JP7013212B2 - 電子装置、マーカ、電子装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

この実施形態は電子装置、マーカ、電子装置の制御方法及びプログラムに関する。

従来から移動ロボットの開発が行われている。移動ロボットは、種々の分野で利用されている。例えば、運搬用の移動ロボット、監視用の移動ロボット、点検用の移動ロボット及び掃除用の移動ロボットなどがある。

特開２００６－３４６７６７号公報

移動ロボットは、自立走行することができる。移動ロボットが安定して自立走行するためには、移動ロボット自身が、ロボットの周囲の環境を把握し、移動方向を決める必要がある。そのために移動ロボットは、カメラを搭載している。そして移動ロボットは、移動範囲に予め設置されたマーク（ランドマーク）をカメラにより撮像し、事前に記憶している前記範囲の地図情報及びマーク位置情報から自身の位置及び姿勢を認識する。この種の移動ロボットに関しては、容易に使用できること、安価に実現できることが要望されている。

そこで、本実施形態は、使用方法が便利であり、安価に実現でき、かつ多様性に優れた電子装置を提供することを目的とする。

実施形態によれば、電子装置であって、
前記電子装置を移動可能な駆動部と、
立体形状を有する物体の表面上に設けられた第１マークと第２マークとを撮影可能であり、前記第２マークは、前記第１マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記物体の高さ方向であって前記第２マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置に設定された撮像部と、
前記撮像部が撮像する視野の外に前記第１マークがはみ出し、撮像する視野の内に前記第２マークが含まれる場合は、前記第２マーク内の模様が意味する内容の処理を行う処理部であって、
前記第１マークが視野の内に検知された場合、前記第１マークが検知されたときの前記電子装置の第１位置に照らして、前記第１マーク内の模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定し、
前記第１マークが視野の外にはみ出し、前記第２マークが検知された場合、前記第２マークが検知されたときの前記電子装置の第２位置に照らして、前記第２マーク内の模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する手段と、を備える電子装置が提供される。

図１は一実施形態に係る電子装置の使用例を概略的に示す説明図である。 図２Ａは上記電子装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。 図２Ｂは上記電子装置の動作手順の他の例を示すフローチャートである。 図３Ａは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの一例を示す図である。 図３Ｂは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの他の例を示す図である。 図３Ｃは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカのさらに他の例を示す図である。 図４Ａは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカのさらにまた他の例を示す図である。 図４Ｂは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカのまた他の例を示す図である。 図４Ｃは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカのさらにまた他の例を示す図である。 図５Ａは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの利用方法の例を示す図である。 図５Ｂは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの他の利用方法の例を示す図である。 図６Ａは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの他の例と、一使用例と、電子装置が認識する認識範囲の例を示す図である。 図６Ｂは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの他の例と、他の使用例と電子装置が認識する認識範囲の他の例を示す図である。 図６Ｃは、マーカの他の例を示す図である。 図６Ｄは、マーカのまた他の例を示す図である。 図６Ｅは、マーカのさらに他の例を示す図である。 図７Ａは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲の例を示す図である。 図７Ｂは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲の他の例を示す図である。 図７Ｃは、マーカの他の使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲のさらに他の例を示す図である。 図８Ａは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲のさらに他の例を示す図である。 図８Ｂは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲のさらにまた他の例を示す図である。 図９は、電子装置の内部のデータ処理器の構成例を示す図である。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお以下の説明において図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は一実施形態に係る電子装置１００の使用例を概略的に示している。電子装置１００は、カメラ１０１を備え、自走することができる。自走するために、電子装置１００は、自走用の駆動装置を備えている。自走用の駆動装置としては、各種のタイプが可能であり、たとえばモータにより駆動される車輪、ローラなどがある。実施形態では、電子装置１００は、たとえば掃除用の移動ロボットとして機能するものとして説明する。

電子装置１００は、記憶装置を内蔵し、たとえば自走範囲（あるいは自走領域）に関する地図データ４００を格納している。地図データ４００の記憶方法及び記憶手段は、種々の実施形態が可能である。電子装置１００自身が自走することにより、画像データを取得して地図データを作成する方法、あるいはあらかじめ地図データを保持するパーソナルコンピュータから電子装置１００の記憶装置に当該地図データを書き込む方法などがある。

地図データは、電子装置１００が使用される環境及び範囲（あるいは領域）に対応する。電子装置１００が家庭内の掃除を行う装置であるとすると、家屋の１階フロア、２階フロアなどの各部屋の間取りを表す地図データであり、工場内の掃除を行う装置であるとすると、工場内で掃除をすべき範囲を表す地図データである。

地図データ４００は、家庭内の地図データ１００であり、第１部屋４０１、第２の部屋４０２を備えるものとする。

電子装置１００は、今、第１の部屋４０１の掃除を完了し、第２部屋４０２に移動し、一部の範囲の掃除を完了し、向きを変えて第２部屋４０２の他の範囲の掃除を行おうとしているものとする。地図データ４００上では、部屋の仕切りが黒い太線で示され、掃除を完了した範囲が右上左下がりの斜線で示され、これから掃除を行う範囲が右下左上の斜線で示されている。

ここで、電子装置１００は、そのカメラ１０１により、第２部屋４０２の左右の壁の内側のそれぞれに配置されたマーカ２０１、２０２を撮像することができる。

なおここでは、物体をマーカと称し、物体に印刷あるいは記述された識別をマークと称することにする。

電子装置１００は、マーカ２０１、２０２の各マークを認識すると、マーカ２０１からマーカ２０２を結ぶ範囲は、侵入禁止範囲４０３であるものと判断する。厳密には、マーカ２０１のマークからマーカ２０２のマークを結ぶラインを越えた範囲を指す。

電子装置１００は、上記マークを検出すると、地図データを更新し、侵入禁止範囲４０３を設定する。これにより、これから掃除する範囲４０２が地図データ４００上で明確となり、電子装置１００は、範囲４０２の掃除を開始する。

なお地図データ４００において、１００Ｐは電子装置１００の位置であり、２０１Ｐ、２０２Ｐは、マーカ２０１、２０２の位置を意味する。地図データ４００は、電子装置１００のメモリに予め格納されているデータである。

上記のように持ち運び可能なマーカ２０１、２０２を使用することにより、移動式の電子装置１００の移動範囲を簡単に制御（制限）することができる。 マーカ２０１、２０２は、種々の形態が可能であり、その実施形態は、後で詳細に説明することとする。

図２Ａと、図２Ｂは、それぞれ電子装置１００の動作手順の一例と他の例を示すフローチャートである。図２Ａの例は、１つのカメラを備える電子装置１００の例である。カメラに対する入力があると（ステップＳ１）、撮像した画像内にマーク候補が存在するかどうかを検出する（ステップＳ２）。マーク候補は、例えば、白地に黒の四角枠があるかどうかで検出する。このとき、マーカには、上下にマークが示されている場合があるので、例えばどちらか一方が、候補として検出できなかった場合、他方のマークを判定する。

マーク候補を検出すると、そのマーク候補画像を解析してマークを識別する（ステップＳ３）。マークを識別すると、カメラのパラメータと、画像内のマークの座標と、地図データ４００と、自身の位置１００Ｐ情報に基づいて、マーク位置を算出する（ステップＳ４）。またこのとき、あらかじめ設定されている意味内容データベースを参照して、マークの意味内容も判断することができる。

意味内容のデータベースは、電子装置１００が備えていてもよいし、家庭内、あるいは工場内、あるいは一般的なクラウドサーバ内に保存されていてもよい。

今、電子装置１００が図１に示したマーカ２０１、２０２の各マークを識別したとする。この例では、マーカ２０１のマークからマーカ２０２のマークを結ぶ範囲は、侵入禁止として取り決められているので、電子装置１００は、侵入禁止範囲４０３であるとものと判断する。

図２Ｂは、２つのカメラを備える電子装置１００の例である。この電子装置１００の場合、この電子装置１００を、カメラ入力（ステップＳ１）からマークを識別しマーク位置検出（ステップ）までの処理効率及びまたは処理速度が早くなるように作業させることができる。例えば、１回目のサイクルで左カメラの映像で第１のマーク候補（２０１、２０２の各マーク）を検出し（ステップＳ２Ｌ）、２回目のサイクルで右カメラの映像で第２のマーク候補を検出する（ステップＳ２Ｒ）、利用方法がある。また別の利用方法として、左カメラの映像で第１のマーク候補（２０１）を検出し（ステップＳ２Ｌ）、右カメラの映像で第２のマーク候補（２０２）を同時に検出する（ステップＳ２Ｒ）、利用方法がある。マークの識別、位置算出は、各カメラ映像の処理が並行して行われる。このような処理方法により、処理効率、処理速度を向上することができる。

上記したマーカ及びマークの実施形態についてさらに説明する。

図３Ａは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカ２２１の一例を示す。このマーカ２２１は、たとえば四角柱であり、側面２２１ａの上下にマーク５０１、５０２が表示されている。マーカ２２１としては、たとえば合成樹脂、アルミ板、厚紙、硬い布、陶磁器、木などが利用されてもよい。各マーク５０１、５０２は、たとえば周囲がたとえば四角の黒枠であり、黒枠の中が４×４ブロック（１６ブロック）であり、この１６ブロックに白と黒が割り当てられて意味のあるパターンを構成している。ここでは、４×４ブロック（１６ブロック）の例が示されているが、３×３（９ブロック）あるいは５×５（２５ブロック）あるいは４×５（２０ブロック）のようにｍ×ｎ（ｍ、ｎは、任意の整数）ブロックによりパターンを構成してもよい。

電子装置１００は、このマーク５０１及び又は５０２を読み取り解析することで、その意味を解釈する。例えば図１の例であると、マーカ２０１のマークは、正面から見て右側は侵入禁止、マーカ２０２のマークは、正面から見て左側は侵入禁止であることを示している。電子装置１００は、このようにマークの意味を解釈して、地図データ上で意味のある範囲を設定することができ、移動の際もその意味に基づいた行動を行う。

なお、前記１６ブロックのパターンは、電子装置１００又はその関連機器により、簡易なエラーチェック処理され、エラーの有無を判定される。

上記のマーカ２２１の側面２２１ａの上下にマーク５０１、５０２が設けられている。このように上下に設けた理由は、いずれか一方が光の反射の加減、あるいは遮蔽物などの影響で、カメラで精度よく撮影できなくても、他方のマークによりその意味するところを判断できるようにしたからである。またこのマーク表示部２２１は、四角柱であるために上面２２１ｂに比較的広い範囲を有する。したがってこの範囲には、このマーカ２２１の使い方、マークの意味する内容などを記述して、ユーザの使い勝手を向上させることができる。

図３Ｂは、一実施形態に係る電子装置が撮像する他のマーカ２２２の例である。先の例は、マーカ２２１が四角柱である。電子装置１００のカメラ１０１が側面２２１ａに対して正面から覗く場合は、マーク５０１、５０２を明確に捕えることができる。しかし、電子装置１００のカメラ１０１が側面２２１ａに対してたとえば４５度の角度から覗く場合は、マーク５０１、５０２を明確に捕えことができない場合がある。

そこで図３Ｂのように円柱形のマーカ２２２とすることにより、電子装置１００のカメラ１０１がいずれの角度から側面を覗いても、マーク５０３、５０４を捕えることができる。さらに、上段のマーク５０３、５０４、・・・と下段のマーク５０５、５０６、５０７、・・・の位置を、上段配列と下段配列との関係を回転方向へ、たとえば４５度ずらすことにより、全方位からマーカ２２２のマークを認識しやすくすることが可能となる。マークの回転方向の数は、４個以上でもよいが、あまり多くするとそれだけ１つのマークの大きさが小さくなるので、マーカ２２２の太さと、マークの適切な大きさと、カメラの性能と、検出したい距離などに応じて、前記回転方向の数が決められる。

図３Ｃは、一実施形態に係る電子装置が撮像するさらに他のマーカ２２３の例である。このマーカ２２３は、５角柱である。そのため５つの側面を有し、それぞれの側面にマーク５１１、５１２、５１３を有する。図では１段のマーク列が示されているが、先の例のように、２段あるいは３段のマーク列が設けられてもよい。

この実施形態によると、電子装置１００のカメラ１０１が相対する面が必ずしも５面のいずれか１つに正対しなくても、側面のマークを読み取り、読み取り精度を上げることができる。つまり、図３Ａの例に比べて、電子装置１００が１つの面に正確に正対しなくても、マークの読み取り率が高くなる。

上記したように、電子装置１００は、本電子装置１００を移動可能な駆動部を備え、また撮像部も備える。そして立体形状を有する物体（マーカ）の表面のうち、第１方向を向いた表面上の第１マークと、第１方向とは異なる第２方向を向いた表面上の第２マークとの少なくとも一方を撮影する。さらに処理部を備え、この処理部は、第１マークが検知された場合、前記第１マークが検知されたときの電子装置１００の第１位置に照らして、第１移動可能範囲または第１移動禁止範囲を設定する。さらに、第２マークが検知された場合、前記第２マークが検知されたときの前記電子装置１００の第２位置に照らして、前記第１移動可能範囲とは異なる第２移動可能範囲または、前記第１移動禁止範囲とは異なる第２移動禁止範囲を設定する。

図４Ａは、一実施形態に係る電子装置が撮像するさらにまた他のマーカ２２４の例を示す。本電子装置１００は、自走用の駆動装置を備え、地図データに基づいて種々の範囲に移動することが可能である。このためにコーナを曲がって、突然、マーカ２２４に遭遇することもある。先のマーカ２２１－２２３は、マークの大きさ（面積）にはこだわっていなかった。しかし、電子装置１００が、コーナを曲がって、突然、マーカ２２４に遭遇した場合、大きなマークであるとカメラ１０１の撮像視野内にマークが収まらない場合がある。

そこで、図４Ａのマーカ２２４は、面積が大きなマーク５１５と、面積が小さなマーク５１６を同じ側面２２４ａに備えるようにしたものである。このようなマーク５１５（通常大マーク）、５１６（小マーク）を備えるマーカ２２４であると、電子装置１００がコーナを曲がって直ぐに直面したような場合、あるいは方向変更や振り向いた場合に近接した位置で直面した場合でも、マークを安定して読み取ることができる。マーカ２２４における、小マーク５１６の配置位置（高さＨ）は、電子装置１００のカメラ１０１位置（高さＨ）付近にほぼ対応することが好ましい。

図４Ｂは、一実施形態に係る電子装置が撮像するまた他のマーカ２２５の例を示す。図４Ｂのマーカ２２５は、その側面２２５ａにおいて、面積が大きなマーク５１５の中に、面積が小さなマーク５１７を備えるようにしたものである。図４Ｂでは、マーク５１５内のマーク５１７がわかるように、マーク５１５を拡大して示している。このようなマーク５１５（通常大マーク）、５１７（小マーク）を備えるマーカ２２５であっても、電子装置１００がコーナを曲がって直ぐに直面したような場合、あるいは方向変更や振り向いた場合に近接した位置で直面した場合でも、マークを安定して読み取ることができる。マーカ２２５における、小マーク５１７の配置位置（高さＨ）は、電子装置１００のカメラ１０１位置（高さＨ）付近にほぼ対応することが好ましい。

小マーク５１７は、大マーク５１５の輝度の高い部分としての読み取りやすさを損なわないために、全体的に輝度を高くすることが望ましい。小マーク５１７内は、大マーク５１５に比べて白と黒との輝度の差が小さくなるが、そもそも小マークの検出は、カメラ１０１とマーカ２２５の近接位置での読み取りをするため、輝度の差が小さくても、マークの読み取り率は高い。

図４Ｂでは小マーク５１７は大マーク５１５の中に１つのみの例が示されているが、２つあるいは３つ以上の小マークが設けられてもよい。

図４Ｃは、一実施形態に係る電子装置が撮像するさらにまた他の例を示すマーカ２２５，２２６の例である。

この例は、電子装置１００が、通常の距離（平均的に使用される距離としてあら締め製品仕様により定めた距離）から、さらに遠くの距離のマーク情報を取得できるように工夫されたマーカ２２６，２２７の例である。マーカ２２６は、先の実施形態（図３Ａ－図３Ｃ、図４Ａ、図４Ｂ）で説明したものと同等である。しかしマーカ２２７としては、たとえば、廊下の正面の壁が利用されている。そしてマーカ２２６のマークより格段と大きなマークが描かれている。大きなマーク２２７であれば、電子装置１００は、遠くからマーク２２７を認識することができ、早めにマーク認識後の動きを決めることができる。

このように異なる大きさのマークを使用することにより、使い勝手、利用範囲、用途がさらに拡大するという利点がある。

図５Ａは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの利用方法の例を示す。このマーカ２２１は、先の図３Ａに示した。図５Ａの左側の起立状態では上下のマーク５０１、５０２を合わせて第１の意味（あるいはそれぞれが第１の意味、第２の意味）を成す。しかし、図５Ａの左側の起立状態を逆さにして、図５Ａの右側の起立状態にすると、上下のマーク５０１、５０２を合わせて第２の意味（あるいは第３の意味）を成すことができる。このような実現を行うには、電子装置１００のマーク位置算出と、データ解析と、解析したデータの意味内容の判断機能により実現できる。この考え方によると、物体つまりマーカ２２１の少なくとも１つのマークは、マーカ２２１の置き方に応じて異なる意味を持つことができる。

図５Ｂは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの他の利用方法の例を示す図である。このマーカ２２８は、たとえば四角柱であるが、上段部２２８ａと下段部２２８ｂとが、四角柱の軸を中心として回転方向へ独自に回転することができる。このために上段部２２８ａに設けられているマーク５０１と下段部２２８ｂに設けられているマーク５０２との向きを互いに違う方向へ向けることができる。このように、マークの向きを任意の回転方向へ変更できるマーカ２２８であると、電子装置１００の使用範囲、電子装置１００の移動形態・移動傾向に応じて、有効に使用することができる。このマーカ２２８の上段と下段の回転角度は、使用する環境や位置に応じて任意に変更することができる。これにより、電子装置１００の動き可能な範囲に応じて、以下移転角度を設定すればよい。つまり、マーカ２２８の複数のマークの相対的位置関係が変更されることにより、複数のマークの１つ１つ（あるいはその組み合わせ）が異なる意味を持つことができる。

この例では、マーカ２２８が四角柱の組み合わせであるが、五角柱、円柱、三角錐などを組み合わせてもよい。また上下の形状が異なるものであってもよい。 図６Ａは、一実施形態に係る電子装置１００が撮像するマーカの他の例と、マーカの一使用例と、電子装置１００が認識する認識範囲の例を示す。この例では、マーカとしてロープ６００が使用されている。このロープ６００は、たとえば一か所に集められた複数のカップ６ａ－６ｆを囲んでいるものとする。

今、電子装置１００が第２部屋４０２において、まだ掃除していない範囲を撮像したものとする。このとき電子装置１００は、カメラ１０１を介して、マーカとしてのロープ６００を認識したとする。このロープ６００には、マークが表記されており、たとえばそのマークの意味は、当該マークで囲まれる範囲は、侵入禁止範囲であることを意味するものとする。

すると、電子装置１００は、地図データ４００に、ロープ６００で囲まれる範囲を侵入禁止範囲として編集する。地図データ４００上の１００Ｐが電子装置１００の位置であり、６００Ｐがロープ６００の位置である。このようにマーカとして柔軟性を有するロープ６００を用いることで、電子装置１００に侵入禁止範囲を指令するための操作が容易である。例えば、第２部屋４０２に、洗濯物、あるいは水の入ったコップを一時的に置いている状況では、このロープ６００は極めて使い勝手がよい。また、電子装置１００が侵入すると危険物があったり、水たまりがあった場合は、このロープ６００を使用すると便利である。

図６Ｂは、一実施形態に係る電子装置が撮像するマーカの他の例と、他の使用例と電子装置が認識する認識範囲の他の例を示す。この例も、マーカとしてロープ６００が使用された例である。このロープ６００は、たとえば一か所に集められた複数のカップ６ａ－６ｆを囲んでいるが、第２部屋４０２の壁４０２ａにロープ６００の両端が突き当てられている。そして、壁４０２ａとロープ６００により、複数のカップ６ａ－６ｆを囲んでいる。この場合も、電子装置１００は、地図データ４００に、ロープ６００と壁４０２ａで囲まれる範囲を侵入禁止範囲として判断する。地図データ４００上の１００Ｐが電子装置１００の位置であり、６００Ｐがロープ６００の位置である。このようなロープ６００の使用方法は、複数のカップ６ａ－６ｆを囲むのに、ロープ６００の長さが不足するような場合有効である。

上記したロープ６００は、曲げることにより任意の形状を取り得るロープであり、このロープの長手方向の面上に複数のマークを備えてもよい。

図６Ｃの（ａ）は、上記したロープ６００の表面（一方の面）に設けられている複数のマーク５４１、５４２、５４３、５４４、５４５、５４６の例を示している。マークの間隔は、一定である必要はない。また、マークの並び方向へ任意の位置でマーク間隔の広い部分、マーク間隔の狭い部分を設けてもよい。ここではマーク５４１－５４６のブロックのパターンは同一であるが、異なるパターンのブロックを構成してもよい。

このようにマークの間隔を周期的あるいは、意図的にルールをもって変化させることにより、マークの意味（ＩＤ）とともに、間隔の違いにより、ロープが示す情報量を増加させることができる。また、複数並べてマークを設けることにより、ロープの存在をわかりやすくすることもできる。あるいは、マークの検出が不足した場合も、ロープ全体として意味内容を読み取りやすくすることができる。

図６Ｃの（ｂ）は、上記したロープ６００の裏面（他方の面）に設けられている複数のマーク５５１、５５２、５５３、５５４の例を示している。このロープ６００では、裏面には大小のマークが並んで存在する。このロープ６００の場合、例えば、小さいマークの位置に応じて、ロープの一方の端の方向は、侵入禁止範囲、他の端の方向は、掃除する範囲（進行可能範囲）のように、使い分けることができる。

この例であると、ロープ６００の表面と裏面とを使い分けることで、意味内容が異なるマークとして利用することができる。例えば表は、先の図６Ａ、図６Ｂで説明したように、侵入禁止範囲を設定するために使用し、裏は、例えば方向変換指令用として利用可能である。上記したように、ロープの長手方向面上に複数のマークを備え、複数のマークの間隔及び又は大きさが異なることで、多彩な利用法が可能である。またマークの間隔は比較的広い範囲を有する。したがってこの範囲には、ロープの意味する内容などを記述して、ユーザの使い勝手を向上させることができる。

図６Ｄは、マーカ（ロープ）のまた他の例を示す図である。このロープ６００の場合、例えば、かまぼこ形（断面Ｄ字形）である。このロープ６００の場合、傾斜面にマークが設けられることにより、電子装置１００がマークを読み取り安くなる。このロープ６００の形は、かまぼこ形に限らず、断面三角形状であってもよい。つまり、カメラが向く方向に対して傾斜した対面を有するロープであればよい。
図６Ｅは、マーカのさらに他の例を示す。長いロープではなく、短いロープ上のマーカ６１０である。このマーカ６１０には、例えば左側に１つのマーク５６１が見えて、右側にマーク５６２、５６３が見える。このようなマーカ６１０は、左側には侵入禁止、右側には進行可能との意味合いを持たせることができる。上記したようにこの実施形態は、曲げることにより任意の形状を取り得るロープであり、延在したかまぼこ形の形状、三角錐の形状、底面と角度を成す斜面を有した形状などのいずれか、またはこれらの組み合わせで実施される。

図７Ａは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲の例を示す図である。先の例（図６Ａ―図６Ｄ）はマーカがロープ６００の例を示した。そしてロープにより、侵入禁止範囲を設定した。しかしこのような実施形態に限らず、立体的なマーカ７０１であっても、電子装置１００の論理判定機能に基づいて、侵入禁止範囲４０３を認識できるようにしてもよい。例えばマーカ７０１の周囲の例えば１メートルは、侵入禁止範囲４０３であると認識するように構成することも可能である。このように、本実施形態によると、マーカ７０１の周囲一定距離の範囲を進入禁止として判定することができるが、電子装置１００の操作手段により、先の距離はユーザが任意に設定できるようにしてもよい。

図７Ｂは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲の他の例を示す図である。この例は、例えば立体的なマーカ７０１を部屋４００の左の壁側に見つけた場合は、このマーカ７０１から右側の壁までは侵入禁止（つまり通過不可）の範囲であると認識できるように構成した例である。

図７Ｃは、マーカの他の使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲のさらに他の例を示す図である。この例は、立体的なマーカ７０１ａと７０１ｂの間は、侵入禁止（つまり通過不可）の範囲であると認識できるように構成した例である。この場合は、電子装置１００は、例えば、右側のマーカ７０１ｂと、右側の壁との間を通り抜けて進むことができる。

上記の図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、広い部屋や廊下などで、侵入禁止範囲などを設定する場合に有効である。

図８Ａは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲のさらに他の例を示す図である。この例は、１つのマーカ７１１のマーク５７１を電子装置１００がチェックする場合、撮像方向の角度を変えて複数回、例えば２回チェックする例である。電子装置１００は、必ずしも常にマーカ７１１のマーク５７１に正対するとは限らない。マーク５７１の置き方や、電子装置１００がマーク５７１に対して近づく方向に応じて、必ずしもカメラ１０１がマーカ７１１のマーク５７１に正対するとは限らない。

カメラ１０１がマーカ７１１のマーク５７１に正対しない場合、読み取りエラーあるいは良好にマークが見えない可能性がある。そこで、この実施形態では、電子装置１００がマーク５７１に対して角度を変えて向き合い、２度、あるいはそれ以上の回数チェックを行い、読み取り（認識）精度を上げるようにした例である。照明によりマークが反射して、電子装置１００が読み取り難い場合、或いは、マークの前に一部の読み取りを妨害するような遮蔽物があるような場合もこの手法は有効である。

また、マーク撮像時に、マーカ７１１のマーク５７１の水平方向ライン（あるいは垂直方向ライン）と、カメラの水平方向（あるいは垂直方向）とが一致する必要はなく、例えば前記水平方向ラインが、前記水平方向に対して傾斜していてもよい。

図８Ｂは、マーカの使用例と共に一実施形態に係る電子装置が認識する認識範囲のさらに他の例を示す図である。例えば、この例では７１２ａが円柱であり、下段部７１２ｂが四角柱である。そしてマーカ７１２のマーク５７１を電子装置１００がチェックする場合、上段部７１２ａにある補助マーク５７２ａ－５７２ｄも読み取る例である。補助マーク５７２ａ－５７２ｄは円柱部に設けられているため、電子装置１００は、マーカ７１２を左側から読み取る場合、補助マーク５７２ａ－５７２ｃを読み取ることができる。

電子装置１００は、マーカ７１２を正面から読み取る場合、補助マーク５７２ａ－５７２ｄを読み取ることができる。また電子装置１００は、マーカ７１２を右側から読み取る場合、補助マーク５７２ｄ－５７２ｂを読み取ることができる。このように補助マーク５７２ａ－５７２ｄを併用することでマーク５７１の向きを正確に読み取ることができる。図７Ｂのマーカ７０１のようにマーカの向きによって進入禁止の範囲を認識する場合、マーカの向きを正確に認識するために、この手法は有効である。

図９は、電子装置１００の内部のデータ処理器１３０の構成例を示している。電子装置１００は、自走用の駆動装置１２１を備える。また前方にはカメラ１０１を搭載している。カメラ１０１が、前方のマーク８０１を撮影すると、その撮像画像は、データ処理器１３０内の画像データ取り込み部１３２に一旦取り込まれる。データ処理部１３２は、制御部１３１によりその動作が制御されている。取り込まれた画像データは、所定のビット数のフレームの画像データに整形される。なお駆動装置１２１の実施形態は各種の実施形態が可能であり、車輪を用いる装置、ローラを用いる装置、キャタピラを用いる装置などがある。

このフレームの画像データは、パターン検出部１３３に入力されて、白黒パターン（白黒模様）が検出される。パターン検出部１３３は、メモリ１３４に格納されている基準パターンと、検出した検出パターンを比較し、取り込まれたパターンがいずれのパターンであるかを判定する。

メモリ１３４には、各パターン１，３，３，４，・・・・と、各パターンの意味（制御内容）が情報として記録されている。判定すべきパターンは、複数の場合もあり得る。検出パターンが確定すると、その制御データが、制御部１３１に送られる。制御部１３１に基づいて、先の説明のように地図データ４００を更新し、侵入可能範囲、侵入禁止範囲を確定する。地図データ４００は、メモリ１３４に格納されている。

さらに制御部１３１は、駆動制御部１３５を通じて電子装置１００の駆動部１２１を制御し、電子装置１００の移動方向、移動範囲、移動パターンなどを制御する。

なお、電子装置１００は、マークのパターンを白黒パターンとして認識すると説明しているが、マーク自体は、白黒のパンターンでなくてもよい。つまり、カメラにより輝度の高い部分と輝度の低い部分を識別できるならば、カラーにより、例えば黄と茶などのように、カラーによりマークが表示されてもよい。またマークは赤外線カメラなど可視光以外で認識できるパターンでもよく、白黒パターンと赤外線パターンを重畳した構成としてもよい。また電子装置１００は、照明器を搭載したものであってもよい。

さらに上記した意味内容を判定するためのデータテーブルは、移動可能な電子装置の使用目的により、交換可能であってもよい。これにより、電子装置の移動制御モードを一斉に変更することができる。またデータテーブルは、外部のサーバから提供されてもよいし、データテーブルの記憶媒体を交換できるようにしてもよい。

上記の説明では、電子装置１００として説明したが、その名称は一例であり、各種の呼び名が可能であり、例えば自律移動ロボット、運搬ロボット、清掃ロボット、及びペットロボットなどがある。また、マークは、カメラによって撮像されて検知された場合に、電子装置１００の移動可能範囲、又は移動不可能範囲に関する情報を通知可能なものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、特定の模様、花柄、光、反射板（ガラス、アルミ箔など）の配列、鏡の配列、などでもよい。好ましくは、カメラとして安価なものが利用できることが好ましい。また、マーク具としては、置物、飾り、壁、柱、テーブルの脚、本棚、などが利用されてもよい。

さらにロープとは、細長い形状であって、略自由曲線を描けるようなものであればどのようなものであってもよく、任意の形状を有し得ることが好ましい。例えば、ロープ、テープ、紐、細長い三角錐、細長いかまぼこ形状などが可能である。またロープは一本でもよく、二本或いは三本以上で構成されてもよい。材質としても、天然樹脂（ゴム）、化学合成樹脂、柔軟性或いは多関節を有する屈曲性を持つものが可能である。 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。さらにまた、請求項の各構成要素において、構成要素を分割して表現した場合、或いは複数を合わせて表現した場合、或いはこれらを組み合わせて表現した場合であっても本発明の範疇である。また、複数の実施形態を組み合わせてもよく、この組み合わせで構成される実施例も発明の範疇である。

また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。また請求項を制御ロジックとして表現した場合、コンピュータを実行させるインストラクションを含むプログラムとして表現した場合、及び前記インストラクションを記載したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として表現した場合でも本発明の装置を適用したものである。また、使用している名称や用語についても限定されるものではなく、他の表現であっても実質的に同一内容、同趣旨であれば、本発明に含まれるものである。

１００・・・電子装置、１０１・・・カメラ、２０１，２０２，２２１－２２８，７０１、７０１ａ，７０１ｂ、７１１、７１２・・・マーカ、５０１－５０７、５１１－５１３、５１５－５１７、５４１－５４６、５５１－５５４、５６１－５６３、５７１・・・マーク、６００・・・ロープ。

Claims (5)

1. 電子装置であって、
   前記電子装置を移動可能な駆動部と、
   立体形状を有する物体の表面上に設けられた第１マークと第２マークとを撮影可能であり、前記第２マークは、前記第１マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記物体の高さ方向であって前記第２マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置に設定された撮像部と、
   前記撮像部が撮像する視野の外に前記第１マークがはみ出し、撮像する視野の内に前記第２マークが含まれる場合は、前記第２マーク内の模様が意味する内容の処理を行う処理部であって、
   前記第１マークが視野の内に検知された場合、前記第１マークが検知されたときの前記電子装置の第１位置に照らして、前記第１マーク内の模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定し、
   前記第１マークが視野の外にはみ出し、前記第２マークが検知された場合、前記第２マークが検知されたときの前記電子装置の第２位置に照らして、前記第２マーク内の模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する手段と、を備える電子装置。
2. 前記第２マークは、前記物体に複数設けられている、請求項１記載の電子装置。
3. 自律的に移動可能な電子装置の撮像部によって検知され、前記電子装置の移動の範囲を示し得るマークであって、第１方向を向いた表面上の第１マークと、前記表面上の第２マークとを備え、
   前記第１マークは、前記電子装置の視野の内に検知された場合に、前記第１マークを検知した前記電子装置の第１位置に照らして、前記第１マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を特定するためのものであって、
   前記第２マークは、前記第１マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記撮像部の高さ方向であって前記第２マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置にあり、
   さらに前記第１マークが視野の外にはみ出し、前記第２マークが前記電子装置に検知された場合には、前記第２マークを検知した前記電子装置の第２位置に照らして、前記第２マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を特定するためのものである、マーカ。
4. 駆動部と撮像部を搭載し、前記撮像部で撮像した映像データを処理部で処理する、自立的に移動可能な電子装置の制御方法であって、
   撮像部が、立体形状を有する物体の表面上に設けられた第１マークと第２マークとを撮影可能であり、前記第２マークは、前記第１マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記撮像部はさらに前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記物体の高さ方向であって前記第２マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置に設定され、
   処理部が、前記撮像部が撮像する視野の外に前記第１マークがはみ出し、撮像する視野の内に前記第２マークが含まれる場合は、前記第２マークの模様が意味する内容の処理を行い、
   前記第１マークが視野の内に検知された場合、前記第１マークが検知されたときの前記電子装置の第１位置に照らして、前記第１マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定し、
   前記第１マークが視野の外にはみ出し、前記第２マークが検知された場合、前記第２マークが検知されたときの前記電子装置の第２位置に照らして、前記第２マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する、電子装置の制御方法。
5. 駆動部と撮像部を搭載し、前記撮像部で撮像した映像データを処理して、自立的に移動可能な電子装置を制御するコンピュータにより実行されるプログラムであって、前記プログラムは、
   撮像部に対して、立体形状を有する物体の表面上に設けられた第１マークと第２マークとを撮影可能とする命令を有し、ここで前記第２マークは、前記第１マークと重なり且つ前記第1のマークより面積が小さく前記第1マークの内側に設けられており、前記撮像部はさらに前記電子装置が移動する面に対して起立する方向の前記物体の高さ方向であって前記第２マークの高さの位置にほぼ対応した高さ位置に設定されており、
   前記撮像部が撮像する視野の外に前記第１マークがはみ出し、撮像する視野の内に前記第２マークが含まれる場合は、前記第２マークの模様が意味する内容の処理を処理部に行わせる命令であり、
   前記第１マークが視野の内に検知された場合、前記第１マークが検知されたときの前記電子装置の第１位置に照らして、前記第１マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する命令と、
   前記第１マークが視野の外にはみ出し、前記第２マークが検知された場合、前記第２マークが検知されたときの前記電子装置の第２位置に照らして、前記第２マークの模様が意味する移動可能範囲または移動禁止範囲を設定する命令と、
   を備えるプログラム。

Images