JPH07325620A - Intelligent robot device and intelligent robot system - Google Patents
Intelligent robot device and intelligent robot systemInfo
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、学習機能付知能ロボッ
ト装置及びそのシステムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intelligent robot apparatus with a learning function and its system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、プログラマブルロボット装置とし
ては、ユーザが直接ロボット装置の記憶装置に記憶させ
て動作させるか、無線装置あるいは、レールや地図等の
平面座標認識手段によってロボット装置の移動位置を認
識していた。2. Description of the Related Art Conventionally, as a programmable robot apparatus, a user directly stores it in a storage device of the robot apparatus and operates it, or recognizes a moving position of the robot apparatus by a wireless device or plane coordinate recognition means such as a rail or a map. Was.
【０００３】この種のロボット装置としては、例えば特
開平４−５０１６６８号公報に記載されている様な構成
が挙げられる。上記記載の方式は、ロボット本体にユー
ザが直接に記憶させるキーボード等の記憶手段とこれに
より入力されたプログラムデータを記憶する記憶回路が
組み込まれており、ロボットの位置は、ユーザのプログ
ラムによって認識できる。これは、複雑なプログラムを
継続して行うと、常に過去のプログラムを組み直さない
と、絶対原点の位置に戻れなくなってしまう。An example of this type of robot device is the structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-501668. In the system described above, the robot body has a built-in storage means such as a keyboard that is directly stored by the user and a storage circuit that stores the program data input by the keyboard, and the position of the robot can be recognized by the user's program. . This is because if a complicated program is continuously executed, it will not be possible to return to the position of the absolute origin unless the past program is always reassembled.
【０００４】また、特開昭６０−３６０８０号公報に記
載されている様に、１単位当り正六角形で３色に色分け
された座標認識模様で埋め尽くされた地図板上におい
て、移動するロボット装置は、出発点からの地図上の移
動量と移動方向をフォトセンサを介して測定し、コント
ロールセンターを介して、積算して位置を認識する構成
となっている。Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-36080, a robot apparatus which moves on a map board which is filled with coordinate recognition patterns in which each unit is a regular hexagon and is divided into three colors. Is configured to measure the amount of movement and the direction of movement on the map from the starting point via a photo sensor, and integrate it via the control center to recognize the position.
【０００５】しかしながら、上記記載のロボット装置で
は、回動範囲が地図上なため、限界があるだけでなく、
常にロボット本体の絶対原点を基準とした位置を把握す
ることは困難である。すなわち、プログラムに従って移
動するロボットは、移動開始点からの座標を積算で記憶
していくので、次にプログラムが実行されると、この時
の移動開始点からの座標にリセットされ、最初の絶対座
標の位置は認識不可能となる。また、障害物に対して衝
突せずに事前に回避する機能が無いので、常にロボット
本体の絶対座標位置を把握する事を達成する上で大きな
障壁となっていた。また、ロボット装置の電源切れを回
避できない構成となっている。However, in the robot apparatus described above, since the rotation range is on the map, not only is there a limit,
It is difficult to always know the position of the robot body with respect to the absolute origin. That is, since the robot that moves according to the program stores the coordinates from the movement start point in an integrated manner, the next time the program is executed, it is reset to the coordinates from the movement start point at this time, and the first absolute coordinate The position of is unrecognizable. Further, since there is no function of avoiding obstacles in advance without colliding with them, it has been a major obstacle to always grasping the absolute coordinate position of the robot body. Further, the power supply to the robot apparatus cannot be avoided.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を解決し、常に絶対座標位置を認識す
ることを達成できる知能ロボット装置システムを提供す
ることである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide an intelligent robot apparatus system which can always recognize an absolute coordinate position.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、付随装置がなくてもロボット装置の移
動方向と移動距離をロボット本体内の演算機で積算し、
原点位置からの座標を記憶する機能、センサで認識した
障害物、周囲状況を記憶する機能を設ける。また、３つ
以上の知覚センサを所定方向に設ける。また、知能ロボ
ット本体にはエネルギー残量認識装置を設け、かつ原点
位置にはロボット装置のエネルギー充填装置を設ける。
さらには、原点位置に通信手段と、知能ロボットにも通
信手段を設け、かつ知能ロボット側には、原点補正手段
を設ける。In order to achieve the above object, according to the present invention, the moving direction and the moving distance of a robot apparatus are integrated by an arithmetic unit in the robot body without an auxiliary device,
A function to store the coordinates from the origin position, an obstacle recognized by the sensor, and a surrounding condition are provided. Further, three or more sensory sensors are provided in a predetermined direction. Further, the intelligent robot main body is provided with an energy remaining amount recognition device, and an energy charging device of the robot device is provided at the origin position.
Furthermore, a communication means is provided at the origin position, a communication means is also provided in the intelligent robot, and an origin correction means is provided on the intelligent robot side.
【０００８】[0008]
【作用】前記絶対座標位置の認識装置は、知能ロボット
がどの場所に位置するかを、常に認識している。また、
３つ以上の知覚センサにより、目標物や障害物の位置お
よび方向を認識し、かつ、これを地図データとして記憶
する。。また、知能ロボットが内蔵するバッテリー電源
の消費量を認識し、知能ロボットが他の作業を行ってい
ない場合等の空き時間に、原点に帰還して、常にバッテ
リー源の充填を行う。さらには、原点の通信手段は、知
能ロボット本体の通信手段とデータ交換し、知能ロボッ
トのリアルタイムな絶対位置座標を通信データの強弱や
遅延時間等にて認識し、知能ロボット本体内部の絶対位
置座標認識装置の座標データとの誤差を記憶回路上の座
標で補正する。The absolute coordinate position recognition device always recognizes where the intelligent robot is located. Also,
The position and direction of the target or obstacle are recognized by three or more sensory sensors, and this is stored as map data. . Also, the battery consumption of the battery built in the intelligent robot is recognized, and when the intelligent robot does not perform other work, it returns to the origin and always fills the battery source. Further, the origin communication means exchanges data with the communication means of the intelligent robot main body, recognizes the real-time absolute position coordinates of the intelligent robot by the strength and weakness of communication data, delay time, etc., and calculates the absolute position coordinates inside the intelligent robot main body. The error from the coordinate data of the recognition device is corrected by the coordinates on the storage circuit.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、図１〜図１１を用いて、本発明を用い
た知能ロボット装置および知能ロボットシステムにつき
説明する。まず図１〜図１０により本発明の概略を説明
する。図１は、本発明を適用した知能ロボット本体を示
す正面図、図２は平面図。図３は知能ロボットシステム
を示す全体概略図であり、また、図４は本発明を適用し
た絶対座標認識装置のブロック図、図５は本発明を適用
した知能ロボットシステムを示す全体説明図であり、図
６，図７はカメラセンサの説明図、図８は本発明を適用
したバッテリー電源消費量認識装置のブロック図を示し
ており、さらに図９は本発明の絶対座標誤差評価装置の
ブロック図であり、図１０は本発明を適用した知能ロボ
ットシステムの他の実施例を示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An intelligent robot apparatus and an intelligent robot system using the present invention will be described below with reference to FIGS. First, the outline of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a front view showing an intelligent robot main body to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a plan view. 3 is an overall schematic diagram showing an intelligent robot system, FIG. 4 is a block diagram of an absolute coordinate recognition device to which the present invention is applied, and FIG. 5 is an overall explanatory diagram showing an intelligent robot system to which the present invention is applied. 6 and 7 are explanatory views of a camera sensor, FIG. 8 is a block diagram of a battery power consumption recognition device to which the present invention is applied, and FIG. 9 is a block diagram of an absolute coordinate error evaluation device of the present invention. FIG. 10 shows another embodiment of the intelligent robot system to which the present invention is applied.
【００１０】まず始めに本実施例の知能ロボットの概要
を図１〜図３により説明する。図１(ａ)において、知能
ロボット１は、カメラ認識センサあるいは、フォトセン
サ、音声認識センサ、赤外線センサ、紫外線センサ、光
センサ、放射線センサ、超音波センサおよび、臭いセン
サ等の数種から成る知覚センサ群２を、進行方向に対し
て９０°間隔で正面と左右側面に３個以上配置してい
る。これにより、知能ロボット１がどの場所にいても、
人３や目標物および、障害物の大きさ、奥行き、幅、形
状、温度、音、色、臭い等を知覚し、知覚認識回路４に
て位置座標、高さ方向形状等を認識し、制御部５を介し
て、駆動部６を駆動して障害物を避けながら、人３に接
近したり、目標物に対し作業を行う。First, an outline of the intelligent robot of this embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 1A, the intelligent robot 1 is composed of several types such as a camera recognition sensor, a photo sensor, a voice recognition sensor, an infrared sensor, an ultraviolet sensor, an optical sensor, a radiation sensor, an ultrasonic sensor, and an odor sensor. Three or more sensor groups 2 are arranged on the front surface and the left and right side surfaces at 90 ° intervals with respect to the traveling direction. As a result, no matter where the intelligent robot 1 is,
The size, the depth, the width, the shape, the temperature, the sound, the color, the odor, etc. of the person 3, the target object, and the obstacle are perceived, and the perceptual recognition circuit 4 recognizes the position coordinate, the shape in the height direction, and the like, and controls them. The drive unit 6 is driven via the unit 5 to approach the person 3 or work on the target object while avoiding obstacles.
【００１１】この知覚センサ群２と知覚認識回路４が知
覚手段である。この時の知覚認識したデータを記憶す
る、すなわち移動軌跡に沿った周囲の状況および目標物
の状況を記憶する学習手段は、学習回路９であり、ま
た、知能ロボット装置の原点からの絶対位置座標、角度
を記憶する記憶手段は記憶回路８等で、どちらも半導体
ＲＡＭ或はＩＣメモリ等、或はＣＤまたはフロッピーデ
ィスクまたは磁気テープ等の記録媒体等で構成される。
このとき、あらかじめ記録媒体に制御命令を入力してお
けば、演算回路１０を通して、ロボット外部からの動作
制御が可能となり得る。The sensory sensor group 2 and sensory recognition circuit 4 are sensory means. Learning means for storing the perceptually recognized data at this time, that is, the surrounding situation along the movement trajectory and the situation of the target object is the learning circuit 9, and the absolute position coordinates from the origin of the intelligent robot apparatus. The storage means for storing the angle is a storage circuit 8 or the like, both of which are composed of a semiconductor RAM, an IC memory or the like, or a recording medium such as a CD or a floppy disk or a magnetic tape.
At this time, if a control command is input to the recording medium in advance, it may be possible to control the operation from outside the robot through the arithmetic circuit 10.
【００１２】上記、知覚センサー群２および、知覚認識
回路４は、一例として、フォトセンサとツインビーム赤
外線あるいはＴＴＬ方式のフォトセンサ等により目標物
までの距離、奥行きを測定でき、あるいは、マイクから
抽出した様々な音声の内、登録ユーザの声を判別し、そ
の音の強弱により、ユーザの存在方向を確定することが
可能である。角度の基準は初期位置での進行方向を０°
として知能ロボット１の進んだ方向の累積角度を演算し
て常にロボット自身の向きを認識している。あるいは、
赤外線センサにより物体の温度から、人の位置を判断す
ることも可能である。The above-mentioned sensory sensor group 2 and sensory recognition circuit 4 can measure the distance and depth to the target by using a photosensor and a twin-beam infrared or TTL type photosensor, or can be extracted from a microphone. It is possible to determine the voice of the registered user from among the various voices described above, and determine the direction of the user's presence based on the strength of the sound. The angle reference is 0 ° in the initial direction.
As, the cumulative angle of the advanced direction of the intelligent robot 1 is calculated to constantly recognize the orientation of the robot itself. Alternatively,
It is also possible to judge the position of the person from the temperature of the object by the infrared sensor.
【００１３】あるいは、超音波センサにより、発射した
超音波と対象物で反射した反射波がセンサに戻って来る
時間を測定することにより、対象物までの距離と奥行き
方向の形状(凹凸)の詳細を測定し座標値に変換すること
も可能である。あるいは、カメラ認識センサによる、フ
ォーカス動作と撮像素子からの映像信号識別(色差、明
度差、フォーカス等)による特定の物体の抽出により、
物体までの距離と進行方向に対する物体の幅方向の大き
さを認識することも可能である。Alternatively, the ultrasonic sensor measures the time it takes for the emitted ultrasonic waves and the reflected waves reflected by the object to return to the sensor, and thus details of the distance to the object and the shape (irregularities) in the depth direction. Can be measured and converted into coordinate values. Alternatively, the camera recognition sensor extracts a specific object by focusing operation and image signal identification (color difference, brightness difference, focus, etc.) from the image sensor,
It is also possible to recognize the distance to the object and the size of the object in the width direction with respect to the traveling direction.
【００１４】また、知能ロボット１内には移動してきた
道程を測定する移動方位および移動距離計７、移動開始
点(原点)からの移動点までの道程を座標の形で記憶し、
かつ累積角度を記憶する前述の記憶回路８、知能ロボッ
ト１が人３まで移動した道程において、知覚センサー２
によって大きさと絶対座標位置が認識された障害物や部
屋の壁等の地図データを蓄える学習回路９、前述の記憶
回路８で記憶された絶対座標値と、学習回路９の障害物
等の地図データとを組合せて、障害物や壁に衝突せずに
回避し、かつ原点あるいは目標座標位置までの最短行路
を計算する演算手段すなわち演算回路１０を装填してい
る。これにより、知能ロボット１は自分の位置をリアル
タイムで十分に認識し、障害物を避けながら最短距離で
目標に進む能力を持つことが可能である。(詳細は図
５，図６，図７で説明する。)Further, in the intelligent robot 1, a moving azimuth and a distance meter 7 for measuring a moving distance, a distance from a movement starting point (origin) to a moving point are stored in the form of coordinates,
In addition, in the above-mentioned memory circuit 8 for storing the accumulated angle, the sensory sensor 2 in the course of the movement of the intelligent robot 1 to the person 3.
Learning circuit 9 for storing map data of obstacles, room walls, etc., whose size and absolute coordinate position are recognized by the absolute coordinate values stored in the memory circuit 8 and map data of obstacles in the learning circuit 9 In combination with the above, an arithmetic means, that is, an arithmetic circuit 10 for avoiding without colliding with an obstacle or a wall and calculating the shortest path to the origin or the target coordinate position is loaded. As a result, the intelligent robot 1 can fully recognize its own position in real time and have the ability to proceed to the target at the shortest distance while avoiding obstacles. (Details will be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7.)
【００１５】その他、人３との対話や命令された動作、
例えば、ロボットの名前を呼んだら、スピーカ１１から
返事を喋りながら近づいてくる動作や、ユーザのゲーム
の相手をする動作、等の基本機能を行わせる基本回路１
２、タイマー１３、バッテリー１４、バッテリー消費量
認識装置１５、さらにオプションとしての通信装置１
６、音声認識回路１７等も装備し、より人間に近い知能
ロボットを提供できる。In addition, a dialogue with the person 3 and a commanded operation,
For example, when the name of the robot is called, a basic circuit 1 for performing basic functions such as an approaching operation while speaking a reply from the speaker 11 and an operation of a user's opponent
2, timer 13, battery 14, battery consumption recognition device 15, and optional communication device 1
6. Also equipped with a voice recognition circuit 17 and the like, it is possible to provide an intelligent robot that is closer to a human.
【００１６】次に、図３において本実施例の知能ロボッ
トシステムについて詳細に説明する。 障害物２５を避
けながら、人３や目標座標に近づいていた知能ロボット
１は、所定時間命令なく放置されたり、駆動エネルギー
(バッテリー容量)が少なくなれば、原点に帰還する。例
えば、座標軸と原点位置を図３の様に設定し、原点位置
に知能ロボット格納用ステーション１８を設け、ここに
バッテリーチャージャー１９を設置する。帰還した知能
ロボット１は、バッテリーチャージャー１９のソケット
２０に磁石力等により都合良く、知能ロボット１本体の
プラグ２１を接続し、バッテリーの充填を行う。充填後
はソケット２０の磁石力が自動的解除され、知能ロボッ
ト１は、自由に移動可能となる。このソケット２０は、
ステーション１８の壁面あるいは床部に配置し、知能ロ
ボット１が格納されると同時に、左右の車輪や手足がプ
ラグ２１の変わりを行って接続したり、あるいは専用プ
ラグ等を設け、これがソケット２０に接続しバッテリー
充填をする形式でも良い。Next, the intelligent robot system of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. The intelligent robot 1 approaching the person 3 or the target coordinate while avoiding the obstacle 25 is left without a command for a predetermined time, or the driving energy is reduced.
When the (battery capacity) becomes low, it returns to the origin. For example, the coordinate axes and the origin position are set as shown in FIG. 3, the intelligent robot storage station 18 is provided at the origin position, and the battery charger 19 is installed there. The returned intelligent robot 1 conveniently connects the plug 21 of the intelligent robot 1 main body to the socket 20 of the battery charger 19 by magnetic force or the like to fill the battery. After the filling, the magnetic force of the socket 20 is automatically released, and the intelligent robot 1 can move freely. This socket 20
The intelligent robot 1 is stored on the wall or floor of the station 18, and at the same time, the left and right wheels and limbs are connected by changing the plug 21, or a dedicated plug is provided, which is connected to the socket 20. However, the battery may be charged.
【００１７】他に、ステーション１８は通信手段２２お
よび情報記憶回路２３を持ち、知能ロボット１に設けた
通信手段１６と互いに情報を交換し、データの蓄積を行
う。これにより、知能ロボット１の学習能力や問題解決
能力および状況判断能力を大幅に向上させる事が可能で
ある。また、光や電波による通信手段２２との交信によ
り、知能ロボット１は、知覚センサー２の情報と記憶回
路８の地図デー知能ロボットタ等の情報から確実に、ス
テーション１８の位置を再確認しながら帰還することが
できる。In addition, the station 18 has a communication means 22 and an information storage circuit 23, exchanges information with the communication means 16 provided in the intelligent robot 1, and accumulates data. As a result, the learning ability, problem solving ability, and situation determination ability of the intelligent robot 1 can be significantly improved. In addition, by communicating with the communication means 22 by light or radio waves, the intelligent robot 1 surely reconfirms the position of the station 18 from the information of the sensor 2 and the information of the map day intelligent robot in the memory circuit 8. You can return.
【００１８】次に、前記した本発明によるところの絶対
座標認識装置のブロック図の構成について、図４を用い
て説明する。知能ロボット１内に装填された方位および
移動距離計７により、移動してきた道程を測定し、デー
タを移動開始点(原点)からの座標の形で記憶回路８に記
憶する。一方、知能ロボット１が人３まで移動した道程
における障害物や部屋の壁等は、知覚センサー２によっ
て大きさと絶対座標位置が認識されていて、地図データ
として学習回路９に記憶されている。Next, the configuration of the block diagram of the absolute coordinate recognizing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The traveled distance is measured by the azimuth and travel distance meter 7 loaded in the intelligent robot 1, and the data is stored in the storage circuit 8 in the form of coordinates from the travel start point (origin). On the other hand, the size and the absolute coordinate position of the obstacle, the wall of the room, etc. on the path of the movement of the intelligent robot 1 to the person 3 are recognized by the sensor 2 and stored in the learning circuit 9 as map data.
【００１９】知能ロボット１は、記憶回路８で記憶され
た絶対座標値から、原点あるいは目標までの最短コース
である直線コースを座標と方位のデータによって求める
が、学習回路９の障害物等の地図データとを組合せて、
原点までの帰路や目標位置までの最短道程を演算回路１
０で常に計算し、最適移動コースをリアルタイムで求め
ている。これに従って、制御命令を発信し、制御部を通
して駆動部を動作させ目的地に到達する。あるいは、人
３との対話や命令された動作が終了し、所定時間命令な
く放置されたり、バッテリー電源消費量認識装置１５に
より、バッテリー残量が所定量より少なくなった時等に
最適な道程をたどって原点に帰還する。The intelligent robot 1 obtains the straight line course, which is the shortest course to the origin or the target, from the absolute coordinate values stored in the storage circuit 8 by the data of the coordinates and the direction. The learning circuit 9 maps obstacles and the like. Combining with the data,
Calculation circuit 1 for the return path to the origin and the shortest path to the target position
0 is always calculated and the optimum travel course is calculated in real time. In accordance with this, a control command is transmitted and the drive unit is operated through the control unit to reach the destination. Alternatively, when the dialogue with the person 3 or the instructed operation is finished and the person is left without a command for a predetermined time, or the battery power consumption recognizing device 15 causes the remaining amount of the battery to become less than a predetermined amount, the optimum route can be taken. Trace back to the origin.
【００２０】もし、帰還途中で新たな障害物が生じた
ら、知覚センサー２により、大きさと絶対座標位置が再
度認識されて地図データに記憶され、これを回避しなが
ら原点もしくは、目標位置まで移動していく。また、知
能ロボット１は、次回移動中に障害物等がなくなってい
たら、再度学習して地図データを再構築する。こうし
て、移動範囲限度内の地図データをリアルタイムで学習
し、知能ロボット１本体の絶対座標位置を常に認識して
いるため、いつでも、最適行路をたどって原点または目
標に移動することが可能である。If a new obstacle is generated on the way back, the size and absolute coordinate position are recognized again by the sensory sensor 2 and stored in the map data. While avoiding this, the sensor moves to the origin or the target position. To go. Further, the intelligent robot 1 re-learns and reconstructs the map data if there are no obstacles or the like during the next movement. Thus, since the map data within the movement range limit is learned in real time and the absolute coordinate position of the intelligent robot 1 main body is always recognized, it is possible to always follow the optimum path to move to the origin or the target.
【００２１】一例として本発明の知能ロボット１の行動
を図５，図６，図７を用いて説明する。部屋に入ってき
たあるいは、原点より移動してきて、位置(i)に存在す
る知能ロボット１は、原点あるいは部屋の入口に自分で
設定した基準点からの移動座標とセンサ２により測定し
た部屋壁等の座標、長さ、奥行き方向の座標データを記
憶しながら移動し(ii）の位置に到達する。この座標デ
ータ記憶は、それぞれセンサで測定した部屋壁等迄の距
離、移動による幅(長さ)を座標数値範囲で記憶させ、自
分の進んで行くポジション座標が、所定数値(例えば、
この数値＋自分の大きさ/２＋接触しない余裕分)範囲外
なら、知能ロボット１の行動に制約は加わらない。As an example, the action of the intelligent robot 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7. The intelligent robot 1 that has entered the room or moved from the origin and exists at the position (i) has the moving coordinates from the reference point set by itself at the origin or the entrance of the room and the room wall measured by the sensor 2, etc. It moves while memorizing the coordinates, the length, and the coordinate data in the depth direction to reach the position (ii). This coordinate data storage stores the distance to the room wall etc. measured by the sensor and the width (length) by movement in the coordinate numerical value range, and the position coordinate to which oneself is going is stored in a predetermined numerical value (for example,
If it is out of the range of (numerical value + own size / 2 + allowance for non-contact), the action of the intelligent robot 1 is not restricted.
【００２２】しかし、(iii）の位置に到達し、センサ２
により壁や障害物に近づいていると判断した場合、すな
わち知能ロボット１から障害物２５までの測定距離が、
障害物２５に知能ロボット１が衝突する様な所定間隔内
入った場合は、この範囲内に入らない様に、知能ロボッ
ト１の進行方向を変化させる。このとき、一例として、
移動目標座標が人３ならば、目標までの最短経路を２点
(iii、ｖ)を通る直線式で求め、移動していく段階で自
分の位置座標が、この直線式を所定誤差内で満たす様に
移動していく。このとき、進行方向とは別のセンサによ
って常に障害物２５を認識し、移動中(iv)に、障害物２
５に接触する間隔内に入らない様に、障害物２５との距
離をチェックしている。However, when the position (iii) is reached, the sensor 2
When it is determined that the robot is approaching a wall or an obstacle, that is, the measured distance from the intelligent robot 1 to the obstacle 25 is
When the obstacle 25 enters within a predetermined interval such that the intelligent robot 1 collides with the obstacle 25, the traveling direction of the intelligent robot 1 is changed so as not to enter the range. At this time, as an example,
If the moving target coordinate is person 3, then the shortest route to the target is 2 points.
It is obtained by a linear equation that passes through (iii, v), and at the stage of movement, it moves so that its own position coordinate satisfies this linear equation within a predetermined error. At this time, the obstacle 25 is always recognized by a sensor different from the traveling direction, and the obstacle 2 is detected while moving (iv).
The distance to the obstacle 25 is checked so that it does not fall within the interval of touching 5.
【００２３】もし、所定間隔内に入りそうな場合、上記
直線式を満たせなくなるので、知能ロボット１の進行方
向を障害物２５の外周から一定距離離れた線に沿った方
向へ変化させ、新たに目標座標までの最短経路を算出
し、上記線と比較して障害物２５に接触しない直線また
は、線に従って移動する。この動作を繰返して障害物２
５を避けながら(ｖ)の位置に到達する。同時に、記憶回
路には、障害物２５の外周線を所定サンプリングで記憶
し、図では座標(Ｘ2，Ｙ4)および(Ｘ4，Ｙ2)を通貨する
線を１/１０ずつ測定しながら記憶し地図データとして
蓄積する。If the predetermined distance is likely to be reached, the above linear equation cannot be satisfied. Therefore, the traveling direction of the intelligent robot 1 is changed to a direction along a line separated from the outer periphery of the obstacle 25 by a predetermined distance, and a new line is formed. The shortest path to the target coordinates is calculated, and compared with the above line, it moves according to a straight line or a line that does not contact the obstacle 25. Repeating this operation, obstacle 2
Reach position (v) while avoiding 5. At the same time, the outer peripheral line of the obstacle 25 is stored in the storage circuit at a predetermined sampling, and in the figure, while measuring the lines that currency the coordinates (X 2 , Y 4 ) and (X 4 , Y 2 ) by 1/10. Store and store as map data.
【００２４】また、目標(人３)までの最短経路を移動
中、障害物２５が存在した場合、図６の様に、前方側の
センサ２は障害物２５の頂点座標(Ｘ4，Ｙ2)と知能ロボ
ット１との距離が所定距離内に入ったことを認識したと
同時に、目標に近い方へ進行方向を変化させる(目標へ
の近さが同じなら左優先)。この所定距離内に入らない
(障害物２５に接触しない)様に側面センサ２で確認しな
がら移動し、再度、目標までの最短経路を計算し移動し
ていく。この時、障害物２５に接触しない事が優先事項
であるが、この可能性が無ければ目標までの最短経路に
従って移動する。Further, when the obstacle 25 exists while moving on the shortest route to the target (person 3), the sensor 2 on the front side, as shown in FIG. 6, causes the vertex coordinates (X 4 , Y 2 of the obstacle 25 of the obstacle 25. ) And the intelligent robot 1 are within a predetermined distance, and at the same time, the traveling direction is changed to a direction closer to the target (left priority is given if the proximity to the target is the same). Do not enter within this predetermined distance
While moving by checking the side sensor 2 so as not to come into contact with the obstacle 25, the shortest route to the target is calculated again to move. At this time, the priority is not to touch the obstacle 25, but if there is no possibility of this, the vehicle will follow the shortest route to the target.
【００２５】一方、図７の様に、前方側のセンサ２はカ
メラ抽出等により、障害物２５までの距離(iii〜(Ｘ4，
Ｙ2)の距離)から大きさ(幅Ｘ2〜Ｘ3、高さ０〜Ｚ1)を座
標にて算出し、目標(人３)に近い方で、ロボット自身の
幅を考慮し、障害物２５に接触しない距離Ｌ離れた座標
点(vi)を算出する。そして現在の位置座標(ii)と、(vi)
を通過する最短経路の直線を求め、常に自分の位置座標
が、この直線式を所定誤差内で満たす様に移動してい
く。その後、障害物２５の最接近を側面センサで確認し
た時点で、再度、目標までの最短経路を計算し、障害物
２５との接触を回避しながら移動する。これにより、ロ
ボットのより円滑な移動が可能となる。On the other hand, as shown in FIG. 7, the sensor 2 on the front side detects the distance (iii to (X 4 ,
Y 2) of the distance) from the size (width X 2 to X 3, calculated at the level 0～Z 1) coordinates, is closer to the target (human 3), taking into account the width of the robot itself, failure A coordinate point (vi) at a distance L away from the object 25 is calculated. And the current position coordinates (ii) and (vi)
A straight line of the shortest path passing through is obtained, and the position coordinate of the user always moves so as to satisfy this linear expression within a predetermined error. After that, when the side sensor detects the closest approach of the obstacle 25, the shortest route to the target is calculated again, and the obstacle 25 is moved while avoiding contact with the obstacle 25. This enables the robot to move more smoothly.
【００２６】次に、前記した本発明によるところのバッ
テリー電源消費量認識装置のブロック図の構成につい
て、図８を用いて説明する。知能ロボット１は、バッテ
リー電源消費量認識装置１５により、バッテリー残量が
所定量より少なくなった時あるいは、ユーザに放置され
た状態以後のバッテリー消費時間をタイマー１３で測定
し、所定時間を超えた場合等に最適な道程をたどって原
点に帰還する命令を出す。これにより、ユーザの手間を
掛けることなく、知能ロボット１のバッテリー充電を行
い、バッテリー切れにより、ユーザ使用のタイミングを
外すことなく、即座に知能ロボット１を使用できる体制
を保持することが可能である。Next, the configuration of the block diagram of the battery power consumption recognizing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The intelligent robot 1 uses the battery power consumption recognizing device 15 to measure the battery consumption time with the timer 13 when the remaining battery power becomes less than the predetermined amount or after being left by the user, and exceeds the predetermined time. In some cases, issue a command to return to the origin by following the optimal path. Thereby, it is possible to charge the battery of the intelligent robot 1 without the user's trouble, and to maintain the system in which the intelligent robot 1 can be used immediately without losing the timing of the user's use due to the battery exhaustion. .
【００２７】次に、前記した本発明によるところの絶対
座標誤差評価装置のブロック図の構成について、図９を
用いて説明する。光、電磁波等による原点の通信手段
は、知能ロボット１本体の通信手段とデータ交換し、知
能ロボット１のリアルタイムな絶対位置座標や方向およ
び距離等を通信データの強弱や遅延時間等にて認識す
る。この方法は、例えば、知能ロボット１本体に装備さ
れている、３課所の知覚センサー２が、ステーション１
８の光通信手段による光発信を受光し、それぞれの知覚
センサー２に届いた発信から受光までの時間差と、ある
いは左右の知覚センサー２の受光時間の遅延差を演算回
路１０にて処理し、部屋の地図データと照合しながら絶
対原点からの座標位置や方向等を算出する。Next, the configuration of the block diagram of the absolute coordinate error evaluation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The origin communication means using light, electromagnetic waves, etc. exchanges data with the communication means of the intelligent robot 1 main body, and recognizes the real-time absolute position coordinates, direction, distance, etc. of the intelligent robot 1 based on the strength of communication data, delay time, etc. . In this method, for example, the perceptual sensors 2 at the three departments installed in the main body of the intelligent robot 1 are
The optical circuit 8 receives the optical transmission, and the arithmetic circuit 10 processes the time difference from the transmission to the reception of each sensor 2 or the delay of the light reception time of the left and right sensor 2 in the room. The coordinate position and direction from the absolute origin are calculated while collating with the map data of.
【００２８】上記の様に算出された座標データと知能ロ
ボット１本体内部の絶対座標誤差評価装置１６Ａ内で、
従来、知能ロボット１が記憶回路８で所持していた座標
データとを、演算回路１０を介して比較し、誤差が生じ
ている場合は、記憶回路８上の座標データを補正する。
この補正した座標データは再度、記憶回路８に記憶され
直し、知能ロボット１の移動は、このデータを参考に行
われる。これにより、ロボットは、より精度の高い位置
把握が可能となる。The coordinate data calculated as described above and the absolute coordinate error evaluation device 16A inside the intelligent robot 1 main body are
Conventionally, the coordinate data possessed by the intelligent robot 1 in the memory circuit 8 is compared via the arithmetic circuit 10, and if an error occurs, the coordinate data in the memory circuit 8 is corrected.
The corrected coordinate data is stored again in the storage circuit 8 and the intelligent robot 1 is moved with reference to this data. As a result, the robot can grasp the position with higher accuracy.
【００２９】図１０は本発明の知能ロボットシステムの
他の実施例を示している。知能ロボット１の駆動エネル
ギーは、必ずしも、バッテリー電源から供給されるもで
はなく、太陽電池の様な自家発電様式２０でも良い。こ
の場合、ステーション１１への帰還回数はユーザが知能
ロボット１を不必要とした場合のみとなり、極力減少す
るので、ユーザとのゲーム途中で、バッテリー充電する
場合等が無くなり、より使い勝手が向上できる。FIG. 10 shows another embodiment of the intelligent robot system of the present invention. The driving energy of the intelligent robot 1 is not necessarily supplied from the battery power source, but may be the private power generation mode 20 such as a solar cell. In this case, the number of times of returning to the station 11 is reduced only when the user does not need the intelligent robot 1 and is reduced as much as possible, so that there is no need to charge the battery during the game with the user and the usability can be further improved.
【００３０】図１１は本発明の知能ロボットの他の実施
例を示す。上述の実施例においては、知能ロボットに設
けられる知能センサー２をロボットの進行方向に１個、
他の知覚センサーを進行方向のセンサーから９０度の位
置に配設したものであるが、本実施例においては、進行
方向の知覚センサーに対して他の知覚センサーを１２０
度の位置に配設したものである。なお、知覚センサーの
個数、配設位置等は、上述したものにかえて適宜に選択
することができる。FIG. 11 shows another embodiment of the intelligent robot of the present invention. In the above-mentioned embodiment, one intelligent sensor 2 provided in the intelligent robot in the traveling direction of the robot,
Although another perceptual sensor is arranged at a position 90 degrees from the sensor in the traveling direction, in the present embodiment, another perceptual sensor is arranged at 120 degrees with respect to the sensor in the traveling direction.
It is arranged at a degree position. The number of perceptual sensors, the arrangement position, and the like can be appropriately selected instead of those described above.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、前記絶対座標位置の認
識装置は、知能ロボットがどの場所に位置するかを、常
に認識しており、いつでも障害物を避けながら原点もし
くは目標位置に最短経路を辿って移動することが可能で
ある。また、知能ロボットが内蔵するバッテリー電源の
消費量を認識し、知能ロボットが他の作業を行っていな
い場合等の空き時間に、原点に帰還して、常にバッテリ
ー源の充填を完了しておくので、バッテリーが切れが無
く、ユーザのバッテリー充填の手間が省ける。さらに
は、原点の通信手段は、知能ロボット本体の通信手段と
データ交換し、知能ロボットのリアルタイムな絶対位置
座標を通信データの強弱や遅延時間等にて認識し、知能
ロボット本体内部の絶対位置座標認識装置の座標データ
との誤差を最小限に抑える様に、知能ロボットを駆動
し、座標上で補正することが可能である。According to the present invention, the absolute coordinate position recognizing device always recognizes where the intelligent robot is located, and avoids obstacles at any time, and the shortest route to the origin or target position. It is possible to move by following. It also recognizes the amount of battery power that the intelligent robot has built-in, and returns to the origin when the intelligent robot is not doing other work to return to the origin and always fill the battery source. The battery does not run out and the user does not have to fill the battery. Further, the origin communication means exchanges data with the communication means of the intelligent robot main body, recognizes the real-time absolute position coordinates of the intelligent robot by the strength and weakness of communication data, delay time, etc., and calculates the absolute position coordinates inside the intelligent robot main body. It is possible to drive the intelligent robot and make corrections on the coordinates so as to minimize the error from the coordinate data of the recognition device.
【図１】本発明を適用した知能ロボット本体を示す正面
図。FIG. 1 is a front view showing an intelligent robot main body to which the present invention is applied.
【図２】本発明を適用した知能ロボット本体を示す平面
図。FIG. 2 is a plan view showing an intelligent robot main body to which the present invention is applied.
【図３】本発明を適用した知能ロボットシステムを示す
全体の概略図。FIG. 3 is an overall schematic diagram showing an intelligent robot system to which the present invention is applied.
【図４】本発明を適用した絶対座標認識装置のブロック
図。FIG. 4 is a block diagram of an absolute coordinate recognition device to which the present invention is applied.
【図５】本発明を適用した知能ロボットシステムの移動
経路詳細図。FIG. 5 is a detailed movement path diagram of the intelligent robot system to which the present invention is applied.
【図６】本発明を適用した知能ロボットシステムの移動
経路詳細図。FIG. 6 is a detailed movement path diagram of the intelligent robot system to which the present invention is applied.
【図７】本発明を適用した知能ロボットシステムの移動
経路詳細図。FIG. 7 is a detailed view of the movement route of the intelligent robot system to which the present invention is applied.
【図８】本発明を適用したバッテリー電源消費量認識装
置のブロック図。FIG. 8 is a block diagram of a battery power consumption recognition device to which the present invention is applied.
【図９】本発明を適用した絶対座標誤差評価装置のブロ
ック図。FIG. 9 is a block diagram of an absolute coordinate error evaluation device to which the present invention is applied.
【図１０】本発明を適用した知能ロボット装置の他の実
施例。FIG. 10 is another embodiment of the intelligent robot apparatus to which the present invention is applied.
【図１１】本発明を適用した知能ロボット装置の他の実
施例を示す上面図。FIG. 11 is a top view showing another embodiment of the intelligent robot apparatus to which the present invention is applied.
１ 知能ロボット ２ 知覚センサー ４ 知覚認識回路 ５ 制御部 ６ 駆動部 ７ 移動方位および移動距離計 ８ 記憶回路 ９ 学習回路 １０ 演算回路 １１ スピーカ １２ 基本回路 １３ タイマー １４ バッテリー １５ バッテリー消費量認識装置 １６ 通信装置 １７ 音声認識回路 １８ ステーション 1 Intelligent Robot 2 Perception Sensor 4 Perception Recognition Circuit 5 Control Unit 6 Drive Unit 7 Moving Direction and Distance Meter 8 Memory Circuit 9 Learning Circuit 10 Arithmetic Circuit 11 Speaker 12 Basic Circuit 13 Timer 14 Battery 15 Battery Consumption Recognition Device 16 Communication Device 17 Speech recognition circuit 18 stations
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｚ Ｂ２５Ｊ 5/00 Ｇ０５Ｂ 19/4155 19/4093 (72)発明者 赤井 寛 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所ＡＶ機器事業部内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location G05D 1/02 Z B25J 5/00 G05B 19/4155 19/4093 (72) Inventor Hiroshi Akai Kanagawa 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi Hitachi Ltd. AV equipment division
Claims (5)
ソフトウェアサーボによる制御手段と、周囲の状況を認
識する知覚手段と、ロボット装置の移動軌跡を記憶する
記憶手段と、ロボット装置を移動せしめるモータ等の動
作源により駆動される車輪或は、駆動脚等による駆動手
段と、バッテリー等の動作源貯蓄手段を具備する知能ロ
ボット装置において、 制御手段は、原点から移動したロボットの累積座標と角
度の算出手段と、ロボットが現在位置から該原点位置へ
帰還或は、目標座標へ移動する最短経路を算出する演算
手段とを備えたことを特徴とする知能ロボット装置。1. A housing, a control means using hardware or software servo such as a microcomputer, a perceptual means for recognizing a surrounding situation, a storage means for storing a movement locus of the robot apparatus, and a robot apparatus for moving the robot apparatus. In an intelligent robot apparatus equipped with driving means such as wheels or driving legs driven by a motion source such as a motor, and a motion source saving means such as a battery, the control means controls the cumulative coordinates and angle of the robot moved from the origin. And an arithmetic means for calculating the shortest path along which the robot returns from the current position to the origin position or moves to the target coordinates.
手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の知能ロボ
ット装置。2. The intelligent robot apparatus according to claim 1, wherein the perception unit includes a learning unit that stores data.
々３つ以上備えたことを特徴とする請求項１または２記
載の知能ロボット装置。3. The intelligent robot apparatus according to claim 1, wherein three or more of the sensory means are provided in at least a predetermined direction.
ロボットシステムにおいて、 原点位置は、バッテリーチャージャーを備え、 知能ロボット装置は、筐体と、マイコン等のハードウェ
ア或はソフトウェアサーボによる制御手段と、周囲の状
況を認識する知覚手段と、ロボット装置の移動軌跡を記
憶する記憶手段と、ロボット装置を移動せしめるモータ
等の動作源により駆動される車輪或は、駆動脚等による
駆動手段と、動作源であるバッテリー電源と、該バッテ
リー電源のエネルギー量を確認する手段を備えたことを
特徴とする知能ロボットシステム。4. An intelligent robot system having an origin position and an intelligent robot, wherein the origin position is provided with a battery charger, the intelligent robot apparatus includes a housing, a control means by hardware such as a microcomputer or software servo, Perception means for recognizing the surroundings, storage means for storing the movement trajectory of the robot device, driving means such as wheels or driving legs driven by an operation source such as a motor for moving the robot device, and an operation source An intelligent robot system, comprising: a battery power source that is a battery and a means for confirming the amount of energy of the battery power source.
ロボットシステムにおいて、 原点位置は、該知能ロボット装置と通信可能な通信手段
を備え、 知能ロボット装置は、筐体と、マイコン等のハードウェ
ア或はソフトウェアサーボによる制御手段と、周囲の状
況を認識する知覚手段と、ロボット装置の移動軌跡を記
憶する記憶手段と、ロボット装置を移動せしめるモータ
等の動作源により駆動される車輪或は、駆動脚等による
駆動手段と、通信手段と、通信手段により通信された通
信データから原点位置と絶対位置座標を比較して補正す
る位置補正手段とを備えたことを特徴とする知能ロボッ
トシステム。5. An intelligent robot system having an origin position and an intelligent robot, wherein the origin position is provided with a communication means capable of communicating with the intelligent robot device, and the intelligent robot device comprises a housing and a hardware such as a microcomputer or the like. Is a control means by software servo, a perceptual means for recognizing the surrounding situation, a storage means for storing the movement trajectory of the robot apparatus, a wheel or a driving leg driven by an operation source such as a motor for moving the robot apparatus. An intelligent robot system comprising: a driving unit such as the above; a communication unit; and a position correction unit that compares and corrects an origin position and absolute position coordinates from communication data communicated by the communication unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6120895A JPH07325620A (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Intelligent robot device and intelligent robot system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6120895A JPH07325620A (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Intelligent robot device and intelligent robot system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07325620A true JPH07325620A (en) | 1995-12-12 |
Family
ID=14797656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6120895A Pending JPH07325620A (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Intelligent robot device and intelligent robot system |
Country Status (1)
| Country | Link |
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