(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-08
(45)【発行日】2022-02-17
(54)【発明の名称】移動体
(51)【国際特許分類】
G05D 1/02 20200101AFI20220209BHJP
【ＦＩ】
G05D1/02 K
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2017252290
(22)【出願日】2017-12-27
(65)【公開番号】P2019117585
(43)【公開日】2019-07-18
【審査請求日】2020-10-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000000262
【氏名又は名称】株式会社ダイヘン
(74)【代理人】
【識別番号】100115749
【弁理士】
【氏名又は名称】谷川 英和
(74)【代理人】
【識別番号】100121223
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 悟道
(72)【発明者】
【氏名】坂原 洋人
(72)【発明者】
【氏名】阪下 英知
【審査官】杉山 悟史
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２１０４０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３３０５４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２０７９４２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｄ １／００ ～ １／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
自律的に移動する移動体であって、マーカの撮影画像を取得する撮影部と、
前記撮影画像において認識したマーカを用いて、前記移動体の位置を取得する位置取得部と、
前記移動体を移動させる移動機構と、
前記位置取得部によって取得された位置を用いて、前記マーカに対してあらかじめ決められた位置である目標位置に前記移動体が移動するように前記移動機構を制御する移動制御部と、を備え、
前記移動制御部は、前記移動体が前記目標位置に到達するまでに、前記マーカを撮影できる、あらかじめ決められた複数のサブ目標位置から、前記移動体の前記マーカ側に存在し、前記移動体に最も近いサブ目標位置を選択し、当該選択したサブ目標位置を経由するように前記移動機構を制御し、当該サブ目標位置で取得された撮影画像を用いて前記位置取得部によって取得された位置を用いて、前記移動体が前記目標位置に移動するように前記移動機構を制御する、移動体。
【請求項2】
自律的に移動する移動体であって、
マーカの撮影画像を取得する撮影部と、
前記撮影画像において認識したマーカを用いて、前記移動体の位置を取得する位置取得部と、
前記移動体を移動させる移動機構と、
前記位置取得部によって取得された位置を用いて、前記マーカに対してあらかじめ決められた位置である目標位置に前記移動体が移動するように前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記位置取得部によって取得された位置を用いて、前記移動体が前記目標位置に到達するまでに経由する位置であり、前記マーカを撮影できる位置である複数のサブ目標位置を、前記目標位置に近づくにつれて、隣接する前記サブ目標位置の距離が短くなるように取得するサブ目標位置取得部と、を備え、
前記移動制御部は、前記サブ目標位置取得部によって取得された複数の前記サブ目標位置を前記移動体が経由するように前記移動機構を制御し、前記移動体が経由する最後の前記サブ目標位置で取得された撮影画像を用いて前記位置取得部によって取得された位置を用いて、前記移動体が前記目標位置に移動するように前記移動機構を制御する、移動体。
【請求項3】
前記移動機構は、前記移動体を全方向に移動できるものである、請求項１または請求項２記載の移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自律的に移動する移動体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の移動体において、移動環境に配置されたマーカ（マーク）を撮影し、その撮影したマーカを用いることによって、移動体のマーカに対する位置を取得することが行われていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－２０７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
マーカを用いて目標位置までの移動を行う場合に、移動体は、マーカの撮影画像を用いて位置を取得し、撮影位置から目標位置までの移動量を決定し、その移動量に応じた移動を行うことによって、その目標位置までの移動を行うことができる。しかしながら、撮影位置から目標位置までの移動体の移動において、滑りなどの理由により、想定した移動を実現できないこともある。そのような場合には、結果として、移動体は目標位置からずれた位置に到達し、位置決めの精度が低下することになる。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、マーカの撮影画像から取得された位置を用いた位置決めを行う際に、その位置決めを高精度に行うことができる移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明による移動体は、自律的に移動する移動体であって、マーカの撮影画像を取得する撮影部と、撮影画像において認識したマーカを用いて、移動体の位置を取得する位置取得部と、移動体を移動させる移動機構と、位置取得部によって取得された位置を用いて、マーカに対してあらかじめ決められた位置である目標位置に移動体が移動するように移動機構を制御する移動制御部と、を備え、移動制御部は、移動体が目標位置に到達するまでに、マーカを撮影できる１以上のサブ目標位置を経由するように移動機構を制御し、サブ目標位置で取得された撮影画像を用いて位置取得部によって取得された位置を用いて、移動体が目標位置に移動するように移動機構を制御する、ものである。
このような構成により、移動体は、目標位置に到達するまでに、１以上のサブ目標位置において撮影されたマーカを用いて位置を取得し、その位置を用いて目標位置に移動することになる。したがって、例えば、サブ目標位置までの移動において滑りなどが発生し、不正確な移動になったとしても、サブ目標位置における再度の撮影によって、そのずれを補正することができるようになり、目標位置までのより正確な移動を実現することができるようになる。
このような構成により、移動体は、目標位置に到達するまでに、１以上のサブ目標位置において撮影されたマーカを用いて位置を取得し、その位置を用いて目標位置に移動することになる。したがって、例えば、サブ目標位置までの移動において滑りなどが発生し、不正確な移動になったとしても、サブ目標位置における再度の撮影によって、そのずれを補正することができるようになり、目標位置までのより正確な移動を実現することができるようになる。
【0007】
また、本発明による移動体では、移動機構は、移動体を全方向に移動できるものであってもよい。
このような構成により、マーカを用いた移動の制御をより適切に行うことができるようになる。例えば、移動機構が全方向に移動できないものである場合には、任意の位置にサブ目標位置を設定することができないか、または、そのサブ目標位置に到達するために、切り返しなどが必要となり得るが、移動機構が全方向に移動できる場合には、任意の位置にサブ目標位置を設定することができ、そのサブ目標位置に容易に到達することができるようになる。
このような構成により、マーカを用いた移動の制御をより適切に行うことができるようになる。例えば、移動機構が全方向に移動できないものである場合には、任意の位置にサブ目標位置を設定することができないか、または、そのサブ目標位置に到達するために、切り返しなどが必要となり得るが、移動機構が全方向に移動できる場合には、任意の位置にサブ目標位置を設定することができ、そのサブ目標位置に容易に到達することができるようになる。
【0008】
また、本発明による移動体では、サブ目標位置は、あらかじめ決められた位置であってもよい。
このような構成により、サブ目標位置の計算等を行わなくても、サブ目標位置を経由した目標位置までの移動を行うことができるようになる。
このような構成により、サブ目標位置の計算等を行わなくても、サブ目標位置を経由した目標位置までの移動を行うことができるようになる。
【0009】
また、本発明による移動体では、位置取得部によって取得された位置を用いて、サブ目標位置を取得するサブ目標位置取得部をさらに備え、移動制御部は、サブ目標位置取得部によって取得されたサブ目標位置に移動体が移動するように移動機構を制御してもよい。
このような構成により、例えば、マーカの撮影位置から目標位置までの移動において経由するのに好適なサブ目標位置を取得することができ、サブ目標位置を経由した目標位置までの移動に無駄な移動が生じないようにすることができる。
このような構成により、例えば、マーカの撮影位置から目標位置までの移動において経由するのに好適なサブ目標位置を取得することができ、サブ目標位置を経由した目標位置までの移動に無駄な移動が生じないようにすることができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明による移動体によれば、マーカを撮影して取得した位置を用いて目標位置に移動する際に、目標位置までの移動をより高精度に実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態による移動体の構成を示すブロック図
【図2】同実施の形態による移動体の動作を示すフローチャート
【図3】同実施の形態における配置されたマーカと移動体とを示す模式図
【図4A】同実施の形態における目標位置への位置決めについて説明するための図
【図4B】同実施の形態における目標位置への位置決めについて説明するための図
【図4C】同実施の形態における目標位置への位置決めについて説明するための図
【図4D】同実施の形態における目標位置への位置決めについて説明するための図
【図5A】同実施の形態における目標位置への位置決めについて説明するための図
【図5B】同実施の形態における目標位置への位置決めについて説明するための図
【図5C】同実施の形態における目標位置への位置決めについて説明するための図
【図5D】同実施の形態における目標位置への位置決めについて説明するための図
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明による移動体について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態による移動体は、マーカを撮影して取得した位置を用いて目標位置までの移動制御を行う際に、サブ目標位置を経由して移動し、そのサブ目標位置において、マーカを再度、撮影して位置を取得するものである。
【0013】
図１は、本実施の形態による移動体１の構成を示すブロック図である。本実施の形態による移動体１は、自律的に移動するものであり、移動機構１１と、撮影部１２と、位置取得部１３と、現在位置取得部１４と、サブ目標位置取得部１５と、移動制御部１６とを備える。なお、移動体１が自律的に移動するとは、移動体１がユーザ等から受け付ける操作指示に応じて移動するのではなく、自らの判断によって目的地に移動することであってもよい。その目的地は、例えば、手動で決められたものであってもよく、または、自動的に決定されたものであってもよい。また、その目的地までの移動は、例えば、移動経路に沿って行われてもよく、または、そうでなくてもよい。また、自らの判断によって目的地に移動するとは、例えば、進行方向、移動や停止などを移動体１が自ら判断することによって、目的地まで移動することであってもよい。また、例えば、移動体１が、障害物に衝突しないように移動することであってもよい。移動体１は、例えば、台車であってもよく、移動するロボットであってもよい。ロボットは、例えば、エンターテインメントロボットであってもよく、監視ロボットであってもよく、搬送ロボットであってもよく、清掃ロボットであってもよく、動画や静止画を撮影するロボットであってもよく、その他のロボットであってもよい。
【0014】
移動機構１１は、移動体１を移動させる。移動機構１１は、例えば、移動体１を全方向に移動できるものであってもよく、または、そうでなくてもよい。本実施の形態では、移動機構１１が、移動体１を全方向に移動できるものである場合について主に説明する。全方向に移動できるとは、任意の方向に移動できることである。移動機構１１は、例えば、走行部（例えば、車輪など）と、その走行部を駆動する駆動手段（例えば、モータやエンジンなど）とを有していてもよい。なお、移動機構１１が、移動体１を全方向に移動できるものである場合には、その走行部は、全方向移動車輪（例えば、オムニホイール、メカナムホイールなど）であってもよい。全方向移動車輪を有し、全方向に移動可能な移動体については、例えば、特開２０１７－１２８１８７号公報を参照されたい。この移動機構１１としては、公知のものを用いることができるため、その詳細な説明を省略する。
【0015】
撮影部１２は、移動環境に存在するマーカを撮影して撮影画像を取得する。撮影部１２は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサによって実現することができる。また、撮影部１２は、撮影対象からの光をイメージセンサの受光面に結像させるための光学系を含んでいてもよい。また、撮影画像のデータ形式等は問わない。撮影部１２は、移動体１に固定されているため、移動体１の移動に応じて撮影対象が異なることになる。したがって、撮影部１２は、例えば、連続的に撮影を行い、撮影範囲にマーカが含まれる場合に、そのマーカを含む撮影画像が位置取得部１３等によって用いられてもよく、または、あらかじめ決められたマーカの撮影位置に移動した場合に、マーカを含む撮影画像を取得してもよい。なお、撮影範囲にマーカが含まれるかどうかの判断は、例えば、マーカのパターンマッチングによって行ってもよく、その他の方法によって行ってもよい。図３は、移動体１の撮影部１２によってマーカ５が撮影されている状況を示す模式図である。図３で示されるように、撮影部１２の撮影範囲にマーカ５が存在することにより、撮影部１２は、マーカ５の撮影画像を取得することができる。なお、図３では、マーカ５が表示板７に表示されている場合について示しているが、マーカ５は、例えば、壁などに配置されていてもよい。
【0016】
マーカは、視覚的に認識可能な２次元の図形であり、移動体１の位置決めのために移動環境に配置されている。例えば、移動体１が給電位置や、搬送対象の積み降ろし位置に正確に移動できるようにするため、マーカが配置されていてもよい。マーカの形状（図形の形状）は問わないが、例えば、正方形状や、長方形状、その他の多角形状、円形状、楕円形状、また、それらの組み合わせであってもよい。なお、その形状は、特定可能な３以上の特徴点を有していることが好適である。また、その特徴点の少なくとも３点については、特徴点間のサイズが既知であることが好適である。そのサイズは、マーカと、撮影部１２との相対的な位置関係を取得するのに必要であるため、移動体１の図示しない記録媒体において保持されており、位置取得部１３等がアクセス可能になっていることが好適である。マーカは、例えば、紙やフィルム等に印刷され、移動環境に配置される。移動体１の移動環境に配置されるマーカのワールド座標系（グローバル座標系）における位置（例えば、ワールド座標系とマーカの座標系との相対的な関係（平行移動、回転に関する情報）であってもよい。）は分かっていてもよく、または、そうでなくてもよい。前者の場合には、マーカの撮影画像を用いることによって、移動体１のワールド座標系における位置を取得することができるようになり、後者の場合には、マーカの撮影画像を用いることによって、移動体１のマーカに対する相対的な位置（例えば、マーカの座標系における位置など）を取得することができるようになる。したがって、マーカのワールド座標系における位置が分からない場合には、移動環境に配置されているマーカに対する相対的な位置によって、位置決めを行うことになるため、移動体１の目的とする位置決め場所に対して、あらかじめ決められた相対的な位置となるように、そのマーカが配置されることが好適である。
【0017】
位置取得部１３は、撮影画像において認識したマーカを用いて、移動体１の位置を取得する。その位置は、マーカに対する相対的な位置であってもよく、ワールド座標系における位置であってもよい。ここで、位置取得部１３がマーカの撮影画像を用いて直接的に得ることができるのは、移動体１のマーカに対する相対的な位置（例えば、マーカ座標系における移動体１の位置など）である。一方、マーカのワールド座標系における位置が既知である場合には、位置取得部１３は、その相対的な位置と、ワールド座標系におけるマーカの位置とを用いて、移動体１のワールド座標系における位置をも取得できることになる。位置取得部１３が取得する位置は、角度（姿勢）を含まないものであってもよく、または角度を含んでいてもよい。その角度とは、マーカの面に対する相対的な角度であってもよく、ワールド座標系における角度であってもよい。本実施の形態では、位置取得部１３によって取得される位置に、角度も含まれる場合について主に説明する。具体的な位置の取得方法については、後述する。
【0018】
現在位置取得部１４は、移動体１の現在位置を、マーカを用いないで取得する。現在位置の取得は、例えば、無線通信を用いて行われてもよく、周囲の物体までの距離の測定結果を用いて行われてもよく、周囲の画像を撮影することによって行われてもよく、現在位置を取得できるその他の手段を用いてなされてもよい。無線通信を用いて現在位置を取得する方法としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いる方法や、屋内ＧＰＳを用いる方法、最寄りの無線基地局を用いる方法などが知られている。また、例えば、周囲の物体までの距離の測定結果を用いたり、周囲の画像を撮影したりすることによって現在位置を取得する方法としては、例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）などによって知られている方法を用いてもよい。また、あらかじめ作成された地図（例えば、周囲の物体までの距離の測定結果や撮影画像を有する地図など）が記憶されている場合には、現在位置取得部１４は、周囲の物体までの距離を測定し、地図を用いて、その測定結果に対応する位置を特定することによって現在位置を取得してもよく、周囲の画像を撮影し、地図を用いて、その撮影結果に対応する位置を特定することによって現在位置を取得してもよい。また、現在位置取得部１４は、例えば、自律航法装置を用いて現在位置を取得してもよい。また、現在位置取得部１４は、移動体１の向き（方向）を含む現在位置を取得することが好適である。その方向は、例えば、北を０度として、時計回りに測定された方位角によって示されてもよく、その他の方向を示す情報によって示されてもよい。その向きは、電子コンパスや地磁気センサによって取得されてもよい。
【0019】
なお、位置取得部１３は、撮影部１２によってマーカが撮影された際にのみ、位置を取得できるものである。したがって、移動体１がマーカの存在しない箇所を移動している場合には、位置取得部１３による位置の取得を行うことはできないため、移動体１は、マーカの撮影以外の方法によって移動体１の現在位置を取得する現在位置取得部１４を備えていることが好適である。
【0020】
サブ目標位置取得部１５は、位置取得部１３によって取得された位置を用いて、サブ目標位置を取得する。そのサブ目標位置は、あるマーカについて撮影部１２による初回の撮影が行われてから、そのマーカに対してあらかじめ決められた位置である目標位置にまで移動体１が移動するまでに、移動体１が経由する位置である。マーカの初回の撮影位置から目標位置までに、１個のサブ目標位置が存在してもよく、２個以上のサブ目標位置が存在してもよい。サブ目標位置は、位置取得部１３によって取得された位置よりも目標位置に近い位置に存在する。また、移動体１がサブ目標位置に存在する場合に、マーカを撮影できることが好適である。そのサブ目標位置は、マーカの方向（または、移動体１の向き）を含むことが好適である。したがって、サブ目標位置を示す情報は、例えば、移動平面における位置を示す座標値と、その座標値におけるマーカの方向を示す角度とを含んでいてもよい。そのサブ目標位置を示す情報は、例えば、移動体１のローカル座標系における情報であってもよく、マーカ座標系における情報であってもよく、または、ワールド座標系における情報であってもよい。本実施の形態では、サブ目標位置取得部１５によって取得されるサブ目標位置が、移動体１のローカル座標系における位置や角度を示す情報である場合について主に説明する。また、そのサブ目標位置からマーカまでは、障害物が存在しないこと、すなわち見通しになっていることが好適である。
【0021】
サブ目標位置取得部１５は、例えば、マーカの撮影画像を用いて位置取得部１３によって取得された位置と、そのマーカの位置とを結ぶ直線上において、サブ目標位置を取得してもよい。また、そのマーカの位置に代えて目標位置を用いてもよい。目標位置がマーカの近くではない場合には、そのようにすることが好適である。なお、マーカの位置は、例えば、マーカの撮影画像を用いて取得することができる。また、目標位置は、通常、移動体１において記憶されている。また、サブ目標位置の座標値が決まると、その座標値と、マーカの座標値とを用いて、サブ目標位置におけるマーカの方向を特定することができるようになる。また、目標位置に移動する直前のサブ目標位置、すなわち、移動体１が経由する最後のサブ目標位置（以下、「ラストのサブ目標位置」と呼ぶことがある。）は、目標位置まで一方向への前進だけで到達することができる位置となることが好適である。例えば、目標位置がマーカの正面の位置である場合には、サブ目標位置取得部１５は、マーカの法線方向にラストのサブ目標位置が存在するように、サブ目標位置の取得を行ってもよい。ラストのサブ目標位置をそのように設定することにより、ラストのサブ目標位置から目標位置までの移動において、車輪の滑り等が起こる可能性を低減することができ、目標位置へのより精度の高い移動が可能となる。サブ目標位置取得部１５が、１個のサブ目標位置の取得しか行わない場合には、その１個のサブ目標位置が、ラストのサブ目標位置であってもよい。また、サブ目標位置取得部１５がサブ目標位置を取得する際に、取得しようとする位置と、マーカとの間が見通しでない場合には、その取得しようとする位置の近傍において、マーカとの間が見通しとなる位置を特定し、その特定した位置であるサブ目標位置を取得するようにしてもよい。サブ目標位置取得部１５は、ある位置とマーカとの間が見通しであるかどうかについて、例えば、図示しない地図を用いて判断してもよい。その地図は、障害物の位置を示すものであり、図示しない記録媒体で記憶されていてもよい。なお、マーカの撮影位置と、マーカの位置とを結ぶ直線上の任意の位置は、通常、マーカとの間が見通しとなっていると考えられる。したがって、その直線上に存在するサブ目標位置が取得される場合には、その取得されたサブ目標位置は、通常、マーカとの間が見通しになっていると考えられる。また、マーカの正面が目標位置である場合には、マーカの法線方向も、通常、見通しとなっていると考えられる。したがって、マーカの法線方向に存在するサブ目標位置が取得される場合には、その取得されたサブ目標位置は、通常、マーカとの間が見通しになっていると考えられる。
【0022】
サブ目標位置取得部１５が複数のサブ目標位置を取得する場合には、隣接するサブ目標位置の距離は、均等であってもよく、そうでなくてもよい。後者の場合には、例えば、目標位置に近づくにつれて、隣接するサブ目標位置の距離が短くなるようにサブ目標位置の取得が行われてもよい。より精度の高い位置決めを行うためには、そのようになっていることが好適であると考えられる。
【0023】
移動制御部１６は、移動機構１１を制御することによって、移動体１の移動を制御する。移動の制御は、移動体１の移動の向きや、移動の開始・停止などの制御であってもよい。例えば、移動経路が設定されている場合には、移動制御部１６は、移動体１がその移動経路に沿って移動するように、移動機構１１を制御してもよい。より具体的には、移動制御部１６は、現在位置取得部１４によって取得される現在位置が、その移動経路に沿ったものになるように、移動機構１１を制御してもよい。また、移動制御部１６は、地図を用いて、移動の制御を行ってもよい。その場合には、移動体１は、地図が記憶される記憶部を備えていてもよい。
【0024】
また、移動制御部１６は、マーカを用いて取得された位置、すなわち位置取得部１３によって取得された位置を用いて、マーカに対してあらかじめ決められた位置である目標位置に移動体１が移動するように移動機構１１を制御する。なお、その目標位置への移動において、移動制御部１６は、移動体１が目標位置に到達するまでに、マーカを撮影できる１以上のサブ目標位置を経由するように移動機構１１を制御するものとする。すなわち、移動制御部１６は、サブ目標位置取得部１５によって取得されたサブ目標位置に移動体１が移動するように移動機構１１を制御する。サブ目標位置において撮影されるマーカは、サブ目標位置への移動前に、位置の取得で用いられたマーカと同じマーカである。そして、移動制御部１６は、サブ目標位置で撮影部１２によって取得された撮影画像を用いて位置取得部１３によって取得された位置を用いて、移動体１が目標位置に移動するように移動機構１１を制御する。なお、移動制御部１６は、移動体１が目標位置に移動するまでに２以上のサブ目標位置を経由するように移動制御を行ってもよいことは上記のとおりである。目標位置は、例えば、移動体１を給電位置や、搬送対象の積み降ろし位置などであってもよい。通常、現在位置取得部１４によって取得される位置よりも、マーカを用いて取得された位置の方が高い精度になる。したがって、移動制御部１６は、高い精度の要求される移動については、マーカを用いて取得された位置を用いて行ってもよい。例えば、エレベータのカゴへの出入りなども、エレベータのカゴ内やエレベータホールに配置されたマーカを用いて行われてもよい。例えば、移動制御部１６は、マーカの存在する位置までは、現在位置取得部１４によって取得された現在位置を用いた移動制御を行い、撮影部１２によってマーカが撮影された後は、マーカを用いて取得された位置を用いて、目標位置までの移動制御を行ってもよい。なお、マーカを撮影して移動体１の位置を取得し、その位置を用いて移動制御を行うことについては、すでに公知であり、その詳細な説明を省略する。
【0025】
次に、マーカを用いた位置の取得について説明する。ここで、撮影部１２のローカル座標系をＣＣとし、マーカ５のローカル座標系をＣＭとする。また、ある点に関して、撮影部１２の座標系ＣＣにおける座標値を（ｘＣ，ｙＣ，ｚＣ）＝（ｐＣｘ，ｐＣｙ，ｐＣｚ）とし、マーカ５の座標系ＣＭにおける座標値を（ｘＭ，ｙＭ，ｚＭ）＝（ｐＭｘ，ｐＭｙ，ｐＭｚ）とすると、両座標値は、両座標系間で座標値を変換する同次変換行列ＰＣＭを用いて次式のように関連づけられることになる。なお、Ｔは、転置を示している。
（ｐＣｘ，ｐＣｙ，ｐＣｚ，１）Ｔ＝ＰＣＭ（ｐＭｘ，ｐＭｙ，ｐＭｚ，１）Ｔ
（ｐＣｘ，ｐＣｙ，ｐＣｚ，１）Ｔ＝ＰＣＭ（ｐＭｘ，ｐＭｙ，ｐＭｚ，１）Ｔ
【0026】
上式の同次変換行列ＰＣＭには、引数ｑｘ，ｑｙ，ｑｚ，θ，φ，ψが含まれており、それらは、撮影部１２の座標系ＣＣに対するマーカ５の座標系ＣＭの平行移動（ｑｘ，ｑｙ，ｑｚ）と回転（θ，φ，ψ）とを示すものである。なお、上記のように、マーカの３点の特徴点間のサイズが既知であるとすると、そのサイズ（特徴点間の距離）を用いることによって、同次変換行列ＰＣＭに含まれる各引数を求められることが知られており、同次変換行列ＰＣＭを特定することができる。このようにして、マーカを撮影することにより、同次変換行列ＰＣＭを算出でき、撮影部１２の座標系ＣＣとマーカ５の座標系ＣＭとの関係、すなわち、マーカ５に対する撮影部１２の相対的な位置を取得することができる。なお、移動体１のローカル座標系において、撮影部１２の向きを含む位置は既知である。したがって、撮影部１２とマーカ５との位置関係が分かれば、移動体１とマーカ５との位置関係も分かることになる。このようにして、移動体１は、マーカ５に対する移動体１の位置を取得することができる。
【0027】
また、マーカ５のワールド座標系における位置が既知である場合には、移動体１とマーカ５との相対的な位置関係と、マーカ５のワールド座標系における位置とを用いることによって、移動体１のワールド座標系における位置をも取得できることは言うまでもない。
【0028】
また、本実施の形態では、マーカを用いた位置の取得に同次変換行列を用いる場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。同次変換行列を用いない方法によっても、マーカを用いた位置の取得を行うことができることは言うまでもない。
【0029】
次に、移動体１の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）移動制御部１６は、移動体１の移動の制御を行う。この移動の制御は、例えば、目標位置に向かう自律的な移動の制御である。このステップＳ１０１の移動の制御が繰り返して行われることによって、移動体１は、出発地から目標位置に向けて移動することになる。
（ステップＳ１０１）移動制御部１６は、移動体１の移動の制御を行う。この移動の制御は、例えば、目標位置に向かう自律的な移動の制御である。このステップＳ１０１の移動の制御が繰り返して行われることによって、移動体１は、出発地から目標位置に向けて移動することになる。
【0030】
（ステップＳ１０２）移動制御部１６は、マーカを用いた目標位置への位置決めを行うかどうか判断する。そして、マーカを用いた目標位置への位置決めを行う場合には、ステップＳ１０３に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０１に戻る。なお、移動制御部１６は、例えば、現在位置取得部１４によって取得された現在位置によって、移動体１がマーカを撮影できる領域に入ったことが分かった場合に、マーカを用いた位置決めを行うと判断してもよい。その場合には、例えば、マーカを撮影できる領域があらかじめ登録されていてもよい。また、例えば、ステップＳ１０１での移動制御中にも撮影部１２による撮影が行われている場合には、移動制御部１６は、その撮影画像にマーカが含まれるようになったときに、マーカを用いた位置決めを行うと判断してもよい。
【0031】
（ステップＳ１０３）撮影部１２は、マーカの撮影画像を取得する。取得された撮影画像は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。
【0032】
（ステップＳ１０４）位置取得部１３は、ステップＳ１０３で取得された撮影画像を用いて移動体１の位置を取得する。
【0033】
（ステップＳ１０５）移動制御部１６は、サブ目標位置を取得するかどうか判断する。そして、サブ目標位置を取得する場合には、ステップＳ１０６に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０８に進む。なお、移動制御部１６は、例えば、その時点の移動体１の位置が、ラストのサブ目標位置である場合には、サブ目標位置の取得を行わないと判断してもよい。また、サブ目標位置の取得回数が決まっている場合には、移動制御部１６は、その決まっている回数だけサブ目標位置の取得が行われたときに、サブ目標位置の取得を行わないと判断し、そうでないときに、サブ目標位置の取得を行うと判断してもよい。
【0034】
（ステップＳ１０６）サブ目標位置取得部１５は、サブ目標位置を取得する。そのサブ目標位置の取得において、例えば、その時点の移動体１の位置や目標位置が用いられてもよい。
【0035】
（ステップＳ１０７）移動制御部１６は、ステップＳ１０４で取得された位置を用いて、移動体１をステップＳ１０６で取得されたサブ目標位置に移動させる。例えば、移動制御部１６は、ステップＳ１０４で取得された位置と、サブ目標位置とを用いて、現時点の位置からサブ目標位置までの移動量を取得し、その取得した移動量に応じて移動機構１１を制御してもよい。そのサブ目標位置までの移動には、移動体１の回転が含まれていてもよい。そして、ステップＳ１０３に戻る。
【0036】
（ステップＳ１０８）移動制御部１６は、ステップＳ１０４で取得された位置を用いて、移動体１を目標位置に移動させることによって、移動体１の位置決めを行う。例えば、移動制御部１６は、ステップＳ１０４で取得された位置と、目標位置とを用いて、現時点の位置から目標位置までの移動量を取得し、その取得した移動量に応じて移動機構１１を制御してもよい。その目標位置までの移動には、移動体１の回転が含まれていてもよい。そして、移動体１の移動に関する一連の処理は終了となる。
【0037】
なお、図２のフローチャートにおける処理の順序は一例であり、同様の結果を得られるのであれば、各ステップの順序を変更してもよい。また、図２のフローチャートには含まれていないが、現在位置取得部１４による現在位置の取得は、マーカが撮影されるまでは繰り返して行われているものとする。また、撮影部１２によってマーカの撮影が行われている際（ステップＳ１０３）には、移動体１は、停止していることが好適である。
【0038】
次に、本実施の形態による移動体１の動作について、具体例を用いて説明する。この具体例では、移動体１がマーカ５の正面の位置である目標位置にまで移動する場合について説明する。そのように、目標位置がマーカ５の正面である場合には、サブ目標位置の取得において、マーカ５の位置を、目標位置として用いてもよい。この具体例では、その場合について説明する。この具体例では、サブ目標位置取得部１５がサブ目標位置の取得を２回行うものとする。
【0039】
まず、移動体１は、現在位置取得部１４によって取得された現在位置を用いて、マーカを撮影できる位置まで移動したとする（ステップＳ１０１）。その位置は、あらかじめ移動体１において設定されていてもよい。そして、移動体１が図４Ａで示される位置に到着すると、移動制御部１６は、マーカを用いた位置決めを行うと判断する（ステップＳ１０２）。その判断に応じて、撮影部１２は、マーカ５を撮影して撮影画像を取得し、そのマーカ５の撮影画像を位置取得部１３に渡す（ステップＳ１０３）。位置取得部１３は、その撮影画像においてマーカ５を認識し、その認識したマーカを用いて移動体１の位置を取得し、その位置をサブ目標位置取得部１５と移動制御部１６とに渡す（ステップＳ１０４）。この場合には、まだ２回のサブ目標位置の取得が行われていないため、移動制御部１６は、サブ目標位置の取得を行うと判断し（ステップＳ１０５）、サブ目標位置取得部１５にサブ目標位置の取得を指示する。その指示を受け取ると、サブ目標位置取得部１５は、位置取得部１３から受け取った位置と、あらかじめ記憶されている目標位置であるマーカ５の位置とを用いて、図４Ａの破線で示される、両者を結ぶ直線を特定し、その直線上の中心付近に、サブ目標位置Ｐ１１（ａ１１，ｂ１１，ｃ１１）を取得する（ステップＳ１０６）。（ｘ，ｙ）＝（ａ１１，ｂ１１）は、図４Ａで示される移動体１の位置における移動体１のローカル座標系（ｘｙ直交座標系）における座標値である。また、ω＝ｃ１１は、そのｘｙローカル座標系における角度であり、図４Ａにおいて、サブ目標位置Ｐ１１の位置の矢印で示される方向である。その後、移動制御部１６は、図４Ａで示される位置から、その図４Ａのｘｙローカル座標系における、（ｘ，ｙ，ω）＝（ａ１１，ｂ１１，ｃ１１）までの移動量を取得し、その取得した移動量に応じた移動が行われるように移動機構１１を制御する（ステップＳ１０７）。そのようにして、移動体１はサブ目標位置Ｐ１１に移動することになる。
【0040】
図４Ｂで示されるように、移動体１がサブ目標位置Ｐ１１まで移動すると、撮影部１２によって、再度、マーカの撮影画像が取得され（ステップＳ１０３）、位置取得部１３によって、その撮影画像を用いた移動体１の位置の取得が行われる（ステップＳ１０４）。そのため、初回の撮影位置からサブ目標位置Ｐ１１までの移動において、車輪の滑り等によってずれが生じていたとしても、サブ目標位置Ｐ１１での再撮影により、新たな位置を取得することができ、そのずれを修正することができるようになる。これ以降のサブ目標位置における再撮影についても同様である。この場合にも、まだ２回のサブ目標位置の取得が行われていないため、移動制御部１６は、サブ目標位置の取得を行うと判断し（ステップＳ１０５）、サブ目標位置取得部１５にサブ目標位置の取得を指示する。その指示を受け取ると、サブ目標位置取得部１５は、位置取得部１３から受け取った位置と、マーカ５の位置とを用いて、マーカ５の法線方向の直線（図４Ｂの破線）において、移動体１の現在の位置からの距離と、マーカ５の位置からの距離とが同等になる位置である次のサブ目標位置Ｐ１２（ａ１２，ｂ１２，ｃ１２）を取得する（ステップＳ１０６）。そして、移動体１は、そのサブ目標位置Ｐ１２まで移動する（ステップＳ１０７）。
【0041】
図４Ｃで示されるように、移動体１がサブ目標位置Ｐ１２まで移動すると、撮影部１２によって、再度、マーカの撮影画像が取得され（ステップＳ１０３）、位置取得部１３によって、その撮影画像を用いた移動体１の位置の取得が行われる（ステップＳ１０４）。この場合には、もう２回のサブ目標位置の取得が行われているため、移動制御部１６は、サブ目標位置の取得を行わないと判断し（ステップＳ１０５）、位置取得部１３によって取得された位置を用いて、マーカ５の正面の位置である目標位置まで移動する（ステップＳ１０８）。このようにして、図４Ｄで示されるように、マーカ５に対する位置決めが行われることになる。
【0042】
なお、上記具体例では明記しなかったが、例えば、位置取得部１３によって取得された移動体１の位置は、マーカ座標系における位置であり、目標位置も、マーカ座標系における位置であってもよい。その場合には、サブ目標位置の特定は、マーカ座標系において行われ、そのマーカ座標系における位置が、移動体１のローカル座標系の位置に変換されることによって、（ｘ，ｙ，ω）＝（ａ１１，ｂ１１，ｃ１１）などのサブ目標位置が取得されてもよい。また、位置取得部１３によって取得された位置や、目標位置が、他の座標系における位置であったとしても、上記のように、サブ目標位置を経由した目標位置までの移動を実現できることは言うまでもない。
【0043】
また、上記具体例では、撮影位置からの距離と目標位置からの距離とが等しい位置にサブ目標位置が設定される場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、撮影位置からの距離と目標位置からの距離とがＮ：Ｍ（Ｎ，Ｍは、それぞれ独立した整数や実数である。）となる位置にサブ目標位置が設定されてもよく、撮影位置と目標位置とがＮ：Ｍに内分される位置にサブ目標位置が設定されてもよく、または、その他の方法によってサブ目標位置が設定されてもよい。
【0044】
また、本実施の形態では、サブ目標位置がサブ目標位置取得部１５によって取得される場合について説明したが、そうでなくてもよい。サブ目標位置は、あらかじめ決められた位置であってもよい。そのように、サブ目標位置があらかじめ決められた位置である場合について簡単に説明する。その場合には、例えば、図５Ａで示されるように、サブ目標位置Ｐ２１～Ｐ２４があらかじめ決められていてもよい。この場合には、各サブ目標位置は、ワールド座標系（ＸＹ直交座標系）またはマーカ５のローカル座標系における座標値（Ｘ，Ｙ）と、角度Ωとによって示されてもよい。例えば、Ｐ２１は、（Ｘ，Ｙ，Ω）＝（Ａ２１，Ｂ２１，Ｃ２１）となる位置である。なお、サブ目標位置がワールド座標系で示されている場合には、マーカ５を用いた位置の取得において、ワールド座標系の位置を取得できるようになっていてもよい。また、例えば、図５Ａで示される位置に移動体１が存在するとした場合に、移動制御部１６は、マーカ５の撮影画像を用いて位置取得部１３によって取得されたその時点の位置と、各サブ目標位置とを用いて、移動体１のマーカ５側に存在するサブ目標位置であって、最も近いサブ目標位置を選択する。図５Ａでは、サブ目標位置Ｐ２１となる。そして、移動体１は、図５Ｂで示されるように、その選択したサブ目標位置Ｐ２１まで移動し、再度、マーカ５の撮影画像を用いて位置取得部１３によって取得されたその時点の位置と、各サブ目標位置とを用いて、移動体１のマーカ５側に存在するサブ目標位置であって、最も近いサブ目標位置を選択する。図５Ｂでは、サブ目標位置Ｐ２４となる。その後、移動体１は、図５Ｃで示されるように、その選択したサブ目標位置Ｐ２４まで移動し、再度、マーカ５の撮影画像を用いて位置取得部１３によって取得されたその時点の位置と、各サブ目標位置とを用いて、移動体１のマーカ５側に存在するサブ目標位置であって、最も近いサブ目標位置を選択する。この場合には、そのようなサブ目標位置が存在しないため、移動体１は、図５Ｄで示されるように、目標位置にまで移動する。このように、移動制御部１６は、あらかじめ決められた複数のサブ目標位置から選択したサブ目標位置を経由しながら、目標位置までの移動制御を行ってもよい。そのサブ目標位置の選択は、例えば、移動体１によるマーカの初回の撮影位置から目標位置までの移動が最短距離で行われるように選択されてもよい。具体的には、上記のように選択されてもよい。このように、あらかじめ決められたサブ目標位置が用いられる場合には、移動体１は、サブ目標位置取得部１５を備えていなくてもよい。また、この場合には、移動体１において、あらかじめサブ目標位置を示す情報が記憶されており、移動制御部１６は、その情報にアクセスして、移動先のサブ目標位置を選択するようにしてもよい。なお、あらかじめ決められたサブ目標位置は、マーカ５まで見通しとなっており、また、そのサブ目標位置で示される角度によって、マーカ５の方向が示されていることが好適である。
【0045】
以上のように、本実施の形態による移動体１によれば、マーカ５を撮影して取得した位置を用いて目標位置に移動する際に、１以上のサブ目標位置を経由し、そのサブ目標位置においても、マーカ５の撮影と、そのマーカ５の撮影画像を用いた位置の取得とを行うことによって、初回の撮影位置から目標位置までの移動において、滑りなどによって生じた位置ずれを修正できる。したがって、目標位置までの移動をより高精度に実現することができるようになる。また、サブ目標位置において、マーカ５までが見通しとなっており、また、マーカ５の方向が示されている場合には、サブ目標位置におけるマーカ５の撮影を確実に行うことができるようになり、サブ目標位置において、マーカ５の方向を探索したり、マーカ５までが見通しとなっている位置を探索したりする必要がなくなり、目標位置により早く到達することができるようになる。
【0046】
なお、本実施の形態において、単位移動距離あたりの移動誤差に応じて、取得されるサブ目標位置の個数を増減させてもよい。すなわち、サブ目標位置取得部１５は、目標位置までの移動において、単位移動距離あたりの移動誤差が大きい場合には、より多くのサブ目標位置を取得し、単位移動距離あたりの移動誤差が小さい場合には、より少ないサブ目標位置を取得してもよい。なお、移動誤差は、サブ目標位置取得部１５によって取得されたサブ目標位置と、そのサブ目標位置において取得されたマーカの撮影画像を用いて位置取得部１３によって取得された位置との誤差である。したがって、ある位置（例えば、初回の撮影位置や、１つ前のサブ目標位置）から、あるサブ目標位置までの移動距離がＬであり、そのサブ目標位置における移動誤差がＥＲである場合には、そのサブ目標位置での単位移動距離あたりの移動誤差ＥＲUは、ＥＲ／Ｌとなる。理想的な移動が行われた場合には、取得されたサブ目標位置と、その位置で取得された撮影画像を用いて取得された位置とが一致することになる。一方、サブ目標位置までの移動において車輪の滑り等が発生した場合には、両者が一致しないことになる。したがって、単位移動距離あたりの移動誤差の大きさによって理想的な移動を実現できているかどうかが分かることになる。そして、例えば、走行面が滑りやすくなっていることなどの理由によって、理想的な移動を実現できていない場合、すなわち単位移動距離あたりの移動誤差が大きい場合には、目標位置に到達するまでに、より多くのサブ目標位置を経由することによって、目標位置への移動をより高い精度で実現することができるようになる。一方、理想的な移動を実現できている場合、すなわち単位移動距離あたりの移動誤差が小さい場合には、経由するサブ目標位置の数を少なくすることによって、より早く目標位置に到達することができるようになる。具体的には、サブ目標位置や目標位置における移動誤差をＥＲTH以下にしたい場合には、次のようにしてサブ目標位置を決定してもよい。サブ目標位置取得部１５は、あるサブ目標位置までの移動における単位移動距離あたりの移動誤差がＥＲUである場合に、そのサブ目標位置から次のサブ目標位置までの距離が、ＥＲTH／ＥＲU以下となるように、次のサブ目標位置を取得してもよい。ここで、ＥＲUは０ではないと仮定している。あるサブ目標位置までの移動における移動体１に関する車輪の滑り等の程度と、そのサブ目標位置からの移動における移動体１に関する車輪の滑り等の程度とが同じであると仮定すると、そのようなサブ目標位置の取得によって、そのサブ目標位置における移動誤差をＥＲTH以下にすることができると考えられる。このようにサブ目標位置の取得を行うことによって、単位移動距離あたりの移動誤差ＥＲUが大きいほど、より多くのサブ目標位置が取得されることになり、単位移動距離あたりの移動誤差ＥＲUが小さいほど、より少ないサブ目標位置が取得されることになる。なお、目標位置までの距離がＲTH／ＥＲU以下となった場合には、移動体１は、サブ目標位置を経由しないで目標位置まで移動するようにしてもよい。なお、ＥＲUが０である場合には、理想的な移動を実現できているため、サブ目標位置取得部１５は、最小の個数のサブ目標位置を取得するようにしてもよい。
【0047】
また、本実施の形態では、ラストのサブ目標位置が、目標位置まで一方向への前進だけで到達することができる位置となる場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。それ以外の位置にラストのサブ目標位置が設定されてもよい。
また、本実施の形態において、移動制御に現在位置を用いない場合には、移動体１は、現在位置取得部１４を備えていなくてもよい。
また、本実施の形態において、移動制御に現在位置を用いない場合には、移動体１は、現在位置取得部１４を備えていなくてもよい。
【0048】
また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、または、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。
【0049】
また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、または、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。
【0050】
また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、または長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、または、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、または、図示しない読み出し部が行ってもよい。
【0051】
また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、または、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。
【0052】
また、上記実施の形態において、移動体１に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、または、別々のデバイスを有してもよい。
【0053】
また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、または、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。
【0054】
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0055】
以上より、本発明による移動体によれば、マーカを撮影して取得した位置を用いて目標位置に移動する際に、高精度な移動を実現できるという効果が得られ、自律的に移動する移動体として有用である。
【符号の説明】
【0056】
１ 移動体
１１ 移動機構
１２ 撮影部
１３ 位置取得部
１４ 現在位置取得部
１５ サブ目標位置取得部
１６ 移動制御部
１１ 移動機構
１２ 撮影部
１３ 位置取得部
１４ 現在位置取得部
１５ サブ目標位置取得部
１６ 移動制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】