JP2006123158A - ロボット制御システム及びロボット制御方法 - Google Patents

ロボット制御システム及びロボット制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 携帯用無線端末機に設けられたモーションセンサを用いて何れの場所も問わず便利にサービスロボットを制御することのできるロボット制御システム及びロボット制御方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るロボット制御システムは、インターネットと接続され映像信号及び/または制御信号を送受信する無線共有器と、前記無線共有器から受信された指示に従って自走しつつ指示された作業を行ない無線通信モジュールが設けられたロボットと、モーションセンサを備え、インターネットと接続され前記無線通信モジュールに作業内容を無線送信したり映像信号及び/または制御信号を受信する携帯用無線端末機と、インターネットと接続され前記ロボットの制御画面及び前記ロボットから受信された映像信号及び/または制御信号を前記携帯用無線端末機に出力するロボットサーバとを含む。
【選択図】 図４

Description

本発明はロボット制御方法に係り、掃除ロボット及びエンターテインメントロボットなどのサービスロボットをユーザが容易に制御できるロボット制御システム及びロボット制御方法に関する。
一般に、サービスロボットには公園掃除ロボット、家庭用掃除ロボット、家事手伝いロボット、エンターテインメントロボット及び警備ロボットなど多様な分野のサービスに応用されており、パソコンの各種操作ボタンを用いて遠隔制御される。しかし、パソコンを用いた制御は制御信号をモデムを用いて伝えるため制御側の構成が複雑であり、移動性に劣る不具合があった。
これを解決するために、日本特開２００２-３５４１３９号では、携帯電話を用いた制御システムを開示している。本公報ではユーザが持っている操作ボタンを備えた携帯電話で掃除ロボットに搭載されている携帯電話に電話をかけて着信させる。ユーザの携帯電話の各種ボタンを用いて掃除する部屋を選択し掃除開始命令を送信する。しかし、携帯電話はほぼ小型であり操作ボタンが多くないため操作機能を多様に構成し難く、ユーザの操作便利性に劣る問題点がある。
また、韓国登録特許第０４４１０８７号では、掃除ロボットを制御するために冷蔵庫の前面などに付着可能な制御装置を備えた掃除システムを開示している。本システムは外部通信網と接続可能な家電機器に制御装置を取付けて使用すべきなので制御装置の携帯性に劣り、外部では掃除ロボットを制御し難い問題点がある。
日本特許公開２００２−３５４１３９号 韓国登録特許第０４４１０８７号
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的は何れの場所でも便利にサービスロボットを制御できるロボット制御システム及びロボット制御方法を提供するところにある。
本発明の他の目的は、ユーザの操作便利性が向上されたロボット制御システム及びロボット制御方法を提供するところにある。
前述した目的を解決するために本発明に係るロボット制御システムは、インターネットと接続され、映像信号及び/または制御信号を送受信する無線共有器、前記無線共有器から受信された指示に従って自走しつつ指示された作業を行ない、無線通信モジュールが設けられたロボット、モーションセンサを具備し、インターネットと接続され前記無線通信モジュールに作業命令を無線送信したり映像信号及び/または制御信号を受信する携帯用無線端末機、及びインターネットと接続され、前記ロボットの制御画面、前記ロボットから受信された映像信号及び/または制御信号を前記携帯用無線端末機に出力するロボットサーバを含み、前記携帯用無線端末機に設けられた前記モーションセンサを用いて前記ロボットを制御できることを特徴とする。
前記携帯用無線端末機は前記制御画面を出力するディスプレイ窓及びボタンユニットを含み、前記モーションセンサは前記携帯用無線端末機の底面に設けられるのが望ましい。
また、前記携帯用無線端末機は接続端子に選択的に接続できるジョイスティックユニットをさらに含み、前記ジョイスティックユニットを用いて前記ロボットを制御できるように構成することが望ましい。ここで、前記ロボットは掃除用ロボットでありうる。
そして、本発明の目的は、ａ)インターネットと接続された携帯用無線端末機を用いてＩＤと暗証番号を入力するステップと、ｂ)入力されたＩＤ及び暗証番号がロボットサーバに登録されているか否かを判断するステップと、ｃ)前記ＩＤ及び暗証番号が登録されていると、前記ＩＤに該当するロボットに接続するステップと、ｄ)前記携帯用無線端末機のディスプレイ窓に前記ロボットの制御画面を出力するステップと、ｅ)前記携帯用無線端末機に設けられたモーションセンサ及び前記制御画面を用いて作業命令を入力するステップと、ｆ)前記携帯用無線端末機を通じて入力された作業命令をインターネットと接続された無線共有器を通じて前記ロボットに伝送するステップ、及びｇ)前記ロボットから映像信号及び/または制御信号を前記無線共有器を通じて前記携帯用無線端末機のディスプレイ窓に出力するステップとを含むロボット制御方法によって達成され得る。
前記ｅ)ステップは、前記携帯用無線端末機の本体を動かして前記制御画面のメニューを選択することによって作業命令を入力することが望ましく、また前記携帯用無線端末機と接続されたジョイスティックユニットを用いて前記制御画面を制御するステップをさらに含むのがさらに望ましい。ここで、前記ロボットが掃除作業を行なうステップをさらに含むように構成しうる。
以上述べたように、携帯性に優れる携帯電話及びインターネットを用いて容易く遠距離に存在するロボットを制御できるので、ユーザの便利性が向上される長所がある。
また、携帯電話の小さいボタンを一々押して作業命令を入力する必要がなく、携帯電話の本体を直接に動かして制御画面を調整できるのでユーザの操作便宜牲が向上される効果がある。
次に、本発明の実施例を図面を参照に詳細に説明する。
図１は本発明のロボット制御システムの一実施形態を示した図であり、図２は図１に示したロボットの一実施形態である掃除用ロボットの外観を示した斜視図であり、図３は図２の掃除用ロボットの内部構成を確認できるように掃除用ロボットの上部カバーを取外した斜視図である。
図４はロボット制御システムの構成を示したブロック図であり、図５及び図６は無線端末機の一例である携帯電話の構成を説明するための斜視図であり、図７は図５及び図６に示された携帯電話を操作時使用動作を説明するための図であり、図８は本発明のロボット制御方法の一実施形態を説明するためのブロック図である。
図１に基づくと、本実施形態のロボット制御システムは、掃除用ロボット７０、無線共有器６０、携帯電話２０、ロボットサーバ５０を含む。本実施形態において、掃除用ロボット７０はロボットの一例として掃除用ロボット以外も保安ロボット、家事手伝いロボットなど多様なサービスロボットで構成でき、携帯電話２０も多様な無線通信端末機に代替できる。
掃除用ロボット７０は、図２ないし図４を参照するに、本体７４、センサ部１２、吸塵部８２、駆動部９０、上方カメラ７８、前方カメラ７６、制御部１０２、記憶装置１０６、無線通信モジュール１０８及び充電バッテリ８０を含む。
センサ部１２は外部に信号を送出し反射された信号を受信できるように本体７４の側面の周りに所定間隔に配置されている障害物検出センサ８５と、走行距離を測定できる走行距離検出センサ９７を備える。
障害物検出センサ８５は赤外線を出射する赤外線発光素子８３と、反射された光を受信する受光素子８４が垂直に対をなして本体７４の外周面に沿って多数が配列されている。また障害物検出センサ８５は超音波を出射し、反射された超音波を受信出きるようになる超音波センサが適用され得る。障害物検出センサ８５は掃除用ロボット７０から障害物または壁との距離を測定するためにも用いられる。
走行距離検出センサ９７は駆動部９０の車輪９１、９２の回転数を検出する回転検出センサが適用され得る。例えば、回転検出センサはモータ９８の回転数を検出するように設けられたロータリエンコーダが適用され得る。
吸塵部８２は空気を吸い込んで対向する床の塵埃を集塵できるように本体７４上に設けられている。このような吸塵部８２は公知の多様な方式によって構成され得る。一例として、吸塵部８２は吸込モータ(図示せず)と、吸込モータの駆動によって床と対向するように形成された吸入口または吸込管を通じて吸い込まれた塵埃を集塵する集塵室(図示せず)を備えている。
駆動部９０は前方の両側に設けられた二つの車輪９１と、後方の両側に設けられた二つの車輪９２、後方の二つの車輪９２をそれぞれ駆動させるモータ９８及び後方車輪９２の動力を前方の車輪９１に伝達できるよう設けられたタイミングベルト９６を含む。駆動部９０は制御部１０２の制御信号に応じて各モータ９８を独立的に正方向または逆方向に回転させる。走行方向は各モータ９８の回転数を相違に制御することによって変えられる。
前方カメラ７６は掃除用ロボット７０が進む前方のイメージを撮影できるように本体７４上に設けられ、撮影されたイメージを制御部１０２に出力する。
上方カメラ７８は上方のイメージを撮像できるように掃除用ロボット７０の本体７４上に設けられ、撮像したイメージを制御部１０２に出力する。前方カメラ７４と上方カメラ７８は一般にＣＣＤカメラが多用される。
無線通信モジュール１０８は前方カメラ７８や上方カメラ７６が撮像したイメージに対する映像信号や掃除用ロボット７０の制御信号を無線共有器６０に送出し、アンテナ１０４を介して受信された無線共有器６０からの信号を制御部１０２に伝送する。このような無線通信モジュール１０８は無線共有器６０と互換可能なＵＳＢ無線アダプタやＰＣＭＣＩＡ無線ランカードが使われる。
充電バッテリ８０は本体７４上に設けられ、掃除用ロボット７０のモータ９８や制御部１０２などの動作に必要な電源を供給する。
制御部１０２は無線通信モジュール１０８を介して携帯電話２０から受信された信号の処理を行い、その信号に応じて前述した各要素を制御する。本体７４上に掃除用ロボット７０の機能設定を操作するための多数のキーが設けられたキー入力装置(図示せず)がさらに具備された場合、制御部１０２はキー入力装置から入力されたキー信号を処理する。
制御部１０２は上方カメラ７８によって撮像された上方イメージから位置認識用として利用するために作業領域の天井に設けられた位置認識マークを抽出した後、その位置情報を用いて掃除用ロボット７０の現在位置を認識してから、認識された位置情報を用いて目的とする作業を行なうよう各要素を制御する。また、受信された命令に応じて前方カメラ７６により撮像された前方イメージを映像信号に変更して無線通信モジュール１０８に送信する。すると、映像信号は、インターネットを通じてロボットサーバ５０に接続された携帯電話２０から出力されるので掃除用ロボット７０の位置の認識が可能になる。
無線共有器６０は、インターネット回線６２と接続され、携帯電話から入ってくるデータを掃除用ロボット７０に出力し、掃除用ロボット７０の無線通信モジュール１０８を通じて流入される掃除用ロボット７０の映像信号や制御信号を受信しインターネット回線６２を通じて接続されたロボットサーバ５０に伝送する。
ロボットサーバ５０は掃除用ロボット７０を提供する会社で運営するもので、インターネット１０を介して多数台の掃除用ロボット７０と接続されており、掃除用ロボット７０は多数台の掃除用ロボット７０のＩＰアドレスとシリアルナンバー、ＩＤ及び暗証番号を貯蔵している。従って、ユーザが携帯電話２０を通じてＩＤと暗証番号を入力すれば、ロボットサーバ５０はそのＩＤと暗証番号に該当する掃除用ロボット７０のＩＰアドレスを探し出し、そのアドレスを有するロボットと接続する。ロボットサーバ５０は特定のユーザだけが自分の掃除用ロボット７０に接続できるようにそれぞれの掃除用ロボット７０毎に接続できるＩＤと暗証番号を指定し、これと一対一にＩＰアドレスとシリアルナンバーが定まっている。従って、ユーザは携帯電話２０を用いてＩＤと暗証番号だけを入力すれば自分のロボットに接続できる。また、掃除用ロボット７０を遠隔制御できるプログラムが設けられており、携帯電話２０が接続されれば掃除用ロボット７０を制御できる画面を携帯電話のディスプレイ窓２６(図６参照)に出力する。
携帯電話２０はインターネットに無線で接続し双方向信号のやり取りができる装置であって、命令を入力できる入力部と映像及び制御画面が出力される出力部を含む。
図５ないし図７に示したように、入力部は各種ボタン２４及びモーションセンサ３４を含む。モーションセンサ３４は携帯電話の本体２１の背面のバッテリ３６の上部に設けられている。本体の一側面にはバッテリ充電器(図示せず)を着脱したり、図６に示されたジョイスティックユニット２８を着脱できるソケット２５が形成されている。モーションセンサ３４は、光ナビゲーションシステムを用いて位置移動を検知するセンサであって、多様な製品が市中に出市されている。すなわち、モーションセンサ３４は、照明システム及びレンズを用いて向かい合うイメージを獲得した後、ディジタル信号処理を通じて移動方向及び距離を決める。決定されたデータはコンバータなどを通じてコントローラに出力されるシステムで構成されている。
出力部は、図６に示したように、ディスプレイ窓２６で構成されている。これは、一般の携帯電話２０に具備されたもので、本発明の長所のうち一つとして見なされる。すなわち、既存の携帯電話２０にモーションセンサ３４を設けることによって便利に使用できるようになる。ソケット２５に着脱できるジョイスティックユニット２８はユーザが選択的に使用できる。すなわち、ユーザは、図７に示したように、移動中でも自分所持の携帯電話２０を床やユーザの手のひらに置かせた後、携帯電話２０の本体２１を手で握ってディスプレイ窓２６に出力された制御画面を用いて掃除用ロボット７０をコントロールすることができる。また、ユーザは図６に示したようにジョイスティックユニット２８を携帯電話２０に連結しジョイスティック３０からディスプレイ窓２６に出力された制御画面にて掃除用ロボット７０を制御できる。
以上のような携帯電話２０を用いてロボットサーバ５０及び掃除用ロボット７０に接続して制御する方法につき図８に基づいて詳説する。
まず、接続のために携帯電話２０のボタン２４を用いてＩＤと暗証番号を入力する(Ｓ１)。
ロボットサーバ５０は入力されたＩＤと暗証番号が登録されたのかを確認する(Ｓ２)。
入力されたＩＤと暗証番号が登録されたものと同一ならば、ロボットサーバ５０は入力されたＩＤに該当するＩＰアドレスとシリアルナンバーを探し、そのＩＰアドレスを有する掃除用ロボット７０に接続する(Ｓ３)。
また、ロボットサーバ５０は携帯電話２０のディスプレイ窓２６に掃除用ロボット７０の制御画面を出力する(Ｓ４)。制御画面は本実施形態のような掃除用ロボット７０の場合、設定メニュー、掃除メニュー、保安メニューなどで構成され得る。 制御画面が携帯電話２０のディスプレイ窓２６に出力されれば、ユーザは携帯電話２０の本体２１を手で握って(図７参照)モーションセンサ３４を床面に向かわせた後、携帯電話の本体２１を動かす。すると、モーションセンサ３４により携帯電話２０の移動方向及び距離を検知し、制御画面の所望のメニューで画面上のカーソルを移動させ、ボタン２４を用いて制御画面上のメニューを選択することによって簡単に作業命令が入力させられる(Ｓ５)。また、前述したように、モーションセンサ３４を用いず、図６に示したようにジョイスティックユニット２８を携帯電話２０に接続してジョイスティック３０で制御画面を用いて作業命令を入力することができる。このように本体を簡単に動かし制御画面の調節ができることでユーザの操作環境が向上されるため、より一層掃除用ロボット７０を便利に操作することができる。入力された作業命令は携帯電話２０と掃除用ロボット７０を中継するロボットサーバ５０を通じて無線共有器６０に伝達され、無線共有器６０を通じて掃除用ロボット７０の制御部１０２に伝達される(Ｓ６)。入力された作業命令が移動命令ならば、制御部１０２は受信された制御信号に応じて指示された場所に移動して前方カメラ７６で撮像した後、そのイメージを映像信号に変換して無線通信モジュール１０８を通じて無線共有器６０に伝送する。無線共有器６０に受信された映像信号はインターネット１０及びロボットサーバ５０を通じて携帯電話のディスプレイ窓２６に出力される(Ｓ７)。もし、入力された作業命令が掃除命令ならば、指定された場所に移動した後掃除作業を行なった後前方カメラ７６及び上方カメラ７８で撮像されたイメージを映像信号に変換し、携帯電話２０のディスプレイ窓２６に出力される。
すると、受信された映像信号で掃除用ロボット７０の位置を把握し、追加作業が必要な場合(Ｓ８)、作業命令入力ステップ(Ｓ５)に戻り、そうでない場合は制御を終了する。
本発明のロボット制御システム及び制御方法は、掃除ロボット、エンターテインメント、産業用ロボットなど遠隔制御が求められる各種サービスロボットの制御に使用され得る。
本発明のロボット制御システムの一実施形態を示した図である。 図１に示したロボットの一実施形態である掃除用ロボットの外観を示した斜視図である。 図２の掃除用ロボットの内部構成を確認できるように掃除用ロボットの上部カバーを取外した斜視図である。 ロボット制御システムの構成を示したブロック図である。 無線端末機の一例である携帯電話の構成を説明するための斜視図である。 無線端末機の一例である携帯電話の構成を説明するための斜視図である。 図５及び図６に示した携帯電話を操作する際使用動作を説明するための図である。 本発明のロボット制御方法の一実施形態を説明するためのブロック図である。
符号の説明
１０ インターネット
２０ 携帯電話
２６ ディスプレイ窓
２８ ジョイスティックユニット
３４ モーションセンサ
５０ ロボットサーバ
６０ 無線共有器
７０ 掃除用ロボット
７６ 前方カメラ
７８ 上方カメラ
８５ 障害物検出センサ
９０ 駆動部
９７ 走行距離検出センサ
８２ 吸塵部
１０２ 制御部
１０８ 無線通信モジュール
１０６ 記憶装置

Claims (8)

  1. インターネットと接続され、映像信号及び/または制御信号を送受信する無線共有器と、
    該無線共有器から受信された指示に従って自走しつつ指示された作業を行ない、無線通信モジュールが設けられたロボットと、
    モーションセンサを備え、インターネットと接続され前記無線通信モジュールに作業命令を無線送信したり映像信号及び/または 制御信号を受信する携帯用無線端末機と、
    インターネットと接続され、前記ロボットの制御画面及び前記ロボットから受信された映像信号及び/または制御信号を前記携帯用無線端末機に出力するロボットサーバとを含み、
    前記携帯用無線端末機に設けられた前記モーションセンサを用いて前記ロボットを制御できることを特徴とするロボット制御システム。
  2. 前記携帯用無線端末機は前記制御画面を出力するディスプレイ窓及びボタンユニットを含み、前記モーションセンサは前記携帯用無線端末機の底面に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のロボット制御システム。
  3. 前記携帯用無線端末機は接続端子に選択的に接続できるジョイスティックユニットをさらに含み、前記ジョイスティックユニットを用いて前記ロボットを制御できることを特徴とする請求項２に記載のロボット制御システム。
  4. 前記ロボットは掃除用ロボットであることを特徴とする請求項２または３に記載のロボット制御システム。
  5. ａ)インターネットと接続された携帯用無線端末機を用いてＩＤと暗証番号を入力するステップと、
    ｂ)入力されたＩＤ及び暗証番号がロボットサーバに登録されているか否かを判断するステップと、
    ｃ)前記ＩＤ及び暗証番号が登録されていると、前記ＩＤに該当するロボットに接続するステップと、
    ｄ)前記携帯用無線端末機のディスプレイ窓に前記ロボットの制御画面を出力するステップと、
    ｅ)前記携帯用無線端末機に設けられたモーションセンサ及び前記制御画面を用いて作業命令を入力するステップと、
    ｆ)前記携帯用無線端末機を通じて入力された作業命令をインターネットと接続された無線共有器を通じて前記ロボットに伝送するステップと、
    ｇ)前記ロボットから映像信号及び/または制御信号を前記無線共有器を通じて前記携帯用無線端末機のディスプレイ窓に出力するステップとを含むことを特徴とするロボット制御方法。
  6. 前記ｅ)ステップは、前記携帯用無線端末機の本体を動かして前記制御画面のメニューを選択することによって作業命令を入力することを特徴とする請求項５に記載のロボット制御方法。
  7. 前記携帯用無線端末機と接続されたジョイスティックユニットを用いて前記制御画面を制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のロボット制御方法。
  8. 前記ロボットが掃除作業を行なうステップをさらに含むことを特徴とする請求項６または７に記載のロボット制御方法。
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