JP2012164229A - 屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人間がいるエリアを自律走行する場合であっても、屋内用の自律走行移動体の自己位置を、光源の追加無しに、同じエリアの人間に視覚的な違和感を持たせにくく、かつ、周辺の環境状態の影響を受けにくい形態で測定すること。
【解決手段】走行台車１に搭載したビデオカメラ４ａの撮影画像中に、天井の複数の照明器３のうち最低１個が常に入るようにした。そして、各照明器３は、自己のユニークなＩＤ番号のパターンで変調した照明光を発光し、ビデオカメラ４ａで撮影した照明器３とその設置位置を、受光センサ４ｂが受光したその照明器３からの照明光を復調して得たＩＤ番号に基づいて照合する。照合した照明器３の設置位置と、ビデオカメラ４ａの撮影画像から計算したビデオカメラ４ａ乃至走行台車１からの照明器３の相対位置とに基づいて、走行台車１の自己位置を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、屋内を自律走行する移動体の位置を測定する方法及び装置に係り、特に、搭載したカメラの撮影画像から移動体の自己位置を測定する方法及び装置に関するものである。

カメラを搭載した屋内用の自律走行移動体がカメラの撮影画像中から既知の位置のランドマークを抽出して自己位置を測定する際、ランドマークが複数存在する場合は、個々のランドマークの識別が不可欠となる。

ランドマークの識別は、例えば、個々のランドマークに割り当てたユニークなマークの画像認識により行うことができる。しかし、この識別方法には、識別処理に多くの手間と時間を要するという欠点がある。それは、マークの識別の際に、ランドマークの周辺に存在する物体の形状や模様、ランドマーク周辺の明るさ等、ランドマークが存在する空間の環境状態の影響を受け易いからである。

マークの画像認識によらないランドマークの識別方法としては、ランドマーク毎にユニークなパターンで光の点滅を行わせてこれを認識する方法がある（例えば、特許文献１，２，３）。

特開２００４−１５１９２４号公報 特開２００４−２１６５５２号公報 特開２００８−１４６４８９号公報

人間がいるエリアに自律走行移動体の移動エリアが設定される場合、もしランドマークとして可視光の光源を用いると、ランドマークで可視光を点滅させるのは、同じエリアにいる人間に違和感を持たせる場合がある。また、もしランドマークとして非可視光の光源を用いると、人間の目視用の照明に加えてランドマーク用の光源を追加設置する必要がある。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、人間がいるエリアを自律走行する場合であっても、屋内用の自律走行移動体の自己位置を、光源の追加無しに、同じエリアの人間に視覚的な違和感を持たせにくく、かつ、周辺の環境状態の影響を受けにくい形態で測定することができる、屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法とその装置とを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法は、
屋内を自律走行する自律走行移動体のカメラによる撮影画像中に存在する照明器の既知の絶対位置に基づいて、前記自律走行移動体の自己位置を測定する方法において、
前記照明器の光源に用いたＬＥＤランプの照明光を前記照明器の絶対位置に対応する識別情報によって変調する変調ステップと、
前記撮影画像中の照明器からの前記変調された照明光を受光し前記識別情報を復調する復調ステップと、
前記復調した識別情報から前記撮影画像中の前記照明器の絶対位置を取得する絶対位置取得ステップと、
前記取得した絶対位置と前記撮影画像中の前記照明器の位置とに基づいて、前記自律走行移動体の自己位置を測定する自己位置測定ステップと、
を含むことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、請求項４に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置は、
屋内を自律走行する自律走行移動体のカメラによる撮影画像中に存在する照明器の既知の絶対位置に基づいて、前記自律走行移動体の自己位置を測定する装置において、
前記自律走行移動体に搭載され、前記照明器の光源に用いたＬＥＤランプが発光する、前記照明器の絶対位置に対応する識別情報によって変調された照明光を受光する受光手段と、
前記受光手段で受光した照明光から前記識別情報を復調する復調手段と、
前記復調手段で復調した識別情報から該識別情報に対応する前記照明器を特定する照明器特定手段と、
前記照明器特定手段で特定した照明器の絶対位置を前記復調手段で復調した識別情報から取得する絶対位置取得手段と、
前記照明器特定手段で特定した照明器を前記撮影画像中から抽出する抽出手段と、
前記抽出手段が抽出した照明器の前記自律走行移動体に対する相対位置を測定する相対位置測定手段と、
前記絶対位置取得手段で絶対位置を取得した照明器の前記相対位置測定手段で測定した相対位置に基づいて、前記自律走行移動体の自己位置を測定する自己位置測定手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項１に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法によれば、照明器のＬＥＤランプが発光する照明光を、照明器の絶対位置に対応する識別情報によって変調する。そして、自律走行移動体のカメラによる撮影画像中のＬＥＤランプからの照明光を復調して識別情報を取得し、取得した識別情報から撮影画像中のＬＥＤランプの絶対位置を特定する。したがって、特定したＬＥＤランプの絶対位置と撮影画像中のＬＥＤランプの位置とから、自律走行移動体の自己位置を測定することができる。

このとき、ＬＥＤランプによる照明光の変調は、例えば数百ＭＨｚレベルの高い周波数で行うことができる。そのような周波数でＬＥＤランプの照明光を変調した場合、変調後の照明光が識別情報に応じたパターンで点滅しても、それを人間が目視で認識するのは極めて困難である。

このため、人間がいるエリアを自律走行する場合であっても、屋内用の自律走行移動体の自己位置を、光源の追加無しに、同じエリアの人間に視覚的な違和感を持たせにくく、かつ、周辺の環境状態の影響を受けにくい形態で測定することができる。

なお、請求項４に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置によっても、請求項１に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法と同様の効果を得ることができる。

さらに、請求項２に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法は、請求項１に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法において、前記撮影画像中の照明器の形状を特定する特定ステップをさらに含んでおり、前記絶対位置取得ステップが、前記特定した照明器の形状と一致する形状の情報を含む前記識別情報から前記撮影画像中の前記照明器の絶対位置を取得することを特徴とする。

また、請求項５に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置は、請求項４に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置において、前記撮影画像から該撮影画像中の照明器の形状を判別する形状判別手段をさらに備えており、前記照明器特定手段が、前記形状判別手段が判別した形状と一致する形状の情報を含む前記識別情報から該識別情報に対応する前記照明器を特定することを特徴とする。

請求項２に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法によれば、請求項１に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法において、照明光から復調した識別情報が複数ある場合に、撮影画像中の照明器の形状と一致する形状の情報を含む識別情報から、撮影画像中の照明器の絶対位置を特定することになる。

したがって、複数の照明器からの照明光からそれぞれ識別情報が復調されても、そのうちどの識別情報を、撮影画像中の照明器の絶対位置を特定するのに用いればよいかを、確実に判別することができる。これにより、自律走行移動体の自己位置の測定精度を高く維持することができる。

なお、請求項５に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置によれば、請求項４に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置において、請求項２に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法と同様の効果を得ることができる。

さらに、請求項３に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法は、請求項１又は２に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法において、前記変調された照明光の受光範囲を前記カメラの撮影範囲と一致させることで、前記復調ステップにおいて、前記撮影画像中の照明器からの前記変調された照明光を受光することを特徴とする。

また、請求項６に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置は、請求項４又は５に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置において、前記受光手段が、前記カメラの撮影範囲と一致する受光範囲の前記変調された照明光を受光することを特徴とする。

請求項３に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法によれば、請求項１又は２に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法において、カメラの撮影画像中の照明器からの照明光のみが受光されて、その照明光から復調した識別情報によって撮影画像中の照明器の絶対位置が特定されることになる。

したがって、複数の照明器が存在しても、照明光からの識別情報の復調とその識別情報からの絶対位置の特定とを、異なる照明器からの複数の照明光についてそれぞれ行う必要をなくし、簡易に行えるようにすることができる。

なお、請求項６に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置によれば、請求項４又は５に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置において、請求項３に記載した本発明の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、人間がいるエリアを自律走行する屋内用の自律走行移動体の自己位置を、光源の追加無しに、同じエリアの人間に視覚的な違和感を持たせにくく、かつ、周辺の環境状態の影響を受けにくい形態で測定することができる。

本発明の一実施形態に係る屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置の概略構成を模式的に示す説明図である。 図１の照明器の電気的な概略構成を示すブロック図である。 図１の走行台車の自己位置測定処理の手順について説明する。 （ａ），（ｂ）は図１の画像処理装置による画像処理の概要を示す説明図である。 図１の演算装置によるビデオカメラの絶対位置の計算方法の一例を示す説明図である。 図５に示す照明器と照明器像との位置関係を示す平面図である。 図５に示す照明器と照明器像との位置関係を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明の一実施形態に係る屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置の概略構成を模式的に示す説明図である。

図１において、１は屋内の床上を移動する走行台車（請求項中の自律走行移動体に相当）、具体的には搬送車を示す。この走行台車１は自律走行台車であり無軌道式であるが、その走行すべき方向はほぼ走行経路２に沿ったものとして予定されている。この走行経路２の上方において、天井には照明器３が走行経路２に沿って複数個設置されている。

図２は天井の各照明器３の電気的な概略構成を示すブロック図である。なお、図２では、各照明器３に枝番号を付して示す。本実施形態では、天井にＮ個の照明器３−１〜３−Ｎが、走行台車１の自己位置を測定するのに用いるターゲット１〜Ｎとして設置されている。天井（室内）における各照明器３−１〜３−Ｎの設置位置（請求項中の絶対位置に相当）は、後述する照合ユニット５ｃ（図１参照）のテーブルで定義されていて、いずれも既知である。

各照明器３−１〜３−Ｎは同様の構成を有している。具体的には、各照明器３−１〜３−Ｎは、照明用光源３１と、照明用光源３１を発光駆動させるための照明用電源３２、ＩＤ番号記憶部３３、及び、変調部３４とを有している。

照明用光源３１はＬＥＤ電球３１ａ（請求項中のＬＥＤランプに相当）を用いた光源である。照明用光源３１は、照明用電源３２からの電力信号によって駆動される。この電力信号は、ＩＤ番号記憶部３３に記憶された各照明器３−１〜３−Ｎ毎にユニークなＩＤ番号（請求項中の識別情報に相当）に応じたパターンで、変調部３４により変調される。この変調部３４による変調が、請求項中の変調ステップに相当する。

ＩＤ番号記憶部３３は、例えばフラッシュメモリで構成することができ、フラッシュメモリの交換で記憶するＩＤ番号を容易に変更できるようにしてもよい。また、ＬＥＤ電球３１ａを照明用光源３１に用いる場合、変調部３４による電力信号の変調は、例えば数百ＭＨｚレベルの高い周波数で行うことができる。したがって、照明用光源３１の照明光がＩＤ番号に応じたパターンで点滅しても、それを人間が目視で認識するのは極めて困難である。

このように、各照明器３−１〜３−Ｎは、照明用光源３１の照明光によって設置箇所の周辺を照明すると共に、照明光を光学的に受光できる範囲内において、ＩＤ番号の情報を光空間伝送信号として出力する。

以後、必要に応じて、照明器３に関する説明を個々の照明器３−１〜３−Ｎ単位で行うものとする。

図１に示すように、走行台車１の移動中に自己位置を測定する本実施形態の自己位置測定装置は、走行経路２の上方を照明器３を含めて撮影するビデオカメラ４ａ（請求項中のカメラに相当）と、受光面を上方に向けた受光センサ４ｂ（請求項中の受光手段に相当）とを有している。これらはいずれも、走行台車１上に搭載している。

ビデオカメラ４ａは、走行経路２の上方の天井部分を、常に最低１個の照明器３を含めた視野の大きさで撮影する。ビデオカメラ４ａの撮影画像の画像信号は、本実施形態の自己位置測定装置の一部を構成する制御部に入力される。

制御部は、画像処理装置５ａ（請求項中の抽出手段に相当）、演算装置６（請求項中の相対位置測定手段及び自己位置測定手段に相当）、比較演算器７及び出力制御器８を有している。これらによって、ビデオカメラ４ａからの画像信号を処理して自己の位置を計算し、駆動輪９の駆動モータ１０に対し適切な駆動指令を与え、走行台車１を目標位置へ移動させる。画像処理装置５ａ、演算装置６、比較演算器７及び出力制御器８の詳細な動作は後述する。

また、受光センサ４ｂは、上方に向けた受光面において、照明器３からの変調された照明光を受光する。受光センサ４ｂは受光レベルに応じた受光信号を出力する。この受光信号は、本実施形態の自己位置測定装置の一部を構成する照合部に入力される。

照合部は、復調器５ｂ（請求項中の復調手段に相当）及び照合ユニット５ｃ（請求項中の照明器特定手段及び絶対位置取得手段に相当）を有している。復調器５ｂは受光信号を復調処理し、受光センサ４ｂが受光した照明光に変調により重畳されたＩＤ番号を復調する。照合ユニット５ｃは、復調器５ｂが復調したＩＤ番号に対応する照明器３とその設置位置とを特定する。

そのために、照合ユニット５ｃは、ＩＤ番号と対応する各照明器３−１〜３−Ｎの詳細情報とを関連付けたテーブルを有している。このテーブル上で管理される各照明器３−１〜３−Ｎの詳細情報は、各照明器３−１〜３−Ｎの設置位置を示す絶対座標系上の位置座標値と、各照明器３−１〜３−Ｎの形状（照明光により発光する部分の形状）の情報とを含んでいる。

なお、受光センサ４ｂが複数の照明器３−１〜３−Ｎの照明光を受光した場合に、ＩＤ番号の復調時の混乱を避けるために、各照明器３−１〜３−Ｎ毎に変調部３４の変調周波数帯をずらしてもよい。その場合、復調器５ｂは、バンドパスフィルタ等を用いて受光センサ４ｂからの受光信号を周波数帯別に復調できるように構成することができる。

また、同様の目的で、ＬＥＤ電球がＲＧＢの３原色の加法混色により白色の照明光を発光するものである場合は、各照明器３−１〜３−Ｎの変調部３４がＲＧＢの各色信号を個別に変調できる構成とし、少なくとも隣どうしの照明器３−１〜３−Ｎの変調部３４が同じ色の光信号を変調しないように構成してもよい。その場合、復調器５ｂは、ダイクロイックミラー等を用いてＲＧＢの各色信号に分波し、各色信号を個別に復調できるように構成することができる。

さらに、２つ以上の周波数帯又は２色以上の色信号からＩＤ番号を復調できる場合に、照合ユニット５ｃが、受光信号の信号レベル（受光レベル）が高い周波数帯又は色信号から復調したＩＤ番号に対応する照明器３とその設置位置を特定するように構成することができる。

また、照合ユニット５ｃのテーブルで管理される各照明器３−１〜３−Ｎの詳細情報が、各照明器３−１〜３−Ｎの形状（照明光により発光する部分の形状）の情報を含んでいるならば、２つ以上の周波数帯又は２色以上の色信号からＩＤ番号を復調できる場合に、次のように構成することもできる。

即ち、照合ユニット５ｃは、復調部５ｂで復調した複数のＩＤ番号にそれぞれ対応する複数の照明器３とその設置位置及び形状を取得するように構成する。一方、画像処理装置５ａは、画像認識処理によって、ビデオカメラ４ａの撮影画像中の照明器３の形状を特定するように構成する。そして、演算装置６は、画像処理装置５ａが特定した形状に合致する形状の照明器３について照合ユニット５ｃが取得した設置位置を、走行台車１の自己位置測定に利用するように構成する。この場合は、画像処理装置５ａが請求項中の形状判別手段に相当し、また、演算装置６が請求項中の抽出手段に相当することになる。

ちなみに、受光センサ４ｂが、ビデオカメラ４ａの撮影範囲に存在する一つの照明器３からの照明光のみを常に受光するように、受光センサ４ｂの受光感度を適切に設定することができる場合は、そのように設定してもよい。そうすれば、受光センサ４ｂの受光信号に重畳されている照明器３のＩＤ番号の情報が複数となるのを防ぎ、復調器５ｂや照合ユニット５ｃの構成や処理を簡易なものとすることができる。

また、照合ユニット５ｃのテーブルを外部のコンピュータに持たせ、照合ユニット５ｃ自身は、復調器５ｂから受け取ったＩＤ番号に対応する照明器３の設置位置を外部のコンピュータに問い合わせ、その回答を外部のコンピュータから受け取る動作のみを行う構成としてもよい。その場合、照合ユニット５ｃと外部のコンピュータとの間は、無線通信回線（図示せず）を介して接続される。

次に、図３のフローチャートを参照して、図１の走行台車１の自己位置測定処理の手順について説明する。図３に示すように、走行台車１の自己位置測定処理では、まず、ステップＳ１乃至ステップＳ４の処理と、ステップＳ５乃至ステップＳ７の処理とを、並行して行う。

そして、ステップＳ１乃至ステップＳ４については、まず、ビデオカメラ４ａにより照明器３をその背景の天井と共に撮影する（ステップＳ１）。画像処理装置５ａは、ビデオカメラ４ａで撮影された画像から照明器３の像部分を抽出し（ステップＳ２）、得られた照明器３の像が画像中で占める位置を計測する（ステップＳ３）。

なお、照明器３の形状を特定する必要がある場合は、その処理を、画像処理装置５ａがステップＳ３の処理を行う際に併せて行う。したがって、その場合は、画像処理装置５ａが請求項中の形状判別手段に相当することになる。

演算装置６は、画像中での照明器３の像に対する走行台車１の相対的位置を計算する（ステップＳ４）。

これと並行して行うステップＳ５乃至ステップＳ７については、まず、照明光に重畳されたＩＤ番号の情報を含む光空間伝送信号としての照明光を、受光センサ４ｂにより受光し（ステップＳ５）、受光した照明光から復調器５ｂの復調処理によりＩＤ番号を取得する（ステップＳ６）。そして、取得したＩＤ番号を検索キーとして照合ユニット５ｃが行う検索により、取得したＩＤ番号に対応する照明器３の設置位置（絶対位置）を取得する（ステップＳ７）。

ステップＳ１乃至ステップＳ４の処理とステップＳ５乃至ステップＳ７の処理とに続いて、ステップＳ４で計算した照明器３の像に対する走行台車１の相対的位置と、ステップＳ７で取得した照明器３の設置位置（絶対位置）とに基づいて、走行台車１の絶対位置を計算する（ステップＳ８）。ステップＳ７で複数の照明器３の設置位置（絶対位置）を取得した場合、その中から１つを照明器３の形状によって選ぶ際には、このステップＳ８においてその処理を前もって行う。

なお、走行台車１の絶対位置を計算する際、ステップＳ４で計算した照明器３の像に対する走行台車１の相対的位置は、厳密には、走行台車１のビデオカメラ４ａの取付位置の、照明器３の像に対する相対的位置であることに留意する。

比較演算器７は、得られた走行台車１の絶対位置を目標位置と比較して、その比較偏差を目標位置まで走行台車１を移動させるに必要な移動量とする（ステップＳ９）。出力制御器８はこの比較結果に従った適切な駆動（移動）指令を駆動輪９の駆動モータ１０に与え、これを制御する（ステップＳ１０）。

以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図３のフローチャートにおけるステップＳ６が、請求項中の復調ステップに対応する処理となっている。また、本実施形態では、図３中のステップＳ７が、請求項中の絶対位置取得ステップに対応する処理となっている。さらに、本実施形態では、図３中のステップＳ８が、自己位置測定ステップに対応する処理となっている。

なお、画像処理装置５ａがステップＳ３において、ビデオカメラ４ａで撮影された画像から照明器３の形状を特定する場合は、図３中のステップＳ３が、請求項中の特定ステップに対応する処理となり、かつ、図３中のステップＳ８が、請求項中の絶対位置取得ステップに対応する処理となる。

次に、上述した画像処理装置５ａと演算装置６による画像処理及び位置計算の仕方を詳述する。

（１）画像処理（図４）
画像処理装置５ａにおいては、まずビデオカメラ４ａからの画像信号を２値化し、照明器３の像部分を抽出する。即ち、ビデオカメラ４ａで撮影される入力画像（被写体）において照明器３の部分は極めて明るいので、上記２値化によりビデオカメラ視野１１中の照明器像１２の部分が抽出される（図４（ａ））。次に、照明器像１２の部分について、重心とモーメントを計算することにより、画像中での照明器３の中心位置１３及び向きθｆを求める（図４（ｂ））。

なお、図４（ａ），（ｂ）に示すｘ−ｙ座標系は、ビデオカメラ４ａを座標原点とするカメラ座標系であり、上記画像中での照明器３の中心位置１３は座標（ｘｆ，ｙｆ）で表わされる。

（２）位置計算（図５）
演算装置６においては、画像中での照明器像１２に対する走行台車１の相対的位置を計算し、さらに、走行台車１におけるビデオカメラ４ａの位置を参照して、走行台車１の絶対位置を求める。ところで、ビデオカメラ４ａは走行台車１に搭載されており、ビデオカメラ４ａの走行台車１に対する相対位置は既知であるから、ビデオカメラ４ａの位置を求めることと走行台車１の位置を求めることとは等価である。よってここでは、走行台車１の位置として、ビデオカメラ４ａの位置を計算により求める手法を示す。

図５は演算装置６によるビデオカメラ４ａの絶対位置の計算方法の一例を示す説明図である。この図５では、照明器３とビデオカメラ４ａの相対的位置関係を例示しており、一般性を持たせるため、ビデオカメラ撮像面１４において照明器像１２の位置がビデオカメラ光軸１５からずれており且つθｆだけ向きが傾いている状態を示している。ｆはカメラ焦点距離（既知）である。

図６及び図７は、図５に示す照明器３とビデオカメラ４ａにより撮影したビデオカメラ撮像面１４における照明器像１２との位置関係を、矢視方向を変えて示す平面図及び側面図である。各図中に記載されたパラメータの意味は、
Ｘf ，Ｙf ：照明器３の中心 絶対座標（照合ユニット５ｃの照合結果により既知）
Θf ：照明器３の向き 絶対座標（照合ユニット５ｃの照合結果により既知）
Ｚf ：照明器３の高さ 絶対座標（照合ユニット５ｃの照合結果により既知）
ｘf ，ｙf ：照明器像１２の中心 カメラ座標（画像処理により計測）
θf ：照明器像向き カメラ座標（画像処理により計測）
ｚf ：照明器像高さ カメラ座標（走行台車１上でのビデオカメラ４ａの取り付け高さから既知）
Ｘ0 ，Ｙ0 ：カメラ座標原点の絶対座標に対する位置（未知）
Θ：カメラ座標原点の絶対座標に対する向き（未知）
Ｚ0 ：カメラ座標原点の絶対座標に対する高さ（走行台車１上でのビデオカメラ４ａの取り付け高さから既知）
である。なお、カメラ座標系には（ｘ−ｙ）座標系を、走行台車１の絶対座標系にはＸ−Ｙ座標系を用いている。

上記のパラメータのうち、カメラ座標原点の絶対座標に対する位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）と向きΘが未知であるが、これは次式
Ｘ0 ＝｛（Ｚf −Ｚ0 ）ｘf −ｆ・Ｘf ｝／（Ｚf −Ｚ0 −ｆ）
Ｙ0 ＝｛（Ｚf −Ｚ0 ）ｙf −ｆ・Ｙf ｝／（Ｚf −Ｚ0 −ｆ）
Θ＝Θf −θf
により算出することができる。したがって、ビデオカメラ４ａの絶対座標が求められる。さらに、ビデオカメラ４ａに対する走行台車１（の代表点）の相対座標を用いることにより、走行台車１の絶対座標が求められる。

（３）駆動指令
比較演算器７は、上記にて計測された台車位置を目標位置もしくは走行経路と比較し、その比較結果を出力制御器８に与え、駆動モータ１０を駆動し、走行台車１を所望位置へ移動させる。

このようにして自律走行することが可能な走行台車１によれば、次のような優れた効果が得られる。

（１）無軌道の移動体においてその移動中に自己位置を認識することができる。これにより、ＦＡ，ＯＡ，物流，警備等の分野において移動体の位置制御を容易に行うことが可能となる。

（２）天井に既設の照明装置を利用して実現でき、専用のターゲットを設置する必要がないので、地上側の付加的設備コストをゼロとすることができる。

（３）照明器３は明るいため判別が容易であり、処理が容易かつ高速である。

（４）上向きのビデオカメラ４ａで撮影するため、横方向を撮影する場合のように障害物に妨害されて見え難くなることが極めて少ない。

以上に説明したように、本実施形態の自己位置測定装置によれば、複数の照明器３−１〜３−Ｎのうちの最低１個が常にビデオカメラ４ａの撮影画像中に入るようにした。そして、ビデオカメラ４ａで撮影した照明器３とその設置位置を、受光センサ４ｂが受光したその照明器３からの照明光を復調して得たＩＤ番号に基づいて照合できるようにした。このため、走行台車１の移動範囲が比較的広い場合でも常に自己位置を測定することが可能である。

しかも、照明器３の照明用光源３１はＬＥＤ電球を用いており、照明光を人間が目視で認識するのが極めて困難な高い周波数で変調することができる。このため、走行台車１が人間のいるエリアを自律走行する場合でも、そのエリアの人間に照明光としての違和感を持たせにくい形態で、各照明器３−１〜３−ＮのＩＤ番号に応じたパターンで照明光を変調して出力させ、走行台車１の受光センサ４ｂ及び復調器５ｂを用いてＩＤ番号を復調、認識させることができる。

１ 走行台車
２ 走行経路
３，３−１〜３−Ｎ 照明器
４ａ ビデオカメラ
４ｂ 受光センサ
５ａ 画像処理装置（抽出手段、形状判別手段）
５ｂ 復調器（復調手段）
５ｃ 照合ユニット（照明器特定手段、絶対位置取得手段）
６ 演算装置（相対位置測定手段、自己位置測定手段、抽出手段）
７ 比較演算器
８ 出力制御器
９ 駆動輪
１０ 駆動モータ
１１ ビデオカメラ視野
１２ 照明器像
１３ 中心位置
１４ ビデオカメラ撮像面
１５ ビデオカメラ光軸
３１ 照明用光源
３１ａ ＬＥＤ電球（ＬＥＤランプ）
３２ 照明用電源
３３ ＩＤ番号記憶部
３４ 変調部

Claims (6)

1. 屋内を自律走行する自律走行移動体のカメラによる撮影画像中に存在する照明器の既知の絶対位置に基づいて、前記自律走行移動体の自己位置を測定する方法において、
   前記照明器の光源に用いたＬＥＤランプの照明光を前記照明器の絶対位置に対応する識別情報によって変調する変調ステップと、
   前記撮影画像中の照明器からの前記変調された照明光を受光し前記識別情報を復調する復調ステップと、
   前記復調した識別情報から前記撮影画像中の前記照明器の絶対位置を取得する絶対位置取得ステップと、
   前記取得した絶対位置と前記撮影画像中の前記照明器の位置とに基づいて、前記自律走行移動体の自己位置を測定する自己位置測定ステップと、
   を含むことを特徴とする屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法。
2. 前記撮影画像中の照明器の形状を特定する特定ステップをさらに含んでおり、前記絶対位置取得ステップは、前記特定した照明器の形状と一致する形状の情報を含む前記識別情報から前記撮影画像中の前記照明器の絶対位置を取得することを特徴とする請求項１記載の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法。
3. 前記変調された照明光の受光範囲を前記カメラの撮影範囲と一致させることで、前記復調ステップにおいて、前記撮影画像中の照明器からの前記変調された照明光を受光することを特徴とする請求項１又は２記載の屋内用自律走行移動体の自己位置測定方法。
4. 屋内を自律走行する自律走行移動体のカメラによる撮影画像中に存在する照明器の既知の絶対位置に基づいて、前記自律走行移動体の自己位置を測定する装置において、
   前記自律走行移動体に搭載され、前記照明器の光源に用いたＬＥＤランプが発光する、前記照明器の絶対位置に対応する識別情報によって変調された照明光を受光する受光手段と、
   前記受光手段で受光した照明光から前記識別情報を復調する復調手段と、
   前記復調手段で復調した識別情報から該識別情報に対応する前記照明器を特定する照明器特定手段と、
   前記照明器特定手段で特定した照明器の絶対位置を前記復調手段で復調した識別情報から取得する絶対位置取得手段と、
   前記照明器特定手段で特定した照明器を前記撮影画像中から抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段が抽出した照明器の前記自律走行移動体に対する相対位置を測定する相対位置測定手段と、
   前記絶対位置取得手段で絶対位置を取得した照明器の前記相対位置測定手段で測定した相対位置に基づいて、前記自律走行移動体の自己位置を測定する自己位置測定手段と、
   を備えることを特徴とする屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置。
5. 前記撮影画像から該撮影画像中の照明器の形状を判別する形状判別手段をさらに備えており、前記照明器特定手段は、前記形状判別手段が判別した形状と一致する形状の情報を含む前記識別情報から該識別情報に対応する前記照明器を特定することを特徴とする請求項４記載の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置。
6. 前記受光手段は、前記カメラの撮影範囲と一致する受光範囲の前記変調された照明光を受光することを特徴とする請求項４又は５記載の屋内用自律走行移動体の自己位置測定装置。

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