JP3938581B2 - ロボット - Google Patents

Description

本発明は、移動自在なロボットに関し、特に、家庭用の小型ロボットに好適な構造を有するロボットに関する。

近年、様々な機器に、その機器を操作するためのリモートコントローラが付属されており、どの家庭にもいくつものリモートコントローラがあるような現状である。また近年、様々なロボットが開発され、家庭にもロボットが入りつつある。家庭にロボットが導入された場合、そのロボットの操作のために新たなリモートコンローラを用意するとその分価格も高くなり好ましくない。近年では携帯電話が広く普及し、新たにリモートコントローラを用意する代わりに、ロボットにも携帯電話と同様の通信機能を備えておいて携帯電話をリモートコントローラとして利用することが考えられる。この場合、利用料金等を考慮し、携帯電話の電話としての機能ではなく、パケット通信機能を用いることが考えられる。またそのロボットにカメラを搭載しておいて、ロボットから基地局を経由して携帯電話に画像を送信することも考えられる。
ところが、携帯電話をリモートコントローラとして利用する場合、携帯電話とロボットとの間で直接に通信を行なうことはできず、携帯電話のキー操作等により入力した指示は一旦基地局に送信され、その基地局からロボットに向けて送信される。
この場合、携帯電話を操作してからロボットに指示が届くまでにかなりの時間を要することになり、様々な不都合が生じることになる。
例えば、ロボットから画像が届き、その画像上ではそのロボットの進行方向のまだ遠くに障害物があっても実際にはそのロボットの目の前に障害物が迫っていて、回避のための方向転換の指示を出しても間に合わない事態が生じることが考えられる。
この場合に、そのロボットに障害物に接触したことを検知するセンサを設けておき、障害物に接触したら自動的に向きを変えるように構成しておくことが考えられる。そのように構成した場合、ロボットが丸い形状のときは障害物に接触してもその場で向きを変えることができるものの、ロボットが角張っているときは、障害物に接触した後向きを変えようとしてもうまく向きを変えることができず、その場で身動きができない状態となってしまうおそれがある。
また、ロボットを任意の位置に移動させようとしたとき、移動量を数値入力したり、スイッチを押している間移動するように構成することが行なわれているが（例えば特開平１１−３２０４６７号公報参照）、このような指示方法は、ロボットを直接に目視しながら、かつコントローラとの間の通信が高速に行なわれるときに有効であり、例えば外出先から家の中のロボットを動かすような場合であって、例えば携帯電話のパケット通信機能を利用して移動の指示を行なう場合には、スムーズな移動を行なわせることは困難である。

本発明は、上記事情に鑑み、例えば家の中など障害物がある環境で自由に動き回わるのに適した構造を有するロボットを提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明のロボットのうちの第１のロボットは、進退および回転が自在なロボットにおいて、前進を阻害する障害物の存在を検出するセンサと、前進時に上記センサにより障害物の存在が検出されたことを受けて、その障害物を避けた回転が自在な位置まで後退する障害物回避動作を行なわさせる動作制御部とを備えたことを特徴とする。
本発明の第１のロボットは、センサにより障害物の存在が検出されたことを受けて、その障害物を避けた回転が自在な位置まで後退させるものであるため、例えば角張った形状を有するロボットであっても、後退してから回転して、その障害物とは別な方向へ進行することができ、その場で身動きができない状態となってしまうことを避けることができる。
ここで、上記本発明の第１のロボットにおいて、上記センサは、前方の障害物に当接したことを検出する当接センサであってもよく、あるいは上記センサは、前方斜め下の計測点までの距離を計測する距離センサであってもよい。
また、上記目的を達成する本発明のロボットのうちの第２のロボットは、進退および回転が自在なロボットにおいて、前方の障害物が、乗り越えが可能な所定高さ以下の高さの障害物であるか乗り越えが不能なその所定高さを越える高さの障害物であるかを検出するセンサと、前進時に、そのセンサにより検出された障害物の高さが所定高さ以下であったときは前進を続行させてその障害物を乗り越えさせ、そのセンサにより検出された障害物の高さが所定の高さを越えていたときは、後退および回転のうちの少なくとも一方の動作を含む障害物回避動作を行なわさせる動作制御部とを備えたことを特徴とする。
例えば段差等の障害物があったときに障害物を回避するために常に方向転換をしていたのでは目的地点まで移動することが不可能な場面が多発することになる。そこで、その障害物が段差等の場合は、その段差等を乗り越えることができるかどうかを見極め、乗り越えることができるときは乗り越えることが必要となる。ただし、この乗り越えにあたり、むやみやたらに乗り越えを試みるとその場で動けなくなってしまうおそれが高い。
本発明の第２のロボットは、乗り越えが可能な高さ以下の障害物であるかそれを越える高さの障害物であるかを検出するセンサを備え、乗り越え可能な高さの障害物であったときに乗り越えさせるものであり、動けなくなってしまうことを回避し自由な動きが保証される。
ここで、上記第２のロボットにおいて、上記センサは、前進時に、所定の高さ以下の高さの障害物に当接したことを検出する第１の当接センサと、所定の高さを越える高さの障害物に当接したことを検出する第２の当接センサとからなり、これら第１および第２の当接センサのうち第１の当接センサのみで障害物が検出されたことをもって所定の高さ未満の高さの障害物であることを検出するとともに、第２のセンサで障害物が検出されたことをもって所定の高さを越える高さの障害物であることを検出するものであることが好ましい。
このように第１の当接センサと第２の当接センサとの双方を備えることにより、乗り越えることができる障害物であるか否かを確実に検出することができる。
また、上記第１および第２の当接センサに加え、さらに、前方斜め下の計測点までの距離を計測する距離センサを備え、上記動作制御部は、前進時に、その距離センサで所定距離以下の距離が検出された時点で前進速度を低下させるものであることが好ましい。
これにより、障害物に強く当たることなく、乗り越えの動作をゆっくりと確実に実行することができる。
ここで、上記第１のロボットおよび第２のロボットのいずれにおいても、基地局との間で無線通信を行なう通信端末からその基地局に送信された制御データをその基地局から無線で受信する通信部を備え、上記動作制御部は、その通信部で受信した制御データに基づいて動作させるとともに、障害物回避動作についてはその通信部での制御データの受信を待たずに実行させるものであることが好ましい。
制御データの受信を待たずに障害物回避動作を行なわせることにより、基地局を経由して通信を行なうような、制御データの高速の伝送を期待できない通信端末に適応したロボットが構成される。
また、上記目的を達成する本発明のロボットのうちの第３のロボットは、移動自在なロボットにおいて、カメラと、そのカメラでの撮影で得られた画像上に指定された移動目標位置情報を取得する移動目標位置情報取得部と、移動目標位置情報取得部で得られた移動目標位置情報により特定される移動目標位置まで移動させる動作制御部とを備えたことを特徴とする。
本発明の第３のロボットは、カメラでの撮影で得られた画像上に指定された移動目標位置情報を取得してその移動目標位置情報により指定される移動目標位置まで移動するものであり、このような制御を行なうことで、ユーザは、移動目標位置までの距離等を知ることなく、移動目標位置を画像上に指定することのみでロボットをその移動目標位置に移動させることができ、スムーズな動作が可能となる。
ここで、上記第３のロボットにおいて、カメラで得られた画像を基地局に無線で送信することにより、その画像を、その基地局を介して、その基地局との間で無線通信を行なう通信端末に送信するとともに、その通信端末の操作によりその画像上に指定された移動目標位置情報を基地局を介して無線で受信する通信部を備え、上記移動目標位置情報取得部はその通信部からなるものであってもよい。
また、上記第３のロボットは、上記カメラが、視差を持つように互いに所定距離離れた位置に設置された一対のカメラからなり、その一対のカメラの視差を利用して、移動目標位置情報取得部で得られた移動目標位置情報により特定される移動目標位置までの距離を計測する距離計測部を備え、上記動作制御部は、移動目標位置まで移動させるにあたり、距離計測部で計測された距離により移動距離を認識するものであることが好ましい。
さらに、上記第３のロボットは、上記カメラの視線を左右に移動させる視線移動部と、上記移動目標位置取得部で移動目標情報を取得した基になった画像を撮影したときのカメラの向きを考慮して移動目標位置の方向を求める方向演算部とを備え、上記動作制御部は、その移動目標位置まで移動させるにあたり、上記方向演算部で求められた方向により移動方向を認識するものであることが好ましい。
さらに、上記第３のロボットにおいて、上記カメラで撮影された、進行方向前方の参照画像を書換え自在に記憶する画像記憶部を備え、上記動作制御部は、カメラで撮影された現在の画像と画像記憶部に記憶された参照画像とのパターンマッチングを繰り返すことにより進行方向を修正しながら前進させるものであることも好ましい形態である。
さらに、上記第３のロボットにおいて、一対のカメラおよび距離計測部を備えた場合に、その距離計測部は、それら一対のカメラの視差を利用して、移動目標位置までの距離の計測のほか、障害物までの距離を計測するものであって、上記動作制御部は、距離計測部で計測された障害物までの距離情報を取得して移動方向の変更動作を含む障害物回避動作を行なわさせるものであることが好ましい。
以上、本発明によれば、例えば家の中など障害物がある環境で自由に動きまわるのに適したロボットが構成される。

図１は、本発明の一実施形態としてのロボットと、そのロボットを携帯電話のパケット通信機能を使って制御する制御システムを示す図である。
図２は、ロボットの正面図である。
図３は、携帯電話とその携帯電話の表示画面上に示された画像の一例を示す図である。
図４は、本実施形態のロボットの構成を示すブロック図である。
図５は、ロボットの動作シーケンスの１例を示す図である。
図６は、高さの高い段差等の障害物に突き当たる様子を示す模式図である。
図７は、高さの低い段差に直面したときのロボットの動作を示す図である。
図８は、ロボットが段差に登るときの動作を示す図である。
図９は、画像上に構成された移動目標位置に向かって移動するときの動作を示すフローチャートである。
図１０は、進行方向に障害物が存在する場合のロボットの動作シーケンスを示すフローチャートである。
図１１は、図１０の動作シーケンスに従って動作するロボットの移動軌跡を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態としてのロボットと、そのロボットを携帯電話のパケット通信機能を使って制御する制御システムを示す図である。
携帯電話１０およびロボット１００は、いずれも、基地局２０との間でパケット通信を行なう機能を有しており、ロボット１００は、そのロボットに搭載されたカメラ１１６での撮影で得られた画像を基地局２０を介して携帯電話１０にパケット通信で送信する機能を有する。また、携帯電話１０は、キー操作により、その送信されてきた画像上にロボット１００の移動目標位置を示すカーソルを表示する機能を有するとともに、その画像上のカーソルの座標情報を、基地局２０を介してロボット１００に送信する機能を有する。
ここで、このロボット１００の構造について、この図１とともに次の図２を参照して説明する。
図２は、ロボット１００の正面図である。
このロボット１００は、そのロボット筐体１１０の下部に駆動部１１４を有する。この駆動部１１４には、図１に示すように前輪１１４ａと後輪１１４ｂが備えられており、これら前輪１１４ａおよび後輪１１４ｂのいずれも、図２に示すように左右一対の車輪から構成されている。このロボット１００は、これら前輪１１４ａと後輪１１４ｂを駆動して前進、後退および回転するようになっている。ここで、前輪１１４ａにはクローラ型の車輪（図８参照）が採用されており、このクローラ型の前輪を使って段差を乗り越えて前進するようになっている。このクローラ型の車輪を使って段差を乗り越える動作については図８を参照して後述する。
また、このロボット１００のロボット筐体１１０の前面には上バンパ１１８と下バンパ１１９が備えられており、このロボット１００が前進して障害物に突き当たると、上バンパ１１８が突き当たったときは上バンパ１１８に設けられた上バンパスイッチ１１８ａ（図４参照）がオンとなり、下バンパ１１９が突き当たったときは下バンパ１１９に設けられた下バンパスイッチ１１９ａ（図４参照）がオンとり、このロボット１００に、上バンパ１１８と下バンパ１１９とに分かれて、障害物に突き当たったことが認識される。上バンパ１１８と下バンパ１１９とに分かれている理由については後述する。
また、これら上バンパ１１８と下バンパ１１９とからなる二段のバンパの上部には、距離センサ１１７が設けられている。
この距離センサ１１７は、図２に示すように投光部１１７ａと受光部１１７ｂとからなり、投光部１１７ａから、図１に示すように前方斜め下に向けて光ビーム１１７ｃが発せられ、その光ビームが照射された測定点（例えば床面等）で反射して戻ってきた光を受光部１１７ｂで受光してその測定点までの距離を計測するものである。
また、ロボット筐体１１０の上部はドーム型の透明ケース１１０ａで構成されており、その透明ケース１１０ａ内には、図２に示すように、視差を持つように左右に所定の距離離れた位置に配備された右カメラ１１６ａと左カメラ１１６ｂとからなる２眼カメラ１１６が備えられている。
この２眼カメラ１１６は、縦の回転軸の回りに回動する旋回台１１５に支持されており、２眼カメラ１１６の視線の向きを変更できるようになっている。
この２眼カメラ１１６を構成する右カメラ１１６ａと左カメラ１１６ｂのうち、本実施形態では、右カメラ１１６ａでの撮影により得られた画像が、パケット通信により、図１に示す基地局２０を介して携帯電話１０に送信される。
図３は、携帯電話（Ａ）とその携帯電話の表示画面上に示された画像の一例（Ｂ）を示す図である。
上述のように、携帯電話１０には、ロボット１００から、基地局２０を経由してロボット１００の右カメラ１１６ａで撮影された画像が送信され、その画像を受信した携帯電話１０では、その表示画面１１上に、その受信した画像が表示される。この携帯電話１０のユーザは、その携帯電話１０のキーを操作して、図３（Ｂ）に示すようにその表示された画像上にカーソル１２を重畳して表示しそのカーソル１２を、ロボット１００を移動させようとする、その移動目標位置に移動させ、送信操作を行なう。すると、その画像上のカーソル１２の座標情報が、基地局２０を介してロボット１００に送信される。ロボット１００は、その受信した座標情報に基づいて移動目標位置の方向と距離を求め、その移動目標位置に向かって移動する。
図４は、本実施形態のロボットの構成を示すブロック図である。
この図４には、図１、図２に示されていない構成要素として、ＣＰＵボード１１１、通信部１１２、バッテリ１１３、上バンパスイッチ１１８ａおよび下バンパスイッチ１１９ａが示されている。
ＣＰＵボード１１１には、ＣＰＵのほか、Ｉ／ＯインタフェースやＣＰＵで実行されるプログラムを格納したメモリ等が搭載されており、このロボット１００の全体の制御を担っている。
また、通信部１１２は、２眼カメラ１１６のうちの右カメラ１１６ａ（図２参照）で撮影された画像をＣＰＵボード１１１を介して受け取り、その画像を、基地局を介して携帯電話に送信するとともに、その携帯電話に表示された画像上のカーソルの座標情報を、その携帯電話から基地局を介して受信してＣＰＵボード１１１に渡す役割りを担っている。
また、このロボット１００は、バッテリ１１３からの電力で動作するように構成されている。図４では、バッテリ１１３から、ＣＰＵボード１１１、通信部１１２、および駆動部１１４にのみ矢印が引かれているが、これは単に図示の煩雑さを避けるためであり、バッテリ１１３からは、他の構成要素にも必要な電力が供給される。
また、上バンパスイッチ１１８ａは、図１、図２に示す上バンパ１１８が障害物に突き当たったときにオンとなるスイッチであり、その上バンパ１１８が障害物に突き当たったことがＣＰＵボード１１１に通知される。また、これと同様に下バンパスイッチ１１９ａは、図１、図２に示す下バンパ１１９が障害物に突き当たったときにオンとなるスイッチであり、その下バンパ１１９が障害物に突き当たったことがＣＰＵボード１１１に通知される。
さらに、ＣＰＵボード１１１には、距離センサ１１７により計測された、前方斜め下の測定点までの距離情報や、２眼カメラ１１６を構成する右カメラ１１６ａおよび左カメラ１１６ｂ（図２参照）での撮影により得られた画像も取り込まれる。また、このＣＰＵボード１１１は、駆動部１１４やカメラ旋回台１１５を制御し、また通信部１１２に画像を送って送信させる。
以下では、このＣＰＵボード１１１での制御によるロボットの動作シーケンスについて説明する。
図５は、ロボットの動作シーケンスの１例を示す図である。
ここでは、上述したカーソルの座標情報から求められた移動目標位置に向かって、図１〜図３に示す距離センサ１１７により距離を測定しながら走行している（ステップａ１）。
ここで、ＣＰＵボード１１１（図４参照）では、距離センサ１１７より所定の閾値距離よりも短かい距離が計測されたか否かがモニタされている（ステップａ２）。前方に段差や壁等の障害物があると、距離センサによる投光ビームが平らな床面ではなく、その床面よりも高い、段差の上面や壁面等で反射し平らな床面で反射したときよりも短かい距離が計測される。距離センサにより所定の閾値よりも短かい距離（すなわち所定の高さ閾値よりも高い位置）が計測されると、ＣＰＵボード１１１は、駆動部１１４を制御してそれまでの前進速度よりも遅い速度に切り換え、速度を落として前進を続行する（ステップａ３）。
その速度を落として前進している間も距離センサによる距離計測が続行され、その速度を落として前進している間、距離センサにより計測される距離に変化がないかどうかが判定される（ステップａ４）。前進中に距離変化がないということは前方の障害物が「段差」であって上面がほぼ平らであることを意味し、距離変化がある（距離が徐々に短距離となる）ということは前方の障害物が壁であることを意味している。尚、ステップａ２で一旦所定の短距離が検出され速度を落とした前進を開始したがその後元の距離に戻ったとき（高さが元の高さまで下がったとき）は、前進方向にある短かい幅を持った障害物が横たわっていることを意味し、そのときはここでは、段差と壁のうち段差と同様な扱いとする。
ステップａ４で速度を落として進み始めてから距離センサで測定した距離に変化がないとき（あるいは元の距離に戻ったとき）は速度を落としたままその障害物にバンパが接触するまで前進し（ステップａ７）、バンパが障害物が接触すると、その接触したバンパが下バンパのみであるか否かが判定され（ステップａ８）、下バンパのみ接触したときは、その段差は乗り越え可能な高さの段差であり、段差登りが行なわれ（ステップａ９）、さらに前進を続ける。
一方、ステップａ８で、上バンパが接触したと判定されると、乗り越え不能な高さの段差であり、このロボットが回転することが可能となる位置まで後退する（ステップａ６）。
また、ステップａ４において、速度を落として前進している間、距離センサで計測される距離が徐々に短距離に変化し、その距離が段差登り可能な高さを越えた高さに相当する短距離が計測されたときは、その場で停止して回転可能位置まで後退する（ステップａ６）。
回転可能位置まで後退した後は、図１０を参照して説明するようにして障害物のない方向へ向きを変え、さらに前進する（ステップａ１）。
図６は、高さの高い段差等の障害物に突き当たる様子を示す模式図である。ここでは図１、図２に示す距離センサ１１７の作用については省略されている。
図６（Ａ）に示すように、ロボット１００が障害物３０に向かって矢印Ａ方向に前進し（図５のステップａ１参照）、図６（Ｂ）のようにその障害物３０に突き当たる（図５のステップａ７参照）。このとき、図１、図２に示す下バンパ１１９のみでなく上バンパ１１８もその障害物３０に当接したものとする（図５のステップａ８参照）。すると、このロボット１００は、図６（Ｃ）に示すように、このロボット１００が障害物３０に邪魔されずに向きを変えることができる位置まで矢印Ｂ方向に後退する（図５のステップａ６参照）。
このロボット１００は、その後、図６（Ｄ）に示すように矢印Ｃ方向に回転してその向きを変え、再度前進する。
このように、乗り越え不能の障害物３０に突き当たったとき、その場で直ちに回転しようとせずに、その障害物に邪魔されない位置まで一旦下がってから回転することにより、そのロボットが角張ったものであっても障害物に邪魔されずに確実に向きを変えることができ、その場で動けなくなってしまう事態を避けることができる。
図７は、高さの低い段差に直面したときのロボットの動作を示す図である。
ロボット１００は図７（Ａ）に示すように、距離センサ１１７による前方斜め下の、光ビームの反射点までの距離を計測しながら前進し（図５のステップａ１参照）、図７（Ｂ）に示すようにその距離センサの光ビームの反射点が段差４０に差しかかり、距離センサ１１７により所定の閾値以下の距離（所定の閾値以上の高さ）が計測されると（図５のステップａ２参照）、その後は速度を落として前進を続ける。その速度を落とし前進しながら図７（Ｃ）の状態から図７（Ｄ）の状態に至るまで計測される距離が変化せず（図５のステップａ６参照）、ロボット１００はその前進を続けて図７（Ｄ）のように段差４０にバンパが突き当たった状態となる（図５のステップａ７）。ここでは、段差４０には上バンパ１１８は突き当たらずに下バンパ１１９のみが段差４０に突き当たったものとする（図５のステップａ８）。その場合、この段差４０は段差登りが可能な段差であると判定され、このロボット図８を参照して説明する段差登りの動作を実行して、図７（Ｄ）に示す、バンパが段差に突き当たった状態から、図７（Ｅ）に示す、段差に登った状態にまで前進し、さらにその後前進を続ける。
図８は、ロボットが段差に登るときの動作を示す図である。
前述したように、このロボット１００の駆動部１４０（図４参照）には、前輪１１４ａと後輪１１４ｂが備えられている。ここで、前輪１１４ａは、例えば図８（Ａ）に示すような、上下２つの車輪とそれらの車輪をつなぐ無端ベルトからなるクローラ型の車輪で構成されており、上の車輪は下の車輪の回転軸１１４を中心に図８（Ａ）に示す矢印Ｘ−Ｙ方向に回動自在となっている。
図８（Ａ）に示す矢印Ａ方向に進み、段差４０にバンパが突き当たる。
尚、段差４０が図８（Ａ）に示す高さｈ以下のときはその段差には下バンパ１１９も突き当たらないが、この高さｈは、このロボット１００にとって、段差が存在することを認識することなく前進可能な高さである。
ここでは、突き当たったバンパが上バンパ１１８と下バンパ１１９のうちの下バンパ１１９のみであると判定され、図８（Ｂ）に示すように矢印Ｂ方向に一旦少しだけ（例えば５ｃｍ程度）後退し、図８（Ｃ）に示すようにクローラを矢印Ｘ方向に回転させロボットの前部を持ち上げ矢印Ａ方向に前進しロボットの前部を段差に乗せる。次に図８（Ｄ）に示すようにクローラを矢印Ｙ方向に逆回転させロボットの後部を持ち上げて矢印Ａ方向に前進する。このときに前進する距離は、図８（Ｅ）に示すようにクローラを再度矢印Ｘ方向に回転させて段差にクローラ部分が乗る程度とする。クローラを再度矢印Ｘ方向に回転させると図８（Ｅ）に示すようにクローラが段差の角の部分に乗り、その状態で矢印Ａ方向に前進する。このとき前進する量は、このロボットの重心位置が段差に十分に乗る程度とする。すると、図８（Ｆ）のようにロボットの後部が段差から含み出しているもののそのロボットの重心は十分に段差に乗った状態となる。
その後、図８（Ｇ）に示すように、クローラを矢印Ｙ方向に回動させて初期状態に戻し、そのまま前進する。
このロボット１００は、上記のような動作を経て、図７（Ｄ）に示す、バンパが段差に突き当たった状態から、図７（Ｅ）に示す、ロボットが段差に登った状態となる。
次に、このロボットの、２眼カメラにより撮影された画像を利用して目標位置に移動する動作について説明する。
図９は、画像上に構成された移動目標位置に向かって移動するときの動作を示すフローチャートである。
図４に示すロボット１００の２眼カメラ１１６のうちの右カメラ１１６ａ（図２参照）での撮影により得られた画像は、図２のＣＰＵボード１１１を介して通信部１１２に伝達され、通信部１１２からパケット無線通信により、図１に示す基地局２０を経由して携帯電話１０に伝達される。携帯電話１０では、図３に示すようにして、その画像上の、ロボットを移動させようとする移動目標位置にカーソル１２を合わせてそのカーソルの座標情報を送信する。このカーソルの座標情報は、基地局２０を経由して、ロボット１００の通信部１１２（図４参照）で受信され、ＣＰＵボード１１１に伝達される（図９のステップｂ１）。
次に、この座標情報により指示された地点が例えば壁面等ではなく移動目標位置として適正な地点であるか否かを判定し（ステップｂ２）、適正であると判定されたときは、２眼カメラ１１６の右カメラ１１６ａと左カメラ１１６ｂ（図２参照）の視差を利用するとともに、その指示点の指示に用いられた画像を得たときのカメラの向き（前述したように、２眼カメラ１１６は、旋回台１１５によりその向きが自在に変えられるようになっている。）を参照して、その指示された座標点を、予め求めてある距離変換式に基づいて、ロボットの中心に対する方向と距離に変換する（ステップｂ３）。
その後、ロボットをその求められた進行方向に向け（ステップｂ４）、その進行方向正面の画像と撮影して参照画像として登録し（ステップｂ５）、所定量移動（前進）し（ステップｂ７）、新たに進行方向正面画像を取得し（ステップｂ７）、先に登録した参照画像と現在取得した画像とのパターンマッチングを行なう（ステップｂ８）。本実施形態では、このパターンマッチングにあたっては、画像上の縦線を抽出し、その縦線について、参照画像と現在の画像とのパターンマッチングが行なわれる。
そのパターンマッチングの結果、現在の画像と参照画像との間での左右方向のずれが小さいか否かが判定され（ステップｂ９）、左右方向のずれが所定のずれ量以上であったときはロボットの進行方向が修正され（ステップ１０）、進行方向修正後の正面画像を新たに参照画像として登録する（ステップｂ１１）。
また、ステップｂ９において、現在の画像と参照画像との間の左右方向のずれが小さいと判定されたときはステップｂ１２に進み、そのときの現在の画像と参照画像との間のパターンマッチングのマッチング率が閾値以上が否かが判定され、マッチング率が低いときは現在の画像を新たな参照画像として更新する（ステップｂ１１）。
その後、目標位置に到達したか否かが判定され（ステップｂ１３）、目標位置に未だ到達していないときはステップｂ６以下のシーケンスが繰り返される。
この図９に示す動作シーケンスは、ロボットの進行方向にそのロボットの進行を妨げるおそれのある障害物が存在しない場合の動作シーケンスであるが、次に、進行方向前方に障害物が存在する場合の動作シーケンスについて説明する。
図１０は、進行方向に障害物が存在する場合のロボットの動作シーケンスを示すフローチャートである。
また、図１１は、図１０の動作シーケンスに従って動作するロボットの移動軌跡を示す図である。
図１０のステップｃ１〜ステップｃ４は、図９のステップｂ１〜ステップｂ４とそれぞれ同一であり、ここでは重複説明は省略する。
ステップｃ４でロボットを進行方向に向けた後、進行方向の画像から縦線を抽出し、左右のカメラの視差から進行方向前方の距離を計測する（ステップｃ５）。現在、障害物を避けるための回避行動中でなく、移動目標位置に向かって進行しているときは（ステップｃ６）、ステップｃ５で計測された距離から、ロボットの進行方向に障害物が存在するか否かが判定され（ステップｃ７）、障害物が存在しないときは、所定量移動（前進）し（ステップｃ８）、目標位置に到達したかまたは指定された進行量だけ進んだか、あるいは、まだ目標位置には到達せずまたはまだ指定された進行量進んでいないかが判定される（ステップｃ１６）。ここで、指定された進行量とは、ロボットが移動を開始する前におけるそのロボットから見たとき画像上に指定された移動目標位置の方向に向かうその移動目標位置までの距離と同一距離をいう。目標位置に到達せずに指定された進行量だけ進む、とは、障害物が存在していて目標位置には到達できなかったが障害物を避けつつ目標位置の方向に進み、障害物がなければ目標位置に達したと同じ距離だけ（例えば目標位置の脇まで）進むことを意味する。
目標位置に到達せず、かつ、指定された進行量進んでいないときは、ステップｃ５に戻り、新たに前方の距離計測が行なわれる。
ステップｃ７でロボットの進行方向に障害物が存在すると判定された（図１０の「障害物発見（１）」に相当する）ときは、ステップｃ９に進み、旋回台を左右に振り、ステップｃ５と同様にしてカメラ視線前方までの距離を求め（ステップｃ９）、左右何れかの方向に障害物のない空間が存在するか否かが判定される（ステップｃ１０）。前方だけでなく、左右いずれにも障害物が存在するときは、その場で停止する。
一方、ステップｃ１０において、左右何れかの方向に障害物のない空間が存在することが判定されると、その空間のある方向に所定量移動する（ステップｃ１１）。このステップｃ１１は、図１１では「回避行動（１）」がこれに相当する。ステップｃ１１で、空間のある方向に所定量移動した後は、ステップｃ１６に進んで停止すべき位置まで進んだか否かが判定され、まだ停止すべき位置まで進んでいないときはステップｃ５に戻る。
ステップｃ５で進行方向の画像から距離を計測した後、現在が回避行動中であったときは（ステップｃ６）、ステップｃ１２に進み、旋回台を左右に振り斜め前方についても同様にして距離を求め、回避行動をとる前の進行方向に障害物が存在するか否かが判定され（ステップｃ１３）、その方向に障害物があるときは（図１１の「障害物発見（２）」がこれに対応する）、回避行動を継続しつつ所定量移動する（ステップｃ１５；図１１の「回避行動（２）」がこれに対応する）。一方、回避行動をとる前の進行方向に障害物が存在しなかったときは、経路を当初の経路に戻すように進行方向を修正して所定量移動する（ステップｃ１４；図１１の「回避行動終了・経路修正」がこれに対応する）。
以上を繰り返しながら、停止すべき位置まで進行する（ステップｃ１６）。
尚、本実施形態では、ロボットの動作シーケンスを各場面に分けて説明したが、本実施形態のロボットでは、これらの動作が複合的に行なわれる。ただし、本発明は、これらの動作を全て複合的に行なうことは必ずしも必要ではない。

Claims (9)

1. 進退および回転が自在なロボットにおいて、
   カメラと、
   前記カメラで得られた画像を基地局に無線で送信することにより、該画像を、該基地局を介して、該基地局との間で無線通信を行なう通信端末に送信するとともに、該通信端末の操作により該画像上に指定された移動目標位置情報を該基地局を介して無線で受信する通信部と、
   前方斜め下の計測点までの距離を計測する距離センサと、所定の高さ以下の高さの障害物に当接したことを検出する第１の当接センサと、所定の高さを超える高さの障害物に当接したことを検出する第２の当接センサとからなり、前進を阻害する障害物の存在を検出するセンサと、
   前進時に前記距離センサにより障害物の存在が検出され、段差登り可能高さを超えたことを受けて、該障害物を避けた回転が自在な位置まで後退する障害物回避動作を行なわせるとともに、前記距離センサの高さ変化が無く、前記第１及び第２の当接センサのうち、第１の当接センサのみで障害物が検出された場合は前進を続行させて該障害物を乗り越えさせ、前記第２のセンサで障害物が検出された場合は後退および回転のうちの少なくとも一方の動作を含む障害物回避動作を行なわさせる動作制御部とを備え、
   前記動作制御部は、
   前記通信部で受信した移動目標位置情報に基づいて動作させるとともに、前記障害物回避動作については該通信部での移動目標位置情報の受信を待たずに実行させるものであることを特徴とするロボット。
2. 前記動作制御部は、前進時に、前記距離センサで所定距離以下の距離が検出された時点で前進速度を低下させることを特徴とする請求項１記載のロボット。
3. 基地局との間で無線通信を行なう通信端末から該基地局に送信された制御データを該基地局から無線で受信する通信部を備え、
   前記動作制御部は、前記通信部で受信した制御データに基づいて動作させるとともに、前記障害物回避動作については該通信部での制御データの受信を待たずに実行させるものであることを特徴とする請求項１又は２記載のロボット。
4. 前記カメラでの撮影で得られた画像上に指定された移動目標位置情報を取得する移動目標位置情報取得部と、
   前記移動目標位置情報取得部で得られた移動目標位置情報により特定される移動目標位置まで移動させる動作制御部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のロボット。
5. 前記カメラで得られた画像を基地局に無線で送信することにより、該画像を、該基地局を介して、該基地局との間で無線通信を行なう通信端末に送信するとともに、該通信端末の操作により該画像上に指定された移動目標位置情報を該基地局を介して無線で受信する通信部を備え、前記移動目標位置情報取得部は該通信部からなるものであることを特徴とする請求項４記載のロボット。
6. 前記カメラが、視差を持つように互いに所定距離離れた位置に設置された一対のカメラからなり、
   前記一対のカメラの視差を利用して、前記移動目標位置情報取得部で得られた移動目標位置情報により特定される移動目標位置までの距離を計測する距離計測部を備え、
   前記動作制御部は、前記移動目標位置まで移動させるにあたり、前記距離計測部で計測された距離により移動距離を認識するものであることを特徴とする請求項４記載のロボット。
7. 前記カメラの視線を左右に移動させる視線移動部と、
   前記移動目標位置取得部で移動目標情報を取得した基になった画像を撮影したときの該カメラの向きを考慮して移動目標位置の方向を求める方向演算部とを備え、
   前記動作制御部は、前記移動目標位置まで移動させるにあたり、前記方向演算部で求められた方向により移動方向を認識するものであることを特徴とする請求項４記載のロボット。
8. 前記カメラで撮影された、進行方向前方の参照画像を書換え自在に記憶する画像記憶部を備え、
   前記動作制御部は、前記カメラで撮影された現在の画像と前記画像記憶部に記憶された参照画像とのパターンマッチングを繰り返すことにより進行方向を修正しながら前進させるものであることを特徴とする請求項４記載のロボット。
9. 前記距離計測部は、前記一対のカメラの視差を利用して、移動目標位置までの距離の計測のほか、障害物までの距離を計測するものであって、
   前記動作制御部は、前記距離計測部で計測された障害物までの距離情報を取得して移動方向の変更動作を含む障害物回避動作を行なわさせるものであることを特徴とする請求項６記載のロボット。

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