JP4379358B2 - 自走式機器およびそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、光により充電できる電源部を搭載した、自立して走行を行う自走式機器およびそのプログラムに関するものである。

従来の自走式機器は、充電式の電源部を搭載しており、走行により電源残量が低下すると地図情報に基づいて予め照明や電磁コイル充電ステーションのある特定場所に移動すると共に、照明や電磁コイルを遠隔制御でＯＮして太陽電池パネルで発電して充電するか電磁誘導で充電を行うものであった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２９１１７０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電源部における電源残量の低下時に、照明がＯＮしている場合は良いが、照明がＯＦＦしている場合は、充電のためには局所的照明でかまわないにもかかわらず、わざわざ広範囲を照らす照明をＯＮすることによって充電を行わねばならないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、充電用途のためにできるだけ少ない電気使用で充電できる自走式機器およびそのプログラムを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自走式機器およびそのプログラムは、自走式機器本体は、光で充電可能な電源部と、電源部の充電量を検知するための充電量検知手段と、走行手段と、走行手段を制御するための制御手段と、予め照度が所定値以上の位置を記憶している走行マップ記憶手段と、走行マップ記憶手段に記憶された走行マップ上での走行位置を検知するための走行位置検知手段と、計時手段とを備え、走行マップ記憶手段は予め時刻または時間帯毎の照度が所定値以上の位置を記憶し、前記充電量検知手段が検知する充電量が所定値未満の時または走行終了時に、前記走行マップ記憶手段に記憶された時刻毎または時間帯毎の照度が所定値以上の位置に自走式機器本体を移動してその位置で待機して光による充電を行うものである。

これによって、電源部の充電量が所定値未満の時だけでなく走行終了時にも、予め持っている時刻または時間帯毎の照度が所定値以上の位置情報により、自走式機器本体は照度が時間帯毎に日差しの強い場所、照明で明るい場所などの情報に基づいて所定値以上の場所を選んで移動し充電を行うことで、充電用途のためにできるだけ少ない電気使用で充電でき、省エネルギー化がはかれるものである。

本発明の自走式機器およびそのプログラムは、充電用途のためにできるだけ少ない電気使用で充電でき、省エネルギー化がはかれる。

第１の発明は、自走式機器本体は、光で充電可能な電源部と、電源部の充電量を検知するための充電量検知手段と、走行手段と、走行手段を制御するための制御手段と、予め照
度が所定値以上の位置を記憶している走行マップ記憶手段と、走行マップ記憶手段に記憶された走行マップ上での走行位置を検知するための走行位置検知手段と、計時手段とを備え、走行マップ記憶手段は予め時刻または時間帯毎の照度が所定値以上の位置を記憶し、前記充電量検知手段が検知する充電量が所定値未満の時または走行終了時に、前記走行マップ記憶手段に記憶された時刻毎または時間帯毎の照度が所定値以上の位置に自走式機器本体を移動してその位置で待機して光による充電を行う自走式機器とすることにより、電源部の充電量が所定値未満の時だけでなく走行終了時にも、予め持っている時刻または時間帯毎の照度が所定値以上の位置情報により、自走式機器本体は照度が時間帯毎に日差しの強い場所、照明で明るい場所などの情報に基づいて所定値以上の場所を選んで移動し充電を行うことで、充電用途のためにできるだけ少ない電気使用で充電でき、省エネルギー化がはかれるものである。

第２の発明は、自走式機器本体は、光で充電可能な電源部と、電源部の充電量を検知するための充電量検知手段と、走行手段と、走行手段を制御するための制御手段と、照度検知手段と、走行位置を検知するための走行位置確認手段と、走行中に前記走行位置確認手段で検知した走行位置と照度検知手段で検知した照度から照度が所定値以上の位置を作成するための走行マップ作成手段と、走行マップ手段で作成した走行マップを記憶するための走行マップ記憶手段とを備え、前記充電量検知手段が検知する充電量が所定値未満の時または走行終了時に、前記走行マップ記憶手段に記憶された照度が所定値以上の位置に自走式機器本体を移動してその位置で待機して光による充電を行う自走式機器とすることにより、電源部の充電量が所定値未満の時だけでなく走行終了時にも、雨の日など天候の悪い日にも対応してその直前の走行情報を基に自走式機器本体を移動して充電を行うことができる。

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明において、自走式機器本体は、走行マップ記憶手段に記憶された照度が高い順に待機すべき位置の候補を選定するための待機位置候補選定手段を備え、光による充電を行うために待機している位置で所定時間あたりの充電量が所定値未満の時は、前記待機位置候補選定手段により次の候補として選定された位置に自走式機器本体を移動してその位置で待機して光による充電を行うことにより、待機した位置で十分な充電が得られない場合には、待機位置候補選定手段で照度の高い次の候補位置を選定するので、効率的に充電に適した位置に自走式機器本体を移動することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の自走式機器における機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムとすることにより、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバーなどのハードリソースを協働させて本発明の自走式機器の少なくとも一部を容易に実現することができる。また、記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることで、プログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における自走式機器およびそのプログラムを示すものである。

本実施の形態における自走式機器は、図１に示すように、自走式機器本体１０１は、光で充電可能な電源部１０２と、電源部１０２の充電量を検知するための充電量検知手段１０５と、走行手段１０６と、走行手段１０６を制御するための制御手段１０９と、予め照
度（太陽光照射が強い場所情報も含む）が所定値以上の位置を記憶している走行マップ記憶手段１１０と、走行マップ記憶手段１１０に記憶された走行マップ上での走行位置を検知するための走行位置検知手段１１１と、時刻を計時する計時手段１１２と、走行マップ記憶手段１１０に記憶された照度が高い順に待機すべき位置の候補を選定するための待機位置候補選定手段１１３とを備えている。

前記電源部１０２は、光により発電するための太陽電池パネル１０３と、そのエネルギーを蓄えるための蓄電手段１０４と、直接電気供給を受けるための電気接続部１１４とを備えている。充電量検知手段１０５は蓄電手段１０４に蓄えられている電気量を検知するものである。また、走行手段１０６は、モータ１０７およびモータ１０７で駆動される駆動輪１０８を備えている。また、走行マップ記憶手段１１０は、昼間時間帯（本実施の形態では１１時〜１６時）と夜間時間帯（本実施の形態では１６時〜翌朝１１時）毎に予め照度が所定値以上の位置を記憶しているものである。さらに、走行位置検知手段１１１は、本実施の形態では駆動輪１０８の回転数により走行距離と走行方向を算出して走行位置を検知するものとしている。

そして、前記充電量検知手段１０５が検知する充電量が所定値未満の時または走行終了時に、前記走行マップ記憶手段１１０に記憶された照度が所定値以上の位置に自走式機器本体１０１を移動してその位置で待機して光による充電を行うようになっている。

図２の走行マップの模式図に、自走式機器本体１０１の電気接続部１１４が接続する相手の充電ステーション１１５（本実施の形態では基準待機位置１１６では自動接続し充電完了まで自動充電）と、走行終了位置１１７（作業などのための走行を終了した時の位置を例えばこの位置とする）を示している。また、同時に、走行マップ記憶手段１１０に記憶された走行マップの中で、昼間時間帯で照度が所定値以上で、特に照度が高い昼間時間帯照度Ａランク位置１１８ａ、照度がＡランクの次に高い昼間時間帯照度Ｂランク位置１１８ｂ、夜間時間帯で照度が所定値以上で、特に照度が高い夜間時間帯照度Ａランク位置１１９ａ、照度がＡランクの次に高い夜間時間帯照度Ｂランク位置１１９ｂをそれぞれ示している。

以上のように構成された自走式機器について、以下その動作、作用を図３のフローチャートにもとづいて説明する。

まず、制御手段１０９は、充電量検知手段１０５で蓄電手段１０４の残量低下を検知するか、図２のように走行終了位置１１７で走行を終了すると、計時手段１１２で計時している時刻が昼間時間帯であるか夜間時間帯であるかチェックする（ステップ１、ステップ２）。次に、制御手段１０９は、時刻が昼間時間帯であれば、走行マップ記憶手段１１０に予め記憶されている昼間時間帯で照度が所定値以上の位置の中から待機位置候補選定手段１１３が照度Ａランクと選定する位置、即ち昼間時間帯照度Ａランク位置１１８ａのうち、最も自走式機器本体１０１の現在位置に近い位置に移動する（ステップ２〜４）。次に、制御手段１０９は、移動後、その場において太陽電池パネル１０３で発電され蓄電手段１０４に蓄電される量を、計時手段１１２で計時する所定時間毎（本実施の形態では３０分毎）に、充電量検知手段１０５で所定の充電量が得られたかチェックし、所定時間（３０分間）で所定の充電量が得られている場合にはその場で充電完了まで充電を継続する（ステップ５、ステップ６）。所定時間（３０分間）で所定の充電量が得られない場合には、走行マップ記憶手段１１０に予め記憶されている昼間時間帯で照度が所定値以上の位置の中から待機位置候補選定手段１１３が照度Ｂランクと選定する位置、即ち昼間時間帯照度Ｂランク位置１１８ｂのうち、最も自走式機器本体１０１の現在位置に近い位置に移動する（ステップ５、ステップ７、ステップ８）。その場において太陽電池パネル１０３で発電され蓄電手段１０４に蓄電される量を、３０分毎にチェックする動作は昼間時間帯
照度Ａランク位置１１８ａでの動作と同様である（ステップ９、ステップ１０）。

もし、待機位置候補選定手段１１３が照度Ａランクと選定する位置がない場合には、照度Ｂランクと選定する位置があるかどうかチェックして、いずれもない場合には、基準待機位置１１６に移動して充電ステーション１１５に自動接続し充電完了まで自動充電を行う（ステップ３、ステップ７、ステップ１９）。また、昼間時間帯照度Ｂランク位置１１８ｂの待機で３０分間に所定の充電量が得られない場合にも、基準待機位置１１６に移動して充電ステーション１１５に自動接続し充電完了まで自動充電を行う（ステップ９、ステップ１９）。

制御手段１０９が、蓄電手段１０４の残量低下を検知するか、図２のように走行終了位置１１７で走行を終了した時の、時刻が夜間時間帯である場合の動作も、夜間時間帯照度Ａランク位置１１９ａと夜間時間帯照度Ｂランク位置１１９ｂを移動目標として、昼間時間帯と同様の動作を行う（ステップ２、ステップ１１〜１４、ステップ１１、ステップ１５〜１９）。

本実施の形態では、走行マップ記憶手段１１０に記憶された走行マップ上での走行位置を検知するための走行位置検知手段１１１を駆動輪１０８の回転数により走行距離と走行方向を算出して走行位置を検知するものとしたが、走行方向をジャイロセンサで検知するようにして算出してもかまわないし、ＧＰＳなどのように走行位置そのものを検知するものを使用してもかまわない。

また、本実施の形態では、走行マップ記憶手段１１０での記憶は、昼間時間帯（１１時〜１６時）と夜間時間帯（１６時〜翌朝１１時）毎に予め照度が所定値以上の位置を記憶したものとしたが、１時間毎などのさらに細かい時間帯区分毎に記憶するようにしてもかまわないし、本実施の形態では、計時手段１１２で時刻を計時しているが、計時開始時からの２４時間周期の時間としてもかまわない。

さらに、本実施の形態では、照度が所定値以上のランクをＡとＢの２とおりとしたが、Ａランクだけでもよいし、もっと細かく複数ランクを設けてもかまわない。また、本実施の形態では、基準待機位置１１６に移動して充電ステーション１１５に自動接続し充電完了まで自動充電を行うようにしたが、基準待機位置１１６に移動だけして報知手段などで使用者に手動での直接電気給電による充電を促すようにしてもかまわない。

また、本実施の形態では、例えば、昼間時間帯照度Ａランク位置１１８ａで３０分間に所定の充電量が得られない場合に、すぐ次のランク位置に移動するようにしたが、図２のように、同じランクで複数の位置がある場合には同じランクの別の位置に移動するようにしてもかまわない。

以上のように、自走式機器本体１０１は、光で充電可能な電源部１０２と、充電量検知手段１０５と、走行手段１０６と、制御手段１０９と、予め照度が所定値以上の位置を記憶している走行マップ記憶手段１１０と、走行マップ上での走行位置を検知するための走行位置検知手段１１１とを備え、充電量が所定値未満の時または走行終了時に、走行マップ記憶手段１１０に記憶された照度が所定値以上の位置に自走式機器本体１０１を移動してその位置で待機して光による充電を行うようにしたことで、電源部１０２の充電量が所定値未満の時だけでなく走行終了時にも、予め持っている照度が所定値以上の位置情報により、自走式機器本体１０１は照度が所定値以上の場所（走行範囲内の太陽光照射が強い場所情報も含む）を選んで移動し充電を行うことで、充電用途のためにできるだけ少ない電気使用で充電でき、省エネルギー化がはかれるものである。

また、計時手段１１２を備え、走行マップ記憶手段１１０は予め時刻または時間帯毎の照度が所定値以上の位置を記憶し、充電量が所定値未満の時または走行終了時に、走行マップ記憶手段１１０に記憶された時刻毎または時間帯毎の照度が所定値以上の位置に移動してその位置で待機して光による充電を行うことで、時間帯毎に日差しの強い場所、照明で明るい場所などの情報に基づいて充電を行う場所を選んで移動し充電を行う省エネルギーである自走式機器を提供することができる。

また、走行マップ記憶手段１１０に記憶された照度が高い順に待機すべき位置の候補を選定するための待機位置候補選定手段１１３と、計時手段１１２とを備え、光による充電を行うために待機している位置で所定時間あたりの充電量が所定値未満の時は、待機位置候補選定手段１１３により次の候補として選定された位置に移動してその位置で待機して光による充電を行うことで、待機した位置で十分な充電が得られない場合には、待機位置候補選定手段１１３で照度の高い次の候補位置を選定するので、効率的に充電に適した位置に移動することができる自走式機器を提供することができる。

さらに、電源部１０２は直接電気供給を得るための電気接続部１１４を備え、走行マップ記憶手段１１０に照度が所定値以上の位置が記憶されていない時または移動して待機している位置で所定時間あたりの充電量が所定値未満の時または待機位置候補選定手段１１３が選定する候補がない時は、電源部１０２の直接電気供給のために基準待機位置１１６に移動して待機することで、光では十分に充電量が得られない場合には、直接電気供給を受けるために自動的に所定位置で待機するので、太陽光や照明などで得られる充電量も得て、充電不足の分は直接電気供給で得る、できるだけ少ない電気使用で充電できる省エネルギーである自走式機器を提供することができる。

（実施の形態２）
図４、図５は、本発明の実施の形態２における自走式機器およびそのプログラムを示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態における自走式機器は、図４に示すように、実施の形態１の構成に加えて、照度を検知するための照度検知手段１２０と、走行マップ作成手段１２１を備えて自走式機器本体１２２としている（但し、本実施の形態では、図１の計時手段１１２は備えていない）。また、図５の走行マップの模式図には、走行軌跡１２３の中で、検知した照度が所定値以上で、特に照度が高い走行経路中の照度Ａランク位置１２４ａと、同様に、走行軌跡１２３の中で、検知した照度が所定値以上で、照度がＡランクの次に高い走行経路中の照度Ｂランク位置１２４ｂを示している。他は実施の形態１と同じである。

以上のように構成された自走式機器について、以下その動作、作用を説明する。

走行マップ作成手段１２１は、走行中に、走行位置検知手段１１１で検知される位置とその位置で検知した照度から、走行軌跡１２３の位置について照度が所定値以上あるものの照度をその位置と対にして作成し、走行マップ記憶手段１１０に記憶する。待機位置候補選定手段１１３は、走行マップ記憶手段１１０に記憶された走行マップに従い、特に照度が高い照度Ａランク位置１２４ａあるいはＡランクの次に高い照度Ｂランク位置１２４ｂの候補を選定する。

制御手段１０９が、充電量検知手段１０５で蓄電手段１０４の残量低下を検知するか、図５の走行終了位置１１７で走行を終了してからの基本動作は、実施の形態１と同様である（本実施の形態では、制御手段１０９は時間帯判断を行わないものとした）。

本実施の形態では、待機位置候補選定手段１１３が走行マップ記憶手段１１０に記憶さ
れた所定値以上の照度値についてランク分けも行うようにしたが、走行マップ作成手段１２１が走行マップ作成時にランク分けだけ行って走行マップ記憶手段１１０に記憶するようにし、待機位置候補選定手段１１３は既にランク分けされたものを候補として選定する順位管理だけ行うようにしてもかまわない。

また、本実施の形態では、直前の走行軌跡１２３についての照度により、光による充電のための移動位置を決定したが、走行マップ記憶手段１１０には予め走行マップの初期値を記憶しておいて、走行しなかった位置は予め記憶している照度情報をもとに移動するようにしてもかまわない。

さらに、本実施の形態では、直前の走行軌跡１２３についての照度により、光による充電のための移動位置を決定したが、走行マップ記憶手段１１０には最新数日間分の記憶を行うようにして、各々予め走行マップの初期値を記憶しておき、走行した位置はその最新日のその最新の照度値として更新し、待機位置候補選定手段１１３では最新数日間分のデータから待機位置候補を選定するようにしてもかまわないし、計時手段も備えて最新数日分について時間帯毎に作成、記憶、候補選定できるようにしてもかまわない。

以上のように、本実施の形態においては、光で充電可能な電源部１０２と、充電量検知手段１０５と、走行手段１０６と、制御手段１０９と、照度検知手段１２０と、走行位置を検知するための走行位置検知手段１１１と、走行中に検知した走行位置とその位置での照度から照度が所定値以上の位置を作成するための走行マップ作成手段１２１と、走行マップ作成手段１２１で作成した走行マップを記憶するための走行マップ記憶手段１１０とを備え、充電量が所定値未満の時または走行終了時に、走行マップ記憶手段１１０に記憶された照度が所定値以上の位置に移動してその位置で待機して光による充電を行うようにしたことで、バッテリ低下時だけでなく走行終了時にも、雨の日など天候の悪い日にも対応してその直前の走行情報を基に自走式機器本体１２２を移動して充電を行うこともできる自走式機器を提供することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における自走式機器のプログラムについて説明する。

本実施の形態では、各実施の形態１、２の自走式機器における機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムとするものである。即ち自走式機器を構成する各手段の全てもしくは一部をコンピュータに実行させるものである。

以上のように、本実施の形態においては、プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録いたりインターネットなどの通信回路を用いて配信したりすることで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以上のように、本発明にかかる自走式機器およびそのプログラムは、充電用途のためにできるだけ少ない電気使用で充電でき、省エネルギー化がはかれるので、例えば、家庭や業務用で作業や動作を行う自走式掃除機や自走式ロボットなどとして有用である。

本発明の実施の形態１における自走式機器の構成を示すブロック図 同自走式機器における走行マップの模式図 同自走式機器の動作の流れを示すフローチャート 本発明の実施の形態２における自走式機器の構成を示すブロック図 同自走式機器における走行マップの模式図

１０１、１２２ 自走式機器本体
１０２ 電源部
１０５ 充電量検知手段
１０６ 走行手段
１０９ 制御手段
１１０ 走行マップ記憶手段
１１１ 走行位置検知手段
１１２ 計時手段
１１３ 待機位置候補選定手段
１１４ 電気接続部
１１５ 充電ステーション
１２０ 照度検知手段
１２１ 走行マップ作成手段

Claims (4)

1. 自走式機器本体は、光で充電可能な電源部と、電源部の充電量を検知するための充電量検知手段と、走行手段と、走行手段を制御するための制御手段と、予め照度が所定値以上の位置を記憶している走行マップ記憶手段と、走行マップ記憶手段に記憶された走行マップ上での走行位置を検知するための走行位置検知手段と、計時手段とを備え、走行マップ記憶手段は予め時刻または時間帯毎の照度が所定値以上の位置を記憶し、前記充電量検知手段が検知する充電量が所定値未満の時または走行終了時に、前記走行マップ記憶手段に記憶された時刻毎または時間帯毎の照度が所定値以上の位置に自走式機器本体を移動してその位置で待機して光による充電を行う自走式機器。
2. 自走式機器本体は、光で充電可能な電源部と、電源部の充電量を検知するための充電量検知手段と、走行手段と、走行手段を制御するための制御手段と、照度検知手段と、走行位置を検知するための走行位置確認手段と、走行中に前記走行位置確認手段で検知した走行位置と照度検知手段で検知した照度から照度が所定値以上の位置を作成するための走行マップ作成手段と、走行マップ手段で作成した走行マップを記憶するための走行マップ記憶手段とを備え、前記充電量検知手段が検知する充電量が所定値未満の時または走行終了時に、前記走行マップ記憶手段に記憶された照度が所定値以上の位置に自走式機器本体を移動してその位置で待機して光による充電を行う自走式機器。
3. 自走式機器本体は、走行マップ記憶手段に記憶された照度が高い順に待機すべき位置の候補を選定するための待機位置候補選定手段を備え、光による充電を行うために待機している位置で所定時間あたりの充電量が所定値未満の時は、前記待機位置候補選定手段により次の候補として選定された位置に自走式機器本体を移動してその位置で待機して光による充電を行う請求項１または２に記載の自走式機器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の自走式機器における機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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