JP2020154718A - 行動検知システム、インタフェース装置及びロボット - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明は、センサが配置されている環境で、ロボットが的確に人等に対して働きかけることを目的とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
第1の実施形態の行動検知システムSを、図1〜図18を用いて、以下に説明する。
図1は、行動検知システムSの構成を示す概略図である。
センサ装置1は、室内に設けられて情報をセンシングし、通信部14によって情報を外部に送信するものである。移動ロボット2は、検知部22と機構部23などを有し、室内を移動することができるロボットである。移動ロボット2は、例えば掃除機能を有するロボットであるが、これに限られず、愛玩用のロボットや警備用のロボットであってもよく、限定されない。
電源部15は、このセンサ装置1を起動して各部に電力を供給する。通信部14は、無線または有線の通信モジュールであり、センサ装置1の検知情報およびセンサ装置1の固有ID(IDentifier)を行動検知サーバ4へ送信する。記憶部13は、例えばROM(Read Only Memory)やフラッシュメモリであり、センサ装置1の固有IDなどを記憶する。検知部12は、室内の情報を検知する第1センサとして機能する。検知部12は、例えば赤外線や超音波などで人などを検知する人感センサであり、人や移動ロボットなどの移動体を検知可能である。制御部11は、検知部12の動作を制御する。
なお、行動検知サーバ4の各機能は、移動ロボット2やセンサ装置1に組み込まれていてもよい。
居室9は、家庭などの室内であるが、その他、会社の事務室や倉庫などであってもよく、限定されない。居室9には、7個のセンサ装置1−1〜1−7と、給電装置3とが設置されており、移動ロボット2が太線矢印の経路で巡回している。太線矢印の経路上には、各イベント時刻Et1〜Et8における移動ロボット2や人の位置が示されている。
センサ装置1−1には、固有IDとしてNS1が付与されている。センサ装置1−1の検知範囲である特徴空間NR1は、破線で示されているように、居間の右側である。
センサ装置1−3には、固有IDとしてNS3が付与されている。センサ装置1−3の検知範囲である特徴空間NR3は、破線で示されているように、台所である。
センサ装置1−5には、固有IDとしてNS5が付与されている。センサ装置1−5の検知範囲である特徴空間NR5は、破線で示されているように、廊下である。
センサ装置1−6には、固有IDとしてNS6が付与されている。センサ装置1−6の検知範囲である特徴空間NR6は、破線で示されているように、玄関である。
行動検知サーバ4には、記憶部42が設けられている。記憶部42には、居室9の特徴空間毎の個別ID(NR1〜NR7)と、設置されているセンサ装置1の固有ID(NS)との関係を示すセンサ設置情報(SI)が予め記憶されている。
このセンサ設置情報(SI)には、検知領域情報(RS)と関連する幾何情報(GI)を追加して記憶させることができる。更に、行動検知サーバ4の制御部41は、タイマ43が設けられているため、センサ装置1のデータ(NSi,SDi)を受信した際の時刻をイベント発生時刻(Et)として、追加して記憶させることができる。
図4に示すイベント情報(EI)は、人の行動の検知に関わるデータとして記憶・保持させることができる。イベント情報(EI)は、センサ固有ID(NS)毎のデータとして管理される。イベント情報(EI)は、居室9の特徴空間毎のID(NRj)と各センサ装置1のデータ(SD)、イベント発生時刻(Et)を記憶・保持させることによって構成される。なお、図3に示す通り、特徴空間(NR)とセンサID(NS)とは一対一で対応していなくてもよい。
センサ設置情報モードでは、以下のように処理される。行動検知サーバ4の制御部41は、センサ設置モードを受信した後、センサ設置情報フラグSfをセットする(S40)。
ステップS41において、行動検知サーバ4の制御部41は、移動ロボット2が給電状態であるか否かを判定する。行動検知サーバ4の制御部41は、移動ロボット2が給電状態と判定したならば(Yes)、ステップS43の処理に進み、移動ロボット2が起動中と判定したならば(No)、ステップS42の処理に進む。
ステップS42において、行動検知サーバ4の制御部41は、移動ロボット2に給電位置へ移動するように指令して、ステップS41の処理に戻る。これにより制御部41は、移動ロボット2が給電状態になるまで待機する。
ステップS44において、行動検知サーバ4の制御部41は、移動ロボット2に空間情報をリクエストして、移動ロボット2から空間情報(GI(R,X,Y))を取得し、ステップS45の処理に進む。
ステップS451において、行動検知サーバ4の制御部41は、検知領域情報(RS)を読み込んだ後、ステップS46の処理に進む。この検知領域情報(RS)は、(Rmax,Rmin,Xmin,Xmax,Ymax,Ymin)の情報を含んでいる。
ステップS49において、行動検知サーバ4の制御部41は、探索エリア面積を積算して算出し、ステップS50の処理に進む。
ステップS51において、行動検知サーバ4の制御部41は、センサ設置情報フラグSfをクリアして、センサ設置情報モードを終了する。
居室9には、7個のセンサ装置1−1〜1−7と、給電装置3とが設置されており、移動ロボット2が太線矢印の経路で巡回している。太線矢印の経路上には、各イベント時刻Et1〜Et8における位置が示されている。図9に示す移動ロボット2の経路は、図2に示した経路とは異なっている。これは、センサ設置情報モードが完了して、イベント情報モードに遷移したためである。
図10に示すように、移動ロボット2が移動する毎に、各センサ装置1が各イベント時刻に反応する。つまり、イベント時刻Et1において、センサ装置1−7(NS7)が反応する。イベント時刻Et2において、センサ装置1−1(NS1)が反応する。イベント時刻Et3において、センサ装置1−2(NS2)が反応する。イベント時刻Et4において、センサ装置1−3(NS3)が反応する。イベント時刻Et5において、センサ装置1−4(NS4)が反応する。イベント時刻Et6において、センサ装置1−5(NS5)が反応する。イベント時刻Et7において、センサ装置1−6(NS6)が反応する。イベント時刻Et8において、センサ装置1−7(NS7)が反応する。
図12に示すように、イベント時刻Et3においてセンサ装置1−5(NS5)が反応している。イベント時刻Et4においてセンサ装置1−6(NS6)が反応している。これは、移動ロボット2を検知した情報を除外した検知情報であり、人や動物などを検知したことを示す情報である。このようにして、制御部41は、人や動物などの移動体の行動を検知することができる。
図13は、イベント情報(EI)モードのうち移動ロボット2が起動していないときの処理を示すフローチャートである。
ステップS61において、行動検知サーバ4の制御部41は移動ロボット2へ起動の有無を確認する。移動ロボット2が起動していないときは(No)、ステップS62の処理に進む。移動ロボット2が起動しているときは(Yes)、図14に示すステップS70に進む。
ステップS631において、行動検知サーバ4の制御部41は、対象のセンサ(NSi)の過去の記憶データをイベント情報(EI)から読み出し、ステップS64の処理に進む。
ステップS64において、行動検知サーバ4の制御部41は、過去の記憶データから比較データを算出し、ステップS65の処理に進む。制御部41は、例えば受信した検知情報(NSi,Et,SD)に対して平均化を行うことで、比較データを算出する。
その差が閾値ε1以下の場合(Yes)、行動検知サーバ4の制御部41は、通常状態であると判断し、検知情報をイベント情報(EI)へ追加する(S66)。その後、制御部41は、ステップS60の処理に戻る。
ステップS70において、行動検知サーバ4の制御部41は、異常モードフラグEMfがセットされているか否かによって、異常処理モードか否かを確認する。制御部41は、異常処理モードであると判断した場合(Yes)、図17の異常モードに遷移する。制御部41は、異常処理モードでないと判断した場合(No)、ステップS71の処理に進む。
ステップS741において、制御部41は、リクエストしたデータを取得し、ステップS75の処理に進む。
ステップS76において、行動検知サーバ4の制御部41は、行動検知情報(MI)と比較データ(CD)を比較する。比較した結果が閾値ε2を超える場合(Yes)、行動検知サーバ4の制御部41は、異常常態であると判断して、ステップS78の処理に進み、処理状態を異常モードにし、異常モードフラグEMfを1に設定する。制御部41は、閾値ε2以下の場合(No)、ステップS77の処理に進む。
異常モードに処理を移した行動検知サーバ4の制御部41は、図15から図17および図18を用いて以下のような処理を行う。
図16に示すように、Et4−Et5間でセンサ検知反応が無い場合、行動検知サーバ4の制御部41は、イベント情報(EI)と検知情報(NSi,SD)を比較する。イベント情報(EI)と検知情報(NSi,SD)の差が閾値を越えた場合、制御部41は、異常行動であると判断し、移動ロボット2へ異常行動が発見された(NSi)へ向かうように、センサ設置情報(SI(R,X,Y))を通信する。イベント情報(EI)と検知情報(NSi,SD)が一致する場合、行動検知サーバ4の制御部41は、検知モードを続行する。
行動検知サーバ4の制御部41は、ステップS80において、移動ロボット2の自己位置(GI(R,X,Y))をリクエストし、移動ロボット2の現在位置を取得し、ステップS81の処理に進む。
ステップS81において、行動検知サーバ4の制御部41は、異常モードフラグに応じて多重分岐する。異常モードフラグEMfが1の場合、行動検知サーバ4の制御部41は、ステップS82の処理に進む。異常モードフラグEMfが2の場合、行動検知サーバ4の制御部41は、ステップS85の処理に進む。異常モードフラグEMfが3の場合、行動検知サーバ4の制御部41は、ステップS87の処理に進む。
図18は、第2の実施形態における行動検知システムの構成を示す概略図である。第2の実施形態では、複数のセンサ装置1の代わりに複数の家電機器8を居室に設置し、センサ装置の検知情報の代わりに家電機器の操作情報や検知情報を検知することで、人の行動を検知するものである。これら複数の家電機器8は、第1の実施形態におけるセンサ装置1の機能に加えて、家電機器としての各種機能を備えている。
家電機器8は、居室内に設置されて各種機能を実現するものであり、例えばテレビや照明やエアコンなどである。家電機器8は、通信部14によって、自身が操作された際の操作情報を外部に送信するものである。
第1の実施形態及び第2の実施形態は、センサ装置1の位置が固定されていることを前提としていた。しかしながら、室内の増改築、部屋の使途の見直し等に起因して、センサ装置1の個数、位置及びそれらが監視する空間が変化することが多い。このような変化があった場合でも、第1(第2)の実施形態の行動検知システムは、ロボット2を稼働させることによって、変更後のセンサ装置1の位置及び個数を反映したセンサ設置情報(SI)及びイベント情報(EI)を作成できる。すると、第1(第2)の実施形態の行動検知システムは、センサ装置1の位置とロボット2が移動した空間の幾何情報の対応関係も作成できることになる。
・住空間地図(LS)は、全体的に格子線(破線)で覆われている。
・住空間地図(LS)は、リビングにはセンサ装置NS1及びNS2が設置されており、図2におけるセンサ装置NS2は、未だ配置されていない状態を示している。
・図20のセンサ設置情報(SI)は、図3のセンサ設置情報(SI)のイベント発生時刻(Et)の欄に代わって、センサ種類(Type)、センサID(ID)、及び、検知範囲(Area)の各欄を有している。
検知範囲とは、1つのセンサ装置が確実に人等を検知し得る空間の大きさであり、ここでは、床面上の面積である。“Spot”は、面積が定義されないケース(玄関の錠前等)であることを示す。
・リビングの右側部分に、新たなセンサ装置NS2を追加する必要がある。
・そのセンサ装置NS2のセンサ種類は、“Oc”である。
・そのセンサ装置NS2の検知範囲は、住空間地図(LS)の格子の数で約16個分である。
・そのセンサ装置NS2の検知範囲を、今後は“NR2”として管理したい。
第2に、制御部61は、ステップS44bの“第1”において取得した空間情報を使用して、インタフェース画面71の欄73に住空間地図(LS)を表示し、ユーザに対してセンサ位置の変更入力を促す。すると、ユーザは前記したように、欄72に表示されている住空間地図(LS)上で、変化があったセンサ装置についての入力操作を行う。
図22は、人の動きを説明する図である。いま、リビング1、トイレ5及び浴室8が廊下2、廊下3、廊下4、廊下6及び廊下7によって結ばれている住空間地図81を想定する。これらは、センサ装置NSi(i=1、2、・・・、7)に対応している。なお、ここでの番号(1、2、・・・)は、専ら図22における説明目的のものであり、図1における同じ番号とは直接の関係を有さない。センサ装置NSiが、ある1日の人の動きを検知した結果が、チャート82である。チャート82の横軸は時間であり、縦軸は、各センサ装置の個別ID(NSi)である。あるセンサ装置が人を検知すると、その時間帯においてそのセンサ装置の“チャート線(太い実線)”が凸状に変化する。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
本発明の変形例として、例えば、次の(a)〜(e)のようなものがある。
(b) 行動検知サーバ4を設けず、各センサ装置1が自律的にイベント情報モードの処理や異常モードの処理を実行してもよい。
(c) 行動検知サーバ4の通信部44と外部通信部45とは、共通であってもよい。
(d) 第1の実施形態の移動ロボット2は無線タグを備え、センサ装置1によってこの無線タグを検知するようにしてもよい。これにより、センサ装置1が確実に移動ロボット2を検知できるようになる。
(e) センサ設置情報モードが終了した後であっても、センサ位置の変更を検知した際には、記憶部に記憶されたセンサ位置情報を修正してもよい。
1,1−1〜1−7 センサ装置
11 制御部
12 検知部 (第1センサ)
13 記憶部
14 通信部 (第1通信手段)
15 電源部
2 移動ロボット
21 制御部
22 検知部 (第2センサ)
23 機構部
24 記憶部
25 電源部
26 操作部
27 通信部 (第2通信手段)
3 給電装置
31 検知部
32 通信部
4 行動検知サーバ
41 制御部
42 記憶部
43 タイマ
44 通信部 (第3通信手段)
45 外部通信部 (外部通信手段)
5 外部電源
6 インタフェース装置
61 制御部
62 表示部
63 入力部
64 電源部
65 通信部
66 制御部
8,8−1〜8−7 家電機器 (センサ装置)
81 制御部
82 検知部 (第1センサ)
83 記憶部
84 通信部 (第1通信手段)
85 電源部
9 居室
Claims (9)
- 情報を検知する第1センサ、および情報を送信する第1通信手段を備え、室内のいずれかに設けられた複数のセンサ装置と、
情報を検知する第2センサ、情報を送受信する第2通信手段、および前記室内を移動可能な移動手段を備えたロボットと、
情報を送受信する第3通信手段を備え、前記複数のセンサ装置が備える前記第1センサの検知情報、および前記ロボットが備える前記第2センサの検知情報に基づいて、移動体の行動を検知するサーバと、
ユーザが前記複数のセンサ装置が設けられている位置を画面上で入力するのを受け付けるインタフェース装置と、
を備えることを特徴とする行動検知システム。 - 前記ロボットは、
前記室内の地図情報を記憶した記憶手段を備え、
前記第1センサの検知情報、および前記第2センサの検知情報に基づいて、移動体の行動を検知し、異常状態と診断した場合、前記地図情報における異常を検知した座標に自身を移動させて、当該異常を診断すること、
を特徴とする請求項1に記載の行動検知システム。 - 前記複数のセンサ装置は、
家電機器であり、
前記ロボットは、
前記家電機器の操作情報を受信すること、
を特徴とする請求項2に記載の行動検知システム。 - 前記ロボットは、
自身が移動した空間の幾何情報を検知するための位置センサを備え、
前記ロボットの記憶手段は、
前記複数のセンサ装置が設けられている位置を記憶しているとともに、自身が移動した空間の幾何情報と前記複数のセンサ装置が設けられている位置との対応関係を前記地図情報として記憶していること、
を特徴とする請求項3に記載の行動検知システム。 - 前記ロボットの記憶手段は、
複数のセンサ装置が設けられている位置を、自身が前記位置センサによって検知した空間の座標系で表現された位置情報として記憶していること、
を特徴とする請求項4に記載の行動検知システム。 - 前記ロボットは、
前記第2センサによって情報を検知すると、検知した前記情報を前記記憶手段に保持し、現在の情報と前記記憶手段に保持された過去の情報とを比較することで、異常状態を診断すること、
を特徴とする請求項5に記載の行動検知システム。 - 前記ロボットは、
異常の詳細を診断するセンサと、
外部と通信する外部通信手段とを備え、
異常を確定した場合、前記外部通信手段により、確定した異常情報を外部へ送信すること、
を特徴とする請求項6に記載の行動検知システム。 - 情報を検知する第1センサ、および情報を送信する第1通信手段を備え、室内のいずれかに設けられた複数のセンサ装置と、
情報を検知する第2センサ、情報を送受信する第2通信手段、および前記室内を移動可能な移動手段を備えたロボットと、
情報を送受信する第3通信手段を備え、前記複数のセンサ装置が備える前記第1センサの検知情報、および前記ロボットが備える前記第2センサの検知情報に基づいて、移動体の行動を検知するサーバと、通信可能に接続されており、
ユーザが前記複数のセンサ装置が設けられている位置を画面上で入力するのを受け付けること、
を特徴とするインタフェース装置。 - 情報を検知する第1センサ、および情報を送信する第1通信手段を備え、室内のいずれかに設けられた複数のセンサ装置と通信可能に接続されており、
情報を検知する第2センサ、情報を送受信する第2通信手段、および前記室内を移動可能な移動手段を備えたロボットであって、
前記ロボットは、
情報を送受信する第3通信手段を備え、前記複数のセンサ装置が備える前記第1センサの検知情報、および前記ロボットが備える前記第2センサの検知情報に基づいて、移動体の行動を検知するサーバと、
ユーザが前記複数のセンサ装置が設けられている位置を画面上で入力するのを受け付けるインタフェース装置とも通信可能に接続されていること、
を特徴とするロボット。
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