DE102007046955B4

DE102007046955B4 - Mobiler Roboter und seine Steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007046955B4
Application number: DE102007046955.3A
Authority: DE
Inventors: Yoko Saito; Koji Kawabe
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: US20080086236A1; US8180486B2; DE102007046955A1

Abstract

Mobiler Roboter, der über eine oder mehrere an einen Organisationscomputer (3) gekoppelte Funkbasisstationen (1) über Funk mit dem Organisationscomputer (3) kommuniziert und sich unter Verwendung von Kartendaten eines Bewegungsbereichs autonom in dem Bewegungsbereich bewegt, umfassend:Funkkommunikationsmittel (150), um über Funk mit jeder der Funkbasisstationen zu kommunizieren;Funkumgebungs-Detektionsmittel (163), um mehrere Typen von Funkumgebungsdaten einschließlich der Funkintensität eines von den Funkkommunikationsmitteln (150) erhaltenen Signals bei der Funkkommunikation mit der Funkbasisstation zu detektieren, wobei die Daten den Gütegrad einer Funkumgebung der Funkkommunikation anzeigen;Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsmittel (141) zum Wichten der mehreren Typen von Funkumgebungsdaten mit vorbestimmten Gewichten und zum Berechnen von Gesamtfunkumgebungsdaten aus den Ergebnissen des Wichtens;Eigenpositions-Detektionsmittel (201) zum Detektieren einer Position des Roboters im Bewegungsbereich;Speichermittel (140) zum Speichern von Kartendaten des Bewegungsbereichs; undGesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmittel (142) zum Erzeugen einer Gesamtfunkumgebungskarte für jede der Funkbasisstationen, indem die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln (201) beim Detektieren der Funkumgebungsdaten detektierten Position in die in den Speichermitteln (140) gespeicherten Kartendaten geschrieben werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf einen mobilen Roboter, der sich bewegt, während er über Funk mit einem Organisationscomputer und mit seiner Steuerungsvorrichtung kommuniziert.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
In den letzten Jahren ist eine Technik des Erteilens eines Aufgabenausführungsbefehlssignals an einen mobilen Roboter vorgeschlagen worden, um diesen eine Aufgabe ausführen zu lassen. Solch ein mobiler Roboter kann nicht mittels Funk ferngesteuert werden, falls der mobile Roboter aus der Reichweite von Funkwellen heraus bewegt worden ist, und es ist notwendig, dass eine Person den mobilen Roboter von Hand zurück in die Reichweite der Funkwellen bringt.
Bezüglich dieses Problems ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2004-260769 A (hinfort Referenz 1 genannt), Absätze 0008 bis 0012 und 4 bis 6, ein mobiler Roboter vorgeschlagen worden, der dazu konfiguriert ist, sich gemäß einer Funkwellenintensitätskarte, die auf Grundlage der während des Bewegens erhaltenen Funkwellenintensitäten erzeugt worden ist, autonom zu einem funkverbindungsfähigen Punkt zu bewegen, falls er sich aus der Reichweite von Funkwellen heraus bewegt hat.
Ferner ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2005 - 25 516 A (hinfort Referenz 2 genannt), Absatz 0016 und 9, ein mobiler Roboter vorgeschlagen worden, wobei dann, wenn eine Mehrzahl von mobilen Robotern in Betrieb ist, für einen mobilen Roboter, der sich in einen Bereich mit schwachen Funkwellen bewegt hat, ein anderer Roboter die Kommunikation mit einer Basisstation weiterleitet.
Da der in der Referenz 1 beschriebene, mobile Roboter einen Bewegungsweg jedoch auf Grundlage der Funkwellenintensitätskarte auswählt, kann der mobile Roboter nicht in der Lage sein, zu einem kommunikationsfähigen Bereich zurückzukehren, falls die Kommunikation aus einem von der Funkwellenintensität verschiedenen Grund, wie beispielsweise aufgrund von Rauschen, unterbrochen ist.
Was den in der Referenz 2 beschriebenen, mobilen Roboter betrifft, kann der mobile Roboter dann, wenn nur ein mobiler Roboter in Betrieb ist, mit der Basisstation keine weitergeleitete Kommunikation haben und kann es möglich sein, dass der mobile Roboter, falls er sich aus der Reichweite von Funkwellen heraus bewegt hat, nicht mehr in der Lage ist, in einen kommunikationsfähigen Bereich zurückzukehren.
Bei dem oben erwähnten Stand der Technik wird bei der Technik von Referenz 1 einzig auf Grundlage der Funkwellenintensitätskarte ein Bewegungsweg für die Wiederherstellung ausgewählt. Bei dieser Technik besteht das Problem, dass die Funkkommunikation, da diese aus einem von der Funkwellenintensität verschiedenen Grund, wie beispielsweise aufgrund von Rauschen, unterbrochen werden kann, möglicherweise selbst dann nicht in Abhängigkeit von der Funkumgebung wiederhergestellt werden kann, wenn sich der Roboter zu einer Stelle bewegt hat, an welcher die Funkwellenintensität ausreicht.
Bei der Technik von Referenz 2 besteht das Problem, dass die Funkkommunikation mit nur einem arbeitenden Roboter nicht wiederhergestellt werden kann, falls sich der Roboter aus der Reichweite von Funkwellen heraus bewegt hat.
Ferner ist ein mobiler Roboter bekannt, der über eine mit einem Organisationscomputer verbundene Funkbasisstation Informationen zum Organisationscomputer überträgt bzw. von diesem erhält und der sich in einem Bewegungsbereich autonom bewegt (siehe z.B. die Referenzen 1, 2).
Der in der Referenz 1 beschriebene Roboter ist ein bewegbarer Haushütungs-Überwachungsroboter, der eine Funkvorrichtung, eine Kamera und eine Infrarot-Übertragungsvorrichtung aufweist. Dieser Roboter erhält mittels der Funkvorrichtung von einem Benutzer von einer entfernt liegenden Stelle über ein Netzwerk übertragene Instruktionen und bewegt sich in Antwort auf die Instruktionen im Zuhause des abwesenden Benutzers und betätigt unter Verwendung der Infrarot-Übertragungsvorrichtung elektrische Geräte oder überwacht unter Verwendung der Kamera seine Umgebung. Falls sich dieser Roboter zu einem Punkt bewegt hat, an welchem der Zustand der von der Funkvorrichtung empfangenen Funkwellen schlecht ist, kehrt er automatisch zu einem Punkt zurück, an welchem der Funkwellenzustand gut ist (ein Wiederherstellungsvorgang).
Der in der Referenz 2 beschriebene Roboter ist ein humanoider, auf zwei Füßen gehender Roboter, der Spracherkennungs- und Sprachsynthesevorrichtungen aufweist und mit einem Menschen, der dem Roboter mittels Sprache Instruktionen erteilt oder in die Arbeit des Roboters einbezogen ist, gut kommunizieren kann. Der Roboter überträgt beispielsweise eine Kennzeichen-ID, die er von einem Menschen, der ein Detektionskennzeichen aufweist und sich in der Nähe des Roboters befindet, erhalten hat, an einen Organisationscomputer, erhält vom Organisationscomputer persönliche Informationen (wie beispielsweise den Namen und die Berufsbezeichnung) des Menschen und kann dadurch eine auf den Menschen zugeschnittene Interaktion durchführen.
Wenn sich der Roboter zu einem Punkt bewegt hat, an welchem die Funkumgebung schlecht ist, treten beim Stand der Technik indes folgende Probleme auf:

Der in der Referenz 1 beschriebene Roboter ist ein Haushütungs-Überwachungsroboter und ist nicht dazu vorgesehen, mit Menschen zu kommunizieren. Falls ein sich in der Nähe des Roboters befindender Mensch (Benutzer) die Bewegung des Roboters beobachtet, kann er/sie nicht bestimmen, ob sich der Roboter zum Arbeiten in Richtung einer Arbeitsstelle oder von einer Position mit einem schlechten Funkwellenzustand zu einer Position bewegt, an welcher dieser gut ist. Wenn der Benutzer dem sich bewegenden Roboter eine neue Instruktion erteilt, wird die neue Instruktion den Roboter daher nicht erreichen, falls sich der Roboter zur Wiederherstellung bewegt. Wenn der Benutzer dem sich bewegenden Roboter eine neue Instruktion erteilt, kann er somit nicht bestätigen, ob der Roboter die neue Instruktion korrekt erhalten hat.

Ein anderer Roboter, der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2005-288573 A (hinfort Referenz 3 genannt), Absätze 0147 bis 0167 und 15, beschrieben ist, kann mit einem Organisationscomputer nicht korrekt Daten kommunizieren, wenn er sich zu einer Position bewegt hat, an welcher die Funkumgebung schlecht ist. Falls der Roboter vom Organisationscomputer beispielsweise keine persönlichen Informationen eines detektierten Menschen erhalten kann, tritt in der Kommunikation mit dem detektierten Menschen ein Fehler auf. In einem solchen Fall können sich in der Nähe des Roboters befindende Menschen nicht bestimmen, ob die Änderung in der Antwort des Roboters aufgrund eines Fehlers oder einer Verschlechterung der Funkumgebung verursacht worden ist oder ob sie in der Auslegung so vorgesehen ist. Daher können sie nicht bestimmen, wie damit umzugehen ist.
Demzufolge besteht das Problem, dass die Gebrauchseignung (Freiheitsvarianz) des Roboters verringert ist, da der Funkwellenzustand nicht erkannt werden kann. Mit anderen Worten kann die Wiederherstellung der unterbrochenen Funkkommunikation nicht vorgesehen werden. Das heißt, dass hier das Problem besteht, dass ein Mensch zum Wiederherstellen des Roboters den Grund auswerten muss, wodurch der Gebrauch des Roboters schwierig wird.
Die EP 1 672 456 A2 zeigt einen mobilen Roboter, der mit einer Basisstation kommuniziert.
Der Roboter erhält die eigene Position mittels GPS etc. Der Roboter detektiert an dem Ort, wo der Roboter ein Signal von einem ID-Tag empfängt, die Intensität und Richtung eines vom ID-Tag empfangenen Signals und unterteilt den Umgebungsbereich in abzusuchende Abschnitte. Der Roboter schaltet eine LED ein, die zu dem der detektierten Richtung entsprechenden Bereichsabschnitt ausgerichtet ist. Der Roboter kann die Position des das ID-Tag aufweisenden Ziels anhand des von dem Bereichsabschnitt reflektierten Lichts mit höherer Genauigkeit spezifizieren.
Die DE 600 11 194 T2 zeigt ein Mobiltelefon mit einem GPS-Empfänger, der Positionsinformation mittels GPS erhält.
Die WO 2005/121829 A1 zeigt eine mobile Vorrichtung, die ihre eigene Position mittels trigonometrischer Technik auf der Basis bestimmter Referenzpunkte oder Zugriffspunkte eines Netzwerks bestimmt.
ABRISS DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehenden Probleme zu lösen, und es ist ihr Ziel, einen mobilen Roboter vorzusehen, der eine Karte erzeugt, die das ordnungsgemäße Bestimmen des Funkumgebungszustands der Kommunikation mit einer Funkbasisstation zulässt.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, einen mobilen Roboter vorzusehen, der sich autonom zu einer Stelle bewegen kann, an welcher die Funkkommunikation wiederhergestellt werden kann, falls er sich zu einer Stelle bewegt hat, an welcher die Funkkommunikation unterbrochen ist, und eine Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter vorzusehen.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Steuerungsvorrichtung für einen Roboter vorzusehen, mit welcher eine sich in der Nähe des Roboters befindende Person den Zustand der Funkumgebung des Roboters erkennen kann.
Ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sieht einen mobilen Roboter gemäß Anspruch 1 vor.
Der Roboter kommuniziert über eine oder mehrere an einen Organisationscomputer gekoppelte Funkbasisstationen über Funk mit dem Organisationscomputer und bewegt sich unter Verwendung von Kartendaten eines Bewegungsbereichs autonom in dem Bewegungsbereich.
Der Roboter enthält Funkkommunikationsmittel, um über Funk mit jeder der Funkbasisstationen zu kommunizieren; Funkumgebungs-Detektionsmittel, um mehrere Typen von Funkumgebungsdaten einschließlich der Funkintensität eines von den Funkkommunikationsmitteln erhaltenen Signals bei der Funkkommunikation mit der Funkbasisstation zu detektieren, wobei die Daten den Gütegrad einer Funkumgebung der Funkkommunikation anzeigen; Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsmittel zum Wichten der mehreren Typen von Funkumgebungsdaten mit vorbestimmten Gewichten und zum Berechnen vom Gesamtfunkumgebungsdaten aus den Ergebnissen des Wichtens; Eigenpositions-Detektionsmittel zum Detektieren einer Position des Roboters im Bewegungsbereich; Speichermittel zum Speichern von Kartendaten des Bewegungsbereichs; und Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmittel zum Erzeugen einer Gesamtfunkumgebungskarte für jede der Funkbasisstationen, indem die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln beim Detektieren der Funkumgebungsdaten detektierten Position in die in den Speichermitteln gespeicherten Kartendaten geschrieben werden.
Bei dieser Konfiguration erhält der mobile Roboter mittels der Funkkommunikationsmittel ein von der Funkbasisstation übertragenes Signal, und detektieren die Funkumgebungs-Detektionsmittel die Funkintensität des erhaltenen Signals und ebenso die Kommunikationsgeschwindigkeit, die Kommunikationsfehlerhäufigkeit und die Datenneuübertragungshäufigkeit, die Funkumgebungsdaten (Indizes) sind, die den Gütegrad der Funkumgebung anzeigen. Dann wichtet der mobile Roboter mittels der Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsmittel die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten mit vorbestimmten Gewichten und nimmt beispielsweise deren gewichtete Mittelwerte, wodurch die Gesamtfunkumgebungsdaten berechnet werden. Dann schreibt der Roboter mittels der Gesamtfunkumgebungsdaten-Erzeugungsmittel die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu seiner durch die Eigenpositions-Detektionsmittel beim Detektieren der Funkumgebungsdaten detektierten Eigenposition, welche die Position der Detektion der Funkumgebungsdaten ist, in die in den Speichermittein gespeicherten Kartendaten ein, wodurch eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird.
Auf diese Weise kann der mobile Roboter den Funkumgebungszustand im Bewegungsbereich dadurch bestimmen, dass die Gesamtfunkumgebungskarte verwendet wird, welche die Gesamtfunkumgebungsdaten für jede Position umfasst, wobei die Daten die Funkintensität und andere Indizes einschließen, welche den Gütegrad der Funkumgebung anzeigen.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten zusätzlich zu den Daten bezüglich der Funkintensität Daten bezüglich der Kommunikationsgeschwindigkeit und/oder der Kommunikationsfehlerhäufigkeit und/oder der Datenneuübertragungshäufigkeit einschließen.
Bei dieser Konfiguration erzeugt der mobile Roboter die Gesamtfunkumgebungskarte, welche die Gesamtfunkumgebungsdaten für jede Position umfasst, wobei die Daten die Funkintensität und/oder die Kommunikationsgeschwindigkeit und/oder die Kommunikationsfehlerhäufigkeit und/oder die Datenneuübertragungshäufigkeit, die den Kommunikationszustand direkter anzeigen als die Funkintensität, als weiteren, einen den Gütegrad der Funkumgebung anzeigenden Index einschließen.
Auf diese Weise kann der mobile Roboter den Funkumgebungszustand im Bewegungsbereich genauer bestimmen.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein dritter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner Mittel umfasst, um sich auf Grundlage der in den Speichermitteln gespeicherten Kartendaten und der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln detektierten Eigenposition autonom zu einer vorbestimmten Position zu bewegen, und der an der vorbestimmten Position die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten mittels der Funkumgebungs-Detektionsmittel detektiert.
Bei dieser Konfiguration bewegt sich der mobile Roboter auf Grundlage der in den Speichermitteln gespeicherten Karten und der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln detektierten Position autonom zu einer beliebigen, festgelegten Position im Bewegungsbereich und detektiert an jener Position mittels der Funkumgebungs-Detektionsmittel die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten und erzeugt eine Gesamtfunkumgebungskarte, welche die auf Grundlage der detektierten Funkumgebungsdaten berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten umfasst.
Auf diese Weise kann der mobile Roboter die Gesamtfunkumgebungskarte erzeugen, die nur zum Detektieren von Funkumgebungsdaten festgelegte Positionen aufweist.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein vierter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner Bewegungsdetektionsmittel umfasst, um eine Bewegungsrichtung und eine Bewegungsgeschwindigkeit einer Person zu detektieren, wobei sich der mobile Roboter zusammen mit der Person in der Bewegungsrichtung und mit der Bewegungsgeschwindigkeit bewegt, die von den Bewegungsdetektionsmitteln detektiert worden sind, und mittels der Funkumgebungs-Detektionsmittel die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten auf einem Weg detektiert, auf welchem sich der mobile Roboter zusammen mit der Person bewegt.
Bei dieser Konfiguration detektiert der mobile Roboter mittels der Bewegungsdetektionsmittel die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit einer Person, die den mobilen Roboter zu Positionen führt, an welchen dieser Funkumgebungsdaten detektiert, wobei er sich zusammen mit der Person bewegt. Bei einem humanoiden, mobilen Roboter können die Bewegungsdetektionsmittel Sechsachsen-Kraftsensoren sein. Wenn eine Person den mobilen Roboter an seiner Hand führt, wertet der mobile Roboter die Komponenten der Reaktion in jeweiligen vom Sensor detektierten Richtungen aus, detektiert die Richtung und die Größe der Kraft, mit welcher die Person den Roboter an seiner Hand führt, und bestimmt auf Grundlage der detektierten Werte die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit der Person. Der mobile Roboter detektiert mittels der Funkumgebungs-Detektionsmittel an einer Position, an welcher die Person angehalten hat, oder nach einer vorbestimmten Zeitspanne Funkumgebungsdaten und erzeugt eine Gesamtfunkumgebungskarte, welche die Gesamtfunkumgebungsdaten für jede auf Grundlage der detektierten Funkumgebungsdaten berechnete Position umfasst.
Auf diese Weise muss eine Bedienungsperson zum Erzeugen einer Gesamtfunkumgebungskarte nicht zwingend Positionen eingeben, um Funkumgebungsdaten zu detektieren, sondern muss den Roboter stattdessen nur nach Bedarf im Bewegungsbereich führen, um dadurch eine Gesamtfunkumgebungskarte zu erzeugen.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein fünfter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Funkumgebungs-Detektionsmittel die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten zu vorbestimmten Zeitpunkten wiederholt messen, und die Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsmittel auf Grundlage der bei jeder Wiederholung der Detektion erhaltenen Funkumgebungsdaten die Gesamtfunkumgebungsdaten berechnen, wobei der mobile Roboter femer umfasst: Gesamtfunkumgebungsdaten-Aktualisierungsmittel, welche die Gesamtfunkumgebungskarte dadurch aktualisieren, dass die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten als erste Daten mit den in den Kartendaten gespeicherten Gesamtfunkumgebungsdaten als zweite Daten in Zuordnung zu der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln beim Detektieren der entsprechenden Funkumgebungsdaten detektierten Position verglichen werden, und welche, falls es eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Malen vorgekommen ist, dass ein Unterschied zwischen den ersten und zweiten Daten bei oder über einem vorbestimmten Wert liegt, die in den Kartendaten gespeicherten Gesamtfunkumgebungsdaten durch die zuletzt berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten ersetzen.
Bei dieser Konfiguration detektiert der mobile Roboter während der Durchführung einer Aufgabe, wie beispielsweise beim Tragen eines Gegenstands, mittels der Bewegungsdetektionsmittel zu vorbestimmten Zeitpunkten wiederholt Funkumgebungsdaten, und berechnen die Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsmittel auf Grundlage der detektierten Funkumgebungsdaten die Gesamtfunkumgebungsdaten. Dass heißt, dass der mobile Roboter die Gesamtfunkumgebungsdaten ständig wiederholt erhält. Dann vergleichen die Gesamtfunkumgebungsdaten-Aktualisierungsmittel die in jeder Wiederholung erhaltenen Gesamtfunkumgebungsdaten mit den Gesamtfunkumgebungsdaten, die in Zuordnung zur Position der Detektion der entsprechenden Funkumgebungsdaten in den Kartendaten gespeichert sind. Das heißt, dass sie die momentanen Gesamtfunkumgebungsdaten mit den in den Kartendaten gespeicherten, früheren Gesamtfunkumgebungsdaten vergleichen, und dass sie, falls der Unterschied zwischen den beiden eine vorbestimmte Anzahl (z.B. drei) von Fällen oder mehr Fälle aufeinanderfolgend bei oder über einem vorbestimmten Wert (z.B. 1 0%) gelegen hat, die in den Kartendaten gespeicherten Gesamtfunkumgebungsdaten mit den zu vorletzt erhaltenen Gesamtfunkumgebungsdaten (im Fall von drei aufeinanderfolgenden Fällen die zweiten Daten) überschreibt, wodurch die Gesamtfunkumgebungskarte aktualisiert wird, wobei angenommen wird, dass in der Funkumgebung eine bleibende Veränderung aufgetreten ist, wie beispielsweise, dass eine Abtrennung neu vorgesehen worden ist.
Auf diese Weise kann der mobile Roboter R die Wartung der Gesamtfunkumgebungskarte mittels Ausführen einer üblichen Aufgabe durchführen.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein sechster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, ferner umfassend: Bildaufnahmemittel; und Umgebungsbild-Erfassungsmittel, um Bilder der Umgebung des Roboters, die von den Bildaufnahmemitteln an der Position der Detektion der Funkumgebungsdaten mittels der Funkumgebungs-Detektionsmittel aufgenommen worden sind, in Zuordnung zur Position der Detektion der Funkumgebungsdaten zu erfassen und diese in den Speichermitteln zu speichern.
Bei dieser Konfiguration nimmt der mobile Roboter mittels der Umgebungsbild-Erfassungsmittel und unter Verwendung von Bildaufnahmemitteln,-wie beispielsweise Kameras, an der Position der Detektion der Funkumgebungsdaten mittels der Funkumgebungs-Detektionsmittel Umgebungsbilder auf und speichert die aufgenommenen Bilddaten in Zuordnung zur Position der Detektion der Funkumgebungsdaten in den Speichermitteln.
Die Bilder der Umgebung sind ein Bild mit einen gesamten Blickfeldwinkel von 360° bezüglich einer horizontalen Richtung, wobei, falls eine Kamera verwendet wird, die ein Bild mit einem Blickfeldwinkel von 90° aufnehmen kann, das Bild vier Rahmen von Bilddaten entspricht, die vom Roboter R erhalten worden sind, wobei er sich während der sequentiellen Bildaufnahme jeweils um 90° dreht.
Wenn in den Funkumgebungsdaten relativ zu den in der Gesamtfunkumgebungskarte aufgezeichneten Daten eine große Änderung stattgefunden hat, kann sich eine Bedienungsperson auf diese Weise darauf beziehen und kann diese die Bilddaten der Umgebung des mobilen Roboters im Hinblick auf den Grund der Änderung und einer Messung an jener Position als nützliche Information verwenden.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein siebter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner umfasst: Optimalfunkbasisstationskarten-Erzeugungsmittel zum Erzeugen einer Optimalfunkbasisstationskarte, indem eine Funkbasisstation, welche die für jede der Positionen ausgewählten Gesamtfunkumgebungsdaten aufweist, auf Grundlage einer Mehrzahl von von den Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmitteln erzeugten Gesamtfunkumgebungskarten jeweils für die Mehrzahl der Funkbasisstationen in Zuordnung zur Position in die in den Speichermitteln gespeicherten Kartendaten geschrieben wird.
Falls im Bewegungsbereich eine Mehrzahl von Funkbasisstationen vorgesehen sind, erzeugt der mobile Roboter bei dieser Konfiguration mittels der Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmittel eine Gesamtfunkumgebungskarte für jede der Mehrzahl von Funkbasisstationen und vergleicht als Nächstes mittels der Optimalfunkbasiseinheitskarten-Erzeugungsmittel auf Grundlage einer Mehrzahl von Gesamtfunkumgebungskarten eine Mehrzahl von Gesamtfunkumgebungsdaten für jede Detektionsposition und bestimmt dann die Funkbasisstation mit den besten Funkumgebungsdaten als die optimale Funkbasisstation für die Detektionsposition und schreibt die optimale Funkbasisstation in Zuordnung zur Position in die in den Speichermitteln gespeicherten Kartendaten, wodurch eine Optimalfunkbasiseinheitskarte erzeugt wird.
Auf diese Weise kann der mobile Roboter unter Verwendung der Optimalfunkbasiseinheitskarte für jede Position im Bewegungsbereich die Funkbasisstation mit den besten Funkumgebungsdaten bestimmen.
Auf Grundlage des siebten Gesichtspunkts sieht ein achter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner umfasst: Funkbasisstationsfehler-Meldemittel, um, ob die Funkumgebungsdaten normal detektiert worden sind, als Fehler zu bestimmen, und welche, falls die Funkumgebungsdaten einer Funkbasisstation nicht normal detektiert worden sind, das Auftreten eines Fehlers in einer der Funkbasisstationen mittels der Funkkommunikationsmittel über eine von der einen Funkbasisstation verschiedene Funkbasisstation an den Organisationscomputer meldet.
Dann, wenn im Bewegungsbereich eine Mehrzahl von Funkbasisstationen vorgesehen ist, bestimmt der mobile Roboter bei dieser Konfiguration mittels der Funkbasisstationsfehler-Meldemittel, dass in der Funkbasisstation ein Fehler aufgetreten ist, falls die Funkumgebungs-Detektionsmittel die Funkumgebungsdaten der verbundenen (oder zu verbindenden) Funkbasisstation nicht normal detektieren konnten, und meldet dem Organisationscomputer über eine andere Funkbasisstation das Auftreten eines Fehlers in der Funkbasisstation.
Auf diese Weise kann der mobile Roboter dem Organisationscomputer das Auftreten eines Fehlers in der Funkbasisstation rasch melden.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein neunter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner Mittel umfasst, um eine von den Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmitteln erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte über die Funkkommunikationsmittel zum Organisationscomputer zu übertragen.
Bei dieser Konfiguration überträgt der mobile Roboter mittels der Funkkommunikationsmittel eine erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte zum Organisationscomputer.
Demnach speichert der Organisationscomputer die erhaltene Gesamtfunkumgebungskarte z.B. in einem Speicher, und kann der mobile Roboter, falls die in den Speichermitteln gespeicherte Gesamtfunkumgebungskarte aufgrund eines Neustarts oder dergleichen gelöscht worden ist, die im Speicher gespeicherte Gesamtfunkumgebungskarte zur Verwendung in die Speichermittel herunterladen, ohne dass die Gesamtfunkumgebungskarte für den Bewegungsbereich nochmal erzeugt werden muss.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der mobile Roboter den Funkumgebungszustand der Kommunikation mit der Funkbasisstation präzise bestimmen und kann das Eintreten einer Kommunikationsunterbrechung verhindern, der aus der Funkintensität nicht vorhergesagt werden kann.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein zehnter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner umfasst: Bewegungssteuerungsmittel zum Antreiben und Steuern eines Bewegungsmechanismus, damit sich der Roboter unter Verwendung der Gesamtfunkumgebungskarte autonom zu einer vom Organisationscomputer festgelegten Zielposition bewegt; Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel, um die Bewegungssteuerungsmittel bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit zu instruieren; und Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel zum Bestimmen einer Maximalbewegungsgeschwindigkeit für einen Bewegungsweg, der auf Grundlage der Funkumgebungsdaten und der zuvor den Funkumgebungsdaten zugeordneten Maximalbewegungsgeschwindigkeit durch die von den Eigenpositions-Detektionsmitteln vor dem Bewegungsbeginn detektierten Position des Roboters und die Zielposition festgelegt wird, wobei die Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel die Bewegungssteuerungsmittel bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit instruieren, die nicht höher ist als eine von den Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmitteln bestimmte Maximalbewegungsgeschwindigkeit.
Bei dieser Konfiguration bestimmt der mobile Roboter mittels der Maximalbewegungsgeschwindigkeit-Bestimmungsmittel eine Maximalbewegungsgeschwindigkeit für einen Bewegungsweg, der durch seine Eigenposition, d.h. eine Startposition, die mittels der Eigenpositions-Detektionsmittel vor dem Bewegungsbeginn detektiert worden ist, und der vom Organisationscomputer festgelegten Zielposition entschieden worden ist, und zwar auf Grundlage der Funkumgebungsdaten (z.B. der Funkintensität) des Bewegungswegs in der Funkumgebungskarte und der zuvor den Funkumgebungsdaten zugeordneten Maximalbewegungsgeschwindigkeit. Der mobile Roboter instruiert die Bewegungssteuerungsmittel mittels der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel bezüglich der Steuerung der Bewegung dahingehend, dass eine Bewegungsgeschwindigkeit nicht höher ist als die Maximalbewegungsgeschwindigkeit, und die Bewegungssteuerungsmittel treiben einen Bewegungsmechanismus dahingehend an, dass sich der Roboter mit der von den Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmitteln festgelegten Bewegungsgeschwindigkeit bewegt.
Auf diese Weise kann sich der mobile Roboter mit der Bewegungsgeschwindigkeit bewegen, deren obere Grenze vom Funkumgebungszustand des Bewegungswegs abhängt.
Auf Grundlage des zehnten Gesichtspunkts sieht ein elfter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Funkumgebungsdaten mehrere Typen von Funkumgebungsindizes einschließlich der Funkintensität eines Signals einschließen, welches von den Funkkommunikationsmitteln bei der Funkkommunikation mit der Funkbasisstation erhalten worden ist, wobei die Indizes den Gütegrad der Funkumgebung der Funkkommunikation anzeigen.
Bei dieser Konfiguration bestimmt der mobile Roboter in Abhängigkeit von den Funkumgebungsdaten einschließlich der Funkumgebungsindizes, wie beispielsweise die Kommunikationsgeschwindigkeit, die Kommunikationsfehlerhäufigkeit und die Datenneuübertragungshäufigkeit, sowie der Funkintensität mittels der Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel eine Maximalbewegungsgeschwindigkeit.
Im Gegensatz zur Abhängigkeit einzig von der Funkintensität kann der mobile Roboter den Funkumgebungszustand auf diese Weise zutreffender bestimmen, wodurch eine Maximalbewegungsgeschwindigkeit für die Funkumgebung zutreffender bestimmt wird.
Auf Grundlage des zehnten Gesichtspunkts sieht ein zwölfter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner umfasst: Funkbasisstations-Auswählmittel, um auf Grundlage der jeweiligen Gesamtfunkumgebungskarten für die Funkbasisstationen aus der Mehrzahl von Funkbasisstationen für die Funkkommunikationsmittel eine Funkbasisstation zur Verbindung auszuwählen; und Funksteuerungs-Umschaltungsmittel, um ein Verbindungsziel der Funkkommunikationsmittel zu der von den Funkbasisstations-Auswählmitteln ausgewählten Funkbasisstation umzuschalten; wobei die Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel auf Grundlage der in der Gesamtfunkumgebungskarte gespeicherten Funkumgebungsdaten für die von den Funkbasisstations-Auswählmitteln ausgewählte Funkbasisstation eine Maximalbewegungsgeschwindigkeit bestimmen.
Falls der Organisationscomputer mit einer Mehrzahl von Funkbasisstationen verbunden ist, d.h. falls im Bewegungsbereich eine Mehrzahl von Funkbasisstationen vorgesehen ist, wählt der mobile Roboter bei dieser Konfiguration mittels der Funkbasisstations-Auswählmittel auf Grundlage der jeweiligen Gesamtfunkumgebungskarten für die Funkbasisstationen aus der Mehrzahl von Funkbasisstationen für die Funkkommunikationsmittel eine Funkbasisstation zur Verbindung aus. Dann schatten die Funksteuerungs-Umschaltungsmittel das Verbindungsziel der Funkkommunikationsmittel zu der von den Funkbasisstations-Auswählmitteln ausgewählten Funkbasisstation um. Die Maximalbewegungsgeschwindigkeit-Bestimmungsmittel bestimmen in Abhängigkeit von den in der Gesamtfunkumgebungskarte gespeicherten Funkumgebungsdaten für die von den Funkbasisstations-Auswählmitteln ausgewählte Funkbasisstation eine Maximalbewegungsgeschwindigkeit.
Demnach kann der mobile Roboter die Funkbasisstation zum Bestimmen eines Funkumgebungszustands in einem Bewegungsbereich, in welchem eine Mehrzahl von Funkbasisstationen angeordnet sind, festlegen, um eine Maximalbewegungsgeschwindigkeit zu bestimmen, und kann er sich mit einer Bewegungsgeschwindigkeit bewegen, die bis zu einer oberen Grenze der bestimmten Maximalbewegungsgeschwindigkeit begrenzt ist.
Auf Grundlage des zwölften Gesichtspunkts sieht ein dreizehnter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner Optimalfunkbasisstationskarten-Erzeugungsmittel zum Erzeugen einer Optimalfunkbasisstationskarte umfasst, indem eine Funkbasisstation, welche die für jede der Positionen ausgewählten, besten Gesamtfunkumgebungsdaten aufweist, auf Grundlage einer Mehrzahl von von den Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmitteln erzeugten Gesamtfunkumgebungskarten jeweils für die Mehrzahl der Funkbasisstationen in Zuordnung zur Position in die in den Speichermitteln gespeicherten Kartendaten geschrieben wird; wobei die Funkbasisstations-Auswählmittel auf Grundlage der Optimalfunkbasisstationskarte aus den Funkbasisstationen für die Funkkommunikationsmittel eine Funkbasisstation zur Verbindung auswählen.
Bei dieser Konfiguration wählt der mobile Roboter mittels der Funkbasisstations-Auswählmittel auf Grundlage der Optimalfunkbasisstationskarte für jede Position eine optimale Funkbasisstation als die Funkbasisstation zur Verbindung aus.
Dadurch kann der mobile Roboter im besten Funkumgebungszustand mit dem Organisationscomputer kommunizieren.
Auf Grundlage des zwölften Gesichtspunkts sieht ein vierzehnter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Bewegungsgeschwindigkeits-lnstruktionsmittel dann, wenn die Funksteuerungs-Umschaltungsmittel die Verbindung der Funkkommunikationsmittel mit den Funkbasisstationen zwischen diesen umschalten, die Bewegung des Roboters anhalten.
Bei dieser Konfiguration instruiert der mobile Roboter die Bewegungssteuerungsmittel mittels der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit von Null, um die Bewegung des Roboters anzuhalten, und schaltet dann die Verbindung der Funkkommunikationsmittel zwischen den Funkbasisstationen mittels der Funksteuerungs-Umschaltungsmittel um. Somit kann bei der Verbindungsumschaltung das Auftreten eines Fehlers verhindert werden, beispielsweise dass sich der mobile Roboter bei unterbrochener Kommunikation in einen z.B. kommunikationsunfähigen Bereich bewegt.
Auf Grundlage des zwölften Gesichtspunkts sieht ein fünfzehnter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Funkbasisstations-Auswählmittel aus den Funkbasisstationen eine bezüglich der Zielposition am nahesten liegende Funkbasisstation auswählen, mit welcher vor dem Bewegungsbeginn an einer momentanen Position eine Funkkommunikation aufgebaut wird und für welche die Funkumgebungsdaten für die Zielposition bei oder über einem vorbestimmten Wert liegen.
Falls eine Mehrzahl von Funkbasisstationen im Bewegungsbereich vorgesehen ist, wählt der mobile Roboter bei dieser Konfiguration mittels der Funkbasisstations-Auswählmittel die Funkbasisstation aus, mit welcher an einer Startposition die Funkkommunikation aufgebaut werden kann und für welche der Funkumgebungszustand für den Bewegungsweg und für die Verbindungen zu der ausgewählten Funkbasisstation für die Kommunikation mit ihm in ausreichendem Maß aufrechterhalten werden kann.
Auf diese Weise kann sich der mobile Roboter ohne Verbindungsumschaltung zu einer anderen Funkbasisstation bewegen, da die Gefahr der Kommunikationsunterbrechung auf dem gesamten Bewegungsweg relativ gering ist.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein sechzehnter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner umfasst: Bewegungssteuerungsmittel zum Antreiben und Steuern eines Bewegungsmechanismus, damit sich der Roboter autonom bewegt; Überwachungsmittel zum Überwachen des Funkumgebungszustands; Suchmittel, um dann, wenn der überwachte Funkumgebungszustand ein Zustand unterbrochener Funkkommunikation wird, auf Grundlage der Gesamtfunkumgebungskarte eine Kommunikationswiederherstellungsposition zu suchen, an welcher die Funkkommunikation aufbaubar ist; und Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsmittel, um die Bewegungssteuerungsmittel zu instruieren, die Bewegung von der detektierten Position zu der von den Suchmitteln gefundenen Kommunikationswiederherstellungsposition zu steuern.
Bei dieser Konfiguration speichert der Roboter eine Funkumgebungskarte, bei welcher Kartendaten Gesamtfunkumgebungsdaten zugeordnet sind, die zuvor in den Funkumgebungskarten-Speichermitteln aus einer Mehrzahl von Funkumgebungsdaten gebildet worden sind. Folglich kann der mobile Roboter die Funkumgebung im Bewegungsbereich herausfinden. Die Gesamtfunkumgebungsdaten können mehrere Typen von Funkumgebungsdaten (beispielsweise die Funkintensität, das Grundrauschen, die Fehlerhäufigkeit, die Neuübertragungshäufigkeit und dergleichen) umfassen, wodurch Positionen, an welchen die Funkbasisstationen verbunden werden können, genauer angezeigt werden.
Der mobile Roboter detektiert seine momentane Position (seine Eigenposition) mittels der Eigenpositions-Detektionsmittel, welche die momentane Position des Roboters unter Verwendung eines Gyrosensors, eines GPS-(Global Positioning System)-Empfängers oder dergleichen detektieren.
Der mobile Roboter überwacht den Zustand der Funkumgebung mittels der Überwachungsmittel. Die Funkumgebung bezieht sich auf den Zustand der Funkwellen oder auf die Kommunikation bei der Funkkommunikation. Der Zustand der Funkwellen bezieht sich auf die Funkintensität, das Grundrauschen und dergleichen, und der Zustand der Kommunikation bezieht sich auf die Fehlerhäufigkeit, die Neuübertragungshäufigkeit und dergleichen. Auf Grundlage der Funkumgebung kann bestimmt werden, ob der Zustand der Funkkommunikation gut ist (zum Beispiel, ob die Funkkommunikation unterbrochen ist).
Wenn die Funkintensität beispielsweise unter einem vorbestimmten Referenzwert liegt, werden die über einer vorbestimmten Häufigkeitsanzahl liegende Neuübertragungshäufigkeit und dergleichen als Anzahl quantifiziert, und wird unter Verwendung der gewichteten Anzahl bestimmt, ob der Zustand der Funkkommunikation gut ist.
Falls der Funkumgebungszustand ein Zustand unterbrochener Funkkommunikation wird, sucht der mobile Roboter mittels der Suchmittel eine Kommunikationswiederherstellungsposition, an welcher die Funkkommunikation unter Bezugnahme auf die in der Funkumgebungskarte enthaltenen Funkumgebungsdaten aufbaubar ist.
Dann instruieren die-Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsmittel die Bewegungssteuerungsmittel, die Bewegung zu der Kommunikationswiederherstellungsposition zu steuern, und dadurch wird der Bewegungsmechanismus derart angetrieben, dass sich der mobile Roboter zu der Position bewegt, an welcher die Funkkommunikation aufbaubar ist.
Auf Grundlage des sechzehnten Gesichtspunkts sieht ein siebzehnter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Gesamtfunkumgebungskarte ferner eine Positionsinformation jeder der Funkbasistationen in Zuordnung zu den Gesamtfunkumgebungsdaten für jede der Funkbasisstationen aufweist, und wobei die Suchmittel umfassen: Basisstations-Suchmittel, um auf Grundlage der Gesamtfunkumgebungskarte nach sich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von seiner Eigenposition befindenden Funkbasisstationen zu suchen; und Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchmittel, um in der Reihenfolge von der seiner Eigenposition am nahesten liegenden eine der von den Basisstations-Suchmitteln gefundenen Funkbasisstationen auszuwählen, und um eine Position zu suchen, für welche die Gesamtfunkumgebungsdaten der ausgewählten Funkbasisstation eine vorbestimmte Referenzbedingung erfüllt und welche seiner Eigenposition am nahesten ist, um die gefundene Position als die Kommunikationswiederherstellungsposition zu nehmen.
Bei dieser Konfiguration speichert der mobile Roboter in der Funkumgebungskarte Positionsinformation jeder der Funkbasistationen in Zuordnung zu den Gesamtfunkumgebungsdaten für die Funkbasisstation. Bevor der Roboter mittels der Suchmittel eine Position sucht, an welcher Funkkommunikation aufbaubar ist, sucht er mittels der Basisstations-Suchmittel sich nach innerhalb eines vorbestimmten Abstands von seiner Eigenposition befindenden Funkbasisstationen. Auf diese Weise werden andere Funkbasisstationen, mit welchen wahrscheinlich keine Verbindung stattfindet, von solchen ausgeschlossen, die der späteren Suche unterzogen werden.
Dann wählt der mobile Roboter mittels der Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchmittel in der Reihenfolge von der seiner Eigenposition am nahesten liegenden eine der von den Basisstations-Suchmitteln gefundenen Funkbasisstationen aus und sucht eine Position, für welche die Gesamtfunkumgebungsdaten der ausgewählten Funkbasisstation eine vorbestimmte Referenzbedingung erfüllen und welche seiner Eigenposition am nahesten ist.
Selbst wenn eine Mehrzahl von Funkbasisstationen vorhanden ist, kann der mobile Roboter deshalb eine Position suchen, an welcher die Funkkommunikation gut ist, und kann sich auf kürzestem Weg dorthin bewegen, falls die Funkkommunikation unterbrochen ist. Falls eine Mehrzahl von Funkbasisstationen vorhanden ist, wählt der mobile Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung Funkbasisstationen auf Grundlage ihrer Abstände vorab aus, wodurch die für die Suche nach einer Kommunikationswiederherstellungsposition erforderliche Zeit verringert wird.
Auf Grundlage des sechzehnten Gesichtspunkts sieht ein achtzehnter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Bewegungssteuerungsmittel eine den Bewegungsmechanismus einschließende Antriebsstruktur steuern, um den Betrieb des Roboters zu steuern, ferner umfassend: Antennenbewegungs-Instruktionsmittel, um die Bewegungssteuerungsmittel zu instruieren, einen vorbestimmten Betrieb durchzuführen, um die Position oder die Richtung einer Funkwellen übertragenden und empfangenden Antenne dann zu ändern, wenn die Suchmittel einen Fehler beim Finden der Kommunikationswiederherstellungsposition bestimmen.
Wenn die Suchmittel die Kommunikationswiederherstellungsposition nicht finden können, ändert der mobile Roboter bei dieser Konfiguration mittels der Antennenbewegungs-Instruktionsmittel die Position oder die Richtung einer Antenne, wodurch die Art und Weise des Empfangs durch die Antenne geändert wird. Demzufolge kann die Position oder die Richtung der Antenne, mit welcher eine Funkkommunikation durchführbar ist, gesucht werden.
Selbst wenn die Suchmittel die Kommunikationswiederherstellungsposition nicht finden können, kann der mobile Roboter bei dieser Konfiguration die um ihn herum vorhandene Funkumgebung herausfinden. Demzufolge kann die Wahrscheinlichkeit eines Aufbaus der Funkkommunikation verbessert werden.
Auf Grundlage des sechzehnten Gesichtspunkts sieht ein neunzehnter Gesichtspunkt der vörliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner umfasst: Bezum Speichern einer Bewegungshistorie, die den Bewegungsweg anzeigt, auf welchem sich der mobile Roboter bewegt hat; und Zurückbewegungs-Instruktionsmittel, um die Bewegungssteuerungsmittel auf Grundlage der Bewegungshistorie zu instruieren, eine Bewegung auf dem Bewegungsweg zurück um ein vorbestimmtes Maß zu steuern, wenn die Suchmittel den Fehler beim Finden der Kommunikationswiederherstellungsposition bestimmen.
Bei dieser Konfiguration speichert der mobile Roboter in den Bewegungshistorie-Speichermitteln eine Bewegungshistorie, die den Bewegungsweg anzeigt, auf welchem sich der mobile Roboter bewegt hat, und die Positionsinformationen aus den Kartendaten einschließen kann. Mittels der Zurückbewegungs-Instruktionsmittel instruiert der mobile Roboter die Bewegungssteuerungsmittel, eine Bewegung auf dem Bewegungsweg zurück um ein vorbestimmtes Bewegungsmaß zu steuern, wenn die Suchmittel die Kommunikationswiederherstellungsposition nicht finden können. Demzufolge kann die Wahrscheinlichkeit eines Aufbaus der Funkkommunikation verbessert werden.
Selbst wenn die Suchmittel die Kommunikationswiederherstellungsposition nicht finden können, kann der mobile Roboter bei dieser Konfiguration ferner die um ihn herum vorhandene Funkumgebung herausfinden. Demzufolge wird die Wahrscheinlichkeit eines Aufbaus der Funkkommunikation verbessert
Auf Grundlage des sechzehnten Gesichtspunkts sieht ein zwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der femer umfasst: Bewegungsanhalte-Instruktionsmittel, um die Bewegungssteuerungsmittel zu instruieren, das Anhalten der Bewegung an der detektierten Eigenposition des Roboters zu steuern, wenn die Suchmittel den Fehler beim Finden der Kommunikationswiederherstellungsposition bestimmen.
Wenn die Suchmittel die Kommunikationswiederherstellungsposition nicht finden können, instruiert der mobile Roboter bei dieser Konfiguration mittels der Bewegungsanhalte-Instruktionsmittel die Bewegungssteuerungsmittel, das Anhalten der Bewegung an seiner Eigenposition zu steuern. Somit können unnötige Aktionen eingeschränkt werden, wenn die Funkkommunikation unterbrochen ist.
Wenn die Suchmittel keine Stelle finden können, an welcher die Funkkommunikation wiederhergestellt werden kann, stellt der mobile Roboter ferner die Bewegung ein, wodurch einer Person die Wiederherstellung erleichtert wird.
Auf Grundlage des sechzehnten Gesichtspunkts sieht ein einundzwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der femer umfasst: Verzögerungsinstruktionsmittel, um die Bewegungssteuerungsmittel zu instruieren, die Bewegungsgeschwindigkeit zu verzögern, wenn sich der von den Überwachungsmitteln überwachte Funkumgebungszustand unter einen vorbestimmten Referenzwert verschlechtert.
Wenn sich der von den Überwachungsmitteln überwachte Funkumgebungszustand unter einen vorbestimmten Referenzwert verschlechtert hat, instruiert der mobile Roboter bei dieser Konfiguration mittels der Verzögerungsinstruktionsmittel die Bewegungssteuerungsmittel, die Bewegungsgeschwindigkeit zu verzögern, wodurch die zum Aufbauen der Funkkommunikation benötigte Zeit sichergestellt wird.
Wenn sich der Funkumgebungszustand verschlechtert hat, verzögert der mobile Roboter daher die Bewegungsgeschwindigkeit. Somit kann die zum Aufbauen der Funkkommunikation benötigte Zeit sichergestellt werden und kann das Eintreten einer Kommunikationsunterbrechung verhindert werden.
Auf Grundlage des ersten Gesichtspunkts sieht ein zweiundzwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, der ferner umfasst: Funkintensitätsruckmeldungs-Steuerungsmittel zum Bestimmen, auf welchem aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Pegeln sich die Funkintensität an der Position des Roboters im Bewegungsbereich befindet, und zum Rückmelden des bestimmten Funkintensitätspegels nach außerhalb.
Auf Grundlage des zweiundzwanzigsten Gesichtspunkts sieht ein dreiundzwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel eine in einem Teil des Roboters an einer Ohrposition des Roboters vorgesehene Ohranzeigevorrichtung umfassen, sowie Ohranzeigevorrichtungs-Steuerungsmittel, um auf Grundlage des bestimmten Funkintensitätspegels das Leuchten der Ohranzeigevorrichtung zu steuern.
Bei dieser Konfiguration kann die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter den Funkintensitätspegel mittels des Leuchtzustands der Ohranzeigemittel nach außen anzeigen. Die Ohranzeigemittel können eine Beleuchtungseinrichtung sein, die ihren Leuchtzustand ändern kann, wie beispielsweise eine LED, die kleiner und kostengünstiger ist als Anzeigevorrichtungen, die Zeichen und Bilder anzeigen. Da die Ohranzeigemittel auf den Seiten und nicht vorne vorgesehen sind, verunstalten sie das Erscheinungsbild wahrscheinlich weniger, als wenn sie vorne vorgesehen wären. Wenngleich die Ohranzeigemittel von vorne gesehen nicht auffallen, können sie verschiedene Auslegungen annehmen. Ferner kann das Ein-/Aus-Blinken mit verschiedenen, der Anzahl der Funkintensitätspegel entsprechenden Helligkeitsgraden, Farben, Leuchtgrößen oder dergleichen kombiniert werden.
Auf Grundlage des dreiundzwanzigsten Gesichtspunkts sieht ein vierundzwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel auf Grundlage einer Funkintensitätskarte, die Informationen bezüglich der zuvor an jeder Position im Bewegungsbereich gemessenen Funkintensität anzeigt, den Funkintensitätspegel bestimmen.
Da die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter den Funkintensitätspegel auf Grundlage der zuvor erzeugten Funkintensitätskarte bestimmt, muss der Roboter bei dieser Konfiguration die Funkintensität nicht zwingend in Echtzeit messen. Daher muss der Roboter nicht zwingend mit einer Funkwellenintensitäts-Messvorrichtung versehen werden, wodurch die Anzahl seiner Bestandteile verringert wird. Zusätzlich zu einer Kostenverringerung kann die bei der Bewegung durch das Leichter-Werden benötigte Batterielademenge demzufolge verringert werden.
Auf Grundlage des dreiundzwanzigsten Gesichtspunkts sieht ein fünfundzwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel auf Grundlage einer momentanen Intensität der von der Funkbasisstation übertragenen Funkwellen den Funkintensitätspegel bestimmen.
Da der Funkintensitätspegel auf Grundlage der Intensität zum momentanen Zeitpunkt der Funkwellen bestimmt wird, kann die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter bei dieser Konfiguration mit Funkintensitätsänderungen aufgrund von äußeren Störungen im Bewegungsbereich genau umgehen. Die äußeren Störungen schließen die Anzahl von Robotern und Personen, offene/geschlossene Türen, angeordnete Gegenstände und dergleichen ein.
Auf Grundlage des dreiundzwanzigsten Gesichtspunkts sieht ein sechsundzwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel ferner Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsmittel umfassen, um gemäß dem Leuchtzustand der Ohranzeigevorrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters zu steuern und zu verringern, wenn bestimmt wird, dass der Funkintensitätspegel während der Bewegung des Roboters einen vorbestimmten, niedrigen Wert aufweist.
Bei dieser Konfiguration kann die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter mittels der Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsmittel die Geschwindigkeit des Roboters verringern, wenn der Funkintensitätspegel während der Bewegung des Roboters niedrig geworden ist. Auf diese Weise kann die Zeit, bis die Funkintensität noch niedriger wird, im Vergleich zu dem Fall verlängert werden, in welchem die Bewegungsgeschwindigkeit nicht geändert wird. Die Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit schließt das Anhalten der Bewegung ein. Selbst wenn sich in der Nähe des Roboters befindende Personen den Leuchtzustand der Ohranzeigemittel nicht bemerken würden, könnten sie dennoch detektieren, dass die Funkintensität niedriger geworden ist.
Auf Grundlage des sechsundzwanzigsten Gesichtspunkts sieht ein siebenundzwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung den mobilen Roboter vor, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel ferner Sprachmeldungs-Steuerungsmittel umfassen, um bei der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit mittels der Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsmittel die Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit mittels Sprache zu melden.
Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit mittels der Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsmittel verringert wird, kann die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter bei dieser Konfiguration die Sprachmeldungs-Steuerungsmittel dazu veranlassen, dies mittels Sprache zu melden. Deswegen kann eine sich in der Nähe des Roboters befindende Person den Grund der Verzögerung des Roboters leicht detektieren. Der Roboter kann mittels Sprache melden, dass die Funkintensität niedriger geworden ist. Auf diese Weise kann eine sich in der Nähe des Roboters befindende Person leicht detektieren, dass die Funkintensität niedriger geworden ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine sich in der Nähe des Roboters befindende Person den Funkumgebungszustand des Roboters detektieren.
Ein achtundzwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sieht eine Steuerungsvorrichtung für einen mobilen Roboter gemäß Anspruch 28 vor.
Der Roboter kommuniziert über eine oder mehrere mit einem Organisationscomputer verbundene Funkbasisstationen über Funk mit dem Organisationscomputer und bewegt sich unter Verwendung von Kartendaten eines Bewegungsbereichs autonom in dem Bewegungsbereich. Die Steuerungsvorrichtung enthält: Funkkommunikationsmittel, um über Funk mit jeder der Funkbasisstationen zu kommunizieren; Funkumgebungs-Detektionsmittel, um mehrere Typen von Funkumgebungsdaten einschließlich der Funkintensität eines von den Funkkommunikationsmitteln erhaltenen Signals bei der Funkkommunikation mit der Funkbasisstation zu detektieren, wobei die Daten den Gütegrad einer Funkumgebung der Funkkommunikation anzeigen; Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsmittel zum Wichten der mehreren Typen von Funkumgebungsdaten mit vorbestimmten Gewichten und zum Berechnen vom Gesamtfunkumgebungsdaten aus den Ergebnissen des Wichtens; Eigenpositions-Detektionsmittel zum Detektieren einer Eigenposition des Roboters im Bewegungsbereich; Speichermittel zum Speichern von Kartendaten des Bewegungsbereichs; und Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmittel zum Erzeugen einer Gesamtfunkumgebungskarte für die Funkbasisstation, indem die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln beim Detektieren der Funkumgebungsdaten detektierten Position in die in den Speichermitteln gespeicherten Kartendaten geschrieben werden.
Auf Grundlage des achtundzwanzigsten Gesichtspunkts sieht ein neunundzwanzigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die Steuerungsvorrichtung vor, die femer umfasst: Bewegungssteuerungsmittel zum Antreiben und Steuern eines Bewegungsmechanismus, damit sich der Roboter unter Verwendung der Gesamtfunkumgebungskarte autonom zu einer vom Organisationscomputer festgelegten Zielposition bewegt; Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel, um die Bewegungssteuerungsmittel bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit zu instruieren; und Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel zum Bestimmen einer Maximalbewegungsgeschwindigkeit für einen Bewegungsweg, der auf Grundlage der Funkumgebungsdaten und der zuvor den Funkumgebungsdaten zugeordneten Maximalbewegungsgeschwindigkeit durch die von den Eigenpositions-Detektionsmitteln vor dem Bewegungsbeginn detektierten Eigenposition des Roboters und die Zielposition entschieden wird, wobei die Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel die Bewegungssteuerungsmittel bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit instruieren, die nicht höher ist als eine von den Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmitteln bestimmte Maximalbewegungsgeschwindigkeit.
Bei dieser Konfiguration bestimmt die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter mittels der Maximalbewegungsgeschwindigkeit-Bestimmungsmittel eine Maximalbewegungsgeschwindigkeit für einen Bewegungsweg, der durch seine Eigenposition, d.h. eine Startposition, die mittels der Eigenpositions-Detektionsmittel vor dem Bewegungsbeginn detektiert worden ist, und der vom Organisationscomputer festgelegten Zielposition entschieden worden ist, und zwar auf Grundlage der Funkumgebungsdaten (z.B. der Funkintensität) des Bewegungswegs in der Funkumgebungskarte und der zuvor den Funkumgebungsdaten zugeordneten Maximalbewegungsgeschwindigkeit. Die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter kann die Bewegungssteuerungsmittel mittels der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel instruieren, die Bewegung auf eine Bewegungsgeschwindigkeit zu steuern, die nicht höher ist als die Maximalbewegungsgeschwindigkeit, und die Bewegungssteuerungsmittel treiben einen Bewegungsmechanismus für den Roboter derart an, dass dieser sich mit der mittels der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel festgelegten Geschwindigkeit bewegt.
Auf diese Weise kann die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter den Roboter derart steuern, dass er sich mit der Bewegungsgeschwindigkeit bewegt, wobei die obere Grenze vom Funkumgebungszustand des Bewegungswegs abhängt.
Da der mobile Roboter die in Abhängigkeit vom Funkumgebungszustand der Kommunikation mit der Funkbasisstation begrenzte Bewegungsgeschwindigkeit aufweist, wird bei dieser Struktur das Eintreten einer Kommunikationsunterbrechung während der Bewegung verhindert.
Auf Grundlage des achtundzwanzigsten Gesichtspunkts sieht ein dreißigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter vor, die ferner umfasst: Funkumgebungskarten-Speichennittel zum Speichem einer Gesamtfunkumgebungskarte, um Gesamtfunkumgebungsdaten einschließlich einer Mehrzahl von Typen von Funkumgebungsdaten bezüglich der Funkumgebung im Bewegungsbereich Kartendaten des Bewegungsbereichs zuzuordnen; Bewegungssteuerungsmittel zum Antreiben und Steuern eines Bewegungsmechanismus, damit sich der Roboter auf Grundlage einer von einer Basisstation übertragenen Aufgabe unter Verwendung der Gesamtfunkumgebungskarte autonom bewegt; Überwachungsmittel zum Überwachen des Funkumgebungszustands; Suchmittel, um dann, wenn der überwachte Funkumgebungszustand ein Zustand unterbrochener Funkkommunikation wird, auf Grundlage der Gesamtfunkumgebungskarte eine Kommunikationswiederherstellungsposition zu suchen, an welcher die Funkkommunikation wieder herstellbar ist; und Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsmittel, um die Bewegungssteuerungsmittel zu instruieren, die Bewegung von der detektierten Eigenposition des Roboters zu der von den Suchmitteln gefundenen Kommunikationswiederherstellungsposition zu steuern.
Bei dieser Konfiguration detektiert die Steuerungsvorrichtung seine momentane Position (seine Eigenposition) mittels der Eigenpositions-Detektionsmittel, welche die momentane Position des mobilen Roboters unter Verwendung beispielsweise eines Gyrosensors, eines GPS-(Global Positioning System)-Empfängers oder dergleichen detektiert.
Die Steuerungsvorrichtung überwacht mittels der Überwachungsmittel den Funkumgebungszustand. Die Funkumgebung kann die Funkintensität, die Fehlerhäufigkeit, die Neuübertragungshäufigkeit und dergleichen umfassen. Auf Grundlage der Funkumgebung kann bestimmt werden, ob der Funkumgebungszustand gut ist.
Falls die Funkumgebung ein Zustand unterbrochener Funkkommunikation wird, sucht die Steuerungsvorrichtung mittels der Suchmittel nach einer Kommunikationswiederherstellungsposition, an welcher die Funkkommunikation aufbaubar ist, wobei sie sich auf die in der Funkumgebungskarte enthaltenen Funkumgebungsdaten bezieht.
Dann instruiert die Steuerungsvorrichtung mittels der Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsmittel die Bewegungssteuerungsmittel, die Bewegung zur Kommunikationswiederherstellungsposition zu steuern, und wird der Bewegungsmechanismus dadurch derart angetrieben, dass sich der mobile Roboter zu der Position bewegt, an welcher die Funkkommunikation aufbaubar ist.
Auf Grundlage des achtundzwanzigsten Gesichtspunkts sieht ein einunddreißigster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter vor, die ferner umfasst: Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel zum Bestimmen, auf welchem aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Pegeln sich die Funkintensität an der Position des Roboters im Bewegungsbereich befindet, und zum Rückmelden des bestimmten Funkintensitätspegels nach außerhalb.
Bei dieser Konfiguration kann die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter mittels der Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel den Funkintensitätspegel in Echtzeit rückmelden, der sich gemäß der Position des Roboters während der Bewegung des Roboters ändert. Die Funkintensität an der Position des Roboters kann vor der Bewegung oder während der Bewegung gemessen werden. Es kann zwei oder mehr Funkintensitätspegel geben. Das Verfahren des Rückmeldens des Funkintensitätspegels schließt ein Verfahren des Anzeigens auf einer Anzeigevorrichtung ein, ein Verfahren der Sprachausgabe mittels einer Sprachausgabevorrichtung und eine Kombination derselben. Die Anzeigevorrichtung schließt beispielsweise einen Illuminator, eine Zeichenanzeigevorrichtung und eine Bildanzeigevorrichtung ein. Die Sprachausgabe aus der Sprachausgabevorrichtung schließt einen Summton, einen digitalen Wampiepston und eine Sprachdurchsage ein.
Figurenliste
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, wobei in den Zeichnungen:

1 ein Konfigurationsdiagramm ist, welches ein Mobilroboter-Steuerungssystem gemäß der ersten bis dritten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A und 2B Perspektivansichten sind, welche die Art und Weise darstellen, wie sich der Roboter dieser Ausführungsform bewegt, wobei 2A den Zustand zeigt, in welchem sich der Roboter in einem normalen Teil eines Bewegungsbereichs bewegt, und 2B den Zustand zeigt, in welchem sich der Roboter in einem mit einer Markierung versehenen Unterbereich bewegt;
3 eine Seitenansicht ist, die das Erscheinungsbild des Roboters der 1,2 und 47 schematisch zeigt;
4 eine Perspektivansicht ist, welche die Antriebsstruktur des Roboters von 3 schematisch zeigt;
5 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration eines Roboters gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration einer Funkkommunikationseinheit von 5 zeigt;
7 eine Ansicht zum Erläutern der Gesamtfunkumgebungsdaten der ersten bis dritten Ausführungsformen ist;
8 eine Durchsichtansicht eines Rumpfs des Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
9 ein Blockdiagramm ist, welches hauptsächlich die Konfiguration einer in 5 gezeigten Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung zeigt;
10 ein Flussdiagramm der Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung (Steuern des Umschaltens zwischen der Schlitzlichtausstrahlung und der Infrarotausstrahlung) des Roboters ist;
11A und 11B Beispiele von Kartendaten und einer Gesamtfunkumgebungskarte zeigen, wobei 11A Kartendaten (Stockwerkkarte) zeigt und 11 B eine Gesamtfunkumgebungskarte zeigt;
12 eine Darstellung ist, welche die Art und Weise zeigt, wie eine Person den Roboter an seiner Hand führt;
13 ein Flussdiagramm ist, welches den Vorgang des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte zeigt, wobei der Roboter von der Person an seiner Hand zu einer Messposition geführt wird;
14 ein Flussdiagramm ist, welches den Vorgang des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte zeigt;
15A und 15B die Art und Weise darstellen, wie für den sich allein in einem Bewegungsbereich bewegenden Roboter Messpositionen festgelegt werden, um dort Funkumgebungsdaten zu messen, wobei 15A Positionen zeigt, an welchen Markierung vorgesehen sind, und 15B ein Beispiel der Gesamtfunkumgebungskarte zeigt, die auf Grundlage der an den Markierungspositionen gemessenen Gesamtfunkumgebungsdaten erzeugt worden ist;
16 ein Flussdiagramm ist, welches den Vorgang des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte mittels Messen von Funkumgebungsdaten an den festgelegten Markierungspositionen zeigt;
17 ein Flussdiagramm ist, welches die Einzelheiten des Schritts des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte von 16 zeigt;
18A und 18B die Art und Weise des Festlegens von Positionen zum Messen von Funkumgebungsdaten zeigen, wobei 18A ein Beispiel zeigt, wie diese Positionen auf einem Gitter festgelegt werden, und 18B ein Beispiel zeigt, wie einzelne Messpunkte zusätzlich einzeln festgelegt werden;
19A und 19B ein Beispiel der Gesamtfunkumgebungskarte zeigen, wobei 19A eine mittels Festlegen von Messpositionen im Gitter erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte ist und 19B eine Gesamtfunkumgebungskarte mit einem Format zur Anzeige an einen Benutzer ist;
20A und 20B die Art und Weise darstellen, wie der Roboter eine Funkbasiseinheit zur Verbindung mit derselben auswählt, wobei 20A die Art und Weise darstellt, wie aus der Gesamtfunkumgebungskarte für eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten eine Optimalfunkbasiseinheitskarte erzeugt wird, und 20B die Art und Weise darstellt, wie der Roboter aus einer Mehrzahl von optimalen Funkbasiseinheiten eine Funkbasiseinheit zur Verbindung mit derselben auswählt;
21 ein Flussdiagramm ist, welches den Vorgang des Verwendens der Gesamtfunkumgebungskarte zeigt;
22 ein Flussdiagramm ist, welches den Vorgang des Aktualisierens der Gesamtfunkumgebungskarte während der Durchführung einer Aufgabe zeigt;
23 ein Flussdiagramm ist, welches den Vorgang des Aktualisierens der Gesamtfunkumgebungskarte während der Durchführung einer Aufgabe zeigt;
24A und 24B die Art und Weise darstellen, wie der Roboter Bilder seiner Umgebung aufnimmt, wobei 24A die Art und Weise darstellt, wie der Roboter Umgebungsbilder aufnimmt, während er seine Ausrichtung ändert, und 24B (oben) eine Aufnahmeposition in einer Stockwerkkarte zeigt und (unten) an der Aufnahmeposition aufgenommene Umgebungsbilder zeigt;
25 ein Blockdiagramm eines Roboters gemäß der zweiten Ausführungsform ist;
26A und 26B die Inhalte der Funkumgebungskarte zeigen, wobei 26A eine Stockwerkkarte ist, die ein Beispiel von Kartendaten visuell zeigt, und 26B ein Beispiel der Funkumgebungskarte ist;
27A bis 27C die Art und Weise des Erzeugens einer Optimalfunkbasiseinheitskarte darstellen;
28 ein Diagramm ist, welches ein beispielhaftes Verhältnis zwischen der Funkumgebung und der Maximalbewegungsgeschwindigkeit zeigt;
29 ein Blockdiagramm einer in 25 gezeigten Funkkommunikationseinheit ist;
30 ein Blockdiagramm einer Hauptsteuerungsvorrichtung ist;
31A ein Beispiel eines Verbindungsumschaltungsmusters ist, bei welchem die Funkumgebung auf einem Bewegungsweg Priorität hat;
31B ein Beispiel eines Verbindungsumschaltungsmusters ist, bei welchem die Vermeidung der Verbindungsumschaltung Priorität hat;
32A bis 32E ein Beispiel von Funkumgebungskarten und einer Optimalfunkbasiseinheitskarte zeigen;
33A bis 33F die Art und Weise darstellen, wie unter Verwendung der Funkumgebungskarten und der Funkbasiseinheitskarte von 32 ein Verbindungsumschaltungsmuster für den Bewegungsweg gesucht wird;
34A bis 34C die Bewegungsrichtung des Roboters und die Änderung in der Funkumgebung in einer Funkumgebungskarte darstellen, wobei 34A ein Beispiel einer Funkumgebungskarte zeigt, 34B eine Richtung zeigt, in welcher sich die Funkumgebung verbessert, und 34C eine Richtung zeigt, in welcher sich der Funkumgebungszustand mindert;
35 ein Flussdiagramm ist, welches einen Betrieb zeigt, bei welchem der Roboter die Maximalbewegungsgeschwindigkeit festsetzt und eine Bewegungsaufgabe durchführt;
36 ein Flussdiagramm ist, welches den Vorgang des Festsetzens der Maximalbewegungsgeschwindigkeit zeigt;
37 ein Flussdiagramm ist, welches den Vorgang des Suchens eines Verbindungsumschaltungsmusters zum Bewegen zeigt, wobei der Gütegrad der Funkumgebung Priorität hat;
38 ein Flussdiagramm ist, welches den Vorgang des Suchens eines Verbindungsumschaltungsmusters zum Bewegen zeigt, wobei die Vermeidung der Verbindungsumschaltung Priorität hat;
39A ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration eines mobilen Roboters gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
39B ein Blockdiagramm ist, welches die funktionale Konfiguration einer in 39A gezeigten Hauptsteuerungsvorrichtung zeigt;
40A bis 40D schematische Ansichten sind, die Beispiele des Betriebs des mobilen Roboters zeigen, der die Position oder Richtung seiner Antenne ändert;
41 ein Diagramm ist, welches ein Verhältnis zwischen dem Abstand von einer Funkbasiseinheit und dem Gesamtfunkumgebungsdatenwert zeigt;
42 ein Flussdiagramm ist, welches den Gesamtbetrieb des mobilen Roboters aufgrund der Änderung in der Funkumgebung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
43 ein Flussdiagramm ist, welches zeigt, wie der mobile Roboter gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Funkkommunikation unter Verwendung der Funkumgebungskarte nach einer Unterbrechung wiederherstellt;
44 ein Flussdiagramm ist, welches zeigt, wie der mobile Roboter gemäß der dritten-Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Funkkommunikation mittels Bewegen der Antenne nach einer Unterbrechung wiederherstellt;
45 ein Flussdiagramm ist, welches zeigt, wie der mobile Roboter gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Funkkommunikation unter Verwendung einer Bewegungshistorie nach einer Unterbrechung wiederherstellt;
46 ein Flussdiagramm ist, welches zeigt, wie der an seiner Hand geführte, mobile Roboter gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Funkkommunikation nach einer Unterbrechung wiederherstellt;
47 ein Konfigurationsdiagramm eines einen Roboter einschließenden Führungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
48A und 48B ein Beispiel eines im Führungssystem von 47 verwendeten Führungsbereichs darstellen, wobei 48A eine Draufsicht des Führungsbereichs ist und 48B die Funkintensität im Führungsbereich zeigt;
49A und 49B Darstellungen sind, die ein Beispiel des Kopfs des in 47 gezeigten Roboters zeigen, wobei 49A eine Vorderansicht desselben ist und 49B eine von links gesehene Seitenansicht ist;
50 ein Blockdiagramm ist, welches ein Beispiel der Konfiguration des Roboters von 47 zeigt;
51A und 51 B die Anzeigezustände der Ohranzeigeabschnitte von 49 darstellen, wobei 51A den Fall zeigt, in welchem die Funkintensität bei oder über 70% liegt, 51B den Fall zeigt, in welchem die Funkintensität bei oder über 50%, aber unter 70% liegt, und 51C den Fall zeigt, in welchem die Funkintensität unter 50% liegt;
52 ein Diagramm ist, welches ein Beispiel des Verhältnisses zwischen dem Abstand von der Funkbasisstation von 47 und der Funkintensität zeigt;
53 ein Flussdiagramm ist, welches ein Beispiel des Betriebs des Roboters von 47 zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die beste Art und Weise der Ausführung der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Hierin bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente, wobei deren doppelte Beschreibung entfällt.
«Konfiguration des Mobilroboter-Steuerungssystems»
<Konfiguration des Systems>
Zuerst wird ein Mobilroboter-Steuerungssystem A gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt das Mobilroboter-Steuerungssystem der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Mobilroboter-Steuerungssystem A einen oder mehrere mobile Roboter R, die in einem Bewegungsbereich (Fortbewegungsbereich) angeordnet sind, um darin eine Aufgabe auszuführen, einer in dieser Ausführungsform (hinfort kurz als Roboter bezeichnet); eine oder mehrere Funkbasiseinheiten 1 (Funkbasisstationen), die mittels Funk mit dem Roboter R verbunden sind, zwei Funkbasiseinheiten 1A, 1B (1) in dieser Ausführungsform; einen Organisationscomputer 3, der über ein Netzwerk 4 mit den Funkbasiseinheiten 1 verbunden ist; und einen Speicher 5 und ein Terminal 7, die über das Netzwerk 4 mit dem Organisationscomputer 3 verbunden (kommunikativ gekoppelt) sind.
Der mobile Roboter R ist in einem Bewegungsbereich (Bewegungsraum) angeordnet, um darin eine Aufgabe auszuführen, und bewegt sich in diesem Bewegungsbereich derart autonom, dass er gemäß einem Aufgabenausführungsbefehlssignal eine Aufgabe ausführt, wie beispielsweise das Transportieren eines Gegenstands oder das Führen eines Besuchers. Die Funkbasiseinheiten 1 sind in diesem Bewegungsbereich an derartigen Stellen angeordnet, dass sie den gesamten Bewegungsbereich abdecken.
Die Funkbasiseinheiten 1 (1A, 1B) (Funkbasisstationen) sind Kommunikationseinheiten für den mit dem Roboter R kommunizierenden Organisationscomputer 3 und können durch Funk-LAN-Basisstationen verkörpert sein, die beispielsweise IEEE 802.11b, IEEE 802.11g oder IEEE 802.11a entsprechen. Oder es können Funkkommunikationsvorrichtungen anderer Standards verwendet werden, wie beispielsweise -Bluetooth (eingetragene Marke).
Falls eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 im Bewegungsbereich angeordnet ist, ist der Roboter R dazu konfiguriert umzuschalten, um mit einer Funkbasiseinheit 1 verbunden zu sein, deren Funkumgebung einen guten Zustand für die Kommunikation mit dem Organisationscomputer 3 aufweist.
Damit der Roboter R auf Grundlage von nachstehend beschriebenen, vom Terminal 7 eingegebenen Aufgabendaten eine Aufgabe ausführt, generiert der Organisationscomputer 3 ein Aufgabenausführungsbefehlssignal, welches den Inhalt der Aufgabe einschließt, und gibt dieses an den Roboter R aus. Diese Aufgabendaten sind Daten bezüglich der Aufgabe, die der Roboter R ausführen muss, und schließen beispielsweise Informationen über den Anforderer und den Auslieferungszielort eines zu transportierenden Gegenstands ein, Informationen über den Zielort eines zu führenden Besuchers und über den Besucher oder dergleichen.
Ferner organisiert der Organisationscomputer 3 die Eingabe in den Speicher 5 und die Ausgabe aus demselben, überträgt Kartendaten und eine im Speicher 5 gespeicherte Gesamtfunkumgebungskarte an den Roboter R und speichert eine Gesamtfunkumgebungskarte und vom Roboter R erhaltene Bilddaten im Speicher 5, um diese den Kartendaten zuzuordnen.
Der Organisationscomputer 3 kann beispielsweise von einem Mehrzweck-PC (Personal-Computer) verkörpert sein.
Der Speicher 5 speichert Kartendaten des Bewegungsbereichs, in welchem sich der Roboter R zum Ausführen einer Aufgabe bewegt, eine den Kartendaten zugeordnete Gesamtfunkumgebungskarte, Bilddaten und dergleichen. Die Kartendaten, wie beispielsweise die Stockwerkkarte jedes Stockwerks, werden vorab derart im Speicher 5 gespeichert, dass sie dem Bewegungsbereich zugeordnet sind. Die Eingabe und die Ausgabe (Schreiben und Lesen) in den und aus dem Speicher 5 werden vom Organisationscomputer 3 organisiert.
Der Speicher 5 kann beispielsweise von einer Festplatte-Vorrichtung, einer optische Ptatte-Vorrichtung, einer Halbleiterspeicher-Vorrichtung oder dergleichen verkörpert sein.
Das Terminal 7 ist eine Eingabevorrichtung zum Eingeben von Aufgabendaten in den Organisationscomputer 3 und kann von einem Laptop-Computer, einem PHS oder dergleichen verkörpert sein. Außerdem ist das Terminal 7 eine Anzeigevorrichtung, welche die vom Roboter R erhaltene Gesamtfunkumgebungskarte für die Anzeige in ein leicht anschaubares Format umwandelt, und die Bilddaten anzeigt.
Man beachte, dass der Organisationscomputer 3, der Speicher 5, das Terminal 7 und die Funkbasiseinheiten 1 nicht zwingend über das Netzwerk 4 verbunden sein müssen, sondern eine Struktur aufweisen können, in welcher diese insgesamt oder teilweise integriert sein können.
Mit Bezug auf die 2A und 2B wird als Nächstes die Art und Weise beschrieben, wie der Roboter R dieser Ausführungsform während der Bewegung ein Hindernis und Markierungen für Detektionspositionen detektiert, wobei die Markierungen im Bewegungsbereich an geeigneten Stellen angeordnet sind.
Die 2A und 2B sind Perspektivansichten, welche die Art und Weise darstellen, wie sich der Roboter dieser Ausführungsform bewegt. 2A zeigt den Zustand, in welchem sich der Roboter in einem normalen Teil des Bewegungsbereichs bewegt, und 2B zeigt den Zustand, in welchem sich der Roboter in einem mit einer Markierung versehenen Unterbereich bewegt.
Wie in den 2A und 2B gezeigt, strahlt dieser Roboter R Laserschlitzlicht oder Infrarotstrahlen aus, um den Flächenzustand zu überprüfen und um eine Markierung M oder dergleichen zu suchen, wenn er sich autonom im Bewegungsbereich, wie beispielsweise in einem Büro oder einem Flur, bewegt, um eine Aufgabe, wie beispielsweise die Auslieferung von Dokumenten, auszuführen.
Das heißt, dass der Roboter R herausfindet, wo er sich im Bewegungsbereich bewegt, und dass er, wenn er sich im normalen Teil des Bewegungsbereichs befindet, auf die Fläche Laserschlitzlicht (hinfort kurz „Schlitzlicht“ genannt) ausstrahlt, um zu delektieren, ob in oder auf der Fläche Stufen, Wellen oder Hindernisse vorhanden sind, und dass er, wenn sich im mit einer Markierung versehenen Unterbereich befindet, auf die Fläche Infrarot ausstrahlt, um die Markierung M zu detektieren und um seine Eigenposition zu berichtigen.
Die Markierung M ist aus reflektierendem Material gefertigt, welches Infrarot zurückreflektiert, und ist im Bewegungsbereich an vorbestimmten Stellen, wie beispielsweise vor einer Tür, vorgesehen. Die Markierung M kann vorzugsweise zum Beispiel durchsichtig oder äußerst klein sein, um den Anblick im Bewegungsbereich nicht zu verunstalten. Wie in 2 gezeigt, bilden in der vorliegenden Ausführungsform ferner drei reflektierende Glieder eine Markierung M und ist in der Fläche ein Satz von zwei Markierungen M vorgesehen. Jede Markierung M weist Positionsdaten auf, die im Speicher 5 und in einem nachstehend beschriebenen Speicher 190 im Roboter R in einer derartigen Form gespeichert sind, dass sie in den Kartendaten eingeschlossen sind.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die vom Roboter R beobachteten Markierungen M in der Form eines Satzes von zwei Markierungen M verwendet, von denen jede aus drei Gliedern gebildet ist, wobei deren Bildung jedoch nicht darauf beschränkt ist, sondern je nach Bedarf auch in einer anderen Form gestaltet sein kann. Sie können beispielsweise in einer durchgehenden Linie oder in einer gepunkteten Linie auf der Fläche angeordnet sein.
<Erscheinungsbild des Roboters>
Als Nächstes wird das Erscheinungsbild des Roboters R gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In der untenstehenden Beschreibung wird angenommen, dass sich eine X-Achse in der Rückwärts-Vorwärts-Richtung des Roboters R befindet, dass sich eine Y-Achse in der Rechts-Links-Richtung befindet und dass sich eine Z-Achse in der Aufwärts-Richtung befindet (siehe 3).
Der Roboter R gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist ein sich autonom bewegender, auf zwei Füßen gehender Roboter. Dieser Roboter R führt in Antwort auf ein vom Organisationscomputer 3 erhaltenes Ausführungsbefehlssignal eine Aufgabe aus.
3 ist eine Seitenansicht, die das Erscheinungsbild des Roboters R der 1, 2 schematisch zeigt. Wie in 3 gezeigt, steht und bewegt sich (geht und läuft) der Roboter R wie ein Mensch auf zwei Beinen R1 (nur eines ist gezeigt), umfasst einen Rumpf R2, zwei Arme R3 (nur einer ist gezeigt) und einen Kopf R4 und bewegt sich autonom. Ferner ist auf dem Rücken (Rücken des Rumpfs R2) des Roboters R ein Steuerungsvorrichtung-Montageteil R5 vorgesehen, welches den Betrieb der Beine R1, des Rumpfs R2, der Arme R3 und des Kopfs R4 steuert, während dieses vom Roboter auf dem Rücken getragen wird. Zudem ist im Kopf R4 eine Antenne zum Übertragen und Empfangen von Funkwellen für die nachstehend beschriebene Funkkommunikation vorgesehen.
<Antriebsstruktur des Roboters>
Als Nächstes wird die Antriebsstruktur des Roboters beschrieben. 4 ist eine Perspektivansicht, welche die Antriebsstruktur des Roboters von 3 schematisch zeigt. Die Gelenke von 4 sind mittels Elektromotoren dargestellt, welche die Gelenke antreiben.
<Beine R1>
Wie in 4 gezeigt, umfassen die linken und rechten Beine R1 jeweils sechs Gelenke 11L bis 16L oder 11R bis 16R. Die linken und rechten 12 Gelenke schließen dort Gabelgelenke 11R, 11L (Gelenke der Beine R1 und des Rumpfs R2) ein, wo die Beine um die Z-Achse schwenken (wobei R rechts und L links anzeigt, was hinfort weggelassen werden kann); um eine Nickachse (Y-Achse) schwenkende Gabelgelenke 12R, 12L; um eine Rollachse (X-Achse) schwenkende Gabelgelenke 13R, 13L; um die Nickachse (Y-Achse) schwenkende Kniegelenke 14R, 14L; um die Nickachse (Y-Achse) schwenkende Knöchelgelenke 15R, 15L; und um die Rollachse (X-Achse) schwenkende Knöchelgelenke 16R, 16L. Unter den Beinen R1 sind Füße 17R, 17L befestigt.
Somit umfasst das Bein R1 die Gabelgelenke 11R(L), 12R(L), 13R(L), das Kniegelenk 14R(L) und die Knöchelgelenke 15R(L), 16R(L). Die Gabelgelenke 11R(L) bis 13R(L) und das Kniegelenk 14R(L) sind mittels einer Oberschenkelverbindung 51R, 51L miteinander verbunden; und das Kniegelenk 14R(L) und die Knöchelgelenke 15R(L), 16R(L) sind mittels einer Unterschenkelverbindung 52R, 52L miteinander verbunden.
<Rumpf R2>
Wie in 4 gezeigt, ist der Rumpf R2 der Körper des Roboters R und ist dieser an die Beine R1, die Arme R3 und den Kopf R4 gekoppelt. Das heißt, dass der Rumpf R2 (obere Verbindung 53) über die Gabelgelenke 11R(L) bis 13R(L) an die Beine R1 gekoppelt ist. Ferner ist der Rumpf R2 über nachstehend beschriebene Schultergelenke 31R(L) bis 33R(L) an die Arme R3 gekoppelt. Desweiteren ist der Rumpf R2 über nachstehend beschriebene Nackengelenke 41, 42 an den Kopf R4 gekoppelt.
Und noch weiter weist der Rumpf R2 ein Gelenk 21 auf, an welchem der Oberkörper um die Z-Achse schwenkt.
<Arme R3>
Wie in 4 gezeigt, umfassen die linken und rechten Arme R3 jeweils sieben Gelenke 31L bis 37L oder 31R bis 37R. Die linken und rechten 14 Gelenke schließen um die Nickachse (Y-Achse) schwenkende Schultergelenke 31R, 31L der Schulter (Gelenke des Rumpfs R2 und der Arme R3) ein; um die Rollachse (X-Achse) schwenkende Schultergelenke 32R, 32L der Schulter; Schultergelenke 33R, 33L, und zwar dort, wo die Arme um die Z-Achse schwenken; um die Nickachse (Y-Achse) schwenkende Ellbogengelenke 34R, 34L des Ellbogens; Armgelenke 35R, 35L, und zwar dort, wo die Handwurzeln um die Z-Achse schwenken; um die Nickachse (Y-Achse) schwenkende Handwurzelgelenke 36R, 36L der Handwurzel; und um die Rollachse (X-Achse) schwenkende Handwurzelgelenke 37R, 37L der Handwurzel. Ferner sind an den Enden der Arme R3 Hände 71 R, 71L befestigt.
Das heißt, dass die Arme R3 die Schultergelenke 31R(L), 32R(L), 33R(L), das Ellbogengelenk 34R(L), das Armgelenk 35R(L) und die Handwurzelgelenke 36R(L), 37R(L) umfassen. Die Schultergelenke 31R(L) bis 33R(L) und das Ellbogengelenk 34R(L) sind mittels einer Oberarmverbindung 54R(L) miteinander verbunden; und das Ellbogengelenk 34R(L) und die Handwurzelgelenke 36R(L), 37R(L) sind mittels einer Unterarmverbindung 55R(L) miteinander verbunden.
<Kopf R4>
Wie in 4 gezeigt, umfasst der Kopf R4 ein um die Y-Achse schwenkendes Nackengelenk 41 (Gelenk des Kopfs R4 und des Rumpfs R2) und ein um die Z-Achse schwenkendes Nackengelenk 42. Das Nackengelenk 41 ist zum Festsetzen des Neigungswinkels des Kopfs R4 vorgesehen, und das Nackengelenk 42 ist zum Festsetzen des Schwenkwinkels des Kopfs R4 vorgesehen.
Bei dieser Konfiguration sind den linken und rechten Beinen R1 insgesamt 12 Freiheitsgrade gegeben und kann den Beinen R1 in der Bewegung dadurch eine gewünschte Bewegung verliehen werden, dass die 12 Gelenke 11R bis 16R, 11L bis 16L derart zu geeigneten Winkeln angetrieben werden, dass sich der Roboter R nach Wunsch in einem dreidimensionalen Raum bewegen kann. Den linken und rechten Armen R3 sind insgesamt 14 Freiheitsgrade gegeben, und der Roboter R kann mittels Antreiben der 14 Gelenke 31R bis 37R, 31L bis 37L zu geeigneten Winkeln nach Wunsch arbeiten.
Außerdem ist zwischen den Knöchelgelenken 15R(L), 16R(L) und dem Fuß 17R(L) ein wohlbekannter Sechsachsen-Kraftsensor 61R(L) vorgesehen. Der Sechsachsen-Kraftsensor 61R(L) detektiert drei Richtungskomponenten Fx, Fy, Fz der Bodenreaktion, die vom Boden aus auf den Roboter R wirkt, und Momentkomponenten Mx, My, Mz in den drei Richtungen.
Desweiteren ist zwischen den Handwurzelgelenken 36R(L), 37R(L) und der Hand 71R(L) ein wohlbekannter Sechsachsen-Kraftsensor 62R(L) vorgesehen. Der Sechsachsen-Kraftsensor 62R(L) detektiert drei Richtungskomponenten Fx, Fy, Fz der Reaktion, die auf die Hand 71R(L) des Roboters R wirkt, und drei Richtungs-Momentkomponenten Mx, My, Mz.
Und noch weiter ist im Rumpf R2 ein Neigungssensor 63 vorgesehen. Der Neigungssensor 63 detektiert die Neigung des Rumpfs R2 relativ zur Vertikalachse (Z-Achse) und seine Winkelgeschwindigkeit.
Der Elektromotor jedes Gelenks bewegt die Oberschenkelverbindung 51R(L),- die Unterschenkelverbindung 52R(L) usw. relativ mittels einer Drehzahluntersetzungsvorrichtung (nicht gezeigt), welche die Ausgabe des Motors verringert und erhöht. Der Winkel jedes Gelenks wird mittels einer Gelenkwinkel-Detektionseinheit (beispielsweise ein Drehgeber) detektiert.
Das Steuerungsvorrichtung-Montageteil R5 umfasst eine Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 148 (siehe 5), eine Funkkommunikationseinheit 160, eine Hauptsteuerungsvorrichtung 139, eine Batterie (nicht gezeigt) und dergleichen. Die detektierten Daten jedes der Sensoren 61 bis 63 und dergleichen werden zu jeweiligen Steuerungsvorrichtungen im Steuerungsvorrichtung-Montageteil R5 gesendet. Jeder Elektromotor wird gemäß eines Antriebsinstruktionssignals von der jeweiligen Steuerungsvorrichtung angetrieben.
Die Einzelheiten der Zweifußbewegungs-Steuerungsvorrichtung sind beispielsweise in der US-2005-0051368 A1 offenbart. In dieser Ausführungsform ist der Roboter R ein humanoider, zweifüßiger, mobiler Roboter, wobei die Erfindung auch bei mobilen Robotern angewandt werden kann, die andere Bewegungseinheiten, wie beispielsweise eine für das vierfüßige Gehen, eine für die Bewegung auf Rädern und eine für die Bewegung auf einem Raupenfahrwerk, aufweisen, die nicht auf einen humanoiden Roboter beschränkt sind.
[ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM]
<Konfiguration des Roboters>
5 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration eines Roboters gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
Wie in 5 gezeigt, schließt der Roboter R Kameras C, einen Lautsprecher S, ein Mikrophon MC, einen Bildprozessor 110, einen Sprachprozessor 120, eine Hauptsteuerungsvorrichtung 139, eine Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 148, eine Funkkommunikationseinheit 160, eine Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 sowie die Beine R1, den Rumpf R2, die Arme R3 und den Kopf R4 ein.
Der Roboter R schließt ferner einen Gyrosensor SR1 zum Detektieren von Richtungen ein und/oder einen GPS-(Global Positioning System)-Empfänger SR2 zum Detektieren von Koordinaten als eine Eigenpositions-Detektionseinheit, um seine Eigenposition zu detektieren.
[Kamera]
Die Kameras C (Bildaufnahmeeinheiten) sind zum Einlesen von Bildern in der Form von Digitaldaten vorgesehen und sind beispielsweise von Farb-CCD-(Charge Coupled Device)-Kameras verkörpert. Die Kameras C sind seitlich parallel angeordnet, und die aufgenommenen Bilder werden an den Bildprozessor 110 ausgegeben. Die Kameras C, der Lautsprecher S und das Mikrophon MC sind alle im Kopf R4 vorgesehen.
[Bildprozessor]
Der Bildprozessor 110 verarbeitet die von den Kameras C aufgenommenen Bilder und erkennt Hindernisse und Personen in der Umgebungsfläche, um aus den Bildern den Zustand der Umgebung des Roboters R herauszufinden. Der Bildprozessor 110 umfasst einen Stereoverarbeitungsabschnitt 111a, einen Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 111b und einen Gesichtserkennungsabschnitt 111c.
Unter Verwendung eines von zwei von den linken und rechten Kameras C aufgenommenen Bildern als Referenzwert führt der Stereoverarbeitungsabschnitt 111a einen Musterabgleich durch, berechnet zur Erzeugung eines parallaktischen Bilds für jedes Pixel eine Parallaxe zwischen den linken und rechten Bildern und gibt das erzeugte, parallaktische Bild und die Originalbilder an den Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 111b aus. Die Parallaxen zeigen den Abstand vom Roboter R zum im Bild aufgenommenen Objekt an.
Auf Grundlage der Datenausgabe aus dem Stereoverarbeitungsabschnitt 111a extrahiert der Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 111b aus den aufgenommenen Bildem ein sich bewegendes Objekt. Dies dient zur Detektion (Erkennung) der Person, unter der Annahme, dass es sich bei dem sich bewegenden Objekt um eine Person handelt.
Um das sich bewegende Objekt zu extrahieren, speichert der Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 111b mehrere frühere Rahmen von Bildern, vergleicht den neuesten Rahmen für den Musterabgleich mit den früheren Rahmen und berechnet den Bewegungsbetrag für jedes Pixel, um aus dem Bewegungsbetrag ein Bild zu erzeugen. Falls es sich aus dem parallaktischen Bild und dem Bewegungsbetrag-Bild zeigt, dass es ein Pixel gibt, welches innerhalb eines vorbestimmten Abstands von den Kameras C einen großen Bewegungsbetrag aufweist, wird unter der Annahme, dass dort eine Person vorhanden ist, ein Teil des parallaktischen Bilds innerhalb des vorbestimmten Abstands als das sich bewegende Objekt extrahiert und wird das Bild des sich bewegenden Objekts an den Gesichtserkennungsabschnitt 111c ausgegeben.
Der Gesichtserkennungsabschnitt 111c extrahiert hautfarbene Teile aus dem extrahierten Bild des sich bewegenden Objekts und erkennt aus deren Größen und Gestalten die Position des Gesichts. Gleichermaßen werden aus den Größen und Gestalten der hautfarbenen Teile die Positionen der Hände erkannt.
Die Position des detektierten Gesichts wird an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 als Information ausgegebenen, die verwendet wird, wenn sich der Roboter R bewegt, und um mit der Person zu kommunizieren, und wird ebenfalls an die Funkkommunikationseinheit 160 ausgegebenen und über die Funkbasiseinheit 1 zum Organisationscomputer 3 übertragen.
[Sprachprozessor]
Der Sprachprozessor 120 schließt einen Sprachsyntheseabschnitt 121 und einen Spracherkennungsabschnitt 122 ein.
Gemäß einer von der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 erkannten und ausgegebenen Sprachinstruktion erzeugt der Sprachsyntheseabschnitt 121 aus Zeichen-Informationen Sprachdaten und gibt durch den Lautsprecher S Sprache aus. Bei der Erzeugung der Sprachdaten wird die zuvor gespeicherte Korrespondenz zwischen den Zeichen-Informationen und den Sprachdaten verwendet.
Der Spracherkennungsabschnitt 122 enthält die durch das Mikrophon MC eingegebenen Sprachdaten, erzeugt auf Grundlage der zuvor gespeicherten Korrespondenz zwischen den Sprachdaten und den Zeichen-Informationen Zeichen-Informationen und gibt die Zeichen-Informationen an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus.
[Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung]
Die Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 148 schließt einen Kopfsteuerungsabschnitt 148d, einen Armsteuerungsabschnitt 148c, einen Rumpfsteuerungsabschnitt 148b und einen Beinsteuerungsabschnitt 148a ein.
Der Kopfsteuerungsabschnitt 148b treibt den Kopf R4 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 an; der Armsteuerungsabschnitt 148c treibt die Arme R3 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 an; der Rumpfsteuerungsabschnitt 148b treibt den Rumpf R2 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 an; und der Beinsteuerungsabschnitt 148a treibt die Beine R1 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 an.
Die vom Gyrosensor SR1 und dem GPS-Empfänger SR2 detektierten Daten werden an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 ausgegeben und werden zum Bestimmen des Betriebs des Roboters R verwendet und werden über die Funkkommunikationseinheit 160 zum Organisationscomputer 3 übertragen.
[Funkkommunikationseinheit]
Die Funkkommunikationseinheit 160 ist eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen und Empfangen von Daten zum und vom Organisationscomputer 3 und umfasst einen Funkschnittstellenabschnitt 161, einen Protokollsteuerungsabschnitt 162, einen Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 und eine Kommunikationsantenne 160a.
Die Konfiguration der Funkkommunikationseinheit 160 wird mit Bezug auf 6 ausführlich beschrieben. 6 ist ein Blockdiagramm der Funkkommunikationseinheit 160.
Wie in 6 gezeigt, umfasst die Funkkommunikationseinheit 160 den Funkschnittstellenabschnitt 161 den Protokollsteuerungsabschnitt 162, den Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 und die Kommunikationsantenne 160a und umfasst der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 einen Funkintensitäts-Detektionsabschnitt 163a, einen Kommunikationsgeschwindigkeits-Detektionsabschnitt 163b, einen Fehlerhäufigkeits-Detektionsabschnitt 163c und einen Neuübertragungshäufigkeits-Detektionsabschnitt 163d.
Der Funkschnittstellenabschnitt 161 führt die physische Umwandlung zwischen Daten und Funkwellen durch, die über die Funkbasiseinheit 1 (siehe 5) durch die Kommunikationsantenne 160a zum Organisationscomputer 3 übertragen und von diesem empfangen werden. Nach dem Empfang wandelt der Funkschnittstellenabschnitt 161 die durch die Kommunikationsantenne 160a empfangenen Funkwellen in Daten um und gibt diese an den Protokollsteuerungsabschnitt 162 aus. Ferner werden die empfangenen Funkwellen an den Funkintensitäts-Detektionsabschnitt 163a des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 163 ausgegeben.
Bei der Übertragung enthält der Funkschnittstellenabschnitt 161 die vom Protokollsteuerungsabschnitt 162 eingegebenen Daten, wandelt die Daten in Funkwellen um und überträgt die umgewandelten Daten über die Kommunikationsantenne 160a zu der Funkbasiseinheit 1 (siehe 5).
Gemäß beispielsweise eines LAN-Standards, wie zum Beispiel IEEE 802.3, führt der Protokollsteuerungsabschnitt 162 für die Datenkommunikation zwischen dem Organisationscomputer 3 und der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 des Roboters R eine Datenrahmung und Vermittlung aus. Nach dem Empfang wählt der Protokollsteuerungsabschnitt 162 aus den vom Organisationscomputer 3 empfangenen und vom Funkschnittstellenabschnitt 161 umgewandelten Daten an den Roboter R gerichtete Daten aus, extrahiert gemäß eines vorbestimmten Kommunikationsprotokollschemas, wie beispielsweise TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), aus Rahmen, wie zum Beispiel TCP/IP-Paketen, Daten und gibt die extrahierten Daten an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus.
Bei der Übertragung erzeugt der Protokollsteuerungsabschnitt 162 aus von der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 eingegebenen Daten gemäß eines vorbestimmten Kommunikationsprotokollschemas Rahmen, wie zum Beispiel TCP/IP-Pakete, und gibt die Rahmen an den Funkschnittstellenabschnitt 161 aus.
Die Kommunikationsgeschwindigkeit beim Empfangen und Übertragen, die Fehlerhäufigkeit beim Empfangen und die Neuübertragungshäufigkeit beim Übertragen im Protokollsteuerungsabschnitt 162 werden vom Kommunikationsgeschwindigkeits-Detektionsabschnitt 163b bzw. dem Fehlerhäufigkeits-Detektionsabschnitt 163c bzw. dem Neuübertragungshäufigkeits-Detektionsabschnitt 163d gemessen.
Der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 detektiert mittels des Funkintensitäts-Detektionsabschnitts 163a die Funkintensität von im Funkschnittstellenabschnitt 161 umgewandelten Funkwellen und das Grundrauschen und detektiert mittels des Kommunikationsgeschwindigkeits-Detektionsabschnitts 163b die Geschwindigkeit der Kommunikation mit der Funkbasiseinheit 1 (siehe 5). Ferner detektiert der Detektionsabschnitt 163 mittels des Fehlerhäufigkeits-Detektionsabschnitts 163c die Fehlerhäufigkeit beim Empfangen im Protokollsteuerungsabschnitt 162 und detektiert mittels des Neuübertragungshäufigkeits-Detektionsabschnitts 163d die Neuübertragungshäufigkeit beim Übertragen im Protokollsteuerungsabschnitt 162. Die Funkumgebungsdaten, welche die Funkintensität, das Grundrauschen, die Kommunikationsgeschwindigkeit, die Fehlerhäufigkeit und die Neuübertragungshäufigkeit umfassen, die detektiert (gemessen) worden sind, werden an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 ausgegeben.
[Hauptsteuerungsvorrichtung]
Die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 ist eine Steuerungseinheit, welche die den Roboter R bildenden Bestandteile, wie beispielsweise den Bildprozessor 110, den Sprachprozessor 120, die Autonombewegungs-Steuerungsvonichtung 148, die Funkkommunikationseinheit 160 und die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170, den Speicher 190, den Gyrosensor SR1 und den GPS-Empfänger SR2 insgesamt steuert, und wird von einem Computer gebildet, der eine CPU (Central Processing Unit), einen ROM (Read Only Memory), einen RAM (Random Access Memory) und dergleichen umfasst.
In dieser Ausführungsform schließt die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 einen-Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsabschnitt 141, einen Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsabschnitt 142, einen Optimalfunkbasiseinheitskarten-Erzeugungsabschnitt 143, einen Gesamtfunkumgebungskarten-Aktualisierungsabschnitt 144, einen Funkbasiseinheitsfehler-Meldeabschnitt 145 und einen Umgebungsbild-Erfassungsabschnitt 146 ein.
Auf Grundlage der vom Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 detektierten Funkumgebungsdaten berechnet der Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsabschnitt 141 die nachstehend beschriebenen Gesamtfunkumgebungsdaten. Die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten werden an den Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsabschnitt 142 ausgegeben.
Der Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsabschnitt 142 speichert die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zum Standort des Roboters R, wenn die ursprünglichen Funkumgebungsdaten detektiert werden, in die im Speicher 190 gespeicherten Kartendaten, wodurch eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird.
Die Gesamtfunkumgebungskarte umfasst beispielsweise die Identifikationen des Roboters R und der Funkbasiseinheiten 1, die Koordinaten der Messpunkte, die Messzeitpunkte und die Gesamtfunkumgebungsdaten. Die Karte kann femer die ursprünglichen Funkumgebungsdaten umfassen, auf deren Grundlage die Gesamtfunkumgebungsdaten berechnet worden sind. Früher gemessene Funkumgebungsdaten können als Messhistorie in der Karte gespeichert sein.
Außerdem kann die Gesamtfunkumgebungskarte direkt in die Kartendaten (Datenbank) geschrieben werden, oder es kann eine andere die Karte enthaltende Datenbank (wie beispielsweise eine Gesamtfunkumgebungskarten-Datenbank) gebildet und mit den Kartendaten verknüpft werden.
Oder den Daten jeder Karte kann eine Identifikation hinzugefügt werden, die den Kartentyp, wie beispielsweise die Stockwerkkarte, die Gesamtfunkumgebungskarte oder die Optimalfunkbasiseinheitskarte, anzeigt, und der gewünschte Kartentyp kann nach Bedarf aus der Datenbank ausgelesen werden.
Auf Grundlage der vom Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsabschnitt 142 erzeugten Gesamtfunkumgebungskarte für jede Funkbasiseinheit 1 erzeugt der Optimalfunkbasiseinheitskarten-Erzeugungsabschnitt 143 für einen Bewegungsbereich, in welchem eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 (siehe 5) vorgesehen ist, eine nachstehend beschriebene Optimalfunkbasiseinheitskarte (Optimalfunkbasisstationskarte) und speichert die erzeugte Optimalfunkbasiseinheitskarte im Speicher 190.
Die Optimalfunkbasiseinheitskarte umfasst beispielsweise die Identifikation des Roboters R, die Standortkoordinaten, die Aktualisierungszeitpunkte und die Identifikation der Optimalfunkbasiseinheit.
Außerdem kann die Optimalfunkbasiseinheitskarte, wie die Gesamtfunkumgebungskarte, direkt in die Kartendaten (Datenbank) geschrieben werden, oder es kann eine andere die Karte enthaltende Datenbank (wie beispielsweise eine Optimalfunkbasiseinheitskarten-Datenbank) gebildet und mit den Kartendaten verknüpft werden. Oder es kann eine andere Datenbank gebildet werden, wie beispielsweise eine Datenbank, in welcher die Optimalfunkbasiseinheitskarte und die Gesamtfunkumgebungskarte integriert sind.
Der Gesamtfunkumgebungskarten-Aktualisierungsabschnitt 144 vergleicht die in der Gesamtfunkumgebungskarte gespeicherten, vom Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsabschnitt 142 erzeugten und im Speicher 190 gespeicherten Gesamtfunkumgebungsdaten mit den vom Roboter R während der Ausführung einer Aufgabe neu erhaltenen Gesamtfunkumgebungsdaten und aktualisiert nach Bedarf die in den Kartendaten zur Wartung der Gesamtfunkumgebungskarte gespeicherten Gesamtfunkumgebungsdaten usw.
Im Anschluss an die Wartung einer Gesamtfunkumgebungskarte für einen Bewegungsbereich, in welchem eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 angeordnet ist, führt der Gesamtfunkumgebungskarten-Aktualisierungsabschnitt 144 femer die Wartung der zugeordneten Optimalfunkbasiseinheitskarte durch.
Der Funkbasiseinheitsfehler-Meldeabschnitt 145 (Funkbasiseinheitsfehler-Meldeeinheit) bestimmt, ob die Funkumgebungsdaten vom Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 normal detektiert (gemessen) worden sind, und falls sie nicht normal detektiert worden sind, meldet dieser dem Organisationscomputer 3 unter Verwendung der Funkkommunikationseinheit 160 das Auftreten eines Fehlers in der Funkbasiseinheit 1.
Wenn der Gesamtfunkumgebungskarten-Aktualisierungsabschnitt 144 eine Verschlechterung der Funkumgebung detektiert, meldet der Funkbasiseinheitsfehler-Meldeabschnitt 145 dem Organisationscomputer 3 unter Verwendung der Funkkommunikationseinheit 160 ferner eine Verschlechterung der Funkumgebung der Funkbasiseinheit 1 und überträgt die zum Zeitpunkt der Detektion der Verschlechterung erhaltenen Funkumgebungsdaten und Bilddaten.
Unter Verwendung der Kameras C erhält der Umgebungsbild-Erfassungsabschnitt 146 (Umgebungsbild-Erfassungseinheit) am Punkt der Detektion der Funkumgebungsdaten Bilder seiner Umgebung und speichert die erhaltenen Bilder in Zuordnung zum Standort des Punktes im Speicher 190. Beim Erhalten der Umgebungsbilder treibt der Umgebungsbild-Erfassungsabschnitt 146 die Beine R1 über den Beinsteuerungsabschnitt 148a an, um die Ausrichtung des Roboters R zu ändern, wodurch die Aufnahmerichtung der Kameras C geändert wird, um Bilder seiner 360°-Umgebung zu erhalten.
Mit Bezug auf 7 werden die Gesamtfunkumgebungsdaten beschrieben. 7 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Gesamtfunkumgebungsdaten.
Um den Gütegrad der Funkumgebung zu bewerten, werden in der vorliegenden Erfindung, wie in 7 gezeigt, die Funkintensität, das Grundrauschen, die Fehlerhäufigkeit (Kommunikationsfehlerhäufigkeit), die Neuübertragungshäufigkeit (Datenneuübertragungshäufigkeit) und die Kommunikationsgeschwindigkeit insgesamt als Funkumgebungsdaten verwendet, die als Indizes dienen, und wird jedes Funkumgebungsdatum gewichtet, um die Gesamtfunkumgebungsdaten zu berechnen.
Die Funkintensität, welche die Funkumgebung am besten anzeigt, wird mit 80% gewichtet. In der vorliegenden Erfindung wird anstelle der Funkintensität als solche deren Verhältnis bezüglich des Grundrauschens verwendet. Das heißt, dass die Funkintensität von von der Funkbasiseinheit 1 (siehe 5) übertragenen und vom Roboter R empfangenen Funkwellen und die Intensität des Grundrauschens gemäß den Intensitäten der Funkwellen und des Grundrauschens als Prozentangaben von 1% bis 100% quantifiziert werden. 100% zeigt die höchste Intensität an. Wenn die Funkintensität / Grundrauschen > 1 ist, wird ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf (Funkintensität / Grundrauschen) × 0.8 festgesetzt. Beispielsweise ist die Funkumgebung, in welcher die Funkumgebung 100% und das Grundrauschen 1 % beträgt, die beste, wobei ihr Beitrag bei (100/1) × 0.8 = 80% liegt.
Wenn die Funkintensität / Grundrauschen < 1 ist, ist der Rauschpegel höher als die Funkintensität (Signalpegel), was anzeigt, dass die Funkumgebung äußerst schlecht ist, und wird ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf 0% festgesetzt.
Die Fehlerhäufigkeit wird mit 5% gewichtet, und unter der Annahme, dass die maximale Fehlerhäufigkeit in einer Sekunde 1028 beträgt, wird ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf (1 - (Fehlerhäufigkeit / 1028) × 5% festgesetzt. Das heißt, wenn sich die Fehlerhäufigkeit 0 nähert, nähert sich der Beitrag 5% (die Funkumgebung ist gut), und wenn sich die Fehlerhäufigkeit 1028 nähert, nähert sich der Beitrag 0% (die Funkumgebung ist schlecht).
Ähnlich wie für die Fehlerhäufigkeit, wird für die Neuübertragungshäufigkeit unter der Annahme, dass die maximale Fehlerhäufigkeit in einer Sekunde 1028 beträgt, deren Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf (1 - (Anzahl Neuübertragungshäufigkeit/ 1028) × 5% festgesetzt. Das heißt, wenn sich die Neuübertragungshäufigkeit 0 nähert, nähert sich der Beitrag 5% (die Funkumgebung ist gut), und wenn sich die Fehlerhäufigkeit 1028 nähert, nähert sich der Beitrag 0% (die Funkumgebung ist schlecht).
Die Kommunikationsgeschwindigkeit wird mit 10% gewichtet, und ein Beitrag zu den -Gesamtfunkumgebungsdaten wird in Abhängigkeit von der-im verwendeten Funk-LAN-Adapter gewählten Kommunikationsgeschwindigkeit unter Verwendung einer voreingestellten Umwandlungstabelle berechnet.
Im „KOMMUNIKATIONSGESCHWINDIGKEIT“ -Abschnitt von 7 werden die Umwandlungstabellen für einen Zahlenbereich {1, 2, 5.5, 11} [Mbps] und einen Zahlenbereich {6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54} [Mbps] festgesetzt. Der Erstgenannte ist eine Umwandlungstabelle für den Fall, dass ein Funk-LAN-Adapter in Übereinstimmung mit IEEE 802.11b verwendet wird, und der Letztgenannte ist eine Umwandlungstabelle für den Fall, dass ein Funk-LAN-Adapter in Übereinstimmung mit IEEE 802.11g oder IEEE 802.11 a verwendet wird.
Wenn die Kommunikation mit höherer Kommunikationsgeschwindigkeit aufgebaut werden kann, ist die Funkumgebung besser und werden höhere umgewandelte Werte zugewiesen.
Falls die Kommunikation in Übereinstimmung mit einen anderen Standard oder Schema verwendet wird, genügt es, die den Kommunikationsgeschwindigkeiten entsprechenden, umgewandelten Werte ordnungsgemäß zu bestimmen.
Durch das Addieren der vorstehenden vier, in Funkumgebungsdaten umgewandelten Daten werden normierte Gesamtfunkumgebungsdaten von 100% bis 0% erhalten.
Durch die Verwendung der Gesamtfunkumgebungsdaten, die auf diese Weise durch das Wichten der Funkumgebungsdaten einschließlich von Daten über die von der Funkintensität verschiedenen Funkumgebung berechnet werden, kann die Funkumgebung zutreffender bewertet werden.
Falls der Funkumgebungszustand nur anhand der Funkintensität bewertet wird, ist es insbesondere in Bereichen niedriger Intensität schwierig, zuverlässig zu bestimmen, ob eine Kommunikation aufgebaut werden kann. Um zu bestimmen, wo die Kommunikation zuverlässig sichergestellt werden kann, muss der Schwellenwert einen Funkintensitätspegel von ausreichender Bandbreite aufweisen. Um bestimmen zu können, dass ein gesamter Bewegungsbereich ein kommunikationsfähiger Bereich ist, muss die Funkwellen-Ausgabeleistung der Funkbasiseinheit 1 (siehe 5) entsprechend erhöht werden oder müssen viele Funkbasiseinheiten 1 vorgesehen werden, wie im unteren Teil von 20A gezeigt.
Durch das Hinzufügen von anderen Funkumgebungsdaten kann der Funkumgebungszustand demgemäß genauer gewertet werden, ohne die Funkwellen-Ausgabeleistung der Funkbasiseinheit 1 (siehe 5) oder die Anzahl der Funkbasiseinheiten 1 zu erhöhen.
Da der Funkumgebungszustand mit der aufgebauten Kommunikation anhand der Fehlerhäufigkeit oder der Neuübertragungshäufigkeit bewertet werden kann, kann der Zustand, in welchem die Kommunikation nicht durchführbar ist, insbesondere präzise bestimmt werden.
[Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung]
Die Beschreibung wird mit Bezug zurück auf 5 fortgesetzt.
Die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 (Eigenpositions-Detektionseinheit) schließt eine Laservorrichtung 171 ein, die eine Schlitzlicht ausstrahlende Einheit ist, Infrarot-LEDs 172 (Leuchtdioden), die Infrarot ausstrahlende Einheiten sind, zwei Infrarotkameras 173, die Bilder eines Suchbereichs aufnehmen, und eine Sensorsteuerungsvorrichtung 180, die diese steuert.
Die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 strahlt unter der Steuerung der Sensorsteuerungsvorrichtung 180 mittels der Laservorrichtung 171 bzw. der Infrarot-LEDs 172 Schlitzlicht bzw. Infrarot auf den Suchbereich aus und nimmt mittels der Infrarotkameras 173 Bilder des Suchbereichs auf, wodurch der Umgebungszustand des Roboters R detektiert wird. Das heißt, dass die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 herkömmlichen Flächendetektions- und Positionsdetektionsvorrichtungen entspricht und dass aufgrund der Verwendung der herkömmlichen Infrarotkameras 173 Platz gespart wird.
Die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 ist mit der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 verbunden und kann vom Gyrosensor SR1 oder dem GPS-Empfänger SR2 detektierte Daten über ihre Eigenposition erhalten.
8 ist eine Durchsichtsansicht des Rumpfs des Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 8 gezeigt, sind die beiden Infrarotkameras 173 in der vorliegenden Erfindung seitlich vorne am Rumpf R2 in Lendenhöhe desselben angeordnet. Die Laservorrichtung 171 ist in der Mitte zwischen den Infrarotkameras 173 angeordnet. Die Infrarot-LEDs 172 sind um eine der Infrarotkameras 173 herum angeordnet (in 8 auf der linken Seite des Roboters R).
Falls die Laservorrichtung 171, die Infrarot-LEDs 172 und die Infrarotkameras 173 vorne am Rumpf R2 in Lendenhöhe desselben angeordnet sind, werden sie im Vergleich zu dem Fall, in welchem sie an einem anderen Teil (z.B. Kopf R4 oder Beine R1) vorgesehen sind, von den Schwenkbewegungen des Roboters R vorteilhafterweise weniger beeinträchtigt und ist es weniger wahrscheinlicher, dass ihre Reichweite von den Armen R3 oder den Beinen R1 versperrt wird.
[Laservorrichtung]
Die Laservorrichtung 171 ist eine Vorrichtung, die beispielsweise Infrarotlicht in der Form eines Schlitzes ausstrahlt, und ist an einen Aktuator (nicht gezeigt) gekoppelt, um die Ausstrahlungsrichtung des Infrarotlaserlichts derart zu ändern, dass das Schlitzlicht unter Bildung eines radialen Musters auf die als Suchfläche festgelegte Wegoberfläche ausgestrahlt wird. Das Schlitzlicht bildet auf dem Objekt (z.B. die Wegoberfläche) eine Laserleuchtlinie, an welcher das Licht auf das Objekt auftrifft.
Die Laservorrichtung 171 ist mit einer nachstehend beschriebenen Sensorsteuerungsvorrichtung 180 (einem Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181) verbunden und strahlt gemäß den Instruktionen der Sensorsteuerungsvorrichtung 180 das Schlitzlicht aus bzw. stellt das Ausstrahlen ein.
[Infrarot-LED]
Die Infrarot-LED 172 ist eine Vorrichtung, die auf den Suchbereich Infrarot ausstrahlt, und bei der vorliegenden Erfindung ist in 8 um die Infrarotkamera 173 auf der linken Seite des Roboters R herum eine Vielzahl von Infrarot-LEDs 172 angeordnet. Von den Infrarot-LEDs 172 emittiertes Infrarot wird von einer aus reflektierendem Material gefertigten, auf der Wegoberfläche vorgesehenen Markierung M in Richtung derselben zurückreflektiert.
Die Infrarot-LEDs 172 sind mit einer nachstehend beschriebenen Sensorsteuerungsvorrichtung 180 (einem Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181) verbunden und strahlen gemäß den Instruktionen der Sensorsteuerungsvorrichtung 180 Infrarot aus bzw. stellen das Ausstrahlen ein.
[Infrarotkamera]
Die Infrarotkamera 173, Bildaufnahmeeinheiten, kann aufgenommene Bilder in der Form von Digitaldaten erfassen und ist beispielsweise von einer CCD-Infrarotkamera verkörpert. Diese Infrarotkameras 173 sind seitlich vorne am Rumpf R2 in Lendenhöhe angeordnet. Die von der Infrarotkamera 173 aufgenommenen Bilder werden an die nachstehend beschriebene Sensorsteuerungsvorrichtung 180 ausgegeben.
Von den von den Infrarotkameras 173 aufgenommenen Bildern weist das aufgenommene Bild des Suchbereichs, auf welchen das Schlitzlicht ausgestrahlt worden ist (hinfort das „Schlitzlichtbild“ genannt), die darin abgebildete Laserleuchtlinie auf. Die Laserleuchtlinie wird detektiert, und es wird ein sogenanntes Lichtschnittverfahren verwendet, um den Abstand zum Objekt zu berechnen. Das Schlitzlichtbild wird von den linken und rechten Infrarotkameras 173 aufgenommen. Auf diese Weise kann die dreidimensionale Gestalt der Wegoberfläche in allen Einzelheiten detektiert werden.
Indessen weist von den von der Infrarotkamera 173 aufgenommenen Bildern das aufgenommene Bild des Suchbereichs, auf welchen das Schlitzlicht ausgestrahlt worden ist (hinfort das „Infrarotbild“ genannt), die darin abgebildete Markierung M auf. Da die Infrarotkameras 173 unter vorbestimmten Winkeln in Lendenhöhe des Rumpfs R2 des Roboters R befestigt sind, wie in 8 gezeigt, kann das Relativpositionsverhältnis zwischen der Markierung M und den Infrarotkameras 173, folglich zwischen der Markierung M und dem Roboter R, dadurch detektiert werden, dass detektiert wird, an welcher Position die-Markierung M im Infrarotbild abgebildet ist. Wenn nicht beide Infrarotkameras 173 verwendet werden, wird das Infrarotbild in dieser Ausführungsform daher nur von der linken Infrarotkamera 173 aufgenommen.
[Sensorsteuerungsvorrichtung]
Mit Bezug auf 9 wird als Nächstes die Sensorsteuerungsvorrichtung 180 ausführlicher beschrieben. 9 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration der Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung zeigt.
Wie in 9 gezeigt, weist die Sensorsteuerungsvorrichtung 180 einen Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181, einen Flächendetektionsabschnitt 182, einen Markierüngsdetektionsabschnitt 183, einen Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 und einen Eigenpositions-Berichtigungsabschnitt 185 auf.
Ferner ist die Sensorsteuerungsvorrichtung 180 dazu konfiguriert, über die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 im Speicher 190 gespeicherte Kartendaten zu erhalten. Die aus dem Speicher 190 erhaltenen Kartendaten sind Kartendaten eines Bewegungsbereichs des Roboters R und schließen Positionsdaten von an bestimmten Standorten im Bewegungsbereich angeordneten Markierungen M ein sowie Daten über die mit der Markierung versehenen Bereiche, die einen vorbestimmten Bereich um die Markierungen M herum abdecken (hinfort kurz „Markierungsbereichsdaten“ genannt).
Die erhaltenen Kartendaten werden in den Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181 und den Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 eingegeben.
[Umschaltungsbestimmungsabschnitt]
Der Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181 vergleicht die Markierungsbereichsdaten der in den Kartendaten eingeschlossenen, über die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus dem Speicher 190 ausgelesenen Markierungen M mit den über die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 vom Gyrosensor SR1 oder vom GPS-Empfänger SR2 bezüglich seiner Eigenposition erhaltenen Daten. Der Umschaltbestimmungsabschnitt 181 ist mit der Laservorrichtung 171 und den Infrarot-LEDs 172 verbunden, um in der Lage zu sein, an die eine oder die anderen Startbefehle bzw. Stoppbefehle auszugeben.
Falls bestimmt worden ist, dass sich die Eigenposition außerhalb des Markierungsbereichs der Markierungen M befindet, gibt der Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181 als Ergebnis des Vergleichens der Markierungsbereichsdaten mit den Daten bezüglich der Eigenposition an die Laservorrichtung 171 einen Startbefehl aus und gibt an die Infrarot-LEDs 172 einen Stoppbefehl aus. Falls im Gegensatz dazu bestimmt worden ist, dass sich seine Eigenposition innerhalb des Markierungsbereichs einer Markierung M befindet, gibt der Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181 an die Laservorrichtung 171 einen Stoppbefehl aus und gibt an die Infrarot-LEDs 172 einen Startbefehl aus.
[Flächendetektionsabschnitt]
Der Flächendetektionsabschnitt 182 detektiert mittels Analyse der von den Infrarotkameras 173 aufgenommenen Schlitzlichtbilder den Wegoberflächenzustand. Insbesondere wird zum Beispiel das sogenannte Lichtschnittverfahren verwendet, um den Abstand von den Infrarotkameras 173 zur Wegoberfläche, auf welche das Schlitzlicht ausgestrahlt worden ist, zu erhalten. Da das Schlitzlicht in der Bewegungsrichtung des Roboters R auf die Wegoberfläche ausgestrahlt wird, um ein radiales Muster zu bilden, kann der Roboter R die dreidimensionale Gestalt der Wegoberfläche in der Bewegungsrichtung detektieren.
Die vom Flächendetektionsabschnitt 182 detektierten Informationen über den Wegoberflächenzustand werden an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 ausgegeben.
[Markierungsdetektionsabschnitt]
Der Markierungsdetektionsabschnitt 183 detektiert mittels Analyse der von den Infrarotkameras 173 aufgenommenen Infrarotbilder die Markierungen M.
Der Markierungsdetektionsabschnitt 183 umfasst beispielsweise einen Bandpassfilter und kann selektiv Licht beobachten, welches Wellenlängen bei oder in der Nähe der mittleren Wellenlänge der Infrarot-LED 172 aufweist. Dadurch wird Licht, welches Wellenlängen in unnötigen Wellenlängenbändem aufweist, derart abgeschnitten, dass diese Vorrichtung bezüglich Störungen durch sichtbares Licht oder dergleichen eine hohe Widerstandsfähigkeit aufweist.
Der Markierungsdetektionsabschnitt 183 misst die relativen Abstände zwischen drei eine Markierung M bildenden Gliedern (siehe 1) und den Abstand zwischen den Mitten von zwei Markierungen M (wobei jeder Abstand bezüglich der Mitte von seinen drei Gliedern gemessen wird), und wenn diese zwei Arten von Abständen in der Nähe von festgesetzten Werten sind, werden die Markierungen M als tatsächlich vorhanden detektiert. Dadurch weist diese Vorrichtung bezüglich Störungen durch von den Markierungen M verschiedene, Infrarot-reflektierende Objekte eine hohe Widerstandsfähigkeit auf.
[Eigenpositions-Berechnungsabschnitt]
Aus der Position (Koordinaten) einer im Infrarotbild abgebildeten Markierung M berechnet der Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 ein Relativpositionsverhältnis zwischen der Markierung M und dem Roboter R.
Da die Infrarotkamera 173 unter einem vorbestimmten Winkel auf Lendenhöhe des Roboters R befestigt ist, kann das Relativpositionsverhältnis zwischen der Markierung M und dem Roboter R dadurch berechnet werden, dass ausgewertet wird, an welcher Position oder bei welchem Pixel im Infrarotbild die Markierung M abgebildet ist. Da die Markierung M aus einem Satz von zwei Markierungen M gebildet ist, kann ferner die Neigung des Roboters R in Bezug auf die die Markierungen M verbindende Linie berechnet werden. Das heißt, dass der Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 auf Grundlage der aus den Kartendaten erhaltenen Koordinaten der Markierung M und dem Relativpositionsverhältnis zwischen der Markierung M und dem Roboter R die genaue Position des Roboters R berechnen kann.
Die vom Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 berechnete Eigenposition des Roboters R wird an den Eigenpositions-Berichtigungsabschnitt 185 ausgegeben.
[Eigenpositions-Berichtigungsabschnitt]
Der Eigenpositions-Berichtigungsabschnitt 185 korrigiert die Eigenposition des Roboters R auf Grundlage der vom Markierungsdetektionsabschnitt 183 detektierten Positionsdaten der Markierung M.
In dieser Ausführungsform vergleicht der Eigenpositions-Berichtigungsabschnitt 185 seine vom Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 berechnete Eigenposition mit seiner vom Gyrosensor SR1 oder vom GPS-Empfänger SR2 erhaltenen Eigenposition, und falls zwischen den beiden eine Abweichung vorhanden ist, wird unter der Annahme, dass seine vom Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 berechnete Eigenposition korrekt ist, eine Berichtigung vorgenommen.
Daten bezüglich der berichtigten Eigenposition des Roboters R werden an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 ausgegeben. Dadurch werden Bewegungsfehler oder Positionsdetektionsfehler behoben, die sich im Laufe der Autonombewegungssteuerung angesammelt haben. Auf diese Weise kann die Bewegung des Roboters R genau und zuverlässig gesteuert werden.
Die Berichtigung seiner Eigenposition mittels des Eigenpositions-Berichtigungsabschnitts 185 ist nicht auf das vorstehende Verfahren beschränkt, stattdessen kann die Position und Ausrichtung des Roboters R mittels Instruieren der Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 148 derart fein eingestellt werden, dass die Markierung M beispielsweise an einer vorbestimmten Position im Infrarotbild abgebildet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Roboter dazu konfiguriert, den Gyrosensor SR1 bzw. den GPS-Empfänger SR2 als Eigenpositions-Detektionseinheit zu verwenden und den Eigenpositions-Berichtigungsabschnitts 185 dazu zu veranlassen, seine Eigenposition mittels Detektieren der Markierungen M derart zu berichtigen, dass er seine Eigenposition genau detektiert. Wenn der Eigenpositions-Berichtigungsabschnitt nicht verwendet wird, kann seine Eigenposition jedoch auch mit dem Gyrosensor SR1 und/oder dem GPS-Empfänger SR2 detektiert werden oder mittels Detektieren der Markierungen M oder unter Verwendung eines anderen Verfahrens.
[Speicher]
Die Beschreibung-wird mit Bezug zurück auf 5 fortgesetzt.
Der Speicher 190 (Speichereinheit) ist von einer Speichervorrichtung, wie beispielsweise einem RAM oder einer Festplatte-Vorrichtung, gebildet und speichert Kartendaten eines Bewegungsbereichs des Roboters R, eine Gesamtfunkumgebungskarte, eine Optimalfunkbasiseinheitskarte, Funkumgebungsdaten, mittels der Kameras C an Funkumgebungsdaten-Messpositionen aufgenommene Bilddaten und dergleichen.
Die Kartendaten schließen Markierungsbereichsdaten der Markierungen M (siehe 2A und 2B) ein, die an bestimmten Standorten im Bewegungsbereich angeordnet sind und mittels der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus dem Speicher 190 ausgelesen und an den Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181 und den Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 der Sensorsteuerungsvorrichtung 180 (siehe 9) ausgegeben werden können.
Ferner speichert der Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsabschnitt 142 der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 Gesamtfunkumgebungsdaten in die Gesamtfunkumgebungskarte im Speicher 190; speichert der Optimalfunkbasiseinheitskarten-Erzeugungsabschnitt 143 Optimalfunkbasiseinheitsdaten in die Optimalfunkbasiseinheitskarte; aktualisiert der Gesamtfunkumgebungskarten-Aktualisierungsabschnitt 144 Gesamtfunkumgebungsdaten in der Gesamtfunkumgebungskarte und Optimalfunkbasiseinheitsdaten in der Optimalfunkbasiseinheitskarte; und speichert der Umgebungsbild-Erfassungsabschnitt 146 Bilddaten, die von den Kameras C an Funkumgebungsdaten-Messpositionen aufgenommen worden sind, in Verbindung mit entsprechenden Positionen in den Kartendaten.
Die Gesamtfunkumgebungskarte bzw. die Bilddaten, die im Speicher 190 gespeichert sind, werden über die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 und die Funkkommunikationseinheit 160 an den Organisationscomputer 3 übertragen und in dem vom Organisationscomputer 3 verwalteten Speicher 5 gespeichert. Zudem können Kartendaten, die Gesamtfunkumgebungskarte und die Optimalfunkbasiseinheitskarte, die im Speicher 5 gespeichert sind, nach Bedarf in den Speicher 190 des Roboters R heruntergeladen-werden.
«Steuerungsverfahren für einen Roboter»
Mit Bezug auf die hierzu benötigten Zeichnungen wird als Nächstes das Steuerungsverfahren für den Roboter beschrieben.
<Autonombewegungs-Steuerungsverfahren für den Roboter>
Mit Bezug auf 10 (und nach Bedarf auf die 2A und 2B, 5 und 9) wird zuerst das Steuerungsverfahren beschrieben, welches dann durchgeführt wird, wenn sich der Roboter R autonom bewegt, wobei zwischen dem Ausstrahlen von Schlitzlicht und dem Ausstrahlen von Infrarot umgeschaltet wird. 10 ist ein Flussdiagramm des Autonombewegungs-Steuerungsverfahrens für den Roboter (Umschaltungssteuerungsverfahren zwischen der Schlitzlichtausstrahlung und der Infrarotausstrahlung).
<Schritt S1>
Zuerst detektiert der Roboter R seine Eigenposition mittels des Gyrosensors SR1 bzw. des GPS-Empfängers SR2 als Eigenpositions-Detektionseinheit zum Erhalten von Daten bezüglich seiner Eigenposition. Die bezüglich seiner Eigenposition erhaltenen Daten werden über die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 an den Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181 ausgegeben.
<Schritt S2>
Als Nächstes erhält der Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181 über die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus dem Speicher 190 Kartendaten einschließlich Positionsdaten der Markierungen M.
<Schritt S3>
Dann vergleicht der Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181 die Eigenposition des Roboters R mit dem Markierungsbereich einer Markierung M und bestimmt, ob sich seine Eigenposition innerhalb des Markierungsbereichs der Markierung M befindet. Wie in den 2A und 2B gezeigt, ist insbesondere der Bereich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Markierung M als der Markierungsbereich der Markierung M festgesetzt und vorab im Speicher 190 (und im Speicher 5) gespeichert worden,- und es wird bestimmt, ob sich die Koordinaten der Eigenposition des Roboters R innerhalb des Markierungsbereichs der Markierung M befinden.
Obwohl das Bestimmungsverfahren mittels des Umschaltungsbestimmungsabschnitts 181 nicht darauf beschränkt ist, kann dieses dazu verwendet werden, den Abstand zwischen seiner Eigenposition und der Markierung M zu berechnen und zu bestimmen, dass sich seine Eigenposition innerhalb des Markierungsbereichs befindet, falls der Abstand unter dem Schwellenwert liegt. Bei dieser Bestimmung kann die Bewegungsrichtung des Roboters R berücksichtigt werden. Das heißt, da der Roboter R die Markierung M nicht zwingend detektieren muss, während er sich von der Markierung M wegbewegt, kann der Umschaltungsbestimmungsabschnitts 181 bestimmen, dass sich seine Eigenposition selbst dann nicht innerhalb des Markierungsbereichs befindet, wenn der Abstand zwischen der Markierung M und der Eigenposition des Roboters R unter dem Schwellenwert liegt.
Daher kann die Schlitzlichtausstrahlung und die Infrarotausstrahlung zu geeigneten Zeitpunkten umgeschaltet werden. Durch die Verwendung der gemeinsamen Infrarotkameras 173 wird daher Platz gespart, und der Leistungsverbrauch wird ohne verschwenderische Infrarotausstrahlung verringert.
<Schritt S4>
Falls der Umschaltungsbestimmungsabschnitt 181 bestimmt, dass sich seine Eigenposition nicht innerhalb des Markierungsbereichs der Markierung M befindet (Nein in Schritt S3), gibt der Bestimmungsabschnitt 181 an die Laservorrichtung 171 einen Startbefehl und an die Infrarot-LEDs 172 einen Stoppbefehl aus. Nach Erhalt des Startbefehls strahlt die Laservorrichtung 171 Schlitzlicht auf die als Suchbereich festgelegte Wegoberfläche aus, um ein radiales Muster zu bilden (siehe 2A). Nach Erhalt des Stoppbefehls stellen die Infrarot-LEDs 172 die Infrarotausstrahlung ein.
<Schritt S5>
Wenn die Laservorrichtung 171 Schlitzlicht ausstrahlt, nehmen die Infrarotkameras 173 Bilder des mit Schlitzlicht angestrahlten Suchbereichs auf und erhalten ein Schlitzlichtbild.
Das aufgenommene Schlitzlichtbild wird an den Flächendetektionsabschnitt 182 ausgegeben.
<Schritt S6>
Der Flächendetektionsabschnitt 182 wertet das Schlitzlichtbild beispielsweise unter Verwendung des Lichtschnittverfahrens aus, wodurch die dreidimensionale Gestalt der Wegoberfläche erhalten wird, das heißt, der Wegoberfiächenzustand detektiert wird.
Die detektierten, dreidimensionalen Daten der Wegoberfläche werden an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 ausgegeben.
<Schritt S7>
Die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 vergleicht die als Teil der Kartendaten gespeicherte Wegoberflächengestalt und die vom Flächendetektionsabschnitt 182 aufgenommene Wegoberflächengestalt. Falls die beiden als Ergebnis des Vergleichs miteinander übereinstimmen oder deren Unterschied innerhalb von zulässigen Grenzen liegt (Nein in Schritt S7), bestimmt die Hauptsteuerungsvorrichtung 139, dass kein Hindernis vorhanden ist, und kehrt zu Schritt S1 zurück, in welchem die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 den Umgebungszustand des Roboters R erneut sensiert.
<Schritt S8>
Falls die beiden als Ergebnis des Vergleichens nicht miteinander übereinstimmen oder deren Unterschied über der zulässigen Grenze liegt (Ja in Schritt S7), bestimmt die Hauptsteuerungsvorrichtung 139, dass im Suchbereich ein Hindernis vorhanden ist, und instruiert die Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 148, das Hindernis zu vermeiden, insbesondere zum Beispiel einen Umweg zu nehmen oder das Hindernis mit den Armen R3 zu entfernen.
Falls in der Wegoberfläche eine Stufe ohne Hindernis vorhanden ist, werden nicht - auf Grundlage der Kartendaten, sondern auf Grundlage der vom Flächendetektionsabschnitt 182 detektierten, dreidimensionalen Daten der Wegoberfläche die Beine R1 und Arme R3 des Roboters R gesteuert, wodurch die Bewegung des Roboters R genauer und zuverlässiger gesteuert wird.
Die Beschreibung wird mit Bezug zurück auf Schritt S3 fortgesetzt.
<Schritt S9>
Falls in Schritt S3 bestimmt wird, dass sich die Eigenposition innerhalb des Markierungsbereichs der Markierung M befindet (Ja in Schritt S3), gibt der Bestimmungsabschnitt 181 an die Infrarot-LEDs 172 einen Startbefehl und an die Laservorrichtung 171 einen Stoppbefehl aus. Nach Erhalt des Startbefehls strahlen die Infrarot-LEDs 172 auf die als Suchbereich festgelegte Wegoberfläche Infrarot aus (siehe 2B). Nach Erhalt des Stoppbefehls stellt die Laservorrichtung 171 die Schlitzlichtausstrahlung ein.
<Schritt S10>
Wenn die Infrarot-LEDs 172 Infrarot ausstrahlen, nimmt die Infrarotkamera 173 ein Bild des mit Infrarot angestrahlten Suchbereichs auf und erhält ein Infrarotbild. Da die aus zurückreflektierendem, reflektierendem Material gefertigte Markierung M im Suchbereich vorgesehen ist, weist das Infrarotbild die darin abgebildete Markierung M auf.
Das aufgenommene Infrarotbild wird an den Markierungsdetektionsabschnitt 183 ausgegeben.
<Schritt S11>
Der Markierungsdetektionsabschnitt 183 wertet das Infrarotbild unter Verwendung der Bildverarbeitung, wie beispielsweise des Musterabgleichs, aus, um die Markierung M zu detektieren. Auf diese Weise kann der Roboter R detektieren, wo (bei welchem Pixel) die Markierung M im Infrarotbild angeordnet ist.
<Schritt S12>
Auf Grundlage der Position der Markierung M im Infrarotbild (hinfort „Position im Bild“ genannt) berechnet der Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 die Position des Roboters R.
Insbesondere berechnet der Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 durch Addieren oder Subtrahieren des relativen Abstands und Winkels zwischen der Markierung M und dem Roboter R, die aus dem Infrarotbild erhalten worden sind, zu oder von den aus dem Speicher 190 ausgelesenen Positionsdaten der Markierung M die Eigenposition des Roboters R. Da die Position und der Winkel, unter welchem die Infrarotkamera 173 befestigt ist, festgelegt sind, kann das Relativpositionsverhältnis zwischen dem Roboter R und der Markierung M aus der Stelle, an der die Markierung M im Infrarotbild abgebildet ist, berechnet werden. Da zwei Sätze von Markierungen M verwendet werden, kann ferner die Winkeldifferenz detektiert werden und kann für den Richtungsunterschied daher eine Berichtigung vorgenommen werden.
Wenn sich der Roboter R bewegt, kann sich die Höhe oder der Neigungswinkel der Infrarotkamera 173 ändern. In einem solchen Fall kann die Haltung des Roboters R beispielsweise auf Grundlage der Steuerungsdaten der Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 148 detektiert werden und kann die Abweichung von der Referenzhaltung der Infrarotkamera 173 eliminiert werden. In einem solchen Fall können die detektierten Ergebnisse beispielsweise unter Verwendung eines Biegemodells für den Roboter R berichtigt werden.
Die bezüglich der Eigenposition des Roboters R berechneten Daten werden an den Eigenpositions-Berichtigungsabschnitt 185 ausgegeben.
<Schritt S13>
Als Nächstes vergleicht der Eigenpositions-Berichtigungsabschnitt 185 die vom Gyrosensor SR1 oder vom GPS-Empfänger SR2 erhaltene Eigenposition des Roboters R mit der vom Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 berechneten Eigenposition des Roboters R.
Falls die beiden als Ergebnis des Vergleichens miteinander übereinstimmen oder der Unterschied innerhalb zulässiger Grenzen liegt (Nein in Schritt S13), ohne dass seine Eigenposition berichtigt wird, kehrt der Vorgang zu Schritt S1 zurück, in welchem das Sensieren des Umgebungszustands fortgesetzt wird.
<Schritt S14>
Falls die beiden als Ergebnis des Vergleichens nicht miteinander übereinstimmen oder der Unterschied außerhalb der zulässigen Grenzen liegt (Ja in Schritt S13), wird die Eigenposition des Roboters R mit der Annahme, dass seine auf Grundlage der Markierung M berechnete Eigenposition korrekt ist, berichtigt. Auf diese Weise werden Bewegungsfehler oder Positionsdetektionsfehler behoben, die sich im Laufe der Autonombewegungssteuerung angesammelt haben. Somit kann die Bewegung des Roboters R genau und zuverlässig gesteuert werden.
In der vorliegenden Erfindung berechnet der Eigenpositions-Berechnungsabschnitt 184 die absoluten Koordinaten (Koordinaten auf den Kartendaten) des Roboters R aus den Positionsdaten der Markierung M, da diese hierauf aber nicht beschränkt ist, kann die Position des Roboters R derart berichtigt werden, dass das aus dem Infrarotbild berechnete Relativpositionsverhältnis zwischen der Markierung M und dem Roboter R einen vorbestimmten Wert annimmt. Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass die absoluten Koordinaten des Roboters R nicht zwingend berechnet werden müssen, und bewirkt, dass der Roboter R an einer vorbestimmten Position verbleibt.
<Erzeugung der Gesamtfunkumgebungskarte>
Als Nächstes wird die Erzeugungssteuerung der Gesamtfunkumgebungskarte mittels des Roboters R beschrieben.
Die 11A und 11B zeigen ein Beispiel von Kartendaten und der Gesamtfunkumgebungskarte. 11A zeigt Kartendaten (Stockwerkkarte) und 11B zeigt eine Gesamtfunkumgebungskarte.
Wie in 11A gezeigt, liegen die Kartendaten in der Form einer Stockwerkkarte vor, welche die Auslegung des Eingangs, von Besprechungsräumen, eines Empfangs und dergleichen für jedes Stockwerk eines Gebäudes zeigt. Die Kartendaten schließen ferner Daten bezüglich Positionen ein, an welchen Funkbasiseinheiten 1 vorgesehen sind, bezüglich der an geeigneten Positionen vorgesehenen Markierungsbereiche der Markierungen M und dergleichen.
Der Roboter R kann sich bewegen, während er vom Gyrosensor SR1 oder vom GPS-Empfänger SR2, wie vorher beschrieben, Daten bezüglich seiner Eigenposition erhält und Markierungen M detektiert, wodurch er seine Eigenposition detektiert. An geeigneten Positionen misst der Roboter R Funkumgebungsdaten von Funkwellen, die von einer Funkbasiseinheit 1 übertragen worden sind, berechnet Gesamtfunkumgebungsdaten und schreibt diese in die Kartendaten ein, wodurch eine in 11B gezeigte Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird. In diesem Beispiel misst der Roboter R an jeder Position, an welcher eine Markierung M vorgesehen ist, Funkumgebungsdaten, berechnet Gesamtfunkumgebungsdaten und schreibt die Daten in Zuordnung zu dem Messpunkt in die im Speicher 190 gespeicherten Kartendaten ein, wodurch eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird.
<Erzeugung der Gesamtfunkumgebungskarte mittels An-der-Hand-geführt-Werdens>
Um die Funkumgebungsdaten zu messen, muss eine Bedienungsperson herkömmlich eine Messvorrichtung tragen und sich in dem Bereich herumbewegen, für welchen die Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt werden soll. Eine solche Arbeit, bei welcher eine Person zum Messen eine Messvorrichtung trägt, ist sehr aufwändig und erfordert viel Arbeitszeit, und da sich die Funkkommunikationsbedingungen der Messvorrichtung von denjenigen der im Roboter R montierten Funkkommunikationseinheit 160 unterscheiden, kann die Funkumgebung nicht genau mit derjenigen übereinstimmen, bei welcher die Funkkommunikationseinheit 160 des Roboters R die Funkwellen von einer Funkbasiseinheit 1 erhält.
Dementsprechend ist in der vorliegenden Erfindung im Roboter R ein Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 zum Messen der Funkumgebung des Roboters R montiert, und anstatt eine Messvorrichtung zu tragen, führt eine Person HB den Roboter R herum, lässt den Roboter R an zum Berechnen von Gesamtfunkumgebungsdaten geeigneten Stellen Funkumgebungsdaten messen, und speichert die Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zur Messposition in die Kartendaten des Bewegungsbereichs des Roboters R, wodurch eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird.
Insbesondere führt die Person HB, wie in 12 gezeigt, den Roboter R an der rechten Hand (Hand 71R am Ende des Arms R3) des Roboters R zu den Messpositionen.
Der Roboter R der vorliegenden Erfindung kann sich dadurch bewegen (gehen oder laufen), dass der Elektromotor jedes Gelenks der in den 3 bis 5 gezeigten Beine R1 angetrieben und gesteuert wird, und kann dadurch eine Hand nach der Person HB ausstrecken oder die Hand der Person HB halten, dass der Elektromotor jedes Gelenks der Arme R3 angetrieben und gesteuert wird. Die Hand 71R an dem Ende des Arms R3 und der zwischen den Handwurzelgelenken 36R, 37R vorgesehene Sechsachsen-Kraftsensor 62R (Bewegungsdetektionseinheit) können drei Richtungskomponenten Fx, Fy, Fz und drei Richtungskomponenten Mx, My, Mz des Reaktionsmoments detektieren, die auf die Hand 71R des Roboters R wirken (siehe 4).
Die vom Sechsachsen-Kraftsensor 62R detektierten drei Richtungskomponenten Fx, Fy, Fz der Reaktionskraft werden zum Armsteuerungsabschnitt 148c der Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 148 übertragen, der auf Grundlage der drei Richtungskomponenten Fx, Fy, Fz der Reaktionskraft die Richtung und Größe der Kraft, mit welcher die Person HB den Roboter, wie in 12 gezeigt, an seiner Hand 71R führt, bestimmt und diese zur Hauptsteuerungsvorrichtung 139 überträgt. Die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 bestimmt auf Grundlage der Richtung und Größe der Kraft, mit welcher die Person HB den Roboter an seiner Hand 71R führt, die Richtung und Geschwindigkeit, in bzw. mit welcher der Roboter R sich bewegen soll, und instruiert den Beinsteuerungsabschnitt 148a, die Bewegung des Roboters zu steuern. Der Beinsteuerungsabschnitt 148a betreibt und steuert jedes Gelenk der Beine R1 gemäß der Bewegungsrichtung und der Bewegungsgeschwindigkeit, die in den von der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 übertragenen Instruktionen erteilt worden sind, und dadurch kann sich der Roboter R bewegen, wobei er von der Person HB an seiner Hand geführt wird.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 13 (und nach Bedarf auf 5) der Ablauf des Vorgangs des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte beschrieben, wobei der Roboter von der Person HB an der Hand geführt wird. 13 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte zeigt, wobei der Roboter von der Person an seiner Hand zu einer Messposition geführt wird.
Zuerst wird ein Messmodus zum Messen von Funkumgebungsdaten gewählt (Schritt S20). Der Messmodus bezieht sich auf einen Modus zum Bestimmen von Zeitpunkten zum Messen von Funkumgebungsdaten auf dem Weg, auf welchem sich der Roboter R entlang bewegt, wobei seine Hand von der Person HB geführt wird. Es gibt einen „automatischen Modus“, in welchem der Roboter R Funkumgebungsdaten in vorbestimmten Zeitintervallen automatisch misst, während seine Hand von der Person HB geführt wird, und einen „Personen-spezifizierten Modus“, in welchem die Person HB den Roboter R instruiert, an spezifizierten Messpositionen zu messen.
Das Wählen des Messmodus wird mittels einer Eingabeeinheit, wie beispielsweise einer Tastatur (nicht gezeigt), des mit dem Organisationscomputer 3 verbundenen Terminals 7 durchgeführt. Dann instruiert der Organisationscomputer 3 den Roboter R bezüglich des Messmodus. Oder es kann an einer geeigneten Stelle, wie beispielsweise dem Rücken des Roboters R, eine Wahlumschaltungsvorrichtung vorgesehen sein, um die Wahl umzuschalten, oder eine Stimme teilt dem Roboter R den gewählten Modus direkt mit.
Im Fall der Instruktion des gewählten Modus mittels Sprache nimmt der Roboter R die Sprache mittels des Mikrophons MC auf, und der Spracherkennungsabschnitt 122 des Sprachprozessors 120 erzeugt aus der aufgenommenen Sprache Zeichen-Informationen und gibt die Zeichen-Informationen an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus, welche die Zeichen-Informationen auswertet, um den ausersehenen Messmodus herauszufinden.
Als Nächstes detektiert der Roboter R unter Verwendung des Gyrosensors SR1, des GPS-Empfängers SR2 und der Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 seine momentane Position und setzt diese als die Messstartposition fest (Schritt S21).
Nach der Bestätigung seiner momentanen Position, lädt der Roboter R aus dem vom Organisationscomputer 3 verwalteten Speicher 5 Kartendaten herunter, welche die momentane Position einschließen (Schritt S22).
Insbesondere fordert der Roboter R die Kartendaten vom Organisationscomputer 3 mittels der Funkkommunikationseinheit 160 über eine Funkbasiseinheit 1 an. Der Organisationscomputer 3 liest entsprechende Kartendaten aus dem Speicher 5 aus und überträgt diese über die Funkbasiseinheit 1 zum Roboter R. Der Roboter R erhält die Kartendaten mittels der Funkkommunikationseinheit 160 und speichert die erhaltenen Kartendaten im Speicher 190. Mit diesem Vorgang endet das Herunterladen von Kartendaten.
Falls die die momentane Position einschließenden Kartendaten bereits im Speicher 190 gespeichert sind, kann der Vorgang des Herunterladens von Kartendaten weggelassen werden.
Wenn die Kartendaten zur Verwendung bereit sind, wertet der Roboter R die von den Kameras C aufgenommenen Bilder mittels des Bildprozessors 110 aus, detektiert die Position der den Roboter R zu einer Messposition führenden Person HB und treibt mittels des Armsteuerungsabschnitts 148c einen Arm R3 derart an, dass er eine Hand (beispielsweise die Hand 71R, wie in 12 gezeigt) nach der Person HB ausstreckt (Schritt S23).
Wenn die Person HB beginnt, den Roboter R an der in Schritt S23 ausgestreckten Hand (beispielsweise die Hand 71R) zu führen, beginnt der Roboter R, sich in die Richtung zu bewegen, in welche er geführt wird (Schritt S24).
Insbesondere bestimmt der Roboter R, wenn er beispielsweise an seiner Hand 71 R geführt wird, auf Grundlage der mittels des Sechsachsen-Kraftsensors 62R (siehe 4) detektierten drei Richtungskomponenten Fx, Fy, Fz der Reaktionskraft die Richtung und Geschwindigkeit, in und mit welcher sich der Roboter R bewegen soll, betreibt und steuert jedes Gelenk der Beine R1 und beginnt, sich zu bewegen, wobei die Hand von der Person HB geführt wird.
In dem in Schritt S20 gewählten Messmodus misst der Roboter R für die Funkkommunikation zwischen der Funkkommunikationseinheit 160 und der Funkbasiseinheit 1 mittels des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 163 Funkumgebungsdaten und berechnet auf Grundlage der gemessenen Funkumgebungsdaten mittels des Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsabschnitts 141 Gesamtfunkumgebungsdaten. Dann speichert der Gesamtfunkumgebungsdaten-Erzeugungsabschnitt 142 die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zur Messposition in den im Speicher 190 gespeicherten Kartendaten, wodurch eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird (Schritt S25).
Nach der Erzeugung der Gesamtfunkumgebungskarte liest der Roboter R die im Speicher 190 gespeicherte Gesamtfunkumgebungskarte aus und überträgt diese mittels der Funkkommunikationseinheit 160 zum Organisationscomputer 3 (Schritt S26). Wenn der Organisationscomputer 3 die Gesamtfunkumgebungskarte über die Funkbasiseinheit 1 erhält, speichert er diese im Speicher 5.
Mit Bezug auf 14 (und nach Bedarf auf 5) wird der Ablauf des Vorgangs des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte ausführlich beschrieben. 14 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte zeigt. Der Vorgang des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte von 14 entspricht Schritt S25 des in 13 gezeigten Flussdiagramms.
Der Roboter R überprüft den in Schritt S20 des Flussdiagramms in 13 gewählten Messmodus (Schritt S30), und falls der „automatische Modus“ gewählt worden ist („automatisch“ in Schritt S30), bestimmt er mit Bezug auf eine in der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 eingeschlossene, innere Uhr, ob es ein vorbestimmter, periodischer Messzeitpunkt ist (Schritt S31). Falls es sich nicht um einen vorbestimmten, periodischen Zeitpunkt handelt (Nein in Schritt S31), fährt der Roboter R fort, sich zu bewegen, wobei er von der Person HB an seiner Hand geführt wird, und wiederholt den Schritt S31, bis er einen vorbestimmten, periodischen Zeitpunkt erreicht.
Wenn er einen vorbestimmten, periodischen Zeitpunkt erreicht (Ja in Schritt S31), misst der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 die Funkumgebungsdaten, beispielsweise die Funkintensität, für die Kommunikation zwischen der Funkkommunikationseinheit 160 und der-Funkbasiseinheit 1 (Schritt S32).
Dann detektiert der Roboter R zum Zeitpunkt der Messung unter Verwendung des Gyrosensors SR1, des GPS-Empfängers SR2 und der Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 seine Eigenposition (Schritt S33).
Als Nächstes berechnet der Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsabschnitt 141 auf Grundlage der in Schritt S32 gemessenen Funkumgebungsdaten Gesamtfunkumgebungsdaten (Schritt S34).
Dann schreibt der Gesamtfunkumgebungsdaten-Erzeugungsabschnitt 142 die in Schritt S34 berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu seiner in Schritt S33 detektierten Eigenposition, d.h. der Messposition, in die im Speicher 190 gespeicherten Kartendaten ein, wodurch eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt (aktualisiert) wird (Schritt S35).
Nach der Aktualisierung der Gesamtfunkumgebungskarte bestätigt der Roboter R auf Grundlage der Ausgabewerte des Sechsachsen-Kraftsensors 62R, ob das An-der-Hand-Führen durch die Person HB beendet worden ist (Schritt S36). Wenn bei der Analyse der Ausgabe des Sechsachsen-Kraftsensors 62R beispielsweise keine äußere Kraft detektiert wird, wird bestimmt, dass die Person HB das An-der-Hand-Führen beendet hat (Ja in Schritt S36), und der Vorgang des Erzeugens der Gesamtfunkumgebungskarte wird beendet.
Falls im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass die Person HB das An-der-Hand-Führen nicht beendet hat (Nein in Schritt S36), kehrt der Vorgang zu Schritt S31 zurück, in welchem der Roboter R bestätigt, ob der nächste periodische Messzeitpunkt vorliegt, wobei er sich gemäß des An-der-Hand-geführt-Werdens bewegt.
Danach werden die Schritte S31 bis S36 wiederholt, um die Erzeugung der Gesamtfunkumgebungskarte fortzusetzen, bis in Schritt S36 bestimmt wird, dass die Person HB das An-der-Hand-Führen beendet hat.
Falls der Messmodus der Personen-spezifizierte Modus („Personen-spezifiziert“ in Schritt S30) ist, bestätigt der Roboter R die Ausgabe des Sechsachsen-Kraftsensors 62R wiederholt und bestimmt auf Grundlage der vom Sechsachsen-Kraftsensor 62R detektierten Kraft, ob die ihn an seiner Hand führende Person HB aufgehört hat zu gehen (Schritt S37).
Falls die Person HB nicht aufgehört hat zu gehen (Nein in Schritt S37), wiederholt der Roboter R den Schritt S37, in welchem er bestimmt, ob die Person HB aufgehört hat zu gehen, wobei er sich gemäß des durch die Person HB An-der-Hand-geführt-Werdens bewegt.
Falls bestimmt wird, dass die Person HB aufgehört hat zu gehen (Ja in Schritt S37), misst der Roboter R mittels des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 163 Funkumgebungsdaten, wie beispielsweise die Funkintensität, für die Kommunikation zwischen der Funkkommunikationseinheit 160 und der Funkbasiseinheit 1 (Schritt S38). In diesem Messmodus werden die Funkumgebungsdaten dann gemessen, wenn das Gehen beendet worden ist. Um den Einfluss von Burst-Rauschen für eine genaue Messung zu reduzieren, wird die Messung an der gleichen Stelle mehrmals wiederholt, und für die Funkumgebungsdaten der Mittelwert der Messungen berechnet und verwendet. Für die Funkintensität misst der Funkintensitäts-Detektionsabschnitt 163a (siehe 6) beispielsweise über 5 s alle 500 ms, das heißt zehnmal, und gibt die Messdaten an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus. Für andere Funkumgebungsdaten messen jeweilige Abschnitte des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 163 gleichermaßen eine vorbestimmte Anzahl von Malen und geben die Messdaten an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus.
Dann detektiert der Roboter R seine Eigenposition zum Zeitpunkt der Messung unter Verwendung des Gyrosensors SR1, des GPS-Empfängers SR2 und der Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 (Schritt S39).
Der Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsabschnitt 141 der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 berechnet den Mittelwert jedes Typs der von einem jeweiligen Abschnitt des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 163 gemessenen Funkumgebungsdaten und berechnet auf Grundlage der Mittelwerte der Funkumgebungsdaten Gesamtfunkumgebungsdaten (Schritt S40)
Der Gesamtfunkumgebungsdaten-Erzeugungsabschnitt 142 schreibt die in Schritt S40 berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu seiner in Schritt S39 detektierten Eigenposition, d.h. der Messposition, in die im Speicher 190 gespeicherten Kartendaten ein, wodurch eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird (Daten in diese hinzugefügt werden) (Schritt S41).
Nach dem Schreiben der Gesamtfunkumgebungsdaten in die Kartendaten synthetisiert der Roboter R mittels des Sprachsyntheseabschnitts 121 des Sprachprozessors 120 Sprache aus einem Text „Punktmessung ist abgeschlossen. Bitte zum nächsten Punkt bewegen“ und spricht durch den Lautsprecher S, um die Person HB aufzufordern, ihn zur nächsten Messposition zu führen (Schritt S42).
Falls seit einem Ende des Sprechens in Schritt S42 eine vorbestimmte Zeit (z.B. 15 s) vergangen ist, ohne dass die Wirkung des von der Person HB An-der-Hand-geführt-Werdens detektiert worden ist, bestimmt der Roboter R beispielsweise, dass das An-der-Hand-Führen beendet worden ist (Ja in Schritt S43), und schließt den Vorgang des Erzeugens der Gesamtfunkumgebungskarte ab.
In dieser Bestimmung kann der Spracherkennungsabschnitt 122 des Sprachprozessors 120 beispielsweise eine Sprachinstruktion von der Person HB, wie zum Beispiel „Beende die Erzeugung der Gesamtfunkumgebungskarte“, in einen Text umwandeln, und kann die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 den Inhalt der Instruktion auswerten, um zu bestimmen, ob das An-der-Hand-Führen beendet worden ist.
Falls im Gegensatz dazu in Schritt S43 detektiert wird, dass die Person HB das An-der-Hand-Führen fortsetzt, bestimmt der Roboter R, dass das An-der-Hand-Führen nicht geendet hat (Nein in Schritt S43), und kehrt der Vorgang zu Schritt S37 zurück, in welchem sich der Roboter R zur nächsten Messposition bewegt, wobei er überprüft, ob das Gehen eingestellt worden ist.
Danach werden die Schritte S37 bis S43 wiederholt, um das Erzeugen der Gesamtfunkumgebungskarte-fortzusetzen, bis in Schritt S43 bestimmt wird, dass das An-der-Hand-Führen beendet worden ist.
Wie vorstehend beschrieben, bewegt sich der Roboter R unter Führung der Person HB im Bewegungsbereich und misst die Funkumgebungsdaten auf dem Bewegungsweg. Daher kann sich die Person HB die Arbeit ersparen, Messpositionen einzugeben, beispielsweise durch das Terminal 7, um den Roboter R zu instruieren. Da der Funkumgebungszustand zwischen dem Roboter R und der Funkbasiseinheit 1 durch die Verwendung der im Roboter R montierten Funkkommunikationseinheit 160 direkt gemessen wird, kann darüber hinaus eine genaue Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt werden.
In der vorliegenden Erfindung detektiert der Roboter R auf Grundlage der Ausgabe des im Arm R3 vorgesehenen Sechsachsen-Kraftsensors 62R(L) die Richtung und Geschwindigkeit der sich bewegenden Person HB, wenn die Person HB den Roboter an der Hand führt. Der Roboter R kann mit den Kameras C aber auch ein Bild der Person HB aufnehmen und die Richtung und Geschwindigkeit der sich bewegenden Person HB mittels des Stereoverarbeitungsabschnitts 111a und des Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitts 111b detektieren. Oder es kann eine andere Einheit, wie beispielsweise ein von einem Infrarotsensor gebildeter, Menschen-empfindlicher Sensor, verwendet werden, um die Bewegung der Person zu detektieren.
<Erzeugung der Gesamtfunkumgebungskarte während Alleinbewegung>
Mit Bezug auf die 15A bis 17 (und nach Bedarf auf 5) wird als Nächstes das Verfahren des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte beschrieben, bei welchem sich der Roboter R alleine bewegt, wobei Messpositionen zum Messen der Funkumgebungsdaten vorab einfach festgelegt wurden. Die 15a und 15B stellen die Art und Weise des Festlegens von Messpositionen für den Roboter R dar, der sich alleine in einem Bewegungsbereich bewegt, um darin Funkumgebungsdaten zu messen, und 15A zeigt Positionen, an welchen Markierungen vorgesehen sind, und 15B zeigt ein Beispiel einer Gesamtfunkumgebungskarte, die auf Grundlage der an den mit Markierungen versehenen Positionen gemessenen Funkumgebungsdaten erzeugt worden ist. 16 ist ein Flussdiagramm, welches den Ablauf des Vorgangs zeigt, durch den der Roboter mittels Messen von Funkumgebungsdaten an den festgelegten Markierungspositionen eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt, und 17 ist ein Flussdiagramm, welches die Einzelheiten des Schritts von 16 zeigt, in welchem eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird.
Wie in 15A gezeigt, sind an einer Mehrzahl von Stellen in einem Bewegungsbereich des Roboters R Markierungen M (M₁ bis M₁₂ ) vorgesehen. Indessen schließen im Speicher 5 (siehe 5) gespeicherte Kartendaten (eine Stockwerkkarte) Markierungsbereichsdaten in Zuordnung zu den Nummern (Nummern 1 bis 12 in 15) der Markierungen M ein.
Eine Bedienungsperson, die den Roboter R zum Erzeugen einer Gesamtfunkumgebungskarte veranlasst, greift beispielsweise durch das Terminal 7 (siehe 5) auf den Organisationscomputer 3 zu und legt die Nummern der Markierungen M als Messpositionen fest, wodurch dem Roboter R die Messpositionen instruiert werden.
Wenn der Roboter R vom Organisationscomputer 3 über die Funkbasiseinheit 1 ein Ausführungsbefehlssignal zum Erzeugen einer Gesamtfunkumgebungskarte erhält, fordert er vom Organisationscomputer 3 über die Funkbasiseinheit 1 Kartendaten des Bewegungsbereichs an und lädt die im Speicher 5 gespeicherten Kartendaten in den Speicher 190 des Roboters R herunter (Schritt S50). Falls die Kartendaten des Bewegungsbereichs bereits im Speicher 190 gespeichert sind, kann das Herunterladen der Kartendaten weggelassen werden.
Als Nächstes erhält der Roboter vom Organisationscomputer 3 die Messpositionen und die Markierungsnummem (eine Markierungsnummemreihe), welche die Messreihenfolge anzeigen (Schritt S51).
Beim Erhalten der Markierungsnummem bewegt sich der Roboter R von seiner momentanen Position (Roboterstartposition) zu der als erste Markierung (z.B. M₁) festgelegten Markierung M (Schritt S52).
Nachdem sich der Roboter R zur Markierung M bewegt hat, misst er mittels des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 163 die Funkumgebungsdaten, berechnet mittels des Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsabschnitts 141 die Gesamtfunkumgebungsdaten und schreibt die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zur Position der entsprechenden Markierungsnummer in die im Speicher 190 gespeicherten Kartendaten ein, wodurch eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird (Schritt S53).
Der Roboter R bestätigt, ob die in Schritt S53 als Messposition festgelegte Markierung M die letzte Nummer aufweist, und falls dem so ist (Ja in Schritt S54), geht der Vorgang zu Schritt S55 über.
Falls sie andererseits nicht die letzte Nummer aufweist (Nein in Schritt S54), kehrt der Vorgang zu Schritt S52 zurück, in welchem sich der Roboter R zu der Position der nächsten Markierung M in der Reihe (z.B. M₂ ) bewegt. Dann misst der Roboter R an der nächsten Markierung Funkumgebungsdaten, berechnet Gesamtfunkumgebungsdaten und schreibt die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zur Position der Markierungsnummer in die im Speicher 190 gespeicherten Kartendaten ein, wodurch die Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird (Schritt S53).
Dann werden die Schritte S52 bis S54 wiederholt durchgeführt, bis die Gesamtfunkumgebungskarte dahingehend vervollständigt ist, dass sie die Daten für die Position der Markierung mit der letzten Nummer einschließt.
Nachdem die Erzeugung bezüglich der Position der Markierung mit der letzten Nummer abgeschlossen ist (Ja in Schritt S54), wird die Gesamtfunkumgebungskarte mit den darin eingeschriebenen, den Markierungspositionen der Kartendaten zugeordneten Gesamtfunkumgebungsdaten erzeugt und im Speicher 190 gespeichert, wie in 15B gezeigt. Dann überträgt der Roboter R die erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte über die Funkkommunikationseinheit 160 zum Organisationscomputer 3 (Schritt S55), und endet der Vorgang.
Der Organisationscomputer 3 speichert die erhaltene Gesamtfunkumgebungskarte im Speicher 5.
Mit Bezug auf 17 (und nach Bedarf auf 5) wird als Nächstes der Schritt S53 des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte von 16 beschrieben.
Nachdem sich der Roboter R zu der Position der festgelegten Markierung M (Schritt S52 von 16) bewegt hat, hört der Roboter R auf, sich zu bewegen (zu gehen) Schritt S60).
Während der Roboter R an der Markierungsposition verbleibt, misst er Funkumgebungsdaten, welche die Funkintensität einschließen (Schritt S61). Jeder Abschnitt des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 163 misst zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten Funkumgebungsdaten und gibt die gemessenen Daten, wie in Schritt S38 des Flussdiagramms von 14, an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus.
Mittels des Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsabschnitts 141 berechnet die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 den Mittelwert jedes Typs der vom Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten gemessenen Funkumgebungsdaten und berechnet auf Grundlage der Mittelwerte der Funkumgebungsdaten Gesamtfunkumgebungsdaten (Schritt S62).
Die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 schreibt die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zur Position der Markierungsnummer in die im Speicher 190 gespeicherten Kartendaten ein (Schritt S63), und der Vorgang ist abgeschlossen.
Auf diese Weise können Gesamtfunkumgebungsdaten für eine festgelegte Markierungsposition in die Kartendaten eingeschrieben (zu diesen hinzugefügt) werden.
Mit Bezug auf die 18A und 18B wird als Nächstes ein anderes Verfahren des Festlegens der Positionen zum Messen von Funkumgebungsdaten für den Roboter beschrieben. Die 18A und 18B stellen die Art und Weise des Festlegens der Positionen zum Messen von Funkumgebungsdaten dar, und wobei 18A ein Beispiel zeigt, in welchem diese unter Verwendung eines Gitters festgelegt werden, und 18B ein Beispiel zeigt, in welchem zusätzlich einzelne Messpunkte festgelegt sind.
Im Beispiel von 18A ist auf den Kartendaten (eine Stockwerkkarte) ein in der Figur mittels gestrichelter Linien dargestelltes Gitter festgesetzt und können Gitterpunkte des Gitters als Messpunkte festgelegt sein. Beim Festsetzen des Gitters, bei welchem die obere linke Ecke der Karte von 18A beispielsweise der Ursprung ist, werden vertikale und laterale Gitterabstände festgesetzt. Falls die Messpunkte auf diese Weise mittels Verwendung eines Gitters festgelegt werden, berechnet der Roboter die Positionen der Gitterpunkte aus den vertikalen und lateralen Gitterabständen, bewegt er sich sequentiell zu den berechneten Positionen der Gitterpunkte, um Funkumgebungsdaten zu messen, und berechnet auf Grundlage der gemessenen Funkumgebungsdaten Gesamtfunkumgebungsdaten. Dann kann eine Gesamtfunkumgebungskarte dadurch erzeugt werden, dass die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu den gemessenen Positionen der Gitterpunkte in die im Speicher 190 gespeicherten Kartendaten eingeschrieben werden.
Dadurch, dass das Gitter auf diese Weise verwendet wird, können die Messpositionen im Bewegungsbereich zweckdienlich und gleichmäßig festgelegt werden.
Falls das Gitter fein festgesetzt wird, können zu viele Messpositionen vorhanden sein. Falls das Gitter andererseits grob festgesetzt wird, können nicht genügend Messpositionen vorhanden sein.
Dementsprechend wird das Gitter nicht zu fein festgesetzt, damit es geeignete Abstände aufweist, und werden bezüglich der Auslegung der Karte einzelne Positionen, an welchen die Beeinträchtigung durch Funkwellenstörungen wahrscheinlich ist, zusätzlich als Messpunkte festgelegt Auf diese Weise können wichtige Messpositionen im Einzelnen und flexibel festgelegt werden, was für eine Bedienungsperson bei der Festlegung von Messpositionen weniger Eingabearbeit bedeutet.
18B zeigt eine Art und Weise, wie zusätzlich einzelne Messpositionen festgelegt worden sind. In diesem Beispiel sind sieben Messpositionen P1 bis P7 hinzugefügt worden.
Der Roboter R erhält die den in 18A gezeigten Gitterpunkten entsprechenden Positionen und die in 18B gezeigten, einzeln hinzugefügten Positionen als Messpunkte, bewegt sich sequentiell zu den Messpositionen, um Funkumgebungsdaten zu messen, berechnet aus den gemessenen Funkumgebungsdaten Gesamtfunkumgebungsdaten und schreibt diese in die gespeicherten Kartendaten ein. Dadurch kann eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt werden.
Die 19A und 19B zeigen ein Beispiel der Gesamtfunkumgebungskarte, und 19A ist eine mittels im Gitter festgelegten Messpunkten erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte, und 19B ist eine Gesamtfunkumgebungskarte mit einem Format zur Anzeige für Benutzer.
Die in 19A gezeigte Gesamtfunkumgebungskarte ist eine, in welche Gesamtfunkumgebungsdaten eingeschrieben worden sind, die an Messpositionen gemessen worden sind, die in dem in 18A gezeigten Gitter festgelegt worden sind. 19B ist ein Beispiel, in welchen die Gesamtfunkumgebungen auf Grundlage der Gesamtfunkumgebungskarte von 19A in drei Gütegrade (Ausgezeichnet, Gut und Schlecht) eingestuft sind, welche koloriert und in einer GUI-(Graphical User Interface)-Umgebung angezeigt werden, um einer Bedienungsperson (Benutzer) das Verstehen der Funkumgebung einfach zu machen. Diese ein Format zum Anzeigen für Benutzer aufweisende Karte kann beispielsweise mittels Lesen der Gesamtfunkumgebungskarte aus dem Speicher 5 und der anschließenden Ausführung einer geeigneten Bildverarbeitung auf einem Bildschirm des Terminals 7 angezeigt werden.
Das Anzeigeformat ist nicht auf das gesonderte Kolorieren beschränkt, sondern es können beispielsweise Punkte, deren Gesamtfunkumgebungen den gleichen Grad aufweisen, mittels Linien miteinander verbunden werden, um einen Umriss zu bilden.
Auf diese Weise wird die Gesamtfunkumgebungskarte in ein Format umgewandelt, welches von Benutzern leicht verstanden und diesen einfach angezeigt werden kann.
Wenn die Stelle zum Anbringen einer Funkbasiseinheit 1 bestimmt wird, können auf diese Weise Vorzüge und Mängel leicht bestimmt werden, indem man die Gesamtfunkumgebungskarten für den Fall der Anordnung der Funkbasiseinheit an einer Mehrzahl von dafür in Frage kommenden Stellen erzeugt und miteinander vergleicht. Da Bereiche, die einen niedrigen Grad der Gesamtfunkumgebung aufweisen, leicht detektiert werden können, kann ferner beispielsweise eine geeignete zusätzliche Stelle, an welcher eine Funkbasiseinheit 1 vorzusehen ist, leicht als Maßnahme bestimmt werden.
<Erzeugung der Optimalfunkbasiseinheitskarte>
Mit Bezug auf die 20A und 20B (und nach Bedarf auf 5) wird als Nächstes das Verfahren des Auswählens einer mit einem Roboter R zu verbindenden Funkbasiseinheit 1 aus einer Mehrzahl von vorgesehenen Funkbasiseinheiten 1 beschrieben. 20 stellt die Art und Weise dar, wie der Roboter R eine Funkbasiseinheit zur Verbindung mit derselben auswählt, und 20A stellt die Art und Weise dar, wie aus den Gesamtfunkumgebungskarten für eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten eine Optimalfunkbasiseinheitskarte erzeugt wird, und 20B stellt die Art und Weise dar, wie der Roboter R aus einer Mehrzahl von Funkbasiseinheiten eine Funkbasiseinheit zur Verbindung mit derselben auswählt.
Wie in 20A gezeigt, sind in der unteren rechten bzw. linken Ecke zwei Funkbasiseinheiten 1A, 1B vorgesehen. Die oberen linken und rechten Figuren von 20A sind Gesamtfunkumgebungskarten für die Funkbasiseinheit 1A bzw. 1B, und darin sind Gesamtfunkumgebungsdaten gespeichert, die an im Gitter festgelegten Messpositionen gemessen wurden.
Auf diese Weise werden in der vorliegenden Erfindung, in welcher eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 in einem Bewegungsbereich für den Roboter R vorgesehen ist, für jede Funkbasiseinheit 1 Funkumgebungsdaten gemessen, und erzeugt der Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsabschnitt 142 eine Gesamtfunkumgebungskarte und speichert diese im Speicher 190.
Als Nächstes erzeugt der Optimalfunkbasiseinheitskarten-Erzeugungsabschnitt 143 auf Grundlage der Gesamtfunkumgebungskarten für die Mehrzahl der im Speicher 190 gespeicherten Funkbasiseinheiten eine Optimalfunkbasiseinheitskarte (Optimalfunkbasisstationskarte), die eine optimale Funkbasiseinheit anzeigt.
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in welchem die beiden Funkbasiseinheiten 1A, 1B vorgesehen sind, wobei aber auch drei oder mehr Funkbasiseinheiten vorgesehen sein können.
Eine optimale Funkbasiseinheit bezieht sich auf eine Funkbasiseinheit, deren Zahlenwert der Gesamtfunkumgebungsdaten am größten ist. Wie in 20A unten gezeigt, kann aus den beiden Funkbasiseinheiten 1A, 1B eine Optimalfunkbasiseinheitskarte mit einer ausgewählten optimalen Funkbasiseinheit erzeugt werden. In der Optimalfunkbasiseinheitskarte zeigt „A“ bzw. „B“ die optimale Funkbasiseinheit, welche die Funkbasiseinheit 1A bzw. die Funkbasiseinheit 1B ist, und zeigt „AB“ beide zusammen als optimale Funkbasiseinheiten, da die beiden Funkbasiseinheiten den gleichen Wert bezüglich der Funkumgebungsdaten aufweisen.
In der Optimalfunkbasiseinheitskarte von 20A, in welcher eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten des gleichen, mit „AB“ bezeichneten Funkumgebungsgrads vorhanden sind, muss der Roboter R eine der Funkbasiseinheiten auswählen, mit der er sich verbindet. Mit Bezug auf 20B wird das Verfahren des Auswählens einer mit dem Roboter R zu verbindenden Funkbasiseinheit aus einer Mehrzahl von optimalen Funkbasiseinheiten beschrieben.
Der Roboter R schaltet während seiner Bewegung die Verbindung zwischen ihm und den Funkbasiseinheiten 1 mit optimaler Gesamtfunkumgebung nach Bedarf um. Beim Umschalten der Verbindung zwischen ihm und den Funkbasiseinheiten 1, d.h. bei der Weitergabe, ist die Verbindung zwischen dem Roboter R und den Funkbasiseinheiten 1 vorübergehend unterbrochen, so dass sich der Roboter R in einem Zustand befindet, in welchem die Kommunikation mit dem Organisationscomputer 3 nicht durchführbar ist.
Um den Zustand, in welchem die Kommunikation mit dem Organisationscomputer 3 nicht durchführbar ist, so lange wie möglich zu vermeiden, wählt der Roboter R in der vorliegenden Erfindung eine Funkbasiseinheit 1 derart aus, dass eine Weitergabe unnötig ist.
20B zeigt den Bereich, der in der Mitte der in 20A unten gezeigten Optimalfunkbasiseinheitskarte von einer dicken Linie umgeben ist. 20B, in welcher der Bereich in drei Reihen und drei Spalten unterteilt ist, zeigt, welche Funkbasiseinheit beim Vorrücken vom Umfang zur Mitte in der Mitte ausgewählt ist, wo die optimalen Funkbasiseinheiten in der Optimalfunkbasiseinheitskarte die Funkbasiseinheiten 1A und 1B („AB“) sind.
Im Fall des linken Beispiels von 20B rückt der Roboter R entlang der mittleren Reihe des 3x3-Bereichs von links nach rechts vor. Da der Roboter R auf der linken Seite der mittleren Reihe mit der Funkbasiseinheit 1B verbunden ist, wird, wenn sich der Roboter R nach rechts bewegt, in der Mitte die Funkbasiseinheit 1B ausgewählt, so dass die Verbindung mit der Funkbasiseinheit 1B ohne Weitergabe aufrechterhalten bleibt.
Im Fall des mittleren Beispiels von 20B rückt der Roboter R von oben links (die linke Seite der obersten Reihe) schräg nach unten in die Mitte vor. Da der Roboter R auf der linken Seite der obersten Reihe mit der Funkbasiseinheit 1A verbunden ist, wird in der Mitte die Funkbasiseinheit 1A ausgewählt, so dass die Verbindung mit der Funkbasiseinheit 1A ohne Weitergabe aufrechterhalten bleibt.
Im Fall des rechten Beispiels von 20B rückt der Roboter R von unten rechts (die rechte Seite der untersten Reihe) nach links und dann nach oben zur Mitte hin vor. Da der Roboter R auf der rechten Seite der untersten Reihe mit der Funkbasiseinheit 1A verbunden ist, erhält der Roboter R, wenn er sich nach links bewegt, die Verbindung mit der Funkbasiseinheit 1A ohne Weitergabe aufrecht. Nach der Aufwärtsbewegung wird in der Mitte dann die Funkbasiseinheit 1A ausgewählt, so dass die Verbindung mit der Funkbasiseinheit 1A wieder ohne Weitergabe aufrechterhalten bleibt.
Dort, wo aus einer Mehrzahl von Funkbasiseinheiten ausgewählt werden kann, wählt der Roboter R der vorliegenden Ausführungsform eine Funkbasiseinheit somit derart aus, dass die Weitergabe vermieden wird.
Auch wenn aus drei oder mehr Funkbasiseinheiten und Funkbasiseinheiten des gleichen Gesamtfunkumgebungsgrads ausgewählt werden kann, kann der Roboter R eine Funkbasiseinheit derart auswählen, dass die Weitergabe so lange wie möglich vermieden wird.
<Verwendung einer Gesamtfunkumgebungskarte>
Mit Bezug auf 21 (und nach Bedarf auf 5) wird als Nächstes der Betrieb des Roboters R bei der Verwendung der Gesamtfunkumgebungskarte beschrieben. 21 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang zeigt, wenn der Roboter R die Gesamtfunkumgebungskarte verwendet.
Der Roboter R verwendet die vorab erzeugte und im Speicher 190 gespeicherte Gesamtfunkumgebungskarte, wenn er eine Aufgabe ausführt. Die vom Roboter R erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte wird in den Organisationscomputer 3 hochgeladen und im Speicher 5 gespeichert. Falls die im Speicher 190 gespeicherte Gesamtfunkumgebungskarte durch einen Neustart gelöscht wird oder falls im Speicher 5 eine von einem anderen Roboter erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte gespeichert ist, kann der Roboter R eine erforderliche Gesamtfunkumgebungskarte aus dem Organisationscomputer 3 herunterladen und diese verwenden.
Daher kann die Arbeit des Roboters R, jedes Mal eine neue Gesamtfunkumgebungskarte zu erstellen, wenn eine Aufgabe ausgeführt wird, entfallen.
Wie in 21 gezeigt, greift der Roboter R mittels der Funkkommunikationseinheit 160 über die Funkbasiseinheit 1 auf den Organisationscomputer 3 zu, um zu bestätigen, ob eine den Bewegungsbereich, in welchem der Roboter R gerade eine Aufgabe ausführt, betreffende Gesamtfunkumgebungskarte in einer Datenbank von Kartendaten gespeichert ist, die in dem vom Organisationscomputer 3 verwalteten Speicher 5 gespeichert sind (Schritt S70).
Falls eine gewünschte Gesamtfunkumgebungskarte im Speicher 5 gespeichert ist (Ja in Schritt S70), lädt der Roboter R die Gesamtfunkumgebungskarte aus dem Organisationscomputer 3 herunter (Schritt S71). Insbesondere liest der Organisationscomputer 3 die Gesamtfunkumgebungskarte aus dem Speicher 5 aus und überträgt die ausgelesene Gesamtfunkumgebungskarte an den Roboter R. Der Roboter R erhält die Gesamtfunkumgebungskarte mittels der Funkkommunikationseinheit 160 und speichert sie im Speicher 190. Damit ist das Herunterladen der Gesamtfunkumgebungskarte abgeschlossen.
Die Gesamtfunkumgebungskarte, die der Roboter R aus dem Organisationscomputer 3 herunterlädt, kann die vom Roboter R erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte sein, oder die Gesamtfunkumgebungskarte kann von einem anderen Roboter erzeugt sein. Falls die von einer Mehrzahl von Robotern erzeugten Gesamtfunkumgebungskarten gespeichert sind, kann die neueste Gesamtfunkumgebungskarte heruntergeladen werden, oder es kann eine Gesamtfunkumgebungskarte verwendet werden, welche die Mittelwerte von Gesamtfunkumgebungsdaten dieser Karten umfasst. Falls in dem Bewegungsbereich eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten vorgesehen sind, kann anstelle der oder zusätzlich zur Gesamtfunkumgebungskarte die Optimalfunkbasiseinheitskarte heruntergeladen werden. Der Roboter R kann derart konfiguriert sein, dass er nach Bedarf eine herunterzuladende Karte auswählt oder mehrere Typen von Karten herunterlädt.
Der Organisationscomputer 3 kann die Typen der herunterzuladenden Karten auswählen, die für den Inhalt der Aufgabe, bezüglich deren Ausführung der Organisationscomputer 3 den Roboter R instruiert hat, am meisten geeignet sind, und überträgt die Karten.
Falls eine gewünschte Gesamtfunkumgebungskarte im Gegensatz dazu nicht im Speicher 5 gespeichert ist (Nein in Schritt S70), lädt der Roboter R über den Verwaltungscomputer 3 im Speicher 5 gespeicherte Kartendaten herunter, die den fraglichen Bewegungsbereich betreffen (Schritt S72). Dann wird die Gesamtfunkumgebungskarte für den Bewegungsbereich erzeugt (Schritt S73). Bei der vorstehend beschriebenen Erzeugung der Gesamtfunkumgebungskarte bewegt sich der Roboter R, wie in 15 gezeigt, in einem Kreis von mit Markierungen M versehenen Stellen, während er die Funkumgebungsdaten misst, und berechnet Gesamtfunkumgebungsdaten und schreibt die berechneten Daten in Zuordnung zu den Messpositionen in die im Speicher 190 gespeicherte Karte, wodurch eine Gesamtfunkumgebungskarte erzeugt wird, die im Speicher 190 gespeichert wird.
Der Roboter R liest die in Schritt S73 erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte aus dem Speicher 190 aus und überträgt die erzeugte Karte mittels der Funkkommunikationseinheit 160 über die Funkbasiseinheit 1 an den Organisationscomputer 3 (Schritt S74). Der Organisationscomputer 3 speichert die erhaltene Gesamtfunkumgebungskarte im Speicher 5, wodurch das Hochladen der Gesamtfunkumgebungskarte abgeschlossen wird.
<Aktualisierung der Gesamtfunkumgebungskarte>
Mit Bezug auf 22 (und nach Bedarf auf 5) wird als Nächstes der Betrieb des Roboters R des Messens von Funkumgebungsdaten während der Ausführung einer Aufgabe und des Aktualisierens (Ausführens der Wartung) der Gesamtfunkumgebungskarte beschrieben. 22 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang des Aktualisierens der Gesamtfunkumgebungskarte während der Ausführung einer Aufgabe zeigt.
Der Roboter R der vorliegenden Erfindung misst selbst während der Ausführung einer von der Aufgabe des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte verschiedenen Aufgabe ständig Funkumgebungsdaten und vergleicht die auf Grundlage der Funkumgebungsdaten berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten mit Gesamtfunkumgebungsdaten, die Teil einer in den Kartendaten gespeicherten Gesamtfunkumgebungskarte sind, und ersetzt die Funkumgebungsdaten nach Bedarf, um die Gesamtfunkumgebungskarte zu aktualisieren.
Die Funkumgebungsdaten werden zu vorbestimmten Zeitpunkten wiederholt gemessen. Die Messungen können beispielsweise fortlaufend eine nach der anderen oder in regelmäßigen Abständen von z.B. 10-Sekunden durchgeführt werden.
Wenn sich der Roboter R in einem Bewegungsbereich bewegt, um eine Aufgabe, wie beispielsweise das Tragen eines Gegenstands, auszuführen, lädt der Roboter R, wie in 22 gezeigt, aus dem Organisationscomputer 3 eine Gesamtfunkumgebungskarte und eine Optimalfunkbasiseinheitskarte herunter, wie z.B in 20A gezeigt, und speichert diese im Speicher 190 und sucht in der heruntergeladenen Optimalfunkbasiseinheitskarte nach der Funkbasiseinheit 1 (1A oder 1B), deren Gesamtfunkumgebung an der momentanen Position des Roboter R, das heißt, an einer Aufgabenstartposition, am besten ist (Schritt S80).
Als Nächstes verbindet sich der Roboter R mittels der Funkkommunikationseinheit 160 mit der in Schritt S80 gefundenen, optimalen Funkbasiseinheit 1 (zum Zwecke der Beschreibung hinfort die Funkbasiseinheit 1A) (Schritt S81) und beginnt mit der Ausführung der Aufgabe, während er das Aktualisieren der Gesamtfunkumgebungskarte durchführt (Schritt S82).
Während der Durchführung der Aufgabe bewegt sich der Roboter R, während er unter Verwendung des Gyrosensors SR1, des GPS-Empfängers SR2 und der Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 ständig seine Eigenposition herausfindet, und führt unter Bezugnahme auf die Optimalfunkbasiseinheitskarte die Weitergabe durch, um sich nach Bedarf mit einer optimalen Funkbasiseinheit 1 (1A oder 1B) zu verbinden.
Mit Bezug auf 23 (und nach Bedarf auf 5) wird als Nächstes der Betrieb des Roboters R des Aktualisierens der Gesamtfunkumgebungskarte während der Ausführung einer Aufgabe beschrieben. 23 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang des Aktualisierens der Gesamtfunkumgebungskarte während der Ausführung einer Aufgabe zeigt und entspricht dem Schritt S82 des Flussdiagramms von 22.
Während der Ausführung einer Aufgabe misst der Roboter R der vorliegenden Erfindung mittels des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 163 der Funkkommunikationseinheit 160 zu vorbestimmten Zeitpunkten wiederholt Funkumgebungsdaten, wie beispielsweise die Funkintensität, und gibt die gemessenen Funkumgebungsdaten an die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 aus (Schritt S90).
Nach dem Messen der Funkumgebungsdaten findet der Roboter R unter Verwendung des Gyrosensors SR1, des GPS-Empfängers SR2 und der Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 170 seine Eigenposition heraus (Schritt S91). Das Messen der Funkumgebungsdaten und das Herausfinden seiner Eigenposition kann parallel durchgeführt werden.
Der Funkbasiseinheitsfehler-Meldeabschnitt 145 der Hauptsteuerungsvorrichtung 139 bestimmt, ob der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 die Funkumgebungsdaten normal gemessen hat (Schritt S92), indem er beispielsweise bestätigt, ob die Funkumgebungsdaten in einer vorbestimmte Zeitspanne in die Hauptsteuerungsvorrichtung 139 eingegeben worden sind oder ob die Funkumgebungsdaten einen abnormalen Wert aufweisen. Falls die Funkumgebungsdaten nicht gemessen worden sind (Nein in Schritt S92) meldet der Funkbasiseinheitsfehler-Meldeabschnitt 145 dem Organisationscomputer 3 über die Funkkommunikationseinheit 160 das Auftreten eines Fehlers in der Funkbasiseinheit 1A (Schritt S93). Da die Funkbasiseinheit 1A ausgefallen ist, wird hier erwartet, dass die Verbindung zu der Einheit unterbrochen ist. Dementsprechend schaltet der Funkbasiseinheitsfehler-Meldeabschnitt 145 den Kommunikationsteilnehmer der Funkkommunikationseinheit 160 von der Funkbasiseinheit 1A zur Funkbasiseinheit 1B um und meldet dem Organisationscomputer 3 über die Funkbasiseinheit 1B das Auftreten eines Fehlers in der Funkbasiseinheit 1A. Falls im Bewegungsbereich keine andere kommunikationsfähige Funkbasiseinheit 1 gefunden werden kann, kann der Roboter R den Fehlerzustand der Funkbasiseinheit 1A beispielsweise im Speicher 190 aufzeichnen und kann es melden, wenn die Kommunikation mit dem Organisationscomputer 3 über irgendeine Funkbasiseinheit 1 wieder durchführbar ist.
Nachdem der Roboter R dem Organisationscomputer 3 das Auftreten eines Fehlers in der Funkbasiseinheit 1A gemeldet hat, geht der Vorgang zu Schritt S102 über und bestätigt der Roboter R, ob die Aufgabe beendet worden ist.
Falls der Funkbasiseinheitsfehler-Meldeabschnitt 145 andererseits bestimmt, dass der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 die Funkumgebungsdaten normal gemessen hat (Ja in Schritt S92), berechnet der Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsabschnitt 141 auf Grundlage der vom Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 163 gemessenen Funkumgebungsdaten Gesamtfunkumgebungsdaten (Schritt S94) und liest der Gesamtfunkumgebungskarten-Aktualisierungsabschnitt 144 für die in Schritt S92 aus dem Speicher 190 detektierte Position Gesamtfunkumgebungsdaten für die gerade verbundene Funkbasiseinheit 1A aus, vergleicht die in der Gesamtfunkumgebungskarte gespeicherten Gesamtfunkumgebungsdaten mit den in Schritt S94 berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten und bestätigt, ob der Unterschied bei oder über 10% liegt (Schritt S95). Falls der Unterschied unter 10% liegt (Nein in Schritt S95), geht der Vorgang zu Schritt S102 über.
Falls der Unterschied bezüglich der Bestätigungshistorie der Gesamtfunkumgebungsdaten für die Funkbasiseinheit 1Abei oder über 10% liegt (Ja in Schritt S95), wird bestätigt, ob der bei oder über 10% liegende Unterschied zu entsprechenden, in der Gesamtfunkumgebungskarte gespeicherten Daten dreimal vorgekommen ist (d.h. die beiden vorherigen Bestätigungen bei oder über 10% gelegen haben) (Schritt S96). Bei weniger als dreimal (Nein in Schritt S96) geht der Vorgang zu Schritt S102 über.
Die Bestätigungshistorie kann derart in der im Speicher 190 gespeicherten Gesamtfunkumgebungskarte gespeichert sein, dass das Bestätigungsergebnis einer entsprechenden Position und Funkbasiseinheit zugeordnet ist und nach Bedarf als Referenz ausgelesen werden kann.
Falls der bei oder über 10% liegende Unterschied dreimal oder mehr als dreimal vorgekommen ist (Ja in Schritt S96), schreibt der Gesamtfunkumgebungsdaten-Aktualisierungsabschnitt 144 die neuesten Gesamtfunkumgebungsdaten (d.h. diejenigen, die auf Grundlage der neuesten Messdaten berechnet worden sind) über den entsprechenden Teil der Kartendaten, wodurch die Gesamtfunkumgebungskarte aktualisiert wird (Schritt S97).
Wenn in einem Bewegungsbereich eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 vorgesehen ist, liest der Gesamtfunkumgebungsdaten-Aktualisierungsabschnitt 144 anschließend die aktualisierte Gesamtfunkumgebungskarte und die Gesamtfunkumgebungskarten für die anderen Funkbasiseinheiten aus dem Speicher 190 aus und aktualisiert die Optimalfunkbasiseinheitskarte.
Dann wird bestätigt, ob der Unterschied bei oder über 20% liegt und unter Bezugnahme auf die Bestätigungshistorie ob der bei oder über 20% liegende Unterschied drei aufeinanderfolgende Male vorgekommen ist (Schritt S98). Falls der Unterschied weniger als 20% beträgt oder weniger als drei aufeinanderfolgende Male vorgekommen ist (Nein in Schritt S98), geht der Vorgang zu Schritt S102 über.
Falls der bei oder über 20% liegende Unterschied drei aufeinanderfolgende Male vorgekommen ist (Ja in Schritt S98), nimmt der Umgebungsbild-Erfassungsabschnitt 146 unter Verwendung der Kameras C Umgebungsbilder auf, wobei die Beine R1 über den Beinsteuerungsabschnitt 148a angetrieben werden, um die Ausrichtung des Roboters R an der momentanen Position zu ändern. Die Daten der aufgenommenen Bilder werden in Zuordnung zur Aufnahmeposition im Speicher 190 gespeichert (Schritt S99).
Falls der bei einem vorbestimmten Wert oder darüber liegende Unterschied z.B. in den Schritten S96 und S98 in einer vorbestimmten Anzahl oder mehr aufeinanderfolgenden Messzeiten vorgekommen ist, das heißt, während einer vorbestimmten Zeit oder länger angedauert hat, werden die Daten der Gesamtfunkumgebungskarte aktualisiert. Daher ist der Einfluss von momentanem Rauschen vemachlässigbar und können durch die Vermeidung einer häufigen Datenaktualisierung die Arbeitsbelastung des Roboters R und des Organisationscomputers 3 und das Erhöhen der Menge an Kommunikation zwischen dem Roboter R und den Funkbasiseinheiten 1 niedrig gehalten werden.
Mit Bezug auf die 24A und 24B (und nach Bedarf auf 5) wird die Art und Weise des Aufnehmens von Umgebungsbildem beschrieben. 24 A zeigt die Art und Weise, wie der Roboter R Umgebungsbilder aufnimmt, während er seine Ausrichtung ändert, und 24B zeigt (oben) eine Aufnahmeposition in einer Stockwerkkarte und (unten) an der Aufnahmeposition aufgenommene Umgebungsbilder.
Falls es drei aufeinanderfolgende Male vorgekommen ist, dass der Unterschied zwischen den Gesamtfunkumgebungsdaten und den entsprechenden, in der Gesamtfunkumgebungskarte gespeicherten Daten bei oder über 20% gelegen hat (Ja in Schritt S98 von 23A), wird davon ausgegangen, dass eine Situation aufgetreten ist, welche die Funkumgebung dauerhaft stark beeinträchtigt, dass im Bewegungsbereich des Roboters R beispielsweise eine Abtrennung vorgesehen oder ein Hindernis angeordnet worden ist. Falls bestimmt wird, dass der Unterschied zwischen den Gesamtfunkumgebungsdaten und den entsprechenden, in der Gesamtfunkumgebungskarte gespeicherten Daten groß ist, das heißt, falls in der Funkumgebung eine große Änderung detektiert wird, nimmt der Roboter R an dieser Stelle Umgebungsbilder auf und überträgt die Daten der aufgenommenen Bilder zum Organisationscomputer 3, um es einer Bedienungsperson zu erlauben, diese für die Analyse der Situation zu verwenden.
Wie in 24A gezeigt, hört der Roboter R auf zu gehen und dreht sich an der momentanen Position jeweils um 90 Grad, während er mit einem Blickfeldwinkel von 90 Grad sequentiell Bilder aufnimmt, um Bilder zu einem Gesamtblickfeldwinkel von 360 Grad zu erhalten.
Insbesondere steuert der Roboter R mittels des Umgebungsbild-Erfassungsabschnitts 146 über den Beinsteuerungsabschnitt 148a der Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 148 jeden Bestandteil der Beine R1, um das Gehen einzustellen (z.B. an der Position P von 24B oben), und nimmt unter Verwendung der im Kopf R4 montierten Kamera C zuerst ein vorderes Bild i auf. Das aufgenommene Bild wird im Speicher 190 gespeichert. Dann betreibt und steuert der Roboter R mittels des Umgebungsbild-Erfassungsabschnitts 146 über den Beinsteuerungsabschnitt 148a die Beine R1, um sich nach rechts zu drehen, nimmt unter Verwendung der Kamera C ein rechtes Bild ii auf und speichert die aufgenommenen Bilddaten im Speicher 190. Desgleichen nimmt der Roboter R, während er sich im Uhrzeigersinn um 90 Grad dreht, ein hinteres Bild iii und ein linkes Bild iv auf und speichert die aufgenommenen Bilddaten im Speicher 190. Nach der Aufnahme des linken Bilds iv dreht sich der Roboter R erneut nach rechts, wodurch er wieder der ursprünglichen Bewegungsrichtung zugewandt ist, und verbleibt an Ort und Stelle.
Die Bilddaten, die sich auf diese Weise aus den aufgenommenen vier Bildern zusammensetzen (siehe 24B unten), werden vorübergehend im Speicher 190 gespeichert.
Die Beschreibung wird mit Bezug zurück auf 23 fortgesetzt.
Falls in Schritt S98 in der Funkumgebung eine große Änderung detektiert wird, wertet der Roboter R Funkwellen aus, die er während der Aufnahme von Umgebungsbildern zum Erhalten von Bilddaten (Schritt S99) erhalten hat, um einen den gleichen Standard wie der Roboter R aufweisenden Funkknoten und seinen Verkehr zu detektieren, sucht eine andere im Bewegungsbereich vorhandene Funkvorrichtung und speichert das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer anderen Funkvorrichtung und den Verkehr als Suchergebnis im Speicher 190 (Schritt S100). Falls die Summe aller Verkehre aller Funkknoten beispielsweise größer ist als eine Datenmenge, die der Roboter R überträgt und erhält, kann bestimmt werden, dass die Funkumgebung schlecht ist.
Nach der Suche nach einer anderen Funkvorrichtung bewirkt der Roboter R, dass der Funkbasiseinheitsfehler-Meldeabschnitt 145 mittels der Funkkommunikationseinheit 160 über die Funkbasiseinheit 1A dem Organisationscomputer 3 meldet, dass die Funkumgebung für die Funkbasiseinheit 1A schlechter geworden ist, und überträgt zudem Bilddaten, das Suchergebnis für die andere Funkvorrichtung und die in Schritt S90 gemessenen, im Speicher 190 gespeicherten Funkumgebungsdaten (Schritt 101).
Nach der Meldung an den Organisationscomputer 3 geht der Vorgang zu Schritt S102 über.
In der vorliegenden Erfindung werden die das Grundrauschen (Funkrauschen) einschließenden, in Schritt S90 gemessenen Funkumgebungsdaten vorübergehend im Speicher 190 gespeichert und werden in Schritt S101 aus dem Speicher 190 ausgelesen und zum Organisationscomputer 3 übertragen. Beim Bestimmen, ob die Funkumgebung gut oder schlecht ist, ist das Grundrauschen als einer der für das Funkrauschen ausgewerteten Werte besonders nützlich.
Nach der Aktualisierung der Gesamtfunkumgebungskarte für jeden Zustand bestätigt der Roboter R, ob die Aufgabe abgeschlossen ist (Schritt S102), und falls die Aufgabe abgeschlossen ist (Ja in Schritt 102), endet der Vorgang.
Falls die Aufgabe nicht abgeschlossen ist (Nein in Schritt 102), kehrt der Vorgang zu Schritt S90 zurück, in welchem der Roboter die Ausführung der Aufgabe fortsetzt, während das Aktualisieren der Gesamtfunkumgebungskarte wiederholt wird.
Wenn der Organisationscomputer 3 vom Roboter R die Meldung eines Fehlers in der Funkbasiseinheit 1 (z.B. 1A) (Schritt S93) erhält oder die Meldung erhält, dass in der Funkumgebung eine große Änderung detektiert worden ist (Schritt 101), speichert er den Inhalt der Meldung als Log-information im Speicher 5 und zeigt die Log-Information beispielsweise auf dem Anzeigebildschirm (nicht gezeigt) des Terminals 7 an, um einer Bedienungsperson den Inhalt der Meldung vom Roboter R zu melden.
Unter Verwendung des Terminals 7 kann die Bedienungsperson das Problem beispielsweise unter Bezugnahme auf die an der Stelle aufgenommenen Bilder, an welcher eine große Änderung in der Funkumgebung stattgefunden hat, auf die Funkumgebungsdaten und dergleichen auswerten und Messungen untersuchen.
Wie vorstehend beschrieben, misst der Roboter R der vorliegenden Erfindung selbst während der Ausführung einer von der Aufgabe des Erzeugens einer Gesamtfunkumgebungskarte verschiedenen Aufgabe ständig Funkumgebungsdaten, vergleicht die auf Grundlage der Funkumgebungsdaten berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten und die Gesamtfunkumgebungsdaten, die in der vom Organisationscomputer 3 heruntergeladenen und im Speicher 190 gespeicherten Gesamtfunkumgebungskarte gespeichert sind, und aktualisiert die Gesamtfunkumgebungskarte, falls der bei einem vorbestimmten Wert oder darüber liegende Unterschied für eine vorbestimmte Zeit aufeinanderfolgend detektiert worden ist. Somit kann die Gesamtfunkumgebungskarte dadurch gewartet werden, dass der Roboter R zur Ausführung einer normalen Aufgabe veranlasst wird.
[ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM]
Mit Bezug auf die Zeichnungen wird als Nächstes ein mobiler Roboter einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die grundlegende Struktur des mobilen Roboters der zweiten Ausführungsform ist derjenigen des mobilen Roboters der ersten Ausführungsform gleich, und es werden hauptsächlich Unterschiede zu der Letztgenannten beschrieben.
In der Beschreibung werden die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine doppelte Beschreibung entfällt.
[Mobilroboter-Steuerungssystem]
Zuerst wird ein Mobilroboter-Steuerungssystem A der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Mobilroboter-Steuerungssystem A einen mobilen Roboter R (hinfort kurz als Roboter bezeichnet), der zum Ausführen einer Aufgabe in einem Bewegungsbereich vorgesehen ist; eine mittels Funkkommunikation mit dem Roboter R verbundene Funkbasiseinheit 1 (1A, 1B) (Funkbasisstation); einen über ein Netzwerk 4 mit der Funkbasiseinheit 1 verbundenen Organisationscomputer 3; und einen Speicher 5 und ein Terminal 7, die über das Netzwerk 4 mit dem Organisationscomputer 3 verbunden sind. Die Anzahl der mobilen Roboter R und Funkbasiseinheiten 1, die in einem Bewegungsbereich zum Ausführen einer Aufgabe angeordnet sind, ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Der mobile Roboter R ist in einem Bewegungsbereich (Bewegungsraum) angeordnet, um darin eine Aufgabe auszuführen, und bewegt sich in diesem Bewegungsbereich derart autonom, dass er gemäß einem vom Organisationscomputer 3 über die Funkbasiseinheit 1 mittels Funk übertragenen Aufgabenbefehl eine Aufgabe ausführt, wie beispielsweise das Transportieren eines Gegenstands oder das Führen eines Besuchers. Die Funkbasiseinheiten 1 sind in diesem Bewegungsbereich an derartigen Stellen vorgesehen, dass sie den gesamten Bewegungsbereich abdecken.
Bei der Ausführung der Aufgabe der Bewegung in einem Bewegungsbereich entscheidet sich der Roboter R in Abhängigkeit vom Funkumgebungszustand auf dem Bewegungsweg für ein nachfolgend beschriebenes Muster des Umschaltens seiner Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 und für die Maximalbewegungsgeschwindigkeit und beginnt dann mit der Ausführung der Aufgabe.
Die Funkbasiseinheiten 1 (1A, 1B) (Funkbasisstationen) sind Kommunikationseinheiten für den mit dem Roboter R kommunizierenden Organisationscomputer 3 und können durch Funk-LAN-Basisstationen verkörpert sein, die beispielsweise IEEE 802.11b, IEEE 802.11g oder IEEE 802.11a entsprechen. Oder es können Funkkommunikationsvorrichtungen anderer Standards verwendet werden, wie beispielsweise Bluetooth (eingetragene Marke).
Falls eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten im Bewegungsbereich angeordnet ist, ist der Roboter R dazu konfiguriert umzuschalten, um mit einer Funkbasiseinheit 1 verbunden zu sein, deren Funkumgebung einen guten Zustand für die Kommunikation mit dem Organisationscomputer 3 aufweist.
Damit der Roboter R auf Grundlage von nachstehend beschriebenen, vom Terminal 7 eingegebenen Aufgabendaten eine Aufgabe ausführt, generiert der Organisationscomputer 3 ein Aufgabenausführungsbefehlssignal, welches den Inhalt der Aufgabe einschließt, und gibt dieses an den Roboter R aus. Diese Aufgabendaten sind Daten bezüglich der Aufgabe, die der Roboter R ausführen muss, und schließen beispielsweise Informationen über den Anforderer und den Auslieferungszielort eines zu transportierenden Gegenstands, Informationen über den Zielort eines zu führenden Besuchers und über den Besucher oder dergleichen ein.
Ferner organisiert der Organisationscomputer 3 die Eingabe in den Speicher 5 und die Ausgabe aus demselben und kann beispielsweise von einem Mehrzweck-PC (Personal-Computer) verkörpert sein.
Der Speicher 5 speichert eine Funkumgebungskarte einschließlich Kartendaten eines Bewegungsbereichs, in welchem sich der Roboter R bewegt (wie beispielsweise eine Stockwerkkarte für jedes Stockwerk eines Gebäudes), und eine Mehrzahl von Funkumgebungsdaten, welche die Funkumgebung im Bewegungsbereich betreffen. Diese Funkumgebungskarte wird vorab im Speicher 5 gespeichert und wird vom Organisationscomputer 3 ausgelesen und zum Roboter R übertragen. Die Funkumgebungskarte wird später beschrieben.
Der Speicher 5 kann beispielsweise von einer Festplatte-Vorrichtung, einer optische Platte-Vorrichtung, einer Halbleiterspeicher-Vorrichtung oder dergleichen verkörpert sein.
Das Terminal 7 ist eine Eingabevorrichtung zum Eingeben von Aufgabendaten in den Organisationscomputer 3 und kann von einem Laptop-Computer, einem PHS oder dergleichen verkörpert sein. Außerdem ist das Terminal 7 eine Anzeigevorrichtung, welche die vom Roboter R erhaltene, nachfolgend beschriebene Funkumgebungskarte für die Anzeige in ein leicht anschaubares Format umwandelt.
Man beachte, dass der Organisationscomputer 3, der Speicher 5, das Terminal 7 und die Funkbasiseinheiten 1 nicht zwingend über das Netzwerk 4 verbunden sein müssen, sondern dass diese insgesamt oder teilweise integriert sein können.
[Konfiguration eines Roboters]
25 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration eines Roboters gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Wie in 25 gezeigt, weist der Roboter R Kameras C, einen Lautsprecher S, ein Mikrophon MC, einen Bildprozessor 110, einen Sprachprozessor 120, eine Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, einen Speicher 140, eine Funkkommunikationseinheit 150 und eine Hauptsteuerungsvorrichtung 200 auf, sowie die Beine R1, den Rumpf R2, die Arme R3 und den Kopf R4, die in der ersten Ausführungsform angeführt worden sind.
Der Roboter R weist ferner einen Gyrosensor SR1 und als Positionsdetektionseinheit zum Detektieren seiner Eigenposition einen GPS-(Global Positioning System)-Empfänger SR2 auf.
<Kamera>
Die Kameras C sind zum Einlesen von Bildern in der-Form von Digitaldaten vorgesehen und sind beispielsweise von Farb-CCD-(Charge Coupled Device)-Kameras verkörpert. Die Kameras C sind seitlich parallel angeordnet, und die aufgenommenen Bilder werden an den Bildprozessor 110 ausgegeben. Die Kameras C sind im Kopf R4 vorgesehen.
<Bildprozessor>
Der Bildprozessor 110 verarbeitet die von den Kameras C aufgenommenen Bilder und detektiert Hindernisse und Personen in der Umgebungsfläche, um aus den Bildem den Zustand der Umgebung des Roboters R herauszufinden. Der Bildprozessor 110 umfasst einen Stereoverarbeitungsabschnitt 111, einen Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 112 und einen Gesichtserkennungsabschnitt 113.
Unter Verwendung eines von zwei von den linken und rechten Kameras C aufgenommenen Bildern als Referenzwert führt der Stereoverarbeitungsabschnitt 111 einen Musterabgleich durch, berechnet zur Erzeugung eines parallaktischen Bilds für jedes Pixel eine Parallaxe zwischen den linken und rechten Bildern und gibt das erzeugte, parallaktische Bild und die Originalbilder an den Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 112 aus. Die Parallaxen zeigen den Abstand vom Roboter R zum im Bild aufgenommenen Objekt an.
Auf Grundlage der aus dem Stereoverarbeitungsabschnitt 111 ausgegebenen Daten extrahiert der Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 112 aus den aufgenommenen Bildern ein sich bewegendes Objekt. Dies dient unter der Annahme, dass es sich bei dem sich bewegenden Objekt um eine Person handelt, zur Detektion der Person.
Um das sich bewegende Objekt zu extrahieren, speichert der Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 112 mehrere frühere Rahmen von Bildern, vergleicht den neuesten Rahmen für den Musterabgleich mit den früheren Rahmen und berechnet den Bewegungsbetrag für jedes Pixel, um aus dem Bewegungsbetrag ein Bild zu erzeugen. Falls es sich aus dem parallaktischen Bild und dem Bewegungsbetrag-Bild zeigt, dass es ein Pixel gibt, welches innerhalb eines vorbestimmten Abstands von den Kameras C einen großen Bewegungsbetrag aufweist, wird unter der Annahme, dass dort eine Person vorhanden ist, ein Teil des parallaktischen Bilds innerhalb des vorbestimmten Abstands als ein Bild des-sich bewegenden Objekts extrahiert, welches an den Gesichtserkennungsabschnitt 113 ausgegeben wird.
Der Gesichtserkennungsabschnitt 113 extrahiert hautfarbene Teile aus dem extrahierten Bild des sich bewegenden Objekts und erkennt aus deren Größen und Gestalten die Position des Gesichts. Gleichermaßen werden aus den Größen und Gestalten der hautfarbenen Teile die Positionen der Hände erkannt.
Die Position des detektierten Gesichts wird an die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 als Information ausgegebenen, die verwendet wird, wenn sich der Roboter R bewegt, und um mit der Person zu kommunizieren, und wird ebenfalls an die Funkkommunikationseinheit 150 ausgegebenen und über die Funkbasiseinheit 1 zum Organisationscomputer 3 übertragen.
<Lautsprecher>
Der Lautsprecher S ist zum Ausgeben von Sprache vorgesehen, die von einem nachstehend beschriebenen Sprachsyntheseabschnitt 121 erzeugt worden ist. Der Lautsprecher S ist im Kopf R4 vorgesehen.
<Mikrophon>
Das Mikrophon MC ist zum Auffangen von Tönen aus der Umgebung des Roboters R vorgesehen. Die aufgefangenen Töne werden als Sprachsignal zu einem nachstehend beschriebenen Spracherkennungsabschnitt 122 ausgegeben.
<Sprachprozessor>
Der Sprachprozessor 120 weist einen Sprachsyntheseabschnitt 121 und einen Spracherkennungsabschnitt 122 auf.
Gemäß einer von der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 entschiedenen und ausgegebenen Sprachinstruktion erzeugt der Sprachsyntheseabschnitt 121 aus Zeichen-Informationen Sprachdaten und gibt durch den Lautsprecher S Sprache aus. Bei der Erzeugung der Sprachdaten wird die zuvor gespeicherte Korrespondenz zwischen den Zeichen-Informationen und den Sprachdaten verwendet.
Der Spracherkennungsabschnitt 122 bekommt durch das Mikrophon MC Sprachdaten eingegeben, erzeugt auf Grundlage der zuvor gespeicherten Korrespondenz zwischen den Sprachdaten und den Zeichen-Informationen Zeichen-Informationen und gibt diese an die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 aus.
<Bewegungssteuerungsvorrichtung>
Die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 (Bewegungssteuerungseinheit) betreibt und steuert die Beine R1, den Rumpf R2, die Arme R3 und den Kopf R4 und umfasst einen Beinsteuerungsabschnitt 131, einen Rumpfsteuerungsabschnitt 132, einen Armsteuerungsabschnitt 133 und einen Kopfsteuerungsabschnitt 134.
Der Beinsteuerungsabschnitt 131 treibt die Beine R1 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 an; der Rumpfsteuerungsabschnitt 132 treibt den Rumpf R2 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 an; der Armsteuerungsabschnitt 133 treibt die Arme R3 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 an; und der Kopfsteuerungsabschnitt 134 treibt den Kopf R4 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 an.
<Gyrosensor SR1 und GPS-Empfänger SR2>
Der Gyrosensor SR1 detektiert Richtungen und der GPS-Empfänger SR2 detektiert Koordinaten. Vom Gyrosensor SR1 und vom GPS-Empfänger SR2 detektierte Daten werden an die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 ausgegeben und zum Entscheiden bezüglich des Betriebs des Roboters verwendet.
<Speicher>
Der Speicher 140 (Speichereinheit) ist eine Speichervorrichtung, wie beispielsweise eine Festplatte-Vorrichtung oder ein Halbleiterspeicher, und speichert eine Funkumgebungskarte, die Kartendaten eines Bewegungsbereichs des Roboters R und Funkumgebungsdaten bezüglich der Funkumgebung des Bewegungsbereichs einschließt, und eine Optimalfunkbasiseinheitskarte, die Kartendaten des Bewegungsbereichs und Daten einschließt, welche die Funkbasiseinheit 1 mit der besten Funkumgebung im Bewegungsbereich anzeigen. Der Speicher 140 speichert eine Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Steuerungstabelle, die dazu verwendet wird, um in Abhängigkeit vom Funkumgebungszustand über die Maximalbewegungsgeschwindigkeit des Roboters R zu entscheiden, und in welcher die Korrespondenzen-zwischen den Funkumgebungswerten und den Maximalbewegungsgeschwindigkeiten verzeichnet sind.
Die Kartendaten sind Informationen, welche die Karte des Bewegungsbereichs des Roboters R identifizieren, und enthalten beispielsweise Koordinaten, welche die Positionen des Empfangs, des Eingangs, der Besprechungsräume und dergleichen identifizieren, die in einem Stockwerk vorhanden sind, welches der Bewegungsbereich ist.
In der Funkumgebungskarte sind die Kartendaten Gesamtfunkumgebungsdaten zugeordnet, die aus mehreren Typen von die Funkumgebung betreffenden Funkumgebungsdaten gebildet sind. Diese Gesamtfunkumgebungsdaten sind Informationen, die den Gütegrad der Funkkommunikations-Verbindungsumgebung anzeigen.
Falls eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 vorhanden sind, wird für jede Funkbasiseinheit 1 eine Funkumgebungskarte vorbereitet und im Speicher 140 gespeichert.
Mit Bezug auf 7 werden die Gesamtfunkumgebungsdaten beschrieben. 7 stellt die Gesamtfunkumgebungsdaten dar.
Um den Gütegrad der Funkumgebung zu bewerten, werden in der vorliegenden Erfindung, wie in 7 gezeigt, die Funkintensität, das Grundrauschen, die Fehlerhäufigkeit (Kommunikationsfehlerhäufigkeit), die Neuübertragungshäufigkeit (Datenneuübertragungshäufigkeit) und die Kommunikationsgeschwindigkeit insgesamt als Funkumgebungsdaten verwendet, die Indizes sind, und wird jedes Funkumgebungsdatum gewichtet, um die Gesamtfunkumgebungsdaten zu berechnen.
Man beachte, dass die Gesamtfunkumgebungsdaten der vorliegenden Ausführungsform den „Funkumgebungsdaten“ der beigefügten Ansprüche 10 bis 15 entsprechen.
Die Funkintensität, welche die Funkumgebung am besten anzeigt, wird mit 80% gewüchtet. In der vorliegenden Ausführungsform wird anstelle der Funkintensitätsdaten als solches deren Verhältnis zum Grundrauschen verwendet. Das heißt, dass die vom Roboter R empfangene Funkintensität der von der Funkbasiseinheit 1 (siehe 25) übertragenen Funkwellen und die Intensität des Grundrauschens als Prozentangaben von 1% bis 100% quantifiziert werden. 100% zeigt die höchste Intensität an. Wenn die Funkintensität / Grundrauschen > 1 ist, wird ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf (Funkintensität / Grundrauschen) x 0.8 festgesetzt. Beispielsweise ist die Funkumgebung dann, wenn die Funkintensität 100% und das Grundrauschen 1% beträgt, die beste, wobei ihr Beitrag bei (100/1) x 0.8 = 80% liegt.
Wenn die Funkintensität / Grundrauschen < 1 ist, ist der Rauschpegel höher als die Funkintensität (Signalpegel), was anzeigt, dass die Funkumgebung äußerst schlecht ist, und wird ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf 0% festgesetzt.
Die Fehiemäufigkeit wird mit 5% gewichtet, und unter der Annahme, dass die maximale Fehlerhäufigkeit in einer Sekunde 1028 beträgt, wird ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf (1 - (Fehlerhäufigkeit / 1028))x 5% festgesetzt. Das heißt, wenn sich die Fehlerhäufigkeit 0 nähert, nähert sich der Beitrag 5% (die Funkumgebung ist gut), und wenn sich die Fehlerhäufigkeit 1028 nähert, nähert sich der Beitrag 0% (die Funkumgebung ist schlecht).
Ähnlich wie für die Fehlerhäufigkeit, wird für die Neuübertragungshäufigkeit unter der Annahme, dass die maximale Neuübertragungshäufigkeit in einer Sekunde 1028 beträgt, deren Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf (1 - (Anzahl Neuübertragungshäufigkeit/ 1028)) x 5% festgesetzt. Das heißt, wenn sich die Neuübertragungshäufigkeit 0 nähert, nähert sich der Beitrag 5% (die Funkumgebung ist gut), und wenn sich die Neuübertragungshäufigkeit 1028 nähert, nähert sich der Beitrag 0% (die Funkumgebung ist schlecht).
Die Kommunikationsgeschwindigkeit wird mit 10% gewichtet, und ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten wird in Abhängigkeit von der im verwendeten Funk-LAN-Adapter gewählten Kommunikationsgeschwindigkeit unter Verwendung einer voreingestellten Umwandlungstabelle berechnet.
Im „KOMMUNIKATIGNSGESCHWINDIGKEIT“-Abschnitt von 7 werden die Umwandlungstabellen für einen Zahlenbereich {1, 2, 5.5, 11} [Mbps] und einen Zahlenbereich {6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54} [Mbps] festgesetzt. Der Erstgenannte ist eine Umwandlungstabelle für den Fall, dass ein Funk-LAN-Adapter in Übereinstimmung mit IEEE 802.11b verwendet wird, und der Letztgenannte ist eine Umwandlungstabelle für den Fall, dass ein Funk-LAN-Adapter in Übereinstimmung mit IEEE 802.11g oder IEEE 802.11a verwendet wird.
Wenn die Kommunikation mit höherer Kommunikationsgeschwindigkeit aufgebaut werden kann, ist die Funkumgebung besser und werden höhere umgewandelte Werte zugewiesen.
Falls die Kommunikation in Übereinstimmung mit einen anderen Standard oder Schema verwendet wird, müssen nur die den Kommunikationsgeschwindigkeiten entsprechenden, umgewandelten Werte ordnungsgemäß bestimmt werden.
Durch Addieren der vorstehenden vier, in Funkumgebungsdaten umgewandelten Daten werden normierte Gesamtfunkumgebungsdaten von 100% bis 0% erhalten.
Durch die Verwendung der Gesamtfunkumgebungsdaten, die auf diese Weise durch das Wichten der Funkumgebungsdaten einschließlich von von der Funkintensität verschiedenen Daten über die Funkumgebung berechnet werden, kann die Funkumgebung zutreffender bewertet werden.
Falls der Funkumgebungszustand nur anhand der Funkintensität bewertet wird, ist es insbesondere in Bereichen niedriger Intensität schwierig, zuverlässig zu bestimmen, ob eine Kommunikation aufgebaut werden kann. Um zuverlässig zu bestimmen, ob ein Bereich kommunikationsfähig ist, muss der Schwellenwert einen Funkintensitätspegel von ausreichender Bandbreite aufweisen. Um bestimmen zu können, dass ein gesamter Bewegungsbereich ein kommunikationsfähiger Bereich ist, muss demgemäß die Funkwellen-Ausgangsleistung der Funkbasiseinheit 1 (siehe 25) erhöht werden oder müssen im Bewegungsbereich viele Funkbasiseinheiten 1 vorgesehen sein (siehe 25).
Durch das Hinzufügen anderer Funkumgebungsdaten-kann der Funkumgebungszustand demgemäß genauer bewertet werden, ohne die Funkwellen-Ausgangsleistung der Funkbasiseinheit 1 (siehe 25) oder die Anzahl der Funkbasiseinheiten 1 zu erhöhen.
Da der Funkumgebungszustand bei aufgebauter Kommunikation anhand der Fehlerhäufigkeit oder der Neuübertragungshäufigkeit bewertet werden kann, kann der Zustand, in welchem die Kommunikation nicht durchführbar wird, insbesondere präzise bestimmt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Funkumgebungszustand eines Bewegungsbereichs unter Verwendung einer Funkumgebungskarte bestimmt, die aus Gesamtfunkumgebungsdaten einschließlich von von der Funkintensität verschiedenen Funkumgebungsdaten gebildet ist, wobei jedoch auch eine nur aus der Funkintensität und/oder der Kommunikationsgeschwindigkeit und/oder der Fehlerhäufigkeit gebildete Funkumgebungskarte verwendet werden kann oder eine Funkumgebungskarte verwendet werden kann, die einen anderen, den Gütegrad der Funkumgebung anzeigenden Typ von Funkumgebungsdaten umfasst.
Mit Bezug auf die 26A und 26B wird eine Funkumgebungskarte beschrieben, die Kartendaten zugeordnete Gesamtfunkumgebungsdaten (hinfort kurz „Funkumgebungsdaten“ genannt) aufweist. 26A ist eine Stockwerkkarte, die ein Beispiel der Kartendaten visuell zeigt, und 26B ist ein Beispiel der Funkumgebungskarte, welche die den Kartendaten zugeordneten Funkumgebungsdaten aufweist.
Im Beispiel von 26A sind in den Kartendaten des Bewegungsbereichs des Roboters R die Positionen des Empfangs, des Eingangs, der Besprechungsräume A bis C, einer Funkbasiseinheit 1, d.h. einer Funkbasisstation, und dergleichen in ein vorbestimmtes Koordinatensystem eingetragen.
Im Beispiel der in 26B gezeigten Funkumgebungskarte ist in den Kartendaten (eine Stockwerkkarte) von 26A ein vorbestimmte Abstände aufweisendes Gitter festgesetzt und sind jedem Gitterpunkt in 7 gezeigte Funkumgebungsdaten (Gesamtfunkumgebungsdaten) zugeordnet
Durch das Zuordnen der Funkumgebungsdaten zu den Kartendaten kann der Roboter R auf diese Weise detektieren, welche Stelle eine gute Funkumgebung aufweist.
Die Optimalfunkbasiseinheitskarte (Optimalfunkbasisstationskarte) ist eine Karte, die in Zuordnung zu jeder Position eine Funkbasiseinheit 1 zeigt, die auf Grundlage der entsprechenden Funkumgebungskarten für eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 als diejenige ausgewählt wird, die für die Position einen größeren Funkumgebungsdatenwert aufweist.
Falls beispielsweise, wie in den 27A bis 27C gezeigt, zwei Funkbasiseinheiten 1 vorgesehen sind, ist aus der in 27A gezeigten Funkumgebungskarte der Funkbasiseinheit 1A und aus der in 27B gezeigten Funkumgebungskarte der Funkbasiseinheit 1B jeder Gitterpunkt einer Funkbasiseinheit 1 zugeordnet, die einen größeren Funkumgebungsdatenwert aufweist, wodurch eine in 27C gezeigte Optimalfunkbasiseinheitskarte erzeugt wird.
In der Optimalfunkbasiseinheitskarte von 27C zeigt „A“ bzw. „B“, dass die Funkbasiseinheit 1A bzw. die Funkbasiseinheit 1B die optimale Funkbasiseinheit ist, und zeigt „AB“ beide als die optimalen Funkbasiseinheiten, da die beiden Funkbasiseinheiten den gleichen Funkumgebungsdatenwert aufweisen.
Die Optimalfunkbasiseinheitskarte ist im Speicher 140 gespeichert.
Falls eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 vorhanden sind, kann der Roboter R unter Verwendung der Optimalfunkbasiseinheitskarte auf diese Weise eine Funkbasiseinheit 1 mit einem guten Kommunikationszustand auswählen.
Die Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Steuerungstabelle ist eine Zahlentabelle, die ein Verhältnis zwischen der Funkumgebung und der Maximalbewegungsgeschwindigkeit des Roboters R anzeigt. Das Verhältnis zwischen der Funkumgebung und der Maximalbewegungsgeschwindigkeit kann wie z.B. in 28 gezeigt festgesetzt werden. 28 ist ein Diagramm, welches das beispielhafte Verhältnis zwischen den beiden zeigt, wobei die Horizontalachse die Funkumgebung darstellt und die Vertikalachse die Maximalbewegungsgeschwindigkeit darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Funkumgebungswert der Wert der Funkumgebungsdaten (Gesamtfunkumgebungsdaten), und ist der Wert in diesem Beispiel auf 0% bis 100% normiert, wie in 7 beschrieben. Die Maximalbewegungsgeschwindigkeit ist auf 0 bis 10 normiert, und falls die maximale mechanische Bewegungsgeschwindigkeit z.B. 6 km/h beträgt, entspricht die Maximalbewegungsgeschwindigkeit von 10 6 km/h.
Falls der Funkumgebungswert im Beispiel von 28 über 60% liegt, liegt die Maximalbewegungsgeschwindigkeit bei 10. Somit kann sich der Roboter R bewegen, ohne dass seine Bewegungsgeschwindigkeit aufgrund des Funkumgebungszustands einer Begrenzung unterliegt. Wenn der Funkumgebungswert bei 60% liegt, wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit auf 2,5 begrenzt, und wenn der Funkumgebungszustand unter 60% sinkt, wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit auf eine niedrigere Geschwindigkeit begrenzt.
Dieses Diagramm wird in eine Zahlentabelle umgewandelt, welche die Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Steuerungstabelle ist. Durch die Umwandlung in eine Zahlentabelle wird eine Korrespondenztabelle erzeugt, welche die Korrespondenzen zwischen den Funkumgebungswerten von Vielfachen von 10% und den Maximalbewegungsgeschwindigkeiten zeigt, wobei die Tabelle beispielsweise eine LUT (Look Up Table) ist. Die Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Steuerungstabelle wird vorab im Speicher 140 gespeichert.
Auf diese Weise kann der Roboter R die Maximalbewegungsgeschwindigkeit an jener Stelle unverzüglich finden, indem er den Wert der Funkumgebungsdaten unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte erhält.
Eine Verbindungsumschaltungstabelle enthält Informationen, welche für den Fall, dass in einem Bewegungsbereich, in welchem eine Bewegungsaufgabe ausgeführt wird, eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 vorhanden ist, Funkbasiseinheiten 1 zur Verbindung mit dem Roboter R anzeigt, die jeweils Positionen auf dem Bewe- gungsweg zugeordnet sind. Die Verbindung wird bei einer Verschiebung in dieser Verbindungsumschaltungstabelle an einer Position umgeschaltet, an welcher sich die Funkbasiseinheit 1 geändert hat. Die Verbindungsumschaltungstabelle wird mittels einer nachstehend beschriebenen Funkbasiseinheits-Auswählvorrichtung 203 (siehe 30) erzeugt und im Speicher 140 gespeichert.
Die Beschreibung der Konfiguration des Roboters R wird mit Bezug zurück auf 25 fortgesetzt.
<Funkkommunikationseinheit>
Die Funkkommunikationseinheit 150 (Funkkommunikationseinheit) ist eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen und Empfangen von Daten zum und vom Organisationscomputer 3 und führt gemäß einer Instruktion von einem Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitt 202 der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 die Umschaltung seiner Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 (Weitergabe) durch (siehe 30).
Die Konfiguration der Funkkommunikationseinheit 150 wird mit Bezug auf 29 ausführlich beschrieben. 29 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration der Funkkommunikationseinheit zeigt.
Wie in 29 gezeigt, umfasst die Funkkommunikationseinheit 150 einen Funkschnittstellenabschnitt 151, einen Protokollsteuerungsabschnitt 152, einen Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 153 und eine Kommunikationsantenne 150a. Der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 153 umfasst einen Funkintensitäts-Detektionsabschnitt 153a, einen Kommunikationsgeschwindigkeits-Detektionsabschnitt 153b, einen Fehlerhäufigkeits-Detektionsabschnitt 153c und einen Neuübertragungshäufigkeits-Detektionsabschnitt 153d.
Der Funkschnittstellenabschnitt 151 führt die physische Umwandlung zwischen Daten und Funkwellen durch, die über die Funkbasiseinheit 1 (siehe 25) durch die Kommunikationsantenne 150a zum Organisationscomputer 3 übertragen und von diesem empfangen werden. Nach dem Empfang wandelt der Funkschnittstellenabschnitt 151 die durch die Kommunikationsantenne 150a empfangenen Funkwellen in Daten um und gibt diese an den Protokollsteuerungsabschnitt 152 aus. Ferner werden die empfangenen Funkwellen an den Funkintensitäts-Detektionsabschnitt 153a des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 153 ausgegeben.
Bei der Übertragung erhält der Funkschnittstellenabschnitt 151 die vom Protokollsteuerungsabschnitt 152 eingegebenen Daten, wandelt die Daten in Funkwellen um und überträgt über die Kommunikationsantenne 150a zu der Funkbasiseinheit 1 (siehe 25).
Gemäß beispielsweise eines LAN-Standards, wie zum Beispiel IEEE 802.3, führt der Protokollsteuerungsabschnitt 152 für die Datenkommunikation zwischen dem Organisationscomputer 3 und der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 des Roboters R eine Datenrahmung und Vermittlung aus. Nach dem Empfang wählt der Protokollsteuerungsabschnitt 152 aus den vom Organisationscomputer 3 empfangenen und vom Funkschnittstellenabschnitt 151 umgewandelten Daten an den Roboter R gerichtete Daten aus, extrahiert gemäß eines vorbestimmten Kommunikationsprotokollschemas, wie beispielsweise TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), aus Rahmen, wie zum Beispiel TCP/IP-Paketen, Daten und gibt die extrahierten Daten an die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 aus.
Bei der Übertragung erzeugt der Protokollsteuerungsabschnitt 152 aus von der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 eingegebenen Daten gemäß eines vorbestimmten Kommunikationsprotokollschemas Rahmen, wie zum Beispiel TCP/IP-Pakete, und gibt die Rahmen an den Funkschnittstellenabschnitt 151 aus.
Die Kommunikationsgeschwindigkeit beim Empfangen und Übertragen, die Fehlerhäufigkeit beim Empfangen und die Neuübertragungshäufigkeit beim Übertragen im Protokollsteuerungsabschnitt 152 werden vom Kommunikationsgeschwindigkeits-Detektionsabschnitt 153b bzw. dem Fehlerhäufigkeits-Detektionsabschnitt 153c bzw. dem Neuübertragungshäufigkeits-Detektionsabschnitt 153d detektiert.
Der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 153 detektiert mittels des Funkintensitäts-Detektionsabschnitts 153a die Funkintensität von im Funkschnittstellenabschnitt 151 umgewandelten Funkwellen und des Grundrauschens und detektiert mittels des Kommunikationsgeschwindigkeits-Detektionsabschnitts 153b die Geschwindigkeit der Kommunikation mit der Funkbasiseinheit 1 (siehe 25). Ferner detektiert der Detektionsabschnitt 153 mittels des Fehlerhäufigkeits-Detektionsabschnitts 153c die Fehlerhäufigkeit beim Empfangen im Protokollsteuerungsabschnitt 152 und detektiert mittels des Neuübertragungshäufigkeits-Detektionsabschnitts 153d die Neuübertragungshäufigkeit beim Übertragen im Protokollsteuerungsabschnitt 152. Die Funkumgebungsdaten, welche die Funkintensität, das Grundrauschen, die Kommunikationsgeschwindigkeit, die Fehlerhäufigkeit und die Neuübertragungshäufigkeit umfassen, die detektiert (gemessen) worden sind, werden an die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 ausgegeben.
Da die Funkkommunikationseinheit 150 auf diese Weise konfiguriert ist, kann die im Speicher 140 gespeicherte Funkumgebungskarte erzeugt und aktualisiert werden. Falls der Roboter R die Funkumgebungskarte nicht erzeugt und aktualisiert, kann der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 153 aus der Konfiguration weggelassen werden.
Die Beschreibung der Konfiguration des Roboters R wird mit Bezug zurück auf 25 fortgesetzt.
<Hauptsteuerungsvorrichtung>
Die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 (Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter) ist eine Steuerungseinheit, welche die den Roboter R bildenden Bestandteile, wie beispielsweise den Bildprozessor 110, den Sprachprozessor 120, die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, den Speicher 140, die Funkkommunikationseinheit 150, den Gyrosensor SR1 und den GPS-Empfänger SR2, insgesamt steuert, und wird von einem Computer gebildet, der eine CPU (Central Processing Unit), einen ROM (Read Only Memory), einen RAM (Random Access Memory) und dergleichen umfasst.
Die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 wertet vom Organisationscomputer 3 übertragene Aufgabenbefehle aus und instruiert die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, gemäß einem Aufgabenbefehl zu arbeiten, wodurch sie eine Reihe von Aufgaben autonom ausführt.
Mit Bezug auf 30 wird die Konfiguration der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 ausführlich beschrieben. 30 ist ein Blockdiagramm, welches die funktionale Konfiguration der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 zeigt. Die nachstehend beschriebene Konfiguration ist zum Erreichen von Funktionen zur Begrenzung der Maximalbewegungsgeschwindigkeit und zum Umschalten der Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1, wenn eine Instruktion zum Ausführen einer Bewegungsaufgabe vorhanden ist.
Wie in 30 gezeigt, weist die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 einen Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201, einen Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitt 202, einen Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203, einen Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitt 204 und einen Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 auf.
Der Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 (Eigenpositions-Detektionseinheit) detektiert seine Eigenposition im Bewegungsbereich. Der Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 erhält die Richtung und die Koordinaten, die vom Gyrosensor SR1 und dem GPS-Empfänger SR2 ausgegeben worden sind, und ordnet diese den Kartendaten zu, um seine momentane Position und Ausrichtung zu detektieren. Positionsinformationen, die seine im Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 detektierte Eigenposition anzeigen, werden an den Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitt 202 und den Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203 ausgegeben.
Die Einheit zum Detektieren der Richtung und der Koordinaten des Roboters R ist nicht auf den Gyrosensor SR1 und den GPS-Empfänger SR2 beschränkt. Anstatt im Roboter R können an geeigneten Stellen im Bewegungsbereich beispielsweise Kameras vorgesehen sein, um unter Verwendung einer Bilderkennungstechnik oder dergleichen die Richtung und die Koordinaten des Roboters R zu detektieren.
Wenn der Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203 (Funkbasiseinheits-Auswählmittel) vom Organisationscomputer 3 einen Bewegungsaufgabenbefehl erhält, sucht er zum Erzeugen einer Verbindungsumschaltungstabelle nach einem Verbindungsumschaltungsmuster, welches zu verbindende Funkbasiseinheiten 1 aufweist, die entlang eines Bewegungswegs ausgewählt werden, der durch seine vom Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 für die Bewegungsaufgabe ausgegebene Eigenposition, d.h. die Startposition, und die im Bewegungsaufgabenbefehl eingeschlossene Bestimmungsposition (Zielposition) entschieden worden ist. Die erzeugte Verbindungsumschaltungstabelle wird an den Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitt 202 und den Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitt 204 ausgegeben.
Je nach Bedarf auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wird die Suche nach dem Verbindungsumschaltungsmuster beschrieben.
Mit Bezug auf die 31A und 31B (und nach Bedarf auf 27) wird zuerst die Suche nach dem Verbindungsumschaltungsmuster beschrieben. 31A ist ein Beispiel des Verbindungsumschaltungsmusters, bei welchem die Funkumgebung auf einem Bewegungsweg Priorität hat, und 31B ist ein Beispiel des Verbindungsumschaltungsmusters, bei welchem die Vermeidung der Verbindungsumschaltung Priorität hat.
Die beispielhaften Verbindungsumschaltungsmuster der 31A und 31B werden auf Grundlage der Funkumgebungskarte und der Optimalfunkbasiseinheitskarte von 27 erzeugt. In den 31A und 31B bewegt sich der Roboter R entlang eines Bewegungswegs, der mittels des Pfeils in der Nähe der Mitte angezeigt wird.
<Funkumgebung hat
Das Verbindungsumschaltungsmuster von 31A ist ein mittels Durchsuchen der Optimalfunkbasiseinheitskarte von 27C erhaltenes Muster. Das heißt, dass es ein Verbindungsumschaltungsmuster ist, bei welchem entlang des Bewegungswegs diejenigen Funkbasiseinheiten ausgewählt werden, deren Funkumgebung am besten ist. In diesem Fall wird an den ersten drei Punkten einschließlich der Startposition am linken Ende die Funkbasiseinheit 1B ausgewählt und wird am vierten, mit „BA“ bezeichneten Punkt die Verbindung umgeschaltet. Beispielsweise stellt „BA“ im Verbindungsumschaltungsmuster dar, dass die Verbindung von der Funkbasiseinheit 1B zur Funkbasiseinheit 1A umzuschalten ist. An vier Punkten rechts der Mitte wird die Funkbasiseinheit 1A ausgewählt.
Mittels einmaligem Umschalten der Verbindung wird die Funkumgebung im Beispiel von 31A entlang des Bewegungswegs auf diese Weise in einem guten Zustand gehalten.
Das auf diese Weise gefundene Verbindungsumschaltungsmuster wird in eine Verbindungsumschaltungstabelle umgewandelt.
<Vermeidung der Verbindungsumschaltung (Weitergabe) hat Priorität
Das Beispiel von 31B zeigt ein solches Verbindungsumschaltungsmuster, bei welchem die Verbindungsumschaltung auf dem Bewegungsweg nicht vorkommt. In diesem Fall wird die Funkbasiseinheit 1A, die am Endpunkt (rechter Endpunkt) des Bewegungswegs am besten ist, an der Startposition (linker Endpunkt) ausgewählt, und bewegt sich der Roboter R ohne Verbindungsumschaltung zum Endpunkt.
Es wird ein Fall beschrieben, in welchem die Verbindungsumschaltung durchgeführt wird. Bei der Verbindungsumschaltung muss die Kommunikation mit einer neuen zu verbindenden Funkbasiseinheit 1 aufgebaut werden, wobei die Kommunikation mit einer vorherigen Funkbasiseinheit 1 unterbrochen wird. Das heißt, falls die Verbindungsumschaltung während der Bewegung durchgeführt wird, setzt der Roboter R die Bewegung bei unterbrochener Kommunikation fort, das heißt, dass der Organisationscomputer 3 dabei nicht in der Lage ist, den Roboter R zu steuern.
Falls sich der Roboter R bei unterbrochener Kommunikation beispielsweise zu einem nicht funkkommunikationsfähigen Bereich bewegt hat, kann der Roboter R daher nicht in der Lage sein, zu einem funkkommunikationsfähigen Bereich zurückzukehren.
Bei der Verbindungsumschaltung der vorliegenden Erfindung hält der Roboter R die Bewegung dementsprechend einmal an und nimmt die Bewegung nach dem Ende der Verbindungsumschaltung wieder auf. Dadurch, dass eine Funkbasiseinheit 1 ausgewählt wird, welche die Funkumgebung zur Vermeidung der Verbindungsumschaltung bei oder über einem vorbestimmten Wert hält, anstatt die ganze Zeit über die beste Funkumgebung aufrechtzuerhalten, braucht der Roboter R die Bewegung bei der Verbindungsumschaltung nicht anzuhalten. Folglich kann die Bewegungszeit verringert werden.
Im Beispiel von 31B liegt ein vorbestimmter Wert, der die untere Begrenzung des zulässigen Funkumgebungszustands entscheidet, bei 50%. Was die Funkumgebungskarte für die in 27A gezeigte Funkbasiseinheit 1A betrifft, liegt der Funkumgebungsdatenwert an der Startposition der Bewegungsaufgabe bei 50%, und dann bei oder über dem vorbestimmten Wert, und liegt der Fünkumgebungsdatenwert am Endpunkt bei 90%. Somit liegt der Funkumgebungsdatenwert auf dem Bewegungsweg ständig bei oder über dem vorbestimmten Wert von 50%. Falls an der Startposition mit der Funkbasiseinheit 1A, welche die optimale Funkbasiseinheit für den Endpunkt ist, eine Kommunikation aufgebaut werden kann, ist die Wahrscheinlichkeit einer Kommunikationsunterbrechung während der Bewegung sehr niedrig. Daher kann die Bewegungsaufgabe ohne Verbindungsumschaltung ausgeführt werden.
Das auf diese Weise gefundene Verbindungsumschaltungsmuster (d.h. das Muster, bei welchem die Funkbasiseinheit 1A für alle Teile des Bewegungswegs ausgewählt worden ist) wird in eine Verbindungsumschaltungstabelle umgewandelt.
Mit Bezug auf die 32A bis 32E, 33A und 33B wird als Nächstes ein Verfahren des Suchens eines Verbindungsumschaltungsmusters für den Fall beschrieben, in welchem eine Funkbasiseinheit 1, welche die Funkumgebung für alle Teile des Bewegungswegs bei oder über dem vorbestimmten Wert halten kann, nicht vorhanden ist. 32A zeigt die Koordinaten von Positionen; 32B zeigt die Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit 1A; 32C zeigt zeigt die Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit 1B; 32D zeigt die Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit 1C; und 32E zeigt eine Optimalfunkbasiseinheitskarte.
Die 33A bis 33F stellen die Art und Weise dar, wie unter Verwendung der Funkumgebungskarten und der Funkbasiseinheitskarte der 32A bis 33E nach einem Verbindungsumschaltungsmuster gesucht wird.
Wie in 33A gezeigt, erstreckt sich der Bewegungsweg für die nachstehend beschriebene Bewegungsaufgabe gerade zur Seite und wird unter bedarfsweiser Verwendung der Koordinaten von Positionen von 32A beschrieben.
Wie in den 32B bis 32D gezeigt, sind drei Funkbasiseinheiten 1A, 1B und 1C am rechten Ende bzw. in der Mitte bzw. am linken Ende im Bewegungsbereich angeordnet. Der Bewegungsweg für die Bewegungsaufgabe ist eine in 33A gezeigte Rundstrecke, die an der Position „1“ beginnt, die in Linksrichtung zum linken Ende zur Position „8“ führt und die in Rechtsrichtung zum rechten Ende zur Position „1“ als Endpunkt zurückkehrt.
Unter der Annahme, dass der vorbestimmte Wert der zulässigen Funkumgebung bei 50% liegt, wobei keine Verbindungsumschaltung stattfindet, ist, wie in 31B dargestellt, eine Funkbasiseinheit 1, die für alle Teile (Positionen 1 bis 8) des Bewegungswegs bei oder über 50% liegt, nicht vorhanden, wie in den 32B bis 32D gezeigt. Dementsprechend wird ein Verbindungsumschaltungsmuster gesucht, welches die Verbindungsumschaltungshäufigkeit minimiert.
Hier wird der Bewegungsweg in die Hinweg-Positionen 1, 2, ...., 8 und die Rückweg-Positionen 8, 7, ..., 1 unterteilt, um für beide ein Verbindungsumschaltungsmuster zu suchen. Falls der Bewegungsweg, wie in diesem Beispiel, eine Rundstrecke ist, kann der Bewegungsweg unterteilt werden, um für jede ein Verbindungsumschaltungsmuster zu suchen, wodurch der Suchalgorithmus vereinfacht wird.
Zuerst sucht der Roboter ein Verbindungsumschaltungsmuster für die Hinweg-Positionen 1, 2, ...., 8 des Bewegungswegs.
Unter Bezugnahme auf die Optimalfunkbasiseinheitskarte (32E), wird zuerst, wie in 33B gezeigt, für die Position „1“ die Funkbasiseinheit 1A ausgewählt, welche die optimale Funkbasiseinheit an der Startposition, der Position „1“, ist.
Unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit 1A ( 32B), wird als Nächstes, wie in 33C gezeigt, die Verbindung mit der an der Startposition verbundenen Funkbasiseinheit 1A so lange gehalten, wie die Funkumgebung bei oder über dem vorbestimmten Wert von 50% liegt. Die Verbindung mit der Funkbasiseinheit 1A kann auf Grundlage der Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit 1A bis zur Position „5“ ausgewählt werden.
Unter Bezugnahme auf die Optimalfunkbasiseinheitskarte (32E) wird als Nächstes vorläufig die Funkbasiseinheit 1C ausgewählt, welche die optimale Funkbasiseinheit für den Endpunkt, die Position „8“, ist. Dann überprüft der Roboter unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit 1C (32D) die Funkumgebungsdaten für die Position „5“, einen Verbindungsumschaltungspunkt. Da die Funkumgebungsdaten für die Funkbasiseinheit 1C an der Position „5“ bei 50% und somit bei oder über dem vorbestimmten Wert (50%) liegen, wird die Verbindung an der Position „5“ von der Funkbasiseinheit 1A zu der Funkbasiseinheit 1Cumgeschaltet, wie in 33D durch „AC“ angezeigt.
Falls die Funkumgebungsdaten für die Funkbasiseinheit 1C an der Position „5“ unter 50% liegen würden, könnte die Funkbasiseinheit 1C nicht ausgewählt werden und würde eine andere Funkbasiseinheit 1 gesucht werden. Was die nächste in Frage kommende Funkbasiseinheit betrifft, kann mittels Vergleichen der Funkumgebungskarten für andere Funkbasiseinheiten und mittels aufeinanderfolgendem vorläufigem Auswählen von Funkbasiseinheiten, deren Funkumgebung bezüglich der optimalen Funkbasiseinheit für den Endpunkt der Funkumgebungskarte (Position „8“) die nächstbeste ist, und unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte der vorläufig ausgewählten Funkbasiseinheit bestimmt werden, ob die Funkbasiseinheit ausgewählt werden kann.
Anstatt die Funkumgebungsdatensätze für den Endpunkt zu vergleichen, kann unter Bezugnahme auf die Kartendaten und mittels aufeinanderfolgendem vorläufigem Auswählen der Funkbasiseinheiten 1, die in der Reihenfolge vom Endpunkt diesem am nahesten liegen, und unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte der vorläufig ausgewählten Funkbasiseinheit 1 bestimmt werden, ob die Funkbasiseinheit ausgewählt werden kann.
Da im Allgemeinen angenommen wird, dass bei der Annäherung an den Endpunkt - eine näher beim Ziel (Endpunkt) vorgesehene Funkbasiseinheit eine bessere Funkumgebung aufweist, kann, falls die Funkumgebungsdaten für die Funkbasiseinheit 1 für einen Verbindungsumschaltungspunkt bei oder über einem vorbestimmten Wert liegen, beurteilt werden, dass bis zum Endpunkt keine Verbindungsumschaltung notwendig ist.
Da an der Position „5“ die Funkbasiseinheit 1C ausgewählt worden ist, welche die optimale Funkbasiseinheit für den Endpunkt der Hinweg-Position „8“ ist, wird die Funkbasiseinheit 1C bis zur Position „8“ ausgewählt, wie in 33E gezeigt.
Als Nächstes wird eine Mustersuche für den Rückweg durchgeführt. Beim Rückweg ist die Position „8“ die Startposition und wird an der Startposition des unterteilten Bewegungswegs die Verbindung mit der am Endpunkt des zuvor unterteilten Bewegungswegs ausgewählten Funkbasiseinheit 1 gehalten. Unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte für die an der Position „8“ ausgewählte Funkbasiseinheit 1C wird dann die Funkbasiseinheit 1C für die Positionen bis zur Position „4“ ausgewählt, wo die Funkumgebungsdaten der Funkbasiseinheit 1C bei oder über 50% liegen, so dass die Verbindung gehalten wird.
Unter Bezugnahme auf die Optimalfunkbasiseinheitskarte wird als Nächstes die Funkbasiseinheit 1A vorläufig ausgewählt, welche die optimale Funkbasiseinheit für den Endpunkt, die Position „1“, des Rückwegs ist, und werden unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte für die vorläufig ausgewählte Funkbasiseinheit 1A die Funkumgebungsdaten für die Position „4“, einen Verbindungsumschaltungspunkt, überprüft. Da die Funkumgebungsdaten für die Position „4“ bei 50% liegen, wird die Verbindung an der Position „4“ von der Funkbasiseinheit 1C zu der Funkbasiseinheit 1A umgeschaltet, wie in 33F durch „CA“ angezeigt.
Unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit 1A wird dann die Funkbasiseinheit 1A so lange ausgewählt, wie die Funkumgebung bei oder über 50% liegt. Folglich wird die Funkbasiseinheit 1A bis zum Endpunkt, Position „1“, ausgewählt, wie in 33F gezeigt.
Das auf diese Weise gefundene Verbindungsumschaltungsmuster wird in eine Verbindungsumschaltungstabelle umgewandelt.
Bei diesem Verbindungsumschaltungsmuster wird die Verbindungsumschaltung zweimal durchgeführt, und zwar an den Positionen „5“ und „4“, wie in 33F gezeigt.
Falls ein Verbindungsumschaltungsmuster auf Grundlage der Optimalfunkbasiseinheitskarte von 33E gesucht wird, sind die für die Positionen „1“ bis „8“ und zurück zur Position „1“ ausgewählten Funkbasiseinheiten 1 jenes Bewegungswegs A, A, AB, B, B, BC, C, C, C, C, CB, B, B, BA, A, A, wobei die Verbindungsumschaltung viermal durchgeführt wird.
Unter Verwendung der Funkumgebungskarte sowie der Optimalfunkbasiseinheitskarte und indem man die Verbindung mit einer einmal verbundenen Funkbasiseinheit 1 so lange hält, wie die Funkumgebung bei oder über einem vorbestimmten Wert liegt, kann deshalb ein Verbindungsumschaltungsmuster mit einer verringerten Verbindungsumschaltungshäufigkeit erhalten werden.
An der Startposition kann eine Funkbasiseinheit 1 ausgewählt werden, die für die Startposition zwar nicht die optimale Funkbasiseinheit ist, die für die Startposition jedoch einen bei oder über einem vorbestimmten Wert liegenden Funkumgebungswert aufweist und am nahesten zum Ziel und auf oder in der Nähe des Bewegungswegs vorgesehen ist.
Die Beschreibung der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 wird mit Bezug zurück auf 30 fortgesetzt.
Auf Grundlage der vom Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203 ausgegebenen Verbindungsumschaltungstabelle und der im Speicher 140 gespeicherten Funkumgebungskarte extrahiert der Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitt 204 (Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel) Werte von Funkumgebungsdaten auf dem von einem Bewegungsaufgabenbefehl festgelegten Bewegungsweg, und werden unter Bezugnahme auf die im Speicher 140 gespeicherte Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Steuerungstabelle für die Funkumgebungsdatenwerte die Maximalbewegungsgeschwindigkeiten bestimmt und an den Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 ausgegeben.
Mit Bezug auf die 34A bis 34C wird ein Verfahren des Bestimmens der Maximalbewegungsgeschwindigkeit beschrieben. Die 34A bis 34C stellen eine Bewegungsaufgabe und eine Änderung im Zustand der Funkumgebung in einer Funkumgebungskarte dar. 34A zeigt ein Beispiel der Funkumgebungskarte; 34B zeigt eine Bewegungsaufgabe in einer Richtung, in welcher der Funkumgebungszustand ansteigt; und 34C zeigt eine Bewegungsaufgabe in einer Richtung, in welcher der Funkumgebungszustand absinkt.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitt 204 die Maximalbewegungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Funkumgebungsdaten und deren Änderung auf dem von einem Bewegungsaufgabenbefehl festgelegten Bewegungsweg. Es wird angenommen, dass die Verbindungsumschaltung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 auf dem Bewegungsweg für die Bewegungsaufgabe nicht durchgeführt wird.
Man betrachte die Bewegung von der Mitte des Bereichs, der drei mal drei, von einer dicken Linie umgebene Punkte einschließt, zum äußeren Rand der Funkumgebungskarte für eine Funkbasiseinheit 1 von 34A. 34B zeigt eine Bewegungsaufgabe von der Mitte aus, wo der Funkumgebungsdatenwert bei 60% liegt, nach rechts unten, wo der Funkumgebungsdatenwert bei 70% liegt. Da die Bewegung in einer Richtung stattfindet, in welcher der Funkumgebungszustand ansteigt, ist die Gefahr einer Kommunikationsunterbrechung während der Bewegung in diesem Fall sehr niedrig, falls die Funkkommunikation an der momentanen Position (Startposition der Bewegungsaufgabe) aufgebaut wird. Folglich wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit nicht begrenzt.
Auch wenn sich der Funkumgebungszustand nicht ändert (auf dem gleichen Wert bleibt), wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit nicht begrenzt.
34C zeigt eine Bewegungsaufgabe von der Mitte, wo der Funkumgebungsdatenwert bei 60% liegt, zu einer unteren Position; wo der Funkumgebungsdatenwert bei 30% liegt. Da die Bewegung in einer Richtung stattfindet, in welcher der Funkumgebungszustand absinkt, besteht in diesem Fall die Gefahr einer Unterbrechung der Kommunikation während der Bewegung, und zwar selbst dann, wenn die Funkkommunikation an der momentanen Position (Startposition der Bewegungsaufgabe) aufgebaut wird. Folglich wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit begrenzt. Auf Grundlage des in 28 gezeigten Diagramms wird unter Verwendung der erzeugten Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Steuerungstabelle die Maximalbewegungsgeschwindigkeit beispielsweise gleich der Mäximalbewegungsgeschwindigkeit für den Funkumgebungsdatenwert von 30% am Ziel (Zielort) festgesetzt.
Selbst wenn die Bewegungsaufgabe in einer Richtung stattfindet, in welcher der Funkumgebungszustand absinkt, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Gefahr einer Kommunikationsunterbrechung während der Bewegung sehr niedrig, falls der Funkkommunikationswert am Ziel bei oder über einem vorbestimmten Wert (z.B. 60%) liegt. Folglich wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit nicht begrenzt.
Demzufolge wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit auf Grundlage der Funkumgebungsdatenwerte an der Startposition und an der Zielposition und auf Grundlage der Änderung im Funkumgebungsdatenwert begrenzt. Daher kann die Maximalbewegungsgeschwindigkeit nur für diejenigen Bewegungsaufgaben selektiv begrenzt werden, bei welchen die Gefahr einer Kommunikationsunterbrechung groß ist. Folglich kann verhindert werden, dass die Bewegungszeit länger als nötig wird.
Falls eine Bewegungsaufgabe eine Bewegung über eine lange Distanz beinhaltet, kann die Maximalbewegungsgeschwindigkeit beispielsweise gleich der Maximalbewegungsgeschwindigkeit für z.B. den niedrigsten Funkumgebungsdatenwert auf dem Bewegungsweg festgesetzt werden, wobei ein Muster von Änderungen in der Funkumgebung auf dem Bewegungsweg sowie die Funkumgebungsdaten an der Startposition und an der Zielposition mitberücksichtigt werden.
Die Beschreibung der Hauptsteuerungsvorrichtung 200 wird mit Bezug zurück auf 30 fortgesetzt.
Der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 bestimmt die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters R bei der Ausführung einer Bewegungsaufgabe und instruiert die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, die Bewegung des Roboters mit der vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit zu steuern. Der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 begrenzt die der Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 zu instruierende Bewegungsgeschwindigkeit derart, dass sie nicht höher ist als die vom Maximalbewegungsgeschwindigkeit-Bestimmungsabschnitt 204 ausgegebene Maximalbewegungsgeschwindigkeit.
Bei einer Instruktion einer Bewegungsgeschwindigkeit von „0“ hält die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 die Bewegung an.
Gemäß einer vom Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitt 202 ausgegebenen, nachstehend beschriebenen Meldung, die Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 umzuschalten, instruiert der Instruktionsabschnitt 205 die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 zudem, die Bewegung anzuhalten (eine Bewegungsgeschwindigkeit von „0“).
Auf Grundlage seiner vom Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 ausgegebenen Eigenposition und der während der Ausführung einer Bewegungsaufgabe vom Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203 ausgegebenen Verbindungsumschaltungstabelle meldet der Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitt 202 der Funkkommunikationseinheit 150 eine Funkbasiseinheit 1, zu welcher die Verbindung umzuschalten ist.
In der vorliegenden Ausführung wird die Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 umgeschaltet, während die Bewegung angehalten ist. Um die Verbindungsumschaltung durchzuführen, wird an den Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 daher eine Meldung ausgegeben, dass die Verbindung umgeschaltet wird.
[Betrieb des Roboters]
Als Nächstes wird der Betrieb des Roboters R beschrieben. Hauptsächlich wird der Betrieb beschrieben, bei welchem der Roboter R bei einer Instruktion zum Durchführen einer Bewegungsaufgabe die Maximalbewegungsgeschwindigkeit begrenzt und die Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 umschaltet.
<Begrenzung der Maximalbewegungsgeschwindigkeit>
Mit Bezug auf.35 (und nach Bedarf auf die 25, 30) wird zuerst der Betrieb beschrieben, bei welchem der Roboter R vom Organisationscomputer 3 einen Bewegungsaufgabenbefehl erhält, die Maximalbewegungsgeschwindigkeit festsetzt und die Bewegungsaufgabe beginnt. 35 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb zeigt, bei welchem der Roboter R die Maximalbewegungsgeschwindigkeit festsetzt und die Bewegungsaufgabe ausführt.
Zuerst erhält der Roboter R mittels der Funkkommunikationseinheit 150 einen vom Organisationscomputer 3 über eine Funkbasiseinheit 1 übertragenen Bewegungsaufgabenbefehl und nimmt die Bewegungsaufgabe auf (Schritt S211).
Wenn die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 den Bewegungsaufgabenbefehl erhält, bestimmt sie mittels des Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitts 204 auf Grundlage der vom Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 detektierten Eigenposition und auf Grundlage des Funkumgebungszustands auf dem Bewegungsweg, der durch die im Bewegungsaufgabenbefehl eingeschlossene Zielposition entschieden worden ist, die Maximalbewegungsgeschwindigkeit. Dann setzt der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 die obere Grenze der Bewegungsgeschwindigkeit, die der Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 zu instruieren ist, auf die vom Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitt 204 bestimmte Maximalbewegungsgeschwindigkeit fest (Schritt S212).
Die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 veranlasst den Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205, die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit zu instruieren. Diese Bewegungsgeschwindigkeit ist derart begrenzt, dass sie nicht höher ist als die vom Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitt 204 bestimmte Maximalbewegungsgeschwindigkeit. Die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 treibt die Beine R1 usw. derart an, dass sie sich mit der festgelegten Bewegungsgeschwindigkeit derart bewegen, dass sich der Roboter R in Bewegung setzt (Schritt S213).
<Festsetzen der Maximalbewegungsgeschwindigkeit>
Mit Bezug auf 36 (und nach Bedarf auf die 25, 30) wird der Schritt des Festsetzens der Maximalbewegungsgeschwindigkeit (Schritt S212) im Flussdiagramm von 35 ausführlich beschrieben. 36 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang des Festsetzens der Maximalbewegungsgeschwindigkeit zeigt.
Zuerst detektiert die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 mittels des Eigenpositions-Detektionsabschnitts 201 die Eigenposition des Roboters R und erhält die detektierte Position als die momentane Position. Diese momentane Position ist die Startposition für die Bewegungsaufgabe. Der Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitt 204 liest die Funkumgebungskarte für die vom Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203 ausgewählte Funkbasiseinheit 1 aus dem Speicher 140 und erhält Funkumgebungsdaten für die momentane Position und die im Bewegungsaufgabenbefehl eingeschlossene Zielposition (Schritt S221).
Als Nächstes bestätigt die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 mittels des Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitts 204, ob der Wert der Funkumgebungsdaten (Funkumgebungswert) für die Zielposition über einem vorbestimmten Wert (60%) liegt (Schritt S222). Falls er über 60% liegt (Ja in Schritt S222), wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit nicht festgesetzt und ist der Vorgang abgeschlossen. Das heißt, dass die Maximalbewegungsgeschwindigkeit in diesem Fall nicht begrenzt ist. Oder die Maximalbewegungsgeschwindigkeit kann gleich der Maximalgeschwindigkeit festgesetzt werden, mit welcher sich der Roboter R bewegen kann (beispielsweise eine Geschwindigkeit von „10“ in 28), so dass die Maximalbewegungsgeschwindigkeit im Wesentlichen frei von Begrenzung ist.
Falls der Funkumgebungswert für die Zielposition in Schritt S222 andererseits unter 60% liegt (Nein in Schritt S222), bestätigt der Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitts 204, ob der Funkumgebungswert für die Zielposition bei oder über dem Funkumgebungswert für die momentane Position ist (Schritt S223). Falls er bei oder über dem Funkumgebungswert für die momentane Position liegt (Ja in Schritt S223), steigt der Funkumgebungszustand an oder ändert sich wenigstens nicht, wenn sich der Roboter in Richtung der Zielposition bewegt. Folglich wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit nicht festgesetzt und ist der Vorgang abgeschlossen. Das heißt, dass die Maximalbewegungsgeschwindigkeit auch in diesem Fall nicht begrenzt ist.
Falls der Funkumgebungswert für die Zielposition in Schritt S223 unter dem Funkumgebungswert für die momentane Position liegt (Nein in Schritt S223), sinkt der Funkumgebungszustand ab, wenn sich der Roboter in Richtung der Zielposition bewegt. Somit bezieht sich der Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitts. 204 auf die zuvor im Speicher 140 gespeicherte Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Steuerungstabelle und bestimmt die dem Funkumgebungsdatenwert für die Zielposition entsprechende Maximalbewegungsgeschwindigkeit (Schritt S224).
Die bestimmte Maximalbewegungsgeschwindigkeit wird an den Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 gesendet, der die Bewegungsgeschwindigkeit derart festsetzt, dass sie bei oder unter der Maximalbewegungsgeschwindigkeit liegt, und die Bewegungsgeschwindigkeit instruiert (Schritt S225), und wird der Vorgang abgeschlossen. Auf diese Weise wird der Roboter R derart gesteuert, dass er sich mit einer Bewegungsgeschwindigkeit bewegt, die nicht höher ist als die Maximalbewegungsgeschwindigkeit.
Obgleich die Beschreibung unter der Voraussetzung gegeben worden ist, dass die Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 während der Bewegungsaufgabe nicht umgeschaltet wird, kann die Maximalbewegungsgeschwindigkeit, falls die Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 umgeschaltet wird, wodurch die Zielposition in der vorstehenden Beschreibung durch eine Verbindungsumschaltungsposition ersetzt wird, für jeden Abschnitt festgesetzt werden, in welchem sich der Roboter R bewegt, wobei er kontinuierlich mit der gleichen Funkbasiseinheit 1 verbunden ist.
Je nach Bedarf auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wird als Nächstes ein Verfahren des Suchens eines Musters zum Umschalten der Verbindung zwischen Funkbasiseinheiten 1 beschrieben, um sich im Fall der Ausführung einer Bewegungsaufgabe in einem Bewegungsbereich, in welchem eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 vorgesehen sind, zu bewegen.
<Fall, in welchem der Gütegrad der Funkumgebung Priorität hat>
Mit Bezug auf 37 (und nach Bedarf auf die 25, 30) wird zuerst der Fall beschrieben, in welchem der Gütegrad der Funkumgebung Priorität hat. 37 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang des Suchens eines Verbindungsumschaltungsmusters zum Bewegen zeigt, wobei der Gütegrad der Funkumgebung Priorität hat.
Zuerst erhält der Roboter R durch die Funkkommunikationseinheit 150 einen vom Organisationscomputer 3 über eine Funkbasiseinheit 1 übertragenen Bewegungsaufgabenbefehl und nimmt die Bewegungsaufgabe auf (Schritt S231).
Wenn die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 den Bewegungsaufgabenbefehl erhält, bewirkt sie, dass sich der Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203 auf die im Speicher 140 gespeicherte Optimalfunkbasiseinheitskarte bezieht, und sucht ein Verbindungsumschaltungsmuster, in welchem eine in der Optimalfunkbasiseinheitskarte erfasste optimale Funkbasiseinheit für jede Position auf dem Bewegungsweg ausgewählt ist, der durch seine vom Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 detektierte Eigenposition und die im Bewegungsaufgabenbefehl eingeschlossene Zielposition entschieden worden ist. Dann wird aus dem Verbindungsumschaltungsmuster eine Verbindungsumschaltungstabelle als das Suchergebnis erzeugt (Schritt S232).
Als Nächstes instruiert der Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitt 202 die Funkkommunikationseinheit 150, die Verbindung zu der in der erzeugten Verbindungsumschaltungstabelle für einen ersten Abschnitt ausgewählten Funkbasiseinheit 1 umzuschalten, und schaltet die Funkkommunikationseinheit 150 die Verbindung zu der festgelegten Funkbasiseinheit 1 um (Schritt 233).
Als Nächstes bezieht sich die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 mittels des Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitts 204 auf die Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit 1, die für denjenigen Abschnitt ausgewählt worden ist, dessen Startposition bzw. Zielposition die momentane Position bzw. die nächste Verbindungsumschaltungsposition ist, die von der durch den Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203 erzeugten Verbindungsumschaltungstabelle erhalten worden ist, und setzt für den Abschnitt die Maximalbewegungsgeschwindigkeit fest (Schritt S234). Das Verfahren zum Festsetzen der Maximalbewegungsgeschwindigkeit kann dem in 36 dargestellten Verfahren gleich sein, und daher entfällt dessen ausführliche Beschreibung. Man beachte, dass die Vorgänge der Schritte S233 und S234 in ihrer Reihenfolge vertauscht oder parallel durchgeführt werden können.
Als Nächstes instruiert der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit mit der festgesetzten Maximalbewegungsgeschwindigkeit als obere Grenze, und dadurch setzt sich der Roboter in Bewegung (Schritt S235).
Als Nächstes bestätigt die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 mittels des Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitts 202, ob der Roboter die Position zum Umschalten der Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 erreicht hat (Schritt S236). Ob der Roboter die Verbindungsumschaltungsposition erreicht hat, kann mittels Überprüfen bestätigt werden, ob die nächste von der Verbindungsumschaltungstabelle erhaltene Verbindungsumschaltungsposition mit seiner vom Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 detektierten Eigenposition übereinstimmt.
Falls der Roboter die Verbindungsumschaltungsposition nicht erreicht hat (Nein in Schritt S236), bestätigt die Hauptsteuerungsvorrichtung 200, ob seine vom Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 detektierte Eigenposition mit der Zielposition der Bewegungsaufgabe übereinstimmt (Schritt S241), und falls sie miteinander übereinstimmen (Ja in Schritt S241), da der Roboter die Zielposition erreicht hat, instruiert der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit von „0“, um die Bewegung des Roboters R anzuhalten (Schritt S242). Auf diese Weise endet die Bewegungsaufgabe.
Falls er im Gegensatz dazu die Zielposition in Schritt S241 nicht erreicht hat (Nein in Schritt S241), kehrt der Vorgang zu Schritt S236 zurück, in welchem bestätigt wird, ob der Roboter die Verbindungsumschaltungsposition erreicht hat.
Falls es sich erwiesen hat, dass der Roboter die Verbindungsumschaltungsposition in Schritt S236 erreicht hat (Ja in Schritt S236), instruiert die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 mittels des Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitts 205 bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit von „0“, um die Bewegung des Roboters R anzuhalten (Schritt S237).
Wenn die Bewegung angehalten worden ist, instruiert der Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitt 202 die Funkkommunikationseinheit 150 auf Grundlage der Verbindungsumschaltungstabelle, die Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 umzuschalten, so dass die Verbindung umgeschaltet wird (Schritt S238).
Wenn die Verbindungsumschaltung geendet hat, bezieht sich die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 mittels des Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsabschnitts 204 auf die Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit 1, die für denjenigen Abschnitt ausgewählt worden ist, dessen Startposition bzw. Zielposition die momentane Position ist, an welcher die Verbindung umgeschaltet worden ist, bzw. die von der Verbindungsumschaltungstabelle erhaltene, nächste Verbindungsumschaltungsposition ist, und setzt für diesen Abschnitt die Maximalbewegungsgeschwindigkeit fest (Schritt S239). Das Verfahren zum Festsetzen der Maximalbewegungsgeschwindigkeit kann dem in 36 dargestellten Verfahren gleich sein, und daher entfällt dessen ausführliche Beschreibung. Man beachte, dass die Vorgänge der Schritte S238 und S239 in ihrer Reihenfolge vertauscht oder parallel durchgeführt werden können.
Dann instruiert der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit mit der festgesetzten Maximalbewegungsgeschwindigkeit als obere Grenze, und nimmt der Roboter dadurch die Bewegung wieder auf (Schritt S240).
Nach der Wiederaufnahme der Bewegung bestätigt die Hauptsteuerungsvorrichtung 200, ob seine vom Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 detektierte Eigenposition mit der Zielposition der Bewegungsaufgabe übereinstimmt (Schritt S241), und falls sie miteinander übereinstimmen (Ja in Schritt S241), da der Roboter die Zielposition erreicht hat, instruiert der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit von „0“, um die Bewegung des Roboters anzuhalten (Schritt S242). Auf diese Weise endet die Bewegungsaufgabe.
Falls er im Gegensatz dazu die Zielposition in Schritt S241 nicht erreicht hat (Nein in Schritt S241), kehrt der Vorgang zu Schritt S236 zurück, in welchem bestätigt wird, ob der Roboter die Verbindungsumschaltungsposition erreicht hat.
Auf diese Weise kann sich der Roboter R zur Zielposition bewegen, während die Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 zum Aufrechterhalten der optimalen Funkumgebung nach Bedarf umgeschaltet wird.
Falls keine Funkbasiseinheit 1 zum Aufrechterhalten der optimalen Funkumgebung ausgewählt werden kann, wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit gemäß dem Funkumgebungszustand begrenzt. Falls zum Beispiel ein Fehler, wie beispielsweise eine drastische Verschlechterung der Funkumgebung, detektiert wird, kann eine Maßnahme, wie beispielsweise das Anhalten der Bewegung, daher schnell ergriffen werden. Da die Maximalbewegungsgeschwindigkeit gemäß dem Funkumgebungszustand jedes Abschnitts, in welchem sich der Roboter R bewegt, begrenzt ist, wobei die Verbindung mit der gleichen Funkbasiseinheit 1 gehalten wird, kann femer verhindert werden, dass die zur Ausführung der Bewegungsaufgabe erforderliche Zeit länger als notwendig wird.
Da die Bewegung während der Verbindungsumschaltung angehalten ist, kann desweiteren verhindert werden, dass ein Kommunikationsfehler einen Fehler beim Gehen oder dergleichen des Roboters R verursacht, wenn die Kommunikation aufgrund der Verbindungsumschaltung vorübergehend unterbrochen ist.
<Fall, in welchem die Vermeidung der Verbindungsumschaltung Priorität hat>
Mit Bezug auf 38 (und nach Bedarf auf die 25, 30) wird als Nächstes der Fall beschrieben, in welchem die Vermeidung der Verbindungsumschaltung Priorität hat. 38 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang des Suchens eines Musters zeigt, um sich bei Priorität der Vermeidung der Verbindungsumschaltung zu bewegen.
Wenn die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 einen Bewegungsaufgabenbefehl erhält, wählt sie in diesem Beispiel mittels des Funkbasiseinheits-Auswählabschnitts 203 eine in dieser Bewegungsaufgabe zu verbindende Funkbasiseinheit 1 aus und schaltet die Verbindung zu der ausgewählten Funkbasiseinheit 1 vor der Bewegung um und bewirkt nach dem Beginn der Bewegung die Bewegung zur Zielposition, ohne dass die Verbindung umgeschaltet wird.
Zuerst erhält der Roboter R mittels der Funkkommunikationseinheit 150 einen vom Organisationscomputer 3 über eine Funkbasiseinheit 1 übertragenen Bewegungsaufgabenbefehl und nimmt die Bewegungsaufgabe auf (Schritt S251).
Der Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203 bezieht sich auf die im Speicher 140 gespeicherte Optimalfunkbasiseinheitskarte und sucht Funkbasiseinheiten 1 für Positionen auf dem Bewegungsweg, der durch seine vom Eigenpositions-Detektionsabschnitt 201 detektierte Eigenposition (momentane Position) und die im Bewegungsaufgabenbefehl eingeschlossene Zielposition entschieden worden ist (Schritt S252). Die optimale Funkbasiseinheit für die Zielposition wird als die Funkbasiseinheit (H) festgesetzt, zu welcher die Verbindung umgeschaltet wird (Schritt S253) (hinfort wird die als Partner zur Verbindung (Weitergabe) festgesetzte Funkbasiseinheit 1 Funkbasiseinheit (H) genannt).
Als Nächstes bezieht sich der Funkbasiseinheits-Auswählabschnitt 203 auf die im Speicher 140 gespeicherte Funkumgebungskarte für die Funkbasiseinheit (H) und erhält Funkumgebungsdaten für die momentane Position (Schritt S254).
Falls der Funkumgebungsdatenwert (Funkumgebungswert) bei oder über 50% liegt (Ja in Schritt S255), bewirkt der Funksteuerungs-Umschaltungsabschnitt 202, dass die Funkkommunikationseinheit 150 die Verbindung zu der Funkbasiseinheit (H) umschaltet (Schritt S256). Wenn die Kommunikation mit der Funkbasiseinheit (H) bestätigt (aufgebaut) ist (Ja in Schritt S257), wird diese Funkbasiseinheit 1 als die für die Bewegungsaufgabe ausgewählte Funkbasiseinheit (H) bestimmt. Da die Kommunikation bestätigt ist, ist die Verbindungsumschaltung zu dieser Funkbasiseinheit (H) abgeschlossen. Folglich bewirkt die Hauptsteuerungsvorrichtung 200 bei gehaltener Verbindung, dass der Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsabschnitt 205 die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 instruiert, die Bewegung des Roboters mit der auf Grundlage der Bewegungsaufgabe bestimmten Bewegungsgeschwindigkeit zu steuern. Dadurch setzt sich der Roboter R in Bewegung (Schritt S256).
Falls im Gegensatz dazu die Kommunikation mit der Funkbasiseinheit (H) in Schritt S257 nicht bestätigt wird (Nein in Schritt S257), schaltet die Funkkommunikationseinheit 150 die Verbindung erneut zu der vor dem Versuch, die Verbindung zu der Funkbasiseinheit (H) umzuschalten, verbundenen Funkbasiseinheit 1 um (Schritt S259), und geht der Vorgang zu Schritt S260 über.
Falls der Funkumgebungsdatenwert für die Funkbasiseinheit (H) unter 50% liegt (Nein in Schritt S255), geht der Vorgang zu Schritt S260 über, um eine andere Funkbasiseinheit 1 als die Funkbasiseinheit (H) zu suchen.
Falls die momentan verbundene Funkbasiseinheit 1 der Funkbasiseinheit (H) vorausgeht, das heißt von der momentanen Position des Roboters R bezüglich der Funkbasiseinheit (H) am nächstweitesten entfernt angeordnet ist (Ja in Schritt S260), ist keine andere Funkbasiseinheit 1 mehr geeignet als die momentan verbundene Funkbasiseinheit 1. Somit wird die momentan verbundene Funkbasiseinheit 1 für diese Bewegungsaufgabe als die Funkbasiseinheit (H) bestimmt. Da der Funkumgebungszustand auf dem Bewegungsweg nicht in ausreichendem Maß aufrechterhalten sein kann, wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit in diesem Fall auf Grundlage der Funkumgebungsdaten auf dem Bewegungsweg festgesetzt (Schritt S262) und setzt sich der Roboter mit der begrenzten Maximalbewegungsgeschwindigkeit in Bewegung (Schritt S258).
Das Verfahren zum Festsetzen der Maximalbewegungsgeschwindigkeit ist dem in 36 dargestellten Verfahren gleich, und daher entfällt dessen ausführliche Beschreibung.
Falls im Gegensatz dazu die momentan verbundene Funkbasiseinheit 1 der Funkbasiseinheit (H) nicht vorausgeht (Nein in Schritt S260), wird die der momentan ausgewählten Funkbasiseinheit (H) vorausgehende Funkbasiseinheit 1 als die neue Funkbasiseinheit (H) bestimmt (Schritt S261). Der Vorgang kehrt erneut zu Schritt S254 zurück, in welchem bestätigt wird, ob die neue Funkbasiseinheit (H) in dieser Bewegungsaufgabe als die zu verbindende Funkbasiseinheit 1 ausgewählt werden kann.
Falls die Verbindungsumschaltung während einer Bewegungsaufgabe nicht durchgeführt wird, kann auf diese Weise aus einer Mehrzahl von auf oder nahe dem Bewegungsweg vorgesehenen Funkbasiseinheiten 1 eine Funkbasiseinheit 1 ausgewählt werden, mit welcher die Kommunikation vor dem Beginn der Bewegung an der momentanen Position, d.h. der Startposition, aufgebaut werden kann und die zur Zielposition am nahesten gelegen angeordnet ist. Auf diese Weise kann sich der Roboter R mit einer geeigneten Funkbasiseinheit 1 (welche die geringste Gefahr einer Kommunikationsunterbrechung während der Bewegung aufweist) verbinden und kann die Bewegungsaufgabe ausführen. Wenn auf dem gesamten Bewegungsweg kein ausreichender Funkumgebungszustand erhalten werden kann, wird die Maximalbewegungsgeschwindigkeit gemäß dem Funkumgebungszustand begrenzt. Falls während der Bewegung zum Beispiel ein Fehler, wie beispielsweise eine drastische Verschlechterung der Funkumgebung, detektiert wird, kann eine Maßnahme, wie beispielsweise das Anhalten der Bewegung, daher schnell ergriffen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter von der im Roboter R enthaltenen Hauptsteuerungsvorrichtung 200 verkörpert, und bestimmt diese unter Verwendung der im Speicher 140 gespeicherten Funkumgebungskarte und dergleichen die Maximalbewegungsgeschwindigkeit und sucht ein Verbindungsumschaltungsmuster. Die Steuerungsvorrichtung kann insgesamt oder teilweise beispielsweise im Organisationscomputer 3 außerhalb des Körpers des Roboters R vorgesehen sein, und die im Organisationscomputer 3 vorgesehene Steuerungsvorrichtung der Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 des Roboters R kann über Funk eine Bewegungsgeschwindigkeit und Zeitpunkte zum Umschalten der Verbindung zwischen den Funkbasiseinheiten 1 instruieren.
[DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Mit Bezug auf die Zeichnungen wird als Nächstes ein mobiler Roboter einer dritten Ausführungsform beschrieben. Die grundlegende Struktur des mobilen Roboters der dritten Ausführungsform ist derjenigen des mobilen Roboters der ersten und zweiten Ausführungsformen gleich, und werden daher hauptsächlich die Unterschiede zu den Letztgenannten beschrieben.
[Mobilroboter-Steuerungssystem]
Zuerst wird ein Mobilroboter-Steuerungssystem der dritten Ausführungsform beschrieben. 39A ist ein Blockdiagramm des Mobilroboter-Steuerungssystems der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 und in 39A gezeigt, umfasst das Mobilroboter-Steuerungssystem A einen mobilen Roboter R, der in einem Bewegungsbereich zum Ausführen einer Aufgabe angeordnet ist; eine mittels Funkkommunikation mit dem Roboter R verbundene Funkbasiseinheit 1; einen Organisationscomputer 3, einen Speicher 5 und ein Terminal 7, die über ein Netzwerk 4 mit der Funkbasiseinheit 1 verbunden sind. Die Anzahl der mobilen Roboter R und Funkbasiseinheiten 1, die in einem Bewegungsbereich zum Ausführen einer Aufgabe angeordnet sind, ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Der mobile Roboter R ist in einem Bewegungsbereich zum Ausführen einer Aufgabe angeordnet und bewegt sich in diesem Bewegungsbereich derart autonom, dass er gemäß einem Ausführungsbefehlssignal (Aufgabenbefehl) eine Aufgabe ausführt, wie beispielsweise das Transportieren eines Gegenstands oder das Führen eines Besuchers.
In Abhängigkeit von der Funkumgebung, wie beispielsweise der Funkintensität, kann die Funkkommunikation zwischen dem mobilen Roboter R und der Funkbasiseinheit 1 unterbrochen sein. Dementsprechend bewegt sich der Roboter R autonom zu einer Stelle, an welcher die Funkkommunikation bei einer Funkkommunikationsunterbrechung wiederhergestellt werden kann.
Die Funkbasiseinheiten 1 (1A, 1B) sind Kommunikationseinheiten für den mit dem Roboter R kommunizierenden Organisationscomputer 3 und können durch Funk-LAN-Basisstationen verkörpert sein, die beispielsweise IEEE 802.11b, IEEE 802.11g oder IEEE 802.11a entsprechen.
Damit der Roboter R auf Grundlage von nachstehend beschriebenen, vom Terminal 7 eingegebenen Aufgabendaten eine Aufgabe ausführt, generiert der Organisationscomputer 3 ein Ausführungsbefehlssignal, welches den Inhalt der Aufgabe beinhaltet, und gibt dieses an den Roboter R aus. Diese Aufgabendaten sind Daten bezüglich der Aufgabe, die der Roboter R auszuführen hat, und schließen beispielsweise Informationen über den Anforderer und den Auslieferungszielort eines zu transportierenden Gegenstands ein, Informationen über den Zielort eines zu führenden Besuchers und über den Besucher oder dergleichen.
Der Organisationscomputer 3 kann beispielsweise von einem Mehrzweck-PC (Personal Computer) verkörpert sein.
Der Speicher 5 speichert eine Funkumgebungskarte einschließlich Kartendaten eines Bewegungsbereichs, in welchem sich der Roboter R bewegt (wie beispielsweise eine Stockwerkkarte für jedes Stockwerk eines Gebäudes), und eine Mehrzahl von Funkumgebungsdaten, welche die Funkumgebung im Bewegungsbereich betreffen. Diese Funkumgebungskarte wird vorab im Speicher 5 gespeichert und wird vom Organisationscomputer 3 ausgelesen und zum Roboter R übertragen. Der Inhalt der Funkumgebungskarte wird nachstehend beschrieben.
Der Speicher 5 kann beispielsweise von einer Festplatte-Vorrichtung, einer optische Platte-Vorrichtung, einer Halbleiterspeicher-Vorrichtung oder dergleichen verkörpert sein.
Das Terminal 7 ist eine Eingabevorrichtung zum Eingeben von Aufgabendaten in den Organisationscomputer 3 und kann von einem Laptop-Computer, einem PHS-(Personal Handyphone System)-Terminal oder dergleichen verkörpert sein. Außerdem ist das Terminal 7 eine Anzeigevorrichtung, welche die vom Roboter R erhaltene Funkumgebungskarte für die Anzeige in ein leicht anschaubares Format umwandelt.
Man beachte, dass die Funkbasiseinheit 1, der Organisationscomputer 3, der Speicher 5 und das Terminal 7 nicht zwingend über das Netzwerk 4 verbunden sein müssen, sondern dass diese insgesamt oder teilweise integriert sein können.
Das Steuerungsvorrichtung-Montageteil R5 umfasst eine Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, eine Funkkommunikationseinheit 150, eine Hauptsteuerungsvorrichtung 230, eine Batterie (nicht gezeigt) und dergleichen. Die detektierten Daten jedes der Sensoren 61 bis 63 werden zu jeweiligen Steuerungsvorrichtungen im Steuerungsvorrichtung-Montageteil R5 gesendet. Jeder Elektromotor wird gemäß eines Antriebsinstruktionssignals von der jeweiligen Steuerungsvorrichtung angetrieben.
<Konfiguration des mobilen Roboters>
Mit Bezug auf 39A wird als Nächstes die Konfiguration des mobilen Roboters beschrieben.
Wie in 39A gezeigt, weist der mobile Roboter R Kameras C, einen Lautsprecher S, ein Mikrophon MC, einen Bildprozessor 110, einen Sprachprozessor 120, eine Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, einen Speicher 140, eine Funkkommunikationseinheit 150 und eine Hauptsteuerungsvorrichtung 230 auf, sowie die Beine R1, den Rumpf R2, die Arme R3 und den Kopf R4, die in der vorstehenden Ausführungsform angeführt worden sind.
Der mobile Roboter R weist ferner als eine Positionsdetektionseinheit einen Gyrosensor SR1 zum Detektieren von Richtungen auf und einen GPS-(Global Positioning System)-Empfänger SR2 zum Detektieren von Koordinaten, um seine Eigenposition zu detektieren.
<Kamera>
Die Kameras C sind zum Aufnehmen von Bildern in der Form von Digitaldaten vorgesehen und sind beispielsweise von Farb-CCD-(Charge Coupled Device)-Kameras verkörpert. Die Kameras C sind seitlich parallel angeordnet, und die aufgenommenen Bilder werden an den Bildprozessor 110 ausgegeben. Die Kameras C sind im Kopf R4 vorgesehen.
<Lautsprecher>
Der Lautsprecher S ist zum Ausgeben von Sprache vorgesehen, die von einem nachstehend beschriebenen Sprachsyntheseabschnitt 121 erzeugt worden ist. Der Lautsprecher S ist im Kopf R4 vorgesehen.
<Bildprozessor>
Der Bildprozessor 110 verarbeitet die von den Kameras C aufgenommenen Bilder und detektiert Hindernisse und Personen in der Umgebungsfläche, um aus den Bildem den Zustand der Umgebung des Roboters R herauszufinden. Der Bildprozessor. 110 umfasst einen Stereoverarbeitungsabschnitt 111, einen Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 112 und einen Gesichtserkennungsabschnitt 113.
Unter Verwendung eines von zwei von den linken und rechten Kameras C aufgenommenen Bildern als Referenz führt der Stereoverarbeitungsabschnitt 111 einen Musterabgleich durch, berechnet zur Erzeugung eines parallaktischen Bilds für jedes Pixel eine Parallaxe zwischen den linken und rechten Bildern und gibt das erzeugte, parallaktische Bild und die Originalbilder an den Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 112 aus. Die Parallaxen zeigen den Abstand vom Roboter R zu dem im Bild aufgenommenen Objekt an.
Auf Grundlage der Datenausgabe aus dem Stereoverarbeitungsabschnitt 112 extrahiert der Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 111 aus den aufgenommenen Bildem ein sich bewegendes Objekt. Unter der Annahme, dass es sich bei dem sich bewegenden Objekt um eine Person handelt, dient dies zur Detektion der Person.
Um das sich bewegende Objekt zu extrahieren, speichert der Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 112 mehrere frühere Rahmen von Bildern, vergleicht den neuesten Rahmen für den Musterabgleich mit den früheren Rahmen und berechnet den Bewegungsbetrag für jedes Pixel. Unter der Annahme, dass in einem sich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von den Kameras C im parallaktischen Bild befindenden Bereich, der ein Pixel mit einem großen Bewegungsbetrag einschließt, eine Person vorhanden ist, extrahiert der Bewegungsobjekt-Extraktionsabschnitt 112 dann aus dem Qriginalbild den Teil innerhalb des vorbestimmten Abstands als ein Bild des sich bewegenden Objekts und gibt diesen an den Gesichtserkennungsabschnitt 113 aus.
Der Gesichtserkennungsabschnitt 113 extrahiert hautfarbene Teile aus dem extrahierten Bild des sich bewegenden Objekts und erkennt aus deren Größen und Gestalten die Position des Gesichts. Gleichermaßen werden aus den Größen und Gestalten der hautfarbenen Teile die Positionen der Hände erkannt.
Die Position des detektierten Gesichts wird an die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 ausgegebenen, die als Information verwendet wird, wenn sich der Roboter R bewegt, und um mit der Person zu kommunizieren. Ebenso wird an die Funkkommunikationseinheit 150 das Detektieren eines Menschen oder die Position des Menschen (Gesicht) ausgegebenen und über die Funkbasiseinheit 1 zum Organisationscomputer 3 übertragen.
<Mikrophon>
Das Mikrophon MC ist zum Auffangen von Tönen aus der Umgebung des Roboters R vorgesehen. Die aufgefangenen Töne werden als Sprachsignal zu einem nachstehend beschriebenen Spracherkennungsabschnitt 122 ausgegeben.
<Sprachprozessor>
Der Sprachprozessor 120 weist einen Sprachsyntheseabschnitt 121 und einen Spracherkennungsabschnitt 122 auf.
Gemäß einer Zeichen-Informationen einschließenden Sprachinstruktion, die von der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 entschieden und ausgegeben worden ist, erzeugt der Sprachsyntheseabschnitt 121 auf Grundlage der zuvor gespeicherten Korrespondenz zwischen den Sprachdaten und den Zeichen-Informationen aus den Zeichen-Informationen Sprachdaten und gibt diese an den Lautsprecher S aus.
Der Spracherkennungsabschnitt 122 bekommt Sprachdaten durch das Mikrophon MC eingegeben, erzeugt auf Grundlage der zuvor gespeicherten Korrespondenz zwischen den Sprachdaten und den Zeichen-Informationen Zeichen-Informationen aus den Sprachdaten und gibt diese an die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 aus.
<Bewegungssteuerungsvorrichtung>
Die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 betreibt und steuert die Beine R1, den Rumpf R2, die Arme R3 und den Kopf R4, welche die Antriebsstruktur des mobilen Roboters R sind, und umfasst einen Beinsteuerungsabschnitt 131, einen Rumpfsteuerungsabschnitt 132, einen Armsteuerungsabschnitt 133 und einen Kopfsteuerungsabschnitt 134.
Der Beinsteuerungsabschnitt 131 treibt die Beine R1 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 an; der Rumpfsteuerungsabschnitt 132 treibt den Rumpf R2 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 an; der Armsteuerungsabschnitt 133 treibt die Arme R3 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 an; und der Kopfsteuerungsabschnitt 134 treibt den Kopf R4 gemäß einer Instruktion der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 an.
<Speicher>
Der Speicher 140 (Funkumgebungskarten-Speichereinheit und Bewegungshistorien-Speichereinheit) ist eine Speichervorrichtung, wie beispielsweise eine Festplatte-Vorrichtung oder ein Halbleiterspeicher, und speichert eine Funkumgebungskarte, die Kartendaten eines Bewegungsbereichs des Roboters R und eine Mehrzahl von Funkumgebungsdaten bezüglich der Funkumgebung des Bewegungsbereichs einschließt. Ferner speichert der Speicher 140 eine Bewegungshistorie (z.B. Positionskoordinaten auf Kartendaten oder dergleichen), die Bewegungswege des mobilen Roboters R anzeigen.
Die Kartendaten sind Informationen, welche die Karte des Bewegungsbereichs des Roboters R festlegen, und enthalten beispielsweise Koordinaten, welche die Positionen des Empfangs, des Eingangs, der Besprechungsräume und dergleichen festlegen, die in einem Stockwerk vorhanden sind, welches der Bewegungsbereich ist.
In der Funkumgebungskarte sind die Kartendaten Gesamtfunkumgebungsdaten zugeordnet, die aus mehreren Typen von die Funkumgebung betreffenden Funkumgebungsdaten gebildet sind. Diese Gesamtfunkumgebungsdaten sind Informationen, die den Gütegrad der Funkkommunikations-Verbindungsumgebung anzeigen.
Mit Bezug auf 7 werden die Gesamtfunkumgebungsdaten beschrieben. 7 stellt den Inhalt der Gesamtfunkumgebungsdaten dar.
Um den Gütegrad der Funkumgebung insgesamt zu bewerten, werden in der vorliegenden Erfindung, wie in 7 gezeigt, die Funkintensität, das Grundrauschen, die Fehlerhäufigkeit, die Neuübertragungshäufigkeit und die Kommunikationsgeschwindigkeit als Funkumgebungsdaten verwendet und wird jedes Funkumgebungsdatum gewichtet, um die Gesamtfunkumgebungsdaten zu berechnen.
Die Funkintensität, welche die Funkumgebung am besten anzeigt, wird mit 80% gewichtet. In der vorliegenden Erfindung wird anstelle der Funkintensität als solches deren Verhältnis bezüglich des Grundrauschens verwendet. Das heißt, dass die vom mobilen Roboter R empfangene Funkintensität der von der Funkbasiseinheit 1 übertragenen Funkwellen und die Intensität des Grundrauschens als Prozentangaben von 1% bis 100% quantifiziert werden. 100% zeigt die höchste Intensität an. Wenn Funkintensität / Grundrauschen > 1 ist, wird ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf (Funkintensität / Grundrauschen) × 0.8 festgesetzt. Das heißt, dass die Funkumgebung, in welcher die Funkumgebung 100% und das Grundrauschen 1% beträgt, die beste ist, wobei ihr Beitrag bei (100/1) × 0.8 = 80% liegt.
Wenn die Funkintensität / Grundrauschen ≤1 ist, ist der Rauschpegel höher als die Funkintensität (Signalpegel), was anzeigt, dass die Funkumgebung äußerst schlecht ist, und wird ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf 0% festgesetzt.
Die Fehlerhäufigkeit wird mit 5% gewichtet, und unter der Annahme, dass die maximale Fehlerhäufigkeit in einer Sekunde 1028 beträgt, wird ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf (1 - (Fehlerhäufigkeit /1028)) × 5% festgesetzt. Das heißt, wenn sich die Fehlerhäufigkeit 0 nähert, nähert sich der Beitrag 5% (die Funkumgebung ist gut), und wenn sich die Fehlerhäufigkeit 1028 nähert, nähert sich der Beitrag 0% (die Funkumgebung ist schlecht).
Ähnlich wie für die Fehlerhäufigkeit, wird für die Neuübertragungshäufigkeit unter der Annahme, dass die maximale Neuübertragungshäufigkeit in einer Sekunde 1028 beträgt, deren Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten auf (1 - (Neuübertragungshäufigkeit /1028)) × 5% festgesetzt. Das heißt, wenn sich die Neuübertragungshäufigkeit 0 nähert, nähert sich der Beitrag 5% (die Funkumgebung ist gut), und wenn sich die Neuübertragungshäufigkeit 1028 nähert, nähert sich der Beitrag 0% (die Funkumgebung ist schlecht).
Die Kommunikationsgeschwindigkeit wird mit 10% gewichtet, und ihr Beitrag zu den Gesamtfunkumgebungsdaten wird in Abhängigkeit von der in dem für die Funkkommunikation verwendeten Funk-LAN-Adapter gewählten Kommunikationsgeschwindigkeit unter Verwendung einer voreingestellten Umwandlungstabelle berechnet.
Im „KOMMUNIKATIONSGESCHWINDIGKEiT‟-Abschnitt von 7 werden die Umwandlungstabellen für einen Zahlenbereich {1, 2, 5.5, 11} [Mbps] und einen Zahlenbereich {6, 9, 12, 18, 24, 36,48, 54} [Mbps] festgesetzt. Der Erstgenannte ist eine Umwandlungstabelle für den Fall, dass ein Funk-LAN-Adapter in Übereinstimmung mit IEEE 802.11b verwendet wird, und der Letztgenannte ist eine Umwandlungstabelle für den Fall, dass ein Funk-LAN-Adapter in Übereinstimmung mit IEEE 802.11g oder IEEE 802.11 a verwendet wird.
Wenn die Kommunikation mit höherer Kommunikationsgeschwindigkeit aufgebaut werden kann, ist die Funkumgebung besser und werden höhere umgewandelte Werte zugewiesen.
Falls die Kommunikation in Übereinstimmung mit einem anderen Standard oder Schema verwendet wird, müssen nur die den Kommunikationsgeschwindigkeiten entsprechenden, umgewandelten Werte ordnungsgemäß bestimmt werden.
Durch das Addieren der vorstehenden vier, in Funkumgebungsdaten umgewandelten Daten werden normierte Gesamtfunkumgebungsdaten von 100% bis 0% erhalten.
Durch die Verwendung der Gesamtfunkumgebungsdaten, die auf diese Weise durch das Wichten der Funkumgebungsdaten einschließlich von Daten über die von der Funkintensität verschiedenen Funkumgebung berechnet werden, kann die Funkumgebung zutreffender bewertet werden. Da der Funkumgebungszustand bei aufgebauter Kommunikation anhand der Fehlerhäufigkeit und der Neuübertragungshäufigkeit bewertet werden kann, kann insbesondere der Zustand, in welchem die Kommunikation nicht aufgebaut werden kann, präzise bestimmt werden.
Mit Bezug auf die 26A und 26B wird als Nächstes eine Funkumgebungskarte beschrieben, die Kartendaten zugeordnete Gesamtfunkumgebungsdaten aufweist. 26A ist eine Stockwerkkarte, die ein Beispiel der Kartendaten visuell zeigt, und 26B ist ein Beispiel der Funkumgebungskarte, welche die den Kartendaten zugeordneten Gesamtfunkumgebungsdaten aufweist.
Im Beispiel von 26A sind in den Kartendaten des Bewegungsbereichs des Roboters R die Positionen des Empfangs, des Eingangs, der Besprechungsräume A bis C, einer Funkbasiseinheit 1, d.h. einer Funkbasisstation, und dergleichen in einem vorbestimmten Koordinatensystem eingetragen.
Im Beispiel von 26B ist auf den Kartendaten (einer Stockwerkkarte) von 26A ein vorbestimmte Abstände aufweisendes Gitter festgesetzt und sind jedem Gitterpunkt in 7 dargestellte Funkumgebungsdaten (Gesamtfunkumgebungsdaten) zugeordnet.
Durch das Zuordnen der Gesamtfunkumgebungsdaten zu den Kartendaten kann der Roboter R auf diese Weise detektieren, welche Stelle eine gute Funkumgebung aufweist.
Falls eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 vorhanden ist, kann eine eine Mehrzahl von Funkumgebungskarten enthaltende Karte erzeugt werden, wobei aus den jeweiligen Funkumgebungskarten für die Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 für jede Position eine Funkbasiseinheit 1 ausgewählt wird, die einen großen Gesamtfunkumgebungsdatenwert aufweist.
Falls zwei Funkbasiseinheiten 1 vorgesehen sind, wie in den 27A bis 27C gezeigt, wird eine Karte (die in 27C gezeigte Optimalfunkbasiseinheitskarte) erzeugt, bei welcher jeder Gitterpunkt einer Funkbasiseinheit 1 zugeordnet ist, die aus der Funkumgebungskarte der in 27A gezeigten Funkbasiseinheit 1A und aus der Funkumgebungskarte der in 27B gezeigten Funkbasiseinheit 1B einen größeren Funkumgebungsdatenwert aufweist. Diese Funkbasiseinheitskarte wird wie die Funkumgebungskarten im Speicher 140 gespeichert.
Falls eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 vorhanden ist, wird die Kombination einer Mehrzahl von Funkumgebungskarten und der Funkbasiseinheitskarte eine Funkumgebungskarte genannt.
Falls eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten 1 vorhanden sind, kann der Roboter R auf diese Weise eine Funkbasiseinheit 1 mit einem guten Kommunikationszustand auswählen.
Die Beschreibung der Konfiguration des mobilen Roboters R wird mit Bezug zurück auf 39A fortgesetzt.
<Funkkommunikationseinheit>
Die Funkkommunikationseinheit 150 überträgt und empfängt Daten (Aufgabenbefehle usw.) zum und vom Organisationscomputer 3 über eine Funkbasiseinheit 1.
Die Konfiguration der Funkkommunikationseinheit 150 wird mit Bezug auf 29 beschrieben. 29 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches die Konfiguration der Funkkommunikationseinheit zeigt.
Wie in 29 gezeigt, umfasst die Funkkommunikationseinheit 150 einen Funkschnittstellenabschnitt 151, einen Protokollsteuerungsabschnitt 152, einen Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 153 und eine Antenne 150a. Die Antenne 150a ist im Kopf R4 vorgesehen.
Der Funkschnittstellenabschnitt 151 führt die physische Umwandlung zwischen Daten und Funkwellen durch, die über die Funkbasiseinheit 1 durch die Antenne 150a zum Organisationscomputer 3 übertragen und von diesem empfangen werden. Nach dem Empfang wandelt der Funkschnittstellenabschnitt 151 die durch die Antenne 150a empfangenen Funkwellen in Daten um und gibt diese an den Protokollsteuerungsabschnitt 152 aus. Ferner werden die empfangenen Funkwellen an den Funkintensitäts-Detektionsabschnitt 153a des Funkumgebungs-Detektionsabschnitts 153 ausgegeben.
Bei der Übertragung bekommt der Funkschnittstellenabschnitt 151 vom Protokollsteuernngsabschnitt 152 Daten eingegeben, wandelt die Daten in Funkwellen um und überträgt diese über die Antenne 150a zu der Funkbasiseinheit 1.
Gemäß beispielsweise eines LAN-Standards, wie zum Beispiel IEEE 802.3, führt der Protokollsteuerungsabschnitt 152 für die Datenkommunikation zwischen dem Organisationscomputer 3 und der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 des mobilen Roboters R eine Datenrahmung und Vermittlung aus. Nach dem Empfang wählt der Protokollsteuerungsabschnitt 152 aus den vom Organisationscomputer 3 empfangenen und vom Funkschnittstellenabschnitt 151 umgewandelten Daten an den Roboter R gerichtete Daten aus, extrahiert gemäß eines vorbestimmten Kommunikationsprotokollschemas, wie beispielsweise TCP/IP (Transmission Control Protocol/Intemet Protocol), aus Rahmen, wie zum Beispiel TCP/IP-Paketen, Daten und gibt die Daten an die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 aus.
Bei der Übertragung erzeugt der Protokollsteuerungsabschnitt 152 aus von der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 eingegebenen Daten gemäß eines vorbestimmten Kommunikationsprotokollschemas Rahmen, wie zum Beispiel TCP/IP-Pakete, und gibt die Rahmen an den Funkschnittstellenabschnitt 151 aus.
Die Fehlerhäufigkeit beim Empfangen, die Neuübertragungshäufigkeit beim Übertragen und die Kommunikationsgeschwindigkeit beim Empfangen und Übertragen im Protokoilsteuerungsabschnitt 152 werden vom Fehlerhäufigkeits-Detektionsabschnitt 153c bzw. vom Neuübertragungshäufigkeits-Detektionsabschnitt 153d bzw. vom Kommunikationsgeschwindigkeits-Detektionsabschnitt 153b gemessen.
Der Funkschnittstellenabschnitt 151 und der Protokollsteuerungsabschnitt 152 können von einem herkömmlichen Funk-LAN-Adapter verkörpert sein.
Der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 153 detektiert mittels des Funkintensitäts-Detektionsabschnitts 153a die Funkintensität von im Funkschnittstellenabschnitt 151 umgewandelten Funkwellen und das Grundrauschen und detektiert mittels des Kommunikationsgeschwindigkeits-Detektionsabschnitts 153b die Geschwindigkeit der Kommunikation mit der Funkbasiseinheit 1 (siehe 25). Ferner misst der Detektionsabschnitt 153 mittels des Fehlerhäufigkeits-Detektionsabschnitts 153c die Fehlerhäufigkeit beim Empfangen im Protokollsteuerungsabschnitt 152 und die Neuübertragungshäufigkeit beim Übertragen im Protokollsteuerungsabschnitt 152. Aus diesen Messungen werden Gesamtfunkumgebungsdaten gemessen, die den Gütegrad der Funkumgebung anzeigen, und an die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 ausgegeben.
Da die Funkkommunikationseinheit 150 auf diese Weise konfiguriert ist, kann die im Speicher 140 gespeicherte Funkumgebungskarte aktualisiert werden. Falls der mobile Roboter R die Funkumgebungskarte nicht aktualisiert, kann der Funkumgebungs-Detektionsabschnitt 153 aus der Konfiguration weggelassen werden.
Die Beschreibung der Konfiguration des mobilen Roboters R wird mit Bezug zurück auf 39A fortgesetzt.
<Hauptsteuerungsvorrichtung [Steuerungsvorrichtung]>
Die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 ist eine Steuerungseinheit, die den Betrieb des gesamten mobilen Roboters R steuert, und wird von einem Computer gebildet, der eine CPU (Central Processing Unit), einen RAM (Random Access Memory), einen ROM (Read Only Memory) und dergleichen umfasst.
Die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 wertet vom Organisationscomputer 3 übertragene Aufgabenbefehle aus und instruiert die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, gemäß dem Aufgabenbefehl zu arbeiten, wodurch sie eine Reihe von Aufgaben autonom ausführt. Die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 zeichnet die Positionen, zu weichen sich der mobile Roboter R bei der Ausführung der Aufgaben bewegt hat, im Speicher 140 auf.
Ferner überwacht die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 den von der Funkkommunikationseinheit 150 ausgegebenen Funkumgebungszustand und steuert den Betrieb der Wiederherstellung des Funkumgebungszustands, wenn sich dieser verschlechtert hat.
Mit Bezug auf 39B wird die Konfiguration der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 beschrieben. 39B ist ein Blockdiagramm, welches die funktionale Konfiguration der Hauptsteuerungsvorrichtung zeigt. Nachstehend wird eine Konfiguration zum Erreichen einer Funktion beschrieben, mittels welcher eine unterbrochene Funkkommunikation wiederhergestellt wird.
Wie in 39B gezeigt, weist die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 einen Positionsdetektionsabschnitt 231, einen Überwachungsabschnitt 232, einen Suchabschnitt 233 und einen Betriebsinstruktionsabschnitt 234 auf.
Der Positionsdetektionsabschnitt 231 (Positionsdetektionseinheit) detektiert seine Eigenposition im Bewegungsbereich. Der Positionsdetektionsabschnitt 231 erhält die Richtung und die Koordinaten, die vom Gyrosensor SR1 und dem GPS-Empfänger SR2 ausgegeben worden sind, und ordnet diese den Kartendaten zu, um seine momentane Position und Ausrichtung zu detektieren. Positionsinformationen, die seine im Positionsdetektionsabschnitt 231 detektierte Eigenposition anzeigen, werden an den Suchabschnitt 233 ausgegeben.
Der Überwachungsabschnitt 232 (Überwachungseinheit) überwacht die Funkumgebung für die Funkkommunikationseinheit 150. Der Überwachungsabschnitt 232 bestimmt auf Grundlage des von der Funkkommunikationseinheit 150 ausgegebenen Gesamtfunkumgebungsdatenwerts, ob sich die Funkumgebung verschlechtert hat oder ob die Kommunikation nicht durchführbar (unterbrochen) ist. Falls der Gesamtfunkumgebungsdatenwert beispielsweise bei oder über 70% liegt, wird der Funkumgebungszustand als gut bestimmt; falls er bei oder über 50% aber unter 70% liegt, wird er als ein verschlechterter Zustand bestimmt, in welchem sich die Funkumgebung verschlechtert hat; und falls er unter 50% liegt, wird er als ein unterbrochener Zustand bestimmt, in welchem die Funkkommunikation unterbrochen sein kann. Dieses Überwachungsergebnis wird an den Suchabschnitt 233 ausgegeben.
Diese Referenzwerte (Gesamtfunkumgebungsdatenwert) sind ein Beispiel, und falls es gewünscht wird, die Genauigkeit der Funkkommunikation zu erhöhen, werden diese Referenzwerte beispielsweise angehoben.
Man beachte, dass der Überwachungsabschnitt 233 den Funkkommunikationszustand unter Verwendung der Funkintensität, der Datenfehlerhäufigkeit, der Neuübertragungshäufigkeit oder dergleichen bestimmen kann, falls die Funkkommunikationseinheit 150 die Gesamtfunkumgebungsdaten nicht berechnet.
Auf Grundlage der im Speicher 140 gespeicherten Funkumgebungskarte sucht der Suchabschnitt 233 (Sucheinheit) eine Kommunikationswiederherstellungsposition, an welcher die Funkkommunikationsverbindung durchführbar ist, falls der Überwachungsabschnitt 232 bestimmt, dass die Funkkommunikation unterbrochen ist. Der Suchabschnitt 233 umfasst einen Basiseinheits-Suchabschnitt 233a und einen Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitt 233b.
Auf Grundlage der Funkumgebungskarte sucht der Basiseinheits-Suchabschnitt 233a (Basiseinheits-Sucheinheit) eine Funkbasiseinheit, die innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Position des mobilen Roboters R angeordnet ist. Insbesondere bezieht sich der Basiseinheits-Suchabschnitt 233a auf die im Speicher 140 gespeicherte Funkumgebungskarte (insbesondere auf die Funkbasiseinheitskarte von 27C) und sucht eine Funkbasiseinheit, die innerhalb eines vorbestimmten Abstands (z.B. 20 m) von seiner vom Positionsdetektionsabschnitt 231 detektierten Eigenposition angeordnet ist. Der Typ (1A oder 1B) der gefundenen Funkbasiseinheit wird an den Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitt 233b ausgegeben. Falls innerhalb des vorbestimmten Abstands eine Mehrzahl von Funkbasiseinheiten vorhanden ist, wird an den Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitt 233b eine Liste der Funkbasiseinheiten ausgegeben.
Der Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitt 233b (Kommunikationswiederherstellungspositions-Sucheinheit) wählt aus den vom Basiseinheits-Suchabschnitt 233a gefundenen Funkbasiseinheiten eine aus, und zwar in der Reihenfolge der seiner Eigenposition am nahesten liegenden, und sucht eine Position, an welcher die Gesamtfunkumgebungsdaten für die Funkbasiseinheit eine vorbestimmte Referenzbedingung erfüllen und die seiner Eigenposition nahestgelegen ist. Insbesondere bezieht sich der Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitt 233b auf die im Speicher 140 gespeicherte Funkumgebungskarte, wählt in der Reihenfolge der seiner Eigenposition am nahesten liegenden eine Funkbasiseinheit aus und sucht eine Position, an welcher die Gesamtfunkumgebungsdaten (siehe 7) für die ausgewählte Funkbasiseinheit bei oder über einem vorbestimmten Wert (z.B. 70%) liegen und die seiner vom Positionsdetektionsabschnitt 231 detektierten Eigenposition am nahesten ist. Die vom Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitt 233b gefundene Position wird als Kommunikationswiederherstellungsposition an den Betriebsinstruktionsabschnitt 234 ausgegeben.
Der Betriebsinstruktionsabschnitt 234 meldet der Bewegungssteuerungsvorrichtung 139 eine Instruktion, damit diese einen vorbestimmten Betrieb durchführt. Der Betriebsinstruktionsabschnitt 234 kann bewirken, dass der Sprachsyntheseabschnitt 121 des Sprachprozessors 120 bei der Durchführung des vorbestimmten Betriebs den Betriebsinhalt spricht.
Der Betriebsinstruktionsabschnitt 234 umfasst einen Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234a, einen Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b einen Zurückbewegungs-Instruktionsabschnitt 234c, einen Bewegungsanhalte-Instruktionsabschnitt 234d, einen Verzögerungs-Instruktionsabschnitt 234e und einen Handführungsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234f.
Der Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234a (Eigenpositionsbewegungs-Instruktionseinheit) instruiert die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, den mobilen Roboter R derart zu steuern, dass er sich zu der vom Suchabschnitt 233 gefundenen Kommunikationswiederherstellungsposition bewegt. Gemäß einer Instruktion vom Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234a treibt die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 die Beine R1 usw. an, damit sich der mobile Roboter R zu der Kommunikationswiederherstellungsposition bewegt. Auf diese Weise bewirkt der Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234a, dass sich der mobile Roboter R zu der aus der Funkumgebungskarte gefundenen Kommunikationswiederherstellungsposition bewegt, wodurch die Wiederherstellung der Funkkommunikations ermöglicht wird.
Der Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b (Antennenbewegungs-Instruktionseinheit) instruiert die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, einen vorbestimmten Betrieb durchzuführen, um die Position oder die Richtung der Antenne 150a zu ändern. Der Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b ändert die Position oder die Richtung der Antenne 150a, wodurch die Funkumgebung, wie beispielsweise die Funkintensität, geändert wird. Auf diese Weise ist der Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b eine der Einheiten, die versuchen, eine unterbrochene Funkkommunikation wiederherzustellen. Die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 setzt den Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b in Betrieb, wenn der Suchabschnitt 233 keine Kommunikationswiederherstellungsposition finden konnte, d.h. wenn der Suchabschnitt 233 beim Finden einer Kommunikationswiederherstellungsposition einen Fehler detektiert.
Mit Bezug auf die 40A bis 40D werden als Nächstes Beispiele beschrieben, in welchen die Position oder die Richtung der Antenne 150a geändert wird. Die 40A bis 40D zeigen die Beispiele des Betriebs des Ändems der Position oder der Richtung der Antenne. Um den Zustand der Antenne 150a sichtbar zu machen, ist die Antenne 150a in den 40A bis 40D an der höchsten Stelle des mobilen Roboters R angeordnet zu sehen, wobei die Antenne 150a aber auch im Kopf enthalten oder an einer anderen Stelle vorgesehen sein kann.
Wie in 40A gezeigt, schwenkt der mobile Roboter R beim Versuch, die Funkkommunikation wiederherzustellen, beispielsweise seinen Kopf (oder den gesamten Körper) nach links und rechts, um eine Position zu suchen, an welcher der Funkumgebungszustand gut ist. In einem anderen, in 40B gezeigten Beispiel schwenkt der mobile Roboter R beim Versuch, die Funkkommunikation wiederherzustellen, den Kopf auf und ab (oder den gesamten Körper nach vorne und hinten), um vorne oder hinten eine Position zu suchen, an welcher der Funkumgebungszustand gut ist.
In einem noch weiteren, in 40C gezeigten Beispiel dreht sich der mobile Roboter R beim Versuch, die Funkkommunikation wiederherzustellen, an der momentanen Position um 360°, um eine Richtung der Antenne 150a zu suchen, in welcher der Funkumgebungszustand gut ist In noch einem anderen, in 40D gezeigten Beispiel bewegt sich der mobile Roboter R beim Versuch, die Funkkommunikation wiederherzustellen, aus der momentanen Position einen Schritt in jede von acht Richtungen, und zwar nach vorne und nach hinten, nach links und nach rechts und schräg nach vorne und schräg nach hinten, um nach einer Position in seiner Nähe zu suchen, an welcher der Funkumgebungszustand gut ist.
Die Beschreibung der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 wird mit Bezug zurück auf 39B fortgesetzt.
Der Zurückbewegungs-Instruktionsabschnitt 234c (Zurückbewegungs-Instruktionseinheit) instruiert die.Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 auf Grundlage der im Speicher 140 gespeicherten Bewegungshistorie, die Zurückbewegung auf dem Bewegungsweg um einen vorbestimmten Bewegungsbetrag zu steuern. Unter Bezugnahme auf die Bewegungshistorie des mobilen Roboters R bewirkt der Zurückbewegungs-Instruktionsabschnitt 234c, dass sich der mobile Roboter R von seiner momentanen Position aus auf dem zurückgelegten Weg um z.B. 1 m zurückbewegt. Wenn die Funkkommunikation unterbrochen ist, bewirkt der Zurückbewegungs-Instruktionsabschnitt 234c auf diese Weise, dass sich der mobile Weg R auf dem zurückgelegten Weg zurückbewegt, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Wiederherstellung der Funkkommunikation erhöht wird.
Der Bewegungsanhalte-Instruktionsabschnitt 234d (Bewegungsanhalte-Instruktionsabschnitt) instruiert die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, das Anhalten der Bewegung zu steuern, wenn der Suchabschnitt 233 keine Kommunikationswiederherstellungsposition finden konnte. Die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 setzt den Bewegungsanhalte-Instruktionsabschnitt 234d in Betrieb, wenn die Kommunikation selbst mit dem Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b und dem Zurückbewegungs-Instruktionsabschnitt 234c nicht wiederhergestellt werden konnte.
Der Verzögerungsinstruktionsabschnitt 234e (Verzögerungsinstruktionseinheit) instruiert die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, die Bewegungsgeschwindigkeit zu verzögern, wenn sich der vom Überwachungsabschnitt 232 überwachte Funkumgebungszustand unter einen vorbestimmten Referenzwert verschlechtert hat.
Mit Bezug auf 41 (und nach Bedarf auf 39B) wird als Nächstes ein Beispiel beschrieben, in welchem der Verzögerungsinstruktionsabschnitt 234e die Bewegungsgeschwindigkeit verzögert. 41 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen dem Abstand von der Funkbasiseinheit und dem Gesamtfunkumgebungsdatenwert zeigt. In 41 stellt die Horizontalachse den Abstand [m] von einer Funkbasiseinheit dar und stellt die Vertikalachse den Gesamtfunkumgebungsdatenwert [%] dar. Dieses Diagramm ist ein Beispiel und ändert sich in Abhängigkeit vom Typ der verwendeten Funkbasiseinheit oder dergleichen.
Wie in 41 gezeigt, stuft der Verzögerungsinstruktionsabschnitt 234e die Funkumgebungen zum Verwalten in drei Kategorien ein: „gut“, „verschlechtert“ und „(mög-. licherweise) unterbrochen“. Die Kategorie „gut“ bezieht sich auf einen stabilen Zustand, in welchem die Funkkommunikation einen normalen Betrieb aufweist; „verschlechtert“ bezieht sich auf einen Zustand, in welchem die Funkkommunikation einen normalen Betrieb aufweist, wohingegen sich der Gesamtfunkumgebungsdatenwert verschlechtert; und „(möglicherweise) unterbrochen“ bezieht sich auf einen Zustand, in welchem sich der Gesamtfunkumgebungsdatenwert verschlechtert hat und die Funkkommunikation unterbrochen sein kann.
Falls sich der mobile Roboter R beispielsweise von einer Funkbasiseinheit wegbewegt, kann sich der Zustand von „gut“ zu „verschlechtert“ zu „(möglicherweise) unterbrochen“ verschieben. Falls der mobile Roboter R in der Lage ist, die Verbindung mit der Funkbasiseinheit wieder aufzunehmen, bevor die Funkumgebung „(möglicherweise) unterbrochen“ wird, kann er dies in diesem Fall dem Organisationscomputer 3 melden. Dazu braucht die zur Wiederverbindung benötigte Zeit lediglich zwischen dem „verschlechterten“ Zustand und dem „(möglicherweise) unterbrochenen“ Zustand sichergestellt zu werden.
In 41 beträgt die Distanz des Übergangs von „gut“ zu „verschlechtert“ (wobei der Gesamtfunkumgebungsdatenwert unter 70% liegt) zu „(möglicherweise) unterbrochen“ (unter 50%) ungefähr 3 m. Unter der Annahme, dass die zum Wiederverbinden mit der Funkbasiseinheit benötigte Zeit maximal 10 s beträgt, braucht sich der Roboter in 10 s dann lediglich über diese Distanz von 3 m zu bewegen.
Das heißt, dass der Verzögerungsinstruktionsabschnitt 234e die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 instruiert, die Bewegung mit 1,08 km/h zu steuern.
Auf diese Weise kann die Rate der Kommunikationsunterbrechung verringert werden.
Die Beschreibung der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 wird mit Bezug zurück auf 39B fortgesetzt.
Der Handführungsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234f (Handführungsbewegungs-Instruktionseinheit) wirkt mit der Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 zusammen, um den mobilen Roboter R dazu veranlassen, sich in die Richtung zu bewegen, in welche er von einer Person geführt wird. Auf diese Weise schaltet der Roboter R in einen „An-der-Hand-geführt-werden-Modus“ um, in welchem er von einer Person geführt wird.
Wie in 12 gezeigt, lässt es der Handführungsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234f insbesondere zu, dass eine Person HB den mobilen Roboter R durch Führen des mobilen Roboters R an seiner Hand (Hand 71R am Ende des Arms R3) zu einer Position bewegt, an welcher die Funkkommunikation durchführbar ist.
Der Roboter R der vorliegenden Erfindung kann sich dadurch bewegen (gehen oder laufen), dass der Elektromotor jedes Gelenks der in 4 gezeigten Beine R1 angetrieben und gesteuert wird, und kann dadurch eine Hand nach der Person HB ausstrecken oder die Hand der Person HB halten, dass der Elektromotor jedes Gelenks der Arme R3 angetrieben und gesteuert wird. Die Hand 71R(L) am Ende des Arms R3 und der zwischen den Handwurzelgelenken 36R(L), 37R(L) vorgesehene Sechsachsen-Kraftsensor 62R(L) (Bewegungsdetektionseinheit) können drei Richtungskomponenten Fx, Fy, Fz der Reaktionskraft, die auf die Hand 71R(L) des Roboters R wirkt, und drei Richtungskomponenten Mx, My, Mz des Moments detektieren.
Die vom Sechsachsen-Kraftsensor 62R detektierten drei Richtungskomponenten Fx, Fy, Fz der Reaktionskraft werden zum Armsteuerungsabschnitt 133 der Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 übertragen, der auf Grundlage der drei Richtungskomponenten Fx, Fy, Fz der Reaktionskraft die Richtung und Größe der Kraft, mit welcher die Person HB den Roboter, wie in 12 gezeigt, an seiner Hand 71R führt, bestimmt und diese zum Handführungsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234f der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 überträgt. Dann bestimmt der Handführungsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234f auf Grundlage der Richtung und Größe der Kraft, mit welcher die Person HB den Roboter an seiner Hand 71R führt, die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit und überträgt diese zum Beinsteuerungsabschnitt 131. Der Beinsteuerungsabschnitt 131 betreibt und steuert jedes Gelenk der Beine R1 gemäß der Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit vom Handführungsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234f, und dadurch kann sich der Roboter R bewegen, wobei er von der Person HB an seiner Hand geführt wird.
Nachdem der mobile Roboter R mittels des Bewegungsanhalte-Instruktionsabschnitts 234d angehalten worden ist, setzt die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 den Handführungsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234f in Betrieb, um den Roboter R zu instruieren, in den „An-der-Hand-geführt-werden-Modus“ umzuschalten, wenn die Kommunikation selbst mit dem Eigenpositionsbewegungs-lnstruktionsabschnitt 234a, dem Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b und dem Zurückbewegungs-Instruktionsabschnitt 234c nicht wiederhergestellt werden konnte. Man beachte, dass eine Umschaltungseinheit, wie beispielsweise ein Schalter (nicht gezeigt), derart vorgesehen sein kann, dass lediglich der Handführungsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234f des Betriebsinstruktionsabschnitts 234 in Betrieb gesetzt wird, ohne dass eine autonome Funkwiederherstellung durchgeführt wird.
Obgleich vorstehend die funktionale Konfiguration der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 beschrieben worden ist, kann die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 von einem Computer verkörpert sein, der ein Steuerungsprogramm zum Erreichen der Funktion jeder der vorstehenden Einheiten bzw. jedes der vorstehenden Abschnitte aufweist.
[Betrieb des mobilen Roboters]
Als Nächstes wird der Betrieb des mobilen Roboters R beschrieben. Es wird der Betrieb des mobilen Roboters beschrieben, der die Funkumgebung überwacht und die Funkkommunikation wiederherstellt.
<Gesamtbetrieb>
Mit Bezug auf 42 (und nach Bedarf auf die 25, 39B) wird zuerst der Gesamtbetrieb des mobilen Roboters R aufgrund einer Änderung in der Funkumgebung beschrieben. 42 ist ein Flussdiagramm, welches den Gesamtbetrieb des mobilen Roboters R aufgrund einer Änderung in der Funkumgebung zeigt.
Zuerst erhält der Roboter R mittels der Funkkommunikationseinheit 150 vom Organisationscomputer 3 einen über eine Funkbasiseinheit 1 übertragenen Bewegungsaufgabenbefehl, und treibt die Hauptsteuerungsvorrichtung 230 die Beine R1 usw. gemäß dem Aufgabenbefehl über die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 an, wodurch eine Reihe von Aufgaben ausgeführt wird. Während der Ausführung der Aufgaben detektiert der mobile Roboter R mittels des Positionsdetektionsabschnitts 231 der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 seine Eigenposition, speichert eine Bewegungshistorie im Speicher 140 und überwacht mittels des Überwachungsabschnitts 232 die Funkumgebung durch die Funkkommunikationseinheit 150 (Schritt S301).
Dann bestimmt der mobile Roboter R mittels des Überwachungsabschnitts 232 den Funkumgebungszustand (Schritt S302). Falls er als „gut“ bestimmt wird, wird bestimmt, ob der Aufgabenbetrieb abgeschlossen ist (Schritt S303). Falls die Aufgabe abgeschlossen ist (Ja in Schritt S303), beendet der mobile Roboter R den Betrieb, und falls sie nicht abgeschlossen ist (Nein in Schritt S303) wird der Betrieb nach Rückkehr zu Schritt S301 fortgesetzt.
Falls er im Gegensatz dazu als „verschlechtert“ bestimmt wird, instruiert der Verzögerungsinstruktionsabschnitt 234e der Hauptsteuerungsvorrichtung 230 die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, die Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Roboters R zu verzögern (Schritt S304).
Der mobile Roboter R bestimmt mittels des Überwachungsabschnitts 232, ob der von der Funkkommunikationseinheit 150 berechnete Gesamtfunkumgebungsdatenwert gleich dem Gesamtfunkumgebungsdatenwert für die momentane Position in der Funkumgebungskarte ist (Schritt S305), und, falls er von diesem verschieden ist (Nein in Schritt S305), aktualisiert er die Funkumgebungskarte (Schritt S306).
Zu diesem Zeitpunkt kann der mobile Roboter R dem Organisationscomputer 3 melden, dass er verzögert hat.
Danach, oder falls der von der Funkkommunikationseinheit 150 berechnete Gesamtfunkumgebungsdatenwert gleich jenem in der Funkumgebungskarte ist (Ja in Schritt S305), führt der mobile Roboter R den Schritt S303 aus.
Falls er in Schritt S302 als „unterbrochen“ bestimmt wird, spricht der mobile Roboter R mittels des Sprachsyntheseabschnitts 121 z.B. „Ich halte an, weil der Funk unterbrochen ist“ (Schritt S307) und bewirkt, dass der Bewegungsanhalte-Instruktionsabschnitt 234d die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 instruiert, anzuhalten und dadurch die Bewegung (Gehen) einzustellen (Schritt S308).
Der mobile Roboter R führt unter Verwendung der Funkumgebungskarte die Wiederherstellung der Funkumgebung nach der Unterbrechung durch (Schritt S309). Die Wiederherstellung der Funkumgebung nach der Unterbrechung unter Verwendung der Funkumgebungskarte wird mit Bezug auf 43 nachstehend beschrieben.
Dann spricht der mobile Roboter R mittels des Sprachsyntheseabschnitts 121 „Der Funk ist wiederhergestellt“ (Schritt S310).
Zu diesem Zeitpunkt kann der mobile Roboter R dem Organisationscomputer 3 melden, dass der Funk wiederhergestellt ist. Danach geht der Vorgang zu Schritt S303 über.
Falls sich der mobile Roboter R während der Ausführung eines Aufgabenbetriebs zu einer Position bewegt, an welcher die Funkumgebung verschlechtert ist, kann er sich mittels des vorstehenden Betriebs zu einer Position bewegen, an welcher die Funkkommunikation wie erforderlich durchführbar ist.
<Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Funkumgebungskarte>
Mit Bezug auf 43 wird als Nächstes beschrieben, wie der mobile Roboter R den Funk nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Funkumgebungskarte wiederherstellt. 43 ist ein Flussdiagramm, welches die Wiederherstellung der Funkkommunikation nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Funkumgebungskarte mittels des mobilen Roboters R gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Wiederherstellung entspricht dem Betrieb in Schritt S309 von 42.
Zuerst sucht der mobile Roboter R mittels des Basiseinheits-Suchabschnitts 233a des Suchabschnitts 233 Funkbasiseinheiten innerhalb eines vorbestimmten Abstands (z.B. 20 m) von der Position des mobilen Roboters R und erzeugt eine Basiseinheitenliste (Schritt S320).
Dann sucht der mobile Roboter R mittels des Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitts 233b eine Kommunikationswiederherstellungsposition, für welche die Funkumgebung einer in Schritt S320 gefundenen Funkbasiseinheit eine vorbestimmte Referenzbedingung erfüllt und am nahesten gelegen ist.
Insbesondere durchsucht der mobile Roboter R mittels des Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitts 233b die Basiseinheitenliste nach der zum mobilen Roboter R am nahesten gelegenen Funkbasiseinheit (Schritt S321) und entfernt die Funkbasiseinheit aus der Basiseinheitenliste, damit diese später nicht mehr gesucht wird.
Danach sucht der mobile Roboter R unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte der in Schritt S321 gefundenen Funkbasiseinheit mittels des Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitts 233b eine Position, an welcher der Gesamtfunkumgebungsdatenwert bei oder über einem vorbestimmten Wert (z.B. 70%) liegt und die zur momentanen Position des mobilen Roboters R am nahesten gelegen ist (Schritt S322).
Ferner bestimmt der mobile Roboter R mittels des Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitts 233b, ob die in Schritt S322 gefundene Position innerhalb eines vorbestimmten Abstands (z.B. 5 m) von der momentanen Position des mobilen Roboters R liegt (Schritt S323).
Falls die gefundene Position weiter entfernt ist als der vorbestimmte Abstand (Nein in Schritt S323), bestimmt der mobile Roboter R, dass die Wiederherstellung des Funks nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Funkumgebungskarte nicht möglich ist, und geht der Vorgang zu Schritt S329 über.
Falls die gefundene Position andererseits innerhalb des vorbestimmten Abstands liegt (Ja in Schritt S323), bestimmt der mobile Roboter R, dass die gefundene Position eine Kommunikationswiederherstellungsposition für die Funkkommunikation ist (Schritt S324).
Danach spricht der mobile Roboter R mittels des Sprachsyntheseabschnitts 121 z.B. „Ich werde mich für die Funkwiederherstellung bewegen“ (Schritt S325) und bewirkt, dass der Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234a die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 instruiert, die Bewegung zu der Kommunikationswiederherstellungsposition zu steuern, wodurch er sich zu der Kommunikationswiederherstellungsposition bewegt (geht) (Schritt S326).
Dann bestimmt der mobile Roboter R, ob die unterbrochene Funkumgebung wiederhergestellt ist (Schritt S327). Falls die unterbrochene Funkumgebung wiederhergestellt ist (Ja in Schritt S327), beendet der mobile Roboter R die Funkwiederherstellung nach der Unterbrechung und führt den Schritt S310 (Siehe 42) durch.
Falls die unterbrochene Funkumgebung im Gegensatz dazu nicht wiederhergestellt ist (Nein in Schritt S327), durchsucht der mobile Roboter R die Basiseinheitenliste mittels des Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchabschnitts 233b nach einer zu überprüfenden Funkbasiseinheit (Schritt S328). Falls eine zu überprüfende Funkbasiseinheit vorhanden ist (falls die Basiseinheitenliste nicht leer ist) (Ja in Schritt S328), setzt der mobile Roboter R den Betrieb unter Rückkehr zu Schritt S321 fort.
Falls andererseits keine zu überprüfende Funkbasiseinheit vorhanden ist (falls die Basiseinheitenliste leer ist) (Nein in Schritt S328), bestimmt der mobile Roboter R, dass die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Funkumgebungskarte nicht möglich ist, und unternimmt den Versuch, die Wiederherstellung mittels einer Änderung der Position oder der Richtung der Antenne (Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung mittels Bewegen der Antenne) zu bewerkstelligen (Schritt S329). Die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung mittels Bewegen der Antenne wird nachstehend mit Bezug auf 44 beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, kann sich der mobile Roboter R unter Verwendung der Funkumgebungskarte selbst dann autonom zu einer Position bewegen, an welcher die Funkkommunikation durchführbar ist, wenn sich die Funkumgebung verschlechtert hat und er somit nicht in der Lage ist, vom Organisationscomputer 3 Aufgabenbefehle zu erhalten.
<Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung mittels Bewegen der Antenne>
Mit Bezug auf 44 wird als Nächstes beschrieben, wie der mobile Roboter R den Funk nach einer Unterbrechung mittels Bewegen der Antenne 150a wiederherstellt. 44 ist ein Flussdiagramm, welches die Wiederherstellung der Funkkommunikation nach einer Unterbrechung durch Bewegen der Antenne 150a mittels des mobilen Roboters R gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Wiederherstellung entspricht dem Betrieb in Schritt S329 von 43.
Um die Umgebung über das Bewegen der Antenne 150a zu informieren, spricht der mobile Roboter R mittels des Sprachsyntheseabschnitts 121 zuerst z.B. „Ich werde mich zur Funkwiederherstellung bewegen“ (Schritt S340).
Dann instruiert der Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, den mit der Antenne 150a versehenen Kopf nach links und nach rechts zu schwenken, wodurch der Kopf des mobilen Roboters R nach links und nach rechts geschwenkt wird (Schritt S341). Der Überwachungsabschnitt 232 bestimmt sowohl für das Kopfschwenken nach links als auch für das Kopfschwenken nach rechts, ob die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Schritt S342).
Falls die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Ja in Schritt S342), beendet der mobile Roboter R in diesem Stadium die Funkwiederherstellung nach der Unterbrechung.
Falls die Funkumgebung nach der Unterbrechung im Gegensatz dazu nicht wiederhergestellt ist (Nein in Schritt S342), instruiert der Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, den Kopf nach oben und nach unten zu schwenken, wodurch der Kopf des mobilen Roboter R nach oben und nach unten geschwenkt wird (Schritt S343). Der Überwachungsabschnitt 232 bestimmt sowohl für das Kopfschwenken nach oben als auch für das Kopfschwenken nach unten, ob die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Schritt S344).
Falls die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Ja in Schritt S344), beendet der mobile Roboter R in diesem Stadium die Funkwiederherstellung nach der Unterbrechung.
Falls die Funkumgebung nach der Unterbrechung im Gegensatz dazu nicht wiederhergestellt ist (Nein in Schritt S344), instruiert der Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, an der momentanen Position eine Drehung um 360° zu steuern, wodurch bewirkt wird, dass sich der mobile Roboter R dreht (Schritt S345). Während der Drehung des mobilen Roboters R bestimmt der Überwachungsabschnitt 232 in vorbestimmten Zeitintervallen, ob die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Schritt S346).
Falls die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Ja in Schritt S346), beendet der mobile Roboter R in diesem Stadium die Funkwiederherstellung nach der Unterbrechung.
Falls die Funkumgebung nach der Unterbrechung im Gegensatz dazu nicht wiederhergestellt ist (Nein in Schritt S346), instruiert der Antennenbewegungs-Instruktionsabschnitt 234b die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, die Bewegung aus der momentanen Position um einen Schritt in jede von acht Richtungen, und zwar nach vorne und nach hinten, nach links und nach rechts und schräg nach vorne und schräg nach hinten, zu steuern, wodurch bewirkt wird, dass sich der mobile Roboter R einen Schritt in jede von acht Richtungen bewegt (Schritt S347). Der Überwachungsabschnitt 232 bestimmt für jede Bewegung um einen Schritt, ob die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Schritt S348).
Falls die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Ja in Schritt S348), beendet der mobile Roboter R in diesem Stadium die Funkwiederherstellung nach der Unterbrechung.
Falls die Funkumgebung nach der Unterbrechung im Gegensatz dazu nicht wiederhergestellt ist (Nein in Schritt S348), bestimmt der Roboter R, dass die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung mittels Bewegen der Antenne 150a nicht möglich ist, und unternimmt den Versuch, die Wiederherstellung dadurch zu bewerkstelligen, dass er sich gemäß der Bewegungshistorie auf dem zurückgelegten Weg zurückbewegt (die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Bewegungshistorie) (Schritt S349). Die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Bewegungshistorie wird mit Bezug auf 45 nachstehend beschrieben.
Wenn die Funkumgebung mittels des vorstehenden Betriebs wiederhergestellt worden ist, meldet der Roboter R dem Organisationscomputer 3 dies wünschenswerterweise und wartet auf den nächsten Aufgabenbefehl.
Wie vorstehend beschrieben, kann der mobile Roboter R versuchen, die Funkkommunikation mittels Bewegen der Antenne 150a wiederherzustellen, was die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Funkumgebungskarte ergänzt.
<Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Bewegungshistorie>
Mit Bezug auf 45 wird als Nächstes beschrieben, wie der mobile Roboter R den Funk nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Bewegungshistorie wiederherstellt. 45 ist ein Flussdiagramm, welches die Wiederherstellung der Funkkommunikation nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Bewegungshistorie mittels des mobilen Roboters R gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Wiederherstellung entspricht dem Betrieb in Schritt S349 von 44.
Auf Grundlage der im Speicher 140 gespeicherten Bewegungshistorie erhält der mobile Roboter R vom Zurückbewegungs-Instruktionsabschnitt 234c zuerst die um einen vorbestimmten Bewegungsbetrag (z.B. 1 m) auf dem Bewegungsweg zurückliegende Position (Schritt S360).
Um die Umgebung bezüglich der Zurückbewegung auf dem Bewegungsweg zu informieren, spricht der mobile Roboter R mittels des Sprachsyntheseabschnitts 121 dann z.B. „Ich bewege mich zur Funkwiederherstellung um 1 m zurück.“ (Schritt S361 ).
Der Zurückbewegungs-Instruktionsabschnitt 234c instruiert die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, die Bewegung zu der in Schritt S360 erhaltenen Position zu steuern, wodurch bewirkt wird, dass sich der mobile Roboter R zu der Position auf dem Bewegungsweg zurückbewegt (Schritt S362).
Danach bestimmt der Überwachungsabschnitt 232, ob die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt worden ist (Schritt S363).
Falls sie nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Ja in Schritt S363), beendet der mobile Roboter R die Funkwiederherstellung nach der Unterbrechung. Falls sie nach der Unterbrechung im Gegensatz dazu nicht wiederhergestellt ist (Nein in Schritt S363), bestimmt der Roboter R, dass die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung selbst mittels Zurückbewegen auf dem Bewegungsweg unter Verwendung der Bewegungshistorie nicht möglich ist, und kehrt zu einer Wiederherstellungsposition zurück, indem er von einer Person geführt wird (die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung im An-der-Hand-geführt-werden-Modus) (Schritt S364). Die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung im An-der-Hand-geführt-werden-Modus wird mit Bezug auf 46 nachstehend beschrieben.
Wenn die Funkumgebung mittels des vorstehenden Betriebs wiederhergestellt worden ist, meldet der Roboter R dem Organisationscomputer 3 dies wünschenswerterweise und wartet auf den nächsten Aufgabenbefehl.
Wie vorstehend beschrieben, kann der mobile Roboter R versuchen, die Funkkommunikation mittels Zurückbewegen auf dem Bewegungsweg wiederherzustellen, was die Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung unter Verwendung der Funkumgebungskarte ergänzt.
<Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung im An-der-Hand-geführt-werden-Modus>
Mit Bezug auf 46 wird als Nächstes beschrieben, wie der mobile Roboter R zu einer Wiederherstellungsposition zurückkehrt, indem er von einer Person geführt wird. 46 ist ein Flussdiagramm, welches die Wiederherstellung der Funkkommunikation nach einer Unterbrechung mittels des an seiner Hand geführten, mobilen Roboters R gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Wiederherstellung entspricht dem Betrieb in Schritt S364 von 45.
Um die Umgebung zu informieren, dass der Funk nicht wiederhergestellt werden kann, spricht der mobile Roboter R mittels des Sprachsyntheseabschnitts 121 zuerst z.B. „Bitte führen Sie mich an meiner Hand, da der Funk nicht wiederhergestellt werden kann“ (Schritt S380).
Der Handführungsbewegungs-Instruktionsabschnitt 234f instruiert die Bewegungssteuerungsvorrichtung 130, den mobilen Roboter R derart zu steuern, dass er seine Hand (Hand 71R am Ende des Arms R3) nach vorne ausstreckt, wodurch bewirkt wird, dass der mobile Roboter R die Hand nach vorne ausstreckt (Schritt S381).
Auf Grundlage der Richtung und Größe der Kraft, mit welcher eine Person den Roboter an seiner Hand führt, bestimmt der mobile Roboter R mittels der Bewegungssteuerungsvorrichtung 130 danach die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit und bewegt sich entsprechend (Schritt S382).
Danach bestimmt der Überwachungsabschnitt 232, ob die Funkumgebung nach der Unterbrechung wiederhergestellt worden ist (Schritt S383).
Falls sie nach der Unterbrechung wiederhergestellt ist (Ja in Schritt S383), beendet der mobile Roboter R die Funkwiederherstellung nach der Unterbrechung. Falls sie nach der Unterbrechung im Gegensatz dazu nicht wiederhergestellt ist (Nein in Schritt S383), setzt der mobile Roboter R den Betrieb nach Rückkehr zu Schritt S380 fort.
Wie vorstehend beschrieben, kann der mobile Roboter R die Funkkommunikation unter Mitwirkung einer Person bei der Bewegung wiederherstellen. An sich kann sich der mobile Roboter R mittels Bewegungsmitteln, wie beispielsweise den Beinen, von alleine bewegen. Daher kann sich der mobile Roboter R unter Mitwirkung von lediglich einer Person zu einer Position bewegen, an welcher die Funkkommunikation durchführbar ist.
Man beachte, dass ein im mobilen Roboter R vorgesehener Schalter (nicht gezeigt) den mobilen Roboter R zum Durchführen der Funkwiederherstellung nach einer Unterbrechung im An-der-Hand-geführt-werden-Modus von jedem beliebigen Zustand umschalten kann. Wenn der mobile Roboter R in den An-der-Hand-geführt-werden-Modus umgeschaltet wird, spricht er in Schritt S380 in diesem Fall z.B. „Der Schalter wurde gedrückt. Bitte führen Sie mich an meiner Hand“. Der nachfolgende Betrieb ist demjenigen der Schritte S381 bis S383 gleich.
In einem Notfall kann eine Person den mobilen Roboter R auf diese Weise zu jeder beliebigen Position mitnehmen, ohne dass sie auf seine Aktion wartet.
Wie vorstehend beschrieben, kann sich der mobile Roboter R zu einer Stelle bewegen, an welcher die Funkkommunikation geeignet wiederhergestellt werden kann, wenn er sich zu einer Stelle bewegt hat, an welcher die Funkkommunikation unterbrochen ist.
Die vorstehende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Wenn die Funkkommunikation nicht wiederhergestellt werden kann, selbst wenn sich der mobile Roboter R unter Bezugnahme auf die Funkumgebungskarte zu einer Kommunikationswiederherstellungsposition bewegt hat, führt er in dieser Ausführungsform sequentiell die Bewegung der Antenne, das Zurückbewegen auf Grundlage der Bewegungshistorie und das Bewegen im An-der-Hand-geführt-werden-Modus durch, wobei diese Reihenfolge aber auch geändert oder einiges weggelassen werden kann.
Hierin wird als Beispiel des mobilen Roboter R femer ein auf zwei Füßen gehender, mobiler Roboter beschrieben, aber da er nicht auf die Beine beschränkt ist, kann sein Bewegungsmechanismus auch ein zu den Beinen äquivalenter Mechanismus sein, wie beispielsweise Räder, Raupenfahrwerke oder-dergleichen.
[VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Mit Bezug auf die Zeichnungen wird als Nächstes ein mobiler Roboter einer vierten Ausführungsform beschrieben. Die grundlegende Struktur des mobilen Roboters der vierten Ausführungsform ist derjenigen des mobilen Roboters der ersten bis dritten Ausführungsformen gleich, und es werden hauptsächlich die Unterschiede zu den Letztgenannten beschrieben. Mit Bezug auf 47 wird zuerst die gesamte Konfiguration eines Führungssystems einschließlich der Steuerungsvorrichtung eines Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[Konfiguration des Führungssystems]
47 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Führungssystems einschließlich der Steuerungsvorrichtung eines Roboters gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 47 gezeigt, umfasst das Führungssystem A einen Roboter R; eine mittels Funkkommunikation mit dem Roboter R verbundene Funkbasisstation 1; einen mit der Funkbasisstation 1 über ein Roboterexklusivnetzwerk 2 verbundenen Organisationscomputer 3; und ein über ein Netzwerk 4 mit dem Organisationscomputer 3 verbundenes Terminal 5.
In dieser Ausführungsform wird beispielhaft ein sich autonom bewegender, auf zwei Füßen gehender Roboter beschrieben. Der Roboter R umfasst einen Kopf R1, Arme R2, Beine R3, einen Rumpf R4 und einen Rückenbehälter R5. Der Kopf R1, die Arme R2 und die Beine R3 werden alle von einem Aktuator angetrieben und werden bezüglich des Gehens auf zwei Füßen von einer Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 50 (siehe 50) gesteuert. Die Einzelheiten des Gehens auf zwei Füßen sind beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-62760 offenbart.
Dieser Roboter R führt eine Person HB in einem vorbestimmten Führungsbereich (ein Bewegungsbereich, wie beispielsweise ein Büro oder ein Flur). Der Roboter R emittiert überall herum Licht (wie beispielsweise Infrarot, Ultraviolett, Laserlicht oder dergleichen) und Funkwellen, detektiert, ob im Umgebungsbereich eine mit einem Kennzeichen T versehene Person HB vorhanden ist, identifiziert die Position der detektierten Person HB, um sich ihm/ihr zu nähern, und identifiziert auf Grundlage des Kennzeichens T, wer die Person HB ist. Dieses Kennzeichen T empfängt vom Roboter R zum Identifizieren der Position (Abstand und Richtung) der Person emittiertes Infrarot bzw. emittierte Funkwellen und erzeugt auf Grundlage eines Lichtempfangs-. richtung-Anzeigesignals, das im empfangenen Infrarot enthalten ist, und der in den empfangenen Funkwellen enthaltenen Roboter-ID ein Empfangsrückmeldesignal, welches eine Kennzeichenidentifikationsnummer enthält, und sendet dem Roboter R das Signal zurück. Wenn der Roboter R diese Empfangsrückmeldesignal erhält, kann er auf Grundlage des Empfangsrückmeldesignals den Abstand und die Richtung der mit dem Kennzeichen T versehenen Person HB detektieren und sich der Person HB nähern.
Wenn sich der Roboter R zum Ausführen einer Aufgabe (wie beispielsweise einer Führungsaufgabe oder einer Auslieferungsaufgabe) in einem Führungsbereich autonom bewegt, strahlt er Laserschlitzlicht oder Infrarot aus, um den Wegoberflächenzustand herauszufinden oder um auf der Oberfläche eine Markierung zu suchen. Das heißt, dass der Roboter R herausfindet, wo er sich im Bewegungsbereich bewegt, und dass er, wenn er sich im normalen Teil des Bewegungsbereichs befindet, auf die Fläche Laserschlitzlicht ausstrahlt, um zu detektieren, ob in oder auf der Fläche Stufen, Wellen oder Hindernisse vorhanden sind, und dass er, wenn sich in einem mit einer Markierung M versehenen Unterbereich befindet, auf die Fläche Infrarot ausstrahlt, um die Markierung M zu detektieren und um seine Eigenposition zu bestätigen und zu berichtigen. Die Markierung M ist z.B. aus reflektierendem Material gefertigt, welches Infrarot zurückreflektiert. Die Markierung M weist Positionsdaten auf, die in einem Speicher 30 in der Form von Kartendaten gespeichert sind (siehe 50). Die Kartendaten schließen Positionsdaten von an bestimmten Orten im Führungsbereich angeordneten Markierungen ein sowie Daten über die Markierungsbereiche, die einen vorbestimmten Bereich um die Markierungsposition herum abdecken. Der mit der Markierung M versehene Bereich bezieht sich auf einen Bereich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Markierung M, der jeder beliebige Bereich sein kann, wie beispielsweise ein kreisförmiger Bereich mit der Markierung M als Mittelpunkt und mit einem Radius von 1 m bis 3 m oder ein rechteckiger Bereich, der sich von der Markierung M um 3 m nach vorne (auf der Roboterseite) erstreckt.
Der Organisationscomputer 3 organisiert eine Mehrzahl von Robotern R und steuert über die Funkbasisstation 1 und das Roboterexklusivnetzwerk 2 die Bewegung, das Sprechen und dergleichen der Roboter R und stellt für die Roboter R notwendige Informationen bereit. Die notwendigen Informationen schließen den Namen der detektierten Person HB, eine Karte um den Roboter R herum usw. ein und werden in einem Speicher 3a des Organisationscomputers 3 gespeichert.
Das Roboterexklusivnetzwerk 2 verbindet die Funkbasisstation 1, den Organisationscomputer 3 und das Netzwerk 4 miteinander und ist von einem LAN (Local Area Network) oder dergleichen verkörpert.
Das Terminal 5 ist über das Netzwerk 4 mit dem Organisationscomputer 3 verbunden und zeichnet Informationen über die Person HB und dergleichen im Speicher 3a des Organisationscomputers 3 auf oder berichtigt die aufgezeichneten Informationen.
Die 48A und 48B zeigen ein Beispiel eines im Führungssystem von 47 verwendeten Führungsbereichs; 48A ist eine Draufsicht des Führungsbereichs; und 48B zeigt die Funkintensität im Führungsbereich. Der Führungsbereich 251 ist ein rechteckiger Bereich eines Stockwerks eines Gebäudes, wie in 48A gezeigt. Der Roboter R und eine vom Roboter R zu führende Person treten durch einen außerhalb eines Eingangs 252 des Führungsbereichs 251 liegenden Durchgang 253 in den Führungsbereich 251 ein. Von innerhalb des Eingangs 252 aus erstreckt sich eine Halle 254, und in einer hinteren Ecke der Halle 254 ist ein Empfang 255 vorgesehen. Neben den Wänden des Führungsbereichs 251 ist eine Mehrzahl von Besprechungsräumen 256 (256a, 256b, 256c) vorgesehen, die in einzelne Räume unterteilt ist. Der Empfang 255 ist von einem L-förmigen Schaltertisch 255a und einem Schalterraum 255b gebildet, in welchem sich das Empfangspersonal aufhält. Die Funkbasisstation 1 ist im Schalterraum 255b vorgesehen. Falls der Funkintensitätswert an der Funkbasisstation 1 auf 100% normiert ist, liegen die Funkintensitätswerte in der Halle 254 des Führungsbereichs 251 bei 50% bis 90%, wie in 48B gezeigt. In den Besprechungsräumen 256 liegen die Funkintensitätswerte bei 30% bis 50%. In dieser Ausführungsform speichert der Roboter R im Speicher 30 (siehe 50) eine Funkintensitätskarte, die Informationen über die für jede Position des Führungsbereichs 251 vorab gemessene Funkintensität anzeigt.
Daher ist ist möglich zu bewirken, dass der Roboter R keine Bereiche betritt, die eine Funkintensität von nicht höher als 50% aufweisen. Falls er einen Bereich niedriger Funkintensität betritt und die Funkverbindung mit der Funkbasisstation 1 daher unterbrochen ist, stellt der Roboter R das Gehen ein, wie nachstehend beschrieben. Dann führt das Empfangspersonal oder dergleichen den Roboter R am Arm R2 und beginnt der Roboter R dadurch, in die mittels eines Drucksensors (nicht gezeigt) detektierte Richtung zu gehen, in die er geführt wird. Infolgedessen kann der Roboter R zu einer Stelle zurückkehren, an welcher der Funkwellenzustand gut ist.
Die 49A und 49B zeigen ein Beispiel des Kopfs des in 47 gezeigten Roboters R; 49A ist eine Vorderansicht desselben; und 49B ist eine von links gesehene Seitenansicht.
Der Kopf R1 des Roboters R weist zwei in seinem Gesicht 6 seitlich angeordnete, um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandete Kameras C und einen im Gesicht 6 unter den Kameras C vorgesehenen Lautsprecher S auf. Ferner sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Kopfs R1 Ohren 7a, 7b vorgesehen. Das Gesicht 6 des Kopfs R1 ist aus einem für sichtbares Licht transparenten Material gefertigt.
Die Kameras C sind zum Aufnehmen von Bildern der Vorderseite des Roboters R in der Form von Digitaldaten vorgesehen und sind beispielsweise von Farb-CCD-(Charge Coupled Device)-Kameras verkörpert. Von den Kameras C aufgenommene Bildinformationen werden an einen Bildprozessor 10 ausgegeben (siehe 50). Der Lautsprecher S erzeugt eine von einem Sprachprozessor 20 (siehe 50) synthetisierte Stimme.
Die Ohren 7a, 7b sind jeweils mit Mikrophonen MC als Spracheingabeabschnitte und mit leuchtenden Ohranzeigeabschnitten 8a, 8b (Ohranzeigeeinheit) als eine halbkreisförmige Anzeigeeinheit versehen. Mittels der Mikrophone MC aufgenommene Sprachinformationen werden an den Sprachprozessor 20 ausgegeben (siehe 50). In den Ohranzeigeabschnitten 8a, 8b ist beispielsweise eine leuchtende oder blinkende, weiße LED (Light Emitting Diode) (nachstehend ausführlich beschrieben) vorgesehen.
Der Roboter R wird nachstehend ausführlich beschrieben.
[Roboter R]
50 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel der Konfiguration des Roboters R zeigt. Wie in 50 gezeigt, umfasst der Roboter R die Kameras C, den Lautsprecher S, das Mikrophon MC und eine Steuerungsvorrichtung 9, die den Bildprozessor 10, den Sprachprozessor 20, den Speicher 30, eine Hauptsteuerungsvorrichtung 40, eine Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 50, eine Funkkommunikationseinheit 60, eine Objektdetektionsvorrichtung 70, eine Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 80 und eine Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90 umfasst, sowie den Kopf R1, die Arme R2 und die Beine R3. Ferner weist der Roboter R einen Gyrosensor SR1 und einen GPS-(Global Positioning System)-Empfänger SR2 zum Detektieren seiner Eigenposition auf. Die Bestandteile 10 bis 90 der Steuerungsvorrichtung 9 sind im Rumpf R4, im Rückenbehälter R5 und dergleichen verteilt angeordnet.
[Bildprozessor]
Der Bildprozessor 10 verarbeitet die von den Kameras C aufgenommenen Bilder und detektiert Hindernisse und Personen im Umgebungsbereich, um aus den Bildern den Zustand der Umgebung des Roboters R herauszufinden. Der Bildprozessor 10 weist eine Funktion zum Detektieren des Abstands vom Roboter R zu dem im Bild aufgenommenen Objekt, eine Funktion zum Extrahieren eines sich bewegenden Objekts (Person) aus den aufgenommenen Bildern und eine Funktion zum Detektieren der Position des Gesichts des extrahierten Bewegungsobjekts (Person) auf. Die detektierte Position des Gesichts wird als Informationen für dann, wenn sich der Roboter R bewegt, und für die Kommunikation mit der Person an die Hauptsteuerungsvorrichtung 40 und ebenfalls an die Funkkommunikationseinheit 60 ausgegeben und wird über die Funkbasisstation 1 zum Organisationscomputer 3 übertragen.
[Sprachprozessor]
Gemäß einer von der Hauptsteuerungsvorrichtung 40 entschiedenen Sprechinstruktion erzeugt der Sprachprozessor 20 auf Grundlage der zuvor gespeicherten Korrespondenz zwischen den Sprachdaten und den Zeichen-Informationen aus Zeichen-Informationen Sprachdaten und gibt dem Lautsprecher S Sprache aus. Ferner erzeugt der Sprachprozessor 20 auf Grundlage der zuvor gespeicherten Korrespondenz zwischen den Sprachdaten und den Zeichen-Informationen aus den durch die Mikrophone MC eingegebenen Sprachdaten Zeichen-Informationen und gibt diese an die Hauptsteuerungsvorrichtung 40 aus.
[Speicher]
Der Speicher 30 ist von einer üblichen Festplatte-Vorrichtung oder dergleichen gebildet und speichert wichtige, vom Organisationscomputer 3 erhaltene Informationen (Personennamen, Ortskartendaten, Gesprächsdaten usw.) und Identifikationsnummem und Positionsinformationen der vom Roboter R detektierten Personen.
[Hauptsteuerungsvorrichtung]
Die Hauptsteuerungsvorrichtung 40 steuert insgesamt den Bildprozessor 10, den Sprachprozessor 20, den Speicher 30, die Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 50, die Funkkommunikationseinheit 60, die Objektdetektionsvorrichtung 70, die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 80 und die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90. Die Hauptsteuerungsvorrichtung 40 macht verschiedene Bestimmungen und generiert Instruktionen zum Betreiben jedes Bestandteils, um den Roboter R derart zu steuern, dass dieser sich zu einem Ziel bewegt, eine Person erkennt, mit dem Organisationscomputer 3 kommuniziert und mit einer Person spricht.
[Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung]
Die Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 50 treibt den Kopf R1, die Arme R2 und die Beine R3 gemäß Instruktionen von der Hauptsteuerungsvorrichtung 40 an.
[Funkkommunikationseinheit]
Die Funkkommunikationseinheit 60 ist eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen und Empfangen von Daten zum und vom Organisationscomputer 3 und umfasst eine Netzlinien-Kommunikationsvorrichtung 61a, eine Funkkommunikationsvorrichtung 61b und eine Funkwellenintensitäts-Messvorrichtung 62.
Die Netzlinien-Kommunikationsvorrichtung 61a ist eine Funkkommunikationseinheit, die eine Netzlinie, wie beispielsweise eine Mobiltelephonlinie oder eine PHS-(Personal Handyphone System)-Linie verwendet.
Die Funkkommunikationsvorrichtung 61b ist eine Kurzstrecken-Funkkommunikationseinheit, wie beispielsweise ein drahtloses LAN (Local Area Network) in Übereinstimmung mit dem IEEE 802.11b-Standard.
Die Funkwellenintensitäts-Messvorrichtung 62 misst die Intensität zum momentanen Zeitpunkt von Funkwellen, die von der Funkbasisstation 1 übertragen worden sind. Die Funkwellenintensitäts-Messvorrichtung 62 misst an der Stelle, an der sich der Roboter R befindet, die Funkintensität, wobei der Funkintensitätswert an der Stelle, an der die Funkbasisstation 1 angeordnet ist, auf 100% normiert ist.
In Antwort auf eine Verbindungsanforderung vom Organisationscomputer 3 wählt die Funkkommunikationseinheit 60 die Netzlinien-Kommunikationsvorrichtung 61a oder die Funkkommunikationsvorrichtung 61b aus und überträgt und empfängt Daten zum und vom Organisationscomputer 3.
Die Objektdetektionsvorrichtung 70 detektiert, ob eine mit einem Kennzeichen TG versehene Person in dem den Roboter R umgebenden Bereich vorhanden ist, und umfasst eine Mehrzahl von Licht emittierenden Einheiten 71, die beispielsweise von LED's gebildet und vorne und hinten und links und rechts längs des Umfangs des Kopfs R1 des Roboters R (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Die Objektdetektionsvorrichtung 70 bewirkt, dass jede Leuchteinheit 71 Infrarot überträgt, welches ein Signal enthält, welches die Leuchteinheit-ID für die Leuchteinheit 71 anzeigt, und empfängt ein Empfangsrückmeldesignal vom Kennzeichen TG, welches dieses Infrarot empfangen hat. Das Kennzeichen TG, welches das Infrarot von einer beliebigen Einheit 71 empfangen hat, erzeugt auf Grundlage der im Infrarot enthaltenen Leuchteinheit-ID ein Empfangsrückmeldesignal:, und daher kann der Roboter R unter Bezugnahme auf die im Empfangsrückmeldesignal enthaltene Leuchteinheit-ID identifizieren, in welcher Richtung, vom Roboter R aus gesehen, das Kennzeichen TG vorhanden ist. Ferner weist die Objektdetektionsvorrichtung 70 eine Funktion zum Identifizieren des Abstands zum Kennzeichen TG auf Grundlage der Funkwellenintensität des vom Kennzeichen TG erhaltenen Empfangsrückmeldesignals auf. Somit kann die Objektdetektionsvorrichtung 70 auf Grundlage des Empfangsrückmeldesignals die Position (Abstand und Richtung) des Kennzeichens TG als jene einer Person identifizieren. Desweiteren überträgt die Objektdetektionsvorrichtung 70 von einer Antenne (nicht gezeigt) Funkwellen, die ein Signal enthalten, welches die Roboter-ID anzeigt, sowie das Infrarot von der Leuchteinheit 71. Auf diese Weise kann das Kennzeichen TG, welches die Funkwellen empfangen hat, den das Infrarot übertragenden Roboter R korrekt identifizieren. Die Einzelheiten der Objektdetektionsvorrichtung 70 und des Kennzeichens TG sind beispielsweise in der US 2006/0126918 A1 offenbart.
[Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung]
Die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 80 detektiert den Umgebungszustand des Roboters R und kann Daten über seine vom Gyrosensor SR1 und vom GPS-Empfänger SR2 detektierte Eigenposition erhalten. Die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 80 umfasst einen Laserausstrahlungsabschnitt 81, der auf einen Suchbereich Schlitzlicht ausstrahlt, einen Infrarotausstrahlungsabschnitt 82, der auf einen Suchbereich Infrarot ausstrahlt, und eine Flächenkamera 83, um von dem mit dem Schlitzlicht oder mit dem Infrarot bestrahlten Suchbereich Bilder aufzunehmen. Die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 80 wertet von der Flächenkamera 83 aufgenommene Schlitzlichtbilder (Bilder bei Ausstrahlung von Schlitzlicht) aus, um den Flächenzustand zu detektieren. Ferner wertet die Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 80 von der Flächenkamera 83 aufgenommene Infrarotbilder (Bilder bei Ausstrahlung von Infrarot) aus, um die Markierung M zu detektieren und um von der Position (Koordinaten) der detektierten Markierung M aus ein Relativpositionsverhältnis zwischen der Markierung M und dem Roboter R zu berechnen. Die Einzelheiten der Umgebungszustands-Detektionsvorrichtung 80 sind beispielsweise in der US 2006/0129276 A1 offenbart.
[Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung]
Die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90 (Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungseinheit) bestimmt, auf welchem Pegel aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Pegeln die Funkintensität an der Position ist, an welcher sich der Roboter R im Führungsbereich befindet, und meldet den bestimmten Funkintensitätspegel nach außerhalb zurück. In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90 den Funkintensitätspegel auf Grundlage der Intensität zum momentanen Zeitpunkt der Übertragung von Funkwellen von der Funkbasisstation 1. Insbesondere bestimmt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90 den Funkintensitätspegel auf Grundlage der von der Funkwellenintensitäts-Messvorrichtung 62 gemessenen Funkwellenintensität. Die Anzahl der Funkintensitätspegel ist beispielsweise drei. Der erste Pegel weist Funkintensitätswerte von nicht weniger als 70% auf, d.h. der Funkwellenzustand ist gut. Der zweite Pegel weist Funkintensitätswerte von nicht weniger als 50% aber weniger als 70% auf, d.h. der Funkwellenzustand ist verschlechtert. Der dritte Pegel weist Funkintensitätswerte von weniger als 50% auf, d.h. die Funkverbindung kann unterbrochen sein (der Funkwellenzustand ist schlecht). Die Anzahl der Funkintensitätspegel und die Unterteilungsart sind frei wählbar.
Die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90 umfasst eine Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91, sowie eine Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 und eine Sprachmeldungs-Steuerungsvorrichtung 93, die mit der Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91 zusammenarbeiten.
Die Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91 (Ohranzeige-Steuerungseinheit) steuert auf Grundlage des bestimmten Funkintensitätspegels die Leuchtzustände der Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b. Insbesondere gibt die Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91 Signale an die Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b aus, die bewirken, dass die Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b wie nachstehend beschrieben arbeiten.
Die 51A bis 51C zeigen die Anzeigezustände der Ohranzeigeabschnitte von 49; 51A.zeigt den Fall, in welchem die Funkintensität bei oder über 70% liegt; 51B zeigt den Fall, in welchem die Funkintensität bei oder über 50% aber unter 70% liegt; und 51C zeigt den Fall, in welchem die Funkintensität unter 50% liegt. Falls der Funkintensitätswert bei oder über 70% liegt, steuert die Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91 die Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b in der vorliegenden Erfindung derart, dass sie mit einer Helligkeit von 100% leuchten (maximale Helligkeit), wie in 51A gezeigt. Falls der Funkintensitätswert bei oder über 50% aber unter 70% liegt, steuert die Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91 die Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b derart, dass sie mit einer Helligkeit von 50% leuchten (halbe maximale Helligkeit), wie in 51B gezeigt. Falls der Funkintensitätswert unter 50% liegt, steuert die Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91 die Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b derart, dass sie für eine vorbestimmte Zeitspanne mit einer Helligkeit von 100% blinken, wie in 51C gezeigt. Man beachte, dass die Helligkeitswerte frei wählbar sind.
Die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 (Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungseinheit) steuert die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters R derart, dass sie in Verbindung mit dem Leuchtzustand der Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b verzögert wird, wenn bestimmt wird, dass sich der Funkintensitätspegel während der Bewegung des Roboters R auf einem vorbestimmten, niedrigen Pegel befindet. Insbesondere gibt die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 an die Autonombewegungs-Steuerungsvorrichtung 50 ein Signal (Steuerungsbefehl) aus, um zu bewirken, dass die Beine R3 wie folgt arbeiten. Falls der Funkintensitätswert bei oder über 70% liegt, heißt dies, dass die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 die momentane Gehgeschwindigkeit (hinfort Konstantgeschwindigkeitsgehen genannt) nicht ändert. Falls der Funkintensitätswert bei oder über 50% aber unter 70% liegt, verringert die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 die Gehgeschwindigkeit derart, dass sie niedriger ist als die momentane Gehgeschwindigkeit (hinfort Verzögerungsgeschwindigkeitsgehen genannt). In diesem Fall ist es bevorzugt, die Gehgeschwindigkeit derart zu verzögern, dass sie nicht höher ist als die halbe momentane Gehgeschwindigkeit. Um während dem Verzögerungsgeschwindigkeitsgehen nach einer Funkverbindungsunterbrechung eine Wiederverbindung mit der Funkbasisstation 1 zu bewerkstelligen, beträgt die Bewegungsgeschwindigkeit vorzugsweise ungefähr 1 km/h. Falls der Funkintensitätswert unter 50% liegt, steuert die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 den Roboter R derart, dass er das Gehen einstellt, nachdem er eine vorbestimmte Sprachführung gesprochen hat. Wenn der Funkwellenzustand während dem Verzögerungsgeschwindigkeitsgehen gut geworden ist, steuert die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 den Roboter R derart, dass er das Verzögerungsgeschwindigkeitsgehen einstellt und das Konstantgeschwindigkeitsgehen fortsetzt.
Wenn die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 die Bewegungsgeschwindigkeit verringert, meldet die Sprachmeldungs-Steuerungsvorrichtung 93 (Sprachmeldungs-Steuerungseinheit) dies mittels Sprache. Insbesondere gibt die Sprachmeldungs-Steuerungsvorrichtung 93 an die Hauptsteuerungsvorrichtung 40 ein Signal (Steuerungsbefehl) aus, um zu bewirken, dass der Lautsprecher S die folgende Sprachmitteilung ausgibt. In dieser Ausführungsform bewirkt die Sprachmeldungs-Steuerungsvorrichtung 93, dass der Lautsprecher S eine Sprachführungsmitteilung erzeugt, die besagt „Ich halte an, weil der Funk unterbrochen ist“, wie in 51C gezeigt, falls der Funkintensitätswert unter 50% liegt. Die vom Lautsprecher S ausgegebene Sprache kann ein Summton oder ein Wampiepston oder eine Kombination mit der Sprachführung sein.
52 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Abstand von der Funkbasisstation von 47 und der Funkintensität zeigt. Wie in 52 gezeigt, beträgt der Abstand, bei welchem der Funkintensitätswert bei 70% liegt, 14,8 m und beträgt der Abstand, bei welchem der Funkintensitätswert bei 50% liegt, 17,8 m. Falls der Roboter R das Verzögerungsgeschwindigkeitsgehen von einem Punkt, an welchem der Abstand von der Funkbasisstation 1 14,8 m beträgt, zu einem Punkt durchführt, an welchem der Abstand von der Funkbasisstation 1 17,8 m beträgt, dann beträgt der Bewegungsabstand 3 m. Der Roboter R benötigt ungefähr mehrere Sekunden, um die Wiederverbindung abzuschließen, nachdem die Funkverbindung mit der Funkbasisstation 1 unterbrochen worden ist. Unter der Annahme, dass der Roboter R einen Bewegungsabstand von 3 m in 10 s geht, beträgt die Gehgeschwindigkeit 1,08 km/h. Falls der Roboter R das Verzögerungsgeschwindigkeitsgehen mit 1,08 km/h durchführt, und dabei die Funkunterbrechung eintritt, kann er sich wieder mit der Funkbasisstation 1 verbinden, ohne das Gehen einzustellen.
[Allgemeiner Betrieb des Führungssystems]
Im Führungssystem A von 47 ist der allgemeine Betrieb des Roboter R und des Organisationscomputers 3 wie folgt. Das heißt, dass der Roboter R mittels der Hauptsteuerungsvorrichtung 40 (siehe 50) vom Organisationscomputer 3 über die Funkkommunikationseinheit 60 einen Aufgabenausführungsbefehl erhält und eine Aufgabe ausführt. Jeder Roboter R führt folgende Aktionen durch: Suchen eines Wegs (z.B. ein Weg zwischen Knoten) von seiner momentanen Position (Ausgangsposition) zu einer Aufgabenausführungsposition gemäß seinem Ablaufschema, Bewegen, Ausführen der Aufgabe, Suchen eines Wegs von einer Aufgabenendeposition zu der Ausgangsposition, und Bewegen in dieser Reihenfolge. Unter Bezugnahme auf im Speicher 30 (siehe 50) gespeicherte Kartendaten kann der Roboter R ein Ziel über die kürzeste Distanz erreichen, während er mittels der Objektdetektionsvorrichtung 70 (siehe 50) Personen detektiert. Der Roboter R erzeugt mittels der Hauptsteuerungsvorrichtung 40 in vorbestimmten Zeitintervallen Daten (Statusinformationen) bezüglich des Zustands des Roboters R (momentane Position, verbleibender Batteriestand, Aufgabenausführungsstatus usw.) und gibt die erzeugten Statusinformationen über die Funkkommunikationseinheit 60 an den Organisationscomputer 3 aus, der die Statusinformationen aufzeichnet.
Mit Bezug auf 53 (und nach Bedarf auf 50) wird als Nächstes der Betrieb der Steuerungsvorrichtung des Roboters beschrieben.
53 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel des Betriebs des Roboters R von 47 zeigt.
Wenn der Roboter R mit der Ausführung einer Aufgabe beginnt, misst die Steuerungsvorrichtung 9 des Roboters mittels der Funkwellenintensitäts-Messvorrichtung 62 die Funkintensität (Schritt S401). Hier bezieht sich die Aufgabe auf eine Reihe von Aktionen vom Bewegungsbeginn von der Ausgangsposition bis zur Rückkehr zur Ausgangsposition nach dem Führen einer Person.
Die Steuerungsvorrichtung 9 bestimmt mittels der Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90, ob die Funkintensität bei oder über 70% liegt (Schritt S402). Falls die Funkintensität bei oder über 70% liegt (Ja in Schritt S402), bewirkt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90, dass die Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91 die Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b derart steuert, dass sie mit einer Helligkeit von 100% leuchten (Schritt S403), wodurch man Personen visuell zeigen kann, dass der Funkwellenzustand gut ist. In diesem Falls bewirkt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90, dass die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 den Roboter R derart steuert, dass er das Konstantgeschwindigkeitsgehen durchführt (Schritt S404). Dann bestimmt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90, ob die Aufgabe abgeschlossen ist (Schritt S405). Falls die Aufgabe abgeschlossen ist (Ja in Schritt S405), endet der Vorgang. Falls die Aufgabe im Gegensatz dazu nicht abgeschlossen ist (Nein in Schritt S405), kehrt der Vorgang zu Schritt S401 zurück.
Falls die Funkintensität in Schritt S402 unter 70% liegt (Nein in Schritt S402), bestimmt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90, ob die Funkintensität bei oder über 50% liegt (Schritt S406). Falls die Funkintensität bei oder über 50% liegt (Ja in Schritt S406), bewirkt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90, dass die Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91 die Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b derart steuert, dass sie mit einer Helligkeit von 50% leuchten (Schritt S407), wodurch man Personen visuell zeigen kann, dass sich der Funkwellenzustand verschlechtert hat. In diesem Falls bewirkt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90, dass die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 den Roboter R derart steuert, dass er das Verzögerungsgeschwindigkeitsgehen durchführt (Schritt S408), und kehrt der Vorgang zu Schritt S405 zurück.
Falls die Funkintensität in Schritt S406 unter 50% liegt (Nein in Schritt S406), bewirkt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90, dass die Ohranzeige-Steuerungsvorrichtung 91 die Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b derart steuert, dass sie mit einer Helligkeit von 100% blinken (Schritt S409), wodurch man Personen visuell zeigen kann, dass der Funkwellenzustand schlecht ist. Ferner vermeidet die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90 in diesem Fall mittels der Sprachmeldungs-Steuerungsvorrichtung 93 eine Sprachführungsmeldung (Schritt S410), wodurch man Personen mittels Stimme meldet, dass der Funkwellenzustand schlecht ist. Nach der Durchsage bewirkt die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsvorrichtung 90, dass die Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung 92 den Roboter R derart steuert, dass er das Gehen einstellt (Schritt S411), und endet der Vorgang. Eine Bedienungsperson, die detektiert hat, dass die Funkverbindung zwischen dem Roboter R und dem Organisationscomputer 3 unterbrochen ist, kann den Roboter R näher zu der Funkbasisstation 1 führen, wodurch der Funkwellenzustand um den Roboter R herum wiederhergestellt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Steuerungsvorrichtung 9 des Roboters den Funkintensitätspegel anhand des Leuchtzustands der Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b nach außerhalb melden und kann die Bewegungsgeschwindigkeit verzögern, falls der Funkintensitätspegel während der Bewegung des Roboters R niedriger wird. Wenn die Steuerungsvorrichtung 9 die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters R verzögert, kann sie dies ferner mittels Sprache melden. Infolgedessen können Personen, die in dem den Roboter R umgebenden Bereich vorhanden sind, den Funkumgebungszustand des Roboters R detektieren.
Obgleich bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorherigen und vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. In der vorstehenden Ausführungsform bestimmt die Steuerungsvorrichtung 9 des Roboters beispielsweise den Funkintensitätspegel auf Grundlage der Intensität zum momentanen Zeitpunkt der Übertragung von Funkwellen von der Funkbasisstation 1, wobei der Funkintensitätspegel aber auch auf Grundlage einer zuvor erzeugten Funkintensitätskarte bestimmt werden kann. Da die Funkwellenintensitäts-Messvorrichtung 62 in diesem Fall nicht notwendig ist, wird die Anzahl der Bestandteile verringert. Demzufolge kann zusätzlich zu einer Produktionskostenverringerung durch das Leichter-Werden auch die bei der Bewegung benötigte Batterielademenge verringert werden.
In der vorstehenden Ausführungsform werden die Funkintensitätspegel anhand der Helligkeitspegel und des Blinkens der Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b dargestellt, wobei sie darauf nicht beschränkt sind, da beispielsweise jeder der Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b in eine Mehrzahl von (z.B. drei) Unterabschnitte unterteilt sein kann und die Funkintensitätspegel anhand von verschiedenen Leuchtgrößen dargestellt sein können. Oder die Funkintensitätspegel können mittels verschiedener Leuchtfarben der Ohranzeigeabschnitte 8a, 8b dargestellt werden.
In der vorstehenden Ausführungsform steuert die Sprachmeldungs-Steuerungsvorrichtung 93, dass unmittelbar vor dem Einstellen des Gehens eine Sprachführungsmeldung gesprochen wird, wobei sie darauf nicht beschränkt ist, da dann, wenn die Funkintensität für ein Einstellen des Gehens nicht genügend schlecht ist, beispielsweise eine Durchsage gemacht werden kann, die besagt „Die Funkintensität wird schlechter. Ihre Aufmerksamkeit wird benötigt“.
Ein mobiler Roboter schließt eine Funkkommunikationseinheit ein; eine Funkumgebungs-Detektionsvorrichtung, die mehrere Typen von den Gütegrad der Funkumge- . bung anzeigenden Funkumgebungsdaten detektiert, wobei aus den Ergebnissen des Wichtens der mehreren Typen von Funkumgebungsdaten mit vorbestimmten Gewichten Gesamtfunkumgebungsdaten berechnet werden; Eigenpositions-Detektionsmittel; einen Speicher für Kartendaten eines Bewegungsbereichs; wobei die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu der detektierten Eigenposition geschrieben werden. Der Roboter bewegt sich mit einer Bewegungsgeschwindigkeit, die nicht höher ist als die Maximalbewegungsgeschwindigkeit, die derart bestimmt ist, dass die Kommunikation mit der Funkbasisstation während der Bewegung nicht unterbrochen wird, und, falls die Funkkommunikation unterbrochen wird, sucht der Roboter in der Funkumgebungskarte nach einer Kommunikationswiederherstellungsposition, an welcher die Funkkommunikation wieder herstellbar ist, und bewegt sich zu der Kommunikationswiederherstellungsposition und bewirkt, dass der Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsabschnitt den bestimmten Funkintensitätspegel rückmeldet.

Claims

Mobiler Roboter, der über eine oder mehrere an einen Organisationscomputer (3) gekoppelte Funkbasisstationen (1) über Funk mit dem Organisationscomputer (3) kommuniziert und sich unter Verwendung von Kartendaten eines Bewegungsbereichs autonom in dem Bewegungsbereich bewegt, umfassend: Funkkommunikationsmittel (150), um über Funk mit jeder der Funkbasisstationen zu kommunizieren; Funkumgebungs-Detektionsmittel (163), um mehrere Typen von Funkumgebungsdaten einschließlich der Funkintensität eines von den Funkkommunikationsmitteln (150) erhaltenen Signals bei der Funkkommunikation mit der Funkbasisstation zu detektieren, wobei die Daten den Gütegrad einer Funkumgebung der Funkkommunikation anzeigen; Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsmittel (141) zum Wichten der mehreren Typen von Funkumgebungsdaten mit vorbestimmten Gewichten und zum Berechnen von Gesamtfunkumgebungsdaten aus den Ergebnissen des Wichtens; Eigenpositions-Detektionsmittel (201) zum Detektieren einer Position des Roboters im Bewegungsbereich; Speichermittel (140) zum Speichern von Kartendaten des Bewegungsbereichs; und Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmittel (142) zum Erzeugen einer Gesamtfunkumgebungskarte für jede der Funkbasisstationen, indem die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln (201) beim Detektieren der Funkumgebungsdaten detektierten Position in die in den Speichermitteln (140) gespeicherten Kartendaten geschrieben werden.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, bei welchem die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten zusätzlich zu den Daten bezüglich der Funkintensität Daten bezüglich der Kommunikationsgeschwindigkeit und/oder der Kommunikationsfehlerhäufigkeit und/oder der Datenneuübertragungshäufigkeit einschließen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, der ferner Mittel umfasst, um sich auf Grundlage der in den Speichermitteln (140) gespeicherten Kartendaten und der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln (201) detektierten Eigenposition autonom zu einer vorbestimmten Position zu bewegen, und der an der vorbestimmten Position die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten mittels der Funkumgebungs-Detektionsmittel (163) detektiert.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: Bewegungsdetektionsmittel (111b), um eine Bewegungsrichtung und eine Bewegungsgeschwindigkeit einer Person zu detektieren, wobei sich der mobile Roboter (R) zusammen mit der Person in der Bewegungsrichtung und mit der Bewegungsgeschwindigkeit bewegt, die von den Bewegungsdetektionsmitteln (111b) detektiert worden sind, und mittels der Funkumgebungs-Detektionsmittel (163) die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten auf einem Weg detektiert, auf welchem sich der mobile Roboter (R) zusammen mit der Person bewegt.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, bei welchem die Funkumgebungs-Detektionsmittel (163) die mehreren Typen von Funkumgebungsdaten zu vorbestimmten Zeitpunkten wiederholt messen, und die Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsmittel (141) auf Grundlage der bei jeder Wiederholung der Detektion erhaltenen Funkumgebungsdaten die Gesamtfunkumgebungsdaten berechnen, wobei der mobile Roboter ferner umfasst: Gesamtfunkumgebungskarten-Aktualisierungsmittel (144), welche die Gesamtfunkumgebungskarte dadurch aktualisieren, dass die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten als erste Daten mit den in den Kartendaten gespeicherten Gesamtfunkumgebungsdaten als zweite Daten in Zuordnung zu der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln beim Detektieren der entsprechenden Funkumgebungsdaten detektierten Position verglichen werden, und welche, falls es eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Malen vorgekommen ist, dass ein Unterschied zwischen den ersten und zweiten Daten bei oder über einem vorbestimmten Wert liegt, die in den Kartendaten gespeicherten Gesamtfunkumgebungsdaten durch die zuletzt berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten ersetzen.
Mobiler Roboter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: Bildaufnahmemittel (C); und Umgebungsbild-Erfassungsmittel (146), um Bilder der Umgebung des Roboters, die von den Bildaufnahmemitteln (C) an der Position der Detektion der Funkumgebungsdaten mittels der Funkumgebungs-Detektionsmittel (180) aufgenommen worden sind, in Zuordnung zur Position der Detektion der Funkumgebungsdaten zu erfassen und diese in den Speichermitteln (190) zu speichern.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: Optimalfunkbasisstationskarten-Erzeugungsmittel (143) zum Erzeugen einer Optimalfunkbasisstationskarte, indem eine Funkbasisstation, welche die für jede der Positionen ausgewählten Gesamtfunkumgebungsdaten aufweist, auf Grundlage einer Mehrzahl von von den Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmitteln (142) erzeugten Gesamtfunkumgebungskarten jeweils für die Mehrzahl der Funkbasisstationen in Zuordnung zur Position in die in den Speichermitteln (190) gespeicherten Kartendaten geschrieben wird.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 7, ferner umfassend: Funkbasisstationsfehler-Meldemittel (145), um, ob die Funkumgebungsdaten normal detektiert worden sind, als Fehler zu bestimmen, und welche, falls die Funkumgebungsdaten einer Funkbasisstation (1) nicht normal detektiert worden sind, das Auftreten eines Fehlers in einer der Funkbasisstationen (1) mittels der Funkkommunikationsmittel (180) über eine von der einen Funkbasisstation (1) verschiedene Funkbasisstation an den Organisationscomputer (3) meldet.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, der ferner Mittel umfasst, um eine von den Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmitteln (142) erzeugte Gesamtfunkumgebungskarte über die Funkkommunikationsmittel (180) zum Organisationscomputer (3) zu übertragen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: Bewegungssteuerungsmittel (130) zum Antreiben und Steuern eines Bewegungsmechanismus, damit sich der Roboter (R) unter Verwendung der Gesamtfunkumgebungskarte autonom zu einer vom Organisationscomputer (3) festgelegten Zielposition bewegt; Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel (205), um die Bewegungssteuerungsmittel (130) bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit zu instruieren; und Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel (204) zum Bestimmen einer Maximalbewegungsgeschwindigkeit für einen Bewegungsweg, der auf Grundlage der Funkumgebungsdaten und der zuvor den Funkumgebungsdaten zugeordneten Maximalbewegungsgeschwindigkeit durch die von den Eigenpositions-Detektionsmitteln vor dem Bewegungsbeginn detektierten Position des Roboters (R) und die Zielposition festgelegt wird, wobei die Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel (205) die Bewegungssteuerungsmittel bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit instruieren, die nicht höher ist als eine von den Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmitteln (204) bestimmte Maximalbewegungsgeschwindigkeit.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 10, bei welchem die Funkumgebungsdaten mehrere Typen von Funkumgebungsindizes einschließlich der Funkintensität eines Signals einschließen, welches von den Funkkommunikationsmitteln (180) bei der Funkkommunikation mit der Funkbasisstation (1) erhalten worden ist, wobei die Indizes den Gütegrad der Funkumgebung der Funkkommunikation anzeigen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 10, ferner umfassend: Funkbasisstations-Auswählmittel (230), um auf Grundlage der jeweiligen Gesamtfunkumgebungskarten für die Funkbasisstationen (1) aus der Mehrzahl von Funkbasisstationen für die Funkkommunikationsmittel (180) eine Funkbasisstation (1) zur Verbindung auszuwählen; und Funksteuerungs-Umschaltungsmittel (202), um ein Verbindungsziel der Funkkommunikationsmittel (1) zu der von den Funkbasisstations-Auswählmitteln (203) ausgewählten Funkbasisstation umzuschalten; wobei die Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel (204) auf Grundlage der in der Gesamtfunkumgebungskarte gespeicherten Funkumgebungsdaten für die von den Funkbasisstations-Auswählmitteln (203) ausgewählte Funkbasisstation eine Maximalbewegungsgeschwindigkeit bestimmen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: Optimalfunkbasisstationskarten-Erzeugungsmittel zum Erzeugen einer Optimalfunkbasisstationskarte, indem eine Funkbasisstation, welche die für jede der Positionen ausgewählten, besten Gesamtfunkumgebungsdaten aufweist, auf Grundlage einer Mehrzahl von von den Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmitteln (142) erzeugten Gesamtfunkumgebungskarten jeweils für die Mehrzahl der Funkbasisstationen in Zuordnung zur Position in die in den Speichermitteln gespeicherten Kartendaten geschrieben wird; wobei die Funkbasisstations-Auswählmittel (203) auf Grundlage der Optimalfunkbasisstationskarte aus den Funkbasisstationen (1) für die Funkkommunikationsmittel (150) eine Funkbasisstation (1) zur Verbindung auswählen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 12, bei welchem die Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel (205) dann, wenn die Funksteuerungs-Umschaltungsmittel (202) die Verbindung der Funkkommunikationsmittel (150) mit den Funkbasisstationen (1) zwischen diesen umschalten, die Bewegung des Roboters (R) anhalten.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 12, bei welchem die Funkbasisstations-Auswählmittel (203) aus den Funkbasisstationen (1) eine bezüglich der Zielposition am nahesten liegende Funkbasisstation auswählen, mit welcher vor dem Bewegungsbeginn an einer momentanen Position eine Funkkommunikation aufgebaut wird und für welche die Funkumgebungsdaten für die Zielposition bei oder über einem vorbestimmten Wert liegen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: Bewegungssteuerungsmittel (130) zum Antreiben und Steuern eines Bewegungsmechanismus, damit sich der Roboter (R) autonom bewegt; Überwachungsmittel (232) zum Überwachen eines Funkumgebungszustands; Suchmittel (233), um dann, wenn der überwachte Funkumgebungszustand ein Zustand unterbrochener Funkkommunikation wird, auf Grundlage der Gesamtfunkumgebungskarte eine Kommunikationswiederherstellungsposition zu suchen, an welcher die Funkkommunikation aufbaubar ist; und Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsmittel (201), um die Bewegungssteuerungsmittel zu instruieren, die Bewegung von der detektierten Position zu der von den Suchmitteln gefundenen Kommunikationswiederherstellungsposition zu steuern.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 16, bei welchem die Gesamtfunkumgebungskarte ferner eine Positionsinformation jeder der Funkbasistationen (1) in Zuordnung zu den Gesamtfunkumgebungsdaten für jede der Funkbasisstationen (1) aufweist, und wobei die Suchmittel (233) umfassen: Basisstations-Suchmittel (233a), um auf Grundlage der Gesamtfunkumgebungskarte nach sich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von seiner Eigenposition befindenden Funkbasisstationen (1) zu suchen; und Kommunikationswiederherstellungspositions-Suchmittel (233b), um in der Reihenfolge von der seiner Eigenposition am nahesten liegenden eine der von den Basisstations-Suchmitteln (233a) gefundenen Funkbasisstationen (1) auszuwählen, und um eine Position zu suchen, für welche die Gesamtfunkumgebungsdaten der ausgewählten Funkbasisstation (1) eine vorbestimmte Referenzbedingung erfüllt und welche seiner Eigenposition am nahesten ist, um die gefundene Position als die Kommunikationswiederherstellungsposition zu nehmen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 16, bei welchem die Bewegungssteuerungsmittel (130) eine den Bewegungsmechanismus einschließende Antriebsstruktur steuern, um den Betrieb des Roboters (R) zu steuern, ferner umfassend: Antennenbewegungs-Instruktionsmittel (234b), um die Bewegungssteuerungsmittel zu instruieren, einen vorbestimmten Betrieb durchzuführen, um die Position oder die Richtung einer Funkwellen übertragenden und empfangenden Antenne dann zu ändern, wenn die Suchmittel einen Fehler beim Finden der Kommunikationswiederherstellungsposition bestimmen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 16, ferner umfassend: Bewegungshistorie-Speichermittel zum Speichern einer Bewegungshistorie, die den Bewegungsweg anzeigt, auf welchem sich der mobile Roboter (R) bewegt hat; und Zurückbewegungs-Instruktionsmittel (234c), um die Bewegungssteuerungsmittel (130) auf Grundlage der Bewegungshistorie zu instruieren, eine Bewegung auf dem Bewegungsweg zurück um ein vorbestimmtes Maß zu steuern, wenn die Suchmittel den Fehler beim Finden der Kommunikationswiederherstellungsposition bestimmen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 16, ferner umfassend: Bewegungsanhalte-Instruktionsmittel (234d), um die Bewegungssteuerungsmittel (130) zu instruieren, das Anhalten der Bewegung an der detektierten Eigenposition des Roboters (R) zu steuern, wenn die Suchmittel den Fehler beim Finden der Kommunikationswiederherstellungsposition bestimmen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 16, ferner umfassend: Verzögerungsinstruktionsmittel (234e), um die Bewegungssteuerungsmittel (130) zu instruieren, die Bewegungsgeschwindigkeit zu verzögern, wenn sich der von den Überwachungsmitteln (232) überwachte Funkumgebungszustand unter einen vorbestimmten Referenzwert verschlechtert.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel (90) zum Bestimmen, auf welchem aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Pegeln sich die Funkintensität an der Position des Roboters (R) im Bewegungsbereich befindet, und zum Rückmelden des bestimmten Funkintensitätspegels nach außerhalb.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 22, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel (90) eine in einem Teil des Roboters (R) an einer Ohrposition des Roboters (R) vorgesehene Ohranzeigevorrichtung (8a, 8b) umfassen sowie Ohranzeigevorrichtungs-Steuerungsmittel (91), um auf Grundlage des bestimmten Funkintensitätspegels das Leuchten der Ohranzeigevorrichtung (8a, 8b) zu steuern.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 23, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel (90) auf Grundlage einer Funkintensitätskarte, die Informationen bezüglich der zuvor an jeder Position im Bewegungsbereich gemessenen Funkintensität anzeigt, den Funkintensitätspegel bestimmen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 23, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel (90) auf Grundlage einer momentanen Intensität der von der Funkbasisstation (1) übertragenen Funkwellen den Funkintensitätspegel bestimmen.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 23, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel (90) ferner Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsmittel (92) umfassen, um gemäß des Leuchtzustands der Ohranzeigevorrichtung (8a, 8b) die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters (R) zu steuern und zu verringern, wenn bestimmt wird, dass der Funkintensitätspegel während der Bewegung des Roboters (R) einen vorbestimmten, niedrigen Wert aufweist.
Mobiler Roboter gemäß Anspruch 26, bei welchem die Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel (90) ferner Sprachmeldungs-Steuerungsmittel (93) umfassen, um bei der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit mittels der Bewegungsgeschwindigkeits-Steuerungsmittel (92) die Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit mittels Sprache zu melden.
Steuerungsvorrichtung für einen mobilen Roboter, der über eine oder mehrere mit einem Organisationscomputer (3) verbundene Funkbasisstationen (1) über Funk mit dem Organisationscomputer (3) kommuniziert und sich unter Verwendung von Kartendaten eines Bewegungsbereichs autonom in dem Bewegungsbereich bewegt, die Steuerungsvorrichtung umfassend: Funkkommunikationsmittel (150), um über Funk mit jeder der Funkbasisstationen (1) zu kommunizieren; Funkumgebungs-Detektionsmittel (163), um mehrere Typen von Funkumgebungsdaten einschließlich der Funkintensität eines von den Funkkommunikationsmitteln (150) erhaltenen Signals bei der Funkkommunikation mit der Funkbasisstation (1) zu detektieren, wobei die Daten den Gütegrad einer Funkumgebung der Funkkommunikation anzeigen; Gesamtfunkumgebungsdaten-Berechnungsmittel (141) zum Wichten der mehreren Typen von Funkumgebungsdaten mit vorbestimmten Gewichten und zum Berechnen von Gesamtfunkumgebungsdaten aus den Ergebnissen des Wichtens; Eigenpositions-Detektionsmittel (201) zum Detektieren einer Eigenposition des Roboters im Bewegungsbereich; Speichermittel (140) zum Speichern von Kartendaten des Bewegungsbereichs; und Gesamtfunkumgebungskarten-Erzeugungsmittel (142) zum Erzeugen einer Gesamtfunkumgebungskarte für die Funkbasisstation, indem die berechneten Gesamtfunkumgebungsdaten in Zuordnung zu der von den Eigenpositions-Detektionsmitteln (201) beim Detektieren der Funkumgebungsdaten detektierten Position in die in den Speichermitteln (140) gespeicherten Kartendaten geschrieben werden.
Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter gemäß Anspruch 28, ferner umfassend: Bewegungssteuerungsmittel (130) zum Antreiben und Steuern eines Bewegungsmechanismus, damit sich der Roboter unter Verwendung der Gesamtfunkumgebungskarte autonom zu einer vom Organisationscomputer (3) festgelegten Zielposition bewegt; Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel (205), um die Bewegungssteuerungsmittel (130) bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit zu instruieren; und Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel (204) zum Bestimmen einer Maximalbewegungsgeschwindigkeit für einen Bewegungsweg, der auf Grundlage der Funkumgebungsdaten und der zuvor den Funkumgebungsdaten zugeordneten Maximalbewegungsgeschwindigkeit durch die von den Eigenpositions-Detektionsmitteln (201) vor dem Bewegungsbeginn detektierten Eigenposition des Roboters (R) und die Zielposition festgelegt wird, wobei die Bewegungsgeschwindigkeits-Instruktionsmittel (205) die Bewegungssteuerungsmittel (130) bezüglich einer Bewegungsgeschwindigkeit instruieren, die nicht höher ist als eine von den Maximalbewegungsgeschwindigkeits-Bestimmungsmitteln (204) bestimmte Maximalbewegungsgeschwindigkeit.
Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter gemäß Anspruch 28, ferner umfassend: Funkumgebungskarten-Speichermittel (140) zum Speichern einer Gesamtfunkumgebungskarte, um Gesamtfunkumgebungsdaten einschließlich einer Mehrzahl von Typen von Funkumgebungsdaten bezüglich der Funkumgebung im Bewegungsbereich Kartendaten des Bewegungsbereichs zuzuordnen; Bewegungssteuerungsmittel (130) zum Antreiben und Steuern eines Bewegungsmechanismus, damit sich der Roboter (R) auf Grundlage einer von einer Basisstation übertragenen Aufgabe unter Verwendung der Gesamtfunkumgebungskarte autonom bewegt; Überwachungsmittel (232) zum Überwachen des Funkumgebungszustands; Suchmittel (233), um dann, wenn der überwachte Funkumgebungszustand ein Zustand unterbrochener Funkkommunikation wird, auf Grundlage der Gesamtfunkumgebungskarte eine Kommunikationswiederherstellungsposition zu suchen, an welcher die Funkkommunikation wieder herstellbar ist; und Eigenpositionsbewegungs-Instruktionsmittel (201), um die Bewegungssteuerungsmittel zu instruieren, die Bewegung von der detektierten Eigenposition des Roboters zu der von den Suchmitteln gefundenen Kommunikationswiederherstellungsposition zu steuern.
Steuerungsvorrichtung für den mobilen Roboter gemäß Anspruch 28, ferner umfassend: Funkintensitätsrückmeldungs-Steuerungsmittel (90) zum Bestimmen, auf welchem aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Pegeln sich die Funkintensität an der Position des Roboters (R) im Bewegungsbereich befindet, und zum Rückmelden des bestimmten Funkintensitätspegels nach außerhalb.
Mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 27, oder Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei das Eigenpositions-Detektionsmittel (201) die Position des Roboters (R) von einer Markierung (M) im Bewegungsbereich detektiert.