移動体
【課題】外部に補正用の基準部材を設置することなく、物体の位置を測定するセンサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能な移動体を提供する。
【解決手段】車体１１に搭載され、走行上計測を必要とする物体が存在する第１の領域及びその他の第２の領域を計測領域とし、物体の位置を計測するセンサ１２と、車体１１に設けられ、第２の領域の予め決められた位置に配置された基準部材１３と、センサ１２が計測した基準部材１３の位置と予め決められた位置とに基づいて、センサ１２の取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部２２を有し、車体１１の移動を制御する制御装置１４とを備える。
【解決手段】車体１１に搭載され、走行上計測を必要とする物体が存在する第１の領域及びその他の第２の領域を計測領域とし、物体の位置を計測するセンサ１２と、車体１１に設けられ、第２の領域の予め決められた位置に配置された基準部材１３と、センサ１２が計測した基準部材１３の位置と予め決められた位置とに基づいて、センサ１２の取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部２２を有し、車体１１の移動を制御する制御装置１４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された移動体は、較正用の障害物を移動体の外部に設置し、この障害物を障害物センサにより測定して、較正用の障害物情報を取得する。移動体は、この障害物情報に基づいて移動量を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３４７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、外部に補正用の基準部材を設置することなく、物体の位置を測定するセンサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能な移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る移動体は、車体に搭載され、予め決められた領域に存在する物体の位置を計測可能なセンサと、
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と、前記基準部材の前記予め決められた位置に基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備える。
【０００６】
第１の発明に係る移動体において、前記センサの計測領域には計測不可領域を一部に有し、前記計測不可領域は、前記基準部材の両端部を除く中間部にあることが好ましい。
【０００７】
第１の発明に係る移動体において、前記センサは、予め決められた走査中心軸回りにレーザ光を走査し、前記物体に反射した前記レーザ光を検出することによって前記予め決められた領域に存在する前記物体の位置を検出するレーザレンジファインダであり、
前記制御装置は、前記レーザレンジファインダの前記走査中心軸を中心とする回転方向に対する取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することができる。
【０００８】
第１の発明に係る移動体において、前記基準部材の進行方向側の面に、光を拡散反射させる拡散反射面と光を吸収する吸収面とが形成され、
前記拡散反射面は、前記センサの計測領域に配置され、
前記拡散反射面と前記吸収面との境界線は、正面視して前記走査軸から予め決められた角度だけ傾斜した直線とすることができる。
【０００９】
第１の発明に係る移動体において、前記傾斜した直線に代えて階段状の折れ線が用いられてもよい。
【００１０】
第１の発明に係る移動体において、前記基準部材は、前記車体の構造部材の一部を構成することができる。
【００１１】
前記目的に沿う第２の発明に係る移動体は、車体に搭載され、走行上計測を必要とする物体が存在する第１の領域及びその他の第２の領域を計測領域とし、前記物体の位置を計測するセンサと、
前記車体に設けられ、前記第２の領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備える。
【００１２】
前記目的に沿う第３の発明に係る移動体は、車体に搭載され、予め決められた領域に存在する物体の位置を計測するセンサと、
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に設けられた基準部材と、
予め決められたタイミングで前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、経年変化による前記センサの測定誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜６記載の移動体においては、車体に設けた補正用の基準部材を用いて、物体の位置を測定するセンサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００１４】
特に、請求項２記載の移動体においては、計測範囲外となる計測不可領域をもつセンサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である
【００１５】
請求項３記載の移動体においては、レーザレンジファインダのヨー方向の取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００１６】
請求項４記載の移動体においては、レーザレンジファインダのヨー方向の取り付け角度ずれに起因する誤差に加え、ピッチ方向の取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００１７】
請求項５記載の移動体においては、レーザレンジファインダのヨー方向の取り付け角度ずれに起因する誤差に加え、ピッチ方向の取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００１８】
請求項６記載の移動体においては、本発明の構成をとらない場合に比べて、車体の構造を簡素にすることができる。
【００１９】
請求項７記載の移動体においては、車体に設けた補正用の基準部材を用いて、物体の位置を測定するセンサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００２０】
請求項８記載の移動体においては、車体に設けた補正用の基準部材を用いて、センサの測定誤差を補正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る移動体の斜視図である。
【図２】同移動体の機能ブロック図である。
【図３】同移動体が有する基準部材とレーザレンジファインダの位置関係を示す斜視図である。
【図４】同移動体が有するレーザレンジファインダがレーザ光を走査する様子を示す説明図である。
【図５】同移動体が有する制御装置の機能ブロック図である。
【図６】同移動体が有するレーザレンジファインダが基準部材を計測する様子を示す正面図である。
【図７】同移動体が有するレーザレンジファインダの計測データを示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る移動体が有するレーザレンジファインダがレーザ光を走査する様子を示す説明図である。
【図９】同移動体が有するレーザレンジファインダが基準部材を計測する様子を示す正面図である。
【図１０】同移動体が有するレーザレンジファインダの計測データを示すグラフである。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施の形態に係る移動体が有するレーザレンジファインダが基準部材を計測する様子を示す正面図、側面図である。
【図１２】同移動体が有するレーザレンジファインダの計測データを示すグラフである。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る移動体が有するレーザレンジファインダが基準部材を計測する様子を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００２３】
本発明の第１の実施の形態に係る移動体１０は、工場、オフィス、病院及び商業施設等において、自律して移動することにより物品の搬送等に使用される。
図１、図２に示すように、この移動体１０は、車体１１、レーザレンジファインダ（センサの一例）１２、基準部材１３、制御装置１４及び駆動装置１５を備えている。
車体１１は、４つの車輪１８を備えている。各車輪１８を独立して駆動することにより、移動体１０は前進、後退及び旋回することができる。
【００２４】
レーザレンジファインダ１２は、予め決められた領域に存在する物体の位置（相対位置）を計測するセンサである。レーザレンジファインダ１２は、予め決められた走査軸回りにレーザ光を走査し、物体に反射したレーザ光を検出する。レーザレンジファインダ１２は、レーザ光を照射してから、その照射したレーザ光が反射して戻ってくるまでの時間に基づいて、物体までの距離と角度、即ち相対位置を求めることができる。レーザレンジファインダ１２は、予め決められた角度ピッチ（例えば、０．２〜０．５度）でレーザ光を走査するので、物体の外形状を求めることができる。
レーザレンジファインダ１２が物体を計測できる領域（計測領域）は、予め決められた半径内の領域である。
レーザレンジファインダ１２は、車体１１の前方側に搭載されている。レーザレンジファインダ１２は走査軸を中心とする回転方向の取り付け角度ずれをもって設置される。具体的には、図３に示すように、車体１１の進行方向をＸ軸の正方向として、車体１１に固定された３次元直交座標系ＸＹＺを定義すると、レーザレンジファインダ１２は、Ｚ軸回り（ヨー方向）の角度ずれ（Θｚｅ）をもって取り付けられている。そのため、レーザレンジファインダ１２の計測結果には、角度ずれ（Θｚｅ）に起因する誤差が含まれている。
レーザレンジファインダ１２が床面と実質的に平行になるようにレーザ光を走査することによって、移動体１０は、障害物回避、環境地図作成、自己位置推定、経路計画、及び物体の形状認識をしながら目的地まで移動する。
【００２５】
基準部材１３は車体１１に対し、予め決められた位置（設計上の位置）に設けられている。基準部材１３は、平面視して移動体１０の進行方向と交差する方向に延びる略矩形状の板状部材である。基準部材１３の進行方向（図３に示すＸ方向）側の面には、光を拡散反射させる拡散反射面が全面に形成されている。拡散反射面は、レーザレンジファインダ１２が照射するレーザ光を全方向に反射する素材により形成される。この拡散反射面は、例えば紙や樹脂で構成することができる。
基準部材１３は、図１、図３に示すように、移動体１０の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の後方側に設けられている。そのため、図４に示すように、レーザレンジファインダ１２がレーザ光を走査することにより、基準部材１３の相対位置が計測される。
一般に、移動体１０の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の前方側に位置する領域（前方領域）に存在する物体は、移動体１０が移動する上で障害となるので、その物体を計測（検出）する必要がある。移動体１０の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の後方側に位置する領域（後方領域）に存在する物体は、移動体１０が移動する上で障害とならないことが多く、必ずしもその物体を検出する必要はない。即ち、レーザレンジファインダ１２は、走行上計測を必要とする物体が存在する第１の領域（例えば前方領域）及び走行上無視しても支障のない物体が存在する第２の領域（例えば後方領域）を計測領域とし、基準部材１３はこの第２の領域に配置されている。
【００２６】
制御装置１４は、図５に示すように、記憶部２０、決定部２１、及び補正部２２を備え、車体１１（移動体１０）の移動を制御する。
記憶部２０は、地図情報を記憶している。記憶部２０は、例えばハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体によって構成される。
決定部２１は、移動体１０の進行方向を決定する。決定部２１は、記憶部２０から環境情報を読み出す。決定部２１は、読み出した環境情報とレーザレンジファインダ１２の計測結果とを比較して移動体１０の位置を把握する。決定部２１は、把握した位置に基づいて、移動体１０が予め決められた走行経路に沿って移動するように、第１の移動指令（角度ずれに起因する誤差の一例）を出力する。この第１の移動指令は、角度ずれ（Θｚｅ）に起因する誤差を含んだ測定位置に基づいて求められている。そのため、第１の移動指令も誤差を含んでいる。決定部２１は、制御装置１４に搭載されたＣＰＵ（不図示）が実行するソフトウェア（プログラム）により実現される。
補正部２２は、レーザレンジファインダ１２の角度ずれに起因する第１の移動指令の誤差を補正する。補正部２２は、後述する方法により角度ずれ（Θｚｅ）を求める。補正部２２は求めた角度ずれ（Θｚｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。補正部２２は、制御装置１４に搭載されたＣＰＵが実行するソフトウェア（プログラム）として実現される。
【００２７】
駆動装置１５は、制御装置１４（補正部２２）が出力した第２の移動指令に基づいて、車輪１８を駆動する。
【００２８】
ここで、補正部２２が実行する、レーザレンジファインダ１２の角度ずれ（Θｚｅ）の導出方法について説明する。
レーザレンジファインダ１２により基準部材１３が走査されると、図６に示すように、Ａ１−Ａ２間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。点Ａ１及び点Ａ２は、それぞれ正面視して基準部材１３の左端及び右端に最も近い計測点である。各計測点は、レーザレンジファインダ１２がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。計測データは図７において、黒丸で示される。黒丸で示された計測データを結ぶ直線Ｌ１１は、基準部材１３の実際の相対位置を表している。直線Ｌ１０は、基準部材１３の設計上の位置を表している。
【００２９】
角度ずれ（Θｚｅ）は、直線Ｌ１１と直線Ｌ１０がなす角度として表れる。直線Ｌ１１と直線Ｌ１０がなす角を求めることで、角度ずれ（Θｚｅ）を求めることができる。
【００３０】
補正部２２は、前述の通り、求めたＺ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。即ち、補正部２２は、角度ずれ（Θｚｅ）に起因する誤差を補正する。
【００３１】
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る移動体３０について説明する。第１の実施の形態に係る移動体１０と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
図８に示すように、本実施の形態においては、レーザレンジファインダ３２の計測範囲が第１の実施の形態と相違する。レーザレンジファインダ３２が物体を計測できる領域（計測領域）は、予め決められた半径及び角度範囲で決まる扇形状の領域である。この計測領域は中心角が１８０度を超える（例えば２７０度）扇形状の領域である。
以下、レーザレンジファインダ３２の扇形状の計測領域のうち、前方側の半円状の領域を前方計測領域、計測領域から前方計測領域を除いた後方側の左右の領域を後方計測領域と呼ぶ。レーザレンジファインダ３２の後方側の計測範囲外となる領域を計測不可領域と呼ぶ。この計測不可領域は、中心角が１８０度未満（例えば９０度）の扇形状の領域である。
【００３２】
図８に示すように、基準部材１３は、両端部が後方計測領域に、中間部が計測不可領域に配置されるように設けられる。そのため、レーザレンジファインダ３２がレーザ光を走査することにより、基準部材１３の両端部の相対位置がそれぞれ計測される。
【００３３】
次に、補正部が実行する、レーザレンジファインダ３２のＺ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）の導出方法について説明する。
レーザレンジファインダ３２により基準部材１３が走査されると、図９に示すように、両端部のＢ１―Ｂ２間及びＢ３―Ｂ４間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。各計測点は、レーザレンジファインダ３２がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。点Ｂ１及び点Ｂ４は、それぞれ正面視して基準部材１３の左端及び右端に最も近い計測点である。点Ｂ２及びＢ３は、それぞれ後方計測領域と計測不可領域の境界に最も近い計測点である。その計測データは図１０において、黒丸で示される。黒丸で示された計測データを結ぶ直線Ｌ２１は、基準部材１３の実際の相対位置を表している。直線Ｌ２０は、基準部材１３の設計上の位置を表している。
【００３４】
角度ずれ（Θｚｅ）は、直線Ｌ２１と直線Ｌ２０がなす角度として表れる。直線Ｌ２１と直線Ｌ２０がなす角を求めることで角度ずれ（Θｚｅ）を求めることができる。
【００３５】
補正部は、前述の通り、求めたＺ軸回り角度ずれ（Θｚｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。即ち、補正部は、角度ずれ（Θｚｅ）に起因する誤差を補正する。
【００３６】
続いて、本発明の第３の実施の形態に係る移動体について説明する。第１、第２の実施の形態に係る移動体１０、３０と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
本実施の形態においては、レーザレンジファインダ１２のＺ軸回り（ヨー方向）の角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回り（ピッチ方向）の角度ずれ（Θｙｅ）に起因する誤差を補正することができる。この角度ずれ（Θｙｅ）は、意図的に設けられるものと、意図的でなく設けられているものとがある。前者について一例を述べると、移動体１０が複数のレーザレンジファインダ１２を搭載している場合に、互いのレーザ光が干渉して誤検出することがある。この誤検出を回避するため、予め決められた大きさの角度ずれ（Θｙｅ）を意図的に設ける場合がある。後者について一例を述べると、部品の寸法誤差により意図せず角度ずれ（Θｙｅ）が生じる場合がある。
【００３７】
図１１に示す基準部材４３は車体１１に対し、予め決められた位置（設計上の位置）に設けられている。基準部材４３は、平面視して移動体の進行方向と交差する方向に延びる板状の部材である。図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、基準部材４３の進行方向（図３に示すＸ方向）側の面には、光を拡散反射させる拡散反射面４６及び光を吸収する吸収面（図１１に示す網掛け部）４７が全面に形成されている。拡散反射面４６は、レーザレンジファインダ１２が照射するレーザ光を全方向に反射する素材により形成される。この拡散反射面４６は、例えば紙や樹脂で構成することができる。吸収面４７は、レーザ光を吸収する素材により形成される。この吸収面４７は、例えば黒色のフェルトで構成することができる。拡散反射面４６は、正面視して基準部材４３の左右両端部に設けられる。拡散反射面４６は三角形状であり、拡散反射面４６を除く基準部材４３の中央側にある吸収面４７は台形状である。拡散反射面４６と吸収面４７との境界をなす２つの直線（境界線）は、それぞれ基準部材４３の下側左右の頂点と交差する。つまり、境界線は正面視してレーザレンジファインダ１２の走査軸から予め決められた角度だけ傾斜している。
基準部材４３は、移動体の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の後方側に設けられている。
【００３８】
次に、補正部が実行する、レーザレンジファインダ１２の角度ずれ（Θｚｅ、Θｙｅ）の導出方法について説明する。
レーザレンジファインダ１２は、Ｚ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）をもって取り付けられている。そのため、レーザ光の走査軌跡は、図６に示す走査軌跡（Ａ１−Ａ２）よりも上側を通る。具体的には、レーザレンジファインダ１２により基準部材４３が走査されると、図１１に示すように、点Ｃ１、点Ｃ４を通る走査軌跡に沿ってレーザ光が照射される。点Ｃ１及び点Ｃ４は、それぞれ正面視して基準部材４３の左端及び右端に最も近い計測点である。レーザ光は拡散反射面４６で拡散反射され、吸収面４７で吸収される。その結果、拡散反射面４６上のＣ１−Ｃ２間及びＣ３−Ｃ４間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。各計測点は、レーザレンジファインダ１２がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。点Ｃ２及び点Ｃ３は、それぞれ拡散反射面４６と吸収面４７の境界に最も近い計測点である。その計測データは図１２において、黒丸で示される。黒丸で示された計測データを結ぶ直線Ｌ３１は、実際の基準部材４３の相対位置を表している。直線Ｌ３０は、基準部材４３の設計上の位置を表している。
【００３９】
Ｚ軸回り角度ずれ（Θｚｅ）は、直線Ｌ３１と直線Ｌ３０がなす角度として表れる。直線Ｌ３１と直線Ｌ３０がなす角を求めることでＺ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）を求めることができる。
【００４０】
Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）は、次のように求められる。
１）事前準備を行う。レーザレンジファインダ１２の取り付け位置を調整し、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が０度となるように設置する。レーザ光を走査すると、拡散反射面４６上のＤＴ１−ＤＴ２間及びＤＴ３−ＤＴ４間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。点ＤＴ１及び点ＤＴ４は、それぞれ正面視して基準部材４３の左端及び右端に最も近い計測点である。点ＤＴ２及び点ＤＴ３は、それぞれ拡散反射面４６と吸収面４７の境界に最も近い計測点である。基準部材４３の上辺からＤＴ１までの距離（Ｈｄ）を予め記憶しておく。
２）レーザレンジファインダ１２を通常通り（Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が存在する状態で）取り付け、Ｃ１−Ｃ２間の距離を計測する。
３）拡散反射面４６の第１辺の長さ（Ｍ）及び第２辺の長さ（Ｈｐ）は既知であるので、Ｃ１−Ｃ２間の距離と第１辺の長さ（Ｍ）との比から、基準部材４３の上辺からＣ１までの距離（Ｈｂ）が求まる。
４）予め記憶した距離（Ｈｄ）と距離（Ｈｂ）との差（ΔＨ）を求める。
５）基準部材４３からレーザレンジファインダ１２までの既知の距離（Ｌ）と求めた差（ΔＨ）から、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が求まる（図１１（Ｂ）参照）。
【００４１】
補正部は、前述の通り、求めたＺ軸回り角度ずれ（Θｚｅ）及びＹ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。即ち、補正部は、角度ずれ（Θｚｅ、Θｙｅ）に起因する誤差を補正する。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、レーザレンジファインダ１２の計測領域は、予め決められた半径内の領域であるが、前方計測領域及び後方計測領域で構成される扇形形状の領域であっても良い。ただし、後方計測領域内に拡散反射面が入る必要がある。
【００４３】
続いて、本発明の第４の実施の形態に係る移動体について説明する。第１、第２の実施の形態に係る移動体と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。本実施の形態においては、レーザレンジファインダ１２のＺ軸回り（ヨー方向）の角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回り（ピッチ方向）の角度ずれ（Θｙｅ）に起因する誤差を補正することができる。
【００４４】
図１３に示す基準部材５３は車体１１に対し予め決められた位置（設計上の位置）に設けられている。基準部材５３は、平面視して移動体の進行方向と交差する方向に延びる板状の部材である。図１３に示すように、基準部材５３の進行方向（図３に示すＸ方向）側の面には、光を拡散反射させる拡散反射面５６及び光を吸収する吸収面（図１３に示す網掛け部）５７が全面に形成されている。拡散反射面５６は、レーザレンジファインダ１２が照射するレーザ光を全方向に反射する素材により形成される。この拡散反射面５６は、例えば紙や樹脂で構成することができる。吸収面５７は、レーザ光を吸収する素材により形成される。この吸収面５７は、例えば黒色のフェルトで構成することができる。拡散反射面５６は、正面視して基準部材５３の左右両端部に設けられる。拡散反射面５６と吸収面５７との左右の境界線は、それぞれ階段状の折れ線となっている。この折れ線は、基準部材５３の短辺に略平行な第１線分と、長辺に略平行な第２線分とが複数接続されて構成される。
基準部材５３は、移動体の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の後方側に設けられている。
【００４５】
次に、補正部が実行する、レーザレンジファインダ１２の角度ずれ（Θｚｅ、Θｙｅ）の導出方法について説明する。
レーザレンジファインダ１２は、Ｚ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）をもって取り付けられている。そのため、レーザ光の走査軌跡は、図６に示す走査軌跡（Ａ１−Ａ２）よりも上側を通る。具体的には、レーザレンジファインダ１２により基準部材５３が走査されると、図１３に示すように、点Ｄ１、点Ｄ４を通る走査軌跡に沿ってレーザ光が照射される。点Ｄ１及び点Ｄ４は、それぞれ正面視して基準部材５３の左端及び右端に最も近い計測点である。レーザ光は拡散反射面５６で拡散反射され、吸収面５７で吸収される。その結果、拡散反射面５６上のＤ１−Ｄ２間及びＤ３−Ｄ４間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。各計測点は、レーザレンジファインダ１２がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。点Ｄ２及び点Ｄ３は、それぞれ拡散反射面４６と吸収面４７の境界に最も近い計測点である。その計測データを結ぶと直線Ｌ４１（不図示）が求まる。
【００４６】
Ｚ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）は、直線Ｌ４１と設計上の基準部材５３の位置を表す直線Ｌ４０がなす角度として表れる。直線Ｌ４１と直線Ｌ４０がなす角を求めることでＺ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）を求めることができる。
【００４７】
Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）は、次のように求められる。
１）事前準備を行う。レーザレンジファインダ１２の取り付け位置を変更して計測し、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）と、基準部材５３の左側の短辺からこの短辺に略平行な第１線分までの距離（Ｎ１〜Ｎ５）との関係を参照テーブルとして予め記憶しておく。
２）レーザレンジファインダ１２を通常通り（Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が存在する状態で）取り付け、Ｄ１−Ｄ２間の距離を計測する。
３）計測した距離に基づいて参照テーブルを参照し、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が求まる。
【００４８】
補正部は、前述の通り、求めたＺ軸回り角度ずれ（Θｚｅ）及びＹ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。即ち、補正部は、角度ずれ（Θｚｅ、Θｙｅ）に起因する誤差を補正する。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、レーザレンジファインダ１２の計測領域は、予め決められた半径内の領域であるが、前方計測領域及び後方計測領域で構成される扇形形状の領域であっても良い。ただし、後方計測領域内に拡散反射面が入る必要がある。
【００５０】
なお、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能である。例えば、前述のそれぞれ実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明を構成する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５１】
前述の各実施の形態における基準部材は、車体１１の構造部材の一部を構成することもできる。また、基準部材は板状であったが、これに限らず、少なくとも拡散反射面が形成された部材であれば良い。また、基準部材の吸収面に代えて、レーザ光を鏡面反射（全反射）させる鏡面としても良い。更に、第２〜第４の実施の形態においては、基準部材の両端部がレーザレンジファインダの後方計測領域に入るように構成されていたが、一方の側のみが後方計測領域に入るようにしても良い。なお、基準部材を分割して構成し、それぞれを後方計測領域に配置しても良い。
【００５２】
前述の各実施の形態においては、移動体の移動指令の誤差を補正するものであったが、例えば経年劣化（経年変化）によるレーザレンジファインダの測定誤差を補正するために使用することもできる。予め決められたタイミングで各実施の形態に記載した補正方法を実行することで、劣化した測定誤差を補正できることは詳細な説明をするまでも無く明らかである。
【００５３】
前述の各実施の形態において、補正部はレーザレンジファインダの取り付け角度ずれに起因する移動指令の誤差を補正していた。これに代えて、角度ずれに起因するレーザレンジファインダの計測誤差（角度ずれに起因する誤差の一例）を含んだ計測値そのものを補正しても良い。レーザレンジファインダの補正された計測値が決定部に入力され、決定部が補正された計測値に基づいて移動指令を求め、この移動指令を駆動装置１５に出力して移動体を制御することができる。
【００５４】
前述の各実施の形態において、レーザレンジファインダは走査軸が１軸（Θｚ軸回り）の１軸走査型であったが、走査軸が２軸（Θｙ軸及びΘｚ軸回り）の２軸走査型であっても適用できる。この場合、特に第３及び第４の実施の形態により、Ｚ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）を補正することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０：移動体、１１：車体、１２：レーザレンジファインダ、１３：基準部材、１４：制御装置、１５：駆動装置、１８：車輪、２０：記憶部、２１：決定部、２２：補正部、３０：移動体、３２：レーザレンジファインダ、４３：基準部材、４６：拡散反射面、４７：吸収面、５３：基準部材、５６：拡散反射面、５７：吸収面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された移動体は、較正用の障害物を移動体の外部に設置し、この障害物を障害物センサにより測定して、較正用の障害物情報を取得する。移動体は、この障害物情報に基づいて移動量を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３４７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、外部に補正用の基準部材を設置することなく、物体の位置を測定するセンサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能な移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る移動体は、車体に搭載され、予め決められた領域に存在する物体の位置を計測可能なセンサと、
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と、前記基準部材の前記予め決められた位置に基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備える。
【０００６】
第１の発明に係る移動体において、前記センサの計測領域には計測不可領域を一部に有し、前記計測不可領域は、前記基準部材の両端部を除く中間部にあることが好ましい。
【０００７】
第１の発明に係る移動体において、前記センサは、予め決められた走査中心軸回りにレーザ光を走査し、前記物体に反射した前記レーザ光を検出することによって前記予め決められた領域に存在する前記物体の位置を検出するレーザレンジファインダであり、
前記制御装置は、前記レーザレンジファインダの前記走査中心軸を中心とする回転方向に対する取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することができる。
【０００８】
第１の発明に係る移動体において、前記基準部材の進行方向側の面に、光を拡散反射させる拡散反射面と光を吸収する吸収面とが形成され、
前記拡散反射面は、前記センサの計測領域に配置され、
前記拡散反射面と前記吸収面との境界線は、正面視して前記走査軸から予め決められた角度だけ傾斜した直線とすることができる。
【０００９】
第１の発明に係る移動体において、前記傾斜した直線に代えて階段状の折れ線が用いられてもよい。
【００１０】
第１の発明に係る移動体において、前記基準部材は、前記車体の構造部材の一部を構成することができる。
【００１１】
前記目的に沿う第２の発明に係る移動体は、車体に搭載され、走行上計測を必要とする物体が存在する第１の領域及びその他の第２の領域を計測領域とし、前記物体の位置を計測するセンサと、
前記車体に設けられ、前記第２の領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備える。
【００１２】
前記目的に沿う第３の発明に係る移動体は、車体に搭載され、予め決められた領域に存在する物体の位置を計測するセンサと、
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に設けられた基準部材と、
予め決められたタイミングで前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、経年変化による前記センサの測定誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜６記載の移動体においては、車体に設けた補正用の基準部材を用いて、物体の位置を測定するセンサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００１４】
特に、請求項２記載の移動体においては、計測範囲外となる計測不可領域をもつセンサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である
【００１５】
請求項３記載の移動体においては、レーザレンジファインダのヨー方向の取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００１６】
請求項４記載の移動体においては、レーザレンジファインダのヨー方向の取り付け角度ずれに起因する誤差に加え、ピッチ方向の取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００１７】
請求項５記載の移動体においては、レーザレンジファインダのヨー方向の取り付け角度ずれに起因する誤差に加え、ピッチ方向の取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００１８】
請求項６記載の移動体においては、本発明の構成をとらない場合に比べて、車体の構造を簡素にすることができる。
【００１９】
請求項７記載の移動体においては、車体に設けた補正用の基準部材を用いて、物体の位置を測定するセンサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正することが可能である。
【００２０】
請求項８記載の移動体においては、車体に設けた補正用の基準部材を用いて、センサの測定誤差を補正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る移動体の斜視図である。
【図２】同移動体の機能ブロック図である。
【図３】同移動体が有する基準部材とレーザレンジファインダの位置関係を示す斜視図である。
【図４】同移動体が有するレーザレンジファインダがレーザ光を走査する様子を示す説明図である。
【図５】同移動体が有する制御装置の機能ブロック図である。
【図６】同移動体が有するレーザレンジファインダが基準部材を計測する様子を示す正面図である。
【図７】同移動体が有するレーザレンジファインダの計測データを示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る移動体が有するレーザレンジファインダがレーザ光を走査する様子を示す説明図である。
【図９】同移動体が有するレーザレンジファインダが基準部材を計測する様子を示す正面図である。
【図１０】同移動体が有するレーザレンジファインダの計測データを示すグラフである。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施の形態に係る移動体が有するレーザレンジファインダが基準部材を計測する様子を示す正面図、側面図である。
【図１２】同移動体が有するレーザレンジファインダの計測データを示すグラフである。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る移動体が有するレーザレンジファインダが基準部材を計測する様子を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００２３】
本発明の第１の実施の形態に係る移動体１０は、工場、オフィス、病院及び商業施設等において、自律して移動することにより物品の搬送等に使用される。
図１、図２に示すように、この移動体１０は、車体１１、レーザレンジファインダ（センサの一例）１２、基準部材１３、制御装置１４及び駆動装置１５を備えている。
車体１１は、４つの車輪１８を備えている。各車輪１８を独立して駆動することにより、移動体１０は前進、後退及び旋回することができる。
【００２４】
レーザレンジファインダ１２は、予め決められた領域に存在する物体の位置（相対位置）を計測するセンサである。レーザレンジファインダ１２は、予め決められた走査軸回りにレーザ光を走査し、物体に反射したレーザ光を検出する。レーザレンジファインダ１２は、レーザ光を照射してから、その照射したレーザ光が反射して戻ってくるまでの時間に基づいて、物体までの距離と角度、即ち相対位置を求めることができる。レーザレンジファインダ１２は、予め決められた角度ピッチ（例えば、０．２〜０．５度）でレーザ光を走査するので、物体の外形状を求めることができる。
レーザレンジファインダ１２が物体を計測できる領域（計測領域）は、予め決められた半径内の領域である。
レーザレンジファインダ１２は、車体１１の前方側に搭載されている。レーザレンジファインダ１２は走査軸を中心とする回転方向の取り付け角度ずれをもって設置される。具体的には、図３に示すように、車体１１の進行方向をＸ軸の正方向として、車体１１に固定された３次元直交座標系ＸＹＺを定義すると、レーザレンジファインダ１２は、Ｚ軸回り（ヨー方向）の角度ずれ（Θｚｅ）をもって取り付けられている。そのため、レーザレンジファインダ１２の計測結果には、角度ずれ（Θｚｅ）に起因する誤差が含まれている。
レーザレンジファインダ１２が床面と実質的に平行になるようにレーザ光を走査することによって、移動体１０は、障害物回避、環境地図作成、自己位置推定、経路計画、及び物体の形状認識をしながら目的地まで移動する。
【００２５】
基準部材１３は車体１１に対し、予め決められた位置（設計上の位置）に設けられている。基準部材１３は、平面視して移動体１０の進行方向と交差する方向に延びる略矩形状の板状部材である。基準部材１３の進行方向（図３に示すＸ方向）側の面には、光を拡散反射させる拡散反射面が全面に形成されている。拡散反射面は、レーザレンジファインダ１２が照射するレーザ光を全方向に反射する素材により形成される。この拡散反射面は、例えば紙や樹脂で構成することができる。
基準部材１３は、図１、図３に示すように、移動体１０の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の後方側に設けられている。そのため、図４に示すように、レーザレンジファインダ１２がレーザ光を走査することにより、基準部材１３の相対位置が計測される。
一般に、移動体１０の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の前方側に位置する領域（前方領域）に存在する物体は、移動体１０が移動する上で障害となるので、その物体を計測（検出）する必要がある。移動体１０の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の後方側に位置する領域（後方領域）に存在する物体は、移動体１０が移動する上で障害とならないことが多く、必ずしもその物体を検出する必要はない。即ち、レーザレンジファインダ１２は、走行上計測を必要とする物体が存在する第１の領域（例えば前方領域）及び走行上無視しても支障のない物体が存在する第２の領域（例えば後方領域）を計測領域とし、基準部材１３はこの第２の領域に配置されている。
【００２６】
制御装置１４は、図５に示すように、記憶部２０、決定部２１、及び補正部２２を備え、車体１１（移動体１０）の移動を制御する。
記憶部２０は、地図情報を記憶している。記憶部２０は、例えばハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体によって構成される。
決定部２１は、移動体１０の進行方向を決定する。決定部２１は、記憶部２０から環境情報を読み出す。決定部２１は、読み出した環境情報とレーザレンジファインダ１２の計測結果とを比較して移動体１０の位置を把握する。決定部２１は、把握した位置に基づいて、移動体１０が予め決められた走行経路に沿って移動するように、第１の移動指令（角度ずれに起因する誤差の一例）を出力する。この第１の移動指令は、角度ずれ（Θｚｅ）に起因する誤差を含んだ測定位置に基づいて求められている。そのため、第１の移動指令も誤差を含んでいる。決定部２１は、制御装置１４に搭載されたＣＰＵ（不図示）が実行するソフトウェア（プログラム）により実現される。
補正部２２は、レーザレンジファインダ１２の角度ずれに起因する第１の移動指令の誤差を補正する。補正部２２は、後述する方法により角度ずれ（Θｚｅ）を求める。補正部２２は求めた角度ずれ（Θｚｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。補正部２２は、制御装置１４に搭載されたＣＰＵが実行するソフトウェア（プログラム）として実現される。
【００２７】
駆動装置１５は、制御装置１４（補正部２２）が出力した第２の移動指令に基づいて、車輪１８を駆動する。
【００２８】
ここで、補正部２２が実行する、レーザレンジファインダ１２の角度ずれ（Θｚｅ）の導出方法について説明する。
レーザレンジファインダ１２により基準部材１３が走査されると、図６に示すように、Ａ１−Ａ２間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。点Ａ１及び点Ａ２は、それぞれ正面視して基準部材１３の左端及び右端に最も近い計測点である。各計測点は、レーザレンジファインダ１２がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。計測データは図７において、黒丸で示される。黒丸で示された計測データを結ぶ直線Ｌ１１は、基準部材１３の実際の相対位置を表している。直線Ｌ１０は、基準部材１３の設計上の位置を表している。
【００２９】
角度ずれ（Θｚｅ）は、直線Ｌ１１と直線Ｌ１０がなす角度として表れる。直線Ｌ１１と直線Ｌ１０がなす角を求めることで、角度ずれ（Θｚｅ）を求めることができる。
【００３０】
補正部２２は、前述の通り、求めたＺ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。即ち、補正部２２は、角度ずれ（Θｚｅ）に起因する誤差を補正する。
【００３１】
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る移動体３０について説明する。第１の実施の形態に係る移動体１０と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
図８に示すように、本実施の形態においては、レーザレンジファインダ３２の計測範囲が第１の実施の形態と相違する。レーザレンジファインダ３２が物体を計測できる領域（計測領域）は、予め決められた半径及び角度範囲で決まる扇形状の領域である。この計測領域は中心角が１８０度を超える（例えば２７０度）扇形状の領域である。
以下、レーザレンジファインダ３２の扇形状の計測領域のうち、前方側の半円状の領域を前方計測領域、計測領域から前方計測領域を除いた後方側の左右の領域を後方計測領域と呼ぶ。レーザレンジファインダ３２の後方側の計測範囲外となる領域を計測不可領域と呼ぶ。この計測不可領域は、中心角が１８０度未満（例えば９０度）の扇形状の領域である。
【００３２】
図８に示すように、基準部材１３は、両端部が後方計測領域に、中間部が計測不可領域に配置されるように設けられる。そのため、レーザレンジファインダ３２がレーザ光を走査することにより、基準部材１３の両端部の相対位置がそれぞれ計測される。
【００３３】
次に、補正部が実行する、レーザレンジファインダ３２のＺ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）の導出方法について説明する。
レーザレンジファインダ３２により基準部材１３が走査されると、図９に示すように、両端部のＢ１―Ｂ２間及びＢ３―Ｂ４間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。各計測点は、レーザレンジファインダ３２がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。点Ｂ１及び点Ｂ４は、それぞれ正面視して基準部材１３の左端及び右端に最も近い計測点である。点Ｂ２及びＢ３は、それぞれ後方計測領域と計測不可領域の境界に最も近い計測点である。その計測データは図１０において、黒丸で示される。黒丸で示された計測データを結ぶ直線Ｌ２１は、基準部材１３の実際の相対位置を表している。直線Ｌ２０は、基準部材１３の設計上の位置を表している。
【００３４】
角度ずれ（Θｚｅ）は、直線Ｌ２１と直線Ｌ２０がなす角度として表れる。直線Ｌ２１と直線Ｌ２０がなす角を求めることで角度ずれ（Θｚｅ）を求めることができる。
【００３５】
補正部は、前述の通り、求めたＺ軸回り角度ずれ（Θｚｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。即ち、補正部は、角度ずれ（Θｚｅ）に起因する誤差を補正する。
【００３６】
続いて、本発明の第３の実施の形態に係る移動体について説明する。第１、第２の実施の形態に係る移動体１０、３０と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
本実施の形態においては、レーザレンジファインダ１２のＺ軸回り（ヨー方向）の角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回り（ピッチ方向）の角度ずれ（Θｙｅ）に起因する誤差を補正することができる。この角度ずれ（Θｙｅ）は、意図的に設けられるものと、意図的でなく設けられているものとがある。前者について一例を述べると、移動体１０が複数のレーザレンジファインダ１２を搭載している場合に、互いのレーザ光が干渉して誤検出することがある。この誤検出を回避するため、予め決められた大きさの角度ずれ（Θｙｅ）を意図的に設ける場合がある。後者について一例を述べると、部品の寸法誤差により意図せず角度ずれ（Θｙｅ）が生じる場合がある。
【００３７】
図１１に示す基準部材４３は車体１１に対し、予め決められた位置（設計上の位置）に設けられている。基準部材４３は、平面視して移動体の進行方向と交差する方向に延びる板状の部材である。図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、基準部材４３の進行方向（図３に示すＸ方向）側の面には、光を拡散反射させる拡散反射面４６及び光を吸収する吸収面（図１１に示す網掛け部）４７が全面に形成されている。拡散反射面４６は、レーザレンジファインダ１２が照射するレーザ光を全方向に反射する素材により形成される。この拡散反射面４６は、例えば紙や樹脂で構成することができる。吸収面４７は、レーザ光を吸収する素材により形成される。この吸収面４７は、例えば黒色のフェルトで構成することができる。拡散反射面４６は、正面視して基準部材４３の左右両端部に設けられる。拡散反射面４６は三角形状であり、拡散反射面４６を除く基準部材４３の中央側にある吸収面４７は台形状である。拡散反射面４６と吸収面４７との境界をなす２つの直線（境界線）は、それぞれ基準部材４３の下側左右の頂点と交差する。つまり、境界線は正面視してレーザレンジファインダ１２の走査軸から予め決められた角度だけ傾斜している。
基準部材４３は、移動体の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の後方側に設けられている。
【００３８】
次に、補正部が実行する、レーザレンジファインダ１２の角度ずれ（Θｚｅ、Θｙｅ）の導出方法について説明する。
レーザレンジファインダ１２は、Ｚ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）をもって取り付けられている。そのため、レーザ光の走査軌跡は、図６に示す走査軌跡（Ａ１−Ａ２）よりも上側を通る。具体的には、レーザレンジファインダ１２により基準部材４３が走査されると、図１１に示すように、点Ｃ１、点Ｃ４を通る走査軌跡に沿ってレーザ光が照射される。点Ｃ１及び点Ｃ４は、それぞれ正面視して基準部材４３の左端及び右端に最も近い計測点である。レーザ光は拡散反射面４６で拡散反射され、吸収面４７で吸収される。その結果、拡散反射面４６上のＣ１−Ｃ２間及びＣ３−Ｃ４間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。各計測点は、レーザレンジファインダ１２がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。点Ｃ２及び点Ｃ３は、それぞれ拡散反射面４６と吸収面４７の境界に最も近い計測点である。その計測データは図１２において、黒丸で示される。黒丸で示された計測データを結ぶ直線Ｌ３１は、実際の基準部材４３の相対位置を表している。直線Ｌ３０は、基準部材４３の設計上の位置を表している。
【００３９】
Ｚ軸回り角度ずれ（Θｚｅ）は、直線Ｌ３１と直線Ｌ３０がなす角度として表れる。直線Ｌ３１と直線Ｌ３０がなす角を求めることでＺ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）を求めることができる。
【００４０】
Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）は、次のように求められる。
１）事前準備を行う。レーザレンジファインダ１２の取り付け位置を調整し、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が０度となるように設置する。レーザ光を走査すると、拡散反射面４６上のＤＴ１−ＤＴ２間及びＤＴ３−ＤＴ４間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。点ＤＴ１及び点ＤＴ４は、それぞれ正面視して基準部材４３の左端及び右端に最も近い計測点である。点ＤＴ２及び点ＤＴ３は、それぞれ拡散反射面４６と吸収面４７の境界に最も近い計測点である。基準部材４３の上辺からＤＴ１までの距離（Ｈｄ）を予め記憶しておく。
２）レーザレンジファインダ１２を通常通り（Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が存在する状態で）取り付け、Ｃ１−Ｃ２間の距離を計測する。
３）拡散反射面４６の第１辺の長さ（Ｍ）及び第２辺の長さ（Ｈｐ）は既知であるので、Ｃ１−Ｃ２間の距離と第１辺の長さ（Ｍ）との比から、基準部材４３の上辺からＣ１までの距離（Ｈｂ）が求まる。
４）予め記憶した距離（Ｈｄ）と距離（Ｈｂ）との差（ΔＨ）を求める。
５）基準部材４３からレーザレンジファインダ１２までの既知の距離（Ｌ）と求めた差（ΔＨ）から、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が求まる（図１１（Ｂ）参照）。
【００４１】
補正部は、前述の通り、求めたＺ軸回り角度ずれ（Θｚｅ）及びＹ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。即ち、補正部は、角度ずれ（Θｚｅ、Θｙｅ）に起因する誤差を補正する。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、レーザレンジファインダ１２の計測領域は、予め決められた半径内の領域であるが、前方計測領域及び後方計測領域で構成される扇形形状の領域であっても良い。ただし、後方計測領域内に拡散反射面が入る必要がある。
【００４３】
続いて、本発明の第４の実施の形態に係る移動体について説明する。第１、第２の実施の形態に係る移動体と同一の構成要素については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。本実施の形態においては、レーザレンジファインダ１２のＺ軸回り（ヨー方向）の角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回り（ピッチ方向）の角度ずれ（Θｙｅ）に起因する誤差を補正することができる。
【００４４】
図１３に示す基準部材５３は車体１１に対し予め決められた位置（設計上の位置）に設けられている。基準部材５３は、平面視して移動体の進行方向と交差する方向に延びる板状の部材である。図１３に示すように、基準部材５３の進行方向（図３に示すＸ方向）側の面には、光を拡散反射させる拡散反射面５６及び光を吸収する吸収面（図１３に示す網掛け部）５７が全面に形成されている。拡散反射面５６は、レーザレンジファインダ１２が照射するレーザ光を全方向に反射する素材により形成される。この拡散反射面５６は、例えば紙や樹脂で構成することができる。吸収面５７は、レーザ光を吸収する素材により形成される。この吸収面５７は、例えば黒色のフェルトで構成することができる。拡散反射面５６は、正面視して基準部材５３の左右両端部に設けられる。拡散反射面５６と吸収面５７との左右の境界線は、それぞれ階段状の折れ線となっている。この折れ線は、基準部材５３の短辺に略平行な第１線分と、長辺に略平行な第２線分とが複数接続されて構成される。
基準部材５３は、移動体の進行方向に対してレーザレンジファインダ１２の後方側に設けられている。
【００４５】
次に、補正部が実行する、レーザレンジファインダ１２の角度ずれ（Θｚｅ、Θｙｅ）の導出方法について説明する。
レーザレンジファインダ１２は、Ｚ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）をもって取り付けられている。そのため、レーザ光の走査軌跡は、図６に示す走査軌跡（Ａ１−Ａ２）よりも上側を通る。具体的には、レーザレンジファインダ１２により基準部材５３が走査されると、図１３に示すように、点Ｄ１、点Ｄ４を通る走査軌跡に沿ってレーザ光が照射される。点Ｄ１及び点Ｄ４は、それぞれ正面視して基準部材５３の左端及び右端に最も近い計測点である。レーザ光は拡散反射面５６で拡散反射され、吸収面５７で吸収される。その結果、拡散反射面５６上のＤ１−Ｄ２間及びＤ３−Ｄ４間の黒丸で示す各計測点について計測データ（距離及び角度）が得られる。各計測点は、レーザレンジファインダ１２がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。点Ｄ２及び点Ｄ３は、それぞれ拡散反射面４６と吸収面４７の境界に最も近い計測点である。その計測データを結ぶと直線Ｌ４１（不図示）が求まる。
【００４６】
Ｚ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）は、直線Ｌ４１と設計上の基準部材５３の位置を表す直線Ｌ４０がなす角度として表れる。直線Ｌ４１と直線Ｌ４０がなす角を求めることでＺ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）を求めることができる。
【００４７】
Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）は、次のように求められる。
１）事前準備を行う。レーザレンジファインダ１２の取り付け位置を変更して計測し、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）と、基準部材５３の左側の短辺からこの短辺に略平行な第１線分までの距離（Ｎ１〜Ｎ５）との関係を参照テーブルとして予め記憶しておく。
２）レーザレンジファインダ１２を通常通り（Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が存在する状態で）取り付け、Ｄ１−Ｄ２間の距離を計測する。
３）計測した距離に基づいて参照テーブルを参照し、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）が求まる。
【００４８】
補正部は、前述の通り、求めたＺ軸回り角度ずれ（Θｚｅ）及びＹ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）に基づいて、決定部２１が出力する第１の移動指令を修正し、第２の移動指令として出力する。即ち、補正部は、角度ずれ（Θｚｅ、Θｙｅ）に起因する誤差を補正する。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、レーザレンジファインダ１２の計測領域は、予め決められた半径内の領域であるが、前方計測領域及び後方計測領域で構成される扇形形状の領域であっても良い。ただし、後方計測領域内に拡散反射面が入る必要がある。
【００５０】
なお、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能である。例えば、前述のそれぞれ実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明を構成する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５１】
前述の各実施の形態における基準部材は、車体１１の構造部材の一部を構成することもできる。また、基準部材は板状であったが、これに限らず、少なくとも拡散反射面が形成された部材であれば良い。また、基準部材の吸収面に代えて、レーザ光を鏡面反射（全反射）させる鏡面としても良い。更に、第２〜第４の実施の形態においては、基準部材の両端部がレーザレンジファインダの後方計測領域に入るように構成されていたが、一方の側のみが後方計測領域に入るようにしても良い。なお、基準部材を分割して構成し、それぞれを後方計測領域に配置しても良い。
【００５２】
前述の各実施の形態においては、移動体の移動指令の誤差を補正するものであったが、例えば経年劣化（経年変化）によるレーザレンジファインダの測定誤差を補正するために使用することもできる。予め決められたタイミングで各実施の形態に記載した補正方法を実行することで、劣化した測定誤差を補正できることは詳細な説明をするまでも無く明らかである。
【００５３】
前述の各実施の形態において、補正部はレーザレンジファインダの取り付け角度ずれに起因する移動指令の誤差を補正していた。これに代えて、角度ずれに起因するレーザレンジファインダの計測誤差（角度ずれに起因する誤差の一例）を含んだ計測値そのものを補正しても良い。レーザレンジファインダの補正された計測値が決定部に入力され、決定部が補正された計測値に基づいて移動指令を求め、この移動指令を駆動装置１５に出力して移動体を制御することができる。
【００５４】
前述の各実施の形態において、レーザレンジファインダは走査軸が１軸（Θｚ軸回り）の１軸走査型であったが、走査軸が２軸（Θｙ軸及びΘｚ軸回り）の２軸走査型であっても適用できる。この場合、特に第３及び第４の実施の形態により、Ｚ軸回りの角度ずれ（Θｚｅ）に加え、Ｙ軸回りの角度ずれ（Θｙｅ）を補正することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０：移動体、１１：車体、１２：レーザレンジファインダ、１３：基準部材、１４：制御装置、１５：駆動装置、１８：車輪、２０：記憶部、２１：決定部、２２：補正部、３０：移動体、３２：レーザレンジファインダ、４３：基準部材、４６：拡散反射面、４７：吸収面、５３：基準部材、５６：拡散反射面、５７：吸収面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に搭載され、予め決められた領域に存在する物体の位置を計測可能なセンサと、
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と、前記基準部材の前記予め決められた位置に基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備えた移動体。
【請求項２】
請求項１記載の移動体において、前記センサの計測領域には計測不可領域を一部に有し、前記計測不可領域は、前記基準部材の両端部を除く中間部にある移動体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の移動体において、前記センサは、予め決められた走査中心軸回りにレーザ光を走査し、前記物体に反射した前記レーザ光を検出することによって前記予め決められた領域に存在する前記物体の位置を検出するレーザレンジファインダであり、
前記制御装置は、前記レーザレンジファインダの前記走査中心軸を中心とする回転方向に対する取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する移動体。
【請求項４】
請求項３記載の移動体において、前記基準部材の進行方向側の面に、光を拡散反射させる拡散反射面と光を吸収する吸収面とが形成され、
前記拡散反射面は、前記センサの計測領域に配置され、
前記拡散反射面と前記吸収面との境界線は、正面視して前記走査軸から予め決められた角度だけ傾斜した直線である移動体。
【請求項５】
請求項４記載の移動体において、前記傾斜した直線に代えて階段状の折れ線が用いられている移動体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動体において、前記基準部材は、前記車体の構造部材の一部を構成する移動体。
【請求項７】
車体に搭載され、走行上計測を必要とする物体が存在する第１の領域及びその他の第２の領域を計測領域とし、前記物体の位置を計測するセンサと、
前記車体に設けられ、前記第２の領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備えた移動体。
【請求項８】
車体に搭載され、予め決められた領域に存在する物体の位置を計測するセンサと、
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に設けられた基準部材と、
予め決められたタイミングで前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、経年変化による前記センサの測定誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備えた移動体。
【請求項１】
車体に搭載され、予め決められた領域に存在する物体の位置を計測可能なセンサと、
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と、前記基準部材の前記予め決められた位置に基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備えた移動体。
【請求項２】
請求項１記載の移動体において、前記センサの計測領域には計測不可領域を一部に有し、前記計測不可領域は、前記基準部材の両端部を除く中間部にある移動体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の移動体において、前記センサは、予め決められた走査中心軸回りにレーザ光を走査し、前記物体に反射した前記レーザ光を検出することによって前記予め決められた領域に存在する前記物体の位置を検出するレーザレンジファインダであり、
前記制御装置は、前記レーザレンジファインダの前記走査中心軸を中心とする回転方向に対する取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する移動体。
【請求項４】
請求項３記載の移動体において、前記基準部材の進行方向側の面に、光を拡散反射させる拡散反射面と光を吸収する吸収面とが形成され、
前記拡散反射面は、前記センサの計測領域に配置され、
前記拡散反射面と前記吸収面との境界線は、正面視して前記走査軸から予め決められた角度だけ傾斜した直線である移動体。
【請求項５】
請求項４記載の移動体において、前記傾斜した直線に代えて階段状の折れ線が用いられている移動体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動体において、前記基準部材は、前記車体の構造部材の一部を構成する移動体。
【請求項７】
車体に搭載され、走行上計測を必要とする物体が存在する第１の領域及びその他の第２の領域を計測領域とし、前記物体の位置を計測するセンサと、
前記車体に設けられ、前記第２の領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備えた移動体。
【請求項８】
車体に搭載され、予め決められた領域に存在する物体の位置を計測するセンサと、
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に設けられた基準部材と、
予め決められたタイミングで前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、経年変化による前記センサの測定誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備えた移動体。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２２１９５７（Ｐ２０１１−２２１９５７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９３２８２（Ｐ２０１０−９３２８２）
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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