JP2003114719A

JP2003114719A - 自走ロボット

Info

Publication number: JP2003114719A
Application number: JP2001340059A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Hirose; 達也廣瀬; Masahito Mizuma; 聖人水間; Mikio Hojo; 三木夫北條; Kazunobu Yokoya; 和展横谷; Goro Fujita; 悟朗藤田; Yuji Hirasawa; 勇二平澤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】機台３に配備した走行機構の動作によって自
走するロボットにおいて、簡易な構成で全方位の障害物
を検知する。【解決手段】本発明に係る自走掃除ロボット１におい
ては、機台３上に、Ｘ軸テーブル機構５及びＹ軸テーブ
ル機構４を介して、受圧円筒体２が支持され、Ｘ軸テー
ブル機構５及びＹ軸テーブル機構４には、Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向の変位に弾性反発力を及ぼすスプリング５４、
４４と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の変位量を検出するポテ
ンショメータ５０、４０とが連繋し、両ポテンショメー
タ５０、４０の検出信号に基づいて進行方向が制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機台に配備した走
行機構の動作によって自走するロボットに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、自走ロボットにおいては、障害物
を避けながら進行方向を自動的に決定しつつ自走するも
のが知られており、例えば走行中に回転ブラシを駆動し
て床面を清掃する掃除ロボット等として応用されている
(例えば特開平７−８８４５３号)。この様な自走ロボッ
トにおいては、障害物を検知するために、超音波センサ
ーや接触式感圧センサー等が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触式
感圧センサーを用いた自走ロボットにおいては、障害物
を検知することが出来る方位が、障害物と接触すること
となる感圧ローラの突設方向に制約されるため、全方位
の障害物を検知することが出来ない問題があった。又、
超音波センサーを用いた自走ロボットにおいては、障害
物の検知方向に制約があるばかりでなく、障害物が机の
脚などの細い物体や、表面が布張り等の柔らかい物体、
更には超音波の放射方向に対して斜めに配置された物体
の検知が困難である問題があった。ロボットの周囲に多
数のセンサーを取り付ければ、全方位の障害物を検知す
ることは可能となるが、センサー数の増加によって構成
が複雑となる問題が発生する。

【０００４】そこで本発明の目的は、簡易な構成で全方
位の障害物を検知することが出来る自走ロボットを提供
することである。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る自走ロボット
は、機台(３)に配備した走行機構の動作によって自走す
るものであり、機台(３)上には、最外周壁を形成する受
圧円筒体(２)が支持されると共に、該受圧円筒体(２)に
は、その中心軸とは直交するＸ軸方向及びＹ軸方向の作
用力を検出するＸ軸力センサー(12)及びＹ軸力センサー
(13)が連繋し、両力センサー(12)(13)の検出信号に基づ
いて進行方向が制御される。

【０００６】上記本発明の自走ロボットにおいては、機
台(３)上に配備された機構系が、受圧円筒体(２)によっ
て包囲され、受圧円筒体(２)自体が最外周壁を形成して
いる。従って、進行方向に障害物が存在する場合、先ず
受圧円筒体(２)の外周面が障害物と接触し、障害物から
半径方向に反力を受ける。ここで、受圧円筒体(２)の外
周面は、全方位を向いているので、障害物が何れの方位
に存在したとしても、必ず、障害物と接触することにな
る。受圧円筒体(２)に作用する半径方向の反力は、Ｘ軸
力センサー(12)及びＹ軸力センサー(13)によって検出さ
れ、該検出信号に基づいて、走行機構に対する制御信号
が作成される。

【０００７】具体的構成において、機台(３)上には、Ｘ
軸テーブル機構(５)及びＹ軸テーブル機構(４)を介し
て、前記受圧円筒体(２)が支持され、Ｘ軸テーブル機構
(５)及びＹ軸テーブル機構(４)には、Ｘ軸方向及びＹ軸
方向の変位に弾性反発力を及ぼす弾性手段と、Ｘ軸方向
及びＹ軸方向の変位量を検出する変位量検出手段とが連
繋し、弾性手段と変位量検出手段によって、前記Ｘ軸力
センサー(12)及びＹ軸力センサー(13)が構成されてい
る。該具体的構成においては、受圧円筒体(２)に作用す
る半径方向の反力によって、Ｘ軸テーブル機構(５)が弾
性手段に抗してＸ軸方向に変位すると共に、Ｙ軸テーブ
ル機構(４)が弾性手段に抗してＹ軸方向に変位する。そ
して、Ｘ軸方向の変位量とＹ軸方向の変位量が変位量検
出手段によって検出される。従って、Ｘ軸方向の変位量
とＸ軸方向の弾性係数との積がＸ軸方向の作用力として
検出され、Ｙ軸方向の変位量とＹ軸方向の弾性係数との
積がＹ軸方向の作用力として検出される。

【０００８】又、受圧円筒体(２)が障害物の壁面と接触
しながら進行する過程で、Ｘ軸テーブル機構(５)及び／
又はＹ軸テーブル機構(４)がＸ軸方向及び／又はＹ軸方
向に僅かに変位した状態を維持することが出来るので、
安定した変位量の測定が可能である。更に又、受圧円筒
体(２)が障害物と衝突したとしても、弾性手段による緩
衝作用が得られるので、衝撃力が緩和される。

【０００９】又、具体的構成において、Ｘ軸力センサー
(12)及びＹ軸力センサー(13)によって検出されるＸ軸方
向の力とＹ軸方向の力の合力方向とは直交する方向へ進
行する様、走行機構の動作が制御される。これによっ
て、常に、障害物の壁面から受ける力の方向とは直交す
る方向に進行方向が設定されて、壁面に沿った走行経路
が実現される。

【００１０】又、具体的構成において、受圧円筒体(２)
をその中心軸回りに回転可能に支持した構造を採用すれ
ば、受圧円筒体(２)を壁面に接触させながら走行する過
程で、該受圧円筒体(２)は壁面との摩擦によって自由に
回転するので、Ｘ軸方向の力とＹ軸方向の力を正確に検
出することが可能となるばかりでなく、摩擦による抵抗
力によって走行が妨げられることはない。

【００１１】又、具体的構成において、機台(３)には、
床面上のごみを吸い込む集塵装置(８)や、受圧円筒体
(２)の外周面よりも外側へ臨出可能な掃除機構(80)が搭
載されている。該具体的構成においては、掃除機構(80)
が壁面に沿って走行することにより、隅部のごみが集塵
装置(８)側へ掃き集められ、これらのごみが集塵装置
(８)によって吸い込まれる。

【００１２】又、具体的構成において、走行機構は、そ
れぞれ独立に回転駆動される左右一対の車輪(31)(32)を
具え、該走行機構には、各車輪の回転角度に基づいて走
行距離を検出する手段が連繋している。これによって、
円弧線に沿う走行が可能となると共に、走行距離のフィ
ードバック制御が可能となる。

【００１３】又、具体的構成において、走行機構には、
両車輪(31)(32)の接地面にごみが付着することを防止す
るための１或いは複数のスイーパ部材(７)(72)(74)が配
備されている。これによって両車輪(31)(32)の接地面に
ごみが付着することが防止されるので、両車輪(31)(32)
は走行距離に応じた角度(回転数)だけ回転することとな
り、両車輪(31)(32)の回転角度に基づいて走行距離を正
確に検出することが出来る。

【００１４】又、具体的構成において、走行機構には、
両車輪(31)(32)の接地面に付着したごみをかき落とすた
めの複数のごみかきブレード(76)(77)が配備されてい
る。これによって両車輪(31)(32)の接地面に付着したご
みをかき落とすことが出来るので、両車輪(31)(32)は走
行距離に応じた角度(回転数)だけ回転することとなり、
両車輪(31)(32)の回転角度に基づいて走行距離を正確に
検出することが出来る。

【００１５】又、具体的構成において、両車輪(31)(32)
を同一方向に回転させて直線上を走行する動作と、両車
輪(31)(32)を逆方向に回転させて方向転換を行なう動作
とを交互に繰り返すことによって、円弧線に沿う走行を
実現する。該具体的構成によれば、両車輪(31)(32)に回
転角度の差が与えられることなく、両車輪(31)(32)を同
一方向に同一角度だけ回転させて直線上を走行する動作
のみによって、走行距離が増大するので、両車輪(31)(3
2)の回転角度に基づいて走行距離を検出する場合に、高
い検出精度が得られる。

【００１６】又、具体的構成において、Ｘ軸力センサー
(12)及びＹ軸力センサー(13)の検出信号に基づいて壁面
(９)に沿う走行経路を進行した後、走行経路を徐々に内
側に設定しつつ進行する様、自走機構の動作が制御され
る。これによって、壁面の内側の全領域を網羅する走行
経路が設定されることになる。

【００１７】又、具体的構成において、壁面(９)に沿う
走行経路を進行することにより、壁面(９)によって包囲
された領域のマップを作成し、該マップを塗りつぶしな
がら走行経路を徐々に内側に設定する制御手段を具えて
いる。これによって、壁面の内側の全領域を余すことな
く、確実に走行させることが出来る。

【００１８】更に、具体的構成において、壁面(９)によ
って包囲された所定の領域内を走行する過程において、
Ｘ軸力センサー(12)及びＹ軸力センサー(13)の検出信号
に基づいて壁面(９)に沿う走行経路を進行しつつ、予め
決められた距離を走行する度に、壁面(９)に沿って拡が
る小領域のマップを作成し、該マップを塗りつぶすため
の走行経路を設定する制御手段を具えている。該具体的
構成によれば、所定の領域が複数の小領域に分割され
て、小領域毎に走行経路が設定されるので、走行距離の
検出に基づく位置認識が小領域内では小さな誤差に抑制
され、この結果、領域全体を余すことなく走行させるこ
とが出来る。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係る自走ロボットによれば、受
圧円筒体(２)にそれぞれ単一のＸ軸力センサー(12)及び
Ｙ軸力センサー(13)を連繋した簡易な構成で、全方位の
障害物を検知することが出来る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自走掃除ロボット
に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明す
る。図１に示す如く、本発明に係る自走掃除ロボット
(１)は、その最外周部に受圧円筒体(２)を具え、受圧円
筒体(２)の内側に配備された左右一対の車輪(31)(32)に
よって自走するものであり、壁面(９)に沿って走行する
過程でブラシ(82)の回転によって隅部のごみを掃き集め
る掃除機構(80)が、受圧円筒体(２)の外周面から外側へ
臨出可能に配備されている。

【００２１】図２に示す如く、受圧円筒体(２)の内側に
水平に配備された機台(３)の裏面には、掃除機構(80)に
よって掃き集められたごみを吸込み口(81)から吸い込む
集塵装置(８)が取り付けられている。又、機台(３)の裏
面には、進行方向の前後にキャスター(17)(17)が取り付
けられている。

【００２２】図３及び図４に示す如く、機台(３)の両側
に配備された左車輪(31)及び右車輪(32)はそれぞれ、機
台(３)上の軸受(34)によって支持された車軸(33)の一方
の端部に固定されており、各車軸(33)の他方の端部には
従動プーリ(35)が固定されている。従動プーリ(35)はベ
ルト(36)を介して原動プーリ(37)に連結されている。更
に、左右の原動プーリ(37)(37)にはそれぞれ、左車輪モ
ータ(14)及び右車輪モータ(15)が連結されている。尚、
左車輪モータ(14)及び右車輪モータ(15)にはそれぞれ、
左車輪(31)及び右車輪(32)の回転角度を検出するための
ロータリエンコーダ(図示省略)が内蔵されている。

【００２３】機台(３)の表面には、両車輪(31)(32)の回
転軸とは直交するＹ軸方向に変位が可能なＹ軸テーブル
機構(４)が配備されると共に、Ｙ軸テーブル機構(４)上
には、両車輪(31)(32)の回転軸と平行なＸ軸方向に変位
が可能なＸ軸テーブル機構(５)が配備されている。Ｙ軸
テーブル機構(４)は、機台(３)上に架設されてＹ軸方向
に伸びる２本のガイド軸(42)(42)と、該ガイド軸(42)(4
2)によってＹ軸方向に摺動可能に支持されたＹ軸テーブ
ル(41)とを具え、Ｙ軸テーブル(41)は、Ｙ軸方向に貫通
するシャフト(43)の両端部に装着された一対のスプリン
グ(44)(44)により、Ｙ軸方向の中立点に向かって弾性付
勢されている。Ｘ軸テーブル機構(５)は、Ｙ軸テーブル
機構(４)のＹ軸テーブル(41)上に架設されてＸ軸方向に
伸びる２本のガイド軸(52)(52)と、該ガイド軸(52)(52)
によってＸ軸方向に摺動可能に支持されたＸ軸テーブル
(51)とを具え、Ｘ軸テーブル(51)は、Ｘ軸方向に貫通す
るシャフト(53)の両端部に装着された一対のスプリング
(54)(54)により、Ｘ軸方向の中立点に向かって弾性付勢
されている。

【００２４】Ｘ軸テーブル機構(５)のＸ軸テーブル(51)
上には、円筒状のボス(55)が突設され、該ボス(55)に
は、軸受リング(６)を介して、受圧円筒体(２)の円筒軸
(21)が回転可能に支持されている。従って、受圧円筒体
(２)は、機台(３)上に、ボス(55)を中心として回転可
能、且つＸ軸及びＹ軸方向へ変位可能に支持されると共
に、該変位に対して弾性反発力が付与されることにな
る。

【００２５】機台(３)上には、Ｙ軸テーブル(41)のＹ軸
方向の変位量を測定するためのＹ軸リニアポテンショメ
ータ(40)が配備され、Ｙ軸テーブル(41)上には、Ｘ軸テ
ーブル(51)のＸ軸方向の変位を測定するためのＸ軸リニ
アポテンショメータ(50)が配備されている。斯くして、
Ｙ軸テーブル機構(４)に装備されたスプリング(44)とＹ
軸リニアポテンショメータ(40)によって、Ｙ軸力センサ
ーが構成され、Ｘ軸テーブル機構(５)に装備されたスプ
リング(54)とＸ軸リニアポテンショメータ(50)によっ
て、Ｘ軸力センサーが構成されることになる。

【００２６】又、機台(３)上には、掃除機構(80)とし
て、ブラシモータ(16)が連繋する原動プーリ(83)が配備
され、該原動プーリ(83)の回転軸には、揺動アーム(84)
の基端部が揺動可能に枢支されると共に、該揺動アーム
(84)の先端部に従動プーリ(85)が枢支され、原動プーリ
(83)と従動プーリ(85)の間にベルト(86)が張設されてい
る。従動プーリ(85)の裏面には、図４の如くブラシ(82)
が下向きに植立されている。揺動アーム(84)は、図示省
略する弾性部材によって反時計方向に回転付勢されてい
る。従って、ブラシモータ(16)の駆動によって原動プー
リ(83)が回転すると、該回転がベルト(86)を介して従動
プーリ(85)に伝達され、ブラシ(82)が回転駆動されるこ
とになる。

【００２７】図５及び図６に示す如く、機台(３)の裏面
には、右車輪(32)を包囲して、右車輪(32)の前方及び外
側に、それぞれ刷毛からなる前方スイーパ部材(７)及び
側方スイーパ部材(72)が配備され、両スイーパ部材(７)
(72)はそれぞれ支持片(71)(73)を介して機台(３)に固定
されている。ここで、前方スイーパ部材(７)は、集塵装
置(８)側の端部が吸込み口(81)へ向けて後退する傾斜姿
勢に取り付けられている。又、機台(３)の裏面には、左
車輪(31)の外側に、刷毛からなる側方スイーパ部材(74)
が配備され、該スイーパ部材(74)は支持片(75)を介して
機台(３)に固定されている。

【００２８】従って、床面上を走行する過程で、両車輪
(31)(32)の前方や側方にごみが散乱していたとしても、
これらのごみはスイーパ部材(７)(72)(74)によって排除
され、両車輪(31)(32)の接地面に付着することはない。
ここで、右車輪(32)の前方に配備された前方スイーパ部
材(７)は、前述の如く後退角を有しているので、前方の
ごみは、該スイーパ部材(７)により集塵装置(８)の吸込
み口(81)へ向けて案内される。尚、左車輪(31)の前方に
は、ブラシ(82)を具えた掃除機構(80)が配備されてお
り、前方のごみは該ブラシ(82)の回転によって集塵装置
(８)の吸込み口(81)へ向けて掃き出されるので、前方ス
イーパ部材の配備は省略されている。

【００２９】更に又、機台(３)には、各車輪(31)(32)の
前後位置に、車輪の接地面に付着したごみをかき落とす
ためのごみかきブレード(76)(76)(77)(77)が、車輪の接
地面へ向けて突設されている。従って、車輪(31)(32)の
接地面にごみが付着したとしても、これらのごみは車輪
(31)(32)の回転に伴ってかき落とされる。

【００３０】上述の構成によれば、車輪(31)(32)がごみ
を踏んで走行することはないので、両車輪(31)(32)は、
走行距離に応じた回転角度だけ回転することとなり、両
車輪(31)(32)の回転角度に基づいて走行距離を算出する
ことによって、正確な走行距離を得ることが出来、この
結果、自己位置を精度良く認識することが出来る。

【００３１】図７は、自走掃除ロボット(１)の制御系の
構成を示しており、前記Ｘ軸テーブル機構(５)のスプリ
ング(54)とＸ軸リニアポテンショメータ(50)によって構
成されるＸ軸力センサー(12)と、前記Ｙ軸テーブル機構
(４)のスプリング(44)とＹ軸リニアポテンショメータ(4
0)によって構成されるＹ軸力センサー(13)が、マイクロ
コンピュータ(11)の入力ポートに接続されると共に、マ
イクロコンピュータ(11)の出力ポートには、前記の左車
輪モータ(14)、右車輪モータ(15)、及びブラシモータ(1
6)が接続されている。各車輪モータから得られる回転角
度検出信号はマイクロコンピュータ(11)の入力ポートに
供給される。又、マイクロコンピュータ(11)の入出力ポ
ートには、メモリ(10)が接続されている。

【００３２】マイクロコンピュータ(11)は、Ｘ軸力セン
サー(12)及びＹ軸力センサー(13)からの検出信号に基づ
いて、先ず、壁面に沿って自走するための制御信号を作
成して、左車輪モータ(14)及び右車輪モータ(15)へ供給
する。即ち、図８(ａ)に示す如く、受圧円筒体(２)の外
周面が壁面(９)に当接した状態で、壁面(９)から受ける
反力ＦのＸ軸方向の成分ＦｘをＸ軸力センサー(12)によ
って検出すると共に、Ｙ軸方向の成分ＦｙをＹ軸力セン
サー(13)によって検出し、図８(ｂ)に示す如く、Ｙ軸方
向の成分Ｆｙが零となる様に、機台(３)の向きを変え、
この状態を維持しつつ前進する。これによって、自走掃
除ロボット(１)は、壁面(９)に沿って走行することにな
る。

【００３３】この壁面(９)に沿う走行に伴って、図３に
示す掃除機構(80)が壁面(９)近傍の隅部を清掃する。例
えば、図９に示す壁面(９)の内側の領域を清掃する場
合、自走掃除ロボット(１)は、先ず図中に示すＡ→Ｂ→
Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈの走行経路によって、壁面(９)
近傍の隅部を清掃する。この過程で、隅部のごみが掃除
機構(80)によって集塵装置(８)側に掃き集められ、これ
らのごみは、集塵装置(８)に吸い込まれることになる。

【００３４】又、この過程における左車輪モータ(14)及
び右車輪モータ(15)の回転角度の検出に基づいて、壁面
(９)の座標情報が導出され、更に壁面(９)によって包囲
された領域のマップが作成され、前記メモリ(10)に登録
される。その後は、メモリ(10)に登録されたマップに基
づいて、該マップを塗りつぶすためのＨ→Ｉ→Ｊ→Ｋ→
Ｌ→Ｍ→Ｎ→Ｏの走行経路が生成され、該走行経路に沿
って走行するための制御信号が作成される。この結果、
自走掃除ロボット(１)は徐々に内側の走行経路を走行
し、この過程で、集塵装置(８)によって床面のごみが吸
い込まれ、壁面(９)の内側の全領域が清掃されることに
なる。

【００３５】図１０〜図１２は、壁面(９)に沿う走行の
ための具体的な制御手続きを表わしている。先ず図１０
のステップＳ１にて前進移動を行ないつつ、ステップＳ
２にて、Ｘ軸力センサー(12)及びＹ軸力センサー(13)の
検出信号に基づいて壁に接触したかどうかを判断する。
ここで、壁面に接触した結果、Ｘ軸方向の力成分Ｆｘが
Ｙ軸方向の力成分Ｆｙよりも大きいことが検知されたと
きは、ステップＳ３へ移行して、Ｘ軸方向の力成分Ｆｘ
がゼロとなるまで回転し、壁面に対する姿勢の直角化を
実行する。その後、ステップＳ４へ移行して、Ｙ軸方向
の力成分Ｆｙがゼロとなるまで回転し、壁面に対する姿
勢の平行化を実行する。一方、ステップＳ２にて、Ｙ軸
方向の力成分ＦｙがＸ軸方向の力成分Ｆｘよりも大きい
ことが検知されたときは、ステップＳ４へ移行して、Ｙ
軸方向の力成分Ｆｙがゼロとなるまで回転し、壁面に対
する姿勢の平行化を実行する。

【００３６】この結果、自走掃除ロボット(１)は、図８
(ｂ)に示す如く両車輪(31)(32)の車軸が壁面(９)に対し
て直交する姿勢となり、その後、図１０のステップＳ５
にて、壁に沿って前進する制御動作が実行される。壁に
沿って前進する制御動作においては、図１１の如く、前
が壁に接触したかどうか(ステップＳ５１)、右が壁に接
触したかどうか(ステップＳ５２)、壁から離脱したかど
うか(ステップＳ５３)、スタート地点に戻ったかどうか
(ステップＳ５４)の判断が順次行なわれる。ステップＳ
５１にて前が接触したと判断されたときは、図１０のス
テップＳ４に戻って、姿勢の平行化を実行する。ステッ
プＳ５２にて右が接触したと判断されたときは、後述す
る壁サーチ手続きへ移行する。又、ステップＳ５３にて
壁から離脱したと判断されたときも、後述する壁サーチ
手続きへ移行する。そして、ステップＳ５４にてノーと
判断されたときはステップＳ５５に移行して、左側に一
定の接触状態が得られる様にモータ制御を続行する。そ
の後、ステップＳ５４にてイエスと判断されたとき、手
続きを終了する。

【００３７】壁サーチ手続きにおいては、図１２のステ
ップＳ６にて、壁に接触したかどうかを判断し、ここで
イエスと判断されたときは、ステップＳ７及びステップ
Ｓ８にて、Ｘ軸方向の力成分ＦｘとＹ軸方向の力成分Ｆ
ｙの大小比較を行なう。ステップＳ７にて、Ｆｙ＞Ｆｘ
と判断されたときは、図１０のステップＳ４に戻って姿
勢の平行化を実行する。ステップＳ８にて、Ｆｘ≧Ｆｙ
と判断されたときは、図１０のステップＳ３に戻って姿
勢の直角化を実行する。一方、ステップＳ６にてノーと
判断されたときは、ステップＳ９に移行して、左右の車
輪を逆回転させることによって、反時計方向へ所定角度
だけ回転して、方向転換を行なう。その後、ステップＳ
１０にて、左右の車輪を同一角度だけ回転させることに
よって、直線上を所定距離だけ前進する。その後、ステ
ップＳ６に戻って同じ手続きを繰り返す。

【００３８】上記制御手続きによれば、例えば図１３に
示す如く壁面(９)に沿って走行する過程で、位置Ｐ１か
ら位置Ｐ２までは図１１の手続きが実行されて、壁面
(９)に沿う前進が実現される。その後、図１３の位置Ｐ
２から位置Ｐ３への走行によって、自走掃除ロボットは
壁面から離脱することになるが、図１２の壁サーチ手続
きの実行によって、図１３の位置Ｐ３から位置Ｐ４へ至
る円弧線に沿う走行が行なわれた後、再び、位置Ｐ４か
ら位置Ｐ５に向かって、壁面(９)に沿う前進移動が行な
われることなる。

【００３９】自走掃除ロボットの円弧線に沿う走行にお
いては、図１４に示す如く、一定位置で左右の車輪を所
定角度だけ逆回転させることによって、反時計方向へ所
定角度φだけ回転して方向転換を行なう動作と、左右の
車輪を同一角度だけ回転させることによって、直線上を
所定距離ｄだけ前進する動作とが、交互に繰り返され
て、近似的に円弧軌跡の走行が実現される。この様に、
円弧線に沿う走行においては、一定位置で方向転換を行
なった後に直線上を走行する動作が繰り返され、両車輪
(31)(32)の回転角度に差が与えられることはないので、
特に半径の小さな円弧線に沿う走行において内側の車輪
に辷りが発生することはない。この結果、両車輪(31)(3
2)の回転角度に基づいて走行距離を検出することによ
り、高い検出精度が得られる。

【００４０】又、図１５は、壁面(９)によって包囲され
た所定の掃除領域内を走行する際の他の走行経路例を表
わしており、自走掃除ロボットは、壁面(９)に沿って走
行しつつ、予め決められた距離、例えば一定距離を走行
する度に、壁面(９)に沿って拡がる小領域のマップを作
成し、該マップを塗りつぶすための走行経路を設定す
る。図示する例では、先ず、小領域(ａ−ａ−ａ−ａ)の
マップが作成され、該マップを塗りつぶすための走行経
路(→)が設定される。続いて、小領域(ｂ−ｂ−ｂ
−ｂ)のマップが作成され、該マップを塗りつぶすため
の走行経路(→)が設定される。次に、小領域(ｃ−
ｃ−ｃ−ｃ)のマップが作成され、該マップを塗りつぶ
すための走行経路(→)が設定される。最後に、小領
域(ｄ−ｄ−ｄ−ｄ)のマップが作成され、該マップを塗
りつぶすための走行経路(→)が設定される。尚、４
つの小領域は互いに一部が重複する様に設定される。

【００４１】この様に、所定の掃除領域を、一部が互い
に重なる複数の小領域に分割して、各小領域を単位とし
て、自走掃除ロボットの走行制御が行なわれるので、図
９に示す如く掃除領域全体を対象として走行経路を設定
する場合に比べて、自己位置認識の誤差の累積が少なく
なる。この結果、掃除領域全体を余すことなく走行させ
て、掃除を行なうことが可能となる。

【００４２】上記本発明の自走掃除ロボット(１)によれ
ば、受圧円筒体(２)に配備したそれぞれ単一のＸ軸力セ
ンサー(12)及びＹ軸力センサー(13)によって全方位の障
害物を検知することが出来るので、構成が簡易である。
又、受圧円筒体(２)が壁面(９)と接触しながら進行する
過程で、Ｘ軸テーブル機構(５)はＸ軸方向に変位した状
態に維持され、受圧円筒体(２)は常に壁面(９)に圧接さ
れるので、受圧円筒体(２)が壁面(９)から離間すること
はなく、これによって、安定した変位量の測定が可能と
なる。更に又、受圧円筒体(２)が壁面(９)と激しく衝突
したとしても、スプリング(44)(54)が緩衝作用を発揮す
るので、衝撃力が緩和されて、機器の損傷が防止され
る。

【００４３】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、力センサーは、スプリング
とリニアポテンショメータからなる構成に限らず、周知
の種々の構成を採用することが出来る。又、図７に示す
マイクロコンピュータ(11)には、前記Ｘ軸リニアポテン
ショメータ(50)及びＹ軸リニアポテンショメータ(40)に
よって検出される変位量を直接に入力して、該変位量に
基づいて、左車輪モータ(14)及び右車輪モータ(15)を制
御することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自走掃除ロボットの外観を示す斜
視図である。

【図２】自走掃除ロボットの裏面側の構成を表わす一部
破断斜視図である。

【図３】自走掃除ロボットの水平断面図である。

【図４】自走掃除ロボットの内部構造を示す斜視図であ
る。

【図５】自走掃除ロボットの機台背面側の具体的構成を
示す斜視図である。

【図６】同上の具体的構成を示す裏面図である。

【図７】自走掃除ロボットの機器構成を表わすブロック
図である。

【図８】壁面から受ける反力を説明する図である。

【図９】自走掃除ロボットが壁面の内側の領域を走行す
る経路を示す図である。

【図１０】自走掃除ロボットの走行制御手続きを表わす
フローチャートである。

【図１１】壁に沿って前進するための制御手続きを表わ
すフローチャートである。

【図１２】壁サーチのための制御手続きを表わすフロー
チャートである。

【図１３】壁面に沿う走行経路の一例を表わす図であ
る。

【図１４】円弧線に沿う走行における方向転換及び前進
の様子を示す図である。

【図１５】所定の掃除領域内を複数の小領域に分割しつ
つ各小領域内を走行する制御方式の説明図である。

【符号の説明】

(１) 自走掃除ロボット (12) Ｘ軸力センサー (13) Ｙ軸力センサー (２) 受圧円筒体 (３) 機台 (31) 左車輪 (32) 右車輪 (４) Ｙ軸テーブル機構 (40) Ｙ軸リニアポテンショメータ (41) Ｙ軸テーブル (42) ガイド軸 (44) スプリング (５) Ｘ軸テーブル機構 (50) Ｘ軸リニアポテンショメータ (51) Ｘ軸テーブル (52) ガイド軸 (54) スプリング (７) 前方スイーパ部材 (72) 側方スイーパ部材 (74) 側方スイーパ部材 (76) ごみかきブレード (77) ごみかきブレード (８) 集塵装置 (80) 掃除機構壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北條三木夫大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者横谷和展大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者藤田悟朗大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者平澤勇二大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 3B057 DA00 5H301 AA02 AA10 BB11 CC06 GG06 GG12 HH10 HH19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機台(３)に配備した走行機構の動作によ
って自走するロボットにおいて、機台(３)上には、最外
周壁を形成する受圧円筒体(２)が支持され、該受圧円筒
体(２)に作用する力若しくは該作用力によって生じる変
位を検出し、該検出値に基づいて進行方向を制御するこ
とを特徴とする自走ロボット。
【請求項２】機台(３)に配備した走行機構の動作によ
って自走するロボットにおいて、機台(３)上には、最外
周壁を形成する受圧円筒体(２)が支持されると共に、該
受圧円筒体(２)には、その中心軸とは直交するＸ軸方向
及びＹ軸方向の作用力を検出するＸ軸力センサー(12)及
びＹ軸力センサー(13)が連繋し、両力センサー(12)(13)
の検出信号に基づいて進行方向が制御されることを特徴
とする自走ロボット。
【請求項３】機台(３)上には、Ｘ軸テーブル機構(５)
及びＹ軸テーブル機構(４)を介して、前記受圧円筒体
(２)が支持され、Ｘ軸テーブル機構(５)及びＹ軸テーブ
ル機構(４)には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の変位に弾性反
発力を及ぼす弾性手段と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の変位
量を検出する変位量検出手段とが連繋し、弾性手段と変
位量検出手段によって、前記Ｘ軸力センサー(12)及びＹ
軸力センサー(13)が構成されている請求項２に記載の自
走ロボット。
【請求項４】Ｘ軸力センサー(12)及びＹ軸力センサー
(13)によって検出されるＸ軸方向の力とＹ軸方向の力の
合力方向とは直交する方向へ進行する様、走行機構の動
作が制御される請求項２又は請求項３に記載の自走ロボ
ット。
【請求項５】受圧円筒体(２)は、その中心軸回りに回
転可能に支持されている請求項２乃至請求項４の何れか
に記載の自走ロボット。
【請求項６】機台(３)には、床面上のごみを吸い込む
集塵装置(８)が搭載されている請求項２乃至請求項５の
何れかに記載の自走ロボット。
【請求項７】機台(３)には、受圧円筒体(２)の外周面
よりも外側へ臨出可能な掃除機構(80)が搭載されている
請求項２乃至請求項６の何れかに記載の自走ロボット。
【請求項８】走行機構は、それぞれ独立に回転駆動さ
れる左右一対の車輪(31)(32)を具え、該走行機構には、
両車輪の回転角度に基づいて走行距離を検出する手段が
連繋している請求項２乃至請求項７の何れかに記載の自
走ロボット。
【請求項９】走行機構には、両車輪(31)(32)の接地面
にごみが付着することを防止するための１或いは複数の
スイーパ部材(７)(72)(74)が配備されている請求項８に
記載の自走ロボット。
【請求項１０】前記１或いは複数のスイーパ部材は、
各車輪の近傍位置に、車輪を包囲して配置されている請
求項９に記載の自走ロボット。
【請求項１１】走行機構には、両車輪(31)(32)の接地
面に付着したごみをかき落とすための複数のごみかきブ
レード(76)(77)が配備されている請求項８乃至請求項１
０の何れかに記載の自走ロボット。
【請求項１２】両車輪(31)(32)を同一方向に回転させ
て直線上を走行する動作と、両車輪(31)(32)を逆方向に
回転させて方向転換を行なう動作とを交互に繰り返すこ
とによって、円弧線に沿う走行を実現する請求項８乃至
請求項１１の何れかに記載の自走ロボット。
【請求項１３】Ｘ軸力センサー(12)及びＹ軸力センサ
ー(13)の検出信号に基づいて壁面(９)に沿う走行経路を
進行した後、走行経路を徐々に内側に設定しつつ進行す
る様、自走機構の動作が制御される請求項２乃至請求項
１２の何れかに記載の自走ロボット。
【請求項１４】壁面(９)に沿う走行経路を進行するこ
とにより、壁面(９)によって包囲された領域のマップを
作成し、該マップを塗りつぶしながら走行経路を徐々に
内側に設定する制御手段を具えている請求項１３に記載
の自走ロボット。
【請求項１５】壁面(９)によって包囲された所定の領
域内を走行する過程において、Ｘ軸力センサー(12)及び
Ｙ軸力センサー(13)の検出信号に基づいて壁面(９)に沿
う走行経路を進行しつつ、予め決められた距離を走行す
る度に、壁面(９)に沿って拡がる小領域のマップを作成
し、該マップを塗りつぶすための走行経路を設定する制
御手段を具えている請求項２乃至請求項１２の何れかに
記載の自走ロボット。