機能可変型ロボットシステムおよび機能可変型ロボット制御方法ならびに機能可変型ロボット制御プログラム
【課題】無駄な機能を購入することなくネットワークを用いた簡単なシステムで多様な作業を行うことができる機能可変型ロボットシステムを提供する。
【解決手段】車輪を駆動して移動する自律移動型ロボット１０と、当該自律移動型ロボット１０に着脱自在に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュール２０と、自律移動型ロボット１０の移動を制御するパーソナルコンピュータと、複数の機能モジュール２０の制御プログラムを格納しているデータベースと、複数の機能モジュール２０の各々に付加され、当該機能モジュール２０固有の情報を格納している記憶手段２４と、自律移動型ロボット１０に搭載され、記憶手段２４に記憶されている当該固有情報を読み取り、当該機能モジュールを識別する識別手段１４と、を備える。
【解決手段】車輪を駆動して移動する自律移動型ロボット１０と、当該自律移動型ロボット１０に着脱自在に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュール２０と、自律移動型ロボット１０の移動を制御するパーソナルコンピュータと、複数の機能モジュール２０の制御プログラムを格納しているデータベースと、複数の機能モジュール２０の各々に付加され、当該機能モジュール２０固有の情報を格納している記憶手段２４と、自律移動型ロボット１０に搭載され、記憶手段２４に記憶されている当該固有情報を読み取り、当該機能モジュールを識別する識別手段１４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットシステムに関し、特に、多目的な用途に利用される機械システムとして利用可能で、かつ、形状や要素部品を煩雑に変更する必要のある機能可変型ロボットシステムおよび機能可変型ロボット制御方法ならびに機能可変型ロボット制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用ロボットのように人間から隔離して使用されるロボットではなく、人間との生活空間を共有し、人間とコミュニケーションを図ったり、人間の作業をサポートしたりするいわゆる次世代型のロボットが市場に登場し始め、産業ロボットの分野から人間生活環境へのロボットの応用が大きく期待されている。
しかしながら、生産ラインなどで使用されるロボットのように、ある明確な仕様に基づいた作業を人間と隔離された空間で遂行する産業ロボットと異なり、人間にサービスを提供するロボットは、人間と同じ環境を共有し、安全を確保しながら、かつ幅広いユーザの要求に対応した様々なサービスを提供していく必要がある。
【０００３】
例えば、昨今の２足歩行ロボット、動物型のペットロボット、総合警備保障が警用のロボット、家庭用自律移動掃除用ロボットの開発など、産業用ロボットのように人間から隔離して使用されるロボットではない、人間との生活空間を共有し、人間とコミュニケーションを図ったり、人間の作業をサポートしたりするいわゆる次世代型ロボットが市場に登場し始めている。この人間と共存してコミュニケーションを図ったり、人間の作業のサポートをするロボットを「次世代ロボット」と定義付けられている。
【０００４】
上述した次世代ロボットとは、これまで国内におけるロボット産業の主流であった溶接ロボットや塗装ロボット等の、製造現場で人間から隔離された状態で使用されていたロボットとは違い、家庭内や公共の場などの人間が生活する空間で人間と共に生活し、人間の生活を助けるロボットのことを指す。次世代ロボットの役割としては、人間とコミュニケーションを図ることと日々の生活で人間の作業の手伝いをする２つの役割が求められる。したがって、次世代ロボットは、その主な用途から４つの分野に分類することができる。
【０００５】
第１に、人間とのコミュニケーションに重点を置いたコミュニケーション型ロボットである。人間とのコミュニケーションを主に会話や身振りてぶりで図ることにより、一人暮らしの老人や病人などの寂しさやストレスなどを家族や友人などが行うように癒すことを目的としている。また、情報機器の持つ高尚なイメージ（操作が難しい、とっつきにくい等）から、これらの機器と人間との間に存在する溝を解消する手段として、ロボットのコミュニケーション能力を利用することも考えられる。さらにロボットをネットワークに接続して、留守宅の確認や一人暮らしの老人の見守りなどをサービスとして提供することも有望なアプリケーションとして想定されている。つまり、物理的サポートや無形のサービスを提供する役割のロボットである。
【０００６】
第２に、人間が行うには、困難な作業を人間に代行して行う危険作業代行型ロボットで、その主要な役割として、例えば震災地域での瓦礫の下の被災者の救助活動、橋梁の検査や原子力プラントに関し点検などの３Ｋ現場の作業がある。
第３に、人間に多大な負担をかける作業を代行したり、手伝う作業負担軽減方ロボットがある。このロボットは、介護／福祉分野での病人のベッドから車椅子などへの移乗／移載、病院内でのカルテやＸ線フィルムの運搬、けが人のリハビリテーションの補助などを行う。
【０００７】
第４に、家事作業代行・サポート型ロボットで、人に代行して床掃除を行う自律移動掃除ロボットが実用例として挙げられる。さらに洗濯物を干すことや取り込み、食器洗いの手伝いやゴミだしなど家庭生活での煩雑な作業をロボットに手伝わせたり、代行させたりする研究が進められている。
このような次世代型ロボットを実現する手法の一つとして、近年のネットワークの高度化を利用して、センサ、アクチュエータなどのロボット要素を組み込みながらＣＰＵ（Central Processing Unit）などを持ち、ネットワークを介して分散処理することが提案され、各ロボット要素は、ネットワーク線と電源線のみで接続することにより、一体型の固定化されたシステム構成から変更が容易なシステム構成への移行が実現できる。
【０００８】
また、ＲＴミドルウェアに代表されるような各ロボット要素の制御ソフトウェアを利用することで、ソフトフェアレベルでシステムの変更が可能となっている。
また、物流分野においては、商品のトレーサビリティや認識にバーコードを使用し、あるいは電子タグを用いてバーコードのように、見える位置に商品の向きを変える必要がなく、かつ、複数の商品を一度に識別できるようになっており、この手法を取り入れたロボットシステムも提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１に記載の掃除用ロボットは、掃除対象エリアに配置された物体に応じて適切な作業を行うため、物体を識別する物体識別部に識別タグを用いている。そして、識別した物体に応じた掃除の動作とを対応づけて記録する動作記憶部と、動作記憶部から当該物体に対応付けられた掃除の動作を読み出す動作読出部と、当該読み出した動作を実行する制御処理部とを備えたロボットである。
【００１０】
また、特許文献２記載の作業用移動ロボットは、作業場所がデータ通信囲外であっても同等の機能を有した複数のロボットと協調することで、作業を遂行できる作業用移動ロボットを提供するもので、作業指令生成部が生成した作業指令に対して移動領域判断部が移動不可能であると判断した場合、移動開始位置と移動目標位置との間に他の移動ロボットを配置する命令を通信部から送信するものである。
【００１１】
しかしながら、ユーザは、掃除または移動だけでなく、それぞれ独自の要求を持っており、その多くの要求に対応するロボットを実現するためには、様々な機能を付加しなければならず、より複雑で高価なシステムとなってしまう。一方、個々のユーザに合わせてカスタマイズされたロボットを提供する場合についても、単一ユーザに特化されるロボットとなり、結局高価なシステムとなってしまい、幅広いユーザ層に提供でき、かつ、コストと機能とのバランスを実現する、生活環境におけるロボット開発は非常に困難とされているのが実情である。
【特許文献１】特開２００５−３１２８９３号公報
【特許文献２】特開２００５−１２５４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、従来のロボットに代表される多様な作業を行うシステムは、多くのセンサやアクチュエータを配置し、また、多様な形状を有している。このように多様な作業を一体の固定されたシステムで行う場合、作業の種類に応じてさまざまなセンサやアクチュエータが必要となり、システムが複雑で、かつコストの高いものとなるという問題があった。
【００１３】
また、ユーザの要求は、多様であるため、ユーザが作業に応じてシステムを変更する際に、ユーザの技術的レベルがハードウェア構成の変更に対して、その構成を自動的に認識し、それに応じたシステムの制御を選択できるようにすることが必要となる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、無駄な機能を購入することなくネットワークを用いた簡単なシステムで多様な作業を行うことができる機能可変型ロボットシステムおよび機能可変型ロボット制御方法ならびに機能可変型ロボット制御プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムは、
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールと、当該ロボットモジュールに着脱自在に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュールと、前記ロボットモジュール動作を制御するパーソナルコンピュータと、前記複数の機能モジュールの制御プログラムを格納しているデータベースと、前記複数の機能モジュールの各々に付加され、当該機能モジュール固有の情報を格納している記憶手段と、前記ロボットモジュールに搭載され、前記記憶手段に記憶されている当該固有情報を読み取り、当該機能モジュールを識別する識別手段と、を備え、前記ロボットモジュールは、前記識別手段によって読み取った機能モジュールの種類に対応した制御プログラムを前記データベースから前記パーソナルコンピュータを介して取得し、当該機能モジュールを介して前記所定の機能を実行するよう構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、機械システムの各要素を機能モジュール化することで、ユーザサイドでカスタマイズすることが可能になり、ユーザにとっては無駄な機能を購入する必要がなくなり、コスト的にも低く抑えることが可能になるという効果が得られる。
【００１５】
また、請求項２に記載の機能可変型ロボットシステムは、請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムに係り、前記ロボットモジュールは、車輪を駆動して移動する自律移動型ロボットであることを特徴としている。
この構成によれば、自律移動型ロボットを用いて移動可能であるので、より広い範囲で、より有効に機械システムの各要素を機能モジュール化することができるという効果が得られる。
【００１６】
また、請求項３に記載の機能可変型ロボットシステムは、請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムに係り、
前記記憶手段は、非接触性の電子タグであり、前記識別手段は、タグリーダであることを特徴としている。
この構成によれば、ユーザに対してもある程度の専門的知識が要求され、一般の汎用機器となればなるほど、このようなモジュール化されたシステムをユーザサイドで変更することは困難になるが、それぞれのモジュールに電子タグを付加することにより、システム全体の情報を自動で認識できるという効果が得られる。
【００１７】
また、請求項４に記載の機能可変型ロボットシステムは、請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムに係り、
前記ロボットモジュールは、前記機能モジュールの種類に対応した制御プログラムを取得する際、前記データベースからネットワークを介してダウンロードすることにより取得することを特徴としている。
この構成によれば、考えられる分の変更されるシステムに応じた制御プログラムを用意し、サーバに配置しておけば、ダウンロードするだけでその装置を容易に動作させることができるという効果が得られる。
【００１８】
また、請求項５に記載の機能可変型ロボットシステムは、請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムに係り、
前記複数の機能モジュールは、掃除を行う掃除機能モジュール、物を載せて搬送する搬送機能モジュール、人が座って移動するための車椅子機能モジュール、および物を把持する把持機能モジュールのいずれか１つ以上を含むことを特徴としている。
この構成によれば、ロボットモジュールに、掃除、搬送、車椅子、把持などのユーザの要求に対応して、種々の動作を行うことができ、無駄な機能を購入することなくネットワークを用いた簡単なシステムで多様な作業を行うことができるという効果が得られる。
なお、ここでは、掃除、搬送、車椅子、把持などの機能のうちいずれかを選択できるよう構成したが、これらの機能に限定されず、他の様々な機能モジュールを搭載できることは言うまでもない。
【００１９】
また、請求項６に記載の機能可変型ロボット制御方法は、
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールに、所定の機能を実行する複数の機能モジュールのいずれかを着脱自在に取り付けるステップと、前記ロボットモジュールが当該機能モジュールを識別するステップと、当該機能モジュールに対応した当該機能モジュールの制御プログラムをダウンロードするステップと、前記ロボットモジュールの動作をパーソナルコンピュータを用いて制御するステップと、当該機能モジュールが当該所定の機能を実行するよう前記ロボットモジュールを用いて当該機能モジュールを制御するステップと、を含むことを特徴としている。
この構成によれば、請求項１と同様の効果が得られる。
【００２０】
また、請求項７記載の機能可変型ロボット制御プログラムは、
コンピュータに、少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールに着脱可能に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュールのいずれかに対応した当該機能モジュールの制御プログラムをダウンロードする手段、前記ロボットモジュールの動作をパーソナルコンピュータを用いて制御する手段、および当該機能モジュールが当該所定の機能を実行するよう前記ロボットモジュールを用いて当該機能モジュールを制御する手段、として機能させることを特徴としている。
この構成によれば、請求項１と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明の機能可変型ロボットシステムは、機械システムの各要素をモジュール化することで、ユーザサイドでカスタマイズすることが可能になり、ユーザにとっては無駄な機能を購入する必要がなくなり、コスト的にも低く抑えることが可能になるという効果が得られる。
一方、ユーザに対してもある程度の専門的知識が要求され、一般の汎用機器となればなるほど、このようなモジュール化されたシステムをユーザサイドで変更することは困難になるが、それぞれのモジュールに電子タグを付加することにより、システム全体の情報を自動で認識できるため、考えられる分の変更されるシステムに応じた制御プログラムを用意し、サーバに配置しておけば、その装置を容易に動作させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムについて詳細に説明する。なお、以下の図１および図２の説明においては、ロボットモジュールとして自律移動型ロボット、機能モジュール２０のとして掃除機能モジュールを用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットの構成を示す斜視図である。
この機能可変型ロボット１は、自律移動型ロボット１０と、種々の機能モジュール２０とから構成される。自律移動型ロボット１は、移動台車であり、移動用の車輪１１と、本体１２と、機能モジュール取付部１３とを備える。
【００２３】
車輪１１は、本実施形態では前輪が２輪、後輪が１輪の計３輪を用いているが、駆動車輪は前輪のみで、後輪は全体のバランスを取るためのキャスパー車輪である。実際に使用する際には、その目的、使用場所に応じて２輪、４輪、５輪と種々の車輪が使用可能である。車輪１１はまた、本体１２に配備されたステッピングモータ（図視せず）によって駆動可能である。
【００２４】
本体１２は、本実施形態では、略円筒形の形状をなし、その中には、ステッピングモータ、モータ用パルス発信器などが格納されている。ステッピングモータは、駆動する車輪の数（本実施形態では２個）だけ有し、各車輪を個別に駆動する。
機能モジュール取付部１３は、種々の機能モジュール、例えば、掃除機能モジュール、配膳機能モジュール、車椅子機能モジュールなどを着脱可能に取り付けるものである。本実施形態では、自律移動型ロボット１０の方に取り付け用の孔１３を設け、この孔１３に機能モジュール２０側に設けられた凸型の取付具２３を差込むことにより取り付けるようになっている。
【００２５】
このように自律移動型ロボット１０と機能モジュール２０とを合体させて構成された機能可変型ロボット１は、別の場所に配置されたパーソナルコンピュータ（後述する）によって移動制御、操作制御、画像処理制御などを行うことができる。
また、機能モジュール２０には電子タグ２４が付加され、自律移動型ロボット１０には、この電子タグ２４を読み取るためのタグリーダ１４が搭載されている。
【００２６】
電子タグ２４は、非接触型のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）のような無線タグを用いている。ＲＦＩＤは、数ｃｍ程度の大きさからなり、耐環境性に優れ、電子的にデータを記憶し、電波や電磁波でタグリーダ１４と交信できるようになっている。
また、電子タグ２４に記憶される情報としては、各機能モジュール２０の操作に必要な情報（機能モジュール情報）が記憶されている。機能モジュール情報には、位置情報（絶対位置情報または相対位置情報など）、形状情報（モジュールの形状など）、固有情報（色、重量など、モジュール固有の情報など）、作業情報（掃除する、搬送する、移動するなどの情報）、識別コード情報（モジュールを識別する際の手がかりになるコードなど）、操作情報（物を吸引する、物を吐き出す、把持する箇所、把持する場所など）等がある。
【００２７】
また、電子タグ２４への機能モジュール情報の初期書き込みは、当該機能モジュール２０の製造者またはその製造者から委託を受けた事業者などによって行われる。
次に、タグリーダ１４については、自律移動型ロボット１０上に機能モジュール２０を搭載した際、機能モジュール２０に付加された電子タグ２４を容易に読み取れるような位置に配置されることが好ましい。タグリーダ１４は、無線で電子タグ２４に対して情報の読取／書込ができるように構成されているが、この読取／書込のタイミングは、種々の方法があり、例えば、一般のＩＣタグ技術が備えている標準的な機能を利用して、所定の範囲内の領域に存在する電子タグ２４に対して読取／書込ができるように構成されている。
【００２８】
以上のようにして、機能モジュール２０に付加された電子タグ２４は、自律移動型ロボット１０に搭載されたタグリーダ１４によって当該機能モジュール２０を認識し、それに応じた制御プログラムをデータベースからダウンロードすることで、機能可変型ロボット１としてコンピュータ制御することができる。その他、ロボットの形態を考えると、種々の機能モジュールを搭載することにより、種々の要求を選択的に満たすことができる。
【００２９】
すなわち、本実施形態に係る多機能型ロボットシステムは、工場のような固定化された環境の下で、専用ロボット機械を複数配置する場合の生産システムと異なり、家庭用ロボットに代表されるような種々の環境において多数の作業を必要とする場合に有効なシステムである。このように、家庭用のロボットにおいて、最も汎用的に使用できるモジュールとして、自律移動型ロボット１０を用い、この自律移動型ロボット１０上に搭載された機能モジュール２０を電子タグ２４およびタグリーダ１４によって認識することより、認識した機能モジュール２０に応じた制御を行うことができる。従って、ユーザは必要なモジュールのみを購入し、利用することが可能になる。
【００３０】
次に、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムについて説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムの構成を示す概略図である。
同図に示すように、この機能可変型ロボットシステム１００は、主として、自律移動型ロボット１０と、自律移動型ロボット１０の上に着脱自在に取り付けられる機能モジュール２０と、自律移動型ロボット１０を制御するパーソナルコンピュータ３０とで構成される。
【００３１】
本実施形態では、この機能可変型ロボット１は、機能モジュール２０として家庭内の掃除をする掃除機能モジュールを用いているので、この掃除機能モジュールを自律移動型ロボット１０に取り付けた全体を掃除機能型ロボットという。
パーソナルコンピュータ３０には、この機能可変型ロボット１を制御する制御プログラムと、作業環境モデルとが格納されている。
【００３２】
制御プログラムは、作業計画アルゴリズムによって構築されている。作業アルゴリズムには、機能モジュール２０に基づいてロボットによる作業手順を示す作業計画を作成するためのアルゴリズムであり、ロボットの設計者によって作成される。
作業環境モデルは、予めある程度構築されたデータからなり、物体操作用のデータベーース４０に基づいて完成されている。そして、自律移動型ロボット１０に搭載されているタグリーダ１４によって機能モジュール２０を識別すると、その機能モジュール２０に対応した作業環境モジュールを用いるように構成されている。
【００３３】
この機能可変型ロボットシステムを有効に利用するためには、ユーザの誰もが機能を変更でき、かつそのシステムの制御プログラムをダイナミックに変更できる環境が必要となるが、これに対応する有効な技術として、分散された機能を容易にインテグレーションできるＲＴ（Robot Technology）ミドルウェア技術と、ＲＴシステムのハードウェア的な形態を取得するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術とが挙げられる。
【００３４】
ＲＴミドルフェア技術は、ネットワークを介して分散されているＲＴコンポーネントに対し、ソフトウェアレベルでＲＴシステムのインテグレーションや変更を容易に行うことを可能にするソフトウェアプラットフォームである。
ＲＦＩＤ技術は、一般に無線タグとタグの読み取り装置を組み合わせることで、非接触で物体の識別に利用される技術である。
以上の技術を利用することにより、ユーザサイドで適宜ＲＴシステムの機能を変更し、機能ごとのサービスの提供を受けることが可能となる。
【００３５】
具体的には、前述した掃除機能型ロボットを例に挙げると、基本的な自律ロボット的機能として、自律移動型ロボット１０を用い、自律移動型ロボット１０の上に上述したタグリーダ１４として、ＲＦＩＤ読取装置を設置し、一方で、サービス機能である掃除機能モジュール２０の下部に非接触性の電子タグ２４として、ＲＦＩＤを取り付け、これにより、自律移動型ロボット１に掃除機能モジュール２０を取り付けた時点で掃除機能型ロボット１ａとしてＲＴシステムが認識し、ＲＴミドルウェア上で記述された掃除機能型ロボットシステム制御用ＸＭＬ（eXtensible Markup Language）ファイルをデータベースから取り込み、掃除機能型ロボット１ａとしてのサービスを開始するに構成されている。また、掃除機能モジュール２０の代わりにＲＦＩＤが取り付けられたテーブルを取り替えることで、自動的に配膳機能型ロボット用のＸＭＬファイルを取り込むことが可能になる。
【００３６】
このようにして、ホーム、オフィースなど人間生活環境におけるロボットサービスを考えたとき、本発明の機能可変型ロボットは、産業ロボットのように決められた対象物に対し、固定化された環境下での作業と異なり、生活環境という環境変化の激しい中で、各ユーザの持つ様々な要求仕様に対応でき、しかも、一体のロボットでそれらを同時に実現することができ、パーソナルロボットのような形態での普及が可能になる。すなわち、ユビキタス（Ubiquitous）ロポティクスの概念に基づいて検討すると、機能ごとにネットワークを介して分散配置することが可能であることから、各サービスを行う機能と、自律ロボット的な機能をユーザレベルで変更可能とするＲＴシステムを提供することができ、ユーザは、独自の要求に応じて必要なサービス機能を手にいれ、それを基本とする自律ロボット的機能に組み込むことで、安価に望む機能を有するロボットを手に入れることができる。この手法は、ロボットメーカ側から見ても、様々な機能ごとのモジュールを提供するだけで、多くのユーザに対応するＲＴシステムを提供できるものと考えられる。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムにおける機能モジュールの変更を示す模式図である。
ここで、生活環境におけるサービス機能を検討すると、例えば、上述したＲＴシステムの機能モジュール２０として掃除機能モジュール２０ａを搭載した掃除機能型ロボット１ａが構成されるが、この掃除機能型ロボット１ａを機能ごとに分割すると、掃除機能（サービス機能）と自律移動機能（自律ロボット機能）に分けられる。すなわち、従来家庭にある電気掃除機を自律移動型ロボット１０に載せるだけで、同様なＲＴシステムが実現できる。また、掃除機などの電化製品だけでなく、机、椅子といった物においてもそれぞれ物を置く、人が座るといったサービス機能を有している。例えば、掃除機能モジュール２０ａとしての掃除機、配膳機能モジュール２０ｂとしての机、車椅子機能２０ｃとしての椅子、把持機能モジュール２０ｄとしてのマニュピュレータなどを自律移動型ロボット１０に搭載することで、それぞれ、掃除機能型ロボット１ａ、配膳機能型ロボット１ｂ、車椅子機能型ロボット１ｃ、把持機能型ロボット１ｄなどのＲＴシステムが実現できる。
【００３８】
すなわち、機械システムの各要素をモジュール化することで、ユーザサイドでカスタマイズすることが可能になり、ユーザにとっては無駄な機能を購入する必要がなくなり、コスト的にも低く抑えることが可能になる。
以上、実施形態を中心に本発明の機能可変型ロボットシステムについて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００３９】
例えば、前述した実施形態では、機能モジュールとして、掃除機能モジュール２０ａ、搬送機能モジュール２０ｂ、車椅子機能モジュール２０ｃ、把持機能モジュール２０ｄの例を挙げて説明したが、これに限定されず、生活環境、オフィース環境の様々な機能を取り入れたモジュールを採用することができる。
また、前述した実施形態においては、パーソナルコンピュータ３０、データベース４０を、機能可変型ロボット１と切り離して配置するように構成したが、これに限定されず、機能可変型ロボット１に内蔵させることもできる。
【００４０】
また、前述した実施形態においては、自律移動型ロボット１０に機能モジュール２０を取り付ける際、差込型またはねじ留めの例を挙げて説明したが、これに限定されず、種々の取り付け方法が考えられ、その取り付け方法によっては、従来の汎用の掃除機、机、椅子、マニュピユレータを用いることも可能である。
また、前述した実施形態においては、自律移動型ロボット１０は、電子タグ２４を読み取るタグリーダ１４を搭載する例を挙げたが、これに限定されず、電子タグ２４を読み取るだけでなく、電子タグ２４に書き込みも行えるタグ読取／書込装置を用い、機能モジュールの多少の変動、操作または動作の変更に対処できるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムの構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムにおける機能モジュールの変更を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…機能可変型ロボット、１ａ…掃除機能型ロボット、１ｂ…配膳機能型ロボット、１ｃ…車椅子機能型ロボット、１ｄ…把持機能型ロボット、１０…自律移動型ロボット、１１…車輪、１２…本体、１３…取り付け孔、１４…タグリーダ、２０…機能モジュール、２０ａ…掃除機能モジュール、２０ｂ…搬送機能モジュール、２０ｃ…車椅子機能モジュール、２０ｄ…把持機能モジュール、２３…取付具、２４…電子タグ、３０…パーソナルコンピュータ、４０…データベース、１００…機能可変型ロボットシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットシステムに関し、特に、多目的な用途に利用される機械システムとして利用可能で、かつ、形状や要素部品を煩雑に変更する必要のある機能可変型ロボットシステムおよび機能可変型ロボット制御方法ならびに機能可変型ロボット制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用ロボットのように人間から隔離して使用されるロボットではなく、人間との生活空間を共有し、人間とコミュニケーションを図ったり、人間の作業をサポートしたりするいわゆる次世代型のロボットが市場に登場し始め、産業ロボットの分野から人間生活環境へのロボットの応用が大きく期待されている。
しかしながら、生産ラインなどで使用されるロボットのように、ある明確な仕様に基づいた作業を人間と隔離された空間で遂行する産業ロボットと異なり、人間にサービスを提供するロボットは、人間と同じ環境を共有し、安全を確保しながら、かつ幅広いユーザの要求に対応した様々なサービスを提供していく必要がある。
【０００３】
例えば、昨今の２足歩行ロボット、動物型のペットロボット、総合警備保障が警用のロボット、家庭用自律移動掃除用ロボットの開発など、産業用ロボットのように人間から隔離して使用されるロボットではない、人間との生活空間を共有し、人間とコミュニケーションを図ったり、人間の作業をサポートしたりするいわゆる次世代型ロボットが市場に登場し始めている。この人間と共存してコミュニケーションを図ったり、人間の作業のサポートをするロボットを「次世代ロボット」と定義付けられている。
【０００４】
上述した次世代ロボットとは、これまで国内におけるロボット産業の主流であった溶接ロボットや塗装ロボット等の、製造現場で人間から隔離された状態で使用されていたロボットとは違い、家庭内や公共の場などの人間が生活する空間で人間と共に生活し、人間の生活を助けるロボットのことを指す。次世代ロボットの役割としては、人間とコミュニケーションを図ることと日々の生活で人間の作業の手伝いをする２つの役割が求められる。したがって、次世代ロボットは、その主な用途から４つの分野に分類することができる。
【０００５】
第１に、人間とのコミュニケーションに重点を置いたコミュニケーション型ロボットである。人間とのコミュニケーションを主に会話や身振りてぶりで図ることにより、一人暮らしの老人や病人などの寂しさやストレスなどを家族や友人などが行うように癒すことを目的としている。また、情報機器の持つ高尚なイメージ（操作が難しい、とっつきにくい等）から、これらの機器と人間との間に存在する溝を解消する手段として、ロボットのコミュニケーション能力を利用することも考えられる。さらにロボットをネットワークに接続して、留守宅の確認や一人暮らしの老人の見守りなどをサービスとして提供することも有望なアプリケーションとして想定されている。つまり、物理的サポートや無形のサービスを提供する役割のロボットである。
【０００６】
第２に、人間が行うには、困難な作業を人間に代行して行う危険作業代行型ロボットで、その主要な役割として、例えば震災地域での瓦礫の下の被災者の救助活動、橋梁の検査や原子力プラントに関し点検などの３Ｋ現場の作業がある。
第３に、人間に多大な負担をかける作業を代行したり、手伝う作業負担軽減方ロボットがある。このロボットは、介護／福祉分野での病人のベッドから車椅子などへの移乗／移載、病院内でのカルテやＸ線フィルムの運搬、けが人のリハビリテーションの補助などを行う。
【０００７】
第４に、家事作業代行・サポート型ロボットで、人に代行して床掃除を行う自律移動掃除ロボットが実用例として挙げられる。さらに洗濯物を干すことや取り込み、食器洗いの手伝いやゴミだしなど家庭生活での煩雑な作業をロボットに手伝わせたり、代行させたりする研究が進められている。
このような次世代型ロボットを実現する手法の一つとして、近年のネットワークの高度化を利用して、センサ、アクチュエータなどのロボット要素を組み込みながらＣＰＵ（Central Processing Unit）などを持ち、ネットワークを介して分散処理することが提案され、各ロボット要素は、ネットワーク線と電源線のみで接続することにより、一体型の固定化されたシステム構成から変更が容易なシステム構成への移行が実現できる。
【０００８】
また、ＲＴミドルウェアに代表されるような各ロボット要素の制御ソフトウェアを利用することで、ソフトフェアレベルでシステムの変更が可能となっている。
また、物流分野においては、商品のトレーサビリティや認識にバーコードを使用し、あるいは電子タグを用いてバーコードのように、見える位置に商品の向きを変える必要がなく、かつ、複数の商品を一度に識別できるようになっており、この手法を取り入れたロボットシステムも提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１に記載の掃除用ロボットは、掃除対象エリアに配置された物体に応じて適切な作業を行うため、物体を識別する物体識別部に識別タグを用いている。そして、識別した物体に応じた掃除の動作とを対応づけて記録する動作記憶部と、動作記憶部から当該物体に対応付けられた掃除の動作を読み出す動作読出部と、当該読み出した動作を実行する制御処理部とを備えたロボットである。
【００１０】
また、特許文献２記載の作業用移動ロボットは、作業場所がデータ通信囲外であっても同等の機能を有した複数のロボットと協調することで、作業を遂行できる作業用移動ロボットを提供するもので、作業指令生成部が生成した作業指令に対して移動領域判断部が移動不可能であると判断した場合、移動開始位置と移動目標位置との間に他の移動ロボットを配置する命令を通信部から送信するものである。
【００１１】
しかしながら、ユーザは、掃除または移動だけでなく、それぞれ独自の要求を持っており、その多くの要求に対応するロボットを実現するためには、様々な機能を付加しなければならず、より複雑で高価なシステムとなってしまう。一方、個々のユーザに合わせてカスタマイズされたロボットを提供する場合についても、単一ユーザに特化されるロボットとなり、結局高価なシステムとなってしまい、幅広いユーザ層に提供でき、かつ、コストと機能とのバランスを実現する、生活環境におけるロボット開発は非常に困難とされているのが実情である。
【特許文献１】特開２００５−３１２８９３号公報
【特許文献２】特開２００５−１２５４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、従来のロボットに代表される多様な作業を行うシステムは、多くのセンサやアクチュエータを配置し、また、多様な形状を有している。このように多様な作業を一体の固定されたシステムで行う場合、作業の種類に応じてさまざまなセンサやアクチュエータが必要となり、システムが複雑で、かつコストの高いものとなるという問題があった。
【００１３】
また、ユーザの要求は、多様であるため、ユーザが作業に応じてシステムを変更する際に、ユーザの技術的レベルがハードウェア構成の変更に対して、その構成を自動的に認識し、それに応じたシステムの制御を選択できるようにすることが必要となる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、無駄な機能を購入することなくネットワークを用いた簡単なシステムで多様な作業を行うことができる機能可変型ロボットシステムおよび機能可変型ロボット制御方法ならびに機能可変型ロボット制御プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムは、
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールと、当該ロボットモジュールに着脱自在に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュールと、前記ロボットモジュール動作を制御するパーソナルコンピュータと、前記複数の機能モジュールの制御プログラムを格納しているデータベースと、前記複数の機能モジュールの各々に付加され、当該機能モジュール固有の情報を格納している記憶手段と、前記ロボットモジュールに搭載され、前記記憶手段に記憶されている当該固有情報を読み取り、当該機能モジュールを識別する識別手段と、を備え、前記ロボットモジュールは、前記識別手段によって読み取った機能モジュールの種類に対応した制御プログラムを前記データベースから前記パーソナルコンピュータを介して取得し、当該機能モジュールを介して前記所定の機能を実行するよう構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、機械システムの各要素を機能モジュール化することで、ユーザサイドでカスタマイズすることが可能になり、ユーザにとっては無駄な機能を購入する必要がなくなり、コスト的にも低く抑えることが可能になるという効果が得られる。
【００１５】
また、請求項２に記載の機能可変型ロボットシステムは、請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムに係り、前記ロボットモジュールは、車輪を駆動して移動する自律移動型ロボットであることを特徴としている。
この構成によれば、自律移動型ロボットを用いて移動可能であるので、より広い範囲で、より有効に機械システムの各要素を機能モジュール化することができるという効果が得られる。
【００１６】
また、請求項３に記載の機能可変型ロボットシステムは、請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムに係り、
前記記憶手段は、非接触性の電子タグであり、前記識別手段は、タグリーダであることを特徴としている。
この構成によれば、ユーザに対してもある程度の専門的知識が要求され、一般の汎用機器となればなるほど、このようなモジュール化されたシステムをユーザサイドで変更することは困難になるが、それぞれのモジュールに電子タグを付加することにより、システム全体の情報を自動で認識できるという効果が得られる。
【００１７】
また、請求項４に記載の機能可変型ロボットシステムは、請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムに係り、
前記ロボットモジュールは、前記機能モジュールの種類に対応した制御プログラムを取得する際、前記データベースからネットワークを介してダウンロードすることにより取得することを特徴としている。
この構成によれば、考えられる分の変更されるシステムに応じた制御プログラムを用意し、サーバに配置しておけば、ダウンロードするだけでその装置を容易に動作させることができるという効果が得られる。
【００１８】
また、請求項５に記載の機能可変型ロボットシステムは、請求項１に記載の機能可変型ロボットシステムに係り、
前記複数の機能モジュールは、掃除を行う掃除機能モジュール、物を載せて搬送する搬送機能モジュール、人が座って移動するための車椅子機能モジュール、および物を把持する把持機能モジュールのいずれか１つ以上を含むことを特徴としている。
この構成によれば、ロボットモジュールに、掃除、搬送、車椅子、把持などのユーザの要求に対応して、種々の動作を行うことができ、無駄な機能を購入することなくネットワークを用いた簡単なシステムで多様な作業を行うことができるという効果が得られる。
なお、ここでは、掃除、搬送、車椅子、把持などの機能のうちいずれかを選択できるよう構成したが、これらの機能に限定されず、他の様々な機能モジュールを搭載できることは言うまでもない。
【００１９】
また、請求項６に記載の機能可変型ロボット制御方法は、
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールに、所定の機能を実行する複数の機能モジュールのいずれかを着脱自在に取り付けるステップと、前記ロボットモジュールが当該機能モジュールを識別するステップと、当該機能モジュールに対応した当該機能モジュールの制御プログラムをダウンロードするステップと、前記ロボットモジュールの動作をパーソナルコンピュータを用いて制御するステップと、当該機能モジュールが当該所定の機能を実行するよう前記ロボットモジュールを用いて当該機能モジュールを制御するステップと、を含むことを特徴としている。
この構成によれば、請求項１と同様の効果が得られる。
【００２０】
また、請求項７記載の機能可変型ロボット制御プログラムは、
コンピュータに、少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールに着脱可能に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュールのいずれかに対応した当該機能モジュールの制御プログラムをダウンロードする手段、前記ロボットモジュールの動作をパーソナルコンピュータを用いて制御する手段、および当該機能モジュールが当該所定の機能を実行するよう前記ロボットモジュールを用いて当該機能モジュールを制御する手段、として機能させることを特徴としている。
この構成によれば、請求項１と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明の機能可変型ロボットシステムは、機械システムの各要素をモジュール化することで、ユーザサイドでカスタマイズすることが可能になり、ユーザにとっては無駄な機能を購入する必要がなくなり、コスト的にも低く抑えることが可能になるという効果が得られる。
一方、ユーザに対してもある程度の専門的知識が要求され、一般の汎用機器となればなるほど、このようなモジュール化されたシステムをユーザサイドで変更することは困難になるが、それぞれのモジュールに電子タグを付加することにより、システム全体の情報を自動で認識できるため、考えられる分の変更されるシステムに応じた制御プログラムを用意し、サーバに配置しておけば、その装置を容易に動作させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムについて詳細に説明する。なお、以下の図１および図２の説明においては、ロボットモジュールとして自律移動型ロボット、機能モジュール２０のとして掃除機能モジュールを用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットの構成を示す斜視図である。
この機能可変型ロボット１は、自律移動型ロボット１０と、種々の機能モジュール２０とから構成される。自律移動型ロボット１は、移動台車であり、移動用の車輪１１と、本体１２と、機能モジュール取付部１３とを備える。
【００２３】
車輪１１は、本実施形態では前輪が２輪、後輪が１輪の計３輪を用いているが、駆動車輪は前輪のみで、後輪は全体のバランスを取るためのキャスパー車輪である。実際に使用する際には、その目的、使用場所に応じて２輪、４輪、５輪と種々の車輪が使用可能である。車輪１１はまた、本体１２に配備されたステッピングモータ（図視せず）によって駆動可能である。
【００２４】
本体１２は、本実施形態では、略円筒形の形状をなし、その中には、ステッピングモータ、モータ用パルス発信器などが格納されている。ステッピングモータは、駆動する車輪の数（本実施形態では２個）だけ有し、各車輪を個別に駆動する。
機能モジュール取付部１３は、種々の機能モジュール、例えば、掃除機能モジュール、配膳機能モジュール、車椅子機能モジュールなどを着脱可能に取り付けるものである。本実施形態では、自律移動型ロボット１０の方に取り付け用の孔１３を設け、この孔１３に機能モジュール２０側に設けられた凸型の取付具２３を差込むことにより取り付けるようになっている。
【００２５】
このように自律移動型ロボット１０と機能モジュール２０とを合体させて構成された機能可変型ロボット１は、別の場所に配置されたパーソナルコンピュータ（後述する）によって移動制御、操作制御、画像処理制御などを行うことができる。
また、機能モジュール２０には電子タグ２４が付加され、自律移動型ロボット１０には、この電子タグ２４を読み取るためのタグリーダ１４が搭載されている。
【００２６】
電子タグ２４は、非接触型のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）のような無線タグを用いている。ＲＦＩＤは、数ｃｍ程度の大きさからなり、耐環境性に優れ、電子的にデータを記憶し、電波や電磁波でタグリーダ１４と交信できるようになっている。
また、電子タグ２４に記憶される情報としては、各機能モジュール２０の操作に必要な情報（機能モジュール情報）が記憶されている。機能モジュール情報には、位置情報（絶対位置情報または相対位置情報など）、形状情報（モジュールの形状など）、固有情報（色、重量など、モジュール固有の情報など）、作業情報（掃除する、搬送する、移動するなどの情報）、識別コード情報（モジュールを識別する際の手がかりになるコードなど）、操作情報（物を吸引する、物を吐き出す、把持する箇所、把持する場所など）等がある。
【００２７】
また、電子タグ２４への機能モジュール情報の初期書き込みは、当該機能モジュール２０の製造者またはその製造者から委託を受けた事業者などによって行われる。
次に、タグリーダ１４については、自律移動型ロボット１０上に機能モジュール２０を搭載した際、機能モジュール２０に付加された電子タグ２４を容易に読み取れるような位置に配置されることが好ましい。タグリーダ１４は、無線で電子タグ２４に対して情報の読取／書込ができるように構成されているが、この読取／書込のタイミングは、種々の方法があり、例えば、一般のＩＣタグ技術が備えている標準的な機能を利用して、所定の範囲内の領域に存在する電子タグ２４に対して読取／書込ができるように構成されている。
【００２８】
以上のようにして、機能モジュール２０に付加された電子タグ２４は、自律移動型ロボット１０に搭載されたタグリーダ１４によって当該機能モジュール２０を認識し、それに応じた制御プログラムをデータベースからダウンロードすることで、機能可変型ロボット１としてコンピュータ制御することができる。その他、ロボットの形態を考えると、種々の機能モジュールを搭載することにより、種々の要求を選択的に満たすことができる。
【００２９】
すなわち、本実施形態に係る多機能型ロボットシステムは、工場のような固定化された環境の下で、専用ロボット機械を複数配置する場合の生産システムと異なり、家庭用ロボットに代表されるような種々の環境において多数の作業を必要とする場合に有効なシステムである。このように、家庭用のロボットにおいて、最も汎用的に使用できるモジュールとして、自律移動型ロボット１０を用い、この自律移動型ロボット１０上に搭載された機能モジュール２０を電子タグ２４およびタグリーダ１４によって認識することより、認識した機能モジュール２０に応じた制御を行うことができる。従って、ユーザは必要なモジュールのみを購入し、利用することが可能になる。
【００３０】
次に、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムについて説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムの構成を示す概略図である。
同図に示すように、この機能可変型ロボットシステム１００は、主として、自律移動型ロボット１０と、自律移動型ロボット１０の上に着脱自在に取り付けられる機能モジュール２０と、自律移動型ロボット１０を制御するパーソナルコンピュータ３０とで構成される。
【００３１】
本実施形態では、この機能可変型ロボット１は、機能モジュール２０として家庭内の掃除をする掃除機能モジュールを用いているので、この掃除機能モジュールを自律移動型ロボット１０に取り付けた全体を掃除機能型ロボットという。
パーソナルコンピュータ３０には、この機能可変型ロボット１を制御する制御プログラムと、作業環境モデルとが格納されている。
【００３２】
制御プログラムは、作業計画アルゴリズムによって構築されている。作業アルゴリズムには、機能モジュール２０に基づいてロボットによる作業手順を示す作業計画を作成するためのアルゴリズムであり、ロボットの設計者によって作成される。
作業環境モデルは、予めある程度構築されたデータからなり、物体操作用のデータベーース４０に基づいて完成されている。そして、自律移動型ロボット１０に搭載されているタグリーダ１４によって機能モジュール２０を識別すると、その機能モジュール２０に対応した作業環境モジュールを用いるように構成されている。
【００３３】
この機能可変型ロボットシステムを有効に利用するためには、ユーザの誰もが機能を変更でき、かつそのシステムの制御プログラムをダイナミックに変更できる環境が必要となるが、これに対応する有効な技術として、分散された機能を容易にインテグレーションできるＲＴ（Robot Technology）ミドルウェア技術と、ＲＴシステムのハードウェア的な形態を取得するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術とが挙げられる。
【００３４】
ＲＴミドルフェア技術は、ネットワークを介して分散されているＲＴコンポーネントに対し、ソフトウェアレベルでＲＴシステムのインテグレーションや変更を容易に行うことを可能にするソフトウェアプラットフォームである。
ＲＦＩＤ技術は、一般に無線タグとタグの読み取り装置を組み合わせることで、非接触で物体の識別に利用される技術である。
以上の技術を利用することにより、ユーザサイドで適宜ＲＴシステムの機能を変更し、機能ごとのサービスの提供を受けることが可能となる。
【００３５】
具体的には、前述した掃除機能型ロボットを例に挙げると、基本的な自律ロボット的機能として、自律移動型ロボット１０を用い、自律移動型ロボット１０の上に上述したタグリーダ１４として、ＲＦＩＤ読取装置を設置し、一方で、サービス機能である掃除機能モジュール２０の下部に非接触性の電子タグ２４として、ＲＦＩＤを取り付け、これにより、自律移動型ロボット１に掃除機能モジュール２０を取り付けた時点で掃除機能型ロボット１ａとしてＲＴシステムが認識し、ＲＴミドルウェア上で記述された掃除機能型ロボットシステム制御用ＸＭＬ（eXtensible Markup Language）ファイルをデータベースから取り込み、掃除機能型ロボット１ａとしてのサービスを開始するに構成されている。また、掃除機能モジュール２０の代わりにＲＦＩＤが取り付けられたテーブルを取り替えることで、自動的に配膳機能型ロボット用のＸＭＬファイルを取り込むことが可能になる。
【００３６】
このようにして、ホーム、オフィースなど人間生活環境におけるロボットサービスを考えたとき、本発明の機能可変型ロボットは、産業ロボットのように決められた対象物に対し、固定化された環境下での作業と異なり、生活環境という環境変化の激しい中で、各ユーザの持つ様々な要求仕様に対応でき、しかも、一体のロボットでそれらを同時に実現することができ、パーソナルロボットのような形態での普及が可能になる。すなわち、ユビキタス（Ubiquitous）ロポティクスの概念に基づいて検討すると、機能ごとにネットワークを介して分散配置することが可能であることから、各サービスを行う機能と、自律ロボット的な機能をユーザレベルで変更可能とするＲＴシステムを提供することができ、ユーザは、独自の要求に応じて必要なサービス機能を手にいれ、それを基本とする自律ロボット的機能に組み込むことで、安価に望む機能を有するロボットを手に入れることができる。この手法は、ロボットメーカ側から見ても、様々な機能ごとのモジュールを提供するだけで、多くのユーザに対応するＲＴシステムを提供できるものと考えられる。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムにおける機能モジュールの変更を示す模式図である。
ここで、生活環境におけるサービス機能を検討すると、例えば、上述したＲＴシステムの機能モジュール２０として掃除機能モジュール２０ａを搭載した掃除機能型ロボット１ａが構成されるが、この掃除機能型ロボット１ａを機能ごとに分割すると、掃除機能（サービス機能）と自律移動機能（自律ロボット機能）に分けられる。すなわち、従来家庭にある電気掃除機を自律移動型ロボット１０に載せるだけで、同様なＲＴシステムが実現できる。また、掃除機などの電化製品だけでなく、机、椅子といった物においてもそれぞれ物を置く、人が座るといったサービス機能を有している。例えば、掃除機能モジュール２０ａとしての掃除機、配膳機能モジュール２０ｂとしての机、車椅子機能２０ｃとしての椅子、把持機能モジュール２０ｄとしてのマニュピュレータなどを自律移動型ロボット１０に搭載することで、それぞれ、掃除機能型ロボット１ａ、配膳機能型ロボット１ｂ、車椅子機能型ロボット１ｃ、把持機能型ロボット１ｄなどのＲＴシステムが実現できる。
【００３８】
すなわち、機械システムの各要素をモジュール化することで、ユーザサイドでカスタマイズすることが可能になり、ユーザにとっては無駄な機能を購入する必要がなくなり、コスト的にも低く抑えることが可能になる。
以上、実施形態を中心に本発明の機能可変型ロボットシステムについて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００３９】
例えば、前述した実施形態では、機能モジュールとして、掃除機能モジュール２０ａ、搬送機能モジュール２０ｂ、車椅子機能モジュール２０ｃ、把持機能モジュール２０ｄの例を挙げて説明したが、これに限定されず、生活環境、オフィース環境の様々な機能を取り入れたモジュールを採用することができる。
また、前述した実施形態においては、パーソナルコンピュータ３０、データベース４０を、機能可変型ロボット１と切り離して配置するように構成したが、これに限定されず、機能可変型ロボット１に内蔵させることもできる。
【００４０】
また、前述した実施形態においては、自律移動型ロボット１０に機能モジュール２０を取り付ける際、差込型またはねじ留めの例を挙げて説明したが、これに限定されず、種々の取り付け方法が考えられ、その取り付け方法によっては、従来の汎用の掃除機、机、椅子、マニュピユレータを用いることも可能である。
また、前述した実施形態においては、自律移動型ロボット１０は、電子タグ２４を読み取るタグリーダ１４を搭載する例を挙げたが、これに限定されず、電子タグ２４を読み取るだけでなく、電子タグ２４に書き込みも行えるタグ読取／書込装置を用い、機能モジュールの多少の変動、操作または動作の変更に対処できるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムの構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る機能可変型ロボットシステムにおける機能モジュールの変更を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…機能可変型ロボット、１ａ…掃除機能型ロボット、１ｂ…配膳機能型ロボット、１ｃ…車椅子機能型ロボット、１ｄ…把持機能型ロボット、１０…自律移動型ロボット、１１…車輪、１２…本体、１３…取り付け孔、１４…タグリーダ、２０…機能モジュール、２０ａ…掃除機能モジュール、２０ｂ…搬送機能モジュール、２０ｃ…車椅子機能モジュール、２０ｄ…把持機能モジュール、２３…取付具、２４…電子タグ、３０…パーソナルコンピュータ、４０…データベース、１００…機能可変型ロボットシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールと、
当該ロボットモジュールに着脱自在に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュールと、
前記ロボットモジュール動作を制御するパーソナルコンピュータと、
前記複数の機能モジュールの制御プログラムを格納しているデータベースと、
前記複数の機能モジュールの各々に付加され、当該機能モジュール固有の情報を格納している記憶手段と、
前記ロボットモジュールに搭載され、前記記憶手段に記憶されている当該固有情報を読み取り、当該機能モジュールを識別する識別手段と、
を備え、前記ロボットモジュールは、前記識別手段によって読み取った機能モジュールの種類に対応した制御プログラムを前記データベースから前記パーソナルコンピュータを介して取得し、当該機能モジュールを介して前記所定の機能を実行するよう構成されていることを特徴とする機能可変型ロボットシステム。
【請求項２】
前記ロボットモジュールは、車輪を駆動して移動する自律移動型ロボットであることを特徴とする請求項１に記載の機能可変型ロボットシステム。
【請求項３】
前記記憶手段は、非接触性の電子タグであり、前記識別手段は、タグリーダであることを特徴とする請求項１に記載の機能可変型ロボットシステム。
【請求項４】
前記ロボットモジュールは、前記機能モジュールの種類に対応した制御プログラムを取得する際、前記データベースからネットワークを介してダウンロードすることにより取得することを特徴とする請求項１に記載の機能可変型ロボットシステム。
【請求項５】
前記複数の機能モジュールは、掃除を行う掃除機能モジュール、物を載せて搬送する搬送機能モジュール、人が座って移動するための車椅子機能モジュール、および物を把持する把持機能モジュールのいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の機能可変型ロボットシステム。
【請求項６】
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールに、所定の機能を実行する複数の機能モジュールのいずれかを着脱自在に取り付けるステップと、
前記ロボットモジュールが当該機能モジュールを識別するステップと、
当該機能モジュールに対応した当該機能モジュールの制御プログラムをダウンロードするステップと、
前記ロボットモジュールの動作をパーソナルコンピュータを用いて制御するステップと、
当該機能モジュールが当該所定の機能を実行するよう前記ロボットモジュールを用いて当該機能モジュールを制御するステップと、
を含むことを特徴とする機能可変型ロボット制御方法。
【請求項７】
コンピュータに、
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールに着脱可能に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュールのいずれかに対応した当該機能モジュールの制御プログラムをダウンロードする手段、
前記ロボットモジュールの動作をパーソナルコンピュータを用いて制御する手段、および
当該機能モジュールが当該所定の機能を実行するよう前記ロボットモジュールを用いて当該機能モジュールを制御する手段、
として機能させることを特徴とする機能可変型ロボット制御プログラム。
【請求項１】
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールと、
当該ロボットモジュールに着脱自在に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュールと、
前記ロボットモジュール動作を制御するパーソナルコンピュータと、
前記複数の機能モジュールの制御プログラムを格納しているデータベースと、
前記複数の機能モジュールの各々に付加され、当該機能モジュール固有の情報を格納している記憶手段と、
前記ロボットモジュールに搭載され、前記記憶手段に記憶されている当該固有情報を読み取り、当該機能モジュールを識別する識別手段と、
を備え、前記ロボットモジュールは、前記識別手段によって読み取った機能モジュールの種類に対応した制御プログラムを前記データベースから前記パーソナルコンピュータを介して取得し、当該機能モジュールを介して前記所定の機能を実行するよう構成されていることを特徴とする機能可変型ロボットシステム。
【請求項２】
前記ロボットモジュールは、車輪を駆動して移動する自律移動型ロボットであることを特徴とする請求項１に記載の機能可変型ロボットシステム。
【請求項３】
前記記憶手段は、非接触性の電子タグであり、前記識別手段は、タグリーダであることを特徴とする請求項１に記載の機能可変型ロボットシステム。
【請求項４】
前記ロボットモジュールは、前記機能モジュールの種類に対応した制御プログラムを取得する際、前記データベースからネットワークを介してダウンロードすることにより取得することを特徴とする請求項１に記載の機能可変型ロボットシステム。
【請求項５】
前記複数の機能モジュールは、掃除を行う掃除機能モジュール、物を載せて搬送する搬送機能モジュール、人が座って移動するための車椅子機能モジュール、および物を把持する把持機能モジュールのいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の機能可変型ロボットシステム。
【請求項６】
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールに、所定の機能を実行する複数の機能モジュールのいずれかを着脱自在に取り付けるステップと、
前記ロボットモジュールが当該機能モジュールを識別するステップと、
当該機能モジュールに対応した当該機能モジュールの制御プログラムをダウンロードするステップと、
前記ロボットモジュールの動作をパーソナルコンピュータを用いて制御するステップと、
当該機能モジュールが当該所定の機能を実行するよう前記ロボットモジュールを用いて当該機能モジュールを制御するステップと、
を含むことを特徴とする機能可変型ロボット制御方法。
【請求項７】
コンピュータに、
少なくとも最小限のロボット機能を有するロボットモジュールに着脱可能に取り付けられ、所定の機能を実行する複数の機能モジュールのいずれかに対応した当該機能モジュールの制御プログラムをダウンロードする手段、
前記ロボットモジュールの動作をパーソナルコンピュータを用いて制御する手段、および
当該機能モジュールが当該所定の機能を実行するよう前記ロボットモジュールを用いて当該機能モジュールを制御する手段、
として機能させることを特徴とする機能可変型ロボット制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１９３７３６（Ｐ２００７−１９３７３６Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３６６２（Ｐ２００６−１３６６２）
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年１２月１６日 社団法人計測自動制御学会発行の「第６回社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会ＳＩ２００５講演概要集」に発表
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年１２月１６日 社団法人計測自動制御学会発行の「第６回社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会ＳＩ２００５講演概要集」に発表
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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