(57)【要約】【課題】オペレータの誤操作（誤入力）を抑制し、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができるようにした移動ロボットの制御装置を提供する。【解決手段】オペレータの操作によって目標位置とそこに到達したときの移動ロボットの向きの少なくともいずれかを入力し、入力された目標位置と向きに基づいて移動ロボットの動作を制御すると共に、前記目標位置と向きを数値で示す第１の画像（１３２）と、前記目標位置と向きを図（矢印１３４ｂ，１３４ｃ）で示す第２の画像（１３４）とを、ディスプレイ（１１２）に表示する。【選択図】図５
2007030060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動ロボットの動作を制御して前記移動ロボットを目標位置に移動させる移動ロボットの制御装置において、
ａ．オペレータに操作されて前記目標位置と前記目標位置に到達したときの前記移動ロボットの向きの少なくともいずれかを入力する入力手段と、
ｂ．前記入力された目標位置と向きを示す画像を画面に表示する表示手段と、
および
ｃ．前記入力された目標位置と向きに基づいて前記移動ロボットの動作を制御する制御手段と、
を備えると共に、前記表示手段は、前記入力された目標位置と向きを数値または少なくとも前記数値を含む言語で示す第１の画像と、前記入力された目標位置と向きを図で示す第２の画像とを表示することを特徴とする移動ロボットの制御装置。
【請求項２】
前記入力手段は、
ｄ．前記オペレータに操作されて前記目標位置と向きの少なくともいずれかを前記数値で入力する数値入力手段、
を備えると共に、前記表示手段は、前記数値で入力された目標位置と向きに基づいて前記第２の画像に表示される図を変更することを特徴とする請求項１記載の移動ロボットの制御装置。
【請求項３】
前記入力手段は、
ｅ．前記オペレータに操作されて前記目標位置と向きの少なくともいずれかを前記図で入力する図入力手段、
を備えると共に、前記表示手段は、前記図で入力された目標位置と向きに基づいて前記第１の画像に表示される数値を変更することを特徴とする請求項１または２記載の移動ロボットの制御装置。
【請求項４】
さらに、
ｆ．前記移動ロボットの周辺情報を取得する周辺情報取得手段と、
および
ｇ．前記入力された目標位置と向き、および前記取得された周辺情報とに基づいて前記移動ロボットの移動が可能か否か判断する移動可否判断手段と、
を備えると共に、前記表示手段は、前記移動可否の判断結果を示す第３の画像を前記画面に表示することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の移動ロボットの制御装置。
【請求項５】
前記表示手段は、前記移動ロボットを前記図と共に前記第２の画像に表示することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の移動ロボットの制御装置。
【請求項６】
前記表示手段は、前記移動ロボットの動作量に基づいて前記移動ロボットの動画を作成すると共に、前記作成した動画を前記図と共に前記第２の画像に表示することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の移動ロボットの制御装置。
【請求項７】
さらに、
ｈ．前記移動ロボットの現在位置から前記入力された目標位置までの距離に上限値を設定する上限値設定手段と、
および
ｉ．前記距離が前記上限値を上回るとき、前記入力された目標位置を無効にする目標位置無効手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の移動ロボットの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は移動ロボットの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動ロボットの制御装置として、例えば特許文献１に記載される技術を挙げることができる。特許文献１に記載される技術にあっては、移動ロボット（具体的には、駆動輪を備えた自走式の掃除機）に画像情報を取得する画像認識手段を設け、移動ロボットが障害物と干渉して走行停止となった場合などに、前記画像情報を画像表示機能と遠隔操作機能とを有する外部端末（パソコンなど）に送出することで、オペレータが前記画像情報を見ながら移動ロボットを遠隔操作できるように構成している。
【特許文献１】特開２００３−２５６０４１号公報（段落００２６など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載される技術にあっては、オペレータは移動ロボットが取得した画像情報を見ながら遠隔操作を行うことができる。しかしながら、オペレータが操作（入力）を誤れば、当然ながら移動ロボットに所望の動作を実行させることはできないため、オペレータの誤操作（誤入力）を抑制することが望まれていた。
【０００４】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、オペレータの誤操作（誤入力）を抑制し、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができるようにした移動ロボットの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、移動ロボットの動作を制御して前記移動ロボットを目標位置に移動させる移動ロボットの制御装置において、オペレータに操作されて前記目標位置と前記目標位置に到達したときの前記移動ロボットの向きの少なくともいずれかを入力する入力手段と、前記入力された目標位置と向きを示す画像を画面に表示する表示手段と、および前記入力された目標位置と向きに基づいて前記移動ロボットの動作を制御する制御手段とを備えると共に、前記表示手段は、前記入力された目標位置と向きを数値または少なくとも前記数値を含む言語で示す第１の画像と、前記入力された目標位置と向きを図で示す第２の画像とを表示するように構成した。
【０００６】
また、請求項２に係る移動ロボットの制御装置にあっては、前記入力手段は、前記オペレータに操作されて前記目標位置と向きの少なくともいずれかを前記数値で入力する数値入力手段を備えると共に、前記表示手段は、前記数値で入力された目標位置と向きに基づいて前記第２の画像に表示される図を変更するように構成した。
【０００７】
また、請求項３に係る移動ロボットの制御装置にあっては、前記入力手段は、前記オペレータに操作されて前記目標位置と向きの少なくともいずれかを前記図で入力する図入力手段を備えると共に、前記表示手段は、前記図で入力された目標位置と向きに基づいて前記第１の画像に表示される数値を変更するように構成した。
【０００８】
また、請求項４に係る移動ロボットの制御装置にあっては、さらに、前記移動ロボットの周辺情報を取得する周辺情報取得手段と、および前記入力された目標位置と向き、および前記取得された周辺情報とに基づいて前記移動ロボットの移動が可能か否か判断する移動可否判断手段とを備えると共に、前記表示手段は、前記移動可否の判断結果を示す第３の画像を前記画面に表示するように構成した。
【０００９】
また、請求項５に係る移動ロボットの制御装置にあっては、前記表示手段は、前記移動ロボットを前記図と共に前記第２の画像に表示するように構成した。
【００１０】
また、請求項６に係る移動ロボットの制御装置にあっては、前記表示手段は、前記移動ロボットの動作量に基づいて前記移動ロボットの動画を作成すると共に、前記作成した動画を前記図と共に前記第２の画像に表示するように構成した。
【００１１】
また、請求項７に係る移動ロボットの制御装置にあっては、さらに、前記移動ロボットの現在位置から前記入力された目標位置までの距離に上限値を設定する上限値設定手段と、および前記距離が前記上限値を上回るとき、前記入力された目標位置を無効にする目標位置無効手段とを備えるように構成した。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る移動ロボットの制御装置にあっては、オペレータの操作によって目標位置とそこに到達したときの移動ロボットの向きの少なくともいずれかを入力し、入力された目標位置と向きに基づいて移動ロボットの動作を制御すると共に、前記目標位置と向きを数値または少なくとも前記数値を含む言語で示す第１の画像と、前記目標位置と向きを図で示す第２の画像とを画面に表示するように構成したので、オペレータは数値表示（または数値を含む言語表示）と図表示の両方でロボットの目標位置と向きを確認することができる。そのため、オペレータの誤操作（誤入力）を抑制することができ、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができる。
【００１３】
また、請求項２に係る移動ロボットの制御装置にあっては、オペレータの操作によって目標位置と向きの少なくともいずれかを数値で入力すると共に、数値で入力された目標位置と向きに基づいて第２の画像に表示される図を変更するように構成したので、オペレータは数値で入力した目標位置と向きを図表示でも確認することができる。そのため、オペレータの誤操作を効果的に抑制することができ、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができる。
【００１４】
また、請求項３に係る移動ロボットの制御装置にあっては、オペレータの操作によって目標位置と向きの少なくともいずれかを図で入力すると共に、図で入力された目標位置と向きに基づいて第１の画像に表示される数値を変更するように構成したので、オペレータは図で入力した目標位置と向きを数値表示でも確認することができる。そのため、オペレータの誤操作を効果的に抑制することができ、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができる。
【００１５】
また、請求項４に係る移動ロボットの制御装置にあっては、移動ロボットの周辺情報を取得し、入力された目標位置と向き、および取得された周辺情報とに基づいて移動ロボットの移動が可能か否か判断すると共に、移動可否の判断結果を示す第３の画像を画面に表示するように構成したので、上記した効果に加え、オペレータがロボットや移動先の環境を目視できない場合であっても、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができる。
【００１６】
また、請求項５に係る移動ロボットの制御装置にあっては、移動ロボットを図と共に第２の画像に表示するように構成したので、上記した効果に加え、目標位置と向きがより認識し易くなり、オペレータの誤操作をより一層効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、請求項６に係る移動ロボットの制御装置にあっては、移動ロボットの動作量に基づいて移動ロボットの動画を作成すると共に、作成した動画を図と共に第２の画像に表示するように構成したので、上記した効果に加え、目標位置と向きがより認識し易くなり、オペレータの誤操作をより一層効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、請求項７に係る移動ロボットの制御装置にあっては、移動ロボットの現在位置から入力された目標位置までの距離に上限値を設定すると共に、前記距離が上限値を上回るとき、入力された目標位置を無効にするように構成したので、オペレータの熟練度に応じて上限値を適宜設定することで、オペレータの意図とロボットの実際の動作が乖離するのを抑制することができる。そのため、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に即してこの発明に係る移動ロボットの制御装置を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、第１実施例に係る移動ロボットの制御装置が搭載されるロボットの正面図であり、図２は図１に示すロボットの側面図である。尚、この実施例にあっては、移動ロボットとして、２本の脚部と２本の腕部を備えた、２足歩行して移動するヒューマノイド型のロボットを例にとる。
【００２１】
図１に示すように、移動ロボット（以下単に「ロボット」と呼ぶ）１０は、左右の脚部１２Ｌ，１２Ｒ（左側をＬ、右側をＲとする。以下同じ）を備える。脚部１２Ｌ，１２Ｒは、上体１４の下部に連結される。上体１４は、その上部に頭部１６が連結されると共に、側部に左右の腕部２０Ｌ，２０Ｒが連結される。左右の腕部２０Ｌ，２０Ｒの先端には、それぞれハンド２２Ｌ，２２Ｒが連結される。
【００２２】
また、図２に示すように、上体１４の背部には格納部２４が設けられ、その内部には電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と呼ぶ）２６やバッテリ（図示せず）などが収容される。
【００２３】
図３は、図１に示すロボット１０をスケルトンで表す説明図である。以下、図３を参照し、ロボット１０の内部構造について関節を中心に説明する。
【００２４】
左右の脚部１２Ｌ，１２Ｒは、それぞれ大腿リンク３０Ｌ，３０Ｒと下腿リンク３２Ｌ，３２Ｒと足部３４Ｌ，３４Ｒとを備える。大腿リンク３０Ｌ，３０Ｒは、股関節を介して上体１４に連結される。尚、図３では、上体１４を上体リンク３６として簡略的に示す。また、大腿リンク３０Ｌ，３０Ｒと下腿リンク３２Ｌ，３２Ｒは、膝関節を介して連結されると共に、下腿リンク３２Ｌ，３２Ｒと足部３４Ｌ，３４Ｒは足関節を介して連結される。
【００２５】
股関節は、Ｚ軸（ヨー軸。具体的には、ロボット１０の高さ方向）回りの回転軸４０Ｌ，４０Ｒと、Ｙ軸（ピッチ軸。具体的には、ロボット１０の左右方向）回りの回転軸４２Ｌ，４２Ｒと、Ｘ軸（ロール軸。具体的には、ロボット１０の前後方向）回りの回転軸４４Ｌ，４４Ｒとから構成される。即ち、股関節は、３自由度を備える。
【００２６】
尚、この実施例においては、鉛直軸上方をＺ軸の＋方向とし、下方を−方向とする。また、ロボット１０の前方をＸ軸の＋方向とし、後方を−方向とする。さらに、ロボット１０の左方（前方に向かって左方）をＹ軸の＋方向とし、右方を−方向とする。
【００２７】
膝関節は、Ｙ軸回りの回転軸４６Ｌ，４６Ｒから構成され、１自由度を備える。また、足関節は、Ｙ軸回りの回転軸４８Ｌ，４８ＲとＸ軸回りの回転軸５０Ｌ，５０Ｒとから構成され、２自由度を備える。このように、左右の脚部１２Ｌ，１２Ｒのそれぞれには、３個の関節を構成する６個の回転軸（自由度）が与えられ、脚部全体としては、合計１２個の回転軸が与えられる。
【００２８】
脚部１２Ｌ，１２Ｒは、アクチュエータ（図示せず）によって駆動される。脚部１２Ｌ，１２Ｒを駆動するアクチュエータは、具体的には上体１４や脚部１２Ｌ，１２Ｒの適宜位置に配置された１２個の電動モータからなり、上記した１２個の回転軸を個別に駆動する。従って、各電動モータの動作を制御して各回転軸を適宜な角度で駆動することにより、脚部１２Ｌ，１２Ｒに所望の動きを与えることができる。
【００２９】
また、左右の腕部２０Ｌ，２０Ｒは、それぞれ上腕リンク５２Ｌ，５２Ｒと下腕リンク５４Ｌ，５４Ｒとハンド２２Ｌ，２２Ｒとを備える。上腕リンク５２Ｌ，５２Ｒは、肩関節を介して上体１４に連結される。また、上腕リンク５２Ｌ，５２Ｒと下腕リンク５４Ｌ，５４Ｒは、肘関節を介して連結されると共に、下腕リンク５４Ｌ，５４Ｒとハンド２２Ｌ，２２Ｒは手関節を介して連結される。
【００３０】
肩関節は、Ｙ軸回りの回転軸５６Ｌ，５６Ｒと、Ｘ軸回りの回転軸５８Ｌ，５８Ｒと、Ｚ軸回りの回転軸６０Ｌ，６０Ｒとから構成され、３自由度を備える。一方、肘関節は、Ｙ軸回りの回転軸６２Ｌ，６２Ｒから構成され、１自由度を備える。また、手関節は、Ｚ軸回りの回転軸６４Ｌ，６４Ｒと、Ｙ軸回りの回転軸６６Ｌ，６６Ｒと、Ｘ軸回りの回転軸６８Ｌ，６８Ｒとから構成され、３自由度を備える。このように、左右の腕部２０Ｌ，２０Ｒのそれぞれには、３個の関節を構成する７個の回転軸（自由度）が与えられ、腕部全体として合計１４個の回転軸が与えられる。
【００３１】
腕部２０Ｌ，２０Ｒも、脚部１２Ｌ，１２Ｒと同様に図示しないアクチュエータによって駆動される。腕部２０Ｌ，２０Ｒを駆動するアクチュエータは、具体的には上体１４や腕部２０Ｌ，２０Ｒの適宜位置に配置された１４個の電動モータからなり、上記した１４個の回転軸を個別に駆動する。従って、各電動モータの動作を制御して各回転軸を適宜な角度で駆動することにより、腕部２０Ｌ，２０Ｒに所望の動きを与えることができる。
【００３２】
また、ハンド２２Ｌ，２２Ｒには、５本の指部７０Ｌ，７０Ｒが設けられる。指部７０Ｌ，７０Ｒは、図示しない駆動機構（アクチュエータを含む）によって動作自在とされ、腕部２０Ｌ，２０Ｒの動きに連動して物を把持するなどの動作が実行可能とされる。
【００３３】
また、頭部１６は、上体１４に首関節を介して連結される。首関節は、Ｚ軸回りの回転軸７２と、Ｙ軸回りの回転軸７４とから構成され、２自由度を備える。回転軸７２，７４も、図示しないアクチュエータ（電動モータ）によって個別に駆動される。
【００３４】
また、左右の脚部１２Ｌ，１２Ｒ（具体的には、足部３４Ｌ，３４Ｒと足関節の間）には、それぞれ６軸力センサ７６Ｌ，７６Ｒが取り付けられる。６軸力センサ７６Ｌ，７６Ｒは、それぞれ床面から脚部１２Ｌ，１２Ｒに作用する床反力（より詳しくは、脚部１２Ｌ，１２Ｒを介してロボット１０に作用する床反力）の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとモーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚを示す信号を出力する。
【００３５】
左右の腕部２０Ｌ，２０Ｒ（具体的には、ハンド２２Ｌ，２２Ｒと手関節の間）にも、同種の６軸力センサ８０Ｌ，８０Ｒが取り付けられる。６軸力センサ８０Ｌ，８０Ｒは、腕部２０Ｌ，２０Ｒに作用する外力（より詳しくは、腕部２０Ｌ，２０Ｒを介してロボット１０に作用する外力）の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとモーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚを示す信号を出力する。
【００３６】
上体１４には傾斜センサ８２が設置され、鉛直軸に対する上体１４の傾き（傾斜角度）とその角速度の少なくともいずれか、即ち、上体１４の傾斜（姿勢）などの状態量を示す信号を出力する。また、頭部１６には、左右のＣＣＤカメラ８４Ｌ，８４Ｒが設置される。ＣＣＤカメラ８４Ｌ，８４Ｒは、同時刻にロボット１０の周辺環境を撮影し、よって得た画像を出力する。
【００３７】
上記したセンサやカメラの出力は、図２に示すＥＣＵ２６に入力される。尚、ＥＣＵ２６はマイクロコンピュータからなり、図示しないＣＰＵや入出力回路、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えると共に、外部端末９０と通信自在とされる。
【００３８】
図４は、ロボット１０と外部端末９０の構成、およびそれらの動作を機能的に表すブロック図である。
【００３９】
図４に示すように、ロボット１０は、上記したセンサやカメラに加え、回転角センサ９２と、ジャイロセンサ９４と、ＧＰＳ受信器９６とを備える。回転角センサ９２は、具体的には複数個のロータリエンコーダからなり、上記した各回転軸の回転角（別言すれば、各電動モータの動作量）に応じた信号を出力する。また、ジャイロセンサ９４は、ロボット１０の移動距離と移動方向に応じた信号を出力する。ＧＰＳ受信器９６は、衛星から発信された電波を受信し、ロボット１０の位置情報（緯度と経度）を取得する。
【００４０】
ＥＣＵ２６は、周辺情報生成部１００と、自己位置情報生成部１０２と、自己情報生成部１０４と、動作制御部１０６とを備える。周辺情報生成部１００は、ＣＣＤカメラ８４Ｌ，８４Ｒが取得した画像を入力し、ロボット１０の周辺情報を生成する。具体的には、ＣＣＤカメラ８４Ｌ，８４Ｒで撮影された画像の明度に基づいて３次元の距離データを生成し、かかる距離データを例えばヒストグラム処理することにより、障害物を示すクラスタを抽出する。そして、抽出したクラスタから、実空間上の障害物の平均位置や大きさなどの特徴量を抽出し、ロボット１０の周辺の障害物マップを作成する。尚、障害物の認識に関する技術は、先に本出願人が提案した特開２００１−２４２９３４号公報や特開２００２−２８６４１６号公報に詳しいので、これ以上の説明は省略する。
【００４１】
自己位置情報生成部１０２は、ＧＰＳ受信器９６から入力された位置情報に基づき、ロボット１０の現在位置情報を生成する。衛星から発信された電波をＧＰＳ受信器９６で受信できないときは、ジャイロセンサ９４によって検出されたロボット１０の移動方向と距離に基づいて現在位置情報を生成する。尚、回転角センサ９２で検出されたロボット１０の動作量、あるいは動作制御部１０６から入力される各電動モータの制御値（後述）に基づいて現在位置情報を生成してもよい。
【００４２】
自己情報生成部１０４は、周辺情報生成部１００で生成されたロボット１０の周辺情報（障害物マップ）と自己位置情報生成部１０２で生成されたロボット１０の現在位置情報とに基づき、障害物に対する自己位置などの自己情報を生成する。自己情報生成部１０４で生成された自己情報は、動作制御部１０６に入力される。
【００４３】
外部端末９０は、具体的にはパーソナルコンピュータからなり、オペレータによって操作自在なキーボード（テンキー）１１０とタッチパネル式のディスプレイ（画面）１１２と、マウス１１４とを備える。ロボット１０の目標位置とロボット１０が目標位置に到達したときの向き（進行方向。以下単に「向き」という）は、キーボード１１０の操作によって数値で入力自在とされると共に、ディスプレイ（タッチパネル）１１２のタッチ操作、あるいはマウス１１４の操作によって図でも入力自在とされる。尚、この明細書で「図」とは、点、線、面などから構成された図形を意味し、狭義には、一定の内容を代理、代行して指し示すはたらきをもつ記号を意味する。
【００４４】
また、外部端末９０は、画像生成部１１６を備える。画像生成部１１６は、キーボード１１０やディスプレイ１１２、マウス１１４を介して入力された目標位置と向きに基づいて画像を生成し、ディスプレイ１１２に表示（出力）する。
【００４５】
図５は、ディスプレイ１１２とそこに表示される画像を表す平面図である。
【００４６】
図５に示すように、ディスプレイ１１２にはメインパネル１２０と歩行パラメータ情報パネル１２２の２枚のパネルが表示される。メインパネル１２０には、通信状態表示画像１２４と、非常停止ボタン１２６と、動作情報表示ボックス１２８（第３の画像）と、複数個の特定動作ボタン１３０が表示される。動作情報表示ボックス１２８は、特許請求の範囲に記載される「第３の画像」に相当する。
【００４７】
また、歩行パラメータ情報パネル１２２には、オペレータから入力されたロボット１０の目標位置と向きを数値で示す画像１３２と、オペレータから入力された目標位置と向きを図で示す画像１３４と、動作開始ボタン１３６と、中断ボタン１３８と、入力エラー表示ボックス１４０と、上限値入力ボックス１４２が表示される。画像１３２と画像１３４は、それぞれ特許請求の範囲に記載される「第１の画像」と「第２の画像」に相当する。
【００４８】
画像１３２には、複数個、具体的には第１から第３の３個の入力ボックス１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃが表示される。第１の入力ボックス１３２ａには、ロボット１０の進行方向前方（即ち、＋Ｘ方向）への目標移動距離が数値（例えばメートル単位）で表示され、かかる数値はキーボード１１０の操作によって入力自在とされる。また、第２の入力ボックス１３２ｂには、ロボット１０の進行方向前方に向かって左方（即ち、＋Ｙ方向）への目標移動距離が数値（例えばメートル単位）で表示され、かかる数値もキーボード１１０の操作によって入力自在とされる。第１および第２の入力ボックス１３２ａ，１３２ｂに入力された２つの数値により、ロボット１０の目標位置が決定される。尚、第１および第２の入力ボックス１３２ａ，１３２ｂの数値が負値である場合は、それぞれ進行方向後方への目標移動距離と進行方向前方に向かって右方への目標移動距離を示す。
【００４９】
また、第３の入力ボックス１３２ｃには、ロボット１０が目標位置に到達したときの向きが数値（角度）で表示され、かかる数値はキーボード１１０の操作によって入力自在とされる。入力ボックス１３２ｃの数値が正値であるときは、目標位置におけるロボット１０の前面の向きが現在位置のそれから左回りに回転することを示し、負値の場合は右回りに回転することを示す。尚、各入力ボックスの選択は、ディスプレイ１１２のタッチ操作、あるいはマウス１１４の操作によって行われる。
【００５０】
図６から図１０は、ロボット１０の目標位置と向きを表す説明図である。尚、図６から図１０において、移動前のロボット１０を実線で示し、移動後（あるいは方向転換後）のロボット１０を２点鎖線で示す。また、ロボット１０の移動方向（あるいは方向転換の角度）を２点鎖線の矢印で示し、ロボット１０の向きを実線の矢印で示す。
【００５１】
図６に示すように、前方１[m]（第１の入力ボックス１３２ａ）、左側０[m]（第２の入力ボックス１３２ｂ）、左回り０[deg]（第３の入力ボックス１３２ｃ）と入力された場合、進行方向前方に１[m]前進した位置が目標位置に設定される。尚、移動後のロボット１０の向きは、移動前のそれと同じとなる。
【００５２】
図７に示すように、前方０[m]、左側２[m]、左回り０[deg]と入力された場合は、進行方向前方に向かって左方に２[m]移動した位置が目標位置に設定される。移動後のロボット１０の向きは、移動前のそれと同じとなる。
【００５３】
図８に示すように、前方０[m]、左側０[m]、左回り４５[deg]と入力された場合は、現在位置が目標位置として再設定されると共に、現在の向きから左回りに４５[deg]だけＺ軸回りに回転（ターン）した角度が目標位置での向きに設定される。即ち、この場合、その場で左回りに４５[deg]だけ方向転換させられることになる。
【００５４】
図９に示すように、前方１[m]、左側２[m]、左回り０[deg]と入力された場合、進行方向前方に１[m]、左方に２[m]の位置に移動した位置が目標位置に設定される。即ち、ロボット１０は、左斜め前方（ｔａｎ（２／１）[deg]）に５１／２[m]だけ移動させられることになる。尚、移動後のロボット１０の向きは移動前のそれと同じである。
【００５５】
また、図１０に示すように、前方１[m]、左側２[m]、左回り４５[deg]と入力された場合、進行方向前方に１[m]、左方に２[m]の位置に移動した位置が目標位置に設定させられると共に、現在の向きから左回りに４５[deg]だけ回転した角度が目標位置での向きに設定される。
【００５６】
尚、ロボット１０の実際の移動は、例えば図１０に示す例の場合、目標位置、即ち、前方に１[m]、左方向に２[m]の位置まで最短距離（最小の歩数）で移動しながらロボット１０の向きを現在の向きから左回りに４５[deg]回転させてもよいし、前方に１[m]進んだ後、左方向に２[m]進み、その位置でロボット１０の向きを変更するようにしてもよい。
【００５７】
図５の説明に戻ると、画像１３４の中央には、ロボット１０、具体的には、ロボット１０を上方から見た外観図１３４ａが表示される。また、画像１３４には、２本の矢印（図（記号））１３４ｂ，１３４ｃが表示される。直線を呈する矢印１３４ｂは、その向きがロボット１０の移動方向を示し、長さが移動距離の大きさを示す。また、曲線を呈する矢印１３４ｃは、その向きがロボット１０の方向転換が右回りか左回りかを示し、長さが方向転換の角度の大きさを示す。
【００５８】
矢印１３４ｂ，１３４ｃの向きや長さは、各入力ボックス１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃを介して数値で入力された目標位置と向きに基づいて（連動して）変更される。例えば、各入力ボックス１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃの数値が増大すれば、矢印１３４ｂ，１３４ｃの長さも増大させられる。
【００５９】
また、矢印１３４ｂ，１３４ｃの向きや長さは、ディスプレイ１１２のタッチ操作やマウス１１４の操作によっても変更自在とされる。即ち、ロボット１０の目標位置と向きは、ディスプレイ１１２のタッチ操作やマウス１１４の操作により、図（矢印１３４ｂ，１３４ｃ）での入力も可能とされる。入力ボックス１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃに表示される数値は、図で入力された目標位置と向きに基づいて（連動して）変更される。
【００６０】
また、上限値入力ボックス１４２には、キーボード１１０の操作によってロボット１０の移動距離の上限値（具体的には、１回の指令で移動できる距離の上限値）が数値で入力自在とされる。
【００６１】
図４の説明に戻ると、外部端末９０はさらに、動作指令値生成部１４６と、上限値設定部１４８と、入力判定部１５０と、動作指令値送信部１５２と、動作情報受信部１５４とを備える。
【００６２】
オペレータから入力された目標位置と向きは、動作指令値生成部１４６に入力される。動作指令値生成部１４６は、入力された目標位置と向きに基づき、ロボット１０に搭載された各電動モータの動作指令値を生成する。
【００６３】
また、前記した特定動作ボタン１３０がクリックされると、該当する動作（例えば階段の昇降やターンなど）を実行する際の目標位置と向きが画像１３２と画像１３４に表示されると共に、動作指令値生成部１４６でかかる動作を実行するための動作指令値が生成される。
【００６４】
オペレータによって動作開始ボタン１３６がクリックされると、動作指令値生成部１４６で生成された動作指令値が入力判定部１５０に入力される。入力判定部１５０は、入力された動作指令値に基づいてロボット１０の現在位置から目標位置までの移動距離を算出すると共に、算出値が上限値を超えているか否か判定する。尚、上限値は、上限値入力ボックス１４２の入力に従って上限値設定部１４８で設定される（上限値入力ボックス１４２の入力値がそのまま上限値として設定される）。
【００６５】
目標位置までの移動距離が前記上限値を上回っている場合、かかる目標位置は無効とされると共に、画像生成部１１６により、目標位置が無効であることを示す表示（メッセージ）が入力エラー表示部１４０に点灯させられる。
【００６６】
一方、目標位置が有効であるとき（目標位置までの移動距離が上限値以下のとき）は、動作指令値が動作指令値送信部１５２を介してロボット１０に送信される。ロボット１０には、動作指令値送信部１５２と無線通信自在な動作指令値受信部１５６が設けられる。動作指令値送信部１５２から送信された動作指令値は、動作指令値受信部１５６で受信されて動作制御部１０６に入力される。尚、オペレータによって中断ボタン１３８が操作されたときは目標位置と向きが初期化され、ロボット１０の動作指示がキャンセルされる。
【００６７】
動作制御部１０６は、入力された自己情報と動作指令値に基づき、ロボット１０が障害物と接触することなく安全に移動できるか否か判断する。以下、この判断を「移動可否判断」と呼ぶ。そして、安全に移動できると判断されたときは、動作指令値と各センサの出力に基づいてロボット１０の動作を制御する。具体的には、ロボット１０に搭載された各電動モータの制御値を各入力に基づいて算出し、算出した制御値を各電動モータに出力してその動作を制御することにより、ロボット１０を実空間上の目標位置まで移動させると共に、方向転換させて向きを調整する。尚、ロボット１０の歩行制御としては、例えば本出願人が先に提案した特開平１０−２７７９６９号公報などに記載される技術が用いられるが、本願の要旨とは直接の関係を有しないのでここでの説明は省略する。
【００６８】
また、動作制御部１０６は、移動可否の判断結果と、ロボット１０の動作情報を動作情報送信部１５８から外部端末９０に送信する。ロボット１０の動作情報には、動作結果やリアルタイムの動作量などが含まれる。尚、ロボット１０の動作量は、各電動モータに出力した制御値から求めてもよいし、回転角センサ９２などのセンサ出力から求めてもよい。
【００６９】
外部端末９０の動作情報受信部１５４は、動作情報送信部１５８と無線通信自在とされ、動作情報送信部１５８から送信された判断結果と動作情報を受信する。受信された判断結果と動作情報は、画像生成部１１６に入力される。
【００７０】
画像生成部１１６は、動作制御部１０６から送信された判断結果や動作情報（例えば動作の完了を示す表示や、リジェクト（動作拒否）とその理由を示す表示）を前記した動作情報表示ボックス１２８に表示する。また、画像生成部１１６は、入力された動作量に基づいてロボット１０の動画を生成し、画像１３４に表示する。具体的には、画像１３４に表示されるロボットの外観図１３４ａをロボット１０の動作に連動させて連続的に変更し、ロボット１０の移動や方向転換の様子を表す。また、移動や方向転換に連動させて矢印１３４ｂ，１３４ｃの向きと長さも変更する。
【００７１】
尚、メインパネル１２０の通信状態表示画像１２４は、外部端末９０とロボット１０の通信状態が正常であるか異常であるかを示す。また、ロボット１０の動作中に非常停止ボタン１２６がクリックされると、ロボット１０を停止させるための動作指令値が動作指令値生成部１５２で生成されて動作制御部１０６に送信され、ロボット１０の動作が停止させられる。
【００７２】
次いで、ディスプレイ１１２の表示制御からロボット１０の動作制御までの一連の処理を、図１１を参照して時系列的に再説する。
【００７３】
図１１は、ロボット１０と外部端末９０で実行される、ディスプレイ１１２の表示制御からロボット１０の動作制御までの一連の処理を表すフローチャートである。尚、以下の説明において、ステップ（Ｓ）番号の後ろの括弧書きは、当該処理が図４に示すどのブロックで実行されるかを示している。
【００７４】
図１１フローチャートについて説明すると、先ずＳ１０（画像生成部１１６）において、ロボット１０の目標位置および向きの少なくともいずれかが、キーボード１１０の操作によって数値で入力されたか否か判断する。Ｓ１０で肯定されるときはＳ１２（画像生成部１１６）に進み、入力された数値に基づいて（連動して）、画像１３４に表示された図（矢印１３４ｂ，１３４ｃ）の向きと長さを変更する。Ｓ１０で否定されるときは、Ｓ１２の処理はスキップされる。
【００７５】
次いでＳ１４（画像生成部１１６）に進み、ロボット１０の目標位置および向きの少なくともいずれかが、ディスプレイ１１２のタッチ操作やマウス１１４の操作によって図で入力されたか否か判断する。Ｓ１４で肯定されるときはＳ１６（画像生成部１１６）に進み、入力された図に基づいて（連動して）、画像１３２に表示された数値を変更する。Ｓ１４で否定されるときは、Ｓ１６の処理はスキップされる。
【００７６】
次いでＳ１８（動作指令値生成部１４６）に進み、入力された目標位置と向きに基づき、動作指令値を生成した後、Ｓ２０（動作指令値生成部１４６）で動作開始ボタン１３６がクリックされたか否か判断する。Ｓ２０で否定されるときは以降の処理をスキップする。一方、Ｓ２０で肯定されるときはＳ２２（上限値設定部１４８、入力判定部１５０）に進み、目標位置までの移動距離を算出してその値を上限値と比較すると共に、Ｓ２４（入力判定部１５０）で移動距離が上限値を上回っているか否か判断する。Ｓ２４で肯定されるときはＳ２６（画像生成部１１６、入力判定部１５０）に進み、入力された目標位置と向きを無効とすると共に、入力エラー表示ブロック１４０に入力エラー表示（目標位置が無効であることを示す表示）を点灯させる。
【００７７】
Ｓ２４で否定されるときはＳ２８（動作指令値送信部１５２）に進み、動作指令値を送信する。次いでＳ３０（動作制御部１０６）に進み、自己情報と動作指令値に基づいてロボット１０の移動可否判断（ロボット１０が障害物と接触することなく安全に移動できるか否かの判断）を行う。Ｓ３０で肯定されるとき（移動可と判断されたとき）はＳ３２（動作制御部１０６）に進み、ロボット１０の動作を制御する（移動および方向転換を行う）。次いでＳ３４（動作情報送信部１５８）に進み、動作量や動作結果などが含まれる動作情報を外部端末９０に送信する。次いでＳ３６（動作情報受信部１５４、画像生成部１１６）に進み、受信した動作情報（動作の完了など）を動作情報表示ボックス１２８に表示させると共に、ロボット１０の動作量に基づいてロボット１０を表す動画をリアルタイムに作成して画像１３４に表示させる。
【００７８】
一方、Ｓ３０で否定されるとき（移動不可と判断されたとき）はＳ３８（動作情報送信部１５８）に進み、移動可否の判断結果を外部端末９０に送信する。次いでＳ４０（動作情報受信部１５４、画像生成部１１６）に進み、受信した判断結果を動作情報表示ボックス１２８に表示する。尚、Ｓ３０で否定されていることから、Ｓ４０での処理は、リジェクト（動作拒否）とその理由を示す表示を点灯させることになる。
【００７９】
このように、この発明の第１実施例に係る移動ロボットの制御装置にあっては、ロボット１０の目標位置と向きを数値で示す画像１３２と、図（矢印１３４ｂ，１３４ｃ）で示す画像１３４とをディスプレイ１１２に表示するように構成したので、オペレータは数値表示と図表示の両方でロボットの目標位置と向きを確認することができる。そのため、オペレータの誤操作（誤入力）を抑制することができ、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができる。
【００８０】
また、数値で入力された目標位置と向きに基づいて画像１３４に表示される図を変更すると共に、図で入力された目標位置と向きに基づいて画像１３２に表示される数値も変更するように構成したので、オペレータは数値で入力した目標位置と向きを図表示でも確認することができる。そのため、オペレータの誤操作を効果的に抑制することができ、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができる。
【００８１】
また、周辺情報を含む自己情報、目標位置および向きに基づいてロボット１０の移動が可能か否か判断すると共に、移動可否の判断結果を動作情報表示ボックス１２８に表示するように構成したので、オペレータがロボットや移動先の環境を目視できない場合であっても、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができる。
【００８２】
また、ロボット１０（具体的にはその外観図１３４ａ）を図と共に画像１３４に表示するように構成したので、目標位置と向きがより認識し易くなり、オペレータの誤操作をより一層効果的に抑制することができる。
【００８３】
また、ロボット１０の動作量に基づいてロボット１０を表す動画を作成すると共に、作成した動画を図と共に画像１３４に表示するように構成したので、目標位置と向きがより認識し易くなり、オペレータの誤操作をより一層効果的に抑制することができる。
【００８４】
また、ロボット１０の移動距離に上限値を設定すると共に、移動距離が上限値を上回るとき、入力された目標位置を無効にするように構成したので、オペレータの熟練度に応じて上限値を適宜設定することで、オペレータの意図とロボットの実際の動作が乖離するのを抑制することができる。そのため、ロボットの移動や方向転換をオペレータの意図した通りに実行させることができる。
【実施例２】
【００８５】
次いで、この発明の第２実施例に係る移動ロボットの制御装置について説明する。
【００８６】
図１２は、第２実施例に係る移動ロボットの制御装置のうち、ディスプレイの一部とそこに表示される画像を示す拡大平面図である。
【００８７】
以下、第１実施例との相違点に焦点をおいて説明すると、第２実施例にあっては、特許請求の範囲に記載される「第１の画像」に相当する画像を複数個、具体的には２個表示するようにした。
【００８８】
図１２に示すように、歩行パラメータ情報パネル１２２には、上述した画像１３２，１３４に加え、画像１７０が表示される。画像１７０は、ロボット１０の目標位置と向きを、少なくとも数値を含む言語（文字）で示す画像である。
【００８９】
画像１７０は、画像１３４の内部に表示される。画像１７０は、ロボットの外観図１３４ａから発せられた吹き出しを表す外枠と、当該外枠の中に表示される文章とからなる。かかる文章は、画像１３２に表示される数値とそれらに組み合わされる言語とから構成され、ロボット１０の目標位置と向きを表現する。例えば、画像１３２の第１から第３の入力ボックス１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃにそれぞれ１[m]、２[m]、４５[deg]と入力された場合、画像１７０には「前方に１ｍ、左方向に２ｍの位置に進み、その地点での向きは左回り４５degになります」という文章が表示される。画像１７０に表示される数値は、画像１３２に表示される数値と同様に、図で入力された目標位置と向きに基づいて（連動して）変更させられる。
【００９０】
尚、残余の構成は第１実施例と同じであるので説明を省略する。
【００９１】
このように、第２実施例に係るロボット１０の目標位置と向きを数値または少なくとも前記数値を含む言語で示す（複数個の）画像１３２，１７０と、図で示す画像１３４とをディスプレイ１１２に表示するように構成したので、オペレータはロボットの目標位置と向きをより正確に確認することができる。特に、目標位置や向きを画像１７０の中で言語（文章）によって表現することにより、ロボットの移動をオペレータの意図した通りにより確実に実行させることができる。
【００９２】
以上のように、この発明の第１および第２実施例にあっては、移動ロボット（１０）の動作を制御して前記移動ロボットを目標位置に移動させる移動ロボットの制御装置において、オペレータに操作されて前記目標位置と前記目標位置に到達したときの前記移動ロボットの向きの少なくともいずれかを入力する入力手段（キーボード１１０、ディスプレイ１１２、マウス１１４）と、前記入力された目標位置と向きを示す画像を画面（ディスプレイ１１２）に表示する表示手段（画像生成部１１６）と、および前記入力された目標位置と向きに基づいて前記移動ロボットの動作を制御する制御手段（動作制御部１０６）とを備えると共に、前記表示手段は、前記入力された目標位置と向きを数値または少なくとも前記数値を含む言語で示す第１の画像（画像１３２、画像１７０）と、前記入力された目標位置と向きを図（矢印１３４ｂ，１３４ｃ）で示す第２の画像（画像１３４）とを表示するように構成した。
【００９３】
また、前記入力手段は、前記オペレータに操作されて前記目標位置と向きの少なくともいずれかを前記数値で入力する数値入力手段（キーボード１１０）を備えると共に、前記表示手段は、前記数値で入力された目標位置と向きに基づいて前記第２の画像に表示される図を変更する（図１１フローチャートのＳ１２）ように構成した。
【００９４】
また、前記入力手段は、前記オペレータに操作されて前記目標位置と向きの少なくともいずれかを前記図で入力する図入力手段（ディスプレイ１１２、マウス１１４）を備えると共に、前記表示手段は、前記図で入力された目標位置と向きに基づいて前記第１の画像に表示される数値を変更する（図１１フローチャートのＳ１６）ように構成した。
【００９５】
さらに、前記移動ロボットの周辺情報を取得する周辺情報取得手段（ＣＣＤカメラ８４Ｒ，８４Ｌ、周辺情報生成部１００）と、および前記入力された目標位置と向き、および前記取得された周辺情報とに基づいて前記移動ロボットの移動が可能か否か判断する移動可否判断手段（動作制御部１０６、図１１フローチャートのＳ３０）とを備えると共に、前記表示手段は、前記移動可否の判断結果を示す第３の画像（動作情報表示ボックス１２８）を前記画面に表示するように構成した。
【００９６】
また、前記表示手段は、前記移動ロボット（具体的にはその外観図１３４ａ）を前記図と共に前記第２の画像に表示するように構成した。
【００９７】
また、前記表示手段は、前記移動ロボットの動作量に基づいて前記移動ロボットの動画を作成すると共に、前記作成した動画を前記図と共に前記第２の画像に表示する（図１１フローチャートのＳ３６）ように構成した。
【００９８】
さらに、前記移動ロボットの現在位置から前記入力された目標位置までの距離に上限値を設定する上限値設定手段（上限値設定部１４８）と、および前記距離が前記上限値を上回るとき、前記入力された目標位置を無効にする目標位置無効手段（入力判定部１５０、図１１のＳ２６）とを備えるように構成した。
【００９９】
尚、上記において、移動ロボットとして２足のヒューマノイドロボットを例に挙げたが、１足あるいは３足以上のロボットであってもよいし、車輪やクローラ式のロボットであってもよい。
【０１００】
また、ロボットの目標位置と向きを表す図を矢印としたが、他の図（記号）であってもよい。また、画像１３４にロボットの外観図１３４ａを表示するようにしたが、模式図やマークを表示するようにしてもよい。さらに、ディスプレイ１１２をタッチパネル式としたが、ディスプレイとタッチパネルを別体に構成してもよい。また、ロボットの目標位置と向きを表す図をディスプレイ１１２（タッチパネル）とマウス１１４の両方で入力自在としたが、いずれか一方のみでもよい。
【０１０１】
また、特許請求の範囲に記載される「第１の画像」に相当する画像を第１実施例では１個（画像１３２）、第２実施例では２個（画像１３２と画像１７０）表示したが、３個以上表示してもよい。また、画像１７０を吹き出し型としたが、他の形状であってもよいし、その内部に表示される文章も上記の表現に限られるものではない。さらに、「第２の画像」に相当する画像を第１および第２実施例で１個（画像１３４）表示したが、複数個表示してもよい。また、各画像１３２，１３４，１７０の配置位置や大きさも、図示の例に限られない。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】この発明の第１実施例に係る移動ロボットの制御装置が搭載されるロボットの正面図である。
【図２】図１に示すロボットの側面図である。
【図３】図１に示すロボットをスケルトンで示す説明図である。
【図４】図２に示すロボットと外部端末の構成、およびそれらの動作を機能的に表すブロック図である。
【図５】図４に示すディスプレイとそこに表示される画像を表す平面図である。
【図６】図１に示すロボットの目標位置と向きを表す説明図である。
【図７】図１に示すロボットの目標位置と向きを表す、図６と同様な説明図である。
【図８】図１に示すロボットの目標位置と向きを表す、図６と同様な説明図である。
【図９】図１に示すロボットの目標位置と向きを表す、図６と同様な説明図である。
【図１０】図１に示すロボットの目標位置と向きを表す、図６と同様な説明図である。
【図１１】図４に示すロボットと外部端末で実行される、ディスプレイの表示制御からロボットの動作制御までの一連の処理を表すフローチャートである。
【図１２】この発明の第２実施例に係る移動ロボットの制御装置のうち、ディスプレイの一部とそこに表示される画像を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０：移動ロボット、８４Ｌ，８４Ｒ：ＣＣＤカメラ（周辺情報取得手段）、１００：周辺情報生成部（周辺情報取得手段）、１０６：動作制御部（制御手段、移動可否判断手段）、１１０：キーボード（入力手段、数値入力手段）、１１２：ディスプレイ（画面、入力手段、図入力手段）、１１４：マウス（図入力手段）、１１６：画像生成部（表示手段）、１２８：動作情報表示ボックス（第３の画像）、１３２：画像（第１の画像）、１３４：画像（第２の画像）、１３４ａ：ロボットの外観図、１３４ｂ，１３４ｃ：矢印（図）、１４８：上限値設定部（上限値設定手段）、１５０：入力判定部（目標位置無効手段）、１７０：画像（第１の画像）
【図１】
2007030060.tif 000003
【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】
2007030060.tif 000009
【図８】
2007030060.tif 000010
【図９】
2007030060.tif 000011
【図１０】
2007030060.tif 000012
【図１１】
2007030060.tif 000013
【図１２】
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