(57)【要約】【課題】自律移動ロボットを充電ステーションに確実に導く。【解決手段】バッテリ１７の電力で移動する自律移動ロボット１０と、バッテリ１７に充電する充電ステーション２０とからなる充電システム１において、充電ステーション２０は、床面上の投光位置にガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲを投光する発光部２２Ｌ，２２Ｒを備え、自律移動ロボット１０は、床面を撮像する撮像手段１３と、自律移動ロボットを全体的に制御する制御手段１１と、自律移動ロボットが充電ステーションに接近した所定の目標視界位置において所定の姿勢で撮像手段が予め撮像したガイドマークの画像データを目標視界画像データとして記憶する記憶手段１１Ａと、を備え、制御手段は、撮像手段で撮像したガイドマークの入力画像データと、記憶手段に記憶された目標視界画像データと、を比較し、両データが略一致するように自律移動ロボットを移動させる。【選択図】図１
2007152472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電式のバッテリを備え、該バッテリの電力を動力源として床面上を移動する自律移動ロボットと、前記バッテリに充電する充電ステーションとからなる充電システムにおいて、
前記充電ステーションは、
該充電ステーションの位置に対して所定の相対位置となる床面上の投光位置にガイドマークを投光する発光部を備え、
前記自律移動ロボットは、
前記床面を撮像する撮像手段と、該自律移動ロボットを全体的に制御する制御手段と、該自律移動ロボットが前記充電ステーションに接近した所定の目標視界位置において所定の姿勢で前記撮像手段が予め撮像した前記ガイドマークの画像データを目標視界画像データとして記憶する記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記撮像手段で撮像した前記ガイドマークの入力画像データと、前記記憶手段に記憶された前記目標視界画像データと、を比較し、両データが略一致するように当該自律移動ロボットを移動させることを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記自律移動ロボットを２足歩行する人間型に構成し、且つ、前記充電ステーションを略椅子型に構成してなり、
前記制御手段は、前記撮像手段で撮像した前記ガイドマークの前記入力画像データが前記目標視界画像データと略一致するように前記自律移動ロボットを着座時の立ち位置まで移動させた後に、前記自律移動ロボットを前記充電ステーション上に着座させて前記バッテリに充電を行うことを特徴とする請求項１記載の充電システム。
【請求項３】
床面上を移動する自律移動ロボットに備えた充電式のバッテリに充電する充電ステーションにおいて、
前記自律移動ロボットを導くために、該充電ステーションの位置に対して所定の相対位置となる床面上の投光位置にガイドマークを投光する発光部を備えたことを特徴とする充電ステーション。
【請求項４】
床面上を移動する自律移動ロボットと、前記自律移動ロボットを誘導する誘導ステーションとからなるロボット誘導システムであって、
前記誘導ステーションは、
該誘導ステーションの位置に対して所定の相対位置となる床面上の投光位置にガイドマークを投光する発光部を備え、
前記自律移動ロボットは、
前記床面を撮像する撮像手段と、該自律移動ロボットを全体的に制御する制御手段と、該自律移動ロボットが前記誘導ステーションに接近した所定の目標視界位置において所定の姿勢で前記撮像手段が予め撮像した前記ガイドマークの画像データを目標視界画像データとして記憶する記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記撮像手段で撮像した前記ガイドマークの入力画像データと、前記記憶手段に記憶された前記目標視界画像データと、を比較し、両データが略一致するように当該自律移動ロボットを移動させることを特徴とするロボット誘導システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電ステーションから床面上に向かって投光したガイドマークによって自律移動ロボットを充電ステーションに確実に導くことができる充電システム、充電ステーション及び誘導ステーションから床面上に向かって投光したガイドマークによって自律移動ロボットを誘導するロボット誘導システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ロボットはその大部分が産業用ロボットとして使用されてきたが、最近、安全性を備えて家庭内で人間と共存できる自律移動ロボットが実用化されている。
【０００３】
この種の自律移動ロボットは、２足歩行する人間型の自律歩行ロボットとか、４足歩行する犬とかサルなどのようなペット型の自律歩行ロボットとか、複数の車輪で移動する車輪型の自律移動ロボットなどがあり、自律移動ロボットに内蔵した充電式のバッテリの電力を動力源として自律移動ロボットが床面上を自由自在に移動できるようになっている。このような自律移動ロボットを床面上の所定の位置に誘導する例として例えば充電動作がある。
【０００４】
この際、自律移動ロボットに内蔵したバッテリの残存容量が低下したことを検出した時に、自律移動ロボットは床面上に設置した充電ステーションに向かって移動し、この充電ステーションでバッテリに充電を行う技術的思想を備えた充電システム及び充電ステーションの例が下記の特許文献１，２に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１２５６４１号公報
【特許文献２】特開２００１−１７９６６３号公報
【０００５】
上記した特許文献１では、ここでの図示を省略するものの、内蔵したバッテリの電力を動力源として床面上を移動する自律移動ロボットが、愛玩動物の代表である犬形状で４足歩行可能な多関節を有するペット型の自律歩行ロボットとして構成されている。
【０００６】
一方、床面上に設置した充電ステーションは、犬の寝床をモデルにした箱形に形成されている。この充電ステーションには、例えば、２次元コードや、その他のビジュアル・マークなどによる視認性識別データが所定部位に配設されている。
【０００７】
そして、ペット型の自律歩行ロボットは充電ステーションに配設した視認性識別データをカメラで追跡することにより、自力で充電ステーションに到達でき、この後、バッテリへの充電が行われている。
【０００８】
また、上記した特許文献２では、ここでの図示を省略するものの、内蔵した充電式のバッテリの電力を動力源として床面上を移動する自律移動ロボットが、２足歩行可能な多関節を有する人間型の脚式移動ロボット（自律歩行ロボット）として構成されている。
【０００９】
一方、床面上に設置した充電ステーションは、人間型と対応して着座可能な略椅子型に構成されている。この充電ステーションには、引用文献１と同様に、充電ステーションの表面上の目立つ部位に、２次元コードなどの視認性識別データが貼設されており、この視認性識別データをカメラで追跡することにより、脚式移動ロボットは自力で充電ステーションに到達できるようになっている。
【００１０】
更に、人間型の脚式移動ロボットが略椅子型の充電ステーションに到達して、脚式移動ロボットに内蔵したバッテリに対して充電を行う場合に、脚式移動ロボット側の臀部の底面、あるいは充電ステーション側に測長センサやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラのような計測機器を設け、脚式移動ロボットと充電ステーションとが合体する様子を監視して、脚式移動ロボットが充電ステーションに接近する動作を適応的に制御するようにしても良いとの記載がなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、先に説明した特許文献１，２によると、自律移動ロボットが充電ステーションに設けた２次元コードなどの視認性識別データをカメラで追跡することにより、自力で充電ステーションに到達できるものの、２次元コードなどの視認性識別データを表示する部位が設置スペースを取るとか、また、視認性識別データが外観を損なうなどの問題点が起こり得る。
【００１２】
更に、自律移動ロボットを２足歩行可能な人間型の脚式移動ロボットに構成し、これに伴って充電ステーションを略椅子型に構成した場合に、脚式移動ロボットが充電ステーション上の所定位置に着座するために、脚式移動ロボット側の臀部の底面、あるいは充電ステーション側に測長センサやＣＣＤメラのような計測機器を設けた際には、視認性識別データを追跡するカメラと、着座用の計測機器と２種類のセンサが必要となるために充電システム及び充電ステーションが高価になってしまう。
【００１３】
そこで、自律移動ロボットを充電ステーションに確実に導くことができ、且つ、簡単で安価な構造による充電システム及び充電ステーションが望まれていると共に、自律移動ロボットを誘導したい所定の位置に確実に誘導できるロボット誘導システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、充電式のバッテリを備え、該バッテリの電力を動力源として床面上を移動する自律移動ロボットと、前記バッテリに充電する充電ステーションとからなる充電システムにおいて、
前記充電ステーションは、
該充電ステーションの位置に対して所定の相対位置となる床面上の投光位置にガイドマークを投光する発光部を備え、
前記自律移動ロボットは、
前記床面を撮像する撮像手段と、該自律移動ロボットを全体的に制御する制御手段と、該自律移動ロボットが前記充電ステーションに接近した所定の目標視界位置において所定の姿勢で前記撮像手段が予め撮像した前記ガイドマークの画像データを目標視界画像データとして記憶する記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記撮像手段で撮像した前記ガイドマークの入力画像データと、前記記憶手段に記憶された前記目標視界画像データと、を比較し、両データが略一致するように当該自律移動ロボットを移動させることを特徴とする充電システムである。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、前記自律移動ロボットを２足歩行する人間型に構成し、且つ、前記充電ステーションを略椅子型に構成してなり、
前記制御手段は、前記撮像手段で撮像した前記ガイドマークの前記入力画像データが前記目標視界画像データと略一致するように前記自律移動ロボットを着座時の立ち位置まで移動させた後に、前記自律移動ロボットを前記充電ステーション上に着座させて前記バッテリに充電を行うことを特徴とする請求項１記載の充電システムである。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、床面上を移動する自律移動ロボットに備えた充電式のバッテリに充電する充電ステーションにおいて、
前記自律移動ロボットを導くために、該充電ステーションの位置に対して所定の相対位置となる床面上の投光位置にガイドマークを投光する発光部を備えたことを特徴とする充電ステーションである。
【００１７】
更に、請求項４記載の発明は、床面上を移動する自律移動ロボットと、前記自律移動ロボットを誘導する誘導ステーションとからなるロボット誘導システムであって、
前記誘導ステーションは、
該誘導ステーションの位置に対して所定の相対位置となる床面上の投光位置にガイドマークを投光する発光部を備え、
前記自律移動ロボットは、
前記床面を撮像する撮像手段と、該自律移動ロボットを全体的に制御する制御手段と、該自律移動ロボットが前記誘導ステーションに接近した所定の目標視界位置において所定の姿勢で前記撮像手段が予め撮像した前記ガイドマークの画像データを目標視界画像データとして記憶する記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記撮像手段で撮像した前記ガイドマークの入力画像データと、前記記憶手段に記憶された前記目標視界画像データと、を比較し、両データが略一致するように当該自律移動ロボットを移動させることを特徴とするロボット誘導システムである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の充電システムによると、とくに、自律移動ロボットに取り付けた撮像手段で充電ステーションから投光したガイドマークを撮像し、且つ、自律移動ロボットの制御手段により、撮像手段で撮像したガイドマークの入力画像データが予め記憶させた目標視界画像データと略一致する方向に自律移動ロボットを移動制御させることで、自律移動ロボットを充電ステーションに接近した目標視界位置に確実に到達させることができると共に、充電ステーション側に従来技術で説明したような２次元コードなどの視認性識別データを設けないですむために設置スペースとか外観などに対して有利になり、更に、充電ステーションにガイドマークを床面上に投光する発光部のみを取り付ければ良いので充電システムを安価に提供することができる。
【００１９】
また、請求項２記載の充電システムによると、律移動ロボットを２足歩行する人間型に構成し、且つ、充電ステーションを略椅子型に構成したために、自律移動ロボットの制御手段により、自律移動ロボットを充電ステーション上に着座させてバッテリに充電を確実に行うことができる。
【００２０】
また、請求項３記載の充電ステーションによると、床面上に投光したガイドマークにより自律移動ロボットを充電ステーションに確実に導くことができる。
【００２１】
更に、請求項４記載のロボット誘導システムによると、とくに、自律移動ロボットに取り付けた撮像手段で誘導ステーションから投光したガイドマークを撮像し、且つ、自律移動ロボットの制御手段により、撮像手段で撮像したガイドマークの入力画像データが予め記憶させた目標視界画像データと略一致する方向に自律移動ロボットを移動制御させることで、自律移動ロボットを誘導ステーションに接近した目標視界位置に確実に誘導させることができると共に、誘導ステーション側に従来技術で説明したような２次元コードなどの視認性識別データを設けないですむために設置スペースとか外観などに対して有利になり、更に、誘導ステーションにガイドマークを床面上に投光する発光部のみを取り付ければ良いのでロボット誘導システムを安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施例に係る充電システム、充電ステーション及びロボット誘導システムの一実施例について図１〜図８を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明の実施例１に係る充電システムの外観を示した斜視図、
図２は本発明の実施例１に係る充電システムの構成を示した構成図、
図３は本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、自律移動ロボットの頭部正面に取り付けたビデオカメラで充電ステーションから投光したガイドマークを撮像した状態を示した斜視図であり、（ａ）は目標視界を示し、（ｂ）は誤差視界の一例を示した図、
図４（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、充電ステーションからの図柄によるガイドマークとロボットの立ち位置との関係を模式的に示した模式図、
図５（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、充電ステーションからの文字列によるガイドマークとロボットの立ち位置との関係を模式的に示した模式図、
図６は本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、ロボット着座位置修正時の制御手段内の構成を説明するための構成図、
図７は本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、ロボット着座位置修正フローチャートである。
【００２４】
図１及び図２に示した如く、本発明の実施例１に係る充電システム１は、大別すると、床面上を移動する機能を備えた自律移動ロボット１０と、自律移動ロボット１０に充電する機能を備えた充電ステーション２０とから構成されており、後述するように、内蔵した充電式のバッテリ１７の電力を動力源として床面上を移動する自律移動ロボット１０を、床面上に設置した充電ステーション２０から床面上に向かって投光したガイドマークＧＭによって充電ステーション２０に確実に導くことを特徴とするものである。
【００２５】
まず、この実施例１において、自律移動ロボット１０は、２足歩行する人間型の自律歩行ロボットに構成されており、頭部、左右の腕部、左右の手首、胴体部、左右の脚部、左右の足などがそれぞれ関節を持って多関節に構成されている。
【００２６】
そして、自律移動ロボット１０を全体的に制御する制御手段１１によって、駆動部１２を構成する各部の関節が不図示のモータの駆動力によりそれぞれ所定の動作を行うものであるが、以下の説明では駆動部１２の一部を構成する左右の脚部、左右の足による歩行に関する動作のみを対象とする。
【００２７】
尚、自律移動ロボット１０は、人間型の自律歩行ロボットのみに限られるものではなく、内蔵したバッテリ１７の電力を動力源として床面上を４足歩行する犬とかサルなどのようなペット型の自律歩行ロボットとか、複数の車輪で移動する車輪型の自律移動ロボットなどのいずれでも良いもののである。
【００２８】
また、人間型の自律移動ロボット１０は、自律移動ロボット１０全体を制御する制御手段１１が設けられ、且つ、頭部正面の目に相当する部位に周囲画像認識手段として機能するビデオカメラなどを用いた撮像手段（以下、ビデオカメラと記す）１３が前方に向かって取り付けられていると共に、頭部の耳に相当する部位にマイクロホン１４（図２）、頭部の口に相当する部位にスピーカ１５（図２）がそれぞれ取り付けられている。更に、自律移動ロボット１０の胴体部の背面には、導電性接点を露出させた充電部１６と、この充電部１６に接続されたバッテリ１７とが取り付けられている。
【００２９】
次に、充電ステーション２０は、人間型の自律移動ロボット１０に対応して着座可能な略椅子型に構成されており、床面上に設置される底面２０ａと、底面２０ａに対して略垂直に形成された前面２０ｂと、前面２０ｂの上方部位に連接して底面２０ａと略平行に形成された着座用台部２０ｃと、着座用台部２０ｃの後方部位に連接して上方に向かって略垂直に形成された背もたれ部２０ｄとを少なくとも有することで、自律移動ロボット１０が着座用台部２０ｃ上に着座して背もたれ部２０ｄに寄りかかれるようになっている。
【００３０】
また、上記した充電ステーション２０では、制御手段２１の制御によって動作し、且つ、充電ステーション２０の位置に対して所定の相対位置となる床面上の投光位置にガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲを投光する左右一対の発光部２２Ｌ，２２Ｒが前面２０ｂの左右に取り付けられており、これら左右一対の発光部２２Ｌ，２２Ｒから前面前方の床面に向かって自己位置を示すためのガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲが例えば左右対称のＬ型図柄による形状で左右一対投光されている。
【００３１】
尚、この実施例１では、充電ステーション２０の前面２０ｂの左右に発光部２２Ｌ，２２Ｒが一対取り付けられているが、発光部の個数は少なくとも一つ以上であれば良く、この発光部から投光されるガイドマークは図柄とか文字列などにより充電ステーション２０の設置位置に対して前後左右が識別できる形態であれば良いものである。
【００３２】
この際、左右一対の発光部２２Ｌ，２２Ｒは、可視光、赤外光、紫外光などのいずれかを発光する発光素子を用いており、とくに、可視光以外の光を採用した場合には人の目で目視できないので外観的にメリットがある。
【００３３】
そして、充電ステーション２０の前面前方の床面上に投光された左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲは、自律移動ロボット１０の頭部正面に取り付けられたビデオカメラ１３で撮像するようになっている。この際、ビデオカメラ１３は、左右一対の発光部２２Ｌ，２２Ｒから投光される左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの波長を受光できるように構成されている。
【００３４】
また、充電ステーション２０の背もたれ部２０ｄには、導電性接点を露出させた給電部２３が設けられており、自律移動ロボット１０が着座用台部２０ｃ上に着座した時に、自律移動ロボット１０の胴体部の背面に設けた充電部１６の導電性接点が充電ステーション２０の給電部２３の導電性接点に接続することで、自律移動ロボット１０に内蔵したバッテリ１７に充電できるようになっている。この実施例１では、自律移動ロボット１０の充電部１６と、充電ステーション２０の給電部２３とは、各導電性接点の接続によっているが、これに限ることなく、電磁誘導などを用いて非接触給電を行っても良い。
【００３５】
上記したように、自律移動ロボット１０が２足歩行する人間型の場合に、充電ステーション２０を略椅子型に構成すると、自律移動ロボット１０を充電ステーション２０上に着座させてバッテリ１７に充電を確実に行うことができる。
【００３６】
尚、自律移動ロボット１０をペット型の自律歩行ロボットや車輪型の自律移動ロボットなどに構成した場合には、自律移動ロボット１０の正面にビデオカメラ１３を取り付け、且つ、充電ステーション２０の前面にガイドマークを投光する少なくとも一つ以上の発光部を取り付けて充電可能に適宜構成すれば良いものである。
【００３７】
次に、上記のように構成した本発明の実施例１に係る充電システム１では、自律移動ロボット１０に内蔵したバッテリ１７の残存容量が低下したことを充電部１６が検出した時に、自律移動ロボット１０の制御手段１１からの指令により自律移動ロボット１０は充電ステーション２０に向かって移動する。
【００３８】
この際、実施例１では、自律移動ロボット１０が充電ステーション２０から投光されるガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲをビデオカメラ１３で撮像できる領域内にいる場合を対象としている。尚、自律移動ロボット１０が充電ステーション２０から投光されるガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲをビデオカメラ１３で撮像できない領域にいる場合には、ビデオカメラ１３で充電ステーション２０の形状を追跡するとか、あるいは、自律移動ロボット１０の行動記憶と充電ステーション２０を設置した室内のマッピング記憶とにより追跡するなどの方法を用いれば良いものである。
【００３９】
ここで、図３（ａ）に示した目標視界とは、自律移動ロボット１０が胴体部の背面を充電ステーション２０に向けてこの充電ステーション２０の前面２０ｂの前方で着座寸前の立ち位置に至っており、且つ、自律移動ロボット１０の所定の姿勢として、立ち姿勢であり、且つ、自律移動ロボット１０の頭部正面に取り付けたビデオカメラ１３を制御手段１１からの指令により床面に向けて所定の角度だけ傾斜させて矢印で示した視野方向に設定した姿勢であり、この所定の姿勢でビデオカメラ１３で充電ステーション２０から投光した左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲを撮像した状態で左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの目標視界画像データが得られる位置における視界である。
【００４０】
この際、床面上に設置した充電ステーション２０の前面２０ｂを基準位置とした時に、左右一対の発光部２２Ｌ，２２Ｒから左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲが例えば左右対称のＬ型図柄として床面上に投光されている場合に、充電ステーション２０の前面２０ｂと左右対称のＬ型図柄の底部との間のＸ軸方向距離がＸ０に予め設定され、前面２０ｂの中心及び左右対称のＬ型図柄の中心を通る直線に直交して各Ｌ型図柄の内側のＹ軸方向距離がＹ０，Ｙ０に予め設定されている。
【００４１】
一方、充電ステーション２０の前面前方で着座寸前の立ち位置に至っている時の自律移動ロボット１０は、２足の中心と充電ステーション２０の前面２０ｂとの間のＸ軸方向距離がＸ１であり、前面２０ｂの中心を通る直線に直交して２足のＹ軸方向距離がＹ１，Ｙ１である。
【００４２】
そして、自律移動ロボット１０が所定の目標視界位置と等価である着座寸前の立ち位置に至っている時に、自律移動ロボット１０が前記した所定の姿勢を保った状態で自律移動ロボット１０の頭部正面に取り付けたビデオカメラ１３により充電ステーション２０の左右一対の発光部２２Ｌ，２２Ｒから投光された左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲを撮像し、このビデオカメラ１３で予め撮像した左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの目標視界画像データを後述するように制御手段１１内に予め記憶させている。
【００４３】
次に、図３（ｂ）に示した誤差視界の一例とは、自律移動ロボット１０が充電ステーション２０よりも遠くに離れている状態であり、図３（ａ）に示した目標視界の立ち位置よりも前方に位置して、自律移動ロボット１０の２足の中心と充電ステーション２０の前面２０ｂとの間のＸ軸方向距離が上記したＸ１より大きなＸ２になっている点が目標視界位置の場合に対して異なっているだけである。この時も、自律移動ロボット１０の頭部正面に取り付けたビデオカメラ１３で充電ステーション２０の左右一対の発光部２２Ｌ，２２Ｒから投光された左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲを撮像し、このビデオカメラ１３で撮像した左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの入力画像データを後述するように制御手段１１内に予め記憶させた目標視界画像データと比較演算して、入力画像データが目標視界画像データと略一致する方向に自律移動ロボット１０を移動させて、正規の着座時の立ち位置に到達するように制御している。
【００４４】
そして、上記した図柄によるガイドマークと自律移動ロボット１０の立ち位置との関係を示した具体例を図４（ａ）〜（ｆ）に示している。この際、図４中において、ビデオカメラ１３で図柄によるガイドマークを撮像する視野方向を矢印で示した方向に設定すると共に、黒塗り枠で示したガイドマークはビデオカメラ１３で取り込んだ状態を示し、一方、点線枠で示したガイドマークは制御手段１１内に予め記憶させた目標視界画像データを示している。
【００４５】
ここで、図４（ａ）に示した目標視界は、ビデオカメラ１３で撮像した左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの目標視界画像データが先に説明した図３（ａ）と同じ状態である場合を示しており、この目標視界画像データが制御手段１１内に予め記憶されている。
【００４６】
また、図４（ｂ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの入力画像データが先に説明した図３（ｂ）と同じ状態であり、充電ステーション２０から遠い場合を示している。
【００４７】
また、図４（ｃ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの入力画像データが目標視界画像データに対して右にずれた場合を示している。
【００４８】
また、図４（ｄ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの入力画像データが目標視界画像データに対して反時計方向に旋回してずれた場合を示している。
【００４９】
また、図４（ｅ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの入力画像データが目標視界画像データに対して前後左右が反転して正規な向きに対して逆向きになった場合を示している。
【００５０】
また、図４（ｆ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した左右一対のガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲの入力画像データが目標視界画像データに対して９０°旋回して正規な向きに対して向きが違う場合を示している。
【００５１】
更に、図５（ａ）〜（ｆ）に、文字列によるガイドマークと自律移動ロボット１０の立ち位置との関係を示した具体例を図示している。この際、図５中において、ビデオカメラ１３で文字列によるガイドマークを撮像する視野方向を矢印で示した方向に設定すると共に、点線枠は充電ステーション２０から投光した光による自律移動ロボットの足の影を示し、色が濃い文字列によるガイドマークはビデオカメラ１３で取り込んだ状態を示し、一方、色が薄い文字列によるガイドマークは制御手段１１内に予め記憶させた目標視界画像データを示している。
【００５２】
ここで、図５（ａ）に示した目標視界は、ビデオカメラ１３で撮像した文字列（ＳＴＡＴＩＯＮ）によるガイドマークが自律移動ロボット１０の足の影で一部隠された状態で制御手段１１内に予め記憶された目標視界画像データである。
【００５３】
また、図５（ｂ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した文字列（ＳＴＡＴＩＯＮ）によるガイドマークの入力画像データが充電ステーション２０から遠い場合を示している。
【００５４】
また、図５（ｃ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した文字列（ＳＴＡＴＩＯＮ）によるガイドマークの入力画像データが目標視界画像データに対して右にずれた場合を示している。
【００５５】
また、図５（ｄ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した文字列（ＳＴＡＴＩＯＮ）によるガイドマークの入力画像データが目標視界画像データに対して反時計方向に旋回してずれた場合を示している。
【００５６】
また、図５（ｅ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した文字列（ＳＴＡＴＩＯＮ）によるガイドマークの入力画像データが目標視界画像データに対して前後左右が反転して正規な向きに対して逆向きになった場合を示している。
【００５７】
また、図５（ｆ）に示した誤差視界は、ビデオカメラ１３で撮像した文字列（ＳＴＡＴＩＯＮ）によるガイドマークの入力画像データが目標視界画像データに対して９０°旋回して正規な向きに対して向きが違う場合を示している。
【００５８】
そして、図５では、自律移動ロボット１０の足の影により文字列の特定部分が隠れることを利用した例であり、この場合には自律移動ロボットの立ち位置が横方向にずれた際に文字列の特定部分の変化を検出し易いので誤差算出精度(速度)を向上させることができる。
【００５９】
次に、自律移動ロボット１０を人間型に構成し、これに伴って充電ステーション２０を略椅子型に構成して、自律移動ロボット１０を充電ステーション２０に着座させて充電を行う動作について、図１，図６，図７を用いて説明する。
【００６０】
図６に示した如く、自律移動ロボット１０に設けた制御手段１１内には、充電ステーション２０に接近した所定の目標視界位置と等価である着座時の立ち位置を示す目標視界画像データを工場出荷時に予め記憶させる記憶手段となる目標視界ガイドマークデータ記憶部１１Ａと、ビデオカメラ１３で撮像したガイドマークの入力画像データを入力するガイドマークデータ入力部１１Ｂと、予め記憶させた目標視界ガイドマークデータと入力したガイドマークデータとを比較演算して誤差データを駆動部１２に出力する比較演算部１１Ｃとが備えられており、比較演算部１１Ｃから駆動部１２に誤差データが入力されると自律移動ロボット１０は誤差データが減少する方向に移動することにより視界変化が生じるので、再びビデオカメラ１３に入力画像データを取り込むようにフィードバック制御が行われるようになっている。
【００６１】
尚、上記では目標視界画像データを記憶するための目標視界ガイドマークデータ記憶部１１Ａを制御手段１１内に設けたが、これに限ることなく、目標視界ガイドマークデータ記憶部を独立に設けても良い。
【００６２】
より具体的には、図７に示したロボット着座位置修正フローチャートを開始させると、ステップＳ１では、自律移動ロボット１０の制御手段１１からの指令により自律移動ロボット１０を椅子型の充電ステーション２０の近傍に移動させる。
【００６３】
次に、ステップＳ２では、自律移動ロボット１０を定められたロボット基準姿勢に移行させる。ここでのロボット基準姿勢とは、自律移動ロボット１０が起立した姿勢でこの自律移動ロボット１０の頭部正面に取り付けたビデオカメラ１３を先に図３で示した視野方向に設定して、このビデオカメラ１３で充電ステーション２０から床面上に投光したガイドマークを撮像する状態を言う。
【００６４】
次に、ステップＳ３では、自律移動ロボット１０の頭部正面に取り付けたビデオカメラ１３で充電ステーション２０から床面上に投光したガイドマークを視認する。
【００６５】
次に、ステップＳ４では、ビデオカメラ１３で取り込んだガイドマークデータ（入力画像データ）と、充電ステーション２０に対する着座時の立ち位置を記憶した目標視界ガイドマークデータ（目標視界画像データ）とを比較演算して相関評価を行っている。このステップＳ４で、入力したガイドマークデータと目標視界ガイドマークデータとが予め設定した閾値以内での相関が得られて両者が略一致している時には、自律移動ロボット１０が正規な着座時の立ち位置に至っている（ＯＫ）と判断し、この後、ステップＳ５で椅子型の充電ステーション２０に対してロボット着座動作を行ってこのフローを終了させる。勿論、ロボット着座動作後に、充電ステーション２０は自律移動ロボット１０に内蔵したバッテリ１７に充電を行うものである。
【００６６】
一方、ステップＳ４で、入力したガイドマークデータと目標視界ガイドマークデータとが予め設定した閾値以内から外れて両者が略一致していない時には、自律移動ロボット１０が正規な着座時の立ち位置に至っていない（ＮＧ）と判断する。
【００６７】
次に、ステップＳ６では、ステップＳ４でＮＧと判断された後、入力したガイドマークデータと目標視界ガイドマークデータとの差分を演算して誤差データを得た後、ステップＳ７で誤差データに基づいてロボット立ち位置修正を行ってステップＳ２に戻り、以下、入力ガイドマークデータ（入力画像データ）と目標視界ガイドマークデータ目標視界画像データ）とが略一致するまでフロー動作を繰り返している。
【００６８】
上記した動作フローを実行することで、人間型の自律移動ロボット１０は、後ろを振り返ることなく、椅子型の充電ステーション２０に対する位置関係を所定の目標視界位置に修正することが可能となり、人間型の自律移動ロボット１０が椅子型の充電ステーション２０上に着座する際に、スムーズな着座が可能になる。
【００６９】
尚、自律移動ロボット１０をペット型の自律歩行ロボットとか、車輪型の自律移動ロボットなどのいずれかに構成した場合には、自律移動ロボット１０に取り付けたビデオカメラ１３で充電ステーション２０から投光したガイドマークを撮像し、自律移動ロボット１０の制御手段１１により、ビデオカメラ１３で撮像したガイドマーク（ＧＭＬ，ＧＭＲ）の入力画像データが予め記憶させた目標視界画像データと略一致する方向に自律移動ロボット１０を移動制御させることで、自律移動ロボット１０を充電ステーション２０に接近した目標視界位置に確実に到達させることができると共に、充電ステーション２０側に従来技術で説明したような２次元コードなどの視認性識別データを設けないですむために設置スペースとか外観などに対して有利になり、更に、充電ステーション２０にガイドマークを床面上に投光する発光部のみを取り付ければ良いので充電システム１を安価に提供することができる。
【実施例２】
【００７０】
図８は本発明の実施例２に係るロボット誘導システムの外観を示した斜視図である。
【００７１】
図８に示した本発明の実施例２に係るロボット誘導システム２は、先に図１を用いて説明した本発明の実施例１に係る充電システム１の技術的思想を応用しているものの、充電動作が省かれて、ロボット誘導動作を主体としているものであり、以下、実施例１に対して異なる点についてのみ簡略に説明する。
【００７２】
即ち、本発明の実施例２に係るロボット誘導システム２は、大別すると、床面上を移動する機能を備えた自律移動ロボット１０と、自律移動ロボット１０を誘導する機能を備えた誘導ステーション３０とから構成されており、後述するように、充電式のバッテリ１７の電力を動力源として床面上を移動する自律移動ロボット１０を、床面又は壁面などに設置した誘導ステーション３０から床面上に向かって投光したガイドマークＧＭによって確実に誘導することを特徴とするものである。
【００７３】
まず、この実施例２においても、自律移動ロボット１０は、２足歩行する人間型の自律歩行ロボットに構成されているが、これに限られることなく、４足歩行する犬とかサルなどのようなペット型の自律歩行ロボットとか、複数の車輪で移動する車輪型の自律移動ロボットなどのいずれでも良いもののである。
【００７４】
上記した人間型の自律移動ロボット１０は、自律移動ロボット１０全体を制御する制御手段１１が設けられ、且つ、頭部正面の目に相当する部位に周囲画像認識手段として機能するビデオカメラ１３が前方に向かって取り付けられている。更に、自律移動ロボット１０の胴体部の背面には、導電性接点を露出させた充電部１６と、この充電部１６に接続されたバッテリ１７とが必要に応じて取り付けられているが、この実施例２では自律移動ロボット１０が自力で床面上を移動できれば良いものである。
【００７５】
次に、誘導ステーション３０は、床面上に設置される底面３０ａと、底面３０ａに対して略垂直に形成された前面３０ｂと、底面３０ａと対向した上面３０ｃとを少なくとも有して箱状に形成されている。
【００７６】
また、上記した誘導ステーション３０では、制御手段３１の制御によって動作し、且つ、誘導ステーション３０の位置に対して所定の相対位置となる床面上の投光位置にガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲを投光する左右一対の発光部３２Ｌ，３２Ｒが前面３０ｂの左右に取り付けられており、これら左右一対の発光部３２Ｌ，３２Ｒから前面前方の床面上に向かって自己位置を示すためのガイドマークＧＭＬ，ＧＭＲが例えば左右対称のＬ型図柄による形状で左右一対投光されている。
【００７７】
尚、この実施例２では、誘導ステーション３０の前面３０ｂの左右に発光部３２Ｌ，３２Ｒが一対取り付けられているが、発光部の個数は少なくとも一つ以上であれば良く、この発光部から投光されるガイドマークは図柄とか文字列などにより誘導ステーション３０の設置位置に対して前後左右が識別できる形態であれば良いものである。
【００７８】
上記のように構成したロボット誘導システム２の動作は、実施例１と同様に、誘導ステーション３０に接近した所定の目標視界位置に至った状態でビデオカメラ１３に取り込んだガイドマーク（ＧＭＬ，ＧＭＲ）の目標視界画像データを自律移動ロボット１０の制御手段１１内に記憶手段として設けた目標視界ガイドマークデータ記憶部（図６）で予め記憶しておき、自律移動ロボット１０の制御手段１１によって、ビデオカメラ１３で撮像したガイドマーク（ＧＭＬ，ＧＭＲ）の入力画像データが目標視界画像データと略一致する方向に自律移動ロボット１０を移動制御させている。
【００７９】
これにより、自律移動ロボット１０を誘導ステーション３０に接近した目標視界位置に確実に誘導させることができると共に、誘導ステーション３０側に従来技術で説明したような２次元コードなどの視認性識別データを設けないですむために設置スペースとか外観などに対して有利になり、更に、誘導ステーション３０にガイドマークを床面上に投光する発光部のみを取り付ければ良いので誘導システム３０を安価に提供することができる。
【００８０】
上記したロボット誘導システム２を用いた自律移動ロボット１０の誘導例として以下のような例がある。
【００８１】
自律移動ロボット１０が展示会の展示物案内用ロボットであって、各展示物やその近傍に誘電ステーション３０を設けることにより、その展示物の近傍の所定の位置に展示物案内用ロボットを確実に誘導し、各展示物に対して説明などを行わせることができる。
【００８２】
また、誘電ステーション３０は床面に設置されなくても良く、自律移動ロボット１０が絵画説明用ロボットであって、壁面に展示された各絵画の近くに絵画説明用ロボットを誘導させるためにその壁面に誘電ステーション３０を設置しても良い。この場合においても、各絵画の近傍に絵画説明用ロボットを確実に誘導し、各絵画に対して説明などを行わせることができる。
【００８３】
また、自律移動ロボット１０が産業用の部品搬送用ロボットである場合には、各部品供給ポイント近傍に誘電ステーション３０を設置すれば、部品搬送用ロボットを各所定の位置に確実に誘導して作業をさせることができる。
【００８４】
このようなロボット誘導システム２においては、誘電ステーション３０から投射するマークの位置を移動させるようにしても良い。この場合、例えば誘電ステーション３０を複数箇所に亘って設置する構成にすれば、自律移動ロボット１０を誘導する所定の位置を経時的に移動させることが可能であり、これに伴い、自律移動ロボット１０をマークの移動に追従させながら誘導すべき所定の位置を移動させることができる。
【００８５】
上述したロボット誘導システム２を用いると、床面に自律移動ロボット１０の移動をガイドするラインや目印を貼付したり書き込む必要がないので、床面が汚れることがなく、また床面の美観が保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施例１に係る充電システムの外観を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る充電システムの構成を示した構成図である。
【図３】本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、自律移動ロボットの頭部正面に取り付けたビデオカメラで充電ステーションから投光したガイドマークを撮像した状態を示した斜視図であり、（ａ）は目標視界を示し、（ｂ）は誤差視界の一例を示した図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、充電ステーションからの図柄によるガイドマークとロボットの立ち位置との関係を模式的に示した模式図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、充電ステーションからの文字列によるガイドマークとロボットの立ち位置との関係を模式的に示した模式図である。
【図６】本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、ロボット着座位置修正時の制御手段内の構成を説明するための構成図である。
【図７】本発明の実施例１に係る充電システムにおいて、ロボット着座位置修正フローチャートである。
【図８】本発明の実施例２に係るロボット誘導システムの外観を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００８７】
１…充電システム、
２…ロボット誘導システム、
１０…自律移動ロボット、
１１…制御手段、１１Ａ…記憶手段（目標視界ガイドマークデータ記憶部）、
１２…駆動部、１３…撮像手段（ビデオカメラ）、
１４…マイクロホン、１５…スピーカ、１６…充電部、１７…充電式のバッテリ、
２０…充電ステーション、
２０ａ…底面、２０ｂ…前面、２０ｃ…着座用台部、２０ｄ…背もたれ部、
２１…制御手段、２２Ｌ，２２Ｒ…左右一対の発光部、２３…給電部、
３０…誘導ステーション、
３０ａ…底面、３０ｂ…前面、
３１…制御手段、３２Ｌ，３２Ｒ…左右一対の発光部、
ＧＭＬ，ＧＭＲ…左右一対のガイドマーク。
【図１】
2007152472.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007152472.tif 000007
【図６】
2007152472.tif 000008
【図７】
2007152472.tif 000009
【図８】
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