JP7074873B2 - ロボットによるインテリジェントなペット監視方法 - Google Patents
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Claims (10)
- ロボットとペット身体上の無線信号装置との無線通信に基づいて、前記ペットと前記ロボットとの相互位置関係を特定するステップと、
前記相互位置関係に基づいて、前記ロボットが構築した格子地図での、前記ペットに対応する格子位置を特定するステップと、
異なる時点での前記ペットの位置する格子位置を記録し、記録した時間情報及びその対応する格子位置情報を統計して、ペットの動作軌跡を予測するための1つのペット日常動作モデルを構築するステップと、
前記ペット日常動作モデルに応じて前記ペットを監視するステップと、を含み、
前記ペット日常動作モデルに応じて前記ペットを監視する前記ステップは、
前記ペット日常動作モデルにおける動作軌跡線の分布状況に応じて、比較的に密度の高い動作軌跡線を特定するステップと、
比較的に密度の高い動作軌跡線に対応する時間を予測滞在時間とし、比較的に密度の高い動作軌跡線に対応する格子座標を予測滞在位置とするステップと、
前記ロボットの現在位置と前記ペットの現在位置に基づいて、前記ペットと前記ロボットとの間の直線距離が予め設定された距離を超えるか否かを判断するステップと、
NOであれば、現在の追跡監視状態を継続するステップと、
YESであれば、現在時間と現在時間より後の一番目の予測滞在時間との時間差が予め設定された時間未満であるか否かを判断するステップと、
NOであれば、現在の追跡監視状態を継続するステップと、
YESであれば、現在時間より後の一番目の予測滞在時間に対応する予測滞在位置を特定し、前記ペットの現在位置と前記予測滞在位置に基づいて、前記ロボットが位置する場合前記ロボットのカメラの撮像角度が前記ペットの現在位置と前記予測滞在位置とをカバーする1つの監視位置点を特定するステップと、
前記監視位置点に走行して前記ペットを監視するように前記ロボットを制御するステップと、を含み、
前記比較的に密度の高い動作軌跡線は、いずれの1期間内で同一の格子座標範囲内に位置する動作軌跡線であり、前記比較的に密度の高い動作軌跡線の数が同一の期間内の動作軌跡線の全体で占める割合は予め設定された数値を超えることを特徴とするロボットによるインテリジェントなペット監視方法。 - 前記ロボットと前記ペット身体上の無線信号装置との無線通信に基づいて、前記ペットと前記ロボットとの相互位置関係を特定する前記ステップは、
前記ロボットの本体上の第1UWB測位基地局と第2UWB測位基地局との間の距離をWとするステップと、
前記第1UWB測位基地局の座標を(X11,Y11)とし、前記第2UWB測位基地局の座標を(X12,Y12)とするステップと、
前記第1UWB測位基地局及び前記第2UWB測位基地局と前記ペット身体上のUWB測位ラベルとの無線通信に基づいて、前記UWB測位ラベルから前記第1UWB測位基地局までの第1距離をR1とし、前記UWB測位ラベルから前記第2UWB測位基地局までの第2距離をR2とするステップと、
前記第1UWB測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第2UWB測位基地局と前記UWB測位ラベルに向かう線のなす角度を第1角度とし、且つ第1角度α1が、α1=arccos((W2+R22-R12)/(2*W*R2))であると特定するステップと、
前記第2UWB測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第1UWB測位基地局と前記UWB測位ラベルに向かう線のなす角度を第2角度とし、且つ第2角度α2が、α2=arccos((W2+R12-R22)/(2*W*R1))であると特定するステップと、
前記UWB測位ラベルの現在位置点の座標を(Xc,Yc)とし、且つXc=X12+R2*cos(180°-α1-arccos((X12-X11)/W))、Yc=Y11+R1*cos(180°-α2-arcsin((X12-X11)/W))であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記第1UWB測位基地局の座標を(X11,Y11)とし、前記第2UWB測位基地局の座標を(X12,Y12)とする前記ステップは、
前記ロボットの本体の中心点の座標を前記ロボットの現在位置点の座標とし、且つ当該座標を(X1,Y1)とするステップと、
前記ロボットの本体の中心点が、前記第1UWB測位基地局と前記第2UWB測位基地局との連結線の中点であると特定するステップと、
前記第1UWB測位基地局と前記第2UWB測位基地局との間の距離をWとすると、前記ロボットの本体の中心点から前記第1UWB測位基地局までの距離がW/2であり、前記ロボットの本体の中心点から前記第2UWB測位基地局までの距離がW/2であると特定するステップと、
前記ロボットのジャイロスコープによって検出された前記ロボットの現在方向をαとするステップと、
前記ロボットの本体上の第1UWB測位基地局の座標を(X11,Y11)とし、且つX11=X1-((W*cosα)/2)、Y11=Y1+((W*sinα)/2)であると特定するステップと、
前記ロボットの本体上の第2UWB測位基地局の座標を(X12,Y12)とし、且つX12=X1+((W*cosα)/2)、Y12=Y1-((W*sinα)/2)であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記第1UWB測位基地局及び前記第2UWB測位基地局と前記ペット身体上のUWB測位ラベルとの無線通信に基づいて、前記UWB測位ラベルから前記第1UWB測位基地局までの第1距離をR1とし、前記UWB測位ラベルから前記第2UWB測位基地局までの第2距離をR2とする前記ステップは、
電波の伝播速度をcとするステップと、
前記第1UWB測位基地局が前記UWB測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記UWB測位ラベルからの確認信号を受信するまでの時間をT11とするステップと、
前記UWB測位ラベルが前記第1UWB測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をT12とするステップと、
前記UWB測位ラベルが前記第1UWB測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第1UWB測位基地局からの確認信号を受信するまでの時間をT13とするステップと、
前記第1UWB測位基地局が前記UWB測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をT14とするステップと、
前記UWB測位ラベルから前記第1UWB測位基地局までの第1距離をR1とし、且つR1=c*(T11-T12+T13-T14)/4であると特定するステップと、
前記第2UWB測位基地局が前記UWB測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記UWB測位ラベルからの確認信号を受信するまでの時間をT21とするステップと、
前記UWB測位ラベルが前記第2UWB測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をT22とするステップと、
前記UWB測位ラベルが前記第2UWB測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第2UWB測位基地局からの確認信号を受信するまでの時間をT23とするステップと、
前記第2UWB測位基地局が前記UWB測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をT24とするステップと、
前記UWB測位ラベルから前記第2UWB測位基地局までの第2距離をR2とし、且つR2=c*(T21-T22+T23-T24)/4であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記相互位置関係に基づいて、前記ロボットが構築した格子地図での、前記ペットに対応する格子位置を特定する前記ステップは、
走行中の前記ロボットによって検出されたデータに基づいて、(X0,Y0)を原点とするXY軸座標系に基づく格子地図を構築するステップと、
前記格子地図における格子セルの辺長をLとするステップと、
前記ロボット自体の測位データに基づいて、前記ロボットの現在位置点の座標を(X1,Y1)とすると、現在位置点に対応する格子セルの格子座標を(S11,S12)とし、S11=(X1-X0)/L、S12=(Y1-Y0)/L(S11とS12はいずれも整数部分を取る)とするステップと、
前記ロボットの座標(X1,Y1)に基づいて、前記ペットの位置する位置点に対応する格子座標を(S21,S22)とし、且つS21=(X1+((W*cosα)/2)+R2*cos(180°-α1-arccos(cosα))-X0)/L、S22=(Y1+((W*sinα)/2)+R1*cos(180°-α2-arcsin(cosα))-Y0)/L(S21とS22はいずれも整数部分を取る)とするステップと、を含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 異なる時点での前記ペットの位置する格子位置を記録し、記録した時間情報及びその対応する格子位置情報を統計して、前記ペットの動作軌跡を予測するための1つの前記ペット日常動作モデルを構築する前記ステップは、
予め設定された期間をX軸とし、格子の座標点をY軸としてXY軸座標系を構築するステップと、
前記予め設定された期間を1つの時間周期として、一番目の時間周期内において、原点からX軸の時間延在方向に沿って、各時点での前記ペットの位置する位置点に対応するY軸の格子座標点を特定し、特定した格子座標点を順に連結して一本目の動作軌跡線を形成するステップと、
二番目の時間周期内において、原点からX軸の時間延在方向に沿って、各時点での前記ペットの位置する位置点に対応するY軸の格子座標点を特定し、特定した格子座標点を順に連結して二本目の動作軌跡線を形成するステップと、
三番目の時間周期内において、原点からX軸の時間延在方向に沿って、各時点での前記ペットの位置する位置点に対応するY軸の格子座標点を特定し、特定した格子座標点を順に連結して三本目の動作軌跡線を形成するステップと、
このように、各時間周期内に形成される動作軌跡線を引き続き記録するステップと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 現在の追跡監視状態を継続する前記ステップは、
前記ロボットと前記ペットとの間の距離が予め設定された距離以下であるか否かを判断するステップと、
NOであれば、監視位置点を再特定して、前記監視位置点に走行して前記ペットを監視するように前記ロボットを制御するステップと、
YESであれば、前記ロボットの位置する格子セルと前記ペットの位置する格子セルとの間であって、前記ペットを監視する前記ロボットのカメラの撮像角度によってカバーされた予め設定された範囲内の格子セルに、障害セルが存在するか否かを判断するステップと、
NOであれば、前記ロボットのカメラが前記ペットに向くように撮像方向を維持するステップと、
YESであれば、監視位置点を再特定して、前記監視位置点に走行して前記ペットを監視するように前記ロボットを制御するステップと、含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記監視位置点を再特定することは、
前記ペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルの前記ロボットからの近い順の距離関係に応じて、走行済セルを1つずつ監視候補セルとして、前記監視候補セルと前記ペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断するステップと、
NOであれば、前記監視候補セルを監視セルとし、前記監視セルの中心点を監視位置点とするステップと、
YESであれば、次の走行済セルが前記ロボットからの距離が最も遠い走行済セルであるか否かを判断するステップと、
YESであれば、直接次の走行済セルを監視セルとし、前記監視セルの中心点を監視位置点とするステップと、
NOであれば、次の走行済セルを監視候補セルとして、引き続き前記監視候補セルと前記ペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断するステップと、を含み、
前記障害セルは前記ロボットによって障害物が検出された時の対応する格子セルであり、前記走行済セルは前記ロボットが走行したことのある格子セルであることを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 前記ペットの現在位置と前記予測滞在位置に基づいて、1つの監視位置点を特定することは、
前記ペットの現在位置に対応する格子セルを第1セルとし、前記予測滞在位置に対応する格子セルを第2セルとするステップ1と、
前記第1セルと前記第2セルとの連結線の垂直二等分線上の前記ロボットから最も近い走行済セルを第3セルとするステップ2と、
前記第1セルから前記第3セルまでの連結線と前記第2セルから前記第3セルまでの連結線との間の角度が前記ロボットのカメラの撮像角度未満であるか否かを判断して、
NOであれば、ステップ4に移行し、YESであれば、ステップ5に移行するステップ3と、
前記第1セルと前記第2セルとの連結線の垂直二等分線の、前記第1セルと前記第2セルから離れる延在方向に沿って、順に前記第3セルからの距離が近い順に配列される走行済セルを新しい第3セルとして、ステップ3に戻るステップ4と、
前記第3セルから前記第1セルまでの直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断し、且つ前記第3セルから前記第2セルまでの直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断して、
いずれもNOであれば、ステップ6に移行し、1つまたは両方ともYESであれば、ステップ7に移行するステップ5と、
前記第3セルに対応する格子セルの中心点を監視位置点とするステップ6と、
前記第3セルを通過し且つ前記第1セルと前記第2セルとの連結線に平行する平行線の延在方向に沿って、順に前記平行線が通過した走行済セルを前記新しい第3セルとし、前記新しい第3セルが格子地図の境界から最も近い走行済セルであるか否かを判断し、
NOであれば、ステップ5に戻り、
YESであれば、順に前記第1セルと前記第2セルとの連結線の垂直二等分線上の前記ロボットから最も近い走行済セルであって近い順に配列される走行済セルを前記新しい第3セルとして、ステップ5に戻るステップ7と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記監視位置点に走行して前記ペットを監視するように前記ロボットを制御する前記ステップは、
前記ロボットの現在位置点を起点とし、前記監視セルの位置する方向に向かって格子地図の捜索を行うステップと、
前記ロボットの現在位置点と前記監視セルの中心点との間であって、走行済セルによって直接連通された格子経路のうち、経路長さが最も短い格子経路を案内格子経路と特定するステップと、
案内格子経路における格子セルの中心点を案内位置点とし、前記案内位置点を連結して案内経路を構成するステップと、
現在位置点から前記案内経路に沿って前記監視位置点まで走行するように、前記ロボットを制御するステップと、
前記ロボットのカメラの撮像方向が前記ペットの位置する方向に合せるように、前記ロボットの方向を調節するステップと、を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
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