脚式移動ロボット
【課題】搭載するカメラ（撮像素子）に太陽光などの高輝度の光源が写り込まれるとき、光源の方向を特定し、よって撮影対象を適切な輝度値で撮影可能とした脚式移動ロボットを提供する。
【解決手段】撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子（ＣＣＤカメラ）によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、ハンドを駆動するなどして高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する（Ｓ１０からＳ１４）。また、高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作も実行する（Ｓ１６からＳ３６）。
【解決手段】撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子（ＣＣＤカメラ）によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、ハンドを駆動するなどして高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する（Ｓ１０からＳ１４）。また、高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作も実行する（Ｓ１６からＳ３６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は脚式移動ロボットに関し、より具体的には視覚センサとしてのＣＣＤカメラ（撮像素子）を備えると共に、それに太陽光などの高輝度の光源が写り込まれるときも撮影対象を適切な輝度値で撮影するようにした脚式移動ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１において、太陽光などの高輝度の光源がカメラの画角内に写り込まれるとき、撮像素子面上に内部反射で発生するゴーストの位置、形状などを予測し、撮影画像のどの部分がゴーストか判定し、判定されたゴースト部分を撮影者の指定により、あるいは自動的に補正（低減処理）する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１２９０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の技術はいわゆるデジタルカメラやビデオカメラであり、ユーザが人などの撮影対象に向けて操作して撮影するカメラについての技術であるが、その種のカメラを脚式移動ロボットなどの移動体に搭載して視覚センサとして使用することがある。
【０００４】
そのような場合、図１４に示す如く、太陽光やスポットライトなどの高輝度光源が撮像素子に撮像されるとき、光源の影響で暗部にいる本来撮影したい人などの撮影対象の輝度値が潰れてしまい、撮影対象を特定できないことがある。図１４で実際には人は画面に右側に存在する。
【０００５】
従ってこの発明の目的は上記した課題を解決し、搭載するカメラ（撮像素子）に太陽光などの高輝度の光源が写り込まれるとき、光源の方向を特定し、よって撮影対象を適切な輝度値で撮影可能とした脚式移動ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、請求項１に係る脚式移動ロボットにあっては、撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、前記高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する高輝度入射方向特定動作実行手段とを備える如く構成した。
【０００７】
請求項２に係る脚式移動ロボットにあっては、前記高輝度入射方向特定動作実行手段は、基体と、前記基体に連結される腕部と、前記腕部に連結されるハンドとを少なくとも有すると共に、少なくとも前記ハンドを駆動して前記高輝度の入射光の方向を特定する如く構成した。
【０００８】
請求項３に係る脚式移動ロボットにあっては、さらに、前記高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する輝度低減動作実行手段を備える如く構成した。
【０００９】
請求項４に係る脚式移動ロボットにあっては、基体と、前記基体に連結される腕部と、前記腕部に連結されるハンドとを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記ハンドを駆動して前記高輝度の入射光を遮断することで前記高輝度撮像部位の輝度を低減する如く構成した。
【００１０】
請求項５に係る脚式移動ロボットにあっては、基体と、前記基体に連結されると共に、前記撮像素子が搭載される頭部とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記頭部を回転させて前記高輝度の入射光を回避する如く構成した。
【００１１】
請求項６に係る脚式移動ロボットにあっては、基体と、前記基体に連結される頭部と脚部と腕部とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記脚部を駆動して前記高輝度の入射光を回避する如く構成した。
【００１２】
尚、上記で「高輝度の入射光」とは光源などの輝度が比較的高い入射光を、「高輝度撮像部位」とは高輝度の入射光によって画像に撮像される部位を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る脚式移動ロボットにあっては、撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する如く構成したので、搭載するカメラ（撮像素子）に太陽光などの高輝度の光源が写り込まれるとき、高輝度の入射方向を特定することで、それを回避しつつ、カメラパラメータを修正して撮影対象を適切な輝度値で撮影することが可能となる。
【００１４】
請求項２に係る脚式移動ロボットにあっては、ハンドを少なくとも有すると共に、少なくともハンドを駆動して高輝度の入射光の方向を特定する如く構成したので、上記した効果に加え、高輝度の入射方向を簡易に特定することができる。
【００１５】
請求項３に係る脚式移動ロボットにあっては、さらに高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する如く構成したので、上記した効果に加え、太陽光などの高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるときも、その輝度を低減することで人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができる。
【００１６】
請求項４に係る脚式移動ロボットにあっては、ハンドなどを少なくとも有すると共に、ハンドを駆動して高輝度の入射光を遮断することで高輝度撮像部位の輝度を低減する如く構成したので、上記した効果に加え、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができる。
【００１７】
請求項５に係る脚式移動ロボットにあっては、頭部などを少なくとも有すると共に、頭部を回転させて高輝度の入射光を回避する如く構成したので、同様に、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができると共に、高輝度撮像部位が比較的大きいときも確実に撮影対象を撮影することができる。
【００１８】
請求項６に係る脚式移動ロボットにあっては、基体に連結される脚部などを少なくとも有すると共に、脚部を駆動して高輝度の入射光を回避する如く構成したので、同様に、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができると共に、高輝度撮像部位が比較的大きいときも一層確実に撮影対象を撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に即してこの発明に係る脚式移動ロボットを実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００２０】
図１はこの実施例に係る脚式移動ロボットの正面図、図２は図１に示すロボットの側面図である。
【００２１】
図１に示すように、脚式移動ロボット（移動体。以下単に「ロボット」という）１０は、左右２本の脚部１２Ｌ，１２Ｒ（左側をＬ、右側をＲとする。以下同じ）を備える。脚部１２Ｌ，１２Ｒは、基体１４の下部に連結される。基体１４の上部には頭部１６が連結されると共に、側方には左右２本の腕部２０Ｌ，２０Ｒが連結される。左右の腕部２０Ｌ，２０Ｒの先端には、それぞれハンド（エンドエフェクタ）２２Ｌ，２２Ｒが連結される。この実施例にあっては、脚式移動ロボットとして、２本の脚部と２本の腕部を備えた、１．３ｍ程度の身長を有するヒューマノイド型のロボットを例にとる。
【００２２】
図２に示すように、基体１４の背部には格納部２４が設けられ、その内部には電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と呼ぶ）２６およびバッテリ（図示せず）などが収容される。
【００２３】
図３は、図１に示すロボット１０をスケルトンで表す説明図である。以下、図３を参照し、ロボット１０の内部構造について関節を中心に説明する。尚、図示のロボット１０は左右対称であるので、以降Ｌ，Ｒの付記を省略する。
【００２４】
左右の脚部１２は、それぞれ大腿リンク３０と下腿リンク３２と足部３４とを備える。大腿リンク３０は、股関節を介して基体１４に連結される。図３では、基体１４を基体リンク３６として簡略的に示すが、基体リンク３６は、関節３８を介して上半部３６ａと下半部３６ｂとが相対変位自在に構成される。
【００２５】
大腿リンク３０と下腿リンク３２は膝関節を介して連結されると共に、下腿リンク３２と足部３４は足関節を介して連結される。股関節は、Ｚ軸（ヨー軸）回りの回転軸４０と、Ｙ軸（ピッチ軸）回りの回転軸４２と、Ｘ軸（ロール軸）回りの回転軸４４とから構成される。即ち、股関節は３自由度を備える。
【００２６】
膝関節はＹ軸回りの回転軸４６から構成され、１自由度を備える。足関節はＹ軸回りの回転軸４８とＸ軸回りの回転軸５０とから構成され、２自由度を備える。このように、左右の脚部１２のそれぞれには３個の関節を構成する６個の回転軸（自由度）が与えられ、脚部全体としては合計１２個の回転軸が与えられる。
【００２７】
脚部１２は、アクチュエータ（図示せず）によって駆動される。脚部１２を駆動する脚部アクチュエータは基体１４と脚部１２の適宜位置に配置された１２個の電動モータからなり、上記した１２個の回転軸を個別に駆動する。
【００２８】
また、左右の腕部２０は、それぞれ上腕リンク５２と下腕リンク５４を備える。上腕リンク５２は、肩関節を介して基体１４に連結される。上腕リンク５２と下腕リンク５４は、肘関節を介して連結されると共に、下腕リンク５４とハンド２２は手首関節を介して連結される。
【００２９】
肩関節はＹ軸回りの回転軸５６とＸ軸回りの回転軸５８とＺ軸回りの回転軸６０とから構成され、３自由度を備える。肘関節はＹ軸回りの回転軸６２から構成され、１自由度を備える。手首関節はＺ軸回りの回転軸６４とＹ軸回りの回転軸６６とＸ軸回りの回転軸６８とから構成され、３自由度を備える。このように、左右の腕部２０のそれぞれには３個の関節を構成する７個の回転軸（自由度）が与えられ、腕部全体として合計１４個の回転軸が与えられる。
【００３０】
腕部２０も、脚部１２と同様に図示しないアクチュエータによって駆動される。腕部２０を駆動する腕部アクチュエータは基体１４と腕部２０の適宜位置に配置された１４個の電動モータからなり、上記した１４個の回転軸を個別に駆動する。ロボット１０は脚部アクチュエータあるいは腕部アクチュエータの動作が制御されて各回転軸が適宜な角度で駆動されることにより、脚部１２あるいは腕部２０に所望の動きが与えられる。
【００３１】
ハンド２２には、５本の指部７０が設けられる。指部７０は図示しないハンドアクチュエータによって動作自在とされ、腕部２０の動きに連動して物を把持する、あるいは適宜な方向を指差すなどの動作が実行可能とされる。
【００３２】
頭部１６は、基体１４に首関節を介して連結される。首関節はＺ軸回りの回転軸７２とＹ軸回りの回転軸７４とから構成され、２自由度を備える。回転軸７２，７４も、図示しない頭部アクチュエータによって個別に駆動される。頭部アクチュエータの動作を制御して回転軸７２，７４を適宜な角度で駆動することにより、頭部１６を所望の方向に向けることができる。基体リンク３６も関節３８に配置されたアクチュエータ（図示せず）を駆動することで、上半部３６ａと下半部３６ｂが相対回転させられる。
【００３３】
左右の脚部１２には、それぞれ力センサ（６軸力センサ）７６が取り付けられ、床面から脚部１２に作用する床反力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとモーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚを示す信号を出力する。左右の腕部２０にも同種の力センサ７８がハンド２２と手首関節の間で取り付けられ、腕部２０に作用する外力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとモーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚを示す信号を出力する。
【００３４】
基体１４には傾斜センサ８０が設置され、鉛直軸に対する基体１４の傾斜角度とその角速度などの状態量を示す信号を出力する。頭部１６には、人などの撮影対象を含む外界からの入射光によって撮像する、２個（左右）の撮像素子、具体的にはＣＣＤカメラ（以下「カメラ」という）８２が設置される。また、頭部１６には、マイクロフォン８４ａとスピーカ８４ｂからなる音声入出力装置８４が設けられる。
【００３５】
上記したセンサなどの出力は、ＥＣＵ２６（図２に示す）に入力される。ＥＣＵ２６はマイクロコンピュータからなり、図示しないＣＰＵや入出力回路、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える。
【００３６】
図４は、ロボット１０の構成をＥＣＵ２６の入出力関係を中心に示すブロック図である。
【００３７】
図示の如く、ロボット１０は、上記したセンサなどに加え、回転軸４０などのそれぞれに配置されたロータリエンコーダ群８６と、ジャイロセンサ８８と、ＧＰＳ受信器９０と、人（撮影対象）が携行するＩＣタグ９２に無線系で接続されてＩＣタグ９２から発信されるＩＣタグ情報を受信するＩＣタグ信号受信器（リーダ）９４を備える。
【００３８】
ロータリエンコーダ群８６はそれぞれ、回転軸４０などの回転角度、即ち、関節角度に応じた信号を出力する。ジャイロセンサ８８は、ロボット１０の移動方向と距離に応じた信号を出力する。ＧＰＳ受信器９０は衛星から発信された電波を受信し、ロボット１０の位置情報（緯度と経度）を取得してＥＣＵ２６に出力する。
【００３９】
ＩＣタグ信号受信器９４は、ＩＣタグ９２に記憶されると共に、それから発信される識別情報（ＲＦＩＤ（Radio Frequency ID）、具体的にはＩＣタグ９２の携行者である人を識別する識別情報）を無線系で受信してＥＣＵ２６に出力する。
【００４０】
ＥＣＵ２６は、力センサ７６、傾斜センサ８０およびロータリエンコーダ群８６などの出力に基づいて歩容を生成して歩行制御を行う。具体的には、前記した脚部アクチュエータ（符号１００で示す）の動作を制御して脚部１２を駆動してロボット１０を移動（歩行）させる。歩容生成および歩行制御については本出願人が提案した特許第３７２６０８１号に記載されているので、詳細な説明は省略する。
【００４１】
また、ＥＣＵ２６は、歩行制御などに付随して腕部アクチュエータ（符号１０２で示す）とハンドアクチュエータ（符号１０４で示す）の動作を制御して腕部２０とハンド２２を駆動すると共に、頭部アクチュエータ（符号１０６で示す）の動作を制御して頭部１６の向きを調整する。
【００４２】
さらに、ＥＣＵ２６は、カメラ（撮像素子）８２に高輝度撮像部位が撮像されているとき、高輝度の入射方向を特定すると共に、高輝度撮像部位の輝度を低減させる輝度低減動作を実行する。
【００４３】
図５は、ＥＣＵ２６が高輝度入射方向特定および輝度低減動作を実行するときの構成を機能的に示すブロック図である。
【００４４】
図示の如く、そのときのＥＣＵ２６の動作を機能別に見ると、ＥＣＵ２６は、ステレオ処理部２６ａと、ヒストグラム生成部２６ｂと、露出パラメータ設定部２６ｃと、画像処理部２６ｄと、行動生成部２６ｅとからなる。
【００４５】
ステレオ処理部２６ａは、移動体（ロボット）１０に搭載された２個のカメラ（撮像素子）８２の出力を入力し、ステレオ処理によって視差から画素ごとの距離情報を算出する。カメラ８２の画素の数は３２０×２４０とする。ステレオ処理部２６ａは、濃淡画像データから３次元（３Ｄ）データを算出して出力する。
【００４６】
ヒストグラム生成部２６ｂは撮影された画像の輝度値ヒストグラムを作成すると共に、距離ごとに、あるいは距離に応じて重み付けを行う。
【００４７】
露出パラメータ設定部２６ｃは、撮像したい距離の輝度値から露出パラメータ（より具体的にはシャッタ速度）を設定する。カメラ８２はロボット１０に搭載されて視覚センサとして機能する関係上、自ら撮影対象を捜索して撮影することはなく、撮影画像から撮影対象を抽出しなければならない。そのため、カメラ８２の絞りは最小に固定され、近距離、具体的には０．５ｍから２．５ｍ程度で焦点が合うように調整される。従って、露出パラメータとしてはシャッタ速度のみが調整自在とされる。
【００４８】
画像処理部２６ｄは、ロボット１０が移動するとき、視覚センサとしての画像処理を行う。
【００４９】
行動生成部２６ｅは、カメラ８２に光源などの高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、高輝度の入射方向を特定すると共に、高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する。
【００５０】
次いで、上記したＥＣＵ２６の動作をさらに詳細に説明する。
【００５１】
図６は、図５と同様、ＥＣＵ２６が輝度低減動作するときの処理を示すフロー・チャートである。
【００５２】
以下説明すると、Ｓ１０において撮影対象（人）を含む外界からの入射光によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるか（あるいは除去されていないか）否か判断する。
【００５３】
Ｓ１０において否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ１２に進み、高輝度撮像部位の方向が特定されているか、換言すれば高輝度の入射光の方向が特定されているか否か判断する。Ｓ１２で否定されるときはＳ１４に進み、高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する。
【００５４】
図７はその動作を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図８は図７の動作を説明する説明図である。
【００５５】
図８を参照しつつ、図７に従って以下説明すると、Ｓ１００においてハンド２２を目標とする方向に視野角が制限されるように駆動する。即ち、入射光の方向が不明であることから、図８（ａ）に示す如く、左右両方のハンド２２Ｒ，２２Ｌを撮影対象が存在する方向を目標とし、それに向けて駆動する。このとき、ハンド２２Ｒ，２２Ｌの間に間隔をおき、撮影対象からの入射光が遮断されないように駆動する。
【００５６】
次いでＳ１０２に進み、図８（ｂ）（ｃ）に示す如く、ハンド２２Ｒ，２２Ｌの間隔を保ちながら、高輝度撮像部位が画面から除去されるまで、撮影対象から左に離れる方向に頭部１６と基体１４とハンド２２を駆動する。このとき、基体１４の脚部１２に対する可動範囲がリミットに達したら、頭部１６とハンド２２をさらに左側可動最大値Ａｌｍａｘまで左方向に駆動して行う。
【００５７】
高輝度撮像部位が画面から除去されたときはＳ１０４に進み、そのときの方向、即ち、高輝度の入射光の方向をＡｌと記録する。
【００５８】
次いでＳ１０６に進み、頭部１６と基体１４とハンド２２を目標方向に戻す、即ち、Ｓ１００で述べた姿勢に駆動する。
【００５９】
次いでＳ１０８に進み、反転して撮影対象から右に離れる方向にハンド２２Ｒ，２２Ｌの間隔を保ちながら、高輝度撮像部位が画面から除去されるまで、頭部１６と基体１４とハンド２２を駆動し、高輝度撮像部位が画面から除去されたときはＳ１１０に進み、そのときの方向、即ち、高輝度の入射光の方向をＡｒと記録する。入射光の方向Ａｌ，Ａｒは図８に示す平面における角度を意味する。
【００６０】
次いでＳ１１２に進み、頭部１６と基体１４を中央（正面）に戻し、ハンド２２を下ろすように駆動する。
【００６１】
次いでＳ１１４に進み、ＡｌとＡｒが得られたか（高輝度の入射光の方向が特定されたか）否か判断し、ＡｌとＡｒが共に得られた判断されるときはＳ１１６に進み、両者を２で除算して入射光の方向を特定できたと判断すると共に、一方が不足したときはＳ１１８に進み、特定失敗と判断する。
【００６２】
図６フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１６に進み、図７の処理において入射光の方向が特定されたか否か判断する。肯定されるときはＳ１８に進み、脚部制御１を実行する。
【００６３】
図９はその動作を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図１０は図９の動作を説明する説明図である。
【００６４】
図１０を参照しつつ、図９に従って説明すると、Ｓ２００において特定された高輝度の入射光の方向（換言すれば高輝度撮像部位の方向）と撮影対象の位置から脚部１２の目標位置を設定し、Ｓ２０２に進み、脚部１２などを駆動して歩行を開始し、Ｓ２０４で到着して終わる。
【００６５】
具体的には、図１０（ａ）に示す如く、光源（高輝度）の入射光が画角内にあるとき、同図（ｂ）に示す如く、左に旋回しつつ１歩右に移動し、その入射光を回避する（入射光が画角の外側となる）ように脚部１２を駆動する。
【００６６】
図６フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ１８の後Ｓ１２に戻ると共に、Ｓ１６で否定される（入射光の方向が特定されなかったと判断される）ときはＳ２０に進み、脚部制御２を実行する。
【００６７】
図１１はその動作を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図１２は図１１の動作を説明する説明図である。
【００６８】
図１２を参照しつつ、図１１に従って説明すると、Ｓ３００において高輝度の入射光の方向ＡｒまたはＡｌが得られているか否か判断し、肯定されるときはＳ３０２に進み、Ａｌ＋（Ａｃ／２）にカメラ８２を向ける（Ａｌ不定のときはＡｒ＋（Ａｃ／２）にカメラ８２を向ける。図１２（ａ）に示す如く、Ａｃは画角を示す。従って、上記の処理は、高輝度の入射光が画角に入らないようにすることを意味する。
【００６９】
他方、Ｓ３００で否定されるときはＳ３０４に進み、Ａｌｍａｘ＋（Ａｃ／２）あるいはＡｒｍａｘ＋（Ａｃ／２）にカメラ８２を向ける。Ａｒｍａｘは右側可動最大値を意味する。この処理も高輝度の入射光が画角に入らないようにすることを意味する。
【００７０】
次いでＳ３０６に進み、カメラ８２の向きを変更する。即ち、Ｓ３０２あるいはＳ３０４でカメラ８２が左に向けられたときは右、右に向けられたときは左にカメラ８２の向きを変更する。
【００７１】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す如く、上記した処理を画像から高輝度撮像部位が除去されるまで繰り返し、除去されるとＳ３０８に進み、カメラ８２の向きを保ったまま、撮影対象が中央（正面）に見える位置に歩行目標を設定し、Ｓ３１０に進み、それに向かって歩行を開始し、Ｓ３１２で到着したと判断されると、終了する。
【００７２】
図６フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ２０の後はＳ１２に戻る。一方、Ｓ１２で肯定されるときはＳ２２に進み、撮影対象の位置、高輝度の入射光の方向からハンド２２を出す位置を決定し、Ｓ２４に進み、ハンド２２の位置が撮影対象を隠すことができるか否か判断し、肯定されるときはＳ２６に進み、ハンド２２を駆動する。
【００７３】
図１３はハンド２２の駆動を説明する説明図である。図示の如く、ハンド２２Ｒを駆動し、光源からの高輝度の入射光（光軸）を遮断するように動作させるが、ハンド２２Ｒの位置はＡ，Ｂ，Ｃの順で自身の頭部１６に搭載されるカメラ８２に近づき、光源からの入射光を遮断する面積も増加する一方、撮影対象からの入射光（光軸）も遮断する可能性が増加する。
【００７４】
従って、Ｓ２６においては、撮影対象からの入射光を遮断することなく、光源からの高輝度の入射光を完全に遮断する位置、即ち、可能な限りＡに近い位置となるように、ハンド２２を駆動する。
【００７５】
次いでＳ２８に進み、撮影対象が適切な輝度値で撮像されているか否か判断し、肯定されるときは処理を終了すると共に、Ｓ２８で否定されるときはＳ３０に進み、図１３に示す如く、ハンド２２の画像（換言すれば頭部１６）からの距離を変更し、Ｓ３２で距離リミット（図１３に示すＣ）に達したと判断されるまで、上記の処理を繰り返す。尚、Ｓ３２で距離リミットに達したと判断されるときＳ１８に進む。
【００７６】
他方、Ｓ２４で否定されるときはＳ３４に進み、隠すことができる高輝度撮像部位の幅を判断し、大きいと判断されるときはＳ１８に進むと共に、小さいと判断されるときはＳ３６に進み、上半身制御を実行する。これは具体的には、高輝度の入射光をずらす（回避する）ように頭部１６を駆動する制御を意味する。次いでＳ１２に進み、上記した処理を繰り返す。
【００７７】
この実施例に係る脚式移動ロボット１０にあっては、撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子（ＣＣＤカメラ）８２と、前記撮像素子によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、前記高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する高輝度入射方向特定動作実行手段（ＥＣＵ２６、ステレオ処理部２６ａ、ヒストグラム生成部２６ｂ、露出パラメータ設定部２６ｃ、画像処理部２６ｄ、行動生成部２６ｅ，Ｓ１０からＳ１４，Ｓ１００からＳ１１８）とを備える如く構成したので、搭載するカメラ（撮像素子）８２に太陽光などの高輝度の光源が写り込まれるとき、高輝度の入射方向を特定することで、それを回避しつつ、カメラパラメータを修正して撮影対象を適切な輝度値で撮影することが可能となる。
【００７８】
また、前記高輝度入射方向特定動作実行手段は、基体１４と、前記基体に連結される腕部２０と、前記腕部に連結されるハンド２２とを少なくとも有すると共に、少なくとも前記ハンド２２を駆動して前記高輝度の入射光の方向を特定する（Ｓ１４，Ｓ１００からＳ１１８，Ｓ１６）如く構成したので、上記した効果に加え、高輝度の入射方向を簡易に特定することができる。
【００７９】
さらに、前記高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する輝度低減動作実行手段（Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２００からＳ２０４，Ｓ３００からＳ３１２，Ｓ２６からＳ３６）を備える如く構成したので、上記した効果に加え、太陽光などの高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるときも、その輝度を低減することで人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができる。
【００８０】
また、基体１４と、前記基体に連結される腕部２０と、前記腕部に連結されるハンド２２とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記ハンド２２を駆動して前記高輝度の入射光を遮断することで前記高輝度撮像部位の輝度を低減する（Ｓ２６からＳ３２）如く構成したので、上記した効果に加え、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができる。
【００８１】
また、基体１４と、前記基体に連結されると共に、前記撮像素子が搭載される頭部１６とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記頭部１６を回転させて前記高輝度の入射光を回避する（Ｓ３６）如く構成したので、同様に、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができると共に、高輝度撮像部位が比較的大きいときも確実に撮影対象を撮影することができる。
【００８２】
また、基体１４と、前記基体に連結される頭部１６と脚部１２と腕部２０とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記脚部１２を駆動して前記高輝度の入射光を回避する（Ｓ１８，Ｓ２００からＳ２０４，Ｓ２０，Ｓ３００からＳ３１２）如く構成したので、同様に、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができると共に、高輝度撮像部位が比較的大きいときも一層確実に撮影対象を撮影することができる。
【００８３】
尚、上記において、撮影対象として人を予定したが、それ以外にロボット１０の作業で予定される道具やワークなどの物体であっても良い。
【００８４】
また上記において、撮影対象の有無を撮影対象が携行するＩＣタグ９２から発信される識別情報を受信するＩＣタグ信号受信器９４の出力から判断するようにしたが、カメラ８２の出力から判断しても良い。さらには外部からコマンドを入力して教示しても良い。
【００８５】
また上記において、移動体の例として脚式移動ロボット、具体的には２足歩行ロボットを例示したが、それに限られるものではなく、自律移動自在であればどのようなものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明の実施例に係る脚式移動ロボットの正面図である。
【図２】図１に示すロボットの側面図である。
【図３】図１に示すロボットをスケルトンで示す説明図である。
【図４】図１に示すロボットの構成を電子制御ユニット（ＥＣＵ）の入出力関係を中心に示すブロック図である。
【図５】図４に示す電子制御ユニットが高輝度入射方向特定および輝度低減動作を行なうときの構成を機能的に示すブロック図である。
【図６】図５と同様、電子制御ユニットが高輝度撮像部位の輝度低減動作を行なうときの処理を示すフロー・チャートである。
【図７】図６の高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図８】図７の動作を説明する説明図である。
【図９】図６の脚部制御１を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図１０】図９の動作を説明する説明図である。
【図１１】図６の脚部制御２を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図１２】図１１の動作を説明する説明図である。
【図１３】図６のハンドの駆動を説明する説明図である。
【図１４】この実施例に係るカメラ（撮像素子）で撮影を予定する場面の一例である。
【符号の説明】
【００８７】
１０：脚式移動ロボット（移動体、ロボット）、１２：脚部、１４：基体、２０：腕部、２６：ＥＣＵ（電子制御ユニット）、２６ａ：ステレオ処理部、２６ｂ：ヒストグラム生成部、２６ｃ：露出パラメータ設定部、２６ｄ：画像処理部、２６ｅ：行動生成部、８２：ＣＣＤカメラ（撮像素子。カメラ）、９２：ＩＣタグ、９４：ＩＣタグ信号受信器
【技術分野】
【０００１】
この発明は脚式移動ロボットに関し、より具体的には視覚センサとしてのＣＣＤカメラ（撮像素子）を備えると共に、それに太陽光などの高輝度の光源が写り込まれるときも撮影対象を適切な輝度値で撮影するようにした脚式移動ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１において、太陽光などの高輝度の光源がカメラの画角内に写り込まれるとき、撮像素子面上に内部反射で発生するゴーストの位置、形状などを予測し、撮影画像のどの部分がゴーストか判定し、判定されたゴースト部分を撮影者の指定により、あるいは自動的に補正（低減処理）する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１２９０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の技術はいわゆるデジタルカメラやビデオカメラであり、ユーザが人などの撮影対象に向けて操作して撮影するカメラについての技術であるが、その種のカメラを脚式移動ロボットなどの移動体に搭載して視覚センサとして使用することがある。
【０００４】
そのような場合、図１４に示す如く、太陽光やスポットライトなどの高輝度光源が撮像素子に撮像されるとき、光源の影響で暗部にいる本来撮影したい人などの撮影対象の輝度値が潰れてしまい、撮影対象を特定できないことがある。図１４で実際には人は画面に右側に存在する。
【０００５】
従ってこの発明の目的は上記した課題を解決し、搭載するカメラ（撮像素子）に太陽光などの高輝度の光源が写り込まれるとき、光源の方向を特定し、よって撮影対象を適切な輝度値で撮影可能とした脚式移動ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、請求項１に係る脚式移動ロボットにあっては、撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、前記高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する高輝度入射方向特定動作実行手段とを備える如く構成した。
【０００７】
請求項２に係る脚式移動ロボットにあっては、前記高輝度入射方向特定動作実行手段は、基体と、前記基体に連結される腕部と、前記腕部に連結されるハンドとを少なくとも有すると共に、少なくとも前記ハンドを駆動して前記高輝度の入射光の方向を特定する如く構成した。
【０００８】
請求項３に係る脚式移動ロボットにあっては、さらに、前記高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する輝度低減動作実行手段を備える如く構成した。
【０００９】
請求項４に係る脚式移動ロボットにあっては、基体と、前記基体に連結される腕部と、前記腕部に連結されるハンドとを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記ハンドを駆動して前記高輝度の入射光を遮断することで前記高輝度撮像部位の輝度を低減する如く構成した。
【００１０】
請求項５に係る脚式移動ロボットにあっては、基体と、前記基体に連結されると共に、前記撮像素子が搭載される頭部とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記頭部を回転させて前記高輝度の入射光を回避する如く構成した。
【００１１】
請求項６に係る脚式移動ロボットにあっては、基体と、前記基体に連結される頭部と脚部と腕部とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記脚部を駆動して前記高輝度の入射光を回避する如く構成した。
【００１２】
尚、上記で「高輝度の入射光」とは光源などの輝度が比較的高い入射光を、「高輝度撮像部位」とは高輝度の入射光によって画像に撮像される部位を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る脚式移動ロボットにあっては、撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する如く構成したので、搭載するカメラ（撮像素子）に太陽光などの高輝度の光源が写り込まれるとき、高輝度の入射方向を特定することで、それを回避しつつ、カメラパラメータを修正して撮影対象を適切な輝度値で撮影することが可能となる。
【００１４】
請求項２に係る脚式移動ロボットにあっては、ハンドを少なくとも有すると共に、少なくともハンドを駆動して高輝度の入射光の方向を特定する如く構成したので、上記した効果に加え、高輝度の入射方向を簡易に特定することができる。
【００１５】
請求項３に係る脚式移動ロボットにあっては、さらに高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する如く構成したので、上記した効果に加え、太陽光などの高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるときも、その輝度を低減することで人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができる。
【００１６】
請求項４に係る脚式移動ロボットにあっては、ハンドなどを少なくとも有すると共に、ハンドを駆動して高輝度の入射光を遮断することで高輝度撮像部位の輝度を低減する如く構成したので、上記した効果に加え、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができる。
【００１７】
請求項５に係る脚式移動ロボットにあっては、頭部などを少なくとも有すると共に、頭部を回転させて高輝度の入射光を回避する如く構成したので、同様に、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができると共に、高輝度撮像部位が比較的大きいときも確実に撮影対象を撮影することができる。
【００１８】
請求項６に係る脚式移動ロボットにあっては、基体に連結される脚部などを少なくとも有すると共に、脚部を駆動して高輝度の入射光を回避する如く構成したので、同様に、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができると共に、高輝度撮像部位が比較的大きいときも一層確実に撮影対象を撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に即してこの発明に係る脚式移動ロボットを実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００２０】
図１はこの実施例に係る脚式移動ロボットの正面図、図２は図１に示すロボットの側面図である。
【００２１】
図１に示すように、脚式移動ロボット（移動体。以下単に「ロボット」という）１０は、左右２本の脚部１２Ｌ，１２Ｒ（左側をＬ、右側をＲとする。以下同じ）を備える。脚部１２Ｌ，１２Ｒは、基体１４の下部に連結される。基体１４の上部には頭部１６が連結されると共に、側方には左右２本の腕部２０Ｌ，２０Ｒが連結される。左右の腕部２０Ｌ，２０Ｒの先端には、それぞれハンド（エンドエフェクタ）２２Ｌ，２２Ｒが連結される。この実施例にあっては、脚式移動ロボットとして、２本の脚部と２本の腕部を備えた、１．３ｍ程度の身長を有するヒューマノイド型のロボットを例にとる。
【００２２】
図２に示すように、基体１４の背部には格納部２４が設けられ、その内部には電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と呼ぶ）２６およびバッテリ（図示せず）などが収容される。
【００２３】
図３は、図１に示すロボット１０をスケルトンで表す説明図である。以下、図３を参照し、ロボット１０の内部構造について関節を中心に説明する。尚、図示のロボット１０は左右対称であるので、以降Ｌ，Ｒの付記を省略する。
【００２４】
左右の脚部１２は、それぞれ大腿リンク３０と下腿リンク３２と足部３４とを備える。大腿リンク３０は、股関節を介して基体１４に連結される。図３では、基体１４を基体リンク３６として簡略的に示すが、基体リンク３６は、関節３８を介して上半部３６ａと下半部３６ｂとが相対変位自在に構成される。
【００２５】
大腿リンク３０と下腿リンク３２は膝関節を介して連結されると共に、下腿リンク３２と足部３４は足関節を介して連結される。股関節は、Ｚ軸（ヨー軸）回りの回転軸４０と、Ｙ軸（ピッチ軸）回りの回転軸４２と、Ｘ軸（ロール軸）回りの回転軸４４とから構成される。即ち、股関節は３自由度を備える。
【００２６】
膝関節はＹ軸回りの回転軸４６から構成され、１自由度を備える。足関節はＹ軸回りの回転軸４８とＸ軸回りの回転軸５０とから構成され、２自由度を備える。このように、左右の脚部１２のそれぞれには３個の関節を構成する６個の回転軸（自由度）が与えられ、脚部全体としては合計１２個の回転軸が与えられる。
【００２７】
脚部１２は、アクチュエータ（図示せず）によって駆動される。脚部１２を駆動する脚部アクチュエータは基体１４と脚部１２の適宜位置に配置された１２個の電動モータからなり、上記した１２個の回転軸を個別に駆動する。
【００２８】
また、左右の腕部２０は、それぞれ上腕リンク５２と下腕リンク５４を備える。上腕リンク５２は、肩関節を介して基体１４に連結される。上腕リンク５２と下腕リンク５４は、肘関節を介して連結されると共に、下腕リンク５４とハンド２２は手首関節を介して連結される。
【００２９】
肩関節はＹ軸回りの回転軸５６とＸ軸回りの回転軸５８とＺ軸回りの回転軸６０とから構成され、３自由度を備える。肘関節はＹ軸回りの回転軸６２から構成され、１自由度を備える。手首関節はＺ軸回りの回転軸６４とＹ軸回りの回転軸６６とＸ軸回りの回転軸６８とから構成され、３自由度を備える。このように、左右の腕部２０のそれぞれには３個の関節を構成する７個の回転軸（自由度）が与えられ、腕部全体として合計１４個の回転軸が与えられる。
【００３０】
腕部２０も、脚部１２と同様に図示しないアクチュエータによって駆動される。腕部２０を駆動する腕部アクチュエータは基体１４と腕部２０の適宜位置に配置された１４個の電動モータからなり、上記した１４個の回転軸を個別に駆動する。ロボット１０は脚部アクチュエータあるいは腕部アクチュエータの動作が制御されて各回転軸が適宜な角度で駆動されることにより、脚部１２あるいは腕部２０に所望の動きが与えられる。
【００３１】
ハンド２２には、５本の指部７０が設けられる。指部７０は図示しないハンドアクチュエータによって動作自在とされ、腕部２０の動きに連動して物を把持する、あるいは適宜な方向を指差すなどの動作が実行可能とされる。
【００３２】
頭部１６は、基体１４に首関節を介して連結される。首関節はＺ軸回りの回転軸７２とＹ軸回りの回転軸７４とから構成され、２自由度を備える。回転軸７２，７４も、図示しない頭部アクチュエータによって個別に駆動される。頭部アクチュエータの動作を制御して回転軸７２，７４を適宜な角度で駆動することにより、頭部１６を所望の方向に向けることができる。基体リンク３６も関節３８に配置されたアクチュエータ（図示せず）を駆動することで、上半部３６ａと下半部３６ｂが相対回転させられる。
【００３３】
左右の脚部１２には、それぞれ力センサ（６軸力センサ）７６が取り付けられ、床面から脚部１２に作用する床反力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとモーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚを示す信号を出力する。左右の腕部２０にも同種の力センサ７８がハンド２２と手首関節の間で取り付けられ、腕部２０に作用する外力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとモーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚを示す信号を出力する。
【００３４】
基体１４には傾斜センサ８０が設置され、鉛直軸に対する基体１４の傾斜角度とその角速度などの状態量を示す信号を出力する。頭部１６には、人などの撮影対象を含む外界からの入射光によって撮像する、２個（左右）の撮像素子、具体的にはＣＣＤカメラ（以下「カメラ」という）８２が設置される。また、頭部１６には、マイクロフォン８４ａとスピーカ８４ｂからなる音声入出力装置８４が設けられる。
【００３５】
上記したセンサなどの出力は、ＥＣＵ２６（図２に示す）に入力される。ＥＣＵ２６はマイクロコンピュータからなり、図示しないＣＰＵや入出力回路、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える。
【００３６】
図４は、ロボット１０の構成をＥＣＵ２６の入出力関係を中心に示すブロック図である。
【００３７】
図示の如く、ロボット１０は、上記したセンサなどに加え、回転軸４０などのそれぞれに配置されたロータリエンコーダ群８６と、ジャイロセンサ８８と、ＧＰＳ受信器９０と、人（撮影対象）が携行するＩＣタグ９２に無線系で接続されてＩＣタグ９２から発信されるＩＣタグ情報を受信するＩＣタグ信号受信器（リーダ）９４を備える。
【００３８】
ロータリエンコーダ群８６はそれぞれ、回転軸４０などの回転角度、即ち、関節角度に応じた信号を出力する。ジャイロセンサ８８は、ロボット１０の移動方向と距離に応じた信号を出力する。ＧＰＳ受信器９０は衛星から発信された電波を受信し、ロボット１０の位置情報（緯度と経度）を取得してＥＣＵ２６に出力する。
【００３９】
ＩＣタグ信号受信器９４は、ＩＣタグ９２に記憶されると共に、それから発信される識別情報（ＲＦＩＤ（Radio Frequency ID）、具体的にはＩＣタグ９２の携行者である人を識別する識別情報）を無線系で受信してＥＣＵ２６に出力する。
【００４０】
ＥＣＵ２６は、力センサ７６、傾斜センサ８０およびロータリエンコーダ群８６などの出力に基づいて歩容を生成して歩行制御を行う。具体的には、前記した脚部アクチュエータ（符号１００で示す）の動作を制御して脚部１２を駆動してロボット１０を移動（歩行）させる。歩容生成および歩行制御については本出願人が提案した特許第３７２６０８１号に記載されているので、詳細な説明は省略する。
【００４１】
また、ＥＣＵ２６は、歩行制御などに付随して腕部アクチュエータ（符号１０２で示す）とハンドアクチュエータ（符号１０４で示す）の動作を制御して腕部２０とハンド２２を駆動すると共に、頭部アクチュエータ（符号１０６で示す）の動作を制御して頭部１６の向きを調整する。
【００４２】
さらに、ＥＣＵ２６は、カメラ（撮像素子）８２に高輝度撮像部位が撮像されているとき、高輝度の入射方向を特定すると共に、高輝度撮像部位の輝度を低減させる輝度低減動作を実行する。
【００４３】
図５は、ＥＣＵ２６が高輝度入射方向特定および輝度低減動作を実行するときの構成を機能的に示すブロック図である。
【００４４】
図示の如く、そのときのＥＣＵ２６の動作を機能別に見ると、ＥＣＵ２６は、ステレオ処理部２６ａと、ヒストグラム生成部２６ｂと、露出パラメータ設定部２６ｃと、画像処理部２６ｄと、行動生成部２６ｅとからなる。
【００４５】
ステレオ処理部２６ａは、移動体（ロボット）１０に搭載された２個のカメラ（撮像素子）８２の出力を入力し、ステレオ処理によって視差から画素ごとの距離情報を算出する。カメラ８２の画素の数は３２０×２４０とする。ステレオ処理部２６ａは、濃淡画像データから３次元（３Ｄ）データを算出して出力する。
【００４６】
ヒストグラム生成部２６ｂは撮影された画像の輝度値ヒストグラムを作成すると共に、距離ごとに、あるいは距離に応じて重み付けを行う。
【００４７】
露出パラメータ設定部２６ｃは、撮像したい距離の輝度値から露出パラメータ（より具体的にはシャッタ速度）を設定する。カメラ８２はロボット１０に搭載されて視覚センサとして機能する関係上、自ら撮影対象を捜索して撮影することはなく、撮影画像から撮影対象を抽出しなければならない。そのため、カメラ８２の絞りは最小に固定され、近距離、具体的には０．５ｍから２．５ｍ程度で焦点が合うように調整される。従って、露出パラメータとしてはシャッタ速度のみが調整自在とされる。
【００４８】
画像処理部２６ｄは、ロボット１０が移動するとき、視覚センサとしての画像処理を行う。
【００４９】
行動生成部２６ｅは、カメラ８２に光源などの高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、高輝度の入射方向を特定すると共に、高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する。
【００５０】
次いで、上記したＥＣＵ２６の動作をさらに詳細に説明する。
【００５１】
図６は、図５と同様、ＥＣＵ２６が輝度低減動作するときの処理を示すフロー・チャートである。
【００５２】
以下説明すると、Ｓ１０において撮影対象（人）を含む外界からの入射光によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるか（あるいは除去されていないか）否か判断する。
【００５３】
Ｓ１０において否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ１２に進み、高輝度撮像部位の方向が特定されているか、換言すれば高輝度の入射光の方向が特定されているか否か判断する。Ｓ１２で否定されるときはＳ１４に進み、高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する。
【００５４】
図７はその動作を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図８は図７の動作を説明する説明図である。
【００５５】
図８を参照しつつ、図７に従って以下説明すると、Ｓ１００においてハンド２２を目標とする方向に視野角が制限されるように駆動する。即ち、入射光の方向が不明であることから、図８（ａ）に示す如く、左右両方のハンド２２Ｒ，２２Ｌを撮影対象が存在する方向を目標とし、それに向けて駆動する。このとき、ハンド２２Ｒ，２２Ｌの間に間隔をおき、撮影対象からの入射光が遮断されないように駆動する。
【００５６】
次いでＳ１０２に進み、図８（ｂ）（ｃ）に示す如く、ハンド２２Ｒ，２２Ｌの間隔を保ちながら、高輝度撮像部位が画面から除去されるまで、撮影対象から左に離れる方向に頭部１６と基体１４とハンド２２を駆動する。このとき、基体１４の脚部１２に対する可動範囲がリミットに達したら、頭部１６とハンド２２をさらに左側可動最大値Ａｌｍａｘまで左方向に駆動して行う。
【００５７】
高輝度撮像部位が画面から除去されたときはＳ１０４に進み、そのときの方向、即ち、高輝度の入射光の方向をＡｌと記録する。
【００５８】
次いでＳ１０６に進み、頭部１６と基体１４とハンド２２を目標方向に戻す、即ち、Ｓ１００で述べた姿勢に駆動する。
【００５９】
次いでＳ１０８に進み、反転して撮影対象から右に離れる方向にハンド２２Ｒ，２２Ｌの間隔を保ちながら、高輝度撮像部位が画面から除去されるまで、頭部１６と基体１４とハンド２２を駆動し、高輝度撮像部位が画面から除去されたときはＳ１１０に進み、そのときの方向、即ち、高輝度の入射光の方向をＡｒと記録する。入射光の方向Ａｌ，Ａｒは図８に示す平面における角度を意味する。
【００６０】
次いでＳ１１２に進み、頭部１６と基体１４を中央（正面）に戻し、ハンド２２を下ろすように駆動する。
【００６１】
次いでＳ１１４に進み、ＡｌとＡｒが得られたか（高輝度の入射光の方向が特定されたか）否か判断し、ＡｌとＡｒが共に得られた判断されるときはＳ１１６に進み、両者を２で除算して入射光の方向を特定できたと判断すると共に、一方が不足したときはＳ１１８に進み、特定失敗と判断する。
【００６２】
図６フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１６に進み、図７の処理において入射光の方向が特定されたか否か判断する。肯定されるときはＳ１８に進み、脚部制御１を実行する。
【００６３】
図９はその動作を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図１０は図９の動作を説明する説明図である。
【００６４】
図１０を参照しつつ、図９に従って説明すると、Ｓ２００において特定された高輝度の入射光の方向（換言すれば高輝度撮像部位の方向）と撮影対象の位置から脚部１２の目標位置を設定し、Ｓ２０２に進み、脚部１２などを駆動して歩行を開始し、Ｓ２０４で到着して終わる。
【００６５】
具体的には、図１０（ａ）に示す如く、光源（高輝度）の入射光が画角内にあるとき、同図（ｂ）に示す如く、左に旋回しつつ１歩右に移動し、その入射光を回避する（入射光が画角の外側となる）ように脚部１２を駆動する。
【００６６】
図６フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ１８の後Ｓ１２に戻ると共に、Ｓ１６で否定される（入射光の方向が特定されなかったと判断される）ときはＳ２０に進み、脚部制御２を実行する。
【００６７】
図１１はその動作を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図１２は図１１の動作を説明する説明図である。
【００６８】
図１２を参照しつつ、図１１に従って説明すると、Ｓ３００において高輝度の入射光の方向ＡｒまたはＡｌが得られているか否か判断し、肯定されるときはＳ３０２に進み、Ａｌ＋（Ａｃ／２）にカメラ８２を向ける（Ａｌ不定のときはＡｒ＋（Ａｃ／２）にカメラ８２を向ける。図１２（ａ）に示す如く、Ａｃは画角を示す。従って、上記の処理は、高輝度の入射光が画角に入らないようにすることを意味する。
【００６９】
他方、Ｓ３００で否定されるときはＳ３０４に進み、Ａｌｍａｘ＋（Ａｃ／２）あるいはＡｒｍａｘ＋（Ａｃ／２）にカメラ８２を向ける。Ａｒｍａｘは右側可動最大値を意味する。この処理も高輝度の入射光が画角に入らないようにすることを意味する。
【００７０】
次いでＳ３０６に進み、カメラ８２の向きを変更する。即ち、Ｓ３０２あるいはＳ３０４でカメラ８２が左に向けられたときは右、右に向けられたときは左にカメラ８２の向きを変更する。
【００７１】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す如く、上記した処理を画像から高輝度撮像部位が除去されるまで繰り返し、除去されるとＳ３０８に進み、カメラ８２の向きを保ったまま、撮影対象が中央（正面）に見える位置に歩行目標を設定し、Ｓ３１０に進み、それに向かって歩行を開始し、Ｓ３１２で到着したと判断されると、終了する。
【００７２】
図６フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ２０の後はＳ１２に戻る。一方、Ｓ１２で肯定されるときはＳ２２に進み、撮影対象の位置、高輝度の入射光の方向からハンド２２を出す位置を決定し、Ｓ２４に進み、ハンド２２の位置が撮影対象を隠すことができるか否か判断し、肯定されるときはＳ２６に進み、ハンド２２を駆動する。
【００７３】
図１３はハンド２２の駆動を説明する説明図である。図示の如く、ハンド２２Ｒを駆動し、光源からの高輝度の入射光（光軸）を遮断するように動作させるが、ハンド２２Ｒの位置はＡ，Ｂ，Ｃの順で自身の頭部１６に搭載されるカメラ８２に近づき、光源からの入射光を遮断する面積も増加する一方、撮影対象からの入射光（光軸）も遮断する可能性が増加する。
【００７４】
従って、Ｓ２６においては、撮影対象からの入射光を遮断することなく、光源からの高輝度の入射光を完全に遮断する位置、即ち、可能な限りＡに近い位置となるように、ハンド２２を駆動する。
【００７５】
次いでＳ２８に進み、撮影対象が適切な輝度値で撮像されているか否か判断し、肯定されるときは処理を終了すると共に、Ｓ２８で否定されるときはＳ３０に進み、図１３に示す如く、ハンド２２の画像（換言すれば頭部１６）からの距離を変更し、Ｓ３２で距離リミット（図１３に示すＣ）に達したと判断されるまで、上記の処理を繰り返す。尚、Ｓ３２で距離リミットに達したと判断されるときＳ１８に進む。
【００７６】
他方、Ｓ２４で否定されるときはＳ３４に進み、隠すことができる高輝度撮像部位の幅を判断し、大きいと判断されるときはＳ１８に進むと共に、小さいと判断されるときはＳ３６に進み、上半身制御を実行する。これは具体的には、高輝度の入射光をずらす（回避する）ように頭部１６を駆動する制御を意味する。次いでＳ１２に進み、上記した処理を繰り返す。
【００７７】
この実施例に係る脚式移動ロボット１０にあっては、撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子（ＣＣＤカメラ）８２と、前記撮像素子によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、前記高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する高輝度入射方向特定動作実行手段（ＥＣＵ２６、ステレオ処理部２６ａ、ヒストグラム生成部２６ｂ、露出パラメータ設定部２６ｃ、画像処理部２６ｄ、行動生成部２６ｅ，Ｓ１０からＳ１４，Ｓ１００からＳ１１８）とを備える如く構成したので、搭載するカメラ（撮像素子）８２に太陽光などの高輝度の光源が写り込まれるとき、高輝度の入射方向を特定することで、それを回避しつつ、カメラパラメータを修正して撮影対象を適切な輝度値で撮影することが可能となる。
【００７８】
また、前記高輝度入射方向特定動作実行手段は、基体１４と、前記基体に連結される腕部２０と、前記腕部に連結されるハンド２２とを少なくとも有すると共に、少なくとも前記ハンド２２を駆動して前記高輝度の入射光の方向を特定する（Ｓ１４，Ｓ１００からＳ１１８，Ｓ１６）如く構成したので、上記した効果に加え、高輝度の入射方向を簡易に特定することができる。
【００７９】
さらに、前記高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する輝度低減動作実行手段（Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２００からＳ２０４，Ｓ３００からＳ３１２，Ｓ２６からＳ３６）を備える如く構成したので、上記した効果に加え、太陽光などの高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるときも、その輝度を低減することで人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができる。
【００８０】
また、基体１４と、前記基体に連結される腕部２０と、前記腕部に連結されるハンド２２とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記ハンド２２を駆動して前記高輝度の入射光を遮断することで前記高輝度撮像部位の輝度を低減する（Ｓ２６からＳ３２）如く構成したので、上記した効果に加え、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができる。
【００８１】
また、基体１４と、前記基体に連結されると共に、前記撮像素子が搭載される頭部１６とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記頭部１６を回転させて前記高輝度の入射光を回避する（Ｓ３６）如く構成したので、同様に、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができると共に、高輝度撮像部位が比較的大きいときも確実に撮影対象を撮影することができる。
【００８２】
また、基体１４と、前記基体に連結される頭部１６と脚部１２と腕部２０とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記脚部１２を駆動して前記高輝度の入射光を回避する（Ｓ１８，Ｓ２００からＳ２０４，Ｓ２０，Ｓ３００からＳ３１２）如く構成したので、同様に、撮像素子や画像処理の性能を上げることなく、人などの撮影対象を適切な輝度値で撮影することができると共に、高輝度撮像部位が比較的大きいときも一層確実に撮影対象を撮影することができる。
【００８３】
尚、上記において、撮影対象として人を予定したが、それ以外にロボット１０の作業で予定される道具やワークなどの物体であっても良い。
【００８４】
また上記において、撮影対象の有無を撮影対象が携行するＩＣタグ９２から発信される識別情報を受信するＩＣタグ信号受信器９４の出力から判断するようにしたが、カメラ８２の出力から判断しても良い。さらには外部からコマンドを入力して教示しても良い。
【００８５】
また上記において、移動体の例として脚式移動ロボット、具体的には２足歩行ロボットを例示したが、それに限られるものではなく、自律移動自在であればどのようなものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明の実施例に係る脚式移動ロボットの正面図である。
【図２】図１に示すロボットの側面図である。
【図３】図１に示すロボットをスケルトンで示す説明図である。
【図４】図１に示すロボットの構成を電子制御ユニット（ＥＣＵ）の入出力関係を中心に示すブロック図である。
【図５】図４に示す電子制御ユニットが高輝度入射方向特定および輝度低減動作を行なうときの構成を機能的に示すブロック図である。
【図６】図５と同様、電子制御ユニットが高輝度撮像部位の輝度低減動作を行なうときの処理を示すフロー・チャートである。
【図７】図６の高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図８】図７の動作を説明する説明図である。
【図９】図６の脚部制御１を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図１０】図９の動作を説明する説明図である。
【図１１】図６の脚部制御２を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図１２】図１１の動作を説明する説明図である。
【図１３】図６のハンドの駆動を説明する説明図である。
【図１４】この実施例に係るカメラ（撮像素子）で撮影を予定する場面の一例である。
【符号の説明】
【００８７】
１０：脚式移動ロボット（移動体、ロボット）、１２：脚部、１４：基体、２０：腕部、２６：ＥＣＵ（電子制御ユニット）、２６ａ：ステレオ処理部、２６ｂ：ヒストグラム生成部、２６ｃ：露出パラメータ設定部、２６ｄ：画像処理部、２６ｅ：行動生成部、８２：ＣＣＤカメラ（撮像素子。カメラ）、９２：ＩＣタグ、９４：ＩＣタグ信号受信器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、前記高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する高輝度入射方向特定動作実行手段とを備えたことを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】
前記高輝度入射方向特定動作実行手段は、基体と、前記基体に連結される腕部と、前記腕部に連結されるハンドとを少なくとも有すると共に、少なくとも前記ハンドを駆動して前記高輝度の入射光の方向を特定することを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
【請求項３】
さらに、前記高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する輝度低減動作実行手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】
基体と、前記基体に連結される腕部と、前記腕部に連結されるハンドとを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記ハンドを駆動して前記高輝度の入射光を遮断することで前記高輝度撮像部位の輝度を低減することを特徴とする請求項３記載の脚式移動ロボット。
【請求項５】
基体と、前記基体に連結されると共に、前記撮像素子が搭載される頭部とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記頭部を回転させて前記高輝度の入射光を回避することを特徴とする請求項３または４記載の脚式移動ロボット。
【請求項６】
基体と、前記基体に連結される頭部と脚部と腕部とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記脚部を駆動して前記高輝度の入射光を回避することを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項１】
撮影対象を含む外界からの入射光によって画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子によって撮像された画像に高輝度の入射光によって撮像された高輝度撮像部位があるとき、前記高輝度の入射光の方向を特定する入射方向特定動作を実行する高輝度入射方向特定動作実行手段とを備えたことを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】
前記高輝度入射方向特定動作実行手段は、基体と、前記基体に連結される腕部と、前記腕部に連結されるハンドとを少なくとも有すると共に、少なくとも前記ハンドを駆動して前記高輝度の入射光の方向を特定することを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
【請求項３】
さらに、前記高輝度撮像部位の輝度を低減する輝度低減動作を実行する輝度低減動作実行手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】
基体と、前記基体に連結される腕部と、前記腕部に連結されるハンドとを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記ハンドを駆動して前記高輝度の入射光を遮断することで前記高輝度撮像部位の輝度を低減することを特徴とする請求項３記載の脚式移動ロボット。
【請求項５】
基体と、前記基体に連結されると共に、前記撮像素子が搭載される頭部とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記頭部を回転させて前記高輝度の入射光を回避することを特徴とする請求項３または４記載の脚式移動ロボット。
【請求項６】
基体と、前記基体に連結される頭部と脚部と腕部とを少なくとも有すると共に、前記輝度低減動作実行手段は、前記脚部を駆動して前記高輝度の入射光を回避することを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【図５】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−５６５３０（Ｐ２００９−５６５３０Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２４７５６（Ｐ２００７−２２４７５６）
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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