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地図作成方法とロボットの移動経路決定方法 コモンズ

国内特許コード P100000576
整理番号 E091P11
掲載日 2010年3月12日
出願番号 特願2010-042773
公開番号 特開2011-180737
登録番号 特許第4997615号
出願日 平成22年2月26日(2010.2.26)
公開日 平成23年9月15日(2011.9.15)
登録日 平成24年5月25日(2012.5.25)
発明者
  • 石井 健太郎
  • 石田 明彦
  • グレッグ ソール
  • 稲見 昌彦
  • 五十嵐 健夫
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 地図作成方法とロボットの移動経路決定方法 コモンズ
発明の概要

【課題】地図情報の作成及び教示を極めて簡単かつ直観的な操作により実現する。
【解決手段】ユーザは複数のランドマーク装置を任意の位置に配置する。設置が完了すると、各ランドマーク装置が周囲のランドマーク装置の番号とその方位を調査して隣接装置情報を生成し、さらにランドマーク装置同士が隣接装置情報を交換することによって自動的に地図情報が生成される。その後、ロボットに対しゴール地点のランドマーク装置の番号を指示すると、ロボットは最寄りのランドマーク装置からゴール地点までの経路を計算し、ランドマーク装置を順に辿ることでゴール地点に到達する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


ロボットに対しゴール(行先)を指定するだけで、ロボット自身が自動的に経路を計算しゴールへと移動する自律型のロボットが知られている。このような動作を実現するには、ロボットが移動する環境(エリア)内の地図情報を予め作成しロボットに教示しておく必要がある。そのための方法の一つとして、ロボット自身に環境内をくまなく移動(探索)させ地図を作成させるという方法が提案されている(非特許文献1参照)。しかしこの方法は、地図作成のために一定の探索時間がかかるため、新しい環境にロボットを導入する際に直ぐに使用できないという問題がある。しかも、探索により得られるのは、ロボットの移動可能範囲を示す内部的なデータにすぎない。例えば「キッチン」とか「リビング」のように場所の名称等で行先を指定できるようにするには、ロボットの内部的なデータに対して場所の名称(意味)を対応付ける処理が必要となるが(これを「ラベリング問題」とよぶ。)、この作業をユーザに行わせることは案外難しい。別の方法として、天井カメラや無線システムなどのセンサを用いてロボットの位置を監視する方法も知られている。しかしこの種のシステムは、センサ設備の設置やキャリブレーションが面倒であり、特に家庭用のロボットには導入が難しい。またこの方法でも上述したラベリング問題は解決されない。

産業上の利用分野


本発明は、ロボットの移動経路の決定に利用する地図情報を作成するための技術、並びに、その地図情報を利用してロボットの移動経路を決定するための技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ロボットが環境内を移動する際の経路決定に利用する地図情報を作成するための地図作成システムであって、
互いに異なる識別子が付与された複数のランドマーク装置から構成され、前記複数のランドマーク装置はユーザによって前記環境内の任意の位置に配置されるものであり、
各ランドマーク装置は、
自装置の周囲に配置された隣接ランドマーク装置との間で光無線通信を行う通信手段と、
光無線通信により隣接ランドマーク装置の識別子を取得すると共に、その隣接ランドマーク装置の自装置に対する方位を検出する検出手段と、
自装置の識別子と隣接ランドマーク装置の識別子及び方位とを含む隣接装置情報を生成する情報生成手段と、を有しており、
前記複数のランドマーク装置が隣接装置情報を光無線通信で互いに交換し合うことによって、前記複数のランドマーク装置の間の相対的な位置関係を表す地図情報を作成する
ことを特徴とする地図作成システム。

【請求項2】
前記通信手段は、装置本体に対して異なる方位に向けて取り付けられている複数の受光部を有しており、
前記検出手段は、前記複数の受光部における受信状態に基づいて隣接ランドマーク装置の方位を検出するものである
ことを特徴とする請求項1に記載の地図作成システム。

【請求項3】
ロボットと、請求項1又は2に記載の地図作成システムと、を有するロボットシステムであって、
前記ロボットは、
移動機構と、
前記地図作成システムのランドマーク装置との間で光無線通信を行う通信手段と、
いずれか1つのランドマーク装置の識別子をゴール地点としてユーザに指定させるゴール指定手段と、
最寄りのランドマーク装置から光無線通信により地図情報を取得すると共に、取得した地図情報とゴール地点に指定されたランドマーク装置の識別子とに基づいて、最寄りのランドマーク装置からゴール地点に指定されたランドマーク装置に至るまでに辿るランドマーク装置の順番を経路として計算する経路計算手段と、
前記経路計算手段により得られた経路に従って前記ロボットが移動するように前記移動機構を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするロボットシステム。

【請求項4】
ロボットが環境内を移動する際の経路決定に利用する地図情報を作成するための地図作成方法であって、
ユーザが、互いに異なる識別子が付与された複数のランドマーク装置を、前記環境内の任意の位置に配置する工程と、
各ランドマーク装置が、自装置の周囲に配置された隣接ランドマーク装置との間で光無線通信を行うことにより隣接ランドマーク装置の識別子を取得すると共に、その隣接ランドマーク装置の自装置に対する方位を検出する工程と、
各ランドマーク装置が、自装置の識別子と隣接ランドマーク装置の識別子及び方位とを含む隣接装置情報を生成する工程と、
前記複数のランドマーク装置が隣接装置情報を光無線通信で互いに交換し合うことによって、前記複数のランドマーク装置の間の相対的な位置関係を表す地図情報を作成する工程と、
を有することを特徴とする地図作成方法。

【請求項5】
ロボットの移動経路決定方法であって、
請求項4に記載の地図作成方法によって、予め複数のランドマーク装置を配置すると共に、前記複数のランドマーク装置の間の相対的な位置関係を表す地図情報を作成する工程と、
ユーザが、ロボットに対して、いずれか1つのランドマーク装置の識別子をゴール地点として指定する工程と、
ロボットが、最寄りのランドマーク装置から光無線通信により地図情報を取得する工程と、
ロボットが、取得した地図情報とゴール地点に指定されたランドマーク装置の識別子とに基づいて、最寄りのランドマーク装置からゴール地点に指定されたランドマーク装置に至るまでに辿るランドマーク装置の順番を経路として計算する工程と、
を有することを特徴とするロボットの移動経路決定方法。
産業区分
  • 機構・伝動
  • 制御調整
  • 運動娯楽用
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010042773thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 五十嵐デザインインタフェース 領域
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