JP5946428B2

JP5946428B2 - 移動ロボットシステム

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Publication number: JP5946428B2
Application number: JP2013125628A
Authority: JP
Inventors: 考弘横山; 優武藤井; 守一金武; 真里中村
Original assignee: 株式会社ブイ・アール・テクノセンター
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2033-06-14
Also published as: JP2015001810A

Description

本発明は、経路に沿ってロボットを移動させる移動ロボットシステムに関するものである。

ロボットに所定の経路を巡回させ、施設内の警備や異常の発見を行わせる技術が、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術では、ロボットに経路を指示する手段として、路面に帯状の磁気ガイドや白線テープを固定する。ロボットは、この帯状のガイドをセンサで検出しながら経路に沿って移動する。従って、ロボットに経路を指示するために、路面に特別な設備を設ける必要があり、手間やコストを要するものであった。また、ロボットを移動させたい経路を変更する場合、路面に設けた設備を変更する必要があるため、大掛かりな作業が必要となり、変更が困難であるという問題があった。更に、同一の施設に複数の経路を設定する場合、帯状のガイドが交錯して設備が複雑になることに加え、ロボットによる正確な検出が困難となるおそれがあった。

一方、ロボットを移動させる環境を予め計測して地図を作成し、その地図情報をロボットに記憶させた上で、目的地や経由地を地図における数値でロボットに指示する技術も、多数提案されている。このような技術では、ロボットに地図情報を記憶させるため、経路を変更する場合や経路を追加する場合、その度に新しい地図情報をロボットに記憶させたたり、地図情報を書き換えたりする必要があり、手間やコストを要するものであった。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、移動させる経路をロボットに簡易に指示することができ、経路の変更や追加を容易に行うことができる移動ロボットシステムの提供を、課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかる移動ロボットシステムは、
「経路に沿ってロボットを移動させる移動ロボットシステムであって、
前記ロボットは、
略半球状の下部本体、及び該下部本体より小径の長棒状で前記下部本体の中央から上方に延びており、人力でロボットを移動させる際の把持部となる上部本体からなるロボット本体と、
該ロボット本体を移動させる移動機構部と、
前記ロボット本体に取り付けられたカメラと、
前記ロボット本体に取り付けられた、温度センサ、湿度センサ、及びガスセンサから選ばれる少なくとも一つのセンサと、
前記移動機構部を制御すると共に、前記カメラによる撮像及び前記センサの検知に基づき、無線通信ネットワークを介して管理端末と通信を行うロボット側制御手段とを具備し、
前記管理端末は、
画像データに基づき画素の座標と実世界における座標とを対応させた地図をディスプレイに表示した状態、且つ、前記ロボットの実世界における初期位置の座標を、前記地図上の点と対応させた状態で、ポインティングデバイスによる入力で前記地図上に複数の点として指示された経路から経路情報を作成し、前記ロボットの現在位置の座標を取得して前記経路情報と対比することにより、前記ロボットに移動を指示する信号を無線通信ネットワークを介して前記ロボット側制御手段に送信する管理側制御手段を具備する」ものである。また、上記構成に加え、
「前記ロボット本体にはバッテリが搭載されていると共に、前記ロボットを移動させる施設内には前記バッテリを充電する充電装置を備えた充電ステーションの複数が設置されており、
前記ロボット側制御手段は、前記ロボットが前記管理側制御手段から指示された経路を移動している途中で前記バッテリの電力が所定値以下となったことを検知すると、バッテリの消耗を通知する信号を前記管理側制御手段に送信し、
前記管理側制御手段は、前記バッテリの消耗を通知する信号を受信すると、複数の前記充電ステーションのうち前記ロボットの現在位置から最も近い前記充電ステーションを選択し、選択された前記充電ステーションの座標と前記ロボットの現在位置の座標とを対比し、選択された前記充電ステーションに向かう移動を指示する信号を前記ロボット側制御手段に送信し、選択された前記充電ステーションにおいて前記バッテリが充電されると、前記ロボットが移動していた元の経路に戻る移動を指示する信号を前記ロボット側制御手段に送信する」ものとすることができる。

「ロボット本体を移動させる移動機構部」としては、車輪の回転による機構、クローラによる機構を採用可能である。

「経路情報」は、経路を構成する複数の点の座標や、複数の点の間の相対的な角度で構成させることができる。

管理端末の管理側制御手段が「ロボットの現在位置の座標を取得する」方法としては、ロボットの移動距離及び移動方向を累積する方法、基準点からのロボットの相対位置を検出する方法を挙げることができる。後者の場合、経路に沿って設けたランドマークや、ロボットを移動させる施設が有している防犯カメラ等の固定カメラを、基準点とすることができる。

「ロボットに移動を指示する信号」としては、その場で回転させる方向と角度、直進、後退、停止を指示する信号を例示することができる。

上記構成の本発明では、ディスプレイに表示された地図上で、ポインティングデバイスを使用して経路を入力するという簡易な操作のみで、管理端末側で経路情報を作成し、無線通信ネットワークを介してロボットに指示信号を送信することにより、ロボットを経路に沿って移動させる。本システムでは、ロボットに地図情報を記憶させることも、ロボットが移動しながら地図情報を参照して自己位置を検出することもないため、構成が非常に簡易である。また、経路を変更する際や別の経路を追加する際も、ディスプレイに表示された地図上で、ポインティングデバイスを使用して経路を入力するという簡易な操作のみで済み、ロボットに対しては何ら手を加えることがない。従って、移動させる経路をロボットに簡易に指示することができ、経路の変更や追加を容易に行うことができる。

本システムのロボットはカメラを備えているため、経路を移動しながら撮像を行うことができる。撮像により取得した映像データを無線通信によって管理端末に送信すれば、管理端末側で映像データを出力することができ、離れた場所でロボットの経路をモニタリングして監視や安全確認を行うことができる。また、本システムのロボットは、温度センサ、湿度センサ、及びガスセンサから選ばれる少なくとも一つのセンサを備えているため、センサの検知に基づく情報を無線通信により管理端末に送信することができる。これにより、離れた場所でロボットの経路に沿った環境の情報を得ることができると共に、火災やガス漏れ等の異常を発見することができる。

加えて、本システムのロボットは、ロボット本体の上部が細長い棒状という、極めて特異な形状に形成されている。従来のロボットは、人体を模した形状のものや、頭部が半球状で胴部が円柱状のずんぐりした形状を呈しているもの等、重量のある本体を有するものが殆どであった。これに対し、本システムのロボットは、ロボット本体の上部が細長い棒状であるため、全体として軽量とすることが可能である。加えて、細長い棒状の部分は、モップや箒の柄のように握り易いため、非常時など人がこの部分を把持してロボットを移動させることができる。従って、本システムのロボットは、人が存在する環境を移動するロボットとして適している。

以上のように、本発明の効果として、移動させる経路をロボットに簡易に指示することができ、経路の変更や追加を容易に行うことができる移動ロボットシステムを、提供することができる。

本発明の一実施形態の移動ロボットシステムを構成するロボットの正面図である。図１のロボットの右側面図である。図１のロボットの移動機構部を示す（ａ）平面図、（ｂ）右側面図、及び（ｃ）正面図である。本発明の一実施形態の移動ロボットシステムの機能的構成を示すブロック図である。経路の設定をする際のディスプレイの表示例である。ロボットが移動している際のディスプレイの表示例である。

以下、本発明の一実施形態である移動ロボットシステムについて、図１乃至図６に基づいて説明する。移動ロボットシステムはロボット１と管理端末５を具備しており、ロボット１と管理端末５とは、無線通信ネットワークＮを介して双方向に無線通信を行う。

まず、ロボット１の構成について説明する。ロボット１は、ロボット本体１０と、ロボット本体１０を移動させる移動機構部とを主に具備する。ロボット本体１０は、略半球状の外観を呈する下部本体１２と、下部本体１２の中央から上方に延びる、細長い棒状の外観を呈する上部本体１１とからなり、下部本体１２の表面と上部本体１１の表面とは明瞭な境界なく連続している。下部本体１２においては、その外殻の下端に円形の底板１５が嵌め込まれている。

移動機構部は、一対の車輪２１と、一対の車輪２１のそれぞれを独立して駆動する２つのモータ２３と、車輪２１より小径で回転自在な一対の補助車輪２９を備えている。車輪２１は、回転軸２１ｐを底板１５の上方に位置させた状態で、底板１５を貫通する孔１５ｈを介して床面（地面）に接地する。モータ２３は、底板１５の上面に固定されており、モータ２３の回転軸２３ｐに取り付けられたプーリ２４と、車輪２１の回転軸２１ｐに取り付けられたプーリ２２の双方には、ベルト２５が巻き掛けられている。これにより、ベルト２５を介して、モータ２３の駆動力が車輪２１に伝達される。一対の車輪２１を同一速度で正回転または逆回転させることによりロボット１は前進または後退し、一方の車輪２１を正回転させ他方の車輪２１を逆回転させることによりロボット１は時計回りまたは反時計周りに回転し、一対の車輪２１の回転速度を異ならせることによりロボット１は右または左方向にカーブして移動する。なお、本実施形態では、二つのモータ２３は、その回転軸２３ｐが同一線上になく平行となるように配されており、省スペース化が図られている。一対の補助車輪２９は、車輪２１より後方側（背面側）で底板１５の下面に取り付けられている。

モータ２３にはエンコーダ４１が取り付けられており、車輪２１の回転数を検出する。また、ロボット本体１０には、ロボット１が向いている方向を磁気により検出する方位センサ４２が取り付けられている。

ロボット１の上部本体１１の上端近傍には、カメラ３０が設けられている。本実施形態では、幅方向９０度、高さ方向１２０度の画角を有する広角カメラ３０を使用しており、かかる広角カメラ３０が上部本体１１の上端近傍に取り付けられていることにより、撮像方向を上下に回動させる必要なく、一般的な建物の床から天井までを撮像視野に入れることができる。なお、本書面では、カメラ３０が取り付けられている方向を、「ロボット１が向いている方向」、「ロボット１の前方」、或いは「ロボット１の正面」と称している。

ロボット本体１０には、ロボット１の周囲の音を集音するマイク３２、後述する音声データや、管理端末５を介して送られる管理者の音声を出力するためのスピーカ３３、無線通信のための無線アンテナ３４が取り付けられている。

また、ロボット１の上部本体１１の頂部には、多色のＬＥＤ３５が取り付けられており、点灯、点滅、消灯により、ロボット１の状態を表示する。例えば、ロボット１の稼働及び停止状態をそれぞれ点灯及び消灯で表示し、異常の発見やバッテリ切れを、異なる色の点灯や点滅で表示することができる。

ロボット本体１０には、温度センサ４４、湿度センサ４５、ガスセンサ４６、照度センサ４３など、周囲の環境の物理量を検出する各種センサが取り付けられている。

更に、ロボット本体１０には、近接センサ４７，４８と接触センサ４９が取り付けられている。近接センサ４７は底板１５の周壁に、前方に向けて複数取り付けられており、前方の障害物を検知する。近接センサ４８は、底板１５から下方に向けて取り付けられており、床面までの距離を検出することにより段差の存在を検知する。接触センサ４９はテープ状で、底板１５の周壁に沿ってその外表面に取り付けられており、下部本体１２の外郭を介して押圧されることにより障害物との接触を検知する。

ロボット１の下部本体１２内には、主記憶装置と、主記憶装置に記憶されたプログラムに従って処理を行うマイクロプロセッサ、及び、補助記憶装置を備えるマイクロコンピュータ（図示しない）が格納されている。また、下部本体１２内には、マイクロコンピュータ、各種センサ、モータ２３に電力を供給するバッテリ８１が搭載されており、バッテリ８１の充電用端子８２が、下部本体１２の前方において底板１５から下方に向けて突出している。

一方、管理端末５は、ハード構成として、主記憶装置、補助記憶装置、プロセッサ、及び、無線通信を行う通信装置を主に具備する汎用のコンピュータで構成されており、キーボード及びポインティングデバイスを含む入力装置６０と、ディスプレイ６１を含む出力装置を備えている。また、管理端末５は、音声を入力するマイク６２、音声を出力するスピーカ６３、異常の発生を報知する警告灯や警報音スピーカ等の警報装置６６を備えている。

次に、移動ロボットシステムの機能的構成について、図４を用いて説明する。ロボット１の機能的構成は、管理端末５と無線通信を行うロボット側無線通信手段５１、エンコーダ４１及び方位センサ４２の検知に基づき、ロボット１の現在位置に関する情報を管理端末５に送信する位置情報送信手段５２、温度センサ４４、湿度センサ４５、ガスセンサ４６の検知に基づき、環境に関する情報を管理端末５に送信すると共に、温度センサ４４、湿度センサ４５、ガスセンサ４６が検知したデータを所定の閾値と対比して火災やガス漏れなどの異常の発生を判定するセンサ情報処理手段５３、管理端末５からの指示信号、センサ情報処理手段５３からの信号、近接センサ４７，４８や接触センサ４９の検知に基づき、モータ２３を制御すると共に、バッテリの電力を管理する駆動制御手段５４、カメラ３０により撮像された映像データを、映像データベース９２として補助記憶装置３９に記憶させると共に管理端末５に向けて映像データを送信する映像入出力手段５５、マイク３２により集音された音声データを管理端末５に向けて送信すると共に、センサ情報処理手段５３や駆動制御手段５４からの信号に基づき、音声データベース９３から音声データを読み出してスピーカ３３から出力させる音声入出力手段５６、を備えるロボット側制御手段５０を、主たる構成としている。

一方、管理端末５の機能的構成は、ロボット１と無線通信を行う管理側無線通信手段７１、地図の画像データ９１をディスプレイ６１に表示させる地図表示手段７２、ロボット１から送信された映像データをディスプレイ６１に表示させる映像表示手段７３、ロボット１から送信された音声データをスピーカ６３から出力させると共に、マイク６２から入力された音声をロボット１に送信する音声入出力手段７４、映像データを画像処理する画像処理手段７５、ロボット１から送信されたロボット１の現在位置に関する情報や画像処理の結果に基づき、ロボット１の現在位置の座標を更新する座標更新手段７６、入力装置６０からの入力に基づき経路情報を作成し、座標更新手段７６からの信号に基づいて、ロボット１の移動に関する指示信号をロボット１に向けて送信する移動指示手段７７、ロボット１のセンサ情報処理手段５３から送信された異常を知らせる信号に基づき、警報装置６６を作動させる異常信号受信手段７８、を備える管理側制御手段７０を、主たる構成としている。

次に、移動ロボットシステムにおける経路の設定及びロボット１の動作について説明する。まず、経路の設定に先立ち、ロボット１を移動させる施設の見取図の画像データ９１を作成する。例えば、施設の設計図面など印刷された見取図を、スキャナで電子データに変換し、画像データ９１とする。画像データ９１の作成に当たり、見取図の縦横比は実世界の縦横比と等しいものである必要がある。作成された画像データ９１は、管理端末５の補助記憶装置６９に記憶させることができる。

上記のように作成された画像データ９１を、管理端末５の主記憶装置に記憶されたプログラムで読み込み、地図表示手段７２によってディスプレイ６１に表示させる。ディスプレイ６１に表示された見取図における縦方向または横方向の長さに対応させ、実世界の縦方向の距離または横方向の距離を入力する。これにより、ディスプレイ６１における画素の座標が、実世界の二次元座標と対応する。

そして、実際にロボット１の移動の開始地点となる位置（実世界におけるロボット１の初期位置）に対応するディスプレイ画面上の点Ｐ０に、ロボット１を表すアイコン９６を新規に登録する（図５参照）。そして、ロボット１を識別する識別コードを入力し、新規に登録されたアイコン９６と対応させる。これにより、ディスプレイ６１上のアイコン９６の初期位置Ｐ０と、実世界におけるロボット１の初期位置とが対応する。同時に、方位センサ４２の検知に基づきロボット１から送信された信号を、管理側制御手段７０の座標更新手段７６が取得し、ディスプレイ６１上に矢印等で表示させる。

管理者は、アイコン９６の初期位置を起点とし、ロボット１を移動させたい経路を、ポインティングデバイスを使用してディスプレイ画面上に、複数の点として入力する。これにより、移動指示手段７７は、各点の座標として経路情報を取得する。なお、ディスプレイ６１の画面上の地図には、各点を結んだ線が経路として表示される（図示、一点鎖線）。図５では、初期位置Ｐ０から廊下に沿って直進した後、点Ｐ１の位置で右方向に直角に曲がって部屋に入り、そのまま直進した後、点Ｐ２で左方向に直角に曲がり、そのまま直進して点Ｐ３に至る経路を指示した場合を例示している。経路は、一つの見取図に対し複数を登録することができる。また、ここでは片道の経路を例示しているが、往復の経路や、ループ状に閉じた経路を指定することができる。また、同じ経路を所定の時間間隔で移動し、或いは、所定の時刻に移動を開始するように、時間の要素も含めて経路を指定することができる。

また、ロボット１を移動させる施設には、ロボット１のバッテリ８１を充電する充電装置８５を備えた充電ステーションを設置し、その位置の座標を予め移動指示手段７７に与えておく。或いは、ポインティングデバイスを使用して、ディスプレイ６１の画面上で充電ステーションの位置を入力してもよい。図５及び図６では、３つの充電ステーションＳ１，Ｓ２，Ｓ３を、施設内に設置した場合を例示している。

設定された経路の一つを選択し、ロボット１の移動を開始させると、まず、管理側制御手段７０の移動指示手段７７は、指示された経路の方向とロボット１が向いている方向を対比する。図５のように、ロボット１の正面の向きが指示された経路の方向とずれている場合、移動指示手段７７は、その角度分だけ反対側に回転することを指示する信号を、ロボット１に送信する。駆動制御手段５４は、この信号を受けてモータ２３を駆動し、その角度分だけロボット１を回転させる。これにより、ロボット１の正面の向きが指示された経路の方向と一致する。

次に、移動指示手段７７は、直進を指示する信号をロボット１に送信する。これにより、ロボット１は、実世界において点Ｐ１と対応する点に向かって直進する。ロボット１は、移動しながらカメラ３０で撮像を行い、撮影された映像データは映像入出力手段５５によって管理側制御手段７０に向けて送信されると共に、補助記憶装置３９に映像データベース９２として記憶される。なお、映像入出力手段５５は、照度センサ４３の検知に基づき、カメラ３０の露出を調整すると共に、照度センサ４３から取得した照度データを管理側制御手段７０に向けて送信する。また、ロボット１が移動に伴いマイクから集音された音声データは、音声入出力手段５６によって管理側制御手段７０に向けて送信されると共に、音声データベース９３として補助記憶装置３９に記憶される。

ロボット１から管理側制御手段７０に送信された映像データは、映像表示手段７３によってディスプレイ６１に表示されるため、ディスプレイ６１前にいる管理者は、表示された映像を見ることができる。また、ロボット１から管理側制御手段７０に送信された音声データは、音声入出力手段７４によってスピーカ６３から出力されるため、管理者はその音声を聞くことができる。

ロボット１の移動に伴い、座標更新手段７６は、ロボット１の現在位置を示す座標を時々刻々と更新すると共に、所定時間間隔のロボット１の座標を移動の軌跡としてディスプレイ６１上に表示する（図６参照）。ここで、管理側制御手段７０がロボット１の現在位置を示す座標を取得する方法としては、例えば、次の方法（１）〜（３）が採用可能である。

方法（１）：エンコーダ４１により計数された車輪２１の回転数及び車輪２１の径と、方位センサ４２の検知に基づき、ロボット１の移動距離と移動方向を累積する。

方法（２）：施設内にランドマークを設置し、基準点とする。ロボット１が撮像し、管理側制御手段７０に送信した映像データを画像処理することにより、撮像された映像の中にランドマークが存在すると判断されたら、撮像されたランドマークの寸法からランドマークとロボット１との距離を求め、ランドマークの絶対座標をもとにロボット１の絶対座標を求める。

方法（３）：防犯カメラなどの固定カメラを施設が有する場合、これを基準点とする。管理側制御手段７０は、固定カメラが撮像した映像データを取得し、画像処理を行う。予めロボット１に取り付けておいたマークが、撮像された映像の中に存在すると判断されたら、その画素の座標により、固定カメラに対するロボット１の相対座標を算出し、固定カメラの絶対座標をもとにロボット１の絶対座標を求める。

上記のような方法で、管理側制御手段７０の座標更新手段７６は、ロボット１の現在位置を示す座標を更新する。移動指示手段７７は更新された座標を取得し、ロボット１の現在位置が点Ｐ１に至ったら、右方向に９０度回転し、その後直進することを指示する信号を、ロボット１に送信する。ロボット側制御手段５０の駆動制御手段５４は、この信号を受けてモータ２３を駆動し、ロボット１を９０度右に回転させ、その後点Ｐ２に向かって直進させる。

以降は同様の制御により、指定した経路に沿ってロボット１を移動させることができる。ロボット１が終点Ｐ３に達した時点で、移動指示手段７７はロボット１に停止を指示する信号を送信し、この信号を受けた駆動制御手段５４の制御により、ロボット１は停止する。

ロボット１が指定された経路を移動している途中で、温度センサ４４、湿度センサ４５、及びガスセンサ４６がそれぞれ検知した温度データ、湿度データ、及びガス濃度データは、センサ情報処理手段５３によって管理側制御手段７０に送信される。送信されたデータは、映像表示手段７３を介して、ディスプレイ６１の画面に表示されているカメラ３０の映像の脇に表示される。

また、温度センサ４４、湿度センサ４５、ガスセンサ４６等の検知に基づき、センサ情報処理手段５３が火災などの異常が発生したと判断すると、センサ情報処理手段５３は駆動制御手段５４に信号を送信してモータ２３を停止させ、ロボット１の移動を停止させると共に、ＬＥＤ３５の点灯または点滅により異常事態を表示する。また、音声入出力手段５６に信号を送信し、音声データベース９３に記憶された音声データ、例えば「火事が起きています」という音声データを、スピーカ３３から出力させる。同時に、センサ情報処理手段５３は、管理側制御手段７０に異常が発生したことを通知する信号を送信する。これを受けた管理側制御手段７０の異常信号受信手段７８は、警報ライトや警報音スピーカ等の警報装置６６を作動させ、管理者に報知する。なお、火災などの異常が発生した際、センサ情報処理手段５３によって、予め登録されたアドレス宛てにメールが送信される構成としてもよい。これにより、管理端末５の近くにいない人に対しても、異常の発生を知らせることができる。

一方、ロボット１が撮像し、管理側制御手段７０に送信された映像データを画像処理することにより、その時間その場所にいるはずのない人、例えば、介護施設で夜間に徘徊している人などを発見したと判断されると、画像処理手段７５は移動指示手段７７を介してロボット側制御手段５０に信号を送信し、これを受けた駆動制御手段５４はロボット１を停止させる。同時に、画像処理手段７５は、警報ライトや警報音スピーカ等の警報装置６６を作動させ、管理者に報知する。

管理者は、管理端末５のマイク６２から徘徊者に話しかけることができ、管理者の音声は管理側制御手段７０からロボット側制御手段５０に送られ、ロボット１のスピーカ３３から出力される。また、徘徊者の音声は、ロボット１のマイク３２を介してロボット側制御手段５０から管理側制御手段７０に送られ、管理端末５のスピーカ６３から出力される。これにより、管理者は、離れた場所から徘徊者と会話をすることができる。そのため、管理者が現地に駆け付けるまでの間に徘徊者がその場からいなくなり、徘徊者のケアができないというおそれなく、細やかな対応をすることができる。

また、異常が発生したときや、徘徊者を発見したときに、管理者が現場に駆け付けて対処をする場合、その場に停止しているロボット１が邪魔になることがある。本実施形態のロボット１は、ロボット１の上部本体１１が細長い棒状であるため、人体を模したロボット１や、上部が下部と同じくらいどっしりと形成されたロボットと比べると、非常に軽量である（本実施形態では、８ｋｇ〜１０ｋｇ）。また、細長い棒状の上部本体１１は、手で握り易い形状である。そのため、わざわざロボット１に指示を与えて（移動を指示する信号を送信して）移動させることを要することなく、モップや箒を持つように細長い棒状の上部本体１１をつかみ、ロボット１をその場から簡単にどかすことができる。

なお、ロボット１が指定された経路を移動している途中で、ロボット１の前方の所定距離内に障害物があることを近接センサ４７が検知したとき、障害物に接触したことを接触センサ４９が検知したとき、或いは、所定値以上の高さの段差を近接センサ４８が検知したとき、これらの検知に基づき駆動制御手段５４は、モータ２３を制御してロボット１を停止させる。また、駆動制御手段５４は音声入出力手段５６に信号を送信し、これを受けた音声入出力手段５６は音声データベース９３から音声データを読み込んで、「衝突しました」、「停止しました」等の音声をスピーカ３３から出力させる。同時に、駆動制御手段５４は、移動に支障が生じたことを通知する信号を送信し、管理側制御手段７０ではこの信号を受けた異常信号受信手段７８が警報装置６６を作動させ、管理者に報知する。ロボット１が停止したことを知った管理者は、管理端末５からの手動入力に基づく遠隔操作で、ロボット１を移動させることができる。

ロボット１が移動している途中で、バッテリ８１の電力が所定値以下に消耗した場合、これを検知した駆動制御手段５４は、バッテリ８１の消耗を通知する信号を管理側制御手段７０に送信する。この信号を受信した移動指示手段７７は、ロボット１の現在位置から最も近い充電ステーションを選択し、その充電ステーションの座標とロボット１の現在位置の座標とを対比し、ロボット１に充電ステーションに向かう移動を指示する信号を送信する。図６では、充電ステーションＳ２に向かう移動（図示、二点鎖線）がロボット１に指示された場合を例示しており、ロボット１には、その正面を充電ステーションＳ２の方向に向かせる角度の回転と、その後の直進が指示される。

ロボット１が充電ステーションＳ２に近づき、充電装置８５からの距離として予め定めた距離（例えば、５０ｃｍ）の地点まで達すると、移動指示手段７７はロボット側制御手段５０に信号を送信する。この信号を受け、駆動制御手段５４は近接センサ４７の検知に基づく処理のモードを、前方に障害物を検知したらモータ２３を停止させるモードから、前方に検知される充電装置８５に向かってロボット１を移動させるモードに切り替える。ロボット１が充電装置８５に向かって移動し、充電装置８５に達すると、ロボット１側の充電用端子８２が、充電装置８５の接続端子８６と接触し、充電装置８５からバッテリ８１側に電流が供給される。なお、バッテリ８１の充電中、ロボット１における電力消費を抑えるモードに切り替える制御が行われるものとしても良い。

バッテリ８１が充電されたことを検知すると、駆動制御手段５４はモータ２３を制御してロボット１を後退させる。これにより、ロボット１側の充電用端子８２と充電装置８５の接続端子８６とが離れる。移動指示手段７７は、最初に指示された経路にロボット１が戻るための移動を指示する信号を、ロボット側制御手段５０に送信し、上記と同様にロボット１は経路に沿って移動する。

以上のように、本実施形態の移動ロボットシステムによれば、ディスプレイ６１の画面に表示された地図上で、ポインティングデバイスを使用して経路を入力するという簡易な操作のみで、ロボット１を経路に沿って移動させることができる。本実施形態では、ロボット１に地図情報を記憶させることも、ロボット１が移動しながら地図情報を参照して自己位置を検出することもないため、構成が非常に簡易である。また、経路の設定に際してロボット１に対しては何ら手を加えることがないため、経路の変更や追加も極めて容易である。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、上記では、ロボット１を施設内で巡回させ、異常の検知や徘徊者の発見を行う場合を例示したが、これに限定されず、ショッピングモールなどの商業施設内での広告や、博物館・美術館での展示物の案内を、ロボットに行わせることができる。この場合、店舗や商品の広告、展示物の説明を内容とする音声データを、音声データベースに予め記憶させておき、経路において指示した場所で、ロボットにその音声データを出力させることができる。

また、上記では、屋内の施設に移動ロボットシステムを適用する場合を例示したが、これに限定されず、屋外の施設に適用することもできる。この場合、ロボットが更にＧＰＳアンテナを備える構成とすることにより、衛星を基準としてロボットの現在位置の座標を取得することができる。

１ロボット
５管理端末
１０ロボット本体
２１車輪（移動機構部）
２２プーリ（移動機構部）
２３モータ（移動機構部）
２４プーリ（移動機構部）
２５ベルト（移動機構部）
３０カメラ
４４温度センサ
４５湿度センサ
４６ガスセンサ
５０ロボット側制御手段
６０ポインティングデバイスを含む入力装置
６１ディスプレイ
７０管理側制御手段
Ｎ無線通信ネットワーク

特開２００８−３３７５９号公報

Claims

経路に沿ってロボットを移動させる移動ロボットシステムであって、
前記ロボットは、
略半球状の下部本体、及び該下部本体より小径の長棒状で前記下部本体の中央から上方に延びており、人力でロボットを移動させる際の把持部となる上部本体からなるロボット本体と、
該ロボット本体を移動させる移動機構部と、
前記ロボット本体に取り付けられたカメラと、
前記ロボット本体に取り付けられた、温度センサ、湿度センサ、及びガスセンサから選ばれる少なくとも一つのセンサと、
前記移動機構部を制御すると共に、前記カメラによる撮像及び前記センサの検知に基づき、無線通信ネットワークを介して管理端末と通信を行うロボット側制御手段とを具備し、
前記管理端末は、
画像データに基づき画素の座標と実世界における座標とを対応させた地図をディスプレイに表示した状態、且つ、前記ロボットの実世界における初期位置の座標を、前記地図上の点と対応させた状態で、ポインティングデバイスによる入力で前記地図上に複数の点として指示された経路から経路情報を作成し、前記ロボットの現在位置の座標を取得して前記経路情報と対比することにより、前記ロボットに移動を指示する信号を無線通信ネットワークを介して前記ロボット側制御手段に送信する管理側制御手段を具備する
ことを特徴とする移動ロボットシステム。
前記ロボット本体にはバッテリが搭載されていると共に、前記ロボットを移動させる施設内には前記バッテリを充電する充電装置を備えた充電ステーションの複数が設置されており、
前記ロボット側制御手段は、前記ロボットが前記管理側制御手段から指示された経路を移動している途中で前記バッテリの電力が所定値以下となったことを検知すると、バッテリの消耗を通知する信号を前記管理側制御手段に送信し、
前記管理側制御手段は、前記バッテリの消耗を通知する信号を受信すると、複数の前記充電ステーションのうち前記ロボットの現在位置から最も近い前記充電ステーションを選択し、選択された前記充電ステーションの座標と前記ロボットの現在位置の座標とを対比し、選択された前記充電ステーションに向かう移動を指示する信号を前記ロボット側制御手段に送信し、選択された前記充電ステーションにおいて前記バッテリが充電されると、前記ロボットが移動していた元の経路に戻る移動を指示する信号を前記ロボット側制御手段に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の移動ロボットシステム。