JP5142137B2

JP5142137B2 - リモコン

Info

Publication number: JP5142137B2
Application number: JP2007318497A
Authority: JP
Inventors: 慎一松永; 直秀小川; 公夫高橋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2027-12-10
Also published as: WO2009075048A1; EP2101238A4; US9592610B2; EP2101238A1; EP2101238B1; JP2009136988A; US20100036527A1

Description

本発明は自律的に行動するロボットを遠隔操作するためのリモコンに関する。

オフィスや博物館等の施設においてロボットに人間を目的場所に案内させる際、ロボットおよび人間の間隔を適当な間隔に維持する等の観点から、ロボットにこの人間の歩行状態を認識させる技術が提案されている（特許文献１参照）。また、ロボットに人間を追従させる際、この人間とのコミュニケーションを図るためにロボットに音声を出力等させる技術が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００３−３４０７６４号公報特開２００４−２９９０２５号公報

しかし、ロボットが移動しているときに一定領域からはみ出す、または、物体と接触してしまうと、人間等の移動物体の先導または移動物体への追従に支障をきたす。

そこで、本発明は、ロボットが一定領域からはみ出さず、かつ、物体との接触を回避するように、ユーザがこのロボットの行動を操作することができるリモコンを提供することを解決課題とする。

第１発明のリモコンは、自律的に移動するロボットをユーザに遠隔操作させるためのリモコンであって、前記ユーザにより入力装置を通じて入力された指定経路を認識し、指定領域の境界と、前記指定領域に存在する物体の位置および外形とをさらに認識する第１操作処理要素と、前記第１操作処理要素による認識結果に基づき、前記ロボットが前記指定領域からはみ出さず、かつ、前記物体に接触する可能性が低い状態で移動可能であるという安定移動要件を前記指定経路が満たしているか否かを判定し、当該判定結果が肯定的であることを要件として前記ロボットを前記指定経路にしたがって移動させるための第１指令信号を前記ロボットに送信する第２操作処理要素と、を備えることを特徴とする。

第１発明のリモコンによれば、ユーザによる指定経路が安定移動要件を満たしている場合、リモコンからロボットに第１指令信号が送信される。これにより、指定経路にしたがって移動するようにロボットを行動させることができる。一方、ユーザによる指定経路が安定移動要件を満たしていない場合、リモコンからロボットに第１指令信号が送信されない。このため、指定経路にしたがってロボットを移動させること、ひいては、ロボットが指定領域からはみ出したり、物体に接触したりする事態が回避される。したがって、ユーザはリモコンを用いて、ロボットが指定領域からはみ出さず、かつ、物体との接触を回避するようにロボットの行動を操作することができる。

第２発明のリモコンは、第１発明のリモコンにおいて、前記第２操作処理要素が、前記
判定結果が否定的であることを要件として前記ロボットに前記指定経路の終点または始点
および終点が共通で前記安定移動要件を満たす経路を目標経路として探索させ、かつ、前
記目標経路が探索された場合には前記ロボットを前記目標経路にしたがって移動させる一
方、前記目標経路が探索されなかった場合には前記ロボットに移動を停止させるまたは停止状態を維持させるための第２指令信号を前記ロボットに送信することを特徴とする。

第２発明のリモコンによれば、ユーザによる指定経路が安定移動要件を満たしていない場合、リモコンからロボットに第２指令信号が送信される。これにより、ロボットに安定移動要件を満たす経路を目標経路として探索させ、目標経路が探索された場合にはこの目標経路にしたがってロボットを移動させることができる。その一方、目標経路が探索されなかった場合にはロボットを停止させるまたは停止状態を維持させることができる。したがって、ユーザはリモコンを用いて安定移動要件を満たさない指定経路を入力した場合でも、ロボットが指定領域からはみ出さず、かつ、物体との接触を回避しながら指定経路の終点に向かって移動するようにロボットの行動を操作することができる。

第３発明のリモコンは、第２発明のリモコンにおいて、前記第２操作処理要素が、前記ロボットが移動している場合には前記ロボットを減速または停止させた上で前記目標経路を探索させるための前記第２指令信号を前記ロボットに送信することを特徴とする。

第３発明のリモコンによれば、ロボットが移動している場合には目標経路の探索に先立ってロボットを減速または停止させることができる。したがって、ユーザはリモコンを用いて、ロボットが目標経路を探索しているときに指定領域からはみ出さず、かつ、物体との接触を回避するようにロボットの行動を操作することができる。

第４発明のリモコンは、第２又は第３発明のリモコンにおいて、前記
第２操作処理要素が、前記安定移動要件に関する前記判定結果、または、前記第２指令信
号により定義される前記ロボットの行動態様を出力装置を通じて出力することを特徴とす
る。

第４発明のリモコンによれば、ユーザによる指定経路が安定移動要件を満たしているか否か、または、指定経路にしたがった移動とは異なるロボットの行動態様をユーザに認識させることができる。したがって、ユーザはリモコンを用いて、ロボットの行動態様を予測しながら、ロボットが指定領域からはみ出さず、かつ、物体との接触を回避するようにロボットの行動を操作することができる。

本発明のリモコンの実施形態について図面を用いて説明する。

図１に示されているロボット１はリモコン２による操作対象としての脚式移動ロボットであり、人間と同様に基体１０と、基体１０の上部に設けられた頭部１１と、基体１０の上部左右両側から延設された左右の腕部１２と、腕部１２の先端部に設けられた手部１４と、基体１０の下部から下方に延設された左右の脚部１３と、脚部１３の先端部に取り付けられている足部１５とを備えている。ロボット１は、再表０３／０９０９７８号公報や、再表０３／０９０９７９号公報に開示されているように、アクチュエータ１０００（図２参照）から伝達される力によって、人間の肩関節、肘関節、手根関節、股関節、膝関節、足関節等の複数の関節に相当する複数の関節部分において腕部１２や脚部１３を屈伸運動させることができる。ロボット１は、左右の脚部１３（または足部１５）のそれぞれの離床および着床の繰り返しを伴う動きによって自律的に移動することができる。基体１０の鉛直方向に対する傾斜角度が調節されることによって、頭部１１の高さが調節されうる。なお、ロボットは複数の脚部１３の動作によって自律的に移動するロボット１のほか、車輪式移動ロボット（自動車）等、移動機能を有するあらゆるロボットであってもよい。

ロボット１はハードウェアとしてのＥＣＵまたはコンピュータ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等により構成されている。）により構成されている制御装置１００と、通信機器１０２とを備えている。コンピュータのメモリには制御プログラム（ソフトウェア）が格納されている。制御プログラムはＣＤやＤＶＤ等のソフトウェア記録媒体を通じてコンピュータにインストールされてもよいが、ロボット１からサーバに要求信号が送信されたことに応じて当該サーバによってネットワークや人工衛星を介して当該コンピュータにダウンロードされてもよい。

図２に示されている制御装置１００は、リモコン２から送信され、かつ、通信機器１０２により受信された指令信号に応じてロボット１の行動を制御する。制御装置１００は内部状態センサ群１１１および外部状態センサ群１１２からの出力信号等に基づき、アクチュエータ１０００の動作を制御することにより、腕部１２や脚部１３の動作を制御する。「内部状態」には固定座標系におけるロボット１の重心等の基準点の位置、ロボット１の移動方向の方位、各関節の角度等により定まる姿勢、および、ロボット１が手部１４を介して外部から受ける力等が含まれている。「内部状態センサ群」には、ロボット１の位置を定義する緯度および経度を表わす信号を人工衛星から受信するＧＰＳ受信機、ロボット１のＺ軸まわりの角速度に応じた信号を出力するヨーレートセンサ、ロボット１のＸ方向等の加速度に応じた信号を出力する加速度センサ、各関節の角度に応じた信号を出力するロータリーエンコーダ、および、手部１４に外部から作用する力に応じた信号を出力する６軸力センサ等が含まれている。ロボット１の「外部状態」には固定座標系またはロボット座標系における物体Ｗの代表点の位置、物体Ｗの姿勢、通路の壁等により画定されている通行領域等が含まれている。「外部状態センサ群」には、頭部１１に搭載され、ロボット１の前方を撮像範囲とするＣＣＤカメラ、赤外線カメラ等、種々の周波数帯域における光を感知しうる左右一対の頭カメラＣ₁および基体１０の下部に搭載され、ロボット１の前方下方に向けて発せられた近赤外レーザー光の物体による反射光を検知することによりこの物体の位置や方位等を測定するための腰カメラＣ₂等が含まれている（図１参照）。

リモコン２は入力装置２０１と、出力装置２０２と、第１操作処理要素２１０と、第２操作処理要素２２０とを備えている。入力装置２０１はタッチパネル式もしくはタッチペン式の入力装置または音声認識装置等により構成され、ユーザに操作または発声等を通じて指定経路を入力させることができる。出力装置２０２はディスプレイ装置または音響機器により構成され、指定経路の形状等の情報をユーザに視覚的または聴覚的に認識させることができる。第１操作処理要素２１０はユーザにより入力装置２０１を通じて入力された指定経路を認識し、指定領域ＱＳの境界と、指定領域に存在する物体の位置および外形とをさらに認識する（図４（ａ）参照）。第２操作処理要素２２０は第１操作処理要素２１０による認識結果に基づき、指定経路が安定移動要件を満たしているか否かを判定する。「安定移動要件」とは、ロボット１が指定領域ＱＳからはみ出さず、かつ、物体に接触する可能性が低い状態で移動可能であるという要件である。第２操作処理要素２２０は当該判定結果が肯定的であること、すなわち、指定経路が安定移動要件を満たしていると判定したことを要件として第１指令信号をロボット１に対して送信する。第２操作処理要素２２０は当該判定結果が否定的であること、すなわち、指定経路が安定移動要件を満たしていないと判定したことを要件としてロボット１に第２指令信号を送信する。

なお、本発明の構成要素が情報を「認識する」とは、当該構成要素が情報をデータベースから検索すること、メモリ等の記憶装置から情報を読み取ること、センサ等の出力信号に基づき情報を測定、算定、推定、判定すること、測定等された情報をメモリに格納すること等、当該情報をさらなる情報処理のために準備または用意するために必要なあらゆる情報処理を実行することを意味する。

前記構成のリモコン２の機能について説明する。

第１操作処理要素２１０はユーザにより入力装置２０１を通じて入力された指定経路を認識する（図３／Ｓ２０２）。ユーザはロボット１に目的位置まで案内させる、または、ロボット１をユーザに追従させる等の目的に鑑みて指定経路の形状等を選択することができる。これにより、図４（ａ）に示されているような始点ＳＰおよび終点ＴＰを結ぶ第１経路（一点鎖線）Ｒ₁または第２経路（二点鎖線）Ｒ₂が指定経路として認識される。「指定経路」は緯度および経度、または、緯度、経度および高度により定義される固定座標系における準連続の座標群として認識される。なお、指定経路を構成する座標群のうち、始点ＳＰおよび終点ＴＰ等、一部の座標群が指定されることによりこの指定経路が指定されてもよい。第１操作処理要素２１０は指定領域ＱＳの境界と、指定領域ＱＳに存在する物体の位置および外形とを記憶装置からの読み取り、または、サーバ（図示略）との通信に基づくデータベースの検索等により認識する（図３／Ｓ２０４）。これにより、たとえば図４（ａ）に示されている形状の指定領域ＱＳが認識され、物体が指定領域ＱＳにおける物体領域Ｑ₂として認識される。指定領域ＱＳの境界も指定経路と同様に固定座標系における準連続名座標群により定義されている。さらに、第１操作処理要素２１０は、ロボット１をたとえば図４（ｂ）に示されている、ロボット１の縦幅、横幅等のサイズに応じた空間的広がりを有するロボット領域Ｑ₁として認識する。

第２操作処理要素２２０は第１操作処理要素２１０による認識結果に基づき、指定経路が安定移動要件を満たしているか否かを判定する（図３／Ｓ２０６）。「安定移動要件」とは、前記のようにロボット１が指定領域ＱＳからはみ出さず、かつ、物体に接触する可能性が低い状態で移動可能であるという要件である。たとえば、図４（ａ）に示されているように指定領域ＱＳから外れている第１経路Ｒ₁が指定経路である場合、指定経路は安定移動要件を満たしていないと判定される。また、図４（ａ）に示されているように物体領域Ｑ₂に交差している第２経路Ｒ₂が指定経路である場合、指定経路は安定移動要件を満たしていないと判定される。さらに、図４（ｂ）に示されているように指定領域ＱＳから外れていないものの、第３経路（一点鎖線）Ｒ₃に沿ってロボット領域Ｑ₁が拡張されて形成される拡張ロボット領域ＥＱ₁の一部が指定領域ＱＳから外れている場合、指定経路としての第３経路Ｒ₃は安定移動要件を満たしていないと判定される。また、図４（ｂ）に示されているように物体領域Ｑ₂に交差していないものの、第４経路（二点鎖線）Ｒ₄に沿ってロボット領域Ｑ₁が拡張されて形成される拡張ロボット領域ＥＱ₁の一部が物体領域Ｑ₂に交差している場合、指定経路としての第４経路Ｒ₄は安定移動要件を満たしていないと判定される。

第２操作処理要素２２０は当該判定結果が肯定的である場合、すなわち、指定経路が安定移動要件を満たしていると判定した場合（図３／Ｓ２０６‥ＹＥＳ）、出力装置２０２を通じて肯定的な判定結果を出力し（図３／Ｓ２０８）、かつ、第１指令信号をロボット１に対して送信する（図３／Ｓ２１０）。「第１指令信号」はロボット１を指定経路にしたがって移動させるための指令信号である。第２操作処理要素２２０は当該判定結果が否定的である場合、すなわち、指定経路が安定移動要件を満たしていないと判定した場合（図３／Ｓ２０２‥ＮＯ）、出力装置２０２を通じて否定的な判定結果を出力し（図３／Ｓ２１２）、かつ、ユーザにより入力装置２０１を通じて指定経路が再入力されたか否かを判定する（図３／Ｓ２１４）。指定経路が再入力された場合（図３／Ｓ２１４‥ＹＥＳ）、前記一連の処理が繰り返される（図３／Ｓ２０２等参照）。指定経路が再入力されなかった場合（図３／Ｓ２１４‥ＮＯ）、第２操作処理要素２２０は出力装置２０２を通じて第２指令信号の内容を出力し（図３／Ｓ２１６）、かつ、ロボット１に第２指令信号を送信する（図３／Ｓ２１８）。「第２指令信号」はロボット１が移動中の場合にはロボット１を減速または停止させ、その上でロボット１に指定経路の終点または始点および終点が共通であり、安定移動要件を満たす経路を目標経路として探索させ、目標経路が探索された場合には目標経路にしたがって移動させる一方、目標経路が探索されなかった場合にはロボット１を停止または停止状態を維持させるための指令信号である。

第１指令信号がロボット１の通信機器１０２により受信されると、制御装置１００が指定経路を目標経路に設定し（図３／Ｓ１０２）、この目標経路にしたがって移動するようにロボット１の動作を制御する（図３／Ｓ１０４）。第２指令信号がロボット１の通信機器１０２により受信されると、制御装置１００はロボット１が移動中であるか否かを判定する（図３／Ｓ１０６）。たとえば、内部状態センサ群１１１を構成するＧＰＳ受信機により測定されるロボット１の基準位置の変化態様に基づいてロボット１が移動中であるか否かが判定される。制御装置１００はロボットが移動中であると判定した場合（図３／Ｓ１０６‥ＹＥＳ）、ロボット１を減速または停止させ（図３／Ｓ１０８）、内部状態および外部状態に基づいて安定移動要件を満たす経路を目標経路として探索する（図３／Ｓ１１０）。「内部状態」には、固定座標系におけるロボットＲの位置、方位等が含まれている。「外部状態」には、サーバとの通信に基づいてデータベースから検索される指定領域ＱＳの境界ならびに物体の位置および外形、通信機器１０２によりリモコン２から受信された指定経路の終点または始点および終点等が含まれている。頭カメラＣ₁により測定されるユーザの位置が指定経路の終点として認識されてもよい。制御装置１００はロボット１が停止中であると判定した場合（図３／Ｓ１０６‥ＮＯ）、安定移動要件を満たす経路を目標経路として探索する（図３／Ｓ１１０）。制御装置１００は目標経路が探索されたか否かを判定する（図３／Ｓ１１２）。そして、目標経路が探索された場合（図３／Ｓ１１２‥ＹＥＳ）、この目標経路にしたがって移動するようにロボット１の動作が制御される（図３／Ｓ１０４）。一方、目標経路が探索されなかった場合（図３／Ｓ１１２‥ＮＯ）、ロボット１が停止するまたは停止状態を維持するようにロボット１の動作が制御される（図３／Ｓ１１０）。

前記機能を発揮するリモコン２によれば、ユーザによる指定経路が安定移動要件を満たしている場合、リモコン２からロボット１に「第１指令信号」が送信される（図３／Ｓ２０６，Ｓ２１０参照）。これにより、ユーザはリモコン２を用いて、ロボット１が指定経路にしたがって移動するようにロボット１の行動を操作することができる（図３／Ｓ１０２，Ｓ１０４参照）。

その一方、ユーザによる指定経路が安定移動要件を満たしていない場合、リモコン２からロボット１に第１指令信号ではなく「第２指令信号」が送信される（図３／Ｓ２０６，Ｓ２１８参照）。たとえば、図５（ａ）に白矢印で示されているように、ロボット１の位置を始点とし、指定領域の境界または物体に該当する段差部分を経て、ユーザの位置を終点とする指定経路がユーザによりリモコン２に入力された場合、指定経路が安定移動要件を満たしていないと判定されることにより、リモコン２からロボット１に対して第２指令信号が送信される（図３／Ｓ２０６‥ＮＯ，Ｓ２１８参照）。これにより、ユーザはリモコン２を用いてロボット１が移動している場合には目標経路の探索に先立ってロボット１が減速または停止するようにロボット１の行動を操作することができる（図３／Ｓ１０６，Ｓ１０８参照）。

また、ロボット１に安定移動要件を満たす経路を目標経路として探索させ、目標経路が探索された場合にはこの目標経路にしたがってロボット１を移動させる一方、目標経路が探索されなかった場合にはロボット１を停止させるまたは停止状態を維持させることができる（図３／Ｓ１１０〜Ｓ１１４，Ｓ１０４参照）。たとえば、図５（ｂ）に白矢印で示されているようにロボット１が段差部分を越えるのではなく、指定領域に該当するスロープを経て、頭カメラＣ₁により測定されたユーザの位置に至る目標経路を探索する。なお、ユーザが移動している場合もあるので、ロボット１により測定されるユーザの位置は、リモコン２に入力された指定経路の終点としての過去のユーザの位置と異なっていてもよい。したがって、ユーザはリモコン２を用いて安定移動要件を満たさない指定経路を入力した場合でも、ロボット１が指定領域からはみ出さず、かつ、物体との接触を回避しながら指定経路の終点に向かって移動するようにロボット１の行動を操作することができる。たとえば、図５（ｃ）に示されているように指定経路とは異なる目標経路にしたがってロボット１を移動させることにより、ロボット１に段差部分と接触することを回避させることができる。

また、リモコン２によりユーザによる指定経路が安定移動要件を満たしているか否かという判定結果が出力され、また、第２指令信号の内容が出力される（図３／Ｓ２０８，Ｓ２１２，Ｓ２１６参照）。これにより、ユーザによる指定経路にしたがってロボット１が移動すること、または、ロボット１が指定経路とは異なる経路にしたがって移動するまたは停止すること等をこのユーザに認識させることができる。したがって、ユーザはリモコン２を用いて、ロボット１の行動態様を予測しながら、ロボット１が指定領域からはみ出さず、かつ、物体との接触を回避するようにロボット１の行動を操作することができる。

なお、リモコン２からロボット１に対して送信される第１指令信号および第２指令信号のうち一方または両方に応じて、このロボット１に音声出力装置（図示略）から音声を出力させる、または、リモコン２を操作しているユーザに頭部１１の正面を向けて手部１３を振る
ように腕部１２を動かす等、その後の行動をユーザに予告するように動作させてもよい。たとえば、第１指令信号に応じてロボット１に追従対象であるユーザに対して「そちらに向かいます」等の音声を出力させ、案内対象であるユーザに対して「私についてきてください」等の音声を出力させてもよい。また、第２指令信号に応じてロボット１に「別の道を通っていきます」等の音声を出力させ、目標経路が伸びる方向に頭部１１の正面を向かせるように動作させてもよい。

本発明のリモコンの操作対象としてのロボットの構成説明図本発明のリモコンの構成説明図本発明のリモコンの機能に関する説明図本発明のリモコンの機能に関する説明図本発明のリモコンの機能に関する説明図

符号の説明

１‥ロボット、２‥リモコン、１００‥制御装置、２０１‥入力装置、２０２‥出力装置、２１０‥第１操作処理要素、２２０‥第２操作処理要素

Claims

自律的に移動するロボットをユーザに遠隔操作させるためのリモコンであって、
前記ユーザにより入力装置を通じて入力された指定経路を認識し、指定領域の境界と、前記指定領域に存在する物体の位置および外形とをさらに認識する第１操作処理要素と、
前記第１操作処理要素による認識結果に基づき、前記ロボットが前記指定領域からはみ出さず、かつ、前記物体に接触する可能性が低い状態で移動可能であるという安定移動要件を前記指定経路が満たしているか否かを判定し、当該判定結果が肯定的であることを要件として前記ロボットを前記指定経路にしたがって移動させるための第１指令信号を前記ロボットに送信する第２操作処理要素と、を備えることを特徴とするリモコン。
請求項１記載のリモコンにおいて、
前記第２操作処理要素が、前記判定結果が否定的であることを要件として前記ロボットに前記指定経路の終点または始点および終点が共通で前記安定移動要件を満たす経路を目標経路として探索させ、かつ、前記目標経路が探索された場合には前記ロボットを前記目標経路にしたがって移動させる一方、前記目標経路が探索されなかった場合には前記ロボットに移動を停止させるまたは停止状態を維持させるための第２指令信号を前記ロボットに送信することを特徴とするリモコン。
請求項２記載のリモコンにおいて、
前記第２操作処理要素が、前記ロボットが移動している場合には前記ロボットを減速または停止させた上で前記目標経路を探索させるための前記第２指令信号を前記ロボットに送信することを特徴とするリモコン。
請求項２又は３に記載のリモコンにおいて、
前記第２操作処理要素が、前記安定移動要件に関する前記判定結果、または、前記第２
指令信号により定義される前記ロボットの行動態様を出力装置を通じて出力することを特
徴とするリモコン。