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1. WO2020195892 - INFORMATION PROCESSING DEVICE, PROGRAM, AND INFORMATION PROCESSING METHOD

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明 細 書

発明の名称 情報処理装置、プログラム及び情報処理方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023  

図面の簡単な説明

0024  

発明を実施するための形態

0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112  

符号の説明

0113  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22  

明 細 書

発明の名称 : 情報処理装置、プログラム及び情報処理方法

技術分野

[0001]
 本技術は、自律測位に係る情報処理装置、プログラム及び情報処理方法に関する。

背景技術

[0002]
 ドローンや搬送ロボット等の移動制御には自律測位技術が用いられる。自律測位では、一般に、IMU(inertial measurement unit)、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)、LiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)等が用いられる。しかしながら、IMUを用いた加速度からの演算では、誤差が積算され、精度が不十分となることが多い。また、SLAMやLiDAR等の光学的観測に基づく方式では、消費電力が大きい、精度の環境依存性が大きいという問題がある。
[0003]
 一方、近年では、地磁気を自律測位に用いる方式が検討されている。例えば特許文献1には、地磁気マップを利用して自律測位を行う技術が開示されている。地磁気は屋内では一様ではなく、建物の建材に含まれる鉄筋の配置等によって影響を受けるため、地磁気分布をマッピングした地磁気マップを自律測位に利用することができる。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2018-063679号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 しかしながら、特許文献1に記載の技術では、事前に位置と地磁気を関連付けた測定を行い、地磁気マップデータベースを作成しておく必要がある。また、地磁気マップデータベースを配信する手段も必要となる。さらに、地磁気マップは鉄筋の磁化具合の変化等による影響を受け、経時変化を生じる。このため、定期的に測定を行い、地磁気マップを更新する必要がある。
[0006]
 以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、地磁気マップを要することなく地磁気による自律測位を実現することが可能な情報処理装置、プログラム及び情報処理方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007]
 上記目的を達成するため、本技術に係る情報処理装置は、取得部と、算出部とを具備する。
 上記取得部は、空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得する。
 上記算出部は、上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて移動ベクトルを推定する。
[0008]
 この構成によれば、情報処理装置は、空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を用いて移動ベクトルを推定することが可能であり、地磁気マップを利用する必要がない。したがって、地磁気マップが作成されていない場所であっても自律測位を実行することが可能である。
[0009]
 上記取得部は、移動物体に搭載された磁気検知部から上記磁気勾配及び上記磁気変化を取得し、
 上記算出部は上記移動物体の移動ベクトルを推定してもよい。
[0010]
 上記磁気検知部は、地磁気を検知する複数の磁気センサを備え、
 上記取得部は、上記複数の磁気センサから出力される磁気強度の差分から上記磁気勾配を取得してもよい。
[0011]
 上記磁気検知部は、上記磁気勾配を検知する磁気勾配センサと、上記磁気変化を検知する磁気センサを備えてもよい。
[0012]
 上記取得部及び上記算出部は、上記移動物体に搭載されていてもよい。
[0013]
 上記取得部は、上記移動物体から上記磁気勾配及び上記磁気変化を受信してもよい。
[0014]
 上記算出部は、さらに、上記移動ベクトルに基づいて上記移動物体の移動量を推定してもよい。
[0015]
 上記磁気検知部は、少なくとも2つの磁気センサを備え、
 上記算出部は、1次元移動ベクトルを推定してもよい。
[0016]
 上記磁気検知部は、少なくとも3つの磁気センサを備え、
 上記算出部は、2次元移動ベクトルを推定してもよい。
[0017]
 上記磁気検知部は、少なくとも4つの磁気センサを備え、
 上記算出部は、3次元移動ベクトルを推定してもよい。
[0018]
 上記取得部は、慣性計測装置の出力をさらに取得し、
 上記算出部は、上記慣性計測装置の出力に基づいて算出された速度を上記移動ベクトルによって補正してもよい。
[0019]
 上記取得部は、光学的測位装置の出力をさらに取得し、
 上記算出部は、上記光学的測位装置によって他の移動物体が検出されると上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて算出した移動ベクトルに基づいて上記磁気検知部が搭載された移動物体の移動量を推定してもよい。
[0020]
 上記取得部は、光学的測位装置の出力をさらに取得し、
 上記算出部は、上記光学的測位装置の出力に基づいて推定された第1の移動量と、上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて算出した移動ベクトルに基づいて推定された第2の移動量を比較し、上記第1の移動量と上記第2の移動量の差分が閾値より大きい場合、上記第2の移動量を上記移動物体の移動量として推定してもよい。
[0021]
 上記取得部は、光学的測位装置の出力をさらに取得し、
 上記算出部は、上記光学的測位装置の出力に基づいて推定された第1の移動量と、上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて算出した移動ベクトルに基づいて推定された第2の移動量をセンサフュージョン技術によって統合し、上記移動物体の移動量を推定してもよい。
[0022]
 上記目的を達成するため、本技術に係るプログラムは、取得部と、算出部として情報処理装置を機能させる。
 上記取得部は、空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得する。
 上記算出部は、上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて移動ベクトルを推定する。
[0023]
 上記目的を達成するため、本技術に係る情報処理方法は、取得部が、空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得する。
 算出部が、上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて移動ベクトルを推定する。

図面の簡単な説明

[0024]
[図1] 本技術の実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。
[図2] 地磁気マップの例である。
[図3] 本技術の実施形態に係る情報処理装置の動作原理を示す模式図である。
[図4] 1次元移動ベクトルを推定する同情報処理装置の構成及び動作を示す模式図である。
[図5] 同情報処理装置が備える取得部が取得する空間的な磁気勾配を示すグラフである。
[図6] 同情報処理装置が備える取得部が取得する経時的な磁気変化を示すグラフである。
[図7] 2次元移動ベクトルを推定する同情報処理装置の構成を示す模式図である。
[図8] 2次元移動ベクトルを推定する同情報処理装置の動作を示す模式図である。
[図9] 3次元移動ベクトルを推定する同情報処理装置の構成を示す模式図である。
[図10] 3次元移動ベクトルを推定する同情報処理装置の動作を示す模式図である。
[図11] 同情報処理装置が備える磁気検知部の他の構成を示すブロック図である。
[図12] 同情報処理装置の他の構成を示すブロック図である。
[図13] 本実施形態に係る、慣性計測装置を備える情報処理装置の構成を示すブロック図である。
[図14] 同情報処理装置の測位計算方法を示す模式図である。
[図15] 本実施形態に係る、光学的測位装置を備える情報処理装置の構成を示すブロック図である。
[図16] 同情報処理装置の制御例1を示すフローチャートである。
[図17] 同情報処理装置の制御例2を示すフローチャートである。
[図18] 同情報処理装置の制御例3を示すフローチャートである。
[図19] 同情報処理装置の応用例1を示すフローチャートである。
[図20] 同情報処理装置の応用例1を示すフローチャートである。
[図21] 同情報処理装置の応用例2を示すフローチャートである。
[図22] 本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

発明を実施するための形態

[0025]
 本技術の実施形態に係る情報処理装置について説明する。
[0026]
 [情報処理装置の構成]
 図1は、本実施形態に係る情報処理装置100の構成を示すブロック図である。情報処理装置100は、ロボットやドローン等の移動物体に搭載されているものとすることができる。図1に示すように、情報処理装置100は、磁気検知部110及び情報処理部120を備える。なお、情報処理装置100の各構成は、ハードウェアとソフトウェアの協働によって実現される機能的構成である。
[0027]
 磁気検知部110は、複数の磁気センサ111を備え、情報処理装置100の周囲の空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を検出する。複数の磁気センサ111はそれぞれ地磁気を検出する。各磁気センサ111は地磁気を検出可能なものであればよく、その構成は特に限定されない。磁気検知部110が備える磁気センサ111の数は4つに限られない。
[0028]
 情報処理部120は、取得部121及び算出部122を備える。取得部121は、後述するように磁気検知部110から空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得し、算出部122に供給する。算出部122は、空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化に基づいて情報処理装置100の移動ベクトルを推定する。
[0029]
 [地磁気マップについて]
 図2は、地磁気マップの例を示す模式図であり、地磁気強度を濃淡で表したものである。図2は、例えば屋内の特定の部屋における地磁マップを示す。同図に示すように、地磁気は屋内であっても一様ではなく、建材の鉄筋等の影響で歪んでいる。従来の手法では、図2に示すような地磁気マップを事前の計測により作成し、磁気センサにより検出した地磁気と地磁気マップを比較し、自己の位置を検出していた。
[0030]
 しかしながら、この場合、事前に地磁気マップを作成しておく必要があり、さらに一定期間毎に地磁気マップを更新する必要がある。これに対して本技術に係る手法では、図2に示すような地磁気マップを作成する必要がない。
[0031]
 [移動ベクトル推定について]
 情報処理装置100による移動ベクトルの推定について説明する。図3は、情報処理装置100による移動ベクトルの推定の原理を示す模式図である。同図に示すように、地磁気歪みが存在する環境で情報処理装置100が移動するとする。時刻T1における情報処理装置100を白色で示し、時刻T1から時間a後の時刻T2における情報処理装置100を黒色で示す。
[0032]
 時刻T1において磁気センサ111は、近傍の地磁気を検知し、周辺の地磁気分布を取得する。時刻T1から時刻T2の間で情報処理装置100が移動すると、各磁気センサ111は近傍の地磁気を検知し、周辺の地磁気分布を取得する。
[0033]
 情報処理装置100は時刻T1における地磁気分布と時刻T2における地磁気分布を比較し、情報処理装置100の動きベクトルを算出する。情報処理装置100は算出した動きベクトルを時間aで除算することで情報処理装置100の速度ベクトル(移動ベクトル)を推定する。
[0034]
 以下、移動ベクトルの推定方法についてより具体的に説明する。まず、情報処理装置100が1次元移動ベクトルを検出する方法について説明する。図4は、情報処理装置100を搭載した移動物体150の移動を示す模式図である。移動物体150は例えば台車であり、同図に示すようにレールRに沿ってX方向に移動するとする。
[0035]
 移動物体150の進行方向(X方向)に対して前方と後方にはそれぞれ磁気センサ111が配置されている。以下、移動物体150の前方に配置された磁気センサ111を磁気センサ111fとし、後方に配置された磁気センサ111を磁気センサ111rとする。磁気センサ111fと磁気センサ111rは移動物体150の進行方向(X方向)において一定距離、例えば5cm程度離間するように配置される。
[0036]
 図5は、X方向に沿った位置と地磁気強度の例を示すグラフである。同図に示すように、磁気センサ111fと磁気センサ111rの距離をLとする。また、時刻tにおいて磁気センサ111fが検出する磁気強度をB (t)、時刻tにおいて磁気センサ111rが検出する磁気強度をB (t)とする。ここで、時刻tにおける地磁気強度の位置勾配g (t)[μT/m]は次の(式1)で表される。
[0037]
[数1]


[0038]
 即ち、移動物体150の近傍において地磁気強度はg (t)の傾きを有する。また、図6は、磁気センサ111fによって検出される、時間に対する地磁気強度の例を示すグラフである。同図に示すように、所定の時間Tにおける時間勾配g (t)[μT/s]は次の(式2)で表される。
[0039]
[数2]


[0040]
 即ち、磁気センサ111fで検出された地磁気強度は1秒間でg (t)の勾配を有する。(式1)と(式2)から、次の(式3)を導くことができる。なお、v(t)はL/Tである。
[0041]
[数3]


[0042]
 (式3)を変形して次の(式4)を導くことができる。
[数4]


[0043]
 したがって、X方向に沿った速度v(t)はg (t)/g (t)となり、移動物体150は1秒間でg (t)/g (t)[m]移動したことになる。このように、磁気センサ111fと磁気センサ111rの2つの磁気センサの検出結果に基づいて、1次元での移動物体150の速度(即ち移動ベクトル)を算出することができる。
[0044]
 [情報処理装置の動作]
 上記のように、情報処理装置100は進行方向に沿って位置する少なくとも2つの磁気センサ111によって空間的な磁気勾配(位置勾配g (t))と経時的な磁気変化(時間勾配g (t))を取得することで、1次元での移動ベクトルを算出することが可能である。
[0045]
 具体的には、情報処理装置100において取得部121が、各磁気センサ111のうち進行方向に沿って位置する複数の磁気センサ111から、位置勾配g (t)と時間勾配g (t)を取得する。取得部121は、取得した位置勾配g (t)と時間勾配g (t)を算出部122に供給する。
[0046]
 算出部122は、位置勾配g (t)と時間勾配g (t)から上述のように移動ベクトルv(t)を算出する。さらに算出部122は、移動ベクトルを積分することにより、移動物体150の移動量を算出することが可能である。
[0047]
 [2次元移動ベクトル及び3次元移動ベクトルについて]
 上述のように情報処理装置100では、移動物体の進行方向に沿って配置された2つの磁気センサ111の出力に基づいて1次元の移動ベクトルを算出することが可能であるが、これを2次元及び3次元に拡張することが可能である。
[0048]
 図7は、2次元の移動ベクトルを算出することが可能な情報処理装置100を搭載する移動物体160を示す模式図であり、図8は移動物体160の移動の様子を示す模式図である。同図に示すように、移動物体160は例えば倉庫内等のX-Y平面上を移動可能な台車ロボットである。
[0049]
 図7に示すように、移動物体160には、移動物体160の移動方向(X方向及びY方向)においてそれぞれ離間する4つの磁気センサ111が配置されている。磁気センサ111間の距離はX方向及びY方向においてそれぞれ5cm程度である。
[0050]
 情報処理部120は、X方向及びY方向についてそれぞれ上述のように1次元移動ベクトルを算出し、それを合成することにより2次元移動ベクトルを算出することが可能である。なお、情報処理部120はX方向及びY方向に離間する3つの磁気センサ111の出力に基づいて2次元移動ベクトルを算出することが可能であるが、4つ又はそれ以上の磁気センサ111を備えることによりより高精度に2次元移動ベクトルを算出することが可能である。
[0051]
 さらに情報処理部120は、2次元移動ベクトルを積分することにより、移動物体160のX-Y平面上の移動量を算出することが可能である。
[0052]
 図9は、3次元の移動ベクトルを算出することが可能な情報処理装置100を搭載する移動物体170の模式図である。なお、図9において情報処理部120は図示を省略している。図10は移動物体170の移動の様子を示す模式図である。同図に示すように、移動物体170は例えばX-Y-Z空間を移動可能なドローンである。
[0053]
 図9に示すように、移動物体170には、移動物体170の移動方向(X方向、Y方向及びZ方向)においてそれぞれ離間する8つの磁気センサ111が配置されている。磁気センサ111間の距離はX方向、Y方向及びZ方向においてそれぞれ5cm程度である。
[0054]
 情報処理部120は、X方向、Y方向及びZ方向についてそれぞれ上述のように1次元移動ベクトルを算出し、それを合成することにより3次元移動ベクトルを算出することが可能である。なお、情報処理部120はX方向、Y方向及びZ方向に離間する4つの磁気センサ111の出力に基づいて3次元移動ベクトルを算出することが可能であるが、5つ又はそれ以上の磁気センサ111を備えることによりより高精度に3次元移動ベクトルを算出することが可能である。
[0055]
 さらに情報処理部120は、3次元移動ベクトルを積分することにより、移動物体170のX-Y-Z空間内の移動量を算出することが可能である。
[0056]
 [情報処理装置による効果]
 上記のように情報処理装置100は移動方向に離間して配置された複数の磁気センサ111の出力に基づいて移動ベクトル及び移動量を算出することが可能であり、図2に示すような地磁気マップを必要としない。
[0057]
 このため、地磁気マップを事前に作成しておく必要がなく、初めて利用する場所であっても即座に自律測位を行うことが可能である。また、SLAMやLiDAR等の光学的観測を利用する方式ではカメラが必要であり、消費電力も大きいが、情報処理装置100ではカメラは不要であり、地磁気測定に要する電力は小さいため、消費電力も小さくすることが可能である。
[0058]
 [磁気検知部の他の構成]
 上記のように情報処理装置100は、移動方向に離間して配置された複数の磁気センサ111の出力から空間的な磁気勾配(位置勾配g (t))と経時的な磁気変化(時間勾配g (t))を取得することができる。ここで、情報処理装置100は、複数の磁気センサ111に代えて、磁気勾配センサを用いてもよい。
[0059]
 図11は、磁気勾配センサ112を用いた情報処理装置100の模式図である。同図に示すように、磁気検知部110は、1つの磁気センサ111と1つの磁気勾配センサ112を備える。磁気勾配センサ112は、単独で空間的な磁気勾配(位置勾配g (t)、図5参照)を検出することが可能なセンサである。
[0060]
 取得部121は、磁気勾配センサ112から空間的な磁気勾配(位置勾配g (t))を取得し、磁気センサ111から経時的な磁気変化(時間勾配g (t))を取得することが可能である。磁気勾配センサ112を用いることにより、複数の磁気センサ111を離間させて配置する必要がなくなり、小型の移動物体やHMD(Head Mounted Display)への搭載を容易とすることが可能である。
[0061]
 [情報処理装置の他の構成]
 上記説明では、情報処理装置100が台車ロボット等の移動物体に搭載される場合について説明したが、情報処理装置100は移動物体とは別の装置であってもよい。
[0062]
 図12は、移動物体とは別の装置である情報処理装置100を示す模式図である。同図に示すように、情報処理装置100は移動物体180と接続される。移動物体180は、複数の磁気センサ111を有する磁気検知部110と通信部181を備える。
[0063]
 通信部181は、各磁気センサ111の出力から移動物体180の周囲の空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得し、取得部121に送信する。
[0064]
 取得部121は、通信部181から移動物体180の周囲の空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得し、算出部122に供給する。算出部122は、上述した手法により移動物体180の移動ベクトルを算出する。なお、情報処理装置100には複数の移動物体180がそれぞれ接続されてもよい。
[0065]
 [慣性計測装置との併用]
 情報処理装置100は、磁気検知部110と共に慣性計測装置(IMU:inertial measurement unit)を用いて自律測位を実施してもよい。図13はIMU130を備える情報処理装置100の模式図である。IMU130は、ジャイロセンサ及び加速度センサを内蔵し、情報処理装置100の加速度及び姿勢(角速度)を検出する。
[0066]
 取得部121は、磁気検知部110から空間的な磁気勾配及び経時的な磁気変化を取得すると共に、IMU130から加速度及び姿勢を取得し、算出部122に供給する。
[0067]
 算出部122は、磁気検知部110及びIMU130の出力に基づいて測位計算を実施する。図14は、磁気検知部110及びIMU130の出力に基づく測位計算の手法を示す模式図である。同図に示すように、算出部122はIMU130のジャイロセンサ131から情報処理装置100の角速度を取得し、角速度を積分することにより情報処理装置100の姿勢qを算出する。
[0068]
 さらに算出部122は、IMU130の加速度センサ132から情報処理装置100の加速度を取得し、加速度を積分することにより情報処理装置100の速度Vを算出する。この際、算出部122は、重力加速度の影響をキャンセルするため、姿勢qの値を利用する。
[0069]
 算出部122は、磁気検知部110の出力に基づいて算出した移動ベクトルによって速度Vを補正する。速度Vには加速度を積分したことによる誤差が生じている場合があり、この誤差を移動ベクトルによって補正することができる。
[0070]
 続いて算出部122は速度Vを積分し、情報処理装置100の位置Pを算出する。以上のように、情報処理装置100は、IMU130の検出結果を磁気検知部110の検出結果に基づいて補正することにより、情報処理装置100の位置及び姿勢を高精度に算出することが可能である。
[0071]
 さらに、磁気検知部110のみでは、情報処理装置100の回転運動を捉えることができないが、IMU130の検出結果と磁気検知部110の検出結果を統合することで6軸(並進3軸+回転3軸)の運動を捉えることが可能となる。これにより、情報処理装置100がドローン等に搭載される場合、位置や姿勢をより高精度に推定することができる。
[0072]
 [光学的測位装置との併用]
 情報処理装置100は、上述した磁気検知部110と光学的測位装置を併用して移動体の位置を推定することも可能である。図15は、光学的測位装置140を備える情報処理装置100の構成を示す模式図である。光学的測位装置140は、SLAMやLiDAR等の光学的観測により自己の位置を推定することが可能な装置である。
[0073]
 図15に示すように、取得部121は、磁気検知部110に加えて光学的測位装置140に接続され、光学的測位装置140が推定した移動量を取得することができる。
[0074]
 工場等で複数の台車ロボットが動作している状況を例にとると、台車ロボットには一般的にSLAM/LiDAR等の光学的測位装置が搭載される。しかしながら、光学的測位装置は移動物体が多数存在する場合、移動物体を固定物と誤認識する等し、位置推定精度が低下する。そこで情報処理装置100では次のような制御により位置推定制度の低下を防止することが可能である。
[0075]
 <制御例1>
 図16は、光学的測位装置140を備える情報処理装置100の制御例1を示すフローチャートである。同図に示すように、光学的測位装置140が情報処理装置100の移動量を推定し(St101)、算出部122は取得部121を介してその移動量を取得する。光学的測位装置140によって他の移動物体が検出される(St102:Yes)と、算出部122は光学的測位装置140による推定結果を棄却する(St103)。
[0076]
 続いて算出部122は、取得部121が磁気検知部110から取得した空間的な磁気勾配及び経時的な磁気変化に基づいて移動ベクトルを算出し、移動ベクトルを推定する(St104)。
[0077]
 また、算出部122は、光学的測位装置140によって他の移動物体が検出されない場合(St102:No)、光学的測位装置140によって推定された移動量を情報処理装置100の移動量とする。このように、情報処理装置100は、通常時は光学的測位装置140によって推定された移動量を採用し、他の移動物体が検出されると、磁気検知部110の出力に基づいて移動量を推定する。
[0078]
 光学的測位装置140の観測範囲に他の移動物体が進入すると、光学的測位装置140の位置推定精度が低下する。一方、磁場は距離の3乗で減衰するため、台車ロボット等の移動物体による影響が小さい。このため、光学的測位装置140によって他の移動物体が検出されると磁気検知部110の出力に基づいて移動量を推定することにより、他の移動物体による位置推定精度の低下を防止することが可能である。
[0079]
 <制御例2>
 図17は、光学的測位装置140を備える情報処理装置100の制御例2を示すフローチャートである。同図に示すように、光学的測位装置140が情報処理装置100の移動量(以下、第1移動量)を推定し(St111)、算出部122は取得部121を介して第1移動量を取得する。また、算出部122は、磁気検知部110の出力に基づいて移動量(以下、第2移動量)を推定する(St112)。
[0080]
 続いて算出部122は、第1移動量と第2移動量を比較し、両者の差分を算出する(St113)。算出部122は、差分が所定の閾値より大きい場合(St114:Yes)、第2移動量を情報処理装置100の移動量として採用する(St115)。また、算出部122は、差分が所定の閾値以下の場合(St114:No)、第1移動量を情報処理装置100の移動量として採用する(St116)。
[0081]
 この制御方法では、他の移動物体による影響を受けにくい第2移動量(磁気検知部110の出力に基づく移動量)を基準として第1移動量(光学的測位装置140の推定による移動量)の信頼度を判定し、信頼度に応じてどちらの移動量を採用するかを決定することができる。
[0082]
 <制御例3>
 図18は、光学的測位装置140を備える情報処理装置100の制御例3を示すフローチャートである。同図に示すように、光学的測位装置140が情報処理装置100の移動量を推定し(St121)、算出部122は取得部121を介してその移動量(以下、第1移動量)を取得する。また、算出部122は、磁気検知部110の出力に基づいて移動量(以下、第2移動量)を推定する(St122)。
[0083]
 続いて算出部122は、第1移動量と第2移動量をセンサフュージョン技術により統合する(St123)。センサフュージョン技術にはカルマンフィルタや粒子フィルタ等が含まれる。この制御方法では、高精度であるが他の移動物体による影響を受けやすい第1移動量(光学的測位装置140の推定による移動量)と、他の移動物体による影響を受けにくい第2移動量を統合することで、高精度と他の移動物体に対する耐性を両立させることが可能である。
[0084]
 なお、上記各制御例では台車ロボットを例として説明したが、ドローン等のように3次元に移動可能な移動物体に対して同様に適用可能である。
[0085]
 [応用例]
 情報処理装置100の応用例について説明する。
[0086]
 <応用例1>
 情報処理装置100は、倉庫内で自律走行し、荷物をピッキングするピッキングロボットとして利用することが可能である。倉庫内で複数のピッキングロボットが稼動する場合、SLAM/LiDAR等の光学的測位装置では互いに移動物体として検出され、位置推定精度が低下する。また、倉庫は建屋及び棚による特徴的な磁気歪が存在し、本技術の適用に適する。
[0087]
 図19及び図20は、情報処理装置100を搭載したピッキングロボットの制御フローチャートを示す。ピッキングロボットはホストシステムによってその運行が管理され、情報処理装置100と光学的測位装置140(図15参照)を備える。
[0088]
 同図に示すように、ホストシステムは注文を受注する(St131)すると、データベースを照合し、注文された商品の棚の位置を特定する(St132)。さらにホストシステムは待機中のピッキングロボットに、WiFi等の無線通信によりピッキング命令を送信する(St133)。
[0089]
 ピッキングロボットはピッキング命令を受信(St134)するとピッキング経路を生成し(St135)、移動を開始する。ピッキングロボットは移動中(St136)において上記制御例1で説明した制御方法によってピッキングロボットの移動量を推定する。
[0090]
 即ち、ピッキングロボットは、光学的測位装置140による移動量推定(St137)を行い、光学的測位装置140によって移動物体が検出されると(St138:Yes)、光学的測位装置140による推定結果を棄却し(St139)、磁気検知部110の出力に基づいて移動量を推定する(St140)。
[0091]
 また、算出部122は、光学的測位装置140によって移動物体が検出されない場合(St138:No)、光学的測位装置140による推定結果を採用する。なお、ピッキングロボットは上記制御例2及び制御例3で説明した制御方法によってピッキングロボットの移動量を推定してもよい。
[0092]
 ピッキングロボットは推定した移動量を用いて移動量を更新(St141)する。以下、ピッキングロボットはホストシステムによって指定された棚に到着する(St142)まで上記動作を繰り返す。
[0093]
 図20に示すようにピッキングロボットは棚に到着すると、商品をピッキングし(St143)、ドロップオフ経路を生成する(St144)。その後ピッキングロボットはドロップオフ経路にしたがって、移動を開始する。ピッキングロボットは移動中(St145)において上記制御例1で説明した制御方法によってピッキングロボットの移動量を推定する。
[0094]
 即ち、ピッキングロボットは、光学的測位装置140による移動量推定(St146)を行い、光学的測位装置140によって移動物体が検出されると(St147:Yes)、光学的測位装置140による推定結果を棄却(St148)し、磁気検知部110の出力に基づいて移動量を推定する(St149)。
[0095]
 また、算出部122は、光学的測位装置140によって移動物体が検出されない場合(St147:No)、光学的測位装置140による推定結果を採用する。なお、ピッキングロボットは上記制御例2及び制御例3で説明した制御方法によってピッキングロボットの移動量を推定してもよい。
[0096]
 ピッキングロボットは推定した移動量を用いて移動量を更新(St150)する。以下、ピッキングロボットはドロップオフ地点に到着するまで上記動作を繰り返す。ピッキングロボットはドロップオフ地点に到着するとドロップオフを実行し(St151)、WiFi等の無線通信によりドロップオフの完了をホストシステムに通知する。ホストシステムはこの通知を受信すると商品発送処理を行い(St152)、注文が完了する(St153)。
[0097]
 <応用例2>
 情報処理装置100は、ショッピングモール内で自律走行し、ユーザーを案内する案内ロボットとして利用することが可能である。ショッピングモールのように多人数が存在する場合、SLAM/LiDAR等の光学的測位装置では人が誤認識の原因となり、位置推定精度が低下する。
[0098]
 図18は、情報処理装置100を搭載した案内ロボットの制御フローチャートを示す。案内ロボットは情報処理装置100と光学的測位装置140(図15参照)を備える。
[0099]
 同図に示すように、案内を希望するユーザーが音声指示をする(St161)と、案内ロボットは音声認識処理を実行する(St162)。案内ロボットは目的地を設定して(St163)、案内経路を生成し、(St164)、移動を開始(St165)する。案内ロボットは移動中(St166)において上記制御例1で説明した制御方法によって案内ロボットの移動量を推定する。
[0100]
 即ち、案内ロボットは、光学的測位装置140による移動量推定(St167)を行い、光学的測位装置140によって移動物体(人)が検出されると(St168:Yes)、光学的測位装置140による推定結果を棄却し(St169)、磁気検知部110の出力に基づいて移動量を推定する(St170)。
[0101]
 また、算出部122は、光学的測位装置140によって移動物体が検出されない場合(St168:No)、光学的測位装置140による推定結果を採用する。なお、ピッキングロボットは上記制御例2及び制御例3で説明した制御方法によってピッキングロボットの移動量を推定してもよい。
[0102]
 案内ロボットは推定した移動量を用いて移動量を更新(St171)する。以下、案内ロボットは目的地に到着するまで上記動作を繰り返す。案内ロボットは目的地に到着する(St172)と、案内完了をユーザーに通知する(St173)。
[0103]
 なお、この応用例では案内ロボットによる案内について説明したが、情報処理装置100はHMD(Head Mounted Display)に搭載され、VR(Virtual Reality)又はAR(Augmented Reality)等によってユーザーに経路を提示してもよい。
[0104]
 [ハードウェア構成]
 情報処理装置100のハードウェア構成について説明する。図22は情報処理装置100のハードウェア構成を示す模式図である。同図に示すように、情報処理装置100は、CPU(Central Processing Unit)1001を内蔵している。CPU1001にはバス1004を介して、入出力インタフェース1005が接続されている。バス1004には、ROM(Read Only Memory)1002およびRAM(Random Access Memory)1003が接続されている
[0105]
 入出力インタフェース1005には、ユーザが操作コマンドを入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスよりなる入力部1006、処理操作画面や処理結果の画像を表示デバイスに出力する出力部1007、プログラムや各種データを格納するハードディスクドライブなどよりなる記憶部1008、LAN(Local Area Network)アダプタなどよりなり、インターネットに代表されるネットワークを介した通信処理を実行する通信部1009が接続されている。また、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどのリムーバブル記憶媒体1011に対してデータを読み書きするドライブ1010が接続されている。
[0106]
 CPU1001は、ROM1002に記憶されているプログラム、または磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体1011ら読み出されて記憶部1008にインストールされ、記憶部1008からRAM1003にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM1003にはまた、CPU1001が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
[0107]
 以上のように構成される情報処理装置100では、CPU1001が、例えば、記憶部1008に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース1005及びバス1004を介して、RAM1003にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
[0108]
 情報処理装置100が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記憶媒体1011に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
[0109]
 情報処理装置100では、プログラムは、リムーバブル記憶媒体1011をドライブ1010に装着することにより、入出力インタフェース1005を介して、記憶部1008にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部1009で受信し、記憶部1008にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM1002や記憶部1008に、あらかじめインストールしておくことができる。
[0110]
 なお、情報処理装置100が実行するプログラムは、本開示で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
[0111]
 また、情報処理装置100のハードウェア構成はすべてが一つの装置に搭載されていなくてもよく、複数の装置によって情報処理装置100が構成されていてもよい。また情報処理装置100のハードウェア構成の一部又はネットワークを介して接続されている複数の装置に搭載されていてもよい。
[0112]
 なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
 (1)
 空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得する取得部と、
 上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて移動ベクトルを推定する算出部と
 を具備する情報処理装置。
 (2)
 上記(1)に記載の情報処理装置であって、
 上記取得部は、移動物体に搭載された磁気検知部から上記磁気勾配及び上記磁気変化を取得し、
 上記算出部は上記移動物体の移動ベクトルを推定する
 情報処理装置。
 (3)
 上記(2)に記載の情報処理装置であって、
 上記磁気検知部は、地磁気を検知する複数の磁気センサを備え、
 上記取得部は、上記複数の磁気センサから出力される磁気強度の差分から上記磁気勾配を取得する
 情報処理装置。
 (4)
 上記(2)に記載の情報処理装置であって、
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 上記磁気検知部は、上記磁気勾配を検知する磁気勾配センサと、上記磁気変化を検知する磁気センサを備える
 情報処理装置。
 (5)
 上記(2)から(4)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 上記取得部及び上記算出部は、上記移動物体に搭載されている
 情報処理装置。
 (6)
 上記(2)から(4)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 上記取得部は、上記移動物体から上記磁気勾配及び上記磁気変化を受信する
 情報処理装置。
 (7)
 上記(2)から(6)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 上記算出部は、さらに、上記移動ベクトルに基づいて上記移動物体の移動量を推定する
 情報処理装置。
 (8)
 上記(3)から(7)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 請求項3に記載の情報処理装置であって、
 上記磁気検知部は、少なくとも2つの磁気センサを備え、
 上記算出部は、1次元移動ベクトルを推定する
 情報処理装置。
 (9)
 上記(3)から(7)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 上記磁気検知部は、少なくとも3つの磁気センサを備え、
 上記算出部は、2次元移動ベクトルを推定する
 情報処理装置。
 (10)
 上記(3)から(7)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 上記磁気検知部は、少なくとも4つの磁気センサを備え、
 上記算出部は、3次元移動ベクトルを推定する
 情報処理装置。
 (11)
 上記(2)から(9)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 上記取得部は、慣性計測装置の出力をさらに取得し、
 上記算出部は、上記慣性計測装置の出力に基づいて算出された速度を上記移動ベクトルによって補正する
 情報処理装置。
 (12)
 上記(2)から(9)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 上記取得部は、光学的測位装置の出力をさらに取得し、
 上記算出部は、上記光学的測位装置によって他の移動物体が検出されると上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて算出した移動ベクトルに基づいて上記磁気検知部が搭載された移動物体の移動量を推定する
 情報処理装置。
 (13)
 上記(2)から(9)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 上記取得部は、光学的測位装置の出力をさらに取得し、
 上記算出部は、上記光学的測位装置の出力に基づいて推定された第1の移動量と、上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて算出した移動ベクトルに基づいて推定された第2の移動量を比較し、上記第1の移動量と上記第2の移動量の差分が閾値より大きい場合、上記第2の移動量を上記移動物体の移動量として推定する
 情報処理装置。
 (14)
 上記(2)から(9)のうちいずれか1つに記載の情報処理装置であって、
 上記取得部は、光学的測位装置の出力をさらに取得し、
 上記算出部は、上記光学的測位装置の出力に基づいて推定された第1の移動量と、上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて算出した移動ベクトルに基づいて推定された第2の移動量をセンサフュージョン技術によって統合し、上記移動物体の移動量を推定する
 情報処理装置。
 (15)
 空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得する取得部と、
 上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて移動ベクトルを推定する算出部
 として情報処理装置を機能させるプログラム。
 (16)
 取得部が、空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得し、
 算出部が、上記磁気勾配及び上記磁気変化に基づいて移動ベクトルを推定する
 情報処理方法。

符号の説明

[0113]
 100…情報処理装置
 110…磁気検知部
 111…磁気センサ
 112…磁気勾配センサ
 120…情報処理部
 121…取得部
 122…算出部
 130…IMU
 140…光学的測位装置

請求の範囲

[請求項1]
 空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得する取得部と、
 前記磁気勾配及び前記磁気変化に基づいて移動ベクトルを推定する算出部と
 を具備する情報処理装置。
[請求項2]
 請求項1に記載の情報処理装置であって、
 前記取得部は、移動物体に搭載された磁気検知部から前記磁気勾配及び前記磁気変化を取得し、
 前記算出部は前記移動物体の移動ベクトルを推定する
 情報処理装置。
[請求項3]
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 前記磁気検知部は、地磁気を検知する複数の磁気センサを備え、
 前記取得部は、前記複数の磁気センサから出力される磁気強度の差分から前記磁気勾配を取得する
 情報処理装置。
[請求項4]
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 前記磁気検知部は、前記磁気勾配を検知する磁気勾配センサと、前記磁気変化を検知する磁気センサを備える
 情報処理装置。
[請求項5]
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 前記取得部及び前記算出部は、前記移動物体に搭載されている
 情報処理装置。
[請求項6]
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 前記取得部は、前記移動物体から前記磁気勾配及び前記磁気変化を受信する
 情報処理装置。
[請求項7]
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 前記算出部は、さらに、前記移動ベクトルに基づいて前記移動物体の移動量を推定する
 情報処理装置。
[請求項8]
 請求項3に記載の情報処理装置であって、
 前記磁気検知部は、少なくとも2つの磁気センサを備え、
 前記算出部は、1次元移動ベクトルを推定する
 情報処理装置。
[請求項9]
 請求項3に記載の情報処理装置であって、
 前記磁気検知部は、少なくとも3つの磁気センサを備え、
 前記算出部は、2次元移動ベクトルを推定する
 情報処理装置。
[請求項10]
 請求項3に記載の情報処理装置であって、
 前記磁気検知部は、少なくとも4つの磁気センサを備え、
 前記算出部は、3次元移動ベクトルを推定する
 情報処理装置。
[請求項11]
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 前記取得部は、慣性計測装置の出力をさらに取得し、
 前記算出部は、前記慣性計測装置の出力に基づいて算出された速度を前記移動ベクトルによって補正する
 情報処理装置。
[請求項12]
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 前記取得部は、光学的測位装置の出力をさらに取得し、
 前記算出部は、前記光学的測位装置によって他の移動物体が検出されると前記磁気勾配及び前記磁気変化に基づいて算出した移動ベクトルに基づいて前記磁気検知部が搭載された移動物体の移動量を推定する
 情報処理装置。
[請求項13]
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 前記取得部は、光学的測位装置の出力をさらに取得し、
 前記算出部は、前記光学的測位装置の出力に基づいて推定された第1の移動量と、前記磁気勾配及び前記磁気変化に基づいて算出した移動ベクトルに基づいて推定された第2の移動量を比較し、前記第1の移動量と前記第2の移動量の差分が閾値より大きい場合、前記第2の移動量を前記移動物体の移動量として推定する
 情報処理装置。
[請求項14]
 請求項2に記載の情報処理装置であって、
 前記取得部は、光学的測位装置の出力をさらに取得し、
 前記算出部は、前記光学的測位装置の出力に基づいて推定された第1の移動量と、前記磁気勾配及び前記磁気変化に基づいて算出した移動ベクトルに基づいて推定された第2の移動量をセンサフュージョン技術によって統合し、前記移動物体の移動量を推定する
 情報処理装置。
[請求項15]
 空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得する取得部と、
 前記磁気勾配及び前記磁気変化に基づいて移動ベクトルを推定する算出部
 として情報処理装置を機能させるプログラム。
[請求項16]
 取得部が、空間的な磁気勾配と経時的な磁気変化を取得し、
 算出部が、前記磁気勾配及び前記磁気変化に基づいて移動ベクトルを推定する
 情報処理方法。

図面

[ 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 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]

[ 図 22]