題に鑑み、本発明が目的とするところは、タイヤや車体に別途装置を設けることなく、簡易な手段でタイヤの摩耗を判定することが可能なタイヤ摩耗判定装置等を提供することである。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a tire wear determination device and the like that can determine tire wear with simple means without providing a separate device for the tire or the vehicle body. is there.
上述した課題に鑑み、本発明のタイヤ摩耗判定装置は、
位置情報から基準点を検出する基準点検出手段と、
基準点において、基準物体を検出し、当該基準物体の第1位置を検出する第1位置検出手段と、
基準点において車体が旋回動作後の前記基準物体の位置を第2位置として検出する第2位置検出手段と、
現在の第1位置と第2位値との差分と、タイヤが摩耗していない状態のときの第1位置と第2位値との差分との差の絶対値を摩耗判定値として算出する摩耗判定値算出手段と、
前記摩耗判定値が判定閾値を超えた場合には、タイヤが磨耗状態であると判定する磨耗判定手段と、
を備えることを特徴する。
In view of the above-described problems, the tire wear determination device of the present invention is
A reference point detecting means for detecting a reference point from the position information;
First position detecting means for detecting a reference object at a reference point and detecting a first position of the reference object;
Second position detecting means for detecting, as a second position, the position of the reference object after the vehicle body turns at the reference point;
Wear that calculates the absolute value of the difference between the difference between the current first position and the second position value and the difference between the first position and the second position value when the tire is not worn as a wear determination value. A judgment value calculating means;
When the wear determination value exceeds a determination threshold, wear determination means for determining that the tire is in a worn state;
It is characterized by providing.
本発明の自律移動装置は、
位置情報取得手段と、前方の画像を撮影する画像入力手段を備えた自律移動装置において、
タイヤが摩耗状態ではないときの判定値を含む学習情報と、判定閾値とを記憶する記憶手段と、
前記位置情報取得手段により取得された位置情報から基準点を検出する基準点検出手段と、
前記基準点において、前記撮影された画像から基準物体を検出する基準物体検出手段と、
前記基準点において車体を旋回動作させた後に前記基準物体の位置を前記撮影された画像から再度検出し、基準物体検出手段により検出された基準物体との画素の差を算出する算出手段と、
前記画素の差と前記判定値との差が、判定閾値を超えた場合には、タイヤが磨耗状態であると判定する磨耗判定手段と、
を備えることを特徴する。
The autonomous mobile device of the present invention is
In an autonomous mobile device comprising position information acquisition means and image input means for taking a forward image,
Storage means for storing learning information including a determination value when the tire is not in a worn state, and a determination threshold;
Reference point detection means for detecting a reference point from the position information acquired by the position information acquisition means;
Reference object detection means for detecting a reference object from the captured image at the reference point;
Calculating means for detecting again the position of the reference object from the captured image after turning the vehicle body at the reference point, and calculating a pixel difference from the reference object detected by the reference object detection means;
When the difference between the pixel difference and the determination value exceeds a determination threshold, wear determination means for determining that the tire is in a worn state;
It is characterized by providing.
本発明によれば、位置情報から基準点を検出する基準点検出手段と、基準点において、基準物体を検出し、当該基準物体の第1位置を検出する第1位置検出手段と、基準点において車体が旋回動作後の前記基準物体の位置を第2位置として検出する第2位置検出手段と、現在の第1位置と第2位値との差分と、タイヤが摩耗していない状態のときの第1位置と第2位値との差分との差の絶対値を摩耗判定値として算出し、摩耗判定値が判定閾値を超えた場合には、タイヤが磨耗状態であると判定することができる。これにより、定位置で旋回動作を行うだけで、タイヤが摩耗しているか否かが判定できることとなる。 According to the present invention, the reference point detecting means for detecting the reference point from the position information, the first position detecting means for detecting the reference object at the reference point and detecting the first position of the reference object, and the reference point A second position detecting means for detecting the position of the reference object after the turning operation of the vehicle body as a second position; a difference between the current first position and the second position value; and a state in which the tire is not worn The absolute value of the difference between the first position and the second position value is calculated as a wear determination value, and when the wear determination value exceeds the determination threshold, it can be determined that the tire is in a worn state. . Thus, it is possible to determine whether or not the tire is worn only by performing a turning operation at a fixed position.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、一例として、本発明における摩耗検出装置を適用した自律移動装置に適用した場合の例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, as an example, an example in which the present invention is applied to an autonomous mobile device to which the wear detection device according to the present invention is applied will be described.
[1.第1実施形態]
[1.1 全体構成]
まず、本明細書における自律移動装置1について、図1、図2を用いて説明する。図1は、自律移動装置1を側面から模式的に表した図であり、図2は、自律移動装置2を上面から模式的に表した図である。
[1. First Embodiment]
[1.1 Overall configuration]
First, the autonomous
自律移動装置1は、車体10と、アーム部20とがヒンジ部分で接続されており、クラムシェルの構造となっている。また、アーム部20の先端には位置検出部・障害検出部が設けられている。例えば、車体前方を撮影可能な視覚センサ(カメラ等)を備えることにより、車体前方の画像を解析して位置を検出したり、障害を検出したりする。また、取得画像からエッジ検出等の画像処理を行い、特定の物体(基準物・基準点)を認識することが可能となっている。
The autonomous
また、車体10には、車輪12が4つ設けられている。この車輪12は、右側と左側とがそれぞれ無端ベルト14で接続されており、それぞれの車輪が駆動するようになっている。また、この無端ベルト14は、駆動モータ16による駆動力により駆動しており、ギア18を介して接続されている。
The
また、この駆動モータ16は、バッテリ40から供給される電力により駆動している。左右の駆動モータ16は、それぞれ動作させることが可能であり、右側の車輪12と、左側の車輪12はそれぞれ別に駆動させることが可能である。
The
ここで、本実施形態の自律移動装置1は、車輪(4輪)を有し、旋回動作として定置旋回(超信地旋回)が可能である。駆動モータ16にはエンコーダが備わっており、駆動モータ16の回転数を検知して制御が可能である。すなわち、人間が搭乗する自動車等とことなり、定量旋回が可能な無人の自律移動装置である。
Here, the autonomous
[1.2 機能構成]
つづいて、本実施形態における自律移動装置1の機能構成について、図3を用いて説明する。図3に示すように、制御部110と、画像入力部120と、画像処理部130と、記憶部140と、GPS受信部150と、駆動制御部160とがそれぞれ接続されている。
[1.2 Functional configuration]
Next, the functional configuration of the autonomous
制御部110は、自律移動装置1の全体を制御するための機能部である。制御部110は、記憶部140に記憶されている各種プログラムを読み出して実行することにより各種機能を実現しており、例えばCPU(Central Process Unit)を備えて構成されている。
The
画像入力部120は、画像を入力するための機能部であり、入力された画像は、画像データとして画像処理部130に出力される。
The
画像処理部130は、画像入力部120から入力された画像データに基づいて、各種画像処理を行う機能部である。例えば、障害物検出を行ったり、後述する基準点の検出を行ったりすることが可能である。
The
記憶部140は、自律移動装置1の動作に必要な各種プログラムや、各種データが記憶されている機能部である。記憶部140は、例えば、半導体メモリや、HDD(Hard Disk Drive)等により構成されている。また、各情報はクラウドサーバ上に記憶されても良い。この場合、通信部(不図示)を介して、クラウドサーバに各種データ、プログラムを記憶し、その都度読み出すこととしても良い。
The
また、記憶部140には、基準物体情報142と、学習情報144と、判定閾値情報146と、巡回情報148とが記憶されている。基準物体情報142、学習情報144の詳細については、後述する。
The
判定閾値情報146は、各種閾値が記憶されている。例えば、摩耗判定閾値が記憶されており、当該閾値を超えるとタイヤが摩耗していると判定される。
The determination
巡回情報148は、本実施形態における自律移動装置1が、巡回する地図情報(位置情報)が記憶されている。例えば、図4に示すように、太線のルートを巡回ルートとした場合、この巡回ルートが記憶されている。自律移動装置1は、巡回情報148により、太線の位置を自律移動することが可能となっている。これにより、警備巡回等に利用することが可能となる。
The
GPS受信部150は、GPS(Global Positioning System)衛星からの信号を受信し、自律移動装置1の位置情報を出力するための機能部である。
The
駆動制御部160は、自律移動装置1の駆動(例えば、図2の駆動モータ16)を制御するための機能部である。駆動モータ16を制御することにより、前進、後退、転回等という動作が可能となる。
The
[1.3 処理の流れ]
つづいて、本実施形態における処理の流れについて説明する。まず、基準となる基準点を検出し、判定値を含む学習情報を保存する処理(学習情報保存処理)を実行する。そして、摩耗判定処理を実行することにより、タイヤ(車輪)の摩耗を判定する。
[1.3 Process flow]
Next, the flow of processing in this embodiment will be described. First, a reference point serving as a reference is detected, and processing for storing learning information including a determination value (learning information storage processing) is executed. And the abrasion of a tire (wheel) is determined by performing a wear determination process.
ここで、学習情報とは、タイヤが摩耗していない状態(例えば、新しいタイヤを装着後の状態や、タイヤの溝が正常値以上ある状態)における値を判定値として含んでいる。この学習情報には、例えば判定値として、タイヤが摩耗していない状態における画素数であったり、角度であったり、方位情報といった値や差分等の摩耗判定に用いるパラメータの正常値等が保存されている。 Here, the learning information includes a value in a state where the tire is not worn (for example, a state after a new tire is mounted, or a state where the tire groove has a normal value or more) as a determination value. In this learning information, for example, the number of pixels in a state where the tire is not worn, the angle, the value such as azimuth information, the normal value of a parameter used for wear determination such as a difference, and the like are stored as the determination value. ing.
すなわち、後述する摩耗判定処理における動作のときに、摩耗状態にあるか否かの判定を行うための値が含まれている。また、この学習情報には、基準点の位置や、路面状況といったパラメータが記憶されても良い。この学習情報は、予め保存されていたり、クラウドからダウンロードされたりしても良い。本実施形態では、自律移動装置1が学習情報を生成する場合について、以下説明する。
That is, a value for determining whether or not the wear state is present during an operation in a wear determination process described later is included. In addition, parameters such as the position of the reference point and the road surface condition may be stored in the learning information. This learning information may be stored in advance or downloaded from the cloud. In this embodiment, the case where the autonomous
[1.3.1 学習情報保存処理]
まず、学習情報保存処理について、図5を用いて説明する。まず、自律移動装置1の位置情報を検出し、基準点を決定する(ステップS102)。通常、学習情報を保存する場合は同じ位置で行う必要があるため、当該位置情報を基準点として決定する。例えば、ベース(基地)であったり、充電場所であったり、待機場所であったりと同じ場所で行う。
[1.3.1 Learning information storage process]
First, the learning information storage process will be described with reference to FIG. First, the position information of the autonomous
なお、位置情報を検出出来ない場合には、再度位置情報を検出する等の処理を行うこととしても良い。また、本実施形態の位置情報は、GPS受信部150により受信されたGPS信号より位置情報を検出するが、他の方式(例えば、巡回情報と、移動距離による位置情報を検出したり、巡回する場所に設けられている位置情報出力装置から受信した位置情報に基づいて検出したり、画像入力部120により入力された画像データから位置情報を検出したりする方式)であっても良い。
If position information cannot be detected, processing such as detecting position information again may be performed. In addition, the position information of the present embodiment is detected from the GPS signal received by the
ここで、入力された画像から基準物体を検出し、基準物体の位置を検出する(ステップS104)。基準物体として検出されるものは、予め設定してもよいし、画像データを参照し、任意に設定しても良い。また、検出された基準物体は、基準物体情報142として、基準点とともに記憶される。
Here, the reference object is detected from the input image, and the position of the reference object is detected (step S104). What is detected as the reference object may be set in advance, or may be arbitrarily set with reference to image data. Further, the detected reference object is stored as
基準物体が検出された後、一定量の旋回動作を行う(ステップS106)。ここで、一定量旋回動作を行った後、再度基準物体を検出し、当該基準物体の位置を検出する(ステップS108)。ここで、基準物体が検出出来ない場合には、エラー再処理を実行し(ステップS114)、本処理を再度実行する(ステップS102)。 After the reference object is detected, a certain amount of turning motion is performed (step S106). Here, after performing a certain amount of turning operation, the reference object is detected again, and the position of the reference object is detected (step S108). If the reference object cannot be detected, error reprocessing is executed (step S114), and this process is executed again (step S102).
ここで、エラー再処理としては、もう一度旋回動作をやり直すといった処理であってもよい(すなわち、逆の旋回動作を行う)し、利用者に手続を選択させるといった処理であっても良い。また、単純に学習保存データ処理をエラーとして実行を中止することとしても良い。 Here, the error reprocessing may be processing such that the turning operation is performed again (that is, the reverse turning operation is performed), or processing for allowing the user to select a procedure. Alternatively, the learning storage data processing may simply be aborted as an error.
基準物体が検出出来た場合には(ステップS108;Yes)、ステップS104において検出した基準物体の位置と、ステップS108において検出した基準物体の位置との差分を算出する(ステップS110)。そして、基準物体に対応づけて、ステップS110において算出された差分を学習情報144として保存する(ステップS112)。
If the reference object can be detected (step S108; Yes), the difference between the position of the reference object detected in step S104 and the position of the reference object detected in step S108 is calculated (step S110). Then, the difference calculated in step S110 is stored as learning
ここで、基準物体の認識について、図を用いて説明する。例えば、図6は上図が、図5のステップS104において基準物体を検出したときの状態を示す図である。 Here, reference object recognition will be described with reference to the drawings. For example, FIG. 6 shows the state when the reference object is detected in step S104 of FIG.
まず、基準点において、画像入力部120(例えば、カメラ)により、画像を撮影する。このとき、画像処理を行い、基準物体を検出し、画像内の位置(例えば、X座標)を算出する。 First, an image is captured at the reference point by the image input unit 120 (for example, a camera). At this time, image processing is performed, a reference object is detected, and a position (for example, X coordinate) in the image is calculated.
ここで、基準物体は直径30cm程度の延長上のもの(例えば、電柱)を想定しているが、画像により判別できるものであればよい。一例としては、基準物体を検出するための画像処理としてエッジ検出が考えられるが、物体の色で認識するといった他の方法で検出しても良い。 Here, it is assumed that the reference object is an extension having a diameter of about 30 cm (for example, a utility pole). As an example, edge detection can be considered as image processing for detecting a reference object, but it may be detected by other methods such as recognition by the color of the object.
つぎに、エンコーダの情報を受け取ることにより、駆動モータ16を一定量だけ回転させ、定地旋回を行う。旋回動作後、同じように画像を撮影し、同様に基準物体の位置を算出する。
Next, by receiving the information of the encoder, the
このときの自律移動装置1の状態が図7である。図7(a)のときに、基準物体を認識した後、旋回動作を行う。例えば、図7(b)に示すように、R方向に旋回動作を行う。そうすると、基準物体の位置が変化し、差分Dが算出される。この差分Dは、図6下図のように、基準物体が動いた量となる。そして、この基準物体の移動量(差分D)を学習情報として保存する。
The state of the autonomous
具体的な値をつかって説明する。まず、画像の横幅が1920pixelの場合、差分Dが600pixelと算出される。この場合、600pixelが学習情報として保存される。なお、本実施形態では、基準物体の移動量についてpixelを使って説明しているが、例えば、横幅に対する割合(%)で求めても良い。 This will be explained using specific values. First, when the horizontal width of the image is 1920 pixels, the difference D is calculated as 600 pixels. In this case, 600 pixels are stored as learning information. In the present embodiment, the amount of movement of the reference object is described using pixels. However, for example, it may be obtained as a ratio (%) to the horizontal width.
[1.3.2 摩耗判定処理]
続いて、摩耗判定処理について、図8を用いて説明する。まず、位置情報から基準点を検出し(ステップS152)、基準点に到達したときに基準物体を検出する(ステップS154)。基準物体を検出すると、基準物体の位置を検出し、その後、一定量旋回動作を行う(ステップS156)。そして、旋回動作後の基準物体の位置を検出し(ステップS158)、基準物体が検出出来ない場合はエラー再処理を実行する(ステップS158;No→ステップS162)。
[1.3.2 Wear determination processing]
Next, the wear determination process will be described with reference to FIG. First, a reference point is detected from position information (step S152), and a reference object is detected when the reference point is reached (step S154). When the reference object is detected, the position of the reference object is detected, and then a certain amount of turning operation is performed (step S156). Then, the position of the reference object after the turning motion is detected (step S158), and if the reference object cannot be detected, error reprocessing is executed (step S158; No → step S162).
また、基準物体が検出された場合には、旋回前の基準物体の位置と、旋回後の基準物体の位置との差分を算出する(ステップS158;Yes→ステップS160)。ここで、摩耗判定処理のステップS152〜ステップS160、S162は、図5の学習情報保存処理のステップS102〜ステップSS110、S114と同一の処理である。 If a reference object is detected, the difference between the position of the reference object before turning and the position of the reference object after turning is calculated (step S158; Yes → step S160). Here, steps S152 to S160 and S162 of the wear determination process are the same as steps S102 to SS110 and S114 of the learning information storage process of FIG.
また、ステップS156の一定量旋回動作は、ステップS106における一定量旋回動作と同じ力が働いているものとする。すなわち、駆動モータ16に対して同じ回転数が与えられる。ここで、タイヤが摩耗している場合は、同じモータの回転数に対しても、タイヤが空回り等発生し、車体の回転量が少なく、画像中の基準物体の移動量も少なくなる。
Further, it is assumed that the constant force turning operation in step S156 is applied with the same force as the constant amount turning operation in step S106. That is, the same rotational speed is given to the
続いて、学習情報144を読み出し(ステップS170)、算出された差分と、学習情報144に保存されている差分との差から摩耗判定値を算出する(ステップS172)。摩耗判定値は、上記差分の差の絶対値であり、判定閾値情報146に記憶されている判定閾値を超えた場合には、空回りが発生することでタイヤが摩耗していると判定される(ステップS174;Yes→ステップS178)。他方、摩耗判定値が、判定閾値を超えていない場合には、正常であると判定される(ステップS174;No→ステップS176)。
Subsequently, the learning
具体例を示すと、タイヤが摩耗しており、移動量の差分は300pixelと算出されたとする。この場合、例えば閾値が200pixelであった場合、上述したように通常(タイヤが摩耗していない状態、空回りが発生していない状態)は、差分は600pixelであったため、
摩耗判定値 |600−300|=300pixel>判定閾値(200pixel)
となる。よって、空回りによる摩耗が発生していると判定される。
As a specific example, it is assumed that the tire is worn and the difference in the movement amount is calculated as 300 pixels. In this case, for example, when the threshold value is 200 pixels, as described above, the difference is 600 pixels in the normal state (the tire is not worn, the idle state is not generated).
Abrasion judgment value | 600−300 | = 300 pixels> judgment threshold (200 pixels)
It becomes. Therefore, it is determined that wear due to idling has occurred.
このように、本実施形態によれば、タイヤが摩耗することにより、所定のグリップ力等を発揮できない状態であることを、一定量の旋回動作を行うだけで判定することが可能となる。したがって、目視をして判定したり、専用の装置を設けるといったことをせずに容易にタイヤが摩耗しているか否かを判定することが可能である。 Thus, according to the present embodiment, it is possible to determine that a predetermined grip force or the like cannot be exhibited due to wear of the tire by simply performing a certain amount of turning operation. Therefore, it is possible to easily determine whether or not the tire is worn without making a visual check or providing a dedicated device.
[2.第2実施形態]
続いて第2実施形態について説明する。第2実施形態は、障害物検出に画像処理ではなく、LRF(laser range finder)を用いた場合の実施形態について説明する。
[2. Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described. In the second embodiment, an embodiment in which an LRF (laser range finder) is used instead of image processing for obstacle detection will be described.
ここで、第2実施形態における自律移動装置2の機能構成について図9を用いて説明する。図9に示すように、第2実施形態の自律移動装置2は、制御部110と、記憶部140と、GPS受信部150と、駆動制御部160と、LRF210とを備えて構成されている。
Here, the functional configuration of the autonomous
LRF210は、レーザ照準機のことであり、レーザを利用することにより、障害物や、各物体を検出している。
The
具体的には、レーザ照射からその反射光を検知するまでの時間(または位相差など)を見て、照射点からの距離を測定する。 Specifically, the distance from the irradiation point is measured by looking at the time (or phase difference, etc.) from the laser irradiation until the reflected light is detected.
2次元走査型のものはレーザを2次元的(水平方向)に走査させることで、一定の高さにある障害物の位置・距離を検出することが出来る。また、3次元走査型のものは、2次元走査型と基本的には同じであるが、水平方向の走査だけでなく垂直方向にも走査を行うことで3次元的な距離計測を可能とする。 The two-dimensional scanning type can detect the position / distance of an obstacle at a certain height by scanning the laser two-dimensionally (horizontal direction). The three-dimensional scanning type is basically the same as the two-dimensional scanning type, but enables three-dimensional distance measurement by scanning not only in the horizontal direction but also in the vertical direction. .
本実施形態のLRFは、2次元走査型、3次元走査型の何れであってもよい。また、基準物体の検出には、距離の差分が大きなエッジを検出することで、基準物体の位置を検出することが出来る。 The LRF of this embodiment may be either a two-dimensional scanning type or a three-dimensional scanning type. Further, for the detection of the reference object, the position of the reference object can be detected by detecting an edge having a large distance difference.
本実施形態では、LRF210を利用することにより、例えば画像撮影、画像入力、画像処理といった処理が不要となる。
In the present embodiment, by using the
なお、第1実施形態の他の機能構成は同様であり、学習情報保存処理、摩耗判定処理は同様であるため、詳細な説明を省略する。 The other functional configurations of the first embodiment are the same, and the learning information storage process and the wear determination process are the same, and thus detailed description thereof is omitted.
[3.第3実施形態]
続いて第3実施形態について説明する。第3実施形態は、自律移動装置が地磁気センサを搭載しており、地磁気センサに基づいて摩耗判定を行う場合の実施形態について説明する。
[3. Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment describes an embodiment in which the autonomous mobile device is equipped with a geomagnetic sensor and wear determination is performed based on the geomagnetic sensor.
[3.1 機能構成]
ここで、第3実施形態における自律移動装置3の機能構成について、図10を用いて説明する。自律移動装置3は、制御部110と、画像入力部120と、記憶部140と、GPS受信部150と、駆動制御部160と、地磁気センサ部310とを備えて構成されている。
[3.1 Functional configuration]
Here, the functional configuration of the autonomous
地磁気センサ部310は、地磁気センサ(方位センサ)であり、自律移動装置3が向いている方角を検出可能な機能部である。方位センサを用いた場合、センサから受け取るデータから、直接的に車体がどちらを向いているかの情報を得ることが可能となるため、第1実施形態、第2実施形態と比較し、基準点検出の処理が不要となる。
The
また、方位は明確な基準があるため、どこでも旋回を行ない、タイヤ異常を検知することが出来るため、基準位置の条件を緩和することが可能となる効果も期待できる。ただし、路面状況が一定で無い場合は、滑り量に変化があるため注意が必要である。 In addition, since the direction has a clear reference, it is possible to turn anywhere and detect a tire abnormality, so that an effect that the condition of the reference position can be relaxed can be expected. However, if the road surface condition is not constant, care must be taken because the slippage varies.
なお、第3実施形態の機能構成は、地磁気センサ以外の機能構成については、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、画像入力部120は、本実施形態においては、障害物等を検出するために用いられる機能部であり、例えば、第2実施形態において説明したLRF210を代わりに利用しても良い。
The functional configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment with respect to the functional configuration other than the geomagnetic sensor, and a description thereof will be omitted. In the present embodiment, the
[3.2 処理の流れ]
続いて、第3実施形態における処理の流れについて、図を用いて説明する。
[3.2 Process flow]
Next, a processing flow in the third embodiment will be described with reference to the drawings.
[3.2.1 学習情報保存処理]
まず、学習情報保存処理について、図11を用いて説明する。まず、自律移動装置3の方位情報を検出する(ステップS302)。方位検出に成功している場合は、検出された方位情報(例えば、「90.5度等の角度」)を基準物体情報142として記憶する。
[3.2.1 Learning information storage process]
First, the learning information storage process will be described with reference to FIG. First, the direction information of the autonomous
その後、一定量旋回動作を行い(ステップS304;Yes→ステップS306)、再度方位情報を検出する(ステップS308)。 Thereafter, a certain amount of turning operation is performed (step S304; Yes → step S306), and the direction information is detected again (step S308).
ここで、方位検出が失敗している場合には、エラー処理を実行する(ステップS320)。エラー処理とは、再度方位情報を検出することとしてもよいし、ステップS302から再度処理を実行しても良い。 If the direction detection has failed, error processing is executed (step S320). With error processing, it is good also as detecting azimuth | direction information again, and you may perform a process again from step S302.
続いて、方位検出に成功し、方位情報が検出されている場合には、基準物体情報142に記憶されている方位情報と比較し、差分を算出する(ステップS310;Yes→ステップS312)。算出された差分を、学習情報144として保存し(ステップS314)、本処理を終了する。
Subsequently, when the azimuth detection is successful and the azimuth information is detected, the azimuth information is compared with the azimuth information stored in the
[3.2.2 摩耗判定処理]
続いて、摩耗判定処理について、図12を用いて説明する。まず、方位情報を検出する(ステップS352)。方位検出に成功し、方位情報が検出されると、一定量旋回動作が行われる(ステップS354;Yes→ステップS356)。
[3.2.2 Wear determination processing]
Next, the wear determination process will be described with reference to FIG. First, orientation information is detected (step S352). When the azimuth detection is successful and the azimuth information is detected, a certain amount of turning operation is performed (step S354; Yes → step S356).
そして、旋回動作後の方位情報を検出し(ステップS358)、方位が検出出来ない場合はエラー再処理を実行する(ステップS360;No→ステップS370)。 Then, the direction information after the turning motion is detected (step S358), and when the direction cannot be detected, error reprocessing is executed (step S360; No → step S370).
また、方位情報が検出された場合には、ステップS352の方位情報と、ステップS358の方位情報との差分を検出する(ステップS360;Yes→ステップS362)。 When the direction information is detected, the difference between the direction information in step S352 and the direction information in step S358 is detected (step S360; Yes → step S362).
続いて、学習情報144を読み出し(ステップS364)、算出された差分と、学習情報144に保存されている差分との差の絶対値を摩耗判定値として算出する(ステップS366)。ここで、摩耗判定値が、判定閾値情報146に記憶されている摩耗を判定する判定閾値を超えた場合には、タイヤが摩耗していると判定される(ステップS368;Yes→ステップS374)。他方、摩耗判定値が判定閾値を超えていない場合には、正常であると判定される(ステップS368;No→ステップS372)。
Subsequently, the learning
例えば、学習情報保存処理での回転量が30度、閾値が5度であったとする。そして、摩耗判定処理における回転量が22度であった場合、差分は、
摩耗判定値|30−22|度=8度>判定閾値(5度)
となる。したがって、タイヤが摩耗していると判定される。
For example, it is assumed that the rotation amount in the learning information storing process is 30 degrees and the threshold value is 5 degrees. And when the rotation amount in the wear determination process is 22 degrees, the difference is
Wear judgment value | 30-22 | degree | degree = 8 degree> judgment threshold value (5 degree)
It becomes. Therefore, it is determined that the tire is worn.
[4.第4実施形態]
続いて第4実施形態について説明する。第4実施形態は、判定閾値を複数持つことにより、摩耗レベルを複数段階判定する実施形態である。
[4. Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is an embodiment in which the wear level is determined in a plurality of stages by having a plurality of determination thresholds.
図13は、本実施形態の処理の流れについて説明するためのフローチャートである。図13は、第1実施形態における図8のステップS172以降の処理を置き換えたものである。 FIG. 13 is a flowchart for explaining the flow of processing of this embodiment. FIG. 13 is obtained by replacing the processing after step S172 of FIG. 8 in the first embodiment.
まず、差分と学習情報144に保存された差分との差の絶対値から摩耗判定値を算出する(ステップS172)。この算出された摩耗判定値が第1閾値以下の場合には、正常であると判定する(ステップS402;No→ステップS404)。ここで、摩耗判定値が第1閾値より大きく、第2閾値以下の場合には、摩耗レベルはレベル1と判定する(ステップS402;Yes→ステップS406;No→ステップS408)。 First, a wear determination value is calculated from the absolute value of the difference between the difference and the difference stored in the learning information 144 (step S172). When the calculated wear determination value is equal to or less than the first threshold value, it is determined that the wear is normal (step S402; No → step S404). Here, when the wear determination value is greater than the first threshold value and equal to or less than the second threshold value, the wear level is determined to be level 1 (step S402; Yes → Step S406; No → Step S408).
また、摩耗判定値が第2閾値を超えている場合には、摩耗レベルはレベル2と判定する(ステップS402;Yes→ステップS406;Yes→ステップS410)。 When the wear determination value exceeds the second threshold, the wear level is determined to be level 2 (step S402; Yes → Step S406; Yes → Step S410).
このように、本実施形態によれば、摩耗レベルを複数判定することが可能となる。これにより、例えば摩耗レベル1の場合は注意喚起をし、摩耗レベル2は動作を停止したり、摩耗レベルに応じて自律移動装置の移動速度を変化させたりすることが可能となる。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to determine a plurality of wear levels. Thereby, for example, in the case of the
[5.第5実施形態]
続いて第5実施形態について説明する。第5実施形態は、第4実施形態に加えて、そもそも旋回動作を所定間隔毎に行う実施形態である。
[5. Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. In addition to the fourth embodiment, the fifth embodiment is an embodiment in which a turning operation is performed at predetermined intervals.
摩耗判定処理は、例えば毎日決まった時間に行われたり、巡回終了時に行われたりする。この場合、摩耗判定処理を実行すると、旋回動作が行われることから、この旋回動作によりタイヤが摩耗すると考える利用者がいる。 The wear determination process is performed, for example, at a fixed time every day or at the end of the tour. In this case, when the wear determination process is executed, a turning operation is performed. Therefore, there is a user who thinks that the tire is worn by the turning operation.
したがって、摩耗レベルが正常の間はあまり旋回動作を行わず、摩耗レベルが進んで行った場合には頻度を上げていく実施形態について説明する。 Therefore, an embodiment will be described in which the turning operation is not performed so much while the wear level is normal, and the frequency is increased when the wear level is advanced.
なお、この実施形態は、第4実施形態(第1実施形態)と組み合わさられるものであり、第4実施形態にて判定された摩耗レベルが使用される。また、図14の動作フローは、図8のステップS152〜S156を置き換えた処理となる。 In addition, this embodiment is combined with 4th Embodiment (1st Embodiment), and the wear level determined in 4th Embodiment is used. Further, the operation flow of FIG. 14 is processing in which steps S152 to S156 of FIG. 8 are replaced.
まず、位置情報から基準点を検出し(ステップS152)、基準物体を検出すると(ステップS154)、摩耗レベルが正常であるか否かを判定する(ステップS502)。摩耗レベルが正常である場合、判定用の変数nに1加算される(ステップS502;Yes→ステップS504)。また摩耗レベル1の場合は、変数nに2加算される(ステップS502;No→ステップS506;Yes→ステップS508)更に摩耗レベルが2の場合には、変数nに3が加算される(ステップS502;No→ステップS506;No→ステップS510)。 First, a reference point is detected from position information (step S152), and when a reference object is detected (step S154), it is determined whether or not the wear level is normal (step S502). When the wear level is normal, 1 is added to the determination variable n (step S502; Yes → step S504). If the wear level is 1, 2 is added to the variable n (Step S502; No → Step S506; Yes → Step S508). If the wear level is 2, 3 is added to the variable n (Step S502). No → Step S506; No → Step S510).
そして、変数nが3以上の場合は、変数nをクリアし(ステップS512;Yes→ステップS514)、一定量旋回動作が行われる(ステップS156)。 And when the variable n is 3 or more, the variable n is cleared (step S512; Yes-> step S514), and a fixed amount turning operation | movement is performed (step S156).
これにより、摩耗レベルが正常であれば、3回に1回程度、摩耗レベル1の場合は2回に1回程度、摩耗レベル2の場合は毎回、旋回動作が実行されることとなる。 Thus, if the wear level is normal, the turning operation is executed about once every three times, about once every two times when the wear level is 1, and every time when the wear level is two.
[6.第6実施形態]
続いて、第6実施形態について説明する。第6実施形態は、加速度を変化させることにより、空回りを検出する実施形態である。
[6. Sixth Embodiment]
Subsequently, a sixth embodiment will be described. The sixth embodiment is an embodiment in which idling is detected by changing the acceleration.
これは、加速方法により滑りやすさが異なるため(急加速のほうが空回りしやすい)、速度の加速に関して段階的に試験を行ない、どの加速方法で旋回を行った時に空回りが生じたかを判定することで、タイヤの摩耗状況を段階的に評価することが可能となる。なお、DCモータの場合、PWM制御・PAM制御などがあるが、前者であればDuty比、後者であれば出力電圧値を変更することにより、モータの回転速度を制御することが可能である。 This is because the slipperiness varies depending on the acceleration method (sudden acceleration is more likely to cause idling), so the speed acceleration should be tested step by step to determine which acceleration method caused the idling. Thus, it becomes possible to evaluate the wear state of the tire in stages. In the case of a DC motor, there are PWM control, PAM control, etc., but if the former, the rotation speed of the motor can be controlled by changing the duty ratio, and if the latter, the output voltage value is changed.
図15は、第3実施形態と組み合わせた場合の動作フローである。例えば、ステップS354〜ステップS362を加速度をA1、A2、・・・、Anと順に変化させていく(ステップS602)。なお、この場合、A1<A2<・・・<Anとなる。 FIG. 15 is an operation flow when combined with the third embodiment. For example, in steps S354 to S362, the acceleration is changed in order of A1, A2,..., An (step S602). In this case, A1 <A2 <... <An.
これにより、どの加速度で始めて摩耗判定値が判定閾値を超過したか否かを判定する(閾値判定処理(ステップS604))。また、判定閾値を複数変化させることにより、摩耗レベルを判定することも可能である。 Thereby, it is determined at which acceleration the wear determination value has exceeded the determination threshold value for the first time (threshold determination processing (step S604)). In addition, it is possible to determine the wear level by changing a plurality of determination thresholds.
また、閾値判定処理で、摩耗判定値が判定閾値を超過した時点で、ステップS602のループから抜ける処理としても良い。 Moreover, it is good also as a process which escapes from the loop of step S602 in the threshold value determination process, when a wear determination value exceeds the determination threshold value.
[7.第7実施形態]
続いて、第7実施形態について説明する。第7実施形態は、判定された摩耗レベルに基づいて、自律移動装置1の動作速度を変える処理である。この処理は、各実施形態の摩耗判定処理の後に実行されれば良い。
[7. Seventh Embodiment]
Subsequently, a seventh embodiment will be described. The seventh embodiment is a process of changing the operation speed of the autonomous
すなわち、摩耗レベルが正常の場合、動作速度を「5km/h」とする(ステップS702;Yes→ステップS704)。また、摩耗レベルが「1」の場合、動作速度を「3km/h」とする(ステップS702;No→ステップS706;Yes→ステップS708)。また、摩耗レベルが「2」の場合、動作速度を「1km/h」とする(ステップS702;No→ステップS706;No→ステップS710)。 That is, when the wear level is normal, the operation speed is set to “5 km / h” (step S702; Yes → step S704). When the wear level is “1”, the operation speed is set to “3 km / h” (Step S702; No → Step S706; Yes → Step S708). When the wear level is “2”, the operation speed is set to “1 km / h” (Step S702; No → Step S706; No → Step S710).
このように、本実施形態を適用することにより、自律移動装置の動作速度を変更することが可能である。 Thus, by applying this embodiment, it is possible to change the operation speed of the autonomous mobile device.
このように、本明細書の発明を適用すると、例えば実機の機体において定地旋回時のデータを評価することで、実環境での滑りやすさを評価することが出来る。また、タイヤが摩耗していることにより、走行中の旋回において、滑りやすい状況が発生していると検知を行うことが可能となり、機体の速度を緩やかにする等の対応が取ることが可能となる。これにより、自律走行での滑落・衝突等の危険を未然に防ぐことが可能となる。 As described above, when the invention of the present specification is applied, the ease of slipping in an actual environment can be evaluated by evaluating data at the time of ground turning in an actual machine body, for example. Also, because the tires are worn, it is possible to detect if slippery conditions occur during turning while traveling, and it is possible to take measures such as slowing the speed of the aircraft Become. As a result, it is possible to prevent dangers such as sliding and collision in autonomous driving.
[8.変形例]
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
[8. Modified example]
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the design and the like within the scope of the present invention are also within the scope of the claims. include.
上述した実施形態では摩耗判定としてタイヤ(車輪)を想定して説明したが、旋回動作・回転動作を利用するものであれば同様に摩耗判定・消耗判定を行うことが可能である。例えば、アーム部が回動する場合、アーム部を回動させるときに基準点を検出することにより、例えば回動部の摩耗具合、ベアリングの調子といった状態を検出することが可能となる。 In the above-described embodiment, the tire (wheel) has been described as the wear determination. However, the wear determination / consumption determination can be similarly performed if a turning operation / rotation operation is used. For example, when the arm portion rotates, by detecting the reference point when the arm portion is rotated, for example, it is possible to detect a state such as the wear state of the rotating portion and the condition of the bearing.
また、実施形態において各装置で動作するプログラムは、上述した実施形態の機能を実現するように、CPU等を制御するプログラム(コンピュータを機能させるプログラム)である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的に一時記憶装置(例えば、RAM)に蓄積され、その後、各種ROMやHDDの記憶装置に格納され、必要に応じてCPUによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。 In addition, the program that operates in each device in the embodiment is a program (a program that causes a computer to function) that controls the CPU and the like so as to realize the functions of the above-described embodiments. Information handled by these devices is temporarily stored in a temporary storage device (for example, RAM) at the time of processing, then stored in various ROM or HDD storage devices, and read and corrected by the CPU as necessary. • Writing is performed.
また、市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれるのは勿論である。 In addition, when distributing to the market, the program can be stored and distributed in a portable recording medium, or transferred to a server computer connected via a network such as the Internet. In this case, of course, the storage device of the server computer is also included in the present invention.
1 自律移動装置
110 制御部
120 画像入力部
130 画像処理部
140 記憶部
142 基準物体情報
144 学習情報
146 判定閾値情報
148 巡回情報
150 GPS受信部
160 駆動制御部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
基準点において、基準物体を検出し、当該基準物体の第1位置を検出する第1位置検出手段と、
基準点において車体が旋回動作後の前記基準物体の位置を第2位置として検出する第2位置検出手段と、
現在の第1位置と第2位値との差分と、タイヤが摩耗していない状態のときの第1位置と第2位値との差分との差の絶対値を摩耗判定値として算出する摩耗判定値算出手段と、
前記摩耗判定値が判定閾値を超えた場合には、タイヤが磨耗状態であると判定する磨耗判定手段と、
を備えることを特徴するタイヤ摩耗判定装置。 A reference point detecting means for detecting a reference point from the position information;
First position detecting means for detecting a reference object at a reference point and detecting a first position of the reference object;
Second position detecting means for detecting, as a second position, the position of the reference object after the vehicle body turns at the reference point;
Wear that calculates the absolute value of the difference between the difference between the current first position and the second position value and the difference between the first position and the second position value when the tire is not worn as a wear determination value. A judgment value calculating means;
When the wear determination value exceeds a determination threshold, wear determination means for determining that the tire is in a worn state;
A tire wear determination device comprising:
前記画像から基準物体を認識して決定することを特徴とする請求項1に記載のタイヤ摩耗判定装置。 It further comprises image input means for inputting an image,
The tire wear determination apparatus according to claim 1, wherein a reference object is recognized and determined from the image.
前記レーザ照準機により、レーザを照射して基準物体を認識して決定することを特徴とする請求項1に記載のタイヤ摩耗判定装置。 A laser sighting machine,
The tire wear determination apparatus according to claim 1, wherein the laser sighting machine recognizes and determines a reference object by irradiating a laser.
位置情報から基準点を検出する基準点検出手段と、
基準点において、前記地磁気センサにより第1方位情報を検出する第1検出手段と、
基準点において車体が旋回動作後に前記地磁気センサより第2方位情報を検出する第2検出手段と、
現在の第1方位情報と第2方位情報との差分と、タイヤが摩耗していない状態のときの第1方位情報と第2方位情報との差分との差の絶対値を摩耗判定値として算出する摩耗判定値算出手段と、
前記摩耗判定値が判定閾値を超えた場合には、タイヤが磨耗状態であると判定する磨耗判定手段と、
を備えることを特徴するタイヤ摩耗判定装置。 In a tire wear determination device equipped with a geomagnetic sensor,
A reference point detecting means for detecting a reference point from the position information;
First detection means for detecting first orientation information by the geomagnetic sensor at a reference point;
Second detection means for detecting second azimuth information from the geomagnetic sensor after the vehicle turns at a reference point;
The absolute value of the difference between the difference between the current first orientation information and the second orientation information and the difference between the first orientation information and the second orientation information when the tire is not worn is calculated as the wear determination value. Wear judgment value calculating means for
When the wear determination value exceeds a determination threshold, wear determination means for determining that the tire is in a worn state;
A tire wear determination device comprising:
タイヤが摩耗状態ではないときの判定値を含む学習情報と、判定閾値とを記憶する記憶手段と、
前記位置情報取得手段により取得された位置情報から基準点を検出する基準点検出手段と、
前記基準点において、前記撮影された画像から基準物体を検出する基準物体検出手段と、
前記基準点において車体を旋回動作させた後に前記基準物体の位置を前記撮影された画像から再度検出し、基準物体検出手段により検出された基準物体との画素の差を算出する算出手段と、
前記画素の差と前記判定値との差が、判定閾値を超えた場合には、タイヤが磨耗状態であると判定する磨耗判定手段と、
を備えることを特徴する自律移動装置。 In an autonomous mobile device comprising position information acquisition means and image input means for taking a forward image,
Storage means for storing learning information including a determination value when the tire is not in a worn state, and a determination threshold;
Reference point detection means for detecting a reference point from the position information acquired by the position information acquisition means;
Reference object detection means for detecting a reference object from the captured image at the reference point;
Calculating means for detecting again the position of the reference object from the captured image after turning the vehicle body at the reference point, and calculating a pixel difference from the reference object detected by the reference object detection means;
Wear determination means for determining that the tire is in a worn state when the difference between the pixel difference and the determination value exceeds a determination threshold;
An autonomous mobile device comprising:
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