JPH05265548A - 移動ロボットの環境学習方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動距離を正確に測定し、局所的な環境情報
を統合して、全体的な環境に対する正確な知識を構成す
る移動ロボットの環境学習方法の提供。 【構成】 選択的な移動能力と、周囲の状況を検出する
センサーと、無線通信機を有する少なくともＡ，Ｂ２台
の移動ロボットを相互の視界内に配置する。場所１７の
ロボットＢがロボットＡの場所１５から１６への移動情
報をロボットＡに通知し、ロボットＡは場所１５で収集
した部屋２９の環境情報と、受信した移動情報とを統合
して記憶する。次にロボットＡが場所１６で、ロボット
Ｂの場所１７から１８への移動距離を計測し、場所１
６，１７の位置情報を基にロボットＢに移動情報と場所
１８の１５に対する相対位置および部屋２９の環境情報
を通知する。これによりロボットＢは部屋３０の環境情
報と部屋２９の環境情報に移動情報を統合し、移動経路
全体の環境情報を学習する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は、移動能力を有するロボッ
トが、そのロボットが行動する領域を含む環境に関する
情報を学習する学習方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、ロボットについて説明する。本明
細書においてロボットとは、特種な入力装置と特種な出
力装置を備えた計算機のことを指す。ここに特種な入力
装置とは、例えばテレビカメラやソナーセンサなどのよ
うに、計算機の周囲の状況を検出する機能を有する入力
装置のことである。また、特種な出力装置は、例えば電
気モータによって駆動されるマニピュレータや車輪な
ど、計算機の外部にある物体に対して物理的な作用をお
よぼすことができる出力装置のことである。さらに計算
機の主要な構成要素のひとつである記憶装置には、前記
の入力装置と出力装置を用いて一連の特種な動作をロボ
ットが自動的に行なうことを可能にするプログラムが記
憶されているものとする。ここに一連の特殊な動作と
は、任意のタスクが与えられた時点からそのタスクを達
成する時点までにロボットが行なう一連の動作のすべて
を指す。（タスクについては後に説明する。）また、以
上に説明したロボットのうち、すくなくとも出力装置と
して電気モータなどによって駆動される車輪またはキャ
タピラを備え、これによって移動することが可能なロボ
ットのことを、特に移動ロボットと呼ぶ。以後の記述に
おいては、ロボットとは常に移動ロボットのことを指す
ものとする。

【０００３】多くの場合、ロボットにはある特定の作業
目標が与えられる。例えば工業用ロボットの場合、その
オペレータは、Ａ地点からＢ地点まで部品Ｃを移動する
ことなどをロボットに対して指示する。このような、ロ
ボットに与えられた作業目標のことをタスクと呼ぶ。な
お、ロボットにタスクを与えるとは、ロボットを擬人化
した表現であり、ロボットのオペレータが実際に行なう
操作を正しく表わしたものではない。しかし以後は簡単
のため、このようにロボットを擬人化した表現を用いる
ことにする。例えばロボットの記憶装置に記憶されてい
る情報のことをロボットの知識と呼び、ロボットが入力
装置から入力された新たな情報にもとづいて知識を増大
させることを、ロボットが学習すると称する。

【０００４】さて、タスクの中には、そのタスクを直接
達成することが困難であり、副次的な作業を段階的に実
行することによってのみ達成することが可能になるもの
がある。このようなタスクが与えられたとき、必要とな
る副次的な作業やその作業手順を自ら案出して実行する
ロボットを、特に知能ロボットと言われている。知能ロ
ボットは、例えば工場の中において距離が隔たった２地
点間を移動して部品を運搬する作業などに必要である。
工場内には種々の障害物が存在するので、多くの場合、
ロボットがこの２地点間を直線的に移動することは不可
能である。したがってこのようなタスクが与えられた場
合、ロボットは移動に先だってまず工場内に存在する障
害物に関する知識を基にして出発点と目標点を結ぶ複数
の移動経路を案出し、それらのうち最短のものを特定
し、さらにその最短経路に沿って移動する行動手順を案
出しなければならない。この場合、知能ロボットが移動
経路を案出する過程において重要なものは、工場内の障
害物に関する知識である。

【０００５】このように、移動能力を持つ知能ロボット
が、その移動能力が要求されるタスクを達成しようとす
る場合、周囲に存在する障害物などに関する知識をあら
かじめ有している必要がある。多くの場合、ロボットを
とりまく環境は時間と共に変化する。したがって、この
環境に関する知識はロボット自身が自ら周囲を探索して
適宜収集することが望ましい。ロボットが、それをとり
まく環境に関する情報を自ら収集することを、ロボット
の環境学習と呼ぶ。また、以下ロボットとは知能ロボッ
トを言う。

【０００６】ロボットの環境学習を実現する従来の方法
は、テレビカメラなどのセンサーをロボットが備え、局
所的な環境に関する情報をこれによって収集し、これら
の局所的な情報を統合して全体的な環境に関する知識を
得るものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の移動ロ
ボットの環境学習方法は、局所的な環境どうしの相対的
な位置関係を正確に知ることが困難である点に問題があ
る。例えば車輪によって移動するロボットの場合、その
車輪の直径および回転数をもとにしてロボットの移動距
離および移動方向を決定し、これによって局所的な情報
どうしの統合をはかる方法があるがこの方法によれば、
ロボットが長距離の移動を行なった場合、車輪の直径の
不正確さから生ずる誤差が累積するので、全体的な環境
に対する正しい知識を得ることは困難である。

【０００８】以上の点、すなわち局所的な環境に関する
情報は正しく得られるが、それらを統合して全体的な環
境に関する正確な知識を構成することが困難であり、こ
れがロボットの環境学習における従来方式の問題点であ
る。

【０００９】本発明の目的は、ロボットが、環境学習に
おいて得られる局所的な環境に関する情報を正しく統合
して、全体的な環境に関する正確な知識を構成するロボ
ットの環境学習方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の移動ロボットの
環境学習方法は、方向選択可能な移動能力と、周囲の状
況を検出するセンサーを有し、相互に通信の送受を可能
とする少なくとも第１と第２のロボットを含む複数のロ
ボットを相互の視野内の位置に配置するステップと、第
１のロボットが、移動する第２のロボットの移動距離を
測定して該測定値を含む移動情報を第２のロボットに通
知し、第２のロボットは記憶した移動前の位置の周囲の
環境情報に第１のロボットから受信した移動情報を加え
て移動環境情報として記憶するステップと、第２のロボ
ットが、移動する第１のロボットの移動情報を測定して
該測定値を第１のロボットに通知し、第１のロボットは
記憶した移動前の位置の周囲の環境情報に、第２のロボ
ットから受信した移動距離を含む移動情報を加え、第２
のロボットの移動前の位置との相対位置関係を含んだ移
動環境情報として記憶するステップを相互に行なう。

【００１１】

【作用】第１のロボットが第２のロボットの移動方向と
移動距離を含む移動情報を三角測量等により正確に測定
して第２のロボットに通知し、第２のロボットは記憶し
た移動前の位置の周囲の環境情報と受信した移動情報を
加えて記憶し、その後第２のロボットが、第１のロボッ
トにその移動情報を通知するので、第１のロボットは移
動前の位置の周囲の環境情報と受信した移動情報とを加
え、第２のロボットの移動前の位置との相対位置関係を
含んだ全体的に統合された移動環境情報を構成する。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１は本発明のロボットの環境学習方法が
適用されたロボットの一実施例のブロック図である。

【００１４】このロボットは、テレビカメラ１と、その
支持台２と、計算機３と、無線通信装置４と、車輪５
と、車輪５の駆動機構６とフレーム７と、信号ケーブル
８，９，１０からなる。テレビカメラ１は支持台２に任
意の方向に向けられるように設置されている。無線通信
機４は、他のロボットと情報の交信を行なう。車輪５は
フレーム７に固定され、計算機３が指示する任意の方向
に駆動機構６によって、当該ロボットを移動する。信号
ケーブル８は、計算機３の撮影指示をテレビカメラ１に
伝え、テレビカメラ１が生成した画像信号、およびテレ
ビカメラ１の回動方向と角度とを計算機３に伝達する信
号路である。信号ケーブル９は計算機３と無線通信機４
との信号路である。信号ケーブル１０は計算機３が出力
する移動情報を駆動機構６に伝達する信号路である。計
算機３は記憶装置を含み、当該移動ロボットの動作を実
現するプログラムが格納されており、該プログラムによ
りテレビカメラ１、無線通信機４、駆動機構６を制御す
る。

【００１５】次に、本実施例の動作について説明する。

【００１６】図２は図１に示すロボット２台を用いて移
動距離を測定するときの位置関係を示す図、図３は図１
に示すロボットの環境学習時の位置関係を示す図であ
る。

【００１７】まず、移動距離の測定について説明する。

【００１８】ロボットＡが場所１１から１２へ移動する
間、ロボットＢは場所１３に静止している。ロボットＢ
は、ロボットＡが移動を始める前にまず場所１３と１１
との間の距離１９をテレビカメラ１により、カメラ位置
のシフトまたは２台のカメラで三角測量によって計測す
る。次に、同様にしてロボットＡの移動後の場所１２と
場所１３との距離２０を計測し、併せて角度２１を測定
してロボットＡの移動距離２２を算出する。

【００１９】次に、図３に示すロボットＡおよびＢによ
る環境学習方法について説明する。ロボットＡは移動前
に部屋２９の室内環境を観測し、障害物の位置等の環境
情報を学習する。その後、ロボットＡは場所１６へ移動
する。この間ロボットＢは場所１７に停止しており、ロ
ボットＡの場所１５と場所１６を計測してその距離を算
出し、その値をロボットＡに通知する。ロボットＡは、
ロボットＢから受信した移動情報と、場所１５において
収集した部屋２９に関する環境情報を基にして場所１６
およびロボットＢの場所１７の相対的な位置を認識す
る。

【００２０】次に、ロボットＢは場所１７においてロボ
ットＡの移動情報通知後、場所１８へ移動する。ロボッ
トＡは、この間場所１６に位置し、場所１７と１８にお
けるロボットＢを観測する。この観測結果と、場所１６
および１７の位置に関する情報を基にしてロボットＡは
場所１８の部屋２９に対する相対的な位置を算出し、部
屋２９に関する環境情報とともにロボットＢに通知す
る。ロボットＢは部屋３０において室内の環境を観測
し、その観測結果とロボットＡから受信した情報を基に
して部屋２９と３０の相対的な位置関係を認識して記憶
する。以上の手順により、ロボットＢは部屋２９および
３０の局所的環境情報を統合し、これらの部屋を含む移
動経路全体の環境情報を正しく学習することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ロボッ
ト２台を用いて相互にそれぞれの移動距離を正確に測定
して通知し合うことにより、それぞれのロボットが、移
動経路全体の局所的環境情報を正確に統合して構成でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動ロボットの環境学習方法が適用さ
れた移動ロボットの一実施例のブロック図である。

【図２】図１に示す移動ロボット２台を用いて移動距離
を測定する時の位置関係を示す図である。

【図３】図１に示す移動ロボットの環境学習時の位置関
係を示す図である。

【符号の説明】 １ テレビカメラ ２ 支持台 ３ 計算機 ４ 無線通信機 ５ 車輪 ６ 駆動機構 ７ フレーム ８，９，１０ 信号ケーブル １１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８
場所 １９，２０，２２，２３ 距離 ２１ 角度 Ａ，Ｂ ロボット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本発明の移動ロボットの環境学習方法
   は、方向選択可能な移動能力と、周囲の状況を検出する
   センサーを有し、相互に通信の送受を可能とする少なく
   とも第１と第２のロボットを含む複数のロボットを相互
   の視野内の位置に配置するステップと、 第１のロボットが、移動する第２のロボットの移動距離
   を測定して該測定値を含む移動情報を第２のロボットに
   通知し、第２のロボットは記憶した移動前の位置の周囲
   の環境情報に第１のロボットから受信した移動情報を加
   えて移動環境情報として記憶するステップと、 第２のロボットが、移動する第１のロボットの移動情報
   を測定して該測定値を第１のロボットに通知し、第１の
   ロボットは記憶した移動前の位置の周囲の環境情報に、
   第２のロボットから受信した移動距離を含む移動情報を
   加え、第２のロボットの移動前の位置との相対位置関係
   を含んだ移動環境情報として記憶するステップを相互に
   行なうことを特徴とする移動ロボットの環境学習方法。