JP6868544B2

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Info

Publication number: JP6868544B2
Application number: JP2017242848A
Authority: JP
Inventors: 成浩蔡; 尚人岡; 真純八幡; 悠貴妹尾
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: JP2019109155A

Description

本発明は、ロボットを自律的に移動させる自律移動方法及び自律移動装置に関する。 The present invention relates to an autonomous movement method and an autonomous movement device for autonomously moving a robot.

特開２０１２−３７２８８号公報には、位置決め対象物を目標位置に向けて移動させる墨出しシステムが記載されている。墨出しシステムは、自律走行型の墨出し装置、レーザーレンジファインダ、トータルステーション、及び墨出し装置を制御するパーソナルコンピュータを備える。墨出し装置は、多方向移動ホイールを有する走行機構と、杭芯の打設位置を示すマークを地面に押印するスタンプ機構と、スタンプ機構を位置調整可能に支持する位置調整機構と、スタンプ機構及び位置調整機構の上方に設けられた一対の計測プリズムとを備える。スタンプ機構は、押印を行うスタンプ部と、スタンプ部を地面に対して昇降させる昇降機構とを備える。また、一対の計測プリズムは、トータルステーションから投射された測距測角用の光を反射する。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-37288 describes an marking system for moving a positioning object toward a target position. The marking system includes an autonomous traveling type marking device, a laser range finder, a total station, and a personal computer that controls the marking device. The marking device includes a traveling mechanism having a multi-directional moving wheel, a stamping mechanism for imprinting a mark indicating a pile core driving position on the ground, a position adjusting mechanism for supporting the stamping mechanism in a position-adjustable manner, a stamping mechanism, and a stamping mechanism. It is provided with a pair of measuring prisms provided above the position adjusting mechanism. The stamp mechanism includes a stamp portion for stamping and an elevating mechanism for raising and lowering the stamp portion with respect to the ground. In addition, the pair of measurement prisms reflect the light for distance measurement and angle measurement projected from the total station.

墨出しシステムでは、レーザーレンジファインダによって墨出し装置の位置を計測しながら、計測された位置に基づいて墨出し装置を目標位置に向けて走行させる。その後、トータルステーションが計測プリズムの位置を算出することによって墨出し装置の位置を計測し、計測された位置と目標位置との誤差を位置調整機構が補正する。そして、スタンプ機構がマークを地面に押印して現場における墨出しを行う。 In the marking system, the position of the marking device is measured by a laser range finder, and the marking device is moved toward a target position based on the measured position. After that, the total station measures the position of the marking device by calculating the position of the measuring prism, and the position adjusting mechanism corrects the error between the measured position and the target position. Then, the stamp mechanism stamps the mark on the ground to perform marking on the site.

特開２０１２−３７２８８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-372288

前述した墨出しシステムは、スタンプ機構と一対の計測プリズムとを一体として備えており、一対の計測プリズムはスタンプ機構の上方に設けられる。従って、一対の計測プリズムとスタンプ機構との間に機械的誤差が生じるため、位置の認識の精度において改善の余地がある。また、走行機構は多方向移動ホイールによって地面上を移動し、スタンプ機構は昇降機構によってスタンプ部を地面に下降させて押印を行う。よって、段差又は障害物が存在して地面が平坦でない場合には、走行機構による移動、及びスタンプ機構による押印を効率よく行うことができないので、押印等の作業性において改善の余地がある。 The marking system described above includes a stamping mechanism and a pair of measuring prisms as a unit, and the pair of measuring prisms is provided above the stamping mechanism. Therefore, since a mechanical error occurs between the pair of measuring prisms and the stamp mechanism, there is room for improvement in the accuracy of position recognition. Further, the traveling mechanism moves on the ground by a multi-directional moving wheel, and the stamp mechanism lowers the stamp portion to the ground by an elevating mechanism to perform stamping. Therefore, when the ground is not flat due to the presence of steps or obstacles, the movement by the traveling mechanism and the stamping by the stamping mechanism cannot be performed efficiently, so that there is room for improvement in workability such as stamping.

本発明は、位置の認識の精度を高めることができると共に、作業を効率よく行うことができるロボットの自律移動方法及び自律移動装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a robot autonomous movement method and an autonomous movement device capable of improving the accuracy of position recognition and efficiently performing work.

本発明に係る自律移動方法は、ロボットを自律的に移動させる自律移動方法であって、複数のレーザ光照射装置のそれぞれからレーザ光を照射してレーザ光の交点を表示する工程と、ロボットのカメラが交点を撮影することによってロボットが自己の位置及び向きを認識する工程と、認識した位置及び向きを基に交点に向かってロボットが移動する工程と、を備える。 The autonomous movement method according to the present invention is an autonomous movement method for autonomously moving a robot, in which a step of irradiating laser light from each of a plurality of laser light irradiation devices to display the intersection of the laser light and a robot The robot includes a step of recognizing its own position and orientation by taking a picture of the intersection, and a step of moving the robot toward the intersection based on the recognized position and orientation.

この自律移動方法は、複数のレーザ光照射装置のそれぞれからレーザ光を照射し、複数のレーザ光が交差して形成されるレーザ光の交点を表示する。ロボットは、複数のレーザ光照射装置によって表示された交点を撮影するカメラを備え、カメラによって撮影された交点から自己の位置及び向きを認識する。このように、ロボットは、レーザ光の交点から自己の位置及び向きを認識し、認識した位置及び向きに基づいて交点に向かって移動する。よって、レーザ光の交点を利用することによってロボットの位置及び向きの認識の精度を高めることができる。すなわち、ロボットはレーザ光照射装置とは別体とされており、ロボットとレーザ光照射装置との間に機械的誤差は生じないので、位置及び向きの認識の精度を高めることができる。また、レーザ光の交点は、地面だけでなく壁、天井及び段差にも表示可能であり、ロボットを壁、天井又は段差の近くに移動させてロボットに作業をさせることができるので、ロボットによる作業を効率よく行うことができる。 In this autonomous movement method, laser light is irradiated from each of a plurality of laser light irradiation devices, and the intersection of the laser light formed by intersecting the plurality of laser light is displayed. The robot is provided with a camera that captures the intersections displayed by a plurality of laser light irradiation devices, and recognizes its own position and orientation from the intersections captured by the cameras. In this way, the robot recognizes its own position and direction from the intersection of the laser beams, and moves toward the intersection based on the recognized position and direction. Therefore, the accuracy of recognizing the position and orientation of the robot can be improved by using the intersection of the laser beams. That is, since the robot is separate from the laser light irradiating device and no mechanical error occurs between the robot and the laser light irradiating device, the accuracy of position and orientation recognition can be improved. Further, the intersection of the laser beams can be displayed not only on the ground but also on the wall, ceiling and step, and the robot can be moved near the wall, ceiling or step to allow the robot to work. Can be done efficiently.

本発明に係る自律移動装置は、複数のレーザ光照射装置と、複数のレーザ光照射装置のそれぞれから照射されたレーザ光の交点を撮影するカメラを有するロボットと、を備え、ロボットは、カメラによって撮影された交点から自己の位置及び向きを認識し、認識した位置及び向きを基に交点に向かって移動する。 The autonomous moving device according to the present invention includes a plurality of laser light irradiating devices and a robot having a camera that captures an intersection of laser light radiated from each of the plurality of laser light irradiating devices. It recognizes its own position and orientation from the photographed intersection, and moves toward the intersection based on the recognized position and orientation.

この自律移動装置は、レーザ光を照射する複数のレーザ光照射装置とロボットとを備え、複数のレーザ光照射装置は、各レーザ光が交差するレーザ光の交点を表示する。ロボットは、レーザ光の交点を撮影するカメラを備え、撮影された交点から自己の位置及び向きを認識する。よって、ロボットはレーザ光の交点から認識した位置及び向きに基づいて交点に向かって移動するので、ロボットの位置及び向きの認識の精度を高めることができる。すなわち、前述と同様、ロボットはレーザ光照射装置とは別体とされておりロボットとレーザ光照射装置との間に機械的誤差は生じないので、位置及び向きの精度を高めることができる。また、ロボットを壁、天井又は段差の近くに移動させて壁、天井又は段差の近くでロボットに作業をさせることができるので、ロボットによる作業を効率よく行うことができる。 This autonomous moving device includes a plurality of laser light irradiating devices for irradiating laser light and a robot, and the plurality of laser light irradiating devices display the intersections of the laser light at which the laser light intersects. The robot is equipped with a camera that captures the intersection of laser beams, and recognizes its own position and orientation from the captured intersection. Therefore, since the robot moves toward the intersection based on the position and direction recognized from the intersection of the laser beams, the accuracy of recognizing the position and direction of the robot can be improved. That is, as described above, since the robot is separated from the laser light irradiation device and no mechanical error occurs between the robot and the laser light irradiation device, the accuracy of the position and orientation can be improved. Further, since the robot can be moved near the wall, the ceiling or the step to cause the robot to work near the wall, the ceiling or the step, the work by the robot can be efficiently performed.

また、ロボットは、カメラを移動自在に保持するアームを備えていてもよい。この場合、ロボットは、アームを自在に動かすことによってカメラを任意の位置に効率よく移動させることができる。従って、ロボットの作業性を更に高めることができる。 Further, the robot may be provided with an arm for holding the camera so as to be movable. In this case, the robot can efficiently move the camera to an arbitrary position by freely moving the arm. Therefore, the workability of the robot can be further improved.

本発明によれば、位置の認識の精度を高めることができると共に、作業を効率よく行うことができる。 According to the present invention, the accuracy of position recognition can be improved and the work can be performed efficiently.

図１は、実施形態に係る自律移動装置を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an autonomous mobile device according to an embodiment.図２は、図１の自律移動装置のロボットに設けられたアームの先端を拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the tip of an arm provided on the robot of the autonomous mobile device of FIG.図３は、実施形態に係る自律移動方法を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an autonomous movement method according to the embodiment.図４は、図３の自律移動方法で作業が行われる建設現場の座標軸の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of coordinate axes of a construction site where work is performed by the autonomous movement method of FIG.図５（ａ）は、ロボットが基準点の位置を認識する例を示す図である。図５（ｂ）は、ロボットのカメラの中心点を基準点に合わせる例を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing an example in which the robot recognizes the position of the reference point. FIG. 5B is a diagram showing an example of aligning the center point of the robot camera with the reference point.図６（ａ）は、基準点に対するカメラの向きを調整する例を示す図である。図６（ｂ）は、カメラの向きをＸ軸及びＹ軸に合うように回転する例を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing an example of adjusting the orientation of the camera with respect to the reference point. FIG. 6B is a diagram showing an example in which the direction of the camera is rotated so as to be aligned with the X-axis and the Y-axis.

以下では、図面を参照しながら本発明に係る自律移動方法及び自律移動装置の実施形態について詳細に説明する。図面において同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解を容易にするため一部を簡略化又は誇張して描いており、寸法比率等は図面に記載したものに限定されない。 Hereinafter, the autonomous movement method and the embodiment of the autonomous movement device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted as appropriate. In addition, the drawings are partially simplified or exaggerated to facilitate understanding, and the dimensional ratios and the like are not limited to those described in the drawings.

まず、実施形態に係る自律移動装置１について説明する。図１に示されるように、自律移動装置１は、建設現場Ａの作業において用いられる。例えば、自律移動装置１は、ロボット１０を自律的に移動させることにより、施工の基準となる点又は線を建設現場Ａの床、壁又は天井に描写する墨出しを自動的に行う。自律移動装置１は、墨出しを行う自走式の墨出しロボットであるロボット１０と、レーザ光Ｌを照射する複数のレーザ光照射装置２０と、座標指定装置３０とを備える。 First, the autonomous mobile device 1 according to the embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the autonomous mobile device 1 is used in the work of the construction site A. For example, the autonomous moving device 1 automatically moves therobot 10 to automatically draw a point or line that serves as a reference for construction on the floor, wall, or ceiling of the construction site A. The autonomous moving device 1 includes arobot 10 which is a self-propelled marking robot that performs marking, a plurality of laser light irradiatingdevices 20 that irradiate the laser light L, and acoordinate designation device 30.

ロボット１０は、例えば、本体１１と、本体１１の下部に設けられて本体１１を建設現場Ａにおいて移動させる複数の車輪１２と、建設現場Ａを撮影する周辺検知カメラ１３と、本体１１から延び出すと共に本体１１に対して３次元方向に移動自在とされたアーム１５とを備える。アーム１５は、レーザ光Ｌを認識するカメラ１６と、墨出しを行う描写部１７とを備える。本体１１は、例えば、無線ＬＡＮ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信用インタフェースを備えており、座標指定装置３０との無線によるデータの送受信が可能である。 Therobot 10 extends from, for example, a main body 11, a plurality ofwheels 12 provided below the main body 11 to move the main body 11 at the construction site A, aperipheral detection camera 13 for photographing the construction site A, and the main body 11. It also includes anarm 15 that is movable in a three-dimensional direction with respect to the main body 11. Thearm 15 includes acamera 16 that recognizes the laser beam L and adrawing unit 17 that performs marking. The main body 11 is provided with a wireless communication interface such as a wireless LAN or Bluetooth (registered trademark), and can transmit and receive data wirelessly with thecoordinate designation device 30.

例えば、周辺検知カメラ１３は、全方位カメラであり、３６０度方向にわたって撮影を行う。周辺検知カメラ１３は、アーム１５に取り付けられたカメラ１６に対して予備的に設けられたカメラであり、例えば、カメラ１６では撮影できない箇所の撮影を行う。このようにロボット１０が周辺検知カメラ１３を備えることにより、万が一カメラ１６が使えなくなった場合であっても撮影を継続することが可能である。 For example, theperipheral detection camera 13 is an omnidirectional camera and shoots in a 360-degree direction. Theperipheral detection camera 13 is a camera provided in advance with respect to thecamera 16 attached to thearm 15, and for example, it takes a picture of a portion that cannot be taken by thecamera 16. By providing theperipheral detection camera 13 in therobot 10 in this way, it is possible to continue shooting even if thecamera 16 cannot be used by any chance.

アーム１５は、例えば、ロボットアームであり、本体１１に固定される基部１５ａ、基部１５ａに対して水平方向に旋回可能に支持される第１アーム部１５ｂ、及び第１アーム部１５ｂに対して上下に揺動自在に連結された第２アーム部１５ｃを備える。アーム１５は、基部１５ａに対して第１アーム部１５ｂが旋回すると共に、第１アーム部１５ｂに対して第２アーム部１５ｃが上下に揺動することにより、カメラ１６及び描写部１７を３次元方向に移動させる。 Thearm 15 is, for example, a robot arm, and is vertically supported with respect to abase portion 15a fixed to the main body 11, afirst arm portion 15b supported so as to be able to rotate horizontally with respect to thebase portion 15a, and afirst arm portion 15b. Asecond arm portion 15c that is swingably connected to the robot is provided. In thearm 15, thefirst arm portion 15b rotates with respect to thebase portion 15a, and thesecond arm portion 15c swings up and down with respect to thefirst arm portion 15b, thereby making thecamera 16 and thedrawing portion 17 three-dimensional. Move in the direction.

図２は、アーム１５の第２アーム部１５ｃの先端を拡大した断面図である。図２に示されるように、カメラ１６は、例えば、第２アーム部１５ｃの先端１５ｄから第２アーム部１５ｃの延在方向に延び出すように第２アーム部１５ｃの側面１５ｅに取り付けられる。カメラ１６は、第２アーム部１５ｃの先端１５ｄよりも更に先に位置するレーザ光Ｌの交点Ｃを撮影する。描写部１７は、例えば、第２アーム部１５ｃの凹部１５ｆに嵌め込まれており、先端１５ｄから第２アーム部１５ｃの延在方向に延び出している。描写部１７は、アーム１５の３次元方向への移動に伴って交点Ｃの位置に墨出しを行う。例えば、描写部１７は、墨出し用の十字状等の印だけでなく、字又は絵を描写してもよい。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the tip of thesecond arm portion 15c of thearm 15. As shown in FIG. 2, thecamera 16 is attached to theside surface 15e of thesecond arm portion 15c so as to extend from thetip end 15d of thesecond arm portion 15c in the extending direction of thesecond arm portion 15c, for example. Thecamera 16 photographs the intersection C of the laser beam L located further ahead of thetip 15d of thesecond arm portion 15c. The drawingportion 17 is fitted, for example, in therecess 15f of thesecond arm portion 15c, and extends from thetip end 15d in the extending direction of thesecond arm portion 15c. Thedrawing unit 17 marks the position of the intersection C as thearm 15 moves in the three-dimensional direction. For example, thedepiction unit 17 may depict not only a cross-shaped mark for marking but also a character or a picture.

図１に示されるように、建設現場Ａには、例えば、２台のレーザ光照射装置２０が設けられる。２台のレーザ光照射装置２０のそれぞれは、建設現場Ａにレーザ光Ｌを照射して建設現場Ａに複数のレーザ光Ｌが交わる交点Ｃを形成する。レーザ光照射装置２０は、建設現場Ａの床面、壁面又は天井面に墨出し用の交点Ｃを表示する。一例として、レーザ光Ｌは赤色の可視光線であり、レーザ光Ｌの波長は６３５ｎｍ以上且つ６４２ｎｍ以下であってもよい。レーザ光照射装置２０は、例えば、三脚の上に設置されてもよい。 As shown in FIG. 1, at the construction site A, for example, two laserlight irradiation devices 20 are provided. Each of the two laserbeam irradiating devices 20 irradiates the construction site A with the laser beam L to form an intersection C where the plurality of laser beams L intersect at the construction site A. The laserbeam irradiation device 20 displays an intersection C for marking on the floor surface, wall surface, or ceiling surface of the construction site A. As an example, the laser light L is a red visible light, and the wavelength of the laser light L may be 635 nm or more and 642 nm or less. The laserlight irradiation device 20 may be installed on a tripod, for example.

座標指定装置３０は、墨出しを行う位置の座標を指定する装置である。座標指定装置３０は、例えば無線通信によって、ロボット１０及びレーザ光照射装置２０のそれぞれと通信可能である。座標指定装置３０によって座標が指定されると、指定された座標がロボット１０及びレーザ光照射装置２０に出力される。座標指定装置３０は、ロボット１０及びレーザ光照射装置２０を制御するコントローラであってもよい。また、座標指定装置３０は、タブレット又は携帯端末等の端末機器であってもよい。 The coordinatedesignation device 30 is a device for designating the coordinates of the position where marking is performed. The coordinatedesignation device 30 can communicate with each of therobot 10 and the laserlight irradiation device 20 by, for example, wireless communication. When the coordinates are designated by the coordinatedesignation device 30, the designated coordinates are output to therobot 10 and the laserlight irradiation device 20. The coordinatedesignation device 30 may be a controller that controls therobot 10 and the laserlight irradiation device 20. Further, the coordinatedesignation device 30 may be a terminal device such as a tablet or a mobile terminal.

座標指定装置３０によって指定された座標にレーザ光照射装置２０は交点Ｃを表示し、ロボット１０は建設現場Ａの指定された座標（交点Ｃの位置）に移動して墨出しを行う。ロボット１０は、交点Ｃの付近に移動すると共にアーム１５のカメラ１６によって交点Ｃの位置を認識し、アーム１５に取り付けられた描写部１７を交点Ｃに当てて線又は点を描く。なお、ロボット１０は、位置座標、又は施工に必要な情報を交点Ｃに描写してもよい。 The laserbeam irradiation device 20 displays the intersection C at the coordinates designated by the coordinatedesignation device 30, and therobot 10 moves to the designated coordinates (position of the intersection C) of the construction site A to perform marking. Therobot 10 moves to the vicinity of the intersection C, recognizes the position of the intersection C by thecamera 16 of thearm 15, and draws a line or a point by applying the drawingportion 17 attached to thearm 15 to the intersection C. Therobot 10 may draw the position coordinates or the information necessary for construction at the intersection C.

次に、実施形態に係る自律移動方法の具体例について図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、自律移動方法の各工程の一例を示すフローチャートである。図４は、建設現場Ａの座標の例を示す図である。なお、図４では、ロボット１０、カメラ１６及びレーザ光照射装置２０の図示を簡略化している。以下では、自律移動装置１を用いて建設現場Ａに墨出しを行う例について説明する。まず、初期段階として、建設現場Ａにロボット１０及びレーザ光照射装置２０を設置する（ステップＳ１）。また、例えば基準点Ｐ１，Ｐ２を既知点とすると共に、ロボット１０を基準点Ｐ１の付近に配置して各レーザ光照射装置２０を点Ｐ３，Ｐ４のそれぞれに配置する。 Next, a specific example of the autonomous movement method according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a flowchart showing an example of each step of the autonomous movement method. FIG. 4 is a diagram showing an example of the coordinates of the construction site A. Note that FIG. 4 simplifies the illustration of therobot 10, thecamera 16, and the laserlight irradiation device 20. In the following, an example of marking the construction site A using the autonomous mobile device 1 will be described. First, as an initial stage, therobot 10 and the laserbeam irradiation device 20 are installed at the construction site A (step S1). Further, for example, the reference points P1 and P2 are set as known points, therobot 10 is arranged in the vicinity of the reference point P1, and each laserlight irradiation device 20 is arranged at each of the points P3 and P4.

次に、座標指定装置３０によって目標点（位置座標）の発信を行う（ステップＳ２）。このとき、座標指定装置３０から、墨出しを行う目標点Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８のそれぞれの座標をロボット１０及びレーザ光照射装置２０に発信する。各レーザ光照射装置２０は、目標点Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８の座標を受信すると、レーザ光Ｌの照射方向を定めるために回転し、基準点Ｐ１の位置に交点Ｃを表示する（ステップＳ３、交点を表示する工程）。 Next, the coordinatedesignation device 30 transmits the target point (position coordinates) (step S2). At this time, the coordinates of the target points P5, P6, P7, and P8 for marking are transmitted from the coordinatedesignation device 30 to therobot 10 and the laserlight irradiation device 20. Upon receiving the coordinates of the target points P5, P6, P7, and P8, each laserlight irradiating device 20 rotates to determine the irradiation direction of the laser light L, and displays the intersection C at the position of the reference point P1 (step S3). , The process of displaying the intersection).

基準点Ｐ１に交点Ｃが表示されると、カメラ１６が基準点Ｐ１に表示された交点Ｃを撮影する（ステップＳ４）。ロボット１０は、現在のロボット１０の中心点Ｐ９に対する交点Ｃの位置及び向きをカメラ１６の撮影画像によって認識し、自己の位置及び向きを設定する（ステップＳ５、自己の位置及び向きを認識する工程）。具体的には、図５（ａ）及び図５（ｂ）のカメラ１６の撮影画像Ｂに示されるように、ロボット１０は、撮影画像Ｂに表示される基準点Ｐ１の位置を認識し、撮影画像Ｂの中心点Ｐ１０を基準点Ｐ１に合わせる。 When the intersection C is displayed at the reference point P1, thecamera 16 takes a picture of the intersection C displayed at the reference point P1 (step S4). Therobot 10 recognizes the position and orientation of the intersection C with respect to the center point P9 of thecurrent robot 10 from the captured image of thecamera 16 and sets its own position and orientation (step S5, step of recognizing its own position and orientation). ). Specifically, as shown in the captured image B of thecamera 16 of FIGS. 5A and 5B, therobot 10 recognizes the position of the reference point P1 displayed on the captured image B and captures the image. The center point P10 of the image B is aligned with the reference point P1.

そして、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、カメラ１６の向きが２本のレーザ光Ｌの交差角度θ１となるようにカメラ１６の傾きを調整し、カメラ１６の向きがＸ軸及びＹ軸の双方に合うようにカメラ１６を回転する。そして、カメラ１６の位置を基準点Ｐ１、Ｘ軸に対するカメラ１６の中心線が成す角度θ３を９０°にするようにカメラ１６を移動させると共に、ロボット１０の位置と方向角θ２を決定する。 Then, as shown in FIGS. 6A and 6B, the inclination of thecamera 16 is adjusted so that the orientation of thecamera 16 is the intersection angle θ1 of the two laser beams L, and the orientation of thecamera 16 is adjusted. Rotates thecamera 16 so that is aligned with both the X-axis and the Y-axis. Then, thecamera 16 is moved so that the angle θ3 formed by the center line of thecamera 16 with respect to the reference point P1 and the X-axis is 90 °, and the position and the direction angle θ2 of therobot 10 are determined.

続いて、レーザ光照射装置２０を回転し目標点Ｐ５の位置に交点Ｃを表示する（ステップＳ６）。そして、ロボット１０は、自己の位置及び向きに基づいて墨出しの位置である目標点Ｐ５に表示された交点Ｃに向かって移動する（ステップＳ７、移動する工程）。ロボット１０は、目標点Ｐ５に向かって移動した後、目標点Ｐ５に表示された交点Ｃの位置と交差角度θ１をカメラ１６の撮影によって認識し、自己の位置及び向きを補正すると共に目標点Ｐ５に墨出しを行う（ステップＳ８）。 Subsequently, the laserlight irradiation device 20 is rotated to display the intersection C at the position of the target point P5 (step S6). Then, therobot 10 moves toward the intersection C displayed at the target point P5, which is the marking position, based on its own position and orientation (step S7, moving step). After moving toward the target point P5, therobot 10 recognizes the position of the intersection C displayed at the target point P5 and the intersection angle θ1 by taking a picture of thecamera 16, corrects its own position and direction, and corrects the target point P5. (Step S8).

目標点Ｐ５に墨出しを行った後には、全ての目標点（位置座標）に対する墨出しが完了したか否かを判定する（ステップＳ９）。例えば、目標点が目標点Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８であって目標点Ｐ５のみに墨出しを行った時点では、全ての目標点に対する墨出しが完了していないので、ステップＳ６に戻りステップＳ６〜Ｓ８を再度実行する。ロボット１０は、カメラ１６による交点Ｃの撮影画像から目標点Ｐ６に対する位置の誤差を算出し、算出した誤差から向き及び次の移動量を算出する。このように、目標点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８への交点Ｃの表示、交点Ｃへのロボット１０の移動、及び目標点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８への墨出し、を目標点ごとに実行する。そして、全ての目標点に対する墨出しが完了した後に、一連の工程が完了する。 After marking the target points P5, it is determined whether or not the marking for all the target points (position coordinates) is completed (step S9). For example, when the target points are the target points P5, P6, P7, and P8 and only the target points P5 are marked, the marking for all the target points is not completed, so the process returns to step S6 and step S6. ~ S8 is executed again. Therobot 10 calculates a position error with respect to the target point P6 from the image taken by thecamera 16 at the intersection C, and calculates the direction and the next movement amount from the calculated error. In this way, the display of the intersection C at the target points P6, P7, P8, the movement of therobot 10 to the intersection C, and the marking at the target points P6, P7, P8 are executed for each target point. Then, after the marking of all the target points is completed, a series of steps is completed.

次に、本実施形態に係る自律移動方法及び自律移動装置１から得られる作用効果について説明する。本実施形態に係る自律移動方法及び自律移動装置１は、複数のレーザ光照射装置２０のそれぞれからレーザ光Ｌを照射し、複数のレーザ光Ｌが交差して形成されるレーザ光Ｌの交点Ｃを表示する。ロボット１０は、複数のレーザ光照射装置２０によって表示された交点Ｃを撮影するカメラ１６を備え、カメラ１６によって撮影された交点Ｃから自己の位置及び向きを認識する。このように、ロボット１０は、レーザ光Ｌの交点Ｃから自己の位置及び向きを認識し、認識した位置及び向きに基づいて移動するので、レーザ光Ｌの交点Ｃを利用することによってロボット１０の位置及び向きの認識の精度を高めることができる。 Next, the autonomous movement method and the operation and effect obtained from the autonomous movement device 1 according to the present embodiment will be described. The autonomous movement method and the autonomous movement device 1 according to the present embodiment irradiate the laser light L from each of the plurality of laserlight irradiation devices 20, and the intersection C of the laser light L formed by intersecting the plurality of laser light L. Is displayed. Therobot 10 includes acamera 16 that captures the intersection C displayed by the plurality of laserlight irradiation devices 20, and recognizes its own position and orientation from the intersection C photographed by thecameras 16. In this way, therobot 10 recognizes its own position and direction from the intersection C of the laser beam L and moves based on the recognized position and direction. Therefore, by using the intersection C of the laser beam L, therobot 10 can move. The accuracy of position and orientation recognition can be improved.

すなわち、ロボット１０はレーザ光照射装置２０とは別体とされており、ロボット１０とレーザ光照射装置２０との間に機械的誤差は生じないので、位置及び向きの認識の精度を高めることができる。また、レーザ光Ｌの交点Ｃは、地面だけでなく壁、天井及び段差にも表示可能であり、ロボット１０を壁、天井又は段差の近くに移動させてロボット１０に作業をさせることができるので、ロボット１０による作業を効率よく行うことができる。 That is, therobot 10 is separate from the laserlight irradiating device 20, and no mechanical error occurs between therobot 10 and the laserlight irradiating device 20, so that the accuracy of position and orientation recognition can be improved. it can. Further, the intersection C of the laser beam L can be displayed not only on the ground but also on the wall, ceiling and step, and therobot 10 can be moved near the wall, ceiling or step so that therobot 10 can work. , The work by therobot 10 can be performed efficiently.

また、図１に示されるように、ロボット１０は、カメラ１６を移動自在に保持するアーム１５を備える。従って、ロボット１０は、アーム１５を自在に動かすことによってカメラ１６を任意の位置に効率よく移動させることができる。その結果、ロボット１０の作業性を更に高めることができる。 Further, as shown in FIG. 1, therobot 10 includes anarm 15 that movably holds thecamera 16. Therefore, therobot 10 can efficiently move thecamera 16 to an arbitrary position by freely moving thearm 15. As a result, the workability of therobot 10 can be further improved.

また、本実施形態に係る自律移動方法では、ロボット１０及び複数のレーザ光照射装置２０を配置して座標指定装置３０を操作することにより、自動的に墨出し等の作業を行うことができる。従って、熟練していない作業者であっても、座標指定装置３０の簡易な操作によって容易に作業を進めることができる。そして、ロボット１０及び複数のレーザ光照射装置２０によって無人化による作業を行うことができるため、墨出し等の作業の生産性を高めることができる。更に、自動的に作業を行うことによってヒューマンエラーの発生を防止することができる。 Further, in the autonomous movement method according to the present embodiment, by arranging therobot 10 and a plurality of laserlight irradiation devices 20 and operating the coordinatedesignation device 30, it is possible to automatically perform work such as marking. Therefore, even an unskilled worker can easily proceed with the work by a simple operation of the coordinatedesignation device 30. Then, since therobot 10 and the plurality of laserlight irradiating devices 20 can perform the work by unmanned operation, the productivity of the work such as marking can be improved. Further, it is possible to prevent the occurrence of human error by performing the work automatically.

また、本実施形態に係る自律移動方法及び自律移動装置１では、ロボット１０及び複数のレーザ光照射装置２０を用いて墨出し等の作業を行うため、トータルステーション及びプリズム等の視準部材を不要とすることができる。従って、トータルステーション及びプリズム等を用いる場合と比較して簡易な構成とすることができるので、墨出し等の作業を簡易な構成で容易に行うことができる。 Further, in the autonomous movement method and the autonomous movement device 1 according to the present embodiment, since therobot 10 and the plurality of laserlight irradiation devices 20 are used to perform work such as marking out, a collimation member such as a total station and a prism is not required. can do. Therefore, since the configuration can be simplified as compared with the case of using a total station, a prism, or the like, operations such as marking can be easily performed with a simple configuration.

また、本実施形態に係る自律移動方法は、ロボット１０の位置測定から目標点Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８の調整までのプロセスが少ないので、測定の誤差が生じにくい。更に、表示された交点Ｃに描写部１７によって点又は線等を描写して作業を行うことができるため、レーザ光Ｌの照射の精度のみに依存して墨出しを行うことができる。従って、墨出しを容易に且つ高精度に行うことができる。また、墨出しを行う目標点Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８が段差、壁又は天井に位置していてもレーザ光Ｌの照射が可能であるため、建設現場Ａの様々な場所に対して自動的に墨出しを行うことができる。 Further, in the autonomous movement method according to the present embodiment, since the process from the position measurement of therobot 10 to the adjustment of the target points P5, P6, P7 and P8 is small, measurement errors are unlikely to occur. Further, since thedrawing unit 17 can draw a point or a line at the displayed intersection C to perform the work, the marking can be performed depending only on the accuracy of the irradiation of the laser beam L. Therefore, marking can be performed easily and with high accuracy. Further, since the laser beam L can be irradiated even if the target points P5, P6, P7, and P8 for marking are located on a step, a wall, or a ceiling, the laser beam L can be automatically applied to various places of the construction site A. Can be sumi-printed.

以上、本発明に係る自律移動方法及び自律移動装置の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲において変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、自律移動方法の工程の内容及び順序、並びに、自律移動装置の各部の構成は、各請求項の要旨を変更しない範囲において種々の変形が可能である。 Although the autonomous movement method and the embodiment of the autonomous movement device according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is modified without changing the gist described in each claim. , Or it may be applied to other things. That is, the contents and order of the steps of the autonomous moving method and the configuration of each part of the autonomous moving device can be variously modified without changing the gist of each claim.

例えば、前述の実施形態では、本体１１、車輪１２、周辺検知カメラ１３及びアーム１５を備えるロボット１０について説明したが、ロボットの形状、大きさ及び数は適宜可能である。例えば、車輪１２の種類又は数を変更してもよいし、アーム１５の構成を変更してもよいし、周辺検知カメラ１３を省略してもよい。また、レーザ光照射装置及び座標指定装置の形状、大きさ、数及び種類についても適宜変更可能である。 For example, in the above-described embodiment, therobot 10 including the main body 11, thewheels 12, theperipheral detection camera 13 and thearm 15 has been described, but the shape, size, and number of the robots can be appropriately adjusted. For example, the type or number ofwheels 12 may be changed, the configuration of thearm 15 may be changed, or theperipheral detection camera 13 may be omitted. Further, the shape, size, number and type of the laser light irradiation device and the coordinate designation device can be changed as appropriate.

また、前述の実施形態では、建設現場Ａにおいて施工の基準となる点又は線を床、壁又は天井に描写する墨出しを自動的に行う自律移動装置１について説明したが、自律移動装置及び自律移動方法では、墨出し以外の作業を行ってもよい。例えば、描写部１７に代えて、ドライバをアーム１５に装着してロボット１０にボルト締めをさせてもよい。また、溶接ガンをアーム１５に装着してロボット１０に溶接をさせてもよい。このように、本発明に係る自律移動方法及び自律移動装置は、様々な作業に適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the autonomous moving device 1 that automatically draws a point or line that serves as a reference for construction on the floor, wall, or ceiling at the construction site A has been described. In the moving method, work other than marking may be performed. For example, instead of thedrawing unit 17, a driver may be attached to thearm 15 and therobot 10 may be bolted. Further, the welding gun may be attached to thearm 15 to cause therobot 10 to weld. As described above, the autonomous movement method and the autonomous movement device according to the present invention can be applied to various operations.

１…自律移動装置、１０…ロボット、１１…本体。１２…車輪、１３…周辺検知カメラ、１５…アーム、１５ａ…基部、１５ｂ…第１アーム部、１５ｃ…第２アーム部、１５ｄ…先端、１５ｅ…側面、１６…カメラ、１７…描写部、２０…レーザ光照射装置、３０…座標指定装置、Ａ…建設現場、Ｂ…撮影画像、Ｃ…交点、Ｌ…レーザ光、Ｐ１，Ｐ２…基準点、Ｐ３，Ｐ４…点、Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８…目標点、Ｐ９，Ｐ１０…中心点、θ１…交差角度、θ２…方向角、θ３…角度。1 ... autonomous mobile device, 10 ... robot, 11 ... main body. 12 ... Wheels, 13 ... Peripheral detection camera, 15 ... Arm, 15a ... Base, 15b ... First arm, 15c ... Second arm, 15d ... Tip, 15e ... Side, 16 ... Camera, 17 ... Depiction, 20 ... Laser light irradiation device, 30 ... Coordinate designation device, A ... Construction site, B ... Photographed image, C ... Intersection point, L ... Laser light, P1, P2 ... Reference point, P3, P4 ... Point, P5, P6, P7, P8 ... target point, P9, P10 ... center point, θ1 ... intersection angle, θ2 ... direction angle, θ3 ... angle.

Claims

Translated fromJapanese

ロボットを自律的に移動させる自律移動方法であって、
座標指定位置によって複数のレーザ光照射装置及び前記ロボットに目標点となる座標の発信を行う工程と、
前記複数のレーザ光照射装置のそれぞれからレーザ光を照射して前記レーザ光の交点である基準点を表示する工程と、
前記ロボットのカメラが前記基準点を撮影することによって前記ロボットが自己の位置及び向きを認識する工程と、
前記複数のレーザ光照射装置のそれぞれからレーザ光を照射して前記レーザ光の交点である目標点を表示する工程と、
前記目標点に向かって前記ロボットが移動する工程と、
前記ロボットのカメラが前記目標点を撮影することによって前記ロボットが自己の位置及び向きを補正する工程と、
を備える自律移動方法。It is an autonomous movement method that moves the robot autonomously.
A process of transmitting coordinates as a target point to a plurality of laser beam irradiation devices and the robot according to a coordinate specified position, and
A step of irradiating a laser beam to display areference point which is the intersection of the laser beam from each ofsaid plurality of laser beam irradiation device,
A process in which the robot recognizes its own position and orientation by photographing thereference point with the camera of the robot.
A step of irradiating laser light from each of the plurality of laser light irradiation devices to display a target point which is an intersection of the laser light, and a step of displaying the target point.
The process of moving the robot toward the target point and
A process in which the robot corrects its own position and orientation by photographing the target point with the camera of the robot.
Autonomous movement method equipped with.