JP5324286B2 - Network robot system, robot control apparatus, robot control method, and robot control program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reliably move a robot without interfering with other robots. <P>SOLUTION: A network robot system 10 includes robots 12, and the robot 12 transmits a request message for the generation request of a moving path related with the provision of services to a robot control device 102. The robot control device 102 receives the request message, and generates a moving path about the request message so that the robots 12 can be prevented from colliding with each other in response to the request message. Then, the robot control device 102 transmits movement path data about a moving path for a fixed time (T seconds) among moving paths to the robot 12. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

この発明はネットワークロボットシステム、ロボット制御装置、ロボット制御方法およびロボット制御プログラムに関し、特にたとえば、自走可能なロボットを用いた、ネットワークロボットシステム、ロボット制御装置、ロボット制御方法およびロボット制御プログラムに関する。   The present invention relates to a network robot system, a robot control device, a robot control method, and a robot control program, and more particularly to a network robot system, a robot control device, a robot control method, and a robot control program using a self-running robot.

この種のネットワークロボットシステムの一例が特許文献1に開示される。この特許文献1のロボット制御システムでは、複数のロボットの各々は、ロボット制御装置からの実行命令信号を受信することによってタスク(自律移動)を実行する。ロボット制御装置では、タスク開始位置(スタート)とタスク終了位置(ゴール)との間に有限個のノードであるサブゴールを設定する。また、ロボット制御装置では、選択した2台のロボットRA,RBのタスクを監視し、衝突可能性がある場合には、各タスクの優先度に応じて、そのような状況を退避または回避するように、ロボットRA,RBの移動経路を変更させる。   An example of this type of network robot system is disclosed in Patent Document 1. In the robot control system of Patent Document 1, each of a plurality of robots executes a task (autonomous movement) by receiving an execution command signal from the robot control device. In the robot controller, a subgoal that is a finite number of nodes is set between a task start position (start) and a task end position (goal). In addition, the robot controller monitors the tasks of the two selected robots RA and RB, and if there is a possibility of collision, save or avoid such a situation according to the priority of each task. Then, the movement paths of the robots RA and RB are changed.

特開2006−133863[G05D 1/02,B25J 5/00,B25J 19/06]JP 2006-133863 [G05D 1/02, B25J 5/00, B25J 19/06]

しかし、この特許文献1の技術では、衝突の可能性がある場合には、衝突を退避または回避するように、ロボットの移動経路を変更させる必要があるため、そのための移動経路の計算や退避または回避後に元のタスクを実行する動作に復帰するための移動経路の計算が必要であり、処理が煩雑になってしまう。   However, in the technique of Patent Document 1, when there is a possibility of collision, it is necessary to change the movement path of the robot so as to evacuate or avoid the collision. It is necessary to calculate a movement route for returning to the operation of executing the original task after avoidance, and the process becomes complicated.

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、ネットワークロボットシステム、ロボット制御装置、ロボット制御方法およびロボット制御プログラムを提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a novel network robot system, robot control apparatus, robot control method, and robot control program.

また、この発明の他の目的は、複雑な処理を必要とせず、通信が遅延したり瞬断したりしても、安全に移動を継続させることができる、ネットワークロボットシステム、ロボット制御装置、ロボット制御方法およびロボット制御プログラムを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a network robot system, a robot controller, and a robot that do not require complicated processing and can continue to move safely even if communication is delayed or momentarily interrupted. A control method and a robot control program are provided.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. The reference numerals in parentheses, supplementary explanations, and the like indicate correspondence relationships with embodiments described later to help understanding of the present invention, and do not limit the present invention in any way.

第1の発明は、様々なサービスを提供する自走可能な複数のロボットと、前記複数のロボットの各々と通信可能に接続されるロボット制御装置とを備えるネットワークロボットシステムである。複数のロボットの各々は、自身が提供するサービスに係る移動経路データの生成要求を定期的にロボット制御装置に送信する生成要求送信手段を備え、ロボット制御装置は、複数のロボットの各々の生成要求送信手段から定期的に送信される生成要求を受信する生成要求受信手段、生成要求受信手段によって生成要求を受信する毎に、複数のロボット同士が衝突しないように、複数の生成要求のそれぞれに応じた各ロボットの現在位置から目標位置までの全体移動経路の移動経路データを生成する経路生成手段、および経路生成手段によって全体移動経路の移動経路データを生成する毎に、全体移動経路の移動経路データのうち、生成要求送信手段から生成要求が送信される間隔よりも長い一定時間分の移動経路データを要求元のロボットにそれぞれ送信する移動経路データ送信手段を備え、さらに複数のロボットの各々は、ロボット制御装置の移動経路データ送信手段から送信された一定時間分の移動経路データを受信する移動経路データ受信手段、および移動経路データ受信手段によって受信された一定時間分の移動経路データに従って移動する移動手段を備える。 The first invention is a Rene Tsu network robot system comprising: a self-propelled plurality of robots to provide various services, and a robot control device that is communicably connected to each of said plurality of robots. Each of the plurality of robots, periodically includes a generation request sending means for sending to the robot controller to generate requests for travel route data relating to the service to which it provides, the robot control device, the generation of each of the plurality of robots generation request receiving means for receiving a generation request is periodically transmitted from the request transmission means, each time it receives a request to generate the generation request receiving means, as between a plurality of robots do not collide, each multiple generation request The route generation means for generating the movement route data of the entire movement route from the current position to the target position of each robot according to the condition, and the movement of the entire movement route every time the movement route data of the whole movement route is generated by the route generation means. Chi sac route data, the moving path data of a certain time duration longer than the interval of generation request from the generation request transmitting means is transmitted to the requester of the robot Includes moving path data transmission means for respectively transmitting, further each of the plurality of robots, the moving path data receiving means for receiving the moving path data of a predetermined time period which is transmitted from the moving path data transmission means of the robot control device, and Ru includes moving means for moving in accordance with movement path data for a predetermined time amount received by the movement path data receiving means.

第1の発明では、ネットワークロボットシステム(10)は、自走可能な複数のロボット(12)と、複数のロボットの各々と通信可能に接続されるロボット制御装置(102)とを備える。複数のロボットの各々は、生成要求送信手段(60,S63)、移動経路データ受信手段(60,S33)、および移動手段(24,60,66,S35)を備えている。一方、ロボット制御装置は、生成要求受信手段(S3)、経路生成手段(S13,S15)、および移動経路データ送信手段(S17)を備えている。   In the first invention, the network robot system (10) includes a plurality of robots (12) capable of self-running and a robot controller (102) connected to each of the plurality of robots so as to be communicable. Each of the plurality of robots includes a generation request transmission unit (60, S63), a movement route data reception unit (60, S33), and a movement unit (24, 60, 66, S35). On the other hand, the robot control device includes a generation request receiving unit (S3), a route generation unit (S13, S15), and a movement route data transmission unit (S17).

複数のロボットの各々の生成要求送信手段は、サービスの提供に係る移動経路データの生成要求をロボット制御装置に送信する。ロボット制御装置では、生成要求受信手段は、複数のロボットからの生成要求を受信する。生成要求を受信すると、ロボット制御装置の経路生成手段は、複数のロボット同士が衝突しないように、生成要求受信手段によって受信された複数の生成要求のそれぞれに応じた移動経路データを生成する。そして、移動経路データ送信手段は、経路生成手段によって生成された移動経路データのうちの一定時間分を要求元のロボットに送信する。したがって、ロボットの移動経路データ受信手段は、ロボット制御装置から送信された移動経路データを受信する。そして、移動手段は、移動経路データ受信手段によって受信された移動経路データに従って移動する。   The generation request transmission means of each of the plurality of robots transmits a generation request for movement path data related to the provision of the service to the robot controller. In the robot control device, the generation request receiving means receives generation requests from a plurality of robots. When the generation request is received, the route generation unit of the robot control device generates movement route data corresponding to each of the plurality of generation requests received by the generation request reception unit so that the plurality of robots do not collide with each other. Then, the movement route data transmission means transmits a predetermined time of the movement route data generated by the route generation means to the requesting robot. Therefore, the movement path data receiving unit of the robot receives the movement path data transmitted from the robot control device. Then, the moving means moves according to the movement route data received by the movement route data receiving means.

第1の発明によれば、ロボット同士が衝突しないように生成した移動経路のうち、一定時間分のみを通知するので、無線通信が遅延したり瞬断したりした場合であっても、互いに移動経路が干渉せず、安全に移動を継続することができる。   According to the first invention, since only a certain amount of time is notified among the movement routes generated so that the robots do not collide with each other, even if the wireless communication is delayed or momentarily interrupted, the robots move relative to each other. The route can continue safely without interference.

第2の発明は、第1の発明に従属し、生成要求送信手段から送信される生成要求は、要求元のロボットが提供するサービスの重要度に対応した優先度を含み、経路生成手段は、生成要求受信手段によって複数のロボットの各々から生成要求を受信したとき、複数の生成要求に応じた全体移動経路の移動経路データを、各生成要求が含む優先度の高い順に生成する。 The second invention is dependent on the first invention, and the generation request transmitted from the generation request transmission unit includes a priority corresponding to the importance of the service provided by the requesting robot , and the path generation unit includes: When a generation request is received from each of the plurality of robots by the generation request receiving means , movement route data of the entire movement route corresponding to the plurality of generation requests is generated in order of the priority included in each generation request .

第2の発明では、生成要求は、移動経路データの生成についての優先度を含む。経路生成手段は、生成要求受信手段によって複数のロボットからの生成要求を受信したとき、複数の生成要求に応じた移動経路データを、優先度の高い順に生成する。したがって、たとえば、優先度の高い生成要求について既に生成された移動経路に交差しないように、優先度の低い生成要求についての移動経路を生成すればよい。   In the second invention, the generation request includes a priority for generation of movement route data. When the generation request receiving unit receives generation requests from a plurality of robots, the route generation unit generates movement route data corresponding to the plurality of generation requests in descending order of priority. Therefore, for example, a movement route for a generation request with a low priority may be generated so as not to cross a movement route already generated for a generation request with a high priority.

第2の発明によれば、優先度に従う順序で移動経路を生成するので、移動経路の生成が簡単であり、処理負荷を軽減することができる。   According to the second aspect, since the movement route is generated in the order according to the priority, the generation of the movement route is simple, and the processing load can be reduced.

第3の発明は、第1または2の発明に従属し、ロボットは、サービスを提供するために身体動作および音声の少なくとも一方を含むコミュニケーション行動を実行するコミュニケーションロボットを含む。 A third invention is dependent on the first or second invention, and the robot includes a communication robot that executes a communication action including at least one of a body motion and a voice in order to provide a service .

第3の発明では、ロボットは、身体動作および音声の少なくとも一方を含むコミュニケーション行動を実行する。したがって、たとえば、人間や他のロボットとの間でコミュニケーションが実行される。   In the third invention, the robot performs a communication action including at least one of body movement and voice. Therefore, for example, communication is performed with a human or another robot.

第3の発明によれば、コミュニケーションロボットを用いるので、単に移動するのみならず、様々なサービスを提供することができる。   According to the third invention, since the communication robot is used, it is possible not only to move but also to provide various services.

第4の発明は、様々なサービスを提供する自走可能な複数のロボットの各々と通信可能に接続されるロボット制御装置であって、複数のロボットの各々から定期的に送信されるかつ当該ロボットが提供するサービスに係る移動経路データの生成要求を受信する生成要求受信手段、生成要求受信手段によって生成要求を受信する毎に、複数のロボット同士が衝突しないように、複数の生成要求のそれぞれに応じた各ロボットの現在位置から目標位置までの全体移動経路の移動経路データを生成する経路生成手段、および経路生成手段によって全体移動経路の移動経路データを生成する毎に、全体移動経路の移動経路データのうち、複数のロボットの各々から生成要求が送信される間隔よりも長い一定時間分の移動経路データを要求元のロボットにそれぞれ送信する移動経路データ送信手段を備える、ロボット制御装置である。 A fourth invention is a robot control apparatus communicably connected to each of a plurality of self-propelled robots that provide various services, and is periodically transmitted from each of the plurality of robots. There generation request receiving means for receiving a request to generate travel route data according to the services provided, each for receiving a request to generate the generation request receiving means, as between a plurality of robots do not collide, each multiple generation request The route generation means for generating the movement route data of the entire movement route from the current position to the target position of each robot according to the condition, and the movement of the entire movement route every time the movement route data of the whole movement route is generated by the route generation means. Chi sac route data, a plurality of robots each generation request from the requestor to a certain time of the travel route data longer than the interval sent robot Comprising a moving path data transmission means for transmitting respectively the robot controller.

第5の発明は、様々なサービスを提供する自走可能な複数のロボットの各々と通信可能に接続されるロボット制御装置のロボット制御方法であって、(a)複数のロボットの各々から定期的に送信されるかつ当該ロボットが提供するサービスに係る移動経路データの生成要求を受信し,(b)ステップ(a)において生成要求を受信する毎に、複数のロボット同士が衝突しないように、複数の生成要求のそれぞれに応じた各ロボットの現在位置から目標位置までの全体移動経路の移動経路データを生成し、そして(c)ステップ(b)におい全体移動経路の移動経路データを生成する毎に、全体移動経路の移動経路データのうち、複数のロボットの各々から生成要求が送信される間隔よりも長い一定時間分の移動経路データを要求元のロボットにそれぞれ送信する、ロボット制御方法である。 A fifth invention is a robot control method of a robot control apparatus that is communicably connected to each of a plurality of self-propelled robots that provide various services , and (a) periodically from each of the plurality of robots is the and receives a request to generate travel route data relating to the service to which the robot is provided sent, whenever receiving the generation request in step (b) (a), as between a plurality of robots do not collide, double generating a movement path data for the entire travel route at the current position of each robot in accordance with the respective number of generated request to generate a movement path data of the entire travel path to the target position, and the (c) step (b) each time, Chi sac movement path data for the entire travel route, generating from each of a plurality of robots request is a request source a certain time of the travel route data longer than the interval sent Robo Respectively transmit the bets, a robot control method.

第6の発明は、様々なサービスを提供する自走可能な複数のロボットの各々と通信可能に接続されるロボット制御装置で実行されるロボット制御プログラムであって、ロボット制御装置のコンピュータに、複数のロボットの各々から定期的に送信されるかつ当該ロボットが提供するサービスに係る移動経路データの生成要求を受信する生成要求受信ステップ、生成要求受信ステップにおいて生成要求を受信する毎に、複数のロボット同士が衝突しないように、複数の生成要求のそれぞれに応じた各ロボットの現在位置から目標位置までの全体移動経路の移動経路データを生成する経路生成ステップ、および経路生成ステップにおい全体移動経路の移動経路データを生成する毎に、全体移動経路の移動経路データのうち、複数のロボットの各々から生成要求が送信される間隔よりも長い一定時間分の移動経路データを要求元のロボットにそれぞれ送信する移動経路データ送信ステップを実行させる、ロボット制御プログラムである。 A sixth invention is a robot control program that is executed by a robot control device that is communicably connected to each of a plurality of self-propelled robots that provide various services. Each time a generation request is received in the generation request receiving step, the generation request receiving step for receiving the generation request of the movement route data related to the service provided by the robot, which is periodically transmitted from each of the robots , a plurality of robots as each other do not collide, the entire movement at the entire path generating step generates the moving path data of the moving route, and the route generation step from the current position of each robot in accordance with the respective multiple generation request to the target position each generating a movement path data path, Chi sac moving path data of the entire travel path, each of the plurality of robots Generation request to execute the moving path data transmission step of transmitting each request source robot moving path data of a busy constant time duration than the interval sent from a robot control program.

第4ないし第6の発明においても、第1の発明と同様に、通信が遅延したり瞬断したりしても、安全にロボットの移動を継続させることができる。   In the fourth to sixth inventions, similarly to the first invention, even if communication is delayed or momentarily interrupted, the robot can be safely moved continuously.

この発明によれば、互いに干渉しない移動経路を算出し、移動経路の一定時間分をロボットに通知するので、複雑な処理を必要とせず、通信が遅延したり瞬断したりしても、安全にロボットの移動を継続させることができる。   According to the present invention, a movement route that does not interfere with each other is calculated, and a certain amount of time along the movement route is notified to the robot. Therefore, no complicated processing is required, and even if communication is delayed or interrupted, it is safe. The robot can continue to move.

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。   The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

図1はこの発明の一実施例のネットワークロボットシステムの構成を示す図解図である。FIG. 1 is an illustrative view showing a configuration of a network robot system according to an embodiment of the present invention. 図2は図1に示すロボットの外観を正面から見た正面図である。FIG. 2 is a front view of the appearance of the robot shown in FIG. 1 as viewed from the front. 図3は図1に示すロボットの電気的な構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the robot shown in FIG. 図4は図1に示す環境センサに含まれるレーザーレンジファインダの計測範囲を示す図解図である。FIG. 4 is an illustrative view showing a measurement range of a laser range finder included in the environmental sensor shown in FIG. 図5は図4に示すレーザーレンジファインダをロボットが配置される環境下に複数配置した場合における検出領域を示す図解図である。FIG. 5 is an illustrative view showing a detection region when a plurality of laser range finders shown in FIG. 4 are arranged in an environment where a robot is arranged. 図6は図1に示すロボット制御装置において生成および管理されるリクエストリストを示す図解図である。FIG. 6 is an illustrative view showing a request list generated and managed in the robot control apparatus shown in FIG. 図7は図1に示すロボット制御装置における経路の生成方法を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a path generation method in the robot control apparatus shown in FIG. 図8は図1に示すロボット制御装置とロボットとの間の無線通信おけるデータ到着率に対する遅延時間の関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship of the delay time to the data arrival rate in the wireless communication between the robot controller shown in FIG. 1 and the robot. 図9は図1に示すロボット制御装置の内部メモリのメモリマップの一例を示す図解図である。FIG. 9 is an illustrative view showing one example of a memory map of an internal memory of the robot control apparatus shown in FIG. 図10は図1に示すロボット制御装置のコンピュータ(CPU)の全体処理を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing the overall processing of the computer (CPU) of the robot control apparatus shown in FIG. 図11は図3に示すロボットのCPUのサービス提供処理を示すフロー図である。FIG. 11 is a flowchart showing service providing processing of the CPU of the robot shown in FIG. 図12は図3に示すロボットのCPUの送信処理を示すフロー図である。FIG. 12 is a flowchart showing transmission processing of the CPU of the robot shown in FIG.

図1を参照して、この実施例のネットワークロボットシステム(以下、単に「システム」という)10は、複数のロボット12を含む。各ロボット12は、ネットワーク100を介して、ロボット制御装置102に通信可能に接続される。また、ロボット制御装置102には、環境センサ104が接続される。   Referring to FIG. 1, a network robot system (hereinafter simply referred to as “system”) 10 of this embodiment includes a plurality of robots 12. Each robot 12 is communicably connected to the robot controller 102 via the network 100. An environment sensor 104 is connected to the robot controller 102.

ロボット12は、相互作用指向のロボット(コミュニケーションロボット)であり、主として人間のようなコミュニケーションの対象(コミュニケーション対象)との間で、身振り手振りのような身体動作および音声の少なくとも一方を含むコミュニケーション行動を実行する機能を備えている。ロボット12は、受付や道案内などの様々なサービスを提供し、たとえば或る会社やイベント会場などの様々な場所ないし状況(環境)に配置される。   The robot 12 is an interaction-oriented robot (communication robot), and performs communication behavior including at least one of body movements such as gestures and voices with a communication target (communication target) such as a human being. Has the function to execute. The robot 12 provides various services such as reception and route guidance, and is arranged in various places or situations (environments) such as a certain company or event venue.

図2を参照して、ロボット12のハードウェアの構成について説明する。また、図2はこの実施例のロボット12の外観を示す正面図である。ロボット12は台車18を含み、台車18の下面にはロボット12を自律移動させる2つの車輪20および1つの従輪22が設けられる。2つの車輪20は車輪モータ24(図3参照)によってそれぞれ独立に駆動され、台車18すなわちロボット12を前後左右の任意方向に動かすことができる。また、従輪22は車輪20を補助する補助輪である。したがって、ロボット12は、配置された空間内を自律制御によって移動可能である。   The hardware configuration of the robot 12 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a front view showing the appearance of the robot 12 of this embodiment. The robot 12 includes a carriage 18, and two wheels 20 and one slave wheel 22 for autonomously moving the robot 12 are provided on the lower surface of the carriage 18. The two wheels 20 are independently driven by a wheel motor 24 (see FIG. 3), and the carriage 18, that is, the robot 12 can be moved in any direction of front, rear, left and right. The slave wheel 22 is an auxiliary wheel that assists the wheel 20. Therefore, the robot 12 can move in the arranged space by autonomous control.

台車18の上には、円柱形のセンサ取り付けパネル26が設けられ、このセンサ取り付けパネル26には、多数の赤外線距離センサ28が取り付けられる。これらの赤外線距離センサ28は、センサ取り付けパネル26すなわちロボット12の周囲の物体(人間や障害物など)との距離を測定するものである。   A cylindrical sensor mounting panel 26 is provided on the carriage 18, and a number of infrared distance sensors 28 are mounted on the sensor mounting panel 26. These infrared distance sensors 28 measure the distance from the sensor mounting panel 26, that is, an object (such as a human being or an obstacle) around the robot 12.

センサ取り付けパネル26の上には、胴体30が直立するように設けられる。また、胴体30の前方中央上部(人の胸に相当する位置)には、上述した赤外線距離センサ28がさらに設けられ、ロボット12の前方の主として人間との距離を計測する。また、胴体30には、その側面側上端部のほぼ中央から伸びる支柱32が設けられ、支柱32の上には、全方位カメラ34が設けられる。全方位カメラ34は、ロボット12の周囲を撮影するものであり、後述する眼カメラ58とは区別される。この全方位カメラ34としては、たとえばCCDやCMOSのような固体撮像素子を用いるカメラを採用することができる。なお、これら赤外線距離センサ28および全方位カメラ34の設置位置は、当該部位に限定されず適宜変更され得る。   The body 30 is provided on the sensor mounting panel 26 so as to stand upright. In addition, the above-described infrared distance sensor 28 is further provided in the upper front upper portion of the body 30 (a position corresponding to a human chest), and measures the distance mainly to a human in front of the robot 12. Further, the body 30 is provided with a support column 32 extending from substantially the center of the upper end of the side surface, and an omnidirectional camera 34 is provided on the support column 32. The omnidirectional camera 34 captures the surroundings of the robot 12 and is distinguished from an eye camera 58 described later. As this omnidirectional camera 34, for example, a camera using a solid-state imaging device such as a CCD or a CMOS can be adopted. In addition, the installation positions of the infrared distance sensor 28 and the omnidirectional camera 34 are not limited to the portions, and can be changed as appropriate.

胴体30の両側面上端部(人の肩に相当する位置)には、それぞれ、肩関節36Rおよび肩関節36Lによって、上腕38Rおよび上腕38Lが設けられる。図示は省略するが、肩関節36Rおよび肩関節36Lは、それぞれ、直交する3軸の自由度を有する。すなわち、肩関節36Rは、直交する3軸のそれぞれの軸廻りにおいて上腕38Rの角度を制御できる。肩関節36Rの或る軸(ヨー軸)は、上腕38Rの長手方向(または軸)に平行な軸であり、他の2軸(ピッチ軸およびロール軸)は、その軸にそれぞれ異なる方向から直交する軸である。同様にして、肩関節36Lは、直交する3軸のそれぞれの軸廻りにおいて上腕38Lの角度を制御できる。肩関節36Lの或る軸(ヨー軸)は、上腕38Lの長手方向(または軸)に平行な軸であり、他の2軸(ピッチ軸およびロール軸)は、その軸にそれぞれ異なる方向から直交する軸である。   An upper arm 38R and an upper arm 38L are provided at upper end portions on both sides of the body 30 (a position corresponding to a human shoulder) by a shoulder joint 36R and a shoulder joint 36L, respectively. Although illustration is omitted, each of the shoulder joint 36R and the shoulder joint 36L has three orthogonal degrees of freedom. That is, the shoulder joint 36R can control the angle of the upper arm 38R around each of the three orthogonal axes. A certain axis (yaw axis) of the shoulder joint 36R is an axis parallel to the longitudinal direction (or axis) of the upper arm 38R, and the other two axes (pitch axis and roll axis) are orthogonal to the axis from different directions. It is an axis to do. Similarly, the shoulder joint 36L can control the angle of the upper arm 38L around each of three orthogonal axes. A certain axis (yaw axis) of the shoulder joint 36L is an axis parallel to the longitudinal direction (or axis) of the upper arm 38L, and the other two axes (pitch axis and roll axis) are orthogonal to the axis from different directions. It is an axis to do.

また、上腕38Rおよび上腕38Lのそれぞれの先端には、肘関節40Rおよび肘関節40Lが設けられる。図示は省略するが、肘関節40Rおよび肘関節40Lは、それぞれ1軸の自由度を有し、この軸(ピッチ軸)の軸回りにおいて前腕42Rおよび前腕42Lの角度を制御できる。   In addition, an elbow joint 40R and an elbow joint 40L are provided at the tips of the upper arm 38R and the upper arm 38L, respectively. Although illustration is omitted, each of the elbow joint 40R and the elbow joint 40L has one degree of freedom, and the angles of the forearm 42R and the forearm 42L can be controlled around this axis (pitch axis).

前腕42Rおよび前腕42Lのそれぞれの先端には、人の手に相当する球体44Rおよび球体44Lがそれぞれ固定的に設けられる。ただし、指や掌の機能が必要な場合には、人間の手の形をした「手」を用いることも可能である。また、図示は省略するが、台車18の前面,肩関節36Rと肩関節36Lとを含む肩に相当する部位,上腕38R,上腕38L,前腕42R,前腕42L,球体44Rおよび球体44Lには、それぞれ、接触センサ(図3で包括的に示す)46が設けられる。台車18の前面の接触センサ46は、台車18への人間や障害物の接触を検知する。したがって、ロボット12は、その自身の移動中に人間や障害物との接触が有ると、それを検知し、直ちに車輪20の駆動を停止してロボット12の移動を急停止させることができる。また、その他の接触センサ46は、当該各部位に触れたかどうかを検知する。なお、接触センサ46の設置位置は、当該部位に限定されず、適宜な位置(人の胸,腹,脇,背中および腰に相当する位置)に設けられてもよい。   A sphere 44R and a sphere 44L corresponding to a human hand are fixedly provided at the tips of the forearm 42R and the forearm 42L, respectively. However, when a finger or palm function is required, a “hand” in the shape of a human hand can be used. Although not shown, the front surface of the carriage 18, the portion corresponding to the shoulder including the shoulder joint 36R and the shoulder joint 36L, the upper arm 38R, the upper arm 38L, the forearm 42R, the forearm 42L, the sphere 44R and the sphere 44L are respectively A contact sensor (shown generically in FIG. 3) 46 is provided. The contact sensor 46 on the front surface of the carriage 18 detects contact of a person or an obstacle with the carriage 18. Therefore, the robot 12 can detect that there is a contact with a human being or an obstacle during its movement, and can immediately stop the driving of the wheel 20 and suddenly stop the movement of the robot 12. Further, the other contact sensors 46 detect whether or not the respective parts are touched. In addition, the installation position of the contact sensor 46 is not limited to the said site | part, and may be provided in an appropriate position (position corresponding to a person's chest, abdomen, side, back, and waist).

胴体30の中央上部(人の首に相当する位置)には首関節48が設けられ、さらにその上には頭部50が設けられる。図示は省略するが、首関節48は、3軸の自由度を有し、3軸の各軸廻りに角度制御可能である。或る軸(ヨー軸)はロボット12の真上(鉛直上向き)に向かう軸であり、他の2軸(ピッチ軸、ロール軸)は、それぞれ、それと異なる方向で直交する軸である。   A neck joint 48 is provided at the upper center of the body 30 (a position corresponding to a person's neck), and a head 50 is further provided thereon. Although illustration is omitted, the neck joint 48 has a degree of freedom of three axes, and the angle can be controlled around each of the three axes. A certain axis (yaw axis) is an axis directed directly above (vertically upward) of the robot 12, and the other two axes (pitch axis and roll axis) are axes orthogonal to each other in different directions.

頭部50には、人の口に相当する位置に、スピーカ52が設けられる。スピーカ52は、ロボット12が、それの周辺の人間に対して音声ないし音によってコミュニケーションを取るために用いられる。また、人の耳に相当する位置には、マイク54Rおよびマイク54Lが設けられる。以下、右のマイク54Rと左のマイク54Lとをまとめてマイク54ということがある。マイク54は、周囲の音、とりわけコミュニケーションを実行する対象である人間の声を取り込む。さらに、人の目に相当する位置には、眼球部56Rおよび眼球部56Lが設けられる。眼球部56Rおよび眼球部56Lは、それぞれ眼カメラ58Rおよび眼カメラ58Lを含む。以下、右の眼球部56Rと左の眼球部56Lとをまとめて眼球部56ということがある。また、右の眼カメラ58Rと左の眼カメラ58Lとをまとめて眼カメラ58ということがある。   The head 50 is provided with a speaker 52 at a position corresponding to a human mouth. The speaker 52 is used for the robot 12 to communicate with humans around it by voice or sound. A microphone 54R and a microphone 54L are provided at a position corresponding to a human ear. Hereinafter, the right microphone 54R and the left microphone 54L may be collectively referred to as a microphone 54. The microphone 54 captures ambient sounds, particularly a human voice that is an object for performing communication. Furthermore, an eyeball portion 56R and an eyeball portion 56L are provided at positions corresponding to human eyes. The eyeball portion 56R and the eyeball portion 56L include an eye camera 58R and an eye camera 58L, respectively. Hereinafter, the right eyeball portion 56R and the left eyeball portion 56L may be collectively referred to as the eyeball portion 56. Further, the right eye camera 58R and the left eye camera 58L may be collectively referred to as an eye camera 58.

眼カメラ58は、ロボット12に接近した人間の顔や他の部分ないし物体などを撮影して、それに対応する映像信号を取り込む。また、眼カメラ58は、上述した全方位カメラ34と同様のカメラを用いることができる。たとえば、眼カメラ58は、眼球部56内に固定され、眼球部56は、眼球支持部(図示せず)を介して頭部50内の所定位置に取り付けられる。図示は省略するが、眼球支持部は、2軸の自由度を有し、それらの各軸廻りに角度制御可能である。たとえば、この2軸の一方は、頭部50の上に向かう方向の軸(ヨー軸)であり、他方は、一方の軸に直交しかつ頭部50の正面側(顔)が向く方向に直行する方向の軸(ピッチ軸)である。眼球支持部がこの2軸の各軸廻りに回転されることによって、眼球部56ないし眼カメラ58の先端(正面)側が変位され、カメラ軸すなわち視線方向が移動される。なお、上述のスピーカ52,マイク54および眼カメラ58の設置位置は、当該部位に限定されず、適宜な位置に設けられてよい。   The eye camera 58 captures a human face approaching the robot 12, other parts or objects, and captures a corresponding video signal. The eye camera 58 can be the same camera as the omnidirectional camera 34 described above. For example, the eye camera 58 is fixed in the eyeball unit 56, and the eyeball unit 56 is attached to a predetermined position in the head 50 via an eyeball support unit (not shown). Although illustration is omitted, the eyeball support portion has two degrees of freedom, and the angle can be controlled around each of these axes. For example, one of the two axes is an axis (yaw axis) in a direction toward the top of the head 50, and the other is orthogonal to the one axis and goes straight in a direction in which the front side (face) of the head 50 faces. It is an axis (pitch axis) in the direction to be performed. By rotating the eyeball support portion around each of the two axes, the tip (front) side of the eyeball portion 56 or the eye camera 58 is displaced, and the camera axis, that is, the line-of-sight direction is moved. It should be noted that the installation positions of the above-described speaker 52, microphone 54, and eye camera 58 are not limited to the portions, and may be provided at appropriate positions.

このように、この実施例のロボット12は、車輪20の独立2軸駆動,肩関節36の3自由度(左右で6自由度),肘関節40の1自由度(左右で2自由度),首関節48の3自由度および眼球支持部の2自由度(左右で4自由度)の合計17自由度を有する。   As described above, the robot 12 of this embodiment includes independent two-axis driving of the wheels 20, three degrees of freedom of the shoulder joint 36 (6 degrees of freedom on the left and right), and one degree of freedom of the elbow joint 40 (two degrees of freedom on the left and right). It has a total of 17 degrees of freedom: 3 degrees of freedom for the neck joint 48 and 2 degrees of freedom for the eyeball support (4 degrees of freedom on the left and right).

図3はロボット12の電気的な構成を示すブロック図である。この図3を参照して、ロボット12は、CPU60を含む。CPU60は、マイクロコンピュータ或いはプロセッサとも呼ばれ、バス62を介して、メモリ64,モータ制御ボード66,センサ入力/出力ボード68および音声入力/出力ボード70に接続される。   FIG. 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the robot 12. With reference to FIG. 3, the robot 12 includes a CPU 60. The CPU 60 is also called a microcomputer or a processor, and is connected to the memory 64, the motor control board 66, the sensor input / output board 68, and the audio input / output board 70 via the bus 62.

メモリ64は、図示は省略をするが、ROM,HDDおよびRAMを含む。ROMおよびHDDには、ロボット12の動作を制御するための制御プログラムが予め記憶される。たとえば、各センサの出力(センサ情報)を検知するための検知プログラム、および外部コンピュータ(ロボット制御装置102など)との間で必要なデータやコマンド(メッセージ)を送受信するための通信プログラムなどが記録される。また、RAMは、ワークメモリやバッファメモリとして用いられる。   The memory 64 includes a ROM, an HDD, and a RAM (not shown). In the ROM and the HDD, a control program for controlling the operation of the robot 12 is stored in advance. For example, a detection program for detecting the output (sensor information) of each sensor and a communication program for transmitting / receiving necessary data and commands (messages) to / from an external computer (such as the robot controller 102) are recorded. Is done. The RAM is used as a work memory or a buffer memory.

モータ制御ボード66は、たとえばDSPで構成され、各腕や首関節および眼球部などの各軸モータの駆動を制御する。すなわち、モータ制御ボード66は、CPU60からの制御データを受け、右眼球部56Rの2軸のそれぞれの角度を制御する2つのモータ(図3では、まとめて「右眼球モータ72」と示す)の回転角度を制御する。同様にして、モータ制御ボード66は、CPU60からの制御データを受け、左眼球部56Lの2軸のそれぞれの角度を制御する2つのモータ(図3では、まとめて「左眼球モータ74」と示す)の回転角度を制御する。   The motor control board 66 is composed of, for example, a DSP, and controls driving of motors of axes such as arms, neck joints, and eyeballs. That is, the motor control board 66 receives control data from the CPU 60, and controls two motors (collectively indicated as “right eyeball motor 72” in FIG. 3) that control the angles of the two axes of the right eyeball portion 56R. Control the rotation angle. Similarly, the motor control board 66 receives control data from the CPU 60, and shows two motors for controlling the respective angles of the two axes of the left eyeball portion 56L (in FIG. 3, collectively referred to as “left eyeball motor 74”). ) To control the rotation angle.

また、モータ制御ボード66は、CPU60からの制御データを受け、右肩関節36Rの直交する3軸のそれぞれの角度を制御する3つのモータと右肘関節40Rの角度を制御する1つのモータとの計4つのモータ(図3では、まとめて「右腕モータ76」と示す)の回転角度を制御する。同様にして、モータ制御ボード66は、CPU60からの制御データを受け、左肩関節36Lの直交する3軸のそれぞれの角度を制御する3つのモータと左肘関節40Lの角度を制御する1つのモータとの計4つのモータ(図3では、まとめて「左腕モータ78」と示す)の回転角度を制御する。   The motor control board 66 receives control data from the CPU 60, and includes three motors for controlling the angles of the three orthogonal axes of the right shoulder joint 36R and one motor for controlling the angle of the right elbow joint 40R. The rotation angles of a total of four motors (collectively indicated as “right arm motor 76” in FIG. 3) are controlled. Similarly, the motor control board 66 receives control data from the CPU 60, three motors for controlling the angles of the three orthogonal axes of the left shoulder joint 36L, and one motor for controlling the angle of the left elbow joint 40L. The rotation angles of a total of four motors (collectively indicated as “left arm motor 78” in FIG. 3) are controlled.

さらに、モータ制御ボード66は、CPU60からの制御データを受け、首関節48の直交する3軸のそれぞれの角度を制御する3つのモータ(図3では、まとめて「頭部モータ80」と示す)の回転角度を制御する。そして、モータ制御ボード66は、CPU60からの制御データを受け、車輪20を駆動する2つのモータ(図3では、まとめて「車輪モータ24」と示す)の回転角度を制御する。なお、この実施例では、車輪モータ24を除くモータは、制御を簡素化するためにステッピングモータ(すなわち、パルスモータ)を用いる。ただし、車輪モータ24と同様に直流モータを用いるようにしてもよい。また、ロボット12の身体部位を駆動するアクチュエータは、電流を動力源とするモータに限らず適宜変更された、たとえば、他の実施例では、エアアクチュエータが適用されてもよい。   Further, the motor control board 66 receives control data from the CPU 60, and controls three motors that control the angles of the three orthogonal axes of the neck joint 48 (in FIG. 3, collectively indicated as "head motor 80"). Control the rotation angle. The motor control board 66 receives control data from the CPU 60 and controls the rotation angles of the two motors that drive the wheels 20 (collectively indicated as “wheel motors 24” in FIG. 3). In this embodiment, a motor other than the wheel motor 24 uses a stepping motor (that is, a pulse motor) in order to simplify the control. However, a DC motor may be used similarly to the wheel motor 24. The actuator that drives the body part of the robot 12 is not limited to a motor that uses a current as a power source, and may be changed as appropriate. For example, in another embodiment, an air actuator may be applied.

センサ入力/出力ボード68もまた、同様に、DSPで構成され、各センサからの信号を取り込んでCPU60に与える。すなわち、赤外線距離センサ28のそれぞれからの反射時間に関するデータがこのセンサ入力/出力ボード68を通じてCPU60に入力される。また、全方位カメラ34からの映像信号が、必要に応じてセンサ入力/出力ボード68で所定の処理を施してからCPU60に入力される。眼カメラ58からの映像信号も、同様にして、CPU60に入力される。また、上述した複数の接触センサ(図3では、まとめて「接触センサ46」と示す)からの信号がセンサ入力/出力ボード68を介してCPU60に与えられる。   Similarly, the sensor input / output board 68 is also constituted by a DSP, and takes in signals from each sensor and gives them to the CPU 60. That is, data relating to the reflection time from each of the infrared distance sensors 28 is input to the CPU 60 through the sensor input / output board 68. The video signal from the omnidirectional camera 34 is input to the CPU 60 after being subjected to predetermined processing by the sensor input / output board 68 as necessary. Similarly, the video signal from the eye camera 58 is also input to the CPU 60. Further, signals from the plurality of contact sensors described above (collectively indicated as “contact sensors 46” in FIG. 3) are provided to the CPU 60 via the sensor input / output board 68.

音声入力/出力ボード70もまた、同様に、DSPで構成され、CPU60から与えられる音声合成データに従った音声または声がスピーカ52から出力される。また、マイク54からの音声入力が、音声入力/出力ボード70を介してCPU60に与えられる。   Similarly, the voice input / output board 70 is also configured by a DSP, and voice or voice according to voice synthesis data provided from the CPU 60 is output from the speaker 52. Also, voice input from the microphone 54 is given to the CPU 60 via the voice input / output board 70.

また、CPU60は、バス62を介して通信LANボード82に接続される。通信LANボード82は、DSPで構成され、CPU60から与えられた送信データを無線通信装置84に与え、無線通信装置84から送信データを、ネットワーク100を介して外部コンピュータ(ロボット制御装置102など)に送信する。また、通信LANボード82は、無線通信装置84を介してデータを受信し、受信したデータをCPU60に与える。つまり、ロボット12は、通信LANボード82および無線通信装置84によって、ロボット制御装置102と無線通信を行うことができる。   The CPU 60 is connected to the communication LAN board 82 via the bus 62. The communication LAN board 82 is configured by a DSP and provides transmission data given from the CPU 60 to the wireless communication device 84, and sends the transmission data from the wireless communication device 84 to an external computer (such as the robot control device 102) via the network 100. Send. The communication LAN board 82 receives data via the wireless communication device 84 and gives the received data to the CPU 60. That is, the robot 12 can perform wireless communication with the robot control device 102 by the communication LAN board 82 and the wireless communication device 84.

さらに、CPU60は、バス62を介して無線タグ読取装置86が接続される。無線タグ読取装置86は、アンテナ(図示せず)を介して、無線タグ(RFIDタグ)から送信される識別情報の重畳された電波を受信する。そして、無線タグ読取装置86は、受信した電波信号を増幅し、当該電波信号から識別信号を分離し、当該識別情報を復調(デコード)してCPU60に与える。無線タグは、会社やイベント会場などに居る人間に装着されており、無線タグ読取装置86は、通信可能範囲内の無線タグを検出する。なお、無線タグは、アクティブ型であってもよいし、無線タグ読み取り装置86から送信される電波に応じて駆動されるパッシブ型であってもよい。   Further, the wireless tag reader 86 is connected to the CPU 60 via the bus 62. The wireless tag reader 86 receives a radio wave superimposed with identification information transmitted from the wireless tag (RFID tag) via an antenna (not shown). The wireless tag reader 86 amplifies the received radio wave signal, separates the identification signal from the radio wave signal, demodulates (decodes) the identification information, and supplies the identification information to the CPU 60. The wireless tag is attached to a person in a company or event venue, and the wireless tag reader 86 detects a wireless tag within a communicable range. Note that the wireless tag may be an active type or a passive type that is driven in accordance with radio waves transmitted from the wireless tag reader 86.

図1に戻って、ロボット制御装置102は、汎用のPCないしサーバであり、複数のロボット12の移動を制御する。この実施例では、ロボット制御装置102は、ロボット12からの移動経路データの生成要求に応答して、ロボット12間の衝突を避けるように、移動経路データを生成する。そして、生成した移動経路データを、要求元のロボット12に送信する。   Returning to FIG. 1, the robot control device 102 is a general-purpose PC or server, and controls the movement of the plurality of robots 12. In this embodiment, the robot controller 102 generates movement path data so as to avoid a collision between the robots 12 in response to a movement path data generation request from the robot 12. Then, the generated travel route data is transmitted to the requesting robot 12.

また、図示は省略するが、環境センサ104は、複数の距離計測センサ(レーザーレンジファインダ)および複数の無線タグ読取装置を含む。複数のレーザーレンジファインダおよび複数の無線タグ読取装置は、ロボット12が配置される環境に設置される。この環境センサ104からの出力に基づいて、人間を追跡(人間の位置、移動速度および向きを推定)したり、人間を個別に識別したりする。   Although not shown, the environment sensor 104 includes a plurality of distance measurement sensors (laser range finder) and a plurality of wireless tag readers. The plurality of laser range finders and the plurality of RFID tag readers are installed in an environment where the robot 12 is disposed. Based on the output from the environment sensor 104, a person is tracked (a person's position, moving speed, and direction are estimated), or a person is individually identified.

レーザーレンジファインダは、レーザを照射し、物体に反射して戻ってくるまでの時間から当該物体までの距離を計測するものである。たとえば、レーザーレンジファインダでは、トランスミッタから照射したレーザを回転ミラーで反射させて、前方を扇状に一定角度(たとえば、0.5度)ずつスキャンする。   The laser range finder measures the distance to the object from the time it takes to irradiate the laser and reflect it back to the object. For example, in a laser range finder, a laser irradiated from a transmitter is reflected by a rotating mirror, and the front is scanned in a fan shape at a certain angle (for example, 0.5 degrees).

ここで、レーザーレンジファインダとしては、SICK社製のレーザーレンジファインダ(型式 LMS 200)を用いることができる。このレーザーレンジファインダを用いた場合には、距離8mを±15mm程度の誤差で計測可能である。具体的には、図4に示すように、レーザーレンジファインダの計測領域は、半径R(R≒8m)の半円形状(扇形)で示される。つまり、レーザーレンジファインダは、その正面方向を中心とした場合に、左右90度の方向を所定の距離(R)以内で計測可能である。   Here, a laser range finder manufactured by SICK (model LMS 200) can be used as the laser range finder. When this laser range finder is used, a distance of 8 m can be measured with an error of about ± 15 mm. Specifically, as shown in FIG. 4, the measurement area of the laser range finder is shown in a semicircular shape (fan shape) with a radius R (R≈8 m). That is, the laser range finder can measure the direction of 90 degrees left and right within a predetermined distance (R) when the front direction is the center.

なお、使用しているレーザは、日本工業規格 JIS C 6892 「レーザ製品の安全基準」におけるクラス1レーザであり、人の眼に対して影響を及ぼさない安全なレベルである。また、この実施例では、レーザーレンジファインダのサンプリングレートは3.85Hzとしてある。これは、歩行するなどにより移動する人間を追跡するためである。   The laser used is a class 1 laser in the Japanese Industrial Standard JIS C 6892 “Safety Standards for Laser Products”, which is a safe level that does not affect human eyes. In this embodiment, the sampling rate of the laser range finder is 3.85 Hz. This is to track a person who moves by walking or the like.

また、図5に示すように、複数(たとえば、6個)のレーザーレンジファインダは、或る建物内の或る領域を検出可能な位置に配置される。ただし、或る建物内の或る領域は、ロボット12がサービスを提供する領域(移動可能な範囲)である。また、図5においては、レーザーレンジファインダと柱とは丸印で示されるため、それらを区別するために、レーザーレンジファインダを示す丸印には、アルファベット(A,B,C,D,E,F)を記載してある。さらに、図5に示すレーザーレンジファインダの丸印から延びる矢印は、そのレーザーレンジファインダの計測領域の正面方向(図4参照)を示す。この実施例では、2以上のレーザーレンジファインダの計測領域(人間やロボット12を追跡可能な領域)が重なる領域を検出領域としてあるため、図5に示す例では、斜線を付した閉領域が検出領域となる。   Further, as shown in FIG. 5, a plurality (for example, six) of laser range finders are arranged at positions where a certain area in a certain building can be detected. However, a certain area in a certain building is an area where the robot 12 provides a service (a movable range). In FIG. 5, the laser range finder and the column are indicated by circles. Therefore, in order to distinguish them, the circles indicating the laser range finder are indicated by alphabets (A, B, C, D, E, F) is described. Furthermore, the arrow extending from the circle of the laser range finder shown in FIG. 5 indicates the front direction (see FIG. 4) of the measurement region of the laser range finder. In this embodiment, the detection area is an area where two or more laser range finder measurement areas (areas where humans or robots 12 can be tracked) overlap. In the example shown in FIG. It becomes an area.

なお、検出領域のうち、玄関を入って直ぐの階段と、奥の窓と、左右の柱で囲まれた領域の幅は19mであり、その奥行きは8mである。   In the detection area, the width of the area surrounded by the stairs immediately after entering the entrance, the back window, and the left and right pillars is 19 m, and the depth is 8 m.

また、図示は省略するが、レーザーレンジファインダの各々は、床面から約90cmの高さに固定される。この高さは、人間の胴体と腕(両腕)とを検出可能とするためであり、たとえば、日本人の成人の平均身長から算出される。したがって、システム10が適用される場所(地域ないし国)や人間の年齢ないし年代(たとえば、子供,大人)に応じて、レーザーレンジファインダを固定する高さを適宜変更するようにしてよい。   Although not shown, each laser range finder is fixed at a height of about 90 cm from the floor surface. This height is for detecting the human torso and arms (both arms), and is calculated from the average height of a Japanese adult, for example. Therefore, the height at which the laser range finder is fixed may be appropriately changed according to the place (region or country) to which the system 10 is applied and the age or age of a person (for example, a child or an adult).

なお、レーザーレンジファインダを用いた人間の追跡方法としては、本件出願人が先に出願した特願2008−006105号(第25回 日本ロボット学会 学術講演会 2007.9.13-15 「レーザ距離計による適応型人形状モデルを利用した人追跡手法」)に記載されている計測方法を採用することができる。   As a human tracking method using a laser range finder, Japanese Patent Application No. 2008-006105 filed earlier by the present applicant (25th Annual Conference of the Robotics Society of Japan 2007.9.13-15 “Adaptation by Laser Distance Meter”) The measurement method described in “People tracking method using a human figure model”) can be employed.

また、図示は省略するが、複数の無線タグ読取装置は、複数のレーザーレンジファインダによる検出領域に存在するタグすなわちタグを装着ないし所持する人間を検出可能に、一定の距離を隔てた要所に配置される。なお、環境センサ104に含まれる無線タグ読取装置としては、ロボット12に設けられる無線タグ読取装置86と同じものを用いることができる。   Although not shown, the plurality of RFID tag readers can detect a tag existing in a detection area by a plurality of laser rangefinders, that is, a person who wears or possesses the tag, at a certain distance from each other. Be placed. As the wireless tag reader included in the environment sensor 104, the same wireless tag reader 86 provided in the robot 12 can be used.

このようなシステム10では、ロボット12はサービスの提供のために、目標位置に移動したり、目的の人物に対人するように移動したり、目的の人物を追従したりする。   In such a system 10, the robot 12 moves to a target position, moves to face the target person, or follows the target person in order to provide the service.

そのような場合、ロボット12は他のロボット12と通信することにより、事前に衝突を回避するようにすることもできるが、ロボット12間での通信が瞬断してしまうと、ロボット12同士が衝突してしまうことがある。また、予め算出した現在位置から目標位置までの移動経路に従ってロボット12を移動させる場合には、人間が多く存在する環境下では、移動途中で人間を回避する行動を頻繁に行う必要があり、また、他のロボット12などの障害物との衝突を回避する必要があり、処理が複雑になってしまう。   In such a case, the robot 12 can avoid collision in advance by communicating with other robots 12, but if communication between the robots 12 is interrupted, the robots 12 It may crash. In addition, when the robot 12 is moved according to the movement path from the current position to the target position calculated in advance, in an environment where there are many humans, it is necessary to frequently perform actions to avoid humans during the movement. It is necessary to avoid a collision with an obstacle such as another robot 12, and the processing becomes complicated.

そこで、この実施例では、ロボット制御装置102が、他のロボット12と衝突しないように、各ロボット12の移動経路を生成することとし、しかも移動経路のうちの一定時間分だけをロボット12に通知するようにしてある。   Therefore, in this embodiment, the robot control device 102 generates a movement path of each robot 12 so as not to collide with other robots 12 and notifies the robot 12 only for a certain period of the movement paths. I have to do it.

ロボット12が、サービスを提供(実行)する場合、当該サービスの提供に係る移動経路についてのデータ(移動経路データ)の生成要求がロボット制御装置102に送信する。詳細な説明は省略するが、要求メッセージは、ロボット12からロボット制御装置102に対して一定時間(たとえば、500ms)毎に送信され、対応するサービスの提供を終了すると、要求メッセージの送信も終了する。通信環境にもよるが、一定時間は、100ms−500msの間で設定可能である。   When the robot 12 provides (executes) a service, a request for generating data (movement route data) regarding a movement route related to the provision of the service is transmitted to the robot control apparatus 102. Although a detailed description is omitted, the request message is transmitted from the robot 12 to the robot control apparatus 102 every predetermined time (for example, 500 ms), and when the provision of the corresponding service is terminated, the transmission of the request message is also terminated. . Although it depends on the communication environment, the fixed time can be set between 100 ms and 500 ms.

ただし、要求メッセージは、サービスを提供するための行動(コミュニケーション行動)を実行するロボット12から送信されるため、常に全部のロボット12から要求メッセージが送信されるとは限らない。   However, since the request message is transmitted from the robot 12 that performs an action (communication action) for providing a service, the request message is not always transmitted from all the robots 12.

また、サービスの提供(実行)は、ロボット12が自律行動によって開始するが、ロボット12を遠隔で操作するオペレータからの指示に従って開始してもよい。なお、ロボット12を遠隔で操作するための端末(オペレータ端末)は図1では省略してある。たとえば、オペレータ端末は、直接、または、ネットワーク100を介して、遠隔操作するロボット12と通信可能に接続される。   The provision (execution) of the service is started by the robot 12 by autonomous behavior, but may be started in accordance with an instruction from an operator who operates the robot 12 remotely. Note that a terminal (operator terminal) for remotely operating the robot 12 is omitted in FIG. For example, the operator terminal is communicably connected to the robot 12 that is remotely operated, either directly or via the network 100.

たとえば、ロボット12からの要求メッセージには、ロボット名、優先度、サービス名、生成方針および位置が含まれる。「ロボット名」は、要求メッセージの発信元(要求元)のロボット12の名称ないしロボット12の識別情報(ID)である。「優先度」は、サービスの重要度に対応しており、経路を生成する場合の優先順位を決定するための数値である。この実施例では、優先度は0から10までの整数で表わされ、数値が大きいほど優先度が高い。   For example, the request message from the robot 12 includes the robot name, priority, service name, generation policy, and position. The “robot name” is the name of the robot 12 that is the transmission source (request source) of the request message or the identification information (ID) of the robot 12. The “priority” corresponds to the importance of the service, and is a numerical value for determining the priority when a route is generated. In this embodiment, the priority is represented by an integer from 0 to 10, and the higher the numerical value, the higher the priority.

「サービス名」は、ロボット12が提供(実行)するサービスの名称である。たとえば、サービスとしては、「速達運搬」、「追従」、「出迎え」、「荷物運搬」、「待機」などが該当する。「速達運搬」は、所定の場所(部屋)または宛先の人間に速達郵便のような急ぎの書類を運搬するサービスである。「追従」は、人間や他のロボット12の移動に追従するサービスである。「出迎え」は、受付や道案内などのために、人間(客)や他のロボット12を出迎えるサービスである。「荷物運搬」は、所定の場所(部屋)または宛先の人間に小包のような荷物を運搬するサービスである。「待機」は、他のサービスの提供を待機するサービスである。   “Service name” is the name of a service provided (executed) by the robot 12. For example, the service includes “express delivery”, “follow”, “greeting”, “luggage delivery”, “standby”, and the like. “Express delivery” is a service for delivering urgent documents such as express mail to a predetermined place (room) or a person at the destination. “Following” is a service that follows the movement of a human or another robot 12. “Welcome” is a service that welcomes a human (customer) or another robot 12 for reception or guidance. “Luggage transport” is a service for transporting a package such as a parcel to a predetermined place (room) or a destination person. “Standby” is a service that waits for the provision of another service.

「生成方針」は、サービスを提供する場合のロボット12の移動経路の生成方針を示す情報である。たとえば、「目標位置への最短経路」、「追従(人の後ろを歩く)」、「対人(人の前から近づく)」、「邪魔にならない遠回り経路」などの生成方針がある。「目標位置への最短経路」は、現在位置から目標位置までの移動距離が最短になるように、移動経路を生成する方針である。「追従(人の後ろを歩く)」は、目標の人物を追従するように、移動経路を生成する方針である。「対人(人の前から近づく)」は、目標の人物の前から近づくように、移動経路を生成する方針である。「邪魔にならない遠回り経路」は、現在位置から目標位置までを距離が最大になるように、移動経路を生成する方針である。   The “generation policy” is information indicating a generation policy of the movement route of the robot 12 when providing a service. For example, there are generation policies such as “the shortest path to the target position”, “follow (walk behind the person)”, “interperson (approach from the front of the person)”, “circular path that does not get in the way”. The “shortest path to the target position” is a policy of generating a movement path so that the movement distance from the current position to the target position is the shortest. “Follow (walk behind a person)” is a policy of generating a movement path so as to follow a target person. “Interpersonal (approaching in front of a person)” is a policy of generating a movement route so as to approach the target person. The “circular route that does not get in the way” is a policy of generating a moving route so that the distance from the current position to the target position is maximized.

「位置」は、ロボット12の現在位置を示す2次元の座標である。この実施例では、ロボット12が配置される環境についてのマップに対応するデータ(マップデータ)は、ロボット制御装置102の内部メモリ(図示せず)に記憶されており、マップにおけるXY座標と、ロボット12が配置される環境におけるXY座標とが対応するように設定されている。ただし、ロボット12は、マップに対応して当該ロボット12が配置される環境に設定された原点(0,0)からの移動距離および移動方向によって自身の現在位置を把握している。   “Position” is a two-dimensional coordinate indicating the current position of the robot 12. In this embodiment, data (map data) corresponding to a map of the environment in which the robot 12 is arranged is stored in an internal memory (not shown) of the robot control apparatus 102, and the XY coordinates in the map and the robot 12 is set so as to correspond to the XY coordinates in the environment where 12 is arranged. However, the robot 12 knows its current position based on the moving distance and moving direction from the origin (0, 0) set in the environment where the robot 12 is arranged corresponding to the map.

一方、ロボット制御装置102では、要求メッセージを受信すると、その要求メッセージに記載された生成方針に従って移動経路を生成する。ただし、この実施例では、複数のロボット12についての移動経路を生成するため、ロボット12同士が衝突しないように移動経路を生成する必要がある。したがって、複数の要求メッセージを受信した場合には、優先度に従う順番で、各ロボット12の移動経路が干渉しないように、各要求メッセージに応じた移動経路を生成するようにしてある。つまり、優先度の低い要求メッセージについての移動経路は、優先度の高い要求メッセージについて既に生成した移動経路と交差しないように生成される。ただし、当然のことながら、壁、柱、段差のような障害物や人間と衝突しないように、移動経路は生成される。   On the other hand, when receiving the request message, the robot control apparatus 102 generates a movement route according to the generation policy described in the request message. However, in this embodiment, since the movement paths for the plurality of robots 12 are generated, it is necessary to generate the movement paths so that the robots 12 do not collide with each other. Therefore, when a plurality of request messages are received, a movement route corresponding to each request message is generated so that the movement route of each robot 12 does not interfere in the order according to the priority. That is, the movement route for the request message with the low priority is generated so as not to intersect the movement route already generated for the request message with the high priority. However, as a matter of course, the movement path is generated so as not to collide with obstacles such as walls, pillars, steps, or humans.

たとえば、ロボット制御装置102では、複数の要求メッセージが受信されると、図6に示したように、優先度に従ってソートされた要求メッセージのリスト(リクエストリスト)が生成され、優先度の大きい順(インデックス番号の小さい順)に、移動経路が生成される。ただし、優先度が同じである場合には、要求メッセージを受信した順番で(リクエスト順に)、要求メッセージについての移動経路が生成される。   For example, when a plurality of request messages are received, the robot control apparatus 102 generates a list of request messages (request list) sorted according to the priority, as shown in FIG. The movement route is generated in ascending order of the index number. However, when the priorities are the same, a movement route for the request messages is generated in the order in which the request messages are received (in order of requests).

なお、他の実施例としては、優先度が同じである場合には、現在位置と目標位置との距離が短い(または長い)方の要求メッセージについての移動経路が先に生成される。   As another example, when the priorities are the same, a movement route for a request message having a shorter (or longer) distance between the current position and the target position is generated first.

図7は、マップ上に移動経路が生成される様子を示す図解図である。ただし、図7では、マップの一部が示される。また、図7においては、ロボット12を逆三角形の印Rで示し、人間を円形の印Hで示してある。ただし、ロボット12同士を区別するために、参照記号に数字を付加してある。同様に、人間同士を区別するために、参照記号に数字を付加してある。マップは、ロボット12が配置されるすなわちこのシステム10が適用される環境についてのものであり、XY平面で表わされるとともに、グリッド線で分割されている。たとえば、グリッド線は、縦横それぞれ等間隔であり、現実世界において、一枡にロボット12や人間が収まる大きさ(たとえば、1メートル四方)になるように、その間隔が設定される。   FIG. 7 is an illustrative view showing a state in which a movement route is generated on the map. However, FIG. 7 shows a part of the map. In FIG. 7, the robot 12 is indicated by an inverted triangle mark R, and the human is indicated by a circular mark H. However, in order to distinguish the robots 12 from each other, numerals are added to the reference symbols. Similarly, numerals are added to reference symbols to distinguish humans. The map is for the environment in which the robot 12 is placed, that is, the environment to which the system 10 is applied, and is represented by an XY plane and divided by grid lines. For example, the grid lines are equally spaced in the vertical and horizontal directions, and the distances are set so that the robot 12 and humans can be accommodated at a glance (for example, 1 meter square) in the real world.

たとえば、図7において、ロボットR1およびロボットR2について算出(生成)された移動経路Path_1,Path_2は、それぞれ点線および太線で示される。図面では分からないが、点線は開始位置(現在のロボット12の位置)と目標位置とを直線的に結んでいる。なお、図7では、一例として、「目標位置への最短経路」の生成方針に従って生成された移動経路Path_1,Path_2が示される。   For example, in FIG. 7, the movement paths Path_1 and Path_2 calculated (generated) for the robot R1 and the robot R2 are indicated by dotted lines and thick lines, respectively. Although not shown in the drawing, the dotted line connects the start position (current position of the robot 12) and the target position in a straight line. In FIG. 7, movement paths Path_1 and Path_2 generated according to the generation policy of “the shortest path to the target position” are shown as an example.

ただし、移動経路Path_1では、目標位置への最短経路を算出した場合、一点鎖線で示すように、ロボットR3が存在する枡目(グリッド線で囲まれた領域)上を移動してしまうことになる。したがって、これを回避するように、移動経路Path_1は生成される。図示は省略するが、ロボット12同士の移動経路Path_iが干渉しないように、つまり、既に生成された移動経路Path_iが記載されている桝目上を通過しないように、他の移動経路Path_iが生成される。   However, in the movement path Path_1, when the shortest path to the target position is calculated, as shown by the alternate long and short dash line, the robot R3 moves on the grid (area surrounded by the grid line). . Therefore, the movement path Path_1 is generated so as to avoid this. Although illustration is omitted, other movement paths Path_i are generated so that the movement paths Path_i between the robots 12 do not interfere with each other, that is, so as not to pass over the grid where the already generated movement paths Path_i are described. .

詳細な説明は省略するが、移動経路Path_iの生成方法としては、任意の生成方法を採用することができる。たとえば、特開平9−319433、特開2005−32196、特開2006−259963、特開2007−249631、特開2007−249632および特開2007−280251に開示されているいずれかの生成方法を採用することができる。   Although a detailed description is omitted, an arbitrary generation method can be adopted as a method for generating the movement path Path_i. For example, any of the generation methods disclosed in JP-A-9-319433, JP-A-2005-32196, JP-A-2006-259963, JP-A-2007-249631, JP-A-2007-249632, and JP-A-2007-280251 is employed. be able to.

また、人間を追従したり、人間に対人したりするサービスを提供する場合には、目標位置としての人間が移動する場合がある。この場合には、上述した計測方法により、人間の位置と移動速度とをパーティクルフィルタによって推定し、腕と胴体とを3つの円で組み合わせた人形状モデルを用いて人間の身体の方向および腕の動きを推定することにより、一定時間後の目標位置を決定することができる。   Further, when providing a service for following a person or interacting with a person, the person as a target position may move. In this case, according to the measurement method described above, the human position and moving speed are estimated by the particle filter, and the human body direction and arm direction are determined using a human shape model in which the arm and the torso are combined in three circles. By estimating the movement, the target position after a certain time can be determined.

また、人間を個別に識別するために、環境センサ104として無線タグ読取装置を設けてある。ただし、タグ情報(ID)と人間(名称など)とを対応付けたテーブルデータが、ロボット制御装置102の内部メモリまたはロボット制御装置102がアクセス可能なデータベース(図示せず)に記憶されている。したがって、ロボット制御装置102は、無線タグ読取装置から無線タグのタグ情報を取得することにより、当該タグ情報に対応する人間が当該無線タグ読取装置の周辺ないし近傍に存在することを知ることができる。   In addition, a wireless tag reader is provided as the environmental sensor 104 in order to individually identify humans. However, table data in which tag information (ID) is associated with a person (name, etc.) is stored in an internal memory of the robot control apparatus 102 or a database (not shown) accessible to the robot control apparatus 102. Therefore, the robot control apparatus 102 can know that a person corresponding to the tag information exists around or in the vicinity of the wireless tag reading device by acquiring the tag information of the wireless tag from the wireless tag reading device. .

他の実施例としては、無線タグ読取装置に代えてカメラを設け、その撮影画像に基づく顔認識によって、人間を個別に識別するようにしてもよい。かかる場合には、顔画像データや顔の特徴データと人間と対応付けたテーブルデータを、ロボット制御装置102の内部メモリなどに記憶しておく必要がある。   As another embodiment, a camera may be provided instead of the wireless tag reader, and humans may be individually identified by face recognition based on the captured image. In such a case, it is necessary to store face image data, facial feature data, and table data associated with a person in an internal memory of the robot control apparatus 102 or the like.

ただし、無線タグ読取装置やカメラは、ロボット12が備えているため、無線タグ読取装置86や全方位カメラ34ないし眼カメラ58を用いることにより、ロボット12を環境センサ104として機能させることもできる。   However, since the robot 12 includes the wireless tag reader and camera, the robot 12 can also function as the environment sensor 104 by using the wireless tag reader 86 and the omnidirectional camera 34 or the eye camera 58.

また、図7において、太線は、生成した移動経路Path_1,Path_2のうち、ロボット12(R1,R2)に通知する一定時間(T秒)分の移動経路を示す。ここで、算出した移動経路Path_iのうちのT秒分は、ロボット12の移動速度とT秒とから距離dを算出し、ロボット12の現在位置を始点として移動経路Path_iから距離dに相当する線分を切り出すことにより求められる。   In FIG. 7, a thick line indicates a movement path for a predetermined time (T seconds) notified to the robot 12 (R1, R2) among the generated movement paths Path_1 and Path_2. Here, for the T seconds of the calculated movement path Path_i, a distance d is calculated from the movement speed of the robot 12 and T seconds, and a line corresponding to the distance d from the movement path Path_i with the current position of the robot 12 as a starting point. It is obtained by cutting out minutes.

ロボット制御装置102は、太線を構成する複数の点の座標についての座標データを、移動経路Path_iのT秒分のデータ(移動経路データ)としてロボット12に通知する。ただし、ロボット12を制御するための他の必要なデータも通知される。ここで、他の必要なデータとしては、推定した人間や他のロボット12の位置についての位置データが該当する。また、無線通信による時間遅延が発生するため、T秒分の移動経路Path_iの座標データを通知する時点における時刻(現在時刻)tのデータ(現在時刻データ)も該当する。したがって、ロボット12では、無線通信による遅延時間を考慮して、T秒分の移動経路Path_iに従う移動が可能である。   The robot control apparatus 102 notifies the robot 12 of coordinate data regarding the coordinates of a plurality of points constituting the thick line as data (movement path data) for T seconds of the movement path Path_i. However, other necessary data for controlling the robot 12 are also notified. Here, as the other necessary data, position data regarding the estimated positions of the human or the other robot 12 corresponds. In addition, since time delay due to wireless communication occurs, the data (current time data) of the time (current time) t at the time when the coordinate data of the movement path Path_i for T seconds is notified also corresponds. Therefore, the robot 12 can move along the movement path Path_i for T seconds in consideration of the delay time due to wireless communication.

なお、ロボット制御装置102は、図示しない内部タイマ(RTC)から現在時刻tを取得し、それに対応する現在時刻データをロボット12に通知する。   Note that the robot control apparatus 102 acquires the current time t from an internal timer (RTC) (not shown) and notifies the robot 12 of current time data corresponding thereto.

この実施例では、同時に移動するロボット12の台数、ロボット12が移動可能な領域の大きさ、無線遅延の特性およびロボット12が提供するサービスの特性のような要素に基づいてT秒が決定される。   In this embodiment, T seconds are determined based on factors such as the number of robots 12 that move at the same time, the size of the area in which the robot 12 can move, the characteristics of wireless delay, and the characteristics of services provided by the robot 12. .

具体的に示すと、T秒を比較的長く設定した場合(たとえば、5秒)には、長時間無線通信が遮断してもロボット12は安全に移動することができるが、優先度の低いサービスを提供する他のロボット12が移動可能な経路を取得することができず、長時間停止してしまう可能性がある。一方、T秒を短くし過ぎた場合(たとえば、500ms)には、無線通信の遅延や無線通信の遮断により、移動経路データを取得できず、ロボット12が停止する可能性が高い。   Specifically, when T seconds are set relatively long (for example, 5 seconds), the robot 12 can move safely even if wireless communication is interrupted for a long time, but the service with low priority There is a possibility that the other robot 12 that provides can not get a movable path and stops for a long time. On the other hand, when T seconds are set too short (for example, 500 ms), there is a high possibility that the movement path data cannot be acquired and the robot 12 stops due to delay of wireless communication or interruption of wireless communication.

また、図8に示すように、ロボット12が配置される環境においては、無線通信を行った際に、2秒以上遅延するデータが約1%存在することが実験の結果得られた(図8では丸で囲んで示す)。ロボット12を実際に移動させている環境下における実験であり、T秒分(2秒分)の移動経路データと他の必要なデータとをロボット制御装置102からロボット12に送信した。たとえば、T秒分(2秒分)の移動経路データと他の必要なデータとを合わせたデータ量は、1〜2Mbpsである。   Further, as shown in FIG. 8, in the environment where the robot 12 is arranged, it has been obtained as a result of an experiment that there is about 1% of data that is delayed by 2 seconds or more when performing wireless communication (FIG. 8). Let's see circled). In an experiment in an environment in which the robot 12 is actually moved, movement path data for T seconds (2 seconds) and other necessary data are transmitted from the robot controller 102 to the robot 12. For example, the total data amount of the movement path data for T seconds (2 seconds) and other necessary data is 1 to 2 Mbps.

さらに、或る場所(部屋)に荷物や郵便物を届ける場合には、その場所ないし部屋すなわち目標位置は移動しないため、T秒を比較的長く設定しても何ら問題無いと考えられる。しかし、人間に対人したり、人間を追従したりするサービスでは、サービスを提供する対象である人間すなわち目標位置が移動する可能性があるため、T秒を比較的短く設定して、短い時間間隔で移動経路Path_iを算出して、環境の変化に対応する必要があると考えられる。   Furthermore, when a package or mail is delivered to a certain place (room), the place or room, that is, the target position does not move. Therefore, it is considered that there is no problem even if T seconds are set relatively long. However, in a service that interacts with or follows a person, there is a possibility that the person who provides the service, that is, the target position may move. Therefore, T seconds are set to be relatively short, and a short time interval is set. Therefore, it is considered necessary to calculate the movement path Path_i to cope with changes in the environment.

これらの要素を総合的に考慮して、この実施例では、T=2に設定してある。ただし、これは単なる一例であり、限定されるべきでなく、T秒は上述した各要素を考慮して適宜設定されるべきである。   In consideration of these factors comprehensively, T = 2 is set in this embodiment. However, this is merely an example and should not be limited, and T seconds should be set as appropriate in consideration of the above-described factors.

図9は、図1に示したロボット制御装置102の内部メモリ(ハードディスク,RAM)のメモリマップ200を示す。図9に示すように、内部メモリには、プログラム記憶領域202およびデータ記憶領域204が設けられる。プログラム記憶領域202には、ロボット12を制御するためのプログラム(制御プログラム)が記憶され、制御プログラムは、メイン処理プログラム202a、通信プログラム202b、リスト作成プログラム202cおよび経路生成プログラム202dなどによって構成される。   FIG. 9 shows a memory map 200 of the internal memory (hard disk, RAM) of the robot control apparatus 102 shown in FIG. As shown in FIG. 9, a program storage area 202 and a data storage area 204 are provided in the internal memory. The program storage area 202 stores a program (control program) for controlling the robot 12, and the control program includes a main processing program 202a, a communication program 202b, a list creation program 202c, a route generation program 202d, and the like. .

メイン処理プログラム202aは、ロボット制御のメインルーチンを処理するためのプログラムである。通信プログラム202bは、他の機器と通信するためのプログラムであり、主として、ロボット12との間の通信処理を実行する。リスト作成プログラム202cは、図6に示したような要求メッセージのリクエストリストを作成するためのプログラムである。経路生成プログラム202dは、要求メッセージに記載された生成方針に従って移動経路データを生成するためのプログラムである。   The main processing program 202a is a program for processing a main routine for robot control. The communication program 202b is a program for communicating with other devices, and mainly executes communication processing with the robot 12. The list creation program 202c is a program for creating a request list of request messages as shown in FIG. The route generation program 202d is a program for generating movement route data in accordance with the generation policy described in the request message.

なお、図示は省略するが、制御プログラムには、人間の位置および当該人間を識別するためのプログラムなども含まれる。   Although not shown, the control program includes a human position and a program for identifying the human.

データ記憶領域204には、リクエストバッファ204aが設けられる。また、データ記憶領域204には、識別データ204b、マップデータ204c、位置データ204dおよびリクエストリストデータ240eが記憶される。リクエストバッファ204aは、通信プログラム202bに従って受信されたロボット12からの要求メッセージを記憶(一時記憶)するための領域である。識別データ204bは、各ロボット12や各人間を識別するための情報(この実施例では、名称やタグ情報(ID)など)についてのデータである。マップデータ204cは、ロボット12が配置される環境についてのマップのデータである。位置データ204dは、ロボット12および人間の位置についての座標データである。リクエストリストデータ204eは、リスト作成プログラム202cに従って作成されたリクエストリストのデータである。   The data storage area 204 is provided with a request buffer 204a. The data storage area 204 stores identification data 204b, map data 204c, position data 204d, and request list data 240e. The request buffer 204a is an area for storing (temporarily storing) a request message from the robot 12 received according to the communication program 202b. The identification data 204b is data about information for identifying each robot 12 and each person (in this embodiment, name, tag information (ID), etc.). The map data 204c is map data regarding the environment in which the robot 12 is arranged. The position data 204d is coordinate data regarding the positions of the robot 12 and the human. The request list data 204e is request list data created according to the list creation program 202c.

なお、図示は省略するが、データ記憶領域204には、他のデータが記憶されるとともに、制御プログラムの実行に必要なカウンタ(タイマ)やフラグなども設けられる。   Although not shown, the data storage area 204 stores other data and is provided with a counter (timer), a flag, and the like necessary for executing the control program.

具体的には、図1に示したロボット制御装置102のコンピュータ(CPU)が図10に示す全体処理のフローを実行する。後述するように、ロボット12は、一定時間(たとえば、500ms)毎に、要求メッセージをロボット制御装置102に送信する。詳細な説明は省略するが、図10に示す全体処理は、一定時間(たとえば、500ms)毎に実行される。ただし、全体処理の実行間隔は、ロボット12からの要求メッセージの送信間隔と同様に、100ms−500msの間で設定可能であるが、理想的には100ms以下である。   Specifically, the computer (CPU) of the robot control apparatus 102 shown in FIG. 1 executes the overall processing flow shown in FIG. As will be described later, the robot 12 transmits a request message to the robot controller 102 at regular time intervals (for example, 500 ms). Although detailed description is omitted, the entire process shown in FIG. 10 is executed at regular time intervals (for example, 500 ms). However, the execution interval of the entire process can be set between 100 ms and 500 ms, like the transmission interval of the request message from the robot 12, but is ideally 100 ms or less.

図10に示すように、CPUは全体処理を開始すると、ステップS1で、終了かどうかを判断する。ここでは、ユーザからの終了指示があるかどうかが判断される。ステップS1で“YES”であれば、つまり終了であれば、そのまま全体処理を終了する。一方、ステップS1で“NO”であれば、つまり終了でなければ、ステップS3で、各ロボット12から受信した要求メッセージを取り込む。つまり、CPUは、要求メッセージをリクエストバッファ204aに一時記憶する。   As shown in FIG. 10, when starting the entire process, the CPU determines whether or not the process is finished in step S1. Here, it is determined whether or not there is an end instruction from the user. If “YES” in the step S1, that is, if the process is finished, the whole process is finished as it is. On the other hand, if “NO” in the step S1, that is, if not finished, the request message received from each robot 12 is fetched in a step S3. That is, the CPU temporarily stores the request message in the request buffer 204a.

次のステップS5で、変数iに初期値を設定し(i=0)、変数Nにロボット12の台数すなわち要求メッセージの総数を設定する。続いて、ステップS7では、優先度の高い順に、要求メッセージを0からNまで並べて、リクエストリストを作成する。つまり、CPUは、リクエストバッファ204aに記憶されたすべての要求メッセージを用いて、図6に示したようなリクエストリストに対応するリクエストリストデータ204eを作成する。ただし、優先度が同じ複数の要求メッセージについては、受信した順に並べられる。そして、ステップS9では、経路生成の地図に書き込まれた移動経路をクリアする。つまり、CPUは、マップデータ204cが示すマップ上に生成された移動経路Path_iを削除する。   In the next step S5, an initial value is set in the variable i (i = 0), and the number of robots 12, that is, the total number of request messages is set in the variable N. Subsequently, in step S7, request messages are arranged from 0 to N in descending order of priority to create a request list. That is, the CPU creates request list data 204e corresponding to the request list as shown in FIG. 6 using all the request messages stored in the request buffer 204a. However, a plurality of request messages having the same priority are arranged in the order received. In step S9, the travel route written on the route generation map is cleared. That is, the CPU deletes the travel route Path_i generated on the map indicated by the map data 204c.

次のステップS11では、変数iが変数N以上であるかどうかを判断する。つまり、CPUは、すべての要求メッセージについての移動経路Path_iを算出および通知したかどうかを判断する。ステップS11で“YES”であれば、つまり変数iが変数N以上であれば、すべての要求メッセージについての移動経路Path_iの算出(生成)および通知を終了したと判断して、ステップS1に戻る。一方、ステップS11で“NO”であれば、つまり変数iが変数N未満であれば、未だ移動経路Path_iを算出していない要求メッセージが有ると判断して、ステップS13で、i番目の要求メッセージに応じた移動経路Path_iを算出する。ただし、移動経路Path_iの算出は、要求メッセージに記載された生成方針に従う。   In the next step S11, it is determined whether or not the variable i is greater than or equal to the variable N. That is, the CPU determines whether or not the movement path Path_i for all request messages has been calculated and notified. If “YES” in the step S11, that is, if the variable i is equal to or greater than the variable N, it is determined that the calculation (generation) and notification of the movement path Path_i for all the request messages have been completed, and the process returns to the step S1. On the other hand, if “NO” in the step S11, that is, if the variable i is less than the variable N, it is determined that there is a request message for which the movement path Path_i has not yet been calculated, and the i-th request message is determined in the step S13. The travel route Path_i corresponding to the is calculated. However, the movement path Path_i is calculated according to the generation policy described in the request message.

続いて、ステップS15では、経路生成の地図に、移動経路Path_iをT秒(この実施例では、2秒)分書き込む。次のステップS17では、要求元のロボット12に、現在時刻tとT秒分の移動経路Path_iとを含む制御情報(制御データ)を通知する。そして、ステップS19で、変数iに1加算して(i=i+1)、ステップS11に戻る。   Subsequently, in step S15, the movement route Path_i is written for T seconds (2 seconds in this embodiment) in the route generation map. In the next step S17, the control information (control data) including the current time t and the movement path Path_i for T seconds is notified to the requesting robot 12. In step S19, 1 is added to the variable i (i = i + 1), and the process returns to step S11.

図11は図3に示したロボット12のCPU60のサービス提供処理を示すフロー図である。また、図12は図3に示したロボット12のCPU60の送信処理を示すフロー図である。これらの処理は、ロボット12のCPU60によって並列的に実行される。   FIG. 11 is a flowchart showing service providing processing of the CPU 60 of the robot 12 shown in FIG. FIG. 12 is a flowchart showing a transmission process of the CPU 60 of the robot 12 shown in FIG. These processes are executed in parallel by the CPU 60 of the robot 12.

図11に示すように、CPU60は、サービス提供処理を開始すると、ステップS31で、要求メッセージの送信処理を開始する。つまり、後述する送信処理(タスク)の実行を開始する。次のステップS33では、制御情報を受信したかどうかを判断する。つまり、CPU60は、ロボット制御装置102からの制御データを受信したかどうかを判断する。   As shown in FIG. 11, when starting the service providing process, the CPU 60 starts a request message transmission process in step S31. That is, execution of a transmission process (task) described later is started. In the next step S33, it is determined whether control information has been received. That is, the CPU 60 determines whether control data from the robot control apparatus 102 has been received.

ステップS33で“NO”であれば、つまり制御情報を受信していなければ、そのままステップS33に戻る。一方、ステップS33で“YES”であれば、つまり制御情報を受信すれば、ステップS35で、制御情報に従って移動する。つまり、CPU60は、制御情報に含まれるT秒分の移動経路データが示す複数の座標に対応する複数の位置を順番に通過するように、モータ制御ボード66を制御し、車輪モータ24を駆動する。ただし、このとき、制御情報に含まれる現在時刻tを参照して、通信遅延にかかる時間Δtだけ移動した位置から移動経路データに従って移動される。   If “NO” in the step S33, that is, if the control information is not received, the process returns to the step S33 as it is. On the other hand, if “YES” in the step S33, that is, if control information is received, the process moves in accordance with the control information in a step S35. That is, the CPU 60 controls the motor control board 66 and drives the wheel motor 24 so as to sequentially pass a plurality of positions corresponding to a plurality of coordinates indicated by the movement path data for T seconds included in the control information. . However, at this time, with reference to the current time t included in the control information, the vehicle is moved according to the movement route data from the position moved by the time Δt required for communication delay.

次のステップS37では、ロボット12自身の現在位置を更新する。そして、ステップS39で、目標位置に到着したかどうかを判断する。サービス毎に目標位置は異なるため、実行するサービスに応じて適宜判断される。たとえば、所定の場所ないし部屋に到着したか、所望の人物との距離が一定以下になるまで近づいたかなどが判断される。   In the next step S37, the current position of the robot 12 itself is updated. In step S39, it is determined whether or not the target position has been reached. Since the target position is different for each service, it is appropriately determined according to the service to be executed. For example, it is determined whether the user has arrived at a predetermined place or room, or has approached until the distance from the desired person becomes a certain distance or less.

ステップS39で“NO”であれば、つまり目標位置に到着していなければ、ステップS33に戻る。一方、ステップS39で“YES”であれば、つまり目標位置に到着すれば、ステップS41で、提供するサービスに応じコミュニケーション行動を実行する。たとえば、ロボット12は、CPU60の指示に従って、郵便物や荷物を届けたり、所望の人物に対面したり、所望の人物を追従したりする。そして、ステップS43で、サービス終了かどうかを判断する。ステップS43で“NO”であれば、つまりサービス終了で無ければ、ステップS41に戻って、提供するサービスに応じたコミュニケーション行動の実行を継続する。一方、ステップS43で“YES”であれば、つまりサービス終了であれば、ステップS45で、要求メッセージの送信処理を終了して、サービス提供処理を終了する。つまり、CPU60は、ステップS45で、図12に示す送信処理の実行を終了させる。   If “NO” in the step S39, that is, if the target position has not been reached, the process returns to the step S33. On the other hand, if “YES” in the step S39, that is, if the target position is reached, a communication action is executed in a step S41 according to the service to be provided. For example, the robot 12 delivers mail or a package, faces a desired person, or follows the desired person in accordance with an instruction from the CPU 60. In step S43, it is determined whether or not the service is terminated. If “NO” in the step S43, that is, if the service is not ended, the process returns to the step S41 and the execution of the communication action corresponding to the provided service is continued. On the other hand, if “YES” in the step S43, that is, if the service is ended, the request message transmission process is ended and the service providing process is ended in a step S45. That is, the CPU 60 ends the transmission process shown in FIG. 12 in step S45.

また、上述したように、ステップS31で要求メッセージの送信処理が開始されると、図12に示すように、CPU60は送信処理を開始し、ステップS61で、提供するサービスに応じた要求メッセージを生成する。ただし、ロボット名は、ロボット12自身の名称ないし識別情報であり、「サービス名」は提供するサービスの名称である。また、「優先度」および「生成方針」は、サービス名(サービス)に対応して予め決定されている。「位置」は、ロボット12の現在位置であり、自身で監視してある。ただし、ロボット制御装置102から現在位置を取得するようにしてもよい。または、ロボット制御装置102から現在位置を取得して、それによって自身で監視している現在位置を修正してもよい。   As described above, when the request message transmission process is started in step S31, as shown in FIG. 12, the CPU 60 starts the transmission process, and generates a request message corresponding to the service to be provided in step S61. To do. However, the robot name is the name or identification information of the robot 12 itself, and the “service name” is the name of the service to be provided. The “priority” and “generation policy” are determined in advance corresponding to the service name (service). “Position” is the current position of the robot 12 and is monitored by itself. However, the current position may be acquired from the robot controller 102. Alternatively, the current position may be acquired from the robot control apparatus 102, and thereby the current position monitored by itself may be corrected.

次のステップS63では、要求メッセージをロボット制御装置102に送信する。続いて、ステップS65で、タイマをリセットおよびスタートする。なお、図3では省略したが、タイマは、ロボット12に内蔵されている。続いて、ステップS67では、送信終了かどうかを判断する。つまり、上述したように、ステップS45で、要求メッセージの送信処理が終了されたかどうかを判断する。   In the next step S63, a request message is transmitted to the robot controller 102. Subsequently, in step S65, the timer is reset and started. Although omitted in FIG. 3, the timer is built in the robot 12. Subsequently, in step S67, it is determined whether or not transmission is completed. That is, as described above, in step S45, it is determined whether or not the request message transmission process has been completed.

ステップS67で“YES”であれば、つまり送信終了であれば、そのまま送信処理を終了する。一方、ステップS67で“NO”であれば、つまり送信終了でなければ、ステップS69で、一定時間(たとえば、500ms)が経過したかどうかを判断する。つまり、CPU60は、タイマのカウント値が500ms以上になったかどうかを判断する。ステップS69で“NO”であれば、つまり一定時間を経過していなければ、同じステップS69に戻って、一定時間の経過を待機する。一方、ステップS69で“YES”であれば、つまり一定時間を経過すれば、ステップS61に戻る。したがって、一定時間毎に、要求メッセージが送信される。   If “YES” in the step S67, that is, if the transmission is finished, the transmission process is finished as it is. On the other hand, if “NO” in the step S67, that is, if the transmission is not finished, it is determined whether or not a certain time (for example, 500 ms) has elapsed in a step S69. That is, the CPU 60 determines whether or not the timer count value has reached 500 ms or more. If “NO” in the step S69, that is, if the predetermined time has not elapsed, the process returns to the same step S69 and waits for elapse of the predetermined time. On the other hand, if “YES” in the step S69, that is, if a predetermined time elapses, the process returns to the step S61. Therefore, a request message is transmitted at regular intervals.

なお、ステップS69で“YES”となり、ステップS61に戻ると、「位置」のみが変更された要求メッセージが生成される。つまり、一回の送信処理では、2回目以降の要求メッセージでは、「位置」のみを、ロボット12の現在位置の更新に従って更新すればよい。   When “YES” is determined in the step S69 and the process returns to the step S61, a request message in which only the “position” is changed is generated. That is, in one transmission process, in the second and subsequent request messages, only “position” may be updated according to the update of the current position of the robot 12.

この実施例によれば、ロボット同士が衝突しないように生成した移動経路のうち、T秒分のみを通知するので、無線通信が遅延したり瞬断したりした場合であっても、互いに移動経路が干渉せず、安全に移動を継続することができる。また、比較的短い時間で、移動経路が更新されるため、環境の動的な変化に対応してロボットを移動させることができる。   According to this embodiment, since only T seconds are notified of the movement paths generated so that the robots do not collide with each other, even if the wireless communication is delayed or momentarily interrupted, the movement paths are mutually connected. Can continue to move safely without interference. In addition, since the movement route is updated in a relatively short time, the robot can be moved in response to a dynamic change in the environment.

なお、この実施例では、T秒分の移動経路をロボットに通知するようにしたが、移動して良い領域をロボットに通知するようにしてもよい。かかる場合には、移動して良い領域およびその領域までの経路が他のロボットと干渉しないようにする必要がある。   In this embodiment, the robot is notified of the movement route for T seconds. However, the robot may be notified of an area where movement is allowed. In such a case, it is necessary to prevent an area that can be moved and a route to the area from interfering with other robots.

また、この実施例では、現在位置から目標位置までの移動経路が干渉しないように、各ロボットの移動経路を計算するようにしたが、少なくともT秒分の移動経路が干渉しないように、各ロボットの移動経路を計算するようにしてもよい。   In this embodiment, the movement path of each robot is calculated so that the movement path from the current position to the target position does not interfere with each other. However, each robot does not interfere with the movement path for at least T seconds. The travel route may be calculated.

10 …ネットワークロボットシステム
12 …ロボット
24,72,74,76,78,80 …モータ
28 …赤外線距離センサ
34 …全方位カメラ
52 …スピーカ
54 …マイク
58 …眼カメラ
60 …CPU
64 …メモリ
66 …モータ制御ボード
68 …センサ入力/出力ボード
70 …音声入力/出力ボード
82 …通信LANボード
16c …加速度センサ
84 …無線通信装置
86 …無線タグ読取装置
100 …ネットワーク
102 …ロボット制御装置
104 …環境センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Network robot system 12 ... Robot 24, 72, 74, 76, 78, 80 ... Motor 28 ... Infrared distance sensor 34 ... Omnidirectional camera 52 ... Speaker 54 ... Microphone 58 ... Eye camera 60 ... CPU
64 ... Memory 66 ... Motor control board 68 ... Sensor input / output board 70 ... Voice input / output board 82 ... Communication LAN board 16c ... Acceleration sensor 84 ... Wireless communication device 86 ... Wireless tag reader 100 ... Network 102 ... Robot control device 104… Environmental sensor

Claims (6)

様々なサービスを提供する自走可能な複数のロボットと、前記複数のロボットの各々と通信可能に接続されるロボット制御装置とを備えるネットワークロボットシステムであって、
前記複数のロボットの各々は、自身が提供するサービスに係る移動経路データの生成要求を定期的に前記ロボット制御装置に送信する生成要求送信手段を備え、
前記ロボット制御装置は、
前記複数のロボットの各々の生成要求送信手段から定期的に送信される前記生成要求を受信する生成要求受信手段、
前記生成要求受信手段によって生成要求を受信する毎に、前記複数のロボット同士が衝突しないように、複数の前記生成要求のそれぞれに応じた各ロボットの現在位置から目標位置までの全体移動経路の移動経路データを生成する経路生成手段、および
前記経路生成手段によって全体移動経路の移動経路データを生成する毎に、前記全体移動経路の移動経路データのうち、前記生成要求送信手段から生成要求が送信される間隔よりも長い一定時間分の移動経路データを要求元のロボットにそれぞれ送信する移動経路データ送信手段を備え、さらに
前記複数のロボットの各々は、
前記ロボット制御装置の移動経路データ送信手段から送信された前記一定時間分の移動経路データを受信する移動経路データ受信手段、および
前記移動経路データ受信手段によって受信された前記一定時間分の移動経路データに従って移動する移動手段を備える、ネットワークロボットシステム。
A Rene Tsu network robot system comprising: a self-propelled plurality of robots to provide various services, and a robot control device that is communicably connected to each of said plurality of robots,
Wherein each of the plurality of robots includes a generation request sending means for sending a request to generate the travel route data relating to the service to which it provides regularly the robot controller,
The robot controller is
Generation request receiving means for receiving the generation request periodically transmitted from the generation request transmitting means of each of the plurality of robots;
Each time it receives a request to generate by said generation request receiving means such that said plurality of robots do not collide, the entire travel path from the current position of each robot in accordance with the respective multiple of the generation request to the target position path generating means for generating a movement path data, and each time generating the movement path data for the entire movement path by the path generating means, travel route data caries Chi of the whole movement path, the generation request from said generation request transmitting means It includes moving path data transmission means for transmitting each of a certain time of the travel route data longer than the interval that is sent to the requesting robot, further
Each of the plurality of robots is
Movement path data receiving means for receiving movement path data for a certain period of time transmitted from movement path data transmission means of the robot controller; and
Ru includes moving means for moving in accordance with movement path data of the predetermined time period received by the movement path data receiving means, the network robot system.
前記生成要求送信手段から送信される生成要求は、要求元のロボットが提供するサービスの重要度に対応した優先度を含み、
前記経路生成手段は、前記生成要求受信手段によって前記複数のロボットの各々の生成要求送信手段から生成要求を受信したとき、複数の前記生成要求に応じた全体移動経路の移動経路データを、各生成要求が含む優先度の高い順に生成する、請求項1記載のネットワークロボットシステム。
The generation request transmitted from the generation request transmission means includes a priority corresponding to the importance of the service provided by the requesting robot ,
The path generation unit, when receiving a generation request from the generation request transmission means of each of said plurality of robots by said generation request receiving means, the moving path data of the entire travel path corresponding to a plurality of the generation request, the generated The network robot system according to claim 1, wherein the network robot systems are generated in descending order of priority included in the request .
前記ロボットは、サービスを提供するために身体動作および音声の少なくとも一方を含むコミュニケーション行動を実行するコミュニケーションロボットを含む、請求項1または2記載のネットワークロボットシステム。 The network robot system according to claim 1, wherein the robot includes a communication robot that performs a communication action including at least one of a body motion and a voice to provide a service . 様々なサービスを提供する自走可能な複数のロボットの各々と通信可能に接続されるロボット制御装置であって、
前記複数のロボットの各々から定期的に送信されるかつ当該ロボットが提供するサービスに係る移動経路データの生成要求を受信する生成要求受信手段、
前記生成要求受信手段によって生成要求を受信する毎に、前記複数のロボット同士が衝突しないように、複数の前記生成要求のそれぞれに応じた各ロボットの現在位置から目標位置までの全体移動経路の移動経路データを生成する経路生成手段、および
前記経路生成手段によって全体移動経路の移動経路データを生成する毎に、前記全体移動経路の移動経路データのうち、前記複数のロボットの各々から生成要求が送信される間隔よりも長い一定時間分の移動経路データを要求元のロボットにそれぞれ送信する移動経路データ送信手段を備える、ロボット制御装置。
A robot control device that is communicably connected to each of a plurality of self-propelled robots that provide various services ,
A generation request receiving means for periodically receiving a generation request for moving route data relating to a service provided by the robot, which is periodically transmitted from each of the plurality of robots;
Each time it receives a request to generate by said generation request receiving means such that said plurality of robots do not collide, the entire travel path from the current position of each robot in accordance with the respective multiple of the generation request to the target position path generating means for generating a movement path data, and each time generating the movement path data for the entire movement path by the path generating means, said Chi sac movement path data for the entire movement path, generating a request from each of said plurality of robots There comprising a moving path data transmission means for transmitting each of a certain time of the travel route data longer than the interval that is sent to the requesting robot, the robot controller.
様々なサービスを提供する自走可能な複数のロボットの各々と通信可能に接続されるロボット制御装置のロボット制御方法であって、
(a)前記複数のロボットの各々から定期的に送信されるかつ当該ロボットが提供するサービスに係る移動経路データの生成要求を受信し、
(b)前記ステップ(a)において生成要求を受信する毎に、前記複数のロボット同士が衝突しないように、複数の前記生成要求のそれぞれに応じた各ロボットの現在位置から目標位置までの全体移動経路の移動経路データを生成し、そして
(c)前記ステップ(b)において全体移動経路の移動経路データを生成する毎に、前記全体移動経路の移動経路データのうち、前記複数のロボットの各々から生成要求が送信される間隔よりも長い一定時間分の移動経路データを要求元のロボットにそれぞれ送信する、ロボット制御方法。
A robot control method of a robot controller connected to be able to communicate with each of a plurality of self-propelled robots that provide various services ,
(A) receiving a generation request of movement route data periodically transmitted from each of the plurality of robots and related to a service provided by the robots ;
(B) each time it receives a request to generate at the step (a), the as multiple robots do not collide, the whole of the current position of each robot in accordance with the respective multiple of the generation request to the target position generating a movement path data for moving path, and each for generating a movement path data of the entire travel path in (c) said step (b), the Chi sac moving path data of the entire travel path of said plurality of robots sending each one constant time of the travel route data longer than the interval of generation from each request is sent to the requesting robot, the robot control method.
様々なサービスを提供する自走可能な複数のロボットの各々と通信可能に接続されるロボット制御装置で実行されるロボット制御プログラムであって、
前記ロボット制御装置のコンピュータに、
複数のロボットの各々から定期的に送信されるかつ当該ロボットが提供するサービスに係る移動経路データの生成要求を受信する生成要求受信ステップ、
前記生成要求受信ステップにおいて生成要求を受信する毎に、前記複数のロボット同士が衝突しないように、複数の前記生成要求のそれぞれに応じた各ロボットの現在位置から目標位置までの全体移動経路の移動経路データを生成する経路生成ステップ、および
前記経路生成ステップにおいて全体移動経路の移動経路データを生成する毎に、前記全体移動経路の移動経路データのうち、前記複数のロボットの各々から生成要求が送信される間隔よりも長い一定時間分の移動経路データを要求元のロボットにそれぞれ送信する移動経路データ送信ステップを実行させる、ロボット制御プログラム。
A robot control program that is executed by a robot control device that is communicably connected to each of a plurality of self-running robots that provide various services ,
In the computer of the robot control device,
A generation request receiving step for periodically receiving a generation request for moving route data relating to a service provided by the robot, which is periodically transmitted from each of the plurality of robots;
Each time it receives a request to generate at said generation request receiving step, the as multiple robots do not collide, the entire travel path from the current position of each robot in accordance with the respective multiple of the generation request to the target position route generating step generates the moving path data, and each time generating the movement path data for the entire travel route in the route generation step, the Chi sac movement path data for the entire movement path, generating a request from each of said plurality of robots There is executed a movement path data transmission step of transmitting each one constant time of the travel route data longer than the interval that is sent to the requesting robot, the robot control program.
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