特開 2024-12975 移動装置、移動装置の制御装置、移動装置の制御方法、移動システム、および移動型作業ロボット

(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】P2024012975

(43)【公開日】2024-01-31

(54)【発明の名称】移動装置、移動装置の制御装置、移動装置の制御方法、移動システム、および移動型作業ロボット

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/43 20240101AFI20240124BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022114849

(22)【出願日】2022-07-19

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 公開日：令和３年１２月８日 集会名：第２３回 インターフェックス Ｗｅｅｋ 東京

(71)【出願人】

【識別番号】000236160

【氏名又は名称】株式会社テクノ菱和

(71)【出願人】

【識別番号】511019281

【氏名又は名称】株式会社システムクラフト

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】唐木 千岳

(72)【発明者】

【氏名】武石 義人

(72)【発明者】

【氏名】菅田 大助

(72)【発明者】

【氏名】滝口 陽介

(72)【発明者】

【氏名】南 茂

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301EE08

5H301EE13

5H301EE28

5H301FF06

5H301FF15

5H301FF27

5H301GG09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】移動装置の使用者が容易かつ迅速に走行ルートの設定を行うことができる移動装置、移動装置の制御装置、移動装置の制御方法、移動システム、および移動型作業ロボットを提供する。
【解決手段】カラー画像を撮像する撮像部１０と、装置本体を移動させる走行部を有する移動装置であって、移動装置の制御部２０は、マーカの色に関する情報と、マーカの配置に関する情報と、を記憶するマーカ情報記憶部２１と、マーカの配置に関する情報に基づいて、移動装置の走行経路を決定する走行経路決定部２２と、撮像部１０が撮像したカラー画像から、マーカの色に関する情報に基づいてマーカを検出する画像処理部２４と、画像処理部２４が検出したマーカに基づいて、走行部を駆動する制御条件を計算する駆動情報演算部２７と、を含み、マーカの色に関する情報は、単色で構成されるマーカを検出するための情報である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カラー画像を撮像する撮像部と、装置本体を移動させる走行部を有する移動装置であって、
前記移動装置の制御部は、
マーカの色に関する情報と、前記マーカの配置に関する情報と、を記憶するマーカ情報記憶部と、
前記マーカの配置に関する情報に基づいて、前記移動装置の走行経路を決定する走行経路決定部と、
前記撮像部が撮像した前記カラー画像から、前記マーカの色に関する情報に基づいて前記マーカを検出する画像処理部と、
前記画像処理部が検出した前記マーカに基づいて、前記走行部を駆動する制御条件を計算する駆動情報演算部と、を含み、
前記マーカの色に関する情報は、単色で構成される前記マーカを検出するための情報である移動装置。

【請求項2】

前記マーカの配置に関する情報とは、前記マーカの行列情報、前記マーカの個数情報、前記移動装置のスタート位置情報が含まれ、
前記走行経路決定部は、行列状に配置された各マーカにおける、前記移動装置の走行動作を決定する、請求項１記載の移動装置。

【請求項3】

前記撮像部は、前記マーカまでの距離を測定する深度センサ、をさらに含み、
前記制御部は、前記移動装置から、前記画像処理部が検出した前記マーカまでの距離と、前記移動装置からの前記マーカの中心座標の角度と、を計算するターゲット位置演算部をさらに含み、
前記駆動情報演算部は、前記ターゲット位置演算部が計算した前記マーカの距離と角度に関する情報に基づいて、前記走行部を駆動する制御条件を計算する、請求項１または２記載の移動装置。

【請求項4】

前記画像処理部は、
前記マーカ情報記憶部に記憶されている前記マーカの色に関する情報を用いて、マスク画像を作成するマスク画像作成部と、
前記マスク画像作成部が作成した前記マスク画像を用いて、前記カラー画像をフィルタリングするフィルタリング処理部と、
前記フィルタリング処理部によりフィルタリングされた画像をエッジ画像に変換するエッジ画像変換部と、
前記エッジ画像から図形の輪郭を取得する輪郭取得部と、
前記輪郭取得部が取得した図形の輪郭から、図形の外接形状を取得し、前記マーカを検出するマーカ検出部と、を含む、請求項１または２記載の移動装置。

【請求項5】

前記画像処理部は、
前記マーカ情報記憶部に記憶されている前記マーカの色に関する情報を用いて、マスク画像を作成するマスク画像作成部と、
前記マスク画像作成部が作成した前記マスク画像を用いて、前記カラー画像をフィルタリングするフィルタリング処理部と、
前記フィルタリング処理部によりフィルタリングされた画像をエッジ画像に変換するエッジ画像変換部と、
前記エッジ画像から図形の輪郭を取得する輪郭取得部と、
前記輪郭取得部が取得した図形の輪郭から、図形の外接形状を取得し、前記マーカを検出するマーカ検出部と、を含み、
前記マーカ検出部は、
前記輪郭取得部が取得した図形の輪郭から、図形の前記外接形状を取得する外接形状取得部と、
前記外接形状取得部が取得した前記外接形状の中心座標に基づいて、当該外接形状が対象領域の所定位置に存在するか否かを判定するマーカ位置判定部と、
前記マーカ位置判定部により所定位置に存在すると判断された前記マーカのサイズが、所定のサイズ内にあるか否かを判定するマーカサイズ判定部と、を含む、請求項３記載の移動装置。

【請求項6】

前記マーカ検出部は、前記マーカサイズ判定部がサイズが許容範囲内であると判断した外接矩形以前に、マーカサイズが許容範囲内であった外接矩形がある場合に、両者の面積を比較するマーカサイズ比較部、をさらに含む、請求項５記載の移動装置。

【請求項7】

前記マーカの色に関する情報は、ＲＧＢの抽出範囲である、請求項１又は２記載の移動装置。

【請求項8】

カラー画像を撮像する撮像部と、装置本体を移動させる走行部を有する移動装置の制御装置であって、
前記制御装置は、
マーカの色に関する情報と、前記マーカの配置に関する情報と、を記憶するマーカ情報記憶部と、
前記マーカの配置に関する情報に基づいて、移動装置の走行経路を決定する走行経路決定部と、
前記撮像部が撮像した前記カラー画像から、前記マーカの色に関する情報に基づいて前記マーカを検出する画像処理部と、
前記画像処理部が検出した前記マーカに基づいて、前記走行部を駆動する制御条件を計算する駆動情報演算部と、を含み、
前記マーカの色に関する情報は、単色で構成される前記マーカを検出するための情報である移動装置の制御装置。

【請求項9】

カラー画像を撮像する撮像部と、装置本体を移動させる走行部を有する移動装置を、コンピュータまたは電子回路で制御する方法であって、
前記コンピュータまたは電子回路が、
マーカの色に関する情報と、前記マーカの配置に関する情報と、を記憶するマーカ情報記憶処理と、
前記マーカの配置に関する情報に基づいて、前記移動装置の走行経路を決定する走行経路決定処理と、
前記撮像部が撮像した前記カラー画像から、前記マーカの色に関する情報に基づいて前記マーカを検出する画像処理と、
前記画像処理により検出した前記マーカに基づいて、前記走行部を駆動する制御条件を計算する駆動情報演算処理と、を実行し、
前記マーカの色に関する情報は、単色で構成される前記マーカを検出するための情報である移動装置の制御方法。

【請求項10】

請求項１または２記載の移動装置と、
単色で構成されるマーカを備えた移動システムであって、
前記移動装置が、前記マーカ情報記憶部に記憶された前記マーカの色に関する情報に基づいて、前記走行経路決定部が決定した前記走行経路に配置された前記マーカを検出するように構成された、移動システム。

【請求項11】

請求項１又は２に記載の移動装置と、
前記移動装置に載置された所定の作業を行うロボットと、を含み、
前記制御部および前記ロボットは、それぞれ通信部を有し、
前記制御部は、前記マーカごとに前記ロボットに作業開始信号を送信し、
前記ロボットは、前記制御部に作業終了信号を送信するよう構成されている移動型作業ロボット。

【請求項12】

前記ロボットが、環境測定を行う測定ユニットである、請求項１１記載の移動型作業ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象領域を移動する移動装置、移動装置の制御装置、移動装置の制御方法、移動システム、および移動型作業ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、対象空間の掃除、管理対象に対するロボットによる作業、荷物の運搬、またはサービス業務などにおいて、無人で目的の移動を達成する移動装置の開発が進んでいる。このような移動装置では、室内における自装置の位置を把握して移動するために、予め対象室内の地図が記録されている。または、マッピング等により対象領域の地図を作成する移動装置も知られている。

【0003】

地図を用いない場合、移動装置を対象領域の所定のルートに従って磁気誘導を用いて移動させるために、対象領域に磁気テープを事前に設置することがある。この場合には、移動装置は、固定された走行ルート上を自動走行する。

【0004】

他にも、移動装置の制御において、停止や回転などの移動装置の動作に関する情報を含むマーカを対象室内に適宜配置することもある。移動装置は、搭載されたカメラなどの撮像部でそのマーカを撮像し、マーカに含まれる情報に基づいて移動装置の動作を制御する。このようなマーカの一つとしては、対象領域に設置される旗状のサインポストがあげられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５‐２７５８９９号公報

【特許文献2】特開２０１４－０２１６２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

対象領域の地図を用いた移動装置の制御においては、地図情報の入力などにおいてロボット技術者や熟練した使用者による作業が必要となる。特に、初めて対象領域において移動装置を走行させる場合には、ロボット技術者と使用者の打ち合わせが不可欠となり手間と時間がかかる。すなわち、移動装置の使用者が、単独で所望の走行ルートを迅速かつ容易に設定することは難しい。また、地図を用いた移動装置では、無線通信を用いた測位を行う場合、精度に誤差が生じてしまう。ビーコン方式を用いるにしても、地図データの入力に加え、固定器の位置の設定などの手間が生じる。

【0007】

磁気テープを用いた走行ルートの設定では、磁気テープの事前設置が不可欠であり、また走行ルートが固定されてしまう。例えばクリーンルーム等の清浄空間においては、磁気テープの設置自体が難しい場合もある。サインポストを用いて走行ルートの設定を行う場合には、走行ルートに沿って多数のサインポストを設置する必要があり、使用者に各サインポストの動作内容と使用方法を理解する負担が生じる。また、サインポストそのものが、移動装置の障害物となる可能性も否定できない。

【0008】

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。その目的は、移動装置の使用者が容易かつ迅速に走行ルートの設定を行うことができる移動装置、移動装置の制御装置、移動装置の制御方法、移動システム、および移動型作業ロボットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明の移動装置は、以下のような特徴を有している。
（１）カラー画像を撮像する撮像部と、装置本体を移動させる走行部を有する移動装置であって、前記移動装置の制御部は、マーカの色に関する情報と、前記マーカの配置に関する情報と、を記憶するマーカ情報記憶部と、前記マーカの配置に関する情報に基づいて、前記移動装置の走行経路を決定する走行経路決定部と、前記撮像部が撮像した前記カラー画像から、前記マーカの色に関する情報に基づいて前記マーカを検出する画像処理部と、
前記画像処理部が検出した前記マーカに基づいて、前記走行部を駆動する制御条件を計算する駆動情報演算部と、を含み、前記マーカの色に関する情報は、単色で構成される前記マーカを検出するための情報である。

【0010】

（２） 前記マーカの配置に関する情報とは、前記マーカの行列情報、前記マーカの個数情報、前記移動装置のスタート位置情報が含まれ、前記走行経路決定部は、行列状に配置された各マーカにおける、前記移動装置の走行動作を決定しても良い。

【0011】

（３）前記撮像部は、前記マーカまでの距離を測定する深度センサ、をさらに含み、前記制御部は、前記移動装置から、前記画像処理部が検出した前記マーカまでの距離と、前記移動装置からの前記マーカの中心座標の角度と、を計算するターゲット位置演算部をさらに含み、前記駆動情報演算部は、前記ターゲット位置演算部が計算した前記マーカの距離と角度に関する情報に基づいて、前記走行部を駆動する制御条件を計算しても良い。

【0012】

（４）前記画像処理部は、前記マーカ情報記憶部に記憶されている前記マーカの色に関する情報を用いて、マスク画像を作成するマスク画像作成部と、前記マスク画像作成部が作成した前記マスク画像を用いて、前記カラー画像をフィルタリングするフィルタリング処理部と、前記フィルタリング処理部によりフィルタリングされた画像をエッジ画像に変換するエッジ画像変換部と、前記エッジ画像から図形の輪郭を取得する輪郭取得部と、前記輪郭取得部が取得した図形の輪郭から、図形の外接形状を取得し、前記マーカを検出するマーカ検出部と、を含んでいても良い。

【0013】

（５）前記画像処理部は、前記マーカ情報記憶部に記憶されている前記マーカの色に関する情報を用いて、マスク画像を作成するマスク画像作成部と、前記マスク画像作成部が作成した前記マスク画像を用いて、前記カラー画像をフィルタリングするフィルタリング処理部と、前記フィルタリング処理部によりフィルタリングされた画像をエッジ画像に変換するエッジ画像変換部と、前記エッジ画像から図形の輪郭を取得する輪郭取得部と、前記輪郭取得部が取得した図形の輪郭から、図形の外接形状を取得し、前記マーカを検出するマーカ検出部と、を含み、前記マーカ検出部は、前記輪郭取得部が取得した図形の輪郭から、図形の前記外接形状を取得する外接形状取得部と、前記外接形状取得部が取得した前記外接形状の中心座標に基づいて、当該外接形状が対象領域の所定位置に存在するか否かを判定するマーカ位置判定部と、前記マーカ位置判定部により所定位置に存在すると判断された前記マーカのサイズが、所定のサイズ内にあるか否かを判定するマーカサイズ判定部と、を含んでいても良い。

【0014】

（６）前記マーカ検出部は、前記マーカサイズ判定部がサイズが許容範囲内であると判断した外接矩形以前に、マーカサイズが許容範囲内であった外接矩形がある場合に、両者の面積を比較するマーカサイズ比較部、をさらに含んでいても良い。

【0015】

（７）前記マーカの色に関する情報は、ＲＧＢの抽出範囲であっても良い。

【0016】

また、上記の発明は、移動装置の制御装置および移動装置制御方法の発明としての態様を含む。また、以下の移動システムおよび移動型作業ロボットの態様を含み得る。

【0017】

（１）上記の移動装置と、単色で構成されるマーカを備えた移動システムであって、
前記移動装置が、前記マーカ情報記憶部に記憶された前記マーカの色に関する情報に基づいて、前記走行経路決定部が決定した前記走行経路に配置された前記マーカを検出するように構成されていても良い。

【0018】

（２）上記の移動装置と、前記移動装置に載置された所定の作業を行うロボットと、を含み、前記制御部および前記ロボットは、それぞれ通信部を有し、前記制御部は、前記マーカごとに前記ロボットに作業開始信号を送信し、前記ロボットは、前記制御部に作業終了信号を送信するよう構成されていても良い。

【0019】

（３）前記ロボットが、環境測定を行う測定ユニットであっても良い。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば自動走行装置の使用者が容易かつ迅速に走行ルートの設定を行うことができる移動装置、移動装置の制御装置、移動装置の制御方法、移動システム、および移動型作業ロボットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１の実施形態にかかる移動システムに含まれるマーカの例を示す構成図である。

【図2】第１の実施形態にかかる移動装置の外観を示す側面図であり、かつ他の実施形態の作業ロボットの外観を示す側面図である。

【図3】第１の実施形態にかかる移動装置の構成例を示すブロック図である

【図4】走行経路の決定を説明するための模式図であり、（ａ）は３×４の行列状に配置されたマーカ、（ｂ）はスタート位置が左に決定された場合の走行経路、（ｃ）はスタート位置が右に決定された場合の走行経路である。

【図5】第１の実施形態の画像処理部の詳細な構成の一例を示すブロック図である

【図6】撮像部の撮像範囲を説明するための模式図である。

【図7】移動のターゲットとなるマーカに対する移動装置の角度がθ°、マーカと移動装置の間の距離がＸｍである場合の移動装置の制御を説明するための模式図である。

【図8】使用者がＲＧＢの抽出範囲を設定するユーザインタフェースの一例を示す表示画面である。

【図9】使用者がマーカの配置に関する情報を設定するユーザインタフェースの一例を示す表示画面である。

【図10】マーカ検出部の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

［第１の実施形態］
［移動システム概要］
本発明に係る移動システムの実施形態について図面を参照しつつ説明する。移動システムは、被検出体としてのマーカＭと、このマーカＭを読み取ることで、装置本体の移動を実行する移動装置１を含み構成されている。

【0023】

［マーカ］
移動システムに含まれるマーカＭについて、図１を参照して説明する。図１（ａ）に示す通り、マーカＭは、単一の色で構成された単色マーカである。単一の色で構成されるとは、例えばＲＧＢ（０、８９、１８９）というように、固定された一つのＲＧＢ値を有する色のみにて構成されることを意味する。すなわち、マーカＭは一色のみで構成され、他の色味を含まない。よって、マーカＭはその色により特定可能なマーカＭであると言える。

【0024】

対象領域に複数配置するマーカＭは、所定の形状とすることが好ましい。例えば、マーカＭを矩形や円形のマーカＭとすることができるが、形状は適宜変更可能である。ただし、例えば矩形のマーカＭにおいて中心座標が抽出可能なように、所定位置の座標を抽出できる形状が好ましい。図１（ｂ）のように、真円状のマーカＭを使用すると、マーカＭを対象領域に配置する際にマーカＭの角度を気にする必要がなくて良い。マーカＭは、色に加えて、形状からも特定可能なマーカＭとすることができる。

【0025】

図１（ｃ）および（ｄ）に示すように、例えば紙ＰにマーカＭを印刷して用いることもできる。この場合には紙Ｐの色が露出している部分はマーカＭには含まれない。また、図１（ｄ）に示すようにマーカＭをリング状とすることもできる。この場合には、紙Ｐの色が露出している部分として、リング状のマーカＭの内周を外周とする円の部分があるが、この円の部分もマーカＭには含まれない。上記の通り、移動システムのマーカＭは単一の色で構成される。そのため、仮にマーカＭの周囲に複数の色が存在してマーカＭを構成しているように見える場合であっても、マーカＭは常に単一の色で構成されており、この単一の色以外を有する部分はマーカＭとして捉えない。

【0026】

マーカＭは、単一の色を有する、樹脂、プラスチック、ポリプロピレンの平板とすることができる。ただし、上記の通り、紙などに単一の色を印刷してマーカＭとしても良い。移動装置１がマーカＭの色を確定しやすくするために、マーカＭは、照明などの光を反射しない素材を用いることが好ましい。マーカＭに、表面加工を施しても良い。例えば、マーカＭを樹脂などの平板とする場合には、表面にエンボス加工を行うと良い。例えば、紙にマーカＭを印刷する場合には、マットコート印刷を用いたり、低反射ラミネートマットでラミネート加工しても良い。

【0027】

また、対象領域内に含まれる壁面や床面に、塗料等でマーカＭを描いても良い。他にも、対象領域の床面に、他の床面の色と異なる単一の色のタイルを埋め込むことにより、このタイルをマーカＭとしても良い。このように、マーカＭは床置きとしたり、床面や壁面の一部としたりすることが可能であるため、マーカＭが移動装置１の移動の障害物とならず良い。マーカＭは、例えばマーカＭが正方形の場合には３０×３０ｃｍ程度の大きさとすると良い。ただし、移動装置１がマーカＭを検出可能な大きさであればよく、マーカＭの寸法は適宜変更可能である。

【0028】

［移動装置］
移動装置１は、例えば室内等において、予め設定された対象領域を自律走行する装置である。移動装置１は、装置本体を移動させる走行部を有する。移動装置１は移動以外の動作を行うように構成できる。例えば、対象領域内を移動しつつ、対象領域の環境測定を行うように構成しても良い。他にも、対象領域の掃除、荷物の積み降ろし、バルブの開閉等、様々な動作を行うロボットと組み合わせ得る。

【0029】

図２は、移動装置１の外観を示す側面図である。図３は、移動装置１の構成例を示すブロック図である。図２に示す通り、移動装置１は、箱型の筐体１００を有する。筐体１００は、移動装置１の構成部を収容する箱型の筐体１００ａと、移動装置１に搭載されるロボットを収容する箱型の筐体１００ｂを含んでいても良い。以下の説明では、筐体１００ａおよび筐体１００ｂを併せて、筐体１００と表現する場合もある。筐体１００ａの下面側に設けられた一対の駆動輪である走行部１０１がモータ１０２により回転駆動されることにより自走可能に構成されている。図３に示す通り、移動装置１は、撮像部１０および制御部２０を有する。

【0030】

（撮像部）
図２に示す通り、撮像部１０は、本実施形態では筐体１００の外面に取り付けられている。ただし、筐体１００の内部に収容し、筐体１００に穴を設けて対象領域を撮像する構成としても良い。また、本実施形態では、撮像部１０は対象領域の床面に置かれたマーカＭを撮像することを想定している。そのため、撮像部１０は、対象領域の床面を鳥瞰するように、筐体１００の上面に取り付けられている。

【0031】

図３に示す通り、撮像部１０は、ＲＧＢカメラ１１と深度センサ１２を含む。ＲＧＢカメラ１１は、マーカＭのカラー画像を撮像するカメラである。深度センサ１２は、マーカＭの深度情報を検出するセンサである。撮像部１０で得られたカラー画像および深度情報は、後述する制御部２０の画像処理部２４に出力される。

【0032】

ＲＧＢカメラ１１は、図示は省略するが、マーカＭが反射した光が入射する入射光学系、入射光を撮像素子に結像させる結像光学系、及び撮像素子を備える。撮像素子としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等があり、ＲＧＢカラーフィルターが配置される。この構成により、ＲＧＢカメラ１１は、の諧調値を画素値として含むカラー画像を撮像する。なお、ＲＧＢカメラ１１は、マーカＭのカラー画像が取得できれば良く、他の撮像装置で代替可能である。

【0033】

ＲＧＢカメラ１１の仕様の一例を、以下の表１に示す。

【表1】

【0034】

また、ＲＧＢカメラ１１の取り付け仕様の一例を、以下の表２に示す。表２の仕様は、床面に配置されたマーカＭを撮像する際の取り付け条件の一例である。ＲＧＢカメラ１１の取り付け仕様は、撮像対象となるマーカＭの配置に合わせて適宜変更可能である。

【表2】

【0035】

深度センサ１２は、例えば、マーカＭの深度画像を撮像することにより、深度センサ１２からマーカＭまでの深度（距離）を検出するように構成されている。例えば、深度センサ１２は、検出したマーカＭの中心座標までの距離を検出するよう構成できる。本実施形態では、深度センサ１２としてステレオカメラ方式の深度センサ１２を用いる。ステレオカメラ方式の深度センサ１２の一例としては、２つのカメラを有するものがある。深度センサ１２は、深度センサ１２が有する２つのカメラが撮影した画像の視差情報から深度を算出可能に構成されている。ただし、赤外線などのレーザー光をマーカＭに当て、はね返ってくるまでの時間で対象物との距離を計測するＴｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔカメラ方式の深度センサ１２を用いても良い。

【0036】

（制御部）
図３に示す通り、制御部２０は、入力部Ｉや出力部Ｏが接続された、ＣＰＵやメモリを含み所定のプログラムで動作するコンピュータや専用の電子回路で構成されている。この制御部２０は、移動装置１の制御装置として捉えることができる。また、制御部２０の処理をコンピュータが実行する移動装置１の制御方法として捉えることもでき、制御方法の各処理をコンピュータに実行させる移動装置１の制御プログラムとして捉えても良い。なお、ハードウェアでの処理範囲や、プログラムを含むソフトウェアでの処理範囲に関しても適宜設定可能であり、特定の態様に限定されない。

【0037】

制御部２０は、撮像部１０に接続されており、撮像部１０のＲＧＢカメラ１１が撮像したカラー画像や深度センサ１２が検出した深度情報を取得可能に構成されている。制御部２０は、マーカ情報記憶部２１、走行経路決定部２２、移動情報記憶部２３、画像処理部２４、ターゲット位置演算部２５、ターゲット情報記憶部２６、駆動情報演算部２７、モータ制御部２８、を含む。

【0038】

（マーカ情報記憶部）
マーカ情報記憶部２１は、入力部Ｉを介して入力されたマーカ情報を記憶する記憶部である。マーカ情報とは、マーカＭの色に関する情報と、マーカＭの配置に関する情報を含む。マーカＭの色に関する情報としては、例えば、ＲＧＢの抽出範囲がある。ＲＧＢの抽出範囲は、ＲＧＢカメラ１１により撮像されたカラー画像から、単色で構成されるマーカＭを検出するために用いられる。

【0039】

例えば、マーカＭがＲＧＢ（０、８９、１８９）である場合のＲＧＢの抽出範囲の一例を、以下の表３に示す。

【表3】

マーカ情報記憶部２１は、例えば表３に記載のＲＧＢ抽出範囲を、青色のマーカＭを用いる場合のデフォルト値として記憶することもできる。このように、複数の所定の色のマーカＭに対するＲＧＢ抽出範囲をそれぞれのデフォルト値として記憶する構成としても良い。

【0040】

マーカＭの配置に関する情報としては、例えば、格子状に配置されるマーカＭの行列情報、マーカＭの個数情報、移動装置１のスタート位置情報が含まれる。マーカＭの行列情報とは、例えば、３×４の行列にマーカＭが配置される、という情報である。マーカＭの個数情報としては、例えば１２個のマーカＭが配置される、という情報である。ただし、例えば３×４の行列にマーカＭが配置される場合に、マーカＭの総数が１１個である、という入力も可能である。この場合には、走行経路の最後に位置するマーカＭが１つ除かれるように、１１個のマーカＭを３×４の行列上に配置する。

【0041】

移動装置１のスタート位置情報とは、走行開始時に移動装置１が左側または右側のどちらに進むかを示す情報である。ただし、移動装置１のスタート位置情報は、走行経路決定部２２が最短時間で走行可能な経路をシミュレーションして、自動的に決定することもできる。マーカ情報記憶部２１に記憶されるマーカＭの配置に関する情報の一例を、以下の表４に示す。

【表4】

【0042】

（走行経路決定部）
走行経路決定部２２は、マーカ情報記憶部２１に記憶されたマーカＭの配置に関する情報に基づいて、移動装置１の走行経路を決定する処理部である。走行経路決定部２２は、マーカＭの行列情報、マーカＭの個数情報、移動装置１のスタート位置情報を用いて、移動装置１の進行方向を含めた対象領域内の走行経路を決定する。具体的には、走行経路決定部２２は、行列状に配置された各マーカＭにおける移動装置１の走行動作を決定する。走行経路決定部２２が決定する移動装置１の走行動作には、以下の表５に記載の４つの動作が含まれる。

【表5】

【0043】

図４は、走行経路決定部２２が決定する走行経路を示す図である。例えば、表４に記載のマーカＭの配置に関する情報に基づくと、図４（ａ）に示すように、３×４の行列で１２個のマーカＭが配置される。まず、走行経路決定部２２は、１２個のマーカＭにける走行動作内容を、全て「１（前進）」に設定する。

【0044】

次に、走行経路決定部２２は、行数×奇数倍と行数×奇数倍＋１のマーカＭに、以下の走行動作内容を設定する。
スタート位置が左の場合：「２（右に９０度旋回し前進）」
スタート位置が右の場合：「３（左に９０度旋回し前進）」

【0045】

そして、走行経路決定部２２は、行数×偶数倍と行数×偶数倍＋１のマーカＭに、以下の走行動作内容を設定する。
スタート位置が左の場合：「３」
スタート位置が右の場合：「２」
最後に、行列における最後のマーカＭに、走行動作内容「４」設定する。

【0046】

具体的には、表４のマーカＭの配置に関する情報ではスタート位置が左に設定されているため、図４（ｂ）に示す通り、走行経路決定部２２は、３個目、４個目、９個目、１０個目のマーカＭに、「２」を設定する。そして、走行経路決定部２２は、６個目および７個目のマーカＭに、「３」を設定する。最後に、１２番目のマーカＭに、「４」を設定する。

【0047】

仮に、表４の情報において、スタート位置が右に設定されていた場合、図４（ｃ）に示す通り、走行経路決定部２２は、３個目、４個目、９個目、１０個目のマーカＭに、「３」を設定する。そして、走行経路決定部２２は、６個目および７個目のマーカＭに、「２」を設定する。最後に、１２番目のマーカＭに、「４」を設定する。図４（ｂ）および（ｃ）には、理解を助けるために、移動装置１の実際の走行経路を破線の矢印で示している。

【0048】

なお、移動装置１にロボットを搭載して作業を行う場合には、各マーカＭに到着した際にロボットに対する動作指示を出力するよう設定すると良い。そして、ロボットから動作終了信号を受信した後に、移動装置１の走行動作内容を実行する構成とすることができる。以上のように、走行経路決定部２２は、マーカＭの配置に関する情報に基づいて、移動装置１が各マーカＭを順次移動できるように、各マーカＭにおける走行動作内容を決定する。走行経路決定部２２は、決定した各マーカＭにおける走行動作内容を移動情報記憶部２３に出力する。

【0049】

（移動情報記憶部）
移動情報記憶部２３は、移動装置１の対象領域における走行経路に関する情報を記憶する記憶部である。移動情報記憶部２３には、走行経路決定部２２が決定した各マーカＭにおける移動装置１の走行動作内容が保存される。

【0050】

（画像処理部）
画像処理部２４は、マーカ情報記憶部２１のマーカＭの色に関する情報と、撮像部１０が出力したカラー画像と深度情報を用いて、対象領域に設置されたマーカＭを検出する処理部である。画像処理部２４は、移動装置１が移動情報記憶部２３に記憶されている走行経路に関する情報に基づいて走行動作を行うたびに、撮像部１０からカラー画像と深度情報を取得して画像処理を行うように構成されている。

【0051】

図５は、画像処理部２４の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図５に示す通り、画像処理部２４は、マスク画像作成部２４ａ、フィルタリング処理部２４ｂ、グレースケール変換部２４ｃ、ノイズ除去部２４ｄ、エッジ画像変換部２４ｅ、輪郭取得部２４ｆ、マーカ検出部２４ｇ、描画部２４ｈを含む。

【0052】

マスク画像作成部２４ａは、マーカ情報記憶部２１に記憶されているマーカＭの色に関する情報を用いて、マスク画像を作成する。マスク画像とは、例えば表３に記載のＲＧＢ抽出範囲内にあるカラー画像のみを抽出できるように、ＲＧＢカメラ１１が撮像したカラー画像をフィルタリングするための画像である。フィルタリング処理部２４ｂは、マスク画像作成部２４ａが作成したマスク画像を用いて、カラー画像をフィルタリングする処理部である。このフィルタリング処理により、カラー画像からＲＧＢ抽出範囲内にあるカラー画像が抽出される。

【0053】

グレースケール変換部２４ｃは、フィルタリング処理部２４ｂで抽出されたカラー画像をグレースケール画像に変換する処理部である。ノイズ除去部２４ｄは、グレースケール変換部２４ｃで変換されたグレースケール画像に対して、メディアンフィルタによりノイズを除去する処理部である。グレースケール変換部２４ｃおよびノイズ除去部２４ｄによる処理により、ＲＧＢ抽出範囲で抽出されたカラー画像内に含まれるエッジ部分を残したまま、画像内のノイズが除去される。

【0054】

エッジ画像変換部２４ｅは、ノイズ除去部２４ｄでノイズが除去された画像に対して、エッジ検出を行う処理部である。エッジ画像変換部２４ｅは、ノイズ除去部２４ｄから入力されたグレースケール画像を二値化画像に変換し、Ｃａｎｎｙ法でエッジ画像に変換する。輪郭取得部２４ｆは、エッジ画像変換部２４ｅが作成したエッジ画像から、図形の輪郭を取得する処理部である。この輪郭取得部２４ｆは、エッジ画像内にある全ての図形の輪郭を取得するため、仮にＲＧＢ抽出範囲内の色味を有する物体と、マーカＭとを含むカラー画像が撮像された場合には、この物体とマーカＭの輪郭が取得される。また、複数のマーカＭが撮像されたカラー画像が撮像された場合には、複数のマーカＭの輪郭が取得される。

【0055】

マーカ検出部２４ｇは、輪郭取得部２４ｆが取得した図形の輪郭から、移動装置１の直近のマーカＭを検出するための処理部である。マーカ検出部２４ｇは、外接形状取得部ｇ１、マーカ位置判定部ｇ２、マーカサイズ判定部ｇ３、マーカサイズ比較部ｇ４、マーカ記憶部ｇ５を含む。

【0056】

外接形状取得部ｇ１は、輪郭取得部２４ｆが取得した図形の輪郭から、図形の外接形状を取得する処理部である。外接形状取得部ｇ１が取得する外接形状は、使用されるマーカＭの形状に合わせて、適宜設定可能である。例えば、矩形のマーカＭを用いる場合には、外接形状取得部ｇ１は、輪郭取得部２４ｆが取得した図形の輪郭から、外接矩形を取得するよう構成される。また、外接矩形の回転角度を検出し、所定の回転角度範囲内のものを処理対象としても良い。外接形状取得部ｇ１は、取得した図形の中心座標と、図形の面積と、を取得する構成とすることができる。

【0057】

マーカ位置判定部ｇ２は、外接形状取得部ｇ１が取得した外接形状の中心座標に基づいて、この外接形状が対象領域の所定位置に存在するか否かを判定する判断部である。例えば、矩形のマーカＭが床面に配置されている場合には、矩形中心座標から計算される床面とカメラの間の距離Ａが、深度センサ１２が測定した測定距離をＢとした場合に、Ｂ－α＜Ａ＜Ｂ＋αを満たす場合には、マーカＭが床面にあると判断することができる。ここで、αは測定誤差や計算誤差を含み、例えば０．１ｍ程度と考えることができる。マーカ位置判定部ｇ２の判定条件は、マーカＭの外接形状および配置位置において適宜変更可能である。

【0058】

マーカサイズ判定部ｇ３は、マーカ位置判定部ｇ２により所定位置に存在すると判断されたマーカＭのサイズが、所定のサイズ内にあるか否かを判定する判断部である。例えば、矩形のマーカＭが床面に配置されている場合には、矩形サイズＣが、深度センサ１２で測定した矩形の中心座標とカメラとの距離に対応した矩形の高さと幅に基づく矩形サイズをＤとした場合に、Ｄ－β＜Ｃ＜Ｄ＋βを満たす場合には、マーカＭのサイズが許容範囲内であると判断する。ここで、βは測定誤差や計算誤差を含み、例えばＤ×０．３程度と考えることができる。すなわち、計算した矩形サイズ（Ｄ）の±３０％をβとすることができる。マーカサイズ判定部ｇ３の判定条件は、マーカＭの外接形状および配置位置において適宜変更可能である。

【0059】

マーカサイズ比較部ｇ４は、マーカサイズ判定部ｇ３がサイズが許容範囲内であると判断した外接矩形以前に、マーカサイズが許容範囲内であった外接矩形がある場合に、両者の面積を比較する比較部である。マーカサイズ比較部ｇ４は、後述のマーカ記憶部ｇ５から過去の外接矩形を取得し、今回の外接矩形と面積を比較する。マーカサイズ比較部ｇ４により、面積が最大と判断された矩形が、移動装置１に最も近いマーカＭであると判断できる。マーカＭのサイズの比較には、外接矩形から計算された面積を用いても良いし、深度センサ１２が測定した、マーカＭの中心座標までの距離を用いても良い。距離を用いる場合には、移動装置１に最も近い外接矩形の面積が最大であると判断できる。

【0060】

マーカサイズ比較部ｇ４が、今回の外接矩形の面積が、過去の外接矩形の面積を上回ると判断した場合に、今回の矩形が検出対象のマーカＭであると判断する。その場合、マーカサイズ比較部ｇ４は、今回の外接矩形の情報をマーカ記憶部ｇ５に出力する。マーカ記憶部ｇ５は、マーカサイズ比較部ｇ４により検出対象のマーカＭであると判断したマーカＭと、その面積に関する情報を記憶する記憶部である。

【0061】

描画部２４ｈは、マーカ記憶部ｇ５に記憶されている検出対象のマーカＭに対して、ＲＧＢカメラ１１のカラー画像に赤枠を描画する処理部である。すなわち、描画部２４ｈは、検出対象のマーカＭの周縁を囲うように、カラー画像に赤枠を描画する。

【0062】

（ターゲット位置演算部）
図３に示すターゲット位置演算部２５は、移動装置１から画像処理部２４により検出対象のマーカＭであると判断されたマーカＭまでの距離と、移動装置１からのマーカＭの中心座標の角度と、を計算する演算部である。具体的には、ターゲット位置演算部２５は、移動装置１の深度センサ１２とマーカＭの間の距離に基づいて、移動装置１からマーカＭまでの距離と進行方向（角度）とを計算により求める。なお、図６に、撮像部１０の撮影範囲について理解を助けるために、撮影範囲の模式図を示す。

【0063】

撮像部１０の画像範囲については、縦方向の撮像部１０からの範囲を（ｄ１、ｄ２）、横方向の範囲を（ｗ１、ｗ２）とした場合、以下の式で求めることができる。
＜数１＞
ｄ１＝ｈ０×ｔａｎ（ａ０－ａｖ／２）
ｄ２＝ｈ０×ｔａｎ（ａ０＋ａｖ／２）
ｗ１＝２×√（ｈ０×ｈ０＋ｄ１×ｄ１）×ｔａｎ（ａｈ／２）
ｗ２＝２×√（ｈ０×ｈ０＋ｄ２×ｄ２）×ｔａｎ（ａｈ／２）
ここで、ここで、ａｈは撮像部１０の水平方向の画角（°）、ａｖは撮像部１０の垂直方向の画角（°）、ｈ０は撮像部１０の取付位置の高さ（ｍ）、ａ０は撮像部１０の取付位置の角度（°）である。

【0064】

ターゲット位置演算部２５の演算処理について以下に説明する。まず、マーカＭの中心座標（ｘ，ｙ）から移動装置１の中心までの距離（ｔｄ）は、以下の式で求めることができる。
＜数２＞
ｔｄ＝ｈ０×ｔａｎ（ａ０－ａｈ／２＋（ｈ－ｙ）×ａｖ／ｈ）
ここで、ｈはカメラの解像度の高さである。

【0065】

マーカＭの中心座標（ｘ，ｙ）から撮像部１０までの距離（ｔｄ’）は、以下の式で求めることができる。
＜数３＞
ｔｄ’＝√（ｔｄ×ｔｄ＋ｈ０×ｈ０）／ｃｏｓ（ｘ×ａｈ／ｗ－ａｈ／２）
ここで、ｗはカメラの解像度の幅である。

【0066】

移動装置１の中心から、マーカＭの中心への角度（ｔａ）は、以下の式で求めることができる。
＜数４＞
ｔａ＝ｔａｎ－１（（（ｘ－ｗ／２）×ｔｄ’×ｔａｎ（ａｈ／２）／（ｗ／２））／ｔｄ’）
ターゲット位置演算部２５は、計算したマーカＭの距離と角度に関する情報を、ターゲット情報記憶部２６に出力する。

【0067】

（ターゲット情報記憶部）
ターゲット情報記憶部２６は、ターゲット位置演算部２５が計算したマーカＭの距離と角度に関する情報を記憶する記憶部である。これらの情報は、駆動情報演算部２７により取得される。

【0068】

（駆動情報演算部）
駆動情報演算部２７は、移動情報記憶部２３に記憶されている対象領域における走行経路に関する情報と、ターゲット情報記憶部２６に記憶されているマーカＭの距離と角度に関する情報に基づいて、モータ１０２を駆動する制御条件を計算する演算部である。駆動情報演算部２７が制御条件を決定する処理を、図７を参照して説明する。図７は、移動のターゲットとなるマーカＭに対する移動装置１の角度がθ°、マーカＭと移動装置１の間の距離がＸｍである場合の移動装置１の制御を説明するための模式図である。

【0069】

図７のＮｏ．１に示すように、移動のターゲットとなるマーカＭに対する移動装置１の角度がθ°の場合、駆動情報演算部２７はこのθ°が、移動装置１の最少移動範囲内であるか否かを判断する。最小移動範囲とは、例えばθ°が±３°以下であるというように、移動装置１の傾きを修正せず直進したとしても、移動装置１がマーカＭ上に到達できる角度の範囲を意味する。駆動情報演算部２７は、θ°が最少範囲内である場合には、移動装置１をＸｍ前進走行するように駆動条件を決定する。

【0070】

駆動情報演算部２７は、θ°が最少範囲外である場合には、移動装置１を旋回させる方向と度数を決定する。図７の例の場合には、Ｎｏ．２に示すように移動装置１を右にθ°回転してから、Ｎｏ．３に示すように移動装置１をＸｍ前進走行するように駆動条件を決定する。駆動情報演算部２７は、前進走行の駆動条件を、走行開始時より緩やかな加速でマーカＭに接近し、マーカＭが近づくと緩やかな減速でＸｍの距離分を走行後、停止するように設定する。

【0071】

緩やかな加速とは、例えば、速度０ｍ／ｓの状態から、０．３ｍ／ｓに約２秒で至る程度の加速を意味する。すなわち、加速度は０．１５ｍ／ｓ^２程度とすることができる。また、緩やかな減速とは、例えば、速度０．３ｍ／ｓの状態から、速度０ｍ／ｓに約２秒で至る程度の減速を意味する。すなわち、減速度（負の加速度）は０．１５ｍ／ｓ^２程度とすることができる。減速後は、走行距離を確認しながら停止するように構成すれば良い。駆動情報演算部２７は、決定したモータ１０２の駆動条件をモータ制御部２８に出力する。

【0072】

（モータ制御部）
モータ制御部２８は、駆動情報演算部２７が決定した制御条件に基づいて、モータ１０２を制御する処理部である。モータ制御部２８は、制御条件に基づいて、モータ１０２に駆動信号を出力する。

【0073】

［動作］
本実施形態の移動システムの動作を以下に説明する。以下の説明では、移動システムの使用者による移動装置１の設定を含めて、実際の移動システムの利用の流れに沿って各動作を説明する。また、使用者による入力部Ｉを介した移動装置１への入力についても、具体的な表示画面を示して説明する。

【0074】

（移動装置への情報の入力）
移動システムの使用者は、移動装置１に対して、入力部Ｉを介してマーカ情報を入力する。マーカ情報は、マーカＭの色に関する情報と、マーカＭの配置に関する情報を含む。図８は、使用者がＲＧＢの抽出範囲を設定するための表示画面の一例である。図８の表示画面では、カラー画像３０とエッジ画像３１が表示されている。カラー画像３０は、ＲＧＢカメラ１１が撮像したカラー画像に画像処理部２４が画像処理を行い、検出対象のマーカＭに対して赤枠が描画されている画像である。エッジ画像３１は、エッジ画像変換部２４ｅが変換した二値化画像において、輪郭取得部２４ｆが図形の輪郭を取得して描画した画像である。

【0075】

図８に示す通り、ＲＧＢ抽出用の表示画面では、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、及びＢ（青色）の各色について、抽出範囲の最大値と最小値を決定するためのスライダーバー３２が表示されている。使用者は、カラー画像３０とエッジ画像３１を見ながら、各色のスライダーバー３２の矢印をスライドさせて、マーカＭに枠線を描画可能なＲＧＢの抽出範囲を決定しても良い。使用者が決定したＲＧＢ抽出範囲は、マーカ情報記憶部２１に記憶される。

【0076】

図９は、使用者がマーカＭの配置に関する情報を設定するための表示画面の一例である。図９の表示画面では、マーカＭの行列情報のうち行を選択するためのプルダウンリスト４０と、列を選択するためのプルダウンリスト４１、マーカＭの個数を選択するためのプルダウンリスト４２も含まれる。使用者は、これらのプルダウンリスト４０～４２より、所望の数を選択する。

【0077】

さらに、表示画面には、移動装置１のスタート位置情報を選択するためのプルダウンリスト４３も表示されている。プルダウンリスト４３は、「ＬＥＦＴ」と「ＲＩＧＨＴ」の選択肢を含む。使用者は、走行開始時に移動装置１が左側または右側のどちらに進むかを決定し、所望のスタート位置を選択する。使用者が決定したマーカＭの配置に関する情報は、マーカ情報記憶部２１に記憶される。そして、走行経路決定部２２により移動装置１の走行経路が決定される。図９の表示画面には、使用者が選択したマーカＭの配置に関する情報に基づいて走行経路決定部２２が決定した移動装置１の走行経路を表示する、経路表示部４４がさらに含まれる。また、移動装置１の移動を開始するためのスタートボタン４５が含まれていても良い。

【0078】

（移動装置の動作）
移動装置１の動作について、以下に説明する。ここでは、移動装置１に室内環境測定を行う測定ユニットが搭載され、移動装置１がマーカＭに到達する度に環境測定が行われる場合を例に説明する。使用者が、例えば図９の表示画面に含まれるスタートボタン４５を押下すると、移動装置１に搭載されたユニットが環境測定を開始する。環境測定が完了した旨の信号をユニットから受信すると、移動装置１の移動動作が開始される。

【0079】

具体的には、移動情報記憶部２３に記憶されている移動装置１の走行動作内容を参照し、走行動作内容が「１（前進）」の場合には、画像処理部２４による画像処理を開始する。画像処理部２４の各処理部は、撮像部１０が撮像したカラー画像および深度情報に基づいて、マスク画像の作成、フィルタリング、グレースケール変換、ノイズの除去、エッジ画像変換、輪郭の取得、マーカＭの検出、および描画を行う。このうち、マーカＭの検出処理について、以下により具体的に説明する。

【0080】

図１０は、床置きの矩形マーカＭを検出する場合におけるマーカ検出部２４ｇの処理手順を示すフローチャートの一例である。ステップＳ０１において、外接形状取得部ｇ１は、輪郭取得部２４ｆが取得した図形の輪郭から、図形の外接矩形を取得し、ステップＳ０２に進む。

【0081】

ステップＳ０２において、マーカ位置判定部ｇ２は、取得した外接矩形の中心座標に基づいて、この矩形が床面に存在するか否かを判断する。具体的には、矩形中心座標から計算したカメラとの距離Ａが、矩形中心座標における深度センサ測定距離をＢとした場合に、Ｂ－α＜Ａ＜Ｂ＋αを満たす場合（ステップＳ０２ ＹＥＳ）に、矩形が床面に存在すると判断し、ステップＳ０３に進む。一方、Ｂ－α＜Ａ＜Ｂ＋αを満たさない場合（ステップＳ０２ ＮＯ）に、矩形が床面に存在しないと判断し、ステップＳ０１に戻る。

【0082】

ステップＳ０３において、マーカサイズ判定部ｇ３は、取得した外接矩形の面積が許容範囲か否かを判断する。具体的には、矩形サイズＣが、矩形の中心座標とカメラとの距離から計算した矩形サイズをＤとした場合に、Ｄ－β＜Ｃ＜Ｄ＋βを満たす場合（ステップＳ０３ ＹＥＳ）に、矩形のサイズが許容範囲であると判断し、ステップＳ０４に進む。一方、Ｄ－β＜Ｃ＜Ｄ＋βを満たさない場合（ステップＳ０３ ＮＯ）に、矩形のサイズが許容範囲にないと判断し、ステップＳ０１に戻る。

【0083】

ステップＳ０４において、マーカサイズ比較部ｇ４は、今回の外接矩形以前に、マーカサイズが許容範囲内であったマーカＭがある場合に、今回のマーカＭと前回のマーカＭの面積を比較する。今回の外接矩形の矩形面積が、前回の矩形面積より大きい場合（ステップＳ０４ ＹＥＳ）、今回の矩形が検出対象のマーカＭであると判断し、ステップＳ０５に進む。一方、今回の外接矩形の矩形面積が、前回の矩形面積より小さい場合（ステップＳ０４ ＮＯ）、今回の矩形波検出対象のマーカＭではないと判断し、ステップＳ０１に戻る。

【0084】

ステップＳ０５において、マーカ記憶部ｇ５が、マーカサイズ比較部ｇ４により検出対象のマーカＭであると判断したマーカＭと、その面積に関する情報を記憶する。その後、ステップＳ０１～０５を、輪郭取得部２４ｆが輪郭を取得した図形の数だけ繰り返し、最終的にマーカ記憶部ｇ５に記憶されている、面積が最も大きなマーカＭが検出対象のマーカＭとなる。そして、ステップＳ０６において、マーカ記憶部ｇ５に記憶されている検出対象のマーカＭについて、描画部２４ｈがＲＧＢカメラ１１のカラー画像に赤枠を描画する。

【0085】

以上のようにして検出されたマーカＭについて、ターゲット位置演算部２５は、マーカＭまでの距離と、移動装置１からのマーカＭの中心座標の角度と、を計算し、結果をターゲット情報記憶部２６に記憶する。駆動情報演算部２７は、ターゲット情報記憶部２６に記憶されているマーカＭの距離と角度に関する情報に基づいて、モータ１０２を駆動する制御条件を計算する。そして、モータ制御部２８が、駆動情報演算部２７が決定した制御条件に基づいて、モータ１０２を制御することにより、モータ１０２により駆動輪である走行部１０１が回転され、移動装置１が前進する。移動装置１は、次のマーカＭへの移動を終了すると、再度、環境測定を開始する。

【0086】

なお、移動情報記憶部２３に記憶されている移動装置１の走行動作内容を参照し、走行動作内容が「２（右に９０度旋回し前進）」および「３（左に９０度旋回し前進）」の場合、当該旋回動作を行った後に、上記の移動装置１の移動動作が行われ、移動装置１が前進する。走行動作内容が「４（走行停止）」の場合には、移動装置１は運転を停止する。

【0087】

［作用効果］
以上のような本実施形態の移動装置１の作用効果は、以下のとおりである。
（１）カラー画像を撮像する撮像部１０と、装置本体を移動させる走行部１０１を有する移動装置１であって、移動装置１の制御部２０は、マーカＭの色に関する情報と、マーカＭの配置に関する情報と、を記憶するマーカ情報記憶部２１と、マーカＭの配置に関する情報に基づいて、移動装置１の走行経路を決定する走行経路決定部２２と、撮像部１０が撮像したカラー画像から、マーカＭの色に関する情報に基づいてマーカＭを検出する画像処理部２４と、画像処理部２４が検出したマーカＭに基づいて、走行部１０１を駆動する制御条件を計算する駆動情報演算部２７と、を含み、マーカＭの色に関する情報は、単色で構成されるマーカＭを検出するための情報である。

【0088】

移動装置１では、マーカＭの配置に関する情報を用いて走行経路決定部２２が決定した走行経路上を移動装置１が移動し、撮像部１０がカラー画像を得る。移動装置１は、このカラー画像から、マーカＭの色に関する情報を用いて次のマーカＭを検出するための構成を有する。移動装置１は、走行経路上に配置されたマーカＭを探して、検出したマーカＭに向かって移動することで、走行経路決定部２２が決定した走行経路に従って移動を行うことができる。言い換えれば、移動装置１にとって、マーカＭは通過ポイントである。

【0089】

移動装置１により検出される、通過ポイントであるマーカＭは、単色で構成することが可能である。走行経路は移動装置１によりあらかじめ決定されているため、マーカＭ自身が、例えばサインポストのように走行動作の内容等の情報を持つ必要はない。従って、使用者は、所望の走行経路に見あう位置に、単色のマーカＭを適宜配置するだけで良い。従って、使用者が容易かつ迅速に走行ルートの設定を行うことができる移動装置１が提供可能となる。

【0090】

（２）マーカＭの配置に関する情報とは、マーカＭの行列情報、マーカＭの個数情報、移動装置１のスタート位置情報が含まれ、走行経路決定部２２は、行列状に配置された各マーカにおける、移動装置１の走行動作を決定する。

【0091】

走行経路決定部２２は、マーカＭの行列情報およびマーカＭの個数情報に基づいて、マーカＭの配置を決定する。そして、移動装置１のスタート位置情報を用いて、各マーカにおいて移動装置１が行う走行動作を決定する。従って、移動装置１は、通過ポイントである各マーカＭに到達する度に、設定されている走行動作を行い、次のマーカＭへと移動可能となる。マーカＭが行列状に配置されている場合には、移動装置１の走行動作は「前進」「右旋回＋前進」「左旋回＋前進」「停止」の４つであり、使用者も直感的にマーカＭの配置を決定することが可能となる。

【0092】

そして、実際に床面等にマーカＭを配置する際も、実際の間隔等を細かく気にする必要はなく、移動装置１に入力した行列で入力した個数のマーカＭを配置すればよい。よって、移動装置１の技術者でなくとも、移動装置１の走行ルートの設定が容易に行うことができる。

【0093】

（３）撮像部１０は、マーカＭまでの距離を測定する深度センサ１２、をさらに含み、制御部２０は、移動装置１から、画像処理部２４が検出したマーカＭまでの距離と、移動装置１からのマーカＭの中心座標の角度と、を計算するターゲット位置演算部２５をさらに含み、駆動情報演算部２７は、ターゲット位置演算部２５が計算したマーカＭの距離と角度に関する情報に基づいて、走行部１０１を駆動する制御条件を計算する。

【0094】

深度センサ１２によりマーカＭまでの距離を測定し、ターゲット位置演算部２５が、検出したマーカＭまでの距離と角度を計算することにより、駆動情報演算部２７がより確実な制御条件を算出することができる。移動装置１は、確実に次のマーカＭに向かって移動することが可能となり、走行経路決定部２２が決定した走行経路を確実に進むことが可能となる。

【0095】

（４）画像処理部２４は、マーカ情報記憶部２１に記憶されているマーカＭの色に関する情報を用いて、マスク画像を作成するマスク画像作成部２４ａと、マスク画像作成部２４ａが作成したマスク画像を用いて、カラー画像をフィルタリングするフィルタリング処理部２４ｂと、フィルタリング処理部２４ｂによりフィルタリングされた画像をエッジ画像に変換するエッジ画像変換部２４ｅと、エッジ画像から図形の輪郭を取得する輪郭取得部２４ｆと、輪郭取得部２４ｆが取得した図形の輪郭から、図形の外接形状を取得し、マーカＭを検出するマーカ検出部２４ｇと、を含む。

【0096】

マスク画像作成部２４ａがマーカＭの色に関する情報を用いてマスク画像を作成し、このマスク画像を用いて撮像したカラー画像をフィルタリングすることで、単色で構成されているマーカＭを確実に検出できる。この構成により、例えば、同一形状のタイル張りの床面において、一つのタイルの色を異ならせることによりマーカＭとした場合であっても、マーカＭを検出することが可能となる。

【0097】

変換したエッジ画像から輪郭を取得し、マーカ検出部２４ｇが図形の外接形状を取得することで、図形の形状からもマーカＭを特定することが可能となる。色の情報に合わせて、形状からもマーカＭを判別することができるため、仮にマーカＭと同じ色の物体が対象領域にあった場合でも、形状からマーカＭを正確に検出することが可能となる。

【0098】

（５）画像処理部２４は、マーカ情報記憶部２１に記憶されているマーカＭの色に関する情報を用いて、マスク画像を作成するマスク画像作成部２４ａと、マスク画像作成部２４ａが作成したマスク画像を用いて、カラー画像をフィルタリングするフィルタリング処理部２４ｂと、フィルタリング処理部２４ｂによりフィルタリングされた画像をエッジ画像に変換するエッジ画像変換部２４ｅと、エッジ画像から図形の輪郭を取得する輪郭取得部２４ｆと、輪郭取得部２４ｆが取得した図形の輪郭から、図形の外接形状を取得し、マーカＭを検出するマーカ検出部２４ｇと、を含み、マーカ検出部２４ｇは、輪郭取得部２４ｆが取得した図形の輪郭から、図形の外接形状を取得する外接形状取得部ｇ１と、外接形状取得部ｇ１が取得した外接形状の中心座標に基づいて、当該外接形状が対象領域の所定位置に存在するか否かを判定するマーカ位置判定部ｇ２と、マーカ位置判定部ｇ２により所定位置に存在すると判断されたマーカＭのサイズが、所定のサイズ内にあるか否かを判定するマーカサイズ判定部ｇ３と、を含む。

【0099】

移動装置１では、上記の通り、色と形状に関する情報を用いて正確にマーカＭを検出できる。そのうえで、深度センサ１２が測定した距離により、外接形状取得部ｇ１が取得した外接形状の中心座標に基づいて、外接形状が所定位置にあるか否かを判定するとともに、マーカＭのサイズが所定のサイズ内であるか否かを判断可能に構成されている。そのため、さらに正確にマーカＭを検出することが可能となる。

【0100】

（６）マーカ検出部２４ｇは、マーカサイズ判定部ｇ３がサイズが許容範囲内であると判断した外接矩形以前に、マーカサイズが許容範囲内であった外接矩形がある場合に、両者の面積を比較するマーカサイズ比較部ｇ４、をさらに含む。

【0101】

ＲＧＢカメラ１１の撮像範囲に複数のマーカＭが存在する場合には、複数の外接矩形が検出される。その場合に、マーカサイズ比較部ｇ４が、検出された各マーカＭの面積を比較し、最もサイズが大きなものや最も距離が近いものを、今回の検出対象のマーカＭとすることで、検出すべきマーカＭを正確に検出することが可能となる。

【0102】

（７）マーカＭの色に関する情報は、ＲＧＢの抽出範囲である。

【0103】

ＲＧＢ抽出範囲を、単色で構成されるマーカＭの色に合わせて設定することで、その色を含む物体をカラー画像から確実に検出することができる。図８に示した通り、移動装置１では、ＲＧＢの抽出範囲は、カラー画像３０とエッジ画像３１を確認しながら、スライダーバー３２をスライドさせることにより、視覚的に設定可能である。そのため、マーカＭのみを検出可能なＲＧＢ抽出範囲を、使用者が容易に設定することができる。

【0104】

［その他の実施の形態］
（１）上記実施形態で説明した通り、移動装置１は、所定の作業を行うロボットを載置することで、様々な動作を行う移動型作業ロボットとして構成することもできる。例えば、図２に示すように、室内の環境測定を行う測定ユニットを搭載することもできる。図２の例では、移動装置１の筐体１００ａの上に、さらにユニット用の筐体１００ｂが設けられている。この筐体１００ｂの中に、環境測定を行う測定ユニットが設けられている。

【0105】

また、筐体１００ｂの上部には、筐体１００ｂの内部とつながる円筒状のパイプ１０３が設けられている。測定ユニットは、パイプ１０３を介してユニット内に気体を導入し、環境測定を行うように構成されている。

【0106】

移動装置１に作業ロボットが搭載される場合には、移動装置１の制御部２０および作業ロボットの双方が、制御信号の送受信が可能な通信部を有するように構成される。通信部は、無線通信を行っても良く、また有線通信であっても良い。移動装置１の通信部は、マーカＭごとに作業ロボット（ここでは測定ユニット）の通信部に作業開始信号を送信する。作業開始信号を受信した測定ユニットは、環境測定を開始する。

【0107】

環境測定が終わると、測定ユニットの通信部は、移動装置１の通信部に作業終了信号を送信する。作業終了信号を受信した移動装置１は、次のマーカＭに向けて移動を開始する。このように構成することで、所望の作業を行いつつ、走行経路を移動する移動型作業ロボットを得ることができる。このような移動型作業ロボットの使用者は、作業を行いたい位置にマーカＭを配置するだけで良いため、ロボットの技術者を介さずとも、容易かつ迅速に作業ルートの設定を行うことができる。

【0108】

（２）室内の環境測定を行う測定ユニットの一例としては、パーティクルカウンター、温湿度センサ、ＣＯ_２センサ、ガス濃度センサを組み込んだ測定ユニットがある。測定ユニットは、例えばパーティクルカウンターにより微粒子測定の結果に基づき、室内の清浄度を演算する演算部を含んでいて良い。測定ユニットは、自動で各測定結果を一覧表にまとめた測定結果報告書を作成するように構成され、この測定報告書を保存する記憶部を含んでいても良い。このような測定ユニットを移動装置１に搭載して移動型作業ロボットとすることで、従来作業者が測定プローブを持って対象室内を移動して行っていた環境測定を、自動で行うことが可能となる。人手で行う測定では、作業者自身からの発塵により室内を汚染させる可能性があるが、移動型作業ロボットを用いた測定を行う場合にはそのような汚染を低減できる。

【符号の説明】

【0109】

Ｍ マーカ
Ｐ 紙
Ｉ 入力部
Ｏ 出力部
１ 移動装置
１００、１００ａ、１００ｂ 筐体
１０１ 走行部
１０２ モータ
１０３ パイプ
１０ 撮像部
１１ ＲＧＢカメラ
１２ 深度センサ
２０ 制御部
２１ マーカ情報記憶部
２２ 走行経路決定部
２３ 移動情報記憶部
２４ 画像処理部
２４ａ マスク画像作成部
２４ｂ フィルタリング処理部
２４ｃ グレースケール変換部
２４ｄ ノイズ除去部
２４ｅ エッジ画像変換部
２４ｆ 輪郭取得部
２４ｇ マーカ検出部
ｇ１ 外接形状取得部
ｇ２ マーカ位置判定部
ｇ３ マーカサイズ判定部
ｇ４ マーカサイズ比較部
ｇ５ マーカ記憶部
２４ｈ 描画部
２５ ターゲット位置演算部
２６ ターゲット情報記憶部
２７ 駆動情報演算部
２８ モータ制御部
３０ カラー画像
３１ エッジ画像
３２ スライダーバー
４０、４１、４２、４３ プルダウンリスト
４４ 経路表示部
４５ スタートボタン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】