(57)【要約】  格子地図に基づくロボットのペット監視方法及びチップに関し、ペット身体上の無線信号装置とロボットとの無線通信によって、ペットとロボットとの相互位置関係を特定してから、ロボットとペットに対応する格子地図での格子セルの間に障害セルが存在するか否かを判断する。障害セルが存在しなければ、ロボットの現在位置と撮像方向でペットを効果的に撮像できることを示し、ロボットの現在位置と撮像方向を変更する必要がない。障害セルが存在すれば、ロボットが現在位置で撮像するとペットを撮像できず、障害物が撮像されるおそれがあるため、ロボットはペット周囲の格子セルの状態を判断することで監視位置点を再選択しなければならない。このような格子地図に基づいてペットを監視する方式を用いると、より良い監視位置を探し出すようにロボットを制御することができ、障害物に遮断されて監視効果に影響を及ぼす課題を解決し、ペットを監視する効果を向上させる。
2021505150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの構築した格子地図に基づいて、ロボットの前記格子地図での現在位置点と対応する格子セルとを特定するステップ１と、
ロボットとペット身体上の無線信号装置との無線通信に基づいて、ペットとロボットとの相互位置関係を特定し、相互位置関係に基づいて、ペットの現在位置点と対応する格子セルとを特定するステップ２と、
ロボットの位置する格子セルとペットの位置する格子セルとの間であって、ロボットがペットを監視するカメラの撮像角度にカバーされる予め設定された範囲内の格子セルに、障害セルが存在するか否かを判断し、
ＮＯであれば、ロボットのカメラの撮像方向をペットに向かうように維持し、ステップ２に戻り、
ＹＥＳであれば、ステップ４に移行するステップ３と、
ペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとし、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断し、
ＮＯであれば、前記監視候補セルを監視セルとして特定して、ステップ５に移行し、
ＹＥＳであれば、次の走行済セルのロボットからの距離が最も遠いか否かを判断し、
ＮＯであれば、ステップ４に戻り、
ＹＥＳであれば、直接次の走行済セルを監視セルとして特定して、ステップ５に移行するステップ４と、
現在位置点から前記監視セルまで走行してペットを監視するように、ロボットを制御するステップ５と、を含み、
前記障害セルはロボットが障害物を検出した時の対応する格子セルであり、前記走行済セルはロボットが走行済の格子セルであることを特徴とする格子地図に基づくロボットのペット監視方法。
【請求項２】
ステップ１に記載のロボットの構築した格子地図に基づいて、ロボットの前記格子地図での現在位置点と対応する格子セルとを特定することは、
ロボットが走行中に検出したデータに基づいて、（Ｘ０，Ｙ０）を原点とするＸＹ軸座標系に基づく格子地図を構築するステップと、
前記格子地図における格子セルの辺長をＬとするステップと、
ロボット自体の測位データに基づいて、ロボットの現在位置点の座標を（Ｘ１，Ｙ１）とすると、現在位置点に対応する格子セルの格子座標は（Ｓ１１，Ｓ１２）で、Ｓ１１＝（Ｘ１−Ｘ０）／Ｌ、Ｓ１２＝（Ｙ１−Ｙ０）／Ｌ（Ｓ１１とＳ１２はいずれも整数部分を取る）であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ２に記載のロボットとペット身体上の無線信号装置との無線通信に基づいて、ペットとロボットとの相互位置関係を特定し、相互位置関係に基づいて、ペットの現在位置点と対応する格子セルとを特定することは、
ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局と第２ＵＷＢ測位基地局との間の距離をＷとするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、前記第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局及び前記第２ＵＷＢ測位基地局とペット身体上のＵＷＢ測位ラベルとの無線通信に基づいて、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第２ＵＷＢ測位基地局と前記ＵＷＢ測位ラベルに向かう線のなす角度を第１角度とし、且つ第１角度α１が、α１＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｗ２＋Ｒ２２−Ｒ１２）／（２＊Ｗ＊Ｒ２））であると特定するステップと、
前記第２ＵＷＢ測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記ＵＷＢ測位ラベルに向かう線のなす角度を第２角度とし、且つ第２角度α２が、α２＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｗ２＋Ｒ１２−Ｒ２２）／（２＊Ｗ＊Ｒ１））であると特定するステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点の座標を（Ｘｃ，Ｙｃ）とし、且つＸｃ＝Ｘ１２＋Ｒ２＊ｃｏｓ（１８０°−α１−ａｒｃｃｏｓ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））、Ｙｃ＝Ｙ１１＋Ｒ１＊ｃｏｓ（１８０°−α２−ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））であると特定するステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点に対応する格子セルの格子座標を（Ｓ２１，Ｓ２２）とし、且つＳ２１＝（Ｘｃ−Ｘ０）／Ｌ、Ｓ２２＝（Ｙｃ−Ｙ０）／Ｌ（Ｓ２１とＳ２２はいずれも整数部分を取る）であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とすることは、
ロボット本体の中心点の座標をロボットの現在位置点の座標とし、且つ座標を（Ｘ１，Ｙ１）とするステップと、
ロボット本体の中心点が、前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記第２ＵＷＢ測位基地局との連結線の中点であると特定するステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記第２ＵＷＢ測位基地局との間の距離をＷとすると、ロボット本体の中心点から前記第１ＵＷＢ測位基地局までの距離がＷ／２であり、ロボット本体の中心点から前記第２ＵＷＢ測位基地局までの距離がＷ／２であると特定するステップと、
ロボットのジャイロスコープによって検出されたロボットの現在方向をαとするステップと、
ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、且つＸ１１＝Ｘ１−（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）、Ｙ１１＝Ｙ１＋（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）であると特定するステップと、
ロボット本体上の第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とし、且つＸ１２＝Ｘ１＋（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）、Ｙ１２＝Ｙ１−（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とすることは、
電波の伝播速度をｃとするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記ＵＷＢ測位ラベルの確認信号を受信するまでの時間をＴ１１とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第１ＵＷＢ測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ１２とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第１ＵＷＢ測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第１ＵＷＢ測位基地局の確認信号を受信するまでの時間をＴ１３とするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ１４とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、且つＲ１＝ｃ＊（Ｔ１１−Ｔ１２＋Ｔ１３−Ｔ１４）／４であると特定するステップと、
前記第２ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記ＵＷＢ測位ラベルの確認信号を受信するまでの時間をＴ２１とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第２ＵＷＢ測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ２２とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第２ＵＷＢ測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第２ＵＷＢ測位基地局の確認信号を受信するまでの時間をＴ２３とするステップと、
前記第２ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ２４とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とし、且つＲ２＝ｃ＊（Ｔ２１−Ｔ２２＋Ｔ２３−Ｔ２４）／４であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
ステップ３に記載のロボットの位置する格子セルとペットの位置する格子セルとの間であって、ロボットがペットを監視するカメラの撮像角度にカバーされる予め設定された範囲内の格子セルに、障害セルが存在するか否かを判断することは、
ロボットのペットを監視するカメラがペットに向かう方向を、撮像方向と特定するステップと、
前記撮像方向に応じて、カメラの撮像角度が前記格子地図においてカバーする撮像領域を特定するステップと、
カメラを角頂点として外側へ延長する第１辺と第２辺のなす角度範囲の前記格子地図におけるカバー領域に対応する格子セルを特定するステップであって、前記カバー領域は、前記撮像領域未満であるとともに、前記撮像領域内に位置するステップと、
前記カバー領域に対応する格子セルに障害セルが存在するか否かを分析するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップ４に記載のペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとすることは、
ペットの位置する格子セルの中心を円心とし、予め設定された長さを半径とする円形領域を特定するステップと、
前記円形領域におけるロボットからの距離が最も短い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあるとともに、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルは、ロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあるとともに、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルは、ロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
このように類推するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記予め設定された長さは、１メートル乃至２メートルの範囲内のいずれか一つの値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】
ステップ５に記載の現在位置点から前記監視セルまで走行してペットを監視するように、ロボットを制御することは、
ロボットの現在位置点を起点とし、前記監視セルの位置する方向に向かって格子地図の捜索を行うステップと、
ロボットの現在位置点と前記監視セルの中心点との間であって、走行済セルによって直接連通された格子経路のうち、経路長さが最も短い格子経路を案内格子経路と特定するステップと、
案内格子経路における格子セルの中心点を案内位置点とし、前記案内位置点を結んで案内経路を構成するステップと、
現在位置点から前記案内経路に沿って前記監視位置点まで走行するように、ロボットを制御するステップと、
前記ロボットのカメラの撮像方向をペットの位置する方向に合せるように、ロボットの方向を調節するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のうちのいずれか一項に記載の格子地図に基づくロボットのペット監視方法を実行するようにロボットを制御するためのプログラムが格納されることを特徴とするチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット分野に関し、具体的に、格子地図に基づくロボットのペット監視方法及びチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のペットロボットは、ペットの身体に着用された測位装置と通信することで、ペットの位置を特定することが可能である。これにより、ペットを追跡し、カメラでペットの状態を監視することができる。しかしながら、既存のロボット監視技術では、監視位置をうまく特定することができず、例えばロボットとペットとの間に障害物がある場合、監視効果に影響を及ぼしてしまう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
上記課題を解決するために、本発明は、ロボットがペットを監視する位置をうまく特定でき、良好な監視効果を実現する格子地図に基づくロボットのペット監視方法及びチップを提供する。本発明の具体的な技術案は以下のとおりである。
【０００４】
ロボットの構築した格子地図に基づいて、ロボットの前記格子地図での現在位置点と対応する格子セルとを特定するステップ１と、
ロボットとペット身体上の無線信号装置との無線通信に基づいて、ペットとロボットとの相互位置関係を特定し、相互位置関係に基づいて、ペットの現在位置点と対応する格子セルとを特定するステップ２と、
ロボットの位置する格子セルとペットの位置する格子セルとの間であって、ロボットがペットを監視するカメラの撮像角度にカバーされる予め設定された範囲内の格子セルに、障害セルが存在するか否かを判断し、
ＮＯであれば、ロボットのカメラの撮像方向をペットに向かうように維持し、ステップ２に戻り、
ＹＥＳであれば、ステップ４に移行するステップ３と、
ペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとし、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断し、
ＮＯであれば、前記監視候補セルを監視セルとして特定して、ステップ５に移行し、
ＹＥＳであれば、次の走行済セルのロボットからの距離が最も遠いか否かを判断し、
ＮＯであれば、ステップ４に戻り、
ＹＥＳであれば、直接次の走行済セルを監視セルとして特定して、ステップ５に移行するステップ４と、
現在位置点から前記監視セルまで走行してペットを監視するように、ロボットを制御するステップ５と、を含み、
前記障害セルはロボットが障害物を検出した時の対応する格子セルであり、前記走行済セルはロボットが走行済の格子セルである格子地図に基づくロボットのペット監視方法。
【０００５】
さらに、ステップ１に記載のロボットの構築した格子地図に基づいて、ロボットの前記格子地図での現在位置点と対応する格子セルとを特定することは、
ロボットが走行中に検出したデータに基づいて、（Ｘ０，Ｙ０）を原点とするＸＹ軸座標系に基づく格子地図を構築するステップと、
前記格子地図における格子セルの辺長をＬとするステップと、
ロボット自体の測位データに基づいて、ロボットの現在位置点の座標を（Ｘ１，Ｙ１）とすると、現在位置点に対応する格子セルの格子座標は（Ｓ１１，Ｓ１２）で、Ｓ１１＝（Ｘ１−Ｘ０）／Ｌ、Ｓ１２＝（Ｙ１−Ｙ０）／Ｌ（Ｓ１１とＳ１２はいずれも整数部分を取る）であると特定するステップと、を含む。
【０００６】
さらに、ステップ２に記載のロボットとペット身体上の無線信号装置との無線通信に基づいて、ペットとロボットとの相互位置関係を特定し、相互位置関係に基づいて、ペットの現在位置点と対応する格子セルとを特定することは、
ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局と第２ＵＷＢ測位基地局との間の距離をＷとするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、前記第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局及び前記第２ＵＷＢ測位基地局とペット身体上のＵＷＢ測位ラベルとの無線通信に基づいて、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第２ＵＷＢ測位基地局と前記ＵＷＢ測位ラベルに向かう線のなす角度を第１角度とし、且つ第１角度α１が、α１＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｗ２＋Ｒ２２−Ｒ１２）／（２＊Ｗ＊Ｒ２））であると特定するステップと、
前記第２ＵＷＢ測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記ＵＷＢ測位ラベルに向かう線のなす角度を第２角度とし、且つ第２角度α２が、α２＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｗ２＋Ｒ１２−Ｒ２２）／（２＊Ｗ＊Ｒ１））であると特定するステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点の座標を（Ｘｃ，Ｙｃ）とし、且つＸｃ＝Ｘ１２＋Ｒ２＊ｃｏｓ（１８０°−α１−ａｒｃｃｏｓ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））、Ｙｃ＝Ｙ１１＋Ｒ１＊ｃｏｓ（１８０°−α２−ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））であると特定するステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点に対応する格子セルの格子座標を（Ｓ２１，Ｓ２２）とし、且つＳ２１＝（Ｘｃ−Ｘ０）／Ｌ、Ｓ２２＝（Ｙｃ−Ｙ０）／Ｌ（Ｓ２１とＳ２２はいずれも整数部分を取る）であると特定するステップと、を含む。
【０００７】
さらに、前記ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とすることは、
ロボット本体の中心点の座標をロボットの現在位置点の座標とし、且つ座標を（Ｘ１，Ｙ１）とするステップと、
ロボット本体の中心点が、前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記第２ＵＷＢ測位基地局との連結線の中点であると特定するステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記第２ＵＷＢ測位基地局との間の距離をＷとすると、ロボット本体の中心点から前記第１ＵＷＢ測位基地局までの距離がＷ／２であり、ロボット本体の中心点から前記第２ＵＷＢ測位基地局までの距離がＷ／２であると特定するステップと、
ロボットのジャイロスコープによって検出されたロボットの現在方向をαとするステップと、
ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、且つＸ１１＝Ｘ１−（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）、Ｙ１１＝Ｙ１＋（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）であると特定するステップと、
ロボット本体上の第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とし、且つＸ１２＝Ｘ１＋（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）、Ｙ１２＝Ｙ１−（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）であると特定するステップと、を含む。
【０００８】
さらに、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とすることは、
電波の伝播速度をｃとするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記ＵＷＢ測位ラベルの確認信号を受信するまでの時間をＴ１１とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第１ＵＷＢ測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ１２とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第１ＵＷＢ測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第１ＵＷＢ測位基地局の確認信号を受信するまでの時間をＴ１３とするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ１４とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、且つＲ１＝ｃ＊（Ｔ１１−Ｔ１２＋Ｔ１３−Ｔ１４）／４であると特定するステップと、
前記第２ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記ＵＷＢ測位ラベルの確認信号を受信するまでの時間をＴ２１とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第２ＵＷＢ測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ２２とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第２ＵＷＢ測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第２ＵＷＢ測位基地局の確認信号を受信するまでの時間をＴ２３とするステップと、
前記第２ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ２４とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とし、且つＲ２＝ｃ＊（Ｔ２１−Ｔ２２＋Ｔ２３−Ｔ２４）／４であると特定するステップと、を含む。
【０００９】
さらに、ステップ３に記載のロボットの位置する格子セルとペットの位置する格子セルとの間であって、ロボットがペットを監視するカメラの撮像角度にカバーされる予め設定された範囲内の格子セルに、障害セルが存在するか否かを判断することは、
ロボットのペットを監視するカメラがペットに向かう方向を、撮像方向と特定するステップと、
前記撮像方向に応じて、カメラの撮像角度が前記格子地図においてカバーする撮像領域を特定するステップと、
カメラを角頂点として外側へ延長する第１辺と第２辺のなす角度範囲の前記格子地図におけるカバー領域に対応する格子セルを特定するステップであって、前記カバー領域は、前記撮像領域未満であるとともに、前記撮像領域内に位置するステップと、
前記カバー領域に対応する格子セルに障害セルが存在するか否かを分析するステップと、を含む。
【００１０】
さらに、ステップ４に記載のペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとすることは、
ペットの位置する格子セルの中心を円心とし、予め設定された長さを半径とする円形領域を特定するステップと、
前記円形領域におけるロボットからの距離が最も短い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあるとともに、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルは、ロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあるとともに、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルは、ロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
このように類推するステップと、を含む。
【００１１】
さらに、前記予め設定された長さは、１メートル乃至２メートルの範囲内のいずれか一つの値である。
【００１２】
さらに、ステップ５に記載の現在位置点から前記監視セルまで走行してペットを監視するように、ロボットを制御することは、
ロボットの現在位置点を起点とし、前記監視セルの位置する方向に向かって格子地図の捜索を行うステップと、
ロボットの現在位置点と前記監視セルの中心点との間であって、走行済セルによって直接連通された格子経路のうち、経路長さが最も短い格子経路を案内格子経路と特定するステップと、
案内格子経路における格子セルの中心点を案内位置点とし、前記案内位置点を結んで案内経路を構成するステップと、
現在位置点から前記案内経路に沿って前記監視位置点まで走行するように、ロボットを制御するステップと、
前記ロボットのカメラの撮像方向をペットの位置する方向に合せるように、ロボットの方向を調節するステップと、を含む。
【００１３】
上述した格子地図に基づくロボットのペット監視方法を実行するようにロボットを制御するためのプログラムが格納されるチップ。
【００１４】
本発明によると、以下の有益な効果を実現できる。すなわち、ペット身体上の無線信号装置とロボットとの無線通信によって、ペットとロボットとの相互位置関係を特定してから、ロボットとペットに対応する格子地図での格子セルの間に障害セルが存在するか否かを判断し、これによって、ロボットとペットとの間が障害物によって遮断されたか否かを判断する。遮断されていなければ、ロボットの現在位置と撮像方向でペットを効果的に撮像できることを示し、ロボットの現在位置と撮像方向を変更する必要がない。遮断されていれば、ロボットが現在位置で撮像するとペットを撮像できず、障害物が撮像されるおそれがあるため、ロボットはペット周囲の格子セルの状態を判断することで監視位置点を再選択しなければならない。ペット周囲の予め設定された領域内においてロボットからの距離が近い順の関係に従って、走行済セルを一つずつ監視候補セルとした後、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断し、すなわち、監視候補セルの位置からペットを効果的に監視することが可能であるか否かを分析して、障害物によって遮断されていなければ、当該監視候補セルを監視セルとして特定し、遮断されていれば、次の走行済セルを分析する。このようなペット周囲の予め設定された領域内においてロボットからの距離が近い順で走行済セルを一つずつ分析する形態によると、ロボットが最も速く到達でき、且つペットを効果的に監視可能な位置点を探し出して、ロボットがペットを監視する効率を向上させることができる。また、予め設定された領域内におけるロボットからの距離が最も遠い走行済セル以外の他の走行済セルとペットとの間がいずれも障害物によって遮断されていれば、ロボットからの距離が最も遠い走行済セルとペットとの間に障害物があるか否かに関わらず、それを監視セルとする。これは、通常障害物の分布に特徴があるからであり、すなわち、障害物は通常一つまたは複数の領域に集中して現れ、一つの領域で障害セルが検出されると、当該領域に他の障害セルがさらに存在する可能性があり、ロボットが現在位置で障害物を検出した場合、一定の範囲内において、現在位置から遠い領域ほど障害セルが存在する確率が低くなり、このため、予め設定された領域内におけるロボットからの距離が最も遠い走行済セルを監視セルとすることで、ロボットを比較的に空いている領域に位置させて、ペットの位置が変化した場合、隣接する障害物の干渉を受けずに監視位置または監視角度をさらに簡単に調節することができ、監視効率を向上させる。
【００１５】
上記のように、本発明は、このような格子地図と組合せてペットを監視する方式によって、より良い監視位置を探し出すようにロボットを制御することができ、障害物に遮断されて監視効果に影響を及ぼす問題を回避し、ペットを監視する効果を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係わる格子地図に基づくロボットのペット監視方法を示す概略フローチャートである。
【図２】本発明に係わる位置点の座標を格子セルの座標へ変換する概略分析図である。
【図３】本発明に係わる二つのＵＷＢ測位基地局とＵＷＢ測位ラベルとの相互位置の概略分析図である。
【図４】本発明に係わるロボットの中心点の座標から二つのＵＷＢ測位基地局の座標を算出する概略分析図である。
【図５】ＵＷＢ測位ラベルから第１ＵＷＢ測位基地局までの距離を測定する概略分析図である。
【図６】ロボットが撮像した格子領域を特定する概略分析図である。
【図７】監視セルを特定する概略分析図である。
【図８】ロボットの現在位置点から監視位置点までの案内経路を特定する概略分析図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態をさらに説明する。
本発明に係わるロボットは、スマート家電の一つとして、ある程度の人工知能に基づいていくつかの場所で自動に走行することが可能である。ロボットの本体上には各種のセンサーが設けられて、走行距離、走行角度、本体状態、及び障害物等を検出することができ、壁または他の障害物に衝突すると、自発的に方向変換し、設定によって異なる路線で走行し、規則的に走行するとともに、走行中に検出された各種のデータに基づいて格子地図を構築する。本発明に係わる移動ロボットの構造は、駆動輪付きの自律走行可能なロボット本体であって、本体上にマンマシンインタフェースが設けられ、本体上に障害検出ユニットが設けられている。本体の中央の上端面にカメラが設けられている。ここで、カメラは、本体の前部の上端面または他の位置に設けられてもよく、本体の前部または他の位置に設けられている場合、関連するパラメータを算出する際、中央に設けられているカメラに対して関連する数値を調節すればよい。本体の内部には、加速度計とジャイロスコープ等を含む慣性センサーが設けられ、駆動輪には駆動輪の走行距離を検出するための走行距離計（通常はコードホイール）が設けられ、さらに、関連するセンサーのパラメータを処理できるとともに実行部品に制御信号を出力することができる制御手段が設けられている。
【００１８】
本発明に係わる格子地図に基づくロボットのペット監視方法は、図１に示すように、ロボットの構築した格子地図に基づいて、ロボットの前記格子地図での現在位置点と対応する格子セルとを特定するステップ１と、ロボットとペット身体上の無線信号装置との無線通信に基づいて、ペットとロボットとの相互位置関係を特定し、相互位置関係に基づいて、ペットの現在位置点と対応する格子セルとを特定するステップ２と、ロボットの位置する格子セルとペットの位置する格子セルとの間であって、ロボットがペットを監視するカメラの撮像角度にカバーされる予め設定された範囲内の格子セルに、障害セルが存在するか否かを判断し、ＮＯであれば、ロボットのカメラの撮像方向をペットに向かうように維持し、ステップ２に戻り、ＹＥＳであれば、ステップ４に移行するステップ３と、ペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとし、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断し、ＮＯであれば、前記監視候補セルを監視セルとして特定して、ステップ５に移行し、ＹＥＳであれば、次の走行済セルのロボットからの距離が最も遠いか否かを判断し、ＮＯであれば、ステップ４に戻り、ＹＥＳであれば、次の走行済セルを直接監視セルとして特定し、ステップ５に移行するステップ４と、現在位置点から前記監視セルまで走行してペットを監視するようにロボットを制御するステップ５と、を含む。ここで、前記格子地図は、ロボットが走行中に自体の各種のセンサーによるデータに基づいて構築された格子セルを基本単位とするマップである。前記格子セルは、設定された長さと幅を有する仮想格子を有し、正方形にすることができれば長方形にすることもできる。好ましくは、本発明に係わる格子セルは、辺長が０．２メートルの正方形格子である。前記無線信号装置として、ｚｉｇｂｅｅ通信手段、超音波手段、無線通信手段、ＵＷＢ（超広帯域）手段またはｗｉｆｉ手段等を用いることができ、具体的には製品の必要に応じて選択することができる。前記予め設定された範囲も製品の必要に応じて設定することができ、好ましくは、カメラの撮像角度にカバーされる全範囲の三分の一に設定する。前記予め設定された領域も製品設計の異なる必要に応じて設定することができ、好ましくは、円形領域、方形領域または規則的な多角形領域等に設けることができ、面積の大きさは通常２〜６平方メートルの範囲内に設定される。
【００１９】
ロボットは走行中に走行したことのある格子セルを走行済セルと標記し、障害物が検出された時に対応する格子セルを障害セルと標記し、崖が検出された時に対応する格子セルを崖セルと標記することなどをし、標記された情報に基づいて、格子地図を更新する。本発明に係わる方法によると、ペット身体上の無線信号装置とロボットとの無線通信によってペットとロボットとの相互位置関係を特定してから、ロボットとペットとが格子地図で対応して位置する格子セル間に障害セルが存在するか否かを判断することにより、ロボットとペットとの間が障害物によって遮断されたか否かを判断する。遮断されていない場合、ロボットの現在位置と撮像方向でペットを効果的に撮像できることを示し、ロボットの現在位置と撮像方向を変更する必要がなく、ペットが走ると、ロボットは本体を回動させてカメラが常にペットの方向へ向くように維持し、当該過程において、障害物によって遮断されない限り、ロボットは他の位置へ走行する必要がない。遮断されている場合、ロボットが現在位置で撮像するとペットを撮像できず障害物が撮像されるおそれがあるため、ロボットはペット周囲の格子セルの状態を判断することで監視位置点を再選択しなければならない。ペット周囲の予め設定された領域内においてロボットからの距離が近い順の関係に従って、走行済セルを一つずつ監視候補セルとし、その後、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断し、すなわち、監視候補セルの位置からペットを効果的に監視することが可能であるか否かを分析して、障害物によって遮断されていなければ、当該監視候補セルを監視セルとして特定し、遮断されていれば、次の走行済セルを分析する。このようなペット周囲の予め設定された領域内において、ロボットからの距離が近い順で走行済セルを一つずつ分析する形態によると、ロボットが最も速く到達でき且つペットを効果的に監視可能な位置点を探し出して、ロボットがペットを監視する効率を向上させることができる。また、予め設定された領域内におけるロボットからの距離が最も遠い走行済セル以外の他の走行済セルとペットとの間がいずれも障害物によって遮断されている場合、ロボットからの距離が最も遠い走行済セルとペットとの間に障害物があるか否かに関わらず、それを監視セルとする。これは通常障害物の分布に特徴があるからであり、すなわち、障害物は通常一つまたは複数の領域に集中して現れ、一つの領域で障害セルが検出されると、当該領域に他の障害セルがさらに存在することになり、ロボットが現在位置で障害物を検出した場合、一定の範囲内において、現在位置から遠い領域ほど障害セルが現れる確率が低くなる。このため、予め設定された領域内におけるロボットからの距離が最も遠い走行済セルを監視セルとすることで、ロボットを比較的に空いている領域に位置させて、ペットの位置が変化した場合、隣接する障害物の干渉を受けずに監視位置または監視角度をさらに簡単に調節することができ、監視効率を向上させる。上述のように、本発明に係わる方法は、このような格子地図を組合せてペットを監視する方式によって、より良い監視位置を探し出すようにロボットを制御することができ、障害物に遮断されて監視効果に影響を及ぼす問題を回避し、ペットを監視する効果を向上させる。
【００２０】
好ましくは、ステップ１に記載のロボットの構築した格子地図に基づいて、ロボットの前記格子地図での現在位置点と対応する格子セルとを特定することは、ロボットが走行中に検出されたデータに基づいて、（Ｘ０，Ｙ０）を原点とするＸＹ軸座標系に基づく格子地図を構築するステップと、前記格子地図における格子セルの辺長をＬとするステップと、ロボット自体の測位データに基づいて、ロボットの現在位置点の座標を（Ｘ１，Ｙ１）とすると、現在位置点に対応する格子セルの格子座標は（Ｓ１１，Ｓ１２）であり、Ｓ１１＝（Ｘ１−Ｘ０）／Ｌ、Ｓ１２＝（Ｙ１−Ｙ０）／Ｌとなるステップと、を含み、ここでＳ１１とＳ１２はいずれも整数部分を取る。ロボットが走行中に自体の走行距離計及びジャイロスコープ等のセンサーにより検出されたデータに基づいて、走行済みの経路を記録し、自体の位置する位置と方向（すなわち、測位データ）をリアルタイムに特定する。また、格子地図は、格子セルを基本単位として構成されたもので、各格子セルのいずれにも複数の位置点が含まれ、ロボットの走行は位置点の形態で行われ、すなわち、現在位置点から隣接する次の位置点へ移動するものである。よって、ロボットが現在位置する格子セルの座標を特定する際、現在位置点の座標を格子セルの座標に変換しなければならなく、図２に示すように、各小さい格子は一つの格子セルを示し、辺長はＬ＝０．２メートルであり、座標原点Ｐの座標は（Ｘ０＝０，Ｙ０＝０）であり、Ｐ点の右上隅の格子セルの格子座標を（０，０）に設定する。ロボットがＤ位置点に位置する時、座標が（０．５，０．３）であると検出されると、算出されるロボットの位置する格子セルの格子座標は（Ｓ１１＝（（０．５−０）／０．２），Ｓ１２＝（（０．３−０）／０．２））であり、すなわち（Ｓ１１＝２．５，Ｓ１２＝１．５）であり、整数部分を取ると、（Ｓ１１＝２，Ｓ１２＝１）であるので、ロボットがＤ位置点に位置する時の対応する格子セルの格子座標は（２，１）である。本実施例に係わる方法によると、同一の座標系において、現在位置点と座標原点との位置関係及び格子セルの辺長に基づいて、現在位置点に対応する格子セルの格子座標を精確に算出して、後続のデータ処理のために信頼性のあるデータを提供し、データ分析の精確性を向上させることができる。
【００２１】
好ましくは、ステップ２に記載のロボットとペット身体上の無線信号装置との無線通信装置に基づいて、ペットとロボットとの相互位置関係を特定し、相互位置関係に基づいて、ペットの現在位置点と対応する格子セルとを特定することは、ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局と第２ＵＷＢ測位基地局との間の距離をＷとするステップと、前記第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、前記第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とするステップと、前記第１ＵＷＢ測位基地局及び前記第２ＵＷＢ測位基地局とペット身体上のＵＷＢ測位ラベルとの無線通信に基づいて、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とするステップと、前記第１ＵＷＢ測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第２ＵＷＢ測位基地局と前記ＵＷＢ測位ラベルに向かう線のなす角度を第１角度とし、且つ第１角度α１がα１＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｗ２＋Ｒ２２−Ｒ１２）／（２＊Ｗ＊Ｒ２））であるステップと、前記第２ＵＷＢ測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記ＵＷＢ測位ラベルに向かう線のなす角度を第２角度とし、且つ第２角度α２がα２＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｗ２＋Ｒ１２−Ｒ２２）／（２＊Ｗ＊Ｒ１））であるステップと、前記ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点の座標を（Ｘｃ，Ｙｃ）とし、且つＸｃ＝Ｘ１２＋Ｒ２＊ｃｏｓ（１８０°−α１−ａｒｃｃｏｓ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））、Ｙｃ＝Ｙ１１＋Ｒ１＊ｃｏｓ（１８０°−α２−ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））であるステップと、前記ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点に対応する格子セルの格子座標を（Ｓ２１，Ｓ２２）とし、且つＳ２１＝（Ｘｃ−Ｘ０）／Ｌ、Ｓ２２＝（Ｙｃ−Ｙ０）／Ｌであるステップと、を含み、ここで、Ｓ２１とＳ２２はいずれも整数部分を取る。ここで、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ）は超広帯域で無キャリアの通信技術であり、ＵＷＢ測位ラベルとＵＷＢ測位基地局はＵＷＢ通信技術を用いる通信装置である。図３に示すように、Ａが第１ＵＷＢ測位基地局で、Ｂが第２ＵＷＢ測位基地局で、ＣがＵＷＢ測位ラベルである。第１ＵＷＢ測位基地局と第２ＵＷＢ測位基地局はいずれもロボットの本体上に配置され、ＵＷＢ測位ラベルはペット身体上に着用されている。第１ＵＷＢ測位基地局と第２ＵＷＢ測位基地局との間の距離はロボットを設計して生産する際にすでに決められたものであるので、両者間の距離は既知であり、すなわち、ＡＢ＝Ｗであり、関連するデータはすでにシステムに記録されており、ここで、Ｗの数値の大きさは具体的な製品デザインに応じて設定することができるが、Ｗの数値はロボット本体の直径未満であるべきである。また、第１ＵＷＢ測位基地局とＵＷＢ測位ラベルとの距離ＡＣ＝Ｒ１、及び、第２ＵＷＢ測位基地局とＵＷＢ測位ラベルとの距離ＢＣ＝Ｒ２を測定して、三角形の三つの辺の長さから第１角度（∠ＡＢＣ）の大きさを求めることができ、すなわち、α１＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｗ２＋Ｒ２２−Ｒ１２）／（２＊Ｗ＊Ｒ２））であり、同様に、第２角度（∠ＣＡＢ）の大きさを求めることができ、すなわち、α２＝ａｒｃｃ��ｓ（（Ｗ２＋Ｒ１２−Ｒ２２）／（２＊Ｗ＊Ｒ１））である。ロボットが走行距離計とジャイロスコープ等のセンサーの検出データによって自体の座標位置（すなわち、ロボットの中心点の座標）を特定することができるので、ロボット本体上の中心点の位置に対して固定された二つのＵＷＢ測位基地局の座標値も特定でき、すなわち、第１ＵＷＢ測位基地局の座標が（Ｘ１１，Ｙ１１）で、第２ＵＷＢ測位基地局の座標が（Ｘ１２，Ｙ１２）であり、後続の実施例において具体的な算出方式を説明する。図に示すように、Ｃ点のＸ軸座標を特定しようとする場合、ｃ１１またはｃ２１の長さを知る必要があるが、ｃ１１＝Ｒ１＊ｓｉｎａ２で、ｃ２１＝Ｒ２＊ｃｏｓｂ２で、∠ａ２＝１８０°−α２−∠ａ１、∠ｂ２＝１８０°−α１−∠ｂ１、∠ａ１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ）、∠ｂ１＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ）であり、また、上述のようにα１とα２の角度を既に求めたので、ｃ１１＝Ｒ１＊ｓｉｎ（１８０°−α２−ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））、ｃ２１＝Ｒ２＊ｃｏｓ（１８０°−α１−ａｒｃｓｉｎ（（Ｙ１１−Ｙ１２）／Ｗ））を求めると、ペットＣ点のＸ軸座標のＸｃ＝Ｘ１２＋ｃ２１＝Ｘ１２＋Ｒ２＊ｃｏｓ（１８０°−α１−ａｒｃｃｏｓ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））、またはＸｃ＝Ｘ１１＋ｃ１１＝Ｘ１１＋Ｒ１＊ｓｉｎ（１８０°−α２−ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））である。同様に、Ｃ点のＹ軸座標を特定しようとする場合、ｃ１２またはｃ２２の長さを知る必要があるが、ｃ１２＝Ｒ１＊ｃｏｓａ２で、ｃ２２＝Ｒ２＊ｓｉｎｂ２であり、∠ａ２＝１８０°−α２−∠ａ１、∠ｂ２＝１８０°−α１−∠ｂ１、∠ａ１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ）、∠ｂ１＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ）であり、また、上述ようにα１とα２の角度を既に求めたので、ｃ１２＝Ｒ１＊ｃｏｓ（１８０°−α２−ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））、ｃ２２＝Ｒ２＊ｓｉｎ（１８０°−α１−ａｒｃｃｏｓ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））を求める。この場合、ペットＣ点のＹ軸座標のＹｃ＝Ｙ１１＋ｃ１２＝Ｙ１１＋Ｒ１＊ｃｏｓ（１８０°−α２−ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））、またはＹｃ＝Ｙ１２＋ｃ２２＝Ｙ１２＋Ｒ２＊ｓｉｎ（１８０°−α１−ａｒｃｃｏｓ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））である。ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点の座標を（Ｘｃ，Ｙｃ）とした後、さらに上記実施例に係わる形態で、ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点に対応する格子セルの格子座標（Ｓ２１，Ｓ２２）を算出し、すなわち、Ｓ２１＝（Ｘｃ−Ｘ０）／Ｌ、Ｓ２２＝（Ｙｃ−Ｙ０）／Ｌであり、Ｓ２１とＳ２２はいずれも整数部分を取る。本実施例に係わる方法は、ペットに着用されたＵＷＢ測位ラベルの高さがロボットのＵＷＢ測位基地局の高さに一致する（すなわち、三つの通信装置が同一の水平面に位置する）か、または差がわずかである場合に適用する。ロボットとペットの位置が変化すると、検出された変化パラメータを代入すればペットの位置点と対応する格子座標をすぐ得ることができ、データ処理速度が速く、出力結果が精確になる。また、ＵＷＢ測位ラベルの高さとＵＷＢ測位基地局の高さとの差が大きい場合、ロボットの本体に第３ＵＷＢ測位基地局を設置して、高さパラメータを導入することで、ＵＷＢ測位ラベルの三次元座標を特定して対応する格子座標を特定する必要があり、その具体的な実施形態が本実施例と同じ原理であるので、ここでは詳細な説明を省略する。このようなＵＷＢ通信技術によってペットの測位を行う形態によると、既存の他の測位方式に比べ、測位範囲が広く、精度が高く、安定性が優れる。
【００２２】
好ましくは、前記ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とすることは、ロボット本体の中心点の座標をロボットの現在位置点の座標とし、且つ座標を（Ｘ１，Ｙ１）とするステップと、ロボット本体の中心点が、前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記第２ＵＷＢ測位基地局との連結線の中点であると特定するステップと、前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記第２ＵＷＢ測位基地局との間の距離をＷとすると、ロボット本体の中心点から前記第１ＵＷＢ測位基地局までの距離がＷ／２となり、ロボット本体の中心点から前記第２ＵＷＢ測位基地局までの距離がＷ／２となるステップと、ロボットのジャイロスコープによって検出されたロボットの現在方向をαとするステップと、ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、且つＸ１１＝Ｘ１−（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）、Ｙ１１＝Ｙ１＋（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）であるステップと、ロボット本体上の第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とし、且つＸ１２＝Ｘ１＋（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）、Ｙ１２＝Ｙ１−（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）であるステップと、を含む。図４に示すように、第１ＵＷＢ測位基地局Ａと第２ＵＷＢ測位基地局Ｂはそれぞれロボットの本体の両端に設けられ、ＡＢの間の連結線がちょうどロボットの中心点Ｇを通過し、且つＡＧ＝ＢＧ＝Ｗ／２である。Ｇ点の座標が（Ｘ１，Ｙ１）であり、ロボットの現在方向の角度がαであり、図において、Ｇ点を通過し且つ矢印付きの直線がロボットの現在方向を示し、当該直線がＡＢ線に直交するので、∠ａ＝∠ｂ＝∠αであることが分かる。第１ＵＷＢ測位基地局のＸ軸座標Ｘ１１を求めようとする場合、まず、Ｘ１１とＸ１との間の距離を求めなければならず、すなわちＸ１−Ｘ１１＝ＡＧ＊ｃｏｓａ＝（Ｗ＊ｃｏｓα）／２であり、Ｘ１１＝Ｘ１−（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）である。第１ＵＷＢ測位基地局のＹ軸座標Ｙ１１を求めようとする場合、まず、Ｙ１１とＹ１との間の距離を求めなければならず、すなわち、Ｙ１１−Ｙ１＝ＡＧ＊ｓｉｎａ＝（Ｗ＊ｓｉｎα）／２であり、Ｙ１１＝Ｙ１＋（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）である。同様に、第２ＵＷＢ測位基地局のＸ軸座標Ｘ１２を求めようとする場合、まず、Ｘ１２とＸ１との間の距離を求めなければならず、すなわち、Ｘ１２−Ｘ１＝ＢＧ＊ｃｏｓｂ＝Ｗ＊ｃｏｓα／２であり、Ｘ１２＝Ｘ１＋（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）である。Ｙ１とＹ１２との間の距離がＹ１−Ｙ１２＝ＧＢ＊ｓｉｎｂ＝Ｗ＊ｓｉｎα／２であり、Ｙ１２＝Ｙ１−（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）である。本実施例に係わる第１ＵＷＢ測位基地局と第２ＵＷＢ測位基地局の座標を特定する方法によると、基地局がロボット本体上の中心点に対して相互対称の位置関係を持つように限定することで、二つの基地局の座標を特定するアルゴリズムを簡略化して、システムのデータ処理速度を高め、二つの基地局の座標値を早く且つ精確に得て、後続する他のデータ処理のためにより速く参照根拠を提供することができる。同様に、三つの基地局が設けられる場合、三番目の基地局をＡＢの垂直二等分線上に設けると、アルゴリズムを簡略化して、システムのデータ処理速度を高めることができ、その具体的な実施形態は本実施例と同じ原理であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２３】
好ましくは、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とすることは、電波の伝播速度をｃとするステップと、前記第１ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記ＵＷＢ測位ラベルの確認信号を受信するまでの時間をＴ１１とするステップと、前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第１ＵＷＢ測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ１２とするステップと、前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第１ＵＷＢ測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第１ＵＷＢ測位基地局の確認信号を受信するまでの時間をＴ１３とするステップと、前記第１ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ１４とするステップと、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、且つＲ１＝ｃ＊（Ｔ１１−Ｔ１２＋Ｔ１３−Ｔ１４）／４であるステップと、前記第２ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記ＵＷＢ測位ラベルの確認信号を受信するまでの時間をＴ２１とするステップと、前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第２ＵＷＢ測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ２２とするステップと、前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第２ＵＷＢ測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第２ＵＷＢ測位基地局の確認信号を受信するまでの時間をＴ２３とするステップと、前記第２ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ２４とするステップと、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とし、且つＲ２＝ｃ＊（Ｔ２１−Ｔ２２＋Ｔ２３−Ｔ２４）／４であるステップと、を含む。図５に示すように、第１ＵＷＢ測位基地局Ａは時刻ｔ１でＵＷＢ測位ラベルＣへ距離測定データを送信し、ＵＷＢ測位ラベルＣは時刻ｔ２で距離測定データを受信して時刻ｔ３で確認信号を送信し、第１ＵＷＢ測位基地局Ａは時刻ｔ４で当該確認信号を受信する。この際、第１ＵＷＢ測位基地局Ａが距離測定データを送信してから確認信号を受信するまでに必要な時間はＴ１＝ｔ４−ｔ１となり、ＵＷＢ測位ラベルＣが距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでに必要な時間はＴ２＝ｔ３−ｔ２となる。これから、第１ＵＷＢ測位基地局ＡとＵＷＢ測位ラベルＣとの間で１回の往復通信を行う場合、信号伝送の時間がＴ１−Ｔ２＝ｔ４−ｔ１−ｔ３＋ｔ２であることが分かる。同様に、ＵＷＢ測位ラベルＣは時刻ｔ５で第１ＵＷＢ測位基地局Ａへ距離測定データを送信し、第１ＵＷＢ測位基地局Ａは時刻ｔ６で距離測定データを受信して時刻ｔ７で確認信号を送信し、ＵＷＢ測位ラベルＣは時刻ｔ８で当該確認信号を受信する。この際、ＵＷＢ測位ラベルＣが距離測定データを送信してから確認信号を受信するまでに必要な時間はＴ３＝ｔ８−ｔ５となり、第１ＵＷＢ測位基地局Ａが距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでに必要な時間はＴ４＝ｔ７−ｔ６となる。これから、ＵＷＢ測位ラベルＣと第１ＵＷＢ測位基地局Ａとの間で１回の往復通信を行う場合、信号伝送の時間がＴ３−Ｔ４＝ｔ８−ｔ５−ｔ７＋ｔ６であることが分かる。データの精度を確保するために、信号がＵＷＢ測位ラベルＣと第１ＵＷＢ測位基地局Ａとの間で１回伝送されるのに使う時間を（Ｔ１−Ｔ２＋Ｔ３−Ｔ４）の四分の一とする。データ信号の伝送速度が電波の伝送速度ｃに等しいため、距離＝速度＊時間によって、ＵＷＢ測位ラベルから第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離Ｒ１＝ｃ＊（Ｔ１１−Ｔ１２＋Ｔ１３−Ｔ１４）／４を得ることができる。同様に、ＵＷＢ測位ラベルから第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とし、且つＲ２＝ｃ＊（Ｔ２１−Ｔ２２＋Ｔ２３−Ｔ２４）／４であり、その具体的な実施形態は本実施例に類似するため、ここでは詳細な説明を省略する。本実施例に係わる基地局から測位ラベルまでの距離を測定する方法によると、データ信号の伝送時間の平均値を取ることで、より精確な伝送時間を得て、より精確な距離測定結果を得ることができ、後続するペットの位置特定のためにより信頼性のある参照根拠を提供して、より良好なペット監視効果を確保することができる。
【００２４】
好ましくは、ステップ３に記載のロボットの位置する格子セルとペットの位置する格子セルとの間であって、ロボットがペットを監視するカメラの撮像角度にカバーされる予め設定された範囲内の格子セルに、障害セルが存在するか否かを判断することは、ロボットのペットを監視するカメラがペットに向かう方向を撮像方向と特定するステップと、前記撮像方向に基づいて、カメラの撮像角度が前記格子地図においてカバーする撮像領域を特定するステップと、カメラを角頂点として外側へ延長する第１辺と第２辺のなす角度範囲の、前記格子地図におけるカバー領域に対応する格子セルを特定し、前記カバー領域に対応する格子セルに障害セルが存在するか否かを分析するステップと、を含む。ここで、前記カバー領域は前記撮像領域未満であり、前記撮像領域内に位置する。図６に示すように、図における一つの小さい格子が一つの格子セルを示し、Ｘが標記された格子は、当該格子が障害セルであることを示し、標記されていないかまたは他の文字が標記された格子は、当該格子が走行済セルであることを示す。Ｇ点はロボットが位置する位置点であり、すなわち、カメラの位置であり、Ｃ点はペットが位置する位置点である。ＧＺが撮像方向であり、ＧＢ１とＧＢ２の二本の線のなす角度が撮像角度であり、ＧＺが前記撮像角度の角の二等分線である。ＧＵ１が第１辺で、ＧＵ２が第２辺であり、ＧＵ１とＧＵ２の二本の線のなす角度内の格子セルに障害セルが存在するか否かを分析し、すなわち、∠Ｕ１ＧＵ２範囲内の格子にＸが標記された格子があるか否かを判断し、ある場合、障害セルがあることを示し、ない場合、障害セルが存在しないことを示す。図に示す∠Ｕ１ＧＵ２範囲内には障害セルが存在せず、ロボットはペットを正常に撮像することが可能である。∠Ｕ１ＧＵ２範囲内にＸ格子があるとすれば、ロボットのカメラが障害物に遮断されるか、または撮像されるペットが障害物に近すぎて撮像効果に影響を及ぼすおそれがあることを示し、他の角度に変換してペットを撮像しなければならない。本実施例に係わる方法によると、格子地図を組合せて二つの位置点間に障害セルがあるか否かを判断することにより、ロボットとペットとの間が障害物によって遮断されたか否かを特定し、このような方式によると、ロボットの既存のデータを十分に活用し、判断過程が簡単で実用的であり、効果が顕著である。
【００２５】
好ましくは、ステップ４に記載のペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとすることは、ペットの位置する格子セルの中心を円心とし、予め設定された長さを半径とする円形領域を特定するステップと、前記円形領域におけるロボットからの距離が最も近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあり、且つ前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルがロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあり、且つ前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルがロボットからの距離が最も遠いセルではなれば、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、このように類推するステップと、を含む。図７に示すように、図における一つの小さい格子が一つの格子セルを示し、Ｘが標記された格子は当該格子が障害セルであることを示し、標記されていないかまたは他の文字が標記された格子は当該格子が走行済セルであることを示す。Ｇ点はロボットが位置する位置点であり、すなわち、カメラの位置であり、Ｃ点はペットが位置する位置点である。ＧＺが撮像方向であり、ＧＵ１が第１辺で、ＧＵ２が第２辺である。∠Ｕ１ＧＵ２範囲内に障害セル（すなわち、Ｘが標記された格子）があるため、ロボットによる撮像が障害物に遮断されるおそれがあり、このため、ロボットは撮像位置を調節しなければならない。まず、Ｃ点の位置する格子セルの中心を円心とし、予め設定された長さを半径とする円を描くと、当該円内の範囲が前記予め設定された領域となる。ここで、前記予め設定された長さは、具体的な設計ニーズに応じて設定することができ、好ましくは、１メートル乃至２メートルの範囲内のいずれか一つの値に設定することができ、本実施例においては１．５メートルとした。なお、図７に示す円形領域は模式図に過ぎず、図における格子セルの長さによって円形の半径または直径を測定してはならず、また、円形領域が一つの格子セルの一部のみを囲んでいれば、当該格子セルも円形領域の範囲内に入ることとなる。図において、格子セルＳ１が円形領域内におけるロボットからの距離が最も近い走行済セルであるため、まずそれを監視候補セルとし、Ｓ１とＣとの間の直線格子経路（すなわち、Ｓ１とＣを結ぶ直線が通過する格子セルからなる経路）にＸが標記された障害セルがあるため、Ｓ１を監視セルとして特定することができない。続いて、ロボットからの距離が二番目に近い走行済セルＳ２を分析し、Ｓ２が円形領域におけるロボットからの距離が最も遠い走行済セルではないため、ロボットからの距離が二番目に近い走行済セルＳ２を監視候補セルとし、Ｓ２とＣとの間の直線格子経路にＸが標記された障害セルがないため、すなわち、ロボットによるペットの撮像を遮断する障害物がないため、Ｓ２を監視セルと特定し、ロボットを走行済セルＳ２へ案内してペットの監視を行わせる。Ｓ２とＣとの直線格子経路にも障害セルがあるとすれば、継続してロボットからの距離が三番目に近い走行済セルＳ３を分析し、その方法は上記と同じであるため詳細な説明を省略する。円形領域におけるＳ１０以外の全ての走行済セルのロボットとの間の直線格子経路のいずれにも障害セルがあれば、ペットが障害物に囲まれた位置（例えば、ソファー上、センターテーブル上またはベッド上）に位置することを示し、この時、予め設定された領域においては走行済セルとペットとの間の障害セルを考慮する必要がなく、ペットの位置から遠く且つロボットの現在位置から遠く離れた位置点を考慮しなければならないため、直接ロボットからの距離が最も遠い走行済セルＳ１０を監視セルとし、ロボットを当該監視セルに案内してペットの監視を行わせる。このようなペット周囲の予め設定された領域内においてロボットからの距離が近い順で走行済セルを一つずつ分析する形態によると、ロボットが最も速く到達でき且つペットを効果的に監視可能な位置点を探し出して、ロボットがペットを監視する効率を向上させることができる。
【００２６】
好ましくは、ステップ５に記載の現在位置点から前記監視セルまで走行してペットを監視するようにロボットを制御することは、ロボットの現在位置点を起点とし、前記監視セルの位置する方向に向かって格子地図の捜索を行うステップと、ロボットの現在位置点と前記監視セルの中心点との間であって、走行済セルによって直接連通された格子経路のうち経路長さが最も短い格子経路を案内格子経路と特定するステップと、案内格子経路における格子セルの中心点を案内位置点とし、前記案内位置点を結んで案内経路を構成するステップと、現在位置点から前記案内経路に沿って前記監視位置点まで走行するようにロボットを制御するステップと、前記ロボットのカメラの撮像方向がペットの位置する方向に合せるようにロボットの方向を調節するステップと、を含む。図８に示すように、ロボットがＧ点から監視セルＳ２まで走行しようとする場合、まず、走行経路を捜索しなければならず、図において、Ｘが標記された格子は当該格子が障害セルであることを示し、標記されていないかまたは他の文字が標記された格子は当該格子が走行済セルであることを示す。まず、ロボットの現在位置点Ｇ点を起点として、前記監視セルの位置する方向に向かって格子地図の捜索を行い、ここで、監視セルの位置する方向に向かって捜索を行うことは、監視セルに向かう直線方向での捜索に限定されず、当該方向を全体的な捜索傾向として、Ｇ点から、格子セルごとにＧ点から離れる周囲へ捜索し、また、周囲から監視セルへ収まる方向で格子セルごとに捜索を行う。その後、二本の格子経路が捜索され、１本目は監視セルの左下方から監視セルに連結されたものであり、２本目は監視セルの右上方から監視セルに連結されたものであり、二本の格子経路は障害セルによって区切られている。１本目の格子経路の長さが２本目の格子経路より小さいため、１本目の格子経路を案内格子経路とする。１本目の格子経路における格子セルの中心点を案内位置点とし、前記案内位置点を連結して案内経路を構成し、すなわち、Ｌ１で示す点線である（Ｌ２で示す点線は２本目の格子経路の路線である）。続いて、Ｇ点から、Ｌ１路線に沿って監視セルＳ２の中心点（すなわち、監視位置点）まで走行するようにロボットを制御する。最後に、ロボットのカメラの撮像方向がＣ点の方向（すなわち、ペットの位置する方向）に向かうように、その場所でロボットの本体を回動させる。本実施例に係わる方法によると、監視セルの位置する方向に向かって格子地図の捜索を行うことで、監視セルに到達可能な格子経路にはどのようなものがあるかを速やかに特定することができる。そして、各経路の長さを分析して、最も短い経路を案内経路とすることで、ロボットが監視セルに到達する時間を短縮し、最後に、格子セルの中心点を案内位置点とし、各案内位置点を連結してなる案内経路が監視位置点に到達する最適な案内経路となり、ロボットが当該案内経路に沿って走行することで、目的地に到達する時間を短縮できるだけではなく、走行中に障害物に当たるリスクを低減し、ロボットが監視位置点に到達する効率を向上させることができる。好ましくは、本実施例における図示する格子セルの辺の長さがロボットの本体の直径に等しい。
【００２７】
本発明に係わるチップは、プログラムを記憶するためのチップであり、前記プログラムは、上述した格子地図に基づくロボットのペット監視方法を実行するようにロボットを制御するためのものである。ロボットの本体に前記チップを装着することで、ペット身体上の無線信号装置とロボットとの無線通信によって、ロボットがペットとロボットの相互位置関係を特定できるようにして、さらにロボットとペットが格子地図で位置する格子セル間に障害セルが存在するか否かを判断することにより、ロボットとペットとの間が障害物によって遮断されたか否かを判断する。遮断されていない場合、ロボットの現在位置と撮像方向でペットを効果的に撮像できることを示し、ロボットの現在位置と撮像方向を変更する必要がなく、ペットが走ると、ロボットは本体を回動させてカメラが常にペットの方向へ向くように維持し、当該過程において、障害物によって遮断されない限り、ロボットは他の位置へ走行する必要がない。遮断されている場合、ロボットが現在位置で撮像するとペットを撮像できず障害物が撮像されるおそれがあるため、ロボットはペット周囲の格子セルの状態を判断することで監視位置点を再選択しなければならない。ペット周囲の予め設定された領域内においてロボットからの距離が近い順の関係に従って、走行済セルを一つずつ監視候補セルとした後、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断し、すなわち、監視候補セルの位置からペットを効果的に監視することが可能であるか否かを分析して、障害物によって遮断されていなければ、当該監視候補セルを監視セルとして特定し、遮断されていれば、次の走行済セルを分析する。このようなペット周囲の予め設定された領域内においてロボットからの距離が近い順で走行済セルを一つずつ分析する形態によると、ロボットが最も速く到達でき且つペットを効果的に監視可能な位置点を探し出して、ロボットがペットを監視する効率を向上させることができる。また、予め設定された領域内におけるロボットからの距離が最も遠い走行済セル以外の他の走行済セルとペットとの間がいずれも障害物によって遮断されていれば、ロボットからの距離が最も遠い走行済セルとペットとの間に障害物があるか否かに関わらず、それを監視セルとする。これは、通常障害物の分布に特徴があるからであり、すなわち、障害物は通常一つまたは複数の領域に集中して現れ、一つの領域で障害セルが検出されると、当該領域に他の障害セルがさらに存在することになり、ロボットが現在位置で障害物を検出した場合、一定の範囲内において、現在位置から遠い領域ほど障害セルが現れる確率が低くなる。このため、予め設定された領域内におけるロボットからの距離が最も遠い走行済セルを監視セルとすることで、ロボットを比較的に空いている領域に位置させて、ペットの位置が変化した場合、隣接する障害物の干渉を受けずに監視位置または監視角度をさらに簡単に調節することができ、監視効率を向上させる。上述のように、本発明に係わるチップは、このような格子地図を組合せてペットを監視する方式によって、より良い監視位置を探し出すようにロボットを制御することができ、障害物に遮断されて監視効果に影響を及ぼす問題を回避し、ペットを監視する効果を向上させる。
【００２８】
以上の実施例は本発明を限定するためのものではなく、本発明を充分に開示するためのものであり、本発明の創造趣旨に基づいて創造性のある行為を経ずに得られる等価技術特徴の入れ替えは本願の開示範囲に含まれる。
【図１】
2021505150.tif 000003
【図２】
2021505150.tif 000004
【図３】
2021505150.tif 000005
【図４】
2021505150.tif 000006
【図５】
2021505150.tif 000007
【図６】
2021505150.tif 000008
【図７】
2021505150.tif 000009
【図８】
2021505150.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月5日(2020.6.5)
【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】
ロボットの構築した格子地図に基づいて、ロボットの前記格子地図での現在位置点と対応する格子セルとを特定するステップ１と、
ロボットとペット身体上の無線信号装置との無線通信に基づいて、ペットとロボットとの相互位置関係を特定し、相互位置関係に基づいて、ペットの現在位置点と対応する格子セルとを特定するステップ２と、
ロボットの位置する格子セルとペットの位置する格子セルとの間であって、ロボットがペットを監視するカメラの撮像角度にカバーされる予め設定された範囲内の格子セルに、障害セルが存在するか否かを判断し、
ＮＯであれば、ロボットのカメラの撮像方向をペットに向かうように維持し、ステップ２に戻り、
ＹＥＳであれば、ステップ４に移行するステップ３と、
ペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとし、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルが存在するか否かを判断し、
ＮＯであれば、前記監視候補セルを監視セルとして特定して、ステップ５に移行し、
ＹＥＳであれば、次の走行済セルのロボットからの距離が最も遠いか否かを判断し、
ＮＯであれば、ステップ４に戻り、
ＹＥＳであれば、直接次の走行済セルを監視セルとして特定して、ステップ５に移行するステップ４と、
現在位置点から前記監視セルまで走行してペットを監視するように、ロボットを制御するステップ５と、を含み、
前記障害セルはロボットが障害物を検出した時の対応する格子セルであり、前記走行済セルはロボットが走行済の格子セルであることを特徴とする格子地図に基づくロボットのペット監視方法。
【請求項２】
ステップ１に記載のロボットの構築した格子地図に基づいて、ロボットの前記格子地図での現在位置点と対応する格子セルとを特定することは、
ロボットが走行中に検出したデータに基づいて、（Ｘ０，Ｙ０）を原点とするＸＹ軸座標系に基づく格子地図を構築するステップと、
前記格子地図における格子セルの辺長をＬとするステップと、
ロボット自体の測位データに基づいて、ロボットの現在位置点の座標を（Ｘ１，Ｙ１）とすると、現在位置点に対応する格子セルの格子座標は（Ｓ１１，Ｓ１２）で、Ｓ１１＝（Ｘ１−Ｘ０）／Ｌ、Ｓ１２＝（Ｙ１−Ｙ０）／Ｌ（Ｓ１１とＳ１２はいずれも整数部分を取る）であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ２に記載のロボットとペット身体上の無線信号装置との無線通信に基づいて、ペットとロボットとの相互位置関係を特定し、相互位置関係に基づいて、ペットの現在位置点と対応する格子セルとを特定することは、
ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局と第２ＵＷＢ測位基地局との間の距離をＷとするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、前記第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局及び前記第２ＵＷＢ測位基地局とペット身体上のＵＷＢ測位ラベルとの無線通信に基づいて、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第２ＵＷＢ測位基地局と前記ＵＷＢ測位ラベルに向かう線のなす角度を第１角度とし、且つ第１角度α１が、α１＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｗ2＋Ｒ２2−Ｒ１2）／（２＊Ｗ＊Ｒ２））であると特定するステップと、
前記第２ＵＷＢ測位基地局を角頂点としてそれぞれ前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記ＵＷＢ測位ラベルに向かう線のなす角度を第２角度とし、且つ第２角度α２が、α２＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｗ2＋Ｒ１2−Ｒ２2）／（２＊Ｗ＊Ｒ１））であると特定するステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点の座標を（Ｘｃ，Ｙｃ）とし、且つＸｃ＝Ｘ１２＋Ｒ２＊ｃｏｓ（１８０°−α１−ａｒｃｃｏｓ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））、Ｙｃ＝Ｙ１１＋Ｒ１＊ｃｏｓ（１８０°−α２−ａｒｃｓｉｎ（（Ｘ１２−Ｘ１１）／Ｗ））であると特定するステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルの現在位置点に対応する格子セルの格子座標を（Ｓ２１，Ｓ２２）とし、且つＳ２１＝（Ｘｃ−Ｘ０）／Ｌ、Ｓ２２＝（Ｙｃ−Ｙ０）／Ｌ（Ｓ２１とＳ２２はいずれも整数部分を取る）であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とすることは、
ロボット本体の中心点の座標をロボットの現在位置点の座標とし、且つ座標を（Ｘ１，Ｙ１）とするステップと、
ロボット本体の中心点が、前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記第２ＵＷＢ測位基地局との連結線の中点であると特定するステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局と前記第２ＵＷＢ測位基地局との間の距離をＷとすると、ロボット本体の中心点から前記第１ＵＷＢ測位基地局までの距離がＷ／２であり、ロボット本体の中心点から前記第２ＵＷＢ測位基地局までの距離がＷ／２であると特定するステップと、
ロボットのジャイロスコープによって検出されたロボットの現在方向をαとするステップと、
ロボット本体上の第１ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１１，Ｙ１１）とし、且つＸ１１＝Ｘ１−（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）、Ｙ１１＝Ｙ１＋（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）であると特定するステップと、
ロボット本体上の第２ＵＷＢ測位基地局の座標を（Ｘ１２，Ｙ１２）とし、且つＸ１２＝Ｘ１＋（（Ｗ＊ｃｏｓα）／２）、Ｙ１２＝Ｙ１−（（Ｗ＊ｓｉｎα）／２）であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とすることは、
電波の伝播速度をｃとするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記ＵＷＢ測位ラベルの確認信号を受信するまでの時間をＴ１１とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第１ＵＷＢ測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ１２とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第１ＵＷＢ測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第１ＵＷＢ測位基地局の確認信号を受信するまでの時間をＴ１３とするステップと、
前記第１ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ１４とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第１ＵＷＢ測位基地局までの第１距離をＲ１とし、且つＲ１＝ｃ＊（Ｔ１１−Ｔ１２＋Ｔ１３−Ｔ１４）／４であると特定するステップと、
前記第２ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルへ距離測定データを送信してから前記ＵＷＢ測位ラベルの確認信号を受信するまでの時間をＴ２１とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第２ＵＷＢ測位基地局から送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ２２とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルが前記第２ＵＷＢ測位基地局へ距離測定データを送信してから前記第２ＵＷＢ測位基地局の確認信号を受信するまでの時間をＴ２３とするステップと、
前記第２ＵＷＢ測位基地局が前記ＵＷＢ測位ラベルから送信された距離測定データを受信してから確認信号を送信するまでの時間をＴ２４とするステップと、
前記ＵＷＢ測位ラベルから前記第２ＵＷＢ測位基地局までの第２距離をＲ２とし、且つＲ２＝ｃ＊（Ｔ２１−Ｔ２２＋Ｔ２３−Ｔ２４）／４であると特定するステップと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
ステップ３に記載のロボットの位置する格子セルとペットの位置する格子セルとの間であって、ロボットがペットを監視するカメラの撮像角度にカバーされる予め設定された範囲内の格子セルに、障害セルが存在するか否かを判断することは、
ロボットのペットを監視するカメラがペットに向かう方向を、撮像方向と特定するステップと、
前記撮像方向に応じて、カメラの撮像角度が前記格子地図においてカバーする撮像領域を特定するステップと、
カメラを角頂点として外側へ延長する第１辺と第２辺のなす角度範囲の前記格子地図におけるカバー領域に対応する格子セルを特定するステップであって、前記カバー領域は、前記撮像領域未満であるとともに、前記撮像領域内に位置するステップと、
前記カバー領域に対応する格子セルに障害セルが存在するか否かを分析するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップ４に記載のペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとすることは、
ペットの位置する格子セルの中心を円心とし、予め設定された長さを半径とする円形領域を特定するステップと、
前記円形領域におけるロボットからの距離が最も短い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあるとともに、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルは、ロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあるとともに、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルは、ロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
ロボットが、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に遠い走行済セルを監視候補セルと特定するまで、このように類推するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記予め設定された長さは、１メートル乃至２メートルの範囲内のいずれか一つの値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】
ステップ５に記載の現在位置点から前記監視セルまで走行してペットを監視するように、ロボットを制御することは、
ロボットの現在位置点を起点とし、前記監視セルの位置する方向に向かって格子地図の捜索を行うステップと、
ロボットの現在位置点と前記監視セルの中心点との間であって、走行済セルによって直接連通された格子経路のうち、経路長さが最も短い格子経路を案内格子経路と特定するステップと、
案内格子経路における格子セルの中心点を案内位置点とし、前記案内位置点を結んで案内経路を構成するステップと、
現在位置点から前記案内経路に沿って前記監視位置点まで走行するように、ロボットを制御するステップと、
前記ロボットのカメラの撮像方向をペットの位置する方向に合せるように、ロボットの方向を調節するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のうちのいずれか一項に記載の格子地図に基づくロボットのペット監視方法を実行するようにロボットを制御するためのプログラムが格納されることを特徴とするチップ。
【手続補正２】
【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】
さらに、ステップ４に記載のペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとすることは、
ペットの位置する格子セルの中心を円心とし、予め設定された長さを半径とする円形領域を特定するステップと、
前記円形領域におけるロボットからの距離が最も短い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあるとともに、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルは、ロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあるとともに、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルは、ロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、
ロボットが、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に遠い走行済セルを監視候補セルと特定するまで、このように類推するステップと、を含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
好ましくは、ステップ４に記載のペットの位置する格子セルを中心点とする予め設定された領域を特定し、前記予め設定された領域における走行済セルのロボットからの近い順の距離関係に基づいて、走行済セルを一つずつ監視候補セルとすることは、ペットの位置する格子セルの中心を円心とし、予め設定された長さを半径とする円形領域を特定するステップと、前記円形領域におけるロボットからの距離が最も近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあり、且つ前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルがロボットからの距離が最も遠いセルではなければ、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、前記監視候補セルとペットの位置する格子セルとの間の直線格子経路に障害セルがあり、且つ前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルがロボットからの距離が最も遠いセルではなれば、前記円形領域におけるロボットからの距離が三番目に近い走行済セルを監視候補セルと特定するステップと、ロボットが、前記円形領域におけるロボットからの距離が二番目に遠い走行済セルを監視候補セルと特定するまで、このように類推するステップと、を含む。図７に示すように、図における一つの小さい格子が一つの格子セルを示し、Ｘが標記された格子は当該格子が障害セルであることを示し、標記されていないかまたは他の文字が標記された格子は当該格子が走行済セルであることを示す。Ｇ点はロボットが位置する位置点であり、すなわち、カメラの位置であり、Ｃ点はペットが位置する位置点である。ＧＺが撮像方向であり、ＧＵ１が第１辺で、ＧＵ２が第２辺である。∠Ｕ１ＧＵ２範囲内に障害セル（すなわち、Ｘが標記された格子）があるため、ロボットによる撮像が障害物に遮断されるおそれがあり、このため、ロボットは撮像位置を調節しなければならない。まず、Ｃ点の位置する格子セルの中心を円心とし、予め設定された長さを半径とする円を描くと、当該円内の範囲が前記予め設定された領域となる。ここで、前記予め設定された長さは、具体的な設計ニーズに応じて設定することができ、好ましくは、１メートル乃至２メートルの範囲内のいずれか一つの値に設定することができ、本実施例においては１．５メートルとした。なお、図７に示す円形領域は模式図に過ぎず、図における格子セルの長さによって円形の半径または直径を測定してはならず、また、円形領域が一つの格子セルの一部のみを囲んでいれば、当該格子セルも円形領域の範囲内に入ることとなる。図において、格子セルＳ１が円形領域内におけるロボットからの距離が最も近い走行済セルであるため、まずそれを監視候補セルとし、Ｓ１とＣとの間の直線格子経路（すなわち、Ｓ１とＣを結ぶ直線が通過する格子セルからなる経路）にＸが標記された障害セルがあるため、Ｓ１を監視セルとして特定することができない。続いて、ロボットからの距離が二番目に近い走行済セルＳ２を分析し、Ｓ２が円形領域におけるロボットからの距離が最も遠い走行済セルではないため、ロボットからの距離が二番目に近い走行済セルＳ２を監視候補セルとし、Ｓ２とＣとの間の直線格子経路にＸが標記された障害セルがないため、すなわち、ロボットによるペットの撮像を遮断する障害物がないため、Ｓ２を監視セルと特定し、ロボットを走行済セルＳ２へ案内してペットの監視を行わせる。Ｓ２とＣとの直線格子経路にも障害セルがあるとすれば、継続してロボットからの距離が三番目に近い走行済セルＳ３を分析し、その方法は上記と同じであるため詳細な説明を省略する。円形領域におけるＳ１０以外の全ての走行済セルのロボットとの間の直線格子経路のいずれにも障害セルがあれば、ペットが障害物に囲まれた位置（例えば、ソファー上、センターテーブル上またはベッド上）に位置することを示し、この時、予め設定された領域においては走行済セルとペットとの間の障害セルを考慮する必要がなく、ペットの位置から遠く且つロボットの現在位置から遠く離れた位置点を考慮しなければならないため、直接ロボットからの距離が最も遠い走行済セルＳ１０を監視セルとし、ロボットを当該監視セルに案内してペットの監視を行わせる。このようなペット周囲の予め設定された領域内においてロボットからの距離が近い順で走行済セルを一つずつ分析する形態によると、ロボットが最も速く到達でき且つペットを効果的に監視可能な位置点を探し出して、ロボットがペットを監視する効率を向上させることができる。
【国際調査報告】
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