JP2005025516A - 電波状況を自律的にリカバリする移動ロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】電波が届かないところに移動した後でも、自律的に電波が届くところまで復帰して動作を継続でき、また、複数の移動ロボットと連携して通信可能域を拡大することができる移動ロボットを提供すること。
【解決手段】マッピング手段19を設け、移動ロボット導入時もしくは動作指令のない待機状態において、あらかじめ自律的に電波状況のマッピングを行い、記憶手段16に記憶する。復帰手段17は、電波状況の悪い領域での動作動作完了後、上記マッピング情報に基づき移動ロボットを最も近い通信可能域へ移動させる。また、電波中継手段12aを設け、他の移動ロボットが電波状況の悪い領域に侵入した場合、電波中継手段12aにより電波強度を増幅して通信域を拡大することにより、操作者と上記通信不能域の移動ロボットとの間での通信を可能とする。なお、電波中継手段に代えてコマンド中継手段を設けてもよい。
【選択図】 図1
【解決手段】マッピング手段19を設け、移動ロボット導入時もしくは動作指令のない待機状態において、あらかじめ自律的に電波状況のマッピングを行い、記憶手段16に記憶する。復帰手段17は、電波状況の悪い領域での動作動作完了後、上記マッピング情報に基づき移動ロボットを最も近い通信可能域へ移動させる。また、電波中継手段12aを設け、他の移動ロボットが電波状況の悪い領域に侵入した場合、電波中継手段12aにより電波強度を増幅して通信域を拡大することにより、操作者と上記通信不能域の移動ロボットとの間での通信を可能とする。なお、電波中継手段に代えてコマンド中継手段を設けてもよい。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話や無線LANなどを用いて無線で遠隔操作を行う移動ロボットに関し、特に、電波状況が悪い領域に移動ロボットが移動した場合でも、自律的に通信可能な領域に復帰することができ、また、他の移動ロボットと連携することで、電波状況が悪い領域に移動した移動ロボットの状況を操作者が把握できるようにした移動ロボットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から無線により移動ロボットを遠隔制御する技術が種々提案されている。例えば、特許文献1には、ロボットの状態を表示する機能を備えた操作装置と移動ロボットを、通信回線ネットワーク、電話回線を介して接続し、移動ロボットの近くに操作者が居なくても移動ロボットを操作可能とした移動ロボットの制御システムが開示されている。
また、特許文献2には、LAN上に制御端末と無線接続端末を接続し、ロボット(被制御端末)に無線通信手段を設け、無線接続端末が無線区間でロボット(被制御端末)と通信することにより、制御端末がロボット(被制御端末)をリモートコントロールするようにしたネットワークリモートコントロールシステムが開示されている。
上記した従来の遠隔操作で動作する移動ロボットでは、電波の届かない場所にロボットが移動してしまった場合には遠隔操作が不可能になり、人が手を出す他なかった。特に、家庭やオフィスなどの環境において、常に電波状態が優良でなければ使用できない移動ロボットは現実的ではない。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−91556号公報
【特許文献2】
特開2000−49800号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の遠隔操作で動作する移動ロボットでは、電波での通信が可能であることが前提条件となっており、電波の届かないところにロボットが移動すると、遠隔操作が不可能となるといった問題があった。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、電波が届かないところに移動した後でも、自律的に電波が届くところまで復帰して操作の再開を可能にすることができ、また、複数の移動ロボットと連携して通信可能な状態を保つことにより、操作者が移動ロボットの状況を把握することができ、動作の継続を可能な移動ロボットを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
電波での通信指令による移動ロボットにおいては、通信が可能であることが前提条件となっており、実際に通信不可能な状態になってしまうと、以降の動作が不可能になってしまう。そこで、本発明では、以下の手段を設けて、操作者が状況を知り得ることができるようにし、また、動作の継続を可能とする。
(1)移動機構をもち、電波による通信により動作する移動ロボットにおいて、移動ロボット導入時もしくは動作指令のない待機状態において、あらかじめ自律的に電波状況のマッピングを行うマッピング手段と、電波状況の悪い領域での動作指令があったとき、該領域で動作完了後、上記マッピング情報に基づき移動ロボットを最も近い通信可能域へ移動させる復帰手段を設ける。
上記のように、移動ロボット導入時もしくは操作者より指示がない待機時、ロボットがあらかじめ移動範囲内を走行し、電波状況の強弱を知るマップを作製し、通信不能領域に立ち入った場合、最寄の電波正常域に移動し、再び操作者の指示を待つことを可能にすることで、最短時間での通信復帰を行うことができる。
(2)上記(1)において、電波状況の悪いと予想される領域への動作指示があった場合、電波状況の悪い領域に移動することを操作者に通知する通知手段を設ける。
これにより操作者は、ロボットの応答がなくなっても、あらかじめその領域に入ったことを知ることができ、また、場合によっては事前にその領域への侵入を中止することができる。
(3)上記(1)(2)において、他の移動ロボットへの通信を中継する電波中継手段を設ける。
電波での指示により動作する複数台の移動ロボットの中に、上記のような電波強度を増幅(ブースター)する電波中継手段を搭載した移動ロボットを配置し、この移動ロボットを電波到達範囲内で、見通しの良い場所に移動させることで、通信可能域を拡大し、他の移動ロボットの動作可能範囲を広げることができる。このため、電波状況が悪い領域に移動ロボットが入り込んでも、動作の継続をすることができる。
(4)上記(1)(2)において、他の移動へのコマンドを中継するコマンド中継手段を設ける。
上記のようにコマンド中継手段を設けることにより、上記(2)と同様、通信可能域を拡大し、他の移動ロボットの動作可能範囲を広げることができる。このため、電波状況が悪い領域に移動ロボットが入り込んでも、動作の継続を可能にすることができる。
(5)上記(1)(2)(3)(4)において、通信不能領域に入り込み、通信不能となった他のロボットを探索して自律的に該ロボットと通信可能な領域に移動し、該ロボットと通信する手段を設け、上記他のロボットの状態を操作者に通知する。
これにより、指令実行中に移動ロボットが、操作者と通信できない領域にはいりこみ、脱出できなくなった場合でも、操作者は、上記移動ロボットの位置や状態などの知ることができ、その後の指示を行うことが可能となる。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施例のシステムの概要図である。同図に示すように、本実施例の移動ロボット1には、無線LANカードや携帯電話、BlueTooth等の無線デバイスが接続されており、情報処理機器上のソフトからネットワーク接続が可能なように構成されている。
操作者はパソコンや携帯電話などの端末2により、移動ロボット1にネットワーク3に接続可能な環境にいる。操作者のパソコンや携帯電話等の端末2には、遠隔からネットワーク経由で移動ロボット1を操作したり、移動ロボット1の状態を知ることができるソフトがインストールされている。
移動ロボット1が、携帯電話によるダイアルアップ接続によりネットワークに接続する場合は、プロバイダからもらうIPアドレスはダイアルアップの度に異なるので、ロボット上のソフトが、Dynamic−DNSサーバにもらったIPアドレスを通知することによって、IPアドレスを操作者に通知することなしにいつも決まったドメイン名(mycomputer.mydomain.comなど)でアクセスを可能にしている。
移動ロボット1は、例えば、操作者の自宅、事務所等に置かれており、操作者は端末2からの指令により移動ロボット1を移動させたり、移動ロボット1に搭載された赤外線受信/発信器により家電機器等の各種機器を操作したり、また、移動ロボット1に設けられたカメラ等で自宅、事務所等の状況等を監視する。
上記移動ロボットが置かれる自宅、事務所等の作業領域には、必要に応じて複数台の移動ロボットが配置されてもよく、この場合には後述するように、これらの複数台の移動ロボットを連携させて移動ロボットの通信可能域を拡大させることができる。
【0007】
図2は、上記移動ロボットの構成例を示す図である。
移動ロボット1は、同図に示すようにCPUを搭載した基板1a、移動用モータ1b、プログラムやデータを記憶するROM1c、移動用モータ1d、家電機器等を操作するための赤外線発信/受信器1e、前記した無線LAN、携帯電話、BlueTooth等の無線デバイス1f、移動距離や地図情報などを保存する記憶デバイス(ハードディスクやコンパクトフラッシュなど)1g等から構成される。
また、遠隔操作等のために周囲の状況を撮影するカメラ1h、距離等を計測するセンサ1iといったデバイスが接続されていてもよく、また、マイク1j、スピーカ1kや、液晶ディスプレイ1m、状態等を表示するためのLED1n、移動ロボット1を動作を開始させたり、各種設定を行うための押しボタンスイッチ1oやポインティングデバイス1p、電池1q等が搭載されていてもよい。
移動ロボット1は、操作者がネットワーク3を介して送出する指令を上記無線デバイス1fで受信して、受信した指令に応じて移動し、前記したように家電機器等の操作を行ったり、周囲の状況等を監視する等の作業を行う。
【0008】
また、作業領域内に複数台の移動ロボット1が配置されている場合、その内の1台乃至複数台の移動ロボットに電波中継機能を持たせ、ある移動ロボットが、遮蔽物等により操作者からの電波が届かない通信不可能域に移動したとき、上記電波中継機能を備えた移動ロボットを、上記移動ロボットと通信可能な領域に移動させ、電波中継を行って通信域を拡大し、操作者と上記通信不能域の移動ロボットとの間での通信を可能とする。
なお、上記電波中継機能に代えて、1台乃至複数台の移動ロボットにコマンド中継機能を持たせ、ある移動ロボットが、遮蔽物等により操作者からの電波が届かない通信不可能域に移動したとき、コマンド中継機能を持たせた移動ロボットにより、その移動ロボットと操作者間のコマンド等を中継するようにしてもよい。
上記移動ロボット1の制御は、前記ROM1c等に記憶された制御プログラムをCPU基板1aの搭載されたCPUが実行することにより行われ、移動ロボット1の移動経路情報や電波状況、各種ログ情報等のデータは上記記憶デバイス1gに記憶される。なお、上記CPU等から構成される移動ロボットの制御を行う部分を以下では、制御部と言う。
【0009】
図3は本発明の実施例の移動ロボットの機能構成を示すブロック図であり、同図は上記電波中継手段を設けた場合の機能構成を示している。
同図に示すように、移動ロボットの制御部11は、無線デバイス1fに接続される送受信部12と、電波中継手段12aと、送受信部12で受信した指令を、移動ロボット1の動作指令に変換して動作指令を出力する動作指令部13と、動作指令部13が出力する動作指令に基づき、赤外線発信/受信機1e等の操作機器や移動用モータ1dを駆動するための駆動制御部14を備える。
また、送受信部12で受信される電波状況を判定する電波状況判定部15、上記電波状況判定部15により判定された電波状況に基づき、作業領域内の電波強度をマッピングするマッピング手段19、取得したマッピング情報を記憶する記憶部16を備える。
マッピング手段19は、移動ロボットの導入時、あるいは操作者からの指示が無い待機時に、作業領域内を走行し、電波状況判定部15により判定された電波状況等を、上記記憶部16に予め記憶された作業領域のマップに書き込み、電波強度マップを作成する。
復帰手段17は、移動ロボット1が電波の届かない場所に移動してしまった場合に、上記マッピング情報に基づき移動ロボット1を電波の届くところまで復帰させる。
また、上記通知手段18は操作者からの移動指示があったとき、上記マッピング情報を参照して、移動先が電波状況が悪いと予想される領域であるか否かを判定し、電波状況が悪いと予想される領域への移動指示の場合に、操作者に電波状況が悪い領域へ侵入する旨を通知する。また、移動ロボットが電波状況の良好な地点に移動すると、上記通知手段18は操作者にその旨を通知する。
前記電波中継手段12aは、受信した電波を増幅して送出し、前記したように通信域を拡大し、操作者と上記通信不能域の移動ロボットとの間での通信を可能とする。なお、前記したように上記電波中継手段12aに代え、コマンド中継手段を設け操作者と他の移動ロボット間で送受される信号を中継するようにしてもよい。
【0010】
図4は、本実施例の移動ロボットにおける処理を示すフローチャートである。図4において、遠隔の操作者から移動指示があったり、あらかじめ指定された時間になったなどのイベントがあると(図4のステップS1)、移動ロボット1の動作指令部13は自己位置を算出し、目標位置と自己位置から移動パターンを求める(ステップS2,S3)。
そして、記憶部16に記憶された電波強度マップを参照し、移動先の領域の電波状況を判定する(ステップS4)。
移動先の電波状況が良好でなければ、前記したように通知手段18が電波状況の悪いと予想される領域を侵入する旨、操作者に通知する(ステップS5→ステップS6)。操作者はこの通知により、以後、移動ロボットからの応答がなくなっても、予めそのような領域に侵入したことを知ることができる。また、場合によっては、事前に電波状況の悪い領域へ移動ロボットを侵入させることを中止することができる。
【0011】
電波状況が良い場合、あるいは電波状況が悪い場合には上記通知後、ステップS7に行き、移動ロボットは移動を開始する(ステップS7)。
そして、移動しながら、現在までの移動距離と方向を電波状態とともに移動ロボット1の記憶部16に蓄積保存し、電波強度マップを更新する(ステップS8)。全ての移動を終了すれば、家電機器の操作等の作業を行う(ステップS9→ステップS10)。
上記作業を行った後、電波状況判定部15は移動後の位置の電波状況が良好であるかを判定し(ステップS11)、電波状況が良好であれば処理を終了する。また、移動後の位置の電波状況が悪い場合には、前記電波強度マップを参照して、自己位置の周囲の電波強度をチェックする(ステップS12)。そして、前記復帰手段17は電波の感度が良好な座標への移動パターンを求め、移動ロボットを電波感度が良好な座標へ移動させる(ステップS13)。そして、前記通知手段18により、操作者に通信可能な位置に戻ったことを通知する(ステップS14)。
【0012】
図5は、上記マッピング手段19により待機状態の際に電波強度マップを作成する処理を示すフローチャートである。なお、以下では、待機状態の時に電波状況マップを作成する場合の処理について示すが、前記したように移動ロボットの導入時に、予め設定されたコースを移動して、電波強度マップを作成するようにしてもよい。
図5において、マッピング手段は、待機状態であるかを調べる(ステップS1)。待機状態であればステップ2に行き、予め設定された移動コースの内、電波状況が記録されていない現在位置に最も近い地点を選択し、選択した位置に移動する(ステップS3)。
そして、その地点の電波状況を取得し、電波状況を電波強度マップにマップに記録する(ステップS5)。
上記処理を、待機状態でなくなるまで行い、操作者からの作業指示がくると、ステップS6からステップS7に行き、作業指令に応じた作業を実行する。
【0013】
図6の電波強度マップの例を示す。移動ロボットは、予め定められた移動コースを移動して各座標位置における電波状況を取得し、同図に示すように、マップ上の各座標位置における電波強度を記録する。また、作業領域内に、電波を遮蔽する遮蔽物などがある場合には、マップ上に遮蔽物の位置も記録される。これにより、移動ロボットは、他の移動ロボットが電波強度が悪い領域に移動したとき、どの位置に移動すれば、上記移動ロボットへ電波を中継できるかを判断することができる。
【0014】
次に、前記電波中継手段、コマンド中継手段の動作について説明する。
ここでは、作業領域内に、2台の移動ロボットが存在し、そのうちの少なくとも1台の移動ロボット1−1が上記電波中継手段、あるいは、コマンド中継手段を備えている場合について説明するが、作業領域内に3台以上の移動ロボットが存在し、全ての移動ロボットあるいはその内の複数台のロボットが上記電波中継手段、コマンド中継手段を備えていてもよい。
図7は上記電波中継手段により通信可能域を拡大する場合の動作を説明する図である。
同図は、移動ロボット1−2が、操作者の移動指示により移動した結果、電波状況が悪い遮蔽物の陰に入り込んでしまった場合を示している。
この場合、移動ロボット1−1を、同図に示すように操作者からの電波を受信でき、かつ、移動ロボット1−2に中継した電波を送ることができる位置(電波的に見通しのよい位置という)に移動させる。
移動ロボット1−1に設けられた電波中継手段は、操作者からの電波を中継して、遮蔽物で陰になった移動ロボット1−2が存在する領域に送出する。
移動ロボット1−2が上記操作者からの指令に応答すると、上記移動ロボット1−1の電波中継手段が移動ロボット1−2からの電波を中継して、操作者へ送出する。
以上のように、移動ロボット1−1に電波中継手段を設けて、電波強度を増幅することにより、通信可能域を拡大することができ、移動ロボット1−2が通信不能域に移動しても操作者と移動ロボット1−2間の通信を継続することができ、操作者は、移動ロボット1−2の状況等を判断することができる。
また、操作者は移動ロボット1−1の電波中継手段を介して移動ロボット1−2と通信を行い通信不可能域での作業を継続させることができ、さらに、移動ロボット1−2が前記したマッピング手段、復帰手段等を備えていなくても、移動ロボット1−2を通信可能域に戻すことができる。
【0015】
ここで、上記のように移動ロボット1−1を電波的に見通しのよい位置に移動させるには、以下のように行うことができる。
(i) 移動ロボット1−2からの応答がなくなったことから、操作者は移動ロボット1−2が通信不可能域に侵入したことを知り、移動ロボット1−1を電波的に見通しのよい位置に移動させる。
この場合、遮蔽物が複数箇所にあり、移動ロボット1−2がどの遮蔽物の陰にいるか分からないなどの場合には、移動ロボット1−1を移動させながら、移動ロボット1−2との通信を試み、移動ロボット1−2との通信が可能な位置に移動ロボット1−1を移動させる。
(ii)移動ロボット1−2からの応答がなくなったら、操作者は移動ロボット1−1に移動ロボット1−2を探索させ、移動ロボット1−1を電波中継が可能な位置に自律的に移動させる。
そのため、前記図3に示したものに図8に示すように、移動ロボット1−1に移動ロボット1−2を探索する探索手段20を設ける。
探索手段20は、操作者からの指令を受けると、前記電波強度マップを参照して、操作者からの電波を受信でき、かつ、電波状況が悪い地点を見通せる位置を探し、移動ロボット1−1を当該位置に移動させ、移動ロボット1−2および操作者と通信可能であるかを試みる。
例えば、移動ロボット1−1を前記図7に示したように遮蔽物の近くの電波的に見通しのよいと予想される位置に移動させ移動ロボット1−2および操作者と良好に通信可能であるかを試みる。
遮蔽物が複数箇所にある場合には、各遮蔽物の近くの電波的に見通しのよいと予想される位置に順次移動させ同様に移動ロボット1−2および操作者と良好に通信可能であるかを試みる。そして、良好に通信可能な位置が見つかったら、操作者に移動ロボット1−2の状態を通知するとともに、電波の中継が可能であることを通知する。
また、良好に通信可能な位置が見つからない場合には、その旨を操作者に通知する。
【0016】
図9は上記コマンド中継手段により通信可能域を拡大する場合の動作を説明する図である。
同図は、移動ロボット1−2が、操作者の移動指示により移動した結果、電波状況が悪い遮蔽物の陰に入り込んでしまった場合を示している。
この場合、移動ロボット1−1を、同図に示すように操作者からの電波を受信でき、かつ、移動ロボット1−2にコマンドを中継できる位置(電波的に見通しのよい位置という)に移動させる。
移動ロボット1−1に設けられたコマンド中継手段は、操作者からのコマンドを中継して、移動ロボット1−2に送出する。
移動ロボット1−2が上記操作者からの指令に応答すると、上記移動ロボット1−1のコマンド中継手段が移動ロボット1−2からの応答を中継して、操作者へ送出する。
以上のように、移動ロボット1−1にコマンド中継手段を設けて、コマンドを中継することにより、電波中継手段を設ける場合と同様、通信可能域を拡大することができ、移動ロボット1−2が通信不能域に移動しても操作者と移動ロボット1−2間の通信を継続することができる。
また、操作者は移動ロボット1−1のコマンド中継手段を介して移動ロボット1−2と通信を行い通信不可能域での作業を継続させることができ、さらに、移動ロボット1−2が前記したマッピング手段、復帰手段等を備えていなくても、移動ロボット1−2を通信可能域に戻すことができる。
上記のように移動ロボット1−1をコマンドを中継できる地点に移動させるには、前記(i)(ii) と同様に、操作者の指令により移動ロボット1−1をコマンド中継可能な位置に移動させたり、移動ロボット1−1に設けた探索手段により、移動ロボット1−2を探索させる。
なお、移動ロボット1−1が、移動ロボット1−2へのコマンドを受信して、このコマンドから移動ロボット1−2の位置を把握し、移動ロボット1−1が電波状況の悪いところに侵入したとき、自律的に中継地点に移動して、コマンドを中継をするようにすることもできる。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)移動ロボット導入時もしくは操作者より指示がない待機時、ロボットがあらかじめ移動範囲内を走行し、電波状況の強弱を知るマップを作製し、通信不能領域に立ち入った場合、最寄の電波正常域に移動し、再び操作者の指示を待つことを可能にすることにより、最短時間での通信復帰を行うことができ、また、電波状況の悪い領域に入り込み、移動ロボットが動作できない状態になることもない。
(2)電波状況の悪い領域に移動することを操作者に通知する通知手段を設けることにより、操作者は、ロボットの応答がなくなっても、あらかじめその領域に入ったことを知ることができ、また、場合によっては事前にその領域への侵入を中止することができる。
(3)他の移動ロボットへの通信を中継する電波中継手段を設けることにより、通信可能域を拡大し、他の移動ロボットの動作可能範囲を広げることができる。このため、電波状況が悪い領域に移動ロボットが入り込んでも、動作の継続をすることができる。
(4)他の移動ロボットへコマンドを中継するコマンド中継手段を設けることにより、通信可能域を拡大し、他の移動ロボットの動作可能範囲を広げることができる。このため、電波状況が悪い領域に移動ロボットが入り込んでも、動作の継続を可能にすることができる。
(5)通信不能領域に入り込み、通信不能となった他のロボットを探索して自律的に該ロボットと通信可能な領域に移動し、該ロボットと通信する手段を設け、上記他のロボットの状態を操作者に通知することにより、指令実行中に移動ロボットが、操作者と通信できない領域にはいりこみ、脱出できなくなった場合でも、操作者は、上記移動ロボットの位置や状態などの知ることができ、その後の指示を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のシステムの概要図である。
【図2】本発明の実施例の移動ロボットの構成例を示す図である。
【図3】本実施例の移動ロボットの機能構成を示すブロック図である。
【図4】本実施例の移動ロボットにおける処理を示すフローチャートである。
【図5】電波強度マップを作成する処理を示すフローチャートである。
【図6】電波強度マップの例を示す図である。
【図7】電波中継手段により通信可能域を拡大する場合の動作を説明する図である。
【図8】通信不可能域に侵入した移動ロボットを探索する機能を備えた移動ロボットの機能構成を示すブロック図である。
【図9】コマンド中継手段により通信可能域を拡大する場合の動作を説明する図である。
【符号の説明】
1 移動ロボット
2 端末
3 ネットワーク
11 制御部
12 送受信部
12a 電波中継手段
13 動作指令部
14 駆動制御部
15 電波状況判定部
16 記憶部
17 復帰手段
18 通知手段
19 マッピング手段
20 探索手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話や無線LANなどを用いて無線で遠隔操作を行う移動ロボットに関し、特に、電波状況が悪い領域に移動ロボットが移動した場合でも、自律的に通信可能な領域に復帰することができ、また、他の移動ロボットと連携することで、電波状況が悪い領域に移動した移動ロボットの状況を操作者が把握できるようにした移動ロボットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から無線により移動ロボットを遠隔制御する技術が種々提案されている。例えば、特許文献1には、ロボットの状態を表示する機能を備えた操作装置と移動ロボットを、通信回線ネットワーク、電話回線を介して接続し、移動ロボットの近くに操作者が居なくても移動ロボットを操作可能とした移動ロボットの制御システムが開示されている。
また、特許文献2には、LAN上に制御端末と無線接続端末を接続し、ロボット(被制御端末)に無線通信手段を設け、無線接続端末が無線区間でロボット(被制御端末)と通信することにより、制御端末がロボット(被制御端末)をリモートコントロールするようにしたネットワークリモートコントロールシステムが開示されている。
上記した従来の遠隔操作で動作する移動ロボットでは、電波の届かない場所にロボットが移動してしまった場合には遠隔操作が不可能になり、人が手を出す他なかった。特に、家庭やオフィスなどの環境において、常に電波状態が優良でなければ使用できない移動ロボットは現実的ではない。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−91556号公報
【特許文献2】
特開2000−49800号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の遠隔操作で動作する移動ロボットでは、電波での通信が可能であることが前提条件となっており、電波の届かないところにロボットが移動すると、遠隔操作が不可能となるといった問題があった。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、電波が届かないところに移動した後でも、自律的に電波が届くところまで復帰して操作の再開を可能にすることができ、また、複数の移動ロボットと連携して通信可能な状態を保つことにより、操作者が移動ロボットの状況を把握することができ、動作の継続を可能な移動ロボットを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
電波での通信指令による移動ロボットにおいては、通信が可能であることが前提条件となっており、実際に通信不可能な状態になってしまうと、以降の動作が不可能になってしまう。そこで、本発明では、以下の手段を設けて、操作者が状況を知り得ることができるようにし、また、動作の継続を可能とする。
(1)移動機構をもち、電波による通信により動作する移動ロボットにおいて、移動ロボット導入時もしくは動作指令のない待機状態において、あらかじめ自律的に電波状況のマッピングを行うマッピング手段と、電波状況の悪い領域での動作指令があったとき、該領域で動作完了後、上記マッピング情報に基づき移動ロボットを最も近い通信可能域へ移動させる復帰手段を設ける。
上記のように、移動ロボット導入時もしくは操作者より指示がない待機時、ロボットがあらかじめ移動範囲内を走行し、電波状況の強弱を知るマップを作製し、通信不能領域に立ち入った場合、最寄の電波正常域に移動し、再び操作者の指示を待つことを可能にすることで、最短時間での通信復帰を行うことができる。
(2)上記(1)において、電波状況の悪いと予想される領域への動作指示があった場合、電波状況の悪い領域に移動することを操作者に通知する通知手段を設ける。
これにより操作者は、ロボットの応答がなくなっても、あらかじめその領域に入ったことを知ることができ、また、場合によっては事前にその領域への侵入を中止することができる。
(3)上記(1)(2)において、他の移動ロボットへの通信を中継する電波中継手段を設ける。
電波での指示により動作する複数台の移動ロボットの中に、上記のような電波強度を増幅(ブースター)する電波中継手段を搭載した移動ロボットを配置し、この移動ロボットを電波到達範囲内で、見通しの良い場所に移動させることで、通信可能域を拡大し、他の移動ロボットの動作可能範囲を広げることができる。このため、電波状況が悪い領域に移動ロボットが入り込んでも、動作の継続をすることができる。
(4)上記(1)(2)において、他の移動へのコマンドを中継するコマンド中継手段を設ける。
上記のようにコマンド中継手段を設けることにより、上記(2)と同様、通信可能域を拡大し、他の移動ロボットの動作可能範囲を広げることができる。このため、電波状況が悪い領域に移動ロボットが入り込んでも、動作の継続を可能にすることができる。
(5)上記(1)(2)(3)(4)において、通信不能領域に入り込み、通信不能となった他のロボットを探索して自律的に該ロボットと通信可能な領域に移動し、該ロボットと通信する手段を設け、上記他のロボットの状態を操作者に通知する。
これにより、指令実行中に移動ロボットが、操作者と通信できない領域にはいりこみ、脱出できなくなった場合でも、操作者は、上記移動ロボットの位置や状態などの知ることができ、その後の指示を行うことが可能となる。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施例のシステムの概要図である。同図に示すように、本実施例の移動ロボット1には、無線LANカードや携帯電話、BlueTooth等の無線デバイスが接続されており、情報処理機器上のソフトからネットワーク接続が可能なように構成されている。
操作者はパソコンや携帯電話などの端末2により、移動ロボット1にネットワーク3に接続可能な環境にいる。操作者のパソコンや携帯電話等の端末2には、遠隔からネットワーク経由で移動ロボット1を操作したり、移動ロボット1の状態を知ることができるソフトがインストールされている。
移動ロボット1が、携帯電話によるダイアルアップ接続によりネットワークに接続する場合は、プロバイダからもらうIPアドレスはダイアルアップの度に異なるので、ロボット上のソフトが、Dynamic−DNSサーバにもらったIPアドレスを通知することによって、IPアドレスを操作者に通知することなしにいつも決まったドメイン名(mycomputer.mydomain.comなど)でアクセスを可能にしている。
移動ロボット1は、例えば、操作者の自宅、事務所等に置かれており、操作者は端末2からの指令により移動ロボット1を移動させたり、移動ロボット1に搭載された赤外線受信/発信器により家電機器等の各種機器を操作したり、また、移動ロボット1に設けられたカメラ等で自宅、事務所等の状況等を監視する。
上記移動ロボットが置かれる自宅、事務所等の作業領域には、必要に応じて複数台の移動ロボットが配置されてもよく、この場合には後述するように、これらの複数台の移動ロボットを連携させて移動ロボットの通信可能域を拡大させることができる。
【0007】
図2は、上記移動ロボットの構成例を示す図である。
移動ロボット1は、同図に示すようにCPUを搭載した基板1a、移動用モータ1b、プログラムやデータを記憶するROM1c、移動用モータ1d、家電機器等を操作するための赤外線発信/受信器1e、前記した無線LAN、携帯電話、BlueTooth等の無線デバイス1f、移動距離や地図情報などを保存する記憶デバイス(ハードディスクやコンパクトフラッシュなど)1g等から構成される。
また、遠隔操作等のために周囲の状況を撮影するカメラ1h、距離等を計測するセンサ1iといったデバイスが接続されていてもよく、また、マイク1j、スピーカ1kや、液晶ディスプレイ1m、状態等を表示するためのLED1n、移動ロボット1を動作を開始させたり、各種設定を行うための押しボタンスイッチ1oやポインティングデバイス1p、電池1q等が搭載されていてもよい。
移動ロボット1は、操作者がネットワーク3を介して送出する指令を上記無線デバイス1fで受信して、受信した指令に応じて移動し、前記したように家電機器等の操作を行ったり、周囲の状況等を監視する等の作業を行う。
【0008】
また、作業領域内に複数台の移動ロボット1が配置されている場合、その内の1台乃至複数台の移動ロボットに電波中継機能を持たせ、ある移動ロボットが、遮蔽物等により操作者からの電波が届かない通信不可能域に移動したとき、上記電波中継機能を備えた移動ロボットを、上記移動ロボットと通信可能な領域に移動させ、電波中継を行って通信域を拡大し、操作者と上記通信不能域の移動ロボットとの間での通信を可能とする。
なお、上記電波中継機能に代えて、1台乃至複数台の移動ロボットにコマンド中継機能を持たせ、ある移動ロボットが、遮蔽物等により操作者からの電波が届かない通信不可能域に移動したとき、コマンド中継機能を持たせた移動ロボットにより、その移動ロボットと操作者間のコマンド等を中継するようにしてもよい。
上記移動ロボット1の制御は、前記ROM1c等に記憶された制御プログラムをCPU基板1aの搭載されたCPUが実行することにより行われ、移動ロボット1の移動経路情報や電波状況、各種ログ情報等のデータは上記記憶デバイス1gに記憶される。なお、上記CPU等から構成される移動ロボットの制御を行う部分を以下では、制御部と言う。
【0009】
図3は本発明の実施例の移動ロボットの機能構成を示すブロック図であり、同図は上記電波中継手段を設けた場合の機能構成を示している。
同図に示すように、移動ロボットの制御部11は、無線デバイス1fに接続される送受信部12と、電波中継手段12aと、送受信部12で受信した指令を、移動ロボット1の動作指令に変換して動作指令を出力する動作指令部13と、動作指令部13が出力する動作指令に基づき、赤外線発信/受信機1e等の操作機器や移動用モータ1dを駆動するための駆動制御部14を備える。
また、送受信部12で受信される電波状況を判定する電波状況判定部15、上記電波状況判定部15により判定された電波状況に基づき、作業領域内の電波強度をマッピングするマッピング手段19、取得したマッピング情報を記憶する記憶部16を備える。
マッピング手段19は、移動ロボットの導入時、あるいは操作者からの指示が無い待機時に、作業領域内を走行し、電波状況判定部15により判定された電波状況等を、上記記憶部16に予め記憶された作業領域のマップに書き込み、電波強度マップを作成する。
復帰手段17は、移動ロボット1が電波の届かない場所に移動してしまった場合に、上記マッピング情報に基づき移動ロボット1を電波の届くところまで復帰させる。
また、上記通知手段18は操作者からの移動指示があったとき、上記マッピング情報を参照して、移動先が電波状況が悪いと予想される領域であるか否かを判定し、電波状況が悪いと予想される領域への移動指示の場合に、操作者に電波状況が悪い領域へ侵入する旨を通知する。また、移動ロボットが電波状況の良好な地点に移動すると、上記通知手段18は操作者にその旨を通知する。
前記電波中継手段12aは、受信した電波を増幅して送出し、前記したように通信域を拡大し、操作者と上記通信不能域の移動ロボットとの間での通信を可能とする。なお、前記したように上記電波中継手段12aに代え、コマンド中継手段を設け操作者と他の移動ロボット間で送受される信号を中継するようにしてもよい。
【0010】
図4は、本実施例の移動ロボットにおける処理を示すフローチャートである。図4において、遠隔の操作者から移動指示があったり、あらかじめ指定された時間になったなどのイベントがあると(図4のステップS1)、移動ロボット1の動作指令部13は自己位置を算出し、目標位置と自己位置から移動パターンを求める(ステップS2,S3)。
そして、記憶部16に記憶された電波強度マップを参照し、移動先の領域の電波状況を判定する(ステップS4)。
移動先の電波状況が良好でなければ、前記したように通知手段18が電波状況の悪いと予想される領域を侵入する旨、操作者に通知する(ステップS5→ステップS6)。操作者はこの通知により、以後、移動ロボットからの応答がなくなっても、予めそのような領域に侵入したことを知ることができる。また、場合によっては、事前に電波状況の悪い領域へ移動ロボットを侵入させることを中止することができる。
【0011】
電波状況が良い場合、あるいは電波状況が悪い場合には上記通知後、ステップS7に行き、移動ロボットは移動を開始する(ステップS7)。
そして、移動しながら、現在までの移動距離と方向を電波状態とともに移動ロボット1の記憶部16に蓄積保存し、電波強度マップを更新する(ステップS8)。全ての移動を終了すれば、家電機器の操作等の作業を行う(ステップS9→ステップS10)。
上記作業を行った後、電波状況判定部15は移動後の位置の電波状況が良好であるかを判定し(ステップS11)、電波状況が良好であれば処理を終了する。また、移動後の位置の電波状況が悪い場合には、前記電波強度マップを参照して、自己位置の周囲の電波強度をチェックする(ステップS12)。そして、前記復帰手段17は電波の感度が良好な座標への移動パターンを求め、移動ロボットを電波感度が良好な座標へ移動させる(ステップS13)。そして、前記通知手段18により、操作者に通信可能な位置に戻ったことを通知する(ステップS14)。
【0012】
図5は、上記マッピング手段19により待機状態の際に電波強度マップを作成する処理を示すフローチャートである。なお、以下では、待機状態の時に電波状況マップを作成する場合の処理について示すが、前記したように移動ロボットの導入時に、予め設定されたコースを移動して、電波強度マップを作成するようにしてもよい。
図5において、マッピング手段は、待機状態であるかを調べる(ステップS1)。待機状態であればステップ2に行き、予め設定された移動コースの内、電波状況が記録されていない現在位置に最も近い地点を選択し、選択した位置に移動する(ステップS3)。
そして、その地点の電波状況を取得し、電波状況を電波強度マップにマップに記録する(ステップS5)。
上記処理を、待機状態でなくなるまで行い、操作者からの作業指示がくると、ステップS6からステップS7に行き、作業指令に応じた作業を実行する。
【0013】
図6の電波強度マップの例を示す。移動ロボットは、予め定められた移動コースを移動して各座標位置における電波状況を取得し、同図に示すように、マップ上の各座標位置における電波強度を記録する。また、作業領域内に、電波を遮蔽する遮蔽物などがある場合には、マップ上に遮蔽物の位置も記録される。これにより、移動ロボットは、他の移動ロボットが電波強度が悪い領域に移動したとき、どの位置に移動すれば、上記移動ロボットへ電波を中継できるかを判断することができる。
【0014】
次に、前記電波中継手段、コマンド中継手段の動作について説明する。
ここでは、作業領域内に、2台の移動ロボットが存在し、そのうちの少なくとも1台の移動ロボット1−1が上記電波中継手段、あるいは、コマンド中継手段を備えている場合について説明するが、作業領域内に3台以上の移動ロボットが存在し、全ての移動ロボットあるいはその内の複数台のロボットが上記電波中継手段、コマンド中継手段を備えていてもよい。
図7は上記電波中継手段により通信可能域を拡大する場合の動作を説明する図である。
同図は、移動ロボット1−2が、操作者の移動指示により移動した結果、電波状況が悪い遮蔽物の陰に入り込んでしまった場合を示している。
この場合、移動ロボット1−1を、同図に示すように操作者からの電波を受信でき、かつ、移動ロボット1−2に中継した電波を送ることができる位置(電波的に見通しのよい位置という)に移動させる。
移動ロボット1−1に設けられた電波中継手段は、操作者からの電波を中継して、遮蔽物で陰になった移動ロボット1−2が存在する領域に送出する。
移動ロボット1−2が上記操作者からの指令に応答すると、上記移動ロボット1−1の電波中継手段が移動ロボット1−2からの電波を中継して、操作者へ送出する。
以上のように、移動ロボット1−1に電波中継手段を設けて、電波強度を増幅することにより、通信可能域を拡大することができ、移動ロボット1−2が通信不能域に移動しても操作者と移動ロボット1−2間の通信を継続することができ、操作者は、移動ロボット1−2の状況等を判断することができる。
また、操作者は移動ロボット1−1の電波中継手段を介して移動ロボット1−2と通信を行い通信不可能域での作業を継続させることができ、さらに、移動ロボット1−2が前記したマッピング手段、復帰手段等を備えていなくても、移動ロボット1−2を通信可能域に戻すことができる。
【0015】
ここで、上記のように移動ロボット1−1を電波的に見通しのよい位置に移動させるには、以下のように行うことができる。
(i) 移動ロボット1−2からの応答がなくなったことから、操作者は移動ロボット1−2が通信不可能域に侵入したことを知り、移動ロボット1−1を電波的に見通しのよい位置に移動させる。
この場合、遮蔽物が複数箇所にあり、移動ロボット1−2がどの遮蔽物の陰にいるか分からないなどの場合には、移動ロボット1−1を移動させながら、移動ロボット1−2との通信を試み、移動ロボット1−2との通信が可能な位置に移動ロボット1−1を移動させる。
(ii)移動ロボット1−2からの応答がなくなったら、操作者は移動ロボット1−1に移動ロボット1−2を探索させ、移動ロボット1−1を電波中継が可能な位置に自律的に移動させる。
そのため、前記図3に示したものに図8に示すように、移動ロボット1−1に移動ロボット1−2を探索する探索手段20を設ける。
探索手段20は、操作者からの指令を受けると、前記電波強度マップを参照して、操作者からの電波を受信でき、かつ、電波状況が悪い地点を見通せる位置を探し、移動ロボット1−1を当該位置に移動させ、移動ロボット1−2および操作者と通信可能であるかを試みる。
例えば、移動ロボット1−1を前記図7に示したように遮蔽物の近くの電波的に見通しのよいと予想される位置に移動させ移動ロボット1−2および操作者と良好に通信可能であるかを試みる。
遮蔽物が複数箇所にある場合には、各遮蔽物の近くの電波的に見通しのよいと予想される位置に順次移動させ同様に移動ロボット1−2および操作者と良好に通信可能であるかを試みる。そして、良好に通信可能な位置が見つかったら、操作者に移動ロボット1−2の状態を通知するとともに、電波の中継が可能であることを通知する。
また、良好に通信可能な位置が見つからない場合には、その旨を操作者に通知する。
【0016】
図9は上記コマンド中継手段により通信可能域を拡大する場合の動作を説明する図である。
同図は、移動ロボット1−2が、操作者の移動指示により移動した結果、電波状況が悪い遮蔽物の陰に入り込んでしまった場合を示している。
この場合、移動ロボット1−1を、同図に示すように操作者からの電波を受信でき、かつ、移動ロボット1−2にコマンドを中継できる位置(電波的に見通しのよい位置という)に移動させる。
移動ロボット1−1に設けられたコマンド中継手段は、操作者からのコマンドを中継して、移動ロボット1−2に送出する。
移動ロボット1−2が上記操作者からの指令に応答すると、上記移動ロボット1−1のコマンド中継手段が移動ロボット1−2からの応答を中継して、操作者へ送出する。
以上のように、移動ロボット1−1にコマンド中継手段を設けて、コマンドを中継することにより、電波中継手段を設ける場合と同様、通信可能域を拡大することができ、移動ロボット1−2が通信不能域に移動しても操作者と移動ロボット1−2間の通信を継続することができる。
また、操作者は移動ロボット1−1のコマンド中継手段を介して移動ロボット1−2と通信を行い通信不可能域での作業を継続させることができ、さらに、移動ロボット1−2が前記したマッピング手段、復帰手段等を備えていなくても、移動ロボット1−2を通信可能域に戻すことができる。
上記のように移動ロボット1−1をコマンドを中継できる地点に移動させるには、前記(i)(ii) と同様に、操作者の指令により移動ロボット1−1をコマンド中継可能な位置に移動させたり、移動ロボット1−1に設けた探索手段により、移動ロボット1−2を探索させる。
なお、移動ロボット1−1が、移動ロボット1−2へのコマンドを受信して、このコマンドから移動ロボット1−2の位置を把握し、移動ロボット1−1が電波状況の悪いところに侵入したとき、自律的に中継地点に移動して、コマンドを中継をするようにすることもできる。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)移動ロボット導入時もしくは操作者より指示がない待機時、ロボットがあらかじめ移動範囲内を走行し、電波状況の強弱を知るマップを作製し、通信不能領域に立ち入った場合、最寄の電波正常域に移動し、再び操作者の指示を待つことを可能にすることにより、最短時間での通信復帰を行うことができ、また、電波状況の悪い領域に入り込み、移動ロボットが動作できない状態になることもない。
(2)電波状況の悪い領域に移動することを操作者に通知する通知手段を設けることにより、操作者は、ロボットの応答がなくなっても、あらかじめその領域に入ったことを知ることができ、また、場合によっては事前にその領域への侵入を中止することができる。
(3)他の移動ロボットへの通信を中継する電波中継手段を設けることにより、通信可能域を拡大し、他の移動ロボットの動作可能範囲を広げることができる。このため、電波状況が悪い領域に移動ロボットが入り込んでも、動作の継続をすることができる。
(4)他の移動ロボットへコマンドを中継するコマンド中継手段を設けることにより、通信可能域を拡大し、他の移動ロボットの動作可能範囲を広げることができる。このため、電波状況が悪い領域に移動ロボットが入り込んでも、動作の継続を可能にすることができる。
(5)通信不能領域に入り込み、通信不能となった他のロボットを探索して自律的に該ロボットと通信可能な領域に移動し、該ロボットと通信する手段を設け、上記他のロボットの状態を操作者に通知することにより、指令実行中に移動ロボットが、操作者と通信できない領域にはいりこみ、脱出できなくなった場合でも、操作者は、上記移動ロボットの位置や状態などの知ることができ、その後の指示を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のシステムの概要図である。
【図2】本発明の実施例の移動ロボットの構成例を示す図である。
【図3】本実施例の移動ロボットの機能構成を示すブロック図である。
【図4】本実施例の移動ロボットにおける処理を示すフローチャートである。
【図5】電波強度マップを作成する処理を示すフローチャートである。
【図6】電波強度マップの例を示す図である。
【図7】電波中継手段により通信可能域を拡大する場合の動作を説明する図である。
【図8】通信不可能域に侵入した移動ロボットを探索する機能を備えた移動ロボットの機能構成を示すブロック図である。
【図9】コマンド中継手段により通信可能域を拡大する場合の動作を説明する図である。
【符号の説明】
1 移動ロボット
2 端末
3 ネットワーク
11 制御部
12 送受信部
12a 電波中継手段
13 動作指令部
14 駆動制御部
15 電波状況判定部
16 記憶部
17 復帰手段
18 通知手段
19 マッピング手段
20 探索手段
Claims (5)
- 移動機構をもち、電波による通信により動作する移動ロボットであって、
移動ロボット導入時もしくは動作指令のない待機状態において、あらかじめ自律的に電波状況のマッピングを行うマッピング手段と、
電波状況の悪い領域での動作指令があったとき、該領域で動作完了後、上記マッピング情報に基づき移動ロボットを最も近い通信可能域へ移動させる復帰手段を備えた
ことを特徴とする移動ロボット。 - 電波状況の悪い領域への移動指示があったとき、上記マッピング情報に基づき、電波状況の悪い領域への移動を行うことを判定し、電波状況の悪い領域に移動することを操作者に通知する通知手段を備えた
ことを特徴とする請求項1の移動ロボット。 - 他の移動ロボットへの通信を中継する電波中継手段を備え、他の移動ロボットと連携して通信可能域を拡大する
ことを特徴とする請求項1または請求項2の移動ロボット。 - 他の移動へのコマンドを中継する手段を備え、他の移動ロボットと連携して通信可能域を拡大する
ことを特徴とする請求項1または請求項2の移動ロボット。 - 通信不能領域に入り込み、通信不能となった他のロボットを探索して該ロボットと通信可能な領域に移動し、該ロボットと通信する手段と、
上記他のロボットの状態を操作者に通知する手段を備えた
ことを特徴とする請求項1,2,3または請求項4の移動ロボット。
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