JP4686788B2

JP4686788B2 - 光タグ

Info

Publication number: JP4686788B2
Application number: JP2006001679A
Authority: JP
Inventors: 法明光永; 一彦篠沢
Original assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Current assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2026-01-06
Also published as: JP2007184785A

Description

この発明は、光タグに関し、特にたとえば、任意の物体に設けられ、その物体の属性情報を光の点滅として送信する、光タグに関する。

従来のこの種の光タグとしては、特許文献１に開示されたものが知られている。この従来技術は、赤外線を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）およびその駆動回路を含み、ＬＥＤを物体の識別情報に応じて点滅させる。かかる赤外線の点滅は、イメージセンサを含む検出装置（タグリーダ）によって検出され、識別情報に復元される。
特開２００４−２０８２２９号公報

ところで、物体の属性情報としては、識別情報の他にも、例えば機能，サイズ，所有者などを示す情報がある。また、この種の詳細情報とは別に、物体の属するカテゴリを示すカテゴリ情報もある。そこで光タグには、このような多様な情報を送信することが求められる。

しかし、従来技術では、送信すべき情報の多様化に十分対応できない。すなわち、ＬＥＤの点滅速度を速くし、かつ高速点滅に対応した高速タグリーダを用いることで、多様な情報を送受信することは可能であるが、そうすると、既存のタグリーダつまり低速点滅に対応した低速タグリーダではいかなる情報も受信できなくなる。また、高速タグリーダは露光時間が短いため、情報を受信できるエリアが狭くなる点も問題となる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、多様な情報を広範囲にかつ低速タグリーダでも受信可能に送信できる、光学式タグを提供することである。

第１の発明に従う光タグは、情報を光の点滅として送信する光タグ(10)であって、単一の発光素子(16)、情報として第１情報および第２情報を記憶する記憶手段(12)、および第１情報および第２情報に従って発光素子を低速点滅および高速点滅させる点滅手段(14)を備える。

第１の発明では、第１情報および第２情報は、記憶手段によって記憶される。点滅手段は、記憶された第１情報および第２情報に従って、単一の発光素子を低速点滅および高速点滅させる。従って、第１情報および第２情報が同時に送信される。第１情報は、詳細情報よりも広範囲に到達し、低速タグリーダで検出できる。一方、第２情報は、高速タグリーダで検出できる。

第１の発明によれば、第１情報および第２情報を含む多様な情報の送信が可能となり、特に第１情報を広範囲にかつ低速タグリーダでも受信可能に送信できる。

第２の発明に従う光タグは、第１の発明に従属し、点滅手段は、第１情報および第２情報を各々が点灯期間および消灯期間で構成される低速点滅波形および高速点滅波形にそれぞれ変換し、そして高速点滅波形を低速点滅波形の点灯期間のみに分散重畳する。

第２の発明では、第１情報および第２情報は、低速点滅波形および高速点滅波形にそれぞれ変換される。ここで、低速点滅波形は点灯期間および消灯期間で構成され、高速点滅波形もまた点灯期間および消灯期間で構成される。高速点滅波形は、低速点滅波形の点灯期間だけに分散的に重畳される。

第２の発明によれば、低速点滅波形の振幅（点灯時と消灯時の輝度差）が大きいので、第１情報の到達範囲が広がる。

第３の発明に従う光タグは、第１の発明に従属し、点滅手段は、第１情報を点灯期間および減光期間で構成される低速点滅波形に変換し、第２情報を点灯期間および消灯期間で構成される高速点滅波形に変換し、そして高速点滅波形を低速点滅波形の点灯期間および減光期間に連続重畳する。

第３の発明では、第１情報および第２情報は、低速点滅波形および高速点滅波形にそれぞれ変換される。ここで、高速点滅波形は点灯期間および消灯期間で構成されるのに対し、低速点滅波形は点灯期間および減光期間で構成される。高速点滅波形は、低速点滅波形の点灯期間および減光期間を通して連続的に重畳される。

第３の発明によれば、高速点滅を常時行うので、第２情報の送信速度が向上する。

第４の発明に従う光タグは、情報を光の点滅として送信する光タグ(10a)であって、異なる波長の光を発する２つの発光素子(16a,16b)、情報として第１情報および第２情報を記憶する記憶手段(12)、および第２情報に従って２つの発光素子のいずれかを高速点滅させる点滅手段(14a)を備え、点滅手段は点滅対象を第１情報に従って点滅手段の点滅速度よりも遅い速度で切り換えることを特徴とする。

第４の発明では、第１情報および第２情報は、記憶手段によって記憶される。点滅手段は、２つの発光素子のいずれかを第２情報に従って高速点滅させる。このとき点滅対象は、第１情報に従って点滅手段の点滅速度よりも遅い速度で切り換えられる。従って、２つの発光素子にそれぞれ対応する２つの波長の両方をその透過帯域に含む第２のフィルタ(22)が適用された高速タグリーダ(20)で第２情報を検出でき、同時に、これら２つの波長の一方をその透過帯域に含む第１のフィルタ(32)が適用された低速タグリーダ(30)で第１情報を検出できる。

第４の発明によれば、第１情報および第２情報を含む多様な情報の送信が可能となり、特に第１情報を広範囲にかつ低速タグリーダでも受信可能に送信できる。

第５の発明に従う光タグは、情報を光の点滅として送信する光タグ(10b)であって、単一の発光素子(16)、情報として第１情報および第２情報を記憶する記憶手段(12)、および低速点滅モードでは第１情報に従って発光素子を低速点滅させかつ高速点滅モードでは第２情報に従って発光素子を高速点滅させる点滅手段(14b)を備え、点滅手段は低速点滅モードで動作中に所定の外的作用を検知したとき高速点滅モードに移行することを特徴とする。

第５の発明では、第１情報および第２情報は、記憶手段によって記憶される。点滅手段は、低速点滅モードでは第１情報に従って発光素子を低速点滅させ、高速点滅モードでは第２情報に従って発光素子を高速点滅させる。従って、低速点滅モードでは第１情報が送信され、高速点滅モードでは第２情報が送信される。第１情報は、第２情報よりも広範囲に到達し、低速タグリーダで検出できる。一方、第２情報は、高速タグリーダで検出できる。

そして、低速点滅モードで動作中に所定の外的作用が検知されると、高速点滅モードに移行する。従って、受信側は、低速タグリーダで第１情報を検出した後、必要があれば送信側つまり光タグないしは光タグが設けられた物体に所定の外的作用を及ぼすことによって、高速タグリーダで詳細情報をさらに検出できる。なお、具体的な外的作用としては、振動，接触，光，音などがある。

第５の発明によれば、第１情報および第２情報を含む多様な情報の送信が可能となり、特に第１情報を広範囲にかつ低速タグリーダでも受信可能に送信できる。また、所定の外的作用に応じて、第１情報を送信する低速点滅モードから第２情報を送信する高速点滅モードへのモード切り替えを行うので、受信側は、まず第１情報を受信し、もし興味があれば接触など外的作用を光タグに及ぼすことで、光タグから第２情報をさらに受信することができる。

なお、好ましい実施例では、点滅手段は高速点滅モードが一定時間継続すると低速点滅モードに復帰する。これにより、通常は低速点滅モードで広範囲に第１情報を送信し、所定の外的作用を受けたとき高速点滅モードに移行して第２情報を一定期間送信するので、多様な情報を受信側の必要に応じて効率よく送信できる。

また、第２情報の情報量は第１情報の情報量よりも多い。これにより、高速点滅を通して詳細な情報を送信できる。

また、第１情報および第２情報はマンチェスタ符号化方式に従って符号化されている。これにより、精度の高い送受信が簡単に行える。

第６の発明に従うロボットシステム(1)は、任意の物体(2)に設けられ、当該物体に関連する情報を光の点滅として送信する光タグ(10)と、当該物体に関連して運動するロボット(8)とからなるロボットシステムであって、光タグは、単一の発光素子(16)、情報としてカテゴリ情報および詳細情報を記憶する記憶手段(12)、およびカテゴリ情報および詳細情報に従って発光素子を低速点滅および高速点滅させる点滅手段(14)を備え、ロボットは、光の低速点滅からカテゴリ情報を検出しかつ発光素子の位置情報を生成する低速タグリーダ(30)、光の高速点滅から詳細情報を検出する高速タグリーダ(20)、低速タグリーダによってカテゴリ情報が検出されたとき高速タグリーダによって詳細情報が検出されたか否かを判別する第１判別手段(S73)、第１判別手段の判別結果が未検出を示すとき低速タグリーダによって検出されたカテゴリ情報に基づいて詳細情報の要否を判別する第２判別手段(S75)、および第２判別手段によって詳細情報が必要と判別されたとき当該ロボット自身を低速タグリーダによって生成された位置情報に基づいて物体に向かって移動させるための運動制御手段(86,S77)を備える。

第６の発明では、光タグにおいて、物体のカテゴリ情報および詳細情報が記憶手段によって記憶され、点滅手段は、記憶されたカテゴリ情報および詳細情報に従って、単一の発光素子を低速点滅および高速点滅させる。ロボットにおいては、低速タグリーダが、光の低速点滅からカテゴリ情報を検出し、かつ発光素子の位置情報を生成する。一方、高速タグリーダは、光の高速点滅から詳細情報を検出する。

低速タグリーダによってカテゴリ情報が検出されると、高速タグリーダによって詳細情報が検出されたか否かが第１判別手段によって判別される。この判別結果が未検出を示せば、低速タグリーダによって検出されたカテゴリ情報に基づいて、詳細情報の要否が第２判別手段によってさらに判別される。詳細情報が必要と判別されると、このロボットは、低速タグリーダによって生成された位置情報に基づいて、運動制御手段によって物体に向かって移動される。従って、低速タグリーダでカテゴリ情報を検出した後に、必要があればカテゴリ情報の送信元である物体に接近することで、高速タグリーダで詳細情報を検出できる。

第６の発明によれば、光タグが低速点滅および高速点滅を通してカテゴリ情報および詳細情報を同時に送信するので、ロボットは、多様な情報を広範囲で受信できる。特に、カテゴリ情報の到達範囲内でかつ属性情報の到達範囲外に位置しているとき、カテゴリ情報から詳細情報の要否を判別して、必要であればカテゴリ情報の到達範囲内に移動するので、詳細情報の到達範囲外に位置していても必要に応じて詳細情報を取得できる。

第７の発明に従うロボットシステム(1a)は、振動検知手段(98)を有する物体(2a)に設けられ当該物体の属性情報を光の点滅として送信する光タグ(10b)と、当該物体に関連して運動するロボット(8a)とからなるロボットシステムであって、光タグは、単一の発光素子(16)、情報としてカテゴリ情報および詳細情報を記憶する記憶手段(12)、および低速点滅モードではカテゴリ情報に従って発光素子を低速点滅させかつ高速点滅モードでは詳細情報に従って発光素子を高速点滅させる点滅手段(14b)を備え、ロボットは、光の低速点滅からカテゴリ情報を検出しかつ発光素子の位置情報を生成する低速タグリーダ(30)、光の高速点滅から詳細情報を検出する高速タグリーダ(20)、低速タグリーダによってカテゴリ情報が検出されたとき高速タグリーダによって詳細情報が検出されたか否かを判別する第１判別手段(S73)、第１判別手段の判別結果が未検出を示すとき低速タグリーダによって検出されたカテゴリ情報に基づいて詳細情報の要否を判別する第２判別手段(S75)、および第２判別手段によって詳細情報が必要と判別されたとき当該ロボット自身を低速タグリーダによって生成された位置情報に基づいて物体に接触させるための運動制御手段(86,S77a)を備え、点滅手段は低速点滅モードで振動検知手段によって振動が検知されたとき高速点滅モードに移行することを特徴とする。

第７の発明では、光タグにおいて、物体のカテゴリ情報および詳細情報が記憶手段によって記憶される。点滅手段は、低速点滅モードではカテゴリ情報に従って発光素子を低速点滅させ、高速点滅モードでは詳細情報に従って発光素子を高速点滅させる。ロボットにおいては、低速タグリーダが、光の低速点滅からカテゴリ情報を検出し、かつ発光素子の位置情報を生成する。一方、高速タグリーダは、光の高速点滅から詳細情報を検出する。

低速タグリーダによってカテゴリ情報が検出されると、高速タグリーダによって詳細情報が検出されたか否かが第１判別手段によって判別される。この判別結果が未検出を示せば、低速タグリーダによって検出されたカテゴリ情報に基づいて、詳細情報の要否が第２判別手段によってさらに判別される。詳細情報が必要と判別されると、運動制御手段が、低速タグリーダによって生成された位置情報に基づいて、このロボットを物体に接触させる。点滅手段は、かかる接触の結果生じた振動が検知手段によって検知されたとき、低速点滅モードから高速点滅モードに移行する。従って、低速タグリーダでカテゴリ情報を検出した後に、必要があればカテゴリ情報の送信元である物体に接触することで、高速タグリーダで詳細情報を検出できる。

第７の発明によれば、光タグが低速点滅モードではカテゴリ情報を送信しかつ高速点滅モードでは詳細情報を送信するので、ロボットは、多様な情報を広範囲で受信できる。特に、通常は光タグが低速点滅モードで動作し、ロボットは、カテゴリ情報から詳細情報の要否を判別して、必要であれば物体に接触することで光タグのモードを高速点滅モードに移行させるので、必要に応じて詳細情報を取得できる。

第８の発明に従う光タグシステム(1)は、情報を光の点滅として送信する光タグ(10a)と、光タグによって送信された情報を受信する受信装置(8)とからなる光タグシステムであって、光タグは、異なる波長の光を発する２つの発光素子(16a,16b)、第１情報および第２情報を記憶する記憶手段(12)、および第２情報に従って２つの発光素子のいずれかを高速点滅させる点滅手段(14a)を備え、点滅手段は点滅対象を第１情報に従って点滅手段の点滅速度よりも遅い速度で切り換えることを特徴する。また、受信装置は、２つの発光素子にそれぞれ対応する２つの波長を共に透過する第１フィルタ(22)を通して光の高速点滅から第２情報を検出する高速タグリーダ(20)、および２つの発光素子にそれぞれ対応する２つの波長のいずれかを透過する第２フィルタ(32)を通して光の低速点滅から第１情報を検出する低速タグリーダ(30)を備える。

第８の発明では、光タグにおいて、第１情報および第２情報は記憶手段によって記憶され、点滅手段は２つの発光素子のいずれかを第２情報に従って高速点滅させる。このとき点滅対象は、第１情報に従って点滅手段の点滅速度よりも遅い速度で切り換えられる。一方、受信装置において、光の高速点滅からは、２つの発光素子にそれぞれ対応する２つの波長を共に透過する第１のフィルタを有する高速タグリーダが第２情報を検出し、かつ２つの波長のいずれかを透過する第２のフィルタを有する低速タグリーダが第１情報を検出する。

第８の発明によれば、第１情報および第２情報を含む多様な情報の送信が可能となり、特に第１情報を広範囲にかつ低速タグリーダでも受信可能に送信できる。また、高速点滅を常時行うので、第２情報の送信速度が向上する。

この発明によれば、多様な情報を広範囲に、かつ低速タグリーダでも受信可能に送信することができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１を参照して、この実施例の移動ロボットシステムは、重畳タグ１０が設けられた物体２と、高速タグリーダ２０が設けられた移動ロボット４と、低速タグリーダ３０が設けられた移動ロボット６と、高速タグリーダ２０および低速タグリーダ３０が設けられた移動ロボット８とを含む。

図２（Ａ）を参照して、重畳タグ１０は、物体２の識別情報を記憶したＲＯＭ１２を含む。ＲＯＭ１２内の識別情報は、カテゴリ（例えば“容器”，“ボール”など）を示すカテゴリ情報と、識別子（ＩＤ）や所有者などを示す詳細情報とに区分される。これらのカテゴリ情報および詳細情報は、マンチェスタ符号化方式に従って符号化されている。なお、マンチェスタ符号化では、連続した“０”または“１”の長い列が生じないように符号化が行われる。この結果、受信側で符号化データからクロックを復元することができ、これにより安価で精度のよい伝送が可能となる。点滅制御回路１４は、ＲＯＭ１２内のカテゴリ情報および詳細情報に応じてＬＥＤ１６を点滅させる。この点滅制御処理は、図３に示す手順に従う。なお、ＬＥＤ１６は赤外線を発するが、可視光を発するものでもよい。

図３を参照して、まずステップＳ１でカテゴリ情報および詳細情報を読み込む。続くステップＳ３では、カテゴリ情報および詳細情報を低速点滅情報および高速点滅情報にそれぞれ変換する。この変換処理では、高速点滅および低速点滅の速度比は１０対１である。

詳しくは、カテゴリ情報は“０１０１１…”のようなビット列で構成されており、“０”および“１”を消灯期間および点灯期間にそれぞれ割り当てることで、カテゴリ情報に対応する低速点滅情報が得られる。一方、詳細情報は“１１０１００１１０１０１１０１００１１…”のようなビット列で構成されており、同様の割り当てを行うことで、詳細情報に対応する低速点滅情報が得られる。

ここでは、詳細情報は１０ビットを１単位とし、この１０ビットには７ビットの情報本体（ＩＤなど），スタートビット，ストップビットおよびパリティビットが含まれる。このため、詳細情報の１０ビットに相当する期間がカテゴリ情報の１ビットに相当する期間と一致するように、高速点滅および低速点滅の速度比を１０対１としている。以下では、高速点滅の速さを１００Ｈｚ、低速点滅の速さを１０Ｈｚとする。

続くステップＳ５では、カテゴリ情報に対応する低速点滅情報に、詳細情報に対応する高速点滅情報を重畳する。詳しくは、低速点滅情報の点灯期間に、高速点滅情報を分散的に割り当てる。つまり、高速点滅情報は、詳細情報の１０ビットに相当する期間を単位として分割され、分割された高速点滅情報が低速点滅情報の点灯期間に順番に挿入される。この結果、低速点滅情報の点灯期間は、高速点滅情報によって置換される。なお、ステップＳ３の変換処理で点滅速度比を１０対１とした結果、過不足のない割り当てができる。

そしてステップＳ７で、重畳された点滅情報に従いＬＥＤ１６を点滅させる。この結果、ＬＥＤ１６からは、図６（Ａ）の波形に従って点滅する光が発せられる。

図２（Ｂ）を参照して、移動ロボット４に搭載された高速タグリーダ２０は、イメージセンサ２６を含む。物体２のＬＥＤ１６から発せられた光は、光フィルタ２２およびレンズ２４を通り、イメージセンサ２６の撮像面上で結像する。イメージセンサ２６は、かかる光学像をＬＥＤ１６の高速点灯よりも十分速い速度（例えば４００ｆｐｓ）で捕捉し、捕捉された光学像に対応する画像信号を出力する。

移動ロボット４の高速画像処理回路２８は、イメージセンサ２６から出力される画像信号を処理する。この画像処理は、図４に示される手順に従って、例えば４００ｆｐｓで実行される。図４を参照して、まずステップＳ２１でイメージセンサ２６の出力信号つまり原画像を取り込み、次のステップＳ２３で、取り込まれた原画像を二値化する。そしてステップ２５で、二値化された原画像（以下“二値画像”）からＬＥＤ１６に対応する領域を検出する。

この後、ステップＳ２７で、検出された領域の位置情報を生成する。ステップＳ２９では検出領域内に含まれる二値画像の点滅を検出し、ステップＳ３１ではこの検出結果つまり図６（Ｂ）に示す点滅情報から詳細情報を復号する。ここでは処理速度がＬＥＤ１６の点滅速度よりも十分速いため、図６（Ａ）の原波形と同一の波形を有する点滅情報（図６（Ｂ）参照）が得られ、この点滅情報から詳細情報を復号できる。そしてステップＳ３３で、生成された位置情報および復号された詳細情報を出力する。

高速画像処理回路２８の出力つまり詳細情報および位置情報は、ＲＡＭ４８に一時記憶される。ＣＰＵ４４は、ＲＡＭ４８内の情報を参照して、例えば物体２に接近する，物体２に接触するといった指令を、必要に応じて運動制御回路４６に与える。運動制御回路４６は、与えられた指示に従って図示しない駆動機構を制御し、この結果、移動ロボット４は、例えば物体２に向かって移動し、あるいは物体２に接触する。

図２（Ｃ）を参照して、移動ロボット６に搭載された低速タグリーダ３０は、イメージセンサ３６を含む。物体２のＬＥＤ１６から発せられた光は、光フィルタ３２およびレンズ３４を通り、イメージセンサ３６の撮像面上で結像する。イメージセンサ３６は、かかる光学像を、ＬＥＤ１６の高速点滅よりも十分遅く、かつ低速点滅よりも十分速い速度（例えば４０ｆｐｓ）で捕捉し、捕捉された光学像に対応する画像信号を出力する。

低速画像処理回路３８は、イメージセンサ３６から出力される画像信号を処理する。この画像処理は、図５に示される手順に従い、例えば４０ｆｐｓで実行される。図５を参照して、まずステップＳ５１でイメージセンサ３６の出力信号つまり原画像を取り込み、次のステップＳ５３で、取り込まれた原画像を二値化する。そしてステップ５５で、二値化された原画像（以下“二値画像”）からＬＥＤ１６に対応する領域を検出する。

この後、ステップＳ５７で、検出された領域の位置情報を生成する。ステップＳ５９では検出領域内に含まれる二値画像の点滅を検出し、ステップＳ６１ではこの検出結果つまり図６（Ｃ）に示す点滅情報からカテゴリ情報を復号する。そしてステップＳ６３で、生成された位置情報および復号されたカテゴリ情報を出力する。

なお、ここでは処理速度が高速点滅よりも十分遅くかつ低速点滅よりも十分速いため、図６（Ａ）の原波形における高速点滅期間は、ほの暗い連続点灯として検出される。この結果、ステップＳ３（図３参照）で生成された低速点滅情報と相似の波形を有する点滅情報（図６（Ｃ）参照）が得られ、この点滅情報からカテゴリ情報を復号できる。

ステップＳ６３における低速画像処理回路３８の出力つまりカテゴリ情報および位置情報は、ＲＡＭ６８に一時記憶される。ＣＰＵ６４は、ＲＡＭ６８内の情報を参照して、例えば物体２に接近する，物体２に接触するといった指令を、必要に応じて運動制御回路６６に与える。運動制御回路６６は、与えられた指示に従って図示しない駆動機構を制御し、この結果、移動ロボット６は、例えば物体２に向かって移動し、あるいは物体２に接触する。

図２（Ｄ）を参照して、移動ロボット８に搭載された高速タグリーダ２０は、図２（Ｂ）のものと同様に構成され、詳細情報および位置情報を出力し、また、低速タグリーダ３０は、図２（Ｃ）のものと同様に構成され、カテゴリ情報および位置情報を出力する。高速タグリーダ２０の出力情報および高速タグリーダ２０の出力情報は、ＲＡＭ８８に一時記憶される。

ＣＰＵ８４は、ＲＡＭ８８内の情報を参照して、例えば物体２に向かって移動する，物体２に接触するといった指令を、必要に応じて運動制御回路８６に与える。運動制御回路８６は、与えられた指示に従って図示しない駆動機構を制御し、この結果、移動ロボット８は、例えば物体２に向かって移動し、あるいは物体２に接触する。

以上のように構成された移動ロボットシステム１は、例えば以下のように動作する。

図１を参照して、物体２に設けられた重畳タグ１０から光の高速点滅として送信される詳細情報は高速タグリーダ２０によって受信され、同じく重畳タグ１０から光の低速点滅として送信されるカテゴリ情報は低速タグリーダ３０によって受信される。この場合、両タグリーダの露光時間の関係から、境界線Ｃ１および境界線Ｃ２がそれぞれ詳細情報およびカテゴリ情報の到達限界となる。ここで、境界線Ｃ１は重畳タグ１０を中心とする半径ｒ１の円周であり、境界線Ｃ２は同じ重畳タグ１０を中心とする半径ｒ２（＞ｒ１）の円周である。

従って、高速タグリーダ２０のみを有する移動ロボット４は、境界線Ｃ１内に位置する限り詳細情報を受信できる。また、低速タグリーダ３０のみを有する移動ロボット６は、境界線Ｃ２内に位置する限りカテゴリ情報を受信できる。

そして、高速タグリーダ２０および低速タグリーダ３０を共に備える移動ロボット８は、境界線Ｃ２内に位置する限りカテゴリ情報を受信でき、境界線Ｃ１内に位置している場合には詳細情報をさらに受信できる。従って、移動ロボット８は、両境界線Ｃ１およびＣ２の間の領域に位置しているとき、まず低速タグリーダ３０でカテゴリ情報を受信し、その結果、もし物体２に興味があれば境界線Ｃ１の内側へと移動した後、高速タグリーダ２０で詳細情報を受信することができる。このような動作を行う場合、移動ロボット８のＣＰＵ８４は、図７のフローに従う処理を実行する。なお、このフロー図に対応するプログラムは、ＲＯＭ８２に記憶される。

図７を参照して、まずステップＳ７１でカテゴリ情報の受信の有無を判別し、ＹＥＳであればステップＳ７３で、詳細情報の受信の有無をさらに判別する。ここでもＹＥＳであれば（このとき物体２は境界Ｃ１の内側にある）ステップＳ８１に移り、カテゴリ情報および／または詳細情報を利用して所定の処理例えば物体２を動かすなどの処理を実行する。その後、ステップＳ７１に戻る。

ステップＳ７３でＮＯであれば（このとき物体２は境界Ｃ１およびＣ２の間にある）、ステップＳ７５に移って詳細情報が必要か否かを判別する。ここでＮＯであれば、すなわち既に詳細情報を入手していれば、ステップＳ８１に移って、所定の処理を実行する。ステップＳ７５でＹＥＳであれば、ステップＳ７７で移動処理を実行し、続くステップＳ７９では、詳細情報の受信の有無を判別する。ステップＳ７９でＮＯであればステップＳ７７に戻り、ＹＥＳであればステップＳ８１に移って所定の処理を実行する。

なお、上記の移動処理では、ＲＡＭ８８内の位置情報（図５のＳ５７を参照）に基づいて、物体２に向かって移動するようＣＰＵ８４が運動制御回路８６に指示し、この指示に応じて運動制御回路８６が図示しない駆動機構を制御する。これにより移動ロボット８は、物体２に向かって移動し、境界Ｃ１の内側に入れば詳細情報の受信が可能となる。

以上から明らかなように、この実施例では、重畳タグ１０は、物体２に設けられ、この物体２の属性情報を光の点滅として送信する。詳しくは、属性情報をカテゴリ情報と詳細情報とに区分し、カテゴリ情報および詳細情報に従って単一のＬＥＤ１６を重畳的に低速点滅および高速点滅させる。従って、重畳タグ１０からは、カテゴリ情報および詳細情報が同時に送信される。詳細情報は、境界線Ｃ１の位置まで到達し、高速タグリーダ２０によって検出される。カテゴリ情報は境界線Ｃ１よりも遠い境界線Ｃ２の位置まで到達し、低速タグリーダ３０によって検出される。

これにより、カテゴリ情報および詳細情報を含む多様な情報の送信が可能となり、特にカテゴリ情報を広範囲にかつ低速タグリーダ３０でも受信可能に送信できる。

また、低速タグリーダ３０は、カテゴリ情報を検出したとき、物体２の位置情報を生成する。移動ロボット８は、低速タグリーダ３０および高速タグリーダ２０を有し、低速タグリーダ３０によってカテゴリ情報が検出されると、高速タグリーダ２０によって詳細情報が検出されたか否かを判別し（Ｓ７３）、この判別結果が未検出を示せば、低速タグリーダ３０によって検出されたカテゴリ情報に基づいて、詳細情報の要否を判別する（Ｓ７５）。詳細情報が必要と判別されると、移動ロボット８は、低速タグリーダ３０によって生成された位置情報に基づいて、物体２に向かって移動する（Ｓ７７）。従って、低速タグリーダ３０でカテゴリ情報を検出した後に、必要があればカテゴリ情報の送信元つまり物体２に接近することで、高速タグリーダ２０で詳細情報を検出できる。

なお、この実施例では、高速点滅情報は低速点滅情報の点灯期間にのみ割り当てられた（図６（Ａ）参照）が、図８（Ａ）に示す要領で、これを全期間に渡って割り当てることもできる。図８（Ａ）を参照して、低速点滅情報の“０”期間においてＬＥＤ１６を消灯する代わりに減光し、かかる減光期間にも高速点滅情報を割り当てる。この場合の点滅制御処理を図９に示す。

図９を参照して、ステップＳ１およびＳ３は、図３のものと同様であり、説明を省略する。ステップＳ５ａの重畳処理では、低速点滅情報の点灯期間（つまり非減光期間）および減光期間に高速点滅情報を連続的に割り当てる。ステップＳ７では、図８（Ａ）のような波形を有する重畳点滅情報に従ってＬＥＤ１６を点滅させる。

図６（Ａ）の波形では詳細情報を間欠的にしか送信できないが、図８（Ａ）の波形によれば、これを連続的に送信することができる。

高速タグリーダ２０はＬＥＤ１６の点滅から図８（Ｂ）の高速点滅情報を検出し、低速タグリーダ３０は同じＬＥＤ１６の点滅から図８（Ｃ）の低速点滅情報を検出する。なお、高速タグリーダ２０および低速タグリーダ３０の処理は、二値化（Ｓ２３，Ｓ５３）の際の閾値などを除いて、図４および図５と同様である。

これにより、詳細情報をより高速に送信することが可能となる。

また、この実施例では、移動ロボット８は、高速点滅検出用および低速点滅検出用の２組の光学系（光フィルタ２２および３２，レンズ２４および３４，ならびにイメージセンサ２６および３６）を備えているが、フレームレート変換を行うことで、一方の光学系を省略できる。この場合の移動ロボット８の構成を図１０に示す。

図１０の低速タグリーダ３０ａは、図２（Ｃ）の低速タグリーダ３０において、光フィルタ３２，レンズ３４およびイメージセンサ３６の代わりにフレームレート変換回路４０を備える。他の構成要素は、図２（Ｃ）のものと同様である。フレームレート変換回路４０へは、高速タグリーダ２０のイメージセンサ２６から画像信号が与えられる。フレームレート変換回路４０は、与えられた画像信号のフレームレートを低速画像処理回路３８に適合する値に変換する。このフレームレート変換処理は、図１１のフローチャートに従う。

図１１を参照して、まずステップＳ９１で変数ｍに１をセットし、続くステップＳ９３では画像信号をフレームレートｆ１（例えば４００ｆｐｓ）でフレームメモリＩｍ（図示せず）に取り込む。次に、ステップＳ９５で変数ｍをインクリメントし、そしてステップＳ９７で変数ｍが定数ｎ（例えば１０）と一致するか否かを判別して、ＮＯであればステップＳ９３に戻る。

ステップＳ９７でＹＥＳであればステップＳ９９に移って、ｎ個のフレームメモリＩ１〜Ｉｎの平均画像を生成し、生成された平均画像をフレームレートｆ２（＝ｆ１／ｎ）で出力する。出力後、ステップＳ９１に戻る。

この結果、画像信号のフレームレートは、例えば４００ｆｐｓから４０ｆｐｓに変換される。低速画像処理回路３８は、フレームレート変換後の画像信号を処理する。これにより、移動ロボット８は、より簡単な構成で、図７に示す処理を行うことができる。

また、この実施例では、重畳タグ１０は、ただ１つのＬＥＤ１６を用いてカテゴリ情報および詳細情報を送信したが、図１２に示す重畳タグ１０ａのように、互いに異なる波長の光を発する２つのＬＥＤ１６ａおよび１６ｂを用いてこれらを送信してもよい。なお、受信側の構成は、光フィルタ（２２，３２）の透過波長を除き、図２（Ｂ）〜図２（Ｄ）と同じでよい。

図１２の点滅制御回路１４ａの処理は、図１３に示す手順に従う。図１３を参照して、ステップＳ１およびＳ３は、図３のものと同様である。ステップＳ５ｂでは、点滅制御回路１４ａは、低速点滅情報の“０”期間と“１”期間とで発光させるＬＥＤを切り換える。すなわち、低速点滅情報の“０”に対応する消灯期間は高速点滅情報に従ってＬＥＤ１６ａ（第１ＬＥＤ）のみを駆動し、低速点滅情報の“１”に対応する点灯期間は高速点滅情報に従ってＬＥＤ１６ｂ（第２ＬＥＤ）のみを駆動する。これにより、ＬＥＤ１６ａおよび１６ｂからは、図１４（Ａ）の波形に従って点滅する光および図１４（Ｂ）の波形に従って点滅する光がそれぞれ発せられる。

この場合、高速タグリータ２０側の光フィルタ２２は、ＬＥＤ１６ａおよび１６ｂの両方の光を透過させ、一方、低速タグリータ３０側の光フィルタ３２は、ＬＥＤ１６ａの光のみを透過させる。このため、高速タグリータ２０では図１４（Ｃ）に示す高速点滅情報が検出され、一方、低速タグリーダ３０では図１４（Ｄ）に示す低速点滅情報が検出される。

これによっても、詳細情報をより高速に送信することが可能となる。

この発明の他の実施例を図１５〜図１９により説明する。まず図１５を参照して、この実施例の移動ロボットシステム１ａは、図１の移動ロボットシステム１において、物体２および移動ロボット８に代えて物体２ａおよび移動ロボット８ａを備える。物体２ａには、重畳タグ１０の代わりに可変速タグ１０ｂが設けられる。他の構成要素は、図１と同様である。

図１６（Ａ）を参照して、物体２ａは、可変速タグ１０ｂに加え、振動検知回路９８およびＣＰＵ９４を備える。可変速タグ１０ｂは、重畳タグ１０（図２（Ａ）参照）において、点滅制御回路１４に代えて点滅制御回路１４ｂを含む。点滅制御回路１４ｂは、“低速点滅モード”および“高速点滅モード”の２つの動作モードを有し、低速点滅モードではカテゴリ情報に従ってＬＥＤ１４を低速点滅させ、高速点滅モードでは詳細情報に従ってＬＥＤ１４を高速点滅させる。このため、ＬＥＤ１４からは、高速点滅情報または低速点滅情報が送信される。

振動検知回路９８は物体２ａの振動を検知し、ＣＰＵ９４はこの検知結果に関連して点滅制御回路１４ｂに動作モードの切り換えを命じる。なお、ＲＯＭ９２にはＣＰＵ９４が動作するためのプログラムが記憶され、ＲＡＭ９６はＣＰＵ９４に作業領域を提供する。

図１６（Ｂ）を参照して、移動ロボット８ａは、図２（Ｄ）と同様の構成を有する。ただし、ＲＯＭ９２内のプログラムがＲＯＭ８２内のそれと一部相違し、このため、図２（Ｄ）のものとは異なる動作をする。

以上のよう構成された移動ロボットシステム１ａは、次のように動作する。図１５を参照して、境界Ｃ１およびＣ２は、図１と同様、高速点滅情報および低速点滅情報の到達限界を示す。いま、物体２ａに設けられた可変速タグ１０ｂからは低速点滅情報が送信されており、移動ロボット８ａは境界およびＣ２の間の領域に位置している。このため、移動ロボット８ａは、低速タグリーダ３０で低速点滅情報を受信し、受信された低速点滅情報を復号することで、物体２ａのカテゴリを知ることができる。

こうして認識されたカテゴリから物体２ａを興味ある対象と判断すれば、移動ロボット８ａは、物体２ａに向かって移動し、物体２ａに接触する。接触の結果、物体２ａに振動が生じる。

図１６（Ａ）を参照して、物体２ａに生じた振動は振動検知回路９８によって検知され、振動検知を示す信号がＣＰＵ９４に伝えられる。信号を受けたＣＰＵ９４は、低速点滅モードから高速点滅モードへの切り換えを点滅制御回路１４ｂに命令する。応じて点滅制御回路１４ｂは、カテゴリ情報に従ってＬＥＤ１６を低速点滅させる動作から、詳細情報に従ってＬＥＤ１６を高速点滅させる動作に移行する。これにより、ＬＥＤ１６の出力は、図１７に示すように、振動検出を境として低速点滅情報から高速点滅情報に切り換わる。

物体２ａの近傍に位置する移動ロボット８ａは、こうして可変速タグ１０ｂから送信される高速点滅情報を高速タグリーダ２０で受信し、受信された高速点滅情報を復号することで、物体２ａの詳細情報を知ることができる。そして、認識された詳細情報に基づいて、物体２ａを移動させるなどの動作を行う。

ＣＰＵ９４は、高速点滅モードへの切り換えから所定時間（例えば１０秒）が経過すると、低速点滅モードへの復帰を点滅制御回路１４ｂに命令する。応じて点滅制御回路１４ｂは、詳細情報に従ってＬＥＤ１６を高速点滅させる動作から、カテゴリ情報に従ってＬＥＤ１６を低速点滅させる動作に移行する。

以上のような動作を行うにあたり、物体２ａのＣＰＵ９４は図１８に示すフローに従う処理を実行し、また、移動ロボット８ａのＣＰＵ８４は図１９に示すフローに従う処理を実行する。なお、これらのフロー図に対応するプログラムは、ＲＯＭ９２およびＲＯＭ８２にそれぞれ記憶される。

図１８を参照して、物体２ａのＣＰＵ９４は、まずステップＳ１１１で動作モードを低速点滅モードに設定する。続くステップＳ１１３では、振動検知回路９８によって振動が検知されたか否かを判別し、ＮＯであればステップＳ１１１に戻る。ステップＳ１１３でＹＥＳであれば、ステップＳ１１５で動作モードを高速点滅モードに設定し、そしてステップＳ１１７に移る。ステップＳ１１７では、ステップＳ１１５の設定処理から所定時間が経過したか否かを判別し、ＹＥＳであればステップＳ１１１に戻る。

図１９を参照して、ステップＳ７１〜Ｓ７５，Ｓ７９およびＳ８１は、図７のものと同様であり、説明を省略する。ステップＳ７７ａでは、移動ロボット８ａのＣＰＵ８４は、物体２ａに向かって移動する処理および物体２ａに接触する処理を実行する。

以上から明らかなように、この実施例では、物体２ａは、振動を検知する振動検知回路９８を有する。可変速タグ１０ｂは、物体２ａの属性情報としてカテゴリ情報および詳細情報を記憶し、低速点滅モードではカテゴリ情報に従って単一のＬＥＤ１６を低速点滅させ、高速点滅モードでは詳細情報に従って同じＬＥＤ１６を高速点滅させる。従って、低速点滅モードではカテゴリ情報が送信され、高速点滅モードでは詳細情報が送信される。カテゴリ情報は、境界線Ｃ１の位置まで到達し、高速タグリーダ２０によって検出される。カテゴリ情報は境界線Ｃ１よりも遠い境界線Ｃ２の位置まで到達し、低速タグリーダ３０によって検出される。

また、可変速タグ１０ｂは、低速点滅モードで動作中に振動が検知されると、高速点滅モードに移行する。低速タグリーダ３０は、カテゴリ情報を検出したとき、物体２ａの位置情報を生成する。移動ロボット８ａは、低速タグリーダ３０および高速タグリーダ２０を有し、低速タグリーダ３０によってカテゴリ情報が検出されると、高速タグリーダ２０によって詳細情報が検出されたか否かを判別し（Ｓ７３）、この判別結果が未検出を示せば、低速タグリーダ３０によって検出されたカテゴリ情報に基づいて、詳細情報の要否を判別する（Ｓ７５）。詳細情報が必要と判別されると、移動ロボット８ａは、低速タグリーダ３０によって生成された位置情報に基づいて、物体２ａに向かって移動しかつ物体２ａ接触する（Ｓ７７ａ）。従って、低速タグリーダ３０でカテゴリ情報を検出した後に、必要があればカテゴリ情報の送信元つまり物体２ａに接近および接触することで、高速タグリーダ２０で詳細情報を検出できる。

なお、以上では、任意の物体に設けられ、その物体の属性情報を光の点滅として送信する光タグについて説明したが、光の点滅として送信する情報はどのような情報でもよい。一般には、送信すべき情報として第１情報および第２情報を記憶し、記憶された第１情報および第２情報に従ってＬＥＤなどの発光素子を低速点滅および高速点滅させればよい。この場合、第２情報の情報量を第１情報の情報量よりも多くすることが好ましく、これにより高速点滅を通して詳細な情報を送信できる。

この発明の一実施例を示すブロック図である。（Ａ）は図１の実施例に適用される物体（およびこれに設けられる重畳タグ）の構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は図１の実施例に適用される移動ロボット（およびこれに設けられる高速タグリーダ）の構成を示すブロック図であり、（Ｃ）は図１の実施例に適用される他の移動ロボット（およびこれに設けられる高速タグリーダ）の他の構成を示すブロック図であり、（Ｄ）は図１の実施例に適用されるその他の移動ロボットの構成を示すブロック図である。図２（Ａ）の重畳タグの動作を示すフロー図である。図２（Ｂ）の高速タグリーダの動作を示すフロー図である。図２（Ｃ）の低速タグリーダの動作を示すフロー図である。（Ａ）は図２（Ａ）の重畳タグの出力を示す波形図であり、（Ｂ）は図２（Ｂ）の高速タグリーダの検出結果を示す波形図であり、（Ｃ）は図２（Ｃ）の低速タグリーダの検出結果を示す波形図である。図２（Ｄ）の移動ロボットのＣＰＵ動作の一部を示すフロー図である。（Ａ）は図１の実施例に適用される他の重畳タグの出力を示す波形図であり、（Ｂ）は図１の実施例に適用される他の高速タグリーダの検出結果を示す波形図であり、（Ｃ）は図１の実施例に適用される他の低速タグリーダの検出結果を示す波形図である。図８（Ａ）の重畳タグの動作を示すフロー図である。図１の実施例に適用されるさらにその他の移動ロボットの構成を示すブロック図である。図１０のフレームレート変換回路の動作を示すフロー図である。図１の実施例に適用されるその他の重畳タグの構成を示すブロック図である。図１２の重畳タグの動作を示すフロー図である。（Ａ）は図１２の重畳タグの２つの出力のうち一方を示す波形図であり、（Ｂ）は図１２の重畳タグの２つの出力のうち他方を示す波形図である。この発明の他の実施例を示すブロック図である。（Ａ）は図１５の実施例に適用される物体（およびこれに設けられる可変速タグ）の構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は図１５の実施例に適用される移動ロボットの構成を示すブロック図である。図１６（Ａ）の可変速タグの出力を示す波形図である。図１６（Ａ）の物体のＣＰＵ動作の一部を示すフロー図である。図１６（Ｂ）の移動ロボットのＣＰＵ動作の一部を示すフロー図である。

符号の説明

１，１ａ…移動ロボットシステム
２，２ａ…物体
４，６，８，８ａ…移動ロボット
１０，１０ａ…重畳タグ
１０ｂ…可変速タグ
１２，４２，６２，８２，９２…ＲＯＭ
１４，１４ａ，１４ｂ…点滅制御回路
１６，１６ａ，１６ｂ…ＬＥＤ
２２，３２…光フィルタ
２６，３６…イメージセンサ
２８…高速画像処理回路
３８…低速画像処理回路
４４，６４，８４，９４…ＣＰＵ
４６，６６，８６…運動制御回路
９８…振動検知回路

Claims

任意の物体に設けられ当該物体に関連する情報を光の点滅として送信する光タグと、当該物体に関連して運動するロボットとからなるロボットシステムであって、
前記光タグは、
単一の発光素子、
前記情報としてカテゴリ情報および詳細情報を記憶する記憶手段、および
前記カテゴリ情報および前記詳細情報に従って前記発光素子を低速点滅および高速点滅させる点滅手段を備え、
前記ロボットは、
光の低速点滅から前記カテゴリ情報を検出しかつ前記発光素子の位置情報を生成する低速タグリーダ、
光の高速点滅から前記詳細情報を検出する高速タグリーダ、
前記低速タグリーダによってカテゴリ情報が検出されたとき前記高速タグリーダによって詳細情報が検出されたか否かを判別する第１判別手段、
前記第１判別手段の判別結果が未検出を示すとき前記低速タグリーダによって検出されたカテゴリ情報に基づいて詳細情報の要否を判別する第２判別手段、および
前記第２判別手段によって前記詳細情報が必要と判別されたとき当該ロボット自身を前記低速タグリーダによって生成された位置情報に基づいて前記物体に向かって移動させるための運動制御手段を備える、ロボットシステム。
振動検知手段を有する物体に設けられ当該物体に関連する情報を光の点滅として送信する光タグと、当該物体に関連して運動するロボットとからなるロボットシステムであって、
前記光タグは、
単一の発光素子、
前記情報としてカテゴリ情報および詳細情報を記憶する記憶手段、および
低速点滅モードでは前記カテゴリ情報に従って前記発光素子を低速点滅させかつ高速点滅モードでは前記詳細情報に従って前記発光素子を高速点滅させる点滅手段を備え、
前記ロボットは、
光の低速点滅から前記カテゴリ情報を検出しかつ前記発光素子の位置情報を生成する低速タグリーダ、
光の高速点滅から前記詳細情報を検出する高速タグリーダ、
前記低速タグリーダによってカテゴリ情報が検出されたとき前記高速タグリーダによって詳細情報が検出されたか否かを判別する第１判別手段、
前記第１判別手段の判別結果が未検出を示すとき前記低速タグリーダによって検出されたカテゴリ情報に基づいて詳細情報の要否を判別する第２判別手段、および
前記第２判別手段によって前記詳細情報が必要と判別されたとき当該ロボット自身を前記低速タグリーダによって生成された位置情報に基づいて前記物体に接触させるための運動制御手段を備え、
前記点滅手段は前記低速点滅モードで前記振動検知手段によって振動が検知されたとき前記高速点滅モードに移行することを特徴とする、ロボットシステム。