JP2022178353A - センサ情報共有方法及びセンサ情報共有システム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットのセンサに故障が生じた場合や、障害物によりセンサ情報取得範囲が遮られる場合等においても、ロボットが自身の動作をロバストに決定する。【解決手段】複数のロボットによるセンサ情報共有方法であって、第一のロボットが備えるセンサで得られたセンサ情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、センサ情報管理サーバは受け取った第一のセンサ情報を共有メモリへ書き込み、第二のロボットがセンサ情報管理サーバへセンサ情報を要求し、センサ情報管理サーバは要求のあったセンサ情報を共有メモリから読み取って第二のロボットへ送付し、第二のロボットがセンサ情報管理サーバから受け取ったセンサ情報に基づいて動作を決定する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、センサ情報共有方法及びセンサ情報共有システムに関する。

単一のロボットによる自律移動では、タスク遂行に時間がかかる課題がある。

この課題の解決のためには、複数のロボットの連携が有効である。

例えば、特許文献１には、モバイル清掃ロボットを含むシステムであって、モバイル清掃ロボットは、環境の永続マップを記憶するためのローカルストレージデバイスを有し、永続マップ等によって提供された感知データを使用して環境内でナビゲートされ、かつ、永続マップを第２のモバイル清掃ロボットと共有し、第２のモバイル清掃ロボットと協調して清掃タスクを実行することが開示されている。また、特許文献１には、モバイル清掃ロボットにおいて更新されたマップをリモートストレージデバイスにアップロードすること、第２のモバイル清掃ロボットは、更新されたマップをリモートストレージデバイスからダウンロードすること等も開示されている。

特開２０１９－１２１３６５号公報

特許文献１には、センサの故障や、一台のロボットがセンサから地図情報を得られなかった場合の冗長機能、行動決定等について記載されていない。

本発明の目的は、ロボットのセンサに故障が生じた場合や、障害物によりセンサ情報取得範囲が遮られる場合等においても、ロボットが自身の動作をロバストに決定することにある。

本発明は、複数のロボットによるセンサ情報共有方法であって、第一のロボットが備えるセンサで得られたセンサ情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、センサ情報管理サーバは受け取った第一のセンサ情報を共有メモリへ書き込み、第二のロボットがセンサ情報管理サーバへセンサ情報を要求し、センサ情報管理サーバは要求のあったセンサ情報を共有メモリから読み取って第二のロボットへ送付し、第二のロボットがセンサ情報管理サーバから受け取ったセンサ情報に基づいて動作を決定する。

本発明によれば、ロボットのセンサに故障が生じた場合や、障害物によりセンサ情報取得範囲が遮られる場合等においても、ロボットが自身の動作をロバストに決定することができる。

実施例１のセンサ情報共有システムの構成を示すブロック図である。 図１Ａのセンサ情報管理サーバの詳細を示すブロック図である。 地図情報を記録する工程の例を示すフローチャートである。 地図情報を読み出す工程の例を示すフローチャートである。 地図情報を記録する工程の例を示すフローチャートである。 地図情報を読み出す工程の例を示すフローチャートである。 図１Ｂの共有メモリ５の詳細を示す構成図である。 ロボットが自身のセンサで地図情報を取得できない場合におけるセンサ情報管理サーバの処理の例を示すフローチャートである。 当該ロボットに最も近い場所に位置するロボットが当該ロボットを探索する例を示す模式図である。 単体のロボットが地図情報を取得することによって自己位置を推定する例を示す模式図である。 他のロボットが地図情報を取得することによって当該ロボットの位置を推定する例を示す模式図である。 固定センサが地図情報を取得することによって当該ロボットの位置を推定する例を示す模式図である。 実施例２に係る原子炉の内部を移動するロボットを示す模式図である。 ロボットのセンサが故障した場合に他のロボットにより探索する例を示す模式図である。 ロボットのセンサが故障した場合に固定カメラ等により探索する例を示す模式図である。

本開示は、一台又は二台以上のロボットと、センサ情報管理サーバと、が連携してセンサ情報を共有する技術に関し、ロボットの動作の決定に際し、状況により柔軟にロボットの動作を変更する技術に関する。

本開示の実施形態に係るセンサ情報共有方法及びセンサ情報共有システムについて、以下にまとめて説明する。

センサ情報共有システムは、複数のロボットによるものであって、自らが備えるセンサで得られたセンサ情報を送付する第一のロボットと、センサ情報の送信を要求し、受取ったセンサ情報に基づいて動作を決定する第二のロボットと、第一のロボットから受け取った第一のセンサ情報を共有メモリへ書き込み、第二のロボットから受け取ったセンサ情報の送信要求に基づいて要求のあったセンサ情報を共有メモリから読み取って第二のロボットへ送付するセンサ情報管理サーバを備える。

第二のロボットが備えるセンサで得られた地図情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、 センサ情報管理サーバは受け取った第二の地図情報を共有メモリへ書き込み、センサ情報管理サーバは複数のロボットから送付された地図情報とその送信元ロボットを対応付けて記憶し、第二のロボットから地図情報の送信要求を受け付けたとき、送信要求を受け付けた地図情報のうち第二のロボットを除く他のロボットから送付された地図情報を第二のロボットへ送付する。

第二のロボットが備えるセンサで得られた地図情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、センサ情報管理サーバは受け取った第二の地図情報を共有メモリへ書き込み、センサ情報管理サーバは第一のロボットから送付された地図情報と第二のロボットから送付された地図情報を合成し、同じエリアの地図情報を作成する。

第一のロボットのセンサと第二のロボットのセンサは異なる種類のセンサである。

第二のロボットが備えるセンサで得られたセンサ情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、センサ情報管理サーバは受け取ったセンサ情報が共有メモリに格納されたセンサ情報より精度の高いセンサ情報であれば共有メモリへ書き込み、受け取った第二のセンサ情報が共有メモリに格納されたセンサ情報より精度の低いセンサ情報であれば共有メモリへ書き込まない。

共有メモリは複数の合成したセンサ情報を格納し、第二のロボットが備えるセンサで得られたセンサ情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、センサ情報管理サーバは受け取ったセンサ情報に対応する合成したセンサ情報へ受け取った第二のセンサ情報を書き込む。

第二のロボットが備えるセンサで得られたセンサ情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、センサ情報管理サーバは受け取ったセンサ情報が共有メモリに格納されたセンサ情報より新しいセンサ情報であれば共有メモリへ書き込み、受け取った第二のセンサ情報が共有メモリに格納されたセンサ情報より古いセンサ情報であれば共有メモリへ書き込まない。

なお、本開示の実施形態に係るセンサ情報共有方法及びセンサ情報共有システムについては、以下のように言い換えることもできる。

センサ情報共有方法は、一台又は二台以上のロボットと、センサ情報管理サーバと、が連携するものであって、ロボットは、自身に設置されたセンサを有し、一台のロボットのセンサで所定のセンサ情報が得られない場合、又は一台のロボットのセンサ情報がセンサ情報管理サーバ及び他のロボットのいずれにも受信されない場合には、センサ情報管理サーバの命令管理部が、他のロボットのセンサ又は所定の位置に設置されているロボット外センサを用いて一台のロボットの探索をし、探索により一台のロボットが検出された場合には、他のロボット、ロボット外センサ又はセンサ情報管理サーバから一台のロボットにセンサ情報を送信し、一台のロボットは、受信したセンサ情報に基づいて自身の動作を決定する。

ここで、ロボット外センサとは、例えば、ビル内に設置されたセンサや監視カメラ等、ロボットに設置されたセンサ以外のセンサをいう。

センサ情報は、一台のロボットの要求に応じて、そのロボットに送信されるものであってもよい。

センサ情報は、他のロボット、一台のロボット及び他のロボット以外の別のロボット、ロボット外センサ並びにセンサ情報管理サーバからなる群から選択されるセンサ情報源により得られたものであって、センサ情報源以外の他のロボット、ロボット外センサ又はセンサ情報管理サーバを介して一台のロボットに送信されたものであることが望ましい。ここで、一台のロボットを「第一のロボット」、他のロボットを「第二のロボット」、他のロボット以外の別のロボットを「第三のロボット」と呼んでもよい。

ロボット及びロボット外センサのうちのいずれかの送信元は、所定のセンサ情報をセンサ情報管理サーバに送信し、センサ情報管理サーバは、受信した当該センサ情報に送信元を対応付けてセンサ情報管理サーバの共有メモリに記録する。

一台のロボットにより受信されるセンサ情報は、共有メモリに記録されているセンサ情報を用いて合成した合成センサ情報を含む。

センサ情報管理サーバは、受信したセンサ情報の精度を判定し、共有メモリに記録されている同種のセンサ情報に比べて精度が高い場合には、共有メモリに記録する。

ここで、精度とは、センサ情報が地図情報の場合を例として説明すると、そのセンサを用いて位置推定を行った場合の位置精度を意味する。センサによる位置推定精度は、使用するセンサの機能に依存する。通常用いられるカメラによる位置推定に比べ、３ＤＬｉＤＡＲによる位置推定の方が高精度である。一方で、３ＤＬｉＤＡＲで遠い距離のランドマークをもとに位置推定をした場合と、カメラで近いランドマークをもとに位置推定した場合とでは、カメラの方が高精度に位置推定ができる場合もある。位置推定精度がどの程度かは、マッチングを行う際にスコア値によって評価することができる。

まとめると、カメラは比較的遠くにあるランドマークを広い範囲で概略的に捉えるのに対し、３ＤＬｉＤＡＲは近くにあるランドマークを狭い範囲で比較的高い解像度で捉える。これらのセンサの特性を十分に発揮させるように、それぞれのロボットに適切なセンサを設置することが望ましい。また、施設内に設置するセンサについても、適切な特性を有するものを選択する。

なお、センサによっては測定レンジに限界があるため、一台のロボットのセンサでは十分なデータとならない場合がある。このような場合に、他のロボットがデータを補うことにより、位置推定の精度を向上することができる。

センサ情報管理サーバは、受信したセンサ情報が得られた時期を判定し、共有メモリに記録されている同種のセンサ情報に比べて時期が早い場合には、共有メモリに記録する。

センサ情報の精度及びセンサ情報が得られた時期等は、共有メモリに記録する場合における重み付けの例である。

センサ情報共有システムは、一台又は二台以上のロボットと、センサ情報管理サーバと、を含み、これらが連携するものであって、ロボットは、自身に設置されたセンサを有し、一台のロボットのセンサで所定のセンサ情報が得られない場合、又は一台のロボットのセンサ情報がセンサ情報管理サーバ及び他のロボットのいずれにも受信されない場合には、センサ情報管理サーバの命令管理部が、他のロボットのセンサ又は所定の位置に設置されているロボット外センサを用いて一台のロボットの探索をし、探索により一台のロボットが検出された場合には、他のロボット、ロボット外センサ又はセンサ情報管理サーバから一台のロボットにセンサ情報を送信し、一台のロボットは、受信したセンサ情報に基づいて自身の動作を決定する。

以下、図面を用いて実施例を説明する。

本実施例のセンサ情報共有システムは、一台のロボットが取得した地図情報等を、センサ情報管理サーバを経由して複数台のロボットに共有することにより、地図情報等が得られなかったロボットが、他のロボットが取得した地図情報等を受信し、当該ロボットが自身の位置を推定することを可能とする。本実施例は、２台の移動ロボットが互いに地図情報を共有する場合である。

以下、詳細について説明する。

図１Ａは、本実施例のセンサ情報共有システムの構成を示すブロック図である。

本図においては、センサ情報管理サーバ１と、センサ情報共有システムは、第一のロボット１００と、第二のロボット２００と、を含む。

センサ情報管理サーバ１は、情報処理装置７を含む。情報処理装置７は、中央処理装置２（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、地図情報表示部３と、メモリ４と、共有メモリ５と、情報送受信部６と、を含む。

第一のロボット１００は、地図情報を取得するセンサ１０１を有し、情報処理装置１０８を内蔵している。情報処理装置１０８は、中央処理装置１０２（ＣＰＵ）と、情報送受信部１０３と、センサ１０１により取得した地図情報を処理するセンサ処理部１０４と、センサ情報、共有情報等によって自己位置を演算する自己位置演算部１０５と、ロボットに組み込まれた車輪エンコーダなどの情報に基づき自己位置を取得する位置情報取得部１０６と、ロボットの走行を制御する走行制御部１０７と、を含む。中央処理装置１０２は、情報送受信部１０３、センサ処理部１０４、自己位置演算部１０５、位置情報取得部１０６及び走行制御部１０７を制御するプログラムを実行する。

第二のロボット２００も、第一のロボット１００と同様の構成を有し、センサ２０１を有し、情報処理装置２０８を内蔵している。情報処理装置２０８は、中央処理装置２０２（ＣＰＵ）と、情報送受信部２０３と、センサ２０１により取得した地図情報を処理するセンサ処理部２０４と、自己位置演算部２０５と、位置情報取得部２０６と、走行制御部２０７と、を含む。

第一のロボット１００の情報送受信部１０３及び第二のロボット２００の情報送受信部２０３は、ネットワーク８を介して接続されるようになっている。これにより、第一のロボット１００及び第二のロボット２００は、センサ情報管理サーバ１と地図情報を交換することができる。

図１Ｂは、図１Ａのセンサ情報管理サーバの詳細を示すブロック図の例である。

図１Ｂに示すように、メモリ４は、書き込み処理部４１と、読み出し処理部４２と、地図情報合成処理部４３と、命令管理部４４と、を有する。共有メモリ５は、地図情報５０と、センサ管理情報５５と、を有する。

図１Ａに示す中央処理装置２は、書き込み処理部４１、読み出し処理部４２、地図情報合成処理部４３及び命令管理部４４を制御するプログラムを実行する。ネットワーク８とセンサ情報管理サーバ１の情報送受信部６がやり取りする地図情報は、情報送受信部６により判別され、必要に応じて共有メモリ５に書き込まれる。また、共有メモリ５の地図情報は、必要に応じて、ネットワーク８を介して第一のロボット１００又は第二のロボット２００に送信される。

なお、ネットワーク８には、第一のロボット１００及び第二のロボット２００以外のロボット（他のロボット）が接続されていてもよい。また、地図情報に関する通信は、ネットワーク８に接続されたロボット同士が直接行ってもよい。

第一のロボット１００のセンサ１０１と第二のロボット２００のセンサ２０１とは、種類が異なっていてもよい。例えば、ＬｉＤＡＲ、ＲＧＢ－Ｄカメラ、単眼カメラ、ステレオカメラ、全天球カメラ、赤外線カメラ等から選択したものを用いてもよく、これらを２種類以上組み合わせて１つのセンサとして用いてもよい。

なお、本実施例においては、第一のロボット１００と第二のロボット２００とが同じ構成を有するものとしているが、これに限定されるものではなく、第一のロボット１００と第二のロボット２００とが異なる構成を有していてもよい。例えば、第一のロボット１００がクローラ付き走行ロボットであり、第二のロボット２００が人型サービスロボットであってもよく、これらロボット同士の通信においても成り立つ。

センサ情報管理サーバ１については、その機能を実現するための物理的なサーバ（ロボットとは別に配置されているもの）を設置してもよいし、それぞれのロボットの内部に自律分散的に配置されていてもよい。

共有される地図情報は、センサ情報管理サーバ１の地図情報表示部３によって、ユーザが見ることができるようになっている。

地図情報の共有の一例を以下に説明する。

図２は、地図情報を記録する工程の例を示すフローチャートである。

本図に示すように、まず、第一のロボット１００が、第一のロボット１００のセンサ１０１により地図情報が取得できるかを判定する（工程Ｓ２００）。

地図情報が取得できれば工程Ｓ２０１に進み、第一のロボット１００の情報送受信部１０３からセンサ情報管理サーバ１の情報送受信部６にネットワーク８を経由して地図情報を送信する（工程Ｓ２０２）。

センサ情報管理サーバ１は、書き込み処理部４１の判定により、第一のロボット１００から取得した地図情報を共有メモリ５に書き込む（工程Ｓ２０３）。

一方、地図情報が取得できなければ工程Ｓ２０４に進み、第一のロボット１００のセンサ１０１により地図情報が取得できない時間が一定時間以上継続するかを判定する。一定時間以上継続していると判定した場合は、第一のロボット１００が、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６に位置ロストしたことを通知する（工程Ｓ２０５）。

図３は、地図情報を読み出す工程の例を示すフローチャートである。

本図に示すように、第二のロボット２００の情報送受信部２０３が、第一のロボット１００の地図情報をセンサ情報管理サーバ１の情報送受信部６に要求する（工程Ｓ３００）。これに対応して、センサ情報管理サーバ１の読み出し処理部４２が、共有メモリ５から該当する地図情報を読み取る（工程Ｓ３０１）。該当する地図情報があるかを判定し（工程Ｓ３０２）、該当する地図情報があればセンサ情報管理サーバ１の情報送受信部６が第二のロボット２００の情報送受信部２０３に地図情報を送信する（工程Ｓ３０３）。

第二のロボット２００は、情報送受信部２０３から受け取った地図情報に基づいて動作を決定する（工程Ｓ３０４）。決定される動作の例としては、受信した地図情報により走行経路を変更することなどが考えられる。

一方、工程Ｓ３０２において該当する地図情報が無い場合は、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６から第二のロボット２００の情報送受信部２０３に該当する地図情報が無い事を通知する（工程Ｓ３０５）。

図４は、地図情報を記録する工程の例を示すフローチャートである。

本図に示すように、第二のロボット２００が、第二のロボット２００のセンサ２０１により地図情報が取得できるかを判定する（工程Ｓ４００）。地図情報が取得できれば工程Ｓ４０１に進み、第二のロボット２００の情報送受信部２０３がセンサ情報管理サーバ１の情報送受信部６に送信する（工程Ｓ４０２）。

センサ情報管理サーバ１は、書き込み処理部４１の判定により、第一のロボット１００により取得した地図情報を共有メモリ５に書き込む（工程Ｓ４０３）。

一方、工程Ｓ４００において地図情報が取得できない場合は、第二のロボット２００のセンサ２０１により地図情報が取得できない時間（継続時間）が一定時間を超えるかを判定する（工程Ｓ４０４）。第二のロボット２００の情報送受信部２０３が、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６に位置ロストしたことを通知する（工程Ｓ４０５）。

図５は、地図情報を読み出す工程の例を示すフローチャートである。

本図に示すように、第二のロボット２００の情報送受信部２０３がセンサ情報管理サーバ１の情報送受信部６に対して地図情報を要求する（工程Ｓ５００）。センサ情報管理サーバ１の読み出し処理部４２の判定により、第二のロボット２００を除いた他のロボットから得た地図情報を共有メモリ５から読み取りを要求する（工程Ｓ５０１）。該当する地図情報があるかを判定する（工程Ｓ５０２）。該当する地図情報がある場合は、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６が、第二のロボット２００の情報送受信部２０３に送信する（工程Ｓ５０３）。第二のロボット２００の走行制御部２０７は、受け取った地図情報に基づいて動作を決定する（工程Ｓ５０４）。決定される動作の例としては、受信した地図情報により走行経路を変更することなどが考えられる。

一方、該当する地図情報が無い場合は、センサ情報管理サーバの１の情報送受信部６が、第二のロボット２００の情報送受信部２０３に、該当する地図情報が無い事を通知する（工程Ｓ５０５）。

図６は、図１Ｂの共有メモリ５の詳細を示す構成図である。

センサ情報管理サーバ１の共有メモリ５には、第一のロボット１００による地図情報５１、第二のロボット２００による地図情報５２、及び第Ｎのロボットによる地図情報５３が記録されている。また、共有メモリ５には、これらの地図情報５１、５２、５３を用いて合成した地図情報５４（合成地図情報）が記録されている。地図情報５１、５２、５３はそれぞれ、送信元の第一のロボット１００、第二のロボット２００及び第Ｎのロボットのそれぞれに対応付けられた形式で保存されている。さらに、共有メモリ５には、センサ管理情報５５も記録されている。

合成地図情報の作成及び利用は、次のような工程で行われる。

例えば、図１Ａに示す第二のロボット２００のセンサ処理部２０４が第二のロボット２００のセンサ２０１で地図情報を取得し、情報送受信部２０３が、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６に送信する。

図１Ｂに示すメモリ４の書き込み処理部４１が、送信された地図情報を共有メモリ５に書き込む。

第一のロボット１００の情報送受信部１０３が、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６に地図情報を要求した場合には、センサ情報管理サーバ１の地図情報合成処理部４３が、第一のロボット１００に必要な地図情報が入ったエリアの複数の地図情報を合成する。そして、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６が、第一のロボット１００の情報送受信部１０３に送信する。

これにより、第一のロボット１００のセンサ１０１によって第一のロボット１００の地図情報が得られなかった場合でも、他のロボットにより取得した地図情報をセンサ情報管理サーバ１の地図情報合成処理部４３の処理により合成して、第一のロボット１００に送信することができ、第一のロボット１００の自己位置演算部１０５が処理することにより、第一のロボット１００が自己の位置を検知することができる。

なお、地図情報の要素としては、地図情報の取得時刻、使用センサの種別、環境形状地図情報及びそのロボットが有する形状地図のエリア、周囲の障害物との相対位置に関する情報、検出した他のロボットの相対位置、姿勢情報、他のロボットの相対位置の誤差楕円の情報、ロボットが有する環境センサ情報などである。

これらの情報は、共有メモリ５においては、情報を取得したロボット（送信元ロボット）と対応付けて保存されている。これらの情報のうち、エリアが近いロボット同士の情報について、共有メモリ５のセンサ管理情報５５を用いて合成し、合成した地図情報５４（図６）を作成する。

なお、ロボットに設置する環境センサは、位置推定のためのセンサではなく、例えば、温度センサ、放射線線量計、ガスセンサ、赤外線検出器、気圧計、湿度計などでもよい。

合成した地図情報５４は、地図情報を扱う場合に使用する情報の例であり、その他のセンサ情報を扱う場合は、合成したセンサ情報（合成センサ情報）と呼ぶことができる。いずれの場合も、情報の精度に基づいて、複数の合成地図情報又は合成センサ情報を作成してもよい。以後の説明では、センサ情報は、地図情報を含むものとして説明する。

また、温度センサ、放射線センサなどセンサ種別毎に合成したセンサ情報を作成することにより、ロボットが必要なセンサ情報、必要な精度の情報等を共有することが可能となる。

さらに、合成したセンサ情報を更新するときは、受け取ったセンサ情報が新しければ合成したセンサ情報を更新するようにしてもよい。この場合、合成したセンサ情報の受け取ったセンサ情報に対応する部分が前回更新された時刻から予め定められた時間が経過しているかどうかを基に更新すれば、無駄な更新処理を避けることができる。言い換えると、 センサ情報管理サーバは、受信したセンサ情報が得られた時期を判定し、共有メモリに記録されている同種のセンサ情報に比べて時期が早い場合には、共有メモリに記録する。

各々のロボットから得たセンサ情報が重複していた場合は、最も近い時刻に得られた情報を用いて、合成したセンサ情報を作成することが望ましい。これにより、センサ情報を参照するロボットが、現在時刻に近い判定、すなわちリアルタイムな判定をすることが可能となる。

また、ロボットのセンサの精度が異なる場合で、センサ情報が重複した場合は、精度の高いセンサを備えるロボットからの情報を優先して保持することにより、センサ情報を参照するロボットがより精度の高い判定を行うことができる。言い換えると、センサ情報管理サーバは、受信したセンサ情報の精度を判定し、共有メモリに記録されている同種のセンサ情報に比べて精度が高い場合には、共有メモリに記録する。

例えば、第一のロボット１００のセンサ１０１と第二のロボット２００のセンサ２０１とは、異なる種類のセンサを用いることができ、例えば、第一のロボット１００には安価な単眼カメラのみを設置し、第二のロボット２００には高価な３ＤＬｉＤＡＲなどの高精度センサを設置してもよい。この場合、第二のロボット２００のセンサ２０１が得た地図情報を共有し、第一のロボット１００のセンサ１０１が第二のロボット２００をカメラで捉えることができる。これにより、第一のロボット１００が第二のロボット２００との相対位置を算出することができ、第二のロボット２００の地図情報と合成することにより、第一のロボット１００の地図情報を作成することができる。これによって、第一のロボット１００が動作を決定する。

このような使い方をすることで、ロボット群全体のコストを下げることが可能である。

図７は、ロボットが自身のセンサで地図情報を取得できない場合におけるセンサ情報管理サーバの処理の例を示すフローチャートである。

本図においては、第Ｎのロボットのセンサにより第Ｎのロボットの地図情報が得られなかった場合を示している。この場合においては、センサ情報管理サーバ１の命令管理部４４が処理を行う。

第Ｎのロボットのセンサにより地図情報が得られず、ロストの通知（図２の工程Ｓ２０５）が発生した場合、当該ロボットを除く他のロボットのセンサから得た地図情報を合成して、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６が、第Ｎのロボットの情報送受信部に送信する（工程Ｓ７００）。これにより、第Ｎのロボットも、他のロボットと情報を共有することができる。

この共有した地図情報を用いて、第Ｎのロボットの自己位置演算部が自己位置を特定できるかを判定する（工程Ｓ７０１）。共有した地図情報だけでは、自己位置を特定できない場合は、当該ロボットを除く他のロボットの中で最も第Ｎのロボットに近い場所に位置するロボットが、第Ｎのロボットを探索する（工程Ｓ７０２）。探索により検出に成功した場合（工程Ｓ７０３）、処理を終了する。

工程Ｓ７０３において検出に成功しない場合は、工程Ｓ７０２に戻り、探索を繰り返す。

一方、工程Ｓ７０１において自己位置を特定できた場合は、処理を終了する。

なお、探索の対象となるロボットには、あらかじめマーカを付設しておき、このマーカを検出する方法や、ロボットの形状から検出する方法が考えられる。いずれの方法も、センシング可能な領域に、探索の対象となるロボットが存在していることが前提となる。

図８は、図７に示す処理に従って、当該ロボットを除く他のロボットの中で当該ロボットに最も近い場所に位置するロボットが、当該ロボットを探索する場合を示したものである。

図８においては、センサ１０１を有する第一のロボット１００と、センサ２０１を有する第二のロボット２００と、センサ３０１を有する第三のロボット３００と、が連携して互いに探索し、検出するように構成されている。この構成は、図中の破線で示す相互連携８０３である。

本図においては、第一のロボット１００が位置ロスト８００をしている。そして、第一のロボット１００を、最も近傍に位置する第三のロボット３００のセンサ３０１によって検出している。言い換えると、第三のロボット３００は、第一のロボット１００の相対位置８０１を検出している。

図７では、各々のロボットが保持するセンサから得られた地図情報を一度センサ情報管理サーバへ送信し、センサ情報管理サーバで受け取った地図情報を合成した地図情報を、地図情報を必要とするロボットからの要求に基づいて地図情報をそのロボットに送信する場合を示したが、図８のようにリアルタイムで必要な地図情報については、最も近くに位置するロボットから必要な地図情報を直接受け取ってもよい。

つぎに、地図情報共有が有効な例について説明する。

図９Ａは、単体のロボットが地図情報を取得することによって自己位置を推定する例を示したものである。

本図においては、第一のロボット１００のセンサ１０１によるセンサ情報取得範囲１１０ａにランドマーク９１０が入るため、ランドマーク９１０を検出し、自己位置を推定する。

図９Ｂは、他のロボットが地図情報を取得することによって当該ロボットの位置を推定する例を示したものである。

本図においては、ビル内を移動する複数のサービスロボットの一つである第一のロボット１００が、検出すべきランドマーク９１０とセンサ１０１との間に人９２０が立っている場合を示している。ビル内においては、多くの人が集まっている場合があり、サービスロボットが人に囲まれる場合が多いことが想定される。このような場合以外にも、第一のロボット１００が移動中に、第一のロボット１００とランドマーク９１０との間にビルのロビーなどに設けられた柱などの障害物が入る場合がある。この場合、センサ１０１によるセンサ情報取得範囲１１０ｂに障害物が入るため、第一のロボット１００は自己位置の検出ができなくなる。すなわち、自己ロストである。

このような場合においては、近くに存在する第二のロボット２００のセンサ２０１によって、第一のロボット１００が存在するエリアの地図情報を取得する。

本図においては、第二のロボット２００のセンサ２０１によるセンサ情報取得範囲２１０に第一のロボット１００が入るため、第一のロボット１００は、第二のロボット２００により検出される。

第二のロボット２００の情報送受信部２０３（図１Ａ）が、検出された第一のロボット１００の地図情報を、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６を経由して第一のロボット１００の情報送受信部１０３に送信することで、第一のロボット１００の位置ロストを解消できる。

図９Ｃは、固定センサが地図情報を取得することによって当該ロボットの位置を推定する例を示す模式図である。

本図においては、図９Ｂと同様に第一のロボット１００とランドマーク９１０との間に人９２０が立っているため、センサ１０１によるセンサ情報取得範囲１１０ｃに障害物が入り、第一のロボット１００による自己位置の検出ができない場合である。

この場合、第二のロボット２００の代わりに、ビル内に設置された監視カメラ４０１を用いて、第一のロボット１００の位置を検出している。監視カメラ４０１によるセンサ情報取得範囲４１０に第一のロボット１００が入るため、第一のロボット１００は、監視カメラ４０１により検出される。監視カメラ４０１は、首振り式のものでもよく、所定の範囲を移動可能なものでもよい。

なお、第一のロボット１００及び第二のロボット２００は、人型サービスロボットでもよいし、掃除ロボット、警備ロボット、荷物運搬ロボット、レスキューロボット、極限環境ロボット等でもよい。

本実施例において、第一のロボット１００の自己位置演算部１０５が位置ロスト８００をした場合に、第二のロボット２００のセンサ２０１による共有情報だけでは、第一のロボット１００の自己位置演算部１０５が位置ロストを解消できない場合（図７の工程Ｓ７０１）、センサ情報管理サーバ１の命令管理部４４の指示により、第一のロボット１００の最も近傍にいる他のロボット、例えば第三のロボット３００に対して、第一のロボット１００を探索させる命令を出す（工程Ｓ７０２）。

探索を行う第三のロボット３００は、例えば確率を用いて推定した第一のロボット１００が存在しうる領域に対して周囲を見渡しながら接近し、第一のロボット１００との相対位置８０１を検出するなどして、第一のロボット１００の地図情報を取得する。

ネットワーク８を介して共有された地図情報によって第一のロボット１００の自己位置演算部１０５が位置ロストから復旧した場合、探索を終了し、各ロボット等は、通常の動作に戻る。

また、センサ情報管理サーバ１の命令管理部４４は、第一のロボット１００のセンサ１０１及び第二のロボット２００のセンサ２０１が取得する地図情報を用いて、位置誤差楕円が拡大したロボットを検出し、一定時間、誤差が改善しない場合は、上記ロスト復旧の手順を実行する。

第一のロボット１００の情報送受信部１０３が要求した地図情報が、センサ情報管理サーバ１の共有メモリ５に無かった場合は、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６は、共有メモリ５に該当する地図情報が無いことを第一のロボット１００の情報送受信部１０３へ通知する。そして、第一のロボット１００の走行制御部１０７は、地図情報が無い場合における定められた動作を第一のロボット１００に実行させる。

センサ情報管理サーバ１に設けられた共有メモリ５は、記憶媒体であり、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）又はフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）であってもよい。

本実施例においては、ロボットのセンサが故障したことによってロボットの地図情報が長時間又は恒久的に得られなくなった場合について説明する。

極限環境を移動する原子炉の廃炉作業ロボットなどにおいては、放射線等でセンサが破損することがある。

図１０Ａは、原子炉の内部を移動するロボットを示す模式図である。

本図においては、第一のロボット１００は、そのセンサ１０１によって地図情報を取得する。第一のロボット１００のセンサ１０１によるセンサ情報取得範囲１１１にランドマーク９１０が入るため、第一のロボット１００のセンサ処理部１０４がランドマーク９１０を検出し、第一のロボット１００の自己位置演算部１０５によって自己位置を推定することができる。

図１０Ｂは、ロボットのセンサが故障した場合に他のロボットにより探索する例を示す模式図である。

本図に示すように、放射線等の影響で、第一のロボット１００のセンサ１０１が破損した場合、第一のロボット１００は、恒久的に自身のセンサ１０１で地図情報を得ることはできなくなる。この場合、第二のロボット２００のセンサ２０１が第一のロボット１００を相対的に検出する。第二のロボット２００のセンサ２０１によるセンサ情報取得範囲２１１には、第一のロボット１００が入っている。

そして、第二のロボット２００の情報送受信部２０３が、第一のロボット１００に必要な地図情報を、センサ情報管理サーバ１の情報送受信部６を経由して、第一のロボット１００の情報送受信部１０３に送信する。これにより、第一のロボット１００は、センサ１０１が破損した状態でも作業を続けることやセンサが破損したロボットを回収することができる。

この場合、第二のロボット２００の走行制御部２０７は、第一のロボット１００が検出可能なセンサ情報取得範囲２１１に存在するように走行制御を行う。

地図情報のうち、位置情報に関しては、第一のロボット１００は、第一のロボット１００の位置情報取得部１０６によって、第一のロボット１００に設けた車輪エンコーダや慣性センサ等から位置情報を取得し、自己位置を推定できるが、時間の経過とともに、誤差が蓄積する。そのため、第二のロボット２００は、第一のロボット１００の位置誤差が走行に必要な位置精度を満たさなくなる値にまで蓄積する前に、第二のロボット２００のセンサ２０１によって第一のロボット１００のエリアの地図情報を取得することが望ましい。

図１０Ｃは、ロボットのセンサが故障した場合に固定カメラ等により探索する例を示す模式図である。

本図においては、図１０Ｂの第二のロボット２００の代わりに、三脚に取り付けた監視カメラ４０１を用いて第一のロボット１００を検出する。監視カメラ４０１によるセンサ情報取得範囲４１１には、第一のロボット１００が入っている。

なお、監視カメラ４０１は、その設置位置が既知であればよく、三脚に取り付けたものの代わりに、固定のセンサなどを用いてもよい。

１：センサ情報管理サーバ、２、１０２、２０２：中央処理装置、３：地図情報表示部、４：メモリ、５：共有メモリ、６：情報送受信部、７、１０８、２０８：情報処理装置、８：ネットワーク、４１：書き込み処理部、４２：読み出し処理部、４３：地図情報合成処理部、４４：命令管理部、１００：第一のロボット、１０１、２０１：センサ、１０３：情報送受信部、１０４、２０４：センサ処理部、１０５：自己位置演算部、１０６：位置情報取得部、１０７：走行制御部、２００：第二のロボット、２０３：情報送受信部、２０５：自己位置演算部、２０６：位置情報取得部、２０７：走行制御部。

Claims (9)

1. 複数のロボットによるセンサ情報共有方法であって、
   第一のロボットが備えるセンサで得られたセンサ情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、
   センサ情報管理サーバは受け取った第一のセンサ情報を共有メモリへ書き込み、第二のロボットがセンサ情報管理サーバへセンサ情報を要求し、
   センサ情報管理サーバは要求のあったセンサ情報を共有メモリから読み取って第二のロボットへ送付し、
   第二のロボットがセンサ情報管理サーバから受け取ったセンサ情報に基づいて動作を決定するセンサ情報共有方法。
2. 前記センサ情報は地図情報である請求項１に記載のセンサ情報共有方法。
3. 第二のロボットが備えるセンサで得られた地図情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、
   センサ情報管理サーバは受け取った第二の地図情報を共有メモリへ書き込み、
   前記センサ情報管理サーバは前記複数のロボットから送付された地図情報とその送信元ロボットを対応付けて記憶し、
   第二のロボットから地図情報の送信要求を受け付けたとき、送信要求を受け付けた地図情報のうち第二のロボットを除く他のロボットから送付された地図情報を第二のロボットへ送付する請求項２に記載のセンサ情報共有方法。
4. 第二のロボットが備えるセンサで得られた地図情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、
   センサ情報管理サーバは受け取った第二の地図情報を共有メモリへ書き込み、
   前記センサ情報管理サーバは第一のロボットから送付された地図情報と第二のロボットから送付された地図情報を合成し、
   同じエリアの地図情報を作成する請求項２に記載のセンサ情報共有方法。
5. 第一のロボットのセンサと第二のロボットのセンサは異なる種類のセンサである請求項３に記載のセンサ情報共有方法。
6. 第二のロボットが備えるセンサで得られたセンサ情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、
   センサ情報管理サーバは受け取ったセンサ情報が共有メモリに格納されたセンサ情報より精度の高いセンサ情報であれば共有メモリへ書き込み、受け取った第二のセンサ情報が共有メモリに格納されたセンサ情報より精度の低いセンサ情報であれば共有メモリへ書き込まない請求項１に記載のセンサ情報共有方法。
7. 前記共有メモリは複数の合成したセンサ情報を格納し、第二のロボットが備えるセンサで得られたセンサ情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、
   センサ情報管理サーバは受け取ったセンサ情報に対応する合成したセンサ情報へ受け取った第二のセンサ情報を書き込む請求項１に記載のセンサ情報共有方法。
8. 第二のロボットが備えるセンサで得られたセンサ情報をセンサ情報管理サーバへ送付し、
   センサ情報管理サーバは受け取ったセンサ情報が共有メモリに格納されたセンサ情報より新しいセンサ情報であれば共有メモリへ書き込み、受け取った第二のセンサ情報が共有メモリに格納されたセンサ情報より古いセンサ情報であれば共有メモリへ書き込まない請求項１に記載のセンサ情報共有方法。
9. 複数のロボットによるセンサ情報共有システムであって、
   自らが備えるセンサで得られたセンサ情報を送付する第一のロボットと、
   センサ情報の送信を要求し、受取ったセンサ情報に基づいて動作を決定する第二のロボットと、
   第一のロボットから受け取った第一のセンサ情報を共有メモリへ書き込み、第二のロボットから受け取ったセンサ情報の送信要求に基づいて要求のあったセンサ情報を共有メモリから読み取って第二のロボットへ送付するセンサ情報管理サーバを備えるセンサ情報共有システム。

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