JP2015001810A - Mobile robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、経路に沿ってロボットを移動させる移動ロボットシステムに関するものである。 The present invention relates to a mobile robot system that moves a robot along a route.
ロボットに所定の経路を巡回させ、施設内の警備や異常の発見を行わせる技術が、種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の技術では、ロボットに経路を指示する手段として、路面に帯状の磁気ガイドや白線テープを固定する。ロボットは、この帯状のガイドをセンサで検出しながら経路に沿って移動する。従って、ロボットに経路を指示するために、路面に特別な設備を設ける必要があり、手間やコストを要するものであった。また、ロボットを移動させたい経路を変更する場合、路面に設けた設備を変更する必要があるため、大掛かりな作業が必要となり、変更が困難であるという問題があった。更に、同一の施設に複数の経路を設定する場合、帯状のガイドが交錯して設備が複雑になることに加え、ロボットによる正確な検出が困難となるおそれがあった。
Various techniques for causing a robot to circulate a predetermined route to detect security and abnormality in a facility have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the technique of
一方、ロボットを移動させる環境を予め計測して地図を作成し、その地図情報をロボットに記憶させた上で、目的地や経由地を地図における数値でロボットに指示する技術も、多数提案されている。このような技術では、ロボットに地図情報を記憶させるため、経路を変更する場合や経路を追加する場合、その度に新しい地図情報をロボットに記憶させたたり、地図情報を書き換えたりする必要があり、手間やコストを要するものであった。 On the other hand, a number of technologies have been proposed in which the environment in which the robot is moved is measured in advance, a map is created, the map information is stored in the robot, and the destination and waypoints are indicated to the robot by numerical values on the map. Yes. In such a technology, the map information is stored in the robot, so when changing the route or adding a route, it is necessary to store new map information in the robot or rewrite the map information each time. It was time-consuming and costly.
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、移動させる経路をロボットに簡易に指示することができ、経路の変更や追加を容易に行うことができる移動ロボットシステムの提供を、課題とするものである。 Therefore, in view of the above situation, the present invention has an object to provide a mobile robot system that can easily instruct a robot on a route to be moved and can easily change or add a route. is there.
上記の課題を解決するため、本発明にかかる移動ロボットシステムは、
「経路に沿ってロボットを移動させる移動ロボットシステムであって、
前記ロボットは、
上部が細長い棒状に形成されたロボット本体と、
該ロボット本体を移動させる移動機構部と、
前記ロボット本体に取り付けられたカメラと、
前記ロボット本体に取り付けられた、温度センサ、湿度センサ、及びガスセンサから選ばれる少なくとも一つのセンサと、
前記移動機構部を制御すると共に、前記カメラによる撮像及び前記センサの検知に基づき、無線通信ネットワークを介して管理端末と通信を行うロボット側制御手段とを具備し、
前記管理端末は、
画像データに基づき画素の座標と実世界における座標とを対応させた地図をディスプレイに表示した状態、且つ、前記ロボットの実世界における初期位置の座標を、前記地図上の点と対応させた状態で、ポインティングデバイスによる入力で前記地図上に複数の点として指示された経路から経路情報を作成し、前記ロボットの現在位置の座標を取得して前記経路情報と対比することにより、前記ロボットに移動を指示する信号を無線通信ネットワークを介して前記ロボット側制御手段に送信する管理側制御手段を具備する」ものである。
In order to solve the above-described problem, a mobile robot system according to the present invention includes:
“A mobile robot system that moves a robot along a path,
The robot is
A robot body whose upper part is formed in an elongated bar shape;
A moving mechanism for moving the robot body;
A camera attached to the robot body;
At least one sensor selected from a temperature sensor, a humidity sensor, and a gas sensor attached to the robot body;
And a robot-side control means for controlling the moving mechanism unit and communicating with a management terminal via a wireless communication network based on imaging by the camera and detection of the sensor,
The management terminal
In a state in which a map in which pixel coordinates and real-world coordinates are associated with each other based on image data is displayed on the display, and in which the coordinates of the initial position of the robot in the real-world are associated with points on the map , By creating a route information from a route indicated as a plurality of points on the map by an input by a pointing device, obtaining coordinates of the current position of the robot and comparing it with the route information, thereby moving the robot. A management-side control means for transmitting a command signal to the robot-side control means via a wireless communication network ”.
「ロボット本体を移動させる移動機構部」としては、車輪の回転による機構、クローラによる機構を採用可能である。 As the “moving mechanism unit for moving the robot body”, a mechanism based on wheel rotation or a mechanism based on a crawler can be employed.
「経路情報」は、経路を構成する複数の点の座標や、複数の点の間の相対的な角度で構成させることができる。 The “route information” can be composed of the coordinates of a plurality of points constituting the route and the relative angles between the plurality of points.
管理端末の管理側制御手段が「ロボットの現在位置の座標を取得する」方法としては、ロボットの移動距離及び移動方向を累積する方法、基準点からのロボットの相対位置を検出する方法を挙げることができる。後者の場合、経路に沿って設けたランドマークや、ロボットを移動させる施設が有している防犯カメラ等の固定カメラを、基準点とすることができる。 Examples of methods for the management side control means of the management terminal to “acquire the coordinates of the current position of the robot” include a method of accumulating the movement distance and movement direction of the robot and a method of detecting the relative position of the robot from the reference point. Can do. In the latter case, a landmark provided along the route or a fixed camera such as a security camera possessed by a facility for moving the robot can be used as the reference point.
「ロボットに移動を指示する信号」としては、その場で回転させる方向と角度、直進、後退、停止を指示する信号を例示することができる。 Examples of the “signal for instructing the robot to move” include a signal for instructing the direction and angle of rotation on the spot, linear advance, reverse, and stop.
上記構成の本発明では、ディスプレイに表示された地図上で、ポインティングデバイスを使用して経路を入力するという簡易な操作のみで、管理端末側で経路情報を作成し、無線通信ネットワークを介してロボットに指示信号を送信することにより、ロボットを経路に沿って移動させる。本システムでは、ロボットに地図情報を記憶させることも、ロボットが移動しながら地図情報を参照して自己位置を検出することもないため、構成が非常に簡易である。また、経路を変更する際や別の経路を追加する際も、ディスプレイに表示された地図上で、ポインティングデバイスを使用して経路を入力するという簡易な操作のみで済み、ロボットに対しては何ら手を加えることがない。従って、移動させる経路をロボットに簡易に指示することができ、経路の変更や追加を容易に行うことができる。 In the present invention configured as described above, route information is created on the management terminal side by a simple operation of inputting a route using a pointing device on a map displayed on a display, and a robot is connected via a wireless communication network. By sending an instruction signal to the robot, the robot is moved along the route. This system has a very simple configuration because it does not store map information in the robot and does not detect its own position by referring to the map information while the robot is moving. In addition, when changing a route or adding another route, it is only necessary to input a route using a pointing device on the map displayed on the display. There is no need to change your hands. Therefore, it is possible to simply instruct the robot of the route to be moved, and it is possible to easily change or add the route.
本システムのロボットはカメラを備えているため、経路を移動しながら撮像を行うことができる。撮像により取得した映像データを無線通信によって管理端末に送信すれば、管理端末側で映像データを出力することができ、離れた場所でロボットの経路をモニタリングして監視や安全確認を行うことができる。また、本システムのロボットは、温度センサ、湿度センサ、及びガスセンサから選ばれる少なくとも一つのセンサを備えているため、センサの検知に基づく情報を無線通信により管理端末に送信することができる。これにより、離れた場所でロボットの経路に沿った環境の情報を得ることができると共に、火災やガス漏れ等の異常を発見することができる。 Since the robot of this system is equipped with a camera, it can take an image while moving the route. If video data acquired by imaging is transmitted to the management terminal by wireless communication, video data can be output on the management terminal side, and monitoring and safety confirmation can be performed by monitoring the route of the robot at a remote location . In addition, since the robot of this system includes at least one sensor selected from a temperature sensor, a humidity sensor, and a gas sensor, information based on the detection of the sensor can be transmitted to the management terminal by wireless communication. As a result, it is possible to obtain information on the environment along the route of the robot at a remote location, and to detect abnormalities such as fire and gas leaks.
加えて、本システムのロボットは、ロボット本体の上部が細長い棒状という、極めて特異な形状に形成されている。従来のロボットは、人体を模した形状のものや、頭部が半球状で胴部が円柱状のずんぐりした形状を呈しているもの等、重量のある本体を有するものが殆どであった。これに対し、本システムのロボットは、ロボット本体の上部が細長い棒状であるため、全体として軽量とすることが可能である。加えて、細長い棒状の部分は、モップや箒の柄のように握り易いため、非常時など人がこの部分を把持してロボットを移動させることができる。従って、本システムのロボットは、人が存在する環境を移動するロボットとして適している。 In addition, the robot of this system is formed in an extremely unique shape in which the upper part of the robot body is in the shape of an elongated bar. Most of conventional robots have a heavy body, such as a shape imitating a human body or a stubborn shape with a hemispherical head and a cylindrical body. On the other hand, the robot of this system can be reduced in weight as a whole because the upper part of the robot body has an elongated bar shape. In addition, since the elongated bar-like part is easy to grip like a mop or a handle of a cocoon, a person can hold the part and move the robot during an emergency. Therefore, the robot of this system is suitable as a robot that moves in an environment where a person exists.
以上のように、本発明の効果として、移動させる経路をロボットに簡易に指示することができ、経路の変更や追加を容易に行うことができる移動ロボットシステムを、提供することができる。 As described above, as an effect of the present invention, it is possible to provide a mobile robot system that can easily instruct a robot on a route to be moved and can easily change or add a route.
以下、本発明の一実施形態である移動ロボットシステムについて、図1乃至図6に基づいて説明する。移動ロボットシステムはロボット1と管理端末5を具備しており、ロボット1と管理端末5とは、無線通信ネットワークNを介して双方向に無線通信を行う。
Hereinafter, a mobile robot system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The mobile robot system includes a
まず、ロボット1の構成について説明する。ロボット1は、ロボット本体10と、ロボット本体10を移動させる移動機構部とを主に具備する。ロボット本体10は、略半球状の外観を呈する下部本体12と、下部本体12の中央から上方に延びる、細長い棒状の外観を呈する上部本体11とからなり、下部本体12の表面と上部本体11の表面とは明瞭な境界なく連続している。下部本体12においては、その外殻の下端に円形の底板15が嵌め込まれている。
First, the configuration of the
移動機構部は、一対の車輪21と、一対の車輪21のそれぞれを独立して駆動する2つのモータ23と、車輪21より小径で回転自在な一対の補助車輪29を備えている。車輪21は、回転軸21pを底板15の上方に位置させた状態で、底板15を貫通する孔15hを介して床面(地面)に接地する。モータ23は、底板15の上面に固定されており、モータ23の回転軸23pに取り付けられたプーリ24と、車輪21の回転軸21pに取り付けられたプーリ22の双方には、ベルト25が巻き掛けられている。これにより、ベルト25を介して、モータ23の駆動力が車輪21に伝達される。一対の車輪21を同一速度で正回転または逆回転させることによりロボット1は前進または後退し、一方の車輪21を正回転させ他方の車輪21を逆回転させることによりロボット1は時計回りまたは反時計周りに回転し、一対の車輪21の回転速度を異ならせることによりロボット1は右または左方向にカーブして移動する。なお、本実施形態では、二つのモータ23は、その回転軸23pが同一線上になく平行となるように配されており、省スペース化が図られている。一対の補助車輪29は、車輪21より後方側(背面側)で底板15の下面に取り付けられている。
The moving mechanism unit includes a pair of
モータ23にはエンコーダ41が取り付けられており、車輪21の回転数を検出する。また、ロボット本体10には、ロボット1が向いている方向を磁気により検出する方位センサ42が取り付けられている。
An
ロボット1の上部本体11の上端近傍には、カメラ30が設けられている。本実施形態では、幅方向90度、高さ方向120度の画角を有する広角カメラ30を使用しており、かかる広角カメラ30が上部本体11の上端近傍に取り付けられていることにより、撮像方向を上下に回動させる必要なく、一般的な建物の床から天井までを撮像視野に入れることができる。なお、本書面では、カメラ30が取り付けられている方向を、「ロボット1が向いている方向」、「ロボット1の前方」、或いは「ロボット1の正面」と称している。
A
ロボット本体10には、ロボット1の周囲の音を集音するマイク32、後述する音声データや、管理端末5を介して送られる管理者の音声を出力するためのスピーカ33、無線通信のための無線アンテナ34が取り付けられている。
The
また、ロボット1の上部本体11の頂部には、多色のLED35が取り付けられており、点灯、点滅、消灯により、ロボット1の状態を表示する。例えば、ロボット1の稼働及び停止状態をそれぞれ点灯及び消灯で表示し、異常の発見やバッテリ切れを、異なる色の点灯や点滅で表示することができる。
In addition, a
ロボット本体10には、温度センサ44、湿度センサ45、ガスセンサ46、照度センサ43など、周囲の環境の物理量を検出する各種センサが取り付けられている。
Various sensors such as a
更に、ロボット本体10には、近接センサ47,48と接触センサ49が取り付けられている。近接センサ47は底板15の周壁に、前方に向けて複数取り付けられており、前方の障害物を検知する。近接センサ48は、底板15から下方に向けて取り付けられており、床面までの距離を検出することにより段差の存在を検知する。接触センサ49はテープ状で、底板15の周壁に沿ってその外表面に取り付けられており、下部本体12の外郭を介して押圧されることにより障害物との接触を検知する。
Further,
ロボット1の下部本体12内には、主記憶装置と、主記憶装置に記憶されたプログラムに従って処理を行うマイクロプロセッサ、及び、補助記憶装置を備えるマイクロコンピュータ(図示しない)が格納されている。また、下部本体12内には、マイクロコンピュータ、各種センサ、モータ23に電力を供給するバッテリ81が搭載されており、バッテリ81の充電用端子82が、下部本体12の前方において底板15から下方に向けて突出している。
The
一方、管理端末5は、ハード構成として、主記憶装置、補助記憶装置、プロセッサ、及び、無線通信を行う通信装置を主に具備する汎用のコンピュータで構成されており、キーボード及びポインティングデバイスを含む入力装置60と、ディスプレイ61を含む出力装置を備えている。また、管理端末5は、音声を入力するマイク62、音声を出力するスピーカ63、異常の発生を報知する警告灯や警報音スピーカ等の警報装置66を備えている。
On the other hand, the management terminal 5 is configured by a general-purpose computer mainly including a main storage device, an auxiliary storage device, a processor, and a communication device that performs wireless communication as a hardware configuration, and includes an input including a keyboard and a pointing device. An output device including a
次に、移動ロボットシステムの機能的構成について、図4を用いて説明する。ロボット1の機能的構成は、管理端末5と無線通信を行うロボット側無線通信手段51、エンコーダ41及び方位センサ42の検知に基づき、ロボット1の現在位置に関する情報を管理端末5に送信する位置情報送信手段52、温度センサ44、湿度センサ45、ガスセンサ46の検知に基づき、環境に関する情報を管理端末5に送信すると共に、温度センサ44、湿度センサ45、ガスセンサ46が検知したデータを所定の閾値と対比して火災やガス漏れなどの異常の発生を判定するセンサ情報処理手段53、管理端末5からの指示信号、センサ情報処理手段53からの信号、近接センサ47,48や接触センサ49の検知に基づき、モータ23を制御すると共に、バッテリの電力を管理する駆動制御手段54、カメラ30により撮像された映像データを、映像データベース92として補助記憶装置39に記憶させると共に管理端末5に向けて映像データを送信する映像入出力手段55、マイク32により集音された音声データを管理端末5に向けて送信すると共に、センサ情報処理手段53や駆動制御手段54からの信号に基づき、音声データベース93から音声データを読み出してスピーカ33から出力させる音声入出力手段56、を備えるロボット側制御手段50を、主たる構成としている。
Next, the functional configuration of the mobile robot system will be described with reference to FIG. The functional configuration of the
一方、管理端末5の機能的構成は、ロボット1と無線通信を行う管理側無線通信手段71、地図の画像データ91をディスプレイ61に表示させる地図表示手段72、ロボット1から送信された映像データをディスプレイ61に表示させる映像表示手段73、ロボット1から送信された音声データをスピーカ63から出力させると共に、マイク62から入力された音声をロボット1に送信する音声入出力手段74、映像データを画像処理する画像処理手段75、ロボット1から送信されたロボット1の現在位置に関する情報や画像処理の結果に基づき、ロボット1の現在位置の座標を更新する座標更新手段76、入力装置60からの入力に基づき経路情報を作成し、座標更新手段76からの信号に基づいて、ロボット1の移動に関する指示信号をロボット1に向けて送信する移動指示手段77、ロボット1のセンサ情報処理手段53から送信された異常を知らせる信号に基づき、警報装置66を作動させる異常信号受信手段78、を備える管理側制御手段70を、主たる構成としている。
On the other hand, the functional configuration of the management terminal 5 includes a management-side
次に、移動ロボットシステムにおける経路の設定及びロボット1の動作について説明する。まず、経路の設定に先立ち、ロボット1を移動させる施設の見取図の画像データ91を作成する。例えば、施設の設計図面など印刷された見取図を、スキャナで電子データに変換し、画像データ91とする。画像データ91の作成に当たり、見取図の縦横比は実世界の縦横比と等しいものである必要がある。作成された画像データ91は、管理端末5の補助記憶装置69に記憶させることができる。
Next, route setting and operation of the
上記のように作成された画像データ91を、管理端末5の主記憶装置に記憶されたプログラムで読み込み、地図表示手段72によってディスプレイ61に表示させる。ディスプレイ61に表示された見取図における縦方向または横方向の長さに対応させ、実世界の縦方向の距離または横方向の距離を入力する。これにより、ディスプレイ61における画素の座標が、実世界の二次元座標と対応する。
The
そして、実際にロボット1の移動の開始地点となる位置(実世界におけるロボット1の初期位置)に対応するディスプレイ画面上の点P0に、ロボット1を表すアイコン96を新規に登録する(図5参照)。そして、ロボット1を識別する識別コードを入力し、新規に登録されたアイコン96と対応させる。これにより、ディスプレイ61上のアイコン96の初期位置P0と、実世界におけるロボット1の初期位置とが対応する。同時に、方位センサ42の検知に基づきロボット1から送信された信号を、管理側制御手段70の座標更新手段76が取得し、ディスプレイ61上に矢印等で表示させる。
Then, an
管理者は、アイコン96の初期位置を起点とし、ロボット1を移動させたい経路を、ポインティングデバイスを使用してディスプレイ画面上に、複数の点として入力する。これにより、移動指示手段77は、各点の座標として経路情報を取得する。なお、ディスプレイ61の画面上の地図には、各点を結んだ線が経路として表示される(図示、一点鎖線)。図5では、初期位置P0から廊下に沿って直進した後、点P1の位置で右方向に直角に曲がって部屋に入り、そのまま直進した後、点P2で左方向に直角に曲がり、そのまま直進して点P3に至る経路を指示した場合を例示している。経路は、一つの見取図に対し複数を登録することができる。また、ここでは片道の経路を例示しているが、往復の経路や、ループ状に閉じた経路を指定することができる。また、同じ経路を所定の時間間隔で移動し、或いは、所定の時刻に移動を開始するように、時間の要素も含めて経路を指定することができる。
The administrator uses the initial position of the
また、ロボット1を移動させる施設には、ロボット1のバッテリ81を充電する充電装置85を備えた充電ステーションを設置し、その位置の座標を予め移動指示手段77に与えておく。或いは、ポインティングデバイスを使用して、ディスプレイ61の画面上で充電ステーションの位置を入力してもよい。図5及び図6では、3つの充電ステーションS1,S2,S3を、施設内に設置した場合を例示している。
In addition, a charging station including a
設定された経路の一つを選択し、ロボット1の移動を開始させると、まず、管理側制御手段70の移動指示手段77は、指示された経路の方向とロボット1が向いている方向を対比する。図5のように、ロボット1の正面の向きが指示された経路の方向とずれている場合、移動指示手段77は、その角度分だけ反対側に回転することを指示する信号を、ロボット1に送信する。駆動制御手段54は、この信号を受けてモータ23を駆動し、その角度分だけロボット1を回転させる。これにより、ロボット1の正面の向きが指示された経路の方向と一致する。
When one of the set routes is selected and the movement of the
次に、移動指示手段77は、直進を指示する信号をロボット1に送信する。これにより、ロボット1は、実世界において点P1と対応する点に向かって直進する。ロボット1は、移動しながらカメラ30で撮像を行い、撮影された映像データは映像入出力手段55によって管理側制御手段70に向けて送信されると共に、補助記憶装置39に映像データベース92として記憶される。なお、映像入出力手段55は、照度センサ43の検知に基づき、カメラ30の露出を調整すると共に、照度センサ43から取得した照度データを管理側制御手段70に向けて送信する。また、ロボット1が移動に伴いマイクから集音された音声データは、音声入出力手段56によって管理側制御手段70に向けて送信されると共に、音声データベース93として補助記憶装置39に記憶される。
Next, the movement instructing unit 77 transmits a signal for instructing straight travel to the
ロボット1から管理側制御手段70に送信された映像データは、映像表示手段73によってディスプレイ61に表示されるため、ディスプレイ61前にいる管理者は、表示された映像を見ることができる。また、ロボット1から管理側制御手段70に送信された音声データは、音声入出力手段74によってスピーカ63から出力されるため、管理者はその音声を聞くことができる。
Since the video data transmitted from the
ロボット1の移動に伴い、座標更新手段76は、ロボット1の現在位置を示す座標を時々刻々と更新すると共に、所定時間間隔のロボット1の座標を移動の軌跡としてディスプレイ61上に表示する(図6参照)。ここで、管理側制御手段70がロボット1の現在位置を示す座標を取得する方法としては、例えば、次の方法(1)〜(3)が採用可能である。
As the
方法(1):エンコーダ41により計数された車輪21の回転数及び車輪21の径と、方位センサ42の検知に基づき、ロボット1の移動距離と移動方向を累積する。
Method (1): The moving distance and moving direction of the
方法(2):施設内にランドマークを設置し、基準点とする。ロボット1が撮像し、管理側制御手段70に送信した映像データを画像処理することにより、撮像された映像の中にランドマークが存在すると判断されたら、撮像されたランドマークの寸法からランドマークとロボット1との距離を求め、ランドマークの絶対座標をもとにロボット1の絶対座標を求める。
Method (2): Install a landmark in the facility and use it as a reference point. If it is determined that a landmark exists in the captured video by performing image processing on the video data captured by the
方法(3):防犯カメラなどの固定カメラを施設が有する場合、これを基準点とする。管理側制御手段70は、固定カメラが撮像した映像データを取得し、画像処理を行う。予めロボット1に取り付けておいたマークが、撮像された映像の中に存在すると判断されたら、その画素の座標により、固定カメラに対するロボット1の相対座標を算出し、固定カメラの絶対座標をもとにロボット1の絶対座標を求める。
Method (3): If the facility has a fixed camera such as a security camera, this is the reference point. The management-side control means 70 acquires video data captured by the fixed camera and performs image processing. If it is determined that a mark previously attached to the
上記のような方法で、管理側制御手段70の座標更新手段76は、ロボット1の現在位置を示す座標を更新する。移動指示手段77は更新された座標を取得し、ロボット1の現在位置が点P1に至ったら、右方向に90度回転し、その後直進することを指示する信号を、ロボット1に送信する。ロボット側制御手段50の駆動制御手段54は、この信号を受けてモータ23を駆動し、ロボット1を90度右に回転させ、その後点P2に向かって直進させる。
The coordinate update means 76 of the management-side control means 70 updates the coordinates indicating the current position of the
以降は同様の制御により、指定した経路に沿ってロボット1を移動させることができる。ロボット1が終点P3に達した時点で、移動指示手段77はロボット1に停止を指示する信号を送信し、この信号を受けた駆動制御手段54の制御により、ロボット1は停止する。
Thereafter, the
ロボット1が指定された経路を移動している途中で、温度センサ44、湿度センサ45、及びガスセンサ46がそれぞれ検知した温度データ、湿度データ、及びガス濃度データは、センサ情報処理手段53によって管理側制御手段70に送信される。送信されたデータは、映像表示手段73を介して、ディスプレイ61の画面に表示されているカメラ30の映像の脇に表示される。
While the
また、温度センサ44、湿度センサ45、ガスセンサ46等の検知に基づき、センサ情報処理手段53が火災などの異常が発生したと判断すると、センサ情報処理手段53は駆動制御手段54に信号を送信してモータ23を停止させ、ロボット1の移動を停止させると共に、LED35の点灯または点滅により異常事態を表示する。また、音声入出力手段56に信号を送信し、音声データベース93に記憶された音声データ、例えば「火事が起きています」という音声データを、スピーカ33から出力させる。同時に、センサ情報処理手段53は、管理側制御手段70に異常が発生したことを通知する信号を送信する。これを受けた管理側制御手段70の異常信号受信手段78は、警報ライトや警報音スピーカ等の警報装置66を作動させ、管理者に報知する。なお、火災などの異常が発生した際、センサ情報処理手段53によって、予め登録されたアドレス宛てにメールが送信される構成としてもよい。これにより、管理端末5の近くにいない人に対しても、異常の発生を知らせることができる。
When the sensor
一方、ロボット1が撮像し、管理側制御手段70に送信された映像データを画像処理することにより、その時間その場所にいるはずのない人、例えば、介護施設で夜間に徘徊している人などを発見したと判断されると、画像処理手段75は移動指示手段77を介してロボット側制御手段50に信号を送信し、これを受けた駆動制御手段54はロボット1を停止させる。同時に、画像処理手段75は、警報ライトや警報音スピーカ等の警報装置66を作動させ、管理者に報知する。
On the other hand, by processing the video data captured by the
管理者は、管理端末5のマイク62から徘徊者に話しかけることができ、管理者の音声は管理側制御手段70からロボット側制御手段50に送られ、ロボット1のスピーカ33から出力される。また、徘徊者の音声は、ロボット1のマイク32を介してロボット側制御手段50から管理側制御手段70に送られ、管理端末5のスピーカ63から出力される。これにより、管理者は、離れた場所から徘徊者と会話をすることができる。そのため、管理者が現地に駆け付けるまでの間に徘徊者がその場からいなくなり、徘徊者のケアができないというおそれなく、細やかな対応をすることができる。
The administrator can talk to the deaf person from the
また、異常が発生したときや、徘徊者を発見したときに、管理者が現場に駆け付けて対処をする場合、その場に停止しているロボット1が邪魔になることがある。本実施形態のロボット1は、ロボット1の上部本体11が細長い棒状であるため、人体を模したロボット1や、上部が下部と同じくらいどっしりと形成されたロボットと比べると、非常に軽量である(本実施形態では、8kg〜10kg)。また、細長い棒状の上部本体11は、手で握り易い形状である。そのため、わざわざロボット1に指示を与えて(移動を指示する信号を送信して)移動させることを要することなく、モップや箒を持つように細長い棒状の上部本体11をつかみ、ロボット1をその場から簡単にどかすことができる。
Further, when an abnormality occurs or when a manager is discovered, when the manager rushes to the site and takes measures, the
なお、ロボット1が指定された経路を移動している途中で、ロボット1の前方の所定距離内に障害物があることを近接センサ47が検知したとき、障害物に接触したことを接触センサ49が検知したとき、或いは、所定値以上の高さの段差を近接センサ48が検知したとき、これらの検知に基づき駆動制御手段54は、モータ23を制御してロボット1を停止させる。また、駆動制御手段54は音声入出力手段56に信号を送信し、これを受けた音声入出力手段56は音声データベース93から音声データを読み込んで、「衝突しました」、「停止しました」等の音声をスピーカ33から出力させる。同時に、駆動制御手段54は、移動に支障が生じたことを通知する信号を送信し、管理側制御手段70ではこの信号を受けた異常信号受信手段78が警報装置66を作動させ、管理者に報知する。ロボット1が停止したことを知った管理者は、管理端末5からの手動入力に基づく遠隔操作で、ロボット1を移動させることができる。
When the
ロボット1が移動している途中で、バッテリ81の電力が所定値以下に消耗した場合、これを検知した駆動制御手段54は、バッテリ81の消耗を通知する信号を管理側制御手段70に送信する。この信号を受信した移動指示手段77は、ロボット1の現在位置から最も近い充電ステーションを選択し、その充電ステーションの座標とロボット1の現在位置の座標とを対比し、ロボット1に充電ステーションに向かう移動を指示する信号を送信する。図6では、充電ステーションS2に向かう移動(図示、二点鎖線)がロボット1に指示された場合を例示しており、ロボット1には、その正面を充電ステーションS2の方向に向かせる角度の回転と、その後の直進が指示される。
When the power of the
ロボット1が充電ステーションS2に近づき、充電装置85からの距離として予め定めた距離(例えば、50cm)の地点まで達すると、移動指示手段77はロボット側制御手段50に信号を送信する。この信号を受け、駆動制御手段54は近接センサ47の検知に基づく処理のモードを、前方に障害物を検知したらモータ23を停止させるモードから、前方に検知される充電装置85に向かってロボット1を移動させるモードに切り替える。ロボット1が充電装置85に向かって移動し、充電装置85に達すると、ロボット1側の充電用端子82が、充電装置85の接続端子86と接触し、充電装置85からバッテリ81側に電流が供給される。なお、バッテリ81の充電中、ロボット1における電力消費を抑えるモードに切り替える制御が行われるものとしても良い。
When the
バッテリ81が充電されたことを検知すると、駆動制御手段54はモータ23を制御してロボット1を後退させる。これにより、ロボット1側の充電用端子82と充電装置85の接続端子86とが離れる。移動指示手段77は、最初に指示された経路にロボット1が戻るための移動を指示する信号を、ロボット側制御手段50に送信し、上記と同様にロボット1は経路に沿って移動する。
When it is detected that the
以上のように、本実施形態の移動ロボットシステムによれば、ディスプレイ61の画面に表示された地図上で、ポインティングデバイスを使用して経路を入力するという簡易な操作のみで、ロボット1を経路に沿って移動させることができる。本実施形態では、ロボット1に地図情報を記憶させることも、ロボット1が移動しながら地図情報を参照して自己位置を検出することもないため、構成が非常に簡易である。また、経路の設定に際してロボット1に対しては何ら手を加えることがないため、経路の変更や追加も極めて容易である。
As described above, according to the mobile robot system of the present embodiment, the
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。 The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention as described below. And design changes are possible.
例えば、上記では、ロボット1を施設内で巡回させ、異常の検知や徘徊者の発見を行う場合を例示したが、これに限定されず、ショッピングモールなどの商業施設内での広告や、博物館・美術館での展示物の案内を、ロボットに行わせることができる。この場合、店舗や商品の広告、展示物の説明を内容とする音声データを、音声データベースに予め記憶させておき、経路において指示した場所で、ロボットにその音声データを出力させることができる。
For example, in the above, the case where the
また、上記では、屋内の施設に移動ロボットシステムを適用する場合を例示したが、これに限定されず、屋外の施設に適用することもできる。この場合、ロボットが更にGPSアンテナを備える構成とすることにより、衛星を基準としてロボットの現在位置の座標を取得することができる。 Moreover, although the case where a mobile robot system was applied to an indoor facility was illustrated above, the present invention is not limited to this, and can also be applied to an outdoor facility. In this case, if the robot is further provided with a GPS antenna, the coordinates of the current position of the robot can be acquired with reference to the satellite.
1 ロボット
5 管理端末
10 ロボット本体
21 車輪(移動機構部)
22 プーリ(移動機構部)
23 モータ(移動機構部)
24 プーリ(移動機構部)
25 ベルト(移動機構部)
30 カメラ
44 温度センサ
45 湿度センサ
46 ガスセンサ
50 ロボット側制御手段
60 ポインティングデバイスを含む入力装置
61 ディスプレイ
70 管理側制御手段
N 無線通信ネットワーク
DESCRIPTION OF
22 Pulley (moving mechanism)
23 Motor (moving mechanism)
24 pulley (moving mechanism)
25 Belt (moving mechanism)
30
Claims (1)
前記ロボットは、
上部が細長い棒状に形成されたロボット本体と、
該ロボット本体を移動させる移動機構部と、
前記ロボット本体に取り付けられたカメラと、
前記ロボット本体に取り付けられた、温度センサ、湿度センサ、及びガスセンサから選ばれる少なくとも一つのセンサと、
前記移動機構部を制御すると共に、前記カメラによる撮像及び前記センサの検知に基づき、無線通信ネットワークを介して管理端末と通信を行うロボット側制御手段とを具備し、
前記管理端末は、
画像データに基づき画素の座標と実世界における座標とを対応させた地図をディスプレイに表示した状態、且つ、前記ロボットの実世界における初期位置の座標を、前記地図上の点と対応させた状態で、ポインティングデバイスによる入力で前記地図上に複数の点として指示された経路から経路情報を作成し、前記ロボットの現在位置の座標を取得して前記経路情報と対比することにより、前記ロボットに移動を指示する信号を無線通信ネットワークを介して前記ロボット側制御手段に送信する管理側制御手段を具備する
ことを特徴とする移動ロボットシステム。 A mobile robot system that moves a robot along a route,
The robot is
A robot body whose upper part is formed in an elongated bar shape;
A moving mechanism for moving the robot body;
A camera attached to the robot body;
At least one sensor selected from a temperature sensor, a humidity sensor, and a gas sensor attached to the robot body;
And a robot-side control means for controlling the moving mechanism unit and communicating with a management terminal via a wireless communication network based on imaging by the camera and detection of the sensor,
The management terminal
In a state in which a map in which pixel coordinates and real-world coordinates are associated with each other based on image data is displayed on the display, and in which the coordinates of the initial position of the robot in the real-world are associated with points on the map , By creating a route information from a route indicated as a plurality of points on the map by an input by a pointing device, obtaining coordinates of the current position of the robot and comparing it with the route information, thereby moving the robot. A mobile robot system comprising management side control means for transmitting a command signal to the robot side control means via a wireless communication network.
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