(57)【要約】  ロボットが充電ステーションを特定する精度を高める。  充電ステーションは、給電端子を有する充電スペースと、充電スペースにおいてロボットと給電端子が接続されたとき、ロボットに内蔵される二次電池を充電する充電制御部と、ロボットから発光態様を指定する発光信号を受信する発光指示受信部と、指定された発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備える。ロボットは、モーションを選択する動作制御部と、選択されたモーションを実行する駆動機構と、発光信号を送信する発光指示送信部と、外部光を認識する光認識部を備える。ロボットの光認識部は、指定された発光態様に対応する外部光を特定し、動作制御部は、外部光の発光地点を充電ステーションの所在地点としてロボットの移動方向を決定する。
2020129992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電端子を有する充電スペースと、
前記充電スペースにおいてロボットと前記給電端子が接続されたとき、前記ロボットに内蔵される二次電池を充電する充電制御部と、
光源と、
前記ロボットから、発光態様を指定する発光信号を受信する発光指示受信部と、
前記指定された発光態様にしたがって、前記光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備えることを特徴とする充電ステーション。
【請求項２】
前記発光指示受信部は、前記発光信号により、前記光源の発光量、点滅周期、発光色および発光パターンうちの１以上を前記発光態様として指定されることを特徴とする請求項１に記載の充電ステーション。
【請求項３】
前記光源は、第１の光源と第２の光源を含み、
前記充電ステーションを正面視したとき、前記第１の光源は前記第２の光源よりも手前に設置されることを特徴とする請求項１または２に記載の充電ステーション。
【請求項４】
複数の充電スペースを備え、複数のロボットを同時充電可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の充電ステーション。
【請求項５】
第１のロボットから、充電スペースへの入庫を要求する入庫要求信号を受信する入庫要求受信部と、
前記第１のロボットの前記充電スペースへの入庫可否を判定する入庫判定部と、
入庫可否を示す入庫可否信号を前記第１のロボットに送信する入庫可否送信部と、を更に備え、
前記入庫判定部は、第２のロボットが充電ステーションへの帰還中であって、前記第２のロボットがいずれかの充電スペースにおいて充電を開始していないときには、前記第１のロボットの入庫を拒否することを特徴とする請求項４に記載の充電ステーション。
【請求項６】
前記ロボットの動作を制御するサーバ装置と一体として形成され、
前記サーバ装置は、
前記ロボットから、前記ロボットにより認識されたイベント情報を受信するイベント受信部と、
前記イベント情報にしたがって、前記ロボットのモーションを選択する動作制御部と、を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の充電ステーション。
【請求項７】
ロボットのモーションを選択する動作制御部と、
前記動作制御部により選択されたモーションを実行する駆動機構と、
発光態様を指定する発光信号を送信する発光指示送信部と、
外部光を認識する光認識部と、を備え、
前記発光指示送信部は、前記ロボットに内蔵される二次電池を充電するとき、前記発光信号を送信し、
前記光認識部は、前記指定された発光態様に対応する外部光を特定し、
前記動作制御部は、前記外部光の発光地点を充電ステーションの所在地点としてロボットの移動方向を決定することを特徴とする自律行動型ロボット。
【請求項８】
撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
前記撮像画像から特徴点を抽出することにより、画像特徴情報を取得する画像特徴取得部と、
前記画像特徴情報に基づいてマップを生成するマップ管理部と、を更に備え、
前記マップ管理部は、前記充電ステーションの発光地点を基準として、前記マップを生成することを特徴とする請求項７に記載の自律行動型ロボット。
【請求項９】
前記発光指示送信部は、前記マップにおいて現在地点を見失ったとき、前記発光信号を送信することを特徴とする請求項８に記載の自律行動型ロボット。
【請求項１０】
光源と、
ロボットから、発光態様を指定する発光信号を受信する発光指示受信部と、
前記指定された発光態様にしたがって、前記光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備えることを特徴とするランドマーク装置。
【請求項１１】
ロボット、ランドマーク装置および充電ステーションを含み、
前記ロボットは、
外部光を認識する光認識部と、
ロボットのモーションを選択する動作制御部と、
前記動作制御部により選択されたモーションを実行する駆動機構と、
発光態様を指定する発光信号を送信する発光指示送信部と、を備え、
前記発光指示送信部は、前記ロボットに内蔵される二次電池を充電するとき、前記発光信号を送信し、
前記光認識部は、前記指定された発光態様に対応する外部光を特定し、
前記動作制御部は、前記外部光の発光地点を移動目標地点としてロボットの移動方向を決定し、
前記ランドマーク装置は、
光源と、
前記ロボットから、発光信号を受信する発光指示受信部と、
前記発光信号により指定された発光態様にしたがって、前記光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備え、
前記充電ステーションは、
給電端子を有する充電スペースと、
前記充電スペースにおいてロボットと前記給電端子が接続されたとき、前記ロボットの二次電池を充電する充電制御部と、
光源と、
前記ロボットから、前記発光信号を受信する発光指示受信部と、
前記発光信号により指定された発光態様にしたがって、前記光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備え、
前記ロボットの発光指示送信部は、第１の発光態様を指定する第１の発光信号を送信し、
前記ランドマーク装置の発光制御部は、前記第１の発光信号により指定された第１の発光態様にしたがって、前記光源の発光態様を変化させ、
前記ロボットの光認識部は、前記第１の発光態様による外部光を特定し、
前記ロボットの動作制御部は、前記第１の発光態様による外部光の発光地点を移動目標地点としてロボットの移動方向を決定し、
前記ロボットの発光指示送信部は、前記ロボットが前記ランドマーク装置の所在地点に至ったとき、第２の発光態様を指定する第２の発光信号を送信し、
前記充電ステーションの発光制御部は、前記第２の発光信号により指定された第２の発光態様にしたがって、前記光源の発光態様を変化させ、
前記ロボットの光認識部は、前記第２の発光態様による外部光を特定し、
前記ロボットの動作制御部は、前記第２の発光態様による外部光の発光地点を移動目標地点としてロボットの次の移動方向を決定することを特徴とする誘導システム。
【請求項１２】
第１のロボット、第２のロボットおよび充電ステーションを含み、
前記第１のロボットおよび第２のロボットは、いずれも
外部光を認識する光認識部と、
ロボットのモーションを選択する動作制御部と、
前記動作制御部により選択されたモーションを実行する駆動機構と、
発光態様を指定する発光信号を送信する発光指示送信部と、
光源と、
他のロボットから、発光信号を受信する発光指示受信部と、
前記発光信号により指定された発光態様にしたがって、前記光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備え、
前記発光指示送信部は、ロボットに内蔵される二次電池を充電するとき、前記発光信号を送信し、
前記光認識部は、前記指定された発光態様に対応する外部光を特定し、
前記動作制御部は、前記外部光の発光地点を移動目標地点としてロボットの移動方向を決定し、
前記充電ステーションは、
給電端子を有する充電スペースと、
前記充電スペースにおいてロボットと前記給電端子が接続されたとき、前記ロボットの二次電池を充電する充電制御部と、
光源と、
ロボットから、発光信号を受信する発光指示受信部と、
前記発光信号により指定された発光態様にしたがって、前記光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備え、
前記第１のロボットの発光指示送信部は、第１の発光態様を指定する第１の発光信号を送信し、
前記第２のロボットの発光制御部は、前記第１の発光信号により指定された第１の発光態様にしたがって、前記第２のロボットの光源の発光態様を変化させ、
前記第１のロボットの光認識部は、前記第１の発光態様による外部光を特定し、
前記第１のロボットの動作制御部は、前記第１の発光態様による外部光の発光地点を移動目標地点として前記第１のロボットの移動方向を決定し、
前記第１のロボットの発光指示送信部は、前記第１のロボットが前記第２のロボットの所在地点に至ったとき、第２の発光態様を指定する第２の発光信号を送信し、
前記充電ステーションの発光制御部は、前記第２の発光信号により指定された第２の発光態様にしたがって、前記光源の発光態様を変化させ、
前記第１のロボットの光認識部は、前記第２の発光態様による外部光を特定し、
前記第１のロボットの動作制御部は、前記第２の発光態様による外部光の発光地点を移動目標地点として前記第１のロボットの次の移動方向を決定することを特徴とする誘導システム。
【請求項１３】
前記第１のロボットおよび前記第２のロボットは、いずれも、
前記充電ステーションに対してロボットの現在地点が所定の位置条件を満たすか否かを判定する位置判定部、を更に備え、
前記第１のロボットにおいて前記位置条件が成立しないときには、前記第２のロボットの動作制御部は前記位置条件が成立する範囲内を前記第２のロボットの行動範囲として設定することを特徴とする請求項１２に記載の誘導システム。
【請求項１４】
ロボットのモーションを選択する機能と、
前記選択されたモーションを駆動機構に実行させる機能と、
発光態様を指定する発光信号を送信する機能と、
前記指定された発光態様による外部光の発光地点を認識する機能と、
前記発光信号が指定する発光態様にて発光する外部光が認識されたとき、前記外部光の発光地点を充電ステーションの所在地点としてロボットの移動方向を決定する機能と、をコンピュータに発揮させることを特徴とする自律行動型ロボットの行動制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部状態または外部環境に応じて自律的に行動選択するロボットと、ロボットを充電するための充電ステーション、に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間は、癒やしを求めてペットを飼う。その一方、ペットの世話をする時間を十分に確保できない、ペットを飼える住環境にない、アレルギーがある、死別がつらい、といったさまざまな理由により、ペットをあきらめている人は多い。もし、ペットの役割が務まるロボットがあれば、ペットを飼えない人にもペットが与えてくれるような癒やしを与えられるかもしれない（特許文献１、２参照）。【０００３】
ロボットにペットのような伴侶としての存在感を発揮させる上では、ロボットの移動が前提となる。ロボットには、ユーザの補助を受けることなく、充電ステーションを自ら探し出して適宜充電を受ける機能が期待される（特許文献３、４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２３２１９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１７／１６９８２６号
【特許文献３】特開２００１−１２５６４１号公報
【特許文献４】特開２００４−１５１９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３に示す充電ステーションは、自らの所在地をロボットに伝えるために所定のマークを表示する。ロボットは、このマークを視認することで充電ステーションを識別する（段落［００９３］［００９４］等参照）。また、特許文献３の充電ステーションは、音波や電波を発生させることでも、ロボットに充電ステーションの所在地を知らせている（段落［００９９］［０１００］等参照）。【０００６】
充電ステーションは、多種多様な環境に設置されることが想定される。このため、充電ステーションが所定のマークを表示させても、ロボットがそのマークを見つけることができるとは限らない。たとえば、充電ステーションのマークに類似するマークが壁に描かれている部屋では、ロボットは充電ステーションの位置を誤認する可能性がある。電波等についても同様であり、ロボットは充電ステーションからの信号に類似する別の信号を充電ステーションからの信号と誤認する可能性がある。【０００７】
本発明は上記課題認識に基づいて完成された発明であり、その主たる目的は、ロボットが充電ステーションを特定する精度を高めるための技術、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様における充電ステーションは、給電端子を有する充電スペースと、充電スペースにおいてロボットと給電端子が接続されたとき、ロボットに内蔵される二次電池を充電する充電制御部と、光源と、ロボットから発光態様を指定する発光信号を受信する発光指示受信部と、指定された発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備える。【０００９】
本発明のある態様におけるロボットは、ロボットのモーションを選択する動作制御部と、動作制御部により選択されたモーションを実行する駆動機構と、発光態様を指定する発光信号を送信する発光指示送信部と、外部光を認識する光認識部を備える。
発光指示送信部は、ロボットに内蔵される二次電池を充電するとき、発光信号を送信し、光認識部は、指定された発光態様に対応する外部光を特定し、動作制御部は、外部光の発光地点を充電ステーションの所在地点としてロボットの移動方向を決定する。【００１０】
本発明のある態様におけるランドマーク装置は、光源と、ロボットから、発光態様を指定する発光信号を受信する発光指示受信部と、指定された発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備える。【００１１】
本発明のある態様における誘導システムは、ロボット、ランドマーク装置および充電ステーションを含む。
ロボットは、外部光を認識する光認識部と、ロボットのモーションを選択する動作制御部と、動作制御部により選択されたモーションを実行する駆動機構と、発光態様を指定する発光信号を送信する発光指示送信部と、を備える。
発光指示送信部は、ロボットに内蔵される二次電池を充電するとき、発光信号を送信し、光認識部は、指定された発光態様に対応する外部光を特定し、動作制御部は、外部光の発光地点を移動目標地点としてロボットの移動方向を決定する。
ランドマーク装置は、光源と、ロボットから、発光信号を受信する発光指示受信部と、発光信号により指定された発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備える。
充電ステーションは、給電端子を有する充電スペースと、充電スペースにおいてロボットと給電端子が接続されたとき、ロボットの二次電池を充電する充電制御部と、光源と、ロボットから、発光信号を受信する発光指示受信部と、発光信号により指定された発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備える。
ロボットの発光指示送信部は、第１の発光態様を指定する第１の発光信号を送信する。ランドマーク装置の発光制御部は、第１の発光信号により指定された第１の発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる。ロボットの光認識部は、第１の発光態様による外部光を特定し、ロボットの動作制御部は、第１の発光態様による外部光の発光地点を移動目標地点としてロボットの移動方向を決定する。
ロボットの発光指示送信部は、ロボットがランドマーク装置の所在地点に至ったとき、第２の発光態様を指定する第２の発光信号を送信する。充電ステーションの発光制御部は、第２の発光信号により指定された第２の発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる。ロボットの光認識部は、第２の発光態様による外部光を特定し、ロボットの動作制御部は、第２の発光態様による外部光の発光地点を移動目標地点としてロボットの次の移動方向を決定する。【００１２】
本発明の別の態様における誘導システムは、第１のロボット、第２のロボットおよび充電ステーションを含む。
第１のロボットおよび第２のロボットは、いずれも、外部光を認識する光認識部と、ロボットのモーションを選択する動作制御部と、動作制御部により選択されたモーションを実行する駆動機構と、発光態様を指定する発光信号を送信する発光指示送信部と、光源と、他のロボットから、発光信号を受信する発光指示受信部と、発光信号により指定された発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備える。
発光指示送信部は、ロボットに内蔵される二次電池を充電するとき、発光信号を送信し、光認識部は、指定された発光態様に対応する外部光を特定し、動作制御部は、外部光の発光地点を移動目標地点としてロボットの移動方向を決定する。
充電ステーションは、給電端子を有する充電スペースと、充電スペースにおいてロボットと給電端子が接続されたとき、ロボットの二次電池を充電する充電制御部と、光源と、ロボットから、発光信号を受信する発光指示受信部と、発光信号により指定された発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる発光制御部と、を備える。
第１のロボットの発光指示送信部は、第１の発光態様を指定する第１の発光信号を送信する。第２のロボットの発光制御部は、第１の発光信号により指定された第１の発光態様にしたがって、第２のロボットの光源の発光態様を変化させる。第１のロボットの光認識部は、第１の発光態様による外部光を特定し、第１のロボットの動作制御部は、第１の発光態様による外部光の発光地点を移動目標地点として第１のロボットの移動方向を決定する。
第１のロボットの発光指示送信部は、第１のロボットが第２のロボットの所在地点に至ったとき、第２の発光態様を指定する第２の発光信号を送信する。充電ステーションの発光制御部は、第２の発光信号により指定された第２の発光態様にしたがって、光源の発光態様を変化させる。第１のロボットの光認識部は、第２の発光態様による外部光を特定し、第１のロボットの動作制御部は、第２の発光態様による外部光の発光地点を移動目標地点として第１のロボットの次の移動方向を決定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ロボットが充電ステーションの所在地点を特定しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１５】
【図１】充電システムの概要を説明するための図である。
【図２Ａ】ロボットの正面外観図である。
【図２Ｂ】ロボットの側面外観図である。
【図３】ロボットの構造を概略的に表す断面図である。
【図４】基本構成におけるロボットのハードウェア構成図である。
【図５】基本構成におけるロボットシステムの機能ブロック図である。
【図６Ａ】ロボットが外皮を装着した状態を表す側面図である。
【図６Ｂ】ロボットが外皮を装着した状態を表す正面図である。
【図６Ｃ】ロボットが外皮を装着した状態を表す背面図である。
【図７】本実施形態におけるステーションの外観図である。
【図８】本実施形態におけるステーションの機能ブロック図である。
【図９】本実施形態におけるロボットの機能ブロック図である。
【図１０】ランドマーク装置の機能ブロック図である。
【図１１】ロボットがステーションを探索する処理過程を示すシーケンス図である。
【図１２】発光部の拡大斜視図である。
【図１３】正面から見たときの発光部の模式図である。
【図１４】側方から見たときの発光部の模式図である。
【図１５】近距離誘導信号（近距離赤外線と超音波）によるロボットの位置調整方法を説明するための模式図である。
【図１６】複数のロボットがステーションへ帰還を希望するときの制御方法を説明するためのタイムチャートである。
【図１７】ランドマーク装置によりロボットをステーションに誘導する方法を説明するための模式図である。
【図１８】ロボットによりロボットをステーションに誘導する方法を説明するための模式図である。
【図１９】変形例におけるステーションの外観図である。
【図２０】ロボットの位置および進行方向を特定する方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、充電システム１０の概要を説明するための図である。
充電システム１０は、２台のロボット１００を同時に充電可能な充電ステーション５００を備える。以下、充電ステーションを単に「ステーション」とよぶことがある。ロボット１００は車輪走行型の自律行動型ロボットである。ロボット１００は、２つの前輪と１つの後輪を備える。左右の前輪が駆動輪、後輪がキャスターからなる従動輪である（詳細については後述する）。
【００１７】
ステーション５００は、複数のロボット１００の巣（寝床）を演出する。２台のロボット１００が隣り合わせで仲良く充電できるよう、２つの充電スペース５０２（左スペース５０２Ｌ、右スペース５０２Ｒ）が横並びに近接配置されている。ロボット１００は、充電のために巣に戻り、充電中は正面を向くことで周囲に愛らしさをアピールする。ロボット１００は、２つの充電スペース５０２のいずれかに対して後ろ向きに進入する。すなわち、その進入の際にはキャスターが先頭となる。
【００１８】
充電スペース５０２には、キャスターが乗り上げるベース５０４が設けられる。キャスターがベース５０４上の目標位置に到達することで、ステーション５００の給電端子とロボット１００の充電端子とが安定に接続し、充電が可能となる。
【００１９】
ロボット１００は、ステーション５００に対して点滅周期等の「発光態様」を指定する発光信号を送信し、ステーション５００は指示された発光態様にて、発光部を発光させる。本実施形態における「発光態様」とは、発光部（光源）の点滅周期、発光量、発光色および発光パターンのうちの１以上の組み合わせとして定義される。
【００２０】
発光パターンとは、たとえば、「０．５秒点灯、１．５秒消灯、１．０秒点灯、０．５秒消灯」のように、点灯時間と消灯時間の配分を指定する情報でもよいし、「赤色光源、黄色光源、紫色光源の３種類の光源うち、赤色光源と黄色光源を点灯」のように発光色の組み合わせを指定する情報でもよい。以下、ステーション５００が発生させる光を「誘導光」とよぶ。ロボット１００は、誘導光を検出し、誘導光の発光地点をステーション５００の所在地点として特定する。
以下、ロボット１００の基本構成について図２から図５に関連して説明したあと、ロボット１００がステーション５００の所在地点を特定する方法を中心として説明する。
【００２１】
［基本構成］
図２は、ロボット１００の外観を表す図である。図２Aは正面図であり、図２Bは側面図である。
ロボット１００は、外部環境および内部状態に基づいて行動を決定する自律行動型のロボットである。外部環境は、カメラやサーモセンサ１１５など各種のセンサにより認識される。内部状態はロボット１００の感情を表現する様々なパラメータとして定量化される。ロボット１００は、オーナー家庭の家屋内を行動範囲とする。以下、ロボット１００に関わる人間を「ユーザ」とよぶ。ユーザのうち、ロボット１００の所有者または管理者を「オーナー」とよぶ。
【００２２】
ロボット１００のボディ１０４は、全体的に丸みを帯びた形状を有し、ウレタンやゴム、樹脂、繊維などやわらかく弾力性のある素材により形成された外皮３１４を含む。ロボット１００に服を着せてもよい。ロボット１００の総重量は５〜１５キログラム程度、身長は０．５〜１．２メートル程度である。適度な重さと丸み、柔らかさ、手触りのよさ、といった諸属性により、ユーザがロボット１００を抱きかかえやすく、かつ、抱きかかえたくなるという効果が実現される。
【００２３】
ロボット１００は、一対の前輪１０２（左輪１０２ａ，右輪１０２ｂ）と、一つの後輪１０３を含む。前輪１０２が駆動輪であり、後輪１０３が従動輪である。前輪１０２は、操舵機構を有しないが、左右輪の回転速度や回転方向を個別に制御可能とされている。後輪１０３は、キャスターであり、ロボット１００を前後左右へ移動させるために回転自在となっている。後輪１０３はオムニホイールであってもよい。左輪１０２ａよりも右輪１０２ｂの回転数を大きくすることで、ロボット１００が左折したり、左回りに回転できる。右輪１０２ｂよりも左輪１０２ａの回転数を大きくすることで、ロボット１００が右折したり、右回りに回転できる。
【００２４】
前輪１０２および後輪１０３は、駆動機構（回動機構、リンク機構）によりボディ１０４に完全収納できる。ボディ１０４の下半部には左右一対のカバー３１２が設けられている。カバー３１２は、可撓性および弾性を有する樹脂材（ラバー、シリコーンゴム等）からなり、柔らかい胴体を構成するとともに前輪１０２を収納できる。カバー３１２には側面から前面にかけて開口するスリット３１３（開口部）が形成され、そのスリット３１３を介して前輪１０２を進出させ、外部に露出させることができる。
【００２５】
走行時においても各車輪の大半はボディ１０４に隠れているが、各車輪がボディ１０４に完全収納されるとロボット１００は移動不可能な状態となる。すなわち、車輪の収納動作にともなってボディ１０４が降下し、床面Ｆに着座する。この着座状態においては、ボディ１０４の底部に形成された平坦状の着座面１０８（接地底面）が床面Ｆに当接する。
【００２６】
ロボット１００は、２つの腕１０６を有する。腕１０６の先端に手があるが、モノを把持する機能はない。腕１０６は、後述するアクチュエータの駆動により、上げる、曲げる、手を振る、振動するなど簡単な動作が可能である。２つの腕１０６は、それぞれ個別に制御可能である。
【００２７】
ロボット１００の頭部正面には顔領域１１６が露出している。顔領域１１６には、２つの目１１０が設けられている。目１１０は、液晶素子または有機ＥＬ素子による画像表示が可能であり、画像として表示された瞳や瞼を動かすことで視線や表情を表現するためのデバイスである。顔領域１１６の中央には、鼻１０９が設けられている。鼻１０９には、アナログスティックが設けられており、上下左右の全方向に加えて、押し込み方向も検出できる。また、ロボット１００には複数のタッチセンサが設けられており、頭部、胴部、臀部、腕など、ロボット１００のほぼ全域についてユーザのタッチを検出できる。ロボット１００は、音源方向を特定可能なマイクロフォンアレイや超音波センサなど様々なセンサを搭載する。また、スピーカーを内蔵し、簡単な音声を発することもできる。
【００２８】
ロボット１００の頭部にはツノ１１２が取り付けられる。ツノ１１２には全天周カメラ１１３が取り付けられ、ロボット１００の上部全域を一度に撮像可能である。ツノ１１２にはまた、サーモセンサ１１５（サーモカメラ）が内蔵されている。また、ツノ１１２には赤外線を利用した通信をするためのモジュール（図示せず）が複数設けられており、それらのモジュールが周囲に向けて環状に設置されている。このため、ロボット１００は方向を認識しながら赤外線通信ができる。更に、ツノ１１２には、緊急停止用のスイッチが設けられており、ユーザはツノ１１２を引き抜くことでロボット１００を緊急停止できる。
【００２９】
図３は、ロボット１００の構造を概略的に表す断面図である。
ボディ１０４は、本体フレーム３１０、一対の腕１０６、一対のカバー３１２および外皮３１４を含む。本体フレーム３１０は、頭部フレーム３１６および胴部フレーム３１８を含む。頭部フレーム３１６は、中空半球状をなし、ロボット１００の頭部骨格を形成する。胴部フレーム３１８は、角筒形状をなし、ロボット１００の胴部骨格を形成する。胴部フレーム３１８の下端部が、ロアプレート３３４に固定されている。頭部フレーム３１６は、接続機構３３０を介して胴部フレーム３１８に接続されている。
【００３０】
胴部フレーム３１８は、ボディ１０４の軸芯を構成する。胴部フレーム３１８は、ロアプレート３３４に左右一対のサイドプレート３３６を固定して構成され、一対の腕１０６および内部機構を支持する。胴部フレーム３１８の内方には、バッテリー１１８、制御回路３４２および各種アクチュエータ等が収容されている。ロアプレート３３４の底面が着座面１０８を形成する。
【００３１】
胴部フレーム３１８は、その上部にアッパープレート３３２を有する。アッパープレート３３２には、有底円筒状の支持部３１９が固定されている。アッパープレート３３２、ロアプレート３３４、一対のサイドプレート３３６および支持部３１９が、胴部フレーム３１８を構成している。支持部３１９の外径は、左右のサイドプレート３３６の間隔よりも小さい。一対の腕１０６は、環状部材３４０と一体に組み付けられることでアームユニット３５０を構成している。環状部材３４０は円環状をなし、その中心線上を径方向に離隔するように一対の腕１０６が取り付けられている。環状部材３４０は、支持部３１９に同軸状に挿通され、一対のサイドプレート３３６の上端面に載置されている。アームユニット３５０は、胴部フレーム３１８により下方から支持されている。
【００３２】
頭部フレーム３１６は、ヨー軸３２１、ピッチ軸３２２およびロール軸３２３を有する。頭部フレーム３１６のヨー軸３２１周りの回動（ヨーイング）により首振り動作が実現され、ピッチ軸３２２周りの回動（ピッチング）により頷き動作，見上げ動作および見下ろし動作が実現され、ロール軸３２３周りの回動（ローリング）により首を左右に傾げる動作が実現される。各軸は、接続機構３３０の駆動態様に応じて三次元空間における位置や角度が変化し得る。接続機構３３０は、リンク機構からなり、胴部フレーム３１８に設置された複数のモータにより駆動される。
【００３３】
胴部フレーム３１８は、車輪駆動機構３７０を収容している。車輪駆動機構３７０は、前輪１０２および後輪１０３をそれぞれボディ１０４から出し入れする前輪駆動機構および後輪駆動機構を含む。前輪１０２および後輪１０３は、ロボット１００を移動させる「移動機構」として機能する。前輪１０２は、その中心部にダイレクトドライブモータを有する。このため、左輪１０２ａと右輪１０２ｂを個別に駆動できる。前輪１０２はホイールカバー１０５に回転可能に支持され、そのホイールカバー１０５が胴部フレーム３１８に回動可能に支持されている。
【００３４】
一対のカバー３１２は、胴部フレーム３１８を左右から覆うように設けられ、ボディ１０４のアウトラインに丸みをもたせるよう、滑らかな曲面形状とされている。胴部フレーム３１８とカバー３１２との間に閉空間が形成され、その閉空間が前輪１０２の収容空間Ｓとなっている。後輪１０３は、胴部フレーム３１８の下部後方に設けられた収容空間に収容される。
【００３５】
外皮３１４は、本体フレーム３１０および一対の腕１０６を外側から覆う。外皮３１４は、人が弾力を感じる程度の厚みを有し、ウレタンスポンジなどの伸縮性を有する素材で形成される。これにより、ユーザがロボット１００を抱きしめると、適度な柔らかさを感じ、人がペットにするように自然なスキンシップをとることができる。外皮３１４は、カバー３１２を露出させる態様で本体フレーム３１０に装着されている。外皮３１４の上端部には、開口部３９０が設けられる。この開口部３９０がツノ１１２を挿通する。
【００３６】
本体フレーム３１０と外皮３１４との間にはタッチセンサが配設される。カバー３１２にはタッチセンサが埋設されている。これらのタッチセンサは、いずれも静電容量センサであり、ロボット１００のほぼ全域におけるタッチを検出する。なお、タッチセンサを外皮３１４に埋設してもよいし、本体フレーム３１０の内側に配設してもよい。
【００３７】
腕１０６は、第１関節３５２および第２関節３５４を有し、両関節の間に腕３５６、第２関節３５４の先に手３５８を有する。第１関節３５２は肩関節に対応し、第２関節３５４は手首関節に対応する。各関節にはモータが設けられ、腕３５６および手３５８をそれぞれ駆動する。腕１０６を駆動するための駆動機構は、これらのモータおよびその駆動回路３４４を含む。
【００３８】
図４は、ロボット１００のハードウェア構成図である。
ロボット１００は、内部センサ１２８、通信機１２６、記憶装置１２４、プロセッサ１２２、駆動機構１２０およびバッテリー１１８を含む。駆動機構１２０は、上述した接続機構３３０および車輪駆動機構３７０を含む。プロセッサ１２２と記憶装置１２４は、制御回路３４２に含まれる。各ユニットは電源線１３０および信号線１３２により互いに接続される。バッテリー１１８は、電源線１３０を介して各ユニットに電力を供給する。各ユニットは信号線１３２により制御信号を送受する。バッテリー１１８は、リチウムイオン二次電池であり、ロボット１００の動力源である。
【００３９】
内部センサ１２８は、ロボット１００が内蔵する各種センサの集合体である。具体的には、カメラ、マイクロフォンアレイ、測距センサ（赤外線センサ）、サーモセンサ１１５、タッチセンサ、加速度センサ、気圧センサ、ニオイセンサなどである。タッチセンサは、ボディ１０４の大部分の領域に対応し、静電容量の変化に基づいてユーザのタッチを検出する。ニオイセンサは、匂いの元となる分子の吸着によって電気抵抗が変化する原理を応用した既知のセンサである。
【００４０】
通信機１２６は、各種の外部機器を対象として無線通信を行う通信モジュールである。記憶装置１２４は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリにより構成され、コンピュータプログラムや各種設定情報を記憶する。プロセッサ１２２は、コンピュータプログラムの実行手段である。駆動機構１２０は、複数のアクチュエータを含む。このほか、表示器やスピーカーなども搭載される。
【００４１】
駆動機構１２０は、主として、車輪と頭部を制御する。駆動機構１２０は、ロボット１００の移動方向や移動速度を変化させるほか、車輪を昇降させることもできる。車輪が上昇すると、車輪はボディ１０４に完全に収納され、ロボット１００は着座面１０８にて床面Ｆに当接し、着座状態となる。また、駆動機構１２０は、腕１０６を制御する。
【００４２】
図５は、ロボットシステム３００の機能ブロック図である。
ロボットシステム３００は、ロボット１００、サーバ２００および複数の外部センサ１１４を含む。ロボット１００およびサーバ２００の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コプロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
ロボット１００の機能の一部はサーバ２００により実現されてもよいし、サーバ２００の機能の一部または全部はロボット１００により実現されてもよい。
【００４３】
家屋内にはあらかじめ複数の外部センサ１１４が設置される。サーバ２００は、外部センサ１１４を管理し、必要に応じてロボット１００に外部センサ１１４により取得された検出値を提供する。ロボット１００は、内部センサ１２８および複数の外部センサ１１４から得られる情報に基づいて、基本行動を決定する。外部センサ１１４はロボット１００の感覚器を補強するためのものであり、サーバ２００はロボット１００の処理能力を補強するためのものである。ロボット１００の通信機１２６がサーバ２００と定期的に通信し、サーバ２００が外部センサ１１４によりロボット１００の位置を特定する処理を担ってもよい（特許文献２も参照）。
【００４４】
（サーバ２００）
サーバ２００は、通信部２０４、データ処理部２０２およびデータ格納部２０６を含む。
通信部２０４は、外部センサ１１４およびロボット１００との通信処理を担当する。データ格納部２０６は各種データを格納する。データ処理部２０２は、通信部２０４により取得されたデータおよびデータ格納部２０６に格納されるデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２０２は、通信部２０４およびデータ格納部２０６のインタフェースとしても機能する。
【００４５】
データ格納部２０６は、モーション格納部２３２と個人データ格納部２１８を含む。
ロボット１００は、複数の動作パターン（モーション）を有する。腕１０６を震わせる、蛇行しながらオーナーに近づく、首をかしげたままオーナーを見つめる、などさまざまなモーションが定義される。
【００４６】
モーション格納部２３２は、モーションの制御内容を定義する「モーションファイル」を格納する。各モーションは、モーションＩＤにより識別される。モーションファイルは、ロボット１００のモーション格納部１６０にもダウンロードされる。どのモーションを実行するかは、サーバ２００で決定されることもあるし、ロボット１００で決定されることもある。
【００４７】
ロボット１００のモーションの多くは、複数の単位モーションを含む複合モーションとして構成される。たとえば、ロボット１００がオーナーに近づくとき、オーナーの方に向き直る単位モーション、手を上げながら近づく単位モーション、体を揺すりながら近づく単位モーション、両手を上げながら着座する単位モーションの組み合わせとして表現されてもよい。このような４つのモーションの組み合わせにより、「オーナーに近づいて、途中で手を上げて、最後は体をゆすった上で着座する」というモーションが実現される。モーションファイルには、ロボット１００に設けられたアクチュエータの回転角度や角速度などが時間軸に関連づけて定義される。モーションファイル（アクチュエータ制御情報）にしたがって、時間経過とともに各アクチュエータを制御することで様々なモーションが表現される。
【００４８】
先の単位モーションから次の単位モーションに変化するときの移行時間を「インターバル」とよぶ。インターバルは、単位モーション変更に要する時間やモーションの内容に応じて定義されればよい。インターバルの長さは調整可能である。
以下、いつ、どのモーションを選ぶか、モーションを実現する上での各アクチュエータの出力調整など、ロボット１００の行動制御に関わる設定のことを「行動特性」と総称する。ロボット１００の行動特性は、モーション選択アルゴリズム、モーションの選択確率、モーションファイル等により定義される。
【００４９】
モーション格納部２３２は、モーションファイルのほか、各種のイベントが発生したときに実行すべきモーションを定義するモーション選択テーブルを格納する。モーション選択テーブルにおいては、イベントに対して１以上のモーションとその選択確率が対応づけられる。
【００５０】
個人データ格納部２１８は、ユーザの情報を格納する。具体的には、ユーザに対する親密度とユーザの身体的特徴・行動的特徴を示すマスタ情報を格納する。年齢や性別などの他の属性情報を格納してもよい。
【００５１】
ロボット１００は、ユーザごとに親密度という内部パラメータを有する。ロボット１００が、自分を抱き上げる、声をかけてくれるなど、自分に対して好意を示す行動を認識したとき、そのユーザに対する親密度が高くなる。ロボット１００に関わらないユーザや、乱暴を働くユーザ、出会う頻度が低いユーザに対する親密度は低くなる。
【００５２】
データ処理部２０２は、位置管理部２０８、認識部２１２、動作制御部２２２、親密度管理部２２０および状態管理部２４４を含む。
位置管理部２０８は、ロボット１００の位置座標を特定する。状態管理部２４４は、充電率や内部温度、プロセッサ１２２の処理負荷などの各種物理状態など各種内部パラメータを管理する。また、状態管理部２４４は、ロボット１００の感情（寂しさ、好奇心、承認欲求など）を示すさまざまな感情パラメータを管理する。これらの感情パラメータは常に揺らいでいる。感情パラメータに応じてロボット１００の移動目標地点が変化する。たとえば、寂しさが高まっているときには、ロボット１００はユーザのいるところを移動目標地点として設定する。
【００５３】
時間経過によって感情パラメータが変化する。また、後述の応対行為によっても各種感情パラメータは変化する。たとえば、オーナーから「抱っこ」をされると寂しさを示す感情パラメータは低下し、長時間にわたってオーナーを視認しないときには寂しさを示す感情パラメータは少しずつ増加する。
【００５４】
認識部２１２は、外部環境を認識する。外部環境の認識には、温度や湿度に基づく天候や季節の認識、光量や温度に基づく物陰（安全地帯）の認識など多様な認識が含まれる。ロボット１００の認識部１５６は、内部センサ１２８により各種の環境情報を取得し、これを一次処理した上でサーバ２００の認識部２１２に転送する。
【００５５】
具体的には、ロボット１００の認識部１５６は、画像から移動物体、特に、人物や動物に対応する画像領域を抽出し、抽出した画像領域から移動物体の身体的特徴や行動的特徴を示す特徴量の集合として「特徴ベクトル」を抽出する。特徴ベクトル成分（特徴量）は、各種身体的・行動的特徴を定量化した数値である。たとえば、人間の目の横幅は０〜１の範囲で数値化され、１つの特徴ベクトル成分を形成する。人物の撮像画像から特徴ベクトルを抽出する手法については、既知の顔認識技術の応用である。ロボット１００は、特徴ベクトルをサーバ２００に送信する。
【００５６】
サーバ２００の認識部２１２は、ロボット１００の内蔵カメラによる撮像画像から抽出された特徴ベクトルと、個人データ格納部２１８にあらかじめ登録されているユーザ（クラスタ）の特徴ベクトルと比較することにより、撮像されたユーザがどの人物に該当するかを判定する（ユーザ識別処理）。また、認識部２１２は、ユーザの表情を画像認識することにより、ユーザの感情を推定する。認識部２１２は、人物以外の移動物体、たとえば、ペットである猫や犬についてもユーザ識別処理を行う。
【００５７】
認識部２１２は、ロボット１００になされたさまざまな応対行為を認識し、快・不快行為に分類する。認識部２１２は、また、ロボット１００の行動に対するオーナーの応対行為を認識することにより、肯定・否定反応に分類する。
快・不快行為は、ユーザの応対行為が、生物として心地よいものであるか不快なものであるかにより判別される。たとえば、抱っこされることはロボット１００にとって快行為であり、蹴られることはロボット１００にとって不快行為である。肯定・否定反応は、ユーザの応対行為が、ユーザの快感情を示すものか不快感情を示すものであるかにより判別される。抱っこされることはユーザの快感情を示す肯定反応であり、蹴られることはユーザの不快感情を示す否定反応である。
【００５８】
サーバ２００の動作制御部２２２は、ロボット１００の動作制御部１５０と協働して、ロボット１００のモーションを決定する。サーバ２００の動作制御部２２２は、ロボット１００の移動目標地点とそのための移動ルートを作成する。動作制御部２２２は、複数の移動ルートを作成し、その上で、いずれかの移動ルートを選択してもよい。
【００５９】
動作制御部２２２は、モーション格納部２３２の複数のモーションからロボット１００のモーションを選択する。各モーションには状況ごとに選択確率が対応づけられている。たとえば、オーナーから快行為がなされたときには、モーションＡを２０％の確率で実行する、気温が３０度以上となったとき、モーションＢを５％の確率で実行する、といった選択方法が定義される。
【００６０】
親密度管理部２２０は、ユーザごとの親密度を管理する。上述したように、親密度は個人データ格納部２１８において個人データの一部として登録される。快行為を検出したとき、親密度管理部２２０はそのオーナーに対する親密度をアップさせる。不快行為を検出したときには親密度はダウンする。また、長期間視認していないオーナーの親密度は徐々に低下する。
【００６１】
（ロボット１００）
ロボット１００は、通信部１４２、データ処理部１３６、データ格納部１４８、内部センサ１２８および駆動機構１２０を含む。
通信部１４２は、通信機１２６（図４参照）に該当し、外部センサ１１４、サーバ２００および他のロボット１００との通信処理を担当する。データ格納部１４８は各種データを格納する。データ格納部１４８は、記憶装置１２４（図４参照）に該当する。データ処理部１３６は、通信部１４２により取得されたデータおよびデータ格納部１４８に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部１３６は、プロセッサ１２２およびプロセッサ１２２により実行されるコンピュータプログラムに該当する。データ処理部１３６は、通信部１４２、内部センサ１２８、駆動機構１２０およびデータ格納部１４８のインタフェースとしても機能する。
【００６２】
データ格納部１４８は、ロボット１００の各種モーションを定義するモーション格納部１６０を含む。
ロボット１００のモーション格納部１６０には、サーバ２００のモーション格納部２３２から各種モーションファイルがダウンロードされる。モーションは、モーションＩＤによって識別される。前輪１０２を収容して着座する、腕１０６を持ち上げる、２つの前輪１０２を逆回転させることで、あるいは、片方の前輪１０２だけを回転させることでロボット１００を回転行動させる、前輪１０２を収納した状態で前輪１０２を回転させることで震える、ユーザから離れるときにいったん停止して振り返る、などのさまざまなモーションを表現するために、各種アクチュエータ（駆動機構１２０）の動作タイミング、動作時間、動作方向などがモーションファイルにおいて時系列定義される。
データ格納部１４８には、個人データ格納部２１８からも各種データがダウンロードされてもよい。
【００６３】
データ処理部１３６は、認識部１５６および動作制御部１５０を含む。
ロボット１００の動作制御部１５０は、サーバ２００の動作制御部２２２と協働してロボット１００のモーションを決める。一部のモーションについてはサーバ２００で決定し、他のモーションについてはロボット１００で決定してもよい。また、ロボット１００がモーションを決定するが、ロボット１００の処理負荷が高いときにはサーバ２００がモーションを決定するとしてもよい。サーバ２００においてベースとなるモーションを決定し、ロボット１００において追加のモーションを決定してもよい。モーションの決定処理をサーバ２００およびロボット１００においてどのように分担するかはロボットシステム３００の仕様に応じて設計すればよい。
【００６４】
ロボット１００の動作制御部１５０は選択したモーションを駆動機構１２０に実行指示する。駆動機構１２０は、モーションファイルにしたがって、各アクチュエータを制御する。
【００６５】
動作制御部１５０は、親密度の高いユーザが近くにいるときには「抱っこ」をせがむ仕草として両方の腕１０６をもちあげるモーションを実行することもできるし、「抱っこ」に飽きたときには左右の前輪１０２を収容したまま逆回転と停止を交互に繰り返すことで抱っこをいやがるモーションを表現することもできる。駆動機構１２０は、動作制御部１５０の指示にしたがって前輪１０２や腕１０６、首（頭部フレーム３１６）を駆動することで、ロボット１００にさまざまなモーションを表現させる。
【００６６】
ロボット１００の認識部１５６は、内部センサ１２８から得られた外部情報を解釈する。認識部１５６は、視覚的な認識（視覚部）、匂いの認識（嗅覚部）、音の認識（聴覚部）、触覚的な認識（触覚部）が可能である。
【００６７】
認識部１５６は、移動物体の撮像画像から特徴ベクトルを抽出する。上述したように、特徴ベクトルは、移動物体の身体的特徴と行動的特徴を示すパラメータ（特徴量）の集合である。移動物体を検出したときには、ニオイセンサや内蔵の集音マイク、温度センサ等からも身体的特徴や行動的特徴が抽出される。これらの特徴も定量化され、特徴ベクトル成分となる。認識部１５６は、特許文献２等に記載の既知の技術に基づいて、特徴ベクトルからユーザを特定する。
【００６８】
検出・分析・判定を含む一連の認識処理のうち、ロボット１００の認識部１５６は認識に必要な情報の取捨選択や抽出を行い、判定等の解釈処理はサーバ２００の認識部２１２により実行される。認識処理は、サーバ２００の認識部２１２だけで行ってもよいし、ロボット１００の認識部１５６だけで行ってもよいし、上述のように双方が役割分担をしながら上記認識処理を実行してもよい。
【００６９】
ロボット１００に対する強い衝撃が与えられたとき、認識部１５６はタッチセンサおよび加速度センサによりこれを認識し、サーバ２００の認識部２１２は、近隣にいるユーザによって「乱暴行為」が働かれたと認識する。ユーザがツノ１１２を掴んでロボット１００を持ち上げるときにも、乱暴行為と認識してもよい。ロボット１００に正対した状態にあるユーザが特定音量領域および特定周波数帯域にて発声したとき、サーバ２００の認識部２１２は、自らに対する「声掛け行為」がなされたと認識してもよい。また、体温程度の温度を検知したときにはユーザによる「接触行為」がなされたと認識し、接触認識した状態で上方への加速度を検知したときには「抱っこ」がなされたと認識する。ユーザがボディ１０４を持ち上げるときの物理的接触をセンシングしてもよいし、前輪１０２にかかる荷重が低下することにより抱っこを認識してもよい。
まとめると、ロボット１００は内部センサ１２８によりユーザの行為を物理的情報として取得し、サーバ２００の認識部２１２は快・不快を判定する。また、サーバ２００の認識部２１２は特徴ベクトルに基づくユーザ識別処理を実行する。
【００７０】
サーバ２００の認識部２１２は、ロボット１００に対するユーザの各種応対を認識する。各種応対行為のうち一部の典型的な応対行為には、快または不快、肯定または否定が対応づけられる。一般的には快行為となる応対行為のほとんどは肯定反応であり、不快行為となる応対行為のほとんどは否定反応となる。快・不快行為は親密度に関連し、肯定・否定反応はロボット１００の行動選択に影響する。
【００７１】
認識部１５６により認識された応対行為に応じて、サーバ２００の親密度管理部２２０はユーザに対する親密度を変化させる。原則的には、快行為を行ったユーザに対する親密度は高まり、不快行為を行ったユーザに対する親密度は低下する。
【００７２】
以上の基本構成を前提として、次に、本実施形態におけるロボット１００の実装について、特に、本実装の特徴と目的および基本構成との相違点を中心として説明する。
【００７３】
［ステーション５００の探索機能の実装］
図６は、ロボット１００が外皮３１４を装着した状態を表す図である。図６Aは右側面図であり、図６Bは正面図であり、図６Cは背面図である。
なお、ロボット１００の外観は、ほぼ左右対称となっている。
【００７４】
ロボット１００における胴部フレーム３１８の後部下方には、後輪１０３を収容するための収容口３７７が設けられる。収容口３７７の左右に一対の充電端子５１０が突設される。充電端子５１０の基端は、胴部フレーム３１８の内部に位置し、図示しない配線を介して充電回路に接続される。充電端子５１０の先端は、やや大径の円板状とされ、ボタン態様をなす。
【００７５】
外皮３１４は、外皮本体４２０と弾性装着部４２２とを縫い合わせて構成される。外皮本体４２０および弾性装着部４２２は、いずれも柔軟素材からなる。外皮本体４２０は、頭部フレーム３１６に被せられる袋状部４２４と、袋状部４２４の左右側面から下方に延びる一対の手部４２６と、袋状部４２４の正面から下方に延びる延在部４２８と、袋状部４２４の背面から下方に延びる延在部４３０とを含む。袋状部４２４の前面側に、顔領域１１６を露出させるための開口部４３２が設けられている。
【００７６】
弾性装着部４２２は、外皮３１４の底部を構成し、外皮本体４２０の前後の延在部４２８，４３０を下方で連結している。弾性装着部４２２には、収容口３７７と対応する位置に開口部４３４が設けられている。弾性装着部４２２の後部下方には一対の孔４３６が形成されている。孔４３６は、ボタン穴のような小幅形状を有するが、弾性装着部４２２が柔軟であるため、幅方向に押し広げることができる。これらの孔４３６に、一対の充電端子５１０が挿通される。充電端子５１０の孔４３６への挿通後、孔４３６は弾性力により元の小幅形状に戻る。それにより、充電端子５１０の頭部が孔４３６の周辺に引っ掛かり、外皮３１４が脱げることを防止できる。すなわち、充電端子５１０は、充電のための端子であるとともに、外皮３１４を固定するための部材でもある。
【００７７】
また、ロボット１００の後部カバー１０７（尻尾）には、内部センサ１２８として赤外線センサ１７２および一対のマイク１７４が設けられている。すなわち、後部カバー１０７の中央部に赤外線センサ１７２が設けられ、その左側に左マイク１７４Ｌ、右側に右マイク１７４Ｒが設けられている。後部カバー１０７が開き、後輪１０３が出された状態で、これらはロボット１００の後方を向く。赤外線センサ１７２および一対のマイク１７４は、ロボット１００がステーション５００へ進入する際の誘導制御に用いられる。
【００７８】
図７は、ステーション５００の外観を表す斜視図である。
なお、以下では説明の便宜上、ステーション５００においてロボット１００の進入方向奥側（進入方向先側）を「奥側」、進入方向手前側（進入方向後側）を「手前側」，「正面側」と表現することがある。
ステーション５００は、サーバ２００を内蔵し、ベース５０４、本体５１２のほか、一対の背面パネル５０８（左パネル５０８Ｌ、右パネル５０８Ｒ）などの装飾のための部材を含む。ステーション５００は、充電機能とサーバ機能を単一の筐体にて提供する。
【００７９】
ベース５０４は、平面視長方形状をなし、左右に充電スペース５０２が設けられる。ベース５０４は、給電端子５３０を含む。給電端子５３０とロボット１００の充電端子５１０が接続することにより、ステーション５００からロボット１００に電力が供給される。
【００８０】
ベース５０４の上面中央に本体５１２が立設される。本体５１２は、上半部が拡大された筐体５１４を有する。一対の背面パネル５０８は、筐体５１４の正面左右にそれぞれ配置される。背面パネル５０８は、固定部材５０９を介して本体５１２に着脱可能に取り付けられる。固定部材５０９はアーム状の部材であり、その一端が背面パネル５０８の裏面に、他端が筐体５１４の裏面にそれぞれ着脱可能に固定される。
【００８１】
筐体５１４の左右には、各背面パネル５０８の下方位置に近距離誘導部２５２（左誘導部２５２Ｌ，右誘導部２５２Ｒ）がそれぞれ設けられている。また、筐体５１４の中央部には、中距離誘導部２５４が設置される。
【００８２】
近距離誘導部２５２は、放射角度３０〜６０度程度にて赤外線を発生させる近距離赤外線発生装置と、超音波を発生させる超音波発生装置を備える。近距離赤外線発生装置による赤外線（以下、「近距離赤外線」とよぶ）の送信距離は最大１メートル程度である。中距離誘導部２５４も赤外線を発生させる中距離赤外線送信装置を含む。中距離赤外線発生装置による赤外線（以下、「中距離赤外線」とよぶ）の送信距離は最大４メートル程度である。
【００８３】
中距離赤外線は、近距離赤外線より光量（パワー）が強くなるように設定される。本実施形態では、近距離誘導部２５２と中距離誘導部２５４は別構成としたが、近距離誘導部２５２と中距離無線発生装置を一体として構成してもよい。
【００８４】
近距離誘導部２５２が発生させる近距離赤外線と超音波をまとめて「近距離誘導信号」とよぶ。また、中距離誘導部２５４が発生させる中距離赤外線を「中距離誘導信号」ともよぶ。近距離誘導信号と中距離誘導信号をまとめて「誘導信号」とよぶ。
【００８５】
筐体５１４の上部には発光部２５６が設置される。発光部２５６は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）による複数の光源を含み、可視光（誘導光）によりロボット１００にステーション５００の位置を伝える。
【００８６】
本実施形態のロボット１００は、定期的にステーション５００の充電スペース５０２に帰還し、定期的にステーション５００から充電を受けるものとして説明する。本実施形態においては、ロボット１００は、４５分活動したあと、１５分の充電（休憩）をするという行動パターンを繰り返すものとして説明する。以下、ロボット１００が充電スペース５０２に戻る処理のことを「帰還処理」とよぶ。また、ロボット１００が充電スペース５０２に入り、充電端子５１０と給電端子５３０が接続または接続可能な状態になることを「入庫」とよぶ。
【００８７】
図８は、本実施形態におけるステーション５００の機能ブロック図である。
本実施形態のロボット１００は全天周カメラ１１３によって定期的に周辺を撮像することにより多数の撮像画像（静止画像）を取得する。ロボット１００は、撮像画像に基づく記憶（以下、「画像記憶」とよぶ）を形成する。
【００８８】
画像記憶は、複数のキーフレームの集合体である。キーフレームは、撮像画像における特徴点（特徴量）の分布情報である。本実施形態のロボット１００は、画像特徴量を用いたグラフベースのＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術、より具体的には、ＯＲＢ（Oriented FAST and Rotated BRIEF）特徴量に基づくＳＬＡＭ技術によりキーフレームを形成する（特許文献５参照）。
【００８９】
ロボット１００は、移動しながらキーフレームを定期的に形成することにより、キーフレームの集合体、いいかえれば、画像特徴分布として画像記憶を形成する。ロボット１００は、現在地点において取得したキーフレームと、既に保有している多数のキーフレームを比較することにより、現在地点を推定する。すなわち、ロボット１００は、実際に視認している撮像画像とかつて視認した撮像画像（記憶）を比較し、自らの現在の状況と過去の記憶を整合させることで「空間認識」を行う。特徴点の集合体として形成される画像記憶は、いわゆるマップ（地図）となる。ロボット１００は、現在地点を推定ながら移動しつつ、マップを更新する。
【００９０】
基本構成のロボット１００は、キーフレームではなく外部センサ１１４により位置を認識することが前提となっている。本実施形態のロボット１００は、キーフレームのみに基づいて場所を認識するものとして説明する。
【００９１】
ステーション５００は、サーバ２００および充電装置５０６を内蔵する。ステーション５００の通信部２０４は、サーバ２００および充電装置５０６の間で共通化されている。マップなどのロボット１００が用いるデータについても、複数のロボット１００で共有される。マップ格納部１７０は、各ロボット１００からキーフレームを取得することにより共通（単一）のマップを生成する。
【００９２】
本実施形態においては、サーバ２００と充電装置５０６を内蔵するステーション５００および１以上のロボット１００により「（ロボット１００の）誘導システム」が形成される。誘導システムは、更に、ランドマーク装置２８０を含んでもよい。ランドマーク装置２８０は、ロボット１００の帰還処理を支援する。ランドマーク装置２８０の役割については、図１７に関連して後述する。複数のロボット１００が存在するときには、いずれかのロボット１００がランドマーク装置２８０としての役割を担うこともできる。ロボット１００をランドマーク装置２８０として機能させる方法については図１８に関連して後述する。
【００９３】
（サーバ２００）
サーバ２００の各機能は、その機能を実現するためのプログラムがメモリにロードされ実体化（インスタンス化）することで実現される。サーバ２００の処理能力により、ロボット１００による各種処理を補う。サーバ２００は、ロボット１００のリソースとして利用できる。サーバ２００のリソースをどのように利用するかはロボット１００からのリクエストに応じて動的に決められる。たとえば、ロボット１００において、多数のタッチセンサからの検出値に応じて複雑なモーションを連続的に生成する必要がある場合、ロボット１００におけるプロセッサ１２２の処理をモーションの選択・生成に優先的に割り当て、周囲の状況を画像認識するための処理はサーバ２００の認識部２１２でおこなうとしてもよい。このように、ロボット１００とサーバ２００の間でロボットシステム３００の各種処理を分散化できる。サーバ２００の各機能は、ロボット１００ごとに独立して実体化される。たとえば、サーバ２００はロボット１００Ａのための認識部２１２とは別にロボット１００Ｂのための認識部２１２を用意してもよい。
【００９４】
サーバ２００は、サーバ２００の設置場所（担当エリア）に存在するロボット１００を補助する。たとえば、サーバ２００はユーザの自宅に設置され、そこに存在するロボット１００のために利用される。ロボット１００は、移動のためにマップを生成するが、マップはユーザの自宅に存在する複数のロボット１００で共有される。ロボット１００はＳＬＡＭを用いて、マップを形成する。マップを形成する特徴点（キーフレーム）には、壁などの移動しない静的な構造によるものと、椅子やおもちゃなどの移動する動的な構造によるものとが含まれる。そのため、マップは一度作成すれば永続的につかえる種類の情報ではなく、常に更新が必要な情報である。そこで、複数のロボット１００がマップを共有することで、効率的にマップを更新できる。
【００９５】
データ処理部２０２の位置管理部２０８は、マップ管理部１６８を含む。マップ管理部１６８は、画像記憶に基づくマップを管理する。マップ管理部１６８は、複数のロボット１００で共有されたマップに対して更新を繰り返す。
【００９６】
データ格納部２０６は、更に、マップ格納部１７０を含む。データ格納部２０６は、複数のロボット１００の情報をまとめて格納するため、複数の１００は２０６の各種データを共有できる。マップ格納部１７０は、マップを格納する。
【００９７】
（通信部２０４）
通信部２０４は、イベント受信部２４６、発光指示受信部２４８、入庫要求受信部２５０および入庫可否送信部２５８を含む。
イベント受信部２４６は、ロボット１００から、ロボット１００が認識した各種イベントを示すイベント情報（環境情報）を受信する。サーバ２００の認識部２１２はイベント情報を解析する。親密度管理部２２０および状態管理部２４４はイベント情報に基づいて、親密度や感情パラメータ等を変化させる。動作制御部２２２はイベント情報に基づいてロボット１００のモーションを選択する。
【００９８】
発光指示受信部２４８は、ロボット１００から発光信号を受信する。発光信号は、誘導光の発光態様（光り方）を指定する信号である。入庫要求受信部２５０は、ロボット１００から入庫要求信号を受信する。入庫要求信号は、ロボット１００がステーション５００への入庫（帰還）を要求する信号である。入庫可否送信部２５８は、入庫要求信号に対応して、入庫可否を示す入庫可否信号をロボット１００に返信する。
【００９９】
（充電装置５０６）
充電装置５０６は、発光制御部２２４、入庫判定部２６２、充電制御部２６４、発光部２５６および誘導部２６６を含む。
発光部２５６は、誘導光を発生させる光源である。発光制御部２２４は、発光部２５６の発光態様を制御する。入庫判定部２６２は、入庫要求信号が受信されたとき、入庫可否を判定する。充電制御部２６４は、入庫したロボット１００を充電する。誘導部２６６は、中距離誘導部２５４および近距離誘導部２５２に対応する。近距離誘導部２５２は、左誘導部２５２Ｌと右誘導部２５２Ｒを含む。
【０１００】
本実施形態においては、通常、発光部２５６は常時点灯している。ロボット１００は、発光部２５６の誘導光を検出することによりステーション５００の所在地点を認識する。ロボット１００は、誘導光の発光態様を指定することにより、誘導光であるか誘導光以外の光であるかを発光信号により能動的に確認できる（詳細は後述）。本実施形態に代えて、発光部２５６は常時消灯しており、発光信号を受信した場合に発光するように発光部２５６を構成してもよい。
【０１０１】
ロボット１００は、誘導光を目印としてステーション５００に近づく。続いて、ロボット１００は、中距離誘導部２５４からの中距離赤外線（中距離誘導信号）を検出し、充電スペース５０２に対する位置合わせを行う。ロボット１００は、更にステーション５００に近づくと、近距離誘導部２５２からの近距離誘導信号（近距離赤外線と超音波）に基づいて、充電スペース５０２に入庫する。充電端子５１０と給電端子が接続されたとき、充電制御部２６４は、ロボット１００のバッテリー１１８を充電する。
【０１０２】
図９は、本実施形態におけるロボット１００の機能ブロック図である。
ロボット１００は、更に、発光部１３８（光源）を含む。発光部１３８は、ロボット１００がランドマーク装置として機能するときに発光する。発光部１３８は、ロボット１００のツノ１１２など任意の箇所に設けられる。ロボット１００の目１１０を発光させてもよい。
【０１０３】
データ処理部１３６は、更に、撮像画像取得部１４６、発光制御部１５８および電池残量監視部１７６を含む。
撮像画像取得部１４６は、全天周カメラ１１３から撮像画像を取得する。撮像画像取得部１４６は、定期的に撮像画像を取得する。発光制御部１５８は、発光部１３８の発光態様を制御する。電池残量監視部１７６は、バッテリー１１８の電池残量（充電率）を監視する。
【０１０４】
認識部１５６は、更に、画像特徴取得部１５２と光認識部１５４、測距部１６２、位置判定部１６６を備える。
画像特徴取得部１５２は、撮像画像から画像特徴量を抽出することによりキーフレームを生成する。光認識部１５４は、ステーション５００またはランドマーク装置２８０からの発光を認識する。本実施形態においては、光認識部１５４は全天周カメラ１１３により外部光を認識するが、別途設けられる光センサに基づいて外部光を認識してもよい。測距部１６２は、中距離赤外線、近距離赤外線および超音波に基づいて、ロボット１００とステーション５００の距離および相対角度を計算する。位置判定部１６６は、ステーション５００に対してロボット１００の現在地点が「位置条件」を満たすか否かを判定する。位置条件は、ロボット１００がランドマーク装置として機能するときの移動制約のための条件である。
【０１０５】
ロボット１００は、ステーション５００から離れているときでも、キーフレームに基づいて生成されるマップを利用することにより、ステーション５００の存在する方向を推定できる。ロボット１００は、ステーション５００を視認可能な位置にいれば、誘導光によりいっそう確実にステーション５００の所在地点を特定できる。ロボット１００がステーション５００に近づけば、ロボット１００は中距離誘導信号、更には近距離誘導信号を検出する。このように、ロボット１００はステーション５００に近づくほど複数の誘導手段に基づいてステーション５００の正確な位置を推定できる。この結果、ロボット１００の帰還処理の確実性を高めることができる。
【０１０６】
通信部１４２は、発光指示送信部１４０、発光指示受信部１４４、入庫要求送信部２６０および入庫可否受信部２６８を含む。
発光指示送信部１４０は、発光信号をステーション５００またはランドマーク装置２８０に送信する。発光指示受信部１４４は、他のロボット１００から発光信号を受信する。入庫要求送信部２６０は入庫要求信号を送信する。入庫可否受信部２６８は入庫可否信号を受信する。
【０１０７】
図１０は、ランドマーク装置２８０の機能ブロック図である。
ランドマーク装置２８０は、発光部２８２（光源）、発光制御部２８４および発光指示受信部２８６を含む。発光指示受信部２８６は、発光信号を受信する。発光制御部２８４は、発光信号により指示された発光態様により、発光部２８２を発光させる。
【０１０８】
図１１は、ロボット１００がステーション５００を探索する処理過程を示すシーケンス図である。
ロボット１００の光認識部１５４は、帰還処理の開始に際し、誘導光を探索する。光認識部１５４は誘導光を検出することでステーション５００の位置を特定する。しかし、ステーション５００が設置される環境によっては、誘導光ではないが誘導光に似ている光（以下、「類似光」とよぶ）が検出され、ロボット１００がステーション５００の位置を誤認してしまう可能性もある。
【０１０９】
ロボット１００の発光指示送信部１４０は、複数の誘導光が検出されたとき、いいかえれば、類似光が検出されたときには、特有の発光態様を指定する発光信号を送信する（Ｓ１０）。発光指示送信部１４０は、あらかじめ定められた唯一の発光態様を発光信号により指定してもよいし、複数種類の発光態様からいずれかの発光態様を選択した上で発光信号を送信してもよい。
【０１１０】
ステーション５００の発光指示受信部２４８は、発光信号を受信する。ステーション５００の発光制御部２２４は、発光信号により指定された発光態様を発光部２５６に設定し、発光部２５６を発光させる（Ｓ１２）。ロボット１００の光認識部１５４は、撮像画像から、指定された発光態様に対応する外部光を探索する（Ｓ１４）。光認識部１５４は、指定された発光態様にて発光する外部光を誘導光として特定する。ロボット１００の動作制御部１５０は、誘導光の発光地点を移動目標地点として設定し、ロボット１００はステーション５００に向けて移動する（Ｓ１６）。
【０１１１】
このような制御方法によれば、ロボット１００は、発光信号により発光態様を指定することにより、誘導光を確実に認識できる。ステーション５００は、発光信号に対応した誘導光を発生させることにより、ロボット１００に対してステーション５００の位置を知らせることができる。ロボット１００は、多様な発光信号を送信することにより、類似光を誘導光と誤認することがなくなる。
【０１１２】
ステーション５００は、擬似光にはありえない特殊な発光態様にて誘導光を発生させてもよい。たとえば、ステーション５００は１０Ｈｚにて誘導光を常時点滅させてもよい。１０Ｈｚで点滅する擬似光が存在する可能性は低いため、ロボット１００は発光信号を送信しなくても、１０Ｈｚの光を検出することでステーション５００の位置を特定できるかもしれない。
【０１１３】
しかし、ステーション５００が誘導光を常時１０Ｈｚにて点滅させるとすれば、ユーザは誘導光を煩わしく感じるかもしれない。ステーション５００は、ロボット１００から発光信号を受信したときだけ誘導光の発光態様を変化させれば、ユーザの目に負担をかけることなくロボット１００をステーション５００に導くことができる。
【０１１４】
なお、ロボット１００が指定した発光態様に対応する外部光を複数検出したとき、いいかえれば、発光信号を送信したあとも誘導光を特定できなかったときには、発光指示送信部１４０は別の発光態様を指定する発光信号を送信すればよい。
【０１１５】
上述したように、サーバ２００（ステーション５００）のマップ管理部１６８は、撮像画像に基づくキーフレーム（画像特徴情報）からマップを生成する。マップ管理部１６８は、誘導光の発光地点であるステーション５００の位置をマップの基準点として設定する。マップ管理部１６８は、マップに記録される誘導光の発光地点と、ロボット１００から実際に視認される誘導光の発光地点を比較することにより、ロボット１００の現在地点をより正確に把握できる。
【０１１６】
ロボット１００の発光指示送信部１４０は、マップにおいて現在地点を見失ったときにも位置確認のために発光信号を送信してもよい。マップ管理部１６８は、発光信号に対応する誘導光に基づいて、現在地点を再確認する。ここでいう「現在地点を見失う」とは、「ロボット１００の現在地点Ｐ１において画像記憶から想定されるキーフレームと実際の撮像画像から得られるキーフレームの類似度が所定の閾値よりも小さいこと（実際に見えている景色が、見えるはずの景色と異なる）」であってもよい。あるいは、電源のオフ等の不可抗力により、マップ管理部１６８が内蔵メモリに記憶していたマップのデータを失ったときであってもよい。
【０１１７】
マップ管理部１６８は現在地点を見失ったときにはロボット１００にロスト信号を送信する。発光指示送信部１４０は、ロスト信号を受信したとき、発光信号を送信する。光認識部１５４は誘導光を検出し、誘導光の見える方向をサーバ２００に通知する。マップ管理部１６８は、マップ（画像記憶）を参照し、誘導光の発光方向からロボット１００の現在地点を再特定する。たとえば、誘導光がロボット１００の左方向に見えるときには、ロボット１００の左にステーション５００（基準点）があることを特定できる。マップ管理部１６８は、マップ（画像記憶）において基準点を左に見る位置がロボット１００の現在地点であると認識できる。
【０１１８】
図１２は、発光部２５６の拡大斜視図である。
発光部２５６は、中央光源３８０（第２の光源）と、２つの側方光源３８２（左光源３８２Ｌ、右光源３８２Ｒ）（第１の光源）を含む。左光源３８２Ｌおよび右光源３８２Ｒは縦長のＬＥＤ光源として第１面３８６に形成される。中央光源３８０は横長のＬＥＤ光源として、第１面３８６よりも５〜１０ミリメートル程度奥側にある第２面３８４に形成される。
【０１１９】
発光部２５６の高さは、ロボット１００のツノ１１２（全天周カメラ１１３）と同程度の高さに設定される。これは、全天周カメラ１１３から誘導光を捉えやすくするためである。発光部２５６をロボット１００のツノ１１２と同程度の高さとすることにより、光認識部１５４がツノ１１２の高さからかけ離れた位置にある類似光を誘導光と誤認する可能性が低くなる。
【０１２０】
図１３は、正面から見たときの発光部２５６の模式図である。
図１３は、ステーション５００の正面側（前方）に位置するロボット１００から、発光部２５６を見たときの状態を示す。中央光源３８０の左端と左光源３８２Ｌの右端までの見た目上の距離をＷＬとする。また、中央光源３８０の右端と右光源３８２Ｒの左端までの見た目上の距離をＷＲとする。正面視においては、ＷＲとＷＬは等しい。ロボット１００がステーション５００と正対するとき、中央光源３８０と２つの側方光源３８２は、ロボット１００から左右対称にて視認される。
【０１２１】
図１４は、側方から見たときの発光部２５６の模式図である。
図１４では、ステーション５００から見て右前方に位置するロボット１００から、発光部２５６を見たときの状態を示す。いいかえれば、ロボット１００の右前方にステーション５００が位置しているときに、ロボット１００から発光部２５６を見たときの状態を示す。左光源３８２Ｌおよび右光源３８２Ｒが設置される第１面３８６は、中央光源３８０が設置される第２面３８４よりも正面側にある。このため、ロボット１００がステーション５００の側方に位置するとき、中央光源３８０と側方光源３８２の見た目上の位置が大きくずれる。
【０１２２】
まず、ロボット１００は、中央光源３８０を右側方から見るとき、中央光源３８０は短く見える。また、中央光源３８０は左光源３８２Ｌに正面視（図１３）のときよりも近づいて見える。このため、距離ＷＬは正面視のときに比べると短くなる。この結果、ロボット１００からは、ＷＬ＜ＷＲに見える。ステーション５００の右前方に位置するロボット１００から発光部２５６を見ると、中央光源３８０に対して２つの側方光源３８２は左右対称ではなくなる。
【０１２３】
もし、中央光源３８０および側方光源３８２が同一面に形成される場合、発光部２５６を斜めからみたときには、距離ＷＲおよびＷＬはどちらも同じだけ小さくなる。中央光源３８０は見た目上短くなるものの、中央光源３８０と２つの側方光源３８２は左右対称にて視認される。このため、ロボット１００は誘導光の見え方から、ロボット１００とステーション５００の位置関係を把握しづらくなる。
【０１２４】
図１２に示したように側方光源３８２が形成される第１面３８６と中央光源３８０が形成される第２面３８４の位置を前後にずらすことにより、ロボット１００はステーション５００との相対方向を視認しやすくなる。具体的には、ロボット１００から見たときの見た目上の幅がＷＬ＜ＷＲのとき（中央光源３８０が左光源３８２Ｌに近づいて見えるとき）、ロボット１００はステーション５００から見て右前方に位置していることを認識できる。また、ＷＲとＷＬの比率から、ロボット１００の測距部１６２はステーション５００からの相対角度を割り出すこともできる。ロボット１００がステーション５００から見て左前方に位置するときにはＷＬ＞ＷＲとなる。
【０１２５】
図１５は、近距離誘導信号（近距離赤外線と超音波）によるロボット１００の位置調整方法を説明するための模式図である。
帰還処理に際し、ロボット１００は誘導光を探索し、中央光源３８０および側方光源３８２の位置関係に基づいて位置合わせをしながら充電スペース５０２に向かう。ロボット１００がステーション５００に近づくと、ロボット１００は中距離誘導部２５４から送信される中距離赤外線を検出し、中距離赤外線の発光地点を移動目標地点として、更に、ステーション５００に近づく。このとき、ロボット１００は前進方向かつ低速にてステーション５００に近づく。ロボット１００のツノ１１２には複数の赤外線センサ（図示せず）が周囲に向けて環状に設置されている。複数の赤外線センサそれぞれが中距離赤外線を検出し、各赤外線センサの受信強度に基づいて、測距部１６２はロボット１００とステーション５００との距離および角度を計算する。
【０１２６】
ロボット１００がステーション５００に更に近づくと、ロボット１００は、ステーション５００に対して背を向けるように旋回する。その後、ロボット１００は、ステーション５００に向かって後進する。ツノ１１２に設置される赤外線センサは、ステーション５００から離れているときには中距離赤外線を検出できるが、ステーション５００に近づきすぎると一時的に中距離赤外線を検出できなくなる。中距離赤外線の照射範囲からツノ１１２が外れるためである。動作制御部１５０は、ツノ１１２の赤外線センサが中距離赤外線を検出できなくなったときにロボット１００を旋回させる。あるいは、全天周カメラ１１３による撮像画像に基づいて、測距部１６２はロボット１００とステーション５００との距離を計測してもよい。具体的には、撮像画像（全天周画像）においてステーション５００に対応する画像領域の大きさが所定サイズ以上となったとき、動作制御部１５０はロボット１００を旋回させてもよい。
【０１２７】
ロボット１００が後ろ向きになると、ロボット１００の背面にある赤外線センサ１７２（図６C参照）は近距離赤外線を検出し、左マイク１７４Ｌと右マイク１７４Ｒはそれぞれ超音波を検出する。測距部１６２は近距離赤外線を検出することでロボット１００とステーション５００が特に近づいていることを認識する。
【０１２８】
ステーション５００の近距離誘導部２５２は、近距離赤外線（高速信号）と超音波（低速信号）を同時に発生させる。赤外線は超音波に比べると伝播速度が大きいので、赤外線センサ１７２が近距離赤外線を検出するよりも遅れてマイク１７４は超音波を検出する。測距部１６２は近距離赤外線の検出時点と超音波の検出時点の差分時間に基づいて、ロボット１００から近距離誘導部２５２までの距離と角度を計算する。近距離誘導部２５２は、一定の周期で赤外線と超音波を同時に発生するので、ロボット１００は近距離誘導部２５２までの距離と角度を連続的に測定できる。図１５は、右誘導部２５２Ｒの周辺に形成される右スペース５０２Ｒにロボット１００が近づく様子を示している。
【０１２９】
より具体的には、右誘導部２５２Ｒとロボット１００の距離と相対角度に応じて、右マイク１７４Ｒによる超音波の検出時点と左マイク１７４Ｌによる超音波の検出時点に差分時間が生じる。この差分時間に基づいて、測距部１６２は左マイク１７４Ｌから右誘導部２５２Ｒまでの距離を算出する。測距部１６２は右マイク１７４Ｒから右誘導部２５２Ｒまでの距離も同様に算出する。測距部１６２は、２つの距離（座標）に基づいて、ロボット１００の進行方向（後退方向）と右誘導部２５２Ｒとの相対角度を特定する。動作制御部１５０は、この相対角度に基づいて、ロボット１００の進行方向を微調整しながらロボット１００を後退させる。
【０１３０】
ステーション５００は、入庫許可信号を送信したあと、入庫対象となる充電スペース５０２の給電端子５３０に微弱電流を流す。ロボット１００が充電スペース５０２に入庫したとき、充電端子５１０は給電端子５３０と接続され、測距部１６２は微弱電流が検出されたときに入庫が完了したと判定する。ロボット１００は微弱電流が検出されたときに確認信号を送信し、ステーション５００の充電制御部２６４は確認信号を受信したときに電力供給を開始する。
【０１３１】
ロボット１００の後輪１０３がステーション５００に乗り上げ、ロボット１００の充電端子５１０とステーション５００の給電端子５３０が接近したとき、徐々にマイク１７４は近距離誘導部２５２から出力される超音波や赤外線を検出できなくなる。これは、近距離誘導部２５２とマイク１７４の高さが大きく異なるため、ステーション５００とロボット１００が接近しすぎたときに近距離誘導部２５２による超音波の送信範囲からマイク１７４が外れてしまうためである。測距部１６２は、近距離赤外線を検出できなくなってから経過した時間を計測する。動作制御部１５０は、所定の基準時間以内に微弱電流を検出できなかったときには入庫失敗と判定し、ロボット１００を前進させてステーション５００から離れ、帰還処理を再実行させる。
【０１３２】
動作制御部１５０は、前輪１０２が空転しているときにも入庫失敗とみなして帰還処理を再実行させてもよい。ロボット１００は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を搭載してもよい。基準時間をすぎても慣性計測装置がロボット１００の移動を検出しているときには、ロボット１００が正しく入庫できていない可能性が高い。このときにも動作制御部１５０は帰還処理を再実行させてもよい。
【０１３３】
図１６は、複数のロボット１００がステーション５００へ帰還を希望するときの制御方法を説明するためのタイムチャートである。
本実施形態におけるステーション５００は、２体のロボット１００（以下、「ロボット１００Ａ」および「ロボット１００Ｂ」とよぶ）を２つの充電スペース５０２において同時に充電できる。ただし、２体のロボット１００Ａ，１００Ｂが同時にステーション５００に帰還することはできない。ステーション５００周辺が混雑するのを防ぐため、本実施形態においては、ステーション５００は１体ずつロボット１００をステーション５００に入庫させる。ロボット１００Ａが左スペース５０２Ｌに入庫するときには、誘導部２６６は左誘導部２５２Ｌから近距離誘導信号（近距離赤外線と超音波）を発生させるが、右近右誘導部２５２Ｒからは近距離誘導信号を発生させない。２つの充電スペース５０２のいずれに入庫させるかは入庫判定部２６２が決定する。
【０１３４】
図１６の時刻ｔ０において、ロボット１００Ａがステーション５００に入庫要求信号を送信したとする。この時点ではステーション５００にロボット１００Ｂは入庫していないものとする。ステーション５００の入庫判定部２６２は、ロボット１００Ａの左スペース５０２Ｌへの入庫を許可する。入庫可否送信部２５８は、時刻ｔ１において入庫許可を示す入庫可否信号（以下、「入庫許可信号」とよぶ）をロボット１００Ａに送信する。ロボット１００Ａは、誘導光、中距離赤外線に基づいてステーション５００に近づく。また、ステーション５００の誘導部２６６は、左誘導部２５２Ｌから近距離誘導信号を発生させる。時刻ｔ２において、ロボット１００Ａは近距離誘導信号にしたがって左スペース５０２Ｌに入庫する。給電端子５３０と充電端子５１０が接続され、充電制御部２６４は時刻ｔ３においてロボット１００Ａの充電を開始する。
【０１３５】
入庫判定部２６２は、ロボット１００Ａから入庫要求信号を受け付けた時刻ｔ０からロボット１００Ａが充電を開始する時刻ｔ３までを「拒否期間」として設定する。拒否期間中に、もう一方のロボット１００Ｂから入庫要求信号を受け付けたときには、入庫判定部２６２はロボット１００Ｂの入庫を拒否する。入庫可否送信部２５８は、入庫拒否を示す入庫可否信号（以下、「入庫拒否信号」とよぶ）をロボット１００Ｂに送信する。ロボット１００Ｂは、入庫拒否されたときには、所定時間経過後に改めて入庫要求信号を送信する。入庫可否送信部２５８は、拒否期間の終了後、改めてロボット１００Ｂの入庫を許可してもよい。このような制御方法によれば、複数のロボット１００を順番にステーション５００に導くことができる。
【０１３６】
拒否期間は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間としてもよいし、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間としてもよい。入庫拒否されたとき、ロボット１００Ｂの動作制御部１５０（あるいはサーバ２００の動作制御部２２２）は、ステーション５００から所定距離以内、たとえば、２メートル以内をロボット１００Ｂの行動禁止区間として設定してもよい。このような制御方法によれば、ロボット１００Ｂがロボット１００Ａの帰還の邪魔にならないように制御できる。
【０１３７】
ロボット１００は、入庫要求信号を送信するとき以外、あるいは、入庫許可信号を受信して帰還処理を実行するとき以外は、ステーション５００の周辺に形成される所定範囲、たとえば、１メートル以内の範囲には入らないように設定されてもよい。ロボット１００Ａは、入庫許可されたときには、ロボット１００Ｂに「帰還処理中」を示す信号を送信してもよい。ロボット１００Ｂは、ロボットＡからこの信号を受信したときには、ステーション５００を含む所定範囲内には入らないとしてもよい。
【０１３８】
拒否期間に限らず、ロボット１００Ａがステーション５００に向かっているとき、ロボット１００Ｂはロボット１００Ａの進路（ロボット１００Ａとステーション５００を結ぶ直線）を行動可能範囲から除外してもよい。このように、ロボット１００Ｂはロボット１００Ａの進路から離れることでロボット１００Ａの帰還を邪魔しないように制御してもよい。ロボット１００Ａは、帰還処理中であることをツノ１１２に含まれる赤外線通信機等によりロボット１００Ｂに通知してもよい。あるいは、ロボット１００Ａは、ツノ１１２にＬＥＤなどの発光部を備えてもよい。ロボット１００Ａは、帰還処理中においてはこのＬＥＤを点灯させてもよい。ロボット１００Ｂはロボット１００ＡのＬＥＤの点灯状態を確認することでロボット１００Ａが帰還処理中であるか否かを確認できる。ロボット１００Ｂは、ロボット１００Ａが帰還処理中であると認識したときには、ステーション５００から離れる、あるいは、ロボット１００Ａの進路から離れるとしてもよい。つまり、充電のために帰還中のロボット１００Ａの移動が優先され、他のロボットはロボット１００Ａが最短距離でステーション５００に帰還できるように移動する。
【０１３９】
図１７は、ランドマーク装置２８０によりロボット１００をステーション５００に誘導する方法を説明するための模式図である。
図１７においては、ステーション５００とロボット１００の間に遮蔽物５１６がある。このため、ロボット１００はステーション５００の誘導光を視認できない。ロボット１００は、キーフレームに基づいて生成されるマップを利用して、ステーション５００の所在地点を認識できる。本実施形態においては、更に、ランドマーク装置２８０がロボット１００をステーション５００に導くことにより、ロボット１００はより確実にステーション５００に帰還しやすくなる。
【０１４０】
図１７においては、まず、ロボット１００の光認識部１５４は、全天周カメラ１１３による撮像画像から誘導光を探索する。遮蔽物５１６によりステーション５００が隠されているため、光認識部１５４は誘導光を検出できない。次に、ロボット１００の発光指示送信部１４０は、発光信号Ｌ０を送信する。ステーション５００は、仮に発光信号Ｌ０を受信できたとしても、遮蔽物５１６が存在するためロボット１００は誘導光をやはり視認（検出）できない。
【０１４１】
ロボット１００の発光指示送信部１４０は、発光信号Ｌ０に対応する誘導光を検出できないとき、検索信号を送信する。検索信号は所定のパターンにて点滅する光信号であってもよいし、電波信号であってもよい。続いて、ロボット１００の発光指示送信部１４０は、新たな発光態様を指定する発光信号Ｌ１（第１の発光態様を指定する第１の発光信号）を送信する。ランドマーク装置２８０の発光指示受信部２８６が検索信号を受信したとき、発光制御部２８４は発光信号の受信準備状態に遷移する。発光指示受信部２８６が発光信号Ｌ１を受信すると、発光制御部２８４は発光信号Ｌ１にしたがって発光部２８２を発光させる。
【０１４２】
ロボット１００の光認識部１５４は、ランドマーク装置２８０から発光信号Ｌ１に対応する光を認識する（以下、「ランドマーク光」とよぶ）。ロボット１００からランドマーク装置２８０は遮蔽されていないため、ロボット１００はランドマーク光を認識できる。ロボット１００の動作制御部１５０は、ロボット１００の当面の移動目標地点として、ランドマーク光の発光地点を設定する。ロボット１００は、ランドマーク装置２８０の所在地点に移動する（Ｓ２０）。
【０１４３】
ロボット１００は、ランドマーク装置２８０の近く、たとえば、ランドマーク装置２８０から０．５メートル以内の範囲に入ったとき、新たな発光態様を指定する発光信号Ｌ２（第２の発光態様を指定する第２の発光信号）を送信する。ステーション５００は、発光信号Ｌ２に対応する誘導光を発生させる。ロボット１００は、ランドマーク装置２８０のそばにいるときにはステーション５００の誘導光を視認（検出）できる。ロボット１００は、ステーション５００の誘導光を認識した上で、ステーション５００に帰還する（Ｓ２２）。このような制御方法によれば、ロボット１００から誘導光を認識できないときであっても、いったんランドマーク装置２８０に近づくことでステーション５００に戻ることができる。
【０１４４】
図１８は、ロボット１００Ｂによりロボット１００Ａをステーション５００に誘導する方法を説明するための模式図である。
ロボット１００Ｂをランドマーク装置２８０として機能させることもできる。図１８においては、ステーション５００とロボット１００Ａの間に遮蔽物５１６がある。このため、ロボット１００Ａからは誘導光を視認できない。一方、ロボット１００Ｂは誘導光を視認できる。ロボット１００Ａは、発光信号Ｌ０を送信するが、誘導光を検出できない。このため、ロボット１００Ａは、新たな発光態様を指定する発光信号Ｌ１（第１の発光態様を指定する第１の発光信号）を送信する。
【０１４５】
ロボット１００Ｂの発光指示受信部１４４は発光信号Ｌ１を受信する。ロボット１００Ｂの発光制御部１５８は、発光信号Ｌ１にしたがって発光部１３８を発光させる。ロボット１００Ｂの発光がランドマーク光として機能する。ロボット１００Ａは、ロボット１００Ｂのランドマーク光を検出し、ロボット１００Ｂに近づく（Ｓ３０）。ロボット１００Ａはロボット１００Ｂの近くで新たな発光態様を指定する発光信号Ｌ２（第２の発光態様を指定する第２の発光信号）を送信する。ステーション５００は、発光信号Ｌ２に対応する誘導光を発生させる。ロボット１００Ａは誘導光を検出し、ステーション５００に帰還する（Ｓ３２）。
【０１４６】
図１８に示す規定周辺領域５２０は、誘導光を視認可能な範囲を示す。ロボット１００Ａの位置判定部１６６は、ロボット１００Ａが規定周辺領域５２０の外に出たと判定したとき、位置条件が不成立と判定し、離脱信号をロボット１００Ｂに送信する。ロボット１００Ｂが離脱信号を受信したとき、ロボット１００Ｂの動作制御部１５０（またはサーバ２００の動作制御部２２２）はロボット１００Ｂの行動範囲を規定周辺領域５２０に限定する。ロボット１００Ａが規定周辺領域５２０から出たときには、ロボット１００Ｂを規定周辺領域５２０にとどまらせることでロボット１００Ｂにランドマーク装置としての役割を担わせることができる。
【０１４７】
ステーション５００は、誘導光を常時点灯させてもよい。ロボット１００の位置判定部１６６は、ステーション５００の誘導光を全天周カメラ１１３により常時検出し、誘導光が見えなくなったときに位置条件不成立（規定周辺領域５２０の外に出た）と判定してもよい。規定周辺領域５２０は、誘導光の視認可否に基づいて概念的に定められてもよいし、マップにおいてあらかじめステーション５００の周辺の所定領域として明示的に設定されてもよい。
【０１４８】
＜総括＞
以上、実施形態に基づいてロボットシステム３００を説明した。
本実施形態によれば、ロボット１００はステーション５００からの誘導光を手がかりとしてステーション５００の所在地点を認識する。ロボット１００は、更に、発光信号を送信することにより、誘導光と類似光を見分けることができる。ロボット１００は電池残量が残り少ないときであっても、類似光に惑わされて無駄な移動（電力浪費）をすることなく、ステーション５００に帰還できる。誘導光と通常時においても特殊な発光態様（類似光と誤認されにくい発光態様）にて発光させるとすると、ユーザは誘導光を煩わしく感じる可能性がある。発光信号を受信したときだけ特殊な発光態様にて誘導光を発生させることにより、このような問題点を解消できる。また、充電ステーション５００から常時電波を発生させることは、他の電子機器への影響も考慮すると好ましくないと考えられる。
【０１４９】
発光信号を送信したあとでも擬似光と誘導光を識別できないときには、別の発光態様を指定する発光信号を再送信すればよい。ステーション５００は、発光信号に対応して発光態様を変化させることができるため、ロボット１００はステーション５００を確実に特定できる。
【０１５０】
ステーション５００の発光部２５６は、複数の光源（中央光源３８０と側方光源３８２）を有する。中央光源３８０と２つの発光部２８２により形成される特有の発光形状により、ロボット１００は誘導光を特定しやすくなる。更に、側方光源３８２を中央光源３８０よりも手前側に配置することにより、ロボット１００は誘導光の見え方に応じて、ロボット１００とステーション５００の相対角度を認識できる。ロボット１００は、誘導光の見え方に基づいて、ステーション５００に対して正面に近い位置から帰還するように移動方向を調整する。
【０１５１】
ステーション５００においては、充電装置５０６とサーバ２００が一体として形成される。充電装置５０６とサーバ２００を単一筐体とすることにより、ロボットシステム３００全体をコンパクトに形成できる。ステーション５００はロボット１００の入庫にともなう衝撃を受け止める必要があるため、ある程度の重量を有することが望ましい。ステーション５００にサーバ２００を内蔵させることにより、ステーション５００の重量を合理的に増加させることができる。サーバ２００の荷重はステーション５００の安定性にも寄与する。
【０１５２】
本実施形態におけるステーション５００は、２体のロボット１００Ａとロボット１００Ｂを同時に充電できる。ロボット１００ごとにステーション５００を用意しなくてもよいため、ステーション５００をコンパクトに形成できる。また、入庫要求信号に基づいて、複数のロボット１００を順番に入庫させる方式であるため、ステーション５００の近くで複数のロボット１００が混雑するのを防ぎやすくなる。ロボット１００Ａの帰還処理中にロボット１００Ｂも帰還しようとすると、ロボット１００Ａのための誘導信号とロボット１００Ｂのための誘導信号が混在する可能性がある。充電装置５０６の誘導部２６６は、左誘導部２５２Ｌと右誘導部２５２Ｒから同時に誘導信号を発生させないように制御することで誘導信号の混在を防止している。
【０１５３】
ロボット１００Ａとロボット１００Ｂは順番に入庫する。ロボット１００Ａの帰還処理中は、ロボット１００Ｂは待たされる。ロボット１００Ａが入庫すると、ロボット１００Ｂは帰還処理を開始する。ロボット１００Ａとロボット１００Ｂが行儀よく順番にステーション５００に入庫し、入庫後はロボット１００Ａとロボット１００Ｂが隣り合って充電を受ける。ロボット１００Ａとロボット１００Ｂが並んで充電を受ける姿（図１参照）により、ユーザに第２の発光態様を指定する第２体ならではの可愛らしさをアピールできる。
【０１５４】
ロボット１００は、ステーション５００の誘導光の発光地点をマップの基準点として設定する。ロボット１００は、キーフレームに基づいてマップを形成するが、誘導光の発光地点を基準点とすることで現在地点がマップ（画像記憶）のどの地点に対応するかをいっそう確実に認識できる。ステーション５００が誘導光により自らの所在地点を知らせることは、ロボット１００のステーション５００への帰還を容易にするだけではなく、ロボット１００による位置認識にも有用である。
【０１５５】
ランドマーク装置２８０を設置することにより、ロボット１００はステーション５００から大きく離れたときでも、ランドマーク光を頼りとしてステーション５００に戻ることができる。室内に１以上のランドマーク装置２８０を適切に配置しておけば、ロボット１００の行動範囲を拡大しやすくなる。いいかえれば、ロボット１００はステーション５００から離れた場所であっても、ランドマーク装置２８０を視認できる限り安心して遠くに出かけることができる。
【０１５６】
また、ロボット１００Ａとロボット１００Ｂが存在するとき、ロボット１００Ｂがロボット１００Ａに対するランドマーク装置として機能してもよい。この場合には、一方のロボット１００Ａが遠くに移動しても、ロボット１００Ｂがステーション５００のそばにとどまることで、ロボット１００Ａはステーション５００に戻りやすくなる。ロボット１００Ａは、ロボット１００Ｂを視認できなくなるほどロボット１００Ｂから離れないように行動範囲を制限してもよい。
【０１５７】
なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
【０１５８】
１つのロボット１００と１つステーション５００（充電装置５０６とサーバ２００）によりロボットシステム３００が構成されるとして説明したが、ロボット１００の機能の一部はステーション５００のサーバ２００により実現されてもよいし、サーバ２００の機能の一部または全部がロボット１００に割り当てられてもよい。１つのサーバ２００が複数のロボット１００をコントロールしてもよいし、複数のサーバ２００が協働して１以上のロボット１００をコントロールしてもよい。
【０１５９】
ロボット１００やサーバ２００以外の第３の装置が、機能の一部を担ってもよい。図８、図９において説明したロボット１００の各機能とサーバ２００の各機能の集合体は大局的には１つの「ロボット」として把握することも可能である。１つまたは複数のハードウェアに対して、本発明を実現するために必要な複数の機能をどのように配分するかは、各ハードウェアの処理能力やロボットシステム３００に求められる仕様等に鑑みて決定されればよい。
【０１６０】
上述したように、「狭義におけるロボット」とはサーバ２００を含まないロボット１００のことであるが、「広義におけるロボット」はロボットシステム３００のことである。サーバ２００の機能の多くは、将来的にはロボット１００に統合されていく可能性も考えられる。
【０１６１】
［変形例］
本実施形態においては、ロボット１００の光認識部１５４は、帰還処理に際して、まず、誘導光を探索する。ロボット１００は、誘導光を認識できないときに発光信号を送信するとして説明した。変形例として、ロボット１００は、帰還処理に際しては、常に、発光信号を送信するとしてもよい。ロボット１００は、発光信号に応答する外部光を誘導光として特定し、ステーション５００に向けて移動を開始してもよい。
【０１６２】
電池残量監視部１７６は、バッテリー１１８の電池残量を監視する。ロボット１００の動作制御部１５０は、バッテリー１１８の電池残量（充電率）が所定の閾値以下となったとき、帰還処理を開始してもよい。ロボット１００の入庫要求送信部２６０は、バッテリー１１８の電池残量が所定の閾値以下となったとき、入庫要求信号を送信してもよい。ロボット１００の発光指示送信部１４０は、電池残量が少なくなったときに発光信号を送信してもよい。ロボット１００は、発光信号を入庫要求信号として利用してもよい。
【０１６３】
ロボット１００は、ステーション５００に入庫したとき、充電装置５０６だけでなくサーバ２００とも有線接続されてもよい。具体的には、給電端子５３０は電力線だけでなく、データ線を備えてもよい。ロボット１００の充電端子５１０についても同様である。ロボット１００の充電端子５１０が給電端子５３０と接続したとき、サーバ２００とロボット１００はデータ線を介してデータの送受をしてもよい。
【０１６４】
上述したように、ロボット１００は特徴ベクトルやイベント情報などの各種データをサーバ２００に無線送信する。また、サーバ２００からロボット１００にも各種データが無線送信される。有線通信は無線通信よりもデータ転送速度が大きいため、大量データの送受には有線通信の方が適している。サーバ２００は、ロボット１００の充電中にロボット１００が取得した画像および音声データを取得してもよい。ロボット１００は、撮像画像等のデータをロボット１００のデータ格納部１４８に蓄積しておき、充電時に蓄積したデータをサーバ２００にアップロードしてもよい。
【０１６５】
サーバ２００は、ロボット１００の行動制御プログラムの更新版を外部サーバからダウンロードしてもよい。サーバ２００は、ロボット１００の充電中にロボット１００に行動制御プログラムを送信してもよい。ロボット１００は充電中に行動制御プログラムを更新し、充電完了前に自動的に再起動することで更新版の行動制御プログラムをインストールすればよい。このような制御方法によれば、行動制御プログラムの更新というコンピュータに特有の作業を充電中、いいかえれば、ユーザがロボット１００にあまり注目していない期間にさりげなく実行できる。
【０１６６】
本実施形態においては、ロボット１００は定期的に帰還処理を実行するとして説明した。ロボット１００は、内蔵のスケジューラにしたがって帰還タイミングを決定する。
変形例として、ステーション５００は帰還管理部（不図示）を備えてもよい。帰還管理部はスケジューラとしてロボット１００の帰還タイミングを管理してもよい。ステーション５００は、発光部２５６を通常時は消灯させてもよい。帰還管理部は帰還タイミングが近づいたときに発光部２５６を自動的に点灯させてもよい。ロボット１００は、誘導光を検出したとき、帰還処理を開始してもよい。このような制御方法によれば、ステーション５００によりロボット１００の帰還タイミングを管理できる。ステーション５００は複数のロボット１００の帰還タイミングをずらすことにより、複数のロボット１００の同時帰還を回避できる。ステーション５００はロボット１００Ａを帰還させるときには黄色の誘導光を発生させ、ロボット１００Ｂを帰還させるときには緑色の誘導光を発生させるとしてもよい。
【０１６７】
ロボット１００は、誘導光を特定できたときには、特定信号を送信してもよい。ステーション５００の通信部２０４は、特定信号を受信したときには誘導光を常時発光状態に設定してもよい。誘導光の発光態様を変化させると、たとえば、誘導光を点滅させると、ユーザが誘導光を気にする可能性もある。特定信号を受信したあとは常時発光状態に戻すことで、ユーザが誘導光を気にする期間を短くできる。ロボット１００が入庫したとき、ステーション５００は誘導光を消灯してもよい。
【０１６８】
ステーション５００は、ロボット１００Ａから特定信号を受信したときには、誘導光の発光色を変化させてもよい。たとえば、ステーション５００は通常は誘導光を青色で発光させておき、ロボット１００Ａの帰還処理中は誘導光を赤色で発光させてもよい。ロボット１００Ｂは誘導光の発光色を確認することにより、ロボット１００Ａの帰還処理中であるか否かを知ることができる。ロボット１００Ｂは、帰還処理を開始するときには誘導光の色を確認し、誘導光が赤色のときには帰還処理を待機すればよい。誘導光の色彩に限らず、他の発光態様にて同様の情報を通知してもよい。
【０１６９】
ステーション５００は、発光部２５６を通常時においては消灯しておき、発光信号を受信したときだけ発光部２５６を点灯させるとしてもよい。このような制御方法によれば、発光部２５６の消費電力を抑制できる。誘導光を常時消灯に設定しておけば、ユーザは誘導光を視覚的にわずらわしく感じにくくなる。たとえば、ステーション５００を寝室に設置する場合には、誘導光は通常時においては消灯しておくことが望ましいと考えられる。
【０１７０】
帰還管理部は、定期的にロボット１００の帰還を促す帰還信号を送信してもよい。ロボット１００は、帰還信号を受信したときには、帰還処理を開始する。帰還信号は、対象となるロボット１００を指定するＩＤを含んでもよい。帰還信号は電波信号であってもよいし、可視光信号であってもよい。
【０１７１】
帰還管理部は、ロボット１００Ａが帰還したとき、ロボット１００Ｂにも帰還信号を送信してもよい。このような制御方法によれば、ロボット１００Ａがステーション５００（巣）に帰ると、ロボット１００Ｂも退屈してステーション５００（巣）に戻ってくるかのような複数のロボット１００の「仲の良さ」を演出できる。
【０１７２】
帰還管理部は、ユーザがステーション５００の周辺にいないときや、部屋の光量が少ないとき（ユーザがいない、または、深夜と想定されるとき）に帰還信号を送信してもよい。このような制御方法によれば、ロボット１００がユーザとの関わりを必要としない時間帯をロボット１００の充電機会として積極的に利用できる。ロボット１００は、ユーザと積極的に関わることが期待される一方、ステーション５００から適宜充電を受ける必要もある。ユーザがいないとき、いいかえれば、ユーザとの関わりが不要な時間帯を充電時間とすることで、ユーザから見た「ロボット１００が休んでいる時間」を減らすことができる。ユーザがロボット１００を活動的と感じるためには、ロボット１００はユーザの見ていないときに充電することが望ましい。
【０１７３】
ユーザは、スマートフォンなどのユーザ端末において、ロボット１００の充電時間を明示的に設定してもよい。たとえば、ユーザが１０：００から１０：１０を充電時間と設定したとする。ユーザ端末はこのスケジュールデータをステーション５００に送信する。ステーション５００の帰還管理部は、スケジュールデータを登録しておく。帰還管理部は、１０：００になったときに帰還信号を送信し、１０：１０になったときロボット１００に離脱信号を送信してもよい。ロボット１００は、離脱信号を受信したときには充電満了でなくても、ステーション５００から離れて自律行動を再開する。このような制御方法によれば、ユーザは、ユーザ端末によりロボット１００の充電時間をコントロールできる。たとえば、１０：００から来客があるときには、ユーザは該当時間を充電時間とすることで、ロボット１００が来客応対の邪魔にならないように制御できる。
【０１７４】
スケジュールに限らず、ユーザはユーザ端末からステーション５００に帰還指示を送信してもよい。ステーション５００は、ユーザ端末から帰還指示を受信したとき、ロボット１００に帰還信号を送信する。ロボット１００は、帰還信号を受信したときに帰還処理を開始する。たとえば、夜遅くまで子どもがロボット１００と遊んでいるときであっても、親ユーザが帰還指示をこっそりと送信すれば、ロボット１００は帰還処理を開始するため、ロボット１００が眠たくなった、あるいは、疲れたためにステーション５００（巣）に戻りたがっているかのような印象を子どもにもたせることができる。
【０１７５】
誘導光（光信号）、中距離誘導信号（中距離赤外線）、近距離誘導信号（近距離赤外線と超音波）により、ロボット１００はステーション５００との位置関係を知ることができる。ロボット１００は、中距離赤外線を検出したときには、中距離赤外線に基づいてステーション５００に近づく。ロボット１００は、近距離赤外線および超音波を検出したときには近距離誘導信号にしたがってステーション５００に更に近づく。
【０１７６】
ロボット１００は、ステーション５００との距離を測距センサにより計測し、ステーション５００から所定距離以内に入ったときには中距離赤外線を無視し、近距離赤外線にしたがって帰還処理を続行するとしてもよい。あるいは、ロボット１００は中距離誘導信号と近距離誘導信号の双方を検出したときには電波強度の高い方にしたがって帰還処理を実行するとしてもよい。
【０１７７】
本実施形態においては、誘導光（可視光）により、ステーション５００はロボット１００にその所在地点を知らせるとして説明した。変形例として、ステーション５００は電波（不可視光）を送信することで遠距離にあるロボット１００にその所在地点を知らせるとしてもよい。
【０１７８】
ロボット１００は、発光態様Ａにて発光信号ＬＡを送信してもよい。ロボット１００は、発光態様Ａによる誘導光を認識できなかったとき、発光態様Ｂにて発光信号ＬＢを再度送信するとしてもよい。ここでいう発光態様Ａと発光態様Ｂは同一であってもよい。ただし、発光信号ＬＢは、ランドマーク装置２８０を指定する情報が含まれるランドマーク装置２８０向けの信号である。
【０１７９】
ランドマーク装置２８０は、発光信号ＬＢを受信したとき、発光態様Ｂにしたがってランドマーク光を発生させる。ロボット１００はランドマーク光を検出してランドマーク装置２８０に近づくとしてもよい。このような制御方法によれば、ロボット１００はステーション５００の探索を最優先とし、ステーション５００を探索できなかったときにはランドマーク装置２８０を探索することになる。ロボット１００は、発光信号ＬＢに対してランドマーク装置２８０が反応するため、接近対象がステーション５００ではなくランドマーク装置２８０であることを認識できる。
【０１８０】
ロボット１００Ａがステーション５００から所定範囲内にある状況において、ロボット１００Ｂが入庫要求信号をステーション５００に送信したときには、入庫判定部２６２はロボット１００Ｂの入庫要求を拒否してもよい。ロボット１００Ａがロボット１００Ｂの入庫の邪魔になる可能性があるためである。このとき、充電装置５０６はロボット１００Ａに対して離脱信号を送信してもよい。ロボット１００Ａは離脱信号を受信したときにはステーション５００から離れるとしてもよい。
【０１８１】
本実施形態においては、２つのロボット１００に対して２つの充電スペース５０２を用意するとして説明した。２つのロボット１００は順番に充電スペース５０２に入庫したあとは同時に充電を受けることができる。変形例として、充電スペース５０２の数よりもロボット１００の数が多いときにも交代入庫方式は有効である。たとえば、１つの充電スペース５０２に対して２つのロボット１００が同時期に入庫を希望するときには、入庫判定部２６２はいずれか一方のロボット１００の入庫を許可し、他方のロボット１００の入庫を拒否する。２つのロボット１００はそれぞれの電池残量をステーション５００に通知し、入庫判定部２６２は電池残量の少ない方のロボット１００の入庫を優先してもよい。
【０１８２】
本実施形態においては、第２の発光態様を指定する第２つのロボット１００はステーション５００に同時に入庫できないとして説明したが、変形例として第２の発光態様を指定する第２つのロボット１００は同時にステーション５００に入庫できてもよい。ステーション５００は、ロボット１００Ａに対しては左スペース５０２Ｌを指定する入庫許可信号を送信し、ロボット１００Ｂに対しては右スペース５０２Ｒを指定する入庫許可信号を送信してもよい。また、ロボット１００Ａの帰還処理中であっても、ロボット１００Ｂは入庫を希望するときにはステーション５００に向かって移動するとしてもよい。
【０１８３】
２つのロボット１００は、２つの充電スペース５０２のいずれに入庫するかをあらかじめ設定されてもよい。たとえば、ロボット１００の外観の色と、充電スペース５０２に設けられたパネル５０８の色とに基づいて入庫先を設定してもよい。ロボット１００Ａの外皮３１４の色がダークブラウン、ロボット１００Ｂの外皮３１４の色がライトブラウンであるとする。また、左パネル５０８Ｌの色はダークブラウン、右パネル５０８Ｒの色はライトブラウンであるとする。このとき、ロボット１００Ａは配色の一致する左スペース５０２Ｌを対象として帰還してもよい。ロボット１００Ｂは右スペース５０２Ｒに帰還する。このような制御方法によれば、充電時においてロボット１００と背面パネル５０８の配色を揃えることができるため、充電中におけるロボットシステム３００と２つのロボット１００の美観向上にも寄与する。ロボット１００は自身の外皮３１４の色を認識（記憶）してもよい。ロボット１００は、入庫要求送信部２６０を介して、自身の色と配色の一致するパネルの方への誘導をステーション５００に要求してもよい。たとえば、入庫要求信号に色彩ＩＤを含めて送信し、２６２は色彩ＩＤに対応する５０２を入庫先として選択してもよい。
【０１８４】
サーバ２００の動作制御部２２２は、複数のロボット１００それぞれについて、左スペース５０２Ｌおよび右スペース５０２Ｒそれぞれへの帰還回数を記録してもよい。単位期間においてロボット１００Ａが左スペース５０２Ｌに入庫する頻度が右スペース５０２Ｒよりも高くなれば、ステーション５００の入庫判定部２６２は、ロボット１００Ａを左スペース５０２Ｌに優先的に入庫させるとしてもよい。この結果、ロボット１００Ｂは、自然に右スペース５０２Ｒに導かれやすくなる。このような制御方法によれば、ロボット１００Ａとロボット１００Ｂそれぞれが徐々にお気に入りの巣（充電スペース５０２）をもつことになるため、２つのロボット１００の巣に対するこだわりを行動表現できる。
【０１８５】
ロボット１００の眼生成部（図示せず）は、充電中は目１１０に表示される眼画像を閉眼させることにより「眠り」を表現してもよい。眼生成部は、ロボット１００が入庫してから第１の導眠時間が経過したとき、眼画像を閉眼画像に変化させることで眠りを表現する。ロボット１００Ａとロボット１００Ｂを同時充電しているときには、サーバ２００の充電制御部２６４は、２つのロボット１００に対して第１の導眠時間よりも長い第２の導眠時間を指示してもよい。ロボット１００Ａとロボット１００Ｂは同時充電中に互いを見つめるように視線を動かしてもよいし、互いに触れるように腕１０６を動かしてもよい。このような制御方法によれば、ロボット１００Ａとロボット１００Ｂが同じステーション５００（巣）に戻っているときにも互いに意識している様子を表現できる。こうした表現により、５００を単に２台のロボットが充電するための装置としてではなく、２台の兄弟ロボットの巣として印象づけることができる。
【０１８６】
上述したように、ロボット１００はサーモセンサ１１５を搭載する。ステーション５００は、サーモセンサ１１５の近くに一定温度を発生させるサーマルリファレンスを備えてもよい。たとえば、サーマルリファレンスを２５度とすれば、ステーション５００はサーモセンサ１１５によりサーマルリファレンスの２５度を検出することで、サーモセンサ１１５の検出感度を補正すればよい。
【０１８７】
発光信号および入庫要求信号は、Bluetooth（登録商標）やWi-Fiなどによる無線信号で送信されてもよい。発光信号等を無線信号（電波信号）とすれば、ロボット１００はステーション５００を視認できない位置にいるときであっても、ステーション５００は発光信号等を受信できる。
【０１８８】
ステーション５００はスピーカー（不図示）を内蔵してもよい。ロボット１００は、発音要求部（不図示）を備えてもよい。ロボット１００が誘導光を検出できないときには、ロボット１００の発音要求部は、発音要求信号をステーション５００に送信してもよい。ステーション５００の発音要求受信部（不図示）が発音要求信号を検出したとき、ステーション５００の発音制御部（不図示）はスピーカーから所定周波数の音声を発生させる。このときの音声は、ユーザに不快感をもたせない周波数帯であって、方向推定しやすい音声であることが望ましい。可聴音でなくてもよい。ロボット１００の音声方向特定部（不図示）は内蔵するマイクロフォンアレイによりステーション５００の方向を推定してもよい。このような制御方法によれば、ロボット１００からステーション５００を視認できないときでも、ロボット１００はステーション５００の所在地点を推定できる。なお、音声は壁に反射することで発音地点がわかりにくくなるという欠点があるため、誘導光を検出できないときに補助的に使用する方が望ましいと考えられる。
【０１８９】
図１９は、変形例におけるステーション５５０の外観図である。
変形例におけるステーション５５０では、背面パネル５０８の下に近距離誘導部２５２を設けるのではなく、ベース５０４に２つの超音波発生装置５５２と赤外線発生装置５５４を埋設する。超音波発生装置５５２ＲＲ、超音波発生装置５５２ＲＬおよび赤外線発生装置５５４Ｒにより右側の近距離誘導部５５６Ｒが形成される。同様にして、超音波発生装置５５２ＬＬ、超音波発生装置５５２ＬＲおよび赤外線発生装置５５４Ｌにより左側の近距離誘導部５５６Ｌが形成される。図７に示したステーション５００との違いは、ひとつの近距離誘導部５５６に対して２つの超音波発生装置５５２が設けられ、それらがロボット１００の背面に設けられた赤外線センサ１７２およびマイク１７４とほぼ高さがそろうように低い位置に設けられていることである。なお、赤外線発生装置５５４Ｒ，５５４Ｌの機能は、中距離誘導部２５４がまとめて担ってもよい。つまり、赤外線発生装置５５４Ｒおよび赤外線発生装置５５４Ｌを設けず、中距離誘導部２５４の赤外線発生装置だけが設けられてよい。中距離誘導部２５４の赤外線発生装置を、近距離誘導部５５６の赤外線発生装置として利用する場合は、左右の超音波発生装置５５２の動作に連動して中距離誘導部２５４の赤外線発生装置が制御される。
【０１９０】
超音波発生装置５５２ＲＲと超音波発生装置５５２ＲＬは、右スペース５０２Ｒの仮想的な中心線に対して左右対称の位置に設けられる。また、超音波は正面方向にむけて照射される。左右２つの超音波発生装置５５２が設けることにより、それぞれの超音波発生装置５５２とロボット１００との距離を算出できる。超音波発生装置５５２のステーション５５０における位置は固定なので、ロボット１００のステーション５５０に対する相対位置を特定できる。この変形例によれば、ロボット１００のステーション５５０に対する相対的な位置を特定し、かつステーション５５０に対するロボット１００の向きを特定できるので、より正確な誘導ができる。
【０１９１】
図７に示したステーション５００では、右誘導部２５２Ｒが、誘導路の基準進入ライン上に配置されており、赤外線がある程度の指向性を有するので、赤外線を受光できることが誘導路を含むある範囲内（扇状に広がる範囲）に位置していることになる。赤外線は広がるので、ステーションから離れるほど、正確な位置を把握しにくくなる。図１９に示したステーション５５０では、左右に超音波発生装置を設けることで、ロボット１００の位置を座標として特定できる。更にロボット１００のステーション５００に対する向きも特定できる。これにより、図１９に示したステーション５５０によれば、図７に示したステーション５００より正確に誘導できる。
【０１９２】
図２０は、ロボット１００の位置および進行方向を特定する方法を説明するための模式図である。
超音波発生装置５５２ＲＲおよび超音波発生装置５５２ＲＬのロボット１００との距離を点線の円弧で示す。２つの点線の交点がロボット１００の位置Ｐになる。正確には、位置Ｐは、ロボット１００の背面に設けられた左右いずれかのマイク１７４の位置になる。本図では、位置Ｐを左マイク１７４Ｌの位置であるとする。左マイク１７４Ｌは、超音波発生装置５５２ＲＲおよび超音波発生装置５５２ＲＬそれぞれから超音波を受信する。左マイク１７４Ｌは、赤外線センサ１７２による赤外線の受信に遅れて、超音波発生装置５５２ＲＲから超音波を受信する。両者の時間差により、測距部１６２は超音波発生装置５５２ＲＲから左マイク１７４Ｌまでの距離Ａを測定する。同様にして、左マイク１７４Ｌは、赤外線センサ１７２による赤外線の受信に遅れて、超音波発生装置５５２ＲＬから超音波を受信する。測距部１６２は超音波発生装置５５２ＲＬから左マイク１７４Ｌまでの距離Ｂを測定する。超音波発生装置５５２ＲＲから距離Ａを半径とする円と、超音波発生装置５５２ＲＬから距離Ｂを半径とする円の交点が左マイク１７４Ｌ（位置Ｐ）の位置座標Ｌとして特定される。
【０１９３】
右マイク１７４Ｒの位置座標Ｒについても同様にして求めることができる。左マイク１７４Ｌおよび右マイク１７４Ｒそれぞれの位置座標がわかれば、その線分の中央をロボット１００の位置座標として特定できる。更に、図１５を用い説明したとおり、左マイク１７４Ｌと右マイク１７４Ｒの超音波の検出時点の差分時間に基づいて、超音波発生装置５５２に対するロボット１００の向きを算出できる。本変形例では、超音波発生装置５５２が左右２つあるので、それぞれの超音波発生装置に対するロボット１００の向きを算出し、平均化などの数値処理を施すことで、より正確に向きを算出できる。
【０１９４】
また、本変形例では、ロボット１００の背面に設けられた左右のマイク１７４の位置をそれぞれ位置座標として特定できる。２つのマイク１７４を結ぶ線分に対する法線の方向をロボットの向きとして特定してもよい。
【０１９５】
超音波発生装置５５２ＲＲおよび超音波発生装置５５２ＲＬが発生させる超音波の周波数は同じである。赤外線発生装置５５４Ｒは、超音波発生装置５５２における超音波の発生と同時に赤外線を照射し、超音波を発生した超音波発生装置を特定する情報を送信する。例えば、赤外線発生装置５５４Ｒは、右側の超音波発生装置５５２ＲＲを示す赤外線と左側の超音波発生装置５５２ＲＬを示す赤外線を交互に定期的に発生させる。また、これに同期させて、超音波発生装置５５２ＲＲおよび超音波発生装置５５２ＲＬも交互に超音波を発生させる。近距離誘導中のロボット１００の移動速度は通常移動時よりも遅い。超音波の発生周期において、ロボット１００が移動する距離は極めて短いので、超音波発生装置５５２ＲＲと超音波発生装置５５２ＲＬとに交互に超音波を発生させても、ロボット１００の位置をほぼ正確に測定できる。
【０１９６】
超音波発生装置５５２ＲＲ、超音波発生装置５５２ＲＬが発生させる超音波の周波数を異ならせてもよい。この場合には、超音波発生装置５５２ＲＲ、超音波発生装置５５２ＲＬが同時かつ定期的に超音波を発生させたとしても、マイク１７４はどちらの超音波であるかを認識できる。
【０１９７】
この出願は、××××年×月×日に出願された日本出願特願××××−××××××号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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