(57)【要約】【課題】  誘導可能範囲を格段的に広げ得る誘導システム及び誘導方法、ロボット装置及びその制御方法並びに充電装置を提案する。【解決手段】ロボット装置を目的地に誘導するための所定情報が表記された所定デザインのマーカを所定位置に配置し、当該マーカから得られる情報に基づいてロボット装置を目的地に移動させるように当該ロボット装置の行動を制御するようにする一方、このときのこのマーカのデザインを、ロボット装置が近づくにつれて、当該ロボット装置を目的地に誘導するためのより精度の高い情報を取得できるように選定するようにした。【選択図】        図１
2005078383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット装置を目的地に誘導する誘導システムにおいて、
上記ロボット装置を上記目的地に誘導するための所定情報が表記された所定デザインのマーカと、
上記ロボット装置に搭載され、周囲を撮像する撮像手段と、
上記ロボット装置に搭載され、上記撮像手段の撮像結果に基づいて当該ロボット装置の行動を制御する制御手段と
を具え、
上記制御手段は、
上記撮像手段により撮像された上記マーカから得られる上記情報に基づいて上記ロボット装置を上記目的地に移動させ、
上記マーカは、
上記ロボット装置が近づくにつれて、当該ロボット装置を上記目的地に誘導するためのより精度の高い上記情報を上記制御手段が取得できるように上記デザインが選定された
ことを特徴とする誘導システム。
【請求項２】
上記マーカにおける上記所定情報は、
上記目的地の位置及び上記ロボット装置の姿勢である
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導システム。
【請求項３】
上記目的地は、
上記ロボット装置に搭載されたバッテリを充電するための充電器であり、
上記制御手段は、
上記マーカから得られる上記情報に基づき認識される上記充電器に対する上記ロボット装置の上記姿勢に基づき、上記充電器に後ろ向きで進入するように当該ロボット装置を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の誘導システム。
【請求項４】
上記制御手段は、
上記充電器に後ろ向きで進入時、上記マーカに基づいて上記ロボット装置の姿勢を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の誘導システム。
【請求項５】
上記マーカは、
どの方向から見ても一様に認識できるパターンで上記目的地の位置を示す上記情報が表記された
ことを特徴とする請求項２に記載の誘導システム。
【請求項６】
ロボット装置を目的地に誘導する誘導方法において、
上記ロボット装置を上記目的地に誘導するための所定情報が表記された所定デザインのマーカを所定位置に配置する第１のステップと、
上記マーカから得られる上記情報に基づいて上記ロボット装置を上記目的地に移動させるように当該ロボット装置の行動を制御する第２のステップと
を具え、
上記マーカは、
上記ロボット装置が近づくにつれて、当該ロボット装置を上記目的地に誘導するためのより精度の高い上記情報を上記ロボット装置が取得できるように上記デザインが選定された
ことを特徴とする誘導方法。
【請求項７】
上記マーカにおける上記所定情報は、
上記目的地の位置及び上記ロボット装置の姿勢である
ことを特徴とする請求項６に記載の誘導方法。
【請求項８】
上記目的地は、
上記ロボット装置に搭載されたバッテリを充電するための充電器であり、
上記第２のステップでは、
上記マーカから得られる上記情報に基づき認識される上記充電器に対する上記ロボット装置の上記姿勢に基づき、上記充電器に後ろ向きで進入するように当該ロボット装置を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の誘導方法。
【請求項９】
上記第２のステップでは、
上記充電器に後ろ向きで進入時、上記マーカに基づいて上記ロボット装置の姿勢を制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の誘導方法。
【請求項１０】
上記マーカは、
どの方向から見ても一様に認識できるパターンで上記目的地の位置を示す上記情報が表記された
ことを特徴とする請求項７に記載の誘導方法。
【請求項１１】
自律的に行動するロボット装置において、
周囲を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段の撮像結果に基づいて上記行動を制御する制御手段と
を具え、
上記制御手段は、
上記撮像手段により撮像された、近づくにつれて、当該目的地に誘導するためのより精度の高い情報を上記制御手段が取得できるように上記デザインが選定されたマーカから得られる情報に基づき、当該目的地に移動するように上記行動を制御する
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項１２】
上記目的地は、
搭載されたバッテリを充電するための充電器であり、
上記制御手段は、
上記マーカから得られる上記情報に基づき認識される上記充電器に対する上記ロボット装置の上記姿勢に基づき、上記充電器に後ろ向きで進入するように当該ロボット装置を制御する
ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット装置。
【請求項１３】
上記制御手段は、
上記充電器に後ろ向きで進入時、上記マーカに基づいて上記姿勢を制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載のロボット装置。
【請求項１４】
自律的に行動するロボット装置の制御方法において、
撮像手段により周囲を撮像する第１のステップと、
上記撮像手段の撮像結果に基づいて上記行動を制御する第２のステップと
を具え、
上記第２のステップでは、
上記撮像手段により撮像された、近づくにつれて、当該目的地に誘導するためのより精度の高い情報を上記ロボット装置が取得できるように上記デザインが選定されたマーカから得られる情報に基づき、当該目的地に移動するように上記行動を制御する
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。
【請求項１５】
上記目的地は、
搭載されたバッテリを充電するための充電器であり、
上記第２のステップでは、
上記マーカから得られる上記情報に基づき認識される上記充電器に対する上記ロボット装置の上記姿勢に基づき、上記充電器に後ろ向きで進入するように当該ロボット装置を制御する
ことを特徴とする請求項１４に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１６】
上記第２のステップでは、
上記充電器に後ろ向きで進入時、上記マーカに基づいて上記姿勢を制御する
ことを特徴とする請求項１５に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１７】
ロボット装置に搭載されたバッテリを充電する充電装置において、
上記ロボット装置を誘導するための所定情報が、近づくにつれてより高い精度で取得できるように表記されたそれぞれ所定デザインのマーカ
を具えることを特徴とする充電装置。
【請求項１８】
上記マーカにおける上記所定情報は、
自己の位置及び上記ロボット装置の姿勢である
ことを特徴とする請求項１７に記載の充電装置。
【請求項１９】
上記マーカは、
どの方向から見ても一様に認識できるパターンで上記位置を示す上記情報が表記された
ことを特徴とする請求項１８に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導システム及び誘導方法、ロボット装置及びその制御方法並びに充電装置に関し、例えばエンターテインメントロボットに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、本願特許出願人より４足歩行型のペットロボットが開発及び販売されている。かかるペットロボットは、一般家庭において飼育される犬や猫に似た形状を有し、「叩く」や「撫でる」といったユーザからの働きかけや、周囲の環境等に応じて自律的に行動し得るようになされたものである（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】特願２０００−１３５１４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、かかるペットロボットにおいては、搭載されたバッテリから得られる電力エネルギに基づいて駆動するようになされており、このためかかるバッテリを定期的に充電する必要がある。
【０００４】
しかしながらペットロボットのエンターテインメント性を考慮した場合、バッテリの定期的な充電をユーザに委ねるのはユーザに煩わしさを感じさせる結果となって、ペットロボットの「自律性」が未だ不十分であるかのような印象を与えるおそれがある。
【０００５】
そこで、最近、本願特許出願人により、かかるペットロボットに対し、搭載されたバッテリのエネルギ残量を常時監視し、当該エネルギ残量が少なくなったときには自ら充電を行う自己充電機能を実装することが提案されている。そしてこのような自己充電機能をペットロボットに実装することによって、ペットロボットの「自律性」を高めることができ、その分ユーザのペットロボットに対する愛着心や好奇心を向上させることができるものと考えられる。
【０００６】
この場合において、かかる機能を実現するためにはペットロボットを精度良く充電器まで導くことが必要となり、従来ではその手段として目標とすべき「位置」と、現在の自己の「姿勢（方向）」とをペットロボットに認識させるためのマーカを用いることが提案されている。
【０００７】
ところが、従来ではペットロボットとマーカとの距離を考慮することなく、常に「位置」及び「姿勢」の双方の認識に精度を要求していたため、ペットロボットに搭載されたＣＣＤカメラの解像度に応じて認識可能な距離が限られ、結果としてマーカによってペットロボットを誘導できる距離が短く、実用上未だ不十分な問題があった。
【０００８】
一方、従来、本願特許出願人により提案されている上述の自己充電機能が実装されたペットロボットにおいては、前向きで前進しながら充電器に進入し、その後充電器上の所定位置において着座動作を実行することにより充電器とドッキングするようになされている。
【０００９】
しかしながら充電器は部屋の壁際に置かれることが多く、ペットロボットが前向きで前進しながら充電器に進入する方式を採用した場合、充電中のペットロボットの姿勢が壁際を向いた姿勢となってしまい、その間ユーザがペットロボットと向き合いながらの対話等のコミュニケーションを楽しむことが困難な問題があった。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、誘導可能範囲を格段的に広げ得る誘導システム及び誘導方法、ロボット装置及びその制御方法並びに充電装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決するため本発明においては、誘導システムにおいて、ロボット装置を目的地に誘導するための所定情報が表記された所定デザインのマーカと、ロボット装置に搭載され、撮像手段の撮像結果に基づいて当該ロボット装置の行動を制御する制御手段とを設け、制御手段が、撮像手段により撮像されたマーカから得られる情報に基づいてロボット装置を目的地に移動させ、マーカのデザインを、ロボット装置が近づくにつれて、当該ロボット装置を目的地に誘導するためのより精度の高い情報を制御手段が取得できるように選定するようにした。
【００１２】
この結果この誘導システムでは、目的地までの距離にかかわりなく、制御手段が常に全ての情報を取得できるようにシステムを構築する場合に比して、撮像手段の解像度等に起因する誘導可能範囲の制限を緩和させることができる。
【００１３】
また本発明においては、誘導方法において、ロボット装置を目的地に誘導するための所定情報が表記された所定デザインのマーカを所定位置に配置する第１のステップと、マーカから得られる情報に基づいてロボット装置を目的地に移動させるように当該ロボット装置の行動を制御する第２のステップとを設け、マーカのデザインを、ロボット装置が目的地に近づくにつれて、当該ロボット装置を目的地に誘導するためのより精度の高い情報を制御手段が取得できるように選定するようにした。
【００１４】
この結果この誘導方法によれば、目的地までの距離にかかわりなく、制御手段が常に全ての情報を取得できるようにシステムを構築する場合に比して、撮像手段の解像度等に起因する誘導可能範囲の制限を緩和させることができる。
【００１５】
さらに本発明においては、ロボット装置において、撮像手段の撮像結果に基づいて行動を制御する制御手段を設け、制御手段が、撮像手段により撮像された、近づくにつれて、当該目的地に誘導するためのより精度の高い情報を制御手段が取得できるようにデザインが選定されたマーカから得られる情報に基づき、当該目的地に移動するように行動を制御するようにした。
【００１６】
この結果このロボット装置では、目的地までの距離にかかわりなく、制御手段が常に全ての情報を取得できるようにする場合に比して、撮像手段の解像度等に起因する誘導可能範囲の制限を緩和させることができる。
【００１７】
さらに本発明においては、ロボット装置の制御方法において、撮像手段の撮像結果に基づいて行動を制御するステップを設け、撮像手段により撮像された、近づくにつれて、当該目的地に誘導するためのより精度の高い情報を制御手段が取得できるようにデザインが選定されたマーカから得られる情報に基づき、当該目的地に移動するように行動を制御するようにした。
【００１８】
この結果このロボット装置の制御方法によれば、目的地までの距離にかかわりなく、ロボット装置が常に全ての情報を取得できるようにする場合に比して、撮像手段の解像度等に起因する誘導可能範囲の制限を緩和させることができる。
【００１９】
さらに本発明においては、ロボット装置に搭載されたバッテリを充電する充電装置において、ロボット装置を誘導するための所定情報が、近づくにつれてより高い精度で取得できるように表記されたそれぞれ所定デザインのマーカを設けるようにした。
【００２０】
この結果この充電装置では、当該充電装置までの距離にかかわりなく、ロボット装置が常に全ての情報を取得できるようにする場合に比して、ロボット装置に搭載されたＣＣＤカメラ等の撮像手段の解像度等に起因する誘導可能範囲の制限を緩和させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように本発明によれば、ロボット装置を目的地に誘導する誘導システム及び誘導方法において、ロボット装置を目的地に誘導するための所定情報が表記された所定デザインのマーカを所定位置に配置し、マーカから得られる情報に基づいてロボット装置を目的地に移動させるように当該ロボット装置の行動を制御するようにし、このときのマーカのデザインを、ロボット装置が近づくにつれて、当該ロボット装置を目的地に誘導するためのより精度の高い情報を制御手段が取得できるように選定するようにしたことにより、撮像手段の解像度等に起因する誘導可能範囲の制限を緩和させることができ、かくして誘導可能範囲を格段的に広げ得る誘導システム及び誘導方法を実現できる。
【００２２】
また本発明によれば、ロボット装置及びその制御方法において、撮像手段の撮像結果に基づいて行動を制御するようにし、撮像手段により撮像された、近づくにつれて、当該目的地に誘導するためのより精度の高い情報を制御手段が取得できるようにデザインが選定されたマーカから得られる情報に基づき、当該目的地に移動するように行動を制御するようにしたことにより、撮像手段の解像度等に起因する誘導可能範囲の制限を緩和させることができ、かくして誘導可能範囲を格段的に広げ得るロボット装置及びその制御方法を実現できる。
【００２３】
さらに本発明によれば、ロボット装置に搭載されたバッテリを充電する充電装置において、ロボット装置を誘導するための所定情報が、近づくにつれてより高い精度で取得できるように表記されたそれぞれ所定デザインのマーカを設けるようにしたことにより、ロボット装置に搭載された撮像手段の解像度等に起因する誘導可能範囲の制限を緩和させることができ、かくして誘導可能範囲を格段的に広げ得る充電装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下図面について本発明の一実施の形態について説明する。
（１）本実施の形態によるロボットシステムの構成
図１において、１は全体として本実施の形態によるロボットシステムを示し、ペットロボット２とその充電器３とから構成されている。
【００２５】
ペットロボット２においては、図２に示すように、胴体部ユニット１０の前後左右にそれぞれ脚部ユニット１１Ａ〜１１Ｄが連結されると共に、胴体部ユニット１０の前端部及び後端部にそれぞれ頭部ユニット１２及び尻尾部ユニット１３が連結されることにより構成されている。
【００２６】
この場合胴体部ユニット１０には、図３に示すように、このペットロボット２全体の動作を制御するコントローラ２０と、このペットロボット２の動力源としてのバッテリ２１と、バッテリセンサ２２及び加速度センサ２３などからなる内部センサ部２４となどが収納されている。
【００２７】
また頭部ユニット１２には、このペットロボット２の実質的な「目」として機能するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２５、「耳」として機能するマイクロホン２６及びタッチセンサ２７などからなる外部センサ部２８と、外見上の「目」として機能するＬＥＤ２９と、「口」として機能するスピーカ３０となどがそれぞれ所定位置に配設されている。
【００２８】
さらに各脚部ユニット１１Ａ〜１１Ｄの関節部分や、各脚部ユニット１１Ａ〜１１Ｄ及び胴体部ユニット１０の各連結部分、頭部ユニット１２及び胴体部ユニット１０の連結部分、並びに尻尾部ユニット１３における尻尾１３Ａ（図２）の付根部分などには、それぞれ対応する自由度数分の一対のアクチュエータ３１１〜３１ｎ及びポテンショメータ３２１〜３２ｎが配設されている。
【００２９】
そして外部センサ部２８のＣＣＤカメラ２５は、周囲を撮像し、得られた画像信号Ｓ１Ａをコントローラ２０に送出する。またマイクロホン２６は、ユーザから与えられた「歩け」、「伏せ」又は「ボールを追いかけろ」等の音声指令を集音し、かくして得られた音声信号Ｓ１Ｂをコントローラ２０に送出する。
【００３０】
さらにタッチセンサ２７は、図２において明らかなように頭部ユニット１２の上部に設けられており、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧力検出信号Ｓ１Ｃとしてコントローラ２０に送出する。
【００３１】
一方、内部センサ部２４のバッテリセンサ２２は、バッテリ２１のエネルギ残量を検出して、検出結果をエネルギ残量検出信号Ｓ２Ａとしてコントローラ２０に送出し、加速度センサ２３は、３軸（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）方向の加速度をそれぞれ検出し、検出結果を加速度検出信号Ｓ２Ｂとしてコントローラ２０に送出する。
【００３２】
また各ポテンショメータ３２１〜３２ｎは、それぞれ対応するアクチュエータ３１１〜３１ｎの出力軸の回転角度を検出し、検出結果を角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎとしてコントローラ２０に送出する。
【００３３】
コントローラ２０は、外部センサ部２８のＣＣＤカメラ２５、マイクロホン２６及びタッチセンサ２７からそれぞれ供給される画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ及び圧力検出信号Ｓ１Ｃなどと、内部センサ部２４のバッテリセンサ２２、加速度センサ２３及び各ポテンショメータ３２１〜３２ｎからそれぞれ供給されるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ、温度検出信号Ｓ２Ｂ及び各角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎなどとに基づいて、ペットロボット２の周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令、ユーザからの働きかけの有無などを判断する。
【００３４】
そしてコントローラ２０は、この判断結果と、予めメモリ２０Ａに格納されている制御プログラムとに基づいて続く行動を決定し、決定結果に基づいて必要なアクチュエータ３１１〜３１ｎを駆動させることにより、頭部ユニット１２を上下左右に振らせたり、尻尾部ユニット１３の尻尾１３Ａを動かせたり、各脚部ユニット１１Ａ〜１１Ｄを駆動して歩行させるなどの行動を行わせる。
【００３５】
またこの際コントローラ２０は、必要に応じて所定の音声信号Ｓ３をスピーカ３０に与えることにより当該音声信号Ｓ３に基づく音声を外部に出力させたり、必要に応じて所定のＬＥＤ駆動信号Ｓ４をＬＥＤ２９に与えることにより当該ＬＥＤ２９を所定パターンで点滅させる。
【００３６】
このようにしてこのペットロボット２においては、周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無などに基づいて自律的に行動することができるようになされている。
【００３７】
一方、充電器３においては、図４に示すように、充電器本体部４０の後部に円柱形状の第１のマーカ表示部４１が立設されると共に、充電器本体部４０の前部に平板状の第１のマーカ表示部４２が設けられることにより構成されている。
【００３８】
この場合、充電器本体部４０には、ペットロボット２（図２）の胴体部ユニット１０（図２）の腹部形状とほぼ同形状の凹部４０Ａが設けられており、これにより図１のようにその胴体部ユニット１０の腹部側を充電器本体部４０の凹部４０Ａ内に嵌め込むようにして載置されたペットロボット２を充電器本体部４０の凹部４０Ａ内において安定した状態で保持することができるようになされている。
【００３９】
またこの凹部４０Ａの底面部の所定位置には、ペットロボット２の腹部に設けられた所定形状のコネクタ３３（図３）と対応させて当該コネクタ３３と対をなすコネクタ５０が配設されており、図１のようにペットロボット２を充電器３の充電器本体部４０上に載置することによって、充電器本体部４０のコネクタ５０とペットロボット２のコネクタ３３とを電気的に接続させることができるようになされている。
【００４０】
これによりこのロボットシステム１においては、この図１のようにペットロボット２を充電器３の充電器本体部４０上に載置した状態において、充電器本体部４０からコネクタ５０を介してペットロボット２にバッテリ充電用の電力を供給したり、充電器本体部４０がコネクタ５０を介してペットロボット２のコントローラ２０（図３）と通信して、当該ペットロボット２の内部状態に関する各種情報を取得することができるようになされている。
【００４１】
このため充電器本体部４０の前部には液晶パネル５１が設けられており、充電時におけるペットロボット２内のバッテリ２１の充電状態や、コネクタ５０を介して取得したペットロボット２の内部状態に関する各種情報をこの液晶パネル５１に表示するようになされている。
【００４２】
また充電器本体部４０の前部には、複数のボタン５２が設けられており、これらボタン５２を操作することによって、充電器本体部４０の機能に関する各種設定を行うことができるようになされている。
【００４３】
さらに充電器本体部４０の左右両側面には、それぞれ所定位置に横方向に突出するようにストッパ５３Ａ、５３Ｂが設けられており、これにより後述のようにペットロボット２が充電のため充電器本体部４０上に後ろ向きで進んできた場合であって、当該ペットロボット２が所定位置からさらに後方向に進もうとしたときに、充電器本体部４０のストッパが５３Ａ、５３Ｂペットロボット２の脚部ユニット１１Ｃ、１１Ｄに当接して当該ペットロボット２の後方向への進行を妨げ得るようになされている。
【００４４】
一方、第１のマーカ表示部４１においては、図４及び図５に示すように、その周側面に、充電器本体部４０の長手方向の中心線ＣＬを基準として、当該中心線ＣＬから４５〔°〕間隔でそれぞれ互いに異なる所定のデザインで白黒に塗り分けてなる（すなわち第１のマーカ表示部４１の周側面を所定の８種類の白黒のデザインで塗り分けてなる）第１のマーカ５４が表記されている。
【００４５】
これによりこのロボットシステム１においては、ペットロボット２が充電器３の第１のマーカ表示部４１を見たときに、当該第１のマーカ表示部４１に表記された第１のマーカ５４のデザインパターンに基づいて、この図５のように自分が第１のマーカ表示部４１を中心としてその周囲を第１のマーカ５４の各デザインバターンに対応させて８つの領域Area１〜Area８に分けた場合のいずれの領域Area１〜Area８内に位置するかといった自己の位置と、そのときの自己の姿勢（ペットロボット２の向き）とを大まかに認識することができ、かくしてこの第１のマーカ５４に基づいてペットロボット２を充電器３の正面方向に向けて４５〔°〕の不確実性をもって大まかに誘導することができるようになされている。
【００４６】
これに対して第２のマーカ表示部４２には、例えば図４及び図６に示すように、同心２重円５５Ａの内側の円部分５５Ｂが緑色に着色されると共に、その周囲の外側の円部分である環状部分５５Ｃが青色に着色され、かつ同心２重円５５Ａの中心Ｐｓ１（以下、これを第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１と呼ぶ）からずれた所定位置に三角形状の方向指示マーク５５Ｄが表示されてなる第２のマーカ５５が表記されている。
【００４７】
この場合第２のマーカ５５は、その中心Ｐｓ１が、充電器本体部４０の長手方向の中心線ＣＬ上における当該充電器本体部４０の前端でなる後述するステーション座標系｛ｓ｝の原点Ｓから所定距離ＳＰＳ１Ｘだけ離れた位置に位置するように表記位置が選定されている。また方向指示マーク５５Ｄは、充電器本体部４０の長手方向の中心線ＣＬ上における第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１から当該充電器本体部４０と反対側に重心Ｇが位置し、かつ充電器本体部４０の方向を指すように同心２重円５５Ａ上に表記されている。
【００４８】
これによりこのロボットシステム１においては、ペットロボット２が第２のマーカ５５から離れた位置にいる状況のときには同心２重円５５Ａに基づいて当該ペットロボット２を第２のマーク５５に向けて誘導し、その後ペットロボット２が第２のマーカ５５に近づいてきたときに方向指示マーク５５Ｄによってペットロボット２を充電器本体部５５の方向に精度良く誘導することができるようになされている。
【００４９】
（２）自己充電機能に関するコントローラ２０の処理
次に、このペットロボット２に実装された自己充電機能について説明する。
【００５０】
このペットロボット２には、搭載されたバッテリ２１（図３）のエネルギ残量を常時監視し、当該エネルギ残量が少なくなったときに充電器３を探し出して、自ら充電を行う自己充電機能が実装されている。
【００５１】
かかる自己充電機能に関するペットロボット２のコントローラ２０（図３）の処理内容を機能的に分類すると、図７に示すように、第１のマーカ５４（図１）を探し出す第１のマーカ探索処理ＳＰ１と、第２のマーカ５５（図１）を探し出す第２のマーカ探索処理ＳＰ２と、探し出した第２のマーカ５５に基づいてペットロボット２の位置及び姿勢を認識しながら当該ペットロボット２を充電器３の充電器本体部４０とドッキングさせるように制御するドッキング制御処理ＳＰ３とに分けることができる。
【００５２】
そしてコントローラ２０は、バッテリセンサ２１（図３）から与えられるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａに基づいてバッテリ２１のエネルギ残量が予め設定された所定レベル以下となったことを確認すると、第１のマーカ探索処理ＳＰ１を開始し、まず周囲を見回す動作をペットロボット２に発現させると共に、これと並行してこのときＣＣＤカメラ２５（図３）から与えられる画像信号Ｓ１Ａ（図３）に基づいて、予め登録された第１のマーカ５４の８種類の各デザインパターンとのマッチング処理を実行するようにして第１のマーカ５４を探す。
【００５３】
そしてコントローラ２０は、このような処理により第１のマーカ５４を探し出すと、第２のマーカ探索処理ＳＰ２に移り、ペットロボット２に第１のマーカ５４の周囲を歩かせながら、このときＣＣＤカメラ２０から与えられる画像信号Ｓ１Ａに対する画像認識処理を実行するようにして、第２のマーカ５５を探索する。
【００５４】
実際上、コントローラ２０は、第２のマーカ探索処理ＳＰ２において、まず現在のペットロボット２の位置から第１のマーカ５４までの距離を検出すると共に、その位置において認識される第１のマーカ５４のデザインパターンに基づいて現在のペットロボット２の位置と姿勢（向き）とを判断する。なお、第１のマーカ５４までの距離の検出方法としては種々の方法を適用できるが、ここではコントローラ２０は、ＣＣＤカメラ２５の撮像画像内における第１のマーカの縦方向のドット数に基づき第１のマーカ５４までの距離を算出するようにして検出するものとする。
【００５５】
そしてコントローラ２０は、かかるペットロボット２の位置及び姿勢に関する判断結果に基づいて、当該ペットロボット２を、その現在の位置に応じて予め設定された所定位置に移動させる。
【００５６】
具体的には、図８に示すように、そのとき自分が第１の領域Area１内に位置していると判断したときには、ペットロボット２を、第１及び第２の領域Area２、Area３を区切る仮想直線Ｋ１と、第１のマーカ５４を中心とする所定径を有する第１の仮想円ＣＩＲ１の円周との交点位置に設定された第０の中間地点Ｈｐ１に移動させ、自分が第２又は第３の領域Area２、Area３内に位置していると判断したときには、ペットロボット２を第３及び第４の領域Area３、Area４を区切る仮想直線Ｋ２と第１の仮想円ＣＩＲ１の円周との交点位置に設定された第２の中間地点Ｈｐ２に移動させる。
【００５７】
またコントローラ２０は、自分が第４又は第５の領域Area４、Area５内に位置していると判断したときには、ペットロボット２を、第１のマーカ５４の中心と自分とを結ぶ仮想直線（図示せず）と、第１のマーカ５４を中心とする第１の仮想円ＣＩＲ１よりも大きい所定径を有する第２の仮想円ＣＩＲ２の円周との交点位置に設定される第３又は第４の中間地点Ｈｐ３、Ｈｐ４に移動させる。
【００５８】
さらにコントローラ２０は、自分が第６又は第７の領域Area６、Area７内に位置していると判断したときには、ペットロボット２を、第５及び第６の領域Area５、Area６を区切る仮想直線Ｋ３と第１の仮想円ＣＩＲ１の円周との交点位置に設定された第５の中間地点Ｈｐ５に移動させ、自分が第８の領域Area８内に位置していると判断したときには、ペットロボット２を、第６及び第７の領域Area６、Area７を区切る仮想直線Ｋ４と第１の仮想円ＣＩＲ１の円周との交点位置に設定された第６の中間地点Ｈｐ６に移動させる。
【００５９】
そしてコントローラ２０は、ペットロボット２が例えば第１又は第８の領域Area１、Area８に位置していた場合において第１又は第６の中間地点Ｈｐ１、Ｈｐ６に到達すると、第１のマーカ５４の方向を向くようにペットロボット２を旋回させ、この後上述と同様にして第１のマーカ５４までの距離を計算し、当該距離が予め定められた距離（第１仮想円ＣＩＲ１の半径に相当）となるように必要に応じてペットロボット２を第１仮想円ＣＩＲ１の径方向に前進又は後進させる。
【００６０】
またコントローラ２０は、その第１又は第６の中間地点Ｈｐ１、Ｈｐ６において認識される第１のマーカ５４のデザインパターンに基づいて、ペットロボット２を第２のマーカ５５が存在すると推測される方向に67.5〔°〕旋回させ、この後ペットロボット２を第２のマーカ５５に近い側に設定された隣接する第２又は第５の中間地点Ｈｐ２、Ｈｐ５に向けて対応する距離だけ移動させる。
【００６１】
一方、コントローラ２０は、ペットロボット２が上述のように第１又は第６の中間地点Ｈｐ１、Ｈｐ６を経て第２若しくは第５の中間地点Ｈｐ２、Ｈｐ５に到達し、又はペットロボット２が第２〜第７の領域Area２〜Area７に位置していた場合において対応する第２〜第５の中間地点Ｈｐ２〜Ｈｐ５に到達すると、上述のようにペットロボット２の向きを第１のマーカ５４に向けさせ、必要に応じてペットロボット２を第１仮想円ＣＩＲ１の径方向に前進又は後進させることにより第１のマーカ５４との間の距離を調整させた後、周囲を見回す動作をペットロボット２に発現させると共に、これと並行してこのときＣＣＤカメラ２５（図３）から与えられる画像信号Ｓ１Ａ（図３）に基づいて、予め登録された第２のマーカ５５のデザインとのマッチング処理を実行するようにして第２のマーカ５５を探す。
【００６２】
そしてコントローラ２０は、このような処理により第２のマーカ５５を探し出すと、ドッキング制御処理ＳＰ３に移り、図９に示すドッキング制御処理手順ＲＴに従ってペットロボット２を充電器３の充電器本体部４０とドッキングさせるように制御する。
【００６３】
具体的にコントローラ２０は、このドッキング制御処理手順ＲＴをステップＳＰ１０において開始すると、続くステップＳＰ１１において、ＣＣＤカメラ２５から供給される画像信号Ｓ１Ａに基づいて第２のマーカ５５をトラッキングしながら、ペットロボット１に当該第２のマーカ５５に向けて歩行を開始させる。
【００６４】
またコントローラ２０は、続くステップＳＰ１２において、ＣＣＤカメラ２５から供給される画像信号Ｓ１Ａに基づく画像処理により第２のマーカ５５までの距離を測定し、ペットロボット２が、第２のマーカ５５の方向指示マーク５５Ｄを認識できる距離として予め定められた所定距離にまで第２のマーカ５５近傍に近づいたか否かを判断する。
【００６５】
ここでコントローラ２０は、このようにペットロボット２から第２のマーカ５５までの距離を測定する手段として、充電器３の充電器本体部４０を中心としたステーション座標系｛ｓ｝と、ペットロボット２の胴体部ユニット１０（図２）を中心として設定したロボット座標系｛ｂ｝と、ＣＣＤカメラ２５によって撮像された画像の中心を原点としたカメラ座標系｛ｃ｝と、ＣＣＤカメラ２５によって撮像された画像の中心を原点としたイメージ座標系｛ｉ｝の４つの座標系を設定する。
【００６６】
そしてコントローラ２５は、ロボット座標系｛ｂ｝の原点Ｂからカメラ座標系｛ｃ｝までの高さＢＣＺと、カメラ座標系｛ｃ｝からロボット座標系｛ｂ｝への座標変換行列ＡＣＢとを演算し、演算結果を次式
【００６７】
【数１】
2005078383.tif 000003
【００６８】
に代入することによりペットロボット２と第２のマーカ５５との距離を算出する。なおこの（１）式において、ＳＰＳ１Ｘは、図６について上述したステーション座標系｛ｓ｝の原点Ｓから第２のマーカ５５の中心ＰＳ１までのｙ軸方向の距離であり、メモリ２０Ａに予め格納されている。
【００６９】
ここでこの（１）式は、以下のアルゴリズムによって算出されるものである。まず、図１０を用いて上述した座標系を具体的に説明する。
【００７０】
図１０は、水平な床面上に充電器３とペットロボット２とを配置したときのステーション座標系｛ｓ｝、ロボット座標系｛ｂ｝、カメラ座標系｛ｃ｝及びイメージ座標系｛ｉ｝の４つの座標系を示したものである。
【００７１】
ステーション座標系｛ｓ｝は、充電器３における所定の１点（本実施の形態においては充電器本体部４０の先端）を原点Ｓとする座標系であり、充電器３の配置された床面上にｘｙ座標を設定し、床面からの高さをｚ座標で表す。ロボット座標系｛ｂ｝は、ペットロボット２の重心から床面にまで下ろした垂線の足を原点Ｂとする座標系であり、床面上にｘｙ座標を設定し、床面からの高さをｚ座標で表す。このようにステーション座標系｛ｓ｝とロボット座標系｛ｂ｝のｘｙ平面は同一平面上にあり、ステーション座標系｛ｓ｝とロボット座標系｛ｂ｝との座標変換を行ってもｚ座標の値は変化しない。
【００７２】
またカメラ座標系｛ｃ｝は、ＣＣＤカメラ２５を原点とする座標系であり、ＣＣＤカメラ２５の視軸をｙ軸としている。さらにイメージ座標系｛ｉ｝は、ＣＣＤカメラ２５による撮像画像に設定された２次元座標であり、撮像画像の中心を原点Ｉとしている。
【００７３】
このような座標系の設定のもと、（１）式を算出するアルゴリズムでは、第２のマーカ５５までの距離をαとおき、イメージ座標系｛ｉ｝における第２のマーカ５５の方向ベクトルに距離αを乗算して第２のマーカ５５の位置ベクトルを仮定する。この位置ベクトルをステーション座標系｛ｓ｝の座標に座標変換し、このときのｚ成分（第２のマーカの高さ）を表す式と、ペットロボット２が予め記憶している第２のマーカ５５の高さｈとの等式を作り、この等式の項を移項して第２のマーカ５５とペットロボット２の距離αを算出する（１）式を求める。以下、第２のマーカ５５までの距離αを求めるためのアルゴリズムを具体的に説明する。
【００７４】
まずカメラ座標系｛ｃ｝における第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１の座標を（ｘｃ１，ｙｃ１，ｚｃ１）とすると、カメラ座標系｛ｃ｝の原点Ｃから第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１への方向ベクトルＣＰｓ１は、次式
【００７５】
【数２】
2005078383.tif 000004
【００７６】
のように表される。
【００７７】
イメージ座標系｛ｉ｝における第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１のｘ座標及びｚ座標がそれぞれｈ１、ｖ１であるとすると、方向ベクトルＣＰｓ１のｘｚ成分は、次式
【００７８】
【数３】
2005078383.tif 000005
【００７９】
のように変換される。
【００８０】
ここで、カメラ座標系｛ｃ｝の原点Ｃから第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１までの距離αを用いてカメラ座標系｛ｃ｝の原点Ｃから第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１に向かうベクトルＣＰｓ１を表現すると、次式
【００８１】
【数４】
2005078383.tif 000006
【００８２】
となる。
【００８３】
カメラ座標系｛ｃ｝における第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１を示す位置ベクトルＣＰｓ１は、次式
【００８４】
【数５】
2005078383.tif 000007
【００８５】
によってロボット座標系｛ｂ｝における第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１を示す位置ベクトルＢＰｓ１に変換される。ここで、位置ベクトルＢＣは、ロボット座標系｛ｂ｝におけるカメラ座標系｛ｃ｝の原点位置を示すベクトルであり、ＡＣＢは、ペットロボット２の関節の角度から算出される。
【００８６】
次に（５）式を行列で表すと、次式
【００８７】
【数６】
2005078383.tif 000008
【００８８】
となり、この（６）式を解くと、ベクトルＳＰｓ１のｚ成分は次式
【００８９】
【数７】
2005078383.tif 000009
【００９０】
となる。
【００９１】
そしてこの（７）式をαについて解くことによって、（１）式を得ることができる。上述のように（１）式の各項は既知の値、又はペットロボット２の関節角やＣＣＤカメラ２５からの画像信号Ｓ１Ａから算出される値であり、これらの値を（１）式に代入することにより、ペットロボット２と第２のマーカ５５との距離αを算出することができる。
【００９２】
かくしてコントローラ２０は、ドッキング制御処理手順ＲＴのステップＳＰ１２において、対応する各ポテンショメータ３２１〜３２ｎ（図３）からそれぞれ供給される角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎ（図３）と、ＣＣＤカメラ２５から供給される画像信号Ｓ１Ａとに基づいて、この（１）式を用いて第２のマーカ５５までの距離αを算出し、当該距離αが予め定められた値となったか否かを判断する。
【００９３】
そしてコントローラ２０は、このステップＳＰ１２において否定結果を得るとステップＳＰ１１に戻って、この後ステップＳＰ１２において肯定結果を得るまでステップＳＰ１１−ＳＰ１２−ＳＰ１１のループを繰り返しながら、ペットロボット２を第２のマーカ５５に向けて歩行させる。
【００９４】
そしてコントローラ２０は、やがて第２のマーカ５５近傍の所定位置に到達することによりステップＳＰ１２において肯定結果を得ると、ペットロボット２の移動を停止させ、この後ステップＳＰ１３に進んで、対応する各ポテンショメータ３２１〜３２ｎ（図３）からそれぞれ供給される角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎ（図３）と、ＣＣＤカメラ２５から供給される画像信号Ｓ１Ａとを取り込む。
【００９５】
またコントローラ２０は、この後ステップＳＰ１４に進んで、これら角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎ（図３）及び画像信号Ｓ１Ａに基づいて、第２のマーカ５５の位置及びペットロボット２の姿勢（向き）を求める。
【００９６】
具体的には、コントローラ２０は、図１１に示すように、ロボット座標系｛ｂ｝における第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１の位置を示す位置ベクトルＢＰｓ１を演算により求める一方、これと同様にしてロボット座標系｛ｂ｝における第２のマーカ５５に含まれる方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇの位置を示す位置ベクトルＢＰｓ２を演算により求める。
【００９７】
そしてコントローラ２０は、このようにして求めた２つの位置ベクトルＢＰｓ１及び位置ベクトルＢＰｓ２から次式
【００９８】
【数８】
2005078383.tif 000010
【００９９】
により、第２のマーカ８８における方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇから当該第２のマーカ５５の中心Ｐｓ１に向かう方向ベクトルを求め、さらにこの方向ベクトルを利用して次式
【０１００】
【数９】
2005078383.tif 000011
【０１０１】
によりロボット座標系｛ｂ｝とステーション座標系｛ｓ｝との相対角度θを求める。
【０１０２】
そしてコントローラ２０は、この後ステップＳＰ１５に進んで、このようにして求めた第２のマーカ５５に対する位置及びロボット座標系｛ｂ｝とステーション座標系｛ｓ｝との相対角度θに基づいて、充電器３に対するローカライゼーション（自己位置同定）処理を実行すると共に、この後ステップＳＰ１６に進んで、ペットロボット２を充電器３の充電器本体部４０に図１のように着座させるための充電器本体部４０上の所定位置に至るまでの軌道計画を立てるパスプランニング処理とを実行する。
【０１０３】
かくしてコントローラ２０は、この後ステップＳＰ１７に進んで、このようにして立てた軌道計画に従って、まずペットロボット２を、充電器３の第２のマーク表示部４２（図１）よりも前位置に設定された当該充電器３への進入開始位置であるエントランスポイントＥＰにまで移動させ、さらにペットロボット２の姿勢を充電器３に対して180〔°〕反対側を向いた向きに旋回させた後、ペットロボット２を後ろ向きで充電器３に進入させる。
【０１０４】
またコントローラ２０は、やがて軌道計画に従って当該軌道計画の目標地点であろう地点に到達すると、ペットロボット２の進行を停止させ、この後ステップＳＰ１８に進んで、第２のマーカ５５を探し出して当該第２のマーカ５５に基づいて、ステップＳＰ１４について上述した手法を用いてペットロボット２が予め設定された目標地点（ペットロボット２が図１のように充電器本体部４０上に着座した状態から立ち上がったときに位置する地点、以下、これを着座動作発現地点と呼ぶ）に到達したか否かを判断する。
【０１０５】
そしてコントローラ２０は、このステップＳＰ１８において否定結果を得るとステップＳＰ１３に戻り、この後ステップＳＰ１８において肯定結果を得るまでステップＳＰ１３〜ＳＰ１８−ＳＰ１３のループを繰り返す。
【０１０６】
そしてコントローラ２０は、やがてペットロボット２が着座動作発現地点に到達することによりステップＳＰ１８において肯定結果を得ると、ステップＳＰ１９に進んでペットロボット２に所定の着座動作（ドッキングモーション）を発現させることにより、ペットロボット２を充電器本体部４０上に着座させて、ペットロボット２と充電器本体部４０とをそれぞれのコネクタ３３、５０を介して電気的に接続させる。そしてコントローラ２０は、この後ステップＳＰ２０に進んでこのドッキング制御処理手順ＲＴを終了する。
【０１０７】
このようにしてこのロボットシステム１においては、ペットロボット２が後ろ向きで充電器３に進入して充電器本体部４０上に着座するようになされ、これによりペットロボット２を充電器３の前方向に向けた状態で充電を行い得るようになされている。
【０１０８】
（３）第２のマーカ５５に基づく位置及び姿勢推定時の処理領域の設定
次に、ドッキング制御処理手順ＲＴのステップＳＰ１４において、コントローラ２０が第２のマーカ５５の位置と、ロボット座標系｛ｂ｝及びステーション座標系｛ｓ｝の相対角度θ（ペットロボット２の姿勢）とを求める際の処理領域の設定について説明する。
【０１０９】
このロボットシステム１では、第２のマーカ５５のデザインとして、図６について上述したような同心２重円５５Ａの所定位置に充電器本体部４０の方向を示す方向指示マーク５５Ｄが黒色で表記されたデザインを採用することにより、第２のマーカ５５から離れた位置では図１２（Ａ）のようにどの方向からも第２のマーカ５５を一様に見ることができ、第２のマーカ５５に近づいて初めて図１２（Ｂ）のように方向指示マーク５５Ｄを認識することができるようになされている。
【０１１０】
これによりこの第２のマーカ５５は、ペットロボット２が近づくにつれて、充電器３の正面の大まかな位置及び充電器３の方向といった、当該ペットロボット２を目的地（充電器本体部４０）に誘導するためのより精度の高い情報をペットロボット２に順次提供でき、ペットロボット２を目的地まで精度良く誘導することができるようになされている。
【０１１１】
そしてペットロボット２のコントローラ２０は、この第２のマーカ５５における同心２重円５５Ａの中心Ｐｓ１（図６）と、方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇとの位置に基づいて最終目的地である充電器本体部４０の方向を算出するが、このとき第２のマーカ５５では方向指示マーク５５Ｄが一般色である黒色で表記されているため、方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇの位置を求める際にはＣＣＤカメラ２５から与えられる画像信号Ｓ１Ａに基づく画像内における処理領域を制限することが、誤検出防止等のために必要となる。
【０１１２】
この場合図１３（Ａ）のように、方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇの位置を検出処理する際の処理領域６０を第２のマーカ５５における内側の円部分５５Ａの面積よりも数パーセント増しの大きさを有する円形状（図１３（Ａ）において、同心２重円５５Ａの外側の円と内側の円との間の円に囲まれた部分）とすれば、水平方向及び垂直方向の大きさを独立に調整可能とすることで、図１３（Ｂ）のように第２のマーカ５５を斜め方向から見たときの扁平した状態にも対応可能であるが、処理領域６０を円形状とすると演算負荷が高い。
【０１１３】
そこでかかる処理領域６０を図１４（Ａ）のように矩形状とし、第２のマーカ５５の同心２重円５５Ａにおける内側の円の部分５５Ｂの水平及び垂直方向のそれぞれで最大値及び最小値を求め、大きさをＮ〔％〕増しにして処理領域とすることで、コントローラ２０の演算負荷を低減させることができ、またこの際水平及び垂直方向の大きさを独立して調整できるようにすることで、図１４（Ｂ）のように第２のマーカ５５を斜め方向から見たときの扁平した状態にも対応することができる。
【０１１４】
しかしながら処理領域６０を矩形状とした場合、図１５（Ａ）のように背景に黒色領域６１が存在する場合、この黒色領域６１が処理領域６０にかかってしまい、方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇを精度良く求めることが困難な場合がある。
【０１１５】
そこでこのペットロボット２では、コントローラ２０が第２のマーカ５５の方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇを求める際の処理領域６０の形状として、図１５（Ｂ）のように矩形状の各角部を切り欠いた１２角形状を採用しており、これによりコントローラ２０が精度良く方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇを求めることができるようになされている。
【０１１６】
ただし、黒色といっても明るい環境において、完全な黒を実世界で実現するのは困難であり、実際にはある程度の輝度をもつ。また暗い環境においては、他の色の輝度が下がり、黒色との区別が困難である。
【０１１７】
そこで、このペットロボット２においては、図１５（Ｂ）について上述した１２角形状の処理領域６０内の輝度分布に基づいて動的に黒色の判定を行うようになされている。
【０１１８】
すなわちコントローラ２０は、方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇを検出する検出処理時、図１６に示すように、かかる処理領域６０内の各画素のうち、黒色（方向指示マーク５５Ｄ）が占める割合に応じた数分の輝度レベルが低い各画素の輝度レベルの平均値ＹＬと、黒色でない色（同心２重円５５Ａ）が占める割合に応じた数分の輝度レベルが次に低い各画素の輝度レベルの平均値ＹＵとをそれぞれ求め、これら２つの平均値ＹＬ、ＹＵの中点の輝度レベルＹＡＶを、黒色を抽出するための動的な輝度閾値とする。例えば処理領域６０内の黒色が占める面積は５〔％〕で、次に暗い色の面積は２０〔％〕を占めるとすると、求めた輝度分布を下から累積した画素数から当該画像における黒色の次の暗い色の輝度レベルが推定でき、その中点を閾値として黒色抽出の処理に使う。
【０１１９】
またコントローラ２０は、輝度レベルだけではなく、さらに彩度（Ｃｂ／Ｃｒ）がある範囲に入っていることも黒色であることの判定条件とする。なおこの彩度の範囲も輝度レベルに合わせて動的に変化させる。
【０１２０】
このようにしてコントローラ２０は、第２のマーカ５５における方向指示マーク５５Ｄの重心Ｇの位置を精度良く求めることができ、これにより充電器本体部４０とドッキングするための歩行制御を精度良く行い得るようになされている。
【０１２１】
（４）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、ペットロボット２は、搭載されたバッテリ２１のエネルギ残量が少なくなると図１７に示す自己充電処理を開始し、まず充電器３の第１のマーカ５４（図１）を探索する。そしてペットロボット２は、第１のマーカ５４を発見すると（ステップＳＰ３０）、その地点から認識できる第１のマーカ５４のデザインパターンに応じて対応する中間地点Ｈｐ１〜Ｈｐ６（図８）に移動し、その中間地点Ｈｐ１〜Ｈｐ６において第２のマーカを発見できないとき（ステップＳＰ３１）、すなわち第１及び第６の中間地点Ｈｐ１、Ｈｐ６にいるときには第２のマーカ５５（図１）があると思われる隣接する次の中間地点Ｈｐ２、Ｈｐ５に移動する（ステップＳＰ３２）。
【０１２２】
これに対してペットロボット２は、移動した中間地点Ｈｐ２〜Ｈｐ５において第２のマーカ５５を検出できたときには（ステップＳＰ３３）、その第２のマーカ５５の方向に体を向け（ステップＳＰ３４）、その第２のマーカ５５をトラッキングしながら当該第２のマーカ５５に向けて移動する（ステップＳＰ３５）。
【０１２３】
そしてペットロボット２は、第２のマーカ５５に近づくと、ロボット座標系｛ｂ｝における第２のマーカ５５の位置と、ロボット座標系｛ｂ｝及びステーション座標系｛ｓ｝の相対角度θとをそれぞれ算出し、当該算出結果に基づいて軌道計画を立てて、当該軌道計画に従ってエントランスポイントＥＰ（図１１）に移動する（ステップＳＰ３６）。
【０１２４】
さらにペットロボット２は、この後エントランスポイントＥＰにおいて充電器３に対して180〔°〕反対側に向き、その後その姿勢のまま後ろ向きで充電器３に進入し（ステップＳＰ３７）、着座動作発現地点に到達するとドッキングモーションを発現することにより、図１のように充電器３の充電器本体部４０上に所定状態で着座することにより当該充電器本体部４０とドッキングする。
【０１２５】
この場合において、このロボットシステム１では、上述のように第１及び第２のマーカ５４、５５によってペットロボット２を充電器本体部４０上に誘導するが、このときペットロボット３がこれら第１又は第２のマーカ５４、５５に近づくにつれて（結果的にペットロボット１が目的地である充電器本体部４０に近づくにつれて）、当該ペットロボット２を充電器本体部４０上に誘導するためのより精度の高い情報をペットロボット２が取得できるように第１及び第２のマーカ５４、５５のデザインが選定されているため、最初にペットロボット２を誘導する第１のマーカ５４を認識できる範囲内にペットロボット２が位置するのであれば、ペットロボット２が充電器３から相当離れていても当該ペットロボット２を確実に充電器本体部４０上に誘導することができる。
【０１２６】
従って、このロボットシステム１では、ペットロボット２のコントローラ２０が常に充電器本体部４０上に到達するまでの道のり等に関する全ての情報を取得できるようにシステムを構築する場合に比して、ＣＣＤカメラ２５の解像度等に起因して生じる誘導可能範囲の制限を実用上十分に緩和させることができ、その分これら第１及び第２のマーカ５４、５５によってペットロボット２を誘導できる距離を格段的に伸ばすことができる。
【０１２７】
またこのロボットシステム１では、ペットロボット２が充電器３に後ろ向きで進入するようになされているため、充電中のペットロボット２の姿勢をユーザがいる可能性の高い部屋の中心側に向けた姿勢とすることができ、この結果、充電中においてもユーザがペットロボット２との間で向き合いながらの対話等のコミュニケーションを容易にとることができるようにすることができる。
【０１２８】
以上の構成によれば、第１及び第２のマーカ５４、５５によってペットロボット２を充電器本体部４０上に誘導する一方、このときペットロボット３が充電器本体部４０に近づくにつれて、当該ペットロボット２を充電器本体部４０上に誘導するためのより精度の高い情報をペットロボット２が取得できるように第１及び第２のマーカ５４、５５のデザインを選定するようにしたことにより、ＣＣＤカメラ２５の解像度等に起因して生じる誘導可能範囲の制限を緩和させることができ、かくして充電器３までのペットロボット２の誘導可能範囲を格段的に広げ得るロボットシステムを実現できる。
【０１２９】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図２及び図３について上述したような構成を有する４足歩行型のペットロボット２に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成のロボット装置に広く適用することができる。この場合において、ペットロボット以外の産業用ロボットにも適用することができる。
【０１３０】
また上述の実施の形態においては、第２のマーカ５５のデザインとして図４及び図６について上述したデザイン適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ペットロボット３が第２のマーカ５５に近づくにつれて、当該ペットロボット２を充電器本体部４０上に誘導するためのより精度の高い情報をペットロボット２が取得できるように第２のマーカ５５のデザインを選定するのであれば、第２のマーカ５５のデザインとしては、この他種々のデザインを広く適用することができる。
【０１３１】
さらに上述の実施の形態においては、第１のマーカ５４のデザインとして、円柱形状の第１のマーカ表示部４１の周側面を所定の８種類の白黒のデザインで塗り分けたデザインとするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第１のマーカ５４についてもペットロボット２が当該第１のマーカ５４に近づくにつれて、ペットロボット２を充電器本体部４０に誘導するためのより精度の高い情報をペットロボット２が取得できるようなデザインとするようにしても良い。
【０１３２】
例えば図１８（Ａ）に示すように、第１のマーカ表示部５１の周囲を４５〔°〕間隔の領域７０に区切り、各領域７０内をさらに２等分割してこれら２つの分割領域７０Ａ、７０Ｂの一方の分割領域７０Ａに例えば図１８（Ｂ）のような模様を表記すると共に他方の分割領域７０Ｂをこれに近似したデザインとするとすることによって、遠くからその領域７０を見たときにこれらの中間的なデザインとして見えるようにする一方、各４５〔°〕の領域７０単位ではこれらを確実に見分けられるように第１のマーク５４のデザインを選定することによって、ペットロボット２が第１のマーカ５４に近づいたときに４５〔°〕間隔の情報からより精度の高い２２．５〔°〕間隔の情報を得られるようにすることができる。
【０１３３】
さらに上述の実施の形態においては、第１及び第２のマーカ５４、５５にそれぞれ表記するペットロボット２を充電器３に誘導するための情報として充電器３の位置とペットロボット２の姿勢とに関する情報のみを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらに加えて又は代えて他の情報を第１及び又は第２のマーカ５４、５５に何らかのルールで表記するようにしても良い。
【０１３４】
さらに上述の実施の形態においては、ドッキング制御処理ＳＰ３（図７）において、コントローラ２０が第２のマーカ５５から得られる位置情報及び角度情報に基づいてペットロボット２の軌道計画を立て、その後は当該軌道計画にのみ基づいてペットロボット２を移動させるように制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ペットロボット２が充電器３に進入後、コントローラ２０が、第２のマーカ５５を再度認識できるようになった段階でこの第２のマーカ５５に基づいてペットロボット２の位置や姿勢（向き）を順次調整しながら軌道計画に従ってペットロボット２を後ろ向きに進行させるように制御するようにしても良い。このようにすることによって、より精度良くペットロボット２の移動を制御することができる。
【０１３５】
さらに上述の実施の形態においては、エントランスポイントＥＰ（図１１）の位置を第２のマーカ５５を挟んで充電器本体部５５とは反対側に設定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第２のマーカ５５を充電器本体部４０から相当距離だけ離れた位置に配置すると共に、エントランスポイントＥＰを第２のマーカ５５と充電器本体部４０との間に設定するようにしても良い。このようにすることによって、コントローラ２０が第２のマーカ５５に基づいて軌道計画を立て、当該軌道計画に従ってペットロボット２を移動させている間も常にペットロボット２が第２のマーカ５５をＣＣＤカメラ２５で撮像することができるため、その間コントローラ２０が常に第２のマーカ５５に基づいて調整しながらペットロボット２の移動を制御するようにすることができ、この結果としてより精度良くペットロボット２の移動を制御することができる。
【０１３６】
さらに上述の実施の形態においては、ペットロボット２に搭載された、周囲を撮像する撮像手段としてＣＣＤカメラ２５を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、周囲の光景を電気信号に変換することができるものであれば、ＣＣＤカメラ以外のこの他種々の撮像手段を広く適用することができる。
【０１３７】
さらに上述の実施の形態においては、ＣＣＤカメラ２５の撮像結果である画像信号Ｓ１Ａに基づいてペットロボット２の行動を制御する制御手段としてのコントローラ２０が、ＣＣＤカメラ２５により撮像された第１又は第２のマーカ５５から得られる位置や姿勢に関する情報に基づいてペットロボット２を移動させる目的地が充電器３である場合について述べたが、本発明はこれに限らず、充電器３以外の場所にペットロボット２を誘導する場合にも適用でき、この他ロボット装置を所定の目的地に誘導する誘導システムに広く適用することができる。
【０１３８】
さらに上述の実施の形態においては、第１及び第２のマーカ５４、５５によってペットロボット２を充電器本体部４０上に誘導するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、１つのマーカ又は３以上の数のマーカによってペットロボット２を充電器本体部４０上に誘導する場合にも適用することができる。
【０１３９】
さらに上述の実施の形態においては、ペットロボット２を誘導するための第２のマーカ５５が当該第２のマーカ５５までの距離に応じて同心２重円５５Ａ及び方向指示マーク５５Ｄによって２段階でペットロボット２を充電器３に誘導するための情報を提供できるようなデザインとするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第２のマーカ５５までの距離に応じて、ペットロボット２がその距離だけ離れた位置にいる場合に必要とする、当該ペットロボット２を充電器３に誘導するための各種情報を３段以上の段階に分けて順次ペットロボット２が取得できるように第２のマーカ５５のデザインを選定するようにしても良い。
【０１４０】
この場合において、上述の実施の形態においては、第２のマーカ５５において、方向指示マーク５５Ｄよりも同心２重円５５Ａを大きく表示するなど、精度の低い情報ほど大きく表示し、精度の高い情報ほど小さく表示することにより、ペットロボット２が第２のマーカ５５に近づくにつれて、当該ペットロボット２を充電器３に誘導するためのより精度の高い情報をコントローラ２０が取得できるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば精度の低い情報ほど遠くからも認識できるように濃い色で表示し、精度の高い情報ほど近づかなければ認識できないように薄い色で表示するようにしても良く、ペットロボット２が第２のマーカ５５に近づくにつれて、当該ペットロボット２を充電器３に誘導するためのより精度の高い情報をコントローラ２０が取得できるようなデザインとしてはこの他種々のデザインを広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明はペットロボットからなるロボットシステムのほか、産業用ロボットからなるロボットシステム等のこの他種々のロボットシステム、これを構成するロボット装置及びその充電装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本実施の形態によるロボットシステムの構成を示す斜視図である。
【図２】図１のロボットシステムにおけるペットロボットの構成を示す斜視図である。
【図３】図２のペットロボットの内部構成を示すブロック図である。
【図４】図１のロボットシステムにおける充電器の構成を示す斜視図である。
【図５】第１のマーカの構成の説明に供する概念図である。
【図６】第２のマーカの構成の説明に供する概念図である。
【図７】自己充電機能に関するコントローラの処理内容の説明に供するフローチャートである。
【図８】第２のマーカ探索処理の説明に供する概念図である。
【図９】ドッキング制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】第２のマーカ検索時に設定される各座標系の説明に供する概念図である。
【図１１】第２のマーカの位置及びロボット座標系及びステーション座標系の相対角度の検出処理の説明に供する概念図である。
【図１２】第２のマーカにおける距離と提示情報の内容との関係の説明に供する略線図である。
【図１３】処理領域の設定の説明に供する略線図である。
【図１４】処理領域の設定の説明に供する略線図である。
【図１５】処理領域の設定の説明に供する略線図である。
【図１６】黒色の判定手法の説明に供する特性曲線図である。
【図１７】自己充電機能に関するペットロボットの動作説明に供する略線図である。
【図１８】他の実施の形態の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１……ロボットシステム、２……ペットロボット、３……充電器、２０……コントローラ、２０Ａ……メモリ、２１……バッテリ、２２……バッテリセンサ、２５……ＣＣＤカメラ、５４……第１のマーカ、５５……第２のマーカ、５５Ａ……同心２重円、５５Ｄ……方向指示マーク、θ……相対角度、６０……処理領域、ＲＴ……ドッキング制御処理手順、Ｓ１Ａ……画像信号。
【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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【図１７】
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【図１８】
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