JP7669902B2 - Position and orientation estimation device - Google Patents
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Description
本発明は、位置姿勢推定装置に関する。 The present invention relates to a position and orientation estimation device.
従来の位置姿勢推定装置としては、例えば特許文献1に記載されている技術が知られている。特許文献1に記載の位置姿勢推定装置は、レーザ光を照射すると共に照射したレーザ光の反射光から周辺物体までの距離を計測する測域センサにより距離データを取得し、距離データを3次元空間上の観測点群に座標変換し、その観測点群に基づいてフォークリフトの前方に配置されたパレットの位置及び姿勢を特定する。
A known example of a conventional position and orientation estimation device is the technology described in
しかしながら、上記従来技術に記載の位置姿勢推定装置は、フォークリフトのフォークによりパレットを持ち上げる前に、フォークリフトの前方に配置されたパレットの位置及び姿勢を推定する技術であり、フォークによりパレットを持ち上げた状態で、パレットの位置及び姿勢を推定することは想定していない。また、上記従来技術に記載の位置姿勢推定装置では、測域センサがフォークに取り付けられているため、フォークによりパレットを持ち上げた状態では、測域センサの計測値に基づいてフォークに対するパレットの位置及び姿勢を推定することは困難である。 However, the position and orientation estimation device described in the above prior art is a technology that estimates the position and orientation of a pallet placed in front of a forklift before the pallet is lifted by the forks of the forklift, and does not assume that the position and orientation of the pallet will be estimated once it has been lifted by the forks. Furthermore, in the position and orientation estimation device described in the above prior art, because the range sensor is attached to the forks, it is difficult to estimate the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the measurement values of the range sensor once the pallet has been lifted by the forks.
本発明の目的は、フォークによりパレットを持ち上げた状態で、フォークに対するパレットの位置及び姿勢を推定することができる位置姿勢推定装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a position and orientation estimation device that can estimate the position and orientation of a pallet relative to the forks when the pallet is lifted by the forks.
本発明の一態様は、フォークリフトのフォークにより持ち上げられたパレットの位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定装置であって、フォークにより持ち上げられたパレットの下方からパレットの下面までの距離を検出する距離検出部と、距離検出部の検出データに基づいて、パレットの下面における角部の位置を検知する角部検知部と、角部検知部により検知されたパレットの下面における角部の位置に基づいて、フォークに対するパレットの位置及び姿勢の推定演算を行う推定演算部とを備える。 One aspect of the present invention is a position and orientation estimation device that estimates the position and orientation of a pallet lifted by the forks of a forklift, and includes a distance detection unit that detects the distance from the bottom of the pallet lifted by the forks to the underside of the pallet, a corner detection unit that detects the positions of corners on the underside of the pallet based on data detected by the distance detection unit, and an estimation calculation unit that performs an estimation calculation of the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the positions of the corners on the underside of the pallet detected by the corner detection unit.
このような位置姿勢推定装置においては、フォークリフトのフォークによりパレットが持ち上げられた状態で、距離検出部によってパレットの下方からパレットの下面までの距離が検出される。そして、距離検出部の検出データに基づいて、パレットの下面における角部の位置が検知される。そして、パレットの下面における角部の位置に基づいて、フォークに対するパレットの位置及び姿勢の推定演算が行われる。このように距離検出部によりパレットの下方からパレットの下面までの距離が検出されるため、パレットの上面に荷物が載置されているか否かに関わらず、パレットの下面における角部の位置が検知される。これにより、フォークによりパレットを持ち上げた状態で、フォークに対するパレットの位置及び姿勢を推定することができる。また、距離検出部によりパレットの下方からパレットの下面までの距離を検出することにより、パレットの側面までの距離を検出するためにフォークリフトの車体の外側に距離検出部を配置しなくて済む。従って、フォークリフト全体の車幅を広げることなく、フォークに対するパレットの位置及び姿勢を推定することができる。 In such a position and orientation estimation device, the distance detection unit detects the distance from the bottom of the pallet to the bottom surface of the pallet when the pallet is lifted by the forks of the forklift. Then, the positions of the corners on the bottom surface of the pallet are detected based on the detection data from the distance detection unit. Then, an estimation calculation is performed on the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the positions of the corners on the bottom surface of the pallet. Since the distance detection unit detects the distance from the bottom of the pallet to the bottom surface of the pallet in this way, the positions of the corners on the bottom surface of the pallet are detected regardless of whether or not a load is placed on the top surface of the pallet. This makes it possible to estimate the position and orientation of the pallet relative to the forks when the pallet is lifted by the forks. Also, by detecting the distance from the bottom of the pallet to the bottom surface of the pallet by the distance detection unit, it is not necessary to place a distance detection unit on the outside of the body of the forklift to detect the distance to the side of the pallet. Therefore, the position and orientation of the pallet relative to the forks can be estimated without increasing the width of the entire forklift.
角部検知部は、距離検出部の検出データに基づいて、パレットにおける互いに隣り合う側面に対応する複数の直線を推定し、複数の直線の交点の位置をパレットの下面における角部の位置として算出し、推定演算部は、交点の位置に基づいて、フォークに対するパレットの位置及び姿勢の推定演算を行ってもよい。このような構成では、パレットにおける互いに隣り合う側面に対応する複数の直線の交点の位置が、パレットの下面における角部の位置として検知されることになる。従って、実際のパレットの角部が丸くなっていても、フォークに対するパレットの位置及び姿勢を高精度に推定することができる。 The corner detection unit may estimate multiple straight lines corresponding to adjacent side surfaces of the pallet based on detection data from the distance detection unit and calculate the position of the intersection of the multiple straight lines as the position of the corner on the underside of the pallet, and the estimation calculation unit may perform an estimation calculation of the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the position of the intersection. In such a configuration, the position of the intersection of multiple straight lines corresponding to adjacent side surfaces of the pallet is detected as the position of the corner on the underside of the pallet. Therefore, even if the corners of the actual pallet are rounded, the position and orientation of the pallet relative to the forks can be estimated with high accuracy.
角部検知部は、距離検出部の検出データに基づいて、パレットの下面における左右両側の角部の位置を検知し、推定演算部は、パレットの下面における左右両側の角部の位置に基づいて、フォークに対するパレットの位置及び姿勢の推定演算を行ってもよい。このような構成では、パレットの下面における左右両側の角部の位置を検知することにより、パレットのサイズが不明である場合でも、フォークに対するパレットの位置及び姿勢を高精度に推定することができる。 The corner detection unit may detect the positions of the left and right corners on the underside of the pallet based on the detection data from the distance detection unit, and the estimation calculation unit may perform an estimation calculation of the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the positions of the left and right corners on the underside of the pallet. In this configuration, by detecting the positions of the left and right corners on the underside of the pallet, it is possible to estimate the position and orientation of the pallet relative to the forks with high accuracy even if the size of the pallet is unknown.
角部検知部は、距離検出部の検出データに基づいて、パレットにおいてフォークの差込方向に垂直な第1側面に対応する第1直線と第1側面にそれぞれ隣り合う左右両側の第2側面に対応する2本の第2直線とを推定し、第1直線と2本の第2直線との左右2つの交点の位置をパレットの下面における左右両側の角部の位置として算出し、推定演算部は、左右2つの交点の位置に基づいて、フォークに対するパレットの位置及び姿勢の推定演算を行ってもよい。このような構成では、パレットの第1側面に対応する第1直線とパレットの左右両側の第2側面に対応する2本の第2直線との左右2つの交点の位置が、パレットの下面における左右両側の角部の位置として検知されることとなる。従って、実際のパレットの角部が丸くなっていても、フォークに対するパレットの位置及び姿勢を高精度に推定することができる。 The corner detection unit may estimate a first line corresponding to a first side of the pallet perpendicular to the fork insertion direction and two second lines corresponding to second side surfaces on both the left and right sides adjacent to the first side based on the detection data of the distance detection unit, and calculate the positions of the two intersections of the first line and the two second lines as the positions of the left and right corners on the underside of the pallet, and the estimation calculation unit may perform an estimation calculation of the position and attitude of the pallet relative to the forks based on the positions of the two intersections. In this configuration, the positions of the two intersections of the first line corresponding to the first side of the pallet and the two second lines corresponding to the second side surfaces on both the left and right sides of the pallet are detected as the positions of the left and right corners on the underside of the pallet. Therefore, even if the corners of the actual pallet are rounded, the position and attitude of the pallet relative to the forks can be estimated with high accuracy.
推定演算部は、左右2つの交点の位置に基づいて、パレットの中心位置を算出し、パレットの中心位置からフォークに対するパレットの位置を算出してもよい。このような構成では、パレットの中心位置を算出することにより、フォークに対するパレットの位置を単純な計算処理で推定することができる。 The estimation calculation unit may calculate the center position of the pallet based on the positions of the two intersections on the left and right, and calculate the position of the pallet relative to the forks from the center position of the pallet. In this configuration, by calculating the center position of the pallet, the position of the pallet relative to the forks can be estimated by simple calculation processing.
推定演算部は、左右2つの交点の位置、第1直線及び第2直線の何れかに基づいて、パレットのヨー角を算出し、パレットのヨー角からフォークに対するパレットの姿勢を算出してもよい。このような構成では、パレットのヨー角を算出することにより、フォークに対するパレットの姿勢を単純な計算処理で推定することができる。 The estimation calculation unit may calculate the yaw angle of the pallet based on the positions of the two left and right intersections, the first line, or the second line, and calculate the attitude of the pallet relative to the forks from the yaw angle of the pallet. In this configuration, by calculating the yaw angle of the pallet, the attitude of the pallet relative to the forks can be estimated by simple calculation processing.
角部検知部は、パレットの下面におけるフォークリフトの車体に対して手前側の角部の位置を検知し、推定演算部は、パレットの下面における車体に対して手前側の角部の位置に基づいて、フォークに対するパレットの位置及び姿勢の推定演算を行ってもよい。このような構成では、パレットの下面における4つの角部のうち車体に近い角部の位置がパレットの位置及び姿勢の推定演算に使用されるため、フォークに対するパレットの位置及び姿勢を高精度に推定することができる。 The corner detection unit detects the position of the corner on the underside of the pallet that is closest to the forklift body, and the estimation calculation unit may perform an estimation calculation of the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the position of the corner on the underside of the pallet that is closest to the vehicle body. In this configuration, the position of the corner closest to the vehicle body out of the four corners on the underside of the pallet is used in the estimation calculation of the position and orientation of the pallet, so that the position and orientation of the pallet relative to the forks can be estimated with high accuracy.
本発明によれば、フォークによりパレットを持ち上げた状態で、フォークに対するパレットの位置及び姿勢を推定することができる。 According to the present invention, it is possible to estimate the position and orientation of the pallet relative to the forks when the pallet is lifted by the forks.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. In the drawings, identical or equivalent elements are given the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.
図1は、本発明の一実施形態に係る位置姿勢推定装置が適用されるフォークリフトを示す斜視図である。図1において、フォークリフト1は、走行装置2と、この走行装置2の前側に配置され、荷役を行う荷役装置3とを備えている。
Figure 1 is a perspective view showing a forklift to which a position and orientation estimation device according to an embodiment of the present invention is applied. In Figure 1, the
走行装置2は、車体4と、この車体4の前部に配置された左右1対の駆動輪である前輪5と、車体4の後部に配置された左右1対の操舵輪である後輪6とを有している。
The traveling
荷役装置3は、車体4の前端部に立設されたマスト7と、このマスト7にリフトブラケット8を介して取り付けられた左右1対のフォーク9と、このフォーク9を昇降させるリフトシリンダ10と、マスト7を傾動させるティルトシリンダ11とを有している。フォーク9は、図2及び図3に示されるように、パレット12を保持する。
The
パレット12は、荷物Mを載せるための荷役台である。パレット12の種類としては、平パレットまたはシートパレット等が挙げられる。パレット12には、4つの角部13が設けられている。各角部13は、R加工が施されて丸くなっている。また、パレット12には、フォーク9が差し込まれる2つのフォーク穴14が設けられている。
The
パレット12は、上面12a、下面12b及び4つの側面12c~12fを有している。上面12a及び下面12bは、互いに対向している。上面12a及び下面12bは、略四角形状を呈している。側面12c~12fは、上面12aと下面12bとの間に設けられている。
The
側面12c,12dは、互いに対向している。側面12c,12dは、フォーク9の差込方向に垂直な第1側面である。つまり、フォーク穴14は、側面12c,12dの対向方向に延びている。側面12cは、フォークリフト1の車体4に対して手前側(前側)の側面である。側面12dは、車体4に対して奥側(後側)の側面である。
The
側面12e,12fは、側面12c,12dの対向方向に垂直な方向において互いに対向している。側面12e,12fは、側面12c,12dにそれぞれ隣り合う左右両側の第2側面である。側面12e,12fは、フォーク9の差込方向に平行な側面である。
Side surfaces 12e and 12f face each other in a direction perpendicular to the direction in which side surfaces 12c and 12d face each other. Side surfaces 12e and 12f are second side surfaces on both the left and right sides adjacent to
図4は、本発明の一実施形態に係る位置姿勢推定装置を備えた荷役制御装置の構成を示すブロック図である。図2において、荷役制御装置20は、フォーク9に保持されたパレット12を所定の荷置き場Z(図7参照)に置く、いわゆる荷置きを行う装置である。荷役制御装置20は、フォークリフト1の自動運転によって荷置きを行う。
Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a cargo handling control device equipped with a position and orientation estimation device according to one embodiment of the present invention. In Figure 2, the cargo
荷役制御装置20は、指示スイッチ21と、2つの測距センサ22と、コントローラ23と、駆動部24とを備えている。測距センサ22、コントローラ23及び駆動部24は、フォークリフト1に搭載されている。
The cargo
指示スイッチ21は、作業者が荷置き動作の指示を行うための手動操作スイッチである。指示スイッチ21は、フォークリフト1の運転席に搭載されていてもよいし、或いは作業者が所持する携帯端末等であってもよい。
The
測距センサ22は、図1~図3に示されるように、フォークリフト1の左右両側に配置されている。測距センサ22は、例えば車体4における前輪5の上方位置に取り付けられている。測距センサ22は、フォーク9により持ち上げられたパレット12の下方からパレット12の下面12bまでの距離を検出する距離検出部である。
The
測距センサ22としては、LIDAR、レーザレンジファインダまたはТoF(Time of Flight)カメラ等が使用される。測距センサ22は、パレット12の下面12bに向けてレーザ光Lを照射し、レーザ光Lの反射光を受光することにより、パレット12の下面12bまでの距離を検出して点群データを取得する。点群データは、測距センサ22の検出データである。点群は、レーザ光Lの反射点の集まりである。
The
フォークリフト1の左側に配置された測距センサ22は、主としてパレット12の下面12bにおける左側の領域にレーザ光Lを照射する。フォークリフト1の右側に配置された測距センサ22は、主としてパレット12の下面12bにおける右側の領域にレーザ光Lを照射する。
The
コントローラ23は、CPU、RAM、ROM及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ23は、指示スイッチ21により荷置き動作が指示されると、測距センサ22の検出信号に基づいて、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を推定し、パレット12の荷置きを行うようにリフトシリンダ10及び駆動部24を制御する。
The
駆動部24は、特に図示はしないが、例えば駆動輪である前輪5を回転させる走行モータと、操舵輪である後輪6を転舵させる操舵モータとを有している。
Although not specifically shown, the
コントローラ23は、上昇制御部25と、パレット点群抽出部26と、直線推定部27と、交点算出部28と、推定演算部29と、荷置き制御部30とを有している。
The
測距センサ22、コントローラ23のパレット点群抽出部26、直線推定部27、交点算出部28及び推定演算部29は、フォークリフト1のフォーク9により持ち上げられたパレット12の位置及び姿勢を推定する位置姿勢推定装置31を構成している。
The
上昇制御部25は、指示スイッチ21により荷置き動作が指示されると、フォーク9により持ち上げられたパレット12が測距センサ22よりも高い検知位置まで上昇するようにリフトシリンダ10を制御する。検知位置は、図2に示されるように、測距センサ22によりパレット12の下面12bまでの距離を検出することで、パレット12の下面12bの角部を検知することが可能な位置である。
When the
パレット点群抽出部26は、測距センサ22により取得された点群データに基づいて、パレット12の下面12bに相当する点群を抽出する。
The pallet point
直線推定部27は、パレット点群抽出部26により抽出されたパレット12の下面12bに相当する点群に基づいて、パレット12における互いに隣り合う側面12c,12e,12fに対応する複数(ここでは3本)の直線を推定する。
The straight
交点算出部28は、直線推定部27により抽出された複数の直線の交点の位置をパレット12の下面12bにおける角部の位置として算出する。
The
パレット点群抽出部26、直線推定部27及び交点算出部28は、測距センサ22の検出データに基づいて、パレット12の下面12bにおける角部の位置を検知する角部検知部32を構成している。
The pallet point
推定演算部29は、角部検知部32により検知されたパレット12の下面12bにおける角部の位置に基づいて、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢の推定演算を行う。パレット12の位置及び姿勢は、フォークリフト1の規定位置を原点としたパレット12の2次元の位置及び姿勢である。
The
荷置き制御部30は、推定演算部29により推定されたフォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢に基づいて、パレット12が荷置き場Z(図7参照)に適切な位置及び姿勢で置かれるようにリフトシリンダ10及び駆動部24を制御する。
The load
図5は、コントローラ23により実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。図5において、コントローラ23は、まず指示スイッチ21の操作信号に基づいて、フォーク9に保持されたパレット12の荷置き動作が指示されたかどうかを判断する(手順S101)。
Figure 5 is a flowchart showing the steps of the control process executed by the
コントローラ23は、フォーク9に保持されたパレット12の荷置き動作が指示されたと判断したときは、パレット12が検知位置(前述)まで上昇するようにリフトシリンダ10を制御する(手順S102)。
When the
続いて、コントローラ23は、測距センサ22からパレット12の下面12bにレーザ光Lを照射させることで、測距センサ22の検出データを取得する(手順S103)。
Next, the
そして、コントローラ23は、測距センサ22の検出データに基づいて、パレット12の下面12bに相当する点群を抽出する(手順S104)。このとき、コントローラ23は、図6(a)に示されるように、測距センサ22により取得された点群データのうち、パレット12の下面12bに相当する点群Gを抽出する。
Then, the
続いて、コントローラ23は、パレット12の下面12bに相当する点群に基づいて、パレット12の側面12c,12e,12fに対応する3本の直線を推定する(手順S105)。このとき、コントローラ23は、図6(b)に示されるように、例えばRANSAC(Random sample consensus)または最小二乗法等を用いて、パレット12の側面12cに対応する直線L1(第1直線)と、パレット12の12e,12fに対応する2本の直線L2,L3(第2直線)とを推定する。
Next, the
続いて、コントローラ23は、パレット12の側面12cに対応する直線とパレット12の側面12e,12fに対応する直線との左右2つの交点を求め、左右2つの交点の位置をパレット12の下面12bにおける角部の位置として算出する(手順S106)。ここでは、図6(b)に示されるように、パレット12の側面12cに対応する直線L1とパレット12の側面12e,12fに対応する直線L2,L3との交点P1,P2の位置が、パレット12の下面12bにおける角部の位置として算出される。
Then, the
続いて、コントローラ23は、左右2つの交点の位置に基づいて、パレット12の中心位置を算出する(手順S107)。パレット12の中心位置は、図6(b)に示されるように、パレット12の下面12bにおける車体4に対して手前側縁部の車幅方向の中心位置Cに相当する。
Next, the
また、コントローラ23は、左右2つの交点の位置の交点に基づいて、パレット12のヨー角を算出する(手順S108)。パレット12のヨー角は、パレット12の上下軸回りの回転角度である。
The
続いて、コントローラ23は、パレット12の中心位置から、フォーク9に対するパレット12の位置を算出すると共に、パレット12のヨー角から、フォーク9に対するパレット12の姿勢を算出する(手順S109)。
Next, the
続いて、コントローラ23は、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢が基準値に対してずれているかどうかを判断する(手順S110)。基準値は、パレット12を荷置きした際の位置及び姿勢が許容範囲内となるような値である。
The
コントローラ23は、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢が基準値に対してずれていると判断したときは、パレット12の位置及び姿勢を修正するように駆動部24を制御する(手順S111)。例えば、コントローラ23は、フォークリフト1の走行経路を変更することでパレット12の位置及び姿勢が修正されるように駆動部24を制御する。
When the
なお、フォークリフト1がフォーク9を左右両側にシフトさせるサイドシフトシリンダを備えている場合には、サイドシフトシリンダを制御することにより、フォーク9に対するパレット12の位置を修正してもよい。
If the
コントローラ23は、手順S110でフォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢が基準値に対してずれていないと判断したとき、または手順S111を実行した後、フォークリフト1が荷置き場Z(図7参照)まで走行するように駆動部24を制御すると共に、フォーク9が下降することで荷置き場Zにパレット12が置かれるようにリフトシリンダ10を制御する(手順S112)。
When the
以上において、上昇制御部25は、上記の手順S101,S102を実行する。パレット点群抽出部26は、上記の手順S103,S104を実行する。直線推定部27は、上記の手順S105を実行する。交点算出部28は、上記の手順S106を実行する。推定演算部29は、上記の手順S107~S109を実行する。荷置き制御部30は、上記の手順S110~S112を実行する。
In the above, the
ところで、パレット12の荷置きを行う際、図7に示されるように、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢がずれている場合には、フォークリフト1を荷置き場Zの正面まで自動走行させたとしても、リフトシリンダ10によりフォーク9を下降させたときに、パレット12が荷置き場Zにおける正規の位置及び姿勢に対してずれてしまう。
However, when loading the
そのような課題を解決するためには、測距センサ22よりパレット12の上面12aにレーザ光Lを照射することで、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を推定することが考えられる。しかし、図7に示されるように、パレット12の上面12aに大きな荷物Mが載置されていると、パレット12の上面12aが荷物Mにより隠れるため、測距センサ22によりパレット12が検知されない。従って、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を推定することができない。
To solve this problem, it is conceivable to estimate the position and orientation of the
また、測距センサ22よりパレット12の側面12e,12fにレーザ光Lを照射することで、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を推定することも考えられる。ただし、この場合には、パレット12よりも車幅方向の外側に測距センサ22を配置する必要があるため、測距センサ22の配置位置がフォークリフト1の車体4よりも車幅方向の外側にならざるを得ないことがある。従って、フォークリフト1全体の車幅が広くなってしまう可能性がある。
It is also possible to estimate the position and orientation of the
そこで、本実施形態においては、フォークリフト1のフォーク9によりパレット12が持ち上げられた状態で、測距センサ22によってパレット12の下方からパレット12の下面12bまでの距離が検出される。そして、測距センサ22の検出データに基づいて、パレット12の下面12bにおける角部の位置が検知される。そして、パレット12の下面12bにおける角部の位置に基づいて、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢の推定演算が行われる。このように測距センサ22によりパレット12の下方からパレット12の下面12bまでの距離が検出されるため、パレット12の上面12aに荷物Mが載置されているか否かに関わらず、パレット12の下面12bにおける角部の位置が検知される。これにより、フォーク9によりパレット12を持ち上げた状態で、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を推定することができる。また、測距センサ22によりパレット12の下方からパレット12の下面12bまでの距離を検出することにより、パレット12の側面12e,12fまでの距離を検出するためにフォークリフト1の車体4の外側に測距センサ22を配置しなくて済む。従って、フォークリフト1全体の車幅を広げることなく、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を推定することができる。
Therefore, in this embodiment, when the
また、本実施形態では、測距センサ22の検出データに基づいて、パレット12の下面12bにおける左右両側の角部の位置が検知され、パレット12の下面12bにおける左右両側の角部の位置に基づいて、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢の推定演算が行われる。このようにパレット12の下面12bにおける左右両側の角部の位置を検知することにより、パレット12のサイズが不明である場合でも、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を高精度に推定することができる。
In addition, in this embodiment, the positions of the left and right corners of the
また、本実施形態では、測距センサ22の検出データに基づいて、パレット12においてフォーク9の差込方向に垂直な側面12cに対応する直線L1と側面12cにそれぞれ隣り合う左右両側の側面12e,12fに対応する直線L2,L3とが推定され、直線L1と直線L2,L3との左右2つの交点P1,P2の位置がパレット12の下面12bにおける左右両側の角部の位置として算出される。このため、パレット12の側面12cに対応する直線L1とパレット12の左右両側の側面12e,12fに対応する直線L2,L3との左右2つの交点P1,P2の位置が、パレット12の下面12bにおける左右両側の角部の位置として検知されることとなる。従って、実際のパレット12の角部が丸くなっていても、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を高精度に推定することができる。
In this embodiment, based on the detection data of the
また、本実施形態では、左右2つの交点P1,P2の位置に基づいて、パレット12の中心位置Cが算出され、パレット12の中心位置Cからフォーク9に対するパレット12の位置が算出される。このようにパレット12の中心位置Cを算出することにより、フォーク9に対するパレット12の位置を単純な計算処理で推定することができる。
In addition, in this embodiment, the center position C of the
また、本実施形態では、左右2つの交点P1,P2の位置に基づいて、パレット12のヨー角が算出され、パレット12のヨー角からフォーク9に対するパレット12の姿勢が算出される。このようにパレット12のヨー角を算出することにより、フォーク9に対するパレット12の姿勢を単純な計算処理で推定することができる。
In addition, in this embodiment, the yaw angle of the
また、本実施形態では、パレット12の下面12bにおけるフォークリフト1の車体4に対して手前側の角部の位置が検知され、パレット12の下面12bにおける車体4に対して手前側の角部の位置に基づいて、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢の推定演算が行われる。従って、パレット12の下面12bにおける4つの角部のうち車体4に近い角部の位置がパレット12の位置及び姿勢の推定演算に使用されるため、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を更に高精度に推定することができる。
In addition, in this embodiment, the position of the corner on the
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、パレット12の側面12cに対応する直線L1とパレット12の側面12e,12fに対応する直線L2,L3との交点P1,P2の位置に基づいて、パレット12のヨー角が算出されているが、特にその形態には限られず、直線L1~L3の少なくとも1つに基づいて、パレット12のヨー角を算出してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the yaw angle of the
また、上記実施形態では、測距センサ22がフォークリフト1の左右両側にそれぞれ配置されているが、特にそのような形態には限られない。フォーク9により持ち上げられたパレット12の下方からパレット12の下面12bまでの距離を検出し、パレット12の下面12bにおける左右両側の角部の位置を検知することが可能であれば、測距センサ22の数は1つであってもよい。この場合、測距センサ22は、フォークリフト1の左右一方側に配置されていてもよいし、フォークリフト1の車幅方向の中央部に配置されていてもよい。
In addition, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、測距センサ22の検出データに基づいて、パレット12の下面12bにおける左右両側の角部の位置が検知されているが、特にそのような形態には限られない。パレット12の縦横サイズが既知である場合には、図8に示されるように、1つの測距センサ22の検出データに基づいて、パレット12の下面12bにおける左右一方側の角部の位置のみを検知してもよい。
In addition, in the above embodiment, the positions of the corners on both the left and right sides of the
図8に示される変形例では、パレット12の側面12cに対応する直線L1とパレット12の側面12fに対応する直線L2とが推定され、これらの直線L1,L2の交点Pの位置が算出され、その交点Pの位置に基づいて、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢が推定される。具体的には、交点Pの位置とパレット12の縦横サイズとに基づいて、パレット12の中心位置Cが算出されると共に、直線L1,L2の少なくとも一方に基づいて、パレット12のヨー角が算出される。
In the modified example shown in FIG. 8, a straight line L1 corresponding to
このような変形例では、パレット12における互いに隣り合う側面12c,12fに対応する直線L1,L2の交点Pの位置が、パレット12の下面12bにおける角部の位置として検知されることになる。従って、実際のパレット12の角部13が丸くなっていても、フォーク9に対するパレット12の位置及び姿勢を推定することができる。
In this modified example, the position of the intersection P of the straight lines L1 and L2 corresponding to the adjacent side surfaces 12c and 12f of the
また、上記実施形態では、パレット12の下面12bにおけるフォークリフト1の車体4に対して手前側(前側)の角部の位置が検知されているが、特にその形態には限られず、パレット12の下面12bにおける車体4に対して奥側(後側)の角部の位置を検知してもよい。
In addition, in the above embodiment, the position of the corner on the
また、上記実施形態では、パレット12の中心位置Cが算出され、そのパレット12の中心位置Cからフォーク9に対するパレット12の位置が算出されているが、特にその形態には限られず、パレット12の中心位置C以外の位置、例えばパレット12の両端位置等から、フォーク9に対するパレット12の位置を算出してもよい。
In addition, in the above embodiment, the center position C of the
また、上記実施形態では、指示スイッチ21によりパレット12の荷置き動作が指示されると、リフトシリンダ10によりパレット12を持ち上げているが、特にその形態には限られず、例えばフォークリフト1の自動運転を管理する上位システムの管理装置によってパレット12の荷置き動作が指示されると、リフトシリンダ10によりパレット12を持ち上げてもよい。
In the above embodiment, when the
1…フォークリフト、4…車体、9…フォーク、12…パレット、12b…下面、12c…側面(第1側面)、12e,12f…側面(第2側面)、22…測距センサ(距離検出部)、26…パレット点群抽出部、27…直線推定部、28…交点算出部、29…推定演算部、31…位置姿勢推定装置、32…角部検知部、C…中心位置、L1…直線(第1直線)、L2,L3…直線(第2直線)、P…交点、P1,P2…交点。 1...forklift, 4...vehicle body, 9...fork, 12...pallet, 12b...underside, 12c...side (first side), 12e, 12f...side (second side), 22...distance sensor (distance detection unit), 26...pallet point cloud extraction unit, 27...straight line estimation unit, 28...intersection calculation unit, 29...estimation calculation unit, 31...position and orientation estimation device, 32...corner detection unit, C...center position, L1...straight line (first line), L2, L3...straight lines (second line), P...intersection, P1, P2...intersection.
Claims (7)
前記フォークにより持ち上げられた前記パレットの下方から前記パレットの下面までの距離を検出する距離検出部と、
前記距離検出部の検出データに基づいて、前記パレットの下面における角部の位置を検知する角部検知部と、
前記角部検知部により検知された前記パレットの下面における角部の位置に基づいて、前記フォークに対する前記パレットの位置及び姿勢の推定演算を行う推定演算部とを備え、
前記角部検知部は、前記距離検出部の検出データに基づいて、前記パレットにおける互いに隣り合う側面に対応する複数の直線を推定し、前記複数の直線の交点の位置を前記パレットの下面における角部の位置として算出し、
前記推定演算部は、前記交点の位置に基づいて、前記フォークに対する前記パレットの位置及び姿勢の推定演算を行う位置姿勢推定装置。 A position and orientation estimation device that estimates a position and orientation of a pallet lifted by the forks of a forklift, comprising:
a distance detection unit that detects a distance from a lower portion of the pallet lifted by the forks to a lower surface of the pallet;
A corner detection unit that detects the position of a corner on the underside of the pallet based on detection data from the distance detection unit;
an estimation calculation unit that performs an estimation calculation of the position and attitude of the pallet relative to the forks based on the positions of the corners on the underside of the pallet detected by the corner detection unit ,
The corner detection unit estimates a plurality of straight lines corresponding to adjacent side surfaces of the pallet based on the detection data of the distance detection unit, and calculates the position of an intersection of the plurality of straight lines as the position of a corner on the underside of the pallet,
The estimation calculation unit is a position and orientation estimation device that performs estimation calculation of the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the position of the intersection .
前記フォークにより持ち上げられた前記パレットの下方から前記パレットの下面までの距離を検出する距離検出部と、
前記距離検出部の検出データに基づいて、前記パレットの下面における角部の位置を検知する角部検知部と、
前記角部検知部により検知された前記パレットの下面における角部の位置に基づいて、前記フォークに対する前記パレットの位置及び姿勢の推定演算を行う推定演算部とを備え、
前記角部検知部は、前記距離検出部の検出データに基づいて、前記パレットの下面における左右両側の角部の位置を検知し、
前記推定演算部は、前記パレットの下面における左右両側の角部の位置に基づいて、前記フォークに対する前記パレットの位置及び姿勢の推定演算を行う位置姿勢推定装置。 A position and orientation estimation device that estimates a position and orientation of a pallet lifted by the forks of a forklift, comprising:
a distance detection unit that detects a distance from a lower portion of the pallet lifted by the forks to a lower surface of the pallet;
A corner detection unit that detects the position of a corner on the underside of the pallet based on detection data from the distance detection unit;
an estimation calculation unit that performs an estimation calculation of the position and attitude of the pallet relative to the forks based on the positions of the corners on the underside of the pallet detected by the corner detection unit,
The corner detection unit detects the positions of the left and right corners on the underside of the pallet based on the detection data of the distance detection unit,
The estimation calculation unit is a position and orientation estimation device that performs estimation calculation of the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the positions of the left and right corners of the underside of the pallet.
前記推定演算部は、前記左右2つの交点の位置に基づいて、前記フォークに対する前記パレットの位置及び姿勢の推定演算を行う請求項2記載の位置姿勢推定装置。 The corner detection unit estimates a first straight line corresponding to a first side surface of the pallet perpendicular to the insertion direction of the fork and two second straight lines corresponding to second side surfaces on both the left and right sides adjacent to the first side surface based on the detection data of the distance detection unit, and calculates the positions of two intersections between the first straight line and the two second straight lines as the positions of the left and right corners on the underside of the pallet,
3. The position and orientation estimation device according to claim 2 , wherein the estimation calculation unit estimates the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the positions of the two intersections on the left and right.
前記推定演算部は、前記パレットの下面における前記車体に対して手前側の角部の位置に基づいて、前記フォークに対する前記パレットの位置及び姿勢の推定演算を行う請求項1~5の何れか一項記載の位置姿勢推定装置。 The corner detection unit detects the position of a corner on the underside of the pallet that is on the front side with respect to a vehicle body of the forklift,
The position and orientation estimation device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the estimation calculation unit estimates the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the position of a corner of the underside of the pallet that is on the front side relative to the vehicle body.
前記フォークにより持ち上げられた前記パレットの下方から前記パレットの下面までの距離を検出する距離検出部と、a distance detection unit that detects a distance from a lower portion of the pallet lifted by the forks to a lower surface of the pallet;
前記距離検出部の検出データに基づいて、前記パレットの下面における角部の位置を検知する角部検知部と、A corner detection unit that detects the position of a corner on the underside of the pallet based on detection data from the distance detection unit;
前記角部検知部により検知された前記パレットの下面における角部の位置に基づいて、前記フォークに対する前記パレットの位置及び姿勢の推定演算を行う推定演算部とを備え、an estimation calculation unit that performs an estimation calculation of the position and attitude of the pallet relative to the forks based on the positions of the corners on the underside of the pallet detected by the corner detection unit,
前記角部検知部は、前記パレットの下面における前記フォークリフトの車体に対して手前側の角部の位置を検知し、The corner detection unit detects the position of a corner on the underside of the pallet that is on the front side with respect to a vehicle body of the forklift,
前記推定演算部は、前記パレットの下面における前記車体に対して手前側の角部の位置に基づいて、前記フォークに対する前記パレットの位置及び姿勢の推定演算を行う位置姿勢推定装置。The estimation calculation unit is a position and orientation estimation device that performs an estimation calculation of the position and orientation of the pallet relative to the forks based on the position of the corner of the underside of the pallet that is on the front side relative to the vehicle body.
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