(57)【要約】【課題】エレベータを人と共有することができるものとする。【解決手段】自律移動ロボットであって、自らの進行方向を撮像する撮像手段１５と、撮像手段１５で撮像したエレベータ籠内の画像を記憶する画像記憶部１６を備える。また、撮像手段１５によって撮像されたエレベータ籠内の画像と画像記憶部１６に記憶した画像とを比較してその差異から特徴のある部位を抽出する特徴抽出演算装置１７と、随時撮像された画像と直近に撮像された画像との比較で特徴部位の変化をみることで特徴部位の追跡を行う特徴部位追跡演算装置１８を備える。制御部１０は特徴部位の追跡で特徴部位の大きさと位置の変化状態から人の乗降が完了したかどうかを判別してエレベータへの乗降動作を行わせる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律的に移動するための駆動部およびその制御部と、自律的に移動する範囲の地図を記憶するための地図記憶部と、通信機能を有するエレベータ制御装置との間でエレベータ籠の呼び出しや目的階の指示などを行う通信手段とを備えるとともに、自らの進行方向を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像されたエレベータ籠内の画像を記憶する画像記憶部と、前記撮像手段によって撮像されたエレベータ籠内の画像と前記画像記憶部で記憶された画像とを比較してその差異から特徴のある部位を抽出する特徴抽出演算装置と、随時撮像された画像から前記特徴抽出演算装置を用いて抽出した特徴部位と直近に撮像された画像における特徴部位との比較で特徴部位の変化をみることで特徴部位の追跡を行う特徴部位追跡演算装置とを備えて、前記制御部は上記特徴部位追跡演算装置による特徴部位の追跡で特徴部位の大きさと位置の変化状態の判別結果に基づいてエレベータへの乗降動作を行わせるものであることを特徴とするエレベータ乗降自律移動ロボット。
【請求項２】
前記特徴抽出演算装置は、エレベータ籠への乗籠時、前記撮像手段によって撮像された画像からエレベータ籠内にいる人の身体的特徴もしくはエレベータ籠内にいる人の着用物や所持物の特徴もしくはこの両特徴を抽出するものであることを特徴とする請求項１記載のエレベータ乗降自律移動ロボット。
【請求項３】
前記特徴抽出演算装置は、前記撮像手段によって撮像された画像からエレベータ床面色の領域を抽出するものであることを特徴とする請求項１記載のエレベータ乗降自律移動ロボット。
【請求項４】
前記画像記憶部はエレベータ籠内の床面の領域を分割して記憶し、前記特徴抽出演算装置で抽出された特徴部位からエレベータ籠内に人や物の存在が検出された時、制御部はエレベータ籠内の床面の分割領域のうち、人や物の存在が検出されなかった分割領域を籠内の乗籠時の位置とするものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のエレベータ乗降自律移動ロボット。
【請求項５】
前記画像記憶部は、複数の撮影位置からエレベータ籠内を撮像した画像を記憶していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のエレベータ乗降自律移動ロボット。
【請求項６】
前記画像記憶部は、エレベータ籠内から各階の乗降場所を撮像した画像を記憶しているとともに、この画像とエレベータからの降籠の際にエレベータ籠内から乗降場所を撮像した画像との比較で前記前記特徴抽出演算装置はエレベータ乗降場所に人がいるか否かを判断するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のエレベータ乗降自律移動ロボット。
【請求項７】
前記画像記憶部は、複数の撮影位置から乗降場所を撮像した画像を記憶していることを特徴とする請求項６記載のエレベータ乗降自律移動ロボット。
【請求項８】
撮像手段は後方の撮像が可能なものであり、駆動部は後退動作が可能なものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載のエレベータ乗降自律移動ロボット。
【請求項９】
制御部はエレベータ籠内の混雑度が大であると判断した場合、駆動部を受動的な状態にセットするものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載のエレベータ乗降自律移動ロボット。
【請求項１０】
乗籠または降籠する意図を報知するための音声発生装置を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載のエレベータ乗降自律移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、病院やオフィス並びに公共施設の建物で使用される自律移動ロボットで、エレベータの乗降機能を備えているエレベータ乗降自律移動ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自律移動ロボットでエレベータ利用によって他の階にも自律移動することができるようにしたものが特開昭５９−１５３２１３号公報や特開昭５９−１６７４６５号公報に開示されている。
【０００３】
これらは自律移動ロボットがエレベータを一時的にも独占使用する、もしくは人が乗降している間はロボットがエレベータを利用しないというものであった。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５９−１５３２１３号公報
【特許文献２】
特開昭５９−１６７４６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例によれば、人にとっても自律移動ロボットにとってもエレベータを排他的に利用することになり、使用したい時に使用できないことが多々生じることから、自律移動ロボットの運用上問題があるとともに、エレベータの利用者にとっても問題が多い。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところはエレベータを人と共有することができるエレベータ乗降自律移動ロボットを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、自律的に移動するための駆動部およびその制御部と、自律的に移動する範囲の地図を記憶するための地図記憶部と、通信機能を有するエレベータ制御装置との間でエレベータ籠の呼び出しや目的階の指示などを行う通信手段とを備えている自律移動ロボットであり、自らの進行方向を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像されたエレベータ籠内の画像を記憶する画像記憶部と、前記撮像手段によって撮像されたエレベータ籠内の画像と前記画像記憶部で記憶された画像とを比較してその差異から特徴のある部位を抽出する特徴抽出演算装置と、随時撮像された画像から前記特徴抽出演算装置を用いて抽出した特徴部位と直近に撮像された画像における特徴部位との比較で特徴部位の変化をみることで特徴部位の追跡を行う特徴部位追跡演算装置とを備えて、前記制御部は上記特徴部位追跡演算装置による特徴部位の追跡で特徴部位の大きさと位置の変化状態の判別結果に基づいてエレベータへの乗降動作を行わせるものであることに特徴を有している。人の乗降が完了してからエレベータへの乗降動作を行うようにしたものである。
【０００８】
上記特徴抽出演算装置としては、エレベータ籠への乗籠時、前記撮像手段によって撮像された画像からエレベータ籠内にいる人の身体的特徴もしくはエレベータ籠内にいる人の着用物や所持物の特徴もしくはこの両特徴を抽出するものや、撮像手段によって撮像された画像からエレベータ床面色の領域を抽出するものを好適に用いることができる。
【０００９】
また、前記画像記憶部はエレベータ籠内の床面の領域を分割して記憶し、前記特徴抽出演算装置で抽出された特徴部位からエレベータ籠内に人や物の存在が検出された時、制御部はエレベータ籠内の床面の分割領域のうち、人や物の存在が検出されなかった分割領域を籠内の乗籠時の位置とするものであると、エレベータ籠内に既に乗車している人との接触を招くことなく乗籠動作を行うことができる。
【００１０】
また、画像記憶部は、複数の撮影位置からエレベータ籠内を撮像した画像を記憶していると、エレベータ乗降場所に人が待機していて通常の乗り込み待機位置から乗籠動作を行うことができない場合においても、人の乗降が完了したかどうかの判断を的確に行うことができる。
【００１１】
このほか、前記画像記憶部は、エレベータ籠内から各階の乗降場所を撮像した画像を記憶しているとともに、この画像とエレベータからの降籠の際にエレベータ籠内から乗降場所を撮像した画像との比較で前記前記特徴抽出演算装置はエレベータ乗降場所に人がいるか否かを判断するものであれば、降籠動作も人との接触を避けて安全に行うことができる。
【００１２】
また、画像記憶部は、複数の撮影位置から乗降場所を撮像した画像を記憶していると、エレベータ籠内における位置が通常位置と異なっていても、乗降場所に人がいるかどうかの判断を的確に行うことができる。
【００１３】
撮像手段は後方の撮像が可能なものであり、駆動部は後退動作が可能なものであると、乗籠動作を前進動作で行う時、方向転換を行わずとも安全の確保を行ったまま後退動作で降籠動作を行うことができる。
【００１４】
制御部はエレベータ籠内の混雑度が大であると判断した場合、駆動部を受動的な状態にセットするものであると、人との接触時の干渉を小さくすることができる。
【００１５】
さらに乗籠または降籠する意図を報知するための音声発生装置を備えていると、自律移動ロボットの意図をエレベータの同乗者が的確に知ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、この自律移動ロボット１は、図１及び図２に示すように、移動するためのモータを中心に構成された駆動部１１と、この駆動部１１の駆動制御を行う制御部１０を備える。車輪によって移動するロボットの場合、駆動部１１における車輪もしくは駆動用モータにエンコーダ（図示せず）が取り付けられて、上記制御部１０において、自律移動ロボットの自己位置や進行方向を認識することができるようにしており、また、自律的に移動する範囲の地図を記憶する地図記憶部１２も備えている。この地図上に、自らの位置と進行方向の算出結果を重ねることで、指示された目的地への自律移動を行う。
【００１７】
また、この自律移動ロボット１は、自らの進行方向を撮像可能な撮像手段１５を備えるとともに、この撮像手段１５によって撮像した画像を記憶する画像記憶部１６も備えている。この画像記憶部１６には、たとえばエレベータ乗降場所から無人のエレベータ籠内を撮像した画像や、エレベータ籠内から各階の無人状態のエレベータ乗降場所を撮像した画像を予め記憶させておく。図３はこの画像記憶に関するフローチャートを示している。
【００１８】
また、上記自律移動ロボット１は、自律移動中に前記撮像手段１５で撮像した画像と、前記画像記憶部１６に記憶させている画像とを比較して、その差異から特徴のある部位を抽出する特徴抽出演算装置１７を備えるとともに、この抽出した特徴部位を追跡する特徴部位追跡演算装置１８を備えている。この特徴部位追跡演算装置１８は、現在撮像中の画像と直前の画像とを比較して上記抽出した特徴部位の大きさや位置の変化を検出する。
【００１９】
さらに上記自律移動ロボット１は、エレベータ乗降場所の近辺やエレベータ籠などに設置されたエレベータ制御装置端末２１を介してエレベータ制御装置２０との間で通信を行う無線通信手段１４を備えて、エレベータ籠の呼び出しや目的階の通知、エレベータ扉の開時間の延長などをエレベータ制御装置２０側に伝えることができるものとなっている。図中１９は人に対する報知用の音声発生装置である。
【００２０】
そして指示された目的地が他の階であるためにエレベータへの乗降が必要となった時、エレベータ乗降場所までの移動とエレベータ籠の呼び出しとを行い、エレベータ制御装置からエレベータ籠がその階に到着したこと及び扉が開かれたことの通知を受けたならば、自律移動ロボットは撮像手段１５によってエレベータ籠内の撮像を行い、得られた画像と画像記憶部１６に記憶させてある無人のエレベータ籠内の画像との比較を行い、その差異から特徴のある部位を特徴抽出操算装置１７において抽出する。
【００２１】
今、エレベータ籠内に人が乗籠していた場合、画像記憶部１６にて記憶していた画像と差異があるため、人の特徴部位が抽出される。その後、撮像手段によって撮像を繰り返し、前述の特徴部位追跡演算装置１８によって特徴部位の変化の追跡を行い、画像中における特徴部位の大きさと位置が変化しなくなったことが判別できなたらならば、エレベータ籠からの人の降籠及び他の人の乗籠が完了したと判断し、エレベータ籠への乗り込みを開始する。図４にこの点のフローチャートを示す。
【００２２】
上記特徴抽出演算装置１７としては、人の肌色の領域を抽出するようにしたものを好適に用いることができる。肌色の領域を特徴部位として抽出することで、エレベータ籠内に人が存在した場合に、図５に示すように、籠内の人の顔部分を抽出することができ、この特徴部位の画像中での大きさと位置の変化が小さくなったことで、籠内の人の動きが停止し、人の乗降が完了したと判断することができる。
【００２３】
また、特徴抽出演算装置１７は、まとまった大きさの同色の領域を抽出するようにしたものであってもよい。この場合、エレベータ籠内に人が存在した時、図６のように籠内の人の衣服や所持物が特徴部位として抽出され、この特徴部位の画像中での大きさと位置の変化が小さくなったことで、籠内の人の動きが停止し、乗降が完了したと判断することが可能である。
【００２４】
さらに、特徴抽出演算装置１７は、人の肌色の領域と、まとまった大きさの同色の領域との両方を抽出するものであってもよい。エレベータ籠内に人が存在した場合に、籠内の人の顔部分とその人の衣服や所持物が特徴部位として抽出されることになる。
【００２５】
このほか、特徴抽出演算装置１７は、籠内の床面と異なる色の領域を抽出するものであってもよい。この場合、エレベータ籠内に人が存在したならば、図７に示すように、籠内の人の靴や脚部が特徴部位として抽出されることになり、このこの特徴部位の画像中での大きさと位置の変化が小さくなったことで、籠内の人の動きが停止し、人の乗降が完了したと判断することができる。
【００２６】
ところで、エレベータ乗降場所において、人が先に待機していたなどの理由により、画像記憶部１６に記憶させた画像の撮影位置（通常、エレベータ籠内に乗り込むために待機する位置）から撮像することができない場合が存在することから、画像記憶部１６には図８及び図９に示すように複数の撮影位置からエレベータ籠内を撮像した画像を記憶させておくとよい。そしてエレベータへの乗り込みに際しては、現在位置とほぼ同じ位置から撮像した画像記憶部１６内の画像を比較対照として選ぶことで、籠内への乗り込む際の通常位置から乗り込むことができない場合にも、画像中での特徴部位の確実な抽出が可能となる。図１０はこの場合のフローチャートを示している。
【００２７】
人の乗降が完了したと判断してエレベータ籠内の乗り込むとしても、エレベータ籠内に人が乗っている場合には、この人を避けるように乗り込まなくてはならない。この時、自律移動ロボット１が備えている障害物を検知して障害物を避ける機能を利用してエレベータ籠内の人が乗っていないところへ乗り込むようにすることが可能であるが、次のようにすることで、より確実に人との接触を避けた乗り込みを行うことができるものとなる。
【００２８】
すなわち、図１１及び図１２に示すように、画像記憶部１６に予めエレベータ籠内の床面の領域を分割して記憶しておき、そして、実際の運用時に特徴抽出演算装置１７で籠内に人や物の存在が検出された場合、人や物が検出されなかった分割領域を籠内の乗籠時の位置として選定するのである。図１３にこの動作のフローチャートを示す。
【００２９】
目的階に到着してエレベータ籠からの降籠を行う場合には、扉が開いた時点で図１４に示すように、エレベータ籠内からエレベータ乗降場所を撮像し、画像記憶部１６に記憶させてある同じ画像（エレベータ乗降場所に人がいない画像）と比較して乗籠のために待機していた人などの存在を特徴部位の描出で検出し、人が待機していると判断された時には、降籠を行う旨の報知を音声発生装置によって行った上で降籠動作を行う。図１５にこの動作のフローチャートを示す。図１４中の２２はエレベータ籠、２３は籠扉、２４はフロア側扉である。
【００３０】
エレベータ籠への自律移動ロボット１の乗り込み箇所が他の人との関係で通常時は異なる箇所であった場合のことを考えれば、乗り込みの時と同様に、エレベータ籠内の異なる複数箇所からエレベータ乗降場所を撮像した画像を記憶しておき（図１６参照）、降籠時には図１７に示すようにその乗り込んだ位置と対応する画像記憶部１６内の画像を比較対象とすることで、人がエレベータ待機場所に待機しているかどうかの判断を確実に行うことができる。
【００３１】
ところで、自律移動ロボット１の駆動部１１がその場回転ができるものでない場合、自律移動ロボットはエレベータ籠への乗り込みを前進動作で行った時、降籠を後退動作で行うことが必要となる場合がある。この点からすれば、自律移動ロボットには図１８に示すように、後方の撮像が可能な別の撮像手段１５Ａも設けておいたり、あるいは撮像手段１５として撮像方向を後方に向けることができる回転機構を備えたものを用いることで、前進状態でエレベータ籠に乗り込んだ時の降籠時のエレベータ乗降場所の撮像を方向転換を必要とすることなく行うことができるとともに、後退による降籠動作を安全に行うことができる。
【００３２】
また、画像記憶部１６にはエレベータ籠内で籠内を撮像した画像も予め記憶させておき、この画像と乗籠時にエレベータ籠内で撮像した画像とを比較することで画像中に占める抽出された特徴部位の割合からエレベータ籠内の混雑度を判別し、混雑してきたと判断された場合、自律移動ロボットが駆動部１１を受動的な状態とするものも好ましい。人との接触時の干渉を小さくすることができる。なお、目的階に到着したならば、駆動部１１を能動的な状態に戻して降籠動作を行う。図１９にこの動作のフローチャートを示す。
【００３３】
また、混雑度が大であるために、エレベータ籠内にいる他の人と接触することなく降籠動作を行うことが走行制御において困難であると判断された時には、降籠する旨を音声発生装置で報知して、同乗している人に降籠するためのスペースを空けることを要求する動作を行うようにしておくことも望ましい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、特徴部位の大きさと位置の変化状態から人の乗降が完了したかどうかを判別し、この判別結果に基づいてエレベータへの乗降を行うために、降籠中の人との接触などを招くことなく乗籠動作を行うことができるものであり、人とロボットとがエレベータを排他的に利用しなくても安全性を確保することができて、エレベータの利用効率を高くすることができるとともに、ロボットの運用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック図である。
【図２】同上の概略図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は夫々同上の画像記憶部への画像記憶に関するフローチャートである。
【図４】同上の乗籠時の動作のフローチャートである。
【図５】同上の特徴抽出に関する説明図である。
【図６】同上の他の特徴抽出に関する説明図である。
【図７】同上の更に他の特徴抽出に関する説明図である。
【図８】複数方向から撮像したエレベータ籠内の画像の説明図である。
【図９】同上の複数方向からの画像撮像と記憶に関するフローチャートである。
【図１０】同上の乗籠時の動作のフローチャートである。
【図１１】エレベータ籠内の床面の領域分割に関する説明図である。
【図１２】同上のエレベータ籠内の床面の領域分割と画像記憶に関するフローチャートである。
【図１３】同上の乗籠時の動作のフローチャートである。
【図１４】降籠時の撮像の説明図である。
【図１５】同上の降籠時の動作のフローチャートである。
【図１６】複数方向からの画像撮像と記憶に関するフローチャートである。
【図１７】同上の降籠時の動作のフローチャートである。
【図１８】他例のブロック図である。
【図１９】別の例の動作のフローチャートである。
【符号の説明】
１０  制御部
１１  駆動部
１５  撮像手段
１６  画像記憶部
１７  特徴抽出演算装置
１８  特徴部位追跡演算装置
【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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【図１９】
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