JP6825712B2 - 移動体、位置推定装置、およびコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
「無人搬送車」とは、本体に人手または自動で荷物を積み込み、指示された場所まで自動走行し、人手または自動で荷卸しをする無軌道車両を意味する。「無人搬送車」は、無人牽引車および無人フォークリフトを含む。
図1を参照する。本開示の移動体10は、図1に示される例示的な実施形態において、環境をスキャンしてスキャンデータを周期的に出力する外界センサ102を備える。外界センサ102の典型例は、レーザレンジファインダ(LRF)である。LRFは周期的にたとえば赤外線または可視光のレーザビームを周囲に放射して周囲の環境をスキャンする。レーザビームは、たとえば、壁、柱等の構造物、床の上に置かれた物体などの表面で反射される。LRFは、レーザビームの反射光を受けて各反射点までの距離を計算し、各反射点の位置が示された測定結果のデータを出力する。各反射点の位置には、反射光の到来方向および距離が反映されている。測定結果のデータ(スキャンデータ)は、「環境計測データ」または「センサデータ」と呼ばれることがある。
図2は、移動体10が移動する環境200の例を模式的に示す平面レイアウト図である。図2において、太い直線は、たとえば建造物の固定壁202を示している。環境200は、より広い環境の一部である。
図7Aは、第1部分環境地図M1を示す図である。図7Bは、外界センサが時刻tに取得したスキャンデータSD(t)の例を模式的に示す図である。図7BにおけるスキャンデータSD(t)は、移動体10とともに位置および姿勢が変わるセンサ座標系で表示されている。わかりやすさのため、スキャンデータSD(t)を構成する点は白丸で記載されている。スキャンデータSD(t)は、外界センサ102の真正面をV軸として、V軸から時計周りに90°回転した方向をU軸とするUV座標系によって表現される(図5参照)。UV座標系の原点に移動体10、より正確には外界センサ102が位置している。本開示では、移動体10が前進するとき、移動体10は、外界センサ102の真正面、すなわちV軸の方向に進む。
図1および図14から図16を参照しながら、本開示の実施形態における位置推定装置の動作フローを説明する。
以下、本開示による移動体の実施形態をより詳細に説明する。本実施形態では、移動体の一例として無人搬送車を挙げる。以下の説明では、略語を用いて、無人搬送車を「AGV:Automatic Guided Vehicle)」と記述する。以下、「AGV」についても、移動体10と同様に参照符号「10」を付す。
図18は、本開示による例示的な移動体管理システム100の基本構成例を示している。移動体管理システム100は、少なくとも1台のAGV10と、AGV10の運行管理を行う運行管理装置50とを含む。図18には、ユーザ1によって操作される端末装置20も記載されている。
自己位置を推定しながらAGV10が走行できるようにするため、環境S内の地図が作成される。AGV10には位置推定装置およびLRFが搭載されており、LRFの出力を利用して地図を作成できる。
図22は、本実施形態にかかる例示的なAGV10の外観図である。AGV10は、2つの駆動輪11aおよび11bと、4つのキャスター11c、11d、11eおよび11fと、フレーム12と、搬送テーブル13と、走行制御装置14と、LRF15とを有する。2つの駆動輪11aおよび11bは、AGV10の右側および左側にそれぞれ設けられている。4つのキャスター11c、11d、11eおよび11fは、AGV10の4隅に配置されている。なお、AGV10は、2つの駆動輪11aおよび11bに接続される複数のモータも有するが、複数のモータは図22には示されていない。また、図22には、AGV10の右側に位置する1つの駆動輪11aおよび2つのキャスター11cおよび11eと、左後部に位置するキャスター11fとが示されているが、左側の駆動輪11bおよび左前部のキャスター11dはフレーム12の蔭に隠れているため明示されていない。4つのキャスター11c、11d、11eおよび11fは、自由に旋回することができる。以下の説明では、駆動輪11aおよび駆動輪11bを、それぞれ車輪11aおよび車輪11bとも称する。
図24は、運行管理装置50のハードウェア構成例を示している。運行管理装置50は、CPU51と、メモリ52と、位置データベース(位置DB)53と、通信回路54と、地図データベース(地図DB)55と、画像処理回路56とを有する。
Claims (8)
- 移動体であって、
環境をスキャンしてスキャンデータを周期的に出力する外界センサと、
座標変換の関係によって連結された第1部分環境地図および第2部分環境地図を含む複数の部分環境地図を記憶する記憶装置と、
前記スキャンデータと前記記憶装置から読み出された前記複数の部分環境地図のいずれかとのマッチングを行い、前記移動体の位置および姿勢を推定する位置推定装置と、
を備え、
前記位置推定装置は、
前記移動体の推定位置が前記第1部分環境地図上から前記第2部分環境地図上に移動したとき、
前記第1部分環境地図上における前記移動体の推定位置および推定姿勢の、前記第2部分環境地図上における対応位置および対応姿勢を、前記座標変換の関係に基づいて決定し、
前記第2部分環境地図上の前記移動体の位置および姿勢を推定するためのマッチングを開始するタイミングにおける前記第2部分環境地図上の前記対応位置および前記対応姿勢を、前記第1部分環境地図上における前記移動体の推定位置および推定姿勢の履歴に基づいて補正し、
前記補正した前記対応位置および前記対応姿勢を初期値として、前記第2部分環境地図上の前記移動体の前記位置および前記姿勢を推定するための前記マッチングを行う、移動体。 - 前記位置推定装置は、
前記第1部分環境地図上における前記移動体の推定位置および推定姿勢の履歴に基づいて、前記第1部分環境地図上における前記移動体の移動速度を決定し、前記移動速度に基づいて、前記タイミングにおける前記第2部分環境地図上の前記移動体の位置および姿勢を予測する、請求項1に記載の移動体。 - 前記位置推定装置は、反復最近接点アルゴリズムによって前記マッチングを行う、請求項1または2に記載の移動体。
- 全方位ホイール、二足または多足歩行装置のいずれかを備える、請求項1から3のいずれかに記載の移動体。
- 前記位置推定装置が推定した前記移動体の前記位置、または、前記位置および前記姿勢を画像および/または音声によって表示する表示装置を備える、請求項1から3のいずれかに記載の移動体。
- 目的地と、前記位置推定装置が推定した前記移動体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、ユーザに経路をガイドするナビゲーション装置を備える、請求項5に記載の移動体。
- 環境をスキャンしてスキャンデータを周期的に出力する外界センサと、座標変換の関係によって連結された第1部分環境地図および第2部分環境地図を含む複数の部分環境地図を記憶する記憶装置とに接続される、移動体の位置推定装置であって、
プロセッサと、
前記プロセッサを動作させるコンピュータプログラムを記憶するメモリと、
を備え、
前記プロセッサは、前記コンピュータプログラムの指令にしたがって、
前記移動体の推定位置が前記第1部分環境地図上から前記第2部分環境地図上に移動したとき、
前記第1部分環境地図上における前記移動体の推定位置および推定姿勢の、前記第2部分環境地図上における対応位置および対応姿勢を、前記座標変換の関係に基づいて決定すること、
前記第2部分環境地図上の前記移動体の位置および姿勢を推定するためのマッチングを開始するタイミングにおける前記第2部分環境地図上の前記対応位置および前記対応姿勢を、前記第1部分環境地図上における前記移動体の推定位置および推定姿勢の履歴に基づいて補正すること、および、
前記補正した前記対応位置および前記対応姿勢を初期値として、前記第2部分環境地図上の前記移動体の前記位置および前記姿勢を推定するための前記マッチングを行うこと、を実行する、位置推定装置。 - 請求項7に記載の位置推定装置に使用されるコンピュータプログラム。
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