JP2002268746A - 移動式ロボット装置、移動式ロボット装置の自己充電方法、及び制御プログラムを提供する媒体 - Google Patents

移動式ロボット装置、移動式ロボット装置の自己充電方法、及び制御プログラムを提供する媒体

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JP2002268746A
JP2002268746A JP2001068530A JP2001068530A JP2002268746A JP 2002268746 A JP2002268746 A JP 2002268746A JP 2001068530 A JP2001068530 A JP 2001068530A JP 2001068530 A JP2001068530 A JP 2001068530A JP 2002268746 A JP2002268746 A JP 2002268746A
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JP
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charging
outlet
mobile robot
plug
robot device
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JP2001068530A
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Hiroshi Kyogoku
浩 京極
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Canon Inc
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Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボット本体が持つ機能を活用して容易に且
つ安価に自己充電を行うことができる移動式ロボット装
置の自己充電方法等を提供する。 【解決手段】 充電式バッテリ手段に電力補給するため
に外部のコンセント部と接続するプラグ手段と、外界を
撮像するカメラ手段と、前記カメラ手段による撮像画像
を画像処理する画像処理手段と、前記充電式バッテリ手
段の蓄電状態を常時モニタするモニタ手段とを備える。
さらに、前記充電式バッテリ手段の蓄電状態のモニタ結
果に基づいて充電が必要と判断した場合に、所定の記憶
した充電場所に移動し、前記カメラ手段から入力された
撮影画像を画像処理した画像データと予め記憶された所
定の比較用画像データと比較して前記充電場所にある前
記コンセント部の位置を特定する。そして、位置特定結
果に基づいて、前記プラグ手段を前記コンセント部に接
続させて充電行為を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、充電式バッテリを
搭載した移動式ロボット装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＦＡ（ファクトリ・オートメーシ
ョン）化に伴い、移動式ロボット装置が使用されること
が多くなってきている。また、家庭内においても趣味や
娯楽のために使われるエンタテイメントロボットも出現
している。
【０００３】この種のエンタテイメントロボットは、画
像センサ、音声センサ、障害物検出センサ及び触覚セン
サ等に加えて、各種信号処理回路やマイクロプロセッサ
を備え、所定の制御プログラムに基づいてある程度自律
的に行動する移動手段を備えている。
【０００４】これらの移動式ロボット装置は、移動に際
して無線通信で制御される場合もあるが、画像センサや
赤外線や超音波などの非接触センサ等からの情報を基に
障害物を避けたり、所定のマークに沿って移動したりし
て自律的に移動することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の移動式ロボット装置においては、通常、前記各種セ
ンサや制御回路や自律走行の動力源として充電式バッテ
リを搭載しており、この充電式バッテリを周期的に充電
する必要がある。
【０００６】上記充電式バッテリは、低コスト化や軽量
化の必要上、小容量のバッテリが採用されることが多
く、動作時間が長引くとその充電の頻度は益々増えるば
かりか、肝心なときにバッテリが切れてしまうことも有
り得る。
【０００７】そこで、移動可能なロボットであるので自
らが充電の必要性を判断して自ら充電行為を行うことに
より、上記問題の解決を図る提案がなされている。例え
ば特開平５−６１５４５号公報や特開平７−６９４４１
号公報等の提案では、何れも掃除ロボットに関し、移動
の他に行動目的である清掃行為のため、吸引に多大の電
力を消費する必要上提案されたものである。しかし、両
者共に専用の充電ステイションを要し、且つ無線や光信
号等のシグナルを発しこれらを受信して誘導、接続行為
を行う大掛かりで高価なシステムとなっていた。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ロボット本体が持つ機能を活用して容易に且つ安価
に自己充電を行うことができる移動式ロボット装置の自
己充電方法等を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明に係る移動式ロボット装置で
は、動力源としての充電式バッテリ手段と、前記充電式
バッテリ手段に電力補給するために外部のコンセント部
と接続するプラグ手段と、外界を撮像するカメラ手段
と、当該移動式ロボット装置の移動に必要な移動手段
と、前記カメラ手段による撮像画像を画像処理する画像
処理手段と、前記充電式バッテリ手段の蓄電状態を常時
モニタするモニタ手段と、これら各手段を統合制御する
コントローラとを備えた移動式ロボット装置において、
前記コントローラは、前記充電式バッテリ手段の蓄電状
態のモニタ結果に基づいて充電が必要と判断した場合
に、前記移動手段を制御して所定の記憶した充電場所に
移動する移動制御手段と、前記カメラ手段から入力され
た撮影画像を画像処理した画像データと予め記憶された
所定の比較用画像データと比較して前記充電場所にある
前記コンセント部の位置を特定する位置特定手段と、前
記位置特定手段の位置特定結果に基づいて、前記プラグ
手段を前記コンセント部に接続させて充電行為を行う充
電実行手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明に係る移動式ロボット
装置では、請求項１記載の移動式ロボット装置におい
て、前記コンセント部は、既設の交流電力供給用の通常
コンセントであり、前記プラグ手段は前記コンセント部
に適合するプラグであることを特徴とする。
【００１１】請求項３記載の発明に係る移動式ロボット
装置では、請求項１記載の移動式ロボット装置におい
て、前記コンセント部は、前記通常コンセントに差し込
まれる専用アダプタに設けられた専用コンセントであ
り、前記プラグ手段は、前記専用コンセントに適合した
専用プラグであることを特徴とする。
【００１２】請求項４記載の発明に係る移動式ロボット
装置では、請求項３記載の移動式ロボット装置におい
て、前記専用アダプタは、交流から直流への変換機能を
有したアダプタであることを特徴とする。
【００１３】請求項５記載の発明に係る移動式ロボット
装置では、請求項１乃至請求項４記載の移動式ロボット
装置において、前記プラグ手段の上下位置を調節する手
段を備えたことを特徴とする。
【００１４】請求項６記載の発明に係る移動式ロボット
装置では、請求項１乃至請求項５記載の移動式ロボット
装置において、前記プラグ手段は、少なくとも一方向以
上の自由度を有することを特徴とする。
【００１５】請求項７記載の発明に係る移動式ロボット
装置では、請求項１乃至請求項６記載の移動式ロボット
装置において、前記プラグ手段は、当該移動式ロボット
装置における複数の自由度を有する部分の一部であるこ
とを特徴とする。
【００１６】請求項８記載の発明に係る移動式ロボット
装置では、請求項１乃至請求項７記載の移動式ロボット
装置において、前記コンセント部は、位置識別用の第１
のマーカーが設けられたコンセントであることを特徴と
する。
【００１７】請求項９記載の発明に係る移動式ロボット
装置では、請求項１乃至請求項８記載の移動式ロボット
装置において、前記プラグ手段に、前記位置識別用の第
１のマーカーに呼応する第２のマーカーを設け、前記位
置特定手段は、前記カメラ手段で前記第１と第２のマー
カーを撮像して画像情報を分析し、該第１と第２のマー
カーの相互位置により前記プラグ手段と前記コンセント
部の位置関係を判断することを特徴とする。
【００１８】請求項１０記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置では、請求項１乃至請求項９記載の移動式ロボッ
ト装置において、前記充電場所は前回に充電行為を行っ
た場所であり、前記コントローラは、前記コンセント部
に接続して前記充電式バッテリ手段を充電した後に該コ
ンセント部を前記カメラ手段によって撮像し、前記所定
の比較用画像データとして記憶する手段を備えたことを
特徴とする。
【００１９】請求項１１記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置では、請求項１乃至請求項１０記載の移動式ロボ
ット装置において、前記充電場所で一旦、充電行為が行
われたときは、新たな原点としてその位置座標を記憶す
る手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】請求項１２記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、動力源としての充電式バッ
テリ手段と、前記充電式バッテリ手段に電力補給するた
めに外部のコンセント部と接続するプラグ手段と、外界
を撮像するカメラ手段と、該移動式ロボット装置の移動
に必要な移動手段と、前記カメラ手段による撮像画像を
画像処理する画像処理手段と、前記充電式バッテリ手段
の蓄電状態を常時モニタするモニタ手段とを実行した移
動式ロボット装置において、前記充電式バッテリ手段の
蓄電状態のモニタ結果に基づいて充電が必要と判断した
場合に、前記移動手段を制御して所定の記憶した充電場
所に移動する移動制御行程と、前記カメラ手段から入力
された撮影画像を画像処理した画像データと予め記憶さ
れた所定の比較用画像データと比較して前記充電場所に
ある前記コンセント部の位置を特定する位置特定行程
と、前記位置特定行程の位置特定結果に基づいて、前記
プラグ手段を前記コンセント部に接続させて充電行為を
行う充電実行行程とを実行したことを特徴とする。
【００２１】請求項１３記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１２記載の移動式ロ
ボット装置の自己充電方法において、前記コンセント部
は、既設の交流電力供給用の通常コンセントであり、前
記プラグ手段は前記コンセント部に適合するプラグであ
ることを特徴とする。
【００２２】請求項１４記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１２記載の移動式ロ
ボット装置の自己充電方法において、前記コンセント部
は、前記通常コンセントに差し込まれる専用アダプタに
設けられた専用コンセントであり、前記プラグ手段は、
前記専用コンセントに適合した専用プラグであることを
特徴とする。
【００２３】請求項１５記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１４記載の移動式ロ
ボット装置の自己充電方法において、前記専用アダプタ
は、交流から直流への変換機能を有したアダプタである
ことを特徴とする。
【００２４】請求項１６記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１２乃至請求項１５
記載の移動式ロボット装置の自己充電方法において、前
記プラグ手段の上下位置を調節することを特徴とする。
【００２５】請求項１７記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１２乃至請求項１６
記載の移動式ロボット装置の自己充電方法において、前
記プラグ手段は、少なくとも一方向以上の自由度を有す
ることを特徴とする。
【００２６】請求項１８記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１２乃至請求項１７
記載の移動式ロボット装置の自己充電方法において、前
記プラグ手段は、当該移動式ロボット装置における複数
の自由度を有する部分の一部であることを特徴とする。
【００２７】請求項１９記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１２乃至請求項１８
記載の移動式ロボット装置の自己充電方法において、前
記コンセント部は、位置識別用の第１のマーカーが設け
られたコンセントであることを特徴とする。
【００２８】請求項２０記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１２乃至請求項１９
記載の移動式ロボット装置の自己充電方法において、前
記プラグ手段に、前記位置識別用の第１のマーカーに呼
応する第２のマーカーを設けておき、前記位置特定行程
は、前記カメラ手段で前記第１と第２のマーカーを撮像
して画像情報を分析し、該第１と第２のマーカーの相互
位置により前記プラグ手段と前記コンセント部の位置関
係を判断することを特徴とする。
【００２９】請求項２１記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１２乃至請求項２０
記載の移動式ロボット装置の自己充電方法において、前
記充電場所は前回に充電行為を行った場所であり、前記
コンセント部に接続して前記充電式バッテリ手段を充電
した後に該コンセント部を前記カメラ手段によって撮像
し、前記所定の比較用画像データとして記憶することを
特徴とする。
【００３０】請求項２２記載の発明に係る移動式ロボッ
ト装置の自己充電方法では、請求項１２乃至請求項２１
記載の移動式ロボット装置の自己充電方法において、前
記充電場所で一旦、充電行為が行われたときは、新たな
原点としてその位置座標を記憶することを特徴とする。
【００３１】請求項２３記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、動力源としての充電式バッテリ
手段と、前記充電式バッテリ手段に電力補給するために
外部のコンセント部と接続するプラグ手段と、外界を撮
像するカメラ手段と、該移動式ロボット装置の移動に必
要な移動手段と、前記カメラ手段による撮像画像を画像
処理する画像処理手段と、前記充電式バッテリ手段の蓄
電状態を常時モニタするモニタ手段とを実行した移動式
ロボット装置の制御方法を実行するための制御プログラ
ムを提供する媒体であって、前記制御プログラムは、前
記充電式バッテリ手段の蓄電状態のモニタ結果に基づい
て充電が必要と判断した場合に、前記移動手段を制御し
て所定の記憶した充電場所に移動する移動制御ステップ
と、前記カメラ手段から入力された撮影画像を画像処理
した画像データと予め記憶された所定の比較用画像デー
タと比較して前記充電場所にある前記コンセント部の位
置を特定する位置特定ステップと、前記位置特定ステッ
プの位置特定結果に基づいて、前記プラグ手段を前記コ
ンセント部に接続させて充電行為を行う充電実行ステッ
プとを備えたことを特徴とする。
【００３２】請求項２４記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２３記載の制御プログラ
ムを提供する媒体において、前記コンセント部は、既設
の交流電力供給用の通常コンセントであり、前記プラグ
手段は前記コンセント部に適合するプラグであることを
特徴とする。
【００３３】請求項２５記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２３記載の制御プログラ
ムを提供する媒体において、前記コンセント部は、前記
通常コンセントに差し込まれる専用アダプタに設けられ
た専用コンセントであり、前記プラグ手段は、前記専用
コンセントに適合した専用プラグであることを特徴とす
る。
【００３４】請求項２６記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２５記載の制御プログラ
ムを提供する媒体において、前記専用アダプタは、交流
から直流への変換機能を有したアダプタであることを特
徴とする。
【００３５】請求項２７記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２３乃至請求項２６記載
の制御プログラムを提供する媒体において、前記プラグ
手段の上下位置を調節するステップを備えたことを特徴
とする。
【００３６】請求項２８記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２３乃至請求項２７記載
の制御プログラムを提供する媒体において、前記プラグ
手段は、少なくとも一方向以上の自由度を有することを
特徴とする。
【００３７】請求項２９記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２３乃至請求項２８記載
の制御プログラムを提供する媒体において、前記プラグ
手段は、当該移動式ロボット装置における複数の自由度
を有する部分の一部であることを特徴とする。
【００３８】請求項３０記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２３乃至請求項２９記載
の制御プログラムを提供する媒体において、前記コンセ
ント部は、位置識別用の第１のマーカーが設けられたコ
ンセントであることを特徴とする。
【００３９】請求項３１記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２３乃至請求項３０記載
の制御プログラムを提供する媒体において、前記プラグ
手段に、前記位置識別用の第１のマーカーに呼応する第
２のマーカーを設けておき、前記位置特定ステップは、
前記カメラ手段で前記第１と第２のマーカーを撮像して
画像情報を分析し、該第１と第２のマーカーの相互位置
により前記プラグ手段と前記コンセント部の位置関係を
判断することを特徴とする。
【００４０】請求項３２記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２３乃至請求項３１記載
の制御プログラムを提供する媒体において、前記充電場
所は前回に充電行為を行った場所であり、前記コンセン
ト部に接続して前記充電式バッテリ手段を充電した後に
該コンセント部を前記カメラ手段によって撮像し、前記
所定の比較用画像データとして記憶するステップを備え
たことを特徴とする。
【００４１】請求項３３記載の発明に係る制御プログラ
ムを提供する媒体では、請求項２３乃至請求項３２記載
の制御プログラムを提供する媒体において、前記充電場
所で一旦、充電行為が行われたときは、新たな原点とし
てその位置座標を記憶することを特徴とする。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００４３】［第１実施形態］図１は、本発明の第１実
施形態に係る移動式ロボット装置の電気的回路構成を示
すブロック図である。また、図２（ａ），（ｂ）は、本
実施形態に係る移動式ロボット装置の充電行為に使用さ
れる各部材を示す図であり、同図（ａ）はその側面図、
及び同図（ｂ）はその上面図である。
【００４４】図１に示す電気的回路構成が組み込まれた
ロボット本体１は、コントローラ７によって全体の動き
が制御され、カメラ部８で撮像された画像に対して所定
の画像処理を画像処理部９で施し、画像データとしてコ
ントローラ７に入力する。また、マイク１０で捕らえら
れた音声信号に対して所定の音声処理を音声処理部１１
によって施し、音声データとしてコントローラ７に送出
する。
【００４５】音声処理部１１は、コントローラ７によっ
てデータメモリ１２等から読み出された再生データに対
して所定の音声処理を施し、再生音声としてスピーカ１
３から出力される。さらに、外部インターフェイス部
（Ｉ／Ｆ部）１４は、コントローラ７の指令に基づい
て、パソコンなどの外部機器に対してアンテナ６を介し
て無線などを使用してワイヤレスで交信する。
【００４６】走行制御部１５は、車輪２の前後進及び方
向をコントローラの指示通りに動かす。さらにロボット
は赤外線や超音波などの各種リモートセンサ群１６を備
え、画像や音声データの他に障害物の検出や落差の検出
等を行う。
【００４７】なお、かかるロボット本体１は、通常自律
的に行動する様にプログラムされてはいるがパソコンな
ど外部の機器からのワイヤレス指令でユーザの所望の動
作を実行することもできる。
【００４８】また、ロボット本体１は、ワイヤレスで自
律的に行動するために充電式バッテリ部１７を備え、行
動のため車輪２を動かす動力源と共に前記コントローラ
７や各種センサ群や色々な自由度を実現する駆動手段な
どの電気部品への動力源になっている。そして、この充
電式バッテリ部１７の蓄電状態を常時監視する電位検出
部１８を備え、該電位検出部１８によって充電式バッテ
リ部１７の電圧レベルをＡ／Ｄ変換してコントローラ７
へ送出している。図中の１９は、外部から供給された交
流電力を直流に変換してバッテリ部１７を充電するチャ
ージャー部である。
【００４９】次に、上記したロボット装置の充電行為の
順序について図３等を参照しつつ説明する。
【００５０】なお、図３（ａ），（ｂ）は、第１実施形
態に係る充電用のプラグ及びコンセントの外観図であ
り、同図（ａ）は家庭用コンセントの正面図、同図
（ｂ）は、移動式ロボット装置のプラグの上面図であ
る。
【００５１】コントローラ７は、充電式バッテリ部１７
の電圧レベル（つまり充電レベル値）を予め設定された
基準値と比較する。ロボット本体１の電力は主として手
足を動かす電動機などの駆動源で消費され、行動手段を
効率の高い車輪２などに頼ったとしても電力消費の状況
はあまり変わりない。
【００５２】充電レベルが下がり充電が必要と判断され
た場合、記憶した前回の充電場所へ戻る。しかしなが
ら、ロボット本体１は、原点となる充電場所からジャイ
ロにより方向や、移動手段への駆動パルス数等により移
動距離などを求め、これを基に行動地図を作りながら移
動するため、基準となる原点は、誤差などの重なりや滑
り等の影響で段々と累積誤差が積み重なり不正確になっ
てくる。
【００５３】したがって、おおよその位置に接近したな
らば、前回の充電終了後に記憶した充電地点の映像やコ
ンセント４の形状に合致あるいは近似する映像はないか
の探索を行う。コンセント４は、通常壁面下部などに設
置されている交流用コンセントであり、この探索は、壁
面２４の下部を重点的に行う。
【００５４】そして、記憶された家庭用コンセント４の
画像と一致する画像を見つけたならば、正面から接近し
て伸縮可能なプラグ部５をロボット本体１内部より突出
させて、プラグ部５先端の接続端子５ａ（図３（ｂ）参
照）と当該家庭用コンセント４の挿入部４ａ（図３
（ａ）参照）との位置関係を合致させた後、さらにプラ
グ部５を突出させて接続し、自己充電行為を開始する。
【００５５】しかしながら、周囲が暗くてカメラ部８か
らの映像では識別し難い場合や識別し難い形状のコンセ
ントも存在し得る。このような場合に備えて、目的とす
る充電場所である家庭用コンセント４には、図３（ａ）
に示すような例えば菱形の識別マーカー２０ｂを貼って
おく。この識別マーカー２０ｂはカメラ部８で撮像さ
れ、画像処理部９で各種フィルタ処理を施されて認識さ
れる。そのため、日常あまり見られない認識し易い色や
形状が望ましい。
【００５６】ロボット本体１は、所定の場所に近づくと
壁面２４などの下部にある識別マーカー２０ｂをカメラ
部８や本体を移動させながら探査する。類似したマーカ
ーを認識すると、そのマーカーの正面に移動して所定の
マーカーであるかどうかを判断する。
【００５７】そして、所定のマーカーであると判断され
た場合には、プラグ部５をロボット本体１内部より外部
に出す。このプラグ部５の上部には、図３（ｂ）に示す
ような例えば三角形の識別マーカー２０ａが貼られい
る。さらに、カメラ部８は上下左右に首振り動作可能
で、図２の点線部８ａのように下方へ仰角を変化させ
て、両マーカー２０ａと２０ｂの先端頂点同士が正確に
向かい合うように接近する。
【００５８】そして、双方のマーカー２０ａと２０ｂの
頂点同士が合致した後、さらにプラグ部５を前進させ
て、プラグ先端５ａを家庭用コンセント４の挿入部４ａ
に差し込む。
【００５９】かかる移動式ロボット装置の充電行為の手
順について、図４のフローチャートを用いてさらに説明
する。
【００６０】まず、ロボット本体１が最後に人手により
充電された場所を記憶し、移動する際はジャイロや速度
センサなどで移動距離や相互の位置関係を常時マッピン
グし学習記憶しておく。
【００６１】そして、蓄電レベルが下がり充電すること
を決定すると（ステップＳ１１）、前回充電した場所
（行動原点）に戻って充電するために、記憶された行動
原点に移動を開始する（ステップＳ１２）。行動原点に
近づくと記憶した映像やコンセント形状や識別マーカー
を探し始める（ステップＳ１３）。合致する形状や識別
マーカー２０ｂを発見すると、該対象物を正確に正面に
見える位置に接近する（ステップＳ１４）。
【００６２】さらに、プラグ部５の先端差込形状又は識
別マーカー２０ａを基準にして、プラグ部５を突出させ
て接続作業を行う（ステップＳ１５）。そして、充電作
業を開始し（ステップＳ１６）、その充電終了後、ロボ
ット本体１を少し後退させ（ステップＳ１７）、家庭用
コンセント４の形状やその周辺の画像データをキャッチ
して記憶する（ステップＳ１８）。以上の順で充電行為
が遂行される。
【００６３】以上のように、ロボット本体１は、前回充
電した場所に戻って充電する。移動する際は移動距離や
相互の位置関係を常時マッピングする。しかし、移動を
繰り返すと誤差が累積し正確な場所に戻るのは困難にな
るという問題について、本実施形態では、従来のように
無線や光信号等のシグナルを発して補助してもらうとい
った高コストの方法でなく、ロボット本体１の既設のカ
メラ部８を利用し、このカメラ部８からの映像を画像処
理してデータとして記憶し、その充電場所や充電コンセ
ントデータに合致又は近似した場所を発見すれば、第１
ステップとしては大まかな場所に戻ることができる。そ
して、この撮像能力を活かして専用のマーカーを識別し
てプラグとコンセントの接続調整作業を行えば簡単に自
己充電作業が達成されるのである。
【００６４】このように、本実施形態では、移動式ロボ
ット装置の自己充電行為に通常設置されている交流用コ
ンセントを使用し、且つ識別の補助となる専用のマーカ
ーを貼るだけで、大規模な専用の充電ステイションを必
要とせず安価な自己充電行為が可能となる。
【００６５】なお、コンセントの位置する高さが一定で
ない難点があるが、これは、プラグ部５を上下方向にも
移動可能にすることで解決可能であり、また、図５で示
すようにの指部２３を点線部２３ａのように退避位置に
動かすとプラグ部５が突出するように、プラグ部５がロ
ボット本体１の手の一部に配された構造にすることでも
解決可能である。
【００６６】また、壁面下部にある交流用コンセントは
識別マーク２０ｂを貼り付けてあってもカメラ部８が上
から見下ろす位置のため、左右の位置は比較的正確に認
識可能であるのに対して上下方向は不正確になる。これ
は、カメラ部８が水平位置にあれば問題はないがそうは
いかないので、プラグ部５を前もって人手で同じ高さに
調整可能にしておくことで容易に解決できる。
【００６７】［第２実施形態］上記第１実施形態におい
ては、コンセント挿入部４ａが細いので、プラグの挿入
が困難であり、また、通常の家庭用コンセントは交流電
源であるため、直流への変換部（チャージャー部１９）
をロボット本体１が内蔵しなくてはならない難点があ
る。これを解消するための手段を本第２実施形態では実
現する。
【００６８】図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施
形態に係る移動式ロボット装置の充電行為に使用される
各部材を示す図であり、同図（ａ）はその側面図、及び
同図（ｂ）はその上面図である。図７（ａ），（ｂ）
は、図６に示した専用アダプタ３０の外観図であり、同
図（ａ）はその側面図、同図（ｂ）は正面図である。
【００６９】本実施形態の特徴は、図６（ａ），（ｂ）
示すように、通常の家庭用コンセントに図７に示すよう
な、交直変換機能を備えた専用アダプタ３０を差し込
み、これを、ロボット本体１の充電に供する充電用コン
セント部としたものである。なお、本実施形態のロボッ
ト本体１の電気回路構成は、図１の構成において、チャ
ージャー部１９が省略された構成となる。
【００７０】専用アダプタ３０は、家庭用コンセント４
に差し込む通常形状のプラグ５ａを有し、その背面側に
は、専用の接続端子２２ｂを新たに設けた専用コンセン
ト２２が形成されている。この専用コンセント２２は、
断面半円形のガイド部２２ａが形成され単一の筒状凹部
２２ｂの両側に電極を配した構造となっている。したが
って、ロボット本体１側のプラグ５ｂは、前記専用コン
セント２２に対応した形状を有している。
【００７１】このような構成を採ることにより、プラ
グの挿入が容易となる、ロボット本体１は交直変換機
能を搭載する必要がなくなり軽量化することができる。
【００７２】また、図７（ａ），（ｂ）に示すように、
識別マーカー２０ｃを専用アダプタ３０上部に貼付する
ことにより、図６（ａ）に示すように、上方のカメラ部
８からマーカー２０ｃの大きさを比較することで上下関
係も判断可能になるので、より容易に且つ的確にプラグ
挿入することが可能になる。
【００７３】なお、上述した図４のフローチャートに従
ったプログラムをプログラムメモリ部５０に格納し動作
することにより、上述の制御方法を実現させることが可
能となる。
【００７４】本発明は、上述した実施形態の装置に限定
されず、複数の機器から構成されるシステムに適用して
も、１つの機器から成る装置に適用してもよい。前述し
た実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム
コードを記憶した記憶媒体をシステムあるいは装置に供
給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又は
ＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコ
ードを読み出し実行することによっても、完成されるこ
とは言うまでもない。
【００７５】この場合、記憶媒体から読み出されたプロ
グラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現する
ことになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体
は本発明を構成することになる。プログラムコードを供
給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー
（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、
光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テー
プ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭを用いることがで
きる。また、コンピュータが読み出したプログラムコー
ドを実行することにより、前述した実施形態の機能が実
現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に
基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際
の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述し
た実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言
うまでもない。
【００７６】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書き込まれた後、次のプログラムコードの指
示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニット
に備わるＣＰＵなどが処理を行って実際の処理の一部又
は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機
能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、移動式ロボット装置の自己充電行為に、例えば通常
設置されている交流用コンセントを使用することができ
るので、大規模な専用の充電ステイションを必要とせず
安価な自己充電行為が可能となる。
【００７８】さらに、位置識別の補助となる専用のマー
カーである第１と第２のマーカーをロボット装置側のプ
ラグ手段と外部のコンセント部にそれぞれ設けて、ロボ
ット装置に既設のカメラ手段の撮像能力を活かし前記マ
ーカーを識別してプラグ手段とコンセント部の接続調整
作業を行うことができ、簡単且つ的確に自己充電作業を
達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る移動式ロボット装
置の電気的回路構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る移動式ロボット装置の充電
行為に使用される各部材を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る充電用のプラグ及びコンセ
ントの外観図である。
【図４】移動式ロボット装置の充電行為の手順を示すフ
ローチャートである。
【図５】第１実施形態の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る移動式ロボット装
置の充電行為に使用される各部材を示す図である。
【図７】図６に示した専用アダプタ３０の外観図であ
る。
【符号の説明】
１ 移動式ロボット本体 ２ 車輪 ４ 交流コンセント ４ａ 挿入部 ５ 伸縮可能なプラグ部 ６ アンテナ ７ コントローラ ８ カメラ部 ９ 画像処理部 １０ マイク １１ 音声処理部 １２ データメモリ部 １３ スピーカ １４ Ｉ／Ｆ部 １５ 走行制御部 １６ 各種センサ群 １７ 充電式バッテリ部 １８ 蓄電レベル検出部 １９ チャージャー部 ２０ａ，２０ｂ，２１ マーカー ２２ 専用コンセント ２２ａ ガイド部 ２２ｂ 接続端子部 ２３ 指部 ２４ 壁面 ３０ 専用アダプタ ５０ プログラムメモリ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０１ Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０１Ｂ 7/02 7/02 Ｂ Ｆターム(参考） 3C007 CS08 CY02 KS12 KS16 KS27 KS36 KS37 KS39 KT02 KT11 KV18 LT17 LV12 MS07 MS15 MT06 WA16 WA28 WC07 5B057 AA05 BA02 DA12 DB02 DC08 DC09 DC33 5G003 AA01 BA01 FA03 FA08 GC05 5H030 AA00 AS00 BB09 DD20 DD21 FF41 FF51 5H301 BB14 FF15 GG03 GG10 GG11 GG17 QQ04

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動力源としての充電式バッテリ手段と、
    前記充電式バッテリ手段に電力補給するために外部のコ
    ンセント部と接続するプラグ手段と、外界を撮像するカ
    メラ手段と、当該移動式ロボット装置の移動に必要な移
    動手段と、前記カメラ手段による撮像画像を画像処理す
    る画像処理手段と、前記充電式バッテリ手段の蓄電状態
    を常時モニタするモニタ手段と、これら各手段を統合制
    御するコントローラとを備えた移動式ロボット装置にお
    いて、 前記コントローラは、 前記充電式バッテリ手段の蓄電状態のモニタ結果に基づ
    いて充電が必要と判断した場合に、前記移動手段を制御
    して所定の記憶した充電場所に移動する移動制御手段
    と、 前記カメラ手段から入力された撮影画像を画像処理した
    画像データと予め記憶された所定の比較用画像データと
    比較して前記充電場所にある前記コンセント部の位置を
    特定する位置特定手段と、 前記位置特定手段の位置特定結果に基づいて、前記プラ
    グ手段を前記コンセント部に接続させて充電行為を行う
    充電実行手段とを備えたことを特徴とする移動式ロボッ
    ト装置。
  2. 【請求項２】 前記コンセント部は、既設の交流電力供
    給用の通常コンセントであり、前記プラグ手段は前記コ
    ンセント部に適合するプラグであることを特徴とする請
    求項１記載の移動式ロボット装置。
  3. 【請求項３】 前記コンセント部は、前記通常コンセン
    トに差し込まれる専用アダプタに設けられた専用コンセ
    ントであり、前記プラグ手段は、前記専用コンセントに
    適合した専用プラグであることを特徴とする請求項１記
    載の移動式ロボット装置。
  4. 【請求項４】 前記専用アダプタは、交流から直流への
    変換機能を有したアダプタであることを特徴とする請求
    項３記載の移動式ロボット装置。
  5. 【請求項５】 前記プラグ手段の上下位置を調節する手
    段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載
    の移動式ロボット装置。
  6. 【請求項６】 前記プラグ手段は、少なくとも一方向以
    上の自由度を有することを特徴とする請求項１乃至請求
    項５記載の移動式ロボット装置。
  7. 【請求項７】 前記プラグ手段は、当該移動式ロボット
    装置における複数の自由度を有する部分の一部であるこ
    とを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の移動式ロボ
    ット装置。
  8. 【請求項８】 前記コンセント部は、位置識別用の第１
    のマーカーが設けられたコンセントであることを特徴と
    する請求項１乃至請求項７記載の移動式ロボット装置。
  9. 【請求項９】 前記プラグ手段に、前記位置識別用の第
    １のマーカーに呼応する第２のマーカーを設け、 前記位置特定手段は、前記カメラ手段で前記第１と第２
    のマーカーを撮像して画像情報を分析し、該第１と第２
    のマーカーの相互位置により前記プラグ手段と前記コン
    セント部の位置関係を判断することを特徴とする請求項
    １乃至請求項８記載の移動式ロボット装置。
  10. 【請求項１０】 前記充電場所は前回に充電行為を行っ
    た場所であり、 前記コントローラは、前記コンセント部に接続して前記
    充電式バッテリ手段を充電した後に該コンセント部を前
    記カメラ手段によって撮像し、前記所定の比較用画像デ
    ータとして記憶する手段を備えたことを特徴とする請求
    項１乃至請求項９記載の移動式ロボット装置。
  11. 【請求項１１】 前記充電場所で一旦、充電行為が行わ
    れたときは、新たな原点としてその位置座標を記憶する
    手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０
    記載の移動式ロボット装置。
  12. 【請求項１２】 動力源としての充電式バッテリ手段
    と、前記充電式バッテリ手段に電力補給するために外部
    のコンセント部と接続するプラグ手段と、外界を撮像す
    るカメラ手段と、該移動式ロボット装置の移動に必要な
    移動手段と、前記カメラ手段による撮像画像を画像処理
    する画像処理手段と、前記充電式バッテリ手段の蓄電状
    態を常時モニタするモニタ手段とを実行した移動式ロボ
    ット装置において、 前記充電式バッテリ手段の蓄電状態のモニタ結果に基づ
    いて充電が必要と判断した場合に、前記移動手段を制御
    して所定の記憶した充電場所に移動する移動制御行程
    と、 前記カメラ手段から入力された撮影画像を画像処理した
    画像データと予め記憶された所定の比較用画像データと
    比較して前記充電場所にある前記コンセント部の位置を
    特定する位置特定行程と、 前記位置特定行程の位置特定結果に基づいて、前記プラ
    グ手段を前記コンセント部に接続させて充電行為を行う
    充電実行行程とを実行したことを特徴とする移動式ロボ
    ット装置の自己充電方法。
  13. 【請求項１３】 前記コンセント部は、既設の交流電力
    供給用の通常コンセントであり、前記プラグ手段は前記
    コンセント部に適合するプラグであることを特徴とする
    請求項１２記載の移動式ロボット装置の自己充電方法。
  14. 【請求項１４】 前記コンセント部は、前記通常コンセ
    ントに差し込まれる専用アダプタに設けられた専用コン
    セントであり、前記プラグ手段は、前記専用コンセント
    に適合した専用プラグであることを特徴とする請求項１
    ２記載の移動式ロボット装置の自己充電方法。
  15. 【請求項１５】 前記専用アダプタは、交流から直流へ
    の変換機能を有したアダプタであることを特徴とする請
    求項１４記載の移動式ロボット装置の自己充電方法。
  16. 【請求項１６】 前記プラグ手段の上下位置を調節する
    ことを特徴とする請求項１２乃至請求項１５記載の移動
    式ロボット装置の自己充電方法。
  17. 【請求項１７】 前記プラグ手段は、少なくとも一方向
    以上の自由度を有することを特徴とする請求項１２乃至
    請求項１６記載の移動式ロボット装置の自己充電方法。
  18. 【請求項１８】 前記プラグ手段は、当該移動式ロボッ
    ト装置における複数の自由度を有する部分の一部である
    ことを特徴とする請求項１２乃至請求項１７記載の移動
    式ロボット装置の自己充電方法。
  19. 【請求項１９】 前記コンセント部は、位置識別用の第
    １のマーカーが設けられたコンセントであることを特徴
    とする請求項１２乃至請求項１８記載の移動式ロボット
    装置の自己充電方法。
  20. 【請求項２０】 前記プラグ手段に、前記位置識別用の
    第１のマーカーに呼応する第２のマーカーを設けてお
    き、 前記位置特定行程は、前記カメラ手段で前記第１と第２
    のマーカーを撮像して画像情報を分析し、該第１と第２
    のマーカーの相互位置により前記プラグ手段と前記コン
    セント部の位置関係を判断することを特徴とする請求項
    １２乃至請求項１９記載の移動式ロボット装置の自己充
    電方法。
  21. 【請求項２１】 前記充電場所は前回に充電行為を行っ
    た場所であり、 前記コンセント部に接続して前記充電式バッテリ手段を
    充電した後に該コンセント部を前記カメラ手段によって
    撮像し、前記所定の比較用画像データとして記憶するこ
    とを特徴とする請求項１２乃至請求項２０記載の移動式
    ロボット装置の自己充電方法。
  22. 【請求項２２】 前記充電場所で一旦、充電行為が行わ
    れたときは、新たな原点としてその位置座標を記憶する
    ことを特徴とする請求項１２乃至請求項２１記載の移動
    式ロボット装置の自己充電方法。
  23. 【請求項２３】 動力源としての充電式バッテリ手段
    と、前記充電式バッテリ手段に電力補給するために外部
    のコンセント部と接続するプラグ手段と、外界を撮像す
    るカメラ手段と、該移動式ロボット装置の移動に必要な
    移動手段と、前記カメラ手段による撮像画像を画像処理
    する画像処理手段と、前記充電式バッテリ手段の蓄電状
    態を常時モニタするモニタ手段とを実行した移動式ロボ
    ット装置の制御方法を実行するための制御プログラムを
    提供する媒体であって、 前記制御プログラムは、 前記充電式バッテリ手段の蓄電状態のモニタ結果に基づ
    いて充電が必要と判断した場合に、前記移動手段を制御
    して所定の記憶した充電場所に移動する移動制御ステッ
    プと、 前記カメラ手段から入力された撮影画像を画像処理した
    画像データと予め記憶された所定の比較用画像データと
    比較して前記充電場所にある前記コンセント部の位置を
    特定する位置特定ステップと、 前記位置特定ステップの位置特定結果に基づいて、前記
    プラグ手段を前記コンセント部に接続させて充電行為を
    行う充電実行ステップとを備えたことを特徴とする制御
    プログラムを提供する媒体。
  24. 【請求項２４】 前記コンセント部は、既設の交流電力
    供給用の通常コンセントであり、前記プラグ手段は前記
    コンセント部に適合するプラグであることを特徴とする
    請求項２３記載の制御プログラムを提供する媒体。
  25. 【請求項２５】 前記コンセント部は、前記通常コンセ
    ントに差し込まれる専用アダプタに設けられた専用コン
    セントであり、前記プラグ手段は、前記専用コンセント
    に適合した専用プラグであることを特徴とする請求項２
    ３記載の制御プログラムを提供する媒体。
  26. 【請求項２６】 前記専用アダプタは、交流から直流へ
    の変換機能を有したアダプタであることを特徴とする請
    求項２５記載の制御プログラムを提供する媒体。
  27. 【請求項２７】 前記プラグ手段の上下位置を調節する
    ステップを備えたことを特徴とする請求項２３乃至請求
    項２６記載の制御プログラムを提供する媒体。
  28. 【請求項２８】 前記プラグ手段は、少なくとも一方向
    以上の自由度を有することを特徴とする請求項２３乃至
    請求項２７記載の制御プログラムを提供する媒体。
  29. 【請求項２９】 前記プラグ手段は、当該移動式ロボッ
    ト装置における複数の自由度を有する部分の一部である
    ことを特徴とする請求項２３乃至請求項２８記載の制御
    プログラムを提供する媒体。
  30. 【請求項３０】 前記コンセント部は、位置識別用の第
    １のマーカーが設けられたコンセントであることを特徴
    とする請求項２３乃至請求項２９記載の制御プログラム
    を提供する媒体。
  31. 【請求項３１】 前記プラグ手段に、前記位置識別用の
    第１のマーカーに呼応する第２のマーカーを設けてお
    き、 前記位置特定ステップは、前記カメラ手段で前記第１と
    第２のマーカーを撮像して画像情報を分析し、該第１と
    第２のマーカーの相互位置により前記プラグ手段と前記
    コンセント部の位置関係を判断することを特徴とする請
    求項２３乃至請求項３０記載の制御プログラムを提供す
    る媒体。
  32. 【請求項３２】 前記充電場所は前回に充電行為を行っ
    た場所であり、 前記コンセント部に接続して前記充電式バッテリ手段を
    充電した後に該コンセント部を前記カメラ手段によって
    撮像し、前記所定の比較用画像データとして記憶するス
    テップを備えたことを特徴とする請求項２３乃至請求項
    ３１記載の制御プログラムを提供する媒体。
  33. 【請求項３３】 前記充電場所で一旦、充電行為が行わ
    れたときは、新たな原点としてその位置座標を記憶する
    ことを特徴とする請求項２３乃至請求項３２記載の制御
    プログラムを提供する媒体。
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