JP3498495B2

JP3498495B2 - 自律走行車

Info

Publication number: JP3498495B2
Application number: JP25302896A
Authority: JP
Inventors: 宣和川越
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 2004-02-16
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JPH10105233A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自律して移動する
自律走行車に関し、特に、清掃、ワックス塗布、芝刈り
などの作業をする自律走行車に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、平面上を自律的に走行しながら清
掃を行なう清掃ロボットの開発が行なわれている。この
ような清掃ロボットに走行、清掃等の作業を達成させる
ために、清掃ロボットに矩形の清掃領域の範囲を設定し
自動的に作業させる第１の技術と、清掃ロボットに作業
内容を教示しこれを再生させる第２の技術とが知られて
いる。

【０００３】第１の技術では清掃ロボットは矩形領域内
をジグザグ走行するが、このジクザグ走行についてまず
説明する。

【０００４】図２５を用いて具体的なジクザク走行の経
路を説明する。図２５は、矩形領域を走行する清掃ロボ
ットの経路を説明するための図である。図２５（ａ）
は、開始地点Ａにおいて進行方向と矩形の短辺が平行な
場合、清掃ロボットが走行する経路を説明するための図
であり、図２５（ｂ）は、開始地点Ａにおいて進行方向
と矩形の長辺が平行な場合、清掃ロボットが走行する経
路を説明するための図である。

【０００５】図２５（ａ）は、地点Ａから矩形の短辺に
平行に直進し始めた清掃ロボットは、まず、地点Ｂまで
走行する。清掃ロボットは、地点Ｂまで達すると、地点
Ｂにて時計周りに９０度回転する。さらに、地点Ｃまで
直進し、地点Ｃで９０度時計周りに回転し、地点Ｄに向
かって直進する。その後、地点Ｄ、Ｅに達すると、地点
Ｂ、Ｃとは、逆に反時計周りに９０度回転する。

【０００６】清掃ロボットは、これらのように直進と回
転（直進とＵターン）を繰り返しつつ、平面上の矩形領
域を隈なくジグザグ走行する。

【０００７】図２５（ｂ）は、地点Ａ’から矩形の長辺
に平行に直進を開始するジクザグ走行を示している。清
掃ロボットは、地点Ａ’から地点Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、
Ｅ’を通り、地点Ｆ’に至る。図２５（ａ）と同様に直
進と回転（直進とＵターン）を繰り返しつつ、平面状の
矩形領域を隈なく走行する。

【０００８】これらのジグザグ走行において、経路Ａ
Ｂ、経路Ａ’Ｂ’に平行な方向を清掃ロボットの直進方
向と呼ぶ。

【０００９】図２６は、清掃ロボットにジグザグ走行を
させる矩形領域の設定を説明するための図である。図２
６（ａ）は室内などのように周りが壁で囲まれている第
１の場合であり、図２６（ｂ）は廊下などのように両サ
イドのみが壁である第２の場合であり、図２６（ｃ）は
開放領域の第３の場合である。

【００１０】第１の場合、清掃ロボットを作業領域の隅
に設置し作業を開始させると、清掃ロボットはセンサを
用いて壁までの距離Ｌ１、Ｌ２を測定しこれをジグザグ
走行をする矩形領域に設定する。

【００１１】第２の場合、ユーザは壁が無い方向の長さ
Ｌ１を設定し、清掃ロボットを作業領域の隅に設置し作
業を開始させると、清掃ロボットはセンサを用いて壁ま
での距離Ｌ２を測定し、距離Ｌ１、Ｌ２によってジグザ
グ走行をする矩形領域を設定する。

【００１２】第３の場合、ユーザは進行方向とこれに直
行する方向との２方向の長さＬ１、Ｌ２を設定し作業を
開始させると、清掃ロボットは距離Ｌ１、Ｌ２によって
ジグザグ走行をする矩形領域を設定する。

【００１３】次に第２の技術を説明する。第２の技術で
は、使用者は、まず、清掃ロボットを遠隔操作するコン
トローラを用いて、作業領域内で清掃ロボットに作業
（作業には走行が含まれる）をさせる。作業が終了する
とこれらの作業を記憶することのできるメモリカードに
一連の作業を記録させる。このようなコントローラを用
いての作業と、これらの作業の記録とが清掃ロボットへ
の作業の教示である。

【００１４】これらの教示された作業内容を再生するこ
とによって清掃ロボットは記録された作業内容を繰り返
すことができる。

【００１５】また、これらに示したような第１、第２の
技術をもとにして次のような第３の技術が考えられてい
る。

【００１６】この第３の技術とは、清掃ロボットが壁に
沿って走行中に壁の途切れを検出すると、その壁の凹み
の深さを測定し、深さに応じて凹み領域での走行を選択
するものである。この際に選択することのできる走行
は、凹み領域でのジグザク走行と、凹み領域での横移動
と、凹み領域を放置し直進する走行とである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】図２５（ａ）、（ｂ）
に見たように、清掃ロボットのジグザク走行において
は、清掃ロボットが開始地点で進行方向が清掃すべき矩
形領域の短辺に平行に設置される場合と、長辺に平行に
設置される場合とがあり得る。

【００１８】いま、矩形領域の走行作業に要する作業時
間を図２５（ａ）、（ｂ）に示した場合について計算し
てみる。作業時間は直進走行に要する時間と回転に要す
る時間との和となり、次式で表わされる。

【００１９】（作業時間）＝｛（１回の直進距離）×
（走行レーン数）＋（走行レーン移動距離）×（走行レ
ーン数−１）｝／（走行速度）＋（９０度回転時間）×
（Ｕターン回数）×２。

【００２０】ここで、図２５（ａ）、（ｂ）いずれの場
合も、１０ｍ×５ｍの矩形領域を５０ｃｍの作業幅でジ
グザグ走行を行ない、走行速度３０ｃｍ／秒、９０度回
転に要する時間を２秒とする。

【００２１】図２５（ａ）の場合、（走行レーン数）＝
２０、（Ｕターン数）＝１９であり、これらを上式に代
入すると、（作業時間）＝｛５×２０＋０．５×１９｝
／０．３＋２×１９×２＝４４１［秒］となる。

【００２２】図２５（ｂ）の場合、（走行レーン数）＝
１０、（Ｕターン数）＝９であり、これらを上式に代入
すると、（作業時間）＝｛１０×１０＋０．５×９｝／
０．３＋２×９×２＝３８４［秒］となる。

【００２３】以上のことから、１０ｍ×５ｍの矩形領域
で作業させる場合、作業の開始地点での清掃ロボットの
向きによって６０秒程度の差が生じることがわかる。

【００２４】９０度回転に要する時間が２秒であるとい
うのは、近傍に障害物がない理想的な場合である。実際
には、壁際でのＵターンの際に一度後退し壁から離れた
後に９０度回転し、元の位置に戻るというような行程を
経て回転を行なわなければならないこともあり、さらに
多くの時間を要する。

【００２５】たとえば９０度回転に要する時間が６秒で
ある場合には、上式を用いて計算すると、作業の開始地
点での清掃ロボットの向きによって１４０秒程度の差が
生じることがわかる。

【００２６】また、上述の説明においては計算を簡単に
するため、清掃ロボットの発進、停止時の加減速が考慮
されておらず、さらにこれらを考慮するならば、その差
は一層大きくなる。

【００２７】以上のように、ジグザク走行を行なう場
合、ジグザグ走行を開始する際の清掃ロボットの向きは
作業時間に多大な影響を与えることがわかる。

【００２８】また、従来の技術に示した、第２の技術を
用いて清掃ロボットを走行させる際には、清掃ロボット
は予め記憶された所定の領域以外は走行しない。

【００２９】第１の技術と第２の技術との両方を用いて
複数の矩形領域を連結させた領域（たとえば図１０に示
される領域）でジグザグ走行させる技術が存在するが、
それぞれの矩形領域毎に清掃ロボットの直進方向を決定
して教示する必要がある。これらの教示作業は非常に煩
雑なものとなる。

【００３０】第３の技術では、凹みの深さに応じて清掃
ロボットに作業を選択させるが、ジグザグ走行の直進方
向の選択についての記載はない。

【００３１】本発明は、これらのような問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、ユーザの操作が
容易である自律走行車を提供することである。

【００３２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、予め設定された領域内を自律して走行し、ジグザグ
走行をすることが可能な自律走行車である。

【００３３】本自立走行車は、領域の異なる複数の方
向の長さを検知し、領域を壁に倣って走行中に横方向距
離センサにより領域とは異なる領域を検知する検知手段
と、検知手段による検知に基づいて、横方向距離センサ
により異なる領域の一方の距離を測定し、異なる領域の
一方の距離に対応する方向に走行して、横方向距離セン
サにより異なる領域の他方の距離を測定し、異なる領域
のジグザグ走行の直進方向を選択する選択手段とを含
み、選択手段による選択に基づいて上記の異なる領域で
ジグザグ走行をする。好ましくは、選択手段は、一方の
距離と他方の距離のいずれか長い距離に対応する方向を
直進方向に選択する。好ましくは、異なる領域をジグザ
グ走行した後、領域のジグザグ走行を再開する。好まし
くは、異なる領域は、複数あり、選択手段は、検知手段
により複数の異なる領域が検知されるごとに直進方向を
選択する。好ましくは、検知手段は、横方向距離センサ
により壁の凹みを検出することにより異なる領域を検知
する。

【００３４】この発明によると、領域の異なる複数の
方向の長さが検知され、領域を壁に倣って走行中に横方
向距離センサにより領域とは異なる領域が検知される。
これらの検知に基づいて、横方向距離センサにより異な
る領域の一方の距離が測定され、異なる領域の一方の距
離に対応する方向に走行して、横方向距離センサにより
異なる領域の他方の距離が測定され、異なる領域のジグ
ザグ走行の直進方向が選択され、この選択に基づいてジ
グザグ走行がされる。これにより、設定された領域とは
異なる領域をユーザが設定することは不要となり、ユー
ザの操作は容易となる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施の形態の１つである、清掃ロボットについて説明
する。

【００３６】図１は、本発明の実施の形態の１つであ
る、清掃ロボットの外観を示す図であり、図２は、清掃
ロボット本体１の構造を説明するための模式的断面図で
ある。

【００３７】清掃ロボットは、清掃ロボット本体１と、
コントローラ２と、メモリカード３とから構成される。
清掃ロボット本体１を遠隔操作したり走行や作業を教示
するためにコントローラ２が用いられ、清掃ロボット本
体１に対する命令を記憶するためにメモリカード３が用
いられる。

【００３８】また、清掃ロボット本体１は、大きくは、
駆動輪を備える走行部１０と、清掃の作業をする清掃部
２０と、走行部１０に支持された車体部３０とから構成
される。

【００３９】走行部１０は、前側キャスタ１１と、後側
キャスタ１２と、左側駆動モータ１３と、右側駆動モー
タ１４と、左側走行輪１５と、右側走行輪１６と、左側
エンコーダ１７と、右側エンコーダ１８と、ジャイロセ
ンサ１９とを備える。

【００４０】左側駆動モータ１３、右側駆動モータ１４
は、それぞれ、左側走行輪１５、右側走行輪１６を駆動
し、これらによって清掃ロボット本体１は、直進走行、
回転走行が可能となる。前側キャスタ１１と、後側キャ
スタ１２は、左側走行輪１５、右側走行輪１６ととも
に、清掃ロボット本体１の重量を支える。

【００４１】また、左側エンコーダ１７、右側エンコー
ダ１８は、清掃ロボット本体１の移動距離や回転角度を
算出する。ジャイロセンサ１９は、レートジャイロであ
り、走行部１０の回転角速度を計測し、計測値を後述す
る走行部ＣＰＵ１２１に一定周期（たとえば１ミリ秒
毎）で出力する。ジャイロセンサ１９を用いることによ
って、清掃ロボット本体１の本来の進行方向から、ロボ
ットが回転しようとする方向とその回転角速度とが計測
される。走行部ＣＰＵ１２１は、ジャイロセンサ１９か
ら出力される回転角速度の値を時間について積分し、走
行部の回転角度を算出することができる。

【００４２】清掃部２０は、清拭用回転パッド２１、２
２、２３、２４と、ロータ２５、２６、２７、２８とを
備える。

【００４３】ロータ２５、２６、２７、２８にそれぞれ
取付けられた清拭用回転パッド２１、２２、２３、２４
が回転することによって洗剤の塗布等が行なわれる。こ
の際、洗剤は図示しないポンプ７１（後に制御回路につ
いて触れる）によって滴下される。

【００４４】また、車体部３０は、表示部３１と、作業
開始ボタン３２と、バンパセンサ３３と、距離測定窓３
４、３５、３６と、前方測距センサ３７と、左側測距セ
ンサ３８と、右側測距センサ３９と、左側倣いセンサ４
０、４１、右側倣いセンサ４２、４３とを備える。

【００４５】表示部３１には、ユーザに対する操作ガイ
ダンスやエラーメッセージなどが表示され、作業開始ボ
タン３２によってユーザは作業を開始させる。また、バ
ンパセンサ３３は、進行方向への障害物との接触を検知
し、前方測距センサ３７、左側測距センサ３８、右側測
距センサ３９は、バンパセンサ３３に設けられた距離測
定窓３４、３５、３６から、それぞれ、清掃ロボット本
体１から前方、左側、右側への障害物までの距離を測定
する。さらに、左側倣いセンサ４０、４１、右側倣いセ
ンサ４２、４３は、壁との間の距離を測定し、これによ
って、壁などに倣った走行を実現することができる。

【００４６】図３は、清掃ロボット本体１の直進走行を
説明するための図である。走行部１０の左側走行輪１
５、右側走行輪１６は、中心線Ｘ−Ｘ’上に設けられ、
前側キャスタ１１、後側キャスタ１２は、中心線Ｘ−
Ｘ’に垂直な中心線Ｙ−Ｙ’上に設けられる。また、図
示しないが、前側キャスタ１１、後側キャスタ１２のう
ちの少なくともいずれか一方にはサスペンション機構が
設けられ、清掃ロボット本体１の走行を補助する。

【００４７】直進走行時においては、左側駆動モータ１
３、右側駆動モータ１４は同方向に回転する。これによ
って、図３内の矢印Ｄ１方向に清掃ロボット本体１は移
動することができる。

【００４８】図４は、清掃ロボット本体１の回転走行を
説明するための図である。回転走行時においては、左側
駆動モータ１３、右側駆動モータ１４はそれぞれ逆方向
に回転する。これによって、図３内の矢印Ｄ２方向に清
掃ロボット本体１は回転することができる。なお、回転
走行時には、図４に示されるように前側キャスタ１１、
後側キャスタ１２は、回転走行に適合するように、中心
線Ｘ−Ｘ’に平行な方向に向きを変える。さらに、左側
駆動モータ１３と、右側駆動モータ１４との駆動の比率
を制御することにより、カーブ走行を行なうことができ
る。

【００４９】図５は、走行部１０から車体部３０を回転
させる回転機構部５０の構成を示す図である。

【００５０】回転機構部５０は、ベアリング内輪５１と
ベアリング外輪５２とからなるベアリングと、車体部回
転駆動歯車５３、ベアリング外輪保持具５４と、車体部
フレーム５５と、走行部フレーム５６と、ベアリング内
輪保持具５７と、車体部回転モータ５８と、ギア５９等
とを含んでいる。。

【００５１】走行部フレーム５６は、ベアリング内輪保
持具５７によってベアリング内輪５１に固定されてい
る。ベアリング外輪５２には、ベアリング外輪保持具５
４によって車体部回転駆動歯車５３が固定されている。
また、車体部フレーム５５が、ベアリング外輪保持具５
５が固定されている。さらに、走行部フレーム５６には
車体部回転モータ５８が装着されており、車体部回転モ
ータ５８はギア５９を介して、車体部回転駆動歯車５３
を駆動する。

【００５２】車体部回転駆動歯車５３には、ギア５９を
介して図示しないポテンショメータが取付けられてお
り、走行部１０に対する車体部３０の回転角度を正確に
検出することができる。

【００５３】このような回転機構部５０の構成は、走行
部１０に対する車体部３０の独立した、中心Ｚ−Ｚ’に
対する−９０度〜＋９０度の回転を可能とする。

【００５４】図６は、清掃ロボット本体１の回路構成を
示すブロック図である。清掃ロボット本体１の制御部
は、清掃ロボット本体１の走行を制御する走行制御部１
２０と、清掃作業を制御する作業制御部１００とから構
成される。

【００５５】走行制御部１２０と、作業制御部１００と
の詳細を次に示す。走行制御部１２０は、走行部１０の
処理を司る走行部ＣＰＵ１２１と、左側走行輪１５、右
側走行輪１６をそれぞれ制御する駆動制御部１２２、１
２３と、車体部回転モータ５８を制御する車体回転制御
部１２４とを含み、走行部ＣＰＵ１２１に、各制御部が
接続される。

【００５６】さらに、走行部ＣＰＵ１２１には、先述の
左側エンコーダ１７、右側エンコーダ１８、ジャイロセ
ンサ１９、前方測距センサ３７、左側測距センサ３８、
右側測距センサ３９とが接続され、それぞれの計測値が
走行部ＣＰＵ１２１に送信される。

【００５７】作業制御部１００は、清掃作業の処理を司
る作業部ＣＰＵ１０１と、清掃作業に必要な洗剤を滴下
するポンプを制御するポンプ制御部１０２と、ロータ２
５、２６、２７、２８を制御するロータ制御部１０３
と、清掃部３０を左右に平行移動させる清掃部移動モー
タ７２を制御する清掃部移動制御部１０４と、音声メッ
セージを出力するための音声出力部１０５とを含んでい
る。

【００５８】さらに、作業制御部１００は、表示部３１
での表示を制御する表示制御部１０６と、清掃ロボット
本体１の作業の開始、停止や電源の投入などの入力部７
３からの入力を制御する入力制御部１０７と、メモリカ
ード３から記憶された作業内容等の情報を読取るメモリ
カード読取部１０８と、コントローラ２との間で通信を
行なう通信部１０９とを含んでいる。また、作業制御部
１００には、バッテリ７４が接続された電源回路１１０
を含む。各制御部、メモリカード読取部１０８、通信部
１０９、電源回路１１０は、作業部ＣＰＵ１０１に接続
される。

【００５９】また、作業部ＣＰＵ１０１には、先述のバ
ンパセンサ３３が接続され、計測値が作業部ＣＰＵ１０
１に送信される。

【００６０】なお、作業部ＣＰＵ１０１と走行部ＣＰＵ
１２１とは接続されており、必要に応じて情報の送受信
が行なわれる。

【００６１】図７は、コントローラ２の構成を説明する
ための平面図である。コントローラ２の入力部として、
動作シフトボタン群８０と、電源スイッチ９０と、方向
指示のための十字カーソルボタン９１と、メモリカード
３に記憶された作業の再生を指示するための再生ボタン
９２と、動作の終了を支持するための終了ボタン９３
と、動作を一時停止させるための一時停止ボタン９４
と、動作モードを切換えるためのモード切換ボタン９５
と、設定を取り消すための取り消しボタン９６と、入力
されたデータを設定する設定ボタン９７とが設けられ
る。

【００６２】動作シフトボタン群９０は、車体部３０の
向きは変えずに走行部１０の向きのみを左右に回転させ
る走行部回転ボタン８１と、車体部３０と走行部１０と
を同時に回転させる車体部回転ボタン８２と、清掃部２
０を車体部３０に対して左右に平行移動させるための清
掃作業部スライドボタン８３と、Ｕターン動作を指定す
るＵターンボタン８４と、ジグザグ走行を指定するジグ
ザグボタン８５とを含んでいる。

【００６３】また、コントローラ２は、液晶ディスプレ
イからなる表示部９８、動作モードを表示するモード表
示部９９を有している。表示部９８には、入力ガイダン
ス、清掃ロボット本体１に送信したコマンド、清掃ロボ
ット本体１がコマンドを実行した結果の各種のエラーメ
ッセージなどの、ユーザに必要な情報が表示される。ユ
ーザは表示部９８を見ながら、入力部の各ボタンを用い
て、データを入力することが可能である。

【００６４】動作モードには、ユーザが清掃ロボット本
体１を遠隔操作する操縦モードと、ユーザが清掃ロボッ
ト本体１に作業を教示する教示モードと、教示モードに
て教示された作業の内容を編集する編集モードとがあ
る。モード切換ボタン９５にて切換えられるこれらの動
作モードはモード表示部９９にて表示される。

【００６５】図８は、コントローラ２の回路構成を示す
ブロック図である。コントローラ制御部２００は、コン
トローラ２の制御を司るコントローラ制御部ＣＰＵ２０
１と、表示部への表示を制御する表示制御部２０２と、
入力部からの入力を制御する入力制御部２０３と、清掃
ロボット本体１の通信部１０９との間で通信を行なうた
めの通信部２０７を制御するための通信制御部２０４
と、外部インタフェース２０５、バッテリ２０６とを含
んでいる。この外部インタフェース２０５を介して、コ
ントローラ２は、パーソナルコンピュータやプリンタな
どの外部機器と接続可能である。

【００６６】以下に、設定された矩形領域に対してジグ
ザグ走行を始める際に本清掃ロボットによって行なわれ
る第１の動作と、設定された領域にて作業中に設定され
た領域とは異なる領域を検出した際に本清掃ロボットに
よって行なわれる第２の動作とを説明する。

【００６７】図９は、本清掃ロボットの第１の動作を説
明するための図である。第１の動作の手順は次に示され
る通りである。これらに示される手順が作業部ＣＰＵ１
０１、走行部ＣＰＵ１２１で制御されることによって第
１の動作が達成される。以下では、作業領域が壁で囲ま
れている場合を扱うが、両サイドのみが壁である場合、
領域が開放している場合についてもこれに準ずる形で適
用できる。（１）清掃ロボット本体１を矩形領域の一角である地点
Ａに設置する。（２）本清掃ロボットに、図２６に説明したように作業
すべき矩形領域をジグザグ走行させることを設定する。（３）本清掃ロボットに作業の開始を指示する。（４）（３）での作業開始の指示に応じて、本清掃ロボ
ットは、前方測距センサ３７、左側測距センサ３８、右
側測距センサ３９を用いて、矩形領域の大きさ（図の距
離Ｌ１、Ｌ２）を測定する。（５）Ｌ１、Ｌ２の大きさを比較する。（６）Ｌ１、Ｌ２のうちの大きなものに対応する方向を
直進方向とする。（７）（５）での直進方向に応じて、必要であれば直進
方向を変更し、地点Ｂまでジグザグ走行をする。

【００６８】図９（ａ）は、Ｌ１＞Ｌ２の場合であり、
本清掃ロボットはユーザが最初に設置した方向（Ｌ１に
対応する方向）のまま直進を開始しジグザグ走行する。
また、図９（ｂ）は、Ｌ１＜Ｌ２の場合であり、本清掃
ロボットはユーザが最初に設置した方向（Ｌ１に対応す
る方向）から９０度回転した方向（Ｌ２に対応する方
向）に向きを変更し直進を開始しジグザグ走行する。

【００６９】以上のような本清掃ロボットの第１の動作
によって、走行時間を短縮することができる。

【００７０】図１０、図１１、図１２、図１３は、第１
の形状の作業領域における本清掃ロボットの第２の動作
を説明するための図である。

【００７１】第１の形状の作業領域では、図１０のよう
に、矩形領域Ｓ１に矩形領域Ｓ２が連結された領域を作
業領域とし清掃ロボット本体１が矩形領域Ｓ１の一角で
ある地点Ａに設置される。ここでは、矩形領域Ｓ１の長
辺と矩形領域Ｓ２の長辺とは垂直な位置にある。

【００７２】第２の動作の手順は次に示される通りであ
る。これらに示される手順が、第１の動作と同様に、作
業部ＣＰＵ１０１、走行部ＣＰＵ１２１で制御されるこ
とによって、第２の動作が達成される。なお、作業開始
時においては、第１の動作で説明した矩形領域の大きさ
の測定、矩形の各辺の大きさの比較、直進方向の選択が
行なわれる。以下では、第１の動作と同様に、作業領域
が壁で囲まれている場合を扱うが、両サイドのみが壁で
ある場合、領域が開放している場合についてもこれに準
ずる形で適用できる。（１）清掃ロボット本体１を矩形領域Ｓ１の一角である
地点Ａに設置する（図１０参照）。（２）本清掃ロボットに、矩形領域Ｓ１をジグザグ走行
させることを設定する。（３）本清掃ロボットに作業の開始を指示する。（４）（３）での作業開始の指示に応じて、本清掃ロボ
ットは矩形領域の大きさ（図の距離Ｌ１、Ｌ２）を測定
し、Ｌ１、Ｌ２を比較し、直進方向としてＬ１に対応す
る方向を選択し、ジグザグ走行を開始する。（５）本清掃ロボットは、左右の壁までの距離を測定し
ながら壁に倣って直進する。（６）地点Ｂに達すると（図１１参照）、横方向測距セ
ンサ（左側測距センサ３８）の測定値の急な増加により
壁の凹み（領域Ｓ２）を検出する。（７）壁の凹みの深さ（距離Ｌ３）を記憶する。（８）壁の凹みの方向（距離Ｌ３に対応する方向）に向
きを変え、矩形領域Ｓ２の左右の壁までの距離を測定し
ながら直進する。（９）矩形領域Ｓ２の大きさを決める一方の距離Ｌ４
と、記憶しているＬ３とを比較する（図１２参照）。（１０）（９）での比較に応じて、Ｌ３とＬ４のうちの
大きな値を示すものに対応する方向（図１２ではＬ３に
対応する方向）を清掃ロボットの直進方向とし、矩形領
域Ｓ２でのジグザグ走行を行なう。（１１）矩形領域Ｓ２でのジグザグ走行を終え地点Ｃに
達すると（図１３参照）、本清掃ロボットは、矩形領域
Ｓ１でのジグザグ走行を再開し、地点Ｄまで達するとジ
グザグ走行を終了する。

【００７３】ここで、距離Ｌ３は、横方向測距センサに
よって得られた検出値を用いたが、Ｌ３に対応する方向
へ壁に接触するまで走行した走行距離を用いることも可
能である。

【００７４】図１４、図１５は、第２の形状の作業領域
における本清掃ロボットの第２の動作を説明するための
図である。

【００７５】第２の形状の作業領域では、図１４のよう
に、矩形領域Ｓ３に矩形領域Ｓ４が連結された領域を作
業領域とし清掃ロボット本体１が矩形領域Ｓ３の一角で
ある地点Ａに設置される。ここでは、矩形領域Ｓ３の長
辺と矩形領域Ｓ４の長辺とは平行な位置にある。

【００７６】第２の形状の作業領域における本清掃ロボ
ットの第２の動作を説明する。（１）から（９）までの
動作の手順は、第１の形状の作業領域と同様である。こ
れらの手順によって矩形領域Ｓ４に侵入した後、次のよ
うな動作を行なう。（１０）（９）での比較に応じて、Ｌ３とＬ４のうちの
大きな値を示すものに対応する方向（図１２ではＬ４に
対応する方向）を清掃ロボットの直進方向とし、矩形領
域内Ｓ４でのジグザグ走行を行なう（図１４参照）。（１１）矩形領域Ｓ４でのジグザグ走行を終え地点Ｃに
達すると（図１５参照）、本清掃ロボットは、矩形領域
Ｓ３でのジグザグ走行を再開し、地点Ｄまで達するとジ
グザグ走行を終了する。

【００７７】図１６、図１７、図１８は、第３の形状の
作業領域における本清掃ロボットの第２の動作を説明す
るための図である。

【００７８】第３の形状の作業領域では、第２の形状の
作業領域と同様に、領域の長辺同士が平行となるよう２
つの矩形領域Ｓ５、Ｓ６が連結されるが、矩形領域の連
結部とは離れた地点（図１６の地点Ａ）に、最初に清掃
ロボット本体１が設置される。

【００７９】第３の形状の作業領域における本清掃ロボ
ットの第２の動作を説明する。（１）から（５）までの
動作の手順は、第１の形状、第２の形状の作業領域と同
様である。これらの手順によって矩形領域Ｓ５の地点Ｂ
に達した後、次のような動作を行なう。（６）地点Ｂに達すると（図１６参照）、横方向測距セ
ンサ（左側測距センサ３８）によって、設定された領域
である矩形領域Ｓ５とは異なる壁の凹み（領域Ｓ６）を
検出する。（７）壁の凹みの深さ（距離Ｌ３）を記憶する。（８）壁の凹みの方向（距離Ｌ３に対応する方向）にむ
きをかえ、矩形領域Ｓ６の左右の壁までの距離を測定し
ながら直進する。（９）矩形領域Ｓ６の大きさを決める一方の距離Ｌ４
と、記憶しているＬ３とを比較する（図１７参照）。（１０）（９）での比較に応じて、Ｌ３とＬ４のうちの
大きな値を示すものに対応する方向（図１７ではＬ４に
対応する方向）を清掃ロボットの直進方向とし、矩形領
域Ｓ６でのジグザグ走行を行なう。（１１）矩形領域Ｓ６でのジグザグ走行を終え地点Ｃに
達すると（図１８参照）、本清掃ロボットは、矩形領域
Ｓ５でのジグザグ走行を再開し、地点Ｄまで達するとジ
グザグ走行を終了する。

【００８０】図１９は、第４の形状の作業領域における
本清掃ロボットの第２の動作を説明するための図であ
る。

【００８１】第４の形状の作業領域では、第１の形状の
作業領域と同様に、領域の長辺同士が垂直となるよう２
つの矩形領域Ｓ７、Ｓ８が連結されるが、矩形領域の連
結部とは離れた地点（図１９の地点Ａ）に、最初に清掃
ロボット本体１が設置される。

【００８２】第４の形状の作業領域における本清掃ロボ
ットの第２の動作を説明する。（１）から（１１）まで
の動作の手順は、第３の形状の作業領域と同様である
が、凹みの深さ方向の長さは矩形Ｓ８の長辺に対応する
ので、これに応じた動作が行なわれる。

【００８３】第１〜４の形状の作業領域は２つの矩形領
域が連結されたものであったが、３つ以上の矩形領域が
連結された作業領域においても、本清掃ロボットは隈な
く領域をジグザグ走行することができる。次にこのよう
な作業領域（第５の作業領域）での本清掃ロボットの動
作の例を示す。

【００８４】図２０は、第５の形状の作業領域における
本清掃ロボットの第２の動作を説明するための図であ
る。

【００８５】第５の形状の作業領域は、矩形領域Ｓ９、
Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３の連結によってなるも
のである。本清掃ロボットには、矩形領域Ｓ９でのジグ
ザグ走行を設定することにより、他の矩形領域Ｓ１０、
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を検出し、それぞれの矩形領域
の形状に応じたジグザグ走行をする。

【００８６】以上のような本清掃ロボットの第２の動作
によって、設定された領域とは異なる領域をユーザが設
定することは不必要となり、ユーザの操作は容易とな
る。

【００８７】清掃ロボットの壁との位置関係と距離測定
の向きに応じて、次に示すような車体寸法や他方の向き
の距離測定値による補正を行なうことにより、測定によ
る矩形領域の寸法値の算出をより正確にすることができ
る。

【００８８】図２１、図２２、図２３、図２４は、矩形
領域の寸法の算出を説明するための図である。ここで、
横方向の壁までの距離Ｌ_L、Ｌ_Rは、測距センサの測定
値に測距センサの取り付け位置の車体中心軸からの距離
を加えて車体中心軸から壁までの距離に補正したもので
ある。

【００８９】図２１は、清掃ロボットの側面が壁に倣
い、反対方向の距離を測定する場合の、矩形領域の寸法
の算出を説明するための図である。

【００９０】清掃ロボットは左の壁に倣っていて右方向
を測定する。この場合、左側測距値Ｌ_L、右側測距値Ｌ
_R、車体幅Ｗに対して、矩形領域の寸法値は次式で表わ
すことができる。（寸法値）＝Ｌ_R＋Ｗ／２。もしく
は、（寸法値）＝Ｌ_R＋Ｌ_L。このような寸法値は、た
とえば図１０においてＬ２を測定する場合に用いられ
る。

【００９１】図２２は、清掃ロボットの側面が壁に倣
い、同じ方向の距離を測定する場合の、矩形領域の寸法
の算出を説明するための図である。

【００９２】清掃ロボットは左の壁に倣いつつ、左右の
壁までの距離を測定する。この場合、左方向の寸法値は
次式で表わすことができる。（寸法値）＝Ｌ_L−Ｗ／
２。このような寸法値は、たとえば図１１においてＬ３
を測定する場合に用いられる。

【００９３】図２３は、清掃ロボットの両側面が壁に倣
っておらず、横方向の距離を測定する場合の、矩形領域
の寸法の算出を説明するための図である。

【００９４】この場合、（寸法値）＝Ｌ_R＋Ｌ_Lで表わ
される。図２４は、清掃ロボットが縦方向の距離を測定
する場合の、矩形領域の寸法の算出を説明するための図
である。

【００９５】この場合、前方測距値Ｌ_F、前方測距セン
サの取付位置から車体後面までの長さＤに対して、矩形
領域の寸法値は次式で表わすことができる。（寸法値）
＝Ｌ _F＋Ｄ。このような寸法値は、たとえば図１０にお
いてＬ１を測定する場合に用いられる。

【００９６】上記に示されるような清掃ロボットに作業
領域の寸法を設定する設定手段を設けることにより、ユ
ーザが作業領域の寸法を設定し距離を測定するセンサを
不要とすることができる。これにより、清掃ロボットの
構成を簡単にすることができる。また、作業領域が壁等
で囲まれていない開放空間である場合には、このような
設定手段が必要となる。

【００９７】また、測定した２方向の距離が同一の場
合、図２１から図２４で説明したようなより正確な矩形
領域の寸法値の算出を考慮した上で、どちらの方向を直
進方向としてもよいものとする。

【００９８】なお、本実施の形態においては、作業領域
を矩形領域または連結された矩形領域としたが、平行四
辺形のような領域や三角形の領域にも本発明を適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１つである、清掃ロボッ
トの外観を示す図である。

【図２】清掃ロボット本体１の構造を説明するための模
式的断面図である。

【図３】清掃ロボット本体１の直進走行を説明するため
の図である。

【図４】清掃ロボット本体１の回転走行を説明するため
の図である。

【図５】走行部１０から車体部３０を回転させる回転機
構部５０の構成を示す図である。

【図６】清掃ロボット本体１の回路構成を示すブロック
図である。

【図７】コントローラ２の構成を説明するための平面図
である。

【図８】コントローラ２の回路構成を示すブロック図で
ある。

【図９】本清掃ロボットの動作を説明するための図であ
る。

【図１０】第１の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための第１の図である。

【図１１】第１の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための第２の図である。

【図１２】第１の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための第３の図である。

【図１３】第１の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための第４の図である。

【図１４】第２の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための第１の図である。

【図１５】第２の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための第２の図である。

【図１６】第３の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための第１の図である。

【図１７】第３の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための第２の図である。

【図１８】第３の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための第３の図である。

【図１９】第４の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための図である。

【図２０】第５の形状の作業領域における本清掃ロボッ
トの動作を説明するための図である。

【図２１】矩形領域の寸法の算出を説明するための第１
の図である。

【図２２】矩形領域の寸法の算出を説明するための第２
の図である。

【図２３】矩形領域の寸法の算出を説明するための第３
の図である。

【図２４】矩形領域の寸法の算出を説明するための第４
の図である。

【図２５】矩形領域を走行する清掃ロボットの経路を説
明するための図である。

【図２６】清掃ロボットにジグザグ走行をさせる矩形領
域の設定を説明するための図である。

【符号の説明】

１清掃ロボット本体２コントローラ３メモリカード１０走行部２０清掃部３０車体部３７前方測距センサ３８左側測距センサ３９右側測距センサ１０１作業部ＣＰＵ１２１走行部ＣＰＵ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 1/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】予め設定された領域内を自律して走行
し、ジグザグ走行をすることが可能な自律走行車であっ
て、前記領域の異なる複数の方向の長さを検知し、前記領域
を壁に倣って走行中に横方向距離センサにより前記領域
とは異なる領域を検知する検知手段と、前記検知手段による検知に基づいて、前記横方向距離セ
ンサにより前記異なる領域の一方の距離を測定し、前記
異なる領域の前記一方の距離に対応する方向に走行し
て、前記横方向距離センサにより前記異なる領域の他方
の距離を測定し、前記異なる領域のジグザグ走行の直進
方向を選択する選択手段とを含み、前記選択手段による選択に基づいて前記異なる領域でジ
グザグ走行をする、自律走行車。
【請求項２】前記選択手段は、前記一方の距離と前記
他方の距離のいずれか長い距離に対応する方向を直進方
向に選択する、請求項１に記載の自立走行車。
【請求項３】前記異なる領域をジグザグ走行した後、
前記領域のジグザグ走行を再開する、請求項１に記載の
自立走行車。
【請求項４】前記異なる領域は、複数あり、前記選択
手段は、前記検知手段により複数の前記異なる領域が検
知されるごとに直進方向を選択する、請求項１に記載の
自立走行車。
【請求項５】前記検知手段は、前記横方向距離センサ
により壁の凹みを検出することにより前記異なる領域を
検知する、請求項１に記載の自立走行車。