JPH06214639A - 移動体の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業エリアの設定および移動体の走行制御を
簡便化するとともに、作業エリア内での移動体の走行経
路変更を容易にする。 【構成】 作業エリア２の全景を撮影するＩＴＶカメラ
５から得られる画像データから移動体１上の光源３の画
像を画像処理装置１５により識別し、この光源画像から
作業エリア２内における移動体１の相対的位置座標を認
識し、この位置座標と予め定めた走行経路情報とを比較
しながら移動体１を走行経路に沿って無線送信により自
動走行させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットや自動搬送車
等の移動体を予め設定された経路に沿って自動走行させ
る移動体の走行制御装置に関し、さらに詳しくは、移動
体の位置を監視ステーションのＩＴＶカメラにより監視
しながら移動体を自動走行させる移動体の走行制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設現場における床の清掃作業は、躯体
工事時では、型枠解体後や墨出作業開始前に行われる。
また、仕上げ作業時では、天井仕上げ工事や壁仕上げ工
事後の清掃が必要になってくる。このような清掃作業を
自動化し、休日あるいは夜間の一般作業が行われていな
い時間帯に清掃作業を完了させることにより、次の作業
をスムーズに遂行させることができる。

【０００３】従来、このような床の清掃作業を自動的に
行わせる方法としては、大別すると２つのものが提案さ
れている。第１には、回転ブラシやバキューム装置を装
備した自走式の清掃機に、回転式やガスレート式のジャ
イロを搭載し、このジャイロにより検出される位置に基
づいて清掃機を誘導しつつ自動走行させる方式のものが
ある。第２には、指定された清掃エリアの四隅などに反
射ミラーをそれぞれ設置しておき、自走式清掃機に搭載
した光波センサを水平方向に回転させながら光波センサ
の光波を各反射ミラーに向け放射し、各ミラーから反射
してくる光波の到達時間から求められる清掃機から各ミ
ラーまでの距離と、光波センサの各ミラーに対する水平
方向の角度とから清掃エリア内における清掃機の位置座
標を求め、この位置座標と目的の走行経路座標とを比較
しながら清掃機を走行経路に沿って自律走行させること
で、床の清掃作業を自動的に行う方式のものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たジャイロを用いる第１の方式では、回転式、ガスレー
ト式のいずれも、電源投入からジャイロが立ち上がるま
でに通常２〜３０分かかるため、作業を開始するまでに
時間がかかるという不具合があった。また、ジャイロが
検出する清掃機の位置には多少の誤差があるため、清掃
機が走行するとそれにつれてジャイロによる検出位置の
誤差が累積され、清掃機が走行経路を大きく外れてしま
う場合があるという不具合があり、これを防ぐために検
出精度の高いジャイロを用いると、装置コストが高くつ
く不具合があった。

【０００５】一方、上述の反射ミラーおよび光波センサ
を用いる第２の方式では、反射ミラーと光波センサとの
正対関係を正確にするためには、反射ミラーの向きおよ
び位置の設定が面倒で時間がかかるという不具合があっ
た。本発明は、上述のような事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、ＩＴＶカメラで撮影され
る作業エリアの画像から移動体の位置を認識することに
より、作業エリアの設定および移動体の走行制御を簡便
化し、作業エリア内での移動体の走行経路変更をフレキ
シブルに対応できるようにした移動体の走行制御装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、作業エリア内を予め定められた移
動経路に沿って自動走行する移動体と、前記移動体に設
置され、作業エリア内での移動体の位置を表示する光源
と、前記移動体を含めた前記作業エリアの全景を撮影す
るＩＴＶカメラと、前記ＩＴＶカメラの映像信号を離散
的な画像データに変換し、この画像データから前記光源
の画像を識別して該光源画像重心を算出するとともに、
この重心の作業エリア内における相対的な位置座標を求
める画像処理手段と、前記光源の位置座標と移動体の走
行経路データに基づいて移動体の走行方向を演算する演
算手段と、前記演算された走行方向情報を前記移動体に
送信する送信手段と、前記移動体に装備され、前記送信
されてくる走行方向情報に基づいて移動体を予め定めた
走行経路に沿い作業エリア内を自動走行させる制御手段
とを備えたことを特徴とする。請求項２の発明は、前記
離散的な画像データをビデオ信号に変換して表示する表
示手段と、前記表示手段の表示画面を通して作業エリア
の設定及び移動体の走行経路を設定するための入力手段
とを更に備えることを特徴とする。請求項３の発明は、
前記移動体が、走行方向の障害物を検出するセンサと、
該センサが障害物を検出したときに走行経路変更指令そ
の他の情報を前記送信手段へ送信する手段を更に備える
ことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明による移動体走行制御装置の概略
構成図、図２は、その詳細を示す全体の構成図である。

【０００８】図１において、１は建物内あるいは資材置
場などの作業エリア２内を走行するロボットや自動搬送
車あるいは自走掃除機等に相当する移動体であり、この
移動体１は、作業エリア２の床面上を自由に自動走行で
きる走行ユニットを備える。また、移動体１上には、作
業エリア２内での走行位置を表示するキセノンランプ等
の周囲の明るさより十分に明るい輝度で発光する光源３
が設置されているとともに、後述する監視ステーション
ＳＴとのデータ通信を行う送受信機４が搭載されてい
る。

【０００９】監視ステーションＳＴには、移動体１を含
む作業エリア２の全景を斜め上方から撮影するＩＴＶカ
メラ５が設置されている。また、監視ステーションＳＴ
には、ＩＴＶカメラ５で撮影した映像から移動体１の位
置を認識して、移動体１を予め定めた走行経路に沿い自
動的に走行制御させるパーソナルコンピュータ６が設置
されており、このコンピュータ６には、移動体１の送受
信機４と走行制御情報などのデータの送受信を行う送受
信機７が接続されているとともに、コンピュータ処理さ
れた画像を表示する第１のモニタ８およびＩＴＶカメラ
５により撮影された画像を表示する第２のモニタ９を備
えている。

【００１０】次に、図２の構成について述べる。図２に
おいて、移動体１は、監視ステーションＳＴからの制御
指令に基づいて移動体１を予め定めた走行経路に沿い作
業エリア２内を自動走行させる制御装置１０を備え、こ
の制御装置１０には、光源３、送受信機４、走行ユニッ
ト１１および移動体走行方向の障害物を検出する接触セ
ンサあるいは超音波センサからなる障害物センサ１２が
接続されている。

【００１１】図２において、コンピュータ６は、ＩＴＶ
カメラ５で撮影された作業エリア２の全景画像信号を２
値データに変換するＡ−Ｄコンバータ１３、変換された
２値化画像データを記憶する、例えば６４０×４００ビ
ットの１画面分に相当する画像メモリ１４、この画像メ
モリ１４に記憶された画像データから光源３の画像を識
別して該光源画像の重心を求めるとともに、この重心の
作業エリア内における相対的な位置座標を求める画像処
理装置１５、およびこれらの画像メモリ１４、画像処理
装置１５等を管理し制御するＣＰＵ（中央処理装置）１
６とを備える。ＣＰＵ１６には、上述の送受信機７が接
続されているとともに、移動体１の走行経路データ、作
業エリアなどのデータを入力する入力装置１７が接続さ
れており、入力装置１７はデータ入力用のキーボード、
マウスおよび移動体１を遠隔操作するジョイスティック
等から構成される。

【００１２】画像メモリ１４には、Ｄ−Ａコンバータ１
８を介して第１のモニタ８が接続されている。また、Ｉ
ＴＶカメラ５には、該カメラ５で撮影される映像をカラ
ー表示する第２のモニタ９が接続されている。

【００１３】次に、上記のように構成された本実施例の
動作について説明する。ＩＴＶカメラ５で撮影された映
像信号は第２のモニタ９に出力され、移動体１を含めた
作業エリア２の全景が第２のモニタ９に表示される。こ
のとき、第２のモニタ９に表示される作業エリア２の全
景画像を図３に示す。一方、ＩＴＶカメラ５からの映像
信号は、Ａ−Ｄコンバータ１３により輝度レベルを含む
２値データに変換され、この２値化された画像データは
画像メモリ１４に記憶される。

【００１４】画像処理装置１５では、画像メモリ１４を
スキャニングすることによって移動体１上の光源３に相
当する輝度レベルの高い画素パターンを識別し、この画
素パターンの重心位置を算出する。そして、この算出さ
れた重心位置から作業エリア２内における移動体１の座
標位置を画像メモリ１４上の画素座標から演算する。ま
た移動体１の作業エリア２を設定する場合は、第１のモ
ニタ７上に表示される２値画像を見ながら、入力装置１
７のキーボードあるいはマウス（いずれも不図示）等を
操作することにより、例えば図３に示すポイントＰ１〜
Ｐ４を入力し、これにより作業エリア２を指定する。こ
の作業エリアデータはＣＰＵ１６に内蔵のメモリに格納
される。

【００１５】一方、作業エリア２内での移動体２の走行
経路を設定する場合は、第１のモニタ７上に表示される
２値画像を見ながら、入力装置１７のキーボードあるい
はマウス（いずれも不図示）を操作することにより、図
３の１点鎖線に示すような走行経路データを入力する。
この走行経路データはＣＰＵ１６に内蔵したメモリに格
納される。

【００１６】かかる状態において、監視ステーションＳ
Ｔの入力装置１７からスタート指令を移動体１に送信す
ることにより移動体１をスタートさせる。ここで、移動
体１の作業エリア２内での走行位置は、上述したアルゴ
リズムにしたがって画像処理装置１５により認識され、
これにより得られた作業エリア上での移動体１の現在位
置座標と、予め設定した走行経路２０（図３参照）上の
位置データとをＣＰＵ１６で比較し、移動体１の現在位
置座標が走行経路２０よりずれている場合は、このずれ
量に応じた軌道修正指令をＣＰＵ１６から送受信機７を
通して移動体１に送信する。この軌道修正指令を受信し
た移動体側の送受信機４では、その受信信号を制御装置
１０に出力して移動体１の走行ユニット１１を制御する
ことにより、その操舵部を動作させ、移動体１が走行経
路２０上を走行するように軌道修正する。これにより、
移動体１は走行経路２０に沿って自動的に走行されるこ
とになる。

【００１７】移動体１が走行経路２０に沿って自動走行
されているときに、移動体１に設けた障害物センサ１２
が支柱その他の障害物を検出すると、移動体１は自動的
に停止される。これと同時に障害物検出信号は、送受信
機４を通して監視ステーションＳＴへ送信される。この
障害物検出信号を受信したステーション側の送受信機７
では、その受信信号をＣＰＵ１６に出力する。障害物検
出信号を取り込んだＣＰＵ１６では、作業エリアデータ
と障害物の位置座標とから障害物を回避し得る軌道変更
経路を算出し、この軌道変更経路情報を送受信機７を通
して移動体１に送信する。軌道変更経路情報を受信した
制御装置１０では、その変更経路情報にしたがって移動
体１を走行させる。そして、予め定めた走行経路２０上
へ復帰させる。

【００１８】上述のような本実施例においては、作業エ
リア内２の全景を撮影するＩＴＶカメラ５から得られる
画像データから移動体１上の光源３の画像を識別し、こ
の光源画像から作業エリア２内における移動体１の相対
的位置座標を認識し、この位置座標と予め定めた走行経
路情報とを比較しながら移動体１を走行経路に沿って無
線送信により自動走行させるようにしたので、移動体を
障害物をよけながら所定の経路に沿って移動させる走行
制御を画像処理により容易に行うことができ、移動体の
作業エリア内での走行制御および作業エリアの設定を簡
便化できるとともに、作業エリア内での移動体の走行経
路変更も画像処理によってフレキシブルにかつ容易に行
うことができる。また、従来のジャイロを用いる誘導方
式において必要であったジャイロ立ち上げのための時間
待ちをなくし、低コストかつ高精度で移動体の誘導制御
を行えるとともに、反射ミラー及び光波センサを用いる
方式におけるミラー角度調整などの面倒で時間のかかる
準備作業も不要となる。

【００１９】なお、上記実施例では、監視ステーション
側で予め設定した走行経路に沿って移動体１を自動走行
させる場合について述べたが、本発明はこれに限定され
ない。例えば、入力装置１７に設けてあるジョイスティ
ックなどを操作することにより、移動体２を遠隔操作す
ることもできる。また、本発明は、上記実施例に示す構
成のものに限らず、請求項に記載した範囲を逸脱しない
限り、種々の変形が可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
業エリアの全景を撮影するＩＴＶカメラから得られる画
像データにより移動体上の光源の画像を識別し、この光
源画像から作業エリア内における移動体の相対的位置座
標を認識し、この位置座標と予め定めた走行経路情報と
を比較しながら移動体を走行経路に沿って自動走行させ
るようにしたので、移動体を所定の経路に沿って障害物
をよけながら移動させる走行制御を画像処理によって行
うことができるとともに、作業エリアの設定および移動
体の走行制御を簡便化でき、かつ作業エリア内での移動
体の走行経路変更をフレキシブルに対応させ得る。ま
た、本発明によれば、画像処理によって移動体の位置を
認識するので、装置の電源を投入してから移動体の誘導
制御を直ちに開始することができ、立ち上げのための時
間待ちや、面倒で時間のかかる準備作業を不要とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による移動体走行制御装置の概略構成図
である。

【図２】本実施例における移動体走行制御装置の詳細を
示すブロック図である。

【図３】本実施例における画像データ表示画面の一例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 移動体 ２ 作業エリア ３ 光源 ４ 送受信機 ５ ＩＴＶカメラ ７ 送受信機 ８，９ モニタ（表示手段） １０ 移動体制御装置 １２ 障害物センサ １５ 画像処理装置 １６ ＣＰＵ（演算手段） １７ 入力装置（入力手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業エリア内を予め定められた移動経路
   に沿って自動走行する移動体と、 前記移動体に設置され、作業エリア内での移動体の位置
   を表示する光源と、 前記移動体を含めた前記作業エリアの全景を撮影するＩ
   ＴＶカメラと、 前記ＩＴＶカメラの映像信号を離散的な画像データに変
   換し、この画像データから前記光源の画像を識別して該
   光源画像重心を算出するとともに、この重心の作業エリ
   ア内における相対的な位置座標を求める画像処理手段
   と、 前記光源の位置座標と移動体の走行経路データに基づい
   て移動体の走行方向を演算する演算手段と、 前記演算された走行方向情報を前記移動体に送信する送
   信手段と、 前記移動体に装備され、前記送信されてくる走行方向情
   報に基づいて移動体を予め定めた走行経路に沿い作業エ
   リア内を自動走行させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする移動体の走行制御装置。
2. 【請求項２】 前記離散的な画像データをビデオ信号に
   変換して表示する表示手段と、前記表示手段の表示画面
   を通して作業エリアの設定及び移動体の走行経路を設定
   するための入力手段とを更に備える請求項１記載の移動
   体の走行制御装置。
3. 【請求項３】 前記移動体は、走行方向の障害物を検出
   するセンサと、該センサが障害物を検出したときに走行
   経路変更指令その他の情報を前記送信手段へ送信する手
   段を更に備える請求項１または２記載の移動体の走行制
   御装置。