JP4309384B2 - ロボットシステム及びロボット管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動ロボットに関し、特に移動ロボットの状態を表示するための移動ロボットシステムに関する。

工場等において用いられる移動ロボットには、工場内で移動ロボットがどこにいるのかを容易に確認できるように、特許文献１では、移動ロボットに位置確認用ランプを設けていた。また、特許文献１では、移動ロボット自身に、その動作状態を表示するための表示ランプが設けられている。

また、移動ロボットに指令を与えるたりするために、例えば、特許文献２では、複数の色を２次元的に配置し、色の２次元配置に特定の情報を対応させた色標識を用いている。移動ロボットは、この色標識を探索・追尾して、特定の情報を解読したり、場所を認識したりすることで、自律走行を可能にしている。
特開平７−２４７５０号公報 特開平１１−２７２３２８号公報

近年、人と共存し、例えば、高齢者、身体障害者などの生活支援を行う移動ロボットが開発されているが、このような家庭や施設で用いられる移動ロボットの場合に、人が移動ロボットによる手助けが必要な場合などに、移動ロボットが今どのような状態で、どこでいて、何をしているのかなどが直ぐに見て取れるようでないと不便であり、また、人に不安を与えるものである。

しかし、従来は、生活支援などを行う家庭や施設などで用いられる移動ロボットには、人が移動ロボットを見た時や、移動ロボットが視界から消えたとき、移動ロボットが見あたらないとき、その移動ロボットがどういう状態にあるのか（何をしているのか）、どこへいくのか、どこにいるのかなどが、即座に人に容易に理解できるような方法で表示することができないという問題点があった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、移動ロボットが見あたらないときでも移動ロボットの現在の状態（作業実行中／移動中／待機中／異常状態など）を容易に確認することができるロボットシステム及び移動ロボット管理装置を提供することを目的とする。

本発明のロボットシステムは、発光制御される少なくとも１つの発光部品を有する複数の表示パネルを移動ロボットの通路に配置し、ロボット管理装置は、移動ロボットから送信された該移動ロボットの状態を受信し、受信した該移動ロボットの状態に基づいて、複数の表示パネルを発光制御する。

移動ロボットの現在の状態（作業実行中／移動中／待機中／異常状態など）を容易に確認することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るロボットシステムの構成例を示したものである。本実施形態に係る移動ロボットは、例えば住宅内などの予め定められた移動範囲内を、自由に（進行方向に障害物があればそれをよけて）移動することが可能であるが、移動ロボットが走行・歩行する通路の一部の床面上には、移動ロボットの状態や位置を管理するための制御ルートが予め設定されている。移動ロボット１は、この制御ルート上を走行するとともに、この制御ルートからはずれた、離れた場所へも移動して、指示された作業を行う。

図１のロボットシステムは、主に、移動ロボット１、ロボット管理装置３、制御ルート５に沿って、床面に埋め込むように配置された複数（図１では、例えば４つ）の基点装置９ａ〜９ｄを含む。

基点装置９ａ〜９ｄを並べて埋め込まれているところが制御ルートである。

移動ロボット１は、制御部１、通信部１２，状態管理部１３、キャリブレーション処理部１４、位置検出部１５，自走部１６を含む。

自走部１６は、移動ロボット１を移動するための該移動ロボット１に設けられた車輪を駆動して、該移動範囲内を移動するためのものである。

位置検出部１５は、該移動範囲内の移動ロボット１の移動前の位置と、移動ロボット１の移動開始時の車輪の向きや回転方向、移動中の車輪の回転数などから、該移動範囲内の該移動ロボット１の位置を検出するためのものである。例えば、車輪の円周に、移動ロボット１が一定の方向へ移動を開始して停止するまでの車輪の回転数を乗じることで、その間の移動量（移動距離）を求める。また、車輪の向き及び回転方向、あるいは左右の車輪の回転量の差により移動ロボット１の移動方向を求める。移動前の移動ロボット１の位置から、求めた移動方向へ、求めた移動量だけ離れた該移動範囲内の地点が、移動ロボット１の移動後の位置である。位置検出部１５で検出された移動ロボット１の位置情報は、随時、通信部１２を介してロボット管理装置３へ通知される。

キャリブレーション処理部１４は、移動ロボット１の定期点検時などに、位置検出部１５で検出された移動ロボット１の位置の修正・調整を行うためのものである。キャリブレーション処理部１４でキャリブレーションを行う場合、移動ロボット１は通常の動作モードではなく、キャリブレーションを行うためのキャリブレーションモードとなっている。キャリブレーションモードのときには、移動ロボット１に制御ルート上を走行させて、キャリブレーション処理部１４がキャリブレーションを行う。キャリブレーション処理部１４については、後述する。

状態管理部１３は、移動ロボット１の状態を管理するものである。移動ロボット１は、作業実行中状態、移動中状態、待機（アイドリング）状態、異常状態といった複数の状態を有する。

作業実行中状態とは、該移動範囲で、該移動ロボットに指示された作業を行っている状態である。待機状態とは、実行するべき作業がない状態である。該移動範囲内には、移動ロボット１が待機状態のときに、移動ロボット１が待機すべき場所（待機場所）が設けられていてもよい。異常状態は、移動ロボット１が何かに引っかかり動けない状態、バッテリーの量が極めて少ない状態など、移動ロボット１に異常が発生している状態である。

移動ロボット１の有する状態は、より細分化されていてもよい。例えば、移動中状態を、作業を行う為に目的の場所へ移動している移動中状態と、作業が終了して予め定められた待機場所へ帰還するために移動している移動中状態とに区分してもよい。また、作業実行中状態のうち、掃除や見回りなどの移動を伴う作業を実行している状態を特に巡回作業中状態として区別してもよい。

状態管理部１３は、移動ロボット１内の各機能部から検知された情報を基に、移動ロボット１の各種状態を認識して、認識された状態を示す情報を保持するとともに、移動ロボット１の状態変化を検出する。状態管理部１３で状態変化が検出されると、検知された新たな状態が通信部１２を介してロボット管理装置３へ通知される。

通信部１２は、ロボット管理装置３と通信を行うためのものである。移動ロボット１の通信部１２とロボット管理装置３の通信部３２との間は、赤外線データ通信ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）や、無線ＬＡＮ通信などの無線通信方式を用いて通信を行う。

制御部１１は、移動ロボット１の上記各部の制御を司るものである。

制御ルート５に沿った床面に埋め込まれている複数の基点装置９ａ〜９ｄのそれぞれは、表示部６、圧力センサ７を含み、基点装置９ａ〜９ｄのうちの少なくとも１つの基点装置（ここでは、基点装置９ｄ）は、さらに、充電部８を含む。

各基点装置の表示部６とロボット管理装置３の表示制御部３４は、互いに通信可能なように、あるいは、表示制御部３４から各基点装置の表示部６が制御可能なように接続されている。

各基点装置の圧力センサ７とロボット管理装置３の位置管理部３５は、互いに通信可能なように、あるいは、各基点装置の圧力センサ７で計測された圧力値が位置管理部３５へ送信可能なように接続されている。

各基点装置（ここでは、基点装置９ｄ）の充電部８とロボット管理装置３の充電制御部３６は、互いに通信可能なように、あるいは、充電制御部３６から各基点装置の充電部８が制御可能なように接続されている。

表示部６には、ロボット管理装置３の表示制御部３４の制御により、移動ロボット１の状態や位置を表示する。表示部６は、発光制御される少なくとも１つの発光部品（例えば、ＬＥＤなど）を有する表示パネルである。

圧力センサ７は、この圧力センサ７上に人や移動ロボット１が立つと、それぞれの重みによる圧力値を計測するように配置されている。圧力センサ７は、計測された圧力値を位置管理部３５へ出力する。

充電部８は、移動ロボット１に対し、非接触の電磁誘導により充電を行う、あるいは、ロボットから充電端子を基点装置９ｄ表面に設けた電気供給用端子部に接触させて充電を行うためのものである。

基点装置９ｄ上が移動ロボット１の待機場所であってもよい。

ロボット管理装置３は、移動ロボット１や制御ルート上の複数の基点装置９ａ〜９ｄと通信を行いながら、これらの制御・管理を行うサーバ装置である。

ロボット管理装置３は、制御部３１、通信部３２，状態管理部３３、表示制御部３４、位置管理部３５、充電制御部３６を含む。

制御部３１は、通信部３２，状態管理部３３、表示制御部３４、位置管理部３５、充電制御部３６の制御を司る。

通信部３２は、移動ロボット１と通信を行うためのものである。移動ロボット１が通常の動作モード（通常動作時）の場合には、移動ロボット１からは、状態管理部１３で検出された該移動ロボット１の状態や、位置検出部１５で検出された該移動ロボット１の位置情報などを受信する。通信部３２で受信された移動ロボット１の位置情報や状態情報は、制御部３１へ出力され、さらに、制御部３１から位置管理部３５、状態管理部３３へそれぞれ出力される。

状態管理部３３は、通信部３２を介して受信した、移動ロボット１の状態を記憶し、移動ロボット１の現在の状態を状態変化などを管理するものである。

位置管理部３５は、各基点装置の圧力センサ７で計測された圧力値や、通信部３２を介して受信された移動ロボット１の位置情報を用いて、移動ロボット１の存在位置を常に追跡するようになっている。位置管理部３５で得られる移動ロボット１の位置情報は、制御部３１へ出力され、さらに、制御部３１から表示制御部３４へ出力される。

移動ロボット１の通常動作時には、移動ロボット１から通知される位置情報を用いれば、移動範囲内の移動ロボット１の存在位置は確認できる。

また、移動ロボット１が、制御ルート上５にいるときには、各圧力センサから得られる圧力値から、制御ルート上の移動ロボット１が存在する（通過した）基点を判定し、この基点を移動ロボット１の位置として検出する。制御ルート上を走行していた制御ロボット１が、制御ルートからはずれた目的の場所へ移動する場合には、当該目的の場所近傍の基点（移動ロボット１には、当該基点から当該目的の場所へ向かうことが予め定められている）を通過した後、制御ルートから離れて、目的の場所へ向かう。その後、当該基点の圧力センサ７により、移動ロボット１による重みを計測される間での間、すなわち、移動ロボット１が再び制御ルートに戻るまでの間、位置管理部３５は、移動ロボット１が制御ルートからはずれ地点の当該基点が移動ロボット１の存在位置と判定する。

このように、位置管理部３５は、各圧力センサ７で計測された圧力値を基に検出した、制御ルート上の複数の基点のうち移動ロボット１の存在する基点を、移動ロボット１の位置情報として得る。

表示制御部３４は、通信部３２を介して受信した、移動ロボット１の位置情報と、位置管理部３５で得られた移動ロボット１の位置情報を、制御部３１を介して受け取り、これらを基に、制御ルート上の各基点装置の表示部６に、移動ロボット１の現在位置と現在の状態を表示すべく、表示部６を制御する。

充電制御部３６は、基点装置の充電部８に接続され、充電部８を含む基点装置（図１では基点装置９ｄ）上に移動ロボット１が存在する場合には（例えば、位置管理部３５が、基点装置９ｄの圧力センサ７により計測された圧力値を基に求めた移動ロボット１の位置情報や移動ロボット１から通知された移動ロボット１の位置情報から、移動ロボット１が基点装置９ｄ上に存在すると判定したとき）、移動ロボット１を充電するために充電部８を駆動したり、充電部８の動作状況などを管理したりする。

図２は、住宅内の床面上に設けられた制御ルート５の一例を示したものである。図２では、制御ルートが、洋間の床面にループ状に設けられている。図２に示すように、制御ルート５の６カ所ＢＰ１〜ＢＰ６には、図１の基点装置が床面に埋め込まれている。ここで、各箇所ＢＰ１〜ＢＰ６にある基点装置を基点装置ＢＰ１〜ＢＰ６と呼ぶ。例えば、基点装置ＢＰ４は、図１の基点装置９ｄに示した構成を有し、それ以外の基点装置は、図１の基点装置９ａ〜９ｃに示した構成を有する。

移動ロボット１は、制御ルート上を走行するとともに、この制御ルートからはずれて、住宅内の洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１、和室方面Ａ２、玄関・ホール方面Ａ３、洋間奥方面Ａ４で赴き、作業を行う。

図４に示すように、移動ロボット１が、洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１へ行く場合には、制御ルート５の基点ＢＰ１から、洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１へ向かい、洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１から制御ルートに戻るときには基点ＢＰ１から制御ルート上にのる。移動ロボット１が洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１にいる間は、洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１に対応する図２の基点装置ＢＰ１の表示部６により、移動ロボット１が洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１にいることを表示する。

移動ロボット１が和室方面Ａ２にいく場合には、制御ルート５の基点ＢＰ２から、和室方面Ａ２へ向かい、和室方面Ａ２から制御ルート５へ戻るときには、基点ＢＰ２から制御ルート上にのる。移動ロボット１が和室方面Ａ２にいる間は、和室方面Ａ２に対応する図２の基点装置ＢＰ３の表示部６により、制御ロボット１が和室方面Ａ２にいることを表示する。

移動ロボット１が玄関・ホール方面Ａ３にいく場合には、制御ルートの基点ＢＰ５から、玄関・ホール方面Ａ３へ向かい、玄関・ホール方面Ａ３から制御ルート５へ戻るときには、基点ＢＰ５から制御ルート５にのる。移動ロボット１が玄関・ホール方面Ａ３にいる間は、玄関・ホール方面Ａ３に対応する図２の基点装置ＢＰ５の表示部６により、制御ロボット１が玄関・ホール方面Ａ３にいることを表示する。

制御ロボット１が洋間奥方面Ａ４にいく場合には、制御ルートＢＰ６から洋間奥方面Ａ４へ向かい、洋間奥方面Ａ４から制御ルート５へ戻るときには、基点ＢＰ６から制御ルート５にのる。移動ロボット１が洋間奥方面Ａ４にいる間は、洋間奥方面Ａ４に対応する図２の基点装置ＢＰ６の表示部６により、制御ロボット１が洋間奥方面Ａ４にいることを表示する。

ここで、制御ルート上の各基点装置の表示部６により、移動ロボット１の位置及び状態の表示する表示方法について説明する。移動ロボット１の位置及び状態に応じて、どの基点装置の表示部６をどのように表示するかは、ロボット管理装置３の表示制御部３４が制御する。

（移動ロボットの状態の表示方法）
（１）制御ルート上の各基点装置の表示部６で、移動ロボット１の現在の状態を示す文字、文字列、記号などを表示する。例えば、移動ロボット１が作業実行中状態であれば各基点装置の表示部６には、「作業実行中」という文字列、あるいは、これに対応する文字、記号などを表示する。

（２）移動ロボット１の有する各状態のうち、作業実行中状態、作業のための移動中状態、巡回作業中状態など、現在作業を実行中、あるいはこれから直ぐに作業に取りかかるような状態の場合に、各表示部６は、点灯で表示する。移動ロボット１が異常状態の場合には、各表示部６は、点滅で表示する。それ以外の場合、すなわち、移動ロボット１の有する各状態のうち、帰還のための移動中状態、待機状態など、現在のところ特に作業を行うことがないような状態の場合には、各表示部６で、点滅も点灯も行わない。

（３）制御ルート上の各基点装置の表示部６が複数の色を表示する場合には、作業実行中状態、作業のための移動中状態、帰還のための移動中状態、巡回作業中状態、待機状態、異常状態などの各状態に対し、発光色を割り当てて、各状態に対応する発光色を表示することで、移動ロボット１の状態を各表示部６で表示する。

（４）上記（２）（３）を組み合わせて、制御ルート上の各基点装置の表示部６が複数の色を表示する場合には、作業実行中状態、作業のための移動中状態、帰還のための移動中状態、巡回作業中状態、待機状態、異常状態などの各状態に対し、発光色と、点滅／点灯を割り当てて、移動ロボット１の各状態を、発光色と、点滅／点灯で表示する。例えば、作業実行中状態には黄色の点灯、作業のための移動中状態は青色の点滅、帰還のための移動中状態は青色の点灯、巡回作業中状態は黄色の点滅、待機状態は黒、異常状態は赤の点灯あるいは点滅で、各表示部６で移動ロボット１の状態を表示する。

（５）上記（１）（４）を組み合わせて表示する。例えば、移動ロボット１が作業実行中状態であれば各基点装置の表示部６には、「作業実行中」という文字列、あるいは、これに対応する文字、記号などを黄色の点滅で表示する。

（６）例えば青と赤といった２色が利用可能な表示部６の場合には、移動ロボット１の有する各状態のうち、例えば正常動作状態の場合には青、異常状態の場合には赤で表示する。正常動作状態のうち、作業実行中状態、作業のための移動中状態、巡回作業中状態など、現在作業を実行中、あるいはこれから直ぐに作業に取りかかるような状態の場合に、各表示部６は、この状態を青色の点滅で表示する。正常動作状態のうち、帰還のための移動中状態、待機状態など、現在のところ特に作業を行うことがないような状態の場合には、各表示部６は、この状態を青色の点灯で表示する。移動ロボット１が異常状態の場合には、各表示部６は、赤色の点灯あるいは点滅で表示する。

（７）上記（１）（６）を組み合わせて表示する。例えば、移動ロボット１が作業実行中状態であれば各基点装置の表示部６には、「作業実行中」という文字列、あるいは、これに対応する文字、記号などを青色の点滅で表示する。移動ロボット１が帰還のための移動中状態であれば各基点装置の表示部６には、「帰還のための移動中」という文字列、あるいは、これに対応する文字、記号などを、青色の点灯で表示する。

（移動ロボットの位置の表示方法）
（８）移動ロボット１の存在位置に最も近傍の基点装置あるいは該存在位置に対応する基点装置の表示部６が点灯あるいは点滅する。

（９）移動ロボット１の存在位置に最も近傍の基点装置あるいは該存在位置に対応する基点装置の表示部６が点滅し、移動ロボット１が走行してきた経路に最も近傍の各基点装置あるいは移動ロボット１が走行してきた場所に対応する各基点装置あるいは移動ロボット１の走行経路上の各基点装置の表示部６は点灯する。

（１０）移動ロボット１の存在位置に最も近傍の基点装置あるいは該存在位置に対応する基点装置の表示部６が点滅あるいは点灯し、移動ロボット１が走行してきた経路に最も近傍の各基点装置あるいは移動ロボット１が走行してきた場所に対応する各基点装置あるいは移動ロボット１の走行経路上の各基点装置の表示部６は、移動ロボット１の移動方向を示す矢印を点滅あるいは点灯する。

（１１）移動ロボット１の存在位置に最も近傍の基点装置あるいは該存在位置に対応する基点装置の表示部６が点灯あるいは点滅し、移動ロボット１が走行してきた経路に最も近傍の各基点装置あるいは移動ロボット１が走行してきた場所に対応する各基点装置あるいは移動ロボット１の走行経路上の各基点装置の表示部６は、移動ロボット１の移動方向を示すように順番に点滅する。

（１２）移動ロボット１が該移動範囲内の掃除や見回りなどの移動しながらの作業を行っている巡回作業中状態の場合には、移動ロボット１が掃除をした場所や見回った場所に対応する基点装置の表示部６は点灯あるいは点滅する。例えば、和室方面Ａ２の掃除や見回りを終了したときには、基点装置ＢＰ３の表示部６は、点灯あるいは点滅する。

（１３）移動ロボット１が該移動範囲内の掃除や見回りなどの移動しながらの作業を行っている巡回作業中状態の場合には、移動ロボット１の移動先、すなわち、移動ロボット１が次に掃除をする場所や見回る場所に対応する基点装置の表示部６は点灯あるいは点滅する。例えば、移動ロボット１が、和室方面Ａ２の掃除・見回り後に、次に洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１の掃除・見回りをする場合には、洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１に対応する基点装置ＢＰ１の表示部６は点灯あるいは点滅する。

（１４）上記（１２）及び（１３）を組み合わせて表示する場合、（１２）において、移動ロボット１が掃除をした場所や見回った場所に対応する基点装置の表示部６が点灯するとき、（１３）において、移動ロボット１の移動先に対応する基点装置の表示部６は点滅する。また、（１２）のとき表示部６が点滅するとき、（１３）のとき表示部６は点灯する。

（１５）上記（１２）、（１３）において、移動ロボット１の現在位置に最も近傍の基点装置あるいは、移動ロボット１の現在いる場所に対応する基点装置の表示部６は、他の表示部６での表示色とは異なる色の点灯あるいは点滅で、移動ロボット１の現在位置を表示する。

（１６）移動ロボット１の現在存在する方向に向けて、各基点装置の表示部６は矢印を点灯表示あるいは点滅表示する。

（１７）上記（８）乃至（１６）を適宜組み合わせる。

（移動ロボットの状態と位置を組み合わせて表示する方法）
（Ａ）上記（１）及び（８）を組合せて、移動ロボット１の存在位置に最も近傍の基点装置あるいは該存在位置に対応する基点装置の表示部６が、移動ロボット１の状態を示す文字、文字列、記号などを点灯あるいは点滅表示する。

（Ｂ）上記（１）及び（９）を組合せて、各基点装置の表示部６は、移動ロボット１の状態を示す文字、文字列、記号などを表示するとともに、移動ロボット１の存在位置に最も近傍の基点装置あるいは該存在位置に対応する基点装置の表示部６が点滅表示し、移動ロボット１が走行した経路に最も近傍の各基点装置あるいは移動ロボット１が走行した場所に対応する各基点装置、あるいは移動ロボット１の走行経路上の各基点装置の表示部６は点灯表示する。

（Ｃ）上記（３）と、上記（８）〜（１６）のうちの少なくとも１つとを組み合わせる。

（Ｄ）移動ロボット１が異常状態の場合には、移動ロボット１の現在位置に最も近傍の基点装置あるいは移動ロボット１の現在位置に対応する基点装置の表示部６は赤の点灯を行い、制御ルート上の他の各基点装置の表示部６を赤の点滅を行う。

上記（Ａ）乃至（Ｃ）以外にも、制御ルート上の各基点装置の表示部６で、色、点灯・点滅、表示内容などのうちの１つ、あるいはこれらのうちのいくつかを組み合わせて、移動ロボット１の状態、位置を制御ルート上の各基点装置の表示部６により表示することができる。制御ルート上のいずれか１つの基点装置の表示部６の表示を見るだけで、移動ロボット１の位置や状態がわかるように、各表示部６で移動ロボット１の位置や状態を表示することが望ましい。

次に、図３を参照して、各基点装置の表示部６の構成例を説明する。図３（ａ）〜（ｂ）に示す表示部６は、表示制御部３４により発光制御される少なくとも１つの発光部品の配置がそれぞれ異なる表示パネルの例を示している。図３（ａ）に示す表示パネルは、帯上に発光部品１０１が配置されている。図３（ｂ）は、中央に発光部品が１つ配置され、さらにその周りを囲むように４つの発光部品が等間隔で配置されている。図３（ｃ）に示す表示パネルは、碁盤の目状に発光部品が配置されている。特に、図３（ｂ）（ｃ）に示すような表示パネルの場合、配置された複数の発光部品のうち、発光させる発光部品を選択することにより、矢印形状を表示することができる。従って、移動ロボット１の移動方向（走行方向）や移動ロボットの存在する方向を容易に表示することができる。

また、図３（ｃ）に示すような表示パネルの場合、多くの発光部品を碁盤の目のように配置して文字表示が行えるような解像度が得られるように構成すれば、移動ロボット１の状態を文字や文字列、記号などで表示することができる。また、同時に矢印などを表示して、移動ロボット１の移動方向や存在する位置を指し示すこともできる。

制御ルート上のいずれか１つの基点装置の表示部６の表示を見るだけで、移動ロボット１の位置や状態がわかるように、異なる色をそれぞれ発光する照明部品を用いて複数の色で表示することができる表示パネルが望ましい。

図５は、住宅内の床面上に設けられた制御ルート５の他の例を示したものである。図５では、制御ルートが、洋間の中央の床面に直線状に設けられている。図５に示すように、制御ルート５の８カ所ＢＰ１〜ＢＰ８には、図１の基点装置が床面に埋め込まれている。ここで、各箇所ＢＰ１〜ＢＰ８にある基点装置を基点装置ＢＰ１〜ＢＰ８と呼ぶ。例えば、基点装置ＢＰ１は、図１の基点装置９ｄに示した構成を有し、それ以外の基点装置は、図１の基点装置９ａ〜９ｃに示した構成を有する。

図５では、移動ロボット１が洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１にいる間は、洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１に対応する図５の基点装置ＢＰ７の表示部６により、移動ロボット１が洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１にいることを表示する。

移動ロボット１が和室方面Ａ２にいる間は、和室方面Ａ２に対応する図５の基点装置ＢＰ２の表示部６により、制御ロボット１が和室方面Ａ２にいることを表示する。

移動ロボット１が玄関・ホール方面Ａ３にいる間は、玄関・ホール方面Ａ３に対応する図５の基点装置ＢＰ３の表示部６により、制御ロボット１が玄関・ホール方面Ａ３にいることを表示する。

移動ロボット１が洋間奥方面Ａ４にいる間は、洋間奥方面Ａ４に対応する図５の基点装置ＢＰ６の表示部６により、制御ロボット１が洋間奥方面Ａ４にいることを表示する。

図６は、住宅内の床面上に設けられた制御ルート５のさらに他の例を示したものである。図６では、制御ルートが、洋間の床面を斜めに設けられている。図６に示すように、制御ルート５の１１カ所ＢＰ１〜ＢＰ１１には、図１の基点装置が床面に埋め込まれている。ここで、各箇所ＢＰ１〜ＢＰ１１にある基点装置を基点装置ＢＰ１〜ＢＰ１１と呼ぶ。例えば、基点装置ＢＰ１は、図１の基点装置９ｄに示した構成を有し、それ以外の基点装置は、図１の基点装置９ａ〜９ｃに示した構成を有する。

図６では、移動ロボット１が洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１にいる間は、洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１に対応する図６の基点装置ＢＰ８の表示部６により、移動ロボット１が洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１にいることを表示する。

移動ロボット１が和室方面Ａ２にいる間は、和室方面Ａ２に対応する図６の基点装置ＢＰ２の表示部６により、制御ロボット１が和室方面Ａ２にいることを表示する。

移動ロボット１が玄関・ホール方面Ａ３にいる間は、玄関・ホール方面Ａ３に対応する図６の基点装置ＢＰ４の表示部６により、制御ロボット１が玄関・ホール方面Ａ３にいることを表示する。

移動ロボット１が洋間奥方面Ａ４にいる間は、洋間奥方面Ａ４に対応する図６の基点装置ＢＰ１０の表示部６により、制御ロボット１が洋間奥方面Ａ４にいることを表示する。

図２、図５、図６に示すように、制御ルート５からはずれた死角になるような場所Ａ１からＡ４に移動ロボット１がいるような場合には、その場所に最も近傍の、見やすい、わかりやすい基点の基点装置で、制御ロボット１が、その場所にいることを表示する。

また、制御ルート５は、図２に示すように、ループ状である必要はなく、一直線でも、所々分岐があってもよく、短くともよい。少なくとも２つの基点装置が埋め込まれた所定の長さを確保できればよく、どのような経路であってもよい。好ましくは、移動ロボット１や人が部屋から部屋へと移動範囲内を移動する際に必ず通るような経路であることが望ましい。

制御ルートの長さは、後述するように、キャリブレーション時に、移動ロボット１の移位置補正を行うことができる程度の長さがあればよい。

次に、ロボット管理装置３の位置管理部３５について説明する。位置管理部３５には、制御ルート状各基点装置に設けられた各圧力センサ７が接続されている。

圧力センサ７は、この上に人や移動ロボット１がのったときに、そのときの圧力を計測して、計測された圧力値をロボット管理装置３の位置管理部３５へ通知するようになっている。各圧力センサ７は、それぞれ識別情報をもち、例えば、計測された圧力値に変化があると、該圧力センサ７の識別情報とともに位置管理部３５へ通知する。

例えば、移動ロボット１の重さは、大人や子供の体重と比較して十分に軽いものとする。位置管理部３５は、圧力センサの圧力値が、予め定められた第１の閾値以上のときには該圧力センサが配置されている基点に人が存在すると判定する。また、圧力センサの圧力値が上記第１の閾値よりも小さい第２の閾値以下で、かつ、第２の閾値よりも小さい第３の閾値以上のときには、該圧力センサが配置されている基点に移動ロボット１が存在すると判定する。圧力センサの圧力値が第３の閾値よりも小さい第４の閾値以下の場合には、該圧力センサが配置されている基点には人も移動ロボット１も存在しないと判定する。

例えば、位置管理部３５が、図２の基点装置ＢＰ４に人が存在すると判定したとき、その旨を制御部３１へ通知する。制御部３１は、通信部３２を介して、移動ロボット１に対し、基点ＢＰ４へ移動するように指令を出す。博物館などの広いスペース内を移動範囲として走行する移動ロボット１の場合には、有効である。

図２において、移動ロボット１が、制御ルート上の基点ＢＰ３を通過して、基点ＢＰ２へ向かい、さらに基点ＢＰ２を通過して基点ＢＰ１に至ると、位置管理部３５は、基点ＢＰ３、ＢＰ２、ＢＰ１の各圧力センサから得られる圧力値から、移動ロボット１の現在位置は基点ＢＰ１であると判定する。その後、移動ロボット１が、図２の洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１へ移動するために、基点ＢＰ１において、制御ルート５から離れて、洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１へ向かう。従って、位置管理部３５では、移動ロボット１の位置を基点ＢＰ１と判定した後、例えば、予め定められた時間経過後も、各圧力センサ７の圧力値から移動ロボット１の存在を検知できないときには、移動ロボット１の存在位置は、洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１であると判定する。すなわち、移動ロボット１の現在位置は基点ＢＰ１であると判定する。

その後、基点ＢＰ１の圧力センサ７により、移動ロボット１による重みが計測されるまでの間、すなわち、移動ロボット１が再び制御ルートに戻るまでの間、位置管理部３５は、移動ロボット１の位置を洗面所・浴室・トイレ方面Ａ１、すなわち、基点ＢＰ１と判定する。

次に、移動ロボット１の自己位置検出及びキャリブレーションについて説明する。移動ロボット１の点検時には、移動ロボット１をキャリブレーションモードとして、制御ルート上を走行させる。

例えば、絨毯が引き詰められている床面と、フローリングの床面とでは、その摩擦係数等の違いから、同じ移動ロボット１が走行しても、移動ロボット１の位置検出部１５で計算される移動量に違いが生ずる。移動ロボット１が実際に移動した距離と移動ロボット１で計算される距離との違いを補正するために、好ましくは定期的にキャリブレーションを行うことが望ましい。

キャリブレーションモードにおいて、移動ロボット１は、制御ルートに沿って、任意の基点間を走行する。任意の２つの基点間の距離は既知である。移動ロボット１のキャリブレーション処理部１４は、この任意の２つの基点間を走行したときに移動ロボット１の位置検出部１５で計算された距離と、（例えば、ロボット管理装置３の制御部３１が通信部３２を介して送信する、あるいは、移動ロボット１のキャリブレーション処理部１４の所定のメモリ内に記憶されている）この２つの基点間の正しい距離とを比較して、両者の誤差を基に、走行時の車輪の回転数などに対する補正量を算出する。

また、各基点に設けられた圧力センサにより、位置管理部３５では、移動ロボット１がどの基点を通過したのかを判定することができるので、制御ルート上の各基点を移動ロボット１が通過する度に、位置管理部３５で判定された移動ロボット１の位置（基点の位置）が通信部３２を介して移動ロボット１へ通知される。そして、移動ロボット１のキャリブレーション処理部１４では、その位置検出部１５での計算される位置と、ロボット管理装置３から通知された基点の位置とを比較して、両者の誤差を基に、車輪の向き、車輪の回転方向などに対する補正量を算出する。

例えば、図７に示すように、図２の制御ルート５上の任意の２つの基点（例えば、基点ＢＰ６とＢＰ１）との間を制御ルート５に沿ってではなく、この２つの基点間を結ぶ直線上を移動ロボット１に走行させて、移動ロボット１自身が単独でキャリブレーションを行うことにより、移動ロボット１のキャリブレーションを高速に行うことができる。すなわち、移動ロボット１を２つの基点間ＢＰ６とＢＰ１のうちのいずれか一方へ運び、他方の基点へと走行させることにより、他方の基点の実際の位置と、移動ロボット１の位置検出部１５で計算された移動ロボット１自身の位置との間でマッピングを行い、移動ロボット１の走行距離、方向についての補正量を求める。

移動ロボット１の正常動作時には、移動ロボット１の位置検出部１５は、このようにして求めた補正量を用いて、移動ロボット１自身の位置を計算する。

以上説明したように、上記実施形態によれば、発光制御される少なくとも１つの発光部品を有する複数の表示パネル６を移動ロボット１の通路の床面に配置するとともに、該通路上の各表示パネルが配置された各地点（基点）で、移動ロボットの重みによる圧力を計測するようにそれぞれ配置された複数の圧力センサ７を配置する。ロボット管理装置３の位置管理部３５は、複数の圧力センサ７のそれぞれで計測された圧力値を基に、複数の表示パネル６のそれぞれが配置されている複数の地点（基点）のうち、移動ロボットの存在する地点（基点）を検出する。また、表示制御部３４は、移動ロボットから送信された該移動ロボットの状態と位置管理部３５で検出された基点とに基づいて、複数の表示パネル６を発光制御する。

好ましくは、移動ロボットの各状態には、発光部品の発光色が予め定められ、表示制御部３４は、移動ロボットの現在の状態に対応する発光色の発光部品を発光制御することにより、該移動ロボットの状態を表示する。

このような構成により、移動ロボットのユーザは、移動ロボットが見あたらないときでも、移動ロボットの現在の状態（作業実行中／移動中／待機中／異常状態など）を移動ロボット１の通路に設けられた各表示パネルを見ることで容易に確認することができる。

床等の移動ロボットの移動経路上のみにＬＥＤ等の発光素子（発光部品）を用いた表示パネルを配置すればよいので、構造が簡単で、信頼性も向上する。

なお、上記実施形態では、各基点装置は、表示部６と圧力センサを含む構成となっていたが、この場合に限らず、基点装置は表示部６のみを含む構成であってもよい。この場合、ロボット管理装置３の位置管理部３５は、移動ロボット１から送信されてくる位置情報から、移動ロボットの存在する基点を検出する。

すなわち、発光制御される少なくとも１つの発光部品を有する複数の表示パネル６を移動ロボット１の通路の床面に配置する。ロボット管理装置３は、移動ロボットから送信された該移動ロボットの状態を受信すると、受信した該移動ロボットの状態に基づいて、複数の表示パネル６を発光制御する。

また、制御ルート上の複数の基点装置のうち、充電部８を有する基点装置のみに圧力センサ７が含まれていてもよい。

また、制御ルートの全てあるいは制御ルートの一部分に、移動ロボット１に対し、非接触の電磁誘導による充電する充電装置を設けても良い。図１に示す構成の場合、移動ロボット１は、部屋の隅にある例えば、図２の基点ＢＰ４（充電部８を有する基点装置）の配置されている地点に帰還する必要があったが、広い範囲（例えば、制御ルート５全体）で充電することができるのであれば、移動ロボット１は、作業をしながら充電することが可能となる。

さらに、ロボット管理装置３を公衆網などの外部ネットワークに接続して通信を行う通信手段を備えている場合、制御ルート上の各基点装置の表示部６に表示される表示情報のみを、ネットワークを介してユーザの携帯端末などに送ることで、ユーザは、家を留守にしているときでも、家の内部情報を他人に知られずに安心して家の状況を把握することができる。

家を留守にしているときの住宅内の巡回や掃除作業時には、移動ロボット１に制御ルートを何回か往復させることで、実際の作業の確認が容易となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係るロボットシステムの概略構成例を示した図。 住宅内の床面上に設けられた制御ルートの一例を示した図。 基点装置の表示部の構成例を示した図。 図２の住宅内を移動ロボットが移動する場合の移動経路を説明するための図。 住宅内の床面上に設けられた制御ルートの他の例を示した図。 住宅内の床面上に設けられた制御ルートのさらに他の例を示した図。 キャリブレーションを説明するための図。

符号の説明

１…移動ロボット、３…ロボット管理装置、５…制御ルート、６…表示部、７…圧力センサ、８…充電部、９ａ〜９ｄ…基点装置、１１…制御部、１２…通信部、１３…状態管理部、１４…キャリブレーション処理部、１５…位置検出部、１６…自走部、３１…制御部、３２…通信部、３４…表示制御部、３５…位置管理部、３６…充電制御部。

Claims (8)

1. 予め定められた制御ルートに沿って移動するとともに、該制御ルート上に設けられた複数の基点を通じて該制御ルートから離れた場所にも移動する移動ロボットと、
   前記制御ルート上の前記複数の基点のそれぞれに配置され、発光制御される少なくとも１つの発光部品を有する複数の表示パネルと、
   前記制御ルート上の前記複数の基点のそれぞれで、前記移動ロボットの重みによる圧力を計測するようにそれぞれ配置された複数の圧力センサと、
   ロボット管理装置と、
   を備え、
   前記移動ロボットは、
   移動開始時の車輪の向き及び回転方向から定まる該移動ロボットの移動方向と、該移動ロボットの車輪の円周に、移動中の該車輪の回転数を乗じることにより得られる移動距離とから、移動開始前の地点から前記移動方向へ前記移動距離だけ離れた該移動ロボットの存在位置の位置情報を計算する計算手段と、
   指示された作業を行っている作業実行中状態、実行すべき作業のない待機状態、指示された作業を行うために目的の場所へ移動している移動中状態、及び異常状態を含む複数の状態のうち、前記移動ロボットの現在の状態を前記ロボット管理装置へ送信する送信手段とを具備し、
   前記ロボット管理装置は、
   前記移動ロボットから、前記位置情報と前記現在の状態を受信する受信手段と、
   少なくとも前記複数の圧力センサのそれぞれで計測された圧力値を基に、前記複数の基点のうち、前記移動ロボットの存在するまたは通過した基点を検出する位置検出手段と、
   前記受信手段で受信された前記位置情報に最も近傍の基点、または前記位置検出手段で検出された基点の表示パネルを発光制御して、前記受信手段で受信された前記移動ロボットの現在の状態を表示する表示制御手段と、
   を具備したことを特徴とするロボットシステム。
2. 前記表示制御手段は、前記受信手段で受信された前記位置情報が前記制御ルートから離れた場所であるときには、前記移動ロボットが該制御ルートから離れた時に通った基点の表示パネルを発光制御して、前記受信手段で受信された前記移動ロボットの現在の状態を表示することを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
3. 前記移動ロボットの各状態には、発光部品の発光色が予め定められ、
   前記表示制御手段は、前記移動ロボットの現在の状態に対応する発光色の発光部品を発光制御することにより、該移動ロボットの状態を表示することを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
4. 前記移動ロボットの各状態には、発光部品の発光色が予め定められ、
   前記表示制御手段は、
   前記位置検出手段で検出された地点の表示パネルで、該移動ロボットの現在の状態に対応する発光色の発光部品を点灯あるいは点滅することを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
5. 前記移動ロボットは、
   前記複数の圧力センサのうちの任意の２つの圧力センサ間を前記制御ルートに沿って走行したときに前記計算手段で計算される移動距離と、前記２つの圧力センサ間の既知の距離との誤差を基に、該移動ロボットの車輪の回転数に対する補正量を求める手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
6. 前記複数の基点のうちの少なくとも１つに、前記移動ロボットに対し、電磁誘導により充電を行う充電手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
7. 前記複数の基点のうちの少なくとも１つに、前記移動ロボットに対し、ロボットの充電端子を表示パネル面に設けた電気供給端子部に接触させて充電を行う充電手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
8. 指示された作業を行っている作業実行中状態、実行すべき作業のない待機状態、指示された作業を行うために目的の場所へ移動している移動中状態、及び異常状態を含む複数の状態を有する移動ロボットが走行する制御ルート上に設けられた複数の基点のそれぞれに配置され、発光制御される少なくとも１つの発光部品を有する複数の表示パネルと、
   前記制御ルート上の前記複数の基点のそれぞれで、前記移動ロボットの重みによる圧力を計測するようにそれぞれ配置された複数の圧力センサと、
   を備え、
   前記移動ロボットから送信される、（ａ）前記移動ロボットの移動開始時の車輪の向き及び回転方向から定まる該移動ロボットの移動方向と、該移動ロボットの車輪の円周に、移動中の該車輪の回転数を乗じることにより得られる移動距離とから計算される該移動ロボットの存在位置の位置情報と、（ｂ）前記複数の状態のうち該移動ロボットの現在の状態を受信する受信手段と、
   前記複数の圧力センサのそれぞれで計測された圧力値を基に、前記複数の表示パネルのそれぞれが配置されている複数の基点のうち、前記移動ロボットの存在するまたは通過した基点を検出する位置検出手段と、
   前記受信手段で受信された前記位置情報に最も近傍の基点、または前記位置検出手段で検出された基点の表示パネルを発光制御して、前記受信手段で受信された前記移動ロボットの現在の状態を表示する表示制御手段と、
   を具備したことを特徴とするロボット管理装置。

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