(57)【要約】【課題】居住環境内に存在する物品を管理するシステムにおいて、人や場所や物や時間や気候などの環境に適応して行う人の作業を作業ロボットに代行させ、人の作業の効率化又は省力化等を図る。【解決手段】物品管理システム１００は、人の作業を代行する作業ロボット１０２と、環境パラメータに基づく所定の条件と該条件が満たされたときに作業ロボット１０２に行わせる操作内容とが組となって構成される操作データが蓄えられた操作データベース１２０と、センシング手段１０４の検出結果に基づいて前記条件が満たされるか否かを判定し、該条件が満たされると作業ロボット１０２に所定の操作を実行させる操作管理手段１１９とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
居住環境内に存在する物品を管理するシステムであって、
前記居住環境内の物品及び人の情報と前記居住環境内のマップ情報とを有するデータベースと、
前記居住環境内の物品及び人を検出すると共に、予め定められた環境パラメータに関する現在の状況を検出するセンシング手段と、
前記センシング手段の検出結果に基づいて前記データベースの物品及び人の情報とマップ情報とを登録又は更新するデータベース管理手段と、
居住環境内における人の作業の一部又は全部を代行する作業ロボットと、
前記環境パラメータに基づく所定の条件と該条件が満たされたときに前記作業ロボットに行わせる操作内容とが組となって設定されてなる操作データが蓄えられた操作データベースと、
前記センシング手段の検出結果に基づいて前記操作データの前記条件が満たされるか否かを判定し、該条件が満たされると前記作業ロボットに該条件に対応する操作を実行させる操作管理手段とを備えている物品管理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の物品管理システムであって、
前記環境パラメータは、物品、人、物品又は人の存在場所、時間、日付、気温、湿度、及び天候のうちの１又は２以上からなっている物品管理システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の物品管理システムであって、
前記操作データの条件は、複数の環境パラメータの組み合わせによって設定されている物品管理システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の物品管理システムであって、
前記データベースには、物品及び人の履歴情報が登録され、
前記操作管理手段は、前記履歴情報に基づいて操作データを自動更新又は自動作成する物品管理システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の物品管理システムであって、
インターフェース手段を備え、
前記操作管理手段は、前記操作データの条件が満たされると、前記作業ロボットに前記操作を実行させる前に前記インターフェース手段を介して利用者に前記操作の確認を求め、前記利用者からの指示を受けたときにのみ前記作業ロボットに前記操作を実行させる物品管理システム。
【請求項６】
居住環境内に存在する物品を管理するシステムであって、
前記居住環境内の物品及び人の情報と前記居住環境内のマップ情報とを有するデータベースと、
前記居住環境内の物品及び人を検出すると共に予め定められた環境パラメータに関する現在の状況を検出するセンシング手段からの検出結果に基づいて、前記データベースの物品及び人の情報とマップ情報とを登録又は更新するデータベース管理手段と、
前記環境パラメータに基づく所定の条件と該条件が満たされたときに作業ロボットに行わせる操作内容とが組となって設定されてなる操作データが蓄えられた操作データベースと、
前記センシング手段の検出結果に基づいて前記操作データの前記条件が満たされるか否かを判定し、該条件が満たされると前記作業ロボットに該条件に対応する操作を実行させる操作管理手段とを備えている物品管理システム。
【請求項７】
居住環境内の物品及び人の情報と前記居住環境内のマップ情報とを有するデータベースと、
前記居住環境内の物品及び人を検出すると共に、予め定められた環境パラメータに関する現在の状況を検出するセンシング手段と、
前記センシング手段の検出結果に基づいて前記データベースの物品及び人の情報とマップ情報とを登録又は更新するデータベース管理手段と、
居住環境内における人の作業の一部又は全部を代行する作業ロボットと、
前記環境パラメータに基づく所定の条件と該条件が満たされたときに前記作業ロボットに行わせる操作内容とが組となって設定されてなる操作データが蓄えられた操作データベースとを備えた物品管理システムに対し、
前記センシング手段の検出結果に基づいて前記操作データの前記条件が満たされるか否かを判定し、該条件が満たされると前記作業ロボットに該条件に対応する操作を実行させる物品管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、居住環境内に存在する物品を管理するシステム及び方法に係り、特に、人や場所や物や時間や気候などの環境に適応した作業を作業ロボットに自動的に行わせるシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、居住環境内に存在する物品を環境に適応するように制御するシステムが研究・開発されている。例えば、特許文献１には、照明灯や空調機器等を個人に適応して制御し、節電に寄与するとともに、快適な環境が得られるようにした環境制御装置が開示されている。
【０００３】
図１６を参照しながら、上記環境制御装置について説明する。この環境制御装置では、例えば、Ａ氏が部屋２００１の出入口に接近し、外側のカードリーダヘッド２００８がＡ氏の携帯するＩＤカードをリードすると、自動ドア２００７が開き、同時にＡ氏の机２００２Ａの上方の照明灯２００４Ａ及び共用場所の照明灯２００６が点灯する。Ａ氏が外出するため出入口に接近し、内側のカードリーダヘッド２００９がＩＤカードをリードすると、自動ドア２００７が開き、同時に照明灯２００４Ａが消灯する。この際、Ａ氏以外に誰かが残っている場合には共用照明灯２００６は点灯したままであるが、Ａ氏が最後の退出者の場合（つまり、部屋２００１から全員が出る場合）には、共用照明灯２００６も消灯する。
【０００４】
上記環境制御装置では、機器を個人に適応させて制御することによって、快適な作業環境を与えることを目的としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２４３６８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来技術は、個人の情報のみに基づいて制御を行っていたため、その個人を取り巻く環境が変化した場合には、環境変化に適応した柔軟な制御を実行することはできなかった。すなわち、上記のような従来技術においては、個人に適応して快適な作業環境を与えるための環境制御を行うことができるが、人以外の時間や気候などの周辺環境に応じた制御は行うことができなかった。
【０００７】
例えば、従来技術においては、人が入室すると照明灯が点灯するようにできるが、実際には昼間の明るい時間帯の場合は、必ずしも照明灯を点灯しなくても良い。一方、昼間であっても、天候の悪い日には照明灯の点灯が必要となる場合もある。したがって、従来技術では、個人を取り巻く環境に適応した制御は行うことができなかった。
【０００８】
また、同一環境下にあっても、制御の必要性は個人毎に異なる場合もある。例えば、照明灯の点灯が必要か否かは個人の感覚によって異なり、Ａ氏は点灯が必要だと考えても、Ｂ氏は点灯が不要と判断する場合もあり得る。しかし、前記従来技術では、各人に適応した制御は行うことができなかった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業ロボットに環境に適応した作業を行わせ、人の作業の効率化や省力化等を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る物品管理システムは、居住環境内に存在する物品を管理するシステムであって、前記居住環境内の物品及び人の情報と前記居住環境内のマップ情報とを有するデータベースと、前記居住環境内の物品及び人を検出すると共に、予め定められた環境パラメータに関する現在の状況を検出するセンシング手段と、前記センシング手段の検出結果に基づいて前記データベースの物品及び人の情報とマップ情報とを登録又は更新するデータベース管理手段と、居住環境内における人の作業の一部又は全部を代行する作業ロボットと、前記環境パラメータに基づく所定の条件と該条件が満たされたときに前記作業ロボットに行わせる操作内容とが組となって設定されてなる操作データが蓄えられた操作データベースと、前記センシング手段の検出結果に基づいて前記操作データの前記条件が満たされるか否かを判定し、該条件が満たされると前記作業ロボットに該条件に対応する操作を実行させる操作管理手段とを備えているものである。
【００１１】
上記物品管理システムでは、センシング手段が居住環境内の物品及び人を検出し、その検出結果に基づいてデータベースのデータが登録又は更新されるので、データベースには物品及び人に関する最新情報が蓄えられることになる。また、センシング手段は、環境パラメータに関する現在の状況を検出する。したがって、センシング手段の検出結果から、人や物品の状況及び環境の変化を常に把握することができる。そして、操作データにおける所定の条件が満たされると、作業ロボットが人の作業を代行する。したがって、人が環境に適応して行っている作業の一部又は全部を、作業ロボットに自動的に代行させることができる。その結果、人の作業の効率化や省力化等を図ることができる。
【００１２】
前記環境パラメータは、物品、人、物品又は人の存在場所、時間、日付、気温、湿度、及び天候のうちの１又は２以上からなっていてもよい。
【００１３】
前記操作データの条件は、複数の環境パラメータの組み合わせによって設定されていてもよい。
【００１４】
これにより、環境に高度に適応した作業を自動的に行うことができる。
【００１５】
前記データベースには、物品及び人の履歴情報が登録され、前記操作管理手段は、前記履歴情報に基づいて操作データを自動更新又は自動作成することが好ましい。
【００１６】
これにより、過去の物品の移動パターンや人の行動パターンに応じて、人の作業を代行するための操作データが自動的に更新又は作成されることになる。
【００１７】
前記物品管理システムは、インターフェース手段を備え、前記操作管理手段は、前記操作データの条件が満たされると、前記作業ロボットに前記操作を実行させる前に前記インターフェース手段を介して利用者に前記操作の確認を求め、前記利用者からの指示を受けたときにのみ前記作業ロボットに前記操作を実行させることが好ましい。
【００１８】
これにより、利用者の意向に合致した作業のみが実行されることになり、不要な作業は未然に防止される。
【００１９】
本発明に係る物品管理システムは、前記データベースと、前記データベース管理手段と、前記操作データベースと、前記操作管理手段とからなり、前記センシング手段及び前記作業ロボットはシステム外のものであってもよい。既存のセンシング手段又は作業ロボットを用いることも可能である。物品管理システムは、前記データベースと前記データベース管理手段と前記操作データベースと前記操作管理手段とを備えたサーバシステムであってもよい。また、前記データベースと前記データベース管理手段と前記操作データベースと前記操作管理手段とのうち、いずれか１又は２以上がシステム外のものであってもよい。
【００２０】
本発明に係る物品管理システムは、コンピュータを前記データベースと前記データベース管理手段と前記操作データベースと前記操作管理手段として機能させるコンピュータプログラムであってもよい。前記データベースと、前記センシング手段と、前記データベース管理手段と、前記作業ロボットと、前記操作データベースと、前記操作管理手段とを機能させるプログラムであってもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず本実施形態に係る物品管理システムの全体構成について説明する。
【００２２】
−物品管理システムの全体構成−
図１は、本発明に係る物品管理システム１００の全体構成の例を示したブロック図である。物品管理システム１００は、大きく分けて３つのサブシステム、すなわち環境管理サーバ１０１（以下、単にサーバと称することもある）と、作業ロボット１０２（以下、単にロボットと称することもある）と、操作端末１０３とから構成される。以下では、環境管理サーバ１０１、作業ロボット１０２、操作端末１０３の順に、それぞれのサブシステムの構成を説明することとする。
【００２３】
−環境管理サーバの構成−
１番目のサブシステムである環境管理サーバ１０１は、居住環境内の状況を把握するセンシング手段１０４と、居住環境内に存在する物品と移動体とを管理する物品移動体検索・管理手段１０５と、上記管理のためのデータを蓄える物品移動体データベース１０６と、居住環境全体の物品及び移動体以外の情報を管理する環境マップ管理手段１０７と、その管理のためのデータを蓄える環境マップ１０８と、後述する環境適応処理を実行する操作管理手段１１９と、環境適応処理のための操作データを蓄える操作データベース１２０と、物品移動体データベース１０６や環境マップ１０８等のデータに関する問い合わせを外部から受け、また、それに答えて外部に情報を発信等する送受信手段１０９と、それら各手段１０４〜１０９，１１９を制御する第１制御手段１１０とからなっている。
【００２４】
物品移動体データベース１０６及び環境マップ１０８は、居住環境内の物品の情報と居住環境内のマップ情報とを有する「データベース」を構成している。物品移動体検索・管理手段１０５及び環境マップ管理手段１０７は、「データベース管理手段」を構成している。
【００２５】
なお、本実施形態における居住環境とは、例えば家屋やオフィスなど、人と物品とが相互に関わり合いをもって存在し合う環境を意味する。
【００２６】
また、マップ情報は、部屋や家具などのように、通常はほとんど移動しない物体（不動物体）の構造情報から成る。構造情報とは、少なくとも不動物体が占める空間内部及びその上部に存在する、他の物体を設置可能な面（例えば、部屋であれば床、収納であれば棚）の領域情報（例えば、その面の外接多角形の頂点）を言う。領域情報は、座標系表示、座標系と形状とによる表示などにより表される。
【００２７】
以下、環境管理サーバ１０１の各構成要素について順に説明していく。
【００２８】
＜センシング手段＞
センシング手段１０４は、対象となる居住環境内（例えば家屋やオフィス、店舗など）に存在するすべての監視対象物、すなわち物品、家具、居住環境内に存在する人、ロボット等の位置や状態を常に監視するものである。また、センシング手段１０４は、新たな物品が人やロボット等の移動体によって居住環境内に新たに持ち込まれた場合には、それも検出する。
【００２９】
センシング手段１０４の具体的構成は特に限定されないが、例えば、画像センサを用いる手段や電子タグを用いる手段などを好適に利用することができる。ここでは、物品や移動体を検出する方法の具体例として、画像センサを使う方法と電子タグを使う方法とを説明する。
【００３０】
まず、画像センサを用いる方法について説明する。ここで用いる画像センサの種類は特に限定されないが、屋内のような広い範囲を少ない設備で効率よく監視するものとして、カメラを好適に用いることができる。以下では、カメラを天井や壁などに設置し、カメラによる撮影画像を使って物品や移動体の検出などを行う例を説明する。
【００３１】
カメラ画像を用いて物品や移動体を検出する一般的な方法として、背景差分法が知られている。背景差分法とは、あらかじめ背景としてのモデル画像を用意しておき、現在の入力画像と前記モデル画像との差分を取ることにより、対象物を画像から得る方法である。本実施形態に係るセンシング手段１０４では、環境内の物品や移動体を検出及び監視することを目的としている。そのため、モデル画像として、例えば環境変動が無い場合は、環境内に物品移動体の全く存在しない一枚の画像を使うことができる。一方、環境変動が激しい場合は、ある時間に連続して撮影された画像を平均して得られた画像を使っても良い。
【００３２】
図２は背景差分法を具体的に説明するための補助図であり、図２（ａ）は前記モデル画像の例を示した図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の画像を撮影したカメラと同じカメラを用いて撮影されたある時点における入力画像を示した図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の入力画像から図２（ａ）のモデル画像を差し引いて得られた背景差分画像の例を示した図である。図２（ｃ）から分かるように、入力画像とモデル画像とで差のある部分のみが、背景差分画像において浮き出てくる。このように、背景差分法では、背景差分画像で浮き出てきた部分のみをそれぞれ取り出すことにより、環境内の物品を検出することができる。なお、使用するカメラの個数は１台でも良いが、２又は３台以上のカメラを用いれば、ステレオ視による三次元計測技術を用いて物品の形状及び姿勢情報も取得することが可能となる。
【００３３】
次に、電子タグを用いる検出方法について説明する。近年、電子タグを用いて物品や移動体の位置を検出する方法が開発されつつある。本発明では、それら方法のほとんどすべてを応用することができ、例えば、特開２０００−３５７２５１号公報に開示された技術を利用することができる。
【００３４】
ここで電子タグとは、データを蓄えるＩＣとデータを無線で送信できるアンテナとからなるデバイスであり、リーダライタと呼ばれる装置によって情報を書き込んだり、書き込まれた情報を読みとったりすることができるものである。
【００３５】
タグには、物品を特徴づける属性データ、すなわち物品の種類、製造年月日、形状、重さ、物品画像などのデータを記憶させることが可能である。このようなデータを電子タグに記憶させ、そのデータを参照自在にすることにより、より高度な物品管理が可能となる。例えば、ロボットによる物品把持や設置の際に物品の形状や重さのデータを用いたり、製造年月日を品質期限の管理に用いたり、物品の種類を捜し物の検索に用いること等が可能になる。その結果、ユーザに大きなメリットをもたらすことになる。また、移動体にもその移動体に関するデータ、例えば人の名前や生年月日などの情報を書き込んだタグを付与することが可能である。人の場合には、常に携帯するような携帯物、例えば腕時計、携帯電話、眼鏡などにタグを埋め込むようにしてもよい。
【００３６】
以上、センシング技術の具体例として、カメラおよび電子タグを用いた物品及び移動体の検出方法を説明したが、センシング手段１０４は、もちろんこれ以外の方法を用いるものであってもかまわない。前記センシング手段１０４は、カメラ、電子タグ及びその他のセンサのうち少なくとも一つ以上を含むものとする。
【００３７】
なお、センシング手段１０４によって新たな物品や移動体が検出されると、その情報は、後述する物品移動体検索・管理手段１０５を介して物品移動体データベース１０６に登録・更新される。例えば、物品の置かれている場所や物品の姿勢、移動体の存在場所等が物品移動体データベース１０６に登録される。ただし、物品移動体データベース１０６に登録される情報は、センシング手段１０４によって直接検出された情報のみに限られない。ある物品が移動している場合には、センシング手段１０４から受け取った情報を元に、それがどの移動体によって移動させられているかを推論し、その推論結果も登録するようにしてもよい。
【００３８】
図３を参照しながら上記推論方法の一例を詳述する。図３は本発明に係る物品移動体検索・管理手段１０５の基本構成を概念的に示すブロック図である。図３の物品移動体検索・管理手段１０５は、前記物品移動体データベース１０６に登録されている物品が移動体によって操作されていることを検出する物品操作者検出手段３０１と、物品操作者検出手段３０１により検出された、操作物品を操作している移動体の情報を取得する移動体情報取得手段３０２とを備えている。
【００３９】
物品操作者検出手段３０１は、センシング手段１０４を利用することにより、物品が移動体によって操作されていることを検出する。例えば、前述のようにセンシング手段１０４が背景差分法を利用している場合には、入力画像とモデル画像とを比較し、経時的に差のある部分が生じたときに、その領域で物品が操作されていると推定する。もちろん、物品操作者検出手段３０１による検出方法は上記方法に限ったものではなく、例えば電子タグを使ってもかまわない。
【００４０】
移動体情報取得手段３０２は、物品が移動体によって操作されていることを物品操作者検出手段３０１が検出したときに、その物品を操作している移動体の情報を取得する。例えば、前述のようにセンシング手段１０４としてカメラを利用している場合、操作の行われた領域の画像をカメラで取得し、その画像に対して顔認証処理を行なう。こうして同定された移動体は、物品が操作された際にその近傍にいたと考えられるので、この移動体を操作者と推定する。もちろん、背景差分法では通常、広域を撮影するカメラを利用するため、顔認証を行なうには解像度が足りない場合もある。そこで、背景差分法のためのカメラとは別に顔認証用に狭角の高分解能カメラを設置し、物品操作者検出手段３０１によって物品の操作が検出された領域に上記狭角カメラを向けて、認証を行なうようにしてもよい。もちろん、移動体の同定を行なう方法は顔認証に限ったものではなく、虹彩認証などであっても構わない。また、認証まで行なわず、操作が行なわれている領域の画像をカメラで撮影し、その画像を他の手段で利用するようにしてもよい。これらの画像を、認証がうまくいかなかったときにのみ利用するようにしてもよい。
【００４１】
センシング手段１０４として電子タグを用いる場合には、タグリーダライタを適宜配置することにより、物品及び移動体の情報を収集することができる。また、特定の場所での物品の操作を管理する場合、タグリーダライタを特定の場所に配置することにより、物品情報と移動体情報とを取得することが望ましい。この場合、物品の操作を精度よく検出するために、ゲート型のタグリーダライタを配置するのが好ましい。この方法では、図４に示したように、部屋のドアや窓にタグリーダライタを設けることが好ましい。図４のようにタグリーダライタを設置することにより、ドアや窓を通過した物品や移動体を漏れなく検出することができる。これは、物品の持ち出しなどを管理する場合に特に効果的である。図４において、タグリーダライタＡ，Ｂはドアや窓を上下左右に囲むように設置されているが、これはタグリ−ダライタを通過する電子タグの向きに依存しない精度のよい検出を行なうためである。もちろん、タグリーダライタは、窓やドアの上下のみ、左右のみ、または中央に設置してもよい。
【００４２】
このようなタグリーダライタを利用する場合、物品と一緒にドアや窓を通過した移動体の情報を、その物品の持出者として物品移動体データベース１０６に蓄積していくことが望ましい。このことにより、物品の持出者の管理を自動的に簡単な処理で行うことができる。
【００４３】
また、このようなタグリーダライタＡ，Ｂをドアや窓の内外に二重に設置することにより、物品が持ち込まれたのか、あるいは持ち出されたのかを検出することができる。例えば、タグリーダライタＡ，Ｂのそれぞれにつき、まず、第１のタグリーダライタを作業量域外にあたる、ドアや窓の外側に設置する。また、第２のタグリーダライタをドアや窓の部屋側、つまり作業領域内に設置する。このように第１及び第２のタグリーダライタを内外に設置しておくことにより、ある物品が外側の第１リーダライタで検出された後、部屋側の第２リーダライタで検出されたときには、この物品は外部から部屋内に持ち込まれたものと推定することができる。逆に、ある物品が部屋側の第２リーダライタで検出された後、外側の第１リーダライタで検出されたときには、この物品は部屋から外部に持ち出されたと推定することができる。
【００４４】
もちろん、このようなタグリーダライタの設置場所は部屋のドアや窓に限られるものではない。例えば、冷蔵庫にこのようなタグリーダライタを設置し、冷蔵庫内の物品の管理に利用してもかまわない。
【００４５】
＜物品移動体データベース＞
物品移動体データベース１０６は、前記データを蓄えておくデータベースである。図５及び図６は物品移動体データベース１０６の構成とデータの記載内容例を示した概念図である。物品移動体データベース１０６は、大別すると、物品を扱うデータベース（図５参照）と移動体を扱うデータベース（図６参照）とからなる。
【００４６】
物品を扱うデータベースは、各々種類の異なるデータを蓄積する３種類のサブデータベース、すなわち物品データ５０１と物品履歴データ５０２と物品属性データ５０３とをそれぞれ蓄積するデータベースからなり、それぞれのデータ内容は下記の通りである。
【００４７】
物品データ５０１は、個々の物品を区別するためのＩＤと、当該物品の操作履歴である物品履歴データ５０２へのポインタと、その物品の物的属性が記載された物品属性データ５０３へのポインタとから構成される。種類の同じ物品であっても物理的に別の存在であれば、それらを別の物品として扱う必要がある。そのため、同種の物品であっても、異なるＩＤが割り当てられる。一方、種類の同じ物品はＩＤが異なるが、同じ物的属性を持つ。そのため、同種物品であれば同じ物品属性データ５０３へのポインタを指し示すようにし、データベースの容量を無駄に使わないようにしている。
【００４８】
物品履歴データ５０２は、当該物品の操作履歴を格納するものであり、操作が行われた時刻、操作内容、操作者、及び操作後の位置からなる。位置のデータについては様々な表し方があるが、本例では６つのパラメータで位置を表すこととする。最初の３つのパラメータ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）は、物品の位置（例えば物品の重心位置等を代表位置として用いることができる。）を表し、後の３つのパラメータ（α１，β１，γ１）は物品の姿勢を角度で表している。なお、物品の姿勢の表し方については後述する。これら、位置及び姿勢のデータは、前記センシング手段１０４又は後述するロボットのセンサ１１１（図１参照）によって取得される。なお、操作者は、後述する移動体データとして登録された移動体のいずれかから、前述したような推論によって選ばれる。
【００４９】
物品属性データ５０３は、当該物品の持つ固有の物理属性情報を蓄えるものであり、図５では形状（縦、横、高さなどのサイズを含む）、重さ、外観の画像等が一例として挙げられている。これらの属性データは、事前に人手を介してそれぞれの属性に適した計測方法で取得され、登録されている。
【００５０】
次に、図７を参照しながら、物品の形状データ及び姿勢データについて説明する。
【００５１】
まず、物品の形状データについて説明する。図７（ａ）は本来の物品（例えば飲み物の缶）の形状（円筒）を示している。このような物品に対し、ステレオ視による三次元計測技術等を用いることにより、図７（ｂ）のように物品の表面を複数の面で近似したポリゴンデータを得ることができる。各面は適当に定めた物品座標（図中のＸ’、Ｙ’、Ｚ’）上での頂点の座標の集合として記述される。
【００５２】
次に、物品の姿勢データについて説明する。図７（ｃ）は、この物品が実世界に置かれている状況を示している。なお、座標Ｘ−Ｙ−Ｚは実世界の座標を示し、座標Ｘ’−Ｙ’−Ｚ’は物品を基準とした座標（物品座標）を示している。実世界に置かれた物品の形状は、前述したように、環境管理サーバ１０１のセンシング手段１０４又は作業ロボット１０２のセンサ１１１を２つのカメラで構成し、ステレオ視による三次元計測を行うこと等により得ることができる。そして、前記物品の形状データ（ポリゴンモデル）とのマッチングを取ることにより、物品が実世界上でどのように３次元的に回転させられているかを知ることができ、そのマッチングに基づいて物品の姿勢データを得ることができる。
【００５３】
具体的には、物品の形状データ（ポリゴンモデル）と実世界上での形状データとのマッチングを行った後に、物品の形状データに付随する前記物品座標が実世界上でどのように３次元的に回転しているかを求める。そのために、まず、Ｘ’軸がＸ軸に対して水平方向に角度αだけ回転し、上下方向に角度βだけ回転していると仮定し、それら角度α及びβの値を求める。なお、図８（ａ）は、Ｘ’軸を水平方向に−αだけ回転し、上下方向に−βだけ回転した図である。次に、図８（ｂ）に示すように、Ｚ’軸がＺ軸に対して角度γだけ回転しているとし、その角度γの値を求める。このようにして、物品が実世界に置かれている時の姿勢データを、変数（α、β、γ）を用いて特定することができる。
【００５４】
なお、このような姿勢データは、ロボット１０２により把持物品を設置する際、設置位置の状況と物品の把持姿勢とが合致しないときに、当該物品を適正な姿勢に変更する等の目的で使用される。
【００５５】
次に、移動体を扱うデータベース（図６参照）について説明する。移動体を扱うデータベースは、それぞれ移動体データ６０１、移動体履歴データ６０２、及び移動体属性データ（図示せず）の３種類のデータを蓄積するサブデータベースからなり、それぞれのデータ内容は下記の通りである。
【００５６】
移動体データ６０１は、個々の移動体を区別するためのＩＤと、当該移動体の移動履歴を格納した移動体履歴データ６０２へのポインタとから構成される。
【００５７】
移動体履歴データ６０２は、時刻と、当該時刻における移動体の位置と、当該時刻における移動体の状態とから構成される。なお、移動体の位置は、平面上における座標（Ｘ、Ｙ）と、向きｒの３値によって表される。
【００５８】
移動体属性データは、当該移動体の持つ固有の物理属性情報を蓄えるものであり、重さ、形状等がその一例として挙げられる。
【００５９】
なお、移動体履歴データ６０２において、移動体の状態とは、移動体が人物であれば「座る」、「立つ」、「寝る」、「歩く」などの一般的な人間の動作を表し、移動体がロボットであれば「把持」、「解放」など、ロボットが物品に対して行うことのできる操作を表す。これらは、あらかじめ移動体毎に可能な状態を決めておき、それらのうちのどれかを選択するようにすればよい。なお、移動体がロボットの場合には、操作内容だけでなく、操作対象物品ＩＤと操作内容とを組にして表すこととする。
【００６０】
＜物品移動体検索・管理手段＞
物品移動体検索・管理手段１０５は、センシング手段１０４によって得られた物品や移動体の情報を物品移動体データベース１０６に蓄積したり、環境管理サーバ１０１の外部から送受信手段１０９及び第１制御手段１１０を介して物品や移動体の情報に関する問い合わせがあった場合に、その問い合わせの内容に応じて必要な情報を物品移動体データベース１０６から取り出し、問い合わせ先に送るという処理を行う。また、作業ロボット１０２及び操作端末１０３から物品や移動体の情報の登録・更新の要請を受けたときには、物品移動体データベース１０６に対して登録・更新を行う。
【００６１】
また、物品移動体データベース１０６へのアクセスは物品移動体検索・管理手段１０５にのみ許可されており、同じ物品及び移動体データに対して書き込みと読み出しとが同時に行われないよう管理されている。
【００６２】
なお、後述する操作端末１０３を用いて日付、操作者、物品の種類など、知りたい物品の属性を絞り込むための検索キーを入力することにより、物品移動体検索・管理手段１０５を介して、探している物品の場所を検索することも可能である。
【００６３】
次に、センシング手段１０４によって物品や移動体が検出され、それらの検出結果が物品移動体検索・管理手段１０５によってどのように物品移動体データベース１０６に格納されていくか、また、時間を経てどのようにデータが更新されていくかを、簡単な図を用いて具体的に説明する。
【００６４】
図９はその説明に用いる図であり、実際の部屋において２つの缶ジュースが持ち込まれ、移動される様子を示している。各缶ジュースが移動される様子は矢印の付いた曲線Ｊ１，Ｊ２，Ｊ５，Ｊ６で示されており、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ５，ｔ６は曲線Ｊ１，Ｊ２，Ｊ５，Ｊ６に従って缶ジュースが移動された時刻をそれぞれ表している。説明のための仮定として、この例ではｔ１〜ｔ６の順で時刻が進んだものとし、図の部屋内には図示しないが、センシング手段１０４の一例として電子タグのリーダライタが備えられているものとする。また、各缶ジュース及び部屋内に出入りする人物又はロボットにはそれらの属性データが記録された無線タグが付与されており、各缶ジュースの物品属性データ５０３は、前記無線タグから前記リーダライタで読みとるものとする。更に、移動体データ６０１への移動体の登録および移動体履歴データ６０２の初期化はすでに終わっているものとし、最初、物品データ５０１は何も記録されていない空の状況であるとする。
【００６５】
まず、お父さんが缶ジュースを持って部屋に入ってくると、センシング手段１０４としての前記リーダライタが、“お父さん”（移動体）と“缶ジュース”（物品）を認識する。“お父さん”及び“缶ジュース”の検出結果は物品移動体検索・管理手段１０５に送られ、それを受けて物品移動体検索・管理手段１０５は、“缶ジュース”に［ｋａｎ＿ｓｍａｌｌ＿０００１］というＩＤを割り当てる（図５参照）。続いて、その“缶ジュース”の移動履歴を格納するための位置履歴リスト１を作成する。なお、この時点ではデータの中身はまだ空のままである。一方、“お父さん”を検知したことにより、物品移動体検索・管理手段１０５はその位置履歴を更新するために、“お父さん”の移動体データ６０１の位置履歴を参照して位置履歴リスト３を呼び出す（図６参照）。
【００６６】
時刻ｔ１に、“お父さん”がテーブル付近の位置（ｘ４，ｙ４）に座り、持っていた“缶ジュース”がテーブルの上の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に置かれると、その時点で初めて、前記物品履歴データ５０２の位置履歴リスト１の内容として、
時刻：ｔ１
操作内容：新規
操作者：お父さん
操作後の位置：Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１，α１，β１，γ１）
がセットされる。操作内容が「新規」となっているのは、今まで無かった物品が新たに外部から持ち込まれたことを意味している。また同時に、“お父さん”の位置が変わったことによって新たに位置履歴リスト３に移動体履歴データが作成され、そのデータの内容として、
時刻：ｔ１
位置：（ｘ４，ｙ４，ｒ１）
状態：座る
がセットされる。
【００６７】
続いて時刻ｔ２に、位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に置かれた“缶ジュース”が“息子”によって床の上の位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に移動されると、物品履歴データ５０２の位置履歴リスト１にリストが１つ追加される（図５参照）。そして、追加されたデータには、
時刻：ｔ２
操作内容：移動
操作者：息子
操作後の位置：Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２，α２，β２，γ２）
がセットされる。操作内容が「移動」となっているのは、すでに登録された物品が別の場所に移動されたことを意味している。また同時に、“息子”の位置が変わったことによって移動体履歴データ６０２に新たな位置履歴リスト（図示せず）が作成され、そのリストに時刻、位置、状態のデータがセットされる。
【００６８】
続いて時刻ｔ３において“お父さん”が外出すると、それによって位置履歴リスト３に新たなデータが作成され、そのデータの内容として、
時刻：ｔ３
位置：−
状態：外出
がセットされる。位置が「−」となっているのは、外出したため位置が管理外になったことを意味する。
【００６９】
また、外出時に“お父さん”が、“息子”が移動させた“缶ジュース”を元のテーブル上の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に戻すように“ロボット”に指示をしておいたとする。すると、その指示を受けた“ロボット”は、“缶ジュース”のところまで移動し、時刻ｔ４に“缶ジュース”を掴む。そして、“ロボット”の位置履歴リスト５に新たに移動体履歴データが作成され、そのデータの内容として、
時刻：ｔ４
位置：（ｘ２，ｙ２，ｒ２）
状態：［ｋａｎ＿ｓｍａｌｌ＿０００１］把持
がセットされる（図６参照）。その後、“ロボット”は掴んだ“缶ジュース”をテーブルの上に戻すべく、テーブルの傍に近づき、掴んだ“缶ジュース”を解放してテーブルの上に置く。すると、“ロボット”の位置履歴リスト５に新たな移動体履歴データが作成され、データの内容として、
時刻：ｔ５
位置：（ｘ４，ｙ４，ｒ４）
状態：［ｋａｎ＿ｓｍａｌｌ＿０００１］解放
がセットされる。
【００７０】
その後しばらくして“お母さん”が別の“缶ジュース”を持って部屋に入ってくると、センシング手段１０４としての前記リーダライタが“お母さん”と“缶ジュース”を認識する。そして、“缶ジュース”および“お母さん”の検出結果は物品移動体検索・管理手段１０５に送られ、それを受けて物品移動体検索・管理手段１０５は、“缶ジュース”に［ｋａｎ＿ｓｍａｌｌ＿０００２］というＩＤを割り当てる。続いて、その“缶ジュース”の移動履歴を格納するための位置履歴リスト２を作成する。なお、この時点ではデータの中身はまだ空のままである。
【００７１】
時刻ｔ６に、“お母さん”によって“缶ジュース”が部屋の床上の位置Ｐ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）に置かれると、その時点で初めて、前記位置履歴リスト２の物品履歴データの内容として、
時刻：ｔ６
操作内容：新規
操作者：お母さん
操作後の位置：Ｐ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３，α３，β３，γ３）
がセットされる。
【００７２】
以上、物品の持ち込み及び移動等の具体例に基づいて、物品移動体データベース１０６の内容が時間と共に更新されていく様子を説明した。なお、物品又は移動体のデータの更新タイミングは特に限定されないが、本例では、各物品及び各移動体の位置が変わる毎に物品移動体データベース１０６にデータを追加することとした。なお、本実施形態では、物品移動体データベース１０６の物品履歴データ５０２および移動体履歴データ６０２には、最新の履歴（つまり、現在の物品及び移動体の情報）のみを蓄えておけばよい。
【００７３】
＜環境マップ管理手段＞
環境マップ管理手段１０７は、作業環境内のマップの管理を行う。図１０は環境マップの例を実状況と対比して示した概念図であり、図１０（ａ）は実際の状況を表した図、図１０（ｂ）は環境マップとして実際の状況を簡略化した立体モデルで示した図、図１０（ｃ）は実際の状況をさらに簡略化して平面モデルで示した図である。環境マップは、このように立体データとして表してもよいし、もっと簡単に平面データとしてもよい。データはマップの用途やマップ作成に要する手間に応じて作成すればよく、例えば立体モデルを非常に短時間で作る必要があれば、立体物に関してはそれを覆う最小の直方体でモデル化するなどすればよい。例えば、図１０（ｂ）のモデルはそのような例である。図１０（ｂ）では、図１０（ａ）において中央に位置するテーブルは直方体でモデル化されている。平面データでも同様であり、図１０（ｃ）のモデルにおいては、中央に位置するテーブルを平面に正射影した矩形領域（図１０（ｃ）のハッチ部分の矩形領域）で表し、この領域をロボット移動不可領域として定めている。
【００７４】
＜環境マップ＞
図１１は環境マップ１０８のデータの一例を示した図であり、図１０に対応したデータを示している。環境マップ１０８は、環境マップ８０１及び家具属性データ８０６を備えている。
【００７５】
本例では部屋の中に“テーブル”と“本棚”と“ゴミ箱”とが存在するので、環境マップ８０１には、部屋のデータ８０５と共にそれぞれのデータ８０２〜８０４が保存されている。家具属性データ８０６には、部屋や家具等のそれぞれの属性が保存されている。例えば、家具属性データ８０６中の部屋の属性８０７には、部屋内に高さの異なる床面が複数ある時にはその床面の数だけの床面データが記録されている。
【００７６】
前記床面のデータは、その面の頂点の座標（実世界座標での座標位置）が記述されており、その他、天井までの高さ、及び床面の材質が面毎に付されている。例えば、長方形の床面のデータの場合、データは、
（（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１），  （Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２），  （Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４），２２００，０）
と表される。但し、高さの基準としては、その部屋で最も低い床の高さを０とする。最初の４つの座標は頂点の座標を表し、次の値２２００は天井までの高さ（２２００ｍｍ）を表し、最後の数値は床面の材質を表している。床面の材質は、例えば、「０」はフローリング、「１」は畳、「２」は絨毯、等であり、材質毎に予め対応する数字が定められている。
【００７７】
また、各家具の属性には、家具の表面を多面体で近似したときの複数の面のデータ、家具の種類、物品の設置可能面、設置可能面に設置される主な物品の形状と姿勢等が記録されている。
【００７８】
前記家具の面のデータは、その面の頂点の座標（実世界座標での座標位置）が記述されており、その他、その面に物品が設置できるか否かを示すフラグ、及びその面が物品を設置できる面であれば、その面の面積や上方への高さが付されている。上方への高さとは、例えばテーブルの天板であれば天井までの高さ、棚であればもう一つ上の棚までの距離を示す。ただし、上方への高さとは、設置面に対して実質的に垂直な方向への距離を言い、必ずしも上下方向の距離のみを意味する訳ではない。
【００７９】
例えば、頂点の数が３つの面のデータの場合、
（（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１），  （Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２），  （Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３），１，４００）
と表される。最初の３つの座標は頂点の座標、次の数値「１」は物品が設置できることを意味する。この数が「０」の面は、物品が設置できない面である。最後の数値４００は上方への高さ４００ｍｍを示している。また、家具の種類のデータは、その位置にある家具がどの家具（テーブル、本棚、ゴミ箱等）かを判定するのに利用される。
【００８０】
家具の設置可能面に設置される主な物品形状と姿勢等とは、例えば、その家具が本棚の場合、主に収納される物品である「本」の形状（通常本棚に立てかけられた状態において、幅に比べて奥行きと高さが極端に長い直方体）と、その本を設置するときの通常の姿勢とを表している。ただし、テーブルやゴミ箱のように、そこに設置される物品の形状や姿勢に限定がない場合もある。家具属性データ８０６がこのような属性を持つことで、作業ロボット１０２が把持物品を設置する際に、設置姿勢を良好なものにすることができる。例えば、作業ロボット１０２が把持した物品が本に似た形状であり、その設置位置に本棚が指定された場合に、通常本棚に本を立てかけるが如く把持物品を設置することができる。もちろん、本棚と本との関係以外にも、例えば靴棚と靴、食器乾燥機と食器といった収納にも用いることが可能である。
【００８１】
ロボット１０２がこの環境内で移動する際には、これらの環境マップ１０８を用いながら移動経路計画を立てていく。例えば、図１０（ｃ）の平面モデルを用いた環境マップを用いてロボット１０２をＡ１地点からＡ２地点まで移動させる際には、ロボット１０２の形状や大きさを踏まえて、前記移動不可領域を回避するルート（図１０（ｃ）の曲線矢印参照）を計算して決めればよい。
【００８２】
＜環境管理サーバの制御手段＞
環境管理サーバ１０１の第１制御手段１１０は、サーバ１０１の全体を制御する部分であり、前述したように、主な制御内容として以下のものが挙げられる。
【００８３】
すなわち、第１制御手段１１０は、サーバ１０１内の各種データに関して送受信手段１０９を介して外部から問い合わせがあった場合に、その内容に応じて物品移動体検索・管理手段１０５または環境マップ管理手段１０７に対し、前記データの参照要求を出す。
【００８４】
また、第１制御手段１１０は、前記要求に対して物品移動体検索・管理手段１０５または環境マップ管理手段１０７から送られてきた結果を、送受信手段１０９を介して問い合わせ元に送る。
【００８５】
また、第１制御手段１１０は、送受信手段１０９を介して外部から送られてきたサーバ内にある各種データに関する登録・更新の要請を解釈し、その内容に応じて物品移動体検索・管理手段１０５または環境マップ管理手段１０７に対し、前記データの登録・更新要求を出す。
【００８６】
＜操作データベース＞
図１２に、操作データベース１２０の構成例を示す。
【００８７】
操作データベース１２０は、操作データ１１０１、場所条件データ１１０２、人物条件データ１１０３、物品条件データ１１０４、時間条件データ１１０５、及び気候条件データ１１０６からなり、それぞれのデータ内容は下記の通りである。
【００８８】
操作データ１１０１は、個々のデータを区別するためのＩＤと、各条件データ（各環境パラメータのデータ）１１０２〜１１０６のＩＤへのポインタと、物品の操作前における利用者の確認の要否と、条件を満たしたときの物品の操作内容とから構成される。前記ポインタはその条件が必要なときに指し示され、不要な場合は示されなくても良い。操作内容には、作業ロボット１０２の動作に必要十分な内容が登録されている。
【００８９】
場所条件データ１１０２は、場所に関する条件を格納するものであり、ＩＤと場所の組から構成される。場所としては、例えば、家における玄関、台所、風呂場、洗面所、トイレ、居間、客間、寝室、廊下、応接間、ベランダ等や、オフィスにおける会議室、ロビー、食堂、売店等が指定できる。もう少し具体的に、洗面台の前や、居間のソファや居室の誰々の座席等のように、より狭い範囲を表す正確な位置（範囲）を前記場所として指定してもよい。
【００９０】
人物条件データ１１０３は、人物に関する条件を格納するものであり、ＩＤと人物の組から構成される。人物としては、例えば、家庭における父や母、あるいはオフィスにおける社長等のように、特定の個人を指定することができる。また、公共の場所において個人を特定できない場合や、あるいは個人を特定できる場合であっても必要に応じて、各人の属性で人物を指定することも可能である。例えば、男性又は女性という性別、大人や子供のような年齢、人事課員や研究員のような所属、身長や体重のような身体的特徴、サンダル履きや帽子やリュックのような外観、警官や野球選手のような職業、既婚者や独身者のような家族構成、等のような各人の属性を表すもので人物を指定してもよい。なお、人物条件データ１１０３は、物品移動体データベース１０６に蓄積されている移動体データ６０１と連動させることも可能であり、人物の検出は、移動体データ６０１を参照することによって検出することも可能である。さらに、移動体履歴データ６０２を参照することによって、移動履歴による条件設定も可能である。
【００９１】
物品条件データ１１０４は、物品に関する条件を格納するものであり、ＩＤと物品の組から構成される。物品としては、居間のテレビのリモコン、父の箸、課長のノートパソコン、等のように個別の物を指定できる。また、個々を区別する必要の無い場合には、筆記用具、リモコン、食器、衣類等の一般名称で物品を指定してもよく、さらには、サイズ、重量、材質、形状等のように、物の属性で物品を指定してもよい。なお、物品条件データ１１０４は、物品移動体データベース１０６に蓄積されている物品データ５０１と連動させることも可能であり、物品の検出は物品データ５０１を参照することによって検出することも可能である。さらに、物品履歴データ５０２を参照することによって、移動履歴による条件設定も可能である。
【００９２】
時間条件データ１１０５は、時間や日付に関する条件を格納するものであり、ＩＤと時間・日付の組から構成される。時間・日付には、例えば、“午前９時”のような時刻、曜日、日付、などが指定できる。毎週水曜日、毎月第３金曜日、等のように繰り返しの指定や、午後４時から６時まで、１０月の間、等のような範囲の指定でもよい。所定の時間より早めの時間を設定しておくことにより、所定時間のときにあらかじめ操作を完了させておくこともできる。
【００９３】
気候条件データ１１０６は、気温や天候に関する条件を格納するものであり、ＩＤと気温・天候の組から構成される。気温・天候には、例えば、気温、湿度、風速、風向、天気、雨量、視程などが指定できる。また、現在の気温等だけでなく、気温等に関する未来の予測や予報などで条件を指定することも可能である。
【００９４】
＜操作管理手段＞
操作管理手段１１９は、操作データベース１２０、環境マップ１０８及び物品移動体データベース１０６のデータを参照しながら、人が環境に適応して行っていた作業をロボット１０２に代行させる処理を実行させるものであり、具体的には、後述する環境適用処理を行うものである。操作管理手段１１９の具体的な機能については、後述する各実施例において詳細に説明する。
【００９５】
以上、環境管理サーバ１０１の構成について、各構成要素毎に順に説明を行った。
【００９６】
−作業ロボットの構成−
次に、２番目のサブシステムである作業ロボット１０２の構成を説明する。作業ロボット１０２は、物品管理システム１００において、環境内の物品を実際に把持して持ち運ぶ等の役目を担う。ロボット１０２による物品把持および運搬操作は、その一部又は全部が自動化されている。
【００９７】
図１に示すように、ロボット１０２はその基本構成として、ロボットの周囲近辺の障害物などを検知したり、把持する物品の情報を得るセンサ１１１と、物品を把持する把持手段１１２と、環境マップ１０８を使って移動計画を立てる移動計画作成手段１１３と、移動のための移動手段１１４と、環境管理サーバ１０１や操作端末１０３とデータの送受信を行う送受信手段１０９と、それら各手段をコントロールする第２制御手段１１５とからなる。
【００９８】
図１３は、本実施形態に係るロボット１０２の一例を示した模式図である。以下、図においてアーム２０１の先端が向いている方向をロボットの前面として、ロボット１０２の各手段の説明を行う。
【００９９】
移動手段１１４は、ロボット本体の片側に２つずつ設けられ、両側で合計４つの車輪によって構成されている。本例では移動手段１１４として車輪の例を示したが、移動手段１１４としては、ロボットの使われる場所や環境に応じて最適な手段を選べばよい。例えば凹凸の多い地面を移動する場合ならば、クローラ型や多足歩行の移動手段を使ってもかまわない。なお、アーム２０１やハンド２０２からなる把持手段１１２が家屋内全域を可動域とする場合には、この移動手段１１４は必ずしも必要とはしない。
【０１００】
センサ１１１はロボット周囲の近辺の障害物などを検知するものであり、本例では超音波センサ１１１ａ、視覚センサとしてのステレオカメラ１１１ｂ、及び衝突センサ１１１ｃからなる。超音波センサ１１１ａは前面、背面、左右の側面にそれぞれ３カ所ずつ取り付けられ、超音波を発してその反射波を受信するまでの時間を測定することで、当該センサから障害物までのおおよその距離を計算するものである。本実施形態では、超音波センサ１１１ａにより、近距離の障害物を衝突前に検知することとしている。ステレオカメラ１１１ｂは、周囲の状況を画像として入力し、その画像に認識などの処理を行うことで、障害物の有無の判断や把持対象物品のより正確な情報を得る。衝突センサ１１１ｃは、当該センサ１１１ｃに所定の力の衝撃があったことを検知するセンサであり、他のセンサで検知できない障害物に対して、それが外部からぶつかってきたことやロボット自身が移動中にぶつかったことを検知する。
【０１０１】
移動計画作成手段１１３は、指定された場所への移動命令がロボットに対して発せられたとき、現在位置から指定場所への移動経路を、前記環境管理サーバ１０１から取得した環境マップ１０８のデータを使って作成する。当然のことながら、現在位置から目的地までの間に障害物が存在する場合はそれを回避するための経路が必要となるが、環境マップには前述のようにロボットが移動可能な領域が予め記されているので、その領域内での移動経路を作成すればよい。移動経路作成に当たっては、最も一般的なダイクストラ法等が用いられる。
【０１０２】
把持手段１１２は物品を把持する手段であり、本実施形態では、図１３に示すように多関節からなるアーム２０１と、アーム２０１の先端に配設されたハンド２０２とから構成される。
【０１０３】
第２制御手段１１５は、外部から送受信手段１０９を介して送られてきたロボット操作コマンドリストを解釈し、順にコマンドを実行していく。
【０１０４】
以上が作業ロボット１０２の構成である。
【０１０５】
−操作端末の構成−
３番目のサブシステムである操作端末１０３は、物品管理システム１００においてユーザが環境内の物品操作を指示等する際に用いられる端末である。
【０１０６】
図１に示すように、操作端末１０３はその基本構成として、物品操作の指示等に使用されるインターフェース手段１１６と、操作画面を表示する表示手段１１７と、インターフェース手段１１６にて入力された物品操作の指示内容等を環境管理サーバ１０１に送信する等の送受信動作を行う送受信手段１０９と、それら各手段をコントロールする第３制御手段１１８とからなる。
【０１０７】
オペレータは、インターフェース手段１１６及び表示手段１１７を用いて物品の移動操作を指示したり、物品や移動体の情報を入力することができる。物品に対する移動操作であれば、インターフェース手段１１６を介して入力された前記移動操作の命令は、送受信手段１０９を介して作業ロボット１０２に送られ、当該命令を受けた作業ロボット１０２は指示通りに物品を移動させる。また、インターフェース手段１１６を介して物品や移動体の情報を入力した場合、及び物品の検索を行った場合には、前記環境管理サーバ１０１に対してこれらの要求が送信され、環境管理サーバ１０１から回答を受信する。第３制御手段１１８は上記各手段の制御を行うものである。
【０１０８】
なお、表示手段１１７は、文字又は画像を表示するものであり、例えばＣＲＴ、液晶表示装置、プラズマディスプレイ等を好適に用いることができる。また、表示手段は他の通知手段に置き換えることも可能である。通知手段は、表示手段に限らず、ユーザに音声で通知するもの等であってもよい。
【０１０９】
以上、物品管理システム１００の基本的構成について、各サブシステム１０１，１０２，１０３毎に順に説明を行った。
【０１１０】
なお、上記実施形態（図１参照）では、本物品管理システム１００が環境管理サーバ１０１、作業ロボット１０２、及び操作端末１０３の３つのサブシステムからなり、それらサブシステムが無線または有線などのネットワークを介して互いに情報をやりとりするような構成をなす例を示した。しかし、本発明に係る物品管理システムの構成は、上記構成に限定されるものではない。例えば、操作端末１０３が環境管理サーバ１０１あるいは作業ロボット１０２に付随されている構成であってもよい。また、ロボット１０２も１台ではなく、複数台が協調しながら作業を並行して行う構成でも構わない。
【０１１１】
−環境適応処理−
次に、図１４のフローチャートを参照しながら、物品管理システム１００の環境適用処理について説明する。
【０１１２】
物品管理システム１００は、家屋内に存在する物品を管理又は操作するシステムであって、人や場所や物や時間や気候などの環境に応じて物品を自動的に操作し、人の作業の効率化又は省力化を図ったものである。
【０１１３】
まず、ステップＳ１において、センシング手段１０４が場所、人、物、時間や日付、気温や天候などに関する環境条件のパラメータの一つが変動したことを検出すると、この検出結果を基に操作管理手段１１９は操作データベース１２０を検索し、操作データ１１０１の中に前記検出結果に適合するものがあるか否かを検索する（ステップＳ２）。すなわち、変動後のパラメータの状態が所定の環境適応条件における上記パラメータの状態と一致するか否かを判定する。
【０１１４】
ここで、適合するものがなければ、処理は終了する。一方、操作データ１１０１の中に適合するものが存在する場合は、さらに条件を詳細に確認する。すなわち、現在の各パラメータの状態と上記環境適応条件における各パラメータの状態とがすべて一致しているか否かを判定する（ステップＳ３）。
【０１１５】
全ての環境条件を満たしている場合は次の処理に進む。一方、検出されていないパラメータに関して他にも指定されている条件が存在する場合は、ステップＳ４に進み、その他の条件が満たされているかどうかをセンシング手段１０４を用いて確認する。
【０１１６】
全ての条件が満たされるまで上記処理を繰り返し、途中で条件を満たしていないことが確認された場合は、処理を終了する。
【０１１７】
操作管理手段１１９は、操作データ１１０１の中から全ての条件を満たすデータが抽出されたら、対応する物品操作に基づいて、作業ロボット１０２に操作の指示を行う（ステップＳ６）。
【０１１８】
ここで操作管理手段１１９は、必要な場合には操作の指示の前に、インターフェース手段１１６を用いて利用者に操作の確認を行うこともできる（ステップＳ５）。この際、利用者が操作の実行を拒否する場合には、操作を実行せずに処理を終了する。
【０１１９】
−実施例１−
以下、具体的な操作データベースの例を用いて、実施例を説明する。図１５に操作データベースの実施例の一部を示す。
【０１２０】
最初の例として、物品管理システム１００が毎週のゴミ捨てを支援する例を示す。本例では、時間の経過（すなわち、時間という環境パラメータの変動）に基づいてセンシング手段１０４が“水曜日の朝７時”という日時を検出すると、操作管理手段１１９は、この時間条件を満たす操作データ１３０１を抽出する。この操作データ１３０１では、他のパラメータの条件が設定されていないため、上記時間条件が満たされることによって、操作データ１３０１の全ての環境条件が満たされることになる。ここでは処理の確認は不要なので、操作管理手段１１９は、設定された操作内容に従い作業ロボット１０２に指示を出す。指示内容としては、例えば、“ゴミ箱の位置まで移動”→“ゴミを把持”→“玄関まで移動”→“ゴミを設置”のように、予め作業ロボット１０２の詳細な動作を順次登録しておき、その登録内容の通り指示するようにしてもよい。
【０１２１】
上記の例では、環境条件が時間条件の一つのみで構成されているが、環境条件が複数の条件の組み合わせで構成されていてもよいことは勿論である。複数の条件を組み合わせた方がより適切な環境条件設定がなされ、様々な状況で有効に利用されることが期待される。
【０１２２】
−実施例２−
次に、複数の条件が組み合わされた例として、人物と場所と時間と気候の条件を組み合わせた例を説明する。ここでは、所定の条件の下、利用者の風呂上がりに作業ロボット１０２がビールを自動的に運んできてくれる例を示す。
【０１２３】
まず、センシング手段１０４が“父”を検出すると、操作管理手段１１９は、この人物条件を満たす操作データ１３０２を抽出する。この際、人物が検出されるとその場所も検出されるので、人物条件と同時に場所条件も判定することが可能である。なお、移動体履歴データ６０２を参照することにより、人物のみでなくその移動履歴についても検出することができる。そのため、“父”の移動履歴、すなわち、風呂場から居間に移動し、居間のソファに座る、という履歴に基づいて条件の判定を行うことも可能である。この例では、人物に付属する履歴はＩＤの枝番号で指定している。
【０１２４】
次に、操作データ１３０２はまだ全ての環境条件が満たされていないので、操作管理手段１１９は、操作データ１３０２の他の環境条件を確認する。
【０１２５】
具体的には、まず時間条件を確認するため、センシング手段１０４は時計を参照し、現在の時間、すなわち時間が“土曜日の１９時２５分”であることを検出する。これは、操作データ１３０２の時間条件、すなわち“週末の１９時から２０時”という条件と合致する。しかし、まだ操作データ１３０２の全ての環境条件を満たしていないので、操作管理手段１１９は、さらに操作データ１３０２の他の環境条件を確認する。
【０１２６】
ここでは、未確認の環境条件として、気候条件が残っている。そこで、気候条件を確認するため、センシング手段１０４は温度計を参照し、現在の気温、すなわち“気温が２８度”であることを検出する。これは、操作データ１３０２の気候条件（＝２８度以上）を満たしている。以上より、操作データ１３０２の全ての環境条件を満たしていることが確認された。
【０１２７】
操作データ１３０２では、処理の確認が必要と設定されているので、操作管理手段１１９は、“父”に以降の操作を行って良いかどうかを問い合わせる。例えば、室内に設置されたスピーカから音声で「ビールを持ってきますか？」と尋ね、“父”からの「はい」という返答を室内に設置されたマイクを通して受け取り、音声認識により確認する。
【０１２８】
操作管理手段１１９は、このようにして以降の操作の継続を確認した後、設定された操作内容に従って作業ロボット１０２に指示を出す。指示内容は例えば、“冷蔵庫の前まで移動”→“冷蔵庫からビールを取り出す”→“居間のソファまで移動”→“ビールをソファの前のテーブルに設置”とすればよい。
【０１２９】
この例のように、複数の条件を組み合わせたものや、人物条件に示したように、条件として履歴を参照するものも設定可能である。
【０１３０】
−実施例３−
次に、人物と場所と物品と気候の条件を組み合わせ、起床後に布団の片づけを支援する例を示す。なお、本例の操作データの図示は省略する。
【０１３１】
本例では、まずセンシング手段１０４が寝室における人の移動を検出すると、このときの条件「場所＝寝室」を満たす操作データを抽出する。そして、全ての条件を満たす操作データがなければ、場所条件を満たす操作データにおける他の環境条件を確認する。ここでは、全ての条件を満たす操作データベースはなかったものとする。
【０１３２】
そこで、次に人物条件を確認し、「人物＝全員が室外へ移動」という条件を満たすかどうかを、移動体データ６０１や移動体履歴データ６０２を参照して確認する。この条件が満たされてもまだ全ての条件を満たす操作データがなければ、さらに物品条件を確認し、「物品＝布団が室内にある」という条件を満たすかどうかを物品データ５０１や物品履歴データ５０２を参照して確認する。
【０１３３】
次に、上記条件が満たされたにも拘わらず、まだ全ての条件を満たす操作データがなければ、さらに気候条件を確認する。例えば、センシング手段１０４が温度計と湿度計を参照し、“気温２０度”と“湿度３０パーセント”を検出すると、条件１「気候＝気温１７度以上かつ湿度５０パーセント未満」を満たし、また、“気温１８度”と“湿度６０パーセント”を検出すると、条件２として条件１以外の状態、すなわち「気候＝気温１７度未満または湿度５０パーセント以上」を満たし、いずれの場合も全ての環境条件を満たすことが確認される。
【０１３４】
本例では、いずれの場合も処理の確認を行う。そして、操作の継続を確認した後、操作管理手段１１９は、条件１の場合には「布団を庭に干す」という操作内容を作業ロボット１０２に指示し、条件２の場合には「布団を押入にしまう」という操作内容を作業ロボット１０２に指示する。
【０１３５】
このように、センシング結果によって処理を選択的に設定することも可能である。
【０１３６】
−実施例４−
さらに別の例として、人物と場所と物品の条件を組み合わせ、新規購入品の収納を支援する例を示す。
【０１３７】
本例では、センシング手段１０４が玄関における人の移動を検出すると、操作管理手段１１９は、このときの条件「場所＝玄関」を満たす操作データを抽出する。全ての条件を満たす操作データがなければ、他に設定されている環境条件を確認する。
【０１３８】
具体的には、まず人物条件を確認し、「人物＝屋外から帰宅」という条件を満たすかどうかを、移動体データ６０１や移動体履歴データ６０２を参照して確認する。
【０１３９】
ここまでの条件が満たされているときは、最初の処理の確認を行う。例えば、「何か新たに購入してきたものはありますか？」と尋ね、無い場合にはそのまま処理を終了するが、ある場合には引き続きセンシング手段１０４によりその物品を検出する。
【０１４０】
検出した物品が既に物品移動体データベース１０６に登録されているものと同じ属性のものであったら、再度処理の確認を行い、操作の継続を確認した後、「既に物品移動体データベースに登録されている同じ属性のものと同じ場所に収納する」という操作内容を作業ロボット１０２に指示する。
【０１４１】
なお、処理の確認の際に、新たに購入してきた物品を別の場所に収納したい場合は、ユーザがその旨を指示し、作業ロボット１０２はその指示に従って作業を行ってもよい。検出した物品と属性の同じ物品が物品移動体データベース１０６に登録されていない場合には、再度処理の確認を行い、操作を終了しても良いし、ユーザが新たな収納場所を指示しても良い。
【０１４２】
この例のように、条件の一部を確認した時点で最初の確認や処理を行い、再度残りの条件を確認して残りの確認や処理を行う、というように段階的に処理を進めることも可能である。
【０１４３】
−実施例５−
さらに別の例として、人物と場所の条件を組み合わせ、知人との娯楽の準備を支援する例を示す。
【０１４４】
まず、センシング手段１０４が居間における人の移動を検出すると、操作管理手段１１９は、このときの条件「場所＝居間」を満たす操作データを抽出する。全ての条件を満たす操作データがなければ、他に設定されている環境条件を確認する。
【０１４５】
具体的には、人物条件を確認し、条件１「人物＝祖父と知人Ａ」または条件２「人物＝祖父と知人Ｂ」という条件を満たすかどうかを、移動体データ６０１や移動体履歴データ６０２を参照して確認する。これらの条件が満たされると、操作データに設定された全ての環境条件が満たされることになる。そこで、続いて処理の確認を行う。
【０１４６】
操作管理手段１１９は、操作の継続を確認した後、条件１の場合なら「囲碁セットを居間に準備する」、または条件２の場合なら「将棋セットを居間に準備する」というように、識別した人物に従った操作内容を作業ロボット１０２に指示する。
【０１４７】
この例の人物条件のように、同じカテゴリーの条件においても、複数の組み合わせが可能である。
【０１４８】
−他の実施例−
操作管理手段１１９は、利用者の指示に基づいて操作データベース１２０のデータの登録、更新又は削除も行う。さらに、物品移動体データベース１０６に蓄積されている物品及び移動体の履歴情報を基に、操作データベース１２０のデータを自動的に登録又は更新することもできる。
【０１４９】
例えば、物品に着目し、物品履歴データ５０２を参照してデータの登録を行ってもよい。具体的に、“テレビのリモコン”が片付け場所から使用される場所（例えばテレビの前のテーブルなど）に持ち運ばれる回数が設定値を超え、その時間帯が１４時から１５時の間で、その利用者が母であった場合、新しい操作データとして次のようなデータを新規登録する。すなわち、場所条件は“テレビの前”、人物条件は“母”、物品条件はテレビのリモコン移動履歴により現在位置が“テレビの前のテーブル以外にある場合”、時間条件は“１４時から１５時”、処理確認は“必要”、物品操作は“テレビのリモコンの現在位置まで移動→リモコンを把持→テレビの前のテーブルまで移動→テレビのリモコンをテーブル上に設置”である。ここで、履歴による自動登録や更新の場合、初期設定として、確認の有無は“必要”にしておくことが望ましい。
【０１５０】
インターフェース手段１１６は、操作データ１１０１の処理確認に登録されている内容に基づいて、利用者に操作の確認を行うが、これは、例えば、上に例示したように音声を利用してもよいし、表示手段１１７に確認メッセージを表示してもよい。利用者から音声によって回答を受け取ってもよいし、端末装置を介してコマンドを受け取るようにしてもよい。
【０１５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、居住環境内に存在する物品を管理するシステムにおいて、人や場所や物や時間や気候などの環境に適応した物品の操作等の作業を、作業ロボットに自動的に代行させることができる。したがって、人の作業の効率化や省力化等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る物品管理システムの構成図である。
【図２】センシング手段における物品検出処理の説明図である。
【図３】物品移動体検索・管理手段の基本構成を概念的に示すブロック図である。
【図４】ゲート型のタグリーダライタをドアや窓に配置した部屋を示す概念図である。
【図５】物品移動体データベースにおける物品データのデータ構造の説明図である。
【図６】物品移動体データベースにおける移動体データのデータ構造の説明図である。
【図７】物品の形状及び姿勢を説明するための図であり、（ａ）は本来の物品の形状を示し、（ｂ）はモデル化された物品の形状を示し、（ｃ）は実世界に置かれた状況下でのモデル化物品の形状を示す。
【図８】実世界の座標と物品座標との関係を示す図である。
【図９】物品及び移動体の操作履歴の取得方法を説明する図である。
【図１０】環境マップを説明するための図であり、（ａ）は実際の状況を表し、（ｂ）は（ａ）の立体モデルを表し、（ｃ）は（ａ）の平面モデルを表している。
【図１１】環境マップのデータ構造の説明図である。
【図１２】操作データのデータ構造の説明図である。
【図１３】作業ロボットの斜視図である。
【図１４】物品管理システムの処理のフローチャートである。
【図１５】操作データのデータ構造の説明図である。
【図１６】従来技術の環境制御装置の説明図である。
【符号の説明】
１００・・・物品管理システム
１０１・・・環境管理サーバ
１０２・・・作業ロボット
１０３・・・操作端末
１０４・・・センシング手段
１０５・・・物品移動体検索・管理手段
１０６・・・物品移動体データベース
１０７・・・環境マップ管理手段
１０８・・・環境マップ
１０９・・・送受信手段
１１０・・・第１制御手段
１１１・・・センサ
１１２・・・把持手段
１１３・・・移動計画作成手段
１１４・・・移動手段
１１５・・・第２制御手段
１１６・・・インターフェース手段
１１７・・・表示手段
１１８・・・第３制御手段
１１９・・・操作管理手段
１２０・・・操作データベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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