JP5348215B2 - 情報取得装置、情報取得方法、情報取得プログラム、及び、情報取得システム - Google Patents

Description

本発明は、情報取得装置、情報取得方法、情報取得プログラム、及び、情報取得システムに関する。

空間内に存在する複数のオブジェクトを個別に認識することが可能なシステムがある。例えば、多数のオブジェクト（人）が、ある建物のフロア内を自由に移動する状況において、天井等の見通しの良い場所にイメージセンサ通信を行う受信機（カメラ）を配置し、各オブジェクトは、自己のＩＤに応じて変調された光をＬＥＤ（Light Emitting Diode）等で発する。受信機は、測定対象装置から発せられた光を受けてＩＤを認識し、ひいては各オブジェクトの位置関係を把握する。

特開２００９−１１８１７８号公報

しかし、上記のようなシステムにおいて、各オブジェクトが高度な判断力を持たない電子機器（例えば自走式ロボット）の場合、各オブジェクトの位置を認識することはできても、その情報を各オブジェクトに伝達し、互いに良好な位置関係を保つようにするためには、別のコントロールシステムを用意し、各オブジェクトに対し移動コマンドを送信しなければならないという問題が生じる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、移動可能なノードが複数存在する空間において、位置認識の確実性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る情報取得装置は、二次元の受光面を有する受光手段と、この受光手段が二次元の受光面で受光した光が情報を輝度変調したものである場合、この受光された光から前記情報へ復号する復号手段と、この復号手段によって復号された情報に前記光を発した物体の空間上の位置情報が含まれる場合、複数の光源から夫々この光を受光し前記復号手段に復号させて複数の位置情報を得ることにより、これら複数の位置情報から前記空間における自己の位置情報を取得する取得手段と、発光手段と、前記取得手段によって取得された自己の位置情報を輝度変調し、この変調された輝度で発光するよう前記発光手段を制御する発光制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、移動可能なノードが複数存在する空間において、位置認識の確実性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る情報取得システムを構成するロボット及び基準光源の配置の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る情報取得システムを構成するロボット及び基準光源の配置の一例を示す上面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットによる情報送信の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るロボットにより送信される自ノード情報の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットにより送信される他ノード情報の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットによる絶対位置判別の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る各ロボットにおいて撮影される画像の第１の例を示す図、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る各ロボットにおいて撮影される画像の第２の例を示す図、（ｃ）は本発明の一実施形態に係る各ロボットにおいて撮影される画像の第３の例を示す図、（ｄ）は本発明の一実施形態に係る各ロボットにおいて撮影される画像の第４の例を示す図、（ｅ）は本発明の一実施形態に係る各ロボットにおいて撮影される画像の第５の例を示す図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係るロボットによる位置判別の第１の手順の一例を示す図、（ｂ）は本発明の一実施形態に係るロボットによる位置判別の第２の手順の一例を示す図、（ｃ）は本発明の一実施形態に係るロボットによる位置判別の第３の手順の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る各ロボットの配置の一例を示す図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る各ロボットにおいて撮影される画像の第６の例を示す図、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る各ロボットにおいて撮影される画像の第７の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットによる位置判別の手順の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る各ロボットによる位置判別の時間遷移の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る各ロボットによる位置判別の時間遷移の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る情報取得装置、情報取得方法、情報取得プログラム、及び、情報取得システムを説明する。

図１及び図２に示すように、情報取得システム１は、作業空間内に存在する情報取得装置としてのロボット１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ（以下、ロボット１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅをまとめて、適宜「ロボット１００」と称する）と、作業空間における絶対位置と発光面の形態とが確定している光源としての基準光源２００とを含んで構成される。なお、図１では、作業空間内に障害物としての柱５０１及び５０２が配置されているが、これら柱５０１及び５０２は必須の構造物ではない。

各ロボット１００は、作業空間に投入され、その作業空間内を移動することができる。なお、各ロボット１００が作業空間内に投入される場合、投入位置や投入の順序に制限はない。例えば、各ロボット１００は、移動しつつ、作業空間内の清掃を分担して行う等の各種のサービスを実行する。ロボット１００は、初期状態では、作業空間に関する知識を有しておらず、作業空間における自己の絶対位置及び絶対方位を認識していない。ここで、絶対位置とは、作業空間内の所定位置を原点とする２次元平面上におけるロボット１００の位置を示し、絶対方位とは、作業空間内の所定位置を原点とする２次元平面上におけるロボット１００の撮像部内の受光面（後述）の中心軸の方位を示す。なお、本実施形態では、２次元平面の場合を例に説明するが、３次元空間であっても同様に本発明を適用することができる。

ロボット１００は、イメージセンサ通信の機能を有する。ロボット１００は、移動中に、随時、基準光源２００から発せられる光や、他のロボット１００から発せられる、他のロボット１００の絶対位置を示す位置情報に応じて変調された光等を受け、これらの光により、自己の絶対位置を判別する。また、ロボット１００は、自己の絶対位置を示す位置情報に応じて変調された光等を発し、その光を受けた他のロボット１００が、他のロボット１００の絶対位置を判別することを支援する。図２の点線は、各ロボット１００が光を受けることが可能な範囲である撮像画角を示す。

次に、ロボット１００の詳細な構成を説明する。図３に示すように、ロボット１００は、制御部１０２、メモリ１０４、駆動機構１０５、レンズ１１２、撮像部１１４、バッファ１１８、復号処理部１２０、符号化・変調部１３０、駆動部１３２及び発光部１３４を含む。

制御部１０２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成される。制御部１０２は、メモリ１０４に記憶されたプログラム（例えば、後述する図４及び図７に示すロボット１００の動作を実現するためのプログラム）に従ってソフトウェア処理を実行することにより、ロボット１００が具備する各種機能を制御する。制御部１０２には、他ノード情報取得部１４２と、自ノード位置判別部１４４とが構成される。

メモリ１０４は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）である。メモリ１０４は、ロボット１００における制御等に用いられる各種情報（プログラム等）を記憶する。駆動機構１０５は、ロボットが移動するためのモータ、車輪、ステアリング機構等により構成される。駆動機構１０５は、制御部１０２による駆動制御に基づく制御信号が入力されることにより駆動し、ロボット１００を移動させる。

レンズ１１２は、ズームレンズ及びフォーカスレンズにより構成される。レンズ１１２は、制御部１０２による合焦制御により動作し、撮像部１１４が撮像する撮像画角や光学像を制御する。

撮像部１１４は、受光面１１５に規則的に二次元配列された複数の受光素子により構成される。受光素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像デバイスである。撮像部１１４は、レンズ１１２を介して入光された光学像を、制御部１０２からの制御信号に基づいて所定範囲の撮像画角で撮像（受光）し、その撮像画角内の画像信号をデジタルデータに変換してフレームを生成する。また、撮像部１１４は、撮像とフレームの生成とを時間的に連続して行い、連続するフレームをバッファ１１８に逐次記憶させ、更新させる。

また、撮像部１１４は、所定量のフレームのそれぞれにおける同一領域の輝度を判別する。判別の結果、撮像画角内の所定の領域における輝度が、あるフレームでは第１の所定値以上であり、他のフレームでは第２の所定値以下となるというように、大きく変化する場合には、当該所定の領域は、他のロボット１００や基準光源２００からの光を受光することにより生じる点滅箇所であると見なされる。点滅箇所が存在する場合には、撮像部１１４は、フレームにおける点滅箇所の領域（以下、「輝点領域」と称する）の外縁部の位置を示す情報（輝点領域範囲情報）と、当該輝点領域における所定量のフレーム間の時間的な輝度変化の態様を、点灯を「１」、消灯を「０」で表したビットデータ列とを生成し、バッファ１１８に構成される座標データリストに記憶させ、更新させる。なお、輝点領域が複数存在する場合には、撮像部１１４は、輝点領域毎に、輝点領域範囲情報と、ビットデータ列とを生成する。

復号処理部１２０は、制御部１０２からの制御信号に基づいて、バッファ１１８内の座標データリストに格納された輝度変化の態様を示すビットデータ列をデジタルデータに復号する。復号方式は、他のロボット１００内の符号化・変調部１３０及び基準光源２００における符号化方式に対応する方式が採用される。

符号化・変調部１３０は、制御部１０２から出力されたデータをビットデータ列に符号化する。更に、符号化・変調部１３０は、ビットデータ列に基づくデジタル変調を行う。符号化方式及び変調方式は任意であるが、変調方式として望ましくは周波数を２８．８（ｋＨｚ）とする副搬送波を用いた４ＰＰＭ（Pulse Position Modulation）が採用される。駆動部１３２は、符号化・変調部１３０から出力される信号に対応し、発光部１３４が発する光の輝度を時間的に変化させるための駆動信号を生成する。駆動信号は、ビット「１」に対応してパルスが存在するタイミングでは輝度を第１の所定値以上に上げることを指示し、ビット「０」に対応してパルスが存在しないタイミングでは輝度を第２の所定値以下（但し、第２の所定値＜第１の所定値）以下に下げることを指示する信号である。

発光部１３４は、駆動部１３２から出力される駆動信号に応じて、時間的に輝度が第１の所定値以上と第２の所定値以下に変化する光を発光面１３５から発する。本実施形態では、発光面１３５は、例えば、直径が５ｃｍ程度の円形であり、基準光源２００の発光面と比較すると非常に小さい。

次に、ロボット１００の動作を説明する。ロボット１００による情報送信時には、図４に示すように、ステップＳ１０１において、ロボット１００は、そのロボット１００（自ノード）に関する情報である自ノード情報（第１自ノード情報）光を発する。

具体的には、ステップＳ１０１において、制御部１０２は、第１自ノード情報を生成する。図５に示すように、上記第１を含む自ノード情報３００は、自ノードＩＤ３０１、自光源形状情報３０２、位置確定状態情報３０３、自ノード位置情報３０４、自ノード方位情報３０５を含む。自ノードＩＤ３０１は、対応する自ノードであるロボット１００の識別情報である。自光源形状情報３０２は、対応する自ノードであるロボット１００に設けられた発光部１３４の発光面１３５の形状及びサイズを示すベクトル情報である。位置確定状態情報３０３は、対応する自ノードであるロボット１００について、位置が確定していない状態（未確定）、他のロボット１００からの光を捉えることによって他のロボット１００を基準とした相対位置のみが確定している状態（相対位置確定）、作業空間における絶対位置が確定している状態（絶対位置確定）の何れかであるかを示す情報である。

自ノード位置情報３０４は、対応する自ノードであるロボット１００が絶対位置確定の状態の場合における、作業空間における絶対位置の情報（座標）である。作業空間における絶対位置の判別手法については後述する。自ノード方位情報３０５は、対応する自ノードであるロボット１００が絶対位置確定の状態の場合における、撮像部１１４内の受光面１１５の中心軸についての絶対方位を示す情報である。

制御部１０２は、デジタルデータである第１自ノード情報３００をメモリ１０４に記憶させる。また、制御部１０２は、第１自ノード情報３００を符号化・変調部１３０へ出力する。符号化・変調部１３０は、制御部１０２から出力された第１自ノード情報３００をビットデータ列に符号化する。更に、符号化・変調部１３０は、ビットデータ列に基づくデジタル変調を行う。駆動部１３２は、符号化・変調部１３０から出力される信号に応じた駆動信号を生成する。発光部１３４は、発光面１３５から駆動信号に応じて、第１自ノード情報３００に対応し、時間的に輝度が変化する光である第１自ノード情報光を発する。

ステップＳ１０２において、ロボット１００は、他のロボット１００（他ノード）からの光を受ける。具体的には、撮像部１１４は、レンズ１１２を介して入光された光学像を撮像画角で撮像（受光）し、その撮像画角内の画像信号をデジタルデータに変換してフレームを生成し、フレームをバッファ１１８に逐次記憶させ、更新させる。更に、撮像部１１４は、所定量のフレームのそれぞれにおける同一領域の輝度が、あるフレームでは第１の所定値以上であり、他のフレームでは第２の所定値以下となる場合には、当該領域である輝点領域に対応する輝点領域範囲情報と、輝点領域における所定量のフレーム間の時間的な輝度変化の態様を、点灯を「１」、消灯を「０」で表したビットデータ列とを、バッファ１１８に構成される座標データリストに記憶させ、更新させる。復号処理部１２０は、バッファ１１８内の座標データリストに格納された輝度変化の態様を示すビットデータ列をデジタルデータに復号し、制御部１０２へ出力する。

ステップＳ１０３において、ロボット１００は、受けた光の発光源である他のロボット１００（他ノード）についての第１他ノード情報４００に対応して変調した光である第１他ノード情報光を発する。なお、本実施形態では、基準光源２００も第１自ノード光を発している。

具体的には、制御部１０２内の他ノード情報取得部１４２は、復号処理部１２０からのデジタルデータが、他のロボット１００（他ノード）に関する情報である第２自ノード情報であるか否かを判定する。例えば、他ノード情報取得部１４２は、デジタルデータが図５に示す構造を有しており、図５における自ノードＩＤ３０１の領域に自ノードであるロボット１００のＩＤ以外のＩＤが含まれている場合に、デジタルデータが第２自ノード情報３００であると判定する。

デジタルデータが第２自ノード情報３００である場合、他ノード情報取得部１４２は、他のロボット１００（他ノード）に関する情報である第１他ノード情報４００を生成する。図６に示すように、上記第１を含む他ノード情報４００は、自ノードＩＤ３０１、他ノードＩＤ４０１、自ノードと他ノードの対応関係情報４０２、他ノード方位情報４０３により構成される。

自ノードＩＤ３０１は、対応する自ノードであるロボット１００の識別情報である。他ノードＩＤ４０１は、対応する他ノードである他のロボットのＩＤである。自ノードと他ノードの対応関係情報４０２は、自ノードであるロボット１００が、絶対位置確定の状態である場合には、「絶対」となり、未確定の状態及び相対位置確定の状態である場合には、「相対」となる。他ノード方位情報４０３は、自ノードであるロボット１００が、絶対位置確定の状態である場合には、自ノードであるロボット１００の位置から他ノードである他のロボット１００への絶対方位を示し、未確定の状態及び相対位置確定の状態である場合には、撮像部１１４内の受光面１１５の中心軸を基準とした場合の自ノードであるロボット１００の位置から他ノードである他のロボット１００への方位（相対方位）を示す。

次に、他ノード情報取得部１４２は、生成したデジタルデータとしての第１他ノード情報４００を、符号化・変調部１３０へ出力する。符号化・変調部１３０は、制御部１０２から出力された第１他ノード情報４００をビットデータ列に符号化する。更に、符号化・変調部１３０は、ビットデータ列に基づくデジタル変調を行う。駆動部１３２は、符号化・変調部１３０から出力される信号に応じた駆動信号を生成する。発光部１３４は、発光面１３５から駆動信号に応じて、第１他ノード情報４００に対応し、時間的に輝度が変化する光である第１他ノード情報光を発する。

その後、ステップＳ１０４において、ロボット１００内の制御部１０２は、例えば、ロボット１００がサービスを実現するために送信するデータ等、通常のデータを送信する必要があるか否かを判定する。

通常のデータを送信する必要がある場合、ステップＳ１０５において、通常のデータに対応して変調した光である通常データ光を発する。具体的な手法は、ステップＳ１０１及びステップＳ１０３における手法と同様である。

ロボット１００による位置判別時には、図７に示すように、ステップＳ２０１において、ロボット１００は、他のロボット１００（他ノード）や基準光源２００からの光を受ける。具体的には、撮像部１１４は、レンズ１１２を介して入光された光学像を撮像画角で撮像（受光）し、その撮像画角内の画像信号をデジタルデータに変換してフレームを生成し、フレームをバッファ１１８に逐次記憶させ、更新させる。更に、撮像部１１４は、所定量のフレームのそれぞれにおける同一領域の輝度が、あるフレームでは第１の所定値以上であり、他のフレームでは第２の所定値以下となる場合には、当該領域である輝点領域に対応する輝点領域範囲情報と、輝点領域における所定量のフレーム間の時間的な輝度変化の態様を、点灯を「１」、消灯を「０」で表したビットデータ列とを、バッファ１１８に構成される座標データリストに記憶させ、更新させる。復号処理部１２０は、バッファ１１８内の座標データリストに格納された輝度変化の態様を示すビットデータ列をデジタルデータに復号し、輝点領域範囲情報とともに、制御部１０２へ出力する。

ステップＳ２０２において、ロボット１００は、受けた光の発光源である他のロボット１００（他ノード）についての情報である第２自ノード情報３００と、自己（自ノード）についての情報である第２他ノード情報４００とを、輝点領域範囲情報に対応づけて記憶又は更新する。

具体的には、制御部１０２内の自ノード位置判別部１４４は、復号処理部１２０からのデジタルデータが、他のロボット１００（他ノード）に関する情報である第２自ノード情報３００であるか否かを判定する。例えば、自ノード位置判別部１４４は、デジタルデータが図５に示す構造を有しており、図５における自ノードＩＤ３０１の領域に自ノードであるロボット１００のＩＤ以外のＩＤが含まれている場合に、デジタルデータが第２自ノード情報３００であると判定する。デジタルデータが第２自ノード情報３００である場合、自ノード位置判別部１４４は、この第２自ノード情報３００と、対応する輝点領域範囲情報とをメモリ１０４に記憶させる。但し、記憶させようとする第２自ノード情報３００内の自ノードＩＤ３０１と同一の自ノードＩＤを含んだ第２自ノード情報３００が既にメモリ１０４に記憶されている場合には、自ノード位置判別部１４４は、第２自ノード情報３００及び輝点領域範囲情報を更新する。

また、自ノード位置判別部１４４は、復号処理部１２０からのデジタルデータが、ロボット１００（自ノード）に関する情報である第２他ノード情報４００であるか否かを判定する。例えば、自ノード位置判別部１４４は、デジタルデータが図６に示す構造を有しており、図６における自ノードＩＤ３０１の領域に自ノードであるロボット１００のＩＤ以外のＩＤが含まれており、且つ、他ノードＩＤ４０１の領域に自ノードであるロボット１００のＩＤが含まれている場合に、デジタルデータが第２他ノード情報４００であると判定する。デジタルデータが第２他ノード情報４００である場合、自ノード位置判別部１４４は、第２他ノード情報４００と、対応する輝点領域範囲情報とをメモリ１０４に記憶させる。但し、記憶させようとする第２他ノード情報４００内の自ノードＩＤ３０１と同一の自ノードＩＤを含んだ第２他ノード情報４００が既にメモリ１０４に記憶されている場合には、自ノード位置判別部１４４は、第２他ノード情報４００及び輝点領域範囲情報を更新する。

ステップＳ２０３において、ロボット１００は、自己の絶対位置が確定済みであるか否かを判定する。具体的には、自ノード位置判別部１４４は、メモリ１０４内に第１自ノード情報３００が記憶されており、且つ、当該第１自ノード情報内の位置確定状態情報が絶対位置確定の状態を示す場合には、自ノードであるロボット１００の絶対位置が確定済みであると判定し、それ以外の場合には、自ノードであるロボット１００の絶対位置が確定済みでないと判定する。

ステップＳ２０３において、自己の絶対位置が確定済みであると判定した場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４において、ロボット１００は、ステップＳ２０１において受けた光に対応する輝点領域について、閾値以上の画素数を有する輝点領域が存在するか否かを判定する。具体的には、自ノード位置判別部１４４は、メモリ１０４に記憶された輝点領域範囲情報に基づいて、輝点領域の画素数の計数を行い、輝点領域の画素数が閾値以上であるか否かを判定する。なお、輝点領域範囲情報が複数存在する場合、換言すれば、フレーム内に輝点領域が複数存在する場合には、自ノード位置判別部１４４は、輝点領域毎に、画素数の計数を行い、各輝点領域の画素数が閾値以上であるか否かを判定する。上述したように、本実施形態では、ロボット１００の発光部１３４内の発光面１３５は、基準光源２００の発光面と比較すると非常に小さい。このため、輝点領域の画素数が閾値以上である場合、その輝点領域に対応する光は、基準光源２００から発せられたと見なし得る。

ステップＳ２０４において、閾値の画素数を有する輝点領域が存在すると判定した場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、ステップ２０５において、ロボット１００は、その輝点領域の形状分析による自己の絶対位置及び絶対方位を判別する。

具体的な判別手法は、特開２００５−１１５５００号公報、特開２００８−３９４９４号公報等に開示されているので、詳細な説明は省略するが、例えば、各ロボット１００が図１及び図２に示すように配置されている場合、ロボット１００Ａによって撮影される画像（フレーム）は図８（ａ）、ロボット１００Ｂによって撮影される画像（フレーム）は図８（ｂ）、ロボット１００Ｃによって撮影される画像（フレーム）は図８（ｃ）となり、何れも基準光源２００からの光に対応する輝点領域２０１が含まれる。このため、ロボット１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ内の自ノード位置判別部１４４は、輝点領域範囲情報に基づいて、基準光源２００からの光に対応する輝点領域の形状分析を行うことにより、自ノードであるロボット１００の絶対位置及び絶対方位を判別することができる。

一方、ステップＳ２０４において、閾値の画素数を有する輝点領域が存在しないと判定した場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、ステップＳ２０７において、ロボット１００は、絶対位置が確定している他のロボット１００（他ノード）が３つ以上存在するか否かを判定する。具体的には、自ノード位置判別部１４４は、メモリ１０４に記憶された第２自ノード情報３００のうち、位置確定状態情報３０３が絶対位置確定の状態を示している第２自ノード情報３００が３つ以上存在するか否かを判定する。

絶対位置が確定している他のロボット１００（他ノード）が３つ以上存在する場合（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０８において、ロボット１００は、絶対位置が確定している３つの他のロボット１００からの絶対位置の情報に基づいて、自己の絶対位置を判別する。

具体的には、自ノード位置判別部１４４は、メモリ１０４に記憶されている、位置確定状態情報３０３が絶対位置確定の状態を示している３つの第２自ノード情報３００のそれぞれにおける自ノード位置情報３０４を読み出す。読み出された自ノード位置情報３０４は、他のロボット１００の絶対位置を示している。以下、読み出された自ノード位置情報３０４を他のロボット１００の絶対位置情報と称する。

次に、自ノード位置判別部１４４は、読み出した絶対位置情報を含む３つの第２自ノード情報３００のそれぞれに対応づけられた輝点領域範囲情報をメモリ１０４から読み出す。更に、自ノード位置判別部１４４は、輝点領域範囲情報に基づいて、フレーム内における、３つの他のロボット１００からの光に対応する輝点領域の位置を認識する。例えば、各ロボット１００が図１及び図２に示すように配置されている場合、ロボット１００Ｄによって撮影される画像（フレーム）は図８（ｄ）となる。ロボット１００Ｄによって撮影されるフレームには、ロボット１００Ａからの光に対応する輝点領域１０１Ａ、ロボット１００Ｂからの光に対応する輝点領域１０１Ｂ、ロボット１００Ｃからの光に対応する輝点領域１０１Ｃ、ロボット１００Ｅからの光に対応する輝点領域１０１Ｃが存在する。そして、輝点領域１０１Ｅの位置を基準とした場合、輝点領域１０１Ａの見かけ上の角度は−ａ度、輝点領域１０１Ｂの見かけ上の角度はｂ度、輝点領域１０１Ｃの見かけ上の角度はｃ度となる。

以上の処理によって、３つの他のロボット１００の絶対位置と、３つの他のロボット１００からの光に対応する輝点領域の見かけ上の角度が確定する。自ノード位置判別部１４４は、３つの他のロボット１００の絶対位置と、３つの他のロボット１００からの光に対応する輝点領域の見かけ上の角度に基づいて、自ノードであるロボット１００の絶対位置を判別することができる。

例えば、各ロボット１００が図１及び図２に示すように配置されており、ロボット１００Ｄが自己の絶対位置を判別する場合を考える。この場合、上述したようにロボット１００Ａ、１００Ｂの絶対位置が確定しており、ロボット１００Ａとロボット１００Ｂとの間の見かけ上の角度はａ＋ｂ度である。従って、円周角の定理に基づき、ロボット１００Ｄは、図９（ａ）において点線で示した弧の上に存在する。また、上述したようにロボット１００Ｂ、１００Ｃの絶対位置が確定しており、ロボット１００Ｂとロボット１００Ｃとの間の見かけ上の角度はｃ−ｂ度である。従って、円周角の定理に基づき、ロボット１００Ｄは、図９（ｂ）において点線で示した弧の上に存在する。このため、ロボット１００Ｄの絶対位置は、図９（ｃ）に示すように、点線で示した２つの弧の交点となる。

一方、ステップ２０７において、絶対位置が確定している他のロボット１００（他ノード）が３つ以上存在しないと判定した場合（ステップＳ２０７；Ｎｏ）、ステップＳ２０９において、ロボット１００は、絶対位置が確定している２つの他のロボット１００（他ノード）から自ノードであるロボット１００の方位情報（他ノード方位情報４０３）を取得したか否かを判定する。

具体的には、自ノード位置判別部１４４は、メモリ１０４に記憶された第２他ノード情報４００のうち、自ノードの他ノードとの対応関係が「絶対」である第２他ノード情報４００が２つ以上存在するか否かを判定する。自ノードの他ノードとの対応関係が「絶対」である第２他ノード情報４００が２つ以上存在する場合には、更に、自ノード位置判別部１４４は、自ノードの他ノードとの対応関係が「絶対」である２つの第２他ノード情報４００に、他ノード方位情報４０３が含まれているか否かを判定する。

ステップＳ２０９において、絶対位置が確定している２つの他のロボット１００（他ノード）から自ノードであるロボット１００の方位情報を取得したと判定した場合（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、ステップＳ２１０において、ロボット１００は、絶対位置が確定している２つの他のロボット１００（他ノード）からの絶対位置の情報と、他ノード方位情報４０３とに基づいて、自己の絶対位置を判別する。

具体的には、自ノード位置判別部１４４は、メモリ１０４に記憶されている、自ノードの他ノードとの対応関係情報４０２が「絶対」であり、且つ、他ノード方位情報４０３を含む２つの第２他ノード情報４００のそれぞれにおける、他ノード方位情報４０３を読み出す。更に、自ノード位置判別部１４４は、２つの第２他ノード情報４００内の自ノードＩＤ３０１と同一の自ノードＩＤを含む２つの第２自ノード情報３００内の自ノード位置情報３０４を読み出す。読み出された他ノード方位情報４０３は、他のロボット１００の位置から自ノードであるロボット１００への絶対方位を示し、読み出された自ノード位置情報３０４は、他のロボット１００の絶対位置を示している。以下、読み出された他ノード方位情報４０３を自ノードであるロボット１００の絶対方位情報と称し、読み出された自ノード位置情報３０４を他のロボット１００の絶対位置情報と称する。

次に、自ノード位置判別部１４４は、読み出した絶対位置情報を含む２つの第２自ノード情報３００のそれぞれに対応づけられた輝点領域範囲情報をメモリ１０４から読み出す。更に、自ノード位置判別部１４４は、輝点領域範囲情報に基づいて、フレーム内における、２つの他のロボット１００からの光に対応する輝点領域の位置を認識する。例えば、各ロボット１００が図１０に示すように配置されており、ロボット１００Ｃが自己の絶対位置を判別する場合を考える。

この場合、ロボット１００Ａによって撮影される画像（フレーム）は図１１（ａ）となる。ロボット１００Ａによって撮影されるフレームには、ロボット１００Ｃからの光に対応する輝点領域１０１Ｃが存在する。そして、撮像部１１４内の受光面１１５の中心軸を基準とした場合の輝点領域１０１Ｃの見かけ上の角度を−α２度とし、図１２に示すように、ロボット１００Ａの撮像部１１４内の受光面１１５の中心軸の絶対方位がα度とする場合、ロボット１００Ａの位置からロボット１００ＡＣの絶対方位は、α−α２度となる。この値がロボット１００Ａからロボット１００Ｃへの他ノード情報４００内の他ノード方位情報４０３に含まれる。

また、ロボット１００Ｂによって撮影される画像（フレーム）は図１１（ｂ）となる。ロボット１００Ｂによって撮影されるフレームには、ロボット１００Ｃからの光に対応する輝点領域１０１Ｃが存在する。そして、撮像部１１４内の受光面１１５の中心軸を基準とした場合の輝点領域１０１Ｃの見かけ上の角度を−β２度とし、図１２に示すように、ロボット１００Ｂの撮像部１１４内の受光面１１５の中心軸の絶対方位がβ度とする場合、ロボット１００Ｂの位置からロボット１００Ｃへの絶対方位は、β−β２度となる。この値がロボット１００Ｂからロボット１００Ｃへの他ノード情報４００内の他ノード方位情報４０３に含まれる。

以上の処理によって、２つの他のロボット１００の絶対位置と、２つの他のロボット１００の位置から自ノードであるロボット１００への絶対方位とが確定する。自ノード位置判別部１４４は、２つの他のロボット１００の絶対位置と、２つの他のロボット１００の位置から自ノードであるロボット１００への絶対方位とに基づいて、自己のロボット１００の絶対位置を判別することができる。例えば、図１２に示すように、ロボット１００Ａの絶対位置から絶対方位がα−α２度である方向に引いた直線と、ロボット１００Ｂの絶対位置から絶対方位がβ−β２度である方向に引いた直線との交点がロボット１００Ｃの絶対位置となる。

ステップ２０５、ステップＳ２０８及びステップＳ２１０の何れかにおいて、自己の絶対位置が判別された後、ステップＳ２０６において、ロボット１００は、自己の絶対位置及び絶対方位の情報を記憶する。更に、ロボット１００は、絶対位置確定の状態に遷移する。具体的には、自ノード位置判別部１４４は、判別した自ノードであるロボット１００の絶対位置の情報をメモリ１０４に記憶させる。なお、ステップＳ２０５において、絶対方位が判別された場合には、自ノード位置判別部１４４は、判別したロボット１００の絶対方位の情報もメモリ１０４に記憶させる。記憶された、自ノードであるロボット１００の絶対位置及び絶対方位の情報と、絶対位置確定の状態を示す情報とは、その後、第１自ノード情報３００及び第１他ノード情報４００の生成に用いられる。

上述したように、本実施形態の情報取得システム１では、作業空間内の各ロボット１００は、３つの他のロボット１００からの光を受けて、当該他のロボット１００の絶対位置の情報を取得することにより、自己の絶対位置を判別することができる。また、各ロボット１００は、全てのロボット１００が自己の絶対位置を判別していない状態の場合には、基準光源２００からの光を受けることで、自己の絶対位置を判別することができる。

従って、ロボット１００が、基準光源２００からの光を受けることで自己の絶対位置を判別し、その絶対位置の情報に対応して変調した光を発することで、基準光源２００からの光を受けることができないロボット１００も更に自己の絶対位置を判別することが可能となり、時間経過によって自己の絶対位置を判別したロボット１００の数が増加する。

例えば、各ロボット１００が図１及び図２に示すように配置されている場合の時間経過によって絶対位置を判別したロボット１００が増加する例を説明する。図１３に示すように、時刻ｔ０において、ロボット１００Ａ〜１００Ｅは、自己の絶対位置を判別していない。

その後、ロボット１００Ａ〜１００Ｅによる影場行われると、ロボット１００Ａによって撮影される画像（フレーム）は図８（ａ）、ロボット１００Ｂによって撮影されるフレームは図８（ｂ）、ロボット１００Ｃによって撮影されるフレームは図８（ｃ）、ロボット１００Ｄによって撮影されるフレームは図８（ｄ）、ロボット１００Ｃによって撮影されるフレームは図８（ｅ）となる。このうち、図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すフレームには、基準光源２００に対応する輝度領域２０１が含まれている。このため、図１３に示すように、時刻ｔ１において、ロボット１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃは、自己の絶対位置を確定することができる。一方、時刻ｔ１において、ロボット１００Ｄは、図８（ｄ）に示すように、自己の絶対位置を確定した３つのロボット１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃからの光を捉えただけの状態であり、相対位置のみを確定することができる。また、時刻ｔ１において、ロボット１００Ｄは、図８（ｅ）に示すように、自己の絶対位置を確定した２つのロボット１００Ｂ及び１００Ｃからの光を捉えただけの状態であり、自己の絶対位置及び相対位置を確定することができない状態である。

その後、時刻ｔ２において、ロボット１００Ｄは、自己の絶対位置を確定した３つのロボット１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃから絶対位置の情報に対応して変調された光を受けることで、自己の絶対位置を確定することができる。一方、ロボット１００Ｄは、自己の絶対位置を確定した２つのロボット１００Ｂ及び１００Ｃからの絶対位置の情報に対応して変調された光を受けただけの状態であり、自己の相対位置のみを確定した状態となる。

時刻ｔ３において、ロボット１００Ｅは、自己の絶対位置を確定した３つのロボット１００Ｂ、１００Ｃ及び１００Ｄから絶対位置の情報に対応して変調された光を受けることで、自己の絶対位置を確定することができる。

このように、１つの基準光源２００が作業空間内に設置され、少なくとも３つのロボット１００が、基準光源２００からの光により自己の絶対位置を判別することができれば、他のロボット１００は、基準光源２００からの光を捉えることができなくても、自己の絶対位置を判別できるようになる。従って、ロボット１００は、基準光源が見通し範囲内にない場合であっても、自己の絶対位置を判別することができ、位置認識の確実性を向上させることができる。

また、本実施形態の情報取得システム１では、作業空間内の各ロボット１００は、２つの他のロボット１００からの光を受けて、当該他のロボット１００の絶対位置の情報と、当該他のロボットの位置から自ノードであるロボット１００への絶対方位の情報とを取得することにより、自己の絶対位置を判別することができる。

例えば、各ロボット１００が図１０に示すように配置されている場合を考える。この場合も、上述と同様、図１４に示すように、２つのロボット１００Ａ及び１００Ｂの絶対位置と絶対方位が確定すれば、その後、他のロボット１００Ｃも自己の絶対位置を確定することができる。

このように、少なくとも２つのロボット１００が、自己の絶対位置及び絶対方位を判別することができれば、他のロボット１００は、自己の絶対位置を判別できるようになり、位置認識の確実性を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、作業空間内に基準光源２００が設置されたが、設置されていなくてもよい。基準光源が設置されていない場合には、少なくとも３つのロボットが作業空間内に投入されたときの絶対位置を認識できるようにし、その後、移動によって絶対位置を更新することができるようにする。あるいは、少なくとも２つのロボットが作業空間内に投入されたときの絶対位置及び絶対方位を認識できるようにし、その後、移動によって絶対位置及び絶対方位を更新することができるようにする。

また、上述した実施形態では、情報取得装置がロボット１００である場合について説明したが、光源を有する他の移動体、あるいは、固定された装置の場合にも同様に本発明を適用することができる。

なお、本発明に係る機能を実現するための構成を予め備えた装置、システムとして提供できることはもとより、プログラムの適用により、既存の機器を本発明に係る装置、システムとして機能させることもできる。また、プログラムの適用方法は任意であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納して適用できる他、インターネットなどの通信媒体を介して適用することもできる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

（付記１）
複数の他の情報取得装置からの情報を取得する情報取得装置であって、
前記複数の他の情報取得装置から発光され、前記複数の他の情報取得装置の絶対位置を示す位置情報に応じて変調された光を受ける受光手段と、
前記受光手段が受光した光を復調して前記複数の他の情報取得装置に対応する位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段により取得された前記位置情報に基づいて、自装置の絶対位置を判別する位置判別手段と、
を備えることを特徴とする情報取得装置。

（付記２）
前記受光手段は、前記複数の他の情報取得装置から発光され、前記複数の他の情報取得装置の絶対位置を示す位置情報と前記他の情報取得装置を基準とした自装置の方位を示す方位情報とに応じて変調された光を受光し、
前記位置情報取得手段は、前記受光手段が受光した光を復調して前記位置情報及び方位情報を取得し、
前記位置判別手段は、前記位置情報取得手段により取得された前記位置情報及び方位情報に基づいて、自装置の絶対位置を判別することを特徴とする付記１に記載の情報取得装置。

（付記３）
前記位置判別手段は、３つ以上の前記複数の他の情報取得装置からの位置情報が取得された場合に、前記位置情報に基づいて、自装置の絶対位置を判別することを特徴とする付記１に記載の情報取得装置。

（付記４）
前記位置判別手段は、２つ以上の前記複数の他の情報取得装置からの位置情報及び方位情報が取得された場合に、前記位置情報及び方位情報に基づいて、自装置の絶対位置を判別することを特徴とする付記２に記載の情報取得装置。

（付記５）
前記受光手段は、絶対位置と発光面の形状が確定している光源からの光を受光面で受け、
前記位置判別手段は、前記受光面において受光した領域の形状に基づいて、自装置の絶対位置を判別することを特徴とする付記１乃至４の何れか１つに記載の情報取得装置。

（付記６）
自装置の絶対位置を示す位置情報に応じて変調された光を発光する発光手段を備えることを特徴とする付記１乃至５の何れか１つに記載の情報取得装置。

（付記７）
前記発光手段は、自装置を基準とした前記複数の他の情報取得装置の方位を示す方位情報に応じて変調された光を発光することを特徴とする付記６に記載の情報取得装置。

（付記８）
複数の他の情報取得装置からの情報を取得する情報取得装置における情報取得方法であって、
前記複数の他の情報取得装置から発光され、前記複数の他の情報取得装置の絶対位置を示す位置情報に応じて変調された光を受ける受光ステップと、
前記受光ステップにて受光した光を復調して前記複数の他の情報取得装置に対応する位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記位置情報取得ステップにて取得された前記位置情報に基づいて、前記情報取得装置の絶対位置を判別する位置判別ステップと、
を含むことを特徴とする情報取得方法。

（付記９）
前記複数の他の情報取得装置が発光する光は、前記複数の他の情報取得装置の絶対位置を示す位置情報と前記複数の他の情報取得装置を基準とした前記情報取得装置の方位を示す方位情報とに応じて変調された光であり、
前記位置情報取得ステップでは、前記受光ステップにて受光した光を復調して前記位置情報及び方位情報を取得し、
前記位置判別ステップでは、前記位置情報取得ステップにて取得された前記位置情報及び方位情報に基づいて、前記情報取得装置の絶対位置を判別することを特徴とする付記８に記載の情報取得方法。

（付記１０）
コンピュータを、
複数の他のコンピュータから発光され、前記複数の他のコンピュータの絶対位置を示す位置情報に応じて変調された光を受ける受光手段、
前記受光手段が受光した光を復調して前記複数の他のコンピュータに対応する位置情報を取得する位置情報取得手段、
前記位置情報取得手段により取得された前記位置情報に基づいて、前記コンピュータの絶対位置を判別する位置判別手段、
として機能させることを特徴とする情報取得プログラム。

（付記１１）
前記複数の他のコンピュータが発光する光は、前記複数の他のコンピュータの絶対位置を示す位置情報と前記複数の他のコンピュータを基準とした前記コンピュータの方位を示す方位情報とに応じて変調された光であり、
前記位置情報取得手段は、前記受光手段が受光した光を復調して前記位置情報及び方位情報を取得し、
前記位置判別手段は、前記位置情報取得手段によって取得された前記位置情報及び方位情報に基づいて、前記コンピュータの絶対位置を判別することを特徴とする付記１０に記載の情報取得プログラム。

（付記１２）
複数の情報取得装置によって構成される情報取得システムであって、
各情報取得装置は、
複数の他の情報取得装置から発光され、前記複数の他の情報取得装置の絶対位置を示す位置情報に応じて変調された光を受光する受光手段と、
前記受光手段が受光した光を復調して前記複数の他の情報取得装置に対応する位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段により取得された前記位置情報に基づいて、自装置の絶対位置を判別する位置判別手段と、
を備えることを特徴とする情報取得システム。

（付記１３）
前記受光手段は、前記複数の他の情報取得装置から発光され、前記複数の他の情報取得装置の絶対位置を示す位置情報と前記他の情報取得装置を基準とした自装置の方位を示す方位情報とに応じて変調された光を受光し、
前記位置情報取得手段は、前記受光手段が受光した光を復調して前記位置情報及び方位情報を取得し、
前記位置判別手段は、前記位置情報取得手段により取得された前記位置情報及び方位情報に基づいて、自装置の絶対位置を判別することを特徴とする付記１２に記載の情報取得システム。

１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ…ロボット、１０２…制御部、１０４…メモリ、１０５…駆動機構、１１２…レンズ、１１４…撮像部、１１５…受光面、１１６…画像処理部、１１８…バッファ、１２０…復号処理部、１３０…符号化・変調部、１３２…駆動部、１３４…発光部、１４２…他ノード情報取得部、１４４…自ノード位置判別部、２００…基準光源、３００…第１自ノード情報、第２自ノード情報４００…第１他ノード情報、第２他ノード情報、５０１、５０２…柱

Claims (9)

1. 二次元の受光面を有する受光手段と、
   この受光手段が二次元の受光面で受光した光が情報を輝度変調したものである場合、この受光された光から前記情報へ復号する復号手段と、
   この復号手段によって復号された情報に前記光を発した物体の空間上の位置情報が含まれる場合、複数の光源から夫々この光を受光し前記復号手段に復号させて複数の位置情報を得ることにより、これら複数の位置情報から前記空間における自己の位置情報を取得する取得手段と、
   発光手段と、
   前記取得手段によって取得された自己の位置情報を輝度変調し、この変調された輝度で発光するよう前記発光手段を制御する発光制御手段と、
   を備えることを特徴とする情報取得装置。
2. 前記復号手段に復号させた位置情報の数が、前記自己の存在位置を確定するために十分な数か否かを判断する第１の判断手段を更に備え、
   前記第１の判断手段により肯定と判断すると、前記取得手段は、前記十分な数の位置情報を得ることにより、これら複数の位置情報から前記空間における自己の位置情報を取得することを特徴とする請求項１記載の情報取得装置。
3. 前記復号手段によって復号された情報には、更に前記複数の光源が存在する位置から見た自己の方位を示す方位情報が含まれ、
   前記取得手段は、前記複数の位置情報と前記複数の方位情報とから前記空間における自己の位置情報を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報取得装置。
4. 前記復号手段に復号させた位置情報と方位情報との組の数が、前記自己の存在位置を確定するために十分な数か否かを判断する第２の判断手段を更に備え、
   前記第２の判断手段により肯定と判断すると、前記取得手段は、前記十分な数の位置情報と方位情報の組を得ることにより前記空間における自己の位置情報を取得することを特徴とする請求項３に記載の情報取得装置。
5. 前記受光面における、前記複数の光源から夫々受光した光の受光位置を取得する受光位置取得手段を更に備え、
   前記取得手段は、前記複数の位置情報に加え、前記受光位置取得手段によって取得された複数の受光位置から、前記空間における自己の位置情報を取得することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の情報取得装置。
6. 前記取得手段によって取得された情報に更に前記複数の光源が存在する位置から見た自己の方位を示す方位情報が含まれている場合、前記発光制御手段は複数の方位情報も輝度変調し、この変調された輝度で発光するよう前記発光手段を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の情報取得装置。
7. 受光部における二次元の受光面で光を受光する受光ステップと、
   この受光ステップにて受光した光が情報を輝度変調したものである場合、この受光された光から前記情報へ復号する復号ステップと、
   この復号ステップにて復号された情報に前記光を発した物体の空間上の位置情報が含まれる場合、複数の光源から夫々この光を受光し、前記復号ステップにて復号させて複数の位置情報を得ることにより、これら複数の位置情報から前記空間における自己の位置情報を取得する取得ステップと、
   この取得ステップにて取得された自己の位置情報を輝度変調し、この変調された輝度で発光するよう発光部を制御する発光制御ステップと、
   を含むことを特徴とする情報取得方法。
8. 受光部と発光部とを備えた情報取得装置が有するコンピュータを、
   前記受光部における二次元の受光面で光を受光する受光手段、
   この受光手段によって受光した光が情報を輝度変調したものである場合、この受光された光から前記情報へ復号する復号手段、
   この復号手段によって復号された情報に前記光を発した物体の空間上の位置情報が含まれる場合、複数の光源から夫々この光を受光し前記復号手段によって復号させて複数の位置情報を得ることにより、これら複数の位置情報から前記空間における自己の位置情報を取得する取得手段、
   この取得手段によって取得された自己の位置情報を輝度変調し、この変調された輝度で発光するよう前記発光部を制御する発光制御手段、
   として機能させることを特徴とする情報取得プログラム。
9. 複数の情報取得装置によって構成される情報取得システムであって、
   各情報取得装置は、夫々、
   二次元の受光面を有する受光手段と、
   自己以外の他の情報取得装置が発光し、前記二次元の受光面で受光した光が情報を輝度変調したものである場合、この受光された光から前記情報へ復号する復号手段と、
   この復号手段によって復号された情報に前記光を発した前記他の情報取得装置の空間上の位置情報が含まれる場合、この光を複数受光し前記復号手段に復号させて、前記複数の他の情報取得装置の位置情報を得ることにより、これら複数の位置情報から前記空間における自己の情報取得装置の位置情報を取得する取得手段と、
   発光手段と、
   前記取得手段によって取得された自己の位置情報を輝度変調し、この変調された輝度で発光するよう前記発光手段を制御する発光制御手段と、
   を備えることを特徴とする情報取得システム。

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