JPS63241610A

JPS63241610A - 自走ロボツトの走行制御方法

Info

Publication number: JPS63241610A
Application number: JP62074018A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ogasawara; 均小笠原; Masao Obata; 小畑　征夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-10-06
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0786767B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自走ロボットに係り、特に部屋の壁ぎわ、あ
るいは障害物体のきわまで自走ロボットを接近させるこ
とに適した自走ロボットの走行制御方法に関する。

〔従来の技術〕

部屋の壁ぎわの掃除をする方法として、例えば特開昭５
５−９７６０８号公報に示されるように、進行方向に対
して左右に移動可能な吸引ロプラシを設け、横方向へ１
ピツチ移動できないときは、吸引口ブラシのみ横方向に
必要な間隔だけ移動させる方法である。しかし、この方
法では、吸引口ブラシ装置の追加により制御に時間がか
かることと、自動掃除機の本体の大型化することとによ
り周囲環境への対応ができにくくなる点について配慮さ
れていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術は、吸引ロプラシ装置とそれを駆動する装置が
必要である。そのため、直進あるいはＵターン走行で、
吸引口ブラシの位置及び駆動のタイミングを考慮したロ
ボットの走行制御と、吸引ロプラシの駆動制御が必要と
なるので制御が複雑になり、制御に時間が長くかかる。

かつロボット本体も大型化する。したがって、部屋の壁
や障害物を避ける走行の対応性が悪くなる問題があった
。

本発明の目的は、従来技術の進行方向に対して横方向に
動く吸引ロプラシを設けないで掃除機構を簡単な構成と
し、壁ぎわや障害物のぎわへ簡単な走行制御方法で正確
に接近でき、壁ぎわや障害物のきわの掃除あるいは塗装
作業などのやり残しをな（すことのできる自走ロボット
の走行制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、自走ロボットが部屋の壁ぎわに近づき、Ｕ
ターンできなくなった場合、自走ロボットの向きを変え
ないで、車輪の走行方向だけを９０゜旋回させ、壁や障
害物に向って横に走行させることで達成される。

〔作用〕

自走ロボットが部屋の壁あるいは障害物に近づき、Ｕタ
ーンできなくなった時、ロボットの向きを変えないで、
車輪の向きだけ９０°旋回させ、壁や障害物に向って横
走行させる。この横走行の走行距離は、ロボットの自己
位置から部屋の壁あるいは障害物までの距離に応じて変
える。したがって、以上の横走行では、Ｕターンでのロ
ボットの前後先端部の旋回がないので、自走ロボットを
壁や障害物にＵターンの場合より近づけることができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、掃除を目的とした自走掃除
ロボットの例で、図面により説明する。

゛　３　。

第３図は、自走掃除ロボットの構成を示す斜視図であり
、１は左車輪、２は左車輪駆動モータ、３は左車輪の横
走行駆動部、４は右車輪、５は右車輪駆動モータ、６は
右車輪の横走行駆動部、７は超音波送受信器、８は回転
円板、９は回転円板８の回転軸、１０は回転円板に固定
されたパラボラアンテナ、１１は超音波レーダ回転モー
タ、１２は超音波レーダ用エンコーダ、１３はジャイロ
、１４は掃除機、１５はごみ吸口、１６は掃除機モータ
、１７は測定回路部、１８は走行制御部、１９は制御用
電源、２０は駆動用電源、２１はロボット本体フレーム
、２２はキャスタ、２３はロボットボディである。

第３図において、ロボット本体フレーム２１には、左車
輪１．右車輪４が、また前部中央にキャスタ２２が設け
られている。左車輪１の横走行駆動部３及び右車輪４の
横走行駆動部６の詳細図を第４図と第５図に示す。

第４図で、ｌは前記した左車輪、２は左車輪駆動モータ
、４は右車輪、５は右車輪である。２４は車輪１及び４
を横走行させる車輪旋回モータ、２５・　４　・と２６はかさ歯車、２７と２８はウオーム歯車、２９は
ウオーム歯車軸、３０は左車輪駆動かさ歯車、３１は右
車回転用かさ歯車、３２は左車輪旋回軸、３３は右車輪
旋回軸、３４は左右車輪が９００旋回したことを検出す
る旋回スイッチ、３５は左右車輪が０°位置に戻ったこ
とを検出する復帰スイッチ、３６は車輪旋回の検出カム
である。２１はこれらの各部を固定あるいは設置した前
記ロボット本体フレームである。第４図のＡＡ断面が第
５図である。第５図で１は前記左車輪、２は左車輪駆動
モータ、２１はロボット本体フレーム、２７はウオーム
歯車、２９はウオーム軸、３０は左車輪回転用かさ歯車
、３２は旋回軸、３２αは旋回軸の軸心である。３６は
前記車輪旋回検出カムであり、旋回軸心３２αに固定さ
れている。３７は車輪駆動軸、３８及び３９は車輪駆動
軸３７の上下に固定したかさ歯車、４０は左車輪１に固
定した歯車、４１はウオーム歯車２７とかみ合うホイル
歯車、４３は旋回軸の軸心３２ｃＬを旋回可能に支持す
る軸受で本体フレーム２１に固定されている。４４は、
車輪１及び車輪駆動軸３７０回転数を計測する左車輪エ
ンコ−ダ、４５は軸３７とエンコーダ４４の軸を連結す
る連結部である。右車輪４の横走行部６は第５図の３６
の検出カムがないだけの同一構成である。

第５図で、左車輪１は、歯車４０と車輪駆動用かさ歯車
３９と車輪駆動軸３７と歯車３８　、３０を介し、左車
輪駆動モータ２と左車輪用エンコーダ４４とに連結され
、同様に右車輪４も第５図の構成で第４図の右車輪駆動
モータ５とに連結されている。これにより、左車輪１と
右車輪４とは別々のモータによって駆動され、これらの
車輪の回転数が別々のエンコーダで測定される。

自掃掃除ロボットの壁ぎわへ近づく横走行は、ロボット
本体フレーム２１及び後で説明するロボットボディ２３
の向き、いわゆる自走掃除ロボットの進行方向を変えな
いで、左車輪１及び右車輪４０走向方向を９０°旋回さ
せ、横に走行させる。この車輪の９０°旋回方法を次に
述べる。

この左車輪１及び右車輪４０走行方向の９０°旋回は、
第４図の車輪旋回モータ２４を駆動して行う。

車輪旋回モータ２４が回転すると、かさ歯車２５　、２
６を介してウオーム軸９を回転し、左右のウオーム歯車
２７と２８同時に回転する。ウオーム歯車２７０回転に
ともない、第５図のウオーム歯車２７とかみ合うホイル
歯車４１が回転し、旋回軸３２αが回転し、左車輪１の
回転軸ＢＢを形成する旋回軸３２が旋回軸３２αの軸心
ＣＣを軸に旋回する。この旋回方向は右旋回である。第
５図では、左車輪１の９０°旋回駆動部を示しているが
、左車輪４の９０°旋回駆動部も第５図と同一構成であ
り、したがって右車輪４は、左車輪のウオーム歯車２７
と同時に回転する第４図のウオーム歯車２８の回転によ
り軸心ＣＣを軸に旋回する。また左車輪１及び右車輪４
の旋回軸３２の軸ＣＣを軸とした９０°旋回角度は、第
５図の旋回軸心３２αに固定した検出カム３６の回転に
よって、第４図の検出カム３６に接触している旋回スイ
ッチ３４がＯＮＬ、このＯＮ信号を第６図の車輪旋回角
度検出回路５２で検出して、その信号データを中央処理
部４６に伝達する。中央処理部４６では、検出カム３６
のＯＮ信号を入力すると車輪旋回モータ２４の駆動を停
止して、左右車輪の９０°旋回を終る。

・　７　・ロボット本体フレーム２１には、超音波レーダが搭載さ
れている。第１図の超音波レーダ回転モータ１１と回転
円板８の回転軸９が連結され、１１の回転によって回転
円板８及びパラボラアンテナ１０は回転軸９を中心に回
転する。パラボラアンテナ１０と超音波送受信器７では
、破線で示す指向性の鋭い超音波の送受信を行う。回転
軸９には超音波レーダエンコーダ１２が連結されており
、１２によってパラボラアンテナからの超音波の発射方
向が検出される。超音波送受信器７から発射された超音
波は一部屋の壁や障害物などに当たると反射され、反射
超音波のうちのパラボラアンテナ１０に帰ってきたもの
が超音波送受信器で受信され、超音波が発射されてから
受信されるまでの時間と超音波レーダエンコーダ１２に
よって検出される超音波の発射方向とから、壁や障害物
の位置が測定される。

さらに、ロボット本体フレーム２１には、第１図の自走
掃除ロボットの進行方向の角度変化を計測するためのジ
ャイ０１３．掃除機１４．測定回路部１７走行制御部１
８のための制御用電源１９．駆動用電源・　８　・２０などが搭載されており、超音波レーダの超音波送受
信器７２回転円板８．パラボラアンテナ１０以外がロボ
ットボディ２３で覆われている。掃除機１４には、掃除
機モータ１６とロボット本体フレーム２１の幅にほぼ等
しい幅のごみ吸口１５が設けられ、自走掃除ロボットの
走行とともに、ロボット本体フレーム２１の幅の塵芥を
吸収する。

第６図は、第３図における走行制御系の全体を示すシス
テムブロック図であり、４６は中央処理部（ＣＰＵ）、
４７はメモリ、４８は超音波レーダ検出回路、４９はレ
ーダエンコーダ測定回路、５０はジャイロ測定回路、５
１は車輪エンコーダ測定回路、５２は車輪の９０°旋回
角度検出回路であり、他の部分は第３図、第４図、第５
図と同一符号をつけている。

第３図の測定回路部１７は、第６図の超音波送受信器７
の出力信号を検出する超音波レーダ検出回路４８と、超
音波レーダエンコーダ１２からのデータを測定するレー
ダエンコーダ測定回路４９と、ジャイロ１３からのデー
タを測定するジャイロ測定回路５０と、左車輪エンコー
ダ４４および右車輪エンコーダ４４αのデータを測定す
る車輪エンコーダ測定回路５１と、９♂旋回スイッチ３
４及び復帰スイッチ３５の信号を検出する車輪旋回角度
検出回路とからなる。

一方、走行制御部１８は、前記中央処理部４６とメモリ
４７とからなる。中央処理部４６は、超音波レーダ検出
回路４８．レーダエンコーダ測定回路４９．ジャイロ測
定回路５０．車輪エンコーダ測定回路５１及び車輪旋回
角度検出回路５２からのデータを周期的に取り込んで自
走掃除ロボットの自己位置と部屋の壁や障害物の位置を
計算し、この結果をメモリ４７に記憶する。この結果に
応じて左右車輪駆動モータ２，５と、車輪旋回モータ２
４と、掃除機モータ１６及び超音波レーダ回転モータ１
１などの制御信号を形成する。

次に以上の自走掃除ロボットの制御方法を示す。

この実施例の走行制御は、第７図に示すように、基本的
には直進とＵターンとを繰り返して走行させ、部屋の壁
や障害物にロボットが接近した時に壁や障害物のきわへ
横方向に移動させるものである。

第１図と第２図は、本発明による自走ロボットの制御方
法の実施例を示すフローチャートである。

第１図において、自走掃除ロボットの動作開始時には、
中央処理部４６は、メモリ４７の内容をクリアし、掃除
機モータ１６を起動させて掃除を開始させて、次のステ
ップの自走掃除ロボットをＵターンさせるための制御フ
ラグ（以下Ｕターンフラグという）のリセットと、ロボ
ットを壁や障害物に向って横に走行（以下横走行という
）させるための制御フラグ（以下横走行フラグという）
のリセットをする。

次のステップでは、室内での自走掃除ロボットの自己位
置が検出される。この自己位置は、一定時間間隔おきに
、左車輪エンコーダ４４と右車輪エンコーダ４４α及び
ジャイロ１３の出力信号をもとに測定される。左車輪エ
ンコーダ４４から左車輪１０回転速度を表すデータ（パ
ルス数）が出力され、車輪エンコーダ測定回路５１でこ
のデータから左車輪１の走行距離が測定される。同様に
、右車輪エンコーダ４４αから右車輪４の回転速度を表
すデー・　１トり（パルス数）が出力され、このデータから車輪エンコ
ーダ測定回路５１で右車輪４の走行距離が測定される。

またジャイロ１３からからは、一定時間間隔おきに、自
走掃除ロボットの進行方向の角度変化量が測定される。

この左右車輪の走行距離と進行方向の角度変化量が中央
処理部４６に取り込まれ、自己位置座標が計算される。

第７図の５３は、以上で検出した自己位置座標の軌跡を
示したもので、自己位置データはＸ−Ｙ座標として得ら
れる。

このＸ−Ｙ座標は、自走掃除ロボットが作業を行うため
に部屋の床面に置かれたときに決まり、その置かれた位
置を原点０とし、そのときのロボットの向いている方向
をｙ軸、これに直角方向をＸ軸とする。ロボットの進行
方向のＸ−Ｙ座標上の角度が、ジャイロ１３から測定さ
れる角度変化量の累積で計算される。そして一定時間間
隔ごとに、自走掃除ロボットの自己位置座標が、前記左
右車輪の平均走行距離と、上記進行方向のＸ−Ｙ座標上
の角度の三角関数との、積により次々に計算される。

・　１２・次のステップでは、壁や障害物の位置が検出される。壁
や障害物の位置の測定は、第３図、第６図の超音波レー
ダのデータを用いて行われる。第３図の超音波送受器７
及びパラボラアンテナ１０は、ロボット上部で回転しな
がら、超音波の発射と受信を行っている。したがってパ
ラボラアンテナ１０が壁あるいは障害物の超音波発射方
向に垂直な面に向いたとき、超音波送受信器７で発射さ
れた超音波はこの垂直面で反射されて、再びパラボラア
ンテナ１０及び超音波送受信器７で受信される。そこで
、超音波が超音波送受信器７から発射されてから壁や障
害物の垂直面で反射され、再び超音波送受信器７で受信
される往復時間と超音波の速度との積により、自走ロボ
ットの自己位置から壁あるいは障害物までの距離が計測
される。また壁あるいは障害物の方向は、超音波レーダ
エンコーダエ２で、パラボラアンテナ１０からの超音波
の発射及び受波方向の測定により計測される。この壁あ
るいは障害物の位置座標は、第６図のメモリ４７に記憶
され、その−例を第７図に示す。第７図は、長方形ノ部
屋の中で、ロボットが部屋の左下隅から走行を開始して
、直進とＵターンを繰り返して走行している間に検出し
た部屋の壁の位置を示したもので、５４は左の壁、５５
は上の壁、５６は右の壁、５７は手前の壁のデータであ
る。

次のステップでは、以下で得られた自走掃除ロボットと
壁もしくは障害物の位置座標をメモリ４７に記憶し、壁
や障害物の位置関係を表す情景地図を作成し、そこに自
走掃除ロボットの走行経路を画く。その１例が第７図で
ある。

次のステップでは、自走掃除ロボットの進行方向に直進
走行を阻げる壁もしくは障害物があるか否かを判定する
。先に説明したように、自走掃除ロボットは直進とＵタ
ーンとを繰り返しながら走行するが、中央処理部４６で
は、進行方向の壁もしくは障害物との間隔を第７図の情
景地図とロボットの走行経路をもとに常時監視しており
、この間隔がロボットボディ２３の前先端寸法近くにな
ったとき、壁もしくは障害物が有ると判定する。前方に
壁もしくは障害物がなければ、ロボットを直進、１５・右車輪モータを同時に回転させ、第５図の歯車３０゜歯
車３８．車輪駆動軸３７．歯車３９．歯車４０の順に動
力を伝達して、左車輪１及び右車輪４とを駆動すること
によって行われる。そして前方に壁もしくは障害物が有
ると判定されない限り、直進走行の結合子Ｂにより処理
は、前記ロボットの位置検出。

障害物の位置検出１位置データの情景地図へのメモリ、
前方障害物布るかの判断及び直進走行指令の動作が繰り
返えされ、自走掃除ロボットを直進走行させる。この直
進走行中、ロボットの位置座標と壁もしくは障害物の位
置座標が検出され、それぞれの位置座標が順次メモリ４
７に記憶され、メモリ４７では第７図に示す情景地図が
次第に詳しくなり、そこに自走掃除ロボットの走行経路
も画かれる。

直進走行中に、前方に壁もしくは障害物が有ると判定す
ると、次のステップで自走掃除ロボットを停止させ、Ｕ
ターンあるいは横走行であることを示すフラグ（旋回中
フラグという）をセットす・１６・す。

次のステップでは、Ｕターン方向及び横走行方向の反転
を行う。先に説明したように、自走掃除ロボットは、壁
や障害物に近づ（までは直進走行とＵターンとを繰り返
して走行させ、壁や障害物にロボットが接近した時に、
壁や障害物のきわへ横方向に走行させるが、第７図では
、軌跡５３で示すように、最初のＵターン方向は右方向
であるが、次のＵターンは左方向に行われる。つまりＵ
ターンする毎にその方向は右と左に交互に変わり、これ
によって自走掃除ロボットはｙ軸方向に往復走行しつつ
Ｘ軸方向に進むことになる。ロボットが壁に接近して横
走行をさせる時点第７図の５７では、横走行の方向をど
ちらにするか決定する必要があり、この横走行の方向は
、前のＵターンでのＵターン方向の逆の方向を指定する
。すなわち第７図の５７の横走行の方向は、前の５８で
のＵターンが左Ｕターンであるので、その逆の右方向に
指定する。

前のＵターンが右Ｕターンであれば、横走行の方向は左
に指定する。

次のステップでは、Ｕターン可能かを判定する。

ここで自走掃除ロボットのＵターンの方法を第８図で説
明する。第８図は右Ｕターンの例で、１αはＵターン前
の左車輪、１ｈはＵターン後の左車輪、４αは右車輪、
２３αはＵターン前のロボットボディ、２３ｈはＵター
ン後のロボットボディ、６１αは自走掃除ロボット自己
位置としている左右車輪の中央点のＵターン前の位置、
６１ｈはＵターン後の自己位置、６２αと６２Ａはロボ
ットボディの左前先端部、６３αと６３ｈはロボットボ
ディの左後先端部である。

右Ｕターンは、右車輪４αを停止させて、左車輪１αを
前進方向に駆動し、ロボットボディ２３αを右車輪４α
を中心に旋回させる。このＵターンを行うことにより、
掃除機１４のごみ吸口１５の幅はロボットボディ２３α
、２３ｂの幅にほぼ等しいから、Ｕターン前後の掃除範
囲はＥｈだけオーバラップする。このＵターンは、ロボ
ットボディ２３α、２３ｂの先端から車輪軸までの距離
と、右車輪４ａ）ｋ中心にしたロボットボディの前先端
部６２α、６２ｂ及び後先端部６３α、６３ｈの回転範
囲で決まる領域ａ１　ｈＩ　Ｃ１ｄｌ内に壁や障害物が
ない時に可能である。Ｕターン可能であれば、Ｕターン
走行を指令するＵターンフラグをセットし、処理をＢに
戻す。Ｕターン中は、第１図のロボット位置座標の検出
、障害物の位置検出２位置データの情景地図へのメモリ
、次の旋回中かの判断ｙｅｓ　、旋回走行終りかの判断
ＮＯ１結合子Ｂへ戻る動作を繰り返す。Ｕターンが終れ
ば、上記旋回走行終りかの判断はｙｅｓとなり、つづい
て旋回中フラグがリセットされ、前記直進走行の動作に
移り、第８図の矢印６５の方向に再び直進走行させる。

以上のＵターンの場合、壁６４のきわに幅Ｅαの掃除残
りが生じる。

前ステップのＵターン可能かの判断で、壁もしくは障害
物が第８図の前記領域（Ｚｌ　ｂＩ　Ｃ１ｄｌに有り、
Ｕターンできない場合、次のステップの壁や障害物に向
って横走行の動作に移る。ここで横走行の動作を説明す
る。第９図は、右側に横走行する例であり、ＩＣは横走
行前の左車輪、１ｄ、は横走行させるために車輪のみ９
０°右旋回させた後の左車輪、１ｅは壁６９に向って横
走行後の左車輪、１ｆは壁に接近した後車輪のみ逆に９
０°左旋回させて車輪の走行方向を横走行前と同じロボ
ットの進行方向に戻した後の左車輪、４Ｃは横走行前の
右車輪、４ｄは横走行させるために車輪のみ９０°右旋
回させた後の右車輪、４ｅは壁６９に向って横走行後の
右車輪、４ｆは壁に接近した後車輪のみ逆に９００左旋
回させて走行方向を横走行前と同じ方向に戻した後の右
車輪、２３Ｃは横走行前のロボットボディ、２３ｄは横
走行で壁６９に接近した後のロボットボディ、６７Ｃと
６７ｄは第５図の左車輪の旋回軸３２αの軸心ＣＣの横
走行前と壁接近後の位置、６８Ｃと６８ｄは右車輪の旋
回軸の軸心ＣＣの横走行前と壁接近後の位置、６６０は
この自走掃除ロボットの自己位置と考えている位置で、
上記左車輪の旋回軸心６７Ｃと右車輪の旋回軸心６８Ｃ
の中央点である。この６６Ｃはまた第１図の超音波レー
ダのパラボラアンテナ１０の回転軸９の回転軸心と一致
させて、自己位置座標と壁もしくは障害物の検知位置と
を関連させている。６６ｄ。

は同様に壁接近後の左右車輪の旋回軸心６７ｄと６８ｄ
の中央点である。６９は部屋の壁である。横走行の・１
９・動作は、まず左車輪１ｃと右車輪４ｃを、ロボットボデ
ィ２３０の向きを変えないで、１ｄと４ｄまで軸心６７
ｃ；６８Ｃを中心にそれぞれ９０°右旋回させる。左右
車輪の９ｄ旋回方法は、前に説明したように、第４図の
車輪旋回モータ２４を駆動し、第５図の旋回軸３２を旋
回させて行い、旋回角度９００の検出は検出カム３６と
旋回スイッチ３４で検出する。

次にロボットの自己位置の点６６ｃから壁６９までの距
離りを第７図の情景地図の右側の壁５６のデータから計
算する。その壁までの距離りに応じて、第９図の左車輪
１ｄと右車輪４ｄを１ｅと４ｔまで、距離ｌたけ壁６９
に向って横に走行させる。この横走行によりロボットボ
ディ２３ｄを壁６９にＬｃまで接近させる。次に左車輪
１ｔと右車輪４ｅを１ｆと４ｆまで、前記９０°右旋回
とは逆に、９０°左旋回させて、左右車輪の走行方向を
、横走行前の状態に戻す。つづいて左車輪１ｆと４１は
、ロボットボディ２３ｄが１６９１ｃ？ｉうように後退
させる。その後退走行は、第７図の５９から６０に示す
ように後方に壁５８もしくは障害物が検知されるまで行
われる。

・２０・以上が横走行の動作であるが、横走行に入る前に上記の
横走行の走行距離ｌを決定しなければならない。そこで
第１図のフローチャートに戻るが、前ステップのＵター
ン可能かの判断でＵターンできないと判定された場合、
次のステップで横走行可能かの判断と横走行距離の決定
を行う。この横走行距離ｌの演算方法を第２図に示し、
第２図は第１図の横走行距離の決定という処理のサブル
ーチンである。第２図で、Ｌ及びｌは長さを表し、Ｌは
第７図の５７、第９図の６６０で示す自走掃除ロボット
の自己位置点から部屋の壁までの距離を、Ｌｃは第８図
のＵターン可能な壁までの距離の最小距離、Ｌｌ）は第
８図のロボットボディ２３の幅から前に説明した掃除の
オーバラップ幅Ｅｈを差し引いた長さ、ｌ、ｃは第９図
の横走行させた後のロボットボディ２３ｄと壁とのすき
ま幅、ｌは横走行させるべき走行距離をそれぞれ示す。

第２図において、横走行の走行距離！は、自走掃除ロボ
ットの自己位置から壁までの距離りに応じて、ＬがＬｈ
＜Ｌ≦Ｌαの範囲の場合は、ロボットボディ２３の幅か
ら掃除のオーバラップ幅Ｅｈを引いた長３Ｌｂに決定さ
れる。また壁までの距離りが、ＬＣ＜Ｌ≦Ｌ、６の範囲
の場合は、走行距離ｌは、壁までの距離りから横走行後
のロボットボディと壁とのすきま幅Ｌｃを引いた長さＬ
−Ｌｃに決定される。

さらに壁までの距離ＬｆＪ″−Ｌ＜Ｌｃの場合、横走行
はできないと判断して次の走行距離ｌを／＝Ｏにする。

横走行可能ならば、次に横走行を指令するフラグ（横走
行フラグという）をセットし、結合子Ｂに戻る。

横走行中は、第１図のロボット位置座標の検出。

障害物の位置検出１位置データの情景地図へのメモリ、
次の旋回中フラグ有るかの判断ｙｅ、？、旋回走行旋回
走行列断ＮＯ１結合子Ｂへ戻るの動作を繰り返す。

横走行は、第７図に示すメモリ内の情景地図では５７か
ら５９まで壁５６に向って横に走行し、つづいて壁５６
に治って５９から６０まで後退走行する。

横走行の終ると第１図の旋回走行路りかの判断がｙｇｙ
となり、次の旋回中フラグをリセットして結合子Ｂに戻
る。

横走行が終り、第７図の６０の点に達すると、もはやＵ
ターンや後退ができな（なり、かつ前方はすでに５９か
ら６０の走行で掃除がすんでいるので直進走行の必要も
ない。したがって第１図の処理は、前方に障害物が有る
かの判断がｙｅｓ　（第７図の走行経路５３　、５７　
、５９　、６０は障害物の１つと見なす）、Ｕターン可
能かはＮＯ２横走行可能かはＮｏと進み、次のステップ
で、掃除路りかを判定する。

この判定は、第６図のメモリ４７に形成された第７図の
例で示す情景地図と自走掃除ロボットが走行した経路と
から未掃除エリアな探すことによって行われる。第７図
の場合には、掃除が終ったものと判定されるが、室内に
障害物があったり部屋が四角形でない場合などに、未掃
除エリアが存在する場合がある。未掃除エリアが見つか
ると、自走掃除ロボットをその未掃除エリアに走行させ
、つづいて処理を結合子Ａに戻し、未掃除エリアに対し
て上記の直進、Ｕターン、横走行等の動作が行われる。

、２３゜以上のように、この実施例では、自走掃除ロボットを壁
ぎわや障害物のきわ（第９図のＬＣ）まで簡単かつ正確
に接近させることができ、壁や障害物のきわの掃除のや
り残しをなくすことができる。

また実施例では、横走行で左右車輪の旋回と回転という
簡単な駆動制御だけですみ、従来のような吸引口ブラシ
の操作制御や吸引口を出したことによるロボットの外形
形状の変化を考慮した走行制御をしなくてもよく、走行
方法の判断や決定に要する時間を短縮でき、かつ吸引ロ
プラシの駆動装置が不要であるのでロボットボディも小
形化できる。したがって、超音波レーダで得られるまわ
りの壁や障害物の位置データ及び情景地図データの変化
にすばやく対応できることになる。

なお、第１図、第２図、第７図〜第９図では、壁につい
て説明したが、障害物であっても同様である。また、上
記実施例では、自走ロボットとして掃除機を搭載したも
のとしたが、塗装を行うなどの他の作業を行うものであ
ってもよいことは明らかである。

、２４・〔発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば、自走ロボットを
壁ぎわや障害物のきわまで簡単でかつ正確に接近させる
ことができる効果がある。

また自走ロボットに載置される掃除機及び塗装装置など
の作業機器を制御する必要がなく、車輪のみ走行制御だ
けでよいので制御の簡略化ができ、かつ作業機器の機構
部や駆動部の簡略化され自走ロボットの小形化も図れる
。これら制御の簡略化と作業機器の簡略化及び自走ロボ
ットの小形化とにより、自走ロボットの走行方法の判断
や決定を迅速に行うことができ、部屋の壁や障害物に対
応して自走ロボットの動作変化を迅速に行え、作業時間
を大幅に短縮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明による自走ロボットの走行制御
方法の一実施例を示すフローチャート、第３図は自走ロ
ボットの一具体例を示す構成図、第４図と第５図は本発
明の車輪駆動装置の一実施例を示す構成図、第６図は第
３図、第４図、第５図に示した自走ロボットにおける走
行制御系全体を示すシステムブロック図、第７図は自走
ロボットの制御装置で認識される情景地図デ〜りを示す
説明図、第８図は自走ロボットのＵターン方法を示す説
明図、第９図は本発明の自走ロボットの走行方法を示す
説明図である。１．１α〜１ｆ・・・左車輪、　２・・・左車輪モータ
、３．６・・・横走行駆動部、４，４α〜４ｆ・・・右
車輪、５・・・右車輪モータ、　　７・・・超音波送受
信器、１０・・・パラボラアンテナ、１２・・・超音波レーダエンコーダ、１３・・・ジャイロ、　　　　１４・・・掃除機、１５
・・・ごみ吸口、　　　　１７・・・測定回路部、１８
・・・走行制御部、２１・・・ロボット本体フレーム、２４・・・車輪旋回モータ、２７　、２８・・・ウオー
ム歯車、２９・・・ウオーム軸、　　　３２・・・車輪
旋回軸、３２４・・・旋回軸心、　　　３４・・・旋回
スイッチ、３５・・・復帰スイッチ、３６・・・車輪旋回角度の検出カム、３７・・・車輪駆動軸、３０　、３８　、３９　、４０・・・かさ歯車、４４　
、４４α・・・車輪エンコーダ、４６・・・中央処理部
、５２・・−車輪旋回角度検出回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１、自走ロボット本体の向きを変化させないで車輪を旋
回させる車輪旋回駆動装置と、この車輪旋回角度を測定
する旋回角度測定装置と、車輪の走行距離測定装置と、
走行方向を測定する方向測定装置と、超音波によって物
体までの距離および方向を測定する超音波物体検知装置
と、前記走行距離測定装置と方向測定装置とから得られ
る自己位置座標と超音波物体検知装置から得られる物体
の位置座標とを記憶する記憶装置と、この記憶装置のデ
ータをもとに前記車輪旋回駆動装置を制御する制御装置
とを備えた自走ロボットにおいて、自走ロボットが部屋
の壁あるいは障害物などの物体に近づいた場合に、自走
ロボット本体の向きを変化させないで、前記車輪旋回駆
動装置を前記旋回角度測定装置での測定角度をもとに９
０°旋回させて車輪の走行方向を自走ロボット本体の向
きに対して直角方向に向け、この車輪を、前記記憶装置
に記憶されている自走ロボットの自己位置座標データと
障害物などの物体の位置座標データをもとに、自己位置
から物体までの距離に応じた距離だけ走行させ、自走ロ
ボット本体を部屋の壁や障害物などの物体に向って横方
向に接近させることを特徴とした自走ロボットの走行制
御方法。