JP2005271781A - 情報収集ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 空間を含めた周囲の環境情報を、自力飛行して取得する機能を有する競技用情報収集ロボットを提供する。
【解決手段】 本発明の情報収集ロボットは、空間を飛行するための飛行手段と、該飛行手段を調整し、飛行における姿勢を制御する姿勢制御手段と、飛行位置を測定するための位置測定手段と、環境情報を測定するセンサ手段と、測定された環境情報を、位置測定手段により測定された位置に対応して記憶する記憶手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、周囲の状況を測定して、この測定される情報を収集する競技用情報収集ロボットに関する。

従来、人の近づけない環境における作業に対処するために、各種ロボット が数多く開発されてきている。
既に極限作業ロボット に代表されるように石油プラント用、原子力プラント用、海底プラント用、火山測定用等の多種多様なものが開発されている。
ただし、使用場所の環境が限定されていたり、対処可能な作業が限定されていたりするため、商品化されて普及しているものは少ない。
また、空中における環境情報（温度，湿度，風速，風向き，天候，位置座標等）を収集することに対して、現在は無人の小型ヘリコプターや飛行機及び飛行船が用いられているが、利用者が操作するものであり、自力飛行してするものとしては、飛行機能のみの飛行ロボットがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１１８６９７号公報

しかしながら、上記情報収集のロボットとしては、空間含めた周囲の環境情報を取得する機能を有しておらず、競技を行う周囲の環境情報を精度良く測定することができない。
例えば、ゴルフ，スカイダイビング及びハンググライダーなどを行うとき、周囲の環境情報を測定することにより、どのように競技を進めていけば良いのかの明確な指針を得ることができるが、競技を行うにあたり適切な高度の環境情報をリアルタイムに測定することができない。

ここで、従来のような飛行体を用いた場合には、例えば、ゴルフを行おうとしたとき、ボールが飛行する高さの環境情報を得ようとしたとき、利用者が小型ヘリコプターや飛行機及び飛行船を操縦して、環境情報を収集することとなるが、操縦に不慣れな利用者がこの作業を行うことは困難であり、また操縦を行う代行者を雇うとすると経費がかかるという欠点を有している。
同様に、従来のような飛行体を用いた場合には、スカイダイビングを行おうとすると、垂直方向に環境情報を測定する必要があり、利用者が地上から、かなりの高度にある小型ヘリコプターや飛行機及び飛行船を操縦して、環境情報を収集することとなるが、操縦に不慣れな利用者がこの作業を行うことは困難であり、また操縦を行う代行者を雇うとすると経費がかかるという欠点を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、空間を含めた周囲の環境情報を、自力飛行して取得する機能を有する競技用情報収集ロボットを提供することを目的とする。

本発明の情報収集ロボットは、空間を飛行するための飛行手段と、該飛行手段を調整し、飛行における姿勢を制御する姿勢制御手段と、飛行位置を測定するための位置測定手段と、環境情報を測定するセンサ手段と、測定された環境情報を、位置測定手段により測定された位置に対応して記憶する記憶手段とを有することを特徴とする。
これにより、本発明の情報収集ロボットは、自立飛行するため利用者が操縦する必要が無く、競技に直接的に関係のある位置における環境情報を得ることが可能であり、競技を行う上で必要な位置における環境情報を、高い精度でタイムリに得ることができる。

本発明の情報収集ロボットは、前記位置測定手段が緯度／経度による位置座標を測定するＧＰＳと、高度を測定する高度計とを有していることを特徴とする。
これにより、本発明の情報収集ロボットは、競技に直接的に関係のある高度及び経路における環境情報を得ることが可能であり、競技を行う上で必要な情報を高い位置精度で得ることができる。

本発明の情報収集ロボットは、飛行経路を制御するための慣性航法手段を有し、前記位置測定手段が前記飛行経路における所定の位置の環境情報を測定することを特徴とする。
これにより、本発明の情報収集ロボットは、競技に直接的に関係のある飛行経路における環境情報を得ることが可能であり、競技を行う上で必要な情報を高い位置精度で得ることができる。

本発明の情報収集ロボットは、測定対象に添付されたＲＦ−ＩＤとの通信により、所定の距離を持って該測定対象を追跡する追跡手段を有することを特徴とする。
これにより、本発明の情報収集ロボットは、該測定対象の軌跡を、環境情報に対応した高い精度で検出することができ、この結果を参照することにより、環境状況による各種競技の結果を確認することができ、利用者の競技の練習に、効果的にフィードバックすることが出来る。

本発明の情報収集ロボットは、前記位置測定手段が追跡時の飛行経路における高度及び移動速度と所定の位置の環境情報とを測定することを特徴とする。
これにより、本発明の情報収集ロボットは、飛行経路（移動経路）における所定の位置の環境情報を高い精度で検出することができ、この結果を参照することにより、環境状況による各種競技の結果を確認することができ、利用者の競技の練習に、効果的にフィードバックすることが出来る。

本発明の情報収集ロボットは、前記センサ手段が、少なくとも温度，湿度，風速，風向き，天候，位置座標の環境情報のいずれか一つまたは複数の組合せを有する環境情報を取得することを特徴とする。
これにより、本発明の情報収集ロボットは、所定の位置において、競技に必要な環境情報を高い精度で測定することができる。

以上説明したように、本発明の情報収集ロボットによれば、自立飛行するために、利用者が操縦する必要が無く、各種競技に直接的に関係のある位置及び移動経路における環境情報を得ることが可能であり、競技を行う上で必要な位置における環境情報を、高い精度でタイムリに得ることができるという効果が得られる。

以下、本発明の一実施形態による情報収集ロボットを図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。図示しないが、情報収集ロボット１には当然にこの構成を動作させるエネルギー部、バッテリ等が搭載されている。
同実施形態は、ゴルフ場において、利用者が所定の位置からグリーンのカップに対して、ゴルフボールを打つ場合、上記位置からカップまでの環境情報（温度，湿度，風速，風向き，天候，位置座標）を事前に収集し、実際にゴルフボールが打たれた場合、このゴルフボールを追跡して、環境情報，飛行経路，高度及び移動速度（すなわち飛行速度）を取得し、これらの情報を利用者に提示し、利用者の次のショットの参考情報とする、ゴルフ用の情報収集ロボットを例として説明する。

この図１において、情報収集ロボット１は、空中を移動可能な飛行体であり、無人ヘリコプタ等が用いられており、機体が例えば、カラスや鷹など、ゴルフ場に存在しても違和感を感じさせない外形で作成されている。以降、飛行体をヘリコプタとして説明する。
飛行機構部２は、エネルギー部を有し、このエネルギーにより動作する複数のモータにより、それぞれ独立に動作するメインローター及びテールローターにより情報収集ロボット１を、空中において飛行させている。
姿勢制御部３は、加速度センサ，ジャイロセンサ及び地磁気センサー等から構成されており、得られる姿勢情報から所定の高度，進行方向及び飛行速度に対応する姿勢となるよう、上記飛行機構部２のメインローター及びテールローター各々のモータの回転数を制御して、情報収集ロボット１の飛行における姿勢制御を行う。

位置測定部４は、ＧＰＳ（全地球測位システム）と高度計とを有しており、情報収集ロボット１の緯度／経度での位置座標と、高度（地表までの垂直距離）とを各々測定して、一座表及び高度を含む位置情報を出力する。
慣性航法部５は、慣性航法センサーを有しており、上記位置情報に基づき、記憶部６に予め設定された地点間、例えば、ゴルフボール及びカップの間に設定された飛行経路での情報収集ロボット１の飛行を制御する。
センサ部７は、環境情報における温度，湿度，風速，風向き，天候等のいずれか一つまたは複数の組合せのデータを測定するそれぞれのセンサから構成されており、測定されたこれら環境情報のデータを制御部８へ出力する。

制御部８は、上記環境情報のデータを順次測定単位毎に記憶部６へ格納、すなわち情報収集ロボット１の飛行毎に識別番号（例えば、ホールの番号及びこのホールにおける打数順番を付与）に記憶させる。
また、制御部８は、ショットを行う座標位置と、予め記憶部６に設定されている、現在のホールにおけるグリーン上のカップの座標位置とから、慣性航法部５で用いられる飛行経路を演算して、この飛行経路を記憶部６へ記憶させる。
記憶部６には、ゴルフ場の全てのホールにおけるグリーンのカップの位置座標が、ホール番号に対応して記憶されている。

追跡制御部９は、ＲＤ−ＩＤリーダを有し、また、利用者のリモコン装置と、情報収集開始及び停止，ホールの番号の入力などの制御情報を含むデータのやり取りを無線で行う無線通信部を有している。
上記ＲＦ−ＩＤリーダは、被追跡対象、すなわちゴルフボールに設けられたＲＦ−ＩＤとの通信を行い、ＲＦ−ＩＤのＩＤ番号を読みとり、利用者のゴルフボールか否かの判定を行うと共に、このＲＦ−ＩＤとの距離を測定し、測定した距離データを制御部８へ送信する。
音声出力部１０は、ゴルフボールの周囲の環境に応じた音声を、制御部８の制御により発生する。

次に、図２を用いて、被追跡対象であるゴルフボールの構成を説明する。図２は、本発明の実施形態で用いられるゴルフボール１１の構成例を示すブロック図である。
ゴルフボール１１は、通常のゴルフボールと同等の構成で形成されており、内部にショット等の衝撃に耐えうるように、ＲＦ−ＩＤ１２及びアンテナ１３が配設されている。
ＲＦ−ＩＤ１２は、所定のＩＤ番号が記憶された記憶部と、アンテナ１３から入力される所定の周波数の電波に誘電された電気エネルギを得て動作し、上記ＩＤ番号をアンテナ１３から送信する。

次に、図１，図２及び図３を参照して、一実施形態の情報収集ロボット１の動作の説明を行う。図３は、情報収集ロボット１の動作例を示すフローチャートである。
利用者は、情報収集の処理を開始させる前に、使用するゴルフボールのＩＤ番号をリモコン装置から情報収集ロボット１へ送信する。
これにより、制御部８は、無線通信部を介して入力される上記ＩＤ番号を、追跡対象のゴルフボールを識別するデータとして、記憶部６へ格納する。

また、利用者は、現在のホールのホール番号をリモコン装置から情報収集ロボット１へ送信する。
これにより、制御部８は、無線通信部を介して入力される上記ホール番号を、以降得られる各種情報を記憶部６へ格納するときの識別番号の一部として使用するため、記憶部６へ格納する。
そして、利用者は、以上の処理を行った後、リモコン装置を介して、情報収集の動作を開始させる制御信号を情報収集ロボット１へ送信する。

ステップＳ１において、制御部１は、記憶部６に記憶されたホール番号から、このホールにおけるグリーンのカップの位置座標を記憶部６から読み出し、このカップの位置座標と現在の位置との間の飛行における飛行経路を演算し、記憶部６に記憶する。
このとき、制御部１は、上記飛行経路における高度を、今まで複数の利用者の打ったゴルフボールの追跡結果から得られた高度を平均したものを用いる。
そして、制御部８は、飛行機構部２及び姿勢制御部３の動作を開始させ、情報収集ロボット１の飛行を開始させる。

これにより、情報収集ロボット１は、飛行機構部２，姿勢制御部３及び慣性航法部５の処理により、上記飛行経路に沿って飛行する。
そして、制御部１は、所定の位置毎に停止して、センサ部７により環境情報の各々のデータを測定し、ホール番号及び打数順番の識別番号に対応させて、この環境情報のデータを記憶部６に記憶させる。
最終的に、制御部１は、情報収集ロボット１が現在のホールにおけるグリーンのカップに到達すると、環境情報にこのグリーンの芝の状態（湿っているか否か、芝の長さ等）を加えて測定して、記憶部６へ格納する。
次に、制御部１は、上記経路を逆に、利用者の位置（ショットを行う位置）へ情報収集ロボット１へ戻す。

そして、ステップＳ２において、制御部１は、得られた飛行経路（距離情報を含む）を、無線通信部を介して、利用者のリモコン装置に送信する。
利用者は、リモコン装置の表示部に表示される上記飛行経路を確認して、ショットの方法を検討する。

ステップＳ３において、利用者はゴルフボール１１を、これから打つというショット情報を、リモコン装置を介して情報収集ロボット１へ送信する。
これにより、制御部１は、ゴルフボール１１を追跡する状態とするため、追跡部９におけるＲＦ−ＩＤリーダを起動し、追跡対象のゴルフボール１１を、ゴルフボール１１から送信されるＩＤ番号により認識する。
そして、利用者がゴルフボールを打つと、追跡部９はゴルフボール１１との距離を制御部８に出力する。

制御部８は、慣性航法部５に対して、上記ゴルフボール１１との距離が予め設定された設定距離（例えば、３０ｃｍ）となるように、飛行速度及び飛行方向を含む飛行制御信号を出力する（アクティブ電波ホーミング等の技術）。
これにより、慣性航法部５は、姿勢制御部３及び飛行機構部２に対して、上記飛行制御信号に対応した飛行制御を行い、ゴルフボール１１に対して上記設定距離だけ離れて、情報収集ロボット１を飛行させる。

次に、ステップＳ４において、制御部１は、所定の時間間隔でＧＰＳにより位置座標を検出して、上記識別番号に対応して（このとき追跡のデータであることを示すフラグを、この識別番号に負荷する）、順次、記憶部６に記憶させ、追跡時の飛行経路の情報とする。
このとき、制御部８は、飛行経路における高度及び飛行速度を含む環境情報を、順次センサ部７から取得し、識別番号に対応させて記憶部６に記憶する。

そして、ステップＳ５において、制御部１は、ゴルフボール１１が停止したことを確認すると（例えば、位置座標が変化しなくなることにより検出する）、この停止した座標位置がフェアウエイの範囲内（予め、記憶部６に緯度／経度の座標情報として記憶されている）に有るか否か、すなわちフェアウェイ上に有るか否かの判定を行う。
このとき、制御部１は、フェアウェイ上に無いことを検出した場合にステップＳ７へ処理を進め、あることを検出した場合にステップＳ８へ処理を進める。

次に、ステップＳ７において、制御部８は、ゴルフボール１１の位置を検出して、利用者に通知するために、「ここにボールが有ります」などの音声信号を音声出力部１０に発生させる。
すなわち、フェアウェイにゴルフボール１１が無い場合は、利用者の打ったゴルフボール１１がフェアウェイを外れた場合、ＯＢ(アウトオブバウンズ）であるため、利用者がゴルフボールの場所の特定を行うのが困難であるため、情報収集ロボット１が、ゴルフボール１１の場所を利用者に通知する。

次に、ステップＳ８において、制御部１は、リモコン装置を介して、利用者からの追跡の飛行経路を確認する制御信号が入力されると、このリモコン装置に対して、追跡の飛行経路の情報及び環境情報を送信する。
これにより、リモコン装置は、受信した追跡の飛行経路の情報及び環境情報を表示部に表示する。
そして、利用者は、この追跡の飛行経路を観察して、環境情報の示す状態におけるショットのスイング等の検討を行う。

次に、ステップＳ９において、制御部１は、ゴルフボール１１がグリーンのカップの中に入っているか否かの検出を行う。
例えば、カップの底にスイッチがあり、ゴルフボール１１がカップに入った場合、このスイッチがオン状態となり、カップ近傍に配置された無線手段により、情報収集ロボット１へオン状態を通知し、これにより、情報収集ロボット１はゴルフボール１１がカップ内にあるか否かの検出を行う。

このとき、制御部１は、カップ内にゴルフボール１１が有ることを検出した場合、情報収集ロボット１の情報収集の動作を停止させ、カップ内にゴルフボール１１がなく、フェアウェイ上にあることを検出すると処理をステップＳ１に戻す。
上述したような処理を行うことにより、本発明の情報収集ロボット１を利用することにより、競技を行う周囲の環境情報によって、どのようなスイングや力のいれ具合で、ショットを行えば良いかの実施練習を行うことが可能となる。

また、上述の説明において、環境情報及び飛行経路の表示をリモコン装置の表示部でなく、情報収集ロボット１に表示部を設けて、この表示部により収集された環境情報及び飛行経路を確認する様にしても良い。
さらに、本発明の実施形態をゴルフを例にとり説明したが、スカイダイビングやハンググライダー等を行う場合（利用者自体にＲＦ−ＩＤ１２を添付して、利用者を被追跡対象物とする）に、落下地点までの飛行経路における風力や風の向きなど情報、また追跡の飛行経路も上記一実施形態と同様に得ることが可能である。

なお、図１における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上記情報収集ロボットの制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明の一実施形態による情報収集ロボット１の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による情報収集ロボット１の追跡対象のゴルフボール１１の構成例を示すブロック図である。 図１の情報収集ロボット１の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…情報提供ロボット ２…飛行機構部 ３…姿勢制御部 ４…位置測定部 ５…慣性航法部 ６…記憶部 ７…センサ部 ８…制御部 ９…追跡部１０…音声出力部 １１…ゴルフボール １２…ＲＦ−ＩＤ １３…アンテナ

Claims (6)

1. 空間を飛行するための飛行手段と、
   該飛行手段を調整し、飛行における姿勢を制御する姿勢制御手段と、
   飛行位置を測定するための位置測定手段と、
   環境情報を測定するセンサ手段と、
   測定された環境情報を、位置測定手段により測定された位置に対応して記憶する記憶手段と
   を有することを特徴とする情報収集ロボット。
2. 前記位置測定手段が
   緯度／経度による位置座標を測定するＧＰＳと、
   高度を測定する高度計と
   を有していることを特徴とする請求項１記載の情報収集ロボット。
3. 飛行経路を制御するための慣性航法手段を有し、
   前記位置測定手段が前記飛行経路における所定の位置の環境情報を測定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の情報収集ロボット。
4. 測定対象に添付されたＲＦ−ＩＤとの通信により、所定の距離を持って該測定対象を追跡する追跡手段を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の情報収集ロボット。
5. 前記位置測定手段が追跡時の飛行経路における高度及び移動速度と所定の位置の環境情報とを測定することを特徴とする請求項４に記載の情報収集ロボット。
6. 前記センサ手段が、少なくとも温度，湿度，風速，風向き，天候，位置座標のいずれか一つまたは複数の組合せを有する環境情報を取得することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の情報収集ロボット。
   

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