(57)【要約】【課題】ゴミを捨てる行為をより高い精度で簡単に実行することができるようになるゴミ箱を提供する。【解決手段】移動手段を備えた移動式ゴミ箱であって、ゴミを検出する検出部と、検出された前記ゴミの位置情報から、ゴミの落下地点を予測する落下地点予測部と、前記予測地点と、前記移動式ゴミ箱の現在位置とから、移動方向と、移動距離とを算出する移動距離算出部と、算出された前記移動方向と、前記移動距離とに基づいて、前記移動手段を稼動さえる移動制御部と、を備える。【選択図】図１
2014136651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動手段を備えた移動式ゴミ箱であって、
ゴミを検出する検出部と、
検出された前記ゴミの位置情報から、ゴミの落下地点を予測する落下地点予測部と、
前記予測地点と、前記移動式ゴミ箱の現在位置とから、移動方向と、移動距離とを算出する移動距離算出部と、
算出された前記移動方向と、前記移動距離とに基づいて、前記移動手段を稼動さえる移動制御部と、
を備えることを特徴とする移動式ゴミ箱。
【請求項２】
前記検出部は、深度センサであり、
前記深度センサから所定の距離以内にある物体を少なくとも２回以上検出し、
前記落下地点予測部は、前記２回以上検出された前記物体の位置に基づいて、前記ゴミの落下地点を予測する
ことを特徴とする請求項１に記載の移動式ゴミ箱。
【請求項３】
前記落下地点予測部は、
前記ゴミの位置情報からゴミの前記移動方向と移動速度を計算する第１算出部と、
前記ゴミの鉛直方向の移動速度から床に落下するまでの落下時間を計算する落下時間算出部と、
前記移動速度から前記落下時間の経過後における前記ゴミの水平方向の移動量を計算し、前記落下位置を算出する落下位置算出部と、
を備えることを特徴とうする請求項１に記載の移動式ゴミ箱。
【請求項４】
移動手段は、
複数の車輪と、
前記車輪と連動して回転する入力軸と、
前記入力軸に連結されたプーリ部と、
を備え、
前記入力軸から前記車輪までの距離と、前記車輪の半径とが等しい
ことを特徴とする請求項１に記載の移動式ゴミ箱。
【請求項５】
移動手段を備えた移動式ゴミ箱と、前記ゴミ箱の移動を制御する情報処理装置とを備えたゴミ収集システムであって、
前記移動式ゴミ箱は、
前記情報処理装置からの制御信号を受信する通信受信部を
前記情報処理装置から受信した制御信号に含まれる移動方向と、移動距離とに基づいて、前記移動手段を稼動さえる移動制御部と、
備え、
前記情報処理装置は、
ゴミを検出する検出部と、
検出された前記ゴミの位置情報から、ゴミの落下地点を予測する落下地点予測部と、
前記予測地点と、前記移動式ゴミ箱の現在位置とから、移動方向と、移動距離とを算出する移動距離算出部と、
前記移動方向と、前記移動距離とを前記制御信号として前記移動式ゴミ箱へと送信する通信送信部と、
を備える
ことを特徴とするゴミ収集システム。
【請求項６】
移動手段を備えた移動式ゴミ箱の制御方法であって、
ゴミを検出する検出ステップと、
検出された前記ゴミの位置情報から、ゴミの落下地点を予測する落下地点予測ステップと、
前記予測地点と、前記移動式ゴミ箱の現在位置とから、移動方向と、移動距離とを算出する移動量算出ステップと、
算出された前記移動方向と、前記移動距離とに基づいて、前記移動手段を稼動さえる移動制御ステップと、
を含むことを特徴とするゴミ箱の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ゴミ箱、及びゴミ箱制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、ゴミを収集するゴミ箱においては、単に設置された収容器にゴミを入れられるだけではなく、さまざまな情報処理装置が組み込まれて、制御が実行されるものが開発されている。例えば、特許文献１に記載のゴミ箱にあっては、ゴミ捨て後に自動的にゴミ箱のふたが閉まる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５９８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  以上のようにゴミ箱に対してさまざまな制御を組み込むことで、よりゴミ箱の利便性を高めることはできる。しかしながら、ゴミを捨てる際には、利用者はゴミ箱付近まで移動してゴミを捨てなければならず、移動のたびに手間がかかってしまうという問題点は解決されていない。また、遠方からゴミを投げることでゴミ箱にいれることも可能ではあるが、その場合ゴミ箱が遠ければ遠いほど、ゴミがゴミ箱にはいらない可能性も高くなってしまう。【０００５】  本発明の実施形態は、上記に鑑みてなされたものであって、ゴミを捨てる行為をより高い精度で簡単に実行することができるようになるゴミ箱を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動手段を備えた移動式ゴミ箱であって、ゴミを検出する検出部と、検出された前記ゴミの位置情報から、ゴミの落下地点を予測する落下地点予測部と、前記予測地点と、前記移動式ゴミ箱の現在位置とから、移動方向と、移動距離とを算出する移動距離算出部と、算出された前記移動方向と、前記移動距離とに基づいて、前記移動手段を稼動さえる移動制御部と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】  図１は、実施形態のゴミ収集システムの機能構成を示すブロック図である。
【図２】  図２は、実施形態のゴミ箱の底面図である。
【図３】  図３は、実施形態のゴミ箱の上面図である。
【図４】  図４は、実施形態のゴミ箱の側面図である。
【図５】  図５は、実施形態のゴミ箱の車輪の駆動を説明する図である。
【図６】  図６は、実施形態のゴミの落下地点の算出の処理の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  以下本発明を具体化した実施形態について図面を参照して、説明する。図１は、ゴミ収集システムの機能構成を示すブロック図である。図１に示されるように、ゴミ収集システム１００は、ゴミ箱１０、及び情報処理装置２０を含んで構成されている。ゴミ箱１０は、ゴミ収容部１１と、移動手段１２とを備えており、移動手段１２の上側にゴミ収容部１１が取り付けられる構成である。移動手段１２は、受信部１３と、移動制御部１４、移動距離算出部１５を備えている。また、情報処理装置２０は、検出部２１、落下地点予測部２２、及び通信送信部２３を備えている。本実施形態では、ゴミの検出や、落下地点などを算出する処理は情報処理装置２０側で行い、算出した結果をゴミ箱１０へと通知し、ゴミ箱１０側で移動を制御する構成を示しているが、これらの全ての制御をゴミ箱１０側で実現するようにしてもよい。その場合、ゴミ箱１０には高い演算能力が必要にはなるが、スタンドアロンでの運用が可能となる。また、検出部２１も優先で情報処理装置２０に大して接続するのではなく、無線通信によって接続されるようにしてもよい。
【０００９】  図２は、実施形態のゴミ箱の移動手段の底面図である。図３は、実施形態のゴミ箱の移動手段の上面図である。図４は、実施形態のゴミ箱の移動手段の側面図である。以下、図２〜４を用いてゴミ箱の移動手段１２の詳細な構成について説明する。図２〜４に示されるように、移動手段１２は、本体部１６に３個の車輪１７と、それぞれの車輪１７に対して連動して動く入力軸１８と、入力軸１８に対して移動制御部１４からの制御によって駆動力を伝達するプーリ１９とを備えている。車輪１７の入力軸１８には同軸上に２つのベルト式のプーリ１９が設けられ、それぞれ車輪方向を変更するための制御と、車輪の回転量の制御を行なっている。同軸上に２つの入力を設け、また入力軸１８から車輪１７までの距離と、車輪１７の半径を等しくすることで、車輪１７の方向の変更と回転とが干渉せず、それぞれ独立して制御できる機構となっている。これにより単純で高速な運動が可能となっている。
【００１０】  移動距離算出部１５と、移動制御部１４は、制御回路中のＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）により実現されている。移動距離算出部１５は、情報処理装置２０から受信したゴミの落下位置から車輪の方向と回転角度を計算する。移動制御部１４は、この計算値からモータに必要な電流を流し、モータの回転は歯車とプーリ１９を介して車輪１７に伝達され、これを駆動する。車輪１７の回転軸はプーリ１９を介してロータリーエンコーダと呼ばれるセンサに接続されており、ＭＣＵはこのセンサの計測値を常に読み取りながら車輪１７の回転を制御する。車輪角度の目標値と、センサで得られた実際の車輪１７の角度を比較しながらＰＩＤ制御と呼ばれる制御を行うことで、落下地点にゴミ箱１０が移動するよう構成されている。なお、モータの回転を車輪１７へと伝達する機構は上記例には限定されず、既存の車輪の駆動機構を用いることができる。
【００１１】  次に、情報処理装置２０側での処理について説明する。検出部２１は、画角内の奥行きを計測できる深度センサを用いて実現されており、センサの検出範囲内に入った物をゴミと認識する。なお、検出範囲は、実際に所定の時間内にゴミ箱１０が移動可能な範囲に基づいて設定してもよい。検出部２１はゴミが検出範囲内にあるとき、ゴミの形状の重心を求めることで位置を計測する。また、検出部２１は、落下位置予測のためにゴミの位置検出は２回以上行う。
【００１２】  落下地点予測部２２は、検出部２１が取得した２点以上のゴミの位置情報からゴミの軌道を運動方程式により計算、落下位置を予測する。落下地点予測部２２による落下地点の予測は次の３つのステップにより実行される。まず、落下地点予測部２２は、ゴミの２点における位置情報からゴミの移動方向と速度を計算する。次に落下地点予測部２２は、ゴミの鉛直方向速度から床に落下するまでの時間を計算する。そして、落下地点予測部２２は、最後に落下までの時間からゴミの水平方向の運動を計算し、落下位置を算出する。通信送信部２３は、算出した落下位置を例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信でゴミ箱１０に伝える。
【００１３】  以下、落下地点の算出にかかる処理を詳細に説明する。検出部２１は、取得した画像（深度画像）を２値化して白黒画像に変換する。変換の方法としては、例えば、ある距離内にあるものを白く、それ以外を黒く表示します。この範囲としては、例えばｍｉｎ  ｖａｌｕｅ＜ｎ＜ｍａｘ  ｖａｌｕｅののようにあらかじめ設定しておく。この変換のための式としては例えば以下のようなものを用いる。
【数１】
2014136651.tif 000003
【００１４】  続いて、検出部２１は、ゴミの重心の座標を計算する。重心のｘ座標をＸｇ、ｙ座標をＹｇとすると、ｑ（ｘ、ｙ）＝１を満たすすべての画素に対して、以下の式に基づいて座標を計算する。
【数２】
2014136651.tif 000004
【００１５】  続いて、検出部２１は、求めた重心の座標からゴミの３次元位置、Ｘ，Ｙ，Ｚを算出する。深度センサからみて上下方向をＺ、水平方向をＸ、奥行き方向をＹとする。このとき、各Ｘ、Ｙ、Ｚの値は以下の式によって算出される。なお、ａ、ｂはセンサの画角によって決定される定数であり、深度センサのｘ方向における解像度をＲｘ、ｙ方向の解像度をＲｙとする。
【数３】
2014136651.tif 000005
【００１６】  検出部２１は、以上の計算を少なくとも２回実行する。一回目の位置をＸ１、Ｙ１、Ｚ１とし、二回目の位置をＸ２、Ｙ２、Ｚ２とする。また一回目と二回目の検出の間の時間をＴとする。これらの算出した値は、落下地点予測部２２へと渡される。
【００１７】  続いて、落下地点予測部２２は、ゴミの移動速度を以下の数式に基づいて算出する。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の速度をそれぞれ、Ｕ、Ｖ、Ｗとする。
【数４】
2014136651.tif 000006
【００１８】  続いて、落下地点予測部２２は、ゴミの落下までの時間Ｔｆを以下の式に基づいて算出する。ここで、ｍはゴミの質量、ｇは重力加速度、ｃは空気抵抗係数、Ｈは床の高さである。なお、以下の式は解析的には解けないため、ニュートン法を用いて計算を実行する。
【数５】
2014136651.tif 000007
【００１９】  そして、以上で求めた、ゴミの移動速度と、落下までの時間Ｔｆの値を用いて、落下地点予測部２２は、以下の数式を用いて落下地点を算出する。
【数６】
2014136651.tif 000008
【００２０】  通信送信部２３は、算出した落下地点の位置Ｘｆ、Ｙｆをゴミ箱１０へと送信する。ゴミ箱１０の移動距離算出部１５は、落下地点の位置に基づいて、ゴミ箱１０の移動方向と、移動距離を以下の数式に基づいて算出する。θは、車輪１７の変更する角度であり、Φは、車輪１７の回転量を示す値である。
【数７】
2014136651.tif 000009
【００２１】  移動制御部１４は、図５に示されるように、車輪１７を算出した目標値であるθ、φを用いてモータを制御して、ゴミ箱１０を落下地点へと移動させる。
【００２２】  以上に示した、ゴミ箱１０を移動させる処理の流れを図６で示したフロー図を参照して説明する。図６に示されるように、まず情報処理装置２０では、各種パラメータなどの初期化が行われる（ステップＳ１０１）。具体的にはゴミ箱の初期位置、ゴミの検出距離範囲、床から検出部２１までの高さが入力される。その後、ゴミ箱１０と情報処理装置２０との無線通信が接続され、検出部２１が深度計測を開始する。初期化が行われることで、検出部２１がゴミの検出を可能な待機状態となり、以下の処理はゴミが検出部２１により検出されることで開始される（ステップＳ１０２）。続いて、検出部２１によりゴミが検出された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、検出部２１は、検出したゴミの位置情報を取得する（ステップＳ１０３）。次いで、検出部２１は、２回目のゴミを検出したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の判定は例えば、一回目のゴミの検出から所定の時間経過後に行われる。２回目のゴミが検出されない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、例えばゴミが検出部２１の検出可能な範囲からフレームアウトしてしまった場合などは、処理は終了する。
【００２３】  一方、２回目のゴミが検出された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、検出部２１は２回目のゴミの位置情報を取得する（ステップＳ１０５）。２点において取得された位置情報は落下地点予測部２２に送られ、落下地点予測部２２は、位置情報からゴミの落下位置を予測する（ステップＳ１０６）。通信送信部２３は、予測したゴミの落下位置を無線通信を通じて、ゴミ箱１０へと送信する（ステップＳ１０７）。ゴミ箱１０の移動距離算出部１５は、受信した落下位置から、ゴミ箱の１０の移動距離と移動方向を算出する（ステップＳ１０８）。そして、移動制御部１４は、ゴミ箱に対して算出した移動距離と移動方向を似基づいて移動を指示し、ゴミ箱１０が移動を開始する（ステップＳ１０９）。そして、移動制御部１４は、ゴミ箱１０が、ゴミの落下地点である目標地点に移動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。目標地点に移動が完了するまで（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、移動制御部１４は、ゴミ箱１０を駆動し、一方、目標地点に移動が完了するまで（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、処理は終了する。なお、ステップＳ１０６と、ステップＳ１０７との間に、算出された落下位置が初期化時のゴミの検出距離範囲外の場合には、ゴミ箱１０を移動させずに処理を終了するようにしてもよい。
【００２４】  以上に示した本実施形態のゴミ箱１０にあっては、ゴミの落下地点を予測して、自動的にゴミ箱１０がゴミの落下地点まで移動する。したがって、利用者がゴミを捨てた場合に、ゴミ箱１０がゴミを追尾して自動でゴミがゴミ箱１０に収容されるようになる。また、ゴミを捨てる行為をより高い精度で簡単に実行することができるようになる。
【００２５】  なお、本実施形態において示した構成に限定はされず、例えばゴミ箱１０の収容部の形状や大きななどは自由に変更することができる。
【符号の説明】
【００２６】１０  ゴミ箱
１１  ゴミ収容部
１２  移動手段
１３  受信部
１４  移動制御部
１５  移動距離算出部
１６  本体部
１７  車輪
１８  入力軸
１９  プーリ
２０  情報処理装置
２１  検出部
２２  落下地点予測部
２３  通信送信部
１００  ゴミ収集システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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