JPH06214640A - 移動体の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＩＴＶカメラで撮影される作業エリア内の移
動体に対する死角をなくして移動体を確実に位置認識で
きるとともに、作業エリアの設定および移動体の走行制
御を簡便化する。 【構成】 作業エリア２の全景を異なる複数の方向から
撮影する複数台のＩＴＶカメラ５の１台を選択回路１３
により選択し、この選択されたＩＴＶカメラ５から得ら
れる画像データから移動体１上の光源３の画像を画像処
理装置１６により識別し、この光源画像から作業エリア
２内における移動体１の相対的位置座標を認識し、この
位置座標と予め定めた走行経路情報とを比較しながら移
動体１を走行経路に沿って無線送信により自動走行させ
る。そして、移動体５が選択されたＩＴＶカメラ５の死
角に入ったときは入力装置１８のカメラ切り替え部１８
ａから選択指令を選択回路１３に出力して最適なＩＴＶ
カメラ５を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットや自動搬送車
等の移動体を予め設定された経路に沿って自動走行させ
る移動体の走行制御装置に関し、さらに詳しくは、移動
体の位置を監視ステーションのＩＴＶカメラにより監視
しながら移動体を自動走行させる移動体の走行制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設現場における床の清掃作業は、躯体
工事時では、型枠解体後や墨出作業開始前に行われる。
また、仕上げ作業時では、天井仕上げ工事や壁仕上げ工
事後の清掃が必要になってくる。このような清掃作業を
自動化し、休日あるいは夜間の一般作業が行われていな
い時間帯に清掃作業を完了させることにより、次の作業
をスムーズに遂行させることができる。

【０００３】従来、このような床の清掃作業を自動的に
行わせる方法としては、大別すると２つのものが提案さ
れている。第１には、回転ブラシやバキューム装置を装
備した自走式の清掃機に、回転式やガスレート式のジャ
イロを搭載し、このジャイロにより検出される位置に基
づいて清掃機を誘導しつつ自動走行させる方式のものが
ある。第２には、指定された清掃エリアの四隅などに反
射ミラーをそれぞれ設置しておき、自走式清掃機に搭載
した光波センサを水平方向に回転させながら光波センサ
の光波を各反射ミラーに向け放射し、各ミラーから反射
してくる光波の到達時間から求められる清掃機から各ミ
ラーまでの距離と、光波センサの各ミラーに対する水平
方向の角度とから清掃エリア内における清掃機の位置座
標を求め、この位置座標と目的の走行経路座標とを比較
しながら清掃機を走行経路に沿って自律走行させること
で、床の清掃作業を自動的に行う方式のものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たジャイロを用いる第１の方式では、回転式、ガスレー
ト式のいずれも、電源投入からジャイロが立ち上がるま
でに通常２〜３０分かかるため、作業を開始するまでに
時間がかかるという不具合があった。また、ジャイロが
検出する清掃機の位置には多少の誤差があるため、清掃
機が走行するとそれにつれてジャイロによる検出位置の
誤差が累積され、清掃機が走行経路を大きく外れてしま
う場合があるという不具合があり、これを防ぐために検
出精度の高いジャイロを用いると、装置コストが高くつ
く不具合があった。

【０００５】一方、上述の反射ミラーおよび光波センサ
を用いる第２の方式では、反射ミラーと光波センサとの
正対関係を正確にするためには、反射ミラーの向きおよ
び位置の設定が面倒で時間がかかるという不具合があっ
た。本発明は、上述のような事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、ＩＴＶカメラで撮影され
る作業エリア内の移動体に対する死角をなくして移動体
を確実に位置認識できるとともに、作業エリアの設定お
よび移動体の走行制御を簡便化できる移動体の走行制御
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、作業エリア内での移動体の位置を
表示する光源と、前記移動体を含めた前記作業エリアの
全景を死角が生じないように異なる複数の方向から撮影
する複数台のＩＴＶカメラと、前記各ＩＴＶカメラの少
なくとも１台を選択して、そのＩＴＶカメラからの映像
信号を出力する選択手段と、前記選択されたＩＴＶカメ
ラの映像信号を離散的な画像データに変換し、この画像
データから前記光源の画像を識別して該光源画像重心を
算出するとともに、この重心の作業エリア内における相
対的な位置座標を求める画像処理手段と、前記光源の位
置座標と移動体の走行経路データに基づいて移動体の走
行方向を演算する演算手段と、前記演算された走行方向
情報を前記移動体に送信する送信手段と、前記移動体に
装備され、前記送信されてくる走行方向情報に基づいて
移動体を予め定めた走行経路に沿い作業エリア内を自動
走行させる制御手段とを備えたことを特徴とする。請求
項２の発明は、前記離散的な画像データをビデオ信号に
変換して表示する表示手段と、前記表示手段の表示画面
を通して作業エリアの設定及び移動体の走行経路を設定
するための入力手段とを更に備えることを特徴とする。
請求項３の発明は、前記選択手段は、前記作業エリア内
を走行する移動体が選択されたＩＴＶカメラの死角に入
ったときに移動体を捕らえるＩＴＶカメラにマニアル操
作もしくは自動的に切り替える手段を更に備えることを
特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明による移動体走行制御装置の概略
構成図、図２は、その詳細を示す全体の構成図である。

【０００８】図１において、１は建物内あるいは資材置
場などの作業エリア２内を走行するロボットや自動搬送
車あるいは自走掃除機等に相当する移動体であり、この
移動体１は、作業エリア２の床面上を自由に自動走行で
きる走行ユニットを備える。また、移動体１上には、作
業エリア２内での走行位置を表示するキセノンランプ等
の周囲の明るさより十分に明るい輝度で発光する光源３
が設置されているとともに、後述する監視ステーション
ＳＴとのデータ通信を行う送受信機４が搭載されてい
る。

【０００９】作業エリア２の周囲、例えば前後左右に
は、移動体１を含む作業エリア２の全景を斜め上方から
それぞれ撮影する複数台のＩＴＶカメラ５が設置されて
いる。また、監視ステーションＳＴには、各ＩＴＶカメ
ラ５で撮影した映像から移動体１の位置を認識して、移
動体１を予め定めた走行経路に沿い自動的に走行制御さ
せるパーソナルコンピュータ６が設置されており、この
コンピュータ６には、移動体１の送受信機４と走行制御
情報などのデータの送受信を行う送受信機７が接続され
ているとともに、コンピュータ処理された画像を表示す
る第１のモニタ８およびＩＴＶカメラ５により撮影され
た画像を表示する第２のモニタ９を備えている。

【００１０】次に、図２の構成について述べる。図２に
おいて、移動体１は、監視ステーションＳＴからの制御
指令に基づいて移動体１を予め定めた走行経路に沿い作
業エリア２内を自動走行させる制御装置１０を備え、こ
の制御装置１０には、光源３、送受信機４、走行ユニッ
ト１１および移動体走行方向の障害物を検出する接触セ
ンサあるいは超音波センサからなる障害物センサ１２が
接続されている。

【００１１】図２において、コンピュータ６は、各ＩＴ
Ｖカメラ５の１台を選択してその映像信号を出力する選
択回路１３、選択されたＩＴＶカメラ５で撮影された作
業エリア２の全景画像信号を２値データに変換するＡ−
Ｄコンバータ１４、変換された２値化画像データを記憶
する、例えば６４０×４００ビットの１画面分に相当す
る画像メモリ１５、この画像メモリ１５に記憶された画
像データから光源３の画像を識別して該光源画像の重心
を求めるとともに、この重心の作業エリア内における相
対的な位置座標を求める画像処理装置１６、およびこれ
らの選択回路１３、画像メモリ１５、画像処理装置１６
等を管理し制御するＣＰＵ（中央処理装置）１７を備え
る。ＣＰＵ１７には、上述の送受信機７が接続されてい
るとともに、移動体１の走行経路データ、作業エリアデ
ータおよびＩＴＶカメラ選択指令などを入力する入力装
置１８が接続されており、入力装置１８はデータ入力用
のキーボード、マウスおよび移動体１を遠隔操作するジ
ョイスティック等から構成される。

【００１２】画像メモリ１５には、Ｄ−Ａコンバータ１
９を介して第１のモニタ８が接続されている。また、選
択回路１３には、選択されたＩＴＶカメラ５で撮影され
る映像をカラー表示する第２のモニタ９が接続されてい
る。

【００１３】次に、上記のように構成された本実施例の
動作について説明する。選択回路１３により選択された
ＩＴＶカメラ５で撮影される映像信号は第２のモニタ９
に出力され、移動体１を含めた作業エリア２の全景が第
２のモニタ９に表示される。このとき、第２のモニタ９
に表示される作業エリア２の全景画像を図３に示す。一
方、選択されたＩＴＶカメラ５から出力される映像信号
は、Ａ−Ｄコンバータ１４により輝度レベルを含む２値
データに変換され、この２値化された画像データは画像
メモリ１５に記憶される。

【００１４】画像処理装置１６では、画像メモリ１５を
スキャニングすることによって移動体１上の光源３に相
当する輝度レベルの高い画素パターンを識別し、この画
素パターンの重心位置を算出する。そして、この算出さ
れた重心位置から作業エリア２内における移動体１の座
標位置を画像メモリ１５上の画素座標から演算する。ま
た移動体１の作業エリア２を設定する場合は、第１のモ
ニタ７上に表示される２値画像を見ながら、入力装置１
８のキーボードあるいはマウス（いずれも不図示）等を
操作することにより、例えば図３に示すポイントＰ１〜
Ｐ４を入力し、これにより作業エリア２を指定する。こ
の作業エリアデータはＣＰＵ１７に内蔵のメモリに格納
される。

【００１５】一方、作業エリア２内での移動体２の走行
経路を設定する場合は、第１のモニタ７上に表示される
２値画像を見ながら、入力装置１８のキーボードあるい
はマウス（いずれも不図示）を操作することにより、図
３の１点鎖線に示すような走行経路データを入力する。
この走行経路データはＣＰＵ１７に内蔵したメモリに格
納される。

【００１６】かかる状態において、監視ステーションＳ
Ｔの入力装置１８からスタート指令を移動体１に送信す
ることにより移動体１をスタートさせる。ここで、移動
体１の作業エリア２内での走行位置は、上述したアルゴ
リズムにしたがって画像処理装置１６により認識され、
これにより得られた作業エリア上での移動体１の現在位
置座標と、予め設定した走行経路２０（図３参照）上の
位置データとをＣＰＵ１７で比較し、移動体１の現在位
置座標が走行経路２０よりずれている場合は、このずれ
量に応じた軌道修正指令をＣＰＵ１７から送受信機７を
通して移動体１に送信する。この軌道修正指令を受信し
た移動体側の送受信機４では、その受信信号を制御装置
１０に出力して移動体１の走行ユニット１１を制御する
ことにより、その操舵部を動作させ、移動体１が走行経
路２０上を走行するように軌道修正する。これにより、
移動体１は走行経路２０に沿って自動的に走行されるこ
とになる。

【００１７】移動体１が走行経路２０に沿って自動走行
されているときに、移動体１に設けた障害物センサ１２
が支柱その他の障害物を検出すると、移動体１は自動的
に停止される。これと同時に障害物検出信号は、送受信
機４を通して監視ステーションＳＴへ送信される。この
障害物検出信号を受信したステーション側の送受信機７
では、その受信信号をＣＰＵ１７に出力する。障害物検
出信号を取り込んだＣＰＵ１７では、作業エリアデータ
と障害物の位置座標とから障害物を回避し得る軌道変更
経路を算出し、この軌道変更経路情報を送受信機７を通
して移動体１に送信する。軌道変更経路情報を受信した
制御装置１０では、その変更経路情報にしたがって移動
体１を走行させる。そして、予め定めた走行経路２０上
へ復帰させる。

【００１８】次に、作業エリア２内の走行する移動体１
が柱２１（図３参照）の影にかくれて選択されたＩＴＶ
カメラ５の死角には入った場合について述べる。この場
合は、監視ステーションＳＴにおいて、第１のモニタ８
または第２のモニタ９の画面を監視しているオペレータ
等が画面上の移動体１または光源画像パターンの不存在
を確認したならば、入力装置１８に付加されているカメ
ラ切り替え部１８ａを操作することにより、カメラ選択
指令信号を選択回路１３に出力し、現在選択されている
ＩＴＶカメラ５以外の他のＩＴＶカメラ５の１つに切り
替える。そして、切り替えられたＩＴＶカメラ５で撮影
された画像中に移動体１および光源画像パターンが存在
しているか否かを第１および第２のモニタ画面上から判
断する。移動体１および光源画像パターンの存在が視認
されたときは、切り替えられたＩＴＶカメラ５で撮影さ
れた作業エリア画像を基に移動体１の位置を認識して移
動体１を走行経路に沿い自動走行させる。また、切り替
えられたＩＴＶカメラ５で撮影された画像中に移動体の
存在が認められないときは、入力装置１８のカメラ切り
替え部１８ａをさらに操作して他のＩＴＶカメラ５を選
択する。

【００１９】上述のような本実施例においては、作業エ
リア内２の全景を撮影するＩＴＶカメラ５から得られる
画像データから移動体１上の光源３の画像を識別し、こ
の光源画像から作業エリア２内における移動体１の相対
的位置座標を認識し、この位置座標と予め定めた走行経
路情報とを比較しながら移動体１を走行経路に沿って無
線送信により自動走行させるようにしたので、障害物を
よけながら所定の経路に沿って移動体を移動させる走行
制御を画像処理により容易に行うことができ、移動体の
作業エリア内での走行制御および作業エリアの設定を簡
便化できるとともに、作業エリア内での移動体の走行経
路変更も画像処理によってフレキシブルにかつ容易に行
うことができる。また、従来のジャイロを用いる誘導方
式において必要であったジャイロ立ち上げのための時間
待ちをなくし、低コストかつ高精度で移動体の誘導制御
を行えるとともに、反射ミラー及び光波センサを用いる
方式におけるミラー角度調整などの面倒で時間のかかる
準備作業も不要となる。さらにまた、作業エリア２の全
景を異なる複数の方向から別々のＩＴＶカメラ５により
撮影できるようにし、そして、これらＩＴＶカメラ５の
１台を任意に選択できる構成にしたので、作業エリア内
における移動体が柱などによりＩＴＶカメラの死角に入
っても別の最適なＩＴＶカメラを選択することにより、
移動体を常に捕らえることができる。これにより、作業
エリア内の画像による移動体の位置認識を確実にかつ安
定して行うことができるとともに、移動体の暴走を未然
に防止できる。

【００２０】なお、上記実施例では、監視ステーション
側で予め設定した走行経路に沿って移動体１を自動走行
させる場合について述べたが、本発明はこれに限定され
ない。例えば、入力装置１７に設けてあるジョイスティ
ックなどを操作することにより、移動体２を遠隔操作す
ることもできる。また、上記実施例では、入力装置１８
のカメラ切り替え部１８ａをマニアル操作することで最
適なＩＴＶカメラ５を選択する場合について述べたが、
本発明はこれに限定されない。例えば、各ＣＰＵ１７か
ら選択回路１３にスキャン指令を与えてＩＴＶカメラを
順次選択し、この選択されたＩＴＶカメラにより撮影さ
れた画像中に光源画像パターンが存在することを画像処
理装置１６で識別することで、最適なＩＴＶカメラを自
動的に選定するようにしてもよい。さらにまた、本発明
は、上記実施例に示す構成のものに限らず、請求項に記
載した範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能であ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
業エリアの全景を撮影するＩＴＶカメラから得られる画
像データから移動体上の光源の画像を識別し、この光源
画像から作業エリア内における移動体の相対的位置座標
を認識し、この位置座標と走行経路情報とを比較しなが
ら移動体を走行経路に沿って自動走行させるようにした
ので、移動体を所定の経路に沿って障害物をよけながら
移動させる走行制御を画像処理によって行うことができ
るとともに、作業エリアの設定および移動体の走行制御
を簡便化でき、かつ作業エリア内での移動体の走行経路
変更をフレキシブルに対応させ得る。また、本発明にお
いては、作業エリアの全景を異なる複数の方向から別々
のＩＴＶカメラにより撮影できるようにし、これらＩＴ
Ｖカメラの１台を任意に選択できる構成にしたので、作
業エリア内における移動体が柱などによりＩＴＶカメラ
の死角に入っても別の最適なＩＴＶカメラを選択するこ
とにより、作業エリア内の画像による移動体の位置認識
を確実にかつ安定して行うことができるとともに、移動
体の暴走を未然に防止することできる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による移動体走行制御装置の概略構成図
である。

【図２】本実施例における移動体走行制御装置の詳細を
示すブロック図である。

【図３】本実施例における画像データ表示画面の一例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 移動体 ２ 作業エリア ３ 光源 ４ 送受信機 ５ ＩＴＶカメラ ７ 送受信機 ８，９ モニタ（表示手段） １０ 移動体制御装置 １２ 障害物センサ １３ 選択回路 １４ 画像処理装置 １７ ＣＰＵ（演算手段） １８ 入力装置（入力手段） １８ａ カメラ切り替え部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業エリア内を予め定められた移動経路
   に沿って自動走行する移動体と、 前記移動体に設置され、作業エリア内での移動体の位置
   を表示する光源と、 前記移動体を含めた前記作業エリアの全景を死角が生じ
   ないように異なる複数の方向から撮影する複数台のＩＴ
   Ｖカメラと、 前記各ＩＴＶカメラの少なくとも１台を選択して、その
   ＩＴＶカメラからの映像信号を出力する選択手段と、 前記選択されたＩＴＶカメラの映像信号を離散的な画像
   データに変換し、この画像データから前記光源の画像を
   識別して該光源画像重心を算出するとともに、この重心
   の作業エリア内における相対的な位置座標を求める画像
   処理手段と、 前記光源の位置座標と移動体の走行経路データに基づい
   て移動体の走行方向を演算する演算手段と、 前記演算された走行方向情報を前記移動体に送信する送
   信手段と、 前記移動体に装備され、前記送信されてくる走行方向情
   報に基づいて移動体を予め定めた走行経路に沿い作業エ
   リア内を自動走行させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする移動体の走行制御装置。
2. 【請求項２】 前記離散的な画像データをビデオ信号に
   変換して表示する表示手段と、前記表示手段の表示画面
   を通して作業エリアの設定及び移動体の走行経路を設定
   するための入力手段とを更に備える請求項１記載の移動
   体の走行制御装置。
3. 【請求項３】 前記選択手段は、前記作業エリア内を走
   行する移動体が選択されたＩＴＶカメラの死角に入った
   ときに移動体を捕らえるＩＴＶカメラにマニアル操作も
   しくは自動的に切り替える手段を更に備えることを特徴
   とする請求項１または２記載の移動体の走行制御装置。