校准装置、校准系统、移动系统、校准方法以及存储介质

技术领域

本公开涉及校准装置、校准系统、移动系统、校准方法以及存储介质。

背景技术

近年来，为了使移动机器人高精度地动作，要求准确地把握安装于该移动机器人的、检测标识等对象物的传感器的从原点起的位置和姿势。关联的技术例如公开于国际公开第2019/146201号。

在国际公开第2019/146201号中公开有信息处理装置，该信息处理装置具备位置计算部，该位置计算部基于通过第1视觉传感器读取所投影的标识而取得的第1位置信息、和包含通过与第1视觉传感器相对地移动的第2视觉传感器读取标识而取得的位置信息在内的第2位置信息，计算配置第2视觉传感器的可动部的位置。

在国际公开第2019/146201号所公开的信息处理装置中，在第1视觉传感器和第2视觉传感器未安装于能够同时地检测共用的标识的位置的情况下，无法计算配置第2视觉传感器的可动部的位置。即，在关联技术中，存在根据校准对象的传感器(第2视觉传感器)的安装位置而无法进行校准对象的传感器的校准的课题。

发明内容

本公开是鉴于以上的背景而完成的，其目的在于提供一种能够高效地实施安装于移动机器人的传感器的校准的校准装置、校准系统、移动系统、校准方法以及控制程序。

本公开所涉及的校准装置构成为：根据第1传感器对第1标识的检测结果来计算以上述第1传感器为基准的上述第1标识的姿势，上述第1传感器构成为以自身的以原点作为基准的姿势至少是已知的方式安装于移动机器人的规定位置，并能够检测上述第1标识，根据第2传感器对第2标识的检测结果来计算以上述第2传感器为基准的上述第2标识的姿势，上述第2传感器构成为安装于上述移动机器人的与上述规定位置不同的位置，并能够检测以上述第1标识为基准的姿势至少是已知的上述第2标识，并且，根据以上述原点为基准的上述第1传感器的姿势、以上述第1传感器为基准的上述第1标识的姿势、以上述第1标识为基准的上述第2标识的姿势、以及以上述第2传感器为基准的上述第2标识的姿势，来至少计算以上述原点为基准的上述第2传感器的姿势。在该校准装置中，校准对象的第2传感器无需配置于能够与第1传感器同时地检测共用的标识的位置，因此能够与校准对象的第2传感器的安装位置无关地执行该第2传感器的校准。即，该校准装置能够高效地实施安装于移动机器人的传感器的校准。

也可以构成为，以上述第1标识为基准的上述第2标识的位置进一步是已知的，上述第1传感器以自身的以上述原点为基准的位置进一步是已知的方式安装于上述移动机器人的上述规定位置，上述校准装置构成为：根据上述第1传感器对上述第1标识的检测结果来计算以上述第1传感器为基准的上述第1标识的位置和姿势，根据上述第2传感器对上述第2标识的检测结果来计算以上述第2传感器为基准的上述第2标识的位置和姿势，并且，根据以上述原点为基准的上述第1传感器的位置和姿势、以上述第1传感器为基准的上述第1标识的位置和姿势、以上述第1标识为基准的上述第2标识的位置和姿势、以及以上述第2传感器为基准的上述第2标识的位置和姿势，来计算以上述原点为基准的上述第2传感器的位置和姿势。

也可以构成为：上述第1标识是安装有上述第2标识的标识架的、腿、规定形状的部位、以及规定图案的部位中的任意一个。

也可以构成为：上述第1标识是在主面粘贴有上述第2标识的平面部件的、该主面的任意的区域。

也可以构成为：上述第1传感器是构成为能够检测上述第1标识的形状的LiDAR(Light Detection And Ranging)。

本公开所涉及的校准系统具备上述的任意一个校准装置、上述第1传感器和上述第2传感器、以及上述第1标识和上述第2标识。在该校准系统中，校准对象的第2传感器无需配置于能够与第1传感器同时地检测共用的标识的位置，因此能够与校准对象的第2传感器的安装位置无关地执行该第2传感器的校准。即，该校准系统能够高效地实施安装于移动机器人的传感器的校准。

本公开所涉及的移动系统具备上述移动机器人、上述的任意一个校准装置、上述第1传感器和上述第2传感器、以及上述第1标识和上述第2标识。在该移动系统中，校准对象的第2传感器无需配置于能够与第1传感器同时地检测共用的标识的位置，因此不受校准对象的第2传感器的安装位置的影响，能够执行该第2传感器的校准。即，该移动系统能够高效地实施安装于移动机器人的传感器的校准。

本公开所涉及的校准方法是校准装置的校准方法，上述校准方法构成为：根据第1传感器对第1标识的检测结果来计算以上述第1传感器为基准的上述第1标识的姿势，上述第1传感器构成为以自身的以原点作为基准的姿势至少是已知的方式安装于移动机器人的规定位置，并能够检测上述第1标识，根据第2传感器对第2标识的检测结果来计算以上述第2传感器为基准的上述第2标识的姿势，上述第2传感器构成为安装于上述移动机器人的与上述规定位置不同的位置，并能够检测以上述第1标识为基准的姿势至少是已知的上述第2标识，根据以上述原点为基准的上述第1传感器的姿势、以上述第1传感器为基准的上述第1标识的姿势、以上述第1标识为基准的上述第2标识的姿势、以及以上述第2传感器为基准的上述第2标识的姿势，来至少计算以上述原点为基准的上述第2传感器的姿势。在该校准方法中，校准对象的第2传感器无需配置于能够与第1传感器同时地检测共用的标识的位置，因此不受与校准对象的第2传感器的安装位置影响，能够执行该第2传感器的校准。即，该校准方法能够高效地实施安装于移动机器人的传感器的校准。

也可以构成为：以上述第1标识为基准的上述第2标识的位置进一步是已知的，上述第1传感器以自身的以上述原点为基准的位置进一步是已知的方式安装于上述移动机器人的上述规定位置，在上述校准装置的校准方法中，根据上述第1传感器对上述第1标识的检测结果来计算以上述第1传感器为基准的上述第1标识的位置和姿势，根据上述第2传感器对上述第2标识的检测结果来计算以上述第2传感器为基准的上述第2标识的位置和姿势，根据以上述原点为基准的上述第1传感器的位置和姿势、以上述第1传感器为基准的上述第1标识的位置和姿势、以上述第1标识为基准的上述第2标识的位置和姿势、以及以上述第2传感器为基准的上述第2标识的位置和姿势，来计算以上述原点为基准的上述第2传感器的位置和姿势。

本公开所涉及的控制程序是使计算机执行基于校准装置的校准处理的控制程序，上述控制程序使计算机执行：根据第1传感器对第1标识的检测结果来计算以上述第1传感器为基准的上述第1标识的姿势的处理，上述第1传感器构成为以自身的以原点作为基准的姿势至少是已知的方式安装于移动机器人的规定位置，并能够检测上述第1标识；根据第2传感器对第2标识的检测结果来计算以上述第2传感器为基准的上述第2标识的姿势的处理，上述第2传感器构成为安装于上述移动机器人的与上述规定位置不同的位置，并能够检测以上述第1标识为基准的姿势至少是已知的上述第2标识；以及根据以上述原点为基准的上述第1传感器的姿势、以上述第1传感器为基准的上述第1标识的姿势、以上述第1标识为基准的上述第2标识的姿势、以及以上述第2传感器为基准的上述第2标识的姿势，来至少计算以上述原点为基准的上述第2传感器的姿势的处理。在该控制程序中，校准对象的第2传感器无需配置于能够与第1传感器同时地检测共用的标识的位置，因此不受校准对象的第2传感器的安装位置影响，能够执行该第2传感器的校准。即，该控制程序能够高效地实施安装于移动机器人的传感器的校准。

也可以构成为，以上述第1标识为基准的上述第2标识的位置进一步是已知的，上述第1传感器以自身的以上述原点为基准的位置进一步是已知的方式安装于上述移动机器人的上述规定位置，通过上述控制程序，使计算机执行：根据上述第1传感器对上述第1标识的检测结果来计算以上述第1传感器为基准的上述第1标识的位置和姿势的处理；根据上述第2传感器对上述第2标识的检测结果来计算以上述第2传感器为基准的上述第2标识的位置和姿势的处理；以及根据以上述原点为基准的上述第1传感器的位置和姿势、以上述第1传感器为基准的上述第1标识的位置和姿势、以上述第1标识为基准的上述第2标识的位置和姿势、以及以上述第2传感器为基准的上述第2标识的位置和姿势，来计算以上述原点为基准的上述第2传感器的位置和姿势的处理。

根据本公开，能够提供一种可以高效地实施安装于移动机器人的传感器的校准的校准装置、校准系统、移动系统、校准方法以及控制程序。

附图说明

根据以下的详细描述和附图，将更全面地理解本公开的上述目的和其他目的、特征以及优点，附图仅作为示例，因此不应被认为限制本公开。

图1是表示实施方式1所涉及的移动系统的结构例的图。

图2是表示图1所示的移动系统的变形例的图。

图3是表示实施方式2所涉及的移动系统的结构例的图。

图4是表示图3所示的移动系统的第1变形例的图。

图5是表示图3所示的移动系统的第2变形例的图。

图6是表示图3所示的移动系统的第3变形例的图。

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但是并不将权利要求书所涉及的发明限定于以下的实施方式。另外，作为用于解决课题的手段，在实施方式中说明的结构并不一定全部是必需的。为了说明的明确化，以下的记载和附图适当地进行了省略和简化。在各附图中，对相同的构件标注相同的附图标记，并根据需要省略了重复说明。

＜实施方式1＞

图1是表示实施方式1所涉及的移动系统1的结构例的图。在本实施方式所涉及的移动系统1中，对于应用于移动机器人的校准装置而言，校准对象的第2传感器无需配置于能够与第1传感器同时检测共用的标识的位置，因此不受校准对象的第2传感器的安装位置影响，能够执行该第2传感器的校准。即，该校准装置能够高效地实施安装于移动机器人的传感器的校准。以下，具体地进行说明。

如图1所示，移动系统1具备移动机器人100、标识(第1标识)M1以及标识(第2标识)M2。在移动机器人100设置有传感器(第1传感器)11、传感器(第2传感器)12以及校准装置13。校准装置13例如具备运算处理装置。此外，标识M1、M2、传感器11、12以及校准装置13构成校准系统。

移动机器人100是能够自主移动的机器人。移动机器人100基于传感器11、12的各自的检测结果来把握自身的位置和朝向。

传感器11构成为能够检测标识M1。例如，传感器11是RGB照相机、动作捕捉照相机、热感照相机、LiDAR、声呐等形状取得传感器、以及受光元件中的、能够检测标识M1的任意一个。此外，LiDAR是激光雷达(Light Detection And Ranging)的简称。

传感器12构成为能够检测标识M2。例如，传感器12是RGB照相机、动作捕捉照相机、热感照相机、LiDAR、声呐等形状取得传感器、以及受光元件中的能够检测标识M2的任意一个。

这里，传感器11安装于移动机器人100的规定位置，以使得传感器11的以移动机器人100的原点s1为基准的位置姿势RP1是已知的。即，与以移动机器人100的原点s1为基准的传感器11的位置姿势RP1有关的信息由校准装置13预先取得。另一方面，传感器12在以移动机器人100的原点s1为基准的位置姿势RP5未知的状态下安装。传感器12是由校准装置13进行位置和姿势的校准的校准对象传感器。

标识M1、M2例如是能够被RGB照相机检测到的校准板、能够被动作捕捉照相机检测到的校准杆、能够被热感照相机检测到的金属制的校准板、具有能够被形状取得传感器检测到的规定的形状的物体、以及发出能够被受光元件受光的光的发光元件的任意一个。在本实施方式中，以标识M1、M2都是具有规定的图案的校准板、且传感器11、12都是RGB照相机的情况为例进行说明。

这里，标识M2设置为以标识M1为基准的位置姿势RP3是已知的。即，与标识M1、M2的相对位置及相对姿势有关的信息由校准装置13预先取得。此外，标识M1、M2例如粘贴于平面部件的同一主面上，由此容易了解标识M1、M2的相对姿势。

校准装置13例如使用运算处理装置来计算以移动机器人100的原点s1为基准的传感器12的位置姿势RP5。更具体而言，校准装置13首先根据传感器11的检测结果来计算以该传感器11为基准的标识M1的位置姿势RP2。另外，校准装置13根据传感器12的检测结果来计算以该传感器12为基准的标识M2的位置姿势RP4。而且，校准装置13根据以原点s1为基准的传感器11的位置姿势RP1、以传感器11为基准的标识M1的位置姿势RP2、以标识M1为基准的标识M2的位置姿势RP3、以及以传感器12为基准的标识M2的位置姿势RP4来计算以原点s1为基准的传感器12的位置姿势RP5。

由此，即使在校准对象的传感器12未设置于能够与传感器11同时检测标识M1的位置的情况下，本实施方式所涉及的移动系统1和用于该移动系统1的校准装置13也能够执行传感器12的位置姿势的校准。即，本实施方式所涉及的移动系统1和用于该移动系统1的校准装置13能够高效地实施安装于移动机器人100的传感器12的位置姿势的校准。

(移动系统1的变形例)

图2是表示移动系统1的变形例作为移动系统1a的图。在移动系统1a中，与移动系统1比较，代替传感器11转而设置有传感器11a。传感器11a是作为形状取得传感器的一种的LiDAR。传感器11a与传感器11的情况相同地安装于移动机器人100的规定位置，以使得以移动机器人100的原点s1为基准的位置姿势RP1是已知的。

另外，在移动系统1a中，标识M2安装于标识架B1。作为LiDAR的传感器11a检测标识架B1的腿B1a的形状作为标识M1。

这里，标识M2安装于该标识架B1，以使得以标识架B1的腿B1a为基准的位置姿势RP3是已知的。即，与标识M2及标识架B1的腿B1a的相对位置和相对姿势有关的信息由校准装置13预先取得。

校准装置13例如使用运算处理装置来计算以移动机器人100的原点s1为基准的传感器12的位置姿势RP5。更具体而言，校准装置13首先根据传感器11a的检测结果来计算以该传感器11a为基准的标识架B1的腿B1a的位置姿势RP2。另外，校准装置13根据由传感器12的检测结果来计算以该传感器12为基准的标识M2的位置姿势RP4。而且，校准装置13根据以原点s1为基准的传感器11a的位置姿势RP1、以传感器11a为基准的标识架B1的腿B1a的位置姿势RP2、以标识架B1的腿B1a为基准的标识M2的位置姿势RP3、以及以传感器12为基准的标识M2的位置姿势RP4来计算以原点s1为基准的传感器12的位置姿势RP5。

由此，移动系统1a能够起到与移动系统1的情况同等的效果。在本实施方式中，以作为LiDAR的传感器11a检测标识架B1的腿B1a的形状作为标识M1的情况为例进行了说明，但是并不限定于此。例如，传感器11a也可以检测标识架B1的腿B1a以外的规定部位的形状、图案作为标识M1。另外，也可以在被传感器11a检测的标识架B1的规定区域粘贴反射带。由此，传感器11a容易检测标识架B1的规定区域。

＜实施方式2＞

图3是表示实施方式2所涉及的移动系统2的结构例的图。在移动系统2中，不进行传感器12的位置的校准而仅进行传感器12的姿势的校准。进行传感器12的位置与姿势中的仅姿势的校准例如假定不要求传感器12的安装位置的高精度的探测的情况、传感器12安装于接头部分导致在固定了传感器12的位置的状态下该传感器12的姿势能够变动的情况等。这里，传感器12的姿势是指以移动机器人100的原点s1为基准的传感器12的滚动、俯仰、偏摆的角度。

在本实施方式中，传感器11安装于移动机器人100的规定位置，以使得以移动机器人100的原点s1为基准的姿势RA1是已知的。即，与以移动机器人100的原点s1为基准的传感器11的姿势RA1有关的信息由校准装置13预先取得。另一方面，传感器12在以移动机器人100的原点s1为基准的姿势RA5未知的状态下安装。传感器12是由校准装置13进行姿势的校准的校准对象传感器。

另外，标识M2设置为以标识M1为基准的姿势RA3是已知的。即，与标识M1、M2的相对姿势有关的信息由校准装置13预先取得。此外，标识M1、M2例如粘贴于平面部件的同一主面上，由此容易了解标识M1、M2的相对姿势。

校准装置13例如使用运算处理装置来计算以移动机器人100的原点s1为基准的传感器12的姿势RA5。更具体而言，校准装置13首先根据传感器11的检测结果来计算以该传感器11为基准的标识M1的姿势RA2。另外，校准装置13根据传感器12的检测结果来计算以该传感器12为基准的标识M2的姿势RA4。而且，校准装置13根据以原点s1为基准的传感器11的姿势RA1、以传感器11为基准的标识M1的姿势RA2、以标识M1为基准的标识M2的姿势RA3、以及以传感器12为基准的标识M2的姿势RA4来计算以原点s1为基准的传感器12的姿势RA5。

由此，即使在校准对象的传感器12未设置于能够与传感器11同时地检测标识M1的位置的情况下，本实施方式所涉及的移动系统2和用于该移动系统2的校准装置13也能够执行传感器12的姿势的校准。即，本实施方式所涉及的移动系统2和用于该移动系统2的校准装置13能够高效地实施安装于移动机器人100的传感器12的姿势的校准。

(移动系统2的第1变形例)

图4是表示移动系统2的第1变形例作为移动系统2a的图。在移动系统2a中，与移动系统2比较，代替传感器11转而设置有传感器11a。传感器11a是作为形状取得传感器的一种的LiDAR。传感器11a与传感器11的情况相同地安装于移动机器人100的规定位置，以使得以移动机器人100的原点s1为基准的姿势RA1是已知的。

另外，在移动系统2a中，标识M2安装于标识架B1。作为LiDAR的传感器11a检测标识架B1的腿B1a的形状作为标识M1。

这里，标识M2安装于该标识架B1，以使得以标识架B1的腿B1a为基准的姿势RA3是已知的。即，与标识M2及标识架B1的腿B1a的相对姿势有关的信息由校准装置13预先取得。

校准装置13例如使用运算处理装置来计算以移动机器人100的原点s1为基准的传感器12的姿势RA5。更具体而言，校准装置13首先根据传感器11a的检测结果来计算以该传感器11a为基准的标识架B1的腿B1a的姿势RA2。另外，校准装置13根据传感器12的检测结果来计算以该传感器12为基准的标识M2的姿势RA4。而且，校准装置13根据以原点s1为基准的传感器11a的姿势RA1、以传感器11a为基准的标识架B1的腿B1a的姿势RA2、以标识架B1的腿B1a为基准的标识M2的姿势RA3、以及以传感器12为基准的标识M2的姿势RA4来计算以原点s1为基准的传感器12的姿势RA5。

由此，移动系统2a能够起到与移动系统2的情况同等的效果。在本实施方式中，以作为LiDAR的传感器11a检测标识架B1的腿B1a的形状作为标识M1的情况为例进行了说明，但是并不限定于此。例如，传感器11a也可以检测标识架B1的腿B1a以外的规定部位的形状作为标识M1。另外，也可以在被传感器11a检测的标识架B1的规定区域粘贴反射带。由此，传感器11a容易检测标识架B1的规定区域。

(移动系统2的第2变形例)

图5是表示移动系统2的第2变形例作为移动系统2b的图。在移动系统2b中，与移动系统2a比较，标识M2粘贴于白板、房间的壁等平面部件B2的主面。作为LiDAR的传感器11a检测平面部件B2的主面的任意的区域B2a的形状(平面部件B2的主面的倾斜)作为标识M1。

这里，标识M2粘贴于平面部件B2的主面，因此标识M2的朝向(姿势)和平面部件B2的主面的朝向(姿势)是相同的。因此，可以说标识M2与平面部件B2的主面(相当于标识M1)的姿势是已知的。

校准装置13例如使用运算处理装置来计算以移动机器人100的原点s1为基准的传感器12的姿势RA5。更具体而言，校准装置13首先根据传感器11a的检测结果来计算以该传感器11a为基准的平面部件B2的主面的区域B2a的姿势(朝向)RA2。另外，校准装置13根据传感器12的检测结果来计算以该传感器12为基准的标识M2的姿势RA4。而且，校准装置13根据以原点s1为基准的传感器11a的姿势RA1、以传感器11a为基准的平面部件B2的主面的区域B2a的姿势(朝向)RA2、以标识架B1的腿B1a为基准的标识M2的姿势RA3、以及以传感器12为基准的标识M2的姿势RA4来计算以原点s1为基准的传感器12的姿势RA5。由此，移动系统2b能够起到与移动系统2、2a的情况同等的效果。

(移动系统2的第3变形例)

图6是表示移动系统2的第3变形例作为移动系统2c的图。

在移动系统2c中，在校准时，例如移动机器人100移动，由此配置为移动机器人100与平面部件B2对置。由此，移动机器人100的原点s1与平面部件B2的主面的任意的区域B2a的朝向(姿势)RA6是已知的。因此，不需要传感器11a。

如上述的那样，标识M2粘贴于平面部件B2的主面，因此标识M2的朝向(姿势)与平面部件B2的主面的朝向(姿势)是相同的。因此，可以说标识M2与平面部件B2的主面(相当于标识M1)的姿势是已知的。

校准装置13例如使用运算处理装置来计算以移动机器人100的原点s1为基准的传感器12的姿势RA5。更具体而言，校准装置13首先根据传感器12的检测结果来计算以该传感器12为基准的标识M2的姿势RA4。而且，校准装置13根据以原点s1为基准的平面部件B2的主面的区域B2a的姿势RA6、和以传感器12为基准的标识M2的姿势RA4来计算以原点s1为基准的传感器12的姿势RA5。由此，移动系统2c能够起到与移动系统2、2a、2b的情况同等的效果。

如以上那样，即使在安装于移动机器人的校准对象的第2传感器未设置于能够与第1传感器同时检测共用的标识的位置的情况下，上述实施方式1、2所涉及的移动系统和用于该移动系统的校准装置也能够执行第2传感器的校准。即，上述实施方式1、2所涉及的移动系统和用于该移动系统的校准装置能够高效地实施安装于移动机器人的第2传感器的校准。

此外，本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离主旨的范围内能够适当地变更。

并且，本公开能够通过使CPU(Central Processing Unit)执行计算机程序来实现校准装置13中的控制处理的一部分或者全部。

上述的程序在由计算机读取的情况下，包括用于使计算机进行在实施方式中说明的一个或者一个以上的功能的命令群(或者软件代码)。程序也可以储存于非临时性的计算机可读介质或者有实体的存储介质。作为例子，计算机可读介质或者有实体的存储介质包括RAM(Random-Access Memory)、ROM(Read-Only Memory)、闪存、SSD(Solid-State Drive)或者其他的存储器技术、CD-ROM、DVD(Digital Versatile Disc)、Blu-ray(注册商标)盘或者其他的光盘储存器、磁盒、磁带、磁盘储存器或者其他的磁储存器设备，但不限于此。也可以在临时性的计算机可读介质或者通信介质上发送程序。作为例子，临时性的计算机可读介质或者通信介质包括电、光学、声学、或者其他的形式的传播信号，但不限于此。

上述的实施方式的一部分或者全部也能够如以下的备注那样记载，但是并不局限于以下。

(备注1)

一种移动系统的校准方法，上述移动系统具备：

移动机器人；

标识，粘贴于平面部件的主面；

传感器，构成为安装于上述移动机器人，并能够检测上述标识；以及

校准装置，

其中，上述移动系统的校准方法构成为：

配置上述移动机器人，以使得上述平面部件的主面与上述移动机器人对置，

通过上述传感器检测上述标识，

使用上述校准装置，根据上述传感器的上述标识的检测结果来计算以上述传感器为基准的上述标识的姿势，

使用上述校准装置，基于计算出的以上述传感器为基准的上述标识的姿势、和通过以上述平面部件的主面与上述移动机器人的上述侧面对置的方式配置上述移动机器人而确定的、以上述移动机器人的原点为基准的上述标识的姿势，来计算以上述原点为基准的上述传感器的姿势。

根据上述公开内容，本公开的实施例显然能够以各种方式变化。不应将这些变化视为脱离本公开的主旨和范围，并且对于本领域技术人员而言，所有这些变更显然包括在技术方案的范围内。