JP4882275B2 - Autonomous mobile robot and its movement status recording system - Google Patents
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Description
本発明は、自動的に物の運送、人の先導、人への追随などの業務を遂行する自律移動ロボット及びその移動状況を記録するシステムに関するものであり、特に、病院、オフィス及び公共施設といった一般の人々が利用する施設において、自律移動ロボットによるトラブルの発生を防止し、安全かつ上記業務を確実に遂行可能な技術に関するものである。 The present invention relates to an autonomous mobile robot that automatically performs operations such as transporting objects, leading a person, following a person, and a system for recording the movement status thereof, and more particularly to a hospital, an office, and a public facility. The present invention relates to a technology that can prevent troubles caused by an autonomous mobile robot in a facility used by ordinary people, and that can safely and reliably perform the above operations.
従来から、無人状態で自動走行可能な車両などにおいて、複数の動作を同時に制御するために、2つのマイクロコンピュータを用いて、それぞれ制御機能を分担させることが行われている。さらに、例えば特許文献1に記載されているように、これら2つのマイクロコンピュータを用いて、互いにもう1つのマイクロコンピュータが正常に機能しているか否かを診断させ、いずれか一方のマイクロコンピュータが正常に機能していないときは、車両を緊急停止させると共に、正常に機能していないマイクロコンピュータを特定して正常なものと交換することが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to control a plurality of operations at the same time in a vehicle that can automatically run in an unattended state, the control functions are shared by using two microcomputers. Further, as described in
しかしながら、このような安全対策がとられている自律移動ロボットであっても、万が一、人と接触する事態が生じた場合は、接触した人の証言や周囲でこれを目撃した人の証言が信用される。このため、悪意をもって故意に自律移動ロボットに接触し、自律移動ロボット側に過失がない場合でも、自律移動ロボットの管理者や製造者に責任を迫ることが考えられる。 However, even in the case of an autonomous mobile robot with such safety measures, in the unlikely event that it comes into contact with a person, the testimony of the person who contacted it or the testimony of the person who witnessed it in the surrounding area is trusted. Is done. For this reason, even if the autonomous mobile robot is intentionally contacted maliciously and there is no negligence on the autonomous mobile robot side, it is conceivable that the manager or manufacturer of the autonomous mobile robot is forced to take responsibility.
そこで、従来では、自律移動ロボットの移動範囲(活動環境)の各所に監視カメラを設置し、客観的な状況を記録するといった方法が採られているが、監視カメラの死角となる領域がないようにするために、往々にして多くの監視カメラを設置する必要があり、設置費用が嵩んでしまうという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、自律移動ロボットの移動範囲に多くの監視カメラを設置することなく、自らの客観的な移動状況を記録することができる自律移動ロボットを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an autonomous mobile robot that can record its objective movement status without installing many surveillance cameras in the movement range of the autonomous mobile robot. It is intended to do.
また、本発明は、自律移動ロボットが自ら記録する移動状況に加えて、監視カメラによる自律移動ロボットの客観的な移動状況を記録することができる自律移動ロボットの移動状況記録システムを提供することを目的とするものである。 In addition, the present invention provides a movement status recording system for an autonomous mobile robot capable of recording objective movement status of the autonomous mobile robot by a surveillance camera in addition to the movement status recorded by the autonomous mobile robot. It is the purpose.
本発明の自律移動ロボット1は、目的地まで自律的に移動する自律移動ロボット1であって、周囲に存在する障害物の有無を検出可能なセンシング手段2と、移動する範囲内の地図を記憶するための記憶手段3と、センシング手段2の検出結果から移動方向に障害物が無いことを確認しつつ記憶手段3に記憶された地図上で指示された目的地まで移動するための移動機構4と、移動機構4を制御するための制御部5と、制御部5が正常に動作しているか否かを監視するための動作監視部6と、動作監視部6によって制御部5の動作が異常であると判断した場合に移動機構4への電源供給を遮断するための電源供給遮断手段7と、周囲の状況を撮像するための撮像手段8と、撮像手段8で撮像された画像を連続的に記録するための画像記録手段9とを備えて成ることを特徴とするものである。
The autonomous
本発明にあっては、画像記録手段9が撮像手段8により撮像された画像を連続的に記録
する際に、制御部5の動作が正常であったか否かの情報も同時に記録する。
In the present invention, when the image recording means 9 to continuously record an image taken by the imaging means 8, information on whether the operation is normal of the
また、本発明にあっては、画像記録手段9が撮像手段8により撮像された画像を連続的に記録する際に、自律移動ロボット1の移動の軌跡についての情報も同時に記録するのが好ましい。
In the present invention, when the image recording means 9 continuously records the images picked up by the image pickup means 8, it is preferable to simultaneously record information about the movement trajectory of the autonomous
また、本発明にあっては、画像記録手段9が撮像手段8により撮像された画像を連続的に記録する際に、センシング手段2での検出結果についての情報も同時に記録するのが好ましい。
In the present invention, when the image recording unit 9 continuously records images picked up by the
また、本発明にあっては、ネットワーク10と接続可能な無線通信手段11を備え、画像記録手段9が撮像手段8により撮像された画像を連続的に記録する際に、無線通信手段11によりネットワーク10上のタイムサーバ12から時刻を取得すると共にこの取得した時刻も同時に記録するのが好ましい。
In the present invention, the wireless communication means 11 that can be connected to the
また、本発明にあっては、撮像手段8により正常に撮像されていないと画像記録手段9で判断されたときに、移動機構4の移動を停止するように制御部5で制御するのが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the
また、本発明にあっては、自律移動ロボット1が移動しない待機状態では画像記録手段9による画像の記録を停止するのが好ましい。
In the present invention, it is preferable to stop the image recording by the image recording means 9 in a standby state where the autonomous
また、本発明にあっては、センシング手段2により移動している物を検出したときに、停止している画像記録手段9による画像の記録を開始するのが好ましい。 In the present invention, it is preferable to start image recording by the stopped image recording means 9 when the sensing means 2 detects a moving object.
本発明の自律移動ロボット1の移動状況記録システムは、上記いずれかの自律移動ロボット1の移動状況を撮像する監視カメラ13を設置すると共にネットワーク10と接続可能な通信手段14を備え、通信手段14によりネットワーク10上のタイムサーバ12から時刻を取得すると共にこの取得した時刻とともに監視カメラ13により撮像された画像を記録するのが好ましい。
The movement status recording system of the autonomous
本発明では、自律移動ロボット1自体に撮像手段8を備えることにより、この撮像手段8で自律移動ロボット1が自らの周囲の状況を移動しながら撮像すると共にこの画像を画像記録手段9に連続的に記録することができ、自律移動ロボット1の移動範囲に多くの監視カメラを設置することなく、自律移動ロボット1の客観的な移動状況を記録することができるものである。
In the present invention, the autonomous
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
本発明の自律移動ロボット1は作業環境や状況に適応して自らの判断で自律的に目的地まで移動しながら行動する移動装置(ロボットシステム)であり、図2に示すような外観を有するものを例示することができる。この自律移動ロボット1はボディ20、車輪21、車載カメラ22、センサ23などを備えて形成されている。
The autonomous
ボディ20は金属などで形成されるものであって、その内部には後述する制御部5、記憶手段3、動作監視部6、電源供給遮断手段7、画像記録手段9などを構成する電子機器が内蔵されている。また、ボディ20にはバッテリーなどの電源も内蔵されている。尚、上記電子機器は筐体に納めてまとめた状態にしてボディ20に格納するのが好ましい。
The
車輪21はボディ20の下部に複数個設けられている。これらすべての車輪21をモータ24で回転駆動させる駆動輪とすることができるが、例えば、2個の車輪21を駆動輪として形成し、その他の車輪21を駆動しない補助輪として形成することも可能である。この場合、2個の駆動輪を同方向に回転駆動することで自律移動ロボット1を前進後退させることができ、2個の駆動輪を逆方向に回転駆動することで自律移動ロボット1をその場で回転させて方向転換することができる。また、補助輪はボディ20を安定して支持するために、ボディ20の前後に2個以上設けるようにするのが好ましい。
A plurality of
車載カメラ22は撮像手段8としてボディ20の上部に設けられるものであって、CCDあるいはCMOSセンサなどの撮像素子を備えたカメラを用いることができる。車載カメラ22は1個でもよいが、複数個設けるのが好ましく、この場合、車載カメラ22の死角となる部分を少なくし、自律移動ロボット1の周囲全部が撮像可能となるように、各車載カメラ22を自律移動ロボット1の前方、後方及び両方の側方に向けて配置するのが好ましい。
The in-
センサ23はセンシング手段2としてボディ20の外面に複数個設けられている。これらセンサ23は主に自律移動ロボット1の周囲に存在する人や障害物などを検知して自律移動ロボット1との距離を測定する測距センサとして構成されている。このようなセンサ23としては、例えば、レーザレーダ23aや超音波センサ23bなどを用いることができるが、この場合、レーザレーダ23aはボディ20の下部外面に装備し、超音波センサ23bは車載カメラ22の死角になり易いボディ20の外面全体に複数個装備することができる。
A plurality of
図2において、40はタッチパネルであって、ボディ20の上部に設けられている。このタッチパネル40は回転台41の上に設置されており、自律移動ロボット1の前方、後方、側方のいずれの方向にも向けることが可能なように回転自在に形成されている。また、タッチパネル40はユーザーインターフェースであって、これを操作することにより操作者が目的地の設定などを行うように形成されている。
In FIG. 2,
図1に自律移動ロボット1のブロック図を示す。制御部5は移動機構4の動作を制御するためのものであって、例えば、CPU、ROM、RAM及びこれらに格納されるプログラムなどを備えたマイクロコンピュータを用いることができる。この制御部5は、モータ24を制御するためのモータ制御部5aと、センシング手段2で得られるデータを演算等するためのセンサ計測部5bと、地図を記憶する地図記憶部5cとを備えて構成されている。地図記憶部5cは自律移動ロボット1の移動する範囲内の地図を予め記憶する記憶手段3として用いられるものである。
FIG. 1 shows a block diagram of the autonomous
移動機構4は上記車輪21と複数個のモータ24及び各モータ24に接続されるエンコーダ25とを備えて形成されるものである。モータ24は上記モータ制御部5aにより駆動開始停止や変位量(回転量)などが制御されるものであり、これにより、各モータ24に接続される車輪21の回転量などを制御することができる。エンコーダ25はモータ24の変位量を電子的デジタル量として検出するものであり、エンコーダ25で得られるデータは上記制御部5に入力されるようになっている。そして、制御部5はエンコーダ25から入力されたデータを演算等することによって、自律移動ロボット1の移動量や移動方向や現在位置等を判断するようになっている。
The moving
動作監視部6は制御部5の動作が正常か否かを監視するためのものであって、例えば、CPU、ROM、RAM及びこれらに格納されるプログラムなどを備えたマイクロコンピュータを用いることができる。動作監視部6が制御部5の動作が正常か否かを監視するにあたっては、例えば、1ビットのディジタル信号が一定時間内に…→ON→OFF→ON→OFF→…と繰返されているか否かで正常か異常かを判断するウォッチドグ(WD)信号の手法を用いることができる。つまり、制御部5のマイクロコンピュータの特定の出力の1ビットが、動作監視部6のマイクロコンピュータの特定の入力の1ビットに入力されるように構成し、制御部5のマイクロコンピュータの動作が正常であれば、上記の特定の1ビットの出力が、…→ON→OFF→ON→OFF→…という動作を繰返すようにプログラミングし、この状態の変化を、動作監視部6のマイクロコンピュータが監視し、制御部5の動作が正常か異常かを判断するようにプログラミングすることで実現することができる。そして、このようなプログラミングにより、制御部5のマイクロコンピュータの動作が正常であれば、一定時間内に上記信号の状態がON→OFF、もしくはOFF→ONと変化することになるために、この変化が継続していると動作監視部6は制御部5の動作が正常であると判断する。一方、制御部5のマイクロコンピュータの動作が異常であれば、ONもしくはOFFの状態が継続することになるために、この信号の状態の変化の無い時間が一定時間以上継続した場合に、動作監視部6は制御部5の動作が異常であると判断するのである。
The
電源供給遮断手段7は移動機構4のモータ24への電源供給を遮断するためのものであって、例えば、リレーなどを挙げることができる。通常、モータ24へ流す電流を制御するために、モータ24にはドライバとよばれる機器が接続されているが、ドライバはモータ24へ流す電流を自律移動ロボット1に搭載されているバッテリーから得ている。従って、動作監視部6のマイクロコンピュータの出力の信号で、電源供給遮断手段7を動作させて、バッテリー−ドライバ間の電路を遮断するものであれば、リレーに限らず、電源供給遮断手段7として用いることができる。
この電源供給遮断手段7は、動作監視部6によって制御部5の動作が異常であると判断された場合に、動作監視部6からの指示により作動して移動機構4への電源供給を遮断するものであり、これにより、モータ24の駆動を止めて自律移動ロボット1の移動を停止させるのである。
The power supply shut-off means 7 is for shutting off the power supply to the
The power supply shut-off means 7 is operated by an instruction from the
画像記録手段9は、撮像手段8である車載カメラ22で撮像された自律移動ロボット1の周囲の状況(人や障害物の存在の有無など)の画像を動画などとして連続的に記録するためのものであって、例えば、CPU、ROM、RAM及びこれらに格納されるプログラムなどを備えたマイクロコンピュータを用いることができる。この画像記録手段9は、車載カメラ22で撮像された画像を記録する記録部9aと、記録部9aに対する画像の入出力や撮像手段8の動作などを制御するための記録情報制御部9bとを備えて構成されている。尚、記録部9aに記録された画像はタッチパネル40をディスプレイとして用いるなど、各種インターフェースを通じて取り出し可能及び視認可能に形成されている。
The image recording means 9 is for continuously recording an image of the situation (such as the presence or absence of a person or an obstacle) around the autonomous
そして、上記のように形成される自律移動ロボット1は、以下のようにして目的地まで移動する。まず、自律移動ロボット1の制御部5に自律移動ロボット1の現在位置や目的地などの移動に必要なデータを入力する。この入力は、操作者が自律移動ロボット1に設けたタッチパネル40などのユーザーインターフェースを操作することにより行われ、これにより、地図記憶部5cに予め記憶された地図上に自律移動ロボット1が移動する目的地が設定される。次に、自律移動ロボット1は、地図上で指示された上記目的地までの経路を制御部5により導き出し、この結果に基づいて、モータ制御部5aにより移動機構4のモータ24の駆動を開始させると共にモータ24の駆動により車輪21が回転駆動して自律移動ロボット1が移動を開始する。この後、自律移動ロボット1は移動機構4により目的地まで走行しながら移動するが、この移動中に自律移動ロボット1はセンシング手段2により自らの周囲、特にその移動方向に人や障害物が存在するか否かを常時検出しながら移動し、この検出結果をセンサ計測部5bに入力する。そして、センシング手段2の検出結果から移動方向に障害物が無いことをセンサ計測部5bで確認しつつ自律移動ロボット1は移動するが、センサ計測部5bで人や障害物が存在すると判断された場合は、モータ制御部5aによりモータ24の駆動を制御し、自律移動ロボット1の移動を停止したり移動方向を変えたりして人や障害物に衝突しないようにするものである。また、自律移動ロボット1は移動中に制御部5が正常に動作しているか否かを動作監視部6で常時監視しており、動作監視部6により制御部5の動作が異常であると判断された場合には電源からのモータ24への電源供給を電源供給遮断手段7により遮断するものであり、この結果、自律移動ロボット1が移動を停止して不用意に人や障害物に衝突するのを防止することができる。このようにして本発明の自律移動ロボット1は自律的に目的地まで走行して移動する。
The autonomous
そして、本発明の自律移動ロボット1は、撮像手段8の車載カメラ22により自らの周囲の状況を常時撮像しながら目的地まで移動すると共に撮像手段8で撮像された画像は記録情報制御部9bにより記録部9aに動画として逐次保存しながら連続的に記録するものであり、この結果、自律移動ロボット1の移動中における周囲の状況を客観的な画像として記録することができる。従って、自律移動ロボット1の客観的な移動状況を記録することができるものであり、万が一、人と接触する事態が生じた場合でも、接触した人の証言や周囲でこれを目撃した人の証言と併せて、自律移動ロボット1が記録した画像も客観的な証拠として採用可能であり、このため、悪意をもって故意に自律移動ロボット1に接触した場合では、自律移動ロボット1側に過失がないことを容易に証明することができて自律移動ロボット1の管理者や製造者が責任を迫られることが少なくなると考えられる。また、自律移動ロボットの移動範囲(活動環境)の各所に多くの監視カメラを設置する必要がなく、設置費用が嵩んでしまうという問題を少なくすることができるものである。
Then, the autonomous
本発明にあっては、撮像手段8により撮像された画像を画像記録手段9に連続的に記録する際に、制御部5の動作が正常であったか否かの情報も同時に画像記録手段9の記録部9aに記録するのが好ましい。ここで、制御部5の動作が正常であったか否かの情報は動作監視部6による制御部5の監視結果を記録すればよく、これにより、制御部5の暴走やこれに伴う移動機構4の暴走などの有無を容易に判断することができるものである。
In the present invention, when images taken by the image pickup means 8 are continuously recorded in the image recording means 9, information on whether or not the operation of the
また、本発明にあっては、撮像手段8により撮像された画像を画像記録手段9に連続的に記録する際に、自律移動ロボット1の移動の軌跡についての情報も同時に画像記録手段9の記録部9aに記録するのが好ましい。ここで、自律移動ロボット1の移動の軌跡についての情報はエンコーダ25に基づく自律移動ロボット1の通過位置を制御部5で演算し、この結果を記録すればよく、これにより、制御部5の暴走やこれに伴う移動機構4の暴走などによって自律移動ロボット1に急激な挙動の変化があったか否かを容易に判断することができ、記録された画像の妥当性の検証が可能となるものである。
In the present invention, when the images taken by the imaging means 8 are continuously recorded in the image recording means 9, information on the movement trajectory of the autonomous
また、本発明にあっては、撮像手段8により撮像された画像を画像記録手段9に連続的に記録する際に、センシング手段2での検出結果についての情報も同時に画像記録手段9の記録部9aに記録するのが好ましい。センシング手段2での検出結果についての情報はセンシング手段2で検出された人や障害物の有無をセンサ計測部5bで演算し、この結果を記録すればよく、これにより、センシング手段2や制御部5が正常に動作していたか否かを判断することができ、記録された画像の妥当性の検証が可能となるものである。
In the present invention, when the images picked up by the image pickup means 8 are continuously recorded in the image recording means 9, information about the detection result of the sensing means 2 is also recorded at the same time in the recording section of the image recording means 9. It is preferable to record in 9a. Information about the detection result of the sensing means 2 may be calculated by the
また、本発明にあっては、撮像手段8により正常に撮像されていないと画像記録手段9の記録情報制御部9bで判断されたときに、移動機構4の移動を停止するように制御部5で制御するのが好ましい。この場合、記録情報制御部9bに撮像手段8による撮像画像の明るさ等を判断するための処理を設けることによって、撮像手段8の採光部(例えば、車載カメラ22のレンズ部分)が何かで覆われている等の原因で、正常に撮像できないと記録情報制御部9bで判断することができる。そして、このように撮像手段8に異常が発生していると記録情報制御部9bで判断された場合に、モータ制御部5aによりモータ24の駆動を制御し、自律移動ロボット1の移動を停止するものであり、これにより、移動状況が正確に記録されない状態では移動しないようにして、客観的な移動状況の記録が不充分となるのを防止することができるものである。
Further, in the present invention, the
また、本発明にあっては、自律移動ロボット1が移動しない待機状態では画像記録手段9による画像の記録を停止するのが好ましい。ここで、自律移動ロボット1が移動しない待機状態は、自律移動ロボット1の移動開始位置や移動終了位置(目的地)あるいは移動経路に設けられた待機位置などの定位置で生じるものであり、この待機状態で画像記録手段9による画像の記録を停止することによって、記録部9aの記録領域や電力の節約が可能となり、自律移動ロボット1の長時間の連続運転が可能となるものである。
In the present invention, it is preferable to stop the image recording by the image recording means 9 in a standby state where the autonomous
また、本発明にあっては、自律移動ロボット1の移動が停止している場合であっても、センシング手段2により周囲に移動している物を検出したときに、停止している画像記録手段9による画像の記録を開始するのが好ましい。このように必要に応じて、移動状況の記録の再開と停止とを切り替えることで、自律移動ロボット1の周囲の状況を客観的な画像で記録することができるものである。
Further, in the present invention, even when the movement of the autonomous
図3に他の実施の形態を示す。この実施の形態はインターネットやイントラネットなどのネットワーク10を備えた自律移動ロボットの移動状況記録システムであって、自律移動ロボット1には、ネットワーク10に接続可能な無線通信手段11をボディ20に電子機器として内蔵して設けられている。自律移動ロボット1のその他の構成は図1に示す実施の形態と同様である。ネットワーク10には日本標準時刻などの時刻を正確に刻むタイムサーバ(コンピュータシステム)12が設けられていると共に自律移動ロボット1の無線通信手段11と無線による接続が可能な無線通信手段15が設けられている。無線通信手段11、15としては既知の無線送受信機(例えば、無線LANシステムのアクセスポイントと同様な装置など)を用いることができる。
FIG. 3 shows another embodiment. This embodiment is a movement status recording system of an autonomous mobile robot provided with a
そして、この実施の形態では、自律移動ロボット1が上記と同様にして撮像手段8により撮像された画像を画像記録手段9に連続的に記録するものであるが、この時に無線通信手段11によりネットワーク10上のタイムサーバ12から時刻を取得すると共に制御部5を通じてタイムサーバ12から取得した時刻を画像記録手段9に入力し、この時刻を撮像手段8により撮像された画像と同時に記録情報制御部9bにより記録部9aに記録するものであり、これにより、自律移動ロボット1の移動状況の画像を正確な時間とともに記録可能となり、より客観的な自律移動ロボット1の移動状況を記録することができるものである。
In this embodiment, the autonomous
図4には他の実施の形態を示す。この実施の形態は上記と同様のネットワーク10を備え、さらに、監視カメラ13と監視画像記録装置30及びこれらに接続される通信手段14とを備えた自律移動ロボットの移動状況記録システムであり、その他の構成は図3に示す実施の形態と同様である。監視カメラ13は従来からビル等に防犯カメラなどとして設置されているものであって、この監視カメラ13で撮像された画像は監視カメラ13に接続されるビデオ装置などの監視画像記録装置30に記録されるようになっている。また、通信手段14はネットワーク10と有線で接続されるものであって、例えば、パーソナルコンピュータを挙げることができる。尚、通信手段14としては自律移動ロボット1に設けた無線通信手段11と同等な無線方式の送受信機であってもよい。
FIG. 4 shows another embodiment. This embodiment is a movement status recording system for an autonomous mobile robot that includes a
そして、この実施の形態では、自律移動ロボット1の移動状況を撮像する監視カメラ13を設置することによって、自律移動ロボット1自体が記録する移動状況の画像に加えて、監視カメラ13によっても自律移動ロボット1の移動状況の画像を記録することができ、より客観的な自律移動ロボット1の移動状況を記録することが可能となるものである。また、通信手段14によりネットワーク10上のタイムサーバ12から時刻を取得すると共にこの取得した時刻とともに監視カメラ13により撮像された画像を監視画像記録装置30に記録することによって、自律移動ロボット1の移動状況を正確な時間とともに記録可能となり、より客観的な自律移動ロボット1の移動状況を記録することができるものである。尚、本発明では、監視カメラ13は自律移動ロボット1の移動範囲の複数箇所に設置可能であるが、自律移動ロボット1に撮像手段8を設けていない従来の場合に比べて、設置数を少なくすることができ、従来よりも監視カメラ13の設置費用を少なくすることができる。
In this embodiment, by installing the
1 自律移動ロボット
2 センシング手段
3 記憶手段
4 移動機構
5 制御部
6 動作監視部
7 電源供給遮断手段
8 撮像手段
9 画像記録手段
10 ネットワーク
11 無線通信手段
12 タイムサーバ
13 監視カメラ
14 通信手段
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