(57)【要約】自律移動ロボット１の動作方法に関する。ロボット１の環境内のマップ２が周囲環境内で取得された計測データを用いて作成され、そして作成されたマップ２と、環境内のロボット１の現在位置と、ロボットの決定された行動とを用いて制御コマンドが生成される。ロボット１は、生成された制御コマンドを用いて移動し、そしてロボット１のナビゲーションに関係するデータが、処理のために少なくとも部分的に外部演算装置３に送信される。ロボット１内に必要な演算容量および／または記憶容量を低減するために、外部演算装置３が、マップ２およびロボット１の現在位置に基づいて、制御コマンドの基礎としてのロボットの所望される行動を決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律移動ロボット（１）を動作させるための方法であって、ロボット（１）の環境のマップ（２）が、その環境内で記録された計測データに基づいて作成され、作成された前記マップ（２）と、前記ロボット（１）の現在位置と、前記ロボット（１）の決定された行動とに基づいて生成され、前記ロボット（１）は、生成された制御コマンドを使用して移動し、かつ、前記ロボット（１）のナビゲーションに関係するデータが、処理のために少なくとも部分的に外部演算装置（３）に送信される、前記方法において、
前記外部演算装置（３）が、前記マップ（２）と前記ロボット（１）の現在位置とに基づいて、制御コマンドの基礎としての前記ロボット（１）の所望される行動を決定することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記外部演算装置（３）が、前記環境のマップ（２）を作成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ロボット（１）が、少なくとも１つのセンサ（４）により環境のデータを計測し、かつ、前記マップ（２）を作成するためにそれらの計測データを前記外部演算装置（３）に送信することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記環境の計測データが前記外部演算装置（３）に送信されること、および、前記外部演算装置（３）が、送信された前記計測データを完全性および／または妥当性について検査し、かつ／または、それらを、前記マップ（２）を作成するために適切なフォーマットに変換することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記マップ（２）を作成するための前記計測データが、距離計測および／またはオドメトリおよび／または衝突検知を介して記録されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ナビゲーションに関係するデータが、前記外部演算装置（３）としての、クラウドサーバ、および／または、モバイル通信装置、および／または、ＷＬＡＮおよび／またはＷＬＡＮルータを介して前記ロボットと接続された装置において処理されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記外部演算装置（３）が、決定された前記行動についての情報を前記ロボット（１）に送信し、かつ前記ロボット（１）が、決定された前記行動に基づいて制御コマンドを生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記外部演算装置（３）が、決定された前記行動に基づいて制御コマンドを生成してそれを前記ロボット（１）に送信することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ロボット（１）のユーザが、前記外部演算装置（３）と通信可能にリンクされた入力装置（５）を用いることにより、特に移動通信装置を用いることにより、前記外部演算装置（３）に対する入力を開始することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
自律移動ロボット（１）と、前記ロボット（１）と通信可能にリンクされた外部演算装置（３）と、前記ロボット（１）の環境内の計測データを記録するための少なくとも１つのセンサ（４）とを備え、前記ロボット（１）が、環境内で前記ロボット（１）のナビゲーションを行うための装置を有し、前記外部演算装置（３）が、前記ロボット（１）のナビゲーションに関係するデータを処理するために設定されているシステムにおいて、
前記外部演算装置（３）が、前記ロボット（１）を制御する制御コマンドの基礎としての前記ロボット（１）の所望される行動を決定するために、作成された前記環境のマップ（２）と前記ロボット（１）の現在位置とを用いるように設定された行動決定装置（６）を有することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律移動ロボットを動作させる方法に関し、ロボットの環境のマップが、環境内で記録された計測データに基づいて作成され、制御コマンドが、作成されたマップと、環境内でのロボットの現在位置と、決定されたロボットの行動とを用いて生成され、ロボットが、生成された制御コマンドを用いて移動し、そして、ロボットのナビゲーションに関係するデータが、外部演算装置に処理のために少なくとも部分的に送信される。
【０００２】
本発明はさらに、自律移動ロボットと、ロボットと通信可能にリンクされた外部演算装置と、ロボットの環境内で計測データを記録するための少なくとも１つのセンサとを有するシステムに関し、ロボットが、環境内でロボットのナビゲーションを行う装置を有し、外部演算装置が、ロボットのナビゲーションを行うことに関係するデータを処理するように設定されている。
【背景技術】
【０００３】
ロボットをマッピングしかつ自己位置決定させる方法は、従来技術で知られている。
【０００４】
特許文献１および特許文献２は、例えば床掃除用の自律移動吸引および／または掃除ロボットに関連してこのような方法を開示している。しかしながら、さらに、これらの方法は、自律移動可能な搬送ロボット、芝刈りロボット等における適用を見出すことができる。このようなロボットは、好適には距離センサを装備されており、それにより例えば走行経路等に存在する障害物との衝突を避けることができる。センサは、例えば光および／または超音波を用いて好適には非接触で動作する。さらに、例えば鉛直軸等の周りで回転するプラットフォームに配置された光学式三角測量システムの形態である全方位距離計測用の手段を具備するロボットを提供することも知られている。これらのようなシステムは、例えば部屋内で、さらに特にロボットの自動的に実行される活動中に、さらに好適には走行される部屋のマップを作成するべく、ロボットを方向付けするための全方位距離計測を行うために用いることができる。
【０００５】
取得された計測値、特に部屋境界および／または障害物は、ロボットの搭載コンピュータによりマップへと処理され、そして特にロボットの不揮発性メモリに記憶されることによって、掃除または搬送の動作中に方向付けのためにこのマップにアクセスすることができる。さらにこれに関して、例えばロボットの走行経路に存在する物体の検知に応じて、ロボットの好ましい行動、特に走行方針を決定するために、マップおよび記憶されたアルゴリズムを利用することが知られている。
【０００６】
さらに、ロボットのメモリ内ではなく、ロボットと通信可能にリンクされた外部演算装置内にマップを作成することが従来技術において知られている。例えば、特許文献３は、移動可能ロボットの動作方法を開示し、その場合、センサがセンサデータをクラウドに送信し、次にクラウドがそれをマップへと処理する。作成されたマップは、その後、移動可能ロボットに送信され、移動可能ロボットによってロボットが環境内でナビゲーションを行うために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第10 2011 000 536号公報
【特許文献２】独国特許出願公開第10 2008 014 912号公報
【特許文献３】欧州特許出願公開第2 769 809号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来技術から進展させて、本発明の目的は、具体的には演算容量、記憶容量、および／または電力消費に関してロボットの搭載コンピュータをさらに解放するように、上述した方法をさらに改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明は先ず、自律移動ロボットを動作させる方法を提示し、その場合、外部演算装置が、マップおよびロボットの現在位置に基づいて、制御コマンドの基礎としてのロボットの所望される行動を決定する。
【００１０】
したがって本発明は、ロボットナビゲーションの、特に演算集約的な構成要素、特に作成されたマップに基づいてロボットの行動を決定することを外部演算装置に外部委託することによって、ロボットの搭載コンピュータを解放する。所望される行動を決定することは、環境内でロボットのナビゲーションを行う間の有利な行動に関係し、特に、例えばロボットの走行方針に影響を及ぼす計画および行動決定に関係する。ロボットの行動を決定する間、外部演算装置は、ロボットのステータス、例えば「掃除する」、「非活動」等のステータスを管理する。この管理はまた、ステータスの管理に加えて、例えば環境内の障害物などの環境的な影響および／またはユーザ入力に対して反応する行動決定装置によって行われる。これらのパラメータに基づいて、行動決定装置は、ロボットが現在呈しているステータスおよび／または行動をいつ変更しなければならないかを決定する。例えば掃除を終了しなければならない時点、ロボットがベースステーションに近づかなければならない時点、障害物を回避しなければならない時点を決定する。さらに、行動決定装置は、ロボットの所望される行動として事前に計画されるアクションを決定する。直線掃除がどの状態および場所でどのように行われるか、環境が走行経路によりいかにして完全にカバーできるか等である。行動決定装置は、ここでは典型的には、公知の行動アーキテクチャおよび走行／操作アルゴリズムを利用する。
【００１１】
行動決定装置の演算活動は、ここでは例えば、特にセンサデータ変換、マッピング、走行コマンド生成、および必要に応じてマップ変換を含むプロセスシーケンスに組み込まれる。行動は、ここでは好適には、マッピングの手順ステップ後に決定され、そして制御コマンドを生成する前の時点で行われる。
【００１２】
特に、マッピングおよびナビゲーションのための方法は、最初にロボットの環境内で計測データを記録することを含む。計測データは、ロボットの環境のマップに融合される。原則として、これは最適化または評価プロセスであり、それは、計測された計測データについて、具体的には最新の新たに記録されかつ既に既知の計測データについて、最も確からしいマップを決定する。ロボットの現在位置および以前の位置は、このマップから導出することができる。オドメトリデータおよび距離計測データは、通常、マップに組み入れられ位置を推定するために融合される。このような方法は、いわゆるＳＬＡＭ（simultaneous localization and mapping：同時位置確認およびマッピング）アルゴリズムのクラスに属する。現在、マップに組み入れる必要がない計測データ、例えば接触センサ等の付加的な計測データは、記憶されたタイムスタンプを用いてマップ内で認識されることができ、それによって後の演算中に必要とされた場合に現在の計測データにアクセスすることができる。
【００１３】
作成されたマップに基づいて、ロボットの所望の行動を決定するために計画および決定のアルゴリズムが続いて使用される。続いて、決定された行動は、例えばロボットのモータを作動させるための制御コマンドを生成するための基礎としての役割を果たす。例えば、掃除に替えて、今は障害物回避を提供するロボットの所望の行動が決定された場合、例えば、ロボットの直進する直線走行を曲線状の進行に変える制御コマンドを生成しなければならない。例えば差動駆動のロボットの場合、このことは、制御コマンドがそれらの駆動モータを同じ速度で作動させるのではなく異なる速度で作動させることによって、ロボットが曲線を進むことを意味する。
【００１４】
最後に、生成されたマップはまた、ユーザのためのディスプレイとして設定することができ、それによってユーザがマップ内で自分の道を容易に見つけることができ、居住空間または部屋の一部および／またはその中の領域を素早く認識できる。最初に作成されたマップは、ここで適切なフィルタリングを介して調整することができ、例えば直線セグメントの検知、異常値の排除、非最大抑制等である。
【００１５】
本発明によれば、ナビゲーションのために実行されるべき全ての演算が、古典的な自律移動ロボットとは対照的に、搭載コンピュータ上で実行されるわけではない。これは特に、作成されたマップに基づいてロボットの所望の行動を演算集約的に決定することに関する。その代わりに、決定結果は、外部演算装置によってロボットに利用可能とされ、そこでそれに応じてロボットは通常の方法でその作業活動を実行することができる。外部演算装置への演算の外部委託は、ロボットの搭載コンピュータの演算能力およびメモリの利用に関して利点をもたらす。さらに、ナビゲーションソフトウェアが集中化されることが有利である。古典的な自律移動ロボットでは、各ロボットにナビゲーションソフトウェアのコピーが装備されている。 ロボットが通常更新可能であっても、ユーザーが更新に気付いてそれをインストールするには多少時間がかかる。さらに、すべてのユーザが更新をインストールすることさえしないことを想定しなければならないので、長期間経過後において使用済みロボット上にソフトウェアバージョンの非常に不均一な分布が存在し、そのことが、ロボットの製造業者がそれぞれのロボットを修理することを困難とする。本発明を使用して、ナビゲーションソフトウェアの本質的な部分を外部演算装置内で集中的に実行することもでき、その結果、すべてのロボットが常に、同じバージョン状態を有するナビゲーションソフトウェアにより動作する。ソフトウェア更新が入手可能になるとすぐに、以前のソフトウェアバージョンが自動的に置き換えられる。ユーザーがこれを手配する必要はない。ナビゲーションソフトウェアを外部演算装置に集中させることは、そのソフトウェアがインストールされているハードウェアをそのロボットの納入後に修正することも可能にし、例えば、最初に選択されたハードウェアでは実行することができなかったソフトウェア機能を後で起動することができる。
【００１６】
提案された方法では、ロボットが、そのロボットの移動中に均一に利用される比較的低電力の搭載コンピュータ、例えばセンサデータ評価およびモータ作動用のマイクロコントローラを装備されることができる。外部演算装置に外部委託される演算のために、ロボットは、外部演算装置により利用可能とされた演算能力および記憶容量を、現在同じく活動している他のロボットと共有する。外部演算装置上で利用可能な資源の枠組み内で、各ロボットは、例えば現在の作業タスクまたはその中でナビゲートする環境に応じて、それが必要とする資源を要求することができる。非常に多くのまたは非常に少数のロボットが活動中であるとき、すべてのロボットに利用可能な外部演算装置の資源をピーク時間に対して調整することができる。これは、演算能力およびメモリに関して使用される資源の均一な利用をもたらす。さらに、例えば第１のロボットが第２のロボットのマップまたはナビゲーションデータにアクセスできるように、外部演算装置上のいくつかのロボットも互いに情報を交換することを提供できる。
【００１７】
さらに、外部演算装置が環境のマップを作成することが提案される。この実施形態では、ロボットの行動が外部演算装置内で決定されるだけでなく、マップ作成の事前ステップも決定される。結果として、ロボットに必要なローカル演算およびメモリ容量をさらに減らすことができる。しかしながら、前述と同様に、マップがロボットの搭載コンピュータによって作成され、次いで外部演算装置に送信されることも可能である。
【００１８】
さらに、ロボットが少なくとも１つのセンサを用いて環境の計測データを記録し、これらの計測データを外部演算装置に送信してマップを作成することを提供できる。したがって、ロボットは１または複数のセンサを有し、それらがロボットの環境を計測し、そしてマップを作成するために、記録された計測データを外部演算装置に対し利用可能とする。それに替えて、センサがロボットにローカルに割り当てられておらず、外部センサとすることも可能であり、例えばそれらのセンサは環境内に不動に配置されている。例えば、これは、部屋の壁に配置されて環境内に位置するロボットと共に環境のイメージを記録するカメラとすることができる。ここでセンサは、部屋内に不動に配置される必要はなく、部屋内で移動することができ、それによって多様な視点から計測することができ、それはセンサがロボット自体に配置されていても可能であったことである。センサがロボットに不動に接続されている好ましい実施形態では、計測データは、オドメトリ、距離計測、特にレーザ距離計測、接触計測、および／または落下センサおよび／または磁気センサによって記録されることが好ましく、かつ／または、 ロボットの駆動装置の状態を評価することができる。それ以外にも、ロボットの他のセンサ、例えば、温度センサ、水分センサ、エア品質センサ、カメラ、煙感知器などが考えられ、これらは環境内の現在位置についての標示を潜在的に提供することができる。この計測データの物理的記録とは別に、計測データは、特定の特徴、計測値、または物理的センサの状態を組み合わせることによっても記録することができる。例えば、計測データは、ここではソフトウェアによって提供されるいわゆる仮想センサにより記録される。仮想センサの一例は滑りセンサであり、これは、滑りを指し示すかしないかのいずれかである詳細および／またはリンクを生じるようにオドメトリおよび距離計測データを組み合わせる。例えば、ロボットが動かずにロボットの駆動輪が回転している場合は、ロボットの現在位置に滑りがあると推定できる。
【００１９】
さらに、環境の計測データを外部演算装置に送信すること、および外部演算装置が送信された計測データの完全性および／または妥当性を検査すること、および／またはそれらをマップの生成に適したフォーマットに変換することが提案される。例えば、これは、利用可能な全てのセンサの計測データが読み出されることおよび／またはエラーを含まないことを確保する。さらに、例えば、アナログ−デジタル変換および／または値の範囲調整が行われ得る。さらに、計測データにはタイムスタンプを付与することができるので、計測データはマップを生成する一方で、後で利用可能である。このセンサデータ変換の一部は、ここでもロボットの搭載コンピュータ上で実行することができる。
【００２０】
ナビゲーション関係データを、クラウドサーバ、および／または移動通信装置、および／または外部演算装置としてＷＬＡＮおよび／またはＷＬＡＮルータを介してロボットに接続された装置上で処理することも提案されている。クラウドサーバとは別に、モバイル装置、例えば、携帯電話、ラップトップ、タブレットコンピュータなどを使用して、ロボットの行動を決定し、場合によってはマップを作成し、および／またはセンサデータを作成することもできる。ロボットのユーザは、このモバイル装置上でユーザ入力を実行することもできる。結果として、複数の機能がモバイル装置に割り当てられる。さらに、ＷＬＡＮを介してロボットに接続されている装置で演算を実行することもできる。例えば、そのような装置は同様に、現在作業活動に使用されていないロボット、ＷＬＡＮに組み込まれたＰＣ、他の何らかの家電製品などであり得る。ナビゲーションソフトウェアがこれらの装置上で、例えばプラグイン形態で実施されることができる場合、ＷＬＡＮルータまたはスマートホームサーバも演算を実行するために用いられることができる。無線データ送信方法、例えばＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、移動無線などは、データをロボットから外部演算装置へ、そして外部演算装置からロボットへ送信するために、またはセンサから外部演算装置へデータを送信するために使用され得る。送信されるデータは、メッセージを中継するように機能するが演算を実行しないクラウドサーバを介して送信することもできる。
【００２１】
この方法はさらに、外部演算装置が、決定された行動に関する情報をロボットに送信すること、およびロボットが決定された行動に基づいて制御コマンドを生成することを提供することができる。この実施形態によれば、制御コマンドはこのようにロボット内で、すなわちロボットの搭載コンピュータによって生成される。
【００２２】
代替的な実施形態は、外部演算装置が、決定された行動を使用して制御コマンドを生成し、それをロボットに送信することを提供することができる。ここで、外部演算装置は、決定される行動を計算しかつ制御コマンドを生成する両方のために使用され、生成された制御コマンドはその後ロボットに送信され、例えばロボット内で追加の計算を行う必要なしに、ロボットの駆動ユニットを制御するために直接利用可能である。
【００２３】
最後に、ロボットのユーザが、特に移動通信装置によって外部演算装置と通信可能にリンクされた入力装置によって外部演算装置への入力を開始することが提案される。ここで入力装置は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップなど、あるいはとりわけロボット自体のユーザインターフェースであり得る。さらに、特に外部演算装置自体が移動通信装置、ＰＣなどである場合、入力装置を外部演算装置自体に設けることができ、したがってそれは、一方では外部演算装置として他方で入力装置として機能する。たとえロボットが基本的に入力装置なしで稼動できるとしても、それはなお、通常はユーザー対話のためのモジュールを有している。そのようなモジュールは、ユーザ入力を受信し、例えばそれらを行動決定装置に中継すること、または行動決定装置からロボットのユーザにフィードバックまたはステータス情報を出力することを担当する。このタイプの入力装置は、例えばディスプレイ、ボタン、遠隔制御ユニットからのコマンドを例えば赤外伝送を介して受信し処理するための受信ユニットの形態、ロボット上で実行されるアプリ、および／またはロボットおよび外部演算装置の追加の通信インターフェース上で実行されるアプリの形態など多様な方式で構成することができる。
【００２４】
自律移動ロボットを動作させる上述した方法とは別に、本発明はさらに、自律移動ロボットと、ロボットに通信可能にリンクされた外部演算装置と、ロボットの環境内の計測データを記録するための少なくとも１つのセンサとを有するシステムを提案する。ロボットは、環境内でロボットのナビゲーションを行う装置を有し、外部演算装置は、ロボットのナビゲーションを行うために関係するデータを処理するように設定されており、外部演算装置は、ロボットを制御するための制御コマンドの基礎としてのロボットの所望の行動を決定するために、作成された環境のマップおよびロボットの現在位置を使用するように設定された行動決定装置を有する。
【００２５】
本発明によれば、外部演算装置が、ここではロボットの行動を決定するための行動決定装置を有する。この行動は、その後、制御コマンドを生成するための基礎として用いられる。所望の行動は、作成されたマップおよびロボットの現在位置に基づいて行動決定装置を用いて決定される。そうでない場合、ロボットおよび／または外部演算装置は、前述した請求項のいずれかによる方法を実行するために適切である方法で構成することもできる。これは特に、センサデータ変換、マップ作成、マップ変換のための装置、および／または、ロボットまたは外部演算装置のユーザ入力のための装置の割り当てに関係する。
【００２６】
本発明によれば、自動移動ロボットとは、基本的に、それ自体を独立して方向付けし、環境内で移動し、その過程で作業活動を実行することができる任意の種類のロボットのことをいう。しかしながら、ここで特に意図されているのは掃除ロボットであり、例えば吸引および／またはモップ作業を行い、芝生を刈り取り、例えば煙探知器および／または盗難警報機などの形態で環境の状態を監視する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、ロボットを外側から見た斜視図である。
【図２】図２は、環境内での走行中に外部演算装置と通信可能にリンクされたロボットである。
【図３】図３は、第１の実施形態によるロボットと外部演算装置とから構成されるシステムの図である。
【図４】図４は、第２の実施形態によるロボットと外部演算装置とから構成されるシステムである。
【図５】図５は、第３の実施形態によるロボットと外部演算装置とから構成されるシステムである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、実施の形態に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、ここでは自律移動する吸引ロボットとして構成されたロボット１を示す。ロボット１はハウジングを有し、掃除対象面に向いたその底面が、電気モータ駆動される車輪８と、同じく電気モータ駆動されハウジング底の下縁を超えて突出するブラシ９を配置されている。ブラシ９の領域において、ロボット１はさらに、吸引開口（より詳細には図示せず）を有し、それを通してモータファンユニットが、吸引物を伴うエアをロボット１内に吸引することができる。ロボット１は、ロボット１の各電気系構成要素に電力を供給し、かつ車輪８およびブラシ９並びに他の付加的に設けられた電子回路を駆動するための再充電可能なバッテリ（図示せず）を有する。
【００２９】
ロボット１はさらに、ロボット１のハウジング内に配置されたセンサ４を装備されている。例えば、センサ４はここでは、ロボット１の環境内の障害物７までの距離を計測することができる三角測量装置の一部である。具体的には、センサ４はレーザーダイオードを有し、その照射する光ビームが偏光装置を介してロボット１のハウジングから外へ案内され、ロボット１の図示の向きにおいて垂直な回転軸の周りで、特に３６０°の計測角度で回転することができる。これにより全方位距離計測が可能である。
【００３０】
センサ４は、好適には水平面内、すなわち掃除対象表面に平行な面内においてロボット１の環境を計測するために用いることができる。その結果、ロボット１は、環境内の障害物７との衝突を回避しつつ移動することができる。センサ４により記録された計測データは、環境内の障害物７および／または壁を表しており、環境のマップ２を作成するために用いられる。
【００３１】
図２は、ここではロボット１の走行方向においてロボット１の前方に配置されている障害物７が存在する環境内におけるロボット１を示す。ロボット１は、ここではクラウドサーバである外部演算装置３と通信可能にリンクされている。しかしながら、それに替えて、この外部演算装置３を移動通信装置、例えば特に携帯電話等とすることもできる。外部演算装置３のメモリは、ロボット１の環境のマップ２を有する。障害物７の位置及びロボットの現在の位置と向きの双方が、このマップ２に記録される。このマップ２は、ロボット１の搭載演算装置１６または外部演算装置３のいずれかを用いて作成可能である。
【００３２】
環境内でロボット１のナビゲーションを行うために、ゆえに障害物を回避するためにも、複数の演算ステップが基本的に必要である。一方で、先ず、センサ４からの計測データから、そして可能であれば例えばオドメトリセンサおよび／または接触センサの計測データである付加的なセンサ４の計測データからも、マップ２が作成されなければならず、それはロボット１内または外部演算装置３内で行われる。その後、マップ２および、したがって同様に認知された環境内でのロボット１の現在位置に基づいて、制御コマンドの基礎として用いられるロボット１の行動が、外部演算装置３の行動決定装置６によって演算される。行動決定装置６については、図３〜図５を参照した以下に詳細に説明される。例えば、ロボット１のそのような望ましい行動は、ここでは、障害物７に向けて誘導されることになるロボット１の直線走行を終了すること、およびコーナーリング操作により障害物７の回避を開始することを含む。障害物７を回避するために用いられる演算された行動は、その後、コマンド装置１４に送信され、コマンド装置１４は、障害物７についてロボット１のナビゲーションを行うために適切な制御コマンドを生成する。このコマンド装置１４は、外部演算装置３またはロボット１のいずれかに割り当てることができる。例えば、コマンド装置４により出力される制御コマンドは、その後、車輪８の駆動装置のモータ１５を作動させるために用いられることによって、ロボット１は、図２の図示に対して左へと障害物２を通過する。
【００３３】
本発明によれば、ロボット１および外部演算装置３並びに外部演算装置３の多様な手順の複数の異なる実施形態が考えられる。図３〜図５は、複数の可能な変形形態を例示てきに示しており、図示されたものは決して最終的なものとして解釈されるべきではなく、 むしろ、追加の組み合わせまたはサブタイプが可能である。
【００３４】
図３に示す第１の実施形態は、ロボット１を含み、ロボット１はとりわけ、車輪８を駆動するための複数のセンサ４および複数のモータ１５を有する。ロボット１はさらに、搭載演算装置１６を有し、これは具体的にはセンサデータ変換装置１１、コマンド装置１４およびユーザインターフェース５を有する。例えば、ユーザインタフェース５は、ここではタッチスクリーンであり、これはロボット１のステータスをユーザに表示し、入力機能を介して対話するオプションを提供する。外部演算装置３は、マッピング装置１０と行動決定装置６とを有する。行動決定装置６は、ここでは別の外部装置、例えば携帯電話のような移動通信装置によって利用可能とされるユーザインタフェース１２への通信リンクを有する。ユーザは、このユーザインタフェース１２を介して、例えば、ロボット１のステータスを「非活動」から「表面を掃除する」へ変更することを開始することによって、ロボット１の行動に直接影響を及ぼすことができる。
【００３５】
この実施形態によれば、ロボット１を動作させるための方法は、ロボット１の掃除走行中にロボット１のセンサ４が環境内の計測データを連続的に記録するように機能する。上述のように、これらの計測データは、オドメトリデータと同様に、障害物７までの距離値を有することが好ましい。センサ４は、計測データをロボット１のセンサデータ変換装置１１に送信し、センサデータ変換装置１１は、計測データを完全性検査、アナログからデジタルデータへの変換、およびスケーリングにかける。センサデータ変換装置１１は、変換した計測データを外部演算装置３に送信する。例えば、ここでの通信は、ロボット１が組み込まれており、インターネットを介して外部演算装置３と通信可能にリンクされているＷＬＡＮネットワークを介して行われる。外部演算装置３のマッピング装置１０は、例えばいわゆるＳＬＡＭ法（同時位置確認およびマッピング）を利用して、計測データを環境のマップ２へと処理する。ここで、作成されたマップ２は同時に、環境内のロボット１の現在位置も含む。外部演算装置３の行動決定装置６は、作成されたマップ２にアクセスし、そして、マップ２と、環境内のロボット１の位置と、可能であればユーザがユーザインタフェース１２を介して行動決定装置６に直接送信したユーザ入力とから、制御命令の基礎として用いられるロボット１の適切な行動を決定する。この場合、行動決定装置６は、障害物７がロボット１の現在の走行経路内に位置しているので障害物７との衝突が間もなく発生することを認識する。適切な計画および決定アルゴリズムによるその後の演算において、行動決定装置６はロボット１の適切な行動を決定する。例えば、決定された行動は、ここでは「障害物７を回避する」である。行動決定装置６は、この決定された行動をロボット１のコマンド装置１４に送信し、それによりコマンド装置１４は、ロボット１が障害物７を回避できるようにモータ１５を作動させるべく用いられるいくつかの制御コマンドを生成する。全体として、外部演算装置３への外部委託によるマップ作成および行動生成は、ロボット１の搭載演算装置１６の演算容量および記憶容量の低減をもたらす。
【００３６】
図４は、本発明の第２の実施形態を示しており、ロボット１の搭載演算装置１６はただ１つのユーザインタフェース５を有するだけである。ナビゲーション関係データを処理するための全ての装置は外部演算装置３に外部委託される。具体的には、外部演算装置３は、センサデータ変換装置１１と、マッピング装置１０と、行動決定装置６と、コマンド装置１４とを有する。ロボット１のセンサ４は、それらの計測データを外部演算装置３のセンサデータ変換装置１１に直接送信する。計測されたデータは、そこで上述のように変換されてマッピング装置１０に送信され、それに応じてマッピング装置１０はロボット１の現在位置を含む環境のマップ２を再び生成する。行動決定装置６は、マップ２にアクセスし、ロボット１の現在の走行状況を用いて、すなわち、ロボット１の位置および走行経路内に存在する可能性がある障害物７の位置の関数として、ここでは障害物７の望ましい回避がもたらされるロボット１の行動を決定する。決定された行動は、同様に外部演算装置３に存在するコマンド装置１４に送信される。コマンド装置１４は、障害物７を回避するのに適した制御コマンドを生成し、ロボット１の搭載演算装置１６内でそれ以上の計算を必要とすることなく、それらをロボット１のモータ１５に送信する。この場合、搭載演算装置１６は、制御コマンドをモータ１５に中継するように働くだけであり、図示の例では、それに応じてモータ１５が、障害物７による衝突のない走行経路をもたらすようにロボット１の車輪８を駆動する。
【００３７】
この実施形態によれば、演算のためのロボット１の必要な資源および記憶容量は、図３による実施形態に比べてさらに低減される。
【００３８】
最後に、図５は本発明の第３の実施形態を示し、ロボット１は図３による第１の実施形態と同様に設計されている。ロボット１の搭載演算装置１６は、センサデータ変換装置１１、ユーザインタフェース５およびコマンド装置１４を有する。マッピング装置１０および行動決定装置６とは別に、外部演算装置３はまた、一方では行動決定装置６と通信可能にリンクされかつ他方ではユーザーインターフェース１２と通信可能にリンクされたマップ変換装置１３を有する。ユーザーインターフェース１２は、ここでは携帯電話として設計されている。マップ変換装置１３は、一方では行動決定装置６によって決定された特定の行動に注目するようにマッピング装置１０により生成されたマップを変換し、他方ではロボット１のユーザが重要な概念的な伝達効果なしにマップ２内で自分自身を方向付けることができ、さらにロボット１が現在どのような行動を追求しているかを認識できるようにマップ２のグラフィック表示を形成するために機能する。当面の場合、例えば、ユーザインターフェース１２上に表示されたマップ２は、障害物７を回避するようにロボット１が現在障害物回避動作を行っていることを示すことができる。
【００３９】
図面に示された実施形態以外の実施形態ももちろん可能であり、制御コマンドの基礎として用いられるロボット１の行動が外部演算装置３内で演算されることをすべて共有する。
【符号の説明】
【００４０】
１  ロボット
２  マップ
３  外部演算装置
４  センサ
５  ユーザインターフェース
６  行動決定装置
７  障害物
８  車輪
９  ブラシ
１０  マッピング装置
１１  センサデータ変換装置
１２  ユーザインターフェース
１３  マップ変換装置
１４  コマンド装置
１５  モータ
１６  搭載演算装置
【図１】
2019534516.tif 000003
【図２】
2019534516.tif 000004
【図３】
2019534516.tif 000005
【図４】
2019534516.tif 000006
【図５】
2019534516.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月21日(2018.11.21)
【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】
自律移動ロボット（１）を動作させるための方法であって、ロボット（１）の環境のマップ（２）が、その環境内で記録された計測データに基づいて作成され、作成された前記マップ（２）と、前記ロボット（１）の現在位置と、前記ロボット（１）の決定された行動とに基づいて生成され、前記ロボット（１）は、生成された制御コマンドを使用して移動し、かつ、前記ロボット（１）のナビゲーションに関係するデータが、処理のために少なくとも部分的に外部演算装置（３）に送信される、前記方法において、
前記外部演算装置（３）が、前記マップ（２）と前記ロボット（１）の現在位置とに基づいて、制御コマンドの基礎としての前記ロボット（１）の所望される行動を決定し、
行動決定装置（６）が、前記ロボット（１）のステータスおよび／または前記ロボット（１）が現在呈している行動をいつ変更しなければならないかを決定し、
前記外部演算装置（３）が、前記決定された行動についての情報を前記ロボット（１）に送信し、かつ、
前記ロボット（１）が、前記決定された行動に基づいて制御コマンドを生成することことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記外部演算装置（３）が、前記環境のマップ（２）を作成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ロボット（１）が、少なくとも１つのセンサ（４）により環境のデータを計測し、かつ、前記マップ（２）を作成するためにそれらの計測データを前記外部演算装置（３）に送信することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記環境の計測データが前記外部演算装置（３）に送信されること、および、前記外部演算装置（３）が、送信された前記計測データを完全性および／または妥当性について検査し、かつ／または、それらを、前記マップ（２）を作成するために適切なフォーマットに変換することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。  
【請求項５】
前記マップ（２）を作成するための前記計測データが、距離計測および／またはオドメトリおよび／または衝突検知を介して記録されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ナビゲーションに関係するデータが、前記外部演算装置（３）としての、クラウドサーバ、および／または、モバイル通信装置、および／または、ＷＬＡＮおよび／またはＷＬＡＮルータを介して前記ロボットと接続された装置において処理されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ロボット（１）のユーザが、前記外部演算装置（３）と通信可能にリンクされた入力装置（５）を用いることにより、特に移動通信装置を用いることにより、前記外部演算装置（３）に対する入力を開始することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
自律移動ロボット（１）と、前記ロボット（１）と通信可能にリンクされた外部演算装置（３）と、前記ロボット（１）の環境内の計測データを記録するための少なくとも１つのセンサ（４）とを備え、前記ロボット（１）が、環境内で前記ロボット（１）のナビゲーションを行うための装置を有し、前記外部演算装置（３）が、前記ロボット（１）のナビゲーションに関係するデータを処理するために設定されているシステムにおいて、
前記外部演算装置（３）が、前記ロボット（１）を制御する制御コマンドの基礎としての前記ロボット（１）の所望される行動を決定するために、作成された前記環境のマップ（２）と前記ロボット（１）の現在位置とを用いるように設定された行動決定装置（６）を有し、
行動決定装置（６）が、前記ロボット（１）のステータスおよび／または前記ロボット（１）が現在呈している行動をいつ変更しなければならないかを決定し、かつ、
前記外部演算装置（３）が、前記決定された行動についての情報を前記ロボット（１）に送信するように設定されており、
前記ロボット（１）が、前記決定された行動に基づいて制御コマンドを生成するように設定されていることを特徴とするシステム。
【国際調査報告】
2019534516.tif 000008
2019534516.tif 000009
2019534516.tif 000010
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