JPS61183715A - 誘導装置 - Google Patents
誘導装置Info
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- JPS61183715A JPS61183715A JP60021691A JP2169185A JPS61183715A JP S61183715 A JPS61183715 A JP S61183715A JP 60021691 A JP60021691 A JP 60021691A JP 2169185 A JP2169185 A JP 2169185A JP S61183715 A JPS61183715 A JP S61183715A
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- Japan
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- constituent
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- predicted
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Links
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000002747 voluntary effect 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〕
本発明はロボット等の移動体のための誘導装置に係り、
特に周囲の状況を理解し、環境に適応して移動体を目的
地まで移動させることができる誘導装置に関する。
特に周囲の状況を理解し、環境に適応して移動体を目的
地まで移動させることができる誘導装置に関する。
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ＭｏｒａｖｅｃによるｒＴｈｅ 、２＃＃
≦２Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｃａｒｔ ａｎｄ Ｔｈｅ Ｃ
ＭＵ Ｒｏｖｅｒ Ｊと題する文献に開示されている。
２４日発行のＭｏｒａｖｅｃによるｒＴｈｅ 、２＃＃
≦２Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｃａｒｔ ａｎｄ Ｔｈｅ Ｃ
ＭＵ 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
処理して、画像の特徴点を抽出し、その配置にもとづい
て方向、距離の３次元的な物体配置を計算し、この結果
にもとづいて物体までの距離を求めた上で移動ロボット
に誘導信号を出力している。このような画像処理では、
特徴点の検出並びに３次元情報の抽出に複雑な計算を要
し、移動体を高速で精度良く移動させることが難しいも
のであった。
処理して、画像の特徴点を抽出し、その配置にもとづい
て方向、距離の３次元的な物体配置を計算し、この結果
にもとづいて物体までの距離を求めた上で移動ロボット
に誘導信号を出力している。このような画像処理では、
特徴点の検出並びに３次元情報の抽出に複雑な計算を要
し、移動体を高速で精度良く移動させることが難しいも
のであった。
本発明の目的は、移動体の誘導目標となる環境内構酸物
のパターンを選択入力し、画像処理の容易な誘導装置を
提供することにある。
のパターンを選択入力し、画像処理の容易な誘導装置を
提供することにある。
本発明は、実際の撮影画像から抽出する特徴パターンと
移動体の位置情報に関して予測される環境構成物の予測
パターンとを比較してその差を求め、その差を減少する
ように移動体を誘導制御するものにおいて、誘導目標と
なる環境構成物を操作者によって選択し、この構成物を
誘導目標のための予測パターンとして入力するものであ
る。
移動体の位置情報に関して予測される環境構成物の予測
パターンとを比較してその差を求め、その差を減少する
ように移動体を誘導制御するものにおいて、誘導目標と
なる環境構成物を操作者によって選択し、この構成物を
誘導目標のための予測パターンとして入力するものであ
る。
これにより、移動体を誘導するための予測パターンと特
徴パターンとの比較がすみやかにかつ正確に行うことが
できるので、移動体を高速で精度よく誘導することがで
きる。
徴パターンとの比較がすみやかにかつ正確に行うことが
できるので、移動体を高速で精度よく誘導することがで
きる。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の装置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、この移動ロボッ
ト１は特定の環境領域内を走行するための走行装置ＩＡ
を備えている。この移動ロボット１の走行装置ＩＡは移
動制御装置２によって制御されると共にその移動量は移
動量検出器３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４が設置さ
れている。
ト１は特定の環境領域内を走行するための走行装置ＩＡ
を備えている。この移動ロボット１の走行装置ＩＡは移
動制御装置２によって制御されると共にその移動量は移
動量検出器３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４が設置さ
れている。
このテレビカメラ４によって撮影された画像は表示装置
５に出力されると共にパターン検出器６に出力される。
５に出力されると共にパターン検出器６に出力される。
パターン検出器６は撮影画像の特徴パターンを検出する
。構成記憶器７は所謂フレーム理論にもとづいて環境構
成物を記憶している。
。構成記憶器７は所謂フレーム理論にもとづいて環境構
成物を記憶している。
すなわち構成記憶器７は例えば第２図に示す部屋に対し
て第３図に示すようにこの部屋のフレームを記憶してい
る。要素記憶器８は構成記憶器７との関連において、第
３図に示すように部屋のフレームに対して例えば床のフ
レーム、壁のフレーム等の構成要素のフレームを記憶し
ている。前述した構成記憶器７は環境構成物のリストを
表示装置５に出力する。入力装置９は操作者によって選
択入力される。移動体の誘導目標となる環境構成物の情
報を要素記憶器８に出力する。パターン発生器１０は移
動量検出器３からの移動ロボットの位置情報にもとづい
て環境領域内における構成物およびその構成要素の情報
を構成記憶器７および要素記憶器８から読み出し、その
予測パターンを求め、その予測パターンを移動制御装置
２に出力する。移動制御装置２はパターン検出器６から
の特徴パターンとパターン発生器１０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を制御するために、予測パター
ンと特徴パターンとの間に働くポテンシャルφ、の場合
を演算するポテンシャル場演算手段２Ａと、このポテン
シャルφ、の場によって得られる特徴パターンの予測パ
ターンに対する作用力Ｆ、の勾配ベクトルを演算しこれ
を誘導信号として出力する作用力演算手段２Ｂとを備え
ている。
て第３図に示すようにこの部屋のフレームを記憶してい
る。要素記憶器８は構成記憶器７との関連において、第
３図に示すように部屋のフレームに対して例えば床のフ
レーム、壁のフレーム等の構成要素のフレームを記憶し
ている。前述した構成記憶器７は環境構成物のリストを
表示装置５に出力する。入力装置９は操作者によって選
択入力される。移動体の誘導目標となる環境構成物の情
報を要素記憶器８に出力する。パターン発生器１０は移
動量検出器３からの移動ロボットの位置情報にもとづい
て環境領域内における構成物およびその構成要素の情報
を構成記憶器７および要素記憶器８から読み出し、その
予測パターンを求め、その予測パターンを移動制御装置
２に出力する。移動制御装置２はパターン検出器６から
の特徴パターンとパターン発生器１０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を制御するために、予測パター
ンと特徴パターンとの間に働くポテンシャルφ、の場合
を演算するポテンシャル場演算手段２Ａと、このポテン
シャルφ、の場によって得られる特徴パターンの予測パ
ターンに対する作用力Ｆ、の勾配ベクトルを演算しこれ
を誘導信号として出力する作用力演算手段２Ｂとを備え
ている。
次に上述したパターン間に働く相互作用ΦＡ、について
述べる。
述べる。
以下、説明を単純化するために、第４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゛えを導
入することによって得られる。このポテンシャルφ１は
次の（１）式により求めることができる。
、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゛えを導
入することによって得られる。このポテンシャルφ１は
次の（１）式により求めることができる。
αφ、＋Ｘ、＝Ｏ・・・（１）
周索である。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。
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、ｘ、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φえ
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、Ｘｎ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、すなわち移動
ロボットの誘導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、っぎの近似式（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、すなわち移動
ロボットの誘導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、っぎの近似式（３）を用いることが
よい。
上記（３）式のポテンシャルφ１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ができる
。
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ができる
。
次に上述した本発明の装置の実施例の動作を説明する。
移動ロボット１の誘導開始に先立って、表示装置５には
、テレビカメラ４からの撮影画像と、構成記憶器７から
の構成物のリストとが表示される。
、テレビカメラ４からの撮影画像と、構成記憶器７から
の構成物のリストとが表示される。
次に、操作者が表示装置５に表示された撮影画像と構成
記憶器７からの構成物のリストとを参照して移動体の誘
導目標となる構造物の情報を、入力装置９によって要素
記憶器８に入力する。これにより、パターン発生器８は
移動ロボット１の位置情報にもとづいて構成記憶器７お
よび要素記憶器８からそれぞれ構成物の配置および形状
データを読み出し、その予測パターンを求める。この予
測パターンは移動制御装置２に入力される。また、この
移動制御装置２にはパターン検出器６からの観測画像の
特徴パターンが入力される。このため、移動制御装置２
は特徴パターンと予測パターンとを比較して移動ロボッ
ト１を誘導するための誘導信号を移動ロボット１の走行
装置ＩＡに出力する。
記憶器７からの構成物のリストとを参照して移動体の誘
導目標となる構造物の情報を、入力装置９によって要素
記憶器８に入力する。これにより、パターン発生器８は
移動ロボット１の位置情報にもとづいて構成記憶器７お
よび要素記憶器８からそれぞれ構成物の配置および形状
データを読み出し、その予測パターンを求める。この予
測パターンは移動制御装置２に入力される。また、この
移動制御装置２にはパターン検出器６からの観測画像の
特徴パターンが入力される。このため、移動制御装置２
は特徴パターンと予測パターンとを比較して移動ロボッ
ト１を誘導するための誘導信号を移動ロボット１の走行
装置ＩＡに出力する。
これにより、移動ロボット１は目標地点に誘導制御され
る。入力装置９によって入力される構成要素の情報は特
徴パターン中のある構成要素とこれに対応する構成要素
の予測パターンとのマツチングを良好にするために入力
される。これにより、特徴パターンと予測パターンとの
照合が適確に行なわれるので、移動ロボット１を高速で
精度良く誘導することができる。
る。入力装置９によって入力される構成要素の情報は特
徴パターン中のある構成要素とこれに対応する構成要素
の予測パターンとのマツチングを良好にするために入力
される。これにより、特徴パターンと予測パターンとの
照合が適確に行なわれるので、移動ロボット１を高速で
精度良く誘導することができる。
なお上述の例においては移動ロボットを例にとって説明
したが、これに限られるものではない。
したが、これに限られるものではない。
以上述べたように５本発明によれば、撮影画像の特徴パ
ターンと比較される予測パターンを適確に選択入力する
ことができるので、従来のような画像処理のために多大
な時間を要しないものである。このため、移動体を高速
で精度良く誘導することができる。
ターンと比較される予測パターンを適確に選択入力する
ことができるので、従来のような画像処理のために多大
な時間を要しないものである。このため、移動体を高速
で精度良く誘導することができる。
第１図は本発明の装置の一実施例の構成を示す図、第２
図は本発明の装置によって誘導される移動体の誘導対象
の一例である部屋を示す図、第３図は本発明の装置を構
成する構成記憶器および要素記憶器に記憶された第２図
に示す部屋のフレーム内容を示す説明図、第４図は本発
明の装置を構成する移動制御装置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・・・移動制御装置、４・・
・テレビカメラ、５・・・表示装置、６・・・パターン
検出器、７・・・構成記憶器、８・・・要素記憶室、９
・・・入力装置、１０・・・パターン発生器。 手続補正書（自発） １．事件の表示 昭和 ６０年特許願第 ２１６９１ 号２発明の名称 誘導装置 ＆補正をする者 １哨との１鰻 特許出願人 と、 称 １５ＩＱ＋株式会ｒヒ 日 立
製 作 所４、代 理 人 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の禰６・
補正の内容 別紙のとおり （１）明細書の第２頁第１３行〜同頁第１４行の文章を
下記の通り補正する。 記 「２月２４日発行のモラベック（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 （ＴｈｅＳｔａｎｆｏｒｄ
Ｃａｒｔ ａｎｄ Ｔｈｅ ＣＭＵ Ｒｏｖｅｒ ）と
題する文」 以上
図は本発明の装置によって誘導される移動体の誘導対象
の一例である部屋を示す図、第３図は本発明の装置を構
成する構成記憶器および要素記憶器に記憶された第２図
に示す部屋のフレーム内容を示す説明図、第４図は本発
明の装置を構成する移動制御装置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・・・移動制御装置、４・・
・テレビカメラ、５・・・表示装置、６・・・パターン
検出器、７・・・構成記憶器、８・・・要素記憶室、９
・・・入力装置、１０・・・パターン発生器。 手続補正書（自発） １．事件の表示 昭和 ６０年特許願第 ２１６９１ 号２発明の名称 誘導装置 ＆補正をする者 １哨との１鰻 特許出願人 と、 称 １５ＩＱ＋株式会ｒヒ 日 立
製 作 所４、代 理 人 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の禰６・
補正の内容 別紙のとおり （１）明細書の第２頁第１３行〜同頁第１４行の文章を
下記の通り補正する。 記 「２月２４日発行のモラベック（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 （ＴｈｅＳｔａｎｆｏｒｄ
Ｃａｒｔ ａｎｄ Ｔｈｅ ＣＭＵ Ｒｏｖｅｒ ）と
題する文」 以上
Claims (1)
- １、移動体を所定の環境内の経路に沿つて誘導する誘導
装置において、上記環境内の構成物を記憶した構成記憶
器と、この構成記憶器内の構成物の幾何学データを記憶
した要素記憶器と、移動体の位置情報にもとづいてこれ
に関する構成物の幾何学データを要素記憶器から取込み
その予測パターンを求めるパターン発生器と、移動体に
装着したカメラからの画像から特徴パターンを抽出する
パターン検出器と、予測パターンと特徴パターンとを比
較しこれらの差が減少するように移動体を制御する制御
装置と、撮影画像および環境内の構成物を操作者に表示
する表示装置と、要素記憶器内の構成物の幾何学データ
をパターン発生器に出力する入力装置とを備えたことを
特徴とする誘導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021691A JPS61183715A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 誘導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021691A JPS61183715A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 誘導装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61183715A true JPS61183715A (ja) | 1986-08-16 |
Family
ID=12062091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60021691A Pending JPS61183715A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 誘導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61183715A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63314614A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-22 | Nissan Motor Co Ltd | 自律走行車両制御装置 |
-
1985
- 1985-02-08 JP JP60021691A patent/JPS61183715A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63314614A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-22 | Nissan Motor Co Ltd | 自律走行車両制御装置 |
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