JP2007279824A - 自律移動型ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】監視対象物との遭遇を効果的に防止することが可能な自律移動型ロボットを提供する。
【解決手段】周辺環境を観測しつつその観測情報に基づいて自律して移動可能な自律移動型ロボットＲであって、主人Ｍが通行する予定のルートを先行して移動するように走行を制御する走行制御手段５Ｍと、予定のルート上で周辺環境を撮像して得た撮像データに基づいて、予定のルート上に監視対象物が存在するか否かを判定する判定手段５Ｃ，５Ｅと、予定のルート上に監視対象物が存在すると判定された場合に、その判定結果を主人に報知する報知手段５Ｆ，１０と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、自律移動型ロボットに関する。

近年、ストーカー等による犯罪が増加しており、社会問題化している。このような犯罪を抑止したり、万一犯罪に巻き込まれたときの手がかりとしたりするために、監視カメラで撮影した監視対象者の映像をリアルタイムでユーザに提供する監視装置が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００５−８０１５６号公報

しかしながら、上記した従来の監視装置では、監視カメラが設置されていない場所に監視対象者がいる場合は対応できず、主人と監視対象者との遭遇を効果的に防止することができなかった。

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、主人と監視対象物との遭遇を効果的に防止することが可能な自律移動型ロボットを提供することを目的とする。

本発明に係る自律移動型ロボットは、周辺環境を観測しつつその観測情報に基づいて自律して移動可能な自律移動型ロボットであって、主人が通行する予定のルートを先行して移動するように走行を制御する走行制御手段と、予定のルート上で周辺環境を撮像して得た撮像データに基づいて、予定のルート上に監視対象物が存在するか否かを判定する判定手段と、予定のルート上に監視対象物が存在すると判定された場合に、その判定結果を主人に報知する報知手段と、を備えることを特徴とする。

この自律移動型ロボットでは、主人が通行する予定のルートを先行して監視対象物が存在するか否かを確認することができるため、主人と監視対象物との遭遇を効果的に防止することができる。

予定のルート上に監視対象物が存在すると判定された場合に、主人が監視対象物と遭遇しないように、予定のルートとは異なるルートを設定するルート変更手段を備えると好ましい。このようにすれば、変更されたルートを主人が通行することで、主人と監視対象物との遭遇を効果的に防止することができる。

撮像データに含まれる人物データを蓄積し、蓄積頻度に基づいて不審人物を抽出する不審人物抽出手段を備えると好ましい。このようにすれば、主人の近くによく現れる不審人物を知ることができる。

本発明の自律移動型ロボットによれば、主人と監視対象物との遭遇を効果的に防止することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

参照する図面において、図１は本実施形態に係る自律移動型ロボットとしてのモビルロボットおよびその主人を模式的に示す平面図、図２は図１に示したモビルロボットの構造を示す側面図、図３は図２に示したモビルロボットが備える制御装置の構成を示すブロック図、図４は図３に示した制御装置による処理手順の一部を示すフローチャート、図５は主人に新たなルートを提示するときの画面表示の一例を示す図である。

自律移動型ロボットは、図１に示すように、主人Ｍとの距離を一定に保ちながら主人Ｍに先行して移動可能なモビルロボットＲとして構成されている。このモビルロボットＲは、周辺環境を観測しつつその観測情報に基づいて自律して移動可能である。なお、本実施形態では、モビルロボットＲが、監視対象物としてストーカーなどの特定人物を監視する場合について説明する。また、モビルロボットＲは視認可能な範囲で主人Ｍのかなり前方を移動する場合を説明するが、視認不能な範囲まで離れていてもよい。

図２に示すように、モビルロボットＲは、走行装置１により移動可能なボディＲ１と、このボディＲ１に対して回転可能に接続されたヘッドＲ２とを備えており、ボディＲ１には、報知、警報、案内などの各種のメッセージを画像や文字により表示可能なディスプレイ２が設置されている。そして、このボディＲ１には、電源としてのバッテリ３、ヘッドＲ２を回転駆動するためのヘッド駆動モータ４、自身の位置を検出する位置センサ９の他、走行装置１、ディスプレイ２、ヘッド駆動モータ４などを制御するための制御装置５が内蔵されている。位置センサ９は、例えばＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）レシーバ、ジャイロコンバータなどを有しており、これらによって自身の現在位置を検出する。

一方、モビルロボットＲのヘッドＲ２には、周辺に存在する障害物（他の人物や動物、構造物、設置物、車両等）などを含む周辺環境をステレオ画像として観測するための撮像装置としてのＣＣＤカメラ（または赤外線カメラ）６と、報知、警報、案内などの各種メッセージの音声を発声可能なスピーカ７と、無線によりデータを送受信するための送受信アンテナ１０が設置されている。なお、ＣＣＤカメラ６は、走行用と監視用のカメラを備えている。

図１および図２に示すように、走行装置１は、例えば、ホイールインモータ１Ａ，１Ｂにより回転方向および回転速度が左右独立に制御される左右一対の駆動車輪１Ｃ，１Ｄと、３６０度の旋回が可能なキャスタ車輪１Ｅとを有する。

この走行装置１は、左右一対の駆動車輪１Ｃ，１Ｄが同方向に前転駆動または後転駆動されることでモビルロボットＲを前進または後退させる。その際、左右一対の駆動車輪１Ｃ，１Ｄの回転速度が同速度であればモビルロボットＲを直進させ、左右一対の駆動車輪１Ｃ，１Ｄの回転速度に差があれば駆動車輪１Ｃ，１Ｄのうち回転速度の遅い側にモビルロボットＲを旋回させる。そして、この走行装置１は、左右一対の駆動車輪１Ｃ，１Ｄが同速度で相互に逆方向に回転駆動されると、モビルロボットＲをその場で左右の何れかに回転させる。

ここで、制御装置５は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）等のマイクロコンピュータのハードウェアおよびソフトウェアを利用して構成されている。この制御装置５は、ホイールインモータ１Ａ，１Ｂやヘッド駆動モータ４の駆動回路、ディスプレイ２、ＣＣＤカメラ６、スピーカ７、位置センサ９、送受信アンテナ１０等との間の入出力インターフェースＩ／ＯおよびＡ／Ｄコンバータの他、プログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、入力データ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムを実行するＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等をハードウェアとして備えている。

そして、この制御装置５には、図３に示すように、人物特徴抽出部５Ａ、カメラ制御部５Ｂ、ストーカー記憶部５Ｃ、ストーカー登録部５Ｄ、ストーカー判定部５Ｅ、データ送受信部５Ｆ、人物データ記憶部５Ｇ、異常値検出部５Ｈ、走行制御モジュール５Ｍがソフトウェアとして構成されている。走行制御モジュール５Ｍは、地図データベース（ＤＢ）部５Ｍａ、環境認識部５Ｍｂ、目的地入力受付部５Ｍｃ、案内走行計画部５Ｍｄ、走行制御部５Ｍｅを含むように構成されている。

人物特徴抽出部５Ａには、走行用のＣＣＤカメラ６から周辺環境の画像データが所定時間毎に入力される。そして、送られた画像データに基づいて、人物を抽出してその３次元位置データを推測する。また、人物特徴抽出部５Ａには、監視用のＣＣＤカメラ６から、人物の画像データが入力される。

カメラ制御部５Ｂには、人物特徴抽出部５Ａから抽出した人物の３次元位置データが所定時間毎に入力される。そして、入力された人物の３次元位置データに基づき、後述する走行制御部５Ｍｅと協働して、抽出した人物の顔を監視用のカメラを用いて全て撮像できるように、ヘッド駆動モータ４の回転を制御してモビルロボットＲのヘッドＲ２を回転させる。

ストーカー記憶部５Ｃには、監視対象物としてストーカーの画像が記憶されている。ストーカーの画像は、ストーカー登録部５Ｄを通して入力部１１から主人Ｍにより予め登録されている。このストーカー登録部５Ｄへの入力は、例えばディスプレイ２をタッチパネル式の入力部１１として機能させることで行うことができる。

ストーカー判定部５Ｅは、人物特徴抽出部５Ａから順次入力される人物の画像データに基づいて、予めストーカー記憶部５Ｃに記憶されているストーカーの画像データとのマッチング処理によりストーカーを検出する。

データ送受信部５Ｆは、ストーカーが存在すると判定された場合に、その判定結果を送受信アンテナ１０を通して無線などで主人Ｍに報知する。主人Ｍは、携帯端末１００を通してストーカーの存在を認知する。

走行制御モジュール５Ｍは、主人Ｍが通行する予定のルート上をモビルロボットＲが主人Ｍに先行して障害物を避けつつ自律して移動するように、走行を制御する。地図ＤＢ部５Ｍａには、所定範囲の地図データが収納されている。目的地入力受付部５Ｍｃは、主人Ｍが向かおうとしている目的地の入力を受け付ける。この目的地入力受付部５Ｍｃへの入力は、例えばディスプレイ２をタッチパネル式の入力手段として機能させることで行うことができる。案内走行計画部５Ｍｄは、位置センサ９から入力される現在の位置データ、地図ＤＢ部５Ｍａから入力される地図データ、及び目的地入力受付部５Ｍｃから入力される目的地データに基づいて、目的地までの走行ルートを設定する。この場合、過去のデータに基づいて、ストーカーがよく現れる場所を避けるようにルートを設定すると好ましい。また、位置センサ９から入力される現在の位置データ、及び主人Ｍの携帯端末１００から送信され、送受信アンテナ１０を通してデータ送受信部５Ｆを介して入力される主人Ｍの位置データに基づいて、主人Ｍとの距離を一定に保ちながら移動するように、移動速度を設定する。

環境認識部５Ｍｂは、ＣＣＤカメラ６から所定時間毎に順次入力された画像データに基づいて撮影画像のエッジ処理を行うことにより、撮影画像中に存在する障害物（他の人物や動物、構造物、設置物、車両等）を検出する。そして、検出された障害物のステレオ画像をステレオマッチング処理することにより、障害物の３次元位置を三角測量の原理で所定時間毎に推測する。

案内走行計画部５Ｍｄには、環境認識部５Ｍｂから障害物の３次元位置データが所定時間毎に入力される。そして、入力された障害物の３次元位置データに基づき、モビルロボットＲが障害物を避けつつ走行するように、走行ルートの詳細を設定する。走行制御部５Ｍｅは、案内走行計画部５Ｍｄで設定された走行ルート及び移動速度に従って移動するように、ホイールインモータ１Ａ，１Ｂの回転を個別に制御して走行装置１の駆動車輪１Ｃ，１Ｄの回転方向および回転速度を個別に制御する。

人物データ記憶部５Ｇには、人物特徴抽出部５Ａから入力される人物の画像データが、計測時刻データ及び位置センサ９からの位置データと共に蓄積される。異常値検出部５Ｈは、蓄積された人物の画像データに基づいて、蓄積頻度に基づいて不審人物を抽出する。すなわち、蓄積頻度が所定の閾値を超えて主人Ｍの近くに繰り返し現れる頻度が高く、注意が必要と思われる不審人物の候補を抽出する。

異常値検出部５Ｈは、抽出した不審人物をディスプレイ２に表示する。主人Ｍは、表示された不審人物をストーカーとして登録するか否かを検討し、ストーカーとして登録すると決定した場合には、その人物データをストーカー登録部５Ｄを通してストーカー記憶部５Ｃに新たに登録する。

ここで、走行制御モジュール５Ｍにより本発明の走行制御手段が構成される。また、ストーカー記憶部５Ｃとストーカー判定部５Ｅとにより、本発明の判定手段が構成される。また、データ送受信部５Ｆと送受信アンテナ１０とにより、本発明の報知手段が構成される。また、案内走行計画部５Ｍｄにより、本発明のルート変更手段が構成される。また、人物データ記憶部５Ｇと異常値検出部５Ｈとにより、本発明の不審人物抽出手段が構成される。

次に、図３に示した制御装置５を備えるモビルロボットＲによるストーカーの監視方法について、図４のフローチャートを参照してより詳細に説明する。

まず、ストーカー記憶部５Ｃに、監視対象物としてストーカーの画像を記憶させる。ストーカーの画像は、ストーカー登録部５Ｄを通して入力部１１から主人Ｍが登録する。

次に、主人Ｍが目的地を入力する。案内走行計画部５Ｍｄは、目的地入力受付部５Ｍｃから目的地の入力を受け付けると、位置センサ９から入力される現在の位置データ、及び地図ＤＢ部５Ｍａから入力される地図データに基づいて、目的地までの走行ルートを設定する。そして、設定されたルートをディスプレイ２に表示して主人Ｍに示す。また、環境認識部５Ｍｂを通して入力される障害物の３次元位置データに基づき、モビルロボットＲが障害物を避けつつ走行するように、走行ルートの詳細を設定する。そして、走行制御部５Ｍｅは、案内走行計画部５Ｍｄで設定された走行ルートに従って移動するように、走行装置１を制御する。このようにして、モビルロボットＲは設定された走行ルートを主人に先行して移動する。

このとき、位置センサ９から入力される自身の現在の位置データ、及び主人Ｍの携帯端末１００から発信され、送受信アンテナ１０を通してデータ送受信部５Ｆを介して入力される主人Ｍの位置データに基づいて、主人Ｍとの距離を一定に保ちながら移動するように、案内走行計画部５Ｍｄは、移動速度を設定する。走行制御部５Ｍｅは、設定された移動速度に従って移動するように、走行装置１を制御する。

モビルロボットＲは、図４のステップＳ１において、移動に際してＣＣＤカメラ６により周辺環境を撮像して画像データを取得する。そして、ステップＳ２では、人物特徴抽出部５Ａにおいて、周囲にいる全ての人物の画像データを取得する。ステップＳ３では、予めストーカー記憶部５Ｃに記憶されているストーカーの画像データとのマッチング処理により、ストーカー判定部５Ｅにおいてストーカーを検出する。

ステップＳ４では、ストーカー判定部５Ｅにおいてストーカーが存在しないと判定された場合は、ステップＳ１に戻る。一方で、ストーカー判定部５Ｅにおいてストーカーが存在すると判定された場合は、ステップＳ５に進み、データ送受信部５Ｆは、その判定結果を送受信アンテナ１０を通して主人Ｍの携帯端末１００に報知する。また、ステップＳ６において、自身とストーカーのそのときの位置データを取得し、ステップＳ７において、案内走行計画部５Ｍｄは、ストーカーを避ける新たなルートを設定し、データ送受信部５Ｆは、送受信アンテナ１０を通して主人Ｍの携帯端末１００に送信する。これにより、図５に示すように、主人Ｍは、携帯端末１００を通してストーカーの存在と新たなルートを認知することができる。

なお、人物データ記憶部５Ｇには、人物特徴抽出部５Ａから入力される人物の画像データが、計測時刻データ及び位置センサ９からの位置データと共に蓄積される。異常値検出部５Ｈは、蓄積された人物の画像データに基づいて、蓄積頻度に基づいて不審人物を抽出する。すなわち、蓄積頻度が所定の閾値を超えて主人Ｍの近くに繰り返し現れる頻度が高く、注意が必要と思われる不審人物の候補を抽出する。

そして、異常値検出部５Ｈは、抽出した不審人物をディスプレイ２に表示する。主人Ｍは、表示された不審人物をストーカーとして登録するか否かを検討し、ストーカーとして登録すると決定した場合には、その人物データをストーカー登録部５Ｄを通してストーカー記憶部５Ｃに新たに登録することができる。

以上詳述したように、本実施形態の自律移動型ロボットとして構成されたモビルロボットＲは、周辺環境をＣＣＤカメラ６により撮影しつつ、その撮影画像のデータに基づいて走行装置１の左右一対の駆動車輪１Ｃ，１Ｄの回転方向および回転速度を左右独立に制御することにより、主人Ｍに先行して通行する予定のルートを自律して移動する。その際、ストーカーが存在するか否かを確認することができるため、主人Ｍとストーカーとの遭遇を効果的に防止することができる。

また、予定のルート上にストーカーが存在すると判定された場合には、主人Ｍがストーカーと遭遇しないように、予定のルートとは異なるルートを設定することができるため、変更されたルートを主人が通行することで、ストーカーとの遭遇をより効果的に防止することができる。

さらに、撮像された人物データを蓄積し、蓄積頻度に基づいて不審人物を抽出して主人Ｍに提示することができるため、主人Ｍの近くによく現れる不審人物を知ることができるとともに、必要に応じてストーカーとして新たにストーカー記憶部５Ｃに登録することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、データ送受信部５Ｆと送受信アンテナ１０とにより、本発明の報知手段が構成される場合について説明したが、主人Ｍが視認可能な距離を保ちながらモビルロボットＲが移動する場合は、パイロットランプなどの視覚的な指示装置により報知手段を構成してもよく、またスピーカを介して聴覚的な指示装置により報知手段を構成してもよい。

また、上記した実施形態では、監視対象物としてストーカーなど特定の人物を監視する場合について説明したが、監視対象物は犬など人物以外を対象にしてもよい。

また、移動手段は２足歩行や４足歩行などでもよい。また、周囲の障害物（物体）との距離等を認識する手段は、ステレオＣＣＤカメラに限らず、イメージセンサとレーザ測距との組み合わせや、距離イメージセンサ等であってもよい。

また、撮像データに基づいて監視対象物の認識を行う構成としたが、本発明はこれに限られず、例えば、携帯電話等の固有番号により、監視対象の認識を行う構成としてもよい。

実施形態に係る自律移動型ロボットとしてのモビルロボットおよびその主人を模式的に示す平面図である。 図１に示したモビルロボットの構造を示す側面図である。 図２に示したモビルロボットが備える制御装置の構成を示すブロック図である。 図３に示した制御装置による処理手順の一部を示すフローチャートである。 主人に新たなルートを提示するときの画面表示の一例を示す図である。

符号の説明

１…走行装置、２…ディスプレイ、３…バッテリ、４…ヘッド駆動モータ、５…制御装置、５Ａ…人物特徴抽出部、５Ｂ…カメラ制御部、５Ｃ…ストーカー記憶部、５Ｄ…ストーカー登録部、５Ｅ…ストーカー判定部、５Ｆ…データ送受信部、５Ｇ…人物データ記憶部、５Ｈ…異常値検出部、５Ｍ…走行制御モジュール、５Ｍａ…地図ＤＢ部、５Ｍｂ…環境認識部、５Ｍｃ…目的地入力受付部、５Ｍｄ…案内走行計画部、５Ｍｅ…走行制御部、６…ＣＣＤカメラ、７…スピーカ、９…位置センサ、１０…送受信アンテナ、１１…入力部、１００…主人側携帯端末、Ｒ…モビルロボット、Ｍ…主人。

Claims (3)

1. 周辺環境を観測しつつその観測情報に基づいて自律して移動可能な自律移動型ロボットであって、
   主人が通行する予定のルートを先行して移動するように走行を制御する走行制御手段と、
   前記予定のルート上で周辺環境を撮像して得た撮像データに基づいて、前記予定のルート上に監視対象物が存在するか否かを判定する判定手段と、
   前記予定のルート上に前記監視対象物が存在すると判定された場合に、その判定結果を前記主人に報知する報知手段と、
   を備えることを特徴とする自律移動型ロボット。
2. 前記予定のルート上に前記監視対象物が存在すると判定された場合に、前記主人が該監視対象物と遭遇しないように、該予定のルートとは異なるルートを設定するルート変更手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の自律移動型ロボット。
3. 前記撮像データに含まれる人物データを蓄積し、蓄積頻度に基づいて不審人物を抽出する不審人物抽出手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の自律移動型ロボット。
   
   

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