ロボット位置検出システム
【課題】 床下点検システム等に用いられるロボット位置検出システムにおいて、位置検出の演算速度を向上させる。
【解決手段】
位置検出システムのロボット１０は、走行体１１と、走行体１１に回動可能に搭載されたカメラ１２と、ロボットと水平方向に対峙する固定対象物までの距離を複数方向で測定する距離計１３とを有している。遠隔制御装置２０のディスプレイ２２は、カメラ１２からの映像を表示し、かつ固定対象物の位置情報を含むマップデータに基づいてマップを表示する。遠隔制御装置２０のパソコン２１は、ディスプレイ２２に表示されたマップにおいて、探査エリアを指定するとともに、ロボットの現在位置が探査エリアにあるとの条件で、距離計１３からの複数方向の測定距離情報と上記マップデータに基づき、現在のロボット位置を演算し、このロボット位置をディスプレイ２２に表示させる。
【解決手段】
位置検出システムのロボット１０は、走行体１１と、走行体１１に回動可能に搭載されたカメラ１２と、ロボットと水平方向に対峙する固定対象物までの距離を複数方向で測定する距離計１３とを有している。遠隔制御装置２０のディスプレイ２２は、カメラ１２からの映像を表示し、かつ固定対象物の位置情報を含むマップデータに基づいてマップを表示する。遠隔制御装置２０のパソコン２１は、ディスプレイ２２に表示されたマップにおいて、探査エリアを指定するとともに、ロボットの現在位置が探査エリアにあるとの条件で、距離計１３からの複数方向の測定距離情報と上記マップデータに基づき、現在のロボット位置を演算し、このロボット位置をディスプレイ２２に表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床下点検システム等に適用されるロボット位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家屋の床下空間等の点検を行う点検システムの需要が高まっている。特許文献１に開示された点検システムでは、床下空間にレールを配置し、このレールに沿って走行体を走らせ、走行体に設置したカメラで床下空間内を撮影し、その画像を外部の表示装置に表示させるようになっている。走行体にはＩＣタグリーダが設けられ、このＩＣタグリーダが、レールの所定位置に設けたＩＣタグから位置情報を得ることにより、走行体の現在位置を表示装置で確認できるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−５６５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の点検システムでは、床下空間にレールを設置したり、ＩＣタグを配置する等、インフラを整備する必要があるため、点検システムのコストが高くなる欠点があった。また、点検の自由度も低かった。
【０００４】
そこで、遠隔制御により自由に走行するロボットを用いることが考えられる。この場合、ロボットの現在位置を確認する必要があるが、このロボットの位置検出を簡単かつ正確に行うシステムが開発されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のロボット位置検出システムは、上記課題を解決するためになされたもので、ロボットと遠隔制御装置とを備え、上記ロボットは、走行体と、この走行体に搭載された撮影手段と、ロボットから固定対象物までの距離を複数方向で測定する距離測定手段とを有し、上記遠隔制御装置は、(ア)上記ロボットの走行体を制御する走行制御手段と、(イ)上記撮影手段からの映像を表示し、かつ上記固定対象物の位置情報を含むマップデータに基づいてマップを表示するディスプレイと、（ウ）上記ディスプレイに表示されたマップにおいて、探査エリアを指定するエリア指定手段と、（エ）上記ロボットの現在位置が上記探査エリアにあるとの条件で、上記距離測定手段からの複数方向の測定距離情報と上記マップデータに基づき、現在のロボット位置を演算し、このロボット位置をディスプレイに表示させる位置演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、操作者は、ディスプレイにおいてロボットの位置を確認することができるので、迷うことなくロボットの移動を円滑に行うことができる。操作者はカメラ映像を見ながら固定対象物以外の障害物を避けることができ、障害物までの距離情報を取り込まないで済むので、位置検出を正確に行うことができる。
また、マップにおいて探査エリアを限定したので、ロボットの現在位置を特定する演算処理の負担を軽減することができる。さらに、複数位置で同じ距離情報が得られる場合でも、探査エリア外の位置をロボットの現在位置として認識する可能性を排除でき、ロボットの現在位置をより一層正確に検出することができる。
【０００７】
好ましくは、上記位置演算手段は、上記ロボットの向きと上記距離測定手段による距離測定方向との相対的角度位置関係を認識し、この相対的角度位置情報と上記測定距離情報と上記マップデータに基づいてロボットの向きをも演算し、このロボットの向きをディスプレイに表示させる。
上記構成によれば、操作者はロボットの位置と向きをディスプレイで見ながらロボットの移動をより一層円滑に行うことができる。
【０００８】
好ましくは、上記位置演算手段は、上記マップ上での上記ロボットの向きを推定するとともに、上記探査エリア内でのロボットの位置を推定し、マップ上でのロボットの推定位置から複数方向の固定対象物までの距離を演算し、複数の測定方向での演算距離と測定距離が許容誤差範囲内で一致した時には、推定したロボットの向きおよび位置を現在のロボットの向きおよび位置として特定することを特徴とする請求項２に記載のロボット位置検出システム。
上記構成によれば、演算距離と測定距離の比較だけで、ロボットの向きおよび位置を特定することができ、演算処理の負担をより一層軽減することができる。この場合、ロボットの向きを図る方位センサを省略すれば、コストを低減できる。
【０００９】
さらに好ましくは、上記位置演算手段は、上記探査エリアの多数の座標点を順々にロボットの位置と推定し、推定された座標点毎に、複数の測定方向での演算距離と測定距離とが許容誤差範囲内で一致するか否かを判断し、上記探査エリアの全ての座標点で一致を確認できない時には、上記ロボットの向きを異なる方向に推定して、探査エリアの多数の座標点での上記演算および判断を繰り返す。
上記構成によれば、探査エリアを多数の座標点でスキャンすることにより、確実にロボットの向きおよび位置を特定することができる。
【００１０】
好ましくは、上記位置演算手段は、現在のロボットの向きおよび位置を特定した後、少なくとも１つの測定方向での測定距離と、同方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、同方向に沿う座標軸におけるロボットの座標を補正する。
これによれば、測定距離に基づいて、より高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１１】
好ましくは、上記位置演算手段は、補正座標から固定対象物までの距離が上記測定距離と一致するように、補正座標を決定する。
これによれば、ロボット位置の補正を最大限高精度に行うことができる。
【００１２】
好ましくは、上記位置演算手段は、９０°隔てられた２方向での測定距離と、当該２方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、当該２方向にそれぞれ沿う２つの座標軸におけるロボットの座標を補正する。
これによれば、２座標軸において高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１３】
好ましくは、上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向の測定距離と、当該２方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、当該２方向に沿う座標軸におけるロボットの座標を補正する。
これによれば、対向する２方向の測定距離に基づき、より高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１４】
さらに好ましくは、上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向のうちの一方向の測定距離と補正座標から当該一方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第１誤差とし、他方向の測定距離と補正座標から当該他方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第２誤差とした時に、これら第１誤差と第２誤差が等しくなるように上記補正座標を決定する。
これによれば、より一層高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１５】
さらに好ましくは、上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向のうちの一方向の測定距離と補正座標から当該一方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第１誤差とし、他方向の測定距離と補正座標から当該他方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第２誤差とした時に、上記第１誤差と第２誤差の比が上記２方向の測定距離の比と等しくなるように上記補正座標を決定する。
これによれば、距離測定手段での測定精度が測定距離が短いほど高いことを考慮して、より一層高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１６】
好ましくは、上記位置演算手段は、許容誤差範囲として小さな初期値を用いてロボットの位置および向きの特定を試み、特定できなかった場合には、許容誤差範囲を増大させて、ロボットの位置及び向きの特定を試みる。
これによれば、許容誤差範囲を小さくすることにより、ロボット位置検出の精度を高めることができる。
【００１７】
さらに好ましくは、上記位置演算手段は、１８０°対向する２方向の測定距離の和が所定閾値より小さい場合には、この測定距離の和に１より小さい所定係数を乗じて、当該２方向に沿う座標軸における上記測定距離と演算距離の一致判断に用いられる許容誤差範囲の初期値を決定する。
これによれば、１８０°対峙する固定対象物の間隔が狭い場合に、その間隔に応じて許容誤差範囲を設定するので、ロボット位置検出の精度を高めることができる。
【００１８】
好ましくは、上記固定対象物が建造物の壁面であり、上記ロボットの前後方向を壁面に対して平行または垂直に位置させた状態で、上記距離測定手段がロボットの前後左右の４方向のうち少なくとも２方向での壁面までの距離を測定し、上記位置演算手段は、上記ロボットの向きを９０°離れた４つの方向で推定する。
上記構成によれば、限られた数の推定方向、測定方向での演算によりロボットの位置および向きを演算することができるので、演算処理の負担をより一層低減できる。
【００１９】
好ましくは、上記ロボットは方位センサを有し、上記位置演算手段は、この方位センサからの方位情報によりロボットの向きを特定し、さらに上記位置演算手段は、上記ロボットの向きと距離測定手段による距離測定方向との相対的角度位置関係を認識し、上記探査エリアの多数の座標点を順々にロボットの実際の位置と推定し、推定された座標点毎に、推定座標点から複数の測定方向における固定対象物までの距離を演算し、この複数の測定方向での演算距離と測定距離とを比較し、両者が許容誤差範囲内で一致するか否かを判断し、一致と判断した時には、その推定座標点を現在のロボットの位置として特定し、特定されたロボットの位置と向きを上記ディスプレイに表示する。
上記構成によれば、方位センサを用いてロボットの向きを特定できるので、演算処理の負担をより一層低減できる。
【００２０】
好ましくは、上記固定対象物が建造物の壁面であり、上記距離測定手段がロボットの前後左右の４方向のうち少なくとも２方向での壁面までの距離を測定する。
この構成によれば、限られた数の測定方向での演算により、ロボット位置の演算処理の負担をより一層低減できる。
【００２１】
好ましくは、上記位置演算手段は、マップデータ上において、探査エリアの中心と推定座標点との間に壁面がある場合には当該推定座標点をロボットの現在位置と認識しない。
この構成によれば、位置演算を正確に行うことができるか又は演算処理の負担を軽減できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ロボットの位置確認をしながらロボットを遠隔制御でき、またロボットの現在位置を演算処理するための負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明のロボット位置検出システムを含む床下点検システムの第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、床下点検システムは、ロボット１０と、このロボット１０を遠隔制御する遠隔制御装置２０とを備えている。
【００２４】
ロボット１０は、クローラ１１（走行体）と、このクローラ１１に水平回動可能に搭載されたビデオカメラ１２（撮影手段）と、このビデオカメラ１２に取り付けられ、ビデオカメラ１２と一緒に回動する超音波距離計１３（距離測定手段）と、クローラ１１に搭載された通信機１４とを備えている。
【００２５】
上記遠隔制御装置２０は、装置本体としてのパソコン２１（エリア指定手段、位置演算手段、カメラ制御手段、表示制御手段）と、このパソコン２１に接続されたディスプレイ２２、ジョイスティックコントローラ２３（走行制御手段、カメラ制御手段）と、通信機２４とを備えている。パソコン２１にはキーボードやマウスも含まれるものとする。本実施形態では、通信機２４は上記ロボット１０の通信機１４と無線で通信を行うが、光ファイバー等により有線で通信を行ってもよい。
【００２６】
上記ジョイスティックコントローラ２３の操作信号は、パソコン２１で処理され通信機２４を介して通信機１４で受信され、クローラ１１のモータドライバに送られ、クローラ１１の前進、後退、左右への方向転換を行えるようになっている。
【００２７】
また、操作者によるジョイスティックコントローラ２３の操作や、キーボード、マウス、ディスプレイ２２のタッチキー等の操作により、ビデオカメラ１２を自在に回動操作できるようになっている。なお、パソコン２１は、自動制御により、ビデオカメラ１２のヘッド方向（すなわち距離計１３の測定方向）を、クローラ１１の特定方向例えば前後、左右方向と一致させることができ、これによりビデオカメラ１２および距離計１３のクローラ１１に対する相対的角度位置関係を認識できるようになっている。なお、ビデオカメラ１１および距離計１３の回動位置情報をパソコン２１に送ることにより、パソコン２１でこの相対的角度位置を常時認識するようにしてもよい。
【００２８】
ビデオカメラ１２の映像信号や距離計１３からの測定信号は、通信機１４、２４を介してパソコン２１に送られるようになっている。映像はそのままディスプレイ２２に表示される。
【００２９】
図３は、点検対象となる建造物の１階のマップを示している。このマップにおいて太線は壁を表すが、この壁の位置は床下空間での布基礎（床下空間における壁、固定対象物）に対応している。換言すれば、この太線は床下空間の布基礎を表している。本実施形態では、紙面に描画されたマップが図示しないスキャナーで読み込まれ、パソコン２１で画像編集ソフトを用いて画像処理され、マップデータとしてパソコン２１の記憶媒体に記憶される。
【００３０】
上記マップデータは、Ｘ−Ｙ座標の多数の画素によるデータであり、布基礎に相当する画素が指定された色（例えば青）に色づけされている。なお、この布基礎はＸ座標軸またはＹ座標軸と平行になるように修正されている。
【００３１】
次に、上記システムにより実行される床下点検の工程を、ロボット１０の位置検出を中心にして、図４〜図６のフローチャートを参照しながら説明する。例えばリビングルームの床下空間を点検する場合について説明する。
【００３２】
パソコン２１は、操作者の操作により、初期状態すなわち図４のステップ１００の操作待ち状態になる。
操作者がマップデータ読込の指令をパソコン２１の操作により行うと、パソコン２１は、記憶媒体からマップデータを読み込むとともに、このマップデータをディスプレイ２２に表示し（ステップ１０１）、それからステップ１００に戻る。表示されたマップデータは、図３のマップ（ただし、布基礎が青色をなしている）に相当する。
【００３３】
次に、操作者がスケール設定の選択をパソコン２１の手動操作により行う（ステップ１０２）。これに応答して、パソコン２１は、マップデータの読込が有ったかどうか判断し（ステップ１０３）、ここで否定判断した時（ステップ１０１を予め実行していない時）には、ステップ１００に戻り、肯定判断した時にはスケール値の入力を待つ。この際、スケール値の入力を促す表示をしてもよい。
【００３４】
操作者はディスプレイ２２に表示された図３のマップにおいて、スケール２００の開始点２０１と終了点２０２を指定するとともに、このスケールの設定長さの数値を入力する（ステップ１０４）。パソコン２１はこの入力を確認してステップ１００に戻る。
パソコン２１は、上記スケール２００と設定長さの情報に基づき、上記マップの実寸（換言すればマップの縮尺）を認識することができる。
マップに建物の実寸が寸法線とともに表示されている場合には、表示された寸法線に合わせてスケールを描き、表示された実寸をスケールの設定長さとして入力してもよい。
【００３５】
なお、上記ディスプレイ２２においてスケール２００を一定長さで表示しておき、操作者が設定長さの数値を入力してもよいし、これとは逆に、設定長さを一定にしておき、操作者がディスプレイ２２にスケール２００を入力してもよい。また、上記スケールではなく、マップの縮尺情報を数値として直接パソコンに入力してもよい。
【００３６】
次に、操作者が壁面認識処理の選択をパソコン２１の手動操作により行う（ステップ１０５）。これに応答してパソコン２１は、スケール設定があったかどうか判断し（ステップ１０６）、否定判断した時にはステップ１００に戻り、肯定判断した時には壁面認識処理を実行し（ステップ１０７）、その後でステップ１００に戻る。
【００３７】
上記ステップ１０７の壁面認識処理は、前述したように青に着色された画素を布基礎と認識することを意味する。なお、非着色の画素の隣にある着色された画素が布基礎の壁面を表している。本実施形態では、布基礎の両側面を壁面として認識する。なお、布基礎の中心（壁芯）を壁面として認識するようにしてもよい。いずれにしても壁面は、多数の画素の連なりとして認識される。
【００３８】
上述したステップ１０１〜１０７は、位置推定の準備工程である。この準備工程と相前後して、ロボット１をリビングルームの床下まで運ぶ。例えば、図３に破線で示すように、ロボット１０を台所の床下の地面に置き、ロボット１０の前方をリビングに向ける。
【００３９】
次に、ビデオカメラ１３をロボットの前方を向くようにし、ビデオカメラ１３からの映像をディスプレイ２２で見ながらロボット１０をリビングルームの床下まで前進させる。図３の破線で示す矢印Ａ参照。
【００４０】
操作者は、床下の映像を見てリビングルームの床下にロボット１０が入ったことを確認した後で、位置推定の選択をパソコン２１の手動操作により行う（ステップ１０８）。これに応答してパソコン２１は、壁面認識を実行したかどうかを判断し（ステップ１０９）、否定判断した時にはステップ１００に戻る。
【００４１】
上記ステップ１０９で肯定判断した時にはステップ１１０に進み、ここで下記のメッセージをディスプレイ２２に表示させる。
「周囲半径約３ｍ内に壁面以外の障害物がないことを確認し、ロボットの向きを壁面におおよそ平行に位置させ、スキャンエリアを指定してください。」
【００４２】
操作者は上記表示にしたがい、パソコン２１の手動操作によりビデオカメラ１２を３６０°回してディスプレイ２２の映像を見ながら、布基礎（壁面）以外の障害物の有無をチェックする。障害物がある場合にはロボット１０を移動させる。また、ロボット１０の前後方向を布基礎の壁面とほぼ平行になるように向きを調節する（ステップ１１１）。なお、ロボット１０の前後方向が壁面と垂直になるように調節してもよい。
【００４３】
次に、操作者はパソコン２１の手動操作により、図３に示すように、ディスプレイ２２に表示されたマップ上でスキャンエリア３００（探査エリア）の指定を行う（ステップ１１２）。このスキャンエリア３００は、ロボット１０の位置する可能性がある範囲を意味する。操作者はディスプレイ２２に表示された床下の映像情報から、ロボット１０の現在位置を大まかに推定できるからである。
【００４４】
上記スキャンエリア３００の画面上の広さまたは実際の広さは、予め決めておいてもよいし、操作者がこのステップ１１２において設定してもよい。スキャンエリア３００の形状に制約は無いが、Ｘ，Ｙ座標軸と平行な辺を有する正方形が好ましい。
【００４５】
上記ディスプレイ２２において、スキャンエリア３００の中心３０１を表示してもよい。この場合、操作者はこの中心３０１を確認しながらスキャンエリア３００を指定することができる。
【００４６】
上記スキャンエリア３００が指定されると、パソコン２１は、以下に述べるロボット１０の位置、向きの自動演算工程を実行する。最初に、距離計１３により、ロボット１０の前後方向および左右方向に位置する布基礎壁面までの距離を測定し、記憶する（ステップ１１３）。本実施形態では４方向であるが、例えば後ろ方向を省略して３方向の距離を測定してもよい。
【００４７】
次に、推定方向の指定、変更を行う（ステップ１１４）。このステップ１１４における方向の推定とは、マップ上でのロボット１０の向きの推定を意味する。例えば、ロボット１０の前方向が０°（表示されたマップの上方向）、９０°（右方向）、１８０°（下方向）、２７０°（左方向）と一致することを順次推定する。
【００４８】
ステップ１１４において、最初はロボット１０の前方向が０°（マップの上方向）と一致すると推定する。
【００４９】
次に、ステップ１１５に進み、スキャンエリア３００内の探査座標点の推定、変更を行う。前述したように操作者が指定したスキャンエリア３００はロボット１０が位置する可能性がある範囲を意味するから、このスキャンエリア３００にＸ，Ｙ座標軸に沿ってマトリックス状（碁盤目状）に配置された座標点を、それぞれロボット１０の現在位置と推定した時に、測定距離データとマップデータとを比較し、一致する場合には、推定した座標点をロボット１０の現在位置と認識するのである。
【００５０】
上記探査座標点は、ディスプレイ２２の画素毎に配列してもよいし、実際の所定寸法毎に配列してもよい。
【００５１】
上記探査座標点のスキャンは例えば次のようにして行われる。スキャンエリア３００において左上隅の座標点から始まり右方向に順にスキャンし、その列が終わったらその下の列の座標点を左から順にスキャンし、最後の座標点が右下隅の座標点となる。
【００５２】
後述するように、本実施形態では途中でロボット１０の現在位置に相当する座標点が見つかった場合には、残りの座標点のスキャンを省略し、演算の負担を軽減できるようになっている。
【００５３】
上記ステップ１１５の後に実行されるステップ１１６〜１３１は、ロボット１０がマップ上において推定された方向を向き、ロボット１０の現在位置がスキャンエリア３００において推定された座標点にあると仮定した時に、測定距離情報とマップデータとを照合するものである。最初はロボット１０がマップにおいて上を向き、スキャンエリア３００の左上隅に位置すると推定した場合の照合である。
【００５４】
ステップ１１６では、ロボット１０の前方向の測定距離が測定可能な範囲か否かを判断する（ステップ１１６）。超音波距離計１３の場合、例えば３ｍが測定可能な範囲であるが、測定距離が３．５ｍとなった場合には、ここで否定判断される。なお、距離計１３自身で距離情報の代わりにこの測定不能範囲にあるか否かの信号を送るようにしてもよい。
【００５５】
上記ステップ１１６で否定判断した場合には、マップ上において探査座標点から前方の測定可能範囲の距離において、壁面が無いか否かを判断する（ステップ１１７）。ここで否定判断した場合、すなわち壁面ありと判断した場合には、ステップ１１５に戻り探査座標を変更する。すなわち、上記推定した方向および座標点では測定距離情報とマップデータが一致しないからである。
【００５６】
上記ステップ１１７での肯定判断は、測定距離と、マップデータにおける探査座標と壁面との間の距離が、一致したとの判断を意味する。
【００５７】
上記ステップ１１６で肯定判断した時（測定距離が測定可能な範囲であると判断した時）にはステップ１１８に進み、測定された前方向の壁面までの距離が、マップデータで演算した距離と一致するか否かを判断する。
【００５８】
上記演算距離は、マップ上での探査座標点から壁面までの距離である。測定方向はＸ座標軸またはＹ座標軸に平行であるから、この演算距離はＸ座標軸またはＹ座標軸に沿う画素数を数えて所定係数を乗じれば良く、簡単に演算できる。
【００５９】
上記ステップ１１８では測定距離と演算距離の差が所定の許容誤差範囲±α0（―α0から＋α0）内であれば一致すると判断する。なお、α0は許容誤差の絶対値を表す。ここで一致と判断しない場合には、ステップ１１５に戻り探査座標点を変更する。所定の許容誤差範囲±α0は、距離計１３の測定誤差より大きく設定する。スケール設定時の誤差やロボット１０の向きのずれ（壁面に対して直角または平行な向きからのずれ）を考慮するためである。例えば距離計１３の測定誤差が±１００ｍｍの場合、許容誤差範囲はその２倍以上の±２５０ｍｍに設定する。
【００６０】
上記ステップ１１８で肯定判断した場合にはステップ１１９に進み、探査座標点から前方向の測定距離内において、マップ上に他の壁面が無いか否かを判断する。ここで壁面ありと判断したときには、ステップ１１５に戻り探査座標点を変更する。
【００６１】
上記ステップ１１９の意味を図７を参照しながら説明する。図７において２つの矢印は測定距離Ｄを示す。距離計１３は、ロボット１０が実際にいる位置から最も近い壁面Ｗ１までの距離Ｄを測定する。
【００６２】
他方、マップデータに基づき演算される距離は、探査座標点から壁面Ｗ１までの距離と、壁面Ｗ２までの距離を含め複数ある。ロボット１０が実際にいる位置から離れた座標点を探査座標点とした場合には、他の壁面Ｗ２までの距離がＤであると、測定距離と演算距離が一致してしまい、誤認の可能性が生じる。
そこで、この探査座標点から距離Ｄまでの間に壁面Ｗ１がある場合には、ステップ１１９で否定判断し、測定距離とマップデータの一致性を否定するのである。
【００６３】
なお、本実施形態では壁面Ｗ１，Ｗ２を識別しないためステップ１１９が必要であるが、マップにおいて探査座標点とこの探査座標点に最も近接する壁面との距離だけを演算距離として特定する場合には、このステップ１１９は省略してもよい。
【００６４】
上記ステップ１１７またはステップ１１９で肯定判断した場合、すなわちロボット１０の前方向での測定距離とマップデータに基づく演算距離が一致していると判断した場合には、ロボット１０の右方向について、上記ステップ１１６〜１１９と同様のステップ１２０〜１２３を実行する。
【００６５】
上記ステップ１２１またはステップ１２３で肯定判断した場合、すなわちロボット１０の右方向での測定距離とマップデータに基づく演算距離が一致していると判断した場合には、左方向について、上記と同様のステップ１２４〜１２７を実行する。
【００６６】
上記ステップ１２５またはステップ１２７で肯定判断した場合、すなわちロボット１０の左方向での測定距離とマップデータに基づく演算距離が一致していると判断した場合には、後方向について上記と同様のステップ１２８〜１３１を実行する。
【００６７】
上記ステップ１２９またはステップ１３１で肯定判断した場合、すなわちロボット１０の後ろ方向での測定距離とマップデータに基づく演算距離が一致していると判断した場合（前後左右の全方向で一致していると判断した場合）には、ステップ１３２に進む。
【００６８】
ステップ１３２では、マップにおいて、スキャンエリア３００の中心３０１から探査座標点（すなわちロボット１０の推定位置）までに壁面がないかどうかを確認する。
【００６９】
上記ステップ１３２の意味を図３を参照しながら説明する。操作者は、ロボット１０がリビングルームの床下に位置していると判断してスキャンエリア３００を指定している。すなわちリビングルームの隣の和室の床下ではないことは明らかである。それにも拘わらず、スキャンエリアＲは和室にまで及んでいる。この場合、和室に探査座標点がある場合にはたとえ距離情報が一致していても、その一致性を否定する。より具体的には、和室内に探査座標点がある場合には、スキャンエリア３００の中心３０１と探査座標点との間に壁面が介在される。これをマップデータから読み取って、否定判断するのである。
【００７０】
なお、上記ステップ１３２は、ステップ１１５とステップ１１６の間で実行してもよい。この場合、ステップ１３２で否定判断した時には前後左右方向の測定距離と演算距離を比較する工程（ステップ１１６〜１３１）を省くことができる。
【００７１】
上記ステップ１３１で否定判断した場合およびステップ１３２で否定判断した場合には、ステップ１３３に進み、スキャンエリア３００の全座標点についての探査が終了したか否かを判断する。ここで否定判断した時にはステップ１１５に戻り探査座標点を変更して、上記と同様にステップ１１６〜１３２を繰り返す。
【００７２】
そして、スキャンエリア３００の全座標点で測定距離データとマップデータの一致が無い場合には、ステップ１３３で肯定判断してステップ１３４に進み、全ての推定方向での探が終了したか否かを判断する。
【００７３】
上記ステップ１３４で否定判断した時には、ステップ１１４に戻り、ここで推定方向を変更する。例えば、ロボット１０の前方向が０°であると推定してスキャンエリア３００の全座標点で測定距離データとマップデータが一致しなかった場合には、ロボット１０の前方向を９０°に推定し、再び上述したステップ１１５〜１３３を実行する。
【００７４】
推定方向を９０°に変更しても測定距離データとマップデータが一致しない場合には、推定方向を１８０°、２７０°に順次変更して上記ステップ１１５〜１３３を実行する。
【００７５】
そして、４つの推定方向でも測定距離データとマップデータが一致する探査座標点が見つからなかった時にはステップ１３５に進み、ディスプレイ２２に「一致する箇所がありませんでした。」のメッセージを表示して、ステップ１００に戻る。
【００７６】
上記ステップ１３２で肯定判断した場合にはステップ１３６に進み、推定した方向および座標点がロボット１０の実際の方向及び位置であると認識し、ディスプレイ２２のマップ上に、ロボット１０の位置と方向を示すマーク４００を表示する。図３のマーク４００は、ロボット１０の前方向がマップにおいて下方向（１８０°）であることを示している。
【００７７】
次に、ステップ１３７に進み、ここで「別の一致する位置を探査しますか？」のメッセージをディスプレイ２２に表示する。このステップ１３７は、マーク４００で表示されたロボット１０の位置が、操作者がビデオカメラで観察して大まかに把握しているロボット１０の位置と相違している場合や、念を入れてロボットの位置を確認したい場合を想定して組み込まれている。
【００７８】
操作者が「はい」を選択すると、次のステップ１３８で肯定判断し、ステップ１３３に戻ってスキャンエリア３００の残りの座標点について探査を行う。この際、実際の位置と認識した座標点からＸ、Ｙ座標軸方向に所定距離（例えば所定の許容誤差範囲２α0またはそれに所定倍数乗じた距離）進んだ座標（離れた座標）から照合を再開する。
【００７９】
操作者が「はい」を選択しない時にはステップ１３９に進み、「この位置を履歴に残しますか？」のメッセージを表示する。
【００８０】
操作者が「はい」を選択すると、ステップ１４０で肯定判断してステップ１４１に進み、ここで上記ロボット１０の位置および方向を記憶するとともに、矢印４００の表示状態を維持する。
【００８１】
そして、ステップ１４１を実行後またはステップ１４０で否定した場合には、ステップ１００に戻る。なお、ステップ１４０で否定判断した場合にはマーク４００はディスプレイ２２から消去される。
【００８２】
上記のようにしてディプレイ２２に表示されたマーク４００によりロボット１０の位置および方向を認識した操作者は、さらにロボット１０を走行させ、同様にして位置検出を実行してディスプレイ２２にマーク４００’を表示させる。
【００８３】
上記のように、操作者はディスプレイ２２でロボット１０の現在位置と向きを認識しながら、ロボット１０の走行制御を行うことができるとともに、ビデオカメラ１２の映像により布基礎の壁面の状態を点検することができる。そのため、布基礎の壁面に異常がある場合には、その箇所を正確に特定できる。また、位置確認ができずにロボット１０を戻すことが困難になるような不都合も生じない。
【００８４】
上記布基礎の壁面に異常を発見した場合には、その箇所をディスプレイ２２に表示し、その異常個所の位置と映像を記憶するようにしてもよい。
【００８５】
上記説明では、ロボット１０を台所床下の地面に置いてしばらく走行させてからリビングルームの位置検出を行なったが、最初にロボット１０を置いた場所で位置検出を行うようにしてもよいことは勿論である。
ディスプレイ２２は、ビデオカメラ１２からの映像とマップとを別の領域に表示してもよいし、操作により映像とマップを切り替えて表示してもよい。
【００８６】
上記第１実施形態では、より高精度の位置検出を要求される場合に、下記のような改良すべき点がある。
第１に、第１実施形態では、推定した方向において推定した座標点から一番近い壁までのマップ上での演算距離と測定距離との差が許容誤差範囲内であれば、両者が一致したと判断し、それ以降探査エリアの残りの座標点でのスキャンを省略する。そのため、許容誤差範囲を広く取るとロボット１０の現在位置として認識した位置（以下、検出位置と称す）が、許容誤差範囲ではあるが実際の位置からずれてしまう。
【００８７】
第２に、第１実施形態では、ロボット１０が２つの壁面に挟まれた狭い空間に位置する場合には、これら壁面と直交する座標軸上の広い範囲の座標点で、測定距離と演算距離が許容誤差範囲で一致してしまう。
【００８８】
第３に、第１実施形態では、測定距離が例えば３ｍ以上であると測定範囲外とするが、マップ上でも推定座標点から一番近い壁までの演算距離が３ｍ以上であれば、測定距離と演算距離が一致すると判断する。この場合、例えばロボット１０が広い空間に位置し、前後左右とも壁面から遠い場合には、探査エリアの最初の推定方向、推定座標点で、測定距離と演算距離が全方向に一致と判断し、この推定方向および推定座標点をロボット１０の現在の方向、位置と認識してしまう。
【００８９】
本発明の第２実施形態は、上記第１実施形態における改良すべき点を鑑み、より高精度にロボット１０の位置検出を行えるようにしたものであり、図４〜図６に示す第１実施形態の演算フローをそのまま用い、これに図８〜図１０に示すフローを追加することにより構成される。以下、詳述する。
【００９０】
図４のステップ１１３で全方向（前後左右方向）の距離を測定した後、図８のフローを実行する。まず、距離計１３の全方向の測定距離が測定可能な範囲外（例えば３ｍ以上）か否かを判断する（ステップ１５０）。このステップ１５０で肯定判断した場合には、ステップ１５１に進み下記のメッセージを表示してからステップ１００に戻る。
「壁面に近寄り（距離計の測定可能範囲内）、位置検知操作を行ってください。」
【００９１】
操作者は、上記メッセージにしたがい、ロボットを制御して少なくとも１つの壁面の近傍に位置変更してから、再度ステップ１０８の選択を実行する。
これにより、第１実施形態の第３の改良すべき点を克服することができる。
【００９２】
上記ステップ１５０で否定判断した時、すなわち少なくとも一方向での測定距離が測定可能範囲であると判断した時には、前後方向、左右方向の少なくとも一方において、測定距離の和が所定閾値、例えば上記所定の許容誤差範囲±α0の幅２α0より小さいか否かを判断する（ステップ１５２）。
【００９３】
図１１を参照しながら説明すると、ロボット１０の前後方向、左右方向の少なくとも一軸に沿って壁面Ａ，Ｂが対峙する状況において、当該軸に沿う２つの方向の測定距離をＤａ，Ｄｂとした場合、下記式が成立するか否かを判断する。
Ｄａ＋Ｄｂ＜２α0・・・（１）
所定の許容誤差範囲±α0を±２５０ｍｍとした場合、対向する壁面Ａ，Ｂの間隔（すなわちＤａ＋Ｄｂ）が５００ｍｍ未満の場合には、上記式（１）を満たすことになる。
【００９４】
壁面Ａ，Ｂ間が狭く、上記式（１）の条件を満たす場合には、上記ステップ１５２で肯定判断してステップ１５３に進み、ここで、該当する方向の許容誤差範囲±αの最小値±αminと最大値±αmaxを設定する。ここでαminとαmaxは、測定距離の和より小さい値に設定され、例えばαminは上記測定距離の和に係数０．３を乗じ、αmaxは係数０．７を乗じることにより得る。
【００９５】
なお、前後方向の測定距離の和だけが上記式（１）を満たす場合には、この前後方向の許容誤差範囲についてだけ最小値±αminと最大値±αmaxを設定し、左右方向の許容誤差範囲については上記所定の許容誤差範囲±α0を維持する。
同様に、左右方向の測定距離の和だけが上記式（１）を満たす場合には、この左右方向の許容誤差範囲についてだけ最小値±αminと最大値±αmaxを設定し、前後方向の許容誤差範囲については上記所定の許容誤差範囲±α0を維持する。
前後方向、左右方向について上記式（１）を満たす場合には、各方向の許容誤差範囲の最小値±αminと最大値±αmaxを対応する方向の測定距離の和に応じて設定する。
【００９６】
上記のようにステップ１５３で許容誤差範囲の最小値±αminと最大値±αmaxを設定した後、第１実施形態で説明したように図４のステップ１１４以下の演算を実行する。
なお、ステップ１５２で否定判断した場合、すなわち前後方向、左右方向に対峙する壁面間の間隔が広く、上記式（１）を満足しないと判断した時には、ステップ１５３を実行せず（換言すれば許容誤差範囲を所定値±α0に維持したまま）、ステップ１１４以下の演算を実行する。
【００９７】
図５のステップ１１８、１２２、１２６、１３０では、上記のようにして設定された許容誤差範囲を用いて測定距離と演算距離の一致性を判断する。狭い間隔で対峙する壁面間にロボットが位置する場合には、対峙方向の許容誤差範囲の初期値は最小値±αminとする。このように、狭い許容誤差範囲を用いることによりロボット１０の位置検出精度を高めることができ、上述した第２の改良すべき点を克服できる。
【００９８】
スキャンエリアの全座標点の探査を終了し、全方向の探査を終了しても、一致座標点を見出せない時には、図６のステップ１３３，１３４で肯定判断することになるが、この時、第１実施形態のように即座にステップ１３５を実行するのではなく、図９のステップ１６０，１６１を実行する。
【００９９】
ステップ１６０では、上記式（１）を満たす方向における許容誤差範囲を初期値±αminから設定量（例えば１００ｍｍ）だけ増加させて許容誤差範囲を±（αmin±１００ｍｍ）にし、次にこの許容誤差範囲が最大値±αmaxを超えたか否かを判断する（ステップ１６１）。超えていない場合には、ステップ１６１で否定判断し、ステップ１１４に戻り探索を繰り返す。
許容誤差範囲を設定量ずつ増やしながら上記探索を繰り返しても一致座標点が見出せず、ステップ１６１で肯定判断した場合には、図６のステップ１３５に進む。
【０１００】
なお、上記許容誤差範囲の増加量は、αmaxとαminの差に１より小さい乗数を乗じることにより得てもよい。
【０１０１】
本実施形態において、ステップ１５２は省略してもよい。この場合、ステップ１５３の代わりに、２軸方向における許容誤差範囲を、無条件で小さな初期値（最小値）に設定し、段階的に所定量ずつ増加させ、所定の最大値に達しても一致座標点を見出せない場合には、ステップ１３５に進むようにしてもよい。
上記許容誤差範囲の初期値（最小値）、最大値、増加量は、操作者が任意に設定できるようにしてもよい。
また、距離計１３の測定距離が短ければ測定誤差も小さいので、測定距離に応じて許容誤差範囲を設定してもよい。
【０１０２】
第２実施形態では、さらに高精度の位置検出を行うために、図６のステップ１３２とステップ１３６との間で、図１０のステップ１７０〜１８１を実行する。このフローは、上記ステップ１１４〜ステップ１３２により特定されたロボット１０の現在位置（検知位置）のＸ座標、Ｙ座標のうち、少なくとも一方を補正するためのものである。
【０１０３】
ステップ１７０では前後左右のうちいずれか１方向のみで測定可能範囲内か否かを判断する。ここで肯定判断した場合にはステップ１７１に進み、当該測定可能な方向の測定距離とマップデータに基づき、当該方向に沿う座標軸における検知位置の座標を補正する。
【０１０４】
図１２を参照して説明すると、検知座標点とこの検知座標点に最も近い壁面との間の距離は、測定距離Ｄに対して所定の許容誤差範囲±α0内の誤差を有している。そこで、上記測定可能な方向に沿う座標軸において、検知座標点から上記壁面までの距離が測定距離Ｄになるように、検知座標点を補正する。
なお、上記座標軸と直交する座標軸上の検知座標は補正できない。
【０１０５】
ステップ１７０で否定判断した場合には、ステップ１７２で隣り合った２方向（９０°間隔をなす２方向）のみ測定可能範囲か否かを判断する。
なお、上記ステップ１７１を実行した場合には、その後でこのステップ１７２を実行してもよいし、ステップ１３６へとジャンプしてもよい。
【０１０６】
上記ステップ１７２で肯定判断した場合にはステップ１７３に進み、上記測定可能な２方向の測定距離とマップデータに基づき、当該２方向に沿う２座標軸の検知座標点を補正する。
図１３を参照して説明すると、検知座標とこの検知座標に最も近い２つの壁面との間の距離は、測定距離Ｄ１、Ｄ２に対して所定の許容誤差範囲±α0内の誤差を有している。そこで、上記測定可能な２方向で検知座標から上記壁面までの距離が測定距離Ｄ１、Ｄ２になるように、検知座標を補正する。
【０１０７】
上記ステップ１７２で否定判断した場合には、ステップ１７４で前後の両方向が測定範囲可能範囲か否かを判断する。
なお、上記ステップ１７３を実行した場合には、その後でこのステップ１７４を実行してもよいし、ステップ１３６へとジャンプしてもよい。
【０１０８】
上記ステップ１７４で肯定判断した場合にはステップ１７５に進み、前後方向の測定距離とマップデータに基づき、前後方向に沿う座標軸における検知座標点を補正する。
詳述すると、図１４（Ａ）に示すように、検知座標点とこの検知座標点に最も近い前方および後方の２つの壁面との間の距離は、測定距離Ｄｆ、Ｄｒに対して所定の許容誤差範囲±α0の誤差を有している。そこで、図１４（Ｂ）に示すように、検知座標点から前方の壁面までのマップ上の距離Ｄｆ’と測定距離Ｄｆとの間の誤差を第１誤差βｆとし、検知座標点から後方の壁面までのマップ上の距離Ｄｒ’と測定距離Ｄｒとの間の誤差を第２誤差βｒとした時、第１誤差βｆと第２誤差βｒが等しくなるように、検知座標点を補正する。
【０１０９】
図１４（Ｂ）の補正を、数式演算で求める場合、下記式（２）から求める。
補正座標＝Ｘｏ＋{（Ｄｆ−Ｄｆo）＋（Ｄｒ−Ｄｒo）}／２ ・・・（２）
但し、Ｘｏは検知座標、Ｄｆｏは検知座標から前方の壁までの演算距離、Ｄｒｏは検知座標から後方の壁までの演算距離である。
【０１１０】
上記ステップ１７５を実行した後でステップ１７６に進み、ここで左と右のどちらか一方のみが測定可能範囲か否かを判断する。このステップ１７６で肯定判断した場合には、左右方向に沿う座標軸における検知座標点を補正する（ステップ１７７）。この補正は、左右いずれか一方の測定距離とマップデータに基づき行うが、ステップ１７１、図１２と同様であるので説明を省略する。
【０１１１】
上記ステップ１７４、１７６で否定判断した場合には、ステップ１７８で左右の両方向が測定範囲可能範囲か否かを判断する。
なお、上記ステップ１７７を実行した場合には、その後でこのステップ１７８を実行してもよいし、ステップ１３６にジャンプしてもよい。
【０１１２】
上記ステップ１７８で肯定判断した場合には、左右方向の測定距離とマップデータに基づき、左右方向に沿う座標軸における検知座標点の補正を行う。この補正は、ステップ１７５、図１４と同様であるので説明を省略する。
【０１１３】
ステップ１７５を実行せずステップ１７９を実行する場合には、左右方向に沿う座標軸における検知座標点の補正だけを行なうことになる。ステップ１７５とステップ１７９を実行する場合には、４方向の測定距離に基づき２座標軸における検知座標点の補正を行うことになる。
【０１１４】
ステップ１７９を実行した後、ステップ１８０で前と後のどちらか１方向のみが測定可能範囲か否かを判断する。ここで肯定判断した時には、ステップ１８１で当該１方向の測定距離とマップデータに基づき、前後方向に沿う座標軸における検知座標点を補正する。なお、この補正はステップ１７１、図１２と同様であるので説明を省略する。
上記ステップ１８１を実行した場合には、３方向での測定距離に基づき、２座標軸における検知座標点の補正を行うことができる。
【０１１５】
上記ステップ１８１を実行した後、図６のステップ１３６に進む。なお、ステップ１７８，１８０で否定判断した時にも図６のステップ１３６に進む。
【０１１６】
上記第２実施形態のステップ１７５，１７９において、第１誤差βｆと第２誤差βｒの比を両方向の測定距離Ｄｆ、Ｄｒの比に一致させるように、検知座標点を補正してもよい。図１４（Ｂ）および下記式参照。
βｆ／βｒ＝Ｄｆ／Ｄｒ ・・・（３）
この検知座標点の補正は、測定距離が短いほど測定誤差が小さいことを勘案したものである。
【０１１７】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様を採用可能である。例えば、上記実施形態では、ロボットの前後方向を壁面に対して平行または垂直にしたが、演算処理の負担が増えてもよい場合には、このロボットの姿勢は制約されず、壁面に対して斜めであってもよい。この場合には、推定方向を細かい角度間隔例えば１０°間隔にすればよい。このような演算を行う場合、斜めをなす壁面が多くあってもロボット位置、向きを正確に演算できる。
【０１１８】
ロボットが方位センサを備えていてもよい。この場合、パソコン２１は方位センサの方位情報によりロボットの向きを特定できるので、ロボットの向きを複数方向に推定する必要がなく、例えば前述した実施形態におけるステップ１１４を省くことができ、演算を簡略化できる。この方位センサの方位情報を用いれば、壁面に対してロボットの姿勢を斜めにしたり、斜めをなす壁面が多くある場合でも、推定方向を細かい角度間隔にせずに、ロボットの位置と向きを正確に演算できる。
【０１１９】
なお、上記方位センサの方位情報を、前述の実施形態においてステップ１３６で特定した方向と照合し、方向演算を確実に行うようにしてもよい。
【０１２０】
上記実施形態ではロボットの前後左右の４方向または３方向の測定距離データを求めたが、例えば９０°間隔離れた２方向の測定距離データを求めてもよい。
また、９０°より細かい角度間隔で距離測定を行って、多数の測定距離データを得てもよい。この場合、これら測定距離データから壁面形状を求め、これとマップデータ上の壁面形状とを照合させることにより、ロボットの位置、向きを求めてもよい。
【０１２１】
上記実施形態ではマップデータを紙面に描いたマップをスキャニングして得たが、パソコンにマップデータを直接入力するようにしてもよい。
【０１２２】
超音波距離計の代わりにレーザー距離計を用いてもよい。
距離計をビデオカメラから独立して回動させるようにしてもよい。また距離計を回動させずに、異なる方向の距離を測定する複数例えば２つ〜４つの距離計をロボットの固定位置に配置してもよい。また、１個のスキャン型距離計により、例えば１８０°の角度範囲における所定角度間隔毎の多数の測定距離データを得てもよい。
【０１２３】
走行体はクローラの代わりにタイヤ式のものを用いてもよい。
走行制御はパソコンに付属のマウス等で行ってもよい。
【０１２４】
本発明は床下の点検システムに適用したが、建造物で障害物がない室内空間の点検システムに適用してもよい。この場合、部屋を仕切る壁面のマップデータが用いられる。
本発明は、建造物以外でも対象物の位置が固定的である空間例えば工場プラント内を走行するロボットの位置検出に用いることもできる。
本発明は、点検以外の種々の用途に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明のロボット位置検出システムを、床下点検システムに適用した第１実施形態を示す概略側面図である。
【図２】同床下点検システムのロボットの概略平面図である。
【図３】同システムのディスプレイに表示された点検対象となる床下のマップを示す図である。
【図４】同システムのパソコンで実行されるロボット位置検出のためのフローチャートの前段部分を示す図である。
【図５】同フローチャートの中段部分を示す図である。
【図６】同フローチャートの後段部分を示す図である。
【図７】同フローチャートの一ステップの意味を説明する図である。
【図８】本発明の第２実施形態において、図４〜６のフローに組み込まれるステップを示す図である。
【図９】同第２実施形態において、図４〜６のフローに組み込まれるステップを示す図である。
【図１０】同第２実施形態において、図４〜６のフローに組み込まれるステップを示す図である。
【図１１】同第２実施形態において、狭い間隔をなす壁面間にロボットが位置した状態を示す概略平面図である。
【図１２】同第２実施形態において、１方向の測定距離に基づき、１座標軸における検知座標点を補正する工程を説明する概略図である。
【図１３】同第２実施形態において、隣り合う２方向の測定距離に基づき、２座標軸における検知座標点を補正する工程を説明する概略図である。
【図１４】同第２実施形態において、対向する２方向の測定距離に基づき、１座標軸における検知座標を補正する工程を説明する概略図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０ ロボット
１１ クローラ（走行体）
１２ ビデオカメラ（撮影手段）
１３ 距離計（距離測定手段）
２０ 遠隔制御装置
２１ パソコン（エリア指定手段、位置演算手段、表示制御手段）
２２ ディスプレイ
２３ ジョイスティックコントローラ（走行制御手段、カメラ制御手段）
３００ 探索エリア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床下点検システム等に適用されるロボット位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家屋の床下空間等の点検を行う点検システムの需要が高まっている。特許文献１に開示された点検システムでは、床下空間にレールを配置し、このレールに沿って走行体を走らせ、走行体に設置したカメラで床下空間内を撮影し、その画像を外部の表示装置に表示させるようになっている。走行体にはＩＣタグリーダが設けられ、このＩＣタグリーダが、レールの所定位置に設けたＩＣタグから位置情報を得ることにより、走行体の現在位置を表示装置で確認できるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−５６５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の点検システムでは、床下空間にレールを設置したり、ＩＣタグを配置する等、インフラを整備する必要があるため、点検システムのコストが高くなる欠点があった。また、点検の自由度も低かった。
【０００４】
そこで、遠隔制御により自由に走行するロボットを用いることが考えられる。この場合、ロボットの現在位置を確認する必要があるが、このロボットの位置検出を簡単かつ正確に行うシステムが開発されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のロボット位置検出システムは、上記課題を解決するためになされたもので、ロボットと遠隔制御装置とを備え、上記ロボットは、走行体と、この走行体に搭載された撮影手段と、ロボットから固定対象物までの距離を複数方向で測定する距離測定手段とを有し、上記遠隔制御装置は、(ア)上記ロボットの走行体を制御する走行制御手段と、(イ)上記撮影手段からの映像を表示し、かつ上記固定対象物の位置情報を含むマップデータに基づいてマップを表示するディスプレイと、（ウ）上記ディスプレイに表示されたマップにおいて、探査エリアを指定するエリア指定手段と、（エ）上記ロボットの現在位置が上記探査エリアにあるとの条件で、上記距離測定手段からの複数方向の測定距離情報と上記マップデータに基づき、現在のロボット位置を演算し、このロボット位置をディスプレイに表示させる位置演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、操作者は、ディスプレイにおいてロボットの位置を確認することができるので、迷うことなくロボットの移動を円滑に行うことができる。操作者はカメラ映像を見ながら固定対象物以外の障害物を避けることができ、障害物までの距離情報を取り込まないで済むので、位置検出を正確に行うことができる。
また、マップにおいて探査エリアを限定したので、ロボットの現在位置を特定する演算処理の負担を軽減することができる。さらに、複数位置で同じ距離情報が得られる場合でも、探査エリア外の位置をロボットの現在位置として認識する可能性を排除でき、ロボットの現在位置をより一層正確に検出することができる。
【０００７】
好ましくは、上記位置演算手段は、上記ロボットの向きと上記距離測定手段による距離測定方向との相対的角度位置関係を認識し、この相対的角度位置情報と上記測定距離情報と上記マップデータに基づいてロボットの向きをも演算し、このロボットの向きをディスプレイに表示させる。
上記構成によれば、操作者はロボットの位置と向きをディスプレイで見ながらロボットの移動をより一層円滑に行うことができる。
【０００８】
好ましくは、上記位置演算手段は、上記マップ上での上記ロボットの向きを推定するとともに、上記探査エリア内でのロボットの位置を推定し、マップ上でのロボットの推定位置から複数方向の固定対象物までの距離を演算し、複数の測定方向での演算距離と測定距離が許容誤差範囲内で一致した時には、推定したロボットの向きおよび位置を現在のロボットの向きおよび位置として特定することを特徴とする請求項２に記載のロボット位置検出システム。
上記構成によれば、演算距離と測定距離の比較だけで、ロボットの向きおよび位置を特定することができ、演算処理の負担をより一層軽減することができる。この場合、ロボットの向きを図る方位センサを省略すれば、コストを低減できる。
【０００９】
さらに好ましくは、上記位置演算手段は、上記探査エリアの多数の座標点を順々にロボットの位置と推定し、推定された座標点毎に、複数の測定方向での演算距離と測定距離とが許容誤差範囲内で一致するか否かを判断し、上記探査エリアの全ての座標点で一致を確認できない時には、上記ロボットの向きを異なる方向に推定して、探査エリアの多数の座標点での上記演算および判断を繰り返す。
上記構成によれば、探査エリアを多数の座標点でスキャンすることにより、確実にロボットの向きおよび位置を特定することができる。
【００１０】
好ましくは、上記位置演算手段は、現在のロボットの向きおよび位置を特定した後、少なくとも１つの測定方向での測定距離と、同方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、同方向に沿う座標軸におけるロボットの座標を補正する。
これによれば、測定距離に基づいて、より高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１１】
好ましくは、上記位置演算手段は、補正座標から固定対象物までの距離が上記測定距離と一致するように、補正座標を決定する。
これによれば、ロボット位置の補正を最大限高精度に行うことができる。
【００１２】
好ましくは、上記位置演算手段は、９０°隔てられた２方向での測定距離と、当該２方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、当該２方向にそれぞれ沿う２つの座標軸におけるロボットの座標を補正する。
これによれば、２座標軸において高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１３】
好ましくは、上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向の測定距離と、当該２方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、当該２方向に沿う座標軸におけるロボットの座標を補正する。
これによれば、対向する２方向の測定距離に基づき、より高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１４】
さらに好ましくは、上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向のうちの一方向の測定距離と補正座標から当該一方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第１誤差とし、他方向の測定距離と補正座標から当該他方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第２誤差とした時に、これら第１誤差と第２誤差が等しくなるように上記補正座標を決定する。
これによれば、より一層高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１５】
さらに好ましくは、上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向のうちの一方向の測定距離と補正座標から当該一方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第１誤差とし、他方向の測定距離と補正座標から当該他方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第２誤差とした時に、上記第１誤差と第２誤差の比が上記２方向の測定距離の比と等しくなるように上記補正座標を決定する。
これによれば、距離測定手段での測定精度が測定距離が短いほど高いことを考慮して、より一層高精度にロボット位置を補正することができる。
【００１６】
好ましくは、上記位置演算手段は、許容誤差範囲として小さな初期値を用いてロボットの位置および向きの特定を試み、特定できなかった場合には、許容誤差範囲を増大させて、ロボットの位置及び向きの特定を試みる。
これによれば、許容誤差範囲を小さくすることにより、ロボット位置検出の精度を高めることができる。
【００１７】
さらに好ましくは、上記位置演算手段は、１８０°対向する２方向の測定距離の和が所定閾値より小さい場合には、この測定距離の和に１より小さい所定係数を乗じて、当該２方向に沿う座標軸における上記測定距離と演算距離の一致判断に用いられる許容誤差範囲の初期値を決定する。
これによれば、１８０°対峙する固定対象物の間隔が狭い場合に、その間隔に応じて許容誤差範囲を設定するので、ロボット位置検出の精度を高めることができる。
【００１８】
好ましくは、上記固定対象物が建造物の壁面であり、上記ロボットの前後方向を壁面に対して平行または垂直に位置させた状態で、上記距離測定手段がロボットの前後左右の４方向のうち少なくとも２方向での壁面までの距離を測定し、上記位置演算手段は、上記ロボットの向きを９０°離れた４つの方向で推定する。
上記構成によれば、限られた数の推定方向、測定方向での演算によりロボットの位置および向きを演算することができるので、演算処理の負担をより一層低減できる。
【００１９】
好ましくは、上記ロボットは方位センサを有し、上記位置演算手段は、この方位センサからの方位情報によりロボットの向きを特定し、さらに上記位置演算手段は、上記ロボットの向きと距離測定手段による距離測定方向との相対的角度位置関係を認識し、上記探査エリアの多数の座標点を順々にロボットの実際の位置と推定し、推定された座標点毎に、推定座標点から複数の測定方向における固定対象物までの距離を演算し、この複数の測定方向での演算距離と測定距離とを比較し、両者が許容誤差範囲内で一致するか否かを判断し、一致と判断した時には、その推定座標点を現在のロボットの位置として特定し、特定されたロボットの位置と向きを上記ディスプレイに表示する。
上記構成によれば、方位センサを用いてロボットの向きを特定できるので、演算処理の負担をより一層低減できる。
【００２０】
好ましくは、上記固定対象物が建造物の壁面であり、上記距離測定手段がロボットの前後左右の４方向のうち少なくとも２方向での壁面までの距離を測定する。
この構成によれば、限られた数の測定方向での演算により、ロボット位置の演算処理の負担をより一層低減できる。
【００２１】
好ましくは、上記位置演算手段は、マップデータ上において、探査エリアの中心と推定座標点との間に壁面がある場合には当該推定座標点をロボットの現在位置と認識しない。
この構成によれば、位置演算を正確に行うことができるか又は演算処理の負担を軽減できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ロボットの位置確認をしながらロボットを遠隔制御でき、またロボットの現在位置を演算処理するための負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明のロボット位置検出システムを含む床下点検システムの第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、床下点検システムは、ロボット１０と、このロボット１０を遠隔制御する遠隔制御装置２０とを備えている。
【００２４】
ロボット１０は、クローラ１１（走行体）と、このクローラ１１に水平回動可能に搭載されたビデオカメラ１２（撮影手段）と、このビデオカメラ１２に取り付けられ、ビデオカメラ１２と一緒に回動する超音波距離計１３（距離測定手段）と、クローラ１１に搭載された通信機１４とを備えている。
【００２５】
上記遠隔制御装置２０は、装置本体としてのパソコン２１（エリア指定手段、位置演算手段、カメラ制御手段、表示制御手段）と、このパソコン２１に接続されたディスプレイ２２、ジョイスティックコントローラ２３（走行制御手段、カメラ制御手段）と、通信機２４とを備えている。パソコン２１にはキーボードやマウスも含まれるものとする。本実施形態では、通信機２４は上記ロボット１０の通信機１４と無線で通信を行うが、光ファイバー等により有線で通信を行ってもよい。
【００２６】
上記ジョイスティックコントローラ２３の操作信号は、パソコン２１で処理され通信機２４を介して通信機１４で受信され、クローラ１１のモータドライバに送られ、クローラ１１の前進、後退、左右への方向転換を行えるようになっている。
【００２７】
また、操作者によるジョイスティックコントローラ２３の操作や、キーボード、マウス、ディスプレイ２２のタッチキー等の操作により、ビデオカメラ１２を自在に回動操作できるようになっている。なお、パソコン２１は、自動制御により、ビデオカメラ１２のヘッド方向（すなわち距離計１３の測定方向）を、クローラ１１の特定方向例えば前後、左右方向と一致させることができ、これによりビデオカメラ１２および距離計１３のクローラ１１に対する相対的角度位置関係を認識できるようになっている。なお、ビデオカメラ１１および距離計１３の回動位置情報をパソコン２１に送ることにより、パソコン２１でこの相対的角度位置を常時認識するようにしてもよい。
【００２８】
ビデオカメラ１２の映像信号や距離計１３からの測定信号は、通信機１４、２４を介してパソコン２１に送られるようになっている。映像はそのままディスプレイ２２に表示される。
【００２９】
図３は、点検対象となる建造物の１階のマップを示している。このマップにおいて太線は壁を表すが、この壁の位置は床下空間での布基礎（床下空間における壁、固定対象物）に対応している。換言すれば、この太線は床下空間の布基礎を表している。本実施形態では、紙面に描画されたマップが図示しないスキャナーで読み込まれ、パソコン２１で画像編集ソフトを用いて画像処理され、マップデータとしてパソコン２１の記憶媒体に記憶される。
【００３０】
上記マップデータは、Ｘ−Ｙ座標の多数の画素によるデータであり、布基礎に相当する画素が指定された色（例えば青）に色づけされている。なお、この布基礎はＸ座標軸またはＹ座標軸と平行になるように修正されている。
【００３１】
次に、上記システムにより実行される床下点検の工程を、ロボット１０の位置検出を中心にして、図４〜図６のフローチャートを参照しながら説明する。例えばリビングルームの床下空間を点検する場合について説明する。
【００３２】
パソコン２１は、操作者の操作により、初期状態すなわち図４のステップ１００の操作待ち状態になる。
操作者がマップデータ読込の指令をパソコン２１の操作により行うと、パソコン２１は、記憶媒体からマップデータを読み込むとともに、このマップデータをディスプレイ２２に表示し（ステップ１０１）、それからステップ１００に戻る。表示されたマップデータは、図３のマップ（ただし、布基礎が青色をなしている）に相当する。
【００３３】
次に、操作者がスケール設定の選択をパソコン２１の手動操作により行う（ステップ１０２）。これに応答して、パソコン２１は、マップデータの読込が有ったかどうか判断し（ステップ１０３）、ここで否定判断した時（ステップ１０１を予め実行していない時）には、ステップ１００に戻り、肯定判断した時にはスケール値の入力を待つ。この際、スケール値の入力を促す表示をしてもよい。
【００３４】
操作者はディスプレイ２２に表示された図３のマップにおいて、スケール２００の開始点２０１と終了点２０２を指定するとともに、このスケールの設定長さの数値を入力する（ステップ１０４）。パソコン２１はこの入力を確認してステップ１００に戻る。
パソコン２１は、上記スケール２００と設定長さの情報に基づき、上記マップの実寸（換言すればマップの縮尺）を認識することができる。
マップに建物の実寸が寸法線とともに表示されている場合には、表示された寸法線に合わせてスケールを描き、表示された実寸をスケールの設定長さとして入力してもよい。
【００３５】
なお、上記ディスプレイ２２においてスケール２００を一定長さで表示しておき、操作者が設定長さの数値を入力してもよいし、これとは逆に、設定長さを一定にしておき、操作者がディスプレイ２２にスケール２００を入力してもよい。また、上記スケールではなく、マップの縮尺情報を数値として直接パソコンに入力してもよい。
【００３６】
次に、操作者が壁面認識処理の選択をパソコン２１の手動操作により行う（ステップ１０５）。これに応答してパソコン２１は、スケール設定があったかどうか判断し（ステップ１０６）、否定判断した時にはステップ１００に戻り、肯定判断した時には壁面認識処理を実行し（ステップ１０７）、その後でステップ１００に戻る。
【００３７】
上記ステップ１０７の壁面認識処理は、前述したように青に着色された画素を布基礎と認識することを意味する。なお、非着色の画素の隣にある着色された画素が布基礎の壁面を表している。本実施形態では、布基礎の両側面を壁面として認識する。なお、布基礎の中心（壁芯）を壁面として認識するようにしてもよい。いずれにしても壁面は、多数の画素の連なりとして認識される。
【００３８】
上述したステップ１０１〜１０７は、位置推定の準備工程である。この準備工程と相前後して、ロボット１をリビングルームの床下まで運ぶ。例えば、図３に破線で示すように、ロボット１０を台所の床下の地面に置き、ロボット１０の前方をリビングに向ける。
【００３９】
次に、ビデオカメラ１３をロボットの前方を向くようにし、ビデオカメラ１３からの映像をディスプレイ２２で見ながらロボット１０をリビングルームの床下まで前進させる。図３の破線で示す矢印Ａ参照。
【００４０】
操作者は、床下の映像を見てリビングルームの床下にロボット１０が入ったことを確認した後で、位置推定の選択をパソコン２１の手動操作により行う（ステップ１０８）。これに応答してパソコン２１は、壁面認識を実行したかどうかを判断し（ステップ１０９）、否定判断した時にはステップ１００に戻る。
【００４１】
上記ステップ１０９で肯定判断した時にはステップ１１０に進み、ここで下記のメッセージをディスプレイ２２に表示させる。
「周囲半径約３ｍ内に壁面以外の障害物がないことを確認し、ロボットの向きを壁面におおよそ平行に位置させ、スキャンエリアを指定してください。」
【００４２】
操作者は上記表示にしたがい、パソコン２１の手動操作によりビデオカメラ１２を３６０°回してディスプレイ２２の映像を見ながら、布基礎（壁面）以外の障害物の有無をチェックする。障害物がある場合にはロボット１０を移動させる。また、ロボット１０の前後方向を布基礎の壁面とほぼ平行になるように向きを調節する（ステップ１１１）。なお、ロボット１０の前後方向が壁面と垂直になるように調節してもよい。
【００４３】
次に、操作者はパソコン２１の手動操作により、図３に示すように、ディスプレイ２２に表示されたマップ上でスキャンエリア３００（探査エリア）の指定を行う（ステップ１１２）。このスキャンエリア３００は、ロボット１０の位置する可能性がある範囲を意味する。操作者はディスプレイ２２に表示された床下の映像情報から、ロボット１０の現在位置を大まかに推定できるからである。
【００４４】
上記スキャンエリア３００の画面上の広さまたは実際の広さは、予め決めておいてもよいし、操作者がこのステップ１１２において設定してもよい。スキャンエリア３００の形状に制約は無いが、Ｘ，Ｙ座標軸と平行な辺を有する正方形が好ましい。
【００４５】
上記ディスプレイ２２において、スキャンエリア３００の中心３０１を表示してもよい。この場合、操作者はこの中心３０１を確認しながらスキャンエリア３００を指定することができる。
【００４６】
上記スキャンエリア３００が指定されると、パソコン２１は、以下に述べるロボット１０の位置、向きの自動演算工程を実行する。最初に、距離計１３により、ロボット１０の前後方向および左右方向に位置する布基礎壁面までの距離を測定し、記憶する（ステップ１１３）。本実施形態では４方向であるが、例えば後ろ方向を省略して３方向の距離を測定してもよい。
【００４７】
次に、推定方向の指定、変更を行う（ステップ１１４）。このステップ１１４における方向の推定とは、マップ上でのロボット１０の向きの推定を意味する。例えば、ロボット１０の前方向が０°（表示されたマップの上方向）、９０°（右方向）、１８０°（下方向）、２７０°（左方向）と一致することを順次推定する。
【００４８】
ステップ１１４において、最初はロボット１０の前方向が０°（マップの上方向）と一致すると推定する。
【００４９】
次に、ステップ１１５に進み、スキャンエリア３００内の探査座標点の推定、変更を行う。前述したように操作者が指定したスキャンエリア３００はロボット１０が位置する可能性がある範囲を意味するから、このスキャンエリア３００にＸ，Ｙ座標軸に沿ってマトリックス状（碁盤目状）に配置された座標点を、それぞれロボット１０の現在位置と推定した時に、測定距離データとマップデータとを比較し、一致する場合には、推定した座標点をロボット１０の現在位置と認識するのである。
【００５０】
上記探査座標点は、ディスプレイ２２の画素毎に配列してもよいし、実際の所定寸法毎に配列してもよい。
【００５１】
上記探査座標点のスキャンは例えば次のようにして行われる。スキャンエリア３００において左上隅の座標点から始まり右方向に順にスキャンし、その列が終わったらその下の列の座標点を左から順にスキャンし、最後の座標点が右下隅の座標点となる。
【００５２】
後述するように、本実施形態では途中でロボット１０の現在位置に相当する座標点が見つかった場合には、残りの座標点のスキャンを省略し、演算の負担を軽減できるようになっている。
【００５３】
上記ステップ１１５の後に実行されるステップ１１６〜１３１は、ロボット１０がマップ上において推定された方向を向き、ロボット１０の現在位置がスキャンエリア３００において推定された座標点にあると仮定した時に、測定距離情報とマップデータとを照合するものである。最初はロボット１０がマップにおいて上を向き、スキャンエリア３００の左上隅に位置すると推定した場合の照合である。
【００５４】
ステップ１１６では、ロボット１０の前方向の測定距離が測定可能な範囲か否かを判断する（ステップ１１６）。超音波距離計１３の場合、例えば３ｍが測定可能な範囲であるが、測定距離が３．５ｍとなった場合には、ここで否定判断される。なお、距離計１３自身で距離情報の代わりにこの測定不能範囲にあるか否かの信号を送るようにしてもよい。
【００５５】
上記ステップ１１６で否定判断した場合には、マップ上において探査座標点から前方の測定可能範囲の距離において、壁面が無いか否かを判断する（ステップ１１７）。ここで否定判断した場合、すなわち壁面ありと判断した場合には、ステップ１１５に戻り探査座標を変更する。すなわち、上記推定した方向および座標点では測定距離情報とマップデータが一致しないからである。
【００５６】
上記ステップ１１７での肯定判断は、測定距離と、マップデータにおける探査座標と壁面との間の距離が、一致したとの判断を意味する。
【００５７】
上記ステップ１１６で肯定判断した時（測定距離が測定可能な範囲であると判断した時）にはステップ１１８に進み、測定された前方向の壁面までの距離が、マップデータで演算した距離と一致するか否かを判断する。
【００５８】
上記演算距離は、マップ上での探査座標点から壁面までの距離である。測定方向はＸ座標軸またはＹ座標軸に平行であるから、この演算距離はＸ座標軸またはＹ座標軸に沿う画素数を数えて所定係数を乗じれば良く、簡単に演算できる。
【００５９】
上記ステップ１１８では測定距離と演算距離の差が所定の許容誤差範囲±α0（―α0から＋α0）内であれば一致すると判断する。なお、α0は許容誤差の絶対値を表す。ここで一致と判断しない場合には、ステップ１１５に戻り探査座標点を変更する。所定の許容誤差範囲±α0は、距離計１３の測定誤差より大きく設定する。スケール設定時の誤差やロボット１０の向きのずれ（壁面に対して直角または平行な向きからのずれ）を考慮するためである。例えば距離計１３の測定誤差が±１００ｍｍの場合、許容誤差範囲はその２倍以上の±２５０ｍｍに設定する。
【００６０】
上記ステップ１１８で肯定判断した場合にはステップ１１９に進み、探査座標点から前方向の測定距離内において、マップ上に他の壁面が無いか否かを判断する。ここで壁面ありと判断したときには、ステップ１１５に戻り探査座標点を変更する。
【００６１】
上記ステップ１１９の意味を図７を参照しながら説明する。図７において２つの矢印は測定距離Ｄを示す。距離計１３は、ロボット１０が実際にいる位置から最も近い壁面Ｗ１までの距離Ｄを測定する。
【００６２】
他方、マップデータに基づき演算される距離は、探査座標点から壁面Ｗ１までの距離と、壁面Ｗ２までの距離を含め複数ある。ロボット１０が実際にいる位置から離れた座標点を探査座標点とした場合には、他の壁面Ｗ２までの距離がＤであると、測定距離と演算距離が一致してしまい、誤認の可能性が生じる。
そこで、この探査座標点から距離Ｄまでの間に壁面Ｗ１がある場合には、ステップ１１９で否定判断し、測定距離とマップデータの一致性を否定するのである。
【００６３】
なお、本実施形態では壁面Ｗ１，Ｗ２を識別しないためステップ１１９が必要であるが、マップにおいて探査座標点とこの探査座標点に最も近接する壁面との距離だけを演算距離として特定する場合には、このステップ１１９は省略してもよい。
【００６４】
上記ステップ１１７またはステップ１１９で肯定判断した場合、すなわちロボット１０の前方向での測定距離とマップデータに基づく演算距離が一致していると判断した場合には、ロボット１０の右方向について、上記ステップ１１６〜１１９と同様のステップ１２０〜１２３を実行する。
【００６５】
上記ステップ１２１またはステップ１２３で肯定判断した場合、すなわちロボット１０の右方向での測定距離とマップデータに基づく演算距離が一致していると判断した場合には、左方向について、上記と同様のステップ１２４〜１２７を実行する。
【００６６】
上記ステップ１２５またはステップ１２７で肯定判断した場合、すなわちロボット１０の左方向での測定距離とマップデータに基づく演算距離が一致していると判断した場合には、後方向について上記と同様のステップ１２８〜１３１を実行する。
【００６７】
上記ステップ１２９またはステップ１３１で肯定判断した場合、すなわちロボット１０の後ろ方向での測定距離とマップデータに基づく演算距離が一致していると判断した場合（前後左右の全方向で一致していると判断した場合）には、ステップ１３２に進む。
【００６８】
ステップ１３２では、マップにおいて、スキャンエリア３００の中心３０１から探査座標点（すなわちロボット１０の推定位置）までに壁面がないかどうかを確認する。
【００６９】
上記ステップ１３２の意味を図３を参照しながら説明する。操作者は、ロボット１０がリビングルームの床下に位置していると判断してスキャンエリア３００を指定している。すなわちリビングルームの隣の和室の床下ではないことは明らかである。それにも拘わらず、スキャンエリアＲは和室にまで及んでいる。この場合、和室に探査座標点がある場合にはたとえ距離情報が一致していても、その一致性を否定する。より具体的には、和室内に探査座標点がある場合には、スキャンエリア３００の中心３０１と探査座標点との間に壁面が介在される。これをマップデータから読み取って、否定判断するのである。
【００７０】
なお、上記ステップ１３２は、ステップ１１５とステップ１１６の間で実行してもよい。この場合、ステップ１３２で否定判断した時には前後左右方向の測定距離と演算距離を比較する工程（ステップ１１６〜１３１）を省くことができる。
【００７１】
上記ステップ１３１で否定判断した場合およびステップ１３２で否定判断した場合には、ステップ１３３に進み、スキャンエリア３００の全座標点についての探査が終了したか否かを判断する。ここで否定判断した時にはステップ１１５に戻り探査座標点を変更して、上記と同様にステップ１１６〜１３２を繰り返す。
【００７２】
そして、スキャンエリア３００の全座標点で測定距離データとマップデータの一致が無い場合には、ステップ１３３で肯定判断してステップ１３４に進み、全ての推定方向での探が終了したか否かを判断する。
【００７３】
上記ステップ１３４で否定判断した時には、ステップ１１４に戻り、ここで推定方向を変更する。例えば、ロボット１０の前方向が０°であると推定してスキャンエリア３００の全座標点で測定距離データとマップデータが一致しなかった場合には、ロボット１０の前方向を９０°に推定し、再び上述したステップ１１５〜１３３を実行する。
【００７４】
推定方向を９０°に変更しても測定距離データとマップデータが一致しない場合には、推定方向を１８０°、２７０°に順次変更して上記ステップ１１５〜１３３を実行する。
【００７５】
そして、４つの推定方向でも測定距離データとマップデータが一致する探査座標点が見つからなかった時にはステップ１３５に進み、ディスプレイ２２に「一致する箇所がありませんでした。」のメッセージを表示して、ステップ１００に戻る。
【００７６】
上記ステップ１３２で肯定判断した場合にはステップ１３６に進み、推定した方向および座標点がロボット１０の実際の方向及び位置であると認識し、ディスプレイ２２のマップ上に、ロボット１０の位置と方向を示すマーク４００を表示する。図３のマーク４００は、ロボット１０の前方向がマップにおいて下方向（１８０°）であることを示している。
【００７７】
次に、ステップ１３７に進み、ここで「別の一致する位置を探査しますか？」のメッセージをディスプレイ２２に表示する。このステップ１３７は、マーク４００で表示されたロボット１０の位置が、操作者がビデオカメラで観察して大まかに把握しているロボット１０の位置と相違している場合や、念を入れてロボットの位置を確認したい場合を想定して組み込まれている。
【００７８】
操作者が「はい」を選択すると、次のステップ１３８で肯定判断し、ステップ１３３に戻ってスキャンエリア３００の残りの座標点について探査を行う。この際、実際の位置と認識した座標点からＸ、Ｙ座標軸方向に所定距離（例えば所定の許容誤差範囲２α0またはそれに所定倍数乗じた距離）進んだ座標（離れた座標）から照合を再開する。
【００７９】
操作者が「はい」を選択しない時にはステップ１３９に進み、「この位置を履歴に残しますか？」のメッセージを表示する。
【００８０】
操作者が「はい」を選択すると、ステップ１４０で肯定判断してステップ１４１に進み、ここで上記ロボット１０の位置および方向を記憶するとともに、矢印４００の表示状態を維持する。
【００８１】
そして、ステップ１４１を実行後またはステップ１４０で否定した場合には、ステップ１００に戻る。なお、ステップ１４０で否定判断した場合にはマーク４００はディスプレイ２２から消去される。
【００８２】
上記のようにしてディプレイ２２に表示されたマーク４００によりロボット１０の位置および方向を認識した操作者は、さらにロボット１０を走行させ、同様にして位置検出を実行してディスプレイ２２にマーク４００’を表示させる。
【００８３】
上記のように、操作者はディスプレイ２２でロボット１０の現在位置と向きを認識しながら、ロボット１０の走行制御を行うことができるとともに、ビデオカメラ１２の映像により布基礎の壁面の状態を点検することができる。そのため、布基礎の壁面に異常がある場合には、その箇所を正確に特定できる。また、位置確認ができずにロボット１０を戻すことが困難になるような不都合も生じない。
【００８４】
上記布基礎の壁面に異常を発見した場合には、その箇所をディスプレイ２２に表示し、その異常個所の位置と映像を記憶するようにしてもよい。
【００８５】
上記説明では、ロボット１０を台所床下の地面に置いてしばらく走行させてからリビングルームの位置検出を行なったが、最初にロボット１０を置いた場所で位置検出を行うようにしてもよいことは勿論である。
ディスプレイ２２は、ビデオカメラ１２からの映像とマップとを別の領域に表示してもよいし、操作により映像とマップを切り替えて表示してもよい。
【００８６】
上記第１実施形態では、より高精度の位置検出を要求される場合に、下記のような改良すべき点がある。
第１に、第１実施形態では、推定した方向において推定した座標点から一番近い壁までのマップ上での演算距離と測定距離との差が許容誤差範囲内であれば、両者が一致したと判断し、それ以降探査エリアの残りの座標点でのスキャンを省略する。そのため、許容誤差範囲を広く取るとロボット１０の現在位置として認識した位置（以下、検出位置と称す）が、許容誤差範囲ではあるが実際の位置からずれてしまう。
【００８７】
第２に、第１実施形態では、ロボット１０が２つの壁面に挟まれた狭い空間に位置する場合には、これら壁面と直交する座標軸上の広い範囲の座標点で、測定距離と演算距離が許容誤差範囲で一致してしまう。
【００８８】
第３に、第１実施形態では、測定距離が例えば３ｍ以上であると測定範囲外とするが、マップ上でも推定座標点から一番近い壁までの演算距離が３ｍ以上であれば、測定距離と演算距離が一致すると判断する。この場合、例えばロボット１０が広い空間に位置し、前後左右とも壁面から遠い場合には、探査エリアの最初の推定方向、推定座標点で、測定距離と演算距離が全方向に一致と判断し、この推定方向および推定座標点をロボット１０の現在の方向、位置と認識してしまう。
【００８９】
本発明の第２実施形態は、上記第１実施形態における改良すべき点を鑑み、より高精度にロボット１０の位置検出を行えるようにしたものであり、図４〜図６に示す第１実施形態の演算フローをそのまま用い、これに図８〜図１０に示すフローを追加することにより構成される。以下、詳述する。
【００９０】
図４のステップ１１３で全方向（前後左右方向）の距離を測定した後、図８のフローを実行する。まず、距離計１３の全方向の測定距離が測定可能な範囲外（例えば３ｍ以上）か否かを判断する（ステップ１５０）。このステップ１５０で肯定判断した場合には、ステップ１５１に進み下記のメッセージを表示してからステップ１００に戻る。
「壁面に近寄り（距離計の測定可能範囲内）、位置検知操作を行ってください。」
【００９１】
操作者は、上記メッセージにしたがい、ロボットを制御して少なくとも１つの壁面の近傍に位置変更してから、再度ステップ１０８の選択を実行する。
これにより、第１実施形態の第３の改良すべき点を克服することができる。
【００９２】
上記ステップ１５０で否定判断した時、すなわち少なくとも一方向での測定距離が測定可能範囲であると判断した時には、前後方向、左右方向の少なくとも一方において、測定距離の和が所定閾値、例えば上記所定の許容誤差範囲±α0の幅２α0より小さいか否かを判断する（ステップ１５２）。
【００９３】
図１１を参照しながら説明すると、ロボット１０の前後方向、左右方向の少なくとも一軸に沿って壁面Ａ，Ｂが対峙する状況において、当該軸に沿う２つの方向の測定距離をＤａ，Ｄｂとした場合、下記式が成立するか否かを判断する。
Ｄａ＋Ｄｂ＜２α0・・・（１）
所定の許容誤差範囲±α0を±２５０ｍｍとした場合、対向する壁面Ａ，Ｂの間隔（すなわちＤａ＋Ｄｂ）が５００ｍｍ未満の場合には、上記式（１）を満たすことになる。
【００９４】
壁面Ａ，Ｂ間が狭く、上記式（１）の条件を満たす場合には、上記ステップ１５２で肯定判断してステップ１５３に進み、ここで、該当する方向の許容誤差範囲±αの最小値±αminと最大値±αmaxを設定する。ここでαminとαmaxは、測定距離の和より小さい値に設定され、例えばαminは上記測定距離の和に係数０．３を乗じ、αmaxは係数０．７を乗じることにより得る。
【００９５】
なお、前後方向の測定距離の和だけが上記式（１）を満たす場合には、この前後方向の許容誤差範囲についてだけ最小値±αminと最大値±αmaxを設定し、左右方向の許容誤差範囲については上記所定の許容誤差範囲±α0を維持する。
同様に、左右方向の測定距離の和だけが上記式（１）を満たす場合には、この左右方向の許容誤差範囲についてだけ最小値±αminと最大値±αmaxを設定し、前後方向の許容誤差範囲については上記所定の許容誤差範囲±α0を維持する。
前後方向、左右方向について上記式（１）を満たす場合には、各方向の許容誤差範囲の最小値±αminと最大値±αmaxを対応する方向の測定距離の和に応じて設定する。
【００９６】
上記のようにステップ１５３で許容誤差範囲の最小値±αminと最大値±αmaxを設定した後、第１実施形態で説明したように図４のステップ１１４以下の演算を実行する。
なお、ステップ１５２で否定判断した場合、すなわち前後方向、左右方向に対峙する壁面間の間隔が広く、上記式（１）を満足しないと判断した時には、ステップ１５３を実行せず（換言すれば許容誤差範囲を所定値±α0に維持したまま）、ステップ１１４以下の演算を実行する。
【００９７】
図５のステップ１１８、１２２、１２６、１３０では、上記のようにして設定された許容誤差範囲を用いて測定距離と演算距離の一致性を判断する。狭い間隔で対峙する壁面間にロボットが位置する場合には、対峙方向の許容誤差範囲の初期値は最小値±αminとする。このように、狭い許容誤差範囲を用いることによりロボット１０の位置検出精度を高めることができ、上述した第２の改良すべき点を克服できる。
【００９８】
スキャンエリアの全座標点の探査を終了し、全方向の探査を終了しても、一致座標点を見出せない時には、図６のステップ１３３，１３４で肯定判断することになるが、この時、第１実施形態のように即座にステップ１３５を実行するのではなく、図９のステップ１６０，１６１を実行する。
【００９９】
ステップ１６０では、上記式（１）を満たす方向における許容誤差範囲を初期値±αminから設定量（例えば１００ｍｍ）だけ増加させて許容誤差範囲を±（αmin±１００ｍｍ）にし、次にこの許容誤差範囲が最大値±αmaxを超えたか否かを判断する（ステップ１６１）。超えていない場合には、ステップ１６１で否定判断し、ステップ１１４に戻り探索を繰り返す。
許容誤差範囲を設定量ずつ増やしながら上記探索を繰り返しても一致座標点が見出せず、ステップ１６１で肯定判断した場合には、図６のステップ１３５に進む。
【０１００】
なお、上記許容誤差範囲の増加量は、αmaxとαminの差に１より小さい乗数を乗じることにより得てもよい。
【０１０１】
本実施形態において、ステップ１５２は省略してもよい。この場合、ステップ１５３の代わりに、２軸方向における許容誤差範囲を、無条件で小さな初期値（最小値）に設定し、段階的に所定量ずつ増加させ、所定の最大値に達しても一致座標点を見出せない場合には、ステップ１３５に進むようにしてもよい。
上記許容誤差範囲の初期値（最小値）、最大値、増加量は、操作者が任意に設定できるようにしてもよい。
また、距離計１３の測定距離が短ければ測定誤差も小さいので、測定距離に応じて許容誤差範囲を設定してもよい。
【０１０２】
第２実施形態では、さらに高精度の位置検出を行うために、図６のステップ１３２とステップ１３６との間で、図１０のステップ１７０〜１８１を実行する。このフローは、上記ステップ１１４〜ステップ１３２により特定されたロボット１０の現在位置（検知位置）のＸ座標、Ｙ座標のうち、少なくとも一方を補正するためのものである。
【０１０３】
ステップ１７０では前後左右のうちいずれか１方向のみで測定可能範囲内か否かを判断する。ここで肯定判断した場合にはステップ１７１に進み、当該測定可能な方向の測定距離とマップデータに基づき、当該方向に沿う座標軸における検知位置の座標を補正する。
【０１０４】
図１２を参照して説明すると、検知座標点とこの検知座標点に最も近い壁面との間の距離は、測定距離Ｄに対して所定の許容誤差範囲±α0内の誤差を有している。そこで、上記測定可能な方向に沿う座標軸において、検知座標点から上記壁面までの距離が測定距離Ｄになるように、検知座標点を補正する。
なお、上記座標軸と直交する座標軸上の検知座標は補正できない。
【０１０５】
ステップ１７０で否定判断した場合には、ステップ１７２で隣り合った２方向（９０°間隔をなす２方向）のみ測定可能範囲か否かを判断する。
なお、上記ステップ１７１を実行した場合には、その後でこのステップ１７２を実行してもよいし、ステップ１３６へとジャンプしてもよい。
【０１０６】
上記ステップ１７２で肯定判断した場合にはステップ１７３に進み、上記測定可能な２方向の測定距離とマップデータに基づき、当該２方向に沿う２座標軸の検知座標点を補正する。
図１３を参照して説明すると、検知座標とこの検知座標に最も近い２つの壁面との間の距離は、測定距離Ｄ１、Ｄ２に対して所定の許容誤差範囲±α0内の誤差を有している。そこで、上記測定可能な２方向で検知座標から上記壁面までの距離が測定距離Ｄ１、Ｄ２になるように、検知座標を補正する。
【０１０７】
上記ステップ１７２で否定判断した場合には、ステップ１７４で前後の両方向が測定範囲可能範囲か否かを判断する。
なお、上記ステップ１７３を実行した場合には、その後でこのステップ１７４を実行してもよいし、ステップ１３６へとジャンプしてもよい。
【０１０８】
上記ステップ１７４で肯定判断した場合にはステップ１７５に進み、前後方向の測定距離とマップデータに基づき、前後方向に沿う座標軸における検知座標点を補正する。
詳述すると、図１４（Ａ）に示すように、検知座標点とこの検知座標点に最も近い前方および後方の２つの壁面との間の距離は、測定距離Ｄｆ、Ｄｒに対して所定の許容誤差範囲±α0の誤差を有している。そこで、図１４（Ｂ）に示すように、検知座標点から前方の壁面までのマップ上の距離Ｄｆ’と測定距離Ｄｆとの間の誤差を第１誤差βｆとし、検知座標点から後方の壁面までのマップ上の距離Ｄｒ’と測定距離Ｄｒとの間の誤差を第２誤差βｒとした時、第１誤差βｆと第２誤差βｒが等しくなるように、検知座標点を補正する。
【０１０９】
図１４（Ｂ）の補正を、数式演算で求める場合、下記式（２）から求める。
補正座標＝Ｘｏ＋{（Ｄｆ−Ｄｆo）＋（Ｄｒ−Ｄｒo）}／２ ・・・（２）
但し、Ｘｏは検知座標、Ｄｆｏは検知座標から前方の壁までの演算距離、Ｄｒｏは検知座標から後方の壁までの演算距離である。
【０１１０】
上記ステップ１７５を実行した後でステップ１７６に進み、ここで左と右のどちらか一方のみが測定可能範囲か否かを判断する。このステップ１７６で肯定判断した場合には、左右方向に沿う座標軸における検知座標点を補正する（ステップ１７７）。この補正は、左右いずれか一方の測定距離とマップデータに基づき行うが、ステップ１７１、図１２と同様であるので説明を省略する。
【０１１１】
上記ステップ１７４、１７６で否定判断した場合には、ステップ１７８で左右の両方向が測定範囲可能範囲か否かを判断する。
なお、上記ステップ１７７を実行した場合には、その後でこのステップ１７８を実行してもよいし、ステップ１３６にジャンプしてもよい。
【０１１２】
上記ステップ１７８で肯定判断した場合には、左右方向の測定距離とマップデータに基づき、左右方向に沿う座標軸における検知座標点の補正を行う。この補正は、ステップ１７５、図１４と同様であるので説明を省略する。
【０１１３】
ステップ１７５を実行せずステップ１７９を実行する場合には、左右方向に沿う座標軸における検知座標点の補正だけを行なうことになる。ステップ１７５とステップ１７９を実行する場合には、４方向の測定距離に基づき２座標軸における検知座標点の補正を行うことになる。
【０１１４】
ステップ１７９を実行した後、ステップ１８０で前と後のどちらか１方向のみが測定可能範囲か否かを判断する。ここで肯定判断した時には、ステップ１８１で当該１方向の測定距離とマップデータに基づき、前後方向に沿う座標軸における検知座標点を補正する。なお、この補正はステップ１７１、図１２と同様であるので説明を省略する。
上記ステップ１８１を実行した場合には、３方向での測定距離に基づき、２座標軸における検知座標点の補正を行うことができる。
【０１１５】
上記ステップ１８１を実行した後、図６のステップ１３６に進む。なお、ステップ１７８，１８０で否定判断した時にも図６のステップ１３６に進む。
【０１１６】
上記第２実施形態のステップ１７５，１７９において、第１誤差βｆと第２誤差βｒの比を両方向の測定距離Ｄｆ、Ｄｒの比に一致させるように、検知座標点を補正してもよい。図１４（Ｂ）および下記式参照。
βｆ／βｒ＝Ｄｆ／Ｄｒ ・・・（３）
この検知座標点の補正は、測定距離が短いほど測定誤差が小さいことを勘案したものである。
【０１１７】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様を採用可能である。例えば、上記実施形態では、ロボットの前後方向を壁面に対して平行または垂直にしたが、演算処理の負担が増えてもよい場合には、このロボットの姿勢は制約されず、壁面に対して斜めであってもよい。この場合には、推定方向を細かい角度間隔例えば１０°間隔にすればよい。このような演算を行う場合、斜めをなす壁面が多くあってもロボット位置、向きを正確に演算できる。
【０１１８】
ロボットが方位センサを備えていてもよい。この場合、パソコン２１は方位センサの方位情報によりロボットの向きを特定できるので、ロボットの向きを複数方向に推定する必要がなく、例えば前述した実施形態におけるステップ１１４を省くことができ、演算を簡略化できる。この方位センサの方位情報を用いれば、壁面に対してロボットの姿勢を斜めにしたり、斜めをなす壁面が多くある場合でも、推定方向を細かい角度間隔にせずに、ロボットの位置と向きを正確に演算できる。
【０１１９】
なお、上記方位センサの方位情報を、前述の実施形態においてステップ１３６で特定した方向と照合し、方向演算を確実に行うようにしてもよい。
【０１２０】
上記実施形態ではロボットの前後左右の４方向または３方向の測定距離データを求めたが、例えば９０°間隔離れた２方向の測定距離データを求めてもよい。
また、９０°より細かい角度間隔で距離測定を行って、多数の測定距離データを得てもよい。この場合、これら測定距離データから壁面形状を求め、これとマップデータ上の壁面形状とを照合させることにより、ロボットの位置、向きを求めてもよい。
【０１２１】
上記実施形態ではマップデータを紙面に描いたマップをスキャニングして得たが、パソコンにマップデータを直接入力するようにしてもよい。
【０１２２】
超音波距離計の代わりにレーザー距離計を用いてもよい。
距離計をビデオカメラから独立して回動させるようにしてもよい。また距離計を回動させずに、異なる方向の距離を測定する複数例えば２つ〜４つの距離計をロボットの固定位置に配置してもよい。また、１個のスキャン型距離計により、例えば１８０°の角度範囲における所定角度間隔毎の多数の測定距離データを得てもよい。
【０１２３】
走行体はクローラの代わりにタイヤ式のものを用いてもよい。
走行制御はパソコンに付属のマウス等で行ってもよい。
【０１２４】
本発明は床下の点検システムに適用したが、建造物で障害物がない室内空間の点検システムに適用してもよい。この場合、部屋を仕切る壁面のマップデータが用いられる。
本発明は、建造物以外でも対象物の位置が固定的である空間例えば工場プラント内を走行するロボットの位置検出に用いることもできる。
本発明は、点検以外の種々の用途に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明のロボット位置検出システムを、床下点検システムに適用した第１実施形態を示す概略側面図である。
【図２】同床下点検システムのロボットの概略平面図である。
【図３】同システムのディスプレイに表示された点検対象となる床下のマップを示す図である。
【図４】同システムのパソコンで実行されるロボット位置検出のためのフローチャートの前段部分を示す図である。
【図５】同フローチャートの中段部分を示す図である。
【図６】同フローチャートの後段部分を示す図である。
【図７】同フローチャートの一ステップの意味を説明する図である。
【図８】本発明の第２実施形態において、図４〜６のフローに組み込まれるステップを示す図である。
【図９】同第２実施形態において、図４〜６のフローに組み込まれるステップを示す図である。
【図１０】同第２実施形態において、図４〜６のフローに組み込まれるステップを示す図である。
【図１１】同第２実施形態において、狭い間隔をなす壁面間にロボットが位置した状態を示す概略平面図である。
【図１２】同第２実施形態において、１方向の測定距離に基づき、１座標軸における検知座標点を補正する工程を説明する概略図である。
【図１３】同第２実施形態において、隣り合う２方向の測定距離に基づき、２座標軸における検知座標点を補正する工程を説明する概略図である。
【図１４】同第２実施形態において、対向する２方向の測定距離に基づき、１座標軸における検知座標を補正する工程を説明する概略図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０ ロボット
１１ クローラ（走行体）
１２ ビデオカメラ（撮影手段）
１３ 距離計（距離測定手段）
２０ 遠隔制御装置
２１ パソコン（エリア指定手段、位置演算手段、表示制御手段）
２２ ディスプレイ
２３ ジョイスティックコントローラ（走行制御手段、カメラ制御手段）
３００ 探索エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットと遠隔制御装置とを備え、
上記ロボットは、走行体と、この走行体に搭載された撮影手段と、ロボットから固定対象物までの距離を複数方向で測定する距離測定手段とを有し、
上記遠隔制御装置は、
（ア）上記ロボットの走行体を制御する走行制御手段と、
（イ）上記撮影手段からの映像を表示し、かつ上記固定対象物の位置情報を含むマップデータに基づいてマップを表示するディスプレイと、
（ウ）上記ディスプレイに表示されたマップにおいて、探査エリアを指定するエリア指定手段と、
（エ）上記ロボットの現在位置が上記探査エリアにあるとの条件で、上記距離測定手段からの複数方向の測定距離情報と上記マップデータに基づき、現在のロボット位置を演算し、このロボット位置をディスプレイに表示させる位置演算手段と、
を備えたことを特徴とするロボット位置検出システム。
【請求項２】
上記位置演算手段は、上記ロボットの向きと上記距離測定手段による距離測定方向との相対的角度位置関係を認識し、この相対的角度位置情報と上記測定距離情報と上記マップデータに基づいてロボットの向きをも演算し、このロボットの向きをディスプレイに表示させることを特徴とする請求項１に記載のロボット位置検出システム。
【請求項３】
上記位置演算手段は、上記マップ上での上記ロボットの向きを推定するとともに、上記探査エリア内でのロボットの位置を推定し、マップ上でのロボットの推定位置から複数方向の固定対象物までの距離を演算し、複数の測定方向での演算距離と測定距離が許容誤差範囲内で一致した時には、推定したロボットの向きおよび位置を現在のロボットの向きおよび位置として特定することを特徴とする請求項２に記載のロボット位置検出システム。
【請求項４】
上記位置演算手段は、上記探査エリアの多数の座標点を順々にロボットの位置と推定し、推定された座標点毎に、複数の測定方向での演算距離と測定距離とが許容誤差範囲内で一致するか否かを判断し、上記探査エリアの全ての座標点で一致を確認できない時には、上記ロボットの向きを異なる方向に推定して、探査エリアの多数の座標点での上記演算および判断を繰り返すことを特徴とする請求項３に記載のロボット位置検出システム。
【請求項５】
上記位置演算手段は、現在のロボットの向きおよび位置を特定した後、少なくとも１つの測定方向での測定距離と、同方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、同方向に沿う座標軸におけるロボットの座標を補正することを特徴とする請求項３または４に記載のロボット位置検出システム。
【請求項６】
上記位置演算手段は、補正座標から固定対象物までの距離が上記測定距離と一致するように、補正座標を決定することを特徴とする請求項５に記載のロボット位置検出システム。
【請求項７】
上記位置演算手段は、９０°隔てられた２方向での測定距離と、当該２方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、当該２方向にそれぞれ沿う２つの座標軸におけるロボットの座標を補正することを特徴とする請求項５または６に記載のロボット位置検出システム。
【請求項８】
上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向の測定距離と、当該２方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、当該２方向に沿う座標軸におけるロボットの座標を補正することを特徴とする請求項５に記載のロボット位置検出システム。
【請求項９】
上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向のうちの一方向の測定距離と補正座標から当該一方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第１誤差とし、他方向の測定距離と補正座標から当該他方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第２誤差とした時に、これら第１誤差と第２誤差が等しくなるように上記補正座標を決定することを特徴とする請求項８に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１０】
上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向のうちの一方向の測定距離と補正座標から当該一方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第１誤差とし、他方向の測定距離と補正座標から当該他方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第２誤差とした時に、上記第１誤差と第２誤差の比が上記２方向の測定距離の比と等しくなるように上記補正座標を決定することを特徴とする請求項８に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１１】
上記位置演算手段は、許容誤差範囲として小さな初期値を用いてロボットの位置および向きの特定を試み、特定できなかった場合には、許容誤差範囲を増大させて、ロボットの位置及び向きの特定を試みることを特徴とする請求項３〜１０のいずれかに記載のロボット位置検出システム。
【請求項１２】
上記位置演算手段は、１８０°対向する２方向の測定距離の和が所定閾値より小さい場合には、この測定距離の和に１より小さい所定係数を乗じて、当該２方向に沿う座標軸における上記測定距離と演算距離の一致判断に用いられる許容誤差範囲の初期値を決定することを特徴とする請求項１１に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１３】
上記固定対象物が建造物の壁面であり、上記ロボットの前後方向を壁面に対して平行または垂直に位置させた状態で、上記距離測定手段がロボットの前後左右の４方向のうち少なくとも２方向での壁面までの距離を測定し、上記位置演算手段は、上記ロボットの向きを９０°離れた４つの方向で推定することを特徴とする請求項３〜１２のいずれかに記載のロボット位置検出システム。
【請求項１４】
上記ロボットは方位センサを有し、上記位置演算手段は、この方位センサからの方位情報によりロボットの向きを特定し、
上記ロボットは方位センサを有し、上記位置演算手段は、この方位センサからの方位情報によりロボットの向きを特定し、さらに上記位置演算手段は、上記ロボットの向きと距離測定手段による距離測定方向との相対的角度位置関係を認識し、上記探査エリアの多数の座標点を順々にロボットの実際の位置と推定し、推定された座標点毎に、推定座標点から複数の測定方向における固定対象物までの距離を演算し、この複数の測定方向での演算距離と測定距離とを比較し、両者が許容誤差範囲内で一致するか否かを判断し、一致と判断した時には、その推定座標点を現在のロボットの位置として特定し、特定されたロボットの位置と向きを上記ディスプレイに表示することを特徴とする請求項１に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１５】
上記固定対象物が建造物の壁面であり、上記距離測定手段がロボットの前後左右の４方向のうち少なくとも２方向での壁面までの距離を測定することを特徴とする請求項１１に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１６】
上記位置演算手段は、マップデータ上において、探査エリアの中心と推定座標点との間に壁面がある場合には当該推定座標点をロボットの現在位置と認識しないことを特徴とする請求項１３または１５に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１】
ロボットと遠隔制御装置とを備え、
上記ロボットは、走行体と、この走行体に搭載された撮影手段と、ロボットから固定対象物までの距離を複数方向で測定する距離測定手段とを有し、
上記遠隔制御装置は、
（ア）上記ロボットの走行体を制御する走行制御手段と、
（イ）上記撮影手段からの映像を表示し、かつ上記固定対象物の位置情報を含むマップデータに基づいてマップを表示するディスプレイと、
（ウ）上記ディスプレイに表示されたマップにおいて、探査エリアを指定するエリア指定手段と、
（エ）上記ロボットの現在位置が上記探査エリアにあるとの条件で、上記距離測定手段からの複数方向の測定距離情報と上記マップデータに基づき、現在のロボット位置を演算し、このロボット位置をディスプレイに表示させる位置演算手段と、
を備えたことを特徴とするロボット位置検出システム。
【請求項２】
上記位置演算手段は、上記ロボットの向きと上記距離測定手段による距離測定方向との相対的角度位置関係を認識し、この相対的角度位置情報と上記測定距離情報と上記マップデータに基づいてロボットの向きをも演算し、このロボットの向きをディスプレイに表示させることを特徴とする請求項１に記載のロボット位置検出システム。
【請求項３】
上記位置演算手段は、上記マップ上での上記ロボットの向きを推定するとともに、上記探査エリア内でのロボットの位置を推定し、マップ上でのロボットの推定位置から複数方向の固定対象物までの距離を演算し、複数の測定方向での演算距離と測定距離が許容誤差範囲内で一致した時には、推定したロボットの向きおよび位置を現在のロボットの向きおよび位置として特定することを特徴とする請求項２に記載のロボット位置検出システム。
【請求項４】
上記位置演算手段は、上記探査エリアの多数の座標点を順々にロボットの位置と推定し、推定された座標点毎に、複数の測定方向での演算距離と測定距離とが許容誤差範囲内で一致するか否かを判断し、上記探査エリアの全ての座標点で一致を確認できない時には、上記ロボットの向きを異なる方向に推定して、探査エリアの多数の座標点での上記演算および判断を繰り返すことを特徴とする請求項３に記載のロボット位置検出システム。
【請求項５】
上記位置演算手段は、現在のロボットの向きおよび位置を特定した後、少なくとも１つの測定方向での測定距離と、同方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、同方向に沿う座標軸におけるロボットの座標を補正することを特徴とする請求項３または４に記載のロボット位置検出システム。
【請求項６】
上記位置演算手段は、補正座標から固定対象物までの距離が上記測定距離と一致するように、補正座標を決定することを特徴とする請求項５に記載のロボット位置検出システム。
【請求項７】
上記位置演算手段は、９０°隔てられた２方向での測定距離と、当該２方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、当該２方向にそれぞれ沿う２つの座標軸におけるロボットの座標を補正することを特徴とする請求項５または６に記載のロボット位置検出システム。
【請求項８】
上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向の測定距離と、当該２方向に存在するマップ上の固定対象物の位置に基づき、当該２方向に沿う座標軸におけるロボットの座標を補正することを特徴とする請求項５に記載のロボット位置検出システム。
【請求項９】
上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向のうちの一方向の測定距離と補正座標から当該一方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第１誤差とし、他方向の測定距離と補正座標から当該他方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第２誤差とした時に、これら第１誤差と第２誤差が等しくなるように上記補正座標を決定することを特徴とする請求項８に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１０】
上記位置演算手段は、１８０°隔てられた２方向のうちの一方向の測定距離と補正座標から当該一方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第１誤差とし、他方向の測定距離と補正座標から当該他方向に存在する固定対象物までの距離との間の誤差を第２誤差とした時に、上記第１誤差と第２誤差の比が上記２方向の測定距離の比と等しくなるように上記補正座標を決定することを特徴とする請求項８に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１１】
上記位置演算手段は、許容誤差範囲として小さな初期値を用いてロボットの位置および向きの特定を試み、特定できなかった場合には、許容誤差範囲を増大させて、ロボットの位置及び向きの特定を試みることを特徴とする請求項３〜１０のいずれかに記載のロボット位置検出システム。
【請求項１２】
上記位置演算手段は、１８０°対向する２方向の測定距離の和が所定閾値より小さい場合には、この測定距離の和に１より小さい所定係数を乗じて、当該２方向に沿う座標軸における上記測定距離と演算距離の一致判断に用いられる許容誤差範囲の初期値を決定することを特徴とする請求項１１に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１３】
上記固定対象物が建造物の壁面であり、上記ロボットの前後方向を壁面に対して平行または垂直に位置させた状態で、上記距離測定手段がロボットの前後左右の４方向のうち少なくとも２方向での壁面までの距離を測定し、上記位置演算手段は、上記ロボットの向きを９０°離れた４つの方向で推定することを特徴とする請求項３〜１２のいずれかに記載のロボット位置検出システム。
【請求項１４】
上記ロボットは方位センサを有し、上記位置演算手段は、この方位センサからの方位情報によりロボットの向きを特定し、
上記ロボットは方位センサを有し、上記位置演算手段は、この方位センサからの方位情報によりロボットの向きを特定し、さらに上記位置演算手段は、上記ロボットの向きと距離測定手段による距離測定方向との相対的角度位置関係を認識し、上記探査エリアの多数の座標点を順々にロボットの実際の位置と推定し、推定された座標点毎に、推定座標点から複数の測定方向における固定対象物までの距離を演算し、この複数の測定方向での演算距離と測定距離とを比較し、両者が許容誤差範囲内で一致するか否かを判断し、一致と判断した時には、その推定座標点を現在のロボットの位置として特定し、特定されたロボットの位置と向きを上記ディスプレイに表示することを特徴とする請求項１に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１５】
上記固定対象物が建造物の壁面であり、上記距離測定手段がロボットの前後左右の４方向のうち少なくとも２方向での壁面までの距離を測定することを特徴とする請求項１１に記載のロボット位置検出システム。
【請求項１６】
上記位置演算手段は、マップデータ上において、探査エリアの中心と推定座標点との間に壁面がある場合には当該推定座標点をロボットの現在位置と認識しないことを特徴とする請求項１３または１５に記載のロボット位置検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２７６７５４（Ｐ２００８−２７６７５４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７３００６（Ｐ２００８−７３００６）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
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