JP7429902B2 - 自走式ロボット - Google Patents
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Description
自走式ロボットは、目標軌道が直進の場合、絨毯の毛並みによって横方向に滑りながら直進する横滑りが生じることがある。この場合、自走式ロボットは、目標軌道に沿って直進しているつもりであるが、実際の軌道が目標軌道に対して傾斜するため、目標軌道上の目標地点に到達することができなくなる。そのため、自走式ロボットでは、横滑りを抑制することが要求されている。
図1は、実施の形態1に係る自走式ロボット1の構成の一例を示す図である。以下、本明細書において、自走式ロボット1の上方向を+Z方向、下方向を-Z方向とおく。自走式ロボット1の正面方向を+Y方向、正面方向とは反対の方向を-Y方向とおく。正面方向を向いて自走式ロボット1の左方向を+X方向、正面方向を向いて自走式ロボット1の右方向を-X方向とおく。自走式ロボット1は、例えば、屋内を自律的に移動することで、屋内の床を掃除するロボットである。図1において、説明の便宜上、吸引機構の図示は
省略されている。Z方向は、+Z方向と-Z方向とを総称した方向である。Y方向は、+Y方向と-Y方向とを総称した方向である。X方向は、+X方向と-X方向とを総称した方向である。図1において、上図は自走式ロボット1を+X方向に見た図であり、下図は自走式ロボット1を-Z方向、すなわち、本体10を上側から見た図である。
このことは、θr<θlの場合、すなわち、本体10が右に旋回する場合も同様である。進行方向算出部22は、式(1)を用いて計算した本体10の進行方向ωを補正量算出部23に出力する。
実施の形態2に係る自走式ロボット1Aは、横力Fl,Frを推定するものである。図9は、実施の形態2に係る自走式ロボット1Aの構成の一例を示す図である。なお、本実施の形態において実施の形態1と共通する構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。自走式ロボット1Aは、自走式ロボット1に対して更にエンコーダ15cを含む。エンコーダ15cは、キャスター12に取り付けられている。エンコーダ15cは、キャスター12の本体10に対する旋回角度γを検出する角度センサの一例である。旋回角度γは、キャスター12のZ軸(ヨー軸)周りの回転角度である。
kは事前の実験で決められた調整係数である。
そこで、横力推定部28は、Flat・sinγにより、横力Flatを推定する。
1A :自走式ロボット
10 :本体
11 :駆動輪
11a :左駆動輪
11b :右駆動輪
12 :キャスター
13 :モータ
13a :左モータ
13b :右モータ
14 :力センサ
14a :力センサ
14b :力センサ
15a :エンコーダ
15b :エンコーダ
15c :エンコーダ
16 :電流センサ
16a :電流センサ
16b :電流センサ
20 :目標軌道出力部
20A :目標軌道出力部
21 :取得部
22 :進行方向算出部
23 :補正量算出部
23A :補正量算出部
24 :駆動部
25 :補正部
26 :メモリ
27 :外乱推定部
28 :横力推定部
251 :加算器
Claims (8)
- 本体と、
前記本体を床面上で走行させる左駆動輪及び右駆動輪と、
前記本体の直進時に、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に作用する前記左駆動輪及び前記右駆動輪の車輪軸方向の力である横力を検出する力センサと、
前記左駆動輪及び前記右駆動輪のそれぞれに対する左目標速度及び右目標速度を取得する取得部と、
前記力センサが検出した横力に基づいて前記左目標速度及び前記右目標速度のそれぞれに対する左補正量及び右補正量を算出する補正量算出部と、
前記左補正量及び前記右補正量に基づいて前記左目標速度及び前記右目標速度のそれぞれを補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記左目標速度及び前記右目標速度に基づいて前記左駆動輪及び前記右駆動輪を駆動させる駆動部とを備える、
自走式ロボット。 - 前記左駆動輪及び前記右駆動輪のそれぞれに対する左回転速度及び右回転速度を検出する速度検出部と、
前記左回転速度及び前記右回転速度に基づいて前記本体の進行方向を算出する進行方向算出部とをさらに備え、
前記補正量算出部は、前記進行方向算出部により算出された前記進行方向が前記本体が直進していることを示す所定の条件を満たす場合にのみ、前記左補正量及び前記右補正量をそれぞれ算出する、
請求項1記載の自走式ロボット。 - 前記力センサは、少なくとも一軸の検出方向を持つ力センサである、
請求項1又は2に記載の自走式ロボット。 - 本体と、
前記本体を床面上で走行させる左駆動輪及び右駆動輪と、
前記本体に対して旋回可能に設けられた従動キャスターと、
前記従動キャスターの前記本体に対する旋回角度を検出する角度センサと、
前記左駆動輪及び前記右駆動輪のそれぞれの状態を検出する状態センサと、
前記左駆動輪及び前記右駆動輪のそれぞれに対する左目標速度及び右目標速度を取得する取得部と、
前記状態センサが検出した前記左駆動輪及び前記右駆動輪のそれぞれの状態に基づいて、前記左駆動輪及び前記右駆動輪のそれぞれの回転方向に発生する左外乱及び右外乱を推定する外乱推定部と、
前記角度センサにより検出された前記旋回角度と、前記外乱推定部により推定された前記左外乱及び前記右外乱とに基づいて、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に作用する前記左駆動輪及び前記右駆動輪の車輪軸方向の力である横力を推定する横力推定部と、
前記横力推定部が推定した横力に基づいて前記左目標速度及び前記右目標速度のそれぞれに対する左補正量及び右補正量を算出する補正量算出部と、
前記左補正量及び前記右補正量に基づいて前記左目標速度及び前記右目標速度のそれぞれを補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記左目標速度及び前記右目標速度に基づいて前記左駆動輪及び前記右駆動輪を回転させる駆動部とを備える、
自走式ロボット。 - 前記駆動部は、前記左駆動輪を駆動する左モータと、前記右駆動輪を駆動する右モータとを含み、
前記状態センサは、前記左モータ及び前記右モータのそれぞれの駆動電流を前記状態として検出する電流センサと、前記左モータ及び前記右モータのそれぞれの回転速度を前記状態として検出するエンコーダとを含む、
請求項4に記載の自走式ロボット。 - 前記横力推定部は、前記左外乱及び前記右外乱の差を、前記自走式ロボットに対して前記旋回角度の方向に発生している走行外乱として算出し、前記走行外乱の前記車輪軸方向の成分を前記横力として推定する、
請求項4又は5に記載の自走式ロボット。 - 前記補正量算出部は、前記本体が直進している場合のみ補正量を算出する、
請求項1~6のいずれかに記載の自走式ロボット。 - 車輪軸の左方向の前記横力が増大するにつれて、前記左補正量が前記右補正量に比べて増大するように前記横力と前記左補正量及び前記右補正量とが対応付けられ、且つ前記車輪軸の右方向の前記横力が増大するにつれて、前記右補正量が前記左補正量に比べて増大するように前記横力と前記右補正量及び前記左補正量とが対応付けられた補正データを記憶するメモリをさらに備え、
前記補正量算出部は、検出又は推定された前記横力に対応する前記左補正量及び前記右補正量を前記補正データから取得することにより、前記左補正量及び前記右補正量を算出する、
請求項1~7のいずれかに記載の自走式ロボット。
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