JP6941956B2 - Calculation method for changing the arrangement of the external state sensor - Google Patents

Calculation method for changing the arrangement of the external state sensor Download PDF

Info

Publication number
JP6941956B2
JP6941956B2 JP2017066072A JP2017066072A JP6941956B2 JP 6941956 B2 JP6941956 B2 JP 6941956B2 JP 2017066072 A JP2017066072 A JP 2017066072A JP 2017066072 A JP2017066072 A JP 2017066072A JP 6941956 B2 JP6941956 B2 JP 6941956B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
change
axis
factor
state sensor
rotation angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017066072A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018167354A (en
Inventor
聡 小室
聡 小室
深二郎 稲畑
深二郎 稲畑
崇博 黒木
崇博 黒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2017066072A priority Critical patent/JP6941956B2/en
Publication of JP2018167354A publication Critical patent/JP2018167354A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6941956B2 publication Critical patent/JP6941956B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

本発明は、ロボットなどの移動体に対して取り付けられ、当該移動体の環境を走査することにより当該環境における状態を検知するための外界状態センサの、当該移動体に対する相対的な配置態様の変化量を計算する技術に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a change in the arrangement mode of an external state sensor, which is attached to a moving body such as a robot and for detecting a state in the moving body by scanning the environment of the moving body, relative to the moving body. Regarding the technique of calculating the quantity.

センサによる較正用マーカの観測結果に基づき、当該センサの位置ずれを較正する技術が提案されている(特許文献1参照)。3次元視覚センサを用いて検知される2次元パターンの形状の歪みおよび明暗比率の変化の比較に基づき、認識対象物の位置および傾きを調整する方法が提案されている(特許文献2参照)。ロボットの腕体に白色補正版を取り付ける技術が提案されている(特許文献3参照)。 A technique for calibrating the displacement of the sensor based on the observation result of the calibration marker by the sensor has been proposed (see Patent Document 1). A method of adjusting the position and inclination of a recognition object has been proposed based on the comparison of the distortion of the shape of the two-dimensional pattern and the change of the light-dark ratio detected by using the three-dimensional visual sensor (see Patent Document 2). A technique for attaching a white correction plate to the arm of a robot has been proposed (see Patent Document 3).

特開2009−014481号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-014481 特開平09−096506号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-096506 特許公報第3868896号Patent Gazette No. 3868896

しかし、ロボット等の移動体に対して取り付けられているセンサの当該移動体に対する相対的な配置態様が変化した場合、移動体とは別個の較正用マーカの観測結果に基づき、当該変化量を計算することは困難である。 However, when the arrangement mode of the sensor attached to the moving body such as a robot changes relative to the moving body, the amount of change is calculated based on the observation result of the calibration marker separate from the moving body. It's difficult to do.

そこで、本発明は、外界状態センサの移動体に対する配置態様の変化量を簡易に計算する方法を提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for easily calculating the amount of change in the arrangement mode of the external state sensor with respect to the moving body.

本発明の配置態様変化計算方法は、センサ座標系の相互に直交する第1軸線および第2軸線のそれぞれの回りに回動する走査ビームを出射する外界状態センサが移動体に対して取り付けられ、かつ、前記外界状態センサにより検知される特徴量が場所に応じて変化するように構成されている標識要素が前記移動体に形成または配置されている状態で、前記外界状態センサに前記標識要素を走査させることにより、複数のサンプリングポイントのうち、指定されたサンプリングポイントに関して、前記外界状態センサを基準とした方向を表わす回転角度と前記標識要素による前記特徴量との相関関係に由来する第1因子を検知する検知過程と、前記検知過程により検知された前記第1因子の時系列に基づき、前記移動体に対する前記外界状態センサの相対的な配置態様の変化量を表わす第2因子を計算する計算過程と、を備え、前記標識要素は、パターンマーカとして移動体座標系の所定方向に相互に離間して並列され、かつ、傾きが相互に相違する複数の帯状領域により構成されていることを特徴とする。 In the arrangement mode change calculation method of the present invention, an external state sensor that emits a scanning beam rotating around each of the first axis and the second axis orthogonal to each other in the sensor coordinate system is attached to the moving body. In addition, in a state where the marker element configured so that the feature amount detected by the external world state sensor changes according to the location is formed or arranged on the moving body, the sign element is applied to the external world state sensor. By scanning, the first factor derived from the correlation between the rotation angle representing the direction with respect to the external state sensor and the feature quantity by the labeling element with respect to the specified sampling point among the plurality of sampling points. Based on the detection process that detects The marker element comprises a process, and is characterized in that the marker element is composed of a plurality of strip-shaped regions that are arranged side by side in a predetermined direction of a moving body coordinate system as pattern markers and have different inclinations. And.

本発明の配置態様変化計算方法によれば、移動体に形成または配置されている標識要素により、外界状態センサによる複数のサンプリングポイントのうち一または一群のサンプリングポイントの特徴量と他のサンプリングポイントの特徴量との間に差異が生じる。当該差異が反映された、各サンプリングポイントの外界状態センサを基準とした方向と特徴量との相関関係が用いられることにより、移動体に対する当該外界状態センサの配置態様の変化量が容易に計算される。 According to the arrangement mode change calculation method of the present invention, the feature amount of one or a group of sampling points among a plurality of sampling points by the external state sensor and the other sampling points are determined by the marker element formed or arranged on the moving body. There is a difference from the feature amount. By using the correlation between the feature amount and the direction of each sampling point with respect to the external state sensor, which reflects the difference, the amount of change in the arrangement mode of the external state sensor with respect to the moving object can be easily calculated. NS.

ロボットの構成に関する説明図。Explanatory drawing about the configuration of a robot. ロボットの制御装置の構成に関する説明図。Explanatory drawing about the structure of the control device of a robot. 外界状態センサによる第1走査範囲に関する説明図。Explanatory drawing about the 1st scanning range by an external state sensor. 外界状態センサによる第2走査範囲に関する説明図。Explanatory drawing about the 2nd scanning range by an external state sensor. センサ座標系の姿勢変化に関する説明図。Explanatory drawing about attitude change of a sensor coordinate system. 第1実施形態の標識要素における指定点の指数の初期検出態様に関する説明図。The explanatory view about the initial detection mode of the exponent of the designated point in the marker element of 1st Embodiment. 指定点の指数の最新検出態様に関する説明図。Explanatory drawing about the latest detection mode of the index of a designated point. 第1実施形態におけるセンサ姿勢変化量の計算方法に関する説明図。The explanatory view about the calculation method of the sensor posture change amount in 1st Embodiment. 第2実施形態の標識要素における指定点の指数の初期検出態様に関する説明図。The explanatory view about the initial detection mode of the exponent of the designated point in the marker element of 2nd Embodiment. 指定点の指数の最新検出態様に関する説明図。Explanatory drawing about the latest detection mode of the index of a designated point. 第2実施形態におけるセンサ姿勢変化量の計算方法に関する説明図。The explanatory view about the calculation method of the sensor posture change amount in 2nd Embodiment. 第3実施形態の標識要素における指定点の指数の初期検出態様に関する説明図。The explanatory view about the initial detection mode of the exponent of the designated point in the marker element of 3rd Embodiment. 指定点の指数の最新検出態様に関する説明図。Explanatory drawing about the latest detection mode of the index of a designated point. 第3実施形態におけるセンサ姿勢変化量の計算方法に関する説明図。The explanatory view about the calculation method of the sensor posture change amount in 3rd Embodiment. 本発明の他の実施形態としてのロボットの構成に関する説明図。Explanatory drawing about the structure of the robot as another embodiment of this invention.

(第1実施形態)
(構成)
図1に示されている本発明の第1実施形態に係る移動体としてのロボット1は脚式移動ロボットである。移動体は、車両等の移動機能を有するあらゆる装置であってもよい。人間と同様に基体10と、基体10の上部に設けられた頭部11と、基体10の上部左右両側から延設された左右の腕体12(第1肢体)と、腕体12の先端部に設けられたハンド13(手部)と、基体10の下部から下方に延設された左右の脚体14(第2肢体)と、脚体14の先端部に取り付けられている足平部15とを備えている。ロボット1は、アクチュエータから伝達される力によって、人間の肩関節、肘関節、手首関節、股関節、膝関節、足首関節等の複数の関節に相当する複数の関節機構において腕体12および脚体14を屈伸運動させることができる。
(First Embodiment)
(composition)
The robot 1 as a mobile body according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is a leg-type mobile robot. The moving body may be any device having a moving function such as a vehicle. Similar to humans, the base 10, the head 11 provided on the upper part of the base 10, the left and right arm bodies 12 (first limbs) extending from both the upper left and right sides of the base 10, and the tip of the arm body 12 The hand 13 (hand part) provided in the base 10, the left and right leg bodies 14 (second limb body) extending downward from the lower part of the base 10, and the foot flat part 15 attached to the tip of the leg body 14. And have. The robot 1 uses the force transmitted from the actuator to perform the arm body 12 and the leg body 14 in a plurality of joint mechanisms corresponding to a plurality of joints such as a human shoulder joint, elbow joint, wrist joint, hip joint, knee joint, and ankle joint. Can be bent and stretched.

腕体12は肩関節機構を介して基体10に連結された第1腕リンクと、一端が第1腕リンクの端部に肘関節機構を介して連結され、他端が手首関節を介してハンド13の付根部に連結されている第2腕リンクとを備えている。肩関節機構は、ヨー軸およびピッチ軸のそれぞれの回りの2つの回転自由度を有する。肘関節機構は、ピッチ軸回りの1つの回転自由度を有する。手首関節機構は、ロール軸およびピッチ軸のそれぞれの回りの2つの回転自由度を有する。 The arm body 12 has a first arm link connected to the base 10 via a shoulder joint mechanism, one end connected to the end of the first arm link via an elbow joint mechanism, and the other end connected to a hand via a wrist joint. It is provided with a second arm link connected to the base of 13. The shoulder joint mechanism has two degrees of freedom of rotation around each of the yaw axis and the pitch axis. The elbow joint mechanism has one degree of freedom of rotation around the pitch axis. The wrist joint mechanism has two degrees of freedom of rotation around each of the roll axis and the pitch axis.

ハンド13は、手の平部および当該手の平部に対して可動な一または複数の指機構(可動部材)を備え、当該指機構の動作により一もしくは複数の指機構および手の平部の間で、または、複数の指機構の間で対象物を把持することができるように構成されている。 The hand 13 includes one or a plurality of finger mechanisms (movable members) that are movable with respect to the palm portion and the palm portion, and by the operation of the finger mechanism, between one or a plurality of finger mechanisms and the palm portion, or a plurality of fingers. It is configured so that the object can be gripped between the finger mechanisms of the.

脚体14は股関節機構を介して基体10に連結された第1脚リンクと、一端が第1脚リンクの端部に膝関節機構を介して連結され、他端が足首関節を介して足平部15に連結されている第2脚リンクとを備えている。股関節機構は、ヨー軸、ピッチ軸およびロール軸のそれぞれの回りの3つの回転自由度を有する。膝関節機構は、ピッチ軸回りの1つの回転自由度を有する。足首関節機構は、ピッチ軸およびロール軸のそれぞれ回りの2つの回転自由度を有する。ロボット1は、左右の脚体14のそれぞれの離床および着床の繰り返しを伴う動きによって自律的に移動することができる。 The leg body 14 has a first leg link connected to the base 10 via a hip joint mechanism, one end connected to the end of the first leg link via a knee joint mechanism, and the other end via an ankle joint. It is provided with a second leg link connected to the portion 15. The hip joint mechanism has three degrees of freedom of rotation around each of the yaw axis, pitch axis and roll axis. The knee joint mechanism has one degree of freedom of rotation around the pitch axis. The ankle joint mechanism has two degrees of freedom of rotation around each of the pitch axis and the roll axis. The robot 1 can move autonomously by the movements of the left and right leg bodies 14 that are accompanied by repeated getting out of bed and landing.

頭部11の左側および右側のそれぞれには、一対の外界状態センサS1のそれぞれが配置されている。外界状態センサS1は、回転テーブル上に固定されている2次元レーザーレンジファインダーにより構成されている。2次元レーザーレンジファインダーはスリット状レーザービームを外部に照射して、その反射光を検出することでレーザービームの照射方向(走査方向)に存在する物体までの距離および当該物体の輝度(リフレクタ値)を特徴量として検知する。 A pair of external state sensors S 1 are arranged on each of the left side and the right side of the head portion 11. The external state sensor S 1 is composed of a two-dimensional laser range finder fixed on a rotary table. The two-dimensional laser range finder irradiates the outside with a slit-shaped laser beam and detects the reflected light to detect the distance to an object existing in the irradiation direction (scanning direction) of the laser beam and the brightness (reflector value) of the object. Is detected as a feature quantity.

外界状態センサS1を構成する回転テーブル、ひいてはスリット状レーザービームが、センサ座標系(x,y,z)のz軸回りに回転するように構成されている。これにより、例えば図3Aに示されているように、外界状態センサS1によるx−y平面におけるレーザービームの第1走査範囲R1は扇形状(例えば中心角が270°)に広がっている。第1走査範囲R1は、x軸線を基準として反転対称性を有していてもよく、非対称であってもよい。 The rotary table constituting the external state sensor S 1 , and thus the slit-shaped laser beam, is configured to rotate around the z-axis of the sensor coordinate system (x, y, z). As a result, for example, as shown in FIG. 3A, the first scanning range R 1 of the laser beam in the xy plane by the external state sensor S 1 extends in a fan shape (for example, the central angle is 270 °). The first scanning range R 1 may have inversion symmetry with respect to the x-axis line, or may be asymmetric.

外界状態センサS1は、センサ座標系における原点からサンプリングポイントまでのベクトルのz軸方向の高さを変化させるように構成されている。これにより、例えば図3Bに示されているように、外界状態センサS1によるx−z平面におけるレーザービームの第2走査範囲R2(またはスリット状レーザービーム)は扇形状(例えば中心角が150°)に広がっている。第2走査範囲R2は、x軸線を基準として反転対称性を有していてもよく、非対称であってもよい。 The external state sensor S 1 is configured to change the height of the vector from the origin to the sampling point in the sensor coordinate system in the z-axis direction. As a result, as shown in FIG. 3B, for example , the second scanning range R 2 (or slit-shaped laser beam) of the laser beam in the x-z plane by the external state sensor S 1 has a fan shape (for example, a central angle of 150). It spreads to °). The second scanning range R 2 may have inversion symmetry with respect to the x-axis line or may be asymmetric.

頭部11の左側および右側のそれぞれには、頭部座標系(X,Y,Z)のZ軸方向に平行な中心軸を有する円柱の側面部分に沿う凹曲面111が形成されている(図3Aおよび図4参照)。凹曲面111のうち一部が外界状態センサS1の走査範囲に含まれ、当該一部にはパターンマーカ112が配置されている。本実施形態では、凹曲面111の単一領域が、x−y平面における第1走査範囲R1の一部である第1指定範囲r1(図3A参照)およびx−z平面における第2走査範囲R2の一部である第2指定範囲r2(図3B参照)に含まれている。パターンマーカ112は、凹曲面111に塗布された塗料により構成されていてもよく、凹曲面111に取り付けられる湾曲板状部材およびそれに塗布された塗料により構成されていてもよい。 A concave curved surface 111 is formed on each of the left side and the right side of the head 11 along the side surface portion of a cylinder having a central axis parallel to the Z axis direction of the head coordinate system (X, Y, Z) (FIG. 3A and FIG. 4). A part of the concave curved surface 111 is included in the scanning range of the external state sensor S 1 , and the pattern marker 112 is arranged in the part. In the present embodiment, the single region of the concave curved surface 111 is a part of the first scanning range R 1 in the xy plane, the first designated range r 1 (see FIG. 3A), and the second scanning in the xx plane. It is included in the second designated range r 2 (see FIG. 3B), which is a part of the range R 2. The pattern marker 112 may be composed of a paint applied to the concave curved surface 111, or may be composed of a curved plate-shaped member attached to the concave curved surface 111 and a paint applied thereto.

凹曲面111は、第1の特徴量としての「距離」が不連続となる距離境界を構成する第1の標識要素を構成している。パターンマーカ112は、第2の特徴量としての「輝度(またはリフレクタ値)」が不連続となる輝度境界(塗料の種類が異なる領域の境界および塗料がある領域および塗料がない領域の境界を含む。)を構成する第2の標識要素を構成している。パターンマーカ112の一方の側縁、上縁および下縁部分のうち少なくとも1つが、凹曲面111の一方の側縁、上縁および下縁部分のうち少なくとも1つに一致していてもよい。 The concave curved surface 111 constitutes a first marker element that constitutes a distance boundary in which the "distance" as the first feature amount is discontinuous. The pattern marker 112 includes a luminance boundary (a boundary between regions having different paint types and a region with paint and a region without paint) in which the “brightness (or reflector value)” as the second feature amount is discontinuous. ) Consists of the second marker element. At least one of one side edge, upper edge and lower edge portion of the pattern marker 112 may coincide with at least one of one side edge, upper edge and lower edge portion of the concave curved surface 111.

凹曲面111により画定されたスペースを利用して、外界状態センサS1の一部が頭部11の中央部に近づけられるように配置されている。これにより、外界状態センサS1の頭部11の左右への突出量の抑制が図られている。 A part of the external state sensor S 1 is arranged so as to be close to the central portion of the head 11 by utilizing the space defined by the concave curved surface 111. As a result, the amount of protrusion of the head 11 of the external state sensor S 1 to the left and right is suppressed.

図5Aには、パターンマーカ112が、a−b平面に展開された状態で示されている。頭部座標系のZ軸およびセンサ座標系のz軸が平行である初期状態において、「a」はレーザービームのz軸線回りの回転角または方位角θzに相当し、「b」はレーザービームのx−y平面を基準とした仰角θyに相当する(図4参照)。頭部11の右側(または左側)の凹曲面111の縁の一部に相当するa=a1(b1<b<b2)(またはa=a2(b1<b<b2))、b=b1(a1<a<a2)およびb=b2(a1<a<a2)が距離境界を構成する。パターンマーカ112の4つの矩形領域を区画する十字形の線分a=0(b1<b<b2)およびb=0(a1<a<a2)が輝度境界を構成する。 FIG. 5A shows the pattern marker 112 in a developed state on the ab plane. In the initial state where the Z-axis of the head coordinate system and the z-axis of the sensor coordinate system are parallel, "a" corresponds to the rotation angle or azimuth θ z of the laser beam around the z-axis line, and "b" is the laser beam. Corresponds to the elevation angle θ y with respect to the xy plane of (see FIG. 4). A = a 1 (b 1 <b <b 2 ) (or a = a 2 (b 1 <b <b 2 )) corresponding to a part of the edge of the concave curved surface 111 on the right side (or left side) of the head portion 11. , B = b 1 (a 1 <a <a 2 ) and b = b 2 (a 1 <a <a 2 ) constitute the distance boundary. The cross-shaped line segments a = 0 (b 1 <b <b 2 ) and b = 0 (a 1 <a <a 2 ) that divide the four rectangular regions of the pattern marker 112 constitute the luminance boundary.

外界状態センサS1によりレーザービームがz軸およびy軸のそれぞれの回りに回動されるため、図5Aに示されているようにレーザービームの走査線‥Li1、‥Li2‥は、a−b平面において傾斜している。走査線Liの当該傾斜角度は、レーザービームのz軸回りの回動速度に対する、レーザービームのy軸回りの回動速度の比率により表わされる。走査線Liは、方位角θz(離散値)を表わす第1指数iにより特定される。外界状態センサS1による走査線Li上のサンプリングポイントは、第1指数iに加えて、仰角θy(離散値)を表わす第2指数jにより特定される。 Since the laser beam is rotated around the z-axis and the y-axis by the external state sensor S 1, the scanning lines of the laser beam ‥ L i1 ‥ L i2 ‥ are a as shown in FIG. 5A. It is tilted in the −b plane. The angle of inclination of the scanning line L i is for z-axis of the turning speed of the laser beam is represented by the ratio of y-axis of the rotating speed of the laser beam. The scanning line L i is specified by a first exponent i representing an azimuth angle θ z (discrete value). The sampling point on the scanning line L i by the external state sensor S 1 is specified by the second index j representing the elevation angle θ y (discrete value) in addition to the first index i.

(制御装置の構成)
図2に示されている制御装置2はロボット1に搭載されているプログラマブルコンピュータまたは電子制御ユニット(CPU,ROM,RAM,I/O回路等により構成されている。)により構成されている。制御装置2は外界状態センサS1および内界状態センサS2のそれぞれの出力信号に基づいて種々の状態変数の値を認識し、当該認識結果に基づいて各アクチュエータの動作を制御するように構成されている。
(Control device configuration)
The control device 2 shown in FIG. 2 is composed of a programmable computer or an electronic control unit (composed of a CPU, ROM, RAM, I / O circuit, etc.) mounted on the robot 1. The control device 2 is configured to recognize the values of various state variables based on the output signals of the external state sensor S 1 and the internal state sensor S 2 , and to control the operation of each actuator based on the recognition result. Has been done.

外界状態センサS1のほか、基体10に搭載されている赤外光を用いたアクティブ型センサ等の他の外界状態センサが設けられていてもよい。 In addition to the external state sensor S 1 , other external state sensors such as an active sensor using infrared light mounted on the substrate 10 may be provided.

内界状態センサS2にはロボット1の位置(重心位置)を測定するためのGPS測定装置または加速度センサのほか、基体10の姿勢を測定するためのジャイロセンサ、各関節機構の各軸回りの関節角度等を測定するロータリーエンコーダ、ハンド13に作用する外力を測定する6軸力センサ等が含まれている。 The internal state sensor S 2 includes a GPS measuring device or an acceleration sensor for measuring the position (center of gravity position) of the robot 1, a gyro sensor for measuring the posture of the base 10, and each axis of each joint mechanism. It includes a rotary encoder that measures the joint angle and the like, a 6-axis force sensor that measures the external force acting on the hand 13, and the like.

制御装置2は、記憶装置20と、第1因子検知要素22と、第2因子計算要素24と、動作生成要素28と、を備えている。 The control device 2 includes a storage device 20, a first factor detection element 22, a second factor calculation element 24, and an motion generation element 28.

記憶装置20は、外界状態センサS1を通じて取得された世界座標系における構造物の配置態様を表わす「環境情報」など、ロボット1の動作生成に必要な情報を記憶保持する。第1因子検知要素22は、外界状態センサS1に凹曲面111(第1の標識要素)に配置されているパターンマーカ112(第2の標識要素)を走査させる。これにより、複数のサンプリングポイントのうち、指定されたサンプリングポイントに関して、外界状態センサS1を基準とした方向を表わす回転角度と標識要素による特徴量との相関関係に由来する第1因子を検知する。第2検知要素24は、第1検知要素22により検知された第1因子の時系列的な変化態様に基づき、ロボット1に対する外界状態センサS1の相対的な配置態様の変化量を表わす第2因子を計算する。 Storage device 20, etc. represent the arrangement of the structure in to the world coordinate system obtained through external state sensor S 1 "environment information", and stores and holds information necessary for the operation generating the robot 1. The first factor detection element 22 causes the external state sensor S 1 to scan the pattern marker 112 (second marker element) arranged on the concave curved surface 111 (first indicator element). As a result, among a plurality of sampling points, the first factor derived from the correlation between the rotation angle representing the direction with respect to the external state sensor S 1 and the feature amount by the marking element is detected for the specified sampling point. .. The second detection element 24 represents the amount of change in the relative arrangement mode of the external state sensor S 1 with respect to the robot 1 based on the time-series change mode of the first factor detected by the first detection element 22. Calculate the factors.

動作生成要素28は、外界状態センサS1により検知されたロボット1の外界状態および内界状態センサS2により検知されたロボット1の内界状態に基づき、腕体12およびハンド13の動作、ならびに、基体10の位置・姿勢を変化させるような脚体14の動作を含むロボット1の動作または歩容を生成する。 Motion generation element 28 based on the inner bounds condition of robotic 1 detected by the external conditions and inner bounds state sensor S 2 of the robot 1 detected by the external state sensor S 1, the operation of the arms 12 and the hand 13, as well as , Generates the movement or gait of the robot 1 including the movement of the leg body 14 that changes the position / posture of the base 10.

単一のプロセッサ(演算処理装置)が当該複数の要素22、24および28として機能してもよいし、複数のプロセッサ(マルチコアプロセッサ)が相互通信により連携しながら当該複数の要素22、24および28として機能してもよい。 A single processor (arithmetic processor) may function as the plurality of elements 22, 24 and 28, or the plurality of processors (multi-core processors) cooperate with each other by intercommunication and the plurality of elements 22, 24 and 28. May function as.

(作用)
レーザービームの方位角θzおよび仰角θyを変化させながら、外界状態センサS1によるパターンマーカ112の走査が実行される(図3A両矢印および図3B両矢印参照)。この過程において、パターンマーカ112の指定点における第1指数iおよび第2指数jのそれぞれの値の組み合わせが検知され、かつ、制御装置2を構成する記憶装置に記憶保持される(図6/STEP12)。
(Action)
The pattern marker 112 is scanned by the external state sensor S 1 while changing the azimuth angle θ z and the elevation angle θ y of the laser beam (see the double-headed arrow in FIG. 3A and the double-headed arrow in FIG. 3B). In this process, the combination of the respective values of the first index i and the second index j at the designated point of the pattern marker 112 is detected and stored in the storage device constituting the control device 2 (FIG. 6 / STEP12). ).

例えば図5Aに示されているa−b座標系における第1象限および第2象限のそれぞれにおける矩形領域の境界線分の上端点(0,b2(>0))(輝度境界および距離境界の交点)と、第3象限および第4象限のそれぞれにおける矩形領域の境界線分の下端点(0,b1(<0))(輝度境界および距離境界の交点)と、が指定されている。指定点(0,b1)および(0,b2)のそれぞれについて(i,j)=(i1,j1)、(i2,j2)が第1因子として検知される。輝度境界および距離境界の交点のほか、輝度境界および距離境界のうち一方またはそれぞれの任意の点が指定されていてもよい。 For example, the upper end point (0, b 2 (> 0)) of the boundary line segment of the rectangular region in each of the first quadrant and the second quadrant in the ab coordinate system shown in FIG. 5A (brightness boundary and distance boundary). (Intersection) and the lower end point (0, b 1 (<0)) (intersection of the brightness boundary and the distance boundary) of the boundary line segment of the rectangular region in each of the third quadrant and the fourth quadrant are specified. For each of the designated points (0, b 1 ) and (0, b 2 ), (i, j) = (i 1 , j 1 ) and (i 2 , j 2 ) are detected as the first factor. In addition to the intersection of the luminance boundary and the distance boundary, one or any point of each of the luminance boundary and the distance boundary may be specified.

続いて、指定条件が満たされているか否かが判定される(図6/STEP14)。「指定条件」には、ロボット1に対して指定値以上の外力が作用したこと、最後の(i,j)検知(図6/STEP12参照)からロボット1が所定距離以上移動したこと、最後の(i,j)検知(図6/STEP12またはSTEP16)から所定時間以上が経過したこと、ロボット1が外部の構造物に対して所定の相互作用を伴うタスクを指定回数以上にわたり実行したことなど、頭部座標系に対するセンサ座標系の位置・姿勢が変化する蓋然性がある事象が発生したという条件が含まれる。当該事象の発生有無は、例えば内界状態センサS2のうち少なくとも一部のセンサにより検知される。 Subsequently, it is determined whether or not the designated condition is satisfied (FIG. 6 / STEP14). The "designated conditions" include that an external force of a specified value or more has acted on the robot 1, that the robot 1 has moved a predetermined distance or more since the last (i, j) detection (see FIG. 6 / STEP 12), and that the last (I, j) A predetermined time or more has passed since the detection (FIG. 6 / STEP12 or STEP16), the robot 1 has executed a task involving a predetermined interaction with an external structure more than a specified number of times, and the like. This includes the condition that an event has occurred in which the position / orientation of the sensor coordinate system with respect to the head coordinate system is likely to change. Occurrence or non-occurrence of the event is detected by at least some of the sensors of the example inner bounds condition sensor S 2.

当該判定結果が否定的である場合(図6/STEP14‥NO)、一定期間後に指定条件が満たされているか否かが再び判定される(図6/STEP14)。その一方、当該判定結果が肯定的である場合(図6/STEP14‥YES)、レーザービームの方位角θzおよび仰角θyを変化させながら、外界状態センサS1によるパターンマーカ112の走査が実行される。そして、パターンマーカ112の指定点における第1指数iおよび第2指数jのそれぞれの値の組み合わせが第1因子として検知され、かつ、制御装置2を構成する記憶装置に記憶保持される(図6/STEP16)。これにより、例えば図5Bに示されているa−b座標系における指定点(0,b1)および(0,b2)のそれぞれについて(i,j)=(i1’,j1’)、(i2’,j2’)が検知される。 If the determination result is negative (FIG. 6 / STEP14 ... NO), it is determined again after a certain period of time whether or not the designated condition is satisfied (FIG. 6 / STEP14). On the other hand, when the determination result is positive (FIG. 6 / STEP14 ... YES), the pattern marker 112 is scanned by the external state sensor S 1 while changing the azimuth angle θ z and the elevation angle θ y of the laser beam. Will be done. Then, the combination of the respective values of the first index i and the second index j at the designated point of the pattern marker 112 is detected as the first factor, and is stored in the storage device constituting the control device 2 (FIG. 6). / STEP16). As a result, for example, (i, j) = (i 1 ', j 1 ') for each of the designated points (0, b 1 ) and (0, b 2 ) in the ab coordinate system shown in FIG. 5B. , (I 2 ', j 2 ') are detected.

そして、各指定点における第1指数iおよび第2指数jの初期検知結果(または前回検知結果)および最新検知結果(または今回検知結果)に基づき、頭部座標系(または移動体座標系)に対するセンサ座標系(ひいては外界状態センサS1)の姿勢変化量が第2因子として計算される(図6/STEP18)。 Then, based on the initial detection result (or the previous detection result) and the latest detection result (or the current detection result) of the first index i and the second index j at each designated point, the head coordinate system (or the moving body coordinate system) is subjected to. The amount of change in attitude of the sensor coordinate system (and thus the external state sensor S 1 ) is calculated as the second factor (FIG. 6 / STEP 18).

例えば、初期検知結果および最新検知結果のそれぞれにおける第1指数の偏差(=i1’−i1およびi2’−i2)の平均値と、隣接する走査線の間隔に相当する単位方位角偏差との乗算結果が、センサ座標系のz軸回りの姿勢変化量Δθzとして算出される(図5Aおよび図5B参照)。また、初期検知結果および最新検知結果のそれぞれにおける第2指数の偏差(=j1’−j1およびj2’−j2)の平均値と、同一走査線におけるサンプリングポイントのz軸方向の間隔に相当する単位仰角偏差との乗算結果が、センサ座標系のy軸回りの姿勢変化量Δθyとして算出される。さらに、初期検知結果における2つの指定点の第1指数の偏差に対する第2指数の偏差の比率(j2−j1)/(i2−i1)と、最新検知結果における当該比率(j2’−j1’)/(i2’−i1’)との偏差と、指定の単位角度との乗算結果がセンサ座標系のx軸回りの姿勢変化量Δθxとして算出される。 For example, initial detection results and the average value and the unit azimuth angle corresponding to the spacing of adjacent scanning lines of the first index deviation at each of the most recent detection result (= i 1 '-i 1 and i 2' -i 2) The result of multiplication with the deviation is calculated as the amount of change in attitude Δθ z around the z-axis of the sensor coordinate system (see FIGS. 5A and 5B). The initial detection results and the average value and, in the z-axis direction of the sampling points in the same scan line interval of the deviation of the second index in each of the latest detection result (= j 1 '-j 1 and j 2' -j 2) The result of multiplication with the unit elevation deviation corresponding to is calculated as the amount of change in attitude Δθ y around the y-axis of the sensor coordinate system. Further, the ratio of the deviation of the second index to the deviation of the first index of the two designated points in the initial detection result (j 2- j 1 ) / (i 2- i 1 ) and the ratio (j 2 ) in the latest detection result. '-j 1') / (i 2 '-i 1') and the deviation between the multiplication result of the unit angle of the phrase is calculated as the x-axis around the posture change amount [Delta] [theta] x of the sensor coordinate system.

(第2実施形態)
(構成)
本発明の第2実施形態に係るロボット1は、パターンマーカ112の構成を除いては第1実施形態と同様であるため、同様の構成については説明を省略する。
(Second Embodiment)
(composition)
Since the robot 1 according to the second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment except for the configuration of the pattern marker 112, the description of the same configuration will be omitted.

パターンマーカ112は、図7A上側および図7B上側に示されているように、横方向(a軸方向)に相互に離間して並列され、かつ、傾きが相互に相違する複数(例えば3つ)の帯状領域により構成されている。帯状領域の幅および相互間隔は、外界状態センサS1のa軸方向の分解能(隣り合う走査線の間隔)よりも十分に大きく設定されている。 As shown on the upper side of FIG. 7A and the upper side of FIG. 7B, the pattern markers 112 are arranged side by side so as to be separated from each other in the lateral direction (a-axis direction), and a plurality (for example, three) having different inclinations. It is composed of a strip-shaped region of. The width of the strip-shaped region and the mutual spacing are set sufficiently larger than the resolution in the a-axis direction of the external state sensor S 1 (the spacing between adjacent scanning lines).

頭部11の右側(または左側)の凹曲面111の縁の一部に相当するa=a1(b1<b<b2)(またはa=a2(b1<b<b2))、b=b1(a1<a<a2)およびb=b2(a1<a<a2)が距離境界を構成する。パターンマーカ112の複数の帯状領域(低輝度領域)およびその左右の領域(高輝度領域)の境界が輝度境界を構成する。 A = a 1 (b 1 <b <b 2 ) (or a = a 2 (b 1 <b <b 2 )) corresponding to a part of the edge of the concave curved surface 111 on the right side (or left side) of the head portion 11. , B = b 1 (a 1 <a <a 2 ) and b = b 2 (a 1 <a <a 2 ) constitute the distance boundary. The boundary between the plurality of strip-shaped regions (low-luminance region) of the pattern marker 112 and the regions to the left and right of the strip-shaped region (low-luminance region) constitutes the luminance boundary.

(作用)
外界状態センサS1によるパターンマーカ112の走査が実行される。この過程において、第1指数i=i1、i2およびi3が指定された第1サンプリングポイント群(走査線Li1、Li2およびLi3のそれぞれにおける複数のサンプリングポイント)の、第2指数jの値の変化に応じた輝度の変化態様が第1因子として検知され、かつ、制御装置2を構成する記憶装置に記憶保持される(図8/STEP22)。これにより、例えば図7A上側に示されている走査線Li1、Li2およびLi3のそれぞれについて、同図下側に示されているような第2指数jの値の変化に応じた輝度の変化態様が検知される。
(Action)
Scanning of the pattern marker 112 by the external state sensor S 1 is executed. In this process, first sampling point group first index i = i 1, i 2 and i 3 are designated (plural sampling points in each scanning line L i1, L i2 and L i3), the second index The mode of change in luminance according to the change in the value of j is detected as the first factor, and is stored and held in the storage device constituting the control device 2 (FIG. 8 / STEP22). Thus, for example, for each of Figure 7A scan lines are shown in the upper L i1, L i2 and L i3, the luminance corresponding to the change in the value of the second index j as shown in the drawing downward The mode of change is detected.

次に、指定条件が満たされているか否かが判定される(図8/STEP24)。当該判定結果が否定的である場合(図8/STEP24‥NO)、一定期間後に指定条件が満たされているか否かが再び判定される(図8/STEP24)。その一方、当該判定結果が肯定的である場合(図8/STEP24‥YES)、外界状態センサS1によるパターンマーカ112の走査が実行される過程において、第1指数i=i1、i2およびi3が指定された第1サンプリングポイント群(走査線Li1、Li2およびLi3のそれぞれにおける複数のサンプリングポイント)の、第2指数jの値の変化に応じた輝度の変化態様が第1因子として検知され、かつ、制御装置2を構成する記憶装置に記憶保持される(図8/STEP26)。これにより、例えば図7B上側に示されている走査線Li1、Li2およびLi3のそれぞれについて、同図下側に示されているような第2指数jの値の変化に応じた特徴量の変化態様が検知される。 Next, it is determined whether or not the designated condition is satisfied (FIG. 8 / STEP24). If the determination result is negative (FIG. 8 / STEP24 ... NO), it is determined again after a certain period of time whether or not the designated condition is satisfied (FIG. 8 / STEP24). On the other hand, when the determination result is affirmative (FIG. 8 / STEP24 ... YES) , the first exponents i = i 1 , i 2 and in the process of scanning the pattern marker 112 by the external state sensor S 1 the first sampling point group i 3 is specified (plural sampling points in each scanning line L i1, L i2 and L i3), variant of the luminance according to the change in the value of the second index j is first It is detected as a factor and stored in a storage device constituting the control device 2 (FIG. 8 / STEP26). Thus, for example, for each of the FIG. 7B scan lines are shown in the upper L i1, L i2 and L i3, feature amount corresponding to the change in the value of the second index j as shown in the drawing downward The change mode of is detected.

そして、走査線Li1、Li2およびLi3のそれぞれについて、第2指数jの値の変化に応じた特徴量の変化態様の初期検知結果(または前回検知結果)および最新検知結果(または今回検知結果)に基づき、頭部座標系に対するセンサ座標系(ひいては外界状態センサS1)の初期(または前回)から最新検知時(または今回)までの時系列的な姿勢変化量が計算される(図8/STEP28)。 Then, for each of the scanning lines L i1, L i2 and L i3, early detection results of the feature quantity of variants in accordance with the change in the value of the second index j (or previous detection results) and the latest detection result (or sensing current based on the results), the initial (or at the latest detected from the previous time) (or chronological posture variation to this) of the sensor coordinate system with respect to the head coordinate system (and thus external state sensor S 1) is calculated (Fig. 8 / STEP28).

例えば、図7A下側および図7B下側のそれぞれに示されている走査線Li1〜Li3のそれぞれの特徴量曲線の変曲点前、後または前および後の所定数の点における異なる2つの時点における(または時系列的な)輝度偏差に基づき、センサ座標系のx軸回りの姿勢変化量Δθxが算出される。前回および今回の輝度偏差の正負の別はΔθxの正負の別を表わしており、前回および今回の輝度偏差の大小はΔθxの大小を表わしている。このような定性的関係がテーブルまたは算出式として記憶装置20に記憶保持されており、輝度偏差に基づいてΔθxが算出される。 For example, different 2 at a predetermined number of points before, after, or before, and after the inflection point of each feature amount curve of the scanning lines L i1 to L i3 shown in the lower side of FIG. 7A and the lower side of FIG. 7B, respectively. Based on the (or time-series) brightness deviation at one time point, the amount of change in attitude Δθ x around the x-axis of the sensor coordinate system is calculated. The positive / negative distinction between the previous and current luminance deviations represents the positive / negative distinction of Δθ x , and the magnitude of the previous and current luminance deviations represents the magnitude of Δθ x. Such a qualitative relationship is stored in the storage device 20 as a table or a calculation formula, and Δθ x is calculated based on the luminance deviation.

(第3実施形態)
(構成)
本発明の第3実施形態に係るロボット1は、パターンマーカ112の構成を除いては第2実施形態と同様であるため、同様の構成については説明を省略する。
(Third Embodiment)
(composition)
Since the robot 1 according to the third embodiment of the present invention is the same as the second embodiment except for the configuration of the pattern marker 112, the description of the same configuration will be omitted.

パターンマーカ112は、図9A上側および図9B上側に示されているように、縦方向(b軸方向)に相互に離間して並列され、かつ、傾きが相互に相違する複数(例えば3つ)の帯状領域により構成されている。帯状領域の幅および相互間隔は、外界状態センサS1のb軸方向の分解能(同一走査線上のサンプリングポイントの間隔)よりも十分に大きく設定されている。 As shown on the upper side of FIG. 9A and the upper side of FIG. 9B, the pattern markers 112 are arranged side by side so as to be separated from each other in the vertical direction (b-axis direction), and the inclinations are different from each other (for example, three). It is composed of a strip-shaped region of. The width of the band-shaped region and the mutual spacing are set sufficiently larger than the resolution in the b-axis direction of the external state sensor S 1 (sampling point spacing on the same scanning line).

頭部11の右側(または左側)の凹曲面111の縁の一部に相当するa=a1(b1<b<b2)(またはa=a2(b1<b<b2))、b=b1(a1<a<a2)およびb=b2(a1<a<a2)が距離境界を構成する。パターンマーカ112の複数の帯状領域(低輝度領域)およびその上下の領域(高輝度領域)の境界が輝度境界を構成する。 A = a 1 (b 1 <b <b 2 ) (or a = a 2 (b 1 <b <b 2 )) corresponding to a part of the edge of the concave curved surface 111 on the right side (or left side) of the head portion 11. , B = b 1 (a 1 <a <a 2 ) and b = b 2 (a 1 <a <a 2 ) constitute the distance boundary. The boundary between the plurality of strip-shaped regions (low-luminance region) of the pattern marker 112 and the regions above and below it (high-luminance region) constitutes the luminance boundary.

(作用)
外界状態センサS1によるパターンマーカ112の走査が実行される。この過程において、第2指数j(または第1指数iおよび第2指数jの組み合わせの群)が指定された第2サンプリングポイント群G1〜G3のそれぞれにおける、第1指数iの変化に応じた輝度の変化態様が第1因子として検知され、かつ、制御装置2を構成する記憶装置に記憶保持される(図10/STEP32)。異なる第2サンプリングポイント群のそれぞれを構成する、第1指数iが同一のサンプリングポイントの第2指数jの差異は一定であってよく不定であってもよい。これにより、例えば図9A上側に示されているサンプリングポイント群G1、G2およびG3のそれぞれについて、同図下側に示されているような第1指数iの値の変化に応じた輝度の変化態様が検知される。
(Action)
Scanning of the pattern marker 112 by the external state sensor S 1 is executed. In this process, the second index j (or the group of combinations of the first index i and the second index j) corresponds to the change of the first index i in each of the designated second sampling point groups G 1 to G 3. The change mode of the brightness is detected as the first factor, and is stored in the storage device constituting the control device 2 (FIG. 10 / STEP32). The difference in the second index j of the sampling points having the same first index i, which constitutes each of the different second sampling point groups, may be constant or indefinite. As a result, for example, for each of the sampling point groups G 1 , G 2 and G 3 shown on the upper side of FIG. 9A, the brightness corresponding to the change in the value of the first index i as shown on the lower side of the figure. The change mode of is detected.

次に、指定条件が満たされているか否かが判定される(図10/STEP34)。当該判定結果が否定的である場合(図10/STEP34‥NO)、一定期間後に指定条件が満たされているか否かが再び判定される(図10/STEP34)。その一方、当該判定結果が肯定的である場合(図10/STEP34‥YES)、走外界状態センサS1によるパターンマーカ112の走査が実行される過程において、第2指数jが指定された第2サンプリングポイント群G1〜G3のそれぞれにおける、第1指数iの変化に応じた輝度の変化態様が第1因子として検知され、かつ、制御装置2を構成する記憶装置に記憶保持される(図10/STEP36)。これにより、例えば図9B上側に示されているサンプリングポイント群G1、G2およびG3のそれぞれについて、同図下側に示されているような第1指数iの値の変化に応じた輝度の変化態様が検知される。 Next, it is determined whether or not the designated condition is satisfied (FIG. 10 / STEP34). If the determination result is negative (FIG. 10 / STEP34 ... NO), it is determined again after a certain period of time whether or not the designated condition is satisfied (FIG. 10 / STEP34). Meanwhile, if the determination result is positive (Fig. 10 / STEP34 ‥ YES), in the process of scanning is performed in the pattern marker 112 by Hashigaikai state sensor S 1, the second index j is designated 2 The change mode of the brightness according to the change of the first index i in each of the sampling point groups G 1 to G 3 is detected as the first factor, and is stored and stored in the storage device constituting the control device 2 (FIG. 10 / STEP36). As a result, for example, for each of the sampling point groups G 1 , G 2 and G 3 shown on the upper side of FIG. 9B, the brightness corresponding to the change in the value of the first index i as shown on the lower side of the figure. The change mode of is detected.

そして、サンプリングポイント群G1、G2およびG3のそれぞれについて、第1指数iの値の変化に応じた輝度の変化態様の初期検知結果(または前回検知結果)および最新検知結果(または今回検知結果)に基づき、頭部座標系に対するセンサ座標系(ひいては外界状態センサS1)の姿勢変化量が計算される(図10/STEP38)。 Then, for each of the sampling point groups G 1 , G 2 and G 3 , the initial detection result (or the previous detection result) and the latest detection result (or the current detection result) of the change mode of the brightness according to the change of the value of the first index i based on the results), posture variation of the sensor coordinate system (and thus external state sensor S 1) with respect to the head coordinate system are calculated (Fig. 10 / STEP 38).

例えば、図9A下側および図9B下側のそれぞれに示されているサンプリングポイント群G1〜G3のそれぞれの輝度曲線の変曲点前、後または前および後の所定数の点における輝度偏差に基づき、センサ座標系のx軸回りの姿勢変化量Δθxが算出される。当該輝度偏差は、変曲点前では正値であり、変曲点後では負値になっているが、前回および今回の輝度偏差の正負の別はΔθxの正負の別を表わしており、前回および今回の輝度偏差の大小はΔθxの大小を表わしている。このような定性的関係がテーブルまたは算出式として記憶装置20に記憶保持されており、輝度偏差に基づいてΔθxが算出される。 For example, the luminance deviation at inflection temae, a predetermined number of points after or before and after each of the luminance curve of the sampling point group G 1 ~G 3 shown in each of FIGS. 9A lower side and Figure 9B lower Based on, the amount of change in attitude Δθ x around the x-axis of the sensor coordinate system is calculated. The luminance deviation at inflection temae a positive value, although the post-inflection point is a negative value, the previous and other positive and negative current luminance deviation represents a different positive and negative [Delta] [theta] x, The magnitude of the brightness deviations of the previous time and this time represents the magnitude of Δθ x. Such a qualitative relationship is stored in the storage device 20 as a table or a calculation formula, and Δθ x is calculated based on the luminance deviation.

(本発明の他の実施形態)
第1〜第3実施形態のそれぞれにおけるパターンマーカ112の任意の組み合わせが、凹曲面111に配置されていてもよい。パターンマーカ112の配列方向および配列順位などの配列態様は任意に変更されてもよい。
(Other Embodiments of the present invention)
Any combination of the pattern markers 112 in each of the first to third embodiments may be arranged on the concave curved surface 111. The arrangement mode such as the arrangement direction and the arrangement order of the pattern marker 112 may be arbitrarily changed.

前記実施形態では凹曲面111の縁の一部により距離境界が形成されていたが、他の実施形態としてロボット1(移動体)の形状に由来する稜線または谷筋の一部により距離境界が形成されていてもよい。 In the above embodiment, the distance boundary is formed by a part of the edge of the concave curved surface 111, but as another embodiment, the distance boundary is formed by a part of the ridge line or the valley line derived from the shape of the robot 1 (moving body). It may have been done.

前記実施形態において、外界状態センサS1を基準としたx軸、y軸およびz軸のうち少なくとも1つの軸線方向が指定されたサンプリングポイントの距離が第1因子として検知され、当該距離の検知結果の偏差に基づき、外界状態センサS1のロボット1に対する当該少なくとも1つの軸線方向についての変位量が第2因子として計算されてもよい。 In the above embodiment, the distance of the sampling point in which at least one of the x-axis, y-axis, and z-axis with respect to the external state sensor S 1 is designated is detected as the first factor, and the detection result of the distance. The amount of displacement of the external state sensor S 1 with respect to the robot 1 in the at least one axial direction may be calculated as a second factor based on the deviation of.

前記実施形態では、凹曲面111の単一領域が、x−y平面における第1走査範囲R1の一部である第1指定範囲r1(図3A参照)およびx−z平面における第2走査範囲R2の一部である第2指定範囲r2(図3B参照)に含まれ、当該単一領域にパターンマーカ112が設けられていたが(図3A参照)、他の実施形態においてロボット1の頭部11における凹曲面111の形状、位置・姿勢または外界状態センサS1の凹曲面111に対する配置態様等に応じて凹曲面111におけるパターンマーカ112の配置態様がさまざまに変更されてもよい。例えば、図11に示されているように、凹曲面111の相互に離間した一対の領域のそれぞれが、x−y平面における第1走査範囲R1の一部である一対の第1指定範囲r1に含まれ、当該一対の領域のそれぞれにパターンマーカ112が設けられていてもよい。一対の領域に配置されるパターンマーカ112またはその組み合わせは同一であってもよく異なっていてもよい。 In the above embodiment, the single region of the concave curved surface 111 is a part of the first scanning range R 1 in the xy plane, the first designated range r 1 (see FIG. 3A), and the second scanning in the xx plane. Although it is included in the second designated range r 2 (see FIG. 3B) which is a part of the range R 2 and the pattern marker 112 is provided in the single area (see FIG. 3A), the robot 1 in another embodiment. The arrangement mode of the pattern marker 112 on the concave curved surface 111 may be variously changed depending on the shape, position / orientation of the concave curved surface 111 on the head portion 11 or the arrangement mode of the external world state sensor S 1 with respect to the concave curved surface 111. For example, as shown in FIG. 11, each of the pair of regions of the concave curved surface 111 separated from each other is a part of the first scanning range R 1 in the xy plane. A pattern marker 112 may be provided in each of the pair of regions included in 1. The pattern markers 112 or combinations thereof arranged in the pair of regions may be the same or different.

前記実施形態において、指定条件の充足性判定処理(図6/STEP14、図8/STEP24、図10/STEP34参照)が省略され、定期的に(例えば、制御装置2のクロック周波数に応じた周期などの一定周期ごとに)センサ座標系の姿勢変化量の計算(図6/STEP16、18、図8/STEP26、28、図10/STEP36、38参照)が実行されてもよい。 In the above embodiment, the sufficiency determination process of the designated conditions (see FIG. 6 / STEP14, FIG. 8 / STEP24, FIG. 10 / STEP34) is omitted, and periodically (for example, a cycle according to the clock frequency of the control device 2). Calculation of the amount of change in the attitude of the sensor coordinate system (see FIGS. 6 / STEP16, 18, FIG. 8 / STEP26, 28, FIG. 10 / STEP36, 38) may be executed.

1‥ロボット(移動体)、2‥制御装置(計算装置)、10‥基体、11‥頭部、20‥記憶装置、22‥第1因子検知要素、24‥第2因子計算要素、28‥動作生成装置、111‥凹曲面(第1の標識要素)、112‥パターンマーカ(第2の標識要素)、S1‥外界状態センサ、S2‥内界状態センサ。 1 Robot (moving body), 2 Control device (calculation device), 10 Base, 11 Head, 20 Storage device, 22 First factor detection element, 24 Second factor calculation element, 28 Operation Generator, 111 ... concave curved surface (first marker element), 112 ... pattern marker (second marker element), S 1 ... external state sensor, S 2 ... internal state sensor.

Claims (6)

センサ座標系の相互に直交する第1軸線および第2軸線のそれぞれの回りに回動する走査ビームを出射する外界状態センサが移動体に対して取り付けられ、かつ、前記外界状態センサにより検知される特徴量が場所に応じて変化するように構成されている標識要素が前記移動体に形成または配置されている状態で、
前記外界状態センサに前記標識要素を走査させることにより、複数のサンプリングポイントのうち、指定されたサンプリングポイントに関して、前記外界状態センサを基準とした方向を表わす回転角度と前記標識要素による前記特徴量との相関関係に由来する第1因子を検知する検知過程と、
前記検知過程により検知された前記第1因子の時系列に基づき、前記移動体に対する前記外界状態センサの相対的な配置態様の変化量を表わす第2因子を計算する計算過程と、を備え
前記標識要素は、パターンマーカとして移動体座標系の所定方向に相互に離間して並列され、かつ、傾きが相互に相違する複数の帯状領域により構成されていることを特徴とする配置態様変化計算方法。
An external state sensor that emits scanning beams that rotate around the first axis and the second axis that are orthogonal to each other in the sensor coordinate system is attached to the moving body and is detected by the external state sensor. In a state where a marker element whose feature amount is configured to change depending on the location is formed or arranged on the moving body.
By causing the external state sensor to scan the marking element, the rotation angle representing the direction with respect to the external world sensor and the feature amount by the marking element with respect to the designated sampling point among the plurality of sampling points. The detection process to detect the first factor derived from the correlation of
Based on the time series of the first factor detected by the detection process, a calculation process for calculating a second factor representing the amount of change in the relative arrangement mode of the external state sensor with respect to the moving body is provided .
The arrangement mode change calculation is characterized in that the marker elements are arranged as pattern markers in parallel in a predetermined direction of the moving body coordinate system so as to be separated from each other, and are composed of a plurality of strip-shaped regions having different inclinations. Method.
請求項1記載の配置態様変化計算方法において、
前記検知過程において、前記特徴量が不連続となる境界上の点の前記第2軸線回りの第2回転角度を第1因子として検知し、
前記計算過程において、前記第2回転角度の偏差に基づき、前記外界状態センサの前記移動体に対する、前記第2軸線回りの角度変化量を前記第2因子として計算することを特徴とする配置態様変化計算方法。
In the arrangement mode change calculation method according to claim 1,
In the detection process, the second rotation angle around the second axis of the point on the boundary where the feature amount is discontinuous is detected as the first factor.
In the calculation process, based on the deviation of the second rotation angle, the amount of change in the angle of the external state sensor with respect to the moving body around the second axis is calculated as the second factor. Method of calculation.
請求項2記載の配置態様変化計算方法において、
前記検知過程において、前記特徴量が不連続となる境界上の点の、前記第1軸線回りの第1回転角度を第1因子として検知し、
前記計算過程において、前記第1回転角度の偏差に基づき、前記外界状態センサの前記移動体に対する、前記第1軸線回りの角度変化量を前記第2因子として計算することを特徴とする配置態様変化計算方法。
In the arrangement mode change calculation method according to claim 2,
In the detection process, the first rotation angle around the first axis of the point on the boundary where the feature amount is discontinuous is detected as the first factor.
In the calculation process, based on the deviation of the first rotation angle, the amount of change in the angle of the external state sensor with respect to the moving body around the first axis is calculated as the second factor. Method of calculation.
請求項2または3記載の配置態様変化計算方法において、
前記検知過程において、前記特徴量が不連続となる境界上の一対の点の、前記第1軸線回りの第1回転角度と前記第2軸線回りの第2回転角度とを前記第1因子として検知し、前記計算過程において、前記一対の点の間での前記第1回転角度の偏差と前記第2回転角度の偏差との比率の偏差に基づき、前記外界状態センサの前記移動体に対する、前記第1軸線および前記第2軸線のそれぞれに対して垂直な第3軸線回りの角度変化量を前記第2因子として計算することを特徴とする配置態様変化計算方法。
In the arrangement mode change calculation method according to claim 2 or 3,
In the detection process, the first rotation angle around the first axis and the second rotation angle around the second axis of a pair of points on the boundary where the feature quantities are discontinuous are detected as the first factor. Then, in the calculation process, based on the deviation of the ratio of the deviation of the first rotation angle and the deviation of the second rotation angle between the pair of points, the first external state sensor with respect to the moving body. An arrangement mode change calculation method, characterized in that the amount of change in angle around a third axis perpendicular to each of the first axis and the second axis is calculated as the second factor.
請求項1〜4のうちいずれか1つに記載の配置態様変化計算方法において、
前記検知過程において、前記第1軸線回りの第1回転角度が指定された第1サンプリングポイント群の、前記第2軸線回りの第2回転角度の変化に応じた前記特徴量の変化態様を前記第1因子として検知し、
前記計算過程において、前記特徴量の変化態様の偏差に基づき、前記外界状態センサの前記移動体に対する、前記第2軸線回りの角度変化量を前記第2因子として計算することを特徴とする配置態様変化計算方法。
In the arrangement mode change calculation method according to any one of claims 1 to 4,
In the detection process, the said first sampling point group first rotation angle of the first axis line is specified, the feature quantity of variants in accordance with the change of the second rotation angle of the second axis around the Detected as one factor,
In the calculation process, the arrangement mode is characterized in that the amount of change in the angle around the second axis with respect to the moving body of the external state sensor is calculated as the second factor based on the deviation of the change mode of the feature amount. Change calculation method.
請求項5記載の配置態様変化計算方法において、
前記検知過程において、前記第2回転角度が指定された第2サンプリングポイント群の、前記第1回転角度の変化に応じた前記特徴量の変化態様を前記第1因子として検知し、
前記計算過程において、前記特徴量の変化態様の偏差に基づき、前記外界状態センサの前記移動体に対する、前記第1軸線回りの角度変化量を前記第2因子として計算することを特徴とする配置態様変化計算方法。
In the arrangement mode change calculation method according to claim 5,
In the detection process, the change mode of the feature amount in response to the change in the first rotation angle of the second sampling point group in which the second rotation angle is specified is detected as the first factor.
In the calculation process, the arrangement mode is characterized in that the amount of change in the angle around the first axis with respect to the moving body of the external state sensor is calculated as the second factor based on the deviation of the change mode of the feature amount. Change calculation method.
JP2017066072A 2017-03-29 2017-03-29 Calculation method for changing the arrangement of the external state sensor Active JP6941956B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017066072A JP6941956B2 (en) 2017-03-29 2017-03-29 Calculation method for changing the arrangement of the external state sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017066072A JP6941956B2 (en) 2017-03-29 2017-03-29 Calculation method for changing the arrangement of the external state sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018167354A JP2018167354A (en) 2018-11-01
JP6941956B2 true JP6941956B2 (en) 2021-09-29

Family

ID=64019190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017066072A Active JP6941956B2 (en) 2017-03-29 2017-03-29 Calculation method for changing the arrangement of the external state sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6941956B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3452201B2 (en) * 1991-05-07 2003-09-29 芝浦メカトロニクス株式会社 Component mounting equipment
KR100437275B1 (en) * 2001-06-29 2004-06-23 삼성물산 주식회사 Method for for measuring displacement of moving body formed of displacement measuring mark using line scan camera
JP5097596B2 (en) * 2008-03-31 2012-12-12 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Measuring device using line sensor
JP4709890B2 (en) * 2008-12-12 2011-06-29 本田技研工業株式会社 Detection function inspection method and detection function inspection sheet in autonomous mobile device
JP5517104B2 (en) * 2010-04-14 2014-06-11 株式会社安川電機 Moving body

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018167354A (en) 2018-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5859036B2 (en) robot
US8768507B2 (en) Robot and behavior control system for the same
JP7180783B2 (en) CALIBRATION METHOD FOR COMPUTER VISION SYSTEM AND 3D REFERENCE OBJECT USED FOR CALIBRATION METHOD
JP6927727B2 (en) Robot control device
KR20140008262A (en) Robot system, robot, robot control device, robot control method, and robot control program
JP6450273B2 (en) Mobile robot operating environment information generator
JP2008246607A (en) Robot, control method of robot and control program of robot
CN110672049B (en) Method and system for determining the relation between a robot coordinate system and a workpiece coordinate system
JP6850638B2 (en) Abnormal contact detection method and contact site identification method for mobile robots
JP4910552B2 (en) Operation data creation apparatus and method
JP6941956B2 (en) Calculation method for changing the arrangement of the external state sensor
JP6026393B2 (en) Mobile device
JP4577697B2 (en) Mobile device and mobile device system
JP2021024052A (en) Image processing device, image processing method and program
JP7401682B2 (en) robot system
송기욱 et al. IMU Based Walking Position Tracking Using Kinematic Model of Lower Body and Walking Cycle Analysis
Yunardi Marker-based motion capture for measuring joint kinematics in leg swing simulator
JP6647143B2 (en) Functional device, control device and control method thereof
JP5456557B2 (en) Robot, control system and control program
KR102018950B1 (en) Kinematic calibration device for lower body and calibration method for posture of lower body using thereof
JPH07129231A (en) Noncontact point teaching device
KR101436097B1 (en) Non-Contacting Method for Measuring 6-DOF Motion Based on Laser Sensor
RU2674912C1 (en) Method of evaluating the form of the measured surface
JP5465129B2 (en) Robot and behavior control system
JP2023088409A (en) Calibration method and robot system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201211

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210831

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210907

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6941956

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150