JP2012215959A - Security robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の階層を有する建物の巡回を行う警備用ロボットに関する。 The present invention relates to a security robot that patrols a building having a plurality of levels.
従来、警備の強化や警備員の負荷を減らす等の目的で、建物内を警備する警備用ロボットが提案されている。例えば、特許文献1には、予め設定された巡回経路に沿って巡回(移動)し、ロボット本体に設けられているセンサ群によって警備上の異常を検知する警備用ロボットが提案されている。
Conventionally, for the purpose of strengthening security or reducing the load on security guards, security robots have been proposed that guard the inside of buildings. For example,
ところで、近年は、複数の階層によって構成される大型のスーパーマーケットやデパートが増加している。このような複数階からなる建物を、例えば特許文献1に開示されている警備用ロボットによって巡回を行う場合は、ロボット本体が1つの階層から他の階層に移動することができない。このため、各階毎に警備用ロボットを配置する必要があり、警備用ロボットの設置コストが増加するという課題が生じている。
By the way, in recent years, large supermarkets and department stores composed of a plurality of hierarchies are increasing. When such a building composed of a plurality of floors is visited by, for example, a security robot disclosed in
また、特許文献2には、建物内に設けられているエレベータを乗降して、複数階にわたる領域を自律的に移動する自律移動ロボットが開示されている。しかしながら、特許文献2に開示されているシステムでは、エレベータの移動を制御する乗降システム制御部にロボットから無線で移動する階を指示する等の複雑なシステムが必要となる。或いは、ロボットが夜間に巡回を行う場合には、エレベータの利用が停止されている可能性もある。
さらに、警備用ロボットが侵入者などを発見した際には、即座に侵入者の犯行を阻止することが好ましい。しかしながら、特許文献1の警備用ロボットは、侵入者を発見しても警報等を発するのみで、侵入者の犯行を阻止するには至らず、管理センターから警備員が駆けつけるまでの間に逃亡される可能性がある。また、警備員が現場に到着したとしても、侵入者の攻撃によって警備員の生命が脅かされる危険性もある。
Further, when the security robot discovers an intruder or the like, it is preferable to immediately prevent the intruder from committing the crime. However, the security robot of
本発明は、上記のような課題を考慮してなされたものであり、複数階からなる建物の巡回を可能とし、これにより1台のロボットによる警備範囲を広げることで、設置コスト等を低減することができ、且つ侵入者を検知した場合には、的確に侵入者の行動を阻止することができる警備用ロボットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and enables the patrol of a building composed of a plurality of floors, thereby expanding the security range by one robot, thereby reducing the installation cost and the like. It is an object of the present invention to provide a security robot that can accurately prevent an intruder's action when an intruder is detected.
[1] 本発明に係る警備用ロボットは、ロボット本体と、前記ロボット本体を移動させる駆動部と、前記駆動部の駆動を制御して所定の警備範囲内を自律的に巡回させる制御部とを備える警備用ロボットであって、前記所定の警備範囲は、平面の高さが異なる複数の階層が階段によってつながって構成されており、前記ロボット本体は、該ロボット本体の周囲環境を画像情報として取得し、且つ人物又は火災を検知する情報取得部と、前記情報取得部により前記人物又は火災が検知された場合に、該人物又は火災に対して所定の行動又は操作に基づく行動を行う対処部とを備え、前記駆動部は、前記平面を移動する平面移動モードと、前記階段を昇降する階段昇降モードとを有し、前記ロボット本体を前記複数の階層間にわたって移動可能とし、前記制御部は、前記情報取得部が得た前記画像情報に基づき前記所定の警備範囲の地図データを作成し、該地図データに基づき前記階段を含む巡回経路を予め設定する巡回経路作成手段と、前記ロボット本体の巡回時に、前記地図データ上における該ロボット本体の位置を認識する自己位置認識手段と、前記巡回経路作成手段によって設定された前記巡回経路と、前記自己位置認識手段による位置認識とに基づき、前記駆動部の駆動を制御して前記ロボット本体を巡回させる巡回制御手段とを備え、前記巡回制御手段は、前記平面移動モードの実施中に前記階段の配置箇所に移動したときに、前記階段昇降モードに切り替えて前記階段を昇降することを特徴とする。 [1] A security robot according to the present invention includes a robot main body, a drive unit that moves the robot main body, and a control unit that controls the drive of the drive unit and autonomously circulates within a predetermined security range. The predetermined security range includes a plurality of layers having different plane heights connected by stairs, and the robot body acquires the surrounding environment of the robot body as image information. And an information acquisition unit that detects a person or a fire, and a coping unit that performs an action based on a predetermined action or operation with respect to the person or the fire when the information acquisition unit detects the person or the fire. The drive unit has a plane movement mode for moving the plane and a stair climbing mode for moving up and down the stairs, and the robot body can be moved between the plurality of layers. The control unit creates map data of the predetermined security range based on the image information obtained by the information acquisition unit, and sets a tour route including the stairs based on the map data in advance. And a self-position recognition means for recognizing the position of the robot main body on the map data, a patrol route set by the patrol route creation means, and a position recognition by the self-position recognition means. And a patrol control unit that patrols the robot body by controlling the driving of the driving unit, and the patrol control unit moves to the location where the stairs are arranged during the plane movement mode. The stairs are raised and lowered by switching to the stairs raising / lowering mode.
上記によれば、駆動部が平面を移動する平面移動モードと、階段を昇降する階段昇降モードとを有し、ロボット本体を複数の階層間にわたって移動させることができるため、警備用ロボットによって複数の階層にわたる巡回を行うことが可能となる。すなわち、警備用ロボットが巡回を行う警備範囲を広げることができる。したがって、複数の階層を有する建物でも、警備用ロボットを少なく設置することが可能となり、警備用ロボットの設置コスト等を低減することができる。 According to the above, the drive unit has a plane movement mode in which the plane moves and a stair ascending / descending mode for moving up and down the stairs, and the robot main body can be moved between a plurality of hierarchies. It is possible to go around the hierarchy. That is, it is possible to widen the security range in which the security robot patrols. Therefore, even in a building having a plurality of levels, it is possible to install a small number of security robots, and the installation cost of the security robots can be reduced.
また、人物(侵入者)又は火災が検知された場合に、該侵入者又は火災に対して所定の行動又は操作に基づく行動を行う対処部を備えることで、該対処部によって、侵入者又は火災に対し適切な行動をとることができる。すなわち、警備用ロボットによって、的確に侵入者の行動を阻止することができる。 In addition, when a person (intruder) or a fire is detected, a countermeasure unit that performs a predetermined action or an action based on the operation with respect to the intruder or the fire is provided. Can take appropriate action. That is, the intruder's action can be accurately prevented by the security robot.
さらに、情報取得部によって得られる画像情報に基づき警備用ロボットが巡回する地図データを作成し、該地図データに基づき階段を含む巡回経路を予め設定することで、例えば建物の設計図等をデータ入力して巡回経路の設定を行うよりも、実際の被検出対象(例えば、側壁や天井)の配置状態に基づいた正確な地図データを得ることができるため、警備用ロボットが複数の階層にわたって巡回を行う巡回経路を精度よく設定することができる。 Furthermore, map data that the security robot patrols based on the image information obtained by the information acquisition unit is created, and a patrol route including stairs is set in advance based on the map data. Rather than setting the patrol route, it is possible to obtain accurate map data based on the arrangement state of the actual detection target (for example, the side wall or the ceiling). The traveling route to be performed can be set with high accuracy.
またさらに、警備用ロボットの巡回時には、巡回経路作成手段が作成した地図データ上におけるロボット本体の位置を自己位置認識手段により認識することで、複数の階層を有する建物でもロボット本体の位置を確実に認識することができ、制御部は、地図データに沿って駆動部の制御を精度よく行うことができる。 Furthermore, when patrol of the security robot, the position of the robot body can be ensured even in buildings with multiple levels by recognizing the position of the robot body on the map data created by the patrol route creation means by the self-position recognition means. The control unit can accurately control the drive unit along the map data.
[2] 本発明において、前記情報取得部は、前記ロボット本体の周囲環境を3次元的に認識可能な撮像センサを備え、前記制御部は、前記撮像センサによって撮像された前記画像情報として3次元形状データを得ることが好ましい。 [2] In the present invention, the information acquisition unit includes an image sensor that can three-dimensionally recognize an environment around the robot body, and the control unit is a three-dimensional image information captured by the image sensor. It is preferable to obtain shape data.
このように、撮像センサによって画像情報として3次元形状データを得ることで、ロボット本体の周囲環境を精度よく認識することができ、例えば、巡回経路作成手段が地図データを作成する際に、より精度が高い地図データを作成することが可能となる。 Thus, by obtaining the three-dimensional shape data as image information by the image sensor, it is possible to recognize the surrounding environment of the robot body with high accuracy. For example, when the traveling route creation means creates map data, it is more accurate. High map data can be created.
[3] 本発明において、前記撮像センサは、前記所定の警備範囲の側壁又は天井を少なくとも撮像し、前記巡回経路作成手段は、前記撮像センサから得られた側壁又は天井の3次元形状データに基づき、前記地図データを階層毎の二次元的な地図として作成するようにしてもよい。 [3] In the present invention, the imaging sensor images at least a side wall or a ceiling of the predetermined security range, and the patrol route creating means is based on the three-dimensional shape data of the side wall or the ceiling obtained from the imaging sensor. The map data may be created as a two-dimensional map for each layer.
このように、所定の警備範囲の側壁又は天井の3次元形状データを作成することで、汎用性に優れた地図データを作成することが可能となる。すなわち、側壁や天井は、商品棚や陳列物等に比べて配置状態や形状に大きな変化が少ないため、商品棚や陳列物等を移動した場合であっても、側壁又は天井の3次元形状データを元に作成した地図データを使用して巡回を行うことができる。 Thus, it becomes possible to create the map data excellent in versatility by creating the three-dimensional shape data of the side wall or the ceiling of the predetermined security range. That is, since the side wall and ceiling are less greatly changed in arrangement state and shape as compared with product shelves and display items, even when the product shelves and display items are moved, the three-dimensional shape data of the side walls or ceilings is displayed. It is possible to patrol using the map data created based on.
[4] 本発明において、前記制御部は、前記撮像センサによって撮像された画像情報を記憶する記憶手段を備え、前記自己位置認識手段は、前記ロボット本体の巡回時に、前記撮像センサで画像情報を新たに撮像し、該新たな画像情報と前記記憶手段に記憶されている画像情報を照合して該ロボット本体の位置を認識するように構成してもよい。 [4] In the present invention, the control unit includes storage means for storing image information picked up by the image pickup sensor, and the self-position recognition means outputs image information by the image pickup sensor during a round of the robot body. A new image may be taken, and the new image information and the image information stored in the storage unit may be collated to recognize the position of the robot body.
このように、ロボット本体の巡回時に、撮像センサで画像情報を新たに撮像し、該新たな画像情報と記憶手段に記憶されている画像情報を照合して該ロボット本体の位置を認識することで、警備用ロボットは地図データ上における自己位置を、より高精度に認識することが可能なる。したがって、制御部は、巡回時に、より確実に警備用ロボットを巡回経路に沿って移動させることができる。 As described above, when the robot main body patrols, the image sensor newly captures image information, and the new image information and the image information stored in the storage means are collated to recognize the position of the robot main body. The security robot can recognize the self-position on the map data with higher accuracy. Therefore, the control unit can move the security robot more reliably along the patrol route during the patrol.
[5] 本発明において、前記情報取得部は、前記巡回経路に存在する障害物を検知する障害物検知センサを有し、前記巡回制御手段は、前記障害物検知センサにより検知された障害物を前記ロボット本体が回避するように前記駆動部の駆動を制御するようにしてもよい。 [5] In the present invention, the information acquisition unit includes an obstacle detection sensor that detects an obstacle present on the patrol route, and the patrol control unit detects the obstacle detected by the obstacle detection sensor. You may make it control the drive of the said drive part so that the said robot main body may avoid.
このように、障害物検知センサにより障害物を検知し、検知された障害物をロボット本体が回避するように制御することで、巡回経路上に障害物が存在しても、確実に回避することができ、警備用ロボットによって良好に巡回を行うことが可能となる。 In this way, obstacles are detected by the obstacle detection sensor, and control is performed so that the robot body avoids the detected obstacles, so that even if there are obstacles on the patrol route, it can be surely avoided. It is possible to perform a good patrol with a security robot.
[6] 本発明において、前記所定の警備範囲には、非巡回時に前記ロボット本体を待機させるロボットステーションが予め配設されており、前記制御部は、所定の時刻になった場合に、前記巡回制御手段の動作を自動的に開始して、待機していた前記ロボットステーションから巡回させてもよい。 [6] In the present invention, a robot station that waits for the robot main body when not patrol is provided in advance in the predetermined security range, and the control unit performs the patrol when a predetermined time comes. The operation of the control means may be automatically started to make a patrol from the robot station that has been waiting.
このように所定の時刻に警備用ロボットを自律的に巡回させることで、設定した巡回時間に警備用ロボットを巡回させることができ、警備範囲の警戒をより強化することができる。 Thus, by autonomously patrol of the security robot at a predetermined time, the security robot can be visited during the set tour time, and the security of the security range can be further strengthened.
[7] 本発明において、前記ロボット本体は、前記駆動部及び制御部に電源を供給する充電式電源を有し、前記充電式電源には、巡回の終了にともない前記ロボットステーションに前記ロボット本体が移動した後に、前記ロボットステーションから充電が行われるようにしてもよい。 [7] In the present invention, the robot body includes a rechargeable power source that supplies power to the drive unit and the control unit, and the rechargeable power source includes the robot body at the robot station upon completion of patrol. After moving, the robot station may be charged.
このように、ロボット本体が移動した後に、ロボットステーションから充電が行われることで、警備用ロボットによる巡回が終了する度に、容易に警備用ロボットの充電式電源に充電を行うことができ、巡回中に電力不足により駆動が停止する等の不都合を回避し、確実に巡回を行わせることができる。 In this way, after the robot body moves, charging is performed from the robot station, so that it is possible to easily charge the rechargeable power source of the security robot every time the patrol by the security robot is completed. It is possible to avoid inconveniences such as driving stoppage due to power shortage, and to make a patrol surely.
[8] 本発明において、前記ロボット本体は、外部に設けられた警備管理室と通信可能な送受信機を備え、前記情報取得部は、人物又は火災を検知する検知センサを備え、前記制御部は、前記検知センサにより前記人物又は火災が検知された場合に、前記送受信機を介して前記警備管理室に異常を知らせる構成とすることが好ましい。 [8] In the present invention, the robot body includes a transmitter / receiver capable of communicating with an external security management room, the information acquisition unit includes a detection sensor for detecting a person or a fire, and the control unit includes: Preferably, when the person or fire is detected by the detection sensor, the security management room is notified of the abnormality via the transceiver.
このように、検知センサによって人物(侵入者)又は火災を検知した場合に、警備管理室に送受信機を介して異常を知らせることで、警備管理室に待機している警備員等に適切な対処を求めることができる。 In this way, when a person (intruder) or a fire is detected by the detection sensor, the security management room is notified of the abnormality via the transceiver, so that appropriate measures can be taken for the security guards waiting in the security management room. Can be requested.
[9] 本発明において、前記制御部は、前記検知センサが前記人物又は火災を検知して、前記送受信機を介して前記警備管理室から前記ロボット本体を遠隔操作する操作信号を受信した場合に、該操作信号に基づき前記駆動部の駆動を制御し、且つ前記対処部を駆動可能とするように構成してもよい。 [9] In the present invention, when the detection sensor detects the person or fire and the control unit receives an operation signal for remotely operating the robot body from the security management room via the transceiver. The driving unit may be controlled based on the operation signal, and the coping unit may be driven.
このように、警備用ロボットは、警備管理室から遠隔操作する操作信号を受信して駆動が制御されることで、人物(侵入者)や火災を検知した場合に、警備管理室から警備用ロボットを操作して、該侵入者や火災の検知箇所に向かわせることができる。また、検知センサが人物(侵入者)又は火災を検知した場合に、対処部を駆動可能とすることで、通常の巡回時には対処部の駆動を停止しておくことで消費電力を抑えるとともに安全性を向上することができ、さらに侵入者や火災を検知したときに駆動することで、警備用ロボットによって、的確に侵入者の行動を阻止することができる。 In this way, the security robot receives the operation signal to be remotely operated from the security management room and is controlled in driving, so that when a person (intruder) or fire is detected, the security robot from the security management room Can be moved to the intruder or fire detection location. In addition, when the detection sensor detects a person (intruder) or a fire, the coping unit can be driven, so that the driving of the coping unit is stopped during normal patrols to reduce power consumption and safety. In addition, by driving when an intruder or a fire is detected, the security robot can accurately prevent the intruder's action.
[10] 本発明において、前記制御部は、前記検知センサによる前記人物又は火災の検知又は前記警備管理室の指示に基づき、前記情報取得部から得た前記画像情報を前記警備管理室に送信してもよい。 [10] In the present invention, the control unit transmits the image information obtained from the information acquisition unit to the security management room based on detection of the person or fire by the detection sensor or an instruction from the security management room. May be.
このように、情報取得部から得た画像情報を警備管理室に送信することで、警備管理室に待機している警備員等に、画像情報を提供することができ、より適切な対処を求めることができる。 In this way, by transmitting the image information obtained from the information acquisition unit to the security management room, it is possible to provide the image information to the security guards who are waiting in the security management room, and seek more appropriate measures. be able to.
[11] 本発明において、前記所定の警備範囲には、人物又は火災を検知する外部センサが設けられており、前記制御部は、前記外部センサが人物又は火災を検知した場合に、前記送受信機を介して検知箇所を含む検知情報が送られ、該検知情報に基づき前記ロボット本体を前記検知箇所に移動させてもよい。 [11] In the present invention, an external sensor that detects a person or a fire is provided in the predetermined security range, and the control unit is configured to transmit the transceiver when the external sensor detects a person or a fire. The detection information including the detection location may be sent via and the robot body may be moved to the detection location based on the detection information.
このように、外部センサが人物(侵入者)又は火災を検知した場合でも、警備用ロボットを使用して、該侵入者や火災の検知箇所に向かわせることで、警備範囲の警戒力を一層高めることができる。 In this way, even when an external sensor detects a person (intruder) or a fire, the security range of the guard range is further enhanced by using a security robot to face the intruder or fire detection location. be able to.
[12] 本発明において、前記対処部は、前記火災の発生箇所に消化剤を噴射する消化器を備え、前記制御部は、前記検知センサによる火災の検知に基づき、前記駆動部の駆動を制御して前記ロボット本体を該火災の発生箇所に向かって移動させ、前記消化剤を噴射する構成としてもよい。 [12] In the present invention, the countermeasure unit includes a digester that injects a digestive agent into the fire occurrence site, and the control unit controls driving of the driving unit based on detection of fire by the detection sensor. Then, the robot main body may be moved toward the location where the fire occurs and the digestive agent may be ejected.
このように、火災の発生箇所に対し消化器により消化剤を噴射することで、早期に火災を消火することが可能となる。 Thus, it becomes possible to extinguish a fire at an early stage by injecting a digestive agent with a digestive device with respect to a fire outbreak location.
[13] 本発明において、前記対処部は、前記人物に対し音声による警告を与えるスピーカを備えてもよい。 [13] In the present invention, the coping section may include a speaker that gives a voice warning to the person.
このように、スピーカにより人物に対し音声による警告を与えることで、侵入者を音声で威嚇することができると共に、侵入者に対して監視されていることを知らせることができ、侵入者の犯行を抑止することができる。 In this way, by giving a voice warning to a person through a speaker, the intruder can be intimidated by voice, and the intruder can be informed that the intruder is being monitored. Can be deterred.
[14] 本発明において、前記対処部は、前記人物に対し捕獲ネットを発射するネット発射装置を備えてもよい。 [14] In the present invention, the coping section may include a net launcher that launches a capture net to the person.
このように、ネット発射装置により人物に対し捕獲ネットを発射することで、侵入者を捕獲ネットによって捕縛することができる。 Thus, an intruder can be captured by a capture net by firing a capture net against a person by a net launcher.
本発明によれば、複数階からなる建物の巡回が可能となり、これにより警備範囲を広げることで設置コスト等を低減することができ、また侵入者を検知した場合には的確に侵入者の行動を阻止することができる。 According to the present invention, it is possible to patrol a building composed of a plurality of floors, thereby reducing the installation cost by expanding the security range, and when an intruder is detected, the behavior of the intruder can be accurately detected. Can be prevented.
以下、本発明に係る警備用ロボットについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a security robot according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る警備用ロボット10が巡回する警備範囲の一例を示す概略斜視図である。本実施の形態に係る警備用ロボット10は、例えば、スーパーマーケットやデパート等の所定の警備範囲を自律的に巡回するとともに、該巡回にともない侵入者又は火災を検知した場合には必要な対処を行うように構成されている。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a security range in which the
ここで、本実施の形態に係る所定の警備範囲とは、図1に示す建物100内を指している。この建物100は、平面の高さが異なる複数の階層(1階と2階)が階段によってつながっている。警備用ロボット10は、階段102を使用して1階と2階を移動することが可能となっており、これにより複数の階層にわたる巡回を自律的に行うように構成されている。なお、本明細書における階段102とは、複数の段差によって構成される一般的な階段の他に、エスカレータの停止状態によって形成される複数の段差の連なり等を含むものである。
Here, the predetermined security range according to the present embodiment refers to the inside of the
図1に示すように、警備用ロボット10の警備範囲は、建物100の側壁104及び天井106によって囲まれた空間からなり、この空間内には、例えば、複数の商品棚108や陳列物(図示せず)等が載置され、又は店舗110が配設される。このため、警備用ロボット10は、これら商品棚108や陳列物、店舗110の間を通るように巡回経路が設定される。なお、図1では、理解を容易にするため、警備範囲の2階部分及び側壁104については破線で図示している。
As shown in FIG. 1, the security range of the
また、警備範囲には、該建物100(警備範囲)内への人物の侵入を検知する1以上の侵入検知センサ(外部センサ)112が設置されている。さらに、警備範囲の外部には、警備用ロボット10と通信可能な警備管理室114が設けられている。またさらに、警部範囲には、非巡回時に、警備用ロボット10の待機・充電を行うロボットステーション116が設けられている。
In the security range, one or more intrusion detection sensors (external sensors) 112 that detect the intrusion of a person into the building 100 (security range) are installed. Further, a
図2は、図1の警備用ロボット10を示す概略側面図であり、図3は、図1の警備用ロボット10を示す概略正面図である。警備用ロボット10は、図2及び図3に示すように、ロボット本体12と、このロボット本体12を移動させる駆動部14と、駆動部14の駆動を制御して所定の警備範囲内を自律的に巡回させる制御部16とを備える。
2 is a schematic side view showing the
ロボット本体12には、前記制御部16が内部に収容されるとともに、巡回時や異常事態(侵入者又は火災)を検知した場合に必要な対処を行う種々の装置が搭載される。このロボット本体12は、駆動部14の上部に搭載される基体18と、この基体18の上部側に設けられる複数種類のセンサ群(情報取得部)20と、同じく基体18の前部側に設けられる複数種類の対処機構(対処部)22とを備える。
In the
基体18は、制御部16やその他の装置(内部機構)を収容可能な箱状の筐体18aを有し、駆動部14の上部に設けられている。筐体18aは、外部からの衝撃に強い金属材料によって形成されており、制御部16及び内部機構を侵入者の攻撃等から保護するように構成されている。
The
ロボット本体12のセンサ群20は、レーザセンサ(撮像センサ)24と、ステレオカメラ(障害物検知センサ)26と、赤外線カメラ(検知センサ)28とを含み、前記基体18の所定箇所にそれぞれ取り付けられている。
The
レーザセンサ24は、基体18の上部に配設され、ロボット本体12の周囲環境を画像情報としてスキャン(撮像)する機能を有している。本実施の形態に係るレーザセンサ24としては、レーザ光線により水平方向のフィールドをスキャンする、いわゆるスキャナ式レンジセンサ(例えば、北陽電機社製:UTM−30LX)を採用している。このレーザセンサ24は、鉛直方向に回動可能な高速雲台24aを介して基体18に搭載され、該高速雲台24aの回動によって水平方向のスキャンを上下方向にわたって行うことで、ロボット本体12の周囲環境の画像情報を3次元形状データとして得ることができる。
The
このように、レーザセンサ24によって、画像情報として3次元形状データを得ることで、周囲環境を精度よく認識することができ、例えば、制御部16が地図データを作成する際に、より精度が高い地図データを作成することが可能となる。なお、撮像センサとしては、上記スキャナ式レンジセンサの他に、例えば三次元形状をリアルタイムにイメージ可能な三次元測定カメラ(例えば、アルゴ社製:TZG01)等を適用してもよい。
Thus, by obtaining the three-dimensional shape data as the image information by the
ステレオカメラ26は、ロボット本体12の移動方向に存在する障害物を検知するためにレーザセンサ24より上方位置に設けられている。ステレオカメラ26は、車幅方向(左右方向)に2台のレンズ26aを並べることで、撮像対象の奥行き(距離感)を検出する機能を有している。警備用ロボット10は、基体18の上方位置からロボット本体12の前方斜め下方に存在する障害物をステレオカメラ26によって撮像(検知)し、このステレオカメラ26の画像情報に基づきロボット本体12から該障害物までの距離を計測することができる。また、ステレオカメラ26は、該ステレオカメラ26を回転させる回転機構(図示せず)によって、撮像方向を360°調整できるように構成されている。これにより、ステレオカメラ26が障害物を検知した後に、撮像方向を調整して該障害物の追尾を行うことができる。
The
赤外線カメラ28は、基体18の前部に取り付けられ、対象物から生じる赤外線放射エネルギーを検出・可視化して、ロボット本体12の周囲環境の温度変化を検知する機能を有している。すなわち、警備用ロボット10は、赤外線カメラ28により周囲環境の温度分布画像を撮像し、その温度変化を検知することで、人物(侵入者)や火災に基づく赤外線放射エネルギーを検出することができる。また、赤外線カメラ28は、ステレオカメラ26と同様に自動追尾機能を有しており、検知した侵入者又は火災を自動的に追尾する構成となっている。
The
ロボット本体12の対処機構22は、例えば、前記赤外線カメラ28によって検知された侵入者又は火災(以下、まとめて異常事態ともいう)に対し、種々の対処を実施する機能を有している。本実施の形態に係る対処機構22としては、侵入者又は火災の存在箇所に向かって照明を照射する高輝度照明装置30、火災の発生箇所に対し消化剤を噴射する消化器32、侵入者に対し音声による警告を与えるスピーカ34、侵入者に対し音波を発する音波砲36、侵入者に対し電気ショックを与える高電圧発生器(例えば、スタンガン)38、侵入者に捕獲ネットを発射するネット発射装置40、及び侵入者に催涙ガスを噴射する催涙ガス噴射装置42を有している。なお、対処機構22としては上記の構成に限定されるものではなく、種々の構成を適用可能なことは勿論である。
The
また、ロボット本体12は、外部に設けられた警備管理室114と無線によって通信が可能な送受信機44を備えるとともに、警備用ロボット10の近くで該警備用ロボット10の駆動を制御可能なリモコン46を備える。
The
送受信機44は、警備用ロボット10と警備管理室114の間で情報(例えば、赤外線カメラ28が検知した検知情報やレーザセンサ24又はステレオカメラ26が取得した画像情報)の送受信を行う機能を有している。警備用ロボット10が巡回時に侵入者や火災を検知した場合は、警備管理室114に警報とともにその検知情報が自動的に送信される。また、警備管理室114からは、警備用ロボット10に向けて遠隔操作の操作信号(以下、遠隔操作信号という)等が発せられる。警備用ロボット10は、送受信機44を介して遠隔操作信号を受信することで、該遠隔操作信号に基づき制御部16及び駆動部14を駆動制御することが可能となっている。すなわち、本実施の形態に係る警備用ロボット10は、自律的に巡回を行う他に、警備管理室114からの遠隔操作、又はリモコン46による操作によって各種装置(駆動部14、センサ群20、対処機構22等を含む)の駆動が制御される。
The transmitter /
また、警備用ロボット10は、送受信機44を介して、建物100内に設置された侵入検知センサ112から検知情報が送信されるように構成されている。侵入検知センサ112が侵入者又は火災を検知した場合には、該侵入検知センサ112の検知箇所を含む検知情報が送られることで、該検知情報に基づき警備用ロボット10を検知箇所に移動させることができる。侵入検知センサ112の検知情報は、警備管理室114に送信されてもよい。
Further, the
さらに、ロボット本体12の内部には、制御部16及び駆動部14に電力を供給する充電式電源48が設けられている。この充電式電源48は、筐体18aに形成されたコネクタ(図示せず)に接続されており、該コネクタを介して外部から充電がなされるように構成されている。ロボットステーション116には、図1に示すように、充電機器118が設けられており、警備用ロボット10の巡回終了後に警備用ロボット10がロボットステーション116に戻ると、コネクタと充電機器118の接続がなされ、充電式電源48に充電を自動的に開始することができるようになっている。
Furthermore, a
一方、警備用ロボット10の駆動部14は、駆動モータ50が収容される駆動装置本体52と、この駆動装置本体52の側面に取り付けられる4つの車輪54と、制御部16からの操作指示に基づいて車輪54を操舵する操舵装置56(図4参照)と、駆動モータ50と操舵装置56をスタンバイ状態又は停止状態にするリレー(図示せず)とを有する。
On the other hand, the
駆動モータ50は、充電式電源48からの電力供給と制御部16の駆動指示によってその回転駆動が制御される。駆動装置本体52は、内部に図示しないギアを備え、駆動モータ50の回転駆動力を4つの車輪54に伝達させる。すなわち、駆動部14は、四輪駆動を行うように内部機構が構成されている。また、駆動装置本体52は、ギアを切り替えることによって、車輪54を低トルクで高速回転させる平面移動モードと、車輪54を高トルクで低速回転させる階段移動モードとの少なくとも2つの駆動モードが実施可能となっている。
The rotation drive of the
駆動装置本体52に取り付けられる車輪54は、警備用ロボット10が巡回時に階段102を昇降できるように構成されている。このため、車輪54としては、比較的外径が大きなものが適用されている。また、車輪54は、床面との接触部分(すなわち、タイヤ面)が凹凸形状に形成されている。つまり、車輪54は、階段102を昇降する際に、凹凸部分54aが階段102(段差の角部)に引っ掛かるように構成されている。これにより、警備用ロボット10は、車輪54を回転にともない階段102を昇降することができる。なお、階段102を昇降する駆動部14の構成は、上記の車輪54に限定されものではなく、例えば、階段102との接地面積を大きくとれるキャタピラを採用することもできる。
The
また、操舵装置56は、駆動装置本体52内に収容されており、制御部16の操作指示又はリモコン46の操作指示に基づき、前部側の車輪(前輪)54を時計回り又は反時計回りに回転させる機能を有している。
Further, the
さらに、駆動部14は、上記の構成の他に、車輪54の回転速度を検出するエンコーダや移動方向を検出する加速度センサ等を備えていることが好ましい。このように、エンコーダや加速度センサによって、駆動部14の移動量及び移動方向をフィードバックすることで、警備用ロボット10の移動を精度よく制御することができる。
Furthermore, it is preferable that the
図4は、図1の警備用ロボット10の制御系を示すブロック図である。警備用ロボット10装置の制御部16は、図示しない演算処理部、入出力部及び記憶部(ROMやRAM)を備える周知のコンピュータを適用することができる。制御部16の入出力部には、上述したセンサ群20(レーザセンサ24、ステレオカメラ26、赤外線カメラ28)、対処機構22(高輝度照明装置30、消化器32、スピーカ34、音波砲36、高電圧発生器38、ネット発射装置40、催涙ガス噴射装置42)、送受信機44、リモコン46、駆動モータ50及び操舵装置56等の各構成がそれぞれドライバ(図示せず)を介して接続されている。制御部16は、上記各構成に制御指示を送ってその駆動を制御するとともに、この制御指示に基づく情報(又は信号)を各構成から受け、必要な処理フローを実施する。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the
また、制御部16は、演算処理部及び記憶部を用いて構成される処理手段として、巡回経路作成部(巡回経路作成手段)64、駆動制御部66と、巡回制御部(巡回制御手段)68と、異常事態対処部70とを有している。これら各処理部は、コンピュータ上のプログラムによって構成され、該プログラムに基づき所定の処理を行うように機能する。
In addition, the
巡回経路作成部64は、レーザセンサ24がスキャン(撮像)した画像情報(3次元形状データ)に基づき建物100(所定の警備範囲)内の地図データを作成する機能を有している。すなわち、本実施の形態に係る警備用ロボット10は、警備用ロボット10の設置前の初期設定時に、建物100内を予め巡回することによって、該建物100内の地図データを作成するように構成されている。
The traveling
より具体的には、初期設定時に、警備用ロボット10の使用者(例えば、警備員)が、巡回を行う予定の巡回経路を警備用ロボット10と一緒に回り、建物100内の画像情報をスキャン(撮像)する。この場合、警備用ロボット10は、使用者によるリモコン46の操作によって移動し、この移動時にレーザセンサ24によって周囲環境の画像情報をスキャンする。また、例えば、図1に示す特定点A〜Dに到着すると、使用者によって警備用ロボット10の移動が停止され、該特定点A〜Dの周囲環境の画像情報をより重点的にスキャンする。
More specifically, at the time of initial setting, a user of the security robot 10 (for example, a security guard) travels with the
本実施の形態では、所定の警備範囲の周囲環境として、主に天井106の形状(天井106の凹凸や照明装置、空調のダクト等)をスキャンし、さらに補助的に側壁104の形状(柱、窓等)をスキャンし、この天井106及び側壁104の形状を3次元形状データとして記憶部に保存するようにしている。ここで、例えば、商品棚108や陳列物の画像情報を取得した場合は、商品棚108や陳列棚が移動した際に、再度地図データを作成し直す等の不都合が生じる。これに対し、本実施の形態のように、天井106の形状の画像情報を取得して地図データを作成すると、商品棚108や陳列棚を移動しても同じ地図データを使用することができる。すなわち、天井106及び側壁104の形状に基づき地図データを作成することで、汎用性に優れた地図データを得ることができる。
In the present embodiment, the shape of the ceiling 106 (unevenness of the
図5は、図1の警備範囲に基づき作成された1階部分の地図データを概略的に示す説明図である。巡回経路作成部64は、画像情報(3次元形状データ)をレーザセンサ24から取得すると、記憶部に該画像情報を記憶する。そして、初期設定時の巡回が終了すると、複数の特定点A〜Dと移動時の画像情報をつなぎ合わせて、2次元(平面)からなる地図データ(図5参照)を作成する。このように、複数の特定点A〜Dの3次元形状データを得て、地図データを作成することで、地図データのデータ量を少なくすることができ、制御部16の処理負荷を低減することができる。なお、特定点A〜Cを設定せずに、地図データを作成してもよいことは勿論である。
FIG. 5 is an explanatory view schematically showing map data of the first floor portion created based on the guard range of FIG. When the traveling
また、巡回経路作成部64は、作成した地図データから警備用ロボット10が実際に巡回を行う巡回経路の設定を行う。この巡回経路は、単純に初期設定時に巡回した経路を踏襲してもよいし、作成された地図データ上で改めて巡回経路を設定してもよい。巡回経路作成部64によって作成された地図データ及び巡回経路のデータは記憶部に記憶される。なお、設定される巡回経路は、1つの経路に限定されるものではなく複数の経路を記憶部に記憶するようにしてもよい。これにより、警備用ロボット10による巡回実施時に、ランダムに巡回経路を読み出して巡回経路を変えることで、警備用ロボット10の巡回経路を侵入者に悟らせないようにすることができる。
The patrol
制御部16の駆動制御部66は、駆動部14の移動状態を制御する機能を有している。すなわち、駆動制御部66は、駆動モータ50の回転駆動を制御することで警備用ロボット10を所定量移動させ、操舵装置56を制御することで警備用ロボット10の移動方向を変更することができる。
The
また、駆動制御部66は、使用者がリモコン46によって警備用ロボット10を操作する場合と、警備管理室114からの遠隔操作信号を受信して遠隔操作がなされる場合と、巡回時に制御部16によって自律的に駆動が制御される場合との3つのパターンに対応して駆動部14の駆動を制御することができるようになっている。
In addition, the
巡回制御部68は、実際に警備用ロボット10が自律的に巡回する際に制御を行う機能を有している。この巡回制御部68は、巡回設定部72と、自己位置認識部(自己位置認識手段)74と、障害物回避部76と、階段昇降制御部78と、異常判別部80とを備え、警備用ロボット10の巡回及び巡回にともなう処理を実施する。
The
巡回設定部72は、警備用ロボット10による巡回開始を制御する機能を有している。警備用ロボット10は、巡回の実施前には、ロボットステーション116において待機状態となっている。巡回設定部72は、巡回の開始時刻になると、駆動モータ50や操舵装置56に接続されているリレーをスタンバイ状態とし、また、記憶部に保存されている地図データ及び巡回経路を読み出して、警備用ロボット10による建物100内の巡回(移動)を開始する。
The
巡回制御部68は、巡回設定部72によって読み出された巡回経路に基づいて、駆動制御部66を介して駆動部14の駆動制御を行う。これにより、警備用ロボット10に自律的な巡回を行わせることができる。この巡回時には、駆動部14を平面移動モードに設定して、警備用ロボット10を移動させる。
The
さらに、巡回設定部72は、巡回の開始とともに、センサ群20(レーザセンサ24、ステレオカメラ26、赤外線カメラ28)も起動させ、該センサ群20によってロボット本体12の周囲環境の情報を取得するようにその駆動を制御する。
Furthermore, the
一方、自己位置認識部74は、巡回時における警備用ロボット10の自己位置を判別し、巡回設定部72にその判別結果を返す機能を有している。この場合、自己位置認識部74は、巡回時にレーザセンサ24で巡回経路の画像情報を新たにスキャン(撮像)し、この新たな画像情報と記憶部に記憶されている画像情報を照合して地図データ上におけるロボット本体12の位置を認識する。特に、本実施の形態に係る警備用ロボット10の巡回経路には、複数の特定点A〜Dが設定されており、この特定点A〜Dは、重点的に画像情報が取得されていることで、詳細な周囲環境の形状データを有している。このため、自己位置認識部74は、特定点A〜Dをスキャンした新たな画像情報と、記憶部に記憶されている特定点A〜Dの画像情報を照合して、2つの画像が一致すると、警備用ロボット10が特定点A〜Dに移動してきたことを正確に判断することができる。
On the other hand, the self-
このように、警備用ロボット10は、巡回設定部72による巡回経路と自己位置認識部74の位置認識とに基づき、地図データ上の自己位置を高精度に認識することができる。すなわち、制御部16は、巡回時に、ロボット本体12を確実に巡回経路に沿って移動させることができる。
Thus, the
また、障害物回避部76は、巡回時に、ステレオカメラ26による撮像情報(画像情報)を取得して、警備用ロボット10の移動方向(巡回経路上)に障害物が存在するか否かを判別する機能を有している。上述したように、ステレオカメラ26は、障害物との奥行き(距離感)を検出することができるため、障害物回避部76は、巡回経路上に障害物が存在する場合に、ロボット本体12と障害物との相対的な距離を計測して、障害物を回避するように駆動制御部66の駆動を制御する。この場合、障害物回避部76は、ステレオカメラ26により障害物の検知がなされると、巡回制御部68による巡回経路上の移動制御に割り込むことで、ロボット本体12に優先的に回避行動をとらせることができる。
Further, the
障害物回避部76は、障害物の回避行動において、ステレオカメラ26が検知した障害物の大きさによって適切な移動を行うように駆動部14の駆動を制御している。例えば、障害物回避部76は、ステレオカメラ26が検知した障害物が小さく、警備用ロボット10が巡回経路から僅かにずれるだけで回避可能と判断した場合、巡回経路を維持しつつ必要な移動量だけ逸れて障害物の回避を行う。
The
一方、ステレオカメラ26が大きな障害物を検知した場合には、ロボット本体12を巡回経路から一時的に外れさせるように駆動部14の駆動を制御する。巡回経路を外れた場合は、巡回制御部68は、レーザセンサ24による周囲環境の画像情報(3次元形状データ)と、記憶されている地図データに基づき、他の経路を作成して、元の巡回経路に復帰させるように駆動部14の駆動を制御する。このように、障害物回避部76が障害物に応じて適切な回避行動を行うことにより、警備用ロボット10による巡回を確実に行うことができる。
On the other hand, when the
また、障害物回避部76は、検知(撮像)した障害物を追尾するように、回転機構を制御してステレオカメラ26の撮像方向を調整する機能を有している。これにより、ロボット本体12が障害物を回避するまで、ステレオカメラ26によって障害物を検知することができ、ロボット本体12と障害物との接触を確実に防ぐことができる。
The
階段昇降制御部78は、自己位置認識部74による警備用ロボット10の位置認識と、読み出されている地図データに基づき、巡回経路上にある階段102の設置箇所に到着すると自動的に起動される。階段昇降制御部78は、例えばステレオカメラ26によって階段102の検知を行い、さらに駆動部14の駆動を平面移動モードから階段駆動モードに切り替える。これにより、駆動部14は、高トルクで低速移動(例えば、平面移動モードの移動速度の約1/3の移動速度)するように制御されることになり、階段102の昇降を開始する。
Based on the position recognition of the
階段102昇降時には、既述したように、車輪54に形成されている凹凸形状が階段102の角部に引っ掛かることで警備用ロボット10を昇降させることができる。またこのとき、自己位置認識部74は、レーザセンサ24によりロボット本体12の周囲環境のスキャンを行い、スキャンした画像情報と記憶部に記憶している画像情報との照合を行い、階段102上における自己位置を認識する。これにより、警備用ロボット10は、階段102昇降時の姿勢を認識することができる。なお、警備用ロボット10は、該警備用ロボット10の傾き(姿勢)を検出するジャイロセンサを備えていてもよい。このように警備用ロボット10の姿勢を検出することで、警備用ロボット10を極端に傾けることなく、階段102を昇降させることができる。
As described above, when the
また、巡回制御部68の異常判別部80は、巡回時に、赤外線カメラ28を駆動して、ロボット本体12の周囲環境の温度分布を継続的に監視する機能を有している。ここで、赤外線カメラ28により撮像された周囲環境の温度分布画像は、侵入者又は火災が存在するとその存在箇所のみが大きな温度上昇を示す。このため、異常判別部80は、この温度分布の変化を検出して異常事態の発生を判別することができる。例えば、異常判別部80は、温度上昇を示す箇所が移動すると、該温度上昇を示すものを侵入者と判別し、周囲環境に比べて極端に高い温度上昇を示すと、該温度上昇を示すものを火災と判別する。
Further, the
制御部16は、この異常判別部80により侵入者又は火災が判別されると、巡回制御部68による巡回時の制御から、異常事態対処部70による制御に切り替えを行う。
When the
異常事態対処部70は、対処機構22(高輝度照明装置30、消化器32、スピーカ34、音波砲36、高電圧発生器38、ネット発射装置40、催涙ガス噴射装置42)に駆動指示を行う第1対処制御部82a〜第7対処制御部82gと、侵入者又は火災に向かって警備用ロボット10を自動的に移動させる移動対処部84と、を有している。
The abnormal
異常事態対処部70は、異常事態の検知にともない第1対処制御部82a〜第7対処制御部82gを制御して、高輝度照明装置30、消化器32、スピーカ34、音波砲36、高電圧発生器38、ネット発射装置40、催涙ガス噴射装置42を駆動可能状態とし、さらに送受信機44を介して警備管理室114に異常事態を検知したことを通知する。また、赤外線カメラ28が撮像(検知)した情報に基づき、異常事態が発生した箇所を地図データ上で特定し、この発生箇所の情報も警備管理室114に送信する。
The abnormal
このように、警備用ロボット10は、侵入者又は火災を検知した場合に、異常事態対処部70により対処機構22を駆動可能とすることで、通常の巡回時には対処機構22の駆動を停止しておくことができ、消費電力を抑えるとともに安全性を向上することができる。
In this way, when the intruder or fire is detected, the
例えば、異常判別部80により侵入者が侵入したと判別された場合、異常事態対処部70は、赤外線カメラ28の自動追尾機能を駆動して移動する侵入者を追尾しながら周辺を撮像していく。この赤外線カメラ28が撮像した検知情報(温度分布画像)は、送受信機44を介して警備管理室114に送信される。
For example, when it is determined by the
また、異常事態対処部70の移動対処部84は、警備管理室114からの遠隔操作信号の入力がなくても、巡回制御部68による駆動部14の駆動から、異常事態対処部70による駆動部14の駆動に切り替えて駆動モータ50及び操舵装置56を自律的に制御する。これによって、侵入者に向かって警備用ロボット10を移動させ、該警備用ロボット10を侵入者に対峙させることができる。この場合、この移動対処部84は、自律的な制御をしている間に、警備管理室114からの遠隔操作信号が入力された場合、該遠隔操作信号を優先して駆動部14の駆動を制御することができる。
In addition, the
さらに、例えば、異常判別部80により火災が発生したと判別された場合も、異常事態対処部70は、赤外線カメラ28の撮像方向を火災の発生箇所に固定しつつ、移動対処部84により駆動部14を制御して警備用ロボット10を火災の発生箇所に近づける。この赤外線カメラ28が撮像した画像情報は、送受信機44を介して警備管理室114に送信される。
Further, for example, even when it is determined by the
第1対処制御部82aは、警備管理室114からの遠隔操作信号の入力に基づいて高輝度照明装置30を起動し、侵入者又は火災に対して高輝度照明を照射する。これにより侵入者に対する威嚇と侵入者を照らし出すことができる。高輝度照明装置30の照射により周辺が明るく見やすくなることから、ステレオカメラ26等による侵入者又は火災の撮像画像が鮮明となり、侵入者又は火災を、警備管理室114からでも容易に認識することができる。
The first
第2対処制御部82bは、警備管理室114からの遠隔操作信号の入力に基づいて消化器32を起動し、火災に対して消火剤を噴射する。これにより、火災を早期(例えば、警備員が駆けつける前)に消火することも可能となる。
The second
また、異常事態対処部70は、ロボット本体12に設けられた対処機構22を駆動して、例えば、侵入者が武器等を使用して警備用ロボット10や駆けつけた警備員に対して攻撃を行おうとした際に必要な対処を行うことができる。例えば、第3対処制御部82cは、送受信機44を介して受信した警備管理室114からの音声信号をスピーカ34に出力する。これにより、侵入者を音声で威嚇することができると共に、侵入者に対して監視されていることを知らせることができ、この段階で、侵入者の犯行を阻止することも可能となる。
In addition, the abnormal
第4対処制御部82dは、警備管理室114からの遠隔操作信号の入力に基づいて音波砲36を起動し、侵入者に対して大音量の音波を出力する。これにより、侵入者をさらに怯ませることができるとともに、警備範囲の外部にも異常事態が発生していることを知らせることができる。
The fourth
第5対処制御部82eは、警備管理室114からの遠隔操作信号の入力に基づいて高電圧発生器38を駆動する。これにより、侵入者に電気ショックを与えることができ、侵入者の攻撃をより怯ませることができる。
The fifth
第6対処制御部82fは、例えば侵入者が武器等を使用して警備用ロボット10に対して執拗に破壊行為を行おうとした場合、または逃亡を図ろうとした場合に、警備管理室114からの遠隔操作信号の入力に基づいてネット発射装置40を起動する。これにより、侵入者に対し捕獲ネットを発射することが可能となり、侵入者を捕縛することができる。
For example, when the intruder tries to destroy the
第7対処制御部82gは、例えば、侵入者が犯行(窃盗や破壊行為)を行おうとした場合に、警備管理室114からの遠隔操作信号の入力に基づいて催涙ガス噴射装置42を起動する。これにより、催涙ガスを侵入者に噴射することが可能となり、侵入者の犯行をより確実に妨害することができる。
For example, when the intruder tries to commit a crime (theft or destruction), the seventh
ここで、警備用ロボット10を構成する各種装置の具体的な装置例としては、以下のものが挙げられる。
・駆動部14、操舵装置56:築水キャニコム社製
・レーザセンサ24:北陽電機社製UTM−30LX
・ステレオカメラ26:ビュープラス社製BumblebeeXB3
・赤外線カメラ28:NEC AIVO社HX0830M2
・高輝度照明装置30:アタック社製AD−1
・スピーカ34:竹中エンジニアリング社製SP−600
・高電圧発生器38:スタンガン(ブラックイーグル社製)
・ネット発射装置40:竹中エンジニアリング社製NET−110
・警備管理室114からの無線遠隔操作信号を実現するためのシステム:
近藤科学社製KRC−1
本実施の形態に係る警備用ロボット10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、この警備用ロボット10の動作について図6〜図8のフローチャートに基づき説明する。
Here, the following are mentioned as a specific apparatus example of the various apparatuses which comprise the
-
Stereo camera 26: Viewplus Bumblebee XB3
Infrared camera 28: NEC AIVO HX0830M2
-High-intensity lighting device 30: AD-1 manufactured by Attack
Speaker 34: SP-600 manufactured by Takenaka Engineering Co., Ltd.
・ High voltage generator 38: stun gun (manufactured by Black Eagle)
-Net launcher 40: NET-110 manufactured by Takenaka Engineering Co., Ltd.
A system for realizing a wireless remote control signal from the security management room 114:
KRC-1 manufactured by Kondo Kagakusha
The
図6は、図1の警備用ロボット10による巡回経路の設定フローを示すフローチャートである。本実施の形態に係る警備用ロボット10を建物100内(所定の警備範囲)に設置する前には、初期設定として、該警備用ロボット10が巡回する巡回経路の設定が実施される。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of setting a patrol route by the
制御部16は、使用者からの初期設定を行う操作を受けると、駆動制御部66を介して駆動部14のリレーをスタンバイ状態とし、警備用ロボット10の移動を開始する(ステップS10)。また、同時にレーザセンサ24も起動させ、ロボット本体12の周囲環境の画像情報を取得可能とする。
Upon receiving an initial setting operation from the user, the
この警備用ロボット10の移動時には、レーザセンサ24を駆動して天井106の形状及び側壁104の形状を画像情報(3次元形状データ)としてスキャン(撮像)する(ステップS11)。この場合、駆動部14により移動しつつスキャンを行うことで、高精度な画像情報ではなく、比較的粗い画像情報(例えば、天井106の照明装置や警報器が判別できる程度)を得ることができる。これにより、記憶部には、警備用ロボット10が移動した箇所の画像情報が連続的に記憶される。
When the
次に、警備用ロボット10が移動して使用者が想定していた特定点に到着すると、該使用者の操作に基づき警備用ロボット10の駆動を停止し、特定点であることが指示された上で、レーザセンサ24を駆動して特定点の周囲環境のスキャンを行う(ステップS12)。この特定点においては、警備用ロボット10を停止させてスキャンを行うことで、高精度な画像情報(例えば、天井106の壁の模様や凹凸(梁)、側壁104に取り付けられている金具等)を取得する。これにより、記憶部には特定点の正確な3次元形状データが記憶される。
Next, when the
また、特定点に階段102が存在する場合は、使用者の操作に基づき、階段102を昇降するか否かが判別され(ステップS13)、階段102を昇降しない場合は、ステップS11に戻り同じフローが繰り返される。一方、階段102を昇降する場合は、警備用ロボット10の駆動を平面移動モードから階段昇降モードに切り替え、ステップS14に進む。
If the
そして、駆動部14により階段102の昇降が開始されると、この階段102の昇降時にレーザセンサ24による周囲環境のスキャンが行われる(ステップS14)。これにより、記憶部には階段102の昇降時の画像情報も記憶される。また、警備用ロボット10が階段102を昇降した後は、同様にレーザセンサ24による周囲環境のスキャンが実施される。
When the ascending / descending of the
その後、使用者の操作に基づき、レーザセンサ24によるスキャンを続けるか否かが判別され(ステップS15)、スキャンを続ける場合は、ステップS11に戻り、同じフローが繰り返される。一方、スキャンを終了する場合は、警備用ロボット10による移動(巡回)が終了したと判断し、ステップS16に進む。
Thereafter, based on the user's operation, it is determined whether or not to continue scanning by the laser sensor 24 (step S15). When the scanning is continued, the process returns to step S11 and the same flow is repeated. On the other hand, when ending the scan, it is determined that the movement (patrolling) by the
次に、制御部16は、巡回経路作成部64によってスキャンした3次元形状データから2次元(平面)の地図データを作成する(ステップS16)。この場合、画像情報を高精度にスキャンした2つの特定点と特定点を、粗くスキャンした移動区間によってつなげることで、地図データ(図5参照)を容易に形成することができる。
Next, the
最後に、巡回経路作成部64は、作成した地図データから警備用ロボット10が巡回を行う巡回経路(例えば、図5に示す巡回経路)の設定を行う(ステップS17)。これにより、巡回経路作成部64は、建物100内を実際に巡回する際の巡回経路を設定することができる。この巡回経路は記憶部に記憶される。
Finally, the patrol
以上のように、本実施の形態に係る警備用ロボット10は、レーザセンサ24によって得られる画像情報に基づき警備用ロボット10が巡回する地図データを作成し、該地図データに基づき階段102を含む巡回経路を予め設定することで、例えば建物100の設計図等をデータ入力して巡回経路の設定を行うよりも、実際の被検出対象(例えば、側壁104や天井106)の配置状態に基づいた正確な地図データを得ることができるため、警備用ロボット10が複数の階層にわたって巡回を行う巡回経路を精度よく設定することができる。
As described above, the
図7は、図1の警備用ロボット10による巡回時の動作フローを示すフローチャートである。次に、警備用ロボット10の巡回時の動作について説明する。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation flow during patrol by the
この場合、警備用ロボット10はロボットステーション116に待機しており、制御部16は、所定の巡回時刻になると、巡回設定部72によって駆動部14を起動(すなわち、リレーをスタンバイ状態とする)するとともに、記憶部に記憶されている地図データ及び巡回経路を読み出す(ステップS20)。
In this case, the
そして、制御部16は、読み出した巡回経路に基づき、駆動制御部66を介して該警備用ロボット10を移動させる(ステップS21)。この場合、駆動部14の駆動は、平面移動モードに設定されている。
Then, the
警備用ロボット10による巡回時には、巡回制御部68によりレーザセンサ24を駆動して、ロボット本体12の周囲環境をスキャンする(ステップS22)。
During patrol by the
制御部16は、この巡回時にスキャンした画像情報と、初期設定時に撮像し記憶部に記憶した画像情報とを照合して、地図データ上の自己位置を認識する(ステップS23)。
The
また、警備用ロボット10による巡回時には、障害物回避部76によりステレオカメラ26による撮像情報を取得して、警備用ロボット10の移動方向(巡回経路上)に障害物が存在するか否かを判別する(ステップS24)。障害物が存在する場合は、回避行動を取るためにステップS25に進み、障害物がない場合は、巡回を実施するためステップS26に進む。
Also, when the
ステップS25では、障害物回避部76により、駆動部14の駆動が制御されて障害物の回避行動が実施される。この場合、ステレオカメラ26によりロボット本体12から障害物までの距離が計測され、警備用ロボット10の回避方向が判断され、操舵装置56に適切な操作指示が行われる。また、障害物の回避後は、レーザセンサ24により周囲環境をスキャンし、地図データを参照しながら巡回経路に復帰する。
In step S25, the
さらに、ステップS26では、警備用ロボット10が階段102の近くに移動したかが判別され、階段102の近くに来ていない場合は、ステップS21に戻り同様のステップが繰り返される。
Further, in step S26, it is determined whether the
一方、警備用ロボット10が階段102の近くに到着したと判別した場合は、駆動部14を一端停止して、階段昇降制御部78により平面移動モードから階段昇降モードに切り替えがなされ、駆動部14により階段102の昇降が実施される(ステップS27)。
On the other hand, when it is determined that the
階段102の昇降後は、階段昇降モードから平面移動モードに切り替えがなされ、さらに巡回が継続される(ステップS28)。
After ascending / descending the
その後、読み出されている巡回経路に基づき、警備用ロボット10による巡回を続けるか否かが判別され(ステップS29)、巡回を続ける場合はステップS21に戻り同様のステップが繰り返される。
Thereafter, based on the read tour route, it is determined whether or not the patrol by the
一方、巡回経路に基づき巡回が終了した場合は、巡回制御部68によってロボットステーション116に帰還するように導かれ、ロボットステーション116において待機するとともに充電式電源48にロボットステーション116の充電機器118から充電が行われる(ステップS30)。
On the other hand, when the patrol is completed based on the patrol route, the
このように、警備用ロボット10の巡回時には、巡回経路作成部64が作成した地図データ上におけるロボット本体12の位置を自己位置認識部74により認識することで、複数の階層を有する建物100でもロボット本体12の位置を確実に認識することができ、制御部16は、地図データに沿って駆動部14の制御を精度よく行うことができる。
As described above, when the
また、巡回終了後に、ロボットステーション116から充電が行われることで、警備用ロボットの巡回中に電力不足により駆動が停止する等の不都合を回避し、確実に巡回を行わせることができる。
Further, charging is performed from the
図8は、図1の警備用ロボット10による巡回時に異常事態の検知を行う動作フローを示すフローチャートである。次に、巡回時において生じた異常事態に対する警備用ロボット10の動作フローについて説明する。なお、以降の動作フローは、異常事態に応じた警備用ロボット10の1つの対処パターンを例示しているに過ぎず、例えば、異常事態の状況や警備員による操作によって警備用ロボット10は種々の動作を行い得ることは勿論である。
FIG. 8 is a flowchart showing an operation flow for detecting an abnormal situation during patrol by the
先ず、図10のステップS40において、赤外線カメラ28によりロボット本体12の周囲環境の撮像が行われる。
First, in step S40 in FIG. 10, the environment around the
そして、異常判別部80により、赤外線カメラ28が撮像した画像情報の温度分布の変化を判別し、異常事態(人又は火災)の検知がなされる(ステップS41)。ここで、異常判別部80が人又は火災を検知しない場合は、ステップS40に戻り同様の処理が繰り返される。
Then, the
一方、異常判別部80が人又は火災を検知した場合は、異常事態対処部70により、送受信機44を介して警備管理室114に警報信号を送信する(ステップS42)。
On the other hand, when the
警備管理室114では、現場にいる警備用ロボット10に対して遠隔操作信号を送信して、警備用ロボット10を無線による操縦(遠隔操作)に切り替える(ステップS43)。この遠隔操作信号に基づき、警備用ロボット10は、異常事態が発生した箇所に移動する。
In the
そして、異常事態が発生した箇所をステレオカメラ26によって撮像する(ステップS44)。この撮像時には、高輝度照明装置30を駆動して異常事態が発生した箇所に高輝度光を照射してもよい。
Then, the place where the abnormal situation has occurred is imaged by the stereo camera 26 (step S44). At the time of this imaging, the high-
さらに、赤外線カメラ28の検出情報やステレオカメラ26の画像情報に基づき、異常判別部80により、赤外線カメラ28が検出した箇所が侵入者か火災かが判別される(ステップS45)。なお、この判別は、例えば、ステレオカメラ26の撮像した画像情報を警備管理室114にて警備員が確認することで、一層確実に判別を行うことができる。この判別により、火災と判別した場合はステップS46に進み、侵入者と判別した場合はステップS47に進む。また、赤外線カメラ28によって検知された異常事態が誤報である場合には、ステップS40に戻り同様の処理が再開される。
Further, based on the detection information of the
ステップS46では、警備管理室114からの遠隔操作又は異常事態対処部70により、火災の発生箇所に対し消火行動を実施する。この場合、警備管理室114からの遠隔操作によって第2対処制御部82bを駆動し、消化器32による消化剤の噴射が行われる。また、火災の発生が、送受信機44を介して警備管理室114に通報されると、警備管理室114から消防署に通報が行われる。
In step S46, the remote control from the
一方、ステップ47では、侵入者である旨が送受信機44を介して警備管理室114に通知され、対処機構22を駆動可能とし侵入者に対する対処行動の実施準備を行う。警備管理室114では、侵入者の通知に基づいて、警備用ロボット10が送信してきた箇所(現場)に警備員を現場へ急行させ、警察にもその旨を通報する。
On the other hand, in step 47, the
さらに、第1対処制御部82aにより高度照明装置を駆動して、高輝度光を照射して侵入者を威嚇しながら、警備用ロボット10を犯人に向かって走行させる(ステップS48)。
Further, the advanced countermeasures are driven by the first
そして、第3対処制御部82cにより、侵入者に対しスピーカ34から警告音声を発生させる(ステップS49)。この場合、警備管理室114の警備員がマイクに向かって威嚇する音声を発すると、この音声信号が送受信機44にて受信されて、警備用ロボット10のスピーカ34からの音声信号が出力される。
Then, the third
警備員の警告後には、第3対処制御部82cにより、予め録音しておいた警告メッセージをスピーカ34から大音響で発生させる(ステップS50)。これにより、侵入者をさらに威嚇することができる。
After the warning of the guard, the third
また、警備管理室114では、警備用ロボット10(ステレオカメラ26)から送信されてくる画像の状態(乱れた映像かどうか等)によって、該警備用ロボット10が侵入者から攻撃を受けているかどうかを判別することができる。
In the
攻撃を受けている場合は、次のステップS51に進み、第4対処制御部82dにより音波砲36を制御し、侵入者に対し音波(例えば、110db以上の騒音)を出力する。
If the user is under attack, the process proceeds to the next step S51, where the
また、第5対処制御部82eにより高電圧発生器38を駆動し、侵入者に対し電気ショックを与える。これにより、侵入者の攻撃を怯ませることができる(ステップS52)。
Further, the fifth
さらに、侵入者が犯行を継続していると判別した場合は、次のステップS53に進み、第6対処制御部82fを駆動し、侵入者をネットによって捕獲するのに最適な位置(発射されるネットの到達位置が侵入者の位置となる場所)まで警備用ロボット10を移動させ、ネット発射装置40を駆動する。これにより、侵入者をネットによって捕獲することが可能となり、侵入者の犯行を阻止することができる。
Further, if it is determined that the intruder continues to commit the crime, the process proceeds to the next step S53, where the sixth
また、上記のステップS50〜S53を通じて、侵入者が犯行をやめない場合は、第7対処制御部82gにより、催涙ガス噴射装置42が駆動され侵入者に催涙ガスを噴射する(ステップS54)。これにより、犯人の犯行をより高い確率で阻止することが可能となる。
If the intruder does not stop the crime through the above steps S50 to S53, the tear
なお、侵入者が逃走しようとした場合、警備用ロボット10を通じての警備管理室114での監視が継続されるが、侵入者は、ネットによって動きが制限された状態となっているため、逃走しようにも思うようにいかず、ステップS47で通報した警察官及び警備員の到着によって身柄が拘束され、逮捕されることとなる。
When an intruder tries to escape, monitoring in the
このように、本実施の形態に係る警備用ロボット10によれば、警備管理室114からの遠隔操作によって、侵入者の犯行を阻止することができ、犯行に要する時間を延伸させて、その間に警察官や警備員の到着を待って犯行を未然に防ぐことができる。
As described above, according to the
以上のように、本実施の形態に係る警備用ロボット10によれば、駆動部14が平面を移動する平面移動モードと、階段を昇降する階段昇降モードとを有し、ロボット本体12を複数の階層間にわたって移動させることができるため、警備用ロボット10によって複数の階層にわたる巡回を行うことが可能となる。すなわち、警備用ロボット10が巡回を行う警備範囲を広げることができる。したがって、複数の階層を有する建物100でも、警備用ロボット10を少なく設置することが可能となり、警備用ロボット10の設置コスト等を低減することができる。また、種々の撃退機構を有することで、侵入者を検知した場合に、的確に侵入者の行動を阻止することができる。
As described above, according to the
なお、本発明は、上記の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成乃至工程を採り得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations and processes can be employed without departing from the gist of the present invention.
10…警備用ロボット 12…ロボット本体
14…駆動部 16…制御部
18…基体 20…センサ群
22…対処機構 24…レーザセンサ
26…ステレオカメラ 28…赤外線カメラ
30…高輝度照明装置 32…消化器
34…スピーカ 36…音波砲
38…高電圧発生器 40…ネット発射装置
42…催涙ガス噴射装置 44…送受信機
48…充電式電源 50…駆動モータ
54…車輪 56…操舵装置
64…巡回経路作成部 68…巡回制御部
70…異常事態対処部 74…自己位置認識部
76…障害物回避部 78…階段昇降制御部
100…建物(所定の警備範囲) 102…階段
104…側壁 106…天井
112…侵入検知センサ 114…警備管理室
116…ロボットステーション 118…充電機器
A〜D…特定点
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記所定の警備範囲は、平面の高さが異なる複数の階層が階段によってつながって構成されており、
前記ロボット本体は、該ロボット本体の周囲環境を画像情報として取得し、且つ人物又は火災を検知する情報取得部と、
前記情報取得部により前記人物又は火災が検知された場合に、該人物又は火災に対して所定の行動又は操作に基づく行動を行う対処部とを備え、
前記駆動部は、前記平面を移動する平面移動モードと、前記階段を昇降する階段昇降モードとを有し、前記ロボット本体を前記複数の階層間にわたって移動可能とし、
前記制御部は、前記情報取得部が得た前記画像情報に基づき前記所定の警備範囲の地図データを作成し、該地図データに基づき前記階段を含む巡回経路を予め設定する巡回経路作成手段と、
前記ロボット本体の巡回時に、前記地図データ上における該ロボット本体の位置を認識する自己位置認識手段と、
前記巡回経路作成手段によって設定された前記巡回経路と、前記自己位置認識手段による位置認識とに基づき、前記駆動部の駆動を制御して前記ロボット本体を巡回させる巡回制御手段とを備え、
前記巡回制御手段は、前記平面移動モードの実施中に前記階段の配置箇所に移動したときに、前記階段昇降モードに切り替えて前記階段を昇降することを特徴とする警備用ロボット。 A security robot comprising a robot body, a drive unit that moves the robot body, and a control unit that autonomously circulates within a predetermined security range by controlling the drive of the drive unit,
The predetermined security range is configured by connecting a plurality of layers having different plane heights by stairs,
The robot main body acquires an environment surrounding the robot main body as image information, and an information acquisition unit that detects a person or a fire;
A coping unit that performs an action based on a predetermined action or operation for the person or fire when the person or fire is detected by the information acquisition unit;
The drive unit has a plane movement mode for moving the plane, and a stair climbing mode for moving up and down the staircase, and the robot body can be moved between the plurality of layers,
The control unit creates map data of the predetermined security range based on the image information obtained by the information acquisition unit, and patrol route creation means for presetting a tour route including the stairs based on the map data;
Self-position recognition means for recognizing the position of the robot body on the map data during the round of the robot body;
Based on the patrol route set by the patrol route creation means and the position recognition by the self-position recognition means, the patrol control means for controlling the drive of the drive unit and patrol the robot body,
The patrol control means switches to the stair ascending / descending mode and ascends and descends the stairs when moving to the location where the stairs are arranged during the plane movement mode.
前記情報取得部は、前記ロボット本体の周囲環境を3次元的に認識可能な撮像センサを備え、
前記制御部は、前記撮像センサによって撮像された前記画像情報として3次元形状データを得ることを特徴とする警備用ロボット。 The security robot according to claim 1,
The information acquisition unit includes an imaging sensor that can three-dimensionally recognize the surrounding environment of the robot body,
The control unit obtains three-dimensional shape data as the image information captured by the imaging sensor.
前記撮像センサは、前記所定の警備範囲の側壁又は天井を少なくとも撮像し、
前記巡回経路作成手段は、前記撮像センサから得られた側壁又は天井の3次元形状データに基づき、前記地図データを階層毎の二次元的な地図として作成することを特徴とする警備用ロボット。 The security robot according to claim 2,
The imaging sensor images at least a side wall or a ceiling of the predetermined security range,
The patrol route creating means creates the map data as a two-dimensional map for each layer based on the three-dimensional shape data of the side wall or the ceiling obtained from the imaging sensor.
前記制御部は、前記撮像センサによって撮像された画像情報を記憶する記憶手段を備え、
前記自己位置認識手段は、前記ロボット本体の巡回時に、前記撮像センサで画像情報を新たに撮像し、該新たな画像情報と前記記憶手段に記憶されている画像情報を照合して該ロボット本体の位置を認識することを特徴とする警備用ロボット。 In the security robot according to claim 2 or 3,
The control unit includes storage means for storing image information captured by the imaging sensor,
The self-position recognition unit newly captures image information with the imaging sensor when the robot body is patroled, and collates the new image information with the image information stored in the storage unit to check the robot body. A security robot that recognizes its position.
前記情報取得部は、前記巡回経路に存在する障害物を検知する障害物検知センサを有し、
前記巡回制御手段は、前記障害物検知センサにより検知された障害物を前記ロボット本体が回避するように前記駆動部の駆動を制御することを特徴とする警備用ロボット。 In the security robot according to any one of claims 1 to 4,
The information acquisition unit includes an obstacle detection sensor that detects an obstacle present on the patrol route,
The patrol control means controls the drive of the drive unit so that the robot body avoids an obstacle detected by the obstacle detection sensor.
前記所定の警備範囲には、非巡回時に前記ロボット本体を待機させるロボットステーションが予め配設されており、
前記制御部は、所定の時刻になった場合に、前記巡回制御手段の動作を自動的に開始して、待機していた前記ロボットステーションから巡回させることを特徴とする警備用ロボット。 In the security robot according to any one of claims 1 to 5,
In the predetermined security range, a robot station that waits for the robot main body when not patrol is arranged in advance,
The control unit automatically starts operation of the patrol control unit when a predetermined time comes, and patrols from the robot station that has been waiting.
前記ロボット本体は、前記駆動部及び制御部に電源を供給する充電式電源を有し、
前記充電式電源には、巡回の終了にともない前記ロボットステーションに前記ロボット本体が移動した後に、前記ロボットステーションから充電が行われることを特徴とする警備用ロボット。 The security robot according to claim 6,
The robot body has a rechargeable power source for supplying power to the drive unit and the control unit,
The security robot according to claim 1, wherein the rechargeable power source is charged from the robot station after the robot body has moved to the robot station upon completion of patrol.
前記ロボット本体は、外部に設けられた警備管理室と通信可能な送受信機を備え、
前記情報取得部は、人物又は火災を検知する検知センサを備え、
前記制御部は、前記検知センサにより前記人物又は火災が検知された場合に、前記送受信機を介して前記警備管理室に異常を知らせることを特徴とする警備用ロボット。 In the security robot according to any one of claims 1 to 7,
The robot body includes a transmitter / receiver capable of communicating with an external security management room.
The information acquisition unit includes a detection sensor for detecting a person or a fire,
The said control part notifies the abnormality to the said security management room via the said transmitter / receiver, when the said person or fire is detected by the said detection sensor, The security robot characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、前記検知センサが前記人物又は火災を検知して、前記送受信機を介して前記警備管理室から前記ロボット本体を遠隔操作する操作信号を受信した場合に、該操作信号に基づき前記駆動部の駆動を制御し、且つ前記対処部を駆動可能とすることを特徴とする警備用ロボット。 The security robot according to claim 8,
When the detection sensor detects the person or fire and receives an operation signal for remotely operating the robot main body from the security management room via the transceiver, the control unit is configured based on the operation signal. A security robot characterized by controlling driving of a driving unit and enabling driving of the coping unit.
前記制御部は、前記検知センサによる前記人物又は火災の検知又は前記警備管理室の指示に基づき、前記情報取得部から得た前記画像情報を前記警備管理室に送信することを特徴とする警備用ロボット。 The security robot according to claim 9,
The control unit transmits the image information obtained from the information acquisition unit to the security management room based on detection of the person or fire by the detection sensor or an instruction of the security management room. robot.
前記所定の警備範囲には、人物又は火災を検知する外部センサが設けられており、
前記制御部は、前記外部センサが人物又は火災を検知した場合に、前記送受信機を介して検知箇所を含む検知情報が送られ、該検知情報に基づき前記ロボット本体を前記検知箇所に移動させることを特徴とする警備用ロボット。 In the security robot according to any one of claims 8 to 10,
The predetermined security range is provided with an external sensor for detecting a person or fire,
When the external sensor detects a person or a fire, the control unit sends detection information including a detection location via the transceiver, and moves the robot body to the detection location based on the detection information. Security robot characterized by.
前記対処部は、前記火災の発生箇所に消化剤を噴射する消化器を備え、
前記制御部は、前記検知センサによる火災の検知に基づき、前記駆動部の駆動を制御して前記ロボット本体を該火災の発生箇所に向かって移動させ、前記消化剤を噴射することを特徴とする警備用ロボット。 The security robot according to claim 8,
The coping section includes a digester that injects a digestive agent into the fire occurrence site,
The control unit controls driving of the driving unit based on detection of a fire by the detection sensor, moves the robot body toward a location where the fire occurs, and jets the digestive agent. Security robot.
前記対処部は、前記人物に対し音声による警告を与えるスピーカを備えることを特徴とする警備用ロボット。 The security robot according to claim 8,
The security robot according to claim 1, wherein the coping section includes a speaker that gives a voice warning to the person.
前記対処部は、前記人物に対し捕獲ネットを発射するネット発射装置を備えることを特徴とする警備用ロボット。 The security robot according to claim 8,
The security robot according to claim 1, wherein the handling unit includes a net launcher that launches a capture net to the person.
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