JP2011517350A - サービスロボットによって収集された時空間情報のリパーパシングを行うための方法 - Google Patents

Abstract

本明細書において実装されるロボットおよび方法は、時空間情報の能動的リパーパシングを実行する。ロボットは、情報を分析して、最初に情報が発生した一次サービス機能の有効性および効率を改善するように構成されうる。ロボットは、この情報を使用して施設の３次元（３Ｄ）モデルを作成するように構成され、環境のバーチャルツアーの作成、ビデオゲームへの環境のポーティングなどの多数の機能に使用することができる。ロボットは、この情報を利用して、次のカタログを使用して選択された物体を後で特定できるように施設内の物体を認識し、分類するか、または施設効果の保険証書に必要とされるようなすべての項目の大域的カタログを作成するように構成されうる。

Description

本発明概念は、サービスロボットによって収集された時空間情報のリパーパシングを行うための方法に関する。

サービスロボットは、伝統的に、家庭、商業用建物、および工業用建物などの、人間用の施設において面白味のない汚れ仕事を行うことを職務としてきた。しかし、そのサービスを実行するというまさにその活動が、仕事が遂行される施設に関する時空間情報および知識の大きな宝庫を生み出すのである。

特開２００５−１１１６０３号公報 特開２００２−２５４３７４号公報 特開平１１−１０４９８４号公報 米国特許公開第２００５／０２７３２２６号明細書

以前のサービスロボットは、資産としての情報と知識のこのような大きな宝庫を無視していたため、無駄になっていた。

本発明の一態様によれば、時空間情報を取得する少なくとも１つのサービスロボットで施設に対しサービス業務を遂行する方法が提供される。この方法は、ロボットによる自動セルフコントロール機能を使用してロボットを環境にわたってナビゲートすることと、一次サービス機能を遂行しながら時空間情報を感知することと、時空間情報を格納することとを含む。

この方法は、無線ネットワークを介して時空間情報を制御システムに伝達することをさらに含むことができる。

この方法は、少なくとも１つの他のサービスロボットが無線ネットワークを介して制御システムに置かれている時空間情報にアクセスすることをさらに含むことができる。

この方法は、少なくとも１つの他の自律制御システムが制御システムに置かれている時空間情報にアクセスすることをさらに含むことができる。

この方法は、サービスロボットが無線ネットワークを介して時空間情報を少なくとも１つの他のサービスロボットに直接伝達することをさらに含むことができる。

この方法は、サービスロボットが時空間情報を利用して二次サービスを遂行することをさらに含むことができる。

この方法は、サービスロボットが時空間情報を分析して、最初に時空間情報が発生した一次サービスの有効性および効率を改善することをさらに含むことができる。

この方法は、時空間情報を利用して環境の３次元（３Ｄ）モデルを作成することをさらに含むことができる。

この方法は、３Ｄモデルからバーチャルツアーを作成することをさらに含むことができる。

この方法は、環境の３Ｄモデルを他のシステムにポーティングすることをさらに含むことができる。

この方法は、時空間情報を利用して環境内の物体を認識し、分類することをさらに含むことができる。

この方法は、物体のカタログを生成し、このカタログを使用して、その後、環境内の選択された物体を特定することをさらに含むことができる。

少なくとも１つのサービスロボットは、ロボット掃除機であってもよい。

本発明の他の態様によれば、サービスロボットシステムが実現される。サービスロボットは、サービスサブシステムを支持するプラットフォームと、駆動メカニズムに結合され、プラットフォームを環境にわたってナビゲートするように構成されたナビゲーションコントローラと、一次サービスを遂行しながら時空間情報を感知収集するように構成された１つ以上のセンサと、時空間情報が格納されている記憶媒体とを備える。

システムは、無線ネットワークを介して時空間情報を制御システムに伝達するように構成された通信モジュールをさらに備えることができる。

少なくとも１つの他のサービスロボットは、無線ネットワークを介して制御システムに置かれている時空間情報にアクセスするように構成されうる。

システムは、無線ネットワークを介して時空間情報を少なくとも１つの他のサービスロボットに直接伝達するように構成された通信モジュールをさらに備えることができる。

サービスロボットは、時空間情報を利用して二次サービスを遂行するように構成されうる。

サービスロボットは、時空間情報を分析して、最初に時空間情報が発生した一次サービスの有効性および効率を改善するようにさらに構成されうる。

サービスロボットは、時空間情報を利用して環境の３次元（３Ｄ）モデルを作成するようにさらに構成されうる。

サービスロボットは、時空間情報を利用して環境内の物体を認識し、分類するようにさらに構成されうる。

サービスロボットは、物体のカタログを生成し、このカタログを使用して、その後、環境内の選択された物体を特定するようにさらに構成されうる。

サービスロボットは、ロボット掃除機であってもよい。

システムは、制御システムに置かれている時空間情報にアクセスするように構成された少なくとも１つの他の自律制御システムをさらに備えることができる。

本発明は、付属の図面および付随する詳細な説明を考察することでさらに明らかになるであろう。そこに示されている実施形態は、制限としてではなく、例として提示されており、類似の参照番号は、同じまたは類似の要素を指す。これらの図面は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本発明の態様を図解することに重点を置いている。図面の説明を以下に示す。

時空間情報を使用するロボットの制御操作手順を例示するための方法の一実施形態の流れ図である。 上を向いているセンサを備えるサービスロボットの一実施形態を示す図である。 複数のセンサを備えるサービスロボットの一実施形態を示す図である。 自動ナビゲーションロボットによって収集された時空間情報のリパーパシングを行うためのシステムの一実施形態を示す図である。

これ以降、本発明の態様は、付属の図面を参照しつつ、本発明による例示的な実施形態を説明することによって説明される。これらの実施形態を説明しているが、よく知られている項目、機能、または構成の詳細な説明は、典型的には簡潔にするため省略されている。

第１、第２などの用語は、本明細書では、さまざまな要素を記述するために使用されるけれども、これらの要素は、その用語によって限定されるものではないことは理解されるであろう。これらの用語は、要素同士を区別するために使用されているのであって、要素の必要な順序を暗示するために使用されているのではない。例えば、第１の要素が、第２の要素と呼ばれ、同様に、第２の要素が、第１の要素と呼ばれることがあっても、本発明の範囲から逸脱することにならない。本明細書で使用されているように、「および／または」という用語は、関連する列挙されている項目の１つ以上のありとあらゆる組み合わせを含む。

要素が、他の要素の「上にある」、または「接続されている」、または「結合されている」と言う場合、要素は、直接他の要素の上にあるか、または接続されるか、または結合されるか、あるいは介在する要素が存在しうると理解される。これとは対照的に、要素が、他の要素の「直接上にある」か、または「直接接続されている」か、または「直接結合されている」と言う場合、介在する要素は存在しない。要素間の関係を記述するために使用される他の単語も、同様にして解釈されるべきである（例えば、「〜の間にある」と「直接的に〜の間にある」、「〜に隣接する」と「直接的に〜に隣接する」など）。

本明細書で使用されている用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、本発明の範囲を制限することは意図されていない。本明細書で使用されているように、「１つの（または使わない場合もある）」および「その（使わない場合もある）」（英語原文の単数形の冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」）は、文脈上明らかにそうでないことを示していない限り、複数形も含むことが意図されている。さらに、「備える」、「備えること」、「含む」、および／または「含むこと」という言い回しは、本明細書で使用されている場合、記載されている特徴、ステップ（または工程）、オペレーション（または動作、操作）、要素、および／またはコンポーネント（または構成要素）の存在を意味し、１つ以上の他の特徴、ステップ（または工程）、オペレーション（または動作、操作）、要素、コンポーネント（または構成要素）、および／またはそれらからなる群の存在もしくは追加を除外しないことも理解されるであろう。

「真下」、「下」、「下側」、「上」、「上側」、および同様の語などの空間的相対語は、例えば、図に例示されているように、一方の要素および／または特徴と他方の要素（複数可）および／または特徴（複数可）との関係を記述する際に使用することができる。これらの空間的相対語は、図中に示されている配向に加えて使用中の、および／または動作中のデバイスの異なる配向をも包含することが意図されていると理解される。例えば、図中のデバイスがひっくり返された場合、他の要素または特徴の「下」および／または「真下」にあると記述された要素は、他の要素または特徴の「上」に向き付けられるであろう。デバイスは、他の形で向き付けることができ（例えば、９０度回転または他の向きに回転）、および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うる。

図１は、時空間情報を使用するサービスロボットを制御するための方法の一実施形態の流れ図１００である。この実施形態では、サービスロボットは、ロボット掃除機などの清掃ロボットである。

ステップ１０２で、ロボットは、掃除機で掃除するなどのサービス機能を実行する。ステップ１０４で、ロボットは、例えばステップ１０２のようにサービスを実行しながら、時空間情報を収集する。ステップ１０６で、時空間情報は、他のアプリケーションおよび／またはロボットによるおよび／または情報収集するロボットによる他の用途に利用できるようにされる。例えば、いくつかの実装において、ロボットはチームを組んで作業し、無線ネットワークを介してそのような情報をやり取りすることができる。一例として、一方のロボットが、サービスを必要とする場所を偵察し、それらの場所が占拠されているかどうかを記憶し、必要があるかどうかおよび利用可能かどうかを他の１つ以上のロボットに伝達することも可能である。

ロボットは、当技術分野で一般的に知られている情報など、そのような時空間情報を収集するためのセンサを備えることができる。例えば、センサとしては、音響センサ、動き検出センサ、カメラセンサ、またはその他センサが挙げられる。

当業者であれば理解するように、サービスロボット（例えば、掃除機）は、命令およびデータを格納するためのメモリ、ならびに命令を実行するためのプロセッサを備える。したがって、上述の方法は、本明細書で開示されている機能を遂行するために実行されるようにサービスロボットにプログラムすることができる。

また、サービスロボットは、この実施形態ではロボット掃除機として示されていたが、当業者であれば、本発明による方法は、任意の数のサービスロボットに応用することが可能であり、また任意の数、任意の種類のセンサをも実装することが可能であることを理解するであろう。

他の実施形態では、サービスロボットは、収集した時空間データを、データを操作するためのプロセッサおよびデータを格納するための記憶装置システムを備える、サーバまたは他のコンピュータに伝達する。このサーバは、リパーパシングされた情報を最初のロボットに、またはそれを利用することができる他のロボットまたはサーバに送り返すために使用することも可能である。

一例として、以下の説明では、この方法の潜在用途を説明し、そのオペレーションを例示する。サービスロボットは、産業施設内の床を清掃するために使用される。これは、その施設全体を通してサービスロボットを運ぶ経路を辿るようにプログラムされている。温度センサがロボットに搭載されており、その一次機能を実行しているときに、プログラムされた経路にそって一定間隔で環境の温度も記録している。温度−場所データは、施設の暖房システムに送信され、位置データがロボットからその制御ゾーンへマッピングされる。そこで、記録された温度を使用して、異なるゾーンの熱出力を調節することができる。

図２は、上を向いているセンサ２１０を備えるサービスロボット２００の一実施形態を示す。センサ２１０は、エリア内の環境の特性を判定するために使用することができる。この判定は、音響、動き検出などの他の知覚技術に基づくものとしてよい。さらに他の実施形態では、判定方法は、これらの組み合わせに基づくものとしてもよい。

図３は、ロボット３００がエリア内の環境の特性を判定することを可能にする複数のセンサ３１０を備えるサービスロボット３００の一実施形態を示す。

図４は、ロボットからの時空間情報のリパーパシングを行うためのシステムの一実施形態を示す。コンポーネント４００は、サービスロボットであり、コンポーネント４１０は、ロボットに搭載されたセンサであり、コンポーネント４２０は、場所、または空間情報を提供するロボットの位置決めシステムであり、コンポーネント４３０は、ロボットの自律オペレーションを管理するロボット実行コントローラであり、コンポーネント４４０は、時空間情報をデータ記憶装置システム４５０に送信するための通信手段である。データ記憶装置システム４５０は、時空間情報、およびその解釈に必要なメタデータを格納する。コンポーネント４６０は、情報を、要求側アプリケーションによって使用可能な形態に適応させる変換システムである。

さまざまな実施形態において、無線ネットワークを使用することに言及しているが、有線、（バッチ）無線、ネットワーク接続、２地点間などの、さまざまなデータ通信方式のうちのどれでも使用可能である。

これまで、最良の態様および／または他の好ましい実施形態であると考えられるものを説明してきたが、そこではさまざまな変形を行うことができること、および１つ以上の本発明は、さまざまな形態および実施形態で実装可能であること、およびこれらが、本明細書では一部しか説明されていない、多数のアプリケーションに応用できることは理解される。

Claims (24)

1. 時空間情報を取得する少なくとも１つのサービスロボットで施設に対しサービス業務を遂行する方法であって、
   ロボットによる自動セルフコントロール機能を使用してロボットを環境にわたってナビゲートすることと、
   一次サービス機能を遂行しながら前記時空間情報を感知することと、
   前記時空間情報を格納することを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、無線ネットワークを介して前記時空間情報を制御システムに伝達することをさらに含むことを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、少なくとも１つの他のサービスロボットは、前記無線ネットワークを介して前記制御システムに置かれている前記時空間情報にアクセスすることをさらに含むことを特徴とする方法。
4. 請求項２に記載の方法であって、少なくとも１つの他の自律制御システムは、前記制御システムに置かれている前記時空間情報にアクセスすることをさらに含むことを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、前記サービスロボットは、無線ネットワークを介して前記時空間情報を少なくとも１つの他のサービスロボットに直接伝達することをさらに含むことを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記サービスロボットは、前記時空間情報を利用して二次サービスを遂行することをさらに含むことを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記サービスロボットは、前記時空間情報を分析して、最初に前記時空間情報が発生した前記一次サービスの有効性および効率を改善することをさらに含むことを特徴とする方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、前記時空間情報を利用して前記環境の３次元（３Ｄ）モデルを作成することをさらに含むことを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、前記３Ｄモデルからバーチャルツアーを作成することをさらに含むことを特徴とする方法。
10. 請求項８に記載の方法であって、前記環境の前記３Ｄモデルを他のシステムにポーティングすることをさらに含むことを特徴とする方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、前記時空間情報を利用して前記環境内の物体を認識し、分類することをさらに含むことを特徴とする方法。
12. 請求項１０に記載の方法であって、物体のカタログを生成し、前記カタログを使用して、その後、前記環境内の選択された物体を特定することをさらに含むことを特徴とする方法。
13. 請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも１つのサービスロボットは、ロボット掃除機であることを特徴とする方法。
14. サービスロボットシステムであって、
    サービスサブシステムを支持するプラットフォームと、
    駆動メカニズムに結合され、前記プラットフォームを環境にわたってナビゲートするように構成されたナビゲーションコントローラと、
    一次サービスを遂行しながら時空間情報を感知収集するように構成された１つ以上のセンサと、
    前記時空間情報が格納されている記憶媒体とを備えることを特徴とするサービスロボットシステム。
15. 請求項１４に記載のシステムであって、無線ネットワークを介して前記時空間情報を制御システムに伝達するように構成された通信モジュールをさらに備えることを特徴とするシステム。
16. 請求項１５に記載のシステムであって、少なくとも１つの他のサービスロボットは、前記無線ネットワークを介して前記制御システムに置かれている前記時空間情報にアクセスするように構成されることを特徴とするシステム。
17. 請求項１４に記載のシステムであって、無線ネットワークを介して前記時空間情報を少なくとも１つの他のサービスロボットに直接伝達するように構成された通信モジュールをさらに備えることを特徴とするシステム。
18. 請求項１４に記載のシステムであって、前記サービスロボットは、前記時空間情報を利用して二次サービスを遂行するように構成されることを特徴とするシステム。
19. 請求項１４に記載のシステムであって、前記ロボットは、前記時空間情報を分析して、最初に前記時空間情報が発生した前記一次サービスの有効性および効率を改善するようにさらに構成されることを特徴とするシステム。
20. 請求項１４に記載のシステムであって、前記ロボットは、前記時空間情報を利用して前記環境の３次元（３Ｄ）モデルを作成するようにさらに構成されることを特徴とするシステム。
21. 請求項１４に記載のシステムであって、前記ロボットは、前記時空間情報を利用して前記環境内の物体を認識し、分類するようにさらに構成されることを特徴とするシステム。
22. 請求項２１に記載のシステムであって、前記ロボットは、物体のカタログを生成し、前記カタログを使用して、その後、前記環境内の選択された物体を特定するようにさらに構成されることを特徴とするシステム。
23. 請求項１４に記載のシステムであって、前記サービスロボットは、ロボット掃除機であることを特徴とするシステム。
24. 請求項１４に記載のシステムであって、前記制御システムに置かれている前記時空間情報にアクセスするように構成された少なくとも１つの他の自律制御システムをさらに備えることを特徴とするシステム。

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