JP3191334B2

JP3191334B2 - 移動作業ロボット

Info

Publication number: JP3191334B2
Application number: JP22263291A
Authority: JP
Inventors: 祥史高木; 保道小林; 秀隆薮内; 修江口; 弘文乾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 2001-07-23
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JPH0561540A

Description

【発明の詳細な説明】

【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往復運動を繰り返しながら自
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
段と走行時の障害物を検知する障害物検知手段と位置を
認識する位置認識手段とを備え、この障害物検知手段に
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】ここで、本発明に関連するじゅうたん目に
よる影響について、図１４を参照しながら説明する。じ
ゅうたん目とは製造工程上生じる一定方向の毛並みのこ
とである。作業区域の床面が毛足の長いカットパイルカ
ーペット等のようにじゅうたん目の強いじゅうたんで構
成されており、じゅうたん目が直進方向と直角方向にあ
る場合には、走行輪がじゅうたん毛の先端をとらえ、こ
れを踏みつけながら転がることにより、走行中に本体が
徐々にじゅうたんの毛並みの方向に流されるという現象
が起こる。

【０００４】図１４において、（１）はじゅうたんのな
い平坦なベアフロア上で直進した場合の本体１１の移動
軌跡を示す。このときはじゅうたんがないので当然じゅ
うたん目の影響はなく、本体１１は走行制御手段の直進
手段により直進制御を行いその移動軌跡は走行開始時の
本体１１の方向と一致した直線ａになる。しかしなが
ら、例えば（２）に示すように、床面をじゅうたん目が
左から右の方向にあるじゅうたんに変えて同条件で直進
走行させると、本体１１は走行制御手段の直進手段によ
り目標ラインｂ1に乗るように直進制御を行なうが実際
の移動軌跡は、本体１１は常に走行開始時の方向を向い
ているにもかかわらず目標ラインｂ1の方向から右へ角
度θだけ傾いた直線ｂになる。この横ずれの度合を表す
角度偏差θは、じゅうたんによってほぼ固有であり数度
程度である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した構成の従来の
移動作業ロボットでは、あらかじめ作業前にじゅうたん
目による横ずれの角度偏差を調べ、その情報を外部から
人為的に与えて制御に組み込まない限り、作業のやり残
しや作業効率の低下が生じるものである。またこの情報
は、じゅうたん目に経時変化が生じた場合やじゅうたん
を敷き換えた場合には対応できないものである。

【０００６】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、じゅうたん目による
横ずれの角度偏差を自動的に検出できる移動作業ロボッ
トを提供することを第一の目的としている。またじゅう
たん目による横ずれの角度偏差を、２種類の距離情報か
ら演算するのではなく１種類の角度情報から検出できる
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。また前記第二の目的に関連して、移動作業ロボット
本体以外の装置（点光源）を設置しなくても、じゅうた
ん目による横ずれの角度偏差を検出できる移動作業ロボ
ットを提供することを第三の目的としている。また第三
の目的に関連して、往復運動をすることによってじゅう
たん目による横ずれの角度偏差をより正確に検出できる
移動作業ロボットを提供することを第四の目的としてい
る。

【０００７】

【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、前記本体の方向を計測する方向計測
手段と、前記駆動手段と前記操舵手段とを制御し前記本
体の走行制御を行う走行制御手段と、前記本体の目標方
向への移動距離を計測する移動距離計測手段と、床面に
接触し前記本体横方向に設置したローラ軸に沿って自由
に動くロ−ラと、前記ロ−ラの位置を検出する横ずれ検
出手段とを備え、前記走行制御手段は、前記方向計測手
段の出力に基づいて本体を所定の目標方向に直進走行さ
せる直進手段と、前記直進手段による直進走行時におけ
る前記移動距離計測手段と横ずれ検出手段の情報から前
記本体の目標方向に対する横ずれの角度偏差を求める演
算手段を有する移動作業ロボットとするものである。

【０００８】第二の目的を達成するための本発明の第二
の手段は、本体を移動させる駆動手段および操舵手段
と、前記本体の方向を計測する方向計測手段と、前記駆
動手段と前記操舵手段とを制御し前記本体の走行制御を
行う走行制御手段と、作業領域内に配した点光源からの
光を検知するよう本体に配置した複数の受光体とを備
え、前記走行制御手段は、前記方向計測手段の出力に基
づいて本体を所定の目標方向に直進走行させる直進手段
と、前記直進手段による直進走行時において前記複数の
受光体のうちどの受光体が前記点光源からの光を検知し
ているかにより横ずれの角度情報を求める演算手段を有
する移動作業ロボットとするものである。

【０００９】また第三の目的を達成するための本発明の
第三の手段は、本体を移動させる駆動手段および操舵手
段と、前記本体の方向を計測する方向計測手段と、前記
本体側方の壁面までの距離を計測する前記本体の周囲に
設けた超音波センサからなる側方計測手段と、前記駆動
手段と前記操舵手段とを制御し前記本体の走行制御を行
う走行制御手段とを備え、前記走行制御手段は、前記方
向計測手段の出力に基づいて本体を所定の目標方向に直
進走行させる直進手段と、前記側方計測手段の出力に基
づいて前記本体を壁面から一定間隔で走行させる壁沿い
走行手段と、前記直進手段による直進走行時において前
記壁沿い走行手段による壁沿い走行を行い、前記方向計
測手段の所定の目標方向と前記壁沿い走行による前記本
体の進行方向との差により横ずれの角度偏差を求める演
算手段を有する移動作業ロボットとするものである。

【００１０】第四の目的を達成するための本発明の第四
の手段は、上記第三の手段において、走行制御手段が、
壁沿い走行のあと方向計測手段の出力に基づいて本体を
その場で後方に反転させるスピンターン手段と、前記ス
ピンターンの後再び本体を壁沿いに復路走行させるため
のスピンターン後壁沿い走行手段を有し、演算手段は、
往路時と復路時とに求めた横ずれの角度偏差を平均化す
る移動作業ロボットとするものである。

【００１１】

【作用】本発明の第一の手段は、じゅうたん上を直進走
行した場合に、じゅうたん目による横ずれの角度偏差を
自動的に検出するよう作用するものである。すなわち、
横ずれ検出手段が検出した走行区間の始点と終点での横
ずれ距離の情報と、移動距離計測手段が測定した目標方
向の移動距離の情報から、演算手段がじゅうたん目によ
る横ずれの角度偏差を自動的に検出するものである。

【００１２】本発明の第二の手段は、横ずれの角度偏差
を求めるための第二の手段として作用するものである。
すなわち、点光源からの光を受ける複数の受光体を用意
し、本体がじゅうたん上を直進した場合に、前記複数の
受光体のうち受光を検知する受光体の位置の変化から、
横ずれの角度偏差を求めるように作用するものである。
本発明の第三の手段は、側方計測手段の情報に基づいて
本体を壁面から一定距離に走行させ、その間の本体の向
きを方向計測手段により検出し、この向きと本体の進行
方向との角度差が、じゅうたん目による横ずれの角度偏
差として検出できものである。また第二の手段によるも
ののように本体以外の装置（点光源）の設置が不用であ
る。

【００１３】本発明の第四の手段は前記本発明の第三の
手段を改良したものであって、壁沿い走行・スピンター
ン・壁沿い走行という往復運動を実行することにより、
往路と復路の本体の向きの角度差から、じゅうたん目に
よる横ずれの角度偏差を自動検出するものである。また
第三の手段によるもののように、移動前に本体の向きを
進行方向に合わせる必要がないので、この時の誤差がな
くより正確に角度偏差を検出できる。

【００１４】

【実施例】（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
を図１〜図３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１１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・１２
Ｒ、駆動モータ１３Ｌ・１３Ｒ、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１
３’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１３
Ｌ・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）。３４は本体１１の横方向に設
置したローラ軸３３を中心に回転するローラで、例え
ば、じゅうたん毛の先端をとらえにくい材質を用いた
り、軸の荷重を軽くしたり、ローラー幅を実験的な適正
幅に選択するなどで、横滑りを減少させた構成とするも
ので、軸方向（本体１１の左右方向）には自由に移動で
きる。３５はローラ軸３３の軸方向に多数配置したフォ
トセンサ等からなる横ずれ検出手段で、ローラ３４の位
置を検出している。１５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。２８は操作部２９に設けられた操作
ボタンであり、後述の走行制御手段３２に各信号を送
る。３０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。３１は本体１１の前方・左
右側方および後方にある物体までの距離を測定する側方
計測手段で、本体１１の周囲に設けた超音波センサから
構成している。３２は方向計測手段３０および側方計測
手段３１からの情報に基づいて駆動モータ１３Ｌ・１３
Ｒ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。

【００１５】図３は本実施例の制御ブロック図で、以下
図３に基づいて本実施例の制御構成を説明する。方向計
測手段３０・側方計測手段３１・移動距離計測手段１
３’および横ずれ検出手段３５の情報は、走行制御手段
３２に伝達される。走行制御手段３２は、これらのデー
タ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。本実
施例では走行制御手段３２は、直進手段４０と演算手段
３８を有している。直進手段４０は、駆動モータ１３Ｌ
・１３Ｒを制御して本体１１を直進駆動させる。演算手
段３８は、移動距離計測手段１３’および横ずれ検出手
段３５の情報を受けて、じゅうたん目の影響を受けてず
れた横ずれの角度偏差を演算し、この値を表示部３９に
表示する。

【００１６】以下本実施例の動作について説明する。図
４は本実施例の制御方法を示すフローチャートである。
走行制御手段３２は、操作ボタン２８からＳＴＡＲＴ信
号を受けると、移動距離計測手段１３’と横ずれ検出手
段３５のデータを演算手段３８に送り、直進手段４０よ
り駆動モータ１３Ｌ・１３Ｒに直進駆動を指令する。最
後に操作ボタン２８からＳＴＯＰ信号を受けると、直進
駆動を停止し、再び移動距離計測手段１３’と横ずれ検
出手段３５のデータを演算手段３８に送る。演算手段３
８はＳＴＡＲＴ時・ＳＴＯＰ時の移動距離計測手段１
３’と横ずれ検出手段３５のデータからじゅうたん目の
影響を受けてずれた横ずれの角度偏差を演算し、この演
算結果を表示部３９に出力する。

【００１７】次に、図５に基づいて実際の動作を説明す
る。図５ではじゅうたん目は右向きであるとする。本体
１１は始点Ｓ（ＳＴＡＲＴ信号受信地点）において、そ
の正面は破線矢印で示した方向を向いているとする。横
ずれ検出手段３５はこの始点Ｓにおいて、本体１１の横
方向に設置したローラ軸３３に沿って自由に動くローラ
３４の位置を検出し、演算手段３８にこの情報を伝達す
る。移動距離計測手段１３’も同様にこの地点での初期
値を検出して、演算手段３８にこの情報を伝達する。そ
して直進手段４０が作用して、目標方向を本体１１の正
面方向（破線矢印）として直進を開始する。直進手段４
０は、方向計測手段３０のデータをフィードバックしな
がら常に本体１１が正面方向を向くように走行制御する
ものである。この直進手段４０により、本体１１の向き
は変わらないが、その移動軌跡はじゅうたん目の影響を
受けて、目標方向に対してΔＸだけ横ずれし、終点Ｆに
至るという動きとなる。つまり直進手段４０は、本体１
１の向きを制御できるが、じゅうたん目がある場合その
軌跡までは制御できず、平行移動するような動きとなる
ことを発明者らは確認している。一方、ローラ３４は、
この間じゅうたんの毛の中に入り込んだ形でじゅうたん
目の影響は受けずに本体１１の移動と共に本体１１の向
きに回転している。従ってローラ３４は、本体１１の移
動と共にローラ軸３３を左方向に移動することになる。
この終点ＦにおいてＳＴＯＰ信号を受信したとする。こ
の地点Ｆにおいて、前記ローラ３４はじゅうたんずれの
影響を受けずに目標方向（破線矢印）に進むので、本体
１１に対して相対的にΔＸだけ移動する。この位置を横
ずれ検出手段３５が検出し、演算手段３８にこの情報を
伝達する。移動距離計測手段１３’も同様にこの地点で
の駆動輪１２の回転数から、目標方向の移動距離を検出
して、演算手段３８にこの情報を伝達する。演算手段３
８はこの情報を受けて、横ずれ方向の変位ΔＸと移動距
離Ｌを算出し横ずれの角度偏差θを演算してその結果を
表示部３９に出力する。また同時に方向計測手段３０に
この角度偏差θをフィードバックする。直進手段４０
は、この方向計測手段３０への指示に基づいてじゅうた
ん目による影響を修正した形で本体１１を直進させるこ
とができる。

【００１８】なお本実施例ではじゅうたん目の方向が右
向きであるとしたが、任意の方向でもよく、本体１１が
左右どちらにずれるか、また全くずれないかは、すべて
ΔＸ（正負を含む）の値で判断できる。また始点Ｓと終
点Ｆの合図は、操作ボタン２８による外部操作によって
行ったが、その方法手段は任意でよい。

【００１９】（実施例２）以下本発明の第二の手段の実施例について、図１・図２
・図６・図７に基づいて説明する。前記実施例と同様の
部分は説明を省略する。図１・図２において３６は本体
１１に配置した複数の受光体であり、指向性が強く、そ
れぞれ点光源３７（図示せず）から照射される光を各特
定の方向から受けたときのみ検知する。図６は本実施例
の制御構成を示すブロック図である。図３で説明したも
のと同様の部分は、説明を省略する。本実施例では、移
動距離計測手段１３’と横ずれ検出手段３５の代わりに
受光体３６を有し、演算手段３８では受光体３６からの
受光情報を角度情報に変換する。

【００２０】以上のように構成された自走式掃除機にお
いてその動作を説明する。本実施例の制御方法を示すフ
ローチャートは、前記第一の手段の実施例で説明した図
４と同様であり、説明は省略する。ただしデータは、受
光体３６からのデータを用いる。次に図７に基づいて動
作を説明する。本体１１は目標方向（破線矢印）に向い
ているとする。これとは別に設けた点光源３７は、本体
１１のすぐ後ろに、目標方向と逆方向からの光を検知で
きる受光体３６の素子Ｂ１が受光するようにセットされ
ている。また、じゅうたん目は右向きであるとする。走
行制御手段３２は、まず始点Ｓ（ＳＴＡＲＴ信号受信地
点）において、受光体３６の受光データを検出する。こ
の受光データの検出は、受光体３６を構成している複数
の受光素子の内のどの素子が、点光源３７からの光を検
知しているかを検出して行われる。すなわち始点Ｓにお
いては、素子Ｂ１が受光しているものである。演算手段
３８はこの検出結果を角度情報に変換して初期値とす
る。そして走行制御手段３２は目標方向を本体１１の正
面方向（破線矢印）として直進手段４０を作用させて直
進を開始する。このとき本体１１の実際の移動軌跡は、
じゅうたん目の影響を受けて右にそれる（実線矢印）の
で、直進開始後に受光素子はＢ１からＢ３に変わり、点
Ｆに至る。この点Ｆで操作ボタン２８からＳＴＯＰ信号
を受信したとする。走行制御手段３２はＳＴＯＰ信号を
受信すると、再び受光体３６の受光データを検出する。
この受光データは、地点Ｆにおいては受光体３６のうち
の素子Ｂ３である。演算手段３８はこの検出結果を再び
角度情報に変換し、これを角度の終値とする。演算手段
３８は角度の初期値と終値を比較して角度の変化Δθを
求める。このΔθがすなわちじゅうたん目による横ずれ
の角度偏差θであり、これを表示部３９に出力する。ま
た同時に方向計測手段３０にこの角度偏差θをフィード
バックする。直進手段４０は、この方向計測手段３０の
指示に基づいてじゅうたん目による影響を修正した形で
本体１１を直進させる。

【００２１】こうして本実施例によれば、前記本発明の
第一の手段の実施例の構成とは別の構成でじゅうたん目
に横ずれを補正した直進走行ができる自走式掃除機を実
現できるものである。

【００２２】（実施例３）次に本発明の第三の手段の実施例について、図面を参照
しながら説明する。本実施例の自走式掃除機の全体構成
は、基本的には図１・図２で説明したものと同様である
ので説明は省略する。

【００２３】図８は本実施例の制御ブロック図で、基本
的には図３と同様である。従って、同一構成部分には同
一番号を付して詳細な説明を省略する。本実施例では、
走行制御手段３２に側方計測手段３１の出力をもとに本
体１１を壁面から一定距離に走行させる壁沿い走行手段
４１がある。ただし直進手段４０はじゅうたん目の影響
による横ずれの角度偏差の検出には直接関係ない。ま
た、横ずれの角度偏差の情報として方向計測手段３０の
リアルタイムの出力を利用し、演算手段３８ではこの出
力から横ずれの角度偏差を求める。

【００２４】以下本実施例の動作について説明する。図
９は本実施例の制御方法を示すフローチャートである。
走行制御手段３２は、操作ボタン２８からＳＴＡＲＴ信
号を受けると、方向計測手段３０の出力を初期値として
演算手段３８に送り、壁沿い走行手段４１より駆動モー
タ１３Ｌ・１３Ｒに壁沿い走行を指令する。また本体１
１が移動を開始すると、方向計測手段３０の出力をサン
プルデータとしてリアルタイムに演算手段３８に送り続
ける。最後に操作ボタン２８からＳＴＯＰ信号を受ける
と、壁沿い走行を停止し、サンプルデータの転送を終了
する。そして演算手段３８はサンプルデ−タの平均値を
求め、これとＳＴＡＲＴ時の初期値からじゅうたん目の
影響による横ずれの角度偏差を演算し、この演算結果を
表示部３９に出力する。

【００２５】次に、図１０に基づいて動作を説明する。
図１０でじゅうたん目は右向きであるとする。本体１１
は始点Ｓ（ＳＴＡＲＴ信号受信地点）において、その正
面は破線矢印（壁面Ｗ１に平行）で示した方向を向いて
いるとする。この始点Ｓにおいて、走行制御手段３２は
方向計測手段３０出力を初期値として演算手段３８に伝
達する。次いで壁沿い走行手段４１が作用して、壁面Ｗ
１と一定の距離ｄをおいた走行を開始する。仮にじゅう
たん目の影響がないとすれば、本体１１の正面は破線矢
印方向を向いたまま破線上を直進走行する。しかし本実
施例の場合は、壁沿い走行手段４１が作用して、側方計
測手段３１の出力を判断しながら、壁面Ｗ1との距離を
ある一定値ｄに保つように制御している。よって本体１
１の移動軌跡は破線上をたどるが、じゅうたん目による
横ずれの影響を相殺するためにその向きは破線矢印方向
より左に向いて走行することになる。走行中、この左に
向いた角度を方向計測手段３０でリアルタイムに検出
し、サンプルデータとして演算手段３８に取り込み続け
る。最後に終点ＦにおいてＳＴＯＰ信号を受信したとす
る。この地点Ｆにおいて、演算手段３８はサンプルデー
タの平均値を求め、これと初期値を比較して角度差Δθ
を求める。この角度差Δθをじゅうたん目による横ずれ
の角度偏差θとして、表示部３９に出力する。また同時
に方向計測手段３０にこの角度偏差θをフィードバック
する。以後直進手段４０は、この方向計測手段３０の指
示に基づいてじゅうたん目による影響を修正した形で本
体１１を直進させる。

【００２６】こうして本実施例によれば、前記本発明の
第一・第二の手段の実施例の構成とは別の構成で直進走
行ができる自走式掃除機を実現できるものである。

【００２７】なお、前記のサンプル周期、壁面との一定
距離ｄは適宜決定すればよい。サンプルデータの取り始
め、取り終わりはＳＴＡＲＴ信号とＳＴＯＰ信号により
決定されるように記述したが、その手段と方法は任意で
よい。

【００２８】また、方向計測手段３０の出力をリアルタ
イムに取り込んで平均値を求める方法を行なったが、そ
れは走行の不安定性を補うためである。すなわち、壁沿
い走行手段４１では、リアルタイムに側方計測手段３１
の出力をフィードバックしながら走行するので、本体１
１の向きは平均値Δθの向きを中心に振動しながら前進
する。このことは、平均をとらずにある瞬間のデータ
（例えばＳＴＯＰ時のデータ）だけで判断した場合、横
ずれの角度偏差θのオーダーからみると無視できない誤
差となるからである。もちろん、実施例２と同様にＳＴ
ＡＲＴ時の初期値とＳＴＯＰ時の終値のみで角度偏差θ
を求めてもよい。さらには、前記の本体１１の振動は、
壁面Ｗ１が進行方向に長い場合には収束するので、平均
値の代わりに収束値を用いてもよい。

【００２９】（実施例４）以下本発明の第四の手段による実施例について説明す
る。本実施例の自走式掃除機の全体構成は、前記実施例
３と同一であり説明を省略する。また本実施例の制御ブ
ロック図を示す図１１は、基本的には前記した図８と同
様であり、同一構成部分には同一番号を付して詳細な説
明を省略する。本実施例では走行制御手段３２に、本体
１１をその場で反転させるスピンターン手段４２と、前
記スピンターンの後再び本体１１を壁沿い走行させるス
ピンターン後壁沿い走行手段４３を設けている。

【００３０】以下本実施例の動作について説明する。図
１２は本実施例の制御方法を示すフローチャートであ
る。走行制御手段３２は、操作ボタン２８からＳＴＡＲ
Ｔ信号を受けると、壁沿い走行手段４１より駆動モータ
１３Ｌ・１３Ｒに壁沿い走行を指令する。本体１１が移
動を開始後、方向計測手段３０の出力をサンプルデータ
Ａとしてリアルタイムに演算手段３８に送り続ける。次
に操作ボタン２８からスピン信号を受けると、スピンタ
ーン手段４２が作用して駆動モータ１３Ｌ・１３Ｒにス
ピンターン指令を出し、演算手段３８はサンプルデータ
Ａの平均値を求め、その後スピンターン後壁沿い走行手
段４３が作用して再び壁沿い走行を指令する。この時も
方向計測手段３０の出力をサンプルデータＢとしてリア
ルタイムに演算手段３８に送り続ける。最後に操作ボタ
ン２８からＳＴＯＰ信号を受けると、壁沿い走行を停止
し、演算手段３８はサンプルデータＢの平均値を求め、
これとサンプルデータＡの平均値からじゅうたん目によ
る横ずれの角度偏差を求め、表示部３９に結果を出力す
る。

【００３１】次に、図１３に基づいて動作を説明する。
図１３ではじゅうたん目が右向きであるとしている。ま
た本体１１は始点Ｓ（ＳＴＡＲＴ信号受信地点）におい
て、その正面は破線矢印（壁面Ｗ1に平行）で示した方
向を向いているとする。この始点Ｓにおいて、ＳＴＡＲ
Ｔ信号を受信すると、壁沿い走行手段４１が作用して、
壁面Ｗ１と一定の距離ｄをおいて走行を開始する。仮に
じゅうたん目の影響がないとすれば、本体１１は破線矢
印方向を向いたまま破線上を移動する。しかし本実施例
の場合は、壁沿い走行手段４１によって、本体１１の移
動軌跡は破線上をたどるが、その向きはじゅうたんずれ
の影響を相殺するため破線矢印方向より左に向くことに
なる。走行中、この左に向いた角度を方向計測手段３０
でリアルタイムに検出し、サンプルデータＡとして演算
手段３８に取り込み続ける。次に折返し地点Ｍに到達す
る。この地点Ｍで走行制御手段３２が操作ボタン２８か
らスピン信号を受けたとする。走行制御手段３２はこの
スピン信号を受けると、スピンターン手段４２を作用さ
せて本体１１をその場でスピンターンさせ、演算手段３
８はサンプルデータＡの取り込みを終了し平均値を求め
る。そしてスピンターンを実行した後、スピンターン後
壁沿い走行手段４３を作用させて、再び壁面Ｗ１沿いに
壁沿い走行を開始し、演算手段３８は再び方向計測手段
３０の出力をサンプルデータＢとしてリアルタイムに取
り込み始める。スピンタ−ン後の壁沿い走行でもじゅう
たんずれの影響を相殺するために、本体１１は破線より
右（進行方向に対して）に向きながら進む。最後に終点
ＦにおいてＳＴＯＰ信号を受信したとする。この地点Ｆ
において、演算手段３８はサンプルデータＢの平均値を
求め、これとサンプルデータＡの平均値の差（スピンタ
ーンで向きが反転した分を除く）を求める。この差が２
Δθとなり、Δθをじゅうたん目による横ずれの角度偏
差θとして、表示部３９に出力する。また同時に方向計
測手段３０にこの角度偏差θをフィードバックする。以
後直進手段４０は、この方向計測手段３０の指示に基づ
いてじゅうたん目による影響を修正した形で本体１１を
直進させる。

【００３２】こうして本実施例によれば、往復運動を実
行することにより、実施例３のように基準となるＳＴＡ
ＲＴ時の本体１１の向きの誤差が消去できるので、横ず
れの角度偏差θをより正確に検出できる、自走式掃除機
を実現できるものである。

【００３３】

【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
の方向を計測する方向計測手段と、前記駆動手段と操舵
手段とを制御し本体の走行制御を行う走行制御手段と、
本体の目標方向への移動距離を計測する移動距離計測手
段と、床面に接触し本体横方向に設置したローラ軸に沿
って自由に動くロ−ラと、ロ−ラの位置を検出する横ず
れ検出手段と、清掃等の作業を行なう清掃手段とを備
え、前記走行制御手段は方向計測手段の出力に基づいて
本体を所定の目標方向に直進走行させる直進手段と、移
動距離計測手段と横ずれ検出手段のデータから本体の目
標方向に対する横ずれの角度偏差を求める演算手段を有
する移動作業ロボットとすることによって、じゅうたん
目による横ずれの角度偏差を自動的に検出できる移動作
業ロボットとすることができるものである。

【００３４】また本発明の第二の手段によれば、本体を
移動させる駆動手段および操舵手段と、本体の方向を計
測する方向計測手段と、前記駆動手段と操舵手段とを制
御し本体の走行制御を行う走行制御手段と、それぞれが
各特定の方向から点光源の光を受けたときのみ検知する
よう本体に配置した複数の受光体と、清掃等の作業を行
なう清掃手段とを備え、前記走行制御手段は方向計測手
段の出力に基づいて本体を所定の目標方向に直進走行さ
せる直進手段と、受光情報を角度情報に変換する演算手
段を有する移動作業ロボットとすることにより、じゅう
たん目の横ずれによる角度偏差を、距離情報から計算す
るのでなく、直接に角度情報として検出できる移動作業
ロボットが提供できるものである。

【００３５】さらに本発明の第三の手段によれば、本体
を移動させる駆動手段および操舵手段と、本体の方向を
計測する方向計測手段と、本体側方の壁面までの距離を
計測する側方計測手段と、前記駆動手段と操舵手段とを
制御し本体の走行制御を行う走行制御手段と、清掃等の
作業を行なう清掃手段とを備え、上記走行制御手段は側
方計測手段の出力に基づいて本体を壁面から一定距離に
走行させる壁沿い走行手段と、壁沿い走行時の方向計測
手段の出力に基づいて横ずれの角度偏差を求める演算手
段を有する移動作業ロボットとすることにより、本体以
外の装置（光ビーム発生装置）を設置しなくても、じゅ
うたん目による横ずれの角度偏差を角度情報から自動的
に検出できる移動作業ロボットを実現できるものであ
る。

【００３６】また本発明の第四の手段によれば、走行制
御手段に、方向計測手段の出力に基づいて本体をその場
で反転させるスピンターン手段と、スピンターンの後再
び本体を壁沿い走行させるさせるスピンターン後壁沿い
走行手段を備えた構成とすることによって、本体を壁沿
い走行・スピンターン、壁沿い走行と往復運動させるこ
とができ、じゅうたん目による横ずれの角度偏差をより
正確に自動検出できる移動作業ロボットを実現すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一・第二・第三・第四の手段の実施
例である移動作業ロボットの縦断面図

【図２】同移動作業ロボットの横断面図

【図３】本発明の第一の手段の実施例である移動作業ロ
ボットの走行制御手段の制御ブロック図

【図４】本発明の第一の手段・第二の手段の実施例にお
ける移動作業ロボットの走行制御手段の制御方法を示す
フローチャート

【図５】本発明の第一の手段の実施例における移動作業
ロボットの走行制御手段の作用を説明する説明図

【図６】本発明の第二の手段の実施例における移動作業
ロボットの走行制御手段の制御ブロック図

【図７】同移動作業ロボットの走行制御手段の作用を説
明する説明図

【図８】本発明の第三の手段の実施例における移動作業
ロボットの走行制御手段の制御ブロック図

【図９】同移動作業ロボットの走行制御手段の制御方法
を示すフローチャート

【図１０】同移動作業ロボットの走行制御手段の作用を
説明する説明図

【図１１】本発明の第四の手段の実施例における移動作
業ロボットの走行制御手段の制御ブロック図

【図１２】同移動作業ロボットの走行制御手段の制御方
法を示すフローチャート

【図１３】同移動作業ロボットの走行制御手段の作用を
説明する説明図

【図１４】従来の移動作業ロボットがじゅうたん上を直
進走行する場合のじゅうたん目の影響を説明する説明図

【符号の説明】

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１９ブラシ２１モータ２２電動送風機２３集塵室２４フィルター２５フィルター２６床ノズル２７接続パイプ３０方向計測手段３１測方計測手段３２走行制御手段３３ローラ軸３４ローラ３５横ずれ検出手段３６受光体３７点光源３８演算手段３９表示部４０直進手段４１壁沿い走行手段４２スピンターン手段４３スピンターン後壁沿い走行手段

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＥ０１Ｈ 1/00 Ｅ０１Ｈ 1/00 Ｚ (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 (56)参考文献特開平１−207805（ＪＰ，Ａ) 特開平１−109414（ＪＰ，Ａ) 特開平２−249552（ＪＰ，Ａ) 特開平１−298407（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−104111（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 1/02 A47L 11/10 E01H 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】本体を移動させる駆動手段および操舵手
段と、前記本体の方向を計測する方向計測手段と、前記
駆動手段と前記操舵手段とを制御し前記本体の走行制御
を行う走行制御手段と、前記本体の目標方向への移動距
離を計測する移動距離計測手段と、床面に接触し前記本
体横方向に設置したローラ軸に沿って自由に動くロ−ラ
と、前記ロ−ラの位置を検出する横ずれ検出手段とを備
え、前記走行制御手段は、前記方向計測手段の出力に基
づいて本体を所定の目標方向に直進走行させる直進手段
と、前記直進手段による直進走行時における前記移動距
離計測手段と横ずれ検出手段の情報から前記本体の目標
方向に対する横ずれの角度偏差を求めてじゅうたん目に
よる角度偏差とする演算手段を有する移動作業ロボッ
ト。
【請求項２】本体を移動させる駆動手段および操舵手
段と、前記本体の方向を計測する方向計測手段と、前記
駆動手段と前記操舵手段とを制御し前記本体の走行制御
を行う走行制御手段と、作業領域内に配した点光源から
の光を検知して前記本体の横方向に複数配列された受光
素子の検知状態から前記本体の横ずれを検出する受光体
とを備え、前記走行制御手段は、前記方向計測手段の出
力に基づいて本体を所定の目標方向に直進走行させる直
進手段と、前記直進手段による直進走行時において前記
受光体より横ずれの角度偏差を求めてじゅうたん目によ
る角度偏差とする演算手段を有する移動作業ロボット。
【請求項３】本体を移動させる駆動手段および操舵手
段と、前記本体の方向を計測する方向計測手段と、前記
本体側方の壁面までの距離を計測する前記本体の周囲に
設けた側方計測手段と、前記駆動手段と前記操舵手段と
を制御し前記本体の走行制御を行う走行制御手段とを備
え、前記走行制御手段は、前記側方計測手段の出力に基
づいて前記本体を壁面から一定間隔で走行させる壁沿い
走行手段と、前記壁沿い走行手段による壁沿い走行時に
おいて前記方向計測手段による前記本体の方向と前記壁
沿い走行を行う壁面と平行方向との差により横ずれの角
度偏差を求めてじゅうたん目による角度偏差とする演算
手段を有する移動作業ロボット。
【請求項４】走行制御手段が、壁沿い走行のあと方向
計測手段の出力に基づいて本体をその場で後方に反転さ
せるスピンターン手段と、前記スピンターンの後再び本
体を壁沿いに復路走行させるためのスピンターン後壁沿
い走行手段を有し、演算手段は、往路時と復路時とに求
めた横ずれの角度偏差を平均化してじゅうたん目による
角度偏差とする請求項３記載の移動作業ロボット。