ネットワーク基盤のロボット制御システム及びネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法
【課題】ネットワーク基盤のロボット制御システム及びネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法を提供すること。
【解決手段】クライアントが上記ロボットにより撮影された映像データフレームの受信状態に応じてロボットの制御速度を計算し、計算されたロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成してロボットに送ることで、ロボットに、ロボット制御メッセージに含まれているロボット制御速度に応じて速度を変更させる。これにより、クライアントの映像データの受信状態に応じてロボットの速度を制御することから、ユーザーにクライアントの性能とは無関係に円滑にロボットの制御を行わせる。
【解決手段】クライアントが上記ロボットにより撮影された映像データフレームの受信状態に応じてロボットの制御速度を計算し、計算されたロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成してロボットに送ることで、ロボットに、ロボット制御メッセージに含まれているロボット制御速度に応じて速度を変更させる。これにより、クライアントの映像データの受信状態に応じてロボットの速度を制御することから、ユーザーにクライアントの性能とは無関係に円滑にロボットの制御を行わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボット制御システムに係り、特に、ネットワーク基盤のロボット制御システム及びネットワーク基盤のロボット制御システムにおいてロボット速度を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種の感覚に対応するセンサーをもって、特定の指令に従って自ら判断して行動する機械をロボットという。この種のロボットは、ユーザーが与える役目により使い分けられるが、近年、掃除用のロボット、玩具型のロボットなどのヒューマンロボットへと次第に発展しており、さらには、１台のロボットが多数の機能を併せ持つように開発されている。
【０００３】
また、ロボットは、人間とのコミュニケーションにより各種のサービスを提供可能に開発されているが、最近に至っては、ＵＲＣ(Ubiquitous Robotic Companion)システムなどのネットワーク技術を基にロボットを制御可能にするシステムが開発されている。
【０００４】
ネットワーク基盤のロボット制御システムにおいて、ユーザーは、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、ウェブパッド、携帯電話、パソコンなどのクライアントを用いて遠隔にてロボットを制御することができる。クライアントは、ユーザーの要求を受け、インターネット、無線ＬＡＮ、移動通信網(ＣＤＭＡ、ＧＳＭ)などの有無線ネットワークを介して遠隔にてロボットを制御する。ロボットは、クライアントの制御による動作を行い、映像データをクライアントに与える。これにより、ユーザーは、ロボットの制御に際し、クライアントの画面を介してロボットからの映像を目視しながらロボットを制御する。
【０００５】
ところが、クライアントは、その種別ごとにプロセッサの性能が異なり、且つ、相異なる通信環境下に置かれている。例えば、普通の場合、パソコンは、データ処理能力が良好であり、データの転送速度が高いのに対し、携帯電話やＰＤＡなどはパソコンよりもデータ処理能力に劣っており、データの転送速度も低い。
【０００６】
もし、それぞれのクライアントにロボットの映像データを同じ映像データパケットとして与えた場合、データ処理能力が良好であり、しかも、データの受信速度が高いクライアントの場合、映像データパケットを成功的に受信して処理することができる。しかし、データ処理能力が悪く、しかも、データ受信速度が低いクライアントの場合、映像データパケットの受信を成功的に行うことが困難であり、受信された映像データを処理することができないため、動作が止まったり、エラーが生じたりする可能性がある。
【０００７】
このため、従来には、クライアントの映像データの受信速度及びデータ処理能力によって各クライアントに与えられる１秒当たりの映像データパケット量を調節したり、映像データの画質を調節していた。
【０００８】
例えば、従来には、データ処理能力が良好であり、データの受信速度が高いクライアントの場合、ロボットからの映像データパケットの受信及び処理が迅速に行われることから、ロボットからの映像データパケットをそのままクライアントに転送していた。これに対し、データ処理能力に劣っており、データの受信速度が低いクライアントの場合、映像データパケットの受信が遅いため、ロボットからの映像データパケットの数を低減してからクライアントに転送していた。
【０００９】
データ処理能力が良好であり、データ受信速度が高いクライアント場合、ロボットからの映像データパケットがそのままクライアントに転送されるため、クライアントの画面には映像が途切れることなくスムーズに表示され、ユーザーがロボットを制御する上で特に問題がない。しかしながら、データ処理能力が劣っており、データの受信速度が低いクライアントの場合、ロボットからの映像データパケットがいずれも受信されるのではなく、飛び飛びに受信されるため、画面にはロボットからの映像がスムーズに連続することなく、途切れて表示されてしまう。このため、ユーザーは、データ処理能力が劣っており、データの受信速度が低いクライアントに表示される映像を用いて、現在ロボットがいかなる状態にあるのかが判断し難くなり、その結果、ロボットの制御が困難になるという問題点がある。
【００１０】
例えば、ロボットが１秒当たり１０フレームの映像データパケットを与えるとしたとき、従来には、パソコンなどの高性能のクライアントにはロボットからの１秒当たり１０フレームの映像データパケットをそのまま与え、携帯電話などの低性能のクライアントには、ロボットからの映像データパケットを１秒当たり１０フレーム以下(例えば、７または５フレーム)に低減してから与えていた。ところが、この場合、高性能のクライアントに与えられて表示される映像は、ロボットの移動速度と略等速にて変わるが、低性能のクライアントに与えられて表示される映像は、決してロボットの移動速度でなめらかに変わることはない。このことは、ユーザーにとって、ロボットを制御し難くなるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クライアントの映像データの受信状態に応じてロボットの速度を制御することにより、ユーザーにロボットの制御を円滑に行わせるネットワーク基盤のロボット制御システム及び方法を提供するところにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、ロボットの速度をクライアントに与えられて表示される映像データの画面の変化速度に合わせて制御するネットワーク基盤のロボット制御システム及び方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の問題点を解決するために、本発明は、ネットワーク基盤のロボット制御システムであって、所定の動作の実行に伴い撮影される映像データフレームを与え、ロボット制御メッセージを受信するとき、受信されたロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によって速度を変更するロボットと、上記ロボットからの映像データフレームを受信し、受信された映像データフレームをクライアントの性能によって処理して送るサーバーと、上記サーバーを介して上記ロボットによって撮影された映像データフレームを受信し、上記映像データフレームの受信状態によってロボットの制御速度を計算し、ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成して上記ロボットに送るクライアントと、を備える。
【００１４】
さらに、本発明は、ネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法であって、上記ロボットによって撮影された映像データフレームを受信するステップと、上記映像データフレームの受信状態によってロボットの制御速度を計算するステップと、上記ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成して上記ロボットに送るステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるシステムは、クライアントによる映像データの受信状態に応じてロボットの速度を制御することから、ユーザーがクライアントの性能に影響されることなく円滑にロボットを制御することができる。
【００１６】
すなわち、本発明は、クライアントによる映像データの受信状態に応じてロボットの速度を制御することから、受信された映像データフレームの枚数が少ない場合であっても、ロボットの映像データをクライアントの画面に途切れることなくスムーズに表示することができる。これにより、本発明によれば、ユーザーがクライアントの画面に表示される映像データを目視しながら円滑にロボットを制御することができる。
【００１７】
さらに、本発明は、ロボットの速度を制御するためのメッセージを簡単なパケットにすることから、ロボット速度の制御に際し、クライアントとサーバーとの通信を簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明による好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。本発明を説明するにあたり、関連する公知の構成や機能の詳細については、本発明の要旨を曖昧にしないために省略している。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムの構成図である。図１を参照すると、本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムは、クライアント１００、有無線ネットワーク１５０、ＵＲＣサーバー２００、アクセスポイント２５０、ロボット３００を備える。
【００２０】
クライアント１００は、ＰＤＡ、ウェブパッド１０１、携帯電話１０２、パソコン１０３などの有無線通信端末であっても良く、ユーザーの要求により、有無線ネットワーク１５０を介してＵＲＣサーバー２００に接続して認証される。クライアント１００は、認証時に自分のＩＤとパスワードをＵＲＣサーバー２００に与え、クライアントの種別に関する情報をさらに与える。例えば、クライアント１００は、自分がＰＤＡであれば、その旨を知らせる情報、パソコンであれば、その旨を知らせる情報、携帯電話であれば、その旨を知らせる情報をＵＲＣサーバー２００に与える。
【００２１】
また、クライアント１００は、ロボットの制御のためのロボット制御メッセージをＵＲＣサーバー２００に送り、ＵＲＣサーバー２００からロボット３００の映像データパケットを受信して出力する。そして、クライアント１００は、ロボット３００の映像データパケットを受信すると、１秒当たりの受信映像データフレームの枚数によってロボットの適正な制御速度を計算し、この計算結果に基づき、ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成してＵＲＣサーバー３００に送る。
【００２２】
有無線ネットワーク１５０はＴＣＰ／ＩＰ基盤の有無線網であって、インターネット、無線ＬＡＮ、移動通信網(ＣＤＭＡ、ＧＳＭ)などであっても良い。この有無線ネットワーク１５０は、クライアント１００とＵＲＣサーバー２００とのデータ通信を中継する。
【００２３】
ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００が接続されると、認証過程を行い、クライアント１００からのＩＤとパスワードからクライアント１００の種別を認識する。そして、ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００の種別によってロボット３００からの映像データパケットを処理して送る。例えば、ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００がパソコンであるか、ＰＤＡであるか、それとも、携帯電話であるかによってロボット３００からの映像データフレームの枚数を調節するか、あるいは、画質を変える。そして、ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００の種別によって、処理された映像データパケットを当該クライアント１００に送る。アクセスポイント２５０は、ＵＲＣサーバー２００とロボット３００との中継機であって、ＵＲＣサーバー２００とロボット３００とのデータの送受信を可能にする。
【００２４】
ロボット３００は、Ｂａｕｃｕｓ２３０１、Ｉｍａｒｏ３３０２、Ｃｕｂｏ３０３、Ｗａｔｃｈｄｏｇ３０４などの各種の知能ロボットであっても良い。このロボット３００は、ＵＲＣサーバー２００を介してクライアント１００からのロボット制御メッセージを受信する。そして、ロボット３００は、受信されたロボット制御メッセージに含まれている制御指令に基づいて動作し、動作中に撮影される映像に対する映像データフレームをＵＲＣサーバー２００に送る。また、ロボット３００は、受信されたロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によって自分の速度(例えば、移動速度またはカメラ速度)を変更する。
【００２５】
これにより、本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムは、クライアント１００の映像データの受信状態によってロボット３００の速度を変更することにより、たとえ映像データの受信状態が悪い場合であっても、ロボット３００からの映像データが途切れることなく、クライアント１００の画面にスムーズに表示される。その結果、ユーザーは、クライアント１００の画面に表示されるロボット映像のデータを目視しながら、ロボットを円滑に制御することができる。
【００２６】
以下、このような構成を有するネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法を詳述する。図２は、本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法を示すフローチャートである。図２を参照すると、ロボット３００は、ステップＳ２１０において、カメラによって撮影される映像による映像データフレームをＵＲＣサーバー２００に送る。
【００２７】
ＵＲＣサーバー２００は、ロボット３００からの映像データフレームを受信し、ステップＳ２２０において、映像データフレームをクライアント１００に合うように処理する。例えば、ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００がパソコンであるか、ＰＤＡであるか、それとも携帯電話であるかによってロボット３００からの映像データフレームの枚数を調節するか、あるいは、画質を変化させる。そして、ＵＲＣサーバー２００は、ステップＳ２３０において、クライアント１００の種別によって処理された映像データパケットを当該クライアント１００に送る。例えば、ＵＲＣサーバー２００は、ロボットが１秒当たり１０フレームの映像データパケットを与えるとしたとき、パソコンなどの高性能の種別のクライアント１００にはロボットからの１秒当たり１０フレームの映像データパケットをそのまま与える。そして、ＵＲＣサーバー２００は、携帯電話など低性能の種別のクライアント１００には、ロボットからの映像データパケットを１秒当たり１０フレーム以下(例えば、７または５フレーム)に低減して与えるか、それとも、画質を低めた１０フレームを送る。
【００２８】
このように、クライアント１００によって映像データパケットの数を調節するか、あるいは、映像データの画質を低める場合、データの受信速度が高くて処理能の良好なクライアントには、１秒当たり多数の映像データパケットが与えられて映像データがスムーズに表示される。ところが、データの受信速度が低くて処理能に劣っているクライアントには１秒当たり少ない映像データパケットが与えられ、映像データが途切れて表示される。そして、このように映像データが途切れて表示される場合、ロボットの映像データの画面がスムーズに変化するのではなく、画面の変化が激しいため、ユーザーは、映像データ画面を目視しながらロボットを制御することが困難になる。
【００２９】
このため、クライアント１００は、ステップＳ２４０において、自分の映像データの受信状態、すなわち、１秒当たりの受信映像データフレームの枚数によってロボットの制御速度を変更する。すなわち、クライアント１００は、１秒当たりの受信映像データフレームの枚数が多ければ、ロボットの制御速度を相対的に高く、且つ、１秒当たりの受信映像データフレームの枚数が少なければ、ロボットの制御速度を相対的に低く変更する。
【００３０】
そして、クライアント１００は、ステップＳ２５０において、変更されたロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージをＵＲＣサーバー２００に送る。ロボット制御メッセージには、ロボット３００に所定の動作を行わせるための指令が含まれる。
【００３１】
ＵＲＣサーバー２００は、ステップＳ２６０において、クライアント１００からのロボット制御メッセージをロボット３００に伝える。ロボット３００は、ステップＳ２７０において、ＵＲＣサーバー２００からロボット制御メッセージを受信し、ロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によって自分の速度を変更する。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態によるクライアント１００の構成及び動作について詳述する。図３は、本発明の実施の形態によるクライアント１００のブロック構成図である。
【００３３】
図３を参照すると、本発明の実施の形態によるクライアント１００は、送受信部１１０、映像データ処理部１２０、ユーザーインターフェース部１３０、ロボットの制御速度計算部１４０、ロボット制御メッセージ生成部１５０を備えてなる。
【００３４】
送受信部１１０は、ＵＲＣサーバー２００と通信を行い、ユーザーの要求によってＵＲＣサーバー２００にロボット制御メッセージを送り、ＵＲＣサーバー２００からロボット３００によって撮影された周辺映像の映像データパケットを受信する。
【００３５】
映像データ処理部１３０は、受信された映像データパケットを処理してユーザーインターフェース部１３０に伝え、１秒当たりの受信映像データパケットの枚数を計算してロボットの制御速度計算部１４０に与える。
【００３６】
ユーザーインターフェース部１３０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ)などの表示装置と、タッチパネル、キーパッドなどの入力装置などを備えることができ、ロボット制御画面を表示し、このロボット制御画面を介してユーザーからロボット制御指令を入力される。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態によるクライアント１００のロボット制御画面の一例を示す図である。図４を参照すると、ロボット制御画面は、映像データを表示する映像データ表示ウィンドウ４２と、ロボット３００の移動を制御するための指令が入力されるロボット移動制御指令入力ウィンドウ４４と、ロボット３００のカメラ動作を制御するための指令が入力されるロボットカメラ制御指令入力ウィンドウ４６とを備える。
【００３８】
ユーザーインターフェース部１３０は、映像データ処理部１２０によって処理されたロボット３００からの映像データを映像データ表示ウィンドウ４２に表示し、ロボット移動制御指令入力ウィンドウ４４及びロボットカメラ制御指令入力ウィンドウ４６を介してユーザーからロボット制御指令を入力される。ユーザーは、映像データ表示ウィンドウ４２に表示される映像を目視しながら、ロボット移動制御指令入力ウィンドウ４４及びロボットカメラ制御指令入力ウィンドウ４６の各指令ボタンを選択してロボットを制御することができる。
【００３９】
ロボットの制御速度計算部１４０は、映像データ処理部１２０によって計算された１秒当たりの受信映像データパケットの枚数によってロボットの制御速度を計算する。本発明の実施の形態によると、ロボットの制御速度計算部１４０は、基本値に設定されているロボット速度にクライアント１００が受信する１秒当たりの受信映像フレームの枚数fcによる速度加重値を乗じて、新しいロボット速度Vnewを計算する。
【００４０】
ロボット制御メッセージ生成部１５０は、ロボット３００に所定の動作を行わせるためのロボット制御メッセージを生成し、ロボット制御メッセージに新たに計算されたロボット速度Vnewによるロボット速度情報を含める。このとき、ロボット速度情報は、ロボットの移動速度、またはロボットカメラ速度などであっても良い。ロボット制御メッセージ生成部１５０は、新たに計算されたロボット速度Vnewによるロボット速度情報を含むロボット制御メッセージを送受信部１１０を介してＵＲＣサーバー２００に送信する。
【００４１】
以下、このような構成を有するクライアント１００のロボット速度の制御方法を詳述する。図５は、本発明の実施の形態によるクライアント１００のロボット速度を制御する動作を示すフローチャートである。図５を参照すると、クライアント１００は、ステップＳ５０２において、映像パケットを受信する。すなわち、クライアント１００は、ＵＲＣサーバー２００からロボット３００によって撮影された周辺映像の映像データパケットを受信する。
【００４２】
ロボット３００の映像データパケットが受信されると、クライアント１００は、受信された映像データパケットを表示し、ステップＳ５０４において、１秒当たり受信フレームの枚数を計算する。すなわち、クライアント１００は、１秒に何枚のフレームが受信されるかを計算する。
【００４３】
そして、クライアント１００は、ステップ５０６において、１秒当たりの受信フレームの枚数の計算結果に基づき、ロボットの制御速度を変更する。例えば、本発明の実施の形態によると、クライアント１００は、あらかじめ基本値に設定されているロボット速度にクライアント１００が受信する１秒当たりの受信映像フレームの枚数fcによる速度加重値を乗じて、新しいロボット速度Vnewを計算する。そして、クライアント１００は、計算された新しいロボット速度Vnewによってロボットの制御速度を変更する。
【００４４】
本発明の実施の形態によると、ロボットの制御速度を計算する式は、下記式１の通りである。
【００４５】
【数１】
【００４６】
式中、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【００４７】
前式１を参照すると、ロボットの制御速度計算部１４０は、基本値に設定されているロボット速度にクライアント１００に受信する１秒当たりの受信映像フレームの枚数fcによる速度加重値ａを乗じて、新しいロボット速度Vnewを計算する。
【００４８】
本発明の実施の形態によると、速度加重値ａは、
【数２】
により決められる。
【００４９】
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の実施の形態による速度加重値を示す図である。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の実施の形態による速度加重値グラフの一例を示す図である。
【００５０】
図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、横軸は１秒当たりの映像フレームの最大枚数に対する実際に受信される１秒当たりのフレームの枚数の割合(fc/fmax)であり、縦軸は速度加重値ａである。
【００５１】
まず、図６Ａは、速度加重値が
【数３】
である場合である。図６Ａにおいて、速度加重値ａは、１秒当たりの映像フレームの最大枚数に対する実際に受信される１秒当たりのフレームの枚数の割合(fc/fmax)に比例する。
【００５２】
これにより、クライアント１００に受信される１秒当たりの映像フレームの枚数が多ければ、新しく計算されるロボット速度は高く、クライアント１００に受信される１秒当たりの映像フレームの枚数が少なければ、新しく計算されるロボット速度は低い。
【００５３】
しかしながら、fc/fmaxが小さな場合は、映像データが途切れて表示される可能性が高いため、ロボットの速度を大いに高める必要があるが、fc/fmaxが大きな場合には、たとえ最大枚数の映像フレームが受信されなかったとしても、映像データが正常に表示されるため、ロボットの速度を大いに高める必要はない。
【００５４】
このため、１秒当たりの受信フレームの枚数が少ないときは、速度加重値の増大量を大きくし、１秒当たりの受信フレームの枚数が多いときは、加重値の増大量を小さくすることが一層好ましい。
【００５５】
これにより、本発明の実施の形態においては、１秒当たりの受信フレームの枚数が少ないときは、速度加重値の増大量を大きくし、１秒当たりの受信フレームの枚数が多いときは、速度加重値の増大量を小さくするために、速度加重値を
【数４】
のように決める。
【００５６】
図６Ｂは、速度加重値が
【数５】
である場合を示す。図６Ｂを参照すると、fc/fmaxが小さければ、１秒当たりの受信映像フレームの枚数が増大するほど、速度加重値の増大量が多く、fc/fmaxが大きければ、１秒当たりの受信映像フレームの枚数が増大しても、速度加重値の増大量が少ない。
【００５７】
クライアント１００は、上述したように、１秒当たりの受信映像フレームの枚数によって速度加重値ａを決め、ロボット基本速度Vbaseに速度加重値ａを乗じて新しいロボット速度Vnewを計算する。そして、クライアント１００は、計算された新しいロボット速度Vnewによってロボットの制御速度を変更する。
【００５８】
次いで、クライアント１００は、ステップＳ５０８において新たに計算されたロボット速度Vnewによるロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成する。ロボット制御メッセージは、ロボット３００に所定の動作を行わせるためのものであり、ロボットの制御速度フィールドを含む。ロボットの制御速度フィールドは、ロボットの移動速度を制御するフィールドと、ロボットカメラの速度を制御するためのフィールドなどとを含む。
【００５９】
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の実施の形態によるロボット制御メッセージフォーマットの一例を示す図である。図７Ａは、ロボットの移動速度を制御するためのロボット制御メッセージのフォーマットであり、図７Ｂは、ロボットカメラの速度を制御するためのロボット制御メッセージのフォーマットである。
【００６０】
まず、図７Ａを参照すると、ロボットの移動速度を制御するためのロボット制御メッセージは、MSG_TYPEフィールド６１０、ロボット方向フィールド６３０、ロボット速度フィールド６４０、セッティングフィールド６５０、予備フィールド６６０を含む。
【００６１】
MSG_TYPEフィールド６１０は、ロボット制御メッセージがロボット速度を制御するためのメッセージであるかどうかを知らせる情報を含む。
【００６２】
ロボット方向フィールド６３０は、ロボットの方向を制御するためのものであり、ロボットを制御する方向情報を含む。
【００６３】
ロボット速度フィールド６４０は、ロボットの速度を制御するためのものであり、新たに計算されたロボット速度Vnew情報によって変更されたロボットの最大線速度値vmax６４２とロボットの最大角速度値wmax６４４を含む。
【００６４】
新たに計算されたロボット速度Vnew情報は、新たに計算されたロボットの線速度Vnewと角速度wnewなどを含む。線速度はロボットが直線運動をするときにおける、運動方向への速度である。角速度は、ロボットが旋回するときにおける回転方向への速度である。
【００６５】
本発明の実施の形態によると、新しいロボットの線速度Vnewは下記式２により計算される。
【００６６】
【数６】
【００６７】
式中、vnewは新たに計算されたロボット線速度、vbaseは基本値に設定されているロボット線速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【００６８】
また、本発明の実施の形態によると、新しいロボットの角速度wnewは下記式３により計算される。
【００６９】
【数７】
式中、wnewは新たに計算されたロボット角速度、wbaseは基本値に設定されているロボット線速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【００７０】
本発明の実施の形態によると、ロボット速度フィールド６４０のロボットの最大線速度vmax６４２には新たに計算されたロボットの線速度Vnewが含まれ、ロボットの最大角速度値wmax６４４には新たに計算されたロボットの角速度wnewが含まれる。このとき、線速度の単位はｍ／秒であり、角速度の単位は°／秒である。例えば、新たに計算されたロボットの線速度Vnewが５０m/secであり、かつ、角速度が２０°／秒であれば、vmaxの値は５０であり、wmaxの値は２０である。
【００７１】
Settingフィールド６５０は、ロボットの障害物の回避機能を用いるかどうかを指定するためのものであり、障害物の回避機能の使用有無の値が含まれる。例えば、Settingフィールドには、障害物の回避機能を用いる場合、０００００００１の値が含まれる。そして、障害物の回避機能を用いない場合、００００００００の値が含まれる。
【００７２】
Reservedフィールド６６０は、その他のフラグ値として使用可能であり、今後、音声認識用にも使用可能である。
【００７３】
一方、図７Ｂを参照すると、ロボットカメラ速度を制御するためのロボット制御メッセージは、ＭＳＧ＿ＴＹＰＥフィールド７１０、カメラ座標フィールド７３０、ズームフィールド７４０、カメラ速度フィールド７５０、Ｒｅｓｅｒｖｅｄフィールド７６０を含む。
【００７４】
ＭＳＧ＿ＴＹＰＥフィールド７１０は、ロボット制御メッセージ情報を示すためのものであり、ロボットカメラを制御するためのメッセージであるかどうかを知らせる情報を含む。
【００７５】
カメラ座標フィールド７３０は、カメラの左右／上下動を制御するためのものであり、パン７３２値とチルト７４４値を含む。パン値はカメラの左右動の座標値であり、負（−）の値は右側への移動を意味し、正（＋）の値は左側への移動を意味する。チルトの値は、カメラの上下動の座標値であり、負（−）の値は上方への移動を意味し、正（＋）の値は下方への移動を意味する。例えば、カメラを右側に３０°下方に５０°移動するように制御する場合、パン７３２値とチルト７４４値は（−３０、５０）となる。
【００７６】
Zoomフィールド７４０は、カメラのズームイン／アウトを制御するためのものであり、カメラレンズを何倍ズームインまたはズームアウトするかに関するズームイン／アウト倍率を含む。
【００７７】
カメラ速度フィールド７５０は、ロボットカメラの速度を制御するためのものであり、カメラ速度を含む。
【００７８】
本発明の実施の形態によると、ロボットカメラの速度は下記式４により計算される。
【００７９】
【数８】
【００８０】
式中、v_cameranewは新たに計算されたロボットカメラの速度、v_camerabaseは基本値に設定されているロボットカメラの速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。そして、ロボットカメラの速度は、ロボットのカメラに対する左右動、上下動、ズームイン/アウト倍率を意味する。
【００８１】
Reservedフィールド７６０は、その他のフラグ値として使用可能であり、今後、音声認識用に使用可能である。
【００８２】
上述したロボット制御メッセージを生成した後、クライアント１００は、ステップ５１０において、上記生成されたロボット制御メッセージをＵＲＣサーバー３００を介してロボット３００に送る。
【００８３】
すると、ロボット３００は、ＵＲＣサーバー２００からロボット制御メッセージを受信し、ロボット制御メッセージに含まれているロボットの移動速度及びロボットカメラの速度によって自分の移動速度及びカメラ速度を変更する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムの構成図。
【図２】本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法に対するフローチャート。
【図３】本発明の実施の形態によるクライアントのブロック構成図。
【図４】本発明の実施の形態によるクライアントのロボット制御画面の一例を示す図。
【図５】本発明の実施の形態によるクライアントでロボット速度制御のための動作フローチャート。
【図６Ａ】本発明の実施の形態による速度加重値グラフの一例を示す図。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態による速度加重値グラフの一例を示す図。
【図７Ａ】本発明の実施の形態によるロボット制御メッセージフォーマットの一例を示す図。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態によるロボット制御メッセージフォーマットの一例を示す図。
【符号の説明】
【００８５】
１００：クライアント
２００：ＵＲＣサーバー
２１０：映像データフレーム
２２０：映像データフレーム処理
２３０：映像データパケット
２４０：映像データ受信状態によるロボット制御速度の変更
２５０：ロボット制御メッセージ
２６０：ロボット制御メッセージ
２７０：速度変更
３００：ロボット
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボット制御システムに係り、特に、ネットワーク基盤のロボット制御システム及びネットワーク基盤のロボット制御システムにおいてロボット速度を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種の感覚に対応するセンサーをもって、特定の指令に従って自ら判断して行動する機械をロボットという。この種のロボットは、ユーザーが与える役目により使い分けられるが、近年、掃除用のロボット、玩具型のロボットなどのヒューマンロボットへと次第に発展しており、さらには、１台のロボットが多数の機能を併せ持つように開発されている。
【０００３】
また、ロボットは、人間とのコミュニケーションにより各種のサービスを提供可能に開発されているが、最近に至っては、ＵＲＣ(Ubiquitous Robotic Companion)システムなどのネットワーク技術を基にロボットを制御可能にするシステムが開発されている。
【０００４】
ネットワーク基盤のロボット制御システムにおいて、ユーザーは、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、ウェブパッド、携帯電話、パソコンなどのクライアントを用いて遠隔にてロボットを制御することができる。クライアントは、ユーザーの要求を受け、インターネット、無線ＬＡＮ、移動通信網(ＣＤＭＡ、ＧＳＭ)などの有無線ネットワークを介して遠隔にてロボットを制御する。ロボットは、クライアントの制御による動作を行い、映像データをクライアントに与える。これにより、ユーザーは、ロボットの制御に際し、クライアントの画面を介してロボットからの映像を目視しながらロボットを制御する。
【０００５】
ところが、クライアントは、その種別ごとにプロセッサの性能が異なり、且つ、相異なる通信環境下に置かれている。例えば、普通の場合、パソコンは、データ処理能力が良好であり、データの転送速度が高いのに対し、携帯電話やＰＤＡなどはパソコンよりもデータ処理能力に劣っており、データの転送速度も低い。
【０００６】
もし、それぞれのクライアントにロボットの映像データを同じ映像データパケットとして与えた場合、データ処理能力が良好であり、しかも、データの受信速度が高いクライアントの場合、映像データパケットを成功的に受信して処理することができる。しかし、データ処理能力が悪く、しかも、データ受信速度が低いクライアントの場合、映像データパケットの受信を成功的に行うことが困難であり、受信された映像データを処理することができないため、動作が止まったり、エラーが生じたりする可能性がある。
【０００７】
このため、従来には、クライアントの映像データの受信速度及びデータ処理能力によって各クライアントに与えられる１秒当たりの映像データパケット量を調節したり、映像データの画質を調節していた。
【０００８】
例えば、従来には、データ処理能力が良好であり、データの受信速度が高いクライアントの場合、ロボットからの映像データパケットの受信及び処理が迅速に行われることから、ロボットからの映像データパケットをそのままクライアントに転送していた。これに対し、データ処理能力に劣っており、データの受信速度が低いクライアントの場合、映像データパケットの受信が遅いため、ロボットからの映像データパケットの数を低減してからクライアントに転送していた。
【０００９】
データ処理能力が良好であり、データ受信速度が高いクライアント場合、ロボットからの映像データパケットがそのままクライアントに転送されるため、クライアントの画面には映像が途切れることなくスムーズに表示され、ユーザーがロボットを制御する上で特に問題がない。しかしながら、データ処理能力が劣っており、データの受信速度が低いクライアントの場合、ロボットからの映像データパケットがいずれも受信されるのではなく、飛び飛びに受信されるため、画面にはロボットからの映像がスムーズに連続することなく、途切れて表示されてしまう。このため、ユーザーは、データ処理能力が劣っており、データの受信速度が低いクライアントに表示される映像を用いて、現在ロボットがいかなる状態にあるのかが判断し難くなり、その結果、ロボットの制御が困難になるという問題点がある。
【００１０】
例えば、ロボットが１秒当たり１０フレームの映像データパケットを与えるとしたとき、従来には、パソコンなどの高性能のクライアントにはロボットからの１秒当たり１０フレームの映像データパケットをそのまま与え、携帯電話などの低性能のクライアントには、ロボットからの映像データパケットを１秒当たり１０フレーム以下(例えば、７または５フレーム)に低減してから与えていた。ところが、この場合、高性能のクライアントに与えられて表示される映像は、ロボットの移動速度と略等速にて変わるが、低性能のクライアントに与えられて表示される映像は、決してロボットの移動速度でなめらかに変わることはない。このことは、ユーザーにとって、ロボットを制御し難くなるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クライアントの映像データの受信状態に応じてロボットの速度を制御することにより、ユーザーにロボットの制御を円滑に行わせるネットワーク基盤のロボット制御システム及び方法を提供するところにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、ロボットの速度をクライアントに与えられて表示される映像データの画面の変化速度に合わせて制御するネットワーク基盤のロボット制御システム及び方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の問題点を解決するために、本発明は、ネットワーク基盤のロボット制御システムであって、所定の動作の実行に伴い撮影される映像データフレームを与え、ロボット制御メッセージを受信するとき、受信されたロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によって速度を変更するロボットと、上記ロボットからの映像データフレームを受信し、受信された映像データフレームをクライアントの性能によって処理して送るサーバーと、上記サーバーを介して上記ロボットによって撮影された映像データフレームを受信し、上記映像データフレームの受信状態によってロボットの制御速度を計算し、ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成して上記ロボットに送るクライアントと、を備える。
【００１４】
さらに、本発明は、ネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法であって、上記ロボットによって撮影された映像データフレームを受信するステップと、上記映像データフレームの受信状態によってロボットの制御速度を計算するステップと、上記ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成して上記ロボットに送るステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるシステムは、クライアントによる映像データの受信状態に応じてロボットの速度を制御することから、ユーザーがクライアントの性能に影響されることなく円滑にロボットを制御することができる。
【００１６】
すなわち、本発明は、クライアントによる映像データの受信状態に応じてロボットの速度を制御することから、受信された映像データフレームの枚数が少ない場合であっても、ロボットの映像データをクライアントの画面に途切れることなくスムーズに表示することができる。これにより、本発明によれば、ユーザーがクライアントの画面に表示される映像データを目視しながら円滑にロボットを制御することができる。
【００１７】
さらに、本発明は、ロボットの速度を制御するためのメッセージを簡単なパケットにすることから、ロボット速度の制御に際し、クライアントとサーバーとの通信を簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明による好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。本発明を説明するにあたり、関連する公知の構成や機能の詳細については、本発明の要旨を曖昧にしないために省略している。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムの構成図である。図１を参照すると、本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムは、クライアント１００、有無線ネットワーク１５０、ＵＲＣサーバー２００、アクセスポイント２５０、ロボット３００を備える。
【００２０】
クライアント１００は、ＰＤＡ、ウェブパッド１０１、携帯電話１０２、パソコン１０３などの有無線通信端末であっても良く、ユーザーの要求により、有無線ネットワーク１５０を介してＵＲＣサーバー２００に接続して認証される。クライアント１００は、認証時に自分のＩＤとパスワードをＵＲＣサーバー２００に与え、クライアントの種別に関する情報をさらに与える。例えば、クライアント１００は、自分がＰＤＡであれば、その旨を知らせる情報、パソコンであれば、その旨を知らせる情報、携帯電話であれば、その旨を知らせる情報をＵＲＣサーバー２００に与える。
【００２１】
また、クライアント１００は、ロボットの制御のためのロボット制御メッセージをＵＲＣサーバー２００に送り、ＵＲＣサーバー２００からロボット３００の映像データパケットを受信して出力する。そして、クライアント１００は、ロボット３００の映像データパケットを受信すると、１秒当たりの受信映像データフレームの枚数によってロボットの適正な制御速度を計算し、この計算結果に基づき、ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成してＵＲＣサーバー３００に送る。
【００２２】
有無線ネットワーク１５０はＴＣＰ／ＩＰ基盤の有無線網であって、インターネット、無線ＬＡＮ、移動通信網(ＣＤＭＡ、ＧＳＭ)などであっても良い。この有無線ネットワーク１５０は、クライアント１００とＵＲＣサーバー２００とのデータ通信を中継する。
【００２３】
ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００が接続されると、認証過程を行い、クライアント１００からのＩＤとパスワードからクライアント１００の種別を認識する。そして、ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００の種別によってロボット３００からの映像データパケットを処理して送る。例えば、ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００がパソコンであるか、ＰＤＡであるか、それとも、携帯電話であるかによってロボット３００からの映像データフレームの枚数を調節するか、あるいは、画質を変える。そして、ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００の種別によって、処理された映像データパケットを当該クライアント１００に送る。アクセスポイント２５０は、ＵＲＣサーバー２００とロボット３００との中継機であって、ＵＲＣサーバー２００とロボット３００とのデータの送受信を可能にする。
【００２４】
ロボット３００は、Ｂａｕｃｕｓ２３０１、Ｉｍａｒｏ３３０２、Ｃｕｂｏ３０３、Ｗａｔｃｈｄｏｇ３０４などの各種の知能ロボットであっても良い。このロボット３００は、ＵＲＣサーバー２００を介してクライアント１００からのロボット制御メッセージを受信する。そして、ロボット３００は、受信されたロボット制御メッセージに含まれている制御指令に基づいて動作し、動作中に撮影される映像に対する映像データフレームをＵＲＣサーバー２００に送る。また、ロボット３００は、受信されたロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によって自分の速度(例えば、移動速度またはカメラ速度)を変更する。
【００２５】
これにより、本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムは、クライアント１００の映像データの受信状態によってロボット３００の速度を変更することにより、たとえ映像データの受信状態が悪い場合であっても、ロボット３００からの映像データが途切れることなく、クライアント１００の画面にスムーズに表示される。その結果、ユーザーは、クライアント１００の画面に表示されるロボット映像のデータを目視しながら、ロボットを円滑に制御することができる。
【００２６】
以下、このような構成を有するネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法を詳述する。図２は、本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法を示すフローチャートである。図２を参照すると、ロボット３００は、ステップＳ２１０において、カメラによって撮影される映像による映像データフレームをＵＲＣサーバー２００に送る。
【００２７】
ＵＲＣサーバー２００は、ロボット３００からの映像データフレームを受信し、ステップＳ２２０において、映像データフレームをクライアント１００に合うように処理する。例えば、ＵＲＣサーバー２００は、クライアント１００がパソコンであるか、ＰＤＡであるか、それとも携帯電話であるかによってロボット３００からの映像データフレームの枚数を調節するか、あるいは、画質を変化させる。そして、ＵＲＣサーバー２００は、ステップＳ２３０において、クライアント１００の種別によって処理された映像データパケットを当該クライアント１００に送る。例えば、ＵＲＣサーバー２００は、ロボットが１秒当たり１０フレームの映像データパケットを与えるとしたとき、パソコンなどの高性能の種別のクライアント１００にはロボットからの１秒当たり１０フレームの映像データパケットをそのまま与える。そして、ＵＲＣサーバー２００は、携帯電話など低性能の種別のクライアント１００には、ロボットからの映像データパケットを１秒当たり１０フレーム以下(例えば、７または５フレーム)に低減して与えるか、それとも、画質を低めた１０フレームを送る。
【００２８】
このように、クライアント１００によって映像データパケットの数を調節するか、あるいは、映像データの画質を低める場合、データの受信速度が高くて処理能の良好なクライアントには、１秒当たり多数の映像データパケットが与えられて映像データがスムーズに表示される。ところが、データの受信速度が低くて処理能に劣っているクライアントには１秒当たり少ない映像データパケットが与えられ、映像データが途切れて表示される。そして、このように映像データが途切れて表示される場合、ロボットの映像データの画面がスムーズに変化するのではなく、画面の変化が激しいため、ユーザーは、映像データ画面を目視しながらロボットを制御することが困難になる。
【００２９】
このため、クライアント１００は、ステップＳ２４０において、自分の映像データの受信状態、すなわち、１秒当たりの受信映像データフレームの枚数によってロボットの制御速度を変更する。すなわち、クライアント１００は、１秒当たりの受信映像データフレームの枚数が多ければ、ロボットの制御速度を相対的に高く、且つ、１秒当たりの受信映像データフレームの枚数が少なければ、ロボットの制御速度を相対的に低く変更する。
【００３０】
そして、クライアント１００は、ステップＳ２５０において、変更されたロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージをＵＲＣサーバー２００に送る。ロボット制御メッセージには、ロボット３００に所定の動作を行わせるための指令が含まれる。
【００３１】
ＵＲＣサーバー２００は、ステップＳ２６０において、クライアント１００からのロボット制御メッセージをロボット３００に伝える。ロボット３００は、ステップＳ２７０において、ＵＲＣサーバー２００からロボット制御メッセージを受信し、ロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によって自分の速度を変更する。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態によるクライアント１００の構成及び動作について詳述する。図３は、本発明の実施の形態によるクライアント１００のブロック構成図である。
【００３３】
図３を参照すると、本発明の実施の形態によるクライアント１００は、送受信部１１０、映像データ処理部１２０、ユーザーインターフェース部１３０、ロボットの制御速度計算部１４０、ロボット制御メッセージ生成部１５０を備えてなる。
【００３４】
送受信部１１０は、ＵＲＣサーバー２００と通信を行い、ユーザーの要求によってＵＲＣサーバー２００にロボット制御メッセージを送り、ＵＲＣサーバー２００からロボット３００によって撮影された周辺映像の映像データパケットを受信する。
【００３５】
映像データ処理部１３０は、受信された映像データパケットを処理してユーザーインターフェース部１３０に伝え、１秒当たりの受信映像データパケットの枚数を計算してロボットの制御速度計算部１４０に与える。
【００３６】
ユーザーインターフェース部１３０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ)などの表示装置と、タッチパネル、キーパッドなどの入力装置などを備えることができ、ロボット制御画面を表示し、このロボット制御画面を介してユーザーからロボット制御指令を入力される。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態によるクライアント１００のロボット制御画面の一例を示す図である。図４を参照すると、ロボット制御画面は、映像データを表示する映像データ表示ウィンドウ４２と、ロボット３００の移動を制御するための指令が入力されるロボット移動制御指令入力ウィンドウ４４と、ロボット３００のカメラ動作を制御するための指令が入力されるロボットカメラ制御指令入力ウィンドウ４６とを備える。
【００３８】
ユーザーインターフェース部１３０は、映像データ処理部１２０によって処理されたロボット３００からの映像データを映像データ表示ウィンドウ４２に表示し、ロボット移動制御指令入力ウィンドウ４４及びロボットカメラ制御指令入力ウィンドウ４６を介してユーザーからロボット制御指令を入力される。ユーザーは、映像データ表示ウィンドウ４２に表示される映像を目視しながら、ロボット移動制御指令入力ウィンドウ４４及びロボットカメラ制御指令入力ウィンドウ４６の各指令ボタンを選択してロボットを制御することができる。
【００３９】
ロボットの制御速度計算部１４０は、映像データ処理部１２０によって計算された１秒当たりの受信映像データパケットの枚数によってロボットの制御速度を計算する。本発明の実施の形態によると、ロボットの制御速度計算部１４０は、基本値に設定されているロボット速度にクライアント１００が受信する１秒当たりの受信映像フレームの枚数fcによる速度加重値を乗じて、新しいロボット速度Vnewを計算する。
【００４０】
ロボット制御メッセージ生成部１５０は、ロボット３００に所定の動作を行わせるためのロボット制御メッセージを生成し、ロボット制御メッセージに新たに計算されたロボット速度Vnewによるロボット速度情報を含める。このとき、ロボット速度情報は、ロボットの移動速度、またはロボットカメラ速度などであっても良い。ロボット制御メッセージ生成部１５０は、新たに計算されたロボット速度Vnewによるロボット速度情報を含むロボット制御メッセージを送受信部１１０を介してＵＲＣサーバー２００に送信する。
【００４１】
以下、このような構成を有するクライアント１００のロボット速度の制御方法を詳述する。図５は、本発明の実施の形態によるクライアント１００のロボット速度を制御する動作を示すフローチャートである。図５を参照すると、クライアント１００は、ステップＳ５０２において、映像パケットを受信する。すなわち、クライアント１００は、ＵＲＣサーバー２００からロボット３００によって撮影された周辺映像の映像データパケットを受信する。
【００４２】
ロボット３００の映像データパケットが受信されると、クライアント１００は、受信された映像データパケットを表示し、ステップＳ５０４において、１秒当たり受信フレームの枚数を計算する。すなわち、クライアント１００は、１秒に何枚のフレームが受信されるかを計算する。
【００４３】
そして、クライアント１００は、ステップ５０６において、１秒当たりの受信フレームの枚数の計算結果に基づき、ロボットの制御速度を変更する。例えば、本発明の実施の形態によると、クライアント１００は、あらかじめ基本値に設定されているロボット速度にクライアント１００が受信する１秒当たりの受信映像フレームの枚数fcによる速度加重値を乗じて、新しいロボット速度Vnewを計算する。そして、クライアント１００は、計算された新しいロボット速度Vnewによってロボットの制御速度を変更する。
【００４４】
本発明の実施の形態によると、ロボットの制御速度を計算する式は、下記式１の通りである。
【００４５】
【数１】
【００４６】
式中、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【００４７】
前式１を参照すると、ロボットの制御速度計算部１４０は、基本値に設定されているロボット速度にクライアント１００に受信する１秒当たりの受信映像フレームの枚数fcによる速度加重値ａを乗じて、新しいロボット速度Vnewを計算する。
【００４８】
本発明の実施の形態によると、速度加重値ａは、
【数２】
により決められる。
【００４９】
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の実施の形態による速度加重値を示す図である。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の実施の形態による速度加重値グラフの一例を示す図である。
【００５０】
図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、横軸は１秒当たりの映像フレームの最大枚数に対する実際に受信される１秒当たりのフレームの枚数の割合(fc/fmax)であり、縦軸は速度加重値ａである。
【００５１】
まず、図６Ａは、速度加重値が
【数３】
である場合である。図６Ａにおいて、速度加重値ａは、１秒当たりの映像フレームの最大枚数に対する実際に受信される１秒当たりのフレームの枚数の割合(fc/fmax)に比例する。
【００５２】
これにより、クライアント１００に受信される１秒当たりの映像フレームの枚数が多ければ、新しく計算されるロボット速度は高く、クライアント１００に受信される１秒当たりの映像フレームの枚数が少なければ、新しく計算されるロボット速度は低い。
【００５３】
しかしながら、fc/fmaxが小さな場合は、映像データが途切れて表示される可能性が高いため、ロボットの速度を大いに高める必要があるが、fc/fmaxが大きな場合には、たとえ最大枚数の映像フレームが受信されなかったとしても、映像データが正常に表示されるため、ロボットの速度を大いに高める必要はない。
【００５４】
このため、１秒当たりの受信フレームの枚数が少ないときは、速度加重値の増大量を大きくし、１秒当たりの受信フレームの枚数が多いときは、加重値の増大量を小さくすることが一層好ましい。
【００５５】
これにより、本発明の実施の形態においては、１秒当たりの受信フレームの枚数が少ないときは、速度加重値の増大量を大きくし、１秒当たりの受信フレームの枚数が多いときは、速度加重値の増大量を小さくするために、速度加重値を
【数４】
のように決める。
【００５６】
図６Ｂは、速度加重値が
【数５】
である場合を示す。図６Ｂを参照すると、fc/fmaxが小さければ、１秒当たりの受信映像フレームの枚数が増大するほど、速度加重値の増大量が多く、fc/fmaxが大きければ、１秒当たりの受信映像フレームの枚数が増大しても、速度加重値の増大量が少ない。
【００５７】
クライアント１００は、上述したように、１秒当たりの受信映像フレームの枚数によって速度加重値ａを決め、ロボット基本速度Vbaseに速度加重値ａを乗じて新しいロボット速度Vnewを計算する。そして、クライアント１００は、計算された新しいロボット速度Vnewによってロボットの制御速度を変更する。
【００５８】
次いで、クライアント１００は、ステップＳ５０８において新たに計算されたロボット速度Vnewによるロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成する。ロボット制御メッセージは、ロボット３００に所定の動作を行わせるためのものであり、ロボットの制御速度フィールドを含む。ロボットの制御速度フィールドは、ロボットの移動速度を制御するフィールドと、ロボットカメラの速度を制御するためのフィールドなどとを含む。
【００５９】
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の実施の形態によるロボット制御メッセージフォーマットの一例を示す図である。図７Ａは、ロボットの移動速度を制御するためのロボット制御メッセージのフォーマットであり、図７Ｂは、ロボットカメラの速度を制御するためのロボット制御メッセージのフォーマットである。
【００６０】
まず、図７Ａを参照すると、ロボットの移動速度を制御するためのロボット制御メッセージは、MSG_TYPEフィールド６１０、ロボット方向フィールド６３０、ロボット速度フィールド６４０、セッティングフィールド６５０、予備フィールド６６０を含む。
【００６１】
MSG_TYPEフィールド６１０は、ロボット制御メッセージがロボット速度を制御するためのメッセージであるかどうかを知らせる情報を含む。
【００６２】
ロボット方向フィールド６３０は、ロボットの方向を制御するためのものであり、ロボットを制御する方向情報を含む。
【００６３】
ロボット速度フィールド６４０は、ロボットの速度を制御するためのものであり、新たに計算されたロボット速度Vnew情報によって変更されたロボットの最大線速度値vmax６４２とロボットの最大角速度値wmax６４４を含む。
【００６４】
新たに計算されたロボット速度Vnew情報は、新たに計算されたロボットの線速度Vnewと角速度wnewなどを含む。線速度はロボットが直線運動をするときにおける、運動方向への速度である。角速度は、ロボットが旋回するときにおける回転方向への速度である。
【００６５】
本発明の実施の形態によると、新しいロボットの線速度Vnewは下記式２により計算される。
【００６６】
【数６】
【００６７】
式中、vnewは新たに計算されたロボット線速度、vbaseは基本値に設定されているロボット線速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【００６８】
また、本発明の実施の形態によると、新しいロボットの角速度wnewは下記式３により計算される。
【００６９】
【数７】
式中、wnewは新たに計算されたロボット角速度、wbaseは基本値に設定されているロボット線速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【００７０】
本発明の実施の形態によると、ロボット速度フィールド６４０のロボットの最大線速度vmax６４２には新たに計算されたロボットの線速度Vnewが含まれ、ロボットの最大角速度値wmax６４４には新たに計算されたロボットの角速度wnewが含まれる。このとき、線速度の単位はｍ／秒であり、角速度の単位は°／秒である。例えば、新たに計算されたロボットの線速度Vnewが５０m/secであり、かつ、角速度が２０°／秒であれば、vmaxの値は５０であり、wmaxの値は２０である。
【００７１】
Settingフィールド６５０は、ロボットの障害物の回避機能を用いるかどうかを指定するためのものであり、障害物の回避機能の使用有無の値が含まれる。例えば、Settingフィールドには、障害物の回避機能を用いる場合、０００００００１の値が含まれる。そして、障害物の回避機能を用いない場合、００００００００の値が含まれる。
【００７２】
Reservedフィールド６６０は、その他のフラグ値として使用可能であり、今後、音声認識用にも使用可能である。
【００７３】
一方、図７Ｂを参照すると、ロボットカメラ速度を制御するためのロボット制御メッセージは、ＭＳＧ＿ＴＹＰＥフィールド７１０、カメラ座標フィールド７３０、ズームフィールド７４０、カメラ速度フィールド７５０、Ｒｅｓｅｒｖｅｄフィールド７６０を含む。
【００７４】
ＭＳＧ＿ＴＹＰＥフィールド７１０は、ロボット制御メッセージ情報を示すためのものであり、ロボットカメラを制御するためのメッセージであるかどうかを知らせる情報を含む。
【００７５】
カメラ座標フィールド７３０は、カメラの左右／上下動を制御するためのものであり、パン７３２値とチルト７４４値を含む。パン値はカメラの左右動の座標値であり、負（−）の値は右側への移動を意味し、正（＋）の値は左側への移動を意味する。チルトの値は、カメラの上下動の座標値であり、負（−）の値は上方への移動を意味し、正（＋）の値は下方への移動を意味する。例えば、カメラを右側に３０°下方に５０°移動するように制御する場合、パン７３２値とチルト７４４値は（−３０、５０）となる。
【００７６】
Zoomフィールド７４０は、カメラのズームイン／アウトを制御するためのものであり、カメラレンズを何倍ズームインまたはズームアウトするかに関するズームイン／アウト倍率を含む。
【００７７】
カメラ速度フィールド７５０は、ロボットカメラの速度を制御するためのものであり、カメラ速度を含む。
【００７８】
本発明の実施の形態によると、ロボットカメラの速度は下記式４により計算される。
【００７９】
【数８】
【００８０】
式中、v_cameranewは新たに計算されたロボットカメラの速度、v_camerabaseは基本値に設定されているロボットカメラの速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。そして、ロボットカメラの速度は、ロボットのカメラに対する左右動、上下動、ズームイン/アウト倍率を意味する。
【００８１】
Reservedフィールド７６０は、その他のフラグ値として使用可能であり、今後、音声認識用に使用可能である。
【００８２】
上述したロボット制御メッセージを生成した後、クライアント１００は、ステップ５１０において、上記生成されたロボット制御メッセージをＵＲＣサーバー３００を介してロボット３００に送る。
【００８３】
すると、ロボット３００は、ＵＲＣサーバー２００からロボット制御メッセージを受信し、ロボット制御メッセージに含まれているロボットの移動速度及びロボットカメラの速度によって自分の移動速度及びカメラ速度を変更する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムの構成図。
【図２】本発明の実施の形態によるネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法に対するフローチャート。
【図３】本発明の実施の形態によるクライアントのブロック構成図。
【図４】本発明の実施の形態によるクライアントのロボット制御画面の一例を示す図。
【図５】本発明の実施の形態によるクライアントでロボット速度制御のための動作フローチャート。
【図６Ａ】本発明の実施の形態による速度加重値グラフの一例を示す図。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態による速度加重値グラフの一例を示す図。
【図７Ａ】本発明の実施の形態によるロボット制御メッセージフォーマットの一例を示す図。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態によるロボット制御メッセージフォーマットの一例を示す図。
【符号の説明】
【００８５】
１００：クライアント
２００：ＵＲＣサーバー
２１０：映像データフレーム
２２０：映像データフレーム処理
２３０：映像データパケット
２４０：映像データ受信状態によるロボット制御速度の変更
２５０：ロボット制御メッセージ
２６０：ロボット制御メッセージ
２７０：速度変更
３００：ロボット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク基盤のロボット制御システムであって、
所定の動作の実行に伴い撮影される映像データフレームを与え、ロボット制御メッセージを受信するとき、受信されたロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によって速度を変更するロボットと、
前記ロボットからの映像データフレームを受信し、受信された映像データフレームをクライアントの性能によって処理して送るサーバーと、
前記サーバーを介して前記ロボットによって撮影された映像データフレームを受信し、前記映像データフレームの受信状態によってロボットの制御速度を計算し、ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成して前記ロボットに送るクライアントと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記クライアントは、前記受信された映像データフレームの枚数によってロボットの制御速度を計算することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記クライアントは、あらかじめ設定されたロボット基本速度に前記受信された映像データフレームの枚数による速度加重値を乗じて、新しいロボットの制御速度を計算することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ロボットの制御速度は、下記式により計算されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【数１】
ここで、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【請求項５】
前記ロボットの制御速度は、下記式により計算されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【数２】
ここで、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【請求項６】
前記ロボットの制御速度は、前記ロボットの移動速度を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ロボットの移動速度は、前記ロボットの移動方向に対する線速度と、前記ロボットの回転方向に対する回転角速度とを含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ロボットの制御速度は、前記ロボットのカメラ速度を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ロボットのカメラ速度は、前記ロボットカメラの上下/左右動速度及びズーム速度を含むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記クライアントは、
前記サーバーから前記ロボットによって撮影された周辺映像の映像データパケットを受信し、前記サーバーにロボット制御メッセージを送る送受信部と、
前記１秒当たりの受信映像データパケットの数を計算する映像データ処理部と、
前記１秒当たりの受信映像データパケットの数によってロボット速度を計算するロボットの制御速度計算部と、
前記処理された映像データを表示するユーザーインターフェース部と、
前記１秒当たりの受信映像データパケットの数によってロボットの制御速度を計算するロボットの制御速度計算部と、
前記ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成するロボット制御メッセージ生成部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ロボットの制御速度計算部は、あらかじめ設定されたロボット基本速度に前記１秒当たりの受信映像フレームの枚数による速度加重値を乗じて、新しいロボットの制御速度を計算することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記サーバーは、前記クライアントの処理性能によって前記ロボットからの映像データフレームの枚数を調節して、当該クライアントに送ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記サーバーは、前記クライアントの処理性能によって前記ロボットからの映像データフレームの画質を変化させて当該クライアントに送ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
ネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法であって、
前記ロボットによって撮影された映像データフレームを受信するステップと、
前記映像データフレームの受信状態によってロボットの制御速度を計算するステップと、
前記ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成して前記ロボットに送るステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記ロボットが、前記ロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によってロボットの速度を変更するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ロボットの制御速度を計算するステップは、
前記受信された映像データフレームの枚数による速度加重値を決めるステップと、
あらかじめ設定されたロボット基本速度に前記受信された映像データフレームの枚数による速度加重値を乗じて、ロボットの制御速度を計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ロボットの制御速度は、下記式により計算されることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれかに記載の方法。
【数３】
ここで、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【請求項１８】
前記ロボットの制御速度は、下記式により計算されることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれかに記載の方法。
【数４】
ここで、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【請求項１９】
前記ロボットの制御速度は、前記ロボットの移動速度を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ロボットの移動速度は、前記ロボットの移動方向に対する線速度と、前記ロボットの回転方向に対する回転角速度とを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ロボットの制御速度は、前記ロボットのカメラ速度を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記ロボットのカメラ速度は、前記ロボットカメラの上下/左右動速度及びズーム速度を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項１】
ネットワーク基盤のロボット制御システムであって、
所定の動作の実行に伴い撮影される映像データフレームを与え、ロボット制御メッセージを受信するとき、受信されたロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によって速度を変更するロボットと、
前記ロボットからの映像データフレームを受信し、受信された映像データフレームをクライアントの性能によって処理して送るサーバーと、
前記サーバーを介して前記ロボットによって撮影された映像データフレームを受信し、前記映像データフレームの受信状態によってロボットの制御速度を計算し、ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成して前記ロボットに送るクライアントと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記クライアントは、前記受信された映像データフレームの枚数によってロボットの制御速度を計算することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記クライアントは、あらかじめ設定されたロボット基本速度に前記受信された映像データフレームの枚数による速度加重値を乗じて、新しいロボットの制御速度を計算することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ロボットの制御速度は、下記式により計算されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【数１】
ここで、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【請求項５】
前記ロボットの制御速度は、下記式により計算されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【数２】
ここで、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【請求項６】
前記ロボットの制御速度は、前記ロボットの移動速度を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ロボットの移動速度は、前記ロボットの移動方向に対する線速度と、前記ロボットの回転方向に対する回転角速度とを含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ロボットの制御速度は、前記ロボットのカメラ速度を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ロボットのカメラ速度は、前記ロボットカメラの上下/左右動速度及びズーム速度を含むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記クライアントは、
前記サーバーから前記ロボットによって撮影された周辺映像の映像データパケットを受信し、前記サーバーにロボット制御メッセージを送る送受信部と、
前記１秒当たりの受信映像データパケットの数を計算する映像データ処理部と、
前記１秒当たりの受信映像データパケットの数によってロボット速度を計算するロボットの制御速度計算部と、
前記処理された映像データを表示するユーザーインターフェース部と、
前記１秒当たりの受信映像データパケットの数によってロボットの制御速度を計算するロボットの制御速度計算部と、
前記ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成するロボット制御メッセージ生成部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ロボットの制御速度計算部は、あらかじめ設定されたロボット基本速度に前記１秒当たりの受信映像フレームの枚数による速度加重値を乗じて、新しいロボットの制御速度を計算することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記サーバーは、前記クライアントの処理性能によって前記ロボットからの映像データフレームの枚数を調節して、当該クライアントに送ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記サーバーは、前記クライアントの処理性能によって前記ロボットからの映像データフレームの画質を変化させて当該クライアントに送ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
ネットワーク基盤のロボット制御システムにおけるロボット速度の制御方法であって、
前記ロボットによって撮影された映像データフレームを受信するステップと、
前記映像データフレームの受信状態によってロボットの制御速度を計算するステップと、
前記ロボットの制御速度を含むロボット制御メッセージを生成して前記ロボットに送るステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記ロボットが、前記ロボット制御メッセージに含まれているロボットの制御速度によってロボットの速度を変更するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ロボットの制御速度を計算するステップは、
前記受信された映像データフレームの枚数による速度加重値を決めるステップと、
あらかじめ設定されたロボット基本速度に前記受信された映像データフレームの枚数による速度加重値を乗じて、ロボットの制御速度を計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ロボットの制御速度は、下記式により計算されることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれかに記載の方法。
【数３】
ここで、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【請求項１８】
前記ロボットの制御速度は、下記式により計算されることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれかに記載の方法。
【数４】
ここで、Vnewは新たに計算されたロボット速度、Vbaseは基本値に設定されているロボット速度、ａは速度加重値、fcは１秒当たりの受信映像フレームの枚数、fmaxは１秒当たりの映像フレームの最大枚数である。
【請求項１９】
前記ロボットの制御速度は、前記ロボットの移動速度を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ロボットの移動速度は、前記ロボットの移動方向に対する線速度と、前記ロボットの回転方向に対する回転角速度とを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ロボットの制御速度は、前記ロボットのカメラ速度を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記ロボットのカメラ速度は、前記ロボットカメラの上下/左右動速度及びズーム速度を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【図２】
【図３】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図１】
【図４】
【図３】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図１】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３３１４０４（Ｐ２００６−３３１４０４Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１４５８７（Ｐ２００６−１１４５８７）
【出願日】平成１８年４月１８日（２００６．４．１８）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１８日（２００６．４．１８）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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