JP2003001577A - 充電装置、ロボットシステム及び充電制御方法 - Google Patents
充電装置、ロボットシステム及び充電制御方法Info
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Abstract
律的に充電を実行させることを提案する。 【解決手段】ロボット装置2を認識する認識手段の認識
結果に基づいてロボット装置2と通信手段を介して無線
交信しながら、ロボット装置2を充電装置3の所定位置
に誘導し充電を実行することにより、ロボット装置2は
自律的に充電装置3の所定位置に移動して充電を行い
得、従ってロボット装置2の使い勝手を一段と向上し得
る。
Description
システム及び充電制御方法に関し、例えばペットロボッ
トに適用して好適なものである。
ザの指令や周囲の環境に応じて動作する4足歩行型のペ
ットロボットが開発及び提案されている。このようなペ
ットロボットを充電する充電装置としては、ステーショ
ンと呼ばれる専用のバッテリ充電装置が開発され、ユー
ザはペットロボットを所定の姿勢状態のままこのステー
ションの所定位置に載せることにより当該ペットロボッ
トに内蔵されたバッテリを充電する。そしてペットロボ
ットは、このバッテリに充電された電力によって種々の
動作を行うようになされている。
バッテリの残量を監視するためのバッテリ残量監視回路
が収納されており、当該バッテリ残量監視回路はバッテ
リの残量を常に監視している。その際、このバッテリ残
量監視回路は、バッテリの残量が予め決められた残量以
下になったと判断した場合には、アラームを発してユー
ザに知らせたり、又は自動的にペットロボットの動作を
停止させることにより、当該ペットロボットに内蔵され
ているシステムを安全に終了させる。
れているバッテリを充電したり、又は当該バッテリを充
電済のバッテリに交換することにより、当該ペットロボ
ットを動作可能な状態にする。
ペットロボットにおいては、ユーザ自身がバッテリの充
電や交換を行わなければならないことから、ユーザにと
って必ずしも使い勝手が良いとはいえず、またユーザが
ペットロボットの周辺に存在しない場合には、バッテリ
の充電や交換を行うことができない。従ってペットロボ
ットが自分自身で自動的にバッテリを充電することがで
きれば、より一層使い勝手が向上するものと考えられ
る。
テリを充電する方法として、ステーションの位置に関す
る情報をマップデータとしてペットロボット内部のメモ
リに予め記憶しておき、当該メモリに記憶されているマ
ップデータに基づいてステーションの位置を認識するこ
とにより必要に応じてステーションに移動して充電する
方法が考えられる。
位置に変更が生じないことを前提としており、ステーシ
ョンの位置に変更が生じた場合には、マップデータも変
更しなければならず、ユーザに手間がかかることを避け
得ない。
で、ロボット装置に自律的に充電を実行させ得る充電装
置、ロボットシステム及び充電制御方法を提案しようと
するものである。
め本発明においては、充電電源を動力源として動作する
ロボット装置の充電電源を充電するための充電装置にお
いて、ロボット装置を認識する認識手段と、ロボット装
置と無線交信するための通信手段と、認識手段の認識結
果に基づいてロボット装置と通信手段を介して無線交信
しながら、ロボット装置を所定の充電可能位置に誘導す
る制御手段とを設けた。この結果、ロボット装置は自律
的に充電装置の所定位置に移動して充電を行い得る。
施の形態を詳述する。
システムの構成 図1において、1は全体として本実施の形態によるペッ
トロボットシステムを示し、ペットロボット2を所定の
姿勢状態のまま専用のバッテリ充電装置(以下、これを
ステーションと呼ぶ)3の所定位置に載せるようにし
て、当該ペットロボット2に内蔵されたバッテリ(図示
せず)を充電するようになされている。
び図3に示すように、胴体部ユニット4の前後左右にそ
れぞれ脚部ユニット5A〜5Dが連結されると共に、胴
体部ユニット4の前端部及び後端部にそれぞれ頭部ユニ
ット6及び尻尾部ユニット7が連結されることにより構
成されている。
電極(パッド)(図示せず)が露出して形成された第1
のコネクタ半体4Bが設けられ、本実施の形態によるコ
ネクタ8の一方を構成するようになされている。
器から引き出された配線がACアダプタを介して家庭用
の電源に接続されており、外観上は図4に示すように、
本体部3Aの上面中央にペットロボット2の胴体部ユニ
ット4に対応した凹部空間3AHが形成されると共に、
当該凹部空間3AHの両側にはそれぞれ平坦面3AR、
3ALが長手方向に沿って形成されている。
は、ペットロボット2側の第1のコネクタ半体4Bの各
電極に対応させて電極端子(図示せず)が突出形成され
た第2のコネクタ半体3Cが設けられ、上述したコネク
タ8の他方を構成するようになされている。
には複数のLEDランプ3Lが設けられ、ステーション
3と導通接続されたACアダプタ(図示せず)のプラグ
が電源に接続されているか否か、ペットロボット2内部
に設けられたバッテリ(図示せず)が充電されているか
否か、又はステーション3に着脱自在に収納された予備
のバッテリが充電されているか否かなどを、それぞれ所
定の発光色に点灯又は点滅させるようにしてユーザに通
知するようになされている。
に合体させる場合、まずペットロボット2を、いわゆる
「伏せ」の姿勢、すなわち各脚部ユニット5A〜5Dを
屈曲させて胴体部ユニット4の下面4Aを床に近接させ
るような姿勢(以下、この姿勢をステーション移行姿勢
と呼ぶ)に変化させる。
持ち上げて、その胴体部ユニット4がステーション3の
凹部空間3AHに嵌まり込むように載置することによ
り、胴体部ユニット4側の第1のコネクタ半体4Bとス
テーション3側の第2のコネクタ半体3Cとを当接して
導通させる。
ン移行姿勢であるため、各脚部ユニット5A〜5Dは胴
体部ユニット4が凹部空間3AHに嵌まり込む際の障害
になることなく、当該各脚部ユニット5A〜5Dの先端
の足部が、ステーション3の本体部3Aに形成された両
方の平坦面3AR、3AL上に当接保持される。
に、胴体部ユニット4に、このペットロボット2全体の
動作を制御するコントローラ10と、このペットロボッ
ト2の動力源となるバッテリ11と、当該バッテリ11
の残量を監視するためのバッテリ制御部12と、バッテ
リ11を充電するための充電回路13と、ステーション
3と無線接続するための無線LAN(Local Area Netwo
rk)カード15及びアンテナ16が収納されている。
るマイクロホン20と、「目」に相当するCCDカメラ
21と、タッチセンサ22と、「口」に相当するスピー
カ23となどがそれぞれ所定位置に配設されている。
分や、各脚部ユニット5A〜5D及び胴体部ユニット4
の各連結部分、頭部ユニット6及び胴体部ユニット4の
連結部分、並びに尻尾部ユニット7及び胴体部ユニット
4の連結部分などにはそれぞれアクチュエータ5AA1
〜5AAk、5BA1〜5BAk、5CA1〜5CAk、5
DA1〜5DAk、6A1〜6AL、7A1〜7AMが配設
されている。
は、ユーザから図示しないサウンドコマンダ(操作内容
に応じて異なる音階の音を発生するコマンダ)により音
階として与えられる「歩け」、「伏せ」又は「ボールを
追いかけろ」等の指令音を集音し、得られた音声信号S
1をコントローラ10に送出する。またCCDカメラ2
1は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号S2をコ
ントローラ10に送出する。
明らかなように頭部ユニット6の上部に設けられてお
り、ユーザからの「なでる」や「たたく」といった物理
的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧
力検出信号S3としてコントローラ10に送出する。
12は、バッテリ11の残量を監視しており、検出した
バッテリ11の残量をバッテリ残量検出信号S4として
コントローラ10に送出する。
信回路を収納してなり、コントローラ10の制御に基づ
いてアンテナ16を介してステーション3との間で通信
を行い得るようになされている。
CCDカメラ21、タッチセンサ22、バッテリ制御部
12から与えられる音声信号S1、画像信号S2、圧力
検出信号S3、バッテリ残量検出信号S4などに基づい
て、周囲の状況や、ユーザからの指令、ユーザからの働
きかけなどの有無を判断する。
と予め入力される制御プログラムとに基づいて続く行動
を決定し、決定結果に基づいて必要なアクチュエータ5
AA 1〜5AAk、5BA1〜5BAk、5CA1〜5C
Ak、5DA1〜5DAk、6A1〜6AL、7A1〜7AM
を駆動させることにより、頭部ユニット6を上下左右に
振らせたり、尻尾部ユニット7を動かせたり、各脚部ユ
ニット5A〜5Dを駆動して歩行させるなどの行動を行
わせる。
じて所定の音声信号S6をスピーカ23に与えることに
より当該音声信号S6に基づく音声を外部に出力させた
り、このペットロボット2の「目」の位置に設けられた
図示しないLED(Light Emitting Diode)を点灯、消
灯又は点滅させる。
は、周囲の状況及び制御プログラム等に基づいて自律的
に行動し得るようになされている。
このステーション3全体の動作を制御するコントローラ
30と、ペットロボット2を充電するための充電回路3
1と、ペットロボット2と無線接続するための無線LA
N(Local AreaNetwork)カード32及びアンテナ33
と、CCDカメラ34と、LEDランプ3Lが設けられ
ている。
を収納してなり、コントローラ30の制御に基づいてア
ンテナ33を介してペットロボット2との間で通信を行
い得るようになされている。
し、得られた画像信号をコントローラ30に送出する。
LEDランプ3Lは、コントローラ30の制御に基づい
て所定の発光色に点灯又は点滅することにより、所望の
情報をユーザに通知する。
ーション3の所定位置に載置されると、家庭用の電源か
らACアダプタを介して供給される電源電圧をペットロ
ボット2に供給し、当該ペットロボット2のバッテリ1
1を充電するようになされている。
ように、ステーション3から取り外された状態で、バッ
テリ11に充電された電力によってユーザの指令や周囲
の環境に応じて自律的に行動する。このようにペットロ
ボット2がステーション3から取り外された状態で自律
的に行動しているとき、当該ペットロボット2は図8に
示す充電制御処理手順RT1を実行する。
テリ制御部12は充電制御処理手順RT1に入ると、ス
テップSP1において、バッテリ11の残量を常に監視
することにより、バッテリ11の残量が予め決められた
所定の残量以下になったか否かを判断し、肯定結果が得
られるまで当該処理ステップSP1を繰り返す。
ると、このことはバッテリ11の残量が所定の残量以下
になったことを表しており、このときバッテリ制御部1
2は、ステップSP2に移って、バッテリ11の残量が
所定の残量以下になったことをコントローラ10に通知
する。
が所定の残量以下になったことをバッテリ制御部12か
ら通知されると、バッテリ11の充電が必要であると判
断し、無線LANカード15及びアンテナ16を介して
ステーション3に対して充電を依頼する。
テップSP3において、無線LANカード32及びアン
テナ33を介してペットロボット2からの充電依頼を受
信すると、ステップSP4に移って、CCDカメラ34
によって撮像された画像の解析を行うことにより、続く
ステップSP5において、当該画像の中から動く物体を
検出できたか否かを判断する。
ラ34から画像が順次供給されると、当該供給された各
画像のうち連続する2枚の画像をそれぞれ構成する各画
素の輝度値を比較することにより、各画素の輝度値の差
分値をそれぞれ算出する。そしてコントローラ30は、
差分値の絶対値が所定の閾値よりも大きい画素の位置の
変化に基づいて画像の中から動く物体を検出する。
34から図9〜図11に示す画像が順次供給されると、
連続する2枚の画像をそれぞれ構成する各画素の輝度値
を比較することにより、各画素の輝度値の差分値をそれ
ぞれ算出する。
び図13に示すように、差分値の絶対値が所定の閾値よ
りも大きい画素の位置が左から右に移動していると判断
することができ、これにより画像の中から左から右に移
動している物体を検出することができる。
果が得られると、このことはCCDカメラ34によって
撮像された画像の中から動く物体を検出できたことを表
しており、このときコントローラ30はステップSP6
に移って、この動く物体に向けてアテンションと呼ばれ
る電波を発信する。
7において、この動く物体からのアクノリッジと呼ばれ
る応答の有無に応じて当該物体がペットロボット2か否
かを判断する。
ると、このことは動く物体から応答があって当該物体が
ペットロボット2であることを表しており、このときコ
ントローラ30はステップSP8に移って、CCDカメ
ラ34によって撮像された画像を解析して当該ペットロ
ボット2のCCDカメラ34に対する相対方位及び向き
を把握しながら、当該ペットロボット2に対して直進、
後進、左旋回、右旋回などのコマンドを送信することに
より、当該ペットロボット2を充電可能位置に誘導す
る。
9において、ペットロボット2がステーション3の所定
位置に載置されたことを検出すると、当該ペットロボッ
ト2のバッテリ11を充電し、続くステップSP10に
移って当該処理手順RT1を終了する。
結果が得られると、このことはCCDカメラ34によっ
て撮像された画像の中から動く物体を検出できなかった
ことを表しており、このときコントローラ30はステッ
プSP11に移って、ペットロボット3に動き回るよう
に指示を出した後、ステップSP4に戻って上述の処理
を繰り返す。
られると、このことは動く物体から応答がなく当該物体
がペットロボット2でないことを表しており、このとき
コントローラ30はステップSP11に移って、ペット
ロボット2に動き回るように指示を出した後、ステップ
SP4に戻って上述の処理を繰り返す。
部12は、バッテリ11の残量を常に監視しており、当
該バッテリ11の残量が予め決められた残量以下になっ
たと判断した場合には、その旨をコントローラ10に通
知する。
バッテリ11の残量が所定の残量以下になったことをバ
ッテリ制御部12から通知されると、バッテリ11の充
電が必要であると判断し、無線LANカード15及びア
ンテナ16を介してステーション3に向けて充電を依頼
する。
線LANカード32及びアンテナ35を介してペットロ
ボット2からの充電依頼を受信すると、CCDカメラ3
4によって撮像された画像の解析を行うことにより、当
該画像の中から動く物体の検出を試みる。
から動く物体を検出できた場合には、当該物体に向けて
電波を発信し、その応答の有無に応じて当該物体がペッ
トロボット2か否かを判断する。
あって当該物体がペットロボット2であると判断した場
合には、CCDカメラ34によって撮像された画像中の
ペットロボット2の動きを解析しながらペットロボット
2を充電可能位置に誘導することにより、当該ペットロ
ボット2を充電する。
11の残量に応じて自律的に充電可能位置に移動して当
該バッテリ11を充電することができ、従って一段と使
い勝手を向上し得る。
けられたCCDカメラ34によって撮像された画像の解
析結果に基づいて当該ステーション3とペットロボット
2との間で無線交信し、ペットロボット2を充電可能位
置に誘導して充電を行うことにより、ペットロボット2
が必要に応じて自律的に充電可能位置に移動して充電を
実行することができ、従ってペットロボット2の使い勝
手を一段と向上し得る。
のペットロボット2に適用した場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、充電電源を動力源として動作す
る他の種々のロボット装置に本発明を広く適用するよう
にしても良い。
をステーション3に適用した場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、ロボット装置の充電電源を充電す
るための他の種々の充電装置を本発明に適用するように
しても良い。
段としてCCDカメラ34及びコントローラ30を適用
した場合について述べたが、本発明はこれい限らず、ロ
ボット装置を認識する他の種々の認識手段を適用するよ
うにしても良い。
段として無線LANカード32及びアンテナ33を適用
した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ロ
ボット装置と無線交信するための他の種々の通信手段を
適用するようにしても良い。
段としてコントローラ30を適用した場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、認識手段の認識結果に基
づいてロボット装置と通信手段を介して無線交信しなが
ら、ロボット装置を所定の充電可能位置に誘導する他の
種々の制御手段を適用するようにしても良い。
段としてCCDカメラ34を適用した場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、充電装置の周囲の所定範
囲を撮像する他の種々の撮像手段を適用するようにして
も良い。
段としてコントローラ30を適用した場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、撮像手段によって撮像さ
れた画像に基づいて所定範囲の中から動く物体を検出す
る他の種々の検出手段を適用するようにしても良い。
段としてコントローラ30を適用した場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、通信手段を介して物体に
所定信号を発信し、その応答の有無に応じて物体がロボ
ット装置であるか否かを判断する他の種々の判断手段を
適用するようにしても良い。
段としてバッテリ制御部12を適用した場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、充電電源の残量を監視
する他の種々の監視手段を適用するようにしても良い。
手段として無線LANカード15及びアンテナ16を適
用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
充電電源の残量に応じて充電装置に充電依頼を送信する
他の種々の送信手段を適用するようにしても良い。
装置を認識する認識手段の認識結果に基づいてロボット
装置と通信手段を介して無線交信しながら、ロボット装
置を所定の充電可能位置に誘導することにより、ロボッ
ト装置は自律的に充電装置の所定位置に移動して充電を
行い得、従ってロボット装置の使い勝手を一段と向上し
得る。
の形態を示す略線図である。
ある。
る。
明に供する略線図である。
る。
ト、3……ステーション、4……胴体部ユニット、5…
…脚部ユニット、6……頭部ユニット、7……尻尾部ユ
ニット、8……コネクタ、10、30……コントロー
ラ、11……バッテリ、12……バッテリ制御部、1
3、31……充電回路、15、32……無線LANカー
ド、16、33……アンテナ、20……マイクロホン、
21、34……CCDカメラ、22……タッチセンサ、
23……スピーカ。
Claims (12)
- 【請求項1】充電電源を動力源として動作するロボット
装置の上記充電電源を充電するための充電装置におい
て、 上記ロボット装置を認識する認識手段と、 上記ロボット装置と無線交信するための通信手段と、 上記認識手段の認識結果に基づいて上記ロボット装置と
上記通信手段を介して無線交信しながら、上記ロボット
装置を所定の充電可能位置に誘導する制御手段とを具え
ることを特徴とする充電装置。 - 【請求項2】上記制御手段は、 上記通信手段を介して上記ロボット装置から充電依頼を
受信すると、上記ロボット装置を上記充電可能位置に誘
導することを特徴とする請求項1に記載の充電装置。 - 【請求項3】上記制御手段は、 上記認識手段によって上記ロボット装置を認識し上記通
信手段を介して上記ロボット装置を認識したことを通知
した後、当該通知を受けた上記ロボット装置から充電依
頼を受信した場合には、上記ロボット装置を上記充電可
能位置に誘導することを特徴とする請求項1に記載の充
電装置。 - 【請求項4】上記認識手段は、 上記充電装置の周囲の所定範囲を撮像する撮像手段と、 上記撮像手段によって撮像された画像に基づいて上記所
定範囲の中から動く物体を検出する検出手段と、 上記通信手段を介して上記物体に所定信号を発信し、そ
の応答の有無に応じて上記物体が上記ロボット装置であ
るか否かを判断する判断手段とを具えることを特徴とす
る請求項1に記載の充電装置。 - 【請求項5】充電電源を動力源として動作するロボット
装置と、当該ロボット装置の上記充電電源を充電する充
電装置とからなるロボットシステムにおいて、 上記充電装置は、 上記ロボット装置を認識する認識手段と、 上記ロボット装置と無線交信するための通信手段と、 上記認識手段の認識結果に基づいて上記ロボット装置と
上記通信手段を介して無線交信しながら、上記ロボット
装置を所定の充電可能位置に誘導する制御手段とを具え
ることを特徴とするロボットシステム。 - 【請求項6】上記ロボット装置は、 上記充電電源の残量を監視する監視手段と、 上記充電電源の残量に応じて上記充電装置に充電依頼を
送信する送信手段とを具え、 上記制御手段は、 上記通信手段を介して上記ロボット装置から充電依頼を
受信すると、上記ロボット装置を上記充電可能位置に誘
導することを特徴とする請求項5に記載のロボットシス
テム。 - 【請求項7】上記制御手段は、 上記認識手段によって上記ロボット装置を認識し上記通
信手段を介して上記ロボット装置を認識したことを通知
した後、当該通知を受けた上記ロボット装置から充電依
頼を受信した場合には、上記ロボット装置を上記充電可
能位置に誘導することを特徴とする請求項5に記載のロ
ボットシステム。 - 【請求項8】上記認識手段は、 上記充電装置の周囲の所定範囲を撮像する撮像手段と、 上記撮像手段によって撮像された画像に基づいて上記所
定範囲の中から動く物体を検出する検出手段と、 上記通信手段を介して上記物体に所定信号を発信し、そ
の応答の有無に応じて上記物体が上記ロボット装置であ
るか否かを判断する判断手段とを具えることを特徴とす
る請求項5に記載のロボットシステム。 - 【請求項9】充電電源を動力源として動作するロボット
装置の上記充電電源を充電する充電装置の充電制御方法
において、 上記ロボット装置を認識する認識手段の認識結果に基づ
いて上記ロボット装置と通信手段を介して無線交信しな
がら、上記ロボット装置を所定の充電可能位置に誘導す
ることを特徴とする充電制御方法。 - 【請求項10】上記通信手段を介して上記ロボット装置
から充電依頼を受信すると、上記ロボット装置を上記充
電可能位置に誘導することを特徴とする請求項9に記載
の充電制御方法。 - 【請求項11】上記認識手段によって上記ロボット装置
を認識し上記通信手段を介して上記ロボット装置を認識
したことを通知した後、当該通知を受けた上記ロボット
装置から充電依頼を受信した場合には、上記ロボット装
置を上記充電可能位置に誘導することを特徴とする請求
項9に記載の充電制御方法。 - 【請求項12】上記充電装置の周囲の所定範囲を撮像手
段によって撮像し、 上記撮像手段によって撮像された画像に基づいて上記所
定範囲の中から動く物体を検出し、 上記通信手段を介して上記物体に所定信号を発信し、そ
の応答の有無に応じて上記物体が上記ロボット装置であ
るか否かを判断することにより、上記ロボット装置を認
識することを特徴とする請求項9に記載の充電制御方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001191503A JP4547594B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 充電装置、ロボットシステム及び充電制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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