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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Zielobjekterfassungssystem, welches
einen Zustand einer Umgebung eines mobilen Roboters überwacht.
insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Zielobjekterfassungssystem
für einen
mobilen Roboter, welches die Erweiterung eines erfassbaren Bereichs in
der Umgebung des mobilen Roboters ermöglicht.
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2. BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN FACHGEBIETS
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Herkömmlich ist
ein mobiler Roboter (hier im Folgenden als „Roboter” bezeichnet) mit verschiedenen
Arten von Außenüberwachungsgeräten zum Überwachen
eines externen Zustands ausgestattet. In der
JP2003-266353 A sind
beispielsweise verschiedene Sensorarten, zum Beispiel eine Bilderfassungseinheit,
ein Mikrofon, ein Berührungssensor und
ein Lichtsensor, an dem Roboter vorgesehen und die Ausgaben dieser
Sensoren werden zum Ansteuern des Roboters verwendet.
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In
dem Fall des in der
JP2002-154084
A offenbarten Roboters ist eine Bildaufnahmevorrichtung an
einem Kopf des Roboters bereitgestellt, wobei der Kopf des Roboters
um eine vertikale Achse und eine horizontale Achse bewegbar ist.
Bei diesem Roboter wird das Auftreten der Verzerrung des Bildes,
welche aufgrund der Änderung
der Richtung der Augen (Kamera) verursacht wird, durch ein ständiges Synchronisieren
der Drehung des Kopfes des Roboters und der Richtung der Augen der
Bildaufnahmevorrichtung kontrolliert.
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In
den oben beschriebenen Geräten,
welche in der
JP2003-266353
A und der
JP2002-154084
A offenbart sind, wird die Überwachung unter Verwendung
einer Bildaufnahmevorrichtung (Kamera) durchgeführt, welche als eine Außenüberwachungsvorrichtung
dient und welche in einer Vorwärtsrichtung
ausgerichtet ist.
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Das
heißt,
dass die Überwachung
eines Zielobjekts, zum Beispiel der Form des Zielobjekts, welches
sich vor der Bildaufnahmevorrichtung befindet, unter Verwendung
der Bildaufnahmevorrichtung (Kamera) ausgeführt wird.
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Wenn
daher der Kopf des Roboters in Vorwärtsrichtung ausgerichtet ist,
so ist der überwachbare
Bereich auf den Bereich vor dem Roboter begrenzt. Somit werden das
Zielobjekt, welches sich dem Roboter von hinten nähert, und
das Zielobjekt auf der Rückseite
des Roboters nicht durch den Roboter erfasst.
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Wenn
zum Erfassen der Bewegung des Zielobjekts eine Kamera verwendet
wird, so ist zudem eine komplizierte Verarbeitung, wie der Vergleich zwischen
dem vorhergehenden Bild und dem nächsten Bild, notwendig.
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Die
US 5,819,008 A offenbart
ein Zielobjekterfassungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffes
des Anspruchs 1, umfassend eine Mehrzahl von IR-Lichtsendern, welche an einem mobilen
Roboter um eine Referenzachse herum angeordnet sind und Lichtsignale
in die ihnen jeweils zugeordneten Bereiche um den Roboter herum
abstrahlen. Der bekannte Roboter verwendet die Lichtsender zur Erfassung
anderer mobiler Roboter oder Hindernisse in der Umgebung des Roboters,
um eine Kollision mit solchen Objekten zu vermeiden und die Bewegung
in solch einer Umgebung zu ermöglichen.
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Ferner
offenbart die
US 5,165,064
A einen mobilen Roboter mit einer Außenüberwachungsvorrichtung, welcher
eine Mehrzahl von um eine Referenzachse herum angeordneten Ultraschalldetektoren
aufweist, um durch eine Auswertung eines empfangenen Echos eines
in eine bestimmte Richtung ausgesandten Ultraschallsignals auf Objekte
und Hindernisse in der Umgebung des Roboters schließen zu können und
eine Kollision des Roboters mit diesen Objekten bzw. Hindernissen
zu vermeiden.
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Zur
weiteren Illustration des fachmännischen Hintergrundes
kann ferner auf die
US
2002/0060783 A1 verwiesen werden, welche ebenfalls ein
Zielobjekterfassungssystem für
einen mobilen Roboter offenbart, welches auf der Erfassung von Lichtreflektionen
von Objekten der Umgebung beruht.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Vor
diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Zielobjekterfassungssystem für
einen mobilen Roboter bereitzustellen, welcher eine einfache und
zuverlässige Überwachung einer
Umgebung des Roboters sowie eine Messung einer Richtung eines Zielobjekts
durch einfache Bearbeitung erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Zielobjekterfassungssystem nach Anspruch 1 bzw.
ein Zielobjekterfassungssystem nach Anspruch 6 gelöst.
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Ein
erfindungsgemäßes Zielobjekterfassungssystem
misst die Richtung eines Zielobjekts unter Verwendung einer Marke,
welche an einem Zielobjekt vorgesehen ist und dem mobilen Roboter entsprechend
einem Lichtsignal von dem mobilen Roboter ein Empfangssignal zurückgibt.
Die Außenüberwachungsvorrichtung enthält eine Mehrzahl von Lichtsendern
und jeder Lichtsender strahlt ein Lichtsignal in einen zugeordneten
erfassbaren Bereich von um den mobilen Roboter herum eingerichteten erfassbaren
Bereichen ab. Dabei sind Lichtsender um eine Referenzachse herum
angeordnet, welche orthogonal zu einer Untergrundebene des mobilen Roboters
verläuft,
um die Erfassung der Marke innerhalb erfassbarer Bereiche zu ermöglichen.
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Bei
dieser Vorrichtung sind eine Mehrzahl von erfassbaren Bereichen
um den Roboter herum eingerichtet und jeder Lichtsender ist so angeordnet, dass
der Lichtsender auf einen zugeordneten erfassbaren Bereich gerichtet
ist. Somit kann die Erfassung des Zielobjekts mit der Marke unabhängig von
der Position in einer Umgebung (erfassbare Bereiche) des Zielobjekts
erreicht werden.
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Da
ferner jeder Lichtsender einem vorbestimmten erfassbaren Bereich
zugeordnet ist und dies eine Richtwirkung bereitstellt, kann die
Richtung des Zielobjekts mit der Marke sicher gemessen werden. In
diesem Fall kann die Bestimmung der Richtung der Marke (Zielobjekt)
mit einer einfachen Verarbeitung erzielt werden, d. h. die Richtung
der Marke (Zielobjekt) kann durch Identifizieren des Lichtsenders,
welcher ein durch die Marke des Zielobjekts empfangenes Lichtsignal
abgestrahlt hat, bestimmt werden.
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Es
ist dabei bevorzugt, dass der mobile Roboter ein Kopfteil aufweist,
welches von einem Rumpfteil getragen ist, und dass Lichtsender an
dem Kopfteil bereitgestellt sind.
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Da
in diesem Fall die Lichtsender an einer hohen Stelle angeordnet
sind und die Erfassung der Marke von einer hohen Stelle aus durchgeführt werden
kann, kann die Erfassung des Zielobjekts über einen weiten Bereich erreicht
werden. Dies verbessert die Genauigkeit der Authentizität der Erfassung des
Zielobjekts.
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In
dieser Erfindung ist es bevorzugt, dass eine Kamera an dem Kopfteil
bereitgestellt ist und der Lichtsender oberhalb der Kamera platziert
ist. In diesem Fall kann die Messung der Richtung der Marke auf
einem Niveau mit der Kamera durchgeführt werden und die Erfassung
des Zielobjekts kann mit Genauigkeit erreicht werden. Die Bilderfassung
des Zielobjekts kann dabei durch Verfolgen der Bewegung des Zielobjekts
mit der Marke selbst dann erreicht werden, wenn sich die Position
des Zielobjekts mit der Marke ständig ändert.
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Es
ist dabei bevorzugt, dass der mobile Roboter ein Kopfteil aufweist,
welches durch ein Rumpfteil getragen ist, und dass der Lichtsender
an dem Rumpfteil des mobilen Roboters bereitgestellt ist. Da in
diesem Fall die Lichtsender an einer niedrigen Stelle angeordnet
sind, kann die Erfassung des Zielobjekts selbst dann mit Genauigkeit
erfolgen, wenn sich das Zielobjekt an einem niedrigen Ort in der Nähe des mobilen
Roboters befindet.
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In
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass
das Kopfteil dafür
eingerichtet ist, sich um die Referenzachse entlang einer Ausrichtungsrichtung
der Lichtsender zu drehen. Wenn dabei diese Vorrichtung in Kombination
mit dem den Kopf drehenden Mechanismus verwendet wird, so kann die
Erfassung der Marke an dem Zielobjekt mit höherer Genauigkeit erreicht
werden. Wenn die Außenbildaufnahmevorrichtung
beispielsweise am Kopfteil des Roboters bereitgestellt ist, so kann
die Erfassung der Marke genauer und schneller erreicht werden, da
die Außenbildaufnahmevorrichtung
in die Richtung der Marke ausgerichtet werden kann.
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Die
Außenüberwachungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung kann anstelle von Lichtsendern eine Mehrzahl
von Funkübertragungseinrichtungen
umfassen, welche Funkwellen an einen zugeordneten erfassbaren Bereich
von um den mobilen Roboter eingerichteten erfassbaren Bereichen übertragen.
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In
diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Marke dem mobilen Roboter
entsprechend der Funkwelle von dem mobilen Roboter ein Empfangssignal
zurückgibt
und Funkübertragungseinrichtungen
um eine Referenzachse angeordnet sind, welche orthogonal zu einer
Untergrundebene des mobilen Roboters verläuft, um die Erfassung der Marke
innerhalb erfassbarer Bereiche zu ermöglichen.
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Da
in diesem Fall die Richtwirkung durch Erhöhung der Frequenz der Funkwelle
verbessert werden kann, kann der erfassbare Bereich in der Umgebung
des mobilen Roboters erweitert werden. Somit kann eine genaue Erfassung
des Zielobjekts innerhalb der erfassbaren Bereiche und eine genaue
Messung der Richtung des Zielobjekts erzielt werden.
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Bei
dieser Erfindung sind eine Mehrzahl von Lichtsendern an dem mobilen
Roboter angeordnet und Marken zum Empfang eines Lichtsignals von dem
mobilen Roboter sind in einer Umgebung des mobilen Roboters verteilt.
Somit kann die Erfassung des Zielobjekts und die Messung der Richtung
des Zielobjekts genau und mit einer einfachen Verarbeitung erreicht
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer äußeren Erscheinung des Roboters,
welcher mit der Außenüberwachungsvorrichtung
einer ersten Ausführungsform
ausgestattet ist.
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2 ist
eine Draufsicht des Kopfteils des Roboters, betrachtet von einer
Oberseite des Roboters.
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3 ist
eine Blockdarstellung eines Zielobjekterfassungssystems A, welches
ein Anwendungsbeispiel der Außenüberwachungsvorrichtung
ist.
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4 ist
eine Blockdarstellung des Roboters.
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5 ist
eine Blockdarstellung einer Zielerfassungseinheit.
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6A ist
eine Ansicht eines um den Roboter R eingerichteten erfassbaren Bereichs.
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6B ist
eine Ansicht eines Bestrahlungsbereichs in Höhenrichtung eines von dem Lichtsender
der Lichtsendeeinheit ausgestrahlten Infrarotlichts.
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7 ist
eine Ansicht der Betätigungsreihenfolge
jedes an dem Roboter bereitgestellten Lichtsensors.
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8 ist
eine Ansicht zur Messung des Abstands zwischen dem Roboter und dem
Zielobjekt.
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9 ist
eine Ansicht zur Messung der Richtung des Zielobjekts.
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10 ist
eine Ansicht zur Bestimmung der Position des Zielobjekts.
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11 ist
eine Blockdarstellung der Marke T.
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12 ist
ein Flussdiagramm zum Erläutern der
Signalverarbeitung der Zielerfassungseinheit des Roboters.
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13 ist
ein Flussdiagramm zum Erläutern der
Signalverarbeitung in der Marke, welche als das Zielobjekt dient.
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14 ist
ein Flussdiagramm zum Erläutern der
Signalverarbeitung des Zielobjekterfassungssystems.
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15 ist
eine perspektivische Ansicht eines äußeren Erscheinungsbilds des
Roboters, welcher mit der Außenüberwachungsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform
ausgestattet ist.
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16 ist
eine Draufsicht, welche die Installationsweise des Lichtsenders
der Außenüberwachungsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform
am Rumpfteil zeigt.
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17 ist
ein Abwandlungsbeispiel der Außenüberwachungsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform.
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18 ist
eine Ansicht der Erfassung der Richtung des Zielobjekts durch Übertragen
einer Funkwelle von dem Roboter, welcher mit der Außenüberwachungsvorrichtung
der dritten Ausführungsform
ausgestattet ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Wie
in 1 gezeigt ist, weist eine Außenüberwachungsvorrichtung W (im
Folgenden als „Überwachungsvorrichtung” bezeichnet)
eine Mehrzahl von Lichtsendern L1–L8 auf, welche an einem mobilen
Roboter R (hier im Folgenden als „Roboter” bezeichnet) vorgesehen sind.
Die Überwachungsvorrichtung
W erfasst die Richtung einer Marke T innerhalb der Umgebung des
Roboters R.
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Der
Roboter R weist ein Kopfteil R1, ein Paar Armteile R2, ein Paar
Beinteile R3 und ein Rumpfteil R4 auf. An der Oberseite des Rumpfteils
R4 ist das Kopfteil R1 vorgesehen, an seinen beiden Seiten sind
die Armteile R2 vorgesehen und an seiner Unterseite sind die Beinteile
R3 vorgesehen. Jedes Teil (das Kopfteil R1, die Armteile R2 und
die Beinteile R3) des Roboters R wird durch eine Betätigungseinrichtung
betätigt,
um unter der Steuerung/Regelung einer Steuer-/Regeleinrichtung
50 für selbständige Fortbewegung
ein zweifüßiges Gehen
zu ermöglichen.
Die Einzelheiten des zweifüßigen Gehens
sind beispielsweise in der japanischen unveröffentlichten Patentanmeldung
JP2001-62760 A offenbart.
Der Inhalt dieser Anmeldung ist durch Bezugnahme hierin eingeschlossen.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt ist, sind insgesamt
acht Lichtsender (L1–L8)
am Kopfteil R1 des Roboters R vorgesehen, wobei als Lichtsender
eine Leuchtdiode (LED) verwendet wird, welche in Infrarotlichtsignal
abstrahlen kann. Zur Vereinfachung der Erklärung steht in 2 jeder
Lichtsender (L1–L8) über die
Oberfläche
des Kopfteils R1 des Roboters R vor. Die Spitze jedes Lichtsenders
(L1–L8)
ist jedoch eigentlich bündig
mit der Oberfläche
des Kopfteils R1 des Roboters R. Das heißt, dass die Spitze jedes Lichtsenders
(L1–L8)
nicht über
die Oberfläche
des Kopfteils R1 vorsteht.
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Ein
Paar Kameras C, welche als Bildaufnahmevorrichtung dienen, sind
an dem Kopfteil R1 bereitgestellt. Die Kamera C erfasst Bilder im
Digitalformat, wobei als Kamera C beispielsweise eine Farb-CCD(ladungsgekoppeltes
Bauelement)– Kamera
verwendet wird. Wie in 1 gezeigt ist, sind Kameras
C am Kopfteil R1 bereitgestellt und in seitlicher Richtung entlang
einer Linie angeordnet. Jeder Lichtsender (L1–L8) ist dabei oberhalb der
Kameras C angeordnet.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist in dieser Ausführungsform
eine orthogonal zu einer Untergrundebene F des Roboters R verlaufende
Richtung, welche eine vertikale Richtung zur Untergrundebene F ist,
als eine Referenzachse St definiert.
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Wenn
angenommen wird, dass die Referenzachse St durch die Mitte des Roboters
R verläuft,
so ist jeder Lichtsender (L1–L8)
um die Referenzachse St herum angeordnet (siehe 1).
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist die Referenzachse St so eingerichtet,
dass die Referenzachse St durch die Mitte des Kopfteils R1 verläuft. Dabei
sind die Lichtsender L1–L3,
der Lichtsender L6, die Lichtsender L4 und L5 bzw. die Lichtsender
L7 und L8 auf einer Vorderseite, einer Rückseite, einer rechten Seite
bzw. einer linken Seite angeordnet. Dabei ist eine Höhe der jeweiligen
Lichtsender L1–L8
von der Untergrundebene F zueinander nicht exakt die gleiche, wenn
der Roboter R zur Vorderseite hin gerichtet ist. Die Höhe der jeweiligen
Lichtsender L1–L8
von der Untergrundebene F kann in Höhenrichtung variieren.
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Es
wird nun die Überwachungsvorrichtung
W der vorliegenden Ausführungsform
unter Bezugnahme auf das in 3 gezeigte
Anwendungsbeispiel (Zielobjekterfassungssystem A) detailliert erläutert.
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Wie
in 3 gezeigt ist, erfasst in dem Zielobjekterfassungssystem
A ein Detektor, zum Beispiel Roboter R, ein Zielobjekt D, d. h.
eine Person mit einer Marke T, welche sich in einer Umgebung des
Roboters R befindet. Der Roboter R misst eine Richtung und einen
Abstand des Zielobjekts D relativ zum Roboter R und bestimmt die
Position des Zielobjekts D. Das bedeutet, dass zumindest die folgenden
Punkte durch den Roboter R überprüft werden:
(1) Wie weit ist das Zielobjekt D von dem Roboter R entfernt? (2) In
welcher Richtung befindet sich das Zielobjekt D?
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Speziell
wird in einer ersten oder einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gemessen, in welcher Richtung sich das Zielobjekt D befindet.
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Wie
in 3 gezeigt ist, umfasst das Zielobjekterfassungssystem
A einen Roboter R, eine Basisstation 1, einen Steuerungscomputer 3,
ein Terminal 5 und eine Marke T. In diesem System A kommuniziert
der Roboter R mit der Basisstation 1 durch eine drahtlose
Verbindung. Die Basisstation 1 ist mit dem Steuerungscomputer 3 über ein
Roboternetzwerk 2 verbunden. Der Steuerungscomputer 3 ist
mit dem Terminal 5 über
ein Netzwerk 4 verbunden. Die Marke T ist an dem Zielobjekt
D angebracht. In dieser Ausführungsform
entspricht das Zielobjekt D einer Person mit der Marke T.
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In
dem Zielobjekterfassungssystem A erfasst der Roboter R die Gegenwart
des Zielobjekts D, zum Beispiel eine Person mit einer Marke T, und
misst die Position des erfassten Zielobjekts D. Der Roboter R führt ferner
eine persönliche
Identifikation in Bezug auf das erfasste Zielobjekt D aus. Das heißt, dass durch
den Roboter R erfasst wird, wer das erfasste Zielobjekt D ist.
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Der
Steuerungscomputer 3 führt
die Steuerung/Regelung der Basisstation 1 aus und steuert/regelt
die Bewegung, zum Beispiel eine Fortbewegung und eine Sprache, des
Roboters 3 über
das Roboternetzwerk 2. Der Steuerungscomputer 3 tauscht
wichtige Informationen (Daten) mit dem Roboter R aus.
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In
dieser Ausführungsform
entsprechen den wichtigen Informationen beispielsweise ein Name
einer Person (des Zielobjekts D) und eine Karte (Karteninformationen)
des Gebiets, in welchem sich der Roboter R umherbewegt. Die wichtigen
Informationen werden in einem Speichermittel (nicht gezeigt) gespeichert,
welches in dem Steuerungscomputer 3 bereitgestellt ist.
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Das
Roboternetzwerk 2 verbindet die Basisstation 1,
den Steuerungscomputer 3 und das Netzwerk 4 miteinander
und kann durch ein LAN gebildet sein. Der Terminal 5 ist
mit dem Steuerungscomputer 3 durch das Netzwerk 4 verbunden
und wird zur Eingabe und Aktualisierung von Informationen, zum Beispiel
einer Marke T und einer Person (Zielobjekt D) mit einer Marke T,
verwendet. Dabei entspricht eine IC(integrated circuit)-Marke der
Marke der vorliegenden Ausführungsform.
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Als
nächstes
wird der Aufbau des Roboters R und des Zielobjekts D (Marke T) erläutert.
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Wie
in 4 gezeigt ist, enthält der Roboter R der vorliegenden
Ausführungsform
einen Lautsprecher S, ein Mikrofon MC, einen Bildprozessor 10,
einen Sprachprozessor 20, eine Bildübertragungseinrichtung 30,
eine Steuer-/Regeleinrichtung 40, eine Steuer-/Regeleinrichtung 50 für selbständige Fortbewegung,
eine Funkkommunikationseinheit 60 und eine Zielerfassungseinheit 70 zusätzlich zu
Lichtsendern (L1–L8)
und Kameras C. Der Roboter R umfasst ferner einen Kreiselsensor
SR1 und einen GPS-Empfänger
SR2 zum Messen der Position des Roboters R.
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Der
Bildprozessor 10 führt
die Erkennung einer Person und eines Hindernisses in der Umgebung aus,
um den Zustand der Umgebung des Roboters R auf Grundlage des durch
die Kameras C aufgenommenen Bildes zu erkennen. Dieser Bildprozessor 10 enthält einen
3D-Prozessor 11a, eine Einheit zum Extrahieren mobiler
Objekte 11b und eine Gesichtserkennungseinheit 11c.
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Der
3D-Prozessor 11a führt
auf der Basis eines der beiden von den Kameras C aufgenommenen Bildern
einen Musterabgleich zwischen den von jeder Kamera C erhaltenen
Bildern aus. Da der Roboter R in dieser Ausführungsform zwei Kameras aufweist (eine
linke Kamera und eine rechte Kamera), ist eines der beiden Bilder
das von der linken Kamera erhaltene Bild und das andere der beiden
Bilder ist das von der rechten Kamera erhaltene Bild. Der Musterabgleich
wird somit zwischen dem von der linken Kamera erhaltenen Bild und
dem von der rechten Kamera erhaltenen Bild durchgeführt.
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Der
3D-Prozessor 11a berechnet dann eine Parallaxe zwischen
zwei Bildern, um ein Parallaxenbild zu erzeugen, und gibt ein Parallaxenbild
zusammen mit dem von den Kameras C eingegangenen Bild an die Einheit
zum Extrahieren mobiler Objekte 11b aus. Die Berechnung
der Parallaxe wird dabei zwischen zugeordneten Punkten in zwei Bildern
ausgeführt.
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Die
Einheit zum Extrahieren mobiler Objekte 11b extrahiert
aus dem von der Kamera C erhaltenen Bild ein mobiles (sich bewegendes)
Objekt auf Grundlage von Daten, welche von dem 3D-Prozessor 11a eingegeben
werden. Der Grund dafür,
warum das Extrahieren des mobilen Objekts ausgeführt wird, ist die Durchführung der
Erkennung einer Person unter der Annahme, dass es wahrscheinlicher
ist, dass das mobile Objekt eine Person ist.
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Die
Einheit zum Extrahieren mobiler Objekte 11b führt den
Musterabgleich aus, um das mobile Objekt zu Extrahieren, und berechnet
einen Abstand für
zugeordnete Punkte in zwei Bildern, um ein Abstandsbild zu erzeugen.
Der Musterabgleich wird dabei durch Vergleichen des momentanen Vollbilds (Bild),
welches momentan durch die Kamera C erhalten wird, mit dem letzten
Vollbild (Bild), welches aus mehreren vor der Aufnahme des momentanen
Vollbilds erhaltenen Vollbildern erzeugt wurde, durchgeführt.
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Auf
Grundlage des Abstandsbildes und des Parallaxenbildes sucht die
Einheit zum Extrahieren mobiler Objekte 11b dann unter
den Punkten innerhalb eines vorbestimmten Abstands von den Kameras
C, C (Roboter R) nach Punkten, deren Verschiebungsbetrag groß ist. Wenn
ein solcher Punkt existiert, so nimmt die Einheit zum Extrahieren
mobiler Objekte 11b an, dass sich eine Person innerhalb
der Punkte (Abstand) befindet und extrahiert auf Grundlage des Abstandsbildes
und des Parallaxenbildes ein mobiles Objekt aus dem von der Kamera
eingegebenen Bild.
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Die
Gesichtserkennungseinheit 11c extrahiert aus dem extrahierten
mobilen Objekt einen Bereich mit einer Farbe eines menschlichen
Körpers und
berechnet die Position des Gesichts eines Menschen unter Berücksichtigung
einer Größe und einer Form
des extrahierten Bereichs mit der Farbe des menschlichen Körpers. Die
Position einer Hand wird ebenfalls durch das gleiche Verfahren berechnet.
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Die
Position des erkannten Gesichts wird der Steuer-/Regeleinheit 40 zur Kommunikation
mit einer Person und zur Betätigung
des Roboters R zugeführt.
Ferner wird die Position des erkannten Gesichts der Funkkommunikationseinheit 60 zugeführt, um
sie dem Steuerungscomputer 3 über die Basisstation 1 zu übermitteln.
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Wie
in 4 gezeigt ist, enthält der Sprachprozessor 20 einen
Spracherzeuger 21a und eine Spracherkennungseinrichtung 21b.
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Der
Spracherzeuger 21a erzeugt aus Textinformationen Sprachdaten,
und zwar auf Grundlage einer Anweisung, welche den Roboter R dazu
anweist, eine Unterhaltung mit einem Menschen auszuführen oder
eine Sprachmitteilung ertönen
zu lassen und welche von der Steuer-/Regeleinheit 40 eingegeben
wird. Der Spracherzeuger 21a gibt dann die Sprachdaten
an den Lautsprecher S aus. Die Erzeugung der Sprachdaten wird dabei
zum Beispiel durch eine Zuordnung zwischen Sprachdaten und Textinformationen,
welche zuvor in einer Speichereinheit (nicht gezeigt) gespeichert
wurden, durchgeführt.
Die Spracherkennungseinrichtung 21b erzeugt aus Sprach-(Klang-)Daten
auf Grundlage der Zuordnung zwischen Sprachdaten und Textinformationen,
welche zuvor in der Speichereinheit (nicht gezeigt) gespeichert
wurden, Textinformationen. Die Spracherkennungseinrichtung 21b gibt
dann die Textdaten an die Steuer-/Regeleinheit 40 aus.
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Die
Bildübertragungseinrichtung 30 gibt
von der Kamera C eingegebene Bilddaten über die Funkkommunikationseinheit 60 an
den Steuerungscomputer 3 aus.
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Die
Steuerungseinrichtung für
selbständige Bewegung 50 umfasst
eine Kopfsteuer-/-regeleinrichtung 51a, eine Armsteuer-/-regeleinrichtung 51b und
eine Beinsteuer-/-regeleinrichtung 51c. Die Kopfsteuer-/-regeleinrichtung 51a betätigt das
Kopfteil R1 auf Grundlage einer von der Steuer-/Regeleinrichtung 40 eingegebenen
Anweisung. Die Armsteuer-/-regeleinrichtung 51b betätigt das
Armteil R2 auf Grundlage einer von der Steuer-/Regeleinrichtung 40 eingegebenen
Anweisung. Die Beinsteuer-/-regeleinrichtung 51c betätigt ein
Beinteil R3 auf Grundlage einer von der Steuer-/Regeleinrichtung 40 eingegebenen
Anweisung.
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Das
Kopfteil R1 ist drehbar am Rumpfteil R4 des Roboters R getragen
und ist dafür
eingerichtet, sich um eine Ausrichtungsrichtung Q von Lichtsendern
(L1–L8)
zu drehen (siehe 1 oder 2). Die
Kopfsteuer-/-regeleinrichtung 51a steuert/regelt gemäß einem
Anweisungssignal von der Steuer-/Regeleinrichtung 40 die
Drehung entlang einer Ausrichtungsrichtung Q des Kopfteils R1. Das
bedeutet, dass sich das Kopfteil R1 in Richtung des Uhrzeigers oder
entgegen dem Uhrzeigersinn zusammen mit den Kameras C unter der
Steuerung/Regelung der Kopfsteuer-/-regeleinrichtung 51a dreht,
während
die horizontale Position der Kameras C beibehalten wird.
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Zusätzlich kann
eine Betätigungseinheit, welche
das Kopfteil R1 schräg
nach oben oder nach unten dreht, am Roboter R vorgesehen sein. Da
hierbei verschiedene Arten gut bekannter Einheiten als diese Betätigungseinheit
eingesetzt werden können, wird
in dieser Beschreibung die detaillierte Beschreibung dieser weggelassen.
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Zusätzlich werden
durch den Kreiselsensor SR1 und den GPS-Empfänger SR2 erhaltene Daten der
Steuer-/Regeleinrichtung 40 zugeführt und werden zum Entscheiden
der Bewegung des Roboters R verwendet. Dieselben Daten werden außerdem dem Steuerungscomputer 3 über die
Funkkommunikationseinheit 60 zugeführt.
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Die
Funkkommunikationseinheit 60 tauscht mit dem Steuerungscomputer 3 Daten
aus. Die Funkkommunikationseinheit 60 enthält eine
Kommunikationseinheit 61a für eine öffentliche Verbindung und eine
Funkkommunikationseinheit 61b.
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Die
Kommunikationseinheit für
eine öffentliche
Verbindung 61a führt
eine drahtlose Kommunikation unter Verwendung einer Mobiltelefonverbindung oder
eines persönlichen
Handtelefonsystems aus. Die Funkkommunikationseinheit 61b führt eine
drahtlose Kommunikation unter Verwendung einer drahtlosen Kommunikationstechnik
geringer Reichweite, zum Beispiel eines drahtlosen lokalen Netzwerks nach
dem IEEE802.11b-Standard,
aus.
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Die
Funkkommunikationseinheit 60 führt einen Datenaustausch mit
dem Steuerungscomputer 3 unter Verwendung der Kommunikationseinheit
für die öffentliche
Verbindung 61a oder der Funkkommunikationseinheit 61b aus,
wenn von dem Steuerungscomputer 3 ein Signal eingeht, welches
den Roboter R anweist, mit dem Steuerungscomputer 3 zu
kommunizieren.
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Die
Zielerfassungseinheit 70 erfasst die Gegenwart des Zielobjekts
D mit der Marke T (das Zielobjekt D weist die Marke T auf) innerhalb
einer Umgebung des Roboters R und berechnet die Position des Zielobjekts
D, wenn sich das Zielobjekt D in der Umgebung aufhält.
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Wie
in 5 gezeigt ist, enthält die Zielerfassungseinheit 70 eine
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80,
einen Funksendeempfänger 90,
eine Lichtsendeeinheit 100 und eine Aufnahmeeinheit 110.
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Die
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 erzeugt ein von
dem Funksendeempfänger 90 zu übertragendes
Suchsignal und ein Richtungstestsignal, welches als Infrarotlicht
von der Lichtsendeeinheit 100 ausgesendet wird.
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Die
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 bestimmt ferner
die Position des Zielobjekts D auf Grundlage eines Empfangssignals,
welches von der Marke T übertragen
wird, wenn die Marke T das Suchsignal empfangen hat.
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Dabei
ist das Suchsignal ein Signal, welches verwendet wird, um zu testen,
ob sich das Zielobjekt D in der Umgebung des Roboters R befindet
oder nicht, und das Richtungstestsignal ist ein Signal, welches
verwendet wird, um zu testen, in welcher Richtung sich das Zielobjekt
D in Bezug auf den Roboter befindet. Das Empfangssignal ist ein
Signal, welches anzeigt, dass die Marke T wenigstens das Suchsignal
empfangen hat.
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Die
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 enthält einen
Datenprozessor 81, eine Verschlüsselungseinheit 82,
eine Zeitmultiplexeinheit 83, eine Decodiereinrichtung 84 und
eine Feldintensitätsmesseinheit 85.
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Der
Datenprozessor 81 erzeugt das Suchsignal und das Richtungstestsignal
und bestimmt die Position des Zielobjekts D. Der Datenprozessor 81 enthält eine
Signalerzeugungseinrichtung 81a und einen Positionsberechnungsabschnitt 81b.
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In
einem vorbestimmten Zyklus oder dann, wenn ein Signal (ein Übertragungsanforderungssignal),
welches die Übertragung
einer Funkwelle anfordert, von der Steuer-/Regeleinrichtung 40 eingeht, erhält die Signalerzeugungseinrichtung 81a eine
Roboter-ID von der Aufnahmeeinheit 110. Die Roboter-ID
ist dabei eine eindeutige Identifikationsnummer des Roboters R,
in welchem die Zielerfassungseinheit 70 installiert ist.
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Die
Signalerzeugungseinrichtung 81a erzeugt ein Suchsignal,
welches die Roboter-ID enthält,
und ein Empfangsanforderungssignal. Das Empfangsanforderungssignal
ist dabei ein Signal, welches das Zielobjekt D (Marke T) anweist,
ein Empfangssignal zu erzeugen, wenn das Zielobjekt D (Marke T)
das Suchsignal empfängt.
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Die
Signalerzeugungseinrichtung 81a erzeugt das Richtungstestsignal,
welches als ein Infrarotlichtsignal von der Lichtsendeeinheit 100 ausgesendet
wird, wenn das Suchsignal erzeugt wird.
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Das
Richtungstestsignal wird für
jeden Lichtsender (L1–L8)
der Lichtsendeeinheit 100 separat erzeugt und enthält eine
Sender-ID, welche eine eindeutige Identifikationsnummer zum Identifizieren
des Lichtsenders (L1–L8)
ist. Dabei entspricht das Richtungstestsignal, einschließlich der
Sender-ID, einem von dem Roboter R zu der Marke T zu übertragenden Lichtsignal.
In dieser Ausführungsform
wird dieses Richtungstestsignal auch dann erzeugt, wenn das von
der Decodiereinrichtung 84 eingehende Empfangssignal ein
Sendeanforderungssignal enthält.
-
Da
in der vorliegenden Ausführungsform
insgesamt acht Lichtsender (L1–L8)
an dem Roboter R vorgesehen sind, erzeugt der Datenprozessor 81 insgesamt
acht Richtungstestsignale, welche eine Roboter-ID und die Sender-ID
enthalten.
-
Wird
beispielsweise angenommen, dass die Roboter-ID „02” ist (Roboter-ID = 02) und
dass die Sender-ID von Lichtsendern (von L1 bis L8) von „D1” bis „D8” reicht,
so enthält
das für
den Lichtsender L1 zu erzeugende Richtungstestsignal die Roboter-ID, welche
gleich „02” ist, und
die Sender-ID, welche gleich „D1” ist.
-
Ferner
enthält
das für
den Lichtsender L2 zu erzeugende Richtungstestsignal die Roboter-ID,
welche gleich „02” ist und
die Sender-ID, welche
gleich „D2” ist.
-
Die
Signalerzeugungseinrichtung 81a gibt dann das Richtungstestsignal
und das Suchsignal an die Verschlüsselungseinheit 82 aus.
-
Der
Positionsberechnungsabschnitt 81b des Datenprozessors 81 misst
dabei die Position des Zielobjekts D auf Grundlage des Empfangssignals, welches
von der Marke T, die das Suchsignal erhalten hat, übertragen
wurde. Die detaillierte Erläuterung
der Signalverarbeitung in dem Positionsberechnungsabschnitt 81b folgt
später
zusammen mit der Signalverarbeitung in der Feldintensitätsmesseinheit 85 und
der Decodiereinrichtung 84.
-
Die
Verschlüsselungseinheit 82 verschlüsselt das
in die Verschlüsselungseinheit 82 eingegebene
Signal und gibt das verschlüsselte
Signal aus. Genauer gibt die Verschlüsselungseinheit 82 das verschlüsselte Suchsignal,
welches durch die Verschlüsselung
des Suchsignals erhalten wurde, an den Funksendeempfänger 90 aus.
Dadurch wird das verschlüsselte
Suchsignal moduliert und von dem Funksendeempfänger 90 übertragen.
-
Die
Verschlüsselungseinheit 82 verschlüsselt das
Richtungstestsignal, welches von dem Datenprozessor 81 eingeht,
um das verschlüsselte Richtungstestsignal
zu erhalten, und gibt das verschlüsselte Richtungstestsignal
an die Zeitmultiplexeinheit 83 aus.
-
In
dieser Ausführungsform
wird das Richtungstestsignal für
jeden Lichtsender der Lichtsendeeinheit 100 erzeugt.
-
Da
die Lichtsendeeinheit 100 insgesamt acht Lichtsender aufweist,
werden, wie in 5 gezeigt ist, insgesamt acht
Richtungstestsignale in der Verschlüsselungseinheit 82 erzeugt
und in die Zeitmultiplexeinheit 83 eingegeben.
-
Die
Zeitmultiplexeinheit 83 bestimmt die Reihenfolge des Sendens
der Lichtsender (L1–L8)
der Lichtsendeeinheit 100 und die Zeitsteuerung des Sendens
jedes Lichtsenders (L1–L8).
-
Genauer
ausgedrückt
bestimmt die Zeitmultiplexeinheit 83 die Reihenfolge und
Zeitsteuerung des Sendens jedes Lichtsenders (L1–L8), wenn das verschlüsselte Richtungstestsignal
von der Verschlüsselungseinheit 82 eingeht.
Die Zeitmultiplexeinheit 83 gibt dann das verschlüsselte Richtungstestsignal
an die Lichtsendeeinheit 100 auf Grundlage der Reihenfolge
und der Zeitsteuerung, welche bestimmt wurden, aus.
-
Wird
beispielsweise bestimmt, dass jeder Lichtsender in einem Intervall
von 0,5 sec. sendet, und zwar in der Reihenfolge Lichtsender L1,
Lichtsender L5, Lichtsender L2, Lichtsender L6, Lichtsender L3,
Lichtsender L7, Lichtsender L4 und Lichtsender L8, so gibt die Zeitmultiplexeinheit 83 das
verschlüsselte
Richtungstestsignal in einem Intervall von 0,5 sec. an den Modulator
jedes Lichtsenders (L1–L8)
aus. Das bedeutet, dass die Zeitmultiplexeinheit 83 das
verschlüsselte
Richtungstestsignal im Intervall von 0,5 sec. in folgender Reihenfolge
ausgibt: Modulator des Lichtsenders L1; Modulator des Lichtsenders
L5; Modulator des Lichtsenders L2; Modulator des Lichtsenders L6;
Modulator des Lichtsenders L3; Modulator des Lichtsenders L7; Modulator
des Lichtsenders L4; Modulator des Lichtsenders L8.
-
In
dieser Ausführungsform
werden insgesamt acht verschlüsselte
Richtungstestsignale in die Zeitmultiplexeinheit 83 eingegeben
und der Lichtsender, welchem jedes verschlüsselte Richtungstestsignal
zugeführt
wird, wird zuvor in dem Datenprozessor 81 bestimmt.
-
Die
Zeitmultiplexeinheit 83 testet daher die in dem verschlüsselten
Richtungstestsignal beim Eingang des verschlüsselten Richtungstestsignals
enthaltene Sender-ID und gibt das verschlüsselte Richtungstestsignal
in der bestimmten Reihenfolge und Zeitsteuerung an den Modulator
des Lichtsenders aus, der durch die Sender-ID spezifiziert ist.
-
Wenn
beispielsweise die Sender-ID des Lichtsenders (L1–L8) von
D1 bis D8 reicht, so führt die
Zeitmultiplexeinheit 83 das verschlüsselte Richtungstestsignal,
welches die Sender-ID „D1” enthält, dem
Modulator desjenigen Lichtsenders zu, dessen Sender-ID „D1” ist. Zusätzlich führt die
Zeitmultiplexeinheit 83 das verschlüsselte Richtungstestsignal, welches
eine Sender-ID „D2” enthält, dem
Modulator desjenigen Lichtsenders zu, dessen Sender-ID „D2” ist.
-
Die
Lichtsendeeinheit 100 sendet Licht in erfassbare Bereiche
(Sa1–Sa8)
aus, welche um den Roboter R in Abhängigkeit von der Position des
Roboters R eingerichtet sind.
-
Unter
Bezugnahme auf 5 und 6A enthält die Lichtsendeeinheit 100 eine
Mehrzahl von Lichtsendern (L1–L8)
und an jedem Lichtsender vorgesehene Modulatoren. Der Modulator
moduliert das verschlüsselte
Richtungstestsignal, welches von der Zeitmultiplexeinheit 83 eingegeben
wurde, um ein moduliertes Signal zu erhalten. Jeder Lichtsender (L1–L8) sendet
das modulierte Signal als ein Infrarotlichtsignal (Infrarotlicht)
in den vorbestimmten erfassbaren Bereich (Sa1–Sa8).
-
Wie
in 6A gezeigt ist, sind jeweilige Lichtsender (L1–L8) jeweils
vorbestimmten erfassbaren Bereichen (Sa1–Sa8) zugeordnet. Genauer ausgedrückt sind
die Lichtsender (L1–L3)
bzw. die Lichtsender (L4–L8)
erfassbaren Bereichen (Sa1–Sa3) bzw.
erfassbaren Bereichen (Sa4–Sa8)
zugeordnet. In dieser Ausführungsform
ist ein Winkelbereich α jedes
erfassbaren Bereichs (Sa1–Sa3)
kleiner eingerichtet als ein Winkelbereich β jedes erfassbaren Bereichs
(Sa4–Sa8).
-
Dies
hat den folgenden Grund. Wenn der Roboter R nämlich die Gegenwart des Zielobjekts
D erfasst und das Gesicht des Roboters R auf das erfasste Zielobjekt
D richtet, so könnte
dann, wenn die Richtung des Gesichts des Roboters R nicht mit der Richtung
des Zielobjekts übereinstimmt,
das Zielobjekt D (eine Person) das Gefühl haben, dass der Roboter
R sein Gesicht nicht in Richtung des Zielobjekts D richtet.
-
Um
das Auftreten einer solchen Situation zu verhindern, ist es bevorzugt,
die Anzahl erfassbarer Bereiche zu vergrößern, jedoch nicht notwendigerweise
die Anzahl der erfassbaren Bereiche in 360-Grad-Richtung zu vergrößern. Das Auftreten einer solchen
Situation kann verhindert werden, indem lediglich die Anzahl derjenigen
erfassbaren Bereiche vergrößert wird,
welche sich vor dem Roboter R befinden. Auf diese Weise kann die
Positionserfassung auf der Vorderseite des Roboters R mit Genauigkeit erzielt
werden und die Anzahl an Lichtsendern kann begrenzt werden.
-
In
dieser Ausführungsform
wird daher die Positionserfassung des Zielobjekts D innerhalb jedes erfassbaren
Bereichs (Sa1–Sa3)
mit ausreichender Genauigkeit ermöglicht, indem der Bestrahlungsbereich
eines Infrarotlichts in Bezug auf jeweilige erfassbare Bereiche
(Sa1–Sa3),
welche sich vor dem Roboter R befinden, verschmälert wird.
-
Wenn
daher das Zielobjekt D eine Person ist und eine Bilderfassung eines
Gesichtsbildes der Person durch Kameras C des Roboters R durchgeführt wird,
so kann die Positionserfassung der Person mit Genauigkeit erzielt
werden. In diesem Fall können die
Kameras C des Roboters R auf das Gesicht der Person als das Zielobjekt
D gerichtet werden. Da das Ergebnis der Positionserfassung auf die
Bewegungssteuerung/-regelung des Roboters R und die Einstellung
eines Winkels der Kamera C reagieren kann, können die Kameras C des Roboters
R auf das Gesicht der Person als Zielobjekt D gerichtet werden.
-
In
dieser Ausführungsform
kann zu einem Zeitpunkt zusätzlich
der Zustand der Umgebung, d. h. der 360-Grad-Umgebungszustand, überwacht werden,
indem erfassbare Bereiche (Sa1–Sa8)
um den Roboter R eingerichtet werden.
-
Daher
kann die Erfassung des Zielobjekts D selbst dann erreicht werden,
wenn das Zielobjekt mit der Marke T sich nicht vor den Kameras C
befindet.
-
Um
den von dem erfassbaren Bereich ausgeschlossenen Bereich zu minimieren,
d. h. einen toten Raum in der Umgebung zu minimieren, wird in dieser
Ausführungsform
zusätzlich
der Umfang des erfassbaren Bereichs so bestimmt, dass benachbarte
erfassbare Bereiche einander am Rand überlappen.
-
In
diesem Fall kann jedoch eine Interferenz von Infrarotlicht an dem überlappenden
Rand der erfassbaren Bereiche (Sa1–Sa8) verursacht werden, wenn
Infrarotlicht in die benachbarten erfassbaren Bereiche nacheinander
oder gleichzeitig gestrahlt wird.
-
Die
Ausgabereihenfolge und -zeitsteuerung des verschlüsselten
Richtungstestsignals von Zeitmultiplexeinheit 83 der Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 wird
daher in dieser Ausführungsform verstellt,
um das Auftreten einer Interferenz von Infrarotlicht, welche verursacht
wird, wenn Infrarotlicht nacheinander in benachbarte erfassbare
Bereiche gesendet wird, zu verhindern.
-
Unter
Bezugnahme auf 5 stellt in dieser Ausführungsform
die Zeitmultiplexeinheit 83 die Ausgabereihenfolge und
-zeitsteuerung des verschlüsselten
Richtungstestsignals derart ein, dass die Abstrahlung von Infrarotlicht
in folgender Reihenfolge durchgeführt wird: erfassbarer Bereich
Sa1, erfassbarer Bereich Sa4, erfassbarer Bereich Sa7, erfassbarer
Bereich Sa2, erfassbarer Bereich Sa5, erfassbarer Bereich Sa8, erfassbarer
Bereich Sa3, erfassbarer Bereich Sa6, erfassbarer Bereich Sa1.
-
Wie
in 6B gezeigt ist, wird in dieser Ausführungsform
ein Bestrahlungsbereich für
Infrarotlicht in Höhenrichtung
so bestimmt, dass die Gegenwart einer Person, zum Beispiel Personen
von Kindern bis zu Erwachsenen, in einem Abstand X erfasst werden
kann. Der Abstand X ist dabei auf Grundlage eines mittleren Abstands
bestimmt, in welchem eine zwischenmenschliche Kommunikation möglich ist. Der
Abstand X ist somit ein Abstand von einem Roboter R, in welchem
eine gegenseitige Kommunikation zwischen dem Roboter R und einer
Person erreicht werden kann. In 6B ist
dabei nur der Lichtsender L2 bildlich dargestellt, der Bestrahlungsbereich
für Infrarotlicht
in Höhenrichtung
ist jedoch bei den anderen Lichtsendern (L1, L3–L8) der gleiche wie der bei
Lichtsender L2.
-
Genauer
gesagt wird ein Beleuchtungsbereich für Infrarotlicht in Höhenrichtung
so bestimmt, dass eine Höhe
Y, welche einer durchschnittlichen Höhe einer Brust einer erwachsenen
Person entspricht, und eine Höhe
Z, welche einer durchschnittlichen Höhe einer Brust eines Kindes
entspricht, durch Infrarotlicht sicher bestrahlt werden. In dieser Ausführungsform
wird ein Winkel γ,
welcher ein Beleuchtungswinkel für
Infrarotlicht in Höhenrichtung ist,
so bestimmt, dass er diese Anforderung erfüllt.
-
Der
Funksendeempfänger 90 überträgt eine Funkwelle
in eine Umgebung des Roboters R und empfängt ein Empfangssignal, welches
von dem Zielobjekt D, das die Funkwelle empfangen hat, übertragen
wird.
-
Der
Funksendeempfänger 90 enthält einen Modulator 91,
einen Demodulator 92 und eine Sendeempfangsantenne 93.
-
Der
Modulator 91 moduliert das verschlüsselte Suchsignal, welches
von dem Datenprozessor 81 durch die Verschlüsselungseinheit 82 eingegeben wurde,
um ein moduliertes Signal zu erzeugen, und überträgt das modulierte Signal durch
die Sendeempfangsantenne 93.
-
Der
Demodulator 92 empfängt
das modulierte Signal, welches drahtlos von der Marke T des Zielobjekts
D übertragen
wurde, und erhält
das verschlüsselte
Empfangssignal durch Demodulieren des modulierten Signals.
-
Danach
gibt der Demodulator 92 das verschlüsselte Empfangssignal an die
Decodiereinrichtung 84 und die Feldintensitätsmesseinheit 85 der Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 aus.
-
Die
Decodiereinrichtung 84 erhält das Empfangssignal durch
Decodierung des verschlüsselten Empfangssignals,
welches durch Codieren des Empfangssignals erzeugt wurde, und gibt
das Empfangssignal an den Datenprozessor 81 aus.
-
Da
in dieser Ausführungsform
das Empfangssignal wenigstens die Sender-ID, die Roboter-ID und eine Marken-ID
enthält,
gibt die Decodiereinrichtung 84 diese ID's an den Datenprozessor 81 aus.
Die Marken-ID ist dabei eine eindeutige Identifikationsnummer zum
Identifizieren der Marke, welche das Empfangssignal übertragen
hat. Wenn ferner das Empfangssignal das Sendeanforderungssignal enthält, so gibt
die Decodiereinrichtung 84 auch das Sendeanforderungssignal
an den Datenprozessor 81 aus.
-
Die
Feldintensitätsmesseinheit 85 misst
eine Intensität
des modulierten Signals, wenn das von der Marke T des Zielobjekts
D übertragene
modulierte Signal durch den Funksendeempfänger 90 empfangen wird.
Genauer erfasst die Feldintensitätsmesseinheit 85 eine
Leistung des verschlüsselten
Empfangssignals, welche von dem Demodulator 92 des Funksendeempfängers 90 eingegeben
wird und berechnet einen Mittelwert der erfassten Leistung. Die
Feldintensitätsmesseinheit 85 gibt
dann den berechneten Mittelwert als die Daten der Feldintensität an den
Datenprozessor 81 aus.
-
Der
Positionsberechnungsabschnitt 81b des Datenprozessors 81 bestimmt
die Position des Zielobjekts D. Genauer ausgedrückt berechnet der Positionsberechnungsabschnitt 81b den
Abstand des Zielobjekts D vom Roboter R auf Grundlage der Feldintensität des modulierten
Signals, welches in dem Funksendeempfänger 90 empfangen
und von der Marke T des Zielobjekts D übertragen wird.
-
Der
Positionsberechnungsabschnitt 81b betrachtet ferner die
Sender-ID, welche in dem Empfangssignal enthalten ist, und identifiziert
auf Grundlage der Sender-ID den Lichtsender, der ein durch das Zielobjekt
D empfangenes Infrarotlicht gesendet hat. Der Positionsberechnungsabschnitt 81b betrachtet
dann die Richtung des erfassbaren Bereichs, in welche der durch
die Sender-ID identifizierte Lichtsender ein Infrarotlicht ausgestrahlt
hat, als die Richtung des Zielobjekts. Somit kann die Position (Richtung)
des Zielobjekts identifiziert werden.
-
Wie
oben beschrieben wurde, sind in dieser Ausführungsform eine Mehrzahl von
Lichtsendern (L1–L8)
am Kopfteil R1 des Roboters R bereitgestellt und zugeordneten erfassbaren
Bereichen (Sa1–Sa8) zugewiesen.
Da somit an den Lichtsendern Richtwirkung entfaltet wird, kann die
Richtung des Zielobjekts D mit der Marke T genau gemessen werden.
-
Außerdem kann
die Richtung des Zielobjekts D durch eine einfache Verarbeitung
gemessen werden, d. h. die Richtung des Zielobjekts D kann durch Erfassen
einer Sender-ID (D1–D8)
gemessen werden, welche dem Lichtsender (L1–L8) zugeordnet ist. Eine komplizierte
Verarbeitung, welche benötigt
wird, wenn die Erfassung des Zielobjekts D unter Verwendung von
Kameras C und C durchgeführt
wird, ist somit nicht notwendig.
-
In
dieser Ausführungsform
erhält
der Positionsberechnungsabschnitt 81b zuerst die Roboter-ID von
dem von der Decodiereinrichtung 84 eingegebenen Empfangssignal.
Der Positionsberechnungsabschnitt 81b vergleicht dann die
erhaltene Roboter-ID mit der in der Aufnahmeeinheit 110 gespeicherten Roboter-ID.
Wenn beide Roboter-ID's
gleich sind, so beginnt der Positionsberechnungsabschnitt 81b mit der
Positionserfassung.
-
Wie
in 8 gezeigt ist, ist in dieser Ausführungsform
die Umgebung des Roboters R in Abhängigkeit vom Abstand vom Roboter
R in vier Bereiche unterteilt. Um den Roboter R sind somit ein Gebiet
I, ein Gebiet II, ein Gebiet III und ein Gebiet IV eingerichtet.
-
In
dieser Ausführungsform
wird jedes Gebiet im Vorfeld einer Feldintensität auf Basis eines Werts der
Feldintensität
zugeordnet und eine Tabelle (eine Abstandstabelle), welche die Korrelation
zwischen dem Gebiet und der Feldintensität angibt, ist in der Aufnahmeeinheit 110 gespeichert.
-
Auf
Grundlage der von der Feldintensitätsmesseinheit 85 eingegebenen
Feldintensität
liest der Positionsberechnungsabschnitt 81b daher die Abstandstabelle
aus und erhält
Informationen (Gebietsinformationen), welche anzeigen in welchem
Gebiet der Gebiete (aus Gebiet I bis Gebiet IV) sich das Zielobjekt
D, das die Marke T aufweist, welche das Empfangssignal übertragen
hat, befindet.
-
Wenn
dabei beispielsweise die von der Feldintensitätsmesseinheit 85 eingehende
Feldintensität E1
zwischen Schwellwerten E2 und E3 liegt (E2 ist hier eine untere
Grenze des Bereichs III und E3 ist eine obere Grenze des Bereichs
III), so erhält
der Positionsberechnungsabschnitt 81b die Bereichsinformation,
welche den Bereich III anzeigt.
-
Der
Positionsberechnungsabschnitt 81b bezieht sich auf die
Sender-ID, welche in dem von der Decodiereinrichtung 84 eingegangenen
Empfangssignal enthalten ist, und identifiziert auf Grundlage der Sender-ID
den Lichtsender, welcher ein durch das Zielobjekt D empfangenes
Infrarotlicht ausgesendet hat. Der Positionsberechnungsabschnitt 81b erhält dann
Informationen (Richtungsinformationen), welche die Abstrahlrichtung
des Infrarotlichts von dem identifizierten Lichtsender angeben.
-
Wie
in 9 gezeigt ist, sind in dieser Ausführungsform
insgesamt acht erfassbare Bereiche (Sa1–Sa8) in der Umgebung des Roboters
R eingerichtet und die Aufnahmeeinheit 110 speichert eine Tabelle
(eine Richtungstabelle), welche den erfassbaren Bereich anzeigt,
auf welchen jeder Lichtsender gerichtet ist.
-
Der
Datenprozessor 81 bezieht sich daher auf die in der Aufnahmeeinheit 110 basierend
auf der Sender-ID gespeicherte Richtungstabelle und erkennt den
erfassbaren Bereich, in welchen der durch die Sender-ID identifizierte
Lichtsender Infrarotlicht abgestrahlt hat. Das bedeutet, dass der
erfassbare Bereich, in welchen Infrarotlicht abgestrahlt wurde, aus
vorbestimmten erfassbaren Bereichen (Sa1–Sa8) bestimmt wird.
-
Als
Informationen (Richtungsinformationen), welche die Richtung des
Zielobjekts D angeben, erhält
der Datenprozessor 81 dann Informationen, die den identifizierten
erfassbaren Bereich angeben.
-
In
dieser Ausführungsform überlappen
benachbarte erfassbare Bereiche am Rand miteinander, in 9 ist
der überlappende
Rand jedes erfassbaren Bereichs (Sa1–Sa8) jedoch weggelassen. Diese
Weglassung des überlappenden
Randes betrifft ebenfalls 10.
-
Der
Positionsberechnungsabschnitt 81b erzeugt grundsätzlich aus
Bereichsinformationen und Richtungsinformationen Informationen (Positionsinformationen),
welche die Position des Zielobjekts D angeben.
-
Die
Erläuterung
der Positionsinformationen erfolgen hier unter Bezugnahme auf 10. 10 entspricht
einer Figur, welche durch Übereinanderlegen
von 8 und 9 gebildet ist.
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Wenn
der Inhalt von Bereichsinformationen „BEREICH III” ist und
der Inhalt von Richtungsinformationen „Sa2” ist, so betrachtet der Datenprozessor 81 den Überlappungsbereich
zwischen „BEREICH III” und „Sa2” als die
Position des Zielobjekts D und erzeugt Informationen (Positionsinformationen),
welche diesen Überlappungsbereich
anzeigen. In 10 ist dabei dieser Überlappungsbereich
durch ein Symbol P1 bezeichnet.
-
Wie
oben beschrieben wurde, wird die Positionsbeziehung zwischen dem
Roboter R und dem Zielobjekt D auf Grundlage der Intensität des durch den
Roboter R empfangenen Empfangssignals und der in dem Empfangssignal
enthaltenen Sender-ID bestimmt. Mit anderen Worten wird die Richtung
und der Abstand des Zielobjekts D auf der Basis der Position des
Roboters R berechnet und die Position des Zielobjekts D kann bestimmt
werden.
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Der
Positionsberechnungsabschnitt 81b gibt dann die Positionsinformationen
zusammen mit der Marken-ID, welche in dem von der Decodiereinrichtung 84 eingehenden
Empfangssignal enthalten ist, an die Steuer-/Regeleinrichtung 40 des
Roboters R aus.
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Die
Steuer-/Regeleinrichtung 40 des Roboters R bestimmt dabei
die Bewegung des Roboters R unter Berücksichtigung der Positionsinformationen und
steuert/regelt die Bewegung der Steuer-/Regeleinrichtung für selbständige Fortbewegung 50,
um den Roboter R auf Grundlage der bestimmten Bewegung zu betätigen.
-
In
dieser Ausführungsform
können
eine selbständige
Fortbewegung des Roboters zu einer Position vor dem Zielobjekt D
oder eine Bilderfassung des Gesichtsbildes des Zielobjekts D durch
Einstellen eines Winkels und einer Richtung der Kamera C ein Beispiel
für die
Bewegung des Roboters R sein.
-
In
dieser Ausführungsform
ist das mit Lichtsendern (L1–L8)
versehene Kopfteil R1 drehbar am Rumpfteil R4 des Roboters R getragen
und ist dafür eingerichtet,
entlang einer Ausrichtungsrichtung Q von Lichtsendern L1–L8 zu drehen
(1 oder 2). Da somit die Kameras C auf
einfache Weise zur Vorderseite des Zielobjekts D hin gerichtet werden
können,
wird die Bilderfassung des Zielobjekts D (Gesicht einer Person)
ermöglicht.
Dadurch kann die genaue Erfassung des Zielobjekts D auf Grundlage eines
durch die Bilderfassung des Zielobjekts D erhaltenen Bildes, zusätzlich zur
durch die Überwachungsvorrichtung
gemessenen Richtung des Zielobjekts D durchgeführt werden.
-
Wenn
die erfassbaren Bereiche (Sa1–Sa3) enger
sind als die anderen erfassbaren Bereiche (Sa4–Sa8), so kann das Zielobjekt
D durch Drehen des Kopfteils R1, wie in 6A gezeigt
ist, ferner selbst dann in die erfassbaren Bereiche (Sa1–Sa3) gerückt werden,
wenn sich das Zielobjekt D innerhalb des erfassbaren Bereichs (Sa4–Sa8) befindet.
Auf diese Weise kann die Richtung des Zielobjekts D genau gemessen
werden.
-
Wenn
das Sendeanforderungssignal in das Empfangssignal eingeschlossen
wird, so erzeugt die Signalerzeugungseinrichtung 81a das
Richtungstestsignal und gibt das Richtungstestsignal an die Verschlüsselungseinheit 82 aus.
Dadurch wird ein Infrarotlicht von jedem Lichtsender der Lichtsendeeinheit 100 ausgesendet.
-
Die
Steuer-/Regeleinrichtung 40 des Roboters R überträgt die Marken-ID
an den Steuerungscomputer 3. Der Steuerungscomputer 3 liest
daher auf Grundlage der Marken-ID die Speichereinheit (nicht gezeigt)
aus, wenn die Marken-ID von dem Roboter R übertragen wird, und erhält mit der
Marken-ID in Zusammenhang stehende Informationen, um die Identifizierung
des Zielobjekts D mit der Marke T durchzuführen. Der Steuerungscomputer 3 gibt
die erhaltenen Informationen dann zusammen mit einem Anweisungssignal,
welches den Roboter R dazu anweist, eine vorbestimmte Bewegung auszuführen, an den
Roboter R aus. Somit steuert/regelt die Steuer-/Regeleinrichtung 40 des
Roboters R auf Grundlage des Anweisungssignals jeden Abschnitt,
zum Beispiel die Steuer-/Regeleinrichtung 50 für selbstständige Fortbewegung
des Roboters R.
-
Die
Marke T empfängt
eine Funkwelle und ein Lichtsignal, welche von dem Roboter R übertragen
werden, und gibt an den Roboter R das Empfangssignal zurück, welches
den Empfang der Funkwelle oder eines Lichtsignals anzeigt.
-
Da
in dieser Ausführungsform
eine Person, welche eine Marke T hat, dem Zielobjekt D entspricht,
wird eine Funkwelle und ein Lichtsignal von dem Roboter R durch
die Marke T empfangen. Nachfolgend wird daher die Marke T erläutert.
-
Wie
in 11 gezeigt ist, enthält die Marke T einen Funksendeempfänger 140,
einen Lichtempfänger 150,
eine Empfangssignalerzeugungsvorrichtung 160 und einen
Speicher 170.
-
Der
Funksendeempfänger 140 empfängt das modulierte
Signal, welches drahtlos von dem Roboter R übertragen wurde, und überträgt drahtlos
das modulierte Signal, welches durch Modulieren des von der Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 eingehenden
Empfangssignals erhalten wird, zu dem Roboter R. Der Funksendeempfänger 140 enthält eine
Antenne 141, einen Demodulator 142 und einen Modulator 143.
-
Der
Demodulator 142 demoduliert das modulierte Signal, welches
von dem Roboter R übertragen
und durch die Antenne 141 empfangen wurde, um das verschlüsselte Suchsignal
zu erhalten. Dann gibt der Demodulator 142 das verschlüsselte Suchsignal
an die Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 aus.
-
Der
Modulator 143 moduliert das verschlüsselte Empfangssignal, welches
von einer Verschlüsselungseinheit 163 der
Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 eingegeben wird,
um ein moduliertes Signal zu erhalten. Der Modulator 143 überträgt dann das
modulierte Signal durch die Antenne 141 drahtlos zu dem
Roboter R.
-
Der
Lichtempfänger 150 empfängt das
Infrarotlicht, welches von dem Roboter R ausgestrahlt wird.
-
Der
Lichtempfänger 150 enthält einen
optischen Empfänger 151 und
einen Lichtdemodulator 152.
-
Der
optische Empfänger 151 empfängt direkt das
Infrarotlicht (ein Infrarotlichtsignal), welches von dem Roboter
R ausgestrahlt wird. Der Lichtdemodulator 152 demoduliert
das durch den optischen Empfänger 151 empfangene
Infrarotlichtsignal, um das verschlüsselte Richtungstestsignal
zu erhalten.
-
Genauer
gesagt demoduliert der Lichtempfänger 150 das
Infrarotlichtsignal dann, wenn ein Infrarotlichtsignal durch den
optischen Empfänger 151 empfangen
wird, um das verschlüsselte
Richtungstestsignal zu erhalten. Der Lichtempfänger 150 gibt dann
das verschlüsselte
Richtungstestsignal an die Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 aus.
-
Die
Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 erzeugt ein Signal
(Empfangssignal), welches den Empfang des Suchsignals von dem Roboter
R anzeigt. In dieser Ausführungsform
wird dieses Empfangssignal in Antwort auf das in dem Suchsignal
enthaltene Empfangsanforderungssignal erzeugt, wenn das von dem
Roboter R übertragene
Suchsignal (modulierte Signal) durch den Funksendeempfänger 140 empfangen
wird.
-
Wie
in 9 gezeigt ist, enthält die Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 eine
Decodiereinheit 161, eine Prozessoreinheit 162 und
die Verschlüsselungseinheit 163.
-
Die
Decodiereinheit 161 decodiert das verschlüsselte Signal,
um das Signal zu erhalten. Das heißt, dass die Decodiereinheit 161 das
verschlüsselte
Suchsignal decodiert, welches von dem Funksendeempfänger 140 eingegeben
wird, und das verschlüsselte
Richtungstestsignal decodiert, welches von dem Lichtempfänger 150 eingegeben
wird, um das Suchsignal bzw. das Richtungstestsignal zu erhalten.
Die Decodiereinheit 161 gibt dann das Suchsignal und das
Richtungstestsignal an die Prozessoreinheit 162 aus.
-
Die
Prozessoreinheit 162 erzeugt das Empfangssignal. In dieser
Ausführungsform
enthält
das Suchsignal die Roboter-ID und das Empfangsanforderungssignal.
Die Roboter-ID ist dabei eine eindeutige Identifikationsnummer,
um den Roboter R zu spezifizieren, welcher das Suchsignal übertragen hat.
Das Empfangsanforderungssignal ist ein Signal, welches das Zielobjekt
D anweist, die vorbestimmte Verarbeitung durchzuführen, wenn
das Zielobjekt das Suchsignal empfangen hat.
-
Das
Richtungstestsignal enthält
die Roboter-ID zum Identifizieren des Roboters R, welcher das Richtungstestsignal
ausgesendet hat, und die Sender-ID zum Identifizieren des Lichtsenders,
welcher das Richtungstestsignal ausgesendet hat.
-
Die
Prozessoreinheit 162 ändert
somit den Zustand des Lichtempfängers 150 in
Antwort auf das in dem Suchsignal enthaltene Empfangsanforderungssignal
von einem Bereitschaftszustand in einen aktivierten Zustand, wenn
das Suchsignal in die Prozessoreinheit 162 eingegeben wird.
-
Die
Prozessoreinheit 162 vergleicht die in dem Richtungstestsignal
enthaltene Roboter-ID mit der in dem Suchsignal enthaltenen Roboter-ID,
wenn die Prozessoreinheit 162 innerhalb einer vorbestimmten
Zeit nach der Aktivierung des Lichtempfängers 150 das Richtungstestsignal
empfängt.
-
Die
Prozessoreinheit 162 erhält eine eindeutige Identifikationsnummer
(Marken-ID), welche der Marke T zugeordnet ist, aus dem Speicher 170,
wenn die in dem Richtungstestsignal enthaltene Roboter-ID mit der
in dem Suchsignal enthaltenen Roboter-ID übereinstimmt.
-
Die
Prozessoreinheit 162 erzeugt dann das Empfangssignal, in
welchem die Marken-ID, die in dem Suchsignal enthaltene Roboter-ID
und die in dem Richtungstestsignal enthaltene Sender-ID enthalten
sind, und gibt das erzeugte Empfangssignal an die Verschlüsselungseinheit 163 aus.
-
Im
Gegensatz dazu erzeugt die Prozessoreinheit 162 das Empfangssignal,
welches ferner das Sendeanforderungssignal darin enthält, wenn
das Richtungstestsignal nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit
nach der Aktivierung des Lichtempfängers 150 eingegeben
wird oder wenn die Roboter-ID des Richtungstestsignals nicht mit
der Roboter-ID des Suchsignals übereinstimmt.
Die Prozessoreinheit 162 gibt dann das erzeugte Empfangssignal
an die Verschlüsselungseinheit 163 aus.
Das Sendeanforderungssignal ist dabei ein Signal, welches den Roboter
R (Erfassungseinheit) anweist, ein Infrarotlicht auszusenden.
-
Die
Verschlüsselungseinheit 163 verschlüsselt das
Empfangssignal, um das verschlüsselte Empfangssignal
zu erzeugen, und gibt das verschlüsselte Empfangssignal an den
Funksendeempfänger 140 aus.
-
Das
verschlüsselte
Empfangssignal wird dadurch in dem Modulator 143 des Funksendeempfängers 140 moduliert
und dann drahtlos durch die Antenne 141 übertragen.
-
Wie
oben beschrieben, sind in dieser Ausführungsform eine Mehrzahl von
Lichtsendern (L1–L8)
an dem Kopfteil R1 des Roboters R vorgesehen und den entsprechenden
erfassbaren Bereichen (Sa1–Sa8)
zugeordnet. Da die Lichtsender Richtwirkung entfalten, bedeutet
dies, dass die Richtung des Zielobjekts D mit der Marke T genau
gemessen werden kann.
-
In
dieser Ausführungsform
ist zusätzlich
jeder Lichtsender (L1–L8) über den
Kameras C vorgesehen, so dass die Erfassung des Zielobjekts D auf nahezu
gleicher Höhe
mit der Kamera erreicht werden kann.
-
Dadurch
wird eine genaue Erfassung des Zielobjekts D ermöglicht.
-
Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 12 bis 14 die
in dem Zielobjekterfassungssystem A durchgeführte Datenverarbeitung erläutert.
-
Die
in der Zielerfassungseinheit 70 des Roboters R durchgeführte Signalverarbeitung
wird unter Bezugnahme auf 12 erläutert.
-
Die
Signalerzeugungseinrichtung 81a der Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 greift
in einem vorbestimmten Zyklus auf die Aufnahmeeinheit 110 zu
und erhält
die eindeutige Identifikationsnummer des Roboters R, welche der
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 bereitgestellt
wird (Schritt S1). Das heißt,
dass die Signalerzeugungseinrichtung 81a von der Aufnahmeeinheit 110 die
Roboter-ID erhält.
-
Die
Signalerzeugungseinrichtung 81a erzeugt dann das Suchsignal,
welches die Roboter-ID und das Empfangsanforderungssignal enthält (Schritt
S2). Zusätzlich
erzeugt die Signalerzeugungseinrichtung 81a für die jeweiligen
Lichtsender das Richtungstestsignal, welches als Infrarotlichtsignal
von jedem Lichtsender der Lichtsendeeinheit 100 ausgestrahlt
wird (Schritt S3).
-
Das
Richtungstestsignal enthält
dabei die in Schritt S1 erhaltene Roboter-ID und die Sender-ID, welche
zur Identifizierung des Lichtsenders, welcher das Richtungstestsignal
aussendet, verwendet werden soll.
-
Die
Verschlüsselungseinheit 82 der
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 verschlüsselt das Suchsignal,
um das verschlüsselte
Suchsignal zu erzeugen und gibt das verschlüsselte Suchsignal an den Funksendeempfänger 90 aus.
Das verschlüsselte
Suchsignal wird somit durch ein vorbestimmtes Modulationsschema
moduliert, um das modulierte Signal zu erzeugen. Das modulierte
Signal wird dann durch die Sendeempfangsantenne 93 übertragen (Schritt
S4). Das heißt,
das Suchsignal wird drahtlos übertragen.
-
Die
Verschlüsselungseinheit 82 der
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 verschlüsselt das
in der Signalerzeugungseinrichtung 81a erzeugte Richtungstestsignal,
um das verschlüsselte
Richtungstestsignal zu erzeugen und gibt dann das verschlüsselte Richtungstestsignal
an die Zeitmultiplexeinheit 83 aus.
-
Die
Zeitmultiplexeinheit 83 bestimmt die Bestrahlungsreihenfolge
und -zeitsteuerung jedes Lichtsenders (L1–L8) der Lichtsendeeinheit 100,
wenn das verschlüsselte
Richtungstestsignal von der Verschlüsselungseinheit 82 eingeht
(Schritt S5). Die Zeitmultiplexeinheit 83 gibt dann das
verschlüsselte Richtungstestsignal
auf Grundlage der bestimmten Zeitsteuerung an den Modulator des
entsprechenden Lichtsenders (L1–L8)
aus (Schritt S6).
-
Der
Modulator jedes Lichtsenders (L1–L8) der Lichtsendeeinheit 100 moduliert
das verschlüsselte
Richtungstestsignal in einer vorbestimmten Modulationsart, um das
Infrarotlichtsignal einer vorbestimmten Wellenlänge zu erhalten. Das Infrarotlichtsignal
wird dann von dem dem Modulator benachbarten Lichtsender aus in
den erfassbaren Bereich abgestrahlt (Schritt S7). Dadurch wird in
der vorbestimmten Reihenfolge und Zeitsteuerung Infrarotlicht in
Richtung eines jeden um den Roboter R eingerichteten erfassbaren
Bereichs abgestrahlt.
-
Die
Marke T erzeugt das Empfangssignal (moduliertes Signal) und überträgt es drahtlos,
wenn die Marke T das von der Sendeempfangsantenne übertragene
Suchsignal (moduliertes Signal) empfängt.
-
Der
Demodulator 92 erhält
das verschlüsselte
Empfangssignal durch Demodulieren des modulierten Signals, wenn
der Demodulator 92 das von der Marke T übertragene modulierte Signal
(Empfangssignal) empfängt.
-
Der
Demodulator 92 gibt das verschlüsselte Empfangssignal an die
Decodiereinrichtung 84 und die Feldintensitätsmesseinheit 85 der
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 aus.
-
Die
Decodiereinrichtung 84 der Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 decodiert
das verschlüsselte
Empfangssignal, um das Empfangssignal zu erhalten und gibt das Empfangssignal
an den Datenprozessor 81 aus.
-
Die
Feldintensitätsmesseinheit 85 der
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 erfasst eine Leistung
des verschlüsselten
Empfangssignals, welche von dem Demodulator 82 des Funksendeempfängers 90 eingeht,
und berechnet einen Mittelwert der erfassten Leistung. Die Feldintensitätsmesseinheit 85 gibt
dann den berechneten Mittelwert als Daten der Feldintensität an den Datenprozessor 81 aus.
-
Auf
Grundlage der von der Feldintensitätsmesseinheit 85 eingegebenen
Feldintensität
nimmt der Positionsberechnungsabschnitt 81b Bezug auf die
Abstandstabelle und erhält
Informationen (Bereichsinformationen), welche anzeigen, in welchem Bereich
der Bereiche (von Bereich I bis Bereich IV) sich die Marke T, welche
das Empfangssignal übertragen
hat, befindet (Schritt S9). Das heißt, dass der Positionsberechnungsabschnitt 81b auf
Grundlage der Intensität
der Feldintensität
den Abstand von dem Roboter R zur Marke T misst.
-
Der
Positionsberechnungsabschnitt 81b nimmt auf Grundlage der
Sender-ID, welche
aus dem von der Decodiereinrichtung 84 eingegebenen Empfangssignal
erhalten wird, Bezug auf die in der Aufnahmeeinheit 110 gespeicherte
Richtungstabelle. Der Positionsberechnungsabschnitt 81b erhält dann die
Information (Richtungsinformation), welche den Lichtsender identifiziert,
der ein von der Marke T empfangenes Infrarotlicht ausgestrahlt hat.
-
Der
Positionsberechnungsabschnitt 81 erzeugt dann aus den Bereichsinformationen
und den Richtungsinformationen die Positionsinformationen, welche
die Position des Zielobjekts D anzeigen (Schritt S11). Auf diese
Weise wird die Position des Zielobjekts D bestimmt.
-
Wenn
das von der Marke T übertragene Empfangssignal
(modulierte Signal) nicht durch den Demodulator 92 des
Funksendeempfängers 90 empfangen
worden ist (Schritt S8, Nein), so verbleibt der Demodulator 92 im
Bereitschaftszustand, bis das Empfangssignal (moduliertes Signal)
empfangen wird.
-
Unter
Bezugnahme auf die Blockdarstellung in 11 und
das Flussdiagramm in 13 folgt als nächstes die
Signalverarbeitung, welche in einer Marke T, die als das Zielobjekt
D dient, durchgeführt werden
soll.
-
Wenn
eine von dem Roboter R übertragene Funkwelle
(moduliertes Signal) durch die Antenne 141 empfangen worden
ist (Schritt S20, Ja), so demoduliert der Demodulator 142 des
Funksendeempfängers 140 das
modulierte Signal, um das verschlüsselte Suchsignal zu erhalten.
Danach gibt der Demodulator 142 das verschlüsselte Suchsignal
an die Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 aus.
-
Die
Decodiereinrichtung 161 der Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 decodiert
das von dem Funksendeempfänger 140 eingehende
verschlüsselte
Suchsignal, um das Suchsignal zu erhalten. Danach gibt die Decodiereinheit 161 das
Suchsignal an die Prozessoreinheit 162 aus.
-
Die
Prozessoreinheit 162 der Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 ändert den
Zustand des Lichtempfängers 150 in
Antwort auf das in dem Suchsignal enthaltene Empfangssignal von
einem Bereitschaftszustand in einen aktivierten Zustand (Schritt
S21).
-
Wenn
der optische Empfänger 151 des
Lichtempfängers 150 das
von dem Roboter R ausgestrahlte Infrarotlichtsignal innerhalb einer
vorbestimmten Zeit nach Aktivierung des Lichtempfängers 150 empfängt (Schritt
S22, Ja), so demoduliert der Lichtdemodulator 152 des Lichtempfängers 150 das Infrarotlichtsignal,
um das verschlüsselte
Richtungstestsignal zu erhalten. Der Lichtdemodulator 152 gibt dann
das verschlüsselte
Richtungstestsignal an die Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 aus.
-
Um
das Richtungstestsignal zu erhalten, decodiert somit die Decodiereinheit 161 der
Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 das verschlüsselte Richtungstestsignal
und gibt das Richtungstestsignal an die Prozessoreinheit 162 aus.
-
Die
Prozessoreinheit 162 der Empfangssignalerzeugungseinrichtung 160 vergleicht
die in dem Richtungstestsignal enthaltene Roboter-ID mit der in dem
Suchsignal enthaltenen Roboter-ID.
-
Wenn
beide Roboter-ID's
miteinander übereinstimmen
(Schritt S23), so erzeugt die Prozessoreinheit 162 das
Empfangssignal. Vor der Erzeugung des Empfangssignals greift die
Prozessoreinheit 162 auf den Speicher 170 zu und
erhält
eine eindeutige Identifikationsnummer (Marken-ID), welche der Marke
T zugeordnet ist.
-
Danach
erzeugt die Prozessoreinheit 162 das Empfangssignal, welches
die Marken-ID, die in dem Suchsignal enthaltene Roboter-ID und die
in dem Richtungstestsignal enthaltene Sender-ID enthält, und
die Prozessoreinheit 162 gibt das erzeugte Empfangssignal
an die Verschlüsselungseinheit 163 aus
(Schritt S24).
-
Die
Prozessoreinheit 162 erzeugt dabei das Empfangssignal,
welches ferner das Sendeanforderungssignal darin enthält, falls
das Richtungstestsignal nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit
nach der Aktivierung des Lichtempfängers 150 eingeht
(Schritt S22, Nein) oder falls die Roboter-ID des Richtungstestsignals
nicht mit der Roboter-ID des Suchsignals übereinstimmt (Schritt S23,
Nein). Danach gibt die Prozessoreinheit 162 das erzeugte
Empfangssignal an die Verschlüsselungseinheit 163 aus.
-
Der
Modulator 163 des Funksendeempfängers 140 moduliert
dann das von der Verschlüsselungseinheit 163 eingegangene
verschlüsselte
Empfangssignal, um das modulierte Signal zu erhalten, und überträgt dann
das modulierte Signal drahtlos durch die Antenne 141 (Schritt
S26).
-
Schließlich wird
unter Bezugnahme auf die Blockdarstellungen von 4, 5 und 11 sowie
das Flussdiagramm in 14 die Verarbeitung in dem Zielobjekterfassungssystem
A, welche für
die Erfassung des Besuchers des Büros eingerichtet ist, erläutert.
-
Zum
Beispiel erhält
ein Besucher des Büros am
Empfangsschalter die Marke T und durch den am Empfangsschalter vorgesehenen
Terminal 5 werden Informationen, zum Beispiel ein Name
des Besuchers und ein Besuchsbereich, eingegeben.
-
Von
dem Terminal 5 eingegebene Informationen werden somit in
der Aufnahmeeinheit (nicht gezeigt) des Steuerungscomputers 3 gespeichert,
welcher mit dem Terminal 5 über das Netzwerk 4 verbunden
ist (Schritt S51).
-
Am
Empfangsschalter bringt dann der Besucher die Marke an und beginnt,
sich im Besuchsbereich zu bewegen.
-
Die
Steuer-/Regeleinrichtung 40 der Zielerfassungseinheit 70 erzeugt
das Suchsignal und das Richtungstestsignal in einem festen Zyklus
(Schritt S52) und das erzeugte Suchsignal wird drahtlos von dem
Funksendeempfänger 90 übertragen
(Schritt S53).
-
Das
Richtungstestsignal wird in der Lichtsendeeinheit 100 moduliert
und das modulierte Signal wird dann als Infrarotlichtsignal in den
vorbestimmten Suchbereich abgestrahlt (Schritt S54).
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Wenn
die Marke T das Richtungstestsignal zusätzlich zu dem Suchsignal empfängt (Schritt
S5, Ja), so wird das Empfangssignal erzeugt (Schritt S56) und das
Empfangssignal wird dann drahtlos übertragen (Schritt S57).
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Wenn
die Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 das drahtlos
von der Marke T übertragene Empfangssignal
empfängt,
berechnet die Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 den
Abstand von dem Roboter R zum Zielobjekt D auf Grundlage der Feldintensität des Empfangssignals
(Schritt S58). Die Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 identifiziert
den Lichtsender, welcher das von der Marke T empfangene Lichtsignal
ausgesendet hat. Die Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 betrachtet
dann die Abstrahlrichtung des identifizierten Lichtsenders als die
Richtung des Zielobjekts D (Schritt S59). Dadurch wird die Position
des Zielobjekts D bestimmt (Schritt S60).
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Die
Einheiten-Steuer-/-regeleinrichtung 80 der Zielerfassungseinheit 70 gibt
die Positionsinformationen und die Marken-ID, welche aus dem Empfangssignal
erhalten wurden, an die Steuer-/Regeleinrichtung 40 des
Roboters R aus.
-
Die
Steuer-/Regeleinrichtung 40 des Roboters R überträgt die Marken-ID
zusammen mit den Positionsinformationen an den Steuerungscomputer (Schritt
S61). In dem Steuerungscomputer 3 wird die Identifikation
(Neuorganisation) des Zielobjekts D (Person), welches mit der Marke
T ausgestattet ist, der die Marken-ID zugeordnet ist, durch Durchsuchen
der Aufnahmeeinheit (nicht gezeigt) auf Grundlage der Marken-ID
ausgeführt
(Schritt S62).
-
Es
werden dann die Informationen (persönliche Informationen) bezüglich des
identifizierten Zielobjekts D (Person) zusammen mit dem zum Betätigen des
Roboters R notwendigen Anweisungssignals an den Roboter R übertragen
(Schritt S63).
-
Auf
Grundlage des von dem Steuerungscomputer 3 eingehenden
Anweisungssignals führt der
Roboter R dann die Bewegung (Fortbewegung) aus und gibt die Sprachmitteilung
ab. In der vorliegenden Erfindung führt der Roboter R beispielsweise die
folgenden Bewegungen usw. aus: 1) der Roboter R bewegt sich in einer
Position vor dem Zielobjekt D (Person) mit der Marke T und führt die
Bildaufnahme des Gesichtsbildes des Zielobjekts D durch, 2) der Roboter
gibt die Sprachmitteilung, wie etwa „GUTEN MORGEN HERR” ab und
3) der Roboter R sendet die vorbestimmte Mitteilung an das Zielobjekt
D (Person).
-
(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
-
Als
nächstes
wird die zweite Ausführungsform
der Außenüberwachungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung erläutert.
-
Wie
in 15 und 16 gezeigt
ist, sind Lichtsender (L1–L8)
der Überwachungsvorrichtung W1
um das Rumpfteil R4 des Roboters R herum angeordnet und sie sind
um die Referenzachse St herum angeordnet, welche so eingerichtet
ist, dass sie durch die Mitte des Roboters R hindurch verläuft.
-
Ähnlich der
ersten Ausführungsform
sind jeweilige Lichtsender der zweiten Ausführungsform um die Bezugsachse
St herum angeordnet. Das heißt, Lichtsender
L1–L3,
der Lichtsender L6, Lichtsender S4 und L5 und Lichtsender L7 und
L8 sind auf einer Vorderseite, einer Rückseite, einer rechten Seite bzw.
einer linken Seite angeordnet.
-
Der
Aufbau der Lichtsender der zweiten Ausführungsform ist dabei der gleiche
wie der der ersten Ausführungsform,
außer
dass die Lichtsender an dem Rumpfteil R4 des Roboters R vorgesehen
sind. Auf eine detaillierte Erläuterung
der Lichtsender der zweiten Ausführungsform
wird daher hier verzichtet.
-
Da
in dieser Ausführungsform
Lichtsender (L1–L8)
um das Rumpfteil R4 des Roboters R herum angeordnet sind, wird die
Erfassung der Marke T (Zielobjekt D) in der Umgebung des Roboters
R ermöglicht.
-
Da
zusätzlich
alle Lichtsender L1–L8
den entsprechenden erfassbaren Bereichen (Sa1–Sa8) zugeordnet sind, welche
um den Roboter R herum eingerichtet sind, und die Lichtsender eine
Richtwirkung aufweisen, kann die Richtung des Zielobjekts D mit
der Marke T genau gemessen werden.
-
In
diesem Fall kann die Erfassung der Marke T' selbst dann genau erfolgen, wenn sich
die Marke T' in
der Nähe
des Roboters R, jedoch in Höhenrichtung
auf einer niedrigeren Position, befindet. Das liegt daran, dass die
Marke T' sich innerhalb
des erfassbaren Bereichs Sa2' des
Infrarotlichts von dem Roboter R befindet.
-
17 ist
eine Draufsicht eines abgewandelten Beispiels der Überwachungsvorrichtung.
-
In
diesem Beispiel sind insgesamt zwölf Lichtsender (L1–L12) an
sechs Stellen des Kopfteils R1 des Roboters R angeordnet. Das heißt, an jedem Installationsort
sind zwei Lichtsender angeordnet. Die Anzahl an an jedem Installationsort
angeordneten Lichtsendern ist dabei nicht auf zwei beschränkt, beispielsweise
können
die Lichtsender zu dritt, zu viert oder mehr angeordnet werden.
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In
dieser Ausführungsform
sind ein Paar Lichtsender L1 und L2, ein Paar Lichtsender L7 und L8,
ein Paar Lichtsender L3 und L4, ein Paar Lichtsender L5 und L6,
ein Paar Lichtsender L9 und L10 sowie ein Paar Lichtsender L11 und
L12 jeweils als einzelnes Bauteil an einer vorbestimmten Stelle
des Kopfteils R1 angeordnet.
-
Das
heißt,
dass jeweilige Lichtsender um die Referenzachse St herum angeordnet
sind und ein Paar von Lichtsendern L1 und L2, Lichtsender L7 und L8,
Lichtsender L3 und L4, Lichtsender L5 und L6, Lichtsender L9 und
L10 und Lichtsender L11 und L12 jeweils auf einer Vorderseite, einer
Rückseite,
einer rechten Seite bzw. einer linken Seite in Bezug auf die Referenzachse
St angeordnet sind.
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In 17 steht
jeder Lichtsender (L1–L12) von
der Oberfläche
des Kopfteils R1 des Roboters R aus vor. Die Spitze eines jeden
Lichtsenders (L1–L12)
ist jedoch eigentlich bündig
mit der Oberfläche
des Kopfteils R1 des Roboters R. Das heißt, dass die Spitze eines jeden
Lichtsenders nicht über die
Oberfläche
des Kopfes R1 hervorsteht.
-
Zusätzlich kann
die Richtung eines jeden Lichtsenders (L1–L12) eingestellt werden, so
dass an dem überlappenden
Rand zwischen benachbarten erfassbaren Bereichen keine Interferenz
von Infrarotlicht verursacht wird.
-
Ebenso
wie auch im Fall von 6A ist es bevorzugt, dass die
Bestrahlungszeitsteuerung und -reihenfolge eines jeden Lichtsenders
derart gesteuert/geregelt wird, dass die Interferenz von Infrarotlicht verhindert
werden kann, falls benachbarte erfassbare Bereiche miteinander an
der Kante überlappen.
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Da
in diesem Fall jeder Installationsort mit einem Paar Lichtsendern
versehen ist, kann die Installation der Lichtsender unter Verwendung
einer geringen Anzahl an Teilen erzielt werden und der Installationsprozess
kann vereinfacht werden.
-
Dabei
ist es möglich,
dass die Höhen
der jeweiligen Lichtsender (L1–L12)
von der Untergrundebene F zueinander nicht genau gleich sind. Die
Höhen der
jeweiligen Lichtsender (L1–L12)
von der Untergrundebene F können
in Höhenrichtung
verschoben sein. Beispielsweise können die Lichtsender so angeordnet
sein, dass die Lichtsender (L3–L6
und L9–L1)
jeweils zueinander auf gleichem Niveau angeordnet sind und höher angeordnet
sind als die Lichtsender (L1, L2, L7 und L7).
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird zur Erfassung der Richtung des Zielobjekts ein Lichtsignal
verwendet. Statt eines Lichtsignals kann jedoch eine Funkwelle einsetzbar
sein, welche eine Bandbreite mit Richtwirkung aufweist, wie etwa
eine Ultraschallwelle oder eine Mikrowelle. Beispielsweise können ein
Ultraschallsensor und ein Mikrowellensensor von 2,4 GHz, 10 GHz
und 24 GHz einsetzbar sein, um das System mit demselben Aufbau wie
in der oben beschriebenen Ausführungsform
aufzubauen.
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(DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
-
Als
nächstes
wird eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 18 erläutert.
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Das
System der dritten Ausführungsform weist
denselben Aufbau auf wie das System der ersten Ausführungsform,
außer
dass ein Funksendeempfänger,
welcher eine Funkwelle überträgt, anstatt eines
Lichtsenders des Roboters R verwendet wird.
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In
diesem Fall wird eine Richtwirkung durch Erhöhen der Frequenz der Funkwelle
realisiert, selbst wenn der Funksendeempfänger anstatt des Lichtsenders
verwendet wird. Die Erfassung der Richtung des Zielobjekts D mit
der Marke T kann in einer ähnlichen
Weise wie bei der ersten Ausführungsform
erzielt werden.
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Wenngleich
die Patentausführungsformen der
Erfindung offenbart worden sind, wird es der Fachmann als selbstverständlich ansehen,
dass Variationen und Abwandlungen an diesen ausgeführt werden
können,
ohne den Inhalt der Erfindung zu verlassen, welcher in den beigefügten Ansprüchen angegeben
ist.
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Insbesondere
kann die Anzahl und der Installationsort der Lichtsender und ein
Bereich des erfassbaren Bereichs eines jeden Lichtsenders entsprechend
abgewandelt werden.
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Der
Installationsort der Lichtsender (L1–L8) ist nicht nur auf das
Kopfteil R1 oder das Rumpfteil R4 begrenzt. Die Lichtsender (L1–L8) können sowohl am
Kopfteil R1 als auch am Rumpfteil R4 angeordnet sein.
-
Wie
in 6B gezeigt ist, können erfassbare Bereiche derart
eingerichtet werden, dass erfassbare Bereiche in Höhenrichtung
aneinandergrenzen (siehe Sa2 und Sa2' in 6B). In
diesem Fall kann zusätzlich
zur Richtung des Zielobjekts D die Höhe des Zielobjekts D gemessen
werden. Da somit eine Unterscheidung zwischen einem Erwachsenen
und einem Kind erreicht werden kann, kann der Klang der Stimme auf
Grundlage des Ergebnisses dieser Unterscheidung gesteuert werden.