JP2007233751A - 自律移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信を中継可能な自律移動装置を提供する。
【解決手段】自律的に移動する自律移動装置１０において、他の装置と通信を行う通信機１４と、通信手段を用いて通信目標装置と通信できるか否かを判定する通信状態判定部２２と、を備え、通信状態判定部２２により通信目標装置と通信できないと判定された場合に、通信ラインを構築するために移動する。また、自律移動装置１０の移動により通信目標装置までの通信ラインを構築できない場合には、他の自律移動装置に通信ラインの構築を要求する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自律的に移動する自律移動装置に関する。

従来から、自律的に移動する自律移動型ロボットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の自律移動型ロボットは、荷物を運搬することを用途としている。また、特許文献１では、複数の自律移動型ロボットが互いに通信を行うことが検討されている。しかしながら、一台の自律移動型ロボットが他の自律移動型ロボットと通信を行う際に、他の自律移動型ロボットが通信可能な領域に存在しているとは限らず、自律移動型ロボットの間で通信できない場合がある。
特開２００１−２８７１８３号公報

２つの通信装置が互いの通信圏内に存在しない状況では、２つの通信装置の間で通信を行うことができない。このような場合に、２つの通信装置の間に存在する自律移動装置を用いて通信を中継できれば便利である。しかしながら、従来、通信を中継する自律移動装置は存在しない。さらに、自律移動装置を用いて通信を中継しようとする場合に、自律移動装置が通信装置の通信圏内に存在しないと、通信を中継することができない、という問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、通信を中継可能な自律移動装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、自律的に移動する自律移動装置において、他の装置と通信を行う通信手段と、通信手段を用いて所望の通信装置と通信できるか否かを判定する判定手段と、を備え、判定手段により通信装置と通信できないと判定された場合に、通信ラインを構築するために移動することを特徴とする。

この構成によれば、自律移動装置は、通信装置と通信できない場合に、通信ラインを構築するために移動する。よって、自律移動装置が移動した結果、自律移動装置が通信装置と通信可能となった場合には、通信装置までの通信ラインを構築することができる。

上述した自律移動装置は、自律移動装置の移動により通信装置までの通信ラインを構築できない場合に、他の自律移動装置に通信ラインの構築を要求することが好ましい。この構成によれば、自律移動装置は、自律移動装置の移動により通信装置までの通信ラインを構築できない場合に、他の自律移動装置に通信ライン構築処理を要求する。よって、自律移動装置は、他の自律移動装置と協動して通信装置までの通信ラインを構築することができる。

上述した自律移動装置は、自律移動装置の移動により通信装置との通信ラインを構築できない場合に、通信対象のデータを記憶してから、通信装置方向にさらに移動することが好ましい。この構成によれば、自律移動装置は、自律移動装置の移動により通信装置までの通信ラインを構築できない場合に、通信対象のデータを記憶してから、通信装置方向にさらに移動する。よって、自律移動装置は、より長い距離を移動して、通信装置に通信対象のデータを伝達することができる。例えば、自律移動装置は、通信装置と通信できる位置まで移動してから通信対象のデータを通信装置に送信してもよいし、通信装置まで移動することで通信対象のデータを伝達してもよい。

上述した自律移動装置は、通信を中継する機能を有する中継子機を搭載しており、自律移動装置の移動により通信装置との通信ラインを構築できない場合に、中継子機を設置してから、さらに移動することが好ましい。この構成によれば、自律移動装置は、通信装置との通信ラインを構築できない場合に、中継子機を設置してからさらに移動する。よって、自律移動装置は、より長い距離を移動して、通信装置までの通信ラインを構築することができる。

本発明に係る自律移動装置によれば、所望の通信装置までの通信を中継して、通信ラインを構築することができる。

以下、図面を参照して、本発明の自律移動装置に係る好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

先ず、図１を参照して、実施形態に係る自律移動装置１０の構成について説明する。図１は、自律移動装置１０の構成を示すブロック図である。自律移動装置１０は、周囲環境を認識するためのカメラ１２と、通信機能を有する他の装置との間で通信を行うための通信機１４と、自律移動装置１０の動作を制御するためのＥＣＵ２０と、ＥＣＵ２０により制御される電動モータ３０と、電動モータ３０により駆動される車輪３２と、自律移動装置１０の存在位置を認識するためのＧＰＳ装置３４と、ユーザに対して各種情報を出力するディスプレイ３６及びスピーカ３８と、を備えている。これらの構成について、より詳しく説明する。

カメラ１２は、周囲環境の画像を取得するＣＣＤカメラと、取得した画像を画像処理することによって周囲の障害物や路面状況などを認識する画像処理部とを有している。この画像処理部では、ＣＣＤカメラで取得した画像からエッジ抽出やパターン認識処理などによって周囲の障害物などを抽出して認識する。カメラ１２と後述する電子制御装置（以下ＥＣＵという）２０とは接続されており、カメラ１２により取得された情報はＥＣＵ２０に伝送される。

通信機１４は、送信機１６および受信機１８を含んで構成され、例えば、自律移動装置１０の周囲にある他の自律移動装置１０や、無線電話網の中継基地局などのインフラストラクチャなどとの間で情報を送受信するものである。通信機１４は、例えば半径約１００ｍの範囲で情報の送受信を行うことが可能に設定されている。通信機１４とＥＣＵ２０とは、相互に情報の交換が可能となるように構成されている。即ち、ＥＣＵ２０で生成された送信情報は、ＥＣＵ２０から送信機１６に伝送される。一方、受信機１８によって受信された各種の情報は、受信機１８からＥＣＵ２０に伝送される。なお、上述した通信機１４は電波を用いて他の通信装置と無線通信を行うが、光や音などを用いて他の通信装置と無線通信を行うものであってもよい。

ＧＰＳ装置３４は、自律移動装置１０が存在する位置を検出する手段である。ＧＰＳ装置３４とＥＣＵ２０とは接続されており、ＧＰＳ装置３４により検出された位置情報はＥＣＵ２０に伝送される。ディスプレイ３６及びスピーカ３８は、ユーザに対して情報を出力する手段である。ディスプレイ３６とＥＣＵ２０とは接続されており、ＥＣＵ２０からディスプレイ３６に制御信号が出力されると、ディスプレイ３６はＥＣＵ２０からの制御信号に応じて各種情報を表示する。また、スピーカ３８とＥＣＵ２０とは接続されており、ＥＣＵ２０からスピーカ３８に制御信号が出力されると、スピーカ３８はＥＣＵ２０からの制御信号に応じて音声情報を発する。なお、ディスプレイ３６に傍には、ユーザが情報を入力する手段としてキーボードやタッチパネルなどが設けられている。

ＥＣＵ２０は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ及びバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等により構成されている。そして、上記構成によって、ＥＣＵ２０は、通信機能の有する他の通信装置との間で通信が可能であるか否かを判定する通信状態判定部２２としての機能と、電動モータ３０、ディスプレイ３６、スピーカ３８などの動作を制御するアクチュエータ制御部２４としての機能を有している。なお、ＲＯＭは、自律移動装置１０の周辺の地図情報を記憶する記憶手段となっている。

電動モータ３０とアクチュエータ制御部２４とは接続されており、アクチュエータ制御部２４から電動モータ３０に制御信号が出力されると、電動モータ３０はアクチュエータ制御部２４からの制御信号に応じて駆動される。これにより、電動モータ３０に取り付けられている車輪３２を回転駆動して、自律移動装置１０を移動させる。ここで、アクチュエータ制御部２４は、カメラ１２により取得された情報を取り込んで、障害物等を避けながら自律移動装置１０を移動させる。また、アクチュエータ制御部２４は、ＧＰＳ装置３４により検出された位置情報を取り込んで、ＲＯＭに記憶された地図情報を参照しつつ、目的地まで自律移動装置１０を移動させる。

次に、図２を参照して、上述した自律移動装置１０が使用される状況について説明する。図２は、自律移動装置１０が使用される状況を示す概略図である。図２に示されるように、複数の自律移動装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈや、無線電話網の中継基地局５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃなどが、互いに離れた位置に存在している。ここでは、図中左下の自律移動装置１０Ａと図中右上の自律移動装置１０Ｈとの間で通信ラインを構築することを目的としている。両自律移動装置１０Ａ，１０Ｈ間で通信ラインを構築することにより、ユーザが自律移動装置１０Ａを利用して、画像、音声、文書等のデジタルデータを自律移動装置１０Ｈに送信することが可能となる。このように通信ラインの構築が必要となる状況としては、例えば、地震等の被災時である。

通信ラインは、両自律移動装置１０Ａ，１０Ｈの間に存在する複数の自律移動装置１０Ｂ〜１０Ｇを利用して構築される。例えば、図中左下の通信始端となる自律移動装置１０Ａから送信されたデータは、途中に存在する３つの自律移動装置１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｆにより中継されて、通信目標となる自律移動装置１０Ｈにより受信される。なお、以下の説明では、通信始端となる自律移動装置１０Ａを「通信始端装置」と呼び、通信を中継する自律移動装置１０Ｂ〜１０Ｇを「通信中継装置」と呼び、通信目標となる自律移動装置１０Ｈを「通信目標装置」と呼ぶ。

また、通信ラインは、公衆電話回線網を利用して構築される場合もある。例えば、通信始端装置１０Ａから送信されたデータは、通信中継装置１０Ｂにより中継されて公衆電話回線網の中継基地局５２Ａに送られる。その後、センター５０を介して別の中継基地局５２Ｃに送られ、最終的に通信目標装置１０Ｈにより受信される。さらに、通信ラインは、インターネットを利用して構築される場合もある。インターネットを利用して通信ラインを構築する場合には、データの送信先となる通信目標装置として、自律移動装置１０Ｈに代えて、インターネット接続サービスが提供されるホットスポットに接続されたコンピュータ装置が、通信目標となる通信装置として設定されてもよい。

次に、図３を参照して、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇが通信ラインを構築する動作について説明する。図３は通信ラインの構築処理の手順を示すフローチャートである。図３のフローチャートに示される通信ラインの構築処理は、主としてＥＣＵ２０によって行われるものであり、ユーザの入力操作に応じて通信ラインの構築を要求するリクエスト情報が通信始端装置１０Ａから送信されると、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇがリクエスト情報を受信したタイミングで実行される。

通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇが通信始端装置１０Ａから送られてきたリクエスト情報を受信すると、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、リクエスト情報が受信されたことを示す応答情報を通信始端装置１０Ａに送信すると共に、通信始端装置１０Ａと通信可能か否かを判定する（Ｓ３０１，Ｓ３０２）。ここで、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信始端装置１０Ａと通信可能と判定した場合には、さらに通信目標装置１０Ｈと通信可能か否かを判定する（Ｓ３０３）。一方、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信始端装置１０Ａと通信不能と判定した場合には、ステップ３０５の処理に進む。

ステップ３０３において、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信目標装置１０Ｈと通信可能と判定した場合には、通信始端装置１０Ａに通信ラインの構築が完了した旨を通知する（Ｓ３０４）。この通知を受信すると、通信始端装置１０Ａは、通信ラインが構築された旨をディスプレイ３６又はスピーカ３８を用いて情報送信者Ｐに知らせる。情報送信者Ｐがデジタルデータを送信する処理を行うことにより、通信始端装置１０Ａから通信目標装置１０Ｈに向けてデジタルデータが送信されると、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは通信の中継を行う。

一方、ステップ３０３において、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇと通信目標装置１０Ｈとの間で通信不能であることが判定された場合には、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信目標装置１０Ｈに向けて予め設定された距離だけ移動する（Ｓ３０６）。この通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇの移動により、通信ラインが構築されたか否かを判定するために、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、再びステップ３０２及びステップ３０３の処理を行って、通信始端装置１０Ａ及び通信目標装置１０Ｈと通信可能か否かを判定する。

ここで、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇの移動方法としては、様々な方法がある。例えば、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇと通信目標装置１０Ｈとの間に障害物が存在しない状況では、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信目標装置１０Ｈ（公衆電話回線網を利用する場合、中継基地局５２Ａ〜５２Ｃ）に向けて直線的に移動すればよい。また、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇと通信目標装置１０Ｈとの間に障害物が存在する場合には、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、ＲＯＭに記憶された地図情報を参照して障害物を避けながら、通信目標装置１０Ｈ（公衆電話回線網を利用する場合、中継基地局５２Ａ〜５２Ｃ）との間で通信可能となる位置を探して移動すればよい。さらには、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信始端装置１０Ａ及び通信目標装置１０Ｈと通信可能か否かを判定しながら移動したり、移動方向及び移動距離をランダムに決定して移動してもよい。

また、ステップ３０２において、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇが通信目標装置１０Ｈに向けて移動したことにより、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇと通信始端装置１０Ａとの間で通信不能となったことが判定された場合には、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇによる処理はステップ３０５に進む。ステップ３０５において、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信始端装置１０Ａと通信可能な位置まで戻ってから、通信ラインの構築を指示するリクエスト情報を他の通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇに向けて送信する。このリクエスト情報を受けて、他の通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、上述したステップ３０１〜ステップ３０６の処理を行う。

次に、図４を参照して、上述した通信ラインの構築処理の効果について説明する。図４は通信ラインの構築処理による通信中継装置１０Ｂ，１０Ｃの動作を示す図である。図４（ａ）では、通信目標装置１０Ｈは、通信中継装置１０Ｂ，１０Ｃの通信圏内Ａｒｅａ＿Ｂ，Ａｒｅａ＿Ｃに存在しておらず、通信始端装置１０Ａと通信目標装置１０Ｈとの間の通信ラインは構築されていない。このような状況で上述した通信ラインの構築処理を実行すれば、図４（ｂ）に示されるように、通信中継装置１０Ｂ，１０Ｃが移動する。これにより、通信中継装置１０Ｂの通信圏内Ａｒｅａ＿Ｂには、通信始端装置１０Ａ及び通信中継装置１０Ｃが存在し、さらに、通信中継装置１０Ｃの通信圏内Ａｒｅａ＿Ｃには、通信中継装置１０Ｂ及び通信目標装置１０Ｈが存在する。よって、通信中継装置１０Ｂ，１０Ｃにより通信を中継可能となるので、通信始端装置１０Ａと通信目標装置１０Ｈとの間の通信ラインを構築することができる。

次に、図５を参照して、通信ラインの構築処理の変形例について説明する。図５は通信ラインの構築処理の手順を示すフローチャートである。この変形例に係る通信ラインの構築処理では、図３に示される通信ラインの構築処理とステップ３０１〜ステップ３０６までは同じであり、図３に示される通信ラインの構築処理に対してステップ３０７〜ステップ３０９が追加されている。よって、ステップ３０７〜ステップ３０９の処理について重点的に説明する。

ステップ３０５において、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇが他の通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇにリクエスト情報を送信すると、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、他の通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇから応答情報が送られてきたか否かを判定する（Ｓ３０７）。ここで、他の通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇから応答情報の送信があった場合には、他の通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇが通信ラインの構築処理を行うので、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは待機する（Ｓ３０８）。一方、他の通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇから応答情報の送信がない場合には、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信始端装置１０Ａと通信を行うことにより通信対象のデータを通信始端装置１０Ａから取得してＲＯＭに記憶する。そして、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、自らの移動による情報伝達を試行する（Ｓ３０９）。

次に、図６を参照して、上述した通信ラインの構築処理の効果について説明する。図６は通信ラインの構築処理による通信中継装置１０Ｂの動作を示す図である。上述した通信ラインの構築処理によれば、例えば図６（ａ）に示されるように、通信始端装置１０Ａから通信中継装置１０Ｂまでしか通信できない状況から、図６（ｂ）に示されるように、通信中継装置１０Ｂが通信対象のデータを記憶したまま通信目標装置１０Ｈと通信可能な位置まで移動してから、通信中継装置１０Ｂが通信目標装置１０Ｈに通信対象のデータを送信する処理を行う。このように、通信始端装置１０Ａが通信目標装置１０Ｈと通信できない場合でも、通信対象のデータを通信目標装置１０Ｈに送信することができる。なお、上述した変形例では、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは移動してから通信対象のデータを送信したが、他の変形例では、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇが通信目標装置１０Ｈまで移動してから、ディスプレイ３６を用いて通信対象のデータを表示したり、スピーカ３８を用いて通信対象のデータを音声出力することで通信対象のデータを伝達してもよい。

次に、図７を参照して、通信ラインの構築処理の他の変形例について説明する。図７は通信ラインの構築処理の手順を示すフローチャートである。この変形例に係る通信ラインの構築処理では、図３に示される通信ラインの構築処理とステップ３０１〜ステップ３０４及びステップ３０６は同じであり、図３に示される通信ラインの構築処理に対してステップ３１０〜ステップ３１２が異なる。よって、ステップ３１０〜ステップ３１２の処理について重点的に説明する。

ステップ３０２において、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇと通信始端装置１０Ａとが通信不能と判定された場合には、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇはステップ３１０の処理に進む。ステップ３１０では、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信を中継する機能を有する中継子機４０が通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇに搭載されているか否かを判定する。ここで、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇに中継子機４０が搭載されていると判定された場合には、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇの処理はステップ３１１に進む。ステップ３１１では、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信始端装置１０Ａと通信可能な位置まで戻ってから、中継子機４０をその場に設置する。そして、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信目標装置１０Ｈ（公衆電話回線網を利用する場合、中継基地局５２Ａ〜５２Ｃ）に向けてさらに移動する。

一方、ステップ３１０において、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇに中継子機４０が搭載されていないと判定された場合には、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇの処理はステップ３１２に進む。ステップ３１２の処理は、図３のステップ３０５と同じであり、通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇは、通信始端装置１０Ａと通信可能な位置まで戻ってから、通信ラインの構築を指示するリクエスト情報を他の通信中継装置１０Ｂ〜１０Ｇに向けて送信する。

次に、図８を参照して、上述した通信ラインの構築処理の効果について説明する。図８は通信ラインの構築処理による通信中継装置１０Ｂの動作を示す図である。上述した通信ラインの構築処理によれば、例えば図８（ａ）に示されるように、通信始端装置１０Ａから通信中継装置１０Ｂまでしか通信できない状況から、図８（ｂ）に示されるように、通信中継装置１０Ｂが中継子機４０を設置してさらに移動することにより、中継子機４０及び通信中継装置１０Ｂにより中継されて通信始端装置１０Ａから通信目標装置１０Ｈまで通信可能な状況となる。上述したように、通信始端装置１０Ａが通信目標装置１０Ｈと直接に通信できない状況でも、通信中継装置１０Ｂ及び中継子機４０を用いて通信ラインを構築することができる。

自律移動装置の構成を示すブロック図である。 自律移動装置が使用される状況を示す概略図である。 通信ラインの構築処理の手順を示すフローチャートである。 通信ラインの構築処理による通信中継装置の動作を示す説明図である。 第１変形例に係る通信ラインの構築処理の手順を示すフローチャートである。 第１変形例に係る通信ラインの構築処理による通信中継装置の動作を示す説明図である。 第２変形例に係る通信ラインの構築処理の手順を示すフローチャートである。 第２変形例に係る通信ラインの構築処理による通信中継装置の動作を示す説明図である。

符号の説明

１０…自律移動装置、１０Ａ…通信始端装置、１０Ｂ〜１０Ｇ…通信中継装置、１０Ｈ…通信目標装置、１２…カメラ、１４…通信機、１６…送信機、１８…受信機、２０…ＥＣＵ、２２…通信状態判定部、２４…アクチュエータ制御部、３０…電動モータ、３２…車輪、３４…ＧＰＳ装置、３６…ディスプレイ、３８…スピーカ、４０…中継子機。

Claims (4)

1. 自律的に移動する自律移動装置において、
   他の装置と通信を行う通信手段と、
   前記通信手段を用いて所望の通信装置と通信できるか否かを判定する判定手段と、
   を備え、
   前記判定手段により前記通信装置と通信できないと判定された場合に、通信ラインを構築するために移動することを特徴とする自律移動装置。
2. 前記自律移動装置の移動により前記通信装置までの通信ラインを構築できない場合に、他の自律移動装置に通信ラインの構築を要求することを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
3. 前記自律移動装置の移動により前記通信装置との通信ラインを構築できない場合に、通信対象のデータを記憶してから、前記通信装置方向にさらに移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の自律移動装置。
4. 前記自律移動装置は、通信を中継する機能を有する中継子機を搭載しており、
   前記自律移動装置の移動により前記通信装置との通信ラインを構築できない場合に、前記中継子機を設置してから、さらに移動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自律移動装置。

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