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移動体の動作制御装置及びこれを用いたスロッシング制御装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P120008226
整理番号 N12022
掲載日 2012年11月12日
出願番号 特願2012-139656
公開番号 特開2013-030162
登録番号 特許第5988143号
出願日 平成24年6月21日(2012.6.21)
公開日 平成25年2月7日(2013.2.7)
登録日 平成28年8月19日(2016.8.19)
優先権データ
  • 特願2011-140430 (2011.6.24) JP
発明者
  • 酒井 悟
  • 佐藤 正和
  • 永井 和幸
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 移動体の動作制御装置及びこれを用いたスロッシング制御装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】 移動体の状態を反映する画像情報をもとに、特徴量を抽出する手法を用いることはなく移動体を的確に制御することを可能にする移動体の動作制御装置を提供する。
【解決手段】 水を収容した水槽10と、水槽10を一方向に往復動させる駆動部12と、水槽10を視認するカメラ14と、カメラ14により取得された画像情報に基づき駆動部12により水槽10を制御して水槽10内の水を揺動状態から静止状態へ整定する制御部16とを備えるスロッシング制御装置であって、制御部16は、カメラ14から所定周期にしたがって順次取り込まれる水槽10中の水の画像情報を、数ベクトル空間を除くヒルベルト空間における1点と解釈して、安定化制御方法により、水槽10内の水を揺動状態から静止状態へ整定するようにモータ12を制御することを特徴とする。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


鋳造に用いる溶湯、タンクに収容されている油、水といった流体の揺動を防止する方法(スロッシング防止)として、制振装置を設けたり、油や水の表面を監視して制御したりする方法が考えられている。制振装置は容器自体の振動を抑えることにより容器に収容されている油や水等の揺動を防止しようとするものであるが、溶湯を搬送する場合のように容器そのものを動かして使用する場合は、容器の動きを制御することにより、油や水の揺動をできるだけ抑えて搬送することが可能である。このような制御は、いわば、移動体の動きを積極的に利用して油や水の揺動を抑えるものである。



刻々変動する移動体の動作を制御するには、移動体の動作状態、すなわち移動体が現在どんな状態にあるかを検知し、移動体を目標とする動作状態に徐々に導いていく(安定化させる)ように制御する。たとえば、スロッシング防止方法には、容器に収容されている流体の重心の位置に着目し、容器内の流体の揺動とともに変動する重心を流体の静止状態における重心の位置に収束させるように制御する方法がある(特許文献1等)。このような制御方法は、移動体の動作状態を特定の特徴量(この例では重心位置)を抽出し、特徴量を特定の目標値に安定化させるという制御方法である。



制御対象物である移動体の動作状態を検知する方法には、さまざまなセンシング方法がある。カメラで移動体を監視し、得られた移動体の画像情報から移動体の状態を検知する方法もその一つである。移動体を監視(視認)するかわりに、移動体(自動車、ロボット等)に設けたカメラからの画像情報をもとに移動体の動作状態(移動位置等)を検知することも可能である。これらの画像情報をもとに移動体の動作状態を解析して移動体を制御する従来手法は、画像情報から上述した重心位置のような特徴量を検出し、その特徴量に基づいて移動体を制御する方法である。

産業上の利用分野


本発明は画像情報をもとに移動体を駆動制御する制御装置、及びこの制御方法を利用するスロッシング制御装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
制御対象物である移動体と、
移動体を駆動する駆動部と、
前記移動体の動きにともなって変動する検知対象を視認する視認部と、
前記視認部による前記検知対象の画像情報に基づき、前記駆動部を介して前記検知対象が特定の目標状態に整定されるように前記移動体の動きを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
サンプリング周期にしたがって前記視認部から順次入力される個々の画像情報を、輝度値を要素とする行と列の画素からなる行列に変換し、
あらかじめ規定した行列空間の正規直交基底と前記行列との内積を演算して、個々の画像情報の行列の前記正規直交基底の各基底に対応する成分を求め、
安定化制御方法により、
前記個々の画像情報の行列の前記正規直交基底の各基底に対応する成分と、前記検知対象の目標状態における目標画像の行列の前記正規直交基底の各基底に対応する成分とが一致するように、前記移動体を制御することを特徴とする移動体の動作制御装置。

【請求項2】
前記安定化制御方法として、LQG制御方法を利用することを特徴とする請求項1記載の移動体の動作制御装置。

【請求項3】
を収容した移動体としての水槽と、該水槽を一方向に往復動させる駆動部と、前記水槽を視認する視認部としてのカメラカメラにより取得された画像情報に基づき前記駆動部により前記移動体を制御して前記水槽内の水を揺動状態から静止状態へ整定する制御部とを備えるスロッシング制御装置であって、
前記制御部は、
サンプリング周期にしたがって前記視認部から順次入力される個々の画像情報を、輝度値を要素とする行と列の画素からなる行列に変換し、
あらかじめ規定した行列空間の正規直交基底と前記行列との内積を演算して、個々の画像情報の行列の前記正規直交基底の各基底に対応する成分を求め、
安定化制御方法により、
前記個々の画像情報の行列の前記正規直交基底の各基底に対応する成分と、前記検知対象の目標状態における目標画像の行列の前記正規直交基底の各基底に対応する成分とが一致するように、前記移動体を制御することを特徴とするスロッシング制御装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012139656thum.jpg
出願権利状態 登録
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