JP2001347478A - ロボットに対する操作対象の教示方法およびその装置ならびにロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットにおける操作対象の認識を正確且つ
安定的に行なうことができ、しかも、ロボットの処理負
担を軽減することができる技術を提供する。 【解決手段】 操作対象１２の上に形成されたスポット
光１３が反射された操作対象の画像を二次元画像センサ
１８で撮像して該二次元画像センサの出力画像における
前記操作対象画像の位置座標に対応する位置情報を特定
し、該特定された位置情報に基づいて、ロボット１４に
対する前記操作対象１２の教示を行なう

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットに対する
操作対象の教示方法およびその装置ならびにロボットに
関し、誰でも簡単にロボットに対して操作対象を教示し
得る方法およびその装置ならびにロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】入力信号または周囲環境条件などを検出
するセンサを備え、測定結果に応じて自身が適切な反応
または行動を起こすために必要な操作・誘導装置やプロ
グラムなどを内蔵しているような機械システムのことを
一般にロボット（robot）という。ロボットは、その用
途に応じて様々な形態に分かれており、例えば、工場の
製造ラインなどで用いられる据え付け型のものや、物流
などの分野で用いられる自走型のものなど多種多様であ
るが、多くのロボットは操作対象を認識し、その操作対
象に対して何らかの行為を行なう点で共通する。

【０００３】操作対象の認識手法としては、ロボット自
らが画像認識手段を備え、その画像信号を処理して操作
対象の位置情報を取得する自律型や、ロボットに対して
外部から操作対象の位置情報を与えて認識させる遠隔型
の二つがある。特に、後者の遠隔型はロボットの構造を
簡素化できるばかりか、使用環境に応じて自在に操作対
象を指定できる点で柔軟性があり、例えば、自走型のロ
ボットに用いて好適な手法である。

【０００４】遠隔型の操作対象認識手法を適用した従来
のロボット技術として、無線を用いたものが知られてい
る。この従来技術のシステムは、ロボット本体と遠隔操
縦装置とからなり、遠隔操縦装置をオペレータが操作し
て任意の操作対象の位置情報を適宜にロボット本体に与
えるというものである。

【０００５】例えば、図２４において、所定の作業エリ
ア１に存在する操作対象２の位置情報をロボット３に与
える場合は、オペレータ４は当該作業エリア１の座標系
（以下「作業座標系」という）で表現された操作対象２
の位置座標を遠隔操縦装置５にインプットする。遠隔操
縦装置５とロボット３との間は、無線電波６を媒体にし
て相互通信可能に接続されており、上記インプットされ
た情報（操作対象２の位置座標）はロボット３に伝えら
れ、ロボット３の内部でロボット座標系に変換された
後、当該ロボット３の自律的動作プログラムの入力情報
として利用されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のロボット技術にあっては、以下の（１）、（２）の
理由により、オペレータ４による操作ミスの発生を否め
ず、操作対象の認識を正確且つ安定的に行なえないとい
う問題点がある。また、以下の（３）の理由により、ロ
ボット本体の処理負担が大きいという問題点がある。 （１）操作対象２の位置認定はもっぱらオペレータ４の
目視判断によって行われるが、目視による作業エリア１
内の正確な位置座標の判読は相当困難であり、位置認定
の誤差は避けられない。 （２）仮に正確な位置認定をし得たとしても、その位置
情報の遠隔操縦装置５へのインプットをオペレータ４に
よる手動操作で行なうため、入力ミスの発生を否めな
い。 （３）ロボット本体で座標変換（作業座標系からロボッ
ト座標系への変換）を行なうため、当該変換処理のオー
バヘッドが大きい。

【０００７】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、ロボットにおける操作対象の認識を正確且つ安定
的に行なうことができ、しかも、ロボットの処理負担を
軽減することができる技術を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の方法は、
操作対象を含む画像を二次元画像センサで撮像し、該二
次元画像センサの出力画像における前記操作対象の位置
に対応する位置情報を特定し、該特定された位置情報に
基づいて、ロボットに対する前記操作対象の教示を行な
うことを特徴とする。請求項２記載の装置は、光線発射
装置から発射されたビーム光線が照射された操作対象を
含む画像を撮像する二次元画像センサと、前記二次元画
像センサの出力画像における前記操作対象の位置に対応
する位置情報を特定する特定手段と、前記特定手段によ
って特定された位置情報に基づいて、ロボットに対する
前記操作対象の教示情報を生成する生成手段と、を備え
たことを特徴とする。請求項３記載の装置は、請求項２
記載の発明において、前記ビーム光線が照射された操作
対象画像の変調状態を判別する判別手段と、前記判別手
段の判別結果に基づいて、前記ロボットに対する教示内
容としてのコマンド信号を発生する発生手段とを備えた
ことを特徴とする。請求項４記載のロボットは、走路上
の輝点を認識し、該輝点の動きに追従して移動するロボ
ットにおいて、複数の受光センサと、これら複数の受光
センサの各々で前記輝点を検知する検知手段と、この検
知手段による結果より前記輝点の方向を判定する判定手
段と、この判定手段によって判定した方向を移動方向と
して制御する移動制御手段とを備えることを特徴とす
る。請求項５記載のロボットは、走路上の輝点を認識
し、該輝点の動きに追従して移動するロボットにおい
て、移動方向にスキャン可能な受光センサと、この受光
センサで前記輝点の存在する位置を探索する探索手段
と、この探索手段による結果、前記輝点の存在する方向
を判定する判定手段と、この判定手段によって判定した
方向を移動方向として制御する移動制御手段とを備える
ことを特徴とする。請求項６記載のロボットは、請求項
４または請求項５いずれかに記載のロボットにおいて、
前記輝点は、オペレータが操作する光線発射装置からの
ビーム照射によって形成されたものであることを特徴と
する。請求項７記載のロボットは、請求項４または請求
項５いずれかに記載のロボットにおいて、前記輝点は、
固定構造物に取り付けられ、自在な方向にビームを照射
可能な光線発射装置からのビーム照射によって形成され
たものであることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は実施の形態の全体的なシス
テム構成図である。この図において、光線発射装置１０
は、細く絞り込まれたビーム光線１１を発射する例えば
市販のレーザーポインタであり、図示を略したオペレー
タは、この光線発射装置１０を手持ち操作してビーム光
線１１の照射方向をコントロールする。今、ビーム光線
１１を任意の対象物１２（以下「操作対象物」）に向け
て照射したとすると、操作対象物１２の表面にビーム光
線１１のビーム幅に対応した小面積のスポット光１３が
形成される。スポット光１３は操作対象物１２の表面上
で乱反射し、その一部がロボット１４に設けられた受光
ユニット１５によって受光される。

【００１０】受光ユニット１５は、スポット光１３を集
光して結像する光学レンズ１６と、スポット光１３の波
長域以外の外乱光を取り除く光学フィルタ１７と、上記
結像を画像信号に変換する二次元画像センサ（典型的に
はＣＣＤ：Charge Coupled Device）１８と、アナログ
の画像信号をディジタルの画像信号に変換する画像信号
生成部１９と、所定の制御プログラム（特に後述の「操
作対象物認識プログラム」）を実行して受光ユニット１
５の動作を制御する制御部（発明の要旨に記載の特定手
段、生成手段、判別手段、発生手段に相当）２０と、上
記所定の制御プログラムを格納するプログラムメモリ２
１と、画像信号生成部１９で生成された画像信号をフレ
ーム単位に格納する画像メモリ２２と、上記所定の制御
プログラムの実行によって生成された情報（ロボット１
４の現在位置からスポット光１３までの距離と方向を表
す情報）を走行部２５に出力するインターフェース２３
と、各部を接続するバス２４とを備える。

【００１１】走行部２５は、受光ユニット１５からの出
力情報２６ａや不図示の各種センサ（例えば、方位セン
サや走行距離センサ）からの出力情報２６ｂ、２６ｃを
取り込む情報入力部２６と、これらの入力情報に基づい
てロボット１４の自走制御値を演算するコントローラ２
７と、その自走制御値に基づいてロボット１４の走行機
構を駆動する走行駆動部２８とを備える。なお、走行部
２５はロボット１４の反応または行動を起こすための主
要部分である。本実施の形態では同主要部分における動
作態様を“走行”として取り扱うが、これは説明上の一
例であって、これに限定されない。例えば、アーム形の
ロボットであれば、アームの駆動やアーム先端の把持機
構の動きなどが上記動作態様に対応する。

【００１２】図２は受光ユニット１５の制御部２０（特
定手段、生成手段、判別手段、発生手段）で実行される
操作対象物認識プログラムのフローチャートである。こ
のフローチャートは、まず、二次元画像センサ１８から
周期的に出力されるフレーム画像の１枚分（１画面分）
に対応する画像（以下「ＣＣＤ画像」という）を取り込
んで画像メモリ２２に書込み（ステップＳ１１）、次い
で、画像メモリ２２の記憶情報（ＣＣＤ画像）にスポッ
ト光が当てられた画像が含まれているか否かを判定し
（ステップＳ１２）、含まれていなければ、受光ユニッ
ト１５の撮像方向を規則的にサーチまたは不規則にラン
ダムサーチ（ステップＳ１３）した後、ステップＳ１１
に復帰する一方、スポット光が当てられた画像ありを判
定した場合は、その画像に対応する操作対象物までの距
離と方向を演算し（ステップＳ１４）、その演算値を走
行部２５に出力（ステップＳ１５）した後、再びステッ
プＳ１１に復帰するという動作を繰り返す。

【００１３】ここで、上記ステップＳ１４における操作
対象物までの距離と方向の演算概念を図を用いて説明す
る。図３（ａ）は、操作対象物１２にビーム光線１１を
照射し、その反射光であるスポット光１３をロボット１
４の受光ユニット１５で受光した直後のＣＣＤ画像２９
（発明の要旨に記載の出力画像に相当）である。この図
において、ＣＣＤ画像２９に含まれるスポット光が当て
られた画像３０の位置を図示のとおりとすると、すなわ
ち、ＣＣＤ画像２９の横方向中心Ｐａから距離Ｄだけず
れ、且つ、ＣＣＤ画像２９の下端Ｐｂから距離Ｌだけず
れているものとすると、これらのパラメータ（Ｄおよび
Ｌ）より、所定の操作対象物１２までの距離と方向を求
めることができる。距離Ｄはロボット１４から見た方位
に対応し、距離Ｌはロボット１４からスポット光１３が
当てられた画像３０までの離隔距離に対応するからであ
る。

【００１４】したがって、上記ＤおよびＬの値もしくは
それらに相関する値を、上記ステップＳ１４における操
作対象物１２までの距離と方向の演算値とし、これらの
演算値を走行部２５に与えて当該演算値を減少するよう
にロボット１４の現在位置を移動更新することにより、
最終的には、図３（ｂ）に示すように、ＣＣＤ画像２９
に含まれるスポット光１３が当たった操作対象物１２を
含む画像３１の位置を座標（Ｐａ、Ｐｂ）付近に収束さ
せることができ、その結果、ロボット１４の正面間近に
操作対象物１２を位置させることができる。

【００１５】図４は上記実施の形態を用いたロボット１
４の走行制御例を示す図であり、自在に走り回る複数の
操作対象物１２ａ〜１２ｃの一つを指定し、その指定し
た操作対象物をロボット１４が追跡する例を示す図であ
る。図において、オペレータ３２は光線発射装置１０の
ビーム光線１１を一つの操作対象物（図では操作対象物
１２ａ）に向けて照射しており、ロボット１４はその操
作対象物１２ａで反射されたスポット光１３を受光して
いる。上記のとおり、実施の形態のロボット１４はスポ
ット光１３の画像を二次元画像センサで撮像してＣＣＤ
画像を生成するとともに、そのＣＣＤ画像に含まれる操
作対象物１２を含む画像において、操作対象物１２の位
置を所定の位置（Ｐａ、Ｐｂ）に収束させるように走行
制御を行なうものであり、ロボット１４の正面間近に操
作対象物１２ａを位置させ得るものであるから、結局、
任意の操作対象物１２ａにビーム光線１１を照射し続け
るだけで、当該操作対象物１２ａの動きにロボット１４
を追随させることができるという作用が得られる。

【００１６】（第２の実施の形態）ところで、上記実施
の形態では、操作対象物１２ａにビーム光線１１を照射
して操作対象物１２ａの位置情報をロボット１４に与え
ているが、同時にロボット１４に対して各種のコマンド
指令を与えることができない点で改善の余地がある。

【００１７】図５は本実施の形態における光線発射装置
３３の構成図であり、上記実施の形態の光線発射装置１
０を改良して、操作対象物１２ａの位置情報とともに、
各種のコマンド情報もロボット１４に与えることができ
るようにしたものである。図において、複数（図ではＮ
個）のコマンドボタン３４〜３７はそれぞれ第１コマン
ドボタン３４、第２コマンドボタン３５、第３コマンド
ボタン３６、……、第Ｎコマンドボタン３７である。こ
れらのコマンドボタンにはロボット１４の各種動作コマ
ンドが割り当てられている。

【００１８】第ｉ（ｉは１〜Ｎ；以下同様）コマンドボ
タン３４〜３７の各々は第１変調信号発生部３８、第２
変調信号発生部３９、第３変調信号発生部４０、……、
第Ｎ変調信号発生部４１に接続されており、第ｉコマン
ドボタンを操作することによって、そのコマンドボタン
に接続された第ｉ変調信号発生部から第ｉ変調信号が出
力されるようになっている。ここに、第１変調信号発生
部３８で発生する第１変調信号をＭ１、第２変調信号発
生部３９で発生する第２変調信号をＭ２、第３変調信号
発生部４０で発生する第３変調信号をＭ３、……、第Ｎ
変調信号発生部４１で発生する第Ｎ変調信号をＭＮとす
ると、Ｍ１〜ＭＮは、それぞれ異なる変調状態の信号で
あり、例えば、オンオフ周期の異なる信号である。

【００１９】信号選択部４２はＭ１からＭＮまでの変調
信号のうちの一つ（操作状態にある第ｉコマンドボタン
に対応した変調信号）を選択して、その選択変調信号Ｍ
ｉを出力し、光駆動部４３はその選択変調信号Ｍｉに従
ってビーム光線４５を発光する発光部４４の発光動作を
駆動する。

【００２０】図６は本実施の形態における受光ユニット
１５の制御動作を示すフローチャートであり、前記実施
の形態の操作対象物認識プログラム（図２参照）の一部
を改良した例である。この図において、図２と共通の処
理部分に同一のステップ番号を付すことにすると、本実
施の形態におけるポイントは、スポット光が当てられた
画像ありを判定（ステップＳ１２）した後に、この画像
のスポット光に基づく変調状態の判定と各判定ごとのコ
マンド処理を行なうステップＳ２０を含む点にある。

【００２１】すなわち、ステップＳ１２で画像ありを判
定すると、まず、ステップＳ２１で当該画像から反射さ
れるスポット光の時間的な輝度変化の傾向からスポット
光の変調種別を判定する。そして、その変調種別（第１
変調、第２変調、第３変調、……、第Ｎ変調）ごとに、
第１コマンド処理（ステップＳ２２）、第２コマンド処
理（ステップＳ２３）、第３コマンド処理（ステップＳ
２４）、……、第Ｎコマンド処理（ステップＳ２５）を
実行した後、前記実施の形態と同様に、操作対象物まで
の距離と方向を演算する（ステップＳ１４）。

【００２２】したがって、本実施の形態によれば、光線
発射装置３３からのビーム光線４５を任意の操作対象物
に照射することによって、前記実施の形態と同様に、そ
の操作対象物の位置情報をロボット１４に与えることが
できるとともに、光線発射装置３３のコマンドボタン３
４〜３７を選択的に操作することによって、Ｎ種のコマ
ンド処理の一つをロボット１４で実行させることができ
るという特有の効果が得られる。

【００２３】（第３の実施の形態）図７は本発明の第３
の実施の形態を示す図であり、ロボット１４ａの受光ユ
ニット１５ａに光駆動部４６と発光部４７を追加した例
である。光駆動部４６は制御部２０から所定の変調種別
の変調信号が与えられたときに発光部４７の発光動作を
当該変調種別で駆動し、発光部４７は光駆動部４６の駆
動によって上記の所定の変調種別の変調信号で変調され
たビーム光線４８を発射する。ここで、ビーム光線４８
の発射方向はスポット光１３の入射方向にできるだけ一
致していることが望ましい。詳細は後述するが、当該ス
ポット光１３を反射する操作対象物（の表面におけるス
ポット光１３の反射点近く）にビーム光線４８を照射す
るためである。

【００２４】図８は本実施の形態における受光ユニット
１５ａの制御動作を示すフローチャートであり、前記実
施の形態の操作対象物認識プログラム（図２参照）の一
部を改良した例である。この図において、図２と共通の
処理部分に同一のステップ番号を付すことにすると、本
実施の形態におけるポイントはステップＳ３０を含む点
にある。すなわち、画像ありを判定（ステップＳ１２）
した後に、スポット光（反射光）の変調状態が所定の変
調種別であるか否かを判定し（ステップＳ３１）、その
判定結果が“ＹＥＳ”であれば、前記実施の形態と同様
にランダムサーチ（ステップＳ１３）を行なう一方、
“ＮＯ”であれば、所定の変調種別で発光部４７を駆動
（ステップＳ３２）した後、前記実施の形態と同様に操
作対象物までの距離と方向を演算（ステップＳ１４）す
る点にある。

【００２５】図９は本実施の形態を用いたロボットの走
行制御例を示す図であり、自在に走り回る複数の操作対
象物１２ａ〜１２ｃの一つを指定し、その指定した操作
対象物を、複数（図では便宜的に２台）のロボット１４
ａの１台に追跡させる例を示す図である。以下、図にお
いて、ロボット１４ａの各々に符号Ａ、Ｂを付して識別
することにする。

【００２６】いま、図中の一つの操作対象物１２ａに不
図示の光線発射装置からビーム光線が照射され、そのビ
ーム光線の反射光（スポット光）が、例えば、ロボット
１４ａ（Ａ）によって先に捕捉されたと仮定する。この
場合、ロボット１４ａ（Ａ）における図８のステップＳ
３１の判定結果は“ＮＯ”となり、ステップＳ３２を実
行する結果、所定の変調種別で変調されたビーム光線４
８がロボット１４ａ（Ａ）から操作対象物１２ａに向け
て発射される。そして、このビーム光線４８の反射光
（スポット光４８ａ）が他のロボット１４ａ（Ｂ）によ
って捕捉されると、このロボット１４ａ（Ｂ）における
図８のステップＳ３１の判定結果は“ＹＥＳ”となるた
め、このロボット１４ａ（Ｂ）ではステップＳ３２は実
行されず、代わりにランダムサーチ（ステップＳ１３）
が実行されることになる。

【００２７】つまり、本実施の形態によれば、指定され
た操作対象物１２ａを先に捕捉したロボット１４ａ
（Ａ）からその旨を宣言する情報（所定の変調種別）を
含むビーム光線４８がその操作対象物１２ａに向けて発
射されるため、このビーム光線４８の反射光（所定の変
調種別で変調されたスポット光４８ａ）を受光した他の
ロボット１４ａ（Ｂ）は、その操作対象物１２ａを無視
して追跡しないという弁別作用が得られる。したがっ
て、複数のロボット１４ａ（Ａ）、１４ａ（Ｂ）が存在
する環境下であっても、任意の１台のロボットに対して
一つに操作対象物を割り当てることができるという特有
の効果が得られる。

【００２８】（第４の実施の形態）以上の各実施の形態
では、ロボットの操作対象を“物”として扱っている
が、本発明の意図する範囲はこれに限定されない。例え
ば、図１０に示すように、オペレータ３２によって手持
ちされた光線発射装置１０からのビーム光線１１を床面
や路面等の物以外の操作対象（以下「路面５０」とい
う）に照射し、その反射光（スポット光１３）をロボッ
ト５１の受光ユニット５２で捕捉させるようにしてもよ
い。図示のロボット５１は自走型のロボット（例えば、
自走車両）であり、前述の各実施の形態と同様に、スポ
ット光１３の画像信号に基づいてロボット５１の進行方
向を自律的に制御するものである。

【００２９】この実施の形態によれば、ロボット５１
は、ビーム光線１１の照射点を追いかけるように走行す
るため、無線操縦の如き遠隔走行案内を行なうことがで
き、例えば、無人の消火車両や爆発物搬送車両または地
雷探知車両などの遠隔操縦システムに適用することがで
きる。しかも、光線発射装置１０からのビーム光線の照
射方向をコントロールするだけの簡単な操作でよく、無
線操縦のように特別な訓練を必要としないから、誰でも
容易にロボット５１の走行案内を行なうことができると
いう特有の効果が得られる。

【００３０】（第５の実施の形態）図１１は、自走型ロ
ボット（以下、単にロボットという）の具体的な外観例
を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は左側面図、
（ｃ）は底面図である。ロボット６０は、本体６１と、
この本体６１の上面に固定的に取り付けられた受光ユニ
ット６２（検知手段）とから構成されている。

【００３１】本体６１は、左右一対の前輪６３Ｌ、６３
Ｒ（添え字のＬは左、Ｒは右を示す。以下同様。）と一
つの後輪６４とを備えており、図示の例では、前方二
輪、後方一輪の三輪方式で前進運動及び左右旋回運動を
行うようになっている。すなわち、左右の前輪６３Ｌ、
６３Ｒは、それぞれ左右のモータ６５Ｌ、６５Ｒによっ
て個別に駆動され、また、後輪６４は、回転フリーの従
動輪であって、しかも、アーム６６によってその従動方
向が自由に変化するように本体６１に取り付けられてお
り、左右のモータ６５Ｌ、６５Ｒを同量回転させること
により前進を、また、左右のモータ６５Ｌ、６５Ｒを差
動回転させる（回転量に差を付ける）ことにより左右へ
の旋回を行うようになっている。

【００３２】受光ユニット６２には、横方向に配列され
た三つの受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒが実装され
ている。これらの受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒ
（添え字のＣは中央を示す。）は、前記第４の実施の形
態における受光ユニット５２と同様に、床面や路面等、
物以外の操作対象（図１０の路面５０参照）からの反射
光（図１０のスポット光１３参照；このスポット光１３
は発明の要旨に記載の「輝点」に相当する。）を捕捉す
るものである。

【００３３】図１２（ａ）は、本実施の形態におけるロ
ボット６０の内部システム構成図である。この図におい
て、制御部７０（判定手段、移動制御手段）は、受光ユ
ニット６２の三つの受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒ
から取り出された出力信号（ＰｄＲ、ＰｄＣ、ＰｄＬ）
を取り込み、それら三つの信号（ＰｄＲ、ＰｄＣ、Ｐｄ
Ｌ）に基づいて前記反射光の方向を判定し、その方向に
ロボット６０を自走させるための制御値を演算する。

【００３４】制御値は、たとえば、ロボット６０が、前
進、停止、左旋回または右旋回の各々の運動を行うもの
とすると、これら四つの運動状態は２ビットの情報で表
すことができるため、ここでは、「００＝停止」「１１
＝前進」、「０１＝左旋回」、「１０＝右旋回」とする
ことにし、上位ビットを左駆動信号ＤＬに、また、下位
ビットを右駆動信号ＤＲとして、それぞれを右モータ６
５Ｒ用の駆動部７１Ｒ（以下「右輪駆動部７１Ｒ」とい
う。）及び左モータ６５Ｌ用の駆動部７１Ｌ（以下「左
輪駆動部７１Ｌ」という。）に入力することにする。

【００３５】図１２（ｂ）は、右輪駆動部７１Ｒ（また
は左輪駆動部７１Ｌ）の構成図である。以下、代表して
右輪駆動部７１Ｒの構成を説明するが、左輪駆動部７１
Ｌの構成も同一である。右輪駆動部７１Ｒは、切換部７
２からの制御によって接点が切り替わる二つのスイッチ
素子７３、７４と、スイッチ素子７３、７４の接点がＡ
位置（またはＣ位置）にあるときにモータ６５Ｒに対し
て直流電圧を供給するバッテリ７３と、スイッチ素子７
３、７４の接点がＢ位置（またはＣ位置）にあるときに
モータ６５Ｒの起電力を消費して回生制動をかける負荷
素子７４とを備える。

【００３６】なお、モータ６５Ｒは、スイッチ素子７
３、７４の接点がＡ位置にある時に一方向に回転（以下
「正転」という。）し、右前輪６３Ｒは、この正転によ
り前進方向に回転するものとする。ちなみに、スイッチ
素子７３、７４の接点をＣ位置にすると、バッテリ７３
の極性が入れ替わってモータ６５Ｒに与えられるように
なっている。この場合、モータ６５Ｒは逆転し、右前輪
６３Ｒは、この逆転により後進方向に回転する。ただ
し、本実施の形態においては、「後進運動」を想定して
いないため、以下の説明では、Ｃ位置については特に触
れない。

【００３７】右輪駆動部７１Ｒの切換部７２には、右駆
動信号ＤＲが入力されており、この右駆動信号ＤＲは、
「００＝停止」「１１＝前進」、「０１＝左旋回」及び
「１０＝右旋回」のそれぞれの下位ビットである。すな
わち、ＤＲの論理値は、停止制御時と右旋回制御時で
「０」、前進制御時と左旋回制御時で「１」になるの
で、右輪駆動部７１Ｒの切換部７２は、ＤＲ＝１のとき
にスイッチ素子７３、７４の接点をＡ位置にし、ＤＲ＝
０のときに同接点をＢ位置にする。

【００３８】同様に、左輪駆動部７１Ｌの切換部７２に
は、左駆動信号ＤＬが入力されており、この左駆動信号
ＤＬは、「００＝停止」「１１＝前進」、「０１＝左旋
回」及び「１０＝右旋回」のそれぞれの上位ビットであ
る。すなわち、ＤＬの論理値は、停止制御時と左旋回制
御時で「０」、前進制御時と右旋回制御時で「１」にな
るので、左輪駆動部７１Ｌの切換部７２は、ＤＬ＝１の
ときにスイッチ素子７３、７４の接点をＡ位置にし、Ｄ
Ｌ＝０のときに同接点をＢ位置にする。

【００３９】したがって、制御部７０から出力される制
御値（「ＤＬ，ＤＲ」）が「００＝停止」である場合
は、右前輪６３Ｒ駆動用のモータ６５Ｒは回生制動をか
けて回転を止め、左前輪６３Ｌ駆動用のモータ６５Ｌも
回生制動をかけて回転を止めるから、ロボット６０はそ
の場で「停止」する。

【００４０】また、同制御値（「ＤＬ，ＤＲ」）が「０
１＝左旋回」である場合は、右前輪６３Ｒ駆動用のモー
タ６５Ｒは正転し、左前輪６３Ｌ駆動用のモータ６５Ｌ
は回生制動をかけて回転を止めるから、ロボット６０は
その場で「左旋回」する。

【００４１】また、同制御値（「ＤＬ，ＤＲ」）が「１
０＝右旋回」である場合は、右前輪６３Ｒ駆動用のモー
タ６５Ｒは回生制動をかけて回転を止め、左前輪６３Ｌ
駆動用のモータ６５Ｌは正転するから、ロボット６０は
その場で「右旋回」する。

【００４２】次に、ロボット６０の制御部７０の構成
と、その処理動作について説明する。図１３は、制御部
７０の構成図及びその制御部７０の内部で実行される制
御プログラムのフローチャートである。まず、構成を説
明すると、制御部７０は、制御プログラムを実行するＣ
ＰＵ７１ａと、制御プログラムを格納するＲＯＭ７１ｂ
と、ＣＰＵ７１ａにワークエリア（制御プログラムの実
行エリア）を提供するＲＡＭ７１ｃと、受光ユニット６
２の三つの受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒから取り
出された出力信号（ＰｄＲ、ＰｄＣ、ＰｄＬ）を所定の
周期でディジタル信号に変換して取り込む入力インター
フェース（図ではＩ／Ｆと略している。）７１ｄと、制
御値（ＤＬ，ＤＲ）を出力する出力インターフェース７
１ｅと、これら各部を接続するバス７１ｆとを備えてい
る。

【００４３】次に、制御プログラムは、受光ユニット６
２の三つの受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒから取り
出された出力信号（ＰｄＲ、ＰｄＣ、ＰｄＬ）を取り込
むためのサンプリング処理（ステップＳ４０）と、制御
値（ＤＬ，ＤＲ）を演算して出力するための駆動制御処
理（ステップＳ４１）とを周期的に実行する。

【００４４】図１４は、駆動制御処理の具体例を示す図
であり、この例では、まず、ＰｄＲ、ＰｄＣ及びＰｄＬ
の各サンプリング値（以下「ｉＬ」、「ｉＣ」、「ｉ
Ｒ」とする。）の最大値を求め、その最大値と所定のし
きい値ＳＬ１とを比較する（ステップＳ４１ａ）。Ｍａ
ｘ（ ）は、引数で渡された複数の値のうち最大値を戻
り値とする汎用関数である。

【００４５】今、Ｍａｘ（ｉＬ、ｉＣ、ｉＲ）の戻り値
がしきい値ＳＬ１を超えない場合、受光ユニット６２の
三つの受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒから取り出さ
れた出力信号（ＰｄＲ、ＰｄＣ、ＰｄＬ）は、いずれも
小さな値であり、床面などからの反射光（図１０のスポ
ット光１３参照）を捕捉していないので、停止用の制御
値（「００」）を発生し（ステップＳ４１ｂ）、その下
位ビット（０）をＤＲとして右輪駆動部７１Ｒに出力す
ると共に、その上位ビット（０）をＤＬとして左輪駆動
部７１Ｌに出力する。

【００４６】一方、Ｍａｘ（ｉＬ、ｉＣ、ｉＲ）の戻り
値がしきい値ＳＬ１を超えている場合は、受光ユニット
６２の三つの受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒから取
り出された出力信号（ＰｄＲ、ＰｄＣ、ＰｄＬ）のいず
れかが大きな値であり、床面などからの反射光（図１０
のスポット光１３参照）を捕捉している状態であるの
で、その捕捉方向を判定するために、どの信号が最大値
を示したかを特定する（ステップＳ４１ｃ）。

【００４７】たとえば、ｉＬが最大値である場合は反射
光の捕捉方向はロボット６０の進行方向に対して左側で
あり、または、ｉＲが最大値である場合は反射光の捕捉
方向はロボット６０の進行方向に対して右側である。し
たがって、ｉＬが最大値である場合は、左旋回用の制御
値（「０１」）を発生し（ステップＳ４１ｄ）、その下
位ビット（１）をＤＲとして右輪駆動部７１Ｒに出力す
ると共に、その上位ビット（０）をＤＬとして左輪駆動
部７１Ｌに出力する。または、ｉＲが最大値である場合
は、右旋回用の制御値（「１０」）を発生し（ステップ
Ｓ４１ｅ）、その下位ビット（０）をＤＲとして右輪駆
動部７１Ｒに出力すると共に、その上位ビット（１）を
ＤＬとして左輪駆動部７１Ｌに出力する。

【００４８】これにより、ロボット６０は、自分の進行
方向に対して左側に反射光を捕捉した場合は左旋回し、
右側に反射光を捕捉した場合は右旋回する結果、その旋
回運動によって、反射光（すなわち「輝点」）を追いか
けながら進路を動的に変えて進むという運動作用が得ら
れる。

【００４９】ここで、ｉＣが最大値である場合は、反射
光の捕捉方向はロボット６０の進行方向にあるから、そ
のまま、前進用の制御値（「１１」）を発生（ステップ
Ｓ４１ｈ）してもよいが、受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、
６７Ｒ（特に６７Ｃ）の感度特性を考慮すると、ｉＣと
ｉＲの差（ｉＣ−ｉＲ）およびｉＣとｉＬの差（ｉＣ−
ｉＬ）を演算し、それらの差値がいずれも所定のしきい
値ＳＬ２を超えて大きい場合にのみ、前進用の制御値
（「１１」）を発生（ステップＳ４１ｈ）し、その下位
ビット（１）をＤＲとして右輪駆動部７１Ｒに出力する
と共に、その上位ビット（１）をＤＬとして左輪駆動部
７１Ｌに出力することが望ましい。

【００５０】図１５（ａ）は、受光センサ６７Ｌ、６７
Ｃ、６７Ｒの感度特性を示す図である。この図におい
て、０度を通る線は受光センサの光軸中心線を示し、±
３０度や±６０度あるいは±９０度を通る線はそれぞれ
光軸中心からの角度線を示している。受光センサ６７
Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒは、光軸中心線において、最も良好
な感度を持つが、この光軸中心を外れた角度においても
低いながら一応の感度を持つ。したがって、受光センサ
６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒの信号は、それぞれの光軸中心
を最大感度とし、且つ、光軸中心から離れるにつれて徐
々に感度を低下する略山形状の分布を持っている。

【００５１】図１５（ｂ）は、ｉＬ＝ｉＣ＝ｉＲ＜ＳＬ
１の場合の特性図である。なお、θＬは受光センサ６７
Ｌの光軸中心角、θＣは受光センサ６７Ｃの光軸中心
角、θＲは受光センサ６７Ｒの光軸中心角である。この
場合、三つの受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒから取
り出された出力信号（ＰｄＲ、ＰｄＣ、ＰｄＬ）は、い
ずれも小さな値であり、床面などからの反射光（図１０
のスポット光１３参照）を捕捉していないから、停止用
の制御値（「００」）を発生すればよい（ステップＳ４
１ｂ）。

【００５２】図１５（ｃ）は、ｉＬ＞ＳＬ１、ｉＣ＝ｉ
Ｒ＜ＳＬ１の場合の特性図である。この場合、ｉＬが最
大値であり、反射光の捕捉方向はロボット６０の進行方
向に対して左側であるから、左旋回用の制御値（「０
１」）を発生すればよい（ステップＳ４１ｄ）。

【００５３】図１５（ｄ）は、ｉＲ＞ＳＬ１、ｉＣ＝ｉ
Ｌ＜ＳＬ１の場合の特性図である。この場合、ｉＲが最
大値であり、反射光の捕捉方向はロボット６０の進行方
向に対して右側であるから、右旋回用の制御値（「１
０」）を発生すればよい（ステップＳ４１ｅ）。

【００５４】これらに対して、図１６（ａ）は、ｉＣ＞
ＳＬ１、ｉＬ＝ｉＲ＜ＳＬ１、且つ、ｉＣ＞＞ｉＬ＝ｉ
Ｒの場合の特性図である。明らかにｉＣが最大値（ｉＣ
＞＞ｉＬ＝ｉＲ）である場合、反射光の捕捉方向はロボ
ット６０の進行方向になるから、前進用の制御値（「１
１」）を発生すればよい（ステップＳ４１ｈ）。

【００５５】しかし、ｉＣ＞ＳＬ１、ｉＬ＝ｉＲ＜ＳＬ
１であっても、ｉＣとｉＬの差（ｉＣ−ｉＬ）またはｉ
ＣとｉＲの差（ｉＣ−ｉＲ）が小さい場合、たとえば、
図１６（ｂ）や図１６（ｃ）のような場合は、反射光の
捕捉方向はロボット６０の進行方向よりも若干右寄りに
なっているため、単に前進制御を行うよりも、小刻みに
進路変更（図１６（ｂ）の場合であれば右旋回制御）を
すべきである。すなわち、図１４におけるステップＳ４
１ｆおよびステップＳ４１ｇは、このような小刻みな進
路変更を行うために、あえて設けられたものである。

【００５６】以上のとおり、この第５の実施の形態にお
いても、ロボット６０は、床面などからの反射光（輝
点）を追いかけるよう自走するから、たとえば、レーザ
ポインタのような簡単な光線発射具を用いて所望の道筋
を指し示すだけで、離れた位置から容易に遠隔走行案内
を行なうことができる。さらに、前記他の実施の形態の
ような画像認識処理（図３参照）を必要とせず、複数の
受光センサ（たとえば、三つの受光センサ６７Ｒ、６７
Ｃ、６７Ｌ）と、それらのセンサからの信号を処理する
処理部（制御部７０）とを具備すればよいから、前記他
の実施の形態と比較して、コストの低減を図ることがで
きる。また、光線発射具は、手持ちされるもの（例：レ
ーザポインタ）のみに限らない。たとえば、天井や壁面
等の屋内建造物もしくは電柱等の屋外建造物などの固定
構造物に取り付けられ、遠隔操作によって自在な方向に
ビームを照射可能なもの（例：投光器）であってもよ
い。

【００５７】なお、本実施の形態では、三つの受光セン
サ６７Ｒ、６７Ｃ、６７Ｌを備えているが、これに限定
されない。たとえば、左右に配置された二つの受光セン
サによっても実現可能である。ロボット６０の進行方向
正面に反射光が位置している場合、二つの受光センサの
出力信号はほぼ同じ大きさとなり、また、同進行方向の
右側に反射光が位置している場合、右側の受光センサの
出力信号が大きくなり、また、同進行方向の左側に反射
光が位置している場合、左側の受光センサの出力信号が
大きくなるからである。また、複数（二つまたは三つも
しくはそれ以上）の受光センサは、図示のように、それ
ぞれが物理的に独立した個別の受光素子（受光センサ６
７Ｒ、６７Ｃ、６７Ｌ）であってもよいが、一つのパッ
ケージ（または基盤上に）に複数の受光素子を実装した
もの、たとえば、ＰＳＤやＣＣＤあるいはＣＭＯＳ型な
どの受光デバイスであってもよい。

【００５８】（第６の実施の形態）あるいは、単一の受
光センサで実現することも可能である。図１７（ａ）
は、第６の実施の形態におけるロボット８０の外観図で
ある。なお、図１７（ａ）において、前記第５の実施の
形態と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説
明を省略する。ロボット８０の受光ユニット８１は、１
個の受光センサ８２を実装すると共に、水平旋回可能
に、ロボット８０の本体６１に取り付けられており、受
光ユニット８１の旋回軸８３は、本体６１の内部に設け
られたモータ８４の回転軸８５に、軸心一致で固定され
ている。

【００５９】図１７（ｂ）は、受光ユニット８２の水平
旋回運動の模式図である。受光ユニット８２は、モータ
８４の駆動により、最大１８０度の旋回運動を行うこと
ができるようになっている。すなわち、ロボット８０の
進行方向をθ₀としたとき、最大でθ₀−９０度からθ₀
＋９０度までの間を旋回することができるようになって
いる。本実施の形態におけるロボット８０は、この最大
旋回範囲（±９０度）を粗サーチ範囲として床面などか
らの反射光（輝点に相当）８６を大まかに捕捉し、さら
に、その反射光８６の捕捉角度θａ（θ₀に対する角
度）を中心とした狭い旋回範囲（たとえば、±１５度）
で密サーチを行うことにより、反射光８６の方向を精密
に特定し、その方向にロボット８０を自走させることが
できる。

【００６０】図１８（ａ）は、本実施の形態におけるロ
ボット８０の内部システム構成図である。この図におい
て、制御部９０（探索手段、判定手段、移動制御手段）
は、受光ユニット８１の１個の受光センサ８２から取り
出された出力信号（Ｐｄ）を取り込み、その信号（Ｐ
ｄ）に基づいて前記反射光８６の方向を判定し、その方
向にロボット８０を自走させるための制御値（ＤＬ，Ｄ
Ｒ）を演算する点で前記第５の実施の形態と共通する
が、受光ユニット８１を旋回させるための制御値（Ｄ
Ｕ）を演算して、受光ユニット８１の旋回駆動用の駆動
部９１（内部構成は右輪駆動部７１Ｒや左輪駆動部７１
Ｌと同じ）に出力する点で前記第５の実施の形態と相違
する。

【００６１】本実施の形態における制御部９０の構成
は、基本的に、前記第５の実施の形態の制御部７０と同
じである。すなわち、ＣＰＵで制御プログラムを実行
し、その実行結果を制御値として出力する点で類似し、
相違点は、制御プログラムの内容と、受光ユニット８１
を旋回させるための制御値（ＤＵ）を新たに出力するよ
うにした点にある。

【００６２】図１８（ｂ）は、受光ユニット８１の旋回
動作中における受光センサ８２の出力信号（Ｐｄ）の強
度ｉの変化特性図である。この図において、θ₀はその
時点のロボット８０の進行方向、θａは反射光８６の方
向である。受光センサ８２の出力信号（Ｐｄ）の強度ｉ
は、受光センサ８２の光軸中心がθａの方向に接近する
につれて大きくなり、受光センサ８２の光軸中心がθａ
の方向と一致したときに最大、受光センサ８２の光軸中
心がθａの方向から遠ざかるにつれて小さくなるという
変化特性を示す。

【００６３】制御部９０で実行する制御プログラムは、
受光ユニット８１の旋回運動を制御しつつ、かかる変化
特性上のｉピーク点の角度（θａ）を特定できるもので
なければならないが、受光センサ８２の出力信号（Ｐ
ｄ）は、所定周期ごとのサンプリング（すなわち、ディ
ジタイズ）を経て制御部９０に取り込まれるため、実際
の強度ｉの変化特性は、図１８（ｂ）のような連続的な
曲線とはならず、サンプリング周期ごとに離散化された
飛び飛びの値（離散値）となる。このため、制御部９０
の演算性能が特段に優れていない限り、一度のサーチ
（受光ユニット８１の広範囲な旋回運動）だけで、変化
特性上のｉピーク点の角度（θａ）を特定することは困
難である。

【００６４】本実施の形態は、このような点に鑑み、受
光ユニット８１の粗サーチと密サーチとを併用するよう
にしたものである。図１９（ａ）は、粗サーチの概念
図、図１９（ｂ）は、密サーチの概念図である。粗サー
チでは±９０度のサーチ範囲を設定し、その範囲を１０
度刻みに分割してそれぞれの角度ごとに受光ユニット８
１を止めながら受光センサ８２の出力信号（Ｐｄ）のサ
ンプリングを行う。一方、密サーチでは±１５度のサー
チ範囲を設定し、その範囲を１．５度刻みに分割してそ
れぞれの角度ごとに受光ユニット８１を止めながら受光
センサ８２の出力信号（Ｐｄ）のサンプリングを行う。
いずれもサーチ範囲を細分化し、それぞれの角度ごとに
サンプリングを行う点で共通する。

【００６５】図において、Δθは細分化角度、θ_START
はサーチ範囲開始角度である。なお、図では、粗サーチ
のΔθを１０度、θ_STARTを−９０度とし、密サーチの
Δθを１．５度、θ_STARTを−１５度としているが、こ
れは一例に過ぎない。受光センサ８２の感度特性や制御
部９０の演算性能並びにモータ８４の応答特性などを勘
案して最適に設定すればよい。

【００６６】図２０は、本実施の形態における制御プロ
グラムの要部（特に「駆動制御処理」）フローチャート
である。このフローチャートは、まず、上記粗サーチに
よる探索モードを実行して反射光８６の角度θａを大ま
かに測定し、次いで、上記密サーチによる捕捉モードを
実行して反射光８６の角度θａを精密に測定するという
ものである。

【００６７】＜探索モード＞このモードでは、まず、Δ
θに１０度をセットし、θ_STARTに−９０度をセットす
ると共に、ループカウンタＣに０をセットするという初
期化処理を実行する（ステップＳ５０）。次いで、スキ
ャン処理を実行する（ステップＳ５１）。図２１は、ス
キャン処理のサブルーチンフローである。このスキャン
処理では、θ _START＋Δθ×Ｃを演算し、その角度にな
るように受光ユニット８１の旋回量を制御する（ステッ
プＳ５１ａ）。

【００６８】そして、θ_START＋Δθ×Ｃ度（Ｃ＝０、
１、２、３、・・・・）に向いたときの受光センサ８２の出
力信号（Ｐｄ）を取り込み、そのサンプリング値ｉを図
２２に示す配列テーブル９２に格納（ステップＳ５１
ｂ）した後、Ｃを＋１して更新し（ステップＳ５１
ｃ）、スキャンを完了するまで（すなわち、Ｃの値が粗
サーチ範囲の分割数（±９０／１０＝１８）に達するま
で）、ステップＳ５１ａ以降を繰り返すと、配列テーブ
ル９２に、Ｃ＝０，１，２，３，・・・・、１８の各々に対
応するｉの値（ｉ₀，ｉ₁，ｉ₂，ｉ₃，・・・・、ｉ₁₈）が格
納される。

【００６９】そして、スキャン完了を判定（ステップＳ
５１ｄの“ＹＥＳ判定”）すると、配列テーブル９２の
中からｉの最大値を検索し、その最大値を変数ｉｍａｘ
にセットするとともに、最大値を格納していた配列Ｃの
値をＣｍａｘにセットして（ステップＳ５１ｅ）、ステ
ップＳ５２の処理に移行する。

【００７０】次に、ｉｍａｘと所定のしきい値ＳＬ１と
を比較し（ステップＳ５２）、ｉｍａｘ＞ＳＬ１でない
場合は、停止制御値（ＤＬ＝０，ＤＲ＝０）を出力して
ロボット８０を停止（ステップＳ５３）させる。一方、
ｉｍａｘ＞ＳＬ１である場合は、Ｃａ＝＜Ｃｍａｘ＜＝
Ｃｂの範囲にＣｍａｘがあるか否かを判断する（ステッ
プＳ５４）。ここにおいて、所定値Ｃａは、ロボット８
０の進行方向（θ₀＝０度）に対応するＣの値であり、
粗サーチを行っている場合は、Ｃａ＝６（すなわち、分
割数１８の１／３の値）である。また、所定値Ｃｂは、
ロボット８０の進行方向（θ₀＝０度）に対応するＣの
値であり、粗サーチを行っている場合は、Ｃａ＝１２
（すなわち、分割数１８の２／３の値）である。すなわ
ち、ほぼ前方向でｉｍａｘを検出したか否かステップＳ
５４で判断し、検出したならばステップＳ５５以降の補
足モードに移行する。また、検出できなければ再度ステ
ップＳ５０の処理に戻る。

【００７１】＜捕捉モード＞このモードでは、まず、Δ
θに１．５度をセットし、θ_STARTに−１５度をセット
すると共に、ループカウンタＣに０をセットするという
初期化処理を実行する（ステップＳ５５）。次いで、前
述と同様のスキャン処理（図２１）を実行する（ステッ
プＳ５６）。図２１において、スキャン処理では、θ
_START＋Δθ×Ｃを演算し、その角度になるように受光
ユニット８１の旋回量を制御する（ステップＳ５１
ａ）。

【００７２】そして、θ_START＋Δθ×Ｃ度（Ｃ＝０、
１、２、３、・・・・）に向いたときの受光センサ８２の出
力信号（Ｐｄ）を取り込み、そのサンプリング値ｉを図
２２に示す配列テーブル９２に格納（ステップＳ５１
ｂ）した後、Ｃを＋１して更新し（ステップＳ５１
ｃ）、スキャンを完了するまで（すなわち、Ｃの値が密
サーチ範囲の分割数（±１５／１．５度＝２０）に達す
るまで）、ステップＳ５１ａ以降を繰り返すと、配列テ
ーブル９２に、Ｃ＝０，１，２，３，・・・・、２０の各々
に対応するｉの値（ｉ₀，ｉ₁，ｉ₂，ｉ₃，・・・・、ｉ₂₀）
が格納される。

【００７３】そして、スキャン完了を判定（ステップＳ
５１ｄの“ＹＥＳ判定”）すると、配列テーブル９２の
中からｉの最大値を検索し、その最大値を変数ｉｍａｘ
にセットするとともに、最大値を格納していた配列Ｃの
値をＣｍａｘにセットして（ステップＳ５１ｅ）、ステ
ップＳ５７の処理に移行する。

【００７４】次に、ｉｍａｘと所定のしきい値ＳＬ１と
を再度比較し（ステップＳ５７）、ｉｍａｘ＞ＳＬ１で
ない場合は、再び探索モードに復帰する一方、ｉｍａｘ
＞ＳＬ１である場合は、前進／旋回処理（図２３）を実
行する（ステップＳ５８）。

【００７５】図２３において、この前進／旋回処理で
は、まず、Ｃｍａｘが所定値Ｃｃに一致するか否かを判
定する（ステップＳ５８ａ）。ここに、所定値Ｃｃは、
ロボット８０の進行方向（θ₀＝０度）に対応するＣの
値であり、密サーチを行っている場合は、Ｃｃ＝１０
（すなわち、分割数２０の１／２の値）である。

【００７６】今、Ｃｍａｘ＝Ｃｃ、すなわち、Ｃｍａｘ
＝１０である場合は、密サーチ範囲の中央（０度）にｉ
ｍａｘが位置しているため、反射光の角度θａはロボッ
ト８０の進行方向である。したがって、この場合は、前
進制御値（ＤＬ＝１，ＤＲ＝１）を出力してロボット８
０を前進（ステップＳ５８ｂ）させる。

【００７７】一方、Ｃｍａｘ＝Ｃｃでない場合、すなわ
ち、Ｃｍａｘ＝１０でない場合は、密サーチ範囲の中央
（０度）以外にｉｍａｘが位置しているため、反射光の
角度θａはロボット８０の右側または左側である。した
がって、この場合は、Ｃｍａｘが右側にあるか左側にあ
るかを、０＝＜Ｃｍａｘ＜Ｃｃの範囲にＣｍａｘがある
か否かで判断する（ステップＳ５８ｃ）。すなわち、０
＝＜Ｃｍａｘ＜Ｃｃの範囲にＣｍａｘがあれば、密サー
チ範囲の−１５度から中央にｉｍａｘが位置しているた
めＹｅｓ判定となり、０＝＜Ｃｍａｘ＜Ｃｃの範囲にＣ
ｍａｘが無ければ、密サーチ範囲の中央から＋１５度に
ｉｍａｘが位置していると判断し、Ｎｏ判定となる。そ
して、この判断結果に応じ、左旋回制御値（ＤＬ＝０，
ＤＲ＝１）を出力してロボット８０を左旋回（ステップ
Ｓ５４ｄ）させ、あるいは、右旋回制御値（ＤＬ＝１，
ＤＲ＝０）を出力してロボット８０を右旋回（ステップ
Ｓ５４ｅ）させる。

【００７８】このように、本実施の形態においても、ロ
ボット８０は、床面などからの反射光８６を追いかけな
がら自走し、たとえば、レーザポインタのような簡単な
光線発射具を用いて所望の道筋を指し示すだけで、離れ
た位置から容易に遠隔走行案内を行なうことができる。
したがって、以上の各実施の形態と同様の効果が得られ
るうえ、さらに、受光センサの数を１個にすることがで
き、光学系の構成を簡素化することができる。

【００７９】

【発明の効果】請求項１または請求項２記載の発明によ
れば、任意の操作対象の上に形成された、光線発射装置
から発射されたビーム光線の画像を含む二次元画像が撮
像され、この二次元画像に含まれる操作対象画像の座標
情報に基づいて、ロボットに対する前記操作対象の教示
が行われる。したがって、所望の操作対象の上にビーム
光線を照射するだけの簡単な操作で教示を行なうことが
でき、特別な訓練を必要とせずに、例えば、自走型ロボ
ットの走行案内を行なうことができる。請求項３記載の
発明によれば、光線発射装置から発射されるビーム光線
の変調状態を選択することにより、該選択された変調状
態に対応したコマンド信号をロボットに与えることがで
きる。したがって、請求項１または請求項２記載の発明
の作用効果に加えて、ロボットに対する様々な遠隔制御
を行なうことができる。請求項４記載の発明によれば、
受光センサで走路上の輝点を検知し、各々の受光センサ
の検知信号から輝点の方向を判定すると共に、その輝点
方向と移動方向とを差をなくすように移動方向を制御し
ながら移動するロボットを実現できる。請求項５記載の
発明によれば、移動方向スキャン可能にロボット本体上
に取り付けられた受光センサを用いて走路上の輝点を検
知し、該輝点検知時における前記受光センサのロボット
本体に対するスキャン角度から輝点の方向を判定し、そ
の輝点方向と移動方向とを差をなくすように移動方向を
制御しながら移動するロボットを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の全体的なシステム構成図で
ある。

【図２】受光ユニット１５の制御部２０で実行される操
作対象物認識プログラムのフローチャートである。

【図３】操作対象物までの距離と方向の演算概念図であ
る。

【図４】ロボット１４の走行制御例を示す図である。

【図５】第２の実施の形態における光線発射装置３３の
構成図である。

【図６】受光ユニット１５の制御動作を示すフローチャ
ートである。

【図７】第３の実施の形態におけるロボット１４ａの受
光ユニット１５ａの構成図である。

【図８】受光ユニット１５ａの制御動作を示すフローチ
ャートである。

【図９】ロボットの走行制御例を示す図である。

【図１０】第４の実施の形態におけるロボット５１の走
行制御例を示す図である。

【図１１】自走型ロボットの斜視図及び左側面図並びに
底面図である。

【図１２】ロボット６０の内部システム構成図及び右輪
駆動部７１Ｒ（または左輪駆動部７１Ｌ）の構成図であ
る。

【図１３】制御部７０の構成図及びその制御部７０の内
部で実行される制御プログラムのフローチャートであ
る。

【図１４】駆動制御処理の具体例を示す図である。

【図１５】受光センサ６７Ｌ、６７Ｃ、６７Ｒの感度特
性を示す図である。

【図１６】ｉＣ＞ＳＬ１、ｉＬ＝ｉＲ＜ＳＬ１、且つ、
ｉＣ＞＞ｉＬ＝ｉＲの場合の特性図である。

【図１７】ロボット８０の外観図及び受光ユニット８２
の水平旋回運動の模式図である。

【図１８】ロボット８０の内部システム構成図及び受光
ユニット８１の旋回動作中における受光センサ８２の出
力信号（Ｐｄ）の強度ｉの変化特性図である。

【図１９】粗サーチの概念図及び密サーチの概念図であ
る。

【図２０】制御プログラムの要部（特に「駆動制御処
理」）のフローチャートである。

【図２１】スキャン処理のサブルーチンフローである。

【図２２】配列テーブル９２の概念図である。

【図２３】前進／旋回処理のサブルーチンフローであ
る。

【図２４】従来技術におけるロボット３の走行制御例を
示す図である。

【符号の説明】

１０ 光線発射装置 １１ ビーム光線 １２ 操作対象物（操作対象） １４ ロボット １４ａ（Ａ） ロボット １４ａ（Ｂ） ロボット １８ 二次元画像センサ ２０ 制御部（特定手段、生成手段、判別手段、発生
手段） ２９ ＣＣＤ画像（出力画像） ３０ スポット画像 ３３ 光線発射装置 ４５ ビーム光線 ５１ ロボット ６０ ロボット ６２ 受光ユニット（検知手段） ６７Ｒ 受光センサ ６７Ｃ 受光センサ ６７Ｌ 受光センサ ７０ 制御部（判定手段、移動制御手段） ８０ ロボット ８２ 受光センサ ８６ 反射光（輝点） ９０ 制御部（探索手段、判定手段、移動制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯塚 宣男 東京都羽村市栄町３丁目２番１号 カシオ 計算機株式会社羽村技術センター内 Ｆターム(参考） 3C007 CS08 JU14 KS03 KS13 KT04 KX02 LS02 LS06 LS15 LV04 WA16 5H303 AA10 BB02 BB14 CC02 DD01 EE01 EE03 EE07 FF11 GG12 HH01 KK01 LL03 QQ09

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作対象を含む画像を二次元画像センサ
   で撮像し、 該二次元画像センサの出力画像における前記操作対象の
   位置に対応する位置情報を特定し、 該特定された位置情報に基づいて、ロボットに対する前
   記操作対象の教示を行なうことを特徴とする、ロボット
   に対する操作対象の教示方法。
2. 【請求項２】 光線発射装置から発射されたビーム光線
   が照射された操作対象を含む画像を撮像する二次元画像
   センサと、 前記二次元画像センサの出力画像における前記操作対象
   の位置に対応する位置情報を特定する特定手段と、 前記特定手段によって特定された位置情報に基づいて、
   ロボットに対する前記操作対象の教示情報を生成する生
   成手段と、 を備えたことを特徴とする、ロボットに対する操作対象
   の教示装置。
3. 【請求項３】 前記ビーム光線が照射された操作対象画
   像の変調状態を判別する判別手段と、 前記判別手段の判別結果に基づいて、前記ロボットに対
   する教示内容としてのコマンド信号を発生する発生手段
   とを備えたことを特徴とする、請求項２記載の、ロボッ
   トに対する操作対象の教示装置。
4. 【請求項４】 走路上の輝点を認識し、該輝点の動きに
   追従して移動するロボットにおいて、 複数の受光センサと、 これら複数の受光センサの各々で前記輝点を検知する検
   知手段と、 この検知手段による結果より前記輝点の方向を判定する
   判定手段と、 この判定手段によって判定した方向を移動方向として制
   御する移動制御手段とを備えることを特徴とするロボッ
   ト。
5. 【請求項５】 走路上の輝点を認識し、該輝点の動きに
   追従して移動するロボットにおいて、 移動方向にスキャン可能な受光センサと、 この受光センサで前記輝点の存在する位置を探索する探
   索手段と、 この探索手段による結果、前記輝点の存在する方向を判
   定する判定手段と、 この判定手段によって判定した方向を移動方向として制
   御する移動制御手段とを備えることを特徴とするロボッ
   ト。
6. 【請求項６】 前記輝点は、オペレータが操作する光線
   発射装置からのビーム照射によって形成されたものであ
   ることを特徴とする請求項４または請求項５いずれかに
   記載のロボット。
7. 【請求項７】 前記輝点は、固定構造物に取り付けら
   れ、自在な方向にビームを照射可能な光線発射装置から
   のビーム照射によって形成されたものであることを特徴
   とする請求項４または請求項５いずれかに記載のロボッ
   ト。