JP7054340B2

JP7054340B2 - 移動体

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Publication number: JP7054340B2
Application number: JP2017243036A
Authority: JP
Inventors: 洋人坂原; 英知阪下
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2022-04-13
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: JP2019109772A

Description

本発明は、測距センサによる測定結果に基づいて移動制御を行う移動体に関する。

従来の移動体において、測距センサを有するものが知られている。その測距センサは、例えば、移動体の現在位置の取得（自己位置同定）や、障害物の検知のためなどに用いられる。なお、移動体において、その測距センサの角度に関する誤差を補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－２２１９５７号公報

なお、移動体によっては、２以上の測距センサを有しているものもある。そのように、２以上の測距センサを用いることによって、全方向の周囲の物体までの距離を測定することもできる。例えば、２７０度の測距エリアである２個のレーザレンジセンサを用いることによって、全周囲（３６０度）に関する測距を行うことができるようになる。そのような場合には、２個のレーザレンジセンサの測定結果を合わせる必要がある。そうでなければ、同じ物体を一方のレーザレンジセンサで検知した場合と、他方のレーザレンジセンサで検知した場合とにおいて、検知した物体の位置や方向が異なることになり、例えば、その検知された物体の位置や方向が不安定に揺れ動くことになり得るからである。そのように、２個のレーザレンジセンサの測定結果を合わせるための調整を人手で行う場合には、非常に煩雑な作業を行わなくてはならないことになる。また、上記特許文献１のようにして、１個の測距センサの角度の誤差を補正することはできたとしても、２個のレーザレンジセンサの測定結果を合わせるための調整を行うことはできなかった。
一般的にいえば、２個の測距センサを有する移動体において、その２個の測距センサの測定結果を自動的に合わせることができるようにしたいという要望があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、２個の測距センサの測定結果を合わせるための較正を自動的に行うことができる移動体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による移動体は、自律的に移動する移動体であって、複数方向に関して周囲の物体までの距離をそれぞれ測定する第１及び第２の測距センサと、移動体を移動させる移動機構と、第１及び第２の測距センサによる測定結果に基づいて、移動機構を制御する移動制御部と、第１及び第２の測距センサによる所定の測定対象の測定結果を用いて、第１及び第２の測距センサの測定結果を合わせるための較正を行う較正部と、を備えたものである。
このような構成により、第１及び第２の測距センサの測定結果を合わせるための較正を自動的に行うことができるようになる。したがって、２個の測距センサの測定結果を合わせるための調整を手動で行う必要がなくなり、利便性が向上することになる。

また、本発明による移動体では、測定対象は、移動環境に存在してもよい。
このような構成により、移動環境に存在する測定対象を用いて較正を行うことができるため、例えば、測定対象を移動体に取り付けるための治具などを別途、用意しなくてもよいことになる。

また、本発明による移動体では、測定対象は、移動体に装着された基準部材であってもよい。
このような構成により、移動体に装着された基準部材、すなわち移動体との相対的な位置関係の分かっている基準部材を用いて較正を行うことになり、２個の測距センサについて、相対的な位置合わせだけでなく、絶対的な位置合わせもできるようになる。

また、本発明による移動体では、基準部材は、移動体に着脱可能に装着されてもよい。
このような構成により、較正を行うときにのみ、基準部材を移動体に装着することも可能になり、移動体が移動する際には、基準部材を移動体から外しておくこともできるようになる。

また、本発明による移動体では、基準部材は、２個存在し、第１及び第２の測距センサは、それぞれ異なる基準部材について較正用の測定を行ってもよい。
このような構成により、第１及び第２の測距センサが、それぞれ異なる基準部材について測定を行うことによって較正を行うこともできるようになる。したがって、例えば、一方の基準部材は、第１の測距センサの測定範囲に存在するが、第２の測距センサの測定範囲には存在せず、他方の基準部材は、第２の測距センサの測定範囲に存在するが、第１の測距センサの測定範囲には存在しない、という状況でも較正を行うことができるようになる。

また、本発明による移動体では、第１及び第２の測距センサの測定結果を用いて移動体の現在位置を取得する現在位置取得部をさらに備え、移動制御部は、現在位置取得部によって取得された現在位置を用いて移動機構を制御してもよい。
このような構成により、較正された第１及び第２の測距センサの測定結果を用いて移動体の現在位置を取得することができるようになり、より精度の高い現在位置の取得が可能となる。

また、本発明による移動体では、第１及び第２の測距センサによる測定結果を用いて障害物を検知する障害物検知部をさらに備え、移動制御部は、障害物検知部によって検知された障害物への衝突を防ぐように移動機構を制御してもよい。
このような構成により、較正された第１及び第２の測距センサの測定結果を用いて障害物の検知を行うことができるようになり、より精度の高い障害物の検知が可能となる。

本発明による移動体によれば、２個の測距センサの測定結果を合わせるための較正を自動的に行うことができるようになる。

本発明の実施の形態による移動体の構成を示すブロック図同実施の形態による移動体の動作を示すフローチャート同実施の形態における２個の測距センサによる測距範囲の一例について説明するための図同実施の形態における較正用の治具の取り付けられた移動体を示す図同実施の形態における較正用の治具の取り付けられた移動体を示す図同実施の形態における測定対象に関する測定について説明するための図同実施の形態における較正用の測定対象の他の例について説明するための図同実施の形態における較正用の治具の他の例について説明するための図

以下、本発明による移動体について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態による移動体は、２個の測距センサの測定結果を合わせるための較正を自動的に行うことができるものである。

図１は、本実施の形態による移動体１の構成を示すブロック図である。本実施の形態による移動体１は、自律的に移動するものであり、移動機構１１と、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂと、障害物検知部１３と、現在位置取得部１４と、移動制御部１５と、較正部１６とを備える。なお、移動体１が自律的に移動するとは、移動体１がユーザ等から受け付ける操作指示に応じて移動するのではなく、自らの判断によって目的地に移動することであってもよい。その目的地は、例えば、手動で決められたものであってもよく、または、自動的に決定されたものであってもよい。また、その目的地までの移動は、例えば、移動経路に沿って行われてもよく、または、そうでなくてもよい。また、自らの判断によって目的地に移動するとは、例えば、進行方向、移動や停止などを移動体１が自ら判断することによって、目的地まで移動することであってもよい。また、例えば、移動体１が、障害物に衝突しないように移動することであってもよい。移動体１は、例えば、台車であってもよく、移動するロボットであってもよい。ロボットは、例えば、エンターテインメントロボットであってもよく、監視ロボットであってもよく、搬送ロボットであってもよく、清掃ロボットであってもよく、動画や静止画を撮影するロボットであってもよく、その他のロボットであってもよい。

移動機構１１は、移動体１を移動させる。移動機構１１は、例えば、移動体１を全方向に移動できるものであってもよく、または、そうでなくてもよい。全方向に移動できるとは、任意の方向に移動できることである。移動機構１１は、例えば、走行部（例えば、車輪など）と、その走行部を駆動する駆動手段（例えば、モータやエンジンなど）とを有していてもよい。なお、移動機構１１が、移動体１を全方向に移動できるものである場合には、その走行部は、全方向移動車輪（例えば、オムニホイール、メカナムホイールなど）であってもよい。全方向移動車輪を有し、全方向に移動可能な移動体については、例えば、特開２０１７－１２８１８７号公報を参照されたい。この移動機構１１としては、公知のものを用いることができるため、その詳細な説明を省略する。

第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ複数方向に関して周囲の物体までの距離を測定する。なお、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂは、同様のものであるため、それらを区別しない場合には、測距センサ１２と呼ぶこともある。測距センサ１２は、例えば、レーザセンサや、超音波センサ、マイクロ波を用いた距離センサ、ステレオカメラによって撮影されたステレオ画像を用いた距離センサなどであってもよい。そのレーザセンサは、レーザレンジセンサ（レーザレンジスキャナ）であってもよい。なお、それらの測距センサについてはすでに公知であり、それらの説明を省略する。本実施の形態では、測距センサ１２がレーザレンジセンサである場合について主に説明する。また、本実施の形態では、移動体１が２個の第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂを有している場合について説明するが、移動体１は、３個以上の測距センサ１２を有していてもよい。２個以上の測距センサ１２を用いる場合には、その２個以上の測距センサ１２によって、全方向がカバーされてもよい。また、測距センサ１２が超音波センサや、マイクロ波を用いた距離センサなどである場合に、測距センサ１２の測距方向を回転させることによって複数方向の距離を測定してもよく、複数方向ごとに配置された複数の測距センサ１２を用いて複数方向の距離を測定してもよい。第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによって、所定範囲の方向に関して距離が測定されてもよく、全方向に関する距離が測定されてもよい。例えば、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによって、移動体１の前方のみの範囲について、複数方向の距離が測定されてもよい。また、例えば、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによって、全周囲（３６０度）について、あらかじめ決められた角度間隔で複数方向の距離が測定されてもよい。その角度間隔は、例えば、１度間隔や２度間隔、５度間隔などのように一定であってもよい。測距センサ１２から得られる情報は、例えば、移動体１のある向きを基準とした複数の方位角のそれぞれに関する周辺の物体までの距離であってもよい。その距離を用いることによって、移動体１のローカル座標系において、移動体１の周囲にどのような物体が存在するのかを知ることができるようになる。

図３は、本実施の形態による移動体１の第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによる測距範囲について説明するための図であり、移動体１を上方から見た図である。図３を参照して、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂは、上面視が矩形である移動体１の対角となる２個の頂点付近にそれぞれ配置されており、例えば、それぞれ２７０度の範囲において測距を行う。図３における放射状の矢印は、レーザレンジセンサである測距センサ１２から出射されるレーザを模式的に示している。また、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂは、測距されない方向がないように配置されており、１８０度の範囲については、重複した測定を行う。また、移動体１には、図３で示されるように、移動体１の上面視の中央Ｃを原点とするローカル座標系（ｘｙ直交座標系）が設定されているものとする。なお、以下、そのローカル座標系を「Ｒ座標系」と呼ぶこともある。また、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによる測距結果は、後述するように、例えば、障害物の検知に用いられてもよく、現在位置の取得に用いられてもよい。

障害物検知部１３は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによる測定結果を用いて障害物を検知する。後述するように、較正部１６によって第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための調整が行われている場合には、障害物検知部１３は、その調整後の測定結果を用いて、障害物検知を行ってもよい。一方、較正部１６によって、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための誤差が取得されただけである場合には、障害物検知部１３は、その誤差を用いて第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせる処理を行い、その処理後の情報を用いて、障害物検知を行ってもよい。障害物検知部１３は、例えば、測距センサ１２によって測定された距離によって、移動体１の近くに物体が存在することが分かった場合に、その物体を障害物として検知してもよい。例えば、測距センサ１２によって測定された周囲の物体までの距離が所定の閾値以下になった場合に、障害物検知部１３は、その物体を障害物として検知してもよい。その周囲の物体までの距離は、例えば、測距センサ１２からの距離であってもよく、移動体１の外縁からの距離であってもよく、移動体１の外縁を仮想的に膨張させた位置からの距離であってもよく、その他の基準からの距離であってもよい。その閾値は、１個であってもよく、または、２個以上存在してもよい。後者の場合には、例えば、停止領域と減速領域とに応じた２個の閾値が存在してもよい。停止領域に存在する障害物が検知された場合には、移動体１が停止され、減速領域に存在する障害物が検知された場合には、移動体１が減速されてもよい。なお、障害物が検知される領域は、１個であってもよい。その領域は、例えば、停止領域であってもよく、減速領域であってもよい。

現在位置取得部１４は、移動体１の現在位置を取得する。現在位置の取得は、例えば、無線通信を用いて行われてもよく、周囲の物体までの距離の測定結果を用いて行われてもよく、周囲の画像を撮影することによって行われてもよく、現在位置を取得できるその他の手段を用いてなされてもよい。無線通信を用いて現在位置を取得する方法としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いる方法や、屋内ＧＰＳを用いる方法、最寄りの無線基地局を用いる方法などが知られている。また、例えば、周囲の物体までの距離の測定結果を用いたり、周囲の画像を撮影したりすることによって現在位置を取得する方法としては、例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）などによって知られている方法を用いてもよい。周囲の物体までの距離の測定結果としては、例えば、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を用いてもよい。すなわち、現在位置取得部１４は、第１及び第２の測距センサ１２Ｂの測定結果を用いて移動体１の現在位置を取得してもよい。その場合に、較正部１６によって第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための調整が行われているときには、現在位置取得部１４は、その調整後の測定結果を用いて、現在位置の取得を行ってもよい。一方、較正部１６によって、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための誤差が取得されただけであるときには、現在位置取得部１４は、その誤差を用いて第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせる処理を行い、その処理後の情報を用いて、現在位置の取得を行ってもよい。また、あらかじめ作成された地図（例えば、周囲の物体までの距離の測定結果や撮影画像を有する地図など）が記憶されている場合には、現在位置取得部１４は、地図を用いて、周囲の物体までの距離の測定結果に対応する位置を特定することによって現在位置を取得してもよく、周囲の画像を撮影し、地図を用いて、その撮影結果に対応する位置を特定することによって現在位置を取得してもよい。また、現在位置取得部１４は、例えば、自律航法装置を用いて現在位置を取得してもよい。また、現在位置取得部１４は、移動体１の向き（方向）を含む現在位置を取得することが好適である。その方向は、例えば、北を０度として、時計回りに測定された方位角によって示されてもよく、その他の方向を示す情報によって示されてもよい。その向きは、電子コンパスや地磁気センサによって取得されてもよい。

移動制御部１５は、移動機構１１を制御することによって、移動体１の移動を制御する。移動の制御は、移動体１の移動の向きや、移動の開始・停止などの制御であってもよい。例えば、移動経路が設定されている場合には、移動制御部１５は、移動体１がその移動経路に沿って移動するように、移動機構１１を制御してもよい。より具体的には、移動制御部１５は、現在位置取得部１４によって取得される現在位置が、その移動経路に沿ったものになるように、移動機構１１を制御してもよい。また、移動制御部１５は、地図を用いて、移動の制御を行ってもよい。その場合には、移動体１は、地図が記憶される記憶部を備えていてもよい。

なお、移動制御部１５は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによる測定結果に基づいて、移動機構１１を制御するものである。第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによる測定結果に基づいて移動制御を行うとは、その移動制御において、少なくとも間接的に第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果が用いられることを意味しており、例えば、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を用いて検知された障害物への衝突を防ぐように移動制御することであってもよく、また、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を用いて取得された移動体１の現在位置を用いて移動制御することであってもよい。本実施の形態では、移動制御部１５が、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を用いて障害物検知部１３によって検知された障害物への衝突を防ぐように移動機構１１を制御する場合について主に説明する。

また、障害物検知部１３によって検知された障害物への衝突を防ぐように移動機構１１を制御する場合に、移動制御部１５は、前述のように、停止領域に存在する障害物が検知されたときには、移動体１が停止するように移動機構１１を制御し、停止領域において障害物は検知されていないが、減速領域に存在する障害物が検知されたときには、移動体１がその時点の速度よりも減速するように移動機構１１を制御してもよい。移動体１が減速される場合に、その減速後の速度が決まっていてもよく、または、そうでなくてもよい。後者の場合には、例えば、その時点の速度に対して相対的に決まる速度（例えば、５０％の速度など）となるように減速が行われてもよい。また、移動制御部１５は、障害物が検知された場合に、その障害物を迂回するように移動体１を移動させることによって、障害物への衝突を防止してもよい。障害物の迂回を行う場合には、移動制御部１５は、検知された障害物の位置を障害物検知部１３から受け取ってもよい。その位置は、移動体１のローカル座標系における位置であってもよい。

なお、上記のような移動の制御は公知であり、その詳細な説明を省略する。また、移動体１が移動経路に沿って移動する場合に、その移動経路は、移動制御部１５によって取得されてもよい。その移動経路の取得は、例えば、移動経路の生成によって行われてもよく、外部のサーバ等から移動経路を受け取ることによって行われてもよい。

較正部１６は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによる所定の測定対象の測定結果を用いて、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための較正を行う。その所定の測定対象は、後述するように、測距センサ１２による測距結果を用いて、少なくとも２個の特徴点の位置を特定できる形状であることが好適である。その特徴点は、例えば、頂点（エッジ）に対応した点であってもよい。この較正は、ある箇所を第１の測距センサ１２Ａで測定した結果と、第２の測距センサ１２Ｂで測定した結果とが同じになるように行われるものである。その較正は、前述のように、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための調整であってもよく、または、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための誤差の取得であってもよい。前者の場合には、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果は調整済みのものとなるため、ある箇所に関する両者の測定結果は同じになるが、後者の場合には、その調整のための処理が別途、必要になる。

具体的な較正の処理について説明する前に、較正に用いられる治具２０について説明する。図４は、治具２０の装着された移動体１を示す上面図であり、図５は、図４における太矢印の方向から見た治具２０の装着された移動体１を示す側面図である。治具２０は、治具本体２１と、測定対象である基準部材２２とを有する。治具本体２１の一端は、移動体１に着脱可能に取り付けられるようになっており、他端には基準部材２２が固定されている。すなわち、基準部材２２は、移動体１に着脱可能に装着されるようになっている。治具本体２１は、例えば、ネジ等によって、着脱可能に移動体１に取り付けられてもよい。図５で示されるように、治具本体２１は、移動体１の２以上の箇所に取り付けられることが好適である。基準部材２２を、あらかじめ決められた場所に高い精度で配置するためである。治具２０が移動体１に装着された際に、基準部材２２は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの両方によって測定される箇所に存在することが好適である。また、測距センサ１２は、通常、離散的な角度について距離を測定するものであるため、基準部材２２における特定の箇所の角度や距離を測定することは困難である。したがって、基準部材２２は、測距センサ１２が測定を行う平面（通常、水平方向の平面である。）において、図４で示されるように、複数の直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、それらの直線の交点である複数の特徴点Ｔ１，Ｔ２とを有するものであることが好適である。なお、移動体１のローカル座標系において、特徴点Ｔ１，Ｔ２の座標値は、それぞれ（ｘ，ｙ）＝（Ｔ１_ｘ，Ｔ１_ｙ）、（Ｔ２_ｘ，Ｔ２_ｙ）のように既知であるとする。その場合には、図６で示されるように、第１の測距センサ１２Ａは、測定点Ｐ１～Ｐ６に関する第１の測距センサ１２Ａの座標系（図６におけるｘ１ｙ１座標系（２次元直交座標系）であり、以下、「Ｍ１座標系」と呼ぶこともある。）における位置をそれぞれ特定することができる。較正部１６は、それらの測定点を用いることによって、Ｍ１座標系における直線Ｌ１～Ｌ３をそれぞれ特定することができ、それらの交点であるＴ１，Ｔ２のＭ１座標系における座標値を取得することができる。それらの座標値は、それぞれ（ｘ１，ｙ１）＝（Ｔ１_ｘ１，Ｔ１_ｙ１）、（Ｔ２_ｘ１，Ｔ２_ｙ１）であったとする。なお、ここでは、Ｌ１～Ｌ３の各直線が、２個の測定点によって特定される場合について説明したが、３個以上の測定点によって各直線が特定されてもよい。そのようにすることで、より精度の高い直線の特定が可能となる。また、３個以上の測定点によって直線を特定する場合には、例えば、最小二乗法などを用いて直線を特定してもよい。また、Ｍ１座標系は、Ｒ座標系に対して、（ｑ１_ｘ，ｑ１_ｙ）だけ平行移動しており、また角度φ１だけ回転しているとする。すると、Ｍ１座標系における座標値（ｐ_ｘ１，ｐ_ｙ１）は、同次変換行列Ｐ_ＲＭ１によって次式のように、Ｒ座標系における座標値（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ）に変換される。なお、その同次変換行列Ｐ_ＲＭ１は、ｑ１_ｘ，ｑ１_ｙ，φ１を引数として有している。
（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，１）^Ｔ＝Ｐ_ＲＭ１（ｐ_ｘ１，ｐ_ｙ１，１）^Ｔ

ここで、同次変換行列Ｐ_ＲＭ１の詳細を明記すると、次式のようになる。

また、上記のように、Ｒ座標系において既知である（Ｔ１_ｘ，Ｔ１_ｙ）、（Ｔ２_ｘ，Ｔ２_ｙ）は、それぞれＭ１座標系において測定結果から取得された（Ｔ１_ｘ１，Ｔ１_ｙ１）、（Ｔ２_ｘ１，Ｔ２_ｙ１）に対応することになるため、次式のようになる。
（Ｔ１_ｘ，Ｔ１_ｙ，１）^Ｔ＝Ｐ_ＲＭ１（Ｔ１_ｘ１，Ｔ１_ｙ１，１）^Ｔ
（Ｔ２_ｘ，Ｔ２_ｙ，１）^Ｔ＝Ｐ_ＲＭ１（Ｔ２_ｘ１，Ｔ２_ｙ１，１）^Ｔ

上式より、ｑ１_ｘ，ｑ１_ｙ，φ１に関する４つの方程式が得られるため、例えば、そのうちの３つの方程式を解くことによって、同次変換行列Ｐ_ＲＭ１に含まれるｑ１_ｘ，ｑ１_ｙ，φ１を取得できる。また、ｑ１_ｘ，ｑ１_ｙ，φ１を用いることによって、第１の測距センサ１２Ａに関する本来の取付位置及び角度に関する誤差を取得することもできる。例えば、本来のＭ１座標系は、Ｒ座標系に対して、（Ａ１_ｘ，Ａ１_ｙ）だけ平行移動しており、回転の角度は「０」であったとする。すると、例えば、第１の測距センサ１２Ａの本来の取付位置に関する誤差は、（ｑ１_ｘ－Ａ１_ｘ，ｑ１_ｙ－Ａ１_ｙ）となり、第１の測距センサ１２Ａの本来の取付位置に関する誤差は、φ１となる。なお、ｑ１_ｘ，ｑ１_ｙ，φ１を取得することによって、その誤差を取得できるため、第１の測距センサ１２Ａに関する誤差の取得とは、ｑ１_ｘ，ｑ１_ｙ，φ１や、同次変換行列Ｐ_ＲＭ１の取得の取得であると考えてもよい。また、本来の取付位置及び角度は、例えば、設計時の取付位置及び角度であってもよい。

また、同様のことを、第２の測距センサ１２Ｂの座標系についても行うことができる。具体的には、較正部１６は、第２の測距センサ１２Ｂによる測定結果を用いることによって、第２の測距センサ１２Ｂの座標系（ｘ２ｙ２座標系（２次元直交座標系）であり、以下、「Ｍ２座標系」と呼ぶこともある。）におけるＴ１，Ｔ２の座標値（Ｔ１_ｘ２，Ｔ１_ｙ２）、（Ｔ２_ｘ２，Ｔ２_ｙ２）をそれぞれ取得することができる。なお、Ｍ２座標系は、Ｒ座標系に対して、（ｑ２_ｘ，ｑ２_ｙ）だけ平行移動しており、また角度φ２だけ回転しているとする。すると、Ｍ２座標系における座標値（ｐ_ｘ２，ｐ_ｙ２）は、同次変換行列Ｐ_ＲＭ２によって次式のように、Ｒ座標系における座標値（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ）に変換される。また、その同次変換行列Ｐ_ＲＭ２は、ｑ２_ｘ，ｑ２_ｙ，φ２を引数として有している。また、同次変換行列Ｐ_ＲＭ２は、ｑ１_ｘ，ｑ１_ｙ，φ１がｑ２_ｘ，ｑ２_ｙ，φ２となった以外は、上記同次変換行列Ｐ_ＲＭ１と同様のものである。
（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，１）^Ｔ＝Ｐ_ＲＭ２（ｐ_ｘ２，ｐ_ｙ２，１）^Ｔ

また、上記のように、Ｒ座標系において既知である（Ｔ１_ｘ，Ｔ１_ｙ）、（Ｔ２_ｘ，Ｔ２_ｙ）は、それぞれＭ２座標系において測定結果から取得された（Ｔ１_ｘ２，Ｔ１_ｙ２）、（Ｔ２_ｘ２，Ｔ２_ｙ２）に対応することになるため、次式のようになる。
（Ｔ１_ｘ，Ｔ１_ｙ，１）^Ｔ＝Ｐ_ＲＭ２（Ｔ１_ｘ２，Ｔ１_ｙ２，１）^Ｔ
（Ｔ２_ｘ，Ｔ２_ｙ，１）^Ｔ＝Ｐ_ＲＭ２（Ｔ２_ｘ２，Ｔ２_ｙ２，１）^Ｔ

したがって、上記方程式を解くことによって、同次変換行列Ｐ_ＲＭ２に含まれるｑ２_ｘ，ｑ２_ｙ，φ２を取得することができる。また、ｑ２_ｘ，ｑ２_ｙ，φ２を用いることによって、第２の測距センサ１２Ｂに関する本来の取付位置及び角度に関する誤差を取得することもできる。なお、この場合にも、ｑ２_ｘ，ｑ２_ｙ，φ２を取得することによって、その誤差を取得できるため、第２の測距センサ１２Ｂに関する誤差の取得とは、ｑ２_ｘ，ｑ２_ｙ，φ２の取得や、同次変換行列Ｐ_ＲＭ２の取得であると考えてもよい。

較正部１６は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによって測定された測定結果を合わせるための調整を行った上で、それらの調整後の測定点の座標値、例えば、Ｒ座標系における測定点の座標値を、障害物検知部１３や現在位置取得部１４に渡してもよい。具体的には、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂが、それぞれＭ１座標系における各測定点の座標値（ｐ_ｘ１，ｐ_ｙ１）、Ｍ２座標系における各測定点の座標値（ｐ_ｘ２，ｐ_ｙ２）を算出するものである場合には、較正部１６は、それらの座標値（ｐ_ｘ１，ｐ_ｙ１）、（ｐ_ｘ２，ｐ_ｙ２）を同次変換行列Ｐ_ＲＭ１、Ｐ_ＲＭ２によってそれぞれ変換することによって、Ｍ１，Ｍ２座標系における各測定点をＲ座標系における座標値に変換した上で、障害物検知部１３や現在位置取得部１４に渡してもよい。そのようにすることで、障害物検知部１３や現在位置取得部１４は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによって測定されたＲ座標系における位置を受け取ることができるようになる。なお、その場合に、較正部１６は、測定点に関するユニーク処理をした上で、その測定点の座標値を障害物検知部１３や現在位置取得部１４に渡してもよい。例えば、測距の角度範囲が一部重複している場合には、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによって、同じ測定点の座標値が取得されることがある。その場合には、較正部１６は、一方の座標値を削除することによって、測定点に関するユニーク処理を行ってもよい。測定点が同じであるかどうかの判断では、測定誤差等が考慮されてもよい。また、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果に応じたＭ１座標系における各測定点の座標値（ｐ_ｘ１，ｐ_ｙ１）、Ｍ２座標系における各測定点の座標値（ｐ_ｘ２，ｐ_ｙ２）が、障害物検知部１３や現在位置取得部１４によって算出される場合には、較正部１６は、その座標値を障害物検知部１３や現在位置取得部１４から受け取って、Ｒ座標系の座標値に変換し、障害物検知部１３や現在位置取得部１４に戻してもよい。このように、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための調整の処理が、較正部１６によって行われてもよい。

また、較正部１６は、障害物検知部１３や現在位置取得部１４に、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂに関する誤差の情報（例えば、取得した同次変換行列Ｐ_ＲＭ１、Ｐ_ＲＭ２や、取得したｑ１_ｘ，ｑ１_ｙ，φ１，ｑ２_ｘ，ｑ２_ｙ，φ２、または、それらと本来の取付位置及び角度との誤差など）を渡してもよい。その場合には、障害物検知部１３や現在位置取得部１４によって、例えば、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによって取得された測定点の位置が、Ｍ１，Ｍ２座標系からＲ座標系に変換され、その変換後の位置が用いられてもよい。この場合にも、変換後の測定点に関するユニーク処理が行われてもよい。このように、較正部１６は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるために必要な情報（例えば、同次変換行列等）を取得するだけであり、両者を合わせるための調整は、較正部１６以外の構成要素によって行われてもよい。

上記説明のように、較正部１６は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの各測定結果を用いて特定された２個の特徴点Ｔ１，Ｔ２を用いて較正を行うものである。したがって、基準部材２２の２個の２個の特徴点Ｔ１，Ｔ２の位置を、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を用いてそれぞれ特定できるようになっていることが好適である。そのため、図４で示される基準部材２２の場合には、例えば、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの両方が、直線Ｌ１～Ｌ３のそれぞれについて、２点以上の測定点の距離を測定できるようになっていることが好適である。

また、上記説明では、測距センサ１２によって２次元平面における角度と距離が取得される場合について説明したが、測距センサ１２によって３次元空間における角度と距離が取得されてもよい。その場合には、３次元の同次変換行列を用いることによって、上記と同様に較正を行うことができる。

なお、上記説明では、測定対象が移動体１に装着された基準部材２２であり、その基準部材２２の移動体１に対する相対的な位置が既知である場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、図７で示されるように、較正部１６は、移動環境に存在する測定対象３０を用いて較正を行ってもよい。その移動環境に存在する測定対象３０は、例えば、較正のために移動環境に配置されたものであってもよく、または、移動環境にあらかじめ存在する物体を、測定対象３０として用いてもよい。ここで、移動体１に対する測定対象３０の相対的な位置が既知でない場合（すなわち、上記説明におけるＴ１，Ｔ２の座標値が既知でない場合）であっても、較正部１６は、上記説明と同様にして、Ｍ１座標系とＭ２座標系との間での変換を行う同次変換行列を特定することができる。したがって、Ｍ１座標系における座標値と、Ｍ２座標系における座標値とを相互に変換することができ、例えば、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの一方で距離の測定された物体と、他方で距離の測定された物体とが同じものであるかどうかを知ることができるようになる。すなわち、この場合には、各測距センサ１２によって測定された測定点に関して、移動体１のローカル座標系における位置を知るための位置合わせ（絶対的な位置合わせ）を行うことはできないが、両測定点が同じ位置かどうかを知るための位置合わせ（相対的な位置合わせ）を行うことはできる。

また、上記説明では、基準部材２２が、治具本体２１を介して移動体１に装着される場合について説明したが、そうでなくてもよい。基準部材２２は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの両方によって測定される移動体１上の箇所に、直接、装着されてもよい。その場合には、その基準部材２２は、移動体１に対して取り外し可能になっていなくてもよい。そのように、取り外し可能になっていない場合には、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの較正のために基準部材２２を移動体１に装着したり、取り外したりする作業が不要になり、較正を行うための作業が低減されることになる。

次に、移動体１の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）較正部１６は、第１の測距センサ１２Ａに基準部材２２に関する測定を行わせる。

（ステップＳ１０２）較正部１６は、第２の測距センサ１２Ｂに基準部材２２に関する測定を行わせる。

（ステップＳ１０３）較正部１６は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによる基準部材２２に関する測定結果を用いて、上記のように、較正を行う。

なお、基準部材２２が移動体１に着脱可能なものである場合には、移動体１の操作者等は、例えば、ステップＳ１０１が実行される前に、基準部材２２を移動体１に装着し、ステップＳ１０２が実行された後（ステップＳ１０３の実行後であってもよい）に、基準部材２２を移動体１から取り外してもよい。その基準部材２２の移動体１への着脱は、治具２０の移動体１への着脱によって行われてもよい。

（ステップＳ１０４）移動制御部１５は、移動を開始するかどうか判断する。そして、移動を開始する場合には、ステップＳ１０２に進み、そうでない場合には、移動を開始するまでステップＳ１０４の処理を繰り返す。なお、移動制御部１５は、例えば、移動経路に沿った自律的な移動を開始する場合に、移動を開始すると判断してもよい。

（ステップＳ１０５）移動制御部１５は、移動体１の移動の制御を行う。この移動の制御は、例えば、目的地に向かう自律的な移動の制御である。このステップＳ１０５の移動の制御が繰り返して行われることによって、移動体１は、出発地から目的地に到達することになる。

（ステップＳ１０６）障害物検知部１３は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによる測定結果を用いて、障害物を検知したかどうか判断する。そして、障害物を検知した場合には、ステップＳ１０７に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０５に戻る。なお、障害物の検知は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果に関する調整後の情報を用いて行われるものとする。

（ステップＳ１０７）移動制御部１５は、障害物の検知に応じた移動制御を行う。その移動制御は、例えば、移動体１の減速や停止であってもよく、障害物を迂回するように移動体１を移動させることであってもよい。障害物の検知に応じて移動体１を停止させた場合には、移動制御部１５は、障害物が検知されなくなるまで停止を継続し、障害物が検知されなくなってから、ステップＳ１０５に戻って移動を再開してもよい。また、障害物の検知に応じて移動体１を減速させた場合には、移動制御部１５は、移動速度の上限を減速後のものに制限した上で、ステップＳ１０５に戻って移動を継続してもよい。その場合には、障害物が検知されなくなったとき（ステップＳ１０６でＮＯと判断されたとき）に、移動速度の上限の制限を解除してもよい。また、障害物の検知に応じて障害物を迂回するように移動体１を移動させる場合には、移動制御部１５は、障害物検知部１３から受け取った障害物の位置を用いて、その位置を迂回する経路を取得し、その迂回の経路に応じた移動を行うことによって障害物が検知されなくなった後に、ステップＳ１０５に戻って目的地までの移動を継続してもよい。

なお、図２のフローチャートにおける処理の順序は一例であり、同様の結果を得られるのであれば、各ステップの順序を変更してもよい。また、図２のフローチャートには含まれていないが、現在位置取得部１４による現在位置の取得は、繰り返して行われているものとする。また、図２のフローチャートにおいて、移動体１が目的地に到達したこと、または電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。

以上のように、本実施の形態による移動体１によれば、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための較正を自動的に行うことができるようになる。したがって、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を合わせるための調整を手動で行う必要がなくなり、利便性が向上することになる。また、基準部材２２が移動体１に対して着脱可能なものである場合には、較正を行うときに、基準部材２２を移動体１に装着し、移動体１が移動するときに、基準部材２２を移動体１から基準部材２２を取り外すようにしてもよい。そのようにして、基準部材２２が移動時の測距を妨げないようにすることができる。また、基準部材２２が移動体１に対して取り外し可能ではなく、移動体１に装着されたままになる場合には、基準部材２２を着脱する作業が不要になるというメリットはあるが、その基準部材２２の存在する範囲については、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂによる障害物検知や自己位置同定のための測距を行うことができないことになる。その観点からは、基準部材２２が、移動体１に着脱可能となっていることが好適である。

なお、上記説明では、基準部材が１個である場合について説明したが、そうでなくてもよい。２個の基準部材を用いて、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂに関する較正が行われてもよい。そのように、２個の基準部材を用いて第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂに関する較正が行われる場合には、例えば、図８で示されるように、第１の基準部材２２Ａは、第１の測距センサ１２Ａの測定範囲に存在するが、第２の測距センサ１２Ｂの測定範囲には存在せず、第２の基準部材２２Ｂは、第２の測距センサ１２Ｂの測定範囲に存在するが、第１の測距センサ１２Ａの測定範囲には存在しないようになっていてもよい。この場合には、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ異なる基準部材２２Ａ，２２Ｂについて較正用の測定を行ってもよい。すなわち、第１の測距センサ１２Ａは、第１の基準部材２２Ａについて測定を行い、第２の測距センサ１２Ｂは、第２の基準部材２２Ｂについて測定を行ってもよい。したがって、この場合には、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの両方によって測定される箇所に基準部材２２Ａ，２２Ｂが存在しなくてもよいことになる。この場合であっても、第１及び第２の基準部材２２Ａ，２２Ｂは、治具本体２１を介して移動体１に装着されるものであるため、第１及び第２の基準部材２２Ａ，２２Ｂの特徴点のＲ座標系における位置は既知であり、その特徴点の座標値を用いることによって、上記と同様にして、較正を行うことができる。また、相対的な位置関係の分かっている２個の測定対象が移動環境に存在する場合にも、同様にして、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ異なる測定対象について較正用の測定を行うことにより、両測距センサ１２に関する相対的な位置合わせを行うこともできる。

また、本実施の形態による現在位置取得部１４は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を用いて現在位置を取得してもよく、または、そうでなくてもよい。上記のように、現在位置取得部１４は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を用いない方法によって移動体１の現在位置を取得してもよい。また、移動制御に現在位置が用いられない場合には、移動体１は、現在位置取得部１４を備えていなくてもよい。

また、本実施の形態では、障害物検知部１３が第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を用いて障害物を検知する場合について説明したが、そうでなくてもよい。障害物検知部１３は、第１及び第２の測距センサ１２Ａ，１２Ｂの測定結果を用いないで障害物の検知を行ってもよい。その場合には、障害物検知部１３は、例えば、接触センサを用いて障害物の検知を行ってもよい。また、障害物の検知を行わない場合には、移動体１は、障害物検知部１３を備えていなくてもよい。

また、本実施の形態では、移動体１が２個の測距センサ１２を有する場合について説明したが、そうでなくてもよい。移動体１は、３個以上の測距センサ１２を有していてもよい。その場合にも、上記と同様にして、その３個以上の測距センサ１２の測定結果を合わせるための較正が較正部１６によって行われることが好適である。

また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、または、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、または、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、または長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、または、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、または、図示しない読み出し部が行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、または、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。

また、上記実施の形態において、移動体１に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、または、別々のデバイスを有してもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、または、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。また、そのプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。また、そのプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、または分散処理を行ってもよい。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

以上より、本発明による移動体によれば、２個の測距センサに関する較正を自動的に行うことができるという効果が得られ、自律的に移動する移動体として有用である。

１移動体
１１移動機構
１２Ａ第１の測距センサ
１２Ｂ第２の測距センサ
１３障害物検知部
１４現在位置取得部
１５移動制御部
１６較正部
２２基準部材
２２Ａ第１の基準部材
２２Ｂ第２の基準部材

Claims

自律的に移動する移動体であって、
複数方向に関して周囲の物体までの距離をそれぞれ測定する第１及び第２の測距センサと、
前記移動体を移動させる移動機構と、
前記第１及び第２の測距センサによる測定結果に基づいて、前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記第１及び第２の測距センサによる、前記移動体に装着された基準部材である測定対象の測定結果を用いて、当該第１及び第２の測距センサの測定結果を合わせるための較正を、前記第１及び第２の測距センサのそれぞれについて、本来の取付位置及び角度に関する誤差を取得することによって行う較正部と、を備えた移動体。
前記基準部材は、前記移動体に着脱可能に装着される、請求項１記載の移動体。
前記基準部材は、２個存在し、
前記第１及び第２の測距センサは、それぞれ異なる前記基準部材について較正用の測定を行う、請求項１または請求項２記載の移動体。
前記第１及び第２の測距センサの測定結果を用いて前記移動体の現在位置を取得する現在位置取得部をさらに備え、
前記移動制御部は、前記現在位置取得部によって取得された現在位置を用いて前記移動機構を制御する、請求項１から請求項３のいずれか記載の移動体。
前記第１及び第２の測距センサによる測定結果を用いて障害物を検知する障害物検知部をさらに備え、
前記移動制御部は、前記障害物検知部によって検知された障害物への衝突を防ぐように前記移動機構を制御する、請求項１から請求項４のいずれか記載の移動体。