JPH0546246A

JPH0546246A - 掃除ロボツト及びその走行方法

Info

Publication number: JPH0546246A
Application number: JP3224726A
Authority: JP
Inventors: Kazuoki Yamamoto; 一起山元
Original assignee: NEC Home Electronics Ltd; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Home Electronics Ltd; NEC Corp
Priority date: 1991-08-10
Filing date: 1991-08-10
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】部屋の隅に掃除残しを残すことのない完璧に
近い清掃を可能にする。【構成】ロボット本体２を側壁に沿って正面の壁まで
前進案内し、超音波センサ１９の出力に基づいて正面の
壁に当接するか又はその直前で停止させ、次に方向転換
に必要な距離だけ後退させ、次に正面の壁に沿って方向
転換させ、次に正面の壁に沿って適宜に後退させ、部屋
の隅で前進、後退、方向転換、後退といったステップを
踏んで、あたかも中心位置を変えずに向きだけを変える
といった転回運動を行い、掃除残しを追放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、部屋を隅に掃除残し
を残すことなく清掃できるようにした掃除ロボット及び
その走行方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業用の掃除ロボットは、通常、清掃対
象が決まっているため、毎回一定の経路に沿って走行で
きるよう、地理標識となるランドマークや案内用のガイ
ドラインが設置された走行空間を清掃するタイプが多
い。これに対し、一般家庭において、大きさや形状が異
なる部屋を掃除ロボットを使って無人清掃する場合は、
案内標識等が一般受けする余地の少ないものだけに、掃
除ロボットには部屋の形状を認識して自律走行できるよ
うな人工知能が要求される。しかし、現在考えられてい
る掃除ロボットの多くは、壁や障害物に当たったときに
方向転換する単純な構造のロボットが大半を占めてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の掃除ロボッ
トは、部屋の壁に沿って走行する走行様式はさほど重視
しておらず、このため例えば部屋の壁沿いに直角の角に
当たったような場合、そのままの位置或は若干後退した
位置で前輪の向きを変えて方向転換していたため、当然
のことながら掃除ロボットの走行軌跡と壁との間、特に
壁の角の部分との間に隙間ができやすく、掃除ロボット
の場合にはこの隙間の部分が掃除残しとして残るといっ
た課題を抱えていた。また、従来の掃除ロボットは、家
具やテーブルといった障害物がまったくない矩形に近い
形状の部屋にはある程度通用するが、凹凸のある部屋や
障害物のある部屋を満遍なく清掃するには、進路決定機
構が余りにも単純に過ぎて厳密さを欠くものであり、ま
た一応の自動清掃が完了した時点で、部屋のどの箇所を
清掃し終えたかを知る手掛かりがないために、掃除でき
なかった掃除残し部分をある程度勘を頼りに再清掃しな
ければならず、そのため一通りの清掃を終えるのにかな
りの時間が必要であり、効率がきわめて悪いといった課
題を抱えていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決したものであり、操舵輪と駆動輪を有するロボット
本体と、このロボット本体に設けられ、掃除空間の境界
壁又は掃除空間内に存在する障害物を探知する探知手段
と、この探知手段の出力に基づいて前記操舵輪と駆動輪
を制御し、前記ロボット本体を前記掃除空間の側壁に沿
って正面の壁まで前進案内し、該正面の壁に当接するか
又はその直前で停止させ、次に方向転換に必要な距離だ
け後退させ、次に前記正面の壁に沿って方向転換させ、
次に前記正面の壁に沿って適宜に後退させ、掃除ロボッ
トの背面が前記側壁に当接するか又はその直前で停止さ
せる方向転換制御手段とを具備することを特徴とするも
のである。また、この発明は、自律走行する掃除ロボッ
トを側壁に沿って正面の壁まで前進案内し、該正面の壁
に当接するか又はその直前で停止させ、次に方向転換に
必要な距離だけ後退させ、次に前記正面の壁に沿って方
向転換させ、次に前記正面の壁に沿って適宜に後退さ
せ、掃除ロボットの背面が前記側壁に当接するか又はそ
の直前で停止させることを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】この発明は、自律走行する掃除ロボットを側壁
に沿って正面の壁まで前進案内し、正面の壁に当接する
か又はその直前で停止させ、次に方向転換に必要な距離
だけ後退させ、次に正面の壁に沿って方向転換させ、次
に正面の壁に沿って適宜に後退させ、掃除ロボットの背
面が側壁に当接するか又はその直前で停止させることに
より、部屋の角の部分で生じやすい掃除残しを追放す
る。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図１ない
し図１２を参照して説明する。図１は、この発明の掃除
ロボットの一実施例を示す斜視図、図２は、図１に示し
た掃除ロボットの概略構成図、図３は、図１に示した掃
除ロボットのセンサ配置を示す平面図、図４は、図１に
示した掃除ロボットの周回走行軌跡を示す図、図５は、
図１に示した掃除ロボットの掃除経路を示す図、図６
は、図１に示した掃除ロボットの方向転換動作を説明す
るための図、図７は、図１に示した液晶表示パネルに表
示されるマップ例を示す図、図８は、図１に示したＣＰ
Ｕによる起点探査動作を説明するためのフローチャー
ト、図９は、図１に示したＣＰＵによるマッピング動作
を説明するためのフローチャート、図１０は、図９に示
した方向転換処理動作を説明するためのフローチャー
ト、図１１は、図１に示したＣＰＵによる走行様式決定
動作を説明するためのフローチャート、図１２は、図１
に示したＣＰＵによる掃除制御動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【０００７】図１，２に示す掃除ロボット１は、掃除空
間として指定された任意の部屋を掃除するためのロボッ
トであり、掃除対象となる部屋の内部をまず自らが周回
し、事前に走行空間の大きさと形状を示すマップを作成
（マッピング）し、次にこのマップに従って部屋全体の
掃除を行う。掃除にさいしてロボット本体２に課される
走行様式としては、例えば壁から壁に向けて往復走行し
ながら進路を僅かずつ変更する、いわゆるジグザグ走行
により全面走破する走行様式や、或はマッピング動作時
の周回走行の半径を一周するごとに狭めていく螺旋走行
などの走行様式などがある。

【０００８】掃除ロボット１は、操舵輪である前輪３と
駆動輪である左右一対の後輪４の計３輪で支えられたド
ーム状のロボット本体２に吸引式掃除機５を一体化させ
たものであり、ロボット本体２の前面下部に本体幅ぎり
ぎりの幅をもった吸引口６が開口させてある。なお、吸
引口６の後端部からロボット本体２の後端部までの距離
は、部屋の角でロボット本体２を方向転換させたときに
掃除残しができないよう、ロボット本体２の本体幅より
も短くなるよう考慮してある。すなわち、ロボット本体
２の本体長さから吸引口６の奥行きを差し引いた値は、
ロボット本体２の本体幅よりも小さく、従って吸引口６
の奥行きはロボット本体２の本体長さから本体幅を差し
引いた値よりも大きい。仮に、ロボット本体２の本体長
さが本体幅に等しいか、もしくは本体幅よりも小さい場
合は、吸引口６の奥行きは任意に決定できるが、ロボッ
ト本体２の本体長さが本体幅よりも大きい場合は、吸引
口６の形状設計、特にその奥行き寸法の決定には注意が
必要である。吸引口６の両脇にはゴミをかき集めるため
回転ブラシ７が取り付けてあり、吸引口６から吸引され
た塵埃は集塵パック８に収容され、集塵パック８を通過
した空気は、吸気ファン９によりロボット本体２の側面
に開口する排気口１０から排気される。集塵パック８
は、ロボット本体２上面の蓋１１を開けて交換が可能で
ある。実施例では、前輪３を走行距離の計測用に用い、
左右一対の後輪４はモータ駆動回路１２により駆動制御
されるモータ１３により互いに独立して正逆転駆動でき
るようにしてある。すなわち、前輪３の回転はエンコー
ダ１４を介して正負の符号をもった走行距離に換算さ
れ、積算距離計１５により積算されたのち、ＣＰＵ１６
に取り込まれる。また、後輪４の回転も、エンコーダ１
７を介して左右独立のデータとしてモータ駆動回路１２
を介してＣＰＵ１６に取り込まれる。

【０００９】また、ロボット本体２の正面と背面及び左
右の側面の各面には、図３に示したように、それぞれ接
触センサ１８と一対の超音波センサ１９が組み込まれて
おり、ロボット本体２が壁や障害物に当たることなく走
行するよう走行環境を監視する。接触センサ１８は、近
接スイッチや感圧スイッチのように物体が直接接触した
ことを検出するものが用いられ、超音波センサ１９の死
角に入った物体とロボット本体２との衝突を監視する。
超音波センサ１９は、互いに対をなす超音波送信素子１
９ａと超音波受信素子１９ｂを並べて配置したものであ
り、超音波送信素子１９ａから送信された超音波が物体
に反射されて超音波受信素子１９ｂに戻るまでの時間か
ら、物体までの距離を計測することができる。ロボット
本体２の各面に超音波センサ１９を２個ずつ配設したの
は、２個の超音波センサ１９が検出する物体までの距離
を一致させるようロボット本体２を姿勢制御すること
で、部屋の壁に対する各面の平行を厳密に出すことがで
きるためである。

【００１０】実施例に示した掃除ロボット１は、電源コ
ード２０を商用電源に接続して使用するコード式を採用
しており、このため自律走行の過程で電源コード２０が
弛んだり或は引っ張られたりしてロボット本体２の走行
に支障を来すことがないよう、電源コード２０を巻き取
るコードリール２１をモータ２２により正逆転駆動し、
ロボット本体２の走行に連動して常に必要な長さだけ電
源コード２０が給送できるようにしてある。

【００１１】また、この掃除ロボット１の主要な特徴
は、部屋の清掃に着手する前に部屋を掃除しながら周回
し、部屋の大きさと形状及び障害物の位置と大きさに関
するマップを形成する、いわゆるマッピング動作を自動
的に行う点にある。こうしたマッピング動作は、本格的
に部屋を掃除するクリーニング動作、或はマッピングの
起点を探す起点探査動作といった他の動作と同様、すべ
てＣＰＵ１６によって統括制御される。すなわち、例え
ばマッピング動作時にあっては、ＣＰＵ１６は、接触セ
ンサ１８や超音波センサ１９といった探知手段の出力か
らロボット本体２の進路を判定するとともに、積算距離
計１５の出力とロボット本体２の方位から現在位置を特
定し、ロボット本体２が周回を完了したことを判定す
る。さらにまた、ＣＰＵ１６は、マッピングにより得ら
れるマップデータをメモリ２３に格納し、同時にまた部
屋の大きさと形状及び障害物の位置と大きさに関するマ
ップを、液晶駆動回路２４を介して液晶表示パネル２５
に表示する。この液晶表示パネル２５は、ロボット本体
２の上面に組み付けてある。

【００１２】ところで、大きさと形状がまったく未知の
部屋を掃除する場合、まずその部屋に掃除ロボット１を
持ち込み、適当な場所に置いて電源コード２０を壁際の
コンセントに接続する。次に、電源釦を押すと、掃除ロ
ボット１はまず起点探査に着手する。起点探査は、掃除
ロボットが置かれた場所に近い部屋の隅を捜し出し、こ
れを起点としてマッピングに移行するための準備作業に
あたるものである。ここでは、図８に示したように、ま
ずステップ（１０１）において、ロボット本体２の各面
に設けられた超音波センサ１９により、最寄りの壁まで
の距離を計測する。そして、続くステップ（１０２）に
おいて、もっとも距離の近い壁を進行方向に定め、直進
走行でよい場合は、判断ステップ（１０３）に続くステ
ップ（１０４）において、後輪４を駆動して直進する。
ただし、方向転換が必要な場合は、ステップ（１０５）
を経て直進走行に移行する。このとき、ロボット本体２
は、ステップ（１０５），（１０６）に示したように、
超音波センサ１９により目標壁までの距離を計測しつ
つ、かつまた接触センサ１８による接触監視のもと、直
進走行を続ける。ロボット本体２がが壁面に到達したこ
とが検出されると、判断ステップ（１０７）を受けて、
ステップ（１０８）においてモータ１３による駆動が中
断され、ロボット本体２は一旦停止する。次に、ロボッ
ト本体２を壁に平行にするため、ステップ（１０９）に
おいてロボット本体２を左又は右に方向転換させる。そ
して、方向転換を終えたあと、ステップ（１１０）に示
したように、壁に向き合う面の超音波センサ１９の出力
からロボット本体２が部屋の隅に達しているかどうかを
判断する。部屋の隅に達していない場合は、ステップ
（１０４）に戻り、再びこれまでの動作を繰り返すが、
ロボット本体２が部屋の隅に達したことが確認された場
合は、頭を壁に向けたロボット本体２が隣の壁を背にし
て前進できるよう、ステップ（１１１）において、左又
は右に直角に方向転換を行い、最後にステップ（１１
２）において、現在位置を起点Ａとして座標原点（０，
０）をメモリ２３に格納する。

【００１３】こうして、次のマッピング動作に必要な起
点探査が完了し、ロボット本体２は図４に点線で示す周
回走行に移行する。マッピング動作では、部屋を１周し
て部屋の大きさと形状を把握する必要があるが、既に起
点探査によりロボット本体２は部屋の一隅に定めた起点
Ａにおいて壁に平行に待機しているため、図９のステッ
プ（２０１）に示したように、直ちに直進走行に入るこ
とができる。なお、実施例では、マッピング動作に伴う
周回走行の最中に吸気ファン９を作動させ、周回清掃を
併せ行うことで掃除効率の向上を図るようにしている。
直進走行中は、ステップ（２０２）〜（２０４）に示し
たように、超音波センサ１９による距離計測と接触セン
サ１８による接触検出及び積算距離計１５による積算距
離の計測が行われる。すなわち、ここでは、壁面に対向
する一対の超音波センサ１９の出力が、例えばそれぞれ
２ｃｍ程度を示し続けるよう、ロボット本体２の進行方
向は常に監視され、壁面からロボット本体２までの距離
がずれた場合は、前輪３の向きを変えることで方向修正
が行われる。また、壁に沿って直進する間は方位が変わ
らないので、ロボット本体２の走行距離Ｓがそのままロ
ボット本体の現在位置（０，Ｓ）を示すことになる。ま
た、明らかに壁とは異なる物体或はまた壁と紛らわしい
物体が超音波センサ１９により検出されたときは、とり
あえずこれらの物体を一括して障害物とみなしておき、
ステップ（２０５）における判断を踏まえた上で、障害
物とみなした物体の座標（Ｘ’，Ｙ’）をステップ（２
０６）においてメモリ２３に書き込む。

【００１４】こうして、ロボット本体２が部屋の隅に到
達すると、前方監視用の超音波センサ１９の出力がここ
でも２ｃｍ前方の壁面を検出したことを受けて、判断ス
テップ（２０７）に続くステップ（２０８）において、
モータ１３の駆動が停止し、ロボット本体２を前面が壁
に向き会う姿勢で停止させる。モータ駆動の停止ととも
に、停止位置である端点Ｂの座標（０，Ｙ２）がメモリ
２３に書き込まれる。メモリ２３への座標書き込みを終
えると、ステップ（２１０）に示した方向転換処理に入
る。この場合、単純にロボット本体２を右方向に方向転
換したのでは、ロボット本体２の走行軌跡と壁との間に
隙間が生じてしまうため、ここでは多少複雑ではある
が、図１０に示したように、ロボット本体２の中心は同
じ位置で向きだけを直角に変えるような方法をとること
にしている。

【００１５】すなわち、まず図１０に示すステップ（２
１１）において、前方に壁があるかどうか判断し、そう
でない場合、すなわち室内の凸壁に沿って走行している
場合は前方に壁が存在しないため、後述するステップ
（２２１）以下の処理を実行する。ただし、ここでは、
図６（Ａ）に示す走行の結果として前方に壁が存在する
場合の方向転換であるため、まずモータ１３を逆転駆動
し、ステップ（２１２）に示したように、あらかじめ指
定された距離だけロボット本体２を後退させる。図６
（Ｂ）に点線で示す位置までロボット本体２が後退した
ならば、今度はモータ１３を正転駆動に切り替え、ステ
ップ（２１３）に示したように、前進しながら左側壁か
ら離れる方向、すなわち図６（Ｃ）に示したように、こ
こでは右折方向に方向転換する。そして、ステップ（２
１４）に示したように、指定角度である１３５度だけ右
方向に方向転換した時点で、図６（Ｄ）に実線で示した
位置で右折前進を停止する。次に、ステップ（２１５）
に示したように、ロボット本体２を後退させながら方向
転換させ、図６（Ｅ）に示した方向にロボット本体２を
移動させる。そして、図６（Ｆ）に示したように、ロボ
ット本体２の背面がそれまでの案内壁に対向した時点
で、ステップ（２１６）の判断結果を受け、ステップ
（２１７）においてモータ１３の駆動を停止する。さら
に、ロボット本体２の左側面が壁面から例えば２ｃｍ離
れた位置で壁に平行になるよう、ステップ（２１８）に
おいて、モータ１３を微妙に正逆転駆動しながら幅寄せ
の要領で姿勢制御し、判断ステップ（２１９）における
肯定判断を待つ。こうして、ロボット本体２は前面が壁
面に対向する状態から、中心は同じ位置で向きだけを直
角に変え、背面が壁面に対向する状態に姿勢変更され
る。従って、掃除残しが生ずることはない。ところで、
ここではステップ（２１８）において幅寄せの要領でロ
ボット本体２を姿勢制御する場合を例に説明したが、超
音波センサ１９の出力を監視しながらロボット本体２の
後退と方向転換を上手に制御することにより、幅寄せに
よる位置修正の必要のない理想的な移動経路を１回で走
行させることもできる。ただし、図６（Ｅ）に示す位置
から図６（Ｆ）に示す位置までの移動を、１回の動作で
完了しようと、或は幅寄せを交えて行おうと、どちらの
移動法も請求項２に記載した走行方法に包含されること
は言うまでもない。

【００１６】なお、図４に示した室内の凸壁ＣＤＥＦを
端点Ｃから端点Ｄにかけてロボット本体２が走行する場
合は、判断ステップ（２１１）における判断否定結果を
受けて、ステップ（２２１）において周回案内の役目を
果している壁に向き合う超音波センサ１９の出力を取り
込む。その結果、端点Ｄをちょっと過ぎた時点で、それ
まで周回案内していた壁が切れたことが分かる。このと
き、ロボット本体２の本体幅よりも狭い壁のポケットが
原因で壁が切れたり、或は壁は切れていても方向転換余
地が無いような場合を除き、ステップ（２２２），（２
２３）の判断結果を受けて、ステップ（２２４）におい
て、ロボット本体２を指定距離だけ前進させる。次に、
ステップ（２２５）において、ロボット本体２を壁に沿
って方向転換させたのち、前述のステップ（２１８）に
合流する。

【００１７】ロボット本体２が部屋壁に沿って一周して
起点Ａにまで戻ると、図９のステップ（２３０）におい
て、ロボット本体２の現在位置が起点Ａであることが判
定され、周回動作を完了する。そして、ロボット本体２
の周回中に得られた閉曲面ＡＢＣＤＥＦＧＨの起点Ａ
（０，０）と各方向転換点Ｂ（０，Ｙ２），Ｃ（Ｘ１，
Ｙ２），Ｄ（Ｘ１，Ｙ１），Ｅ（Ｘ２，Ｙ１），Ｆ（Ｘ
２，Ｙ２），Ｇ（Ｘ３，Ｙ２），Ｈ（Ｘ３，０）の各座
標から、ＣＰＵ１６は部屋の大きさと形状を知ることが
できる。すなわち、周回した部屋は、縦がＹ２，横がＸ
３の矩形をベースに、縦Ｙ２−Ｙ１，横Ｘ２−Ｘ１の凸
壁をもつ形状であることが判る。一方また、図４に一点
鎖線で示したように、部屋に中に障害物が存在した場合
には、閉曲線ＩＪＫＬに囲まれた障害物の各端点Ｉ（Ｘ
４，Ｙ３），Ｊ（Ｘ４，Ｙ４），Ｋ（Ｘ５，Ｙ４），Ｌ
（Ｘ５，Ｙ３）の各座標から障害物の位置と形状を知る
ことができる。

【００１８】周回走行により判明した部屋と障害物に関
する座標データは、マップデータとしてＣＰＵ１６から
液晶駆動回路２４に供給され、部屋の形状が平面図とし
て液晶表示パネル２５に表示される。すなわち、図７
（Ａ）に示したように、清掃済みの領域すなわち、マッ
ピングのために周回走行した領域が液晶表示パネル２５
に黒色反転表示され、残りの未清掃領域と区別される。
なお、マッピング動作が完了すると、ロボット本体２は
それまで走行してきた経路を逆方向に走行し、モータ１
３を逆転駆動し、電源コード２０をコードリール２１に
巻き戻しながら起点に戻る。これは、ロボット本体２が
周回を終えて起点Ａに達した時点では、電源コード２０
がそっくりそのまま周回軌跡に沿って残ることになるた
め、ロボット本体２を起点Ａに止めたまま電源コード２
０を巻き戻したときに、電源コード２０が障害物等に巻
き付いて絡んでしまうといった事故を防止するためであ
る。従って、部屋のなかに障害物が存在しないことが判
明している場合であれば、ロボット本体２は停止させた
まま電源コード２０だけを巻き戻してもよい。

【００１９】また、電源コード２０の巻き戻しを終える
と、いよいよクリーニング作業に着手するわけである
が、ここではジグザグ走行による全面走破といった走行
様式を実行する上で、回数のより少ない方向転換をもっ
て短時間で清掃作業が完了するよう、ジグザグ走行の走
行方向を決定する。この決定は、図１１に示すフローチ
ャートに従って行われる。ここでは、まずステップ（３
０１）において部屋の形状を確認し、続くステップ（３
０２）において部屋の長辺の長さが１０ｍ以上あるかな
いかを判断する。なお、ここで扱う「１０ｍ」なる値
は、使用する超音波センサ１９が一定の精度をもって計
測できる距離の２倍に相当する値であり、長辺が１０ｍ
を越える部屋では、ロボット本体２が左右の側壁からで
きる限り離れずに直進走行する方が信頼度は高く、この
点で長辺方向に往復移動しながら掃除させるための判断
が必要になる。従って、超音波センサ１０として、計測
距離が部屋の長辺の長さの１／２を越えるものを使用す
る場合は、判断ステップ（３０２）は省略してもよい。
部屋の長辺の長さが１０ｍ以下の場合は、続くステップ
（３０２）〜（３０６）において、部屋のＸ辺やＹ辺に
出っ張りや窪みがないことを確認し、かつ長辺がＸ軸方
向でないことをステップ（３０７）において確認した上
で、ステップ（３０８）において、Ｙ軸方向を掃除方向
に決定する。また、Ｘ辺に出っ張りや窪みがある場合
も、上記と同様、Ｙ軸方向を掃除方向とするが、それ以
外の場合は、Ｘ軸方向を掃除方向とする。また、部屋の
長辺の長さが１０ｍ以上の場合は、ステップ（３０７）
における判断結果に従う。

【００２０】こうして、掃除方向の決定を経て、実際の
クリーニング動作に移る。この場合、図１２に示したよ
うに、まずステップ（４０１）において、起点Ａに待機
するロボット本体２を真向いの壁に向けて前進させる。
ロボット本体２は、ステップ（４０２）〜（４０４）に
示したように、直進走行中も接触センサ１８による接触
検出と超音波センサ１９による距離計測及び積算距離計
１５による現在位置の確認作業を続ける。そして、ロボ
ット本体２が真向いの壁に到達すると、前方監視用の超
音波センサ１９の出力から、方向転換点に到達したこと
が検出される。方向転換点への到達を判断するステップ
（４０５）に続くステップ（４０６）では、マップ上の
距離と実際に走行したさいの距離に誤差があるかどうか
チェックされる。そして、誤差がある場合は、その分だ
けロボット本体２を修正移動させたのち、ステップ（４
０８）においてロボット本体２の走行を停止する。

【００２１】また、ロボット本体２が停止するのと同時
に、ステップ（４０９）において、図７（Ｂ）に示した
ように、液晶表示パネル２５にここまでの走行経路が黒
色反転表示される。また、この時点では、まだ部屋の一
部しか走行し終えていないため、ステップ（４１０）に
続くステップ（４１１）において、ロボット本体２をち
ょうど逆向きに方向転換し、ステップ（４０１）に戻
る。こうして、図５に示したように、壁から壁へジグザ
グ走行を繰り返しながら、ロボット本体２による部屋の
清掃が行われる。そして、部屋全体の清掃を終えてロボ
ット本体２が端点Ｈ（Ｘ３，０）に到達すると、ステッ
プ（４１２）において、超音波センサ１９により壁まで
の距離を計測する。そして、そのときの計測結果から、
マップ上の掃除領域と実際にしたこれまでの掃除領域と
の間に誤差がないかどうか、ステップ（４１３）におい
て判定する。領域誤差が生じている場合は、ステップ
（４１４）においてロボット本体２の現在位置の座標を
補正し、ステップ（４１１）を経てステップ（４０１）
に戻る。さらにまた、部屋の中央部に掃除残し部分があ
る場合は、ステップ（４１５）の判断を踏まえてステッ
プ（４１６）に移行し、掃除残し部分の清掃を完了し、
最後にステップ（４１７）においてロボット本体２を起
点Ａに戻し、クリーニング動作を終える。

【００２２】なお、清掃を完了した領域については、図
７（Ｃ）に示したように、液晶表示パネル２５に黒色反
転表示されるため、仮に障害物等の存在により掃除残し
が生じた場合には、液晶表示バネル２５の表示から掃除
残し部分を確認し、例えば障害物を移動させるか或は取
り除くかしたのち、掃除残し部分だけを清掃させること
もできる。

【００２３】このように、上記掃除ロボット１によれ
ば、まったく未知な部屋を清掃する場合に、事前の周回
走行によって得たマップに従って、部屋の大きさと形状
を認識し、もっとも効率良く走行させることで、未清掃
部分を残すことなく、確実に清掃することができる。ま
た、ロボット本体２を側壁に沿って正面の壁まで前進案
内し、正面の壁に当接するか又はその直前で停止させ、
次に方向転換に必要な距離だけ後退させ、次に正面の壁
に沿って方向転換させ、次に正面の壁に沿って適宜後退
させ、ロボット本体２の背面が側壁に当接するか又はそ
の直前で停止させるようにしたので、部屋の角を清掃す
るときに、側壁に沿って進んできたロボット本体２が、
部屋の隅を単純に右折又は左折するのではなく、前進、
後退、方向転換、後退、方向転換といったステップを踏
んで、あたかも中心位置を変えずに向きだけを変えると
いった転回運動が可能であり、また転回運動期間中のロ
ボット本体２の走行軌跡と部屋の角の間に隙間が生じな
いため、部屋の隅を掃除残しを残すことはなく、従って
無人清掃ながらほぼ完璧に近い部屋の清掃が可能であ
る。さらにまた、ロボット本体２の前輪３と後輪４を走
行環境を探知する接触センサ１８や超音波センサ１９の
出力に基づいて制御し、ロボット本体２に部屋の角を埋
めるような転回運動を行わせる構成としたから、ロボッ
ト本体２は人間の目や手に相当する接触センサ１８や超
音波センサ１９を使って、方向転換すべき壁などの所在
を探知し、また人間の足に相当する前輪３や後輪４を使
った方向転換や前進或は後退により、正確な転回運動が
可能である。また、ロボット本体２に、それぞれの側面
の長さと同等ないしそれ以上の長さをもった吸引口６を
設け、この吸引口６から集塵しつつ走行面を掃除する吸
引式掃除機５を一体化させたことにより、ロボット本体
２を部屋の角に沿って方向転換させたときに、ロボット
本体２の走行軌跡に近い幅でもって清掃が可能であり、
従って方向転換の前後で掃除残しが生ずることはなく、
ロボット本体２の構造面からも掃除残しの解消を徹底さ
せることができる。

【００２４】なお、上記実施例において、ロボット本体
２の方位は、前輪３の向きから把握するようにしたが、
例えばコリオリの力を利用して方位を検出する振動ジャ
イロ等をロボット本体２に搭載し、ロボット本体２が方
向転換するつど、正確な進路が把握できるようにしても
よい。また、探知手段としては、超音波センサ１９に限
らず、例えば赤外線センサ等の他の非接触センサを用い
ることもできる。また、マップ表示手段としては、液晶
表示パネル２５以外に、例えば発光ダイオードを配列し
た表示パネルや、或はＣＲＴディスプレイやプラズマデ
ィスプレイなどの使用が可能である。さらにまた、上記
実施例では、電源コード２０をコンセントに接続して用
いるコード式のロボット本体２を例にとったが、ロボッ
ト本体２に充電式のバッテリを内蔵させ、コードレスで
清掃させることもできる。その場合、周回走行が完了
し、次のクリーニング動作に着手する前に電源コード等
を巻き取る必要がなくなる。従って、マッピング動作が
完了したならば、周回走行軌跡を逆行することなく、た
だちにクリーニング動作に移行することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、発明の掃除ロボッ
トによれば、ロボット本体に設けた操舵輪と駆動輪を走
行環境を探知する探知手段の出力に基づいて制御し、ロ
ボット本体に部屋の角を埋めるような転回運動を行わせ
る構成としたから、ロボット本体は人間の目や手に相当
する探知手段を使って、方向転換すべき壁などの所在を
探知し、また人間の足に相当する操舵輪と駆動輪を使っ
た方向転換や前進或は後退により、正確な転回運動が可
能である等の優れた効果を奏する。

【００２６】また、この発明の掃除ロボットの走行方法
によれば、自律走行する掃除ロボットを側壁に沿って正
面の壁まで前進案内し、正面の壁に当接するか又はその
直前で停止させ、次に方向転換に必要な距離だけ後退さ
せ、次に正面の壁に沿って方向転換させ、次に正面の壁
に沿って適宜後退させ、掃除ロボットの背面が側壁に当
接するか又はその直前で停止させることにより、部屋の
角を清掃するときに、側壁に沿って進んできた掃除ロボ
ットが、部屋の隅を単純に右折又は左折するのではな
く、前進、後退、方向転換、後退といったステップを踏
んで、あたかも中心位置を変えずに向きだけを変えると
いった転回運動が可能であり、また転回運動期間中の掃
除ロボットの走行軌跡と部屋の角の間に隙間が生じない
ため、部屋の隅を掃除残しを残すことはなく、従って無
人清掃ながらほぼ完璧に近い部屋の清掃が可能である等
の優れた効果を奏する。

【００２７】また、この発明の掃除ロボットによれば、
ロボット本体に、それぞれの側面の長さと同等ないしそ
れ以上の長さをもった吸引口を設けたので、ロボット本
体を部屋の角に沿って方向転換させたときに、ロボット
本体の走行軌跡に近い幅でもって清掃が可能であり、従
って方向転換の前後で掃除残しが生ずることはなく、ロ
ボット本体の構造面からも掃除残しの解消を徹底させる
ことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の掃除ロボットの一実施例を示す斜視
図である。

【図２】図１に示した掃除ロボットの概略構成図であ
る。

【図３】図１に示した掃除ロボットのセンサ配置を示す
平面図である。

【図４】図１に示した掃除ロボットの周回走行軌跡を示
す図である。

【図５】図１に示した掃除ロボットの掃除経路を示す図
である。

【図６】図１に示した掃除ロボットの方向転換動作を説
明するための図である。

【図７】図１に示した液晶表示パネルに表示されるマッ
プ例を示す図である。

【図８】図１に示したＣＰＵによる起点探査動作を説明
するためのフローチャートである。

【図９】図１に示したＣＰＵによるマッピング動作を説
明するためのフローチャートである。

【図１０】図９に示した方向転換処理動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図１１】図１に示したＣＰＵによる走行様式決定動作
を説明するためのフローチャートである。

【図１２】図１に示したＣＰＵによる掃除制御動作を説
明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１掃除ロボット２ロボット本体３操舵輪（前輪）４駆動輪（後輪）５吸引式掃除機６吸引口１６方向転換制御手段（ＣＰＵ）１８探知手段（接触センサ）１９探知手段（超音波センサ）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２５Ｊ 5/00 Ｅ 9147−3Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操舵輪と駆動輪を有するロボット本体
と、このロボット本体に設けられ、掃除空間の境界壁又
は掃除空間内に存在する障害物を探知する探知手段と、
この探知手段の出力に基づいて前記操舵輪と駆動輪を制
御し、前記ロボット本体を前記掃除空間の側壁に沿って
正面の壁まで前進案内し、該正面の壁に当接するか又は
その直前で停止させ、次に方向転換に必要な距離だけ後
退させ、次に前記正面の壁に沿って方向転換させ、次に
前記正面の壁に沿って適宜に後退させ、掃除ロボットの
背面が前記側壁に当接するか又はその直前で停止させる
方向転換制御手段とを具備することを特徴とする掃除ロ
ボット。
【請求項２】自律走行する掃除ロボットを側壁に沿っ
て正面の壁まで前進案内し、該正面の壁に当接するか又
はその直前で停止させ、次に方向転換に必要な距離だけ
後退させ、次に前記正面の壁に沿って方向転換させ、次
に前記正面の壁に沿って適宜に後退させ、掃除ロボット
の背面が前記側壁に当接するか又はその直前で停止させ
ることを特徴とする掃除ロボットの走行方法。
【請求項３】前記ロボット本体は、それぞれの側面の長
さと同等ないしそれ以上の長さをもった吸引口を有する
ことを特徴とする請求項１記載の掃除ロボット。