JPH05257533A

JPH05257533A - 移動ロボットの床面掃引方法及び装置

Info

Publication number: JPH05257533A
Application number: JP4053819A
Authority: JP
Inventors: Yasuke Onari; 弥祐小斉; Kenji Sugano; 賢治菅野; Tetsuya Arimoto; 哲也有本; Naoyuki Takeuchi; 巨幸竹内
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1993-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】床面を作業する移動ロボットが、障害物を回
避しながら与えられたすべての作業領域を余す所なく、
また重複する所なく、効率良く且つ安全に作業を遂行で
きる移動ロボットの床面掃引方法及び装置を得ること。【構成】方位検出部３及び走行距離検出部４を含むロ
ボットの位置検出演算部５と、ロボットの前方並びに左
右の方向に存在する障害物をそれぞれ検出する前方障害
物光・超音波検出部１並びに右方及び左方障害物光・超
音波検出部６Ａ及び６Ｂと、前記位置検出演算部５から
の位置情報及び前記各方向の光・超音波検出部１，６Ａ
及び６Ｂからの障害物情報により、障害物を回避しなが
ら所定作業領域の床面を余すところなく掃引する計画を
生成し、該計画に基づき移動ロボットの走行制御指令を
出力する障害物回避掃引処理部７とを備えたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定作業領域の床面を
移動しながら作業を行なう移動ロボットの床面掃引方法
及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、工場や倉庫等において、部品や荷
物を運ぶ無人搬送ロボットが使用されている。この無人
搬送ロボットはある地点から目的地まで物品を搬送する
ことが本来の目的であり、この目的を達成するために、
障害物検知センサにより走行ルート上に障害物を発見し
た場合に、逐次障害物を回避する最適経路を再計画しな
がら移動できるものが多い。しかし、床面を清掃するロ
ボットや、床面上にセメントのコテ仕上げをするロボッ
トのような「床面作業ロボット」の場合には、与えられ
たすべての領域を余す所なく、且つ重複する所なく掃引
（移動）して作業をすることが本来の目的であり、上記
の掃引か行なわれると、作業ロボットは掃引中に作業を
自動的に行なうものが多い。従って、床面作業ロボット
が掃引（移動）中に、障害物検知センサにより移動ルー
ト上に障害物を発見した場合は、上記本来の目的を損な
わないように障害物を回避して掃引を行なう必要があ
り、この掃引方法はおのずと上記無人搬送ロボットの場
合と異なるものとなる。

【０００３】前記床面作業ロボットが障害物を回避して
掃引を行なうための指針は下記のようになる。（ａ）領域の作業中には、同一障害物に何度も出会うこ
とになり、一過的に回避を繰返すと作業上の無駄が多
い。従って領域内の作業を効率よく遂行するという目的
に適合する大局的な掃引アルゴリズムを有すること。（ｂ）障害物回避により作業が出来なくなる面積を極力
少なくすること。（ｃ）障害物と衝突しない安全率の向上が計られている
こと。（ｄ）迷走しない掃引アルゴリズムであること。（ｅ）障害物検出手段として比較的低価格の超音波セン
サや光学式センサを用いて、実現可能な掃引アルゴリズ
ムであること。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記床面
作業ロボットは、ごく最近誕生したものであり、前記床
面作業ロボットが障害物を回避して掃引を行なうための
指針（ａ）〜（ｅ）を満足させるような移動ロボットの
床面掃引方法及び装置はまだ開発されてない現状であ
る。従って、障害物を回避する際に無人搬送ロボット用
に開発された障害物回避アルゴリズムを使用すると領域
内の作業を効率よく遂行することができないという問題
点があった。

【０００５】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、床面を作業する移動ロボットが、障害物
を回避しながら、与えられたすべての領域を余す所な
く、また重複する所なく、効率良く且つ安全に作業を遂
行できる移動ロボットの床面掃引方法及び装置を得るこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１または
請求項５に係る移動ロボットの床面移動方法または装置
は、所定作業領域の床面を移動しながら作業を行なう移
動ロボットの床面掃引方法または装置において、前記移
動ロボットの進行方位を検出する手段及び走行距離を検
出する手段を含みロボットの位置を算出する位置検出演
算手段と、前記所定作業領域内における移動ロボットの
進行方向を含む複数の方向のいずれかに存在する障害物
を検出する障害物検出手段と、前記位置検出演算手段が
演算した移動ロボットの位置情報及び前記障害物検出手
段が検出した障害物情報により、障害物を回避しながら
前記所定作業領域の床面を余すところなく掃引する計画
を生成し、該生成した掃引計画に基づき、移動ロボット
の走行制御指令を出力する障害物回避掃引処理手段とを
備え、前記障害物回避掃引処理手段は、障害物の存在し
ない領域においては所定の移動定型パターンにより掃引
処理する障害物不在領域掃引処理手段と、移動ロボット
の進行前面に障害物が存在する領域では、これを回避す
る移動可能領域において前記移動定型パターンによる掃
引を継続すると共に、障害物存在領域の直前及び直後に
それぞれ所定距離を移動することができたスルーパスを
認識し、該２つのスルーパスに挟まれた領域を障害物存
在領域として認識する障害物存在領域掃引及び認識処理
手段と、前記障害物存在領域の直後に認識されたスルー
パスの終了点から前記移動定型パターンにより前記障害
物存在領域内の未掃引領域を掃引処理する障害物存在未
掃引領域掃引処理手段とを含むものである。

【０００７】本発明の請求項２または請求項６に係る移
動ロボットの床面掃引方法または装置は、前記請求項１
または請求項５に係る移動ロボットの床面掃引方法また
は装置において、前記移動ロボットからその左方及び右
方に存在する物標の位置と該物標までの距離をそれぞれ
超音波により測定する物標位置及び距離測定手段を付加
した前記ロボットの位置検出演算手段を備えたものであ
る。

【０００８】本発明の請求項３または請求項７に係る移
動ロボットの床面掃引方法または装置は、前記請求項１
もしくは請求項２、または請求項５もしくは請求項６に
係る移動ロボットの床面掃引方法または装置において、
前記所定作業領域を細分化した各単位面積にそれぞれ対
応して設けられた管理地図用情報メモリと、該管理地図
用情報メモリに障害物の存在情報や作業管理情報を作業
の進捗に応じて順次記憶させ、必要に応じ更新させる情
報処理手段とを付加した障害物回避掃引処理手段を備え
たものである。

【０００９】本発明の請求項４または請求項８に係る移
動ロボットの床面掃引方法または装置は、前記請求項１
乃至請求項３のいずれか、または請求項５乃至請求項７
のいずれかに係る移動ロボットの床面掃引方法または装
置において、前記障害物存在領域内に前記移動定型パタ
ーンによっては移動できないクローズ領域が存在する場
合には、該クローズ領域内で旋回可能領域を探索し、該
旋回可能領域を利用する移動可能領域の掃引処理と、該
掃引処理終了後に前記クローズ領域から旋回可能領域を
経由する脱出処理とを行なうクローズ領域掃引及び脱出
処理手段を付加した障害物回避掃引処理手段を備えたも
のである。

【００１０】

【作用】本請求項１または請求項５に係る発明において
は、所定作業領域の床面を移動しながら作業を行なう移
動ロボットの床面掃引方法または装置において、位置検
出演算手段は前記移動ロボットの進行方位を検出する手
段及び走行距離を検出する手段を含みロボットの位置を
算出する。障害物検出手段は前記所定作業領域内におけ
る移動ロボットの進行方向を含む複数の方向のいずれか
に存在する障害物を検出する。障害物回避掃引処理手段
は前記位置検出演算手段が演算した移動ロボットの位置
情報及び前記障害物検出手段が検出した障害物情報によ
り、障害物を回避しながら前記所定作業領域の床面を余
すところなく掃引する計画を生成し、該生成した掃引計
画に基づき移動ロボットの走行制御指令を出力する。ま
た前記障害物回避掃引処理手段は障害物不在領域掃引処
理手段、障害物存在領域掃引及び認識処理手段並びに障
害物存在未掃引領域掃引処理手段とを含む。そして、前
記障害物不在領域掃引処理手段は障害物の存在しない領
域において所定の移動定型パターンにより掃引処理を行
なう。障害物存在領域掃引及び認識処理手段は、移動ロ
ボットの進行前面に障害物が存在する領域では、これを
回避する移動可能領域において前記移動定型パータンに
よる掃引を継続すると共に、障害物存在領域の直前及び
直後にそれぞれ所定距離を移動することができたスルー
パスを認識し、該２つのスルーパスに挟まれた領域を障
害物存在領域として認識する。障害物存在未掃引領域掃
引処理手段は前記障害物存在領域の直後に認識されたス
ルーパスの終了点から前記移動定型パターンにより前記
障害物存在領域内の未掃引領域を掃引処理する。

【００１１】本請求項２または請求項６に係る発明にお
いては、前記請求項１または請求項５に係る発明におい
て、前記位置検出演算手段に付加された物標位置及び距
離測定手段は、前記移動ロボットからその左方及び右方
に存在する物標の位置と該物標までの距離をそれぞれ超
音波により測定し、該測定した位置及び距離情報に基づ
き位置検出演算手段は移動ロボットの方位及び位置の誤
差を修正する。

【００１２】本請求項３または請求項７に係る発明にお
いては、前記請求項１もしくは請求項２、または請求項
５もしくは請求項６に係る発明において、前記障害物回
避掃引処理手段に管理地図用情報メモリ及び情報処理手
段とが付加され、前記管理地図用情報メモリは前記所定
作業領域を細分化した各単位面積にそれぞれ対応して設
けられる。また情報処理手段は前記管理地図用情報メモ
リに障害物の存在情報や作業管理情報を作業の進捗に応
じて順次記憶させ、必要に応じ更新させる。

【００１３】本請求項４または請求項８に係る発明にお
いては、前記請求項１乃至請求項３のいずれか、または
請求項５乃至請求項７のいずれかに係る発明において、
前記障害物回避掃引処理手段に付加されたクローズ領域
掃引及び脱出処理手段は、前記障害物存在領域内に前記
移動定型パターンによっては移動できないクローズ領域
が存在する場合には、該クローズ領域内で旋回可能領域
を探索し、該旋回可能領域を利用する移動可能領域の掃
引処理と、該掃引処理終了後に前記クローズ領域から旋
回可能領域を経由する脱出処理とを行なう。

【００１４】

【実施例】図１は本発明に係る移動ロボットの床面掃引
装置の構成を示すブロック図であり、１は前方障害物光
・超音波検出部、２Ａは右方物標位置・距離測定部、２
Ｂは左方物標位置・距離測定部、３は方位検出部、４は
走行距離検出部、５は位置検出演算部、６Ａは右方障害
物光・超音波検出部、６Ｂは左方障害物光・超音波検出
部、７は障害物回避掃引処理部、８は走行制御部であ
る。また前記１〜８の機器は移動ロボット１０内に含ま
れるが、移動ロボット１０には、これらのほかに図示さ
れない移動機構（例えば動輪及びモータ等）や作業機構
（例えばセメントのコテ仕上げ機構等）等も含まれてい
る。

【００１５】図２は本発明に係る移動ロボットの超音波
による障害物検出手段の説明図であり、水平面における
前方、左方及び右方の３方向における超音波送波ビーム
と障害物及び壁面をそれぞれ示している。図３は本発明
に係る移動ロボットの光学的な障害物検出手段の説明図
であり、水平面における前方、左方及び右方の３方向に
おける光検出ビームと障害物及び壁面をそれぞれ示して
いる。図４は超音波測距器の動作を説明する波形図であ
る。

【００１６】図２〜図４を参照し、図１の各機器の機能
及び動作について説明する。前方障害物光・超音波検出
部１は、移動ロボット１０が走行する前方の障害物を光
学的に検出する光検出部と、超音波により検出する超音
波検出部の２つにより構成される。ここで超音波検出部
は常に前方における障害物の有無をチェックして、もし
も前方障害物の存在を検出すると、次に移動ロボット１
０から該当障害物までの距離を測定する機能を有するも
のである。ここで前方の障害物を検出するため光検出部
と超音波検出部の２つを設けた理由を説明する。一般に
超音波センサを用いると比較的遠く（数ｍ〜１０ｍ程
度）の物標の距離情報は得られるが、物標の存在する方
位情報はあいまいである。また光学式センサは、光検出
ビーム方向における物標の有無は検出できるが、検出可
能な距離が近距離（例えば２ｍ程度）に限定される。従
って移動ロボットが障害物に数ｍ〜１０ｍ程度接近する
と、超音波センサにより前方障害物の検出とその距離測
定が行なわれ、移動ロボットがさらに障害物に接近して
２ｍ程度になると光学式センサにより該当障害物の検出
とその方位情報が得られる。このように光検出部と超音
波検出部の２つの検出センサを併用することにより、移
動ロボットは比較的遠距離からごく近距離までの前方障
害物を確実に検出できると共に、超音波センサによって
は不明確な物標方位情報を光学式センサにより補なうこ
とができる。

【００１７】図２及び図４により前方障害物超音波検出
部を説明する。図２のＴ₁，Ｒ₁₁及びＲ₁₂により前方障
害物検出部は構成される。同図のＴ₁は送信器、Ｒ₁₁及
びＲ₁₂はそれぞれ送信器Ｔ₁と距離ｄ₁（例えば２５cm
程度）を隔てて送波方向と直角方向に設けられた受信器
である。送信器Ｔ₁は、図４の送信ゲート期間（例えば
数ミリ秒）に、例えば２０〜２５kHz 程度の発信器出力
を送波器に供給し、超音波バースト波を図２に示す送波
ビームの指向特性（水平面の指向特性で、物標位置・距
離測定部の送波ビームよりも幅が広い指向特性）により
前方に送波する。移動ロボット１０の前方に障害物が存
在する場合には、受信器Ｒ₁₁及びＲ₁₂は、ある時間経過
して前方障害物から反射され戻ってきた超音波をそれぞ
れ受信し、該受信信号を増幅後、所定帯域幅のバンドパ
スフィルタ（ＢＰＦ）を介して検波して、該検波信号を
所定のスレッシュホールドレベルと比較して、このレベ
ルを越えた２値化信号を検出出力として取出す。そして
内蔵するカウンタにより超音波の送信開始時刻より検出
出力の発生時刻までの時間Ｔを計測する。この計測時間
Ｔと超音波の空中伝播速度（常温で約３３０ｍ／秒）と
から障害物までの距離情報が得られる。上記各信号の波
形は図４に示される。なお、１対の受信器Ｒ₁₁及びＲ₁₂
を設けた理由は、三角測量の原理を利用し、この１対の
受信器からそれぞれ得られる２つの距離情報から反射物
標の正面反射点までの距離及び該反射点の位置を算出で
きるようにするためである。この算出方法については、
右方物標位置・距離測定部２Ａにおいて説明する。

【００１８】図３により前方障害物光検出部を説明す
る。図３のＥ₁及びＰ₁により前方障害物光検出部は構
成され、Ｅ₁は投光器、Ｐ₁は受光器である。投光器Ｅ
₁は、例えば可視光を発光し、光学レンズにより集光
し、狭い光検出ビーム（例えば数度〜１０度）として前
方に投光する。受光器Ｐ₁は投光器Ｅ₁とごく近接した
位置に設けられ、前方障害物からの反射光を受光し、光
・電変換された受光信号を増幅後、所定のスレッシュホ
ールドレベルと比較して検出出力を得る。この光検出部
で物標を検出できる最大距離は約２ｍ程度であるが、こ
の範囲内における障害物の検出と、狭い光検出ビームに
よる精度の良い方位情報を得ることが可能となる。従っ
て光検出部による障害物までの距離情報は期待しない。

【００１９】図２により右方物標位置・距離測定部２Ａ
を説明する。また左方物標位置・距離測定部２Ｂは、２
Ａと同一のものであり、単に移動ロボット１０の右側に
装着されるか、左側に装着されるかの相違である。同図
のＴ₃，Ｒ₃₁，Ｒ₃₂及びＡ₃により右方物標位置・距離
測定部２Ａは構成される。そしてＴ₃は送信器であり所
定方位にビーム形成されるバースト超音波を送信する。
Ｒ₃₁及びＲ₃₂は１対の受信器であり、それぞれ前記送信
器Ｔ₃の設置位置（即ち送信位置）から前記超音波送信
ビームの中心軸である所定方位と直角方位に等しい距離
ｄ₂（三角測量の原理によりｄ₂は可及的に大きい方が
良いが、一般に移動ロボット１０の横幅以内となるた
め、例えば４０cm程度）を隔てた両側に設けられる。ま
たＡ₃は１対の受信器Ｒ₃₁及びＲ₃₂により得られる２つ
の反射点までの距離情報に基づき、反射物標の位置と該
反射物標までの距離を算出する演算器である。この演算
器Ａ₃は、例えばマイクロプロセッサ（以下ＣＰＵとい
う）、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インタフェース等によ
り構成されるものでよい。送信器Ｔ₃は送信器Ｔ₁より
も高い周波数、例えば４０kHz 程度の超音波バースト波
をホーンを介して狭い送波ビームを形成して所定方位に
送波する。例えば、水平面指向特性として送波ビーム幅
は約２０度程度のビームを形成する。ここで高い周波数
の超音波を用いる理由は、波長を短くして距離分解能を
向上させるためであり、ホーン等のビーム形成手段を用
いるのは方位分解能を良くするためである。受信器Ｒ₃₁
及びＲ₃₂は、前方障害物超音波検出部１における動作と
同様に、右方物標（図２の例では壁面）からの反射信号
のうち、それぞれ受信可能な２つの反射点からの反射信
号を個別に受信し、該受信信号を増幅し、所定のＢＰＦ
を通過させ検波し、スレッシュホールドレベルと比較し
て、検出出力を得る。そして超音波の送信開始から検出
出力を得るまでの計測時間からそれぞれ前記２つの反射
点までの距離を算出する。この２つの距離情報から反射
物標の位置と該物標までの距離を算出する演算は内蔵す
る演算器Ａ₃により行なわれるが、この算出方法は図５
により説明する。

【００２０】図５は本発明に係る超音波による物標位置
及び距離測定法の説明図であり、単に反射物標までの距
離を測定するだけではなく、移動ロボット側に設定され
た相対座標系に基づき、前記反射物標の座標位置（移動
ロボットからの超音波送波ビームの中心軸の反射位置）
を算出できるものである。図５において、点Ｔは超音波
の送信位置（以下送信点という）であり、移動ロボット
上に設定されたセンサ相対座標であるＸＹ２次元座標の
座標原点とする。点Ｒ₁及びＲ₂はそれぞれ反射された
超音波の受信位置（以下受信点という）であり、Ｘ軸上
の座標原点から左右にそれぞれ距離ｄを隔てた位置とす
る。Ｕは被測定物の表面（即ち反射面）であり、点Ｐに
おいてＸ軸との平行線Ｑと角度ａだけ負方向に傾斜して
いる。いま被測定物の反射面Ｕにおいて、送波ビームの
中心軸の反射点をＰ、送信点Ｔからの送信波が面Ｕで反
射して受信点Ｒ₁で受信されるＵ面上の反射点をＰ₁、
送信点Ｔからの送信波が面Ｕで反射して受信点Ｒ₂で受
信されるＵ面上の反射点Ｒ₂、また直線Ｒ₁Ｐ₁と直線
Ｒ₂Ｐ₂をそれぞれ延長した延長線の交点をＰ₀とす
る。前記交点Ｐ₀は、当然直線ＴＰの延長線上にある。

【００２１】図５において、点Ｒ₁から点Ｐ₀までの距
離をＳ₁（Ｓ₁＝Ｒ₁Ｐ₁＋Ｐ₁Ｐ₀）、点Ｒ₂から点
Ｐ₀までの距離をＳ₂（Ｓ₂＝Ｒ₂Ｐ₂＋Ｐ₂Ｐ₀）、
点Ｔから点Ｐ₀までの距離をＳ、点Ｔから点Ｐまでの距
離をＤ、点Ｐの座標を（Ｘ_p，Ｙ_p）、面Ｑに対する面
Ｕの傾斜角をａとすると、図５の座標解析を行なうこと
により、距離Ｄ及び距離Ｓは次の式（１），（２）で、
Ｐ点の座標Ｘ_p，Ｙ_pは次の式（３），（４）で、傾斜
角ａは次の式（５）でそれぞれ示される。Ｄ＝Ｓ／２ …（１）

【００２２】

【数１】

【００２３】

【数２】

【００２４】

【数３】

【００２５】ａ＝−Ｘ_p／Ｙ_p …（５）従って移動ロボット１０上に相対座標系を設けると、こ
の相対座標系における反射点Ｐの座標位置と点Ｐまでの
距離が算出できる。この実施例においては、超音波の送
信周波数を４０kHz とし、送波ビーム幅を２０度とした
場合に、最小検出距離０．３ｍから最大検出距離１０．
０ｍまでの範囲で反射物漂の位置及び距離の算出が可能
である。

【００２６】図２に示すように移動ロボット１０が参照
物標になる壁面と並行して移動する場合には、まず方位
検出センサの検出方位に基づき移動を行なうが、この場
合に右方または左方の物標位置・距離測定部２Ａまたは
２Ｂは、移動ロボット１０が前記壁面に並進中の複数位
置において、壁面の反射位置と該反射位置までの距離を
順次測定して、この測定した複数の位置及び距離の情報
を一時記憶する。位置検出演算部５は前記記憶した壁面
の複数の位置及び距離情報とロボットの位置情報とから
壁面の回帰直線をあてはめる。そしてこのあてはめた回
帰直線の方位が実際に存在する壁面の方位と一致しない
場合には、方位検出センサに誤差があるものとして移動
ロボットの方位及び位置データの較正を行なうと共に、
前記回帰直線の方位が実在する壁面の方位と一致するよ
うに移動ロボットの走行制御を行なう。即ち移動ロボッ
トと壁面の間の実際の距離が一定になるように走行制御
を行なう。

【００２７】図１の方位検出部３は、移動ロボット１０
の進行方位を検出する部分であり、例えばジャイロコン
パスや、レートジャイロ等のセンサを用いてロボットの
進行方位を検出する。走行距離検出部４は、移動ロボッ
ト１０の走行距離を検出する部分であり、例えば移動ロ
ボット１０の動輪に取付けられたエンコーダからの出力
信号を計数することにより走行距離を検出する。位置検
出演算部５は、あらかじめ走行を開始する初期座標位置
が入力され（図示されないキーボード等から入力す
る）、方位検出部３からの方位情報、走行距離検出部４
からの走行距離情報、右方及び左方物標位置・距離測定
部２Ａ及び２Ｂから参照とする壁面等の位置及び距離情
報がそれぞれ入力されることにより、移動ロボット１０
の現在位置を逐次算出する部分である。従って位置検出
演算部５は、例えばＣＰＵ、制御プログラムを記憶する
ＲＯＭ、データを一時記憶するＲＡＭ、データの入出力
インタフェース、必要に応じＡ／Ｄ変換器等により構成
することができる。またこの位置検出演算において、前
記参照物標である壁面の位置及び距離情報を得ることに
より、センサからの方位及び走行距離情報に含まれる誤
差を補正して精度の良い位置の算出を行なうのは前記説
明の通りである。

【００２８】図１の障害物回避掃引処理部７は、位置検
出演算部５からの作業領域内の位置情報、前方障害物光
・超音波検出部１からの前方障害物情報、右方及び左方
障害物光・超音波検出部６Ａ及び６Ｂからの右方及び左
方障害物情報がそれぞれ入力されることにより、障害物
を回避しながら所定作業領域の床面を余すところなく掃
引する計画を生成し、該生成した掃引計画に基づき直
進、停止、旋回等の移動ロボットの走行制御指令を走行
制御部８に出力する。また障害物回避掃引処理部７は、
作業領域について所要の初期情報（例えば形状や大きさ
等）を記憶するメモリや、後述する管理地図用情報メモ
リ及び該メモリ情報処理手段、並びにクローズ領域掃引
及び脱出処理手段等をも含むものである。従って障害物
回避掃引処理部７は、一般にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及
びデータ入出力インタフェース等によって構成される
が、ＣＰＵが高速で情報処理能力に余裕がある場合に
は、位置検出演算部５と障害物回避掃引処理部７を同一
のハードウェアにより構成することができる。

【００２９】走行制御部８は、例えば入力される直進、
停止、旋回等の走行制御指令に基づき、実際の走行制御
出力を図示されないロボット移動機構に供給する。

【００３０】本発明による移動ロボットの床面掃引方法
を説明する前に、予備知識として、本発明で使用する用
語である「移動定型パターン」、「スルーパス」及び
「障害物存在領域」等の意味について説明する。図６は
本発明で使用する用語を説明するための図である。同図
の（ａ）は作業領域が長方形の場合の例を、また同図の
（ｂ）は作業領域が円形の場合の例をそれぞれ示してい
る。

【００３１】まず「移動定型パターン」とは、移動ロボ
ットが掃引する作業領域の形状や障害物の位置等に応じ
て、その作業の効率や安全性を考慮して決められた一定
の好ましき移動パターンである。従って種々の移動パタ
ーンのうちから状況に応じて、最も好ましき移動パター
ンとして選択決定されるものである。具体例として図６
の（ａ）の長方形の作業領域の場合は、掃引開始位置か
ら長手方向の一辺に並行して直進し、これ以上直進でき
ない位置（旋回境界線または障害物の手前）に到達する
と、ここで停止し、１８０°旋回して、作業方向に１つ
レーンを移動し、反対方向に直進する。そしてこれ以上
直進できない位置に到達すると、再び停止、１８０°旋
回、作業方向に１つレーンの移動、反対方向へ直進の移
動パターンを繰返す。この長方形の長手方向に直進し、
その限界点で１レーン移動して反対方向に直進する移動
パターンが、長方形の移動定型パターンである。

【００３２】図６の（ｂ）のように作業領域が円形で且
つ中心に障害物がある場合には、円の最も外側のレーン
に設定された掃引開始位置から所定の半径で円を描くよ
うに移動し、旋回境界線の手前で停止し、１８０°旋回
して円の中心方向に１つレーンを移動し、前記１レーン
分だけ短くなった半径で反対方向に再び円を描くように
移動するパターンを繰返す。または最初のレーンを移動
して図の旋回境界線の手前で停止したら、円の中心方向
に１つレーンを移動し、前記１レーン分だけ短くなった
半径で同一進行方向に、即ち蚊取り線香のように進行す
るパターンを繰返す。図６の（ｂ）の場合には、上記の
ような移動パターンを移動定型パターンに決めると、走
行中に障害物に遭遇してこれを回避する動作の回数が少
いので作業効能は良い。

【００３３】「スルーパス」（Ｔｈｒｏｕｇｈｐａｔ
ｈ，Ｔ．Ｐ．と省略する）とは、移動ロボットが前記移
動定型パターンにより移動する場合に、移動ルート上に
障害物が存在せず、あらかじめ決められた所定距離を移
動することができたレーンであると定義する。図６の
（ａ）では、移動ロボットが一方の旋回境界線の手前か
ら他方の旋回境界線の手前までの直線距離ｄを移動する
ことができたレーンが「スルーパス」となる。図６の
（ｂ）では、レーン毎にスルーパスの弧長が変るが、＃
ｎのレーンでは移動ロボットが旋回境界線の片側の手前
から反対側の手前までの弧長Ｌ_n（ｎ＝１，２，３…）
を移動することができたレーンが「スルーパス」とな
る。従って移動ロボットにとって「スルーパス」が得ら
れたということは、移動ルート上に障害物が存在せず、
所定距離を端から端まで移動することができたことを意
味する。

【００３４】次に「障害物存在領域」について説明す
る。いま図６の（ａ）の作業領域において、移動ロボッ
トが掃引開始位置から前記移動定型パターンによる掃引
を行った場合に、＃１レーンから＃ｎレーンまでは連続
して「スルーパス」が得られ、＃（ｎ＋１）レーンから
＃ｍレーンまでは連続して「スルーパス」が得られず、
＃（ｍ＋１）で再び「スルーパス」が得られたとする。
この場合には、＃１レーンから＃ｎレーンまでは「障害
物不在領域」であり、＃（ｎ＋１）レーンから＃ｍレー
ンまでを「障害物存在領域」と定義する。そして再び＃
（ｍ＋１）レーンから「障害物不在領域」に入る。移動
ロボットは、上記掃引動作を行いながら、障害物存在領
域に入る直前のスルーパス（即ち障害物不在領域の最後
のスルーパス）と、障害物存在領域を通過した直後のス
ルーパスとの２つのスルーパスの完成を検出し、これを
記憶して、この２つのスルーパスに挾まれた領域を「障
害物存在領域」として認識するようにしている。

【００３５】図７は本発明による移動ロボットの床面掃
引方法を説明するための図である。この図の例において
は、作業領域は図６の（ａ）と同様に長方形であり、上
下の壁面と左右の旋回境界線に囲まれた領域が移動ロボ
ット１０の作業領域になっている。この作業領域につい
ての所要情報、例えば作業領域の形状、大きさ（形状が
長方形の場合は、縦、横の距離）、方位、左右の旋回境
界線の位置、ロボットの掃引開始位置、上下が壁面であ
る等のデータは、あらかじめ図示されないキーボード等
から移動ロボット１０内に入力され、前記所要情報は位
置検出演算部５及び障害物掃引処理部７にそれぞれ記憶
されている。

【００３６】しかしながら、この作業領域内の、どの位
置に、どのような形状の障害物が、いくつ存在するかと
いう障害物または障害物群についての情報は、移動ロボ
ット１０には全く与えられていない。従って移動ロボッ
ト１０は床面を掃引し作業を行ないながら、常に自分の
廻りのデータを収集して、障害物を検出し、これを回避
しながら掃引し、与えられた作業領域は余す所なく、且
つ重複する所なく床面作業を行なうものである。この移
動ロボット１０が自分の廻りのデータを収集できるよう
に、移動ロボット１０は図１で説明したように前方、右
方及び左方の３方向に物標の検出及び距離測定手段を備
えている。

【００３７】図７の作業領域の場合には、移動ロボット
１０は図６の（ａ）で説明した移動定型パターンにより
掃引を行なう。即ち移動ロボット１０は作業領域の上部
の左側旋回境界線の近傍に設定された掃引開始位置から
上部の壁面に並行に直進し、右側旋回境界線の手前で停
止し、ここで１８０度旋回して作業方向に１つ先のレー
ンに移動し、今度は逆方向に直進する移動パターンを繰
返す。この例の場合は、上部壁面から下部壁面に向かう
方向（２次元座標のＹ軸の負方向）が移動ロボットの作
業方向になる。またここでレーンとは横幅が移動ロボッ
トの作業幅に等しい通路を意味する。

【００３８】図７の例においては、移動ロボット１０は
掃引開始後、＃１レーンから＃３レーンまでは連続して
スルーパスが得られ、＃４レーンから＃７レーンまでは
連続してスルーパスが得られず、＃８レーンで再びスル
ーパスが得られている。そして＃３レーンにおいて障害
物存在領域直前のスルーパス（ａ）が得られ、＃８レー
ンにおいて障害物存在領域直後のスルーパス（ｂ）が得
られるから、この２つのスルーパス（ａ）及び（ｂ）に
より前後を狭まれた領域が障害物存在領域Ｂになる。ま
た障害物不在領域は図のＡとＣになる。

【００３９】次に本発明に係る移動ロボット１０が床面
を掃引し作業を行ないながら、常に自分の廻りのデータ
を収集する動作について説明する。図１で説明したよう
に本発明に係る移動ロボット１０は、自己の前面及び両
側面に物標の検出センサを備えており、その検出範囲か
ら、障害物がロボットの前方に現れ、ロボットの行く手
を阻む状態になる以前に、数回はその物体の一表面を観
測することができる。これはこれらの検出センサが、停
止観測では物体表面の一点しか測定できないので、ロボ
ットが移動中に物体の一表面を観測する毎に、その情報
を例えば作業領域を細分化した管理地図（図１０及び図
１１において説明する）を示すメモリに逐次記憶してお
くようにすれば、障害物の検出漏れの確率を一層減少さ
せると共に、種々の場所から障害物を観測した情報から
かなり障害物の形状を知ることができる。従って移動ロ
ボット１０は、図７の障害物不在領域Ａを掃引しなが
ら、先見的情報として障害物の存在及び大体の位置情報
を得ることができる。

【００４０】移動ロボット１０が図７の障害物存在領域
Ｂに入ったことを実際に確認するのは、自己の前面に障
害物が存在することを検出し、障害物の前面で停止し、
回避動作（進行方向を１８０度旋回して作業方向に１つ
先のレーンに移動し、逆方向に直進する動作）を要する
ときである。上記回避動作の詳細は図９により説明す
る。この場合に、図７の障害物存在領域直前のスルーパ
ス（ａ）は、このスルーパス（ａ）までは障害物不在領
域Ａであるが、次のレーンから障害物存在領域Ｂに入る
境界を示すものであり、移動ロボット１０はこのスルー
パス（ａ）を記憶しておく。

【００４１】図７の障害物存在領域Ｂでは、移動ロボッ
ト１０は右側の旋回境界線と障害物の手前の領域を、図
７の矢印で示す移動パータンで掃引し、床面作業をしな
がらロボット廻りのデータ収集を行う。そして移動ロボ
ット１０は、障害物存在領域直後のスルーパス（ｂ）が
得られると、このスルーパス（ｂ）から障害物不在領域
Ｃに入ったこと、並びにこのスルーパス（ｂ）の１つ前
のレーンまでが障害物存在領域Ｂであることを認識す
る。このように移動ロボット１０は、障害物存在領域直
前のスルーパス（ａ）と、障害物存在領域を通過した直
後のスルーパス（ｂ）を検出し、この２つのスルーパス
（ａ）及び（ｂ）により挾み込まれた領域を障害物存在
領域（ここで障害物は複数の障害物群でもよい）として
認識する。

【００４２】移動ロボット１０は障害物存在領域直後の
スルーパス（ｂ）を検出すると、１つ前のレーンで障害
物存在領域Ｂが終了したことを認識し、左側旋回境界線
の手前で停止すると、ここで１８０度旋回して、作業方
向と反対方向に戻るように、即ち１つ前のレーンに戻る
ように移動し、この障害物存在領域Ｂ内の未作業領域を
掃引し、床面作業とロボット廻りのデータ収集を行な
う。このロボット廻りのデータ収集を常に行なうことに
より、障害物を種々の側面から観察し、回避動作のみな
らず、与えられた作業領域を余すところなく、且つ重複
するところなく床面作業を行なうための掃引を行なうこ
とができる。

【００４３】図８は本発明に係る移動ロボットの床面掃
引方法の処理順序を示すフローチャートである。図７を
参照し、図８のフローチャートを説明する。図８のステ
ップＳ１では、移動ロボット１０は、例えば図７の掃引
開始位置から上部壁面に並行に、床面作業とロボット廻
り（前方、右方及び左方）の物標（例えば壁面）または
障害物のデータ収集を行ないながら直進する。ステップ
Ｓ２では、移動ロボットの前方で旋回境界線に至るまで
に障害物を検出したかを判別し、障害物を検出しない場
合にはステップＳ３に移り、障害物を検出した場合には
ステップＳ５に移る。ステップＳ３では、移動ロボット
１０は所定の旋回境界線の手前まで走行し、スルーパス
を完成すると、ここで停止し、１８０度旋回して作業方
向に１レーン移動する。そして次のステップＳ４に移
る。ステップＳ４では、すべての作業領域の作業を完了
したかの判別を行ない、完了しない場合は再びステップ
Ｓ１に戻り、完了した場合は掃引を終了する。

【００４４】ステップＳ５では、ロボットの前方に障害
物が検出された場合なので、前回完成したスルーパスを
障害物存在領域直前のスルーパスとして認識し記憶す
る。そしてステップＳ６に移る。ステップＳ６では、移
動ロボット１０は検出した障害物の手前で停止し、障害
物の回避動作を行なう。ステップＳ７では、障害物の回
避動作を終えた移動ロボット１０は、再び作業及びロボ
ット廻りのデータ収集をしながら直進する。ステップＳ
８では、障害物存在領域直後のスルーパスが完成したか
を判別する。この直後のスルーパスが完成しない場合は
ステップＳ６に戻り、完成した場合はステップＳ９に移
る。

【００４５】ステップＳ９では、前記直前及び直後の２
つのスルーパスにより狭まれ障害物回避動作を要する障
害物存在領域を認識する。ステップＳ１０では、障害物
存在領域内に作業未完了領域を発見したかの判別を行な
い、発見した場合はステップＳ１１に移り、発見しない
場合はステップＳ４に戻る。ステップＳ１１では、作業
未完了領域内の作業及びロボット廻りのデータ収集をし
ながら移動する。そしてステップＳ９に戻る。そしてす
べての作業領域を余すところなく、且つ重複することな
く作業を完了すると、ステップＳ１０及びＳ４を経由し
て掃引を終了する。

【００４６】本発明に係る移動ロボットの床面掃引方法
は、図８で説明したように、障害物存在領域直前及び直
後の２つのスルーパス（以下第１のＴ．Ｐ．及び第２の
Ｔ．Ｐ．と称す）の検索と、検出した障害物を回避して
作業を行なう方法が重要であり、以下これらの動作につ
いて詳細に説明する。まず第２のＴ．Ｐ．を探す場合に
おいては、特にロボットの前面センサに注意を集中し
て、進行方向の前方近くに障害物を発見したら回避を行
うものとする。ただし、ロボットが既に完成した第１の
Ｔ．Ｐ．の開始点側（図７では左側）の旋回境界線を目
指している時に障害物を発見した場合は、必ず障害物を
回避し、反対側（第１のＴ．Ｐ．の終了点側）の旋回境
界線まで達するようにするという行動方式にする。これ
により、第２のＴ．Ｐ．検索後に作業を完了した領域
が、点在することなく一方の旋回境界線側（図７では右
側）に集まっている形になる。また、この方式は第２の
Ｔ．Ｐ．検索終了後に残った領域を作業する時にも、基
本的に同じ行動を行えば良いので非常に簡単な定型行動
であると言える。下記の表１は本発明による移動ロボッ
トの障害物回避行動パターンを分類した表であり、図９
は本発明に係る移動ロボットの障害物回避例を説明する
図である。

【００４７】

【表１】

【００４８】移動ロボット１０の障害物回避行動パター
ンは、ロボットの進行方向や障害物の属性により表１の
ように分類される。Ａ．ロボットが既に完成した第１のＴ．Ｐ．の進行方向
と逆方向に進行している場合（ａ）この場合には、ロボットは必ず第１のＴ．Ｐ．の
終了点側に行かなければならないので、表１の行動パタ
ーンａに記載の旋回行動を行なう。この場合の旋回例を
図９の（ａ）に示す。

【００４９】Ｂ．ロボットが既に完成した第１のＴ．
Ｐ．の進行方向と同じ方向に進行している場合。この場
合はさらに次の（ｂ）〜（ｅ）に分類される。（ｂ）作業領域の旋回境界線から十分に離れて障害物が
存在している場合この場合は、旋回境界線から十分に離れているので、障
害物の裏側は第１のＴ．Ｐ．の終了地点までの間におい
て、十分に作業できるだけの領域が存在しているので、
表１の行動パターンｂに記載のように、１つ前のレーン
への回避を行い障害物の裏側の作業を行なう。このｋ＝
ｋ−１レーンへの回避例を図９の（ｂ）に示す。（ｃ）壁に接した長い障害物が存在している場合この場合は、ロボットの停止している地点より、出発点
とは逆の旋回境界線までに存在している障害物の情報が
少ない。そこで、表１の行動パターンｃに記載したよう
に、レーンチェンジを行って１つ先のレーンへ移動し、
強引に奥まで入るようにする。その後ロボットは、１８
０度旋回を行い第１のＴ．Ｐ．の進行方向とは逆の方向
に直進する。このレーンチェンジの場合の回避例を図９
の（ｃ）に示す。

【００５０】（ｄ）壁に接した短い障害物を発見した場合この場合は、ロボットが出発点とは逆の旋回境界線まで
無理に到達しなくとも、またその間にある障害物の情報
を得なくとも、以後のロボットの行動に関して余り影響
が無いので、表１の行動パターンｄに記載したように、
その地点で１８０度旋回を行なう。この場合の回避例を
図９の（ｄ）に示す。（ｅ）廻りを障害物で囲まれてしまいＴ．Ｐ．の発見の
可能性が困難である場合この場合は、クローズ領域に陥ったことにし、表１の行
動パターンｅに記載したように、必ず第１のＴ．Ｐ．
か、または第２のＴ．Ｐ．か、どちらか近い方のＴ．
Ｐ．に移動して、そのクローズ領域から脱出することに
する。このクローズ領域の例を図９の（ｅ）に示す。ま
たこのクローズ領域からの脱出方法は図１４において説
明する。

【００５１】本発明においては、前記第１及び第２の
Ｔ．Ｐ．や、それによる障害物存在領域を認識する情報
処理法として、障害物回避掃引処理部７内のメモリに、
作業領域全体を碁盤の目のように細分化した各セルにそ
れぞれ対応する管理地図用情報メモリを設け、この各セ
ルに対応するメモリに領域の情報を書込み、障害物の存
在領域や、作業状態を管理できるようにした。下記の表
２は前記管理地図の各セルに付与するインデックス例を
示している。

【００５２】

【表２】

【００５３】表２に示したインデックスデータは、その
データ値“０”〜“５”により対応する前記各セルの状
態を示すものである。そして移動ロボット１０内の障害
物回避掃引処理部７は、位置検出演算部５が逐次演算す
る作業中のロボットの位置と、前面及び両側面の各セン
サ系によって検出されたロボットと障害物との距離及び
方向を参考にして、障害物の位置を計算し、そのデータ
をもとに管理地図の該当セルにインデックスデータを書
き込む。また、各々のセルのインデックスデータは、さ
らにその後のロボットの移動によって得られる新規のデ
ータに基づき、書き換え、更新される。しかし、センサ
系の誤差などによって、障害物が実際には存在している
のに障害物がないと判断して旋回をする様な場合が考え
られ、この場合は非常に危険である。したがって、ロボ
ットの安全性を考えて、下記の表３、表４のように、
「書換の出来る場合」と、「書換の出来ない場合」を設
けた。

【００５４】

【表３】

【００５５】

【表４】

【００５６】以上のような法則を設けて作業領域を作業
しながら、管理地図の更新を行なって行くと、作業の進
行につれて次第に情報精度の良い管理地図が完成され
る。

【００５７】図１０及び図１１は、それぞれ移動ロボッ
トの走行位置と本発明の管理地図の例１及び例２を示す
図である。図１０の（ａ）ではロボットが第１のＴ．
Ｐ．を走行中であり、同図の（ｂ）では管理地図に障害
物の上面の情報のみが書込まれた状態を示している。図
１１の（ａ）ではロボットが第２のＴ．Ｐ．を走行中で
あり、同図の（ｂ）では管理地図に障害物の周囲全面の
情報が書込まれた状態を示している。図１０及び図１１
からもわかるように作業領域に点在している障害物を回
避し、しかも残った領域を作業するために、前記第１及
び第２の２つのＴ．Ｐ．で障害物を挾む方法は障害物の
輪郭を掴み易い。従ってレーンを移動する際にもし廻り
に障害物が存在して移動不可能であっても、どれだけ後
退すれば障害物に衝突しないでレーンを移動できるかが
わかる。また、第２のＴ．Ｐ．検索後に未作業領域がで
れだけ存在し、どのように作業すれば効率よくかつ安全
に出来るかが、簡単に計算出来る利点がある。

【００５８】次に第１及び第２のＴ．Ｐ．が完成され、
ロボットの作業方向（２次元座標のＹ軸方向）について
障害物存在領域が挾まれた後の、残った未作業領域の作
業方法について説明する。未作業領域の作業計画を立案
するために、障害物回避掃引処理部７は未作業領域をロ
ボットの掃引方向（２次元座標のＸ軸方向）について、
障害物の存在するブロックと障害物の存在しないブロッ
クとに分けて考える。すなわち、第２のＴ．Ｐ．発見
後、ロボットの持っている管理地図情報より、領域全体
を作業方向に投影し、第１のＴ．Ｐ．と第２のＴ．Ｐ．
の間で、障害物の存在するブロック（ブロック１）、障
害物の存在しないブロック（ブロック２）、Ｔ．Ｐ．検
索中に作業の終了したブロック（ブロック３）との３つ
に分け、それぞれのブロックが、ロボットの進行方向に
対してどこまで続いているかを計算する。図１２は、図
１１の（ｂ）に示した管理地図における未作業領域のブ
ロック分類例を示す図である。同図のように未作業領域
のブロック分類が行なわれた後に、それらのブロックを
第１のＴ．Ｐ．の出発点側の旋回境界線より１ブロック
づつ作業を行うようにする。

【００５９】ブロック分け後の作業は、次のような方式
にする。基本的には、ある１つの障害物が存在しないブ
ロックを中心に考えるが、ブロックを効率よく作業する
ために、ロボットが障害物により行く手を阻まれたり、
すでに作業の終了している地点まで到達するまで、レー
ンを変えずに作業を続け、そのブロックに隣接している
他のブロックをも、作業するようにする。レーンを変え
た後に障害物を発見したならば、第２のＴ．Ｐ．検索中
に定めた障害物の属性を判断して次の行動に移る。

【００６０】図１３は本発明に係る第２のＴ．Ｐ．検索
後に残った未作業領域の作業順序例を示す図であり、同
図によれば、第２のＴ．Ｐ．検索中に作業の終了したブ
ロックである作業領域の右側のブロックから、中央のブ
ロックである次の作業ブロックの作業に移り、さらに別
の障害物により左側のブロックである新作業ブロックに
移行する作業順序の例が示される。この移動方式によっ
て、ある１つの障害物が存在しないブロックの作業が終
了したならば、安全な通路である第１または第２のＴ．
Ｐ．のどちらかを通って次の障害物が存在しないブロッ
クへ移動し、そこの作業に移る。これらの動作を繰り返
すことによって、第２のＴ．Ｐ．検索後に残った領域を
全て作業するようにし、その領域の作業が全て終了した
ならば、新規の領域のレーンに移動し、この領域で新規
の第１及び第２のＴ．Ｐ．検索を行ないながら作業を行
なう。

【００６１】次にクローズ領域の作業方法について説明
する。これまでの説明においては、ロボットが、迷路に
陥らないという前提で話を進めてきたが、実際には、例
えば図９の（ｅ）に示されるようなコの字形の障害物が
存在している場合に、作業方向が一定であるために迷路
に陥る可能性がある。この場合、ロボットは、出来るだ
け安全に、その領域の多くの部分を作業して、しかも、
その領域から出来るだけ簡単に脱出できなければならな
い。この迷路からの脱出は次の方式により行なう。ロボ
ットが第２のＴ．Ｐ．検索時であれば、第１のＴ．Ｐ．
の進行方向と逆方向に、また第２のＴ．Ｐ．検索後であ
れば、第２のＴ．Ｐ．の進行方向と逆方向にそれぞれ進
行している場合において、障害物もしくは、旋回境界線
のために、ロボットが停止したとする。そのときに、ロ
ボットが停止している地点から、後方を図１２で説明し
たブロック分類と同じ方法で作業領域を判断する。そし
てロボット停止位置から、旋回境界線まで全てが、障害
物の存在している領域であると判断した場合には、クロ
ーズ領域に陥ったものとしてクローズ領域の作業方法に
移る。

【００６２】図１４はクローズ領域例と本発明による掃
引方法を説明する図であり、同図によりクローズ領域の
作業方法を説明する。図１４においては、移動ロボット
１０は＃１レーンの左端から右端に作業を終え、＃２レ
ーンに移り右端から左端に進行中に前面にコの字形の障
害物と遭遇する。このコの字形の障害物によりクローズ
領域と判断して、コの字形の一番奥までロボットが旋回
できる領域が続いている領域（旋回可能領域）とその中
心線を探し、その旋回可能領域の中心線まで後退し、次
の＃３レーンに移動する。この移動後の＃３レーンを旋
回可能領域の中心線から前進して作業し、障害物もしく
は、旋回境界線に達したら、旋回可能領域の中心線まで
後退し、同じレーンにおいて１８０度旋回をして、いま
までと逆の方向へ、同様に作業できるところまで前進
し、その後、旋回可能領域の中心線まで後退し、次の＃
４レーンに移る。このようにして＃５レーンで旋回可能
領域の中心線から障害物までの作業を終えて後退する
と、もはや逆方向に進むことも、さらに奥に入ることも
できない、旋回不能地点に達したことになるので、ここ
でこの領域から脱出する。

【００６３】この脱出法は図１４の破線で示すように、
旋回可能領域の中心線を作業方向とは逆方向に＃１レー
ンまで、即ちクローズ領域を判断した領域から脱出する
まで移動し、この＃１レーン上を最初に通った方向と逆
の方向に進行し、第２のＴ．Ｐ．検索中であればそのま
ま検索動作に戻り、第２のＴ．Ｐ．検索後であればクロ
ーズ領域に陥る前に作業を行った障害物の存在しない領
域に移る。ただしクローズ領域脱出後、その領域の裏側
に、さらにクローズ領域が存在する可能性があるが、こ
の領域に陥ったならば、脱出時において、安全に第１ま
たは第２のＴ．Ｐ．まで移動できない可能性があるの
で、クローズ領域の存在する領域においては、脱出中は
レーンを変えないようにし、その領域以外のところまで
後退しレーンを変えるようにする。この方式によって、
ロボットは、クローズ領域内においてさらに迷路に陥る
ことが無く効率良く作業ができ、しかも、いつでもその
領域から脱出することが可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、所定作業
領域の床面を移動しながら作業を行なう移動ロボットの
床面掃引方法または装置において、位置検出演算手段は
方位センサ及び走行距離センサからの信号によりロボッ
トの位置を算出し、障害物検出手段は前記所定作業領域
内における移動ロボットの進行方向を含む複数の方向の
いずれかに存在する障害物を検出する。そして障害物不
在領域掃引処理手段、障害物存在領域掃引及び認識処理
手段並びに障害物存在未掃引領域掃引処理手段とを含む
障害物回避掃引処理手段は、前記位置検出演算手段が演
算した移動ロボットの位置情報及び前記障害物検出手段
が検出した障害物情報により、障害物を回避しながら前
記所定作業領域の床面を余すところなく掃引する計画を
生成し、該生成した掃引計画に基づき、移動ロボットの
走行制御指令を出力するようにしたので、床面を作業す
る移動ロボットが障害物回避により作業が出来なくなる
面積が極めて少なくなり、また未作業領域や重複作業領
域もなくなり作業効率が向上し、さらに障害物と衝突し
ない安全率の改善が計られるという効果が得られる。

【００６５】また本発明によれば、前記位置検出演算手
段に付加された物標位置及び距離測定手段は前記移動ロ
ボットからその左方及び右方に存在する壁等の参照物標
の位置と該物標までの距離をそれぞれ超音波により測定
するようにしたので、位置検出演算手段は前記参照物標
の位置及び距離情報並びにロボットの位置情報に基づ
き、誤差を含む方位センサ及び走行距離センサから入力
され算出された方位データ及び位置データを較正し、移
動ロボットの精度の良い方位及び位置を算出することが
できるという効果が得られる。

【００６６】また本発明によれば、前記障害物回避掃引
処理手段に管理地図用情報メモリ及び情報処理手段とが
付加され、前記管理地図用情報メモリは前記所定作業領
域を細分化した各単位面積にそれぞれ対応して設けら
れ、情報処理手段は前記設けられた管理地図用情報メモ
リに障害物の存在情報や作業管理情報を作業の進歩に応
じて順次記憶させ、必要に応じ更新させるようにしたの
で、障害物存在未掃引領域内において作業効率良く障害
物の回避及び掃引計画を生成することができるという効
果が得られる。

【００６７】また本発明によれば、前記障害物回避掃引
処理手段に付加されたクローズ領域掃引及び脱出処理手
段は、前記障害物存在領域内に前記移動定型パターンに
よっては移動できないクローズ領域が存在する場合に、
該クローズ領域内で旋回可能領域を探索し、該旋回可能
領域を利用する移動可能領域の掃引処理と、該掃引処理
終了後に前記クローズ領域から旋回可能領域を経由する
脱出処理とを行なうようにしたので、移動ロボットが迷
路に入り脱出不能となることがなく、クローズ領域内で
も効率良く作業を行なって脱出することができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る移動ロボットの床面掃引装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る移動ロボットの超音波による障害
物検出手段の説明図である。

【図３】本発明に係る移動ロボットの光学的な障害物検
出手段の説明図である。

【図４】超音波測距器の動作を説明する波形図である。

【図５】本発明に係る超音波による物標位置及び距離測
定法の説明図である。

【図６】本発明で使用する用語を説明するための図であ
る。

【図７】本発明による移動ロボットの床面掃引方法を説
明するための図である。

【図８】本発明に係る移動ロボットの床面掃引方法の処
理順序を示すフローチャートである。

【図９】本発明に係る移動ロボットの障害物回避例を説
明する図である。

【図１０】移動ロボットの走行位置と本発明の管理地図
の例１を示す図である。

【図１１】移動ロボットの走行位置と本発明の管理地図
の例２を示す図である。

【図１２】本発明に係る未作業領域のブロック分類例を
示す図である。

【図１３】本発明に係る第２のＴ．Ｐ．検索後に残った
未作業領域の作業順序例を示す図である。

【図１４】クローズ領域例と本発明による掃引方法を説
明する図である。

【符号の説明】

１前方障害物光・超音波検出部２Ａ右方物標位置・距離測定部２Ｂ左方物標位置・距離測定部３方位検出部４走行距離検出部５位置検出・演算部６Ａ右方障害物光・超音波検出部６Ｂ左方障害物光・超音波検出部７障害物回避掃引処理部８走行制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内巨幸東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定作業領域の床面を移動しながら作業
を行なう移動ロボットの床面掃引方法において、前記移動ロボットの進行方位を検出する工程及び走行距
離を検出する工程を含み、ロボットの位置を算出する位
置検出演算工程と、前記所定作業領域内における移動ロボットの進行方向を
含む複数の方向のいずれかに存在する障害物を検出する
障害物検出工程と、前記位置検出演算工程が演算した移動ロボットの位置情
報及び前記障害物検出工程が検出した障害物情報によ
り、障害物を回避しながら、前記所定作業領域の床面を
余すところなく掃引する計画を生成し、該生成した掃引
計画に基づき、移動ロボットの走行制御指令を出力する
障害物回避掃引処理工程とを有し、前記障害物回避掃引処理工程は、障害物の存在しない領
域においては所定の移動定型パターンにより掃引処理す
る障害物不在領域掃引処理工程と、移動ロボットの進行前面に障害物が存在する領域では、
これを回避する移動可能領域において前記移動定型パタ
ーンによる掃引を継続すると共に、障害物存在領域の直
前及び直後にそれぞれ所定距離を移動することができた
スルーパスを認識し、該２つのスルーパスに挟まれた領
域を障害物存在領域として認識する障害物存在領域掃引
及び認識処理工程と、前記障害物存在領域の直後に認識されたスルーパスの終
了点から前記移動定型パターンにより、前記障害物存在
領域内の未掃引領域を掃引処理する障害物存在未掃引領
域掃引処理工程とを含むことを特徴とする移動ロボット
の床面掃引方法。
【請求項２】前記移動ロボットからその左方及び右方
に存在する物標の位置と該物標までの距離をそれぞれ超
音波により測定する物標位置及び距離測定工程を付加し
た前記ロボットの位置検出演算工程を有する請求項１記
載の移動ロボットの床面掃引方法。
【請求項３】前記所定作業領域を細分化した各単位面
積にそれぞれ対応して設けられた管理地図用情報メモリ
と、該管理地図用情報メモリに障害物の存在情報や作業管理
情報を作業の進捗に応じて順次記憶させ、必要に応じ更
新させる情報処理工程とを付加した障害物回避掃引処理
工程を有する請求項１または請求項２記載の移動ロボッ
トの床面掃引方法。
【請求項４】前記障害物存在領域内に前記移動定型パ
ターンによっては移動できないクローズ領域が存在する
場合には、該クローズ領域内で旋回可能領域を探索し、
該旋回可能領域を利用する移動可能領域の掃引処理と、
該掃引処理終了後に前記クローズ領域から旋回可能領域
を経由する脱出処理とを行なうクローズ領域掃引及び脱
出処理工程を付加した障害物回避掃引処理工程を有する
請求項１、請求項２、または請求３記載の移動ロボット
の床面掃引方法。
【請求項５】所定作業領域の床面を移動しながら作業
を行なう移動ロボットの床面掃引装置において、前記移動ロボットの進行方位を検出する手段及び走行距
離を検出する手段を含みロボットの位置を算出する位置
検出演算手段と、前記所定作業領域内における移動ロボットの進行方向を
含む複数の方向のいずれかに存在する障害物を検出する
障害物検出手段と、前記位置検出演算手段が演算した移動ロボットの位置情
報及び前記障害物検出手段が検出した障害物情報によ
り、障害物を回避しながら前記所定作業領域の床面を余
すところなく掃引する計画を生成し、該生成した掃引計
画に基づき移動ロボットの走行制御指令を出力する障害
物回避掃引処理手段とを備え、前記障害物回避掃引処理手段は、障害物の存在しない領
域においては所定の移動定型パターンにより掃引処理す
る障害物不在領域掃引処理手段と、移動ロボットの進行前面に障害物が存在する領域では、
これを回避する移動可能領域において前記移動定型パー
タンによる掃引を継続すると共に、障害物存在領域の直
前及び直後にそれぞれ所定距離を移動することができた
スルーパスを認識し、該２つのスルーパスに挟まれた領
域を障害物存在領域として認識する障害物存在領域掃引
及び認識処理手段と、前記障害物存在領域の直後に認識されたスルーパスの終
了点から前記移動定型パターンにより、前記障害物存在
領域内の未掃引領域を掃引処理する障害物存在未掃引領
域掃引処理手段とを含むことを特徴する移動ロボットの
床面掃引装置。
【請求項６】前記移動ロボットからその左方及び右方
に存在する物標の位置と該物標までの距離をそれぞれ超
音波により測定する物標位置及び距離測定手段を付加し
た前記ロボットの位置検出演算手段を備えた請求項５記
載の移動ロボットの床面掃引装置。
【請求項７】前記所定作業領域を細分化した各単位面
積にそれぞれ対応して設けられた管理地図用情報メモリ
と、該管理地図用情報メモリに障害物の存在情報や作業管理
情報を作業の進捗に応じて順次記憶させ、必要に応じ更
新させる情報処理手段とを付加した障害物回避掃引処理
手段を備えた請求項５または請求項６記載の移動ロボッ
トの床面掃引装置。
【請求項８】前記障害物存在領域内に前記移動定型パ
ターンによっては移動できないクローズ領域が存在する
場合には、該クローズ領域内で旋回可能領域を探索し、
該旋回可能領域を利用する移動可能領域の掃引処理と、
該掃引処理終了後に前記クローズ領域から旋回可能領域
を経由する脱出処理とを行なうクローズ領域掃引及び脱
出処理手段を付加した障害物回避掃引処理手段を備えた
請求項５、請求項６、または請求項７記載の移動ロボッ
トの床面掃引装置。