JP5035802B2 - ロボットおよびタスク実行システム - Google Patents

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Description

本発明は自律的に行動することによりタスクを実行するロボット等に関する。
ロボットに環境の認識機能や自律的な移動機能等の諸機能を持たせ、このロボットに荷物運搬、移動による道案内等のタスクを実行させることが試みられている。物体の位置等の外部状態を認識するために電磁波または超音波等を出力し、その反射波が入力されることで外部状態を認識するためのアクティブセンサがロボットに搭載されることにより、物体との接触回避および円滑なタスクの実行が図られている（特許文献１参照）。アクティブセンサが搭載されている複数のロボットが存在している環境では、アクティブセンサの相互干渉を回避する必要がある。そこで、２つのロボットの間隔が狭まったこと等に応じて、タスクの優先度等に基づいて定まる優先順位が低いロボットが有するアクティブセンサの出力強度を低下させる技術的手法が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００６−１９２５６２号公報 特開２００６−２３１４２１号公報
しかし、各ロボットに複数のアクティブセンサが搭載されている場合、タスクの内容やロボットの外部状態に応じて各アクティブセンサの寄与度の高低は変化する。このため、単にロボットの優先順位の高低に応じてそのすべてのアクティブセンサの出力強度が調節されると、各ロボットによるタスクの実行をいたずらに停滞させてしまう可能性がある。
そこで、本発明は、複数のロボットのそれぞれによりタスクが円滑に実行されうるように、他のロボットに搭載されている複数のアクティブセンサの相互干渉を回避することができるロボット等を提供することを解決課題とする。
第１発明のロボットは、タスクデータベースを有するサポートサーバとの通信に基づいて自律的に行動することによりタスクを実行するロボットであって、電磁波または弾性振動波を出力し、かつ、当該電磁波または当該弾性振動波の反射波が入力されることにより前記ロボットの外部状態に応じた信号を出力する指向性を有する複数のアクティブセンサと、当該複数のアクティブセンサの出力信号に基づいて自己ロボットの行動を制御する制御装置とを備え、前記制御装置が第１処理要素および第２処理要素を備え、前記第１処理要素が自己ロボットの位置および方位を測定し、前記サポートサーバとの通信に基づいて当該位置および当該方位を前記タスクデータベースに格納させ、前記サポートサーバとの通信に基づいて前記タスクデータベースに格納されている他のロボットの位置および方位を認識し、当該測定結果および当該認識結果に基づいて前記自己ロボットが有する前記複数のアクティブセンサのうち、前記他のロボットが有する前記複数のアクティブセンサのうちいずれかと干渉する可能性があるアクティブセンサを指定し、前記第２処理要素が前記自己ロボットにより実行されている前記タスクに対する前記複数のアクティブセンサのそれぞれの寄与度を評価し、前記サポートサーバとの通信に基づいて当該寄与度を前記タスクデータベースに格納させ、前記サポートサーバとの通信に基づいて前記タスクデータベースに格納されている前記他のロボットが有する少なくとも前記第１処理要素による指定アクティブセンサの前記寄与度を認識し、当該評価結果および当該認識結果に基づいて前記自己ロボットの前記指定アクティブセンサの前記寄与度と前記他のロボットの前記指定アクティブセンサの前記寄与度とを比較し、前記自己ロボットの前記指定アクティブセンサの前記寄与度が前記他のロボットの前記指定アクティブセンサの前記寄与度よりも低いことを要件として前記自己ロボットの前記指定アクティブセンサの出力強度を低下させることを特徴とする。
第１発明のロボットによれば、自己ロボットに搭載されている複数のアクティブセンサのうちいずれかが、他のロボットに搭載されている複数のアクティブセンサのいずれかと干渉する可能性がある場合、各ロボットにより実行されているタスクに対する各アクティブセンサの寄与度の高低に応じて、各アクティブセンサの出力強度が調節される。すなわち、複数のロボットのそれぞれに搭載されている一のアクティブセンサが相互に干渉する可能性があり、かつ、自己ロボットにより実行されているタスクに対するアクティブセンサの寄与度が、他のロボットにより実行されているタスクに対するアクティブセンサの寄与度よりも低い状況において、自己ロボットに搭載されているアクティブセンサの出力強度が下げられる。このようにタスクへの寄与度が高いアクティブセンサの出力強度の低下頻度は比較的低くなるように調節される一方、タスクへの寄与度が低いアクティブセンサの出力強度の低下頻度は比較的高くなるように調節される。したがって、各ロボットによりタスクが円滑に実行されうるように当該各ロボットに搭載されている複数のアクティブセンサの相互干渉を回避することができる。
第２発明のロボットは、第１発明のロボットにおいて、物体の位置もしくは方位を測定するまたは物体を識別するために複数の方位に向けて配置されている複数の第１アクティブセンサを前記複数のアクティブセンサのうち、一部のアクティブセンサとして備え、前記第２処理要素が前記自己ロボットにより前記タスクが前記物体の位置もしくは方位の測定結果または前記物体の識別結果に基づいて実行されていると認識した場合、前記複数の第１アクティブセンサのうち、前記物体の位置もしくは方位の測定または前記物体の識別に寄与している前記第１アクティブセンサの当該タスクに対する寄与度を、前記物体の位置もしくは方位の測定または前記物体の識別に寄与していない残りの前記第１アクティブセンサの当該タスクに対する寄与度よりも、高く評価することを特徴とする。
第２発明のロボットによれば、自己ロボットが複数の第１アクティブセンサのうち一部による物体の位置もしくは方位の測定結果または物体の識別結果に基づいてタスクを実行している場合、当該一部の第１アクティブセンサの寄与度は比較的高く評価される。そして、自己ロボットに搭載されている寄与度が高い第１アクティブセンサが他のロボットに搭載されている第１アクティブセンサと干渉する可能性がある場合、当該第１アクティブセンサの出力強度の低下頻度が低くなる。したがって、ロボットは寄与度が高い第１アクティブセンサの出力結果に基づく物体の位置もしくは方位の測定結果または物体の識別結果に応じて、タスクを継続して実行することができる。その一方、当該一部を除く残りの第１アクティブセンサの寄与度は比較的低く評価される。そして、寄与度が低い第１アクティブセンサが他のロボットに搭載されている第１アクティブセンサと干渉する可能性がある場合、自己ロボットの当該第１アクティブセンサの出力強度の低下頻度が高くなる。したがって、各ロボットはタスクへの寄与度が低い第１アクティブセンサと、他のロボットに搭載されている第１アクティブセンサとの相互干渉を回避しながら、前記のようにこのタスクを継続して実行することができる。
第３発明のロボットは、第２発明のロボットにおいて、前記第２処理要素が前記物体の位置もしくは方位を測定するまたは前記物体を識別するための信号を出力している、前記指定アクティブセンサに該当する第１アクティブセンサの出力強度を低下させるとき、前記指定アクティブセンサに該当しない他の第１アクティブセンサの指向性を前記物体の方位に合わせるように前記物体の位置を変化させるもしくは前記物体を誘導するようにロボットの行動を制御することを特徴とする。
第３発明のロボットによれば、物体の位置もしくは方位の測定または物体の識別に寄与している第１アクティブセンサの出力強度を下げざるを得ない場合、ロボットが物体の位置または方位を変化させるように行動することができる。これにより、自己ロボットに搭載されている第１アクティブセンサら他のロボットに当市荒れている第１アクティブセンサと干渉する可能性がある領域から外れるように物体を動かすことができる。そして、各ロボットは他の第１アクティブセンサによりこの物体の位置または方位を継続的に測定する、あるいは、この物体を継続的に識別しながら、タスクの継続を図ることができる。
第４発明のロボットは、第２又は第３発明のロボットにおいて、検知領域に存在する物体の位置を測定するために当該検知領域に向けて配置されている第２アクティブセンサを前記複数のアクティブセンサのうち、前記第１アクティブセンサ以外のアクティブセンサとして備え、前記第２処理要素が前記自己ロボットにより前記タスクが前記検知領域における前記物体の位置測定結果に基づいて実行されていると認識した場合、前記第２アクティブセンサの当該タスクに対する寄与度を、前記検知領域に存在する物体の位置の測定結果に基づいてタスクを実行していない第２アクティブセンサの当該タスクに対する寄与度よりも、高く評価することを特徴とする。
第４発明のロボットによれば、自己ロボットが第２アクティブセンサによる検知領域における物体の位置の測定結果に基づいてタスクを実行している場合、当該第２アクティブセンサの寄与度は比較的高く評価される。そして、自己ロボットに搭載されている寄与度が高い第２アクティブセンサが他のロボットに搭載されている第２アクティブセンサと干渉する可能性がある場合、自己ロボットの当該第２アクティブセンサの出力強度の低下頻度が低くなる。したがって、ロボットは寄与度が高い第２アクティブセンサの出力結果に基づく物体の位置の測定結果に応じて、タスクを継続して実行することができる。その一方、ロボットが第２アクティブセンサによる検知領域における物体の位置の測定結果に基づいてタスクを実行していない場合、当該第２アクティブセンサの寄与度は比較的低く評価される。そして、寄与度が低い第２アクティブセンサが他のロボットに搭載されている第２アクティブセンサと干渉する可能性がある場合、当該第２アクティブセンサの出力強度の低下頻度が高くなる。したがって、各ロボットはタスクへの寄与度が低い第２アクティブセンサと、他のロボットに搭載されている第２アクティブセンサとの相互干渉を回避しながら、前記のようにこのタスクを継続して実行することができる。
第５発明のロボットは、第１〜第４発明のうちいずれか１つのロボットにおいて、前記
第２処理要素が前記タスクの内容として当該タスクの優先度の高低を、前記サポートサーバを経由して、各ロボットにより実行されている該タスクの優先度の比較より認識し、前記優先度が高いほど前記タスクに対する前記アクティブセンサの寄与度を高く評価することを特徴とする。
第５発明のロボットによれば、優先度の高いタスクに寄与しているアクティブセンサの寄与度が高く評価される。たとえば、異なる２つのロボットのそれぞれに搭載されているアクティブセンサがともに各ロボットにより実行されているタスクに寄与している場合、優先度が高いタスクを実行しているロボットのアクティブセンサの出力強度の低下頻度が低くなる。このため、各アクティブセンサが干渉する可能性がある場合、優先度の高いタスクを実行しているロボットに搭載されているアクティブセンサの出力強度の維持、および、当該ロボットによるタスクの継続的な実行が図られる。
第６発明のタスク実行システムは、前記サポートサーバと、複数の第１発明のロボットとにより構成されていることを特徴とする。
第６発明のタスク実行システムによれば、各ロボットによりタスクが円滑に実行されうるように、当該各ロボットに搭載されている複数のアクティブセンサの相互干渉が回避されうる。
本発明のロボットおよびタスク実行システムの実施形態について図面を用いて説明する。図１に示されているタスク実行システムは複数のロボットＲおよびサポートサーバ２００により構成されている。
図２に示されているロボットＲは基体１０と、基体１０の上部に設けられた頭部１１と、基体１０の上部左右両側から延設された左右の腕部１２と、腕部１２の先端部に設けられた手部１４と、基体１０の下部から下方に延設された左右の脚部１３と、脚部１３の先端部に取り付けられている足部１５とを備えている。ロボットＲは、再表０３／０９０９７８号公報や、再表０３／０９０９７９号公報に開示されているように、アクチュエータ１０００（図２参照）から伝達される力によって、人間の肩関節、肘関節、手根関節、股関節、膝関節、足関節等の複数の関節に相当する複数の関節部分において腕部１２や脚部１３を屈伸運動させることができる。ロボットＲは、左右の脚部１３（または足部１５）のそれぞれの離床および着床の繰り返しを伴う動きによって自律的に移動することができる。基体１０の鉛直方向に対する傾斜角度が調節されることによって、頭部１１の高さが調節されうる。なお、移動装置は複数の脚部１３の動作によって自律的に移動するロボットＲのほか、車輪式移動ロボット（自動車）等、移動機能を有するあらゆる装置であってもよい。
頭部１１には、左右に並んでロボットＲの前方に向けられた一対の頭カメラ（ＣＣＤカメラ）Ｃ1が搭載されている。基体１０には図３（ａ）〜（ｃ）に示されている、ロボットＲの前側下部の検知領域Ａ（Ｃ2）に赤外レーザ光線（電磁波）を出力し、その反射光の入力に応じた信号を出力する腰カメラ（第２アクティブセンサ）Ｃ2が搭載されている。腰カメラＣ2はロボットＲの前方下方にある物体の位置の測定、床面に付されているマークの形状および姿勢の認識に基づくロボットＲの方位または姿勢の測定、および、ワゴン等の運搬対象物に付されているマークの形状または姿勢の認識結果に基づくこの運搬対象物の位置または姿勢の測定等に用いられる。
基体１０には図３（ａ）〜（ｃ）に示されている、ロボットＲの前側、右側、後側および左側のそれぞれに広がる検知領域Ａ（Ｓ11）〜Ａ（Ｓ14）のそれぞれに超音波（弾性振動波）を出力し、その反射波の入力に応じた信号を出力する超音波センサ（第１アクティブセンサ）Ｓ11〜Ｓ14が搭載されている。各超音波センサＳ11〜Ｓ14はロボットＲの周囲にある物体の位置の測定等に用いられる。頭部１１には図３（ａ）〜（ｃ）に示されている、ロボットＲの前側、右側、後側および左側のそれぞれに広がる検知領域Ａ（Ｓ21）〜Ａ（Ｓ24）のそれぞれに電磁波を出力し、その反射波の入力に応じた信号を出力するＲＦＩＤリーダ（第１アクティブセンサ）Ｓ21〜Ｓ24が搭載されている。各ＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24はロボットＲの周囲にいる人間が有する、または、物体に付されたＲＦＩＤタグとの無線通信によってこの人間または物体の識別等に用いられる。
なお、超音波センサＳ11〜Ｓ14、ＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24および腰カメラＣ2のそれぞれの検知領域として、図３（ａ）〜（ｃ）に示されている検知領域とは異なる空間的広がりを有する検知領域が採用されてもよい。また、超音波センサＳ11〜Ｓ14、ＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24および腰カメラＣ2の個数は検知領域の空間的広がりや、ロボットＲの用途や役割等に応じて適宜変更されてもよい。さらに、超音波センサＳ11〜Ｓ14、ＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24および腰カメラＣ2のほか、種々の電磁波または弾性振動波（超音波、音波）を出力し、その反射波の入力に応じた信号を出力する、指向性を有するさまざまなアクティブセンサがロボットＲに搭載されていてもよい。また、ロボットＲごとの用途や役割に応じて、各アクティブに個数、種類および検知領域等が異なるアクティブセンサ群が搭載されてもよい。
ロボットＲはハードウェアとしてのＥＣＵまたはコンピュータ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等により構成されている。）により構成されている制御装置１００と、通信機器１０２とを備えている。コンピュータのメモリには制御プログラム（ソフトウェア）が格納されている。制御プログラムはＣＤやＤＶＤ等のソフトウェア記録媒体を通じてコンピュータにインストールされてもよいが、ロボットＲからサーバに要求信号が送信されたことに応じて当該サーバによってネットワークや人工衛星を介して当該コンピュータにダウンロードされてもよい。
図３に示されている制御装置１００は、内部状態センサ１１１および外部状態センサ１１２からの出力信号等に基づき、アクチュエータ１０００の動作を制御することにより、腕部１２や脚部１３の動作を制御する。制御装置１００は、サポートサーバ２００からロボットＲに対して送信されたタスクの実行指令にしたがってタスクを実行するように、このロボットＲの行動を制御する。内部状態センサ１１１はロボットＲの内部状態または挙動状態を測定するためのセンサである。基体１０の加速度に応じた信号を出力するジャイロセンサ、各関節の関節角度に応じた信号を出力するロータリエンコーダ、脚部１３に作用する床反力に応じた信号を出力する力センサ等、ロボットＲに搭載されている種々のセンサが内部状態センサ１１１に該当する。外部状態センサ１１２は物体の挙動状態等、ロボットＲの外部状態または環境を測定するためのセンサである。頭カメラＣ1、腰カメラＣ2、超音波センサＳ11〜Ｓ14およびＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24等が外部状態センサ１１２に該当する。アクチュエータ１０００は電動モータ等の駆動源のほか、駆動源の出力軸と腕部１２や脚部１３を構成するリンクとの間に設けられた減速機や、弾性部材等の柔軟要素により構成されている。
制御装置１００は第１処理要素１１０と第２処理要素１２０とを備えている。
第１処理要素１１０はグローバル座標系における自己ロボットＲの位置およびグローバル座標系におけるロボット座標系の＋ｘ方向（図３（ａ）〜（ｃ）参照）の方位を測定し、当該位置および当該方位をサポートサーバ２００に対して送信してタスクデータベース２０４に格納させる。第１処理要素１１０はサポートサーバ２００との通信に基づいてタスクデータベース２０４に格納されている他のロボットの位置および方位を認識または検索する。第１処理要素１１０は当該測定結果および当該認識結果に基づいて自己ロボットＲが有する複数のアクティブセンサのうち、他のロボットＲが有する複数のアクティブセンサのうちいずれかと干渉する可能性があるアクティブセンサを指定する。
第２処理要素１１０はロボットＲにより実行されているタスクに対する複数のアクティブセンサ（超音波センサＳ11〜Ｓ14、ＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24および腰カメラＣ2）のそれぞれの寄与度を評価し、当該寄与度を表わす寄与度情報をサポートサーバ２００に対して送信してタスクデータベース２０４に格納させる。第２処理要素１２０はサポートサーバ２００との通信に基づいてタスクデータベース２０４に格納されている他のロボットＲが有するアクティブセンサのうち少なくとも第１処理要素１１０による指定アクティブセンサの寄与度を認識または検索する。第２処理要素１２０は当該評価結果および当該認識結果に基づいて自己ロボットＲの指定アクティブセンサの寄与度と他のロボットＲの指定アクティブセンサの寄与度とを比較する。第２処理要素１２０は自己ロボットＲの指定アクティブセンサの寄与度が他のロボットＲの指定アクティブセンサの寄与度よりも低いことを要件として自己ロボットＲの指定アクティブセンサの出力強度を低下させる。
図３に示されているサポートサーバ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等により構成されている。）２００は基地局（図示略）および通信網を介して複数のロボットＲのそれぞれとの通信機能を有している。サポートサーバ２００は図１に示されているように各ロボットＲとは別個独立のコンピュータにより構成されていてもよく、一のロボットに搭載されている一のコンピュータまたは複数のロボットに搭載されている複数のコンピュータにより構成されていてもよい。サポートサーバ２００はタスクデータベース２０４を備えている。タスクデータベース２０４には各ロボットＲによる位置および方位の測定結果と、各ロボットＲが有する各アクティブセンサのタスクに対する各アクティブセンサの寄与度の評価結果とが格納または記憶される。
前記構成の複数のタスク実行システムの機能について説明する。サポートサーバ２００からタスク情報およびタスクの実行指令が各ロボットＲに対して送信されている。各ロボットＲにおいて制御装置１００は、内部状態センサ１１１および外部状態センサ１１２からの出力信号等に基づき、かつ、この実行指令にしたがってアクチュエータ１０００の動作を制御することにより、タスクを実行するようにこのロボットＲの行動を制御している。
この状態で、第１処理要素１１０によりグローバル座標系におけるロボットＲの位置および方位が測定される（図５／Ｓ０１２）。グローバル座標系におけるロボットＲの位置（（緯度、経度）または（緯度、経度、高度））は、内部状態センサ１１１としてのＧＰＳ受信機（図示略）により人工衛星から受信されたＧＰＳ信号や、内部状態センサ１１１としてのジャイロセンサや加速度センサの出力信号に基づいて測定される。グローバル座標系におけるロボットＲの方位（たとえば、ロボット座標系における＋ｘ方向を表わす単位ベクトル）は、内部状態センサ１１１としての腰カメラＣ2による床面のマークの配置または形状の認識結果や、ヨー軸まわりの累積回転角度を表わすジャイロセンサの出力信号に基づいて測定される。また、位置および方位の測定結果がロボットＲからサポートサーバ２００に対して送信されてタスクデータベース２０４に格納される（図５／Ｓ０１３）。また、サポートサーバ２００との通信に基づいてタスクデータベース２０４に格納されている他のロボットの位置および方位が認識または検索される（図５／Ｓ０１４）。
さらに、当該測定結果および当該認識結果に基づいて自己ロボットＲが有する複数のアクティブセンサのうち、他のロボットＲが有する複数のアクティブセンサのうちいずれかと干渉する可能性があるアクティブセンサの有無が判定される（図５／Ｓ０１６）。
たとえば図８（ａ）に示されているように第１ロボット（自己ロボット）Ｒ1に搭載されている超音波センサＳ1h1（ｈ1＝１〜４）の検知領域Ａ（Ｒ1，Ｓ1h1）と、第２ロボット（他のロボット）Ｒ2に搭載されている超音波センサＳ1h2（ｈ2＝１〜４）の検知領域Ａ（Ｒ2，Ｓ1h2）との間隔ｄ（Ｓ1h1，Ｓ1h2）に接する最小円の直径が、当該検知領域の間隔ｄ（Ｓ1h1，Ｓ1h2）として測定される。そして、式（１）で表わされているように測定間隔ｄ（Ｓ1h1，Ｓ1h2）が第１閾値ｄ1以下である場合、第１ロボットＲ1に搭載されている超音波センサＳ1h1と、第２ロボットＲ2に搭載されている超音波センサＳ1h2とが相互に干渉する可能性があると判定される。
また、図９（ａ）に示されているように第１ロボットＲ1に搭載されているＲＦＩＤリーダＳ2h1（ｈ1＝１〜４）の検知領域Ａ（Ｒ1，Ｓ2h1）と、第２ロボットＲ2に搭載されているＲＦＩＤリーダＳ2h2（ｈ2＝１〜４）の検知領域Ａ（Ｒ2，Ｓ2h2）との間隔ｄ（Ｓ2h1，Ｓ2h2）に接する最小円の直径が、当該検知領域の間隔ｄ（Ｓ2h1，Ｓ2h2）として測定される。そして、式（２）で表わされているように測定間隔ｄ（Ｓ2h1，Ｓ2h2）が第２閾値ｄ2以下である場合、第１ロボットＲ1に搭載されているリーダＳ2h1と、第２ロボットＲ2に搭載されているリーダＳ2h2とが相互に干渉する可能性があると判定される。
さらに、図１０（ａ）に示されているように第１ロボットＲ1に搭載されている腰カメラＣ2の検知領域Ａ（Ｒ1，Ｃ2）と、第２ロボットＲ2に搭載されている腰カメラＣ2の検知領域Ａ（Ｒ2，Ｃ2）との間隔ｄ（Ｃ21，Ｃ22）に接する最小円の直径が、当該検知領域の間隔ｄ（Ｃ2，Ｃ2）として測定される。そして、式（３）で表わされているように測定間隔ｄ（Ｃ2，Ｃ2）が第２閾値ｄ3以下である場合、第１ロボットＲ1に搭載されている腰カメラＣ2と、第２ロボットＲ2に搭載されている腰カメラＣ2とが相互に干渉する可能性があると判定される。
さらに、第２処理要素１２０により自己ロボットＲによって実行されているタスクの内容が、タスクデータベース２００から自己ロボットＲに対して送信され、かつ、記憶装置に格納されているタスク情報に基づいて認識される（図５／Ｓ０２１）。また、当該タスクに対する各アクティブセンサのそれぞれの寄与度αが評価される（図５／Ｓ０２２）。たとえば図６に示されているようにタスクｔｓｋi（ｉ＝１〜ｍ）に応じて、メモリにあらかじめ格納されているテーブルまたはアルゴリズムにしたがって各ロボットＲに搭載されている超音波センサＳ11〜Ｓ14、ＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24および腰カメラＣ2のそれぞれの当該タスクに対する寄与度αi1〜αi9が算定または評価される。タスクｔｓｋiは、その種類（ワゴンを押して移動する、トレイを持って移動する、歩行する、個人を識別して移動しながら目的位置まで案内する等）のほか、その優先度等の内容によって特定される。そして、各アクティブセンサのタスクに対する寄与度α＝（αi1，‥，αi9）の評価結果がサポートサーバ２００に対して送信されてタスクデータベース２０４に格納される（図５／Ｓ０２３）。なお、ロボットＲがタスクを実行していない場合、寄与度αは「０」と評価される、あるいは、寄与度αは評価されない。これにより、各ロボットＲk（ｋ＝１〜ｎ）に搭載されている各アクティブセンサのタスクへの寄与度β＝（βk1，‥，βk9）がタスクデータベース２０４に格納される。ロボットＲkがタスク（内容：ｔｓｋi）を実行している場合、βks＝αis（ｓ＝１〜９）である。
また、サポートサーバ２００との通信に基づいてタスクデータベース２０４に格納されている、他のロボットＲが有するアクティブセンサのうち第１処理要素１１０による指定アクティブセンサの寄与度が認識または検索される（図５／Ｓ０２４）。なお、他のロボットＲが有するアクティブセンサのうち指定アクティブセンサのほかのアクティブセンサの寄与度が認識または検索されてもよい。さらに、当該評価結果および当該認識結果に基づいて自己ロボットＲの指定アクティブセンサの寄与度が、他のロボットＲの指定アクティブセンサの寄与度より低いか否かが判定される（図５／Ｓ０２６）。そして、自己ロボットＲの指定アクティブセンサの寄与度が他のロボットＲの指定アクティブセンサの寄与度よりも低いとはんていされた場合（図５／Ｓ０２６‥ＹＥＳ）、自己ロボットＲの指定アクティブセンサの出力強度を低下させる（図５／Ｓ０２８）。
前記機能を発揮するロボットＲによれば、自己ロボットＲに搭載されている複数のアクティブセンサのうちいずれかが、他のロボットＲに搭載されている複数のアクティブセンサのいずれかと干渉する可能性がある場合、各ロボットＲにより実行されているタスクに対する各アクティブセンサの寄与度の高低に応じて、各アクティブセンサの出力強度が調節される。
たとえば、図８（ａ）に示されている状態において、第１ロボットＲ1の前側超音波センサＳ11と、第２ロボットＲ2の右側超音波センサＳ12とが相互に干渉する可能性があり、かつ、第２ロボットＲ2の右側超音波センサＳ12のタスクへの寄与度αj2が、第１ロボットＲ1の前側超音波センサＳ11のタスクへの寄与度αi1よりも低いと判定された場合、第２ロボットＲ2の右側超音波センサＳ12の出力強度が下げられる（図５／Ｓ０１６，Ｓ０１８，Ｓ０２６，Ｓ０２８参照）。これは、第１ロボットＲ1および第２ロボットＲ2がともに前方移動を伴うタスクを実行しているため、各ロボットにおいて前側の物体の位置を測定するための前側超音波センサＳ11の当該タスクへの寄与度αi1が、他の超音波センサＳ12〜Ｓ14の当該タスクへの寄与度αi2〜αi4よりも高く評価されたためである。これにより、図８（ｂ）において破線で囲まれている第２ロボットＲ2の右側超音波センサＳ12の検知領域Ａ（Ｒ2，Ｓ12）に出力される超音波の強度が下げられるまたはこの検知領域Ａ（Ｒ2，Ｓ12）からの反射波に対する右側超音波センサＳ12の出力強度が下げられる。
また、図９（ａ）に示されている状態において、第１ロボットＲ1の左側リーダＳ24と、第２ロボットＲ2の前側リーダＳ21とが相互に干渉する可能性があり、かつ、第２ロボットＲ2の前側リーダＳ21のタスクへの寄与度αj5が、第１ロボットＲ1の左側リーダＳ24のタスクへの寄与度αi8よりも低いと判定された場合、第２ロボットＲ2の前側リーダＳ21の出力強度が下げられる。これは、第１ロボットＲ1がその周囲にある人間等の物体（破線）が有しているＲＦＩＤタグとの無線通信によってこの物体を識別することを必要とするタスクを実行しているため、第１ロボットＲ1においてはこのタスクに寄与する各リーダＳ21〜Ｓ24の寄与度αi5〜αi8、特に現時点でタスクに寄与している左側リーダＳ24の寄与度αi8が高く評価されるからである。その一方、第２ロボットＲ2がこのような物体の識別を要しないタスクを実行しているため、第２ロボットＲ2においてはこのタスクに寄与しない各リーダＳ21〜Ｓ24の寄与度αi5〜αi8が低く評価されるからである。これにより、図９（ｂ）において破線で囲まれている第２ロボットＲ2の前側リーダＳ21の検知領域Ａ（Ｒ2，Ｓ21）に出力される電磁波の強度が下げられるまたはこの検知領域Ａ（Ｒ2，Ｓ21）からの反射波に対する前側リーダＳ21の出力強度が下げられる。
さらに、図１０（ａ）に示されている状態において、第１ロボットＲ1および第２ロボットＲ2のそれぞれの腰カメラＣ2が相互に干渉する可能性があり、かつ、第１ロボットＲ1の腰カメラＣ2のタスクへの寄与度αi9が、第２ロボットＲ2の腰カメラＣ2のタスクへの寄与度αj9よりも低いと判定された場合、第１ロボットＲ1の腰カメラＣ2の出力強度が下げられる。これは、第１ロボットＲ1および第２ロボットＲ2がともに前方移動を伴うタスクを実行しているものの、第２ロボットＲ2において前側超音波センサＳ11の出力強度が下げられているので、前側の物体の位置を測定するための腰カメラＣ2の当該タスクへの寄与度αj9が、前側超音波センサＳ11の出力強度が高い第１ロボットＲ1における腰カメラＣ2の当該タスクへの寄与度αi9よりも高く評価されたためである。これにより、図１０（ｂ）において破線で囲まれている第１ロボットＲ1の腰カメラＣ2の検知領域Ａ（Ｒ1，Ｃ2）に出力される赤外レーザ光の出力強度が下げられる。
前記のようにタスクへの寄与度が高いアクティブセンサの出力強度の低下頻度は比較的低くなるように調節される一方、タスクへの寄与度が低いアクティブセンサの出力強度の低下頻度は比較的高くなるように調節される。したがって、複数のロボットＲのそれぞれによりタスクが円滑に実行されうるように各ロボットＲに搭載されている複数のアクティブセンサ（超音波センサＳ11〜Ｓ14、ＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24および腰カメラＣ2）の相互干渉を回避することができる。
また、第１ロボットＲ1等の一のロボットＲが複数の超音波センサ（第１アクティブセンサ）Ｓ11〜Ｓ14のうち前側超音波センサＳ11による物体の位置または方位の測定結果に基づいてタスクを実行している場合、当該前側超音波センサＳ11の寄与度αi1は比較的高く評価される（図６、図８（ａ）参照）。そして、寄与度が高い前側超音波センサＳ11が第２ロボットＲ2等の他のロボットＲに搭載されている超音波センサＳ11〜Ｓ14のうちいずれか（たとえば右側超音波センサＳ12）と干渉する可能性がある場合、当該一のロボットＲにおける前側超音波センサＳ11の出力強度の低下頻度が低くなる（図８（ｂ）参照）。したがって、ロボットＲは寄与度が高い前側超音波センサＳ11の出力結果に基づく物体の位置もしくは方位の測定結果または物体の識別結果に応じて、タスクを継続して実行することができる。その一方、ロボットＲにおいて当該一部を除く残りの超音波センサＳ12〜Ｓ14の寄与度αi2〜αi4が比較的低く評価される（図６参照）。そして、一のロボットＲにおいて寄与度が低い超音波センサＳ12〜Ｓ14が他のロボットＲに搭載されている超音波センサＳ11〜Ｓ14と干渉する可能性がある場合、当該一のロボットＲにおける超音波センサの出力強度の低下頻度が高くなる。したがって、一のロボットＲはタスクへの寄与度が低い超音波センサＳ12〜Ｓ14と、他のロボットＲに搭載されている超音波センサＳ11〜Ｓ14との相互干渉を回避しながら、前記のようにこのタスクを継続して実行することができる。これはＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24についても同様である。
さらに、第１ロボットＲ1等の一のロボットＲが腰カメラ（第２アクティブセンサ）Ｃ2による検知領域Ａ（Ｃ2）（図３（ａ）〜（ｃ）参照）における物体の位置の測定結果に基づいてタスクを実行している場合、当該腰カメラＣ2のこのタスクへの寄与度αi9は比較的高く評価される（図６、図１０（ａ）参照）。そして、寄与度αi9が高い腰カメラＣ2が第２ロボットＲ2等の他のロボットＲに搭載されている腰カメラＣ2と干渉する可能性がある場合、当該一のロボットＲにおける腰カメラＣ2の出力強度の低下頻度が低くなる（図１０（ｂ）参照）。したがって、ロボットＲは寄与度αi9が高い腰カメラＣ2の出力結果に基づく物体の位置の測定結果に応じて、タスクを継続して実行することができる。その一方、ロボットＲが腰カメラＣ2による物体の位置または方位の測定結果に基づいてタスクを実行していない場合、当該腰カメラＣ2の寄与度αi9は比較的低く評価される。そして、寄与度αi9が低い腰カメラＣ2が第２ロボットＲ2等の他のロボットＲに搭載されている腰カメラＣ2と干渉する可能性がある場合、当該一のロボットＲにおける腰カメラＣ2の出力強度の低下頻度が高くなる。したがって、一のロボットＲはタスクへの寄与度が低い腰カメラＣ2と、他のロボットＲに搭載されている腰カメラＣ2との相互干渉を回避しながら、前記のようにこのタスクを継続して実行することができる。
また、優先度の高いタスクに寄与しているアクティブセンサの寄与度αが高く評価される。たとえば、異なる２つのロボットＲのそれぞれに搭載されているアクティブセンサがともに各ロボットＲにより実行されているタスクに寄与している場合、優先度が高いタスクを実行しているロボットＲのアクティブセンサの出力強度の低下頻度が低くなる。このため、各アクティブセンサが干渉する可能性がある場合、優先度の高いタスクを実行しているロボットＲに搭載されているアクティブセンサの出力強度の維持、および、当該ロボットＲによるタスクの継続的な実行が図られる。
なお、ロボットＲにおいて第２処理要素１２０が超音波センサＳ11〜Ｓ14またはＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24を指定アクティブセンサとする出力強度低下指令が前記サポートサーバ２００から当該ロボットＲに対して送信されたことを要件として、当該指定アクティブセンサに該当しない超音波センサＳ11〜Ｓ14またはＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24の指向性をこの物体の方位に合わせるように物体の位置を変化させるもしくは物体を誘導するようにロボットＲの行動を制御してもよい。この場合、物体の位置もしくは方位の測定に寄与している超音波センサＳ11〜Ｓ14のうちいずれかまたは物体の識別に寄与しているＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24のうちいずれかの出力強度を下げざるを得ない場合、ロボットＲが物体の位置または方位を変化させるように行動することができる。
たとえば、図８（ａ）に示されている状態において、第１ロボットＲ1の前側超音波センサＳ11によって前方にいる人間を認識しながらタスクを実行しているにもかかわらず、その出力強度を低下せざるを得ない場合、この人間に向かってロボットＲの右側に左導するように腕部１２を動かす、または、スピーカ（図示略）から音声を出力する。これにより、超音波センサ（第１アクティブセンサ）Ｓ11〜Ｓ14の干渉の可能性がある領域から外れるように物体を動かすことができる。そして、ロボットＲは超音波センサＳ11〜Ｓ14のうち左側超音波センサＳ超音波センサＳ14等のその他の超音波センサによりこの物体の位置または方位を継続的に測定しながらタスクの継続を図ることができる。
また、図９（ａ）に示されている状態において、第１ロボットＲ1の左側リーダＳ24によって左側にいる人間を識別しながらタスクを実行しているにもかかわらず、その出力強度を低下せざるを得ない場合、この人間に向かってロボットＲの右側に誘導するように腕部１２を動かす、または、スピーカ（図示略）から音声を出力する。また、ＲＦＩＤタグが付された梱包箱等の物体が識別対象である場合、ロボットＲが頭カメラＣ1や腰カメラＣ2を通じてこの物体の位置、形状およびサイズを認識しながら左右の腕部１２および手部１３を動かしてこの物体を右側や左側に動かしてもよい。これにより、ＲＦＩＤリーダ（第１アクティブセンサ）Ｓ21〜Ｓ24の干渉の可能性がある領域から外れるように物体を動かすことができる。そして、ＲＦＩＤリーダＳ21〜Ｓ24のうち右側ＲＦＩＤリーダＳ22等のその他のリーダによりこの物体を継続的に識別しながらタスクの継続を図ることができる。
さらに、前記実施形態では自己ロボットＲに搭載されている複数のアクティブセンサのうち、他のロボットＲに搭載されている複数のアクティブセンサのうちいずれかと干渉する可能性があるアクティブセンサの有無が各ロボットＲにより判定されたが（図５／Ｓ０１６参照）、他の実施形態として当該判定がサポートサーバ２００により実行され、当該判定結果がサポートサーバ２００から該当する複数のロボットＲに対して送信されることにより各ロボットＲにより指定アクティブセンサが認識されてもよい。
また、前記実施形態では自己ロボットＲに搭載されている各アクティブセンサのタスクに対する寄与度と、他のロボットＲに搭載されている各アクティブセンサのタスクに対する寄与度とが各ロボットＲにより比較されたが（図５／Ｓ０２６参照）、他の実施形態として当該比較がサポートサーバ２００により実行され、当該比較結果がサポートサーバ２００から該当する複数のロボットＲに対して送信されることにより各ロボットＲにより指定アクティブセンサの出力強度の低下要否が認識されてもよい。
本発明のタスク実行システムの構成説明図 本発明のロボットの構成説明図 アクティブセンサの指向性に関する説明図 ロボットの制御装置およびサポートサーバの構成説明図 本発明のロボットの機能説明図 各タスクへの各アクティブセンサの寄与度評価方法に関する説明図 各ロボットの各アクティブセンサの寄与度評価結果に関する説明図 アクティブセンサの出力強度調節方法に関する説明図その１ アクティブセンサの出力強度調節方法に関する説明図その２ アクティブセンサの出力強度調節方法に関する説明図その３
符号の説明
Ｒ‥ロボット、Ｃ1‥頭カメラ、Ｃ2‥腰カメラ（第２アクティブセンサ）、Ｓ1‥超音波センサ（第１アクティブセンサ）、Ｓ2‥ＲＦＩＤリーダ（第１アクティブセンサ）、１００‥制御装置、１１０‥第１処理要素、１２０‥第２処理要素、２００‥サポートサーバ

Claims (6)

  1. タスクデータベースを有するサポートサーバとの通信に基づいて自律的に行動することによりタスクを実行するロボットであって、
    電磁波または弾性振動波を出力し、かつ、当該電磁波または当該弾性振動波の反射波が入力されることにより前記ロボットの外部状態に応じた信号を出力する指向性を有する複数のアクティブセンサと、当該複数のアクティブセンサの出力信号に基づいて自己ロボットの行動を制御する制御装置とを備え、前記制御装置が第１処理要素および第２処理要素を備え、
    前記第１処理要素が自己ロボットの位置および方位を測定し、前記サポートサーバとの通信に基づいて当該位置および当該方位を前記タスクデータベースに格納させ、前記サポートサーバとの通信に基づいて前記タスクデータベースに格納されている他のロボットの位置および方位を認識し、当該測定結果および当該認識結果に基づいて前記自己ロボットが有する前記複数のアクティブセンサのうち、前記他のロボットが有する前記複数のアクティブセンサのうちいずれかと干渉する可能性があるアクティブセンサを指定し、
    前記第２処理要素が前記自己ロボットにより実行されている前記タスクに対する前記複数のアクティブセンサのそれぞれの寄与度を評価し、前記サポートサーバとの通信に基づいて当該寄与度を前記タスクデータベースに格納させ、前記サポートサーバとの通信に基づいて前記タスクデータベースに格納されている前記他のロボットが有する少なくとも前記第１処理要素による指定アクティブセンサの前記寄与度を認識し、当該評価結果および当該認識結果に基づいて前記自己ロボットの前記指定アクティブセンサの前記寄与度と前記他のロボットの前記指定アクティブセンサの前記寄与度とを比較し、前記自己ロボットの前記指定アクティブセンサの前記寄与度が前記他のロボットの前記指定アクティブセンサの前記寄与度よりも低いことを要件として前記自己ロボットの前記指定アクティブセンサの出力強度を低下させることを特徴とするロボット。
  2. 請求項１記載のロボットにおいて、
    物体の位置もしくは方位を測定するまたは物体を識別するために複数の方位に向けて配置されている複数の第１アクティブセンサを前記複数のアクティブセンサのうち、一部のアクティブセンサとして備え、
    前記第２処理要素が前記自己ロボットにより前記タスクが前記物体の位置もしくは方位の測定結果または前記物体の識別結果に基づいて実行されていると認識した場合、前記複数の第１アクティブセンサのうち、前記物体の位置もしくは方位の測定または前記物体の識別に寄与している前記第１アクティブセンサの当該タスクに対する寄与度を、前記物体の位置もしくは方位の測定または前記物体の識別に寄与していない残りの前記第１アクティブセンサの当該タスクに対する寄与度よりも、高く評価することを特徴とするロボット。
  3. 請求項２記載のロボットにおいて、
    前記第２処理要素が前記物体の位置もしくは方位を測定するまたは前記物体を識別するための信号を出力している、前記指定アクティブセンサに該当する第１アクティブセンサの出力強度を低下させるとき、前記指定アクティブセンサに該当しない他の第１アクティブセンサの指向性を前記物体の方位に合わせるように前記物体の位置を変化させるもしくは前記物体を誘導するようにロボットの行動を制御することを特徴とするロボット。
  4. 請求項２又は３に記載のロボットにおいて、
    検知領域に存在する物体の位置を測定するために当該検知領域に向けて配置されている第２アクティブセンサを前記複数のアクティブセンサのうち、前記第１アクティブセンサ以外のアクティブセンサとして備え、
    前記第２処理要素が前記自己ロボットにより前記タスクが前記検知領域における前記物体の位置測定結果に基づいて実行されていると認識した場合、前記第２アクティブセンサの当該タスクに対する寄与度を、前記検知領域に存在する物体の位置の測定結果に基づいてタスクを実行していない第２アクティブセンサの当該タスクに対する寄与度よりも、高く評価することを特徴とするロボット。
  5. 請求項１〜４のうちいずれか１つに記載のロボットにおいて、
    前記第２処理要素が、当該ロボットにより実行されている前記タスクの優先度の高低を、前記サポートサーバを経由して、各ロボットにより実行されている該タスクの優先度の比較より認識し、前記優先度が高いほど前記タスクに対する前記アクティブセンサの寄与度を高く評価することを特徴とするロボット。
  6. 請求項１記載の複数のロボットおよび請求項１記載のサポートサーバにより構成されていることを特徴とするタスク実行システム。
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