JPH10109290A

JPH10109290A - 位置検出装置及び方法並びにロボツト装置

Info

Publication number: JPH10109290A
Application number: JP8280042A
Authority: JP
Inventors: Makoto Inoue; 真井上; Koji Kageyama; 浩二景山; Kotaro Sabe; 浩太郎佐部; Naohiro Fukumura; 直博福村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】所定の領域内における移動体又は自分自身の位
置を精度良く検出し得る位置検出装置及び方法並びにロ
ボツト装置を実現し難かつた。【解決手段】単数又は複数の標識をそれぞれ領域内又は
領域の周囲の所定位置に配置すると共に、対応する標識
を移動体又は自分自身に設けられた撮像手段により撮像
し、得られる画像情報に基づいて、撮像した標識を認識
し、かつ当該標識及び移動体若しくは自分自身間の距離
及び又は当該標識に対する移動体若しくは自分自身の方
向を検出し、検出結果に基づいて領域内における移動体
又は自分自身の位置を検出するようにしたことにより、
所定の領域内における移動体又は自分自身の位置を精度
良く検出し得る位置検出装置及び方法並びにロボツト装
置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。発明の属する技術分野従来の技術発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段発明の実施の形態（１）第１実施例（１−１）原理（図１及び図２）（１−２）第１実施例による位置検出システムの構成
（図３〜図５）（１−３）第１実施例の動作及び効果（図３〜図６）（２）第２実施例（２−１）原理（図７）（２−２）第２実施例による位置検出システムの構成
（図３〜図１１）（２−３）第２実施例の動作及び効果（図３〜図１１）（３）第３実施例（３−１）原理（図１２）（３−２）第３実施例による位置検出システムの構成
（図１３〜図１５）（３−３）第３実施例の動作及び効果（図１３〜図１
５）（４）第４実施例（４−１）原理（図１６）（４−２）第４実施例による位置検出システムの構成
（図１７〜図１９）（４−３）第４実施例の動作及び効果（図１７〜図１
９）（５）第５実施例（５−１）原理（図２０）（５−２）第５実施例による位置検出システムの構成
（図２１〜図２３）（５−３）第５実施例の動作及び効果（図２１〜図２
３）（６）第６実施例（６−１）原理（図２４及び図２５）（６−２）第６実施例による位置検出システムの構成
（図２６及び図２７）（６−３）第６実施例の動作及び効果（図２６及び図２
７）（７）第７実施例（７−１）原理（図２８）（７−２）第７実施例による位置検出システムの構成
（図２９〜図３１）（７−３）第７実施例の動作及び効果（図２９〜図３
１）（８）第８実施例（８−１）原理（図３２）（８−２）第８実施例による位置検出システムの構成
（図３３及び図３４）（８−３）第８実施例の動作及び効果（図３３及び図３
４）（９）他の実施例（図１〜図３９）発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は位置検出装置及び方
法並びにロボツト装置に関し、例えば自律移動型ロボツ
トに適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】近年、移動型ロボツトの１つとして、周
囲の環境についての情報を順次取り込み、得られた情報
に基づいて自分で行動を決定して移動し得るようになさ
れた、いわゆる自律移動型ロボツトの研究が進められて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのような自
律移動型ロボツトに行動領域内における自分の位置を検
出させる方法としては、床面にテープを貼るなどして行
動領域内における位置を直接検出できるものを用意する
第１の方法や、初期位置からの移動距離を積算する第２
の方法などが考えられる。

【０００５】ところがこのような方法のうち、第１の方
法によると、テープ等の位置検出用の標識を数多く必要
とする問題があり、またそのロボツトがテープ上に位置
していなければ位置検出を行えない問題がある。また第
２の方法によると、実際のロボツトの移動距離と計算上
の移動距離との間に僅かながらも誤差が生じ易く、移動
距離が長くその誤差が累積されるために精度良く位置を
検出し得ない問題がある。

【０００６】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、所定の領域内における移動体又は自分自身の位置を
精度良く検出し得る位置検出装置及び方法並びにロボツ
ト装置を提案しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、位置検出装置において、それぞれ
領域内又は当該領域の周囲の所定位置に配置された単数
又は複数の標識と、移動体に設けられた標識を撮像する
撮像手段と、撮像手段から出力される画像情報に基づい
て、撮像した標識を認識し、かつ当該標識及び移動体間
の距離及び又は当該標識に対する移動体の方向を検出す
る検出手段と、検出結果に基づいて領域内における移動
体の位置を算出する演算手段とを設けるようにした。こ
の結果標識に基づいて、領域内における移動体の位置を
精度良く検出することができる。

【０００８】また本発明においては、位置検出方法にお
いて、それぞれ領域内又は当該領域の周囲の所定位置に
配置された標識のうち、対応する標識を移動体に設けら
れた撮像手段により撮像する第１のステツプと、撮像手
段から出力される画像情報に基づいて、撮像された標識
を認識すると共に、当該標識及び移動体間の距離及び又
は当該標識に対する移動体の方向を検出する第２のステ
ツプと、検出した距離及び又は方向に基づいて領域内に
おける移動体の位置を算出する第３のステツプとを設け
るようにした。この結果標識に基づいて、領域内におけ
る移動体の位置を精度良く検出することができる。

【０００９】さらに本発明においては、ロボツト装置に
おいて、それぞれ領域内又は当該領域の周囲の所定位置
に配置された標識のうち、対応する所定の標識を撮像す
る撮像手段と、撮像手段から出力される画像情報に基づ
いて、撮像された標識を認識すると共に、当該標識まで
の距離及び又は当該標識に対する方向を検出する検出手
段と、検出手段により検出された距離及び又は方向に基
づいて領域内における位置を算出する演算手段とを設け
るようにした。この結果標識に基づいて、領域内におけ
る移動体の位置を精度良く検出することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【００１１】（１）第１実施例（１−１）原理図１において、それぞれ座標が分かつている同一平面上
の３つの点Ａ、Ｂ、Ｃに基づいて当該平面上の任意の点
Ｏの座標を算出する方法について考える。まず∠ＡＯＢ
＝α、∠ＢＯＣ＝β、∠ＡＢＣ＝φ、∠ＡＢＯ＝ψと
し、ＡＢ＝Ｌ₁、ＢＣ＝Ｌ₂、ＢＯ＝Ｌとすると、△Ａ
ＢＯに正弦定理を適用して次式

【数１】が得られ、同様に△ＢＣＯに正弦定理を適用して次式

【数２】が得られる。

【００１２】この（１）式及び（２）式を用いてＬを消
去すると、次式

【数３】が得られ、当該（３）式を加法定理を用いて整理する
と、次式

【数４】が得られる。

【００１３】さらにこの（４）式をψについて解くと、
次式

【数５】となる。この場合Ｌ₁、Ｌ₂は既知であり、φ、α及び
βを測定することにより（５）式からψを求めることが
できる。さらに得られたψを（１）式に代入することに
よりＬを求めことができ、かくしてＬ及びφとから点Ｏ
の座標を得ることができる。

【００１４】次いで図２を用いて、ロボツトの行動領域
の周囲に沿つて所定高さの壁を設け、当該壁を用いてコ
ーナから見たロボツトの方位を検出する方法について説
明する。まずロボツトのカメラ１により壁２を撮像し、
当該カメラ１から出力される画像信号に基づく画像４内
における壁２の上端のエツジを検出する。この線分は、
カメラ１の撮像方向が壁２の内壁面（以下、これを単に
壁面２Ａ、２Ｂと呼ぶ）に対して垂直のときには画像平
面に水平に写像されるが、撮像方向が斜めであるときに
は写像される線分も角度をもつ。

【００１５】そこでカメラ１により壁２のコーナ２Ｃを
撮像し、得られる画像４内における２つの壁面２Ａ、２
Ｂの角度θ₁、θ₂を求める。壁面２Ａ、２Ｂ同士の交
わる角度が既知であるのならば、壁２のそのコーナ２Ｃ
までの距離ｒや壁２の高さなどの情報を使うことなく、
カメラの撮像方向と一方の壁面２Ａのなす角α、つまり
壁２のコーナ２Ｃに対するロボツトの方位を求めること
ができる。この場合、壁２のコーナ２Ｃに対するロボツ
トの方位を求める演算式は以下のようにして得ることが
できる。

【００１６】すなわちまずロボツトの位置を原点、カメ
ラ１の撮像方向をＺ軸とする座標系で観測した場合、カ
メラ１の撮像方向に位置する壁２のコーナ２Ｃまでの距
離をｒとし、壁２の視点からの高さをｈとすると、コー
ナ２Ｃの上端の座標は、次式

【数６】のように与えられる。また壁面２Ａに対して垂直となる
方向の当該壁２Ａの上端の位置は、次式

【数７】のように求めることができる。

【００１７】ここでこれら各点は、それぞれ画像平面上
の以下の位置に写される。

【数８】

【数９】また画像上の位置関係から次式

【数１０】が得られ、同様にしてもう一方の壁面２Ｂから次式

【数１１】が得られる。

【００１８】ここで壁面２Ａ、２Ｂ同士が90〔°〕で交
わるものとすると、次式

【数１２】から次式

【数１３】が得られる。

【００１９】さらに（10）式、（11）式及び（13）式か
ら次式

【数１４】が得られる。従つてこの（14）式を用いることによつ
て、ロボツトの壁２のコーナ２Ｃからの方位（例えば
α）を求めることができる。

【００２０】（１−２）第１実施例による位置検出シス
テムの構成図３において、１０は全体として第１実施例による位置
検出システムを示し、ロボツト１１の行動領域（以下、
単に領域と呼ぶ）１２の周囲に沿つて所定高さの壁１３
が設けられると共に、当該領域１２の各コーナ１３Ａ〜
１３Ｄにそれぞれ標識１４Ａ〜１４Ｄが配設されてい
る。なお以下の説明においては、領域１２が長方形状で
あるものとし、所定の一辺と平行な方向をＸ方向（矢印
ｘ）、これと垂直な方向をＹ方向（矢印ｙ）及び領域３
と垂直な方向をＺ方向（矢印ｚ）とする。

【００２１】各標識１４Ａ〜１４Ｄにおいては、それぞ
れ互いに異なる色を発光するＬＥＤ（Light Eeitting D
iode）等の発光手段を有し、それぞれロボツト１１が領
域１２内のどの位置に位置した場合においても見ること
ができるように、対応する色の光を領域１２内の各方向
に向けて発射し得るようになされている。

【００２２】一方ロボツト１１においては、図４及び図
５に示すように、それぞれ胴体部２０の上面前端に首部
２１を介して頭部２２が配設されるとともに、胴体部２
０の下面の前後左右の４隅にそれぞれ太股部２３及び脛
部２４からなる右前脚部２５Ａ、左前脚部２５Ｂ、右後
脚部２５Ｃ及び左後脚部２５Ｄ（以下、これらをまとめ
て各脚部２５Ａ〜２５Ｄと呼ぶ）が配設されることによ
り構成されている。

【００２３】この場合頭部２２にはその光軸を矢印ａで
示す当該ロボツトの前方向に向けてカメラ２６が取り付
けられていると共に、当該頭部２２の所定位置にはマイ
クロホン２７（図５）が取り付けられ、かつ頭部２２、
胴体部２０及び各脚部２５Ａ〜２５Ｄの表面にはそれぞ
れ複数の接触センサ２８Ａ〜２８Ｚ（図５）が取り付け
られている。

【００２４】また胴体部２０内には制御部２９（図５）
が配設されており、制御部２９は、図５のようにカメラ
２６から供給される画像信号Ｓ１、マイクロホン２７か
ら供給される音声信号Ｓ２及び接触センサ２８Ａ〜２８
Ｚから供給されるセンサ信号Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｚに基づいて
周囲の状況を認識し、認識結果に基づいて各構成ユニツ
ト（頭部２２、首部２１、胴体部２０、各太股部２３及
び各脛部２４）をそれぞれ連結する各関節部３０Ａ〜３
０Ｊ（図４）内のアクチユエータ３１Ａ〜３１Ｊをそれ
ぞれ必要に応じて駆動させるようになされている。

【００２５】これによりロボツト１１においては、制御
部２９の制御により各構成ユニツトを自在に駆動し得る
ようになされ、かくして周囲の状況に応じた行動を自律
的にとることができるようになされている。かかる構成
に加えこの位置検出システム１０の場合、ロボツト１１
の制御部２９は、領域１２を取り囲む壁１３に基づいて
当該領域１２内における自分の位置を検出し得るように
なされている。

【００２６】すなわち制御部２９は、位置検出モード
時、図６に示す位置検出処理手順ＲＴ１をステツプＳＰ
０において開始し、続くステツプＳＰ１においてカメラ
２６の向きを必要に応じて所定方向に回転させることに
より、任意の第１の標識１４Ａ〜１４Ｄ（図１において
点Ｏをロボツト１１の位置とした場合の点Ａに相当）を
サーチする。このときこのロボツト１１には、図５から
も明らかなように、カメラ２６から供給される画像信号
Ｓ１に基づいて当該カメラ２６により撮像された標識１
４Ａ〜４Ｄの発光色を検出し、当該検出結果と、予めメ
モリ等の記憶手段に記憶している各標識１４Ａ〜１４Ｄ
の発光色情報とからその標識１４Ａ〜１４Ｄの個体を認
識する画像処理部３２が設けられている。またこの画像
処理部３２は、認識結果を標識認識信号Ｓ４として制御
部２９に送出するようになされている。

【００２７】かくして制御部２９は、続くステツプＳＰ
２において画像処理部３２からの標識認識信号Ｓ４を待
ち受け、やがて供給される標識認識信号Ｓ４に基づいて
第１の標識１４Ａ〜１３Ｄを認識すると、ステツプＳＰ
３に進んでカメラ２６の向きを所定方向に回転させるこ
とにより、任意の第２の標識１４Ａ〜１４Ｄ（図１にお
いて点Ｂに相当）をサーチする。

【００２８】次いで制御部２９は、ステツプＳＰ４に進
み、画像処理部３２から供給される標識認識信号Ｓ４に
基づいて第２の標識１４Ａ〜１４Ｄを認識すると共に、
続くステツプＳＰ５においてカメラ２６の回転情報に基
づいてロボツト１１から見た第１及び第２の標識１４Ａ
〜１４Ｄ間の角度（図１におけるαに相当）を検出す
る。次いで制御部２９は、ステツプＳＰ６に進み、（1
4）式を用いて第２の標識１４Ａ〜１４Ｄから見たロボ
ツト１１及び第１の標識１４Ａ〜１４Ｄ間の角度（図１
におけるφに相当）を算出する。

【００２９】続いて制御部２９は、ステツプＳＰ７進ん
で、カメラ２６の向きをさらに所定方向に回転させるこ
とにより、任意の第３の標識１４Ａ〜１４Ｄ（図１にお
いて点Ｃに相当）をサーチする。さらに制御部２９は、
続くステツプＳＰ８において画像処理部３２から供給さ
れる標識認識信号Ｓ４に基づいて第３の標識１４Ａ〜１
４Ｄを認識するとステツプＳＰ９に進み、カメラ２６の
回転情報に基づいてロボツト１１から見た第２及び第３
の標識１４４〜１４Ｄ間の角度（図１におけるβに相
当）を検出する。

【００３０】この後制御部２９は、ステツプＳＰ１０に
進んで、ステツプＳＰ５において検出したロボツト１１
から見た第１及び第２の標識１４Ａ〜１４Ｄ間の角度
（＝α）と、ステツプＳＰ６において検出した第２の標
識１４Ａ〜１４Ｄから見たロボツト１１及び第１の標識
１４Ａ〜１４Ｄ間の角度（＝φ）と、ステツプＳＰ９に
おいて検出したロボツト１１から見た第２及び第３の標
識１４Ａ〜１４Ｄ間の角度（＝β）と、（１）式及び
（５）式とを用いて領域１２内におけるロボツト１１の
位置を算出し、この後ステツプＳＰ１１に進んでこの位
置検出処理手順ＲＴ１を終了する。

【００３１】（１−３）第１実施例の動作及び効果以上の構成において、この位置検出システム１では、ロ
ボツト２が、領域３内の各隅部に配設された標識４Ａ〜
４Ｄのうちの任意の３つの標識４Ａ〜４Ｄを順次サーチ
してこれら標識４Ａ〜４Ｄを認識すると共に、この際ロ
ボツト２から見た第１及び第２の標識４Ａ〜４Ｄ間の角
度（＝α）並びに第２及び第３の標識４Ａ〜４Ｄ間の角
度（＝β）と、第２の標識１４Ａ〜１４Ｄから見たロボ
ツト１１及び第１の標識１４Ａ〜１４Ｄ間の角度（＝
φ）とをそれぞれ検出し、これら検出結果と、予め記憶
している各標識１４Ａ〜１４Ｄの位置情報とに基づいて
領域１２内における自分の位置を検出する。

【００３２】従つてこの位置検出システム１０では、ロ
ボツト１１が領域１２内のどの位置に位置していたとし
ても標識１４Ａ〜１４Ｄに基づいて当該領域１２内にお
ける自分自身の位置を確実かつ精度良く検出することが
できる。

【００３３】以上の構成によれば、領域１２の各隅部に
それぞれ識別可能な標識１４Ａ〜１４Ｄを配置すると共
に、ロボツト１１が、各標識１４Ａ〜１４Ｄのうちの任
意の３つの標識１４Ａ〜１４Ｄのうちのロボツト１１か
ら見た第１及び第２の標識１４Ａ〜１４Ｄ間の角度（＝
α）並びに第２及び第３の標識４Ａ〜４Ｄ間の角度（＝
β）と、第２の標識１４Ａ〜１４Ｄから見たロボツト１
１及び第１の標識１４Ａ〜１４Ｄ間の角度（＝φ）とを
それぞれ検出し、当該検出結果と、予め記憶している各
標識１４Ａ〜１４Ｄの位置情報とに基づいて領域１２内
における自分の位置を検出するようにしたことにより、
領域１２内におけるロボツト１１の位置を精度良く検出
し得る位置検出システム及びロボツトを実現できる。

【００３４】（２）第２実施例（２−１）原理図７を用いて、それぞれ座標が分かつているＸＹ平面上
の２つの点Ａ、Ｂに基づいて当該ＸＹ平面上の任意の点
Ｏの座標を算出する方法について説明する。この場合点
Ａ、点Ｂの各座標が予め分かつているため、直線ＡＢに
対する直線ＡＯのなす角（すなわち∠ＡＢＯ）と、直線
ＡＢに対する直線ＢＯのなす角（すなわち∠ＡＯＢ）が
分かれば、点Ｏの座標を計算することができる。

【００３５】そこで∠ＢＡＯ＝θ、∠ＡＢＯ＝φ、∠Ａ
ＯＢ＝ψ及びＡＢ＝Ｌ₀とし、点ＡをＸＹ平面上の原点
として、直線ＡＢをＸ軸とするように座標軸をとると、
ψは次式

【数１５】により与えられる。また線分ＡＯの長さは、次式

【数１６】により算出することができ、かくして点Ｏの座標は、次
式

【数１７】のように算出することができる。

【００３６】（２−２）第２実施例による位置検出シス
テムの構成図３との対応部分に同一符号を付して示す図８は第２実
施例による位置検出システム４０を示し、ロボツトの各
隅部にそれぞれ標識４１Ａ〜４１Ｄが配設されている。
この場合各標識４１Ａ〜４１Ｄは、例えば図９に示すよ
うに、全体として所定高さの円柱形状に形成されてお
り、その周側面に見る方向によつて色合いが変化するよ
うにそれぞれ互いに異なる色が塗布されている。

【００３７】これによりこの位置検出システム４０にお
いては、各標識４１Ａ〜４１Ｄの色合いに応じて当該標
識４１Ａ〜４１Ｄに対する方向を容易に検出することが
できるようになされている。一方ロボツト４２において
は、図５との対応部分に同一符号を付した図１０に示す
ように、画像処理部４３の構成と、制御部４４によるロ
ボツト４２の領域１２内における位置の検出の仕方とを
除いて第１実施例のロボツト１１（図４及び図５）と同
様に構成されている。

【００３８】すなわち画像処理部４３は、カメラ２６か
ら供給される画像信号Ｓ１に基づいて、カメラ２６によ
り撮像された標識４１Ａ〜４１Ｄの色と、予め図示しな
い第１の記憶手段に記憶している各標識４１Ａ〜４１Ｄ
の色情報とに基づいてその標識４１Ａ〜４１Ｄの個体を
検出すると共に、当該検出結果と、この標識４１Ａ〜４
１Ｄの色合いとを画像処理信号Ｓ１０として制御部４４
に送出するようになされている。また制御部４４におい
ては、位置検出モード時、図１０に示す位置検出処理手
順ＲＴ２に従つて、領域１２内におけるロボツト４２の
位置を検出するようになされている。

【００３９】実際上制御部４４は、位置検出モード時、
ステツプＳＰ２０においてこの位置検出処理手順ＲＴ２
を開始すると、ステツプＳＰ２１に進んで必要に応じて
カメラ２６の向きを変えることにより、任意の第１の標
識４１Ａ〜４１Ｄ（図７において点Ｏをロボツト４２と
したときの点Ａに相当）をサーチし、続くステツプＳＰ
２１において、画像処理部４３から供給される画像処理
信号Ｓ１０に基づいてサーチした第１の標識４１Ａ〜４
１Ａの個体と、色合いとを認識し、記憶する。

【００４０】次いで制御部４４は、ステツプＳＰ２３に
進んでカメラ２６の向きを変えることにより、任意の第
２の標識４１Ａ〜４１Ｄ（図７において点Ｂに相当）サ
ーチし、続くステツプＳＰ２４において画像処理部４３
から供給される画像処理信号Ｓ１０に基づいて、サーチ
した第２の標識４１Ａ〜４１Ｄの個体と、色合いとを認
識し、記憶する。

【００４１】次いで制御部４４は、ステツプＳＰ２５に
進み、ステツプＳＰ２２及びステツプＳＰ２３において
認識した第１及び第２の標識４１Ａ〜４１Ｄの色合い
と、予め記憶している各標識４１Ａ〜４１Ｄをそれぞれ
各方向から見たときの色合いの情報及び各標識４１Ａ〜
４１Ｄの位置情報とに基づいて、第１の標識４１Ａ〜４
１Ｄから見たロボツト４２及び第２の標識４１Ａ〜４１
Ｄ間の角度（図７においてφに相当）と、第２の標識４
１Ａ〜４１Ｄから見たロボツト４２及び第１の標識４１
Ａ〜４１Ｄ間の角度（図７においてψに相当）とを算出
する。

【００４２】この後制御部４４は、ステツプＳＰ２６に
進んで、ステツプＳＰ２５において算出したφ及びψの
値と、カメラ２６の回転角度として得られるθとを（1
7）式に代入することにより、第１の標識４１Ａ〜４１
Ｄを原点とする座標を算出すると共に、当該算出結果
と、予め記憶している各標識４１Ａ〜４１Ｄの位置情報
とから領域１２内における自分の位置を算出し、この後
ステツプＳＰ２７に進んでこの位置検出処理手順ＲＴ２
を終了する。

【００４３】（２−３）第２実施例の動作及び効果以上の構成において、この位置検出システム４０では、
ロボツト４２が、２つの標識４１Ａ〜４１Ｄの個体と色
合いとをそれぞれ認識し、当該認識結果と、予め記憶し
ている各標識４１Ａ〜４１Ｄの位置情報並びに各標識４
１Ａ〜４１Ｄをそれぞれ各方向から見たときの色合いに
関する情報とに基づいて、第１の標識４１Ａ〜４１Ｄか
ら見たロボツト４２及び第２の標識４１Ａ〜４１Ｄ間の
角度（図７においてφ）と、第２の標識４１Ａ〜４１Ｄ
から見たロボツト４２及び第１の標識４１Ａ〜４１Ｄ間
の角度（図７においてψ）とを算出し、当該算出結果に
基づいて（17）式を実行することにより領域１１内にお
ける自分の位置を検出する。

【００４４】従つてこの位置検出システム４０において
も、第１実施例の位置検出システム１０（図３）と同様
に、ロボツト４２が領域１２内のどの位置に位置してい
たとしても標識４１Ａ〜４１Ｄに基づいて領域１２内に
おける自分自身の位置を確実かつ精度良く検出すること
ができる。

【００４５】以上の構成によれば、見る方向によつて色
合いの異なるかつ互いに色の異なる標識４１Ａ〜４１Ｄ
をそれぞれ領域１２の各隅部に配置すると共に、ロボツ
ト４２が、２つの標識４１Ａ〜４１Ｄの個体と色合いと
をそれぞれ認識し、当該認識結果と、予め記憶している
各標識４１Ａ〜４１Ｄの位置情報並びに各標識４１Ａ〜
４１Ｄをそれぞれ各方向から見たときの色合いに関する
情報とに基づいて、第１の標識４１Ａ〜４１Ｄから見た
ロボツト４２及び第２の標識４１Ａ〜４１Ｄ間の角度
（図７においてφ）と、第２の標識４１Ａ〜４１Ｄから
見たロボツト４２及び第１の標識４１Ａ〜４１Ｄ間の角
度（図７においてψ）とを算出し、当該算出結果に基づ
いて（17）式を実行することにより領域１１内における
自分の位置を検出するようにしたことにより、領域１２
内におけるロボツト４２の位置を精度良く検出し得る位
置検出システム及びロボツトを実現できる。

【００４６】（３）第３実施例（３−１）原理図１２を用いて、座標が分かつているＸＹ平面上の点Ａ
に基づいて当該ＸＹ平面上の任意の点Ｏの座標を算出す
る方法について説明する。なお以下の説明では、説明を
簡略化するため点Ａを原点とする。この場合、線分ＯＡ
の長さＬと、点Ａを通る基線に対する直線ＯＡのなす角
θが分かれば、その基線をＸ軸として点Ｏの座標を次式

【数１８】として算出することができる。

【００４７】（３−２）第３実施例による位置検出シス
テムの構成図８との対応部分に同一符号を付して示す図１３は、第
３実施例による位置検出システム５０を示すものであ
り、図１４に示す画像処理部５２の構成と、制御部５３
の領域１２内におけるロボツト５１の位置検出方法とを
除いて第２実施例の位置検出システム４０（図８）と同
様に構成されている。すなわち画像処理部５２は、カメ
ラ２６から供給される画像信号Ｓ１に基づいて、カメラ
２６により撮像された標識４１Ａ〜４１Ｄの色と、予め
図示しない第１の記憶手段に記憶している各標識４１Ａ
〜４１Ｄの色情報とに基づいてその標識４１Ａ〜４１Ｄ
の個体を検出すると共に、当該検出結果と、この標識４
１Ａ〜４１Ｄの色合いと、画像信号Ｓ１に基づく画像内
における標識４１Ａ〜４１Ｄの画素を単位とする高さと
を画像処理信号Ｓ２０として制御部５３に送出するよう
になされている。

【００４８】また制御部５３においては、位置検出モー
ド時、図１５に示す位置検出処理手順ＲＴ３に従つて、
領域１２内におけるロボツト５１の位置を検出するよう
になされている。実際上制御部５３は、位置検出モード
時、この位置検出処理手順ＲＴ３をステツプＳＰ３０に
おいて開始すると、ステツプＳＰ３１に進んで必要に応
じてカメラ２６の向きを変えさせることにより任意の第
１の標識４１Ａ〜４１Ｄをサーチする。

【００４９】次いで制御部５３は、ステツプＳＰ３１に
進み、画像処理部５２から供給される画像処理信号Ｓ２
０に基づき得られる第１の標識４１Ａ〜４１Ｄの個体情
報と、第１の標識４１Ａ〜４１Ｄの色合い及び画素を単
位とする高さとに基づいて第１の標識４１Ａ〜４１Ｄを
認識し、記憶する。続くステツプＳＰ３３において、制
御部５３は、ステツプＳＰ３２において記憶した第１の
標識４１Ａ〜４１Ｄの色合いと、予め記憶している各標
識４１Ａ〜４１Ｄの各方向から見たときの色合いについ
ての情報とに基づいて、第１の標識４１Ａ〜４１Ｄの予
め設定された基準線（図１２においてＸ軸）に対するロ
ボツトの方向（図１２におけるθ）を検出する。

【００５０】また制御部５３は、ステツプＳＰ３２にお
いて記憶した第１の標識４１Ａ〜４１Ｄの画素を単位と
する高さ（Hpic）と、予め記憶している基準値（カメラ
２６が標識４１Ａ〜４１Ｄから１〔ｍ〕離れているとき
の画像信号Ｓ１に基づく画像内における画素を単位とす
る高さ（Hstd）とに基づいて、次式

【数１９】によりロボツト５１から第１の標識４１Ａ〜４１Ｄまで
の距離（図１２におけるＬ）を算出する。

【００５１】さらに制御部５３は、この後ステツプＳＰ
３４に進み、ステツプＳＰ３３において得られた第１の
標識４１Ａ〜４１Ｄに対するロボツトの方向（θ）と、
及び当該第１の標識４１Ａ〜４１Ｄまでの距離（Ｌ）と
基づいて、（18）式から当該第１の標識４１Ａ〜４１Ｄ
を原点とするそのときのロボツト５１の位置を算出する
と共に、この後この算出結果と、予め記憶されている各
標識４１Ａ〜４１Ｄの位置を含む領域１２の地図情報と
に基づいて当該領域１２内におけるそのときのロボツト
５１の位置を算出し、この後ステツプＳＰ３５に進んで
この位置検出処理手順ＲＴ３を終了する。

【００５２】（３−３）第３実施例の動作及び効果以上の構成において、この位置検出システムでは、ロボ
ツト５１が、カメラ２６により撮像することにより得ら
れた任意の第１の標識４１Ａ〜４１Ｄの色合いと、予め
記憶している各標識４１Ａ〜４１Ｄを各方向から見たと
きの色合いについての情報とからその標識４１Ａ〜４１
Ｄに対するロボツト５１の方向を検出すると共に、カメ
ラ５１からの画像信号Ｓ１に基づいて得られる画像内に
おける標識４１Ａ〜４１Ｄの高さと、予め記憶している
所定の基準値とに基づいてロボツト５１から第１の標識
４１Ａ〜４１Ｄまでの距離を算出する。

【００５３】次いでロボツトは、検出した第１の標識４
１Ａ〜４１Ｄに対するロボツト５１の方向と、算出した
当該第１の標識４１Ａ〜４１Ｄまでの距離と、予め記憶
している各標識４１Ａ〜４１Ｄの位置情報とに基づいて
領域１２内における自分の位置を検出する。従つてこの
位置検出システム５０においても、第１実施例の位置検
出システム１０（図３）と同様に、ロボツト５１が領域
１２内のどの位置に位置していたとしても標識４１Ａ〜
４１Ｄに基づいて領域１２内における自分自身の位置を
確実かつ精度良く検出することができる。

【００５４】以上の構成によれば、見る方向によつて色
合いの異なるかつ互いに色の異なる標識４１Ａ〜４１Ｄ
をそれぞれ領域１２の各隅部に配置すると共に、ロボツ
ト４２が、カメラ２６により撮像することにより得られ
た任意の第１の標識４１Ａ〜４１Ｄの色合いと、予め記
憶している各標識４１Ａ〜４１Ｄを各方向から見たとき
の色合いについての情報とからその標識４１Ａ〜４１Ｄ
に対するロボツト５１の方向を検出すると共に、カメラ
５１からの画像信号Ｓ１に基づいて得られる画像内にお
ける標識４１Ａ〜４１Ｄの高さと、予め記憶している所
定の基準値とに基づいてロボツト５１から第１の標識４
１Ａ〜４１Ｄまでの距離を算出した後、これら検出した
第１の標識４１Ａ〜４１Ｄに対するロボツト５１の方向
と、算出した当該第１の標識４１Ａ〜４１Ｄまでの距離
と、予め記憶している各標識４１Ａ〜４１Ｄの位置情報
とに基づいて領域１２内における自分の位置を検出する
ようにしたことにより、領域１２内におけるロボツト５
２の位置を精度良く検出し得る位置検出システム及びロ
ボツトを実現できる。

【００５５】（４）第４実施例（４−１）原理図１６を用いて、座標が分かつているＸＹ平面上の２つ
の点Ａ、Ｂに基づいて当該平面上の任意の２つの点Ｏ、
Ｏ′の座標を算出する方法について説明する。この図１
６において、線分ＡＢ、線分ＯＯ′及び線分Ｏ′Ａの長
さをそれぞれＬ₀、Ｌ₁、Ｌとし、∠ＡＯＯ′＝θ、∠
ＡＯ′Ｏ＝θ′、∠ＢＯＯ′＝φ、∠ＢＯ′Ｏ＝φ′、
∠ＢＡＯ′＝ψとすると、△ＯＯ′Ａについて、正弦定
理より次式

【数２０】が得られる。

【００５６】同様に△Ｏ′ＡＢについて、次式

【数２１】

【数２２】が得られ、正弦定理より次式

【数２３】

【数２４】

【数２５】が得られる。

【００５７】従つてこれら（20）式〜（25）式に基づい
て、点Ｏ′の座標を次式

【数２６】のように得ることができる。従つてＬ₁、θ、θ′、φ
及びφ′を測定し、又は検出することができれば、（2
6）式から点Ａを原点とする点Ｏ′の座標を算出するこ
とができる。また同様の方法により点Ｏの座標も算出す
ることができる。

【００５８】（４−２）第４実施例による位置検出シス
テムの構成図３との対応部分に同一符号を付して示す図１７は第４
実施例による位置検出システム６０を示し、図１８に示
すロボツト６１の制御部６２が図１９に示す位置検出処
理手順ＲＴ４に従つて領域１２内におけるロボツト６１
の位置を検出するようになされたことを除いて第１実施
例の位置検出システム１０（図３）と同様に構成されて
いる。

【００５９】すなわちこの位置検出システム６０の場
合、ロボツト６１の制御部６２は、位置検出モード時、
位置検出処理手順ＲＴ４をステツプＳＰ４０において開
始すると、続くステツプＳＰ４１において、任意の第１
の地点において必要に応じてカメラ２６の向きを変える
ことにより、任意の第１の標識１４Ａ〜１４Ｄをサーチ
し、続くステツプＳＰ４１において、画像処理部３２か
ら供給される標識認識信号Ｓ４に基づいて第１の標識１
４Ａ〜１４Ｄの個体を認識すると共に、このときのカメ
ラ２６の向きを記憶する。

【００６０】次いで制御部６２は、ステツプＳＰ４３に
進み、カメラ２６の向きを変えることにより、第１の標
識１４Ａ〜１４Ｄと異なる任意の第２の標識１４Ａ〜１
４Ｄをサーチし、続くステツプＳＰ４４において、画像
処理部３２から供給される標識認識信号Ｓ４に基づいて
第２の標識の個体を認識すると共に、このときのカメラ
２６の向きを記憶する。続いて制御部６２は、ステツプ
ＳＰ４５に進み、各脚部２５Ａ〜２５Ｄ（図４）のアク
チユエータ３１Ａ〜３１Ｄを駆動させることにより領域
１２内の任意の第２の地点に移動する。

【００６１】さらに制御部６２は、ステツプＳＰ４６に
進んでカメラ２６の向きを変えることにより、上述の第
１の標識１４Ａ〜１４Ｄをサーチし、続くステツプＳＰ
４７において画像処理部３２から供給される標識認識信
号Ｓ４に基づいてサーチした第１の標識１４Ａ〜１４Ｄ
の個体を認識すると共に、このときのカメラ２６の向き
を記憶する。さらに制御部６２は、この後ステツプＳＰ
４８に進んでカメラ２６の向きを変えることにより、上
述の第２の標識１４Ａ〜１４Ｄをサーチし、続くステツ
プＳＰ４９において画像処理部３２から供給される標識
認識信号Ｓ４に基づいてサーチした第２の標識１４Ａ〜
１４Ｄの個体を認識すると共に、このときのカメラ２６
の向きを記憶する。

【００６２】次いで制御部６２は、ステツプＳＰ５０に
進んで移動距離計測部３３から供給される第１の地点か
ら第２の地点までの移動距離と、ステツプＳＰ４２、ス
テツプＳＰ４４、ステツプＳＰ４７及びステツプＳＰ４
９におけるカメラ２６の向きとから、第１及び第２の地
点間の距離（図１６においてＬ₁に相当）と、第１の地
点から見た第１及び第２の標識１４Ａ〜１４Ｄ間の角度
（図１６においてθに相当）と、第１の地点から見た第
２の地点及び第２の標識１４Ａ〜１４Ｄ間の角度（図１
６においてφに相当）と、第２の地点から見た第１の地
点及び第１の標識１４Ａ間の角度（図１６においてθ′
に相当）と、第２の地点から見た第１及び第２の標識１
４Ａ〜１４間の角度（図１６においてφ′に相当）とを
それぞれ算出する。

【００６３】さらに制御部６２は、ステツプＳＰ５１に
進み、ステツプＳＰ５０における各算出結果に基づいて
（20）式から第２の地点及び第１の標識１４Ａ〜１４Ｄ
間の距離（図１６においてＬ）を算出すると共に、当該
算出結果と（25）式とから第１の標識１４Ａ〜１４Ｄか
ら見た第２の標識１４Ａ〜１４Ｄ及び第２の地点間の角
度（図１６におけるψ）とを算出する。さらに制御部６
２は、ステツプＳＰ５２に進んで、ステツプＳＰ５１に
おける算出結果から第１の座標１４Ａ〜１４Ｄを原点と
する座標を算出すると共に、当該算出結果と、予め記憶
している各標識１４Ａ〜１４Ｄの位置を含む領域１２の
地図情報とに基づいて領域１２内におけるロボツト６１
の位置を算出し、この後ステツプＳＰ５３に進んでこの
位置検出処理手順ＲＴ４を終了する。

【００６４】（４−３）第４実施例の動作及び効果以上の構成において、この位置検出システム６０では、
ロボツト６１が、領域１２内の任意の２地点において、
第１の地点から見た第１及び第２の標識１４Ａ〜１４Ｄ
間の角度（図１６においてθに相当）と、第１の地点か
ら見た第２の地点及び第２の標識１４Ａ〜１４Ｄ間の角
度（図１６においてφに相当）と、第２の地点から見た
第１の地点及び第１の標識１４Ａ間の角度（図１６にお
いてθ′に相当）と、第２の地点から見た第１及び第２
の標識１４Ａ〜１４間の角度（図１６においてφ′に相
当）とをそれぞれ算出すると共に、移動距離計測部３３
から第１及び第２の地点間の距離（図１６においてＬ₁
に相当）を得る。

【００６５】さらにロボツト６１は、これらを用いて
（20）式及び（25）式及び（26）式から第１の標識１４
Ａ〜１４Ｄを原点とする座標を算出し、この後この算出
結果と、予め記憶している領域の地図情報とに基づいて
領域１２内における自分の位置を検出する。従つてこの
位置検出システム６０においても、第１実施例の位置検
出システム１と同様に、ロボツト６１が領域１１２内の
どの位置に位置していたとしても標識１４Ａ〜１４Ｄに
基づいて当該領域１２内における自分自身の位置を確実
かつ精度良く検出することができる。

【００６６】以上の構成によれば、ロボツトの行動領域
の周囲に複数の標識をそれぞれ所定位置に配設すると共
に、ロボツト６１が、領域１２内の任意の２地点におい
て、第１の地点から見た第１及び第２の標識１４Ａ〜１
４Ｄ間の角度（図１６においてθに相当）と、第１の地
点から見た第２の地点及び第２の標識１４Ａ〜１４Ｄ間
の角度（図１６においてφに相当）と、第２の地点から
見た第１の地点及び第１の標識１４Ａ間の角度（図１６
においてθ′に相当）と、第２の地点から見た第１及び
第２の標識１４Ａ〜１４間の角度（図１６においてφ′
に相当）とをそれぞれ算出すると共に、移動距離計測部
３３から第１及び第２の地点間の距離（図１６において
Ｌ₁に相当）を得、これら用いて（20）式及び（25）式
及び（26）式から第１の標識１４Ａ〜１４Ｄを原点とす
る座標を算出すると共に、当該算出結果と、予め記憶し
ている領域の地図情報とに基づいて領域１２内における
自分の位置を検出するようにしたことにより、領域１２
内におけるロボツト６１の位置を精度良く検出し得る位
置検出システム及びロボツトを実現できる。

【００６７】（５）第５実施例（５−１）原理図２０を用いて、座標が分かつているＸＹ平面上の１つ
の点Ａに基づいて当該平面上の任意の２つの点Ｏ、Ｏ′
の座標を算出する方法について説明する。なお以下の説
明においては、簡略化のため点Ａが原点であるものとす
る。

【００６８】図２０において、線分ＯＯ′及び線分Ｏ′
Ａの長さをそれぞれＬ₀、Ｌ、∠ＡＯＯ′及び∠ＡＯ′
Ｏをそれぞれφ、φ′、直線ＯＡがＸ軸となす角をθ並
びに直線Ｏ′ＡがＸ軸となす角をθとすると、△ＯＡ
Ｏ′について正弦定理により、次式

【数２７】が得られ、これら点Ｏ′の座標が次式

【数２８】のように与えられる。従つてＬ₀、φ、θ、θ′が分か
れば、点Ｏ′の座標を算出することができる。

【００６９】（５−２）第５実施例による位置検出シス
テムの構成図８との対応部分に同一符号を付して示す図２１は第５
実施例による位置検出システム７０を示すものであり、
図２２に示すロボツト７１の制御部７２が図２３に示す
位置検出処理手順ＲＴ５に従つて領域１２内おけるロボ
ツト７２の位置を検出するようになされた点を除いて第
２実施例の位置検出システム４０（図８）と同様に構成
されている。すなわちこの位置検出システム７０の場
合、ロボツト７１の制御部７２は、位置検出モード時、
この位置検出処理手順ＲＴ５をステツプＳＰ６０におい
て開始すると、ステツプＳＰ６１に進んで領域１２内の
任意の第１の地点において必要に応じてカメラ２６の向
きを変えさせることにより任意の第１の標識４１Ａ〜４
１Ｄをサーチする。

【００７０】制御部７２は、続くステツプＳＰ６２にお
いて画像処理部４３から供給される画像処理信号Ｓ１０
に基づいてサーチした第１の標識４１Ａ〜４１Ｄの個体
と色合いとを認識し、記憶すると共に、当該認識結果に
基づいて続くステツプＳＰ６３において、第２実施例の
場合と同様にして、第１の標識４１Ａ〜４１Ｄを通る所
定の基準方向（図２０においてＸ軸に相当）に対する第
１の地点及び第１の標識４１Ａ〜４１Ｄを通る直線のな
す角（図２０においてθに相当）を算出する。次いで制
御部７２は、ステツプＳＰ６４に進み、各アクチユエー
タ３１Ａ〜３１Ｊを駆動させてロボツト７１を領域１２
内の任意の第２の地点に移動させると共に、続くステツ
プＳＰ６５において第１及び第２の地点間の距離（図２
０においてＬ₀に相当）を移動距離測定部３３の出力に
基づいて計算する。

【００７１】続いて制御部７２は、ステツプＳＰ６６に
進み、カメラ２６の向きを変えさせることにより上述の
第１の標識４１Ａ〜４１Ｄをサーチさせると共に、続く
ステツプＳＰ６７において画像処理部４３から供給され
る画像処理信号Ｓ１０に基づいて第１の標識４１Ａ〜４
１Ｄの個体と色合いとを認識し、記憶し、この後ステツ
プＳＰ６８に進んで、第２実施例の場合と同様にして、
上述の基準方向に対する第２の地点及び第１の標識４１
Ａ〜４１Ｄを通る直線のなす角（図２０においてθ′に
相当）を算出する。

【００７２】さらに制御部７２は、ステツプＳＰ６９に
進んで、ステツプＳＰ６３において算出した基準方向
（図２０においてＸ軸に相当）に対する第１の地点及び
第１の標識４１Ａ〜４１Ｄを通る直線のなす角（図２０
においてθに相当）と、ステツプＳＰ６９において算出
した基準方向に対する第２の地点及び第１の標識４１Ａ
〜４１Ｄを通る直線のなす角（図２０においてθ′に相
当）と、ステツプＳＰ６５において得られた第１及び第
２の地点間の距離（図２０においてＬ₀に相当）とに基
づいて（27）式及び（28）式を利用して第１の標識４１
Ａ〜４１Ｄを原点とした座標を算出すると共に、この後
この算出結果と、予め記憶している各標識４１Ａ〜４１
Ｄの位置情報を含む領域１２の地図情報とに基づいて領
域１２内におけるロボツト７１の位置を算出し、この後
ステツプＳＰ７０に進んでこの位置検出処理手順ＲＴ５
を終了する。

【００７３】（５−３）第５実施例の動作及び効果以上の構成において、この位置検出システム７０では、
ロボツト７１が、領域１２内の任意の２地点において、
任意の第１の標識４１Ａ〜４１Ｄの色合いに基づいて第
２実施例の場合と同様にして基準方向に対する第１の標
識４１Ａ〜４１Ｄ及び第１の地点を通る直線のなす角
（図２０においてθに相当）と、基準方向に対する第２
の地点及び第１の標識４１Ａ〜４１Ｄを通る直線のなす
角（図２０においてθ′に相当）を算出し、当該算出結
果と、予め記憶している各標識４１Ａ〜４１Ｄの位置を
含む領域１２の地図情報及び基準方向とに基づいて当該
領域１２内における自分の位置を検出する。

【００７４】従つてこの位置検出システム７０において
も、第２実施例の位置検出システム５０（図１３）と同
様に、ロボツト７１が領域１２内のどの位置に位置して
いたとしても標識４１Ａ〜４１Ｄに基づいて当該領域１
２内における自分自身の位置を確実かつ精度良く検出す
ることができる。

【００７５】以上の構成によれば、見る方向によつて色
合いの異なるかつ互いに色の異なる標識４１Ａ〜４１Ｄ
をそれぞれ領域１２の各隅部に配置すると共に、ロボツ
ト７１が、領域１２内の任意の２地点において、任意の
第１の標識４１Ａ〜４１Ｄの色合いに基づいて第２実施
例の場合と同様にして基準方向に対する第１の標識４１
Ａ〜４１Ｄ及び第１の地点を通る直線のなす角（図２０
においてθに相当）と、基準方向に対する第２の地点及
び第１の標識４１Ａ〜４１Ｄを通る直線のなす角（図２
０においてθ′に相当）を算出し、当該算出結果と、予
め記憶している各標識４１Ａ〜４１Ｄの位置を含む領域
１２の地図情報及び基準方向とに基づいて当該領域１２
内における自分の位置を検出するようにしたことによ
り、領域１２内におけるロボツト７１の位置を精度良く
検出し得る位置検出システム及びロボツトを実現でき
る。

【００７６】（６）第６実施例（６−１）原理例えば第２実施例の位置検出システム４０の標識４１Ａ
〜４１Ｄに代えて、例えば図２４に示すようなＬＥＤな
どの発光体８０を回転させることによりそれぞれ互いに
異なる色の光を領域１２と平行な平面内において回転さ
せながら発射し得るようになされた標識８１Ａ〜８１Ｄ
を適用する場合について考える。この場合発光体８０は
既知の所定周期で回転するものとする。

【００７７】ここで第２実施例のロボツト４２の画像処
理部４４がカメラ２６から供給される画像信号Ｓ１に基
づいて、図２５に示すように、任意の第１の標識８１Ａ
〜８１Ｄからの出射光を認識した時刻をｔ₁、このとき
の第１の標識８１Ａ〜８１Ｄの発光体８０の初期角度を
θ₍₀₎、発光体８０の角速度をωとすると、次式

【数２９】から基準位置Ｐ₁に対する発光体８０の変位角θを算出
することができる。

【００７８】またこれと異なる第２の標識８１Ａ〜８１
Ｄからの出射光をロボツト４２の画像処理部４４が認識
した時刻をｔ₂として、上述と同様にして当該第２の標
識８１Ａ〜８１Ｄの発光体８０の基準位置Ｐ₂からの角
度変位ψを算出することができる。さらにロボツト４２
から見た第１及び第２の標識８１Ａ間の角度φを検出す
ることによつて、これら角度θ、ψ及びφと、第１及び
第２の標識８１Ａ〜８１Ｄ間の距離Ｌ₀とから第１又は
第２の標識４１Ａ〜４１Ｄを基準としたロボツト４２の
位置を検出することができる。

【００７９】（６−２）第６実施例による位置検出シス
テムの構成図８との対応部分に同一符号を付して示す図２６は第６
実施例による位置検出システム９０を示すものであり、
各標識８１Ａ〜８１Ｄが図２４において上述したように
構成されている点と、ロボツト９１の一部構成を除いて
第２実施例の位置検出システム４０（図８）と同様に構
成されている。またロボツト９１においては、図２７に
示すように、画像処理部９２の構成及び制御部９３によ
る当該ロボツト９１の位置検出の仕方を除いて第２実施
例のロボツト４２（図１０）と同様に構成されている。

【００８０】この場合画像処理部９２は、カメラ２６が
任意の第１の標識８１Ａ〜８１Ｄを撮像した状態におい
て、当該カメラ２６から供給される画像信号Ｓ１に基づ
いて第１の標識８１Ａ〜８１Ｄからの光がカメラ２６に
入射したタイミングでこれを知らせる画像処理信号Ｓ３
０を制御部９３に送出する。また画像処理部９２は、こ
の後カメラ２６が向きを変えて任意の第２の標識８１Ａ
〜８１Ｄを撮像した状態において、当該カメラ２６から
供給される画像信号Ｓ１に基づいて第２の標識８１Ａ〜
８１Ｄからの光がカメラ２６に入射したタイミングでこ
れを知らせる画像処理信号Ｓ３０を制御部９３に送出す
る。

【００８１】制御部９３は、供給される画像処理信号Ｓ
３０に基づいて第１及び第２の標識８１Ａ〜８１Ｄから
の光がカメラ２６に入射した時刻ｔ₁、ｔ₂を検出する
と共に、当該検出結果と、予め記憶している各標識８１
Ａ〜８１Ｄの初期角度、発光体の角速度のうち、第１及
び第２の標識８１Ａ〜８１Ｄの初期角度θ₍₀₎、ψ₍₀₎
並びに第１及び第２の標識の発光体の角速度ω、ω′と
に基づき（29）式を利用して、第１の標識８１Ａ〜８１
Ｄの発光体８０の初期角度θ₍₀₎に対する現在の変位角
θと、第２の標識８１Ａ〜８１Ｄの発光体８０の初期角
度ψ₍₀₎に対する現在の変位角ψとを算出する。

【００８２】さらに制御部９３は、これら算出結果と、
カメラ２６の回転角度として得られるロボツト９１から
見た第１及び第２の標識８１Ａ〜８１Ｄ間の角度とを利
用して第２実施例と同様にして領域１２内におけるロボ
ツト９１の位置を算出する。

【００８３】（６−３）第６実施例の動作及び効果以上の構成において、この位置検出システム９０では、
ロボツト９１が、任意の第１及び第２の標識８１Ａ〜８
１Ｄをカメラ２６により撮像し、かくして得られた画像
信号Ｓ１に基づいて第１及び第２の標識８１Ａ〜８１Ｄ
の発光体８０の初期角度θ₍₀₎、ψ₍₀₎からの変位角
θ、ψとを（29）式に基づいて算出する。またロボツト
９１は、このときのカメラ２６の回転情報からロボツト
９１から見た第１及び第２の標識８１Ａ〜８１Ｄ間の角
度φを得、これら変位角θ、ψ及び角度φから第２実施
例と同様にして領域１２内における自分の位置を検出す
る。

【００８４】従つてこの位置検出システム９０において
も、第２実施例の位置検出システム４０（図８）と同様
に、ロボツト９１が領域１２内のどの位置に位置してい
たとしても標識８１Ａ〜８１Ｄに基づいて当該領域１２
内における自分自身の位置を確実かつ精度良く検出する
ことができる。

【００８５】以上の構成によれば、領域１２の４隅に一
定周期で回転する互いに異なる色の光を発射する標識８
１Ａ〜８１Ｄを配置すると共に、ロボツト９１が、任意
の第１及び第２の標識８１Ａ〜８１Ｄをカメラ２６によ
り撮像し、かくして得られた画像信号Ｓ１に基づいて第
１及び第２の標識８１Ａ〜８１Ｄの発光体８０の初期角
度θ₍₀₎、ψ₍₀₎からの変位角θ、ψとを（29）式に基
づいて算出すると共に、当該算出結果と、このときのカ
メラ２６の回転情報からロボツト９１から見た第１及び
第２の標識８１Ａ〜８１Ｄ間の角度φとに基づいて第２
実施例と同様にして領域１２内における自分の位置を検
出するようにしたことにより、領域１２内におけるロボ
ツト９１の位置を精度良く検出し得る位置検出システム
及びロボツトを実現できる。

【００８６】（７）第７実施例（７−１）原理図２８を用いて、第１の標識１００Ａを頂点とする二等
辺三角形をなすように配置された第１〜第３の標識１０
０Ａ〜１００Ｃに基づいて、ロボツト１０１が行動領域
内における自分の位置を検出する方法について説明す
る。なおロボツト１０１は、カメラにより第１〜第３の
標識１００Ａ〜１００Ｃを撮像し、かくして得られた画
像信号に基づいてこれら第１〜第３の標識１００Ａ〜１
００Ｃを識別できるものとする。

【００８７】まず説明の簡略化のため、第１の標識１０
０Ａの位置をＸＹ平面上の原点（点Ｏ）とし、第２の標
識１００Ｂの位置をＸ軸上の正方向の点Ａとする。また
第３の標識１００Ｃの位置を点Ｂ、ロボツト１０１の位
置を点Ｐとする。

【００８８】ここで直線ＯＢが直線ＯＡ（Ｘ軸の正方
向）となす角をφとし、直線ＯＰが直線ＯＡ（Ｘ軸の正
方向）となす角をθとすると、ロボツト１０１が第１〜
第３の標識１００Ａ〜１００Ｃから十分に遠くにいる場
合、ロボツト１０１が画像内で測定する見かけ上の第１
及び第２の標識１０１Ａ、１０１Ｂ間と、第１及び第３
の標識１０１Ａ、１０１Ｃ間の距離ＯＡ、ＯＢは、それ
ぞれ次式

【数３０】

【数３１】により与えられる。ただしＬは第１及び第２の標識１０
１Ａ、１０１Ｂ間（並びに第１及び第３の標識１０１
Ａ、１０１Ｃ間）の本当の距離であり、ｆは第１〜第３
の標識１００Ａ〜１００Ｃとロボツト１０１のカメラと
の距離や画角で決まる係数である。

【００８９】ここでＯＡ＝０でないとき、ＯＢ／ＯＡ＝
ｒとすると、次式

【数３２】が得られ、これを加法定理を用いて整理すると、次式

【数３３】となり、さらにこれをθについて解くと次式

【数３４】が得られる。従つてφの値は既知であるので、（34）式
からθ（第１及び第２の標識１０１Ａ、１０１Ｂを通る
直線に対するロボツト１０１の第１の標識１００Ａから
の方向）を求めることができる。

【００９０】ただし、θ＝θ₀及びθ＝θ₀＋πの条件
では、（34）式は同じ値をとるが、これらはＯＡの正負
により区別することができる。実際上０＜θ＜πのとき
ＯＡ＜０であり、π＜θ＜２πのときＯＡ＞０となる。
またＯＡ＝０のときは、θは０又はπであり、ＯＢの正
負に応じてＯＢ＜０ならばθ＝π、ＯＢ＞０ならばθ＝
０である。さらにこの方法によれば、ＯＡ＝ＯＢ＝Ｌが
既知であるか、又は第１の標識の大きさが既知であるの
ならば、ロボツトから第１の標識までの距離も容易に算
出することができる。

【００９１】（７−２）第７実施例による位置検出シス
テムの構成図２９は第７実施例による位置検出システム１１０の構
成を示し、サツカーフイールド１１１のゴール１１１Ａ
の奥部に所定高さの第１の標識１１２Ａが配置されると
共に、ゴールポストの位置に第２及び第３の標識１１２
Ｂ、１１２Ｃがそれぞれ配置されている。なお第１〜第
３の標識１１２Ａ〜１１２Ｃは、第１の標識１１２Ａを
頂点とする二等辺三角形をなすように位置が選定されて
いる。この場合第１〜第３の標識１１２Ａ〜１１２Ｃ
は、図３０に示すように、それぞれ表面に３色の色が互
いに異なるパターンで塗られている。

【００９２】一方、ロボツト１１３においては、画像処
理部１１４の構成と、制御部１１５によるサツカーフイ
ールド１１１内におけるロボツト１１３の位置検出の仕
方とを除いてほぼ第３実施例のロボツト５１（図１４）
と同様に構成されている。

【００９３】この場合画像処理部１１４は、カメラ２６
により第１〜第３の標識１１２Ａ〜１１２Ｃを撮像した
状態において、当該カメラ２６から供給される画像信号
Ｓ１に基づいて第１〜第３の標識１１２Ａ〜１１２Ｃを
その色から識別し、当該画像信号Ｓ１に基づく画像内に
おける第１及び第２の標識１１２Ａ、１１２Ｂ間の距離
及び向きと、第１及び第３の標識１１２Ａ、１１２Ｃ間
の距離及び向きとを検出し、これらを画像処理信号Ｓ４
０として制御部１１５に送出する。また画像処理部１１
４は、画像内における第１の標識１１２Ａの画素を単位
とする高さを検出し、これを画像処理信号ＳＳ４０とし
て制御部１１５に送出する。

【００９４】制御部１１５は、供給される画像処理信号
Ｓ４０に基づき得られる第１及び第２の標識１１２Ａ、
１１２Ｂ間の見かけ上の距離及び向きと、第１及び第３
の標識１１２Ａ、１１２Ｃ間の見かけ上の距離及び向き
と、予め記憶している第１の標識１１２Ａから見た第２
及び第３の標識１１２Ｂ、１１２Ｃ間の角度（図２８に
おいてφに相当）とに基づいて、（34）式から第１及び
第２の標識１１２Ａ、１１２Ｂを通る直線と、第１の標
識１１２Ａ及びロボツト１１３を通る直線とのなす角
（図２８におけるθ）を算出する。

【００９５】さらに制御部１１５は、画像処理信号Ｓ４
０に基づき得られる画像内における第１の標識の高さに
基づいて第３実施例の場合と同様にして第１の標識１１
２Ａからロボツト１１３までの距離を算出する。さらに
制御部１１５は、このようにして得られた第１の標識１
１２Ａに対する方位（θ）と、第１の標識１１２Ａから
の距離と、予め記憶している第１の標識１１２Ａの位置
とからサツカーフイールド１１１内におけるロボツト１
１３の位置を検出する。

【００９６】（７−３）第７実施例の動作及び効果以上の構成において、この位置検出システム１１０で
は、ロボツト１１３が、カメラ２６から供給される画像
信号Ｓ１に基づく画像内における第１及び第２の標識１
１２Ａ、１１２Ｂ間の距離と、第１及び第３の標識１１
２Ａ、１１２Ｃ間の距離と、画像内における第１の標識
１１２Ａの高さとを検出し、当該検出結果に基づいて
（34）式により第１の標識１１２Ａに対する方位（図２
８のθ）と、第１の標識１１２Ａ及びロボツト１１３間
の距離とを検出する。

【００９７】またロボツト１１３は、これら検出結果
と、予め記憶している第１の標識１１２Ａの位置情報と
に基づいてサツカーフイールド１１１内における自分の
位置を検出する。従つてこの位置検出システム１１０に
おいても、第２実施例の位置検出システム４０（図８）
と同様に、ロボツト１１３がサツカーフイールド１１１
内のどの位置に位置していたとしても第１〜第３の標識
１１２Ａ〜１１２Ｄに基づいて当該サツカーフイールド
１１１内における自分自身の位置を確実かつ精度良く検
出することができる。

【００９８】以上の構成によれば、サツカーフイールド
１１１のゴール位置に第１〜第３の標識１１２Ａ〜１１
２Ｃを第１の標識１１２Ａを頂点とする二等辺三角形を
なすように配置すると共に、ロボツト１１３が、カメラ
２６から供給される画像信号Ｓ１に基づく画像内におけ
る第１及び第２の標識１１２Ａ、１１２Ｂ間の距離と、
第１及び第３の標識１１２Ａ、１１２Ｃ間の距離と、画
像内における第１の標識１１２Ａの高さとを検出し、当
該検出結果に基づいて（34）式により第１の標識１１２
Ａに対する方位（図２８のθ）と、第１の標識１１２Ａ
及びロボツト１１３間の距離とを検出し、これら検出結
果と、予め記憶している第１の標識１１２Ａの位置情報
とに基づいてサツカーフイールド１１１内における自分
の位置を検出するようにしたことにより、領域内におけ
るロボツトの位置を精度良く検出し得る位置検出システ
ム及びロボツトを実現できる。

【００９９】（８）第８実施例（８−１）原理図３２を用いて、図２８の第１〜第３の標識１００Ａ〜
１００Ｃが直角三角形を呈するように配置された場合に
おいて、これら第１〜第３の標識１００Ａ〜１００Ｃに
基づいて、ロボツト１０１が行動領域内における自分の
位置を検出する方法について説明する。直線ＯＢがＹ軸
と一致していることを除いて図２８と同様である。

【０１００】この図３２において、ロボツト１０１のカ
メラから出力される画像信号に基づく画像内における第
１及び第２の標識１００Ａ、１００Ｂの距離と、第１及
び第３の標識１００Ａ、１００Ｃの距離は、それぞれ次
式

【数３５】

【数３６】で与えられる。

【０１０１】このときＯＡ＝０でない場合には、ｒ＝Ｏ
Ｂ／ＯＡとして、次式

【数３７】が成り立ち、これを変形することにより次式

【数３８】が得られる。従つてこの（38）式からθ（すなわち第１
の標識１００Ａに対するロボツト１０１の方位）を求め
ることができる。

【０１０２】ただし、θ＝０及びθ₀＋πでは、tan は
同じ値をとるが、これを区別するには、ＯＡの正負で判
定すれば良い。すなわち、０＜θ＜πのときＯＡ＜０で
あり、π＜θ＜２πのときＯＡ＞０である。また、ＯＡ
＝０のときは、θ＝０又はπであり、ＯＢの正負に応じ
て、ＯＢ＜０ならばθ＝π、ＯＢ＞０ならばθ＝０であ
る。

【０１０３】さらにＯＡ＝ＯＢ＝Ｌが既知であるか、又
は第１の標識１００Ａの大きさが既知であれるのなら
ば、ロボツト１０１から第１の標識１００Ａまでの距離
も容易に求めることができる。

【０１０４】（８−２）第８実施例による位置検出シス
テムの構成図３３は、第８実施例による位置検出システム１２０を
示すものであり、領域１２の各隅部にそれぞれ３つの第
１〜第３の標識１２１Ａ〜１２１Ｃ、１２２Ａ〜１２２
Ｃ、１２３Ａ〜１２３Ｃ、１２４Ａ〜１２４Ｃからなる
複数の標識群１２１〜１２４が配設されている。この場
合各標識群１２１〜１２４においては、それぞれ第１の
標識１２１Ｂ〜１２４Ｂがそれぞれ領域のコーナ上に位
置すると共に、他の第２及び第３の標識１２１Ａ〜１２
４Ａ、１２１Ｃ〜１２４Ｃがそれぞれ領域の辺上に位置
するように配置されている。

【０１０５】また各標識群１２１〜１２４においては、
それぞれ第１の標識１２１Ａ〜１２４Ａの高さが所定の
値に選定されており、また第１〜第３の標識１２２Ａ〜
１２２Ｃ、１２２Ａ〜１２２Ｃ、１２３Ａ〜１２３Ｃ、
１２４Ａ〜１２４Ｃが全て図３０のように３色の色を用
いてそれぞれ互いに異なるパターンに塗られている。さ
らに標識群１２１〜１２４の各第１の標識１２１Ａ〜１
２４Ａ同士もそれぞれ異なる色パターンを有している。

【０１０６】一方ロボツト１２５においては、図３４に
示すように、制御部１２６によるロボツト１２５の位置
検出方法を除いて第７実施例のロボツト１１３（図３
１）と同様に構成されている。実際上制御部１２６は、
画像処理部１１４から供給される画像処理信号Ｓ４０に
基づいて、第７実施例と同様にしてカメラ２６により撮
像された任意の第１の標識群１２１〜１２４の第１の標
識１２１Ａ〜１２１Ｄに対する方位角（図３２において
θに相当）を算出する。

【０１０７】また制御部１２６は、この後カメラの向き
が変えられて第１の標識群１２１〜１２４と異なる任意
の第２の標識群１２１〜１２４が撮像された状態におい
て、画像処理部１１４から供給される画像処理信号Ｓ４
０に基づいて、第７実施例と同様にしてカメラ２６によ
り撮像された第２の標識群１２１〜１２４の第１の標識
１２１Ａ〜１２１Ｄに対する方位角（図３２においてθ
に相当）を算出する。

【０１０８】この後制御部１２６は、これら得られた２
つの方位角と、カメラ２６の回転角度として得られるロ
ボツト１２５から見た第１及び第２の標識群１２１〜１
２４間の角度と、予め記憶している各標識群１２１〜１
２４の各標識１２１Ａ〜１２１Ｃ、１２２Ａ〜１２２
Ｃ、１２３Ａ〜１２３Ｃ、１２４Ａ〜１２４Ｃの位置情
報とに基づいて、第２実施例の場合と同様にして領域１
２内におけるロボツト１２５の位置を検出する。

【０１０９】（８−３）第８実施例の動作及び効果以上の構成において、この位置検出システム１２０で
は、ロボツト１２５が、カメラ２６から供給される画像
信号Ｓ１に基づいて当該カメラ２６により撮像された任
意の第１及び第２の標識群１２１〜１２４の各第１の標
識１２１Ａ〜１２１Ｄに対する方位角（図３２において
θに相当）をそれぞれ算出すると共に、当該算出結果
と、カメラ２６の回転角度として得られるロボツト１２
５から見た第１及び第２の標識群１２１〜１２４間の角
度とに基づいて第２実施例と同様にして領域１２内にお
ける自分の位置を検出する。

【０１１０】従つてこの位置検出システム１２０におい
ても、第２実施例の位置検出システム４０（図８）と同
様に、ロボツト１２５が領域１２内のどの位置に位置し
ていたとしても各標識群１２１〜１２４に基づいて当該
領域１２内における自分自身の位置を確実かつ精度良く
検出することができる。

【０１１１】以上の構成によれば、領域１２の各隅部に
それぞれ３つの標識１２１Ａ〜１２１Ｄ、１２２Ａ〜１
２２Ｄ、１２３Ａ〜１２３Ｄ、１２４Ａ〜１２４Ｄがそ
れぞれ所定状態に配置されてなる標識群１２１〜１２４
を設けると共に、ロボツト１２５が、カメラ２６から供
給される画像信号Ｓ１に基づいて当該カメラ２６により
撮像された任意の第１及び第２の標識群１２１〜１２４
の各第１の標識１２１Ａ〜１２１Ｄに対する方位角（図
３２においてθに相当）をそれぞれ算出すると共に、当
該算出結果と、カメラ２６の回転角度として得られるロ
ボツト１２５から見た第１及び第２の標識群１２１〜１
２４間の角度とに基づいて第２実施例と同様にして領域
１２内における自分の位置を検出するようにしたことに
より、領域内におけるロボツトの位置を精度良く検出し
得る位置検出システム及びロボツトを実現できる。

【０１１２】（９）他の実施例なお上述の第１〜第８実施例においては、本発明による
位置検出システムを図３、図８、図１３、図１７、図２
１、図２６、図２９又は図３３のように構成するように
した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要
は、それぞれ領域又は当該領域（各実施例において領域
１２又はサツカーフイールド１１１に相当）の周囲の所
定位置に配置された単数又は複数の標識（各実施例にお
いて標識１４Ａ〜１４Ｄ、４１Ａ〜４１Ｄ、８１Ａ〜８
１Ｄ、１１２Ａ〜１１２Ｄ、１２１Ａ〜１２１Ｄ、１２
２Ａ〜１２２Ｄ、１２３Ａ〜１２３Ｄ、１２４Ａ〜１２
４Ｄ又は１３０に相当）と、移動体（各実施例のロボツ
ト１１、４２、５１、６１、７１、９１、１１３又は１
２５に相当）に設けられ、標識を認識する撮像手段（各
実施例におけるカメラ２６に相当）と、撮像手段から出
力される画像情報（各実施例において画像信号Ｓ１に相
当）に基づいて、撮像した標識を認識し、かつ当該標識
及び移動体間の距離及び又は当該標識に対する移動体の
方向を検出する検出手段（各実施例において画像処理部
３２、４３、５２、９２、１１４及び制御部２９、４
４、５３、６２、７２、９３、１１５、１２６に相当）
と、検出手段により検出された距離及び又は方向に基づ
いて、領域内における移動体の位置を算出する演算手段
（各実施例において制御部２９、４４、５３、６２、７
２、９３、１１５、１２６に相当）とで位置検出システ
ムを構築するようにするのであれば、位置検出システム
の構成としては、この他種々の構成を適用できる。

【０１１３】実際上、例えば標識として、例えば図３５
に示すように、壁１３の各内壁面１３Ｅ〜１３Ｄをそれ
ぞれ異なる色に塗り分けると共に、ロボツトが色の違い
から壁１３の各コーナ１３Ａ〜１３Ｄを認識し得るよう
にし、これら各コーナ１３Ａ〜１３Ｄを上述の標識とし
て利用して、例えば第１又は第４実施例の方法によりロ
ボツトの位置を検出するようにしても良い。

【０１１４】また例えば図３６に示すように、壁１３の
各内壁面１３Ｅ〜１３Ｇをそれぞれロボツトの移動方向
と垂直な方向に複数色で塗り分け、ロボツトが色の変化
を検出して境界Ｘ₁〜Ｘ₃を標識として利用するように
しても良く、さらには互いに異なる音を発生する音響ビ
ーコン等を標識として利用して、例えば第１又は第４実
施例の方法により位置を検出するようにしても良い。

【０１１５】さらに例えば壁１３の内壁面を背景と異な
る色で塗つた場合、壁１３の上端のエツジをロボツト１
１、６１の画像処理部３２により認識することができ
る。このときエツジは、図３７のように壁１３の直線部
分が直線なのに対し、コーナ１３Ａ〜１３Ｄ部分が折れ
線となる。従つてロボツト１１、６１が壁１３の上端の
エツジの折れ部分を壁１３のコーナ１３Ａ〜１３Ｄとし
て検出し、当該検出したコーナ１３Ａ〜１３Ｄを標識と
して利用して、例えば第２、第３又は第５実施例の方法
により位置を検出するようにしても良い。

【０１１６】なお標識として壁１３のコーナ１３Ａ〜１
３Ｄのうち、隣接する２つのコーナ１３Ａ〜１３Ｄを用
いる場合には、これら２つのコーナ１３Ａ〜１３Ｄを両
端とする壁面の上端のエツジに基づいてロボツトの位置
を検出することができる。すなわちカメラ２６から出力
される画像信号Ｓ１に基づく画像内において、壁面の上
端のエツジ（線分）は、図３８（Ａ）及び（Ｂ）に示す
ように、カメラ２６の撮像方向が壁面に対して斜めであ
るとき（図３８（Ｂ）には角度をもつのに対し、カメラ
２６の撮像方向が壁面に対して垂直のとき（図３８
（Ａ））のときには水平に写像される。従つてロボツト
１１、６１の画像処理部３２により壁面の上端のエツジ
が水平と認識される方向及びその壁面の両端のコーナ１
３Ａ〜１３Ｄを検出し、当該コーナ１３Ａ〜１３Ｄを標
識として、例えば第２実施例と同様にしてロボツトの位
置を検出することができる。

【０１１７】このように標識としては種々のものが考え
られるが、要は、ロボツトが各標識を識別することがで
きるものであれば、標識の構成、数及び配設位置として
種々の構成、数及び配設位置を適用できる。

【０１１８】また上述の第１〜第８実施例においては、
検出手段を、画像処理部３２、４３、５２、９２、１１
４と、制御部２９、４４、５３、６２、７２、９３、１
１５、１２６とで構成するようにしたが、本発明はこれ
に限らず、１つのＣＰＵによりプログラム的に処理する
ようにしても良く、検出手段の構成としては種々の構成
を適用できる。

【０１１９】さらに上述の第１〜第８実施例において
は、一例を示すため、それぞれ標識からの方位を求める
ある方法と、当該標識からの距離を求めるある方法と、
角度を求めるある方法とを必要に応じて組み合わせた場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらの
組み合わせを変えても良い。

【０１２０】さらに上述の第７実施例においては、標識
として図３０のように構成された標識１１２Ａ〜１１２
Ｃを３つ用いるようにした場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、３つの標識１１２Ａ〜１１２Ｃを二
等辺三角形をなすように配置する代わりに、例えば図３
８のような底面が二等辺三角形である三角柱状で、かつ
頂角を挟む２つの側面１３０Ａ、１３０Ｂがそれぞれ異
なる色パターンで塗り分けられた標識１３０を１つ用い
るようにしても良く、このようにすることによつても第
７実施例と同様の効果を得ることができる。

【０１２１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、所定の領
域内を移動する移動体の位置を検出する位置検出装置及
び方法において、単数又は複数の標識を領域内又は領域
の周囲のそれぞれ所定位置に配置すると共に、対応する
標識を移動体に設けられた撮像手段により撮像し、得ら
れる画像情報に基づいて、撮像した標識を認識し、かつ
当該標識及び移動体間の距離及び又は当該標識に対する
移動体の方向を検出し、検出結果に基づいて領域内にお
ける移動体の位置を検出するようにしたことにより、領
域内における移動体の位置を精度良く検出し得る位置検
出装置及び方法を実現できる。

【０１２２】またロボツト装置において、領域内又は領
域の周囲のそれぞれ所定位置に配置された単数又は複数
の標識のうち、対応する所定の標識を撮像する撮像手段
と、撮像手段から出力される画像情報に基づいて、撮像
した標識を認識し、かつ当該標識及び移動体間の距離及
び又は当該標識に対する移動体の方向を検出する検出手
段と、検出手段による検出結果に基づいて領域内におけ
る移動体の位置を演算する演算手段とを設けるようにし
たことにより、領域内における自分の位置を精度良く検
出し得るロボツト装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の原理説明に供する平面図である。

【図２】第１実施例の原理説明に供する平面図である。

【図３】第１実施例による位置検出システムの構成を示
す平面図である。

【図４】ロボツトの構成を示す側面図である。

【図５】第１実施例のロボツトの構成を示すブロツク図
である。

【図６】第１実施例の位置検出処理手順を示すフローチ
ヤートである。

【図７】第２実施例の原理説明に供する平面図である。

【図８】第２実施例による位置検出システムの構成を示
す平面図である。

【図９】第２実施例による標識の構成を示す斜視図であ
る。

【図１０】第２実施例のロボツトの構成を示すブロツク
図である。

【図１１】第２実施例の位置検出処理手順を示すフロー
チヤートである。

【図１２】第３実施例の原理説明に供する平面図であ
る。

【図１３】第３実施例による位置検出システムの構成を
示す平面図である。

【図１４】第３実施例のロボツトの構成を示すブロツク
図である。

【図１５】第３実施例の位置検出処理手順を示すフロー
チヤートである。

【図１６】第４実施例の原理説明に供する平面図であ
る。

【図１７】第４実施例による位置検出システムの構成を
示す平面図である。

【図１８】第４実施例のロボツトの構成を示すブロツク
図である。

【図１９】第４実施例の位置検出処理手順を示すフロー
チヤートである。

【図２０】第５実施例の原理説明に供する平面図であ
る。

【図２１】第５実施例による位置検出システムの構成を
示す平面図である。

【図２２】第５実施例のロボツトの構成を示すブロツク
図である。

【図２３】第５実施例の位置検出処理手順を示すフロー
チヤートである。

【図２４】第６実施例における標識の構成を示す斜視図
である。

【図２５】第６実施例の原理説明に供する平面図であ
る。

【図２６】第６実施例による位置検出システムの構成を
示す平面図である。

【図２７】第６実施例のロボツトの構成を示すブロツク
図である。

【図２８】第７実施例の原理説明に供する平面図であ
る。

【図２９】第７実施例による位置検出システムの構成を
示す平面図である。

【図３０】第７実施例の標識の構成を示す斜視図であ
る。

【図３１】第７実施例のロボツトの構成を示すブロツク
図である。

【図３２】第８実施例の原理説明に供する平面図であ
る。

【図３３】第８実施例による位置検出システムの構成を
示す平面図である。

【図３４】第８実施例の標識の構成を示すブロツク図で
ある。

【図３５】他の実施例を示す略線的な斜視図である。

【図３６】他の実施例を示す略線的な斜視図である。

【図３７】他の実施例を示す略線的な斜視図である。

【図３８】他の実施例を示す略線的な斜視図である。

【図３９】他の実施例を示す略線的な斜視図である。

【符号の説明】

１０、４０、５０、６０、７０、９０、１１０、１２０
……位置検出システム、１１、４２、５１、６１、７
１、９１、１１３、１２５……ロボツト、１３……壁、
１３Ａ〜１３Ｄ……コーナ、１４Ａ〜１４Ｄ、４１Ａ〜
４１Ｄ、８１Ａ〜８１Ｄ、１１２Ａ〜１１２Ｄ、１２１
Ａ〜１２１Ｄ、１２２Ａ〜１２２Ｄ、１２３Ａ〜１２３
Ｄ、１２４Ａ〜１２４Ｄ、１３０……標識、２６……カ
メラ、３２、４３、５２、９２、１１４……画像処理
部、２９、４４、５３、６２、７２、９３、１１５、１
２６……制御部、Ｓ１……画像信号、ＲＴ１〜ＲＴ５…
…位置検出処理手順。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｇ０１Ｃ 3/06 Ｇ０１Ｃ 3/06 Ｚ (72)発明者福村直博東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の領域内を移動する移動体の位置を検
出する位置検出装置において、それぞれ上記領域内又は上記領域の周囲の所定位置に配
置された単数又は複数の標識と、上記移動体に設けられ、上記標識を撮像する撮像手段
と、上記撮像手段から出力される画像情報に基づいて、撮像
した上記標識を認識し、かつ当該標識及び上記移動体間
の距離及び又は当該標識に対する上記移動体の方向を検
出する検出手段と、上記検出手段により検出された上記距離及び又は上記方
向に基づいて上記領域内における上記移動体の位置を算
出する演算手段とを具えることを特徴とする位置検出装
置。
【請求項２】上記撮像手段により、上記領域内の１地点
において順番に３つ以上の上記標識を撮像し、上記検出手段により、上記画像情報に基づいて、上記撮
像手段により撮像された上記標識間の角度を２組以上検
出し、上記演算手段により、上記検出手段により検出された各
上記角度に基づいて、上記領域内における上記移動体の
位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の位置
検出装置。
【請求項３】上記撮像手段により、上記領域内の１地点
において順番に２つの上記標識を撮像し、上記検出手段により、上記画像情報に基づいて、上記撮
像手段により撮像された各上記標識に対する上記移動体
の各方向を検出し、上記演算手段により、記検出手段により検出された各上
記方向に基づいて上記領域内における上記移動体の位置
を算出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出
装置。
【請求項４】上記撮像手段により、上記領域内の１地点
において１つの上記標識を撮像し、上記検出手段により、上記画像情報に基づいて、上記撮
像手段により撮像された上記標識に対する上記移動体の
方向及び当該標識に対する上記移動体の距離を検出し、上記演算手段により、上記検出手段により検出された上
記方向及び上記距離に基づいて上記領域内における上記
移動体の位置を算出することを特徴とする請求項１に記
載の位置検出装置。
【請求項５】上記移動体の移動距離を計測する計測手段
を具え、上記撮像手段により、上記移動体の移動に伴つて、上記
領域内の第１及び第２の地点においてそれぞれ順番に同
じ第１及び第２の上記標識を撮像し、上記検出手段により、上記画像情報に基づいて、上記第
１の地点における上記第１及び第２の標識に対する上記
移動体の各方向と、上記第２の地点における上記第１及
び第２の標識に対する上記移動体の各方向とをそれぞれ
検出し、上記演算手段により、上記検出手段により検出された各
上記方向と、上記計測手段により上記移動体の移動距離
として計測される上記第１及び第２の地点間の距離とに
基づいて上記領域内における上記移動体の位置を検出す
ることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項６】上記移動体の移動距離を計測する計測手段
を具え、上記撮像手段により、上記移動体の移動に伴つて、上記
領域内の第１及び第２の地点においてそれぞれ同じ１つ
の上記標識を撮像し、上記検出手段により、上記画像情報に基づいて、上記第
１及び第２の地点における上記撮像手段により撮像され
た上記標識に対する上記移動体の各方向をそれぞれ検出
し、上記演算手段により、上記検出手段により検出された各
上記方向と、上記計測手段により上記移動体の移動距離
として計測された上記第１及び第２の地点間の距離とに
基づいて、上記領域内における上記移動体の位置を検出
することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項７】所定の領域内を移動する移動体の位置を検
出する位置検出方法において、それぞれ上記領域内又は当該領域の周囲の所定位置に配
置された単数又は複数の標識のうち、対応する上記標識
を上記移動体に設けられた撮像手段により撮像する第１
のステツプと、上記撮像手段から出力される画像情報に基づいて、撮像
された上記標識を認識すると共に、当該標識及び上記移
動体間の距離及び又は当該標識に対する上記移動体の方
向を検出する第２のステツプと、上記第２のステツプにおいて検出した上記距離及び又は
方向に基づいて上記領域内における上記移動体の位置を
算出する第３のステツプとを具えることを特徴とする位
置検出方法。
【請求項８】上記第１のステツプにおいて又は上記第１
及び第２のステツプを繰り返すことにより、上記領域内
の１地点において順番に３つ以上の上記標識を撮像し、上記第２のステツプにおいて又は上記第１及び第２のス
テツプを繰り返すことにより、上記画像情報に基づい
て、上記撮像手段により撮像された上記標識間の角度を
２組以上検出し、第３のステツプでは、上記第２のステツプにおいて又は
上記第１及び第２のステツプを繰り返すことにより得ら
れた各上記角度に基づいて上記領域内における上記移動
体の位置を算出することを特徴とする請求項７に記載の
位置検出方法。
【請求項９】上記第１のステツプにおいて又は上記第１
及び第２のステツプを繰り返すことにより、上記領域内
の１地点において順番に２つの上記標識を撮像し、上記第１のステツプにおいて又は上記第１及び第２のス
テツプを繰り返すことにより、上記画像情報に基づい
て、上記撮像手段により撮像された各上記標識にそれぞ
れ対する上記移動体の方向を検出し、上記第３のステツプでは、上記第２のステツプにおいて
又は上記第１及び第２のステツプを繰り返すことにより
得られた各上記方向に基づいて上記領域内における上記
移動体の位置を算出することを特徴とする請求項７に記
載の位置検出方法。
【請求項１０】上記第１のステツプでは、上記領域内の
１地点において１つの上記標識を撮像し、上記第２のステツプでは、上記画像情報に基づいて、上
記撮像手段により撮像された上記標識に対する上記移動
体の方向及び当該標識に対する上記移動体の距離を検出
し、上記第３のステツプでは、上記第２ステツプにおいて検
出した上記方向及び上記距離に基づいて上記領域内にお
ける上記移動体の位置を算出することを特徴とする請求
項７に記載の位置検出方法。
【請求項１１】上記第１のステツプにおいて又は上記移
動体を移動させながら上記第１及び第２のステツプを繰
り返すことにより、上記領域内の第１及び第２の地点に
おいてそれぞれ順番に同じ第１及び第２の上記標識を撮
像し、上記第２のステツプにおいて又は上記移動体を移動させ
ながら上記第１及び第２のステツプを繰り返すことによ
り、上記画像情報に基づいて、上記第１の地点における
上記第１及び第２の標識に対する上記移動体の各方向
と、上記第２の地点における上記第１及び第２の標識に
対する上記移動体の各方向とをそれぞれ検出し、上記第３のステツプでは、上記第２のステツプにおいて
又は上記移動体を移動させながら上記第１及び第２のス
テツプを繰り返すことにより検出した各上記方向と、上
記移動体の移動距離として計測された上記第１及び第２
の地点間の距離とに基づいて上記領域内における上記移
動体の位置を検出することを特徴とする請求項７に記載
の位置検出方法。
【請求項１２】上記第１のステツプにおいて又は上記移
動体を移動させながら上記第１及び第２のステツプを繰
り返すことにより、上記領域内の第１及び第２の地点に
おいてそれぞれ同じ１つの上記標識を撮像し、上記第２のステツプにおいて又は上記移動体を移動させ
ながら上記第１及び第２のステツプを繰り返すことによ
り、上記画像情報に基づいて、上記第１及び第２の地点
における上記撮像手段により撮像された上記標識に対す
る上記移動体の各方向をそれぞれ検出し、上記第３のステツプでは、上記第２のステツプにおいて
又は上記移動体を移動させながら上記第１及び第２のス
テツプを繰り返すことにより得られた各上記方向と、上
記移動体の移動距離として計測される上記第１及び第２
の地点間の距離とに基づいて上記領域内における上記移
動体の位置を検出することを特徴とする請求項７に記載
の位置検出方法。
【請求項１３】所定の領域内を移動するロボツト装置に
おいて、それぞれ上記領域内又は当該領域の周囲の所定位置に配
置された単数又は複数の標識のうち、対応する所定の上
記標識を撮像する撮像手段と、上記撮像手段から出力される画像情報に基づいて、撮像
された上記標識を認識すると共に、当該標識までの距離
及び又は当該標識に対する方向を検出する検出手段と、上記検出手段により検出された上記距離及び又は上記方
向に基づいて上記領域内における位置を算出する演算手
段とを具えることを特徴とするロボツト装置。
【請求項１４】上記撮像手段により、上記領域内の１地
点において順番に３つ以上の上記標識を撮像し、上記検出手段により、上記画像情報に基づいて、上記撮
像手段により撮像された上記標識間の角度を２組以上検
出し、上記演算手段により、上記検出手段により検出された各
上記角度に基づいて、上記領域内における位置を算出す
ることを特徴とする請求項１３に記載のロボツト装置。
【請求項１５】上記撮像手段により、上記領域内の１地
点において順番に２つの上記標識を撮像し、上記検出手段により、上記画像情報に基づいて、上記撮
像手段により撮像された各上記標識に対する各方向を検
出し、上記演算手段により、記検出手段により検出された各上
記方向に基づいて上記領域内における位置を算出するこ
とを特徴とする請求項１３に記載のロボツト装置。
【請求項１６】上記撮像手段により、上記領域内の１地
点において１つの上記標識を撮像し、上記検出手段により、上記画像情報に基づいて、撮像し
た上記標識に対する方向及び当該標識までの距離を検出
し、上記演算手段により、上記検出手段により検出された上
記方向及び上記距離に基づいて上記領域内における上記
位置を算出することを特徴とする請求項１３に記載のロ
ボツト装置。
【請求項１７】移動距離を計測する計測手段を具え、上記撮像手段により、上記領域内の第１及び第２の地点
においてそれぞれ順番に同じ第１及び第２の上記標識を
撮像し、上記検出手段により、上記第１の地点における上記第１
及び第２の標識に対する各方向と、上記第２の地点にお
ける上記第１及び第２の標識に対する各方向とをそれぞ
れ検出し、上記演算手段により、上記検出手段により検出された各
上記方向と、上記計測手段により移動距離として計測さ
れる上記第１及び第２の地点間の距離とに基づいて上記
領域内における位置を検出することを特徴とする請求項
１３に記載のロボツト装置。
【請求項１８】移動距離を計測する計測手段を具え、上記撮像手段により、上記領域内の第１及び第２の地点
においてそれぞれ同じ１つの上記標識を撮像し、上記検出手段により、上記第１及び第２の地点における
上記標識に対する各方向をそれぞれ検出し、上記演算手段により、上記検出手段により検出された各
上記方向と、上記計測手段により移動距離として計測さ
れた上記第１及び第２の地点間の距離とに基づいて上記
領域内における位置を検出することを特徴とする請求項
１３に記載のロボツト装置。