(57)【要約】  移動ロボットといった自由移動式マーキング装置を用いて、屋内および屋外の両方の運動場または路面といった大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを作成するためのシステム、方法およびコンピュータ読取可能媒体。該移動ロボットは遠隔プログラミング可能な自己推進式ロボットであり、一組の軌道に沿って走行することによって表面を処理することにより大きな表面上で、ビジュアルプレゼンテーションの少なくとも１本の輪郭線を作成する作業を自律的かつ自動的に実施する。該ビジュアルプレゼンテーションは、それを生成するためにロボットが走行すべき軌道を自動的に計算することによって自動的に生成される。生成すべきビジュアルプレゼンテーションは拡大縮小可能であり、かくして作成すべきプレゼンテーションのサイズとは無関係に高品質のビジュアルプレゼンテーションが実現される。ＴＶ放送のためのビジュアルプレゼンテーションの最適化および高品質と組合せて、ビジュアルプレゼンテーションの高速作成が確保される。
2007529017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの自由移動式マーキング装置を用いて実質的に平坦な大きな表面の上にビジュアルプレゼンテーションを作成する方法において、
前記ビジュアルプレゼンテーションの少なくとも１本の輸郭線が前記表面上を通過させられるような形で、前記自由移動式マーキング装置によって前記表面上を少なくとも１つの軌道に沿って通過するステップと、
前記少なくとも１つの軌道に沿って通過するときに、前記自由移動式マーキング装置を用いて前記ビジュアルプレゼンテーションの前記少なくとも１本の輪郭線に沿って前記表面を処理するステップと、
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記処理ステップが、交換可能な工具で前記表面にマーキングするステップを含み、ここで前記工具が、表面上にそして前記少なくとも１本の輪郭線に沿って塗料を被着させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理ステップが、交換可能な工具で前記表面をマーキングするステップを含み、ここで前記工具が、前記表面上での草の葉身の折曲げおよび／または方向づけおよび／または切断の中から選択された少なくとも１つのタスクを実施するように適合されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記表面上の前記ビジュアルプレゼンテーションの前記輪郭線により線引きされた少なくとも１つの内側または外側領域をひき続き処理するステップを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記自由移動式マーキング装置を用いて、前記領域を処理するステップを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記領域を手作業で処理するステップを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ビジュアルプレゼンテーションを表わすソースデータから前記軌道を計算するステップであって、ここで
前記ソースデータが、前記ビジュアルプレゼンテーションを表わすコンピュータデータファイルであるステップと、
前記コンピュータデータファイルを、前記ビジュアルプレゼンテーションを作成するため、前記自由移動式マーキング装置が前記軌道に沿って通過するための命令へと自動的に変換するステップと、を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記コンピュータデータファイルは、ベクタルグラフィックスファイルであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記命令が、自由移動式マーキング装置の作業順序、方向、速度、軌道トラックおよび開始／停止位置、色およびマーキングのオン／オフからなる自由移動式マーキング装置の作業オペレーションを含んでいる請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
縮尺に応じて前記ビジュアルプレゼンテーションを作成するステップおよび、前記表面上の前記ビジュアルプレゼンテーションとの関係における画像捕捉手段の位置に対する視角および／または視距離に前記ビジュアルプレゼンテーションを適合させるステップを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
サイズ、形状またはコントラストに関してビジュアルプレゼンテーションを適合させるステップを含み、前記視角および視距離に前記表面上に作成された前記ビジュアルプレゼンテーションの遠近感を適合させるステップを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記画像捕捉手段が、ＴＶカメラであることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ビジュアルプレゼンテーションが、一面にわたるビジュアルプレゼンテーションであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ビジュアルプレゼンテーションが、ロゴタイプまたはアートワークを含めた描画または画像を含むグループの中から選択されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記自由移動式マーキング装置が、ナビゲーションシステムを用いてその位置を決定することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ナビゲーションシステムが、レーザスキャナおよび／または、ＧＰＳユニットであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記処理ステップが、前記表面上に塗料を被着させることによって前記輪郭線をマーキングするステップおよび／または前記輪郭線に沿って草を折曲げるステップを含むことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
表面材料が、アスファルト、コンクリート、セメント、石、天然石、織物、合成材料、人工的表面材料、ゴム、金属、ガラスブロックおよび草を含むグループの中から選択されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記表面が、飛行場の滑走路、路面、屋根表面、競技場表面、運動場、屋外カーペット、合成表面、人工的表面、コンテナ表面を含むグループの中から選択され、これらの表面が屋外および／または屋内の表面である請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面が、それをフォーマットするための下地で前処理されている請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
大きな表面の上にビジュアルプレゼンテーションを生成することにより、請求項１に記載の方法を実施するためのシステムにおいて、
前記表面を処理することによって前記ビジュアルプレゼンテーションを作成するように構成された自由移動式マーキング装置であって、使用中前記表面上で軌道に沿って通過するように構成されていて、前記軌道に沿って通過するときに前記ビジュアルプレゼンテーションの輪郭線に沿って前記表面を処理するための処理手段を含む自由移動式マーキング装置と、
前記ビジュアルプレゼンテーションを表わすソースデータから前記軌道を自動的に計算するための計算手段と、
を含んでなるシステム。
【請求項２２】
前記自由移動式マーキング装置と無線通信するためおよびビジュアルプレゼンテーションを作成すべき場所で該自由移動式マーキング装置をプログラミングおよび制御するための携帯式計算装置をさらに含んでなる請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ビジュアルプレゼンテーションのためのマスターを作成するためのリモートコンピュータをさらに含んでなり、前記マスターがさらなる処理のため前記携帯式計算装置に伝送される請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記自由移動式マーキング装置が、マーキング手段を用いて、前記大きな表面の上に前記ビジュアルプレゼンテーションの少なくとも１本の輪郭線を自動的に作成する請求項２１〜２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記マーキング手段が、少なくとも１つの塗料被着用ノズルである請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのノズルが、前記自由移動式マーキング装置上のノズルキャリヤ上に配置される請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ノズルキャリヤが、前記自由移動式マーキング装置の回転中心との関係において中心に配置されているか、または前記自由移動式装置の側面上に配置される請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ノズルキャリヤが、前記自由移動式マーキング装置の前方または後方に配置される請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記自由移動式マーキング装置が、処理方向調整可能で、前記表面上への調整可能な圧力を有する表面処理工具を含む請求項２１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記自由移動式マーキング装置が、ナビゲーションシステムを含む請求項２１〜２９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記ナビゲーションシステムが、レーザスキャナおよび／またはＧＰＳユニットである請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
請求項１に記載の方法に従って、大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを生成すべくコンピュータによって処理するためのコンピュータプログラムを搭載したコンピュータ読取可能媒体であって、前記コンピュータプログラムが複数のコードセグメントを含み、前記ビジュアルプレゼンテーションを作成するために自由移動式マーキング装置がそれに沿って通過する軌道を計算する第１のコードセグメントにおいて、前記軌道が前記ビジュアルプレゼンテーションを表わすソースデータから自動的に計算されることを特徴とするコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３３】
軌道に沿って通過するときに前記自由移動式マーキング装置を用いて前記ビジュアルプレゼンテーションの輪郭線に沿って前記表面を処理することにより、前記大きな表面の上に前記ビジュアルプレゼンテーションの少なくとも１つの輪郭線が作成されるような形で前記表面上で軌道に沿って通過するように前記自由移動式マーキング装置に命令するための第２のコードセグメントによって特徴づけられる請求項３２に記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３４】
大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを生成するように請求項１に記載の方法を実施する自由移動式マーキング装置としての移動ロボットの使用方法において、前記移動ロボットが軌道に沿って通過するように命令を受け、
前記ビジュアルプレゼンテーションが前記軌道の総和として前記表面上に作成され、前記ビジュアルプレゼンテーションの少なくとも１本の輪郭線が、前記軌道に沿って通過するときに前記自由移動式マーキング装置を用いて前記ビジュアルプレゼンテーションの輪郭線に沿って前記表面を処理することによって前記表面上に作成される移動ロボットの使用方法。
【請求項３５】
前記軌道が、前記ビジュアルプレゼンテーションの前記視覚的情報を記憶するグラフィクスファイルを含むコンピュータデータファイルから自動的に計算される請求項３４に記載の移動ロボットの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ビジュアルプレゼンテーションによる表面マーキングの分野、より特定的には、ビジュアルプレゼンテーションによる大きな表面のマーキング、さらに一層特定的には、自由移動式マーキング装置を用いた、大きくて実質的に平坦な表面上でのビジュアルプレゼンテーションの生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像のようなビジュアルプレゼンテーションでの大きな表面のマーキングは、数多くの利用分野において適用されている。これまでのところ、このようなマーキングは、むしろ単純な内容のものかまたはサイズが比較的制限されたものであった。例えば、大きな表面の上で実施されるさまざまなスポーツイベントは、ＴＶ放送によって数多くのＴＶ視聴者に同時に届けられる。これらの大きな表面は、例えばロゴタイプといったようなコマーシャルのビジュアルプレゼンテーションでマーキングすることが可能である。１つのアイデアとしては、イベントを妨害することなしに、芝生で覆われた表面にメッセージを作成すべく、草の茎を折曲げるというものがある。
【０００３】
草地にマーキングするための方法および装置は、米国特許第５，５４０，５１６号明細書の中で開示されている。明確に区切られたゾーン内で草の葉身を折曲げ、その他のゾーン内では草の葉身を折曲げるか、または真直ぐに伸ばして画像または言葉を形成することによって芝生の運動場の上に広告が表示される。草の葉身に与えられる方向の差異は、運動場の場所でスポーツイベントを見ている観客の目に見える。草の葉身は、大きいものの可動である、すなわち携帯式ではない芝生の表面を走る装置を用いて方向づけされる。この装置はまた、明確に区切られたセクタ／ゾーン内で草の葉身を真直ぐにするように回転する複数のブラシおよび／または付加的なローラをも有している。作成されるセクタは、画像または言葉の文字を形成する。これらのセクタは、ビットマップグラフィクスの画素に比較し得る。この開示は、このようにして作り上げられた画像が非常に粗く解像度の低いものである、すなわち非常に大きい画像サイズを有するという欠点がある。これは、セクタまたは画素が、例えば約１ｍ×１ｍ以上といったある最小サイズの比較的大きい矩形区分であり、かくして作り上げられた画像は非常に粗いものであるという事実に起因している。その上、ブラシは全て同じ運動方向に向けられている。従って、異なるセクタ／画素内で異なる草折曲げ方向を有することは不可能である。最後に、ブラシは平行な隣接するラインの形で草の表面全体にわたり移動させられ、このことは、ブラシの運動度を制限し、画素の形状を矩形セクタに制限する。従って、画像は、草地の上に再現されるべきオリジナル画像とはかなり異なる。その上、文字は実質的に矩形の形状に制限され、確定したロゴタイプを正確に再現することは不可能である。このことは、例えば会社名、登録商標またはブランド名といった数多くのコマーシャルのロゴタイプが、これらの会社名またはブランド名に関連する特殊なロゴタイプのビジュアルプレゼンテーション内に含まれる視覚的情報によって認識されることから、大きな欠点である。かくして、ビジュアルプレゼンテーションを用いて視聴者に送られるべきこれらのメッセージを、米国特許第５，５４０，５１６号明細書の方法および装置によって作成することは困難または不可能である。
【０００４】
草の表面上に表示を形成する別の方法は、英国特許第２３６１５７２号明細書中で開示されている。この方法は、草表面の草に一方向にローラをかけ、草の選択された領域で異なる方向にローラをかけて、表示の所望の画像を作成することからなる。可とう性プラステックまたはゴムシートで作られた適切な形状のテンプレートが、領域にローラがかけられるのを防ぐべく、草表面全体の該当する位置に固定される。かくして２つの異なる方向にローラがかけられた草を伴う２つの領域が作られる。該領域は滑らかな像部を有し、上述の再現性の問題は伴わない。しかしながら、この方法は実施が複雑であることから、長い作成時間が必要である。また、異なるメッセージサイズについて新しいテンプレートを製造しなければならないことから、草表面内でその場所に作成すべきメッセージのサイズを適合させることは不可能である。その上、この方法によって作成されるメッセージのサイズは、テンプレートが厚み５ｍｍのプラステック材料で作られていることか、あるサイズ以上ではそれを取扱うのが不可能となるため、非常に制限されている。確かに、ある利用分野ではきわめて望ましいにもかかわらず、例えば２０×２０メートル以上のサイズのメッセージを作成することは不可能である。
【０００５】
もう１つのアプローチは、塗料で大きな表面にマーキングすることにより、ビジュアルプレゼンテーションを生成することである。米国特許第５，４５３，９３１号明細書は、建設業および製造業で大きな表面上に基準線をマーキングするための移動ロボットを開示している。該移動ロボットは、基準線プロッタを備えたナビゲーションロボットである。移動ロボットは、物理的レイアウトおよび基準線を生成するか、あるいは平坦な表面上で作業を実施する。移動ロボットは、基準線を大きな表面にマーキングするための放射システムを有する。ロボットは、その上側にあるインクジェットタイプのマーキングシステムといった放射システムで所望の座標を位置特定し、これを処理する。マーキングは、ロボットがプログラミングされた経路を横断するときまたはそれが静止状態にあるときに実施される。その上、オペレータは所望の経路に沿ってロボットを手で操縦することにより、ロボットを訓練することができる。米国特許第５，４５３，９３１号明細書のロボットは、異なる色で１組のラインを作成することによって大きな表面にマーキングする能力をもつ。境界線のための図案をレイアウトすることができ、また運動場にマスコットイメージを描くことでできるということが言及されている。しかしながら、該ロボットおよび方法には、アウトライン内側の全面的な画像が生成されないという欠点がある。１組のラインの素描で全面的な高解像度の画像を置き換えることはできないため、これは大きな欠点である。
【０００６】
その上、走行経路を登録または生成するための線画システムは、ロボットを手作業で操縦するか、あるいは座標を手で入力するかいずれかによる手作業に完全に依存する。これは、時間も費用もかかる手順である。
【０００７】
さらに、移動ロボットは直線に沿ってしか走行できない。方向転換する場合、マーキングを中断しなければならない。ロボットは、ポッド上にロボットを位置づけて、車台をもち上げこれを新しい方向に再調整することによって再度位置づけされる。かくして、ロボットは、曲線上を走行できず、例えば円周ラインといった多くの方向転換を必要とするタスクを実施する場合に厄介で遅くなるという不都合がある。従って、米国特許第５，４５３，９３１号で開示されたロボットを用いて高品質のビジュアルプレゼンテーションを生成することは不可能である。
【０００８】
さらに、先行技術に従うと、大きな表面上の画像またはテキストは、専ら表面の幾何学的サイズおよび形状に応じて配置されている。作成にあたって、ビジュアルプレゼンテーションとの関係においてＴＶカメラがどこに配置されるかは考慮されない。かくして、野外でのマーキングは、大きな表面上へのマーキングとの関係におけるＴＶカメラの位置の結果としての遠近歪曲または所望の視角とは無関係に適用されることから、あるカメラアングルから見た場合、マーキングを識別するのが困難であり得る。さらに、作成されたビジュアルプレゼンテーションは、例えばそれぞれカメラの位置またはカメラアングルとの関係における画像またはテキストの遠近歪曲に起因して、周囲の表面材料から識別することは不可能であり得る。
【０００９】
大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを作成する場合の別の一般的な問題は、長い作成時間の問題である。ビジュアルプレゼンテーションを作成すべき表面は往々にして頻繁に使用されており、かくして大きな表面上にメッセージを作成するのにいつでも利用できるわけではない。典型的な例は、飛行場の滑走路である。
【００１０】
国際公開第０２０７６５６２号パンフレットは、大きな表面積の地面を移行し、予め定められた地点で表面にマーキングして地面に予め定められた標識を塗りつぶす自動地上マーキング装置を開示している。しかしながら、該装置は純粋に、次々と地点をマーキングし地点間で装置を位置づけし直す作業に基づく。これでは、地面の上に標識を生成するのに長い作成時間が必要となる。
【００１１】
従って、利用可能な先行技術に関しては、コンパクトな装置、極めて短い作成時間、高度の再現性、作成場所でのビジュアルプレゼンテーションの調整に関する現場での融通性およびＴＶを介した放送に関する作成されたビジュアルプレゼンテーションの最適化を伴う、大きな表面上でビジュアルプレゼンテーションを作成するシステムに対するニーズが存在する。
【特許文献１】米国特許第５，５４０，５１６号明細書
【特許文献２】英国特許第２３６１５７２号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４５３，９３１号明細書
【特許文献４】国際公開第０２０７６５６２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、当該技術分野における上述の欠陥を克服し、添付の特許請求の範囲に従って大きな表面上にプレゼンテーションを作成するための方法、システム、移動ロボットの使用およびコンピュータ読取可能媒体を提供することにより、少なくとも上述の問題点を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による一般的解決法は、大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを作成するため、移動ロボットといったような自由移動式装置を使用することにある。
【００１４】
本発明の１つの態様に従うと、少なくとも１つの自由移動式マーキング装置を用いて実質的に平坦な大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを作成する方法が開示されている。前記自由移動式マーキング装置は、ビジュアルプレゼンテーションの少なくとも１本の輪郭線が、大きな表面、好ましくはアスファルト、コンクリートまたは草で覆われた表面、実質的に水平に配置された大きな床または建物の平坦な屋根といった平坦な表面の上を通過させられるような形で、前記表面上を軌道に沿って走行する。代替的には、該ビジュアルプレゼンテーションは、表面から除去され、標的の場所まで搬送されてそこで大きな表面にさらに永久的に付着され得る下地材料の上に作成される。かかる材料は、例えば織物である。ベクトル化された画像に基づき、ロボットは軌道を移行し、高い精度で表面上に顔料のような材料を被着させる。これは、軌道に沿って走行する自由移動式マーキング装置を用いかつビジュアルプレゼンテーションの輪郭線に沿って表面を処理することによって、達成される。
【００１５】
かくして、自由移動式マーキング装置は軌道に沿って走行し、大きな表面上に作成すべきビジュアルプレゼンテーションの輪郭線をマーキングする。輪郭線は好ましくはベクトルグラフィックスに基づく。輪郭線が作成されたときに、この輪郭線の内側または外側の表面が処理される。かくしてロゴタイプといったようなビジュアルプレゼンテーションが、大きな表面上に作成される。ビジュアルプレゼンテーションは、ＴＶ放送向けに最適化することができる。すなわちビジュアルプレゼンテーションは、ＴＶカメラのような画像捕捉装置に関しておよびＴＶカメラの位置、すなわちビジュアルプレゼンテーションからＴＶカメラまでの距離およびビジョンに関して最適化される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によると、草は、草で覆われた表面の中にコントラストを生み出すべく、異なる方向に折曲げられる。例えばＴＶカメラから離れるように折曲げられる草は、高い反射率および明るい外観を結果としてもたらす。草は３６０°の方向に折曲げることができるため、ＴＶ放送に向けてビジュアルプレゼンテーションの外観を最適化するためにさまざまな明／暗コントラストを使用できる。
【００１７】
本発明の別の態様によると、大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを生成するためのシステムにおいて、前記表面を処理することによって前記ビジュアルプレゼンテーションを作成するように適合された自由移動式マーキング装置を含むシステムが提供される。自由移動式マーキング装置は、使用中、表面上を軌道に沿って走行し、軌道に沿って通過しているときにビジュアルプレゼンテーションの輪郭線に沿って表面を処理する。この目的で、自由移動式装置は、軌道に沿って走行しているときに表面を処理するための処理手段を含んでいる。さらにこのシステムは、ビジュアルプレゼンテーションを表す原始データから軌道を自動的に計算するための計算手段、および好ましくは自由移動式マーキング装置と無線通信するためおよびビジュアルプレゼンテーションを作成すべき場所で自由移動式マーキング装置をプログラミングし制御するための携帯式計算装置を含む。
【００１８】
本発明のさらに別の態様によると、大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを生成するための自由移動式マーキング装置としての移動ロボットの使用方法において、前記自由移動式マーキング装置が大きな表面上でビジュアルプレゼンテーションの輪郭線をマーキングする使用方法が提供される。
【００１９】
本発明のさらにもう１つの態様によると、コンピュータによって処理するためのコンピュータプログラムを搭載したコンピュータ読取可能媒体が提供される。該コンピュータプログラムは、大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを生成するためのコードセブメントを含んでいる。第１のコードセグメントは、前記ビジュアルプレゼンテーションを作成するために自由移動式マーキング装置がそれに沿って走行する軌道を計算し、ここで、前記軌道は、前記ビジュアルプレゼンテーションを表わすソースデータから自動的に計算される。好ましくは、第２のコードセグメントが、軌道に沿って走行するときに前記自由移動式マーキング装置を用いて前記ビジュアルプレゼンテーションの輪郭に沿って前記表面を処理することにより、前記大きな表面の上に前記ビジュアルプレゼンテーションの少なくとも１つの輪郭線が作成されるよう、前記表面上で軌道に沿って走行するように前記自由移動式マーキング装置に命令する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は従来の技術に比べてなかでも以下の利点を有する。
・大きな表面上におけるビジュアルプレゼンテーションの輪郭線の作成を自発的かつ自動的に実施する遠隔プログラミング可能な自己推進式ロボットが提供される。
・一面のビジュアルプレゼンテーションを完全に自動的に作成する作業を実施することができる。
・大きな表面上におけるビジュアルプレゼンテーション生成のための自由移動式マーキング装置の走行経路を生成するために、いかなる手作業操作も必要としない。
・前記ビジュアルプレゼンテーションの輪郭線を生成するためにロボットが走行すべき経路（軌道）の自動的計算によって、ビジュアルプレゼンテーションが自動的に生成される。
・かくして生成された輪郭線の内側または外側の表面が、全自動式に処理され、その結果ビジュアルプレゼンテーションの全面的に処理された内部および外部領域がもたらされる。
・ビジュアルプレゼンテーションは拡大縮小可能であり、かくして作成すべきプレゼンテーションのサイズとは無関係に、高品質のビジュアルプレゼンテーションが実現される、すなわち、ビジュアルプレゼンテーションのサイズは大きな表面上に作成されたビジュアルプレゼンテーション内に含まれる知覚可能性、縮尺またはさらなる情報を喪失することなく、異なる領域サイズに自動的に適合される。
・自動的生成ひいてはビジュアルプレゼンテーションを、特にＴＶ放送に関してビジュアルプレゼンテーションの最適化された知覚可能性および遠近正確度のためカメラの位置、つまり視角および距離に適合させることができる。
・かくして作成されたビジュアルプレゼンテーションは、大きな表面の表面特性とは無関係の自然に再現されたビジュアルプレゼンテーションに起因する高い解像度および高品質ならびに高いナビゲーションおよび表面処理精度を有する。
・ベクトルグラフィックスを用いた高品質のビジュアルプレゼンテーションの生成。
・ビジュアルプレゼンテーションは高度の再現性を有する。
・ビジュアルプレゼンテーションの高速作成が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
「用語の定義」
以下の節では、本発明の理解を容易にするために、所定の用語および表現を示しておく。
【００２２】
輪郭線というのは、表面上にマーキングされたビジュアルプレゼンテーションの領域である。輪郭線は、ビジュアルプレゼンテーションの一部である。輪郭線は、必ずしもビジュアルプレゼンテーションの外部形状境界に制限されるわけではない。さらに、一つのビジュアルプレゼンテーションは、表面内部に複数の輪郭線を含むことができる。
【００２３】
ベクトルベースのグラフィックは、ベクトルを用いて特徴的な曲線によって描かれる。ビジュアルプレゼンテーションのラインはまた、輪郭線とも呼ばれる。輪郭線は、数学的に記述され、グラフィックの解像度によって左右されない。ベクトルグラフィックスは拡張可能であり、かくして細部を失うことなく高品質で異なる再現サイズに調整可能である。ベクトルグラフィクスは、品質が失われることなくサイズ変更および伸張可能である。例えば、画素ベースのラスターグラフィックスと異なり、１ｃｍで１つの物体を描画し、細部の損失が全くない状態で例えば５０メートルにサイズ変更することができる。これはベクトルグラフィクスが、量および方向の両方同時の表現として定義されたベクトル記述のシーケンスであるという事実に基づいている。
【００２４】
軌道というのは、自由移動式マーキング装置の走行経路である。
【００２５】
ロゴタイプというのは、アルファベット文字、その他の文字およびピクチャ要素の特色のあるグラフィックの組合せである。ロゴタイプは、例えば、会社およびその製品が自然発生的に認識される可能性を増大すべく、マーケティングの目的で使用される。周知の例としては、例えば、図面中に例示されているCoca-Cola（登録商標）のロゴタイプ、Nike（登録商標）のロゴタイプまたはCarlsberg（登録商標）のロゴタイプがある。Nike（登録商標）のフックといったイマゴタイプは、グラフィックシンボルである。これらは実際には、その図形形態において、会社名、そのブランド、製品およびサービスに対する連想を含み、例えばNikeフックの場合、そこから連想されるものは「Nike」および例えばスポーツウエアである。
【００２６】
ベクトルグラフィクスは一般に、例えばコンピュータ援用設計（ＣＡＤ）プログラムまたは適切なグラフィックプログラム、例えばAdobe Illustrator（登録商標）といったようなベクトルベースのプログラムからの入力データを用いて生成され、例えばロゴタイプまたはアートワークからなる描画または画像を含む。アスファルト、芝生、コンクリート、セメント、石、天然石、織物または合成繊維で覆われた表面、路面、屋根面、競技場表面、屋外カーペットと、合成表面、人工的表面または人工芝の上といったように屋外と屋内との両方の大きな表面にこれらを転写するためには、かかるビジュアルプレゼンテーションの転送のために適切な装置および方法が欠如している。
【００２７】
本発明の一実施形態によると、大きな表面、好ましくはアスファルト、コンクリート、セメント、石、天然石、織物または合成繊維で覆われた表面、路面、屋根面、運動場、競技場表面、屋外カーペット、合成表面、人工的表面、例えば人工芝、ガラスブロック、コンテナ表面、ゴム表面または草で覆われた表面、実質的に水平に配置された大きな床または建物の平坦な屋根といった実質的に水平で平坦な表面の上にビジュアルプレゼンテーションを作成するための自由移動式マーキング装置として、移動ロボットが使用される。代替的には、ビジュアルプレゼンテーションは、表面から除去できかつ標的場所まで搬送されてそこで大きな表面に対しより永久的に付着され得る下地材料上に作成される。このような材料は、例えば織物である。ビジュアルプレゼンテーションのベクトル化された輪郭に基づいて、ロボットはベクトルグラフィクスに基づいた軌道を移行し、例えば着色塗料といった材料を高い精度で表面に被着させることによって、表面を処理する。かかるロボットは、約１×１平方メートル以上のサイズの領域に、ベクトルグラフィクス画像を転写するのに適している。最大サイズは理論的には無限であり、実際には製作時間および表面のサイズといった要因によって制限されるだけである。その上、ロゴタイプ、アートワーク、描画または画像といった作成すべきビジュアルプレゼンテーションは、その領域内でいかなる形態、形状または輪郭でも有することができる。それは、表面をマーキングすることによって作成されるビジュアルプレゼンテーションのそれぞれ内部または外部を輪郭線の間の色の差異といった視覚的コントラストによって特徴づけされる。
【００２８】
「ビジュアルプレゼンテーションの作成」
本発明の実施形態による方法においては、大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを作成するための自由移動式マーキング装置を含むシステムによって、以下のステップが実施される。ここで該自由移動式マーキング装置は以下でさらに詳細に説明する。
１．例えば、Adobe Illustrator（登録商標）といったようなベクトルベースのプログラムなどの適切なグラフィックプログラムを用いて、例えばロゴタイプなどのデジタル化された原画像から、マスターデータファイルが作成される。これは好ましくは、システムのコンピュータ２０上で実施される。図２を参照のこと。
２．マスターデータファイルは、ポータブルコンピュータ２１に転送される。代替的には、マスターデータファイルは携帯式計算装置２１上で生成される。
３．マスターデータファイル内のデータは、ビジュアルプレゼンテーションが作成されるべき場所のあるカメラ位置について、適合化／最適化される。これは、好ましくはその場で行われる。かくして最適化は非常に有効で、例えばカメラ位置がある位置Ａから別の位置ＢまたはＣまで突然に移動させられた場合でも、柔軟に実施される。図６はこの方法ステップを例示する。
４．オリジナルがビットマップ画像である場合、グラフィックプログラムを用いてグラフィックマスター画像上でヴィネット（Vignetting）が実施される。ここで「ヴィネット」とは、ベクトルベースのラインとしてのグラフィック画像の輪郭線のマーキングとして定義される。
５．原画像の輪郭線を表すベクトルベースの輪郭線は、移動ロボットの作業オペレーションを定義するファイルへと変換される。これらの作業オペレーションは、作業順序、ならびに移動式マーキング装置の方向、速度、軌道トラックおよび停止位置、および色および／またはマーキングオン／オフといったようなパラメータを含んでいる。これらの作業オペレーションのシーケンスは、作業オペレーションデータファイル内に定義される。作業順序は、ビジュアルプレゼンテーションの異なる部分が処理されるシーケンスに関係する（図５Ｂのライン５９Ａおよび５９Ｂ参照）。
６．作業オペレータションデータファイルは、移動ロボット２２に伝送される。これは好ましくは無線リンク２３、２４、２５により直接移動ロボット２２に（リンク２５）か、まず最初は携帯式計算装置２１（リンク２３）に例えば無線で、すなわち例えばイーサネット（登録商標）または携帯電話伝送を介してかまたはデータキャリヤを介して、そして次にさらに移動ロボット２２へと実施される。
７．移動ロボット２２は、自己較正する。
８．移動ロボット２２は、アップロードされた作業オペレーションデータファイルから作業オペレーションの処理を開始するよう命令を受ける。
９．オプションとしては、移動ロボット２２は、規定の表面初期条件を得るべく、すなわち上述の下地を作成するため、表面を前処理する。多くの場合において、その上にビジュアルプレゼンテーションを作成するためには規定の下地を有することが重要である。例えば、会社のロゴタイプは一般に、正確に定義された色相を有する。例えば、Coca-Cola（登録商標）のロゴタイプは、特徴的な赤の色調を有する。この色をできる限り正確に再現することに対する厳しい必要条件が存在する。大きな表面上に下地の色を作成することによって、これらの必要条件は、本発明の異なる態様により満たされる。この下地は、例えば処理すべき表面の内部で共通の下地色であり得る。これはまた、プレゼンテーションのサブ領域を下地色と同じ色で得るため、その後領域を未処理のまま残すためにも使用可能である。
１０．移動ロボット２２は、規定の軌道トラックを追従し、ビジュアルプレゼンテーションの輪郭線を作成するために正しい位置で表面処理装置を用いて表面を処理する。表面処理装置は、例えば例示されている通り、作成すべきビジュアルプレゼンテーションの輪郭線を作成するために、大きな表面上の適正な場所で輪郭線に沿って所望の量の顔料を被着させるノズルシステムである。ロボットの位置づけは、以下でより詳しく説明する位置特定／ナビゲーションシステム（レーザ／ビーコン）を用いて実施される。
１１．その後、輪郭線の外側または内側の領域は、例えばロゴタイプなどの原画像を表す完全なビジュアルプレゼンテーションを生成すべく、表面上に顔料を被着させることなどによりマーキングされる。表面マーキングは、ＴＶ製作／放送向けにビジュアルプレゼンテーションを最適化すべく、以下に記述されるように実施される。このステップは、ロボットにより自動的にまたは手作業で、例えば以下で記述する通りに実施することができる。
【００２９】
ビジュアルプレゼンテーションを作成するための表面マーキング
図５Ｂおよび５Ｃは、図５Ａに示すビジュアルプレゼンテーション例を作成するプロセスの詳細な概略図である。図５Ａのビジュアルプレゼンテーション例５０は、本発明の方法およびシステムを用いて作り上げられたロゴタイプの最終的結果を例示する。図５Ｂおよび５Ｃは、本発明による方法の２つの異なる実施形態を例示しており、ここで両方の実施形態は共に、高い品質および高速作成を特徴としている。
【００３０】
すでに述べたように、図５Ａは、オリジナルまたはマスター５０の例、すなわち「Carlsberg（登録商標）」ロゴタイプである標的ビジュアルプレゼンテーションを示す。図１に示す移動ロボット１１のタイプと同様の移動ロボット５３は、図５Ｂに示すような輪郭線５４の方向で軌道パターン５５を追従する。
【００３１】
図５Ｂは、オリジナル５０からのビジュアルプレゼンテーションの区分、すなわち「Carlsbierg（登録商標）」の「ar」の好ましい作業順序として定義された２つの輪郭線５９Ａおよび５９Ｂのシーケンスを作成するためのプロセスを例示する。図５Ｂ〜５Ｃは、軌道に追従し、上述の通りに表面を処理する自由移動式マーキング装置を用いたビジュアルプレゼンテーションの全自動生成を例示する。作成中のビジュアルプレゼンテーション５２は、領域５８が自由移動式マーキング装置５３によってすでに処理された状態で示されている。
【００３２】
図５Ｂは、移動ロボットといったような自由移動式マーキング装置５３を用いて、輪郭線５４からなるビジュアルプレゼンテーション５１がいかに作成されるかを示す。移動ロボット５３は、輪郭線５４を作成すべく、細く描かれたライン５５によって示されているような軌道を追従する。ここでわかるように、輪郭線５４の縁部は平滑で、ベクトルグラフィクスの利点を有する。図５Ｃは、自由移動式マーキング装置５３の中心に取り付けられたカラーマーキング装置５７を有し、ビジュアルプレゼンテーションの輪郭線をマーキングし、その後輪郭線の内側の内部領域を処理する自由移動式マーキング装置の場合を描写している。内部領域は、処理すべき領域の画定用ラインとして輪郭線５４を用いてオペレータが手作業で処理できる。この場合、オペレータは、輪郭線の表面内部または外部を処理するため適切なマーキング装置を使用する。代替的には、自由移動式マーキング装置は図５Ｃに示すようにビジュアルプレゼンテーションの内部または外部領域を処理する。図５Ｃは、輪郭線５４を伴う大きな表面の領域を処理することによる、マスター５０のビジュアルプレゼンテーション作成作業の進捗と、ロゴタイプ５０の区分例の内部での輪郭線５４の内部５８の処理との両方を例示する。ロボット５３はまた、まず最初に輪郭線の内部または外部の領域を処理し、その後輪郭線を作成してビジュアルプレゼンテーションの製作を仕上げることもできる。輪郭線はロゴタイプの内部に統合されている。図５Ｃに示す処理例は、上述のとおり連続的に実施される。すなわち内部領域は、輪郭線５４の内部領域のマーキングの後に続いてマーキングされるかまたはその逆であり、かくして、できるかぎり完全な形でオリジナルマスターを表すビジュアルプレゼンテーションを作成する。代替的には、オリジナルマスターを可能なかぎり完全に表すビジュアルプレゼンテーションを作成すべく、輪郭線５４のマーキングに先立ち内部領域をマーキングする。
【００３３】
図７は、本発明の方法およびシステムの実施形態に従って作成されたビジュアルプレゼンテーションの制限的な意味のないさらなる例を示す。ここで分かるように、本発明はロゴタイプの作成に制限されるのではなく、より複雑なアートワーク、描画または画像を含むその他のビジュアルプレゼンテーションを作成するために使用することができる。
【００３４】
移動ロボットが作成する輪郭線が上述の通りの高い精度で作成されることが重要である。輪郭線がロボットにより描かれる場合には、輪郭線の外側と内側との双方で手作業により表面を処理するかまたはマーキング材料を塗布することも可能である。高い精度および輪郭線のベクトル特性に起因して、正確さおよび時間効率はその他の作成方法よりも優れている。
【００３５】
オプションとしては、ビジュアルプレゼンテーションが作成されるべき大きな表面は、上述の通り下地処理またはフォーマティングにより処理することができる。ここで、全表面は、所定の下地を作成すべく、同じ処理パラメータで処理される。このことはすなわち、ビジュアルプレゼンテーションの形状が作成される前に、表面が共通の光学パラメータに調整されることを意味する。これは、処理すべき全表面上に同じ条件を確立するために行われ、表面の光学的ゼロ化に匹敵する。大きな表面領域上にカラー材料を被着させる場合、これには、ビジュアルプレゼンテーションが作成されるべき領域が規定のカラーでマーキングされることが含まれる。代替的には、該領域を同じ表面処理パラメータで処理することができ、例えば、草は、ビジュアルプレゼンテーションをその上に作成すべき大きな表面の下地領域全体にわたり同じ折曲げ度合いで同じ方向に折曲げられる。次の節では、本発明による自由移動式マーキング装置としての移動ロボットの実施形態について詳細に記述する。
【００３６】
「自由移動式マーキング装置」
本発明の自由移動式マーキングシステムは、本発明の実施形態に従うと、市販されているかPIONEER（登録商標）移動ロボット2-DX8型の移動ロボットプラットフォームに基づくものである。図１は、この移動ロボットタイプに基づいた異なる実施形態を例示している。しかしながら、このロボットタイプは制限的な意味を持つものではなく、大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを作成するために本発明に従って適切なあらゆる移動ロボットを改造することが可能である。移動ロボット１１、１２は機動的で汎用性のある知能ロボットであり、ナビゲーションシステムまたは表面処理装置といった負荷を十分に搬送することができる。クライアント・サーバコア上に作りつけられた移動ロボットは、組込み型コンピュータを有する。無線イーサネット（登録商標）ベースの通信、レーザナビゲーションおよびＧＰＳナビゲーションといった典型的機能により、移動ロボットが自律的機能を果たせるようになっている。かくして、ある軌道に従うようにひとたびプログラミングされると、移動ロボットはこれを自律的に実行する。移動ロボットは、再充電可能なホットスワップ可能なバッテリで動作し、代替的には、燃焼機関を使用することができる。処理すべき表面上にある物体との衝突を避けるため、移動ロボットは、順方向ソナーセンサを伴うリング、そして任意にはセンサを装備した後部ソナーリングを有する。移動ロボットは、強力なモータとホイールを有する。かくして、最高秒速１．６メートルの速度を得ることができる。これらの速度で正確な推測データを維持するために、移動ロボットは適切なエンコーダを使用する。その検知は、例えばビジュアルプレゼンテーションを作成するための特定の必要条件に応じて、レーザベースのナビゲーションオプション、ＧＰＳ、バンパー、ビジョン、ステレオレンジファインダー、コンパスまたはこれらの検知手段のいずれか任意の組合せを用いて、通常の一般速度をはるかに超えて移動する。移動ロボット１１、１２は、ヒンジ留めされたバッテリ・アクセス扉の備わった本体と、好ましくは再充電可能な電源用バッテリと、好ましくはエンコーダを伴う２つのホイールと、１つのキャスター、エンコーダを伴うモータ、前方ソナーリング、マイクロコントローラ、ソナーボード、モーター電源ボード、マイクロコントローラ・サーバソフトウエア、ハードウエアに一体化されたユーザ出入力バスおよびロボット工学ソフトウエア、位置特定および勾配ナビゲーション手段を含んでいる。その上、移動ロボットはプログラミング可能である。移動ロボット２２に関して図２に例示されているように、無線モデムを介してＰＣクライアントとの通信を樹立することができる。
【００３７】
本構成によると、頑丈な移動ロボット１１、１２、２２は、頑健な４４ｃｍ×３８ｃｍ×２２ｃｍのアルミニウムの本体１１３を有する。移動ロボットの２台のモータは、１９．５：１のギア比を用い、５００チックのエンコーダを収納している。この差動プラットホームは極めてホロノーム性が高く、両ホイール１１６を動かしてその場所で回転でき、そうでなければ、半径３２ｃｍの円内で静止ホイールの回りを旋回し得る。後方キャスター（図示せず）が、ロボットの平衡を保つ。ホロノーム的に移動できるということは、移動ロボットが、回転速度も同時に制御しながら処理すべき表面のいずれの方向にでも移動し得るということを意味している。このことはすなわち、ロボットが、いずれの方向にも移動し、その場所で回転し、また経路に沿って移動しながら回転することさえできることを意味する。その上、移動ロボットはおよそ２５％の傾斜および２．５ｃｍの敷居を上ることができる。平たんな表面上で移動ロボットは最高秒速１．６メートル（ｍｐｓ）という速度で移動する。移動ロボットは、有効なオペレーションのために適切に平衡が保たれている。
【００３８】
移動ロボットのヒンジ留めされたバッテリ扉のおかげで、ホットスワップバッテリは単純になるが、それでも無負荷の移動ロボットは、３個の完全充電バッテリで１８〜２４時間走行し得る。高容量充電器により再充電時間は極めて短く、約２時間である。かくして、上述のあらゆるサイズの大型ビジュアルプレゼンテーションの作成のための連続オペレーションが確保される。
【００３９】
移動ロボットは、容易に取り外し可能なノーズを備えており、このノーズは最高３枚のＰＣ１０４＋カードの付加のためあらゆる任意の組込み型コンピュータに対する迅速なアクセスを可能にする。移動ロボットは、SiemensのＣ１６６ベースのマイクロコントローラを含む。マイクロコントローラ上には、８個のデジタル入力と８個のデジタル出力プラス１個の専用Ａ／Ｄポートが利用でき、ここで４個のデジタル入力をＡ／Ｄｉｎとして再構成でき、４個のデジタル出力をＰＷＭ出力に再構成できる。このユーザＩ／Ｏは、システムソフトウエアを通してアクセス可能なパケット構造内に統合される。Ａ／Ｄポートおよびデジタルチャネルは、表面処理装置を制御するため、および、例えば付加的なナビゲーション装置といった他の内蔵されたまたは接続されたシステムに対する通信といった他のタスクのためにも使用される。
【００４０】
多数の装置へおよび多数の装置からの有線データおよびビデオ伝送のための無線イーサネット（登録商標）は、例えば多数のロボット（製作時間をさらに一層速くするため）または１台の移動ロボットとＰＣクライアントとの間の調整を可能にする。
【００４１】
移動ロボットは、クライアント−サーバアーキテクチャー上で動作し、ここで好ましいクライアントコンピュータは車載組込みＰＣである。ＰＣ１０４＋およびＰＣＩバス機能を有する拡張型ＥＢＸフォームファクタ組込み型コンピュータは、ＰＣＩ−拡張ＩＤＥデータ伝送、フラッシュＳＳＤ、４つのシリアルポート、２つのＵＳＢポート、パラレルポート、６．２Ｇｂの３．５ｉｎ緩衝取付ハードドライブ、１２８ＭＢのＲＡＭ、２ＭｂのＤＲＡＭおよびイーサネット（登録商標）ポートを備える低電力消費、軽量の埋込み型ＰＣ１０４＋を含む。現行のシステム速度は、８００ＭＨｚである。Linux（登録商標）オペレーティングシステムが設置され、全てのソフトウエアは、緩衝取付ハードドライブ上に格納されている。プラグ−ｎ−プレイサイドパネルが、モニター、キーボード、マウスおよびその他のモジュール型プラグイン、ハードウエアに容易にアクセスできるよう制御する。
【００４２】
かくして、移動ロボットは、レーザ、慣性、ビジョン、ＧＰＳおよび他のリアルタイム分析のための自律処理を提供する。
【００４３】
図１に例示されている通り、アーム１２４といったような締め付け装置が、交換式工具を保持する目的で、移動ロボットの本体１１３に対して固定されている。図１では、アーム１２４に締め付けられている状態でスプレー式塗料ノズル１１８が例示されている。しかしながら、大きな表面のマーキングを実施するように適合されたその他の工具も同様にアーム１２４に締付けることができる。
【００４４】
かかる交換式工具は、ロボットを用いてビジュアルプレゼンテーションを作成するために表面を処理するための工具である。工具のタイプは特殊な工具群に制限されず、ビジュアルプレゼンテーションが作成される表面の光学的特性を修正するべく表面を処理するあらゆるタイプのものであり得る。光学的特性というのは、コントラスト、反射率などといった特性を意味する。上述の光学特性を修正するべく表面を処理する工具の例としては、ブラシ、草折曲げ装置、草刈り用工具および顔料被着ノズル装置などといったカラーマーキング装置がある。さらに特定的な例（図には示されていない）としては、工具による処理が例えば草折曲げ方向、草陥没規模（折曲げ度を結果としてもたらす草の葉身上に加えられた圧力の度合いなどに関して調整可能であるような草折曲げ用工具がある。かかる工具は、所望の方向性でかつ所望の折曲げ度で草を折曲げするように適合され得る。かくして、草は、移動ロボットの経路に沿って異なる方向に可変的な折曲げ度で方向づけされ、かくして移動ロボットの軌道に沿って異なるコントラストを持つ領域が形成される。折曲げ方向は、軌道に対する工具の方向を調整することによって調整され得、折曲げ度は、草の葉身上に典型的な工具を用いて加えられる圧力を調整することによって調整される。図の表示をより分かりやすくするため、類似の要素の参照番号については一回のみ示す。
【００４５】
図１に示されている移動ロボット１１は、本体またはハウジング１１３、ホイール１１６およびナビゲーションシステム１１０からなる。当該ケースでは、交換式工具は、アーム１２４に取付られたカラーマーキング装置１３を含んでいる。マーキング装置１３は、図１に示されている端子箱１２２を介して本体１１３の内部で電子機器を制御するように接続されている。端子箱１２２は、カラーマーキング装置１３を異なるタイプへ交換するのを容易にする。その上、高さ調整手段および方向調整手段１２０がアーム１２４上に具備されている。手段１２０は、処理すべき大きな表面の全体にわたって工具１３の高さに影響を及ぼす。かくしてロボット１１は、軌道に沿って表面全体をナビゲートすることにより、大きな表面上にカラーマーキングされたラインを作成することができる。軌道に沿って、ロボットは大きな表面を処理し、ここでこの処理は、例えば色相に関して調整可能である。かくして大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションが作成される。
【００４６】
図１に示されている移動ロボット１１は、顔料または着色粉末を大きな表面上に被着させることにより、輪郭線を描くようになっている。輪郭線の幅は、作成するべきビジュアルプレゼンテーションの総サイズによって左右され得る。ロボットは本体またはハウジング１１３、ホイール１１６およびナビゲーションシステム１１０からなる。例えばコンプレッサといったような空気圧送装置１１１が圧力ライン１１２を通して、塗料またはインクといった表面を処理する媒質を含む染料の入った顔料コンテナ１１４に圧力を供給する。コンテナ１１４から塗料は圧力下でパイプ１１５を通してノズル１１８まで搬送される。ノズル１１８は、移動ロボット１１が上方を移動しビジュアルプレゼンテーションを作成すべき表面に向かって下向きとなっている。ノズル１１８は、スプレー塗料ノズルタイプのものであり例えば図１に示されているような円錐形または矩型、直線、十字型、星形などといった当事者にとっては既知のその他の形態などの規定の吹出形態１１７を有する。ノズル１１８は、キャリアアーム１２４上に配置され、ここでアーム１２４上の位置と、アーム１２４の高さと、ロボット本体１１３までの距離とが、調整可能である。ノズル１１８は、制御ライン１２１により、該ノズル１１８に連結された制御ユニット１２３によって制御される。
【００４７】
例示されているような少なくとも１つのノズルが、前記ノズルキャリア１２５上に配置されている。ノズルキャリアは、自由移動式マーキング装置１１の１つの側面に配置されている。ノズルキャリアは例えば、自由移動式マーキング装置１２の、図１および図５Ｃに示されているような側面または中心１１９に位置づけされるか、または自由移動式マーキング装置の後方／前方に位置付けされる。本発明に従ったロボットが軌道に沿って走行する間に塗料が表面上に被着され、かくして例えばロゴタイプの輪郭線を表すビジュアルプレゼンテーションの輪郭線をマーキングする。マーキングのために用いられるノズルの数は可変である。
【００４８】
「グラフィックスから移動ロボットの軌道および輪郭線への転換」
大きな表面にベクトルグラフィクスを転写するための方法３０のさらに詳細な記述が、図３を参考にして以下で示される。
【００４９】
AutoCAD（登録商標）またはAdobe Illustrator（登録商標）といったようなベクトルベースの描画ソフトウェアが描画を作成する。描画は、専ら、スプラインまたは直線の形でベクトル化したグラフィクスによって構築される。移動ロボットシステムに対する入力は、ＤＸＦ、ＤＷＧまたはＳＶＧ書式といったような標準化されたベクトルグラフィクス書式である。
【００５０】
ひとたびベクトル描画が利用可能になると、ロボットが特定の領域をカバーできるようにするため、ステップ３２で１組の軌道が計算される。オプションとしては、ステップ３１でカメラ位置すなわち、視角および距離を入力することができる。この情報を用いて、ビジュアルプレゼンテーションを、コントラスト、サイズ、形状、遠近法または位置といったその視覚的特性において修正することができる。かくしてビジュアルプレゼンテーションは、ビジュアルプレゼンテーションの優れた認知が確保されるある一定のカメラ位置に適合化され最適化される。代替的には、ビジュアルプレゼンテーションの位置は、例えばビジュアルプレゼンテーションが生成されるべき場所にある携帯式計算装置２１（図２）により、手作業で適合化される。図６はこの方法ステップを例示している。大きな表面６２上に１つのビジュアルプレゼンテーション６３を作成しなければならない場合である。イベントと同様、表面６２上のビジュアルプレゼンテーション６３を捕捉するためにカメラ６７が配置されている。カメラ６７は、ビジュアルプレゼンテーションに対してある位置すなわち距離および視角を有する。ビジュアルプレゼンテーション６３を調整するために、そのサイズ、形状および位置を、ビジュアルプレゼンテーション６３の輪部に関して矢印６６（位置）、矢印６４ａ、６４ｂおよび６５ａ、６５ｂ（サイズ／形状）および矢印６８（回転）により表されているように最適化することができる。これは、図６に示されているようにＡ、ＢおよびＣ間の差異によって表されており、ここでカメラ６７の位置が異なっており、したがってロゴタイプ６３の形状はそれぞれに相応して適合化される。
【００５１】
ロボットは次に特定された位置まで移動し、その後軌道に沿って移行する。ロボット上のカラーマーキング装置１３といったような車載型表面処理装置が、ロボットが軌道に沿って移行するのに伴って、表面の処理を可能にする。軌道に沿って走行する場合、ロボットはビジュアルプレゼンテーションの輪郭線に沿って表面を処理する。ビジュアルプレゼンテーションの輪郭線を作成するべく軌道に沿って走行する場合、表面は連続的にまたは間欠的に処理される。新しい出発点に到達したとき、マーキング装置はオンに切り換えられ、新しい経路が設定される。例えば図中の「Carlsberg（登録商標）」の「Ｃ」は、同じ「Carlsberg（登録商標）」ビジュアルプレゼンテーションの（ａｒ）区分の内側または外側輪郭線５９Ａ、５９Ｂを作成する軌道経路５５とは分離した軌道経路である。
【００５２】
軌道トラッキングは、例えばＧＰＳおよび／またはレーザ走査をもとに、ナビゲーションシステムを用いて、経路に対して垂直に高い精度で、行われる。
【００５３】
位置特定のために、ロボットには好ましくはレーザスキャナまたはＧＰＳユニットといったナビゲーションサブシステムが備わっている。ビーコンとも呼ばれる１組の人工マーカー６１が作業領域内に設置され、高い精度で移動ロボットをナビゲートするべくレーザスキャナに連動する。
【００５４】
代替的には、またはレーザ走査システムと組合わせて、移動ロボットのために屋内または屋外にて、ヘディングおよび傾斜／捩れ情報を提供するＧＰＳまたは方向性センサといったような他の種々のシステムを使用することができる。さらに、コンパスまたはジャイロが行路精度を改善する。
【００５５】
「ビジュアルプレゼンテーションの作成」
該方法ステップ３３および３４に従いロボットを用いてビジュアルプレゼンテーションをいかに生成するかの詳細な説明を以下に記す。
【００５６】
ビジュアルプレゼンテーションのためのオリジナルまたはマスターがコンピュータ２０内で作り上げられ、例えばリンク２３またはコンピュータ読取可能媒体を介して、ビジュアルプレゼンテーションが作成されるべき場所にある携帯式計算装置２１に、転送される。
【００５７】
ジョブの初めに、マーカー（ビーコン６１、図６参照）は、作業環境内に設置されロボットに対するマーカーの相対的位置を決定するために較正タスクが実施される。このタスクは図４中の較正ユニット４０８に対応する。ロボットは、このタスクのため出発点（位置０．０）に位置づけされる。較正は、無線リンクを通したユーザとの対話の中で実施され（図２）、ここで較正は例えば以下のステップを有する：
１．ランドマーク数の入力（ビーコン６１）
使用されるマーカーの数が多くなればなるほど、ビジュアルプレゼンテーションを作成するために移動ロボットの位置特定、位置づけおよびナビゲーションは正確になる。しかしながら位置特定はまた単一のランドマークでも機能する。
２．ランドマーク６１の位置付け
３．レーザシステムによるランドマーク６１の位置の確認
４．位置特定システムの予想精度の推定値の生成
５．オペレータによる受諾／拒絶（再出発）。
【００５８】
ステップ４で計算された予想精度が十分であるとみなされた場合、較正は受諾される。その他の場合、オペレータは較正を拒絶し、較正手順は、例えば改善された位置特定精度のためビーコン数を増やして、再出発させられる。
【００５９】
該実施形態のオペレータインタフェースは、無線ＬＡＮインタフェースの備わった（Compaq Ipaq（登録商標）といった）ラップトップ型または手持ち型の装置といったような携帯式計算装置上で実行されるべきJava（登録商標）スクリプトの形をしている。
【００６０】
ひとたび較正がなされると、オペレータは、次に自由移動式マーキング装置すなわち移動ロボットにより自律的に実施されるタスクを開始する。軌道は、ステップ３３でロボットに伝送され、ビジュアルプレゼンテーションはステップ３４で生成される。
【００６１】
ここで図４を参照すると、ロボットプラットフォームには、コンピュータおよびレーザスキャナインタフェースが具備されている。コンピュータは、好ましくはLinux（登録商標）オペレーティングシステム上で走る。さらに、ロボット４０５には、レーザスキャナ４１０が備わっている。ロボットにはまた、上述のとおり無線インタフェースが備わっている。
【００６２】
該システムのためには、ソフトウエアパッケージは本発明の実施形態に従って以下のコードセグメントからなる：
【００６３】
１．装置インタフェース（ロボットインタフェース４０４とレーザスキャナインタフェース４０９）
装置インタフェースは、ロボットプラットフォーム上の制御機能に対するアクセスを担う。これは、基本的なロボットプラットフォームを変更することができるように、１つのロボットからもう１つのロボットへとソフトウエアを容易に転送できるようにするハードウエア抽象化層（Hardware Abstraction Layer）を介して、達成される。提供される機能性は、基本動作機能すなわち位置および速度制御と、好ましくはバンパー駆動による衝突検出という形で提供される。
【００６４】
２．位置特定およびトラッキングモジュール
ナビゲーションモジュール４０７は、ビーコンの検出のためのフィーチャ・ベースの方法を使用する。ビーコンの位置は好ましくは、ビーコンの位置およびロボットの位置が経時的に維持される拡張型Kalmanフィルタを使用することによって、トラッキングされる。Kalmanフィルタは、ホイールまたはモータエンコーダなどの走行距離計測フィードバック、ならびにレーザスキャナ１１０からの検出フィーチャを利用して、移動ロボットの位置を決定する。好ましくは、３つのビーコンはいつでもレーザスキャナ装置の視界レンジ内にあって移動ロボットの堅調な位置特定を確保している。これは較正中に確保される。ビーコン位置の検出は好ましくは、一般化Hough変換を用いて行われる。位置推定値を使用することにより、トラッキング機能は、スプライン軌道の平滑な移行を達成すべく、移動ロボットの動作コマンドの計画を行う。これには、平滑な移行を確保するように、位置および速度をトラッキングする標準状態ベースのコントローラの使用を含み、かつ、ロボットに対する動作コマンドを生成するための１ステップ予測を含む。トラッカーは、単軌道５５を移行する。
【００６５】
３．経路計画および監視モジュール４０２
経路プランナーは、軌道５５を移行する順序を選択する役割を担う。軌道５５のリストがひとたび生成されると、個々のセグメントがトラッカーまで転送される。１つのセグメント５５が完了すると、トラッカーは、プランナーに新しいセグメントを要求する。そして全ての軌道５５が完了すると、スーパーバイザ４０２は通知を受け、軌道トラッカー４０３およびプランナーは終結させられる。実際の実現においては、個々のセグメントは、データ構造すなわち上述した作業オペレーションデータファイルの各層に対応している。各該層は、その後コンピュータによって走るが、これには、軌道、輪郭線および自由移動式マーキング装置の速度、マーキングオン／オフなどについての情報を含む。
【００６６】
スーパーバイザモジュール４０２は、ミッション（大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを生成すること）の進捗を監視すること、障害物を取扱うこと、完全なミッションのスケジューリングをすること、および小さな誤り条件を取扱うこと、といった役割を担う。一方大きな誤りについては、適切な行動をとるべく、エンドユーザに対し診断メッセージが転送される。
【００６７】
４．ユーザインタフェース４０１
ユーザインタフェース４０１は、好ましくはラップトップ型または手持ち型装置といったような携帯式計算装置であるリモートコンピュータ上で好ましくはグラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）を用いてユーザと通信する役割を担う。そのＧＵＩとユーザインタフェースとの間の通信は、誤り検出とＧＵＩとユーザインタフェースとの間のリンク内の一時的通信喪失といった小さい通信上の問題の取扱いと、を確実に行うべく、好ましくはＸＭＬベースのプロトコルを通して樹立される。該システムについての完全なアーキテクチャは、図４で概略的に記されている。
【００６８】
該システムでのセットアップおよび対話のためには、メニューベースのシステムが用いられる。メニューベースのシステムによって実施される機能は、例えば以下のようなものである：
・  初期化、
・  較正セットアップ、
・  タスク開始、
・  ロボットへのベクトル画像のダウンロード、
・  タスク進捗の監視、および
・  進行中のタスクの終結
【００６９】
実施形態に従って記述してきたソフトウエアは、例えば上述の移動ロボットまたは携帯式計算装置のメモリなどのコンピュータ読取可能媒体上に、例えば上述の移動ロボットまたは携帯式計算装置上に含まれたコンピュータによる処理のために、格納される。
【００７０】
ビジュアルプレゼンテーションの少なくとも一部分の較正作成を、実際の作成に先立って実施することもできる。かくして該システムは、例えばビジュアルプレゼンテーションが作成されるべき表面の各種の特徴に合わせて、あらかじめ微調整され得る。
【００７１】
交換式工具が塗料／顔料を被着させるためのノズルである場合、これらは好ましくは市販の自動スプレーガンタイプのものである。表面上の被着された塗料の形態は、入力圧力、ノズル形態および噴射角度、ノズルから表面までの距離、塗料粘度、または表面の色全体にわたり彩度を得るのに被着させるべき塗料の量または塗料の所望の厚みなどによって左右される。ノズルは、作成すべき特定のビジュアルプレゼンテーションに適合化され、上述の作業パラメータはそれに相応して設定される。図１の上方部分に示されている本発明の１実施形態によると、表面処理手段１３は、例えばすでに処理された表面領域と平行に移動するとき、すでに処理された表面と交差しないような形で、前記推進手段１１６の間でベースの外側に配置される。このことは、特に表面処理が塗料といった乾燥させなくてはならないカラー材料を被着させることによって実施される場合に、移動ロボットがある種のケースにおいて処理されたばかりの表面内にそのホイールのいずれででも移動できなくなっていることによって、製作時間が長くなりそうなとき、この時間を短縮するために、重要である。そうでなければ、ホイールはホイール上にカラー材料を取込み、この材料をその連続したトラッキング時点で表面上に展延させてしまうことになる。
【００７２】
本発明に従った大きな表面上のビジュアルプレゼンテーションの上述の作成の利用分野および用途は多様であり、会社のロゴタイプで、標章、アートワークなどといった描画、画像の作成といったような典型的な分野が含まれる。さらなる利用分野には、例えば建物の壁に吊り下げるといったような、ビジュアルプレゼンテーションが作成された時点でもう１つの場所に移動され得る例えば織物のような任意の表面材料の上の共通のマーキングが含まれる。該マーキングは同様に、飛行場の滑走路などの上の大きなマーキングでもあり得る。該システムは携帯式であり、屋外および屋内の両方の環境で使用可能である。これらのビジュアルプレゼンテーションは例えば、ＴＶ放送の間に多数の視聴者が見る、フォーミュラワンのトラックまたはツール・ド・フランスの１ロード区分またはサッカー、ゴルフ、野球、クリケット、テニス、アメリカンフットボール、ラグビーなどを含む芝生で覆われた表面で行われるスポーツに適合化された表面などといった表面上の会社のロゴタイプであり得る。これらの表面は、屋内または屋外であり得る。ビジュアルプレゼンテーションは、会社名、商標、ブランド名、製品名またはロゴタイプといったコマーシャル、または現在競技中のチームの名称または標章、スタジアムまたは場所の名称、スポーツ連盟の名称または標章などといったその他の情報であり得る。
【００７３】
イベントにはまた、ＴＶコマーシャルまたは例えばオリンピックの開会式といったようなその他のイベントも含まれる。さらに、大きな表面はイベントの表面自体に隣接していてもよい。例えば、フォーミュラーワンサーキットまたはモータースポーツのトラック全般、陸上競技またはフィールド競技トラック、馬術競技アリーナ、競馬場トラックなどに隣接する駐車場の上など、すなわち大きな表面は、イベント表面の脇にある。このようにして該ビジュアルプレゼンテーションは、フットボール場、砂に覆われた競馬場などといったイベントフィールド上に直接存在しないものの、それでも放送されることになる。
【００７４】
本発明のマーキング装置および方法はさらに、図７Ｄに示された例のように大きなマークでの飛行場滑走路といった任意の大きな表面のマーキングまたは例えば図７Ｅおよび７Ｆに示された例といった道路標識およびその他の道路マークでの道路のマーキングをも可能にする。この場合、作成されたビジュアルプレゼンテーションは、短時間のうちに非常に高精度で製作される。これらのマーキングは、必ずしもＴＶ放送される必要は無いものの、非常に高い精度、融通性および製作時間でこのようなマーキングを作成することは、これまで不可能であった。これは本発明の主要な利点である。
【００７５】
本発明について以上で特定の実施形態を参考にして記述してきた。しかしながら例えばハードウエアまたはソフトウエアなどにより上述の方法を実施するその他のナビゲーションシステムまたは以上で記述したもの以外のその他の推進システムまたは異なるホイール数を有する異なる移動ロボットといったように、以上で好ましいとされたもの以外の実施形態も、添付のクレームの範囲内で同等に可能である。
【００７６】
本発明は、異なる実施形態を参照しながら記述されてきた。しかしながら、本発明の範囲は、上述の実施形態に制限されるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【００７７】
本明細書中で使用されている「からなる（comprises）／からなっている（comprising）」という語は、提供された特長、整数、ステップまたはコンポーネントの存在を特定するものとしてとらえられ、単数または複数の特長、整数、ステップ、コンポーネントまたはそれらの群を排除するものではないという点を強調しておくべきである。さらに本明細書で使用されている「ａ」および「ａｎ」という語は、複数を除外するものではなく、単一のプロセッサまたはその他のユニットが、クレーム中に記されたユニットまたは回路のいくつかの機能を果たすことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】２つの異なるノズル位置が例示されている、本発明の実施形態によるビジュアルプレゼンテーションの輪郭線をマーキングするための大きな表面上に顔料を被着させるための２台の自由移動式マーキング装置の斜視図である。
【図２】大きな表面上にビジュアルプレゼンテーションを作成するための本発明の実施形態によるシステム内の移動ロボットとの通信を例示する概略図である。
【図３】本発明の実施形態による方法全体にわたるフローチャートである。
【図４】本発明のシステムの実施形態を例示する概略図である。
【図５Ａ】本発明のシステムおよび方法によって作成されたビジュアルプレゼンテーションの概略図である。
【図５Ｂ】本発明の２つの異なる実施形態による２つの移動ロボットを用いる本発明の実施形態に従った方法によるロゴタイプを例としたビジュアルプレゼンテーションの作成の概略図である。
【図５Ｃ】本発明の２つの異なる実施形態による２つの移動ロボットを用いる本発明の実施形態に従った方法によるロゴタイプを例としたビジュアルプレゼンテーションの作成の概略図である。
【図６】カメラの位置との関係における大きな表面上のビジュアルプレゼンテーションの適合化を例示する立面図である。
【図７Ａ】本発明の方法およびシステムの実施形態によって作成されたマーキングタイプの例を示す概略図である。
【図７Ｂ】本発明の方法およびシステムの実施形態によって作成されたマーキングタイプの例を示す概略図である。
【図７Ｃ】本発明の方法およびシステムの実施形態によって作成されたマーキングタイプの例を示す概略図である。
【図７Ｄ】本発明の方法およびシステムの実施形態によって作成されたマーキングタイプの例を示す概略図である。
【図７Ｅ】本発明の方法およびシステムの実施形態によって作成されたマーキングタイプの例を示す概略図である。
【図７Ｆ】本発明の方法およびシステムの実施形態によって作成されたマーキングタイプの例を示す概略図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【国際調査報告】
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