WO2017130649A1 - 自律型ロボット - Google Patents

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WO2017130649A1
WO2017130649A1 PCT/JP2017/000120 JP2017000120W WO2017130649A1 WO 2017130649 A1 WO2017130649 A1 WO 2017130649A1 JP 2017000120 W JP2017000120 W JP 2017000120W WO 2017130649 A1 WO2017130649 A1 WO 2017130649A1
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WO
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function
robot
autonomous robot
power supply
power
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PCT/JP2017/000120
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Inventor
上田平重樹
Original Assignee
インターマン株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to an autonomous robot having a non-contact power feeding function.
  • Patent Document 1 Some of them have high communication ability by connecting to the Internet to acquire necessary knowledge and configuring artificial intelligence on the cloud.
  • an object of the present invention is to provide an autonomous robot that can supply power to a battery-driven electric device when necessary on behalf of a person.
  • an autonomous robot includes a function of moving back and forth, left and right, a non-contact power feeding function, a visual function of a 3D sensor, and the visual function while moving by the moving function.
  • the apparatus is provided with a recording device in which the installation location of the device is recorded in advance.
  • the wireless communication apparatus further includes a function of performing wireless communication with a device capable of contactless charging, and when the power supply request signal transmitted from the device is received through the wireless communication, Charging is performed.
  • the autonomous robot is a robot having a movable arm, and the non-contact power feeding function is mounted on the movable arm.
  • the autonomous robot is a humanoid robot having a communication function, and the charging function is implemented as one function thereof.
  • the wireless communication is Bluetooth Low Energy (BLE, Bluetooth is a registered trademark) constituting an indoor positioning system
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • the autonomous robot circulates indoors and is powered by the indoor positioning system. A rough position of the device transmitting the request signal is estimated.
  • the autonomous robot according to the present invention is very convenient because it is a troublesome task for charging a battery-driven electric device on behalf of a person.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the basic configuration of an autonomous robot according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an information processing apparatus that controls the operation of the autonomous robot shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state where the autonomous robot according to the present invention is supplying power.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for registering a device to be contactlessly powered in the autonomous robot according to the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the procedure of contactless power feeding in the autonomous robot according to the present invention.
  • This robot is a robot called a communication type or an entertainment type, which can communicate with people, and is mainly intended to entertain and heal people.
  • the robot of the present invention can perform a “work” of power management at home.
  • FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a robot.
  • the robot 100 includes a left leg 22L, a right leg 22R, a body 30, a left arm 42L, a right arm 42R, and a head 50.
  • the left arm 42L and the right arm 42R on both sides of the torso 30 include a plurality of joints, their drive mechanisms, torque sensors, joint position sensors that detect the positions of the joints, and acceleration sensors, and can move in the same manner as a human arm. .
  • the head 50 is provided with left and right eyes 52L and 52R constituting a 3D image sensor, left and right ears 54L and 54R having a microphone, a nose 56 having an olfactory sensor, and a mouth 58 having a speaker. ing. Therefore, the position of a specific object can be specified three-dimensionally by the function of the 3D image sensor.
  • functions such as a gyro sensor, a GPS, and a touch sensor for smoothly performing autonomous operation and communication are also provided.
  • the left leg 22L and the right leg 22R provided at the bottom of the torso 30 include a plurality of joints and their drive mechanisms, torque sensors, joint position sensors that detect the positions of the joints, and acceleration sensors. Is possible. That is, it has a structure that can move back and forth and left and right. However, even though these legs have a simpler structure, the features of the embodiments of the present invention described in detail below are applicable.
  • the left leg and the right leg may be integrated without being separated, a plurality of wheels may be provided at the bottom thereof, and the structure may be freely movable back and forth and right and left by rotationally driving the wheels.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the main part of the information processing apparatus 10.
  • a CPU 11, a ROM 12, a RAM 13, a timer 14, and an I / O control circuit 15 are connected to each other by a bus 16.
  • the CPU 11 is activated by executing a program stored in the ROM 12, and by referring to an interrupt signal from the timer 14, recording / reading data to the RAM 13, outputting an instruction to the I / O control circuit 15, etc.
  • the operation of the robot 100 is controlled.
  • the I / O control circuit 15 directly controls these external devices by outputting a control signal to an external device such as the drive motor control circuit 17 according to a command from the CPU 11 and realizes an actual operation according to the program.
  • the drive motor control circuit 17 controls power supply to the motor that moves each joint of the robot 100.
  • External devices controlled by the I / O control circuit 15 include a drive motor control circuit 17, a wireless LAN 19, a non-contact power supply function 21, a BLE (Bluetooth Low Energy) 23, a nonvolatile memory such as an EEPROM, a GPS Various sensors such as temperature sensor and humidity sensor are included.
  • the wireless LAN 19 is used to connect to the Internet, receive various data such as weather forecasts, and accumulate the experience of the robot 100 in the cloud.
  • the control of the drive mechanism for moving the left leg 22L, the right leg 22R, the body 30, the left arm 42L, the right arm 42R, and the head 50 of the robot 100 is performed by the information processing apparatus. Since the concrete control procedure may be a generally known procedure, details thereof are omitted except for those specifically described below.
  • the lower ends of the left leg 22L and the right leg 22R are larger left legs 24L and 24R, and batteries are respectively provided therein.
  • the battery moves to the charging base (not shown) and charges. Since this robot 100 supplies power to other devices, it requires more power than a normal robot and is equipped with a large-capacity battery.
  • the non-contact power feeding function is implemented by a power transmission coil 60C (see FIG. 3) built in the left hand 60L at the end of the left arm 42L.
  • Devices that are charged by this non-contact power supply function are all battery-powered devices that have a non-contact charging function, and household electric appliances such as air purifiers, electric pots, rice cookers, ranges, coffee makers, and vacuum cleaners in general. PCs, mobile phones, smartphones, etc. It is assumed that the non-contact power feeding function of these devices and the robot 100 is compatible with the international standard Qi.
  • This non-contact power supply function is used by the following procedure.
  • a device to be charged by the non-contact power feeding function is registered in the robot 100.
  • the user takes the left hand 60 ⁇ / b> L of the robot 100 and sets the device 70 in a chargeable state. That is, the power transmission coil 60C built in the left hand 60L is set according to the position of the power reception coil (not shown) of the device 70.
  • the device 70 is a smartphone.
  • the robot 100 charges the device 70. If charging is performed normally, the 3D sensor records this chargeable state.
  • the robot 100 looks around and records the place where the device 70 is placed.
  • the location changes, but in devices such as electric pots and rice cookers, the installation location is almost fixed, so when charging, you can quickly find the device by referring to this record be able to.
  • These records are stored in a nonvolatile memory such as an EEPROM. The above operation needs to be performed for each device to be charged. Moreover, it is necessary to perform again when the place where the device 70 is placed is changed.
  • the device is a device that does not have a fixed location, such as a smartphone, it is desirable that the device be equipped with a wireless function for communicating with the robot 100.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • a BLE signal is transmitted from the device.
  • the robot 100 traveling around the house receives the BLE signal, detects the direction in which the signal intensity increases, and moves in that direction, the robot 100 can move to the vicinity of the device. Therefore, the position is accurately specified from the image information obtained by the 3D sensor.
  • the moving direction is reversed.
  • the position where the maximum signal strength is received is specified.
  • this position is the position closest to the device.
  • movement from the position in a direction orthogonal to the moving direction is also performed.
  • the position which receives a maximum signal strength is also specified. In that way, it can move to the vicinity of the device.
  • the house will be searched with a 3D sensor. Or ask nearby users where the device is. If it is a smartphone, it may be in the user's pocket. In that case, the smartphone is put on the table and the robot 100 is informed of the position.
  • the robot 100 is in charge of managing the power supply of the registered device. For example, once a day, at a preset time (for example, at night), the power is circulated around the house. At that time, referring to the record of the place where the device is placed, go to the vicinity of the device, check the exact position with the 3D sensor, set the left hand 60L to the recorded chargeable state and supply power Do. Further, the BLE signal is also referred to as appropriate.
  • the state of charge (remaining battery power) of the device at that time is acquired and recorded. Then, when there is a device that cannot keep up with the power supply once a day, the device is supplied with power a plurality of times a day. On the other hand, power is supplied every few days for devices that have sufficient remaining battery power for several days or more. Further, a power supply request may be made to the robot 100 using a wireless function from the device.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for registering a device to be contactlessly powered in the robot 100.
  • the robot 100 has previously input layout information such as rooms and furniture in the building, that is, map information in the building. Therefore, it is assumed that the robot 100 can always grasp at which position in the building it is and in which direction it is facing.
  • step S401 the user takes the left hand 60L of the robot 100 and sets the device in a chargeable state. That is, the power transmission coil 60C built in the left hand 60L is set according to the position of the power reception coil of the device.
  • the robot 100 starts charging the device. That is, it is confirmed whether or not the battery is correctly set depending on whether or not the charging can be normally performed (step S402). If charging is not performed normally (NO in step S402), it is determined that the battery has not been correctly set, and prompts for resetting (step S403). If charging can be performed normally (YES in step S402), this chargeable state is recorded by the 3D sensor (step S404). That is, the relative position and posture of the left hand 60L with respect to the device are recorded, and information necessary for estimating the position of the power receiving coil in the device is recorded. At this time, the viewing angle is appropriately changed to obtain more information.
  • the left hand 60L is released from the device (step S405), and the shape and color of the device are recorded by the 3D sensor (step S406). Also in this case, the device information (color and shape) is acquired as much as possible by changing the viewing angle or turning it over as appropriate. By comparing and referring to the information on the device and the information on the chargeable state acquired in advance, the position of the power receiving coil in the device is acquired and recorded (step S407).
  • the robot 100 looks around with the 3D sensor and records the position (placement location) of the device in the room (step S408). This is recorded as a coordinate position provided in a space in the room, but image information such as furniture is also recorded as accompanying information. These records are stored in a nonvolatile memory such as an EEPROM in association with a device ID that identifies each device.
  • a nonvolatile memory such as an EEPROM
  • the registration work is performed for each device, and each time a circulation list arranged in the circulation order is generated.
  • this circulation list device IDs are arranged so that the circulation route in the house is as short as possible.
  • items such as smartphones and mobile phones that do not have a fixed location are not included in this circulation list.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining a power feeding procedure by the robot 100. Power feeding is executed after a fixed time every day, for example, after 3 pm. However, when communicating with people, it will be postponed. If communication with a person starts in the middle of power supply work, the work state up to that point is saved and executed later.
  • step S501 When power supply is started, 1 is first assigned to variable i (step S501). Then, referring to the circulation list, the movement to the place where the i-th device is placed is started (step S502). If the BLE signal is received before moving to the place where the i-th device is placed (YES in step S503), the direction in which the intensity of the signal increases is detected, and the BLE signal is output in the direction. It moves to the vicinity of the connected device (step S504).
  • this BLE signal includes information (device ID) for identifying the device among registered devices, the shape and color of the device are acquired from the registered information. Therefore, the surroundings are looked around with the 3D sensor, and the position is accurately specified from the obtained image information. Then, referring to the position of the power receiving coil in the registration information, power is supplied to the device outputting the BLE signal (step S505). When the power supply is finished, the movement to the place where the i-th device is placed is resumed (step S502). The monitoring of the BLE signal is continuously performed until the robot 100 moves to the place where the i-th device is placed (NO in step S506).
  • step S506 When the movement to the place where the i-th device is placed is completed (YES in step S506), the shape and color of the device are acquired from the registration information of the i-th device. Therefore, the surroundings are looked around with the 3D sensor, and the position is accurately specified from the obtained image information. Then, referring to the position of the power receiving coil in the registration information, power is supplied to the device (step S507).
  • step S508 it is determined whether the power supply is completed for all devices (such as a smartphone) other than the circulation list (step S510). If there is a device that has not yet been supplied with power (NO in step S510), the indoor tour is continued according to a predetermined tour route (step S511), and the BLE signal is monitored (step S512).
  • step S512 When the BLE signal is received (YES in step S512), the direction in which the intensity of the signal is increased is detected, the direction of the signal is moved to the vicinity of the device, and power is supplied to the device outputting the BLE signal. Is performed (step S513). Then, it is determined again whether or not the power supply of all the devices has been completed (step S510). If it is determined that power supply to all devices has been completed (YES in step S510), the process is terminated. Further, when there is no reception of the BLE signal (NO in step S512) and the predetermined cyclic route is completed (YES in step S514), the process is terminated.
  • power is supplied to a previously registered device.
  • registration is not always indispensable, and power can be supplied even with a new device before registration.
  • a device that needs to be charged transmits a power supply request signal using BLE.
  • the robot periodically visits the house and receives the power supply request signal. After reception, it is possible to know the approximate position of the device based on the signal strength as described above.
  • the power supply request signal includes information on the appearance (color and shape) of the device and information on the position of the power receiving coil. Therefore, the exact position of the device can be specified by observing the periphery with the 3D sensor.
  • the power transmission coil 60C can be fed in accordance with the position of the power reception coil (not shown) of the device.
  • a humanoid robot is used, but the present invention can be applied to a general autonomous robot.
  • the robot moving means is a wheel, the movement is limited due to a step or the like.
  • the above-described power supply function, 3D sensor, or the like is implemented using a multicopter as a robot, power can be supplied more flexibly.
  • power is periodically supplied from the cyclic list, but power may be supplied as necessary. That is, in the example shown in FIG. 5, devices with a fixed place do not use the BLE signal, but these devices also issue the BLE signal when charging is required. Then, the robot periodically circulates so that power is supplied only when a BLE signal is received. However, in a device having a fixed place, since it is not necessary to use the BLE signal for specifying the position, general wireless communication such as Wifi may be used instead of the BLE signal.
  • the robot can receive electricity from each device and use it for power supply to a higher importance device (communication means such as a smartphone). That is, the power receiving coil on the device side functions as a power transmission coil, and the power transmission coil on the robot side becomes the power receiving coil, and the robot receives the power of the battery on the device side. And that electric power is utilized for the electric power feeding to another apparatus.
  • the autonomous robot according to the present invention is highly useful because it can give a useful role using the characteristics of the communication robot.
  • power supply in the home has been described as an example, but the application environment of the present invention is not limited to this.
  • the present invention is very useful.
  • the robot of the present invention patrols the site and supplies power during a period of rest or when work is not performed. Thereby, work interruption due to running out of battery is eliminated, and work efficiency can be improved.
  • the power supplied by the autonomous robot according to the present invention is not limited to the above example, and various types can be considered.
  • the robot can go around and supply power to the electric vehicle with a low battery level.
  • the capacity of the battery of the electric vehicle is large, it is desirable that the robot is of a wired type.
  • the robot will also power it.

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Abstract

コミュニケーション型の自律型ロボットであって、前後左右に移動する機能と、非接触給電機能と、３Ｄセンサーによる視覚機能と、移動機能により移動しながら視覚機能によって機器の位置を把握し、移動機能によって機器へ接近し、非接触給電機能によって機器の充電を行う機能とを備えている。この自律型ロボットは、家庭内を巡回して対応機器への給電を行う。これにより、人間の行っていた充電作業の煩わしさを肩代わりしてくれる。

Description

自律型ロボット
　本発明は、非接触給電機能を備えた自律型ロボットに関する。
　近年、家庭用ロボットの中でも、自律して動作するロボットの実用化が進んできている。このロボットの中には、人との自然な会話も可能なものも存在する（特許文献１）。中には、インターネットに接続して必要な知識を取得したり、クラウド上に人工知能を構成して、高いコミュニケーション能力を持つものも出現している。
特開２０１６－１２３４２号公報
　しかしながら、人とコミュニケーションをして楽しませるというだけでは、ロボットの潜在的な可能性を十分に活用していない。もしも、ロボットならではの仕事、実利のある役割があれば、家庭内での存在感が高まるものと考えられる。
　一方で、自律型ロボットのように、充電が必要となった際には、自ら充電を行うようなものは例外的で、多くのバッテリー駆動の電動機器はその都度人が充電作業を行わねばならない。しかし、定期的な充電作業は面倒であり、時に忘れたりして支障をきたすことがある。
　そこで、本発明の目的は、人に代わって、必要な時にバッテリー駆動の電動機器への給電を行うことのできる自律型ロボットを提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明の１つの様相による自律型ロボットは、前後左右に移動する機能と、非接触給電機能と、３Ｄセンサーによる視覚機能と、前記移動機能により移動しながら前記視覚機能によって前記機器の位置を把握し、前記移動機能によって前記機器へ接近し、前記非接触給電機能によって前記機器の充電を行う機能と、を備えたことを特徴とする。
　また、好ましい実施例では、前記機器の設置場所が予め記録されている記録装置を備えていることを特徴とする。
　更に、好ましい実施例では、非接触充電可能な機器と無線通信を行う機能を更に備え、前記無線通信によって前記機器から送信された給電要求信号を受信した場合、前記非接触給電機能によって前記機器の充電を行うことを特徴とする。
　更に、好ましい実施例では、前記自律型ロボットは、可動腕を備えたロボットであって、前記非接触給電機能は、この可動腕に実装されていることを特徴とする。
　更に、好ましい実施例では、前記自律型ロボットは、コミュニケーション機能を備えた人型ロボットであって、前記充電機能は、その一機能として実装されていることを特徴とする。
　更に、好ましい実施例では、記無線通信は、屋内測位システムを構成するBluetooth Low Energy (BLE、Bluetoothは登録商標)であって、前記自律型ロボットは、屋内を巡回し、この屋内測位システムによって給電要求信号を送信する前記機器の大まかな位置を推定することを特徴とする。
　本発明に係わる自律型ロボットによれば、面倒なバッテリー駆動の電動機器の充電作業を、人に代わって行ってくれるので、非常に便利である。
図１は、本発明に係る自律型ロボットの基本構成を説明する図である。 図２は、図１に示した自律型ロボットの動作を制御する情報処理装置を示すブロックダイアグラムである。 図３は、本発明に係る自律型ロボットが給電している状態を示す図である。 図４は、本発明に係る自律型ロボットにおいて、非接触給電を行うべき機器を登録する手順を説明するフローチャートである。 図５は、本発明に係る自律型ロボットにおいて、非接触給電の手順を説明するフローチャートである。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態による自律型の人型ロボットを説明する。このロボットは、コミュニケーション型またはエンターテイメント型と呼ばれるロボットであり、人とのコミュニケーションが可能で、人を楽しませたり癒やしを与えたりすることが主な目的となっている。本発明のロボットでは、この目的に加えて、家庭内での電源管理という「仕事」をこなすことができる。
　図１は、ロボットの基本的な構成を示す図である。このロボット１００は、左脚２２Ｌ、右脚２２Ｒ、胴体３０、左腕４２Ｌ、右腕４２Ｒ、頭部５０を備えている。胴体３０両側の左腕４２Ｌと右腕４２Ｒは、複数の関節とその駆動機構、トルクセンサー、関節の位置を検出する関節位置センサーおよび加速度センサーを備え、人間の腕と同様の動きが可能となっている。
　頭部５０には、３Ｄイメージセンサーを構成する左右の眼５２Ｌ、５２Ｒと、マイクロフォンを備えた左右の耳５４Ｌ、５４Ｒと、嗅覚センサーを備えた鼻５６と、スピーカを備えた口５８が設けられている。従って、３Ｄイメージセンサーの機能により、特定の物の位置を三次元的に特定できる。その他、ジャイロセンサー、ＧＰＳ、タッチセンサーなど、自律的な動作やコミュニケーションをスムーズに行う為の機能も備えられている。
　胴体３０の底部に設けられた左脚２２Ｌおよび右脚２２Ｒは、複数の関節とその駆動機構、トルクセンサー、関節の位置を検出する関節位置センサーおよび加速度センサーを備え、人間の脚と同様の動きが可能となっている。すなわち、前後左右に移動できる構造となっている。しかし、これらの脚部はより単純な構造としても、以下に詳細に説明する本発明の実施例の特徴は適用可能である。例えば左脚と右脚を分離せずに一体化し、その底部に複数の車輪を設け、この車輪を回転駆動することにより前後左右に自由に移動可能な構造であっても良い。
　また、ロボット１００の適当な位置に、このロボット１００の動作を制御する情報処理装置が設けられている。図２は、この情報処理装置１０の主要部を示すブロックダイアグラムである。この情報処理装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、タイマー１４、Ｉ／Ｏ制御回路１５が、バス１６によって相互に接続されている。ＣＰＵ１１はＲＯＭ１２に格納されているプログラムを実行することで起動し、タイマー１４からの割り込み信号などを参照しつつ、ＲＡＭ１３へのデータの記録読み出し、Ｉ／Ｏ制御回路１５への命令の出力などによりロボット１００の動作を制御する。
　Ｉ／Ｏ制御回路１５は、ＣＰＵ１１からの命令に従って、駆動モーター制御回路１７といった外部装置に制御信号を出力することでこれらの外部装置を直接制御し、プログラムに従って実際の動作を実現する。駆動モーター制御回路１７は、ロボット１００の各関節を動かすモーターへの電力の供給を制御する。
　Ｉ／Ｏ制御回路１５によって制御される外部装置としては、駆動モーター制御回路１７の他に、無線ＬＡＮ１９、非接触給電機能２１、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）２３や、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ、ＧＰＳ、温度センサー、湿度センサーといった各種センサー類が含まれる。無線ＬＡＮ１９は、インターネットに接続して、天気予報といった様々なデータを受信したり、このロボット１００の経験などをクラウドに蓄積したりするのに利用される。
　なお、ロボット１００の左脚２２Ｌ、右脚２２Ｒ、胴体３０、左腕４２Ｌ、右腕４２Ｒ、頭部５０の動きを行う駆動機構の制御は、上記情報処理装置により行われるが、その詳細な構造やその具体的な制御手続きは、一般的に知られているもので良いため、下記に特記するものを除いてその詳細は省略する。
　また、左脚２２Ｌおよび右脚２２Ｒの下端は、大きめの左足２４Ｌ、２４Ｒとなっているが、その内部にはバッテリーが夫々設けられている。このバッテリーの残量が少なくなってくると、自ら充電ベース（図不示）へ移動して、充電を行う。このロボット１００は、他の機器への給電を行うので、通常のロボットよりも多くの電力を必要とし、大容量のバッテリーが装備されている。
　次に、このロボット１００による非接触給電機能について説明する。非接触給電機能は、左腕４２Ｌの末端にある左手６０Ｌに内蔵された送電コイル６０Ｃ（図３参照）によって実装されている。　この非接触給電機能によって充電される機器としては、非接触充電機能を備えたバッテリー駆動の機器全般であり、空気清浄機、電動ポット、炊飯器、レンジ、コーヒーメーカー、掃除機といった家庭電気機器一般から、パソコン、携帯電話、スマートフォン等を含んでいる。なお、これらの機器やロボット１００の非接触給電機能は、国際標準規格のQi(チー)に対応しているものとする。
　この非接触給電機能は、次のような手順によって利用する。まず、非接触給電機能によって充電させたい機器を、ロボット１００に登録する。それには、図３に示されているように、ユーザーがロボット１００の左手６０Ｌを取って、その機器７０を充電可能な状態へセットする。すなわち、左手６０Ｌに内蔵された送電コイル６０Ｃを、機器７０の受電コイル（図不示）の位置に合わせてセットする。図３では機器７０はスマートフォンである。
　この状態でロボット１００は、機器７０への充電を行う。充電が正常に行われれば、３Ｄセンサーによって、この充電可能な状態を記録しておく。
　次に、機器７０から手を離して、機器７０の形状や色などを記録しておく。この際、適宜、見る角度を変えたり、裏返したりして可能な限り機器７０の情報（色や形状）を取得するようにする。この機器７０の情報と、前もって取得してある充電可能状態の情報とを比較参照して、機器７０における受電コイルの位置を取得し記録する。
　更に、ロボット１００は周囲を見渡して、機器７０の置き場所も記録しておく。スマートフォンの場合は、置き場所は変化するが、電動ポット、炊飯器といった機器では、設置場所がほぼ決まっているので、充電を行う際には、この記録を参照することによって速やかに機器を発見することができる。これらの記録は、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに保存される。以上の操作は、充電を行う機器ごとに行う必要がある。また、機器７０の置き場所を変えた場合にも、再度行う必要がある。
　機器がスマートフォンといった置き場所が一定していない機器の場合には、その機器にロボット１００と通信を行う無線機能が実装されているのが望ましい。例えば、屋内測位システムで利用されているＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）が実装されていると良い。充電が必要となった場合、機器からＢＬＥ信号が発信される。家の中を巡回しているロボット１００がＢＬＥ信号を受信して、信号強度が大きくなる方向を検出して、その方向へ向えば、その機器の近傍へ移動できる。そこで３Ｄセンサーで得た画像情報から位置を正確に特定する。
　例えば、巡回中にＢＬＥ信号を受信して、移動に伴い、もしも信号強度が徐々に小さくなっている場合には、その時の移動方向とは反対の方向が正しい方向であるとわかる。従って、移動方向を反転させる。逆に、信号強度が徐々に大きくなっていれば、その時の移動方向が正しい方向であるとわかるので、そのままの方向に移動を続ける。その後、ＢＬＥ信号の信号強度が減少に転じるタイミングで、極大信号強度を受信する位置が特定される。その方向については、この位置が当該機器に最も近傍の位置ということになる。更に、可能であれば、その位置から上記移動方向と直交する方向への移動も行う。そして、やはり極大信号強度を受信する位置を特定する。そのようにして、当該機器の近傍へ移動できる。
　そういった無線機能が実装されていない場合には、家の中を３Ｄセンサーで捜索することになる。もしくは、近くのユーザーに機器の存在する場所を質問する。スマートフォンならユーザーのポケットに入っていることもありえるが、その場合にはテーブルの上にスマートフォンを出して、ロボット１００に位置を教えてあげる。
　従って、登録された機器の電源の管理は、ロボット１００が担当することとなる。給電は、例えば一日一回、予め設定した時刻（例えば夜半）になると、家の中を巡回して給電を行っていく。その際、機器が置かれている場所の記録を参照してその機器の近傍へ行き、３Ｄセンサーで正確な位置を確認して、記録されている充電可能状態に左手６０Ｌをセットして給電を行う。また、適宜、ＢＬＥの信号も参照する。
　なお、給電前には、その時点での機器の充電状態（電池残量）を取得して記録しておく。そして、一日一回の給電では間に合わないような機器がある場合、その機器については一日複数回の給電を行うようにする。逆に、数日間以上も電池残量が十分に残っているような機器については、数日おきに給電を行うようにする。また、機器から無線機能を利用して、ロボット１００へ給電の依頼をしても良い。
　次に、フローチャートを参照して、このロボット１００による典型的な非接触給電の流れを説明する。図４は、非接触給電を行うべき機器を、ロボット１００に登録する手順を説明するフローチャートである。
　なお、ロボット１００は、建物内の部屋や家具類といったレイアウト情報、すなわち建物内の地図情報が予めインプットしてある。従って、ロボット１００は、自分が建物内のどの位置に存在して、どの方向を向いているかを常に把握しておくことができているものとする。
　新たに機器を登録しようとする場合、まずステップＳ４０１で、ユーザーはロボット１００の左手６０Ｌを取って、その機器の充電可能状態へセットする。すなわち、左手６０Ｌに内蔵された送電コイル６０Ｃを、機器の受電コイルの位置に合わせてセットする。
　するとロボット１００は、機器への充電を開始する。すなわち、充電が正常に行えるか否かで、正しくセットされたか否かを確認する（ステップＳ４０２）。充電が正常に行われなければ（ステップＳ４０２でＮＯ）、正しくセットされていないと判断して、再セットを促す（ステップＳ４０３）。充電が正常に行えれば（ステップＳ４０２でＹＥＳ）、３Ｄセンサーによって、この充電可能な状態を記録しておく（ステップＳ４０４）。すなわち、機器に対する左手６０Ｌの相対的な位置や姿勢を記録し、機器内の受電コイルの位置を推定に必要な情報を記録しておく。この際、適宜、見る角度を変えたりして、より多くの情報を得るようにする。
　次に、機器から左手６０Ｌを離して（ステップＳ４０５）、３Ｄセンサーによって機器の形状や色などを記録しておく（ステップＳ４０６）。この際も、適宜、見る角度を変えたり、裏返したりして可能な限り機器の情報（色や形状）を取得するようにする。この機器の情報と、前もって取得してある充電可能状態の情報とを比較参照して、機器における受電コイルの位置を取得し記録する（ステップＳ４０７）。
　次に、ロボット１００は３Ｄセンサーによって周囲を見渡して、部屋の中における機器の位置（置き場所）を記録する（ステップＳ４０８）。これは、部屋の中の空間に設けた座標位置として記録するが、家具などの画像情報も付随情報として記録しておく。これらの記録は、各機器を特定する機器ＩＤに関連付けて、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに保存される。
　このようにして各機器ごとに、登録作業を行うが、その都度、巡回する順番に並べた巡回リストを生成する。この巡回リストは、家の中での巡回経路がなるべく最短となるように機器ＩＤを並べたものである。ただし、スマートフォンや携帯電話のように置き場所が一定しないものは、この巡回リストには含めない。
　次に、このロボット１００による非接触給電の実行について説明する。図５は、ロボット１００による給電の手順を説明するフローチャートである。給電は、毎日決まった時刻以降、例えば午後３時以降に実行される。ただし、人とコミュニケーションを行っている場合には、後回しとする。給電作業の途中に、人とコミュニケーションが開始した場合には、それまでの作業状態を保存しておき、後でそこから実行する。
　給電を開始すると、最初に変数ｉに１が代入される（ステップＳ５０１）。そして、巡回リストを参照してｉ番目の機器の置き場所への移動を開始する（ステップＳ５０２）。ｉ番目の機器の置き場所へ移動する前に、ＢＬＥ信号を受信すると（ステップＳ５０３でＹＥＳ）、その信号の強度が大きくなる方向を検出して、その方向へ向って、そのＢＬＥ信号を出力している機器の近傍へ移動する（ステップＳ５０４）。
　このＢＬＥ信号には、登録されている機器の中で当該機器を特定する情報（機器ＩＤ）が含まれているので、登録情報から機器の形状や色を取得する。そこで３Ｄセンサーで周囲を見渡して、得た画像情報から位置を正確に特定する。そして、登録情報にある受電コイルの位置を参照して、ＢＬＥ信号を出力している機器への給電を行う（ステップＳ５０５）。給電が終わると、ｉ番目の機器の置き場所への移動を再開する（ステップＳ５０２）。このＢＬＥ信号のモニタリングは、ロボット１００がｉ番目の機器の置き場所への移動するまで継続的に行う（ステップＳ５０６でＮＯ）。
　ｉ番目の機器の置き場所への移動が完了すると（ステップＳ５０６でＹＥＳ）、ｉ番目の機器の登録情報から機器の形状や色を取得する。そこで３Ｄセンサーで周囲を見渡して、得た画像情報から位置を正確に特定する。そして、登録情報にある受電コイルの位置を参照して、機器への給電を行う（ステップＳ５０７）。
　ｉ番目の機器の給電が終わると、巡回リストの全ての機器の給電が完了したか否かを判断する（ステップＳ５０８）。未だ給電していない機器が存在する場合（ステップＳ５０８でＮＯ）、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳ５０９）、ステップＳ５０２へ戻って次の機器への移動を開始する。
　巡回リストの全ての機器の給電が完了した場合（ステップＳ５０８でＹＥＳ）、巡回リスト以外の全ての機器（スマートフォンなど）についても給電が完了したか否かを判断する（ステップＳ５１０）。未だ給電していない機器が存在する場合（ステップＳ５１０でＮＯ）、所定の巡回ルートに従って、屋内の巡回を続けて（ステップＳ５１１）、ＢＬＥ信号のモニタリングを行う（ステップＳ５１２）。
　ＢＬＥ信号を受信すると（ステップＳ５１２でＹＥＳ）、その信号の強度が大きくなる方向を検出して、その方向へ向ってその機器の近傍へ移動し、このＢＬＥ信号を出力している機器への給電を行う（ステップＳ５１３）。そして、再度、全ての機器の給電が完了したか否かを判断する（ステップＳ５１０）。全ての機器の給電が完了したと判断したら（ステップＳ５１０でＹＥＳ）、処理を終了する。また、ＢＬＥ信号の受信が無いまま（ステップＳ５１２でＮＯ）、所定の巡回ルートを一巡すると（ステップＳ５１４でＹＥＳ）、処理を終了する。
　以上、本発明の実施形態にかかる画像形成システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。
　例えば、上記例では、予め登録された機器に対して給電を行っている。しかし、登録は必ずしも不可欠ではなく、登録する前の新たな機器でも、給電を行うようにもできる。例えば、充電が必要となった機器は、ＢＬＥで給電要求信号を発信する。一方で、ロボットは定期的に家の中を巡回して、この給電要求信号を受信する。受信後、上記の通り信号の強弱によって、大まかな機器の位置を知ることができる。また、給電要求信号には、当該機器の外観（色や形状）に関する情報や受電コイルの位置に関する情報も含まれている。従って、３Ｄセンサーで周辺を観察することで、機器の正確な位置を特定できる。そして、送電コイル６０Ｃを、機器の受電コイル（図不示）の位置に合わせて給電を行うことができる。
　上記例では、人型ロボットとなっているが、本発明は一般的な自律型ロボットに適用できる。例えば、ロボットの移動手段が車輪によるものの場合、段差などで移動に制限があるが、マルチコプターをロボットとして上記の給電機能や３Ｄセンサーなどを実装すれば、より機動的に給電を行える。
　また、上記例では、巡回リストで定期的に給電を行っているが、必要に応じて給電を行うようにしても良い。つまり、図５に示した例では、置き場所が一定している機器は、ＢＬＥ信号を利用していないが、これらの機器でも充電が必要になるとＢＬＥ信号を出すようにする。そして、ロボットは定期的に巡回して、ＢＬＥ信号を受信した時にだけ給電を行うようにする。ただし、置き場所が一定している機器では、ＢＬＥ信号を位置の特定に利用する必要は無いので、ＢＬＥ信号の代わりに、Wifiといった一般的な無線通信を用いても良い。
　更に、上記例では、常に機器に対して給電を行うものであるが、電気の移動方向を逆にすることにも場合によっては一定の効果がある。具体的には、災害などで停電が長引いた場合、上記ロボットは夫々の機器から電気を受け取って、より重要度の高い機器（スマートフォンといった通信手段など）への給電に利用するということもできる。つまり、機器側の受電コイルが送電コイルとして機能し、ロボット側の送電コイルが受電コイルとなって、機器側のバッテリーの電力をロボットが受け取る。そして、その電力を、他の機器への給電に利用する。
　以上のように、本発明による自律型ロボットは、コミュニケーション型ロボットに、その特性を利用した実利のある役割を与えることができるので、有用性が高い。
　なお、上記実施形態では、家庭内における給電を例として説明したが、本発明の応用環境はこれに限らない。例えば、オフィス、工事現場、実験室など電動の機器を利用する場所一般、原子力関連の現場や深海環境といった人間が中々入れないような過酷な環境、あるいは、宇宙船や宇宙ステーションといった特殊な環境においても、本発明は非常に有用である。
　例えば、工事現場などでは、休息中や作業をしない時間帯などに、本発明のロボットが現場を巡回して給電を行うようにする。これにより、電池切れによる作業の中断がなくなり、作業効率を向上させることができる。
　なお、本発明による自律型ロボットにより給電されるものとしては、上記例に限らず様々なものが考えられる。例えば、電気自動車が駐車場に止まっているのを想定した場合、ロボットが巡回して、バッテリー残量の少ない電気自動車への給電を行うこともできる。この場合、電気自動車のバッテリーの容量は大きいので、ロボットは有線式とするのが望ましい。また、飛行を終えて着地しているドローンがあれば、ロボットはそれにも給電を行う。
　１０　　情報処理装置
　１４　　タイマー
　１５　　制御回路
　１６　　バス
　１７　　駆動モーター制御回路
　２１　　非接触給電機能
　２２Ｌ　左脚
　２２Ｒ　右脚
　２４Ｌ　左足
　２４Ｒ　右足
　３０　　胴体
　４２Ｌ　左腕
　４２Ｒ　右腕
　５０　　頭部
　５２Ｌ、５２Ｒ　眼
　５４Ｌ、５４Ｒ　耳
　５６　　鼻
　５８　　口
　６０Ｃ　送電コイル
　６０Ｌ　左手
　７０　　機器
１００　　ロボット

Claims (6)

  1. 　前後左右に移動する機能と、
    　非接触給電機能と、
    　３Ｄセンサーによる視覚機能と、
    　前記移動機能により移動しながら前記視覚機能によって前記機器の位置を把握し、前記移動機能によって前記機器へ接近し、前記非接触給電機能によって前記機器の充電を行う機能と、を備えたことを特徴とする自律型ロボット。
  2. 　前記機器の設置場所が予め記録されている記録装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自律型ロボット。
  3. 　非接触充電可能な機器と無線通信を行う機能を更に備え、前記無線通信によって前記機器から送信された給電要求信号を受信した場合、前記非接触給電機能によって前記機器の充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の自律型ロボット。
  4. 　前記自律型ロボットは、可動腕を備えたロボットであって、前記非接触給電機能は、この可動腕に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の自律型ロボット。
  5. 　前記自律型ロボットは、コミュニケーション機能を備えた人型ロボットであって、前記充電機能は、その一機能として実装されていることを特徴とする請求項２に記載の自律型ロボット。
  6. 　前記無線通信は、屋内測位システムを構成するBluetooth Low Energy (BLE)であって、前記自律型ロボットは、屋内を巡回し、この屋内測位システムによって給電要求信号を送信する前記機器の大まかな位置を推定することを特徴とする請求項３に記載の自律型ロボット。
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