JP6514729B2 - Position estimation device, position estimation method, and position estimation program - Google Patents
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Description
本発明は、自己位置を推定する自走装置の技術に関する。 The present invention relates to the technology of a self-propelled device that estimates its own position.
設備の構築及び保全業務において、遠隔監視センタ側の作業者が遠隔で指示を出し、現地作業員が遠隔指示に従って現地で保守等対応する動きが進んでいる。遠隔監視センタ側の作業者が現地の状態を遠隔から正確に把握できると、遠隔監視センタ−現地間の情報伝達が正確に行えるようになり、作業品質を高く保つことができる。 In the construction and maintenance work of facilities, workers at the remote monitoring center remotely give instructions, and field workers are making progress in response to maintenance, etc. according to the remote instructions. If the operator at the remote monitoring center can accurately grasp the state of the site remotely, the information can be accurately transmitted between the remote monitoring center and the site, and the work quality can be maintained high.
遠隔から現地の状況把握をするためには、ロボット等の自立走行装置(以下、位置推定装置)により現地の情報を収集することが考えられる。位置推定装置が自動走行し、定期的に現地の写真を撮影することで、最新の設備状況を把握することが可能となる。 In order to remotely grasp the local situation, it is conceivable to collect local information by means of a self-sustaining traveling device such as a robot (hereinafter referred to as a position estimation device). The position estimation device automatically travels, and by taking a picture of the site periodically, it becomes possible to grasp the latest equipment status.
しかしながら、位置推定装置が自己位置を見失うことがあり、位置推定の対策が必要であった。例えば、通信装置を収納するラックが整然と並べられた設備フロアは幾何学的特徴が乏しく、スキャンマッチングだけでは自己位置を誤認する可能性があった。また、オドメトリにより自己位置を推定する場合、現地作業者が位置推定装置を持ち上げて移動すると、位置推定装置は自己位置を正確に推定することができなくなった。 However, the position estimation device may lose sight of its own position, and measures for position estimation have been required. For example, an installation floor in which racks for storing communication devices are neatly arranged has poor geometrical features, and scan matching alone may misidentify the self position. Further, in the case of estimating the self position by odometry, when the local worker lifts and moves the position estimation device, the position estimation device can not accurately estimate the self position.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、位置推定装置による自己位置の誤認を減少させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to reduce misidentification of a self position by a position estimation device.
第1の本発明に係る位置推定装置は、同型の設備が整然と並べられた設備フロア内において自己位置を推定する位置推定装置であって、周囲を撮影する撮影手段と、前記撮影手段の撮影した画像からコードを検出するコード検出手段と、3次元で周囲の物体までの距離を計測する測域センサと、前記測域センサによって得られたデータと前記コード検出手段が検出したコードを撮影可能な位置のマップデータとをマッチングして自己位置を推定する自己位置推定手段と、を有することを特徴とする。 A position estimation apparatus according to a first aspect of the present invention is a position estimation apparatus for estimating a self position in an equipment floor in which facilities of the same type are arranged in order, and the photographing means for photographing the surroundings and the pictures of the photographing means Code detection means for detecting a code from an image, a range measurement sensor for measuring the distance to a surrounding object in three dimensions, data obtained by the range detection sensor and a code detected by the code detection means And self position estimation means for matching the position map data to estimate the self position.
第2の本発明に係る位置推定方法は、同型の設備が整然と並べられた設備フロア内において自己位置を推定する位置推定装置によって実行される位置推定方法であって、周囲を撮影するステップと、前記撮影するステップで撮影した画像からコードを検出するステップと、3次元で周囲の物体までの距離を計測するステップと、前記距離を計測するステップで得られたデータと前記コードを検出するステップで検出したコードを撮影可能な位置のマップデータとをマッチングして自己位置を推定するステップと、を有することを特徴とする。
A position estimation method according to a second aspect of the present invention is a position estimation method executed by a position estimation apparatus for estimating a self position in an equipment floor in which facilities of the same type are arranged in order , and comprising the steps of photographing the surroundings; Detecting a code from the image taken in the photographing step, measuring a distance to a surrounding object in three dimensions, and detecting the data obtained in the step of measuring the distance and the code And D. matching the detected code with map data of a position capable of photographing to estimate a self position.
第3の本発明に係る位置推定プログラムは、上記位置推定装置の各手段としてコンピュータを動作させることを特徴とする。 A position estimation program according to a third aspect of the present invention is characterized in that a computer is operated as each means of the position estimation apparatus.
本発明によれば、位置推定装置による自己位置の誤認を減少させることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the misidentification of the self position by the position estimation device.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described using the drawings.
図1は、本実施形態の位置推定装置の構成を示す機能ブロック図である。図2は、位置推定装置1の外観の概略図である。本実施形態の位置推定装置1は、カメラ11、コード検出部12、測域センサ13、位置推定部14、送信部15、駆動制御部16、及び記憶部17を備える。位置推定装置1の各部をコンピュータで構成し、各部の処理がプログラムによって実行されるものとしてもよい。
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the position estimation apparatus of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic view of the appearance of the
カメラ11は、位置推定装置1の周囲を撮影する。カメラ11が撮影した画像は、撮影方向などの撮影情報を付与し、コード検出部12及び送信部15に送信される。
The
コード検出部12は、画像内に写ったコードを検出する。コードは、設備フロア内に設置される識別情報である。コードとして、例えば、QRコード、ARマーカー、カラーコード、あるいは文字列を用いることができる。
The
図3に、位置推定装置1が活動する設備フロアのフロアマップの例を示す。設備フロア内には、装置を収容するラック20が並べられている。また、設備フロア内の壁、柱、床、天井あるいはラック20などにコード21が取り付けられている。コードが示す識別情報のそれぞれに対して設備フロア内の位置情報が関連つけられている。コードとして記載した識別情報そのものが設備フロア内の位置を示すものであってもよいし、識別情報と設備フロア内の位置とを対応付けたテーブルを用意してもよい。
FIG. 3 shows an example of a floor map of a facility floor on which the
測域センサ13は、位置推定装置1の周囲の物体までの距離を計測する。例えば、水平全方位と垂直方向の所定の角度内の3次元のエリアで複数点の距離を計測するレーザーレンジファインダなどを用いることができる。あるいは、2次元で水平方向のみを計測するレーザーレンジファインダを用いてもよい。
The ranging
位置推定部14は、測域センサ13が得たスキャンデータ(周囲の物体までの距離)と記憶部17に記憶したマップデータとをマッチングして自己位置を推定する。このとき、位置推定部14は、コード検出部12が検出したコードの位置情報を基準としてマッチングを行う。
The
図4は、マッチングの失敗により自己位置を誤認する例を示す図である。図4(a)の矢印で示すスキャンデータが得られたとする。得られたスキャンデータをマップデータとマッチングしたとき、図4(b)に示すように、本来の位置とは異なる位置を自己位置と誤認することがある。設備フロアには同型のラックが整然と並べられており、幾何学的特徴が乏しいため、マッチングに失敗しやすい。そこで、本実施形態では、設備フロア内に設置されたコードを読み取り、コードの読み取り地点からマッチングを行って自己位置を推定することで、自己位置の誤認を減らす。 FIG. 4 is a diagram showing an example of misidentifying the self position due to a matching failure. It is assumed that scan data indicated by an arrow in FIG. 4A is obtained. When the obtained scan data is matched with map data, as shown in FIG. 4B, a position different from the original position may be misidentified as the self position. Racks of the same type are arranged in order on the equipment floor, and their geometric features are poor, so matching is likely to fail. Therefore, in the present embodiment, the code installed in the facility floor is read, and matching is performed from the code reading point to estimate the self position, thereby reducing misidentification of the self position.
送信部15は、カメラ11で撮影した画像と位置推定部14が推定した自己位置(画像の撮影位置)をサーバ3へ送信する。
The transmitting
駆動制御部16は、推定された自己位置に基づいて、位置推定装置1がルートに沿って移動するようにモータなどを制御する。測域センサ13によって移動方向に障害物を検知した場合はアラートを通知する。障害物は、例えば、設備フロアで作業を行った後に忘れられたダンボール箱や脚立など設備フロアに常設されていないものが考えられる。なお、測域センサ13が水平方向のみについて周囲の物体までの距離を計測した場合は、その高さ以外の障害物を検知できない。そこで、測域センサ13には3次元のエリアを測域する3次元測域センサを用いるとよい。
The
記憶部17は、設備フロアのマップデータを蓄積する。マップデータは、位置推定装置1をリモコン操作して動かし、位置推定装置1の測域センサ13を用いて事前に計測したものである。例えば、測域センサ13によって得られた3D点群データをマップデータとして蓄積する。あるいは、マップデータとして2次元マップを蓄積してもよい。なお、位置推定装置1が活動中に得たスキャンデータで記憶部17のマップデータを更新してもよい。
The
位置推定装置1は、定期的に(例えば1日1回)設備フロア内を予め指定されたルートに沿って移動し、決められた撮影ポイントにおいて周囲の撮影を撮影し、画像と位置情報をサーバへ送信する。位置推定装置1の移動ルートと撮影ポイントは予め指定しておく。
The
サーバ3は、位置情報と画像を対応つけて蓄積し、設備フロア内の任意の地点が指定されると、その地点で撮影された画像を出力する。サーバ3には定期的に画像が送信されるので、センタ側の作業者は最新の設備フロアの状況を確認することができる。例えば、サーバ3は設備フロアのマップをセンタ側の作業者に示し、センタ側の作業者が確認したい位置を指定すると、サーバ3は指定された位置の画像を表示する。 The server 3 associates and stores position information and an image, and when an arbitrary point on the facility floor is designated, outputs an image captured at that point. Since images are periodically transmitted to the server 3, a worker on the center side can check the latest condition of the equipment floor. For example, the server 3 shows a map of the facility floor to the worker on the center side, and when the worker on the center side designates a position to be confirmed, the server 3 displays an image of the designated position.
次に、本実施形態の位置推定装置の撮影処理について説明する。 Next, imaging processing of the position estimation device of the present embodiment will be described.
図5は、本実施形態の位置推定装置による撮影処理の流れを示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flow chart showing the flow of imaging processing by the position estimation device of the present embodiment.
位置推定装置1が撮影ポイントに到達すると、カメラ11により位置推定装置1の周囲を撮影する(ステップS11)。
When the
コード検出部12は、撮影された画像からコードを検出する(ステップS12)。例えば、コードとして文字列の書かれたシールが設備フロア内に設置されている場合、コード検出部12は、画像から文字情報を認識して文字データを取得する。
The
位置推定装置1は、測域センサ13により周囲の物体までの距離を計測する(ステップS13)。
The
位置推定部14は、コード検出部12が検出したコードと測域センサ13が得たスキャンデータに基づいて自己位置を推定する(ステップS14)。検出したコードを撮影可能な場所は特定できるので、検出したコードの設置位置を基に、スキャンデータと記憶部17に記憶されたマップデータのうちコードを撮影可能なマップデータとをマッチングし、位置推定装置1の自己位置を推定する。
The
送信部15は、画像と位置情報をサーバ3へ送信する(ステップS15)。
The transmitting
以上説明したように、設備フロア内に位置を特定可能なコードを設置しておき、位置推定装置1が周囲の画像を撮影するとともに、周囲の物体までの距離を計測してスキャンデータを得て、画像からコードを検出し、検出したコードの位置に基づき、スキャンデータとマップデータとをマッチングして自己位置を推定することにより、位置推定装置1による自己位置の誤認を減少させることができる。
As described above, a code capable of specifying the position is installed in the facility floor, and the
1…位置推定装置
11…カメラ
12…コード検出部
13…測域センサ
14…位置推定部
15…送信部
16…駆動制御部
17…記憶部
20…ラック
21…コード
3…サーバ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
周囲を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段の撮影した画像からコードを検出するコード検出手段と、
3次元で周囲の物体までの距離を計測する測域センサと、
前記測域センサによって得られたデータと前記コード検出手段が検出したコードを撮影可能な位置のマップデータとをマッチングして自己位置を推定する自己位置推定手段と、
を有することを特徴とする位置推定装置。 A position estimation device for estimating a self position within an equipment floor in which equipment of the same type is arranged in order,
Shooting means for shooting the surroundings,
Code detection means for detecting a code from the image photographed by the photographing means;
A range sensor that measures the distance to surrounding objects in three dimensions;
Self position estimation means for estimating self position by matching data obtained by the range measurement sensor with map data of a position where the code detected by the code detection means can be photographed;
A position estimation apparatus characterized by having:
周囲を撮影するステップと、
前記撮影するステップで撮影した画像からコードを検出するステップと、
3次元で周囲の物体までの距離を計測するステップと、
前記距離を計測するステップで得られたデータと前記コードを検出するステップで検出したコードを撮影可能な位置のマップデータとをマッチングして自己位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする位置推定方法。 A position estimation method performed by a position estimation device for estimating a self position within an equipment floor in which equipment of the same type is arranged in order .
Step to shoot the surroundings,
Detecting a code from the image captured in the capturing step;
Measuring the distance to a surrounding object in three dimensions;
Estimating the self position by matching the data obtained in the step of measuring the distance with the map data of the position where the code detected in the step of detecting the code can be photographed;
A position estimation method characterized by having:
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