(57)【要約】【課題】  建物空間における高機能化を図る物体の位置管理システムの提供。【解決手段】位置管理システム１は、建物側の送受信システム２と、物体側の送受信システム１１で構成され、建物側の送受信システム２には、ＬＥＤ発光部４、超音波受信機５を有する照明器具材３、ＬＥＤ管理制御部６、超音波センサー制御部７、位置管理制御部８、移動指令制御部９、全体管理制御部１０が設けられている。物体側の送受信システム１１には、光受光部１２、超音波発信機１３が設けられている。ＬＥＤ管理制御部６からの制御信号でＬＥＤ発光部４を駆動し、照明光を出力させると共に、位置管理の対象とする物体に制御信号を送信する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データを出力する光源、および物体の位置信号を検出する第１の受信手段とを一体に取り付けた照明器具と、
当該照明器具に電気的に接続される制御部と、
前記物体に取り付けられ、前記光源の出力光を受光して前記送信データを受信する第２の受信手段、および前記物体の位置信号を送信する送信手段を設けた送受信器具とを備え、
前記送信データには、前記制御部で形成される前記物体に対する移動制御信号が含まれていることを特徴とする、物体の位置管理システム。
【請求項２】
前記照明器具を少なくとも天井の四隅に設けることを特徴とする、請求項１に記載の物体の位置管理システム。
【請求項３】
前記照明器具を天井に格子状に設けることを特徴とする、請求項１に記載の物体の位置管理システム。
【請求項４】
前記照明器具の設置位置を直線状に変化させる手段、および前記照明器具の取り付け角度を変更させる手段を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の物体の位置管理システム。
【請求項５】
前記送受信器具は、移動物体と静止物体に取り付けられていることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の物体の位置管理システム。
【請求項６】
前記送受信器具を歩行移動する複数のロボット、および前記各ロボットにそれぞれに割り当てられている対象物に取り付け、
前記制御部からの信号により、各ロボットがそれぞれに割り当てられている対象物の動きの補助を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の物体の位置管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットなどの移動体が存在している建物空間における高機能化を図る構成とした、物体の位置管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明光を用いて通信を行う技術が開発されている。例えば特許文献１には、送信側に設置した照明用のＬＥＤを送信信号に応じて駆動し、受信側では発光部から出力光を送信して双方向通信を行うことが開示されている。このような照明光通信は、ＬＥＤを変調制御することにより実現可能である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２１７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたような双方向通信においては、照明光は単に送信側と受信側との双方向通信に用いられているのみであって、送信側においては受信側の端末を設置している位置の検出を行うことを目的としてはいない。このため、前記照明光を用いる環境において、物体の位置検出を行う場合には、送信側と受信側とに、照明器具とは別個に位置検出用の部品を設置しなければならず、コストが嵩みこれらの部品設置のスペースが必要になるという問題があった。また、建物空間にロボットのような移動体が存在する場合に、当該移動体に制御機能を持たせているため移動体の動作に制約を受け、建物空間の有効利用を図ること、すなわち、建物空間の高機能化を図ることができない、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、建物空間における空間制御の高機能化を図ると共に、照明器具に光源と物体の位置検出部品とを一体化することにより、スペースを節約できる構成とした物体の位置管理システムの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明の物体の位置管理システムは、
送信データを出力する光源、および物体の位置信号を検出する第１の受信手段とを一体に取り付けた照明器具と、
当該照明器具に電気的に接続される制御部と、
前記物体に取り付けられ、前記光源の出力光を受光して前記送信データを受信する第２の受信手段、および前記物体の位置信号を送信する送信手段を設けた送受信器具とを備え、
前記送信データには、前記制御部で形成される前記物体に対する移動制御信号が含まれていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の物体の位置管理システムは、前記照明器具を少なくとも天井の四隅に設けることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の物体の位置管理システムは、前記照明器具を天井に格子状に設けることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の物体の位置管理システムは、前記照明器具の設置位置を直線状に変化させる手段、および前記照明器具の取り付け角度を変更させる手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の物体の位置管理システムは、前記送受信器具は、移動物体と静止物体に取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の物体の位置管理システムは、前記送受信器具を歩行移動する複数のロボット、および前記各ロボットにそれぞれに割り当てられている対象物に取り付け、
前記制御部からの信号により、各ロボットがそれぞれに割り当てられている対象物の動きの補助を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ロボットなどの移動体が存在している建物空間における高機能化を図ることができる。また、照明器具に送信データを出力する光源、および物体の位置信号を検出する第１の受信手段とを一体に取り付けているので、物体の位置管理システムの設置スペースを節約することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図により本発明の実施形態について説明する。図５は、照明器具に光源と超音波受信機とを一体化した例を示す説明図である。照明器具３は、リング
状の形状をしており、中央部に超音波受信機５を設ける。この超音波受信機５は、管理対象とする移動物体または静止物体から発信される超音波信号を受信するものである。照明器具３の周縁には複数のＬＥＤ発光部４が設けられている。ＬＥＤ発光部４は、室内などを照明すると共に、照明光の環境のもとにある対象物体に対して制御信号などが含まれたデータを送信する機能を有している。
【００１４】
図５に示された照明器具３は、信号送信の機能を有するＬＥＤ発光部４、および管理対象とする物体からの信号を受信する超音波受信機５を一体化している。このため、コンパクトな構成となり設置スペースを節約できる。また、リング状の周縁部に多数のＬＥＤ発光部を設けているので、照明光の光度が高められると共に、管理対象とする物体に対する信号送信強度が増大する。照明器具３は、後述するように建物の天井などに取り付けられる。
【００１５】
図６は、本発明の異なる実施形態の照明器具３を示す説明図である。図６の構成においては、照明器具３を支持具８０に取り付ける。天井などには、スライドコンセント８１が設けられており、支持具８０の摺動部８３がスライドコンセント８１の溝部に嵌合される。摺動部８３と支持具８０の本体とは連結部８２で連結され、移動部８４により照明器具３の取り付け角度を変えることができる。図６の構成では、照明器具３の設置位置を直線状に変化させることが可能であり、また、取り付け角度を変えることができるので、照明器具３を設ける際の自由度を増大させることができる。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態における物体の位置管理システム１の全体構成を示すブロック図である。図１に示されているように、当該物体の位置管理システム１は、建物側の送受信システム２と、物体側の送受信器具１１で構成される。建物側の送受信システム２には、ＬＥＤ発光部４、超音波受信機５を有する照明器具３、ＬＥＤ管理制御部６、超音波センサー制御部７、位置管理制御部８、移動指令制御部９、全体管理制御部１０が設けられている。また、物体側の送受信器具１１には、光受光部１２、超音波発信機１３が設けられている。
【００１７】
全体管理制御部１０は、位置管理の対象とする物体の移動距離や方向などのパラメータを含む管理信号を設定する。この管理信号は、位置管理制御部８、移動指令制御部９に送信される。ＬＥＤ管理制御部６からの制御信号でＬＥＤ発光部４を駆動し、照明光を出力させると共に、位置管理の対象とする物体に移動制御信号を含む送信データを送信する。物体側の送受信器具１１は、例えばロボットのような移動物体に設けられているものとする。ロボットに取り付けた光受光部１２は、移動制御信号を受信し、例えば移動方向や移動距離などの情報を取得する。当該制御信号により、ロボットに設けられている駆動機構を制御する。ロボットの移動位置は、超音波発信機１３から建物側の送受信システム２に送信され、送信信号は超音波受信機５で受信される。
【００１８】
超音波受信機５で受信された信号は、超音波センサー制御部７を介して全体管理制御部１０に送信される。全体管理制御部１０は、ロボットが当初設定された
位置に移動したかどうかを確認し、移動位置の修正が必要な場合には、位置管理制御部８、移動指令制御部９に微調整制御信号を送信する。ＬＥＤ発光部４は、ＬＥＤ管理制御部６からの制御信号で駆動され、前記微調整制御信号を光受光部１２に送信する。全体管理制御部１０は、照明器具３に電気的に接続されている。
【００１９】
次に、超音波センサーを用いた場合の超音波発信機の位置検出、すなわち、超音波発信機を取り付けた物体の位置検出について説明する。図７は、超音波発信機の位置検出の原理を示す説明図である。この超音波位置検出システムは、たとえば天井或いは壁面などに超音波受信機をマトリックス状に四隅に配置し、超音波発信機の位置を３点測位の原理から検出する。
【００２０】
図７の例では、超音波受信機５ａ、５ｂ、５ｃの３個を用いて超音波発信機１３の位置を検出する。この際に、各受信機５ａ、５ｂ、５ｃで受信した発信機信号の時間差から、超音波発信機１３よりの超音波伝播距離を予測する。次に、各受信機５ａ、５ｂ、５ｃを中心として、超音波伝播距離に相当する半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の円を描く。続いて、すべての円の交点を超音波発信機１３がある位置と推定し、３次元座標を求める。
【００２１】
図７に示した方式では、超音波受信機５ａ、５ｂ、５ｃの受信エリアを最大限に有効に利用できない可能性がある。すなわち、超音波受信機５ａ、５ｂ、５ｃを天井に設置した場合は、天井高さが一般的な建物では３ｍ前後である。一方、超音波受信機の受信エリアは、超音波受信機を中心として受信距離７ｍ、約１００°の円錐状の特性を持っている。このため、超音波受信機の受信エリアを最大限に有効利用できない状況となる。そこで、例えば一辺が１０ｍの正方形の部屋を想定した場合には、超音波受信機を部屋の四隅の天井に部屋の対角線方向に向けて設置すると４箇所の受信機でカバーできる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態を示す説明図である。図２において、２１は空間側制御ユニットで、コンピュータ２１ａが設置されている。空間側制御ユニット２１は、各移動体のＩＤと３次元位置を計測し、空間内での移動体の位置関係を把握する。また、タスクの解を求め、各移動体への位置情報伝達を行う。すなわち、移動位置を指示する。さらに、ワーク位置情報伝達などを行う。この空間側制御ユニット２１は、適用アプリケーション毎に構築する。
【００２３】
物体の位置管理を行う部屋の天井には、超音波アレーセンサー１５ａを設ける。この例では、天井は長方形に形成されているので、天井の四隅の位置の他に、天井の長辺の中央部に対向して、光源（ＬＥＤ発光部）と位置検出手段（超音波受信機）とを一体に取り付けた照明器具２３を設けている。天井が正方形であれば、前記のように照明器具２３は天井の四隅に設置される。ロボットのような移動物体は、固定部１６ａとアームのような移動部１６ｂからなる。１７〜２０は、静止物体である。移動物体と静止物体には、それぞれ超音波タグ１４が設けられている。超音波タグ１４には、図１で説明したように光受光部１２と超音波発信機１３が設けられている。超音波タグ１４は、部屋上方の適宜の位置に設置されている無線機３０により励信される。
【００２４】
コントローラ２２は、照明器具２３に設けられたＬＥＤ発光部４、超音波受信機５、および無線機３０を制御する。Ｗは物体の検出範囲、すなわち超音波タグ１４の取り付け範囲を示している。図２の例では、超音波受信機を有する照明器具２３を天井の四隅と長辺の中央縁部の６個所にのみ設けている。このため、超音波受信機の受信エリアを最大限に利用できるという利点がある。
【００２５】
図３は、本発明の他の実施形態にかかる構成の説明図である。図２と同じところには同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図３の例においては、超音波アレーセンサー１５は、前記照明器具を天井に格子状に多数取り付けている。このため、超音波タグ１４からの信号の検出精度が向上し、特に移動部１６ｂの位置管理を精度良く実行できるという特徴がある。この場合には、光源の数も増大するので室内の照明が明るくなり、超音波タグの制御信号受信強度が高められるという効果も得られる。
【００２６】
このように、本発明の実施形態においては、照明器具は超音波受信機機とその他の機器、この例では光源とを組み合わせているので、天井に取り付ける部材の高機能化を図ることが可能となる。また、照明器具として製作される部材を利用して、その表面に超音波受信機を取り付け、さらに超音波受信機の周囲に複数の高輝度ＬＥＤを配置している。
【００２７】
ＬＥＤは通常に点灯させることにより照明器具として利用可能であり、さらに前記したようにＬＥＤ制御回路で変調制御などを行うことによりＬＥＤ通信の手段としての利用が可能である。また、照明器具を用いることにより、空間の意匠にもマッチングすると共に、図６で説明したように超音波受信機の設置方向調整に自由度が増すこととなる。
【００２８】
図４は、さらに本発明の他の実施形態を示す説明図である。図４においては、介護などのように、人（対象物）とロボットが相互に移動するシステムに本発明の構成を適用するものである。図４の６５はロボット４０の作業空間で、６６はロボット４０の制御エリアである。作業空間６５は、ロボット４０の移動に制約を受けるので、例えば室内の限られた範囲内に設定されている。この例では、ロボット４０は例えば人５０の手の動きをサポートしている。
【００２９】
４１は、ロボット４０の位置処理部である。位置処理部４１は、センサーからの検出信号で制御対象である人５０の動きを認識し、ロボット４０の動作を制御する。すなわち、ロボット４０は自身に設けた位置処理部４１により制御される一種の閉ループ制御系を構成している。また、ロボット４０と人５０は、１対１の関係で相互に動作する構成となっている。
【００３０】
６７は、本発明を適用する際の作業空間を示しており、この場合の歩行移動するロボット４２〜４４と人５１〜５２との相互の位置管理システムはＹである。ロボットの作業空間はＺのように拡張されている。また、ロボットと人との関係は、Ｎ対Ｎ、この例では３対３になっている。図示を省略しているが、歩行移動するロボット４２〜４４と人５１〜５２にはそれぞれ超音波タグが取り付けられている。また、部屋の天井には、図２、または図３で示したような形態で光源と超音波受信機を設けた複合部材を設置している。
【００３１】
６０は、建物の適所に設置された制御部で、図２、図３で示した空間側制御ユニットとコントローラを合わせた機能を持たせている。図４の例では、このシステム本来の目的である建物空間の有効利用を図ること、すなわち建物空間の高機能化を図る例として、建物側システムでロボットなど移動体（人）、その他テーブルなどの静止物体の位置を検出し、建物側からロボットなどへ移動指令を出している。この際に、複数のロボットのそれぞれの位置を精度良く検出し、各ロボットには最適な位置に移動するような制御信号を送信する。このために、各ロボットが相互に錯綜せずに安全に、対応して割り当てられている人の介護などの動作、すなわち対象物（人）の動作補助を行うように集中制御することができる。
【００３２】
このように、建物空間の高機能化を実現することにより、次のような利点が得られる。すなわち、従来高機能なロボットがロボット内ですべての情報を処理してロボット単独として行動していたが、制御部を建物側に持たせることにより、当該制御部からの制御信号によりロボットなどの移動制御を行うことができる。この際のロボットなどの移動制御は、建物空間を制約なく移動できるものであり、建物空間の高機能化を図ることができる。
【００３３】
このように、制御機能を保有していない簡便なロボット或いは機械のようなものでも、建物内、或いは建物外で利用可能となる。また、建物側でこれらの位置情報などを管理することにより、移動体の移動計画（経路計画、行動計画）などがロボット単体ではなく全体で群管理することが可能となる。これにより、従来にはない人と機械（ロボット）とのコミュニケーションも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上説明したように、本発明は、建物空間における高機能化を図ると共に、光源と超音波受信機とを照明器具に取り付けることにより、構成が簡略で設置スペースも節約できる物体の位置管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の処理手順を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態を示す特性図である。
【図６】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図７】本発明の前提技術を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・物体の位置管理システム、２・・・建物側の送受信システム、３・・・照明器具、４・・・ＬＥＤ発光部、５・・・超音波受信機、６・・・ＬＥＤ管理制御部、７・・・超音波センサー制御部、８・・・位置管理制御部、９・・・移動指令制御部、１０・・・全体管理制御部、１１・・・物体側の送受信器具、１２・・・光受光部、１３・・・超音波発信機
【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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