TW202244654A - 自主移動機器人 - Google Patents

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TW202244654A
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TW110148323A
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北野斉
臼井翼
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日商Ｔｈｋ股份有限公司
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Abstract

本發明之自主移動機器人係藉由搭載之攝像部讀取沿著移動路徑配置之標誌，且由前述標誌導引而移動，該自主移動機器人係具備：計算部，其具有限定範圍探索模式，該限定範圍探索模式係根據前述標誌之登錄位置，於前述攝像部拍攝之攝像圖像之一部分設定第一掃描範圍，且自前述第一掃描範圍中探索前述標誌。

Description

自主移動機器人
本發明係關於一種自主移動機器人。 本案係根據2020年12月25日於日本提出申請之特願2020-216979號而主張優先權，且於本說明書中引用其內容。
下述專利文獻1揭示有一種自動配車系統。該自動配車系統具有：複數個標誌，其配置於可供車輛行走之路徑上，提供指示行走動作之行走動作指示資訊，且顯示該行走動作指示資訊；及自主行走車輛，其自前述複數個標誌中擷取對向之標誌之行走動作指示資訊，且可根據擷取之標誌之行走動作指示資訊控制該車輛之行走並可於前述路徑上行走。
自主行走車輛具備：測距手段，其測量至位於行進方向前方之標誌為止之距離；及攝像手段，其根據自前述測距手段提供之距離，獲取大致一定大小之標誌之圖像；自以該攝像手段獲取之圖像中擷取前述標誌之行走動作指示資訊。具體而言，自主行走車輛係對藉由攝像手段獲取之圖像，實施以標誌之外框作為模板之濃淡模板匹配處理，計算標誌之中心位置，以進行標誌之擷取處理。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平11-184521號公報
(發明所欲解決之問題)
習知，於如上述之自主移動機器人利用搭載之相機等來檢測標誌之情況下，實施有自相機拍攝之整個攝像圖像中探索標誌之圖像處理。然而，相機之視角越廣，則攝像圖像中與標誌類似之外部干擾增加，而存在標誌之檢測準確率降低之問題。此外，還存在有若攝像圖像之資訊量大則圖像處理時間增加之問題。
本發明之目的，在於提供一種自主移動機器人，其可提高標誌之檢測準確率，並且可減少標誌之檢測所需之圖像處理時間。 (解決問題之技術手段)
為了解決前述問題，本發明之一態樣之自主移動機器人係藉由搭載之攝像部讀取沿著移動路徑配置之標誌，且由前述標誌導引而移動，該自主移動機器人係具備：計算部，其具有限定範圍探索模式，該限定範圍探索模式係根據前述標誌之登錄位置，於前述攝像部拍攝之攝像圖像之一部分設定第一掃描範圍，且自前述第一掃描範圍中探索前述標誌。 (對照先前技術之功效)
根據本發明之一態樣，可於自主移動機器人中提高標誌之檢測準確率，並且可減少圖像處理時間。
以下，參照圖式，對本發明之實施形態進行說明。
(第一實施形態) 圖1為自上方觀察本發明之第一實施形態之自主移動機器人1之移動情況的示意圖。 如圖1所示，自主移動機器人1係一面利用搭載於機器人本體20之攝像部26依序地讀取沿著移動路徑10配置之複數個路標SP，一面移動。也就是說，自主移動機器人1係由複數個路標SP導引而於移動路徑10上移動。
在此，「路標」係指具有記號(標誌)且被放置於移動路徑10或移動路徑10附近之既定場所之構造體。記號係包含此構造體之辨識資訊(目標ID)。如後述之圖3所示，本實施形態之記號係被檢測部C，該被檢測部C係於二維平面上配置有可反射光之第一單元(C11、C13 …)、及不能反射光之第二單元(C12、C21 …)。再者，記號也可為一維碼(條碼)、或其他之二維碼等。
圖2為顯示本發明之第一實施形態之自主移動機器人1之構成的方塊圖。 如圖2所示，自主移動機器人1係具備路標檢測部21、驅動部22、控制部23、及通信部24。
路標檢測部21具有照射部25、2個攝像部26、及計算部27。此外，驅動部22具有馬達控制部28、2個馬達29、及左右之驅動輪20L、20R。再者，路標檢測部21及驅動部22之構成僅為一例而已，也可為其他之構成。
照射部25係安裝於自主移動機器人1之行進方向前面之中央位置，例如，朝前方照射紅外線LED光。紅外線LED光係適於工廠內等之暗處或可視光強之場所等。再者，照射部25也可為照射紅外線LED光以外之檢測光之構成。
2個攝像部26係配置於路標檢測部21之左右。2個攝像部26例如使用組合紅外線濾波器之相機，對由路標SP反射之反射光(紅外線LED光)進行攝像。
計算部27係根據自2個攝像部26傳送之攝像圖像，進行二值化處理而形成由黑白構成之二值化圖像資料，並且使用二值化後之圖像資料進行三角測量(使用2個攝像部26之攝像圖像之差值之三角測量)之運算，藉此而算出路標SP相對於自主移動機器人1位於何種距離(距離Z)及方向(角度θ)。
再者，於攝像圖像中包含複數個路標SP之情況下，計算部27檢測路標SP之辨識資訊(目標ID)且選擇作為目標之路標SP，算出至作為目標之路標SP為止之距離Z及角度θ。
驅動輪20L係相對於自主移動機器人1之行進方向而設於左側。驅動輪20R係相對於自主移動機器人1之行進方向而設於右側。再者，為了使自主移動機器人1之姿勢穩定，自主移動機器人1也可具有驅動輪20L、20R以外之車輪。 馬達29係根據馬達控制部28之控制而使左右之驅動輪20L、20R旋轉。
馬達控制部28係根據自控制部23輸入之角速度指令值，對左右之馬達29供給電力。藉由左右之馬達29以與自馬達控制部28供給之電力對應之角速度旋轉，使自主移動機器人1前進或後退。此外，藉由使左右馬達29之角速度產生角速度差，以變更自主移動機器人1之行進方向。
控制部23係根據由路標檢測部21自路標SP讀取之資訊，控制驅動部22。
於圖1所示之移動例中，自主移動機器人1係與移動路徑10之左側保持恆定之距離而移動。為了與移動路徑10之左側保持恆定之距離，自主移動機器人1決定相對於路標SP之距離Xref，並且獲取至檢測之路標SP為止之距離Z及角度θ，算出距離Z及角度θ滿足預定條件之行進方向。
角度θ係自主移動機器人1之行進方向與檢測出之路標SP之方向所夾之角度。自主移動機器人1係以路標SP與目標路徑之距離成為Xref之方式行進。若至導引之路標SP(例如，路標SP1)為止之距離Z變得較預定之臨限值更為接近，則自主移動機器人1將目標切換至下一個路標SP(例如，路標SP2)而移動。
圖3為顯示本發明之第一實施形態之路標檢測部21所讀取之路標SP的被檢測部C之一例的前視圖。 如圖3所示，路標SP具備有被檢測部C，該被檢測部C係於二維平面上配置有可反射紅外線LED光之第一單元(C11、C13 …)、及不能反射紅外線LED光之第二單元(C12、C21 …)。
本實施形態之被檢測部C係由3行×3列之行列狀之圖案構成。具體而言，被檢測部C係具備第一行第一列之第一單元C11、第一行第二列之第二單元C12、第一行第三列之第一單元C13、第二行第一列之第二單元C21、第二行第二列之第一單元C22、第二行第三列之第二單元C23、第三行第一列之第一單元C31、第三行第二列之第二單元C32、及第三行第三列之第一單元C33。
第一單元C11、C13、C22、C31、C33係由例如鋁箔、氧化鈦薄膜等之紅外線LED光之反射率較高之材料形成。第二單元C12、C21、C23、C32係由例如紅外線截止薄膜、偏光薄膜、紅外線吸收材料、黑色毛氈等紅外線LED光之反射率較低之材料形成。
計算部27係藉由對被檢測部C進行第一掃描SC1及第二掃描SC2，而檢測路標SP。於第一掃描SC1中，例如，檢測配置於第一行之「白、黑、白」之第一單元C11、第二單元C12及第一單元C13。於第二掃描SC2中，例如，檢測配置於第一列之「白、黑、白」之第一單元C11、第二單元C21及第一單元C31。
若以將白色設為「1」、將黑色設為「0 (零) 」之二進位碼表現，則「白、黑、白」可顯示為「1、0、1」，當第一掃描SC1之「1、0、1」及第二掃描SC2之「1、0、1」之讀取成功時，計算部27對路標SP進行檢測。
計算部27係自被檢測部C之剩餘之單元(第二行第二列之第一單元C22、第二行第三列之第二單元C23、第三行第二列中之第二單元C32、第三行第三列之第一單元C33)中讀取路標SP之識別資訊(目標ID)。於圖3所示之例子中，可藉由4位元之資訊，使計算部27讀取路標SP之識別資訊。
返回圖2，通信部24係與未圖示之上位系統進行通信。上位系統具有路標SP之登錄位置資訊，該路標SP之登錄位置資訊係用以設定自攝像部26拍攝之攝像圖像100(參照圖1)探索路標SP之掃描範圍101。如圖1所示，路標SP之登錄位置(x1〜x3、y1〜y3)係設定於每個路標SP1〜SP3。
於上位系統中，可具有路徑製作軟體，該路徑製作軟體，例如可藉由使用者輸入而將攝像圖像100上之路標SP之登錄位置(x、y)登錄於每個路標SP。再者，也可設為如下構成：可將攝像圖像上之路標SP之登錄位置(x、y)按每個路標SP而直接登錄於自主移動機器人1。於本實施形態中，上位系統係對自主移動機器人1提供路標SP之登錄位置資訊。
控制部23係經由通信部24而自上位系統接收路標SP之登錄位置資訊。然後，計算部27係根據經由控制部23而獲得之該路標SP之登錄位置資訊，於由攝像部26拍攝之攝像圖像100之一部分圖像設定掃描範圍101(第一掃描範圍)，且自該掃描範圍101中探索路標SP。以下，參照圖4，對該計算部27之限定範圍探索模式進行說明。
圖4為說明本發明之第一實施形態之限定範圍探索模式之說明圖。 如圖4所示，於限定範圍探索模式中，並非於攝像圖像100整體設定掃描範圍101，而是於攝像圖像100之一部分設定掃描範圍101(第一掃描範圍)，且於該有限之範圍內探索路標SP。藉此，可排除攝像圖像100之掃描範圍101以外之部分(圖4中由點狀圖案顯示之部分)中之與路標SP類似之外部干擾，並且，不需要掃描範圍101以外之部分之路標SP之探索及圖像處理。
掃描範圍101係以路標SP之登錄位置(x、y)作為中心，設定於由座標(x±α、y±β)規定之範圍。再者，於攝像圖像100中，攝像圖像100之左上角係設定為座標 (0、0) ，攝像圖像100之橫向係作為X座標，且右側為正(+)，攝像圖像100之縱向係作為Y座標，且下側為正(+)。α及β之絕對值，可相同也可不同。如本實施形態般於攝像圖像100(也就是攝像部26之視角)之左右方向大於上下方向之情況下，可以|α|＞|β|之方式設定。
掃描範圍101係小於攝像圖像100整體之範圍。例如，亦可為，當將攝像圖像100整體設定為1時，掃描範圍101為1/2以下之範圍。此外，較佳為，當將攝像圖像100整體設定為1時，掃描範圍101也可為1/4以下之範圍。此外，更佳為，當將攝像圖像100整體設定為1時，掃描範圍101也可為1/8以下之範圍。再者，掃描範圍101之下限，也可為於即將由自主移動機器人1將目標切換為下一個路標SP前之路標SP之大小(最接近目前被導引之路標SP時之攝像圖像100上之該路標SP之大小)，但不限於此。
於限定範圍探索模式中，自座標(x-α、y-β)朝向座標(x+α、y-β)進行第一掃描SC1，且逐漸使第一掃描SC1之線朝下側移動，以探索路標SP。若第一掃描SC1之對路標SP「1、0、1」之讀取成功，接著於該讀取成功之最初之「1」之X座標之中間位置，沿著縱向自Y座標之(y-β) 至 (y+β)為止進行第二掃描SC2。
當第一掃描SC1之對路標SP「1、0、1」之讀取成功，且第二掃描SC2之對路標SP「1、0、1」之讀取成功時，則檢測出路標SP。計算部27自該檢測得到之路標SP之外框獲取該路標SP之中心位置即檢測位置(Sx、Sy)。該路標SP之檢測位置(Sx、Sy)係於後述之追蹤處理等中使用。
除了前述之限定範圍探索模式外，計算部27還具有整體範圍探索模式，該整體範圍探索模式係於攝像圖像100整體設定掃描範圍101(第二掃描範圍)，以探索路標SP。並且，計算部27係於無法以限定範圍探索模式檢測出路標SP之情況下，切換為整體範圍探索模式而探索路標SP。
以下，參照圖5及圖6，對前述之自主移動機器人1之運用及內部之圖像處理之流程具體地進行說明。 圖5為顯示本發明之第一實施形態之包含使用者輸入之自主移動機器人1之路徑製作及運用的流程圖。圖6為顯示本發明之第一實施形態之自主移動機器人1內部之圖像處理的流程圖。
於運用自主移動機器人1時，首先設置路標SP。於設置有路標SP之情況、或於路標SP為已設者但變更其設置位置之情況下(圖5所示之步驟S1為「YES」之情況)，使用上位系統之路徑製作軟體，由使用者針對每個路標SP而輸入攝像圖像100上之路標SP之登錄位置(x、y)(步驟S2)。
於步驟S1中為「No」之情況下、或者前述步驟S2之後，開始自主移動機器人1之運轉(行走)(步驟S3)。如後述之圖6所示，自主移動機器人1係根據路標SP之登錄位置(x、y)而設定掃描範圍101，進行路標SP之探索等(步驟S4)。
然後，若使自主移動機器人1到達目的地等而自主移動機器人1之運轉(行走)結束(步驟S5)後，則判斷是否再次調整自主移動機器人1之移動路徑10(步驟S6)。於不對自主移動機器人1之移動路徑10進行再調整之情況下，返回步驟S3，重新開始自主移動機器人1之運轉(行走)(步驟S3)。再者，於停止自主移動機器人1之運轉(行走)之情況下，結束流程。
另一方面，於對自主移動機器人1之移動路徑10進行再調整之情況下，則返回步驟S1，且於步驟S2中再次使用上位系統之路徑製作軟體，由使用者針對每個路標SP而輸入攝像圖像100上之路標SP之登錄位置(x、y)。因以後之流程相同，故而省略說明。
接著，參照圖6，對步驟S4中之自主移動機器人1內部之圖像處理進行說明。以下說明之自主移動機器人1內部之圖像處理係針對攝像部26拍攝之攝像圖像100之每一圖框(一張)圖像執行。再者，於以下之說明中，若無特別說明，則與自主移動機器人1之行走控制相關之計算係由控制部23進行，與自主移動機器人1之圖像處理相關之計算係由計算部27進行。 首先，計算部27係經由通信部24及控制部23而自上位系統接收路標SP之掃描指令(目標ID等)及該路標SP之登錄位置(x、y)(步驟S21)。
接著，計算部27判斷包含接受了掃描指令之目標ID的路標SP是否已於前次之圖框中檢測完成(步驟S22)。於該路標SP在前次之圖框中未檢測完成之情況下(步驟S22為「No」之情況)，則根據路標SP之登錄位置(x、y)而設定掃描範圍(x±α、y±β)(步驟S23)。然後，以前述圖4所示之限定範圍探索模式探索路標SP(步驟S24)。
於限定範圍探索模式中，於包含接受了掃描指令之目標ID的路標SP之檢測失敗之情況下(步驟S25為「No」之情況)，於攝像圖像100之整體設定掃描範圍101，且以自掃描範圍101中探索路標SP之整體範圍探索模式來探索路標SP(步驟S26)。
於前述之限定範圍探索模式或整體範圍探索模式中，於包含接受了掃描指令之目標ID的路標SP之檢測成功之情況下(步驟S25為「Yes」之情況、或步驟S26之後)，於下一圖框中步驟S22成為「Yes」，移行至步驟S27〜S28之追蹤處理(追蹤模式)。
於該追蹤處理中，根據於前次之圖框中檢測完成之路標SP之檢測位置(Sx、Sy)及追蹤參數(相當於前述α至β之參數)，設定掃描範圍101(步驟S27)。然後，執行自該掃描範圍101中探索路標SP之探索處理(步驟S28)。再者，於追蹤處理中也可設定追蹤參數，該追蹤參數係設定為小於前述限定範圍探索模式之掃描範圍101之掃描範圍101(第三掃描範圍)。此外，自前一次檢測出之路標SP之開始條碼(「1、0、1」)之長度來進行設定等而將追蹤參數設為可變，而非一個值，藉此而成為還能對隨著靠近而被放大顯現之路標SP進行檢測之掃描範圍。
追蹤處理，係隨著自主移動機器人1至成為目標之路標SP為止之距離Z接近至預定之臨限值，而重複進行，直至將目標切換至下一個路標SP為止。若成為將目標切換為下一個路標SP之時間點，則於步驟S21中，自上位系統傳送下一個路標SP之掃描指令(目標ID等)及路標SP之登錄位置(x、y)，自主移動機器人1再次以限定範圍探索模式或整體範圍探索模式來對包含接受了掃描指令之目標ID之路標SP進行探索。因以後之流程相同，故而省略說明。
如上述，根據前述第一實施形態，自主移動機器人1係一面藉由搭載之攝像部26讀取沿著移動路徑10配置之路標SP，一面由路標SP導引而移動者，該自主移動機器人1係具備：計算部27，計算部27具有限定範圍探索模式，該限定範圍探索模式係根據路標SP之登錄位置，於攝像部26拍攝之攝像圖像100之一部分設定掃描範圍101(第一掃描範圍)，且自掃描範圍101中探索路標SP。根據該構成，如圖4所示，可將攝像圖像100之掃描範圍101以外之部分(由點狀圖案顯示之部分)中之與路標SP類似之外部干擾排除，並且不需要掃描範圍101以外之部分之路標SP之探索及圖像處理。因此，可於自主移動機器人1中提高路標SP之檢測準確率，且可減少圖像處理時間。
此外，根據第一實施形態，於無法以限定範圍探索模式檢測出路標SP之情況下，計算部27係於攝像圖像100整體設定掃描範圍101(第二掃描範圍)，且切換為自掃描範圍101中探索路標SP之整體範圍探索模式，以探索路標SP。根據該構成，即使於假設路標SP之登錄位置為錯誤匹配而不能以限定範圍探索模式檢測路標SP之情況下，也可以整體範圍探索模式檢測路標SP。
此外，根據第一實施形態，路標SP之登錄位置係與複數個路標SP各者對應地設定，每當切換導引自主移動機器人1之路標SP時，計算部27將路標SP之登錄位置切換為與該路標SP對應之登錄位置，由限定範圍探索模式進行路標SP之探索。根據該構成，如圖1所示，例如即使於路標SP相對於移動路徑10之設置位置存在誤差之情況下，也可於限定範圍探索模式中個別地設定最佳掃描範圍101，從而可準確且短時間地檢測作為目標之路標SP。
(第二實施形態) 其次，對本發明之第二實施形態進行說明。於以下之說明中，對與前述實施形態相同或同等之構成賦予相同之符號，且簡化或省略其說明。
圖7為顯示本發明之第二實施形態之包含使用者輸入之自主移動機器人1之路徑製作及運用的流程圖。圖8及圖9為顯示本發明之第二實施形態之自主移動機器人1內部之圖像處理的流程圖。再者，圖8及圖9所示之圓中數字1〜3係表示圖8及圖9所示之2個流程之聯繫。 如其等圖所示，第二實施形態之自主移動機器人1係具有學習功能，其將前一次檢測出之路標SP之檢測位置更新為下一次探索之路標SP之登錄位置，而將路標SP之探索及圖像處理最佳化。
於第二實施形態中，首先，如圖7所示，使用上位系統之路徑製作軟體，且由使用者針對每個路標SP而輸入攝像圖像100上之路標SP之登錄位置(x、y)(步驟S31)。在此，使用者輸入之路標SP之登錄位置(x、y)係一初始值，其隨著後述之學習而被更新。
接著，開始自主移動機器人1之運轉(行走)(步驟S32)。自主移動機器人1係根據路標SP之登錄位置(x、y)而設定掃描範圍101，以探索路標SP(步驟S33)。該處理僅限於第一次，以後，則根據路標SP之檢測位置(Sx、Sy)，自動更新登錄位置(x、y)，而探索路標SP。
當自主移動機器人1到達目的地等之後，結束自主移動機器人1之運轉(行走)(步驟S34)。然後，於對路標SP之設置位置略作變更等而對移動路徑10再調整之情況下(步驟S35)，與前述第一實施形態不同，於第二實施形態中不返回步驟S31之使用者輸入。取而代之，返回步驟S32，藉由再次開始自主移動機器人1之運轉(行走)，自動更新路標SP之登錄位置(x、y)(步驟S33)。
接著，參照圖8及圖9，對步驟S33中之自主移動機器人1內部之圖像處理進行說明。以下說明之自主移動機器人1內部之圖像處理係於攝像部26拍攝之攝像圖像100之每一圖框(一張)圖像中執行。此外，於以下之說明中，若無特別說明，則與自主移動機器人1之行走控制相關之計算係由控制部23進行，與自主移動機器人1之圖像處理相關之計算係由計算部27進行。 如圖8所示，首先，計算部27係經由通信部24及控制部23而自上位系統接收路標SP之掃描指令(目標ID等)及該路標SP之登錄位置(x、y)(步驟S41)。
接著，計算部27判斷包含接受了掃描指令之目標ID之路標SP是否已於前次之圖框中檢測完成(步驟S42)。於該路標SP在前次之圖框中未檢測完成之情況下(步驟S42為「No」之情況)，如圖9所示，判斷是否存在有根據過去行走之學習位置資料(Sx 0、Sy 0)(步驟S47)。
於不存在根據過去行走之學習位置資料(Sx 0、Sy 0)之情況下(步驟S47為「No」之情況)，與前述第一實施形態同樣，根據路標SP之登錄位置(x、y)設定掃描範圍(x±α、y±β)(步驟S49)，以限定範圍探索模式來探索路標SP(步驟S50)。
另一方面，於存在有根據過去行走之學習位置資料(Sx 0、Sy 0)之情況下 (步驟S47為「Yes」之情況) ，根據記憶之學習位置資料(Sx 0、Sy 0)來設定掃描範圍(Sx 0±α、Sy 0±β)(步驟S48)，以限定範圍探索模式來探索路標SP(步驟S50)。
於前述任一限定範圍探索模式中，於包含接受了掃描指令之目標ID之路標SP之檢測成功之情況下(步驟S51為「Yes」之情況)，移行至圖8之步驟S46，將路標SP之檢測位置(Sx、Sy)作為學習位置資料(Sx 0、Sy 0)加以保存，且更新下一次探索中使用之路標SP之登錄位置(x、y)。
另一方面，於限定範圍探索模式中，於包含接受了掃描指令之目標ID之路標SP之檢測失敗之情況下(圖9所示之步驟S51為「No」之情況)，於攝像圖像100整體設定掃描範圍101，且以整體範圍探索模式探索路標SP(步驟S52)。
於已經以整體範圍探索模式來探索路標SP之情況下，移行至圖8之步驟S45，判斷包含接受了掃描指令之目標ID之路標SP之檢測是否成功。於包含接受了掃描指令之目標ID之路標SP之檢測成功之情況下(圖8所示之步驟S45為「Yes」之情況)，將路標SP之檢測位置(Sx、Sy)作為學習位置資料(Sx 0、Sy 0)加以保存，更新下一次探索中使用之路標SP之登錄位置(x、y)(步驟S46)。
另一方面，於整體範圍探索模式中，於包含接受了掃描指令之目標ID之路標SP之檢測失敗之情況下(圖9所示之步驟S45為「No」之情況)，不將路標SP之檢測位置(Sx、Sy)作為學習位置資料(Sx 0、Sy 0)保存而結束。因以後之流程相同，故而省略說明。
如上述，根據前述之第二實施形態，於檢測出路標SP之情況下，計算部27係將該路標SP之檢測位置(Sx、Sy)更新為下一次探索之路標SP之登錄位置(x、y)。根據該構成，每當調整路標SP之設置位置時，不需要由使用者輸入路標SP之登錄位置(x、y)，可自動地將路標SP之探索及圖像處理最佳化。
此外，於前述第二實施形態中，亦可為，計算部27係於限定範圍探索模式中，於根據更新後之路標SP之登錄位置(學習位置資料(Sx 0、Sy 0))而探索路標SP之情況下，將掃描範圍101設定為小於前一次之限定範圍探索模式之掃描範圍101。利用學習功能，使路標SP之掃描範圍101相較於前一次而進行最佳化，藉此，即使減小掃描範圍101(例如將α及β減小一成)，仍可提高能檢測路標SP之檢測概率。因此，可較前一次探索而更縮小限定範圍探索模式之掃描範圍101，藉此可減少圖像處理時間。再者，縮小掃描範圍101之結果，於路標SP之檢測失敗之情況下，亦可將掃描範圍101恢復至前一次探索時之大小(例如將α及β恢復至原始值)。
(第三實施形態) 接著，對本發明之第三實施形態進行說明。於以下之說明中，對與前述實施形態相同或同等之構成賦予相同之符號，且簡化或省略其說明。
圖10及圖11為顯示本發明之第三實施形態之自主移動機器人1內部之圖像處理的流程圖。再者，圖10及圖11所示之圓中數字4係表示圖10及圖11所示之2個流程之聯繫。圖12至圖16為自上方觀察本發明之第三實施形態之自主移動機器人1之移動情況的示意圖。 第三實施形態之自主移動機器人1係於前述步驟S27〜S28之追蹤處理中(以下，稱為追蹤模式)，例如，如圖14所示，被程式化為，即使於路標SP被行人200等遮擋之情況下，也無需中止處理而可繼續追蹤模式。
以下說明之自主移動機器人1內部之圖像處理係於攝像部26拍攝之攝像圖像100之每一圖框(一張)圖像中執行。再者，於以下之說明中，若無特別說明，則與自主移動機器人1之行走控制相關之計算係由控制部23進行，與自主移動機器人1之圖像處理相關之計算係由計算部27進行。 如圖10所示，首先，計算部27係經由通信部24及控制部23而自上位系統接收路標SP之掃描指令(目標ID等)及該路標SP之登錄位置(x、y)(步驟S60)。
接著，計算部27判斷包含接收了掃描指令之目標ID之路標SP至前次之圖框為止是否已檢測完成至少一次(步驟S61)。也就是說，計算部27判斷，於前述之限定範圍探索模式或整體範圍探索模式中是否已檢測出包含接受了掃描指令之目標ID之路標SP。
於前次之圖框為止尚未對該路標SP檢測完成之情況下(步驟S61為「No」之情況)，根據路標SP之登錄位置(x、y)，如圖12所示，設定第一掃描範圍101A(步驟S62)。第一掃描範圍101A係指前述之限定範圍探索模式之掃描範圍。也就是說，計算部27首先以限定範圍探索模式探索路標SP，若失敗，則切換至整體範圍探索模式來探索路標SP。
另一方面，於至前次之圖框為止已檢測完成至少一次該路標SP之情況下(步驟S61為「Yes」之情況)，判斷於前次之圖框中該路標SP之檢測是否成功(步驟S63)。於前次之圖框中該路標SP之檢測成功之情況下(步驟S63為「Yes」之情況)，如圖13所示，根據路標SP之前一次檢測位置(Sx、 Sy)及追蹤參數(前一次檢測之路標SP之大小等)，設定第三掃描範圍101C(步驟S64)。
第三掃描範圍101C係指前述之追蹤模式之掃描範圍。也就是說，計算部27係於已在限定範圍探索模式或整體範圍探索模式中檢測出路標SP之情況下，設定追蹤路標SP之第三掃描範圍101C，切換為自第三掃描範圍101C中探索路標SP之追蹤模式，以探索路標SP。再者，迄此為止之流程，係與前述實施形態相同。
另一方面，於前次之圖框中該路標SP之檢測失敗之情況下(步驟S63為「No」之情況)，也就是說，如圖14所示，於路標SP被行人200等遮擋，變得無法於追蹤模式中檢測路標SP之狀況之情況下，移行至步驟S65。於步驟S65中，計算部27判斷，於後述之第四掃描範圍101D中之再探索次數之計數是否超過臨限值a。
於第四掃描範圍101D中之再探索次數之計數未超過臨限值a之情況下(步驟S63為「No」之情況)，移行至步驟S67，如圖15中所示，設定第四掃描範圍101D。也就是說，於無法以追蹤模式檢測出路標SP之情況下，計算部27並非結束程式，而是設定與已檢測出路標SP之最後的第三掃描範圍101C相同範圍之第四掃描範圍101D，切換至自第四掃描範圍101D中進行路標SP之再探索之再探索模式，以探索路標SP。
再者，於再探索模式時(即，無法以追蹤模式檢測出路標SP時)，如圖15所示，停止自主移動機器人1之移動。藉此，自主移動機器人1可安全地再次探索路標SP。
如圖11所示，第四掃描範圍101D中之目標ID探索處理(步驟S68)之結果，於包含接受了掃描指令之目標ID之路標SP之檢測成功之情況下(步驟S69為「Yes」之情況)，將再探索次數之計數重置(步驟S70)。若再探索次數之計數被重置，則於下一圖框，前述圖10所示之步驟S63成為「Yes」(前一圖框檢測成功)，返回追蹤模式(步驟S64)，而再次開始自主移動機器人1之移動及該路標SP之追蹤。
另一方面，如圖11所示，於第四掃描範圍101D中之該路標SP之檢測失敗之情況下(步驟S69為「No」之情況)，則對再探索次數進行加計(+1)(步驟S71)。該再探索次數之加計數係於下一圖框中，於前述步驟S65中使用。再者，步驟S65之再探索次數之計數不超過臨限值a之情況(步驟S63為「No」之情況)係指例如圖14所示之行人200尚未通過路標SP前之狀況。
臨限值a例如設定為10圖框。臨限值a可被調整為通常之步行速度下之行人200通過路標SP之平均時間以上之圖框數。於在不超過該臨限值a之範圍內，該路標SP之檢測成功之情況下，將再探索次數之計數重置(步驟S70)，且返回前述追蹤模式(步驟S64)而再次開始自主移動機器人1之移動及該路標SP之追蹤。
另一方面，於再探索次數之計數超過臨限值a之情況下(步驟S63為「Yes」之情況)，移行至步驟S66，如圖16所示，設定第二掃描範圍101B，並且將再探索次數之計數重置。第二掃描範圍101B係指前述整體範圍探索模式之掃描範圍。也就是說，計算部27係以再探索模式再次探索路標SP，若失敗，則切換為整體範圍探索模式，再次探索路標SP。
於在第二掃描範圍101B中對路標SP之檢測成功之情況下，於下一圖框中，前述步驟S63成為「Yes」(於前一圖框中檢測成功)，返回追蹤模式(步驟S64)而再次開始自主移動機器人1之移動及該路標SP之追蹤。
如上述，根據前述第三實施形態，計算部27係於已在限定範圍探索模式或整體範圍探索模式中檢測出路標SP(開始看見時之路標SP)之情況下，設定追蹤路標SP之第三掃描範圍101C，且切換至自第三掃描範圍101C中探索路標SP之追蹤模式，以探索路標SP。
第一及第二實施形態之限定範圍探索模式(若檢測失敗則為整體範圍探索模式)，僅適用於開始看見路標SP時。其理由是因為，自開始看見路標SP起，經過檢測路標SP且自主移動機器人1行走之後，攝像圖像100內之路標SP之位置產生變化，隨著自主移動機器人1接近路標SP，大小也產生更大之變化。也就是說，根據預先登錄之登錄位置之限定範圍探索模式之第一掃描範圍101A變得不能繼續使用。因此，於開始看見時，於根據登錄位置之第一掃描範圍101A中進行探索，若路標SP之檢測成功，以後則切換至追蹤模式，藉由追蹤路標SP，可至自主移動機器人1之行走結束為止，始終於限定之範圍內進行路標SP之檢測處理。
此外，於前述第三實施形態中，於無法以追蹤模式檢測出路標SP之情況下，計算部27設定與已檢測出路標SP之最後的第三掃描範圍101C相同範圍之第四掃描範圍101D，且切換為自第四掃描範圍101D中進行複數次路標SP之再探索之再探索模式，以探索路標SP。根據該構成，於實際運用時之例外，例如，於被行人200等遮擋了路標SP而變得無法檢測路標SP時，至行人200等移動而成為能再次看見路標SP之狀況時為止，重複地進行再探索，藉此而可繼續追蹤模式。也就是說，與路標SP被遮擋而即將變得檢測失敗之前之第三掃描範圍101C相同地，以第四掃描範圍101D進行再探索，藉此，不限於開始看見路標SP時，可實現始終於限定範圍內之探索。
此外，於前述第三實施形態中，於再探索模式時，停止移動。根據該構成，即使看漏了路標SP，自主移動機器人1仍可安全地再次探索路標SP。
此外，於前述第三實施形態中，計算部27係於無法以再探索模式檢測出路標SP之情況下，切換為整體範圍探索模式，以探索路標SP。根據該構成，當成為能再次看見路標SP之狀況時，即使假設無法於再探索模式中檢測路標SP之情況下，也可以整體範圍探索模式來檢測路標SP，再次開始追蹤模式。
以上，已參照圖式，並對本發明之較佳實施形態進行了說明，但本發明不限於前述實施形態。於前述實施形態中顯示之各構成構件之各種形狀或組合等係一例而已，於不超出本發明之實質內容之範圍內，可根據設計要求等而進行各種變更。
例如，於前述實施形態中，對自主移動機器人1為車輛之構成進行了說明，但自主移動機器人1也可為被通稱為無人機之飛行體等。 此外，例如，於前述實施形態中，對沿著移動路徑10配置複數個路標SP之構成進行了說明，但也可為僅配置一個路標SP之構成。 (產業上之可利用性)
根據前述之自主移動機器人，可提高標誌之檢測準確率，並且可減少圖像處理時間。
1:自主移動機器人 10:移動路徑 20:機器人本體 20L、20R:驅動輪 21:路標檢測部 22:驅動部 23:控制部 24:通信部 25:照射部 26:攝像部 27:計算部 28:馬達控制部 29:馬達 100:攝像圖像 101:掃描範圍 101A:第一掃描範圍 101B:第二掃描範圍 101C:第三掃描範圍 101D:第四掃描範圍 200:行人 C:被檢測部 C11、C13、C22、C31、C33:第一單元 C12、C21、C23、C32:第二單元 SC1:第一掃描 SC2:第二掃描 SP、SP1~SP3:路標(標誌) Xref:距離 Z:距離 θ:角度
圖1為自上方觀察本發明之第一實施形態之自主移動機器人之移動情況的示意圖。 圖2為顯示本發明之第一實施形態之自主移動機器人之構成的方塊圖。 圖3為顯示本發明之第一實施形態之路標檢測部所讀取之路標的被檢測部之一例的前視圖。 圖4為說明本發明之第一實施形態之限定範圍探索模式的說明圖。 圖5為顯示本發明之第一實施形態之包含使用者輸入之自主移動機器人之路徑製作及運用的流程圖。 圖6為顯示本發明之第一實施形態之自主移動機器人內部之圖像處理的流程圖。 圖7為顯示本發明之第二實施形態之包含使用者輸入之自主移動機器人之路徑製作及運用的流程圖。 圖8為顯示本發明之第二實施形態之自主移動機器人內部之圖像處理的流程圖。 圖9為顯示本發明之第二實施形態之自主移動機器人內部之圖像處理的流程圖。 圖10為顯示本發明之第三實施形態之自主移動機器人內部之圖像處理的流程圖。 圖11為顯示本發明之第三實施形態之自主移動機器人內部之圖像處理的流程圖。 圖12為自上方觀察本發明之第三實施形態之自主移動機器人之移動情況的示意圖。 圖13為自上方觀察本發明之第三實施形態之自主移動機器人之移動情況的示意圖。 圖14為自上方觀察本發明之第三實施形態之自主移動機器人之移動情況的示意圖。 圖15為自上方觀察本發明之第三實施形態之自主移動機器人之移動情況的示意圖。 圖16為自上方觀察本發明之第三實施形態之自主移動機器人之移動情況的示意圖。
1:自主移動機器人
10:移動路徑
20:機器人本體
26:攝像部
100:攝像圖像
101:掃描範圍
SP、SP1~SP3:路標(標誌)
Xref:距離
Z:距離
θ:角度

Claims (9)

  1. 一種自主移動機器人，其係藉由搭載之攝像部讀取沿著移動路徑配置之標誌，且由前述標誌導引而移動者；其具備： 計算部，其具有限定範圍探索模式，該限定範圍探索模式係根據前述標誌之登錄位置，於前述攝像部拍攝之攝像圖像之一部分設定第一掃描範圍，且自前述第一掃描範圍中探索前述標誌。
  2. 如請求項1之自主移動機器人，其中，於無法以前述限定範圍探索模式檢測出前述標誌之情況下，前述計算部係於前述攝像圖像整體設定第二掃描範圍，且切換至自前述第二掃描範圍中探索前述標誌之整體範圍探索模式，以探索前述標誌。
  3. 如請求項2之自主移動機器人，其中，於無法以前述限定範圍探索模式或前述整體範圍探索模式檢測出前述標誌之情況下，前述計算部係設定追蹤前述標誌之第三掃描範圍，且切換至自前述第三掃描範圍中探索前述標誌之追蹤模式，以探索前述標誌。
  4. 如請求項3之自主移動機器人，其中，於無法以前述追蹤模式檢測出前述標誌之情況下，前述計算部係設定與已檢測出前述標誌之最後之前述第三掃描範圍相同範圍之第四掃描範圍，且切換至自前述第四掃描範圍中進行複數次前述標誌之再探索之再探索模式，以探索前述標誌。
  5. 如請求項4之自主移動機器人，其中，於前述再探索模式時，停止移動。
  6. 如請求項4或5之自主移動機器人，其中，於無法以前述再探索模式檢測出前述標誌之情況下，前述計算部係切換至前述整體範圍探索模式，以探索前述標誌。
  7. 如請求項1至6中任一項之自主移動機器人，其中，前述標誌係沿著前述移動路徑配置有複數個， 前述標誌之登錄位置係對應於前述複數個標誌各者而設定， 每當切換導引前述自主移動機器人之前述標誌時，前述計算部係將前述標誌之登錄位置切換至對應於該標誌之登錄位置，進行前述限定範圍探索模式之前述標誌之探索。
  8. 如請求項1至7中任一項之自主移動機器人，其中，於檢測出前述標誌之情況下，前述計算部係將該標誌之檢測位置更新為下一次探索之前述標誌之登錄位置。
  9. 如請求項8之自主移動機器人，其中，前述計算部係於前述限定範圍探索模式中，於根據更新後之前述標誌之登錄位置而探索前述標誌之情況下，將上述第一掃描範圍設定為較前一次之前述限定範圍探索模式之第一掃描範圍更小。
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