JP2005346700A - 自走式作業ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 作業部の種別および障害物の状況に応じて、作業ロボットの走行の軌道を自動的に最適なものに設定することで、作業品質の低下を防止し得る自走式作業ロボットを提供する。
【解決手段】 第１の作業を行う第１作業アセンブリ２０と、第２の作業を行う第２作業アセンブリ５０とを備え、第１または第２作業アセンブリ２０，５０のいずれか一方のみが走行アセンブリ１に選択的に搭載される。作業ロボットが第１の作業を行う際には、既に作業を行った床の部分を車輪が走行しないように走行の軌道が決定され、作業ロボットが第２の作業を行う際には、既に第２の作業を行った床の部分を車輪が重複して走行するのを許容して、床における隅の部分について第２の作業を実行できるように走行の軌道が決定される。
【選択図】 図１２

Description

本発明は自走式の作業ロボットに関し、特に、床面に対し複数種類の作業を行うことのできる自走式作業ロボットに関するものである。

従来より、自走する作業ロボットとしては、たとえば、下記の文献に記載されたものが知られている。
川越宣和、他１名，「ポータブルな自律移動ロボット ロボサニタン」，Human With Technology （ＨＷＴ），１９９７年９月号，ｐ．２５−３５

非特許文献１の作業ロボットは、車輪などからなる走行手段と、滴下ノズルなどの走査手段とを備える。当該作業ロボットが前記滴下ノズルを走査させながら走行することにより、床面に消毒液やワックスなどの液体が塗布される。当該作業ロボットの後方には、作業領域の幅方向に移動可能に支持された作業アセンブリが連結され、該作業アセンブリの端部に設けられた塗延手段により、前記ノズルから滴下されたワックス等の液体が塗延される。

かかる作業ロボットは、共通の自律走行車を用いて、ワックス塗布用と消毒液塗布用とで異なる作業部が取り付けられて使用される。しかし、前記作業ロボットは、機構的にユーザーが簡単に前記作業部を交換できるようには構成されておらず、ドライバーなどの工具を用いて分解、組立を行う必要がある。

また、床面に対する作業としては、ワックス等の液体を床面に塗布する液剤塗布作業の他に、床面のゴミを吸引して集塵する作業や、液剤を塗布した床面に赤外線や紫外線を照射する作業、床面の清拭作業など種々の作業があり、これらを自走式の作業ロボットを用いて行う場合、それぞれの作業ごとに異なるニーズが存在する。

たとえば、前記液剤塗布作業においては、一度走行して液剤を塗布した床の上は、その後は走行を行わないで車輪跡をつけないようにするのが好ましいのに対し、前記吸引集塵作業においては、同じ場所を何度でも走行して良いから、壁際まで残らず作業するのが好ましいというニーズの違いがあり、また、前記照射作業においては、未照射領域に車輪を乗り入れると車輪跡が残るので、未照射領域には車輪を乗り入れないようにするのが好ましいという異なるニーズが存在する。

すなわち、自走式の作業ロボットにおいて、１つの走行部に対し異なる種類の作業部を搭載した場合、走行部に搭載された作業部の種類（作業内容）に応じて、作業ロボットの走行動作を適切に設定する必要があり、この設定を誤ると作業品質を少なからず低下させるという問題があった。かかる問題および解決方法については前記非特許文献１には何ら記載されていない。

したがって、本発明の目的は、作業部の種別（作業内容）に応じて、作業ロボットの走行動作を自動的に最適なものに設定することで、作業品質の低下を防止し得る自走式作業ロボットを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、自走する作業ロボットであって、床上を自走するための車輪を有する走行アセンブリと、前記走行アセンブリに着脱可能で、前記床に対する第１の作業を行う第１作業アセンブリと、前記走行アセンブリに着脱可能で、前記床に対する第２の作業を行う第２作業アセンブリとを備え、前記走行アセンブリには、前記第１または第２作業アセンブリのいずれか一方のみが選択的に搭載され、前記走行アセンブリは、前記車輪を駆動するための駆動モータと、障害物を検出する複数の検出手段と、前記複数の検出手段からの出力で前記障害物の状況を認識する認識手段と、前記作業アセンブリの種別および障害物の状況に応じて走行の軌道を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された軌道に従って作業ロボットが走行するように前記駆動モータの回転を制御する走行車輪制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、１台の走行アセンブリに対し、第１および第２作業アセンブリのいずれか一方を選択的に搭載することができ、かつ、走行アセンブリに搭載された作業アセンブリの種別および障害物の状況に応じて、作業ロボットの走行の軌道が自動的に決定されるから、床面に対する種々の作業を適切に行うことができる。

本発明において、前記各作業アセンブリは、当該アセンブリを前記走行アセンブリに搭載した際に、前記作業アセンブリの種別の特定を可能とするための種別特定手段を更に備え、前記走行アセンブリは、前記両作業アセンブリのうちいずれの作業アセンブリが搭載されているかを判別する判別手段を更に備えるのが好ましい。

このようにすれば、走行アセンブリに各作業アセンブリを搭載するだけで、当該アセンブリの種別が自動的に判別されるから、ユーザが作業アセンブリの種別を誤って設定するのを防止できる。したがって、この設定ミスに起因する作業品質の低下を防止できる。

本発明の好適な態様においては、前記決定手段は、作業ロボットが第１の作業を行うに際し、既に第１の作業を行った床の部分を車輪が本質的に走行しないように前記軌道を決定し、一方、作業ロボットが第２の作業を行うに際し、既に第２の作業を行った床の部分を車輪が重複して走行するのを許容して、床における隅の部分について第２の作業を実行できるように前記軌道を決定する。

かかる態様とすれば、たとえば、前記第１作業が前記第１アセンブリにより床面に液剤を塗布する作業とされ、前記第２作業を前記第２アセンブリにより床面のゴミを吸引して清掃する作業とされた場合に、ワックス等の液剤を塗布した床面に車輪跡が残らないように第１の作業を行うことができると共に、床面における壁際や隅などにゴミが残らないように第２の作業を行うことができる。

一方、本発明の別の好適な自走式作業ロボットは、床上を自走するための車輪を有する走行アセンブリと、前記走行アセンブリに着脱可能で、前記床に対する液剤の塗布を行うための塗布アセンブリと、前記走行アセンブリに着脱可能で、前記床面上の液剤に紫外線もしくは赤外線を照射する照射アセンブリとを備え、前記走行アセンブリには、前記塗布または照射アセンブリのいずれか一方のみが選択的に搭載され、前記塗布アセンブリは、前記液剤を床に塗布するための塗布部と、前記塗布部に前記液剤を供給する供給部とを備え、前記照射アセンブリは、前記紫外線もしくは赤外線を床に照射するためのランプを備え、前記塗布アセンブリによる塗布作業の際には、前記液剤を塗布した既塗布領域の床面上を前記車輪が本質的に走行しないように、前記車輪の後方に前記塗布部が位置する状態で主として走行し、前記照射アセンブリによる照射作業の際には、前記液剤が塗布され、かつ、当該液剤に対し前記紫外線もしくは赤外線が未照射の状態の既塗布領域の床面上を前記車輪が本質的に走行しないように、前記車輪の前方に前記ランプが位置する状態で主として走行する。

この態様によれば、塗布アセンブリによる塗布作業の際には、走行アセンブリの車輪よりも後方に塗布アセンブリの塗布部が位置する状態で主として走行することで、前記液剤を塗布した既塗布領域の床面上を前記車輪が走行しないから、車輪跡を残さずに塗布作業を行うことができる。一方、前記照射アセンブリによる照射作業の際には、前記車輪の前方に前記ランプが位置する状態で主として走行することで、前記液剤が塗布され、かつ、当該液剤に対し前記紫外線もしくは赤外線が未照射の状態の既塗布領域の床面上を前記車輪が走行しないので、車輪跡を残さずに照射作業を行うことができる。

＜実施例１＞
以下、本発明の一実施例を図面に従い説明する。
本実施例の作業ロボットは、図１に示す走行アセンブリ１を共通の構成として、図２の液体塗布アセンブリ２０または図６の吸引清掃アセンブリ５０のうちいずれか１つを前記走行アセンブリ１に選択的に搭載して使用される。まず、本作業ロボットの走行動作の説明に先立ち、本作業ロボットの構成について説明する。

本発明にかかる作業ロボットは、図１に示すように、床面を自走する台車様の走行アセンブリ１を備えている。前記走行アセンブリ１は、走行アセンブリ１の駆動を行うための１対の駆動輪６ａ，６ｂと、走行アセンブリ１のバランスをとるための補助輪９ａ，９ｂとを備えている。前記駆動輪６ａ，６ｂは、それぞれ、駆動モータ５ａ，５ｂによって駆動される。駆動モータ５ａ，５ｂは正逆回転可能で、制御手段８によって制御される。

直進走行時には、前記２つの駆動モータ５ａ，５ｂが同方向に回転することで、走行アセンブリ１は前進または後退することができる。
回転動作を行う際には、前記２つの駆動モータ５ａ，５ｂがそれぞれ逆方向に回転することで、走行アセンブリ１は、図１の床面に対する鉛直線（回転中心）Ｏのまわりに回転することができる。
なお、前記２つの駆動モータ５ａ，５ｂの回転の比率を制御することで、走行アセンブリ１はカーブ走行を行うこともできる。

第１作業アセンブリ：
図２、図３に示す液体塗布アセンブリ２０（第１作業アセンブリ）は、ワックスや消毒液、光硬化性の樹脂などの液剤を床面に均一に塗布する作業（第１の作業）を行うための作業アセンブリである。液体塗布アセンブリ２０は、床面近くに配置する必要が無くかつ重量の大きい部分である上面ユニット２１と、床面に均一に液剤を塗布する側面ユニット２２とを備えている。各ユニット２１、２２は前記走行アセンブリ１に対して着脱可能に構成されている。前記上面ユニット２１と前記側面ユニット２２との間は液剤供給用チューブ（管）２３により繋がれている。

前記上面ユニット２１は、タンク保持台２５と、その上に取り外し可能に搭載されるタンク２１ａとを備えている。タンク２１ａは前記液剤を貯留している。
前記側面ユニット２２は、ノズル３１およびポンプ２７などを備えている。前記ノズル３１は、図示しないモータにより、所定の速度（たとえば、１往復１〜２秒）で左右にスキャンされ、前進走行に伴って床にノコギリ刃形状に液剤を滴下してゆく。床に滴下された液剤は、塗布用布２９によって均一に塗り延ばされる。すなわち、前記ノズル３１および塗布用布２９は、床面に近接ないし接触して床面に液剤を塗布するための塗布部を構成している。
前記ポンプ２７は、タンク２１ａの液剤を、前記液剤供給用チューブ２３を介して、ノズル３１へ供給する。すなわち、前記ポンプ２７、タンク２１ａおよび液剤供給用チューブ２３は、前記塗布部（ノズル３１）に液剤を供給する供給部を構成している。

なお、前記塗布用布２９は、図示しないモーターによって上下に昇降駆動されるようになっている。すなわち、前記塗布用布２９は、液剤を塗布する際には床に接触するように下ろされ、液剤を塗布せずに走行する際には床から離される。

図３、図４に示すように、前記側面ユニット２２の左右両端と後端部には接触式センサ３０が設けられている。該接触式センサ３０の状態は、走行アセンブリ１の制御部８（図１）に入力されて、側面ユニット２２のスライド制御や走行制御にフィードバックされる。

また、前記側面ユニット２２には、制御基板３２が設けられている。図５（ａ）に示すように、前記制御基板３２は、種別特定手段３３、ポンプ制御手段３４、スキャン制御手段３５、昇降制御手段３６および接触センサ制御手段３７を備えている。

前記ポンプ制御手段３４は、前記ポンプ２７の駆動を制御する。前記スキャン制御手段３５は、前記ノズル３１の左右スキャン駆動を制御すると共に、図示しないフォトインタラプタなどにより、ノズル３１が左右端へ到達したことを検知する。

前記昇降制御手段３６は、前記塗布用布２９の昇降駆動を制御すると共に、フォトインタラプタもしくはマイクロスイッチなどを用いた位置検知センサ（図示せず）により布の位置を検知する。前記接触センサ制御手段３７は、前記接触センサ３０のＯＮ／ＯＦＦの状態を検知する。

第２作業アセンブリ：
図６、図７に示す吸引清掃アセンブリ５０（第２作業アセンブリ）は、平坦な硬質床やカーペット床のゴミを吸引清掃作業（第２の作業）を行う際に、前記液体塗布アセンブリ２０に代えて前記走行アセンブリ１に搭載される作業アセンブリである。当該吸引清掃アセンブリ５０は、上面ユニット５１と側面ユニット５９とを有している。

前記上面ユニット５１は、ゴミ収容部（タンク）５２やブロアーモータ５４やフィルター５３や電池５５や第１制御基板５６等の床面近くに配置する必要の無い要素を含む比較的重量の大きい部分である。前記側面ユニット５９は、床のゴミを掃き出すための回転ブラシ６１と、床面近くで床のゴミを吸引する吸引口５９ａとを有している。

前記上面ユニット５１には第１制御基板５６が設けられている。図９に示すように、第１制御基板５６には、種別特定手段３３およびブロアモータ制御手段７１が設けられている。前記ブロアモータ制御手段７１は、前記ブロアモータ５４の動作を制御する。

図７、図８に示すように、側面ユニット５９の左右両端と後端部には、障害物との接触を検知する接触式センサ６０が設けられている。また、前記側面ユニット５９には、第２制御基板６２が設けられている。図９に示すように、第２制御基板６２は、ブラシ制御手段７２および接触センサ制御手段３７を備えている。該制御手段７２、３７は、各々、回転ブラシ６１および接触式センサ６０の制御を行う。

図６の吸引ホース５７は、前記上面ユニット５１と前記側面ユニット５９とを繋いでいる。当該吸引ホース５７には、電線が組み込まれており、当該電線は前記第１制御基板５６と第２制御基板６２とを電気的に接続している。

図２、図６に示すように、前記走行アセンブリ１の上面は、略平坦な面になっており、その上に色々な装置を搭載し易い構造になっている。走行アセンブリ１の上面にはカムロックファスナーソケット１３が設けられ、前記各作業アセンブリ２０，５０の上面ユニット２１，５１の底面にはカムロックファスナープラグ２６が設けられている。前記プラグ２６を前記ソケット１３に差し込むことで、図３，図７のように、前記各上面ユニット２１，５１の位置が固定される。

走行アセンブリ１の後部には、前記各作業アセンブリ２０，５０の側面ユニット２２，５９を取り付けるための取付板１１が設けられている。該取付板１１はフック型の金具である。前記側面ユニット２２，５９に設けられた取付金具２８が前記取付板１１に嵌め込まれることで、図３，図７に示すように、前記各側面ユニット２２，５９が走行アセンブリ１の後方に取り付けられる。

図１に示すように、前記取付板１１は、スライドレール１４に取り付けられ、かつ、タイミングベルト及びプーリーを介してスライド駆動モーター１５に接続されている。前記取付板１１は、前記スライド駆動モーター１５により前記スライドレール１４に沿って左右にスライド移動される。

前記側面ユニット２２，５９は、スライド移動可能な取付板１１に接続されることで、左右にスライド移動可能とされている。なお、前記液剤供給用チューブ２３または吸引ホース５７の長さは、側面ユニット２２，５９が左右にスライド移動可能な長さに設定されている。

図１に示すように、前記走行アセンブリ１の前部には、複数の超音波式センサ（検出手段）３ａ〜３ｅと、複数の光学式センサ（検出手段）１７ａ〜１７ｅとが設けられている。これら複数のセンサのうち、２つの超音波センサ３ａ，３ｂは、走行アセンブリ１の左右にある障害物までの距離を測定する。一方、残りの超音波式センサ３ｃ，３ｄ，３ｅおよび光学式センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅは、走行アセンブリ１の前方にある障害物までの距離を測定する。前記超音波式センサ３ｃ，３ｄ，３ｅおよび光学式センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅは、各々、前記走行アセンブリ１の幅方向Ｘに互いに離間して設けられている。

なお、走行アセンブリ１の前部外縁部には、障害物との接触を検知するためのバンパーセンサ１０が設けられている。また、前記回転中心Ｏの近傍には、該回転中心Ｏのまわりの走行アセンブリ１の回転角度を測定するジャイロセンサ７が設けられている。

制御部：
図５（ａ）に示すように、前記制御部８は、判別手段３８、駆動信号出力手段３９、センサ信号入力手段４０、走行車輪制御手段４１、スライド制御手段４２、測距センサ制御手段４３、ジャイロセンサ制御手段４４、バンパーセンサ制御手段４５、ＣＰＵ４６、ＲＡＭ４７およびＲＯＭ４８を備えている。
各手段３８〜４５とＣＰＵ４６とは、それぞれ、図示しないインターフェイスにより接続されている。

図１に示すように、前記制御部８にはコネクタ１２が設けられている。前記制御部８は、図２のケーブル２４または図６のケーブル５８により、前記液体塗布アセンブリ２０または吸引清掃アセンブリ５０と電気的に接続される。前記判別手段３８は、各作業アセンブリ２０，５０が有する種別特定手段３３からの信号に基づいて、前記作業アセンブリの種別を判別する。その後、駆動信号出力手段３９が、当該作業アセンブリの種別に応じて当該作業アセンブリを動作させるための作業信号を各作業アセンブリ２０，５０の制御基板３２，５６（６２）に出力する。

ここで、前記各作業アセンブリ２０，５０に設けられた種別特定手段３３には、図５（ｂ）に示すように、各作業アセンブリごとに特定の数値が予め設定され記憶されている。前記種別特定手段３３は、各作業アセンブリの種別を示す数値を前記判別手段３８に出力することで、各作業アセンブリの種別を特定可能としている。
なお、設定値の記憶方法は、ディップスイッチによる設定でも良いし、フラッシュメモリーなどの半導体メモリーに書き込む方法でも良い。

前記スライド制御手段４２は、図１のスライド駆動モーター１５の回転を制御し、取付板１１の左右スライド制御を行う。
前記各センサ制御手段４３、４４、４５は、それぞれ、前記複数の超音波式センサ３ａ〜３ｅおよび光学式センサ１７ａ〜１７ｅ、ジャイロセンサ７、バンパーセンサ１０の制御を行う。

前記ＣＰＵ４６は、前記判別手段３８、センサ信号入力手段４０、走行車輪制御手段４１、スライド制御手段４２、測距センサ制御手段４３、ジャイロセンサ制御手段４４およびバンパーセンサ制御手段４５の各々からの情報に対応して、ＲＯＭ４８に格納されているプログラムとＲＡＭ４７に格納されている作業指令情報とに従って、スライド制御手段４２を制御すると共に、各作業アセンブリ２０，５０に対して駆動信号出力手段３９から作業信号を出力させる。
なお、ＲＡＭ４７は、作業領域情報や、行動計画情報などの作業指令情報や、各種制御変数を記憶するランダムアクセスメモリーである。ＲＯＭ４８は、プログラムを格納するリードオンリーメモリーである。

また、前記ＣＰＵ４６は、前記複数のセンサ３ａ〜３ｅ，１７ａ〜１７ｅ（図１）からの出力で障害物の状況を認識する認識手段を構成する。ＣＰＵ４６は、障害物の状況として、たとえば、前方の障害物が斜め壁であるか否かや、側方の障害物が横壁であるか否かを下記のようにして認識する。

図１０（ａ）に示すように、前記超音波センサ３ａ，３ｂは、横壁（側方の障害物）２０２までの距離を所定の周期で繰り返し測定している。この測定データは、過去１２０回のデータが時系列で前記ＲＡＭ４７に記憶されている。また、走行アセンブリ１の走行距離データが、前記駆動モータ５ａ，５ｂに接続されたエンコーダ（図示せず）により検出され、前記ＲＡＭ４７に記憶される。ＣＰＵ４６は、過去１２０回のセンサ３ａ，３ｂの測定距離の履歴と、該測定距離を測定した時点の走行距離のデータとから走行アセンブリ１の側方に横壁２０２が存在しているか否かを認識することができる。

図１０（ｂ）は、作業ロボット１００が前進中に、斜め壁（前方の障害物）２０１が所定距離以内に近づいたことを検出し、走行停止した状態を示している。この図１０（ｂ）において、Ｍｃは左側の超音波式センサ３ｃの測定距離であり、Ｍｄは右側の超音波式センサ３ｄの測定距離である。前記センサ３ｃ，３ｄの測定距離Ｍｃ，Ｍｄの値のいずれかが所定の第１の閾値（走行停止限界距離）以下となると、走行アセンブリ１は走行を停止する。

この停止状態において、前記ＣＰＵ４６は、前記測定距離ＭｃとＭｄとを比較して、ＭｃとＭｄとの差の絶対値が所定の第２の閾値よりも大きいか否かを判別する。前記測定距離ＭｃとＭｄとの差の絶対値が所定の第２の閾値よりも大きい場合には、ＣＰＵ４６は、前方の障害物が斜めに傾いている（斜め壁である）と認識する。一方、前記測定距離ＭｃとＭｄとの差の絶対値が所定の第２の閾値よりも小さい場合には、ＣＰＵ４６は、前方の障害物が走行アセンブリ１に対し概ね正対していると認識する。

前記ＣＰＵ４６は、前記障害物の状況および作業アセンブリの種別に応じて、作業ロボット１００（走行アセンブリ１）の走行の軌道を決定し、前記走行車輪制御手段４１が、前記ＣＰＵ４６によって決定された軌道に従って作業ロボットが走行するように、前記駆動モータ５の回転を制御する。以下、それぞれの作業アセンブリを搭載した場合の作業ロボット１００の走行の軌道を説明する。

吸引清掃作業：
まず、吸引清掃作業を行う際の作業ロボット１００の走行動作について説明する。
図１１は、前記吸引清掃アセンブリ５０による吸引清掃作業を行う際の作業ロボットの走行動作の一例を示す平面図である。

図１１（ａ）〜（ｂ）に示すように、吸引清掃アセンブリ５０による吸引清掃作業の際には、走行アセンブリ１は、図７の駆動輪６ａ，６ｂおよび補助輪９ａ，９ｂの後方に側面ユニット５９が位置する状態で主として走行する。

図１１（ａ）に示すように、作業ロボット１００は、側面ユニット５９により吸引清掃作業を行いながら横壁２０２に沿って前進している。この時、横壁２０２までの距離を測定する為の超音波センサ３ａ，３ｂの過去１２０回の測定データが、測定時点の走行距離データと共に前記ＲＡＭ４７に記憶されている。

図１１（ｂ）に示すように、前方に障害物２０１が現れたことを前記複数のセンサ３ｃ〜３ｅ，１７ａ〜１７ｅが検出すると、走行アセンブリ１は走行を停止する。そして、ＣＰＵ４６は、前記センサ３ｃ，３ｄの測定距離Ｍｃ，Ｍｄを比較し、ＭｃとＭｄの差の絶対値が第２閾値よりも大きく、かつ、Ｍｃ＞Ｍｄであることから、前方の障害物２０１が右側が近く左側が遠い斜めの壁であると認識し、かつ、過去１２０回の側方距離測定手段３ａ，３ｂの測定距離の履歴と、該測定距離を測定した時点の走行距離のデータとから走行アセンブリ１の右横に壁２０２が存在していると認識する。

ここで、ＣＰＵ（決定手段の一例）４６は、作業アセンブリの種別が吸引清掃アセンブリ５０であること、ならびに、前方に斜め壁２０１が存在することから、下記のようにして、床面を隈なく吸引清掃作業して作業残りが生じないように走行アセンブリ１の走行の軌道を決定する。

まず、図１１（ｃ）に示すように、ＣＰＵ４６は、走行アセンブリ１を右回りに回転動作させながら、前記左右のセンサ３ｃ、３ｄで斜め壁２０１までの距離を繰り返し測定し、前記左右のセンサ３ｃ、３ｄの測定距離Ｍｃ、Ｍｄの値の差の絶対値が前記第２閾値以下になった時点で回転動作を停止させる。ＣＰＵ４６は、このときの走行アセンブリ１の回転角度θを前記ＲＡＭ４７に記憶させる。

図１１（ｄ）では、前記ＣＰＵ４６が所定の演算式に従って後退位置の座標を算出し、回転中心Ｏが前記後退位置のＹ座標Ｙｂに一致する地点まで走行アセンブリ１を後退させる。その後、図１１（ｅ）に示すように、側面ユニット５９を走行アセンブリ１に対して左方向いっぱいにスライド移動させた状態で、走行アセンブリ１が左回りに角度（θ＋９０°）回転する。続いて、図１１（ｆ）に示すように、回転中心ＯのＸ座標が、前記後退位置のＸ座標Ｘｂに一致する地点まで後退する。この後退中に側面ユニット５９の後端部に設けられた接触センサ６０（図７）が横壁２０２に接触すると、走行アセンブリ１の後退が停止される。これにより、側面ユニット５９の右端部を、斜め壁２０１と横壁２０２とが交差する隅の位置に接するように移動させることができる。

つぎに、図１１（ｇ）に示すように、作業ロボット１００は吸引清掃作業を行いながら所定距離前進する。これにより、床面における隅の一部分が清掃済みになる。図１１（ｈ）では、ＣＰＵ４６が所定の演算式に従って第２後退位置の座標を計算し、前記回転中心ＯのＸ座標が前記第２後退位置のＸ座標Ｘｅに一致する地点まで走行アセンブリ１を後退させる。その後、図１１（ｉ）に示すように、側面ユニット５９を走行アセンブリ１に対して左方向いっぱいにスライド移動させた状態で、走行アセンブリ１が右回りに９０度回転する。続いて、図１１（ｊ）に示すように、回転中心ＯのＹ座標が前記第２後退位置のＹ座標Ｙｅに一致する地点まで作業をしながら前進する。その後、図１１（ｋ）に示すように、走行アセンブリ１は、左回りに角度θだけ回転することで前方の斜め壁２０１に沿った姿勢となる。

図１１（ｌ）に示すように、作業ロボット１００は斜め壁２０１に沿って吸引清掃作業を行いながら所定距離前進する。これにより、床面における隅の残りの部分と斜め壁２０１沿いのスペースの一部が清掃済みとなる。つぎに、図１１（ｍ）に示すように、走行アセンブリ１が左回りに９０度回転した後、側面ユニット５９の後端が斜め壁２０１に接触するまで後退する。その後、図１１（ｎ）に示すように、作業ロボット１００は吸引清掃作業を行いながら所定距離前進する。

続いて、図１１（ｏ）に示すように、走行アセンブリ１は左回りに９０度旋回した後、図１１（ｐ）に示すように、作業ロボット１００は吸引清掃作業を行いながら所定距離前進する。つぎに、図１０（ｑ）に示すように、前記図１１（ａ）で走行していたレーンの隣のレーンの中心位置に回転中心ＯのＸ座標が一致するまで後退する。ここで、図１１（ｒ）に示すように、走行アセンブリ１が右回りに角度（９０°−θ）だけ回転することで、走行アセンブリ１が前記図１１（ａ）での進行方向と１８０度反対の方向に向く。その後、図１１（ｓ）に示すように、作業ロボット１００は作業をしながら前進し、次のレーンの作業を行う。

このように、ＣＰＵ４６は、走行アセンブリ１に吸引清掃アセンブリ５０が搭載され、床面のゴミを吸引して清掃する作業（第２の作業）を行う際には、既に吸引清掃作業を行った床の部分（図１１中の斜線で示す領域）を駆動輪６ａ，６ｂおよび補助輪９ａ，９ｂ（図１）が重複して走行するのを許容して、床における隅の部分について吸引清掃作業を実行できるように走行アセンブリ１の走行の軌道を決定する。これにより、作業ロボット１００は、作業残りが生じないように床面を隈なく清掃することができる。

液剤塗布作業：
つぎに、液剤塗布作業を行う際の作業ロボット１００の走行動作について説明する。
図１２は、前記液体塗布アセンブリ２０による液剤塗布作業を行う際の作業ロボットの走行動作の一例を示す平面図である。

図１２（ａ）〜（ｂ）に示すように、液体塗布アセンブリ２０による塗布作業の際には、走行アセンブリ１は、図３の駆動輪６ａ，６ｂおよび補助輪９ａ，９ｂの後方に側面ユニット２２の塗布部（ノズル３１および塗布用布２９）が位置する状態で主として走行する。

図１２（ｂ）に示すように、ＣＰＵ（決定手段の一例）４６は、複数のセンサ３ｃ〜３ｅ，１７ａ〜１７ｅにより前方に障害物２０１を検出した場合、作業アセンブリの種別が液体塗布アセンブリ２０であること、ならびに、前方に障害物２０１が存在することから、下記のようにして、既に塗布作業を行った床の部分を走行アセンブリ１の車輪が走行しないように走行アセンブリ１の走行の軌道を決定する。すなわち、ＣＰＵ４６は、前記吸引清掃アセンブリ５０を搭載した前記図１１（ｃ）における動作と異なり、図１２（ｃ）のように、前方の障害物２０１の傾きに拘わらず走行アセンブリ１を左回りに９０度旋回させる。

そして、図１２（ｄ）に示すように、側面ユニット２２の後端部に設けられた接触センサ３０（図３）が横壁２０２に接触するまで、走行アセンブリ１が後退する。なお、この後退時には、床面に液剤を塗布しないように、ノズル３１（図２）による液剤の供給が停止され、かつ、塗布用布２９（図２）が床面から離されている。

つぎに、図１２（ｅ）に示すように、作業ロボット１００は側面ユニット２２により塗布作業を行いながら前記図１２（ａ）で走行していたレーンの隣のレーンの中心位置に回転中心Ｏが一致するまで前進する。ここで、図１２（ｆ）に示すように、走行アセンブリ１が左回りに９０度旋回することで、走行アセンブリ１が前記図１２（ａ）での進行方向と１８０度反対の方向に向く。

その後、図１２（ｇ）〜（ｋ）に示すように、作業ロボット１００は、直進走行と９０度旋回を繰り返して矩形状にジグザク走行することで、前記斜め壁２０１に近接した位置まで塗布作業を行い停止する。図１２（ｌ）以降の動作は、前記図１２（ｂ）〜（ｋ）と同様の動作を繰り返すことで、図１２（ｍ）〜図１２（ｏ）のように、斜め壁２０１の壁際に三角形状の未塗布領域Ｕを残しながら塗布作業を行っていく。

このように、ＣＰＵ４６は、走行アセンブリ１に液体塗布アセンブリ２０が搭載され、床面に液剤を塗布する作業（第１の作業）を行う際には、既に塗布作業を行った既塗布領域（図１２中の斜線で示す領域）の床面上を走行アセンブリ１の駆動輪６ａ，６ｂおよび補助輪９ａ，９ｂ（図１）が本質的に走行しないように走行アセンブリ１の走行の軌道を決定する。したがって、液剤を塗布した既塗布領域に車輪跡が残らないように塗布作業を行うことができる。

なお、前記未塗布領域Ｕはさほど大きな面積ではないので、後に作業者が前記未塗布領域Ｕに液剤を塗布するようにすればよい。

＜変形例＞
ところで、床面にワックス等の液体を塗布した後、赤外線を照射して乾燥させる場合や、床面に光硬化性の樹脂を塗布した後、当該樹脂に紫外線を照射して硬化させる場合には、図１３に示す照射アセンブリ８０を走行アセンブリ１に搭載して作業を行う。

図１３に示すように、前記照射アセンブリ８０は、電池８８および制御基板８２を含む電源制御部（上面ユニット）８１と、床面近くで紫外線もしくは赤外線を床に照射するためのランプ８６を備えた照射ボックス（側面ユニット）８５とを有している。

前記制御基板８２には種別特定手段３３が設けられている。該種別特定手段３３は、ケーブル８３を介して、走行アセンブリ１の制御部８に設けてある判別手段３８（図５（ａ））に作業アセンブリの種別を示す数値を出力する。

前記照射ボックス８５には、障害物との接触を検知する接触式センサ８７が設けられている。前記ランプ８６への電力供給は、電源制御部８１と照射ボックス８５とを接続するケーブル８４によって行われる。

図１４は、前記照射アセンブリ８０による照射作業を行う際の作業ロボットの走行動作の一例を示す平面図である。なお、図１４における床面は、前記液体塗布アセンブリ２０等により光硬化性の樹脂が塗布された既塗布領域ＰＵ１であり、前記照射アセンブリ８０の照射ボックス８５により紫外線が照射された既照射領域ＰＵ２を図１４中の斜線で示している。

図１４（ａ）〜（ｂ）に示すように、照射アセンブリ８０による照射作業の際には、走行アセンブリ１の主となる進行方向が、前記図１１および図１２における走行アセンブリ１の主となる進行方向とは逆になる。すなわち、走行アセンブリ１は、図１３の駆動輪６ａ，６ｂおよび補助輪９ａ，９ｂの前方に照射ボックス８５のランプ８６が位置する状態で主として走行する。

したがって、図１４（ｂ）〜（ｐ）に示すように、前記走行アセンブリ１は、前記照射ボックス８５により紫外線が照射されて樹脂が硬化した既照射領域ＰＵ２上だけを走行し、液剤が塗布され、かつ、当該液剤に対し前記紫外線が未照射の状態の既塗布領域ＰＵ１の床面上を前記車輪６，９が本質的に走行しないので、床面に車輪跡を残さずに照射作業を行うことができる。

なお、図１４の照射作業時には、走行アセンブリ１の走行速度は低速なので、作業ロボットが障害物に勢いよく衝突するおそれは少ない。そのため、照射ボックス８５の接触センサ８７（図１３）が前記車輪６，９の前方に位置して、該接触センサ８７の接触により走行アセンブリ１の進行方向の前方にある障害物を検出するようにしても、障害物との衝突を十分に防止できる。

これに対し、図１１の吸引清掃作業の際には、走行アセンブリ１の走行速度が速い場合があるので、走行アセンブリ１よりも幅の広い前記側面ユニット５９を進行方向の後方に配置させ、走行アセンブリ１の前部に設けた複数のセンサ３ａ〜３ｅ，１７ａ〜１７ｅで前方の障害物や壁までの距離を早めに検出することで、障害物との衝突を防止するようにするのが好ましい。ただし、吸引清掃作業では、車輪跡が残る問題はないので、吸引清掃アセンブリ５０の側面ユニット５９は、走行アセンブリ１の車輪６，９の前方に位置した状態で吸引清掃作業を行うことも可能である。

なお、図１２の液剤塗布作業の際には、液剤を塗布した床の部分に車輪跡を残さないようにするため、作業ロボット１００は、側面ユニット２２を走行アセンブリ１の車輪６，９の後方に置いた状態で主として走行するので、必然的に、前記複数のセンサ３ａ〜３ｅ，１７ａ〜１７ｅが走行アセンブリ１の車輪６，９の前方に位置する状態で主として走行する。

ところで、図１５（ａ）に示すように、液体塗布アセンブリ２０の側面ユニット２２には、塗布用布２９が設けられているため、走行アセンブリ１の回転中心Ｏから側面ユニット２２の後端までの長さＬ１は、側面ユニット２２の横幅の半分の長さＬ２よりも大きくなる。このようにＬ１＞Ｌ２の場合、図１６（ａ）のように直進走行停止した後、図１６（ｂ）のようにそのまま９０度旋回を行うと、今までの直進走行で作業した領域Ａと、９０度旋回以降の直進走行で作業する領域Ｂとの間に隙間が生じ、作業残りが生じてしまう。これを防止するため、前記液体塗布アセンブリ２０のようにＬ１＞Ｌ２の作業アセンブリが搭載されている場合は、図１６（ｃ）に示すように、一旦、（Ｌ１−Ｌ２）以上の距離を後退した後、図１６（ｄ）のように９０度旋回するようにして、作業残りが生じないようにしてもよい。

一方、図１５（ｂ）に示すように、吸引清掃アセンブリ５０の側面ユニット５９の場合、走行アセンブリ１の回転中心Ｏから側面ユニット５９の後端までの長さＬ１は、側面ユニット２２の横幅の半分の長さＬ２よりも小さくなる。このようにＬ１＜Ｌ２の場合は、図１７（ａ）のように直進走行停止した後、図１７（ｂ）のように９０度旋回後、そのまま直進すると、図１７（ｂ）の領域Ｆに作業残りが生じてしまう。これを防止するため、前記吸引清掃アセンブリ５０のようにＬ１＜Ｌ２の作業アセンブリが搭載されている場合は、図１７（ｃ）に示すように、９０度旋回後、一旦、（Ｌ１−Ｌ２）以上の距離を後退した後、前進を開始して作業残りが生じないようにしてもよい。

図１８Ａおよび図１８Ｂは、それぞれ、吸引清掃および液体塗布時の走行の軌跡を示す。
これらの図にしめすように、概ね方形の領域を清掃する場合には、走行アセンブリ１は縦の第１方向に直進した後、９０°ターンし、横方向に若干直進し、再度９０°ターンして、縦の第２方向に直進する。この縦方向の直進、ターン、横方向の直進を繰り返して（ジグザグ走行して）、方形の領域を隈なく作業する。

ここで、図１８Ａの吸引清掃の際には、吸引清掃アセンブリ５０（５９）が選択されると共に、縦方向の各走行レーンＤのピッチが概ね一定のピッチに設定されている。既清掃の床の部分を駆動輪６等が走行しても問題ないからである。

一方、図１８Ｂの液体塗布の際には、液体塗布アセンブリ２０（２２）が選択されると共に、第１走行レーンＤ１と第２走行レーンＤ２との間のピッチＰ１が他のレーン間の第２ピッチＰ２よりも大きい値に設定されている。このように第１ピッチＰ１を第２ピッチＰ２よりも大きくする理由は、既に液体を塗布した床の部分を駆動輪６等が通過すると、床が汚れるおそれがあるからである。

なお、第１走行レーンＤ１を走行する際には、原則として、走行アセンブリ１に対して前記液体塗布アセンブリ２０が偏芯していない状態で走行する。一方、第２走行レーンＤ２以後の縦のレーンを走行する際には、原則として、走行アセンブリ１に対して前記液体塗布アセンブリ２０が該塗布レーンに向って偏芯した状態で走行する。

また、図１８Ａの清掃時のピッチＰ０と、図１８Ｂの液体塗布時のピッチＰ２（Ｐ１）とを異なるピッチに設定してもよい。

以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。
たとえば、作業アセンブリの種別は電気的な方法によらず、物理的な方法により判別してもよい。物理的な方法として、たとえば、種別特定手段を各作業アセンブリごとに位置を変更させて取り付ける邪魔板とする方法や、各作業アセンブリの互いに異なる位置に設けた突起などを検出する方法が考えられる。
また、作業アセンブリの種別は、作業アセンブリを交換した際にユーザ自身が所定の操作をすることで設定できるようにしてもよい。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる本発明の範囲内のものと解釈される。

本発明にかかる作業ロボットの走行アセンブリの構成を示す平面図および側面図である。 液体塗布アセンブリと走行アセンブリとを分離した状態を示す側面図である。 液体塗布アセンブリを走行アセンブリに載せた状態を示す側面図である。 同作業ロボットを上から見た平面図である。 （ａ）は液体塗布アセンブリの制御基板と走行アセンブリの制御部との電気信号の接続関係を示すブロック図、（ｂ）は識別信号の設定例を示す図表である。 吸引清掃アセンブリと走行アセンブリとを分離した状態を示す側面図である。 吸引清掃アセンブリを走行アセンブリに載せた状態を示す側面図である。 同作業ロボットを上から見た平面図である。 吸引清掃アセンブリの制御基板と走行アセンブリの制御部との電気信号の接続関係を示すブロック図である。 障害物の状況を認識する方法を説明する平面図である。 吸引清掃アセンブリによる吸引清掃作業の際の作業ロボットの走行の軌道を示す平面図である。 液体塗布アセンブリによる塗布作業の際の作業ロボットの走行の軌道を示す平面図である。 照射アセンブリを走行アセンブリに載せた状態を示す側面図である。 照射アセンブリによる照射作業の際の作業ロボットの走行の軌道を示す平面図である。 作業アセンブリごとの寸法の違いを示す平面図である。 作業ロボットの走行動作を示す平面図である。 作業ロボットの走行動作を示す平面図である。 作業ロボットの走行動作を示す平面図である。

符号の説明

１：走行アセンブリ
３ａ〜３ｅ：超音波式センサ（非接触式センサ、検出手段）
５ａ，５ｂ：駆動モータ
６ａ，６ｂ：駆動輪（車輪）
９ａ，９ｂ：補助輪（車輪）
１７ａ〜１７ｅ：光学式センサ（非接触式センサ、検出手段）
２０：液体塗布アセンブリ（第１作業アセンブリ）
２１ａ：タンク（供給部）
２３：液剤供給用チューブ（供給部）
２７：ポンプ（供給部）
２９：塗布用布（塗布部）
３１：ノズル（塗布部）
５０：吸引清掃アセンブリ（第２作業アセンブリ）
８０：照射アセンブリ
８６：ランプ
８７：接触式センサ
３３：種別特定手段
３８：判別手段
４１：走行車輪制御手段
４６：ＣＰＵ（認識手段、決定手段）

Claims (7)

1. 自走する作業ロボットであって、
   床上を自走するための車輪を有する走行アセンブリと、
   前記走行アセンブリに着脱可能で、前記床に対する第１の作業を行う第１作業アセンブリと、
   前記走行アセンブリに着脱可能で、前記床に対する第２の作業を行う第２作業アセンブリとを備え、
   前記走行アセンブリには、前記第１または第２作業アセンブリのいずれか一方のみが選択的に搭載され、
   前記走行アセンブリは、
   前記車輪を駆動するための駆動モータと、
   障害物を検出する複数の検出手段と、
   前記複数の検出手段からの出力で前記障害物の状況を認識する認識手段と、
   前記作業アセンブリの種別および障害物の状況に応じて走行の軌道を決定する決定手段と、
   前記決定手段により決定された軌道に従って作業ロボットが走行するように前記駆動モータの回転を制御する走行車輪制御手段とを備えた自走式作業ロボット。
2. 請求項１において、前記各作業アセンブリは、当該アセンブリを前記走行アセンブリに搭載した際に、前記作業アセンブリの種別の特定を可能とするための種別特定手段を更に備え、前記走行アセンブリは、前記両作業アセンブリのうちいずれの作業アセンブリが搭載されているかを判別する判別手段を更に備えた自走式作業ロボット。
3. 請求項１において、前記決定手段は、作業ロボットが第１の作業を行うに際し、既に第１の作業を行った床の部分を車輪が本質的に走行しないように前記軌道を決定し、作業ロボットが第２の作業を行うに際し、既に第２の作業を行った床の部分を車輪が重複して走行するのを許容して、床における隅の部分について第２の作業を実行できるように前記軌道を決定する自走式作業ロボット。
4. 請求項３において、前記第１の作業は前記第１作業アセンブリにより床面に液剤を塗布する作業であり、前記第２の作業は前記第２作業アセンブリにより床面のゴミを吸引して清掃する作業である自走式作業ロボット。
5. 自走する作業ロボットであって、
   床上を自走するための車輪を有する走行アセンブリと、
   前記走行アセンブリに着脱可能で、前記床に対する液剤の塗布を行うための塗布アセンブリと、
   前記走行アセンブリに着脱可能で、前記床面上の液剤に紫外線もしくは赤外線を照射する照射アセンブリとを備え、
   前記走行アセンブリには、前記塗布または照射アセンブリのいずれか一方のみが選択的に搭載され、
   前記塗布アセンブリは、前記液剤を床に塗布するための塗布部と、前記塗布部に前記液剤を供給する供給部とを備え、
   前記照射アセンブリは、前記紫外線もしくは赤外線を床に照射するためのランプを備え、
   前記塗布アセンブリによる塗布作業の際には、前記液剤を塗布した既塗布領域の床面上を前記車輪が本質的に走行しないように、前記車輪の後方に前記塗布部が位置する状態で主として走行し、
   前記照射アセンブリによる照射作業の際には、前記液剤が塗布され、かつ、当該液剤に対し前記紫外線もしくは赤外線が未照射の状態の既塗布領域の床面上を前記車輪が本質的に走行しないように、前記車輪の前方に前記ランプが位置する状態で主として走行する自走式作業ロボット。
6. 請求項５において、前記塗布または照射アセンブリは、当該アセンブリを前記走行アセンブリに搭載した際に、前記塗布または照射アセンブリの種別の特定を可能とするための種別特定手段を更に備え、前記走行アセンブリは、前記塗布または照射アセンブリのうちいずれのアセンブリが搭載されているかを判別する判別手段を更に備えた自走式作業ロボット。
7. 請求項５もしくは６において、前記走行アセンブリに取り付けられ、光および／または超音波による障害物の検出を可能とする非接触式センサと、
   前記照射アセンブリに取り付けられた接触式センサとを備え、
   前記塗布アセンブリによる塗布作業を行う場合には、前記非接触式センサにより走行アセンブリの進行方向の前方にある障害物を検出できるように、前記非接触式センサが車輪の前方に位置する状態で主として走行し、
   前記照射アセンブリによる照射作業を行う場合には、前記接触式センサにより走行アセンブリの進行方向の前方にある障害物を検出できるように、前記接触式センサが車輪の前方に位置する状態で主として走行する自走式作業ロボット。

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