JP7013212B2 - Electronic devices, markers, control methods and programs for electronic devices - Google Patents
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Description
この実施形態は電子装置、マーカ、電子装置の制御方法及びプログラムに関する。 This embodiment relates to an electronic device, a marker, a control method and a program of the electronic device.
従来から移動ロボットの開発が行われている。移動ロボットは、種々の分野で利用されている。例えば、運搬用の移動ロボット、監視用の移動ロボット、点検用の移動ロボット及び掃除用の移動ロボットなどがある。 Mobile robots have been developed for some time. Mobile robots are used in various fields. For example, there are a mobile robot for transportation, a mobile robot for monitoring, a mobile robot for inspection, a mobile robot for cleaning, and the like.
移動ロボットは、自立走行することができる。移動ロボットが安定して自立走行するためには、移動ロボット自身が、ロボットの周囲の環境を把握し、移動方向を決める必要がある。そのために移動ロボットは、カメラを搭載している。そして移動ロボットは、移動範囲に予め設置されたマーク(ランドマーク)をカメラにより撮像し、事前に記憶している前記範囲の地図情報及びマーク位置情報から自身の位置及び姿勢を認識する。この種の移動ロボットに関しては、容易に使用できること、安価に実現できることが要望されている。 The mobile robot can travel independently. In order for the mobile robot to travel stably and independently, it is necessary for the mobile robot itself to grasp the environment around the robot and determine the direction of movement. Therefore, the mobile robot is equipped with a camera. Then, the mobile robot takes an image of a mark (landmark) installed in advance in the moving range with a camera, and recognizes its own position and posture from the map information and the mark position information of the range stored in advance. It is required that this type of mobile robot can be easily used and can be realized at low cost.
そこで、本実施形態は、使用方法が便利であり、安価に実現でき、かつ多様性に優れた電子装置を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present embodiment to provide an electronic device that is convenient to use, can be realized at low cost, and is excellent in variety.
実施形態によれば、電子装置であって、
前記電子装置を移動可能な駆動部と、
立体形状を有する物体の表面上に設けられた第1マークと第2マークとを撮影可能であり、前記第2マークは、前記第1マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記物体の高さ方向であって前記第2マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置に設定された撮像部と、
前記撮像部が撮像する視野の外に前記第1マークがはみ出し、撮像する視野の内に前記第2マークが含まれる場合は、前記第2マーク内の模様が意味する内容の処理を行う処理部であって、
前記第1マークが視野の内に検知された場合、前記第1マークが検知されたときの前記電子装置の第1位置に照らして、前記第1マーク内の模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定し、
前記第1マークが視野の外にはみ出し、前記第2マークが検知された場合、前記第2マークが検知されたときの前記電子装置の第2位置に照らして、前記第2マーク内の模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する手段と、を備える電子装置が提供される。
According to the embodiment, it is an electronic device.
A drive unit that can move the electronic device and
It is possible to photograph the first mark and the second mark provided on the surface of an object having a three-dimensional shape, and the second mark overlaps with the first mark and has a smaller area than the first mark. A height position provided inside the first mark, which is the height direction of the object in the direction in which the electronic device stands up against the moving surface and substantially corresponds to the height position of the second mark. With the image pickup unit set to
When the first mark protrudes outside the field of view imaged by the image pickup unit and the second mark is included in the field of view to be imaged, the processing unit performs processing of the content meant by the pattern in the second mark. And
When the first mark is detected in the field of view, the movable range or movement that the pattern in the first mark means in light of the first position of the electronic device when the first mark is detected. Set the prohibited range and
When the first mark protrudes out of the field of view and the second mark is detected , the pattern in the second mark is displayed in light of the second position of the electronic device when the second mark is detected. An electronic device is provided that comprises means for setting a movable range or a non-movable range, which is meant.
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお以下の説明において図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, in order to make the description clearer, the width, thickness, shape, etc. of each part may be schematically shown as compared with the actual embodiment, but the drawings are merely examples. It does not limit the interpretation of the present invention. Further, in the present specification and each figure, the same reference reference numerals may be given to the components exhibiting the same or similar functions as those described above with respect to the above-mentioned figures, and the overlapping detailed description may be omitted as appropriate. ..
図1は一実施形態に係る電子装置100の使用例を概略的に示している。電子装置100は、カメラ101を備え、自走することができる。自走するために、電子装置100は、自走用の駆動装置を備えている。自走用の駆動装置としては、各種のタイプが可能であり、たとえばモータにより駆動される車輪、ローラなどがある。実施形態では、電子装置100は、たとえば掃除用の移動ロボットとして機能するものとして説明する。
FIG. 1 schematically shows an example of using the
電子装置100は、記憶装置を内蔵し、たとえば自走範囲(あるいは自走領域)に関する地図データ400を格納している。地図データ400の記憶方法及び記憶手段は、種々の実施形態が可能である。電子装置100自身が自走することにより、画像データを取得して地図データを作成する方法、あるいはあらかじめ地図データを保持するパーソナルコンピュータから電子装置100の記憶装置に当該地図データを書き込む方法などがある。
The
地図データは、電子装置100が使用される環境及び範囲(あるいは領域)に対応する。電子装置100が家庭内の掃除を行う装置であるとすると、家屋の1階フロア、2階フロアなどの各部屋の間取りを表す地図データであり、工場内の掃除を行う装置であるとすると、工場内で掃除をすべき範囲を表す地図データである。
The map data corresponds to the environment and range (or area) in which the
地図データ400は、家庭内の地図データ100であり、第1部屋401、第2の部屋402を備えるものとする。
The
電子装置100は、今、第1の部屋401の掃除を完了し、第2部屋402に移動し、一部の範囲の掃除を完了し、向きを変えて第2部屋402の他の範囲の掃除を行おうとしているものとする。地図データ400上では、部屋の仕切りが黒い太線で示され、掃除を完了した範囲が右上左下がりの斜線で示され、これから掃除を行う範囲が右下左上の斜線で示されている。
The
ここで、電子装置100は、そのカメラ101により、第2部屋402の左右の壁の内側のそれぞれに配置されたマーカ201、202を撮像することができる。
Here, the
なおここでは、物体をマーカと称し、物体に印刷あるいは記述された識別をマークと称することにする。 Here, the object is referred to as a marker, and the identification printed or described on the object is referred to as a mark.
電子装置100は、マーカ201、202の各マークを認識すると、マーカ201からマーカ202を結ぶ範囲は、侵入禁止範囲403であるものと判断する。厳密には、マーカ201のマークからマーカ202のマークを結ぶラインを越えた範囲を指す。
When the
電子装置100は、上記マークを検出すると、地図データを更新し、侵入禁止範囲403を設定する。これにより、これから掃除する範囲402が地図データ400上で明確となり、電子装置100は、範囲402の掃除を開始する。
When the
なお地図データ400において、100Pは電子装置100の位置であり、201P、202Pは、マーカ201、202の位置を意味する。地図データ400は、電子装置100のメモリに予め格納されているデータである。
In the
上記のように持ち運び可能なマーカ201、202を使用することにより、移動式の電子装置100の移動範囲を簡単に制御(制限)することができる。 マーカ201、202は、種々の形態が可能であり、その実施形態は、後で詳細に説明することとする。
By using the
図2Aと、図2Bは、それぞれ電子装置100の動作手順の一例と他の例を示すフローチャートである。図2Aの例は、1つのカメラを備える電子装置100の例である。カメラに対する入力があると(ステップS1)、撮像した画像内にマーク候補が存在するかどうかを検出する(ステップS2)。マーク候補は、例えば、白地に黒の四角枠があるかどうかで検出する。このとき、マーカには、上下にマークが示されている場合があるので、例えばどちらか一方が、候補として検出できなかった場合、他方のマークを判定する。
2A and 2B are flowcharts showing an example and another example of the operation procedure of the
マーク候補を検出すると、そのマーク候補画像を解析してマークを識別する(ステップS3)。マークを識別すると、カメラのパラメータと、画像内のマークの座標と、地図データ400と、自身の位置100P情報に基づいて、マーク位置を算出する(ステップS4)。またこのとき、あらかじめ設定されている意味内容データベースを参照して、マークの意味内容も判断することができる。
When the mark candidate is detected, the mark candidate image is analyzed to identify the mark (step S3). When the mark is identified, the mark position is calculated based on the parameters of the camera, the coordinates of the mark in the image, the
意味内容のデータベースは、電子装置100が備えていてもよいし、家庭内、あるいは工場内、あるいは一般的なクラウドサーバ内に保存されていてもよい。
The database of meaning contents may be provided in the
今、電子装置100が図1に示したマーカ201、202の各マークを識別したとする。この例では、マーカ201のマークからマーカ202のマークを結ぶ範囲は、侵入禁止として取り決められているので、電子装置100は、侵入禁止範囲403であるとものと判断する。
Now, it is assumed that the
図2Bは、2つのカメラを備える電子装置100の例である。この電子装置100の場合、この電子装置100を、カメラ入力(ステップS1)からマークを識別しマーク位置検出(ステップ)までの処理効率及びまたは処理速度が早くなるように作業させることができる。例えば、1回目のサイクルで左カメラの映像で第1のマーク候補(201、202の各マーク)を検出し(ステップS2L)、2回目のサイクルで右カメラの映像で第2のマーク候補を検出する(ステップS2R)、利用方法がある。また別の利用方法として、左カメラの映像で第1のマーク候補(201)を検出し(ステップS2L)、右カメラの映像で第2のマーク候補(202)を同時に検出する(ステップS2R)、利用方法がある。マークの識別、位置算出は、各カメラ映像の処理が並行して行われる。このような処理方法により、処理効率、処理速度を向上することができる。
FIG. 2B is an example of an
上記したマーカ及びマークの実施形態についてさらに説明する。 The above-mentioned embodiments of the markers and marks will be further described.
図3Aは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカ221の一例を示す。このマーカ221は、たとえば四角柱であり、側面221aの上下にマーク501、502が表示されている。マーカ221としては、たとえば合成樹脂、アルミ板、厚紙、硬い布、陶磁器、木などが利用されてもよい。各マーク501、502は、たとえば周囲がたとえば四角の黒枠であり、黒枠の中が4×4ブロック(16ブロック)であり、この16ブロックに白と黒が割り当てられて意味のあるパターンを構成している。ここでは、4×4ブロック(16ブロック)の例が示されているが、3×3(9ブロック)あるいは5×5(25ブロック)あるいは4×5(20ブロック)のようにm×n(m、nは、任意の整数)ブロックによりパターンを構成してもよい。
FIG. 3A shows an example of the
電子装置100は、このマーク501及び又は502を読み取り解析することで、その意味を解釈する。例えば図1の例であると、マーカ201のマークは、正面から見て右側は侵入禁止、マーカ202のマークは、正面から見て左側は侵入禁止であることを示している。電子装置100は、このようにマークの意味を解釈して、地図データ上で意味のある範囲を設定することができ、移動の際もその意味に基づいた行動を行う。
The
なお、前記16ブロックのパターンは、電子装置100又はその関連機器により、簡易なエラーチェック処理され、エラーの有無を判定される。
The 16-block pattern is subjected to a simple error check process by the
上記のマーカ221の側面221aの上下にマーク501、502が設けられている。このように上下に設けた理由は、いずれか一方が光の反射の加減、あるいは遮蔽物などの影響で、カメラで精度よく撮影できなくても、他方のマークによりその意味するところを判断できるようにしたからである。またこのマーク表示部221は、四角柱であるために上面221bに比較的広い範囲を有する。したがってこの範囲には、このマーカ221の使い方、マークの意味する内容などを記述して、ユーザの使い勝手を向上させることができる。
図3Bは、一実施形態に係る電子装置が撮像する他のマーカ222の例である。先の例は、マーカ221が四角柱である。電子装置100のカメラ101が側面221aに対して正面から覗く場合は、マーク501、502を明確に捕えることができる。しかし、電子装置100のカメラ101が側面221aに対してたとえば45度の角度から覗く場合は、マーク501、502を明確に捕えことができない場合がある。
FIG. 3B is an example of another
そこで図3Bのように円柱形のマーカ222とすることにより、電子装置100のカメラ101がいずれの角度から側面を覗いても、マーク503、504を捕えることができる。さらに、上段のマーク503、504、・・・と下段のマーク505、506、507、・・・の位置を、上段配列と下段配列との関係を回転方向へ、たとえば45度ずらすことにより、全方位からマーカ222のマークを認識しやすくすることが可能となる。マークの回転方向の数は、4個以上でもよいが、あまり多くするとそれだけ1つのマークの大きさが小さくなるので、マーカ222の太さと、マークの適切な大きさと、カメラの性能と、検出したい距離などに応じて、前記回転方向の数が決められる。
Therefore, by using the
図3Cは、一実施形態に係る電子装置が撮像するさらに他のマーカ223の例である。このマーカ223は、5角柱である。そのため5つの側面を有し、それぞれの側面にマーク511、512、513を有する。図では1段のマーク列が示されているが、先の例のように、2段あるいは3段のマーク列が設けられてもよい。
FIG. 3C is an example of still another
この実施形態によると、電子装置100のカメラ101が相対する面が必ずしも5面のいずれか1つに正対しなくても、側面のマークを読み取り、読み取り精度を上げることができる。つまり、図3Aの例に比べて、電子装置100が1つの面に正確に正対しなくても、マークの読み取り率が高くなる。
According to this embodiment, the marks on the side surfaces can be read and the reading accuracy can be improved even if the faces of the
上記したように、電子装置100は、本電子装置100を移動可能な駆動部を備え、また撮像部も備える。そして立体形状を有する物体(マーカ)の表面のうち、第1方向を向いた表面上の第1マークと、第1方向とは異なる第2方向を向いた表面上の第2マークとの少なくとも一方を撮影する。さらに処理部を備え、この処理部は、第1マークが検知された場合、前記第1マークが検知されたときの電子装置100の第1位置に照らして、第1移動可能範囲または第1移動禁止範囲を設定する。さらに、第2マークが検知された場合、前記第2マークが検知されたときの前記電子装置100の第2位置に照らして、前記第1移動可能範囲とは異なる第2移動可能範囲または、前記第1移動禁止範囲とは異なる第2移動禁止範囲を設定する。
As described above, the
図4Aは、一実施形態に係る電子装置が撮像するさらにまた他のマーカ224の例を示す。本電子装置100は、自走用の駆動装置を備え、地図データに基づいて種々の範囲に移動することが可能である。このためにコーナを曲がって、突然、マーカ224に遭遇することもある。先のマーカ221-223は、マークの大きさ(面積)にはこだわっていなかった。しかし、電子装置100が、コーナを曲がって、突然、マーカ224に遭遇した場合、大きなマークであるとカメラ101の撮像視野内にマークが収まらない場合がある。
FIG. 4A shows an example of yet another
そこで、図4Aのマーカ224は、面積が大きなマーク515と、面積が小さなマーク516を同じ側面224aに備えるようにしたものである。このようなマーク515(通常大マーク)、516(小マーク)を備えるマーカ224であると、電子装置100がコーナを曲がって直ぐに直面したような場合、あるいは方向変更や振り向いた場合に近接した位置で直面した場合でも、マークを安定して読み取ることができる。マーカ224における、小マーク516の配置位置(高さH)は、電子装置100のカメラ101位置(高さH)付近にほぼ対応することが好ましい。
Therefore, the
図4Bは、一実施形態に係る電子装置が撮像するまた他のマーカ225の例を示す。図4Bのマーカ225は、その側面225aにおいて、面積が大きなマーク515の中に、面積が小さなマーク517を備えるようにしたものである。図4Bでは、マーク515内のマーク517がわかるように、マーク515を拡大して示している。このようなマーク515(通常大マーク)、517(小マーク)を備えるマーカ225であっても、電子装置100がコーナを曲がって直ぐに直面したような場合、あるいは方向変更や振り向いた場合に近接した位置で直面した場合でも、マークを安定して読み取ることができる。マーカ225における、小マーク517の配置位置(高さH)は、電子装置100のカメラ101位置(高さH)付近にほぼ対応することが好ましい。
FIG. 4B shows an example of another
小マーク517は、大マーク515の輝度の高い部分としての読み取りやすさを損なわないために、全体的に輝度を高くすることが望ましい。小マーク517内は、大マーク515に比べて白と黒との輝度の差が小さくなるが、そもそも小マークの検出は、カメラ101とマーカ225の近接位置での読み取りをするため、輝度の差が小さくても、マークの読み取り率は高い。
It is desirable that the
図4Bでは小マーク517は大マーク515の中に1つのみの例が示されているが、2つあるいは3つ以上の小マークが設けられてもよい。
In FIG. 4B, only one
図4Cは、一実施形態に係る電子装置が撮像するさらにまた他の例を示すマーカ225,226の例である。
FIG. 4C is an example of
この例は、電子装置100が、通常の距離(平均的に使用される距離としてあら締め製品仕様により定めた距離)から、さらに遠くの距離のマーク情報を取得できるように工夫されたマーカ226,227の例である。マーカ226は、先の実施形態(図3A-図3C、図4A、図4B)で説明したものと同等である。しかしマーカ227としては、たとえば、廊下の正面の壁が利用されている。そしてマーカ226のマークより格段と大きなマークが描かれている。大きなマーク227であれば、電子装置100は、遠くからマーク227を認識することができ、早めにマーク認識後の動きを決めることができる。
In this example, the
このように異なる大きさのマークを使用することにより、使い勝手、利用範囲、用途がさらに拡大するという利点がある。 By using marks of different sizes in this way, there is an advantage that usability, range of use, and usage are further expanded.
図5Aは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの利用方法の例を示す。このマーカ221は、先の図3Aに示した。図5Aの左側の起立状態では上下のマーク501、502を合わせて第1の意味(あるいはそれぞれが第1の意味、第2の意味)を成す。しかし、図5Aの左側の起立状態を逆さにして、図5Aの右側の起立状態にすると、上下のマーク501、502を合わせて第2の意味(あるいは第3の意味)を成すことができる。このような実現を行うには、電子装置100のマーク位置算出と、データ解析と、解析したデータの意味内容の判断機能により実現できる。この考え方によると、物体つまりマーカ221の少なくとも1つのマークは、マーカ221の置き方に応じて異なる意味を持つことができる。
FIG. 5A shows an example of how to use the marker imaged by the electronic device according to the embodiment. This
図5Bは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの他の利用方法の例を示す図である。このマーカ228は、たとえば四角柱であるが、上段部228aと下段部228bとが、四角柱の軸を中心として回転方向へ独自に回転することができる。このために上段部228aに設けられているマーク501と下段部228bに設けられているマーク502との向きを互いに違う方向へ向けることができる。このように、マークの向きを任意の回転方向へ変更できるマーカ228であると、電子装置100の使用範囲、電子装置100の移動形態・移動傾向に応じて、有効に使用することができる。このマーカ228の上段と下段の回転角度は、使用する環境や位置に応じて任意に変更することができる。これにより、電子装置100の動き可能な範囲に応じて、以下移転角度を設定すればよい。つまり、マーカ228の複数のマークの相対的位置関係が変更されることにより、複数のマークの1つ1つ(あるいはその組み合わせ)が異なる意味を持つことができる。
FIG. 5B is a diagram showing an example of another usage of the marker imaged by the electronic device according to the embodiment. The
この例では、マーカ228が四角柱の組み合わせであるが、五角柱、円柱、三角錐などを組み合わせてもよい。また上下の形状が異なるものであってもよい。 図6Aは、一実施形態に係る電子装置100が撮像するマーカの他の例と、マーカの一使用例と、電子装置100が認識する認識範囲の例を示す。この例では、マーカとしてロープ600が使用されている。このロープ600は、たとえば一か所に集められた複数のカップ6a-6fを囲んでいるものとする。
In this example, the
今、電子装置100が第2部屋402において、まだ掃除していない範囲を撮像したものとする。このとき電子装置100は、カメラ101を介して、マーカとしてのロープ600を認識したとする。このロープ600には、マークが表記されており、たとえばそのマークの意味は、当該マークで囲まれる範囲は、侵入禁止範囲であることを意味するものとする。
Now, it is assumed that the
すると、電子装置100は、地図データ400に、ロープ600で囲まれる範囲を侵入禁止範囲として編集する。地図データ400上の100Pが電子装置100の位置であり、600Pがロープ600の位置である。このようにマーカとして柔軟性を有するロープ600を用いることで、電子装置100に侵入禁止範囲を指令するための操作が容易である。例えば、第2部屋402に、洗濯物、あるいは水の入ったコップを一時的に置いている状況では、このロープ600は極めて使い勝手がよい。また、電子装置100が侵入すると危険物があったり、水たまりがあった場合は、このロープ600を使用すると便利である。
Then, the
図6Bは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの他の例と、他の使用例と電子装置が認識する認識範囲の他の例を示す。この例も、マーカとしてロープ600が使用された例である。このロープ600は、たとえば一か所に集められた複数のカップ6a-6fを囲んでいるが、第2部屋402の壁402aにロープ600の両端が突き当てられている。そして、壁402aとロープ600により、複数のカップ6a-6fを囲んでいる。この場合も、電子装置100は、地図データ400に、ロープ600と壁402aで囲まれる範囲を侵入禁止範囲として判断する。地図データ400上の100Pが電子装置100の位置であり、600Pがロープ600の位置である。このようなロープ600の使用方法は、複数のカップ6a-6fを囲むのに、ロープ600の長さが不足するような場合有効である。
FIG. 6B shows another example of the marker imaged by the electronic device according to the embodiment, and another example of use and another example of the recognition range recognized by the electronic device. This example is also an example in which the
上記したロープ600は、曲げることにより任意の形状を取り得るロープであり、このロープの長手方向の面上に複数のマークを備えてもよい。
The above-mentioned
図6Cの(a)は、上記したロープ600の表面(一方の面)に設けられている複数のマーク541、542、543、544、545、546の例を示している。マークの間隔は、一定である必要はない。また、マークの並び方向へ任意の位置でマーク間隔の広い部分、マーク間隔の狭い部分を設けてもよい。ここではマーク541-546のブロックのパターンは同一であるが、異なるパターンのブロックを構成してもよい。
FIG. 6C (a) shows an example of a plurality of
このようにマークの間隔を周期的あるいは、意図的にルールをもって変化させることにより、マークの意味(ID)とともに、間隔の違いにより、ロープが示す情報量を増加させることができる。また、複数並べてマークを設けることにより、ロープの存在をわかりやすくすることもできる。あるいは、マークの検出が不足した場合も、ロープ全体として意味内容を読み取りやすくすることができる。 By changing the mark spacing periodically or intentionally according to the rule, the amount of information indicated by the rope can be increased by the difference in the mark meaning (ID) and the spacing. In addition, the existence of the rope can be easily understood by providing a plurality of marks side by side. Alternatively, even if the mark detection is insufficient, the meaning and content of the rope as a whole can be easily read.
図6Cの(b)は、上記したロープ600の裏面(他方の面)に設けられている複数のマーク551、552、553、554の例を示している。このロープ600では、裏面には大小のマークが並んで存在する。このロープ600の場合、例えば、小さいマークの位置に応じて、ロープの一方の端の方向は、侵入禁止範囲、他の端の方向は、掃除する範囲(進行可能範囲)のように、使い分けることができる。
FIG. 6C (b) shows an example of a plurality of
この例であると、ロープ600の表面と裏面とを使い分けることで、意味内容が異なるマークとして利用することができる。例えば表は、先の図6A、図6Bで説明したように、侵入禁止範囲を設定するために使用し、裏は、例えば方向変換指令用として利用可能である。上記したように、ロープの長手方向面上に複数のマークを備え、複数のマークの間隔及び又は大きさが異なることで、多彩な利用法が可能である。またマークの間隔は比較的広い範囲を有する。したがってこの範囲には、ロープの意味する内容などを記述して、ユーザの使い勝手を向上させることができる。
In this example, by properly using the front surface and the back surface of the
図6Dは、マーカ(ロープ)のまた他の例を示す図である。このロープ600の場合、例えば、かまぼこ形(断面D字形)である。このロープ600の場合、傾斜面にマークが設けられることにより、電子装置100がマークを読み取り安くなる。このロープ600の形は、かまぼこ形に限らず、断面三角形状であってもよい。つまり、カメラが向く方向に対して傾斜した対面を有するロープであればよい。
図6Eは、マーカのさらに他の例を示す。長いロープではなく、短いロープ上のマーカ610である。このマーカ610には、例えば左側に1つのマーク561が見えて、右側にマーク562、563が見える。このようなマーカ610は、左側には侵入禁止、右側には進行可能との意味合いを持たせることができる。上記したようにこの実施形態は、曲げることにより任意の形状を取り得るロープであり、延在したかまぼこ形の形状、三角錐の形状、底面と角度を成す斜面を有した形状などのいずれか、またはこれらの組み合わせで実施される。
FIG. 6D is a diagram showing another example of the marker (rope). In the case of this
FIG. 6E shows yet another example of the marker.
図7Aは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲の例を示す図である。先の例(図6A―図6D)はマーカがロープ600の例を示した。そしてロープにより、侵入禁止範囲を設定した。しかしこのような実施形態に限らず、立体的なマーカ701であっても、電子装置100の論理判定機能に基づいて、侵入禁止範囲403を認識できるようにしてもよい。例えばマーカ701の周囲の例えば1メートルは、侵入禁止範囲403であると認識するように構成することも可能である。このように、本実施形態によると、マーカ701の周囲一定距離の範囲を進入禁止として判定することができるが、電子装置100の操作手段により、先の距離はユーザが任意に設定できるようにしてもよい。
FIG. 7A is a diagram showing an example of a recognition range recognized by an electronic device according to an embodiment together with an example of using a marker. In the previous example (FIGS. 6A-6D), the marker shows an example of a
図7Bは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲の他の例を示す図である。この例は、例えば立体的なマーカ701を部屋400の左の壁側に見つけた場合は、このマーカ701から右側の壁までは侵入禁止(つまり通過不可)の範囲であると認識できるように構成した例である。
FIG. 7B is a diagram showing an example of using the marker and another example of the recognition range recognized by the electronic device according to the embodiment. In this example, for example, when a three-
図7Cは、マーカの他の使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲のさらに他の例を示す図である。この例は、立体的なマーカ701aと701bの間は、侵入禁止(つまり通過不可)の範囲であると認識できるように構成した例である。この場合は、電子装置100は、例えば、右側のマーカ701bと、右側の壁との間を通り抜けて進むことができる。
FIG. 7C is a diagram showing still another example of the recognition range recognized by the electronic device according to the embodiment together with other examples of use of the marker. In this example, the space between the three-
上記の図7A、図7B、図7Cは、広い部屋や廊下などで、侵入禁止範囲などを設定する場合に有効である。 The above FIGS. 7A, 7B, and 7C are effective when setting an intrusion prohibition range or the like in a large room, a corridor, or the like.
図8Aは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲のさらに他の例を示す図である。この例は、1つのマーカ711のマーク571を電子装置100がチェックする場合、撮像方向の角度を変えて複数回、例えば2回チェックする例である。電子装置100は、必ずしも常にマーカ711のマーク571に正対するとは限らない。マーク571の置き方や、電子装置100がマーク571に対して近づく方向に応じて、必ずしもカメラ101がマーカ711のマーク571に正対するとは限らない。
FIG. 8A is a diagram showing a usage example of the marker and still another example of the recognition range recognized by the electronic device according to the embodiment. In this example, when the
カメラ101がマーカ711のマーク571に正対しない場合、読み取りエラーあるいは良好にマークが見えない可能性がある。そこで、この実施形態では、電子装置100がマーク571に対して角度を変えて向き合い、2度、あるいはそれ以上の回数チェックを行い、読み取り(認識)精度を上げるようにした例である。照明によりマークが反射して、電子装置100が読み取り難い場合、或いは、マークの前に一部の読み取りを妨害するような遮蔽物があるような場合もこの手法は有効である。
If the
また、マーク撮像時に、マーカ711のマーク571の水平方向ライン(あるいは垂直方向ライン)と、カメラの水平方向(あるいは垂直方向)とが一致する必要はなく、例えば前記水平方向ラインが、前記水平方向に対して傾斜していてもよい。
Further, it is not necessary that the horizontal line (or vertical line) of the
図8Bは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲のさらに他の例を示す図である。例えば、この例では712aが円柱であり、下段部712bが四角柱である。そしてマーカ712のマーク571を電子装置100がチェックする場合、上段部712aにある補助マーク572a-572dも読み取る例である。補助マーク572a-572dは円柱部に設けられているため、電子装置100は、マーカ712を左側から読み取る場合、補助マーク572a-572cを読み取ることができる。
FIG. 8B is a diagram showing a usage example of the marker and still another example of the recognition range recognized by the electronic device according to the embodiment. For example, in this example, 712a is a cylinder and the
電子装置100は、マーカ712を正面から読み取る場合、補助マーク572a-572dを読み取ることができる。また電子装置100は、マーカ712を右側から読み取る場合、補助マーク572d-572bを読み取ることができる。このように補助マーク572a-572dを併用することでマーク571の向きを正確に読み取ることができる。図7Bのマーカ701のようにマーカの向きによって進入禁止の範囲を認識する場合、マーカの向きを正確に認識するために、この手法は有効である。
When the
図9は、電子装置100の内部のデータ処理器130の構成例を示している。電子装置100は、自走用の駆動装置121を備える。また前方にはカメラ101を搭載している。カメラ101が、前方のマーク801を撮影すると、その撮像画像は、データ処理器130内の画像データ取り込み部132に一旦取り込まれる。データ処理部132は、制御部131によりその動作が制御されている。取り込まれた画像データは、所定のビット数のフレームの画像データに整形される。なお駆動装置121の実施形態は各種の実施形態が可能であり、車輪を用いる装置、ローラを用いる装置、キャタピラを用いる装置などがある。
FIG. 9 shows a configuration example of the
このフレームの画像データは、パターン検出部133に入力されて、白黒パターン(白黒模様)が検出される。パターン検出部133は、メモリ134に格納されている基準パターンと、検出した検出パターンを比較し、取り込まれたパターンがいずれのパターンであるかを判定する。
The image data of this frame is input to the
メモリ134には、各パターン1,3,3,4,・・・・と、各パターンの意味(制御内容)が情報として記録されている。判定すべきパターンは、複数の場合もあり得る。検出パターンが確定すると、その制御データが、制御部131に送られる。制御部131に基づいて、先の説明のように地図データ400を更新し、侵入可能範囲、侵入禁止範囲を確定する。地図データ400は、メモリ134に格納されている。
In the
さらに制御部131は、駆動制御部135を通じて電子装置100の駆動部121を制御し、電子装置100の移動方向、移動範囲、移動パターンなどを制御する。
Further, the
なお、電子装置100は、マークのパターンを白黒パターンとして認識すると説明しているが、マーク自体は、白黒のパンターンでなくてもよい。つまり、カメラにより輝度の高い部分と輝度の低い部分を識別できるならば、カラーにより、例えば黄と茶などのように、カラーによりマークが表示されてもよい。またマークは赤外線カメラなど可視光以外で認識できるパターンでもよく、白黒パターンと赤外線パターンを重畳した構成としてもよい。また電子装置100は、照明器を搭載したものであってもよい。
Although the
さらに上記した意味内容を判定するためのデータテーブルは、移動可能な電子装置の使用目的により、交換可能であってもよい。これにより、電子装置の移動制御モードを一斉に変更することができる。またデータテーブルは、外部のサーバから提供されてもよいし、データテーブルの記憶媒体を交換できるようにしてもよい。 Further, the data table for determining the meaning content described above may be exchangeable depending on the purpose of use of the movable electronic device. As a result, the movement control mode of the electronic device can be changed all at once. Further, the data table may be provided from an external server, or the storage medium of the data table may be exchangeable.
上記の説明では、電子装置100として説明したが、その名称は一例であり、各種の呼び名が可能であり、例えば自律移動ロボット、運搬ロボット、清掃ロボット、及びペットロボットなどがある。また、マークは、カメラによって撮像されて検知された場合に、電子装置100の移動可能範囲、又は移動不可能範囲に関する情報を通知可能なものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、特定の模様、花柄、光、反射板(ガラス、アルミ箔など)の配列、鏡の配列、などでもよい。好ましくは、カメラとして安価なものが利用できることが好ましい。また、マーク具としては、置物、飾り、壁、柱、テーブルの脚、本棚、などが利用されてもよい。
In the above description, the
さらにロープとは、細長い形状であって、略自由曲線を描けるようなものであればどのようなものであってもよく、任意の形状を有し得ることが好ましい。例えば、ロープ、テープ、紐、細長い三角錐、細長いかまぼこ形状などが可能である。またロープは一本でもよく、二本或いは三本以上で構成されてもよい。材質としても、天然樹脂(ゴム)、化学合成樹脂、柔軟性或いは多関節を有する屈曲性を持つものが可能である。 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。さらにまた、請求項の各構成要素において、構成要素を分割して表現した場合、或いは複数を合わせて表現した場合、或いはこれらを組み合わせて表現した場合であっても本発明の範疇である。また、複数の実施形態を組み合わせてもよく、この組み合わせで構成される実施例も発明の範疇である。 Further, the rope may have an elongated shape and may have any shape as long as it can draw a substantially free curve, and it is preferable that the rope can have an arbitrary shape. For example, ropes, tapes, strings, elongated triangular pyramids, elongated semi-cylindrical shapes, etc. are possible. Further, the rope may be one, or may be composed of two or three or more ropes. As the material, a natural resin (rubber), a chemically synthesized resin, a material having flexibility or flexibility with multiple joints can be used. Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof. Furthermore, in each of the constituent elements of the claim, even if the constituent elements are divided and expressed, or a plurality of the constituent elements are expressed together, or even if they are expressed in combination, it is within the scope of the present invention. Further, a plurality of embodiments may be combined, and an example composed of these combinations is also within the scope of the invention.
また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。また請求項を制御ロジックとして表現した場合、コンピュータを実行させるインストラクションを含むプログラムとして表現した場合、及び前記インストラクションを記載したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として表現した場合でも本発明の装置を適用したものである。また、使用している名称や用語についても限定されるものではなく、他の表現であっても実質的に同一内容、同趣旨であれば、本発明に含まれるものである。 Further, in the present specification and each figure, the same reference reference numerals may be given to the components exhibiting the same or similar functions as those described above with respect to the above-mentioned figures, and the overlapping detailed description may be omitted as appropriate. .. Further, the apparatus of the present invention is applied even when the claim is expressed as a control logic, when it is expressed as a program including an instruction for executing a computer, and when it is expressed as a computer-readable recording medium in which the instruction is described. be. Further, the names and terms used are not limited, and other expressions are included in the present invention as long as they have substantially the same content and the same meaning.
100・・・電子装置、101・・・カメラ、201,202,221-228,701、701a,701b、711、712・・・マーカ、501-507、511-513、515-517、541-546、551-554、561-563、571・・・マーク、600・・・ロープ。 100 ... Electronic device, 101 ... Camera, 201,202,221-228,701,701a, 701b, 711,712 ... Markers, 501-507, 511-513, 515-517, 541-546 , 551-554, 561-563, 571 ... mark, 600 ... rope.
Claims (5)
前記電子装置を移動可能な駆動部と、
立体形状を有する物体の表面上に設けられた第1マークと第2マークとを撮影可能であり、前記第2マークは、前記第1マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記物体の高さ方向であって前記第2マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置に設定された撮像部と、
前記撮像部が撮像する視野の外に前記第1マークがはみ出し、撮像する視野の内に前記第2マークが含まれる場合は、前記第2マーク内の模様が意味する内容の処理を行う処理部であって、
前記第1マークが視野の内に検知された場合、前記第1マークが検知されたときの前記電子装置の第1位置に照らして、前記第1マーク内の模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定し、
前記第1マークが視野の外にはみ出し、前記第2マークが検知された場合、前記第2マークが検知されたときの前記電子装置の第2位置に照らして、前記第2マーク内の模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する手段と、を備える電子装置。 It ’s an electronic device.
A drive unit that can move the electronic device and
It is possible to photograph the first mark and the second mark provided on the surface of an object having a three-dimensional shape, and the second mark overlaps with the first mark and has a smaller area than the first mark. A height position provided inside the first mark, which is the height direction of the object in the direction in which the electronic device stands up against the moving surface and substantially corresponds to the height position of the second mark. With the image pickup unit set to
When the first mark protrudes outside the field of view imaged by the image pickup unit and the second mark is included in the field of view to be imaged, the processing unit performs processing of the content meant by the pattern in the second mark. And
When the first mark is detected in the field of view, the movable range or movement that the pattern in the first mark means in light of the first position of the electronic device when the first mark is detected. Set the prohibited range and
When the first mark protrudes out of the field of view and the second mark is detected , the pattern in the second mark is displayed in light of the second position of the electronic device when the second mark is detected. An electronic device comprising means for setting a movable range or a prohibited range, which means.
前記第1マークは、前記電子装置の視野の内に検知された場合に、前記第1マークを検知した前記電子装置の第1位置に照らして、前記第1マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を特定するためのものであって、
前記第2マークは、前記第1マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記撮像部の高さ方向であって前記第2マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置にあり、
さらに前記第1マークが視野の外にはみ出し、前記第2マークが前記電子装置に検知された場合には、前記第2マークを検知した前記電子装置の第2位置に照らして、前記第2マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を特定するためのものである、マーカ。 A mark detected by an image pickup unit of an autonomously movable electronic device and capable of indicating the range of movement of the electronic device, the first mark on the surface facing the first direction and the second mark on the surface. With a mark,
When the first mark is detected within the field of view of the electronic device, the movable range indicated by the pattern of the first mark in light of the first position of the electronic device that has detected the first mark. Or it is for specifying the movement prohibited range,
The second mark overlaps with the first mark and has a smaller area than the first mark and is provided inside the first mark. The second mark is provided in a direction in which the electronic device stands up against a moving surface. It is in the height direction of the image pickup unit and is at a height position substantially corresponding to the height position of the second mark.
Further, when the first mark protrudes out of the field of view and the second mark is detected by the electronic device, the second mark is compared with the second position of the electronic device that has detected the second mark. A marker that is used to identify the movable range or the prohibited range that the pattern of is meant.
撮像部が、立体形状を有する物体の表面上に設けられた第1マークと第2マークとを撮影可能であり、前記第2マークは、前記第1マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記撮像部はさらに前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記物体の高さ方向であって前記第2マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置に設定され、
処理部が、前記撮像部が撮像する視野の外に前記第1マークがはみ出し、撮像する視野の内に前記第2マークが含まれる場合は、前記第2マークの模様が意味する内容の処理を行い、
前記第1マークが視野の内に検知された場合、前記第1マークが検知されたときの前記電子装置の第1位置に照らして、前記第1マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定し、
前記第1マークが視野の外にはみ出し、前記第2マークが検知された場合、前記第2マークが検知されたときの前記電子装置の第2位置に照らして、前記第2マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する、電子装置の制御方法。 It is a control method of a self-moving electronic device that has a drive unit and an image pickup unit and processes the video data captured by the image pickup unit in the processing unit.
The image pickup unit can photograph the first mark and the second mark provided on the surface of the object having a three-dimensional shape, and the second mark overlaps with the first mark and is more than the first mark . The area is small and is provided inside the first mark, and the image pickup unit is further in the height direction of the object in the direction in which the electronic device stands up with respect to the moving surface, and is the height of the second mark. It is set to a height position that almost corresponds to the position of
When the first mark protrudes outside the field of view imaged by the image pickup unit and the second mark is included in the field of view to be imaged, the processing unit performs processing of the content indicated by the pattern of the second mark. Do,
When the first mark is detected in the field of view, the movable range or movement prohibition that the pattern of the first mark means in light of the first position of the electronic device when the first mark is detected. Set the range and
When the first mark protrudes out of the field of view and the second mark is detected, the pattern of the second mark means in light of the second position of the electronic device when the second mark is detected. A method of controlling an electronic device that sets a movable range or a movable prohibited range.
撮像部に対して、立体形状を有する物体の表面上に設けられた第1マークと第2マークとを撮影可能とする命令を有し、ここで前記第2マークは、前記第1マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記撮像部はさらに前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記物体の高さ方向であって前記第2マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置に設定されており、
前記撮像部が撮像する視野の外に前記第1マークがはみ出し、撮像する視野の内に前記第2マークが含まれる場合は、前記第2マークの模様が意味する内容の処理を処理部に行わせる命令であり、
前記第1マークが視野の内に検知された場合、前記第1マークが検知されたときの前記電子装置の第1位置に照らして、前記第1マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する命令と、
前記第1マークが視野の外にはみ出し、前記第2マークが検知された場合、前記第2マークが検知されたときの前記電子装置の第2位置に照らして、前記第2マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する命令と、
を備えるプログラム。 A program that is executed by a computer that has a drive unit and an image pickup unit, processes video data captured by the image pickup unit, and controls an electronic device that can move independently.
The image pickup unit is instructed to take a picture of the first mark and the second mark provided on the surface of an object having a three-dimensional shape, and the second mark is the same as the first mark . It overlaps and has a smaller area than the first mark and is provided inside the first mark. The image pickup unit is further in the height direction of the object in the direction in which the electronic device stands up against the moving surface. The height position is set to almost correspond to the height position of the second mark.
When the first mark protrudes outside the field of view imaged by the image pickup unit and the second mark is included in the field of view to be imaged, the processing unit performs processing of the content indicated by the pattern of the second mark. It is a command to make
When the first mark is detected in the field of view, the movable range or movement prohibition that the pattern of the first mark means in light of the first position of the electronic device when the first mark is detected. Instructions to set the range and
When the first mark protrudes out of the field of view and the second mark is detected, the pattern of the second mark means in light of the second position of the electronic device when the second mark is detected. Instructions to set the movable range or prohibited range, and
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