(57)【要約】【課題】  移動装置の認識手段を設置困難な場所に、または、多数配置することを要せず、移動装置を充電装置へ誘導できる移動装置システムを提供する。【解決手段】  移動装置システム１００は、自律的に移動可能な移動装置１０１、該移動装置へ電力を供給する供給装置１０２を備え、移動装置１０１は、駆動部１１０、移動装置の位置を計測する位置計測部１１６、該移動装置から供給装置までの経路を生成する経路生成部１１８、経路に従って駆動部を制御する制御部１１４、蓄電池１２４を備え、供給装置１０２は、該供給装置を基準とした或る範囲内の物体を認識する認識部１５０、認識部の認識結果に基づいて該供給装置に対する移動装置の相対位置を算出する演算部１５２および該相対位置を移動装置へ送信する通信部１５６を備え、移動装置１０１は相対位置に基づいて供給装置１０２が蓄電池１２４に電力を供給可能な位置へ移動する。【選択図】  図１
2005275725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律的に移動可能な移動装置と、該移動装置へ電力または燃料を供給する供給装置とを備えた移動装置システムであって、
前記移動装置は、該移動装置を移動させる駆動部と、該移動装置の位置を計測する位置計測部と、該移動装置の位置から前記供給装置の位置までの経路を生成する経路生成部と、前記経路生成部によって生成された経路に従って前記駆動部を制御する制御部と、前記供給装置と通信可能な通信部と、前記移動装置の内部に設けられ、前記移動装置に給電する電池とを備え、
前記供給装置は、該供給装置を基準とした或る範囲内の物体を認識する認識部と、前記認識部の認識結果に基づいて該供給装置に対する前記移動装置の相対位置を算出する演算部と、該相対位置を前記移動装置へ送信する通信部と、前記電池を充電する充電部または前記電池に燃料を供給する供給部とを備え、
前記供給装置に対する該移動装置の相対位置に基づいて、前記移動装置は、前記供給装置が前記電池に電力または燃料を供給することができる位置へ移動することを特徴とする移動装置システム。
【請求項２】
自律的に移動可能な移動装置と、該移動装置へ電力または燃料を供給する供給装置とを備えた移動装置システムであって、
前記移動装置は、該移動装置を移動させる駆動部と、該移動装置の位置を計測する位置計測部と、該移動装置の位置から前記供給装置の位置までの経路を生成する経路生成部と、前記経路生成部によって生成された経路に従って前記駆動部を制御する制御部と、前記供給装置と通信可能な通信部と、前記移動装置の内部に設けられ、前記移動装置に給電する電池とを備え、
前記供給装置は、該供給装置を基準とした或る範囲内の物体を認識する認識部と、前記認識部の認識結果を前記移動装置へ送信する通信部と、前記電池を充電する充電部または前記電池に燃料を供給する供給部とを備え、
前記移動装置は、前記認識部の認識結果に基づいて該供給装置に対する前記移動装置の相対位置を算出する演算部をさらに備え、
前記供給装置に対する該移動装置の相対位置に基づいて、前記移動装置は、前記供給装置が前記電池に電力または燃料を供給することができる位置へ移動することを特徴とする移動装置システム。
【請求項３】
前記認識部は、前記供給装置の周囲を撮像する撮像部を含み、
前記演算部は、前記認識部で撮像された画像に基づいて前記移動装置の相対位置および該移動装置の移動方向を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動装置システム。
【請求項４】
前記演算部は、前記認識部で撮像された複数の画像の相違に基づいて前記移動装置の相対位置および該移動装置の移動方向を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動装置システム。
【請求項５】
前記認識部は、前記供給装置と該供給装置の周囲に在る物体との距離を検出する複数の測距部を含み、
前記演算部は、各前記測距部によって測定された距離の変化に基づいて前記移動装置の相対位置および該移動装置の移動方向を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動装置システム。
【請求項６】
前記位置計測部は、前記供給装置の位置を該移動装置の位置計測の基準位置または初期位置とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動装置システム。
【請求項７】
自律的に移動可能な移動装置であって、
前記移動装置を移動させる駆動部と、
前記移動装置の位置を計測する位置計測部と、
前記移動装置の位置から電力または燃料を供給する供給装置までの経路を生成する経路生成部と、
前記経路生成部によって生成された経路に従って前記駆動部を制御する制御部と、
外部から撮像された前記移動装置の画像を受信する通信部と、
前記通信部で受信された画像に基づいて前記移動装置の相対位置および該前記移動装置の移動方向を算出する演算部と、
該移動装置の内部に設けられ、前記移動装置に給電する電池とを備えた移動装置。
【請求項８】
自律的に移動可能な移動装置と、該移動装置へ電力または燃料を供給する供給装置とを備えた移動装置システムの制御方法であって、
前記移動装置は、該移動装置を移動させる駆動部と、該移動装置の位置を計測する位置計測部と、該移動装置の移動経路を生成する経路生成部と、前記駆動部を制御する制御部と、通信部と、該移動装置の内部に設けられ、前記移動装置に給電する電池とを含み、
前記供給装置は、前記移動装置を認識する認識部と、前記供給装置に対する前記移動装置の相対位置を算出する演算部と、通信部と、前記電池を充電する充電部または前記電池に燃料を供給する供給部とを含み、
前記移動装置において、
前記位置計測部が前記移動装置の位置の計測するステップと、
前記経路生成部が前記移動装置の位置から前記供給位置までの経路を生成するステップと、
前記駆動部が前記経路に従って前記移動装置を移動させるステップと、
前記供給装置が前記移動装置を認識するステップとを実行し、
前記供給装置において、
前記認識部が前記移動装置を認識するステップと、
前記演算部が前記認識部の認識結果に基づいて該供給装置に対する前記移動装置の相対位置を算出するステップと、
前記供給装置の前記通信部が前記相対位置を前記移動装置へ送信するステップとを実行する移動装置システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動装置システム、移動装置および移動装置システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自走式移動装置（以下、ロボットともいう）の誘導方法として、電磁波を発する誘導ケーブルや光を反射する誘導テープ等を経路に敷設し、ロボットがこの誘導ケーブルや誘導テープに従って移動する方法が知られている。しかし、この方法では、予めロボットの経路に誘導ケーブルや誘導テープを敷設する必要があった。また、経路を変更するためには、誘導ケーブルや誘導テープを設置しなおす必要があった。
【０００３】
ロボットに設けられたジャイロや車輪の回転量に基づいてロボットが自己の位置を知る方法もある。この方法では、車輪のズレやジャイロのドリフトなどにより位置ズレが生じる。この位置ズレが蓄積されると、ロボットは目的位置へ到達できなくなる。
【０００４】
これに対処するために、ロボットの移動領域を傍観できる位置に、ロボットの移動を外部から監視する監視部を設置する。監視部がロボットと通信を行いつつロボットを誘導する方法がある（特許文献１）。
【０００５】
また、充電装置にロボットを認識する認識手段を配備し、充電装置がロボットを充電可能位置に誘導する方法がある（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−３２５０２３号公報
【特許文献２】特開２００３−１５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された手法では、監視部は、ロボットの移動領域を監視し、ロボットの位置を特定するために、ロボットを俯瞰できる位置（例えば、天井などの高い位置）に設置する必要があった。また、ロボットの移動可能領域が広い場合には複数の監視部を設置する必要があった。よって、監視部の設置が面倒であった。
【０００７】
監視部がＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である場合には、監視部によりロボットの移動領域は常に撮像されているので、例えば、家庭などプライバシーを保護する必要のある環境では好ましくなかった。さらに、このような場合には、ロボットの移動領域全体の画像が盗取される虞がある。
【０００８】
特許文献２に開示された手法では、認識手段がロボットを認識していない場合に、ロボットは、動き回ることによって充電装置の認識手段がロボットを認識することができる位置まで移動しなければならない。この場合、ロボットが充電装置に到達する前に、ロボット内に蓄積された電力がエンプティ状態になる可能性がある。一方、ロボットが常時認識されるようにするためには、充電装置または認識手段を多数設置する必要がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、移動装置の監視手段を設置困難な場所に配置することを要せず、あるいは、認識手段を多数配置することを要せず、移動装置を充電装置へ確実に誘導することができる移動装置システム、移動装置および移動装置システムの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る実施形態に従った移動装置システムは、自律的に移動可能な移動装置と、該移動装置へ電力または燃料を供給する供給装置とを備えた移動装置システムであって、
前記移動装置は、該移動装置を移動させる駆動部と、該移動装置の位置を計測する位置計測部と、該移動装置の位置から前記供給装置の位置までの経路を生成する経路生成部と、前記経路生成部によって生成された経路に従って前記駆動部を制御する制御部と、前記供給装置と通信可能な通信部と、前記移動装置の内部に設けられ、前記移動装置に給電する電池とを備え、
前記供給装置は、該供給装置を基準とした或る範囲内の物体を認識する認識部と、前記認識部の認識結果に基づいて該供給装置に対する前記移動装置の相対位置を算出する演算部と、該相対位置を前記移動装置へ送信する通信部と、前記電池を充電する充電部または前記電池に燃料を供給する供給部とを備え、
前記供給装置に対する該移動装置の相対位置に基づいて、前記移動装置は、前記供給装置が前記電池に電力または燃料を供給することができる位置へ移動する。
【００１１】
本発明に係る他の実施形態に従った移動装置システムは、自律的に移動可能な移動装置と、該移動装置へ電力または燃料を供給する供給装置とを備えた移動装置システムであって、
前記移動装置は、該移動装置を移動させる駆動部と、該移動装置の位置を計測する位置計測部と、該移動装置の位置から前記供給装置の位置までの経路を生成する経路生成部と、前記経路生成部によって生成された経路に従って前記駆動部を制御する制御部と、前記供給装置と通信可能な通信部と、前記移動装置の内部に設けられ、前記移動装置に給電する電池とを備え、
前記供給装置は、該供給装置を基準とした或る範囲内の物体を認識する認識部と、前記認識部の認識結果を前記移動装置へ送信する通信部と、前記電池を充電する充電部または前記電池に燃料を供給する供給部とを備え、
前記移動装置は、前記認識部の認識結果に基づいて該供給装置に対する前記移動装置の相対位置を算出する演算部をさらに備え、
前記供給装置に対する該移動装置の相対位置に基づいて、前記移動装置は、前記供給装置が前記電池に電力または燃料を供給することができる位置へ移動する。
【００１２】
本発明に係る実施形態に従った移動装置は、自律的に移動可能な移動装置であって、前記移動装置を移動させる駆動部と、前記移動装置の位置を計測する位置計測部と、前記移動装置の位置から電力または燃料を供給する供給装置までの経路を生成する経路生成部と、前記経路生成部によって生成された経路に従って前記駆動部を制御する制御部と、外部から撮像された前記移動装置の画像を受信する通信部と、前記通信部で受信された画像に基づいて前記移動装置の相対位置および該前記移動装置の移動方向を算出する演算部と、該移動装置の内部に設けられ、前記移動装置に給電する電池とを備えている。
【００１３】
本発明に係る実施形態に従った移動装置システムの制御方法は、自律的に移動可能な移動装置と、該移動装置へ電力または燃料を供給する供給装置とを備えた移動装置システムの制御方法であって、
前記移動装置は、該移動装置を移動させる駆動部と、該移動装置の位置を計測する位置計測部と、該移動装置の移動経路を生成する経路生成部と、前記駆動部を制御する制御部と、通信部と、該移動装置の内部に設けられ、前記移動装置に給電する電池とを含み、前記供給装置は、前記移動装置を認識する認識部と、前記供給装置に対する前記移動装置の相対位置を算出する演算部と、通信部と、前記電池を充電する充電部または前記電池に燃料を供給する供給部とを含み、
前記移動装置において、前記位置計測部が前記移動装置の位置の計測するステップと、前記経路生成部が前記移動装置の位置から前記供給位置までの経路を生成するステップと、前記駆動部が前記経路に従って前記移動装置を移動させるステップと、前記供給装置が前記移動装置を認識するステップとを実行し、
前記供給装置において、前記認識部が前記移動装置を認識するステップと、前記演算部が前記認識部の認識結果に基づいて該供給装置に対する前記移動装置の相対位置を算出するステップと、前記供給装置の前記通信部が前記相対位置を前記移動装置へ送信するステップとを実行する移動装置システムの制御方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による移動装置システム、移動装置および移動装置システムの制御方法は、移動装置の監視手段を設置困難な場所に配置することを要せず、あるいは、認識手段を多数配置することを要せず、移動装置を確実に充電装置へ誘導することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。これらの実施形態は本発明を限定するものではない。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態に従ったロボットシステム１００のブロック図である。ロボットシステム１００は、ロボット１０１および充電ステーション１０２を備えている。
【００１７】
ロボット１０１は、駆動部１１０、エンコーダ１１２、制御部１１４、位置計測部１１６、経路生成部１１８、地図情報管理部１２０、通信部１２２、蓄電池または燃料電池（以下、単に蓄電池とする）１２４および接続端子１２６を備えている。ロボット１０１は、工場、オフィス、家庭などで自律的に移動し、かつ、作業を行う自走式ロボットである。
【００１８】
駆動部１１０は、例えば、ロボット１０１の左右２つの車輪（図示せず）を駆動するモータである。エンコーダ１１２は、ロボット１０１の位置を計測するために左右両輪に取り付けられ、これらの車輪の回転量を計測する。位置計測部１１６は、エンコーダ１１２で計測された左右両輪の回転量からロボット１０１の位置を計測する。
【００１９】
地図情報管理部１２０は、ロボット１０１が移動可能な領域の地図情報を格納する。この地図情報は、ロボット１０１が移動する際に障害となる障害物の位置、位置計測部１１６で計測された移動位置、充電ステーション１０２の位置、ロボット１０１が作業を実行する位置等の情報を含む。尚、充電ステーション１０２の位置は、通常、固定されている。
【００２０】
経路生成部１１８は、ロボット１０１の移動経路を地図情報管理部１２０に格納された地図情報を参照して生成する。例えば、経路生成部１１８は、ロボット１０１の位置から作業を実行する位置までの移動経路を作成し、あるいは、ロボット１０１の位置から充電ステーション１０２の位置までの移動経路を生成する。制御部１１４は、経路生成部１１８で生成された経路に従って駆動部１１０を制御する。より詳細には、制御部１１４は、ロボット１０１が移動経路に沿って目的位置まで移動するために必要なロボット１０１の両輪の回転数を算出し、この回転数に従って駆動部１１０を制御する。通信部１２２は、充電ステーション１０２に対するロボット１０１の相対位置やロボット１０１の移動方向を充電ステーション１０２から受信することができる。
【００２１】
制御部１１４、位置計測部１１６および経路生成部１１８は、それぞれ個別のＣＰＵで構成してもよく、その総てを１つのＣＰＵで構成してもよい。地図情報管理部１２０は、市販のメモリ装置を用いてよいが、制御部１１４、位置計測部１１６、経路生成部１１８および地図情報管理部１２０を１つのシステムＬＳＩとして構成してもよい。通信部１２２は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）で構成してよい。
【００２２】
蓄電池１２４は、上述のロボット１０１の各構成要素に給電する。接続端子１２６は、充電ステーション１０２の接続端子１６０と接続することができるように構成されている。接続端子１２６と接続端子１６０とが接続することによって、充電ステーション１５８の充電回路１５８が蓄電池１２４を充電する。蓄電池１２４に代えて燃料電池が使用されている場合には、充電ステーション１５８に代わり燃料供給部が接続端子１２６、１６０を介して燃料電池１２４へ燃料を供給する。
【００２３】
充電ステーション１０２は、ＣＣＤカメラ１５０、画像処理部１５２、相対位置算出部１５４、通信部１５６、充電回路１５８、接続端子１６０および蓄電池１６２を備えている。ＣＣＤカメラ１５０は、認識部として充電ステーション１０２の周囲の所定範囲を撮像することができるように配置されている。この所定範囲は、ロボット１０１の移動範囲全体ではなく、充電ステーション１０２の近傍の、ロボットが移動する床面近くの範囲でよい。例えば、この所定範囲は、充電ステーション１０２の周囲数十度である。また、ＣＣＤカメラ１５０は、ロボット１０１が接続端子１６０に接続するために進入する方向に向けられていることが好ましい。これにより、ロボット１０１の接続端子１２６が接続端子１６０に確実に接続することができる。
【００２４】
画像処理部１５２は、ＣＣＤカメラ１５０で撮像された画像を処理する。例えば、画像処理部１５２は、画像から動いている物体のみを抽出し、その物体の動作等に基づいてロボット１０１を認識する。相対位置算出部１５４は、充電ステーション１０２に対するロボット１０１の相対位置やロボット１０１の移動方向を算出する。通信部１５６は、ロボット１０１の相対位置やロボット１０１の移動方向をロボット１０１へ送信する。
【００２５】
画像処理部１５２および相対位置算出部１５４は、それぞれ個別のＣＰＵで構成してもよく、これらの総てを１つのＣＰＵで構成してもよい。通信部１５６は、例えば、無線ＬＡＮで構成してよい。
【００２６】
充電回路１５８は、接続端子１６０および商用の外部電源に接続されており、接続端子１２６と１６０とが接続されることによって、蓄電池１２４を充電する。また、蓄電池１６２は、外部電源からの電力供給を受けて、充電ステーション１０２の各構成要素に電力を供給する。
【００２７】
蓄電池１６２は、蓄電池に代えて燃料電池であってもよい。蓄電池に代えて燃料電池１２４、１６２を用いる場合には、充電回路１５８は燃料供給部として構成され、燃料電池１２４、１６２へ燃料を供給する。また、この場合、ロボットシステム１００に電源は不要である。
【００２８】
図２は、ロボットシステム１００の動作の流れを示すフロー図である。図３から図５は、ロボット１０１が充電ステーション１０２へ接近する様子を示す図である。図２〜図５を参照して、ロボットシステム１００の動作を説明する。まず、ロボット１０１は、初期位置に静止している（Ｓ１０）。例えば、ロボット１０１は、初期位置として充電ステーション１０２との結合位置に存在する。位置測定部１１６は、この初期位置を原点として、ロボット１０１の移動方向および移動距離を計測し、地図情報管理部１２０内の地図情報を用いてロボット１０１の位置を特定する。
【００２９】
次に、ロボット１０１が初期位置から移動を開始する（Ｓ２０）。このとき、位置測定部１１６は、ロボット１０１の位置の計測を開始する。ロボット１０１は、蓄電池１２４の電力の残量が閾値以下になるまで移動または作業を続行する（Ｓ３０）。電力の閾値は、ロボット１０１が充電ステーション１０２へ移動までに必要な電力値以上とする。
【００３０】
蓄電池１２４の電力の残量が閾値以下になった場合には、ロボット１０１は、充電ステーション１０２へ移動する必要がある。このような場合には、経路生成部１１８は、位置計測部１１６によって計測されているロボット１０１の位置から充電ステーション１０２の位置までの移動経路を地図情報に基づいて生成する（Ｓ４０）。このとき、経路生成部１１８は、予め地図情報に登録された障害物領域Ｂ（図３参照）を回避するように経路を生成する。
【００３１】
次に、ロボット１０１は、この移動経路に沿って移動し、充電ステーション１０２の近傍まで接近する（Ｓ５０）。位置計測部１１６で計測されているロボット１０１の位置（計測位置）は、実際にロボット１０１が存在する位置（現実の位置）に対してある程度ずれが生じる。これは、位置計測部１１６がジャイロや車輪の回転数に基づいて位置を計測しているためである。しかし、本実施形態では、ロボット１０１が図３に示すＣＣＤカメラ１５０の撮像領域ＩＲ内に達すれば足りる。従って、ロボット１０１がＣＣＤカメラ１５０の撮像領域ＩＲ内に到達する限りにおいて、ロボット１０１の計測位置は、現実の位置に対してずれていてもよい。
【００３２】
図３に示すように、充電ステーション１０２のＣＣＤカメラ１５０がロボット１０１を撮像するまでは、ロボット１０１は、位置計測部１１６による計測位置に基づいて移動する。図４に示すように、ロボット１０１が撮像範囲ＩＲ内に達すると、ＣＣＤカメラ１５０がこれを撮像する。
【００３３】
画像処理装置１５２は、まず、ＣＣＤカメラ１５０の画像から動体を認識する（Ｓ７０）。このとき、画像処理装置１５２は、連続する２枚の画像の差分情報により、動体の検出を行う。画像処理装置１５２は、次に、この動体がロボット１０１であるか否かを識別する（Ｓ８０）。より詳細には、充電ステーション１０２は、ロボット１０１の移動速度等の動作情報をロボット１０１から受信する。画像処理装置１５２は、この動作情報と動体の動作とがほぼ一致する場合に、その動体がロボットであると識別する。ロボット１０１の認識を確実にするために、動作情報は移動方向や計測位置を含んでもよい。しかし、移動方向や計測位置のずれが大きいためにその動体がロボット１０１であることを認識することができない虞がある場合には、移動方向や計測位置は、敢えて動作情報から除いてもよい。
【００３４】
次に、充電ステーション１０２は、ロボット１０１を認識すると、充電ステーション１０２に対するロボット１０１の相対位置を算出する（Ｓ９０）。さらに、充電ステーション１０２は、この相対位置の情報をロボット１０１へ送信する（Ｓ１００）。尚、ロボット１０１の移動速度、移動角度および相対位置は、図６および図７を参照して説明する。
【００３５】
次に、ロボット１０１は充電ステーション１０２からの相対位置の情報を受信し、経路生成部１１８が移動経路を再度生成する（Ｓ１１０）。地図情報管理部１２０は、予め充電ステーション１０２の固定位置の情報を有するので、経路生成部１１８は、充電ステーション１０２の位置情報とロボット１０１の相対位置情報とに基づいてロボット１０１の現実の位置を算出することができる。ステップ１１０では、経路生成部１１８は、ロボット１０１の現実の位置から充電ステーション１０２の位置までの経路を生成することができる。
【００３６】
ロボット１０１は、図５に示すように、経路生成部１１８によって再生成された経路に沿って移動を続行する（Ｓ１２０）。ステップＳ９０〜Ｓ１２０は、ロボット１０１が充電ステーション１０２に結合する（Ｓ１３０）まで繰り返される。ロボット１０１が充電ステーション１０２に結合し、接続端子１２６と１６０とが接続されると、充電ステーション１０２は、ロボット１０１へ充電を開始する（Ｓ１４０）。それとともに、ロボット１０１の位置計測部１１６は、ロボット１０１の計測位置をリセットし、この位置を原点とする。
【００３７】
図６および図７は、相対位置算出部１５４が充電ステーション１０２に対するロボット１０１の相対位置を算出する方法を示す説明図である。図６は、充電ステーション１０２およびロボット１０１を上方から見た図であり、図７は、ＣＣＤカメラ１５０によって撮像された画像である。
【００３８】
まず、図７に示すように、相対位置算出部１５４は、ＣＣＤカメラ１５０から見たロボット１０１の大きさ（例えば、直径）ｄviewおよびＣＣＤカメラ１５０の視野の一端からロボット１０１までの距離θviewを画像から得る。
【００３９】
ＣＣＤカメラ１５０の視野の全体の距離θ０viewや図６に示す撮像領域ＩＲの一端から他端まで角度θ０は既知である。よって、ＣＣＤカメラ１５０に対するロボット１０１の相対方向θは、θ０＊（θview／θ０view）で表される。
【００４０】
また、ロボット１０１の実際の大きさ（例えば、直径）ｄ０は既知である。よって、ＣＣＤカメラ１５０に対するロボット１０１の相対距離ｄは、例えば、画像中心付近では、ｄ０／（tan(（θ０×ｄview）／（２×θ０view）)で表される。
【００４１】
相対方向θおよび相対距離ｄから、ＣＣＤカメラ１５０（充電ステーション１０２）に対するロボット１０１の相対位置（ｘ，ｙ）が算出される。尚、本実施形態では、充電ステーション１０２の位置を初期位置としているので、この相対位置（ｘ，ｙ）は、ロボット１０１の絶対位置と換言してもよい。またこの相対位置（ｘ、ｙ）は随時更新され、その位置が（０、０）になるようにフィードバックをかけるため、遠方における精度はさほど必要とならない。
【００４２】
本実施形態では、充電ステーション１０２がＣＣＤカメラ１５０を備えており、充電ステーション１０２はこのＣＣＤカメラ１５０を介してロボット１０１を認識する。よって、ロボット１０１の移動領域に監視部や認識手段を別個に設置する必要がない。ＣＣＤカメラ１５０は、或る限られた撮像範囲ＩＲを有し、撮像範囲ＩＲ外の物体を撮像しない。尚且つ、移動ロボットは床面上を移動するため床面近くの画像のみを撮像する。よって、家庭などのプライバシーを侵害せず、また、画像が盗取されたとしても撮像範囲ＩＲ内の画像で済む。撮像範囲ＩＲは、例えば、撮像可能角度が左右４７度、上下３６度である。
【００４３】
本実施形態では、ロボット１０１は、自己の位置を計測しているので、多少ずれが生じるものの、或る程度、自己の位置を把握している。従って、ロボット１０１は、闇雲に動き回る必要がなく、移動経路に従って撮像範囲ＩＲ内に容易に進入することができる。また、これにより、充電ステーション１０２は、撮像範囲ＩＲ内の物体を撮像すれば足りる。
【００４４】
このように、本実施形態は、監視手段を設置困難な場所に配置することを要せず、あるいは、認識手段を多数配置することをも要せず、ロボット１０１を確実に充電ステーション１０２へ誘導することができる。
【００４５】
本実施形態において、充電ステーション１０２の蓄電池１６２は、省略してもよい。この場合、外部電源が充電ステーション１０２の各構成要素に給電する。
【００４６】
（第２の実施形態）
図８は、本発明に係る第２の実施形態に従ったロボットシステム２００のブロック図である。第２の実施形態は、画像処理部１５２および相対位置算出部１５４がロボット２０１に設けられている点で第１の実施形態と異なる。
【００４７】
充電ステーション２０２は、ＣＣＤカメラ１５０で撮像した画像自体をロボット２０１へ送信する。よって、ロボット２０１は、この画像を処理し、自己の相対位置を算出する。即ち、第１の実施形態において充電ステーション２０２が実行していた図２のステップＳ７０〜Ｓ９０は、第２の実施形態ではロボット２０１が実行する。
【００４８】
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を有する。また、第２の実施形態では、充電ステーション２０２の構成が簡単である。さらに、通常、ロボットには、画像撮影や物体識別用にＣＣＤカメラとその画像処理に必要な画像処理部とを備えていることが多い。よって、第２の実施形態は、ロボット２０１の画像処理部を共用して充電ステーション２０２からの画像をも処理することができる。これにより、充電ステーション２０２に画像処理部１５２を設ける必要がなく、既存の設備を有効活用することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
図９は、本発明に係る第３の実施形態に従ったロボットシステム３００のブロック図である。第３の実施形態は、ＣＣＤカメラ１５０に代えて、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）部３５０を備えている点で第１の実施形態と異なる。これに伴い、第３の実施形態は、画像処理部に代え、センサ処理部３７２を備えている。ＰＳＤは、赤外線を用いて物体までの距離を測定することができる。
【００５０】
図１０に示すように、ＰＳＤ部３５０は、複数のＰＳＤ３５１〜３５７を含む。ＰＳＤ３５１〜３５７は、或る角度にわたり等角度間隔で扇状に赤外線を発するように構成されている。ＰＳＤ３５１〜３５７が発する赤外線の到達距離は限られているため、検出可能な範囲ＳＲは撮像範囲ＩＲと同様に限定される。
【００５１】
第３の実施形態の動作フローは、図２とほぼ同様であるので省略する。但し、ステップＳ７０において、本実施形態では、ＰＳＤ部３５０およびセンサ処理部３７２が画像に依らず赤外線で動体を検出する。
【００５２】
図１０は、第３の実施形態における動体の検出方法を示す説明図である。まず、ＰＳＤ３５１〜３５７で検出された距離が連続的に変化することによって、動体が検出される。また、その距離の変化量によって、センサ処理部３７２は動体の移動方向および移動速度を算出することができる。
【００５３】
例えば、ＰＳＤ３５４で検出された距離のみが短くなる場合には、動体は、ＰＳＤ３５４が発する赤外線に向かって移動していることがわかる。また、その速度は、ＰＳＤ３５４が定期的に距離を検出することによって算出することができる。
【００５４】
また、例えば、充電ステーション３０２へ直進する方向からずれた方向に動体が移動している場合には、動体は複数のＰＳＤを横切る。この場合、複数のＰＳＤの距離の変化および時間を計測することによって、動体の移動方向および移動速度を算出することができる。
【００５５】
動体がロボット３０１であるか否かの識別方法としては、充電ステーション３０２が予めロボット３０１から計測位置に基づいた推定の移動方向および移動速度の情報を受信する。充電ステーション３０２は、これらの情報とセンサ処理部３７２で検出された動体の移動方向および移動速度とを照らし合わせる。これにより、充電ステーション３０２は、その動体がロボット３０１であることを識別することができる。
【００５６】
その後、図２のステップＳ９０において、相対位置算出部１５４がロボット３０１の相対位置を算出する。ＰＳＤ３５１〜３５７は、それぞれロボット３０１が赤外線を横切ったときにロボット３０１までの距離が判明する。また、ＰＳＤ３５１〜３５７は、それぞれ所定の方向へ赤外線を発しているので、ロボット３０１が赤外線を横切ったときにロボット３０１の存在方向が判明する。これにより、相対位置算出部１５４は、充電ステーション３０２に対するロボット３０１の相対位置を算出することができる。
【００５７】
第３の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を有する。さらに、第３の実施形態は、画像処理を不要とするので、センサ処理部３７２が処理するデータ量は比較的少ない。これは、ロボット３０１の相対位置の算出が短時間で済むと換言してもよい。また、センサ処理部３７２は、第１および第２の実施形態における画像処理部１５２ほど高性能のＣＰＵである必要が無く、低コストのＣＰＵでよい。
【００５８】
第３の実施形態では、充電ステーション３０２がセンサ処理部３７２および相対位置算出部１５４を備えているが、図８に示す第２の実施形態と同様に、ロボット３０１がセンサ処理部３７２および相対位置算出部１５４を備えていてもよい。この場合、図８の参照番号１５０をＰＳＤとし、参照番号１５２をセンサ処理部とすればよい。この変形例では、第３の実施形態は、第２の実施形態の効果をさらに有する。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る第１の実施形態に従ったロボットシステム１００のブロック図。
【図２】ロボットシステム１００の動作の流れを示すフロー図。
【図３】ロボット１０１が充電ステーション１０２へ接近する様子を示す図。
【図４】ロボット１０１が充電ステーション１０２へ接近する様子を示す図。
【図５】ロボット１０１が充電ステーション１０２へ接近する様子を示す図。
【図６】充電ステーション１０２に対するロボット１０１の相対位置を算出する方法を示す説明図。
【図７】充電ステーション１０２に対するロボット１０１の相対位置を算出する方法を示す説明図。
【図８】本発明に係る第２の実施形態に従ったロボットシステム２００のブロック図。
【図９】本発明に係る第３の実施形態に従ったロボットシステム３００のブロック図。
【図１０】第３の実施形態における動体の検出方法を示す説明図。
【符号の説明】
【００６１】
ロボットシステム１００
ロボット１０１
充電ステーション１０２
駆動部１１０
制御部１１４
位置計測部１１６
経路生成部１１８
地図情報管理部１２０
通信部１２２、１５６
蓄電池１２４、１６２
ＣＣＤカメラ１５０
画像処理部１５２
相対位置算出部１５４
【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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