(57)【要約】      （修正有）【課題】人が所定の経路を歩行しながら操作する必要がある装置において、作業の自動化を実現可能とする作業システムの提供。【解決手段】操作端末１と、カメラ４と、ロボット用ＡＲタグおよび無線通信装置を備える自走式の作業ロボット３と、作業領域に設置される基準ＡＲタグ２とを備え、操作端末が、撮影した作業領域画像を取得し記憶する手段と、表示された作業領域画像上に作業内容が関連付けられた走行路情報を入力可能とし、入力された走行路情報を記憶する手段と、作業領域画像から基準ＡＲタグを認識し、基準座標情報を取得し記憶する手段と、作業領域画像からロボット用ＡＲタグを認識し、作業ロボットの座標情報を取得し記憶する手段と、記憶された走行路情報を読み出し、作業内容に対応する色で走行路を着色し、読み出した作業領域画像に重畳して表示させる手段とを備える作業システム。【選択図】図１
2014010810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置、記憶装置、表示装置および通信装置を備える操作端末と、
操作端末に撮像した画像を送信するカメラと、
ロボット用ＡＲタグおよび無線通信装置を備える自走式の作業ロボットと、
作業領域に設置される基準ＡＲタグと、を備えた作業システムであって、
操作端末が、
カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、
表示装置に表示された作業領域画像上に作業内容が関連付けられた走行路情報を入力装置により入力可能とし、入力された走行路情報を記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から基準ＡＲタグを認識し、基準座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像からロボット用ＡＲタグを認識し、作業ロボットの座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶された走行路情報を読み出し、作業内容に対応する色で走行路を着色し、記憶装置から読み出した作業領域画像に重畳して表示装置に表示させる手段と、を備えることを特徴とする作業システム。
【請求項２】
操作端末が、作業ロボットの軌跡情報を重畳した作業領域画像を表示装置に表示させる手段を備えることを特徴とする請求項１の作業システム。
【請求項３】
作業ロボットが、
複数に区画された粉体収納容器、各収納容器と連通する排出口および各区画と排出口とを連通または遮断する開閉部材を有する筐体と、
筐体に付されたロボット用ＡＲタグと、
無線通信装置および複数の車輪を有する駆動・制御系と、を備え、
駆動・制御系が、操作端末からの命令に基づき入力された走行路情報に基づき走行し、かつ、所定の座標位置で粉体を排出できることを特徴とする請求項１または２の作業システム。
【請求項４】
作業ロボットが、所定の座標位置で２以上の区画から粉体を同時に排出できることを特徴とする請求項３の作業システム。
【請求項５】
操作端末が、排出される粉体と同じ色で着色した走行路情報を表示装置に表示させる手段を備えることを特徴とする請求項３または４の作業システム。
【請求項６】
作業ロボットが、
地面に当接して牽引される整地部材と、
整地部材を地面と非接触とし、或いは地面と接触させる駆動装置と、を備え、
駆動・制御系が、操作端末からの命令に基づき所定の座標位置で整地部材を地面に当接させることができることを特徴とする請求項３、４または５の作業システム。
【請求項７】
作業ロボットが、
草を刈るための草刈り部と、
草収納容器を有する筐体と、
筐体に付されたロボット用ＡＲタグと、
ステアリング機能を有する走行装置と、
無線通信装置を有する駆動・制御系と、を備え、
駆動・制御系が、操作端末から送信された走行路情報に基づき走行し、かつ、所定の座標位置で草刈りをすることを特徴とする請求項１または２の作業システム。
【請求項８】
操作端末が、表示装置に表示された作業領域画像上に作業内容が複数台の作業ロボットの関連付けられた走行路情報を入力装置により入力可能とし、入力された走行路情報を記憶装置に記憶する手段を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかの作業システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自走式装置による作業システムに関し、例えば、ユーザーの入力した描画図に基づき、ライン引き装置がグラウンド上に描画図を自動で描くことができるシステム（フィールドペインターシステム）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボット技術の進歩は目覚ましく、多種多様なロボットが次々と開発され、産業、介護、医療と様々な分野で活躍している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、塗料を貯留するタンクと、塗料を吹き付けるガンと、前記タンクから前記ガンに塗料を供給する供給装置と、前記ガンの両側に設けられて塗装面に接地して回転する一対の規制円板と、前記の一対の規制円板の間の進行方向の前方側に設けられて、前記の規制円板の側面に付着した塗料を除去して前方に流下させるための樋部材と、前記の樋部材を流下した塗料を貯留させるトレイとが、台車に搭載されていることを特徴とするラインマーカーが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、石灰貯留部と、動力部としてのバッテリーと、タイヤと、自走動力部と、石灰の放出部と、操作部が装備されていることを特徴とする自律走行型ラインカーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０００４０７号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
学校や競技場等の現場で、運動会やスポーツの大会が開かれる際に、ライン引きと呼ばれる石灰の白線を引く道具が使用されるが、従来のライン引きでは自分の思った通りのラインを引くことは困難であり、さらに多くの時間や人を必要とする非常に煩雑な作業となる。
また、草刈り装置のように人が所定の経路を歩行しながら操作する必要がある装置においては、作業の自動化が求められていた。
【０００７】
本発明は、自走式装置による作業の自動化を実現可能とするシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は、自動で作業を行う自走式の作業ロボットを開発することで、例えば、ライン引きの作業を簡単に行うことができ、運動会などにおけるグラウンドの準備を簡易化できると考えた。
また、複数台で競技場等を協調動作しながら絵や文字を描くことで、ただグラウンドに線を引く目的だけをもつ「ライン引き」という作業をアミューズメント性に富んだ新しい表現方法をもつ作業へと昇華することができると考えた。
【０００９】
本発明は、以下の技術手段から構成される。
［１］入力装置、記憶装置、表示装置および通信装置を備える操作端末と、操作端末に撮像した画像を送信するカメラと、ロボット用ＡＲタグおよび無線通信装置を備える自走式の作業ロボットと、作業領域に設置される基準ＡＲタグと、を備えた作業システムであって、操作端末が、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、表示装置に表示された作業領域画像上に作業内容が関連付けられた走行路情報を入力装置により入力可能とし、入力された走行路情報を記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から基準ＡＲタグを認識し、基準座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像からロボット用ＡＲタグを認識し、作業ロボットの座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶された走行路情報を読み出し、作業内容に対応する色で走行路を着色し、記憶装置から読み出した作業領域画像に重畳して表示装置に表示させる手段と、を備えることを特徴とする作業システム。
［２］操作端末が、作業ロボットの軌跡情報を重畳した作業領域画像を表示装置に表示させる手段を備えることを特徴とする［１］の作業システム。
［３］作業ロボットが、複数に区画された粉体収納容器、各収納容器と連通する排出口および各区画と排出口とを連通または遮断する開閉部材を有する筐体と、筐体に付されたロボット用ＡＲタグと、無線通信装置および複数の車輪を有する駆動・制御系と、を備え、駆動・制御系が、操作端末からの命令に基づき入力された走行路情報に基づき走行し、かつ、所定の座標位置で粉体を排出できることを特徴とする［１］または［２］の作業システム。
［４］作業ロボットが、所定の座標位置で２以上の区画から粉体を同時に排出できることを特徴とする［３］の作業システム。
［５］操作端末が、排出される粉体と同じ色で着色した走行路情報を表示装置に表示させる手段を備えることを特徴とする［３］または［４］の作業システム。
［６］作業ロボットが、地面に当接して牽引される整地部材と、整地部材を地面と非接触とし、或いは地面と接触させる駆動装置と、を備え、駆動・制御系が、操作端末からの命令に基づき所定の座標位置で整地部材を地面に当接させることができることを特徴とする［３］、［４］または［５］の作業システム。
【００１０】
［７］作業ロボットが、草を刈るための草刈り部と、草収納容器を有する筐体と、筐体に付されたロボット用ＡＲタグと、ステアリング機能を有する走行装置と、無線通信装置を有する駆動・制御系と、を備え、駆動・制御系が、操作端末から送信された走行路情報に基づき走行し、かつ、所定の座標位置で草刈りをすることを特徴とする［１］または［２］の作業システム。
［８］操作端末が、表示装置に表示された作業領域画像上に作業内容が複数台の作業ロボットの関連付けられた走行路情報を入力装置により入力可能とし、入力された走行路情報を記憶装置に記憶する手段を備えることを特徴とする［１］ないし［７］のいずれかの作業システム。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、人手によるライン引き作業の手間を大幅に削減することができる。
また、熟練した作業者によらなくとも、複雑な図形を石灰粉で高精度に自動描画することが可能である。
さらには、一定の走行路に従って行われる草刈等の作業を、自動で実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係るライン描画システムの全体図
【図２】実施例１に係るライン描画装置の前面を示す斜視図
【図３】実施例１に係るライン描画装置の後面を示す斜視図
【図４】操作画面が表示された操作用コンピュータ
【図５】マーカーを構成するＡＲタグの例
【図６】ライン描画装置の駆動・制御系のブロック図
【図７】実施例７に係る草刈りロボットを示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の詳細を実施例で説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１４】
実施例１は、操作用コンピュータに入力したラインや図形を簡単にグラウンド上に自動描画することができるライン描画システムに関する。本実施例のライン描画システムは、最大４色の石灰粉を混ぜ合わせることにより、多様な色彩を表現することが可能である。
ライン描画装置３の位置、傾きの測定には、拡張現実感「ＡＲ」の技術を採用した。ＡＲは、コンピュータを用いて現実環境に情報を付加する技術である。例えば、カメラで撮影したタグを認識して位置や傾き、角度などといった座標情報を計算し、それをもとにカメラで撮影した現実の映像とＣＧなどのグラフィックを合成して表示することが可能である。以下、本実施例のシステムの構成および操作方法を説明する。
【００１５】
［構成］
図１に示すように、本実施例のライン描画システムは、操作用コンピュータ１と、マーカー２および３１−Ａ〜３１−Ｅと、ライン描画装置３と、カメラ４を主要な構成要素とする。
【００１６】
（操作用コンピュータ）
操作用コンピュータ１は、市販のいわゆるパソコンであり、ＨＤＤ等の記憶装置、液晶ディスプレイ等の表示装置およびマウス・キーボード等の入力装置を備える。
操作用コンピュータ１にはprocessing言語で作成した専用の操作プログラムがインストール（記憶装置に記憶）されている。操作プログラムは、画面上にカメラ４から取得した屋外の画像、作成図形、ライン描画装置３の軌跡等を表示する表示機能と、ユーザーが描画したい任意の図形を画面上で作成することを可能とするペイント機能と、ペイント機能により作成した図形情報を軌跡情報、走行速度、色情報などを含むライン描画命令に変換してライン描画装置３に送信する通信機能を備えている。
【００１７】
表示機能は、カメラ４の撮影画像をキャンパスとして画面に表示する。このキャンパス上に、ユーザーは、ペイント機能により図形を作成し、着色の指定をすることができる。また、ユーザーが作成した図形（走行路）を重畳表示し、或いは非表示とすること、撮影画像からライン描画装置３のＡＲタグを認識し、座標情報を取得し、軌跡を重畳表示し、或いは非表示とすることができる。軌跡は、時刻と回転ブラシの動作状況の関連付けに基づき、排出した粉体の色（混色含む）と同じ色で着色することが好ましい。ライン描画装置３の軌跡およびライン描画の様子を画面にリアルタイム表示することで、ユーザーは作成した図形（走行路）と実際の描画のズレを確認することができる。なお、軌跡情報は、作業内容に対応する色で着色して表示することが好ましい。
ペイント機能は、直線、曲線および波線を含む線により図形を描画する手段に加え、円、楕円、半円、扇形、多角形（三角形、四角形、五角形等）、角丸多角形（角丸三角形、角丸四角形、角丸五角形等）、星形を含むスタンプ方式で描画する手段を備えている。
【００１８】
操作用コンピュータ１は、ＬＡＮ等の無線ネットワークに接続されており、無線ネットワークを介してライン描画装置３にライン描画命令を送信する。例えば、ユーザーがペイント機能により図４の画面に表示されたような図形を入力すると、ライン描画命令に変換され、ライン描画装置３に送信される。操作用コンピュータ１とライン描画装置３との通信は、片方向通信で足りるが、センサ部からの信号を受信すべく双方向通信としてもよい。
【００１９】
（マーカー）
ライン描画システムでは、合計６つのマーカーが用いられる。１つの基準マーカー２がグランド上に設置され、５つのマーカー３１−Ａ〜３１−Ｅがライン描画装置３に設置される。
基準マーカー２は、カメラ４が撮影した画像の基準座標を設定するためのものである。基準マーカー２は、例えば、図５に示すようなＡＲタグを用いる。基準マーカー２は、描画作業の対象となるグラウンド上の一角にずれないように固定されている（図１参照）。
マーカー３１−Ａ〜３１−Ｅは、ライン描画装置３の位置情報を取得可能とするものである。図２および図３に示すように、ライン描画装置３の筐体３４の５面（上面および４つの側面）に、５つのマーカー（ＡＲタグ）を設置する。５つのマーカーを設置するのは、筐体上面のマーカーだけではＵＳＢカメラ１の設置場所の高さによってはマーカーが認識できなくなる可能性があるため、ＵＳＢカメラ１の設置場所の高さによらず、マーカーを認識できるようにするためである。
【００２０】
（ライン描画装置）
ライン描画装置３は、操作用コンピュータ１からのライン描画命令に基づき自動走行する四輪型の装置である。ライン描画装置３は、筐体３４と、ラインを消すための整地部材（ブラシ３２）と、４つの車輪３３を有する駆動・制御系（図６）を備える。本実施例では１台のライン描画装置３を用いているが、複数台を連動させることも可能である。なお、ライン描画装置３は、三輪型の装置としてもよい。
【００２１】
ブラシ３２は、後述するブラシ駆動装置により上昇位置および下降置を取ることができ、下降位置において地面をならすことでラインを消す。
筐体３４は、その内部に４つに区画された粉収納容器を備えており、複数色の石灰粉を格納できる。粉収納容器は、排出口３５と連通している。排出口３５は回転ブラシ（図示せず）でふさがれており、回転ブラシの非回転時には石灰粉は排出されず、回転ブラシの回転時にのみ石灰粉が排出される。
筐体３４の上面および４つの側面には、前述した５つのマーカー（ＡＲタグ）が貼着されている。また、筐体３４には、駆動・制御系が固設されている。
【００２２】
駆動・制御系は、図６に示すように、車輪駆動装置と、排出部と、ブラシ駆動装置と、制御部と、センサ部を備えて構成される。本実施例の車輪駆動装置は、例えば、前輪用シャーシと、後輪用シャーシと、コントローラとから構成する。
前輪用シャーシは、前輪用車軸３３と、制御部からの命令で前輪を操舵するステアリング装置とが配設されている。そして、後輪用シャーシと共用の２４Ｖバッテリーから電力の供給を受ける。前輪用シャーシのステアリング装置は、制御部と信号線で電気的に接続されており、制御部からの命令を受けて方向転換を行う。
後輪用シャーシは、後輪を駆動するインホイールモーターを備えている。このモーターは、前輪用シャーシと共用の２４Ｖバッテリーから電力の供給を受ける。後輪用シャーシは、制御部と信号線で電気的に接続されており、制御部からの命令を受けて後輪を回転させる。
コントローラは、後輪の回転速度とステアリングの制御を行う。後輪の回転速度は、原則としてライン描画装置３が一定の速度で走行するように制御する。一定の速度で走行させることにより、ラインの太さを一定の幅に制御することが容易に実現できるからである。
上記例示の前輪用シャーシは方向転換をするためのものであり前輪は駆動されないが、ステアリング装置に代えて前輪にもインホイールモーターを設け、駆動されない車輪を軸に旋回動作を行うようにしてもよい（なお、調達部品の関係上、試作機では４つのインホイールモーターを用いる構成を採用した）。
【００２３】
排出部は、４つの回転ブラシ（図示せず）に連結された４つのＤＣモーターと、ドライバＩＣと、１２Ｖバッテリーを備える。ドライバＩＣは、制御部からの命令を受け、４つのＤＣモーターを動作させることにより回転ブラシを回転させることにより石灰粉を排出する。回転ブラシの回転は車輪の回転とは連動しておらず、制御部からの命令を受けて独立回転する。
【００２４】
ブラシ駆動装置は、整地用ブラシ１２と連結されたＤＣモーターと、ドライバＩＣと、１２Ｖバッテリーを備える。ブラシ駆動装置は、図示しないチェーン機構を用いてブラシを上下させることが可能である。ドライバＩＣは、制御部からの命令を受け、ＤＣモーターを動作させることによりブラシを上下させる。
【００２５】
制御部は、センサ部からの信号を受信すると共に、操作用コンピュータ１からの命令を受け、車輪駆動装置、排出部およびブラシ駆動装置を制御する。制御部は、アナログ入出力ポートと、ＣＰＵと、無線モジュールと、５Ｖバッテリーを備えている。本実施例では、Ａｒｄｕｉｎｏ基板にＸＢｅｅ無線モジュールを搭載して制御部を作製した。本実施例の制御部は、無線モジュールにより無線ＬＡＮを介して操作用コンピュータ１と双方向通信を行うことができる。制御部は、回転ブラシの作動状況を内部クロックから取得した時刻と関連付けて操作用コンピュータ１に送信することができ、この情報を利用することで、操作用コンピュータ１は、軌跡情報を排出された粉体の色と同じ色で着色表示することが可能となる。
【００２６】
センサ部は、デジタルコンパスと、加速度センサを備え、ライン描画命令とライン描画装置３の動作のズレを補正するための計測データを提供する。デジタルコンパスは、車体の方向を取得するためのものである。例えば、グラウンドにぬかるみがあり、描画装置３の方向転換が予定通りに行かなかった場合には、デジタルコンパスが検知して、操作用コンピュータ１に警報を発する。加速度センサは、ライン描画装置３の速度を計測し、動作補正するためのものである。例えば、グラウンドに斜面がある場合、ライン描画装置３の進行速度が遅くなったのを加速度センサが検知して、後輪を駆動するインホイールモーターを制御して目的速度を実現する。
【００２７】
（カメラ）
カメラ４は画素数３０万以上の一般的なＵＳＢカメラであり、グラウンド上に設置されたマーカー２が正確に認識できる位置、例えば、建物の窓などに設置する。カメラ４で撮影した画像は、ＵＳＢ延長ケーブルを介して接続されたコンピュータに送信される。なお、図１では、カメラ４を建物に設置しているが、ＡＲタグの撮影が可能であれば、操作用コンピュータ１の近くにカメラ４を設置してもよい。
【００２８】
（石灰）
石灰は、赤、緑、青、黄、白を準備した。混ぜ合わせにより表現できる色は、絵の具の混ぜ合わせと異なる場合が多いので、実験により予め確認しておくことが好ましい。例えば、赤２０ｇと黄２０ｇを混ぜ合わせた場合は橙色ないし柿色の石灰４０ｇが得られたのに対し、赤２５ｇと緑２５ｇを混ぜ合わせた場合は紫の石灰５０ｇが得られ（絵の具の場合は黄）、赤１３ｇと青１３ｇを混ぜ合わせた場合はコバルトブルーの石灰２６ｇが得られた（絵の具の場合は紫）。
【００２９】
［操作方法］
グラウンド全体を撮影できる位置にＵＳＢカメラ４が設置され、このカメラで撮影できる範囲内のグラウンドの端にマーカー２が設置され、グラウンド上にライン描画装置３が設置されているものとする。
ＵＳＢカメラ４での撮影を開始すると、操作プログラムは撮影画像の中からマーカー２およびライン描画装置３の任意のマーカー３１を検出し、ライン描画装置３の相対的な位置情報を計算する。続いて、操作プログラムは、撮影画像におけるグラウンドの傾き情報と大きさの情報を基に背景画像を作成し、画面上に表示する。
【００３０】
ユーザーは画面上に表示されたキャンパスに、ライン描画装置の走行路となる任意の図形を描画する。この図形は一または複数のラインから構成されることが必要である。走行路中、石灰粉を排出しない部分を設けることもできるので、一筆書きで実現できることは必須ではない。この図形は複数の色で着色することができ、着色した色と対応する石灰粉が排出される。描画を完了したユーザーは、画面上に表示された「描画開始」ボタンをクリックすると、キャンパス上に描かれた図形に基づきライン描画命令が生成され、ライン描画装置３に送信される。
【００３１】
ライン描画装置３は、ユーザーが作成した図形（すなわち走行路）に沿って移動する。走行路中の着色が施された箇所では、４つの収納容器にそれぞれ設けられた回転ブラシが回転し、着色指示に対応した色の石灰粉が排出される。石灰粉の排出は単色に限られず、色を混ぜ合わせることも可能である。逆に走行路中の無色とされた箇所では、回転ブラシは回転せず石灰粉は排出されない。
【００３２】
ライン描画装置３の走行中、画面上にはＵＳＢカメラ４の撮影画像がリアルタイム表示される。この撮影画像にユーザーが作成した図形（走行路）および／またはライン描画装置３の軌跡を重畳表示させることもでき、これによりユーザーは、走行路と実際の描画のズレを確認することができる。ライン描画装置３の走行速度および方位は、センサ部からの測定データに基づき自動補正されるが、自動補正にもかかわらず描画のズレが著しい場合には、ライン描画装置３を緊急停止させることができる。そして、その状態で再びペイント機能により図形（走行路）を修正し、ライン描画命令が再生成してもよい。
【００３３】
以上に説明した本実施例のライン描画システムによれば、人手によるライン引き作業のばらつきの問題を解消することができる。また、運動会等における無機質なライン引き作業にとどまらず、グラウンドや競技場などをキャンバスと見立てて、複数色で表現された絵を描くこと、或いは、空中からの視認が可能な巨大文字（例えば、災害時のＳＯＳの文字、広告文字、人文字の立ち位置となる線）を描画することが可能である。
さらには、石灰粉により描画した図形の清掃を自動で行わせることも可能である。
【実施例２】
【００３４】
実施例２は、操作用コンピュータに入力した図形に従い、ロボットに自動で草刈りをさせることができる草刈りシステムに関する。ライン描画装置３が草刈りロボット５に置き換えられた点が、実施例１との主な相違点である。従来の草刈り機では人間が本体を支え、進路方向に押し進めることで芝などの草を刈っていたが、本実施例の草刈りシステムを用いれば、最初に芝を刈る作業を指定するだけで自動で草を刈ることが可能となる。
【００３５】
［構成］
本実施例の自動草刈りシステムは、操作用コンピュータ１と、マーカー２および３１−Ａ〜３１−Ｅと、草刈りロボット５と、カメラ４を主要な構成要素とする。
また、草刈りロボット５は、図７に示すように、芝刈り機構部分は芝を刈るための草刈り部４１と、刈り取った芝をローラーで巻き上げ収納する収納容器４２と、装置が移動するための走行装置４３（例えば、車輪、キャタピラ）とで構成される。草刈り部４１は、基本的に回転鋸を用いるが、草の長さや種類に合わせてアタッチメントを変更することも可能である。
操作用コンピュータ１にはprocessing言語で作成した専用の操作プログラムがインストール（記憶装置に記憶）されている。操作プログラムが、表示機能と、ペイント機能と、通信機能を備えている点は実施例１と同様である。本実施例では、ペイント機能において、走行路の所定の位置において行う作業（例えば、草刈りの有無、刈る草の種類、草刈高、草刈幅など）を指定することができ、作業毎に走行路を異なる色で着色表示できる。
【００３６】
［操作方法］
グラウンド上の芝を刈る作業の例で説明する。
ユーザーが、刈りたい芝の範囲全体を撮影できる位置にＵＳＢカメラ４を設置し、カメラ４で取得できる範囲内のグラウンドの端にマーカー２を設置する。操作用コンピュータ１は、カメラの映像中のマーカー２および３１−Ａ〜３１−Ｅから草刈りロボット５の相対的な位置情報を計算する。同時にコンピュータ１はカメラ４から見たグラウンドの傾き情報と大きさの情報を基に作成された、作業するグラウンドに対応した背景画像をもつキャンパスを作成し表示装置に表示する。ユーザーは、操作プラグラムのペイント機能により、このキャンパスに任意のライン・図形（走行路）を入力する。このライン・図形には、芝を刈る部分と刈らない部分を設定することができる。
【００３７】
ユーザーは画面上に表示されたキャンパスに、芝刈り装置の走行路となる任意の図形を描画する。この図形は一または複数のラインから構成されることが必要である。走行途中、芝を刈らない部分を設けることもできるので、一筆書きで実現できることは必須ではない。描画を完了したユーザーは、画面上に表示された「芝刈り開始」ボタンをクリックすると、キャンパス上に描かれた図形に基づき命令が生成され、芝刈り装置３に送信される。
【００３８】
草刈りロボット５は、ユーザーが作成した図形（すなわち走行路）に沿って移動する。走行中のラインの描画箇所では芝刈り用の刃が回転し、芝を刈り取る。逆に走行路中の無色とされた箇所では、刃は回転せず、芝は刈り取られない。
【００３９】
草刈りロボット５の走行中、画面上にはＵＳＢカメラ４の撮影画像がリアルタイム表示される。この撮影画像にユーザーが作成した図形（走行路）を重畳表示させることもでき、これによりユーザーは、走行路と実際の描画のズレを確認することができる。草刈りロボット５の走行速度および方位は、センサ部からの測定データに基づき自動補正されるが、自動補正にもかかわらず描画のズレが著しい場合には、草刈りロボット５を緊急停止させることができる。そして、その状態で再びペイント機能により図形（走行路）を修正し、ライン描画命令が再生成してもよい。
【００４０】
以上に説明した本実施例のライン描画システムによれば、人手による草刈りの大変な作業を楽にすることができる。また、ただの不要な草を刈る作業にとどまらず、芝生などの草の生えた平面をキャンバスと見立てて、草の有無によって表現された絵や巨大文字を描画することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
人間の代わりに機械が自動的に線を引くことで きれいで正確な「線を創れる」ようになることが本発明の特色である。既存の手法に比べ、誰でも簡単に複雑な図形を描けるようになることに加え、人員削減などの効果が期待できる。さらに、災害時のＳＯＳなどのメッセージ、グラウンドや競技場などをキャンバスと見立てた新しいアートの実現や巨大な広告を描くことによる広告宣伝などアミューズメント性に富んだ応用が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  操作用コンピュータ
２  マーカー（基準座標設定用）
３  ライン描画装置
４  カメラ
５  草刈りロボット
３１Ａ〜Ｅ  マーカー（位置取得用）
３２  ブラシ
３３  車輪
３４  筐体
３５  石灰吐出口
【図１】
2014010810.tif 000003
【図２】
2014010810.tif 000004
【図３】
2014010810.tif 000005
【図４】
2014010810.tif 000006
【図５】
2014010810.tif 000007
【図６】
2014010810.tif 000008
【図７】
2014010810.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月7日(2012.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置、記憶装置、表示装置および通信装置を備える操作端末と、
操作端末に撮像した画像を送信するカメラと、
ロボット用ＡＲタグおよび無線通信装置を備える自走式の作業ロボットと、
作業領域に設置される基準ＡＲタグと、を備えた作業システムであって、
操作端末が、
カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、
表示装置に表示された作業領域画像上に作業内容が関連付けられた走行路情報を入力装置により入力可能とし、入力された走行路情報を記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像から基準ＡＲタグを認識し、基準座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶した作業領域画像からロボット用ＡＲタグを認識し、作業ロボットの座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、
記憶装置に記憶された走行路情報を読み出し、作業内容に対応する色で走行路を着色し、記憶装置から読み出した作業領域画像に重畳して表示装置に表示させる手段と、を備え、
作業ロボットが、
複数に区画された粉体収納容器、各収納容器と連通する排出口および各区画と排出口とを連通または遮断する開閉部材を有する筐体と、
筐体に付されたロボット用ＡＲタグと、
無線通信装置および複数の車輪を有する駆動・制御系と、を備え、
駆動・制御系が、操作端末からの命令に基づき入力された走行路情報に基づき走行し、かつ、所定の座標位置で粉体を排出できることを特徴とする作業システム。
【請求項２】
操作端末が、作業ロボットの軌跡情報を重畳した作業領域画像を表示装置に表示させる
手段を備えることを特徴とする請求項１の作業システム。
【請求項３】
作業ロボットが、所定の座標位置で２以上の区画から粉体を同時に排出できることを特
徴とする請求項１または２の作業システム。
【請求項４】
操作端末が、排出される粉体と同じ色で着色した走行路情報を表示装置に表示させる手
段を備えることを特徴とする請求項１または２の作業システム。
【請求項５】
作業ロボットが、
地面に当接して牽引される整地部材と、
整地部材を地面と非接触とし、或いは地面と接触させる駆動装置と、を備え、
駆動・制御系が、操作端末からの命令に基づき所定の座標位置で整地部材を地面に当接さ
せることができることを特徴とする請求項１、２、３または４の作業システム。
【請求項６】
操作端末が、表示装置に表示された作業領域画像上に作業内容が複数台の作業ロボット
の関連付けられた走行路情報を入力装置により入力可能とし、入力された走行路情報を記
憶装置に記憶する手段を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの作業シス
テム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、以下の技術手段から構成される。
［１］入力装置、記憶装置、表示装置および通信装置を備える操作端末と、操作端末に撮像した画像を送信するカメラと、ロボット用ＡＲタグおよび無線通信装置を備える自走式の作業ロボットと、作業領域に設置される基準ＡＲタグと、を備えた作業システムであって、操作端末が、カメラが撮影した作業領域画像を取得し記憶装置に記憶する手段と、表示装置に表示された作業領域画像上に作業内容が関連付けられた走行路情報を入力装置により入力可能とし、入力された走行路情報を記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像から基準ＡＲタグを認識し、基準座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶した作業領域画像からロボット用ＡＲタグを認識し、作業ロボットの座標情報を取得し記憶装置に記憶する手段と、記憶装置に記憶された走行路情報を読み出し、作業内容に対応する色で走行路を着色し、記憶装置から読み出した作業領域画像に重畳して表示装置に表示させる手段と、を備え、作業ロボットが、複数に区画された粉体収納容器、各収納容器と連通する排出口および各区画と排出口とを連通または遮断する開閉部材を有する筐体と、筐体に付されたロボット用ＡＲタグと、無線通信装置および複数の車輪を有する駆動・制御系と、を備え、駆動・制御系が、操作端末からの命令に基づき入力された走行路情報に基づき走行し、かつ、所定の座標位置で粉体を排出できることを特徴とする作業システム。
［２］操作端末が、作業ロボットの軌跡情報を重畳した作業領域画像を表示装置に表示させる手段を備えることを特徴とする［１］の作業システム。
［３］作業ロボットが、所定の座標位置で２以上の区画から粉体を同時に排出できることを特徴とする［１］または［２］の作業システム。
［４］操作端末が、排出される粉体と同じ色で着色した走行路情報を表示装置に表示させる手段を備えることを特徴とする［１］または［２］の作業システム。
［５］作業ロボットが、地面に当接して牽引される整地部材と、整地部材を地面と非接触とし、或いは地面と接触させる駆動装置と、を備え、駆動・制御系が、操作端末からの命令に基づき所定の座標位置で整地部材を地面に当接させることができることを特徴とする［１］、［２］、［３］または［４］の作業システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
［６］操作端末が、表示装置に表示された作業領域画像上に作業内容が複数台の作業ロボットの関連付けられた走行路情報を入力装置により入力可能とし、入力された走行路情報を記憶装置に記憶する手段を備えることを特徴とする［１］ないし［５］のいずれかの作業システム。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
以下では、本発明の詳細を実施例で説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。なお、実施例２は参考例である。