JP2011510827A - 施設を整備するロボットと実時間または近実時間で相互作用する方法 - Google Patents

Abstract

本発明の態様によれば、整備ロボットとそのようなロボットを制御するための方法が提供される。詳細には、ロボットは、人の存在を検出し、人の存在の検出に応じて次の行動を取るように構成される。例えば、ロボットは、領域から出るか、人からの命令を待つか、人が出るまで遊休またはスリープ状態またはモードになる。

Description

本発明の概念は、施設を整備している間に人とロボット・クリーナを含むサービス・ロボットとの間で最適に相互作用する方法に関する。

サービス・ロボットの利点の１つは、家庭、商業用建物、工業用建物、公共機関などの人間施設内で退屈で汚い仕事を行うことができることである。しかしながら、ロボット・サービス自体の活動はまさに、作業ロボットに近づく人間にとって不愉快であったり、不都合であったり、邪魔であったり、さらには危険であったりする場合がある。

従来のサービス・ロボットは、この問題を無視してきた。例えば、現在のロボット・クリーナは、通常、人間にぶつかり、人間のまわりをまわり、自分の作業を続けることによって、人間をイスの脚と同じように無造作に扱う。

米国特許第４，６７４，０４８号明細書 米国特許第５，０３２，７７５号明細書

人間と相互作用するように構築された幾つかのロボットは、人間の近接を認識する機能を備えていたが、これまで、この機能は、相互作用自体を促進するために使用されてきており、独特なサービス行動計画を促進するようには使用されていなかった。

本発明は、先行技術で生じる前述の問題を解決するために考案された。本発明の態様によれば、ロボットが人とより効果的に相互作用しながら施設を整備することを可能にするシステムおよび方法が提供される。

上記の態様を達成するために、ロボットが人の存在下で最適に対応することを可能にする様々な方法が提供される。

ロボットは、作業を休止するように構成されてもよく、それによりロボットが人の近接を検出したときに、作業を停止し、動かず静かにしている。

ロボットは、人のいない場所に移動するように構成されてもよく、それによりロボットが人の近接を検出したときに、作業を停止し、人を最も邪魔しない部屋の位置に能動的に移動する。これは、他の因子により、人から離れる場合も近づく場合もある。

ロボットは、部屋から出るように構成されてもよく、それにより、ロボットは、人の近接を検出したときに、人の近くでなくなる施設の別の領域に移動する。

ロボットは、人が部屋に入ったときに人が事を指示するのを望むように構成されてもよい。これは、ロボットの意志決定プロセスを円滑に改善する方法を提供することができる。

ロボットは、作業停止の状況を常に把握するように構成されてもよく、その結果、人が出た後で領域内で作業を再開することができる。

本発明は、添付図面と添付した詳細な説明を考慮してより明らかになる。本明細書に示された実施形態は、限定でなく例として提供され、同じ参照数字は同じかまたは類似の要素を指す。図面は、必ずしも同じ倍率ではなく、むしろ本発明の態様を示す際に強調されている。

施設を整備しそのような整備中に人間と相互作用するように構成されたロボットの制御操作手順の実施形態を示すフローチャートである。 施設を整備しそのような整備中に人間と相互作用するように構成されたロボットの制御操作手順の実施形態を示すフローチャートである。 施設を整備しそのような整備中に人間と相互作用するように構成されたロボットの制御操作手順の実施形態を示すフローチャートである。 施設を整備しそのような整備中に人間と相互作用するように構成されたロボットの制御操作手順の実施形態を示すフローチャートである。 施設を整備しそのような整備中に人間と相互作用するように構成されたロボットの制御操作手順の実施形態を示すフローチャートである。 上向きセンサを有するサービス・ロボットの一実施形態を示す図である。 複数のセンサを有するサービス・ロボットの一実施形態を示す図である。

以下に、本発明の態様が、添付図面を参照して本発明による実施形態を説明することによって示される。そのような実施形態について説明するが、簡潔にするために、一般に、周知の要素、機能または構成の詳細な説明は省略される。

本明細書では様々な要素を説明するために用語「第１」、「第２」などが使用されるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきでないことを理解されたい。これらの用語は、ある要素と別の要素を区別するために使用されるが、要素の順序が必要であることを意味しない。例えば、本発明の範囲を逸脱することなく第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用されるとき、用語「および／または」は、関連付けられて列挙された要素のうちの１つまたは複数のありとあらゆる組み合わせを含む。

ある要素が、別の要素「上にある」か、別の要素に「接続された」か、別の要素に「結合された」と言及されたとき、その要素が、直接他の要素上にあってもよく、直接接続または結合されてもよく、介在要素が存在してもよいことを理解されたい。これと対称的に、要素が、別の要素の「直接上にある」か、別の要素に「直接接続された」か、別の要素に「直接結合された」と言及されたとき、介在要素は存在しない。要素間の関係を示すために使用される他の語は、同様に解釈されるべきである（例えば、「間にある」に対して「直接間にある」、「隣接する」に対して「直接隣接する」など）。

本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。本明細書で使用されるとき、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈で明示されない限り、複数形も含む。さらに、用語「comprises」「comprising」、「includes」または「including」は、本明細書で使用されるとき、言及した特徴、段階、操作、要素および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、段階、操作、要素、構成要素および／またはそのグループの存在または追加を除外しないことを理解されたい。

「benathe」、「below」、「lower」、「above」、「upper」など空間的相対語は、例えば図に示されたようなある要素および／または特徴の別の要素および／または特徴との関係を記述するために使用されることがある。空間的相対語が、図に描写された向きの他に使用および／または操作における装置の様々な向きを含むことを理解されたい。例えば、図内の装置が上下反対にされた場合、他の要素または特徴の「below」および／または「beneath」として記述された要素が、他の要素または特徴の上にあるように向けられることになる。装置は、違った風に向けられ（例えば、９０度や他の向きに回転され）てもよく、本明細書で使用される空間的相対記述子は、それに応じて解釈される。

本発明の態様によれば、ロボット・クリーナ（または、他のタイプのサービス・プラットフォーム）は、空間を整備しながら人とより効果的に相互作用する方法を実施するように構成することができる。このプラットフォームと方法は、プラットフォームが人の存在を判定し、様々な整備パターンまたは挙動をその関数として実施することができる。ロボット・プラットフォームが人の存在下にあるという判定は、ロボット・プラットフォーム上に取り付けられるか、一体化されるか、結合されるか、または環境内のどこかに取り付けられ、ロボット・プラットフォームと直接または関節的に通信する複数のタイプのセンサのうちの１つまたは複数のセンサを使用して行うことができる。

図１は、人が領域または部屋に入ったときにサービス・ロボットを制御する方法の一実施形態のフローチャート１００である。この実施形態では、サービス・ロボットは、ロボット真空掃除機などの掃除ロボットである。これは、作業休止方法であり、それにより、ロボットは、人の近接を検出したとき、作業を停止し、動かずに静かにしている。

段階１０２では、ロボットは、部屋（または、領域）を整備する（例えば、掃除）するプロセスにある。段階１０４で、ロボットは、人が部屋に入ったかどうかを検出する。例えば、動き検出センサ、ビデオ・カメラ・センサ、音響センサなどの種々様々なタイプのセンサを使用することができる。

段階１０４で人が検出されなかった場合、プロセスは、この例では、段階１０２に進み、ロボットは掃除を続ける。したがって、検出は、ロボットの整備条件に対する割込み条件の役割をすることができる。段階１０４で答えが「ＹＥＳ」の場合、プロセスは段階１０６に進み、そこでロボットは停止し動かないでいる。次に、ロボットは、静寂モード、スリープ・モードまたは非活動モードに移行することができ、その場合、騒音をほとんど出さず、最小電力（例えば、少なくともセンサに電力供給するだけの電力）を使用する。

段階１０８で、ロボットは、人が部屋または領域から出たかどうかを検出する。出ていない場合、プロセスは、段階１０６に留まり（または、段階１０６に戻り）、ロボットは遊休状態のままでいる。人が部屋または領域を出た場合、プロセスは段階１０２に進み、ロボットは、掃除を再開する（すなわち、目覚める）。

図２は、人が領域または部屋に入ったときにサービス・ロボットを制御する方法の別の実施形態のフローチャート２００である。この方法では、ロボットが人の近接を検出したとき、人の近くでなくなる施設の別の領域に移動する。

段階２０２では、ロボットは、領域内で掃除する。段階２０４で、人が領域に入ったかどうか判定される。これは、個別の独立した段階ではなく継続した検出活動であることが好ましい。人が検出されなかった場合、プロセスは、段階２０２に進んで掃除する。しかしながら、段階２０４で人が部屋または領域に入ったと判定された場合、プロセスは段階２０６に進む。この段階で、ロボットは、掃除していた領域から出る。段階２０８で、ロボットは、新しい領域に入り、必要に応じてその領域を掃除し始めることができる。新しい領域は、人のいない領域であることが好ましい。

図３は、人が領域または部屋に入ったときにサービス・ロボットを制御する方法の別の実施形態のフローチャート３００である。この方法で、ロボットは、人の近接を検出したときに、作業を停止し、最も人を邪魔しない部屋または領域の位置に能動的に移動する。これは、他の因子により、人から離れる場合もあり人に近づく場合もある。

段階３０２で、ロボットは、領域内を掃除する。段階３０４で、人が領域に入ったかどうか判定される。これは、個別の独立した段階ではなく継続した検出活動であることが好ましい。人が検出されなかった場合、プロセスは、段階３０２に進み掃除する。しかしながら、段階３０４で、人が部屋または領域に入ったと判定された場合、プロセスは、段階３０６に進む。この段階で、ロボットは掃除を停止し、掃除していた領域内の別の場所、例えば最も邪魔でない領域に移動する。最も邪魔でない領域を選択するために、ユーザから特定距離の範囲内または範囲外、ユーザが入った領域の入口の近くなど、１組の規則を定義することができる。段階３０８で、ロボットは、人が出たことを検出し、次に段階３０２に戻り、その掃除作業に戻る。

図４は、人が領域または部屋に入ったときにサービス・ロボットを制御する方法の別の実施形態のフローチャート４００である。人が領域または部屋に入ったとき、サービス・ロボットは、例えば事を指示したり口頭指示を出すことによって人が命令を出すことを望むモードに移行する。この結果、ロボットの決定プロセスが円滑に改善される。

段階４０２で、ロボットは、領域内を掃除している。段階４０４で、人がその領域に入ったかどうか判定される。これは、個別の独立した段階ではなく継続した検出活動であることが好ましい。人が検出されなかった場合、プロセスは、段階４０２に進み、ロボットは掃除している。しかしながら、段階４０４で、人が部屋または領域に入ったと判定された場合、プロセスは、段階４０６に進み、ロボットは掃除を停止する。段階４０８で、ロボットは、人から次の行動（例えば、掃除を続ける、領域から出る、スリープ・モードになるなど）の命令を待つ。段階４１０で、ロボットは、命令を実行する。

図５は、人が領域または部屋に入ったときにサービス・ロボットを制御する方法の別の実施形態のフローチャート５００である。人が領域または部屋に入ったとき、サービス・ロボットは、その領域から出て別の領域を掃除し、その後で出た領域に戻ってその領域のサービスを完了する。

段階５０２で、ロボットは、領域内を掃除している。段階５０４で、人がその領域に入ったかどうか判定される。これは、個別の独立した段階ではなく磁束的な検出活動であることが好ましい。人が検出されなかった場合、プロセスは、段階５０２に進み、ロボットは掃除している。しかしながら、段階５０４で、人が部屋または領域に入ったと判定された場合、プロセスは段階５０６に進み、ロボットはその現在の場所を記録する。ロボットは、その場所を継続的に記録することができ、それにより、掃除したすべての領域の記録が、完全か部分的かに関わらず維持される。段階５０８で、ロボットは、別の領域に移動してその領域を整備（例えば、掃除）する。段階５１０で、ロボットは、元の領域に戻って掃除を完了する。

したがって、種々のサービス・ロボットの方法において、ロボットは、作業停止の状況を常に把握するように構成されてもよく、その結果、人が領域から出た後でその領域内で作業を再開することができる。

当業者によって理解されるように、サービス・ロボット（例えば、真空掃除機）は、命令とデータを記憶するためのメモリと、命令を実行するためのプロセッサとを含む。したがって、前述の方法は、本明細書で開示された機能を達成する実行のためにサービス・ロボットにプログラムされてもよい。

この方法の別の実施態様では、ロボットの領域内の人の検出が、環境に組み込まれかつサービス・ロボットと直接または間接的に通信するセンサによって実行されてもよい。この実施形態では、センサは、温度制御や環境のセキュリティ検出などの他の機能を実行しかつ環境の他の制御構成要素と通信してもよい。この実施態様は、ロボットとセンサ間の空間的関係が既知であることを必要とする。この多くの可能な手段には、ロボットによるセンサの認識、「マップ」内のセンサ位置の演繹的知識、または環境全体の制御システムによって提供される情報がある。

以上の説明の部分は、ロボットが、人の存在に応じて様々な挙動を実行するように構成されていることに言及する。この構成は、「事前プログラムされた」挙動として実施されてもよく、一般に民生および工業製品で入手可能なような特定の作動条件下で実行される一連の選択挙動を提供する「セットアップ」メニューとして実施されてもよい。

また、この実施形態ではサービス・ロボットをロボット・クリーナとして示したが、当業者は、本発明による方法が、任意の数のサービス・ロボットに適用されてもよく、また任意の数とタイプのセンサを実施できることを理解するであろう。

図６は、上向きセンサ６１０を有するサービス・ロボット６００の一実施形態を示す。センサ６１０を使用して、人が領域に入ったかどうかを判定することができる。判定は、音響学や動き検出などの他の知覚技術に基づいてもよい。さらに他の実施形態では、判定は、これらの組み合わせに基づいてもよい。

図７は、ロボット７００が領域内の人の存在を判定できるようにする複数のセンサ７１０を有するサービス・ロボット７００の一実施形態を示す。

図８は、環境８５０に組み込まれ、ロボット８００が環境８５０内の人（図示せず）の存在を判定することを可能にする複数のセンサ８１０と相互通信するサービス・ロボット８００の一実施形態を示す。

以上で、最良の形態および／または他の好ましい実施形態と考えられるものについて説明したが、種々の変更を行うことができ、本発明が、種々の形態および実施形態で実施されてもよく、またそれらの形態および実施形態を多くの用途で適用することができ、本明細書ではその一部だけが説明されたことを理解されたい。

Claims (37)

1. 生物を検出するロボットによって施設を整備する方法であって、
   前記ロボットによる自動自己制御を使用して、前記ロボットを環境内で移動させ前記環境を整備する段階と、
   前記環境内で移動しながら前記ロボットによって前記環境内の生物を検出する段階と、
   前記検出する段階から受け取ったセンサ・データに応じて、前記移動と整備作業を変更する段階とを含む方法。
2. 前記移動と整備作業を変更する段階は、前記ロボットが人の近接を検出したときに整備休止を実行する段階を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記移動と整備作業を変更する段階は、さらに、前記人の近接を検出し、前記人を最も邪魔しない場所を決定し、前記場所に能動的に移動する段階を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記場所は、前記人から離れている、請求項３に記載の方法。
5. 前記場所は、前記人に近い、請求項３に記載の方法。
6. 前記人は、部屋の中におり、前記場所は、前記部屋の外である、請求項３に記載の方法。
7. 前記整備休止の状況を常に把握する前記ロボットをさらに含む、請求項２に記載の方法。
8. 前記人が前記環境から出たことを前記センサ・データが示した後で前記環境内で整備を再開する段階をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記整備ロボットがある部屋に前記人が入ったときに、前記ロボットが、人が指示する事に応答する段階をさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記検出する段階が、光検出、音響検出、視覚的検出、動き検出、熱検出および電磁気検出のうちの１つまたは複数を使用する段階を含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記センサが、前記ロボットに取り付けられた、請求項１に記載の方法。
12. 前記センサが、前記環境に取り付けられた、請求項１に記載の方法。
13. 前記整備ロボットが、ロボット真空掃除機である、請求項１に記載の方法。
14. 生物の存在を検出するように構成された整備ロボットであって、
    整備作業サブシステムを支援するプラットフォームと、
    駆動機構に結合され、前記プラットフォームを環境内に移動させるように構成された移動コントローラと、
    移動と整備作業の間に前記環境内の人を検出するように構成された１つまたは複数のセンサとを含み、
    前記移動コントローラは、前記１つまたは複数のセンサから受け取ったセンサ・データに応じて前記ロボットを制御して前記移動と整備作業を変更する、整備ロボット。
15. 前記移動コントローラが、前記ロボットが人の近接を検出したときに整備休止モードに入ることにより前記移動と整備作業を変更するようには構成された、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記移動コントローラが、前記人の近接を検出し、前記人を最も邪魔しない場所を決定し、前記場所に能動的に移動することによって前記移動と整備作業を変更するように構成された、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記場所が、前記人から離れている、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記場所が、前記人に近い、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記人が、部屋の中におり、前記場所が、前記部屋の外にある、請求項１５に記載のシステム。
20. 前記ロボットが、前記整備休止の状況を常に把握するように構成された、請求項１４に記載のシステム。
21. 前記移動コントローラが、さらに、前記人が前記環境から出たことを前記センサ・データが示した後で前記環境内の整備を再開するように構成された、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記ロボットが、前記整備ロボットがある部屋に前記人が入ったときに人が指示する事に対応するように構成された、請求項１４に記載のシステム。
23. 前記１つまたは複数のセンサが、光センサ、音響センサ、視覚的検出、動き検出、熱検出、および／または電磁気センサを含む、請求項１４に記載のシステム。
24. 前記整備ロボットが、ロボット真空掃除機である、請求項１４に記載のシステム。
25. 前記センサが、前記ロボットに取り付けられた、請求項１４に記載のシステム。
26. 前記センサが、前記環境に取り付けられた、請求項１４に記載のシステム。
27. 生物の存在を検出するように構成された整備ロボットであって、
    整備作業サブシステムを支援するプラットフォームと、
    駆動機構に結合され、前記プラットフォームを環境内で移動するように構成された移動コントローラと、
    前記環境に組み込まれ、移動と整備作業の間に前記環境内の人を検出するように構成された１つまたは複数のセンサと通信する通信システムとを含み、
    前記移動コントローラが、前記１つまたは複数のセンサから受け取ったセンサ・データに応じて前記ロボットを制御して前記移動および整備作業を変更する、整備ロボット。
28. 前記移動コントローラが、前記ロボットが人の近接を検出したときに整備休止モードに入ることによって前記移動および整備作業を変更するように構成された、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記移動コントローラが、前記人の近接を検出し、前記人を最も妨害しない場所を決定し、前記場所に能動的に移動することによって前記移動および整備作業を変更するように構成された、請求項２７に記載のシステム。
30. 前記場所が、前記人から離れている、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記場所が、前記人に近い、請求項２９に記載のシステム。
32. 前記人が、部屋の中におり、前記場所が、前記部屋の外にある、請求項２９に記載のシステム。
33. 前記ロボットが、前記整備休止の状況を常に把握するように構成された、請求項２８に記載のシステム。
34. 前記移動コントローラが、さらに、前記人が前記環境から出たことを前記センサ・データが示した後で前記環境内の整備を再開するように構成された、請求項３３に記載のシステム。
35. 前記ロボットが、前記整備ロボットがある部屋に前記人が入ったときに人が指示する事に応答するように構成された、請求項２７に記載のシステム。
36. 前記１つまたは複数のセンサが、１つまたは光センサ、音響センサ、視覚センサ、動き検出センサ、熱センサおよび電磁気センサを含む、請求項２７に記載のシステム。
37. 前記整備ロボットが、ロボット真空掃除機である、請求項２７に記載のシステム。

Images