JP2009169581A - Moving unit, moving unit system, and fault diagnosis system therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体、移動体システム、及びその故障診断方法に関し、特に詳しくは、発信機からの信号を受信して移動する移動体、移動体システム、及びその故障診断方法に関する。 The present invention relates to a mobile object, a mobile object system, and a failure diagnosis method thereof, and more particularly to a mobile object that receives a signal from a transmitter and moves, a mobile object system, and a failure diagnosis method thereof.
近年、人間と共生するロボットが開発されている。例えば、人間とコミュニケーションを取るコミュニケーションロボットが開示されている(特許文献1)。この文献では、コミュニケーションの対象となる人間に赤外線タグを装着している。そして、赤外線タグからの赤外線を検出して、相手がロボットの方を向いているかを検知している。 In recent years, robots that coexist with human beings have been developed. For example, a communication robot that communicates with humans is disclosed (Patent Document 1). In this document, an infrared tag is attached to a person to be communicated. And the infrared rays from an infrared tag are detected and it is detected whether the other party is facing the robot.
このようなロボットでは、自律的に移動するものがある。すなわち、ロボットの自律移動化に伴い、ロボット単体で移動する。ロボット単体で移動する場合、センサからの出力によって、ロボットの自己位置を推定する必要がある。 Some robots move autonomously. That is, the robot moves alone as the robot moves autonomously. When the robot moves alone, it is necessary to estimate the robot's own position based on the output from the sensor.
また、赤外線受信可能な移動端末を用いた位置情報の取得方法が開示されている(特許文献2)。この方法では、複数のID送信機の位置関係を示すマッピング情報を設定している。ID送信機のID番号を検出することで、移動端末の位置情報を取得することができる。 In addition, a position information acquisition method using a mobile terminal capable of receiving infrared rays is disclosed (Patent Document 2). In this method, mapping information indicating the positional relationship among a plurality of ID transmitters is set. By detecting the ID number of the ID transmitter, the location information of the mobile terminal can be acquired.
IDを有する赤外線タグを用いてロボットの自己位置を推定する場合、複数の赤外線タグ発信機を用いることができる。例えば、ロボットが移動する環境中に、IDの異なる赤外線タグ発信機を複数設置する。そして、赤外線タグ発信機の位置情報を地図上に登録する。ロボットが発信機のID番号を取得することによって、位置推定を行なうことができる。このような赤外線タグ発信機は、赤外線LED、電子回路、及び電源などから構成されている。 When estimating the robot's own position using an infrared tag having an ID, a plurality of infrared tag transmitters can be used. For example, a plurality of infrared tag transmitters with different IDs are installed in an environment where the robot moves. Then, the location information of the infrared tag transmitter is registered on the map. The position can be estimated by the robot acquiring the transmitter ID number. Such an infrared tag transmitter includes an infrared LED, an electronic circuit, and a power source.
しかしながら、発信機を環境中に設置した場合、赤外線タグ発信機が故障してしまうことがある。すなわち、赤外線タグ発信機を一旦環境中に設置した後に、例えば、落雷などの過電流、工事などの人為的外力によって、故障する可能性がある。赤外線タグ発信機は、目視できない赤外線を発光するため、発信機が正常に動作しているかどうかを判断することが困難である。したがって、発信機が故障した場合でも、故障を検知することが困難であると言う問題点がある。発信機が故障して、ID番号を検知できなくなると、正確に自己位置を推定することが困難になってしまう。 However, when the transmitter is installed in the environment, the infrared tag transmitter may break down. In other words, after the infrared tag transmitter is once installed in the environment, there is a possibility of failure due to, for example, an overcurrent such as a lightning strike or an artificial external force such as construction. Since the infrared tag transmitter emits infrared light that cannot be seen, it is difficult to determine whether the transmitter is operating normally. Therefore, there is a problem that it is difficult to detect a failure even when the transmitter fails. If the transmitter fails and the ID number cannot be detected, it is difficult to accurately estimate the self position.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、確実に発信機の故障を検出することができる移動体、移動体システム、及び故障診断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a moving body, a moving body system, and a failure diagnosis method capable of reliably detecting a transmitter failure. .
本発明の第1の態様にかかる移動体は、環境中に設けられた発信機から発信された信号に基づいて移動する移動体であって、前記発信機から発信された識別情報を含む信号を受信する受信部と、前記移動体の位置を推定する位置推定部と、地図上での前記発信機の位置情報を参照して、前記位置推定部によって推定された推定位置が前記発信機からの識別情報を取得可能な取得可能領域にあるか否かを判定する判定部と、前記推定位置が取得可能領域にある場合に、前記受信部が前記識別情報を取得できたか否かに応じてカウント動作を行うカウンタと、前記カウンタのカウント値に基づいて前記発信機の故障を診断する診断部と、を備えるものである。これにより、確実に発信機の故障を検出することができる。 The moving body according to the first aspect of the present invention is a moving body that moves based on a signal transmitted from a transmitter provided in the environment, and includes a signal including identification information transmitted from the transmitter. With reference to the receiving unit for receiving, the position estimating unit for estimating the position of the moving body, and the position information of the transmitter on a map, the estimated position estimated by the position estimating unit is from the transmitter. A determination unit that determines whether or not the identification information is in an acquirable area, and a count according to whether or not the reception unit has acquired the identification information when the estimated position is in the acquirable area A counter that performs an operation; and a diagnosis unit that diagnoses a failure of the transmitter based on a count value of the counter. Thereby, the failure of the transmitter can be reliably detected.
本発明の第2の態様にかかる移動体は、上記の移動体であって、前記診断部が、前記カウント値としきい値との比較結果に応じて、故障か否かを判定しているものである。これにより、簡便に故障を検知することができる。 A moving object according to a second aspect of the present invention is the moving object described above, wherein the diagnosis unit determines whether or not a failure has occurred according to a comparison result between the count value and a threshold value. It is. Thereby, a failure can be detected easily.
本発明の第3の態様にかかる移動体は、上記の移動体であって、前記カウンタが他の移動体の受信部が識別情報を取得できたか否かに応じてカウント動作を行うものである。これにより、より早く故障を検知することができる。 A mobile object according to a third aspect of the present invention is the mobile object described above, wherein the counter performs a counting operation depending on whether or not a receiving unit of another mobile object has acquired identification information. . Thereby, a failure can be detected more quickly.
本発明の第4の態様にかかる移動体システムは、環境中に設けられ、識別情報を含む信号を発信する発信機と、前記発信機からの信号を受信する受信部を有する移動体と、を備えた移動体システムであって、前記移動体の位置を推定する位置推定部と、地図上での前記発信機の位置情報を参照して、前記位置推定部によって推定された推定位置が前記発信機からの識別情報を取得可能な取得可能領域にあるか否かを判定する判定部と、前記推定位置が取得可能領域にある場合に、前記受信部が前記識別情報を取得できたか否かに応じてカウント動作を行うカウンタと、前記カウンタのカウント値に基づいて前記発信機の故障を診断する診断部と、を備えたものである。これにより、確実に発信機の故障を検出することができる。 A mobile system according to a fourth aspect of the present invention includes a transmitter that is provided in the environment and that transmits a signal including identification information, and a mobile body that has a receiver that receives a signal from the transmitter. A position estimation unit that estimates the position of the moving body, and position information of the transmitter on a map, and the estimated position estimated by the position estimation unit is A determination unit that determines whether or not the identification information from the machine can be acquired, and whether or not the reception unit has acquired the identification information when the estimated position is in the acquisition region Accordingly, the counter includes a counter that performs a counting operation, and a diagnosis unit that diagnoses a failure of the transmitter based on the count value of the counter. Thereby, the failure of the transmitter can be reliably detected.
本発明の第5の態様にかかる移動体システムは、上記の移動体システムであって、前記診断部が、前記カウント値としきい値との比較結果に応じて、故障か否かを判定しているものである。これにより、簡便に故障を検知することができる。 A mobile system according to a fifth aspect of the present invention is the mobile system described above, wherein the diagnosis unit determines whether or not there is a failure according to a comparison result between the count value and a threshold value. It is what. Thereby, a failure can be detected easily.
本発明の第6の態様にかかる移動体システムは、上記の移動体システムであって、前記移動体が複数設けられ、前記複数の移動体の受信部で前記識別情報を取得できたか否かによってカウント動作を行うものである。これにより、より早く故障を検知することができる。 A mobile system according to a sixth aspect of the present invention is the mobile system described above, wherein a plurality of the mobile bodies are provided, and whether or not the identification information can be acquired by receiving units of the plurality of mobile bodies. A count operation is performed. Thereby, a failure can be detected more quickly.
本発明の第7の態様にかかる故障診断方法は、環境中に設けられ、識別情報を含む信号を発信する発信機と、前記発信機からの信号を受信する受信機を有する移動体と、を備えた移動体システムにおいて前記発信機の故障を診断する故障診断方法であって、前記移動体の位置を推定する位置推定ステップと、地図上での前記発信機の位置情報を参照して、前記位置推定ステップにおいて推定された推定位置が前記発信機からの識別情報を取得可能な取得可能領域にあるか否かを判定する判定ステップと、前記推定位置が取得可能領域にある場合に、前記識別情報を取得できたか否かに応じてカウント動作を行うカウントステップと、前記カウントステップにおけるカウント値に基づいて前記発信機の故障を診断する診断ステップと、を備えたものである。これにより、確実に発信機の故障を検出することができる。 A failure diagnosis method according to a seventh aspect of the present invention includes a transmitter that is provided in the environment and that transmits a signal including identification information, and a mobile body that has a receiver that receives a signal from the transmitter. A failure diagnosis method for diagnosing a failure of the transmitter in a mobile system provided with a position estimation step of estimating a position of the mobile body, and referring to position information of the transmitter on a map, A determination step for determining whether or not the estimated position estimated in the position estimating step is in an obtainable area where the identification information from the transmitter can be obtained; and when the estimated position is in the obtainable area, the identification A counting step for performing a counting operation according to whether information has been acquired, and a diagnostic step for diagnosing a failure of the transmitter based on a count value in the counting step. Than is. Thereby, the failure of the transmitter can be reliably detected.
本発明の第8の態様にかかる故障診断方法は、上記の故障診断方法であって、前記診断ステップでは、前記カウント値としきい値との比較結果に応じて、故障か否かを判定しているものである。これにより、簡便に故障を検知することができる。 A failure diagnosis method according to an eighth aspect of the present invention is the failure diagnosis method described above, wherein, in the diagnosis step, whether or not a failure has occurred is determined according to a comparison result between the count value and a threshold value. It is what. Thereby, a failure can be detected easily.
本発明の第9の態様にかかる故障診断方法は、上記の故障診断方法であって、前記移動体システムには、前記移動体が複数設けられ、前記複数の移動体で前記識別情報を取得できたか否かによってカウント動作を行うものである。これにより、より早く故障を検知することができる。 A failure diagnosis method according to a ninth aspect of the present invention is the failure diagnosis method described above, wherein the mobile system includes a plurality of the mobile bodies, and the identification information can be acquired by the plurality of mobile bodies. The counting operation is performed depending on whether or not it has occurred. Thereby, a failure can be detected more quickly.
本発明によれば、確実に発信機の故障を検出することができる移動体、移動体システム、及び故障診断方法を提供することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the mobile body which can detect the failure of a transmitter reliably, a mobile body system, and a failure diagnosis method.
本実施の形態にかかる移動体システムに用いられるロボットについて図1を用いて説明する。図1はロボット100の構成を模式的に示す外観図である。本実施の形態では、ロボット100が、自律移動する移動ロボットとして説明する。ロボット100は、車輪2と、筐体3と、腕部4と、を備えている。そして、筐体3の内部には、車輪2と接続されたモータ、及びモータを駆動するためのバッテリなどが設けられている。このモータがロボット100を駆動するための駆動機構となる。モータを駆動することによって、車輪2が回転して、ロボット100が移動する。また、腕部4には、関節4aが設けられている。腕部4の関節4aは、モータと接続されている。モータ等によって関節4aを駆動することによって、腕部4の位置、及び姿勢が制御される。さらに、腕部4が駆動することによって、物体の把持などが行なわれる。胴体部、及び頭部1の筐体3には、カメラ、LED、マイク、スピーカなどが設けられている。さらに、ロボット100には、発信機からの信号を受信するための受信機126が設けられている。受信機126は、例えば、頭頂部に設けられている。これにより、後述するように、天井に設けられている発信機(赤外線タグ)からの信号を確実に受信することができる。
A robot used in the mobile system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an external view schematically showing the configuration of the
次に、ロボット100の制御系について図2を用いて説明する。図2は、ロボット100の制御系を示すブロック図である。ロボット100は、制御部101、入出力部102、駆動部103、電源部104、及び外部記憶部105などを有している。
Next, the control system of the
入出力部102は、周囲の映像を取得するためのCCD(Charge Coupled Device)などからなるカメラ121、周囲の音を集音するための1又は複数の内部マイク122、音声を出力してユーザと対話等を行なうためのスピーカ123、ユーザへの応答や感情等を表現するためのLED124、タッチセンサなどからなるセンサ部125、受信機126などを備える。また、センサ部125は、レーザレンジファインダ、エンコーダなどの各種センサを有している。受信機126は、後述する発信機からの信号を受信して、発信機のID番号を取得する。ロボット100は、受信機126で受信した信号に基づいて移動する。
The input /
また、駆動部103は、モータ131及びモータを駆動するドライバ132などを有し、ユーザの指示などに従って車輪2、腕部4の関節4aを駆動させる。電源部104は、バッテリ141及びその放充電を制御するバッテリ制御部142を有する電源ユニットであり、各部に電源を供給する。すなわち、バッテリ141から供給される電源は、バッテリ制御部142によって制御される。そして、バッテリ141からの電源は、制御部101、入出力部102、モータ131、外部記憶部105等に供給される。電源部104は、例えば、筐体3の内部に設けられている。ロボット100に内蔵されたバッテリ141は二次電池であり、例えば、外部のAC電源と接続することによって充電が行なわれる。
The
外部記憶部105は、着脱可能なHDD、光ディスク、光磁気ディスク等からなり、各種プログラムや制御パラメータなどを記憶し、そのプログラムやデータを必要に応じて制御部101内のメモリ(不図示)等に供給する。
The
制御部101は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、無線通信用のインターフェースなどを有し、ロボット100の各種動作を制御する。そして、この制御部101は、例えばROMに格納された制御プログラムに従ってロボット100の各部を制御する。制御部101は、ドライバ132に駆動信号を出力して、モータ131の動作を制御する。これにより、ロボット100が所定の位置まで自律的に移動する。あるいは、関節4aが駆動して、腕部4が自律的に移動する。具体的には、制御部101は、目標位置までの移動経路を生成して、その移動経路に追従するように、モータを制御する。
The
モータ131、及びドライバ132は、2つの車輪2にそれぞれ設けられている。これにより、2つの車輪2を独立して駆動することができる。例えば、ドライバ132は、モータ131の回転数を制御する。これにより、車輪2を所定の回転数で駆動することができる。よって、ロボット100の目標位置までの移動が可能となる。モータ131はロボット100の内部に取り付けられている。なお、ロボットの態様は上述の態様に限られるものではない。例えば、上記の説明では、車輪型のロボット100について説明したが、これに限るものではない。例えは、関節が設けられた脚部を有する歩行型のロボットであってもよい。
The
さらに、外部記憶部105は、地図記憶部151と位置情報記憶部152とを有している。地図記憶部151には、移動する環境の地図(マップ)が記憶されている。位置情報記憶部152には、地図上における発信機の位置情報が記憶されている。すなわち、位置情報記憶部152には、移動する環境を示す地図上における座標などが記憶されている。例えば、ロボット100が移動する平面をXY平面とすると、位置情報記憶部152は、地図上での発信機のXY座標を記憶している。
Further, the
また、制御部101は、自己位置推定部111、判定部112、故障カウンタ113、及び診断部114を有している。自己位置推定部111は、例えば、センサ部125に設けられているエンコーダなどの出力に基づいて、自己位置を推定する。これにより、地図記憶部151に記憶されている地図上の現在位置を求めることができる。例えば、ロボット100が移動する平面をXY平面とすると、自己位置推定部111は、地図上でのXY座標を求める。このように、自己位置推定部111は、ロボット100の自己位置を推定する。
The
判定部112は、ロボット100が発信機からの信号を受信可能な領域にいるか否かを判定する。故障カウンタ113は、判定部112において、ロボット100が受信可能領域にいると判定された場合、カウント動作を行う。診断部114は、故障カウンタ113のカウント値に応じて故障診断を行う。なお、制御部101における故障診断制御については、後述する。
The
次に、移動体システムに用いられる発信機の構成について、図3を用いて説明する。図3は、発信機の構成を模式的に示す斜視図である。発信機161は、たとえば、赤外線によって、その固有IDを発信するIRタグ発信機である。すなわち、発信機161は、機体毎に異なるID番号が付されており、その固有のID番号を赤外線信号として出力する。ID番号が複数の発信機161を識別するための識別情報となる。ID番号によって他の発信機161と識別される。例えば、発信機161は、ロボット100が移動する環境中に設置される。発信機161は、天井などのロボット100の上方に設置される。発信機161としては、たとえば、NEC社製のSmartLocator(登録商標)を用いることができる。
Next, the configuration of the transmitter used in the mobile system will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration of the transmitter. The
発信機161は、所定の測位エリア163を有している。測位エリア163が赤外線の照射エリアとなる。すなわち、発信機161は、測位エリア163に向けて、ID情報を含む赤外線信号を発信する。従って、測位エリア163内に受信機126がある場合、その発信機161のID番号を取得することができる。すなわち、測位エリア163が受信機126側でID番号を取得することができる取得可能領域となる。発信機161から出射する赤外線は指向性を有している。従って、図3に示すように、測位エリア163は、立体的には、円錐状になっている。たとえば、3mの高さに発信機161を設置した場合、測位エリア163は、床面(XY平面)において、半径0.7mの円形となる。もちろん、測位エリア163の大きさ、配置などはこれに限られるものではない。さらに、発信機161は、赤外線信号以外の信号を発信するものでもよい。
The
次に、ロボット100及び発信機161を有するシステム全体について図4を用いて説明する。図4は、ロボット100が移動している移動環境を模式的に示す斜視図である。図4に示すように、ロボット100が移動する移動環境には、発信機161が複数設けられている。ここでは、3つの発信機161をそれぞれ発信機161a、161b、161cとして区別している。もちろん、発信機161の数は、3に限られるものではない。発信機161は、ロボット100が移動する環境内における天井162に設けられている。
Next, the entire system including the
発信機161は、それぞれID情報を含む信号を発信している。図4に示すように、発信機161cの測位エリア163cに受信機126が存在する場合、発信機161cからの信号が受信される。従って、ロボット100側で発信機161cのID番号を取得することができる。同様に、発信機161a、161bの測位エリア163a、163bに受信機が存在する場合、発信機161a、161bのID番号を取得することができる。なお、ここでは、それぞれの測位エリア163が重複していないため、2つ以上のID番号が同時に取得されない。もちろん、2以上の測位エリア163が一部重複する場合、重複する領域では、複数のID番号がほぼ同時に取得される。ここでは、ロボット100が、矢印の方向に移動しているため、測位エリア163c、測位エリア163b、測位エリア163aの順で通り過ぎていく。
Each
ロボット100は、自己位置を推定しながら、この移動環境を移動している。自己位置推定部111は、移動中の自己位置を逐次更新していく。ロボット100は、移動環境の地図(マップ)を予め、地図記憶部151に記憶している。この地図には、移動環境の大きさや、その中で移動できる位置が座標として登録されている。さらに、地図上における、発信機161の位置、及び測位エリア163の座標が位置情報記憶部152に記憶されている。このように、ロボット100は、発信機161の位置情報を予め記憶している。
The
ロボット100は、例えば、パーティクルフィルタを用いて自己位置を推定する。この方法では、ロボット100の姿勢を示すパラメータ(位置(x、y)、方向θ)で張られる空間に、確率を重みとして持つ点(パーティクル)を多数分布させる。そして、xyθ空間の任意の領域にロボット100が存在する確率をその領域中に存在するパーティクルの重みの合計として近似表現する。パーティクルの分布は、センサ情報を使って更新されていく。すなわち、デッドレコニングによってパーティクルの分布が移動していく。例えば、エンコーダからの出力によって移動距離を求めて、各パーティクルを移動する。このとき、センサ部125からセンサ情報が入力されるとベイズの公式により、パーティクルの重みが変化する。このようにして、パーティクルの重みに応じて、パーティクルを再生成することによって、ロボット100の自己位置を推定することができる。このように、自己位置推定部111は、自己位置を逐次、計算によって求めていく。
The
さらに、ここでは、発信機161からの信号を用いて、自己位置を推定している。すなわち、発信機161の位置情報が地図上に登録されているため、その位置情報によって、パーティクルの重みを変更することができる。例えば、ID番号を取得した場合、そのID番号の測位エリア163内にあるパーティクルの重みを大きくし、測位エリア163外のパーティクルの重みを小さくする。そして、ロボット100が存在する確率が最も高い位置を推定位置とする。発信機161からの信号に応じて、自己位置を推定する。これにより、自己位置を高精度で推定することができる。発信機161のID番号を取得することで、推定誤りから回復することができる。なお、ID番号を取得できない場合は、オドメトリによって生成されたパーティクルをそのまま用いる。さらに、レーザレンジファインダなどを用いて自己位置を推定してもよい。
Furthermore, the self-position is estimated here using the signal from the
判定部112は、推定された自己位置が、測位エリア163内にあるか否かを判定する。すなわち、ロボット100がID番号を取得可能領域にあるか否かを判定する。判定部112によって、測位エリア163内にあると判定された場合、ID番号が取得できるか否かを判定する。そして、故障カウンタ113は、ID番号を取得できた場合、カウント値を1増加し、ID番号を取得できない取得エラーが発生した場合、カウント値を1減少する。すなわち、ID番号を取得できたか否かに応じて、カウント値を増減する。
The
ここで、故障カウンタ113は、発信機161毎に、カウントしている。すなわち、発信機161のそれぞれに対して、カウントアップ、及びカウントダウンを行っている。これにより、発信機161毎に故障診断を行うことができる。例えば、測位エリア163aに受信機126がある場合、発信機161aのID番号を取得すると、発信機161aに対応する故障カウンタ113のカウント値が1上昇する。また、測位エリア163aに受信機126がある場合、発信機161aのID番号を取得できない取得エラーが発生すると、発信機161aに対応する故障カウンタ113のカウント値が1減少する。同様に、発信機161b、161cについても、測位エリア163b、163cにある場合、カウント値を増減する。このように、故障カウンタ113は、推定位置が測位エリア163にある場合に、ID番号を取得できたか否かに応じて、カウント動作を行う。
Here, the failure counter 113 counts for each
そして、診断部114は、故障カウンタ113のカウント値に基づいて故障診断を行う。具体的には、診断部114は、故障カウンタ113のカウント値としきい値とを比較する。そして、カウント値がしきい値を越えていた場合、その発信機161が故障していると判定する。一方、カウント値がしきい値以下である場合、その発信機161が故障していないと判定する。このように、診断部114は、故障カウンタ113のカウント値に基づいて故障診断を行っている。すなわち、診断部114は、ID番号の取得回数及び取得エラー回数に応じて故障診断を行っている。なお、しきい値は、予め設定されていてもよいし、ユーザが適宜変更してもよい。
The
図5、及び図6を用いて、故障カウンタ113の動作について説明する。図5、及び図6は、故障カウンタ113のカウント値が増減する例を示す図である。図5、及び図6では、No.1〜No.3のID番号を有する発信機161a〜発信機161cが設置されている。また、図5、及び図6に示すように、ID番号がNo.1の発信機161aが故障している。さらに、図5では、障害物165が赤外線信号を遮っているため、ID番号が取得できない。すなわち、図5では、No.1とNo.3の発信機161a、161cで、取得エラーとなっている。また、図6では、No.1の発信機161aで、取得エラーとなっている。図5、及び図6では、ロボット100が矢印に沿って移動するため、測位エリア163c、測位エリア163b、測位エリア163aの順で通過していく。
The operation of the
従って、図5に示すように、ロボット100が測位エリア163aを通過している時、故障している発信機161aのID番号No.1を取得することができない。すると、発信機161aに対応する故障カウンタ113が1増加する。測位エリア163aにある間、故障カウンタが増加していく。すなわち、推定された自己位置が測位エリア163a内にある場合、自己位置を推定する毎に、故障カウンタ113が1増加する。このようにして、ロボット100が、測位エリア163aの外側に移動するまで、発信機161aの故障カウンタ113がカウントアップしていく。
Therefore, as shown in FIG. 5, when the
発信機161aが故障した場合、発信機161aを修理、交換するまでは、その発信機161aのID番号が取得できなくなる。よって、ロボット100が測位エリア163aを通過するたびに、故障カウンタ113がカウントアップしていき、カウント値が減少することがない。このため、いずれ故障カウンタ113のカウント値がしきい値を越える。故障カウンタ113のカウント値がしきい値を越えると、発信機161aが故障していると判断する。そして、ユーザなどに、発信機161aが故障していることを報知する。さらには、位置情報記憶部152に記憶されている発信機161aの位置情報を削除してもよい。これにより、より正確に位置推定することができる。
When the
また、図5に示すように、障害物165が発信機161cからの信号を遮っている。このため、発信機161cからの信号をロボット100が受信できない。すなわち、発信機161cと受信機126との間に障害物165があるため、受信機126が赤外線信号を受信することができない。ロボット100が測位エリア163cにある場合でも、発信機161cのID番号を取得することができない。このため、発信機161cに対応する故障カウンタが1増加する。しかしながら、図6に示すように、障害物165がなくなれば、発信機161cからの信号を受信することができる。すなわち、障害物165によって遮られなくなると、ロボット100は、発信機161cのID番号を取得することができる。従って、発信機161cに対応する故障カウンタ113のカウント値が1減少する。
Further, as shown in FIG. 5, the
そして、障害物165が取り除かれた後では、ロボット100が測位エリア163cにある間、ID番号を取得することができる。よって、故障カウンタ113が減少していく。このように、ID番号を取得できた場合に、故障カウンタをカウントダウンする。こうすることで、しきい値を越えるのを防ぐことができる。すなわち、障害物によって信号が遮られた場合などの一時的な取得エラーはいずれ回復するため、故障カウンタ113が上昇し続けることがない。しきち値を適切な値に設定すれば、しきい値を越える前に故障カウンタ113がカウントダウンする。よって、一時的な取得エラーでは故障と検出されない。これにより、正確に故障診断を行うことができる。
Then, after the
次に、ロボット100による発信機161の故障診断方法について図7を用いて説明する。図7は、本実施の形態にかかる故障診断方法を示すフローチャートである。まず、自己位置推定部111がロボット100の自己位置を推定する(ステップS101)。自己位置の推定には、上記のようにパーティクルフィルタを用いることができる。そして、ロボットがID番号を取得可能な位置にいるか否かを判定部112が判定する(ステップS102)。すなわち、予め登録されている位置情報を参照して、推定された自己位置が、測位エリア163内にあるか否かを判定する。位置情報記憶部152に記憶されている地図上での発信機161の位置情報を参照して、自己位置が測位エリア163内にあるか、測位エリア163外にあるかを判定する。ID番号を取得可能な位置にいないと判定されたら、故障表示の処理を行わずに進む(ステップS103)。もちろん、ステップS102での判定では、ロボット100中の受信機126の取付位置が考慮されている。
Next, a failure diagnosis method for the
ID番号を取得可能な位置にいる場合、そのID番号を取得できたか否かを判定する(ステップS104)。すなわち、推定された自己位置が測位エリア163にある場合、その発信機161からの信号を受信して、ID番号の取得を試みる。ここで、発信機161が正常に動作している場合、ID番号を取得することができる。そして、このID番号に対応する発信機161の故障カウンタ113のカウント値が0より大きいかを判定する(ステップS105)。故障カウンタ113のカウント値が0より大きい場合、故障カウンタを1減少させる(ステップS106)。故障カウンタ113のカウント値が0以下の場合、故障表示の処理を行わない(ステップS107)。すなわち、故障カウンタの値をそのまま変更せずに、引き続き移動する。このように、故障カウンタ113に最小値を設けることで、適切に故障診断することができる。
If the ID number can be acquired, it is determined whether or not the ID number has been acquired (step S104). That is, when the estimated self-position is in the
ステップS104においてID番号を取得できない場合、故障カウンタ113のカウント値を1増加させる(ステップS108)。すなわち、故障カウンタ113をカウントアップする。そして、診断部114は、故障カウンタ113のカウント値としきい値とを比較する(ステップS109)。カウント値がしきい値を越えている場合、診断部114が故障と判定して、発信機161の故障表示を行う(ステップS110)。すなわち、そのID番号の発信機161が故障していることを表示させる。これにより、ユーザなどが、発信機161を故障していることを認識する。一方、故障カウンタがしきい値以下の場合、故障表示の処理せずに、引き続き移動する(ステップS111)。
If the ID number cannot be acquired in step S104, the count value of the
そして、ロボット100の移動中に、上記の処理を繰り返し行う。各発信機161に対応する故障カウンタ113のカウント値が逐次変化していく。このようにすることで、発信機161の故障を確実に検出することができる。たとえば、図6に示すように、障害物が発信機161cからの信号を遮っている場合は、故障カウンタ113のカウント値がいずれ減少するため、しきい値を越えない。すなわち、一時的な取得エラーから回復すると、故障カウンタ113がカウントダウンしていくため、カウント値が0に戻る。一方、発信機161aが故障している場合は、故障カウンタ113からのカウント値がカウントダウンすることがない。したがって、いずれカウンタ値がしきい値を越えて、故障を確実に検知することができる。また、発信機毎に異なるID番号が登録されているため、故障した発信機161を容易に特定することができる。目視できない赤外線を発光する発信機161を用いた場合でも、故障を速やかに検知することができる。また、しきい値とカウント値とを比較して、その比較結果によって故障診断を行っている。これにより、簡便に故障を検知することができる。
Then, the above processing is repeated while the
なお、上記の方法では、しきい値とカウント値を比較して、故障診断を行ったが、故障診断は、この方法に限られるものではない。例えば、故障カウンタ113でID番号の取得回数と取得エラー回数をカウントする。そして、カウント値に基づいて、IDが取得できないときに、発信機161が故障していない条件付き確率を求める。その確率によって故障診断を行ってもよい。すなわち、その確率がしきい値以下の場合に、故障と判断して、しきい値を越えた場合、故障していないと判断する。
In the above method, the failure diagnosis is performed by comparing the threshold value and the count value. However, the failure diagnosis is not limited to this method. For example, the failure counter 113 counts the number of ID number acquisitions and the number of acquisition errors. Based on the count value, when the ID cannot be acquired, a conditional probability that the
例えば、発信機161が故障していない確率をP(A)、ID番号を取得できない確率をP(B)とすると、ID番号を取得できないときに発信機161が故障していない条件付き確率P(A|B)は、ベイズの定理によって、以下の式で示すことができる。
P(A|B)=P(B|A)×P(A)/P(B)
For example, if the probability that the
P (A | B) = P (B | A) × P (A) / P (B)
なお、P(B|A)は故障していないときにID番号を取得できない条件付き確率であり、例えば、赤外線タグ取り付け直後の、赤外線タグが正常に動作していることが保証されている間に、故障カウンタ113でID番号の取得回数と取得エラー回数をカウントして求めることができる。ここで、発信機161が故障していない確率P(A)は、通常、発信機161の仕様や性能によって決まる定数となる。ID番号を取得できない確率P(B)は、ID番号の取得回数、及び取得エラー回数によって変化する。したがって、ID番号を取得できないときに発信機が故障していない確率P(A|B)を求めることができる。すなわち、故障カウンタ113において、ID番号の取得回数、及び取得エラー回数をカウントすることで、確率P(A|B)を求めることができる。この確率P(A|B)をしきい値と比較して、しきい値を下回った場合、故障と判定する。
Note that P (B | A) is a conditional probability that an ID number cannot be acquired when there is no failure, for example, while the infrared tag is guaranteed to operate normally immediately after the infrared tag is attached. In addition, the
上記の実施の形態では、1台のロボット100によって、故障診断を行ったが、複数のロボット100によって、故障診断を行ってもよい。例えば、図8に示すように2台のロボット100a、100bを用意して、環境内を同時又は別々に移動させる。それぞれのロボット100が上記の説明と同様に、推定された自己位置が、測位エリア163にあるか否かを判定している。そして、それぞれのロボット100におけるカウントを合算して、故障診断を行う。
In the above embodiment, the failure diagnosis is performed by one
例えば、ロボット100aが測位エリア163aにある場合、ロボット100aが発信機161のID番号を取得できたか否かに応じて、発信機161aに対応するカウント値を増減する。同様に、ロボット100bが測位エリア163aにある場合、ロボット100bが発信機161のID番号を取得できたか否かに応じて、発信機161aに対応するカウント値を増減する。すなわち、複数のロボット100で共通のカウント値を増減させる。
For example, when the
このように、複数のロボット100が収集した故障情報を一元管理してもよい。すなわち、複数のロボット100の受信機126でID番号を取得できたか否かに応じて、故障カウンタ113がカウント動作を行う。複数のロボット100を用いた場合、1台のロボットを用いたときと比べ、故障を早く検知することができる。すなわち、ID番号を取得する回数が増えるため、故障情報量が増加する。よって、発信機161が故障している場合、故障カウンタのカウント値が速やかに増加する。これにより、環境中の発信機161の故障をより早く検知することができる。また、汎用のRFIDタグ等を用いることが可能となる。
In this way, failure information collected by a plurality of
なお、共通の故障カウンタ113及び診断部114は、1台以上のロボットに設けられていればよい。すなわち、ロボット同士が通信を行うことで、故障カウンタ113のカウント動作、及び診断部114の故障診断処理を実施するようにしてもよい。この場合、1つのロボット100が他のロボット100がID番号を取得できたか否かに応じて、カウント動作を行う。さらには、ロボットではなく、複数のロボット100と通信可能に設けられたサーバなどによって、カウント動作、及び故障診断を行ってもよい。もちろん、ロボット100を3台以上設けてもよい。そして、2台以上のロボット100で故障診断を行ってもよい。
Note that the
なお、上記の説明では、ロボット100を車輪型ロボットとしたが、歩行型のロボットでもよい。また、ロボット以外の移動体であってもよい。上記の処理の一部を、ロボット100と物理的に異なる装置によって、行ってもよい。例えば、ロボット100と通信可能なサーバなどに、診断部114を設けてもよい。そして、故障診断処理をサーバで行うようにしてもよい。
In the above description, the
1 頭部、2 車輪、3 筐体、4 腕部
101 制御部、
111 自己位置推定部、112 判定部、113 故障カウンタ、114 診断部、
102 入出力部、
121 カメラ、122 内部マイク、123 スピーカ、
124 LED、125 センサ部、126 受信機、
103 駆動部
131 モータ、132 ドライバ
104 電源部
141 バッテリ、142 バッテリ制御部、
105 外部記憶部、
151 地図記憶部、152 位置情報記憶部、
161 発信機、162 天井、163 測位エリア、165 障害物
1 head, 2 wheels, 3 housing, 4
111 self-position estimation unit, 112 determination unit, 113 failure counter, 114 diagnosis unit,
102 I / O unit,
121 camera, 122 internal microphone, 123 speaker,
124 LED, 125 sensor unit, 126 receiver,
103
105 External storage unit,
151 Map storage unit, 152 Location information storage unit,
161 Transmitter, 162 Ceiling, 163 Positioning area, 165 Obstacle
Claims (9)
前記発信機から発信された識別情報を含む信号を受信する受信部と、
前記移動体の位置を推定する位置推定部と、
地図上での前記発信機の位置情報を参照して、前記位置推定部によって推定された推定位置が前記発信機からの識別情報を取得可能な取得可能領域にあるか否かを判定する判定部と、
前記推定位置が取得可能領域にある場合に、前記受信部が前記識別情報を取得できたか否かに応じてカウント動作を行うカウンタと、
前記カウンタのカウント値に基づいて前記発信機の故障を診断する診断部と、を備える移動体。 A moving body that moves based on a signal transmitted from a transmitter,
A receiver for receiving a signal including identification information transmitted from the transmitter;
A position estimation unit for estimating the position of the moving body;
A determination unit that refers to position information of the transmitter on a map and determines whether the estimated position estimated by the position estimation unit is in an acquirable area where identification information from the transmitter can be acquired When,
A counter that performs a counting operation according to whether or not the receiving unit has acquired the identification information when the estimated position is in an obtainable region;
And a diagnostic unit that diagnoses a failure of the transmitter based on a count value of the counter.
前記発信機からの信号を受信する受信部を有する移動体と、を備えた移動体システムであって、
前記移動体の位置を推定する位置推定部と、
地図上での前記発信機の位置情報を参照して、前記位置推定部によって推定された推定位置が前記発信機からの識別情報を取得可能な取得可能領域にあるか否かを判定する判定部と、
前記推定位置が取得可能領域にある場合に、前記受信部が前記識別情報を取得できたか否かに応じてカウント動作を行うカウンタと、
前記カウンタのカウント値に基づいて前記発信機の故障を診断する診断部と、を備えた移動体システム。 A transmitter provided in the environment for transmitting a signal including identification information;
A mobile system having a receiver that receives a signal from the transmitter,
A position estimation unit for estimating the position of the moving body;
A determination unit that refers to position information of the transmitter on a map and determines whether the estimated position estimated by the position estimation unit is in an acquirable area where identification information from the transmitter can be acquired When,
A counter that performs a counting operation according to whether or not the receiving unit has acquired the identification information when the estimated position is in an obtainable region;
And a diagnostic unit that diagnoses a failure of the transmitter based on a count value of the counter.
前記複数の移動体の受信部で前記識別情報を取得できたか否かによってカウント動作を行う請求項4、又は5に記載の移動体システム。 A plurality of the moving bodies are provided,
The mobile system according to claim 4 or 5, wherein the counting operation is performed depending on whether or not the identification information has been acquired by the receiving units of the plurality of mobile bodies.
前記発信機からの信号を受信する受信機を有する移動体と、を備えた移動体システムにおいて前記発信機の故障を診断する故障診断方法であって、
前記移動体の位置を推定する位置推定ステップと、
地図上での前記発信機の位置情報を参照して、前記位置推定ステップで推定された推定位置が前記発信機からの識別情報を取得可能な取得可能領域にあるか否かを判定する判定ステップと、
前記推定位置が取得可能領域にある場合に、前記識別情報を取得できたか否かに応じてカウント動作を行うカウントステップと、
前記カウントステップにおけるカウント値に基づいて前記発信機の故障を診断する診断ステップと、を備えた故障診断方法。 A transmitter provided in the environment for transmitting a signal including identification information;
A mobile body having a receiver for receiving a signal from the transmitter, and a failure diagnosis method for diagnosing a failure of the transmitter in a mobile system comprising:
A position estimating step for estimating the position of the moving body;
A determination step of determining whether or not the estimated position estimated in the position estimation step is in an acquirable area where identification information from the transmitter can be acquired with reference to the position information of the transmitter on a map When,
When the estimated position is in the obtainable region, a counting step that performs a counting operation according to whether or not the identification information has been obtained;
A failure diagnosis method comprising: a diagnosis step of diagnosing a failure of the transmitter based on a count value in the counting step.
前記複数の移動体で前記識別情報を取得できたか否かによってカウント動作を行う請求項7、又は8に記載の故障診断方法。 The mobile body system is provided with a plurality of the mobile bodies,
The failure diagnosis method according to claim 7 or 8, wherein a counting operation is performed depending on whether or not the identification information has been acquired by the plurality of moving bodies.
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