(57)【要約】      （修正有）【課題】制御装置とロボットとの間で安定した通信を行えるように、制御装置とロボットとの間の通信を中継するセンサノードを配置する技術を提供する。【解決手段】遠隔操作システム５０００は、ロボット２０００と、制御装置４０００と、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信を中継する複数のセンサノード３０００と、を有する。ロボット２０００は、制御装置４０００の指示に従い、移動及びセンサノード３０００の配置を行う。センサノード３０００は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００との間の、電界強度を測定する。制御装置４０００は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００と、配置された時点が最も遅いセンサノードとの間の電界強度、及び制御装置４０００とロボット２０００との間の通信のスループットに基づき、ロボット２０００に、センサノード３０００を配置させるか否かを判断する。【選択図】図１
2014217034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットと、制御装置と、前記ロボットと前記制御装置との間の通信を中継する複数のセンサノードと、を有する遠隔操作システムであって、
前記ロボットは、
前記制御装置又は前記センサノードとの間で、通信を行う通信部と、
前記制御装置による移動指示に従い、移動を行う移動部と、
複数の前記センサノードを保持し、前記通信部によって受信された、前記制御装置による指示に従い、前記センサノードを配置する配置部と、を有し、
前記センサノードは、
前記ロボット、前記制御装置、又は別の前記センサノードとの間で通信を行う通信部と、
当該センサノードと、前記ロボットが次に配置する前記センサノードとの間の、電界強度を測定する電界強度測定部と、を有し、
前記制御装置は、
前記ロボット又は前記センサノードとの間で通信を行う通信部と、
前記ロボットが次に配置する前記センサノード又は配置された時点が最も遅い前記センサノードが有する電界強度測定部によって測定された、前記ロボットが次に配置する前記センサノードと、配置された時点が最も遅い前記センサノードとの間の電界強度を取得する電界強度取得部と、
当該制御装置と前記ロボットとの間の通信の、スループットを計測するスループット計測部と、
前記スループット計測部によって計測されたスループットと、前記電界強度取得部によって取得された電界強度とに基づいて、前記ロボットに、前記センサノードを配置させるか否かを判断する配置判断部と、
前記配置判断部によって、前記ロボットに対して前記センサノードを配置させると判断された場合に、前記ロボットに対し、前記センサノードを配置する指示を送信する、配置指示部と、
前記ロボットに対し、移動する指示を送信する、移動指示部と、を有する、
遠隔操作システム。
【請求項２】
前記制御装置の前記配置判断部は、前記スループット計測部によって計測されたスループットが所定のスループット以上の場合であり、かつ前記電界強度取得部によって取得された電界強度が所定の電界強度以上である場合に前記ロボットが位置している場所において、前記ロボットに、前記センサノードを配置させる、請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項３】
前記ロボットは、
当該ロボットが、前記センサノードを経由せずに直接通信を行う前記センサノードを示す情報である、第１通信相手情報を格納する第１通信相手情報格納部を有し、
前記第１通信相手情報に示されている前記センサノードとは、直接通信を行い、
前記制御装置及び前記第１通信相手情報に示されていない前記センサノードとは、前記第１通信相手情報に示されている前記センサノードを経由して通信を行い、
前記センサノードは、
当該センサノードが、他の前記センサノードを経由せずに直接通信を行う前記センサノード、前記制御装置、又は前記ロボットを示す情報である、第２通信相手情報を格納する第２通信相手情報格納部を有し、
前記第２通信相手情報に示されている前記センサノード、前記制御装置、又は前記ロボットとは、直接通信を行い、
前記第２通信相手情報に示されていない前記センサノード、前記制御装置、又は前記ロボットとは、前記第２通信相手情報に示されている前記センサノードを経由して通信を行い、
前記制御装置は、
当該制御装置が、前記センサノードを経由せずに直接通信を行う前記センサノードを示す情報である、第３通信相手情報を格納する第３通信相手情報格納部を有し、
前記第３通信相手情報に示されている前記センサノードとは、直接通信を行い、
前記ロボット及び前記第３通信相手情報に示されていない前記センサノードとは、前記第３通信相手情報に示されている前記センサノードを経由して通信を行い、
前記第１通信相手情報、前記第２通信相手情報、及び前記第３通信相手情報は、前記ロボットが前記センサノードを１つも配置していない時点で、内容が決定されており、
前記ロボット、前記制御装置、及び前記センサノードは、前記第１通信相手情報、前記第２通信相手情報、及び前記第３通信相手情報の内容を、自律的には変更しない、
請求項１又は２記載の遠隔操作システム。
【請求項４】
ロボットと、制御装置と、前記ロボットと前記制御装置との間の通信を中継する複数のセンサノードと、を有する遠隔操作システムにおいて実行される遠隔操作方法であって、
前記ロボットは、
前記制御装置又は前記センサノードとの間で、通信を行う通信部と、
複数の前記センサノードを保持する配置部と、を有し、
前記センサノードは、前記ロボット、前記制御装置、又は別の前記センサノードとの間で通信を行う通信部を有し、
前記制御装置は、前記ロボット又は前記センサノードとの間で通信を行う通信部を有し、
当該遠隔操作方法は、
前記制御装置が、前記ロボットに移動を指示する移動指示ステップと、
前記ロボットが、前記制御装置の指示に従って移動する移動実行ステップと、
前記センサノードが、当該センサノードと、前記ロボットが次に配置する前記センサノードとの間の、電界強度を測定する、電界強度測定ステップと、
前記制御装置が、前記ロボットが次に配置する前記センサノード又は配置された時点が最も遅い前記センサノードによって測定された、前記ロボットが次に配置する前記センサノードと、配置された時点が最も遅い前記センサノードとの間の電界強度を取得する、電界強度取得ステップと、
前記制御装置が、当該制御装置と前記ロボットとの間の通信の、スループットを計測するスループット計測ステップと、
前記制御装置が、前記スループット計測ステップで計測されたスループットと、前記電界強度取得ステップで取得された電界強度とに基づいて、前記ロボットに、前記センサノードを配置させるか否かを判断する配置判断ステップと、
前記配置判断ステップによって、前記ロボットに対して前記センサノードを配置させると判断された場合に、前記制御装置が、前記ロボットに対し、前記センサノードを配置する指示を送信する配置指示ステップと、
前記ロボットが、前記制御装置の指示に従って、前記配置部によって保持されている前記センサノードを配置する配置実行ステップと、
を有する遠隔操作方法。
【請求項５】
前記制御装置の前記配置判断ステップは、前記スループット計測ステップによって計測されたスループットが所定のスループット以上の場合であり、かつ前記電界強度取得ステップによって取得された電界強度が所定の電界強度以上である場合に前記ロボットが位置している場所において、前記ロボットに、前記センサノードを配置させる、請求項４に記載の遠隔操作方法。
【請求項６】
前記ロボットは、
当該ロボットが、前記センサノードを経由せずに直接通信を行う前記センサノードを示す情報である、第１通信相手情報を格納する第１通信相手情報格納部を有し、
前記第１通信相手情報に示されている前記センサノードとは、直接通信を行い、
前記制御装置及び前記第１通信相手情報に示されていない前記センサノードとは、前記第１通信相手情報に示されている前記センサノードを経由して通信を行い、
前記センサノードは、
当該センサノードが、他の前記センサノードを経由せずに直接通信を行う前記センサノード、前記制御装置、又は前記ロボットを示す情報である、第２通信相手情報を格納する第２通信相手情報格納部を有し、
前記第２通信相手情報に示されている前記センサノード、前記制御装置、又は前記ロボットとは、直接通信を行い、
前記第２通信相手情報に示されていない前記センサノード、前記制御装置、又は前記ロボットとは、前記第２通信相手情報に示されている前記センサノードを経由して通信を行い、
前記制御装置は、
当該制御装置が、前記センサノードを経由せずに直接通信を行う前記センサノードを示す情報である、第３通信相手情報を格納する第３通信相手情報格納部を有し、
前記第３通信相手情報に示されている前記センサノードとは、直接通信を行い、
前記ロボット及び前記第３通信相手情報に示されていない前記センサノードとは、前記第３通信相手情報に示されている前記センサノードを経由して通信を行い、
前記第１通信相手情報、前記第２通信相手情報、及び前記第３通信相手情報は、前記ロボットが前記センサノードを１つも配置していない時点で、内容が決定されており、
前記ロボット、前記制御装置、及び前記センサノードは、前記第１通信相手情報、前記第２通信相手情報、及び前記第３通信相手情報の内容を、自律的には変更しない、
請求項４又は５に記載の遠隔操作方法。
【請求項７】
請求項１乃至３いずれか一項に記載の遠隔操作システムが有する制御装置。
【請求項８】
ロボットと、制御装置と、前記ロボットと前記制御装置との間の通信を中継する複数のセンサノードと、を有する遠隔操作システムにおける前記制御装置によって実行される制御方法であって、
前記ロボットは、
前記制御装置又は前記センサノードとの間で、通信を行う通信部と、
前記制御装置による移動指示に従い、移動を行う移動部と、
複数の前記センサノードを保持し、前記通信部によって受信された、前記制御装置による指示に従い、前記センサノードを配置する配置部と、を有し、
前記センサノードは、
前記ロボット、前記制御装置、又は別の前記センサノードとの間で通信を行う通信部と、
当該センサノードと、前記ロボットが次に配置する前記センサノードとの間の、電界強度を測定する電界強度測定部と、を有し、
前記制御装置は、前記ロボット又は前記センサノードとの間で通信を行う通信部を有し、
当該制御方法は、
前記ロボットが次に配置する前記センサノード又は配置された時点が最も遅い前記センサノードによって測定された、前記ロボットが次に配置する前記センサノードと、配置された時点が最も遅い前記センサノードとの間の電界強度を取得する、電界強度取得ステップと、
当該制御装置と前記ロボットとの間の通信の、スループットを計測するスループット計測ステップと、
前記スループット計測ステップで計測されたスループットと、前記電界強度取得部ステップで取得された電界強度とに基づいて、前記ロボットに、前記センサノードを配置させるか否かを判断する配置判断ステップと、
前記配置判断ステップによって、前記ロボットに対して前記センサノードを配置させると判断された場合に、前記ロボットに対し、前記センサノードを配置する指示を送信する配置指示ステップと、
前記ロボットに移動を指示する移動指示ステップと、
を有する制御方法。
【請求項９】
前記配置判断ステップは、前記スループット計測部によって計測されたスループットが所定のスループット以上の場合であり、かつ前記電界強度取得部によって取得された電界強度が所定の電界強度以上である場合に前記ロボットが位置している場所において、前記ロボットに、前記センサノードを配置させる、請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
ロボットと、制御装置と、前記ロボットと前記制御装置との間の通信を中継する複数のセンサノードと、を有する遠隔操作システムにおける前記制御装置として動作する機能を、コンピュータに持たせる制御プログラムであって、
前記ロボットは、
前記制御装置又は前記センサノードとの間で、通信を行う通信部と、
前記制御装置による移動指示に従い、移動を行う移動部と、
複数の前記センサノードを保持し、前記通信部によって受信された、前記制御装置による指示に従い、前記センサノードを配置する配置部と、を有し、
前記センサノードは、
前記ロボット、前記制御装置、又は別の前記センサノードとの間で通信を行う通信部と、
当該センサノードと、前記ロボットが次に配置する前記センサノードとの間の、電界強度を測定する電界強度測定部と、を有し、
前記コンピュータは、前記ロボット又は前記センサノードとの間で通信を行う通信部を有し、
当該制御プログラムは、前記コンピュータに、
前記ロボットが次に配置する前記センサノード又は配置された時点が最も遅い前記センサノードが有する電界強度測定部によって測定された、前記ロボットが次に配置する前記センサノードと、配置された時点が最も遅い前記センサノードとの間の電界強度を取得する電界強度取得機能と、
当該制御装置と前記ロボットとの間の通信の、スループットを計測するスループット計測機能と、
前記スループット計測機能によって計測されたスループットと、前記電界強度取得機能によって取得された電界強度とに基づいて、前記ロボットに、前記センサノードを配置させるか否かを判断する配置判断機能と、
前記配置判断機能によって、前記ロボットに対して前記センサノードを配置させると判断された場合に、前記ロボットに対し、前記センサノードを配置する指示を送信する、配置指示機能と、
前記ロボットに対し、移動する指示を送信する、移動指示機能と、
を持たせる制御プログラム。
【請求項１１】
前記配置判断機能は、前記スループット計測機能によって計測されたスループットが所定のスループット以上の場合であり、かつ前記電界強度取得機能によって取得された電界強度が所定の電界強度以上である場合に前記ロボットが位置している場所において、前記ロボットに、前記センサノードを配置させる、請求項１０に記載の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットを遠隔操作する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットを遠隔操作する技術が開発されている。例えば、災害が発生した際、レスキュー隊員を災害現場に進入させる前に、遠隔操作が可能なロボットを災害現場に進入させることで、災害現場の状況を把握する。これにより、救助に入ったレスキュー隊員が被災してしまう、いわゆる二次災害の発生を防ぐことができる。
【０００３】
ロボットの遠隔操作及びロボットからの情報収集を行うためには、ロボットと、ロボットを遠隔操作する端末（以下、制御装置）との間で、通信が行える必要がある。ロボットと制御装置との間を通信可能に接続するための方法として、センサネットワークを利用する方法がある。センサネットワークとは、相互に通信可能なセンサノードと呼ばれる小型の無線端末を分散配置することで形成されるネットワークである。制御端末は、ロボットとの間に配置された１つ又は複数のセンサノードを経由して、ロボットと通信を行う。
【０００４】
例えば特許文献１は、センサノードを内蔵しており、かつ自律走行が可能なロボットを、無人ヘリコプターから散布し、各ロボットに情報を収集させる技術が開示されている。各ロボットと無人ヘリコプターの間でセンサネットワークが形成されており、各ロボットが収集した情報は、無人ヘリコプターを介して、基地に集められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３８０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
制御端末とロボットとの間の通信を中継するセンサノードを、人手で配置することが難しい場合がある。例えば、災害現場等においては、センサノードを人手で配置することが難しい。人手でセンサノードを配置すると、センサノードを配置する人が被災してしまう可能性があるためである。そこで、ロボットに複数のセンサノードを保持させておき、ロボットが移動しながら順次センサノードを配置していく手法が考えられる。制御装置は、ロボットを移動させながら、順次ロボットにセンサノードを配置させる。具体的には、制御装置は、ロボットが前回配置したセンサノードと、ロボットが次に配置するセンサノードとの間が通信可能である位置で、ロボットに、センサノードを配置させる。従来手法において、制御装置は、センサノード間の通信が可能であるか否かを、センサノード間の電界強度の大きさに基づいて判断している。
【０００７】
これに対し、本発明者は、ロボットにセンサノードを新たに配置させるか否かを判断する際、ロボットが前回配置したセンサノードと、ロボットが次に配置するセンサノードとの間の電界強度に加え、制御装置とロボットとの間の通信のスループットを考慮する必要があることを見出した。ロボットが前回配置したセンサノードと、ロボットが次に配置するセンサノードとの間の電界強度が大きい場合であっても、制御装置とロボットとの間の通信のスループットが小さくなってしまう場合がある。制御装置とロボットとの間の通信のスループットが小さいと、ロボットから情報を取得するのに時間がかかったり、十分な情報を取得することができなかったりする。
【０００８】
例えば災害発生時に、レスキュー隊を災害現場に進入させる前に、ロボットに災害現場の映像を撮影させ、その映像を制御装置で確認したい場合がある。映像はデータ量が多いため、制御装置とロボットとの間の通信のスループットが小さいと、制御装置が映像を取得するために要する時間が長くなる。そのため、レスキュー隊を災害現場に進入させるまでに要する時間が長くなってしまう。
【０００９】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、制御装置とロボットとの間で安定した通信を行えるように、制御装置とロボットとの間の通信を中継するセンサノードを配置する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明が提供する遠隔操作システムは、ロボットと、制御装置と、前記ロボットと前記制御装置との間の通信を中継する複数のセンサノードを有する。前記ロボットは、前記制御装置又は前記センサノードとの間で、通信を行う通信部と、前記制御装置による移動指示に従い、移動を行う移動部と、複数の前記センサノードを保持し、前記通信部によって受信された、前記制御装置による指示に従い、前記センサノードを配置する配置部と、を有する。前記センサノードは、前記ロボット、前記制御装置、又は別の前記センサノードとの間で通信を行う通信部と、当該センサノードと、前記ロボットが次に配置する前記センサノードとの間の、電界強度を測定する電界強度測定部と、を有する。前記制御装置は、前記ロボット又は前記センサノードとの間で通信を行う通信部と、前記ロボットが次に配置する前記センサノード又は配置された時点が最も遅い前記センサノードが有する電界強度測定部によって測定された、前記ロボットが次に配置する前記センサノードと、配置された時点が最も遅い前記センサノードとの間の電界強度を取得する電界強度取得部と、当該制御装置と前記ロボットとの間の通信の、スループットを計測するスループット計測部と、前記スループット計測部によって計測されたスループットと、前記電界強度取得部によって取得された電界強度とに基づいて、前記ロボットに、前記センサノードを配置させるか否かを判断する配置判断部と、前記配置判断部によって、前記ロボットに対して前記センサノードを配置させると判断された場合に、前記ロボットに対し、前記センサノードを配置する指示を送信する、配置指示部と、前記ロボットに対し、移動する指示を送信する、移動指示部と、を有する。
【００１１】
本発明が提供する遠隔操作方法は、ロボットと、制御装置と、前記ロボットと前記制御装置との間の通信を中継する複数のセンサノードと、を有する遠隔操作システムにおいて実行される。前記ロボットは、前記制御装置又は前記センサノードとの間で、通信を行う通信部と、複数の前記センサノードを保持する配置部と、を有する。前記センサノードは、前記ロボット、前記制御装置、又は別の前記センサノードとの間で通信を行う通信部を有する。前記制御装置は、前記ロボット又は前記センサノードとの間で通信を行う通信部を有する。当該遠隔操作方法は、前記制御装置が、前記ロボットに移動を指示する移動指示ステップと、前記ロボットが、前記制御装置の指示に従って移動する移動実行ステップと、前記センサノードが、当該センサノードと、前記ロボットが次に配置する前記センサノードとの間の、電界強度を測定する、電界強度測定ステップと、前記制御装置が、前記ロボットが次に配置する前記センサノード又は配置された時点が最も遅い前記センサノードによって測定された、前記ロボットが次に配置する前記センサノードと、配置された時点が最も遅い前記センサノードとの間の電界強度を取得する、電界強度取得ステップと、前記制御装置が、当該制御装置と前記ロボットとの間の通信の、スループットを計測するスループット計測ステップと、前記制御装置が、前記スループット計測ステップで計測されたスループットと、前記電界強度取得ステップで取得された電界強度とに基づいて、前記ロボットに、前記センサノードを配置させるか否かを判断する配置判断ステップと、前記配置判断ステップによって、前記ロボットに対して前記センサノードを配置させると判断された場合に、前記制御装置が、前記ロボットに対し、前記センサノードを配置する指示を送信する配置指示ステップと、前記ロボットが、前記制御装置の指示に従って、前記配置部によって保持されている前記センサノードを配置する配置実行ステップと、を有する。
【００１２】
本発明が提供する制御装置は、本発明によって提供される遠隔操作システムが有する制御装置である。
【００１３】
本発明が提供する制御方法は、本発明によって提供される遠隔操作システムが有する制御装置によって実行される制御方法である。当該制御方法は、前記ロボットが次に配置する前記センサノード又は配置された時点が最も遅い前記センサノードによって測定された、前記ロボットが次に配置する前記センサノードと、配置された時点が最も遅い前記センサノードとの間の電界強度を取得する、電界強度取得ステップと、当該制御装置と前記ロボットとの間の通信の、スループットを計測するスループット計測ステップと、前記スループット計測ステップで計測されたスループットと、前記電界強度取得部ステップで取得された電界強度とに基づいて、前記ロボットに、前記センサノードを配置させるか否かを判断する配置判断ステップと、前記配置判断ステップによって、前記ロボットに対して前記センサノードを配置させると判断された場合に、前記ロボットに対し、前記センサノードを配置する指示を送信する配置指示ステップと、前記ロボットに対し、移動を指示する移動指示ステップと、を有する。
【００１４】
本発明が提供する制御プログラムは、コンピュータに、本発明によって提供される遠隔操作システムが有する制御装置として動作する機能を持たせる。前記コンピュータは、前記ロボット又は前記センサノードとの間で通信を行う通信部を有する。当該制御プログラムは、前記ロボットが次に配置する前記センサノード又は配置された時点が最も遅い前記センサノードが有する電界強度測定部によって測定された、前記ロボットが次に配置する前記センサノードと、配置された時点が最も遅い前記センサノードとの間の電界強度を取得する電界強度取得機能と、当該制御装置と前記ロボットとの間の通信の、スループットを計測するスループット計測機能と、前記スループット計測機能によって計測されたスループットと、前記電界強度取得機能によって取得された電界強度とに基づいて、前記ロボットに、前記センサノードを配置させるか否かを判断する配置判断機能と、前記配置判断機能によって、前記ロボットに対して前記センサノードを配置させると判断された場合に、前記ロボットに対し、前記センサノードを配置する指示を送信する、配置指示機能と、前記ロボットに対し、移動する指示を送信する、移動指示機能と、を持たせる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、制御装置とロボットとの間で安定した通信を行えるように、制御装置とロボットとの間の通信を中継するセンサノードを配置する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係る遠隔操作システムを示す図である。
【図２】遠隔操作システムにおいて、２つの装置が通信を行う様子を例示する図である。
【図３】制御装置のハードウエア構成を例示するブロック図である。
【図４】実施形態１に係る遠隔操作システムによって行われる処理の流れを例示するフローチャートである。
【図５】実施形態２に係る遠隔操作システムを示す図である。
【図６】実施形態２に係る遠隔操作システムにおけるネットワーク構成を概念的に示す図である。
【図７】実施例の制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】制御装置が、電界強度に関する条件のみを考慮し、スループットを考慮せずにセンサノードを配置した場合の実験結果を示すグラフである。
【図９】制御装置が、電界強度に関する条件とスループットに関する条件の双方を考慮してセンサノードを配置した場合の実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、各ブロック図において、矢印の流れは、情報の流れを示している。
【００１８】
[実施形態１]
図１は、実施形態１に係る遠隔操作システム５０００を示す図である。図１において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。
【００１９】
遠隔操作システム５０００は、ロボット２０００、複数のセンサノード３０００、及び制御装置４０００を有する。センサノード３０００は、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信を中継する無線端末である。センサノード３０００は、ロボット２０００に保持されているか、又は配置されている。
【００２０】
「センサノード３０００が配置されている」とは、センサノード３０００が、制御装置４０００とロボット２０００との間にある空間のどこかに置かれていることを意味する。例えばセンサノード３０００は、制御装置４０００とロボット２０００との間にある地面や壁面の上に配置される。ただし、センサノード３０００が配置される場所は、地面上や壁面上などに限られない。例えばセンサノード３０００は、地面や壁面の上にある別の物体の、さらに上に配置されてもよい。例えば災害現場では、センサノード３０００は、地面に散乱している瓦礫の上などに配置される。
【００２１】
遠隔操作システム５０００において、ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００は、無線回線を通じて通信を行う。ここで、以下、「各装置」や「いずれかの装置」など、装置名を示さず単に「装置」と表記した場合、ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００を区別せずに表す。
【００２２】
遠隔操作システム５０００において、２つの装置が通信を行う場合、それらの装置は、１）直接通信を行うか、２）別の装置を経由して通信を行う。上記１）と２）の違いを、図２を用いて説明する。
【００２３】
図２（ａ）は、装置５０と装置６０が、直接通信を行う様子を概念的に示す図である。図２（ａ）は、上記１）の場合に該当する。装置５０は、装置６０が宛先であるデータ１１０を含む、電波１０を発信する。装置６０は、この電波１０を受信し、電波１０に含まれるデータ１１０の宛先をチェックする。データ１１０の宛先は装置６０であるため、装置６０は、このデータ１１０を取得する。なお、装置６０から装置５０へ情報を伝達する場合は、上述の処理とは逆の流れで、処理が行われる。図２（ａ）に示すように、２つの装置の間で、他の装置を介さずに情報が伝達される場合、「２つの装置は直接通信を行う」と表記する。
【００２４】
一方、図２（ｂ）は、装置５０と装置６０が、装置７０を経由して通信を行う様子を概念的に示す図である。図２（ｂ）は、上記２）の場合に該当する。装置５０は、宛先が装置６０であるデータ１２０を含む、電波２０を発信する。装置７０は、この電波２０を受信し、電波２０に含まれるデータ１２０の宛先をチェックする。データ１２０の宛先は装置６０であるため、装置７０は、宛先が装置６０であるデータ１２０を含む、電波３０を発信する。装置６０は、電波３０を受信し、電波３０に含まれるデータ１２０の宛先をチェックする。データ１２０の宛先は装置６０であるため、装置６０は、データ１２０を取得する。ここで、装置６０から装置５０へ情報を伝達する場合は、上述の処理とは逆の流れで、処理が行われる。図２（ｂ）に示すように、２つの装置の間で、他の装置を経由して、情報が伝達される場合、「２つの装置は、他の装置を経由して通信を行う」と表記する。
【００２５】
なお、２つの装置が別の装置を経由して通信を行う場合、経由する装置は複数個でもよい。
【００２６】
以下、ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００それぞれについて説明する。
【００２７】
＜ロボット２０００＞
ロボット２０００は、制御装置４０００の指示を受けて移動する。また、ロボット２０００は、制御装置４０００の指示を受けてセンサノード３０００を配置する。以下、ロボット２０００が有する機能構成部（図１に記載）について説明する。
【００２８】
＜＜通信部２０２０＞＞
ロボット２０００は、通信部２０２０を有する。通信部２０２０は、センサノード３０００又は制御装置４０００との通信を実行する。
【００２９】
＜＜移動部２０４０＞＞
ロボット２０００は、移動部２０４０を有する。移動部２０４０は、制御装置４０００からの指示を受けて、当該ロボット２０００の移動を行う。以下、制御装置４０００がロボット２０００に対して送信する移動の指示を、移動指示と表記する。制御装置４０００から送信される移動指示は、通信部２０２０によって受信される。
【００３０】
例えば移動部２０４０は、モータ等の原動機と、タイヤやキャタピラなどを備える。
【００３１】
移動部２０４０が移動指示を取得する方法は様々である。例えば移動指示を通信部２０２０が受信した場合、通信部２０２０が、移動部２０４０に対し、移動指示を送信する。また例えば、移動部２０４０は、通信部２０２０が移動指示を受信しているか否かをチェックし、通信部２０２０が移動受信していた場合、その移動指示を取得する。
【００３２】
＜＜配置部２０６０＞＞
ロボット２０００は、配置部２０６０を有する。配置部２０６０は、複数のセンサノード３０００を保持している。そして、配置部２０６０は、制御装置４０００による指示に従い、センサノード３０００を配置する。以下、制御装置４０００がロボット２０００に対して送信する配置の指示を、配置指示と表記する。制御装置４０００から送信される配置指示は、通信部２０２０によって受信される。
【００３３】
配置部２０６０が配置指示を取得する方法は様々である。その方法は、移動部２０４０が移動指示を取得する方法と同様である。
【００３４】
配置部２０６０がセンサノード３０００を保持する方法及びセンサノード３０００を配置する方法は、様々である。例えば配置部２０６０は、センサノード３０００を１つずつ把持する把持機構を有する。そして、ロボット２０００が、次に配置するセンサノード３０００の配置位置にある時に、このセンサノード３０００を把持している把持機構が、このセンサノードを離すことで、このセンサノード３０００を、配置位置に置く。ここで、例えば配置部２０６０は、各把持機構が動作する順番が決められており、動作する順番が早い把持機構ほど、配置する順番が早いセンサノード３０００を把持しておく。また、例えば配置部２０６０は、センサノード３０００の ID の指定を受け付け、受け付けた ID のセンサノード３０００を把持している把持機構を動かすことで、指定された順にセンサノード３０００を配置する。
【００３５】
上記把持機構は、例えば、センサノード３０００を固定するためのロック機構を持つ。把持機構は、このロック機構をロック状態にすることで、センサノード３０００を把持する。配置部２０６０は、センサノード３０００を把持している把持機構を、そのセンサノード３０００を配置する位置上に移動させた後、その把持機構が備えるロック機構のロック状態を解除する。こうすることで、配置部２０６０は、センサノード３０００を所望の位置に配置する。
【００３６】
その他にも例えば、配置部２０６０は、センサノード３０００を保持するベルトコンベアを備える。初期状態において、各センサノード３０００は、そのベルトコンベア上に、配置する順に並べられている。そして配置部２０６０は、ロボット２０００が、次に配置するセンサノード３０００の配置位置にある時に、ベルトコンベアを動作させることで、このセンサノード３０００を、配置位置上に落として配置する。
【００３７】
＜センサノード３０００＞
前述したように、センサノード３０００は、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信を中継する無線端末である。以下、センサノード３０００が有する機能構成部について説明する。
【００３８】
＜＜通信部３０２０＞＞
センサノード３０００は、通信部３０２０を有する。通信部３０２０は、ロボット２０００が有する通信部２０２０、制御装置４０００が有する通信部４０２０、又は別のセンサノード３０００が有する通信部３０２０との間で、無線回線を通じて通信を行う。ここで、遠隔操作システム５０００において、無線通信の方式は任意である。例えば、無線通信の方式は、IEEE（登録商標）801.11a、801.11b、801.11b、又は801.11n などの規格に従った方式である。
【００３９】
＜＜電界強度測定部３０４０＞＞
センサノード３０００は、電界強度測定部３０４０を有する。電界強度測定部３０４０は、当該センサノード３０００と、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００との間の、電界強度（RSSI: Received Signal Strength Indication）を測定する。
【００４０】
例えば電界強度測定部３０４０は、電界強度を測定するための電界強度計を有する。そして、電界強度測定部３０４０は、通信部３０２０によって受信され、かつロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００の通信部３０２０から送信された電波の強さを、電界強度計を用いて測定する。
【００４１】
ここで、電界強度測定部３０４０は、通信部３０２０によって受信された電波を復調することで、この電波の送信元であるセンサノード３０００を特定する情報を抽出する。センサノード３０００を特定する情報は、MAC（Media Access Control）アドレスに代表されるレイヤ２アドレス、IP（Internet Protocol）アドレスに代表されるレイヤ３アドレス、又は ESSID（Extended Service Set Identifier）などである。電界強度部３０４０は、受信した電波からこのような情報を抽出することで、受信した電波がどのセンサノード３０００から送信されたものであるかを認識する。こうすることで、電界強度測定部３０４０は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００から送信された電波とその他の電波を識別し、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００から送信された電波を用いて電界強度の測定を行う。
【００４２】
電界強度測定部３０４０による電界強度の測定は、例えば、ロボット２０００と制御装置４０００との通信を中継するためにセンサノード３０００から送信された電波の強度を測定することで行われる。その他にも例えば、センサノード３０００は、電界強度の測定用に電波を送受信する機能を有していてもよい。例えば電界強度測定部３０４０は、通信部３０２０に、電界強度測定用の電波を送信させる。この電波は、この電界強度測定部３０４０を有するセンサノード３０００を特定する情報を含む。そして、この電波を受信した別のセンサノード３０００は、その電波を用いて電界強度の測定を行う。
【００４３】
＜制御装置４０００＞
制御装置４０００は、ロボット２０００に、センサノード３０００を配置させる。制御装置４０００は、以下の２つを考慮して、ロボット２０００に、センサノード３０００を配置させるか否かを判断する。第１に、制御装置４０００は、制御装置４０００とロボット２０００との間の通信のスループットを考慮する。第２に、制御装置４０００は、配置された時点が最も遅いセンサノード３０００と、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００との間の電界強度を考慮する。また、制御装置４０００とロボット２０００は、センサノード３０００を介して通信する。以下、制御装置４０００が有する機能構成部について詳しく説明する。
【００４４】
＜＜通信部４０２０＞＞
制御装置４０００は、通信部４０２０を有する。通信部４０２０は、ロボット２０００又は別のセンサノード３０００との間で通信を行う。
【００４５】
＜＜移動指示部４０４０＞＞
制御装置４０００は、移動指示部４０４０を有する。移動指示部４０４０は、ロボット２０００に対し、移動指示を送信する。移動指示は、通信部４０２０を用いて送信される。
【００４６】
＜＜スループット測定部４０６０＞＞
制御装置４０００は、スループット測定部４０６０を有する。スループット測定部４０６０は、制御装置４０００とロボット２０００との間の通信の、スループットを計測する。ここにおけるスループットは、制御装置４０００とロボット２０００との間の通信における、end-to-end のスループットを指す。
【００４７】
例えば制御装置４０００は、ロボット２０００に対して一定量のデータを送信し、このデータ送信が完了するまでに要した所用時間を計測する。そして、送信したデータのサイズを、所要時間で除算した値を、スループットとする。ただし、スループットの計測方法は、この方法に限定されない。
【００４８】
＜＜電界強度取得部４０８０＞＞
制御装置４０００は、電界強度取得部４０８０を有する。電界強度取得部４０８０は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００と、配置された時点が最も遅いセンサノード３０００との間の、電界強度を取得する。この電界強度は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００、又は配置された時点が最も遅いセンサノード３０００によって測定される。
【００４９】
ここで、遠隔操作システム５０００において、電界強度を測定するセンサノード３０００は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００又は配置された時点が最も遅いセンサノード３０００のみであってもよいし、そうでなくてもよい。
【００５０】
電界強度取得部４０８０は、通信部４０２０を用いて、電界強度を取得する。例えば通信部４０２０は、センサノード３０００の通信部３０２０によって送信された電界強度を受信する。この場合、電界強度取得部４０８０は、通信部４０２０によって受信された電界強度を取得する。その他にも例えば、電界強度取得部４０８０は、通信部４０２０を用いてセンサノード３０００にアクセスすることで、センサノード３０００に格納されている、電界強度の測定結果を取得する。
【００５１】
例えば、遠隔操作システム５０００において、全てのセンサノード３０００が電界強度を測定し、測定結果を制御装置４０００に送信する。この場合、例えば電界強度取得部４０８０は、各センサノード３０００によって計測された電界強度を、それぞれ取得する。そして、電界強度取得部４０８０は、取得した複数の電界強度のうち、どの電界強度が、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００と、配置された時点が最も遅いセンサノード３０００との間の電界強度であるかを判別する。例えば電界強度取得部４０８０は、電界強度と、その電界強度を測定したセンサノード３０００の ID との組み合わせを取得する。そして、電界強度取得部４０８０は、取得した各電界強度に対応付けられている ID を参照して、各電界強度がどのセンサノード３０００によって測定されたのかを判別する。この場合、制御装置４０００は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００、又は配置された時点が最も遅いセンサノード３０００の ID を予め把握しておく。
【００５２】
その他にも例えば、遠隔操作システム５０００は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００、又は配置された時点が最も遅いセンサノード３０００のみが、制御装置４０００に対して電界強度を送信するように設計されてもよい。
【００５３】
＜＜配置判断部４１００＞＞
制御装置４０００は、配置判断部４１００を有する。配置判断部４１００は、２つの指標に基づいて、ロボット２０００にセンサノード３０００を配置させるか否かを判断する。第１の指標は、スループット測定部４０６０によって計測されたスループットである。第２の指標は、電界強度取得部４０８０によって取得された、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００と、配置された時点が最も遅いセンサノード３０００との間の、電界強度である。
【００５４】
例えば配置判断部４１００は、スループット測定部４０６０によって計測されたスループット及び電界強度取得部４０８０によって取得された電界強度をそれぞれ、所定の閾値と比較する。そして、配置判断部４１００は、スループットと電界強度のそれぞれが所定の閾値以上の場合にロボット２０００が位置している場所において、ロボット２０００に、センサノード３０００を配置させる。
【００５５】
配置判断部４１００が、スループットの閾値及び電界強度の閾値を取得する方法は、様々である。例えば配置判断部４１００は、予め制御装置４０００の内部に格納されているスループットの閾値及び電界強度の閾値を取得する。その他にも例えば、配置判断部４１００は、制御装置４０００とは別の装置に格納されている、スループットの閾値及び電界強度の閾値を取得する。その他にも例えば、配置判断部４１００は、制御装置４０００に対して手動で入力された、スループットの閾値及び電界強度の閾値を取得する。
【００５６】
＜＜配置指示部４１２０＞＞
制御装置４０００は、配置指示部４１２０を有する。配置指示部４１２０は、配置判断部４１００が、ロボット２０００にセンサノード３０００を配置させると判断した場合に、ロボット２０００に対し、センサノード３０００を配置する指示を送信する。この指示は、通信部４０２０を用いて送信される。
【００５７】
＜ハードウエア構成＞
ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００が有する各機能構成部は、例えば、個々に又は複数組み合わせられた状態で、少なくとも１つのハードウエア構成要素として実現される。その他にも例えば、各機能構成部は、少なくとも１つのソフトウエア構成要素として実現される。その他にも例えば、各機能構成部は、ハードウエア構成要素とソフトウエア構成要素の組み合わせにより実現される。
【００５８】
＜＜制御装置４０００のハードウエア構成の詳細＞＞
図３は、制御装置４０００のハードウエア構成を例示するブロック図である。図３において、制御装置４０００は、バス１０２０、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージ１０８０、及びネットワークインタフェース１１００を有する。ただし、制御装置４０００のハードウエア構成は、図３に示す構成に限定されない。
【００５９】
バス１０２０は、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージ１０８０、及びネットワークインタフェース１１００が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。プロセッサ１０４０は、例えば CPU (Central Processing Unit)、GPU (Graphics Processing Unit)、DSP (Digital Signal Processor) などの演算処理装置である。メモリ１０６０は、例えば RAM (Random Access Memory) や ROM (Read Only Memory) などのメモリである。ストレージ１０８０は、例えばハードディスク、USB (Universal Serial Bus) メモリ、又は SSD (Solid State Drive) などの記憶装置である。また、ストレージ１０８０は、RAM や ROM 等のメモリであってもよい。
【００６０】
ネットワークインタフェース１１００は、当該制御装置４０００と別の装置との間で通信を行うインタフェースである。通信部４０２０は、ネットワークインタフェース１１００によって実現される。ネットワークインタフェース１１００は、有線回線で通信を行うインタフェースであってもよいし、無線回線で通信を行うインタフェースであってもよい。
【００６１】
なお、ネットワークインタフェース１１００が有線回線で通信を行うインタフェースである場合、制御装置４０００は、有線回線と無線回線とを相互に接続する別のインタフェースをさらに用いることで、別の装置と通信を行う。有線回線と無線回線とを相互に接続する別のインタフェースは、例えば、無線 LAN (Local Area Network) アクセスポイントなどである。
【００６２】
移動指示モジュール１２４０は、制御装置４０００に、移動指示部４０４０の機能を持たせるためのプログラムである。プロセッサ１０４０は、移動指示モジュール１２４０を実行することで、移動指示部４０４０の機能を実現する。
【００６３】
スループット測定モジュール１２６０は、制御装置４０００に、スループット測定部４０６０の機能を持たせるためのプログラムである。プロセッサ１０４０は、スループット測定モジュール１２６０を実行することで、スループット測定部４０６０の機能を実現する。
【００６４】
電界強度取得モジュール１２８０は、制御装置４０００に、電界強度取得部４０８０の機能を持たせるためのプログラムである。プロセッサ１０４０は、電界強度取得モジュール１２８０を実行することで、電界強度取得部４０８０の機能を実現する。
【００６５】
配置判断モジュール１３００は、制御装置４０００に、配置判断部４１００の機能を持たせるためのプログラムである。プロセッサ１０４０は、配置判断モジュール１３００を実行することで、配置判断部４１００の機能を実現する。
【００６６】
配置指示モジュール１３２０は、制御装置４０００に、配置指示部４１２０の機能を持たせるためのプログラムである。プロセッサ１０４０は、配置指示モジュール１３２０を実行することで、配置指示部４１２０の機能を実現する。
【００６７】
＜処理の流れ＞
図４は、遠隔操作システム５０００によって行われる処理の流れを例示するフローチャートである。左側に示されているフローチャートは、制御装置４０００によって実行される処理の流れを示す。中心に示されているフローチャートは、センサノード３０００によって実行される処理の流れを示す。右側に示されているフローチャートは、ロボット２０００によって実行される処理の流れを示す。
【００６８】
なお、図４に示すフローチャートは、すでにセンサノード３０００が１つ配置されている場合において、各装置が行う処理の流れについて示している。そのため、最も遅い時点に配置されたセンサノード３０００は、ロボット２０００及びセンサノード３０００と直接通信を行っている。
【００６９】
ステップＳ１０２において、移動指示部４０４０は、ロボット２０００に対して移動を指示する。移動指示は、通信部４０２０によって、通信部３０２０に対して送信される。ステップＳ１０４において、通信部３０２０は、移動指示を中継する。具体的には、通信部３０２０は、通信部４０２０によって送信された移動指示を受信し、この移動指示を、通信部２０２０に対して送信する。これにより、移動指示は、制御装置４０００からロボット２０００へ伝達される。ステップＳ１０６において、移動部２０４０は、制御装置４０００による移動指示に従って、ロボット２０００の位置を移動する。移動指示は、通信部２０２０によって受信される。移動部２０４０は、通信部２０２０によって受信された移動指示を取得し、取得した移動指示に従って、移動処理を実行する。
【００７０】
ステップＳ１０８において、電界強度測定部３０４０は、当該センサノード３０００と、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００との間の、電界強度を測定する。ステップＳ１１０において、電界強度取得部４０８０は、電界強度測定部３０４０によって測定された電界強度を取得する。この電界強度は、通信部３０２０によって、通信部４０２０へ送られる。電界強度取得部４０８０は、通信部４０２０によって受信された電界強度を取得する。
【００７１】
ステップＳ１１２において、スループット測定部４０６０は、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信のスループットを測定する。
【００７２】
ステップＳ１１４において、配置判断部４１００は、ステップＳ１１０で取得した電界強度と、ステップＳ１１２で測定したスループットとに基づいて、ロボット２０００にセンサノード３０００を配置させるか否かを判断する。配置判断部４１００が、ロボット２０００にセンサノード３０００を配置させると判断した場合、図４の処理は、ステップＳ１１６に進む。一方、配置判断部４１００が、ロボット２０００にセンサノード３０００を配置させないと判断した場合、図４の処理は、ステップＳ１０２に進む。
【００７３】
ステップＳ１１６において、配置指示部４１２０は、ロボット２０００に対し、センサノード３０００の配置を指示する。配置指示は、通信部４０２０によって、通信部３０２０に対して送信される。ステップＳ１１８において、通信部３０２０は、配置指示を中継する。具体的には、通信部３０２０は、通信部４０２０によって送信された配置指示を受信し、この配置指示を、通信部２０２０に対して送信する。これにより、配置指示は、制御装置４０００からロボット２０００へ伝達される。ステップＳ１２０において、配置部２０６０は、制御装置４０００による移動指示に従って、センサノード３０００を配置する。配置指示は、通信部２０２０によって受信される。配置部２０６０は、通信部２０２０によって受信された配置指示を取得し、取得した配置指示に従って、配置処理を実行する。
【００７４】
なお、遠隔操作システム５０００において行われる処理の流れは、図４に示す流れに限定されない。例えば、制御装置４０００によるスループットの測定（ステップＳ１１２）は、電界強度の測定（ステップＳ１０８）より前に行われてもよい。
【００７５】
＜作用・効果＞
本実施形態によれば、制御装置４０００は、２つの指標に基づいて、ロボット２０００に、センサノード３０００を配置させるか否かを判断する。第１の指標は、スループット測定部４０６０によって計測されたスループットである。第２の指標は、電界強度取得部４０８０によって取得された、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００と、配置された時点が最も遅いセンサノード３０００との間の、電界強度である。これにより、電界強度のみを考慮して、ロボット２０００に、センサノード３０００を配置させるか否かを判断する場合と比較し、配置したセンサノード３０００を経由して行われるロボット２０００とセンサノード３０００との間の通信が、より安定する。
【００７６】
[実施形態２]
図５は、実施形態２に係る遠隔操作システム５０００を示す図である。図５において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。
【００７７】
一般に、制御装置とロボットとの間に配置するセンサノードを随時増やしていく手法において、制御装置は、既に配置されているセンサノードのみを経由して、ロボットと通信を行う。そのため、制御装置、既に配置されているセンサノード、及びロボットのみを含むネットワークが構成されている。ここにおいて、「ネットワークが構成されている」とは、ネットワークに含まれる各装置それぞれが、どの装置と直接通信を行うのかが決定されていることを意味する。例えば、これは、各装置が、自身と直接通信を行う装置の一覧を示すテーブルを有しており、そのテーブルの内容が決定されている状態を意味する。例えばこのテーブルは、MAC アドレステーブルや、ルーティングテーブルなどである。
【００７８】
この場合、ネットワークは、ロボットに新たなセンサノードを配置させた後、新たに配置したセンサノードが含まれるように、再構成される必要がある。ネットワークの再構成は、各装置が、直接通信する相手を変更するための処理を伴う。その結果、新たなセンサノードを配置する度に、制御装置とロボットとが、一時的に通信できなくなる。そのため、遠隔操作システム５０００において、センサノード３０００を配置する度にネットワークの再構成を行うようにすると、センサノード３０００を配置する際に、制御装置４０００とロボット２０００との間の通信が不安定になる。
【００７９】
また、一般に、センサノードを含むネットワークにおいて、各装置は、どの装置と直接通信を行うかを、自律的に変更することがある。つまり、各装置の自律的な動作によって、ネットワークの再構成が行われる。しかし、遠隔操作システム５０００において、各装置が、直接通信する相手を自律的に変更してしまうと、制御装置４０００とロボット２０００は、予期しないタイミングで、一時的に通信できなくなってしまう。このような理由から、遠隔操作システム５０００において、各装置が自律的に通信相手を変更すると、制御装置４０００とロボット２０００との間の通信が不安定になる。
【００８０】
上述のように、ロボット２０００、既に配置されているセンサノード３０００、及び制御装置４０００のみでネットワークを構成する方法の場合、制御装置４０００とロボット２０００との間の通信が不安定になる。そこで、本実施形態の遠隔操作システム５０００は、ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００それぞれが直接通信を行う相手を、ロボット２０００が１つもセンサノード３０００を配置していない時点で決定しておく。そして、ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００は、直接通信する相手を、自律的には変更しない。これにより、ネットワークの再構成に伴ってロボット２０００と制御装置４０００との間の通信が不安定になることを、防ぐことができる。以下、詳しく説明する。
【００８１】
＜ロボット２０００＞
ロボット２０００は、第１通信相手情報格納部２０８０を有する。第１通信相手情報格納部２０８０は、第１通信相手情報を格納する。第１通信相手情報は、ロボット２０００が直接通信する通信相手を示す情報である。ロボット２０００の通信相手は、センサノード３０００である。
【００８２】
例えば第１通信相手情報は、ロボット２０００が直接通信する通信相手の ID、レイヤ３アドレス、又はレイヤ２アドレスを示す。レイヤ３アドレスは、例えば IP アドレスである。レイヤ２アドレスは、例えば MAC アドレスである。
【００８３】
通信部２０２０は、第１通信相手情報に示されているセンサノード３０００の通信部３０２０とは、直接通信を行う。通信部２０２０は、制御装置４０００及び第１通信相手情報に示されていないセンサノード３０００の通信部３０２０とは、第１通信相手情報に示されているセンサノード３０００の通信部３０２０を経由して通信を行う。
【００８４】
＜センサノード３０００＞
センサノード３０００は、第２通信相手情報格納部３０６０を有する。第２通信相手情報格納部３０６０は、第２通信相手情報を格納する。第２通信相手情報は、当該センサノード３０００が、他のセンサノード３０００を経由せずに直接通信を行う通信相手を示す情報である。センサノード３０００の通信相手は、別のセンサノード３０００、ロボット２０００、又は制御装置４０００である。
【００８５】
第１通信相手情報と同様に、例えば第２通信相手情報は、センサノード３０００が直接通信する通信相手の ID、レイヤ３アドレス、又はレイヤ２アドレスを示す。
【００８６】
通信部３０２０は、第２通信相手情報に示されているロボット２０００の通信部２０２０、センサノード３０００の通信部３０２０、又は制御装置４０００の通信部４０２０とは、直接通信を行う。通信部３０２０は、第２通信相手情報に示されていないロボット２０００の通信部２０２０、センサノード３０００の通信部３０２０、及び制御装置４０００の通信部４０２０とは、第２通信相手情報に示されているセンサノード３０００の通信部３０２０を経由して通信を行う。ここで、センサノード３０００が、第２通信相手情報に示されていない装置と通信を行う場合、第２通信情報は、少なくとも１つのセンサノード３０００を示す。
【００８７】
＜制御装置４０００＞
制御装置４０００は、第３通信相手情報格納部４１４０を有する。第３通信相手情報格納部４１４０は、第３通信相手情報を格納する。第３通信相手情報は、当該制御装置４０００が、センサノード３０００を経由せずに直接通信を行う通信相手を示す情報である。制御装置４０００の通信相手は、センサノード３０００である。
【００８８】
例えば第１通信相手情報や第２通信相手情報と同様に、第３通信相手情報は、制御装置４０００が直接通信する通信相手の ID、レイヤ３アドレス、又はレイヤ２アドレスを示す。
【００８９】
通信部４０２０は、第３通信相手情報に示されているセンサノード３０００とは、直接通信を行う。通信部４０２０は、ロボット２０００及び第３通信相手情報に示されていないセンサノード３０００とは、第３通信相手情報に示されているセンサノード３０００を経由して通信を行う。
【００９０】
配置指示部４１２０が、ロボット２０００に配置させるセンサノード３０００を、次の条件を満たすように決定する。第１に、ロボット２０００が一番最初に配置するセンサノード３０００は、制御装置４０００と直接通信するセンサノード３０００である。第２に、ロボット２０００が最後に配置するセンサノード３０００は、ロボット２０００と直接通信するセンサノード３０００である。第３に、最初と最後以外に配置するセンサノード３０００は、そのセンサノード３０００を配置する時点において既に配置されているセンサノード３０００のうち、配置された時点が最も遅いセンサノード３０００と、直接通信するセンサノード３０００である。
【００９１】
図６は、実施形態２に係る遠隔操作システム５０００におけるネットワーク構成を概念的に示す図である。図６において、遠隔操作システム５０００は、センサノード３０００−１及びセンサノード３０００−２という、２つのセンサノード３０００を有する。
【００９２】
図６（ａ）は、１つもセンサノード３０００が配置されていない時点におけるネットワーク構成を示している。センサノード３０００−１及びセンサノード３０００−２は、ロボット２０００によって保持されている。この時点で既に、ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００それぞれが矢印で結ばれている相手と直接通信を行うように、ネットワークが構成されている。
【００９３】
図６（ｂ）は、センサノード３０００が１つだけ配置されている時点における、ネットワーク構成を示している。この時点においても、ネットワーク構成は、図６（ａ）の時点の場合におけるネットワーク構成と同じである。
【００９４】
図６（ｃ）は、センサノード３０００が２つ配置されている時点における、ネットワーク構成を示している。この時点においても、ネットワーク構成は、図６（ａ）及び図６（ｃ）の各時点におけるネットワーク構成と同じである。
【００９５】
このように、実施形態２に係る遠隔操作システム５０００では、各装置がどの装置と直接通信するかを表すネットワーク構成が、１つもセンサノード３０００が配置されていない時点から決定されている。そして、各装置は、このネットワーク構成を変更する自律的な動作をしない。
【００９６】
＜作用・効果＞
本実施形態の遠隔操作システム５０００は、ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００それぞれが直接通信を行う相手を、ロボット２０００が１つもセンサノード３０００を配置していない時点で決定しておく。そして、ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００は、直接通信する相手を、自律的には変更しない。これにより、ネットワークの再構成に伴ってロボット２０００と制御装置４０００との間の通信が不安定になることを、防ぐことができる。
【００９７】
＜実施例＞
遠隔操作システム５０００の具体的な動作を、実施例として示す。図７は、本実施例の制御装置４０００によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。本実施例において、ロボット２０００と制御装置４０００との間には、既に１つのセンサノード３０００が配置されているとする。
【００９８】
本実施例において、ロボット２０００は、制御装置４０００から一度移動指示を受ける度に、１ｍ前進する。また、スループットの閾値は 1.0 Mbps であり、電界強度の閾値は -86dBm である。
【００９９】
まず、ステップＳ２０２において、移動指示部４０４０は、ロボット２０００に、前進することを指示する。ロボット２０００は、この移動指示を受けて、前進する。例えばこの移動指示は、「前進すること」及び「移動距離が１ｍであること」を示す。なお、移動指示は、ロボット２０００が進む距離を示さなくてもよい。例えばこの場合、ロボット２０００は、一回の移動指示につき、どの程度の距離を移動するかが、予め設定されている。
【０１００】
ステップＳ２０４において、電界強度取得部４０８０は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００と、配置された時間が最も遅いセンサノード３０００との間の電界強度を取得する。
【０１０１】
ステップＳ２０６において、配置指示部４１２０は、電界強度取得部４０８０によって取得された電界強度が、-86dBm 以上であるか否かを判定する。電界強度が -86dBm 以上である場合、図７の処理は、ステップＳ２０２に進む。その結果、ロボット２０００は、さらに前進する。一方、電界強度が -86dBm より小さい場合、図７の処理は、ステップＳ２１２に進む。
【０１０２】
ステップＳ２０８において、スループット測定部４０６０は、ロボット２０００との間の通信のスループットを計測する。
【０１０３】
ステップＳ２１０において、配置指示部４１２０は、スループット測定部４０６０によって測定されたスループットが、1.0Mbps 以上であるか否かを判定する。スループットが 1.0Mbps 以上である場合、図７の処理は、ステップＳ２０２に進む。その結果、ロボット２０００は、さらに前進する。一方、スループットが 1.0Mbps より小さい場合、図７の処理は、ステップＳ２１２に進む。
【０１０４】
ステップＳ２１０までの処理により、ロボット２０００は、電界強度とスループットの双方が閾値以上である間、１ｍずつ前進する動作を繰り返す。一方、電界強度又はスループットが、閾値を下回った場合、図７の処理は、ステップＳ２１２以降に示されている、センサノード３０００を配置する処理へ進む。
【０１０５】
ステップＳ２１２において、移動指示部４０４０は、ロボット２０００に、後進することを指示する。例えば移動指示部４０４０は、ロボット２０００を、現在位置と、前回の位置との中間地点まで後進させる。本実施例の場合、移動指示部４０４０は、0.5m 後進することを指示する。また、例えば移動指示部４０４０は、ロボット２０００を、前回の位置まで後進させてもよい。
【０１０６】
ステップＳ２１４において、配置指示部４１２０は、ロボット２０００に、センサノード３０００を配置させる。
【０１０７】
ステップＳ２１６において、制御装置４０００は、ロボット２０００が、全てのセンサノード３０００を配置し終わったか否かを判定する。ロボット２０００が、全てのセンサノード３０００を配置し終わった場合、図７の処理は終了する。一方、まだ配置されていないセンサノード３０００がある場合、図７の処理は、ステップＳ２０２に戻る。
【０１０８】
上述の処理により、制御装置４０００は、電界強度又はスループットが閾値を下回るまで、ロボット２０００を前進させる。そして、電界強度又はスループットが閾値を下回った場合、ロボット２０００を一旦後進させてから、ロボット２０００にセンサノード３０００を配置する。このようにすることで、センサノード３０００は、電界強度とスループットが閾値以上であり、かつ前回配置されたセンサノード３０００からできる限り離れた場所に配置される。こうすることで、遠隔操作システム５０００は、ロボット２０００と制御装置４０００との間に配置されるセンサノード３０００の数を、できる限り少なくする。配置するセンサノード３０００の数を少なくすることには、以下のような利点がある。
【０１０９】
第１に、ロボット２０００の可動範囲が広くなる。制御装置４０００とロボット２０００との間の通信を中継するセンサノード３０００の数が多くなると、制御装置４０００とロボット２０００との間のスループットが大きく低下する。これは、センサノード３０００によって行われる通信の中継処理による、オーバヘッドが原因である。そのため、できる限り少数のセンサノード３０００で制御装置４０００とロボット２０００との間の通信を中継した方が、ロボット２０００と制御装置４０００との間で通信できる距離が長くなる。したがって、配置するセンサノード３０００の数を少なくすることで、ロボット２０００の可動範囲を広くすることができる。
【０１１０】
第２に、ロボット２０００を小型化することができる。ここで、ロボット２０００は、初期状態に置いて、全てのセンサノード３０００を保持している。したがって、ロボット２０００と制御装置４０００との間で通信するために必要なセンサノード３０００が少ないほど、ロボット２０００が保持する必要があるセンサノード３０００の数が少なくなる。したがって、配置するセンサノード３０００の数を少なくすることで、ロボット２０００を小型化することができる。
【０１１１】
なお、本実施例は、既にセンサノード３０００が１つ配置されている状況における処理について説明した。遠隔操作システム５０００において、１つ目のセンサノード３０００は、様々な方法で配置される。例えば、制御装置４０００は、１つ目のセンサノード３０００を配置する場合、１つ目のセンサノード３０００と制御装置４０００との間の電界強度と、制御装置４０００とロボット２０００との間のスループットとを考慮して、１つ目のセンサノード３０００を配置する。１つ目のセンサノード３０００と制御装置４０００との間の電界強度は、１つ目のセンサノード３０００又は制御装置４０００が測定する。電界強度取得部４０８０は、１つ目のセンサノード３０００又は制御装置４０００から、電界強度を取得する。その他にも例えば、１つ目のセンサノード３０００は、人手で配置されてもよい。例えばこの場合、１つ目のセンサノード３０００は、制御装置４０００の近くに配置することが考えられる。
【０１１２】
＜参考例＞
制御装置４０００が、電界強度のみを考慮してセンサノード３０００を配置させる場合と、電界強度とスループットの双方を考慮してセンサノード３０００を配置させる場合とを比較した比較実験に関する参考例を説明する。
【０１１３】
＜＜想定環境＞＞
本実験は、災害時における地下空間の探索を想定して行われた。地下空間の探索において、最初に収集すべき情報は、地上と地下を結ぶ出入口付近の情報である。そこで、ロボット２０００を、地下１階出入口付近まで進入させることを想定する。日本において、地下空間の出入口は、通路沿いに 30m 以内の間隔で設置する事が義務付けられている。そのため、地下通路は、直線状に構成される事が多い。そこで、本実験では、地下出入口間 30m の直線通路上の情報収集を行う事を想定する。また、ロボットの遠隔操作に必要な通信料を考慮し、ロボット２０００の遠隔操作に必要な通信品質を、1.0 Mbps のスループットと定義する。1.0Mbps というスループットは、制御装置４０００が、ロボット２０００によって撮像された映像の収集などを行うことを想定して定められた。
【０１１４】
ロボット２０００、センサノード３０００、及び制御装置４０００それぞれの間で行われる無線通信の通信規格には、IEEE（登録商標）82.11b を用いた。IEEE（登録商標）801.11b は、ロボットの遠隔操作に用いられた実績があり、30 m 間の無線通信が可能であり、かつ、1.0 Mbps のスループットを確保可能な通信規格の１つであるためである。
【０１１５】
＜＜要求仕様＞＞
通信規格として IEEE（登録商標）802.11b を用いる場合、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信のスループットを 1.0Mbps 以上にするためには、通信を中継するセンサノード３０００の個数を、４つ以下にする必要がある。そのため、実験開始時、ロボット２０００には、４つのセンサノード３０００を保持させる。以下、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信を中継するセンサノード３０００の個数を、ホップ数とも表記する。本実験では、ロボット２０００とセンサノード３０００との間の最大ホップ数は、４である。
【０１１６】
ロボット２０００が地下１階出入り口付近に辿り着くためには、ロボット２０００は、制御装置４０００から 50m 以上離れた距離まで移動できる必要がある。50m という距離は、地下通路上 30m に、出入り口の階段の距離の概算値を加えた距離である。したがって、ロボット２０００と制御装置４０００との間の距離が 50m 以上離れた場合でも、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信のスループットが、1.0Mbps 以上であることが求められる。
【０１１７】
ロボット２０００が４つのセンサノード３０００を経由して制御装置４０００と通信する場合、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信のスループットを 1.0Mbps 以上にするためには、各装置間の通信のスループットを、7.0Mbps 程度かそれ以上にする必要がある。しかし、IEEE（登録商標）802.11b は、端末間の電界強度の値によって、自動的に端末間で行われる通信のスループットの上限値を調整する方式を内蔵している。この方式は、自動フォールバック方式と呼ばれている。この自動フォールバック方式により、IEEE（登録商標）802.11b では、センサノード３０００間の電界強度が -87 dBm 以下になると、スループットの上限値が、自動的に、7.0Mbps 以下に調整される。そこで、本実験では、電界強度の閾値を、-86dBm とした。
【０１１８】
＜＜実験環境＞＞
本実験は、東京電機大学千葉ニュータウンキャンパスで行われた。TOPY 工業製のクローラロボット S-90LWXに、専用のセンサノード３０００配置機構を搭載したものを、ロボット２０００として使用した。また、無線LAN機能を搭載した Armadillo-300 を、センサノード３０００として用いた。
【０１１９】
センサノード３０００は、OS (Operating System) として Linux（登録商標） を搭載している。ここで、搭載している Linux（登録商標）のディストリビューションは、Debian 4.0 である。また、センサノード３０００は、IEEE（登録商標）802.11b で通信可能なネットワークインタフェースを搭載している。さらに、センサノード３０００は、地面との電波干渉の影響を受けて通信品質が悪化することを防ぐため、無線電波を送受信するアンテナを、底部から 1m の高さに備えている。
【０１２０】
実験では、次に配置するセンサノード３０００と前回配置したセンサノード３０００との間の電界強度、及びロボット２０００と制御装置４０００との間の通信のスループットを、ロボット２０００が 4m 進むごとに、それぞれ 3 回ずつ測定した。
【０１２１】
＜＜実験結果＞＞
図８は、制御装置４０００が、電界強度に関する条件のみを考慮し、スループットを考慮せずにセンサノード３０００を配置した場合の実験結果を示すグラフである。本実験において、電界強度に関する条件は、「センサノード３０００間の電界強度を -86dBm 以上にする」という条件である。このように、制御装置４０００が、この条件のみを考慮してセンサノード３０００を配置するケースを、第１ケースと表記する。
【０１２２】
図８に示すグラフのＸ軸は、制御装置４０００とロボット２０００との距離を示す。図８に示すグラフの左のＹ軸は、測定されたスループットの値を示す。図８に示すグラフの右のＹ軸は、測定された電界強度（RSSI）の値を示す。SN1-SN2 とされている範囲は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００が、SN2 である範囲である。同様に、SN2-SN3 とされている範囲は、ロボット２０００が次に配置するセンサノード３０００が、SN3 である範囲である。したがって、SN1-SN2 の範囲と SN2-SN3 の範囲との境界は、SN2 が配置された位置である。
【０１２３】
第１ケースの場合、４つのセンサノード３０００が配置された場所はそれぞれ、制御装置４０００から 150m、266m、294m、400m 離れた地点であった。このように、電界強度に関する条件のみを考慮してセンサノード３０００を配置していくと、制御装置４０００から 400m 離れた地点に、４つ目のセンサノード３０００が配置される。
【０１２４】
ここで、第１ケースでは、ロボット２０００が制御装置４０００から 96 m 離れた地点にある時点で、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信のスループットは、1.0Mbps より小さくなった。そのため、第１ケースでは、ロボット２０００と制御装置４０００との間の距離が 96m より長くなると、制御装置４０００が、ロボット２０００から十分な情報を収集できない可能性がある。
【０１２５】
図９は、制御装置４０００が、電界強度に関する条件とスループットに関する条件の双方を考慮してセンサノード３０００を配置した場合の実験結果を示すグラフである。本実験において、スループットに関する条件は、「制御装置４０００とロボット２０００との間の通信のスループットが、1.0Mbps 以上であること」である。制御装置４０００が、電界強度とスループットの双方を考慮してセンサノード３０００を配置するケースを、第２ケースと表記する。なお、図９に示すグラフのＸ軸、左のＹ軸、右のＹ軸それぞれが示すものは、図８に示すグラフと同様である。
【０１２６】
第２ケースの場合、４つのセンサノード３０００が配置された場所はそれぞれ、制御装置４０００から 132m、180m、188m、248m 離れた地点であった。このように、電界強度に関する条件及びスループットに関する条件のみを考慮してセンサノード３０００を配置していくと、制御装置４０００から 248m 離れた地点に、４つ目のセンサノード３０００が配置される。この距離は、第１ケースの場合よりも短い。
【０１２７】
しかし、第２ケースの場合、制御装置４０００とロボット２０００との間の通信のスループットが 1.0Mbps を下回るのは、ロボット２０００が、制御装置４０００から 252 m 離れた地点である。一方、前述した通り、第１ケースでは、ロボット２０００が制御装置から 96 m 離れた地点にある時点で、ロボット２０００と制御装置４０００との間の通信のスループットは、1.0Mbps より小さくなった。したがって、スループットに関する条件を満たすことができるロボット２０００と制御装置４０００との距離は、第２ケースの方が、第１ケースよりも長い。
【０１２８】
以上の実験結果から、センサノード３０００間の電界強度に加え、制御装置４０００とロボット２０００との間の通信のスループットを考慮して、センサノード３０００を配置することで、ロボット２０００から十分な情報を収集できる状態を保ったまま、ロボット２０００をより遠くへ移動させられることが示された。
【０１２９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記実施形態や実施例の組み合わせ、及び上記実施形態や実施例以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【０１３０】
１０、２０、３０ 電波
５０、６０、７０ 装置
１１０、１２０ データ
１０２０ バス
１０４０ プロセッサ
１０６０ メモリ
１０８０ ストレージ
１１００ ネットワークインタフェース
１２４０ 移動指示モジュール
１２６０ スループット測定モジュール
１２８０ 電界強度取得モジュール
１３００ 配置判断モジュール
１３２０ 配置指示モジュール
２０００ ロボット
２０２０ 通信部
２０４０ 移動部
２０６０ 配置部
２０８０ 第１通信相手情報格納部
３０００、３０００−１、３０００−２ センサノード
３０２０ 通信部
３０４０ 電界強度測定部
３０６０ 第２通信相手情報格納部
４０００ 制御装置
４０２０ 通信部
４０４０ 移動指示部
４０６０ スループット測定部
４０８０ 電界強度取得部
４１００ 配置判断部
４１２０ 配置指示部
４１４０ 第３通信相手情報格納部
５０００ 遠隔操作システム
【図１】
2014217034.tif 000003
【図２】
2014217034.tif 000004
【図３】
2014217034.tif 000005
【図４】
2014217034.tif 000006
【図５】
2014217034.tif 000007
【図６】
2014217034.tif 000008
【図７】
2014217034.tif 000009
【図８】
2014217034.tif 000010
【図９】
2014217034.tif 000011