JP2013544382A - 移動ロボット - Google Patents

Abstract

移動ロボット（１）用の制御機器（９）が提供される。ロボット（１）がカメラ（３）および通信装置（４）を含み、制御機器（９）が、カメラ（３）により撮影されて通信装置（４）により送信された画像に対応する画像を表示するディスプレイ装置（１０）と、ユーザーインターフェース（１１）とを含み、ユーザーインターフェース（１１）が、ディスプレイ装置（１０）により表示された画像上のポインタ（１５）の位置をユーザーが制御できるように構成され、ユーザーインターフェース（１１）が、ディスプレイ装置（１０）により表示された画像上のポインタ（１５）の位置をユーザーが選択できるようにする選択装置（１６）を含み、制御機器（９）が更に、計算装置（１３）および通信システム（１４）を含み、計算装置（１３）が、移動命令を計算してそれを通信システム（１４）を介してロボット（１）に送るべく構成され、上記移動命令が、ユーザーにより選択された画像上のポインタの位置に対応する物理位置へロボットを移動させるべく計算される。

Description

本発明は、移動ロボットの分野に関する。

移動ロボットは広く知られていて多くのアプリケーションで利用されている。これらの移動ロボットは例えば、家庭または業務上（防御、セキュリティ、健康、救助、．．．）での作業に用いることができる。

一般に、これらの移動ロボットは、これらを物理環境内で移動および動作可能にするモーターおよびアクチュエータを含んでいる。制御装置が、所定の命令またはユーザーから送られた命令によりロボットの移動を制御する。

移動ロボットは一般に、カメラおよび通信装置を含み、通信装置はユーザーにカメラにより撮影された画像を送信する。

ロボットがユーザーにより遠隔制御可能であることが非常に望ましい。

従来、ユーザーがロボットを制御して物理環境内で移動させることが可能なさまざまな制御機器が提案されてきた。

例えば、ロボットのカメラにより撮影された画像を表示するディスプレイ装置およびキーボードを含む制御機器を用いて、ユーザーがキーボードのキーおよび矢印によりロボットの移動を制御しながらロボットを遠隔制御する方法が知られている。

しかしながら、公知技術の制御機器は、特に長距離および／または複雑な軌道の場合、時間がかかり且つ使い方が複雑である。また、訓練されたユーザーでなければロボットの制御を管理することができない。従って、制御移動ロボットの公知の解決策は満足すべきものではない。

本発明の一態様によれば、移動ロボット用の制御機器が提供され、ロボットは、カメラおよび通信装置を含み、制御機器は、カメラにより撮影されて通信装置により送信された画像に対応する画像を表示するディスプレイ装置およびユーザーインターフェースを含み、ユーザーインターフェースは、ディスプレイ装置により表示された画像上のポインタの位置をユーザーが制御できるように構成され、ユーザーインターフェースは、ディスプレイ装置により表示された画像上のポインタの位置をユーザーが選択できるようにする選択装置を含み、制御機器は更に、計算装置および通信システムを含み、計算装置は移動命令を計算してそれを通信システムを介してロボットに送るべく構成され、前記移動命令は、ユーザーにより画像上で選択されたポインタの位置に対応する物理位置へロボットを移動させるべく計算される。

一実施形態によれば、ポインタは、画像内におけるポインタの空間定位および／または位置に自身のアスペクトが依存するパターンである。

一実施形態によれば、ポインタは遠近法で表現され、且つロボットが移動する物理環境の平面に平行なパターンである。

一実施形態によれば、当該平面は、壁の平面、または床の平面、または物理環境に存在する物体の平面に対応している。

一実施形態によれば、ポインタの大きさは、ロボットと、画像内でポインタが置かれた位置に対応する物理位置との間の距離に依存する。

移動ロボット用のシステムも提供され、システムは移動ロボットを含み、ロボットはカメラおよび通信装置を含み、システムは更に、上述の実施形態の任意のものによる制御機器を含んでいる。

本発明の別の態様によれば、移動ロボットを制御する方法も提供され、ロボットは、カメラおよび通信装置を含み、制御機器は、カメラにより撮影されて通信装置により送信された画像に対応する画像を表示するディスプレイ装置と、ユーザーインターフェースと、計算装置と、ロボットの通信装置と通信すべく構成された通信システムとを含み、本方法は以下のステップ、すなわち
−ユーザーが、ユーザーインターフェースを介して、ディスプレイ装置により表示された画像上のポインタの位置を制御するステップと、
−ユーザーが 選択装置を介して、ディスプレイ装置により表示された画像のポインタの位置を選択するステップと、
−計算装置が、移動命令を計算してそれを通信システムを介してロボットへ送り、前記移動命令は、ユーザーにより画像上で選択されたポインタの位置に対応する物理位置へロボットを移動させるべく計算されるステップとを含んでいる。

図面に記載されている実施形態は非限定的且つ説明用の実施形態である。

移動ロボットの一実施形態の構成要素を示す。 制御機器による移動ロボットの制御の一実施形態を示す。 制御機器内で表示された画像上のポインタの一実施形態を示す。 移動ロボットを制御する方法の一実施形態を示す。 物理環境内の障害物の存在下での移動ロボットの制御機器の一実施形態を示す。 ディスプレイ装置に表示された障害物の検知に関する情報の一実施形態を示す。 移動ロボットを充電ベースに接続する機器の一実施形態を示す。 移動ロボットを充電ベースへ誘導する機器およびシステムの一実施形態を示す。 移動ロボットを充電ベースへ誘導する方法の一実施形態である。 移動ロボットを充電ベースへ誘導する方法の一実施形態である。

移動ロボットの説明
図１に、移動ロボット１の一実施形態を示す。以下の記述において、用語「移動ロボット」と「ロボット」は同義であると考えるものとする。

移動ロボット１はモーターおよびアクチュエータ２を含んでいるため、物理環境、例えば建物、野外、または任意の区域で移動できる。アクチュエータは例えば、車輪、または脚部、またはトラック、または任意の適当なアクチュエータを含んでいる。一般に、移動ロボット１は、物理環境内で異なる位置にあってよい。必要ならば、ロボット１がその位置を変えなくても、ロボット１の部分が移動（回転、傾斜等）してもよい。

移動ロボット１は更に、移動ロボットが見るシーンから画像を撮影するカメラ３を含んでいる。必要ならば、カメラ３は、ロボットが見るシーンのさまざまな方向を撮影すべく、ロボット１に対して移動可能である。

移動ロボット１はまた、制御機器９と通信可能な通信装置４を含んでいる。

一般に、通信装置４はワイヤレス通信装置であって、Ｗｉ−Ｆｉおよび／または無線通信、および／またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等、公知の通信技術を用いる。当該通信装置４により、ロボットは画像や命令等の情報を送受信することができる。

当分野で公知のように、移動ロボット１は、
−ロボットが作業を実行するために必要なエネルギーを貯蔵するエネルギー源５（例：電池）と、
−ロボットの異なる装置の異なる機能を管理する１個以上のプロセッサを含む制御装置６（アクチュエータ、カメラ等）とを含んでいる。

制御装置６は、情報を保存または記録するメモリ等、複数の装置を含んでいてよい。

必要に応じて、移動ロボット１は、位置センサ、方向センサ、障害物センサ、速度および／または加速度センサ、温度センサ、姿勢センサ、音声センサ、電磁センサ等、１個以上のセンサ７を含んでいてよい。

ユーザーによるロボットの制御
一実施形態によれば、また図２、３および４に示すように、ロボット１は制御機器９を介してユーザーにより遠隔制御される。

制御機器９は、ディスプレイ装置１０およびユーザーインターフェース１１を含んでいる。

制御機器９は更に、計算装置１３および通信システム１４を含んでいる。

計算装置１３は一般に、少なくとも１個のプロセッサ、最後に１個のメモリ、および当該メモリにロードされた１個またはプログラムを含んでいる。後述するように、計算装置１３は、ロボット１へ送られる移動命令を計算することにより、ロボット１の移動を制御すべく構成されている。

通信システム１４は、制御機器９がロボット１と通信できるようにする。一般に、通信システム１４はワイヤレス通信装置であって、Ｗｉ−Ｆｉおよび／または無線通信、および／またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の公知の通信技術、あるいは他の任意の適当な通信技術を使用する。

ディスプレイ装置１０は、カメラ３により撮影されてロボットの通信装置４により制御機器９に送信された画像に対応する画像を表示すべく構成されている。

ユーザーは従って、ロボット１が観察したシーンをリアルタイムに視覚化することができる。

ディスプレイ装置１０は一般に、コンピュータ画面等の画面であるが、例えばテレビ画面、携帯電話画面、またはプロジェクタであってもよい。

ユーザーインターフェース１１は、ディスプレイ装置１０により表示された画像上のポインタ１５の位置をユーザーが制御できるようにすべく構成されている。ポインタ１５の非限定的な例を図３に示す。ポインタ１５は、一実施形態において、ロボット１が見たシーンの画像上に制御機器９が表示させ、且つディスプレイ装置１０により表示されたパターンである。ポインタ１５は、自身を目立たせ、且つ背景シーンと異ならせる形式および／または大きさおよび／または色を有している。

ユーザーは従って、ユーザーインターフェース１１を用いて画像上でポインタ１５を動かすことができる。一つの非限定的な実施形態において、ユーザーインターフェース１１は、ユーザーが画像上のポインタ１５を動かせるようにするマウス、またはジョイスティック、または触覚インタフェース、またはキーボードを含んでいる。

また、ユーザーインターフェース１１は、ユーザーがディスプレイ装置により表示された画像上のポインタ１５の位置を選択できるようにする選択装置１６を含んでいる。

当該選択装置１６により、ユーザーは、ディスプレイ装置１０により表示された画像上のポインタの位置を選択することができ、当該位置は、ロボット１が置かれている物理環境の物理位置に対応している。

非限定的な一実施形態において、選択装置１６は、ユーザーが画像のポインタの位置を選択できるようにするマウス（マウスのキー等）、またはジョイスティック、または触覚インタフェース、または、キーボードを含んでいる。例えば、ユーザーは、ある位置でダブルクリックすることによりポインタの所望の位置に達したことを制御機器９に知らせる（図３参照）。選択装置１６はまた、音声インタフェース、または当分野で公知の任意の選択装置も含んでいてよい。

ユーザーがポインタ１５を画像内の所望の位置へ移動させた場合、選択装置１６を介して当該位置を選択する。この選択は、当該位置が所望の狙った位置に対応していることを示す。

制御機器９の計算装置１３は、ユーザーにより画像上で選択されたポインタの位置に対応する物理位置へロボットを移動させるべく適合された移動命令を計算すべく構成されている。

計算装置１３は従って、ユーザーにより画像上で選択されたポインタの位置を入力として受け取り、当該位置に到達すべく適合された移動命令を出力する。

移動命令は、通信システム１４を介してロボット１へ送られ、ロボット１は自身の通信装置４を介してこれらを受信する。

一実施形態において、これらの移動コマンドは、ロボットがポインタの位置に到達するために辿るべき軌道を含んでいる。ロボットの制御装置は次いで、ロボットが指示された軌道に沿って移動するよう、ロボットのアクチュエータに命令する。

別の実施形態において、これらの移動命令は、ユーザーにより選択されたポインタの位置に到達すべく、ロボットのアクチュエータへ送られる命令のリストを直接含んでいる。

移動命令を計算するステップは、カメラにより撮影された画像に関連付けられた指示子（ｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ）とロボットに関連付けられた指示子の関係を計算するステップを含んでいる。

ユーザーにより選択されたポインタ１５の位置は、ディスプレイ装置により表示された画像の指示子で画定され、次いでロボットの指示子で表され、当該ステップは計算装置により実行される。

この変換は、一つの指示子で表された座標を、別の指示子で表された座標へ変換する基本的数学演算である。この変換は特に、当分野で公知のように行列形式で表される回転および／または並進を含んでいる。

一実施形態において、ポインタは、画像内におけるポインタの空間定位および／またはポインタの位置に自身のアスペクトが依存するパターンである。

一実施形態において、ポインタの大きさは、ロボット（またはカメラ）と、画像内でポインタが置かれている位置に対応する物理位置との間の距離に依存する。例えば、ユーザーによりポインタが画像内でロボット１から遠ざかるにつれて、画像内におけるサイズが小さくなる。

別の例において、ポインタ１５が壁に向かって、または床に向かって移動する場合、ポインタの向きに応じてアスペクトが変化する。これは、ポインタ１５の現在位置から視覚的フィードバックを受けるユーザーにとって有用である。

一実施形態において、ポインタ１５は遠近法で表され、ロボットが移動する物理環境内の平面に平行なパターンである。例えば、図４に示すように、ユーザーがポインタの位置を床に選択したため、ポインタ１５は床に平行な円形パターンとして表される。ユーザーがポインタを壁、または物理環境の任意の物体に向けて移動させても同じ原理が適用される。

このように、平面は例えば壁の平面、または床の平面、あるいは物理環境に置かれる任意の物体の平面に対応していてよい。

制御機器９は、ユーザーに簡単且つ有効な制御を提供する。ロボットが複雑な軌道に沿って、および／または長い距離にわたり移動すべく制御することが必要な場合であっても、ユーザーに対しロボットの移動を制御する直観的且つ操作性の良い解決策が提供される。ユーザーは、専門家または訓練されたユーザーである必要がなく、子供、高齢者、または技術になじみの薄い人々を含むあらゆるユーザーが容易且つ素早くロボットを制御することができる。

物理環境内における障害物の存在下での移動ロボットの制御
ロボット制御の別の発明態様を以下に記述する。本態様は、上述の態様と組み合わせても、あるいは別々に実装してもよい。

ここで移動ロボットは詳細な説明（「移動ロボットの説明」）の前半で記述した種類の移動ロボットである。従って移動ロボットの技術的特徴は繰り返さない。

類似の技術的特徴は、１００番台の参照番号により示している。

ユーザーが制御機器を介して移動ロボットを制御する場合、ユーザーの命令に応じて、制御機器から移動命令が移動ロボットへ送られる。しかし、これらの命令は、ロボットがユーザーにより選択された目標位置に向かって進むのを阻害する障害物がない場合にのみロボットにより実行される。障害物が存在する場合、移動命令はロボットにより無視される。しかし、ユーザーの側から見てロボットが命令を無視する理由が必ずしも明らかでない。これはユーザーにとって制御の質および円滑さが一定しない恐れがある。

図５に示すように、移動ロボット１０１は、カメラ１０３および少なくとも１個のセンサ１０７を含んでいる。当該センサは、障害物１３０を検知すべく構成されている。センサ１０７は例えばソナーであって、ロボットが自身の移動方向を検知すべく用いることもできる。

一実施形態において、ロボット１０１は、複数の方向における障害物１３０を検知すべく、ロボットの全周囲に配置された複数のセンサ１０７を含んでいる。

センサ１０７は、ロボット１０１の移動を阻害する恐れのある特定の障害物１３０を検知する。

ユーザーは、制御機器１３１を介してロボットの移動を制御することができる。制御機器１３１は、第１の実施形態で記述した種類（制御機器９）であってよい。

制御機器１３１は、カメラ１０３により撮影された画像に対応する画像を表示するディスプレイ装置１１０を含んでいる。第１の実施形態で記述したように、ロボットおよび制御機器は、一般に無線チャネルを介して、データ、画像、命令等を交換する通信装置およびシステムを含んでいる。

ユーザーインターフェース１１１により、ユーザーがロボットの移動を制御することができる。ユーザーインターフェース１１１は、第１の実施形態で記述したように、または当分野で公知の任意の実施形態に従い製造することができる。

一実施形態において、制御機器１３１は、ディスプレイ装置１１０により提供された画像の上に、センサ１０７による障害物１２１の存在の検知に関する情報１３３を表示すべく構成されている。

ディスプレイ装置１１０により提供された画像の上にセンサ１０７による障害物１２１の存在の検知に関する情報１３３を表示するステップはこのように実現される。

この情報１３３は従って、ロボット１０１のセンサ１０７により障害物が検知された旨をユーザーに警告する。

一実施形態において、当該情報は、ディスプレイ装置１１０により表示された画像に重ね合わされた視覚的パターンである。図６において、障害物１３０は、ロボット１０１の前面に配置された柱である。視覚的パターンは、例えば、テキストおよび／または画像を含んでいてよい。本例では、視覚的パターンは警告テキストに関連付けられた色付きの矢印である。色は、ユーザーに直ちに見えるように選択されている。

一実施形態において、前記情報は、ユーザーが制御機器を介してロボットに移動命令を送ったが、ロボットにより障害物が検知されたために前記移動の少なくとも一部がロボットにより実行されない場合に表示される。

ロボット１０１が制御機器９からユーザー命令に対応して移動命令を受信した場合、ロボット１０１は、障害物が検知されたために当該移動命令を無視してもよい。従って、ロボット１０１は、ユーザーが要求する移動を自身が実行するのを阻害（部分的または全体的に）する障害物を検知した場合、制御機器９はユーザーに警告すべく当該情報を画像の上に出現させる。ユーザーは従って、移動命令が制御機器によりロボット１０１へ有効に送信されたが、ロボットがユーザーの命令を無視する事実が、所望の軌道上に１個以上の障害物が存在するためであることを理解する。

当該制御機器はこのように、ユーザーにとって効果的、快適、且つ柔軟な制御を可能にする。

上記は、移動ロボット（１０１）用の制御機器（１３１）として要約することができ、ロボット（１０１）は、カメラ（１０３）および障害物（１２１）を検知すべく構成された少なくとも１個のセンサ（１０７）を含み、制御機器（１３１）は、
カメラ（１０３）により撮影された画像に対応する画像を表示するディスプレイ装置（１１０）と、
ユーザーがロボットの移動を制御できるようにするユーザーインターフェース（１１３）とを含み、
ここで、制御機器（１３１）は、ディスプレイ装置（１１０）により提供された画像の上に、センサ（１０７）による障害物（１２１）の存在の検知に関する情報（１３３）表示すべく構成されている。

制御機器の好適であるが任意選択的な特徴は以下の通りである。
−前記情報は、ディスプレイ装置（１１０）により表示された画像に重ね合わされた視覚的パターンであって、
−前記情報は、ユーザーがロボットに移動命令を送ったが、ロボットにより障害物が検知されたために前記移動の少なくとも一部がロボットにより実行されない場合に表示される。

他の要約された定義は以下の通りである。
−上述のようにカメラ、通信装置、および制御機器を含む移動ロボットを含む移動ロボット用システム、
−制御機器（１３１）を用いて、すなわちカメラ（１０３）、および物理環境内の障害物（１２１）を検知すべく構成された少なくとも１個のセンサ（１０７）を備えた移動ロボット（１０１）を制御する方法において、そこで、制御機器（１３１）が、
カメラ（１０３）により撮影された画像に対応する画像を表示するディスプレイ装置（１１０）と、
ユーザーがロボットの移動を制御できるようにするユーザーインターフェース（１１３）とを含み、
当該方法が、以下のステップ、すなわち
ディスプレイ装置（１１０）により提供された画像の上に、センサ（１０７）による障害物（１２１）の存在の検知に関する情報（１３３）表示するステップを含んでいる方法。

上述の方法の好適であるが任意選択的な特徴は以下の通りである。
−前記情報は、ディスプレイ装置（１１０）により表示された画像に重ね合わされた視覚的パターンであり、
−前記情報は、ユーザーがロボットに移動命令を送ったが、ロボットにより障害物が検知されたために前記移動の少なくとも一部がロボットにより実行されない場合に表示される。

移動ロボットを充電ベースに接続する機器
移動ロボットを制御する第３の発明態様について記述する。本実施形態は、上述の態様の一方または両方と組み合わせても、または個別に実装されてもよい。

ここで移動ロボットは詳細な説明（「移動ロボットの説明」）の前半で記述した種類の移動ロボットである。従って移動ロボットの技術的特徴は繰り返さない。

類似の技術的特徴は、２００番台の参照番号により示している。

先に図１に示したように、移動ロボットは一般に、ロボットが作業を実行するために必要なエネルギーを貯蔵するエネルギー源５（例：電池）を含んでいる。移動ロボット分野で公知のように、ロボットのエネルギー源は定期的に充電しなければならない。

移動ロボットを充電すべく、充電ベースを設けることは当分野で公知である。充電ベースは例えば発電機である。

ロボットが、自身のエネルギー源を充電する必要があることを検知した場合、ロボットは充電ベースに向かって移動する。

ロボットを充電するために、ロボットと充電ベースの接続が実行できるのは、ロボットが充電ベースに対して所定位置に存在する場合だけである。当該所定位置において、移動ロボットおよび充電ベースに配置された電気コネクタを接触させることができる。

ロボットが充電ベースに対して自身の求められる位置に到達できるようにすべく、充電ベースから発信される赤外線信号を移動ロボットが検知して、当該赤外線信号により移動ロボットが充電ベースに対して所定位置に付けるようにできることは当分野で公知である。ロボットは誘導アルゴリズムを用いて、赤外線信号に基づいて自身の位置と向きを推論する。

しかし、この解決策では、ロボットが充電ベースに対して正確な位置に到達する必要があり、これはロボットの誘導アルゴリズムの精度および効率に依存する。従って、この解決策は最適でない。

移動ロボット２０１および充電ベース２５２の実施形態を図７に示す。充電ベース２５２は例えば、且つ当分野で公知のように、自律的な、または全国高圧送電線網に接続された発電機である。移動ロボット２０１および充電ベース２５２は電気コネクタ２５０、２５１を含んでいる。これらの電気コネクタ２５０、２５１は、電流を流すべく適合されている。これらの電気コネクタが接触している場合、ロボットに充電すべく、充電ベースからロボット、特にそのエネルギー源へ電流が流れることができる。

移動ロボットおよび充電ベースに配置された電気コネクタは、移動ロボット２０１が充電ベース２５２に対して所定位置に存在する場合に接触すべく構成されている。

移動ロボットの電気コネクタは例えば、ロボットの構造の１個以上の角に配置されている。

図７に、移動ロボットを充電ベースに接続する機器２４９を示し、前記機器は、移動ロボットおよび充電ベースに配置された電気コネクタを含んでいる。

充電ベースの電気コネクタは、少なくとも１個の自由度で移動可能である。一実施形態において、これらは充電ベースに対して、特に充電ベースの固定部分２６１に対して移動可能である。

図７の部分（Ａ）に示すように、移動ロボットは最初に充電ベースに接近する。移動ロボットが充電ベースの近くに来ると（図７の部分（Ｂ））、充電ベースの電気コネクタは、移動ロボットとの接触により、少なくとも１個の自由度で移動する。ロボットは従って、充電ベースに対する接近フェーズの間に自身の構造が前記電気コネクタと接触するにつれて、充電ベースの電気コネクタを移動させる。

一実施形態において、電気コネクタを搭載した移動部分は柔軟であるため、ロボットが充電ベースに近づく際に回転することができる。

一実施形態において、且つ図７に示すように、充電ベースの電気コネクタ間の角度が増大して、ロボットが充電可能な区域が広がる。従って、本実施形態によれば、電気コネクタは、電気コネクタ間の角度が増大するよう移動可能に適合されている。

充電ベースの電気コネクタは、両者の動作中、充電ベースに繋がったままであるが、充電ベースの固定部分２６１に対して移動可能である。これらはまた、ロボットに対しても移動可能である。

当該機器により、ロボットは充電ベースに対して正確な充電位置に到達する必要がない。すなわち、ロボットが所定の充電区域に到達するだけでよいことを意味する誤差範囲が許容される。

一実施形態によれば、当該機器は更に、移動ロボットおよび充電ベースの電気コネクタの少なくとも一部を近づけるように誘引すべく構成された誘引システム２５５を含んでいる。

誘引システムは、移動ロボットおよび充電ベースの電気コネクタの少なくとも一部を近づけるように誘引する。誘引システムは、充電ベースに対する移動ロボットの正しい位置合わせに関与する。特に、誘引システムは、ロボットの電気コネクタを、充電ベースの電気コネクタに向けて誘導すべく、誘因することができる。

移動ロボットおよび充電ベースの電気コネクタが接触している場合にロボットを充電することができる。

充電ベースに対する移動ロボットの位置は、従来技術のように正確である必要はなく、誤差範囲を含んでいてよい。

ロボットの充電は従って、容易になり、且つ改善される。誘導アルゴリズムもまた簡素化することができる。

一実施形態において、電気コネクタは回転移動可能である。例えば、充電ベースは、ピボット機構２６０を含み、その回りを電気コネクタを含む移動部分２６２が回転可能である。

従って、ロボットが充電ベースに近づくと、ロボットは電気コネクタを回転させ、これにより充電ベースの電気コネクタ間の角度が増大する（図７参照）。図７に示すように、電気コネクタは従って、ロボットが入れるより大きい内部区域を囲む。その結果、ロボットは充電ベースに対して正確な充電位置に到達する必要がない。

これらの移動部分はまた、ばねを介して充電ベースに接続することができる。このばねにより、移動部分を初期位置（図７参照）に戻す働きをすることができる。充電ベースはまた、充電ベースに対して移動可能ではない固定部分２６１を含んでいる。

一実施形態において、誘引システムは磁石を含んでいる。これらの磁石は例えば、充電ベースの電気コネクタの下に配置されていてよい。代替的に、これらの磁石は移動ロボットに配置されていもよい。磁石は電気コネクタを引きつける。

本態様は、移動ロボットと充電ベースを接続する機器を含んでいる。これはまた、充電ベース、および充電ベースと移動ロボットを含むシステムを含んでいて、上述のように充電ベースと移動ロボットは協働している。

この更なる発明態様は、移動ロボット（２０１）を充電すべく移動ロボット（２０１）を充電ベース（２５２）に接続する機器（２４９）として要約することができ、機器（２４９）は、
移動ロボット（２０１）および充電ベース（２５２）に配置され、移動ロボットが充電ベースに対して所定位置に存在する場合に接触すべく構成された電気コネクタ（２５０、２５１）を含み、
充電ベースの電気コネクタの少なくとも一部が、少なくとも１個の自由度で移動可能である。

一実施形態によれば、当該機器は更に、移動ロボットおよび充電ベースの電気コネクタの少なくとも一部を近づけるように誘引すべく構成された誘引システム（２５５）を含んでいる。

一実施形態によれば、電気コネクタは、電気コネクタ間の角度が増大するよう移動可能に適合されている。

当該機器の好適であるが任意選択的な特徴は以下の通りである。
−誘引システムは磁石を含み、
−電気コネクタは回転方向に移動可能である。

要約された別の定義は、移動ロボットを充電するための充電ベースであって、
移動ロボットが充電ベースに対して所定位置に存在する場合に移動ロボットの電気コネクタと接触すべく構成された電気コネクタを含み、
ここで、電気コネクタの少なくとも一部は、少なくとも１個の自由度で移動可能である。

一実施形態によれば、充電ベースは更に、移動ロボットの電気コネクタを誘引すべく構成された誘引システムを含んでいる。

一実施形態によれば、電気コネクタは、電気コネクタ間の角度が増大するよう移動可能に適合されている。

充電ベースの好適であるが任意選択的な態様は以下の通りである。
−誘引システムは磁石を含み、
−電気コネクタは回転方向に移動可能である。

別の概要は、上述のように電気コネクタおよび充電ベースと共に、移動ロボットを含み、移動ロボットと協働するシステムである。

移動ロボットを充電ベースへ誘導する機器
移動ロボットを制御する第４の発明態様について記述する。本態様は、上述の態様の一つまたは全てと組み合わせても、または個別に実装されてもよい。

ここで移動ロボットは詳細な説明（「移動ロボットの説明」）の前半で記述した種類の移動ロボットである。従って移動ロボットの技術的特徴は繰り返さない。

類似の技術的特徴は、３００番台の参照番号により示している。

先に図１に示したように、移動ロボットは一般に、ロボットが作業を実行するために必要なエネルギーを貯蔵するエネルギー源５（例：電池）を含んでいる。移動ロボット分野で公知のように、ロボットのエネルギー源は定期的に充電しなければならない。

いくつかの従来技術による解決策において、移動ロボットは電気ソケットを介して直接充電される。ロボットは、ロボットを電気ソケットと接続可能にする多関節アームを含んでいる。

しかし、従来技術による解決策の大多数は、ロボットの充電に適合された充電ベースの利用に依存する。

ロボットを充電するために、ロボットと充電ベースの接続が実行できるのは、ロボットが充電ベースに対して所定位置に存在する場合だけである。当該所定位置において、移動ロボットおよび充電ベースに配置された電気コネクタを接触させることができる。

当分野で公知のいくつかの移動ロボットはカメラを含んでおり、充電ベースの上方に存在する天井に投影された画像を識別するために用いられる。当該画像は、充電ベースにより充電可能な位置にロボットが到達するための目標として用いられる。

他の従来技術による試みは、充電ベースの赤外線源をロボットの赤外線センサと組み合わせた使用を含むものであり、これによりロボットが充電ベースに対する目標位置に到達することができる。

ロボットが大型ロボット（例えば、１メートルを超える大きさ）である場合、充電ベースに対する目標位置に到達すべくロボットを高い精度で誘導しなければならない。

しかし、従来技術による解決策では満足な精度が得られず、改善を要する。

移動ロボット３０１および充電ベース３５２の非限定的な実施形態を図８に示す。充電ベース３５２は例えば、且つ当分野で公知のように、自律的な、または全国高圧送電線網に接続された発電機である。

移動ロボット３０１を充電ベース３５２へ誘導する機器３４９の実施形態について説明する。

機器３４９は、各信号源毎に異なる変調電磁信号を発信すべく構成された電磁信号源３６０を含んでいる。

電磁信号源３６０は、信号が部分的に重なる限られた幾何学的区域（３７０ｉ、３７０_２、３７０_３、３７０_４、３７０_５）で信号を発信できるように配置されている。信号は完全には重ならない。電磁信号源３６０の配置の実施形態を図８に示す。

機器３４９は更に、移動ロボットに配置され、ロボット３０１を充電ベース３５２に向けるべく、電磁信号源３６０により発信された１個以上の電磁信号を検知して、ロボットを充電ベースへ誘導すべく構成された電磁センサ３０７を含んでいる。

従って、充電ベース３５２は、変調電磁信号を発信すべく、これら複数の電磁信号源３６０を含み、前記信号は、ロボットにより検知されて充電ベースに向けて誘導するよう意図されている。

ロボット３０１は、検知された電磁信号を用いて充電ベースに対する位置に到達し、ロボットが充電ベースにより充電される。検知された情報はロボット３０１の制御装置３０６により用いられ、制御装置３０６は充電ベースに対するロボット３０１の位置を推論すべく当該情報を処理すると共に、ロボットのアクチュエータ３０２を制御してロボットが充電ベースにより充電可能な位置にロボットを移動させる。当該制御装置は、プロセッサ、および必要ならばメモリおよび１個以上のロード済みプログラムを含む種類である。

ロボットが到達すべき位置は、ロボットの電気コネクタ３５１および充電ベースの電気コネクタ３５０が接触可能な位置に対応している。

充電ベースに対するロボット３０１の位置に応じて、電磁センサの各々が１個の変調電磁信号、または複数の変調電磁信号の和を検知する。

信号を発信した電磁信号源を電磁センサ３０７が識別できるように電磁信号が生成される。

電磁センサが変調電磁信号を検知した場合、信号源毎に信号が異なるため、信号を発信した電磁信号源を推論することができる。

電磁センサが複数の変調電磁信号の和を検知した場合、異なる電磁信号源により発信された信号が重なる交差区域に電磁センサが存在することを示す。これらの信号は、異なる信号の和に対応するか否か、およびどの信号源により発信されたかを電磁センサが認識できるように構成されている。

一実施形態において、変調電磁信号は、異なる二進値を有する変調二値電磁信号である。

例えば、充電ベースは、４個の電磁信号源３６０を含んでいる。一実施形態において、これらの電磁信号源はＬＥＤである。

各々の信号源３６０は、変調数値信号、例えば１ｋＨｚで１バイトを送り、前記信号は３８ｋＨｚで変調される。

変調電磁信号の非限定的な一実施形態について以下に述べる。

各バイトは８ビットを含み、以下のように分割することができる。
−充電ベースの識別に３ビットを用い、
−電磁信号源の符号化に４ビットを用い、
−信号のパリティチェックに１ビットを用いる。

一般に、１個の充電ベース用の変調電磁信号は同期化される。

一実施形態において、電磁信号源３６０は、異なる電磁信号源３６０により発信された信号の重ね合せを電磁センサ３０７が検知できるように調整された変調電磁信号を発信すべく構成されている。

例えば、以下の二進値を用いることができる。
−信号源３６０_２：二進値＝０１０１、
−信号源３６０_３：二進値＝１０１０。

ロボットの電磁センサがこれら２個の信号源から信号を受信する場合、二値信号は１１１１（信号の重ね合せ）となる。これは、電磁センサがこれらの信号が重なる区域に存在することを意味する。

一実施形態において、各電磁センサ３０７は、以下の状態信号、すなわち
−検知された電磁信号が無いことを示す状態信号、
−異なる電磁信号源３６０の電磁信号の重ね合せを示す状態信号、
−特定の電磁信号源３６０を示す状態信号
のうち少なくとも１個を出力すべく適合されている。

例えば、図８に示す実施形態の場合、各電磁センサ３０７は、以下の状態信号を出力すべく適合されている。
−検知された信号が無い、
−状態信号が「信号源３６０ｉ」を示す、
−状態信号が「信号源３６０_２」を示す、
−状態信号が「信号源３６０_３」を示す、
−状態信号が「信号源３６０_４」を示す、
−状態信号が「信号源３６０_２および信号源３６０_３」（重なり）を示す。

一実施形態において、充電ベース３５２は、電磁信号源３６０の以下の構成を含んでいる。ここで、
−第１の発信角度を有する電磁信号源（信号源３６０ｉ、３６０_４等）が充電ベースの側面に配置され、
−第２の発信角度を有する電磁信号源（３６０_２、３６０_３等）が充電ベースの正面に配置されている。

この構成において、第１の発信角度は第２の発信角度よりも大きい。

充電ベースの側面に配置された電磁信号源用により大きい発信角度を用いることは、充電ベースの側面を区切るのに役立つ。

充電ベースの前面に配置された電磁信号源用により小さい発信角度を用いることは、ロボットの到達区域を正確に区切るのに有用であり、当該到達区域は、ロボットが充電ベースにより充電されるために到達すべき充電位置を含んでいる。正面の箇所は、ロボットが充電されるために充電ベースに接触すべき側面に対応している。

充電ベースおよび移動ロボットを含むシステム３８０は、充電ベースへ正確且つ効率的に誘導される移動ロボットを提供するシステムである。これは特に大型ロボットに有用であり、ロボットが充電ベースに対して正確な位置に到達することを必要とする。

図９、１０において、充電ベースに対して移動ロボットを誘導する方法の実施形態を示す。

一実施形態において、充電ベース３５２は、変調電磁信号を発信する電磁信号源３６０を含み、前記信号は各々異なり、前記信号は、それらが部分的に重なる限られた幾何学的区域（３７０ｉ、３７０_２、３７０_３、３７０_４、３７０_５）で発信される。

ロボット３０１は、電磁信号源３６０により発信された１個以上の電磁信号を検知する電磁センサ３０７を含み、ロボットは検知された電磁信号を用いて充電ベースに対する位置に到達し、ロボットは充電ベースにより充電される。

一実施形態において、電磁信号源３６０は変調電磁信号を発信し、電磁センサ３０７は信号を発信した電磁信号源を検知する、および／または電磁信号源３６０は異なる電磁信号源３６０により発信された信号の重ね合せを検知する。

一実施形態において、ロボットは最初に自身の回りを一回転して、検知された電磁信号から充電ベースに対する相対位置を推論する。

一実施形態において、ロボットは最初に充電ベースに対して垂直になるように移動する。

次いで、ロボットは、充電ベースの前面に配置された電磁信号源（３６０ｉ、３６０_４）により発信された１個以上の電磁変調信号を自身の電磁センサ３０７が検知するまで充電ベースに近づくように移動する。これは、ロボットが正しい経路に沿って移動していることを示す。

必要ならば、ロボットは、電気コネクタ３５１を含む自身の側面を充電ベースに向けて誘導すべく回転する。一実施形態において、ロボットの電気コネクタ３５１は、ロボットの後面に配置されている。従って、ロボットは自身の後面を充電ベースに向ける必要がある。図８において、ロボットの後面は充電ベースの方を向き、ロボットの前面は充電ベースの反対側を向いている。図８において、ロボットの右側電気コネクタは電池の接地点に接続され、左側電気コネクタは電池の正極に接続されている。同様に、充電ベースの右側電気コネクタは接地点に接続され、左側電気コネクタは正極に接続されている。

次いで、ロボットは、充電ベースとの電気接触を検知するまで充電ベースに向かって移動する。電気コネクタの位置およびロボットの向きに応じて、この移動は、ロボットの向きに対して逆向きであり得る。

電気接触は、ロボットの電気コネクタと充電ベースの電気コネクタの間の電気接触に対応している。

電気接触が検知されると、ロボットは充電ベースにより充電される。

充電中は、監視ステップが実行される。

一実施形態において、ロボットは充電ベースとの電気接触を監視し、前記電気接触が切断されると、自身の位置を適合させる。この位置適合は一般に、低振幅動作により行なわれる。

一実施形態において、所定期間中に電磁信号源により発信された電磁変調信号を自身の電磁センサが一切検知しなかったことをロボットが検知すると、ロボットはユーザーに通知する。この通知は例えば警報である。

これは、充電ベースが、例えば電力遮断により、停止されたことを意味し得る。このようにユーザーはロボットにより状況を通知される。

本発明の上述の更なる態様は、移動ロボット（３０１）を充電すべく移動ロボット（３０１）を充電ベース（３５２）へ誘導する機器（３４９）として要約することができ、機器（３４９）は、
充電ベースに配置され、各信号源毎に異なる変調電磁信号を発信すべく構成された電磁信号源（３６０）であって、信号が部分的に重なる限られた幾何学的区域（３７０ｉ、３７０_２、３７０_３、３７０_４）で信号を発信できるように配置された電磁信号源（３６０）と、
移動ロボットに配置され、ロボット（３０１）を充電ベース（３５２）へ誘導すべく電磁信号源（３６０）により発信された１個以上の電磁信号を検知すべく構成された電磁センサ（３０７）とを含んでいる。

当該機器の好適であるが任意選択的な態様は以下の通りである。
−信号を発信した電磁信号源を電磁センサ（３０７）が識別できるように変調電磁信号が生成され、
−変調電磁信号は、異なる二進値を有する変調二値電磁信号であり、
−電磁信号源（３６０）は、異なる電磁信号源（３６０）により発信された信号の重ね合せを電磁センサ（３０７）が検知できるように調整された変調電磁信号を発信すべく構成され、
−各電磁センサ（３０７）が、以下の状態信号、すなわち
検知された電磁信号が無いことを示す状態信号、
異なる電磁信号源（３６０）の電磁信号の重ね合せを示す状態信号、
特定の電磁信号源（３６０）を示す状態信号
のうち少なくとも１個を出力すべく適合されている。

別の概要は、移動ロボット（３０１）と協働して前記移動ロボットを充電すべく構成された充電ベースであって、当該充電ベースは、
各信号源毎に異なる変調電磁信号を発信すべく構成された電磁信号源（３６０）を含み、電磁信号源（３６０）は、信号が部分的に重なる限られた幾何学的区域（３７０ｉ、３７０_２、３７０_３、３７０_４）で信号を発信できるように配置され、前記信号は、ロボットにより検知されてロボット（３０１）を充電ベース（３５２）へ誘導するよう意図されている。

充電ベースの好適であるが任意選択的な態様は以下の通りである。
−信号を発信した電磁信号源を電磁センサ（３０７）が識別できるように変調電磁信号が生成され、
−変調電磁信号は、異なる二進値を有する変調二値電磁信号であり、
−電磁信号源（３６０）は、異なる電磁信号源（３６０）により発信された信号の重ね合せを電磁センサ（３０７）が検知できるように調整された変調電磁信号を発信すべく構成され、
−充電ベースは、電磁信号源（３６０）の配置を含み、ここで、
第１の発信角度を有する電磁信号源（３６０ｉ、３６０_４）が充電ベースの側面に配置され、
第２の発信角度を有する電磁信号源（３６０_２、３６０_３）が充電ベースの前面に配置されていて、第１の発信角度は第２の発信角度よりも大きい。

更に別の概要は以下の通りである。
−システム（３８０）、すなわち
移動ロボット（３０１）に配置された電磁センサ（３０７）を含む移動ロボットと、
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の充電ベース（３５２）とを含み、
電磁センサ（３０７）が、ロボット（３０１）を充電ベース（３５２）へ誘導すべく、充電ベース（３５２）の電磁信号源（３６０）により発信された１個以上の電磁信号を検知すべく構成されているシステム、
−移動ロボットを充電すべく、移動ロボットを充電ベースに対して誘導する方法であって、
充電ベース（３５２）は、変調電磁信号を発信する電磁信号源（３６０）を含み、前記信号は各信号源毎に異なり、前記信号は、それらが部分的に重なる限られた幾何学的区域（３７０ｉ、３７０_２、３７０_３、３７０_４）で発信され、ここで、
ロボット（３０１）は、電磁信号源（３６０）により発信された１個以上の電磁信号を検知している電磁センサ（３０７）を含み、ロボットは検知された電磁信号を用いて充電ベースに対する位置に到達し、そこでロボットは充電ベースにより充電される方法。

上述の方法の好適であるが任意選択的な態様は以下の通りである。
−本方法は、ロボットが自身の回りを一回転して、検知された電磁信号から充電ベースに対する相対位置を推論するステップを含み、
−電磁信号源（３６０）が、変調電磁信号を発信し、そして
−電磁センサ（３０７）が、信号を発信した電磁信号源を検知する、および／または、
−電磁信号源（３６０）が、異なる電磁信号源（３６０）により発信された信号の重ね合せを検知する。
−本方法は、以下のステップ、すなわち
ロボットが充電ベースに対して垂直になるように移動し、
ロボットが充電ベースの前面に配置された電磁信号源（３６０ｉ、３６０_４）により発信された１個以上の電磁変調信号を自身の電磁センサ３０７が検知するまで充電ベースに近づくように移動し、
ロボットが充電ベースとの電気接触を検知するまで充電ベースに向かって移動するステップを含み、
−ロボットはロボットと充電ベースとの電気接触を監視して、前記電気接触が切断されると自身の位置を適合させ、
−所定期間中に電磁信号源により発信された電磁変調信号を自身の電磁センサが一切検知しなかったことをロボットが検知すると、ロボットはユーザーに通知する。

実施形態の組合せ
発明の上述の４個の態様を全て組み合わせることができる。

代替的に、これらの実施形態の一部だけを組み合わせることができる。

代替的に、各々の実施形態を個別に実装することができる。

本発明は、遠隔制御されて空間内を移動すべく適合された全ての移動ロボット、特にセキュリティロボット、家庭用ロボット、および／または屋外ロボットに適用できる。

Claims (11)

1. 移動ロボット（１）用の制御機器（９）であって、前記ロボット（１）がカメラ（３）および通信装置（４）を含み、前記制御機器（９）が、
   前記カメラ（３）により撮影されて前記通信装置（４）により送信された画像に対応する画像を表示するディスプレイ装置（１０）と、
   ユーザーインターフェース（１１）とを含み、
   前記ユーザーインターフェース（１１）が、前記ディスプレイ装置（１０）により表示された前記画像上のポインタ（１５）の位置をユーザーが制御できるように構成され、
   前記ユーザーインターフェース（１１）が、前記ディスプレイ装置（１０）により表示された前記画像上の前記ポインタ（１５）の位置を前記ユーザーが選択できるようにする選択装置（１６）を含み、
   前記制御機器（９）が更に、計算装置（１３）および通信システム（１４）を含み、
   前記計算装置（１３）が、移動命令を計算してそれを前記通信システム（１４）を介して前記ロボット（１）に送るべく構成され、前記前記移動命令が、前記ユーザーにより選択された前記画像上の前記ポインタの位置に対応する物理位置へ前記ロボットを移動させるべく計算される制御機器。
2. 前記ポインタ（１５）が、前記画像内における前記ポインタの空間定位および／または位置に自身のアスペクトが依存するパターンである、請求項１に記載の制御機器。
3. 前記ポインタ（１５）が遠近法で表現され、且つ前記ロボットが移動する物理環境の平面に平行なパターンである、請求項１または２に記載の制御機器。
4. 前記平面が、壁の平面、または床の平面、または前記物理環境に存在する物体の平面に対応している、請求項３に記載の制御機器。
5. 前記ポインタ（１５）の大きさが、
   前記ロボットと、
   前記画像内で前記ポインタが置かれた位置に対応する物理位置との間の距離に依存する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御機器。
6. カメラ（３）および通信装置（４）を含むロボット（１）と、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御機器（９）と
   を含む移動ロボット用のシステム（１２）。
7. 移動ロボットを制御する方法であって、前記ロボット（１）がカメラ（３）および通信装置（４）を含み、制御機器（９）が、
   前記カメラ（３）により撮影されて前記通信装置（４）により送信された画像に対応する画像を表示するディスプレイ装置（１０）と、
   ユーザーインターフェース（１１）と
   計算装置（１３）と、
   前記ロボットの前記通信装置（４）と通信すべく構成された通信システム（４）とを含み、
   前記方法が以下のステップ、すなわち
   −ユーザーが、前記ユーザーインターフェース（１１）を介して、前記ディスプレイ装置（１０）により表示された前記画像上のポインタ（１５）の位置を制御するステップと、
   −前記ユーザーが 選択装置（１６）を介して、前記ディスプレイ装置（１０）により表示された前記画像の前記ポインタの位置を選択するステップと、
   −前記計算装置が、移動命令を計算してそれを前記通信システムを介して前記ロボット（１）へ送り、前記移動命令が、前記ユーザーにより前記画像上で選択された前記ポインタの位置に対応する物理位置へ前記ロボットを移動させるべく計算されるステップとを含む方法。
8. 前記ポインタが、前記画像内における前記ポインタの空間定位および／または位置に自身のアスペクトが依存するパターンである、請求項７に記載の方法。
9. 前記ポインタが遠近法で表現され、且つ前記ロボットが移動する物理環境の平面に平行なパターンである、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記平面が、壁の平面、または床の平面、または前記物理環境に存在する物体の平面に対応している、請求項９に記載の方法。
11. 前記ポインタの大きさが、
    前記ロボットと、
    前記画像内で前記ポインタが置かれた位置に対応する前記物理位置との間の距離に依存する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法。