KR100912688B1 - 이동 로봇의 제어장치 - Google Patents

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KR100912688B1
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구니아키 마츠시마
타다아키 하세가와
유이치로 가와구치
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

이동 로봇의 제어장치에 있어서, 이동로봇(10)에서 소정의 시간간격마다 시계열 데이터를 차례로 생성하여 외부 단말(90)에 송신하고, 상기 외부 단말에서 상기 시계열 데이터를 수신하여 상기 이동 로봇의 동작지령에 부가함과 아울러, 상기 이동 로봇에서 상기 시계열 데이터가 부가된 동작지령을 수신하고, 상기 생성한 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 결정하도록 구성했다. 이것에 의해, 동작지령의 송신원인 외부 단말과 이동 로봇의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 이동 로봇이 돌발적으로 동작하는 것을 방지할 수 있고, 따라서 오퍼레이터에 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.
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외부 단말, 제어 수단, 시계열 데이터 생성 수단, 데이터 부가 수단, 통신상태 판단 수단, 동작지령 유지 수단, 송신 판단 수단

Description

이동 로봇의 제어장치{MOBILE ROBOT CONTROLLER}
본 발명은 이동 로봇의 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동 로봇을 원격조작하도록 한 이동 로봇의 제어장치에 관한 것이다.
이동 로봇을 원격조작하도록 한 이동 로봇의 제어장치로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 기술을 들 수 있다. 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 이동 로봇과 동작지령의 송신원인 외부 단말이 통신불가로 된 경우, 이동 로봇을 통신이력에 기초하여 외부 단말과 통신가능한 장소까지 이동시킴으로써 이동 로봇을 소정의 범위 내에서만 행동시키도록 구성하고 있다.
특허문헌 1: 일본 특개 2002-273677호 공보(단락 0007 등)
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그런데, 외부 단말과 이동 로봇의 통신이 단절된 경우, 이동 로봇에 수신되지 않은 동작지령은 외부 단말에 축적된다. 축적된 동작지령은 통신이 복구되었을 때에 이동 로봇에 수신되고, 이동 로봇이 동작을 개시한다. 그렇지만, 그 동작은 오퍼레이터의 의사와 다른 타이밍으로 돌발적으로 실행되기 때문에, 오퍼레이터에 위화감을 준다고 하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 과제를 해결하여, 동작지령의 송신원인 외부 단말과 이동 로봇의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 이동 로봇이 돌발적으로 동작하는 것을 방지하고, 따라서 오퍼레이터에 위화감을 주는 것을 방지하도록 한 이동 로봇의 제어장치를 제공하는 것에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여, 후술하는 바와 같이, 청구범위 1항에 있어서는, 이동 로봇의 동작지령을 생성하여 상기 이동 로봇에 송신하는 외부 단말과, 상기 이동 로봇에 설치되어, 상기 송신된 동작지령에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비한 이동 로봇의 제어장치에 있어서, 상기 이동 로봇은, 소정의 시간간격마다 시계열 데이터를 차례로 생성하여 상기 외부 단말에 송신하는 시계열 데이터 생성 수단을 구비함과 아울러, 상기 외부 단말은 상기 송신된 시계열 데이터를 수신하여 상기 동작지령에 부가하는 시계열 데이터 부가 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 생성된 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 결정함과 아울러, 상기 시계열 데이터 생성 수단에 의해 생성된 최신의 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터와의 차가 소정값 이하일 때, 상기 송신된 동작지령에 따라 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는 한편, 상기 차가 상기 소정값을 초과할 때, 상기 이동 로봇의 동작을 중단하도록 구성했다.
삭제
또, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구범위 3항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 이동 로봇의 동작지령을 생성하여 상기 이동 로봇에 송신하는 외부 단말과, 상기 이동 로봇에 설치되어, 상기 송신된 동작지령에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비한 이동 로봇의 제어장치에 있어서, 상기 이동 로봇은, 소정의 시간간격마다 시계열 데이터를 차례로 생성하여 상기 외부 단말에 송신하는 시계열 데이터 생성 수단을 구비함과 아울러, 상기 외부 단말은, 상기 송신된 시계열 데이터를 수신하여 유지하는 시계열 데이터 유지 수단과, 상기 송신된 시계열 데이터가 수신될 때, 상기 외부 단말과 상기 이동 로봇의 통신상태가 정상이라고 판단하는 한편, 상기 송신된 시계열 데이터가 수신되지 않을 때, 상기 통신상태가 이상이라고 판단하는 통신상태 판단 수단과, 상기 통신상태 판단 수단에 의해 상기 통신상태가 이상이라고 판단될 때, 상기 동작지령을 상기 유지된 시계열 데이터를 부가하여 유지하는 동작지령 유지 수단, 및 상기 통신상태 판단 수단에 의해 상기 통신상태가 정상이라고 판단될 때, 상기 유지된 동작지령에 부가된 시계열 데이터와 수신된 최신의 시계열 데이터에 기초하여, 상기 유지된 동작지령을 상기 이동 로봇에 송신해야할지 않을지 판단하는 송신 판단 수단을 구비하도록 구성했다.
또, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구범위 4항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 상기 송신 판단 수단은, 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터와 상기 수신된 최신의 시계열 데이터와의 차가 소정값을 초과할 때, 상기 유지된 동작지령의 송신을 중지하도록 구성했다.
또, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구범위 5항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 상기 외부 단말은 상기 송신이 중지된 동작지령을 소거하는 동작지령 소거 수단을 더 구비하도록 구성했다.
또, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구범위 6항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 또한, 상기 외부 단말은 제 2의 소정의 시간간격마다 통신확인 신호를 생성하여 상기 이동 로봇에 송신하는 신호 생성 수단을 구비함과 아울러, 상기 이동 로봇은, 상기 송신된 통신확인 신호가 수신될 때, 상기 통신상태가 정상이다고 판단하는 한편, 상기 송신된 통신확인 신호가 수신되지 않을 때, 상기 통신상태가 이상이라고 판단하는 제 2의 통신상태 판단 수단, 및 상기 제 2의 통신상태 판단 수단의 판단 결과에 기초하여 상기 제 2의 소정의 시간간격을 변경하는 시간간격 변경 수단을 구비하도록 구성했다.
또, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구범위 7항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 상기 시간간격 변경 수단은, 상기 제 2의 통신상태 판단 수단에 의해 상기 통신상태가 이상이라고 판단될 때, 상기 제 2의 소정의 시간간격을 단축하도록 구성했다.
또, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구범위 8항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 또한, 상기 이동 로봇은, 상기 이동 로봇의 위치정보를 생성하여 상기 외부 단말에 송신하는 위치정보 생성 수단을 구비함과 아울로, 상기 외부 단말은 상기 송신된 위치정보를 수신하여 표시하는 표시 수단을 구비하도록 구성했다.
또, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구범위 9항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 상기 이동 로봇은 적어도 기체(基體)와, 상기 기체에 접속된 2개의 다리부와, 상기 기체에 접속된 2개의 팔부를 구비한 인간형 로봇이며, 상기 2개의 다리부를 구동하여 이동하도록 구성했다.
(발명의 효과)
청구범위 1항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 이동 로봇에서 소정의 시간간격마다 시계열 데이터를 차례로 생성하여 외부 단말에 송신하고, 상기 외부 단말에서 상기 시계열 데이터를 수신하여 상기 이동 로봇의 동작지령에 부가함과 아울러, 상기 이동 로봇에서 상기 시계열 데이터가 부가된 동작지령을 수신하고, 상기 생성한 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 결정하도록 함과 아울러, 생성된 최신의 시계열 데이터와 동작지령에 부가된 시계열 데이터와의 차(구체적으로는, 시간상의 차)가 소정값 이하일 때, 송신된 동작지령에 따라 이동 로봇의 동작을 제어하는 한편, 상기 차가 상기 소정값을 초과할 때, 상기 이동 로봇의 동작을 중단하도록 구성했으므로, 동작지령의 송신원인 외부 단말과 이동 로봇의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 이동 로봇이 돌발적으로 동작하는 것을 방지할 수 있고, 따라서 오퍼레이터에 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.
삭제
또, 청구범위 3항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 이동 로봇에서 소정의 시간간격마다 시계열 데이터를 차례로 생성하여 외부 단말에 송신하고, 외부 단말에서 상기 송신된 시계열 데이터를 수신하여 유지하고, 상기 송신된 시계열 데이터가 수신될 때, 상기 외부 단말과 상기 이동 로봇의 통신상태가 정상이라고 판단하는 한편, 상기 송신된 시계열 데이터가 수신되지 않을 때, 상기 통신상태가 이상이라고 판단하고, 상기 통신상태가 이상이라고 판단될 때, 상기 동작지령을 상기 유지된 시계열 데이터를 부가하여 유지하고, 상기 통신상태가 정상이라고 판단될 때, 상기 유지된 동작지령에 부가된 시계열 데이터와 수신된 최신의 시계열 데이터에 기초하여, 상기 유지된 동작지령을 상기 이동 로봇에 송신해야할지 않을지를 판단하도록 구성했으므로, 동작지령의 송신원인 외부 단말과 이동 로봇의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 이동 로봇이 돌발적으로 동작하는 것을 방지할 수 있고, 따라서 오퍼레이터에 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.
또, 청구범위 4항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 동작지령에 부가된 시계열 데이터와 수신된 최신의 시계열 데이터와의 차(구체적으로는, 시간상의 차)가 소정값을 초과할 때, 유지된 동작지령의 송신을 중지하도록 구성했으므로, 외부 단말과 이동 로봇의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 이동 로봇이 돌발적으로 동작하는 것을 방지할 수 있고, 따라서 오퍼레이터에 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.
또한 청구범위 5항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 송신이 중지된 동작지령을 소거하도록 구성했으므로, 상기한 효과와 더불어, 기억영역이 불필요하게 소비되는 것을 방지할 수 있다.
또, 청구범위 6항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 외부 단말에서 제 2의 소정의 시간간격마다 통신확인 신호를 생성하여 이동 로봇에 송신하고, 이동 로봇에서 상기 송신된 통신확인 신호가 수신될 때, 통신상태가 정상이라고 판단하는 한편, 상기 송신된 통신확인 신호가 수신되지 않을 때, 상기 통신상태가 이상이라고 판단하고, 그 판단 결과에 기초하여 상기 제 2의 소정의 시간간격을 변경하도록 구성했으므로, 상기한 효과와 더불어, 외부 단말과 이동 로봇의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 동작지령을 이동 로봇에 송신해야할지 않을지를 신속하게 판단할 수 있다.
또, 청구범위 7항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 통신상태가 이상이라고 판단될 때, 제 2의 소정의 시간간격을 단축하도록 구성했으므로, 청구범위 6항과 마찬가지로, 외부 단말과 이동 로봇의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 동작지령을 이동 로봇에 송신해야할지 않을지를 신속하게 판단할 수 있다.
또, 청구범위 8항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 이동 로봇에서 위치정보를 생성하여 외부 단말에 송신하고, 외부 단말에서 상기 송신된 위치정보를 수신하여 표시하도록 구성했으므로, 상기한 효과와 더불어, 오퍼레이터가 이동 로봇을 볼 수 없는 경우이더라도, 이동 로봇을 조작할 수 있다.
또, 청구범위 9항에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 이동 로봇은, 적어도 기체와, 상기 기체에 접속된 2개의 다리부와, 상기 기체에 접속된 2개의 팔부를 구비한 인간형 로봇이며, 상기 2개의 다리부를 구동하여 이동하도록 구성했으므로, 인간형 로봇(휴머노이드 로봇)에 있어서도 상기한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이동 로봇의 제어장치가 탑재되는 로봇의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 로봇의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 로봇을 골격구조로 도시한 설명도이다.
도 4는 도 2에 도시한 로봇과 외부 단말의 구성, 및 그것들의 동작을 기능적으로 나타낸 블럭도이다.
도 5는 도 2에 도시한 로봇과 외부 단말 사이에서 실행되는 타이머 데이터 등의 송수신 처리를 나타낸 플로우차트이다.
도 6은 도 2에 도시한 로봇과 외부 단말에서 실행되는 로봇의 동작 제어처리를 나타낸 플로우차트이다.
도 7은 도 2에 도시한 로봇과 외부 단말 사이에서 실행되는 동작지령과 타이머 데이터의 송수신 처리를 나타낸 타임·차트이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이동 로봇의 제어장치의 구성, 및 그 동작을 기능적으로 나타낸 도 4와 동일한 블럭도이다.
도 9는 도 8에 도시한 로봇과 외부 단말 사이에서 실행되는 타이머 데이터와 통신확인 신호의 송수신 처리를 나타낸 플로우차트이다.
도 10은 도 8에 도시한 외부 단말에서 실행되는 동작지령의 송신 처리를 나타낸 플로우차트이다.
도 11은 도 8에 도시한 로봇과 외부 단말 사이에서 실행되는 동작지령, 타이머 데이터, 및 통신확인 신호의 송수신 처리를 나타낸 타임·차트이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 첨부된 도면에 입각하여 본 발명에 따른 이동 로봇의 제어장치를 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 제 1 실시예에 따른 이동 로봇의 제어장치가 탑재되는 로봇의 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 로봇의 측면도이다. 또한, 이 실시예에서는, 이동 로봇으로서, 기체와 그것에 접속된 2개의 다리부와 2개의 팔부를 구비하고, 2개의 다리부를 구동하여(2족 보행하여) 이동하는 인간형 로봇(휴머노이드 로봇)을 예로 든다.
도 1에 도시한 바와 같이, 이동 로봇(이하 단지 「로봇」이라고 함)(10)은 좌우의 다리부(12L, 12R)(좌측을 L, 우측을 R이라고 한다. 이하 동일)를 구비한다. 다리부(12L, 12R)는 기체(14)의 하부에 연결된다. 기체(14)는 그 상부에 머리부(16)가 연결됨과 아울러, 측부에 좌우의 팔부(20L, 20R)가 연결된다. 좌우의 팔부(20L, 20R)의 선단에는 각각 핸드(22L, 22R)가 연결된다.
또, 도 2에 도시한 바와 같이, 기체(상체)(14)의 등부에는 격납부(24)가 설치되고, 그 내부에는 전자제어 유닛(이하 「ECU」라고 함)(26)이나 배터리(도시 생략) 등이 수용된다.
도 3은 도 1에 도시한 로봇(10)을 골격구조로 도시한 설명도이다. 이하, 도 3을 참조하여, 로봇(10)의 내부 구조에 대하여 관절을 중심으로 설명한다.
좌우의 다리부(12L, 12R)는 각각 대퇴 링크(30L, 30R)와 하퇴 링크(32L, 32R)와 발부(34L, 34R)를 구비한다. 대퇴 링크(30L, 30R)는 고관절을 통하여 기체(14)에 연결된다. 또한, 도 3에서는, 기체(14)를 기체 링크(36)로서 간략적으로 도시한다. 또, 대퇴 링크(30L, 30R)와 하퇴 링크(32L, 32R)는 무릎관절을 통하여 연결됨과 아울러, 하퇴 링크(32L,32R)와 발부(34L, 34R)는 다리관절을 통하여 연결된다.
고관절은 Z축(요잉축. 구체적으로는, 로봇(10)의 높이 방향) 주위의 회전축(40L, 40R)과, Y축(피칭축. 구체적으로는, 로봇(10)의 좌우 방향) 주위의 회전축(42L, 42R)과, X축(롤링축. 구체적으로는, 로봇(10)의 전후 방향) 주위의 회전축(44L, 44R)으로 구성된다. 즉, 고관절은 3자유도를 갖는다.
무릎관절은 Y축 주위의 회전축(46L, 46R)으로 구성되고, 1자유도를 갖는다. 또, 다리관절은 Y축 주위의 회전축(48L, 48R)과 X축 주위의 회전축(50L, 50R)으로 구성되고, 2자유도를 갖는다. 이와 같이, 좌우의 다리부(12L, 12R)의 각각에는, 3개의 관절을 구성하는 6개의 회전축(자유도)이 주어지고, 다리부 전체로서는 합계 12개의 회전축이 주어진다.
다리부(12L, 12R)는 액추에이터(도시 생략)에 의해 구동된다. 다리부(12L, 12R)를 구동하는 액추에이터는, 구체적으로는 기체(14)나 다리부(12L, 12R)의 적당한 위치에 배치된 12개의 전동 모터로 이루어지고, 상기한 12개의 회전축을 개별적으로 구동한다. 따라서, 각 전동 모터의 동작을 제어하여 각 회전축을 적당한 각도로 구동함으로써, 다리부(12L, 12R)에 원하는 움직임을 줄 수 있다.
또, 좌우의 팔부(20L, 20R)는, 각각 상측 팔 링크(52L, 52R)와 하측 팔 링크(54L, 54R)와 핸드(22L, 22R)를 구비한다. 상측 팔 링크(52L, 52R)는 어깨관절을 통하여 기체(14)에 연결된다. 또, 상측 팔 링크(52L, 52R)와 하측 팔 링크(54L, 54R)는 팔꿈치 관절을 통하여 연결됨과 아울러, 하측 팔 링크(54L, 54R)와 핸드(22L, 22R)는 손관절을 통하여 연결된다.
어깨관절은 Y축 주위의 회전축(56L, 56R)과, X축 주위의 회전축(58L, 58R)과, Z축 주위의 회전축(60L, 60R)으로 구성되고, 3자유도를 갖는다. 한편, 팔꿈치관절은 Y축 주위의 회전축(62L, 62R)으로 구성되고, 1자유도를 갖는다. 또, 손관절은 Z축 주위의 회전축(64L, 64R)과, Y축 주위의 회전축(66L, 66R)과, X축 주위의 회전축(68L, 68R)으로 구성되고, 3자유도를 갖는다. 이와 같이, 좌우의 팔부(20L, 20R)의 각각에는 3개의 관절을 구성하는 7개의 회전축(자유도)이 주어지고, 팔부 전체로서 합계 14개의 회전축이 주어진다.
팔부(20L, 20R)도, 다리부(12L, 12R)와 동일하게 도시하지 않은 액추에이터에 의해 구동된다. 팔부(20L, 20R)를 구동하는 액추에이터는 구체적으로는 기체(14)나 팔부(20L, 20R)의 적당한 위치에 배치된 14개의 전동 모터로 이루어지고, 상기한 14개의 회전축을 개별적으로 구동한다. 따라서, 각 전동 모터의 동작을 제어하여 각 회전축을 적당한 각도로 구동함으로써, 팔부(20L, 20R)에 원하는 움직임을 줄 수 있다.
또, 핸드(22L, 22R)에는, 5개의 손가락부(70L, 70R)가 설치된다. 손가락부(70L, 70R)는 도시하지 않은 구동기구(액추에이터를 포함함)에 의해 동작이 자유롭게 되고, 팔부(20L, 20R)의 움직임에 연동하여 물건을 파지하는 등의 동작이 실행 가능하게 된다.
또, 머리부(16)는 기체(14)에 목관절을 통하여 연결된다. 목관절은 Z축 주위의 회전축(72)과, Y축 주위의 회전축(74)으로 구성되고, 2자유도를 갖는다. 회전축(72, 74)도, 도시하지 않은 액추에이터(전동 모터)에 의해 개별적으로 구동된다.
또, 좌우의 다리부(12L, 12R)(구체적으로는, 발부(34L, 34R)와 다리관절 사이)에는, 각각 6축력 센서(76L, 76R)가 부착된다. 6축력 센서(76L, 76R)는 각각 바닥면으로부터 다리부(12L, 12R)에 작용하는 상반력(床反力)(보다 상세하게는 다리부(12L, 12R)를 통하여 로봇(10)에 작용하는 상반력)의 3방향 성분(Fx, Fy, Fz)과 모멘트의 3방향 성분(Mx, My, Mz)를 나타내는 신호를 출력한다.
좌우의 팔부(20L, 20R)(구체적으로는, 핸드(22L, 22R)와 손관절 사이)에도, 동종의 6축력 센서(80L, 80R)가 부착된다. 6축력 센서(80L, 80R)는 팔부(20L, 20R)에 작용하는 외력(보다 상세하게는 팔부(20L, 20R)를 통하여 로봇(10)에 작용하는 외력)의 3방향 성분(Fx, Fy, Fz)과 모멘트의 3방향 성분(Mx, My, Mz)을 나타 내는 신호를 출력한다.
기체(14)에는 경사 센서(82)가 설치되어, 연직축에 대한 기체(14)의 기울기(경사각도)와 그 각속도 중 적어도 어느 하나, 즉, 기체(14)의 경사(자세) 등의 상태량을 나타내는 신호를 출력한다. 또, 머리부(16)에는 좌우의 CCD 카메라(84L, 84R)가 설치된다. CCD 카메라(84L, 84R)는 동시간에 로봇(10)의 주변환경을 촬영하고, 그리하여 얻은 화상을 출력한다.
상기한 센서나 카메라의 출력은 도 2에 도시하는 ECU(26)에 입력된다. 또한, ECU(26)는 마이크로컴퓨터로 이루어지고, 도시하지 않은 CPU나 입출력회로, ROM, RAM 등을 구비함과 아울러, 외부 단말(90)과 통신할 수 있게 된다.
도 4는 로봇(10)과 외부 단말(90)의 구성, 및 그것들의 동작을 기능적으로 나타낸 블럭도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 로봇(10)은 상기한 센서나 카메라와 더불어, 회전각 센서(92)와, 자이로 센서(94)와, GPS 수신기(96)를 구비한다. 회전각 센서(92)는 구체적으로는 복수개의 로터리 인코더로 이루어지고, 상기한 각 회전축의 회전각(달리 말하면, 각 전동 모터의 동작량)에 따른 신호를 출력한다. 또, 자이로 센서(94)는 로봇(10)의 이동거리와 이동방향에 따른 신호를 출력한다. GPS 수신기(96)는 위성으로부터 발신된 전파를 수신하여, 로봇(10)의 위치정보(위도와 경도)를 취득한다.
ECU(26)는 주변정보 생성부(100)와, 자기위치정보 생성부(102)와, 자기정보 생성부(104)와, 동작 제어부(106)와, 타이머 데이터 생성부(108)를 구비한다. 주 변정보 생성부(100)는 CCD 카메라(84L, 84R)가 취득한 화상을 입력하고, 로봇(10)의 주변정보를 생성한다. 구체적으로는, CCD 카메라(84L, 84R)로 촬영된 화상의 명도에 기초하여 3차원의 거리 데이터를 생성하고, 이러한 거리 데이터를 예를 들면 히스토그램 처리함으로써, 장해물을 나타내는 클러스터를 추출한다. 그리고, 추출한 클러스터로부터, 실공간 상의 장해물의 평균 위치나 크기 등의 특징량을 추출하고, 로봇(10)의 주변의 장해물 맵을 작성한다. 또한, 장해물의 인식에 관한 기술은, 앞서 본 출원인이 제안한 일본 특개 2001-242934호 공보나 일본 특개 2002-286416호 공보에 상세히 설명되어 있으므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
자기위치정보 생성부(102)는, GPS 수신기(96)로부터 입력된 위치정보에 기초하여, 로봇(10)의 현재 위치정보를 생성한다. 위성으로부터 발신된 전파를 GPS 수신기(96)로 수신할 수 없을 때는, 자이로 센서(94)에 의해 검출된 로봇(10)의 이동방향과 거리에 기초하여 현재 위치정보를 생성한다. 또한, 회전각 센서(92)로 검출된 로봇(10)의 동작량, 또는 동작 제어부(106)로부터 입력되는 각 전동 모터의 제어값(후술)에 기초하여 현재 위치정보를 생성해도 된다.
자기정보 생성부(104)는 주변정보 생성부(100)에서 생성된 로봇(10)의 주변정보(장해물 맵)와 자기위치정보 생성부(102)에서 생성된 로봇(10)의 현재 위치정보에 기초하여, 장해물에 대한 자기위치 등의 자기정보를 생성한다. 자기정보 생성부(104)에서 생성된 자기정보는 동작 제어부(106)에 입력된다.
타이머 데이터 생성부(108)는, 소정의 시간간격마다, 구체적으로는 0.5초마다 타이머 데이터(시계열 데이터)를 차례로 생성한다. 이하, 상기한 소정의 시간 간격을 「타이머 데이터 생성 간격」이라고 한다.
이 타이머 데이터는 시각(타이머 데이터가 생성된 시각)을 나타내는 데이터이며, 어떤 시각으로부터의 경과 시간(예를 들면, 0.5초, 1.0초, 1.5초, …)으로 표시해도 되고, 타이머 데이터 생성 간격마다 일정한 법칙에서 갱신시켜지는 변수(예를 들면, 1, 2, 3, …)로 표기해도 된다. 이 실시예에서는, 어떤 시각을 나타내는 타이머 데이터를 「타이머 데이터(n)」라고 표기했을 때, 타이머 데이터(n)로 표시되는 시각으로부터 타이머 데이터 생성 간격이 m회 경과한 시각을 나타내는 타이머 데이터를 「타이머 데이터(n+m)」라고 표기한다. 즉, 타이머 데이터(n)로 표시되는 시각으로부터 0.5초 후를 나타내는 타이머 데이터를 「타이머 데이터(n+1)」이라고 표기하고, 1.0초 후를 나타내는 타이머 데이터를 「타이머 데이터(n+2)」라고 표기한다. 타이머 데이터 생성부(108)에서 생성된 타이머 데이터는 로봇(10)에 설치된 데이터 송신부(110)를 통하여 외부 단말(90)에 송신된다.
외부 단말(90)은, 구체적으로는 퍼스널 컴퓨터(PC)로 이루어지고, 로봇(10)으로부터 이간된 위치에 배치된다. 외부 단말(90)은, 로봇(10)의 동작지령의 송신원이며, 오퍼레이터에 의해 조작할 수 있는 입력부(키보드나 마우스)(112)와, 동작지령 생성부(114)와, 데이터 유지부(116)와, 데이터 송신부(118)와, 데이터 수신부(120)와, 표시부(디스플레이)(122)를 구비한다.
데이터 송신부(118)와 데이터 수신부(120)는 각각 로봇(10)에 설치된 데이터 수신부(124)와 데이터 송신부(110)와 무선통신할 수 있게 된다. 한편, 무선통신은 구체적으로는 TCP(Transmission Control Protocol)를 사용한 소켓 통신이다.
로봇(10)의 데이터 송신부(110)로부터 송신된 타이머 데이터는 외부 단말(90)의 데이터 수신부(120)에서 수신되어 데이터 유지부(116)에 입력된다. 데이터 유지부(116)는 입력된 타이머 데이터의 최신값(외부 단말(90)이 수신한 최신의 타이머 데이터의 값)을 유지(기억)한다.
또, 외부 단말(90)에서 동작지령 생성부(114)는 오퍼레이터에 의한 입력부(112)의 조작에 따라 로봇(10)의 동작지령을 생성한다. 동작지령 생성부(114)에서 생성된 동작지령에는, 데이터 유지부(116)에 유지(기억)된 타이머 데이터가 부가된다. 동작지령과 그것에 부가된 타이머 데이터는 데이터 송신부(118)로부터 로봇(10)에 송신된다.
데이터 송신부(118)로부터 송신된 동작지령과 타이머 데이터는 로봇(10)의 데이터 수신부(124)에서 수신되어 동작 제어부(106)에 입력된다.
동작 제어부(106)는 타이머 데이터 생성부(108)에 의해 생성된 타이머 데이터와 동작지령에 부가된 타이머 데이터에 기초하여 로봇(10)의 동작을 결정한다. 구체적으로는, 최신의(현재의) 타이머 데이터와 동작지령에 부가된 타이머 데이터와의 차, 보다 상세하게는, 최신의 타이머 데이터가 나타내는 시각과 동작지령에 부가된 타이머 데이터가 나타내는 시각과의 차(즉, 시간상의 차)가 소정값 이하일 때, 외부 단말(90)로부터 송신된 동작지령에 따라 로봇(10)의 동작을 제어한다. 로봇(10)의 동작은 로봇(10)에 탑재된 각 전동 모터의 제어값을 동작지령이나 자기정보, 각 센서의 출력에 기초하여 산출하고, 산출한 제어값을 각 전동 모터에 출력하여 그 동작을 제어함으로써 행해진다. 또한, 로봇(10)의 보행제어로서는, 예를 들면 본 출원인이 앞서 제안한 일본 특개 평10-277969호 공보 등에 기재된 기술이 사용되지만, 본원의 요지와는 직접적인 관계를 갖지 않으므로 여기에서의 설명은 생략한다.
한편, 최신의 타이머 데이터가 나타내는 시각과 동작지령에 부가된 타이머 데이터가 나타내는 시각의 차가 소정값을 초과할 때는, 로봇(10)의 동작을 중단한다. 구체적으로는, 로봇(10)이 동작의 도중일 때는 그 동작을 중단하여 초기 상태로 복귀시킴과 아울러, 동작의 개시 전이면 그대로의 자세를 유지한다.
또, 동작 제어부(106)는 로봇(10)의 동작정보를 데이터 송신부(110)를 통하여 외부 단말(90)에 송신한다. 동작정보에는, 로봇(10)의 동작지령 실행처리의 결과(후술)나 위치 데이터(위치정보. 구체적으로는, 자기정보 생성부(104)에서 생성된, 장해물에 대한 자기위치 등의 자기정보), 상태 데이터(각 센서의 이상정보, 로봇(10)에 탑재되는 배터리(도시 생략)의 잔량, 소켓 통신의 무선강도 등)이 포함된다.
로봇(10)으로부터 송신된 동작정보는 데이터 수신부(120)에서 수신되고, 상기한 타이머 데이터와 함께 데이터 유지부(116)에 유지(기억)된다. 데이터 유지부(116)에 유지된 데이터(위치 데이터, 상태 데이터, 동작지령 실행처리의 결과)는 표시부(122)에 표시되고, 오퍼레이터에 통지된다.
이어서, 로봇(10)과 외부 단말(90) 사이에서 실행되는 타이머 데이터 등의 송수신 처리에 대하여 설명한다. 도 5는 그 처리를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 이하의 설명에서, 스텝(S) 번호의 뒤의 괄호 쓰기는 당해 처리가 도 4에 나타 내는 어느 블록에서 실행되는지를 나타내고 있다.
도 5 플로우차트를 설명하면, 먼저 S10(타이머 데이터 생성부(108))에서 타이머 데이터를 갱신한다. 이어서 S12와 S14(모두 동작 제어부(106))에서 위치 데이터와 상태 데이터를 갱신한 후, S16(타이머 데이터 생성부(108), 동작 제어부(106))에서 타이머 데이터, 위치 데이터 및 상태 데이터의 갱신 데이터를 작성하고, S18(데이터 송신부(110))에서 갱신 데이터를 송신한다. 상기한 S10부터 S18까지는 로봇(10)측의 처리이다.
이어서 S20(데이터 수신부(120))에서 갱신 데이터를 수신하고, S22부터 S26(모두 데이터 유지부(116))에서 갱신 데이터(타이머 데이터, 위치 데이터 및 상태 데이터)를 유지(기억) 한다. 이어서 S28(표시부(122))로 진행하여, 유지한 데이터의 표시를 갱신한다. 상기한 S20부터 S28까지는 외부 단말(90)측의 처리이며, 로봇(10)과의 소켓 통신이 정상이면 실행되지만, 어떠한 이유로 소켓 통신이 차단되어 있을 때는 실행되지 않는다. 즉, 소켓 통신이 차단되어 있을 때는, 외부 단말(90)의 데이터 유지부(116)에 유지되어 있는 타이머 데이터 등은 갱신되지 않는다.
이어서, 로봇(10)과 외부 단말(90)에서 실행되는 로봇(10)의 동작제어 처리에 대하여 설명한다. 도 6은 그 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 6 플로우차트에 대하여 설명하면, 먼저 S100(동작지령 생성부(114))에서, 오퍼레이터에 의한 입력부(112)의 조작에 따라 로봇(10)의 동작지령을 생성한다. 이어서 S102(동작지령 생성부(114), 데이터 유지부(116))로 진행하여, 데이터 유지 부(116)에 유지된 타이머 데이터를 생성된 동작지령에 부가한다. 이어서 S104(데이터 송신부(118))로 진행하여, 생성된 동작지령과 그것에 부가된 타이머 데이터를 소켓 통신에 의해 로봇(10)에 송신한다. 상기한 S100부터 S104는 외부 단말(90)측의 처리이다.
이어서 S106(데이터 수신부(124))로 진행하여, 송신된 동작지령과 그것에 부가된 타이머 데이터를 수신한다. 이어서 S108(동작 제어부(106))로 진행하여, 타이머 데이터 생성부(108)에 의해 생성된 최신의(현재의) 타이머 데이터가 나타내는 시각과 동작지령에 부가된 타이머 데이터가 나타내는 시각과의 차가 소정값(소정 시간) 이하인지 아닌지 판단한다. 이 실시예에서는, 상기 소정값은 2.0초로 설정된다. 즉, 동작지령에 부가된 타이머 데이터를 타이머 데이터(n)로 할 때, 최신의 타이머 데이터가 타이머 데이터(n)로부터 타이머 데이터(n+4) 사이의 값이면 S108의 판단에서 긍정된다.
S108에서 긍정될 때는 S110(동작 제어부(106))으로 진행하여, 동작지령 실행처리를 속행(혹은 개시)한다. 또한, 동작지령 실행처리란 입력된 동작지령에 따라 로봇(10)의 동작을 제어하는 처리를 말한다. 이어서 S112(동작 제어부(106))로 진행하여, 동작지령 실행처리의 결과를 「정상」으로 함과 아울러, S114(데이터 송신부(110))로 진행하여 동작지령 실행처리의 결과를 소켓 통신에 의해 외부 단말(90)에 송신한다. 이와 같이, 로봇(10)은 오퍼레이터에 의한 외부 단말(90)(입력부(112))의 조작에 따라 원격조작된다.
한편, S108에서 부정될 때는 S116(동작 제어부(106))로 진행하여, 동작지령 실행처리를 중단하고(또는 개시하지 않고) S118(동작 제어부(106))로 진행한다. 그리고, S118에서 동작지령 실행처리의 결과를 「타임아웃 에러」로 한 후, S114로 진행하여 이러한 결과를 외부 단말(90)에 송신한다. 상기한 S106부터 S118까지는 로봇(10)측의 처리이다.
이어서 S120(데이터 수신부(120))으로 진행하여, 송신된 동작지령 실행처리의 결과를 수신함과 아울러, S122(표시부(122))로 진행하여, 수신한 동작지령 실행처리의 결과를 표시하여 오퍼레이터에게 통지한다. S120과 S122의 처리는 외부 단말(90)측의 처리이다.
또한, 도 5 플로우차트와 도 6 플로우차트에서는, 이해의 편의를 위해, 로봇(10)과 외부 단말(90)의 처리를 일련의 처리와 같이 나타냈지만, 로봇(10)측의 처리와 외부 단말(90)측의 처리는 각각 독립하여 실행된다.
이어서, 상기한 도 5 플로우차트와 도 6 플로우차트의 처리에 대하여, 도 7을 참조하여 재설명한다. 도 7은 로봇(10)과 외부 단말(90) 사이에서 실행되는 동작지령과 타이머 데이터의 송수신처리를 나타내는 타임·차트이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 로봇(10)으로부터 송신된 타이머 데이터는 소켓 통신이 정상으로 행해지고 있으면 외부 단말(90)에 수신되어 데이터 유지부(116)에 유지된다. 한편, 소켓 통신이 단절되면, 로봇(10)으로부터 송신된 타이머 데이터는 외부 단말(90)에 수신되지 않는다. 따라서, 통신이 단절되면, 외부 단말(90)에 유지된 타이머 데이터가 나타내는 시각과 로봇(10)에서 생성된 최신의 타이머 데이터가 나타내는 시각 사이에 차가 발생한다. 이러한 차는 통신의 단절시간을 나타 내고 있고, 단절시간이 길어짐에 따라 증대한다.
외부 단말(90)은 오퍼레이터로부터 입력부(112)를 통하여 동작지령의 입력이 있으면, 입력된 동작지령에 유지하고 있는 타이머 데이터를 부가하고, 그것들을 로봇(10)에 송신한다. 이 때, 소켓 통신이 단절상태에 있으면 동작지령과 그것에 부가된 타이머 데이터는 로봇(10)에 수신되지 않고, 외부 단말(90)의 데이터 송신부(118)에 축적된다.
축적된 동작지령과 타이머 데이터는 소켓 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 로봇(10)에 수신된다. 로봇(10)의 동작 제어부(106)는 이 수신한 타이머 데이터가 나타내는 시각과 로봇(10)에서 생성된 최신의 타이머 데이터가 나타내는 시각의 차가 소정값(2.0초) 이하인지 판단한다. 도시의 예에서는, 수신한 타이머 데이터가 나타내는 시각이 (n+1)이고, 로봇(10)에서 생성된 최신의 타이머 데이터가 나타내는 시각이 (n+7)이므로, 그것들의 차가 3.0초가 되어 소정값을 상회한다. 따라서, 동작 제어부(106)는 동작지령에 따른 동작을 중단함과 아울러, 동작지령 실행처리의 결과를 타임아웃 에러로서 외부 단말(90)에 송신한다. 외부 단말(90)은, 이러한 결과(타임아웃 에러)를 수신하여 표시부(122)에 표시하고, 오퍼레이터에게 통지한다. 오퍼레이터는 그 표시로부터 입력한 동작지령이 통신이상 때문에 무효로 된 것을 인식한다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이동 로봇의 제어장치에 있어서는, 로봇(10)측에서 타이머 데이터 생성 간격마다 타이머 데이터를 차례로 생성하여 외부 단말(90)에 송신하는 한편, 외부 단말(90)에서는 로봇(10)에 송신하는 동 작지령에 상기 송신된 타이머 데이터를 부가한다. 그리고, 동작 제어부(106)는, 생성된 타이머 데이터와 동작지령에 부가된 타이머 데이터에 기초하여 로봇(10)의 동작을 결정하도록, 보다 상세하게는, 생성된 최신의 타이머 데이터와 동작지령에 부가된 타이머 데이터와의 차(통신의 단절시간)가 소정값 이하일 때, 송신된 동작지령에 따라 로봇(10)의 동작을 제어하는 한편, 상기 차가 상기 소정값을 초과할 때, 로봇(10)의 동작을 중단하도록 구성했다. 이것에 의해, 동작지령의 송신원인 외부 단말(90)과 로봇(10)의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 로봇(10)이 돌발적으로 동작하는 것을 방지할 수 있고, 따라서 오퍼레이터에 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.
특히 이 실시예에 따른 로봇(10)과 같이, 기체(14)와 그것에 접속된 2개의 다리부(12L, 12R)와 2개의 팔부(20L, 20R)를 구비한 인간형 로봇에 있어서는, 돌발적인 동작이 행해졌을 때에 주위의 사람에게 주는 위화감이 애완동물형의 로봇 등에 비해 크다고 하는 문제가 있었다. 그렇지만, 본원의 구성을 채용함으로써 그러한 문제도 해소할 수 있다.
또, 로봇(10)에서 위치 데이터를 생성하여 외부 단말(90)에 송신함과 아울러, 송신된 위치 데이터를 외부 단말에서 수신하여 표시부(122)에서 표시하도록 구성했으므로, 오퍼레이터가 로봇(10)을 볼 수 없는 경우이더라도, 표시부(122)를 보면서 로봇(10)을 조작할 수 있다.
(실시예 2)
이어서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이동 로봇의 제어장치에 대하여 설명 한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이동 로봇의 제어장치의 구성(이동 로봇과 외부 단말의 구성), 및 그 동작을 기능적으로 나타낸, 도 4와 동일한 블럭도이다. 또한, 도 8에서, 제 1 실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 또, 제 1 실시예와 동작의 일부나 취급하는 데이터 등이 상이한 구성에는, 동일한 부호의 끝에 부호 b를 붙여서 나타낸다.
이하, 제 1 실시예와의 차이점에 초점을 두어 설명하면 도 8에 도시한 바와 같이, 로봇(10b)의 ECU(26b)는 주변정보 생성부(100)와, 자기위치정보 생성부(102)와, 자기정보 생성부(104)와, 동작 제어부(106b)와, 타이머 데이터 생성부(108b)를 구비한다. 타이머 데이터 생성부(108b)는 타이머 데이터 생성 간격마다 시각을 나타내는 타이머 데이터를 생성한다. 또한, 제 2 실시예에 있어서는, 타이머 데이터는 어떤 시각으로부터의 경과 시간으로 표기된다.
또, 외부 단말(90b)은 오퍼레이터에 의해 조작할 수 있는 입력부(112)와, 동작지령 생성부(114b)와, 데이터 유지부(116)와, 데이터 송신부(118b)와, 데이터 수신부(120b)와, 표시부(122b)와, 송신 판단부(130)와, 동작지령 유지부(132)와, 통신확인 신호 생성부(134)를 구비한다.
타이머 데이터 생성부(108b)에서 타이머 데이터 생성 간격마다 생성된 타이머 데이터는 데이터 송신부(110b)로부터 외부 단말(90b)에 송신된다. 송신된 타이머 데이터는 외부 단말(90b)의 데이터 수신부(120b)에서 수신되어 데이터 유지부(116)와 송신 판단부(130)에 입력된다. 송신 판단부(130)는 입력된 타이머 데이 터에 기초하여, 외부 단말(90b)과 로봇(10b)의 통신상태가 정상인지(소켓 통신이 정상으로 행해지고 있는지) 아닌지 판단한다.
동작지령 생성부(114b)에서 생성된 동작지령은 송신 판단부(130)에 입력된다. 송신 판단부(130)는 통신상태가 정상이면, 입력된 동작지령을 데이터 송신부(118b) 를 통하여 로봇(10b)에 송신한다. 송신된 동작지령은 로봇(10b)의 데이터 수신부(124b)에서 수신되어 동작 제어부(106b)에 입력된다. 동작 제어부(106b)는 입력된 동작지령에 따라 로봇(10b)의 동작을 제어한다.
한편, 송신 판단부(130)는 통신상태가 이상이면(소켓 통신이 단절상태에 있으면), 동작지령에 데이터 유지부(116)에 유지된 최신의 타이머 데이터를 부가함과 아울러, 동작지령과 그것에 부가된 타이머 데이터를 동작지령 유지부(132)에 유지(기억)시킨다(즉, 로봇(10b)으로의 동작지령의 송신은 행해지지 않음).
또, 송신 판단부(130)는 통신상태가 이상으로부터 정상으로 복구되었을 때, 동작지령 유지부(132)에 유지된 동작지령에 부가된 타이머 데이터와, 타이머 데이터 생성부(108b)에서 생성된 최신의 타이머 데이터에 기초하여, 유지된 동작지령을 로봇(10b)에 송신해야할지 판단한다.
또, 통신확인 신호 생성부(134)는 제 2의 소정의 시간간격(이 실시예에서는 0.5초로 함)마다 통신확인 신호를 생성한다. 이하, 상기한 제 2의 소정의 시간간격을 「통신확인 신호 생성 간격」이라 한다. 통신확인 신호 생성부(134)에서 생성된 통신확인 신호는 데이터 송신부(118b)를 통하여 로봇(10b)에 송신된다. 송신된 통신확인 신호는 데이터 수신부(124b)에서 수신되어 동작 제어부(106b)에 입력 된다. 동작 제어부(106b)는 입력된 통신확인 신호에 기초하여, 로봇(10b)과 외부 단말(90b)의 통신상태가 정상인지 아닌지 판단함과 아울러, 그 판단 결과에 기초하여 타이머 데이터 생성 간격을 변경한다.
이어서, 로봇(10b)과 외부 단말(90b) 사이에서 실행되는 타이머 데이터와 통신확인 신호의 송수신처리에 대하여 설명한다. 도 9는 그 처리를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 이하의 설명에서, 스텝(S) 번호의 뒤의 괄호 쓰기는 당해 처리가 도 8에 나타내는 어느 블록에서 실행되는지를 나타내고 있다.
도 9 플로우차트를 설명하면, 먼저 S200(통신확인 신호 생성부(134))에서 통신확인 신호 생성 간격(0.5초)마다 통신확인 신호를 생성하고, S202(데이터 송신부(118b))에서 통신확인 신호를 송신한다. 이상은 외부 단말(90b)측의 처리이다.
이어서 S204(동작 제어부(106b), 데이터 수신부(124b))에서 통신확인 신호가 수신되고 있는지 아닌지 판단한다. S204의 처리에서는, 구체적으로는, 통신확인 신호 생성 간격을 초과하는 시간 계속하여 통신확인 신호가 수신되지 않았을 때에 부정되고, 통신확인 신호 생성 간격마다 통신확인 신호가 수신되고 있을 때에 긍정된다.
S204에서 부정될 때는 S206(동작 제어부(106b))으로 진행하여, 로봇(10b)과 외부 단말(90b)의 통신상태가 이상(소켓 통신이 단절상태에 있음)이라고 판단함과 아울러, S208(동작 제어부(106b))로 진행하여 타이머 데이터 생성 간격을 단축한다. 단축된 타이머 데이터 생성 간격은, 예를 들면 0.1초로 설정된다. 다른 한편, S204에서 긍정될 때는 S210(동작 제어부(106b))로 진행하여, 통신상태가 정상 이라고 판단하고, S208의 처리는 건너뛴다. 또한, 통신상태가 정상이라고 판단될 때는, 타이머 데이터 생성 간격은 0.5초로 설정된다.
이어서 S212(타이머 데이터 생성부(108b))에서 타이머 데이터를 갱신하고, S214와 S216(모두 동작 제어부(106b))에서 위치 데이터와 상태 데이터를 갱신한다. 이어서 S218(타이머 데이터 생성부(108b), 동작 제어부(106b))에서 타이머 데이터, 위치 데이터 및 상태 데이터의 갱신 데이터를 작성하고, S220(데이터 송신부(110b))에서 갱신 데이터를 송신한다. 갱신 데이터의 송신은 타이머 데이터 생성 간격이 0.5초일 때는 0.5초 간격으로 행해지고, 타이머 데이터 생성 간격이 0.1초일 때는 0.1초 간격으로 행해진다. 즉, 타이머 데이터는 생성될 때마다 수시로 송신된다. 상기한 S204부터 S220까지는 로봇(10b)측의 처리이다.
이어서 S222(데이터 수신부(120b))에서 갱신 데이터를 수신하고, S224부터 S228(모두 데이터 유지부(116b))에서 갱신 데이터를 유지(기억)한다. 이어서 S230(표시부(122b))로 진행하고, 유지한 데이터의 표시를 갱신한다. 상기한 S222부터 S230은 제 1 실시예에서 설명한 도 5 플로우차트의 S20부터 S28까지와 동일하며, 모두 외부 단말(90b)측의 처리이다.
또한, 도 9 플로우차트에서는, 이해의 편의를 위해, 로봇(10b)과 외부 단말(90b)의 처리를 일련의 처리와 같이 나타냈지만, 로봇(10b)측의 처리와 외부 단말(90b)측의 처리는 각각 독립하여 실행된다.
이어서, 외부 단말(90b)에서 실행되는 동작지령의 송신처리에 대하여 설명한다. 도 10은 그 처리를 나타낸 플로우차트이다. 도시된 프로그램은 소정의 주기 로 실행된다.
도 10 플로우차트에 대하여 설명하면 먼저 S300(동작지령 생성부(114b))에서, 오퍼레이터에 의한 입력부(112)의 조작에 따라 로봇(10b)의 동작지령을 생성한다. 이어서 S302(데이터 수신부(120b), 송신 판단부(130))로 진행하여, 타이머 데이터가 수신되고 있는지 아닌지 판단한다. S302의 처리에서는, 구체적으로는, 타이머 데이터가 0.5초(비단축시의 타이머 데이터 생성 간격)를 초과하는 시간 계속해서 수신되지 않았을 때에 부정되고, 0.5초 또는 0.1초(단축시의 타이머 데이터 생성 간격)마다 수신되고 있을 때에 긍정된다.
S302에서 부정될 때는 S304(송신 판단부(130))로 진행하여, 로봇(10b)과 외부 단말(90b)의 통신상태가 이상(소켓 통신이 단절되어 있음)이라고 판단함과 아울러, S306(송신 판단부(130))로 진행하여, 데이터 유지부(116)에 유지된 최신의 타이머 데이터, 즉, 통신상태가 이상으로 되기 전에 수신된 최신의 타이머 데이터를 송신 판단부(130)에 입력된 동작지령에 부가한다. 그리고, S308(동작지령 유지부(132))로 진행하여 동작지령과 그것에 부가된 타이머 데이터를 동작지령 유지부(132)에 유지(기억)함과 아울러, S310(표시부(122b))으로 진행하여 표시부(122b)에 「통신 이상」이라고 표시하고, 통신상태가 이상이라는 것을 오퍼레이터에게 통지한다.
한편, S302에서 긍정될 때는 S312로 진행하여, 통신상태가 정상이라고 판단함과 아울러, S314(송신 판단부(130))로 진행하여, 전회의 프로그램 실행시에 통신상태가 이상이라고 판단되었는지 아닌지 판단한다. 즉, 통신상태가 이상으로부터 정상으로 복구된 것인지, 혹은 정상상태가 계속되고 있는 것인지 판단한다.
S314에서 부정될 때(정상상태가 계속되고 있을 때)는 S316(송신 판단부(130), 데이터 송신부(118b))으로 진행하여 로봇(10b)에 동작지령을 송신함과 아울러, S318(표시부(122b))로 진행하여 표시부(122b)에 「정상」이라고 표시한다. 또한, 로봇(10b)의 동작 제어부(106b)는 S316의 처리에서 송신된 동작지령에 따라, 로봇(10b)의 동작을 제어한다.
또, S314에서 긍정될 때는 S320(송신 판단부(130))으로 진행하여, 동작지령(동작지령 유지부(132)에 유지된 동작지령)에 부가된 타이머 데이터가 나타내는 시각과 수신된 최신의 타이머 데이터가 나타내는 시각과의 차(즉, 통신시간의 단절시간)가 소정값(소정 시간) 이하인지 아닌지 판단한다. 이 실시예에서는, 상기 소정값은 2.0초로 설정된다.
S320에서 긍정될 때는 S316으로 진행하여, 동작지령 유지부(132)에 유지된 동작지령을 송신한다. 한편, S320에서 부정될 때는 S322(송신 판단부(130))로 진행하여 동작지령의 송신을 중지함과 아울러, S324로 진행하여 유지된 동작지령(송신이 중지된 동작지령)을 소거한다. 그리고, S326(표시부(122b))으로 진행해서 「타임아웃에 의해 송신 중지」라고 표시하여, 동작지령의 송신이 중지된 것을 오퍼레이터에게 통지한다.
상기한 도 9 플로우차트와 도 10 플로우차트의 처리에 대하여, 도 11을 참조하여 재설명한다. 도 11은, 로봇(10b)과 외부 단말(90b) 사이에서 실행되는 동작지령, 타이머 데이터, 및 통신확인 신호의 송수신처리를 나타낸 타임·차트이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 로봇(10b)으로부터 송신된 타이머 데이터는 소켓 통신이 정상으로 행해지고 있으면 외부 단말(90b)에 수신된다. 또, 외부 단말(90b)로부터 송신된 통신확인 신호는 소켓 통신이 정상으로 행해지고 있으면 로봇(10b)에 수신된다.
한편, 소켓 통신이 단절상태에 있으면, 외부 단말(90b)로부터 송신된 통신확인 신호는 로봇(10b)에 수신되지 않는다. 로봇(10b)에서는, 통신확인 신호가 수신되지 않을 때, 통신상태가 이상이라고 판단하고, 타이머 데이터 생성 간격(송신 간격)을 0.5초로부터 0.1초로 단축한다.
또, 소켓 통신이 단절상태에 있으면, 로봇(10b)으로부터 송신된 타이머 데이터는 외부 단말(90b)에 수신되지 않는다. 외부 단말(90b)에서는, 타이머 데이터가 수신되지 않을 때, 통신상태가 이상이라고 판단한다. 통신상태가 이상이라고 판단될 때에 동작지령이 생성되면, 이러한 동작지령은 통신상태가 정상일 때에 수신한 최신의 타이머 데이터가 부가되면서 동작지령 유지부(132)에 유지된다.
그 후, 소켓 통신이 단절상태로부터 복구되면, 외부 단말(90b)은 타이머 데이터를 수신하고, 통신상태가 정상이라고 판단한다. 그리고, 외부 단말(90b)은 이 수신한 타이머 데이터가 나타내는 시각과 유지하고 있는 동작지령에 부가된 타이머 데이터가 나타내는 시각과의 차가 소정값(2.0초) 이하이면, 유지하고 있는 동작지령을 로봇(10)에 송신한다. 한편, 상기 차가 소정값을 초과해 있으면, 유지하고 있는 동작지령의 송신을 중지함과 아울러, 유지하고 있는 동작지령을 동작지령 유지부(132)로부터 소거한다.
또한, 도시는 생략하지만, 소켓 통신이 복구되어 로봇(10b)이 통신확인 신호를 수신하면, 로봇(10)은 타이머 데이터 생성 간격을 0.1초로부터 0.5초로 되돌린다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이동 로봇의 제어장치에서는, 로봇(10b)에서 타이머 데이터 생성시간마다 타이머 데이터를 차례로 생성하여 외부 단말(90b)에 송신한다. 외부 단말(90b)은 타이머 데이터가 수신될 때, 통신상태가 정상이라고 판단하는 한편, 수신되지 않을 때, 통신상태가 이상이라고 판단하고, 동작지령을 타이머 데이터와 함께 유지한다. 그리고, 통신이 복구되어 타이머 데이터가 수신되면, 유지된 동작지령에 부가된 타이머 데이터와 수신된 최신의 타이머 데이터에 기초하여, 유지된 동작지령을 이동 로봇에 송신할지 않을지 판단하도록, 구체적으로는, 동작지령에 부가된 타이머 데이터와 수신된 최신의 타이머 데이터와의 차(통신의 단절시간)가 소정값을 초과할 때, 유지된 동작지령의 송신을 중지하도록 구성했으므로, 외부 단말(90b)과 로봇(10b)의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 로봇(10)이 돌발적으로 동작하는 것을 방지할 수 있고, 따라서 오퍼레이터에 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.
또, 송신이 중지된 동작지령을 소거하도록 구성했으므로, 동작지령 유지부(132)의 기억영역이 불필요하게 소비되는 것을 방지할 수 있다.
또, 외부 단말(90b)에서 통신확인 신호 생성 간격마다 통신확인 신호를 생성하여 로봇(10b)에 송신함과 아울러, 로봇(10b)은 통신확인 신호가 수신될 때, 통신상태가 정상이라고 판단하는 한편, 통신확인 신호가 수신되지 않을 때, 통신상태가 이상이라고 판단하고, 그 판단 결과에 기초하여 상기 통신확인 생성 간격을 변경하도록, 구체적으로는, 통신상태가 이상이라고 판단될 때, 제 2의 소정의 시간간격을 단축하도록 구성했으므로, 외부 단말(90b)과 로봇(10b)의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 동작지령을 로봇(10b)에 송신해야할지 않을지를 신속하게 판단할 수 있다.
또한, 나머지 구성 및 효과는 제 1 실시예와 동일하므로, 설명을 생략한다.
이상과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서는, 이동 로봇(10)의 동작지령을 생성하여 상기 이동 로봇에 송신하는 외부 단말(90)과, 상기 이동 로봇에 설치되고, 상기 송신된 동작지령에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는 제어 수단(동작 제어부(106), 도 6 플로우차트의 S110, S116)을 구비한 이동 로봇의 제어장치에 있어서, 상기 이동 로봇은 소정의 시간간격(타이머 데이터 생성 간격)마다 시계열 데이터(타이머 데이터)를 차례로 생성하여 상기 외부 단말에 송신하는 시계열 데이터 생성 수단(타이머 데이터 생성부(108), 데이터 송신부(110), 도 5 플로우차트의 S10, S18)을 구비함과 아울러, 상기 외부 단말은 상기 송신된 시계열 데이터를 수신하여 상기 동작지령에 부가하는 시계열 데이터 부가 수단(동작지령 생성부(114), 데이터 유지부(116), 데이터 수신부(120), 도 5 플로우차트의 S20, S22, 도 6 플로우차트의 S102)을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 생성된 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 결정(도 6 플로우차트의 S108, S110, S116)함과 아울러, 상기 시계열 데이터 생성 수단에 의해 생성된 최신의 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터와의 차가 소정값 이하일 때, 상기 송신된 동작지령에 따라 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는(도 6 플로우차트의 S110) 한편, 상기 차가 상기 소정값을 초과할 때, 상기 이동 로봇의 동작을 중단(도 6 플로우차트의 S116)하도록 구성했다.
삭제
또, 본 발명의 제 2 실시예에서는, 이동 로봇(10b)의 동작지령을 생성하여 상기 이동 로봇에 송신하는 외부 단말(90b)과, 상기 이동 로봇에 설치되고, 상기 송신된 동작지령에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는 제어 수단(동작 제어부(106b))를 구비한 이동 로봇의 제어장치에 있어서, 상기 이동 로봇은 소정의 시간간격(타이머 데이터 생성 간격)마다 시계열 데이터(타이머 데이터)를 차례로 생성하여 상기 외부 단말에 송신하는 시계열 데이터 생성 수단(타이머 데이터 생성부(108b), 데이터 송신부(110b), 도 9 플로우차트의 S212, S220)을 구비함과 아울러, 상기 외부 단말은 상기 송신된 시계열 데이터를 수신하여 유지하는 시계열 데이터 유지 수단(데이터 유지부(116b), 데이터 수신부(120b), 도 9 플로우차트의 S222, S224)과, 상기 송신된 시계열 데이터가 수신될 때, 상기 외부 단말과 상기 이동 로봇의 통신상태가 정상이이라고 판단하는 한편, 상기 송신된 시계열 데이터가 수신되지 않을 때, 상기 통신상태가 이상이라고 판단하는 통신상태 판단 수단(송신 판단부(130), 도 10 플로우차트의 S302, S304, S312), 상기 통신상태 판단 수단에 의해 상기 통신상태가 이상이라고 판단될 때, 상기 동작지령을 상기 유지된 시계열 데이터를 부가하여 유지하는 동작지령 유지 수단(송신 판단부(130), 동작지령 유지부(132), 도 10 플로우차트의 S306, S308), 및 상기 통신상태 판단 수단에 의해 상기 통신상태가 정상이라고 판단될 때, 상기 유지된 동작지령에 부가된 시계열 데이터와 수신된 최신의 시계열 데이터에 기초하여, 상기 유지된 동작지령을 상기 이동 로봇에 송신할지 않을지 판단하는 송신 판단 수단(송신 판단부(130), 도 10 플로우차트의 S320, S316, S322)을 구비하도록 구성했다.
또, 상기 송신 판단 수단은 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터와 상기 수신된 최신의 시계열 데이터의 차가 소정값을 초과할 때, 상기 유지된 동작지령의 송신을 중지(도 10 플로우차트의 S322)하도록 구성했다.
또, 상기 외부 단말은 상기 송신이 중지된 동작지령을 소거하는 동작지령 소거 수단(송신 판단부(130), 도 10 플로우차트의 S324)을 구비하도록 구성했다.
또한, 상기 외부 단말은 제 2의 소정의 시간간격(통신확인 신호 생성 간격) 마다 통신확인 신호를 생성하여 상기 이동 로봇에 송신하는 신호 생성 수단(통신확인 신호 생성부(134), 데이터 송신부(118b), 도 9 플로우차트의 S200, S202)을 구비함과 아울러, 상기 이동 로봇은 상기 송신된 통신확인 신호가 수신될 때, 상기 통신상태가 정상이라고 판단하는 한편, 상기 송신된 통신확인 신호가 수신되지 않을 때, 상기 통신상태가 이상이라고 판단하는 제 2의 통신상태 판단 수단(동작 제어부(106b), 도 9 플로우차트의 S204, S206, S210), 및 상기 제 2의 통신상태 판단 수단의 판단 결과에 기초하여 상기 제 2의 소정의 시간간격을 변경하는 시간간격 변경 수단(동작 제어부(106b), 도 9 플로우차트의 S208)을 구비하도록 구성했다.
또, 상기 시간간격 변경 수단은 상기 제 2의 통신상태 판단 수단에 의해 상기 통신상태가 이상이라고 판단될 때, 상기 제 2의 소정의 시간간격을 단축(동작 제어부(106b), 도 9 플로우차트의 S208)하도록 구성했다.
또, 제 1 및 제 2 실시예에서는, 또한, 상기 이동 로봇(10, 10b)은, 상기 이동 로봇의 위치정보(위치 데이터)를 생성하여 상기 외부 단말(90, 90b)에 송신하는 위치정보 생성 수단(자기정보 생성부(104))을 구비함과 아울러, 상기 외부 단말은 상기 송신된 위치정보를 수신하여 표시하는 표시 수단(표시부(122, 122b))을 구비하도록 구성했다.
또, 상기 이동 로봇은, 적어도 기체(14)와 상기 기체에 접속된 2개의 다리부(12L, 12R)와, 상기 기체에 접속된 2개의 팔부(20L,20R)를 구비한 인간형 로봇이며, 상기 2개의 다리부를 구동하여 이동하도록 구성했다.
또한, 상기에 있어서, 이동 로봇으로서 2족의 인간형 로봇을 예로 들었지만, 1족 또는 3족 이상의 로봇이어도 되고, 차륜이나 크롤러식의 로봇이어도 된다.
또, 로봇(10(10b))과 외부 단말(90(90b))을 무선통신할 수 있게 했지만, 유선이어도 된다. 또한 소켓 통신 이외의 통신방식을 채용해도 된다.
본 발명에 의하면, 이동 로봇의 제어장치에 있어서, 이동 로봇에서 소정의 시간간격마다 시계열 데이터를 차례로 생성하여 외부 단말에 송신하고, 상기 외부 단말에서 상기 시계열 데이터를 수신하여 상기 이동 로봇의 동작지령에 부가함과 아울러, 상기 이동 로봇에서 상기 시계열 데이터가 부가된 동작지령을 수신하고, 상기 생성한 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 결정함과 아울러, 상기 시계열 데이터 생성 수단에 의해 생성된 최신의 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터의 차가 소정값 이하일 때, 상기 송신된 동작지령에 따라 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는 한편, 상기 차가 상기 소정값을 초과할 때, 상기 이동 로봇의 동작을 중단하도록 구성했으므로, 동작지령의 송신원인 외부 단말과 이동 로봇의 통신이 단절상태로부터 복구되었을 때에 이동 로봇이 돌발적으로 동작하는 것을 방지할 수 있고, 따라서 오퍼레이터에 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 이동 로봇의 동작지령을 생성하여 상기 이동 로봇에 송신하는 외부 단말과, 상기 이동 로봇에 설치되어, 상기 송신된 동작지령에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비한 이동 로봇의 제어장치에 있어서,
    상기 이동 로봇은,
    a. 소정의 시간간격마다 시계열 데이터를 차례로 생성하여 상기 외부 단말에 송신하는 시계열 데이터 생성 수단을 구비함과 아울러,
    상기 외부 단말은,
    b. 상기 송신된 시계열 데이터를 수신하여 상기 동작지령에 부가하는 시계열 데이터 부가 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은 상기 생성된 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 결정함과 아울러, 상기 시계열 데이터 생성 수단에 의해 생성된 최신의 시계열 데이터와 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터의 차가 소정값 이하일 때, 상기 송신된 동작지령에 따라 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는 한편, 상기 차가 상기 소정값을 초과할 때, 상기 이동 로봇의 동작을 중단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어장치.
  2. 삭제
  3. 이동 로봇의 동작지령을 생성하여 상기 이동 로봇에 송신하는 외부 단말과, 상기 이동 로봇에 설치되어, 상기 송신된 동작지령에 기초하여 상기 이동 로봇의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비한 이동 로봇의 제어장치에 있어서,
    상기 이동 로봇은,
    a. 소정의 시간간격마다 시계열 데이터를 차례로 생성하여 상기 외부 단말에 송신하는 시계열 데이터 생성 수단을 구비함과 아울러,
    상기 외부 단말은,
    b. 상기 송신된 시계열 데이터를 수신하여 유지하는 시계열 데이터 유지 수단,
    c. 상기 송신된 시계열 데이터가 수신될 때, 상기 외부 단말과 상기 이동 로봇의 통신상태가 정상이라고 판단하는 한편, 상기 송신된 시계열 데이터가 수신되지 않을 때, 상기 통신상태가 이상이라고 판단하는 통신상태 판단 수단,
    d. 상기 통신상태 판단 수단에 의해 상기 통신상태가 이상이라고 판단될 때, 상기 동작지령을 상기 유지된 시계열 데이터를 부가하여 유지하는 동작지령 유지 수단, 및
    e. 상기 통신상태 판단 수단에 의해 상기 통신상태가 정상이라고 판단될 때, 상기 유지된 동작지령에 부가된 시계열 데이터와 수신된 최신의 시계열 데이터에 기초하여, 상기 유지된 동작지령을 상기 이동 로봇에 송신할지 않을지를 판단하는 송신 판단 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 송신 판단 수단은 상기 동작지령에 부가된 시계열 데이터와 상기 수신된 최신의 시계열 데이터의 차가 소정값을 초과할 때, 상기 유지된 동작지령의 송신을 중지하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 외부 단말은,
    f. 상기 송신이 중지된 동작지령을 소거하는 동작지령 소거 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 외부 단말은,
    g. 제 2 소정의 시간간격마다 통신확인 신호를 생성하여 상기 이동 로봇에 송신하는 신호 생성 수단을 구비함과 아울러,
    상기 이동 로봇은,
    h. 상기 송신된 통신확인 신호가 수신될 때, 상기 통신상태가 정상이라고 판단하는 한편, 상기 송신된 통신확인 신호가 수신되지 않을 때, 상기 통신상태가 이상이라고 판단하는 제 2의 통신상태 판단 수단, 및
    i. 상기 제 2 통신상태 판단 수단의 판단 결과에 기초하여 상기 제 2 소정의 시간간격을 변경하는 시간간격 변경 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 시간간격 변경 수단은 상기 제 2의 통신상태 판단 수단에 의해 상기 통신상태가 이상이라고 판단될 때, 상기 제 2의 소정의 시간간격을 단축하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어장치.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 이동 로봇은,
    j. 상기 이동 로봇의 위치정보를 생성하여 상기 외부 단말에 송신하는 위치정보 생성 수단을 구비함과 아울러,
    상기 외부 단말은,
    k. 상기 송신된 위치정보를 수신하여 표시하는 표시 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어장치.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 이동 로봇은 적어도 기체와, 상기 기체에 접속된 2개의 다리부와, 상기 기체에 접속된 2개의 팔부를 구비한 인간형 로봇이며, 상기 2개의 다리부를 구동하여 이동하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어장치.
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