JP3189317B2 - 移動作業ロボット - Google Patents
移動作業ロボットInfo
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- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
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- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
- A47L11/24—Floor-sweeping machines, motor-driven
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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- A47L11/02—Floor surfacing or polishing machines
- A47L11/10—Floor surfacing or polishing machines motor-driven
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動床面掃除機・自動
床面仕上げ装置等のように自動的に作業を行う移動作業
ロボットに関するものである。
床面仕上げ装置等のように自動的に作業を行う移動作業
ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、作業機器に走行駆動装置・センサ
類および走行制御手段等を付加して、自動的に作業を行
う各種の移動作業ロボットが開発されている。例えば自
走式掃除機は、清掃機能として本体底部に吸込みノズル
やブラシなどを備え、移動機能として、走行および操舵
手段と、走行時に障害物を検知しその距離を計測する測
距手段と、位置を認識する位置認識手段とを備え、この
測距手段によって清掃場所の周囲の壁等に沿って移動し
つつ、位置認識手段によって清掃区域を認識し、その清
掃区域内を移動して清掃区域全体を清掃するものであ
る。
類および走行制御手段等を付加して、自動的に作業を行
う各種の移動作業ロボットが開発されている。例えば自
走式掃除機は、清掃機能として本体底部に吸込みノズル
やブラシなどを備え、移動機能として、走行および操舵
手段と、走行時に障害物を検知しその距離を計測する測
距手段と、位置を認識する位置認識手段とを備え、この
測距手段によって清掃場所の周囲の壁等に沿って移動し
つつ、位置認識手段によって清掃区域を認識し、その清
掃区域内を移動して清掃区域全体を清掃するものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成の従来の
移動作業ロボットでは、本体の測距手段の設置部はなめ
らかなボディ外形ライン上にある。しかし作業を行う以
上、測距手段に接触や衝突などの突発的な外的衝撃が加
わる可能性がある。そして本体と周囲の物体の距離が非
常に小さくなったとき、測距手段は発信素子からの直接
波と周囲の物体からの反射波を区別することができなく
なり、近距離の計測ができない。また測距手段の設置部
は分離できないため、複数ある測距手段の相互影響等を
容易に調べることができないものであった。
移動作業ロボットでは、本体の測距手段の設置部はなめ
らかなボディ外形ライン上にある。しかし作業を行う以
上、測距手段に接触や衝突などの突発的な外的衝撃が加
わる可能性がある。そして本体と周囲の物体の距離が非
常に小さくなったとき、測距手段は発信素子からの直接
波と周囲の物体からの反射波を区別することができなく
なり、近距離の計測ができない。また測距手段の設置部
は分離できないため、複数ある測距手段の相互影響等を
容易に調べることができないものであった。
【０００４】本発明は上記従来の構成が有していた課題
を解決しようとするものであって、移動作業ロボットに
とって重要な役割を担う測距手段が、接触や衝突などの
突発的な外的衝撃を受けにくく、近距離も計測できる構
成の移動作業ロボットを提供することを第一の目的とし
ている。
を解決しようとするものであって、移動作業ロボットに
とって重要な役割を担う測距手段が、接触や衝突などの
突発的な外的衝撃を受けにくく、近距離も計測できる構
成の移動作業ロボットを提供することを第一の目的とし
ている。
【０００５】また本体の測距手段の設置部だけを個別に
取り出して、複数ある測距手段相互の影響等を容易に調
べることができる移動作業ロボットを提供することを第
二の目的としている。
取り出して、複数ある測距手段相互の影響等を容易に調
べることができる移動作業ロボットを提供することを第
二の目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の第一の手段は、本体を移動させる駆動手段
および操舵手段と、本体周囲の物体までの距離を計測す
る測距手段と、上記駆動手段と操舵手段とを上記測距手
段からの情報をもとに制御し本体の走行制御を行う走行
制御手段と、上記測距手段から周囲の物体までの距離を
本体外周面からの距離に変換する演算手段と、清掃等の
作業を行なう作業手段とを備え、上記測距手段の設置部
は内側へ段差を設けた移動作業ロボットとするものであ
る。
めの本発明の第一の手段は、本体を移動させる駆動手段
および操舵手段と、本体周囲の物体までの距離を計測す
る測距手段と、上記駆動手段と操舵手段とを上記測距手
段からの情報をもとに制御し本体の走行制御を行う走行
制御手段と、上記測距手段から周囲の物体までの距離を
本体外周面からの距離に変換する演算手段と、清掃等の
作業を行なう作業手段とを備え、上記測距手段の設置部
は内側へ段差を設けた移動作業ロボットとするものであ
る。
【０００７】第二の目的を達成するための本発明の第二
の手段は、本発明の第一の手段の構成に加えて、本体の
測距手段の設置部を本体より分離可能とした移動作業ロ
ボットとするものである。
の手段は、本発明の第一の手段の構成に加えて、本体の
測距手段の設置部を本体より分離可能とした移動作業ロ
ボットとするものである。
【０００８】
【作用】本発明の第一の手段は、測距手段の設置部は内
側に段差を設けているもので、移動作業ロボットにとっ
て重要な役割を担う測距手段が、段差の作用により接触
や衝突などの突発的な外的衝撃を受けにくく、しかも近
距離も計測できるものである。
側に段差を設けているもので、移動作業ロボットにとっ
て重要な役割を担う測距手段が、段差の作用により接触
や衝突などの突発的な外的衝撃を受けにくく、しかも近
距離も計測できるものである。
【０００９】本発明の第二の手段は、測距手段の設置部
だけを個別に取り出して複数ある測距手段相互の影響等
を容易に調べることができるものである。
だけを個別に取り出して複数ある測距手段相互の影響等
を容易に調べることができるものである。
【００１０】
（実施例１）以下、本発明の第一の手段の実施例である
自走式掃除機の全体構成を図１・図２に基づいて説明す
る。１１は自走式掃除機の本体、１２Ｌ・１２Ｒはそれ
ぞれ本体１１の左右後方に設けた駆動輪で、駆動モータ
１３Ｌ・１３Ｒで左右独立に駆動される。１４は本体１
１の前方に回転自在に取り付けられた従輪である。以
上、駆動輪１２Ｌ・１２Ｒ、駆動モータ１３Ｌ・１３
Ｒ、従輪１４は本体１１を移動させる駆動手段と操舵手
段を構成している。また１３’Ｌ・１３’Ｒはそれぞれ
駆動モータ１３Ｌ・１３Ｒに接続されたロータリエンコ
ーダ等からなる回転検出器で、移動距離計測手段を構成
しており、駆動モータ１３Ｌ・１３Ｒの軸回転数を検出
している（以下移動距離計測手段１３’と称する）。１
５は本体１１の側部から前部にかけて本体１１より突出
する左右２つの可動体で、周囲には弾性材からなる緩衝
体１６が取り付けられている。この可動体１５は、本体
１１に保持部１７を介して取り付けられ、回動自在に支
持されている。１８は本体１１の後部に取り付けられた
緩衝体である。１９は回転板２０の周囲に植毛されたブ
ラシで、可動体１５に設けたモータ２１によって床面と
平行に本体１１の内側方向に回転駆動され、床面上のご
みを掃くようになっている。２２は電動送風機、２３は
集塵室、２４・２５はその内部に設けたフィルターであ
る。２６は本体１１の底部中央に設けた床ノズルで、接
続パイプ２７を介して集塵室２３と接続している。以上
ブラシ１９・モータ２１・電動送風機２２・集塵室２３
・フィルタ２４・２５は、清掃手段を構成している。３
０は本体１１の方向を計測する方向計測手段で、本実施
例ではレートジャイロおよびこの出力を積分する積分器
などから成っている。
自走式掃除機の全体構成を図１・図２に基づいて説明す
る。１１は自走式掃除機の本体、１２Ｌ・１２Ｒはそれ
ぞれ本体１１の左右後方に設けた駆動輪で、駆動モータ
１３Ｌ・１３Ｒで左右独立に駆動される。１４は本体１
１の前方に回転自在に取り付けられた従輪である。以
上、駆動輪１２Ｌ・１２Ｒ、駆動モータ１３Ｌ・１３
Ｒ、従輪１４は本体１１を移動させる駆動手段と操舵手
段を構成している。また１３’Ｌ・１３’Ｒはそれぞれ
駆動モータ１３Ｌ・１３Ｒに接続されたロータリエンコ
ーダ等からなる回転検出器で、移動距離計測手段を構成
しており、駆動モータ１３Ｌ・１３Ｒの軸回転数を検出
している（以下移動距離計測手段１３’と称する）。１
５は本体１１の側部から前部にかけて本体１１より突出
する左右２つの可動体で、周囲には弾性材からなる緩衝
体１６が取り付けられている。この可動体１５は、本体
１１に保持部１７を介して取り付けられ、回動自在に支
持されている。１８は本体１１の後部に取り付けられた
緩衝体である。１９は回転板２０の周囲に植毛されたブ
ラシで、可動体１５に設けたモータ２１によって床面と
平行に本体１１の内側方向に回転駆動され、床面上のご
みを掃くようになっている。２２は電動送風機、２３は
集塵室、２４・２５はその内部に設けたフィルターであ
る。２６は本体１１の底部中央に設けた床ノズルで、接
続パイプ２７を介して集塵室２３と接続している。以上
ブラシ１９・モータ２１・電動送風機２２・集塵室２３
・フィルタ２４・２５は、清掃手段を構成している。３
０は本体１１の方向を計測する方向計測手段で、本実施
例ではレートジャイロおよびこの出力を積分する積分器
などから成っている。
【００１１】３１は本体１１の前方・左右側方にある物
体までの距離を測定する測距手段で、本体１１の周囲に
設けた超音波センサから構成しており、この設置部３１
ａには内側への段差３５が設けてあり、本体１１の外周
面との距離Ｄがある。３２は方向計測手段３０および測
距手段３１からの情報に基づいて駆動モータ１３Ｌ・１
３Ｒを制御し、本体１１の走行制御を行なう走行制御手
段である。３３は全体に電力を供給する蓄電池等からな
る電源である。
体までの距離を測定する測距手段で、本体１１の周囲に
設けた超音波センサから構成しており、この設置部３１
ａには内側への段差３５が設けてあり、本体１１の外周
面との距離Ｄがある。３２は方向計測手段３０および測
距手段３１からの情報に基づいて駆動モータ１３Ｌ・１
３Ｒを制御し、本体１１の走行制御を行なう走行制御手
段である。３３は全体に電力を供給する蓄電池等からな
る電源である。
【００１２】図３は本実施例の制御ブロック図で、これ
に基づいて本実施例の動作について説明する。方向計測
手段３０・測距手段３１・移動距離計測手段１３’の情
報が、走行制御手段３２に伝達される。その際、測距手
段３１の出力は演算手段３４により本体１１の外周面か
らの距離に変換される。走行制御手段３２はこれらの情
報を判断して駆動モータ１３Ｌ・１３Ｒに制御信号を出
力し、本体１１の移動方向・移動距離を制御する。
に基づいて本実施例の動作について説明する。方向計測
手段３０・測距手段３１・移動距離計測手段１３’の情
報が、走行制御手段３２に伝達される。その際、測距手
段３１の出力は演算手段３４により本体１１の外周面か
らの距離に変換される。走行制御手段３２はこれらの情
報を判断して駆動モータ１３Ｌ・１３Ｒに制御信号を出
力し、本体１１の移動方向・移動距離を制御する。
【００１３】次に図４に基づいて演算手段３４の計測距
離変換作用について説明する。測距手段３１は、発信専
用と受信専用の両素子で１ペアとなっており、まず発信
素子が超音波をある一定時間発射する。この超音波が本
体１１の外部に存在する物体に当たって発射した反射波
は、本体１１側に戻って受信素子でキャッチされる。演
算手段３４は、この発射の瞬間から反射波を受信するま
での時間差より周囲の物体までの距離Ｌを計測する。と
ころが従来のものでは物体が近距離ｄ内に存在する場合
は、発射波が直接受信素子に回り込む直接波と、反射波
とを時間的に区別できず、測距を行うことができない。
本実施例では、測距手段３１の設置部を本体１１の外周
面より距離Ｄのオフセットを設けた構成にして、距離Ｄ
に相当する時間内の受信を無視して直接波の影響を除去
している。つまり演算手段３４にはあらかじめ距離Ｄが
インプットされており、これと測距手段３１の計測距離
Ｌから、本体１１の外周面から周囲物体までの距離ｌを
演算するようにしている。したがって本体１１から近距
離の物体でも、最低、距離Ｄが存在するため、その距離
を計測することができる。
離変換作用について説明する。測距手段３１は、発信専
用と受信専用の両素子で１ペアとなっており、まず発信
素子が超音波をある一定時間発射する。この超音波が本
体１１の外部に存在する物体に当たって発射した反射波
は、本体１１側に戻って受信素子でキャッチされる。演
算手段３４は、この発射の瞬間から反射波を受信するま
での時間差より周囲の物体までの距離Ｌを計測する。と
ころが従来のものでは物体が近距離ｄ内に存在する場合
は、発射波が直接受信素子に回り込む直接波と、反射波
とを時間的に区別できず、測距を行うことができない。
本実施例では、測距手段３１の設置部を本体１１の外周
面より距離Ｄのオフセットを設けた構成にして、距離Ｄ
に相当する時間内の受信を無視して直接波の影響を除去
している。つまり演算手段３４にはあらかじめ距離Ｄが
インプットされており、これと測距手段３１の計測距離
Ｌから、本体１１の外周面から周囲物体までの距離ｌを
演算するようにしている。したがって本体１１から近距
離の物体でも、最低、距離Ｄが存在するため、その距離
を計測することができる。
【００１４】以上のように本実施例によれば、本体１１
の測距手段３１の設置部３１ａに内側への段差３５が設
けてあるため、接触や衝突などの突発的な外的衝撃によ
る影響を避けることができる。つまり、測距手段３１は
図１に示す本体１１のＡ部とＢ部でガードされ、直接測
距手段３１に衝撃が加わることはないものである。また
本体１１の外周面を基準（距離０）として、近距離も計
測できる移動作業ロボットを実現することができる。
の測距手段３１の設置部３１ａに内側への段差３５が設
けてあるため、接触や衝突などの突発的な外的衝撃によ
る影響を避けることができる。つまり、測距手段３１は
図１に示す本体１１のＡ部とＢ部でガードされ、直接測
距手段３１に衝撃が加わることはないものである。また
本体１１の外周面を基準（距離０）として、近距離も計
測できる移動作業ロボットを実現することができる。
【００１５】なお段差３５が超音波を反射して測距に悪
影響を与えないように、段差３５の形状は外側に向かっ
てわずかに開いたものがよい。また、本体１１のボディ
形状あるいはその他の理由により、オフセットＤの長さ
は複数ある測距手段３１ごとに異なったものとなっても
支障はない。さらに測距手段３１の送信素子と受信素子
１ペアの配置は、左右水平方向・上下縦方向のいずれで
あってもよい。
影響を与えないように、段差３５の形状は外側に向かっ
てわずかに開いたものがよい。また、本体１１のボディ
形状あるいはその他の理由により、オフセットＤの長さ
は複数ある測距手段３１ごとに異なったものとなっても
支障はない。さらに測距手段３１の送信素子と受信素子
１ペアの配置は、左右水平方向・上下縦方向のいずれで
あってもよい。
【００１６】（実施例２）次に本発明の第二の手段の実
施例について図５に基づいて説明する。なお本実施例の
全体構成については、前記第一の手段の実施例と同様で
あるため説明を省略する。本実施例においては、図１で
の測距手段３１の設置部３１ａを帯状にして、本体１１
のシャーシ１１ａから分離し取り出せる構成にしてい
る。また本体１１のカバー１１ｂとも分離して単独に扱
うことができるようにしている。
施例について図５に基づいて説明する。なお本実施例の
全体構成については、前記第一の手段の実施例と同様で
あるため説明を省略する。本実施例においては、図１で
の測距手段３１の設置部３１ａを帯状にして、本体１１
のシャーシ１１ａから分離し取り出せる構成にしてい
る。また本体１１のカバー１１ｂとも分離して単独に扱
うことができるようにしている。
【００１７】以上の構成とすることによって、複数の測
距手段３１の相互影響（他ペアからの回り込み、干渉、
死角等、トラブルを起こすことが多い）を移動作業ロボ
ットの他機能とは分離して個別に調べたい場合は、この
部分だけを自由に取り外すことができ、容易に調べるこ
とができる。
距手段３１の相互影響（他ペアからの回り込み、干渉、
死角等、トラブルを起こすことが多い）を移動作業ロボ
ットの他機能とは分離して個別に調べたい場合は、この
部分だけを自由に取り外すことができ、容易に調べるこ
とができる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明の第一の手段によれ
ば、本体を移動させる駆動手段および操舵手段と、本体
周囲の物体までの距離を計測する測距手段と、上記駆動
手段と操舵手段とを上記測距手段からの情報をもとに制
御し本体の走行制御を行う走行制御手段と、上記測距手
段から周囲の物体までの距離を本体外周面からの距離に
変換する演算手段と、清掃等の作業を行う作業手段とを
備え、上記測距手段の設置部は内側へ段差を設けたこと
によって、測距手段が、接触や衝突などの突発的な外的
衝撃を受けにくく、近距離も計測できる移動作業ロボッ
トとすることができるものである。
ば、本体を移動させる駆動手段および操舵手段と、本体
周囲の物体までの距離を計測する測距手段と、上記駆動
手段と操舵手段とを上記測距手段からの情報をもとに制
御し本体の走行制御を行う走行制御手段と、上記測距手
段から周囲の物体までの距離を本体外周面からの距離に
変換する演算手段と、清掃等の作業を行う作業手段とを
備え、上記測距手段の設置部は内側へ段差を設けたこと
によって、測距手段が、接触や衝突などの突発的な外的
衝撃を受けにくく、近距離も計測できる移動作業ロボッ
トとすることができるものである。
【００１９】また本発明の第二の手段によれば、第一の
手段に加え、本体の測距手段の設置部を本体より分離可
能としたことによって、本体の測距手段の設置部だけを
個別に取り出して複数ある測距手段相互の影響等を容易
に調べることができる移動作業ロボットとすることがで
きるものである。
手段に加え、本体の測距手段の設置部を本体より分離可
能としたことによって、本体の測距手段の設置部だけを
個別に取り出して複数ある測距手段相互の影響等を容易
に調べることができる移動作業ロボットとすることがで
きるものである。
【図１】本発明の第一の手段の実施例である移動作業ロ
ボットの縦断面図
ボットの縦断面図
【図２】同移動作業ロボットの横断面図
【図３】同移動作業ロボットの走行制御手段の制御ブロ
ック図
ック図
【図４】同移動作業ロボットの手段の測距原理および演
算手段の計測距離変換を説明する説明図
算手段の計測距離変換を説明する説明図
【図５】本発明の第二の手段の実施例である移動作業ロ
ボットの測距手段の設置部の側面図
ボットの測距手段の設置部の側面図
１１ 本体 １２ 駆動輪 １３ 駆動モータ １３’移動距離検出手段 １４ 従輪 ３０ 方向計測手段 ３１ 測距手段 ３１ａ 測距手段の設置部 ３２ 走行制御手段 ３４ 演算手段 ３５ 段差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 乾 弘文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A47L 11/10 A47L 11/24 G05D 1/02
Claims (2)
- 【請求項１】本体を移動させる駆動手段および操舵手段
と、本体周囲の物体までの距離を計測する測距手段と、
上記駆動手段と操舵手段とを上記測距手段からの情報を
もとに制御し本体の走行制御を行う走行制御手段と、上
記測距手段から周囲の物体までの距離を本体外周面から
の距離に変換する演算手段と、清掃等の作業を行う作業
手段とを備え、上記測距手段の設置部は内側へ段差を設
けた移動作業ロボット。 - 【請求項２】測距手段の設置部を本体より分離可能とし
た請求項１記載の移動作業ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26170391A JP3189317B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 移動作業ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26170391A JP3189317B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 移動作業ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0595883A JPH0595883A (ja) | 1993-04-20 |
| JP3189317B2 true JP3189317B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=17365542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26170391A Expired - Fee Related JP3189317B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 移動作業ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189317B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2416621C (en) * | 2001-06-12 | 2006-09-12 | Irobot Corporation | Method and system for multi-mode coverage for an autonomous robot |
| US20040031113A1 (en) * | 2002-08-14 | 2004-02-19 | Wosewick Robert T. | Robotic surface treating device with non-circular housing |
| JP6155784B2 (ja) * | 2013-04-15 | 2017-07-05 | 三菱電機株式会社 | 自走式掃除機 |
-
1991
- 1991-10-09 JP JP26170391A patent/JP3189317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0595883A (ja) | 1993-04-20 |
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