(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラで撮影された映像データを移動通信信号に変換して送信し、受信された移動通信信号に含まれる制御データにより自律的に屋内を移動しつつ掃除を行う掃除ロボットと、
前記掃除ロボットから転送された移動通信信号及び前記掃除ロボット制御関連移動通信信号を受信して該当装置に中継する移動通信中継器と、
前記移動通信中継器を通して前記掃除ロボットに作業命令を送信できる移動通信端末機と、
前記移動通信中継器を通して受信された前記映像データを分析し、その分析結果に基づき制御データを前記移動通信中継器を通して前記掃除ロボットに送信する映像処理サーバと、を備えたことを特徴とする移動通信網を用いたロボット掃除システム。
【請求項２】
前記掃除ロボットは、ロボットの胴体を移動するための走行部と、現在位置を認識するためにカメラ及びセンサを備えた自己位置認識部と、障害物を感知するためにカメラ及びセンサを備えた障害物感知部と、床のごみを掻き集める真空掃除部と、前記移動通信中継器と移動通信信号を送受信する移動通信モジュールと、前記移動通信モジュールを通して受信された制御データにより位置移動及び掃除を行えるように前記各部を制御するロボット制御部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の移動通信網を用いたロボット掃除システム。
【請求項３】
前記ロボット制御部は、受信された制御データにより動作が完了されれば要求された動作の完了を前記移動通信端末機に応答することを特徴とする請求項２に記載の移動通信網を用いたロボット掃除システム。
【請求項４】
前記ロボット制御部は、前記自己位置認識部のカメラ及び前記障害物感知部のカメラを通して撮影された映像を前記移動通信中継器に送信することを特徴とする請求項２に記載の移動通信網を用いたロボット掃除システム。
【請求項５】
前記映像処理サーバは、前記移動通信中継器とデータをインターフェーシングするインタフェースと、前記インタフェースを通して受信された映像データを信号処理する映像処理部と、前記映像処理部を通して信号処理された映像データを分析し、分析された結果に基づき前記掃除ロボットに対する制御データを生成して前記インタフェースに出力するサーバ制御部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の移動通信網を用いたロボット掃除システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボット掃除システムに係り、特に移動通信網を用いて掃除ロボットを遠距離で制御できる移動通信網を用いたロボット掃除システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、家庭内で家事労働がなされるべき部分のうち掃除は真空掃除機を用いるとしても一々引き回りながら行わなければならないので他の家事に比べて比較的手間がかかる作業と言える。
【０００３】
これにより、リモートコントローラ（以下“リモコン”と称する）を用いて掃除作業遂行命令のみを下すと自律的に移動しつつ掃除を行う掃除ロボットに対する研究及び開発が進行されており、このような掃除ロボットに屋内の防災機能を加えた複合機能を有するモービルロボットに対する研究がなされつつある。
【０００４】
図１は従来の掃除ロボットのブロック図である。掃除ロボットは胴体の移動を具現する走行部４０と、移動経路上の障害物を感知する障害物感知部３０と、自分の現在位置を認識できる自己位置認識部２０と、床を掃除するための真空掃除部５０と、各部に必要な電源を貯蔵及び充電する電源部７０及び各部を制御する制御部６０とを備える。また、掃除ロボットは起動/停止を遠隔地で制御できるようリモコン受信部１０を有する。
【０００５】
自己位置認識部２０及び障害物感知部３０は自己位置認識及び障害物を感知するためにそれぞれ映像処理ボード２２、３２及びカメラ２１、３１を備える。
【０００６】
前述したような構成を有する掃除ロボットは、リモコン受信部１０を通して掃除作業が指示されれば、制御部６０で初期化を実行した後自己位置認識部２０のカメラ２１を作動させ現在位置が撮影されるようにし、撮影を通して生成された映像データを映像処理ボード２２に伝達させ信号処理する。すると、制御部６０は映像処理ボード２２から伝達された映像データを分析して自分の現在位置を分析する。その後、制御部６０は走行部４０の左右側輪４３ａ、４３ｂの左右側輪用モータ４２ａ、４２ｂのモータ駆動部４１ａ、４１ｂに制御信号を転送して胴体が移動されうるようにする。この際、制御部６０は障害物感知部３０のカメラ３１を作動させ、映像処理ボード３２で信号処理された映像データを受信して障害物に対応できるよう走行部４０を制御する。そして、掃除ロボットが該当場所に移動されれば、真空掃除部５０に制御信号を出力して該当位置で掃除作業が行えるようにし、設定された経路に沿って掃除作業を行えるよう走行部４０に制御信号を出力して胴体を回転及び移動させる。
【０００７】
以上のように作動される掃除ロボットは、移動中に設定されたサンプリング周期毎に障害物把握動作を行って前方の障害物を回避でき、同様に設定されたサンプリング周期毎に自己位置認識動作を行って要求された位置に正確に移動することができる。
【０００８】
また、掃除ロボットは前述したように自己位置を認識し走行経路上の障害物を感知するためにＣＣＤ(charge coupled device)カメラを用いるが、この際撮影された映像データのサイズが極めて大きいため、映像データを別に信号処理するための映像データ処理用プロセッサを通常用いている。
【０００９】
しかし、このような従来の掃除ロボットにおいては、映像データ処理用プロセッサの実装された各映像処理ボード２２、３２が掃除ロボットの胴体内に設けられることから掃除ロボットの胴体を小型化し難い。
【００１０】
また、従来の掃除ロボットはリモコンを用いた近距離制御だけが可能なので、必ずユーザが屋内に至って作業命令を下さなければならないので、もし屋内に入る前に外部で掃除命令を伝達しようとする場合は仕方がなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的は移動通信端末機を通して掃除ロボット制御が可能であり、移動通信網を通して掃除ロボットで撮影された映像データが遠隔地で処理され掃除ロボットを制御するロボット掃除システムを提供するとことにある。
【００１２】
【課題を解決しようとする手段】
前述した目的を達成するための本発明のロボット掃除システムは、移動通信信号に含まれ受信された制御データにより自律的に屋内を移動しつつ掃除を行う掃除ロボットと、前記掃除ロボットから転送された移動通信信号及び前記掃除ロボット制御関連移動通信信号を受信して該当装置に中継する移動通信中継器と、前記移動通信中継器を通して前記掃除ロボットに作業命令を送信できる移動通信端末機とを備える。
【００１３】
前記掃除ロボットは、ロボットの胴体を移動するための走行部と、現在位置を認識するためにカメラ及びセンサを備えた自己位置認識部と、障害物を感知するためにカメラ及びセンサを備えた障害物感知部と、床のごみを掻き集める真空掃除部と、前記移動通信中継器と移動通信信号を送受信する移動通信モジュールと、前記移動通信モジュールを通して受信された制御データにより位置移動及び掃除を行えるように前記各部を制御するロボット制御部とを備える。
【００１４】
ここで、前記ロボット制御部は、受信された制御データにより動作が完了されれば要求された動作の完了を前記移動通信端末機に応答する。
【００１５】
また、前記ロボット制御部は、前記自己位置認識部のカメラ及び前記障害物感知部のカメラを通して撮影された映像を前記移動通信中継器に送信する。
【００１６】
一方、前記ロボット掃除システムは、前記移動通信中継器を通して受信された前記映像データを分析し、その分析結果に基づき制御データを前記移動通信中継器を通して前記掃除ロボットに送信する映像処理サーバとを更に備える。これを通して掃除ロボットから撮影された映像を外部サーバで信号処理できるようになる。
【００１７】
前記映像処理サーバは、前記移動通信中継器とデータをインターフェーシングするインタフェースと、前記インタフェースを通して受信された映像データを信号処理する映像処理部と、前記映像処理部を通して信号処理された映像データを分析し、分析された結果に基づき前記掃除ロボットに対する制御データを生成して前記インタフェースに出力するサーバ制御部とを備える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明に係るロボット掃除システムを詳述する。
【００１９】
図２は本発明に係るロボット掃除システムの概略図である。ロボット掃除システムは掃除ロボット１００と、移動通信中継器２００と、移動通信端末機４００、そして映像処理サーバ３００とからなる。
【００２０】
掃除ロボット１００は、装着されたカメラから映像データを生成して第１移動通信信号として移動通信中継器２００に送信し、移動通信中継器２００から制御データが収録された第２移動通信信号を受信する。そして第２移動通信信号に含まれた制御データに基づき胴体の位置移動及び掃除を行う。
移動通信中継器２００は、掃除ロボット１００から転送された映像データ関連移動通信信号及び移動通信端末機４００または映像処理サーバ３００から転送された掃除ロボット制御関連移動通信信号をそれぞれ受信して該当装置に中継する。
【００２１】
移動通信端末機４００は、移動通信中継器２００を通して掃除ロボット１００に作業命令を送信する。
【００２２】
映像処理サーバ３００は、移動通信中継器２００を通して受信された映像データを分析し、その分析結果に基づき制御データを生成して移動通信中継器２００に転送する。
【００２３】
図３は本発明に係る掃除ロボットのブロック図である。掃除ロボット１００はロボットの胴体を移動するための走行部１１０と、自分の現在位置を認識するために位置認識用カメラ１２１及びセンサ１２２を備えた自己位置認識部１２０と、移動経路上の障害物を感知するために障害物感知用カメラ１３１及びセンサ１３２を備えた障害物感知部１３０と、床のごみを掻き集める真空掃除部１１５と、自己位置認識部１２０及び障害物感知部１３０から伝達された映像データを移動通信信号に変換して送信し、受信された移動通信信号を制御データに変換して出力する移動通信モジュール１４０及び移動通信モジュール１４０から伝達された制御データにより位置移動及び掃除を行えるよう各部を制御する制御部１５０とを備える。表示部１６０は掃除ロボット１００の異常などを外部に表示する。掃除ロボットの制御部１５０は受信された制御データに応じて要求された動作が完了されれば動作遂行完了データを生成して移動通信モジュール１４０に転送して動作を要求した装置の制御に応ずる応答をする。また、掃除ロボット１００はユーザが近距離で直接リモコンを操作して転送した起動、位置移動、掃除遂行及び起動停止信号などに制御部が応答できるよう設けられたリモコン受信部１８０を備え、障害物感知及び位置認識のために、そして衝突及び落下などから胴体から保護するために各種センサ(図示せず)を備える。また、各部に電源を供給し、外部充電器から電源を充電できるよう構成された充電電源部１７０を備える。
【００２４】
ここで、走行部１１０はそれぞれ右側及び左側の輪を動けるよう各モータ駆動部１１１ａ、１１２ａの動作により駆動されるモータ１１１ｂ、１１２ｂを備え、真空掃除部１１５も床のごみを吸込めるように吸引ファン（図示せず）を駆動するためにモータ駆動部１１５ａを有する吸引用ファンモータ１１５ｂを備える。
【００２５】
また、自己位置認識部１２０に設けられたカメラ１２１は天井に向けて設けられ、障害物感知部１３０に設けられたカメラ１３１は掃除ロボット１００の前方に向って設けられる。そして、掃除ロボット１００は制御部１５０の制御信号に応答して自己位置認識部１２０のカメラ１２１及び障害物感知部１３０のカメラ１３１を選択的に作動させるためのカメラ選択部１９０をさらに備える。
【００２６】
図４は本発明に係る映像処理サーバ３００のブロック図である。映像処理サーバ３００は、移動通信中継器２００とデータをインターフェーシングするためのインタフェース３１０と、インタフェース３１０を通して受信された映像データを信号処理する映像処理部３２０と、映像処理部３２０を通して信号処理された映像データを分析し、その分析結果による制御データを生成してインタフェース３１０を通して出力する制御部３５０とを備える。
【００２７】
ここで、映像処理サーバ３００のインタフェース３１０は移動通信中継器２００から基地局(図示せず)を通してインターネットで映像データを伝達されることができ、移動通信中継器２００から直接ＲＦ信号を受信することもできる。
【００２８】
以上のような本発明に係る移動通信網を用いたロボット掃除システムの作動関係を説明する。まず、リモコン(図示せず)または移動通信端末機４００から移動通信中継器２００を経て起動信号が受信されれば、掃除ロボットの制御部１５０は初期化を行った後、自己位置認識部１２０のカメラ１２１を作動させ現在位置で天井を撮影させる。そして、撮影を通して生成された映像データを移動通信モジュール１４０を通して移動通信信号に変換して移動通信中継器２００に出力する。すると、掃除ロボット１００の移動通信モジュール１４０から移動通信信号を受信した移動通信中継器２００は移動通信信号を再び映像処理サーバ３００のインタフェース３１０に中継する。このように映像データがインタフェース３１０に受信されれば、映像処理サーバ３００の制御部３５０は伝達された映像データを映像処理部３２０で信号処理させ、これに基づき掃除ロボット１００の現在位置を把握する。映像データを参照して座標を分析する技法は色々あるが、ここでは言及しない。このように掃除ロボット１００の現在位置が把握されれば、映像処理サーバ３００の制御部３５０は把握された映像データから掃除ロボットの位置移動を制御するための制御データを生成してインタフェース３１０に出力する。すると、移動通信中継器２００は、映像処理サーバ３００から転送された掃除ロボット１００の位置移動を制御するための制御データを掃除ロボット１００に中継する。
【００２９】
このように制御データが掃除ロボット１００に転送されれば、掃除ロボット１００の移動通信モジュール１４０は受信された移動通信信号を制御データに変換して掃除ロボットの制御部１５０に伝達し、制御データを伝達された掃除ロボットの制御部１５０は受信された制御データから移動する位置を把握し、把握された位置により左右側輪のモータ駆動部１１１ａ、１１２aに制御信号を出力して各モータ１１１ｂ、１１２ｂを駆動させる。こうして掃除ロボット１００は移動する。この際、掃除ロボットの制御部１５０は障害物感知部１３０のカメラ１３１を作動させ移動通信モジュール１４０を通して移動経路の前方に対する映像データを映像処理サーバ３００に伝達させる。ここで、掃除ロボットの制御部１５０は周期的に自己位置認識部１２０のカメラ１２１を作動させ生成された映像データを転送するためにカメラ選択部１９０を制御する。そして、自己位置認識部１２０のカメラ１２１で撮影された映像データが転送されうるようにする。これにより掃除ロボットの直進性を向上させうる。
【００３０】
前述したように移動通信中継器２００を通して障害物感知部１３０及び自己位置認識部１２０それぞれのカメラ１２１、１３１から映像データを受信した映像処理サーバ３００の制御部３５０では障害物感知部１３０のカメラ１３１から転送された映像データ及び自己位置認識部１２０のカメラ１２１から撮影された映像データを分析して位置移動に関連した制御データを出力する。
【００３１】
こうして掃除ロボット１００が該当場所に移動されれば、掃除ロボット１００の制御部１５０は位置移動が完了されたことを知らせる移動完了信号を移動通信モジュール１４０を通して出力し、データ移動完了信号を受信した映像処理サーバ３００の制御部３５０では掃除ロボット１００の移動が完了されたことを認識し、掃除作業遂行を指示する制御データを生成してインタフェース３１０に出力する。
【００３２】
すると、掃除作業遂行を指示する制御データを移動通信中継器２００から受信した掃除ロボット１００の制御部１５０は移動通信モジュール１４０を通して受信された掃除作業指示制御データに基づき真空掃除部１１５のモータ駆動部１１５aに制御信号を出力してごみ吸引用ファンモータ１１５bを駆動し、現在位置から掃除作業が行われるようにする。そしてプログラムされた経路に沿って掃除作業が行われるよう走行部１１０に制御信号を出力して胴体を回転及び移動させる。この際、障害物感知部のカメラ１３１は連続的に前方を撮影して映像処理サーバ３００に映像データを転送し、掃除ロボット１００は映像処理サーバ３００から制御データを受信する。
【００３３】
以上のような本発明のロボット掃除システムは、掃除ロボットに装着されたカメラ１２１、１３１を通して撮影された映像が遠距離の映像処理サーバ３００で処理され制御でき、ユーザが自分の移動通信端末機４００を用いて遠距離で掃除ロボット１００を制御できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明に係るロボット掃除システムは、移動通信網を用いてユーザが遠距離で掃除ロボットを制御できるため掃除ロボットの利用環境を改善させることができ、映像処理を外部で行うので掃除ロボットに映像処理ボードが要らず小型化に有利でのみならず製作コストを低減することができる。
【００３５】
以上では本発明の望ましい実施例について示しかつ説明したが、本発明は前述した実施例に限らず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず当該発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者ならば誰でも変形実施が可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の掃除ロボットのブロック図である。
【図２】本発明に係る移動通信網を用いたロボット掃除システムの概略図である。
【図３】図２に示した掃除ロボットのブロック図である。
【図４】図２に示した映像処理サーバのブロック図である。
【符号の説明】
１００  掃除ロボット
１１０  走行部
１１１ａ、１１２ａ、１１５ａ  モータ駆動部
１１１ｂ  右側輪用モータ
１１２ｂ  左側輪用モータ
１１５  真空掃除部
１１５ｂ  ファンモータ
１２０  自己位置認識部
１２１  位置認識用カメラ
１２２  距離測定用センサ
１３０  障害物感知部
１３１  障害物感知用カメラ
１３２  障害物感知用センサ
１４０  移動通信モジュール
１５０、３５０  制御部
１６０  表示部
１７０  充電電源部
１８０  リモコン受信部
１９０  カメラ選択部
２００  移動通信中継器
３００  映像処理サーバ
３１０  インタフェース
３２０  映像処理部
３３０  メモリ
３４０  モニタ
４００  移動通信端末機
【図１】
0003667281.tif 000002
【図２】
0003667281.tif 000003
【図３】
0003667281.tif 000004
【図４】
0003667281.tif 000005