JP2020076667A - 環境測定システム、ロボット、コンピュータプログラム及び環境測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】自走するロボットを使用して温度等の環境データを測定する際に、測定場所の削減と測定対象区域の温度等の分布の測定精度の低下の抑制とを図る。【解決手段】複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果に基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択部と、前記測定場所選択部が選択した測定場所を経由する走行経路を走行し、前記測定場所選択部が選択した測定場所で環境データを測定するロボットと、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、環境測定システム、ロボット、コンピュータプログラム及び環境測定方法に関する。
従来、自走するロボットを使用して室内の各所の温度を自動測定する技術が知られている（例えば、非特許文献１，２，３参照）。
J. Lenchner et. al., "Towards Data Center Self-Diagnosis Using a Mobile Robot", Proceedings of the 8th ACM international conference on Autonomic computing, pp. 81-90, June 2011.
矢崎俊志 他, "S3R：小型コンピュータと自動走行ロボットによる中小規模サーバ室の自動温度測定", 学術情報処理研究 No.19, pp.114-121, 2015.
貞末尚慶 他, "移動ロボットを用いたサーバルーム温度監視システムの設計と実装", 電子情報通信学会, 知的環境とセンサネットワーク研究会, 2018年1月
しかし、上述した従来の技術では、温度測定を行う部屋の広さに合わせて測定場所の個数を増やすと、測定に要する時間が増大したり、ロボットの電力消費量が増大して容量が大きいバッテリを使用する必要が生じたりする。この対策として測定場所を間引くと、室内の温度分布の測定精度が低下する可能性があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、自走するロボットを使用して温度等の環境データを測定する際に、測定場所の削減と測定対象区域の温度等の分布の測定精度の低下の抑制とを図ることにある。
（１）本発明の一態様は、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果に基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択部と、前記測定場所選択部が選択した測定場所を経由する走行経路を走行し、前記測定場所選択部が選択した測定場所で環境データを測定するロボットと、を備える環境測定システムである。
（２）本発明の一態様は、前記測定優先度は、過去の測定結果の環境データ、過去の測定結果の環境データの統計値若しくは過去の測定結果の環境データに基づく環境データの予測値に基づいて算出される、上記（１）の環境測定システムである。
（３）本発明の一態様は、前記測定優先度は、過去の測定時刻から経過した経過時間に基づいて算出される、上記（１）又は（２）のいずれかの環境測定システムである。
（４）本発明の一態様は、前記測定優先度は、前記測定場所選択部が先に選択した測定場所との間の距離に基づいて算出される、上記（１）から（３）のいずれかの環境測定システムである。
（５）本発明の一態様は、前記測定場所選択部は、前記ロボットのバッテリ残容量又は運用可能残時間に基づいて、測定場所の個数を算出する、上記（１）から（４）のいずれかの環境測定システムである。
（２）本発明の一態様は、前記測定優先度は、過去の測定結果の環境データ、過去の測定結果の環境データの統計値若しくは過去の測定結果の環境データに基づく環境データの予測値に基づいて算出される、上記（１）の環境測定システムである。
（３）本発明の一態様は、前記測定優先度は、過去の測定時刻から経過した経過時間に基づいて算出される、上記（１）又は（２）のいずれかの環境測定システムである。
（４）本発明の一態様は、前記測定優先度は、前記測定場所選択部が先に選択した測定場所との間の距離に基づいて算出される、上記（１）から（３）のいずれかの環境測定システムである。
（５）本発明の一態様は、前記測定場所選択部は、前記ロボットのバッテリ残容量又は運用可能残時間に基づいて、測定場所の個数を算出する、上記（１）から（４）のいずれかの環境測定システムである。
（６）本発明の一態様は、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果の環境データに基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択部を備え、前記測定場所選択部が選択した測定場所を経由する走行経路を走行し、前記測定場所選択部が選択した測定場所で環境データを測定する、ロボットである。
（７）本発明の一態様は、前記測定優先度は、過去の測定結果の環境データ、過去の測定結果の環境データの統計値若しくは過去の測定結果の環境データに基づく環境データの予測値に基づいて算出される、上記（６）のロボットである。
（８）本発明の一態様は、前記測定優先度は、過去の測定時刻から経過した経過時間に基づいて算出される、上記（６）又は（７）のいずれかのロボットである。
（９）本発明の一態様は、前記測定優先度は、前記測定場所選択部が先に選択した測定場所との間の距離に基づいて算出される、上記（６）から（８）のいずれかのロボットである。
（１０）本発明の一態様は、前記測定場所選択部は、前記ロボットのバッテリ残容量又は運用可能残時間に基づいて、測定場所を選択する個数を算出する、上記（６）から（９）のいずれかのロボットである。
（７）本発明の一態様は、前記測定優先度は、過去の測定結果の環境データ、過去の測定結果の環境データの統計値若しくは過去の測定結果の環境データに基づく環境データの予測値に基づいて算出される、上記（６）のロボットである。
（８）本発明の一態様は、前記測定優先度は、過去の測定時刻から経過した経過時間に基づいて算出される、上記（６）又は（７）のいずれかのロボットである。
（９）本発明の一態様は、前記測定優先度は、前記測定場所選択部が先に選択した測定場所との間の距離に基づいて算出される、上記（６）から（８）のいずれかのロボットである。
（１０）本発明の一態様は、前記測定場所選択部は、前記ロボットのバッテリ残容量又は運用可能残時間に基づいて、測定場所を選択する個数を算出する、上記（６）から（９）のいずれかのロボットである。
（１１）本発明の一態様は、コンピュータに、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果の環境データに基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択ステップ、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
（１２）本発明の一態様は、ロボットのコンピュータに、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果の環境データに基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択ステップと、前記測定場所選択ステップが選択した測定場所を経由する走行経路を前記ロボットに走行させる走行制御ステップと、前記測定場所選択ステップが選択した測定場所で前記ロボットに環境データを測定させる測定制御ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
（１２）本発明の一態様は、ロボットのコンピュータに、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果の環境データに基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択ステップと、前記測定場所選択ステップが選択した測定場所を経由する走行経路を前記ロボットに走行させる走行制御ステップと、前記測定場所選択ステップが選択した測定場所で前記ロボットに環境データを測定させる測定制御ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
（１３）本発明の一態様は、測定場所選択部が、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果の環境データに基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択ステップと、ロボットが、前記測定場所選択部が選択した測定場所を経由する走行経路を走行する走行ステップと、前記ロボットが、前記測定場所選択部が選択した測定場所で環境データを測定する測定ステップと、を含む環境測定方法である。
本発明によれば、自走するロボットを使用して温度等の環境データを測定する際に、測定場所の削減と測定対象区域の温度等の分布の測定精度の低下の抑制とを図ることができるという効果が得られる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る環境測定システムの構成例を示すブロック図である。図１において、環境測定システム１ａは、サーバ装置１０ａとロボット３０ａとを備える。ロボット３０ａは、自走するロボットである。サーバ装置１０ａとロボット３０ａとは、それぞれ通信部１１，３１を備え、通信を行う。サーバ装置１０ａとロボット３０ａとの間の通信は、有線通信でも無線通信でもよいが、ロボット３０ａの移動性の観点からは無線通信が好ましい。
図１は、第１実施形態に係る環境測定システムの構成例を示すブロック図である。図１において、環境測定システム１ａは、サーバ装置１０ａとロボット３０ａとを備える。ロボット３０ａは、自走するロボットである。サーバ装置１０ａとロボット３０ａとは、それぞれ通信部１１，３１を備え、通信を行う。サーバ装置１０ａとロボット３０ａとの間の通信は、有線通信でも無線通信でもよいが、ロボット３０ａの移動性の観点からは無線通信が好ましい。
サーバ装置１０ａは、ロボット３０ａの走行経路と環境データの測定場所とをロボット３０ａへ通知する。ロボット３０ａの走行経路は環境データの測定場所を経由するものである。ロボット３０ａは、サーバ装置１０ａから通知された走行経路を走行し、サーバ装置１０ａから通知された測定場所で環境データを測定する。ロボット３０ａは、測定結果の環境データをサーバ装置１０ａへ送信する。
環境データは、測定対象区域の環境のデータである。測定対象区域は、室内であってもよく、又は、室外であってもよい。環境データとして、例えば、温度、湿度、風、音、地磁気、放射線等のデータが挙げられる。
［サーバ装置］
図１に示されるサーバ装置１０ａの構成を説明する。サーバ装置１０ａは、サーバ通信部１１と、測定場所選択部１２と、走行経路算出部１３と、測定結果記録部１４と、を備える。サーバ通信部１１は、ロボット３０ａの通信部（ロボット通信部）３１と通信を行う。
図１に示されるサーバ装置１０ａの構成を説明する。サーバ装置１０ａは、サーバ通信部１１と、測定場所選択部１２と、走行経路算出部１３と、測定結果記録部１４と、を備える。サーバ通信部１１は、ロボット３０ａの通信部（ロボット通信部）３１と通信を行う。
測定場所選択部１２は、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果に基づいて各測定候補場所の測定優先度を算出し、当該測定優先度に基づいて当該複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する。走行経路算出部１３は、測定場所選択部１２が選択した測定場所を経由してロボット３０ａが走行する走行経路を算出する。
測定結果記録部１４は、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果を記録する。図２は、測定結果記録部１４の記録データの構成例を示す図である。図２において、記録データは、測定候補場所毎に、過去の測定結果を格納する。過去の測定結果は、測定時刻と環境データとを含む。図２の例では、Ｎ個の測定候補場所Ｐ＿１−Ｎの夫々について、過去の測定結果として測定時刻と当該測定時刻の環境データとが記録されている。
図１に示されるサーバ装置１０ａの各機能は、サーバ装置１０ａが備えるＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）がコンピュータプログラムを実行することにより実現される。サーバ装置１０ａとして、汎用のコンピュータ装置を使用して構成してもよく、又は、専用のハードウェア装置として構成してもよい。
なお、測定結果記録部１４は、サーバ装置１０ａとは別に設けられた装置であって、通信によりサーバ装置１０ａからアクセスされるものであってもよい。
［ロボット］
図１に示されるロボット３０ａの構成を説明する。ロボット３０ａは、ロボット通信部３１と、走行部３２と、測定部３３とを備える。ロボット通信部３１は、サーバ通信部１１と通信を行う。
図１に示されるロボット３０ａの構成を説明する。ロボット３０ａは、ロボット通信部３１と、走行部３２と、測定部３３とを備える。ロボット通信部３１は、サーバ通信部１１と通信を行う。
走行部３２は、駆動部及び駆動制御部を備える。駆動部は、ロボット３０ａを走行させるための機構であって、駆動制御部の制御に従ってロボット３０ａを走行させる。駆動制御部は、サーバ装置１０ａから通知された走行経路をロボット３０ａが走行するように、駆動部を制御する。
測定部３３は、測定制御部と環境データの測定項目に対応するセンサを備える。センサとして、例えば、測定項目「温度」に対応する温度センサ、測定項目「湿度」に対応する湿度センサ、測定項目「風」に対応する風センサ、測定項目「音」に対応する音センサ、測定項目「地磁気」に対応する地磁気センサ、測定項目「放射線」に対応する放射線センサなどが挙げられる。測定制御部は、サーバ装置１０ａから通知された測定場所で環境データを測定する制御を行う。測定部３３は、測定した測定場所、測定時刻及び環境データを含む測定結果データを、ロボット通信部３１によりサーバ装置１０ａへ送信する。測定結果データは、サーバ装置１０ａの測定結果記録部１４に記録される。
ロボット３０ａのロボット通信部３１、駆動制御部及び測定制御部の各機能は、ロボット３０ａが備えるＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
［環境測定方法］
図３を参照して本実施形態に係る環境測定方法の全体の手順を説明する。図３は、本実施形態に係る環境測定方法の手順を示すフローチャートである。
図３を参照して本実施形態に係る環境測定方法の全体の手順を説明する。図３は、本実施形態に係る環境測定方法の手順を示すフローチャートである。
（ステップＳ１） サーバ装置１０ａの測定場所選択部１２は、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果に基づいて各測定候補場所の測定優先度を算出し、当該測定優先度に基づいて当該複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する。複数の測定候補場所は、予め、測定対象区域内の指定された場所がサーバ装置１０ａに設定される。例えば、測定対象区域が一定間隔（例えば、０．５メートル間隔）でメッシュ状に区切られ、当該区切られた一つ一つの区画が測定候補場所に指定されてもよい。又は、測定対象区域である室内の一つ一つのフロアタイルが測定候補場所に指定されてもよい。又は、環境測定システム１ａのシステム管理者が手動で任意に測定対象区域内の測定候補場所を指定してもよい。なお、測定候補場所の測定優先度の算出方法及び測定場所の選択方法は後述する。
（ステップＳ２） サーバ装置１０ａの走行経路算出部１３は、測定場所選択部１２が選択した測定場所を経由してロボット３０ａが走行する走行経路を算出する。当該走行経路は、測定場所選択部１２が選択した測定場所を少なくとも1回は経由するように算出される。
走行経路の算出方法として、例えば、Nearest Neighbor法、Greedy法、遺伝的アルゴリズムなどを利用して、巡回セールスマン問題として近似的に最短となる経路を求めてもよい。Nearest Neighbor法によれば、未測定の測定場所の中からロボット３０ａの位置に一番近い測定場所を選択するように、走行経路を算出することができる。Greedy法によれば、測定場所間の距離が短い順に経路の断片を組み立てていくように、走行経路を算出することができる。
走行経路算出部１３は、算出結果の走行経路を、サーバ通信部１１によりロボット３０ａへ通知する。走行経路は、測定場所の指定を含む情報である。走行経路の通知方法として、例えば、走行経路算出部１３は、測定場所選択部１２が選択した全ての測定場所を経由する走行経路を一度にロボット３０ａへ通知してもよい。又は、走行経路算出部１３は、一つ測定場所までの走行経路を通知し、当該測定場所への移動後に次の測定場所までの走行経路を通知してもよい。
（ステップＳ３） ロボット３０ａの走行部３２は、サーバ装置１０ａから通知された走行経路でロボット３０ａを走行させる。走行部３２は、走行経路に含まれる測定場所でロボット３０ａを停止させる。ロボット３０ａの測定部３３は、走行経路に含まれる測定場所で環境データを測定する。なお、測定部３３は、一つ測定場所で複数回の測定を行ってもよい。例えば、測定部３３は、一つ測定場所で、測定位置の高さなどを変えながら複数回の測定を行ってもよい。
ロボット３０ａの測定部３３は、各測定場所の測定結果の測定時刻及び環境データを、ロボット通信部３１によりサーバ装置１０ａへ送信する。測定結果の送信方法として、例えば、測定部３３は、全ての測定場所の測定結果の測定時刻及び環境データを、１度にサーバ装置１０ａへ送信してもよい。又は、測定部３３は、測定場所毎に、測定終了の都度、測定結果の測定時刻及び環境データをサーバ装置１０ａへ送信してもよい。
（ステップＳ４） サーバ装置１０ａの測定結果記録部１４は、ロボット３０ａから受信した各測定場所の測定結果の測定時刻及び環境データを記録する。これにより、図２に例示されるように、各測定候補場所に対して測定結果の測定時刻及び環境データが記録される。
なお、測定結果記録部１４は、測定場所に選択されなかった測定候補場所の環境データを、当該測定候補場所の周囲の測定場所で実際に測定された環境データ（実測値）に基づいて推測し、当該推測値を記録してもよい。ここでは、環境データの一例として温度データを挙げて、推測値の算出方法を説明する。
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける温度データ推測値Temp(x,t)として「Temp(x,t) = Linear(x,t,n)」とする。
「Linear(x,t,n)」は、測定候補場所ｘとの間の距離が一定の範囲内であるｎ個の測定場所の測定結果の温度データ（実測値）を基にして線形近似により算出した温度である。
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける温度データ推測値Temp(x,t)として「Temp(x,t) = Linear(x,t,n)」とする。
「Linear(x,t,n)」は、測定候補場所ｘとの間の距離が一定の範囲内であるｎ個の測定場所の測定結果の温度データ（実測値）を基にして線形近似により算出した温度である。
また、ロボット３０ａが走行経路上の障害物を検知する障害物検知センサを備え、障害物検知センサが障害物を検知した場合、当該障害物を避けて走行するように適応的にロボット３０ａの走行経路を変更してもよい。当該走行経路の変更は、走行部３２が行ってもよく、又は、サーバ装置１０ａの走行経路算出部１３が走行経路を再計算することで行ってもよい。
［測定候補場所の測定優先度の算出方法］
本実施形態に係る測定候補場所の測定優先度の算出方法を説明する。本実施形態に係る測定候補場所の測定優先度の算出式の一例を（１）式に示す。
Eval（x,t） ＝ α×A（x,t）＋β×B（x,t）＋γ×C（x,t）＋δ×D（x,t） ・・・（１）
上記の（１）式において、Eval（x,t）は、測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける測定優先度である。A(x,t)、B(x,t)、C(x,t)及びD(x,t)は、測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける各種の評価値である。α、β、γ及びδは、各評価値に対する重み付け係数である。各重み付け係数α、β、γ、δは、予め設定される。なお、上記の（１）式では、４種類の評価値A(x,t)、B(x,t)、C(x,t)、D(x,t)を使用するが、評価値は１種類でもよく、又は、複数種類でもよい。
本実施形態に係る測定候補場所の測定優先度の算出方法を説明する。本実施形態に係る測定候補場所の測定優先度の算出式の一例を（１）式に示す。
Eval（x,t） ＝ α×A（x,t）＋β×B（x,t）＋γ×C（x,t）＋δ×D（x,t） ・・・（１）
上記の（１）式において、Eval（x,t）は、測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける測定優先度である。A(x,t)、B(x,t)、C(x,t)及びD(x,t)は、測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける各種の評価値である。α、β、γ及びδは、各評価値に対する重み付け係数である。各重み付け係数α、β、γ、δは、予め設定される。なお、上記の（１）式では、４種類の評価値A(x,t)、B(x,t)、C(x,t)、D(x,t)を使用するが、評価値は１種類でもよく、又は、複数種類でもよい。
以下、測定候補場所の測定優先度の算出に適用可能な評価値の例を説明する。なお、以下の評価値の例において使用される過去の測定結果の環境データは、実測値のみであってもよく、又は、実測値と推測値の両方であってもよい。
（評価値の例１）
評価値の例１は、過去の測定結果の環境データに基づく評価値である。ここでは、環境データの一例として温度データを挙げて、評価値の算出方法を説明する。
（評価値の例１の算出方法の例）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値A(x,t)として、測定候補場所ｘでの前回の測定結果の温度データｄｔが、閾値Ｔｈ１以上である又は閾値Ｔｈ２以下である場合に「A(x,t)＝１」とし、それ以外である場合に「A(x,t)＝０」とする。「Ｔｈ１＞Ｔｈ２」である。これにより、温度データｄｔが閾値Ｔｈ１以上である又は閾値Ｔｈ２以下である場合に、評価値A(x,t)は高優先に算出される。
評価値の例１は、過去の測定結果の環境データに基づく評価値である。ここでは、環境データの一例として温度データを挙げて、評価値の算出方法を説明する。
（評価値の例１の算出方法の例）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値A(x,t)として、測定候補場所ｘでの前回の測定結果の温度データｄｔが、閾値Ｔｈ１以上である又は閾値Ｔｈ２以下である場合に「A(x,t)＝１」とし、それ以外である場合に「A(x,t)＝０」とする。「Ｔｈ１＞Ｔｈ２」である。これにより、温度データｄｔが閾値Ｔｈ１以上である又は閾値Ｔｈ２以下である場合に、評価値A(x,t)は高優先に算出される。
（評価値の例２）
評価値の例２は、過去の測定結果の環境データの統計値に基づく評価値である。ここでは、環境データの一例として温度データを挙げて、評価値の算出方法を説明する。
（評価値の例２の算出方法の例）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値A(x,t)として、「A(x,t) ＝ Probability(x,t,m)」とする。
「Probability(x,t,m)」は、測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける過去ｍ回の測定結果において、温度データｄｔが閾値Ｔｈｐ１以上又は閾値Ｔｈｐ２以下である確率である。「Ｔｈｐ１＞Ｔｈｐ２」である。これにより、温度データｄｔが閾値Ｔｈｐ１以上又は閾値Ｔｈｐ２以下である確率が高いほど、評価値A(x,t)は高優先に算出される。
評価値の例２は、過去の測定結果の環境データの統計値に基づく評価値である。ここでは、環境データの一例として温度データを挙げて、評価値の算出方法を説明する。
（評価値の例２の算出方法の例）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値A(x,t)として、「A(x,t) ＝ Probability(x,t,m)」とする。
「Probability(x,t,m)」は、測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける過去ｍ回の測定結果において、温度データｄｔが閾値Ｔｈｐ１以上又は閾値Ｔｈｐ２以下である確率である。「Ｔｈｐ１＞Ｔｈｐ２」である。これにより、温度データｄｔが閾値Ｔｈｐ１以上又は閾値Ｔｈｐ２以下である確率が高いほど、評価値A(x,t)は高優先に算出される。
（評価値の例３）
評価値の例３は、過去の測定結果の環境データに基づく環境データの予測値に基づいた評価値である。ここでは、環境データの一例として温度データを挙げて、評価値の算出方法を説明する。
（評価値の例３の算出方法の例）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける過去ｍ回の測定結果の温度データを線形近似し、線形近似に基づいて時刻ｔでの温度データ予測値ｄｔａを求める。測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値B(x,t)として、時刻ｔでの温度データ予測値ｄｔａが、閾値Ｔｈａ１以上である又は閾値Ｔｈａ２以下である場合に「B(x,t)＝１」とし、それ以外である場合に「B(x,t)＝０」とする。「Ｔｈａ１＞Ｔｈａ２」である。これにより、温度データ予測値ｄｔａが閾値Ｔｈａ１以上である又は閾値Ｔｈａ２以下である場合に、評価値B(x,t)は高優先に算出される。
評価値の例３は、過去の測定結果の環境データに基づく環境データの予測値に基づいた評価値である。ここでは、環境データの一例として温度データを挙げて、評価値の算出方法を説明する。
（評価値の例３の算出方法の例）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける過去ｍ回の測定結果の温度データを線形近似し、線形近似に基づいて時刻ｔでの温度データ予測値ｄｔａを求める。測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値B(x,t)として、時刻ｔでの温度データ予測値ｄｔａが、閾値Ｔｈａ１以上である又は閾値Ｔｈａ２以下である場合に「B(x,t)＝１」とし、それ以外である場合に「B(x,t)＝０」とする。「Ｔｈａ１＞Ｔｈａ２」である。これにより、温度データ予測値ｄｔａが閾値Ｔｈａ１以上である又は閾値Ｔｈａ２以下である場合に、評価値B(x,t)は高優先に算出される。
（評価値の例４）
評価値の例４は、過去の測定時刻から経過した経過時間に基づく評価値である。
評価値の例４は、過去の測定時刻から経過した経過時間に基づく評価値である。
（評価値の例４の算出方法の例１）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値C(x,t)として、測定候補場所ｘでの前回の測定時刻から経過した経過時間ｔ１が閾値Ｔｈｔ以上である場合に「C(x,t)＝１」とし、それ以外である場合に「C(x,t)＝０」とする。これにより、経過時間ｔ１が閾値Ｔｈｔ以上である場合に、評価値C(x,t)は高優先に算出される。
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値C(x,t)として、測定候補場所ｘでの前回の測定時刻から経過した経過時間ｔ１が閾値Ｔｈｔ以上である場合に「C(x,t)＝１」とし、それ以外である場合に「C(x,t)＝０」とする。これにより、経過時間ｔ１が閾値Ｔｈｔ以上である場合に、評価値C(x,t)は高優先に算出される。
（評価値の例４の算出方法の例２）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値C(x,t)として、「C(x,t) ＝ Time(x,t)」とする。
「Time(x,t)」は、測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける前回の測定時刻から経過した経過時間ｔ１を、全ての測定候補場所での各経過時間を基に正規化した値である。これにより、経過時間ｔ１を正規化した値が大きいほど、評価値C(x,t)は高優先に算出される。
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値C(x,t)として、「C(x,t) ＝ Time(x,t)」とする。
「Time(x,t)」は、測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける前回の測定時刻から経過した経過時間ｔ１を、全ての測定候補場所での各経過時間を基に正規化した値である。これにより、経過時間ｔ１を正規化した値が大きいほど、評価値C(x,t)は高優先に算出される。
（評価値の例５）
評価値の例５は、測定場所選択部１２が先に選択した測定場所との間の距離に基づく評価値である。
評価値の例５は、測定場所選択部１２が先に選択した測定場所との間の距離に基づく評価値である。
（評価値の例５の算出方法の例１）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値D(x,t)として、測定候補場所ｘと測定場所選択部１２が先に選択した測定候補場所ｘａとの間の距離ｄｘａが閾値Ｔｈｄ以下である場合に「D(x,t)＝０」とし、それ以外である場合に「D(x,t)＝１」とする。これにより、距離ｄｘａが閾値Ｔｈｄ以下である場合に、評価値D(x,t)は高優先に算出される。
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値D(x,t)として、測定候補場所ｘと測定場所選択部１２が先に選択した測定候補場所ｘａとの間の距離ｄｘａが閾値Ｔｈｄ以下である場合に「D(x,t)＝０」とし、それ以外である場合に「D(x,t)＝１」とする。これにより、距離ｄｘａが閾値Ｔｈｄ以下である場合に、評価値D(x,t)は高優先に算出される。
（評価値の例５の算出方法の例２）
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値D(x,t)として、「D(x,t) = Sum(x,t)」とする。
「Sum(x,t)」は、測定候補場所ｘと測定場所選択部１２が先に選択した各測定候補場所ｘａとの間の各距離ｄｘａの総和Σｘを、全ての測定候補場所での各々の当該総和を基に正規化した値である。これにより、総和Σｘを正規化した値が大きいほど、評価値D(x,t)は高優先に算出される。
測定候補場所ｘでの時刻ｔにおける評価値D(x,t)として、「D(x,t) = Sum(x,t)」とする。
「Sum(x,t)」は、測定候補場所ｘと測定場所選択部１２が先に選択した各測定候補場所ｘａとの間の各距離ｄｘａの総和Σｘを、全ての測定候補場所での各々の当該総和を基に正規化した値である。これにより、総和Σｘを正規化した値が大きいほど、評価値D(x,t)は高優先に算出される。
測定候補場所の測定優先度は、上述した評価値の例１から例５のうち、いずれか一つを使用して算出されてもよく、又は、複数を使用して算出されてもよい。
［測定場所の選択方法］
本実施形態に係る測定場所の選択方法を説明する。
本実施形態に係る測定場所の選択方法を説明する。
（測定場所の選択方法の例１）
図４を参照して本実施形態に係る測定場所の選択方法の例１を説明する。図４は、本実施形態に係る測定場所の選択方法の例１の手順を示すフローチャートである。測定場所の選択方法の例１では、過去の測定結果に基づいて各測定候補場所の測定優先度を算出する。
図４を参照して本実施形態に係る測定場所の選択方法の例１を説明する。図４は、本実施形態に係る測定場所の選択方法の例１の手順を示すフローチャートである。測定場所の選択方法の例１では、過去の測定結果に基づいて各測定候補場所の測定優先度を算出する。
（ステップＳ１１） 測定場所選択部１２は、測定場所の個数Ｑを設定する。測定場所の個数Ｑは、予め一定の値がサーバ装置１０ａに設定されてもよく、又は、ロボット３０ａのバッテリ残容量又は運用可能残時間に基づいて算出されてもよい。測定場所の個数の算出方法は後述する。
（ステップＳ１２） 測定場所選択部１２は、過去の測定結果に基づいて各測定候補場所の測定優先度を算出する。この測定優先度の算出方法として、例えば、上述した（１）式において、上述した評価値の例１から例４のうち、いずれか一つを使用して算出してもよく、又は、複数を使用して算出してもよい。
（ステップＳ１３） 測定場所選択部１２は、測定優先度が高い順に測定候補場所を選択する。
（ステップＳ１４） 測定場所選択部１２は、選択した測定候補場所の個数（選択数）がＱに達したか否かを判断する。選択数がＱに達した場合には図４の処理を終了する。一方、選択数がＱに未達である場合にはステップＳ１３に戻り、さらに測定候補場所を選択する。これにより、測定優先度が高い順にＱ個の測定候補場所が測定場所として選択される。
（測定場所の選択方法の例２）
図５を参照して本実施形態に係る測定場所の選択方法の例２を説明する。図５は、本実施形態に係る測定場所の選択方法の例２の手順を示すフローチャートである。図５において図４の各ステップに対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。測定場所の選択方法の例２では、過去の測定結果と、測定候補場所と測定場所選択部１２が先に選択した測定場所との間の距離とに基づいて、各測定候補場所の測定優先度を算出する。
図５を参照して本実施形態に係る測定場所の選択方法の例２を説明する。図５は、本実施形態に係る測定場所の選択方法の例２の手順を示すフローチャートである。図５において図４の各ステップに対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。測定場所の選択方法の例２では、過去の測定結果と、測定候補場所と測定場所選択部１２が先に選択した測定場所との間の距離とに基づいて、各測定候補場所の測定優先度を算出する。
ステップＳ１１からステップＳ１４までは上述した図４の測定場所の選択方法の例１と同じである。但し、選択数がＱに未達である場合（ステップＳ１４、ＮＯ）にはステップＳ２１に進む。
（ステップＳ２１） 測定場所選択部１２は、過去の測定結果と、測定候補場所と測定場所選択部１２が先に選択した測定場所との間の距離とに基づいて、未選択の各測定候補場所の測定優先度を再度算出する。この測定優先度の算出方法として、例えば、上述した（１）式において、上述した評価値の例１から例５のうち、評価値の例５と、評価値の例１から例４のいずれか一つ又は複数とを使用して算出する。
ステップＳ２１の後にステップＳ１３に戻り、さらに測定候補場所を選択する。これにより、測定優先度が高い順にＱ個の測定候補場所が測定場所として選択される。
［測定場所の個数の算出方法］
本実施形態に係る測定場所の個数の算出方法を説明する。
本実施形態に係る測定場所の個数の算出方法を説明する。
（測定場所の個数の算出方法の例１）
測定場所の個数の算出方法の例１では、ロボット３０ａのバッテリ残容量に基づいて測定場所の個数Ｑを算出する。測定場所の個数の算出方法の例１では、算出式「Ｑ＝（ｂａｔ１−ｂａｔ２）÷ｂａｔ３」を使用する。
ｂａｔ１は、ロボット３０ａのバッテリ残容量である。ｂａｔ２は、測定終了後に走行開始場所までロボット３０ａが帰還する際に必要となるバッテリ容量である。ｂａｔ３は、走行経路内の１回の走行及び測定で消費されるバッテリ容量である。走行経路内の１回の走行及び測定とは、走行開始場所又はある一の測定場所から次測定場所までの走行及び当該次測定場所での測定のことをいう。ｂａｔ２及びｂａｔ３は、予めサーバ装置１０ａに設定される。
測定場所の個数の算出方法の例１では、ロボット３０ａのバッテリ残容量に基づいて測定場所の個数Ｑを算出する。測定場所の個数の算出方法の例１では、算出式「Ｑ＝（ｂａｔ１−ｂａｔ２）÷ｂａｔ３」を使用する。
ｂａｔ１は、ロボット３０ａのバッテリ残容量である。ｂａｔ２は、測定終了後に走行開始場所までロボット３０ａが帰還する際に必要となるバッテリ容量である。ｂａｔ３は、走行経路内の１回の走行及び測定で消費されるバッテリ容量である。走行経路内の１回の走行及び測定とは、走行開始場所又はある一の測定場所から次測定場所までの走行及び当該次測定場所での測定のことをいう。ｂａｔ２及びｂａｔ３は、予めサーバ装置１０ａに設定される。
測定場所の個数の算出方法の例１によれば、測定場所の個数Ｑは、測定終了後に走行開始場所までロボット３０ａが帰還できるように算出される。これにより、バッテリ切れのために、測定途中でロボット３０ａが停止したり、又は、測定終了後に走行開始場所までロボット３０ａが帰還できなかったりすることを防止できる。また、走行開始場所でロボット３０ａのバッテリを自動的に充電できるようにしておけば、無人での終日運用も可能になる。
（測定場所の個数の算出方法の例２）
測定場所の個数の算出方法の例２では、ロボット３０ａの運用可能残時間に基づいて測定場所の個数Ｑを算出する。測定場所の個数の算出方法の例２では、算出式「Ｑ＝（ｔｉ１−ｔｉ２）÷ｔｉ３」を使用する。
ｔｉ１は、ロボット３０ａの運用可能残時間である。ｔｉ２は、測定終了後に走行開始場所までロボット３０ａが帰還する際に要する時間である。ｔｉ３は、走行経路内の１回の走行及び測定に要する時間である。走行経路内の１回の走行及び測定とは、走行開始場所又はある一の測定場所から次測定場所までの走行及び当該次測定場所での測定のことをいう。ｔｉ２及びｔｉ３は、予めサーバ装置１０ａに設定される。
測定場所の個数の算出方法の例２では、ロボット３０ａの運用可能残時間に基づいて測定場所の個数Ｑを算出する。測定場所の個数の算出方法の例２では、算出式「Ｑ＝（ｔｉ１−ｔｉ２）÷ｔｉ３」を使用する。
ｔｉ１は、ロボット３０ａの運用可能残時間である。ｔｉ２は、測定終了後に走行開始場所までロボット３０ａが帰還する際に要する時間である。ｔｉ３は、走行経路内の１回の走行及び測定に要する時間である。走行経路内の１回の走行及び測定とは、走行開始場所又はある一の測定場所から次測定場所までの走行及び当該次測定場所での測定のことをいう。ｔｉ２及びｔｉ３は、予めサーバ装置１０ａに設定される。
測定場所の個数の算出方法の例２によれば、測定場所の個数Ｑは、測定終了後に走行開始場所までロボット３０ａが帰還できるように算出される。これにより、運用可能残時間切れのために、測定途中でロボット３０ａが停止したり、又は、測定終了後に走行開始場所までロボット３０ａが帰還できなかったりすることを防止できる。
［環境測定システムの他の構成例］
図６は、本実施形態に係る環境測定システムの他の構成例を示すブロック図である。図６において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図６に示される環境測定システム１ｂにおいては、走行経路算出部１３がロボット３０ｂに備わる。これ以外の構成は、図１に示される環境測定システム１ａと同様である。以下、環境測定システム１ｂにおいて環境測定システム１ａと異なる点を説明する。
図６は、本実施形態に係る環境測定システムの他の構成例を示すブロック図である。図６において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図６に示される環境測定システム１ｂにおいては、走行経路算出部１３がロボット３０ｂに備わる。これ以外の構成は、図１に示される環境測定システム１ａと同様である。以下、環境測定システム１ｂにおいて環境測定システム１ａと異なる点を説明する。
環境測定システム１ｂにおいて、サーバ装置１０ｂは、測定場所選択部１２が選択した測定場所を、サーバ通信部１１によりロボット３０ｂへ通知する。ロボット３０ｂのロボット通信部３１は、サーバ装置１０ｂから測定場所の通知を受信する。ロボット３０ｂの走行経路算出部１３は、サーバ装置１０ｂから通知された測定場所を経由してロボット３０ｂが走行する走行経路を算出する。走行経路算出部１３は、算出結果の走行経路を走行部３２へ通知する。走行部３２は、走行経路算出部１３から通知された走行経路でロボット３０ｂを走行させる。
上述したように本実施形態によれば、測定場所選択部は、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果に基づいて各測定候補場所の測定優先度を算出し、当該測定優先度に基づいて複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する。ロボットは、測定場所選択部が選択した測定場所を経由する走行経路を走行し、測定場所選択部が選択した測定場所で環境データを測定する。これにより、自走するロボットを使用して温度等の環境データを測定する際に、測定場所を削減すると共に測定対象区域の温度等の分布の測定精度の低下の抑制することができるという効果が得られる。
また、本実施形態によれば、測定場所を削減することによって測定にかかる時間を短縮して一定時間内に全測定場所の測定を終了させることができるようになる。これにより、各測定場所での測定時刻のずれを抑制して測定結果の有用性を高める効果が得られる。
［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係るロボットの構成例を示すブロック図である。図７において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。第２実施形態は、ロボット単体で測定場所の選択、走行経路の算出、走行、測定及び測定結果の記録を行う。このため、図７において、ロボット５０は、測定場所選択部１２と、走行経路算出部１３と、走行部３２と、測定部３３と、測定結果記録部１４とを備える。なお、ロボット５０は、外部のサーバ装置等と通信を行うために、さらにロボット通信部３１を備えてもよい。
図７は、第２実施形態に係るロボットの構成例を示すブロック図である。図７において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。第２実施形態は、ロボット単体で測定場所の選択、走行経路の算出、走行、測定及び測定結果の記録を行う。このため、図７において、ロボット５０は、測定場所選択部１２と、走行経路算出部１３と、走行部３２と、測定部３３と、測定結果記録部１４とを備える。なお、ロボット５０は、外部のサーバ装置等と通信を行うために、さらにロボット通信部３１を備えてもよい。
第２実施形態によれば、ロボット単体で環境データの測定を自動的に行うことができる。また、上述した第１実施形態と同様に、自走するロボットを使用して温度等の環境データを測定する際に、測定場所を削減すると共に測定対象区域の温度等の分布の測定精度の低下の抑制することができるという効果が得られる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
また、上述した各装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
１ａ，１ｂ…環境測定システム、１０ａ，１０ｂ…サーバ装置、１１…サーバ通信部、１２…測定場所選択部、１３…走行経路算出部、１４…測定結果記録部、３０ａ，３０ｂ，５０…ロボット、３１…ロボット通信部、３２…走行部、３３…測定部
Claims (13)
- 複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果に基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択部と、
前記測定場所選択部が選択した測定場所を経由する走行経路を走行し、前記測定場所選択部が選択した測定場所で環境データを測定するロボットと、
を備える環境測定システム。 - 前記測定優先度は、過去の測定結果の環境データ、過去の測定結果の環境データの統計値若しくは過去の測定結果の環境データに基づく環境データの予測値に基づいて算出される、
請求項１に記載の環境測定システム。 - 前記測定優先度は、過去の測定時刻から経過した経過時間に基づいて算出される、
請求項１又は２のいずれか１項に記載の環境測定システム。 - 前記測定優先度は、前記測定場所選択部が先に選択した測定場所との間の距離に基づいて算出される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の環境測定システム。 - 前記測定場所選択部は、前記ロボットのバッテリ残容量又は運用可能残時間に基づいて、測定場所の個数を算出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の環境測定システム。 - 複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果の環境データに基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択部を備え、
前記測定場所選択部が選択した測定場所を経由する走行経路を走行し、前記測定場所選択部が選択した測定場所で環境データを測定する、
ロボット。 - 前記測定優先度は、過去の測定結果の環境データ、過去の測定結果の環境データの統計値若しくは過去の測定結果の環境データに基づく環境データの予測値に基づいて算出される、
請求項６に記載のロボット。 - 前記測定優先度は、過去の測定時刻から経過した経過時間に基づいて算出される、
請求項６又は７のいずれか１項に記載のロボット。 - 前記測定優先度は、前記測定場所選択部が先に選択した測定場所との間の距離に基づいて算出される、
請求項６から８のいずれか１項に記載のロボット。 - 前記測定場所選択部は、前記ロボットのバッテリ残容量又は運用可能残時間に基づいて、測定場所を選択する個数を算出する、
請求項６から９のいずれか１項に記載のロボット。 - コンピュータに、
複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果の環境データに基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択ステップ、
を実行させるためのコンピュータプログラム。 - ロボットのコンピュータに、
複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果の環境データに基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択ステップと、
前記測定場所選択ステップが選択した測定場所を経由する走行経路を前記ロボットに走行させる走行制御ステップと、
前記測定場所選択ステップが選択した測定場所で前記ロボットに環境データを測定させる測定制御ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。 - 測定場所選択部が、複数の測定候補場所の夫々の過去の測定結果の環境データに基づいて各前記測定候補場所の測定優先度を算出し、前記測定優先度に基づいて前記複数の測定候補場所の中から測定場所を選択する測定場所選択ステップと、
ロボットが、前記測定場所選択部が選択した測定場所を経由する走行経路を走行する走行ステップと、
前記ロボットが、前記測定場所選択部が選択した測定場所で環境データを測定する測定ステップと、
を含む環境測定方法。
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| JP2018052341A (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | セコム株式会社 | 飛行ロボット制御システムおよび飛行ロボット |
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