JP7484658B2 - 位置特定システム - Google Patents

Description

本発明は、移動体の現在位置を特定する位置特定方法及び位置特定システムに関する。

下記特許文献１には、工場内などで自律的に移動する移動装置が開示されている。この移動装置は、床面に描かれたガイドラインの位置を含んだ地図情報を記憶する記憶部と、カメラにより撮像した撮像画像を処理する撮像画像分析部とを含む制御部を備えている。この移動装置は、ガイドラインの撮像画像と地図情報とにおけるそれぞれの位置をマッチングさせ、地図情報における動作領域の自己の位置を把握しつつ移動する。

特開２０１０－２８２３９３号公報

上記の先行技術では、床面にガイドラインが描かれていることが必要となるため、当該技術を使用可能な場所が限られる。このため、汎用性を高める観点で改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、汎用性を高めることができる位置特定方法及び位置特定システムを得ることを目的とする。

本発明の第１の態様の位置特定方法は、移動体の移動経路の多数箇所において、当該多数箇所の各画像を撮像する事前撮像ステップと、前記多数箇所の各画像を、前記多数箇所の各位置情報と紐付ける紐付けステップと、前記各位置情報と紐付けられた前記各画像を記憶媒体に記憶させる記憶ステップと、前記移動体が前記移動経路を移動する際に、前記移動体の現在位置の画像を前記移動体から撮像する移動時撮像ステップと、前記記憶媒体に記憶されている前記各画像と前記現在位置の画像との間で画像マッチングを行い、前記各画像の中から前記現在位置の画像とマッチする一の画像を探索するマッチングステップと、前記一の画像に紐付けられた位置情報から前記移動体の現在位置を特定する位置特定ステップと、を有している。

第１の態様の位置特定方法によれば、事前撮像ステップでは、移動体の移動経路の多数箇所において、当該多数箇所の各画像を撮像する。紐付けステップでは、前記多数箇所の各画像を、前記多数箇所の各位置情報と紐付ける。記憶ステップでは、前記各位置情報と紐付けられた前記各画像を記憶媒体に記憶させる。移動時撮像ステップでは、移動体が上記移動経路を移動する際に、移動体の現在位置の画像を移動体から撮像する。マッチングステップでは、記憶媒体に記憶されている前記多数箇所の各画像と前記現在位置の画像との間で画像マッチングを行い、上記各画像の中から現在位置の画像とマッチする一の画像を探索する。位置特定ステップでは、上記一の画像に紐付けられた位置情報から移動体の現在位置を特定する。この位置特定方法では、床面にガイドラインが描かれていることが必要ではないため、ガイドラインを用いて位置を特定する方法と比較して汎用性が高くなる。なお、請求項１に記載の「多数箇所」は、例えば１０箇所以上である。

本発明の第２の態様の位置特定方法は、第１の態様において、前記移動経路は、屋内に設けられた屋内移動経路であり、前記屋内移動経路は、屋外に設けられた屋外移動経路と繋がっており、前記移動体が前記屋外移動経路を移動する際には、前記移動体に搭載されたＧＰＳ装置を用いて前記移動体の現在位置を特定する。

第２の態様の位置特定方法によれば、移動体が屋内移動経路を移動する際には、前述した画像マッチングの結果から移動体の現在位置を特定する。移動体が屋外移動経路を移動する際には、移動体に搭載されたＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置を用いて移動体の現在位置を特定する。屋内では、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し難い反面、気象状態や時間帯で景色の変化が少ないため、画像マッチングの精度を確保し易い。このため、上記のように現在位置の特定方法を切り替えることが好ましい。

本発明の第３の態様の位置特定方法は、第１の態様又は第２の態様において、前記移動体は、歩行ロボットである。

第３の態様の位置特定方法によれば、歩行ロボットが移動経路を移動する際に、前述した画像マッチングの結果から歩行ロボットの現在位置を特定する。歩行ロボットは、車両と比較して低速で移動するため、例えば画像マッチングの処理時間に余裕を持たせることができる。

本発明の第４の態様の位置特定方法は、第１の態様～第３の態様の何れか１つの態様において、前記多数箇所に対してそれぞれ識別子を付す識別子付与ステップを有し、前記紐付けステップでは、各前記識別子によって前記各画像と前記各位置情報とを紐付ける。

第４の態様の位置特定方法によれば、識別子付与ステップでは、移動体の移動経路の多数箇所に対してそれぞれ識別子（例えば番号、記号、名称）を付す。紐付けステップでは、それらの識別子によって前記多数箇所の各画像と各位置情報とを紐付ける。上記のような識別子を用いることにより、上記各画像と各位置情報との紐付けが簡易になる。

本発明の第５の態様の位置特定システムは、移動体の移動経路の多数箇所で撮像され且つ前記多数箇所の各位置情報と紐付けられた前記多数箇所の各画像を記憶媒体に記憶する記憶部と、前記移動体に搭載され、前記移動体が前記移動経路を移動する際に、前記移動体の現在位置の画像を撮像する移動時撮像部と、前記記憶媒体に記憶されている前記各画像と前記現在位置の画像との間で画像マッチングを行い、前記各画像の中から前記現在位置の画像とマッチする一の画像を探索するマッチング部と、前記一の画像に紐付けられた位置情報から前記移動体の現在位置を特定する位置特定部と、を有している。

第５の態様の位置特定システムによれば、記憶部は、移動体の移動経路の多数箇所で撮像され且つ前記多数箇所の各位置情報と紐付けられた前記多数箇所の各画像を記憶媒体に記憶する。移動時撮像部は、移動体に搭載され、移動体が上記移動経路を移動する際に、移動体の現在位置の画像を撮像する。マッチング部は、記憶部の記憶媒体に記憶されている前記多数箇所の各画像と前記現在位置の画像との間で画像マッチングを行い、前記各画像の中から現在位置の画像とマッチする一の画像を探索する。位置特定部は、前記一の画像に紐付けられた位置情報から移動体の現在位置を特定する。この位置特定システムでは、床面にガイドラインが描かれていることが必要ではないため、ガイドラインを用いて位置を特定する構成と比較して汎用性が高くなる。

本発明の第６の態様の位置特定システムは、第５の態様において、前記移動経路は、屋内に設けられた屋内移動経路であり、前記屋内移動経路は、屋外に設けられた屋外移動経路と繋がっており、前記移動体が前記屋外移動経路を移動する際には、前記移動体に搭載されたＧＰＳ装置を用いて前記移動体の現在位置が特定される。

第６の態様の位置特定システムによれば、移動体が屋内移動経路を移動する際には、位置特定部が前述した画像マッチングの結果から移動体の現在位置を特定する。移動体が屋外移動経路を移動する際には、移動体に搭載されたＧＰＳ装置を用いて移動体の現在位置が特定される。屋内では、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し難い反面、気象状態や時間帯で景色の変化が少ないため、画像マッチングの精度を確保し易い。このため、上記のように現在位置の特定方法を切り替えることが好ましい。

本発明の第７の態様の位置特定システムは、第５の態様又は第６の態様において、前記移動体は、歩行ロボットである。

第７の態様の位置特定システムによれば、歩行ロボットが移動経路を移動する際に、前述した画像マッチングの結果から歩行ロボットの現在位置を特定する。歩行ロボットは、車両と比較して低速で移動するため、例えば画像マッチングの処理時間に余裕を持たせることができる。

本発明の第８の態様の位置特定システムは、第５の態様～第７の態様の何れか１つの態様において、前記記憶部は、前記多数箇所に対してそれぞれ付された識別子によって前記各位置情報と紐付けられた前記各画像を前記記憶媒体に記憶する。

第８の態様の位置特定システムによれば、記憶部は、移動体の移動経路の多数箇所に対してそれぞれ付された識別子（例えば番号、記号、名称）によって前記多数箇所の各位置情報と紐付けられた前記多数箇所の各画像を記憶媒体に記憶する。上記のような識別子を用いることにより、上記各画像と各位置情報との紐付けが簡易になる。

以上説明したように、本発明に係る位置特定方法及び位置特定システムでは、汎用性を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る位置特定システムの概略構成を示す概念図である。 同実施形態における部品運搬車両のハードウェア構成を示すブロック図である。 部品運搬車両に搭載されたナビゲーション装置の機能構成の一部を示すブロック図である。 同実施形態における歩行ロボットのハードウェア構成を示すブロック図である。 歩行ロボットに搭載されたロボット制御装置の機能構成の一部を示すブロック図である。 同実施形態における事前撮像車両のハードウェア構成を示すブロック図である。 事前撮像車両に搭載された事前撮像装置の機能構成の一部を示すブロック図である。 同実施形態における管制センターのハードウェア構成を示すブロック図である。 管制センターに設けられた位置特定装置の機能構成の一部を示すブロック図である。 同実施形態における移動体の移動経路を示す平断面図である。 移動体から撮像された屋内移動経路の画像の一例を示す図である。 位置特定装置によって実施される制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図１～図１２を用いて本発明の実施の形態に係る位置特定方法及び位置特定システム１０について説明する。本実施形態に係る位置特定方法は、一例として工場の敷地内（以下、単に「工場内」と称する）で移動する移動体の位置を特定するための方法であり、本実施形態に係る位置特定システム１０によって実施される。この位置特定システム１０は、一例として、部品運搬車両２０と、歩行ロボット４０と、事前撮像車両６０と、管制センター８０とによって構成されている。

部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０は、本発明における「移動体」に相当する。部品運搬車両２０は、工場内を走行する車両の一例であり、工場内での部品の運搬に使用される。歩行ロボット４０は、工場内の管理等に使用されるロボットの一例であり、二足歩行が可能とされている。事前撮像車両６０は、上記工場の建屋（図１０に示される建屋１００参照）内において、部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０等の移動体の移動経路を隈なく撮像するための車両である。管制センター８０は、工場内での移動体の移動を管理するセンターであり、工場内に設けられている。

部品運搬車両２０には、ナビゲーション装置２２が搭載されている。歩行ロボット４０には、ロボット制御装置４２が搭載されている。事前撮像車両６０には、事前撮像装置６２が搭載されている。管制センター８０には、位置特定装置８２が設けられている。事前撮像装置６２と、ナビゲーション装置２２と、ロボット制御装置４２と、位置特定装置８２とは、ネットワークＮを介して相互に通信可能に接続されている。このネットワークＮは、一例としてインターネット等の公衆回線を用いた有線及び無線の通信網である。

（部品運搬車両の構成）
部品運搬車両２０は、一例として手動運転の車両とされている。図２には、部品運搬車両２０に搭載されたナビゲーション装置２２のハードウェア構成がブロック図にて示されている。ナビゲーション装置２２は、制御部２４、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置２６、車外カメラ２８及びユーザＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒ Ｆａｃｅ）３０を含んでいる。

制御部２４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；プロセッサ）２４Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２４Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２４Ｃ、ストレージ２４Ｄ、通信Ｉ／Ｆ２４Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ２４Ｆを含んで構成されている。ＣＰＵ２４Ａ、ＲＯＭ２４Ｂ、ＲＡＭ２４Ｃ、ストレージ２４Ｄ、通信Ｉ／Ｆ２４Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ２４Ｆは、バス２４Ｇを介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ２４Ａは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ２４Ａは、ＲＯＭ２４Ｂからプログラムを読み出し、ＲＡＭ２４Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。本実施形態では、ＲＯＭ２４Ｂにプログラムが記憶されている。ＣＰＵ２４Ａがプログラムを実行することで、ナビゲーション装置２２の制御部２４は、図３に示す移動時撮像部３２、通信部３４及び表示部３６として機能する。

ＲＯＭ２４Ｂは、各種プログラム及び各種データを記憶している。ＲＡＭ２４Ｃは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ２４Ｄは、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラムと、地図データベース等を記憶している。通信Ｉ／Ｆ２４Ｅは、管制センター８０の位置特定装置８２と通信すべく、ネットワークＮに接続するためのインタフェースを含む。当該インタフェースとしては、例えば、ＬＴＥ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の通信規格が用いられる。

入出力Ｉ／Ｆ２４Ｆは、部品運搬車両２０に搭載される各装置と通信するためのインタフェースである。本実施形態のナビゲーション装置２２には、入出力Ｉ／Ｆ２４Ｆを介してＧＰＳ装置２６、車外カメラ２８及びユーザＩ／Ｆ３０が接続されている。なお、ＧＰＳ装置２６、車外カメラ２８及びユーザＩ／Ｆ３０は、バス２４Ｇに対して直接接続されていてもよい。

ＧＰＳ装置２６は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信するアンテナ（図示省略）を含んでおり、部品運搬車両２０の現在位置を測定する。車外カメラ２８は、部品運搬車両２０の周辺を撮像するカメラである。この車外カメラ２８は、一例として部品運搬車両２０の前方を撮像する単眼カメラとされている。なお、車外カメラ２８は、ステレオカメラや３６０度カメラであってもよい。ユーザＩ／Ｆ３０は、例えば表示部であるディスプレイ、及び音声出力部であるスピーカ（何れも図示省略）を含んでいる。ディスプレイは、例えば静電容量式のタッチパネルを構成している。

ナビゲーション装置２２は、前述したように、機能構成として図３に示される移動時撮像部３２、通信部３４及び表示部３６を有している。これらの機能構成は、ＣＰＵ２４ＡがＲＯＭ２４Ｂに記憶されたプログラムを読み出し、これを実行することによって実現される。

移動時撮像部３２は、本発明における「移動時撮像ステップ」を実施する機能を有している。具体的には、移動時撮像部３２は、例えば部品運搬車両２０が工場の建屋外から建屋内に入ることにより、ＧＰＳ装置２６がＧＰＳ衛星からの信号を受信できなくなった場合に、車外カメラ２８を用いて部品運搬車両２０の前方を撮像する機能を有している。この撮像は、例えば一定時間おきに行われる。この撮像により得られた画像は、本発明における「現在位置の画像」に相当する。以下、この現在位置の画像を「現在位置画像」と称する。

通信部３４は、ネットワークＮを介して管制センター８０の位置特定装置８２と通信する機能を有している。この通信部３４は、位置特定装置８２に対して車体カメラ２８による撮像画像のデータを送信し、位置特定装置８２から部品運搬車両２０の現在位置の情報を受信する。表示部３６は、通信部３４が受信した現在位置の情報を、ユーザＩ／Ｆ３０のディスプレイに表示させる機能を有している。

（歩行ロボットの構成）
図４には、歩行ロボット４０のハードウェア構成がブロック図にて示されている。歩行ロボット４０は、ロボット制御装置４２、ＧＰＳ装置４４、外部センサ４６、内部センサ４８及びアクチュエータ５０を含んでいる。

ロボット制御装置４２は、ＣＰＵ４２Ａ、ＲＯＭ４２Ｂ、ＲＡＭ４２Ｃ、ストレージ４２Ｄ、通信Ｉ／Ｆ４２Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ４２Ｆを含んで構成されている。ＣＰＵ４２Ａ、ＲＯＭ４２Ｂ、ＲＡＭ４２Ｃ、ストレージ４２Ｄ、通信Ｉ／Ｆ４２Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ４２Ｆは、バス４２Ｇを介して相互に通信可能に接続されている。ＣＰＵ４２Ａ、ＲＯＭ４２Ｂ、ＲＡＭ４２Ｃ、ストレージ４２Ｄ、通信Ｉ／Ｆ４２Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ４２Ｆの機能は、前述した部品運搬車両２０の制御部２４のＣＰＵ２４Ａ、ＲＯＭ２４Ｂ、ＲＡＭ２４Ｃ、ストレージ２４Ｄ、通信Ｉ／Ｆ２４Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ２４Ｆの機能と同じである。

ＣＰＵ４２Ａは、ストレージ４２Ｄからプログラムを読み出し、ＲＡＭ４２Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。これにより、ロボット制御装置４２は、歩行ロボット４０を動作させるための動作計画を生成する。この動作計画には、歩行ロボット４０を歩行させるための歩行計画が含まれる。この歩行計画は、ストレージ４２Ｄに記憶された地図データベース等を用いて生成される。このロボット制御装置４２の入出力Ｉ／Ｆ４２Ｆには、ＧＰＳ装置４４、外部センサ４６、内部センサ４８及びアクチュエータ５０が接続されている。なお、ＧＰＳ装置４４、外部センサ４６、内部センサ４８及びアクチュエータ５０は、バス４２Ｇに対して直接接続されていてもよい。

ＧＰＳ装置４４の機能は、部品運搬車両２０のＧＰＳ装置２６と同じであり、ＧＰＳ衛星からの信号を用いて歩行ロボット４０の現在位置を測定する。外部センサ４６は歩行ロボット４０の周辺の周辺情報を検出するセンサ群である。この外部センサ４６は、歩行ロボット４０の周辺を撮像するカメラ（図示省略）を含んでいる。このカメラは、単眼カメラ、ステレオカメラ及び３６０度カメラのうち少なくとも何れかを含んでいる。なお、この外部センサ４６は、歩行ロボット４０の周辺の所定範囲に探査波を送信し、反射波を受信するミリ波レーダや、上記所定範囲をスキャンするライダ（Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等を含んでいてもよい。内部センサ４８は、歩行ロボット４０の各部の状態を検出するセンサ群である。アクチュエータ５０は、歩行ロボット４０の各部を駆動する複数の電動アクチュエータを含んでいる。

図５は、ロボット制御装置４２の機能構成の一部を示すブロック図である。図５に示されるように、ロボット制御装置４２は、機能構成として、移動時撮像部５２及び通信部５４を有している。これらの機能構成は、ＣＰＵ４２ＡがＲＯＭ４２Ｂに記憶されたプログラムを読み出し、これを実行することによって実現される。

移動時撮像部５２は、本発明における「移動時撮像ステップ」を実施する機能を有している。具体的には、移動時撮像部５２は、例えば歩行ロボット４０が工場の建屋外から建屋内に入ることにより、ＧＰＳ装置４４がＧＰＳ衛星からの信号を受信できなくなった場合に、外部センサ４６のカメラを用いて歩行ロボット４０の周辺を撮像する機能を有している。この撮像は、例えば一定時間おきに行われる。この撮像により得られた画像は、本発明における「現在位置の画像」に相当する。以下、この現在位置の画像を「現在位置画像」と称する。

通信部５４は、ネットワークＮを介して管制センター８０の位置特定装置８２と通信する機能を有している。この通信部５４は、位置特定装置８２に対して外部センサ４６による撮像画像のデータを送信し、位置特定装置８２から歩行ロボット４０の現在位置の情報を受信する。

（事前撮像車両の構成）
事前撮像車両６０は、一例として手動運転の車両とされている。図６には、事前撮像車両６０に搭載された事前撮像装置６２のハードウェア構成がブロック図にて示されている。事前撮像装置６２は、撮像制御部６４、車外カメラ６６及びユーザＩ／Ｆ６８を含んでいる。

撮像制御部６４は、ＣＰＵ６４Ａ、ＲＯＭ６４Ｂ、ＲＡＭ６４Ｃ、ストレージ６４Ｄ、通信Ｉ／Ｆ６４Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ６４Ｆを含んで構成されている。ＣＰＵ６４Ａ、ＲＯＭ６４Ｂ、ＲＡＭ６４Ｃ、ストレージ６４Ｄ、通信Ｉ／Ｆ６４Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ６４Ｆは、バス６４Ｇを介して相互に通信可能に接続されている。ＣＰＵ６４Ａ、ＲＯＭ６４Ｂ、ＲＡＭ６４Ｃ、ストレージ６４Ｄ、通信Ｉ／Ｆ６４Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ６４Ｆの機能は、前述した部品運搬車両２０の制御部２４のＣＰＵ２４Ａ、ＲＯＭ２４Ｂ、ＲＡＭ２４Ｃ、ストレージ２４Ｄ、通信Ｉ／Ｆ２４Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ２４Ｆの機能と同じである。

ＣＰＵ６４Ａは、ストレージ６４Ｄからプログラムを読み出し、ＲＡＭ６４Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。入出力Ｉ／Ｆ６４Ｆには、車外カメラ６６及びユーザＩ／Ｆ６８が接続されている。なお、車外カメラ６６及びユーザＩ／Ｆ６８は、バス６４Ｇに対して直接接続されていてもよい。車外カメラ６６は、一例として事前撮像車両６０の前方を撮像する単眼カメラとされている。なお、車外カメラ６６は、ステレオカメラや３６０度カメラであってもよい。ユーザＩ／Ｆ６８は、例えば表示部であるディスプレイ、及び音声出力部であるスピーカ（何れも図示省略）を含んでいる。ディスプレイは、例えば静電容量式のタッチパネルを構成している。

図７は、撮像制御部６４の機能構成の一部を示すブロック図である。図７に示されるように、撮像制御部６４は、機能構成として、事前撮像部７０及び通信部７２を有している。これらの機能構成は、ＣＰＵ６４ＡがＲＯＭ６４Ｂに記憶されたプログラムを読み出し、これを実行することによって実現される。

事前撮像部７０は、工場の建屋内に設けられた屋内移動経路の多数箇所において、当該多数箇所の各画像を車外カメラ６６で撮像する機能を有している。この撮像は、例えば事前撮像部７０が事前撮像車両６０の乗員からユーザＩ／Ｆ６８を介して指示を受けることにより行われる。この撮像は、本発明における「事前撮像ステップ」の実施に相当する。撮像された各画像は、ストレージ６４Ｄに記憶される。この事前撮像ステップで撮像された上記各画像は、紐付けステップにおいて、上記多数箇所の各位置情報とそれぞれ紐付け（すなわち一意的に関連付け）られる。この紐付けステップ及び上記の事前撮像ステップの前には、識別子付与ステップが実施される。

識別子付与ステップでは、移動体の移動経路の多数箇所に対してそれぞれ識別子（例えば番号、記号、名称等）が付される。この識別子付与ステップは、例えば工場の作業者によって実施される。上記の識別子の情報は、部品運搬車両２０の部品運搬装置２２が有する地図データベースと、歩行ロボット４０のロボット制御装置４２が有する地図データベースとにそれぞれ格納される。

上記の識別子付与ステップが実施された後、事前撮像車両６０の乗員によって上記多数箇所の各画像が撮像される。事前撮像車両６０の乗員は、例えば上記各画像を撮像した後に、ユーザＩ／Ｆ６８を用いて上記各画像のデータにそれぞれ識別子を付す。各々に識別子が付された上記各画像のデータは、ストレージ６８に記憶される。以下、上記各識別子が付された上記各画像を「多数の事前撮像画像」と称する場合がある。

なお、本実施形態では、上記の識別子付与ステップ、事前撮像ステップ及び紐付けステップが工場の作業者によって実施される構成にしているが、これに限らず、例えば人口知能を備えた歩行ロボット等によって実施される構成にしてもよい。その場合、上記の識別子付与ステップ、事前撮像ステップ及び紐付けステップが同時又は略同時に実施されてもよい。

通信部７２は、ネットワークＮを介して管制センター８０の位置特定装置８２と通信する機能を有している。この通信部７２は、ストレージ６４Ｄに記憶された多数の事前撮像画像のデータを位置特定装置８２に対して送信する。

（管制センターの構成）
図８には、管制センター８０に設けられた位置特定装置８２のハードウェア構成がブロック図にて示されている。位置特定装置８２は、ＣＰＵ８２Ａ、ＲＯＭ８２Ｂ、ＲＡＭ８２Ｃ、ストレージ８２Ｄ及び通信Ｉ／Ｆ８２Ｅを含んで構成されている。ＣＰＵ８２Ａ、ＲＯＭ８２Ｂ、ＲＡＭ８２Ｃ、ストレージ８２Ｄ及び通信Ｉ／Ｆ８２Ｅは、バス８２Ｇを介して相互に通信可能に接続されている。ＣＰＵ８２Ａ、ＲＯＭ８２Ｂ、ＲＡＭ８２Ｃ、ストレージ８２Ｄ及び通信Ｉ／Ｆ８２Ｅの機能は、前述した部品運搬車両２０の制御部２４のＣＰＵ２４Ａ、ＲＯＭ２４Ｂ、ＲＡＭ２４Ｃ、ストレージ２４Ｄ及び通信Ｉ／Ｆ２４Ｅの機能と同じである。

ＣＰＵ８２Ａは、ストレージ８２Ｄからプログラムを読み出し、ＲＡＭ８２Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。このプログラムの実行により、位置特性装置８２は、図９に示す通信部８４、記憶部８６、マッチング部８８及び位置特定部９０として機能する。

通信部８４は、ネットワークＮを介して部品運搬車両２０のナビゲーション装置２２、歩行ロボット４０のロボット制御装置４２及び事前撮像車両６０の事前撮像装置６２と通信する機能を有している。この通信部８４は、事前撮像装置６２から多数の事前撮像画像のデータを受信すると共に、ナビゲーション装置２２やロボット制御装置４２から現在位置画像のデータを受信する。

記憶部８６は、本発明における「記憶ステップ」を実施する機能を有している。具体的には、記憶部８６は、通信部８４が事前撮像装置６２から受信した多数の事前撮像画像のデータをストレージ８２Ｄに記憶させる。このストレージ８２Ｄは、本発明における「記憶媒体」に相当する。

マッチング部８８は、本発明における「マッチングステップ」を実施する機能を有している。このマッチング部８８は、多数の事前撮像画像と現在位置画像との間で画像マッチングを行う。この画像マッチングは、例えば領域ベースマッチング（テンプレートマッチング）又は特徴ベースマッチングとされている。領域ベースマッチングは、画像データをそのまま重ね合わせる手法である。領域ベースマッチングでは、対象物のパターンを画像（所謂テンプレート画像）として表現し、このテンプレート画像を探索範囲内で動かして最も良く合った場所を探索する。特徴ベースマッチングは、画像の構造、すなわち画像から抽出された特徴点の位置関係のレベルで重ね合わせを行う手法である。特徴ベースマッチングでは、先ず画像からエッジや特徴点を抽出し、それらの形や空間的位置関係を線図形として表現する。その後、線図形間の構造の類似性に基づいて重ね合わせを行う。マッチング部８８は、上記の画像マッチングにより、現在位置画像とマッチする一の事前撮像画像を探索する。

位置特定部９０は、本発明における「位置特定ステップ」を実施する機能を有している。この位置特定部９０は、マッチング部８８によって実施された画像マッチングの結果から、部品運搬車両２０又は歩行ロボット４０の現在位置を特定（同定）する。具体的には、位置特定部９０は、マッチング部８８によって探索された上記一の事前撮像画像に付された識別子（すなわち位置情報）から、部品運搬車両２０又は歩行ロボット４０の現在位置を特定する。部品運搬車両２０又は歩行ロボット４０の現在位置を特定した位置特定部９０は、特定した現在位置の情報を、通信部８４を介してナビゲーション装置２２又はロボット制御装置４２に送信する。

（移動体の移動経路について）
図１０には、部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０が使用される工場の一例が平断面図にて示されている。この例では、工場の建屋１００内（すなわち屋内）に格子状の屋内移動経路ＩＲが設けられている。また、建屋１００の周りの屋外には、屋外移動経路ＯＲが設けられている。

屋内移動経路ＩＲは、本発明における「移動経路」に相当する。この屋内移動経路ＩＲは、各々が東西に延び且つ互いに南北に並ぶ一対の経路ＩＲ１、ＩＲ２と、各々が南北に延び且つ互いに東西に並ぶ一対の通路ＩＲ３、ＩＲ４とによって構成されている。これらの経路ＩＲ１～ＩＲ４は互いに交わっている。これらの経路ＩＲ１～ＩＲ４によって建屋１００内が複数のブロックＢ１～Ｂ９に分けられている。

屋外移動経路ＯＲは、建屋１００の北側及び南側でそれぞれ東西に延びる一対の経路ＯＲ１、ＯＲ２と、建屋の東側及び西側でそれぞれ南北に延びる一対の経路ＯＲ３、ＯＲ４とを有している。経路ＯＲ１、ＯＲ２は、屋内移動経路ＩＲの経路ＩＲ３、ＩＲ４に繋がっており、経路ＯＲ３、ＯＲ４は、屋内移動経路ＩＲの経路ＩＲ１、ＩＲ２に繋がっている。

本実施形態では、前述した識別子付与ステップにおいて、上記の屋内移動経路ＩＲの多数箇所に対してそれぞれ識別子が付与される。図１０に示される例では、屋内移動経路ＩＲの経路ＩＲ１～ＩＲ４の多数箇所に対して識別子である番号Ｎ１～Ｎ２４が付与されている。これらの番号Ｎ１～Ｎ２４の情報は、地図データベースに格納される。

上記の番号Ｎ１～Ｎ２４は、前述したように、例えば事前撮像車両６０の乗員によって撮像される上記多数箇所の各画像に対してそれぞれ付与される。Ｎ１～Ｎ２４を付与された上記各画像は、多数の事前撮像画像として管制センター８０の位置特定装置８２へ送信され、当該位置特定装置８２の記憶部８６に記憶される。

部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０（以下、「移動体２０、４０」と称する場合がある）は、上記の屋内移動経路ＩＲ及び屋外移動経路ＯＲで移動する。移動体２０、４０が屋外移動経路ＯＲで移動する際には、ナビゲーション装置２２及びロボット制御装置４２がＧＰＳ装置２６及びＧＰＳ装置４４を用いて移動体２０、４０の現在位置を特定する。一方、移動体２０、４０が屋外移動経路ＯＲで移動する際には、ナビゲーション装置２２及びロボット制御装置４２は、管制センター８０の位置特定装置８２によって行われる画像マッチングの結果から各々の現在位置を把握する。つまり、ナビゲーション装置２２及びロボット制御装置４２は、屋外移動経路ＯＲの移動時と屋内移動経路ＩＲの移動時とで現在位置を特定するための制御を上記のように切り替えるように構成されている。なお、図１１には、移動体２０、４０から撮像された現在位置画像の一例が示されている。この現在位置画像は、図１０において番号Ｎ１～Ｎ２４が付された位置から東側を向いて撮像された画像である。図１１において、Ｍ１～Ｍ６は、例えば建屋１００内のブロックＢ１～Ｂ６に設置された工作機械等である。

（制御の流れ）
以下、図１２を用いて、位置特定装置８２で実施される制御処理の流れについて説明する。この制御処理は、位置特定装置８２のストレージ８２Ｄに多数の事前撮像画像が記憶された状態で実施される。この制御処理では、先ず図１２のステップＳ１において、位置特定装置８２のＣＰＵ８２Ａは、事前撮像車両６０の事前撮像装置６２から新たに事前撮像画像のデータが送信されたか否かを判断する。この判断が肯定された場合、ステップＳ２に移行し、この判断が否定された場合、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ２に移行した場合、ＣＰＵ８２Ａは、記憶部８６の機能により、新たに送信された事前撮像画像のデータをストレージ８２Ｄに記憶させる。このステップでの処理が完了すると、次のステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、ＣＰＵ８２Ａは、部品運搬車両２０のナビゲーション装置２２又は歩行ロボット４０のロボット制御装置４２から現在位置画像のデータが送信されたか否かを判断する。この判断が肯定された場合、ステップＳ４に移行し、この判断が否定された場合、前述したステップＳ１に戻る。

ステップＳ４に移行した場合、ＣＰＵ８２Ａは、マッチング部８８の機能により、記憶部８６に記憶されている多数の事前撮像画像と現在位置画像との間で画像マッチングを行う。これにより、ＣＰＵ８２Ａは、現在位置画像とマッチする一の事前撮像画像を探索する。このステップＳ４での処理が完了すると、次のステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、ＣＰＵ８２Ａは、位置特定部９０の機能により、マッチング部８８によって探索された上記一の事前撮像画像に付された識別子から、部品運搬車両２０又は歩行ロボット４０の現在位置を特定する。このステップＳ５での処理が完了すると、次のステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、ＣＰＵ８２Ａは、通信部８４の機能により、ステップＳ５で特定した現在位置の情報を、ナビゲーション装置２２又はロボット制御装置４２に送信する。このステップＳ６での処理が完了すると、本ルーチンが終了される。

（本実施形態のまとめ）
本実施形態に係る位置特定システム１０では、建屋１００内に設けられた屋内移動経路ＩＲの多数箇所において、当該多数箇所の各画像である多数の事前撮像画像が撮像される。多数の事前撮像画像は、上記多数箇所の各位置情報と紐付けられ、管制センター８０に設けられた位置特定装置８２のストレージ８２Ｄに記憶される。そして、部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０が建屋１００内の屋内移動経路ＩＲで移動する際には、部品運搬車両２０のナビゲーション装置２２及び歩行ロボット４０のロボット制御装置４２によって、部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０の現在位置の画像である現在位置画像が撮像される。撮像された現在位置画像のデータは、管制センター８０の位置特定装置８２に送信される。この位置特定装置８２では、ストレージ８２Ｄに記憶されている多数の事前撮像画像と現在位置画像との間で画像マッチングが行われ、この画像マッチングの結果から移動体の現在位置が特定される。この位置特定システム１０では、床面にガイドラインが描かれていることが必要ではないため、ガイドラインを用いて現在位置を特定（把握）する構成と比較して汎用性が高くなる。

また、ガイドラインは摩耗により認識し難くなる場合や、ガイドライン付近に置かれる荷物などのレイアウトの変化によって認識し難くなる場合がある。例えば工場の建屋内では、ガイドライン付近に置かれる部品等のレイアウトが日々変化する場合がある。このため、ガイドラインを用いて現在位置を特定する構成システムでは、上記のような変化に柔軟に対応できず、位置特定の正確性に影響が及ぶ可能性がある。この点、本実施形態では、屋内移動経路ＩＲの多数箇所で撮像した多数の事前撮像画像と、移動体２０、４０から撮像した現在位置画像との間で画像マッチングを行うため、ガイドライン付近でのレイアウトの変化による画像マッチングの精度の低下を低く抑えることができる。その結果、位置特定の正確性を高めることができる。

また、本実施形態では、部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０が建屋１００内の屋内移動経路ＩＲを移動する際には、上述の画像マッチングの結果から部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０の現在位置が特定される。一方、部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０が建屋１００外の屋外移動経路ＯＲを移動する際には、部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０に搭載されたＧＰＳ装置２６、４４を用いて部品運搬車両２０及び歩行ロボット４０の現在位置が特定される。建屋１００内（屋内）では、ＧＰＳ装置２６、４４がＧＰＳ衛星からの信号を受信し難い反面、気象状態や時間帯で景色の変化が少ないため、画像マッチングの精度を確保し易い。このため、上記のように現在位置の特定方法を切り替えることが好ましい。

なお、位置特定方法としては、カラービットや磁気マーカーなどいろいろな方法がある。しかしながら、例えば日々レイアウトが変化する工場に上記のような設備を設置することは得策ではない場合がある。この点、本実施形態では、例えば部品運搬車両２０には、ナビゲーション装置２２の他に、車外カメラ２８を搭載すれば足りるため、カラービットや磁気マーカーなどと比較して設備がシンプルになる。また、上記のような日々のレイアウト変化に対しては、事前撮像車両６０による事前撮像ステップの更新によって、位置特定装置８２のストレージ８２Ｄに記憶させる多数の事前撮像画像を更新（例えば上書き）すればよいため、柔軟かつ簡便に適応することができる。

また、本実施形態では、歩行ロボット４０が屋内移動経路ＩＲを移動する際に、上述の画像マッチングの結果から歩行ロボット４０の現在位置が特定される。歩行ロボット４０は、車両と比較して低速で移動するため、画像マッチングの処理時間に余裕を持たせることができる。

また、本実施形態では、位置特定装置８２の記憶部８６は、屋内移動経路ＩＲの多数箇所に対してそれぞれ付された識別子（例えば番号、記号、名称）によって上記多数箇所の各位置情報と紐付けられた多数の事前撮像画像をストレージ８２Ｄに記憶する。上記のような識別子を用いることにより、多数の事前撮像画像と上記各位置情報との紐付けが簡易になる。

（実施形態の補足説明）
上記実施形態では、事前撮像車両６０に搭載された事前撮像装置６２を用いて事前撮像ステップが実施される場合について説明したが、これに限るものではない。例えば工場の作業者が持ち運び可能な携帯端末（スマートフォン、タブレット端末など）を用いて事前撮像ステップが実施される構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、移動体としての部品運搬車両２０に搭載されたナビゲーション装置２２によって移動時撮像ステップが実施される場合について説明したが、これに限るものではない。例えば移動体に対して持ち込み及び持ち出しが可能な携帯端末（スマートフォン、タブレット端末など）によって移動時撮像ステップが実施される構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、管制センター８０に設けられた位置特定装置８２によって、記憶ステップ、マッチングステップ及び位置特定ステップが実施される構成にしたが、これに限るものではない。例えば部品運搬車両２０に搭載されたナビゲーション装置２２によって記憶ステップ、マッチングステップ及び位置特定ステップが実施される構成にしてもよい。その場合、ナビゲーション装置２２のストレージ２４Ｄに多数の事前撮像画像が記憶され、当該ナビゲーション装置２２が記憶部、移動時撮像部、マッチング部及び位置特定部として機能する構成となるため、ナビゲーション装置の発明として捉えることができる。その場合、多数の事前撮像画像が事前撮像装置６２からナビゲーション装置２２に直接送信される構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、移動体としての部品運搬車両２０が手動運転の車両とされたが、これに限るものではない。自動運転が可能な車両が移動体とされた構成にしてもよい。

また、上記実施形態において、ＣＰＵ２４Ａ、４２Ａ、６４Ａ、８２Ａがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した各処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、各処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

また、上記実施形態において、プログラムはコンピュータが読み取り可能な非一時的記録媒体に予め記憶（インストール）されている態様で説明した。例えば、位置特定装置８２においてプログラムは、ストレージ８２Ｄに予め記憶されている。しかしこれに限らず、プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の非一時的記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、各プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

また、上記実施形態では、多数の事前撮像画像がストレージ８２Ｄに記憶される構成にしたが、これに限るものではない。多数の事前撮像画像が上記のような非一時的記録媒体に記録される構成としてもよい。

上記実施形態で説明した制御処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。

１０ 位置特定システム
２０ 部品運搬車両（移動体）
２６ ＧＰＳ装置
３２ 移動時撮像部
４０ 歩行ロボット（移動体）
４４ ＧＰＳ装置
５２ 移動時撮像部
８６ 記憶部
８８ マッチング部
９０ 位置特定部
ＩＲ 屋内移動経路（移動経路）
ＯＲ 屋外移動経路
Ｎ１～Ｎ２４ 番号（識別子）

Claims (3)

1. 移動体と通信可能な管制センターに設けられ、前記移動体の移動経路の多数箇所で撮像され且つ前記多数箇所の各位置情報と紐付けられた前記多数箇所の各画像を記憶媒体に記憶する記憶部と、
   前記移動体に搭載され、前記移動体が前記移動経路を移動する際に、前記移動体の現在位置の画像を撮像する移動時撮像部と、
   前記管制センターに設けられ、前記記憶媒体に記憶されている前記各画像と前記現在位置の画像との間で画像マッチングを行い、前記各画像の中から前記現在位置の画像とマッチする一の画像を探索するマッチング部と、
   前記管制センターに設けられ、前記一の画像に紐付けられた位置情報のみから前記移動体の現在位置を特定する位置特定部と、
   を有し、
   前記移動経路は、屋内に設けられた屋内移動経路であり、
   前記屋内移動経路は、屋外に設けられた屋外移動経路と繋がっており、
   前記移動体が前記屋外移動経路を移動する際には、前記移動体に搭載されたＧＰＳ装置を用いて前記移動体の現在位置が特定され、
   前記移動時撮像部は、前記移動体が前記屋外移動経路から前記屋内移動経路へ移動することにより、前記ＧＰＳ装置がＧＰＳ衛星からの信号を受信できなくなった場合に、前記移動体の現在位置の画像を撮像する位置特定システム。
2. 前記移動体は、歩行ロボットである請求項１に記載の位置特定システム。
3. 前記記憶部は、前記多数箇所に対してそれぞれ付された識別子によって前記各位置情報と紐付けられた前記各画像を前記記憶媒体に記憶する請求項１又は請求項２に記載の位置特定システム。