JP6726442B2 - ロボット装置 - Google Patents

Description

本発明はロボットの制御に関する。

走行機能を有するロボットにおいて、周囲の人や物との衝突を避けるため、物体の接近を検知すると警告を発するまたは回避行動をとることが行われている。

特開２００７-７８４７６号公報

例えば検知した物体が物である場合は警告を発することに意味がないし、当該物体が人である場合は、こちらが回避しなくても当該人が回避してくれる可能性がある。つまり、従来の技術では、不必要な警告や回避行動を行う場合があった。
本発明は、不必要な警告や回避行動を防止する目的とする。

本発明は、一の態様において、自装置の周囲に存在する物体を検知して報知動作を行う機能を有する走行可能なロボット装置において、前記検知された物体が人であるか否かを判定し、前記検知された物体が人か否かの確定がなされなかった場合に前記報知動作を実行し、その後、当該検知された位置と同一の位置において物体を検知したとき、前記報知動作を行うことなく回避行動を行うロボット装置を提供する。
好ましい態様において、前記検知された物体の位置を特定部と、人以外の障害物の位置を記憶する記憶部とを更に備え、前記物体が検知されると、当該物体が前記記憶部に登録されているかを判定し、登録されている場合は回避行動を行う一方、登録されていない場合は当該物体が人であるか否かの判定を実行する。
好ましい態様において、前記検知された物体が人か否かの確定がなされなかった場合に前記報知動作を実行し、その後、当該検知された位置と同一の位置において物体を検知したとき回避行動を行う。
好ましい態様において、同一の位置において２回目に物体を検知した場合は、該検知された物体は人以外の障害物であることを登録する。
好ましい態様において、検出された人の顔が向いている方向を判定する判定手段をさらに備え、該判定された方向に応じて前記報知動作の内容を異ならせる。
好ましい態様において、該検知された物体の、自装置の位置を基準とした移動方向に応じて、前記報知動作の内容を異ならせる。好ましい態様において、該検知された物体の速度に応じて前記報知動作の内容を異ならせる。
好ましい態様において、前記検知された物体が、自装置の周囲に設定される内側領域に存在する場合は、回避行動を行い、前記検知された物体が、前記内側領域よりも外側に設定される外側領域に存在する場合は、前記回避行動を行わない。

ロボット９００の機能図。 走行中のロボット９００に設定される内側領域Ｒ１と外側領域Ｒ２の例。 ロボット９００の動作例。 ロボット９００の変形例。 テーブルＴ１に記述される情報の例。

図１は、ロボット９００の機能図である。ロボット９００は、制御部１００、移動機構２００、検知部３００、走行管理部４００、通信部５００、報知部６００を有する。
移動機構２００は、制御部１００の制御の下、車輪、モーター、シャフト、ギア等の駆動機構、速度調整機構、車輪の向きを変更させることで進行方向を変化させるための機構を含む。また、制御部１００からの指示の下、所定のアルゴリズムに従って障害物を回避するための行動（回避行動）を実行する。

検知部３００は、ＬＲＦ（レーザレンジファインダ）や超音波センサなどであって、所定の空間内をスキャンしてその範囲に物体が存在するか否かを検知し、存在する場合はロボット９００からその物体までの距離および方向を測定する。加えて、検知部３００は、受信した信号を解析して、当該物体が人なのか人以外（物）なのかを決定する。取得した物体に関する情報は、制御部１００に供給される。
なお、電磁波や超音波を用いた検知機構に変えてまたは加えて、レンズや撮像素子と画像解析回路を備え、画像撮影によって物体の存在を検出し、距離を判定してもよい。

走行管理部４００は、位置把握部４１０、加速度センサ４２０、および記憶部４３０を含む。位置把握部４１０は、ロボット９００の位置を示す情報をリアルタイムに取得する。例えば、位置把握部４１０は、無線送受信装置を備え、ＧＩＳＳ（ＧＰＳ）等の測位方法に従って、位置情報を取得する。あるいは、移動通信網の基地局や、走行エリア内に設けられた無線中継装置と通信を行うことより、連続的あるいは定期的に、自己の位置情報を受信してもよい。加速度センサ４２０は、ロボット９００の速度、加速度、方向をリアルタイムに取得する。位置把握部４１０および加速度センサ４２０によって、ロボット９００は常に自己の位置や向き、速度を含む走行状態を常に把握している。記憶部４３０は、ＨＤＤや半導体メモリであって、ロボット９００が走行するエリアのマップを格納する。マップには、当該エリア内の障害物の位置の情報が座標として記憶されている。

報知部６００は、発光部６１０および放音部６２０を含む。発光部６１０は、ＬＥＤ素子やその制御回路によって実現され、制御部１００の指示の下、発光や点滅を行う。放音部６２０は、スピーカやアンプ、音響信号処理回路、音響信号（サイレン音データや合成音声データ、メロディ音データ）を記憶したメモリ等によって実現され、音響信号に基づいて音響波を放出する。
通信部５００は、通信インタフェースによって実現され、走行の指示や走行ルートや報知部６００に供給するためのパラメータをコンピュータ装置からロボット９００に入力し、あるいはロボット９００の状態をコンピュータ装置へ出力する。

制御部１００は、ＣＰＵ等のプロセッサによって実現され、走行制御部１１０と報知制御部１２０とを含む。走行制御部１１０は、検知部３００にて検知された対象物が内側領域Ｒ１内にあるかについて、および外側領域Ｒ２内にあるかについて判定する。加えて、制御部１００は、当該対象物のマップ上における位置を特定する。そして、制御部１００は、マップと対比して、該特定した対象物が登録済みか否かを判定する。
報知制御部１２０は、少なくともオン・オフを指示する信号を含む制御信号を報知部６００に供給する。報知制御部１２０は、物体の存在の有無、検知した物体が人なのか物なのか（あるいは判別不能なのか）、検知した物体の位置に応じて、報知部６００の制御内容を異ならせる。

図２は、走行中のロボット９００が設定する内側領域Ｒ１と外側領域Ｒ２の例である。内側領域Ｒ１および外側領域Ｒ２は、ロボット９００が報知(警告)や回避行動を実行する際の基準となる領域である。
内側領域Ｒ１および外側領域Ｒ２は、ロボット９００の進行方向に応じて設定される。内側領域Ｒ１はロボット９００の周囲に設定され、外側領域Ｒ２は内側領域Ｒ１の外側に設定される。内側領域Ｒ１、外側領域Ｒ２の形状は楕円であり、進行方向に長軸（Ｌ１、Ｌ２）、その垂直方向に短軸（Ｓ１、Ｓ２）を有する。好ましい態様において、内側領域Ｒ１、外側領域Ｒ２の少なくともいずれか一方のサイズは、ロボット９００の走行速度に応じて変化してもよい。具体的には、速度が大きくなると内側領域Ｒ１および外側領域Ｒ２のサイズをともに大きくする。速度が大きいと、より遠くにいる相手に対しても警告を発する必要があるからである。

図３はロボット９００の動作例である。ロボット９００は、予め指示されたまたはルート選択アルゴリズムによって決定した走行ルートに沿って走行する。走行中、制御部１００は、検知部３００を用いて、ロボット９００の周囲に物体（走行の障害となりうるもの、衝突の危険性があるもの）を随時監視する（Ｓ１０２）。物体が検知されると、当該物体の位置を特定する（Ｓ１０４）。特定した位置が内側領域Ｒ１の中である場合（Ｓ１０５；ＹＥＳ）、ロボット９００は回避行動を行う（Ｓ２００）。物体が内側領域Ｒ１に存在ということは、衝突の可能性が高いので、回避の緊急性が高いと推測されるからである。

特定された位置が内側領域Ｒ１の外でかつ外側領域Ｒ２の中である場合（Ｓ１０６；ＹＥＳ）、制御部１００は、当該位置が記憶部４３０に登録済みか否かを判定する（Ｓ１０８）。登録されている場合は、物（静止物体）であるということだから、こちらが回避しないかぎり衝突の危険性があるので、制御部１００は回避行動をとる（Ｓ２００）。登録されていない場合、外側領域Ｒ２内の場合、当該物体が人なのか物なのかを判定する（Ｓ１１０）。当該物体が人であれば、相手に回避行動をとってもらうという選択がありうるからである。

人と判定した場合（Ｓ１１４）、所定の報知動作を実行して（Ｓ３００）、その人に回避行動をとるように促す。物と判定した場合（Ｓ１１２）、報知動作を行わない。報知しても無駄であるからである。センサの能力の限界等によって、当該物体が人なのか物なのか判別できなかった場合、当該物体の位置に人または物である障害物が存在することを記憶部４３０にまず登録し（Ｓ４００）、安全のため、報知動作を実行する（Ｓ３００）。
そして、検知した人が報知によって促されて移動し、あるいはロボット９００が回避行動をとるなどして検知した物がロボット９００の走行に当該物体までの距離が変化することによって外側領域Ｒ２の範囲に何も検知しない状態になると、制御部１００は報知動作を終了させる（Ｓ５００）。

ロボット９００と当該物体が内側領域Ｒ１の範囲内に突入すると、回避行動が実行されて（Ｓ２００）、報知動作を終了する（Ｓ５００）。
確定できない物体として同じ位置において２回登録された場合、制御部１００は、当該物体は人ではなく物（静止物体）であると判定し、この判定に基づいて記憶部４３０に記憶されているマップを更新する。

上記実施例によれば、衝突の危険性が高い場合は必ず回避行動をとるので、安全性が確保される。現時点で緊急性はそれほど高くないがある程度の衝突危険性がある場合は、その物体が人と物（人以外）とを判別区別するので、不必要な報知や回避行動が行われることがない。その結果、報知を受けた人が不快な思いをしないし、当初設定された走行ルートが不必要に変更されることがない。

図４は、ロボット９００の変形例である。検知部３００は、向き判定部３１０、速度計測部３２０、移動方向判定部３３０、記憶部３４０を有する。
検知部３００は、それぞれ、物体が移動可能なものである場合（例えば人）、その物体の向き（例えば顔の向き）、物体の速度、移動方向を測定する。測定は、例えば画像解析によって行う。
記憶部３４０にはテーブルＴ１が記憶される。

図５はテーブルＴ１に記述される情報の例である。内容決定部１２１は、物体の速度、向き、移動方向を組み合わせに対応付けて、音声制御パラメータおよび光制御パラメータを記憶している。音声制御パラメータは、音量と放音内容の情報項目を含む。光制御パラメータは、点灯パターンと、発行強度の情報項目を含む。

内容決定部１２１は、向き判定部３１０、速度計測部３２０、移動方向判定部３３０の少なくともいずれかの情報を用いて、テーブルＴ１を参照して、報知動作の有無および報知内容の少なくともいずれかを決定する。この決定内容に基づいて、報知部６００に供給する制御信号が生成される。
例えば、検知した物体の速度が「はやい」に該当し、向きがロボット９００に対して「正面」を向いており、移動方向が、ロボット９００の方向に向かっていると判定した場合（同図のパターン１）、音声メッセージ（「ロボットがいます。危険です。どいてください。」など）を通常よりも大きい音量で放音し、ＬＥＤを通常の強度よりも大きい強度で点滅させることを指示する信号を報知部６００に供給する。検知物体がこのような行動をとる場合は、ロボット９００と衝突する可能性が高いと考えられるからである。逆に、パターン４のような場合は、衝突の可能性が低いので、その人を不快にさせない程度に、ロボット９００の存在がその人に伝わる程度の報知態様を採用する。

報知の態様は、光と音に限らない。例えば、ロボット９００は、通信部５００を介して、人が所有する携帯型端末にメッセージを送信したり、携帯型端末のバイブレーション機能、スピーカ機能、発行機能を制御したりすることによって、そのユーザにロボット９００の接近を知らせてもよい。

検知した物体がロボットであるか否かを判定してもよい。ロボットである場合、報知動作をおこなわず、互いに通信を行ってどちらが（あるいは両者が）走行ルートを変更するか否かを決定してもよい。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、 説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

９００・・・ロボット、１００・・・制御部、１１０・・・走行制御部、１２０・・・報知制御部、２００・・・移動機構、３００・・・検知部、４００・・・走行管理部、４１０・・・位置把握部、４２０・・・加速度、４３０・・・記憶部、６００・・・報知部、６１０・・・発光部、６２０・・・放音部、５００・・・通信部、３１０・・・向き判定部、３２０・・・速度計測部、３３０・・・移動方向判定部、３４０・・・記憶部、１２１・・・内容決定部、Ｒ１・・・内側領域、Ｒ２・・・外側領域

Claims (6)

1. 自装置の周囲に存在する物体を検知して報知動作を行う機能を有する走行可能なロボット装置において、
   前記検知された物体が人であるか否かを判定し、
   前記検知された物体が人か否かの確定がなされなかった場合に前記報知動作を実行し、その後、当該検知された位置と同一の位置において物体を検知したとき、前記報知動作を行うことなく回避行動を行う
   ロボット装置。
2. 同一の位置において２回目に物体を検知した場合は、該検知された物体は人以外の障害物であることを登録する
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。
3. 検出された人の顔が向いている方向を判定する判定手段をさらに備え、
   該判定された方向に応じて前記報知動作の内容を異ならせる
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。
4. 該検知された物体の、自装置の位置を基準とした移動方向に応じて、前記報知動作の内容を異ならせる
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載のロボット装置。
5. 該検知された物体の速度に応じて前記報知動作の内容を異ならせる
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のロボット装置。
6. 前記検知された物体が、自装置の周囲に設定される内側領域に存在する場合は、回避行動を行い、
   前記検知された物体が、前記内側領域よりも外側に設定される外側領域に存在する場合は、前記回避行動を行わない
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のロボット装置。

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