JP3601737B2

JP3601737B2 - 搬送ロボットシステム

Info

Publication number: JP3601737B2
Application number: JP10331296A
Authority: JP
Inventors: 研司松熊; 正昭藤崎; 宗重山崎; 直登下園; 真司神田; 隆内山; 昌伸上田
Original assignee: 技術研究組合医療福祉機器研究所
Priority date: 1996-03-30
Filing date: 1996-03-30
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2016-03-30
Also published as: JPH09267276A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自律制御可能な搬送ロボットにおける、特に医療・福祉施設等の人間が通常生活する屋内環境において食事トレイやリネン類等の移載，移送作業などの搬送作業に適したロボットシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、少子，高齢化社会を迎えて、施設・医療施設の需要が増加する一方で、施設の人員確保は難しい状況になっている。また、高齢化社会を迎え、介護者の高齢化が進み、食事の配膳・下膳，リネン類等の移送作業は介護者にとっても重労働化すると考えれ、食事トレイやリネン類の移載・移送を伴う搬送作業の自動化が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような背景において、現在開発されている搬送ロボットは、走行経路上にテープ等のガイドを設置し、これに沿って走行するロボットが多く、移送経路が限定されている。このようなロボットを導入する場合にはガイドの設置工事が必要であり、頻繁に変更される医療福祉施設内のベッド位置に対してはその都度工事することになり問題があった。また、被介護者の生活の場である室内を走行する場合でも、室内には多くの日用品があり、ガイドに沿って一定の経路を走行する搬送ロボットは、そこを生活の場としている被介護者に苦痛を与えることになり、その上、施設内で車椅子患者等と擦れ違う場合、患者に避けさせてしまい、安全性や人間社会との適合性に欠けていた。例えば、ベッドサイドからの食事トレイの配膳・下膳作業に対しても、微妙な位置決めが必要であり、このようなガイドに沿って走行する搬送ロボットでは柔軟性に乏しいうえ、作業範囲が限定される問題があった。また走行経路上にテープを貼らない搬送ロボットに関しても、施設内の曲がり角等に目印を設置するなど施設の環境変更が必要となるうえ、居室内での自律走行に関しては、これまでの搬送ロボットの適用は柔軟性が乏しいため難しかった。
【０００４】
また、実用的な搬送ロボットにはマニピュレーション機能を持つものが見受けられず、対象物の移送のみを行うため作業者（看護・介護者など）による対象物の積み下し作業が発生し、結局、看護・介護者への負担となる上、時間的な制約を与えてしまう問題があった。一方、マニピュレーション機能を持つものであっても、マニピュレータは工場や実験室等の場所での作業を想定しており安全性に対する配慮に乏しく、看護・介護者や被介護者のいる環境での使用は難しかった。
【０００５】
また、現状の移送ロボットは、工場内での使用を前提とすることから、作業効率を重視するものであり、人間に与える視覚的印象を配慮した動作および情報の提示、ならびに例えば人間の発する声などに応答するといった親しみある印象を与える反応動作のできる、施設内での使用を前提とした人と共生型のロボットは実用上実現していなかった。そして、現状の移送ロボットは、熟練した特定の者だけが操作することを前提としており、ロボットの特性・機能に熟知し、経験を積んだものだけが円滑に操作できる最低限の操作性だけを有しており、特定の知識や経験の持たない人は容易に操作できないという問題点があった。さらに、工場における定型的な組立作業ラインでは、あらかじめプログラミングされた手順に従って一方向的な処理を行っていた。これらの要因は、本発明で使用を前提としている医療福祉施設内において、介護・看護者などが操作するためには、運用の柔軟性および安全性の面で実用上困難となっていた。
そこで本発明は、医療・福祉施設内の廊下・室内の移動、対象物のロボットとの移載を安全に自律的に行い、医療施設内でのヒューマンインタフェースを考慮した自律動作可能な搬送ロボットシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、食事搬送ロボットシステムに係り、食事トレイを格納できるトレイ格納部と、前記食事トレイを把持可能な多関節多自由度マニピュレータと、前記多関節多自由度マニピュレータに搭載されたマニピュレーション用視覚センサと、前記マニピュレーション用視覚センサの情報に基づいて前記食事トレイを認識するマニピュレーション用環境計測認識装置と、前記トレイ格納部および前記多関節多自由度マニピュレータを搭載して自律移動可能な移動機構と、走行用視覚センサと、前記走行用視覚センサの情報に基づいて走行環境を認識する走行用環境計測認識装置と、前記走行用環境計測認識装置の認識結果に基づいて前記移動機構の動作経路を生成する動作経路生成装置と、前記移動機構に搭載されて操作者とコミニュケーションを行うインタフェース手段と、を有する食事搬送ロボットと、前記食事搬送ロボットの作業監視と遠隔操作が可能な遠隔監視操作部とを備えたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の食事搬送ロボットシステムにおいて、前記多関節多自由度マニピュレータが、前記食事搬送ロボット本体内に格納可能であり、前記食事トレイの把持あるいは支持が可能な手先部分と、外環境と前記トレイ格納部との間隙において前記食事トレイの移送を行う多関節多自由度機構と、接触を未然に回避しかつ万一接触しても危害を与えない安全機構とを備えたことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の食事搬送ロボットシステムにおいて、前記走行用視覚センサが、前記食事搬送ロボット本体の上部に１自由度以上の回転機構を介して設置した２つの視覚センサおよび前記食事搬送ロボット本体の後部に設置した視覚センサからなることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の食事搬送ロボットシステムにおいて、前記移動機構は、前記各装置とこれらを駆動するバッテリ、および前記トレイ格納部を搭載し、底部四隅に配置された旋回自在な４つの被動車輪と、底部中心部に配置され各々独立に制御可能な２つの駆動輪および駆動モータと、前記駆動輪を垂直軸まわりに旋回する操舵モータと、人や機械器具、施設への衝突防止の安全装置とを備え、走行指令に基づき速度制御および操舵角制御を行い自律移動することを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の食事搬送ロボットシステムにおいて、前記食事搬送ロボット内部の前記各装置と双方向に通信できる内部インターフェース装置と、前記食事搬送ロボットの表面に搭載されたタッチパネル付ディスプレイと、前記内部インターフェース装置からの情報を加工して前記タッチパネル付ディスプレイ上にメニューボタン、文字、画像の少なくともいずれかを表示し、看護・介護者、被介護者の少なくともいずれかの操作者が前記メニューボタンを選択することで前記食事搬送ロボットに対して簡単に配膳・下膳作業の指示を行う画像表示操作装置と、前記メニューボタンの選択結果に基づいて前記食事搬送ロボットの動作を制御する情報処理装置とを備えることを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項１記載の食事搬送ロボットシステムにおいて、音響信号を受信できる音声入力装置と、音響信号を発生することのできる音声出力装置と、垂直軸を中心に前記音声入力装置および音声出力装置を回転させることができる回転装置を備え、人間の音声を認識し、その音源の方向に前記装置全体を回転させることで、前記看護・介護者、被介護者の少なくともいずれかの操作者との間で簡単な会話ができることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例として、食事搬送ロボットシステムの例を示す。
図１は本発明に係る搬送ロボットシステムの実施例である医療・福祉施設における食事搬送ロボットシステムの斜視図である。図中番号１０１は食事搭載あるいは返却中の、１０２は食事配膳あるいは下膳中の食事搬送ロボットを示す。食事搬送ロボット１０１および１０２は本体に内蔵するコマンド・画像伝送装置１０３および１０４を通して遠隔監視操作部１０５との間でコマンドや画像の伝送を行い、その情報に従って遠隔操作可能に設定される。また食事搬送ロボット１０１および１０２の搬送作業は事前に作業検証用実時間シミュレータ１０６によって検証され、安全な動作を確認したうえで実行するように設定される。
【０００８】
人手により調理室から食事を載せた配送ワゴン１０７を所定位置に配置した後、遠隔監視操作部１０５から食事搬送ロボット１０１に被介護者のＩＤ，部屋番号など必要なデータを転送し作業開始指令を送出すると、ロボットは配送ワゴン１０７の前まで移動機構部１０８により自律移動する。配送ワゴン１０７内には食事を載せたトレイ１０９が複数格納されており、トレイ１０９上には食事の認識ラベル１１０が各々設置されている。食事搬送ロボット１０１は移動後には本体内に格納されていた多関節多自由度マニピュレータ１１１を食事トレイ１０９に向けて動作させる。マニピュレータ１１１の手首部に設置された視覚センサ１１２により対象トレイ１０９上の認識ラベル１１０を撮像し、マニピュレーション用環境計測認識装置１１３によりこれを認識し、搬送すべき患者の食事を選択した後、手首部の把持機構１１４によって対象トレイ１０９を把持する。マニピュレータ１１１は把持した対象トレイ１０９を食事配送ワゴン１０７から引き出し、搬送ロボット１０１内のトレイ格納部１１５へと格納する。この動作を所定回数繰り返した後、マニピュレータ１１１を再びロボット本体内に格納し、移動機構１０８により居室内ベッドサイドまで移動する。
この間ロボット上部に設置した視覚センサ１１６およびロボット後方に設置した視覚センサ１１７を用いた走行用環境計測認識装置１１８による施設内の特徴部分の抽出結果を用いた自己位置修正情報及び障害物検出情報によって経路の再計画を行う。またロボット本体に配置された障害物センサ１１９を用いた走行制御装置１２０によって走行路上の障害物の認識および回避を行う。
【０００９】
ベッドサイドまできた搬送ロボット１０２はロボット上面のタッチパネル付ディスプレイ１２１および音声処理装置１２２により、被介護者あるいは看護・介護者との間で簡単な会話を行う。その後マニピュレータ１２３を本体内対象トレイ１２４まで動作させ、手首部の把持機構１２５により把持した後、トレイ格納部１２６から引き出す。手首部に設置した視覚センサ１２７の画像情報からマニピュレーション用環境計測認識装置１２８はオーバテーブル１２９の位置を一定時間毎に計測認識し、この位置情報をもとにマニピュレータ１２３はトレイ１２４をオーバテーブル１２９上に設置する。設置後は手首部把持機構１２５を開放し、マニピュレータ１２３を再び本体内に格納する。この動作を居室内の所定の患者に対して繰り返し行った後は、再び元の配送ワゴン１０７まで自律移動によって戻り、新たな食事トレイの取り込みと配膳を繰り返す。ベッドサイドまできた搬送ロボット１０２はロボット上面のタッチパネル付ディスプレイ１２１および音声処理装置１２２により、被介護者あるいは看護・介護者との間で簡単な会話を行う。その後マニピュレータ１２３を本体内対象トレイ１２４まで動作させ、手首部の把持機構１２５により把持した後、トレイ格納部１２６から引き出す。手首部に設置した視覚センサ１２７の画像情報からマニピュレーション用環境計測認識装置１２８はオーバテーブル１２９の位置を一定時間毎に計測認識し、この位置情報をもとにマニピュレータ１２３はトレイ１２４をオーバテーブル１２９上に設置する。設置後は手首部把持機構１２５を開放し、マニピュレータ１２３を再び本体内に格納する。この動作を居室内の所定の患者に対して繰り返し行った後は、再び元の配送ワゴン１０７まで自律移動によって戻り、新たな食事トレイの取り込みと配膳を繰り返す。
【００１０】
食事終了後の下膳時においては、遠隔監視操作部１０５から食事搬送ロボット１０２に作業開始指令を送出すると、食事搬送ロボット１０２はベッドサイドまで自律的に移動し、ロボット上面のタッチパネル付ディスプレイ１２１および音声処理装置１２２により、被介護者あるいは看護・介護者との間で簡単な会話を行う。その後手首部に設置した視覚センサ１２７の画像情報からマニピュレーション用環境計測認識装置１２８はオーバテーブル１２９上のトレイ１２４の位置を一定時間毎に計測認識し、この位置情報をもとにマニピュレータ１２３は手首部把持機構１２５をトレイ１２４まで移動させ、手首部把持機構１２５はトレイ１２４を把持する。マニピュレータ１２３はトレイ１２４を持ち上げ本体内トレイ格納部１１５へと挿入した後、手首部把持機構１２５を開放し、ロボット本体内に格納される。この動作を居室内の所定の患者に対して繰り返し行った後、配送ワゴン１０７まで移動機構部１０８により自律的に移動する。
この間にもロボット上部に設置した視覚センサ１１６およびロボット後方に設置した視覚センサ１１７を用いた走行用環境計測認識装置１１８による施設内の特徴部分抽出結果を用いた自己位置修正情報及び障害物検出情報によって、経路の再計画を行う。またロボット本体に配置された障害物センサ１１９を用いた走行制御装置１２０によって走行路上の障害物の認識および回避を行う。
【００１１】
配送ワゴン１０７の前まで自律移動した食事搬送ロボット１０１は、移動中には本体内に格納されていた多関節多自由度マニピュレータ１１１を本体内トレイ格納部１１５内のトレイ１０９に向けて動作させる。手首部の把持機構１１４によってトレイ１０９を把持すると、マニピュレータ１１１は把持したトレイ１０９を引き出し、配送ワゴン１０７に向けて動作させる。手首部に設置した視覚センサ１１２の画像情報からマニピュレーション用環境計測認識装置１１３は配送ワゴン内の空き位置を計測認識し、この位置情報をもとにマニピュレータ１２３はトレイ１２４を配送ワゴン内の空き位置に挿入する。この動作を本体内トレイ格納部１１５内のトレイ１０９を全て返却するまで繰り返した後、マニピュレータ１１１を再びロボット本体内に格納し、移動機構１０８により次の居室まで移動し、新たな食事トレイの下膳と返却を繰り返す。
【００１２】
図２は食事搬送ロボットの詳細図である。図中符号２０１で示される移動機構部には底部四隅に旋回自在な４つ（４つ以上であってもよい）の被動車輪２０２が配置されている。また底部中心部には２つの駆動輪２０３およびこれを駆動するモータ２０４が配置されており、これらは垂直軸を中心に旋回自在になっている。この駆動輪２０３および駆動モータ２０４を垂直軸回りに旋回させるモータ２０５により、駆動輪２０３自体を任意の角度に操舵可能であり、これにより移動機構部２０１を水平面内の任意の方向に駆動することができる。モータ２０４、２０５およびモータ２０４の制御装置２０６はバッテリ２０７によって電源供給される。バッテリ２０７はまた、食事搬送ロボットの全電源を供給することにより自律移動を可能にする。移動機構部２０１の外周には、安全機構としてバンパ２０８が配置されている。バンパ２０８に設置されたスイッチにより、外環境との接触時には直ちに走行を停止するように設定される。
【００１３】
多関節多自由度マニピュレータ部２０９は、例えば根元に配置された垂直面内の直動自由度２１０と、これによって上下する水平面内の旋回自由度２１１、２１２、２１３と、その先端に配置された把持機構２１４とを有する。自由度２１０〜２１３はそれぞれモータにより独立に制御される。把持機構２１４は図では単純なフォーク式であるが、把持自由度を加えたグリッパ方式であってもよい。またマニピュレータ部２０９全体の軸構成も、例えば根元に垂直面内の旋回自由度と、これによって旋回する水平面内の旋回自由度３つと、その先端に配置された垂直面内の旋回自由度と、それによって旋回する把持機構とからなる構成など、空間内の任意の点に到達可能な他の軸構成であってもよい。
安全装置としては、例えば手首部に設置された視覚センサ２１５の情報により動作空間内の障害物を認識することで動作を中止または変更したり、あるいは各関節内に設置された、滑りを利用した機械的なトルクリミッタにより衝突時の過大な負荷を避けたり、あるいは各関節内に設置されたトルクセンサまたは先端部に設置された力センサの情報を用いて衝突時の外環境へ加わる力を制御したり、といった方法を用いることができる。
【００１４】
トレイ格納部２１６は、例えば食事を載せたトレイ６枚を収納可能な棚状のボックスであり、各トレイはボックス内面両端に設置されたレール２１７によって支持される。トレイ格納部の下部にはマニピュレータ格納用の空間２１８があり、ロボット移動時にはマニピュレータ部２０９をこの空間に収納することで、マニピュレータ２０９と外環境との接触を避けるように設定する。
【００１５】
図３は本発明の制御ブロック図を示す。
走行制御部３０１は、搬送ロボットの基準経路データに基づいて、その経路へ追従するための移動機構部への走行指令を送出することのできる経路追従装置３０２と、ロボット本体に配置された障害物センサからの情報を統合し、走行路上の障害物を認識できる障害物検出部３０３と、この障害物検出部からの情報に基づいて、障害物回避軌道を生成することのできる障害物回避部３０４とからなる。
【００１６】
走行用環境計測認識装置３０５では、ロボット上部の視覚センサからの画像情報に基づいてロボットの環境地図内の位置と走行上の障害物検出を行う。ロボット上部の２台の視覚センサ３０６は少なくとも１自由度の回転機構３０７上に設置されており、認識計測対象の位置に従って前方及び左右に対象を追跡することができる（視野制御装置）。また、後ろに走行する場合（バック等）はロボット後部に取り付けた視覚センサ３０８によって画像を得る。各視覚センサの画像は画像切り替え器３０９を通して、走行用環境計測認識装置３０５に入力される。走行用環境計測認識装置３０５の特徴抽出装置３１０は事前に走行環境内の複数の特徴的な部分をテンプレート画像として持っておき、これらのテンプレート画像と走行中の画像とのマッチングをとり、走行環境内で複数の特徴的な部分を抽出する。自己位置計測装置３１１は得られた画像上の複数の特徴位置を２台の視覚センサを用いたステレオ視により距離計測し、それら結果と環境地図内の特徴位置情報からロボットの自己位置を決定する。障害物検出装置は床面上の障害物を検出し、ステレオ視を用いて障害物位置とその障害物マップを生成する。
【００１７】
経路計画装置３１３は事前に入力された施設内の環境地図情報を持ち、その地図を用いてロボットの位置から目的となる部屋と部屋内の各ベッドまでの基準となる経路（基準経路）を基準経路計画部３１４により生成する。経路再計画部３１５はロボットの走行中に走行用環境計測認識装置３０５で計測された自己位置情報と基準経路情報との比較を行い、基準経路からロボットの走行経路が外れていた場合は修正経路を再計画する。また、走行用環境計測認識装置３０５の生成した障害物マップ情報に基づいて障害物の回避経路を再計画し、基準経路を修正する。
【００１８】
マニピュレーション用環境計測認識装置３１６はマニピュレータの手先部分の２台の視覚センサ３１７またはロボット上部の視覚センサ３０６，３０８の画像情報を用いて、対象物の認識と対象物までの距離計測を行う。食事を搬送するロボットにおける対象物認識装置３１８では、例えば食事トレイの角の部分を事前にテンプレート画像として取得しておき、このテンプレート画像と視覚センサから得られた画像情報から食事トレイの認識ができる。対象物計測装置３１９は対象物認識装置３１８の認識情報に基づいてマニピュレータが食事トレイを把持する部分を、例えばマニピュレータの手先部分の２台の視覚センサ３１７を用いたステレオ視によって計測できる。この計測した結果はマニピュレータ装置３２０に送信され、マニピュレータは計測結果に従って動作する。計測精度が十分な距離では１回の計測で食事トレイを把持できるが、十分な計測精度を得られない距離では、対象物計測装置３１９では画像上の把持位置をマニピュレータ動作中にトラキングさせながら一定時間毎に計測を繰り返し、その計測情報をマニピュレータ部に連続的に送り、マニピュレータの目標位置を修正させながらマニピュレータを動作させる（視覚フィードバックの処理フローは図４参照）。
マニピュレーション用環境計測認識装置３１６内の対象物ラベル識別装置３２１としては、例えば食事ネームプレートに書かれた被介護者の名前をテンプレート画像として取得しておき、配送ワゴン内の食事トレイ上の各被介護者の食事ネームプレートをテンプレートマッチングで識別し、必要な食事トレイの取り出しを指示する。
【００１９】
図５は配膳作業シミュレーションの基本構成である。配膳作業シミュレータでは、作業手順と経路計画装置で生成され基準経路に従った作業シミュレーションを実時間で行う。実時間シミュレーション部はロボットのダイナミクス計算，ロボットと壁やベッド等との干渉チェック，視覚センサのシミュレーションを実時間で行う。さらに、表示やモデル登録も行う。外部インタフェースと作業手順管理は外部とのインタフェースとシミュレーション時に手順管理を行い、ロボット制御部は作業手順に従ったロボット動作のためのモータトルク等を計算する。環境モデル入力は施設環境を入力する。これらの構成要素を用いて配膳作業をシミュレーションする。
まず、ナビゲーション部の基準経路計画部と同じ方法で得られた基準経路に従って、シミュレータ上で搬送ロボットを動作させる。このとき、走行中に廊下の壁や事前に入力している長椅子等に搬送ロボットが接触しないか、走行経路が妥当かをチェックできる。また、室内の走行においては配膳順序が妥当であるか等をチェックできる。また、各ベッドへの食事の配膳方法、下膳方法に関してもマニピュレータの動きをシミュレーションによって検証でき、問題がある場合は変更が可能である。
【００２０】
図６は、情報提示装置の構成図である。図中符号４０１で示される情報提示装置には、ロボット表面に張り付けたタッチパネル付表示装置４０２を備える。情報提示処理装置４０３は、マニピュレータや移動機構等のロボット内部の装置と通信を行う内部インターフェース装置４０４を備え、タッチパネルと内部インターフェース装置からの指示に応じて、ディスプレイに表示を行い、搬送ロボットの動作を制御する。
【００２１】
図７は、情報提示処理装置４０３の処理を示す説明図である。動作制御処理５０１は、人がタッチパネル４０２を押すことによる操作指示、内部インターフェース装置４０４を通じてロボット内部からくる指示に基づき、情報提示装置及び搬送ロボットを制御する。制御された結果に基づき、文字や画像を表示する画像表示処理５０２、マニピュレータや移動機構等のロボット内部の装置を動作または停止させる場合は、内部インターフェース装置４０４を通じて制御を行う。
【００２２】
図８は、音声処理機能を有した情報提示装置の概観図である。図中符号４０１で示される情報提示装置には、タッチパネル付表示装置４０２と２つ（２つ以上でもよい）の音声入力装置４０５と２つ（２つ以上でもよい）の音声出力装置４０６を備え、音に応じて音を出力させたり文字や画像などを表示することのできる構成をとる。また、情報提示装置４０１の下部には、モーター４０８を備えた回転装置４０７を配置し、垂直軸を中心に、自由に情報提示装置４０１を回転制御できる構成をとる。情報提示処理装置４０３は、これらの各装置と接続し、さらにマニピュレータや移動機構等のロボット内部の装置と通信を行う内部インターフェース装置４０４を備え、情報提示装置４０１と搬送ロボットを制御する。
【００２３】
図９は、情報提示処理装置４０３の処理を示す説明図であり、図３における情報提示部の詳細説明である。情報提示処理装置４０３は、音声入力装置４０５から入力された信号から文字列を抽出する音声認識処理５０３とどの方向から音がやってくるかを検出する音源方向検出処理５０５を備える。動作制御処理５０１は、音声認識処理５０３と音源方向検出処理５０４による結果、さらに人がタッチパネル４０２を押すことによる操作指示、内部インターフェース装置４０４を通じてロボット内部からくる指示に応じて、情報提示装置及び搬送ロボットの動作を制御する。制御された結果、音声を発生するための音声合成処理５０４、情報提示装置４０１を回転させる回転制御処理５０６、文字や画像を表示する画像表示処理５０２を行い、マニピュレータや移動機構等のロボット内部の装置を動作または停止させる場合は、内部インターフェース装置４０４を通じて制御を行う。
【００２４】
遠隔監視操作部は、ロボット内部とロボットを管理するセンター側１０５に分かれ、コマンド・画像伝送装置１０３，１０４として無線ＬＡＮ等を用いることにより双方向にコマンドや画像転送が可能となっている。ロボット内部の遠隔監視操作部はイーサネットによって各機構と接続してあり、コマンドの双方向転送が可能となっている。またロボット内部の遠隔監視操作部は、画像圧縮ボードを備え無線伝送路の付加低減を図っている。センター側の遠隔監視操作部は、タッチパネル付ディスプレイ、専用操作ボタン、およびパソコン等から構成されている（図１０参照）。
次に遠隔監視操作部の操作実施例を説明する。通常時の操作は、センター側から遠隔監視操作者の操作により食事開始前に食事搬送ロボットに被介護者のＩＤ、部屋番号、食事の種類等のデータの転送、及び配膳開始コマンドを送出する。配膳および下膳中は、走行用環境計測認識装置から送られてくる搬送ロボット自己位置情報をセンター側でモニタして、操作者の要望に応じて遠隔監視操作部のタッチパネル付ディスプレイに位置の表示を行う。故障、及び実行不可能な状況に陥った等の緊急の場合には、走行用環境計測認識装置からの搬送ロボット自己位置・障害物情報及び各視覚センサの画像情報を、遠隔監視操作部のロボット内部から伝送装置を経由してセンター側遠隔監視操作部に送り、タッチパネル付ディスプレイに表示を行う。遠隔監視操作者は送信されてきた搬送ロボットの周辺画像を見ながらタッチパネル付ディスプレイに表示されたメニューボタンや搬送ロボット操作ボタンを用いて搬送ロボットに動作の指示を行い、この情報が伝送装置を経由してロボット内部の遠隔監視操作部へ送られ、ロボット内部のイーサネットを経由して各機構に制御コマンドを送信し、センタから直接ロボットのコントロールを行う。
【００２５】
同じような全体構成をとるが異なった作業を行うロボットとしては、リネン類回収搬送ロボット、薬品・カルテ搬送ロボットがある。いずれも食事トレイの替わりにリネン収納箱、あるいは薬品・カルテ収納箱を移載・移動させることで、ほぼ同様の全体構成により実現できる。これにより各居室ベッドサイドから洗濯室、あるいはナースステーション間のリネンあるいは薬品・カルテ類の搬送が自律的に行える。また各居室への搬送ではなく、食堂への食事搬送ロボットとしても、ほぼ同様の構成で対応できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、医療・福祉施設内の廊下・室内の移動、対象物のロボットとの移載を安全に自律的に行い、医療施設内でのヒューマンインタフェースを考慮した自律動作可能な搬送ロボットシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の搬送ロボットシステムの実施例を示す図
【図２】本発明の食事搬送ロボットの詳細図
【図３】本発明の制御ブロック図
【図４】視覚フィードバックを説明する図
【図５】配膳作業シミュレーションの基本構成を示す図
【図６】情報提示装置の構成図
【図７】情報提示処理装置４０３の処理を示す説明図
【図８】音声処理機能を有した情報提示装置の概観図
【図９】情報提示処理装置４０３の処理を示す説明図
【図１０】遠隔監視操作部の一例を示す図
【符号の説明】
１０１食事搭載あるいは返却中の食事搬送ロボット
１０２食事配膳あるいは下膳中の食事搬送ロボット
１０３，１０４コマンド・画像伝送装置
１０５遠隔監視操作部
１０６作業検証用実時間シミュレータ

Claims

食事トレイを格納できるトレイ格納部と、
前記食事トレイを把持可能な多関節多自由度マニピュレータと、
前記多関節多自由度マニピュレータに搭載されたマニピュレーション用視覚センサと、
前記マニピュレーション用視覚センサの情報に基づいて前記食事トレイを認識するマニピュレーション用環境計測認識装置と、
前記トレイ格納部および前記多関節多自由度マニピュレータを搭載して自律移動可能な移動機構と、
走行用視覚センサと、
前記走行用視覚センサの情報に基づいて走行環境を認識する走行用環境計測認識装置と、
前記走行用環境計測認識装置の認識結果に基づいて前記移動機構の動作経路を生成する動作経路生成装置と、
前記移動機構に搭載されて操作者とコミニュケーションを行うインタフェース手段と、
を有する食事搬送ロボットと、
前記食事搬送ロボットの作業監視と遠隔操作が可能な遠隔監視操作部と
を備えたことを特徴とする食事搬送ロボットシステム。
前記多関節多自由度マニピュレータは、前記食事搬送ロボット本体内に格納可能であり、前記食事トレイの把持あるいは支持が可能な手先部分と、
外環境と前記トレイ格納部との間隙において前記食事トレイの移送を行う多関節多自由度機構と、
接触を未然に回避しかつ万一接触しても危害を与えない安全機構とを備えたことを特徴とする請求項１記載の食事搬送ロボットシステム。
前記走行用視覚センサは、前記食事搬送ロボット本体の上部に１自由度以上の回転機構を介して設置した２つの視覚センサおよび前記食事搬送ロボット本体の後部に設置した視覚センサからなることを特徴とする請求項１記載の食事搬送ロボットシステム。
前記移動機構は、前記各装置とこれらを駆動するバッテリ、および前記トレイ格納部を搭載し、
底部四隅に配置された旋回自在な４つの被動車輪と、
底部中心部に配置され各々独立に制御可能な２つの駆動輪および駆動モータと、
前記駆動輪を垂直軸まわりに旋回する操舵モータと、
人や機械器具、施設への衝突防止の安全装置とを備え、
走行指令に基づき速度制御および操舵角制御を行い自律移動することを特徴とする請求項１記載の食事搬送ロボットシステム。
前記食事搬送ロボット内部の前記各装置と双方向に通信できる内部インターフェース装置と、
前記食事搬送ロボットの表面に搭載されたタッチパネル付ディスプレイと、
前記内部インターフェース装置からの情報を加工して前記タッチパネル付ディスプレイ上にメニューボタン、文字、画像の少なくともいずれかを表示し、看護・介護者、被介護者の少なくともいずれかの操作者が前記メニューボタンを選択することで前記食事搬送ロボットに対して簡単に配膳・下膳作業の指示を行う画像表示操作装置と、
前記メニューボタンの選択結果に基づいて前記食事搬送ロボットの動作を制御する情報処理装置とを備えることを特徴とする請求項１記載の食事搬送ロボットシステム。
音響信号を受信できる音声入力装置と、
音響信号を発生することのできる音声出力装置と、
垂直軸を中心に前記音声入力装置および音声出力装置を回転させることができる回転装置を備え、
人間の音声を認識し、その音源の方向に前記装置全体を回転させることで、前記看護・介護者、被介護者の少なくともいずれかの操作者との間で簡単な会話ができることを特徴とする請求項１記載の食事搬送ロボットシステム。