(57)【要約】【課題】予め地図を用意することなく，簡易かつ正確にロボットに走行ルートの教示を行うことができるロボットコントロールシステムを提供する。【解決手段】本発明のロボットコントロールシステムは，自律走行可能なロボットと，このロボットの外部に設けられ，ロボットに走行指令を与える教示装置とを備え，ロボットと教示装置は，それぞれ，相互の通信を可能にするロボット側及び教示装置側通信部を備え，ロボットは，自律的に活動範囲内を探索することにより活動範囲内の地図を作成する地図作成部を備え，かつ作成した地図を教示装置に送信するように構成され，教示装置は，ロボットから受信した地図を表示する表示部と，表示部に表示された地図上にロボットに教示する走行ルートを描き込むために使用される入力部とを備え，かつ描き込みされた走行ルートを走行指令としてロボットに送信するように構成され，ロボットは，前記走行指令を受信すると，前記走行ルートを再現するように構成されている。【選択図】図１
2007226322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律走行可能なロボットと，このロボットの外部に設けられ，ロボットに走行指令を与える教示装置とを備え，
ロボットと教示装置は，それぞれ，相互の通信を可能にするロボット側及び教示装置側通信部を備え，
ロボットは，自律的に活動範囲内を探索することにより活動範囲内の地図を作成する地図作成部を備え，かつ作成した地図を教示装置に送信するように構成され，
教示装置は，ロボットから受信した地図を表示する表示部と，表示部に表示された地図上にロボットに教示する走行ルートを描き込むために使用される入力部とを備え，かつ描き込みされた走行ルートを走行指令としてロボットに送信するように構成され，
ロボットは，前記走行指令を受信すると，前記走行ルートを再現するように構成されているロボットコントロールシステム。
【請求項２】
表示部は，タブレット機能を有するディスプレイからなり，
入力部は，ディスプレイのタブレット機能と，入力用スタイラスペンとで構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
入力部は，走行ルートが，フリーハンドで描かれるように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
入力部は，走行ルートが，矩形，円形若しくは直線描画のツール又は予め用意されたパターンを用いて描かれるように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
教示装置は，ロボットの実際の走行ルートをロボットから受信し，それを表示部に地図と共に表示するように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
ロボットは，掃除機ロボットであり，かつ前記走行ルートに基づいて掃除を行うように構成され，教示装置は，ロボットが既に掃除を終了した領域をロボットから受信し，それを表示部に地図と共に表示するように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
ロボットは，室内監視ロボットであり，所定の視野を有する監視部をさらに備え，かつ前記走行ルートに基づいて室内監視を行うように構成され，
教示装置は，室内監視中にロボットの監視部の視野内に入った領域をロボットから受信し，それを表示部に地図と共に表示するように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
ロボットと教示装置との間の通信は，ＬＡＮ又はＷＡＮを介して行われる請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ロボットコントロールシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より，ロボットが活動する領域の地図を表示機構に表示するシステムは提案されている。
例えば，特許文献１には，教示された走行データから生成された活動領域の地図をロボットが有する表示機構に表示するシステムが記載されている。
また，特許文献２には，教示の材料としてスキャナで読み込んだ地図データをシステム内のディスプレイに表示するシステムが記載されている。
【特許文献１】特開昭６２−１７９００３号公報
【特許文献２】特開平３−３４００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ロボットの行動教示にあたり，特許文献１でもあらかじめ用意した地図を利用しているが，例えば家庭内で利用する掃除ロボットなど，現状に即した地図が常に用意されていない状況で活動するロボットについては，特許文献１の教示で活動させるのは困難である。
【０００４】
また，ロボットの行動教示の方法として，シーケンス的に行動を与える方法，コントローラで具体的な指令（前進・右折・左折など）を与えて操作する方法，走行時の経由点を指定する方法などが挙げられるが，利用者がイメージする通りの経路で走行させる為には人の手で細かい指定やデータ入力を行う必要がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり，予め地図を用意することなく，簡易かつ正確にロボットに走行ルートの教示を行うことができるロボットコントロールシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
本発明のロボットコントロールシステムは，自律走行可能なロボットと，このロボットの外部に設けられ，ロボットに走行指令を与える教示装置とを備え，ロボットと教示装置は，それぞれ，相互の通信を可能にするロボット側及び教示装置側通信部を備え，ロボットは，自律的に活動範囲内を探索することにより活動範囲内の地図を作成する地図作成部を備え，かつ作成した地図を教示装置に送信するように構成され，教示装置は，ロボットから受信した地図を表示する表示部と，表示部に表示された地図上にロボットに教示する走行ルートを描き込むために使用される入力部とを備え，かつ描き込みされた走行ルートを走行指令としてロボットに送信するように構成され，ロボットは，前記走行指令を受信すると，前記走行ルートを再現するように構成されている。
【０００７】
本発明ではロボットが自律的に走行して作成した地図を教示装置が受け取り，教示装置は，その表示部上に，ロボットが作成した地図を表示する。本発明のシステムのユーザーは，教示装置の表示部に表示された地図上でロボットの走行ルートを描き込むことができ，描かれたルートがロボットに送信され，ロボットは，そのルートを再現するように構成されている。
【０００８】
このように，本発明では，ロボットが自律的に地図を作成するので，ユーザーが予め地図を用意する必要がない。また，実測を元に地図が作成されるので，予め用意した地図を用いる方式に対し，現実とのマッチングの手間が不要であり，さらに常に現状に即した地図情報を利用できるという利点がある。
【０００９】
さらに，教示装置の表示部に走行ルートを描き込むことによって走行ルートを教示するので，教示の方法が極めて直感的であり，簡易かつ正確に教示を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下，本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面は，説明の便宜のために用いられるものであり，本発明の範囲は，図面に示す実施形態に限定されない。
【００１１】
１．基本構成
まず，図１及び２を用いて本発明の一実施形態のロボットコントロールシステムの基本構成について説明する。図１は，ロボット１の斜視図と，教示装置３の正面図を合わせて示し，図２は，ロボット１の斜視図の拡大図を示す。本実施形態のロボットコントロールシステムは，自律走行可能なロボット１と，このロボット１の外部に設けられ，ロボットに走行指令を与える教示装置３とを備える。ロボット１と教示装置３は，それぞれ，相互の通信を可能にするロボット側及び教示装置側通信部５，７を備える。ロボット１と教示装置３の間の通信は，無線通信（赤外線通信を含む。）又は有線通信であり，その方式は特に限定されない。別の実施形態では，ロボット１と教示装置３の間の通信は，ＬＡＮ又はＷＡＮを介して行ってもよい。例えば，ロボット１が活動する室内にＬＡＮ又はＷＡＮ（例えば，インターネットとする）につながる中継点を設け，教示装置３を有線又は無線でＬＡＮ又はＷＡＮに接続し，ＬＡＮ又はＷＡＮを介してロボット１と教示装置３の間の通信を行うようにしてもよい。この場合，ロボット１と教示装置３が大きく離れていてもシステムが成立する。
【００１２】
ロボット１は，自律的に活動範囲内を探索することにより活動範囲内の地図を作成する機能を備え，作成した地図を教示装置３に送信するように構成されている。教示装置３は，ロボット１から受信した地図を表示する表示部と，表示部に表示された地図上にロボットに教示する走行ルートを描き込むために使用される入力部とを備え，かつ描き込みされた走行ルートを走行指令としてロボット１に送信するように構成されている。ロボット１は，前記走行指令を受信すると，前記走行ルートを再現するように構成されている。
【００１３】
２．ロボットの構成
ここで，ロボット１の構成の一例について説明する。ロボット１は，図２に示すように，ロボット本体９と，本体９の内部に設置されたロボット側通信部５と，本体９の前方に放射状に配置され周囲の障害物を認識可能な測距センサ群１１と，ジャイロセンサ１３と，駆動輪１５と，演算部１７と，記憶部１９とを備える。測距センサ群１１は，複数の測距センサ１１ａで構成される。測距センサ１１ａとしては，赤外線，レーザー又は超音波測距センサ等種々のものを採用することができる。ロボット１の構成は，限定されず，地図作成や教示装置との通信が可能な構成であればよい。
【００１４】
ロポット１の種類は限定されないが，掃除機ロボットや室内監視ロボットなどのユーザーが定めた走行ルートに従って走行することが期待されるロボットが好ましい。
ロボット１は，演算部１７が駆動輪１５の回転量を決定して走行し，その履歴は，記憶部１９に保存される。ロボット１の姿勢の変化も，駆動輪１５の回転量とジャイロセンサ１３の情報をもとに演算部１７で算出され，同様に記憶部１９に保存される。以上から，ロボット１は，自身の移動の履歴を記憶部１９に持っており，現在位置を自覚しながら走行することができる。
【００１５】
３．教示装置の構成
次に，教示装置３の構成の一例について説明する。教示装置３は，教示装置本体２１と，教示装置側通信部７と，タブレット機能を有するディスプレイ２３と，入力用スタイラスペン２５と，送信ボタン２７と，モード切り替えボタン２９とを備えている。ディスプレイ２３には，ロボット１から受信した地図が表示される。従って，ディスプレイ２３は，教示装置３の表示部として機能する。また，入力用スタイラスペン２５でディスプレイ２３の任意の地点を選択すると，ディスプレイ２３のタブレット機能によって，その地点が入力される。また，入力用スタイラスペン２５でディスプレイ２３上に線を描くと，描かれた線が入力される。従って，教示装置３の入力部は，ディスプレイ２３のタブレット機能と，入力用スタイラスペン２５とで構成される。送信ボタン２７は，描き込みされた走行ルートをロボット１に送信するために用いられる。モード切り替えボタン２９は，教示装置３の入力モードの切り替えに用いられる（詳しくは後述する。）。教示装置３の構成は，限定されず，地図の表示，走行ルートの描き込み及びロボット１との通信が可能なものであればよい。
教示装置３は，専用端末であってもよいが，パーソナルコンピューターとそれにインストールされた所定のソフトウェアとで構成してもよい。
【００１６】
４．ロボットコントロールシステムの連携動作
本実施形態のロボットコントロールシステムは，以下に示すように連携して動作する。以下，この連携動作について，図３に示すフローチャートに従って説明する。
【００１７】
４−１．地図作成及び送信（ＲＳ１，２）
まず，ロボット１が活動範囲内の地図を作成し（ＲＳ１），作成した地図を教示装置３に送信する（ＲＳ２）。以下，この手順の一例について，図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００１８】
図４（ａ）は，ロボット１の活動範囲である部屋３１内に複数の障害物３３が載置されている状態を示す平面図である。部屋３１の左下には，ロボット１が載置されている。ロボット１は，電源がＯＮにされるか，所定の指示が与えられると，矢印の方向に移動を始める。移動を始めたロボット１は，図４（ｂ）に示すように，ロボット１に対し左手の壁から所定の距離（例えば，１５ｃｍ）を保つように壁沿いに部屋３１を一周する。部屋３１を一周したかどうかは上述の移動の履歴から判断することができる。この際，測距センサ群１１で検出した部屋３１内の壁と障害物３３の位置をもとに，演算部１７が部屋３１の地図を作成する。ロボット１は，作成した地図を教示装置３に送信する。
地図の作成方法は，ここで示したものに限定されず，ロボット１の自律走行によって作成できる方法であればよい。
【００１９】
４−２．地図の受信及び表示（ＴＳ１〜３）
教示装置３は，ロボット１から地図を受信しているかどうかを確認する（ＴＳ１）。受信していないとき（ＴＳ１のＮ）は，待機し（ＴＳ２），再度確認する（ＴＳ１）という動作を繰り返す。教示装置３は，ロボット１から地図を受信すると（ＴＳ１のＹ），その地図をディスプレイ２３に表示する（ＴＳ３）。ディスプレイ２３に表示される地図の一例を図５に示す。図５に示すように，ディスプレイ２３では，壁又は障害物３３によってロボット１の走行が妨げられた領域（走行不能領域）３５は網掛表示され，ロボット１が走行可能である領域（走行可能領域）３７は白色表示されている。
【００２０】
４−３．走行ルート入力及び送信（ＴＳ４〜８）
教示装置３は，ディスプレイ２３に走行ルートの入力があるかどうかを確認する（ＴＳ４）。入力がないとき（ＴＳ４のＮ）は，待機し（ＴＳ５），再度確認する（ＴＳ４）という動作を繰り返す。走行ルートの入力があると（ＴＳ４のＹ），次に，教示装置３は，送信ボタン２７が押下されたかどうかを確認する（ＴＳ６）。押下されていないとき（ＴＳ６のＮ）は，待機し（ＴＳ７），再度確認する（ＴＳ６）という動作を繰り返す。送信ボタン２７が押下されると（ＴＳ６のＹ），教示装置３は，走行ルートを走行指令としてロボット１に送信する（ＴＳ８）。走行指令を送信した後，教示装置３は，ＴＳ５に戻り，新たな走行ルートの入力を受け付ける（ＴＳ４）。
【００２１】
以下，ユーザーが走行ルートを入力する手順の一例について，図６を用いて説明する。
図６に示すように，ユーザー３９は，教示装置３のディスプレイ２３に表示された地図を見ながら，ロボット１に期待する走行ルートをイメージする。図６では，ユーザー３９は，ロボット１に中央の障害物を回り込むようなルートを走行させようと考えている。次に，イメージした走行ルートを入力用スタイラスペン２５を用いてフリーハンドでディスプレイ２３上に描き込む。これによって，ユーザー３９がイメージした走行ルートが教示装置３に入力される。走行ルートの入力は，これに限定されず，ディスプレイ２３に表示された地図に描き込む方法であれば何でもよい。一例では，走行ルートの入力は，矩形，円形若しくは直線描画のツール又は予め用意されたパターンを用いて行ってもよい。別の例では，走行ルートの入力は，ディスプレイ２３上のカーソルと，それを制御するマウス又はキーボードなどの周辺入力機器を用いて行ってもよい。
【００２２】
次に，送信ボタン２７を押すことによって，教示装置３に入力した走行ルートを走行指令としてロボット１に送信する。別の実施形態では，教示装置３は，送信ボタン２７を押下するステップ（ＴＳ６）を除去し，走行ルートが入力されると，これを直ちに走行指令としてロボット１に送信するように構成してもよい。この場合，ロボット１の走行ルートを手元でリアルタイムに制御することができる。
【００２３】
４−４．走行指令の受信及び走行ルートの再現（ＲＳ３〜５）
ロボット１は，教示装置３から走行指令を受信しているかどうかを確認する（ＲＳ３）。受信していないとき（ＲＳ３のＮ）は，待機し（ＲＳ４），再度確認する（ＲＳ３）という動作を繰り返す。ロボット１は，教示装置３から走行指令を受信すると（ＲＳ３のＹ），その走行指令に従って走行ルートを再現する（ＲＳ５）。走行ルートを再現を開始した後に，ロボット１は，ＲＳ４に戻り，再度，新たな走行指令の受信を受け付ける（ＲＳ３）。走行ルートの再現は，ロボット１の演算部１７において，位置座標の配列である走行ルートを駆動輪１５の回転指令値に変換し，それに従って駆動輪１５の回転を制御することによって実現することができる。
【００２４】
ロボット１が走行ルートを再現している間に，ロボット１は，別の走行ルートの走行指令を受信することができ，この場合，ロボット１は，古い走行指令を破棄し，新たな走行指令に従い，新たな走行ルートを再現する。ロボットの現在位置と新たな走行ルートの間は障害物を回避する必要がある部分以外は直線で補完される。
【００２５】
別の実施形態では，ロボット１は，走行ルートの再現中に，逐次，現在位置を記憶部１９に記憶し，現在位置を教示装置３に送信してもよい。これによって，ロボット１の実際の走行ルートが教示装置３に送信される。教示装置３は，実際の走行ルートを受信すると，それをディスプレイ２３に地図と共に表示する。実際の走行ルートの表示は，ロボット１の走行中にリアルタイムに行ってもよく，走行終了後に行ってもよい。
【００２６】
一例では，ロボット１は，掃除機ロボットであり，かつ前記走行ルートに基づいて掃除を行うように構成されていてもよい。この場合，教示装置３は，ロボット１が既に掃除を終了した領域をロボットから受信し，それをディスプレイ２３に地図と共に表示してもよい。別の例では，ロボット１は，室内監視ロボットであり，所定の視野を有する監視部（ＣＣＤカメラなど）をさらに備え，かつ前記走行ルートに基づいて室内監視を行うように構成されていてもよい。この場合，教示装置３は，室内監視中にロボットの監視部の視野内に入った領域をロボットから受信し，それを表示部に地図と共に表示してもよい。これらの例において，ロボットから受信した領域の表示は，ロボット１の走行中にリアルタイムに行ってもよく，走行終了後に行ってもよい。
【００２７】
５．教示装置の入力モード切り替え
次に，教示装置３の入力モード切り替えについて説明する。教示装置３は，上記の実施形態で示したものの他にも種々の入力モードを有しており，そのモードは，モード切り替えボタン２９を押下することによって切り替えることができる。
【００２８】
（１）点指定モード
まず，図７（ａ）〜（ｃ）を用いて，点指定モードについて説明する。図７（ａ）〜（ｃ）では，教示装置３のディスプレイ２３部分のみを示している。このモードでは，図７（ａ），（ｂ）に示すように，任意の複数箇所に点を打つと，図７（ｃ）に示すように，打った順に途中が補完されて，ロボット１の走行ルートが作成される。ロボット１は，この走行ルートの行動指令を受けると，図８に示すように，この走行ルートを再現する。
【００２９】
（２）点周辺巡回モード
まず，図９（ａ），（ｂ）を用いて，点周辺巡回モードについて説明する。図９（ａ），（ｂ）では，教示装置３のディスプレイ２３部分のみを示している。このモードでは，図９（ａ）に示すように，任意の箇所に点を打つと，図９（ｂ）に示すように，点の打たれた箇所の周辺を巡回するようにロボット１の走行ルートが作成される。ロボット１は，この走行ルートの行動指令を受けると，図１０に示すように，この走行ルートを再現する。
【００３０】
送信ボタン２７を押す前にモードを切り替え，異なるモードで複数のルートを描き込んだ場合，描き込んだ順番にルートが連結される。送信ボタン２７を押すと，演算部１７には連結された走行ルートの行動指令が送信され，ロボット１は連結された走行ルートを再現する。
【００３１】
以上の実施形態で示した種々の特徴は，互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合，そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して，単独で又は組み合わせて，本発明に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態のロボットコントロールシステムの基本構成を示し，ロボットの斜視図と，教示装置の正面図を合わせて示す。
【図２】図１のロボットの斜視図の拡大図を示す。
【図３】本発明の一実施形態に係る，ロボットと教示装置の連携動作を示すフローチャートである。
【図４】（ａ），（ｂ）は，本発明の一実施形態に係る，ロボットによる地図作成手順を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る，ロボットが作成した地図をディスプレイに表示している教示装置の正面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る，ユーザーが教示装置のディスプレイにロボットの行動ルートを描き込んでいる状態を示す。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は，本発明の一実施形態に係る，点指定モードでの行動ルートの指定方法を示す正面図である。
【図８】図７で指定した行動ルートをロボットが再現している様子を示す平面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は，本発明の一実施形態に係る，点周辺巡回モードでの行動ルートの指定方法を示す正面図である。
【図１０】図９で指定した行動ルートをロボットが再現している様子を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：ロボット  ３：教示装置  ５：ロボット側通信部  ７：教示装置側通信部  ９：ロボット本体  １１：測距センサ群  １１ａ：測距センサ  １３：ジャイロセンサ  １５：駆動輪  １７：演算部  １９：記憶部  ２１：教示装置本体  ２３：ディスプレイ  ２５：入力用スタイラスペン  ２７：送信ボタン  ２９：モード切り替えボタン  ３１：部屋  ３３：障害物  ３５：走行不能領域  ３７：走行可能領域  ３９：ユーザー
【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】
2007226322.tif 000010
【図９】
2007226322.tif 000011
【図１０】
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