(57)【要約】【課題】  自律型の移動ロボットにおいて、位置計測手段と方向計測手段の異常を検知することが可能な技術を提供する。【解決手段】  自律型移動ロボットに搭載された位置計測手段と方向計測手段の異常を検知する方法であって、位置計測値を取得する工程と、方向計測値を取得する工程と、位置計測値の異常の有無を診断する工程と、方向計測値の異常の有無を診断する工程と、異常なしと診断された位置計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する工程と、異常なしと診断された方向計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する工程とを備え、前記位置計測値の異常の有無を診断する工程は、過去の同じ時刻に計測されて記憶された位置計測値と方向計測値に基づいて取得された位置計測値の異常の有無を診断し、前記方向計測値の異常の有無を診断する工程は、過去に計測されて記憶された位置計測値の経時的変化に基づいて取得された方向計測値の異常の有無を診断する。【選択図】  図１
2007007804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動手段と位置計測手段と方向計測手段を備え、計測された位置と方向に基づいて動作する自律型移動ロボットに搭載された位置計測手段と方向計測手段の異常を検知する方法であって、
位置計測手段を用いて位置計測値を取得する工程と、
方向計測手段を用いて方向計測値を取得する工程と、
位置計測値の異常の有無を診断する工程と、
方向計測値の異常の有無を診断する工程と、
異常なしと診断された位置計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する工程と、
異常なしと診断された方向計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する工程と、
を備え、
前記位置計測値の異常の有無を診断する工程は、過去の同じ時刻に計測されて記憶された位置計測値と方向計測値に基づいて、取得された位置計測値の異常の有無を診断し、
前記方向計測値の異常の有無を診断する工程は、過去に計測されて記憶された位置計測値の経時的変化に基づいて、取得された方向計測値の異常の有無を診断する
ことを特徴とする、位置計測手段と方向計測手段の異常を検知する方法。
【請求項２】
移動手段と位置計測手段と方向計測手段を備え、計測された位置と方向に基づいて動作する自律型移動ロボットであって、
位置計測手段で計測された位置計測値の異常の有無を診断する手段と、
方向計測手段で計測された方向計測値の異常の有無を診断する手段と、
異常なしと診断された位置計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する手段と、
異常なしと診断された方向計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する手段と、
記憶された位置計測値と方向計測値に基づいて動作を決定する手段と、
決定された動作に基づいて移動手段を制御する手段と
を備え、
前記位置計測値の異常の有無を診断する手段は、過去の同じ時刻に計測されて記憶された位置計測値と方向計測値に基づいて、計測された位置計測値の異常の有無を診断し、
前記方向計測値の異常の有無を診断する手段は、過去に計測されて記憶された位置計測値の経時的変化に基づいて、計測された方向計測値の異常の有無を診断する
ことを特徴とする、自律型移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律型移動ロボットの位置計測手段と方向計測手段の異常を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
オペレータが常に操作をすることなく、自律的に状況を判断しながら動作を行う自律型の移動ロボットが開発されている。自律型の移動ロボットは、様々な用途への応用が期待されている。例えば、ヒトが作業を行うことが困難な場所において、ヒトの代わりに作業を行わせることができる。また、ロボットが楽器演奏や行進などの様々なパフォーマンスを自律的に実現することは、エンターテイメントとしても有用なものである。
【０００３】
自律型の移動ロボットは、実際の位置や方向などの動作状態を計測して、その後の動作に反映する。実際の動作状態に基づいてその後の動作を修正することによって、ロボットは安定して動作を継続することができる。
実際の動作状態を誤って認識すると、安定な動作を継続することができず、ロボットの運用に様々な不具合を生じる可能性がある。ロボットが実際の位置や方向を誤って認識すると、本来は回避しなければならない障害物に衝突したり、目標とする移動ルートでロボットが移動できない場合がある。動作状態の計測は、ロボットに搭載された種々の計測機器を用いて実施しており、これらの計測機器に故障が発生した場合には、速やかに故障を検知して、不具合を生じないように動作させることが重要となる。
【０００４】
ロボットが使用している計測機器の故障を診断する技術として、例えば特許文献１に、ロボットの故障を診断するシステムが開示されている。このシステムは、関節角度を計測するエンコーダや、温度センサや、電源電圧検出手段や、力センサや、接触センサについて、故障の有無を診断することができる。このシステムにおいては、各種の計測機器で取得される計測値を、予め設定された規定値と比較して、規定値を超えた計測値が取得される場合に故障が生じていると診断される。診断の結果、機器の故障が判明すると、ロボットは機器の故障を示す故障診断結果を出力する。
【特許文献１】特開２００１−１５０３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術によれば、ロボットに搭載されている計測機器に関して、その故障の有無を診断することができる。
しかしながら、上記した技術はさらなる改善の余地を残している。
特許文献１に記載の技術では、ロボットの位置や方向を計測する機器について、故障の有無を診断することができない。ロボットの位置や方向は正確に計測がなされた場合でも様々な計測値をとる可能性があり、特許文献１に記載の技術のように、予め定められた所定の規定値をもとに診断することが困難である。特許文献１に記載の技術を適用するためには、ロボットが移動する範囲や移動しようとする方向を予め限定しておく必要があり、ロボットが実現する動作に制約を課すことになってしまう。このような制約は自律型の移動ロボットにおいて望ましいものではなく、自律型のロボットに搭載されている位置計測手段や方向計測手段における故障の有無を、特許文献１に記載の技術で診断することはできなかった。
【０００６】
実際に計測されるロボットの位置や方向は、その後のロボットの動作に大きな影響を及ぼす。従って、位置を計測する手段や方向を計測する手段における異常の有無を正確に把握することは、信頼性の高いロボットを実現するために極めて重要である。しかしながら、これらの計測手段における異常の有無を診断する技術は、従来確立されていなかった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決する。本発明は、自律型の移動ロボットにおいて、位置計測手段と方向計測手段の異常を検知することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の方法は、移動手段と位置計測手段と方向計測手段を備え、計測された位置と方向に基づいて動作する自律型移動ロボットに搭載された位置計測手段と方向計測手段の異常を検知する方法である。その方法は、位置計測手段を用いて位置計測値を取得する工程と、方向計測手段を用いて方向計測値を取得する工程と、位置計測値の異常の有無を診断する工程と、方向計測値の異常の有無を診断する工程と、異常なしと診断された位置計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する工程と、異常なしと診断された方向計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する工程とを備えている。前記の位置計測値の異常の有無を診断する工程では、過去の同じ時刻に計測されて記憶された位置計測値と方向計測値に基づいて、取得された位置計測値の異常の有無を診断する。前記の方向計測値の異常の有無を診断する工程では、過去に計測されて記憶された位置計測値の経時的変化に基づいて、取得された方向計測値の異常の有無を診断する。
【０００９】
上記の方法によると、位置計測手段で計測された位置と、方向計測手段で計測された方向は、計測された時点で異常の有無を診断される。診断の結果、異常がないことを確認された位置計測値および／または方向計測値は、計測された時刻と関連付けて記憶される。位置や方向が正常か否かの診断は、異常がないことが既に確認されている過去の位置計測値と方向計測値に基づいて行われる。
【００１０】
位置計測値の異常の有無は、過去に計測された位置計測値と方向計測値に基づいて判断される。過去に計測された位置計測値と方向計測値は、過去の同じ時刻に計測されたものである。本発明の方法では、この過去の位置計測値と方向計測値から、その後ロボットが移動しうる位置範囲を規定して、新たに計測された位置がその位置範囲の内部に入っているか否かを判断する。新たに計測された位置計測値が、ロボットが移動し得る位置範囲に入っていれば、その位置計測値は正常に取得されたと診断される。新たに計測された位置計測値が、ロボットが移動し得る位置範囲に入っていなければ、その位置計測値は正常に取得されておらず、位置計測手段に何らかの異常が発生しているものと診断される。
【００１１】
方向計測値の異常の有無は、過去に計測された位置計測値の経時的変化に基づいて判断される。本発明の方法では、過去に計測された位置計測値の経時的変化から、その後ロボットが向く可能性のある方向の範囲を規定して、新たに計測された方向がその方向範囲の内部に入っているか否かを判断する。新たに計測された方向計測値が、ロボットが向く可能性のある方向範囲に入っていれば、その方向計測値は正常に取得されたと診断される。新たに計測された方向計測値が、ロボットが向く可能性のある方向範囲に入っていなければ、その方向計測値は正常に取得されておらず、方向計測手段に何らかの異常が発生しているものと診断される。
【００１２】
上記の方法によれば、位置計測値や方向計測値が正常か異常かを特定することができる。これによって、例えば位置計測手段に故障が発生した場合には、計測された位置計測値が異常となることから、位置計測手段の異常を検知することができる。また方向計測手段に故障が発生した場合には、計測された方向計測値が異常となることから、方向計測手段の異常を検知することができる。
【００１３】
本発明の原理を応用することで、誤動作を起こしにくい、信頼性の高い自律型移動ロボットを実現することができる。
本発明のロボットは、移動手段と位置計測手段と方向計測手段を備え、計測された位置と方向に基づいて動作する自律型移動ロボットである。そのロボットは、位置計測手段で計測された位置計測値の異常の有無を診断する手段と、方向計測手段で計測された方向計測値の異常の有無を診断する手段と、異常なしと診断された位置計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する手段と、異常なしと診断された方向計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する手段と、記憶された位置計測値と方向計測値に基づいて動作を決定する手段と、決定された動作に基づいて移動手段を制御する手段を備えている。前記の位置計測値の異常の有無を診断する手段は、過去の同じ時刻に計測されて記憶された位置計測値と方向計測値に基づいて、計測された位置計測値の異常の有無を診断する。前記の方向計測値の異常の有無を診断する手段は、過去に計測されて記憶された位置計測値の経時的変化に基づいて、計測された方向計測値の異常の有無を診断する。
【００１４】
上記のロボットによれば、位置計測手段または方向計測手段に故障が発生した場合には、位置計測値または方向計測値が異常となることから、その故障の発生を迅速に把握することができる。これによって、誤った位置計測値または方向計測値を用いることによる誤動作を防ぐことが可能となり、ロボットの信頼性が大幅に向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法によれば、自律型の移動ロボットの位置計測手段と方向計測手段の異常を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具現化した実施例について図面を参照して説明する。最初に実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）  移動手段と位置計測手段と方向計測手段を備え、計測された位置と方向に基づいて動作する自律型移動ロボットに搭載された位置計測手段と方向計測手段の異常を検知する方法であって、
位置計測手段を用いて位置計測値を取得する工程と、
方向計測手段を用いて方向計測値を取得する工程と、
位置計測値の異常の有無を診断する工程と、
方向計測値の異常の有無を診断する工程と、
異常なしと診断された位置計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する工程と、
異常なしと診断された方向計測値を計測された時刻と関連付けて記憶する工程と、
を備え、
前記位置計測値を診断する工程は、過去の同じ時刻に計測されて記憶された位置計測値と方向計測値に基づいて位置許容範囲を決定し、位置計測値と位置許容範囲に基づいて位置計測値の異常の有無を診断し、
前記方向計測値を診断する工程は、過去に計測されて記憶された位置計測値の経時的変化に基づいて方向許容範囲を決定し、方向計測値と方向許容範囲に基づいて方向計測値の異常の有無を診断する
ことを特徴とする、位置計測手段と方向計測手段の異常を検知する方法。
【実施例】
【００１７】
（第１実施例）
図面を参照して、本発明に係るロボット１０を説明する。図４は、ロボット１０が進行する様子を平面的に見た図である。ロボット１０は、会場２の中を進行しながら太鼓６０を演奏する（太鼓６０を叩く）。会場２には、指揮台２００が設置されている。指揮者２０２は、指揮台２００の上で指揮棒２３０を振って指揮をする。ロボット１０は指揮者２０２が指揮棒２３０を振る様子を視認しながら、演奏動作を行う。図４では、指揮者２０２を極めて簡略化して示している。
ロボット１０は、ヒトの頭（顔）を模してつくられた頭部４０と、ヒトの胴体を模してつくられた胴体部７０と、車輪２２ａ，２２ｂ等を有しており、太鼓６０を保持している。ロボット１０の詳しい構成は後で説明する。このロボット１０は、設定された略円弧状の移動ルート（位置Ａ→位置Ｂ→位置Ｃ→…）を進行しながら太鼓６０を演奏する。
【００１８】
まず、ロボット１０の構成について詳しく説明する。図５に、ロボット１０の正面図を示している。ロボット１０は、ヒトを模してつくられたヒューマノイドロボットといえる。
ロボット１０は、車輪２２ａ，２２ｂを回転させることによって自身を進行させる。このロボット１０は、ヒトが行進しながら太鼓を演奏する（叩く）ように、移動しながら太鼓６０を演奏する。
胴体部７０は略直方体形状を有している。胴体部７０には、ロボット１０の動作を統括的に制御する制御部９０と、頭部４０を回転させるモータ５２と、ロボット１０の位置を計測する位置センサ１１２と、胴体部７０が向いている方向を計測する方向センサ１１４等が収納されている。
胴体部７０には、アーム（腕）３０ａ，３０ｂが接続されている。以下では、アーム３０ａを右アームといい、アーム３０ｂを左アームという。右アーム３０ａは、上腕部３２ａと下腕部３４ａとを有している。上腕部３２ａの一端が胴体部７０に揺動自在に取り付けられている。上腕部３２ａの他端には、関節３８ａによって下腕部３４ａが連結されている。下腕部３４ａは、関節３８ａを支点として揺動可能である。この関節３８ａはヒトの肘関節に相当する。下腕部３４ａの一端には、太鼓６０を叩く撥３６ａが固定されている。上腕部３２ａの内部には、下腕部３４ａを揺動させるアクチュエータ３５ａ（例えばソレノイドやモータ）が設けられている。このアクチュエータ３５ａは、制御部９０から出力される制御信号に基づいて駆動される。左アーム３０ｂは、右アーム３０ａと同様の構成をしている。即ち、左アーム３０ｂは、上腕部３２ｂと下腕部３４ｂを有する。下腕部３４ｂは、肘関節３８ｂを支点として揺動可能である。下腕部３４ｂの一端には撥３６ｂが固定されている。また、上腕部３２ｂ内には、下腕部３４ｂを揺動させるアクチュエータ３５ｂが設けられている。
位置センサ１１２は、胴体部７０の中心近傍に固定されている。位置センサ１１２は、ＤＧＰＳ受信機（図示されない）を備えており、会場２の内部におけるロボット１０の位置を、図４に示す座標系（X, Y）で出力する。位置センサ１１２は制御部９０に接続されており、計測されたロボット１０の位置を制御部９０へ出力する。
方向センサ１１４は、胴体部７０の中心近傍に固定されている。方向センサ１１４は、地磁気の磁力線の方向を測定し、胴体部７０が向いている方向を、会場２の基準となる直線（例えば図４に示す座標系のX軸）からの傾き角θで出力する。方向センサ１１４は制御部９０に接続されており、計測された胴体部７０が向いている方向を制御部９０へ出力する。
【００１９】
頭部４０は、略直方体形状を有している。頭部４０には、ヒトの目を模してつくられた２つの孔４０ａ，４０ｂが設けられている。孔４０ａが左目に相当し、孔４０ｂが右目に相当する。孔４０ａには、連続的に撮影し続けるビデオカメラ４２のレンズが臨んでいる。
頭部４０と胴体部７０の間には首部５０が設けられている。首部５０は、略円柱形状を有している。首部５０は、胴体部７０に回転可能（回転軸は符号Ｃ１で示している）に支持されている。首部５０が回転することによって、ヒトが首を振って横を向くように、ロボット１０の頭部４０が横を向くことになる。首部５０を回転させるモータ５２は、制御部９０から出力される制御信号に基づいて駆動される。モータ５２の回転方向によって、頭部４０が右を向いたり左を向いたりする。ロボット１０は動作中に、頭部４０が指揮者２０２の方を向き、ビデオカメラ４２が常に指揮者２０２を撮影し続けるように、首部５０を回転する。
【００２０】
胴体部７０の下端は移動機構２０に固定されている。移動機構２０は、車輪２２ａ、２２ｂを回転可能に保持している。車輪２２ａ、２２ｂは、それぞれがアクチュエータ２４ａ、２４ｂに結合されており、互いに異なる回転速度で回転可能である。アクチュエータ２４ａ、２４ｂは、制御部９０からの指示に従って車輪２２ａ、２２ｂを回転させる。
また移動機構２０は、車輪２２ａ、２２ｂのそれぞれの回転角度を検出するエンコーダ１１０を備えている。エンコーダ１１０は、所定の時間間隔で車輪２２ａ、２２ｂの回転角度を検出して、制御部９０へ出力する。
【００２１】
図１にロボット１０の制御部９０の概略構成を示す。制御部９０は、動作パターン記憶部１０２と、動作パターン修正部１０４と、アクチュエータ制御部１０６と、指示認識部１１６と、方向センサ診断部１１８と、方向記憶部１２０と、位置記憶部１２２と、位置センサ診断部１２４と、速度計算部１２６を備えている。
動作パターン記憶部１０２には、ロボット１０の動作パターンが記憶されている。ロボット１０の動作パターンは、右アーム３０ａおよび左アーム３０ｂの上げ下げに関する動作と、移動ルートに沿って移動するための車輪２２ａ、２２ｂの回転に関する動作と、指揮者２０２を撮影し続けるための首部５０の回転に関する動作が記憶されている。
動作パターン修正部１０４は、位置記憶部１２２から入力される実際に計測された位置と、方向記憶部１２０から入力される実際に計測された方向に基づいて、ロボット１０が移動ルートに沿って動作するように、動作パターンの修正を行う。動作パターン修正部１０４は、メモリを備えており、指揮台２００の位置（座標）と、ロボット１０の移動ルートを記憶している。
また動作パターン修正部１０４は、支持認識部１１６から入力される指揮者２０２の指示内容に基づいて、ロボット１０の動作パターンの修正を行う。指揮者２０２が指揮棒２３０を速く振ると（即ちテンポが速いと）、ロボット１０が高速で進行するように移動機構２０が制御される。逆に、指揮者２０２が指揮棒２３０をゆっくり振ると（即ちテンポが遅いと）、ロボット１０が低速で進行するように移動機構２０が制御される。
アクチュエータ制御部１０６は、動作パターン修正部１０４から入力される動作パターンに基づいて、各アクチュエータの目標とする回転角度の経時的変化を計算し、計算された回転角度を実現するように、アクチュエータ群１０８を駆動する。アクチュエータ群１０８には、アクチュエータ２４ａ、２４ｂ、３５ａ、３５ｂ、モータ５２等が含まれる。
指示認識部１１６は、ビデオカメラ４２から入力される画像データに基づいて、指揮者２０２からの指示内容を認識する。認識された指示内容は、動作パターン修正部１０４に入力される。
速度計算部１２６は、エンコーダ１１０から入力される車輪２２ａ、２２ｂの回転角度と、車輪２２ａ、２２ｂの直径と、車輪２２ａ、２２ｂの間隔に基づいて、ロボット１０の移動速度 V を計算する。
位置センサ診断部１２４は、位置センサ１１２から入力される位置計測値が正常か異常かを診断する。入力された位置計測値が正常であれば、その位置計測値を位置記憶部１２２へ記憶する。入力された位置計測値が異常であれば、位置センサ１１２に異常が発生したときの例外処理を実行する。
方向センサ診断部１１８は、方向センサ１１４から入力される方向計測値が正常か異常かを診断する。入力された方向計測値が正常であれば、その方向計測値を方向記憶部１２０へ記憶する。入力された方向計測値が異常であれば、方向センサ１１４に異常が発生したときの例外処理を実行する。
位置記憶部１２２は、位置センサ１１２で計測された実際のロボット１０の位置を、計測された時刻と関連付けて記憶していく。
方向記憶部１２０は、方向センサ１１４で計測された実際のロボット１０の方向を、計測された時刻と関連付けて記憶していく。
【００２２】
以下では、ロボット１０の制御部９０が実行する処理を説明する。ここでは本発明に関連する処理を中心に説明する。
図２を参照して、制御部９０が実行するメイン処理について説明する。
ステップＳ２０２では、ロボット１０の実際の動作状態を検出する。ステップＳ２０２で行う処理の詳細については、後に詳述する。
ステップＳ２０４では、検出されたロボット１０の実際の動作状態に基づいて、ロボット１０の動作パターンを修正する。ロボット１０の実際の動作状態には、ロボット１０の位置と、胴体部７０が向いている方向が含まれる。制御部９０は検出されたロボット１０の位置と、胴体部７０が向いている方向と、記憶された指揮台２００の位置に基づいて、頭部４０のビデオカメラ４２が指揮者２０２を視野内に維持し続けるように、首部５０の回転動作についての動作パターンを修正する。
また制御部９０は、検出されたロボット１０の位置と胴体部７０が向いている方向を記憶された移動ルートと比較し、ロボット１０が移動ルートから外れている場合には、移動ルートへ速やかに復帰するように、車輪２２ａ、２２ｂの回転動作についての動作パターンを修正する。
さらに制御部９０は、指示認識部１１６で認識された指揮者２０２からの指示内容に基づいて、車輪２２ａ、２２ｂの回転速度を増減するように、動作パターンを修正する。
ステップＳ２０６では、修正された動作パターンに基づいて、ロボット１０のアクチュエータ群１０８を駆動する。各アクチュエータが駆動して、ロボット１０は移動しながら演奏を行う動作を実現する。
制御部９０は、ステップＳ２０６の処理を実行した後、処理をステップＳ２０２へ移行し、上記した一連の処理を制御サイクル毎に繰返し実行する。
【００２３】
以下では制御部９０が実行する状態検出処理Ｓ２０２の詳細について説明する。図３は状態検出処理Ｓ２０２で実行する処理を詳細に示すフローチャートである。
ステップＳ３０２では、位置センサ１１２を用いて、ロボット１０の位置を計測する。ロボット１０の位置は、図４に示す座標系（X, Y）で記述される。
ステップＳ３０４では、方向センサ１１４を用いて、ロボット１０の方向を計測する。ロボット１０の方向は、胴体部７０が向いている方向を、図４に示す座標系のX軸からの傾き角θで記述される。
ステップＳ３０６では、エンコーダ１１０からの入力を用いて、ロボット１０の速度を計測する。ロボット１０の速度は、車輪２２ａ、２２ｂの回転角度の経時的変化と、車輪２２ａ、２２ｂの直径と、車輪２２ａ、２２ｂの間隔から計算される。
【００２４】
ステップＳ３０８では、ステップＳ３０２で計測された位置計測値（X, Y）が正常か否かを判定する。ステップＳ３０８では、位置センサ診断部１２４が、位置記憶部１２２に記憶されている過去の位置計測値（Xk, Yk）と、方向記憶部１２０に記憶されている過去の方向計測値θkを読込む。ここでkは制御サイクルの順序を示す自然数であって、１つ前の制御サイクルを示す数である。位置計測値（Xk, Yk）は１つ前の制御サイクルにおいて計測された位置を示し、方向計測値θkは１つ前の制御サイクルにおいて計測された方向を示す。位置センサ診断部１２４は、過去の位置計測値（Xk, Yk）と、過去の方向計測値θkから、位置計測値の許容範囲を規定する。ロボット１０が動作を開始した直後で、過去に１度も位置や方向を計測していない場合には、ロボット１０の移動ルートに従って、適当な位置と方向が過去の位置計測値（Xk, Yk）と方向計測値θkとして与えられる。
位置計測値の許容範囲は、以下の２つの不等式で規定される。
Y − Yk ≦ ( X − Xk ) × tan (θk ＋ dθ1)
Y − Yk ≧ ( X − Xk ) × tan (θk − dθ1)
ここで、角度dθ1は角度余裕である。計測された位置（X, Y）が上記の不等式の両方を満足する場合、位置計測値は正常と判断される。
上記の位置の許容範囲について、図６を参照しながら説明する。ロボット１０が移動ルート６００に沿って移動しており、ステップＳ３０８の処理を実行する時点で点６０６まで移動している。ステップＳ３０２では位置（X, Y）が計測される。またロボット１０が点６０４に存在していたときに、位置（Xk, Yk）と方向θkが計測されている。ここで、過去に計測されている位置（Xk, Yk）と方向θkは、計測された時点で正常か異常かを診断されており、ステップＳ３０８の処理を実行する時点で正常であることが確認されていることに注意されたい。
ロボット１０が正常に位置を計測し続けている場合、過去の位置計測値（Xk, Yk）と、現在の位置計測値（X, Y）とを結ぶ移動量ベクトル（X−Xk, Y−Yk）は、ロボット１０の実際の移動量を示している。また過去の方向計測値θkは、過去にロボット１０が点６０４に存在していたときに、胴体部７０が向いていた方向を示している。旋回動作や後退動作をしない限り、ロボット１０は胴体部７０が向いている方向とほぼ同じ方向へ移動する。従って、過去に計測された方向θkと上記の移動量ベクトル（X−Xk, Y−Yk）の方向は略同じとなるはずである。計測された位置（X, Y）から計算される移動量ベクトル（X−Xk, Y−Yk）の方向が過去に計測された方向θkと大きく異なる場合には、図６で線６０８ａと線６０８ｂに挟まれた領域として示される位置の許容範囲に計測された位置（X, Y）が入らず、計測された位置（X, Y）は異常な値と推定される。従って、このような場合には、位置センサ１１２に異常が発生していると推定される。
【００２５】
上記した角度余裕dθ1は、速度計算部１２６で計測される速度 V に応じて設定される。例えば、図８に示すように、ロボット１０が高速で移動しているほど、角度余裕dθ1は大きい値に設定され、ロボット１０が低速で移動しているほど、角度余裕dθ1は小さい値に設定される。本実施例のロボット１０は、過去に計測された位置計測値（Xk, Yk）と方向計測値θkに基づいて、新たに計測された位置計測値（X, Y）が正常か否かを判断する。ロボット１０が高速で移動している場合には、過去に位置と方向を計測した時点から新たに位置を計測するまでのロボット１０の移動量は増大するため、ロボット１０の位置も大きく変化している可能性がある。逆に、ロボット１０が低速で移動している場合には、過去に位置と方向を計測した時点から新たに位置を計測するまでのロボット１０の移動量は低減するため、ロボット１０の位置は大きく変化していないものと推察される。上記のように速度 V に応じて角度余裕 dθ1 を設定することによって、ロボット１０が様々な速度で移動する場合であっても、位置計測値（X, Y）の異常の有無をロボット１０の速度に応じて正確に診断することができる。
【００２６】
また、ロボット１０が計測された速度 V に応じて旋回量を低減するような動作を行う場合には、上記とは異なり、図９に示すように、ロボット１０が高速で移動しているほど、角度余裕 dθ1 を小さい値に設定し、ロボット１０が低速で移動しているほど、角度余裕 dθ1 を大きい値に設定するとよい。ロボット１０が計測された速度 V に応じて旋回量を低減するような動作を行う場合には、このように角度余裕 dθ1 を設定することによって、位置計測値（X, Y）の異常の有無をロボット１０の速度に応じて正確に診断することができる。
【００２７】
位置計測値が上記した位置の許容範囲に入っている場合、計測値は正常と判断される。位置計測値が上記した位置の許容範囲に入らない場合、計測値は異常と判断される。
【００２８】
図３に戻って、ステップＳ３１０では、方向センサ診断部１１８が計測された方向計測値θの判定を行う。方向センサ診断部１１８は、位置記憶部１２２に記憶されている過去の位置計測値（Xk, Yk）と（Xk−1, Yk−1）を読込む。位置計測値（Xk, Yk）は１つ前の制御サイクルにおいて計測されている位置であり、位置計測値（Xk−1, Yk−1）はさらに１つ前の制御サイクルにおいて計測されている位置である。ロボット１０が動作を開始した直後で、過去に２度の位置計測を実施していない場合には、ロボット１０の移動ルートに従って、適当な位置が過去の位置計測値（Xk, Yk）と（Xk−1, Yk−1）として与えられる。方向センサ診断部１１８は、方向の許容範囲を、以下で規定する。
θ ≦ Tan−1（（Yk−Yk−1）／（Xk−Xk−1））＋ dθ2
θ ≧ Tan−1（（Yk−Yk−1）／（Xk−Xk−1））− dθ2
ここで、角度dθ2は角度余裕である。計測された方向θが上記の不等式の両方を満足する場合、方向計測値は正常と判断される。
上記の方向の許容範囲について、図７を参照しながら説明する。ロボット１０が移動ルート６００に沿って移動しており、ステップＳ３１０の処理を実行する時点で点６０６まで移動している。ステップＳ３０４では方向θが計測される。またロボット１０が点６０２に存在していたときに、位置（Xk−1, Yk−1）が計測されており、点６０４に存在していたときに、位置（Xk, Yk）が計測されている。ここでも、位置（Xk−1, Yk−1）と（Xk, Yk）は、計測された時点で正常か異常かを判断されており、ステップＳ３１０の処理を実行する時点で正常であることが確認されていることに注意されたい。
ロボット１０が正常に方向を計測し続けている場合、過去の位置計測値（Xk−1, Yk−1）と（Xk, Yk）とを結ぶ移動量ベクトル（Xk−Xk−1, Yk−Yk−1）は、ロボット１０が過去に移動していた方向を示している。また角度計測値θは、ロボット１０が現時点で向いている方向を示している。旋回動作や後退動作をしない限り、ロボット１０は胴体部７０が向いている方向とほぼ同じ方向へ移動する。従って、過去の移動量ベクトル（Xk−Xk−1, Yk−Yk−1）の方向と計測された方向θは略同じとなるはずである。計測された方向θが過去の移動量ベクトル（Xk−Xk−1, Yk−Yk−1）の方向と大きく異なる場合、すなわち図７の線７０４ａと線７０４ｂで挟まれた領域で示される方向の許容範囲に計測された方向θが入らない場合、計測された方向θは異常な値と推定される。従って、このような場合には、方向センサ１１４に異常が発生していると推定される。
【００２９】
図８に示すように、角度余裕 dθ2 は速度計算部１２６で計測される速度 V に応じて変化する。ロボット１０が高速で移動しているほど、角度余裕 dθ2 は大きい値に設定され、ロボット１０が低速で移動しているほど、角度余裕 dθ2 は小さい値に設定される。本実施例のロボット１０は、過去に計測された位置計測値の経時的変化に基づいて、新たに計測された方向計測値が正常か否かを判断する。ロボット１０が高速で移動している場合には、過去に位置を計測した時点から新たに方向を計測するまでのロボット１０の移動量は増大するため、ロボット１０の方向も大きく変化している可能性がある。逆に、ロボット１０が低速で移動している場合には、過去に位置を計測した時点から新たに方向を計測するまでのロボット１０の移動量は低減するため、ロボット１０の方向は大きく変化していないものと推察される。上記のように速度 V に応じて角度余裕 dθ2 を設定することによって、ロボット１０が様々な速度で移動する場合であっても、方向計測値θの異常の有無をロボット１０の速度に応じて正確に診断することができる。
【００３０】
また、ロボット１０が計測された速度 V に応じて旋回量を低減するような動作を行う場合には、上記とは異なり、図９に示すように、ロボット１０が高速で移動しているほど、角度余裕 dθ2 を小さい値に設定し、ロボット１０が低速で移動しているほど、角度余裕 dθ2 を大きい値に設定するとよい。ロボット１０が計測された速度 V に応じて旋回量を低減するような動作を行う場合には、このように角度余裕 dθ2 を設定することによって、方向計測値θの異常の有無をロボット１０の速度に応じて正確に診断することができる。
【００３１】
方向計測値θが上記した方向の許容範囲に入っている場合、その方向計測値は正常と判断される。方向計測値θが上記範囲に入らない場合、その方向計測値は異常と判断される。
【００３２】
図３のステップＳ３１２では、位置センサ１１２の異常の有無を判断する。ステップＳ３０８で位置計測値が正常と判断されている場合（ステップＳ３１２でＹＥＳの場合）、位置センサ１１２は正常に動作していると判断し、処理はステップＳ３１４へ進む。ステップＳ３０８で位置計測値が異常と判断された場合（ステップＳ３１２でＮＯの場合）、位置センサ１１２に何らかの異常が生じていると判断し、処理はステップＳ３１６へ進む。
【００３３】
ステップＳ３１４では、ステップＳ３０６で正常と判断された位置計測値（X, Y）を、計測された時刻と関連付けて、位置記憶部１２２に記憶する。位置記憶部１２２に記憶された位置計測値（X, Y）は、動作パターン修正部１０４へ入力され、その後のロボット１０の動作パターンへ反映される。
【００３４】
ステップＳ３１６では、位置センサ１１２の異常を検出したときの例外処理を実施する。本実施例のロボット１０では、位置センサ１１２の異常が検出されると、ロボット１０は全てのアクチュエータの駆動を中止して、その場で動作を停止する。
上記以外にも、位置センサ１１２の異常検出時の処理としては、種々の処理を実施することができる。例えば位置センサ１１２で生じている異常をより詳細に特定するための処理を実施してもよいし、位置センサ１１２の代わりにロボット１０の位置を計測する手段を用意しておいて、その代替手段による位置の計測を開始してもよい。
【００３５】
ステップＳ３１８では、方向センサ１１４の異常の有無を判断する。ステップＳ３１０で方向計測値が正常と判断された場合（ステップＳ３１８でＹＥＳの場合）、方向センサ１１４は正常に動作していると判断し、処理はステップＳ３２０へ進む。ステップＳ３１０で方向計測値は異常と判断された場合（ステップＳ３１８でＮＯの場合）、方向センサ１１４に何らかの異常が生じていると判断し、処理はステップＳ３２２へ進む。
【００３６】
ステップＳ３２０では、ステップＳ３０８で正常と判断された方向計測値θを、計測された時刻と関連付けて、方向記憶部１２０に記憶する。方向記憶部１２０に記憶された方向計測値θは、動作パターン修正部１０４へ入力され、その後のロボット１０の動作パターンへ反映される。
【００３７】
ステップＳ３２２では、方向センサ１１４の異常を検出したときの処理を実施する。本実施例のロボット１０では、方向センサ１１４の異常が検出されると、ロボット１０は全てのアクチュエータの駆動を中止して、その場で動作を停止する。
上記以外にも、方向センサ１１４の異常検出時の処理としては、種々の処理を実施することができる。例えば方向センサ１１４で生じている異常をより詳細に特定するための処理を実施してもよいし、方向センサ１１４の代わりに胴体部７０の方向を計測する手段を用意しておいて、その代替手段による方向の計測を開始してもよい。
【００３８】
図３に示す一連の処理を実行することによって、制御部９０はロボット１０の実際の動作状態を検出する。本実施例のロボット１０は、図２および図３に示す一連の処理を実行することで、自律的に位置センサ１１２と方向センサ１１４の異常を検知することができる。
【００３９】
本実施例のロボット１０は、予め規定された移動ルートに沿って動作しながら、位置センサ１１２および方向センサ１１４を自己診断して、異常が検知されるとその場で動作を停止する。これによって、実際の動作状態を誤って認識することによる誤動作を防止し、ロボット１０の誤動作によるロボット１０や周囲の設備の損傷を防ぐことができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１はロボット１０の制御部９０の構成を示す図である。
【図２】図２は制御部９０が実行するメイン処理を説明するフローチャートである。
【図３】図３は制御部９０が実行する状態検出処理を説明するフローチャートである。
【図４】図４はロボット１０の動作を模式的に示す図である。
【図５】図５はロボット１０の概略の構成を示す図である。
【図６】図６は位置計測値の許容範囲を説明する図である。
【図７】図７は方向計測値の許容範囲を説明する図である。
【図８】図８は位置または方向の許容範囲における角度余裕の速度依存性の１つの例を説明する図である。
【図９】図９は位置または方向の許容範囲における角度余裕の速度依存性の他の１つの例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４２】
２・・・会場
１０・・・ロボット
２０・・・移動機構
２２ａ、２２ｂ・・・車輪
２４ａ、２４ｂ・・・アクチュエータ
４２・・・ビデオカメラ
１０２・・・動作パターン記憶部
１０４・・・動作パターン修正部
１０６・・・アクチュエータ制御部
１０８・・・アクチュエータ群
１１０・・・エンコーダ
１１２・・・位置センサ
１１４・・・方向センサ
１１６・・・指示認識部
１１８・・・方向センサ診断部
１２０・・・方向記憶部
１２２・・・位置記憶部
１２４・・・位置センサ診断部
１２６・・・速度計算部
２００・・・指揮台
２０２・・・指揮者
２３０・・・指揮棒
【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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