JPS61183714A - 移動ロボツト - Google Patents
移動ロボツトInfo
- Publication number
- JPS61183714A JPS61183714A JP60021689A JP2168985A JPS61183714A JP S61183714 A JPS61183714 A JP S61183714A JP 60021689 A JP60021689 A JP 60021689A JP 2168985 A JP2168985 A JP 2168985A JP S61183714 A JPS61183714 A JP S61183714A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- mobile robot
- robot
- control device
- work
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 12
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000003936 working memory Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は所定の領域内で自律的に行動する移動ロボット
に係り、特に所定領域内の３次元地図を内蔵し、この地
図と周囲の状況を撮影した画像とを照合しつつ目標地点
に移動し作業を行う移動ロボットに関するものである。
に係り、特に所定領域内の３次元地図を内蔵し、この地
図と周囲の状況を撮影した画像とを照合しつつ目標地点
に移動し作業を行う移動ロボットに関するものである。
現在、稼動しているロボットの大部分は工場等の整った
環境下で使用されている。しかし、近年では整った環境
以外でも使用できる移動ロボットが要求されている。こ
の要求を実現するためにはロボットに自律移動機能を与
えることが必要である。
環境下で使用されている。しかし、近年では整った環境
以外でも使用できる移動ロボットが要求されている。こ
の要求を実現するためにはロボットに自律移動機能を与
えることが必要である。
このような移動ロボットの例については１９８３年２月
２４日発行のＮｏｒａｖｅｃによるｒＴｈａ 炉−り
５ｔａｎｆｏｒｄ Ｃａｒｔ ａｎｄ Ｔｈｅ ＣＭＵ
Ｒｏｖｅｒ Ｊと題する文献に開示されている。この
種の移動ロボットはテレビカメラで得られた画像を処理
し、その画像中の特徴点を抽出し、その配置にもとづい
て移動ロボットの位置を推定している。
２４日発行のＮｏｒａｖｅｃによるｒＴｈａ 炉−り
５ｔａｎｆｏｒｄ Ｃａｒｔ ａｎｄ Ｔｈｅ ＣＭＵ
Ｒｏｖｅｒ Ｊと題する文献に開示されている。この
種の移動ロボットはテレビカメラで得られた画像を処理
し、その画像中の特徴点を抽出し、その配置にもとづい
て移動ロボットの位置を推定している。
この種の画像処理では、特徴点の検出並びに３次元情報
の抽出のために、複雑な計算を要しているので、移動ロ
ボットの実用的な速度で移動させることが難しいもので
あった。
の抽出のために、複雑な計算を要しているので、移動ロ
ボットの実用的な速度で移動させることが難しいもので
あった。
本発明の目的は、一般の環境内で高速移動することがで
きる移動ロボットを提供することにある。
きる移動ロボットを提供することにある。
本発明は、特定領域内における予め記憶された構成物の
配置並びに形状に関するデータを用いて。
配置並びに形状に関するデータを用いて。
正常なルート上を走行中の移動ロボットが撮影するであ
ろう画像を、予測パターンとして求め、これと実際の撮
影画像から抽出される特徴パターンとを比較することに
より移動ロボットを入力された目標位置に誘導するもの
である。
ろう画像を、予測パターンとして求め、これと実際の撮
影画像から抽出される特徴パターンとを比較することに
より移動ロボットを入力された目標位置に誘導するもの
である。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の移動ロボットの一実施例を示すもので
、この図において、１は移動ロボットで。
、この図において、１は移動ロボットで。
この移動ロボット１は特定の領域内を移動するための走
行装置ＩＡおよび所定の作業を実行するのに必要な作業
器ＩＢを備えている。作業器ＩＢは作業制御装置２によ
って制御される。走行装置ＩＡは移動制御装置３によっ
て制御されると共にその移動量は移動量検出器４によっ
て検出される。
行装置ＩＡおよび所定の作業を実行するのに必要な作業
器ＩＢを備えている。作業器ＩＢは作業制御装置２によ
って制御される。走行装置ＩＡは移動制御装置３によっ
て制御されると共にその移動量は移動量検出器４によっ
て検出される。
移動ロボット１にはその周囲環境を撮影するためのテレ
ビカメラ５が設置されている。パターン検出器６はテレ
ビカメラ５によって撮影された画像中の特徴パターンを
検出し、このパターンを移動制御装置３に出力する。入
力装置７は移動ロボット１の出発地点、到達地点に関す
る位置情報および到達地点での作業に関する情報を出力
する。作業記憶器８は入力装置７からの作業に関する情
報にもとづいて作業器の操作に必要な信号を決定し作業
制御装置２に出力する。ルート記憶器８は移動ロボット
の移動領域内で走行経路を記憶しており、入力装置７か
らの位置情報にもとづいて走行経路を決定する。構成記
憶器１０は領域内の構成物の配置を記憶しており、ルー
ト記憶器９からの走行経路にもとづいてこの走行経路中
の構成物を選択する。要素記憶器１１は領域内の構成物
の幾何学データを記憶している。パターン発生器１２は
構成記憶器１０から構成物の配置および要素記憶器１１
から構成物の幾何学データを取り込んで順次移動ロボッ
トの誘導目標となる予測パターンを生成する。このパタ
ーンは移動ロボツ１−がルート上に走行するときにロボ
ット上のテレビカメラ５が入力する画像の予測パターン
に相当する。このパターン発生器１２の予測パターンは
移動制御装置３に出力される。この移動制御装置３はパ
ターン検出器６からの実画像の特徴パターンとパターン
発生器１２からの予測パターンとにより、両パターンの
ずれを減少するように移動ロボット１の走行装置ＩＡを
制御する。
ビカメラ５が設置されている。パターン検出器６はテレ
ビカメラ５によって撮影された画像中の特徴パターンを
検出し、このパターンを移動制御装置３に出力する。入
力装置７は移動ロボット１の出発地点、到達地点に関す
る位置情報および到達地点での作業に関する情報を出力
する。作業記憶器８は入力装置７からの作業に関する情
報にもとづいて作業器の操作に必要な信号を決定し作業
制御装置２に出力する。ルート記憶器８は移動ロボット
の移動領域内で走行経路を記憶しており、入力装置７か
らの位置情報にもとづいて走行経路を決定する。構成記
憶器１０は領域内の構成物の配置を記憶しており、ルー
ト記憶器９からの走行経路にもとづいてこの走行経路中
の構成物を選択する。要素記憶器１１は領域内の構成物
の幾何学データを記憶している。パターン発生器１２は
構成記憶器１０から構成物の配置および要素記憶器１１
から構成物の幾何学データを取り込んで順次移動ロボッ
トの誘導目標となる予測パターンを生成する。このパタ
ーンは移動ロボツ１−がルート上に走行するときにロボ
ット上のテレビカメラ５が入力する画像の予測パターン
に相当する。このパターン発生器１２の予測パターンは
移動制御装置３に出力される。この移動制御装置３はパ
ターン検出器６からの実画像の特徴パターンとパターン
発生器１２からの予測パターンとにより、両パターンの
ずれを減少するように移動ロボット１の走行装置ＩＡを
制御する。
前述した移動制御装置３は第２図に示すように同一空間
Ｓ内に位置するパターンＡ、Ｂ間に働く相互作用Φ１．
を減少させるようにパターンを動作させて、パターンマ
ツチングをダイナミックに実行する。
Ｓ内に位置するパターンＡ、Ｂ間に働く相互作用Φ１．
を減少させるようにパターンを動作させて、パターンマ
ツチングをダイナミックに実行する。
次に上述したパターン間に働く相互作用ΦＡ１について
述べる。
述べる。
以下、説明を単純化するために、第２図に示すように、
空間Ｓを画面とし、パターンＡ、Ｂを２値画像とする。
空間Ｓを画面とし、パターンＡ、Ｂを２値画像とする。
ここで、パターンＡは観測画像にもとづくパターンとし
、パターンＢは環境モデルＫによって生成された予測画
像にもとづくパターンとする。いま、パターンＡが与え
られたとき、パターンＢの位置をパターンＡに接近させ
る適応則を見い出す必要がある。この適応則は空間Ｓ上
にパターンＡにより生成されるポテンシャルφ。
、パターンＢは環境モデルＫによって生成された予測画
像にもとづくパターンとする。いま、パターンＡが与え
られたとき、パターンＢの位置をパターンＡに接近させ
る適応則を見い出す必要がある。この適応則は空間Ｓ上
にパターンＡにより生成されるポテンシャルφ。
を導入することによって得られる。このポテンシャルφ
１は次の（１）式により求めることができる。
１は次の（１）式により求めることができる。
αφａ ＋ Ｘ ｈ ＝Ｏ・・・（１）用素である。た
だし、σ、、σ、はポテンシャルφ、の空間的広がりを
表わすパラメータである。
だし、σ、、σ、はポテンシャルφ、の空間的広がりを
表わすパラメータである。
また、（１）式において、ｘＡはパターンＡを空間Ｓの
部分集合とみなしたときの定義関数である。
部分集合とみなしたときの定義関数である。
次に上述した空間Ｓ上のパターンＡのポテンシャルφ１
場により、パターンＢの受ける作用Ｆ。
場により、パターンＢの受ける作用Ｆ。
は、次の（２）式より求めることができる。ここでは説
明の便宜上、２次元平面内でのＸ軸およびｙ軸方向への
移動のみを対象としている。
明の便宜上、２次元平面内でのＸ軸およびｙ軸方向への
移動のみを対象としている。
ただし、Ｘ８はパターンＢを空間Ｓの部分集合と同一視
したときの定義関係であり、Ｄは勾配作分作用素を表し
ている。
したときの定義関係であり、Ｄは勾配作分作用素を表し
ている。
上述の（１）式および（２）式により、パターンＢをパ
ターンＡに対して変形させるための情報を得ることがで
きる。しかし、この演算における（１）式においては無
限次元の連立方程式を含んでいるため、つぎの近似式（
３）を用いることがよい。
ターンＡに対して変形させるための情報を得ることがで
きる。しかし、この演算における（１）式においては無
限次元の連立方程式を含んでいるため、つぎの近似式（
３）を用いることがよい。
ｔ
上記（３）式のポテンシャルφ、の解を用いて、パター
ンＢをパターンＡに移動操作するための操作機構Ｍ３の
出力Ｕ３は、次の（４）式によって求めることかできる
。
ンＢをパターンＡに移動操作するための操作機構Ｍ３の
出力Ｕ３は、次の（４）式によって求めることかできる
。
Ｕ、＝づ、Ｘ、・Ｄ ＄、ｄ、 −（４）上記
（３）式および（４）式から構成されるパターンマツチ
ング機構は、画像メモリおよび２種類の領域演算装置に
よりハードウェア化することができるものである。
（３）式および（４）式から構成されるパターンマツチ
ング機構は、画像メモリおよび２種類の領域演算装置に
よりハードウェア化することができるものである。
以上述べた原理にもとづいて、移動制御装置３は予測パ
ターンと観測パターンとの間に働くポテンシャルφ、の
場を演算するポテンシャル場演算手段３Ａと、このポテ
ンシャルφ、の場によって得られる観測パターンの予測
パターンに対する作用力Ｆ１の勾配ベクトルを演算する
作用力演算手段３Ｂとを備えている。
ターンと観測パターンとの間に働くポテンシャルφ、の
場を演算するポテンシャル場演算手段３Ａと、このポテ
ンシャルφ、の場によって得られる観測パターンの予測
パターンに対する作用力Ｆ１の勾配ベクトルを演算する
作用力演算手段３Ｂとを備えている。
次に上述した本発明の移動ロボットの制御動作を説明す
る。
る。
移動ロボット１は入力装置７からの出発地点、到達地点
に関する位置情報および到達地点での作業に関する情報
によって起動する。すなわち、入力装置からの到達地点
での作業に関する情報は作業記憶器８に入力される。こ
れにより作業記憶器８は移動ロボット１が到達地点に到
達したときになす作業指令を決定し、この作業指令を移
動ロボット１が到達地点に到達した時点で作業制御装置
に出力する。
に関する位置情報および到達地点での作業に関する情報
によって起動する。すなわち、入力装置からの到達地点
での作業に関する情報は作業記憶器８に入力される。こ
れにより作業記憶器８は移動ロボット１が到達地点に到
達したときになす作業指令を決定し、この作業指令を移
動ロボット１が到達地点に到達した時点で作業制御装置
に出力する。
一方、入力装置７からの位置情報はルート記憶器９に伝
送される。これにより、ルート記憶器９は、移動ロボッ
ト１の走行経路を決定する。この走行経路の情報により
、構成記憶器１０は、この走行経路中の構成物を選択す
る。次に、この構成物の情報により要素記憶器１１はこ
れらの構成物の幾何学データを抽出する。この状態にお
いてパターン発振器１２は移動量検出器４からの移動ロ
ボット１の実移動量により、ルート記憶器９、構成記憶
器１０、要素記憶器１１からそれぞれ構成物の配置、そ
の幾何学データを取り込み、順次移動ロボット１の誘導
目標となる予測パターンを求め、これを移動制御装置３
に出力する。
送される。これにより、ルート記憶器９は、移動ロボッ
ト１の走行経路を決定する。この走行経路の情報により
、構成記憶器１０は、この走行経路中の構成物を選択す
る。次に、この構成物の情報により要素記憶器１１はこ
れらの構成物の幾何学データを抽出する。この状態にお
いてパターン発振器１２は移動量検出器４からの移動ロ
ボット１の実移動量により、ルート記憶器９、構成記憶
器１０、要素記憶器１１からそれぞれ構成物の配置、そ
の幾何学データを取り込み、順次移動ロボット１の誘導
目標となる予測パターンを求め、これを移動制御装置３
に出力する。
またこの移動制御装置３にはパターン検出器６からの撮
影画像の特徴パターンが入力される。これにより、移動
制御装置３は両パターンを比較し、こ、れらのパターン
のずれを減少するように移動ロボットの走行装置を制御
するにのため、移動ロボット１は上述の動作の繰返によ
り、決められた走行経路に沿って目標地点に誘導される
。
影画像の特徴パターンが入力される。これにより、移動
制御装置３は両パターンを比較し、こ、れらのパターン
のずれを減少するように移動ロボットの走行装置を制御
するにのため、移動ロボット１は上述の動作の繰返によ
り、決められた走行経路に沿って目標地点に誘導される
。
℃発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、高速で自律移動可
能な移動ロボットを提供することができる。
能な移動ロボットを提供することができる。
第１図は本発明の移動ロボットおよびその制御構成を示
す図、第２図は本発明に用いられるパターンマツチング
原理を示す説明図である。 １・・・移動ロボット、２・・・作業制御装置、３・・
・移動制御装置、５・・・テレビカメラ、６・・・パタ
ーン検出器、７・・・入力装置、８・・・作業記憶器、
９・・・ルート記憶器、１０・・・構成記憶器、１１・
・・要素記憶器、不１の 茅２の 手続補正書（自発） ■、小事件表示 昭和６０ 年特許願第 ２１６８９ 号２、発明の名
称 移動ロボット ３、補正をする者 １１件との関係 特許出願人 名 称 ’５１０１株式会時 日 立 製
作所４、代 理 人 ５、補正の対象 発明の詳細な説明の欄６、補正の内容
別紙のとおり （１）明細書の第２頁第１４行〜同頁第１５行の文章を
下記の通り補正する。 記 「２月２４日発行のモラベツク（Ｍｏｒａｖｅｃ ）ら
による「ザ スタンフォード カート アンドザ シー
エムニー ローバーＪ （ＴｈｅＳｔａ’ｎｆｏｒｄ
Ｃａｒｔ ａｎｄ ＣＭＵ Ｒｏｖｅｒ ）と題する
文」以上
す図、第２図は本発明に用いられるパターンマツチング
原理を示す説明図である。 １・・・移動ロボット、２・・・作業制御装置、３・・
・移動制御装置、５・・・テレビカメラ、６・・・パタ
ーン検出器、７・・・入力装置、８・・・作業記憶器、
９・・・ルート記憶器、１０・・・構成記憶器、１１・
・・要素記憶器、不１の 茅２の 手続補正書（自発） ■、小事件表示 昭和６０ 年特許願第 ２１６８９ 号２、発明の名
称 移動ロボット ３、補正をする者 １１件との関係 特許出願人 名 称 ’５１０１株式会時 日 立 製
作所４、代 理 人 ５、補正の対象 発明の詳細な説明の欄６、補正の内容
別紙のとおり （１）明細書の第２頁第１４行〜同頁第１５行の文章を
下記の通り補正する。 記 「２月２４日発行のモラベツク（Ｍｏｒａｖｅｃ ）ら
による「ザ スタンフォード カート アンドザ シー
エムニー ローバーＪ （ＴｈｅＳｔａ’ｎｆｏｒｄ
Ｃａｒｔ ａｎｄ ＣＭＵ Ｒｏｖｅｒ ）と題する
文」以上
Claims (1)
- １、特定の領域内で行動する移動ロボットにおいて、移
動の目標地点および作業内容を入力する入力装置と、到
達地点での所定の作業を操作信号として出力する作業記
憶器と、移動出発地点と到達地点を結ぶ経路を記憶する
ルート記憶器と、走行経路上の構成物の配置を記憶した
構成記憶器と、構成物の形状に関するデータを記憶する
要素記憶器と、移動ロボット位置情報にもとづいて構成
物の配置、形状に関するデータを読み込み、その予測パ
ターンを求めるパターン発生器と、実画像から特徴パタ
ーンを抽出するパターン検出器と、予測パターンを特徴
パターンとの差が減少するように移動ロボットを制御す
る移動制御装置とを備えたことを特徴とする移動ロボッ
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021689A JPS61183714A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 移動ロボツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021689A JPS61183714A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 移動ロボツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61183714A true JPS61183714A (ja) | 1986-08-16 |
Family
ID=12062031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60021689A Pending JPS61183714A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 移動ロボツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61183714A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6622924B2 (en) | 2001-03-19 | 2003-09-23 | Tgk Co., Ltd. | In-car sensor equipped with aspirator fan motor |
| JP2006006589A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Univ Waseda | 超音波診断システム並びにそのロボット制御装置及びロボット制御プログラム |
-
1985
- 1985-02-08 JP JP60021689A patent/JPS61183714A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6622924B2 (en) | 2001-03-19 | 2003-09-23 | Tgk Co., Ltd. | In-car sensor equipped with aspirator fan motor |
| JP2006006589A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Univ Waseda | 超音波診断システム並びにそのロボット制御装置及びロボット制御プログラム |
| JP4503366B2 (ja) * | 2004-06-25 | 2010-07-14 | 学校法人早稲田大学 | 超音波診断システム並びにそのロボット制御装置及びロボット制御プログラム |
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