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公開番号2024076018
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-05
出願番号2022187349
出願日2022-11-24
発明の名称自律走行装置およびその妥当性評価方法
出願人アマノ株式会社
代理人個人,個人
主分類G05D 1/43 20240101AFI20240529BHJP(制御;調整)
要約【課題】再現走行の経路において初期化物体を予め設置したり、装置本体を開始位置へ正確に配置したりすることなく、再現走行の精度を向上する。
【解決手段】
自律走行装置1は、装置本体2と、走行部3と、計測部6と、地図作成部21と、教示走行モードの実行時に、装置本体2が教示開始位置から教示終了位置まで至る走行経路および作業走行地図を作成して記憶させ、再現走行モードの実行時に、再現開始位置にある装置本体2を走行させるように走行部3を制御する教示走行制御部22および再現走行制御部23と、環境画像を撮像する撮像部7と、教示走行モードの実行時に撮像した環境画像を教示時環境画像として取得し、再現走行モードの実行時に撮像した環境画像を現在環境画像として取得し、教示時環境画像と現在環境画像とを比較した第1マッチング処理を行って再現開始位置の妥当性を評価する妥当性評価部25と、を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項1】
手動操作入力に基づく走行、および自動操作入力に基づく自律的な走行が可能な自律走行装置であって、
装置本体と、
前記装置本体を走行させる走行部と、
前記装置本体と該装置本体の周囲の物体との距離および角度を計測する計測部と、
前記計測部で計測された距離および角度を座標変換して前記装置本体の周囲の局所地図を作成する地図作成部と、
教示走行モードの実行時に、手動操作入力に応じて前記走行部が前記装置本体を走行させる間に、前記計測部および前記地図作成部を作動させて、前記局所地図をつなぎ合わせることにより、前記装置本体が教示開始位置から教示終了位置まで至る走行経路および該走行経路の周囲の作業走行地図を作成して記憶させ、
再現走行モードの実行時に、前記走行経路および前記作業走行地図に従った自動操作入力によって、再現開始位置にある前記装置本体を走行させるように前記走行部を制御する走行制御部と、
前記装置本体に設けられて該装置本体の周囲の状況を示す環境画像を撮像する撮像部と、
前記教示走行モードの実行時に前記撮像部によって撮像した前記環境画像を教示時環境画像として取得し、前記再現走行モードの実行時に前記撮像部によって撮像した前記環境画像を現在環境画像として取得し、前記教示時環境画像と前記現在環境画像とを比較した第1マッチング処理を行って前記再現開始位置の妥当性を評価する評価部と、
を備えることを特徴とする自律走行装置。
続きを表示(約 1,900 文字)【請求項2】
前記評価部は、前記第1マッチング処理による前記教示時環境画像と前記現在環境画像との一致率に基づく第1評価点数を数値情報によって出力することを特徴とする請求項1に記載の自律走行装置。
【請求項3】
前記評価部は、前記教示走行モードの開始時に前記地図作成部によって作成した前記局所地図を教示時局所地図として取得し、前記再現走行モードの開始時に前記地図作成部によって作成した前記局所地図を現在局所地図として取得し、前記教示時局所地図と前記現在局所地図とを比較した第2マッチング処理を行って、前記第1マッチング処理および前記第2マッチング処理によって前記再現開始位置の妥当性を評価することを特徴とする請求項1または2に記載の自律走行装置。
【請求項4】
前記評価部は、前記第1マッチング処理による前記教示時環境画像と前記現在環境画像との一致率に基づく第1評価点数と、前記第2マッチング処理による前記教示時局所地図と前記現在局所地図との一致率に基づく第2評価点数とを総合した総合評価点数を数値情報によって出力することを特徴とする請求項3に記載の自律走行装置。
【請求項5】
前記教示走行モードでの走行を開始してから所定の開始区間の間に所定の走行距離間隔で、前記撮像部によって前記環境画像を撮像することにより複数の前記教示時環境画像を取得すると共に、前記地図作成部によって作成した各前記局所地図を複数の前記教示時局所地図として取得し、
前記評価部は、前記再現走行モードの実行時に、前記再現開始位置における前記第1マッチング処理による第1一致率および前記第2マッチング処理による第2一致率に基づく総合一致率が所定の一致率閾値未満の場合に、前記再現走行モードでの走行を開始してから前記所定の開始区間の間に前記所定の走行距離間隔で、前記撮像部によって前記環境画像を撮像することにより複数の前記現在環境画像を取得すると共に、前記地図作成部によって作成した各前記局所地図を複数の前記現在局所地図として取得し、前記所定の開始区間における複数の前記現在環境画像の前記第1マッチング処理による各第1一致率および複数の前記現在局所地図の前記第2マッチング処理による各第2一致率に基づく各総合一致率が所定の一致率閾値以上である場合に、前記再現開始位置の妥当性を満たすと評価することを特徴とする請求項3に記載の自律走行装置。
【請求項6】
前記走行制御部は、前記評価部によって前記再現開始位置の妥当性を満たさないと評価したとき、前記再現走行モードでの走行を開始する前の場合には、前記再現走行モードの走行を中止し、前記再現走行モードでの走行を開始した後の場合には、前記装置本体を前記再現開始位置まで戻るように走行させると共に前記再現開始位置で停止するように前記走行部を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の自律走行装置。
【請求項7】
手動操作入力に基づく走行、および自動操作入力に基づく自律的な走行が可能な自律走行装置の再現走行における再現開始位置の妥当性を評価する妥当性評価方法であって、
前記自律走行装置の装置本体と該装置本体の周囲の物体との距離および角度を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された距離および角度を座標変換して前記装置本体の周囲の局所地図を作成する地図作成ステップと、
教示走行モードの実行時に、手動操作入力に応じて前記自律走行装置の走行部が前記装置本体を走行させる間に、前記計測ステップおよび前記地図作成ステップを実行して、前記局所地図をつなぎ合わせることにより、前記装置本体が教示開始位置から教示終了位置まで至る走行経路および該走行経路の周囲の作業走行地図を作成して記憶させ、
再現走行モードの実行時に、前記走行経路および前記作業走行地図に従った自動操作入力によって、前記再現開始位置にある前記装置本体を走行させるように前記走行部を制御する走行制御ステップと、
前記装置本体に設けられる撮像部によって該装置本体の周囲の状況を示す環境画像を撮像する撮像ステップと、
前記教示走行モードの実行時に前記撮像ステップによって撮像した前記環境画像を教示時環境画像として取得し、前記再現走行モードの実行時に前記撮像ステップによって撮像した前記環境画像を現在環境画像として取得し、前記教示時環境画像と前記現在環境画像とを比較した第1マッチング処理を行って前記再現開始位置の妥当性を評価する評価ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする妥当性評価方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、手動操作および自動操作に応じた走行が可能な自律走行装置およびその再現走行における再現開始位置の妥当性を評価する妥当性評価方法に関する。
続きを表示(約 2,400 文字)【背景技術】
【0002】
従来、自律走行装置は、事前に入力されたプログラムに従って、環境地図、走行経路、走行設定および作業設定(清掃設定)を作成または設定して記憶し、その記憶結果に基づいて自律的に走行し自動で作業(清掃)する自動走行作業(自動走行清掃)、即ち、再現走行を実行可能な機能を有する。例えば、自律走行装置は、商業施設、オフィス、ホテル、病院などの作業エリアの床面の清掃作業を行う産業用(業務用)自律走行装置に適用される。
【0003】
例えば、特許文献1では、ロボット(自律走行装置)を初期化して、経路を自律的に走行させるためのシステムにおいて、ロボットは、初期化物体を検出し、次いでその初期化物体に対するロボットの位置を判定し、次いでユーザの実演により経路を学習し、ここで、その経路に沿った動作を、初期化物体に対する位置に関連付け、その後、初期化物体を後に再度検出し、その初期化物体に対するロボットの位置を判定し、次いで学習した経路を自律的にナビゲートし、初期化物体に対する位置に関連付けられた動作を実行する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特表2019-515407号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1のような従来技術では、ロボット(自律走行装置)が環境内の位置を比較的迅速に判定できるようにロボットを初期化するために、初期化物体を予め経路に設置する必要がある。しかしながら、自律走行装置が同じ経路での再現走行を何度も実行する場合には、初期化物体を恒常的に経路に設置したままにする必要があるので、経路を含む環境の美観を損なう問題が生じる。これに対して、再現走行を実行する度に、初期化物体を経路に毎回設置して、再現走行の終了後に回収する場合には、初期化物体の設置および回収に手間が掛かり、作業が煩雑となる問題が生じる。また、再現走行を実行する度に、初期化物体を同じ位置に正確に設置することは困難であり、初期化物体の設置位置のずれが大きい場合には、再現走行の実行に支障を及ぼす可能性がある。
【0006】
本発明は、上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、再現走行の経路において初期化物体を予め設置したり、装置本体を開始位置へ正確に配置したりすることなく、再現走行の精度を向上することを可能とする自律走行装置およびその妥当性評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の第1の自律走行装置は、手動操作入力に基づく走行、および自動操作入力に基づく自律的な走行が可能な自律走行装置であって、装置本体と、前記装置本体を走行させる走行部と、前記装置本体と該装置本体の周囲の物体との距離および角度を計測する計測部と、前記計測部で計測された距離および角度を座標変換して前記装置本体の周囲の局所地図を作成する地図作成部と、教示走行モードの実行時に、手動操作入力に応じて前記走行部が前記装置本体を走行させる間に、前記計測部および前記地図作成部を作動させて、前記局所地図をつなぎ合わせることにより、前記装置本体が教示開始位置から教示終了位置まで至る走行経路および該走行経路の周囲の作業走行地図を作成して記憶させ、再現走行モードの実行時に、前記走行経路および前記作業走行地図に従った自動操作入力によって、再現開始位置にある前記装置本体を走行させるように前記走行部を制御する走行制御部と、前記装置本体に設けられて該装置本体の周囲の状況を示す環境画像を撮像する撮像部と、前記教示走行モードの実行時に前記撮像部によって撮像した前記環境画像を教示時環境画像として取得し、前記再現走行モードの実行時に前記撮像部によって撮像した前記環境画像を現在環境画像として取得し、前記教示時環境画像と前記現在環境画像とを比較した第1マッチング処理を行って前記再現開始位置の妥当性を評価する評価部と、を備えることを特徴とする。
【0008】
本発明の第1の自律走行装置によれば、自律走行装置の配置された清掃エリアとは異なる他の清掃エリアの作業走行地図を操作者が間違って選択しても、自律走行装置が再現走行を実施する場合に、間違った作業走行地図に沿った走行によって作業の継続が不可能となってエラーで停止するようなことを回避することができ、再現走行の精度を良好に維持することが可能となる。また、再現走行を実施する際に、操作者が自律走行装置を正しい教示開始位置に配置していない場合、間違った作業走行地図に沿った走行によって作業の継続が不可能となってエラーで停止するようなことを回避することができ、再現走行の精度を良好に維持することが可能となる。従って、再現走行の経路において初期化物体を予め設置したり、装置本体を教示開始位置へ正確に配置したりすることなく、再現走行の精度を向上することを可能とする。
【0009】
上記課題を解決するために、本発明の第2の自律走行装置において、前記評価部は、前記第1マッチング処理による前記教示時環境画像と前記現在環境画像との一致率に基づく第1評価点数を数値情報によって出力することを特徴とする。
【0010】
本発明の第2の自律走行装置によれば、技術的に信頼性のある画像マッチング処理技術を用いて、作業走行地図の選択の確認を精度よく行うことが可能となる。また、操作者は、マッチング処理結果として再現開始位置や作業走行地図の妥当性を数値情報によって容易に確認することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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