JP2021089673A - 自律走行装置、位置ズレ補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転不足又は過剰回転によって充電接続部などの被連結部と相手側の連結部との間で位置ズレが生じたとしても、その位置ズレを適切に補正して確実に充電することが可能な自律走行装置、及び位置ズレ補正方法を提供する。【解決手段】清掃装置１０において、各サイドレーザセンサ４５それぞれの検出結果に基づいて、充電接続部３０の位置と給電接続部６０の位置との位置ズレΔＲの有無が検知され、前記位置ズレΔＲが検知された場合に、充電接続部３０が給電接続部６０の正面の位置に配置されるように清掃装置１０を回転駆動させることにより、充電接続部３０と給電接続部６０との位置ズレが補正される。【選択図】図１７

Description

本発明は、自律走行可能な自律走行装置に関する。

従来、バッテリ駆動によって自律して走行するタイプの清掃ロボット（自律走行装置）が知られている。この清掃ロボットは、床面などの被清掃面を自律走行しながら、被清掃面に向けられた吸気ノズルの吸引口から吸気するとともに被清掃面上の塵埃を吸い込むことにより、被清掃面を掃除する。近年、駅や空港などにおけるコンコースや、ショッピングモールなどの広範囲なスペースにおいて、産業用の自律走行型の清掃ロボットの導入が進んでいる。

上述の自律走行型の清掃ロボットは、バッテリの充電量が少なくなると自動的に充電ステーションに戻り、充電ステーションの給電端子と自動的に接続して、バッテリを充電するように構成されている（特許文献１参照）。

特開２００９−１５６１１号公報

ところで、充電ステーションを検知するセンサが前面に設けられ、充電接続部が後背面に設けられている清掃ロボットにおいては、充電ステーションを検知した後にその場で回転動作を行う必要がある。具体的には、清掃ロボットは、充電ステーションの近くまで進行し、充電ステーションを検知すると、充電ステーションの給電接続部と清掃ロボットの充電接続部とを対向させるために、その場で１８０°回転する。その後、後進することにより、後背面の前記充電接続部と充電ステーションの前記給電接続部とを接続し、充電を行う。しかしながら、前記充電接続部と前記給電接続部との位置合わせのために清掃ロボットが回転動作する場合、床面上でスリップして回転不足が生じたり、回転軸回りの慣性によって所定位置で停止せずに過剰に回転する場合が生じる。この場合、前記給電接続部に対向する位置に前記充電接続部が配置されず、この状態で清掃ロボットが後進しても、前記充電接続部が前記給電接続部に連結できないという問題が生じうる。

本発明の目的は、回転不足又は過剰回転によって充電接続部などの被連結部と相手側の連結部との間で位置ズレが生じたとしても、その位置ズレを適切に補正して確実に充電することが可能な自律走行装置、及び位置ズレ補正方法を提供することにある。

(1) 本発明の一の局面に係る自律走行装置は、バッテリ駆動により自律して走行可能に構成されており、走行体と、被連結部と、一対の距離測定部と、差分検知処理部と、補正処理部と、を備える。前記被連結部は、前記走行体の後背面に設けられ、予め定められた連結装置に連結される部分である。前記一対の距離測定部は、前記走行体の両側面それぞれに設けられ、後方へ向けて測定光を出力することにより後方の対象物までの距離を測定する。前記差分検知処理部は、前記連結装置の正面の所定位置で、前記被連結部が前記連結装置の連結部に対向する対向位置へ向けて前記走行体が第１回転方向へ回転駆動した場合に、前記一対の距離測定部それぞれが測定した測定結果に基づいて、前記被連結部の位置と前記対向位置との前記第１回転方向における差分を検知する。前記補正処理部は、前記差分検知処理部によって検知された前記差分に基づいて前記走行体を回転駆動させることにより前記被連結部の位置を前記対向位置に補正する。

このように構成されているため、一対の距離測定部それぞれの測定結果に基づいて、被連結部の位置と連結部の位置との差分の有無を検知することができ、前記差分が検知された場合に、前記被連結部が前記連結部の正面の対向位置に配置されるように走行体を回転駆動させることにより、前記被連結部と前記連結部との差分が補正される。これにより、清掃装置の回転不足又は過剰回転によって前記被連結部と前記連結部との間で前記差分が生じたとしても、その差分適切に補正して、確実に前記被連結部を前記連結部に連結させることが可能となる。

(2) 前記一対の距離測定部は、少なくとも後方へ向けて鉛直方向に前記測定光を走査することにより前記後方の対象物までの距離を含む二次元データを取得する。この場合、前記差分検知処理部は、前記一対の距離測定部によって取得された後方側の前記二次元データに基づいて前記差分を検知する。

このように構成されているため、前記後方の対象物までの距離を確実に測定することができる。

(3) 前記一対の距離測定部は、前方から下方を経て後方に至る測定領域へ向けて鉛直方向に前記測定光を走査することにより前記測定領域に存在する対象物までの距離を含む二次元データを取得するものであり、前記測定領域内の障害物の有無の判定処理に用いられる二次元データ検出装置を兼ねていることが好ましい。

このように構成されているため、走行体の後方の対象物までの距離を測定するための測定装置を別途設けなくても済み、清掃装置１０の部品点数を抑えることができ、その構成を簡素化することができる。

(4) 前記自律走行装置は、差分判定処理部を更に備える。前記差分判定処理部は、前記走行体の回転駆動時の前記第１回転方向と前記一対の距離測定部それぞれの前記測定結果とに基づいて、前記差分が回転不足に起因する第１差分か、過剰回転に起因する第２差分かを判定する。この場合、前記補正処理部は、前記第１差分と判定された場合に前記走行体を前記第１回転方向と同じ正方向へ回転させて補正し、前記第２差分と判定された場合に前記走行体を前記第１回転方向とは反対の逆方向へ回転させて補正する。

このように構成されているため、前記差分が第１差分か第２差分かを判定することができ、各第１差分又は第２差分に応じた方向に前記走行体を回転駆動させて前記差分を適切に補正することができる。

(5) 前記一対の距離測定部は、前記後背面よりも前記第１回転方向の上流側の第１距離測定部と、前記後背面よりも前記第１回転方向の下流側の第２距離測定部とを含む。この場合、前記差分判定処理部は、前記第１距離測定部の第１測定結果による第１距離が、前記第２距離測定部の第２測定結果による第２距離よりも長い場合に前記差分を前記第１差分と判定し、前記第１距離が前記第２距離よりも短い場合に前記差分を前記第２差分と判定する。

これにより、前記第１差分又は前記第２差分を具体的に判定することができる。

(6) 前記連結装置は、その正面に、幅方向に隔てられた一対の識別形状部を備えている。この場合、前記自律走行装置は、前記走行体が前記第１回転方向へ回転されている間に前記一対の距離測定部それぞれが測定した水平方向の走査データに基づいて、前記差分が、回転不足に起因する第１差分、又は過剰回転に起因する第２差分のいずれであるかを判定する差分判定処理部を更に備える。また、前記補正処理部は、前記第１差分と判定された場合に前記走行体を前記第１回転方向と同じ正方向へ回転させて補正し、前記第２差分と判定された場合に前記走行体を前記第１回転方向とは反対の逆方向へ回転させて補正する。

このような構成であっても、前記第１差分又は前記第２差分を具体的に判定することができ、各差分に応じた補正を行うことができる。

(7) 前記連結装置は、前記走行体に搭載されたバッテリを充電するための充電ユニットである。前記連結部は、前記被連結部に接続される電力供給用の給電端子を有する給電接続部である。また、前記被連結部は、前記給電接続部と接続されて前記給電端子から電力供給を受ける受電端子を有する充電接続部である。

このような構成に本発明が適用されることにより、清掃装置は、充電接続部を給電接続部に確実に連結することができる。

(8) 本発明の他の局面に係る位置ズレ補正方法は、バッテリ駆動により自律して走行可能な自律走行装置を連結装置に連結させる際に生じる位置ズレを補正する。前記自律走行装置は、走行体と、前記走行体の後背面に設けられ、前記連結装置に連結される被連結部と、前記走行体の両側面それぞれに設けられ、後方へ向けて測定光を出力することにより後方の対象物までの距離を測定する一対の距離測定部と、を備えている。この場合、前記位置ズレ補正方法は、差分検知ステップと、差分補正ステップと、を含む。前記差分検知ステップは、前記連結装置の正面の所定位置で、前記被連結部が前記連結装置の連結部に対向する対向位置へ向けて前記走行体が第１回転方向へ回転駆動した場合に、前記一対の距離測定部それぞれが測定した測定結果に基づいて、前記被連結部の位置と前記対向位置との差分を検知する。前記差分補正ステップは、前記差分検知ステップによって検知された前記差分に基づいて前記走行体を回転駆動させることにより前記被連結部の位置を前記対向位置に補正する。

なお、本発明は、バッテリ駆動により自律して走行可能な自律走行装置を連結装置に連結させる際に生じる位置ズレを補正する位置ズレ補正方法のステップをコンピュータに実行させるためのプログラム、又は、このようなプログラムを非一時的に記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として捉えることもできる。

本発明によれば、回転不足又は過剰回転によって充電接続部などの被連結部と相手側の連結部との間で位置ズレが生じたとしても、その位置ズレを適切に補正して確実に充電することが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る清掃装置の前方側の外観を示す斜視図である。 図２は、清掃装置の内部の構成を示す模式図である。 図３は、清掃装置の後方側の外観を示す斜視図である。 図４は、清掃装置が備える充電接続部の構成を示す断面図である。 図５は、清掃装置の正面図である。 図６は、清掃装置が備えるサイドレーザセンサの走査範囲を示す図である。 図７は、清掃装置が充電ステーションに帰還するときの動作を説明するための図であり、清掃装置が充電ステーションを検知して停止した状態を示す。 図８は、清掃装置が充電ステーションに帰還するときの動作を説明するための図であり、清掃装置が旋回している状態を示す。 図９は、清掃装置が充電ステーションに帰還するときの動作を説明するための図であり、清掃装置が１８０°旋回した状態を示す。 図１０は、清掃装置が充電ステーションに帰還するときの動作を説明するための図であり、清掃装置が後進して充電ステーションと連結した状態を示す。 図１１は、清掃装置が備える制御ユニットの構成を示すブロック図である。 図１２は、清掃装置が旋回した後に停止位置を超えて停止した状態を示す図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る充電ステーションの構成を示す斜視図である。 図１４は、充電ステーションが備える給電端子部の構成を示す拡大図である。 図１５Ａは、充電端子部の凹部へ向けて誘導ローラが案内される状態を示す図である。 図１５Ｂは、充電端子部の凹部に誘導ローラが収容された状態を示す図である。 図１６は、充電ステーションの内部の構成を示す断面図である。 図１７は、制御ユニットによって実行されるズレ補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［清掃装置１０］
図１は、本発明の実施形態に係る自律走行型の清掃装置１０（本発明の自律走行装置の一例）の前方側の外観を示す斜視図であり、図２は、清掃装置１０の内部構造を示す模式図である。以下の説明では、各図に示される上下方向Ｄ１、前後方向Ｄ２、左右方向Ｄ３を用いる。

清掃装置１０は、空港や駅、ショッピングモールなどのコンコースの床面２３（図３参照）を自律走行によって移動する自律走行装置であり、移動ロボットとも称されている。清掃装置１０は、自律走行によって床面２３を前方へ移動しつつ、床面２３の塵や埃などのゴミ類を吸い上げ、フィルタによってゴミ類を分離し、それらを収集ボックス１６（図２参照）に収集する。清掃装置１０は、予め入力された走行ルートや清掃エリアマップ、清掃する時間帯、充電のために戻る帰還位置などの各種清掃情報に基づいて、床面２３を前方へ走行しながら自動的に清掃する。

なお、清掃装置１０は、本発明の自律走行装置の単なる一例であって、本発明は、例えば、屋内の床面を自律走行しながら清掃する清掃装置や、屋外の歩行路や車道路などの路面を自律走行しながら清掃する清掃装置などにも適用可能である。また、清掃機能を備えておらず、他の用途を実現するための自律走行型の移動ロボット、例えば、自律して走行可能な警備ロボットや、介護ロボット、荷物運搬ロボット、表示案内ロボットなどの自律走行装置にも本発明は適用可能である。

図２に示すように、清掃装置１０は、装置本体１１（本発明の走行体の一例）と、装置本体１１に設けられた各機能部とを備えている。具体的には、装置本体１１には、走行部１２、モータ１３（１３Ａ，１３Ｂ）、バッテリ１４、吸気ユニット１５、収集ボックス１６、支持ホルダ１７、吸気ノズル１８、拡張ノズル１９（図１参照）、操作部２０、表示パネル２１、充電接続部３０（本発明の被連結部の一例）、及び制御ユニット４０などが設けられている。

図１に示すように、装置本体１１は、その外装を構成する外装カバー１１Ａを有する。また、図２に示すように、装置本体１１は、その下部にシャーシ１１Ｂを有する。シャーシ１１Ｂは、床面２３に対して概ね平行に設けられている。また、装置本体１１の内部には、上述の各機能部を支持するための支持フレームが適宜設けられている。

図２に示すように、走行部１２は、装置本体１１の下部に設けられている。走行部１２は、装置本体１１の走行姿勢を維持しつつ進行方向の搬送力を床面２３に伝達するものであり、シャーシ１１Ｂに取り付けられている。走行部１２は、走行用の一対の車輪１２１と、４つのキャスタ１２２とを有する。

車輪１２１は、シャーシ１１Ｂの前後方向Ｄ２の中央であって、左右方向Ｄ３（幅方向）の両端部それぞれに回転可能に支持されている。４つのキャスタ１２２は、装置本体１１の走行姿勢を維持するためのものであり、シャーシ１１Ｂの前方端の両端部、及びシャーシ１１Ｂの後方端の両端部に回転可能に支持されている。清掃装置１０が床面２３に置かれた状態で、車輪１２１及びキャスタ１２２の各外周面は床面２３によって支持される。これにより、装置本体１１が、図１や図２に示される走行姿勢に維持される。

一対の車輪１２１それぞれの回転軸には、減速ギヤなどの伝達機構を介して、モータ１３の出力軸が連結されている。このため、モータ１３が駆動されて、その回転駆動力が前記出力軸から出力されると、モータ１３の回転駆動力が車輪１２１に伝達される。本実施形態では、一対の車輪１２１のそれぞれに対して、個別にモータ１３が設けられている。つまり、一方の車輪１２１にモータ１３Ａが設けられており、他方の車輪１２１にモータ１３Ｂが設けられている。したがって、各モータ１３（１３Ａ，１３Ｂ）が個別に駆動制御されることによって、各車輪１２１の回転速度が制御される。例えば、制御ユニット４０によって各車輪１２１の回転速度が等速に制御されると、清掃装置１０は前方又は後方へ真っ直ぐに進行し、各車輪１２１の回転速度が異なる速度に制御されると、回転速度の遅い車輪１２１側に清掃装置１０が旋回する。

吸気ユニット１５は、装置本体１１の内部において、後述のバッテリ１４の上側に設けられている。吸気ユニット１５は、吸気ノズル１８から空気を吸い込む吸引力を発生させるものであり、複数の吸気ファン１５１を有する。吸気ユニット１５の吸気ポート１５４にフレキシブルホース２４が接続されている。吸気ファン１５１が駆動されると、フレキシブルホース２４の先端の吸気口から空気が吸い込まれ、その空気は、フレキシブルホース２４、吸気ユニット１５の内部、排気管（不図示）を通って、外部に排出される。

バッテリ１４は、装置本体１１の中心部に設けられている。バッテリ１４は、モータ１３及び吸気ファン１５１に駆動用の電力を供給する。

図３は、清掃装置１０の後方側の外観を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、収集ボックス１６は、装置本体１１の背面に設けられている。装置本体１１の背面には、当該背面を覆うとともに、収集ボックス１６を着脱可能に支持するための支持ホルダ１７が設けられている。支持ホルダ１７の左右方向Ｄ３（幅方向）の中央には、上下方向Ｄ１に延びる凹部１７１が形成されており、その凹部１７１に収集ボックス１６が取り外し可能に装着されている。

図２に示すように、支持ホルダ１７には、凹部１７１の底面から前方へ延びる吸気ポート１７４が設けられている。吸気ポート１７４は、収集ボックス１６の上部に設けられた排出口に連結されている。吸気ポート１７４にフレキシブルホース２４の端部が接続されている。

また、図３に示すように、支持ホルダ１７の下部には吸気ノズル１８が設けられており、支持ホルダ１７の側部には拡張ノズル１９が設けられている。吸気ノズル１８には、一対の回転ブラシ２６（２６Ａ，２６Ｂ）が回転可能に設けられている。回転ブラシ２６は、モータ（不図示）から回転駆動力が伝達されることにより回転する。清掃装置１０の走行時に前記モータが制御ユニット４０によって駆動されると、回転ブラシ２６が回転されて、床面２３のゴミ類の回収が良好に行われる。

図３に示すように、拡張ノズル１９は、支持ホルダ１７の左側に設けられている。支持ホルダ１７の左側には、収容部１７６が設けられており、収容部１７６に拡張ノズル１９が収容可能である。拡張ノズル１９は、支持ホルダ１７に支持されている。具体的には、拡張ノズル１９は、収容部１７６に収容される収容姿勢（図１及び図３に示される姿勢）と、収容部１７６から左側へ倒されて装置本体１１の左側の床面２３を清掃可能な側方清掃姿勢（不図示）との間で姿勢変化可能なように、支持ホルダ１７に支持されている。

操作部２０は、装置本体１１の背面の上部に設けられている。操作部２０は、外装カバー１１Ａに取り付けられている。操作部２０は、オペレータよって操作される装置であり、例えば、タッチ操作が可能なタッチパネルを有する端末装置である。清掃装置１０に対する各種の登録情報（走行ルート、清掃エリアマップ、清掃時間帯、帰還位置などの情報）は、操作部２０から入力することができる。入力された登録情報は、制御ユニット４０内のＲＡＭや記憶装置（不図示）に転送されて記憶され、制御ユニット４０による走行制御に用いられる。

表示パネル２１は、装置本体１１の前面に設けられている。表示パネル２１は、例えば液晶パネルである。表示パネル２１には、清掃中に各種のアナウンス情報が制御ユニット４０によって表示される。前記アナウンス情報は、例えば、清掃中であることを示す情報、清掃しているフロアに関する案内情報などである。

図３に示すように、充電接続部３０は、清掃装置１０の後背面に設けられている。充電接続部３０は、バッテリ１４の充電時に用いられるものであり、充電時に充電ステーション５０に連結される。本実施形態では、充電接続部３０は、支持ホルダ１７の背面１７Ａに設けられている。背面１７Ａにおいて、支持ホルダ１７は凹部１７１の右側（背面１７Ａから見て左側）に設けられており、詳細には、背面１７Ａの中心から右側へ間隔ｄ１（図７参照）を隔てた位置に設けられている。支持ホルダ１７の背面１７Ａに凹部１７２が形成されており、その凹部１７２に充電接続部３０が設けられている。

充電接続部３０は、充電ステーション５０が備える３つの給電端子６１に接続される３つの受電端子３１を有している。３つの受電端子３１は、上下方向Ｄ１に沿って縦並びに配置されている。

図４は、清掃装置１０の充電接続部３０の構成を示す図であり、最も上側に配置された受電端子３１の直上の位置を通る水平切断面の断面図である。図４に示すように、凹部１７２の底面１７２Ａの幅方向の中央には、底面１７２Ａから突出する台座３１１が設けられている。台座３１１は上下方向Ｄ１に長い四角錐台形状である。その台座３１１の突出方向側の側面に３つの受電端子３１が上下に並んで設けられている。

凹部１７２の内部において、台座３１１の上側には、底面１７２Ａから更に深く形成され、凹部１７２よりも幅サイズの小さい凹部１７３が設けられている。また、凹部１７２の幅方向の両内壁それぞれから凹部１７３の幅方向の両内壁それぞれに至る部分には傾斜面１７２Ｂが形成されている。各傾斜面１７２Ｂは、凹部１７２の両内壁から凹部１７３に向かって傾斜している。各傾斜面１７２Ｂは、後述する給電接続部６０（本発明の連結部の一例）の誘導ローラ６３が凹部１７３へ向かうように案内する傾斜ガイド面である。また、凹部１７３は、傾斜面１７２Ｂによって案内された誘導ローラ６３を収容するとともにその内部に誘導ローラ６３を位置決めする。

図５は、清掃装置１０の正面図である。図５に示すように、清掃装置１０の正面には、フロントレーザセンサ４１と、ソナーセンサ４２とが設けられている。

フロントレーザセンサ４１は、前方走行時に前方側の障害物の有無を検知するために用いられるセンサである。フロントレーザセンサ４１は、装置本体１１の正面の下部に形成された幅方向に延びる溝部１７５に設けられている。フロントレーザセンサ４１は、溝部１７５の内部の中央に配置されている。フロントレーザセンサ４１は、レーザ光Ｃ１（図７参照）を前方へ向けて水平方向に走査しながら検出対象物までの距離を測定する二次元走査型のセンサであり、側域センサ、或いはレーザレンジスキャナとも称されている。フロントレーザセンサ４１によって、前方側の水平方向の二次元データが取得される。フロントレーザセンサ４１は、レーザ発信素子、レーザ発信素子を駆動するレーザドライバ、受光素子、受光素子の出力をデジタル信号に変換する受光処理回路などを備えている。

フロントレーザセンサ４１は制御ユニット４０に接続されており、制御ユニット４０によって制御される。フロントレーザセンサ４１は、前方へ向けて幅方向（水平方向）へ所定の走査角θ１（図７参照）の範囲内でパルス状のレーザ光Ｃ１を走査する。前記走査角θ１は、例えば１２０°である。フロントレーザセンサ４１が、測定領域Ｒ１（図７参照）内の検出対象物で反射して戻って来たパルス波を受光すると、制御ユニット４０は、前記パルス波が戻ってくるまでの時間を測定し、その測定値に基づいて各走査位置においける物体までの距離を算出する。これにより、制御ユニット４０は、清掃装置１０の正面側（進行方向側）に存在する物体までの距離や位置、その物体の幅方向における形状やサイズを把握することができる。

ソナーセンサ４２は、表示パネル２１の下側に設けられている。装置本体１１の正面における幅方向の両端部それぞれにソナーセンサ４２が設けられている。ソナーセンサ４２は制御ユニット４０に接続されており、制御ユニット４０によって制御される。ソナーセンサ４２は、音波を用いて物体の有無を検知するものであり、その音波が物体に反射して戻ってくるまでの時間に基づいて、その物体との距離を測定する。

図１及び図３に示すように、装置本体１１の両側面それぞれには、サイドレーザセンサ４５（４５Ａ，４５Ｂ）が設けられている。つまり、装置本体１１には、一対のサイドレーザセンサ４５（４５Ａ，４５Ｂ）が設けられている。各サイドレーザセンサ４５は、本発明の距離測定部の一例である。

本実施形態では、清掃装置１０の後背面よりも後述の回転方向Ｄ４（図７参照）の上流側の側面（つまり装置本体１１の右側面）にサイドレーザセンサ４５Ａ（本発明の第１距離測定部の一例）が設けられている。また、清掃装置１０の後背面よりも後述の回転方向Ｄ４の下流側の側面（つまり装置本体１１の左側面）にサイドレーザセンサ４５Ｂ（本発明の第２距離測定部の一例）が設けられている。

本実施形態では、各サイドレーザセンサ４５は、２つの役割を担っている。具体的には、各サイドレーザセンサ４５は、後方に存在する対象物（充電ステーション５０）までの距離を測定する本発明の距離検出部の役割と、清掃装置１０の前方、下方、そして後方に至る測定領域Ｒ２（図６参照）の二次元データを取得する二次元データ検出装置の役割と、を有する。言い換えると、各サイドレーザセンサ４５は、本発明の距離測定部と、前記二次元データ検出装置とを兼ねている。各サイドレーザセンサ４５は、清掃装置１０の後方へ向けて測定光であるレーザ光Ｃ２を出射することにより、後方に存在する対象物（充電ステーション５０）までの距離を測定する。また、各サイドレーザセンサ４５は、清掃装置１０の前方、下方、そして後方に至る前記測定領域Ｒ２へ向けてレーザ光Ｃ２を走査することにより前記測定領域Ｒ２の二次元データを取得する。

サイドレーザセンサ４５は、フロントレーザセンサ４１と概ね同様に構成されており、レーザ発信素子、レーザ発信素子を駆動するレーザドライバ、受光素子、受光素子の出力をデジタル信号に変換する受光処理回路などを備えている。サイドレーザセンサ４５は制御ユニット４０に接続されており、制御ユニット４０によって制御される。

図６は、サイドレーザセンサ４５の走査範囲を示す図である。サイドレーザセンサ４５は、前方から下方を経て後方に至る測定領域Ｒ２へ向けて鉛直方向に所定の走査角θ２の範囲内でパルス状のレーザ光Ｃ２を走査する。本実施形態では、前記走査角θ２は２７０°である。サイドレーザセンサ４５は、サイドレーザセンサ４５から鉛直下方へ延びる基準線Ｑ１を中心に前方及び後方へ均等角度（１３５°）でレーザ光Ｃ２を走査する。このような走査角θ２でレーザ光Ｃ２が走査されるため、制御ユニット４０は、清掃装置１０が充電ステーション５０の近傍に到達した後に充電のために旋回した場合に、清掃装置１０の後方に位置する充電ステーション５０までの距離や形状、サイズなども検出することができる。

サイドレーザセンサ４５が、前記測定領域Ｒ２内の物体（検出対象物）で反射して戻って来たパルス波を受光すると、制御ユニット４０は、前記パルス波が戻ってくるまでの時間を測定し、その測定値に基づいて物体までの距離を算出する。これにより、制御ユニット４０は、清掃装置１０の前方側（正面側）に存在する物体や、床面２３に存在する段差や障害物、後方に存在する物体（例えば充電ステーション５０）までの距離や位置、それらの走査方向における形状やサイズを把握することができる。

本実施形態では、各サイドレーザセンサ４５から出射される各レーザ光Ｃ２は、後方へ真っ直ぐに出射され、互いに平行を保った状態で後方に存在する検出対象物に照射される。また、図７に示すように、各レーザ光Ｃ２の間隔ｄ２は、後述する充電ステーション５０の横幅Ｌ１よりも若干小さくされている。このため、後述するように、充電のために清掃装置１０が正確に旋回されて、清掃装置１０の後背面が充電ステーション５０の正面に対向した場合、各レーザ光Ｃ２それぞれは、充電ステーション５０の側壁５１Ａに照射される（図９参照）。一方、清掃装置１０が過剰に旋回したり、或いは旋回不足が生じた場合は、いずれか一方のレーザ光Ｃ２だけが充電ステーション５０の側壁５１Ａに照射し、他方のレーザ光Ｃ２は壁面９１に照射することになる。具体的には、過剰旋回（過剰回転）の場合は、回転方向Ｄ４（図７参照）の上流側のサイドレーザセンサ４５Ａから出射されたレーザ光Ｃ２だけが側壁５１Ａに照射され、上流側のサイドレーザセンサ４５Ｂから出射されたレーザ光Ｃ２は壁面９１に照射される。また、旋回不足（回転不足）の場合は、サイドレーザセンサ４５Ａから出射されたレーザ光Ｃ２は壁面９１に照射され、サイドレーザセンサ４５Ｂから出射されたレーザ光Ｃ２だけが側壁５１Ａに照射される。

なお、本実施形態では、サイドレーザセンサ４５の走査角θ２を２７０°としたが、前記走査角θ２は２７０°に限られない。すなわち、前記走査角θ２は、少なくとも、清掃装置１０が充電ステーション５０と連結するために清掃装置１０が旋回されてその後背面が充電ステーション５０の正面に向けられた場合に、充電ステーション５０までの距離ｄ３（図７参照）を検出可能な範囲に定められていればよい。

また、本実施形態では、本発明の距離測定部の一例として、清掃装置１０の前方側、下方の床面２３、後方側に存在する物体までの距離や位置等を検出可能なサイドレーザセンサ４５を例示するが、前記距離検出部はこのようなサイドレーザセンサ４５に限られない。例えば、前記距離検出部は、少なくとも、清掃装置１０の後方へ向けて測定光であるレーザ光Ｃ２を出射することにより、後方に存在する検出対象物（例えば充電ステーション５０）までの距離を測定することができるセンサであればよい。

図７乃至図１０は、バッテリ１４を充電するために、清掃装置１０が充電ステーション５０に帰還するときの動作を示す図である。上述したように、清掃装置１０には、前記走行ルートや清掃エリアマップ、清掃する時間帯などの情報が登録されており、また、充電のために戻るための帰還位置情報が登録されている。前記帰還位置情報としては、例えば、ＧＰＳによる位置情報である。したがって、清掃装置１０は、バッテリ１４の充電量が所定量よりも少なくなると、清掃を中断して、清掃装置１０に設けられたＧＰＳ受信機によって自身の位置を測位しつつ、前記走行ルートや清掃エリアマップなどを参照しつつ、前記帰還位置情報が示す帰還位置に戻る。

図７に示すように、前記帰還位置情報が示す帰還位置の付近まで清掃装置１０が移動し、フロントレーザセンサ４１による測定領域Ｒ１内に充電ステーション５０が入ると、清掃装置１０は、充電ステーション５０までの正確な距離やその位置を特定することができる。その後、清掃装置１０は、充電ステーション５０の正面から距離ｄ３を隔てた位置まで前進すると（図７参照）、停止する。そして、制御ユニット４０によって各車輪１２１の駆動が制御されて、清掃装置１０は、中心軸Ｐ１の回りを回転方向Ｄ４（図７において反時計回転方向）へ向けて旋回し始める（図８参照）。

そして、清掃装置１０が正確に１８０°旋回すると、清掃装置１０の後背面が充電ステーション５０の正面に対向する位置に配置される（図９参照）。後述するように、充電ステーション５０の中心を通る基準線Ｑ２から間隔ｄ１だけ図９の紙面の右側へ隔てた位置に給電接続部６０が配置されている。そのため、清掃装置１０が正確に１８０°旋回した場合は、充電接続部３０は充電ステーション５０の給電接続部６０の正面に対向する位置（対向位置）に配置される（図９参照）。そして、制御ユニット４０による後進制御によって清掃装置１０が充電ステーション５０側へ移動すると、充電接続部３０と充電ステーション５０の給電接続部６０とが連結し、各端子が接触して、充電が可能となる（図１０参照）。

制御ユニット４０は、装置本体１１の上部に設けられている。制御ユニット４０は、清掃装置１０の各部の動作を制御し、例えば、清掃装置１０の前後進の走行や旋回、充電ステーション５０への帰還、吸気ユニット１５の吸気ファン１５１の駆動、表示パネル２１の画面表示のなどを制御する。制御ユニット４０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置、ＧＰＳ受信機などを有する。

前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶された不揮発性のメモリである。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性のメモリであり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリ（作業領域）として使用される。制御ユニット４０は、前記ＲＯＭ又は記憶装置に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより、清掃装置１０の走行や旋回、充電ステーション５０への帰還、吸気ファン１５１の駆動、表示パネル２１の画面表示などを制御する。

図１１は、制御ユニット４０の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、制御ユニット４０は、走行制御部４０１、ズレ検知処理部４０２（本発明の差分検知処理部の一例）、ズレ方向判定処理部４０４（本発明の差分判定処理部の一例）、補正処理部４０５（本発明の補正処理部の一例）等の各種の処理部を含む。制御ユニット４０は、前記ＣＰＵが前記制御プログラムに従った各種の演算処理を実行することによって前記各種の処理部として機能する。制御ユニット４０又は前記ＣＰＵが、前記制御プログラムを実行するコンピュータの一例である。なお、制御ユニット４０に含まれる一部又は全部の処理部が電子回路で構成されていてもよい。また、前記制御プログラムは、複数のプロセッサを前記各種の処理部として機能させるためのプログラムであってもよい。

走行制御部４０１は、清掃装置１０に対する各種の登録情報（走行ルート、清掃エリア、清掃時間帯、帰還位置情報などの情報）に基づいて、清掃装置１０の走行を制御する。つまり、走行制御部４０１は、各モータ１３の駆動を制御することにより、清掃装置１０の前進走行、後進走行、旋回等を制御する。例えば、バッテリ１４の充電量が少なくなると、登録されている帰還位置情報に基づいて充電ステーション５０へ向けて清掃装置１０を移動させる。また、走行制御部４０１は、フロントレーザセンサ４１からの検出信号に基づいて充電ステーション５０を検知した場合に、充電準備のために、所定の基準位置（所定位置）で清掃装置１０を旋回させる。具体的には、走行制御部４０１は、前記基準位置まで清掃装置１０を前進させた後にその位置に停止させ、その基準位置において、装置本体１１の中心軸Ｐ１（図７参照）を中心にして所定の回転方向Ｄ４（本発明の第１回転方向の一例）に回転するように清掃装置１０を旋回させる。ここで、前記基準位置は、充電ステーション５０の正面から清掃装置１０の前面まで距離ｄ３を隔てた位置（図７に示す位置）である。前記距離ｄ３は、例えば、０．５ｍ〜１．０ｍの範囲内に定められている。

ところで、充電接続部３０と給電接続部６０との位置合わせのために清掃装置１０が旋回動作する場合に、充電接続部３０の位置と給電接続部６０の位置との位置ズレΔＲ（図１２参照）が生じる場合がある。前記位置ズレΔＲは、充電ステーション５０の正面方向（基準線Ｑ２）に対して、清掃装置１０の回転方向Ｄ４への回転ズレである。例えば、前記旋回動作の際に、床面２３上で車輪１２１がスリップして回転不足が生じると、清掃装置１０が充電ステーション５０の真正面の停止位置（図９に示す位置）まで到達せず、回転方向Ｄ４の上流側への回転ズレ（回転不足ズレ）が生じる。また、図１２に示すように、前記旋回動作の際に、中心軸Ｐ１回りの慣性によって清掃装置１０が前記停止位置（図９に示す位置）で停止せずに過剰に回転した場合は、回転方向Ｄ４の下流側への回転ズレ（過剰回転ズレ）が生じる。このような位置ズレΔＲが生じた場合は、給電接続部６０に対向する位置に充電接続部３０が配置されず、この状態で清掃装置１０が充電ステーション５０へ向けて後進しても、充電接続部３０が給電接続部６０に連結できない。なお、前記回転不足ズレは本発明の第１差分の一例であり、前記過剰回転ズレは本発明の第２差分の一例である。

これに対して、本実施形態では、制御ユニット４０が、ズレ検知処理部４０２、ズレ方向判定処理部４０４、補正処理部４０５を有しているため、前記位置ズレΔＲが生じたとしても、そのズレを補正することができる。

ズレ検知処理部４０２は、各サイドレーザセンサ４５（４５Ａ，４５Ｂ）それぞれの検出結果（測定結果）に基づいて、充電接続部３０の位置と給電接続部６０の位置との位置ズレΔＲ（図１２参照）の有無を検知する。具体的には、ズレ検知処理部４０２は、充電ステーション５０の正面方向に対して、清掃装置１０が回転方向Ｄ４へズレているか否かを検知する。

具体的には、ズレ検知処理部４０２は、充電準備のために清掃装置１０が旋回動作を行った後に、サイドレーザセンサ４５Ａの検出結果（本発明の第１測定結果の一例）に基づいて、サイドレーザセンサ４５Ａから検出対象物までの第１測定距離Ｍ１（図１２参照）を求め、また、サイドレーザセンサ４５Ｂの検出結果（本発明の第２測定結果の一例）に基づいて、サイドレーザセンサ４５Ｂから検出対象物までの第２測定距離Ｍ２（図１２参照）を求める。過剰回転又は回転不足によって前記位置ズレΔＲが生じている場合、上述したように、各サイドレーザセンサ４５から出射される各レーザ光Ｃ２のうち、いずれか一方のレーザ光Ｃ２だけが充電ステーション５０の側壁５１Ａに照射し、他方のレーザ光Ｃ２は壁面９１に照射する。この場合、前記第１測定距離Ｍ１と前記第２測定距離Ｍ２との間に充電ステーション５０の奥行き方向Ｄ１２のサイズＬ２に相当する差が生じることになる。したがって、ズレ検知処理部４０２は、前記第１測定距離Ｍ１と前記第２測定距離Ｍ２との間に前記サイズＬ２に相当する差があると判定した場合に、前記位置ズレΔＲが生じていると判定する。なお、前記第１測定距離Ｍ１と前記第２測定距離Ｍ２との差が無い場合、或いは、その差が、前記サイズＬ２相当の差未満の許容範囲内である場合は、ズレ検知処理部４０２は、前記位置ズレΔＲが生じていないと判定する。この場合は、各サイドレーザセンサ４５から出射される各レーザ光Ｃ２それぞれが側壁５１Ａに照射されており、清掃装置１０の後背面が充電ステーション５０の正面に向けられていることを意味する。

ズレ方向判定処理部４０４は、各サイドレーザセンサ４５（４５Ａ，４５Ｂ）それぞれの検出結果に基づいて、前記位置ズレΔＲが、清掃装置１０の旋回動作時に回転不足により生じた前記回転不足ズレ（本発明の第１差分の一例）であるか、清掃装置１０の旋回動作時に過剰回転により生じた前記過剰回転ズレ（本発明の第２差分の一例）であるかを判定する。

具体的には、ズレ方向判定処理部４０４は、ズレ検知処理部４０２によって求められた前記第１測定距離Ｍ１が、ズレ検知処理部４０２によって求められた前記第２測定距離Ｍ２よりも長い場合に、前記位置ズレΔＲを前記回転不足ズレと判定する。なお、前記旋回動作時に回転不足が生じている場合は、サイドレーザセンサ４５Ａのレーザ光Ｃ２が壁面９１に照射され、サイドレーザセンサ４５Ｂのレーザ光Ｃ２が充電ステーション５０の側壁５１Ａに照射されるため、上述の判定が可能である。

また、ズレ方向判定処理部４０４は、図１２に示すように、前記第１測定距離Ｍ１が前記第２測定距離Ｍ２よりも短い場合に、前記位置ズレΔＲを前記過剰回転ズレと判定する。なお、前記旋回動作時に過剰回転が生じている場合は、サイドレーザセンサ４５Ａのレーザ光Ｃ２が充電ステーション５０の側壁５１Ａに照射され、サイドレーザセンサ４５Ｂのレーザ光Ｃ２が壁面９１に照射されるため、上述の判定が可能である。

補正処理部４０５は、ズレ検知処理部４０２によって前記位置ズレΔＲが検知された場合に、充電接続部３０が給電接続部６０の正面の位置に配置されるように清掃装置１０を回転駆動させることにより、充電接続部３０と給電接続部６０との位置ズレを補正する。

具体的には、補正処理部４０５は、ズレ方向判定処理部４０４によって前記回転不足ズレと判定された場合に、清掃装置１０を回転方向Ｄ４と同じ正方向へ所定角度だけ回転させる。また、補正処理部４０５は、ズレ方向判定処理部４０４によって前記過剰回転ズレと判定された場合に、清掃装置１０を回転方向Ｄ４とは反対の逆方向へ所定角度だけ回転させる。前記所定角度は、予め定められた角度であり、例えば、０．１°〜２°の範囲で定めることができる。

［充電ステーション５０］
図１３は、充電ステーション５０（本発明の連結装置の一例）の構成を示す斜視図であり、図１４は、充電ステーション５０が備える連結部の一例である給電接続部６０の拡大図である。以下の説明では、各図に示される上下方向Ｄ１１、奥行き方向Ｄ１２、幅方向Ｄ１３を用いる。

充電ステーション５０は、清掃装置１０に搭載されたバッテリ１４を充電するための充電ユニットである。上述したように、清掃装置１０が充電ステーション５０に戻ってきて、充電ステーション５０にドッキングすると、清掃装置１０の充電接続部３０が給電接続部６０に連結し、充電ステーション５０からバッテリ１４に電力が供給される。

充電ステーション５０は、例えば、その背面が壁面９１に接合された状態で床面２３に設置されて使用される。なお、充電ステーション５０は、壁面９１に埋め込まれるように設置されていてもよい。

図１３に示すように、充電ステーション５０は、ケーシング５１と、給電接続部６０と、を備えている。

ケーシング５１は、概ね直方体形状に形成されており、全体として、上下方向Ｄ１１及び幅方向Ｄ１３のサイズに比べて、奥行き方向Ｄ１２のサイズＬ２が小さく形成されている。ケーシング５１の一方側（壁面９１とは反対側）の側壁５１Ａに矩形状の開口５１１が形成されている。また、前記旋回動作によって清掃装置１０の後背面が充電ステーション５０の正面に向く位置に清掃装置１０が配置された場合に各サイドレーザセンサ４５から出射される各レーザ光Ｃ２が側壁５１Ａにおける幅方向Ｄ１３の両端部に照射するように、ケーシング５１の横幅Ｌ１は、相対的に、各レーザ光Ｃ２の間隔ｄ２よりも若干大きくされている。

ケーシング５１の側壁５１Ａには、幅方向に隔てられた一対の凹部５１２（本発明の識別形状部の一例）が形成されている。一対の凹部５１２は、側壁５１Ａにおいて幅方向Ｄ１３の両端の角部に形成されている。各凹部５１２は、内部側に凹んだ形状である。各凹部５１２は、清掃装置１０のフロントレーザセンサ４１と同じ高さの位置に形成されている。これにより、フロントレーザセンサ４１による測定領域Ｒ１内に充電ステーション５０がある場合、フロントレーザセンサ４１から前方へ向けて水平に出射されたレーザ光Ｃ１が所定の走査角で水平方向に走査されると、レーザ光Ｃ１が凹部５１２を水平方向へ横切るように照射される。このときの反射光に対応する信号をフロントレーザセンサ４１から受信すると、清掃装置１０の制御ユニット４０は、２つの凹部５１２それぞれの位置や形状、清掃装置１０と充電ステーション５０との離間距離、各凹部５１２の幅方向の間隔（幅間隔）などを取得することができる。各凹部５１２の形状や幅間隔などのような充電ステーション５０を識別するための識別情報は、清掃装置１０の前記ＲＯＭ又は前記記憶装置に予め記憶（登録）されている。したがって、制御ユニット４０は、フロントレーザセンサ４１からの信号に基づいて取得された情報と前記識別情報とを照合し、照合が一致した場合に、前方の物体が充電ステーション５０であると判定することができる。

また、各凹部５１２は、清掃装置１０が回転方向Ｄ４へ旋回動作された場合に、その旋回中に各サイドレーザセンサ４５から出射されたレーザ光Ｃ２が走査される箇所に形成されている。このため、清掃装置１０が回転方向Ｄ４へ旋回されると、各サイドレーザセンサ４５から出射されたレーザ光Ｃ２も同方向へ走査される。これにより、制御ユニット４０は、清掃装置１０の旋回によって、各凹部５１２の情報を含む水平方向の走査データを取得することができる。

給電接続部６０は、ケーシング５１の内部に設けられており、ケーシング５１の内部から開口５１１を介して側壁５１Ａの外側に突出している。本実施形態では、給電接続部６０は、ケーシング５１の内部において、充電ステーション５０の中央から幅方向Ｄ１３の一方側（図１３の紙面において右側）へ間隔ｄ１だけ隔てた位置に設けられている。

また、本実施形態では、給電接続部６０は、ケーシング５１の内部において、幅方向Ｄ１３へスライド移動可能に支持されている。

給電接続部６０は、清掃装置１０の充電接続部３０の各受電端子３１に接続される電力供給用の給電端子６１を有している。本実施形態では、３つの受電端子３１それぞれに一対一で対応する３つの給電端子６１を有する。

図１４に示すように、給電接続部６０は、給電端子６１を保持するための保持部６２を有する。保持部６２は、奥行き方向Ｄ１２に長い直方体形状に形成されており、開口５１１から外側へ突出している。保持部６２の突出方向の端部（突出端部）には、底面６０４を有する凹部６０３が形成されている。３つの給電端子６１は、底面６０４から外側へ垂直に突出するように底面６０４に設けられている。底面６０４において、３つの給電端子６１は、上下方向Ｄ１１に沿って縦並びに配置されている。また、各給電端子６１の突出長さは、凹部６０３から外側へ突出しない長さに定められている。

本実施形態では、給電接続部６０は、清掃装置１０の充電接続部３０と同じ高さの位置に配置されている。これにより、清掃装置１０が充電ステーション５０にドッキングした場合に、充電接続部３０の各受電端子３１が給電接続部６０の各給電端子６１に接続可能となる。

給電接続部６０には、円盤形状の誘導ローラ６３が設けられている。誘導ローラ６３は、給電端子６１よりも上側に設けられている。保持部６２の上面に支持プレート６４が保持部６２と一体に形成されており、その支持プレート６４の先端部６５に誘導ローラ６３が回転自在に支持されている。支持プレート６４の先端部６５は、先細り形状に形成されており、保持部６２の突出端部の凹部６０３よりも外側へ突出している。そのため、誘導ローラ６３は、各給電端子６１よりも外側に隔てられた位置で支持されている。

誘導ローラ６３は、充電接続部３０が給電接続部６０に連結される際に、充電接続部３０から受ける垂直方向の力を幅方向Ｄ１３の押圧力に変換する変換部としての役割を担う部分でもある。この場合、誘導ローラ６３はカムフォロアとして機能し、充電接続部３０の各傾斜面１７２Ｂは傾斜カムとして機能する。

本実施形態では、充電接続部３０が給電接続部６０に連結された場合に、誘導ローラ６３が凹部１７３に誘導されるように、誘導ローラ６３は、凹部１７３や傾斜面１７２Ｂと同じ高さ位置で支持されている。具体的には、例えば、充電接続部３０及び給電接続部６０が互いに真正面に対峙しておらず、幅方向Ｄ１３にズレた位置にある場合、図１５Ａに示すように、清掃装置１０の移動の伴い充電接続部３０が給電接続部６０に近づき押し付けられると、凹部１７２に形成されたいずれか一方の傾斜面１７２Ｂが誘導ローラ６３に当接する。このとき、誘導ローラ６３は、清掃装置１０の移動方向に直交する方向の力、つまり、凹部１７３へ向かう方向（幅方向Ｄ１３）の押圧力を受ける。言い換えると、誘導ローラ６３は、清掃装置１０の移動方向の力を、その移動方向に直交する方向の力、つまり、凹部１７３へ向かう方向（幅方向Ｄ１３）の押圧力に変換する。この押圧力は、給電接続部６０を凹部１７２の幅方向の中央側へスライドさせる力として作用する。

充電接続部３０が給電接続部６０側へ更に押し付けられると、前記押圧力を受けることにより、給電接続部６０は更に中央側へスライド移動し、凹部１７３に収容される（図１５Ｂ参照）。この状態で、誘導ローラ６３は、凹部１７３によって、充電接続部３０における幅方向の中央部に位置決めされる。なお、図１５Ａに示す例では、給電接続部６０のスライド許容量は、距離ｄ４に定められている。このため、給電接続部６０に対する充電接続部３０の幅方向のズレ量が前記距離ｄ４以内である場合は、清掃装置１０が充電ステーション５０に真っ直ぐに後進すると、充電接続部３０は給電接続部６０に連結可能である。一方、充電接続部３０の幅方向のズレ量が前記距離ｄ４を超える場合は、清掃装置１０が充電ステーション５０に真っ直ぐに後進しても充電接続部３０は給電接続部６０に連結できない。

図１６は、充電ステーション５０の内部の構成を示す断面図である。図１６に示すように、ケーシング５１の内部には、給電接続部６０を収容するとともに、給電接続部６０を奥行き方向Ｄ１２へ移動可能に支持する収容支持部６７が設けられている。収容支持部６７の内部には、給電接続部６０の保持部６２と収容支持部６７の奥部とを連結するとともに、保持部６２を奥行き方向Ｄ１２に対して弾性的に支持する弾性部材６６が設けられている。弾性部材６６は、例えばコイルバネである。収容支持部６７及び弾性部材６６が設けられているため、充電接続部３０が給電接続部６０に対して押し付けられた場合でも、その押し付け方向とは反対の方向へ給電接続部６０を退避させつつ、給電端子６１と受電端子３１とを適度な押圧力で接触させることができる。

上述したように、本実施形態では、給電接続部６０は、幅方向Ｄ１３へスライド移動可能に支持されている。具体的には、ケーシング５１の内部に収容支持部６７をスライド移動可能に支持する一対のレール６８，６９が設けられている。レール６８，６９は、幅方向Ｄ１３に長く形成されており、奥行き方向Ｄ１２に所定間隔を隔てて設けられている。レール６８，６９によって収容支持部６７の下端部が支持されることにより、給電接続部６０は、幅方向Ｄ１３へスライド可能となる。なお、給電接続部６０を幅方向Ｄ１３へスライド移動可能に支持するスライド支持機構は、上述のレール６８，６９による支持機構に限られず、例えば、ラック−ピニオン機構により支持する機構を適用することも可能である。

また、ケーシング５１の内部には、収容支持部６７を幅方向Ｄ１３へ弾性的に付勢するコイルバネなどの弾性部材７１，７１が設けられている。これらの弾性部材７１，７２によって、給電接続部６０は、開口５１１の中央で保持されている。

［ズレ補正処理］
以下、図１７のフローチャートを参照しつつ、制御ユニット４０によって実行されるズレ補正処理の手順の一例について説明するとともに、本発明の位置ズレ補正方法について説明する。なお、以下では、清掃装置１０のバッテリ１４の充電量が低下して、清掃装置１０が清掃を中断し、前記帰還位置情報に基づいて充電ステーション５０へ向けて帰還しているものとして説明する。

清掃装置１０のバッテリ１４の充電量が低下すると、清掃装置１０は清掃を中断して、前記帰還位置情報に基づいて、充電ステーション５０へ向けて走行する。そして、清掃装置１０のフロントレーザセンサ４１の測定領域Ｒ１に充電ステーション５０が入ると、ステップＳ１１において、制御ユニット４０は、フロントレーザセンサ４１の検出信号に基づいて、充電ステーション５０を検知する。

充電ステーション５０が検知されると、次のステップＳ１２では、制御ユニット４０は、清掃装置１０の前進走行を継続し、清掃装置１０を前記基準位置（図７に示す位置）まで移動させ、その基準位置で停止させる。その後、制御ユニット４０は、モータ１３を駆動制御して、清掃装置１０を中心軸Ｐ１の回りを回転方向Ｄ４へ向けて１８０°旋回させる（Ｓ１３）。

次のステップＳ１４では、制御ユニット４０は、各サイドレーザセンサ４５の検出信号に基づいて、回転方向Ｄ４に対して前記位置ズレΔＲが生じているか否かを判定する。つまり、制御ユニット４０は、清掃装置１０が前記停止位置（図９に示す位置）で停止しているか、或いは、前記停止位置で停止しておらず、前記位置ズレΔＲが生じているかを判定する。なお、前記ステップＳ１４は、本発明の差分検知ステップの一例である。

ステップＳ１４において、前記位置ズレΔＲが無いと判定されると、制御ユニット４０は、次のステップＳ１５に進み、清掃装置１０を充電ステーション５０へ向けて後進させる。その後、充電接続部３０の受電端子３１と給電接続部６０の給電端子６１との導通が確認されて、各端子が接触していることが検知されると（Ｓ１６のＹｅｓ）、制御ユニット４０は、清掃装置１０の後進を停止して（Ｓ１７）、充電ステーション５０からの給電に備える。その後、一連の処理が終了する。

一方、ステップＳ１４において、前記位置ズレΔＲがあると判定されると、制御ユニット４０は、前記位置ズレΔＲが回転不足に起因して生じる前記回転不足ズレであるか（Ｓ１８）、或いは、過剰回転に起因して生じる前記過剰回転ずれであるかを判定する（Ｓ１９）。

ステップＳ１８において、前記位置ズレΔＲが前記回転不足ズレであると判定されると（Ｓ１８のＹｅｓ）、制御ユニット４０は、清掃装置１０を回転方向Ｄ４と同じ正方向へ所定角度だけ回転駆動させて、前記位置ズレΔＲを小さくするように位置ズレ補正を行う（Ｓ２０）。一方、ステップＳ１９において、前記位置ズレΔＲが前記過剰回転ズレであると判定されると（Ｓ１９のＹｅｓ）、制御ユニット４０は、清掃装置１０を回転方向Ｄ４とは反対の逆方向へ所定角度だけ回転駆動させて、前記位置ズレΔＲを小さくするように位置ズレ補正を行う（Ｓ２１）する。なお、ステップＳ２０及びＳ２１は、本発明の差分補正ステップの一例である。

ステップＳ２０及びＳ２１の位置ズレ補正が終了すると、処理はステップＳ１４に戻り、位置ズレが無いと判定されるまで、ステップＳ１４の判定処理が繰り返される。

なお、前記位置ズレΔＲが前記回転不足ズレであるか、或いは、前記過剰回転ズレであるかを判定することができなかった場合は、制御ユニット４０は、位置ズレの補正が不可能であると判定して、エラー出力を行い（Ｓ２２）、位置ズレ補正を行うことなく、一連の処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態の清掃装置１０は、各サイドレーザセンサ４５それぞれの検出結果に基づいて、充電接続部３０の位置と給電接続部６０の位置との位置ズレΔＲ（図１２参照）の有無が検知され、前記位置ズレΔＲが検知された場合に、充電接続部３０が給電接続部６０の正面の位置に配置されるように清掃装置１０を回転駆動させることにより、充電接続部３０と給電接続部６０との位置ズレが補正される。このため、清掃装置１０の回転不足又は過剰回転によって充電接続部３０と給電接続部６０との間で位置ズレΔＲが生じたとしても、その位置ズレΔＲを適切に補正して、確実に各接続部を連結させることが可能となる。

また、前記位置ズレΔＲが無いと判定されるまでステップＳ２０及びＳ２１の位置ズレ補正が繰り返し行われるため、位置ズレ補正に伴う清掃装置１０の回転駆動時に車輪１２１がスリップしたり、清掃装置１０が過剰に回転した場合でも、前記位置ズレが解消されるまで補正が実行される。

なお、上述の実施形態では、ケーシング５１の横幅Ｌ１を、各サイドレーザセンサ４５から出射される各レーザ光Ｃ２の間隔ｄ２よりも若干大きくして、清掃装置１０が正確に１８０°旋回した場合に各レーザ光Ｃ２が側壁５１Ａに照射される構成を例示したが、本発明はこの構成に限られない。例えば、ケーシング５１の横幅Ｌ１を、各サイドレーザセンサ４５から出射される各レーザ光Ｃ２の間隔ｄ２よりも若干小さくしてもよい。この場合は、清掃装置１０が正確に１８０°旋回した場合に、各レーザ光Ｃ２が壁面９１に照射される。また、清掃装置１０が過剰に旋回したり、或いは旋回不足が生じた場合は、いずれか一方のレーザ光Ｃ２だけが充電ステーション５０の側壁５１Ａに照射し、他方のレーザ光Ｃ２は壁面９１に照射する。この場合でも、ズレ方向判定処理部４０４によってズレ方向を判定することが可能である。

また、充電ステーション５０が壁面９１に埋め込まれている場合は、制御ユニット４０は、清掃装置１０の旋回中に各サイドレーザセンサ４５によって取得された、凹部５１２の情報を含む水平方向の走査データに基づいて、前記位置ズレΔＲがあるか否かを判定してもよい。例えば、清掃装置１０の前記旋回動作に回転不足が生じている場合は、前記走査データには回転方向Ｄ１４の上流側の凹部５１２Ａだけを含むことになる。つまり、一つの凹部５１２Ａの情報を含む前記走査データが取得されることになる。この場合は、制御ユニット４０は、前記位置ズレΔＲがあると判定し、更に、その位置ズレΔＲが前記回転不足ズレであると判定する。一方、清掃装置１０の前記旋回動作に過剰回転が生じている場合は、前記走査データには二つの凹部５１２Ａを含むことになる。つまり、二つの凹部５１２（５１２Ａ，５１２Ｂ）の情報を含む前記走査データが取得されることになる。この場合は、制御ユニット４０は、前記位置ズレΔＲがあると判定し、更に、その位置ズレΔＲが前記過剰回転ズレであると判定する。

１０ ：清掃装置
１１ ：装置本体
１３ ：モータ
１４ ：バッテリ
２３ ：床面
３０ ：充電接続部
３１ ：受電端子
４０ ：制御ユニット
４１ ：フロントレーザセンサ
４２ ：ソナーセンサ
４５ ：サイドレーザセンサ
４５Ａ ：サイドレーザセンサ
４５Ｂ ：サイドレーザセンサ
５０ ：充電ステーション
５１ ：ケーシング
５１Ａ ：側壁
６０ ：給電接続部
６１ ：給電端子
４０１ ：走行制御部
４０２ ：ズレ検知処理部
４０４ ：ズレ方向判定処理部
４０５ ：補正処理部
５１１ ：開口
５１２ ：凹部

Claims (8)

1. バッテリ駆動により自律して走行可能な自律走行装置であって、
   走行体と、
   前記走行体の後背面に設けられ、予め定められた連結装置に連結される被連結部と、
   前記走行体の両側面それぞれに設けられ、後方へ向けて測定光を出力することにより後方の対象物までの距離を測定する一対の距離測定部と、
   前記連結装置の正面の所定位置で、前記被連結部が前記連結装置の連結部に対向する対向位置へ向けて前記走行体が第１回転方向へ回転駆動した場合に、前記一対の距離測定部それぞれが測定した測定結果に基づいて、前記被連結部の位置と前記対向位置との前記第１回転方向における差分を検知する差分検知処理部と、
   前記差分検知処理部によって検知された前記差分に基づいて前記走行体を回転駆動させることにより前記被連結部の位置を前記対向位置に補正する補正処理部と、を備える自律走行装置。
2. 前記一対の距離測定部は、少なくとも後方へ向けて鉛直方向に前記測定光を走査することにより前記後方の対象物までの距離を含む二次元データを取得し、
   前記差分検知処理部は、前記一対の距離測定部によって取得された後方側の前記二次元データに基づいて前記差分を検知する、請求項１に記載の自律走行装置。
3. 前記一対の距離測定部は、前方から下方を経て後方に至る測定領域へ向けて鉛直方向に前記測定光を走査することにより前記測定領域に存在する対象物までの距離を含む二次元データを取得するものであり、前記測定領域内の障害物の有無の判定処理に用いられる二次元データ検出装置を兼ねる、請求項２に記載の自律走行装置。
4. 前記走行体の回転駆動時の前記第１回転方向と前記一対の距離測定部それぞれの前記測定結果とに基づいて、前記差分が回転不足に起因する第１差分か、過剰回転に起因する第２差分かを判定する差分判定処理部を更に備え、
   前記補正処理部は、前記第１差分と判定された場合に前記走行体を前記第１回転方向と同じ正方向へ回転させて補正し、前記第２差分と判定された場合に前記走行体を前記第１回転方向とは反対の逆方向へ回転させて補正する、請求項１から３のいずれかに記載の自律走行装置。
5. 前記一対の距離測定部は、前記後背面よりも前記第１回転方向の上流側の第１距離測定部と、前記後背面よりも前記第１回転方向の下流側の第２距離測定部とを含み、
   前記差分判定処理部は、前記第１距離測定部の第１測定結果による第１距離が、前記第２距離測定部の第２測定結果による第２距離よりも長い場合に前記差分を前記第１差分と判定し、前記第１距離が前記第２距離よりも短い場合に前記差分を前記第２差分と判定する、請求項４に記載の自律走行装置。
6. 前記連結装置の正面に幅方向に隔てられた一対の識別形状部が設けられており、
   前記走行体が前記第１回転方向へ回転されている間に前記一対の距離測定部それぞれが測定した水平方向の走査データに基づいて、前記差分が、回転不足に起因する第１差分、又は過剰回転に起因する第２差分のいずれであるかを判定する差分判定処理部を更に備え、
   前記補正処理部は、前記第１差分と判定された場合に前記走行体を前記第１回転方向と同じ正方向へ回転させて補正し、前記第２差分と判定された場合に前記走行体を前記第１回転方向とは反対の逆方向へ回転させて補正する、請求項１から３のいずれかに記載の自律走行装置。
7. 前記連結装置は、前記走行体に搭載されたバッテリを充電するための充電ユニットであり、
   前記連結部は、前記被連結部に接続される電力供給用の給電端子を有する給電接続部であり、
   前記被連結部は、前記給電接続部と接続されて前記給電端子から電力供給を受ける受電端子を有する充電接続部である、請求項１から６のいずれかに記載の自律走行装置。
8. バッテリ駆動により自律して走行可能な自律走行装置を連結装置に連結させる際に生じる位置ズレを補正する位置ズレ補正方法であって、
   前記自律走行装置は、
   走行体と、
   前記走行体の後背面に設けられ、前記連結装置に連結される被連結部と、
   前記走行体の両側面それぞれに設けられ、後方へ向けて測定光を出力することにより後方の対象物までの距離を測定する一対の距離測定部と、を備えており、
   前記連結装置の正面の所定位置で、前記被連結部が前記連結装置の連結部に対向する対向位置へ向けて前記走行体が第１回転方向へ回転駆動した場合に、前記一対の距離測定部それぞれが測定した測定結果に基づいて、前記被連結部の位置と前記対向位置との差分を検知する差分検知ステップと、
   前記差分検知ステップによって検知された前記差分に基づいて前記走行体を回転駆動させることにより前記被連結部の位置を前記対向位置に補正する差分補正ステップと、を含む、位置ズレ補正方法。

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