(57)【要約】【課題】ロボットに過大負荷が発生した場合にその状況を画像で記録し、原因の究明を可能とし、悪戯による場合、悪戯をした人に警告を発することを可能とすること。【解決手段】ロボット１０に通常動作をさせながら、可動アーム３あるいは走行部１等を駆動するモータが過負荷になったかを判定する。これらのモータが過負荷になると、過負荷になったモータの電流を遮断する。ついで、カメラ５により周囲の状況を撮影し、ロボットを停止させ、係員に連絡する。カメラで撮影された画像は、ロボット内に格納されるか、無線ＬＡＮなどを介してサーバに転送され格納される。この画像により過負荷になった状況を確認することができ、人の悪戯によるものか、障害物への衝突や機構的な故障なのかを解析することができる。また、過大な負荷が加わった方向にカメラを向けて警告音声などを発することにより、悪戯をした人に警告することもできる。  【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部に加わる負荷の大きさを検出する検出手段と、該検出手段で検出した負荷の大きさが過大のとき、上記駆動部を停止させる保護装置を備えたロボットであって、
上記ロボットはカメラを内蔵し、上記負荷の大きさが過大のとき、該カメラにより該ロボットの周囲の状況を撮影する手段を有する
ことを特徴とする異常検出手段を備えたロボット。
【請求項２】
上記カメラで撮影した画像情報をロボット内部に格納する手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の異常検出手段を備えたロボット。
【請求項３】
上記ロボットは、通信手段を介してサーバと接続され、上記カメラで撮影した画像を上記通信手段を介してサーバに転送する
ことを特徴とする請求項１に記載の異常検出手段を備えたロボット。
【請求項４】
上記カメラを回転させる手段と、
ロボットの関節あるいは走行部を駆動する駆動部に加わる負荷が過大になったとき、過大な負荷が加わった方向にカメラを向けさせる手段と、
上記カメラにより、カメラを向けた方向を撮影する手段を有する
ことを特徴とする請求項１，２または請求項３に記載の異常検出手段を備えたロボット。
【請求項５】
ロボットの関節あるいは走行部を駆動する駆動部に加わる負荷が、予め設定された第１の値より大きくなったとき、過大な負荷が加わった方向にカメラを向けて警告する手段と、
上記負荷が上記第一の値より大きい第２の値より大きくなったとき、上記カメラを向けた方向を撮影する手段を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の異常検出手段を備えたロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフィスロボットなどの人とコミュニケーションを行う機能を持つ人間型ロボットに関し、更に詳細には、過負荷状態になるなど異常が発生したとき、ロボットの周囲の状況を撮影し保存しておく機能を有するロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットに異常検知装置を設けてロボットの異常を判定したり、ロボットの作業状況等を記録するようにしたロボットが種々提案されている。
例えば、特許文献１では、ロボットの異常を検知し、異常と判定されたとき、異常情報を出力するとともに、異常の不具合度を判定し、ロボットを安定な状態に移行させるように制御する移動ロボットの異常検知装置が提案されている。
また、特許文献２では、ロボットの作業中の情報を記録し、その記録情報に基づき、ロボットの状態を解析するようにしたロボットの動作状態解析装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１１３７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１７４６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人と共存するロボットにおいて、公共用途などで使われるロボットは不特定多数を相手としている。
ロボットに慣れていない人、たとえば子供などが、ロボットの腕にぶら下がるなどの過大な力をかけられると、安全のために腕を駆動するモータの制御を停止する（サーボを外す）といった保護動作が行なわれる。これは、ロボットのモータの保護のためと、大きな力を外に与えて人に怪我をさせないためと両方の目的がある。
従来においては、例えばロボットに過大な力が加わると腕を駆動するモータの制御を停止し、また必要に応じて警報信号等を出力していたが、これだけでは、過大入力の原因が悪戯なのか、あるいは、センサで発見できなかった障害物への衝突、機構的な故障などなのかを解析することができない。このためには、異常状態の発生した状況などを記録しておくことが望ましい。
【０００５】
しかし、従来においては、時刻やモータ電流等の状況をログとして記録していただけであり、ログは追記していくと大容量となるので通常は、テキストファイルに追記して記録するのが普通であった。
上記のように時刻やモータ電流等の状況をログとして記録しておくだけでは、異常の原因が、人の悪戯によるものか、障害物への衝突や機構的な故障なのかを解析することは難しく、そのための対策をとる事もできない。
また、例えば子供等による悪戯により過負荷となった場合には、単にロボットを停止させるだけでなく、悪戯をした子供に対して警告を発することも望まれる。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、ロボットに過大負荷が発生した場合にその状況を画像で記録できるようにし、後で解析して原因を容易に究明できるようにし、また、悪戯による場合には、悪戯をした人に対して警告を発することが可能なロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を本発明においては、次のように解決する。
（１）駆動部に加わる負荷の大きさが過大のとき、上記駆動部を停止させる保護装置を備えたロボットにおいて、ロボットにカメラを内蔵させ、負荷の大きさが過大のとき、該カメラにより該ロボットの周囲の状況を撮影する。
（２）上記（１）において、カメラで撮影した画像情報をロボット内部に格納する。あるいは、上記カメラで撮影した画像を上記通信手段を介してサーバに転送する。
（３）上記（１）（２）（３）において、カメラを回転させる手段と、ロボットの関節あるいは走行部を駆動する駆動部に加わる負荷が過大になったとき、過大な負荷が加わった方向にカメラを向けさせる手段とを設け、カメラにより、カメラを向けた方向を撮影する。
（４）上記（３）において、ロボットの関節あるいは走行部を駆動する駆動部に加わる負荷が、予め設定された第１の値より大きくなったとき、過大な負荷が加わった方向にカメラを向けて警告し、上記負荷が上記第一の値より大きい第２の値より大きくなったとき、上記カメラにより、カメラを向けた方向を撮影する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）モータに過大負荷が発生して保護回路が働いた場合、カメラにより撮影し、過大負荷が加わった状況を映像で記録するようにしたので、詳細に記録を取ることができ、悪戯によるものか、障害物への衝突や機構的な故障なのか等の原因究明を比較的容易に行なうことができる。
（２）ロボットの負荷が過大になったとき、過大な負荷が加わった方向にカメラを向けて撮影することにより、過大な負荷が加わった部分の周囲の状況を的確に撮影することができる。
（３）負荷が大きくなったとき、まず過大な負荷が加わった方向にカメラを向けて警告し、さらに負荷が大きくなったとき、カメラでカメラを向けた方向を撮影することにより、上記過大な負荷が悪戯である場合、悪戯をした人に警告することができ、さらに負荷が大きくなったときには、その状況を映像として記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の実施例のロボット１０の概略構成を示す図である。同図に示すように、本実施例のロボットは、走行部１と、胴体２と胴体２に設けられた可動アーム３と、カメラ回転部４と、カメラ回転部４上に取り付けられたカメラ５から構成される。
図２は本実施例のロボット１０の構成を示すブロック図である。
図２において、１１は上記走行部１を駆動する走行部モータ、１２は上記可動アーム３を駆動する腕モータ、１３は上記カメラ５を回転させるカメラ回転部モータである。
カメラ回転部モータ１３は、カメラ５でロボット１０の周囲を撮影可能なように、カメラ５を例えばロボットの移動平面に対して平行な面内で３６０°回転させる。また、必要に応じて、カメラ５を下方向に向けられるようにしたり、上方向に向けられるようにしてもよい。
１４はモータトルクセンサであり、上記走行部モータ、腕モータなどのモータにそれぞれ設けられ、モータに流れる電流を検出することにより、モータに加わるトルクを検出する。モータトルクセンサ１４の出力は、ＣＰＵ１５に送られ、ＣＰＵ１５は、各モータに流れる電流と、予め設定された閾値を比較し、モータが過負荷状態になったか否かを判定する。
【０００９】
１６はカメラ５で撮影した画像を前処理する画像前処理部である。ＣＰＵ１５は上記モータトルクセンサ１４の出力に基づきモータが過負荷状態になったと判定すると、カメラ５で周囲の状況を撮影する。なお、後述するように、過負荷となったアーム等の周囲が撮影できるように、カメラ回転部４によりカメラ５を過負荷となったアームなどの方向に向け、カメラが向いた方向の状況を撮影するようにしてもよい。
カメラ５で撮影された画像は画像前処理部１６に送られ、画像前処理部１６で前処理されたのちＣＰＵ１５に送られる。ＣＰＵ１５は、この画像をロボット内のメモリに格納するか、あるいは、通信部１８を介してサーバ等に転送する。
１７は警報部であり、上記のような過負荷状態となると、ＣＰＵ１５は警報部１７から音声などで、警報を出力する。
なお、図１、図２の例では、カメラ回転部４を設けてカメラ５を回転させる場合について示したが、例えば、ロボットの周囲にロボットの全周の画像を撮影できるように、複数台のカメラを設置し、特定方向の状況を撮影する場合には、その方向のカメラのみを動作させ、その方向の状況を撮影するようにしてもよい。
【００１０】
図３〜図８は本発明の実施例の過負荷状態になったときの動作を示すフローチャートであり、同図により、本発明における動作について具体的に説明する。
図３は本発明の第１の実施例の動作を示すフローチャートである。
ＣＰＵ１５は、ロボットに通常動作をさせながら、可動アーム３あるいは走行部１等を駆動するモータに過電流が流れたかを判定する（ステップＳ１，Ｓ２）。すなわち、ロボットは、モータに過大負荷が発生し異常事態になるまで、通常運用する。
モータに過大電流が流れると、過大電流によりモータが故障しないように、過大電流が流れたモータの電流を遮断する（ステップＳ３）。ついで、後で行われる障害対策のため、カメラ５により周囲の状況を撮影する（ステップＳ４）。そして、モータ過大電流対処の例外処理を実行し、ロボットを停止させる（ステップＳ５）。さらにロボットが停止したことを知らせるため、係員に連絡する（ステップＳ６）。
【００１１】
図４は本発明の第２の実施例の動作を示すフローチャートである。
本実施例は、前記図３に示したフローチャートに、ステップＳ４’を追加し、カメラ５により撮影した画像をロボット内に格納するようにしたものである。その他の動作は図３のものと同じである。
図５は本発明の第３の実施例の動作を示すフローチャートである。
本実施例は、前記図３に示したフローチャートに、ステップＳ４”を追加し、カメラ５により撮影した画像を無線ＬＡＮを経由して、サーバに転送するようにしたものである。その他の動作は図３のものと同じである。
【００１２】
図６は本発明の第４の実施例の動作を示すフローチャートである。
本実施例は、前記図３に示したフローチャートに、ステップ３’を追加し、カメラ５をカメラ回転部４で回転させ、過大負荷の加わったモータが設けられた方向にカメラを向けるようにしたものである。その他の動作は図３のものと同じである。
すなわち、過大電流が発生したモータの位置は、ＣＰＵにより検出することができ、例えば、左腕位置、あるいは、右腕位置など、過大負荷の加わった位置は特定できる。したがって、モータに過大負荷が加わった場合、この過大負荷位置と周囲の状況が撮影できるようにカメラの向き変えて撮影する。
ここで、走行部１のモータに過大負荷が加わり、ロボットが走行できなくなった場合は、過大負荷の加わった方向を判別することは難しいので、ロボットの進行方向前後の状況を撮影したり、ロボットの進行方向前後および進行方向左右の状況を撮影する。なお、２足歩行ロボットの場合は、過大負荷が加わった足の方向にカメラ５を向ければよい。
【００１３】
ところで、ロボットのモータに過大負荷が発生するのは、子供の悪戯などである場合も考えられる。このような場合は、過大負荷になりそうになったら、まず、負荷発生方向にカメラを向けて、状況を捉えるとともに、ロボットが監視中であることを周囲に知らせる。
これにより、過大負荷が悪戯によるものの場合、悪戯の中止を促す効果が期待できる。  図７は上記のように過大負荷の方向にカメラを向け注意を促すようにした本発明の第５の実施例の動作を示すフローチャートである。
図７において、ＣＰＵ１５は、ロボットに通常動作をさせながら、可動アーム３あるいは走行部１等を駆動するモータに過大負荷が発生しそうかを判定する（ステップＳ１，Ｓ２）。過大負荷が発生しそうか否かは、例えばモータの電流が予め設定された第１の閾値に達したか否かで判断する。
【００１４】
モータの電流が第１の閾値を超えると、カメラ回転部モータ１３よりカメラ５を回転させ、過大電流が発生したモータの方向にカメラ５を向ける（ステップＳ３）。
過大負荷の原因が子供などの悪戯によるものである場合、カメラ５をその方向に向けることで、悪戯をしている子供に対して注意を促すことができる。
ついで、さらに一定時間以内に、上記モータに過大電流が発生したかを調べる（ステップＳ４）。この判定は、モータ電流が例えば予め設定された第２の閾値を越えたかで判定する。ここで、上記第１の閾値は上記第２の閾値に対して、８０％程度に設定される。
一定時間以内にモータ電流が第２の閾値に達しない場合、あるいはモータ電流が予め定めた第３の閾値より低下した場合には、カメラの方向を元に戻し、ステップＳ１に戻り、ロボットの通常運用を継続する（ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ１）。
例えば、過大電流の原因が子供などの悪戯によるものである場合、カメラ５をその方向に向けて注意を促すことで悪戯をやめれば、過大電流は流れなくなるので、ロボットは通常運用に戻る。
【００１５】
一方、モータ電流が予め設定された第２の閾値を越えた場合には、前記図３と同様、過大電流によりモータが故障しないように、過大電流が流れたモータの電流を遮断する（ステップＳ６）。
ついで、カメラを向けた方向の状況を撮影する（ステップＳ７）。そして、モータ過大電流対処の例外処理を実行し、ロボットを停止させる（ステップＳ８）。さらにロボットが停止したことを知らせるため、係員に連絡する（ステップＳ９）。
図８は本発明の第６の実施例の動作を示すフローチャートである。
本実施例は、前記図７に示したフローチャートに、ステップＳ３’を追加し、過大負荷方向にカメラ５を向けたのち、音声などで警告を発生するようにしたものである。これにより、過大負荷の原因が子供などの悪戯によるものである場合、悪戯をしている子供に対して一層効果的に注意を促すことができる。
その他の動作は図３のものと同じである。
本実施例においては、上記のように過大負荷の方向にカメラを向けるとともに、音声で警告を発生するようにしたので、悪戯により過大負荷が発生している場合は、悪戯をやめさせる効果がある。
【００１６】
なお、上記実施例では過大負荷が発生したときロボット周囲をカメラで撮影し、画像情報をロボット内に格納したり、通信手段を介してサーバに転送するようにしているが、画像情報に加え、過大負荷が発生した場所、時間、ロボットが何をしているときか、過大電流波形などの、そのときのロボットの状況を示すデータを画像情報とともに格納したり転送するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例のロボットの概略構成を示す図である。
【図２】本実施例のロボットの構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施例の過負荷状態における動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施例の過負荷状態における動作を示すフローチャートである。
【図５】第３の実施例の過負荷状態における動作を示すフローチャートである。
【図６】第４の実施例の過負荷状態における動作を示すフローチャートである。
【図７】第５の実施例の過負荷状態における動作を示すフローチャートである。
【図８】第６の実施例の過負荷状態における動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１８】
１    走行部
２    胴体
３    可動アーム３
４    カメラ回転部
５    カメラ
１０  ロボット
１１  走行部モータ
１２  腕モータ
１３  カメラ回転部モータ
１４  モータトルクセンサ
１５  ＣＰＵ
１６  画像前処理部
１７  警報部
１８  通信部
【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】
2007237325.tif 000009
【図８】
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