特許 7296557 位置認識システム

(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】2023-06-15

(45)【発行日】2023-06-23

(54)【発明の名称】位置認識システム

(51)【国際特許分類】

   G01D 21/00 20060101AFI20230616BHJP

   G05D 1/02 20200101ALI20230616BHJP

【ＦＩ】

G01D21/00 B

G05D1/02 K

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019101167

(22)【出願日】2019-05-30

(65)【公開番号】P2020194485

(43)【公開日】2020-12-03

【審査請求日】2022-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】グエン ジュイヒン

(72)【発明者】

【氏名】安藤 健

(72)【発明者】

【氏名】笹井 裕之

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３５１５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０３８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－７６３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５１２０８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／０２

Ｇ０１Ｄ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光体を搭載し、自律移動する移動体と、
前記移動体が移動するエリアに設置され、前記移動体を撮影するカメラと、
前記移動体における前記発光体の設置位置と、前記エリアにおける前記カメラの設置位置および向きを記憶しており、前記移動体および前記カメラのそれぞれと通信を行うサーバと、を有し、
前記移動体には、前記発光体が４つ以上搭載されており、
前記移動体は、
前記４つ以上の発光体のうち少なくとも２つを選択し、
選択された発光体の識別情報、該発光体の発光色、該発光体を発光させるタイミングを示す発光制御情報を前記サーバへ送信し、その後、該発光制御情報に基づいて前記選択された発光体を発光させる制御を実行し、
前記サーバは、
前記発光体の設置位置と、前記カメラの設置位置および向きと、前記カメラにより撮影された前記発光体が発光したときの前記移動体の画像データと、前記発光制御情報とに基づいて前記移動体の位置を算出し、該位置を示す位置情報を前記移動体へ送信し、
前記発光制御情報に基づいて、前記制御が実行されたときの前記画像データを取得し、該画像データにおいて前記発光色を認識し、該発光色が認識された位置を前記画像データ上の前記発光体の位置として認識し、
前記画像データ上の前記発光体の位置と、予め記憶している前記発光体の設置位置とに基づいて、前記画像データ上の前記移動体の位置および向きを算出し、
予め記憶している前記カメラの設置位置および向きに基づいて、算出された前記画像データ上の前記移動体の位置および向きを、前記エリアにおける前記移動体の位置および向きに変換する、
位置認識システム。

【請求項2】

前記移動体は、
前記選択された発光体の数だけ前記制御を実行し、
前記制御毎に、前記選択された発光体の発光色が互いに異なるように制御し、
前記サーバは、
前記制御が実行される毎に前記画像データを取得し、該画像データ毎に前記発光色を認識し、異なる発光色が認識された同一の位置を前記画像データ上の前記発光体の位置として認識する、
請求項１に記載の位置認識システム。

【請求項3】

前記サーバは、
前記移動体に搭載された全ての前記発光体に対して前記制御が実行されていない場合、前記制御を実行するように前記移動体へ指示し、
前記移動体は、
全ての前記発光体のうち、前記制御が実行されていない少なくとも２つの発光体を新たに選択し、
新たに選択された発光体を発光させる制御に関する前記発光制御情報を前記サーバへ送信し、その後、該発光制御情報に基づいて前記新たに選択された発光体を発光させる制御を実行する、
請求項１または２に記載の位置認識システム。

【請求項4】

前記サーバは、
前記画像データ上の前記発光体の位置を４つ以上認識できない場合、旋回を実行するように前記移動体へ指示し、
前記移動体は、
旋回を行った後、前記発光制御情報を前記サーバへ送信し、その後、前記制御を実行する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の位置認識システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、自律移動するロボットの位置を認識する位置認識システムおよび位置認識装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自律移動するロボット（以下、単にロボットという）は、自律移動を開始する際、ロボットの絶対位置を何らかの手段を用いて認識する必要がある。

【0003】

屋外でロボットを用いる場合では、絶対位置を計測できる既存システムとして、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）システムを用いることができる。例えば、ＧＰＳ受信機をロボットに搭載することにより、そのロボットは、ＧＰＳ衛星から受信された信号に基づいて絶対位置を認識することができる。

【0004】

一方、屋内では、ＧＰＳシステムのような既存システムを用いることができない。よって、屋内でロボットを用いる場合では、人間がロボットに対して絶対位置を教示する操作を行えばよいが、ロボットが移動を開始する度に操作を行う必要があり、利便性に欠ける。

【0005】

そこで、例えば特許文献１に開示されているシステムを用いることで、利便性を確保することが考えられる。特許文献１のシステムは、屋内においてロボットの絶対位置を計測することができるシステムである。

【0006】

ここで、図６を用いて、特許文献１のシステムの概要について説明する。図６は、特許文献１のシステムを示す模式図である。

【0007】

図６に示すように、天井には、固有のＩＤが割り当てられた２次元マーカ２０１ａ～２０１ｄが設置されている。また、自律移動するロボット２０２は、２次元マーカ２０１ａ～２０１ｄを撮影するためのカメラ２０３を備えている。ロボット２０２は、２次元マーカ２０１ａ～２０１ｄそれぞれのＩＤと、各ＩＤに対応付けられている２次元マーカ２０１ａ～２０１ｄそれぞれの位置情報とを予め記憶している。

【0008】

ロボット２０２は、自律移動中、カメラ２０３を用いて２次元マーカ２０１ａ～２０１ｄのうちの少なくとも２つ以上を撮影し、画像を取得する。そして、ロボット２０２は、画像上の二次元マーカの座標と、予め記憶している位置情報とに基づいて、屋内空間におけるロボット２０２の位置を推定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特許第５０７９７０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、特許文献１のシステムでは、屋内に複数の２次元マーカを設置する必要があるため、多大な導入コストがかかってしまうという課題がある。

【0011】

本開示の一態様の目的は、利便性の確保および導入コストの低減の両立を実現できる位置認識システムおよび位置認識装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本開示の一態様に係る位置認識システムは、発光体を搭載し、自律移動する移動体と、前記移動体が移動するエリアに設置され、前記移動体を撮影するカメラと、前記移動体における前記発光体の設置位置と、前記エリアにおける前記カメラの設置位置および向きを記憶しており、前記移動体および前記カメラのそれぞれと通信を行うサーバと、を有し、前記移動体は、前記発光体の識別情報、該発光体の発光色、該発光体を発光させるタイミングを示す発光制御情報を前記サーバへ送信し、その後、該発光制御情報に基づいて前記選択された発光体を発光させる制御を実行し、前記サーバは、前記発光体の設置位置と、前記カメラの設置位置および向きと、前記カメラにより撮影された前記発光体が発光したときの前記移動体の画像データと、前記発光制御情報とに基づいて前記移動体の位置を算出し、該位置を示す位置情報を前記移動体へ送信する。

【0013】

本開示の一態様に係る位置認識装置は、発光体を搭載し、自律移動する移動体、および、前記移動体が移動するエリアに設置され、前記移動体を撮影するカメラのそれぞれと通信を行う通信部と、前記移動体における前記発光体の設置位置と、前記エリアにおける前記カメラの設置位置および向きを記憶する記憶部と、前記発光体の設置位置と、前記カメラの設置位置および向きと、前記カメラにより撮影された前記発光体が発光したときの前記移動体の画像データとに基づいて前記移動体の位置を算出し、該位置を示す位置情報を前記移動体へ送信するように前記通信部を制御する制御部と、を有する。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、利便性の確保および導入コストの低減の両立を実現できる位置認識システムおよび位置認識装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の実施の形態に係る位置認識システムを示す模式図

【図2A】本開示の実施の形態に係るロボットの左側面図

【図2B】本開示の実施の形態に係るロボットの正面図

【図3】本開示の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図

【図4】本開示の実施の形態に係るサーバの構成を示すブロック図

【図5】本開示の実施の形態に係る位置認識システムの動作の流れを示す図

【図6】特許文献１のシステムを示す模式図

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

【0017】

＜位置認識システム１００の構成＞
まず、本実施の形態の位置認識システム１００の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態の位置認識システム１００を示す模式図である。

【0018】

図１に示すように、位置認識システム１００は、カメラ１１０、サーバ１２０、およびロボット１３０を有する。

【0019】

カメラ１１０は、例えば、ロボット１３０が移動する屋内空間（例えば、建物内の区画スペース等）の天井等に設置される。カメラ１１０は、複数設置される。なお、図１では、２つのカメラ１１０を図示しているが、カメラ１１０は、２つ以上であってもよい。

【0020】

カメラ１１０は、屋内空間の地面を移動（走行といってもよい）するロボット１３０を撮影し、その画像データを所定のネットワークを介してサーバ１２０へ送信する。カメラ１１０によって撮影される画像は、例えば、カラーの動画像である。

【0021】

サーバ１２０は、カメラ１１０およびロボット１３０のそれぞれと通信を行い、各種処理を行う情報処理装置である。サーバ１２０の構成および動作の詳細については、後述する。サーバ１２０は、位置認識装置の一例に相当する。

【0022】

ロボット１３０は、屋内空間の地面を自律移動するロボット（移動体の一例）である。ロボット１３０は、サーバ１２０と通信を行い、各種処理を行う。ロボット１３０の構成および動作の詳細については、後述する。

【0023】

なお、本実施の形態では、ロボット１３０は、人間が搭乗可能な車椅子型の移動体である場合を例に挙げて説明するが、これに限定されない。すなわち、ロボット１３０は、自律移動する移動体であれば、人間が搭乗不可能な移動体であってもよいし、車椅子型以外の形状の移動体であってもよい。

【0024】

＜ロボット１３０の構成＞
次に、ロボット１３０の構成について、図２Ａ、図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、ロボット１３０の左側面図である。図２Ｂは、ロボット１３０の正面図である。なお、以下の説明では、図２Ａにおける左側を「前方」といい、図２Ａにおける右側を「後方」という。また、図２Ｂにおける右側を「左方」または「左側」といい、図２Ｂにおける左側を「右方」または「右側」という。

【0025】

図２Ａ、図２Ｂに示すように、ロボット１３０は、筐体部１、座面部２、背もたれ部３、肘置き部４ａ、４ｂ、足置き部５、駆動輪６ａ、６ｂ、駆動輪用フレーム部７ａ、７ｂ、従輪８ａ、８ｂ、従輪用フレーム部９ａ、９ｂ、および制御装置２０を有する。さらに、ロボット１３０は、レーザ測域センサ１０ａ、１０ｂ、発光体１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆを有する。

【0026】

筐体部１は、その内部に、駆動輪６ａ、６ｂを回転させたり、舵角を変更したりするアクチュエータ（図示略）、ロボット１３０の動作を制御する制御装置２０、アクチュエータおよび制御装置２０へ電力を供給する電源（例えば、バッテリ。図示略）等を備える。制御装置２０の構成および動作の詳細については、後述する。

【0027】

座面部２は、筐体部１の上部において水平または略水平に設けられている。座面部２は、搭乗者（図示略）の臀部および大腿部を支える。

【0028】

背もたれ部３は、筐体１の上部において座面部２に対して垂直または略垂直に設けられている。背もたれ部３は、搭乗者の背部を支える。

【0029】

肘置き部４ａ、４ｂそれぞれの一端は、背もたれ部３に固定されている。肘置き部４ａ、４ｂは、搭乗者の肘から先の部分を支える。

【0030】

なお、図示は省略するが、肘置き部４ａ、４ｂの先端部分には、搭乗者がロボット１３０に対する種々の指示（例えば、加減速や移動方向の指示）を行うことができる操作部が設けられてもよい。

【0031】

足置き部５の一端は、筐体１の前方に固定されている。足置き部５は、搭乗者の足裏を支える。

【0032】

駆動輪６ａは、筐体１の左方に設けられている。駆動輪６ｂは、筐体１の右方に設けられている。また、駆動輪６ａ、６ｂそれぞれの中央部分には、駆動輪用フレーム部７ａ、７ｂが設けられている。駆動輪用フレーム部７ａ、７ｂは、筐体部１に対して固定的に設けられているため、回転しない。

【0033】

駆動輪６ａ、６ｂは、アクチュエータによって回転力を与えられることにより、矢印ａ（図２Ａ参照）の方向に回転する。これにより、ロボット１３０は、矢印ｂ（図２Ａ参照）の方向へ移動（前進）する。また、駆動輪６ａ、６ｂは、アクチュエータによって回転力を与えられることにより、矢印ａとは逆の方向に回転する。これにより、ロボット１３０は、矢印ｂとは逆の方向へ移動（後退）する。

【0034】

また、駆動輪６ａ、６ｂは、互いに異なる方向に回転することも可能である。例えば、駆動輪６ａ、６ｂを互いに逆方向に等速回転させることにより、ロボット１３０は、超信地旋回を行うことができる。超信地旋回では旋回半径を小さくできるため、後述する旋回動作の実行（図５のステップＳ１２）の際に、ロボット１３０がその周辺に存在する人や物へ衝突したり、段差に躓いたりすることを回避しやすくなる。

【0035】

また、駆動輪６ａ、６ｂの舵角は、アクチュエータにより変更される。これにより、ロボット１３０は、前進時または後退時に、右方向への旋回または左方向への旋回を行うことができる。

【0036】

従輪８ａは、筐体１の前方かつ左方に設けられている。従輪８ｂは、筐体１の前方かつ右方に設けられている。具体的には、従輪８ａは、筐体１の前方かつ左方に設けられた従輪用フレーム部９ａに支持されている。また、従輪８ｂは、筐体１の前方かつ右方に設けられた従輪用フレーム部９ｂに支持されている。

【0037】

従輪８ａ、８ｂは、アクチュエータからの回転力を受けずに、駆動輪６ａ、６ｂの回転に伴って回転する。

【0038】

レーザ測域センサ１０ａ、１０ｂは、それぞれ、従輪用フレーム部９ａ、９ｂの上部に設けられている。

【0039】

レーザ測域センサ１０ａ、１０ｂは、ロボット１３０の周辺にレーザを照射し、その反射波を受信することにより、ロボット１３０の周辺環境に係る測定を行う。レーザ測域センサ１０ａ、１０ｂによって測定された情報（以下、測定情報という）は、制御装置２０に出力され、制御装置２０において、障害物の有無の判断や、ロボット１３０の進行方向の決定などに用いられる。レーザ測域センサ１０ａ、１０ｂとしては、例えば、レーザセンサ、超音波センサ、またはミリ波センサなどのデバイスを用いることができるが、それらに限定されない。

【0040】

なお、ロボット１３０に搭載されるレーザ測域センサの数および位置は、図２Ａ、図２Ｂに示す数および位置に限定されない。

【0041】

発光体１１ａ～１１ｆは、例えば、複数の色を発光するフルカラーＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。発光体１１ａ～１１ｆは、制御装置２０により制御される。

【0042】

発光体１１ａ、１１ｄは、それぞれ、レーザ測域センサ１０ａ、１０ｂの上部に設けられている。発光体１１ｂ、１１ｅは、それぞれ、駆動輪用フレーム部７ａ、７ｂの上部かつやや後方に設けられている。発光体１１ｃは、背もたれ部３の上端部の左方に設けられている。発光体１１ｆは、背もたれ部３の上端部の右方に設けられている。

【0043】

ロボット１３０における発光体の設置位置は、図２Ａ、図２Ｂの図示に限定されない。また、本実施の形態では、ロボット１３０に設けられる発光体の数が６個である場合を例に挙げたが、発光体の数は、４個以上であればよい。発光体の設置数を４個以上とする理由は、後述するロボット１３０の位置の算出（具体的には、ＰｎＰ問題の解法）に必要であるからである。

【0044】

また、発光体の形状は、図２Ａ、図２Ｂの図示に限定されない。ただし、カメラ１１０により撮影された画像データにおいて発光体の一部が欠けて映っていたとしても、サーバ１２０において発光体として認識される形状である必要がある。

【0045】

また、発光体は、フルカラーＬＥＤに限定されず、複数の色を発光または点灯する光源であればよい。

【0046】

＜制御装置２０の構成＞
次に、制御装置２０の構成について、図３を用いて説明する。図３は、制御装置２０の構成を示すブロック図である。

【0047】

図３に示すように、制御装置２０は、通信部２１、記憶部２２、入力部２３、および制御部２４を有する。

【0048】

通信部２１は、無線通信により、サーバ１２０との間で種々の情報（詳細は後述）の送受信を行う。

【0049】

記憶部２２は、サーバ１２０から受信した情報（詳細は後述）や、ロボット１３０の移動に必要な情報等を記憶する。後者の情報としては、例えば、目的地の位置を示す目的地位置情報や、移動経路を示す移動経路情報等が挙げられる。目的地位置情報は、予めユーザにより設定される。移動経路情報は、予めユーザにより設定されてもよいし、制御部２４により算出されてもよい。

【0050】

入力部２３は、レーザ測域センサ１０ａ、１０ｂから測定情報を受け取る。

【0051】

制御部２４は、通信部２１、記憶部２２、発光体１１ａ～１１ｆ（図２Ａ、図２Ｂ参照）、およびアクチュエータ等を制御する。

【0052】

例えば、制御部２４は、目的地位置情報や移動経路情報に基づいてロボット１３０が移動するようにアクチュエータを制御する。また、このとき、制御部２４は、測定情報に基づいて、移動経路上に存在する人や物体等を回避するようにアクチュエータを制御する。

【0053】

制御部２４が行うその他の制御については、後述する。

【0054】

＜サーバ１２０の構成＞
次に、サーバ１２０の構成について、図４を用いて説明する。図４は、サーバ１２０の構成を示すブロック図である。

【0055】

図４に示すように、サーバ１２０は、通信部３１、記憶部３２、および制御部３４を有する。

【0056】

通信部３１は、有線通信または無線通信により、カメラ１１０から画像データを受信する。

【0057】

また、通信部３１は、無線通信により、ロボット１３０との間で種々の情報（詳細は後述）の送受信を行う。

【0058】

記憶部３２は、カメラ１１０から受信した画像データや、ロボット１３０から受信した情報（詳細は後述）等を記憶する。

【0059】

また、記憶部３２は、ロボット１３０における発光体１１ａ～１１ｆの設置位置を示す発光体設置情報、および、屋内空間におけるカメラ１１０の設置位置および設置向きを示すカメラ設置情報を記憶する。発光体設置情報およびカメラ設置情報は、予めユーザにより設定される。なお、発光体設置情報は、発光体１１ａ～１１ｆそれぞれの識別情報と対応付けられて記憶されている。また、カメラ設置情報は、カメラ１１０それぞれの識別情報と対応付けられて記憶されている。

【0060】

制御部３４は、通信部３１および記憶部３２を制御する。

【0061】

例えば、制御部３４は、カメラ１１０から受信した画像データ、発光体設置情報およびカメラ設置情報に基づいて、ロボット１３０の位置を算出する。

【0062】

制御部３４が行うその他の制御については、後述する。

【0063】

以上、ロボット１３０の制御装置２０およびサーバ１２０の構成について説明した。図示は省略するが、制御装置２０およびサーバ１２０は、ハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、コンピュータプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。そして、本実施の形態において説明する制御装置２０およびサーバ１２０の各部の機能は、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したコンピュータプログラムを実行することにより実現される。また、このコンピュータプログラムは、所定の記録媒体に記録されて、ユーザ等に提供されてもよい。

【0064】

＜位置認識システム１００の動作＞
次に、本実施の形態の位置認識システム１００の動作について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態の位置認識システム１００の動作の流れを示すフロー図である。

【0065】

ステップＳ１において、制御装置２０の制御部２４は、発光体１１ａ～１１ｆのうち少なくとも２つを選択し、選択された発光体を発光制御の対象に決定する。発光制御とは、選択された発光体を所定の色で発光させる制御である。そして、制御部２４は、発光制御に関する発光制御情報（詳細は後述）をサーバ１２０へ送信するように通信部２１を制御する。これにより、通信部２１は、発光制御情報をサーバ１２０へ送信する。

【0066】

本実施の形態では例として、選択された発光体が発光体１１ａ、１１ｄ（図２Ｂ参照）であり、発光制御が２回行われる場合を例に挙げて説明する。最初に行われる発光制御を「第１の発光制御」といい、その後に行われる発光制御を「第２の発光制御」という。また、第１の発光制御が実行されるタイミングを「第１のタイミング」といい、第２の発光制御が実行されるタイミングを「第２のタイミング」という。また、ここでいうタイミングとは、例えば時刻である。第１のタイミングおよび第２のタイミングは、例えば、発光制御情報が送信されてから所定時間（例えば、数秒）経過後の時刻である。

【0067】

また、発光制御で用いられる発光色は、選択された発光体の数と同数であり、互いに異なる色である。よって、選択された発光体が２つである場合、２種類の色（以下、第１の色、第２の色という）が用いられる。

【0068】

本実施の形態では例として、制御部２４は、第１の発光制御では、発光体１１ａを第１の色で発光させ、発光体１１ｄを第２の色で発光させる場合を例に挙げて説明する。また本実施の形態では例として、制御部２４は、第２の発光制御では、発光体１１ａを第２の色で発光させ、発光体１１ｄを第１の色で発光させる場合を例に挙げて説明する。

【0069】

発光体制御情報は、例えば、発光体識別情報、発光色情報、および発光タイミング情報を含む。

【0070】

発光体識別情報は、制御部２４により選択された発光体を識別可能な情報である。本実施の形態では、発光体識別情報が発光体１１ａ、１１ｂそれぞれの識別情報である場合を例に挙げて説明する。

【0071】

発光色情報は、発光制御毎にどの発光体がどの色で発光するかを示す情報である。本実施の形態では、発光色情報が、第１の発光制御では発光体１１ａが第１の色で発光するとともに、発光体１１ｄが第２の色で発光し、第２の発光制御では発光体１１ａが第２の色で発光するとともに、発光体１１ｄが第１の色で発光する旨を示す情報である場合を例に挙げて説明する。

【0072】

発光タイミング情報は、発光制御それぞれが実行されるタイミングを示す情報である。本実施の形態では、発光タイミング情報が第１のタイミングおよび第２のタイミングを示す情報である場合を例に挙げて説明する。

【0073】

上述した発光制御情報を受信したサーバ１２０（制御部３４）は、ロボット１３０において実行される発光制御の詳細について認識することができる。

【0074】

なお、本実施の形態では、発光制御情報が第１の発光制御および第２の発光制御それぞれを示す情報である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、第１の発光制御に係る発光制御情報と、第２の発光制御に係る発光制御情報とが別々にサーバ１２０へ送信されてもよい。ただし、制御装置２０とサーバ１２０との通信回数を低減するためには、本実施の形態のように、発光制御情報が第１の発光制御および第２の発光制御それぞれを示す情報であることが好ましい。

【0075】

ステップＳ２において、サーバ１２０の制御部３４は、通信部３１により受信された発光制御情報を記憶部３２に記憶させる。

【0076】

ステップＳ３において、制御部２４は、第１の発光制御を実行する。第１の発光制御が実行されるタイミングは、例えば、上述した第１のタイミングである。

【0077】

上述したとおり、第１の発光制御により、発光体１１ａは第１の色で発光するとともに、発光体１１ｄは第２の色で発光する。

【0078】

なお、ここでは例として、制御部２４は、第１のタイミングで第１の発光制御が実行される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、制御部２４は、発光制御情報を受信したサーバ１２０からレスポンスを受信した場合に、第１の発光制御を実行してもよい。その場合、後述する第２の発光制御は、例えば、第１の発光制御が終了してから直ちにまたは所定時間経過後に行われもよい。

【0079】

ステップＳ４において、制御部２４は、第２の発光制御を実行する。第２の発光制御が実行されるタイミングは、例えば、上述した第２のタイミングである。

【0080】

上述したとおり、第２の発光制御により、発光体１１ａは第２の色で発光するとともに、発光体１１ｄは第１の色で発光する。

【0081】

ステップＳ５において、制御部３４は、通信部３１がカメラ１１０から受信した画像データにおいて、制御部２４により選択された発光体を認識する。この認識処理の詳細については後述する。

【0082】

ここで、例えば、ロボット１３０が屋内空間のどの場所に位置するか分からない場合（換言すれば、ロボット１３０の初期位置が認識されていない場合）、制御部３４は、屋内空間に設置された各カメラ１１０から受信した画像データごとに認識処理を行ってもよい。また、制御部３４は、例えばＢｌｏｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ビーコンやＷｉｆｉ（登録商標）などを用いた屋内空間における従来の位置推定システムを用いてロボット１３０の大まかな初期位置を推定し、その初期位置に基づいてカメラ１１０を特定し、そのカメラ１１０から受信した画像データに対して認識処理を行ってもよい。

【0083】

ステップＳ６において、制御部３４は、ロボット１３０に設置された全ての発光体が発光したか否かを判定する。

【0084】

例えば、制御部３４は、記憶部３２において発光体設置情報に対応付けられて記憶されている発光体の識別情報と、記憶部３２に記憶された発光制御情報に含まれている発光体の識別情報とを比較することにより、全ての発光体が発光したか否かを判定する。

【0085】

全ての発光体が発光したと判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、フローは、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９については後述する。

【0086】

一方、全ての発光体が発光していないと判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部３４は、発光指示情報を制御装置２０へ送信するように通信部３１を制御する。

【0087】

ステップＳ７において、通信部３１は、制御装置２０へ発光指示情報を送信する。

【0088】

ステップＳ８において、制御部２４は、サーバ１２０から発光指示情報を受信したか否かを判定する。

【0089】

サーバ１２０から発光指示情報を受信しない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１については後述する。

【0090】

一方、サーバ１２０から発光指示情報を受信した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、フローは、ステップＳ１へ戻る。

【0091】

例えば、発光体１１ａ～１１ｆのうち、最初に選択された発光体が発光体１１ａ、１１ｄである場合、制御部２４は、残りの発光体１１ｂ、１１ｃ、１１ｅ、１１ｆから２つの発光体を選択する。そして、新たに選択された２つの発光体に対して、ステップＳ１～Ｓ５の処理が行われる。このようにして、発光体１１ａ～１１ｆの全部が制御部２４により選択され、かつ、制御部３４により認識されるまで、ステップＳ７、Ｓ８は、繰り返し行われる。

【0092】

ステップＳ９において、制御部３４は、認識した発光体の数が４つ以上あるかを判定する。

【0093】

ここで、認識した発光体の数が４つ以上とする理由は、後述するロボット１３０の位置の算出（具体的には、ＰｎＰ問題の解法）に必要であるからである。

【0094】

認識した発光体の数が４つ以上ある場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、フローは、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３については後述する。

【0095】

認識した発光体の数が４つ以上ない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、制御部３４は、旋回指示情報を制御装置２０へ送信するように通信部３１を制御する。

【0096】

ステップＳ１０において、通信部３１は、制御装置２０へ旋回指示情報を送信する。

【0097】

ステップＳ１１において、制御部２４は、サーバ１２０から旋回指示情報を受信したか否かを判定する。

【0098】

サーバ１２０から旋回指示情報を受信しない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５については後述する。

【0099】

サーバ１２０から旋回指示情報を受信した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、フローは、ステップＳ１２へ進む。

【0100】

ステップＳ１２において、制御部２４は、ロボット１３０が旋回動作を実行するようにアクチュエータを制御する。これにより、ロボット１３０は、一定角度だけ旋回する旋回動作を実行する。

【0101】

ここで、一定角度は、予め設定された角度でもよいし、認識できた発光体の数に基づいて決まる角度であってもよい。

【0102】

また、制御部２４は、レーザ測域センサ１０ａ、１０ｂからの測定情報を用いて、ロボット１３０の周辺に存在する人や物体にロボット１３０が接触しないように旋回動作を実行させる。ここで、ロボット１３０が一定角度旋回すると人や物体に接触する場合には、制御部２４は、一定角度より小さい角度だけロボット１３０を旋回させる。

【0103】

ステップＳ１２の後、フローは、ステップＳ１へ戻る。

【0104】

ステップＳ１３において、制御部３４は、ロボット１３０の位置を算出する。この位置算出処理の詳細については後述する。

【0105】

ステップＳ１４において、制御部３４は、ロボット１３０の位置を示す位置情報を制御装置２０へ送信するように通信部３１を制御する。これにより、通信部３１は、制御装置２０へ位置情報を送信する。

【0106】

ステップＳ１５において、通信部２１により受信された位置情報を記憶部２２に記憶させる。

【0107】

以上のフローにより、ロボット１３０は、自己の位置を認識する。

【0108】

なお、上記説明では、制御部２４により、発光体が２つずつ選択され、発光制御が２回ずつ行われる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、制御部２４により３つずつ発光体が選択される場合では、発光制御が３回ずつ行われる。

【0109】

＜発光体の認識処理＞
以下、図５のステップＳ５における発光体の認識処理の詳細について説明する。

【0110】

まず、サーバ１２０の制御部３４は、ロボット１３０の制御装置２０から受信した発光制御情報に基づいて、どのタイミングで行われるのか、および、各発光制御においてどの発光体がどの色で発光するのかを、認識する。

【0111】

次に、制御部３４は、第１のタイミングで撮影された画像データ（以下、第１の画像データという）をカメラ１１０から通信部３１を介して取得する。

【0112】

次に、制御部３４は、第１の画像データにおいて第１の色および第２の色を認識する。

【0113】

次に、制御部３４は、第１の色が存在する領域を領域Ａに決定し、第２の色が存在する領域を領域Ｂに決定する。領域Ａ、Ｂは、第１の画像データ上の座標の集合である。

【0114】

次に、制御部３４は、第２のタイミングで撮影された画像データ（以下、第２の画像データという）をカメラ１１０から通信部３１を介して取得する。

【0115】

次に、制御部３４は、第２の画像データにおいて第１の色および第２の色を認識する。

【0116】

次に、制御部３４は、第１の色が存在する領域を領域Ｃに決定し、第２の色が存在する領域を領域Ｄに決定する。領域Ｃ、Ｄは、第２の画像データ上の座標の集合である。

【0117】

次に、制御部３４は、領域Ａと領域Ｄとに重なり合う箇所が存在するか否かを判定し、重なり合う箇所が存在した場合、少なくとも重なり合う箇所に含まれる座標を発光体１１ａが存在する座標として認識する。ここで、発光体１１ａが存在する座標は、例えば、領域Ａと領域Ｄとの重なり合う箇所における中心もしくは重心である。

【0118】

また、制御部３４は、領域Ｂと領域Ｃとに重なり合う箇所が存在するか否かを判定し、重なり合う箇所が存在した場合、少なくとも重なり合う箇所に含まれる座標を発光体１１ｄが存在する座標として認識する。ここで、発光体１１ａが存在する座標は、例えば、領域Ｂと領域Ｃとの重なり合う箇所における中心もしくは重心である。

【0119】

なお、制御部３４は、２つの領域に重なり合う箇所が存在しない場合、その発光体について認識が失敗したと判定する。

【0120】

制御部３４は、上述した一連の処理を、図５のステップＳ６において全ての発光体が発光したと判定するまで繰り返す。すなわち、上述した一連の処理は、ロボット１３０に設けられた全ての発光体の数（例えば、６個）を、１回の認識で発光させる発光体の数（例えば、２個）で割った回数（例えば、３回）分、繰り返される。これにより、制御部３４は、ロボット１３０に設けられた全ての発光体を認識することができる。

【0121】

＜位置算出処理＞
以下、図５のステップＳ１３におけるロボット１３０の位置算出処理の詳細について説明する。

【0122】

まず、サーバ１２０の制御部３４は、記憶部３２から発光体設置情報およびカメラ設置情報を読み出す。

【0123】

次に、制御部３４は、上述した認識処理（図５におけるステップＳ５）により認識された各発光体の画像データ上の座標と、発光体設置情報に示される各発光体の設置位置とを対応させる。

【0124】

次に、制御部３４は、画像データにおけるロボット１３０の位置および向きを算出する。具体的には、制御部３４は、カメラ１１０を原点とした座標に対するロボット１３０の位置および向きを、ＰｎＰ問題を解くことにより算出する。

【0125】

次に、制御部３４は、カメラ設置情報に示されるカメラ１１０の設置位置および設置向きに基づいて、算出された画像データにおけるロボット１３０の位置および向きを、屋内空間におけるロボット１３０の位置および向きに変換する。

【0126】

このようにして算出された屋内空間におけるロボット１３０の位置および向きは、位置情報としてサーバ１２０から制御装置２０へ送信され（図５のステップＳ１４）、制御装置２０の記憶部２１に記憶される（図５のステップＳ１５）。これにより、屋内空間において、ロボット１３０が自己の位置を認識することができる。

【0127】

以上説明したように、本実施の形態によれば、ユーザがロボットにその位置を教示する操作を行ったり、屋内空間において２次元マーカ等を設置したりすることなく、ロボットが自己の位置を認識することができる。よって、本実施の形態では、利便性の確保および導入コストの低減の両立を実現できる位置認識システムを提供することができる。

【0128】

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0129】

本開示の位置認識システムおよび位置認識装置は、所定のエリア（屋内空間または屋外空間）を自律移動する移動体（例えば、ロボット、車両等）の位置の認識に有用である。

【符号の説明】

【0130】

１ 筐体部
２ 座面部
３ 背もたれ部
４ａ、４ｂ 肘置き部
５ 足置き部
６ａ、６ｂ 駆動輪
７ａ、７ｂ 駆動輪用フレーム部
８ａ、８ｂ 従輪
９ａ、９ｂ 従輪用フレーム部
１０ａ、１０ｂ レーザ測域センサ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ 発光体
２０ 制御装置
２１、３１ 通信部
２２、３２ 記憶部
２３ 入力部
２４、３４ 制御部
１００ 位置認識システム
１１０ カメラ
１２０ サーバ
１３０ ロボット

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】