JP6638753B2 - 自律移動装置、自律移動方法及びプログラム - Google Patents
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Description
また、実空間内で環境地図を作成して自律移動を行う自律移動装置がある(例えば、特許文献1、2参照)。
また、特許文献1には、移動量に基づいて自己位置の候補点を推定し、地図上に複数の測定点を定め、距離マップに基づき前記測定点から壁までの距離を評価距離とし、第1評価工程において、評価距離に基づいて一致する度合いを評価し、第2の評価工程において、外界センサから測定点を向く方向の単位ベクトルである測定方向ベクトルと、測定点の壁方向ベクトルとの内積を評価関数として評価し、第1の評価工程において一致が大きく、かつ前記第2の評価工程において評価関数が大きい候補点を、自己位置として推定する移動ロボットの自己位置推定方法が開示されている。
また、特許文献2には、起動されたときに、停止要因記憶手段に記憶されている停止要因に基づいて、現在の自己位置から継続して自律移動が可能であるか否かを判断し、自律移動が可能であると判断した場合には、自己位置記憶手段に記憶されている自己位置に基づいて自律移動を開始し、自律移動が不可能であると判断した場合には、停止状態を保持することを特徴とする自律移動式無人搬送車が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、自己位置推定の精度を上げることはできるが、自機位置の推定に失敗した場合、復帰ができないという課題があった。
また特許文献2に記載の技術では、やはり自律移動が不可能であると判断した場合、復帰ができないという課題があった。
撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理部と、
前記撮像部が撮影した複数の画像の情報を用いて自機位置を推定する位置推定部と、
複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得部と、
前記位置推定部が用いる複数の画像から前記対応特徴点取得部が抽出した対応する特徴点の数が所定の数未満の場合に、前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まらないと判定する推定判定部と、
前記推定判定部が、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理部を制御する移動処理制御部と、
前記移動処理部により自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録部と、
を備え、
前記移動処理制御部は、前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理部を制御することを特徴とする。
(u v 1)’〜P(X Y Z 1)’…(1)
P=A(R|t)…(2)
(u1 v1 1)’〜A(I|0)(X Y Z 1)’…(3)
(u2 v2 1)’〜A(R|t)(X Y Z 1)’…(4)
(uxi vxi 1)’〜A(R|t)(Xi Yi Zi 1)’…(5)
。取得した情報のうち、位置変化量はDP(位置変化履歴記憶部23から取得した位置変化量を格納する変数)に、時刻はDT(位置変化履歴記憶部23から取得した時刻を格納する変数)に、それぞれ格納する。そして、位置履歴記憶部24から取得した時刻HTの方が位置変化履歴記憶部23から取得した時刻DTよりも過去の時刻か(小さい値か)を判定する(ステップS507)。
撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理部と、
前記撮像部が撮影した複数の画像の情報を用いて自機位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まるか否かを判定する推定判定部と、
前記推定判定部が、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理部を制御する移動処理制御部と、
を備える自律移動装置。
前記自律移動装置は、さらに、複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得部を備え、
前記推定判定部は、前記位置推定部が用いる複数の画像から前記対応特徴点取得部が抽出した対応する特徴点の数が所定の数未満の場合に、前記推定結果が一つに定まらないと判定する、
付記1に記載の自律移動装置。
前記自律移動装置は、さらに、複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得部を備え、
前記位置推定部は、前記対応特徴点取得部が抽出した特徴点の前記画像中の座標に基づいて定義したコスト関数を最小化することによって自機位置を推定し、
前記推定判定部は、前記コスト関数の最小値が所定の値よりも大きい場合に、前記推定結果が一つに定まらないと判定する、
付記1に記載の自律移動装置。
前記自律移動装置は、さらに、複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得部を備え、
前記位置推定部は、前記対応特徴点取得部が抽出した特徴点の前記画像中の座標に基づいて定義したコスト関数を最小化することによって自機位置を推定し、
前記推定判定部は、前記コスト関数が複数の極小値を持ち、最小の極小値を2番目に小さい極小値で割った値が所定の値よりも大きい場合に、前記推定結果が一つに定まらないと判定する、
付記1に記載の自律移動装置。
前記自律移動装置は、さらに、前記移動処理部により自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録部と、
前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まると判定した場合に、その時点での位置の情報を時刻情報と共に位置履歴記憶部に登録する位置履歴登録部と、
を備え、
前記移動処理制御部は、前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置履歴記憶部に登録されている位置に自機がいた時点まで遡りながら、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理部を制御する、
付記1から4のいずれか一つに記載の自律移動装置。
前記自律移動装置は、さらに、前記移動処理部により自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録部と、
前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まると判定した場合に、その時点での位置の情報を時刻情報と共に位置履歴記憶部に登録する位置履歴登録部と、
前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合に、前記位置履歴記憶部に登録されている位置に、該位置に対応する時刻から現在時刻まで前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量を積算することで現在の自機の位置を推定する積算位置推定部と、
を備え、
前記移動処理制御部は、前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記積算位置推定部が推定した位置から前記位置履歴記憶部に登録されている位置に向かって移動するように前記移動処理部を制御する、
付記1から4のいずれか一つに記載の自律移動装置。
前記自律移動装置は、さらに、回転動作を行いながら画像を撮影する回転撮影部を備え、
前記移動処理制御部は、前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記回転撮影部が撮影した画像の中で、前記位置推定部が推定に用いる情報が最も多い前記画像を撮影した時の方向に向かって移動するように前記移動処理部を制御する、
付記1から4のいずれか一つに記載の自律移動装置。
前記回転撮影部が行う回転動作の一回分の回転角は、前記撮像部の視野角の半分以下の角度である、
付記7に記載の自律移動装置。
前記自律移動装置は、さらに、基準並進距離を移動する度に、前記撮像部が撮影した画像の情報を記憶する画像記憶部を備え、
前記位置推定部は、前記画像記憶部に記憶されている複数の画像の情報を用いて自機位置を推定する、
付記1から8のいずれか一つに記載の自律移動装置。
駆動部の車輪の直径に所定の値を乗算した値を前記基準並進距離に設定する、
付記9に記載の自律移動装置。
前記自律移動装置は、さらに、複数の画像から位置を推定可能な特徴点を抽出する位置推定可能特徴点抽出部を備え、
前記位置推定可能特徴点抽出部が抽出した全ての特徴点と自機位置との距離の平均値を所定の値で除算した値を前記基準並進距離に設定する、
付記9に記載の自律移動装置。
撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動する自律移動方法であって、
前記撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づく自機位置の推定結果が一つに定まらない場合には、前記推定結果が一つに定まる位置を探して移動する、
自律移動方法。
撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理ステップと、
前記撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自機位置を推定する位置推定ステップと、
前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まるか否かを判定する推定判定ステップと、
前記推定判定ステップで、前記推定結果が一つに定まらないと判定された場合には、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する移動処理制御ステップと、
を備える自律移動方法。
コンピュータに、
撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理ステップ、
前記撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自機位置を推定する位置推定ステップ、
前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まるか否かを判定する推定判定ステップ、
前記推定判定ステップで、前記推定結果が一つに定まらないと判定された場合には、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する移動処理制御ステップ、
を実行させるためのプログラム。
Claims (13)
- 撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理部と、
前記撮像部が撮影した複数の画像の情報を用いて自機位置を推定する位置推定部と、
複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得部と、
前記位置推定部が用いる複数の画像から前記対応特徴点取得部が抽出した対応する特徴点の数が所定の数未満の場合に、前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まらないと判定する推定判定部と、
前記推定判定部が、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理部を制御する移動処理制御部と、
前記移動処理部により自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録部と、
を備え、
前記移動処理制御部は、前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理部を制御する、
自律移動装置。 - 撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理部と、
複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得部と、
前記対応特徴点取得部が抽出した特徴点の前記画像中の座標に基づいて定義したコスト関数を最小化することによって、自機位置の推定結果を推定する位置推定部と、
前記コスト関数の最小値が所定の値よりも大きい場合に、前記推定結果が一つに定まらないと判定する推定判定部と、
前記推定判定部が、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理部を制御する移動処理制御部と、
前記移動処理部により自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録部と、
を備え、
前記移動処理制御部は、前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理部を制御する、
自律移動装置。 - 撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理部と、
複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得部と、
前記対応特徴点取得部が抽出した特徴点の前記画像中の座標に基づいて定義したコスト関数を最小化することによって、自機位置の推定結果を推定する位置推定部と、
前記コスト関数が複数の極小値を持ち、最小の極小値を2番目に小さい極小値で割った値が所定の値よりも大きい場合に、前記推定結果が一つに定まらないと判定する推定判定部と、
前記推定判定部が、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理部を制御する移動処理制御部と、
前記移動処理部により自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録部と、
を備え、
前記移動処理制御部は、前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理部を制御する、
自律移動装置。 - 撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理部と、
前記撮像部が撮影した複数の画像の情報を用いて自機位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まるか否かを判定する推定判定部と、
前記推定判定部が、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理部を制御する移動処理制御部と、
前記移動処理部により自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録部と、
初期値からの累積回転角をφ S 、一回分の回転角をφ 1 として回転動作を行いながら画像を撮影する回転撮影部と、
前記回転撮影部が撮影した画像から特徴点を取得して、該特徴点の数と前記累積回転角(φ S )とを合わせて記憶する特徴点記憶部と、
を備え、
前記移動処理制御部は、前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理部を制御する第1制御と、前記特徴点記憶部に記憶された特徴点の数が最も多い時の前記累積回転角(φ S )を検索し、前記回転撮影部に、前記検索した累積回転角(φ S )に基づいた回転動作をさせる第2制御と、を切り替えて実行する、
自律移動装置。 - 前記移動処理制御部は、前記回転撮影部に、(前記累積回転角φ S +前記一回分の回転角φ 1 )が360°未満である場合は、前記一回分の回転角φ 1 の回転動作をさせ、(前記累積回転角φ S +前記一回分の回転角φ 1 )が360°以上である場合は、回転角(360°−φ S )の回転動作をさせる、請求項4に記載の自律移動装置。
- 前記回転撮影部が行う回転動作の一回分の回転角は、前記撮像部の視野角の半分以下の角度である、
請求項4に記載の自律移動装置。 - 撮像部が撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理部と、
複数の画像から位置を推定可能な特徴点を抽出する位置推定可能特徴点抽出部と、
前記位置推定可能特徴点抽出部が抽出した全ての特徴点と自機位置との距離の平均値を所定の値で除算した値として設定された基準並進距離を移動する度に、前記撮像部が撮影した画像の情報を記憶する画像記憶部と、
前記画像記憶部に記憶されている複数の画像の情報を用いて自機位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まるか否かを判定する推定判定部と、
前記推定判定部が、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定部における自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理部を制御する移動処理制御部と、
前記移動処理部により自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録部と、
を備え、
前記移動処理制御部は、前記推定判定部が前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理部を制御する、
自律移動装置。 - 撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理ステップと、
前記撮影した複数の画像の情報に基づいて自機位置を推定する位置推定ステップと、
複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得ステップと、
前記位置推定ステップで用いる複数の画像から前記対応特徴点取得ステップで抽出した対応する特徴点の数が所定の数未満の場合に、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まらないと判定する推定判定ステップと、
前記推定判定ステップで、前記推定結果が一つに定まらないと判定された場合には、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する移動処理制御ステップと、
前記移動処理ステップで自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録ステップと、
を備え、
前記移動処理制御ステップでは、前記推定判定ステップで前記推定結果が一つに定まらないと判定された場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する、
自律移動方法。 - 撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理ステップと、
前記撮影した複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得ステップと、
前記対応特徴点取得ステップで抽出した特徴点の前記画像中の座標に基づいて定義したコスト関数を最小化することによって、自機位置を推定する位置推定ステップと、
前記コスト関数の最小値が所定の値よりも大きい場合に、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まらないと判定する推定判定ステップと、
前記推定判定ステップで、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する移動処理制御ステップと、
前記移動処理ステップで自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録ステップと、
を備え、
前記移動処理制御ステップでは、前記推定判定ステップで前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する、
自律移動方法。 - 撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理ステップと、
前記撮影した複数の画像から対応する特徴点を抽出する対応特徴点取得ステップと、
前記対応特徴点取得ステップで抽出した特徴点の前記画像中の座標に基づいて定義したコスト関数を最小化することによって、自機位置を推定する位置推定ステップと、
前記コスト関数が複数の極小値を持ち、最小の極小値を2番目に小さい極小値で割った値が所定の値よりも大きい場合に、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まらないと判定する推定判定ステップと、
前記推定判定ステップで、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する移動処理制御ステップと、
前記移動処理ステップで自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録ステップと、
を備え、
前記移動処理制御ステップでは、前記推定判定ステップで前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する、
自律移動方法。 - 撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理ステップと、
前記撮影した複数の画像の情報を用いて自機位置を推定する位置推定ステップと、
前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まるか否かを判定する推定判定ステップと、
前記推定判定ステップで、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する移動処理制御ステップと、
前記移動処理ステップで自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録ステップと、
初期値からの累積回転角をφ S 、一回分の回転角をφ 1 として回転動作を行いながら画像を撮影する回転撮影ステップと、
前記回転撮影ステップで撮影した画像から特徴点を取得して、該特徴点の数と前記累積回転角(φ S )とを合わせて記憶する特徴点記憶ステップと、
を備え、
前記移動処理制御ステップでは、前記推定判定ステップで前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する第1制御と、前記特徴点記憶ステップに記憶された特徴点の数が最も多い時の前記累積回転角(φ S )を検索し、前記回転撮影ステップにより前記検索した累積回転角(φ S )に基づいた回転動作をさせる第2制御と、を切り替えて実行する、
自律移動方法。 - 撮影した複数の画像の情報に基づいて自律的に移動するように処理する移動処理ステップと、
前記撮影した複数の画像から位置を推定可能な特徴点を抽出する位置推定可能特徴点抽出ステップと、
前記位置推定可能特徴点抽出ステップで抽出した全ての特徴点と自機位置との距離の平均値を所定の値で除算した値として設定された基準並進距離を移動する度に、前記撮影した画像の情報を記憶する画像記憶ステップと、
前記画像記憶ステップで記憶された複数の画像の情報を用いて自機位置を推定する位置推定ステップと、
前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まるか否かを判定する推定判定ステップと、
前記推定判定ステップで、前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置推定ステップにおける自機位置の推定結果が一つに定まる位置に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する移動処理制御ステップと、
前記移動処理ステップで自機の位置を変化させるたびにその変化量を位置変化履歴記憶部に登録する位置変化履歴登録ステップと、
を備え、
前記移動処理制御ステップでは、前記推定判定ステップで前記推定結果が一つに定まらないと判定した場合には、前記位置変化履歴記憶部に登録されている位置の変化量とは逆方向に移動するように前記移動処理ステップでの処理を制御する、
自律移動方法。 - コンピュータに、請求項8から12のいずれか一項に記載の自律移動方法を実行させるためのプログラム。
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