JP2009196047A

JP2009196047A - ロボット、同期制御方法及びプログラム

Info

Publication number: JP2009196047A
Application number: JP2008041669A
Authority: JP
Inventors: Atsunori Kobayashi; 篤典小林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】無線での通信手段しか存在しない場合においても、定期的に合奏を満足する精度のタイミングの同期をとることを可能にするロボット、同期制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】基準ロボット１０は複数個のＬＥＤ１３を所定の点灯パターンで発光させ、演奏ロボット３０はＣＣＤ３３によりＬＥＤ１３の点灯パターン周期と異なる周期でＬＥＤ１３の点灯パターンを取りこみＬＥＤ点灯中央演算部３６で点灯度を計算する。一方、基準ロボット１０はＬＥＤ点灯中央値演算部１７で自身の点灯度を計算する。無線通信部１９，３８を介して、点灯度の情報を伝達し、両者の点灯度を比較して遅延時間計算部２０で演奏ロボットの遅延時間を計算する。計算された遅延時間は演奏ロボットに通知され動作タイミングを修正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のロボットが同期を取って動作する場合に好適なロボット、同期制御方法及びプログラムに関する。

複数台で演奏を行う自動演奏ロボットでは、各ロボット間のタイミングの同期を取る必要がある。複数台のロボットが有線で接続されている場合は、精度よくタイミングの同期を取ることが可能である。

従来のタイミングをとる技術としては特許文献１乃至７に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術では、受信機のローカルなシンボルクロックと送信機のシンボルクロックとの間にタイミング同期を確立する技術が開示されている。また、特許文献２に記載の技術には、発信機が二次元ＬＥＤ配列を点滅させ信号を発信し、受信機はＣＣＤカメラで画像を取り込み画像処理して復号する装置が開示されている。
特開２００５−５２３６４４号公報特開２００３−３３２９００号公報特開２０００−５０１５０号公報特開２００４−３４３６８２号公報特開２００２−７８９８２号公報特開平７−２４６２８４号公報特開平５−１８４７２８号公報

しかしながら、一度タイミングを合わせたとしても、誤差により時間と共にロボット間の時刻がずれて行ってしまう。そのため、定期的にタイミングの同期を取る必要があるが、移動する演奏ロボットの場合、有線通信でＮＴＰ（Network Time Protocol）を用いると、動きに制約を持たせることになってしまう。また、無線での通信手段しか存在しない場合では、無線通信の遅延の変動のために、合奏を満足する精度でタイミングの同期を取ること自体が難しい。また、受信機により発信機のＬＥＤ点滅を取り込み画像処理する場合、受信機の取り込み周期でタイミングを取ることになり、所望の精度が得られない場合がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、無線での通信手段しか存在しない場合においても、定期的に精度よく同期をとることが可能なロボット、同期制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係るロボットは、複数の発光手段を有する第１ロボットと同期をとって動作する第２ロボットであって、前記複数の発光手段の点灯パターンを所定のタイミングで取り込む画像取得手段と、前記画像取得手段が取得した発光手段の点灯パターンの点灯タイミングを計算する制御手段とを有し、前記画像取得手段の取り込み周期は、前記複数の発光手段の点灯パターン周期とは異なるものである。

本発明においては、第２ロボットが第１ロボットの点灯パターンを、当該発光パターンの点灯パターン周期とは異なる取り込み周期で取り込むことにより、画像取り込み周期より高精度なタイミングの同期を取ることができる。

また、前記画像取得手段の画像取り込み周期より、前記複数の発光手段の点灯タイミング周期が短いものとすることができる。

さらに、前記第１ロボットが前記発光手段をｎ（１〜Ｎ）個有する場合、前記制御手段は、前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０とし、下記から中央値ＭＶ１を求めることができる。タイミングを中央値ＭＶにより制御することができる。

さらにまた、前記制御手段は、前記発光手段の点灯度に応じて点灯度を０＜ｋ＜１とし、前記中央値ＭＶ１を求めることができる。点灯、非点灯のみならず、半点灯を検出することで、さらに精度よくタイミングを制御することができる。

また、前記第１ロボットから送られる基準中央値ＭＶ０と、前記中央値ＭＶ１を比較し、自身の動作タイミングを修正するタイミング修正手段を更に有することができる。第２ロボットが自身でタイミング修正することができる。

さらに、前記画像取り込み周期と前記点灯パターン周期との最小公倍数が大きくなるよう前記点灯パターン周期を選択することが好ましい。最少公倍数を大きくすることで平均化効果を大きくすることができる。

本発明にかかる他のロボットは、ｎ（１〜Ｎ）個の発光手段と、第２ロボットにより、前記複数の発光手段の点灯パターンを取りこみ、前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０として下記数式から求めた中央値ＭＶ１が入力されるデータ取得手段と、前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０とし、下記数式から基準中央値ＭＶ０を求める基準値算出手段と、前記中央値と、前記基準中央値とに基づき、前記第２ロボット及び／又は自身の動作タイミングを修正する制御手段とを有することができる。

本発明にかかる同期制御方法は、第１ロボットが有する複数の発光手段の点灯タイミングにより当該第１ロボットと同期をとって動作する第２ロボットの同期制御方法であって、前記第１ロボットの複数の発光手段により所定のパターンを所定の点灯パターン周期で点灯させる点灯工程と、前記第２ロボットが前記発光手段の点灯パターンを前記点灯パターン周期とは異なる周期で取り込む点灯パターン取り込み工程と、前記第２ロボットが取り込んだ点灯パターンから求めたタイミングと、前記第１ロボットが自身の発光手段の点灯パターンから求めた基準タイミングとに基づき、前記第１ロボット及び／又は前記第２ロボットの動作タイミングを修正する同期修正工程とを有するのである。

本発明においては、第２ロボットが第１ロボットの発光手段の点灯パターンを解析してタイミングの制御を行う。この際、点灯タイミング周期と、画像取り込み周期とが異なるため、たとえば画像取り込み周期以上の精度で同期制御することができる。

また、前記第２ロボットの点灯パターン取り込み周期より、前記第１のロボットの点灯パターン周期の方が短いものとすることができる。発光手段の点灯周期を早めて高精度の同期制御を実現する。

さらに、前記第１ロボットの発光手段は、ｎ（１〜Ｎ）個であって、前記第２ロボットが前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０として下記数式から中央値ＭＶ１を求める中央値算出工程と、前記第１ロボットが前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０として下記数式から基準中央値ＭＶ０を求める基準中央値算出工程とを有し、前記同期修正工程では、前記中央値ＭＶ１と、前記基準中央値ＭＶ０とに基づき、前記第１ロボットと前記第２ロボットが同期するよう制御することができる。

さらにまた、前記第１ロボット及び第２ロボットは、前記発光手段の点灯度に応じて点灯度を０＜ｋ＜１とし、それぞれ前記中央値及び前記基準中央値を求めることができる。これにより、たとえば点灯周期以下の精度で同期制御をすることができる。

本発明にかかる同期制御方法は、第１ロボットが有する複数の発光手段により当該第１ロボットと同期をとって動作する第２ロボットの同期制御方法であって、前記複数の発光手段を所定のタイミングで取り込む画像取得工程と、前記画像取得工程にて取得した発光手段の点灯パターンを計算する制御工程とを有し、前記画像取得工程での取り込み周期は、前記複数の発光手段の点灯パターン周期とは異なるものである。

本発明にかかる同期制御方法は、第１ロボットが有するｎ（１〜Ｎ）個の発光手段により当該第１ロボットと第２ロボットとが同期をとる同期制御方法であって、前記第２ロボットにより、ｎ（１〜Ｎ）個の発光手段の点灯パターンを取りこみ、前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０として下記数式から求めた中央値ＭＶ１が入力されるデータ取得工程と、前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０とし、下記数式から基準中央値ＭＶ０を求める基準値算出工程と、前記中央値ＭＶ１と、前記基準中央値ＭＶ０とに基づき、前記第２ロボット及び／又は自身の動作タイミングを修正する制御工程とを有するものである。

また、本発明に係るプログラムは、上述した同期制御処理をコンピュータに実行させるものである。

本発明によれば、無線での通信手段しか存在しない場合においても、定期的に合奏を満足する精度のタイミングの同期をとることを可能にするロボット、同期制御方法及びプログラムを提供することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、複数のロボットが協調して楽器などを演奏する際に互いにタイミングをとるための同期制御方法に適用したものである。

本実施の形態においては、複数台の自動演奏ロボットシステムにおいて、演奏ロボットは、基準となる基準ロボットのＬＥＤ等の点滅状態（点灯パターン）を画像認識し、基準ロボットの点滅情報と画像認識結果との差から、基準ロボットとの時間のずれを把握する。演奏ロボットがそのタイミングのずれを補正して演奏を実施することにより、複数台の自動演奏ロボットの演奏タイミングを一致させるものである。

図１は、タイミングの基準を生成する基準ロボットと、それ以外の演奏ロボットを示す模式図である。基準ロボット１０は、複数の発光手段として、例えばＬＥＤ１３を１０個有する。演奏ロボット３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ等（以下、特に区別が必要ない場合は、演奏ロボット３０という。）は、ＬＥＤの点灯パターンを認識するためにＣＣＤカメラ３３を有している。これらのロボット１０、３０は、無線通信５０により無線通信可能に構成されている。

図２は、基準ロボット１０及び演奏ロボット３０を示す図である。演奏ロボット３０は、複数のＬＥＤを所定のタイミングで取り込む画像取得手段としてのＣＣＤカメラ３３と、ＣＣＤカメラ３３が取得したＬＥＤの点灯パターン（点灯パターン）を計算する制御手段としてのＬＥＤ点灯中央値演算部３６とを有する。ここで、ＣＣＤカメラ３３の取り込み周期は、ＬＥＤの点灯パターン周期とは異なるものとなっている。特に、本実施の形態においては、ＣＣＤカメラ３３の取り込み周期よりＬＥＤの点灯パターン周期が短い。

例えば基準ロボット１０がＬＥＤ１３をｎ（１〜Ｎ）個有する場合、ＬＥＤ点灯中央値演算部３６は、ＬＥＤが点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０とし、下記（１）から中央値ＭＶ１を求める。

なお、詳細は後述するが、本実施の形態にかかるＬＥＤ点灯中央値演算部３６は、ＬＥＤの点灯度に応じて点灯度ｋを０、０＜ｋ＜１、１の３つに分類し、中央値ＭＶ１を求める。

基準ロボット１０は、ｎ（１〜Ｎ）個のＬＥＤ１３と、演奏ロボット３０が式（１）から求めた中央値が入力されるデータ取得手段としての無線通信部１９と、ＬＥＤが点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０とし、数式（１）から基準中央値を求める基準値算出手段としてのＬＥＤ点灯中央値演算部１７と、演奏ロボット３０からの中央値と、自身で計算した基準中央値とに基づき、演奏ロボット３０が同期がとれるよう制御する制御手段としての遅延時間計算部２０とを有する。基準中央値は、下記（２）により求める。

次に、ロボットの構成について更に具体的に説明する。基準ロボット１０は、ＬＥＤ１３、ＬＥＤ点灯中央値演算部１７、無線通信部１９及び遅延時間計算部２０の他、タイマ１１、ＬＥＤ制御部１２、仮想画像処理部１４、及び計算結果保存部１８を有する。演奏ロボット３０は、ＣＣＤカメラ３３、及びＬＥＤ点灯中央値演算部３６の他、タイマ３１、ＣＣＤ制御部３２、フレーム画像３４、画像処理部３５、計算結果保存部３７、及び無線通信部３８を有する。

基準ロボット１０は、タイマ１１のタイミングを基にＬＥＤ制御部１２を介してＬＥＤ１３の点灯パターンを制御する。演奏ロボット３０は、基準ロボット１０のＬＥＤ１３を、ＣＣＤカメラ３３を用いてフレーム画像３４として取得する。フレーム画像３４の取得タイミングは、基準ロボット１０のタイマ１１より、無線通信部１９、３８を介してＣＣＤ制御部３２に計測開始指令が伝えられた後、演奏ロボットのタイマ３１によって決定される。

次に、画像処理部３５は、フレーム画像３４からＬＥＤの点灯パターンを認識する。そして、ＬＥＤ点灯中央値演算部３６は、画像処理部３５にて認識されたＬＥＤの点灯パターンから、後述する方法にて点灯しているＬＥＤ番号の中央値を算出する。算出したＬＥＤ点灯中央値が計算結果保存部３７に記憶される。

基準ロボット１０には、実際にＬＥＤ１３の画像を取得するＣＣＤカメラは備えていないが、自身が制御しているＬＥＤの点灯パターンは認識している。よって、仮想的にＬＥＤ１３を計測したものとして内部的に演奏ロボット３０と同様の演算処理を行う。具体的には、仮想画像処理部１４にて仮想的にＬＥＤ１３の画像を取得したとして内部演算によりＬＥＤの点灯バターンから点灯しているＬＥＤ番号の中央値を算出する、算出したＬＥＤ点灯中央値は、計算結果保存部１８に記憶される。

画像収集時間が経過した後、演奏ロボット３０の計算結果保存部３７に保存されているＬＥＤ点灯中央値は、無線通信部３８、１９を介して基準ロボット１０に転送される。基準ロボット１０の計算結果保存部１８に保存されているＬＥＤ点灯中央値と、受け取った演奏ロボットのＬＥＤ点灯中央値とを用いて遅延時間計算部２０にて演奏ロボット３０の遅延時間を計算する。以上により、無線通信環境においてもバラツキのないタイミングの同期が可能になる。

基準ロボット１０で算出された遅延時間は、演奏ロボット３０に通知される。これにより、演奏ロボット３０は、自身の動作タイミングを修正することができる。または、基準ロボット１０は、遅延時間を考慮して、演奏ロボット３０に動作開始命令等を出すようにしてもよい。なお、本実施の形態においては、基準ロボット１０は、演奏ロボット３０から中央値を入力され、遅延時間を算出するものとして説明するが、基準ロボット１０が演奏ロボットに中央値を送信するようにしてもよい。この場合、基準ロボット１０から送られる基準中央値ＭＶ０と、自身が算出した中央値ＭＶ１とにより遅延時間を求め、自身の動作タイミングを修正することができる。さらに、基準ロボット１０の点灯パターンは予め決められたものであり、この点灯パターンに基づき、演奏ロボット３０が基準中央値ＭＶ０を算出するようにしてもよい。又は、演奏ロボット３０に予め定められた基準中央値ＭＶ０を入力するようにしてもよい。

次に、ＬＥＤ点灯中央値の求め方について説明する。図３は、ＬＥＤ１３の点灯パターンを示す図である。図３（ａ）に示すように、ＬＥＤはＬＥＤ１〜ＬＥＤ１０まで１０個あるとする。それぞれ点滅期間Ｔ１（５ｍｓｅｃ）、２００Ｈｚの点灯パターン周期とし、図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１から順次点滅するものとする。ＬＥＤ１０が点灯したら再びＬＥＤ１から点灯する。したがって、図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤの点灯番号が、１、２、３・・・、９、１０、１、２・・・となる。

これに対し、画像取り込み周期Ｔ２は、区間Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示すように、３３．３ｍｓｅｎ、３０Ｈｚとする。ここで、上述したように、本実施の形態においては、点灯度ｋを点灯（ｋ＝１）、非点灯（ｋ＝０）のみならず、半点灯（ｋ＝０．５）についても検出可能の構成となっている。点灯（ｋ＝１）は、Ｔ１間点灯していた明るさを検出した結果を示す。非点灯（ｋ＝０）は、Ｔ２間、全く点灯していないことを示す。半点灯（ｋ＝０．５）は、Ｔ１間点灯した明るさまでには満たない明るさで点灯していたことを示す。

図４は、点灯結果を示す図である。例えば区間Ａでは、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６までが点灯（ｋ＝１）、ＬＥＤ７が半点灯（ｋ＝０．５）、ＬＥＤ８〜ＬＥＤ１０が非点灯（ｋ＝０）を検出したとする。この場合、
区間Ａについて
中央値ＭＶ１
＝（１×１＋２×１＋３×１＋４×１＋５×１＋６×１＋７×０．５＋８×０＋９×０＋１０×０）／６．５
＝３．７７

ここで、区間Ｂについては、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３までが点灯（ｋ＝１）、ＬＥＤ４が半点灯（ｋ＝０．５）、ＬＥＤ５、６が非点灯（ｋ＝０）、ＬＥＤ７が半点灯（ｋ＝０.５）、ＬＥＤ８〜ＬＥＤ１０が点灯（ｋ＝１）を検出したとする。すなわち、ＬＥＤ１０からＬＥＤ１への点灯移行を含んでいる。この場合は、ＭＶの値が連続性を有するように、ＬＥＤ番号１〜１０のうち７以降に−１０を加える。図３に示すように、区間ＢではＬＥＤ７の途中点滅から始まり、ＬＥＤ４の途中点滅までである。したがって、ＬＥＤ７、ＬＥＤ４は半点灯（ｋ＝０.５）である。
中央値ＭＶ１＝（１×１＋２×１＋３×１＋４×０．５＋５×０＋６×０＋（７−１０）×０．５＋（８−１０）×１＋（９−１０）×１＋（１０−１０）×１）／７
＝（１＋２＋３＋２＋０＋０−１．５−２−１＋０）／７
＝０．５

同様に、区間Ｃの中央値ＭＶ１＝（１×０＋２×０＋３×０＋４×０．５＋５×１＋６×１＋７×１＋８×１＋９×１＋１０×１）／６．５＝７．２３
区間Ｄの中央値ＭＶ１＝（１×１＋２×１＋３×１＋４×１＋５×１＋６×１＋７×０．５＋８×０＋９×０＋１０×０）／６．５＝３．７７
こうして演奏ロボット３０において、点灯しているＬＥＤ番号の中央値を求めることができる。

これに対し、基準ロボット１０は、自身で点灯タイミングを制御しているため、正確な半点灯状態を計算することができる（＊６）。すなわち、演奏ロボット３０は、点灯より弱い場合は、一律にｋ＝０．５としているが、基準ロボット１０は、次のように認識することができるものとする。
（＊１）：０．６６７
（＊２）：０．３３３
（＊３）：０．３３３
（＊４）：０．６６７
（＊５）：０．６６７
これらの値を用いて基準中央値ＭＶ０を計算すると、区間ａ、ｂ、ｃ、ｄでは、それぞれ３．８５、０．５０、７．１５、３．８５と求めることができる。

次に、こうして求まった中央値及び基準中央値からタイミングを修正する方法について説明する。図５は、基準ロボットと演奏ロボットのタイミング修正を説明する図である。基準ロボット１０のＬＥＤ点灯中央値演算部１７にて算出された区間ａ〜ｄの各基準中央値ＭＶ０は、８．３５、０．５０、７．１５、３．８５であったとする。これに対し、演奏ロボット３０Ａで検出された各区間ａ〜ｄの中央値ＭＶ１は、４．５０、１．００、７．５０、４．５０であったとする。また、演奏ロボット３０Ｂで検出された各区間ａ〜ｄの中央値ＭＶ１は、２．０、８．５０、５．５０、２．００であったとする。

先ず、図５に示すように、各区間のΔＭＶ（ＭＶ１−ＭＶ０）を求める。ここで、各演奏ロボットのＬＥＤ点灯中央値（ＭＶ１）−基準ロボットのＬＥＤ点灯中央値（ＭＶ０）の値が±５（＝Ｎ／２）となるよう±１０（＝Ｎ）で調整する。

各区間のΔＭＶを算出したらその平均ΔＭＶ＿ａｖｅを求める。この平均ΔＭＶ＿ａｖｅに点灯パターン変更周期Ｔ１を乗算すると、基準ロボットに対する遅延時間推定値Ｔ３ｅが求まる。本例では、演奏ロボット３０Ａは２．５ｍｓｅｃ、演奏ロボット３０Ｂは−９．１７ｍｓｅｃの遅延推定時間を有する。基準ロボット１０は、この遅延時間推定値に基づき、演奏ロボットに指示するタイミングを修正したり、又は演奏ロボットに遅延時間を知らせたりする。演奏ロボットは、当該通知に基づき、自身の動作タイミングを修正することができる。

なお、基準ロボットに対する遅延時間真値Ｔ３ｒが演奏ロボット３０Ａ，３０Ｂでそれぞれ３．２０ｍｓｅｃ、−７．８０ｍｓｅｃであったとすると、推定誤差ΔＴ３（＝Ｔ３ｅ−Ｔ３ｒ[ｍｓ]）は、それぞれ-０．７０、−１．２７ｍｓｅｃとなる。

ここで、本実施の形態においては、ＬＥＤの点滅周期と、画像取り込み周期とが異なる。次に、点滅周期と画像取り込み周期が異なることによる効果について説明する。ＬＥＤ点灯状態周波数Ｆ１と、画像取り込み周波数Ｆ２の最大公約数の周波数で同じ計測パターンを繰り返す。よってそれ以上計測をして平均化をしても平均化効果が得られない。より平均化効果を得るために、ＬＥＤ点灯状態周波数Ｆ１と画像取り込み周波数の最大公約数が小さくなるように（画像取り込み周期と点灯パターン周期との最小公倍数が大きくなるように）、Ｆ１とＦ２を選択することが好ましい。

上述の例では、下記のようになる。
ＬＥＤ点灯状態変更周波数Ｆ１：２００Ｈｚ
画像取り込み周波数Ｆ２：３０Ｈｚ
Ｆ１とＦ２の最大公約数Ｆ３：１０Ｈｚ
Ｆ３の周期＝画像収集時間：１００ｍｓ
何枚の画像で同じパターンを繰り返すか（Ｆ２／Ｆ３）：３枚

次に、ロボット１０、３０の動作について説明する。図６は、ロボット間の同期制御方法を示すフローチャートである。先ず、基準ロボット１０の動作（ステップＳ１〜ステップＳ９）について説明する。

先ず、基準ロボット１０は、ＬＥＤの点灯パターンの制御を開始する（ステップＳ１）。次に、各演奏ロボット３０に計算開始指令を送信する（ステップＳ２）。そして、自身のＬＥＤ点灯パターンを仮想的に画像取り込み周期（Ｔ２）で取得したものとし、そのＬＥＤ点灯中央値（ＭＶ０）を計算し（ステップＳ３）、ＬＥＤ点灯中央値（ＭＶ０）を計算結果保存部１８に保存する（ステップＳ４）。

ここで、画像収集時間（Ｔ＿Ｓ）を経過していなければ、ステップＳ３、４の処理を繰り返す（ステップＳ５）。画像収集時間（Ｔ＿Ｓ）を経過した場合、ＬＥＤを全て消灯する（ステップＳ６）。そして、各演奏ロボット３０から各区間での各ＬＥＤ点灯中央値ＭＶ１を受け取り、自己のＬＥＤ点灯基準中央値ＭＶ０との差（ΔＭＶ）を計算する（ステップＳ７）。
演奏ロボット３０のＬＥＤ点灯中央値差（ΔＶＭ）＝演奏ロボット３０のＬＥＤ点灯中央値（ＭＶ１）−基準ロボット１０のＬＥＤ点灯中央値（ＭＶ０））

これを各演奏ロボット３０の各区間毎に行う。各演奏ロボット３０の区間毎のＬＥＤ点灯中央値差を全区間で平均化し、各演奏ロボットのＬＥＤ点灯中央値差平均値（ΔＭＶ＿ａｖｅ）を計算する（ステップＳ８）。

次に、各演奏ロボットのＬＥＤ点灯中央値差平均値（ΔＭＶ＿ａｖｅ）より、各演奏ロボットの遅延時間を計算する（ステップＳ９）
遅延時間（Ｔ３ｅ）＝ＬＥＤ点灯中央値差平均値（ΔＭＶ＿ａｖｅ）×ＬＥＤ点灯パターン変更周期（Ｔ１）

次に、演奏ロボット３０の動作（ステップＳ１１〜Ｓ１６）について説明する。演奏ロボット３０は、基準ロボット１０より計測開始指令受信後、各演奏ロボットの画像取得周期にて画像を取り込む（ステップＳ１１）。このとき画像データより各ＬＥＤの点灯状況を画像処理により判別する（ステップＳ１２）。そして、各ＬＥＤの点灯状況から、上述した方法でＬＥＤ点灯中央値（ＭＶ１）を算出し（ステップＳ１３）、計算結果保存部１８にＬＥＤ点灯中央値（ＭＶ１）を保存する（ステップＳ１４）。

そして、画像収集時間（Ｔ＿Ｓ）を経過していなければステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を繰り返す（ステップＳ１５）。一方、画像収集時間（Ｔ＿Ｓ）を経過した場合、保存しておいた全区間のＬＥＤ点灯中央値（ＭＶ１）を基準ロボット１０に送信する。

本実施の形態においては、基準ロボットが所持するＬＥＤの点灯パターンを演奏ロボットが撮影し、その点灯中央値ＭＶ１を計算する。そして、これを基準ロボット１０に送る。基準ロボット１０は、自身のＬＥＤ点灯タイミングから正しい点灯基準中央値ＭＶ０を保持している。これらの点灯中央値を比較し、求めた点灯中央値差により、演奏ロボットのタイミングを基準ロボットと合わせることができる。なお、本実施の形態においては、演奏ロボットが点灯中央値を演算して基準ロボットに送るものとして説明したが、ＬＥＤの点灯パターンをＣＣＤカメラで取得し、その結果をそのまま基準ロボットに送信してもよいことは勿論である。

さらに、本実施の形態においては、ＬＥＤの点灯パターン周期と、演奏ロボットの画像取り込み周期が異なる。すなわち、画像取り込み周期が３０Ｈｚであり、ＬＥＤ点灯パターンは２００Ｈｚと早い。このように、画像取り込み周期より短周期のＬＥＤ点灯パターン変更周期とすることで、画像取り込み周期よりも高精度な時間間隔でタイミングを合わせることができる。基準ロボットと演奏ロボットのタイミングのずれを検出したら、当該ずれに応じて演奏ロボットは自身の動作タイミングを修正することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

例えば、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の伝送媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。

タイミングの基準を生成する基準ロボットと、それ以外の演奏ロボットを示す模式図である。本発明の実施の形態にかかる基準ロボット及び演奏ロボットを示す図である。本発明の実施の形態におけるＬＥＤの点灯パターンを示す図である。ＬＥＤの点灯結果を示す図である。基準ロボットと演奏ロボットのタイミング修正を説明する図である。本発明の実施の形態にかかる基準ロボットと演奏ロボットの同期制御方法を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０基準ロボット
１１タイマ
１２ＬＥＤ制御部
１３ＬＥＤ
１４仮想画像処理部
１７ＬＥＤ点灯中央値演算部
１８計算結果保存部
１９無線通信部
２０遅延時間計算部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ演奏ロボット
３１タイマ
３２ＣＣＤ制御部
３３ＣＣＤ
３４フレーム画像
３５画像処理部
３６ＬＥＤ点灯中央値演算部
３７計算結果保存部
３８無線通信部
５０無線通信

Claims

複数の発光手段を有する第１ロボットと同期をとって動作する第２ロボットであって、
前記複数の発光手段の点灯パターンを所定のタイミングで取り込む画像取得手段と、
前記画像取得手段が取得した発光手段の点灯パターンの点灯タイミングを計算する制御手段とを有し、
前記画像取得手段の取り込み周期は、前記複数の発光手段の点灯パターン周期とは異なる、ロボット。
前記画像取得手段の画像取り込み周期より、前記複数の発光手段の点灯タイミング周期が短い
ことを特徴とする請求項１記載のロボット。
前記第１ロボットが前記発光手段をｎ（１〜Ｎ）個有する場合、
前記制御手段は、前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０とし、下記から中央値ＭＶ１を求めることを特徴とする請求項１又は２記載のロボット。
前記制御手段は、前記発光手段の点灯度に応じて点灯度を０＜ｋ＜１とし、前記中央値ＭＶ１を求める
ことを特徴とする請求項３記載のロボット。
前記第１ロボットから送られる基準中央値ＭＶ０と、前記中央値ＭＶ１を比較し、自身の動作タイミングを修正するタイミング修正手段を更に有する
ことを特徴とする請求項３記載のロボット。
前記画像取り込み周期と前記点灯パターン周期との最小公倍数が大きくなるよう前記点灯パターン周期を選択する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のロボット。
ｎ（１〜Ｎ）個の発光手段と、
第２ロボットにより、前記複数の発光手段の点灯パターンを取りこみ、前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０として下記数式から求めた中央値ＭＶ１が入力されるデータ取得手段と、
前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０とし、下記数式から基準中央値ＭＶ０を求める基準値算出手段と、
前記中央値と、前記基準中央値とに基づき、前記第２ロボット及び／又は自身の動作タイミングを修正する制御手段とを有する、ロボット。
前記画像取得手段の画像取り込み周期より、前記複数の発光手段の点灯パターン周期が短い
ことを特徴とする請求項７記載のロボット。
前記制御手段は、前記発光手段の点灯度に応じて点灯度を０＜ｋ＜１とし、前記中央値を求める
ことを特徴とする請求項８記載のロボット。
第１ロボットが有する複数の発光手段の点灯タイミングにより当該第１ロボットと同期をとって動作する第２ロボットの同期制御方法であって、
前記第１ロボットの複数の発光手段により所定のパターンを所定の点灯パターン周期で点灯させる点灯工程と、
前記第２ロボットが前記発光手段の点灯パターンを前記点灯パターン周期とは異なる周期で取り込む点灯パターン取り込み工程と、
前記第２ロボットが取り込んだ点灯パターンから求めたタイミングと、前記第１ロボットが自身の発光手段の点灯パターンから求めた基準タイミングとに基づき、前記第１ロボット及び／又は前記第２ロボットの動作タイミングを修正する同期修正工程とを有する同期制御方法。
前記第２ロボットの点灯パターン取り込み周期より、前記第１のロボットの点灯パターン周期の方が短い
ことを特徴とする請求項１０記載の同期制御方法。
前記第１ロボットの発光手段は、ｎ（１〜Ｎ）個であって、
前記第２ロボットが前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０として下記数式から中央値ＭＶ１を求める中央値算出工程と、
前記第１ロボットが前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０として下記数式から基準中央値ＭＶ０を求める基準中央値算出工程とを有し、
前記同期修正工程では、前記中央値ＭＶ１と、前記基準中央値ＭＶ０とに基づき、前記第１ロボットと前記第２ロボットが同期するよう制御する
ことを特徴とする請求項１０又は１１記載の同期制御方法。
前記第１ロボット及び第２ロボットは、前記発光手段の点灯度に応じて点灯度を０＜ｋ＜１とし、それぞれ前記中央値及び前記基準中央値を求める
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項記載の同期制御方法。
第１ロボットが有する複数の発光手段により当該第１ロボットと同期をとって動作する第２ロボットの同期制御方法であって、
前記複数の発光手段を所定のタイミングで取り込む画像取得工程と、
前記画像取得工程にて取得した発光手段の点灯パターンを計算する制御工程とを有し、
前記画像取得工程での取り込み周期は、前記複数の発光手段の点灯パターン周期とは異なる、同期制御方法。
第１ロボットが有するｎ（１〜Ｎ）個の発光手段により当該第１ロボットと第２ロボットとが同期をとる同期制御方法であって、
前記第２ロボットにより、ｎ（１〜Ｎ）個の発光手段の点灯パターンを取りこみ、前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０として下記数式から求めた中央値ＭＶ１が入力されるデータ取得工程と、
前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０とし、下記数式から基準中央値ＭＶ０を求める基準値算出工程と、
前記中央値ＭＶ１と、前記基準中央値ＭＶ０とに基づき、前記第２ロボット及び／又は自身の動作タイミングを修正する制御工程とを有する、同期制御方法。
第１ロボットが有する複数の発光手段により当該第１ロボットと同期をとって動作する第２ロボットの同期制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記第１ロボットの複数の発光手段により所定のパターンを所定の点灯パターン周期で点灯させる点灯工程と、
前記第２ロボットが前記発光手段の点灯パターンを前記点灯パターン周期とは異なる周期で取り込む点灯パターン取り込み工程と、
前記第２ロボットが取り込んだ点灯パターンから求めたタイミングと、前記第１ロボットが自身の発光手段の点灯パターンから求めた基準タイミングとに基づき、前記第１ロボット及び／又は前記第２ロボットの動作タイミングを修正する同期修正工程とを有するプログラム。
第１ロボットが有する複数の発光手段により当該第１ロボットと同期をとって動作する第２ロボットの同期制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記複数の発光手段を所定のタイミングで取り込む画像取得工程と、
前記画像取得工程にて取得した発光手段の点灯パターンを計算する制御工程とを有し、
前記画像取得工程での取り込み周期は、前記複数の発光手段の点灯パターン周期とは異なる、プログラム。
第１ロボットが有するｎ（１〜Ｎ）個の発光手段により当該第１ロボットと第２ロボットとが同期をとる同期制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記第２ロボットにより、ｎ（１〜Ｎ）個の発光手段の点灯パターンを取りこみ、前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０として下記数式から求めた中央値ＭＶ１が入力されるデータ取得工程と、
前記発光手段が点灯している場合は点灯度ｋ＝１、点灯していない場合は点灯度ｋ＝０とし、下記数式から基準中央値ＭＶ０を求める基準値算出工程と、
前記中央値ＭＶ１と、前記基準中央値ＭＶ０とに基づき、前記第２ロボット及び／又は自身の動作タイミングを修正する制御工程とを有する、プログラム。