JP3277980B2 - 無人走行車の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、建物の床面を掃
除するために所定領域を往復走行可能としている床清掃
ロボット等の無人走行車の走行制御技術に係り、特に詳
しくは適切な反転動作を可能とし、所定領域を中断なし
に往復走行を可能とする無人走行車の制御方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の無人走行車は、走行車本体の周
囲を監視しながら走行するために、周囲を検知する側面
センサ（例えば超音波センサ）を備えており、同超音波
センサによって検出した周囲の状況に基づいて自動的に
走行する。

【０００３】例えば、図１２に示すように、走行車本体
１の前面や左右側面に超音波センサ２，３を備え、この
超音波センサ２，３により前面や両側面方向の被検知体
（壁面を含む）を検知し、壁面までの距離を測定して走
行車本体１の位置を確認する。

【０００４】また、左右車輪を駆動するための駆動用モ
ータ４，５を備え、この駆動用モータ４，５を駆動して
走行車本体１を走行制御し、またこの駆動用モータ４，
５にはロータリエンコーダ６，７が付いており、このロ
ータリエンコーダ６，７からのエンコーダ信号により走
行車本体１の走行制御を行う。

【０００５】なお、走行車本体１の前部には補助輪８が
設けられている。また、図示しなが、当該無人走行車が
床清掃ロボットである場合、床面を清掃するに必要なブ
ラシ、スクイジィ等の清掃手段および汚水を吸引する機
能を備えている。

【０００６】この無人走行車の走行動作を図１３を参照
して説明すると、まず、走行車本体１の側面に取り付け
た超音波センサ３により側壁面を検知し、走行車本体１
を基準面（例えば右側壁面）に沿って直進走行とする。
超音波センサ２によって前方の壁面を検知すると、この
壁面手前で停止して同壁面までの初列の距離を計測、記
憶する。

【０００７】一方、両側壁面までの距離を計測するとと
もに、この計測値をもとにして当該所定領域の残り幅を
算出し、残り幅がある場合には走行車本体１を反転（１
８０度反転）し、所定領域を往復走行可能とする。

【０００８】この走行車本体１の反転動作では、図１３
の波線矢印に示すように、前方の壁面の手前で走行車本
体１を９０度首ふりし（左方向へ９０度回転し）、所定
距離（走行車本体１の幅分）だけ走行して再び左方向に
９０度首ふり動作を行う、つまり走行車本体１を前走行
列と逆向きで、かつ平行移動した形にする。

【０００９】しかる後、走行車本体１を再び直進走行と
し、前列（初列）の走行距離と同じ距離走行したときに
走行車本体１を停止する。上記動作を繰り返すことよ
り、人手を煩わせることなく、所定区域の通路等を往復
走行し、また床面を清掃することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記無人走
行車の走行制御方法においては、図１４に示すように、
走行車本体１を反転するために９０度回転する際に、同
走行車本体１の横に障害物９がある場合、走行車本体１
の側面の超音波センサ３によりその障害物９を検知して
同走行車本体１の回転動作を一旦停止する。

【００１１】しかる後、所定時間が経過しても、その障
害物９を所定範囲内に検知している場合、例えば障害物
９を除去し、あるいは障害物９が移動体であれば同移動
体が移動して所定範囲から外れない限り、走行車本体１
の反転動作を行わず、走行車本体１を停止したままとす
る。

【００１２】したがって、走行車本体１が障害物９に衝
突することもなく、安全性が高いが、障害物９が移動で
きないものである場合（例えば柱等である場合）、走行
が停止したままになってしまう（走行を継続することが
できない）。無人走行車が床清掃ロボットである場合、
清掃を中断したままになってしまうという問題点があ
る。

【００１３】また、その中断状態を解消するためには、
走行車本体１のメイン電源を切って移動し、しかる後再
スタートすればよいが、人手に頼るだけなく、煩わしい
という問題点がある。

【００１４】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、走行車本体の反転動作時に障害物を
検知しても、この障害物を避けて反転動作を継続し、床
清掃ロボットの場合、中断なしに所定領域の清掃を行う
ことができるようにした無人走行車の制御方法を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、所定領域内において走行車本体を往復
走行可能とするため、前記走行車本体を所定の反転位置
で一旦停止し第１回目の９０度首ふり回転を行った後、
所定距離前進とし、次に再度同方向に第２回目の９０度
首ふり回転を行い、該１８０度の反転動作により前記走
行車本体を前走行列と平行な次走行列に移行する無人走
行車の制御方法において、前記走行車本体の第１回目の
９０度首ふり回転時に、前記走行車本体の側面の検知手
段によって被検知体の有無を検知し、被検知体が前記走
行車本体から所定範囲内に存在しているときには前記第
１回目の９０度首ふり回転を途中で停止し、所定時間が
経過しても前記被検知体が所定範囲内に存在していると
きには、前記走行車本体を逆回転して第１回目の９０度
首ふり回転開始前の状態に戻し、しかる後、前記走行車
本体を所定距離後退して停止し、その後退停止位置から
前記走行車本体を前記被検知体から遠ざける方向に所定
角度だけ首ふり回転して所定距離だけ前進走行とし、そ
の前進走行位置において前記走行車本体を再度逆回転し
て前記後退停止時と同じ向きとしたうえで、前記走行車
本体に前記第１回目の９０度首ふり回転，前進および前
記第２回目の９０度首ふり回転を行わせて、前記走行車
本体を前記被検知体と衝突することなく反転可能とした
ことを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１ないし図１１を参照して詳細に説明する。図１ないし
図３において、この発明の無人走行車の制御装置の主制
御部（ＣＰＵボード）１０は、走行車本体１１を反転
（１８０度反転）して前走行列と平行な列で逆向とする
際、側面の超音波センサ（検知手段）１２ｃによる検出
信号により所定範囲内に被検知体（障害物）を検知して
いるときには走行車本体１１を一旦停止し、所定時間経
過後もその被検知体を検知しているときには被検知体を
回避する回避動作を実行し、走行車本体１１の反転動作
を可能とする。

【００１７】この制御装置は、走行車本体１１の前面の
正面センサ（超音波センサ）１２ａおよびその両側面の
側面センサ（超音波センサ）１２ｂ，１２ｃを有する超
音波センサ部１２と、この超音波センサ部１２による検
出信号により前方壁面や両側壁面（障害物等）を検知
し、かつその距離を測定する副制御部（ＣＰＵボード）
１３と、左右駆動輪１４，１５を駆動するロータリエン
コーダ１６，１７付きの駆動用モータ１８，１９と、こ
の駆動用モータ１８、１９を駆動する駆動輪制御回路２
０および駆動回路２１とを備えている。

【００１８】主制御部１０は、図示しない操作パネルの
操作、副制御部１３の測定結果およびロータリーエンコ
ーダ１６，１７からのエンコーダ信号等をもとにして走
行（速度）、停止や反転（回転角、回転方向を含む）等
の制御指示を出す。駆動輪制御回路２０は主制御部１０
からの制御指示にしたがって駆動用モータ１８，１９の
駆動信号を出力し、駆動回路２１はその駆動信号により
駆動用モータ１８，１９を駆動する。

【００１９】走行車本体１１には補助輪２２が備えら
れ、床清掃ロボットである場合ブラシやスクイジィ等の
清掃手段等が走行車本体１１の所定部位に備えられてい
る。

【００２０】次に、上記構成の無人走行車の制御装置の
動作を図４ないし図１１の動作説明図を参照して説明す
ると、まず、走行車本体１１を所定領域で直進走行とし
ているとき、前方の壁面を検知し、この前方壁面の手前
で走行車本体１１を停止して１８０度反転動作に入った
ものとする。

【００２１】このとき、主制御部１０は、副制御部１３
の測定結果をもとにして走行車本体１１の側面の超音波
センサ１２ｃによって被検知体（障害物）が検知されて
いるか否かを判断し、かつその障害物が所定範囲内に入
っているか否かを判断する。

【００２２】例えば、図４に示すように、走行車本体１
１を９０度左方向に首ふりしている途中で（回転角度ａ
で）、障害物２３を検知し、かつこの障害物２３が所定
範囲内に入ったと判断したときには、走行車本体１１を
一旦停止する（同図の二点鎖線参照）。

【００２３】しかる後、所定時間が経過しても、その障
害物２３が所定範囲内に入っているときには、図５の波
線矢印に示すように、走行車本体１１を９０度回転途中
の状態（ａ度回転した状態）からもとの状態に戻す。つ
まり、左右駆動用モータ１８，１９を所定に駆動して走
行車本体１１を角度ａだけ逆回転する。

【００２４】続いて、走行車本体１１を所定距離だけ後
退して停止した後（図５の二点鎖線参照）、走行車本体
１１を障害物２３と衝突することなく、１８０度反転可
能な位置に移行する（図６の波線矢印参照）。

【００２５】この走行車本体１１を移行する方法を図７
および図８を参照して説明すると、まず左右駆動用モー
タ１８，１９を所定に駆動して走行車本体１１を障害物
２３から遠ざける方へ所定角度回転して所定距離だけ前
進させる（図７の二点鎖線参照）。しかる後、左右駆動
用モータ１８，１９を所定に駆動して走行車本体１１を
上記所定角度（例えば１２度）だけ逆回転し、走行車本
体１１を回転開始時と同じ向きとする（図８の二点鎖線
参照）。

【００２６】ところで、無人走行車（床清掃ロボット
等）としては前方に障害があることを想定して同障害を
回避する機能を備えているものがある。この前方障害の
回避動作は、走行車本体を障害の手前で停止した後、所
定距離後退して障害から離れる方向へ所定角度（例えば
１２度）回転し、所定角度回転した状態で所定距離（例
えば１ｍ）前進し、しかる後所定角度（例えば１２度）
逆回転して障害手前で停止した状態と同じ向きとする。
これにより、当該走行車本体が障害から離れるため、走
行車本体を再び走行（前進）させることができ、つまり
障害を回避することができ、走行を継続することができ
る。

【００２７】上記回避機能は図７および図８に示す動作
にほかならず、したがってその回避機能を利用してもよ
い。この回避機能の利用により、新たなプログラムを作
成する必要もなくなる。また、図６に示す走行車本体１
１の移行方法としては、前方障害の回避動作を利用する
だけなく、例えばＳ字走行を利用してもよく、さらに他
の方法であってもよい。

【００２８】上記動作により走行車本体１１を図８の二
点鎖線状態とした後、図９ないし図１１に示す１８０度
反転動作を行う。まず、図９に示すように、走行車本体
１１を左方向へ９０度首ふりするが、このとき走行車本
体１１の位置が障害物２３から離れていることから、障
害物２３に衝突することもなく、走行車本体１１を９０
度回転することができる。

【００２９】続いて、従来同様に、走行車本体１１を所
定距離（例えば走行車本体１１の幅分）だけ走行（前
進）して停止し（図１０の二点鎖線参照）、しかる後再
度左方向へ９０度回転する（図１１の二点鎖線参照）。

【００３０】これにより、走行車本体１１を１８０度反
転し、かつ前走行列と所定距離で平行な列に移行するこ
とができ、走行車本体１１の反転動作が終了する。

【００３１】このように、走行車本体１１を反転する
際、走行車本体１１の側面側に障害物２３があっても、
走行車本体１１を障害物２３から遠ざかった位置として
から反転動作を行うようにしたので、障害物２３に衝突
することなく、反転動作を行うことができる。

【００３２】特に、障害物を除去することができない場
合（例えば柱等である場合）には有用であり、走行車本
体１１を中断なしに走行することができる。また、走行
車本体１１が床清掃ロボットである場合、清掃中断（清
掃中断のまま）ということもなくなり、所定領域を往復
走行して同所定領域の全床面を清掃することができる。

【００３３】なお、障害物２３を検知して走行車本体１
１の回転動作を一旦停止した後（角度ａの状態で停止し
た後）、所定時間が経過したときに、障害物２３が少な
くとも走行車本体１１から所定範囲内になければ、通常
通りの反転動作を行う。つまり、残りの角度（９０度−
ａ）だけ走行車本体１１を首ふりすればよい。

【００３４】また、上記実施の形態は所定領域を往復走
行する場合の途中の反転動作時や最終列への反転動作時
にも適用可能であることは明かである。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、所定領域内において走行車本体を往復走行可能とす
るため、前記走行車本体を所定の反転位置で一旦停止し
第１回目の９０度首ふり回転を行った後、所定距離前進
とし、次に再度同方向に第２回目の９０度首ふり回転を
行い、該１８０度の反転動作により前記走行車本体を前
走行列と平行な次走行列に移行する無人走行車の制御方
法において、前記走行車本体の第１回目の９０度首ふり
回転時に、前記走行車本体の側面の検知手段によって被
検知体の有無を検知し、被検知体が前記走行車本体から
所定範囲内に存在しているときには前記第１回目の９０
度首ふり回転を途中で停止し、所定時間が経過しても前
記被検知体が所定範囲内に存在しているときには、前記
走行車本体を逆回転して第１回目の９０度首ふり回転開
始前の状態に戻し、しかる後、前記走行車本体を所定距
離後退して停止し、その後退停止位置から前記走行車本
体を前記被検知体から遠ざける方向に所定角度だけ首ふ
り回転して所定距離だけ前進走行とし、その前進走行位
置において前記走行車本体を再度逆回転して前記後退停
止時と同じ向きとしたうえで、前記走行車本体に前記第
１回目の９０度首ふり回転，前進および前記第２回目の
９０度首ふり回転を行わせて、前記走行車本体を前記被
検知体と衝突することなく反転可能としたことにより、
被検知体の障害物を除去せずに、障害物を避けて反転動
作を安全に継続することができ、特に障害物を排除でき
ない場合（例えば柱等である場合）に有用な効果が発揮
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示し、無人走行車の制御
方法が適用される制御装置の概略的ブロック線図。

【図２】この発明の無人走行車の概略的正面図。

【図３】この発明の無人走行車の概略的側面図。

【図４】この発明の無人走行車の制御方法を説明する概
略的動作図。

【図５】この発明の無人走行車の制御方法を説明する概
略的動作図。

【図６】この発明の無人走行車の制御方法を説明する概
略的動作図。

【図７】この発明の無人走行車の制御方法を説明する概
略的動作図。

【図８】この発明の無人走行車の制御方法を説明する概
略的動作図。

【図９】この発明の無人走行車の制御方法を説明する概
略的動作図。

【図１０】この発明の無人走行車の制御方法を説明する
概略的動作図。

【図１１】この発明の無人走行車の制御方法を説明する
概略的動作図。

【図１２】従来の無人走行車の概略的正面図。

【図１３】図１２に示す無人走行車の動作を説明する
図。

【図１４】図１２に示す無人走行車の動作を説明する
図。

【符号の説明】

１０ 主制御部（ＣＰＵボード） １１ 走行車本体（無人走行車の） １２ 超音波センサ部 １２ａ 超音波センサ（正面センサ） １２ｂ 超音波センサ（側面センサ） １２ｃ 超音波センサ（側面センサ；検知手段） １４，１５ 駆動輪 １６，１７ ロータリエンコーダ １８，１９ 駆動用モータ ２０ 駆動輪制御回路 ２１ 駆動回路 ２２ 補助輪 ２３ 障害物（被検知体）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定領域内において走行車本体を往復走
   行可能とするため、前記走行車本体を所定の反転位置で
   一旦停止し第１回目の９０度首ふり回転を行った後、所
   定距離前進とし、次に再度同方向に第２回目の９０度首
   ふり回転を行い、該１８０度の反転動作により前記走行
   車本体を前走行列と平行な次走行列に移行する無人走行
   車の制御方法において、 前記走行車本体の第１回目の９０度首ふり回転時に、前
   記走行車本体の側面の検知手段によって被検知体の有無
   を検知し、被検知体が前記走行車本体から所定範囲内に
   存在しているときには前記第１回目の９０度首ふり回転
   を途中で停止し、所定時間が経過しても前記被検知体が
   所定範囲内に存在しているときには、前記走行車本体を
   逆回転して第１回目の９０度首ふり回転開始前の状態に
   戻し、しかる後、前記走行車本体を所定距離後退して停
   止し、その後退停止位置から前記走行車本体を前記被検
   知体から遠ざける方向に所定角度だけ首ふり回転して所
   定距離だけ前進走行とし、その前進走行位置において前
   記走行車本体を再度逆回転して前記後退停止時と同じ向
   きとしたうえで、前記走行車本体に前記第１回目の９０
   度首ふり回転，前進および前記第２回目の９０度首ふり
   回転を行わせて、前記走行車本体を前記被検知体と衝突
   することなく反転可能としたことを特徴とする無人走行
   車の制御方法。