JP2003501120A - ロボット機械用インジケータ - Google Patents
ロボット機械用インジケータInfo
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Abstract
Description
発明は、ロボット式床面掃除装置、例えばロボット式掃除機またはその他のロボ
ット機械に適用可能である。
。プログラム工程は、部屋の詳細図を入力する段階と、部屋の一方の側から他方
の側へと往復することを掃除機に教え込む段階とを含む。変更形態として、教え
込み段階では掃除機を室内で引いて回り、メモリーに貯蔵された教え込み情報に
従って掃除機が動くようにしてもよい。国際特許出願PCT/GB99/04072号パンフレ
ットには、螺旋状パターンで室内の床上を走行する自走式掃除機が記載されてい
る。
ば、自動車のエンジン制御システムは、不具合が生じた際に点灯する警告灯を備
えている。不具合は、直ちに調整しなくてもよい些細なものかもしれないし、緊
急の修理が必要な重大なものかもしれない。自動車の不具合を専門機器で診断し
てもらうまで、あるいは自動車が停車してしまうまで、ユーザーは自動車のエン
ジン及びそれに関係するシステムの調子を把握できない。
階にあるかを示す動的指示盤を備えている。限られた数のインジケータランプで
数多くの不具合状況を表す手法も公知である。この場合、各不具合状況は、異な
る組合せの点灯、またはランプの点灯と点滅との組合せで表示される。このよう
な形態は、ユーザーを混乱させるものであり、機械の状態を把握するためにユー
ザーは、しばしばユーザーマニュアルを参照しなければならない。
ドに行った場合に、またはコンピュータがユーザーの要望通りに機能し得ない場
合に、異常音を発することによってユーザーに警告を与えるようにプログラムさ
れている。この種の音は種々選択することができる。
ットを発売すると発表した。このロボットの頭には2つの目があり、各々の目は
、互いに離間した赤の発光ダイオードと緑の発光ダイオードとを備えている。赤
のランプは怒りを表現するために点灯し、緑のランプは喜びを表現するために点
灯する。ロボットが混乱している場合、目は赤と緑に交互に点灯する。
た制御ボタンやインジケータを備えた機器は、そのようなユーザーの手助けにな
らない。
ザーが把握しやすくすることである。
使用環境との間の相互作用を可能にする複数のセンサーと、該センサーを用いな
がら該機械がタスクを実行するように制御を行う制御装置と、該機械と使用環境
との間の相互作用の状況を表示するためのインジケータ灯とを備えている。制御
装置は、相互作用の状況に応じてインジケータ灯の色を変えるように構成され、
インジケータ灯は、別々に点灯可能な2色以上の異なる色の複数の光源と、該複
数の光源が発する光を1色の光に合成する手段とを備えている。
とって機械の操作がより容易になる。ユーザーは、混乱を招くようなインジケー
タ列を見るのではなく、単純に1つのインジケータの色を見ることによって機械
の状態または“機嫌”を判断する。唯1つの光源が点灯した場合、インジケータ
はその色に見える。例えば、赤の光源が点灯した場合、インジケータは赤に見え
る。複数の光源が同時に点灯した場合、光源が発する光は合成され、インジケー
タは合成色に見える。例えば、赤と緑の光源が点灯した場合、インジケータは黄
色/オレンジに見える。インジケータの色を、例えば緑から緑青へと変えること
によって、機械の状態の微妙な変化を容易に示すことができる。
合せることにより、全可視領域の光を発することができる。
ると共に、異なる色の光源を交互に配置することにより、さらに好ましい合成効
果が得られる。
てもよいし、1つの多色光源を用いてもよい。多色光源は拡散レンズの一種を備
えていてもよいし、あるいは、拡散レンズを別に設けてもよい。
あるが、インジケータは他の形態のロボット機械に用いることもできる。
面掃除装置を示している。この掃除機は、本体10と、2つの駆動輪11と、ブ
ラシバーハウジング12と、2つの充電池パック13と、サイクロン式分離装置
15と、光検出器17と、種々のセンサー26〜32と、スイッチ14を含むユ
ーザー操作部16とを備えている。サイクロン式分離装置については、欧州特許
第0 042 723号公開公報に、より詳細に記載されている。サイクロン式分離装置
15に替えて袋のような他の形態の分離装置を用いることもできる。
灯35は、その色によって機械のセンサーと使用環境との間の相互作用の状況を
示し、機械の“機嫌”を表示する。インジケータ灯35は、光検出器17の内側
に同心状態で設けるとよい。同出願人による係属中の国際特許出願PCT/GB99/040
92号パンフレットに記載のように、光検出器17は、掃除機周囲の複数の方位点
から受ける光を検出する。
室内を螺旋状に移動するようにプログラムすることである。この場合、掃除機は
、まず部屋の周縁部あるいは室内の特徴部または物体の周りに沿って1周目の走
行を行い、次に、ほぼ掃除機の幅だけ内側または外側に移動してから1周目の経
路の隣で2周目の走行を行うようにプログラムされる。次いで掃除機は、掃除機
の幅だけ内側または外側に移動してから2周目の経路の隣で3周目の走行を行い
、これを室内全てが掃除されるまで繰り返す。このように掃除機は、経路上に存
在する家具のような障害物の部分以外では概して螺旋状の経路に沿って走行する
。掃除機はセンサーを用いて障害物を検知してこれを回避し、障害物を迂回して
走行する。
タ統制システム18と、吸引ファンを駆動するためのモータ19と、左右輪11
を駆動するためのモータ20,21と、ブラシバーを駆動するためのモータ22
と、操縦・制御システムのための処理回路23と、ユーザー操作板25と、光検
出器17とを示している。処理回路23は、マイクロプロセッサと、フィールド
・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)と、制御ソフトウェア45とを
含む。インジケータ灯35は、ユーザー操作板25に接続されており、通信リン
ク40を介して処理回路23から受け取る信号によって制御される。
えている。ロボット式掃除機には、その前方、後方、両側方を向く4つの超音波
送受信主要対29が設けられている。これら受信機29から受け取る信号は、室
内の特徴部または室内の物体からの距離を示すだけでなく、受信信号の振幅及び
幅は、検知された材料に応じて変化する。敷居値センサー30は、例えば部屋の
入口または階段の上部に設置された移動可能な敷居値設定物(図示せず)の存在
を検知する。さらに、動物または火気を検知するために、一または複数のパイロ
電気式検出器または受動赤外線式(PIR)検出器31が設けられている。本発
明においてセンサーのタイプ(超音波式、赤外線式など)は重要ではなく、これ
らのセンサーに加えて、またはこれらのセンサーの置き換えて、その他のタイプ
のセンサーを用いることができることを理解されたい。
制御される。処理回路23は、センサー26〜32及びモータ電流センサーの信
号から、使用環境に対する掃除機の相互作用を認識する。
ドーム35Aの下部にまとめて配置された6個のLED(発光ダイオード)光源
を備えている。ドーム35Aは、プラスチック材のような半透明または透明な材
料から形成されている。LEDは、赤(R)、青(B)、緑(G)の3原色の光
を放射する。各色毎に一対のLEDが設けられていると好ましい。各色の対は、
他の対とは独立して点灯可能とされている。LEDは円錐台チャンバ35Aの下
部に設けられている。円錐台チャンバ35Aは、LEDを支持するベース部35
Cと、円錐台壁部35Dの上部に支持された光拡散器35Bとを備えている。光
拡散器35Bは、チャンバ35Aの上面を半透明に加工することにより形成可能
であるが、別体の拡散部材を用いて形成してもよい。光拡散器35Bは、LED
の光出力を合成して、ユーザーには個々の光出力ではなく、合成されたLED光
を見せるように機能する。円錐台壁部35Dの内壁面は反射部とされる。これは
、テーパー壁面35Dに銀めっきを施すことによって実現可能である。
、青)を含む単一の装置50Cを備えている。個々の光源の出力を合成するため
の拡散レンズは、装置50Cの一部として設けてもよい。このような装置50C
は、通常、極めてコンパクトであるので、外方に向けてテーパー状をなすチャン
バ50Aの下部に装置50Cを設け、チャンバ50Aの上面に光拡散器50Bを
設けると好ましい。
を色の三角形に従って適切な強さに点灯させることによって、いかなる可視光を
も発することができる。
とも可能である。この場合、合成出力は、より限定された色範囲になる。光源は
原色でなくてもよいが、その場合、合成出力は、さらに限定された範囲になる。
ンサーの検知信号を検出し、掃除機を制御して室内を走行させる。処理回路23
とユーザー操作板25との間の通信リンクは、センサーの検知信号に加えて情報
を伝達する。機嫌灯35の赤、緑、青の発光ダイオードR,G,Bに供給される
エネルギは、処理回路23によって融和されたセンサー信号に対応した色を発す
るために、パルス幅モジュレーションPWMによって制御される。
知られる手法に基づき、ソフトウェア内で個々のタスクに分解される。図6は、
これを概略的に示している。
本実施形態では、2つの例、すなわち、自由走行タスク及び壁面従動タスクを取
り上げる。種々のセンサー26〜32は、サーバ機構を通じてセンサー信号をソ
フトウェアへと供給する。各ソフトウェアタスクは、センサー信号を受信するた
めにサーバにアクセスする。
位の相互作用を処理し、センサー26〜32によって得られる信号を受信する。
1つのタイプのハードウェアセンサーの全てと通信可能である1つのドライバが
設けられている。図6には、そのうちの2つを例として示している。すなわち、
全ての超音波式センサーはドライバUSによって操作され、全ての赤外線式セン
サーはドライバIRによって操作される。
得し、そのデータをより適切な形態で戻す。各タスクは、適切だと思われる行動
を決定する。
が計算され、機嫌灯35による表示に使用される。
に基づいて、適切なR,G,B数値が計算される。
面従動走行を実現するために、掃除機の左側に壁面があり、前方及び右側方には
何もないことを確認する。センサーによってこのような状態にあることが確認さ
れると、壁面従動タスクは掃除機を制御すべき状況にあると判断する。センサー
の信号がこのような状態を示し続ける限り、タスクの実行が継続され、モータ駆
動インターフェースMDを通じて、適切なモータ駆動コマンドが左右の駆動輪2
0,21(図2)に送られる。同時に、壁面従動タスクは、機嫌灯サーバに信号
を送る。機嫌灯サーバは、通信リンク及びユーザー操作板25を経由して機嫌イ
ンジケータ灯35に信号を送り、機嫌灯を点灯させる。このように、データパケ
ットは、コマンドと、各光源R,G,Bに対する適切な電力を示すデータとを搬
送する。コマンドは、ユーザーインターフェース25が有するFPGAによって
解読され、パルス幅モジュレータPWM及び緑色光源配線g(図3)を通じて光
源を点灯させる(例えば、R=0,B=250,G=0)。図5は、当業者には
明らかであるように、極めて簡略化された図である。例えば、各光源は、通常、
それぞれのパルス幅モジュレータを有しているが、これをブロックPWMで示し
ている。
、掃除機の左右両側及び前方には壁面がないことを確認する。このことは、本実
施形態では、掃除機は自身を位置決めするための基準点を定めないことを意味す
る。自由走行タスクがセンサーによってこのような状態にあることを確認すると
、自由走行タスクは掃除機を制御すべき状況にあると判断する。センサーの信号
がこのような状態を示し続ける限り、タスクの実行が継続される。モータ駆動イ
ンターフェースMDを通じて、モータ駆動コマンドが左右の駆動輪20,21(
図2)に送られる。
バは、黄色の光を実現するために決定された入力信号、すなわち、光源Rと光源
Gに略同一の電力供給し光源Bには電力を供給しない、すなわち、R=50,G
=50,B=0という電力の組合せを実現する信号を、通信リンクを経由して機
嫌灯35へと送ってLEDを点灯させる。
へR,G,B数値を供給することができ、こうして機嫌灯の色が調整される。
の信号のみをモータドライバインターフェースMDへと通過させる限り、継続的
に信号を送り続ける。
ニターシステムは、片側または両側の駆動モータに駆動電流が供給された際(電
流センサーによって検知される)に、距離センサーの信号に適切な変化が起きる
かどうかをチェックする。例えば、駆動モータが掃除機を前進させようとしてい
るときには、掃除機の前方にある壁からの距離が減少するかどうかを見る。壁か
らの距離は、近い場合には赤外線式センサーで、遠い場合には超音波式センサー
で計測される。
センサーの変化を見て、側壁が測定範囲から消えるかどうかをチェックする。
サーに変化がない場合、すなわち掃除機がスタックしている場合には機嫌灯サー
バに信号を送る。モニタータスクはまた、掃除機が走行停止して所定時間が経過
した場合、またはその他の故障が検知された場合には、掃除機への電力供給を停
止し、赤色光源Rにパルスモードの信号を送る。
のセンサー活動のみが要求される場合には青に点灯する(図7(A))。 2)角を曲がったり、障害物の周りを走行する場合、すなわち、操縦が必要とな
り、モータへの駆動電流が変化を含みセンサー活動が活発になった場合には緑青
に点灯する(図7(B))。 3)熱センサーが、掃除機の進行経路に暖かい物体を検知した場合には黄緑(緑
より黄色寄り)に点灯する 4)熱センサーが、高温物体、例えば炎を検知した場合、または、掃除機が複数
の物体を検知してセンサー活動が非常に活発になり、駆動モータ電流が急激に変
化して頻繁な操縦が必要であるとみなされた場合には赤に点灯する(図7(C)
)。 5)“虐待”のようにセンサー活動が非常に活発な場合、または駆動輪が固着し
たりブラシバーまたは掃除機が1ヶ所にスタックして自力復帰できない場合には
赤の点滅をする(図7(D))。
状況及び使用環境との相互作用を表示するために選択された特定の色は一例に過
ぎず、これらに限定されないことを理解されたい。
係する駆動モータは、ブラシバーまたは駆動輪を駆動しようと大きな電流を消費
する。このような高いモータ電流及び電流の急激な変化を検知する電流センサー
を図6に概略的に示している。
トモードにある場合には、緑のLEDが点灯する。
Dが点灯して緑青の色を表示する。
動する。掃除機は、ここでは詳細に説明しない他のモードで使用することも可能
である。例えば、ホースを用いて、自動走行では掃除できない隅や周縁部の掃除
を行うこともできる。このような使用モードでは、機嫌インジケータ灯35は作
動しない。
の相互作用の状況をユーザーに向けて表示する。機械がブロックされて動けない
場合、または、機械が階段際に来て縁から安全に戻れない場合、機嫌灯は、数秒
後に赤の点滅を始める。この状態は、機械が非常に“不機嫌”であるという極端
な“機嫌状態”を示している。この状態に所定時間、例えば10分間置かれると
、機械は停止し、同時に赤の点滅がユーザーの注意を喚起する。
は、機嫌灯は緑色に点灯し続ける。機械が床の掃除を遂行して壁または障害物に
接近して操縦が必要になると、センサーがこれを検知する。掃除機は、掃除を継
続するために右または左に旋回する。この際、活発化したセンサー活動によって
機嫌灯は黄緑に変化し、活動の変化を表示する。旋回が完了すると、機嫌灯は以
前のように緑色に復帰する。
第2の壁が塞いでいるような閉塞通路に入った場合には、機嫌灯は最初、緑を表
示する。掃除機が通路の端部でまず90°右に旋回して第2の壁を検知すると、
機嫌灯は黄緑に変化し、次いで、さらに90°右に旋回してソファーを検知する
と機嫌灯は黄緑に点灯し続けるが、通路を戻る際には青緑に変化する。通路の出
口が塞がれて掃除機が出られなくなると、数秒後に機嫌灯は緑から黄緑に変化し
て、センサー活動を活発化させながら操縦を試みて、最後に、“不機嫌”な状態
を示す赤を表示する。数秒間、通路の封鎖が解かれないと掃除機は掃除を停止し
、機嫌灯は、赤の点灯から赤の点滅へと変化する。
いる。例えば、光源が突然消えると、掃除機は混乱状態となり、赤色モードとな
り、続いて赤色点滅モードになる。この状態は、例えばクッションが掃除機の上
に落ちたり、子供がいたずらで掃除機に座ったりした場合に起こり得る。
たとき、掃除機は掃除は完了しておらず、プログラムによる開始位置に置かれて
いない。ユーザーは経路を走行可能に確保して、掃除機を再始動してもよい。掃
除機は掃除を継続し、前回掃除していない部分の掃除を完了させる。別の方法と
して、掃除機を最初の開始位置に戻し、ユーザーは経路を走行可能に確保し、室
内全てを再度掃除させてもよい。
を表示する。緑のLEDと、それより弱く赤のLEDを点灯させると、機嫌灯は
黄緑を表示する。当分野では周知であり、色の三角形に示すように、3原色のL
EDを用いることによって、いかなる色も表示することができる。
図である。
図である。
視図である。
ケータ灯の状態とを示す図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 ロボット機械であり、該機械と使用環境との間の相互作用を
可能にする複数のセンサーと、該センサーを用いながら該機械がタスクを実行す
るように制御を行う制御装置と、該機械と使用環境との間の相互作用の状況を表
示するためのインジケータ灯と、を備えたロボット機械であって、 前記制御装置は、前記相互作用の状況に応じて前記インジケータ灯の色を変え
るように構成され、前記インジケータ灯は、別々に点灯可能な2色以上の異なる
色の複数の光源と、該複数の光源が発する光を1色の光に合成する手段と、を備
えていることを特徴とするロボット機械。 - 【請求項2】 前記複数の光源は同時に点灯可能であることを特徴とする請
求項1に記載の機械。 - 【請求項3】 前記複数の光源は、赤、緑、青であることを特徴とする請求
項2に記載の機械。 - 【請求項4】 各色に対して複数の光源が設けられていることを特徴とする
請求項1から3のいずれか1項に記載の機械。 - 【請求項5】 前記各光源の電力は別々に制御可能とされていることを特徴
とする請求項1から4のいずれか1項に記載の機械。 - 【請求項6】 前記各光源の電力は、パルス幅モジュレータにより必要な電
力を示す制御信号に応じて制御可能とされていることを特徴とする請求項5に記
載の機械。 - 【請求項7】 前記合成手段は光拡散器であることを特徴とする請求項1か
ら6のいずれか1項に記載の機械。 - 【請求項8】 前記光拡散器は半透明レンズであることを特徴とする請求項
7に記載の機械。 - 【請求項9】 前記複数の光源は、テーパ状チャンバの下側にまとめて配置
されていることを特徴とする請求項8に記載の機械。 - 【請求項10】 前記チャンバは、前記複数の光源から内方に向けてテーパ
状に形成されていることを特徴とする請求項9に記載の機械。 - 【請求項11】 前記チャンバは反射コーティングを備えていることを特徴
とする請求項9または10に記載の機械。 - 【請求項12】 前記光源への電力供給を決定する処理機構に対して、該機
械の状態を入力するために、サブサンプション・アーキテクチャ・ソフトウェア
が用いられることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の機械。 - 【請求項13】 ロボット式床面掃除装置の形態をなすことを特徴とする請
求項1から12のいずれか1項に記載の機械。 - 【請求項14】 ロボット機械を操作する方法であって、 制御装置と、前記ロボット機械と使用環境との間の相互作用を可能にする複数
のセンサーと、別々に点灯可能な2色以上の異なる色の複数の光源を有するイン
ジケータ灯と、前記複数の光源が発する光を合成して1色の光とする手段と、を
設ける段階と; 前記機械が前記センサーを使用しながらタスクを実行するように前記制御装置
を用いる段階と; 前記ロボット機械と使用環境との間の相互作用の状況を表示するように前記イ
ンジケータを用いる段階と; 前記ロボット機械と使用環境との間の相互作用の状況に応じて前記インジケー
タ灯の色を変える段階と;を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項15】 添付図面を参照しながら本明細書で説明した機械または方
法。
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