特開 2018-169894 特異部分検出装置、自律移動装置、および、特異部分検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-169894(P2018-169894A)

(43)【公開日】2018年11月1日

(54)【発明の名称】特異部分検出装置、自律移動装置、および、特異部分検出方法

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/00 20170101AFI20181005BHJP

   G06T 7/70 20170101ALI20181005BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20181005BHJP

   B65G 35/00 20060101ALI20181005BHJP

【ＦＩ】

   G06T7/00 C

   G06T7/70 A

   G06T1/00 315

   B65G35/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-67927(P2017-67927)

(22)【出願日】2017年3月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】要 秀紀

【テーマコード（参考）】

5B057

5L096

【Ｆターム（参考）】

5B057AA06

5B057CA08

5B057CA13

5B057CB08

5B057CB12

5B057CB16

5B057CC01

5B057DA03

5B057DB03

5B057DB09

5B057DC05

5B057DC23

5L096AA09

5L096BA03

5L096DA01

5L096FA14

5L096FA37

5L096FA59

5L096GA08

5L096JA11

(57)【要約】

【課題】平面の部分に発生する可能性のある陥凹部や突出部を高速に検出する。
【解決手段】三次元センサ１１０の視野面１９９に交差する単調面部分３０１を有する検出対象３００の三次元センサ１１０による三次元情報に基づき、単調面部分３０１に存在する可能性のある特異部分３０２を検出する特異部分検出装置１００であって、三次元情報を構成する点情報を所定の投影面に投影した投影点を導出し、三次元センサ１１０のセンサ原点を通過する軸に沿った投影点の密度分布を導出する密度分布導出部１０１と、密度分布に基づき特異部分３０２の存在を提示する存在提示部１０２とを備える特異部分検出装置１００。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元センサの視野面に交差する平面または滑らかに変化する面である単調面部分を有する検出対象の前記三次元センサによる三次元情報に基づき、前記単調面部分に存在する可能性のある陥凹部分または突出部分を含む特異部分を検出する特異部分検出装置であって、
前記三次元情報を構成する点情報を所定の投影面に投影した投影点を導出し、前記三次元センサのセンサ原点を通過する軸に沿った前記投影点の密度分布を導出する密度分布導出部と、
前記密度分布に基づき特異部分の存在を提示する存在提示部と、
を備える特異部分検出装置。

【請求項2】

前記存在提示部は、
前記密度分布に第一閾値以上に密度が増減する部分があった場合に特異部分の存在を提示する、
請求項１に記載の特異部分検出装置。

【請求項3】

前記存在提示部は、
前記密度分布に第二閾値を超えて傾く部分があった場合に特異部分の存在を提示する、
請求項１に記載の特異部分検出装置。

【請求項4】

前記存在提示部は、
前記密度分布の傾きに正負が反転する部分があった場合に特異部分の存在を提示する、
請求項１に記載の特異部分検出装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載の前記特異部分検出装置と、
前記特異部分検出装置、および、前記三次元センサが取り付けられ、自律的に移動する台車と、
を備える自律移動装置。

【請求項6】

前記密度分布導出部は、
前記三次元センサによる三次元情報に基づき、特異部分を示す密度分布である第一密度分布を導出し、さらに、前記台車が移動した後の前記三次元センサによる三次元情報に基づき、前記第一密度分布と同じ軸の第二密度分布を導出し、
前記第一密度分布、および、前記第二密度分布の特異部分を示す位置のずれに基づき特異部分に対する前記台車の位置を推定する位置推定部をさらに備える、
請求項５に記載の自律移動装置。

【請求項7】

前記密度分布導出部は、
前記台車と特異部分との距離が異なる複数の密度分布を導出して記憶し、
前記位置推定部は、
新たに導出された密度分布と事前に記憶している複数の密度分布とをパターンマッチングすることにより特異部分に対する前記台車の位置を導出する、
請求項５に記載の自律移動装置。

【請求項8】

三次元センサの視野面に交差する平面または滑らかに変化する面である単調面部分を有する検出対象の前記三次元センサによる三次元情報に基づき、前記単調面部分に存在する可能性のある陥凹部分または突出部分を含む特異部分を検出する特異部分検出方法であって、
前記三次元情報を構成する点情報を所定の投影面に投影した投影点を導出し、前記三次元センサのセンサ原点を通過する軸に沿った前記投影点の密度分布を密度分布導出部が導出し、
前記密度分布に基づき特異部分の存在を存在提示部が提示する、
を備える特異部分検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、平面または滑らかに変化する面である単調面部分に陥凹部分や突出部分などの特異部分があるか否かを検出する特異部分検出装置、これを備えた自律移動装置、および、特異部分検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＴＯＦ（Time of Flight）カメラや測域センサ、ステレオカメラなどの三次元センサを利用して床面等の各点における三次元情報を取得し、各点における三次元情報に基づき床面等に存在する陥凹部分や突出部分の存在を検出する方法が種々提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、三次元情報から段差を抽出し、ロボットに段差を登らせる技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２００５／０８７４５２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが三次元情報を用いて段差などの特異部分を検出する場合は、処理する情報量が多いため、検出のための計算が多くなり検出までの時間が長くなるという課題がある。

【0006】

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、比較的高速に特異部分を検出することができる特異部分検出装置、これを備えた自律移動装置、および、特異部分検出方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本願発明にかかる特異部分検出装置は、三次元センサの視野面に交差する平面または滑らかに変化する面である単調面部分を有する検出対象の前記三次元センサによる三次元情報に基づき、前記単調面部分に存在する可能性のある陥凹部分または突出部分を含む特異部分を検出する特異部分検出装置であって、前記三次元情報を構成する点情報を所定の投影面に投影した投影点を導出し、前記三次元センサのセンサ原点を通過する軸に沿った前記投影点の密度分布を導出する密度分布導出部と、前記密度分布に基づき特異部分の存在を提示する存在提示部と、を備える。

【0008】

具体的には、前記存在提示部は、前記密度分布に第一閾値以上に密度が増減する部分があった場合に特異部分の存在を提示することができる。

【0009】

また、前記存在提示部は、前記密度分布に第二閾値を超えて傾く部分があった場合に特異部分の存在を提示しても良い。

【0010】

また、前記存在提示部は、前記密度分布の傾きに正負が反転する部分があった場合に特異部分の存在を提示してもよい。

【0011】

これらによれば、二次元情報である投影点の一軸方向の密度分布に基づき特異部分の存在を検出することができるため、高速に特異部分の有無などを判断することができる。

【0012】

また、自律移動装置の台車に前記特異部分検出装置、および、前記三次元センサを取り付けてもよい。

【0013】

これによれば、例えば台車が走行する床面に特異部分が存在していた場合、当該特異部分を早期に検出して特異部分を避けて走行したり、また、特異部分に近づいたりすることが少ない計算量で実現できる。

【0014】

また、前記密度分布導出部は、前記三次元センサによる三次元情報に基づき、特異部分を示す密度分布である第一密度分布を導出し、さらに、前記台車が移動した後の前記三次元センサによる三次元情報に基づき、前記第一密度分布と同じ軸の第二密度分布を導出し、前記第一密度分布、および、前記第二密度分布の特異部分を示す位置のずれに基づき特異部分に対する前記台車の位置を推定する位置推定部をさらに備えてもよい。

【0015】

また、前記密度分布導出部は、前記台車と特異部分との距離が異なる複数の密度分布を導出して記憶し、前記位置推定部は、新たに導出された密度分布と事前に記憶している複数の密度分布とをパターンマッチングすることにより特異部分に対する前記台車の位置を導出してもよい。

【0016】

これらによれば、特異部分と台車との相対的な位置関係（距離）を少ない計算量で導出し、移動の制御に用いることができる。

【0017】

また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる特異部分検出方法は三次元センサの視野面に交差する平面または滑らかに変化する面である単調面部分を有する検出対象の前記三次元センサによる三次元情報に基づき、前記単調面部分に存在する可能性のある陥凹部分または突出部分を含む特異部分を検出する特異部分検出方法であって、前記三次元情報を構成する点情報を所定の投影面に投影した投影点を導出し、前記三次元センサのセンサ原点を通過する軸に沿った前記投影点の密度分布を密度分布導出部が導出し、前記密度分布に基づき特異部分の存在を存在提示部が提示する。

【0018】

これによれば、二次元情報である投影点の一軸方向の密度分布に基づき特異部分の存在を検出することができるため、高速に特異部分の有無などを判断することができる。

【0019】

なお、これらの全般的または具体的な態様は、装置、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、装置、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

【発明の効果】

【0020】

本願発明である特異部分検出装置、自律移動装置、および、特異部分検出方法は、検出対象の単調面部分の一部に存在する特異部分を少ない計算量で高速に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、搬送装置、検出対象、および、載置対象を示す斜視図である。

【図2】図２は、特異部分検出装置の機能構成を機構構成と共に示すブロック図である。

【図3】図３は、三次元センサと検出対象との関係を示す斜視図である。

【図4】図４は、自律移動装置と検出対象との関係を示す平面図である。

【図5】図５は、三次元センサから得られた三次元情報を備える点情報を投影面に投影して得られる投影点で構成される二次元画像を示す図である。

【図6】図６は、投影点の群れを単位領域で区切った状態を示す図である。

【図7】図７は、仮想軸に沿って並んだ単位領域の密度分布を示すグラフである。

【図8】図８は、密度分布のパターンマッチングにより台車と特異部分との位置関係の導出を説明するための図である。

【図9】図９は、台車の移動距離と密度分布のずれにより台車と特異部分との位置関係の導出を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

次に、本願発明に係る特異部分検出装置、自律移動装置、および、特異部分検出方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る特異部分検出装置、自律移動装置、および、特異部分検出方法の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

【0023】

また、図面は、本願発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

【0024】

（実施の形態１）
［検出対象、載置対象］
まず、本実施の形態で用いられる検出対象３００と載置対象３１０とを説明する。

【0025】

図１は、保持手段を備える自律移動装置、検出対象、および、載置対象を示す斜視図である。

【0026】

同図に示すように、載置対象３１０は、保持手段２０２を備える自律移動装置２００（以下、「搬送装置」と記載する。）により搬送され、所定の位置に移載される対象物である。同図に示される載置対象３１０は、水平面内に行列状に並べられた複数の箱３１２が上下方向に積み重なってパレット３１１上に配置されたものであるが、載置対象３１０は特に限定されるものではない。

【0027】

検出対象３００は、載置対象３１０が搬送装置によって載置される対象物である。検出対象３００は、特に限定されるものではなく、搬送装置が走行する床面なども検出対象３００に含まれる。本実施の形態の場合、検出対象３００は、載置対象３１０と同様の物であり、パレット３１１およびその上に立方体状に積み重ねられた複数の箱３１２で構成されている。また、検出対象３００は、後述する三次元センサ１１０の視野面１９９（図３参照）に交差する平面や滑らかで緩やかな曲面からなる単調面部分３０１、例えば積み重ねられた複数の箱３１２の上面で形成される面部分や床面の部分などを備える物としても把握することができる。

【0028】

［搬送装置の全体構成］
次に、搬送装置の構成の概要を説明する。

【0029】

図１に示すように、搬送装置は、自律的に（無人で）動作して検出対象３００の正面に移動し、検出対象３００の上面である単調面部分３０１が載置対象３１０を載置することができる状態、例えば特異部分３０２がない状態の場合、検出対象３００の上に載置対象３１０を載置する装置であり、特異部分検出装置１００と、台車２０１と、保持手段２０２と、制御装置２０４とを備えている。

【0030】

［制御装置］
制御装置２０４は、レールや床面等の走行対象における自己の位置を把握し、検出対象３００との相対的な位置関係を把握することができる機能を備えている。また、自己の位置に関する情報に基づき駆動装置（図示せず）を制御することにより台車２０１に取り付けられた車輪２０３を動作させて自律的に移動させることができる装置である。その他、制御装置２０４は、載置対象３１０を保持したり保持を解除したりするために保持手段２０２の昇降などの制御も行う。

【0031】

［台車］
台車２０１は、特異部分検出装置１００が取り付けられると共に、保持手段２０２、制御装置２０４、および、駆動装置（図示せず）などが取り付けられており、制御装置２０４に基づき走行対象に沿って走行する装置である。

【0032】

［保持手段］
保持手段２０２は、台車２０１に取り付けられ、検出対象３００に載置する載置対象３１０を保持する装置である。本実施の形態の場合、保持手段２０２は、搬送装置が走行する床面と平行に相互に平行に配置されている２本のフォーク２２１と、フォーク２２１の床面との平行を維持したまま２本のフォーク２２１を上下に移動可能とするマスト２２２を備えている。保持手段２０２は、載置対象３１０のパレット３１１の複数箇所に設けられた穴部に２本のフォーク２２１をそれぞれ挿入し、フォーク２２１ごと載置対象３１０を持ち上げることで、載置対象３１０を支承状態で保持することができるものとなっている。また、保持手段２０２は、保持した載置対象３１０を例えば検出対象３００の上面や床面などに載置し、フォーク２２１をパレット３１１から引き抜くことにより、載置対象３１０の保持を解除することができるものである。

【0033】

なお、保持手段２０２は、フォーク２２１に限定されるものではなく、載置対象３１０を横から挟んで保持するものや、載置対象３１０を吊り下げて保持するものなどを例示することができる。

【0034】

［特異部分検出装置］
図２は、特異部分検出装置の機能構成を機構構成と共に示すブロック図である。

【0035】

図３は、三次元センサと検出対象との関係を示す斜視図である。

【0036】

図４は、自律移動装置と検出対象との関係を示す平面図である。

【0037】

これらの図に示すように、特異部分検出装置１００は、保持手段２０２である２本のフォーク２２１の先端にそれぞれ取り付けられた三次元センサ１１０の視野面１９９に交差する平面または滑らかに変化する面である単調面部分３０１を有する検出対象３００の三次元情報から得られる二次元情報に基づき単調面部分３０１に存在する可能性のある特異部分３０２を検出する装置である。特異部分検出装置１００は、機能部として、密度分布導出部１０１と存在提示部１０２とを備えている。

【0038】

密度分布導出部１０１と存在提示部１０２とは、コンピュータが備えるプロセッサおよびメモリによって実現される。メモリは、揮発性半導体メモリや不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブなどによって実現される。

【0039】

なお本実施の形態の場合、特異部分検出装置１００は、２つの三次元センサ１１０から得られる三次元情報に基づき特異部分３０２を検出するが、以下の説明では、２つの三次元センサ１１０から得られた三次元情報を合成し１つの三次元センサ１１０から得られたものとして扱う。また、複数の三次元センサ１１０から得られる三次元情報を初期の段階で合成するのか、三次元情報を個別に情報処理した後に合成するのかなど合成の段階は任意である。

【0040】

また本実施の形態では、三次元センサ１１０が向いている方向（奥行き方向）をＺ軸方向としている。また、三次元センサ１１０が向いている方向に垂直な面であって三次元センサ１１０が検出できる範囲を視野面１９９（ＸＹ平面）としている。また、Ｚ軸方向に垂直な方向であって２本のフォーク２２１が並んでいる第１方向（水平方向または左右方向）をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に垂直な第２方向（鉛直方向または上下方向）をＹ軸方向としている。

【0041】

また、Ｚ軸方向では、三次元センサ１１０を基準に三次元センサ１１０よりも奥側をＺ軸方向プラス側とし、手前側をＺ軸方向マイナス側とする。また、Ｘ軸方向では、三次元センサ１１０から見て左側をＸ軸方向プラス側とし、右側をＸ軸方向マイナス側とする。また、Ｙ軸方向では、三次元センサ１１０から見て上側をＹ軸方向プラス側とし、下側をＹ軸方向マイナス側とする。つまり、図では、矢印が向いている側が各方向のプラス側であり、その反対側が各方向のマイナス側である。

【0042】

［三次元センサ］
三次元センサ１１０は、例えば図３、図４に示すように、三次元センサ１１０の視野面１９９（図３には片側のみ記載）内に存在する検出対象３００の単調面部分３０１に仮想的に分散状態で広がる各点の三次元的位置を示す三次元情報を取得することができるセンサである。なお、ステレオカメラのように１つのカメラから得られた二次元的な情報（画像）を処理することにより検出対象３００の単調面部分３０１の各点の三次元情報を取得する場合も三次元センサ１１０に含まれる。

【0043】

なお、三次元情報は直交座標で表現されてもよく、極座標やその他の座標で表現されてもかまわない。

【0044】

本実施の形態の場合、三次元センサ１１０は、カメラの周囲に設けられた発光素子（例えばＬＥＤ）により赤外光などの光を検出対象３００に照射し、検出対象３００から反射した反射光が、撮像素子で観測されるまでの時間を撮像素子の撮像画素ごとに計測することで、検出対象３００の二次元的位置に検出対象３００の単調面部分３０１までの距離を画素ごとに追加して三次元情報を取得するＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラが用いられている。

【0045】

図３、図４に示すように、三次元センサ１１０は、発光素子から赤外光をＺ軸正方向にパルス的に照射し、ＸＹ平面に配置された撮像素子の画素毎に検出対象３００からの反射光が戻ってくるまでの時間を測定することで、検出対象３００の単調面部分３０１のそれぞれの部分までの距離を計測し、視野面１９９における二次元的な位置に距離の情報を付加した三次元情報を取得する。なお、複数の三次元センサ１１０はいずれも同様の構成であり、図１に示すように検出対象３００の単調面部分３０１の複数箇所までの三次元距離を計測して三次元情報を取得する。

【0046】

［密度分布導出部］
密度分布導出部１０１は、三次元センサ１１０から得られた情報に基づき特異部分３０２が存在する否かの判断の基準となる点情報の密度分布を作成する処理部であり、投影部１１１と、密度算出部１１２とを機能部として備え、これらの処理部の結果に基づき密度分布を導出する。

【0047】

投影部１１１は、三次元センサ１１０から得られた三次元情報を構成する点情報を所定の投影面に投影し、図５に示すような、複数の投影点を導出する処理部である。投影部１１１により三次元情報が処理されることにより、投影部１１１以降の処理が二次元平面である投影面に広がった投影点のみを処理することになり、三次元センサ１１０から得られた三次元情報に比べて情報量が非常に少なくなり、以降の処理を高速に実行することが可能となる。

【0048】

本実施の形態の場合、投影部１１１は、視野面１９９に平行で三次元センサ１１０から所定の位置に在る面を投影面としている。なお、投影面は任意に配置することができ、例えば、単調面部分３０１を投影面としてもかまわない。

【0049】

密度算出部１１２は、三次元センサのセンサ原点Ｏ（図４、図６参照）を通過し、視野面１９９に垂直な仮想軸４０１（図４参照）であって同じ投影面に投影した軸４０２に沿って単調面部分３０１を同じ面積の単位領域４０３を等間隔に並ぶように決定し（図６参照）、各単位領域４０３内に存在する投影点の密度を算出する処理部である。

【0050】

本実施の形態の場合、密度算出部１１２は、単調面部分３０１を一定の大きさのグリッドに分割して単位領域４０３を決定し、相互に隣接して配置される単位領域４０３にいくつ投影点が存在しているかを数えることにより各単位領域４０３の密度として算出する。

【0051】

密度分布導出部１０１は、密度算出部１１２により算出された各単位領域４０３の密度と、各単位領域４０３と三次元センサ１１０との距離に基づき、仮想軸４０１に沿って並んだ単位領域４０３における密度を密度分布として導出する。

【0052】

図７は、仮想軸に沿って並んだ単位領域の密度分布を示すグラフである。

【0053】

同図に示すように、もし単調面部分３０１に特異部分がなければ、三次元センサ１１０との距離が離れるに従い投影点の密度は滑らかに減少する（図７実線）。一方、何らかの特異部分３０２があると、単調面部分３０１の分布に対し分布の形状が崩れる箇所が発生する。

【0054】

［存在提示部］
存在提示部１０２は、密度分布の崩れが存在するか否かを解析し、密度分布の乱れがあれば特異部分３０２が存在する旨を提示する処理部である。

【0055】

具体的に存在提示部１０２は、密度分布に第一閾値以上に密度が増減する部分があった場合に特異部分３０２が存在するとしてその旨を提示しても良い。具体的に例えば、特異部分３０２が存在しない単調面部分３０１における密度の最大値と最小値との差分を第一閾値とし、単位領域４０３の密度の最大値と最小値との差分が第一閾値よりも有意に超えている場合、特異部分３０２が存在すると判断する。

【0056】

また、存在提示部１０２は、密度分布に第二閾値を超えて傾く部分があった場合に特異部分３０２の存在を提示してもよい。具体的に例えば、特異部分３０２が存在しない単調面部分３０１における隣接する単位領域４０３や、所定の距離離れた単位領域４０３の密度の差分を第二閾値とし、同じ距離離れた単位領域４０３の密度の差分を逐次算出し、第二閾値よりも有意に超えている場合、特異部分３０２が存在すると判断しても良い。この場合、密度の変化量により特異部分３０２の単調面部分３０１に対する角度を簡易的に判断することも可能である。

【0057】

ここで、第一閾値、または、第二閾値は、事前に特異部分３０２が存在しない単調面部分３０１を計測することにより事前に作成しても良く、また、同じ三次元情報の中から三次元センサ１１０から遠ざかるにつれて単調に密度が変化している部分を見つけ出し、当該部分の単位領域４０３の密度分布に基づき動的に第一閾値、または、第二閾値を作成してもかまわない。

【0058】

また、存在提示部１０２は、密度分布の傾きに正負が反転する部分があった場合に特異部分３０２の存在を提示しても良い。具体的に例えば、三次元センサ１１０に近い単位領域４０３の密度から三次元センサ１１０から遠い単位領域４０３の密度を減算し差が負となった場合（逆も同様）は、特異部分３０２が存在する旨を提示しても良い。この場合、閾値判断が不要になるためより簡便に特異部分３０２の存在を検出することができる。

【0059】

特異部分３０２が存在する旨を存在提示部１０２が提示する方法は特に限定されるものではなく、例えば、特異部分３０２が存在することを示す情報を他の制御装置などに出力する、音、光、映像などにより提示するなどを例示することができる
（実施の形態２）
続いて、搬送装置の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

【0060】

本実施の形態にかかる搬送装置に備えられる特異部分検出装置１００は、位置推定部１０３をさらに備え、密度分布導出部１０１が導出した密度分布に基づき、特異部分３０２に対する台車２０１の位置（特異部分３０２と台車２０１との距離）を推定する。

【0061】

具体的に例えば、図８の上段に示すように、床面が単調面部分３０１であって搬送装置の台車２０１が単調面部分３０１を走行するという前提である。また、単調面部分３０１の上に形状が既知の特異部分３０２である荷物を配置し、台車２０１と特異部分３０２との距離を変えて複数種類の密度分布を密度分布導出部１０１に導出させ記憶させておく。また、複数の密度分布はシミュレーションなどにより作成してもかまわない。

【0062】

次に、搬送装置を自律的に走行させて特異部分３０２に近づけ、特異部分３０２を含む単調面部分３０１について三次元センサ１１０により三次元情報を取得する。密度分布導出部１０１は、密度分布を導出し、位置推定部１０３が事前に記憶している密度分布と新しく導出した密度分布をパターンマッチングする。

【0063】

以上によりマッチングした密度分布に関連づけられている距離に基づき台車２０１と特異部分３０２との距離を位置推定部１０３が導出する。なお、パターンマッチング方法としては、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）法などを例示することができる。

【0064】

以上により、少ない情報量で簡単かつ高速に特異部分３０２と台車２０１との距離を求めることができ、得られたデータを搬送装置の自律走行や荷物の移載などに利用することができる。

【0065】

また、図９に示すように、搬送装置が備える密度分布導出部１０１は、三次元センサ１１０による三次元情報に基づき、特異部分３０２を示す密度分布である第一密度分布を導出し、さらに、台車２０１が移動した後の同じ三次元センサ１１０による三次元情報に基づき、第一密度分布と同じ軸に沿った第二密度分布を導出してもよい。この場合、第一密度分布、および、第二密度分布の特異部分３０２を示す位置のずれ１９１に基づき特異部分３０２に対する台車２０１の位置（距離）を導出してもかまわない。この場合、台車２０１が備えるエンコーダなどにより台車２０１の移動距離１０９と密度分布のすれ１９１により台車２０１と特異部分３０２との距離を算出することも可能である。

【0066】

［効果］
本実施の形態に係る特異部分検出装置１００、および、これによる特異部分検出方法によれば、三次元センサ１１０から得られる三次元情報を投影面に投影し、二次元的な投影点の密度（数）によって特異部分３０２の有無を判断するため、比較的高速に特異部分３０２を検出することが可能となる。従って、特異部分検出装置１００から特異部分３０２の存在が提示された搬送装置などは検出対象３００の単調面部分３０１の上に載置対象３１０を載置することを中止でき、荷崩れなどの危険を回避することが可能となる。また、床面等に特異部分３０２が存在する場合、これを回避して走行することなどが可能となる。

【0067】

さらに、密度分布のずれに基づき三次元センサ１１０を備えた台車２０１と特異部分３０２との距離を高速に推定することができ、より正確に特異部分３０２に近づいたり、特異部分３０２を避けて走行したりすることが可能となる。

【0068】

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

【0069】

例えば、単位領域４０３を相互に重ならず単調面部分３０１に密に配置する場合を説明したが、単位領域４０３は相互に離れていても良く、また、単位領域４０３の一部が重なっていてもかまわない。

【0070】

また、検出対象３００と載置対象３１０とを同じものとして説明したが、これに限定されるわけではない。搬送装置が、箱などの荷物を水平面内に行列状に１個ずつ並べる装置である場合、水平面内に先に並べられた荷物の集合が検出対象となり、検出対象３００の上にさらに並べられるそれぞれの箱が載置対象３１０となる。

【0071】

また、特異部分３０２が存在した場合のみその旨を提示する場合を説明したが、特異部分３０２が無かった旨を提示してもかまわない。また、特異部分３０２が存在する場合、特異部分３０２の大きさや単調面部分３０１における位置などの情報を提示してもかまわない。

【0072】

また、各三次元センサ１１０の視野面１９９が検出対象３００に対して小さいため、搬送装置は、水平方向に並べた２つの三次元センサ１１０を備える構成であるとしたが本願発明は、２つの三次元センサ１１０を備える構成に限らない。つまり、自律移動装置は、三次元センサ１１０として、計測範囲が検出対象３００に対して十分な大きさのセンサを採用した場合には、１つの三次元センサ１１０のみを備える構成としてもよい。また、２つの三次元センサ１１０は、フォーク２２１の先端のみならず、台車２０１の前面側の左右端などにそれぞれ取り付けられても構わない。

【0073】

また、三次元センサ１１０は、レーザー光をスキャンさせてレーザー光の反射光に基づき複数箇所の座標と距離とを測定する測域センサなどであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0074】

本願発明は、特異部分が発生する可能性のある単調面部分に荷物を載置するクレーンなどの搬送装置や、床面の特異部分を回避しながら走行する自律移動装置などに有用である。

【符号の説明】

【0075】

１００ 特異部分検出装置
１０１ 密度分布導出部
１０２ 存在提示部
１０３ 位置推定部
１０９ 移動距離
１１０ 三次元センサ
１１１ 投影部
１１２ 密度算出部
１９９ 視野面
２００ 自律移動装置
２０１ 台車
２０２ 保持手段
２０３ 車輪
２０４ 制御装置
２２１ フォーク
２２２ マスト
３００ 検出対象
３０１ 単調面部分
３０２ 特異部分
３１０ 載置対象
３１１ パレット
３１２ 箱
４０１ 仮想軸
４０２ 軸
４０３ 単位領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】