JP4838824B2 - Specific position guidance control method for autonomous mobile robot - Google Patents
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Description
本発明は、自律移動型ロボットの特定位置誘導制御方法に関する。 The present invention relates to a specific position guidance control method for an autonomous mobile robot.
多関節アームロボットや搬送ロボット等の産業用ロボットは古くから知られ工場等では多く用いられている。産業用ロボットはその使用目的が溶接、塗装、運搬等といったように限定されており、アームロボット等のように1箇所に固定されたものや、搬送ロボットのように決められたルートを決められた順序で移動するものがほとんどであった。 Industrial robots such as articulated arm robots and transfer robots have been known for a long time and are often used in factories and the like. Industrial robots are limited in their purpose of use such as welding, painting, transportation, etc., and can be fixed at one place, such as arm robots, or can be routed as in transport robots. Most of them moved in order.
近年、自律移動型のロボットが発表されている。自律移動型ロボットは所定の空間内を自由に移動することができるものであり、人間の住環境下で人間と共存し、産業活動や生産活動等における単純作業や危険作業、難作業等の作業の手助けや、代行を行うことができる。例えば、前記作業としては原子力プラント、火力発電プラント等におけるメンテナンス作業、高層ビルにおける清掃作業、火災現場等の災害現場での救助活動等を挙げることができる。 In recent years, autonomous mobile robots have been announced. Autonomous mobile robots can move freely within a predetermined space, coexist with humans in the human living environment, and work such as simple work, dangerous work, and difficult work in industrial and production activities. Can help and act. For example, examples of the work include maintenance work in a nuclear power plant, a thermal power plant, etc., cleaning work in a high-rise building, rescue activity at a disaster site such as a fire site, and the like.
また、自律移動型ロボットとして1人暮らしの高齢者の家等に設置され、部屋の掃除をしたり、住人の体調管理を行ったり、該住人が家を留守にしたときの留守中の屋内安全確認等の人間の生活に密着した生活支援型ロボットが発表されている。生活支援型ロボットは、一般家庭にも適用可能なロボットとして位置付けられる。 In addition, it is installed as an autonomous mobile robot in the homes of elderly people living alone, cleaning the room, managing the physical condition of the resident, and indoor safety when the resident is away from home. Life support robots that are closely related to human life such as confirmation have been announced. The life support type robot is positioned as a robot applicable to general households.
上述した自律移動型ロボットはいずれも動力として電気を使用する電動式のロボットであり、定期的に該ロボットに電力を供給する必要がある。 Each of the above-described autonomous mobile robots is an electric robot that uses electricity as power, and it is necessary to periodically supply power to the robot.
上述したアームロボットのような固定ロボットの場合、常時電源から電力を供給することが可能であり、搬送ロボットのように決められたルートを決められた順路で移動するロボットの場合、電源ケーブルを介して常時電力を供給してもよく、ルートの途中で電力供給装置を備えることで電力を供給することが可能である。 In the case of a fixed robot such as the arm robot described above, it is possible to always supply power from a power supply. In the case of a robot that moves along a predetermined route, such as a transfer robot, via a power cable. It is possible to always supply power, and it is possible to supply power by providing a power supply device in the middle of the route.
一方、自律移動型ロボットの場合、電源ケーブルを介して常時電力を供給することも可能であるが、電源ケーブルが引っ張られることで抜けたり、障害物に絡まったり、損傷したりする恐れがある。そこで、前記のような自律移動型ロボットでは、充電式バッテリを電源とする方式が一般的である。 On the other hand, in the case of an autonomous mobile robot, it is possible to always supply power via a power cable, but there is a risk that the power cable may be pulled out, entangled with an obstacle, or damaged. Therefore, in the autonomous mobile robot as described above, a method using a rechargeable battery as a power source is common.
ここで問題となってくるのが充電作業である。上述のような用途に用いられる自律移動型ロボットは、自動で動作し続けることで所定の作業をこなすものがほとんどであり、その観点からも、充電作業の自動化が実用化を図る上での問題となる。使用者が、充電のたびにバッテリを交換したり、都度、バッテリを充電器へ接続したりするのは、使用者を煩わせ、作業効率も落ちることになる。また、生活支援型ロボットの場合、住人や家の状況を常に確認する必要があり、特に留守番機能を利用する場合などでは、自動充電が必須の機能となる。 The problem here is charging work. Most of the autonomous mobile robots used in the above-mentioned applications perform predetermined tasks by continuing to operate automatically, and from this point of view, there is a problem in automating charging operations. It becomes. If the user replaces the battery each time it is charged, or connects the battery to the charger each time, the user is bothered and the work efficiency is reduced. In the case of a life support robot, it is necessary to constantly check the status of the resident and the house, and automatic charging is an essential function especially when using the answering machine function.
そこで、自律移動型ロボットのバッテリ充電を自動で行う方法として、いわゆる、充電装置を利用する方法が提案されている。充電装置とはロボットのバッテリを充電するための装置である。また、前記ロボットの中には待機中、充電装置に配置されるようになっているものもある。 Therefore, as a method for automatically charging the battery of the autonomous mobile robot, a method using a so-called charging device has been proposed. The charging device is a device for charging the battery of the robot. Some of the robots are arranged on the charging device during standby.
前記自律移動型ロボットは、バッテリ残量、連続駆動時間、使用者よりの命令等所定の条件が合ったときに、現在進行中の作業を中断して充電装置に向かう。充電装置において、前記ロボットに予め備えられている充電端子と、前記充電装置に予め備えられている給電端子とを、正しく接続することで、該ロボットの内部に備えられている充電バッテリを充電するものである。 When the predetermined condition such as the remaining battery level, the continuous driving time, and a command from the user is met, the autonomous mobile robot interrupts the work currently in progress and proceeds to the charging device. In the charging device, a charging battery provided in the robot is charged by correctly connecting a charging terminal provided in advance in the robot and a power supply terminal provided in advance in the charging device. Is.
ここで、充電装置を用いて自動的に充電作業を行うためには、前記自律移動型ロボットを充電装置に対して正確に誘導するとともに、該ロボットは該充電装置の位置を検出し、該ロボットと該充電装置の間の位置決めを行い、該ロボットに備え付けられた充電端子と該充電装置に備え付けられた給電端子を正しく接続しなくてはならない。 Here, in order to automatically perform the charging operation using the charging device, the autonomous mobile robot is accurately guided to the charging device, the robot detects the position of the charging device, and the robot Positioning between the charging device and the charging device, the charging terminal provided in the robot and the power supply terminal provided in the charging device must be correctly connected.
そこで、前記自律移動型ロボットが、前記自律移動型ロボットに対する充電装置の距離と方向を検知しその方向に向かって、該自律移動型ロボットを充電器装置に誘導させるものが示されている。前記自律移動型ロボットは充電装置に設けられた視認性識別データをカメラにて撮影して、その撮像画像をもとに、自らと充電装置の位置関係及び距離を算出するものである。前記自律移動型ロボットの形状及び(又は)前記充電装置の該自律移動型ロボットとの係合部との形状に特徴を持たせることで、前記自律移動型ロボットは前記充電装置に特定方向にのみ進入できるように構成されている。 In view of this, the autonomous mobile robot detects the distance and direction of the charging device relative to the autonomous mobile robot, and guides the autonomous mobile robot to the charger device in that direction. The autonomous mobile robot captures the visibility identification data provided in the charging device with a camera, and calculates the positional relationship and distance between itself and the charging device based on the captured image. By providing the shape of the autonomous mobile robot and / or the shape of the charging device and the engagement portion of the charging device with the autonomous mobile robot, the autonomous mobile robot can make the charging device only in a specific direction. It is configured to allow entry.
また、上記の方法は前記自律移動型ロボットを任意の位置に、任意の方向からアクセスする必要がある場合も同様である。
前記自律移動型ロボットは、自律移動をすることより障害物を避けて移動することができ、また、前記充電装置の位置を検知して、その位置に向かって移動することは容易にできる。しかしながら、前記自律移動型ロボットの充電端子と、前記充電装置の給電端子とを正しく接続しなくてはならず、前記自律移動型ロボットが前記充電装置への進入方向は限定されている。 The autonomous mobile robot can move while avoiding obstacles by autonomously moving, and can easily move toward the position by detecting the position of the charging device. However, the charging terminal of the autonomous mobile robot and the power supply terminal of the charging device must be correctly connected, and the direction in which the autonomous mobile robot enters the charging device is limited.
上記の問題に対し、従来の発明では、該ロボットと該充電装置の相対的な距離と方位を示すだけであり、充電装置の特定方向からの進入を、該ロボットに対して指令することができない。 To solve the above problem, the conventional invention only indicates the relative distance and direction of the robot and the charging device, and cannot instruct the robot to enter the charging device from a specific direction. .
そこで本発明はこのような問題を鑑みて、自律移動型ロボットが滑らかな動作で任意の場所に、任意の方向から任意の向きで進入することができる自律移動型ロボットの特定位置誘導装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of such problems, the present invention provides a specific position guidance device for an autonomous mobile robot that allows an autonomous mobile robot to enter an arbitrary place from an arbitrary direction in an arbitrary direction with a smooth operation. The purpose is to do.
また、本発明はこのような問題を鑑みて、自律移動型ロボットの充電時に、該自律移動型ロボットが充電装置に任意の方向から任意の向きでアクセスすることができる自律移動型ロボットの特定位置誘導装置を提供することを目的とする。 Further, in view of such a problem, the present invention provides a specific position of the autonomous mobile robot in which the autonomous mobile robot can access the charging device in an arbitrary direction from an arbitrary direction when charging the autonomous mobile robot. An object is to provide a guidance device.
さらに、本発明はこのような問題を鑑みて、自律移動型ロボットが滑らかな動作で任意の場所に、任意の方向から任意の向きで進入することができる自律移動型ロボットの特定位置誘導制御方法を提供することを目的とする。 Furthermore, in view of such problems, the present invention provides a method for controlling the specific position of an autonomous mobile robot that allows an autonomous mobile robot to enter an arbitrary place from an arbitrary direction in an arbitrary direction with a smooth operation. The purpose is to provide.
また、本発明はこのような問題を鑑みて、自律移動型ロボットの充電時に、該自律移動型ロボットが充電装置に任意の方向から任意の向きでアクセスすることができる自律移動型ロボットの特定位置誘導制御方法を提供することを目的とする。 Further, in view of such a problem, the present invention provides a specific position of the autonomous mobile robot in which the autonomous mobile robot can access the charging device in an arbitrary direction from an arbitrary direction when charging the autonomous mobile robot. It is an object to provide a guidance control method.
上記目的を達成するために、本発明は自律移動型ロボットを使用者が任意に選択した特定位置に誘導する自律移動型ロボットの特定位置誘導制御方法であって、前記自律移動型ロボットを移動させる移動ステップと、魚眼レンズを備え前記自律移動型ロボットに搭載された撮像装置にて、前記自律移動型ロボットの周囲の状況を撮影する撮像ステップと、前記撮像ステップにて撮影された前記周囲の状況の画像から、前記特定位置の上方に設けられたマーカであって、2点および当該2点を結んだ直線上以外の位置の1点を示すマーカを抽出するマーカ抽出ステップと、前記マーカ抽出ステップにて前記マーカを抽出できない場合にマーカ抽出のために、前記画像において前記1点が前記2点を結んだ直線上以外の位置となるまで前記撮像装置を傾ける撮像装置傾倒ステップと、前記マーカ抽出ステップにて抽出された前記マーカをもとに前記特定位置の方向を算出する方向算出ステップと、前記マーカをもとに前記自律移動型ロボットと前記特定位置の間の距離を算出する距離算出ステップと、前記マーカをもとに前記自律移動型ロボットと前記特定位置の該ロボット進入する姿勢方向を算出する姿勢方向算出ステップと、前記方向算出ステップにて算出された前記特定位置の方向と、前記距離算出ステップにて算出された前記自律移動型ロボットと前記特定位置との間の距離と、前記姿勢方向算出ステップにて算出された前記自律移動型ロボットと前記特定位置の該ロボット進入する姿勢方向とをもとに前記自律移動型ロボットが前記特定位置への進入を開始する位置である進入開始位置の座標を算出する進入開始位置算出ステップと、を有しており、前記自律移動型ロボットを、前記姿勢方向へ変化させながら前記進入開始位置へ移動させ、前記進入開始位置から前記特定位置の特定に進入させることを特徴とする自律移動型ロボットの特定位置誘導制御方法を提供することができる。
To achieve the above object, the present invention provides a specific position guidance control method for an autonomous mobile robot that guides an autonomous mobile robot to a specific position arbitrarily selected by a user, and moves the autonomous mobile robot. A moving step, an imaging step of photographing a situation around the autonomous mobile robot with an imaging device provided with the fisheye lens and mounted on the autonomous mobile robot, and the surrounding situation photographed in the imaging step A marker extracting step of extracting a marker provided above the specific position and indicating one point at a position other than two points and a straight line connecting the two points; and the marker extracting step. When the marker cannot be extracted, the imaging device is used until the point is located on a line other than the straight line connecting the two points. An imaging device tilting step of tilting, said the direction calculation step of calculating a direction of the specific position on the basis of the markers extracted by the marker extracting step, with the autonomous mobile robot on the basis of the marker specific A distance calculating step for calculating a distance between positions, a posture direction calculating step for calculating a posture direction of the autonomous mobile robot and the robot entering the specific position based on the marker, and a direction calculating step. The calculated direction of the specific position, the distance between the autonomous mobile robot calculated in the distance calculating step and the specific position, and the autonomous mobile robot calculated in the posture direction calculating step And the position at which the autonomous mobile robot starts to enter the specific position based on the posture direction of the specific position toward the robot. An approach start position calculating step for calculating coordinates of the start position, and moving the autonomous mobile robot to the approach start position while changing in the posture direction, from the approach start position to the specific position It is possible to provide a specific position guidance control method for an autonomous mobile robot characterized in that it is made to enter a specific position.
前記制御方法においてマーカ抽出ステップの後に、マーカが抽出できない場合にマーカ抽出のために撮像装置を傾ける撮像装置傾倒ステップを有しているものを例示することができる。
Examples of the control method include an imaging device tilting step that tilts the imaging device for marker extraction when the marker cannot be extracted after the marker extraction step.
この構成によると、マーカが抽出できない場合でも該マーカの位置を見つけ出すことができる。 According to this configuration, the position of the marker can be found even when the marker cannot be extracted.
前記特定位置は前記自律移動型ロボットのバッテリに充電を行う充電装置であり、通常運転時に所定の条件を満たしたときに特定位置誘導制御を開始するものである特定位置誘導制御方法を例示することができる。 The specific position is a charging device that charges the battery of the autonomous mobile robot, and illustrates a specific position guidance control method that starts specific position guidance control when a predetermined condition is satisfied during normal operation. Can do.
前記所定条件として例えば使用者から前記自律移動型ロボットに発行された充電装置での待機指示であるものを挙げることができる。 For example, the predetermined condition may be a standby instruction issued by a user to the autonomous mobile robot.
また、前記所定条件として例えば前記自律移動型ロボットの連続稼働時間が一定時間の超過をしたことを挙げることができる。 Further, as the predetermined condition, for example, the continuous operation time of the autonomous mobile robot has exceeded a certain time.
さらに、前記所定条件として前記自律移動型ロボットのバッテリ残量が所定量を下回ることを例示できる。 Further, as the predetermined condition, it can be exemplified that the remaining battery level of the autonomous mobile robot is below a predetermined amount.
本発明によると、自律移動型ロボットが滑らかな動作で任意の場所に、任意の方向から任意の向きで進入することができる自律移動型ロボットの特定位置誘導制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a specific position guidance control method for an autonomous mobile robot that allows an autonomous mobile robot to enter an arbitrary place from an arbitrary direction in an arbitrary direction with a smooth operation.
また本発明によると、自律移動型ロボットの充電時に、該自律移動型ロボットが充電装置に充電装置に任意の方向から任意の向きでアクセスすることができる自立移動型ロボットの特定位置誘導制御方法を提供することができる。 Also, according to the present invention, there is provided a specific position guidance control method for a self-supporting mobile robot that allows the mobile device to access the charging device in any direction from any direction when charging the autonomous mobile robot. Can be provided.
本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1に自律移動型ロボットを本発明に係る自律移動型ロボットの特定位置誘導装置を用いて充電装置に誘導するものの1例の概略斜視図を示す。
図1に示す自律移動型ロボットAは、人型ロボットであり頭部1と胴体部2と一対の腕部3と人間の足代わりの駆動部4とを有している。自律移動型ロボットAは、それには限定されるものではないが、ここでは生活支援型ロボットであり、使用者と使用者の住環境にて共存している。ロボットAは使用者の体調管理や生活の管理、留守の管理等、時には使用者の生活のパートナとして時には使用者を助けるヘルパーとして動作するものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic perspective view of an example of guiding an autonomous mobile robot to a charging device using the autonomous mobile robot specific position guidance device according to the present invention.
An autonomous mobile robot A shown in FIG. 1 is a humanoid robot, and has a
頭部1には使用者を認識するための前方カメラ11と、部屋の中での自分の位置を認識するための天井カメラ12が搭載されている。天井カメラ12は頭頂部10に設けられており、魚眼レンズ121を備えている。魚眼レンズ121を備えていることで、1つの画像で部屋全体又は略部屋全体を認識することが可能である。また、カメラの代わりにCCD等の撮像手段を用いるものも例示することが可能である。
The
腕部3は人間のひじに当たる第1関節31と人間の手首に当たる第2関節32とを有しており、それぞれ、関節31、32を中心に回動可能に支持されている。また、第2関節32から先には、物をつかむことができるチャック部33が備えられており、数々の動作をこなすことができるようになっている。
The
駆動部4は、自律移動型ロボットAが倒れたり姿勢を崩したりすることなく移動できるものを広く採用することができる。ここでは後述のモータ42を用いて底面に設けられた車輪を回転させることで移動するものを採用している。
As the drive unit 4, one that can move without causing the autonomous mobile robot A to fall down or lose its posture can be widely used. Here, the thing which moves by rotating the wheel provided in the bottom face using the
自律移動型ロボットAは、充電装置CHにて充電されるものであり、同じフロアFLの中に配置されており、充電装置CH進入する前に進入開始位置Spに到達しそこから、所定の姿勢方向(ここでは、前向き又は後ろ向きでロボットAの現在の位置から向きやすい方)に向いて、充電装置CHに直進あるいは後進して進入していく。 The autonomous mobile robot A is charged by the charging device CH, and is disposed in the same floor FL, reaches the entry start position Sp before entering the charging device CH, and from there reaches a predetermined posture. In this direction (here, forward or backward, which is easier to face from the current position of the robot A), the vehicle proceeds straight or backward into the charging device CH.
充電装置CHの上方には、天井カメラ12にて撮影した撮像画像をもとに自律移動型ロボットAと充電装置CHの進入口CH1とのそれぞれの相対的な姿勢方向と、互いの位置関係及び互いの距離を算出するために用いられるマーカMKを備えている。
Above the charging device CH, the relative orientation directions of the autonomous mobile robot A and the entrance CH1 of the charging device CH based on the captured image taken by the
マーカMKは自律移動型ロボットAの身長、換言すれば、床面から魚眼レンズ121までの距離hよりも高い位置Hに取り付けられている。マーカMKの取り付け位置Hは自律移動型ロボットAの位置にかかわらず、魚眼レンズ121を介した撮像画像にマーカMKが写る位置を広く採用できる。本実施例ではマーカMKは充電装置CHに設けられた支持柱CH2に取り付けられているものを採用しているが、支持柱の形状、本数等は自律移動型ロボットAが充電装置CHに進入するときに邪魔にならないもの且つ撮像画像中でマーカMKの邪魔にならないものを広く採用することができる。
The marker MK is attached to the height of the autonomous mobile robot A, in other words, at a position H higher than the distance h from the floor surface to the
図2にマーカの拡大図を示す。図2に示すマーカMKは、それには限定されないが、ここでは、第1の識別部材MK1、第2の識別部材MK2及び第3の識別部材MK3の3つの識別部材を有している。各識別部材は例えばLEDのように発光する部材である。図1に示す実施例中のマーカはマーカMKを用いるものとする。図2に示すマーカMKは第2の識別部材MK2と第3の識別部材MK3が第1の支持部材MS1にて連結支持されている。また、第1の支持部材MS1の中間部より平面視直角に仰角θで取り付けられた第2の支持部材MS2を介して、第1の識別部材MK1が支持されている。第1の支持部材MS1は、自律移動型ロボットAの進入方向αと垂直に且つ床面と平行に配置される。また、第1の識別部材MK1は自律移動型ロボットAが充電装置CHの充電位置で停止したときに魚眼レンズ121の真上又は略真上になるように配置される。
FIG. 2 shows an enlarged view of the marker. The marker MK shown in FIG. 2 includes, but is not limited to, three identification members including a first identification member MK1, a second identification member MK2, and a third identification member MK3. Each identification member is a member that emits light, such as an LED. Assume that the marker MK is used as the marker in the embodiment shown in FIG. In the marker MK shown in FIG. 2, a second identification member MK2 and a third identification member MK3 are connected and supported by a first support member MS1. Further, the first identification member MK1 is supported via a second support member MS2 attached at an elevation angle θ at a right angle in plan view from an intermediate portion of the first support member MS1. The first support member MS1 is arranged perpendicular to the entry direction α of the autonomous mobile robot A and parallel to the floor surface. In addition, the first identification member MK1 is disposed so as to be directly above or substantially above the
この各識別部材MK1、MK2、MK3の配置方法によって自律移動型ロボットAに備えられている天井カメラ12を介して撮影しても、撮像画像中で各識別部材MK1、MK2、MK3が重なって表示されることはない。なぜなら、天井カメラ12は魚眼レンズ121を搭載しており、魚眼レンズ121を介して撮影した場合、各識別部材MK1、MK2、MK3が床面と平行な平面状に配置されている場合、第1の識別部材MK1と第2又は第3の識別部材MK2、MK3が干渉して写る可能性があり、場合によっては完全に隠れてしまう。これを防ぐために第2の支持部材MS2は第1の支持部材MS1に仰角θで取り付けられており、仰角θは自律移動型ロボットAの場所にかかわらず、各識別部材MK1、MK2、MK3が干渉して見えなくなることを防ぐことができる角度を広く採用することが可能である。
Even if images are taken via the
また、図3に図2に示すマーカの他の例の拡大図を示す。
図3に示すマーカMK’は図2に示すマーカMKのうち、第2の識別部材MK2と第3の識別部材MK3が省略されているものである。その他の部分は同一の部材で構成されており、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。マーカMK’は第1の支持部材MS1の両端部MS11、MS12と第1の識別部材MK1の位置関係で、マーカMKと同じ効果を得ることができるものであり、第2の識別部材MK2、第3の識別部材MK3を省いた分だけ、構成が簡略化されその分軽量化、コスト低減に貢献するものである。
また、MS1をライン上のLEDで構成することにより、該MS1の重心を割出して、MKと同等の効果を得ることができ、この構成で画像取得上、LEDの面積が大きくなる分有利になる特徴がある。
FIG. 3 shows an enlarged view of another example of the marker shown in FIG.
The marker MK ′ shown in FIG. 3 is obtained by omitting the second identification member MK2 and the third identification member MK3 from the marker MK shown in FIG. Other parts are composed of the same members, and substantially the same parts are denoted by the same reference numerals. The marker MK ′ can obtain the same effect as the marker MK in the positional relationship between both end portions MS11, MS12 of the first support member MS1 and the first identification member MK1, and the second identification member MK2, The configuration is simplified as much as the
In addition, by configuring the MS1 with LEDs on the line, the center of gravity of the MS1 can be determined and the same effect as the MK can be obtained, and this configuration is advantageous in that the area of the LED is increased for image acquisition. There is a characteristic.
上述の実施例においてはマーカとして3つの識別部材(MK1、MK2、MK3)を有するMKと2つの識別部材(MK1、MS1)を有するMK’を用いて説明しているがそれに限定されるものではなく、天井カメラ12にて撮影された撮像画像で、自律移動型ロボットAと充電装置CHとの相対関係を表す各種データを算出するための画像が得られるものを広く採用することができる。しかしながら本実施例では、識別部材が3つであるマーカMKを用いるものとする。
In the above-described embodiment, the description has been given by using MK having three identification members (MK1, MK2, MK3) and MK ′ having two identification members (MK1, MS1) as markers, but the present invention is not limited to this. Rather, it is possible to widely use images obtained by the
図4に図1に示す自律移動型ロボットの特定位置誘導制御装置の概略構成を表すブロック図を示す。
自律移動型ロボットAは、魚眼レンズ121を介して天井カメラ12にて撮影された撮像画像を画像処理手段5に送信する。画像処理手段5では、撮像画像をもとに、マーカMKの位置を検出し、更にそのマーカMKの位置をもとに自律移動型ロボットAと充電装置CHの進入口CH1との相対的な姿勢方向、相対的な位置関係及び距離を算出する。また、自律移動型ロボットAが充電装置CHに進入を開始するときの進入開始位置Spの算出も行う。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the specific position guidance control device of the autonomous mobile robot shown in FIG.
The autonomous mobile robot A transmits a captured image captured by the
画像処理手段5にて算出された各種データは制御装置Contに送信され、制御装置Contは送信されてきた各種データをもとに、駆動制御手段41に駆動信号を出力し、駆動制御手段41が駆動信号を受信したら駆動信号をもとに駆動部4のモータ42を駆動させて自律移動型ロボットAを充電装置CH進入開始位置Spまで誘導し、自律移動型ロボットAを充電装置CHに充電可能な姿勢方向を保って進入させる。
Various data calculated by the image processing means 5 is transmitted to the control device Cont, and the control device Cont outputs a drive signal to the drive control means 41 based on the various data transmitted, and the drive control means 41 When the driving signal is received, the
図5に図1に示す自律移動型ロボットを充電装置に誘導するときの誘導経路の平面図を示す。図中で矢印は自律移動型ロボットAを示しており、矢印の向きはロボットAの正面方向(姿勢方向)を示している。
自律移動型ロボットAの位置はP1であり、充電装置CHの位置はR1である。まず、自律移動型ロボットAは、天井カメラ12にて画像を撮影する。そのときの画像がPic1である。画像Pic1は自律移動型ロボットAの前方が図面内下方である。
FIG. 5 shows a plan view of a guide route when the autonomous mobile robot shown in FIG. 1 is guided to the charging device. In the figure, the arrow indicates the autonomous mobile robot A, and the direction of the arrow indicates the front direction (posture direction) of the robot A.
The position of the autonomous mobile robot A is P1, and the position of the charging device CH is R1. First, the autonomous mobile robot A captures an image with the
このときの画像をもとに、自分の今の位置の座標、充電装置CHの座標、進入開始位置Spの座標、自律移動型ロボットAと充電装置CHとの距離、自律移動型ロボットA及び充電装置CHの進入口の姿勢方向を算出する。そのとき、現在地P1から進入開始位置Spを経て充電装置CHまでの経路Line1、Line2を設定する。 Based on the image at this time, the coordinates of the current position of the user, the coordinates of the charging device CH, the coordinates of the approach start position Sp, the distance between the autonomous mobile robot A and the charging device CH, the autonomous mobile robot A and the charging The attitude direction of the entrance of the device CH is calculated. At that time, routes Line1 and Line2 from the current location P1 to the charging device CH via the entry start position Sp are set.
自律移動型ロボットAは設定された経路Line1、Line2にしたがって移動を開始する。このとき、自律移動型ロボットAは姿勢方向を進入開始位置Spから充電装置CHに進入するときの姿勢方向へ変化させながら経路Line上を移動する。また経路Line1を移動中に所定のタイミングで撮像画像を撮影し、その画像より、方向、距離、姿勢方向、経路を算出し、正しい経路で移動しているか調べながら進む。位置P2、P3、P4での撮像画像がPic2、Pic3、Pic4となる。 The autonomous mobile robot A starts to move according to the set routes Line1 and Line2. At this time, the autonomous mobile robot A moves on the route Line while changing the posture direction from the approach start position Sp to the posture direction when entering the charging device CH. Further, a captured image is taken at a predetermined timing while moving along the path Line1, and the direction, distance, posture direction, and path are calculated from the image, and the process proceeds while checking whether the path is moving along the correct path. The captured images at the positions P2, P3, and P4 are Pic2, Pic3, and Pic4.
図6に自律移動型ロボットの通常運転から特定位置誘導装置が動作して自律移動型ロボットを特定位置に誘導する場合の一例である充電モードに突入する一例のフローチャートを示す。
自律移動型ロボットAは上述のような与えられた所定の作業を行う通常運転動作をしている(ステップS1)。このときに、使用者から図示を省略したリモコン等から自律移動型ロボットAに待機命令が出たかどうか判別する(ステップS2)。使用者より待機命令が出た場合(ステップS2でYESの場合)、充電モードに突入する(ステップS6)。使用者より待機命令が出ていない場合(ステップS2でNOの場合)通常運転時間内であるかどうか判別する(ステップS3)。ここで通常運転時間とは、使用者のライフサイクル及びロボットAの作業に合わせてあらかじめ決められたロボットAの作業時間帯のことである。
FIG. 6 shows a flowchart of an example of entering the charging mode, which is an example of the case where the specific position guidance device operates from the normal operation of the autonomous mobile robot to guide the autonomous mobile robot to the specific position.
The autonomous mobile robot A performs a normal driving operation for performing the given work as described above (step S1). At this time, it is determined whether or not a standby command is issued to the autonomous mobile robot A from a remote controller or the like (not shown) from the user (step S2). When a standby command is issued from the user (YES in step S2), the charging mode is entered (step S6). When the standby command is not issued from the user (NO in step S2), it is determined whether or not it is within the normal operation time (step S3). Here, the normal operation time is a work time zone of the robot A determined in advance according to the life cycle of the user and the work of the robot A.
通常運転時間で無い場合(ステップS3でNOの場合)充電モードに入る(ステップS6)。通常運転時間内である場合(ステップS3でYESの場合)、自律移動型ロボットAのバッテリの残量を検出する(ステップS4)。バッテリの残量が所定量以下の場合(ステップS4にてNOの場合)充電モードに入る(ステップS6)。バッテリ残量が所定量異常以上の場合(ステップ(S4でYESの場合)自律移動型ロボットAの連続運転時間を検出する(ステップS5)。連続運転時間が所定の時間を超えた場合(ステップS5でYESの場合)充電モードに入る(ステップS6)。運転時間が所定の時間を超えていない場合(ステップS5にてNOの場合)通常運転に戻る(ステップS1)。 If it is not the normal operation time (NO in step S3), the charging mode is entered (step S6). If it is within the normal operation time (YES in step S3), the remaining battery level of the autonomous mobile robot A is detected (step S4). When the remaining amount of the battery is equal to or less than the predetermined amount (NO in step S4), the charging mode is entered (step S6). When the battery remaining amount is equal to or greater than the predetermined amount (step S4: YES), the continuous operation time of the autonomous mobile robot A is detected (step S5) When the continuous operation time exceeds the predetermined time (step S5) If YES, the charging mode is entered (step S6) If the operation time does not exceed the predetermined time (NO in step S5), the operation returns to the normal operation (step S1).
ステップS6にて充電モードに突入した後は、自律移動型ロボットAはその時点で、充電装置CHに向かう。充電が完了した後(ステップS7)、使用者よりの待機命令が解除されているかどうか判別する(ステップS8)。使用者よりの待機命令が解除されていない場合(ステップS8でNOの場合)、処理は終了する。また、待機命令が解除されている場合(ステップS8でYESの場合)通常運転時間内であるかどうか判別する(ステップS9)。通常運転時間内ではない場合(ステップS9にてNOの場合)ステップS9の前に戻り通常運転時間になるまで待機を続ける。また、通常運転時間内である場合(ステップS9にてYESの場合)ステップS1に戻り通常運転を再開する。 After entering the charging mode in step S6, the autonomous mobile robot A moves to the charging device CH at that time. After charging is completed (step S7), it is determined whether or not the standby command from the user has been canceled (step S8). If the standby command from the user has not been released (NO in step S8), the process ends. Further, when the standby command is released (in the case of YES at step S8), it is determined whether it is within the normal operation time (step S9). If it is not within the normal operation time (NO in step S9), the process returns to step S9 and continues to stand by until the normal operation time is reached. If it is within the normal operation time (YES in step S9), the process returns to step S1 to resume normal operation.
以上が、通常運転から充電モードに切り替わる動作手順である。充電モードに切り替わった時点で、自律移動型ロボットAは、特定位置誘導装置にて充電装置CHへ誘導される。図6に示すフローチャートの例では充電モードを例にとったがそれに限定されるものではなく、充電モードを他のオペレーションに置き換えることが可能である。また、通常運転から充電モードに切り替わる条件として、使用者よりの命令、運転時間、バッテリ残量、連続運転時間を用いたものを例示したが、これに限定されるものではなくこれら単独のもの、複数を組み合わせたもの、さらに他の条件を組み合わせるもの等、必要な条件を広く採用することが可能である。 The above is the operation procedure for switching from the normal operation to the charging mode. At the time of switching to the charging mode, the autonomous mobile robot A is guided to the charging device CH by the specific position guiding device. In the example of the flowchart shown in FIG. 6, the charging mode is taken as an example, but the present invention is not limited to this, and the charging mode can be replaced with another operation. In addition, as a condition for switching from the normal operation to the charging mode, the command from the user, the operation time, the battery remaining amount, the one using the continuous operation time is exemplified, but it is not limited to this, these alone ones, Necessary conditions such as a combination of a plurality of elements and a combination of other conditions can be widely adopted.
図7に充電モード時の自律移動型ロボットの動作手順の一例のフローチャートを示す。
まず自律移動型ロボットAの頭部1に設けられた天井カメラ12にて自律移動型ロボットAの周囲の画像を撮影し撮像画像を取得する(ステップS11)。ステップS11にて撮像した撮像画像中のマーカMKを抽出する(ステップS12)。マーカMKの配置、色等より第1、第2、第3の識別部材MK1、MK2、MK3を識別する(ステップS13)。識別したマーカMKをもとに自律移動型ロボットAと充電装置CHの相対方向、相対距離及び自律移動型ロボットAと充電装置CHの進入口の姿勢方向を算出する(ステップS14)。ステップS14にて算出されたデータを基に進入開始位置の座標を算出する(ステップS15)。
FIG. 7 shows a flowchart of an example of an operation procedure of the autonomous mobile robot in the charging mode.
First, an image around the autonomous mobile robot A is captured by the
自己位置の座標をオドメトリなどを用いて測定する(ステップS16)。進入開始位置Spと自己位置との距離を算出する(ステップS17)。制御装置が達成するべき目標(ここでは自律移動型ロボットAが進入開始位置Spに到達したかどうか)が達成されたかどうか判定する(ステップS18)。目標が達成されていない場合(ステップS18にてNOの場合)コマンド(ここでは自律移動型ロボットAの駆動制御手段41に進入開始位置Spに移動するための駆動命令)を発行する(ステップS110)。その後、移動し(ステップS111)、再度ステップS11に戻り画像の取得から繰り返す。また、目標が達成された場合(ステップS18でYESの場合)次の目標(ここでは、進入開始位置Spから充電装置CHへの進入)があるかどうか判別する(ステップS19)。次の目標がない場合(ステップS19でNOの場合)は処理を終了し、次の目標がある場合(ステップS19でYESの場合)、ステップS11に戻り画像の取得から繰り返す。以上を繰り返すことで自律移動型ロボットAを充電装置CHに誘導することができる。 The coordinates of the self position are measured using odometry (step S16). The distance between the entry start position Sp and the self position is calculated (step S17). It is determined whether the target to be achieved by the control device (here, whether the autonomous mobile robot A has reached the entry start position Sp) has been achieved (step S18). If the target has not been achieved (NO in step S18), a command (here, a drive command for moving to the entry start position Sp) is issued to the drive control means 41 of the autonomous mobile robot A (step S110). . Then, it moves (step S111), returns to step S11 again, and repeats from acquisition of an image. If the target is achieved (YES in step S18), it is determined whether or not there is a next target (here, entering from the entry start position Sp to the charging device CH) (step S19). If there is no next target (NO in step S19), the process is terminated. If there is a next target (YES in step S19), the process returns to step S11 and is repeated from the image acquisition. By repeating the above, the autonomous mobile robot A can be guided to the charging device CH.
図8に本発明に係る自律移動型ロボットの特定位置誘導制御装置の他の例を備えた自律移動型ロボットの概略斜視図を、また図9に図8に示す自律移動型ロボットの概略構成のブロック図を示す。
図8において、自律移動型ロボットBは頭部1’を傾倒することができる構造を有している。それ以外の部分は図1に示す自律移動型ロボットAと同一の構造を有しており、同一の部分には同一の符号を付してある。
FIG. 8 is a schematic perspective view of an autonomous mobile robot provided with another example of a specific position guidance control device for an autonomous mobile robot according to the present invention, and FIG. 9 is a schematic configuration of the autonomous mobile robot shown in FIG. A block diagram is shown.
In FIG. 8, the autonomous mobile robot B has a structure capable of tilting the
図8に示す自律移動型ロボットBは、頭部1’に備えられた天井カメラ12の画像中にマーカMKが認識できなかったり、認識できたとしても認識しにくかったりする場合、例えば図8のPicAに示すような画像の場合、頭部1’を傾けることでカメラ12が撮影することができる範囲を変更し、マーカMKを画像内に捉える(画像PicB)ことができるようにするものである。
The autonomous mobile robot B shown in FIG. 8 cannot recognize the marker MK in the image of the
自律移動型ロボットBの概略構成は自律移動型ロボットAと略同一であるが、頭部傾倒制御手段13と傾倒用モータ131とを備えている。カメラ12にて撮影された撮像画像を基に画像処理手段5にてマーカMKを抽出するときに、マーカMKが抽出されなかった場合は、制御装置Contは頭部傾倒制御手段13に頭部1’を傾倒するための傾倒信号を出力する。傾倒信号を受信した頭部傾倒制御手段13は、モータ131を駆動して頭部1’を傾倒する。
The schematic configuration of the autonomous mobile robot B is substantially the same as that of the autonomous mobile robot A, but includes a head tilt control means 13 and a
図10に自律移動型ロボットの他の例の充電モード時の自律移動型ロボットの動作手順の他の例のフローチャートを示す。
自律移動型ロボットBが通常運転から充電モードに入る手順は図6のフローチャートに示す手順と同じである。
FIG. 10 shows a flowchart of another example of the operation procedure of the autonomous mobile robot in the charging mode of another example of the autonomous mobile robot.
The procedure for the autonomous mobile robot B to enter the charging mode from the normal operation is the same as the procedure shown in the flowchart of FIG.
まず自律移動型ロボットBの頭部1’に設けられた天井カメラ12にて自律移動型ロボットBの周囲の画像を撮影し撮像画像を取得する(ステップS21)。
ステップS21にて撮像した撮像画像中のマーカMKを抽出する(ステップS22)。マーカMKが抽出できたかどうか判別する(ステップS23)。マーカMKが抽出できなかった場合、頭部1’を傾倒し撮像範囲を変更する(ステップS24)。その後。再度ステップS21に戻って画像の取得をやり直す。またマーカMKを抽出することができた場合、マーカMKの配置、色等より第1、第2、第3の識別部材MK1、MK2、MK3を識別する(ステップS25)。識別したマーカMKをもとに自律移動型ロボットBと充電装置CHの相対方向、相対距離及び自律移動型ロボットBと充電装置CHの進入口の姿勢方向を算出する(ステップS26)。ステップS26にて算出されたデータを基に進入開始位置の座標を算出する(ステップS27)。
First, an image around the autonomous mobile robot B is taken by the
The marker MK in the captured image captured in step S21 is extracted (step S22). It is determined whether or not the marker MK has been extracted (step S23). If the marker MK cannot be extracted, the head 1 'is tilted to change the imaging range (step S24). afterwards. Returning to step S21 again, the image acquisition is performed again. If the marker MK can be extracted, the first, second, and third identification members MK1, MK2, and MK3 are identified based on the arrangement, color, and the like of the marker MK (step S25). Based on the identified marker MK, the relative direction and the relative distance between the autonomous mobile robot B and the charging device CH and the attitude direction of the entrance of the autonomous mobile robot B and the charging device CH are calculated (step S26). Based on the data calculated in step S26, the coordinates of the entry start position are calculated (step S27).
自己位置の座標をオドメトリ等を用いて測定する(ステップS28)。進入開始位置Spと自己位置との距離を算出する(ステップS29)。制御装置が達成するべき目標(ここでは自律移動型ロボットBが進入開始位置Spに到達したかどうか)が達成されたかどうか判定する(ステップS210)。目標が達成されていない場合(ステップS210にてNOの場合)コマンド(ここでは自律移動型ロボットBの駆動制御手段41に進入開始位置に移動するための駆動命令)を発行する(ステップS212)。その後、自律移動型ロボットBは移動し(ステップS213)、再度ステップS21に戻り画像の取得から繰り返す。また、目標が達成された場合(ステップS210でYESの場合)次の目標(ここでは、進入開始位置Spから充電装置CHへの進入)があるかどうか判別する(ステップS211)。次の目標がない場合(ステップS211でNOの場合)は処理を終了し、次の目標がある場合(ステップS211でYESの場合)、ステップS21に戻り画像の取得から繰り返す。以上を繰り返すことで自律移動型ロボットBを充電装置CHに誘導することができる。 The coordinates of the self position are measured using odometry or the like (step S28). The distance between the entry start position Sp and the self position is calculated (step S29). It is determined whether a target to be achieved by the control device (here, whether the autonomous mobile robot B has reached the entry start position Sp) has been achieved (step S210). If the target has not been achieved (NO in step S210), a command (here, a drive command for moving to the entry start position) is issued to the drive control means 41 of the autonomous mobile robot B (step S212). Thereafter, the autonomous mobile robot B moves (step S213), returns to step S21 again, and repeats from the acquisition of the image. If the target is achieved (YES in step S210), it is determined whether or not there is a next target (here, entering from the entry start position Sp to the charging device CH) (step S211). If there is no next target (NO in step S211), the process ends. If there is a next target (YES in step S211), the process returns to step S21 and repeats from acquisition of an image. By repeating the above, the autonomous mobile robot B can be guided to the charging device CH.
上述の実施例において、マーカMKの識別部材として発光するものを用いて説明をしたがそれに限定されるものではなく、色分け、異なる大きさ等各識別部材を別物として認識することができるものを広く採用することができる。
また、マーカMKの各識別部材MK1、MK2、MK3は自律移動型ロボットA(B)からの指示に従って、発光色を変えたり、発光の順番を決定するものであってもよい。
In the above-described embodiment, the description has been made using the light emitting member as the identification member of the marker MK. However, the present invention is not limited to this, and a wide variety of members that can recognize each identification member as a different object such as color coding or different sizes. Can be adopted.
Further, each identification member MK1, MK2, and MK3 of the marker MK may change the light emission color or determine the light emission order in accordance with an instruction from the autonomous mobile robot A (B).
また、上述の実施例において、撮像手段として設けられた天井カメラのレンズとして魚眼レンズを用いているが、それに限定されるものではなく、例えば、全方位レンズのように部屋全体を1つの画像で撮影することができるレンズを広く採用することができる。 In the above-described embodiment, a fisheye lens is used as a lens of a ceiling camera provided as an imaging unit. However, the present invention is not limited to this. For example, an entire room is photographed as a single image like an omnidirectional lens. A wide range of lenses can be used.
また、上述の実施例において、撮像手段として設けられた天井カメラの撮像範囲を変える方法として、ロボットの頭部を傾ける方法を示しているが、これに限定されるものではなく、ロボット全体を傾けるもの、及びそれに加えて頭部も傾けるもの、天井カメラだけを傾けるもの等、撮像範囲を変えることができるものを広く採用することができる。 In the above-described embodiment, the method of tilting the head of the robot is shown as a method of changing the imaging range of the ceiling camera provided as the imaging means. However, the method is not limited to this, and the entire robot is tilted In addition to this, those that can change the imaging range, such as those that tilt the head and those that tilt only the ceiling camera, can be widely adopted.
本発明によると、自律移動型ロボットが滑らかな動作で任意の場所に、任意の方向から任意の向きで進入することができる自律移動型ロボットの特定位置誘導装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the specific position guidance apparatus of the autonomous mobile robot which an autonomous mobile robot can approach to arbitrary places with arbitrary directions from arbitrary directions can be provided.
また、本発明によると、自律移動型ロボットの充電時に、該自律移動型ロボットが充電装置に充電装置に任意の方向から任意の向きでアクセスすることができる自立移動型ロボットの特定位置誘導装置を提供することができる。 Further, according to the present invention, when charging an autonomous mobile robot, the autonomous mobile robot can access the charging device in any direction from any direction to the charging device. Can be provided.
さらに本発明によると、自律移動型ロボットが滑らかな動作で任意の場所に、任意の方向から任意の向きで進入することができる自律移動型ロボットの特定位置誘導制御方法を提供することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a specific position guidance control method for an autonomous mobile robot that allows an autonomous mobile robot to enter an arbitrary place from an arbitrary direction in an arbitrary direction with a smooth operation.
また本発明によると、自律移動型ロボットの充電時に、該自律移動型ロボットが充電装置に充電装置に任意の方向から任意の向きでアクセスすることができる自立移動型ロボットの特定位置誘導制御方法を提供することができる。 Also, according to the present invention, there is provided a specific position guidance control method for a self-supporting mobile robot that allows the mobile device to access the charging device in any direction from any direction when charging the autonomous mobile robot. Can be provided.
A 自律移動型ロボット
1 頭部
11 前方カメラ
12 天井カメラ
121 魚眼レンズ
13 頭部傾倒制御手段
131 頭部傾倒用モータ
2 胴体部
3 腕部
31 第1関節
32 第2関節
33 チャック
4 駆動部
41 駆動制御手段
42 モータ
5 画像処理手段
CH 充電装置
MK マーカ
A
Claims (5)
前記自律移動型ロボットを移動させる移動ステップと、
魚眼レンズを備え前記自律移動型ロボットに搭載された撮像装置にて、前記自律移動型ロボットの周囲の状況を撮影する撮像ステップと、
前記撮像ステップにて撮影された前記周囲の状況の画像から、前記特定位置の上方に設けられたマーカであって、2点および当該2点を結んだ直線上以外の位置の1点を示すマーカを抽出するマーカ抽出ステップと、
前記マーカ抽出ステップにて前記マーカを抽出できない場合にマーカ抽出のために、前記画像において前記1点が前記2点を結んだ直線上以外の位置となるまで前記撮像装置を傾ける撮像装置傾倒ステップと、
前記マーカ抽出ステップにて抽出された前記マーカをもとに前記特定位置の方向を算出する方向算出ステップと、
前記マーカをもとに前記自律移動型ロボットと前記特定位置の間の距離を算出する距離算出ステップと、
前記マーカをもとに前記自律移動型ロボットと前記特定位置の該ロボット進入する姿勢方向を算出する姿勢方向算出ステップと、
前記方向算出ステップにて算出された前記特定位置の方向と、前記距離算出ステップにて算出された前記自律移動型ロボットと前記特定位置との間の距離と、前記姿勢方向算出ステップにて算出された前記自律移動型ロボットと前記特定位置の該ロボット進入する姿勢方向とをもとに前記自律移動型ロボットが前記特定位置への進入を開始する位置である進入開始位置の座標を算出する進入開始位置算出ステップと、
を有しており、
前記自律移動型ロボットを、前記姿勢方向へ変化させながら前記進入開始位置へ移動させ、前記進入開始位置から前記特定位置に進入させることを特徴とする自律移動型ロボットの特定位置誘導制御方法。 A specific position guidance control method for an autonomous mobile robot for guiding an autonomous mobile robot to a specific position arbitrarily selected by a user,
A moving step of moving the autonomous mobile robot;
An imaging step of photographing a situation around the autonomous mobile robot with an imaging device equipped with a fisheye lens and mounted on the autonomous mobile robot;
A marker provided above the specific position from the image of the surrounding situation photographed in the imaging step, and indicating a point other than two points and a straight line connecting the two points A marker extraction step for extracting
An imaging device tilting step in which the imaging device is tilted until the point in the image is located on a line other than the straight line connecting the two points in order to extract a marker when the marker cannot be extracted in the marker extraction step; ,
A direction calculating step of calculating the direction of the specific position based on the marker extracted in the marker extracting step;
A distance calculating step of calculating a distance between the autonomous mobile robot and the specific position based on the marker;
A posture direction calculating step for calculating a posture direction in which the autonomous mobile robot and the robot approach the specific position based on the marker;
The direction of the specific position calculated in the direction calculation step, the distance between the autonomous mobile robot calculated in the distance calculation step and the specific position, and the posture direction calculation step. An entry start for calculating coordinates of an entry start position, which is a position at which the autonomous mobile robot starts entering the specified position based on the autonomous moving robot and a posture direction of the specified position where the robot enters. A position calculating step;
Have
A specific position guidance control method for an autonomous mobile robot, wherein the autonomous mobile robot is moved to the entry start position while changing in the posture direction, and is made to enter the specific position from the entry start position.
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