JP2001320781A - データ・キャリア・システムを用いた支援システム - Google Patents
データ・キャリア・システムを用いた支援システムInfo
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Abstract
や作業を支援することのできるデータ・キャリア・シス
テムを用いた支援システムを提供する。 【解決手段】所定の位置に配置される少なくとも1以上
のデータ・キャリアとしてのタグと、上記タグとの間で
通信を行う少なくとも1以上のリーダ/ライタとを有
し、上記タグは入出力手段を備えていて、上記入出力手
段に所定の機器を接続し、上記リーダ/ライタから出力
された情報により、上記所定の機器を動作させるように
したものである。
Description
・システムを用いた支援システムに関し、さらに詳細に
は、データ・キャリアとしてのタグとリーダ/ライタと
を有したデータ・キャリア・システムを用いた支援シス
テムに関する。
然災害や、原子力事故をはじめとする様々な災害に対
し、被災者を救助するなどのレスキュー活動を支援する
ことができるようなロボット技術やメカトロニクス技術
の開発が要望されている。
することができるようなロボット技術を実際に構築しよ
うとすると、単にロボット本体だけを開発するのでは不
十分であり、ロボットが活動する環境を含めたシステム
全体の構築を検討する必要があり、特に、ロボットの活
動や作業を支援するための支援システムの構築が望まれ
ていた。
ボットによるレスキュー活動のみならず、人間やロボッ
トなどが各種の環境において活動したり作業したりする
際にも必要なものであり、こうした支援システムの提案
が要望されていた。
うな要望に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、各種の環境における人間やロボットなどの活
動や作業を支援することのできるデータ・キャリア・シ
ステムを用いた支援システムを提供しようとするもので
ある。
の自然災害や、原子力事故をはじめとする様々な災害に
対し、被災者を救助するなどのレスキュー活動を支援す
るためなどに用いて好適なデータ・キャリア・システム
を用いた支援システムを提供しようとするものである。
に、本発明によるデータ・キャリア・システムを用いた
支援システムは、所定の位置に配置される少なくとも1
以上のデータ・キャリアとしてのタグと上記タグとの間
で通信を行う少なくとも1以上のリーダ/ライタとを有
し、上記タグは入出力手段を備えていて、当該入出力手
段には所定の機器が接続されており、リーダ/ライタか
ら出力された情報により、タグは上記所定の機器を動作
させるようにしたものである。
ステムを用いた支援システムにおけるデータ・キャリア
たるタグは、入出力手段を備えていて入出力(I/O)
機能を持つことが大きな特徴ではあるが、これら入出力
機能の入力機能と出力機能とを連動させることができる
点により、様々な応用を可能にするものである。
状況でインシュリンを投薬するシステムや、レスキュー
で音声案内を発声することによって効果的に人の声を拾
えるシステムなどに応用することができる。
組み合わせることにより、グローバルな情報交換やネッ
トワーク形成も可能になる。
プ化すれば、さらに用途を飛躍的に拡大することができ
る。
ュー活動を行うロボットは、整備されていない未知の環
境で作業を行うことが前提となるので、ロボット本体の
知能化、高度化あるいは遠隔操作性などの向上を図るだ
けでは、実際にレスキュー活動に利用することは困難で
ある。
は、ロボットの動作環境をエージェント化し、環境との
情報的インタラクションを行いながらロボットが動作す
ることを可能にする技術が必要であり、本発明によるデ
ータ・キャリア・システムを用いた支援システムはこう
した技術を提供することができるものである。
システムを用いた支援システムをレスキュー活動に適用
した場合には、災害時における被災地の情報収集、被災
者の探索、被災者の救助などをロボットを用いて行う際
に極めて有効である。
行う手法としては種々の手法が考えられるが、その最も
効果的な手法は、被災者の近くに当該被災者の声や体温
などを検出することのできる装置を設置することであ
り、こうした装置として、本発明によるデータ・キャリ
ア・システムを用いた支援システムのタグに被災者検出
のための機能を持たせたものを用いることができる。
者の存在を受動的に検出するだけでは十分ではなく、能
動的に被災者に呼びかける機能も重要である。
きるようなインターフェース機能を有する必要があり、
そのために、タグの入出力手段には、例えば、レスキュ
ー活動の支援用としては、被災者の検出機能を備えた機
器を接続するものである。
出限界を考慮すると、可能な限り被災者の近くに設置す
ることが望ましいが、瓦礫の中の被災者の近くまでタグ
を搬入することは困難であるので、災害時にはタグが被
災者とともに瓦礫の中に埋もれてしまうように、壁や床
あるいは扉などといった建材中に設置したり、一般の家
庭にある家電製品の中に設置したり、火災報知器などの
非常用用具の中に設置するなど、屋内や屋外などにいる
人間が生活するような環境内にタグを設置すればよい。
した際には、被災者とともに当該被災者の近くにタグが
埋設されることになり、例えば、リーダ/ライタにより
タグを起動して、タグに接続した機器により被災者に声
をかけたり、あるいはタグのメモリに助けを求める被災
者の声を記録したり、タグに接続した機器により被災者
の存在を記録したり、災害情報を被災者に提供したりす
ることができるようになる。
話やPHSなどの移動端末を併用すればよい。
ては、以下に示すような(1)乃至(3)の仕様を備え
たものとすることが好ましい。
環境内に容易に設置できる。
力を供給したり、通常は用いない電池などの電源を外部
の電波によって起動させたり、ローカルに発電させるこ
とができる。短時間の動作でも、被災者の検出に役立つ
可能性は高い。
体的には、人間の存在を検出するための機器、例えば、
人間の温度や音声を検知するセンサや人間と交信するイ
ンターフェース(マイクロフォンによる音声情報収集や
スピーカーによる呼びかけや情報提供)機能を搭載す
る。
考慮すると、例えば、図2に示すように、タグは、各種
のセンサやマイクロフォンあるいはスピーカーなどを接
続することのできる入出力(I/O)制御・処理機構を
備える構成となる。
能のハードウェア化・チップ化を行えば、小型化、高速
処理ならびに省電化を図ることができる。
明は、所定の位置に配置される少なくとも1以上のデー
タ・キャリアとしてのタグと、上記タグとの間で通信を
行う少なくとも1以上のリーダ/ライタとを有し、上記
タグは入出力手段を備えていて、上記入出力手段に所定
の機器を接続し、上記リーダ/ライタから出力された情
報により、上記所定の機器を動作させるようにしたもの
である。
明は、本発明のうちの請求項1に記載の発明において、
上記タグは、外部からの電磁波供給に応じて起動するよ
うにしたものである。
明は、本発明のうちの請求項1または請求項2のいずれ
か1項に記載の発明において、上記タグは、人間が生活
するような環境内に複数設置され、上記所定の機器は、
人間の存在を検出するための機器であるようにしたもの
である。
ら、本発明によるデータ・キャリア・システムを用いた
支援システムの実施の形態の一例を詳細に説明するもの
とする。
は、本発明の理解を容易にするために、レスキュー活動
の支援に本発明によるデータ・キャリア・システムを用
いた支援システムを用いた場合を中心に説明する。
・システムを用いた支援システムの全体システム構成の
概念図が示されている。
用いた支援システムは、屋外や屋内に適宜に配置される
少なくとも1以上のデータ・キャリアとしてのタグ10
と上記タグとの間で通信を行う少なくとも1以上のリー
ダ/ライタ100とを有するデータ・キャリア・システ
ムを基本構成要素としている。
とは、局所的非接触通信によって互いに情報交換を行う
ことができるようになされている。
置することによって、ローカルな「場所」で情報を分散
的に管理したり、「場所」を知能化・エージェント化す
ることが可能になる。
での知的情報処理能力、比較的長距離な通信領域(例え
ば、最大3m程度である。)、データの読み出し/書き
込み機能などを有し、従来のデータ・キャリアたるタグ
の利点と携帯型計算機の利点とを合わせ持っているもの
である。
に多数のタグ10を予め設置しておいたり、あるいは不
幸にして災害が発生した際には救援者やロボットによっ
て多数のタグ10を被災地に設置し、順次これらタグ1
0にプログラムを動的にダウンロードして行き、タグ1
0を駆動させて行くことによって、環境を徐々に知能化
・エージェント化させ、ネットワークを動的に構築する
ことが可能になる。
となり得るが、無数のエージェントを配置することを考
慮すると、予め災害の発生が要されるような場所に多数
のタグ10を予め設置しておいたり、あるいはロボット
がタグ10を随時設置しながら、タグ10を超分散ネッ
トワークのノードとして駆動する方が有効である。
ンフラとして利用し、効率的に動作することが可能とな
る。
00を搭載することにより、ローカルな地図管理エージ
ェントとしてタグ10を利用したり、ロボットの自己位
置同定用ランドマークとしてタグ10を利用したり、ロ
ボット間の情報中継メッセンジャーとしてタグ10を利
用したり、ロボットが認識しにくい環境情報の提供者と
してタグ10を利用したりすることができる。
開、群ロボットによる作業など、常に変化する状況で
は、多数のタグ10を用いた超分散システムによる局所
的管理、制御が極めて有効である。
してのタグ10について詳細に説明すると、タグ10は
屋外や屋内に適宜に配置可能なポータブルな情報格納/
処理装置であるが、タグ10を屋外や屋内への配置の際
には、例えば、電柱やビル壁などに埋め込んだり、ある
いは火災報知器や家電製品に埋め込んだりなどすればよ
い。
構成図が示されているが、タグ10は、全体の動作の制
御を行う中央処理装置(CPU)12と、CPU12が
実行するプログラムを記憶するとともにユーザーが必要
とする任意のプログラムをダウンロード可能とされかつ
各種のデータを記憶する領域を備えたメモリ14と、後
述する各種の機器30−1乃至30−n(n=1,2,
3,・・・n−1,n(ただし、「n」は正の整数であ
る。))との間でデータの入出力を行う入出力部(I/
O部)16と、リーダ/ライタ100との間で通信を行
う局所的無線通信ユニットとしての無線通信部(RF
部)18と、無線通信部18に接続されるアンテナ20
と、タグ10全体に電力を供給するための電源部22
(電源部22は、例えば、電池や太陽電池あるいは圧電
素子などのような自己発電素子により構成することがで
きる。)と、音声センサや視覚センサなどの各種センサ
や、CPU12の指示に基づいて音声を出力するための
音声合成デバイスや、タグ10自体を移動させたり障害
物を排除するための動作を行うアクチュエータなどの各
種の機器30−1乃至30−nとを有している。
ーザーが必要とする任意のユーザー・プログラムをダウ
ンロードすることが可能となされており、CPU12は
メモリ14にダウンロードされたユーザー・プログラム
を実行することになるものであるが、電力消費量の大き
いCPU12は、無線通信部18により起動を制御され
るようになされている。
とは、タグ10が複数存在する場合に、複数のタグ10
をそれぞれ識別するために用いられる識別番号(Ide
ntification Number)である。)応
答などような基本的な動作については、電源部22の電
源を利用することなく実行することができるようになさ
れている。
ログ変換器(D/A)を備え、例えば、発光ダイオード
などの低消費電力のデバイスを動作させるようにしても
よい。
に、各種の機器30−1乃至30−nとして、被災地に
おける被災者の音声を検知する音声センサや被災地にお
ける有毒ガスの発声を検知するガス・センサなどの各種
のセンサや、被災地における被災者の音声を拾うことの
できるマイクや、心電位を測定する心電計や、大型部材
料にかかる力を計測する歪みゲージや、CPU12の指
示に基づいて音声を出力する音声出力のための機器たる
音声合成デバイスや、タグ10自体を移動させたり障害
物を排除するための動作を行うアクチュエータなどが適
宜に接続されており、これら各種の機器30−1乃至3
0−nとCPU12との間におけるデータの入出力を行
っている。
30−nは、デジタル/アナログ変換器(D/A)やア
ナログ/デジタル変換器(A/D)やアンプなどを備え
るようにしてもよい。
に詳細に説明すると、まず、CPU12と無線通信部1
8とは、シリアルまたはパラレルまたはバスにより接続
されており、上記したように無線通信部18はCPU1
2の起動を制御する。なお、CPU12の電力は、起動
時のみ電力部22から供給されて消費される。
処理の実行のために用いる情報を獲得するために必要な
動作の指示を入出力部16を介して各種の機器30−1
乃至30−nへ出力し、各種の機器30−1乃至30−
nは当該指示に応じて情報を獲得する動作を行い、獲得
した情報を入出力部16を介してCPU12へ入力す
る。
したい場合には、各種の機器30−1乃至30−nとし
て音声合成デバイスおよび音声センサを入出力部16に
接続しておき、CPU12の指示に基づいて入出力部1
6を介して音声合成デバイスにより「誰かいますか?」
といった呼びかけを行わせ、当該呼びかけに応じて人間
が発声した音声を音声センサにより検知し、その検知結
果をCPU12へ入力するようにして、さらにCPU1
2が音声センサの検知結果を無線通信部18によりリー
ダ/ライタ100へ通信するようにすればよい。
るが、本発明においては、リーダ/ライタ100は、人
間102が把持したり、自律的に移動可能なロボット1
04に搭載したり、あるいは人間が搭乗して操縦するヘ
リコプターなど航空機や飛行船あるいは走行車両などに
搭載したり、人間が遠隔操作により操縦するヘリコプタ
ーなど航空機や飛行船106あるいは走行車両などに搭
載したりされるものである。
動可能なロボット104や、人間が遠隔操作により操縦
する飛行船106などのように、タグ10に対して自律
的に移動することのできる移動体を「自律エージェン
ト」と適宜に称する。
ては、公知のリーダ/ライタ100を適用することがで
きるものであるので、その詳細な構成ならびに作用の説
明は省略する。
の通信について説明するが、この発明においては、タグ
10のCPU12と無線通信部18とが分離されてお
り、以下に説明するようにして、消費電力の低減と安定
した通信を確保するようにしている。
ンテナ20を介した外部からの電磁波供給により動作す
るものである。つまり、無線通信部18の起動に際し
て、電池などの内蔵電源たる電源部22を必要としない
ものである。
なデータ・キャリアとしての基本的な機能は、電源部2
2のような内蔵電源を必要とせずに、アンテナ20を介
した外部(例えば、リーダ/ライタ100)からの電磁
波供給により動作させることができる。
た後に、情報の獲得および動作の必要性に応じてCPU
12を起動する。CPU12は起動中においては、電力
部22の電力を使用することになる。
る電力部22の消費電力を「0」(ゼロ)にすることが
可能になるとともに、CPU12の起動中は電源部22
の電力を使用して、CPU12による高度なプログラム
の処理や、各種の機器30−1乃至30−nの操作や、
メモリ14の管理が可能となる。
で、メモリの内容保持については、電源部22を利用す
る必要がなくなる。
や、ID読み出しなどのような基本的な通信は、電力部
22の電力を使用しないで行うことができるものであ
る。
よって、低電力消費の待機状態と高速動作を行う起動状
態とを自由に切り換えることができるものである。
したいデータを無線通信部18に転送し、無線通信部1
8はCPU12からのデータの転送を受けて、無線通信
部18がデータを無線によりリーダ/ライタ100に発
信する。
/ライタ100に発信する場合に、電池など内蔵電源た
る電源部22を利用することにより、電磁波供給のみに
よる電力の供給の場合と比較すると、遠距離かつ安定し
た出力を行うことができる。
イタ100との通信に際して、以下の(1)乃至(7)
に説明するような通信を行うことになる。
となしに、IDや位置データなど少量のデータを読み出
したり書き込んだりすることができる。
ログラムを任意にダウンロードして実行することができ
る。
源部22により、自律的に安定したデータ通信を行うこ
とができる。
は飛行船106などに搭載したリーダ/ライタ100に
より、タグ10のIDや位置データを認識して、当該タ
グ10のCPU12を起動し、当該CPU12は必要に
応じてリーダ/ライタ100からメモリ14にプログラ
ムをダウンロードする。
たプログラムに従って、入出力部16に接続された各種
の機器30−1乃至30−nとの間で情報の出力ならび
に情報の獲得を行う。なお、各種の機器30−1乃至3
0−nから獲得された情報は、タグ10のメモり14に
格納される。
あるいは飛行船106などに搭載したリーダ/ライタ1
00とタグ10との間で通信が確立されたとき、情報を
無線通信部18によりメモリ14に格納した情報をリー
ダ/ライタ100へ送信する。
り、人間102、ロボット104あるいは飛行船106
などに搭載したリーダ/ライタ100とタグ10との間
で通信が確立された状態において、リーダ/ライタ10
0側から送信された情報をタグ10の入出力部16から
各種の機器30−1乃至30−nに出力して、各種の機
器30−1乃至30−nを動作させ、これら各種の機器
30−1乃至30−nの動作により得られた情報を即座
にリーダ/ライタ100に送信するようにした場合に
は、無線結合された入出力装置としてタグ10を直接的
に利用することもできる。
・キャリア・システムを用いたレスキュー支援システム
によれば、例えば、図1に示す「(1)→(2)→
(3)→(4)」の動作手順により、レスキュー活動を
支援することできる。
・キャリアを火災報知器、家電などに埋め込む。
して人間の体温を検知するセンサや、人間の音声を集音
するマイクや、人間の音声を合成する機能を持つ音声合
成デバイスを入出力部16に接続したタグ10を、火災
報知器や家電製品などに埋め込む。
ータ・キャリアの情報収集プログラムを起動する。
タグ10を火災報知器や家電製品などに埋め込んだ家屋
が倒壊した場合には、人間102や、自律的に移動可能
なロボット104や、人間が遠隔操作により操縦する飛
行船106などのようにタグ10に対して自律的に移動
することのできる自律エージェントなどにリーダ/ライ
タ100を搭載し、当該リーダ/ライタ100を搭載し
た自律エージェントに被災地を巡回させる。そして、リ
ーダ/ライタ100からの電磁波供給によりタグ10の
情報収集プログラムを起動する。
い、蓄積する。
器30−1乃至30−nとして接続されたマイクやセン
サにより人間の声や体温を拾い、メモリ14に蓄積す
る。
し、データ・キャリアの情報を収集、救援活動に利用す
る。
律エージェントが再度タグ10の存在する場所を巡回し
たときに、リーダ/ライタ100はタグ10のメモリ1
4に蓄積された情報を受け取り、リーダ/ライタ100
が受け取った情報に基づいて救援活動を行う。
(1)乃至(7)に示すように変形することができるも
のである。
発明によるデータ・キャリア・システムを用いた支援シ
ステムをレスキュー活動の支援に用いる場合について説
明した。
製品などに埋め込み、震災などで建物の倒壊が発生した
際に、タグ10から発声を促すメッセージを発信し、生
存者がいればその音声をタグ10のメモリ14に格納
し、リーダライタ100側に通報することによって救助
活動を促進するようにしている。
リア・システムを用いた支援システムは、こうしたレス
キュー活動の支援に用いるばかりでなく、例えば、医療
活動の支援やカメラによる撮影活動の支援あるいは応力
計測の支援などに用いることができる。
人間や動物の心電図、あるいは人間や動物の脳波・血圧
・体温などの計測を可能にするものである。具体的に
は、人間や動物にタグ10を持たせることにより、人間
や動物を器具に拘束したり、ケーブルを取り付けた状態
に置くことなく、自然な行動状況における体内状態を計
測することができる。さらに、タグ10によりマイクロ
シリンジをプログラム駆動することなどにより、条件あ
るいは計画にそった薬物投入などを可能にする。
る場合には、状況をタグ10と接続したCCDやCMO
Sなどを用いて撮像し、タグ10のメモリ14にデータ
を蓄積することができる」。
歪みゲージによりタグ10部分にかかる応力を計測す
る。タグ10のメモリ14にダウンロードされたプログ
ラムに従ってデータを格納し、また、リーダライタ10
0と通信が確立した際に、メモリ14に格納したデータ
を送信する。具体的には、クレーンのワイヤやアームな
どの要所にデータ・キャリアたるタグ10を取り付けて
動作させる。そうすると、1日を通じての平均加重や最
大加重あるいはワイヤ張力変化などを、大型機械であっ
ても容易に計測することができるようになる。
ア・システムを用いた支援システムは、上記したレスキ
ュー活動など以外の様々な用途に用いることができるも
のであり、例えば、自動車に搭載してITS技術に応用
したり、家電製品などの情報管理(製造、販売、メンテ
ナンス、リサイクル、廃棄など)、実験動物の生体計測
・管理などにも応用することができる。
源部22の方式については、その詳細な説明は省略した
が、電源部22としては、例えば、 (a)乾電池やリチウム電池のような1次電池利用 (b)家屋内の電源や太陽電池などから充電して利用 (c)自己発電(太陽電池を用いた光による発電,圧電
素子を用いた荷重による発電など) などが考えられる。
たように、レスキュー活動の支援に用いる場合には、デ
ータ・キャリアたるタグ10を、 (a)壁や床などの構造物に埋め込んだり設置する (b)家電製品などの機器や装置内に設置する (c)火災報知器などの緊急装置内に設置する などしている。
に、通常は電源が供給されている機器に取り付ける場合
には、その電源から電源部22を充電するようにしても
よい。
合には、そこにかかる圧力によって電源部22を発電・
充電するようにしてもよい(電源部22として圧電素子
を用いれば、タグ10を橋梁などに取り付けた場合は繰
り返し荷重がかかるので,それによって発電・充電する
ことが可能であるし、震災の際にも揺れによる荷重や風
などによって発生する荷重によって発電・充電すること
が可能である)。
たように、レスキュー活動用のデータ・キャリアたるタ
グ10には、各種の機器30−1乃至30−nとして入
出力部16に、人間を検出する検出機能を備えた機器が
接続されるとともに、人間に対して状況を提供する発信
機能を備えた機器が接続されることが特徴である。
は、例えば、マイクロフォンがあるが、タグ10内のC
PU12の処理能力やメモリ14の記憶容量に応じ、C
CDカメラや圧カセンサあるいは赤外線センサなどによ
って、人間を検出するようにしてもよい。
例えば、スピーカーがあるが、発光ダイオードや液晶の
ように光によって発信する機器を用いるようにしてもよ
い。
グ10は人間と同時に瓦礫の中に埋没し、その中で動か
ずに人の検出を行うようにするものであるが、これに限
られるものではないことは勿論であり、タグ10の最大
の特徴の一つである入出力部16の機能であるI/O機
能を検出機能や発信機能に用いるだけでなく、入出力部
16にアクチュエータを接続することにより、アクチュ
エータを作動することにより電源が確保できる範囲内で
タグ10を移動したりマニピユレーションをさせること
も可能であり、従って、瓦礫の中を動きながら人を探し
たりすることも可能になる。
行船106などのバルーンの巡回によるタグ10の起動
や情報の中継のみならず、レスキュー活動するロボット
が現場を動き回り、データ・キャリアたるタグ10のメ
モリ14の情報を読み出したり、あるいは中継したり、
さらには電源を供給するようにしてもよい。この場合に
は、ロボットが動き回る動作においても、データ・キャ
リアたるタグ10内の情報を利用して誘導したり、自己
位置同定をしたり、ロボット間で情報をローカルに交換
するようにしてもよい。
た(1)乃至(6)に示す変形例は、適宜に組み合わせ
るようにしてもよい。
ているので、各種の環境における人間やロボットなどの
活動や作業を支援することのできるデータ・キャリア・
システムを用いた支援システムを提供することができる
という優れた効果を奏する。
いた支援システムの全体システム構成の概念図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 所定の位置に配置される少なくとも1以
上のデータ・キャリアとしてのタグと、 前記タグとの間で通信を行う少なくとも1以上のリーダ
/ライタとを有し、 前記タグは入出力手段を備えていて、前記入出力手段に
所定の機器を接続し、前記リーダ/ライタから出力され
た情報により、前記所定の機器を動作させるようにした
ものであるデータ・キャリア・システムを用いた支援シ
ステム。 - 【請求項2】 請求項1に記載のデータ・キャリア・シ
ステムを用いた支援システムにおいて、 前記タグは、外部からの電磁波供給に応じて起動するも
のであるデータ・キャリア・システムを用いた支援シス
テム。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2のいずれか1項
に記載のデータ・キャリア・システムを用いた支援シス
テムにおいて、 前記タグは、人間が生活するような環境内に複数設置さ
れ、 前記所定の機器は、人間の存在を検出するための機器で
あるものであるデータ・キャリア・システムを用いた支
援システム。
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