JP6960519B2 - 制御装置、移動体、プログラム及び制御方法 - Google Patents

制御装置、移動体、プログラム及び制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、移動体及びプログラムに関する。
近年、GPS信号を利用して自己位置を推定し、予め定められた領域の内部を自律走行する作業機械が開発されている。(例えば、特許文献1または2を参照されたい)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2016−185099号公報
[特許文献2] 特開2013−223531号公報
解決しようとする課題
しかしながら、作業機械が受信したGPS信号を利用して作業機械の位置を推定する場合、作業機械は、GPS信号の受信環境が悪い場所を精度よく移動することができない。また、作業機械に搭載された内界センサの出力を利用して作業機械の位置を推定する場合、基準位置からの距離が長くなるにつれて、測位誤差が大きくなる。
一般的開示
本発明の第1の態様においては、制御装置が提供される。上記の制御装置は、例えば、自律移動機能を有する移動体を制御する。上記の移動体は、例えば、(i)予め定められた位置に配された1以上のランドマークの少なくとも1つを撮像する撮像部、及び、(ii)予め定められた位置に配された1以上の発信機(測位衛星に配された発信機を除く。)の少なくとも1つからの信号を受信する受信部の少なくとも一方を備える。上記の制御装置は、例えば、撮像部が撮像した画像及び受信部が受信した信号の少なくとも一方に関する情報を取得する情報取得部を備える。上記の制御装置は、例えば、撮像部が撮像した画像及び受信部が受信した信号の少なくとも一方を解析して、移動体の位置を推定する位置推定部を備える。
上記の制御装置において、位置推定部は、例えば、(a)撮像部が撮像した画像に含まれる少なくとも2つのランドマークと、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第1推定部、(b)撮像部が撮像した画像に含まれる単一のランドマークの少なくとも2つの部分と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第2推定部、(c)受信部が受信した少なくとも2つの信号のそれぞれを出力した少なくとも2つの発信機と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第3推定部、(d)受信部が受信した少なくとも2つの信号を出力した単一の発信機と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第4推定部、並びに、(e)(i)撮像部が撮像した画像に含まれる少なくとも1つのランドマークと、移動体との相対的な位置関係、及び、(ii)受信部が受信した少なくとも1つの信号のそれぞれを出力した少なくとも1つの発信機と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第5推定部の少なくとも1つを有する。
上記の制御装置は、撮像部及び受信部の少なくとも一方を制御するセンサ制御部をさらに備えてよい。上記の制御装置において、センサ制御部は、(i)移動体が移動しても、1以上のランドマークのうちの特定のランドマークが画角に含まれるように、撮像部を制御してよい。上記の制御装置において、センサ制御部は、(ii)移動体が移動しても、1以上の発信機のうちの特定の発信機からの信号が受信されるように、受信部を制御してよい。
上記の制御装置において、センサ制御部は、(i)撮像部が撮像した画像に2以上のランドマークが含まれる場合、2以上のランドマークのうちの1つを、特定のランドマークとして設定してよい。また、上記の制御装置において、センサ制御部は、(ii)受信部が2以上の発信機からの信号を受信している場合、2以上の発信機のうちの1つを、特定の発信機として設定してよい。
上記の制御装置において、センサ制御部は、(i)撮像部が撮像した画像における特定のランドマークの位置及び大きさの少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合、画像に含まれる他のランドマークを、次の特定のランドマークとして設定してよい。また、上記の制御装置において、センサ制御部は、(ii)特定の発信機からの信号の強度が予め定められた条件を満足する場合、受信部が信号を受信している他の発信機を、次の特定のランドマークとして設定してよい。
上記の制御装置は、移動体の移動を制御する移動制御部を備えてよい。上記の制御装置は、移動体の移動履歴を示す情報を格納する移動履歴格納部を備えてよい。上記の制御装置において、位置推定部は、撮像部が撮像した画像及び受信部が受信した信号を解析し、移動体の周囲に存在するランドマーク、ランドマークの部分又は発信機を認識する認識部を有してよい。上記の制御装置において、移動制御部は、認識部が認識したランドマーク、ランドマークの部分又は発信機の個数が予め定められた値よりも小さい場合、移動履歴格納部に格納された情報を参照し、移動体の直前の移動履歴に基づいて、移動体が移動体の軌跡を逆方向に進行するように移動体の移動を制御してよい。
上記の制御装置は、移動体の移動を制御する移動制御部を備えてよい。上記の制御装置において、位置推定部は、撮像部が撮像した画像及び受信部が受信した信号を解析し、移動体の周囲に存在するランドマーク、ランドマークの部分又は発信機を認識する認識部を有してよい。上記の制御装置において、位置推定部は、移動体の駆動部の制御量に基づいて、特定の基準位置と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第6推定部を有してよい。上記の制御装置において、移動制御部は、認識部が認識したランドマーク、ランドマークの部分又は発信機の個数が予め定められた値よりも小さい場合、認識部が認識したランドマーク、ランドマークの部分又は発信機の個数が、予め定められた値に等しくなる、又は、予め定められた値より大きくなるまで、第6推定部が推定した移動体の位置に基づいて、移動体の移動を制御してよい。
上記の制御装置は、移動体の動作モードを制御する動作モード制御部を備えてよい。上記の制御装置において、動作モード制御部は、(i)認識部が認識したランドマーク、ランドマークの部分又は発信機の個数が予め定められた値よりも小さくなった後、予め定められた時間が経過した場合、又は、(ii)認識部が認識したランドマーク、ランドマークの部分又は発信機の個数が予め定められた値よりも小さくなった後、移動体の移動距離が予め定められた条件を満足する場合、移動体の動作モードを予め定められた動作モードに設定してよい。
本発明の第2の態様においては、プログラムが提供される。上記のプログラムは、例えば、コンピュータを、上記の制御装置として機能させるためのプログラムである。上記のプログラムは、例えば、コンピュータに、自律移動機能を有する移動体を制御する制御方法を実行させるためのプログラムである。
上記の制御方法において、上記の移動体は、例えば、(i)予め定められた位置に配された1以上のランドマークの少なくとも1つを撮像する撮像部、及び、(ii)予め定められた位置に配された1以上の発信機(測位衛星に配された発信機を除く。)の少なくとも1つからの信号を受信する受信部の少なくとも一方を備える。上記の制御方法は、例えば、撮像部が撮像した画像及び受信部が受信した信号の少なくとも一方に関する情報を取得する情報取得段階を有する。上記の制御方法は、例えば、撮像部が撮像した画像及び受信部が受信した信号の少なくとも一方を解析して、移動体の位置を推定する位置推定段階を有する。
上記の制御方法において、上記の位置推定段階は、(a)撮像部が撮像した画像に含まれる少なくとも2つのランドマークと、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第1推定段階、(b)撮像部が撮像した画像に含まれる単一のランドマークの少なくとも2つの部分と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第2推定段階、(c)受信部が受信した少なくとも2つの信号のそれぞれを出力した少なくとも2つの発信機と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第3推定段階、(d)受信部が受信した少なくとも2つの信号を出力した単一の発信機と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第4推定段階、並びに、(e)(i)撮像部が撮像した画像に含まれる少なくとも1つのランドマークと、移動体との相対的な位置関係、及び、(ii)受信部が受信した少なくとも1つの信号のそれぞれを出力した少なくとも1つの発信機と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第5推定段階の少なくとも1つを有する。
上記のプログラムを格納するコンピュータ可読媒体が提供されてもよい。コンピュータ可読媒体は、非一時的なコンピュータ可読媒体であってもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読記録媒体であってもよい。
本発明の第3の態様においては、自律移動式の移動体が提供される。上記の移動体は、例えば、上記の制御装置を備える。上記の移動体は、例えば、撮像部及び受信部の少なくとも一方を備える。
上記の移動体において、撮像部は、(i)異なる方向を撮像する複数の撮像素子を有してよい上記の移動体において、撮像部は、(ii)回転可能な支持部に支持されてよい。上記の移動体において、撮像部は、(iii)少なくとも一部に回転可能に構成された部材を含む光学系を介して被写体を撮像してよい。
上記の移動体において、受信部は、(i)複数の受信素子を有し、各受信素子は、指向性を有し、異なる方向からの信号を受信するように配されてよい。上記の移動体において、受信部は、(ii)回転可能な支持部に支持されてよい。上記の移動体において、受信部は、(iii)少なくとも一部に回転可能に構成された部材を含む導波部を介して信号を受信してよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
移動体110の内部構成の一例を概略的に示す。 管理システム200のシステム構成の一例を概略的に示す。 芝刈機210の内部構成の一例を概略的に示す。 制御ユニット380の内部構成の一例を概略的に示す。 測位部450の内部構成の一例を概略的に示す 格納部460の内部構成の一例を概略的に示す。 管理サーバ230の内部構成の一例を概略的に示す。 2つのランドマークを撮像した単一の画像 同一のランドマークを撮像した2つの画像
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の参照番号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、技術的に大きな矛盾が生じない範囲において、同一の名称を有し、異なる参照番号が付された2以上の要素のそれぞれは、互いに同様の構成を有してよい。
[移動体110の概要]
図1は、移動体110の一実施形態の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、移動体110は、例えば、撮像部112及び受信部114の少なくとも一方を備える。移動体110は、複数の撮像部112を備えてもよい。移動体110は、複数の受信部114を備えてもよい。本実施形態において、移動体110は、制御装置120を備えてもよい。本実施形態において、制御装置120は、例えば、情報取得部130を備える。制御装置120は、位置推定部140を備えてもよい。本実施形態において、位置推定部140は、第1推定部141、第2推定部142、第3推定部143、第4推定部144、及び、第5推定部145の少なくとも1つを有してよい。
本実施形態において、移動体110は、自律移動機能を有する。例えば、移動体110は、領域102の内部における自己の位置を認識し、領域102の内部を自律的に移動する。移動体110は、陸上を走行する移動体であってもよく、空中を飛行する移動体であってもよく、水中又は水上を航行する移動体であってもよい。なお、領域102の位置及び範囲は、特に限定されない。領域の範囲は、当該領域の大きさ及び形状を表してよい。領域102は、任意の地理的範囲を有してよい。領域102は、予め定められた地理的範囲を有してよい。
本実施形態において、撮像部112は、予め定められた位置に配された1以上のランドマーク104の少なくとも1つを撮像する。撮像部112は、1以上のランドマーク104の少なくとも1つが、単一の画像の被写体となるように、画角を調整してよい。
撮像部112は、撮像された画像のデータを、制御装置120に送信してよい。撮像部112は、撮像された画像の撮像条件を示す情報を、制御装置120に送信してもよい。撮像条件としては、ズーム倍率、絞り量、光学フィルタの有無又は要否、光学フィルタの種類、解像度、シャッター速度、フレームレート、撮影高度、画角、焦点距離、レンダリング設定などが例示される。撮像条件には、撮像時の気象条件を示す情報が含まれてもよい。
一実施形態において、撮像部112は、(i)単一の撮像素子を有してもよく、(ii)複数の撮像素子を有してもよい。撮像部112は、ステレオ画像を生成するための複数の撮像素子を有してよい。撮像部112は、二眼又は多眼のステレオカメラであってもよい。なお、2又は3以上の撮像部112が協働してステレオ画像を撮像してもよい。撮像部112は、互いに異なる方向を撮像可能に構成された、複数の撮像素子を有してよい。撮像部112は、180度カメラであってもよく、360度カメラであってもよい。撮像部112は、被写体の静止画像を取得してもよく、被写体の動画像を取得してもよい。
他の実施形態において、1又は複数の撮像部112の少なくとも1つが、回転可能な支持部に支持されていてもよい。これにより、例えば、移動体110に搭載されたコンピュータが支持部の回転を制御することにより、1又は複数の撮像部112の少なくとも1つの撮像方向が制御される。なお、他の撮像部112は、移動体110に固定されていてもよい。
さらに他の実施形態において、1又は複数の撮像部112の少なくとも1つが、少なくとも一部に回転可能に構成された部材を含む光学系を介して、被写体を撮像するように構成されていてよい。回転可能に構成された部材としては、1以上のレンズ部材、1以上の反射部材、及び、これらの組み合わせが例示される。これにより、例えば、移動体110に搭載されたコンピュータが光学系の少なくとも一部の部材の回転を制御することにより、1又は複数の撮像部112の少なくとも1つの撮像方向が制御される。
これらの実施形態において、撮像部112の撮像方向を示す情報が、制御装置120に送信されてもよい。撮像部112の撮像方向を示す情報としては、(i)移動体110に設定された基準方向と、撮像部112の光学系の光軸とがなす角の角度を示す情報、(ii)撮像部112の光学系の光軸の方位角を示す情報などが例示される。撮像部112の撮像方向を示す情報は、2次元の情報であってもよく、3次元の情報であってもよい。例えば、撮像部112の撮像方向を示す情報は、撮像部112の光学系の光軸の仰角を示す情報を含む。
ランドマーク104は、領域102の内部に配されていてもよく、領域102の外部に配されていてもよい。ランドマーク104は、領域102の境界の近傍に配されていてもよく、領域102の中心又は重心の近傍に配されていてもよい。
ランドマーク104は、少なくとも特定の時刻における、少なくとも2次元平面(例えば、水平面である。)における位置が既知であればよく、形状、大きさ、及び、移動の可否は特に限定されない。ランドマーク104は、地上に配されてもよく、空中に配されてもよい。ランドマーク104の位置は、2次元座標上で特定されてもよく、3次元座標上で特定されてもよい。
ランドマーク104は、天然の構造物であってもよく、人工の構造物であってもよい。天然の構造物としては、岩、木、崖などが例示される。人工の建造物としては、建物、オブジェ、壁、フェンスなどが例示される。ランドマーク104は、天然又は人工の構造物の一部に配されたマーク又は模様であってもよい。上記のマーク又は模様は、天然のマーク又は模様であってもよく、人工のマーク又は模様であってもよい。天然又は人工の構造物の全体形状及びその大きさが測位に利用されてもよく、天然又は人工の構造物の一部に配されたマーク又は模様の形状及び大きさが測位に利用されてもよい。
なお、上記のマーク又は模様は、有体物に限定されない。上記のマーク又は模様は、撮像部112により撮像され得る無体物であってもよい。この場合、上記のマーク又は模様は、(i)ディスプレイ、プロジェクタ、LEDライトなどの発光装置に表示された静止画又は動画により表現されてもよく、(ii)上記の発光装置が出射した光の点滅、当該光の強度、当該光の強度の変動、当該光の波長、当該光の波長の変動などにより表現されてもよい。上記のマークは、光の点滅パターン、光の強度の変動パターン、光の波長の変動パターン、又は、これらの組み合わせであってもよい。なお、ランドマーク104が無体物である場合、ランドマーク104が出現することを、「ランドマーク104が配される」と記載する場合がある。
また、この場合、ランドマーク104は、光信号の一例であってよい。光信号は、ランドマーク104を識別するための識別情報を含んでよい。光信号は、(i)ランドマーク104が出射された位置を示す位置情報、及び(ii)光信号の出射方位を示す方位情報の少なくとも一方をさらに含んでもよい。また、上記の光信号を出射する光信号発信機は、発信機106の一例であってもよい。
天然又は人工の構造物には、単一のランドマーク104が配されてもよく、複数のランドマーク104が配されてもよい。天然又は人工の構造物には、2個のランドマーク104が配されてもよく、少なくとも3個のランドマーク104が配されてもよく、少なくとも4個のランドマーク104が配されてもよく、少なくとも6個のランドマーク104が配されてもよく、少なくとも8個のランドマーク104が配されてもよい。
天然又は人工の構造物には、単一の種類のランドマーク104が配されてもよく、複数の種類のランドマーク104が配されてもよい。天然又は人工の構造物には、2種類のランドマーク104が配されてもよく、少なくとも3種類のランドマーク104が配されてもよく、少なくとも4種類のランドマーク104が配されてもよく、少なくとも6種類のランドマーク104が配されてもよく、少なくとも8種類のランドマーク104が配されてもよい。ランドマーク104の種類は、大きさ、形状、模様、及び、色彩の少なくとも1つにより区別されてよい。
天然又は人工の構造物の外観形状は、複数の面を有してよい。例えば、複数の面のうちの第1の面及び第2の面に、それぞれ異なる種類のランドマーク104が配される。第1の面の法線ベクトルにより示される方位と、第2の面の法線ベクトルにより示される方位とは、互いに異なってよい。特定の面の法線ベクトルにより示される方位は、当該法線ベクトルを水平面上に投影して得られるベクトルが示す方位であってよい例えば、上記の構造物の北側の面には第1のランドマーク104が配され、構造物の南側の面には、第1のランドマーク104とは種類の異なる第2のランドマーク104が配される。
同様に、天然又は人工の構造物の3以上の面のそれぞれに、互いに種類の異なるランドマーク104が配されてもよい。上記の3以上の面のそれぞれの法線ベクトルにより示される方位は、互いに異なってよい。これにより、例えば、制御装置120が、少ない計算量で移動体110の位置を推定することができる。また、移動体110の位置推定精度を向上させることができる。
天然又は人工の構造物において、ランドマーク104又はランドマーク104を出現させる発光装置が、回転可能な支持部材に支持されていてもよい。これにより、例えば、制御装置120が、少ない計算量で移動体110の位置を推定することができる。また、移動体110の位置推定精度を向上させることができる。
天然又は人工の構造物には、ランドマーク104が撮像され得る地理的範囲を制限する撮像制限部材が配されてもよい。これにより、ランドマーク104に指向性を付与することができる。例えば、天然又は人工の構造物に、ランドマーク104の周囲に配され、撮像部112からランドマーク104を遮る遮蔽部材が配される。遮蔽部材は、板状の部材であってもよく、筒状の部材であってもよく、柱状の部材であってもよい。
遮蔽部材の設置位置及びランドマーク104の相対位置、並びに、遮蔽部材の高さの少なくとも一方を調整することにより、ランドマーク104が撮像され得る地理的範囲を調整することができる。例えば、ランドマーク104の一部を覆うように、衝立状の遮蔽部材を配置すると、芝刈機210は、衝立状の遮蔽部材が配置された側からは当該ランドマークを認識することができない。これにより、例えば、制御装置120が、少ない計算量で移動体110の位置を推定することができる。また、移動体110の位置推定精度を向上させることができる。
本実施形態において、受信部114は、予め定められた位置に配された1以上の発信機106の少なくとも1つからの信号10を受信する。受信部114は、信号10の受信強度を測定してもよい。
受信部114は、受信された信号を、制御装置120に送信してよい。受信部114は、信号10により伝送されたデータを、制御装置120に送信してもよい。受信部114は、信号10の受信条件を示す情報を、制御装置120に送信してもよい。受信条件としては、受信時の気象条件を示す情報などが例示される。
一実施形態において、受信部114は、(i)単一の受信素子を有してもよく、(ii)複数の受信素子を有してもよい。受信部114が複数の受信素子を有する場合、複数の受信素子が互いに異なる方向からの信号を受信するように構成されていてもよい。上記の受信素子は、指向性を有してよい。受信部114は、複数の受信素子により構成されたフェイズドアレイ方式の受信機を有してもよい。受信素子としては、マイク、アンテナなどが例示される。
他の実施形態において、1又は複数の受信部114の少なくとも1つが、回転可能な支持部に支持されてもよい。これにより、例えば、移動体110に搭載されたコンピュータが支持部の回転を制御することにより、1又は複数の受信部114の少なくとも1つの受信方向が制御される。なお、他の受信部114は、移動体110に固定されていてもよい。
さらに他の実施形態において、1又は複数の受信部114の少なくとも1つが、少なくとも一部に回転可能に構成された部材を含む導波部を介して、信号10を受信するように構成されていてよい。回転可能に構成された部材としては、音波、電波などを反射する1以上の反射部材、及び、これらの組み合わせが例示される。これにより、例えば、移動体110に搭載されたコンピュータが導波部の少なくとも一部の部材の回転を制御することにより、1又は複数の受信部114の少なくとも1つの受信方向が制御される。
これらの実施形態において、信号10の受信方向を示す情報が、制御装置120に送信されてもよい。信号10の受信方向は、信号10の受信強度に基づいて決定されてよい。例えば、信号10の受信強度が予め定められた条件を満たす方向が、信号10の受信方向として決定される。予め定められた条件としては、(i)信号10の受信強度が予め定められた閾値以上であるという条件、(ii)信号10の受信強度が予め定められた閾値より大きいという条件、(iii)信号10の受信強度がピークを示すという条件などが例示される。
信号10の受信方向を示す情報としては、(i)移動体110に設定された基準方向と、信号10の受信強度が予め定められた条件を満たす方向とがなす角の角度範囲を示す情報、(ii)信号10の受信強度が予め定められた条件を満たす方向の方位角の角度範囲を示す情報などが例示される。信号10の受信方向を示す情報は、信号10の受信強度が最も大きかった方向を示す情報を含んでもよい。信号10の受信方向を示す情報は、2次元の情報であってもよく、3次元の情報であってもよい。
信号10としては、GPS信号を除く各種の測位用の信号(測位信号と称される場合がある。)が例示される。これにより、信号10を利用した測位情報により、GPS信号を利用した測位情報を補完したり、GPS信号を利用した測位情報により、信号10を利用した測位情報を補完したりすることができる。その結果、例えば、GPS信号を利用した測位情報の測位精度が低い場合であっても、移動体110の位置をより正確に推定することができる。
信号10の伝送媒体としては、光、電波、音波、超音波などが例示される。信号10は、ビーコン信号、無線通信用の電波信号などであってもよい。信号10は、信号10を出射した発信機106を識別するための識別情報を含んでよい。信号10は、(i)信号10を出射した発信機106の位置を示す位置情報、(ii)信号10の出射方位を示す方位情報の少なくとも一方をさらに含んでもよい。方位情報は、(i)信号10の出射方向の方位角を示す情報であってもよく、発信機106に設定された基準方向と、信号10の出射方向とがなす角の角度を示す情報であってもよい。
本実施形態において、発信機106は、信号10を出射する。発信機106は、測位衛星に配された発信機ではないことが好ましい。発信機106は、領域102の内部に配されていてもよく、領域102の外部に配されていてもよい。発信機106は、領域102の境界の近傍に配されていてもよく、領域102の中心又は重心の近傍に配されていてもよい。
少なくとも特定の時刻における、少なくとも2次元平面(例えば、水平面である。)における発信機106の位置が既知であれば、発信機106の配置場所は特に限定されない。発信機106は、地上に配されてもよく、空中に配されてもよい。発信機106の位置は、2次元座標上で特定されてもよく、3次元座標上で特定されてもよい。
発信機106は、指向性を有する信号10を出射してもよく、無指向の信号10を出射してもよい。単一の発信機106が、単一の信号10を出射してもよく、複数の信号10を出射してもよい。単一の発信機106が、複数の信号10を同時に出射してもよく、複数の信号10を順番に出射してもよい。単一の発信機106が、複数の信号10を略同一の方向又は方位に出射してもよく、複数の信号10を異なる方向又は方位に出射してもよい。
2つの信号の方向又は方位が略同一であるとは、2つの信号の出力強度が最大となる方向又は方位が一致する場合だけでなく、2つの信号の指向範囲角度の重複具合が予め定められた条件を満たす場合をも含む。
単一の発信機106が、単一の種類の信号10を出射してもよく、複数の種類の信号10を出射してもよい。単一の発信機106が、複数の種類の信号10を同時に出射してもよく、複数の種類の信号10を順番に出射してもよい。単一の発信機106が、複数の種類の信号10を略同一の方向又は方位に出射してもよく、複数の種類の信号10を異なる方向又は方位に出射してもよい。信号10の種類は、信号10の周波数、信号10により伝送されるデータにより示される情報の少なくとも1つにより区別されてよい。
発信機106は、回転可能な支持部材に支持されていてもよい。発信機106は、少なくとも一部に回転可能に構成された部材を含む導波部材を介して、信号10を出射してもよい。発信機106は、連続的に信号10を出射してもよく、断続的に信号10を出射してもよい。発信機106は、信号10の出射時刻を格納してもよい。発信機106は、(i)信号10の出射時刻と、(ii)信号10の出射方向、及び、信号10の種類の少なくとも一方とを対応づけて格納してもよい。
本実施形態において、制御装置120は、移動体110を制御する。本実施形態においては、制御装置120が移動体110に配される場合を例として、制御装置120の詳細について説明する。しかしながら、制御装置120は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、制御装置120の少なくとも一部の要素が、通信ネットワークを介して移動体110と情報を送受することのできる外部の情報処理装置に配されてよい。また、制御装置120の少なくとも一部の機能が、上記の外部の情報処理装置により実現されてもよい。
本実施形態において、情報取得部130は、撮像部112が撮像した画像及び受信部114が受信した信号10の少なくとも一方に関する情報を取得する。情報取得部130は、取得された情報を、位置推定部140に送信してよい。
本実施形態において、位置推定部140は、撮像部112が撮像した画像及び受信部114が受信した信号10の少なくとも一方を解析して、移動体110の位置を推定する。本実施形態において、位置推定部140は、情報取得部130の取得した情報が入力され、移動体110の推定位置を示す情報を出力する。
位置推定部140は、移動体110の位置の測位精度を示す情報を出力してもよい。位置推定部140は、ランドマーク104、発信機106、撮像部112及び受信部114の少なくとも一部に異常が発生したことを示す情報を出力してもよい。位置推定部140は、位置推定部140が認識したランドマーク104の個数を示す情報を出力してもよい。位置推定部140は、位置推定部140が認識した発信機106の個数を示す情報を出力してもよい。上記の個数を示す情報は、位置推定部140が認識したランドマーク104又は発信機106の識別情報であってよい。
本実施形態において、第1推定部141は、撮像部112が撮像した画像に含まれる少なくとも2つのランドマーク104と、移動体110との相対的な位置関係を算出する。第1推定部141は、上記の位置関係に基づいて、移動体110の位置を推定してよい。
本実施形態において、第2推定部142は、撮像部112が撮像した画像に含まれる単一のランドマーク104の少なくとも2つの部分と、移動体110との相対的な位置関係を算出する。第2推定部142は、上記の位置関係に基づいて、移動体110の位置を推定してよい。
本実施形態において、第3推定部143は、受信部114が受信した少なくとも2つの信号10のそれぞれを出力した少なくとも2つの発信機106と、移動体110との相対的な位置関係を算出する。第3推定部143は、上記の位置関係に基づいて、移動体110の位置を推定してよい。
本実施形態において、第4推定部144は、受信部114が受信した少なくとも2つの信号10を出力した単一の発信機106と、移動体110との相対的な位置関係を算出する。第4推定部144は、上記の位置関係に基づいて、移動体110の位置を推定してよい。
本実施形態において、第5推定部145は、(i)撮像部112が撮像した画像に含まれる少なくとも1つのランドマーク104と、移動体110との相対的な位置関係、及び、(ii)受信部114が受信した少なくとも1つの信号10のそれぞれを出力した少なくとも1つの発信機106と、移動体110との相対的な位置関係を算出する。第5推定部145は、上記の位置関係に基づいて、移動体110の位置を推定してよい。
[移動体110の各部の具体的な構成]
移動体110の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウエアにより実現されてもよい。移動体110を構成する構成要素の少なくとも一部がソフトウエアにより実現される場合、当該ソフトウエアにより実現される構成要素は、一般的な構成の情報処理装置において、当該構成要素に関する動作を規定したプログラムを起動することにより実現されてよい。
上記の情報処理装置は、(i)CPU、GPUなどのプロセッサ、ROM、RAM、通信インタフェースなどを有するデータ処理装置と、(ii)キーボード、タッチパネル、カメラ、マイク、各種センサ、GPS受信機などの入力装置と、(iii)表示装置、スピーカ、振動装置などの出力装置と、(iv)メモリ、HDDなどの記憶装置(外部記憶装置を含む。)とを備えてよい。上記の情報処理装置において、上記のデータ処理装置又は記憶装置は、上記のプログラムを記憶してよい。上記のプログラムは、プロセッサによって実行されることにより、上記の情報処理装置に、当該プログラムによって規定された動作を実行させる。上記のプログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体に格納されていてもよい。
上記のプログラムは、コンピュータを、制御装置120として機能させるためのプログラムであってよい。上記のコンピュータは、(i)移動体110に搭載されたコンピュータであってもよく、(ii)移動体110の外部のコンピュータであって、通信ネットワークを介して移動体110を制御するコンピュータであってもよい。
上記のプログラムは、コンピュータに、制御装置120における各種の情報処理に関する1又は複数の手順を実行させるためのプログラムであってもよい。上記のプログラムは、移動体110の制御に関する1又は複数の手順を実行させるための制御用プログラムであってもよい。上記の1又は複数の手順は、撮像部が撮像した画像及び受信部が受信した信号の少なくとも一方に関する情報を取得する情報取得段階を有してよい。上記の1又は複数の手順は、撮像部が撮像した画像及び受信部が受信した信号の少なくとも一方を解析して、移動体の位置を推定する位置推定段階を有してよい。
位置推定段階は、撮像部が撮像した画像に含まれる少なくとも2つのランドマークと、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第1推定段階を含んでよい。位置推定段階は、撮像部が撮像した画像に含まれる単一のランドマークの少なくとも2つの部分と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第2推定段階を含んでよい。位置推定段階は、受信部が受信した少なくとも2つの信号のそれぞれを出力した少なくとも2つの発信機と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第3推定段階を含んでよい。位置推定段階は、受信部が受信した少なくとも2つの信号のそれぞれを出力した単一の発信機と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第4推定段階を含んでよい。位置推定段階は、(i)撮像部が撮像した画像に含まれる少なくとも1つのランドマークと、移動体との相対的な位置関係、及び、(ii)受信部が受信した少なくとも1つの信号のそれぞれを出力した少なくとも1つの発信機と、移動体との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係に基づいて移動体の位置を推定する第5推定段階を含んでよい。
[管理システム200の概要]
図2は、管理システム200のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、管理システム200は、芝刈機210と、充電ステーション220と、管理サーバ230とを備える。管理システム200は、ユーザ端末22を備えてもよい。
本実施形態においては、説明を簡単にすることを目的として、芝刈機210に搭載されたコンピュータが、自己位置を推定しながら、作業領域202の内部を自律的に走行する場合を例として、管理システム200の詳細を説明する。しかしながら、管理システム200は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、ユーザ端末22、充電ステーション220、及び、管理サーバ230の少なくとも1つが、芝刈機210の現在位置を推定してもよい。
本実施形態において、作業領域202の内部及び周辺には、ランドマーク104の一例として、構造物42、構造物44及び構造物46が配される。構造物42、構造物44及び構造物46のそれぞれは、その全体形状及び大きさが位置推定処理に利用されてもよく、その一部に配されたマーク又は模様が位置推定処理に利用されてもよい。
本実施形態において、構造物42及び構造物44は、作業領域202の内部に配される。一方、構造物46は、作業領域202の外部に配される。本実施形態において、構造物42は、作業領域202の中心の近傍に配される。構造物44は、作業領域202の境界の近傍に配される。構造物46は、作業領域202の境界の周辺に配される。
本実施形態において、作業領域202の内部及び周辺には、発信機106の一例として、発信機62、発信機64及び発信機66が配される。発信機62、発信機64及び発信機66のそれぞれは、1又は複数の測位信号12を出射してよい。発信機62、発信機64及び発信機66のそれぞれは、1又は複数の方向に、1又は複数の種類の測位信号12を出射してもよい。
本実施形態において、発信機62及び発信機64は、作業領域202の内部に配される。一方、発信機66は、作業領域202の外部に配される。本実施形態において、発信機62は、作業領域202の中心の近傍に配される。発信機64は、作業領域202の境界の近傍に配される。発信機66は、作業領域202の境界の周辺に配される。
測位信号12は、信号の一例であってよい。芝刈機210は、移動体の一例であってよい。芝刈機210は、制御装置の一例であってよい。ユーザ端末22は、制御装置の一例であってよい。充電ステーション220は、制御装置の一例であってよい。管理サーバ230は、制御装置の一例であってよい。
管理システム200の各部は、互いに情報を送受してもよい。例えば、芝刈機210は、通信ネットワーク20を介して、ユーザ端末22及び管理サーバ230の少なくとも一方との間で、情報を送受する。充電ステーション220が通信ネットワーク20に接続されている場合、芝刈機210は、充電ステーション220を介して、ユーザ端末22及び管理サーバ230の少なくとも一方との間で、情報を送受してもよい。
本実施形態において、通信ネットワーク20は、有線通信の伝送路であってもよく、無線通信の伝送路であってもよく、無線通信の伝送路及び有線通信の伝送路の組み合わせであってもよい。通信ネットワーク20は、無線パケット通信網、インターネット、P2Pネットワーク、専用回線、VPN、電力線通信回線などを含んでもよい。通信ネットワーク20は、(i)携帯電話回線網などの移動体通信網を含んでもよく、(ii)無線MAN(例えば、WiMAX(登録商標)である。)、無線LAN(例えば、WiFi(登録商標)である。)、Bluetooth(登録商標)、Zigbee(登録商標)、NFC(Near Field Communication)などの無線通信網を含んでもよい。
本実施形態において、ユーザ端末22は、管理システム200又は芝刈機210のユーザが利用する通信端末であり、その詳細については特に限定されない。ユーザ端末22としては、パーソナルコンピュータ、携帯端末などが例示される。携帯端末としては、携帯電話、スマートフォン、PDA、タブレット、ノートブック・コンピュータ又はラップトップ・コンピュータ、ウエアラブル・コンピュータなどが例示される。
本実施形態において、管理システム200は、作業領域202を管理する。作業領域202は、芝刈機210の進入が許可された領域であってよい。作業領域202は、任意の地理的範囲を有してよい。作業領域202は、予め定められた地理的範囲を有してよい。
本実施形態において、作業領域202に関する地理的な情報(地図情報と称される場合がある。)を管理する。例えば、管理システム200は、作業領域202の境界に関する情報を管理する。管理システム200は、構造物42、構造物44及び構造物46に関する情報を管理してもよい。管理システム200は、発信機62、発信機64及び発信機66に関する情報を管理してもよい。
本実施形態において、管理システム200は、作業領域202の状態を管理する。管理システム200は、作業領域202において実施される作業の対象となる物体(作業対象と称する場合がある。)の状態を管理してもよい。管理システム200は、作業領域202において実施される作業を管理してもよい。例えば、管理システム200は、作業のスケジュールを管理する。作業のスケジュールは、作業の実施時期、作業の実施場所、作業の実施主体、作業対象、及び、作業の内容の少なくとも1つを規定する情報であってよい。
本実施形態において、管理システム200は、芝刈機210を管理する。芝刈機210は、作業の実施主体の一例であってよい。例えば、管理システム200は、芝刈機210の状態を管理する。例えば、管理システム200は、芝刈機210の位置、進行方向、進行速度、エネルギー残量(例えば、バッテリの残量である)、芝刈機210が実施する作業のスケジュールなどを管理する。
なお、本実施形態においては、説明を簡単にすることを目的として、管理システム200が芝刈機210を管理する実施形態を例として、管理システム200の詳細を説明する。しかしながら、管理システム200は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、管理システム200は、芝刈機210以外の作業機械を管理してもよい。作業機械は、各種の作業を実施してよい。作業の種類としては、(i)土木作業、(ii)建設作業、(iii)植物又は農産物の栽培作業、(iv)除雪作業、(v)清掃作業、(vi)運搬作業、(vii)監視、警備又は警護作業などが例示される。栽培作業としては、種蒔き、剪定、芝刈り、草刈り、給水、施肥、土入れ、除草などが例示される。作業機械は、自律移動機能を有してよい。作業機械は、移動体の一例であってよい。
[管理システム200の各部の概要]
本実施形態において、作業領域202は、技術的に矛盾しない範囲において、領域102と同様の構成を有してよい。同様に、領域102は、技術的に矛盾しない範囲において、作業領域202と同様の構成を有してよい。本実施形態において、芝刈機210は、技術的に矛盾しない範囲において、移動体110と同様の構成を有してよい。同様に、移動体110は、技術的に矛盾しない範囲において、芝刈機210と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、芝刈機210は、自律移動機能を有し、作業領域202の内部を自律的に走行する。なお、芝刈機210は、ユーザの遠隔操作により移動してもよい。芝刈機210は、作業領域202の内部で生育している芝を切断する。芝刈機210は、芝を切断しながら走行してもよく、芝を切断することなく走行してもよい。芝は、作業対象の一例であってよい。芝刈機210の詳細は後述される。本実施形態において、充電ステーション220は、芝刈機210を充電する。
本実施形態において、管理サーバ230は、作業領域202に関する各種の情報を管理する。例えば、管理サーバ230は、作業領域202の地図情報を管理する。管理サーバ230は、地図情報の生成、更新、削除、検索などの処理を実行してよい。
地図情報は、例えば、作業領域202の境界の位置及び範囲を示す情報を含む。境界の範囲は、境界の大きさ及び形状を示してよい。地図情報は、構造物42、構造物44及び構造物46に関する情報を含んでよい。地図情報は、発信機62、発信機64及び発信機66に関する情報を含んでもよい。
構造物44及び構造物46に関する情報は、例えば、管理システム200は、構造物42、構造物44及び構造物46のそれぞれの、位置、大きさ、形状、及び、色彩に関する情報を含む。構造物44及び構造物46に関する情報は、構造物42、構造物44及び構造物46のそれぞれに配された、1以上のマーク又は模様のそれぞれの位置、大きさ、形状、模様及び色彩に関する情報を含んでもよい。
1以上のマーク又は模様が光により表現される場合、構造物44及び構造物46に関する情報は、1以上のマーク又は模様の出現時刻及び出現パターンの少なくとも一方を示す情報を含んでもよい。1以上のマーク又は模様が回転する場合、構造物44及び構造物46に関する情報は、1以上のマーク又は模様の回転速度、及び、1以上のマーク又は模様が特定の方位に出現するタイミングの少なくとも一方を示す情報を含んでもよい。
発信機62、発信機64及び発信機66に関する情報は、例えば、発信機62、発信機64及び発信機66のそれぞれの位置を示す情報を含む。発信機62、発信機64及び発信機66に関する情報は、発信機62、発信機64及び発信機66のそれぞれが出射する測位信号12に関する情報を含んでもよい。測位信号12に関する情報としては、測位信号12の種類、測位信号12の出射方向などを示す情報が例示される。
管理サーバ230は、作業領域202の状態を管理してもよい。管理サーバ230は、作業対象の状態を管理してもよい。管理サーバ230は、作業領域202において実施される作業を管理してもよい。管理サーバ230は、芝刈機210の状態を管理してもよい。例えば、管理サーバ230は、芝刈機210の位置、進行方向、進行速度、エネルギー残量、芝刈機210が実施する作業のスケジュールなどを管理する。管理サーバ230の詳細は後述される。
[管理システム200の各部の具体的な構成]
管理システム200の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウエアにより実現されてもよい。管理システム200の各部は、その少なくとも一部が、単一のサーバによって実現されてもよく、複数のサーバによって実現されてもよい。管理システム200の各部は、その少なくとも一部が、仮想サーバ上又はクラウドシステム上で実現されてもよい。管理システム200の各部は、その少なくとも一部が、パーソナルコンピュータ又は携帯端末によって実現されてもよい。携帯端末としては、携帯電話、スマートフォン、PDA、タブレット、ノートブック・コンピュータ又はラップトップ・コンピュータ、ウエアラブル・コンピュータなどが例示される。管理システム200は、ブロックチェーンなどの分散型台帳技術又は分散型ネットワークを利用して、情報を格納してもよい。
管理システム200を構成する構成要素の少なくとも一部がソフトウエアにより実現される場合、当該ソフトウエアにより実現される構成要素は、一般的な構成の情報処理装置において、当該構成要素に関する動作を規定したプログラムを起動することにより実現されてよい。上記の情報処理装置は、(i)CPU、GPUなどのプロセッサ、ROM、RAM、通信インタフェースなどを有するデータ処理装置と、(ii)キーボード、タッチパネル、カメラ、マイク、各種センサ、GPS受信機などの入力装置と、(iii)表示装置、スピーカ、振動装置などの出力装置と、(iv)メモリ、HDDなどの記憶装置(外部記憶装置を含む。)とを備えてよい。上記の情報処理装置において、上記のデータ処理装置又は記憶装置は、上記のプログラムを記憶してよい。上記のプログラムは、プロセッサによって実行されることにより、上記の情報処理装置に、当該プログラムによって規定された動作を実行させる。上記のプログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体に格納されていてもよい。
上記のプログラムは、コンピュータに、管理システム200における各種の情報処理に関する1又は複数の手順を実行させるためのプログラムであってもよい。上記のコンピュータは、ユーザ端末22、芝刈機210、充電ステーション220及び管理サーバ230の少なくとも1つに搭載されたコンピュータであってよい。
[芝刈機210の概要]
図3〜図6を用いて、芝刈機210の概要を説明する。図3は、芝刈機210の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、芝刈機210は、筐体302を備える。本実施形態において、芝刈機210は、筐体302の下部に、一対の前輪312と、一対の後輪314とを備える。芝刈機210は、一対の後輪314のそれぞれを駆動する一対の走行用モータ316を備えてよい。走行用モータ316は、芝刈機210の駆動部の一例であってよい。
本実施形態において、芝刈機210は、作業ユニットv20を備える。作業ユニット320は、例えば、ブレードディスク322と、カッターブレード324と、作業用モータ326と、シャフト328とを有する。芝刈機210は、作業ユニット320の位置を調整する位置調整部330を備えてもよい。
ブレードディスク322は、シャフト328を介して、作業用モータ326に連結される。カッターブレード324は、芝を切断するための刈刃であってよい。カッターブレード324は、ブレードディスク322に取り付けられ、ブレードディスク322と一緒に回転する。作業用モータ326は、ブレードディスク322を回転させる。ブレードディスク322及びカッターブレード324は、作業対象を切断するための切断部材の一例であってよい。
本実施形態において、芝刈機210は、筐体302の内部又は筐体302の上に、バッテリユニット340と、ユーザインタフェース350と、撮像ユニット364と、受信ユニット366と、センサユニット370と、制御ユニット380とを備える。制御ユニット380は、制御装置の一例であってよい。
本実施形態において、バッテリユニット340は、芝刈機210の各部に電力を供給する。本実施形態において、ユーザインタフェース350は、ユーザの入力を受け付ける。ユーザインタフェース350は、ユーザに情報を出力する。ユーザインタフェース350としては、キーボード、ポインティングデバイス、マイク、タッチパネル、ディスプレイ、スピーカなどが例示される。
本実施形態において、撮像ユニット364は、芝刈機210の周囲を撮像する。撮像ユニット364は、構造物42、構造物44及び構造物46の少なくとも1つを撮像してよい。撮像ユニット364は、芝刈機210が移動している間、構造物42、構造物44及び構造物46の少なくとも1つが画角に入るように、撮像条件及び撮像方向の少なくとも一方を調整してよい。
撮像ユニット364は、(i)単一の撮像素子を有してもよく、(ii)複数の撮像素子を有してもよい。撮像ユニット364は、回転可能に構成され、撮像素子を支持する支持部材を有してよい。撮像ユニット364は、少なくとも一部に回転可能に構成された部材を含む光学系を有してよい。技術的に矛盾しない範囲において、撮像ユニット364は、撮像部112と同様の構成を有してもよい。同様に、技術的に矛盾しない範囲において、撮像部112は、撮像ユニット364と同様の構成を有してもよい。
本実施形態において、受信ユニット366は、測位信号12を受信する。受信ユニット366は、測位信号12の受信強度を測定してよい。受信ユニット366は、測位信号12の受信方向を決定してよい。受信ユニット366は、芝刈機210が移動している間、発信機62、発信機64及び発信機64の少なくとも1つが出射した測位信号12を受信するように、受信条件及び受信方向の少なくとも1つを調整してよい。
受信ユニット366は、(i)単一の受信素子を有してもよく、(ii)複数の受信素子を有してもよい。受信ユニット366は、回転可能に構成され、受信素子を支持する支持部材を有してよい。受信ユニット366は、少なくとも一部に回転可能に構成された部材を含む導波部材を有してよい。技術的に矛盾しない範囲において受信ユニット366は、受信部114と同様の構成を有してもよい。同様に、技術的に矛盾しない範囲において、受信部114は、受信ユニット366と同様の構成を有してもよい。
本実施形態において、センサユニット370は、各種センサを備える。センサユニット370は、各種の内界センサを備えてよい。センサユニット370は、各種の外界センサを備えてよい。センサとしては、ミリ波センサ、近接検知センサ、加速度センサ、角速度センサ、車輪速センサ、荷重センサ、空転検知センサ、磁気センサ、地磁気センサ(方位センサ、電子コンパスなどと称される場合がある)、温度センサ、湿度センサ、土壌水分センサなどが例示される。センサユニット370は、各種センサの出力を制御ユニット380に送信してよい。車輪速センサは、車輪の回転角又は回転数を検出するロータリエンコーダであってもよい。
本実施形態において、制御ユニット380は、芝刈機210の動作を制御する。一実施形態によれば、制御ユニット380は、一対の走行用モータ316を制御して、芝刈機210の移動を制御する。他の実施形態によれば、制御ユニット380は、作業用モータ326を制御して、芝刈機210の作業を制御する。
制御ユニット380は、管理サーバ230からの指示に基づいて、芝刈機210を制御してもよい。例えば、制御ユニット380は、管理サーバ230が生成した命令に従って、芝刈機210を制御する。技術的に矛盾しない範囲において制御ユニット380は、制御装置120と同様の構成を有してもよい。同様に、技術的に矛盾しない範囲において、制御装置120は、制御ユニット380と同様の構成を有してもよい。制御ユニット380の詳細は後述される。
図4は、制御ユニット380の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、制御ユニット380は、通信制御部410と、走行制御部420と、作業ユニット制御部430と、入出力制御部440と、測位部450と、格納部460とを備える。
走行制御部420は、移動制御部の一例であってよい。作業ユニット制御部430は、動作モード制御部の一例であってよい。入出力制御部440は、センサ制御部の一例であってよい。測位部450は、制御装置の一例であってよい。格納部460は、移動履歴格納部の一例であってよい。
本実施形態において、通信制御部410は、芝刈機210の外部の機器との通信を制御する。通信制御部410は、1又は複数の通信方式に対応した通信インタフェースであってもよい。外部の機器としては、ユーザ端末22、充電ステーション220、管理サーバ230などが例示される。
本実施形態において、走行制御部420は、芝刈機210の移動を制御する。例えば、走行制御部420は、走行用モータ316を制御して、芝刈機210の移動を制御する。走行制御部420は、芝刈機210の自律走行を制御する。例えば、走行制御部420は、芝刈機210の移動モード、進行速度、進行方向、及び、移動ルートの少なくとも1つを制御する。走行制御部420は、走行用モータ316の電流値を監視してよい。
移動モードは、(i)進行速度及び進行方向の少なくとも一方に関する設定、並びに、(ii)進行速度及び進行方向の少なくとも一方を決定するためのアルゴリズム、の少なくとも一方を規定するための情報であってよい。芝刈機210の進行方向は、例えば、芝刈機210が任意の境界に到達した場合における、芝刈機210の動作により決定される。芝刈機210の進行方向は、方位又は方角により示されてもよい。
移動モードの一例としては、(i)移動中に、作業領域202の内部に配された作業対象に対して任意の作業を実施するモード、(ii)移動中に、上記の作業を実施することなく、マップ情報を作成するモード、(iii)移動中に、上記の作業を実施しながら、マップ情報を作成するモード、(iv)移動中に、上記の作業を実施したり、マップ情報を作成したりすることなく、単に移動するモード、(v)騒音の発生を抑制しながら移動するモード、(vi)帰還位置に帰還するモードなどが例示される。上記の移動モードは、例えば、進行速度に関する設定、及び、進行速度を決定するためのアルゴリズムの少なくとも一方を規定する。上記の移動モードは、芝刈機210が任意の境界に到達した場合の動作を、さらに規定してもよい。
移動モードの他の例としては、(i)予め定められた経路に沿って移動するモード(プログラムモードと称する場合がある)、(ii)既知の境界に到達した後、当該境界に沿って移動するモード(ガイドモードと称する場合がある)、(iii)任意の境界に到達した後、当該境界の周囲を移動しながら、当該境界の位置、大きさ、及び、範囲又は形状を検出するモード(形状検出モードと称する場合がある)、(iv)任意の境界に到達した後、任意の確率モデルに基づいて決定された方向に転回し、移動を継続するモード(第1ランダムモードと称する場合がある)、(v)任意の境界に到達した後、制約条件のある任意の確率モデルに基づいて決定された方向に転回し、移動を継続するモード(第2ランダムモードと称する場合がある)、(vi)複数の平行な経路が、隙間なく又は所定の隙間を空けて配されるように、直進及び転回を繰り返しながら移動するモード(パラレルモードと称する場合がある。)などが例示される。パラレルモードにおける経路の形状としては、直線状、曲線状、ジグザグ状、及び、これらの組み合わせが例示される。上記の移動モードは、例えば、芝刈機210が任意の境界に到達した場合における芝刈機210の動作を規定する。上記の移動モードは、進行速度に関する設定、及び、進行速度を決定するためのアルゴリズムの少なくとも一方を、さらに規定してもよい。
本実施形態において、走行制御部420は、測位の状態に応じて、芝刈機210の移動を制御する。例えば、測位部450は、(i)測位部450が認識したランドマークの個数、(ii)ランドマークの一部であって、測位に利用可能な部分の個数、又は、(iii)発信機の個数を示す情報を出力する。測位部450は、上記の個数が予め定められた値よりも小さくなったことを示す情報を出力してもよい。測位部450は、上記の個数が予め定められた値より小さくなった後、上記の個数が増加して、当該予め定められた値よりも大きくなったことを示す情報を出力してもよい。走行制御部420は、測位部450から、上記の情報を取得する。
一実施形態において、(i)測位部450が認識したランドマークの個数、(ii)ランドマークの一部であって、測位に利用可能な部分の個数、又は、(iii)発信機の個数が、予め定められた値よりも小さい場合、走行制御部420は、芝刈機210が芝刈機210の軌跡を逆方向に進行するように、芝刈機210の移動を制御する。走行制御部420は、格納部460に格納された、芝刈機210の移動履歴を示す情報を参照して、芝刈機210の移動を制御してもよい。
他の実施形態において、(i)測位部450が認識したランドマークの個数、(ii)ランドマークの一部であって、測位に利用可能な部分の個数、又は、(iii)発信機の個数が、予め定められた値よりも小さい場合、走行制御部420は、上記の個数が予め定められた値より大きくなるまで、センサユニット370に含まれる内界センサの出力を利用して推定された芝刈機210の位置に基づいて、芝刈機210の移動を制御してよい。センサユニット370に含まれる内界センサの出力を利用して推定された芝刈機210の位置は、第6推定部が推定した移動体の位置の一例であってよい。
本実施形態において、作業ユニット制御部430は、作業ユニット320を制御する。作業ユニット制御部430は、作業ユニット320の作業の種類、作業の強度、及び、作業を実施するタイミングの少なくとも1つを制御してよい。例えば、作業ユニット制御部430は、作業用モータ326を制御して、作業ユニット320の作業の強度を制御する。作業ユニット制御部430は、位置調整部330を制御して、作業ユニット320の作業の強度を制御してもよい。作業ユニット制御部430は、作業用モータ326の電流値を監視してよい。
本実施形態において、作業ユニット制御部430は、芝刈機210の作業モードを制御する。作業モードは、作業を実施するか否かを規定してよい。作業モードは、実施される作業の種類を規定してよい。作業モードは、実施される作業の強度を規定してよい。作業モードは、動作モードの一例であってよい。
作業モードは、例えば、(i)作業の実施の可否、及び、(ii)作業強度の少なくとも一方を規定する。作業モードとしては、(i)移動しながら作業を実施するモード、(ii)移動中は作業を停止又は中断するモード、(iii)直進中は作業を実施するが、転回動作中は作業を停止又は中断するモードなどが例示される。
作業モードの他の例としては、(i)作業強度が比較的大きいモード、(ii)作業強度が中程度であるモード、(iii)作業強度が比較的小さいモードなどが例示される。作業モードの他の例としては、(iv)充電ステーション220に帰還するモード、(v)充電ステーション220から、目的とする作業の作業開始位置に移動するモードなどが例示される。
作業強度としては、特定の期間における作業頻度、1回あたりの作業量、特定の期間における総作業量などが例示される。作業強度は、連続的な数値により表されてもよく、段階的な区分により表されてもよい。各区分は、記号又は文字により区別されてもよく、数字により区別されてもよい。
本実施形態において、作業ユニット制御部430は、測位の状態に応じて、芝刈機210の動作モードを制御する。例えば、測位部450は、(i)測位部450が認識したランドマークの個数、(ii)ランドマークの一部であって、測位に利用可能な部分の個数、又は、(iii)発信機の個数を示す情報を出力する。測位部450は、(i)測位部450が認識したランドマークの個数、(ii)ランドマークの一部であって、測位に利用可能な部分の個数、又は、(iii)発信機の個数が、予め定められた値よりも小さくなったことを示す情報を出力してもよい。作業ユニット制御部430は、測位部450から、上記の情報を取得する。
一実施形態において、(i)測位部450が認識したランドマークの個数、(ii)ランドマークの一部であって、測位に利用可能な部分の個数、又は、(iii)発信機の個数が、予め定められた値よりも小さくなった後、予め定められた時間が経過した場合、作業ユニット制御部430は、芝刈機210の作業モードを、上記の場合の作業モードとして予め定められた作業モードに設定する。例えば、作業ユニット制御部430は、芝刈機210の作業モードを、(i)作業が実施されない作業モード、又は、(ii)現在の作業モードよりも、作業の作業強度の小さな作業モードに設定する。
他の実施形態において、(i)測位部450が認識したランドマークの個数、(ii)ランドマークの一部であって、測位に利用可能な部分の個数、又は、(iii)発信機の個数が、予め定められた値よりも小さくなった後、芝刈機210の移動距離が予め定められた条件を満足する場合、作業ユニット制御部430は、芝刈機210の作業モードを、上記の場合の作業モードとして予め定められた作業モードに設定する。予め定められた条件としては、上記の移動距離が予め定められた閾値以上であるという条件、記の移動距離が予め定められた閾値より大きいという条件などが例示される。例えば、作業ユニット制御部430は、芝刈機210の作業モードを、(i)作業が実施されない作業モード、又は、(ii)現在の作業モードよりも、作業の作業強度の小さな作業モードに設定する。
本実施形態において、入出力制御部440は、ユーザインタフェース350、撮像ユニット364、受信ユニット366及びセンサユニット370の少なくとも1つからの入力を受け付ける。入出力制御部440は、ユーザインタフェース350に情報を出力する。入出力制御部440は、ユーザインタフェース350、撮像ユニット364、受信ユニット366及びセンサユニット370の少なくとも1つを制御してもよい。
例えば、入出力制御部440は、撮像ユニット364及び受信ユニット366の少なくとも一方を制御する。一実施形態において、入出力制御部440は、芝刈機210が移動しても、1以上のランドマークのうちの特定のランドマークが画角に含まれるように、撮像ユニット364を制御する。撮像ユニット364が撮像した画像に2以上のランドマークが含まれる場合、入出力制御部440は、2以上のランドマークのうちの1つを、特定のランドマークとして設定してよい。
撮像ユニット364が撮像した画像における特定のランドマークの位置及び大きさの少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合、入出力制御部440は、画像に含まれる他のランドマークを、次の特定のランドマークとして設定してもよい。予め定められた条件としては、(i)芝刈機210と、現在の特定のランドマークとの距離の推定値が、予め定められた閾値以下であるという条件、(ii)芝刈機210と、現在の特定のランドマークとの距離の推定値が、予め定められた閾値より大きいという条件、(iii)画像全体の面積に対する、現在の特定のランドマークが占める面積の割合が、予め定められた閾値以下であるという条件、(iv)画像全体の面積に対する、現在の特定のランドマークが占める面積の割合が、予め定められた閾値より小さいという条件などが例示される。上記の割合は、現在の特定のランドマークが占める画素の個数に基づいて算出されてもよい。
他の実施形態において、入出力制御部440は、芝刈機210が移動しても、1以上の発信機のうちの特定の発信機からの測位信号12が受信されるように、受信ユニット366を制御する。受信ユニット366が2以上の発信機からの測位信号12を受信している場合、入出力制御部440は、2以上の発信機のうちの1つを、特定の発信機として設定してよい。
特定の発信機からの信号の強度が予め定められた条件を満足する場合、入出力制御部440は、受信部が信号を受信している他の発信機を、次の特定のランドマークとして設定してよい。予め定められた条件としては、(i)現在の特定の発信器からの信号の受信強度が、予め定められた閾値以下であるという条件、(ii)現在の特定の発信器からの信号の受信強度が、予め定められた閾値より小さいという条件などが例示される。
本実施形態において、測位部450は、撮像ユニット364が撮像した画像及び受信ユニット366が受信した測位信号12の少なくとも一方を解析して、芝刈機210の位置を推定する。本実施形態において、測位部450は、撮像ユニット364及び受信ユニット366の少なくとも一方の出力データが入力され、芝刈機210の推定位置を示す情報を出力する。
本実施形態において、測位部450は、センサユニット370に含まれるGPS受信機が受信したGPS信号により示される測位情報が入力され、芝刈機210の推定位置を示す情報を出力してもよい。本実施形態において、測位部450は、センサユニット370の含まれる内界センサの出力データが入力され、芝刈機210の推定位置を示す情報を出力してもよい。測位部450は、撮像ユニット364及び受信ユニット366の少なくとも一方の出力データ、並びに、センサユニット370の出力データが入力され、芝刈機210の推定位置を示す情報を出力してもよい。
測位部450は、芝刈機210の位置の測位精度を示す情報を出力してもよい。測位精度を示す情報の表現形式は、特に限定されない。測位精度の表現形式としては、RMS(root mean square)、DRMS(distance root mean square)、2DRMS、CEP(circular error probable)、RMSE(root mean square error)などが例示される。測位精度は、測位誤差[m又はcm]として表現されてもよい。
測位部450は、構造物42、構造物44及び構造物46の少なくとも1つ、又は、これらに配された1以上の測位用のマーク若しくは模様の少なくとも一部に、異常が発生したことを示す情報を出力してよい。測位部450は、発信機62、発信機64及び発信機66の少なくとも1つに、異常が発生したことを示す情報を出力してよい。
測位部450は、測位部450が認識したランドマークの個数を示す情報を出力してもよい。測位部450は、測位部450が認識した発信機の個数を示す情報を出力してもよい。上記の個数を示す情報は、測位部450が認識したランドマーク又は発信機の識別情報であってよい。
技術的に矛盾しない範囲において測位部450は、制御装置120又は位置推定部140と同様の構成を有してもよい。同様に、技術的に矛盾しない範囲において、制御装置120及び位置推定部140の少なくとも一方は、測位部450と同様の構成を有してもよい。
本実施形態において、格納部460は、各種の情報を格納する。一実施形態において、格納部460は、地図情報を格納する。格納部460は、作業領域202の全域の地図情報を格納してもよく、作業領域202の一部の領域に関する地図情報を格納してもよい。例えば、格納部460は、芝刈機210の現在位置の周辺の地図情報を格納してよい。他の実施形態において、格納部460は、芝刈機210の移動履歴を示す情報を格納してもよい。
図5は、測位部450の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、測位部450は、例えば、撮像情報取得部510と、画像解析部520とを備える。画像解析部520は、ランドマーク認識部522と、第1測位部524と、第2測位部526とを有してよい。本実施形態において、測位部450は、例えば、受信情報取得部530と、信号解析部540とを備える。信号解析部540は、発信機認識部542と、第3測位部544と、第4測位部546とを有してよい。測位部450は、第5測位部550を備えてよい。測位部450は、センサ情報取得部560と、第6測位部570とを備えてよい。測位部450は、出力部580を備えてよい。
撮像情報取得部510は、情報取得部の一例であってよい。画像解析部520は、位置推定部の一例であってよい。ランドマーク認識部522は、認識部の一例であってよい。第1測位部524は、第1推定部の一例であってよい。第2測位部526は、第2推定部の一例であってよい。受信情報取得部530は、情報取得部の一例であってよい。信号解析部540は、位置推定部の一例であってよい。発信機認識部542は、認識部の一例であってよい。第3測位部544は、第3推定部の一例であってよい。第4測位部546は、第4推定部の一例であってよい。第5測位部550は、第5推定部の一例であってよい。第6測位部570は、第6推定部の一例であってよい。
技術的に矛盾しない範囲において、測位部450の各部は、制御装置120の対応する要素と同様の構成を有してよい。同様に、制御装置120の各部は、測位部450の対応する要素と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、撮像情報取得部510は、撮像ユニット364が出力した情報を取得する。撮像情報取得部510は、取得された情報を、画像解析部520に送信する。本実施形態において、画像解析部520は、撮像ユニット364の出力した情報が入力され、芝刈機210の推定位置を示す情報を出力する。画像解析部520は、撮像ユニット364が撮影した画像を解析して、芝刈機210の位置を推定してよい。
本実施形態において、ランドマーク認識部522は、撮像ユニット364が撮影した画像を解析して、芝刈機210の周囲に存在するランドマークを認識する。ランドマーク認識部522は、ランドマークの一部であって、測位に利用可能な部分(当該部分も、ランドマークの一例であってよい。)を認識してもよい。ランドマーク認識部522は、例えば、格納部460に格納された地図情報を参照して、ランドマークを認識する。ランドマーク認識部522は、認識されたランドマークの個数を出力してよい。ランドマーク認識部522は、認識されたランドマークの識別情報を出力してもよい。
本実施形態において、第1測位部524は、ランドマーク認識部522が認識した少なくとも2つのランドマークのそれぞれと、芝刈機210との相対的な位置関係を算出する。第1測位部524は、2以上のランドマークを撮像した単一の画像に基づいて、上記の位置関係を算出してよい。第1測位部524は、芝刈機210における位置が既知である2又は3以上の撮像素子が、同一の被写体を撮像した2又は3以上の画像に基づいて、上記の位置関係を算出してもよい。第1測位部524は、上記の位置関係に基づいて、芝刈機210の位置を推定してよい。
上記の位置関係は、少なくとも2つのランドマークのそれぞれと、芝刈機210の代表点とがなす角の角度により表されてよい。上記の位置関係は、(i)少なくとも2つのランドマークのそれぞれと、芝刈機210の代表点とがなす角の角度、及び、(i)少なくとも2つのランドマークのそれぞれと、芝刈機210の代表点との距離により表されてもよい。
本実施形態において、第2測位部526は、ランドマーク認識部522が認識した単一のランドマークの少なくとも2つの部分(当該部分も、ランドマークの一例であってよい。)のそれぞれと、芝刈機210との相対的な位置関係を算出する。第2測位部526は、測位に利用可能な2以上の部分を撮像した単一の画像に基づいて、上記の相対関係を算出してよい。第2測位部526は、芝刈機210における位置が既知である2又は3以上の撮像素子が、同一の被写体を撮像した2又は3以上の画像に基づいて、上記の位置関係を算出してもよい。第2測位部526は、上記の位置関係に基づいて、芝刈機210の位置を推定してよい。
上記の位置関係は、少なくとも2つの部分のそれぞれと、芝刈機210の代表点とがなす角の角度により表されてよい。上記の位置関係は、(i)少なくとも2つの部分のそれぞれと、芝刈機210の代表点とがなす角の角度、及び、(i)少なくとも2つの部分のそれぞれと、芝刈機210の代表点との距離により表されてもよい。
本実施形態において、受信情報取得部530は、受信ユニット366が出力した情報を取得する。受信情報取得部530は、取得された情報を、信号解析部540に送信する。本実施形態において、信号解析部540は、受信ユニット366の出力した情報が入力され、芝刈機210の推定位置を示す情報を出力する。信号解析部540は、受信ユニット366が受信した測位信号12を解析して、芝刈機210の位置を推定してよい。
本実施形態において、発信機認識部542は、受信ユニット366が受信した測位信号12を解析して、芝刈機210の周囲に存在する発信機を認識する。発信機認識部542は、例えば、格納部460に格納された地図情報を参照して、発信機を認識する。発信機認識部542は、認識された発信機の個数を出力してよい。発信機認識部542は、認識された発信機の識別情報を出力してもよい。
本実施形態において、第3測位部544は、発信機認識部542が認識した少なくとも2つの発信機と、芝刈機210との相対的な位置関係を算出する。第3測位部544は、単一の受信素子の出力データを利用して、上記の位置関係を算出してよい。第3測位部544は、2又は3以上の受信素子の出力データを利用して、上記の位置関係を算出してもよい。第3測位部544は、上記の位置関係に基づいて、芝刈機210の位置を推定してよい。
一実施形態において、上記の出力データは、各測位信号の受信方向を示す情報を含む。第3測位部544は、少なくとも2つの測位信号12の受信方向を示す情報と、各測位信号を出射した発信機の位置を示す情報とに基づいて、上記の位置関係を算出してよい。他の実施形態において、上記の出力データは、各測位信号の受信強度を示す情報を含んでよい。第3測位部544は、各測位信号の受信強度を示す情報に基づいて、各測位信号を出射した発信機と、芝刈機210の代表点との距離を推定してよい。第3測位部544は、少なくとも2つの測位信号12の受信方向を示す情報と、上記の推定された距離を示す情報と、各測位信号を出射した発信機の位置を示す情報とに基づいて、上記の位置関係を算出してよい。
本実施形態において、第4測位部546は、発信機認識部542の出力結果に基づいて、少なくとも2つの測位信号12を出射した単一の発信機を特定する。第4測位部546は、少なくとも2つの測位信号12を出射した単一の発信機と、芝刈機210との相対的な位置関係を算出する。例えば、少なくとも2つの測位信号12のそれぞれを受信した受信素子の出力データを解析して、上記の位置関係を算出する。第4測位部546は、上記の位置関係に基づいて、芝刈機210の位置を推定してよい。
第4測位部546は、同一の測位信号12に関する2又は3以上の受信素子の出力データを利用して、上記の位置関係を算出してもよい。少なくとも2つの測位信号12のそれぞれは、指向性を有することが好ましい。少なくとも2つの測位信号12のそれぞれの試行範囲角度は、既知であることが好ましい。
一実施形態において、測位信号12の出射方向が変化する場合において、出射方向の変動パターンが既知であるとき、第4測位部546は、測位信号12の1回あたりの受信期間、及び、測位信号12の受信間隔の少なくとも一方に基づいて、少なくとも2つの測位信号12を出射した単一の発信機と、芝刈機210の代表点との距離を推定してよい。第4測位部546は、2又は3以上の受信素子のそれぞれの出力データに基づいて、上記の単一の発信機と、芝刈機210の代表点との距離を推定してよい。2又は3以上の受信素子のそれぞれの出力データが示す受信方向を示す情報と、2又は3以上の受信素子のそれぞれの出力データに基づいて推定された距離を示す情報と、上記の単一の発信機の位置を示す情報とに基づいて、上記の位置関係を算出してよい。
他の実施形態において、測位信号12の出射方向が不変である場合、第4測位部546は、測位信号12の電波強度に基づいて、上記の単一の発信機と、芝刈機210の代表点との距離を推定してよい。2又は3以上の受信素子のそれぞれの出力データが示す受信方向を示す情報と、2又は3以上の受信素子のそれぞれの出力データに基づいて推定された距離を示す情報と、上記の単一の発信機の位置を示す情報とに基づいて、上記の位置関係を算出してよい。
本実施形態において、第5測位部550は、(i)ランドマーク認識部522が認識した少なくとも1つのランドマーク104と、芝刈機210との相対的な位置関係、及び、(ii)発信機認識部542が認識した少なくとも1つの発信機106のそれぞれと、芝刈機210との相対的な位置関係を算出する。第5推定部145は、第1推定部141、第2推定部142、第3推定部143及び第4推定部144の少なくとも1つと同様の手法を用いて、上記の位置関係を算出してよい。第5推定部145は、上記の位置関係に基づいて、芝刈機210の位置を推定してよい。
本実施形態において、センサ情報取得部560は、センサユニット370の出力データを取得する。例えば、センサ情報取得部560は、センサユニット370に含まれるGPS信号受信機が受信したGPS信号に関する情報を取得する。センサ情報取得部560は、センサユニット370に含まれる内界センサの出力データを取得する。内界センサとしては、加速度センサ、ジャイロセンサ、車輪速センサ、走行用モータ316の電流値を計測する電流計などが例示される。センサ情報取得部560は、取得された情報を、第6測位部570に送信する。
本実施形態において、第6測位部570は、センサユニット370の出力データに基づいて、芝刈機210の位置を推定する。第6測位部570は、センサユニット370の出力データに基づく測位の測位精度を決定してもよい。一実施形態において、第6測位部570は、GPS信号に関する情報に基づいて、芝刈機210の位置を推定する。他の実施形態において、第6測位部570は、内界センサの出力データに基づいて、芝刈機210の位置を推定する。
例えば、第6測位部570は、芝刈機210の走行用モータ316の制御量に基づいて、特定の基準位置と、芝刈機210との相対的な位置関係を算出する。特定の基準位置は、芝刈機210の軌跡上の任意の点であってよい。特定の基準位置は、芝刈機210の軌跡上の点であって、測位精度が予め定められた閾値と等しい又は当該閾値より大きい点であってよい。第6測位部570は、上記の特定の基準位置の位置を示す位置情報と、上記の相対的な位置関係を示す情報とに基づいて、芝刈機210の位置を推定してよい。
本実施形態において、出力部580は、芝刈機210の推定位置を示す情報を出力する。測位部450は、芝刈機210の位置の測位精度を示す情報を出力してもよい。一実施形態において、出力部580は、第1推定部141、第2推定部142、第3推定部143、第4推定部144、第5推定部145及び第6測位部570のうちの1つが推定した位置を、芝刈機210の推定位置として決定する。他の実施形態において、出力部580は、第1推定部141、第2推定部142、第3推定部143、第4推定部144、第5推定部145及び第6測位部570のうちの少なくとも2つが推定した位置に基づいて、芝刈機210の推定位置を決定する。
例えば、第6測位部570の測位精度が予め定められた閾値と等しい又は当該閾値よりも大きい場合、出力部580は、第6測位部570が推定した位置を、芝刈機210の推定位置として決定する。出力部580は、第6測位部570が推定した位置と、第1推定部141、第2推定部142、第3推定部143、第4推定部144及び第5推定部145のうちの少なくとも1つが推定した位置とに基づいて、芝刈機210の推定位置を決定してもよい。
一方、第6測位部570の測位精度が予め定められた閾値と等しい又は当該閾値よりも小さい場合、出力部580は、第1推定部141、第2推定部142、第3推定部143、第4推定部144及び第5推定部145のうちの1つが推定した位置を、芝刈機210の推定位置として決定する。出力部580は、第1推定部141、第2推定部142、第3推定部143、第4推定部144、第5推定部145及び第6測位部570のうちの少なくとも2つが推定した位置に基づいて、芝刈機210の推定位置を決定してもよい。
本実施形態において、出力部580は、構造物42、構造物44及び構造物46の少なくとも1つ、又は、これらに配された1以上の測位用のマーク若しくは模様の少なくとも一部に、異常が発生したことを示す情報を出力してよい。例えば、ランドマーク認識部522が、芝刈機210の位置において認識されるべきランドマークを認識することができない場合、出力部580は、構造物42、構造物44及び構造物46のうち、当該ランドマークに関連する構造物に異常が発生したことを検出する。ランドマーク認識部522が、芝刈機210の位置において認識されるべきではないランドマークを認識した場合、出力部580は、構造物42、構造物44及び構造物46のうち、当該ランドマークに関連する構造物に異常が発生したことを検出してもよい。
出力部580は、発信機62、発信機64及び発信機66の少なくとも1つに、異常が発生したことを示す情報を出力してよい。例えば、発信機認識部542が、芝刈機210の位置において受信されるべき測位信号12を認識することができない場合、出力部580は、発信機62、発信機64及び発信機66のうち、当該測位信号に関連する発信機に異常が発生したことを検出する。発信機認識部542が、芝刈機210の位置において受信されるべきではない測位信号12を認識した場合、出力部580は、出力部580は、発信機62、発信機64及び発信機66のうち、当該測位信号に関連する発信機に異常が発生したことを検出してもよい。
出力部580は、ランドマーク認識部522が認識したランドマークの個数を示す情報を出力してもよい。出力部580は、ランドマーク認識部522が認識したランドマークの個数が予め定められた条件を満たしたことを示す情報を出力してもよい。出力部580は、発信機認識部542が認識した発信機の個数を示す情報を出力してもよい。出力部580は、発信機認識部542が認識した発信機の個数が予め定められた条件を満たしたことを示す情報を出力してもよい。
図6は、格納部460の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、格納部460は、地図情報格納部612と、履歴情報格納部614とを備える。本実施形態において、地図情報格納部612は、作業領域202に関する地図情報を格納する。本実施形態において、履歴情報格納部614は、芝刈機210の移動履歴を示す情報を格納する。
図7は、管理サーバ230の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、管理サーバ230は、通信制御部710と、要求処理部720と、地図情報管理部730と、機器管理部740と、作業計画管理部750とを備える。
本実施形態において、通信制御部710は、管理サーバ230の外部の機器との通信を制御する。通信制御部710は、1又は複数の通信方式に対応した通信インタフェースであってもよい。外部の機器としては、ユーザ端末22、芝刈機210、充電ステーション220などが例示される。本実施形態において、要求処理部720は、外部の機器からの要求を受け付ける。要求処理部720は、外部の機器からの要求を処理する。
本実施形態において、地図情報管理部730は、地図情報を管理する。例えば、地図情報管理部730は、地図情報の生成、更新、削除、検索などの処理を実行する。地図情報管理部730は、作業領域202の全域に関する地図情報を管理してよい。地図情報管理部730は、格納部460からの要求に応じて、当該要求に合致する地図情報を抽出して、抽出された地図情報を格納部460に送信してもよい。例えば、地図情報管理部730は、格納部460からの要求に応じて、芝刈機210の現在位置の周辺の地図情報を、格納部460に送信する。
本実施形態において、機器管理部740は、管理システム200を構成する各種の機器を管理する。例えば、機器管理部740は、芝刈機210、及び、充電ステーション220の少なくとも一方を制御する。機器管理部740は、管理システム200に関連する各種の機器に関する情報を管理してもよい。例えば、機器管理部740は、芝刈機210、及び、充電ステーション220の少なくとも一方に関する情報を管理する。機器管理部740は、ユーザ端末22に関する情報を管理してもよい。
本実施形態において、作業計画管理部750は、芝刈機210が実施する作業のスケジュールを管理する。作業計画管理部750は、芝刈機210の作業スケジュールを計画してよい。作業計画管理部750は、芝刈機210の作業スケジュールの進捗を管理してよい。
図8は、位置推定方法の一例を概略的に示す。図8を用いて、複数のランドマークを撮像した単一の画像に基づいて、芝刈機210の位置を推定する方法の一例が説明される。図8においては、説明を簡単にすることを目的として、2つのランドマークが撮像された単一の画像に基づいて、芝刈機210の位置が推定される場合が説明される。しかしながら、単一の画像に含まれるランドマークの個数は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、単一の画像に3以上のランドマークが含まれてもよい。また、当業者であれば、この場合であっても、本実施形態と同様の手順により、芝刈機210の位置が推定されることを理解することができる。
また、本実施形態においては、説明を簡単にすることを目的として、2次元平面上における芝刈機210の位置が推定される。しかしながら、本実施形態は、2次元平面上の位置を推定する場合に限定されない。当業者であれば、本実施形態の思想を3次元空間に拡張することにより、3次元空間内の芝刈機210の位置が推定され得ることを理解することができる。
図8を用いて、(i)単一の画像内での複数の被写体の位置関係802から、(ii)芝刈機210と、当該複数の被写体との地理的な位置関係804を決定する処理の一例が説明される。本実施形態によれば、芝刈機210の撮像ユニット364の撮像した画像820に、ランドマーク832及びランドマーク834が含まれている。ランドマーク832及びランドマーク834は、それぞれ独立した構造物であってもよく、単一の構造物の異なる領域であってもよい。画像820において、画像820を撮像した撮像素子の光軸840と、ランドマーク832とがなす角度はθ82である。また、画像820において、画像820を撮像した撮像素子の光軸840と、ランドマーク834とがなす角度はθ84である。
2次元平面上において、ランドマーク832及びランドマーク834の位置は既知である。そこで、(i)芝刈機210に配された撮像素子の光軸840と、ランドマーク832とのなす角度がθ82となり、且つ、(ii)芝刈機210に配された撮像素子の光軸840と、ランドマーク834とのなす角度がθ84となる位置を特定することにより、芝刈機210の位置860が推定される。
画像解析部520は、画像内における被写体の位置関係802を示す情報と、芝刈機210の位置に関する他の情報とに基づいて、芝刈機210の位置を推定してもよい。芝刈機210の位置に関する他の情報としては、測位精度が比較的悪い測位データ、内界センサの出力から推定された位置を示すデータ、画像が撮像された方位又は方角を示すデータなどが例示される。
例えば、画像820のデータと、画像820が撮像された方位又は方角を示すデータとが対応付けられている場合、画像解析部520は、画像820が撮像された方位又は方角を示すデータを利用して、画像820を解析する。例えば、画像820の撮像方位が南である場合、芝刈機210は、ランドマーク832及びランドマーク834のうち、北側にある方のランドマークよりもさらに北に位置することがわかる。これにより、芝刈機210の位置を推定するための処理の負荷が大幅に低減する。
図9は、位置推定方法の一例を概略的に示す。図9を用いて、同一のランドマークを撮像した複数の画像に基づいて、芝刈機210の位置を推定する方法の一例が説明される。図9においては、説明を簡単にすることを目的として、同一のランドマークを撮像した2つの画像に基づいて、芝刈機210の位置が推定される場合が説明される。しかしながら、同一のランドマークを撮像した画像の個数は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、同一のランドマークが撮像された3以上の画像が利用されてよい。また、東証社であれば、この場合であっても、本実施形態と同様の手順により、芝刈機210の位置が推定されることを理解することができる。
また、本実施形態においては、説明を簡単にすることを目的として、2次元平面上における芝刈機210の位置が推定される。しかしながら、本実施形態は、2次元平面上の位置を推定する場合に限定されない。当業者であれば、本実施形態の思想を3次元空間に拡張することにより、3次元空間内の芝刈機210の位置が推定され得ることを理解することができる。
図9を用いて、(i)複数の画像内での単一の被写体の位置関係902から、(ii)芝刈機210と、当該被写体との地理的な位置関係904を決定する処理の一例が説明される。本実施形態によれば、芝刈機210の撮像ユニット364の第1の撮像素子962が撮像した画像922に、ランドマーク930が含まれている。同様に、芝刈機210の撮像ユニット364の第2の撮像素子964が撮像した画像924にも、ランドマーク930が含まれている。画像922において、撮像素子962の光軸942と、ランドマーク930とがなす角度はθ92である。また、画像924において、撮像素子964の光軸944と、ランドマーク930とがなす角度はθ94である。
2次元平面上において、ランドマーク930の位置は既知である。また、撮像素子962と、撮像素子964との位置関係も既知である。そこで、(i)撮像素子962の光軸942と、ランドマーク930とのなす角度がθ92となり、且つ、(ii)撮像素子964の光軸944と、ランドマーク930とのなす角度がθ94となる位置を特定することにより、芝刈機210の位置が推定される。
画像解析部520は、画像内における被写体の位置関係902を示す情報と、芝刈機210の位置に関する他の情報とに基づいて、芝刈機210の位置を推定してもよい。芝刈機210の位置に関する他の情報としては、測位精度が比較的悪い測位データ、内界センサの出力から推定された位置を示すデータ、画像が撮像された方位又は方角を示すデータなどが例示される。
例えば、画像922及び画像924のデータのそれぞれと、各画像が撮像された方位又は方角を示すデータとが対応付けられている場合、
画像解析部520は、各画像が撮像された方位又は方角を示すデータを利用して、画像922及び画像924を解析する。例えば、画像922及び画像924の撮像方位が南である場合、芝刈機210は、ランドマーク930よりも北側に位置することがわかる。これにより、芝刈機210の位置を推定するための処理の負荷が大幅に低減する。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、技術的に矛盾しない範囲において、特定の実施形態について説明した事項を、他の実施形態に適用することができる。例えば、図1の実施形態について説明した事項を、他の図面に関連して説明される他の実施形態に適用することができる。その様な変更または改良を加えた形態もまた、本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10 信号、12 測位信号、20 通信ネットワーク、22 ユーザ端末、42 構造物、44 構造物、46 構造物、62 発信機、64 発信機、66 発信機、102 領域、104 ランドマーク、106 発信機、110 移動体、112 撮像部、114 受信部、120 制御装置、130 情報取得部、140 位置推定部、141 第1推定部、142 第2推定部、143 第3推定部、144 第4推定部、145 第5推定部、200 管理システム、202 作業領域、210 芝刈機、220 充電ステーション、230 管理サーバ、302 筐体、312 前輪、314 後輪、316 走行用モータ、320 作業ユニット、322 ブレードディスク、324 カッターブレード、326 作業用モータ、328 シャフト、330 位置調整部、340 バッテリユニット、350 ユーザインタフェース、364 撮像ユニット、366 受信ユニット、370 センサユニット、380 制御ユニット、410 通信制御部、420 走行制御部、430 作業ユニット制御部、440 入出力制御部、450 測位部、460 格納部、510 撮像情報取得部、520 画像解析部、522 ランドマーク認識部、524 第1測位部、526 第2測位部、530 受信情報取得部、540 信号解析部、542 発信機認識部、544 第3測位部、546 第4測位部、550 第5測位部、560 センサ情報取得部、570 第6測位部、580 出力部、612 地図情報格納部、614 履歴情報格納部、710 通信制御部、720 要求処理部、730 地図情報管理部、740 機器管理部、750 作業計画管理部、802 位置関係、804 位置関係、820 画像、832 ランドマーク、834 ランドマーク、840 光軸、902 位置関係、904 位置関係、922 画像、924 画像、930 ランドマーク、942 光軸、944 光軸、962 撮像素子、964 撮像素子

Claims (13)

  1. 自律移動機能を有する移動体を制御する制御装置であって、
    前記移動体は、
    (i)予め定められた位置に配された1以上のランドマークの少なくとも1つを撮像する撮像部、及び、
    (ii)予め定められた位置に配された1以上の発信機(測位衛星に配された発信機を除く。)の少なくとも1つからの信号を受信する受信部、
    のうち、少なくとも前記撮像部を備え、
    前記制御装置は、
    前記撮像部が撮像した画像及び前記受信部が受信した信号のうち、少なくとも前記画像に関する情報を取得する情報取得部と、
    前記撮像部が撮像した画像及び前記受信部が受信した信号のうち、少なくとも前記画像を解析して、前記移動体の位置を推定する位置推定部と、
    前記移動体の移動を制御する移動制御部と、
    を備え、
    前記位置推定部は、
    前記情報取得部が、前記撮像部が撮像した画像に関する情報を取得した場合に、前記撮像部が撮像した画像に含まれる少なくとも2つのランドマークと、前記移動体との相対的な位置関係を算出し、前記相対的な位置関係に基づいて前記移動体の位置を推定する第1推定部、
    前記情報取得部が、前記撮像部が撮像した画像に関する情報を取得した場合に、前記撮像部が撮像した画像に含まれる単一のランドマークの少なくとも2つの部分と、前記移動体との相対的な位置関係を算出し、前記相対的な位置関係に基づいて前記移動体の位置を推定する第2推定部、又は、
    前記情報取得部が、前記撮像部が撮像した画像及び前記受信部が受信した信号に関する情報を取得した場合に、(i)前記撮像部が撮像した画像に含まれる少なくとも1つのランドマークと、前記移動体との相対的な位置関係、及び、(ii)前記受信部が受信した少なくとも1つの信号のそれぞれを出力した少なくとも1つの発信機と、前記移動体との相対的な位置関係を算出し、前記相対的な位置関係に基づいて前記移動体の位置を推定する第5推定部、
    を有し、
    前記画像に関する情報は、前記画像のデータと、前記画像が撮像された方位又は方角を示すデータとが対応付けられた情報であり、
    前記第1推定部、前記第2推定部及び前記第5推定部は、前記画像に含まれるランドマークの位置と、前記画像に関する情報により示される前記画像が撮像された前記方位又は前記方角とに基づいて、前記移動体の位置を推定
    前記位置推定部は、
    前記撮像部が撮像した前記画像を解析し、前記移動体の周囲に存在するランドマーク又は当該ランドマークの部分を認識する認識部、
    を有し、
    前記移動制御部は、
    (i)前記制御装置が前記第1推定部を備え、前記認識部が認識したランドマークの個数が予め定められた値よりも小さい場合、(ii)前記制御装置が前記第2推定部を備え、前記認識部が認識したランドマークの部分の個数が予め定められた値よりも小さい場合、又は、(iii)前記制御装置が前記第5推定部を備え、前記認識部が認識したランドマークの個数が予め定められた値よりも小さい場合に、
    前記移動体の移動履歴を示す情報を格納する移動履歴格納部に格納された情報を参照し、
    前記移動体の直前の移動履歴に基づいて、前記移動体が前記移動体の軌跡を逆方向に進行するように前記移動体の移動を制御する、
    制御装置。
  2. 前記撮像部及び前記受信部のうち、少なくとも前記撮像部を制御するセンサ制御部をさらに備え、
    前記センサ制御部は、
    (i)前記移動体が移動しても、前記1以上のランドマークのうちの特定のランドマークが画角に含まれるように、前記撮像部を制御する、又は、
    (ii)前記制御装置が前記第5推定部を備え、前記移動体が前記受信部を備える場合、前記移動体が移動しても、前記1以上の発信機のうちの特定の発信機からの信号が受信されるように、前記受信部を制御する、
    請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記センサ制御部は、
    (i)前記撮像部が撮像した画像に2以上のランドマークが含まれる場合、前記2以上のランドマークのうちの1つを、前記特定のランドマークとして設定する、又は、
    (ii)前記制御装置が前記第5推定部を備え、前記移動体が前記受信部を備える場合において、前記受信部が2以上の発信機からの信号を受信しているとき、前記2以上の発信機のうちの1つを、前記特定の発信機として設定する、
    請求項2に記載の制御装置。
  4. 前記センサ制御部は、
    (i)前記撮像部が撮像した画像における前記特定のランドマークの位置及び大きさの少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合、前記画像に含まれる他のランドマークを、次の前記特定のランドマークとして設定する、又は、
    (ii)前記制御装置が前記第5推定部を備え、前記移動体が前記受信部を備える場合において、前記特定の発信機からの信号の強度が予め定められた条件を満足するとき、前記受信部が信号を受信している他の発信機を、次の前記特定のランドマークとして設定する、
    請求項3に記載の制御装置。
  5. 前記移動体の動作モードを制御する動作モード制御部をさらに備え、
    前記動作モード制御部は、
    (a)前記制御装置が前記第1推定部を備え、前記認識部が認識したランドマークの個数が前記予め定められた値よりも小さくなった後、(i)予め定められた時間が経過した場合、若しくは、(ii)前記移動体の移動距離が予め定められた条件を満足する場合、
    (b)前記制御装置が前記第2推定部を備え、前記認識部が認識したランドマークの部分の個数が前記予め定められた値よりも小さくなった後、(i)予め定められた時間が経過した場合、若しくは、(ii)前記移動体の移動距離が予め定められた条件を満足する場合、又は、
    (c)前記制御装置が前記第5推定部を備え、前記認識部が認識したランドマーク若しくは発信機の個数が前記予め定められた値よりも小さくなった後、(i)予め定められた時間が経過した場合、若しくは、(ii)前記移動体の移動距離が予め定められた条件を満足する場合に、
    前記移動体の動作モードを予め定められた動作モードに設定する、
    請求項1から請求項4までの何れか一項に記載の制御装置。
  6. 前記移動体は、作業機械であり、
    前記制御装置は、
    前記作業機械の作業モードを制御する作業モード制御部をさらに備え、
    前記作業モード制御部は、
    (a)前記制御装置が前記第1推定部を備え、前記認識部が認識したランドマークの個数が前記予め定められた値よりも小さくなった後、(i)予め定められた時間が経過した場合、若しくは、(ii)前記移動体の移動距離が予め定められた条件を満足する場合、
    (b)前記制御装置が前記第2推定部を備え、前記認識部が認識したランドマークの部分の個数が前記予め定められた値よりも小さくなった後、(i)予め定められた時間が経過した場合、若しくは、(ii)前記移動体の移動距離が予め定められた条件を満足する場合、又は、
    (c)前記制御装置が前記第5推定部を備え、前記認識部が認識したランドマークの個数が前記予め定められた値よりも小さくなった後、(i)予め定められた時間が経過した場合、若しくは、(ii)前記移動体の移動距離が予め定められた条件を満足する場合に、
    前記移動体の作業モードを、現在の作業モードよりも作業強度の小さな作業モードに設定する、
    請求項1から請求項4までの何れか一項に記載の制御装置。
  7. 前記1以上のランドマークの少なくとも一部は、光の点滅パターン、光の強度の変動パターン、光の波長の変動パターン、又は、これらの組み合わせにより表現される、
    請求項1から請求項6までの何れか一項に記載の制御装置。
  8. 前記1以上のランドマークのうち前記移動体の周囲に存在するランドマーク若しくは当該ランドマークの部分、又は、前記1以上の発信機のうち前記移動体の周囲に存在する発信機を認識する認識部と、
    (i)前認識部が、前記移動体の位置において認識されるべきランドマーク若しくは信号を認識することができない場合、又は、(ii)前認識部が、前記移動体の位置において認識されるべきではないランドマーク若しくは信号を認識した場合に、前記1以上のランドマーク及び前記少なくとも1つの発信機の少なくとも1つに異常が発生したことを示す情報を出力する出力部と、
    をさらに備える、
    請求項1から請求項7までの何れか一項に記載の制御装置。
  9. コンピュータを、請求項1から請求項までの何れか一項に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
  10. 請求項1から請求項までの何れか一項に記載の制御装置と、
    前記撮像部及び前記受信部のうち、少なくとも前記撮像部と、
    を備える、自律移動式の移動体。
  11. 前記撮像部は、
    (i)異なる方向を撮像する複数の撮像素子を有する、
    (ii)回転可能な支持部に支持される、又は、
    (iii)少なくとも一部に回転可能に構成された部材を含む光学系を介して被写体を撮像する、
    請求項10に記載の自律移動式の移動体。
  12. 前記受信部は、
    (i)複数の受信素子を有し、各受信素子は、指向性を有し、異なる方向からの信号を受信するように配される、
    (ii)回転可能な支持部に支持される、又は、
    (iii)少なくとも一部に回転可能に構成された部材を含む導波部を介して信号を受信する、
    請求項10又は請求項11に記載の自律移動式の移動体。
  13. 自律移動機能を有する移動体を制御するための制御方法であって、
    前記移動体は、
    (i)予め定められた位置に配された1以上のランドマークの少なくとも1つを撮像する撮像装置、及び、
    (ii)予め定められた位置に配された1以上の発信機(測位衛星に配された発信機を除く。)の少なくとも1つからの信号を受信する受信装置、
    のうち、少なくとも前記撮像装置を備え、
    前記制御方法は、
    前記撮像装置が撮像した画像及び前記受信装置が受信した信号のうち、少なくとも前記画像に関する情報を取得する情報取得段階と、
    前記撮像装置が撮像した画像及び前記受信装置が受信した信号のうち、少なくとも前記画像を解析して、前記移動体の位置を推定する位置推定段階と、
    前記移動体の移動を制御する移動制御段階と、
    を有し、
    前記位置推定段階は、
    前記情報取得段階において、前記撮像装置が撮像した画像に関する情報が取得された場合に、前記撮像装置が撮像した画像に含まれる少なくとも2つのランドマークと、前記移動体との相対的な位置関係を算出し、前記相対的な位置関係に基づいて前記移動体の位置を推定する第1推定段階、
    前記情報取得段階において、前記撮像装置が撮像した画像に関する情報が取得された場合に、前記撮像装置が撮像した画像に含まれる単一のランドマークの少なくとも2つの部分と、前記移動体との相対的な位置関係を算出し、前記相対的な位置関係に基づいて前記移動体の位置を推定する第2推定段階、又は、
    前記情報取得段階において、前記撮像装置が撮像した画像及び前記受信装置が受信した信号に関する情報が取得された場合に、(i)前記撮像装置が撮像した画像に含まれる少なくとも1つのランドマークと、前記移動体との相対的な位置関係、及び、(ii)前記受信装置が受信した少なくとも1つの信号のそれぞれを出力した少なくとも1つの発信機と、前記移動体との相対的な位置関係を算出し、前記相対的な位置関係に基づいて前記移動体の位置を推定する第5推定段階、
    を有し、
    前記画像に関する情報は、前記画像のデータと、前記画像が撮像された方位又は方角を示すデータとが対応付けられた情報であり、
    前記第1推定段階、前記第2推定段階及び前記第5推定段階は、前記画像に含まれるランドマークの位置と、前記画像に関する情報により示される前記画像が撮像された前記方位又は前記方角とに基づいて、前記移動体の位置を推定する段階を含
    前記位置推定段階は、
    前記撮像装置が撮像した前記画像を解析し、前記移動体の周囲に存在するランドマーク又は当該ランドマークの部分を認識する認識段階、
    を含み、
    前記移動制御段階は、
    (i)前記制御方法が前記第1推定段階を有し、前記認識段階において認識されたランドマークの個数が予め定められた値よりも小さい場合、(ii)前記制御方法が前記第2推定段階を有し、前記認識段階において認識されたランドマークの部分の個数が予め定められた値よりも小さい場合、又は、(iii)前記制御方法が前記第5推定段階を有し、前記認識段階において認識されたランドマークの個数が予め定められた値よりも小さい場合に、
    前記移動体の移動履歴を示す情報を格納する移動履歴格納装置に格納された情報を参照し、
    前記移動体の直前の移動履歴に基づいて、前記移動体が前記移動体の軌跡を逆方向に進行するように前記移動体の移動を制御する段階、
    を含む、
    制御方法。
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