(57)【要約】案内型仮想壁システムを提供する。システムは標識（１１、４４）とロボット（１２）とを備え、標識（１１、４４）は第１の信号を指向的に発信する標識信号発信モジュールを有し、第１の信号の到達範囲は標識信号区域（１３）を規定する。ロボット（１２）は標識信号発信モジュールに対応する標識信号受信モジュールを有する。ロボット（１２）が標識信号区域（１３）に進入して標識信号受信モジュールが第１の信号を検知すると、ロボット（１２）は第２の信号を検知するまで標識（１１、４４）の方向に進み、その後ロボット（１２）は標識信号区域（１３）を踏み越えるか、または抜け出る。このシステムは、ロボット（１２）に仮想壁が形成されている区域を見失わせずに予め定められた区域に進入することを制限でき、また必要な場合にはロボット（１２）に仮想壁を踏み越えて進入制限区域に進入させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標識（１１）とロボット（１２）とを備え、前記標識（１１）は第１の信号を指向的に発信する標識信号発信モジュールを有し、第１の信号の到達範囲は標識信号区域（１３）を規定し、前記ロボット（１２）は前記標識信号発信モジュールに対応する標識信号受信モジュールを有する案内型仮想壁システムであって、
前記ロボット（１２）が前記標識信号区域（１３）に進入して前記標識信号受信モジュールが第１の信号を検知すると、前記ロボット（１２）は第２の信号を検知するまで前記標識（１１）の方向に進み、その後前記ロボット（１２）は前記標識信号区域（１３）を踏み越えるか、または抜け出る案内型仮想壁システム。
【請求項２】
前記標識信号発信モジュールは複数のサブ信号発信モジュールを有し、該サブ信号発信モジュールはそれぞれ互いに異なる方向へサブ信号を送る請求項１に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項３】
前記第１の信号又は前記第２の信号は予め定められた符号化情報を有し、前記ロボットは、前記第２の信号を検知すると、前記符号化情報に基づいて、前記標識信号区域を踏み越えるか、または抜け出るかを決定する請求項２に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項４】
前記複数のサブ信号は、それぞれ異なる符号化情報を含んでいる請求項３に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項５】
前記ロボットは、前記第２の信号を検知すると、前記標識信号区域から抜け出る請求項１に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項６】
前記ロボット（１２）は障害物検知モジュールを更に有し、前記ロボット（１２）が障害物を検知した時に前記第２の信号が生成される請求項１〜５のいずれか一項に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項７】
前記障害物検知モジュールは、赤外線センサー、超音波センサー、またはトラベルスイッチのいずれかである請求項６に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項８】
前記標識の一面に近接してまたは該標識上に設けられた第２の信号生成器をさらに備え、前記ロボット（１２）は、対応する第２の信号センサーを有し、前記第２の信号は前記第２の信号生成器によって生成される請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項９】
前記第２の信号生成器によって生成された前記信号の到達範囲は第２の信号区域を規定し、前記標識は前記第２の信号区域内に設けられている請求項８に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項１０】
前記第２の信号生成器は受動機器又は能動機器である請求項９に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項１１】
前記受動機器は、電子タグ、磁気ストライプ、またはカラーカードのいずれかであり、前記能動機器は、赤外線発信器、超音波発信器、または無線発信器のいずれかである請求項１０に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項１２】
前記標識信号発信モジュールは、赤外線発信モジュールまたは超音波発信モジュールである請求項１に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項１３】
前記赤外線発信モジュール又は前記超音波発信モジュールは、一つ以上の発信源を有する請求項１２に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項１４】
前記ロボットは、床清掃ロボット、空気清浄ロボット、又は監視ロボットのいずれかである請求項１に記載の案内型仮想壁システム。
【請求項１５】
標識（１１）とロボット（１２）とを備え、前記標識（１１）は第１の信号を指向的に発信する標識信号発信モジュールを有し、第１の信号の到達範囲は標識信号区域（１３）を規定し、前記ロボット（１２）は前記標識信号発信モジュールに対応する標識信号受信モジュールを有する案内型仮想壁システムであって、
前記ロボット（１２）が前記標識信号区域（１３）に進入して前記標識信号受信モジュールが第１の信号を検知すると、前記ロボット（１２）は第２の信号を検知するまで前記標識（１１）の方向に進み、その後前記ロボット（１２）は前記標識信号区域（１３）を踏み越えるか、または抜け出て、前記第２の信号は、前記ロボット（１２）が予め定められた距離を進んだ時、又は前記ロボット（１２）が障害物を検知した時に生成される案内型仮想壁システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、案内型仮想壁システムに関し、家庭用小型電気機器の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
現代生活において、ロボットの応用はますます拡がりを見せている。ロボットが実際の作動中にある一定の区域に進入しないよう、仮想壁信号を取り入れることが求められている。仮想壁を形成するため、先行技術においては主に二つの方法が提案されている。（１）は磁気による境界を利用する方法、すなわち、進入制限区域との境界に磁気ストライプを設置しておき、ロボットが磁気ストライプを検知すると当該磁気ストライプから離れるというものであるが、これは操作が比較的複雑である。また、（２）発信装置を利用する方法（例えば米国特許第７５７９８０３Ｂ２によれば、発信装置から赤外線信号や超音波信号などを発信し、ロボットが信号を検知すると当該信号から離れる）があり、これは操作が簡易であるが、信号の到達する範囲を検知できないことがある。また、上記の方法はいずれも、仮想壁によって進入制限区域への進入を完全に禁止するものである。しかし、実際の作動時には、ロボットが仮想壁を踏み越えて進入制限区域に入る必要が生じることがあり、上記既存の技術はいずれも、そのような場合に対応できない。
【発明の概要】
【０００３】
先行技術における上記の問題を克服すべく、本発明は、ロボットに仮想壁が形成する区域を見失わせることなく当該区域への侵入を制限し、かつ必要な場合にはロボットが仮想壁を越えて進入制限区域に進入することを可能とする、案内型仮想壁システムを提供するものである。
【０００４】
本発明の技術的な目的は、以下の方策により達成できる。
【０００５】
案内型仮想壁システムは、標識とロボットとを備え、前記標識は第１の信号を指向的に発信する標識信号発信モジュールを有し、第１の信号の到達範囲は標識信号区域を規定し、前記ロボットは前記標識信号発信モジュールに対応する標識信号受信モジュールを有する。前記ロボットが前記標識信号区域に進入して前記標識信号受信モジュールが第１の信号を検知すると、前記ロボットは第２の信号を検知するまで前記標識の方向に進み、その後前記ロボットは前記標識信号区域を踏み越えるか、または抜け出る。
【０００６】
好ましくは、前記標識信号発信モジュールは複数のサブ信号発信モジュールを有し、該サブ信号発信モジュールはそれぞれ互いに異なる方向へサブ信号を送るようにしてもよい。
【０００７】
本発明の一つの実施形態によれば、前記第１の信号または前記第２の信号は予め定められた符号化情報を有し、前記ロボットは、前記第２の信号を検知すると、前記符号化情報に基づいて、前記標識信号区域を踏み越えるか、または抜け出るかを決定する。
【０００８】
好ましくは、前記複数のサブ信号は、それぞれ異なる符号化情報を含んでいてもよい。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、前記ロボットは、前記第２の信号を検知すると、前記標識信号区域から抜け出る。
【００１０】
好ましくは、前記ロボットは障害物検知モジュールをさらに有し、前記ロボットが障害物を検知した時に前記第２の信号が生成されることとしてもよい。
【００１１】
好ましくは、前記障害物検知モジュールは、赤外線センサー、超音波センサー、またはトラベルスイッチであってもよい。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記案内型仮想壁システムは、前記標識の一面に近接して、又は、該標識上に設けられた第２の信号生成器をさらに備え、前記ロボットは対応する第２の信号センサーを有し、前記第２の信号は前記第２の信号生成器によって生成される。
【００１３】
好ましくは、前記第２の信号生成器によって生成された前記信号の到達範囲は第２の信号区域を規定し、前記標識は前記第２の信号区域内に設けられてもよい。
【００１４】
好ましくは、前記第２の信号生成器は受動機器、又は能動機器であってもよい。
【００１５】
好ましくは、前記受動機器は電子タグ、磁気ストライプ、またはカラーカードであってもよく、前記能動機器は赤外線発信器、超音波発信器、又は無線発信器であってもよい。
【００１６】
好ましくは、前記標識信号発信モジュールは、赤外線発信モジュール、又は超音波発信モジュールであってもよい。
【００１７】
好ましくは、前記赤外線発信モジュール又は前記超音波発信モジュールは、一つ以上の発信源を有していてもよい。
【００１８】
好ましくは、前記ロボットは、床清掃ロボット、空気清浄ロボット、又は監視ロボットであってもよい。
【００１９】
本発明による別の案内型仮想壁システムは、標識とロボットとを備え、前記標識は第１の信号を指向的に発信する発標識信号信モジュールを有し、第１の信号の到達範囲は標識信号区域を規定し、前記ロボットは前記標識信号発信モジュールに対応する標識信号受信モジュールを有する。前記ロボットが前記標識信号区域に進入して前記標識信号受信モジュールが第１の信号を検知すると、前記ロボットは第２の信号を検知するまで前記標識の方向に進み、その後前記ロボットは前記標識信号区域を踏み越えるかまたは抜け出て、前記第２の信号は、前記ロボットが所定の距離を進んだ時、または前記ロボットが障害物を検知した時に生成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、仮想壁システムに第２の信号を追加することにより、ロボットは仮想壁が形成する区域を見失うことなく当該区域への侵入が制限されるだけでなく、必要な場合にはロボットが仮想壁を越えて進入制限区域に進入することが可能となるという利点が得られる。
【００２１】
以下、本発明による技術的方策を、図面と具体的な実施形態とに基づき、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による案内型仮想壁の全体的な使用状態を表す模式図である。
【図２】本発明を表す図１においてＣで示す領域の部分拡大図である。
【図３】本発明による案内型仮想壁の全体的な使用状態を表す別の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明による案内型仮想壁の全体的な使用状態を表す模式図である。図１に示すように、本発明による仮想壁システムは標識１１とロボット１２とを備える。標識１１は通常所定の区域の入口、例えば部屋の戸口などに設けられる。図１においては三つの部屋が描かれ、それぞれ部屋[1]、部屋[2]、部屋[3]となっている。各部屋にはドアがあり、本発明による仮想壁システムの標識は、各ドア枠の一方側の底部に設置されている。標識は第１の信号をドア枠の他方側に向かって発信し、当該第１の信号が到達する範囲は、本発明における仮想壁を構成する標識信号区域１３を規定する。ロボット１２は床清掃ロボット、空気清浄ロボット、あるいは監視ロボットなどである。ロボット１２は第１の信号を検知すると、第２の信号を検知するまで標識１１に向かって、または標識１１から離れる方向に進み、その後ロボット１２は標識信号区域１３を踏み越えるか、または抜け出る。具体的には、標識信号区域１３から抜け出るとは、ロボットが標識信号区域１３に進入した時と同じ側から出て行くことを指し、標識信号区域１３を踏み越えるとは、ロボットが標識信号区域１３に進入した時と反対の側から出て行くことを指す。以下、本発明を四つの実施形態に基づき、詳細に説明する。
【００２４】
第１の実施形態
図２は、本発明を表す図１においてＣで示す領域の部分拡大図である。図２に示すように、本実施形態では標識１１は、赤外線発信モジュールまたは超音波発信モジュールなどの標識信号発信モジュールを有し、当該赤外線発信モジュールまたは超音波発信モジュールは、要求される信号強度に応じて同一方向に発信する一つ以上の発信源を有している。ロボット１２は、標識信号発信モジュールに対応する、赤外線受信モジュールまたは超音波受信モジュールなどの標識信号受信モジュールを有する。さらに、ロボット１２は、障害物検知モジュールを有し、当該障害物検知モジュールは赤外線センサー、超音波センサー、またはトラベルスイッチなどである。標識は、部屋のドア枠の一方側の底部に設置され、標識信号すなわち第１の信号を、標識信号発信モジュールを通じてドア枠の他方側に向かって指向的に発信し、第１の信号が到達する範囲が標識信号区域１３を規定する。ロボット１２が標識信号区域１３に進入して標識信号受信モジュールが第１の信号を検知すると、ロボット１２は、障害物検知モジュールが障害物を検知して第２の信号が生成されるまで、標識１１の方向に進み、その後ロボット１２は標識信号区域１３から抜け出る。ここで、本実施形態においては標識１１が障害物に相当するが、本発明の他の実施形態においては他の物体、例えばドア枠や壁なども障害物を構成し得ることに留意されたい。
【００２５】
第２の実施形態
第１の実施形態では、ロボット１２は、第１の信号、すなわち標識信号を検知すると、標識１１に向かって進むとした。しかし実際には、ロボット１２が標識信号区域１３に進入する時の起点はさまざまである。それゆえ本実施形態では、ロボット１２は標識１１に向かって、または標識１１から離れる方向のいずれにも進むものとする。図２に示すように、標識１１から離れる方向に進む場合は、ロボット１２は反対側のドア枠や壁などの、標識１１から離れた障害物に遭遇する可能性もあり、または何物にも遭遇しないこともあり得る。したがって、ロボットが進むことのできる一定距離を予め設定しておいて、当該一定の距離内でロボットが障害物を発見した場合は、第２の信号を生成してロボットが標識信号区域１３から抜け出ることを可能とし、またロボットが一定の距離内で障害物と遭遇しない場合は、やはり第２の信号を生成して、ロボットが当該所定の距離を移動し終えた後に標識信号区域１３から抜け出ることを可能としておく必要がある。当然ながら、上記所定の距離は、ロボットが標識１１に向かって進む場合にも、採用が可能である。
【００２６】
第３の実施形態
本実施形態は、ロボットが障害に遭遇した時、またはロボットが上記所定の距離を移動し終えた時に第２の信号が生成されるのではなく、第２の信号を生成する第２の信号生成器が標識の一面に近接してまたは当該標識上に設けられ、ロボット１２がこれに対応する第２の信号センサーを有している点で、上記第１および第２の実施形態と異なっている。第２の信号生成器で生成された信号が到達する範囲が、第２の信号区域１４を規定する。
【００２７】
第２の信号生成器は、能動機器（例えば赤外線発信器、超音波発信器、無線発信器等）であってもよく、受動機器（例えば電子タグ、磁気ストライプ、カラーカード等）であってもよい。ロボット１２の標識信号受信モジュールが第１の信号を検知すると、ロボット１２は、第２の信号区域１４に進入してロボット１２の第２の信号センサーが第２の信号を検知するまで標識１１に向かって進み、その後ロボット１２は標識信号区域１３から抜け出る。ここで、第２の信号生成器が標識信号区域１３内で標識の一面に近接して設けられている理由は、指向的に発信された標識信号は紡錘型であるため、ロボット１２が第１の信号を検知してから標識に向かって進んでいる際に、ロボットが確実に第２の信号を検知できるからである。より好ましい実施形態として、標識１１がロボットとの衝突により変形または損傷するのを防止するため、標識１１を第２の信号区域１４内に設置してもよい。この場合は、第２の信号が標識の外部で仮想保護カバーを形成するという構成に相当する。
【００２８】
第４の実施形態
本実施形態は、第１の信号または第２の信号が、例えば部屋などの区域を特定可能な予め定められた符号化情報を伴っている点で、第３の実施形態と異なっている。ロボットは、第２の信号を検知すると、符号化情報に基づいて、標識信号区域を踏み越えるか抜け出るかを決定する。具体的には、ロボットは、符号化情報と、符号化情報中の各項目に対応する清掃状態情報とにアクセス可能である。ロボットは、ある符号化情報を検知すると当該符号化情報に関連する清掃状態情報を抽出し、その清掃状態情報に基づいて対応する作業を行う。例えば、清掃状態情報がその区域の清掃は終了していることを示している場合、ロボットは標識信号区域から抜け出ることができ、清掃状態情報がその区域の清掃はまだ終了していないことを示している場合、ロボットは標識信号区域を踏み越えて行くことができる。より具体的には、第１の信号を生成する赤外線発信モジュールまたは超音波発信モジュールが、符号化情報を伴う赤外線または超音波を発信し、第２の信号を生成する赤外線発信器、超音波発信器、または無線発信器などの能動機器が、符号化情報を伴う赤外線、超音波、または無線電波を発信し、第２の信号を生成する電子タグや磁気ストライなどの受動機器が符号化情報をあらかじめ記憶しておき、そしてロボット１２は第２の信号区域に進入したときに符号化情報を読み出すことができ、カラーカードにより、符号化情報の一部でもある異なる色によって部屋の識別が可能となる。
【００２９】
本実施形態は一例として、清掃ロボットについて説明している。ロボット１２は、符号化情報に含まれる各部屋の部屋識別情報および清掃状態情報にアクセスすることができる。標識信号を検知すると、ロボット１２は標識に向かって進み、そして第２の信号区域１４に到達すると、ロボットは第２の信号が示す符号化情報（例えば、ロボットが部屋[1]に到達したという情報）を読み出す。具体的には、ロボットはそこが部屋[1]であると認識でき、さらに記憶されている各部屋についての清掃状態情報を抽出して、部屋[1]の清掃が終了しているか否かを判定する。部屋[1]の清掃が終了していると判定した場合、ロボットは部屋には入らずに標識信号区域１３から抜け出ることができる、すなわちロボットは、標識信号区域１３に進入した時と同じ側から、標識信号区域１３から離れることになる。言い換えれば、ロボット１２は標識信号区域１３を踏み越えることはせず、当該区域から、進入した時と同じ方向へ抜け出ることになる。部屋[1]の清掃は終了していないと判定した場合、ロボットは部屋[1]に進入して清掃を行うため、ロボット１２は標識信号区域１３からそこに進入した時とは反対の側へ出て行く。すなわち、ロボット１２は標識信号区域１３を踏み越えることになる。そして清掃が終了するとロボットは部屋を出て、部屋[1]に関する清掃状態を「清掃終了」に更新する。
【００３０】
第５の実施形態
本実施形態は、標識信号発信モジュールが複数のサブ信号発信モジュールを有しており、当該複数のサブ信号発信モジュールはそれぞれ異なる方向へサブ信号を発信するという点で、第４の実施形態と異なっている。第１の信号は、異なる方向へ発信される二つのサブ信号を含む。図３に示すように、部屋[4]に設置された標識４４の第１の信号は、たがいに直角である二つのサブ信号４４１、４４２を含んでいる。本実施形態において、部屋[4]は一つの標識によって三つの区域に分割されている。好ましくは、サブ信号４４１、４４２は異なる符号化情報を含み、それによりロボットは異なる区域を認識できるようにするとよい。当業者であれば、設定するサブ信号の数と、それぞれのサブ信号を発信する角度とを必要に応じて適宜調整することにより、ロボットの作動効率を向上させることが可能であることに留意されたい。
【００３１】
さらに付言すると、第１の実施形態、第２の実施形態および第３の実施形態においても、第１の信号または第２の信号が本実施形態のように符号化情報を伴うこととしてもよい。ロボット１２が標識信号区域１３に進入して標識信号受信モジュールが第１の信号を検知すると、ロボット１２は第２の信号を検知するまで標識１１に向かって進み、さらに符号化情報に基づいて、ロボットは標識信号区域を踏み越えるか抜け出るかを決定する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2018500641.tif 000006
2018500641.tif 000007
2018500641.tif 000008
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